钻铣组合机床毕业设计

摘要本次毕业设计的题目是“液压半自动钻铣组合机床”。本组合机床要求能实现钻中心孔和铣两端面，能进行手动和自动控制，铣削头能作10MM的微调。本人的设计的主要内容是进行了机床总体布局设计；对机床的进给和传动部分进行了设计；机床料架的夹紧方案的选取和设计；对机床液压系统进行了设计，绘制了液压原理图；最后根据液压图和系统的工作循环，设计了电气控制系统，并编制了PLC程序图。通过此设计，本机床完全能满足设计要求，与传统的机床相比，本机床具有自动化程度高，生产率高，精度高等优点。关键词组合机床；铣削头；工作循环；自动ABSTRACTTHETOPICOFTHISGRADUATIONDESIGNIS“THEHYDRAULICPRESSUREMODULEMACHINETOOLOFDRILLINGTODESIGNTHEENTERINGANDMOVINGPARTSOFTHEMODULEMACHINETOOLTODESIGNTHEHYDRAULICOFTHEMACHINETOOLANDDRAWTHEHYDRAULICSYSTEMPRINCIPLEDIAGRAMFINALLYACCORDINGTOTHEHYDRAULICDIAGRAMANDTHECIRCULATIONOFTHEWORKOFTHESYSTEMSYSTEM,DESIGNTHEELECTRICITYCONTROLSYSTEM,ANDDRAWUPPLCPROCEDUREDIAGRAMPASSINGTHISDESIGNS,THISMACHINETOOLCANSATISFYCOMPLETELYTHEDESIGNREQUESTSCOMPAREDWITHTRADITIONALMACHINETOOL,THISMACHINEHASTHEHIGHDEGREEAUTOMATIONANDHIGHPRECISION,ALSOTHERATEOFPRODUCTIONISHIGHKEYWORDSMODULEMACHINETOOL；THECUTTERHEAD；WORKCIRCULATION；AUTOMATION目录摘要错误未定义书签。ABSTRACT错误未定义书签。第一章引言错误未定义书签。第二章设计题目简介及总体方案确定621题目简介6211设计题目6212题目简介6213设计参数及性能要求6214现场加工设备简介622机床设计方案确定723液压系统的设计原则和设计依据824组合机床及其自动线电气控制系统设计9第三章铣削用量的选择和铣削力的计算1031加工工件简介1032铣削用量选择及铣削力的计算1033钻削用量选择及钻削力的计算12第四章料架的设计1341料架的组成及其工作原理14411料架的组成14412料架的工作原理1442V型块的设计14421V型块外形尺寸确定14422V型块的夹紧力计算1543左右螺旋丝杠的设计1644变速器的设计20441变速器传动比分配20442变速器齿轮设计2045轴的设计21451丝杠螺杆轴的设计21452单叶片摆动液压马达输出轴的设计22第五章液压系统的设计计算2251动力滑台部分2错误未定义书签。511动力和运动参数分析2错误未定义书签。512工作负载分析2错误未定义书签。513负载图和速度图的绘制24514液压缸主要参数确定2552动力钻头部分29521动力和运动参数分析29522工作负载分析30523负载图和速度图的绘制31524钻轴伸缩油缸的设计计算32525钻轴伸缩油缸缸筒的设计计算3253旋转油缸的设计计算33第六章传动部分的设计计算3461电机的选择3562主轴直径的选择3563主轴箱传动齿轮的设计36631动力运动参数分配36632传动齿轮设计37第七章组合机床电气控制系统的设计4471概述4572组合机床液压电气回路及其控制系统的设计4573机床加工总时间的确定46参考文献48致谢49第一章引言对于培养工程技术人才的工科性大学来说，学生们的实践活动就显得非常重要。然而，四年的大学生活，我们基本是以书本上的理论学习为主，实习大都以参观为主，基本上没有什么自己动手操作的机会，所以，提高学生的实践动手能力和熟悉工程现场的能力是很必要的。而最后的毕业设计，是真正的理论与实践相结合，综合运用大学四年所学知识解决工程实际问题的过程。所以，我们要充分珍惜这难得的机会，努力提高自己，为以后的工作打下良好的基础。本次毕业设计，我和张杰同学选择了液压半自动钻铣组合机床的设计。本次设计历时一个学期，在尹明老师的知道下，通过我和张杰的认真设计，较为圆满的完成了该机床的基本设计工作。下面是我们对本组合机床的主要设计内容1机床总体布局方案根据所给参数和现场条件，确认机床的总体方案；主轴的驱动及减速方案；铣销，钻销的进给方案；工件夹紧方案；机床操作方案等。2主轴箱设计（1）主轴箱电机的选取，转速分配；（2）齿轮的设计；（3）轴的设计；（4）轴承等的选取；（5）钻轴，铣轴的布局等3料架的设计（1）料架夹紧装置设计；（2）料架进给系统设计；（3）相关齿轮，轴的设计；（4）相关附件的选取4液压电气控制系统设计（1）液压原理设计；（2）液压油缸，油泵的设计或选取；（3）液压控制元件的选取；（4）电气控制系统原理的设计；（5）以PLC程序顺序控制举例设计。金属切削机床（METALCUTTINGMACHINETOOLS）是用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，所以又称为“工作母机”或“出具机”，习惯上简称为机床。在一般的机械制造工厂中，机床约占机器设备总台数的5070，它所担负的工作量约占总劳动量的一半。组合机床（MODULARMACHINE）是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的专用机床。它适宜于在大批、大量生产中对一种或几种类似零件的一道或几道工序进行加工。这种机床既具有专用机床的结构简单、生产率和自动化程度高的特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的需要。组合机床可以对工件进行多面、多主轴加工，一般是半自动的。组合机床具有以下特点（1）组合机床上的通用部件和标准件约占全机的7080，因而设计和制造的周期短、投资少、经济效果好。（2）组合机床采用多刀加工并且自动化程度高，不仅生产效率高，而且劳动强度低。（3）组合机床的通用部件都是经过长期的生产实践考验的，因而不但结构稳定，工作可靠，而且使用和维修方便。（4）在组合机床上加工零件时，由于采用专用夹具、刀具和导向装置，因而加工质量稳定，对操作工人的技术要求不高。（5）组合机床便于产品更新，当改过加工对象时，其通用部件和标准件可以重复使用，而不必另行设计和制造。（6）用组合机床易于联成组合机床自动线，以适应大规模生产需要。组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件如飞轮、汽车后桥半轴等的外圆和端面加工。二十世纪70年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。铣削平面的平面度可达005毫米1000毫米，表面粗糙度可低达25063微米；镗孔精度可达IT76级，孔距精度可达003002微米。专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。最早的组合机床是1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。主要有动力箱、切削头和动力滑台。支承部件是用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件，主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等。控制部件是用以控制机床的自动工作循环的部件，有液压站、电气柜和操纵台等。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。随着电子技术的发展，液压传动和电液联合控制技术的深入广泛应用，根据大批量生产多样化、中小批量多品种生产高效化的要求，以及产品更新加速的特点，上世纪70年代以来发展了新型组合机床柔性组合机床。近些年来，随着电子技术、计算机技术、信息技术以及激光技术等的发展并应用于机床领域，使机床的发展进入了一个新时代。不断提高劳动生产率和自动化程度是机床发展的方向。80年代被称为数控机床数控系统发展的时代。现在，中国已成为世界的制造业基地，与世界先进水平的差距逐步缩小。柔性制造系统（FMS）和计算机集成制造系统（CIMS）已成为中大批量多品种生产较为理想和效益较好的设备。组合机床是当前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展的必不可少的设备之一。设计机床的基本要求有以下几点1、一定的工艺范围任何一台机床所能完成的加工零件的类型，零件尺寸，毛坯形式和工艺工序都是有一定范围的。一般来说，工艺范围越窄，机床结构可较简单，容易实现自动化，生产率也高。机床的工艺范围过窄，会限制加工工艺和产品的革新；而盲目扩大机床工艺范围，将使机床的结构趋于复杂，不能充分发挥各部件的性能，甚至影响机床主要性能的提高，增加机床成本。2、保证精度与光洁度机床应保证被加工零件的精度和光洁度，并能在长期内保持。工件的精度和光洁度是由机床，刀具，夹具，切削条件和操作者等方面的因素决定的。就机床方面来说，要保证被加工零件的精度和光洁度，机床本身就必须具备一定的几何精度，传动精度和动态精度。一般情况下，机床刚度越大则动态精度越高。机床的刚度包括结构刚度和接触刚度，机床的结构刚度取决于构件本身的材料性质，抗扭抗弯截面的大小，壁厚，筋板布置和窗口影响等。机床的接触刚度不仅与接触材料接触面的几何尺寸，硬度有关，而且还与接触面的光洁度，几何精度，加工方法，相对方向接触面间的介质，预压力有关。切削过程中机床的振动降低了加工精度，工件表面质量和刀具耐用度，影响了生产效率的提高，加速了机床的损坏。机床抵抗振动的能力称为抗振性。机床的抗振性和机床的结构刚度，阻尼特性，固有频率有关。机床长时间保持其合格精度的性能称为机床精度保持性。机床按精度可分为普通精度机床，精密机床，高精度机床和精密母机床。3、有足够高的生产率和自动化程度生产率的要求根据生产纲领决定，常用单位时间内机床所能加工的零件数量表示。要提高机床的生产效率，必须缩短加工一个工件的平均时间，其中包括缩短切削加工时间，辅助时间以及分摊到每一个工件上的准备和结束时间。采用先进刀具提高机床的切削速度，采用大切深，大进给，多刀多刃和成型刀具等都可以缩短切削加工时间，提高生产效率。同时，缩短辅助时间，例如空行程快进，夹紧用气压或液压卡盘，从而减少辅助时间，提高生产率。为了提高机床的生产率和自动化程度，就要在保证工件加工质量的前提下，以最经济的方法，合理的利用刀具，最大限度的缩短机动时间和辅助时间。机床的自动化可减少人对加工的干预，从而保证加工的一致性，即被加工零件的精度稳定性。还具有提高生产率和减轻工人劳动强度的优点。4、操作维修方便，使用安全可靠机床的操纵，观察，调整，装卸工件和工具应方便省力。机床维护须简单，部件便于拆装，易于查找故障进行修理，并便于安装和运输。使用安全包括操作者的安全，误操作的防止，超载的保护，有关动作的互锁以及对故障或废品的报警。5、提高三化程度三化是指机床品种系列化，零部件通用化和零件标准化。提高三化程度对发展机床品种，规格，数量和质量，对于机床的制造，使用和修理，对于新产品的设计和老产品的革新等方面都有十分重要的意义。6、噪声小由于机床切削速度的提高，功率的增加，自动化功能的增多和机床变速范围的扩大，机床噪声问题已经成为机床设计中必须考虑的一个问题。7、成本低在保证实现机床的性能要求的同时，也要注意使机床具有很高的经济效益。对于机床生产厂的经济效益来说，机床成本尤为重要。机床的成本不仅包括材料，加工制造费用，还包括研制和管理费用，必须十分重视和努力降低机床的成本。8、可靠性机床的工作可靠性也是一项重要的技术经济指标。随着自动化水平的不断提高，需要许多机床，仪表，控制系统和辅助装置协同工作。它们对机床的可靠性指标的要求是相当高的。第二章设计题目简介及总体方案确定21题目简介211设计题目液压半自动化钻铣组合机床212题目简介本题目要求设计一种用于各种轴类零件在毛坯锻造后，机加工前对轴类平两端面并钻销中心孔的双工位组合机床，为后续各切削加工做好准备。故本设备用于批量生产线上，要求装夹方便，加工时间短，自动化程度较高。213设计参数及性能要求1零件直径长度M2015M20152零件长度公差平行度3零件材料为调质中碳钢，硬度HBS304加工时间每件不超过分钟25能进行程序控制工作和手动单一动作调整。214现场加工设备简介在工作现场完成上述工艺过程是在不同工序不同机床上进行的，在现场调研时的主要设备是完成火车轴生产加工的铣两端面的组合机床，由料架和两铣削头组成，采用卧式双面单工位结构，料架固定，铣削头由双电机滚珠丝杠驱动在轨道上移动。车轴夹持装置由气压传动控制的齿轮杠杆夹紧机构组成。根据现场工人介绍中心孔加工是在车床进行的需要多次定夹紧和掉头加工，装夹定位不方便，并且耗时。22机床设计方案确定机床总体方案图根据现场条件以及给定的设计参数和性能要求确定机床总体方案。如果要完成上述要求设计的组合机床可以是工件移动，也可以是铣头移动。一般来说，铣削时铣头固定工件移动的方式比铣头移动，工件固定的铣削方式加工精度要稳定。因为，铣头固定时，铣头在工件的不同位置上，机床刚度变化小。工件的移动和主轴箱的移动都是在滑台上进行的，滑台按驱动方式的不同，可以分为液压滑台和机械滑台。机械滑台是经过丝杠螺母来实现被带动滑台体的进给运动。液压滑台的组合机床需要单独的液压油源，有利于实现机床整体的自动化。液压滑台容易实现快速启动，制动和频繁换向，采用电液联合的行程控制，可以实现滑台的快进，工进，快退等动作。机械滑台需由工进电机和快速电机联合驱动来实现，使得滑台结构大，本设计不宜采用。同时由于在钻孔加工过程中存在快进，工进，快退等，料架夹紧等，采用液压驱动较为容易实现。料架及夹紧机构的方案确定对于本次设计来说，料架部分可以采用齿轮杠杆夹紧机构和V型块式螺旋传动定心夹紧机构。对于齿轮杠杆夹紧机构来说，它的工作原理是当齿轮转动时，两齿条同时向外或向里运动，实现工件的夹紧或松开。以后简称A方案。对于V型块螺旋自动定心机构来说，它的工作原理是利用等螺距的左右丝杠带动两个滑座等速移动来夹紧或松开工件。以后简称B方案。由于A方案的V型块是垂直布置的，导致了它的垂直方向的定位误差较小，但是水平方向的定位误差较大。而B方案的V型块是水平布置的，它的水平方向的定位误差较小，而垂直方向的定位误差较大。本次毕业设计要求的是水平方向的定位误差较小，因而，采用B方案。23液压系统的设计原则和设计依据机床系统的设计原则是从实际出发，注意吸收国内外先进技术，力求设计出重量轻，体积小，成本低，效率高，结构简单，性能良好，操作方便的液压装置来。为了贯彻执行上述原则，在确定主机传动方式的过程中，必须反复研究各种传动方式的优缺点和使用场合，通过分析对比，选出最合理的方案。当一种传动方式不能满足设计要求时，应考虑是否可与别种方式结合，综合发挥出各自的优点，形成合理的方案。只有在主机的传动方案决定采用液压传动之后，液压系统的设计任务才会被提出来。液压系统的设计依据是（1）主机的用途，主要结构，总体布局；主机对液压系统执行元件在位置布置和空间尺寸上的限制。（2）主机的工作循环，液压执行元件的运动方式（移动，转动或摆动）及其工作范围。（3）液压执行元件的负载和运动速度的大小及其变化范围。（4）对液压系统工作性能（如工作平稳性，转换精度等），工作效率，自动化程度等方面的要求。（5）主机对各液压执行元件的动作顺序或互锁要求。（6）液压系统的工作环境和工作条件，如周围介质，环境温度，湿度，尘埃情况，外界冲击震动等。（7）其他方面的要求，如液压装置在重量，外形尺寸，经济性等方面的规定或限制。24组合机床及其自动线电气控制系统设计此处省略NNNNNNNNNNNN字。如需要完整说明书和设计图纸等请联系扣扣九七一九二零八零零另提供全套机械毕业设计下载该论文已经通过答辩一设计依据电气控制系统设计依据是电器设备设计任务书，电气人员在进行设计前要深入了解任务书的要求，并特别注意以下问题（1）详细了解机床的工作循环及其互锁要求；（2）熟悉组合机床或自动线的各通用及专用部件的动作过程及其对电气控制系统的要求；（3）了解机床及自动线中各辅助设备的工作情况；（4）对液压系统要有一定的了解，同时要掌握电磁阀的性质，有关数据及电磁铁，压力继电器等液压元件的接通表。二设计方法在接到电气设备设计任务书及液压系统图后，首先必须深入地了解机床的工作循环，对机床的总体方案应该做到心中有数。然后制定电气控制方案，进行设计。在制定出电气控制系统总体方案后，首先进行各个环节的设计，最后加以综合，综合时应注意以下两点（1）要注意检查各个控制信号的“准确性”，及主令信号的“单一性”。所谓“准确性”是指要求每一个控制信号，只能代表一个明确的概念，不允许有一个以上的解释。如加工完成不能与向后信号混为一谈。所谓主令信号的单一性是指主令信号只能在一特定的条件下，对某一特定装置（部件）起作用。主令信号的单一性，保证了系统的可靠性。（2）必须注意互锁的严密性控制线路设计的严密而合理，实际就是互锁条件的严密而合理。因此，互锁条件对电气控制系统原理设计来说关系极大。所谓互锁的严密性有两层意义一方面是互锁信号要合乎客观实际需要，即通过互锁信号来实现各运动部件之间的相互制约；另一方面，每一个互锁信号应具有明确的概念，这与控制信号的准确性是一个意思。第三章切削用量的选择和切削力的计算31加工工件简介50钢的综合力学性能较好,热塑性、加工性和切削加工性较佳，冷变形能力和焊接性中等。多在调制或正火状态下使用，还可用于表面淬火处理以提高零件的疲劳性能和表面耐磨性。屈服极限强度极限MPAS375短试棒求得的伸长率MPAB630145断面收缩率冲击吸收功冲击功40J1AK密度7807853CMG加工要求要求端面表面粗糙度RA16，车轴直径150200MM32铣削用量选择及铣削力的计算背吃刀量（铣削深度MM）PA侧吃刀量（铣削宽度MM）E每转进给量MM/RF每齿进给量MM/ZZ进给速度MM/SFV刀具选用镶齿套式端面铣刀GB112985250D4B50D2Z36D17B1铣削面宽度M180AE切削深度M5AP主轴转速N01DVNC切削速度MIN/146S/9C经计算得主轴转速为IN/R214576N取MI/R10实际切削速度S/M31I/8VC进给量Z15FZ取R/42/0进给速度IN/301250NZFV铣削力KN696012501208251DZAFAFZ2230175PZE铣削功率KW7683169VFPCZM铣削力矩的确定根据上述铣削功率则铣削力矩为NM483610795NPT铣刀所受圆周力为N62/501483RTF33钻削刀具和切削用量选择与钻削力的计算刀具GB607885选择A型不带护锥的中心钻钻削用量1表1中心孔直径DMM原料端部最小直径DOMM轴料原料最大直径工件的最大重量（KG）63251201801500（8）30180220200010352202402500钻孔直径钻头的转速切削速度钻头直径进给量背吃刀量DNVDFACOP孔深M23914L2选择切削用量及背吃刀量60AP进给量查表得4739F由于L/D232/212109取450FS/M260VC计算主轴转速IN/R324S/R91320143DN0C取MIN/R250实际切削速度S/M270IN/641VC计算钻削力和钻削力矩及钻削效率轴向力FXFKFDC式中890735KY8BF故KN0942187钻轴所受的切削扭矩KN35810421630KFDCM89MYX第四章料架设计41料架的组成及其工作原理411料架的组成料架由工件夹紧部分和料架横移进给部分组成。其中工件夹紧部分由夹紧转动油缸变速器，带有左右螺旋的丝杠及滑座等组成；料架横移进给部分由进给油缸，滑座和滑台体三个部分组成。412料架的工作原理工件夹紧部分采用V型块式螺旋自动定心装置，该机构利用单叶片摆动油缸驱动的等螺距的左右螺旋带动两个滑座等速移动向中间夹紧工件向外分开时，则松开工件，为增加滑座的行程有利于工件的安装，在转动油缸和丝杠中间装有变速器。料架横移进给部分则仿于液压滑台，液压缸固定在滑座上。工件夹紧部分固定在液压滑台上随滑台一起移动。液压滑台采用电液联合的行程控制。42V型块的设计421V型块的外形尺寸确定由已知的原始数据，所加工的工件直径在150200MM内，则根据公式，V型块基面到定位圆心的距离B50D7HHV型块的开口尺寸2B常用V型块的工作角度为60、90、120三种。其中，最常用的是90的那种。通式H2/SINDH2/TANBTABSIH由于夹持工件的尺寸变化引起的定位误差2/SINDY双V型块定位时的误差2DCB0A当分别夹持最大直径DMAX和最小直径DMIN时MINDAX70MINHAXB5IHI其中，15ID2故，B50270H3NAX而，0HIHM41B12B同时取H95MMB180MMT80100MMLB10190MM102/D45946HH416807MAX采用左右螺旋自动定心装置定位的夹紧行程为M6485H/L422V型块的夹紧力计算工件以V型块定位并夹紧，为防止工件在切削转矩T（NM）的作用下打滑而转动所需夹紧力11RF2/SINKTQ为防止工件在轴向力P的作用下打滑而轴向移动所需的夹紧力为22F/SIN式中系数型块间轴向方向的摩檫工件与系数型块间圆周方向的摩檫工件与VF1切削转矩铣削N16920691DFT11RF/SINKQ其中,460F,540FFM9V82K3111取摩檫系数，工件半径，型块的开口角度，取安全系数，则,N62SIN98Q5取KN15轴向力N1049602798F2/SINPQ32取KN043左右螺旋丝杠的设计（1）材料的选择45钢调质处理，硬度HBS217256，最大抗拉强度B650MPA，屈服极限S360MPA，弯曲疲劳极限1275MPA，剪切疲劳极限1155MPA（2）传动方式采用滑动螺旋传动，并采用梯形螺纹。V型块上所受的夹紧力KN20QPF80D2其中,21MPA整体螺母，取许用压强，轴向力M891208D32取公称直径D48MM,L螺距P12MM,单线螺纹。其中，M35D423驱动转矩NM10515COS0ARTN421TANRC24F1MTQ）取Q（4）螺母基本尺寸及压强螺母高度M105425421DH取M80旋合圈数067P基本牙型高度51耐磨性MPA127936423MHDF12满足条件。（5）螺杆强度当量应力MPA43035201512DDF4223T236SMPA90853620452S取PA8满足条件（6）螺纹牙强度剪切强度M8712650PB螺杆A对钢来说，MPA5160显然，螺杆满足条件。螺杆弯曲强度PA07867351420MBDFH32MPA0801B取PA9显然，螺杆满足条件。（7）螺杆刚度对于钢弹性模量，剪切弹性模量PA1052EMPA1058G41、轴向载荷使导程产生的变形量M63510243DFP4222、转矩使每个螺纹导程产生的变形量T10235108436GDTP144222每个螺纹导程总变形量M861444TF单位长度的变形量10521083P4许用M65因为，所以，刚度满足要求。（8）螺杆稳定性1、柔度86235014DLIR3W式中长度系数，两端铰支，1危险截面的惯性半径，I4DI3螺杆的最大工作长度,200MMWLWL2、临界载荷4526820137FN4052DEAF82332R3R0（9）行程计算PSL其中，螺距螺母的导程螺母的转角在本夹紧装置中，由V型块的设计尺寸与工件的基本尺寸确定单个V型块的夹紧行程及滑座的行程M648L取夹紧行程，则驱动它的螺杆转角L50123SL44变速器设计441变速器传动比分配夹紧元件的驱动源为单叶片摆动油缸，摆角为270则，变速器的传动比为162705I按等强度分配原则，472I1442变速箱齿轮设计1材料选择大小齿轮均选用20CRMNTI渗碳淬火，硬度5662HRC2齿轮设计（1）两齿轮为硬齿面，按弯曲疲劳强度设计3FP21SDZYKT6MMPA95074NLIMFSTP（2）小齿轮名义转矩50M1T（3）选取载荷系数K取K16（4）初步选定齿轮参数25Z162547IZ120D86U（5）确定复合齿形系数FSY查得，84FS则，M62150261M3取标准模数则，中心距1042732ZA1M5D1M1246ZD250B1350521取33校核齿面的接触强度MPA87642501618910UBDKTZ10921EH取4SLIMNZW则，MPA10745WLIHP，满足要求。H45轴的设计451丝杠螺杆轴的设计采用45调质处理，其机械性能为剪切疲劳极限1155MPA抗拉强度极限B640MPA抗拉屈服极限S355MPA弯曲疲劳极限1275MPA按扭转强度估算轴径M8249501NPCD33取M0采用深沟球轴承GB/T2761994选用6206型轴承，基本尺寸为30D5DM13B安装尺寸M6INA0MAX452单叶片摆动液压马达输出轴的设计材料选用45钢，传动的转矩为NM67210扭转强度估算最小轴径M9506721NPCD33取M20采用深沟球轴承GB/T2761994选用6204型轴承，基本尺寸为20D42DM12B第四章液压系统的设计计算组合机床采用的传动方式有液压电气传动，机械电气传动或气动液压传动等多种方式。但组合机床采用液压电气传动较多，因为液压传动有如下的优点（1）在同等的体积下，液压装置能比电气装置产生更大的动力，因为液压系统中的压力可以比电枢磁场中的磁力大出3040倍。在同等功率的情况下，液压装置的体积小，重量轻，结构紧凑。液压马达的体积只有同等功率电动机的12左右。（2）液压装置工作比较平稳。由于重量轻，惯性小，反映快，液压装置易于实现快速启动，制动和频繁换向。（3）液压装置能在大范围内实现无级调速，还可以在液压装置运行的过程中进行调速。（4）液压传动容易实现自动化，因为它对液体的压力，流量或流动方向进行调节或控制，操作十分方便。（5）液压装置容易实现过载保护。液压缸和液压马达都能在失速状态下工作而不会发热，这是电气装置和机械传动装置无法实现的。液压件能自行润滑，使用寿命较长。（6）由于液压元件都实现了标准化，系列化和通用化，液压系统的设计，制造和使用都比较方便。液压元件的排列布置也具有较大的机动性。（7）用液压传动来实现直线运动远比用机械传动简单。因而，本组合机床采用液压传动。51动力滑台部分511动力和运动参数分析采用“快进工进快进停留快退停止”的工作循环铣削轴径M20D刀具直径5D齿数切削深度Z5AP主轴转速IN/R10进给量ZM2FZ快进行程L1ML2403工进行程602往复运动加速、减速时间不希望超过02S，快进、快退采用平导轨，静摩檫系数为，动摩檫系数为MIN/V4120FS10FD512工作负载分析（1）工作负载KN381692FZT（2）惯性负载7502650TVM（3）阻力负载静摩檫力N94381FFS动摩檫力7250FD工况负载负载值推力启动FSF29433270加速MFDF222224689快进F14721635工进TFD1485216502快退载图和速度图负载图按以上数据绘制，速度图已知数据MIN/6V431M10LM260L20L6L3214工进速度IN/40ZFZ2负载图速度图514液压缸主要参数的确定滑台进给系统的执行元件的工作压力可以按以下两种方式选取按载荷选择工作压力载荷机（KN）510523050工作压力（MPA）180253455各种机械常用的系统工作压力机械类型磨床组合机床龙门刨床拉床农业机械液压机工作压力（MPA）28053821018320组合机床的动力滑台液压系统的最大负载为16500N，选取，PA51选液压缸为单杆式，在快进时作差动连接DDQ4AV2VV21差动V213时，32VD铣削时，采用出口节流调速，故液压缸回油路必须具有背压，2P。由于，油管中有压降存在，有杆腔的压力必须大于无杆腔，PA10852P估算可取，快退时，回油腔中为背压，仍按计算。5A510由工进时的推力2PAPAF121M2521MM63471083PFA94674D13807D根据GB/T23481993，圆整直径，得M96D221C593D4A2M4活塞杆的有效行程L60活塞杆的强度计算选用中碳钢45钢调质处理，机械性能如下MPA60BPA340S2M/N40活塞杆的强度MA563412DF26强度满足要求。活塞杆弯曲稳定性验算K1NP2B61KLK0IE式中，251M/N108BA48449D06I5KM510LBN10269481P32852K63NKN10248173K满足要求。合成应力MPA72643648322NS51缸筒与缸底焊接时焊缝应力PA2706394DD4F22NB5N根据上述D和D的值，可估算液压缸动力滑台在各个工作阶段中的压力、流量和功率。工况负载（F/N）回油腔压力MPA/2进油腔压力A/1输入流量MIN/LQ输入功率KWP计算式启动327002168_加速2469143快进恒1635MPA512116186603621APFPVQPP1速工进16502083000750038121APF2VQPP1启动327002P101_加速2469174快退恒速1635051481946048211AF3VQPP152动力钻头部分521动力和运动参数的分析钻头主轴实现快进工进快退停止的工作循环。加工为10MM的中心孔，加工深度为232MM，主轴钻削速度，主轴钻速为，加工每转进给量，MIN/641VMIN/R25047039F钻削主轴的轴向进给速度，机床钻削过程可动部分的重量为179VF，快进和快退的速度为KG50M，快进行程长度，取，工进行IN/6V3105L1M80L1程长度232MM，往复运动的加、减速时间不希望超过02S，静摩檫系数，动摩檫系数20FS0FD522负载分析（1）工作负载N90FT（2）惯性负载N25605TVMM（3）阻力负载静摩檫力N782/50934FFS动摩檫力1FD工况负载负载值推力启动FSF7887加速MFD64711快进F39433工进TFDF9039100433快退F39433523负载图和速度图的绘制速度图按已知数据MIN/6V31M75L1M23L快退行程298LL1工进速度I/02524钻轴伸缩油缸设计计算采用出口节流调速，在快进时采用差动连接，在工进时需背压PA108522121MPAAF23521M10786043P则，3143AD取标准液压缸M1070D222M8514342240DA活塞杆的有效行程为100MM,经检验，活塞杆的强度和稳定性均满足要求。525钻轴伸缩油缸缸筒的设计计算（1）缸筒材料用HT200，MPA20B则，M4520136DPY0210C式中，腐蚀余量缸筒外径公差余量度最小值缸筒材料强度要求的厚21C取M8（2）液压缸盖固定螺栓直径M60752314ZKF5D3取M83（3）缸筒、缸底厚度缸筒、缸底材料亦选用HT200MPA20BNB3M49832016DMAX取58根据上述设计计算获得的参数，估算各个工作阶段的压力、流量和功率。工况负载（F/N）回油腔压力MPA/2进油腔压力/1输入流量MIN/LQ输入功率KW/P计算式启动87020023_快进加速711MPA51053921APFPVQPP1恒速433053223080205工进10043081690790022121APF21VQPP启动8702P0022_加速711100快退恒速4330509924020396211AF32VQPP153旋转油缸的设计计算夹持工件的是双V型块自动定心左右螺旋，为防止工件在轴向滑动和在切削力的作用下转动，所需的夹紧力为，夹具驱动转矩为KN20NM10采用单叶片摆动液压油缸，摆角为270，输出转矩为，根据主机类型和负载工况取M67210I1TPA3其排量R/ML1480R/L1095316720P159Q33MAX根据摆动油缸的力学模型简化MRRRLD其中，背压力工作压力油缸叶片长度油缸的缸筒半径油缸转轴半径PL取叶片长度M567L估算13RM821356720RLPM2R取油缸内径为60MM，则设计的单叶片摆动作用液压油缸的基本参数工作压力油缸内径60MMA3转轴直径25MM叶片长度675MM摆动角度270排量R/M13975061432560327L4DDQ2第六章传动部分设计计算61电机的选择电机功率确定/P切电机床总效率,对于主运动为旋转运动的机床8507取2则KW710/6P电则根据手册，查得选用铣削电动机为Y160M型交流三相异步电动机，额定功率为11KW，转速1456R/MIN,额定电流为70A，额定转矩为22NM型号功率KW转速R/MIN堵转转矩NM最大转矩NM净重KG转动惯量KGY90S411140022222200021Y100L1422143022223400054Y160M4111460222212300747钻削电动机选用Y90L6型交流三项异步电动机，额定功率为11KW，转速为910R/MIN。62主轴直径的选择1、主轴的前后轴径的选用根据统计资料，主轴的前轴径直径，取M150D1M10D后轴径，取85708570D1282主轴的平均直径922、主轴内径DD、D为内孔主轴的平均直径605DM0M54D3、主轴前端悬伸量A初选1DA110616取04、两支撑主轴的支撑跨距取支撑跨距M25L63主轴箱传动齿轮设计12873456电机润滑泵631动力运动参数分配（1）总传动比640I分配各级传动比12I02I902I3（2）各轴的转速、功率和转矩分配转速，MIN/R1092678INI/45IIN/R29160INI/R43功率，KW459P1132转矩，NM59021495NP0T73681095NP0N95746T632传动齿轮设计一、齿轮1，2的设计1、选择齿轮材料，确定许用极限应力齿轮1，2均选用45钢，表面淬火，硬度4050HRC，弯曲疲劳极限应力，接触疲劳极限应力MPA360LIMFMPA18LIMH2、按弯曲疲劳强度设计3FP21DS1ZYKT（1）确定许用弯曲应力取，则2ST6LIMF9102830140NAT6N式中N齿轮转速，R/MINA齿轮每转一转时，轮齿同侧齿面啮合次数T齿轮总工作时间，H故取寿命系数1YNMPA450623SLIMFT1FP61SYNYLIMFNTLIF数。这里，取为弯曲强度的最小安全系命系数，一般取弯曲疲劳强度计算的寿数试验齿轮的应力修正系劳极限试验齿轮齿根的弯曲疲（2）选取载荷系数61K（3）初步选定齿轮参数50825I,2Z,5210ZI,25ZD11取（4）确定复合齿形系数1FSY因两齿轮所选材料及热处理相同，则相同，故设计是按小齿轮的复FP合齿形系数设计，查得，则2341FS9150097612M32取标准模数M1（5）计算几何尺寸M2531650DB2MZ2596A12211取M40B450B31，取，则3、校核齿面的接触强度HP12E1HIDBKTZ（1）齿面许用接触应力MPA72108SWNLIMHP式中1ZZ1ZSSWWNNHLIMLIMH均为硬齿面，工作硬化系数，两齿轮寿命系数，数，取接触强度的最小安全系（2）两个齿轮均为钢制，取弹性系数MPA89EHP2H6750563197181故齿面接触强度也足够。二、齿轮3，4的设计1、选择齿轮材料，确定许用极限应力齿轮3，4均选用45钢，表面淬火，硬度4050HRC，弯曲疲劳极限应力，接触疲劳极限应力MPA60LIMFMPA18LIMH2、按弯曲疲劳强度设计3FP2DSZYKT1（1）确定许用弯曲应力取，则2ST61LIMF910830950NAT6N式中N齿轮转速，R/MINA齿轮每转一转时，轮齿同侧齿面啮合次数T齿轮总工作时间，H故取寿命系数1YNMPA450623SLIMFT1FP61SYNYLIMFNTLI数。这里，取为弯曲强度的最小安全系命系数，一般取弯曲疲劳强度计算的寿数试验齿轮的应力修正系劳极限试验齿轮齿根的弯曲疲（2）选取载荷系数61K（3）初步选定齿轮参数50,0254ZI,5ZD324（4）确定复合齿形系数FSY因两齿轮所选材料及热处理相同，则相同，故设计是按小齿轮的复FP合齿形系数设计，查得，则2341FSM5006612M32取标准模数2（5）计算几何尺寸M2531650DB2MZ2510611A34432取M40B450B34，取，则3、校核齿面的接触强度HP234E2HIDB1KTZ1（1）齿面许用接触应力MPA721018SWNLIMHP式中1ZZ1ZSWWNNHLIMLI均为硬齿面，工作硬化系数，两齿轮寿命系数，数，取接触强度的最小安全系（2）两个齿轮均为钢制，取弹性系数MPA89EHP22HMA0148563014891故齿面接触强度也足够。三、齿轮5，6的设计1、选择齿轮材料，确定许用极限应力齿轮5，6均选用45钢，表面淬火，硬度4050HRC，弯曲疲劳极限应力，接触疲劳极限应力MPA30LIMFMPA18LIMH2、按弯曲疲劳强度设计3FP25DS3ZYKT61（1）确定许用弯曲应力取，则2ST61LIMF810248307890NAT6N式中N齿轮转速，R/MINA齿轮每转一转时，轮齿同侧齿面啮合次数T齿轮总工作时间，H故取寿命系数1YNMPA450623SLIMFT1FP61LIMLI数。这里，取为弯曲强度的最小安全系命系数，一般取弯曲疲劳强度计算的寿数试验齿轮的应力修正系劳极限试验齿轮齿根的弯曲疲FNSTYNY（2）选取载荷系数61K（3）初步选定齿轮参数5082675I,Z,475269ZI,26ZD36535取（4）确定复合齿形系数3FSY因两齿轮所选材料及热处理相同，则相同，故设计是按小齿轮的复FP合齿形系数设计，查得420，则M962450260731M3取标准模数3（5）计算几何尺寸M397850DB2Z6517121A6553取M45B50415B46，取，则3、校核齿面的接触强度HP3256EHIDBKTZ1（1）齿面许用接触应力MPA721018SWNLIMHP式中1ZZ1ZSWWNNHLIMLI均为硬齿面，工作硬化系数，两齿轮寿命系数，数，取接触强度的最小安全系（2）两个齿轮均为钢制，取弹性系数MPA89EHP2H2104784036189故齿面接触强度也足够。四、钻头主轴箱齿轮9，10的设计1、选择齿轮材料，确定许用极限应力齿轮9，10均选用45钢，表面淬火，硬度4050HRC，弯曲疲劳极限应力，接触疲劳极限应力MPA360LIMFMPA18LIMH2、按弯曲疲劳强度设计3FP21DS4ZYKT（1）确定许用弯曲应力取，则2ST6LIMF910383019NAT60N式中N齿轮转速，R/MINA齿轮每转一转时，轮齿同侧齿面啮合次数T齿轮总工作时间，H故取寿命系数1YNMPA450623SLIMFT1FP61SYNYLIMFNTLI数。这里，取为弯曲强度的最小安