五工位回转工作台组合机床设计之钻孔工位说明书

1、五工位回转工作台组合机床设计之钻孔工位第一章 绪论1.1 课题名称及其具体要求1.1.1 课题名称五工位回转工作台组合机床设计之钻孔工位1.1.2 课题内容1、熟悉被加工零件及本工序加工要求；2、进行该组合机床设计的指定设计任务；零件名称：JS50Q4 左右曲轴箱；产品年生产纲领：150000件/年；废品率2；备品率2。工作制：8小时. 2班制；零件材料：压铸铝合金Y112(JB306982)；1.1.3 课题任务要求1、针对指定设计内容撰写文献综述；2、完成一篇与设计相关的英文文献翻译；3、机床设计：工序图、加工示意图、总联系尺寸图、生产率计算卡、多轴箱装配图及指定零件图；4、在完成上述工作

2、基础上，撰写设计说明书；5、毕业答辩准备。1.1.4 实现目标的可行性分析本次设计的数控铣床主轴箱是串联在交流调频主轴电机后的无级变速箱，属于机械无级变速装置。它是利用摩擦力来传递转矩，通过连续改变摩擦传动副工作半径来实现无级变速。由于它的变速范围小，是恒转矩传动，适合铣床的传动。时间方面：毕业设计的时间是18周，完成五工位组合机床设计之钻孔工位的设计，只要按照老师和自己所定的进度安排，时间是足够的，能完成毕业设计。技术方面：通过对机械设计，互换性，制造，装配，工艺学等课程的学习，有了一定的基础知识，再通过图书资料和网上的资料，初步了解了五工位组合机床的工作原理和设计原理，了解了设计的主要内容

3、。以及在老师的指点下能完成对五工位组合机床设计之钻孔工位的设计。设计条件可行性：学校图书馆有大量的图书，以及网上丰富的资源，同学和老师的帮助，所以在设计条件上是可行的。1.2 本课题的研究背景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

4、来越广泛，越来越转化为生产力，从这个意义上讲，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。1.3本课题国内外研究概况近20年来，组合机床自动线技术取得长足进步，自动线在加工精度、生产效率、利用率、柔性化和综合自动化等方面的巨大进步，标志着组

5、合机床自动线技术发展达到了高水平。自动线的技术发展，刀具、控制和其他相关技术的进步，特别是CNC控制技术发展对自动线结构的变革及其柔性化起着决定性的作用。随着市场需求的变化，柔性将愈来愈成为抉择设备的重要因素。因此，组合机床自动线将面临由高速加工中心组成的FMS的激烈竞争。组合机床是一种专用高效自动化技术装备，目前，由于它仍是大批量机械产品实现高效、高质量和经济性生产的关键装备，因而被广泛应用于汽车、拖拉机、内燃机和压缩机等许多工业生产领域。其中，特别是汽车工业，是组合机床最大的用户。如德国大众汽车厂在Salzgitter的发动机工厂，在大批量生产的机械工业部门，大量采用的设备是组合机床。因此

6、，组合机床的技术性能和综合自动化水平，在很大程度上决定了这些工业部门产品的生产效率、产品质量和企业生产组织的结构，也在很大程度上决定了企业产品的竞争力。现代组合机床和自动线作为机电一体化产品，它是控制、驱动、测量、监控、刀具和机械组件等技术的综合反映。近20年来，这些技术有长足进步，同时作为组合机床主要用户的汽车和内燃机等行业也有很大的变化，其产品市场寿命不断缩短，品种日益增多且质量不断提高。这些因素有力地推动和激励了组合机床的不断发展。组合机床是由大量的通用部件和少量的专用部件组成且工序集中的高效专用机床.由万能机床和专用机床发展而来.由于组合机床工序的高度集中，即在一台机床上可同时完成一种

7、或几种不同工序加工，因此适应了产量大、精度高的生产要求，并且克服了万能机床结构复杂、劳动强度大、生产效率低、精度不易保证的缺点，以及专用机床通用性差、不适应现代技术迅速发展、产品经常更新的要求.所以，组合机床及其自动线已广泛应用到汽车、柴油机、电动机、仪器仪表以及军工产品等的生产上，并显示出巨大的优越性。在组合机床这类专用机床中，回转式(回转工作台式和鼓轮式)多工位合机床和自动线占有重要位置。因为这类组合机床是采用多工位、多轴、多面和多方向同时加工工件的，因而具有很高的生产率。同时，这样的机床，工件经加工出基准后上机(线)或毛坯直接上机(线)，可实现工件的全部加工。并且，由于工件在加工过程中往

8、往是只需一次装夹，因而加工精度比较高。因此，这类机床是内燃机行业或其它一些大批量生产部门使用的重要技术装备。根据美国在19781983年这5年间对所生产的4856台组合机床所作的统计分析表，回转工作台组合机床占了1/3，自动线41.5%。回转式多工位组合机床，特别适合于加工轮廓尺寸在250mm以内的中小零件。这类机床的应用主要集中于汽车、阀门、气动、液压、制锁、轻工仪表和电气等工业部门。市场销量大，因此在国内外有许多从事其设计和制造的厂家。如欧美的rons-hoffen、Diedeoheim、witzig&Frank、Riello、IMAS、AugustWenzler、wiest、Haaf、R

9、inoBerard和Posalux，日本的三协精机、岩田工机，前苏联的哈尔科夫小型组合机床厂(X3MAC)和我国的大连组合机床研究所、大连机床厂、常州机床厂和北方精密机械厂等。其中，北方精密机械厂是我国唯一专门从事回转工作台组合机床生产的专业厂，目前的生产能力为年产约30台。据估计目前我国回转式多工位组合机床约占整个组合机床的4%，与机床工业发达的国家相比，无论在数量上还是在技术上均存在一定差距。因此，加速发展这类机床，以满足四化建设的需要，是我国机床行业面临的一项任务。1.4本论文的主要工作及结构本次设计工作将设计五工位回转工作台组合机床设计之钻孔工位（左、右曲轴箱侧面上的孔）。因此，目的是

10、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。具体的工作就是要画出工序图、加工示意图、总联系尺寸图、多轴箱装配图及指定零件图和计算生产率计算卡摘要部分，指出了本课题的研究概况，本课题的研究方法，第1章是绪论，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2章是本论文的主体部分，主要给出了本次课题研究即加工左、右曲轴箱孔的多工位组合机床的钻孔工位设计。在接下

11、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指导老师的感谢，给出完成本论文所需要的参考文献，最后，附上相关的设计图纸,及一张生产效率卡。第二章 组合机床的总体设计2.1 组合机床及其特点组合机床是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率专用机床。它能够对一种（或几种）零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及滚压等工序，生产效率高，加工质量稳定。组合机床与通用机床，其他专用机床比较，具有以下特点：（1）组合机床上的通用部件和标准零件约占全部机床零、部件总量的，因

12、此设计和制造的周期短，投资少，经济效果好。（2）由于组合机床用多刀加工，并且自动化程度高，因而比通用机床生产效率高，产品质量稳定，劳动强度低。（3）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，又有专门厂成批制造，因此结构稳定，工作可靠，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。（5）当被加工产品更新时，采用其他类型的专门机床时，其大部分部件要报废。用组合机床时，其通用部件和标准零件可以重复利用，不必另行设计和制造。（6）组合机床易于联成组合机床自动线，以适应大规模的生产需要。图2-1表示由通用部

13、件和少量专用部件组成的卧式组合机床。图2-1 卧式组合机床及其组成部件1中间底座；2夹具；3主轴箱；4动力箱5滑台；6滑座；7床身（侧底座）组合机床常用的通用部件有：动力部件、输送部件、支承部件、控制部件和辅助部件。其中动力部件有4种：（1）主运动动力部件动力箱、多轴箱、单轴头；（2） 进给运动部件液压滑台、机械滑台； （3） 既能实现主运动又能实现进给运动的部件动力头；为单轴头变化主轴转速的跨系列通用部件。动力箱、各种工艺切削头和动力滑台是组合机床完成切削主运动或进给运动的动力部件。其中还有能同时完成切削主运动和进给运动的动力头。而只能完成进给运动的动力部件称为动力滑台。固定在动力箱上的主轴

14、箱是用来布置切削主轴，并把动力箱输出轴的旋转运动传递给各主轴的切削刀具，由于各主轴的位置与具体被加工零件有关，因此主轴箱必须根据被加工零件设计，不能制造成完全通用的部件，但其中有很多零件（例如：主轴、传动轴、齿轮和箱体等）是通用的。床身、立柱、中间底座等是组合机床的支承部件，起着机床的基础骨架作用。组合机床的刚度和部件之间的精度保持性，主要是由这些部件保证。移动的或回转的工作台的重复定位精度直接影响组合机床的加工精度。除了上述主要部件之外，组合机床还有各种控制部件，主要是控制机床按顺序动作，以保证机床按规定的程序进行工作。组合机床的通用部件，绝大多数已颁布成国家标准，并按标准规定的名义尺寸、主

15、参数、互换尺寸等定型，各通用部件之间有配套关系。因此，在进行本设计时，主要根据被加工零件的尺寸、形状和技术要求等来完成组合机床的整体设计。2.2 组合机床工艺方案的拟定过程工艺方案的拟订是组合机床设计的关键一步。因为工艺方案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，应根据工件工位的加工要求和特点，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、可靠的工艺方案。2.2.1 确定组合机床工艺方案的基本原则2.2.1.1 零件的工艺分析方法 1 产品及零件图纸的分析1）充分了解产品图纸及零件、部件图纸。2）明确零件要加工的部位和表面，

16、并找出对零件的加工技术要求较高，需采用特殊加工方法才能完成的部位和表面，作为提供在制定工艺路线或机床方案时应着重考虑和解决的问题。2 零件技术要求分析零件技术要求是保证零件加工精度、表面粗糙度，制订工艺路线和设计组合机床及自动线的最基本的原始依据。因此，在进行组合机床及自动线设计时，必须对零件的技术要求深入分析。 3零件的结构特点和结构工艺性的分析在组合机床及自动线加工中，被加工零件的形状、大小、重量、加工部位的结构、零件刚性等，对工艺方案的制订、机床的结构设计有很大影响。2.2.1.2本设计零件图分析现需加工4个M10深15，钻深20的螺纹孔，应该有以下几道工序：图2-2左、右曲轴箱零件图（

17、1）镗车端面（2）钻孔（3）倒角（4）攻丝如图2-2零件图本设计中主要是钻孔，在钻孔之后还要进行倒角与攻丝两道工序所以对零件的加工精度要求较高所以在设计中机床的部件、刀具等的结构，必须以能稳定地保证零件的加工精度要求为准。2.2.2工艺方案的拟订2.2.2.1制定工艺方案零件加工工艺将决定组合机床的加工质量、生产率、总体布局和夹具结构等。所以，在制定工艺方案时，必须计算分析被加工零件图，并深入了解零件的形状、大小、材料、硬度、刚度，加工部位的结构特点加工精度，表面粗糙度，以及定位，夹紧方法，工艺过程，所采用的刀具及切削用量，生产率要求等等。并查阅有关技术资料，制定出合理的工艺方案。根据被加工被

18、零件的零件图，加工四个孔的工艺过程。1） 加工孔的主要技术要求：加工4个9孔；孔的位置度公差为0.15mm；工件材料为压铸铝合金Y112(JB306982)，HB80100；要求生产纲领为：150000件/年；废品率2；备品率2，工作制：8小时，. 2班制。2）工艺分析本设计主要针对孔加工工位的设计，加工该孔时，孔的位置度公差为0.15mm根据组合机床用的工艺方法及能达到的经济精度，可采用如下的加工方案：用四根主轴一次性加工孔，孔径为9。2.2.2.2确定组合机床的配置形式和结构方案1)被加工零件的加工精度被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序及应保证的加工精度，工件各孔间的位置精度为0.1

19、5mm,它的位置精度要求较高，安排加工时尽量提高加工精度，以便保证后续工位的加工精度。采取提高机床原始制造精度和工件定位基准精度并减少夹压变形等措施可以实现。被加工零件图如图2-2所示。2) 被加工零件的特点此箱体的材料是压铸铝合金Y112(JB306982)，硬度HB80100，孔的位置分配规则，孔的直径为9mm。采用多孔同步加工，此零件的加工特点是中心线与定位基准平面是垂直的，并且定位基准面是水平的。孔的分布规则，工件比较小，可一次钻完，这个组合机床要完成铣端面、钻孔、倒角、攻丝的一系列的工艺，因而适合选择多工位回转工作台卧式组合机床。3) 零件的生产批量零件的生产批量是决定采用单工位、多

20、工位、自动线或按中小批量生产特点设计组合机床的重要因素。按设计要求生产纲领为年生产量为15万件，从工件外形及轮廓尺寸，为了减少加工时间，采用多工位回转工作台卧式组合机床以提高利用率。综上所述：通过对箱体零件的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技术要求、定位、夹紧方式、工艺方法，并定出影响机床的总体布局和技术性能等方面的考虑，最终决定机床的设计方案。2.3 确定切削用量2.3.1工艺方案的拟订多轴箱上所有刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑台，工作时，要求所有刀具的每分钟进给量相同，且等于动力滑台的每分钟进给量（mm/min）应是适合有刀具的平均值。因此，同一多轴箱上的刀具主轴可设计成

21、同转速和同的每转进给量（mm/r）。以满足同直径孔的加工需要，即：=式中： 各主轴转速（r/min） 各主轴进给量（mm/r） 动力滑台每分钟进给量（mm/min）由于箱体孔的加工精度、工件材料、工作条件、技术要求都是相同的。按照经济地选择满足加工要求的原则，采用查表的方法查得：钻头直径D=9mm, 压铸铝合金Y112、进给量选择f=0.15mm/r、切削速度v=40m/min.2.3.2确定切削力、切削扭矩、切削功率根据选定的切削用量（主要指切削速度v及进给量f）确定切削力，作为选择动力部件（滑台）及夹具设计的依据；确定切削扭矩，用以确定主轴及其它传动件（齿轮，传动轴等）的尺寸；确定切削功率

22、，用以选择主传动电动（一般指动力箱）功率，通过查表计算如下：布氏硬度：HB =HBmin(HBmaxHBmin) =80(10080) =73.33切削力：=118 =1189 =301.9N切削扭矩：=59 =59 =1438.14Nmm切削功率：=4 （四根主轴） =1438.1440/(97403.149) 4 =0.1045 kw4=0.418kw 式中：HB布氏硬度 F切削力（N） D钻头直径（mm） f每转进给量（mm/r） T切削扭矩(Nmm) V切削速度（m/min） P切削功率(kw)2.4 加工工序图被加工零件工序图具有直观的作用，此外，它还具有一些特定的要求。被加工零件工

23、序图是根据选定的工艺方案，表示在一台机床上或一条自动线上完成的工艺内容，加工部位的尺寸及精度、技术要求、加工用定位基准、夹压部以及被加工零件的材料、硬度和在本机床上加工前毛坯情况的图纸。它是在原有的工件图基础上，以突出本机床或自动线加工内容，加上必要的说明绘制的。它是组合机床设计的主要依据。也是制造使用时调整机床，检查精度的重要技术文件。被加工零件工序图应包括下列内容：1在图上应表示出被加工零件的形状，尤其是要设置中间导向时，应表示出工件内部筋的布置和尺寸，以便检查工件装进夹具是否相碰，以及刀具通过的可能性。2在图上应表示出加工用基面和夹压的方向及位置，以便依此进行夹具的支承，定位及夹压系统的

24、设计。3在图上应表示出加工表面的尺寸、精度、光洁度，位置尺寸及精度和技术条件（包括对上道工序的要求及本机床保证的部分）。4图中还应注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及被加工部位的余量。此外，为了使被加工零件工序图清晰明了，能突出本机床的加工内容，绘制时对本机床加工部位用粗实线表示，其尺寸打上方框，其余部位用细实线表示。本设计中，我设计的是左、右曲轴箱钻孔工位设计，采用一面两销定位，实现完全定位。由于利用工件的底面作为基面，为了使夹紧可靠以及部件配置合理，采用对工件的顶面进行夹紧。要求加工之后能满足尺寸的公差范围之内。整体的定位及夹紧的位置及加工位可见图2-3所示。 图2-3 加工工序图2

25、.5加工示意图2.5.1 加工示意图的作用和内容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、刀具等机床各部件间的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等。因此，加工示意图是组合机床设计的主要图纸之一，在总体设计中占据重要地位。它是刀具、辅具、主轴箱、液压电气装置设计及通用部件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。其内容为：1）应反映机床的加工方法、加工条件及加工过程。2）根据加工部位特点及加工要求，决定刀具类型、数量、结构、尺寸（直径和长度）。3）决定主轴的结

26、构类型、规格尺寸及外伸长度。4）选择标准的或设计专用的接杆、浮动卡头、导向装置、攻丝靠模装置、刀杆托架等，并决定它们的结构、参数及尺寸。5）标明主轴、接杆（卡头）、夹具（导向）与工件之间的联系尺寸、配合及精度。6）根据机床要求的生产率及刀具、被加工零件材料特点等，合理确定并标注各主轴的切削用量。7）决定机床动力部件的工作行程及工作循环。2.5.2 加工示意图的画法及注意事项1）加工示意图的绘制顺序是：先按比例用细实线绘出工件加工部位和局部结构的展开图，加工表面用粗实线画。为简化设计，相同加工部位的加工示意（指对同一规格的孔加工，所用刀具、导向、主轴、接杆等的规格尺寸、精度完全相同），允许只表示

27、其中之一，亦即同一主轴箱上结构尺寸相同的主轴可只画一根。但必须在主轴上标注轴号（与工件孔号相对应）。当轴数较多时，可缩小比例，用细实线画出工件加工部位的外形简图，并在孔旁标注孔号，以便设计和调整机床。2）一般情况下，在加工示意图上，主轴分布可不按真实距离绘制。当被加工孔间距很小或需设置径向结构尺寸较大的导向装置时，相邻主轴必须严格按比例绘制，以便检查相邻主轴、刀具、辅具、导向是否干涉。3）主轴应从主轴箱端面画起。刀具画加工终了位置。标准的通用结构只画外形轮廓，但须加注规格代号。对一些专用结构，为显示其结构而必须剖视，并标注尺寸、精度及配合。2.5.3 刀具及导套的选择刀具的选择 刀具选择考虑加

28、工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生产率要求等因素。箱体的材料压铸铝合金Y112布氏硬度在HB80100，孔径D为9mm，刀具的材料选择硬质合金钢钻头，为了使工作可靠、结构简单、刃磨简单，根据机械切削刀具及应用速查手册表4-12选择9莫氏锥柄麻花钻（GB/T 1438.1-1996）/mm。（生产厂家上海泸林机电有限公司）导向套的选择 在组合机床上加工孔，除用刚性主轴的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取决于夹具导向。因此正确选择导向装置的类型，合理确定其尺寸、精度，是设计组合机床的重要内容。选择导向类型 根据刀具导向部分直径d=9mm和刀具导向的线速度v=50m/min，选择固定式导向。图2

29、4 固定导向装置导向套的参数 根据刀具的直径选择固定导向装置，如图24所示：根据组合机床及其调整与使用表4-11 通用导套的尺寸规格选择固定导向装置的标准尺寸如下表：表21 固定导向装置的标准尺dDD1D2LL1mRd1d2L091522262838917.5M81612 固定装置的配合如下表：表22 固定装置的配合导向类别工艺方法D刀具导向部分外径固定导向钻孔g62.5.4 确定主轴类型、尺寸、外伸长度主轴类型主要依据工艺方法和刀杆与主轴的联结结构进行确定。主轴轴颈及轴端尺寸主要取决于进给抗力和主轴刀具系统结构。 通用钻孔主轴有(1)圆锥滚子轴承主轴(2)向心球轴承主轴（3）滚针轴承主轴。根

30、据组合机床设计表4-2 选用滚针轴承主轴2.5.4.1 主轴尺寸根据公式：d=6.2 (2-2)可算出本设计中攻螺纹主轴的大致直径式中：d主轴直径（mm） T转矩（Nm） D螺距大径（mm） P螺距（mm）dB=17.52mm由于本设计中D=9mm，所以主轴直径的确定直径d=20mm外伸尺寸L=112mm。2.5.4.2选择刀具接杆 由以上可知，多轴箱各主轴的外伸长度为一定值，而刀具的长度也是一定值，因此，为保证多轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置，就需要在主轴与刀具之间设置可调环节，这个可调节在组合机床上是通过可调整的刀具接杆来解决的,可调连接杆如图2-5所示，图2-5 可调接杆接杆上的尺寸

31、d与主轴外伸长度的内孔D配合，因此，根据接杆直径d选择刀具接杆参数如表2-3所示：表2-3 可调接杆尺寸（部分）根据表中的数据选择d=16接杆尺寸2.5.5 动力部件工作循环及行程的确定动力部件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位置，又返回到原位的动作过程如图2-6所示。图2-6 工作循环图2.5.5.1 工作进给长度的确定 ：工作进给长度 ：切入长度 ：加工长度 ：切出长度=20+10=30mm 切入长度一般为510mm，取10mm。 切出长度为0。2.5.5.2 快速引进长度确定快速引进是指动力部件把刀具送到工作进给位置，其长度由具体情况确定。本工序选取快速引进长度

32、为135mm。2.5.5.3动力部件总行程的确定动力部件总行程为快退行程和前后备量之和。总行程为400mm前备量为20mm，后备量为225mm。2.5.6 活动钻模板的选择2.5.6.1 活动钻模板的选择原理由于为回转工作台卧式组合机床所以钻模板不能固定地设置在机床夹具上，而是将它连接在主轴箱上并随主轴箱而运动，这种就是活动钻模板。根据本设计的需要选择刚性钻模板，刚性钻模板与主轴箱之间是刚性连接的，工作时相互间没有相对移动，因而刀尖与导套端面之间的距离L在加工过程中是固定不变的如图2-7。采用刚性钻模板通常能够保证被加工孔同工件定位基准之间的位置精度为0.15-0.35毫米。本设计的位置精度为

33、0.15mm所以可以使用刚性钻模板。图2-7 刚性活动钻模板2.5.6.2活动钻模板与多轴箱的连接方式多轴箱与活动钻模板导杆或托架导杆的连接型式有下述四种：（1） 导杆滑配在主轴箱两侧。（2） 导杆固定在主轴箱两侧（3） 导杆固定在主轴箱前盖上。（4） 导杆由主轴箱内穿过。根据组合机床设计图5-25 根据本设计的需要主轴箱与活动钻模板或托架倒杆的连接方式 如图2-8所示活动钻模板与前箱盖的连接。图2-8 活动钻模板与前箱盖的连接2.5.7绘制加工示意图根据以上所求出的数据绘制出加工示意图如图2-9所示：图2-9 钻孔加工示意图图2-10 总尺寸联系图2.6机床联系尺寸图2.6.1联系尺寸图的作

34、用和内容联系尺寸图用来表示机床各组成部件的相互装配和运动关系，以检验机床各部件的相对位置及尺寸联系是否满足要求，通用部件的选择是否合适，并为进一步开展主轴箱、夹具等专用部件、零件的设计提供依据。联系尺寸图也可以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。如图2-10所示，机床联系尺寸图的内容包括机床的布局形式，通用部件的型号、规格、动力部件的运动尺寸和所用电动机的主要参数、工件与各部件间的主要联系尺寸，专用部件的轮廓尺寸等。2.6.2通用部件选型本课题需选择的通用部件包括多轴箱、动力箱、滑台和侧底座。选型的基本思路是：（1）先初步选定多轴箱的尺寸；（2）计算主轴切削功率，根据功率选择

35、电机和相应的动力箱（要与多轴箱配套）；（3）根据动力箱确定液压滑台和侧底座的型号。2.6.2.1多轴箱多轴箱是组合机床上的一个重要组成部件，主要用来安装主轴、传动轴、及齿轮等。多轴箱后接动力箱，并和动力箱一同安装在液压滑台上。由于待加工的螺纹孔数量不多且距离很近，只需设计一个较简单的传动系统就能达到加工目的，所以根据组合机床及其调整与使用表6-1，初步选定多轴箱规格：400400。2.6.2.2动力箱和电机动力箱是刀具主运动的驱动装置，即动力箱通过多轴箱使刀具做主体运动。动力箱安装在通用化的多轴箱上。有两种动力箱。一种是靠键与齿轮连接传动的，另一种是靠端面传动键传动的。本课题选择第一种传动方式

36、的动力箱。查阅组合机床及其调整与使用表2-13，选择切削速度v=40m/s，每转进给量s=0.15mm/r。暂定主轴直径为D=20mm。单根主轴切削转矩M=59Ds=1438.14Nmm，则4根主轴总切削转矩为4M，即5752.56Nmm。总功率P=0.1045kW。动力箱（如图2-11）应与多轴箱配合，根据组合机床及其调整与使用表6-1，动力箱选择1TD25型，输出转速785r/min。配套电动机型号选Y100L1-4，电机转速1420 r/min，输出功率2.2kW。实际生产中可选购扬州组合机床动力头有限公司生产的1TD25IB型动力头。主要参数如下：图2-11 动力箱表2-4 尺寸参数型

37、号名义尺寸Djs6Be8L4Ld1L1L2L3b3hHBb1d2b21TD25 250 30 12 45 320 M12 50 100 325 220 125 250 250 290 M12 90 表2-5 性能参数型号 型式 电动机型号 电动机功率（KW） L3（mm） 电动机转速(r/min) 驱动轴转速(r/min) 1TD25IBY100L1-42.232514207852.6.2.3液压滑台和侧底座 动力滑台是组合机床实现进给运动的通用部件，安装在侧底座上。根据组合机床及其调整与使用表3-5，液压滑台选择HY50A型，相应的侧底座选择CC50I型。部分参数如下：表2-6 部分性能尺寸

38、参数表滑台侧底座压力继电器台面宽型号行程500mmHY50A400CC50IHY50AF-51滑台型号台面宽度(mm)台面长度(mm)行程(mm)滚珠丝杠直径X螺距最大进给力（N）工进电机功率（KW）快移电机功率（KW）工进速度(mm/min)快移动速度(m/min)1HJT50500100040063X10320000.751.515.3-533.86.9实际生产中可选用扬州市组合机床厂生产的1HJT系列机械滑台如图2-12，它可与1HYT系列液压滑台通用。主要参数如下：图2-12 滑台尺寸联系图表2-7 尺寸参数型号型式BB1B2B3B4HLL1L2L3L4L5L6L7L8L9L10L11

39、L12L13L14d1HJT50IA50050045012715036010004001440190568150300300250 25040-120M162.6.2.4 确定机床装料高度H 装料高度是指工件安装基面至地面的垂直距离根据机械制造装备设计书中第七章所讲通常组合机床有850mm和1060mm两种装料高度，综合考虑选择1060mm。2.7生产率计算卡生产率计算卡是反映所设计机床的工作循环过程、动作时间、切削用量、生产率、负荷率等技术文件，通过生产率计算卡，可以分析拟定的方案是否满足用户对生产率及负荷率的要求。计算如下：切削时间： T切= L/vf+t停 = 35/4015/450 =

40、0.908 min式中：T切机加工时间（min） L工进行程长度（mm） vf 刀具进给量（mm/min） t停死挡铁停留时间。一般为在动力部件进给停止状态下，刀具旋转515 r所需要时间。这里取15r 辅助时间 T辅 = +t装 = （120155）/6000+1.5 = 1.542min 式中：L3、L4 分别为动力部件快进、快退长度（mm） vfk 快速移动速度（mm/min） t装 装卸工件时间（min）一般为0.51.5min,取1.5min机床生产率 Q1 = 60/T单 = 60/（T切+T辅） =60/（0.908+1.542） =24.49 件/h机床负荷率按下式计算 = Q

41、1/Q100% = Q1tk/A100% =24.494160/150000100% =82.6% 式中：Q机床的理想生产率（件/h） A年生产纲领（件）表2-8 生产率计算卡被加工零件图号毛坯种类铝合金名称左、右曲轴箱毛坯重量材料Y112(JB306982)硬度HB80-100工序名称钻孔工序号工时/min序号工步名称工作行程/mm切速/（mmin-1）进给量/（mmr-1）进给量/（mmmin-1）工进时间辅助时间1按装工件0.52工件定位夹紧0.253Z轴快下12060000.0204Z轴工进35400.15400.8785Z轴暂停0.036Z轴快退15560000.0227工件松开0.

42、258卸下工件0.5备注1、主轴转速708r/min累计0.8781.572单件总工时2.45机床生产率24.49件/h理论生产率38.44件/h负荷率82.6%第三章 多轴箱设计3.1多轴箱的组成及表示方法多轴箱按结构特点分为通用（即标准）和专用多轴箱两大类。前者结构典型，能利用同用的箱体和传动件；后者结构特殊，往往需要加强主轴系统刚性，而使主轴及某些传动件必须专门设计，故专用主轴箱通常指“刚性主轴箱”，即采用不需要刀具导向装置的刚性主轴和用精密滑台导轨来保证加工孔的位置精度。通用主轴箱则采用标准主轴，借助导向套引导刀具来保证被加工孔的位置精度。本设计中所采用的就是通用主轴箱。3.1.1 多

43、轴箱的组成多轴箱由通用零件如箱体、主轴、传动轴、齿轮和附加机构等组成。其基本结构中，箱体、前盖、后盖、上盖、侧盖等为箱体类零件；主轴、传动轴、传动齿轮、动力箱和电动机齿轮等为传动类零件；分油器、注油标、排油塞、和防油套等为润滑及防油元件。在多轴箱箱体内腔，可安排两排32mm宽的齿轮或三排24mm宽的齿轮；箱体后壁与后盖之间可安排一排（后盖用90mm厚时）或两排（后盖用125mm厚时）24mm宽的齿轮。本多轴箱考虑到实际情况，在箱体体内安排了三排24mm宽的齿轮和3.1.2 多轴箱总图绘制方法特点1主视图 用点划线表示齿轮节圆，标注齿轮齿数和模数，两啮合齿轮相切处标注罗马字母，表示齿轮所在排数。

44、标注各轴轴号及主轴和驱动轴、液压泵轴的转速和方向。2展开图 每根轴、轴承、齿轮等组件只画轴线上边或下边（左边或右边）一半，对于结构尺寸完全相同的轴组件只画一根，但必须在轴端注明相应的轴号；齿轮可不按比例绘制，在图形一侧用数码箭头标明齿轮所在排数。3.2 箱体通用零件的选择3.2.1 通用箱体类零件多轴箱的通用箱体类零件配套表详见组合机床及其调整与使用中表6-1；箱体材料为HT200，前、后、侧盖等材料为HT150。多轴箱体基本尺寸系列标准（GB3668.1-83）规定，多轴箱的标准厚度为180mm，用于卧式主轴箱的前盖厚度为55mm，用于立式的因兼作油池用，故加后到70mm，基型后盖的厚度为9

45、0mm，变形后盖厚度为50mm，100mm和125mm三种，应根据多轴箱的传动系统安排和动力部件与多轴箱的连接情况合理选用。3.2.2 通用主轴、通用传动轴、通用齿轮和套本设计中，通用主轴、通用传动轴的传动结构，配套零件及联系尺寸，详见组合机床及其调整与使用中表6-2、表6-3。多轴箱通用齿轮有：传动齿轮、动力箱齿轮和电机齿轮三种（组合机床及其调整与使用中表6-5 通用齿轮系列参数与组合机床及其自动化表4-3），其结构型式、尺寸参数及制造装配要求。3.3 绘制多轴箱设计原始依据图多轴箱设计原始原始依据图，是根据“三图一卡”整理编绘出来的。其内容及注意事项如下：1 根据机床联系尺寸图，绘制多轴箱

46、外形图，并标注轮廓尺寸及动力箱驱动轴的相对位置尺寸。2 根据联系尺寸图和加工示意图，标注所有主轴位置尺寸及工件与主轴、主轴与驱动轴的相关位置尺寸。3 根据加工示意图标注各主轴转速及转向主轴逆时针转向。4 列表标明各主轴的工序内容、切削用量及主轴外伸尺寸。5 标明动力件型号及其性能参数。图3-1 多轴箱的原始依据图3.4轴的选择及校核3.4.1主轴的选择由于4孔布置比较紧密，之前选定的主轴直径为20mm。采用滚针轴承主轴，这样推力球轴承大径比滚锥轴承要小，可避免由于空间较小导致各轴承之间发生的干涉。根据组合机床设计参考图册图4-9，选择T0723-41型主轴，如下图3-2所示：图3-2 T072

47、3-41型主轴3.4.2传动轴的选择传动轴选择的基本思路如下：（1）由主轴的扭矩计算出传动轴的扭矩；（2）根据扭矩变形值来确定传动轴的直径。传动轴的扭矩M传=4M主Z传/Z主=459Ds20/18 =6391.73Nmm式中：M主主轴的扭矩，由于有4根主轴，故系数为4 Z传传动轴上齿轮齿数，此处为20，在后面齿轮的选择中详述 Z主主轴上齿轮齿数，此处为20，在后面齿轮的选择中详述确定了传动轴上的扭矩M传，便可根据允许的扭矩变形值来计算它的直径。传动轴最小直径d5.2 =24.2mm式中M代表传动轴上的扭矩M传。求得传动轴承受来自主轴扭矩的最小直径d为24.2mm，取25mm。采用滚锥轴承传动轴

48、。根据组合机床设计参考图册图4-9，选择T0731-44型传动轴，如下图：图3-3 T0731-44型传动轴3.4.3轴的校核已知轴的最小直径和轴的结构，需对传动轴进行校核，参照机械设计第377页的例题，校核步骤如下：图3-4 轴的结构与装配（1）求轴上的功率、转速和转矩电机输出功率为2.2kW，通过两级齿轮传动带动传动轴，设每级齿轮传动的效率为0.97，则：传动轴的功率P=P电=2.20.970.97=2.07kW式中：P电电机输出功率 齿轮传动效率 动力头输出转速为785r/min。动力头齿轮齿数为21，传动轴一端齿轮齿数为29（后面会细讲）。则：传动轴的转速n=n动Z动/Z传 =7852

49、1/29=568 r/min式中：n动动力头输出转速 Z动动力头齿轮齿数 Z传传动轴一端上齿轮齿数转矩T=9550000P/n =95500002.07/568 =34776Nmm （2）求作用在齿轮上的力 传动轴一端与动力头齿轮啮合的齿轮分度圆直径为87（后面会细讲）。由于都是直齿轮，所以轴向力为0。圆周力Ft=2T/d =234776/87 =799N式中：T传动轴转矩 d分度圆直径 径向力Fr=Fttan =799tan20 =291N式中：Ft圆周力 压力角。由于此处为标准直齿轮啮合，故为20 （3）求轴上载荷根据图3-5可确定大齿轮附近的轴承为危险截面。欲求危险截面载荷，需先求出支反

50、力，方程如下：水平面F1+F2=Ft F1a+F2b=0垂直面F3+F4=Fr F3a+F4b=0式中：F1 F2 F3 F4支反力 a b轴承到齿轮的距离解得F1= 1035N F2= -236N F3= 377N F4= -86N水平面弯矩M1= F1a =103544 =45540Nmm垂直面弯矩M2= F3a=37744 =16588Nmm所以，总弯矩M= =48467 Nmm扭矩T即为之前求得的转矩34776Nmm（4）按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面）的强度。轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取=0.6，根据机械设计公式

51、15-5，以及之前求得的弯矩、扭矩，可得：计算应力= =33.77MPa式中：W轴的抗弯截面系数。这里为0.1之前选定轴的材料为45钢，调质处理，根据机械设计表15-1，可查得=60 MPa。因此，故安全。弯矩图、扭矩图如下：图3-5弯矩图、扭矩图3.5齿轮的选择和设计3.5.1动力头齿轮的选择动力箱与多轴箱连接，动力箱的输出轴伸入多轴箱内，上面安装有齿轮，前面章节已经查到1TD25IB动力头的直径为30mm，输出转速为785r/min。根据组合机床及其自动化表4-3，可知30动力头用齿轮模数为3mm，齿数有2124四种，取齿数为21。3.5.2主轴齿轮的选择4根主轴完全相同，直径为20mm，根据前面选择的加工余量，可知主轴转速为706r/min。根据组合机床及其自动化表4-3，选择模数2.5mm，齿数18的齿轮如图3-6。齿轮宽度统一选24mm。图3-6主轴上的齿轮3.5.3传动轴齿轮的选择4个待加工孔中心线构成一个矩形，长71mm，宽63mm。传动轴一端上的齿轮应该与4根主轴上的齿轮完全啮合，所以传动轴一端上的齿轮与主轴上的