离合器压盘连接孔组合机床多轴箱设计毕业论文

1、编号长春理工大学光电信息学院college of optical and electronical information changchun university of science and technology本科生毕业设计离合器压盘连接孔组合机床多轴箱设计hole modular machine tool spindle box design of clutch pressureplate connection学生姓名王其轩专业机械设计制造及其自动化学号0951253指导教师仲丛华分院机电工程分院2013年 月摘要机械制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国家或

2、地区的经济实力、科技水平、生活水准和国防实力。而制造业的生产能力主要取决于 制造装备机床的先进程度。组合机床兼有低成木和高效率的优点，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。木文对离合器压盘盖连接孔的加工工艺进行了详细的分析，就其孔的加工提出了 “一次装夾，多工位加工，达到产品图样的精度要求”的思路。根据这一思路设计了 钻孔组合机床设计。该组合机床由立柱、立柱底座、中间底座、液压滑台、动力箱、多轴箱等组成。木文 对各部分的设计进行了详细的计算和论证。关键词：组合机床，离合器压盘，主轴箱，夹具abstractmachinery manufacturing industry is

3、 an important pillar of economic development of a country or region, the level of development that the country or regions economic strength， technology level，the living standards and national defense capabilities. manufacturing production mainly depends on the advanced manufacturing equipment - on t

4、he degree of machine tool. combination machine has the advantages of high efficiency and low cost， widely used in large，large production，and can be used to compose the automatic production linethis paper gives a detailed analysis of the clutch pressure plate processing connecting holes，put forward n

5、a fixture for processing in the hole, the multi-locations processing requirements，" product design to achieve the precision of the method. according to this design thought bore modular machine tool design.the combination of machine tool by the column，column base，intermediate base， hydraulic pow

6、er sliding table，the power box，box etc. this paper detailed calculation and verification of the design of each part.keywords: combination machine，clutch pressure plate，a spindle box，clampa 录hi1i.i机床在国民经济的地位及其发展简史11.2组合机床的国内、外现状21.3组合机床多轴箱概述51.4通用多轴箱的工作原理和用途51.5机床设计的目的、内容、要求61.6机床的设计步骤6第二章组合机床的总体设计82

7、.1组合机床方案的制定82.2确定切削用量及选择刀具92.3组合机床总设计11第三章多轴箱设计203.1绘制多轴箱设计原始依据图203.2齿轮模数选择213.3多轴箱的传动设计213.4绘制传动系统图233.5传动零件的校核24第四章液压系统设计284.1 z轴液压泵的确定284.2 y轴液压动力的确定294.3拟定液压系统图30第五章夹具设计325. 1机床夹具概述325.2工件结构特点分析325.3工件定位的设计325.4夹紧方案的设计32结论34辨规36® w37第一章绪论1.1机床在国民经济的地位及其发展简史现代社会屮，人们为了高效、经济地生产各种高质量产品，口益广泛的使用各

8、种 机器、仪器和工具等技术设备与装备。为制造这些技术设备与装备，又必须具备加工 各种金属零件的设备，诸如铸造、锻造、焊接、冲压和切削加工设备等。由于机械零 件的形状精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法來达到，特别是 形状复杂、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在机床上经过几道甚至 几十道切削加工工艺才能完成。因此，机床是现代机械制造业屮最重要的加工设备。 在一般的机械制造厂屮，机床所担负的加工工作量，约占机械制造总工作量的40% 60%,机床的技术性能直接影响机械产品的质量及其制造的经济性，进而决定着国民经 济的发展水平。可以这样说，如果没有机床的发展，如果不具备今天

9、这样品种繁多、 结构完善和性能精良的机床，现代社会所达到的高度物质文明将是不可想象的。一个国家要繁荣富强，必须实现工业、农业、国防和科学技术的现代化，这就需 要一个强大的机械制造业为国民经济各部门提供现代化的先进技术设备与装备，即各 种机器、仪器和工具等。然而，一个现代化的机械制造业必须要有一个现代化的机床 制造业做后盾。机床工业是机械制造业的“装备部”、“总工艺师”，对国民经济发展起 着重大作用。因此，许多国家都十分重视本国机床工业的发展和机床技术水平的提高, 使本国国民经济的发展建立在坚实可靠的基础上。机床是人类在长期生产实践中，不断改进生产工具的基础上生产的，并随着社会 生产的发展和科学

10、技术的进步而渐趋完善。最原始的机床是木制的，所有运动都是由 人力或畜力驱动，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它们实际上并不是一 种完整的机器。现代意义上的用于加工金属机械零件的机床，是在18世纪中叶才开始 发展起來的。当时，欧美一些工业最发达的国家，开始了从工厂手工业向资本主义机 器人工业生产方式的过渡，需要越来越多的各种机器，这就推动了机床的迅速发展。 为使蒸汽机的发明付诸实用，1770年前后创制了镗削蒸汽机汽缸内孔用的镗床1。1797 年发明了带有机动刀架的车床，开创了用机械代替人手控制刀具运动的先声，不仅解 放了人的双手，并使机床的加工精度和工效有了一个新的飞跃，初步形成了现代机

11、床 的雏型。继车床之后，随着机械制造业的发展，其他各种机床也陆续被创制出來。至 19世纪末，车床、钻床、镗床、刨床、拉床、铣床、磨床、齿轮加工机床等基本类型 的机床已先后形成。自上世纪初以來，由于高速钢和硬质合金等新型刀具材料相继出现，刀具切削性 能不断提高，促使机床沿着提高主轴转速、加大驱动功率和增强结构刚度的方向发展。 与此同时，由于电动机、齿轮、轴承、电气和液压等技术有了很大的发展，使机床的 转动、结构和控制等方面也得到相应的改进，加工精度和生产率显著提高2。此外，为 了满足机械制造业日益广阔的各种使用要求，机床品种的发展也与日俱增，例如，各 种高效率自动化机床、重型机床、精密机床以及适

12、应加工特殊形状和特殊材料需要的 特种加工机床相继问世。50年代，在综合应用电子技术、检测技术、计算技术、自动 控制和机床设计等各个领域最新成就的基础上发展起来的数控机床，使机床自动化进 入了一个崭新的阶段，与早期发展的仅适用于大批大量生产的纯机械控制和继电器接 触器控制的自动化相比，它具有很高的柔性，即使在单件和小批生产中也能得到经济 的使用。纵观机床的发展史，它总是随着机械工业的扩大和科学技术的进步而发展，并始 终围绕着不断提高生产效率、加工精度、自动化程度和扩大产品品种而进行的，现代 机床总的趋势仍然是继续沿着这一方向发展。我国的机床工业是在1949年新中国成立后才开始建立起来的。解放前，

13、由于长期 的封锁统治和19世纪中叶以后帝国主义的侵略和掠夺，我国的工、农业生产非常落后， 既没有独立的机械制造业，更谈不上机床制造业。至解放前夕，全国只有少数城市的 一些规模很小的机械厂，制造少量简单的皮带车间、牛头刨床和砂轮等，1949年全国 机床产量仅1000多台，品种不到10个。解放后，党和人民政府十分重视机床工业的发展。在解放初期的三年经济恢复时 期，就把一些原来的机械修配厂改建为专业厂，在随后开始的几个五年计划期间，又 陆续扩建、新建了一系列机床厂。经过50多年的建设，我国机床工业从无到有，从小 到大，现在己经成为门类比较齐全，具有一定实力的机床工业体系，能生产5000多种 机床通用

14、品种，数控机床1500多种，不仅装备了国内的工业，而且每年还有一定数量 的机床出口3。我国机床行业的发展是迅速的，成就是显著的。但由于起步晚、底子薄，与世界 先进水平相比，还有较大差距。为了适应我国工业、农业、国防和科学技术现代化的 需要，为了提高机床产品在国际市场上的竞争能力，必须深入开展机床基础理论研宄， 加强工艺试验研宄，大力开发精密、重型的数控机床，使我国的机床工业尽早跻身于 世界先进行列。1.2组合机床的国内、外现状世界上第一台组合机床于1908年在美国问世，30年后组合机床在世界各国得到迅 速发展。至今，它己成为现代制造工程（尤其是箱体零件加工）的关键设备之一。现代制造工程从各个角

15、度对组合机床提山了愈来愈高的要求，而组合机床也在不 断吸取新技术成果来完善和发展。1.2.1国内组合机床现状我国加入wt0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，釆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，产量己达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。(1) 行业企业产品结构的变化组合机床行业企业主要

16、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按化、柔性化转变。从近两年的企业生产情况 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统计数 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

17、，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 成套工艺装备方而发展4。(2) 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向股份制、民营化等多种形式快速发

18、展。(3) 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的综合自动化程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，因而被广泛应用于工程机械、交通、 能源、军工、轻工、家电行业。我国的传统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零件和轴 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、车端而和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平而和成 型而等。组合机床的分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单而、双而、三 而、卧式、立式、倾斜式、复合式

19、，还有多工位回转台组合机床等；随着技术的不断 进步，一种新型的组合机床一柔性组合机床越来越受到欢迎，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。男外，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 将殊要求而设计的，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5。我国组合机床及其组合机床自动线总体技术水平相对发达国家

20、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。1.2.2国外组合机床现状80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 灵活多样方而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 效短节拍和多功能监控。组合机床技术的发展趋势是：(1) 广泛应用数控技术

21、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。广州标致汽车公司从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。(2) 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

22、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。(3) 发展综合自动化技术汽车工业的不断发展，对自动化制造技术提出了许多新的需求，大批量生产的组合 机床，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6。该系统由两条相似对称布

23、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台双而组合机床、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。(4) 进一步提高工序集中程度国外为了减少机床数量，节省占地而积，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、双尖镗孔车端而尖等组成机床或在夹具部位设置刀库，通过换刀加

24、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。1.3.1多轴箱的组成大型通用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。1.3.2通用箱体类零件多轴箱的通用箱体类零件箱体材料为ht200,前、后、侧盖等材料为ht150。多轴 箱基木尺寸系列标准(gb3668. 1-83)规定，9种名义尺寸用相应滑台的滑鞍宽度表示， 多轴箱宽度和高度是根据配套滑台的规格按规定的系列尺寸选择。1.3.3通用主轴(1) 通用钻床类主轴按支承型式可分为三种：滚锥轴承主轴；滚珠轴承主轴；滚针轴承主轴。按与刀具的连接是浮动还是刚性连接，乂可分为短主轴和长主轴。(2) 攻螺纹类主轴按

25、支承型式可分为两种：前后支承均为圆锥滚子轴承主轴；前后支承均为推力球 轴承和无内环滚针内轴承的主轴。主轴材料一般采用40cr钢，热处理c42;滚针轴承主轴用20cr钢，s0.5c59。1.3.4通用传动轴通用传动轴按用途和支承型式分为六种。它们分别为：圆锥轴承传动轴；滚针轴 承传动轴；埋头传动轴；手柄轴；油泵传动轴；攻螺纹用蜗杆轴传动轴一般采用45钢，调质t235；滚针轴承传动轴用20gr钢。热处理s0.5c59.。1.3.5通用齿轮和套多轴箱用通用齿轮有：传动齿轮、动力箱齿轮和电动机齿轮三种。1.4通用多轴箱的工作原理和用途通用多轴箱是组合机床中的一个重要的部件，在多轴箱中通过传动轴和传动齿

26、轮 的传动，将动力箱中的电动机轴的动能传递给主轴，主轴带动刀具加工工件。通过对 齿轮啮合的调整可得到不同的传动比，因此主轴就可以获得不同的转速。多轴箱可安 装多个不同的主轴，这样就可以用多个主轴对同一个工件进行不同的加工。多轴箱与 动力箱一起安装于进給滑台，可完成钻、扩、铰、镗孔等加工工艺。1.5机床设计的目的、内容、要求1.5. 1设计的目的木毕业设计，其目的在于通过机床主运动机械变速传动系统的结构设计，使我们 在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案的分析、结构工艺性、机 械制图、零件计算、编写技术文件和查阅资料等方面的综合训练，树立正确的设计思 想，掌握基木的设计方法，培养基

27、木的设计方法，并培养了自己具有初步的结构分析、 结构设计和计算能力。1.5.2设计内容(1) 运动设计根据给定的被加工零件，确定机床的切削用量，通过分析比较拟 定传动方案和传动系统图，确定传动副的传动比及齿轮的齿数，并计算主轴的实际转 速与标准的相对误差。(2) 动力设计根据给定的工件，初算传动轴的直径、齿轮的模数；确定动力箱; 计算多轴箱尺寸及设计传动路线。完成装配草图后，要验算传动轴的直径，齿轮模数 是否在允许范围内，还要验算主轴主件的静刚度。(3) 结构设计进行主运动传动轴系、变速机构、主轴主件、箱体、润滑与密封 等的布置和机构设计，即绘制装配图和零件工作图。(4) 编写设计说明书1.5

28、.3设计要求评价机床性能的优劣，主要是根据技术一经济指标来判定的。技术先进合理，亦 即“质优价廉”才会受到用户的欢迎，在国内和国际市场上才有竞争力。机床设计的 技术一经济指标可以从满足性能要求、经济效益和人机关系等方而进行分析。1.6机床的设计步骤1.6. 1调查研究研究市场和用户对设计机床的要求，然后检索有关资料。其中包括情报、预测、 实验研究成果、发展趋势、新技术应用以及相应的图纸资料等。甚至还可以通过网络 检索技术查阅先进国家的有关资料和专利等，通过对上述资料的分析研究，拟订适当 的方案，以保证机床的质量和提高生产率，使用户有较好的经济效益。1.6.2拟定方案通常可以拟定山几个方案进行分

29、析比较。每个方案乜括的内容有：工艺分析、主 要技术参数、总布局、传动系统、液压系统、控制操作系统、电系统、主要部件的结 构草图、实验结果及技术经济分析等。在制定方案时应注意以下几个方面：(1) 当使用和制造出现矛盾时，应先满足使用要求，其次才是尽可能便于制造， 要尽量用先进的工艺和创新的结构。(2) 设计必须以生产实践和科学实验为依据，凡是未经实践考验的方案，必须经 过实验证明可靠后才能用于设计。(3) 继承与创造相结合，尽量采用先进工艺，迅速提高生产力，为实现四个现代 化服务，注意吸取前人和国外的先进经验，并在此基础上有所创造和发展。1.6.3工作图设计首先，在选定工艺方案并确定机床配置形式

30、、结构方案基础上，进行方案图纸的 设计。这些图纸包括：被加工零件图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡， 统称“三图一卡”的设计。并初定出主轴箱轮廓尺寸，确定机床各部件间的相互关系7。其次，绘制机床的总装图、部分部件装配图、液压系统图、plc接线图和梯形图。然后，整理机床有关部件与主要零件的设计计算书，编制各类零件明细表，编写 机床说明书等技术文件。最后，对有关图纸进行工艺审査和标准化审査。第二章组合机床的总体设计主轴箱是组合机床的重要部件之一，它关系到整台组合机床质量的好坏。具体设计时，除了要熟悉主轴箱木身的一些设计规律和要求外，还需依据“三图一卡”，仔细分析研宄零件的加工部件，工艺要

31、求，确定主轴箱与被加工零件、机床其 他部分的相互关系。下面按设计步骤说明组合机床设计的主要内容。2.1组合机床方案的制定2. 1. 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，并深入现场了解零件的形状、 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，现场所采用的环境和 条件等，并收集国内外有关技术资料，制定出合理的工艺方案。根据被加工零件（离合器压盘）的零件图，加工4个螺栓孔的工艺过程。（1）加工孔的主要技术要求加工4个

32、m8螺纹底孔的孔。孔的位置度公差为*0. lmm，与4）12孔同心。工件材 料为ht2140, 11b170241。要求生产纲领为（考虑废品及备品率）年产量6万件， 单班制生产。（2）工艺分析加工该孔时，孔的位置度公差为0.1mm。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。一次性加工螺纹底孔，孔径为*6. 5。（3）定位基准及夹紧点的选择加工此离合器压盘的孔，以地面两个支撑点限制叉、？和又、f四个自由度位于中间的芯轴起到很好的定位作用。在保证加工精度的前提下，提高生产效率减轻工人劳动量，而工件也是大批量生 产，由于夹具在本设计中没有考虑，因此在设计时就认为是人工夹紧。

33、2.1.2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加工工序及应保证的加工精度，是制造机床方 案的主耍依据。离合器压盘孔加工的精度耍求不高，可采用钻孔组合机床，工件各孔 间的位置精度为0. lmm，它的位置精度要求不是很高，安排加工时可以在下一个安装工 位上对所有孔进行最终精加工71。为了加工出表面粗糙度为ra3.2mm的孔，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就可以了。为此，机床通 常采用尾置式齿轮动力装置，进给采用液压系统，人工夹紧。（2）被加工零件的特点主要指零件的材料、硬度加工部位的结构形状，工件刚度定位基准而

34、的特点，它 们对机床工艺方案制度有着重要的影响。此离合器压盘的材料是ht2140、硬度 hb170241、孔在整个压盘上呈90°均匀分配，孔的直径为（1）6. 5mm,采用多孔同步加 工，零件的刚度足够大，工件受力不大，振动，及发热变形对工件影响可以不计。一般来说，孔中心线与定位基准而平行且需由一而或几而加工的箱体宜用卧式机 床，立式机床适宜加工定基准而是水平的且被加工孔与基准而垂直的工件，而不适宜 加工安装不方便或高度较大的细长工件。对大型箱体件采用单工位机床加工较适宜， 而中小型零件则多采用多工位机床加工。此零件的加工特点是中心线与定位基准平而是垂直的，并且定位基准而是水平的。

35、孔的分布范围是直线形状，工件比较长，一次钻完，多轴箱体积较大，采用两工位以 减小多轴箱的体积，使整个钻床瘦身，因而适合选择立式多工位钻床。（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6万件，为了减少加工时间， 采用多轴头，为了减少机床台数，此工序尽量在一台机床上完成，以提高利用率8。（4）机床使用条件使用组合机床对车间布置情况、工序间的联系、使用厂的技术能力和自然条件等 有一定的要求。在根据使用户实际情况来选择什么样的组合机床。综上所述：通过对箱盖零件的结构特点、加工部位、尺寸精度、表而粗糙度、技

36、 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而 的考虑，最终决定设计四轴头多工位同步钻床。2.2确定切削用量及选择刀具2. 2.1确定工序余量为使加工过程顺利进行并稳定的保证加工精度，必须合理地确定工序余量。生产 中常用查表给出的组合机床对孔加工的工序余量，由于在木钻床上钻孔后重新安装或 在其他多工位机床上加工下道工序，应适当加大余量，以消除转、定位误差的影响。4）6. 5mm的孔在钻孔后扩孔，直径上工序间余量0. 5lmm。2.2.2选择切削用量确定了在组合机床上完成的工艺内容，就可以着手选择切削用量了。因为所设计 的组合机床为多轴同步加工，大多数情况下，所选切

37、削用量，根据经验比一般通用机 床单刀加工低30%左右。多轴主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，要求所有刀只的每分钟进给量相同，且动力滑台的每分钟进给量（mm/miri） 应是适合所有刀具的平均值。因此，同一主轴箱上的刀具主轴可设计成不同转速和不 同的每转进给量（nmi/r）与其适应。以满足不同直径的加需要。由于离合器压盘孔的加工精度、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，通过杳阅机械零件设计手册8斉得p335表10-8 查得，钻头直径d=6. 5mm，铸铁hb175255,进给量f=0. lmm/r,切削速度v=15m/min。

38、2.2.3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、进给量f及被吃刀量ap)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，用以选择主传动电动(一般指动 力箱)功率，通过査阅机械零件设计手册8 p335表4-11査得：布氏硬度：hb(hb,.,-hbibin)(2-1)3= 170- (241-170)3=146. 33切削力 f =26 £> hb06(2-2)=26x6. 5x0.1°-8 x 146.33°-6=535. 16 n切削扭矩：

39、r=10d19 广8 hb(6(2-3)= 10x6.5h9x0.1o8x146.33o6=2452. 26n mm切酗率:p = %40d(2_4)=2452. 26x 15/(9740x3. 14x 10)=0. 123 kw式屮：11b 布氏硬度；f 切削力(n)；d 一钻头直後(mm)；f 每转进给量(mm/r);t -切削扭矩(n* mm);v 切削速度(m/min);p 切削功率(kw)。2.2.4选择刀具结构离合器压盘的布氏硬度在hb170241，孔径d为6. 5imn，刀兵的材料选择高速钢 钻头(w18cr4v),为了使工作可靠、结构简单、刃磨简单，选择巾6.5的麻花钻。孔加

40、工刀異的k:度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端与导向套之间有3050mni的距离，以 便排出切屑和刀異磨损后有一定的向前的调整量。2.3组合机床总设计前面对四轴头多工位同步钻床工艺方案及配置型式、结构方案确定的有关问题， 它是钻床总体设计的重要内容。下面就钻床加工箱盖总体设计的另一个问题，即总体 设计方案的图纸表达形式“三图一卡”的设计进行研究，其内容括：绘制被加工零件图、加工示意图、机床联系尺寸图、编制生产率卡。2. 3.1被加工零件图（1）被加工零件图的作用及内容被加工零件图是根据选定的工艺方案，表示一台组合机床完成的工艺内容，加工 部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、

41、夹具部位及被加工 零件的材料、硬度、重量和在木道工序加工前毛坯或成品状况的图纸，它不能用用户 提供的图纸代替，而是在原零件图基础上，突出木机床的加工的内容，加上必要的说 明绘制成的。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。离合器压盘用钻孔组合机床的被加工零件工序图如图2-1所示。?22凸个均54 4飄4ps 4 !,a0曇ii 雰售图2-1被加工零件图由图2-1可见：1）被加工零件的形状，主要外廓尺t和本机床要加工部位的尺、？、精度、表面粗 糙度、形位精度等技术要求，以及对上道工序的技术要求等。2）本工序所选定的定位基准、夹紧部位及夹紧方向。3）加工吋如需要

42、中间向导，应表示出工件与中间向导有关部位结构和尺t,以便检査工件、夹具、刀具之间是否相互干涉。4）被加工零件的名称、编号、材料、硬度及被加工部位的加工余量等。（2）绘制被加工零件图的注意事项1）为了使被加工零件工序图清晰明了，一定要图出被本机床的加工内容。绘制时， 应按一定的比例，选择足够的视图及剖视图，突出加工部位（用粗实线），并把零件轮 廓及与机床、夹具设计有关部位（用细实线）表达清楚，凡本道工序保证的尺寸、角 度等，均应在尺寸数值下方用粗实线标记9。如图2-2中*12的加工用定位基准，机 械夹压位置及方向、辅助支承均须用规定的符号表示出来。2）加工部位的位置尺寸应由定位基准注起，为便于加

43、工及检奔，尺寸应采用直角 坐标系标出，而不采用极坐标，但有时因所选定位基准与设计基准不重合，则须对加 工部位要求位置尺寸精度进行分析换算。2.3.2加工示意图山 i/zhojirbi了 ix8n1155320图2-2加工示意图（1）加工示意图的作用和内容加工示意图是被加工零件工艺方案在图样上的反映，表示被加工零件在机床上的 加工过程，刀具的布置以及工件、夹具、刀具的相对位置关系，机床的工作行程及工 作循环等，是刀具、夹具、多轴箱、电气和液压系统设计选择动力部件的主要依据， 是整台组合机床布局形式的原始要求，也是调整机床和刀具所必需的重要文件。图2 -3为箱盖上4孔立式钻床加工示意图。在图上疲标

44、注的内容如下：1）机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程。2）工件、夹具、刀具及多轴箱端面之间的距离等。3）主轴的结构类型，尺、?及外伸长度；刀具类型，数量和结构尺寸、接杆、导向 装置的结构尺寸；刀具与导向置的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式，刀具应 按加工终了位置绘制。(2)绘制加工示意图之前的有关计算1) 刀具的选择选择刀具需考虑加工尺寸精度、表而粗糙度、切屑的排除及生产 率要求等因素。刀具的选择前已述及，此处就不在追述了。2) 导向套的选择在组合机床上加工孔，除了采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，

45、是设计组合机床的重要内容，也是绘制加工示意图时必须解决的问题。a. 选择导向类型 根据刀具导向部分直径d=10mm和刀具导向的线速度 v=15m/min,选择固定式导向。b. 导向套的参数根据刀具的直径选择固定导向装置，如图2-3所示。10dacl图2-3固定导向装置固定导向装置的标准尺寸见表2-1。表2-1固定导向装置的标准尺ddd,d2l1,mrdid2lo6. 512223028381318m81616固定装置的配合见表2-2。表2-2固定装置的配合导向类别工艺方法dddi刀具导向部分外径固定导向钻孔g7 （或 f8）h1h1灿导向装置的布置见表2-3。表2-3导向装置的参数（mm）项目

46、1,121.3与直径d的关系（2 3）d加工铸铁dd/3+（3 8）计算值3 x d=3025. 425. 4/3+8=16.5固定导向装置的布置如图2-4所示h .ls i h图2-4固定导向装置的布置3）初定主轴类型、尺寸、外伸长度因为轴的材料为40cr,剪切弹性模量g=81. ogpa,所以b取2. 316。根据刚性条件计算主轴的直径为：d>bvf=2. 316x3274.45=17. 52mm（2-5）式中：d 轴直径（mm）;t 轴所承受的转矩（n mm）;b 一系数。本设计中所有主轴直径皆取d=20mm，主轴外仲长度为：l=115mm, d/<为32/20,内孔长度为：

47、1: =77mmo4）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，连接杆如图 2-5所示。l图2-5可调连接杆连接杆上的尺寸d与主轴外仲长度的内孔d配合，因此，根据接杆直径d选择刀 具接杆参数见表2-4。表2-4可调接杆的尺、上d(h6)d, (h6)d2d3l1.1213螺母厚度20tr20x6莫氏1号12.061171884640100125）确定加工示意图的联系尺寸从保证加工终了时主轴箱端面到工件端面间距离最小

48、来确定全部联系尺寸，加工 示意图联系尺寸的标注如图2-3所示。其中最重要的联系尺寸即工件端面到多轴箱端 面之间的距离（图中的尺寸333mm），它等于刀具悬伸长度、螺母厚度、主轴外伸长度 与接杆伸出长度（可调）之和，再减去加工孔深度和切出值。6）工作进给长度的确定工作进给长度l应等于工件加工部位长度l与刀具切入长度l和切出长度l2之和。 切入长应应根据工件端面误差情况在510mm之间选择，误差大时取大值，因此取l2=7mm,切出长度 l尸l/3d+（38）二+8 = 9mm,所以 3x10li=10+7+9=26mm。7）快进长度的确定考虑实际加工情况，在未加工之前，保证工件表面与刀尖之间有足够

49、的工作空间, 也就是快速退冋行程须保证所冇刀具均退至夹具导套内而不影响工件装卸。这里取快 速退冋行程为156醐，快退长度等于快速引进与工作工进之和，因此快进长度130mm。2.3.3机床联系尺寸图5d2cslsifcl osesxs3图2-6机床联系尺寸图(1) 联系尺|*图的作用和内容一般来说，组合机床是由标准的通用部件一动力箱、动力滑台、立柱、立柱底座 加上专用部件一多轴箱、刀、辅具系统、夹具、液、电、冷却、润滑、排屑系统组合 而成。联系尺讣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、r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

50、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2-6所示，机床联系尺t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) 选用动力部件选用动力部件主要选择型号、规格合适的动力滑台、动力箱。1)滑台的选用通常，根据滑台的驱动方式、所需进给力、进给速度、最大行程 长度和加工精度等因素来选用合适的滑台。a.驱动形式的确定根据对液压滑台和机械滑台的性能特点比较，并结合具体的加工要求，选择hy系列液压滑台。b. 确定轴向进给力滑台所需的进给

51、力尸迸=l p =4x1071. 79=4287. 16n(2-6)式中：f.各主轴加工吋所产生的轴向力由于滑台工作时，除了克服各主轴的轴向力外，还要克服滑台移动时所产生的摩 擦力。因而选择滑台的最大进给力应大于=4. 29kx。c. 确定进给速度液压滑台的工作进给速度规定一定范围内的无级调速，对液压 滑台确定切削用量时所规定的工作进给速度应大于滑台最小工作进给速度的0. 51 倍，液压进给系统中采用应力继电器时，实际进给速度应更大一些。本系统中进给速 度=n f=47.8mm/min。所以选择hy25ia液压滑台，工作进给速度范围为32 800mm/min，快进速度为 12m/min。d.

52、确定滑台行程滑台的行程除保证足够的工作行程外，还应留有前备量和后备 量。前备量的作用是动力部件有一定的向前移动的余地，以弥补机床的制造误差以及 刀具磨损后能向前调整"。本系统前备量为20rmn，后备量的作用是使动力部件有一定 的向后移动的余地，为方便装卸刀具，这是取40mm,所以滑台总行程应大于工作行程、 前备量、后备量三者之和。即：行程l156+20+40=236mm,取l=250mm。综合上述条件，确定液压动力滑台 型号 hy25ta。2)动力箱的选用动力箱主要依据多轴所需的电动机功率来选用，在多轴箱没有 设计之前，' 可算pe = pvi / n(2-7)=4x0. 1

53、23/0.8 =0. 615kw式中：n 多轴箱传动效率，加工黑色金属时n =0.80.9;有色金属时n = 0.70.8,木系统加工 ht21-40 jb307-62,取 n =0. 8。动力箱的电动机功率应大于计算功率，并结合主轴要求的转速大小选择。因此， 选用电动机型号为y100l6b5的1td25ia型动力箱，动力箱输出轴至箱底面高度为 125mm。主要技术参数见表2-5o表2-5动力箱技术参数表主电机传动型转速范围(r/min)主电机功率号电机转速输出转速()配套主轴部件型号y100l-6b514307061.51ta32、 1ta32m、 1tz32、1tg323) y轴液压滑台的

54、选用工件质量计算 v=420x240x 10+ (2x 160 + 2x340) x 10x30=1. 308x 10 vm = p v=7. ox 103x 1.308x 10 3 =9.156kg磨擦系数f=0. 070. 12取f=0. 1f二f n=0. lmg=o. 1x9. 156x10=9. 156n(2) 配套支承部件的选用立柱1cl25型，立柱底座1cd25。(3) 确定装料高度装料高度指工件安装基面至机床底面的垂直距离，在现阶段设计组合机床时，装 料高度可视体情况在h = 5801060mm之间选取，木系统取装料高度为976mnu(4) 中间底座轮廓尺寸中间底座的轮廓尺寸要

55、满足y轴滑台在其上面联接安装的需要，乂考虑到与立柱 底座相连接。因此，中间底座采用侧底座1cc32。(5) 确定多轴箱轮廓尺寸木机床配置的多轴箱总厚度为301mm,宽度和高度按标准尺寸中选取。计算时，多 轴箱的宽度b和高度h可确定为：b=500 h=500o根据上述计算值，按主轴箱轮廓尺寸系列标准，最后确定主轴箱轮廓尺寸 bxh=500x500mm。2.3.4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、 负荷率等的技术文件，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：(1)切削时间切削时间 t# l/vr+tt,(2-8)二 2x26/47.8 + 2x 15/478 =1. 151 min式中：t 一机加工时间(min)；l -工进行程长度（mm）; vr 刀具进给量（mm/min）。t死挡铁停留时间。一般为在动