电动机机座底面组合机床多轴箱设计【含4张CAD图纸+PDF图】
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长春理工大学光电信息学院毕业设计编号 本科生毕业设计本科生毕业设计电动机机座底面组合机床多轴箱设计电动机机座底面组合机床多轴箱设计The Multi-axle Box Design of Combination Machine Tool for Underside of the Electric Motor Frame20132013 年年 6 6 月月学学 生生 姓姓 名名专专 业业机械设计制造及其自动化学学 号号指指 导导 教教 师师分分 院院机电工程分院长春理工大学光电信息学院毕业设计摘摘 要要本文通过对电动机机座底面孔位的研究，为保证其底面上 4 个孔的位置公差，结合对组合机床的特点，设计出了专门用来加工该型号电动机机座底面底孔组合机床的多轴箱。通过对通用机床多轴箱零件的研究，设计出了组合机床专用多轴箱，具有成本低，效率高的特点。组合机床设计时采用了“基准统一”的原则，以上一道加工工序的基准面为定位基准面，保证机座底面孔位的形状、位置精度的同时又降低了机座整体的累积误差。组合机床总体设计时采用了“三图一卡”的设计原则，既满足了加工要求，又保证了机床的相对生产率。关键词：关键词：电动机机座 组合机床 多轴箱 长春理工大学光电信息学院毕业设计ABSTRACTBased on the study of position of underside of the electric motor frame, in order to ensure position tolerances of the 4 holes, combined with the characteristics of combination machine tool, this paper designs the multi-axle box of combination machine tool for underside of the electric motor frame.Through the study of general machine tool spindle parts, the multi-axle box is designed with the advantages of low cost, high efficiency. The Unification Datum principle is taken into account the datum of the fixture is the one that last machining process used. In this way, the shape and position precision is ensured and reduces the accumulated error of the whole. The design principle of three charts and a card of the overall design of machine tool is used , not only to meet the processing requirements, but also to ensure the relative productivity of the machine tool.Keyword: Electric motor frame Combination machine tool Multi-axle box 长春理工大学光电信息学院毕业设计 I目目 录录第一章第一章 绪绪 论论.11.1 课题的背景、目的及意义.11.2 国内外组合机床的应用与发展现状.21.3 本文要解决的问题、研究思路与基本框架.4第二章第二章 组合机床总体设计组合机床总体设计.62.1 机座底面加工工艺路线的制定.62.2 机座底面孔加工刀具的选择及切削用量的确定.82.2.1 刀具的选择.92.2.2 切削用量的确定.92.3 组合机床总体设计三图一卡.102.3.1 被加工零件图的绘制.102.3.2 加工示意图的绘制.102.3.3 联系尺寸图的绘制.132.3.4 机床生产率计算卡的绘制.16第三章第三章 组合机床主轴箱设计组合机床主轴箱设计.193.1 绘制多轴箱设计原始依据图.193.2 主轴结构型式的选择及动力计算.193.2.1 主轴结构型式和直径的选择.193.2.2 齿轮模数的初步确定.203.2.3 多轴箱的动力计算.203.3 传动系统的设计与计算.213.3.1 主轴分布类型及传动系统设计.213.3.2 各传动齿轮参数的计算.223.3.3 传动轴尺寸的确定.223.3.4 传动系统的校核.23总总 结结.25参考文献参考文献.25致致 谢谢.27长春理工大学光电信息学院毕业设计 1第一章第一章绪绪 论论1.11.1 课题的背景、目的及意义课题的背景、目的及意义随着现代化工业技术的快速发展，特别是随着它在自动化领域内的快速发展，组合机床的研究已经成为当今机器制造界的一个重要方向，在现代工业运用中，大多数机器的设计和制造都是用机床大批量完成的。现代大型工业技术的飞速发展，降低了组合机床的实现成本，软件支持机制也使得实现变得更为简单，因此，研究组合机床的设计具有十分重要的理论意义和现实意义。在工业高速发展的现代化浪潮中，各种机械设计和制造业中，组合机床的应用越来越广泛，越来越转化为生产力，这也从另一方面说明，对组合机床的研究具有重要的现实意义。组合机床是根据工件加工需要，以通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。组合机床是按系列化标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，从而缩短了设计和制造的周期，因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到了广泛的应用，并可用以组成自动生产线。本课题组合机床总体方案的设计主要包括制定工艺方案（确定零件在组合机床上完成工艺内容及加工方法，选择定位基准和夹紧部位，决定工步和刀具种类及其结构形式，选择切削用量等） 、确定机床配置形式、制定影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案。总体方案的拟定是设计组合机床最关键的一步。方案制定得正确与否，将直接影响机床能否达到合同要求，保证加工精度和生产率，并且结构简单、成本较低和使用方便。对于同一加工内容，有各种不同的工艺方案和机床配置方案，在最后决定采用哪种方案时，必须对各种可行的方案作全面分析比较，根据工件的加工要求和特点，按一定的原则、结合组合机床常用工艺方法、充分考虑各种影响因素，并经技术经济分析后拟订出先进、合理、经济、可靠的工艺方案。在组合机床诸多零件中，多轴箱和夹具与组合机床密切相关，是组合机床的重要组成部件。它是选用通用零件按专用要求设计的，所以在本课题的组合机床设计过程中工作量较大的零部件是多轴箱和夹具。就多轴箱设计来说，工作量主要集中在传动系统的设计上，轴的设计必须保证各轴的转速、旋向、强度和刚度，而且应当考虑有无让刀，有无调位机构等。夹具是组合机床的重要组成部件，是根据机床的工艺和结构方案的具体要求而专门设计的。它是用于实现被加工零件的准确定位，夹压，刀具的导向，以及装卸工件时的限位等作用的。组合机床夹具和一般夹具所起的作用看起来好象很接近，但是其结构和设计要求却有着很显著的甚至是很根本的区别。组合机床夹具的结构和性能，对组合机床配置方案的选择，有很大的影响。长春理工大学光电信息学院毕业设计 2因此，本课题的主要目的就是，设计出专门用来加工电动机机座底面孔的结构简单、使用方便、效率高、质量好的组合机床。本次设计主要内容在于着重选择最佳的工艺方案，合适地确定机床工序集中程度，合理地选择组合机床的通用部件，恰当的组合机床的配置型式，合理地选择切削用量，以及设计高效率的夹具、工具、刀具及主轴箱。具体的工作就是要制定工艺方案，进行机床结构方案的分析和确定，进行组合机床总体设计，组合机床的部件设计和施工设计，使其具有工程意义，实现其在实际应用中的价值。本课题的意义在于组合机床是按系列化标准化设计的、由大量的通用部件和少量的专用部件组合的工序集中的高效率专用机床。它能对工件进行多刀，多轴，多面，多工位，同时加工。随着组合机床技术的发展，它以工艺范围日益扩大。组合机床与通用机床，其它专用机床比较，具有以下特点：组合机床上的通用部件和标准零件约点全部机床零部件总量的 7080，因此设计和制造周期短，经济效益好。由于组合机床目的通用部件和标准零件自动化程度高，因而比通用机床生产效率高，产品质量稳定劳动强度低。组合机床的通用部件是经过周密设计和长期生产实践考验的，又有专门厂家成批生产，它与一般专用机床比较，其结构稳定，工作可靠，使用和维修方便。组合机床加工工件，由于采用专用夹具组合刀具和导向装置等，产品加工质量靠工艺装备保证，对操作工人的技术水平要求不高。当机床被加工的产品更新时，专用机床的大部件要报废。组合机床的通用部件是根据国家标准设计的，并等效于国际标准，因此，其通用部件可以重复使用。不必加行设计和制造。组合机床易于联成结合机床自动线，以适应大规模和自动化生产需要。1.21.2 国内外组合机床的应用与发展国内外组合机床的应用与发展现状现状我国加入 WTO 以后，制造业所面临的机遇与挑战并存、组合机床行业企业适时调整战略，采取了积极的应对策略，出现了产、销两旺的良好势头，截至 2005 年 4月份，组合机床行业企业仅组合机床一项，据不完全统计产量已达 1000 余台，产值达 3.9 个亿以上，较 2004 年同比增长了 10%以上，另外组合机床行业增加值、产品销售率、全员工资总额、出口交费值等经济指标均有不同程度的增长，新产品、新技术较去年年均有大幅度提高，可见行业企业运营状况良好。行业企业产品结构的变化组合机床行业企业主要针对汽车、摩托车、内燃机、农机、工程机械、化工机械、军工、能源、轻工及家电行业提供专用设备，随着我国加入 WTO 后与世界机床进一步接轨，组合机床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变。从近两年是企业生产情况来看，数控机床与加工中心的市场需求量在上升，而传统的钻、镗、铣组合机床则有下降趋势，中国机床工具工业学会的机床工具行业企业主要经济指标报表是统长春理工大学光电信息学院毕业设计 3计数据显示，仅从几个全国大型重点企业生产情况看，2003 年生产数控机床 890 台，产值 16187 万元，生产加工中心 148 台，产值 5770 万元；2004 年生产数控机床 985台，产值 25838 万元，生产加工中心 159 台，产值 7099 万元；而 2005 年，截至 4 月份，数控机床、加工中心、产值已接近 2003 年全年水平，故市场在向数控、高精制造技术和成套工艺装备方面发展。行业企业的快速转变“九五”后期，在组合机床行业企业的 50 多家组合机床分会会员中，仅有两家企业实行了股份改造，一家企业退出国有转为民营，其余的都是国有企业。而从 2001至 2002 年，不到两年的时间，就先后有十几家企业实行股份制改造，一些小厂几乎全部退出国有转为民营，现在一些国家重点国有企业也在酝酿股份制改造，转制已势不可档， “民营经济在经历了从被歧视，被藐视到不可小视和现在高度重视 4 个阶段后，焕发勃勃生机。 ”组合机床行业企业正在以股份制、民营化等多种形式快速发展。组合机床技术装备现状与发展趋势组合机床及其自动线是集机电于一体是综合自动化度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用与工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电行业。我国的传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型的箱体类和轴类零件（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额） ，完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成型面等。组合机床的分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台组合机床等；随着技术的不断是进步，一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受人们是亲昧，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器（PLC） 、数字控制（NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多种加工的可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机等在组合机床行业中所占份额也越来越大。由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品，是根据用户特殊要求而设计的，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合机床及其组合机床自动线总体技术水平比发达国家相对落后，国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大，并使产品生产成本提高。因此，市场要求我们不断开发新技术、新工艺、研制新产品，由过去的“刚性”机床结构，向“柔性”化方向发展，满足用户需要，真正成为刚柔兼备的自动化装备。长春理工大学光电信息学院毕业设计 480 年代以来，国外组合机床技术在满足精度和效率要求的基础上，正朝着综合成套和具备柔性的方向发展。组合机床的加工精度、多品种加工的柔性以及机床配置的灵活多样方面均有新的突破性进展，实现了机床工作程序软件化、工序高度集中、高效短节拍和多功能知道监控。组合机床技术的发展趋势是：广泛应用数控技术国外主要的组合机床生产厂家都有自己的系列化完整的数控组合机床通用部件,在组合机床上不仅一般动力部件应用数控技术,而且夹具的转位或转角、换箱装置的自动分度与定位也都应用数控技术,从而进一步提高了组合机床的工作可靠性和加工精度。广州标致汽车公司由法国雷诺公司购置的缸盖加工生产线,就是由三台自动换箱组合机床组成的,其全部动作均为数控,包括自动上下料的交换工作台、环形主轴箱库、动力部件和夹具的运动,其节拍时间为 58 秒。发展柔性技术80 年代以来,国外对中大批量生产,多品种加工装备采取了一系列的可调、可变、可换措施,使加工装备具有了一定的柔性。如先后发展了转塔动力头、可换主轴箱等组成的组合机床;同时根据加工中心的发展,开发了二坐标、三坐标模块化的加工单元,并以此为基础组成了柔性加工自动线(FTL)。这种结构的变化,既可以实现多品种加工要求的调整变化快速灵敏,又可以使机床配置更加灵活多样。发展综合自动化技术汽车工业的大发展,对自动化制造技术提出了许多新的需求,大批量生产的高效率,要求制造系统不仅能完成一般的机械加工工序,而且能完成零件从毛坯进线到成品下线的全部工序,以及下线后的自动码垛、装箱等。德国大众汽车公司 KASSEL 变速箱厂1987 年投入使用的造价 9000 万马克的齿轮箱和离合器壳生产线,就是这种综合自动化制造系统的典范。该系统由两条相似对称布置的自动线组成,三班制工作,每条线日产2000 件,节拍时间为 40 秒。全线由 12 台双面组合机床、18 台三坐标加工单元、空架机器人、线两端的毛坯库和三坐标测量机组成,可实现 3 种零件的加工。空架机器人完成工件下线的码垛装箱工作。随着综合自动化技术的发展,出现了一批专门从事装配、试验、检测、清洗等装备的专业生产厂家,进一步提高了制造系统的配套水平。进一步提高工序集中程度国外为了减少机床数量,节省占地面积,对组合机床这种工序集中程度高的产品,继续采取各种措施,进一步提高工序集中程度。如采用十字滑台、多坐标通用部件、移动主轴箱、双头镗孔车端面头等组成机床或在夹具部位设置刀库,通过换刀加工实现工序集中,从而可最大限度地发挥设备的效能,获取更好的经济效益。1.31.3 本文要解决的问题、研究思路与基本框架本文要解决的问题、研究思路与基本框架长春理工大学光电信息学院毕业设计 5本次设计工作将设计一台卧式攻丝组合机床，来完成电动机机座底面孔的加工。因此，目的是使设计出的机床结构简单、使用方便、效率高、质量好。从而选择最佳的工艺方案，合适地确定机床工序集中程度，合理地选择组合机床的通用部件，恰当的组合机床的配置型式，合理地选择切削用量，以及设计高效率的夹具、工具、刀具及主轴箱就是本次设计主要内容。具体的工作就是要制定工艺方案，进行机床结构方案的分析和确定，进行组合机床总体设计，组合机床的部件设计和施工设计。摘要部分，指出了本课题的研究概况，本课题的研究方法，第一部分是绪论，主要介绍了本课题的研究背景及意义，指出本课题在国内外的研究概况，并给出了本论文的主要工作及结构。第二部分是本论文的主体部分，主要给出了本次课题研究对象，即攻电动机机座底面孔卧式攻丝组合机床的总体设计、多轴箱设计。在接下去的几个部分分别给出了通过本课题的研究之后得出的结论，并对此方向的课题进行展望，表达了对学院老师特别是导师的感谢，给出完成本论文所需要的参考文献，最后，附上相关的设计图及一张生产效率卡。长春理工大学光电信息学院毕业设计 6第二章第二章 组合机床总体设计组合机床总体设计2.12.1 机座底面加工工艺路线的制定机座底面加工工艺路线的制定工艺路线的制定是组合机床设计的关键一步。因为工艺路线在很大程度上决定了组合机床的结构配置和使用性能。因此，应根据工件的加工要求和特点，按一定的原则、结合组合机床常用工艺方法、充分考虑各种影响因素，并经技术经济分析后拟出先进、合理、经济、可靠的工艺路线。设计组合机床之前，1首先应根据组合机床完成工艺的一些限制及组合机床各种工艺方法能达到的加工精度，表面粗糙度及技术要求，解决零件是否可以利用组合机床加工以及采用组合机床加工是否合理。本次毕业设计是机座钻孔（414） ，符合组合机床加工的特点，因此适合于利用组合机床加工。那么，为了是加工过程顺利进行，并达到要求的生产率，本文在掌握大量的零件加工工艺基础上，统盘考虑影响制定零件工艺方案、机床配置形式、结构方案的各种因素及应注意的问题，分析了它们的优点和缺点，拟订工艺路线如下： 工序1：铸造，以175毛坯孔定位。工序2：铣底面，保证中心高112，如图1-1所示。图 1-1 铸造，铣底面工序3：镗孔175H8，178H11，179.3H10,180H8，如图1-2所示。图 1-2 镗孔长春理工大学光电信息学院毕业设计 7工序4：以镗孔及底面定位，钻孔攻丝两端6M8，如图1-3所示。图 1-3 以镗孔及底面定位工序5：铣上平面30，钻孔M8，如图1-4所示。图 1-4 铣上平面工序6：铣9090平面，如图1-5所示。 图1-5 铣9090平面工序7：钻孔功丝4M8以镗孔面为基准定位，如图1-6所示。长春理工大学光电信息学院毕业设计 8图1-6 钻孔功丝工序8：钻底面螺栓孔414孔，如图1-7所示。 图1-7钻孔功丝本次设计要完成的加工是第8道工序，钻414孔。加工精度的要求，因为加工孔之间轴线的平行度要求较高，所以采用单工位方法一次定位，可以减少一部分定位误。2由于生产批量不大，采用单面加工。被加工零件大小、形状特点、加工部位特点要求，这些特点在很大程度上决定采用卧式、立式、还是倾斜式机床。由于加工孔中心线和定位基准面平行，因而采用卧式机床，采用固定式钻摸板。由于本道工序是最后一道工序，定位夹紧都比较方便，可以用前道工序加工过的两侧面和内壁的圆柱面定位以及上面的突台进行定位。上面夹紧，定位可靠，夹紧方便，装卸亦方便，工艺装备简单。定位基准选择为“一面一短圆柱销加一V型块”的定位方法如图1-8所示，可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得稳定可靠的定位，并可作其他工序的定位基准，使零件整个工艺过程基准统一，减少由基准转换带来的累积误差，有利于保证零件的加工精度。2.22.2 机座底面孔加工刀具的选择及切削用量的确定机座底面孔加工刀具的选择及切削用量的确定 长春理工大学光电信息学院毕业设计 9 2.2.12.2.1 刀具的选择刀具的选择根据工艺要求及加工精度的不同，组合机床采用的刀具有：简单刀具（标准刀具）、复合刀具及特种刀具。本次设计选择孔用14的标准锥柄麻花钻，刀具材料为高速钢。选择标准麻花钻具有下述优点：结构简单、工作可靠、刃磨容易。2.2.22.2.2 切削用量的确定切削用量的确定为了使加工过程顺利进行并稳定保证加工精度，必须合理地确定工序间余量。3确定了在组合机床上完成的工艺内容之后，就可以着手选择切削用量，切削用量的选择是否合理对机床的基价工精度，生产率，刀具耐用度，机床的布局及正常工作均有很大影响。同一多轴箱上的刀具主轴可设计成不同转速和选择不同的每转进给量(mm/r)与其相适应，以满足不同直径工件的加工需要，即：n1f1=n2f2=n3f3=nifi=vi； 式中:n1,n2,n3ni各主轴的转速（转/分） f1,f2,f3fi个主轴进给量（min/转） Vu动力滑台每分钟进给量（mm/分）用高速钢钻头加工铸铁件的切削用量参考组合机床设计【3】表37，被加工工件材料HT100,硬度为HB=143-229，加工直径14。 由表37选V公称=20m/min，f=0.2mm/r所以主轴转速： n=1000v/d=450r/min (2-1) 1414. 3201000进给速度：Vf=nf=450 0.2=90mm/min根据所选钻头直径为14mm，加工材料为铸铁 HB=143229，孔深 L=15mm，D=14。由L/D=15/14=1.07查金属切削手册【2】表3-14得kv=0.9则 V= V公称kv=20 0.9 =18mm/min (2-2)计算硬度 HB=229-=227143229（1）切削力F由金属切削手册【2】公式（3-1）得：F=26 D f0.8HB0.6=26140.20.82270.6=2642N F=2642 4=10568 N（2）切削转矩M由金属切削手册【2】公式（3-2）得: M=10D1.9f0.8HB0.6 =10141.90.20.82270.6=10925.6N.M长春理工大学光电信息学院毕业设计 10(3）切削功率P由金属切削手册【2】公式（3-3）得：P=0.46kDMV97401414.39740186.10925P总=0.464=1.84kw(4) 刀具耐用度T由金属切削手册【2】公式（3-4）得： T=（）8=（）8=612min3 . 155. 025. 09600HBfvD3 . 155. 025. 02272 . 0181496002.32.3 组合机床总体设计组合机床总体设计三图一卡三图一卡 2.3.12.3.1 被加工零件图被加工零件图的绘制的绘制被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示一台组合机床或自动线完成的工艺内容、加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求、加工用定位基准、夹压部位及被加工零件的材料、硬度、重量、和在本道工序加工前毛坯或半成品情况的图纸。它不能用用户提供的产品图纸代替，而须在原零件图基础上，突出本机床或自动线的加工内容，加上必要的说明而绘制的。它是组合机床设计的主要依据，也是制造、使用、检验、和调整机床的重要技术文件。图上应表示出： (1) 被加工零件的形状和轮廓尺寸及本机床设计有关的部位的结构形状及尺寸。 (2) 加工用定位基准，夹压部位及夹压方向。(3) 本道工序加工部位的尺寸精度，表面粗糙度，形状位置尺寸精度及技术要求，还包括本道工序对前道工序提出的要求。(4) 必要的文学说明。绘制被加工零件图时应注意以下几点：(1) 应按一定比例，选择足够视图，突出加工部位（用粗实线） ，为了使被加工零件工序图清晰明了，一定要突出该机床的加工内容，绘制时，机床，夹具设计有关的部位（用细实线）表示清楚。 (2) 加工部位的位置尺寸应由定位基准注起，为了便于加工及检查，尺寸应采用直角坐标系标准，而不采用极坐标系，但有时因所选定位基准及设计基准不重合，则须对加工部位要求的位置尺寸精度进行分析计算。此外，应将零件图上的不对称位置尺寸公差换算成对称尺寸公差，其公差数值的确定要考虑两方面。一是能达到产品图纸要求的精度，二是采用组合机床能够加工出来。(3) 应注明零件加工对机床提出的某些特殊要求。 2.3.22.3.2 加工示意图加工示意图的绘制的绘制零件加工的工艺方案要通过加工示意图反映出来。加工示意图表示被加工零件在长春理工大学光电信息学院毕业设计 11机床上的加工过程，刀具，辅具的布置状况以及工件、夹具、刀具等机床各部件相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等。它是刀具、夹具、多轴箱、液压电气装置设计及通用不见选择的主要原始资料，也是整台组合机床布局和性能的原始要求，同时还是调整机床、刀具及试车的依据。 （1) 刀具选择：选择14高速钢标准麻花钻。图2-1 刀具选择（2）导向选择：工件的尺寸位置精度主要取决于夹具的导向。1） 导向的类型：形式和结构选择第一类导向，即固定式导向。第一类导向的允许线速度V20m/min，如图2-2所示。 2） 确定导向速量：选择导向数据，本道工序钻底面4-14孔，选取单个导向。导向长度l1=32，导向至工件端面的距离l2=9，如图2-3所示。导向的类型： 图2-2 导向的类型定位衬套： 长春理工大学光电信息学院毕业设计 12图2-3 定位衬套（3）初定主轴类型、尺寸、外伸长度和选择接杆主轴尺寸规格应根据选顶的切削用量计算出切削转矩，查【3】表319和表320初定主轴直径，通常主轴允许最大扭转角为1/2 ，则B=6.2m/ 所以 mm (2-3) 3 .151007 .37122 . 6100/44mBd所以 d取20mm由【3】表321和表322决定主轴外伸部分尺寸：直径D/d=30/20，长度L=115mm与其配套的刀具接杆为3115T063541，长L=115mm，1号莫式锥度A型。图2-4 主轴多轴箱端面至工作端面之间的轴向距离是加工示意图上最重要的联系尺寸，主轴箱端面到工件端面的轴向距离为325mm。 由于主轴箱刀具接杆与主轴直径都相同，进给量和切削速度均相同，四把刀具可以选择相同的，四根主轴设计也是相同的，因而加工示意图上可以画一把刀具，代表主轴箱上的四把刀具。 （4） 确定动力部件的工作循环与工作行程。动力不见的工作循环是指：加工时动力部件从原始位置开始运动到加工终了的位置有返回到原始位置的动作过程，一般包括快速引进，工作进给，快速退回，死挡铁停留等动作。工作行程长度的确定，如图2-5所示。（1） 工作进给长度L等于工件加工部位长度L与刀具切入长度L1=9mm切出长度L2=12mm，加工部位长度l=15mm，则工件进给长：mm361215921LLLL长春理工大学光电信息学院毕业设计 13图2-5 工作行程长度的确定（2） 快速退回长度等于快速引进与工作进给长度之和，快退长度L=142mm，工作进给长度mm,则快进长度l=106mm。36L图2-6 工作循环（3） 动力部位总行程长度为快速行程长度与前后备量之和。前备量指的是由于刀具磨损或者补偿制造，安装的误差，动力不见尚可向前调节的距离。后备量指的是考虑刀具从接杆中或接杆连同刀具一起从主轴孔中取出所需要的轴向距离，去前备量为20mm，后备量为238mm，则总L=20+142+238=400mm。 2.3.32.3.3 联系尺寸图联系尺寸图的绘制的绘制联系尺寸图用来表示机床各组成部件的相互装配联系和运动关系，以检验机床各部件相对位置及尺寸联系是否满足加工需要；通用部件的选择是否合适；并为进一步开展多轴箱、家具等通用部件、零件的设计提供依据。联系尺寸图也可看成是简化的机床总图，它表示机床的配置型式及总体布局。首先，应以适当数量的视图按同一比例画出机床各主要组成部件的外形轮廓及相关位置。表明机床的培植形式及总体布局，主视图的选择应与机床实际加工状态一致。 （1） 动力箱：1TD321，电动机为Y100L14，额定功率2.2W，动力箱输出轴转速n型=715r/min，动力箱输出轴距箱底高度125mm。（2） 动力滑台：1HY32IA型液压滑台，台面宽320mm，台面长630mm，行程长长春理工大学光电信息学院毕业设计 14400mm，导轨铸铁，滑台滑座总高250mm,滑座长1070mm，允许最大进给力12500N，快速行程速度12m/min,工进速度32800m/min。（3）进给速度：Vf=n*f=450*0.2=90mm/min（4）配用通用部件：侧底座(1CC321)，其高度H=560mm，宽度B1=450mm，长度L=900mm。（5）动力箱总行程为400mm，等于动力滑台最大行程400mm。（6）多轴箱轮廓尺寸：400*400mm2. 其次图上应尽量减少不必要的线条及尺寸。但反映各部件的联系尺寸、专用部件的主要轮廓尺寸、运动部件的极限位置及行程尺寸，必须完整齐全。应考虑的主要问题有：（1） 夹具轮廓尺寸的确定。（2） 机床装料高度H：装料高度是指机床上工件的定位基准面到地面的垂直距离，可视具体情况在H=8501060mm之间选取，工件最底孔位置h2=12mm，多轴箱最底主轴高度h1=150mm，滑台与滑座总高h3=280mm，侧底座高h4=560mm，夹具底座高h5=37.5mm，中间底座高h0=560mm，垫片厚h7=5mm，综合上述因素，机床装料高度为970mm。（3） 中间底座轮廓尺寸：要满足夹具在机床上面连接安装的需要，其长度方向尺寸要根据所选动力部件及其配套部件中侧底座的位置关系，照顾各部件联系尺寸的合理性来确定，非常重要的是：4一定要保证加工终了位置时工件端面至多轴箱端面的距离不小于加工示意图上要求的距离L1=325mm，长度方向的尺寸为L=（L1+L2+L3）-(l1+l2+l3)L1 多轴箱端面至工件端面间的距离，L1=325mm。L2 多轴箱厚度，L2=325mm。L3 其中心线到被加工工件端面的距离，L3=105mm。l1机床长度方向上，多轴箱与动力滑台的重合长度，l1=180mm。l2 加工终了位置，滑台前端到滑座前端面的距离l2=40mm。l3 滑座前端面至侧底座钱端面的距离，l3=100mm。L 夹具中心线与床身前端距离。L (L1+L2+L3)-(l1+l2+l3)=(325+325+105)-(180+40+100)=395mm.因夹具底座的边距438mm， （1/2）*438=219mmL=325+325+2X325+105-2(180+40+100) =765中间底座左侧到夹具体的距离aa=（765-395）-297长春理工大学光电信息学院毕业设计 15=73mm,满足了采用切削液与不采用切削液时在中间底座上的相对安装位置来检查尺寸a的大小20100mm.（4） 多轴箱轮廓尺寸： 1）多轴箱厚度325mm， 2）确定多轴箱宽度B，高度H和最低主轴箱高度h，如图3-1所示。式中:b 工件在宽度方向相距最远的两孔距离，b=124mm。 b1 最边缘主轴中心距箱外壁的距离，b1=100mm。 h 工件在高度方向相距最远的两孔距离，h=72mm。多轴箱最低主轴高度h1须考虑到与工件最低孔位置h2，机床装料高度H，滑台滑座总高h3，侧底座高度h4，滑座与侧底座之间调整垫高度h7等尺寸之间的关系而确定。对于组合机床，h1要保证润滑不致从主轴衬套处泄漏外，通常推荐h185140mm.h1= h2+H-(0.5+ h3+ h7+ h4)H=970mm，h2=12mm图2-7多轴向轮廓尺寸选取床身底座型号为25cch3=250mm，h7=5mm，h4=560mmh=4.5mm h1 =H-(0.5+ h3+ h7+ h4+ h) =970-(0.5+250+5+560+45)=150mmH =h+h1+b1 H 主轴箱高度=72+150+100=322mm长春理工大学光电信息学院毕业设计 16B =b+2b1=124+2*100=324mm以上数据选取主轴箱标准值400*400mm2除以上几点外，为方便于开展部位设计，联系尺寸图上应标注通用部件的规格代号，电动机型号，功率及转速并注明机床部件的分组情况及总行程。 2.3.42.3.4 机床生产率计算卡机床生产率计算卡的绘制的绘制根据选定的机床工作循环所需要的工作行程长度，切削用量，动力部件的快进及工进速度等，就可以计算机床生产率并编写生产率计算卡，以反映机床的加工过程，完成每一动作所需要的时间，切削用量，机床生产率及机床负荷率等。（1）实际生产率Q1年生产纲领A=5.6万件/年全年工时总数K=2350h，单班制生产。则Q1=A/K=56000/2350=23.8件/h （2）理想生产率QQ=60/T单（件/h） T单=t切+t辅=（min） (2-4)装卸移快退快进停tvLLtvLvLfKff2211式中：L1、L2分别为刀具1、2工作进给行程长度 L1=36mm L2=0Vf1、Vf2 刀具1、2工作进给量Vf1=90mm/mint停 死挡铁停留时间t停=0L快进、L快退 快进与快退行程长度L快进=106mmL快退=142mmVfk 动力部件快速行程速度Vfk=4m/mint移 直线移动的时间长春理工大学光电信息学院毕业设计 17t移=0.1mint装卸 工件装卸时间一般为1.5min则 t单 =36/90+（106+142）/41000+0.1+1.5=2.06min 所以Q=60/T单=60/2.06=29.1（件/h）（3）机床负荷率当Q1175 kg.mm查组合机床设计【3】P607 表 5-10：选取直径 d=15mm，为了提高轴的刚度，并长春理工大学光电信息学院毕业设计 23减小传动件的规格，选取轴径 d=20mm。轴 7: M7 =6*M1-6 (46/25) = 2344.56 kg.mm 2300 kg.mm 直径取：25mm轴 8： M8 =2344.56* 30/24 =2930.7 kg.mm 2700 kg.mm 直径取：30mm轴 9： M9 =2930.7* 22/30 =2149.18 kg.mm 710 kg.mm 直径取：20mm 表 4-2 各轴轴径及齿轮参数Table4-2 Parameters of the axle shaft and gear轴径齿数 扭矩 转速 120 25212.37820 2 2025212.37820 3 2025212.37820 4 2025212.37820 5 2025212.37820 6 2025212.37820 7 2524 / 462344.56455 8 30302930.7364 9 20222149.18497 3.3.43.3.4 传动系统的校核传动系统的校核(1)齿轮模数校核：分析：传动过程中，齿轮啮合会产生很大的弯曲疲劳强度，在所有齿轮啮合过程中，以动力头齿轮和齿轮 7 啮合产生的应力最大。因此选取动力头齿轮进行模数计算：查机械设计P209，公式 10-5有： (3-2)13212 FaSadFY YKTmZ 公式中： 为载荷系数AVKKKKK ：使用系数，查组合机床设计【3】P201 ，表 10-2，取=1.25AKAK ：动载系数，查组合机床设计【3】P202 ，图 10-8，取=1.25VKVK ：齿间载荷分布系数，查组合机床设计【3】P203 ，表 10-3，取=1.0KK ：齿间载荷分布系数, 查组合机床设计【3】P204 ，表 10-4，取=1.117KKT：传递扭矩；55195.5 100.895.5 109732785PTN mn长春理工大学光电信息学院毕业设计 24 因为传递的功率较小，选取，0.5d021Z 、查组合机床设计【3】P209，表 10-5FaYSaY2.76;1.56FaSaYY查组合机床设计【3】P216，图表 10-20c，=427 F F5322 1.25 1.25 1.117 102.76 2.562.520.5 21427m由于齿轮模数大小取决于弯曲强度所决定的承载能力。m=32.52，完全满足疲劳强度要求。因此所取齿轮模数满足使用及性能要求。（2）轴的强度校核：从上述可知，各轴所能承受的扭矩：轴 1、2、3、4 d=20 11100.Mkg mm 轴 5 d=25 22700.Mkg mm 通过计算各轴所承受载荷的情况：轴 1、2 190MKg mm轴 3、4 296MKg mm轴 5 250MKg mm由此可以得出，各轴实际承受的扭矩远远小于轴所能承受的扭矩最大值。因此其强度完全满足要求。长春理工大学光电信息学院毕业设计 25总总 结结本设计题目为“电动机机床底座组合机床设计”,本设计主要内容大致分为三个部分：第一部分为前言及拟定工艺方案；第二部分为组合机床的总体设计即三图一卡的设计；第三部分为组合机床主轴箱的绘制。第一部分主要是本设计的前期装备内容，其中包括对组合机床的简单介绍及国内外组合机床的发展形势，另外选择制定了本设计的工艺方案。确定了切削用量，切削力，切削扭矩，切削功率及刀具的耐用度等。第二部分内
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