孔系加工立式组合加工机床设计

摘 要（一）电机机座钻孔组合机床是大型组合机床，它的配置型式具有固式液压夹紧的单工位组合机床，这类组合机床夹具和工作台都是固定不动的，动力滑台实现进给运动。滑台上的动力箱实现切削运动，根据工件结特点，以及精确要求，采用结合面为定值基准面。 在基准面对应的另一圆柱面上，用压块压紧，由于结合面的加工精度较高，以它为基面，完全可达到要求的加工精度。（二）几何机床总体设计 三图一卡①“被加工零件工序图”它是组合机床的设计的主要依据，它是制造使用，检修和调整机床的重要技术条件②绘制加工示意图，它是刀具夹具，多轴箱，液压电器装置设计及通用部件选择主要原始资料，它是调整机床，刀具及试车依据。③绘制联系和运动关④相对生产率计算卡，它用来反映机床的加工过程，完成这一动作所需要的时间，切削用量，机床生产率及机床负荷率。400*400,用中间传动轴带动主轴传动。（四）夹具设计力经验算可以保证。关键字：组合机床 ；动力滑台 ；动力箱 ；主轴箱 ；夹具 ；Abstract(一)Combmtvindrillingmachineisalargecombinationmachineitadeptadisposeform.Theformhasafixedfitture’ssingleworkinglocationcombination.Thiskindofcombinationmachinefittureandworkingbenchareallfixed.Powen-slidingplatmakesadvamcrymourent.Thepowerboxonthepowerslidingplatfrommadescattingmovement.Thiscomginationandagleinandiscomvenientindesxgingmakingandoperating.Acordingtoprecisiondemerditadoptadatumplacefixedinside.Itislinedlightwithaprè slumpontheotherlylindersideagainstthedatumpalne.Itcanreadworkingprelistionindemardawordingtothedatumplane.Bacauseofitishighworkingprecisioninsidebesidesithasaroundholeinhighprecisioninside.Ithasathreacelingholeontheohassion.Itcanmakefulluseofthestrulturecharactlstoftheworkpiece.Todesigntwoshortroundcancelintheroundholeintheside.Tolimitthreedegrees.Todesignacutsidecancelonthebassfacethebattom.Tolimitonefreedegree.Tothreefreedegreeonethedeofimtinedatumplane.Itdefinetupaccnratelyandit’sfixturepowerisdepene.(二)Todesingthecombinationmachinebody-therrdraningandonecarclthatis①theworkingortherdraningoftheworkingspares.themajorbasisofthecombinationmachingbody.It’saimportantpaperinmakingusingexcminingandrensingmaching.②Todrawworkingschematw.Drawing for design a cutting tool. Assist tool afixture a multiple axle boxhydravlive,pressureandadeetriccapacityderiseandimportantfirsthanddateofthenatirrad.Pantschovcedandit’sarewsemachinekinftoolandthemgorbasisforthetestrun.③Todrawtherelationdimensiondrawingtherelationdimensiondrawingistoimpressthematual.assemblynelation andthemotinredationoftheeachformspanesofthemachine.inordertoenaminetherelative.Pustionofallthemachinesparesandifthedimersionnelational.Sparesisfix,inthedisigerentsofderelopingthemainaxleboxfixtrer’sspecialpurposepats.④Todesignthemachinproductirilgplanningcard.It’swodtoreporttheworkingprocessofthemachinetofinishtheneedtinethecuttingcapacitythemachineproducticityandmachine’srateforthecachactivity.(三)Todesignthecomuinationmachinemainaxlebox.Todesignitacocordingtothespecialcemoncl.It’smadeupofthemationalpants.Asmaginuseistoarrangethepositionofallthemationalaxleboxandtransrnitthepowerandthemotiontoallthemainaxlebytheelectricalmachineryorthepowerpants.Accordingtotheworkingdemandsoftheworkedpantsandmakeittagetthedemandtranspontspeed.Themachinemainaxleismodeinside400*400.It’sdravedbythemediwmdrive.(四)TodesingthefixtureFirsttochoicetheforerwordfixedpositiondatumplane.It’sfixedbyswingdepressor fixtume structure the despower can be assured by computations.Kdyword:Thecombinationmachine ；Powen-slidingplat ；Thepowerbox ；Themainaxlebox ；Thefixture目 录1组合机床总体设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11.1组合机床方案„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11.1.1组合机床的制定方案制定的主要因素„„„„„„„„„„11.1.2分析被加工工件„„„„„„„„„„„„„„„„„„„31.1.3制定本设计的机床方案„„„„„„„„„„„„„„„„31.2确定切削用量及选择刀具„„„„„„„„„„„„„„„„„3根据工件的材料及加工孔直径确定切削用量„„„„„„„31.2.3刀具的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„71.3初步确定主轴及传动轴直径„„„„„„„„„„„„„„„„71.4三图一卡„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„81.4.1被加工零件工序图„„„„„„„„„„„„„„„„„„81.4.2加工示意图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„81.4.3机床联系尺寸图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„141.4.4组合机床生产率计算卡„„„„„„„„„„„„„„„„152 多轴箱的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„202.1多轴箱材料的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„202.2多轴箱轮廓尺寸的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„202.3轴类零件的选用„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„202.3.1钻削类主轴„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„202.3.2传动轴„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„212.3.3轴的材料„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„212.4齿轮型式的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„212.5设计计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„212.5.1绘制多轴箱设计原始依据图„„„„„„„„„„„„„„212.5.2主轴结构型式的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„222.5.3传动系统的设计计算„„„„„„„„„„„„„„„„„222.5.4多轴箱结构设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„322.5.5主轴的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„342.5.6手柄轴的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„402.5.7传动轴的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„422.5.8叶片泵轴的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„442.5.9„„„„„„„„„„„„„„„„„452.6轴的校核„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„462.6.1„„„„„„„„„„„„„„„„„462.6.2主轴的校核„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„472.6.3手柄轴的校核„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„482.7轴承的校核„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„522.7.1主轴上推力球轴承的校核„„„„„„„„„„„„„„„522.7.2主轴上深沟球轴承的校核„„„„„„„„„„„„„„„523 夹具的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„533.1机床夹具介绍„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„533.1.1夹具的分类„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„533.1.2专用夹具的组成„„„„„„„„„„„„„„„„„„„533．2夹具的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„543.2.1定位装置的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„543.2.2夹紧装置的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„553.2.3夹紧方案的制定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„553.3.4夹具图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„56结 论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„57参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„58致 谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„59附录1„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„60附录2„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„61绪 论组合机床是以通用部件为基础，配以少量专用部件，对一种或若干种工多工位同时加工。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，随着组合机床技术的发慌，它能完成的打印、清洗、热处理、简单的装配、试验和在线自动检查等工序。组合机床及其自动线所使用的通用部件是具有特定功能，按标准化、系列化、通用化原则设计、制造的组合机床基础部件。每种通用部件有合理的规格尺寸系列，有适用的技术参数和完善的配套关系。组合机床设计应根据机床性能要求配套液压、气压和电控等系统。许多大型、形状复杂的工件，需要的加工工序很多，不可能在一台组合机床上全部加工完成，这就需要用多台组合机床加工，按工件加工顺序依次排列，组成组合机床流水线，在组合机床流水线的基础上，发展成组合机床自动线。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占全部机床零、部件问题的70%——80%，因此设计和制造周期短，经济效益好。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，又有和维修方便。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，专用机床的大部分部件要报废。组合件可以重复使用不必另行设计和制造。求。拖拉机、柴油机、电动机和缝纫机等。１ 组合机床总体设计组合机床方案组合机床的制定方案制定的主要因素制定机床方案的主要依据。例如精度为H7（3－4（镗或铰。当孔与孔之间有较高的位置精度要求时，安排工艺应考虑在一个安H6

ma减少夹压变形等一般措施外，机床须采取主轴高速、低进给量的加工方法，以使切削力尽量小，还须尽量消除主轴振动的影响，并确保稳定的小进给量（一般f0.01mm/r。为此，机床通常采用皮带传动的精镗头，主轴设卸载H6-H780-150mm因为采用前、后导向加工，不仅机床结构复杂、庞大，还常因气缸孔间距较小而不便安置导向套，同时立式加工时，切屑也易落入下导向，造成导向精度早期走失，不利于保证加工精度。采用刚性主轴结构方案时，必须根据被加工零件的材料、加工部队特点及加工精度要求来选择主轴结构型式及具体参数，以使主轴有足够的刚性及抗振性。还必须合理布置镗刀位置，力求减少切削径向力在加工过程中产生的振动。当气缸体缸孔孔间距及平等度要用由单个精镗头组成的多轴机床结1045倾斜型式。二、被加工零件特点刚性、定位基准面的特点等。它们对机床工艺方案制定有着重要的影响。同样精度的孔，因材料、硬度的不同，其工艺方案也不同，如钢件一般比铸件的加工工步多。加工薄壁易振的工件，安排工序时，必须考虑防止共振。加若工件刚性不足，安排工序就不能过于集中，以免因同时加工表面多造成工件受力大，振动及发热变形而影响加工精度。还必须十分重视被加工零件在组合机床加工前所完成的工序及毛坯或半成品质量，对加工余量很大或铸造质量较差的零件应安排预加工工序。被加工零件的特点在很大程度上决定了机床采取的配置形式。一般来位机床加工较适宜；而中小型零件则多采用多工位机床加工。三、被加工零件的生产批量零件的生产批量是决定采用单工位、多工位或自动线，还是按中小批生产特点设计组合机床的重要因素。有时从工件外形及轮廓尺寸看，本来可以采取单工位固定式夹具的机床配置形式，但由于生产批量较大，就不得不采取多工位的机床方案以使装卸工件时间与机动时间重合。被加工零件的生产批量越大，工序安排一般趋于分散。而且，其粗、半精、精加工庆分别在不同机床上完成。对于中小批量生产情况,则要力求减少机床台数，此时应将工序尽量集中在一台（多工位）或多数几台机床上加工，以提高机床利用率。四、机床使用条件车间布置情况 车间内零件输送滚道的高度将直接影响机床装料高度。当工件输送滚道穿过机床时，机床应设计成通过式，且配置不能过三面；同时，装卸工件只能推进拉出，机床通常不能安置中间导向（采特殊机构时除外。如果车间面积有限，则要限制机床轮廓尺寸。有的机床安装在楼上，则对机床单位面积重量有严格要求。此外，生产线的工艺流方向，机床在车间的安装位置等也对机床配置方案有一定影响。那么组合机床应考虑为下道工序加工出定位基面。使用厂的技术能力和自然条件 如果使用厂没有相当能力的工具车间制造刃磨复杂刀具有困难则制定方案时就避免采用此类刀具必要时，可增加机床工位，以便采用一般刀具分散加工。若使用厂处于火热地区，车间温度偏高，使用液压传动机床往往造成工作性能不稳定，则可选用配置机械动力部件的机床。分析被加工工件被加工工件的各部分尺寸如下图所示(图1-1)：从图中可知，该电动机为地脚式安装。安装孔直径d=12mm，其精度没有具体要求，按一般加工情况即可。制定本设计的机床方案根据以上各考虑因素，可制定出本设计的组合机床的配置型式，大致方案如下图所示（图1-2）:从（图1-2）可知，本设计中，采用单工位配置型式的组合机床，具有固定式夹具，这类机床可达到的加工精度最高。对于精加工的机床的夹具公差，一般取被加工零件公差的1/3—1/5；对粗加工机床，由于其他因素的影响，其夹具精度也不可太低。这种机床加工零件的位置精度为：1钻孔位置精度采用固定式导向能达0.15mm。当采用与夹具以定位销定位的活动活动钻模板时，精度可达0.2—0.25mm。2其孔中心距对基面或孔相对另一孔中心线的垂直度通常可达0.02m/100mm。确定切削用量及选择刀具根据工件的材料及加工孔直径确定切削用量，其屈服强度量C=0.25%,硬度为HB125—175。

＝230Mpa,s

=450Mpa,含炭b则，查手册可知，选用高速钢主要麻花钻钻削时，切削速度v和进给量f可定为：v=20m/minf=0.2mm/r确定切削力、切削转矩、切削功率及刀具耐用度FMPTF26Df0.8HB0.6 (1-1)M10D1.9f0.8HB0.6 (1-2)图1-1Y系列笼型三相异步电动机（机座号132M）1-底座 2-夹具 3-工件 4-多轴箱5-动力箱 6-液压滑台 7-立柱图1-2立式组合机床及其组成部P Mv (1-3)9740D9600D0.25T ( ) (1-4)vf0.55HB1.3式中：F——切削轴向力，Ｎ；D——钻头直径，mm；F——每转进给量，mm/r；M——切削转矩，Nmm；P——切削功率，KW；T——刀具耐用度，min；V——切削速度，m/min，通常根据钻孔深度 L考虑修正系数 K，vv=v K；公称 vHB——零件的布氏硬度值。通常给出一个范围，如HB125-175。对于公式(1.2-1)—(1.2-3)取最大值，对公式(1.2-4)取最大硬度值减去硬度偏差值的1/3。二、求F、M、T、P值D=12mm,HB125-175，L=20mm解：由前可知：v=20m/minf=0.2mm/r由L/D=27/12=2.2，查表得K=1v则：vv 20m/min公称由公式(1.2-1)可知：F26Df0.8HB0.6=1597N由公式(1-2)可知：M10D1.9f0.8HB0.6＝6265Nm由公式(1-3)可知：P Mv 0.341KW9740D由公式(1-4)可知：T(9600D0.25

＝11282min=188h>8hvf0.55HB1.3组合机床通常要求切削用量的选择使刀具耐用度不低于一个工作班，最少不低于8h，则根据计算结果可知，选择的切削用量符合要求。刀具的选择根据以上计算数据，可选择锥直柄长麻花钻 12 GB1439-85，其径d=12mm,总长度l=215mm，工作长度l＝134mm。1初步确定主轴及传动轴直径根据加工对象可知，多轴箱上各刀具主轴的轴向切削力F相等，则多轴加工总的轴向力F：F4F415976388N此值可作为选择进给动力滑台及夹具设计的依据。当确定了切削转矩M计算公式为：dB4M （cm） (1-5)式中：MNcm；B——系数，根据主轴或传动轴在１m长度上允许最大扭转角从手册中选择。则：1主轴:主轴允许最大扭转角为1/m，则B=0.352d主1.75cm2传动轴：传动轴允许最大扭转角为11/m，则B=0.262d 1.cm传三图一卡被加工零件工序图一、被加工零件工序图的作用及内容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。图上就表示出：被加工零件的形状和轮廓尺寸及与本机床设计有关的部位的结构支承（包括辅助定位支承、限位、夹紧、导向装置的设计。及技术要求，还包括本道工序对前道工序提出的要求（主要指定位基准。及加工部位的余量等。二、零件工序图如下所示（图1-3：加工示意图一、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，机床的工作过程及工作循环等。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。它图1-3被加工零件工序图是刀具、辅具、夹具、多轴箱、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、刀具及试车的主要依据。其内容为：应反映机床的加工方法、加工条件及加工过程。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，包括镗削加工时镗杆的直径和长度。决定主轴的类型、规格尺寸及外伸长度。刀杆托架等，并决定它们的结构、参数和尺寸。标明主轴、接杆（卡头、夹具（导向配合及精度。轴的切削刀具。二、向装置的选择在组合机床加工孔时，工件的尺寸、位置精度主要取决于夹具导向。因此，正确选择导向类型、参数、精度，不但是绘制加工示意图必须解决的问题，也是设计组合机床不可忽视的重要内容。具导套之间只有相对移动而无相对转动的第二类导向，或称旋转式导向。通常依据刀具导向部分直径d和刀具转速n折算出导向的线速度v(vdn1000

m/min),再结合加工部位尺寸精度、工艺方法及刀具的具体工作条件来选择导向类型、型式和结构。由于：vdn1000

＝19.97m/min根据第一类导向（固定式导向）的允许线速度v20m/min，因此，此处选择第一类导向比较合适。具体型式及参数如下图所示（图１－４：图中：L1=(2 4)d=(2 4)12=24 48mm取L1=45mm；L2=(11.5)d=(1

1.5)

12=12 18mm取L2=15mm；d——12G7;D——22H7/g6;D1——31H7/js6.三、主轴类型、直径及外伸尺寸的确定主轴直径的确定可根据如下经验公式：dB4M/100 (1-6)M/Wp (1-7)图1-4 导向装置式中：d——主轴直径，mm；M——轴所传递的转矩，NWp——轴的抗扭截面模数，mm3Wp=0.2d3；——许用剪应力（N/mm，45钢的＝N/mm2；B——系数。当材料的剪切弹性模数G=8.10下：

104N/mm2时，B轴类型轴类型刚性主轴非刚性主轴传动轴／m）1/41/21B7.36.25.2B=6.2M=22650Nmm，则：dB46265/10017.4mm取d20mm6265M/Wp 0.2d362650.2

3.92N/mm31N/mm经校核，该轴符合要求。主轴由于受轴向力较大，则主轴类型定为：用推力球轴承承受轴向力，而用向心球轴承承受径向力。又因钻削时轴向力是单向的，因此推力球轴承只须在主轴前端安排即可。考虑到具体的结构情况，选择长主轴，主轴的外伸尺寸为：D/d1

30mm/20mm；四、接杆的选择根据主轴的外伸尺寸 D/d1

L115mm；30mm/20mm，莫氏圆锥号=1,则选用2-300T0635-41A型接杆。五、确定动力部件的工作循环及工作行程工作进给的长度L工

应等于工件加工部位长度L与刀具切入长度L1和切出长度L2

之和。切入长度L1

应根据工作端面的误差情况在5 10之间L1

=8mmL2

＝d/3+(3 8)mm=4+(3 8),L＝12mm。则：2

L =20+8+12=40mm工考虑到具体结构问题，取L工

=50mm。引进长度为75mm，则：L =75+55=130mm退动力部件总行程长度 除应保证要求的工作循环工作行（快速引进＋工作进给=快速退回）外，还要考虑装卸和高速刀具方便，即考虑前、后备量。图1-5 加工示意图因此，动力部件的总行程为快退行程长度与前后备量之和。取前备量=20mm，后备量＝100mm，则：总行程L=20+100+130=250mm六、绘制加工示意图（如图1-5）机床联系尺寸图一、联系尺寸图的作用及内容一般来说，组合机床是由标准的通用部件――动力滑台、动力箱、各种刀、辅具系统、夹具，液、电、冷却、润滑、排屑系统组合装配而成。联系联系尺寸图的主要内容如下：以适当数量的视图（一般为主、左、右视图）主视图的选择应与机床实际加工状态一致。图上就尽量减少不必要的线条及尺寸。但反映各部件的联系尺寸、至于各部件的详细结构不必画出，留在具体设计部件时完成。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。二、机床各部件的选用影响动力部件选择的主要因素：

40.3141.364KW切b.进给力F159746388N进给速度Vf

106mm/min行程总行程长度 L250mm动力滑台的选择根据以上各点可作如下选择动力滑台选用液压滑台型号为台面宽度250mm，最大进给力8000N，工进速度32 800mm/min,快移动速度12m/min。动力箱的选择按下列简化公式进行估算：P P / (1-8)式中：

多轴箱 切削P KW。切削——多轴箱的传动功率加工黑色金属时取0.8 加工有色金时取0.7 0.8；主轴箱多、传动复杂时取小值，反之取大值。则：动力箱电动机功率N动

0.3144/0.851.24kw取N 2.2kw动1TD25Y100L1

4IB,电动机功率2.2KW,L3

325mm,电动机转速1420r/min,输出轴转速785r/min。与动力滑台配套的附属部件、支承部件的选择查手册，与动力滑台配套的附属部件、支承部件的型号如下所示导轨防护装置 1HY25-F81立柱 1CL25立柱侧底座 1CD251三、机床联系尺寸图的绘制(如附录1)一、机床生产率的计算机床理想生产率Ｑ可按下列公式计算Q60/T单（件／时）(1-9)T t t单 机 辅（分）(1-10)式中：T单

——单件工时。t 和t机

可按下列公式确定：t L/S机 1 分

L/S t2 2

(1-11)t t t t辅 快 移 装

(1-12)式中：

(L快进

L )/v t快退 快 装卸L和L——分别为刀具第一工作进给和第二进给的行程长度，mm；1 2S

——分别为动力头第一工作进给和第二工作进给的每分钟进1 2给量，mm/min；t 工点无进给状态下旋转5-10转所需要的时间，min。L L快进 快

——动力头快进和快退行程长度，m；v——动力头快速行程速度，一般在4.7 10m／min范围；快t 移一个工位时间为3到8秒；t ——工件装卸、定位、夹紧以及清除定位基面切屑时间。它取决于装卸工件大小、装卸方便性及操作人员的熟练程度等。一般为0.5机床实际生产率

分钟。式中：

Q1

Q （1-13）负——机床负荷率（15负

＝0.9）二、机床生产率计算卡如下所示：表１－１：被加工零图号名称电动机底座件材料ZG200-400工序名称钻孔序号 工步名被加工零加工直径加工长工作行切削速度称（个）（mm）度（mm）（mm）（m/min）１ 装入工1件２ 工件定10位、夹紧３ 动力部75件快进４ 19275520件工进５死挡铁停留６动力部130件快退７松开工10件８卸下工件备注本机床装卸时间取为1min被加工零件毛坯种类毛坯重量续表１－１铸钢硬度HB125-175工序号序号工步名称每分 每转 每 分 工时钟转 进给 钟 进速 量 给 量（r/min）（mm/r）（mm/min）间辅助时 共计间１装入工件0.5２工件定位、夹紧0.002３动力部件快进120000.00625４动力部件工进5300.21060.519５死挡铁停留0.02６动力部件快退120000．0108７松开工件0．002８卸下工件0．5备注单件总工时0.5191.04105 1.56005机床实际生产率机床理想生产率负荷率理想生产率Ｑ根据机床生产率计算卡，计算机床的单件工时：T t t单 机 辅550.02751301106 12000601.556分60Q38.56 件/1.556实际生产率一般情况下，单班制生产的全年工时总数 k2350h，则年生产纲领56000件：QA/k56000/2350123.83 (件/)机床负荷率Q1

/Q23.83/38.5661.8%2 多轴箱的设计多轴箱材料的选择大型通用多轴箱箱体类零件采用灰尘铸铁材料，箱体用牌号为HT200，前后盖用牌号为HT150。多轴箱轮廓尺寸的确定标准的通用钻削类多轴箱的厚度有两种尺寸规格，卧式为325mm，立式为340mm。箱体厚度为180mm，用于立式的多轴箱前盖，兼作油池，加厚为70mm，基型后盖厚度为90mm，即总厚度为180+70+90=340mm。BH按下式确定：Bb2b1Hhhb1 1

（2-1）（2-2）式中：b——工件在宽度方向相距最远的两孔距离，mm；b——最边缘主轴中心距箱外壁的距离，mm；h1——工件在高度方向相距最远的两孔距离，mm；h——最低主轴高度。1通常：h85 140mm，取h＝111mm；170 10mm，取1＝92mm。1 1则：可求出多轴箱轮廓尺寸为：Bb216292400mm1Hhhb1 1

17811192根据上述计算值，按多轴箱轮廓尺寸系列标准，最后确定多轴箱轮廓尺BH400mm400mm。轴类零件的选用钻削类主轴按支承型式不同可分为三种：滚锥主轴滚珠主轴滚针主轴此设计中，考虑到受轴向力比较大，所以选用滚珠主轴，用推力球轴承承受轴向力，深沟球轴承承受径向力。传动轴按其用途和支承型式不同，有以下六种：圆锥滚子轴承传动轴滚针轴承传动轴埋头式传动轴手柄轴油泵传动轴攻丝用蜗杆轴轴的材料40CrC42。45T215。齿轮型式的选择通用齿轮有三种，即传动齿轮、动力箱齿轮、电动机齿轮。材料均采用45钢，热处理为齿轮高频淬火G54。动力箱齿轮有B型（宽度为84mm）和B型（宽度为44mm，当采用B设计计算从前述已知：多轴箱轮廓尺寸为400mm400mm；工件轮廓尺寸及各孔位置尺寸（如图2－1；工件与多轴箱相对位置尺寸（如图2－1。根据这些数据可编制出多轴箱设计原始依据图，见图3－1所示和附表如下。附表：被加工零件材料：ZG230-450硬度：HB125-175主轴外伸尺寸Ｌ＝115mm切削速度:v=20r/min进给速度：f=0.2mm/r动力部件25B型动力箱，电动机型号为Y100L1

42B，功率为P=2.2Kw，动力箱输出轴转速n 785r/min，转速n=1420r/min,输出轴驱距箱底面距离为129.5mm。表2-1轴工加工主轴主轴外伸尺寸vnfVf号序内容直径直径L＝115mm(m/min)(r/min)(mm/r)(mm/min)、、3、4钻1220D/d130/20 205300.2106主轴结构型式的选择主轴结构型式由零件加工工艺决定，并应考虑主轴的工作条件和受力情况。轴承型式是主轴部件结构的主要特征，进行钻削加工的主轴，轴向切削力较大，最好用推力球轴承承受轴向力，而用向心球轴承承受径向力。又因钻削时轴向力是单向的，因此推力球轴承在主轴前端安排即可。即选用前述的滚珠主轴。另外，主轴选择长主轴，其轴头内孔较长，可增大与刀具尾部连接的接触面，因而增强刀具与主轴的连接刚度，减少刀具前端下垂。用标准导套导向。传动系统的设计计算一、对传动系统的一般要求设计传动系统，应在保证主轴强度、刚度、转速和转向的前提下，力求使主要传动件（主轴、传动轴、齿轮等）在设计系统时，要注意下面几点：准时，可用变位齿轮或略变传动比的方法解决。图2-1多轴箱设计原始依据图一般情况下，尽量不采用主轴带动主轴的方案，因为这会增加主1-21-1.5,IV（V）3-3.5。传动。粗加工切削力大，主轴上的齿轮应尽量安排靠近前支承，以减少主轴的扭转变形。齿轮排数可按下面方法安排：不同轴上齿轮不相碰，可放在箱体内同一排上。不同轴上齿轮与轴或轴套不相碰，可放在箱体内不同排上。齿轮与轴相碰，可放在后盖内。另外，应注意驱动轴直接带动的传动轴数不要超过两根，否则会给装配带来困难；如遇粗、精加工合一的多轴箱，其粗、精传动路线最好分开。二、主轴分布类型根据加工零件的孔的位置，可将其分布类型定为同心圆分布。如图2－2所示：三、传动系统设计传动方案的确定（2-3）已知各主轴转速及驱动轴到主轴之间的传动比驱动轴转速：

nn1

nn3

530r/minn0各主轴传动比

785r/mini2

530/7851/1.48图2－2主轴分布类型驱动轴到主轴的中心距A10A30

A 20A 40

108.84mm1082108213.52108213.52各传动比的分配因为要求主轴上齿轮不过大，所以最后一对齿轮取升速。i2

1.41驱动轴O到传动轴13的传动为降速，由上得：考虑到结构的紧凑，取：

i013i

1/2.0871/1.346则： i1213

1/1.551212Oz0

/z齿轮。12考虑结构简单和紧凑，定12轴的位置在多轴箱的中心位置，即离底面距离为200mm。则12轴与O轴的中心距为：R17505mm取齿轮模数为3，则：75.5

z)0 122zz

50.330 12又i

/z1/1.346012解之：

0 12z210z2812图2-3传动方案从计算结果可知，z=21符合驱动轴上齿轮齿数的限制，即驱动轴齿0轮的齿数为：z21 26。确定中间轴13的位置，并配轴13与轴12联接的各对齿轮取: 模数m=3z 2512z /z又： 12 13z /z

1/1.551.4113 234且：R12234

1213

zm/241213

z)48928921082140mm解之：

z1218z1328z234则：

20d1254mmd1384mmd234

60mm根据中间传动轴和四根主轴的位置，可通过作图的方法确定13轴的具2-3验算各主轴转速n 785

2118

28234

28 28 20529.9r/min12n 78521588.75r/min12 2812叶片泵的选择ZIR-12-213z

/z=28/2414传动。其中，z

为液压泵齿轮。14n 78521182814 28 28 24441.56r/min在400-800r/min的转速范围内，满足要求。四、多轴箱坐标计算加工基准坐标架的选择及确定各主轴坐标（图2-4）图2-4加工基准坐标则可根据多轴箱设计原始依据图，在基准坐标XOY上注出各主轴与驱动轴的坐标，如下表所示：O轴O轴1X YO销101轴2轴3轴4轴X YXY XYX YXY XY0010101122334401010035002838167816725928325917594．512如前所述，12轴位于多轴箱的中心位置，则其坐标为：X 20025175mm12Y 20030170mm12(3)传动轴13-1、13-2、13-3、13-4的坐标的确定13和两对齿轮啮合的中心距计算求得（2-5。图 2-5坐标计算图中，O、A，B13。R1、R2中心距。通过B点作OA（用L表示）的垂线，垂足为CC点坐标值u,v。BChhXx1,Yx2，OOCdx、y数值由u、v、x1、y1组成，见图2-5所示。则：x=u+x1,y=v-x2u、v、x1、x2由图可知a2a2b2

（2-4）R2R2d21OAB中：

（2-5）R2R22RLcos （2-6）2 1 1Rcos1

R22R2212L21

（2-7）OCB

1R 1 2

R2L2

L)d/R1

cos (2-8)代入上式得：R2d 1

2R22(2-9)2 1 12

R2L2

L)由OAE 和OCD相似得：d/Lv/bu/a (2-10)uda/db/L(2-11)又由于OAE 和CFB相似得：h/Lx1/bx2/a(2-12)x1hb/L(2-13)x2ha/L(2-14)计算有：892d1(692722

139.946mm139.946)2 39.94668.462mmR2R2d2169269268.4628.616mmuda/L68.461108139.94752.832mmvda/L68.46189139.94743.538mmx1hb/L8.61689139.9475.479mmx2ha/L8.616108139.9476.649mmxux152.8325.479yvx243.5386.64950.187mm另外三根轴的计算方法同上，由于对称，其结果一样。则这四根轴的坐标为：：

131

x x17547.353222.35312y:x

131132

y y17050.187119.81312x x127.64712y:

132

y y119.81312x x127.647y:xy

13313313414

12y y17050.187220.18712x x222.35312y y220.18712(4)验算 RA1 1x2yx2y2147.353247.353250.18720.0003则：符合要求。 R A2 2 2xxa2yb22(47.353108(47.3531082(50.1878920.0035则：符合要求。多轴箱结构设计多轴箱规格尺寸及动力箱法兰尺寸（2-6）图2-6(a)多轴箱规格尺寸及动力箱法兰尺寸图2-6（b）多轴箱规格尺寸及动力箱法兰尺寸多轴箱螺孔位置（2-7）多轴箱和系列配套零件表（2-3）多轴箱连接用定位销动力箱与多轴箱后盖连接用定位销：12-ZHBQ45-3-31定位销销选择为：12ZIQ45-4-32A套选择为：12ZIQ45-4-31分油器的选择由于立式组合机床不需要没盘则选择无径向油管d外 分油器型号为ZIR31-2，A型，金属内支管。注油油杯的选择

86。根据需要，选择ZIR75-8-91的黑色尼龙弯头注油油杯，零件号为91，材料为HT150。结构如下图所示。（图2-8）主轴的设计主轴组件装配结构的设计如前所述，主轴选用滚珠主轴。主轴组件装配结构及联系尺寸如图2-9所示。轴上零部件的选用轴承1：根据轴的直径 d=20mm，选择深沟球轴承 6204型（276-1994）,d=20mm，D=47mm，B=14mm。轴承2：为了达到加工、装配方便，选择轴承2的型号与轴承1的型号相同，即深沟球轴承6204型（GB/T276-1994。轴承3:如前所述，主轴上用推力球轴承承受轴向力，则根据轴的直径d=20mm选用推力球轴承51304（GB/T301-1995d=20mm,D=47mm,T=18mm齿轮：已知齿轮的模数m=3，齿数z=20。则有：分度圆直径：dmz32060mmhahf

h*m133mmah*c*m3.7mma图2-7 (a.上盖螺孔距)图2-7(b.前壁螺孔距)图2-7(c.后壁螺孔距)图2-7(d.侧盖螺孔距)图2-8弯头注油油杯适用动力箱代号型号251T0711-11前盖型号GB70规格1T0711-12M1280数量10后盖型号1T0711-13规格GB70规格250165M1620数量6侧盖GB70规格1T0712-17200140M620数量4ZIJ29-7螺钉堵M16注油量4L表 2-3多轴箱系列配套零件多轴箱体规格BH400表 2-3多轴箱系列配套零件多轴箱体规格BH400400GB70规格数量上盖型号M1210081T0712-17a

齿顶圆直径：da齿根圆直径：df

dadf

66mm键：根据轴的直径及受力特点，选择圆头普通平键，A型。其型号为键 620GB/T1096-2003,其中，b=6mm，h=6mm，L=20mm。套1d=20mm可选用20-1T0721-62D=25mm，L=74.5mm。套2d=20mm可选用20-1T0723-61D=25mm，L=17mm。防油套：根据轴的直径d=32mm可选用32-1T0721-81型防油套。其中，图2-9主轴组件d=32mmD=44mm，D=40mm，d=33mm。1 2 1d=20mm，可选用M181.5GB812d=18mmGB/T93-1665Mn。手柄轴的设计手柄轴组件装配结构的设计手柄轴组件装配结构及联系尺寸如下图所示（图2-10：轴上零部件的选用相同零件从左到右依次排列序号：1：m=3mm，z=28则有：分度圆直径：dmz84mm齿顶高：da齿根高：df

h*m3mmah*c*m3.7mmahhha f

齿顶圆直径：da齿根圆直径：df

dadf

90mm齿轮2：已知模数m=3mm，齿数z=18。则有：分度圆直径：dmz54mm齿顶高：da齿根高：df

h*m3mmah*c*m3.7mmahhha f

齿顶圆直径：da齿根圆直径：df

dadf

60mm图2-10 手柄轴组件键1d=30mmA825GB/T1096-2003，其中，b=8mm,h=7mm,L=25mm。键2d=30mmA825GB/T1096-2003，其中，b=8mm,h=7mm,L=25mm。1：d=30mm，32206297-199。其中，d=30mm,D=62mm,T=21.25mm,B=20mm,C=17mm。套1：根据轴的直径d=30mm，选用30-1T0721-61轴套，其中，d=30mm,D=35mm,L=16mm。套2：根据轴的直径d=30mm,选用30-1T0721-62轴套，其中，d=30mm,D=35mm,L=68.5mm。套3:根据轴的直径d=30mm，选用30-1T0721-61轴套，其中，d=30mm，D=35mm，L=24.5mm。防油套：根据轴的直径D=40mm选用40-1T0721-81型防油套，其中，材45，D=40mm,D=52mm，D=42mm，d=41mm。1 2 1圆螺母：根据轴的直径d=40mm，可选用M30*1.5GB812型圆螺母。垫圈：根据轴的直径d=40mm，可选用30GB858型垫圈。密封件（毡圈：根据轴的直径D=40mm，选用50G51-1型毡衬圈。传动轴的设计传动轴组件装配结构的设计传动轴组件装配结构及联系尺寸如下图所示（图2-11：轴上零部件的选用相同零件从左到右依次排列序号：m=3mm，z=28则有：分度圆直径：dmz84mm齿顶高：da齿根高：df

h*m3mmah*c*m3.7mmahhha f

齿顶圆直径：da

d2ha

90mm齿根圆直径：df

d2hf

76.5mm图2-11传动轴组件1：d=25mm，30205（TB/T297-9d=25mmD=52mmT=16.25mmB=15mmC=13mmE=41.1mm2：d=25mm，30205（TB/T297-9其中d=25mmD=52mmT=16.25mmB=15mmC=13mmE=41.1mm键：根据轴的直径d=25mm，选用键822 GB/T 109679型圆形普通平键。其中，b=8mm，h=7mm，L=22mm。套1：根据轴的直径d=25mm，选用25-0721-61轴套，其中，d=25mm，D=30mm，L=73.5mm。套2：根据轴的直径d=25mm，选用25-0721-62轴套，其中，d=25mm，D=30mm，L=29.5mm。1：d=25mm，M24*105GB8122：d=25mm，M24*105GB8121：d=25mm，24GB8582：d=25mm，24GB858叶片泵轴的设计叶片泵轴组件装配结构的设计叶片泵轴组件装配结构及联系尺寸如图2-12所示：轴上零部件的选用相同零件从左到右依次排列序号：m=2mm，z=24则有：分度圆直径：dmz48mm齿顶高：da齿根高：df

h*m2mmah*c*m2.mmahhha f

齿顶圆直径：da齿根圆直径：df

dadf

52mm43mm键：选用A型圆头普通平键，型号为：键6*8GB/T1096-2003，其中，b=6mm，h=6mm，L=18mm。图2-12泵轴组件动力箱输出轴的设计动力箱输出轴组件装配结构的设计动力箱输出轴组件装配结构及联系尺寸如下图所示（图2-13：轴上零部件的选用相同零件从左到右依次排列序号：m=3mm，z=21则有：分度圆直径：dmz63mm齿顶高：da齿根高：df

h*m3mmah*c*m3.7mmahhha f

齿顶圆直径：da齿根圆直径：df

dadf

69mm55.5mm螺钉：根据轴的直径d=30mm，可选螺钉M10*1GB72。AGB/T1096-2003。其中，b=8mm，h=7mm，L=36mm。锁圈：根据直径D=55mm，可选55GB921锁圈。图2-13动力箱输出轴组件轴的校核求各轴的功率及转矩动力箱输出轴，O 轴01转速： n01功率： P01

/min转矩： T

9.55106P/n01 0126764.3Nmm手柄轴，12转速： n

78521/28/min功率： P12

P 01

2.20.982.156Kw转矩： T

9.55106P/n12 12

34972.1Nmm传动轴，13功率：P13

P 12

/4轴承2.1560.982/40.518Kw转速： n

n 18/28/min12转矩：T9.55106P/n1313 139.551060.518/378.4813070.44Nmm主轴，1、2、3、4转速： n1

n 28/20/min13功率：

P

0.5180.9820.497Kw1 13齿轮轴承转矩： T1

9.55106P/n1 1

8957.57Nmm主轴的校核求轴的的载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算简图（见图2-13。主轴的轴承都L=137.5mm。根据轴的计算简图作出轴的弯矩图，扭矩图和当量弯矩图(见图2-13b、c、d)。从轴的结构图和当量弯矩图中可看出，B截面的当量弯矩最大，是轴的危险截面。B截面处的M、T、及M 的数值如下：caFt

1

/dT1

/30298.59N支反力：R1

R 2M8468.85N8957.57NmmM2M2ca校核轴的强度

10030.3Nmm主轴的材料一般为40Cr钢，热处理C42，查手册有 835MPa，b[0.09

0.1，取[]832MPa，轴的计算应力为：bM ca M

10030.3

12.54MPaca W 0.1203[]60N/mm2根据计算结果可知，该轴满足强度要求。手柄轴的校核求轴的载荷（如图2-14a点位置时，从手册中查取a32206a15.6L=92.1+56.1=148.2mm。（2-14b、c、d所示。B、C截面处的MT及M 的计算数值如下：ca轴向力：Ft1

2Td1

34972.1832.67N42F t2 d2

34972.11295.26N27支反力：R1R2

弯矩：M1M2

30309.19 Nmm56630.71 Nmm扭矩34972.1 N合成弯矩：M 36863.86ca1M 60393.16ca2校核轴的强度

NmmNmm传动轴的材料选择45钢，调质处理。由手册查得 650N/mm2，B[]0.09 ，[]58 65N/mm2，取[/mm2，轴的计算应力为：M M

60393.16 22.37N/ ca W 0.1303[]60N/mm2根据计算结果可知，该轴满足强度要求。图2-13主轴的校核图2-14传动轴的校核轴承的校核主轴上推力轴承轴承的校核查手册有，51304Ca=35KN，Coa=55.8KN，由于推Pa=A，AA=1597N。则Pa=A=1597N。由手册中查得温度系数：ft

1fp

1.2106 fCL (ta

191566hh 60nfPpa由于机床为每天8小时工作，则查手册知轴承正常使用寿命尖为12000-20000h，从计算结果可知，该轴承符合寿命要求。主轴上深沟球轴承的校核查手册，6204型深沟球轴承的主要性能参数为Cr=12.8KN，Cor=6.65KN。由前述可知，轴承所承受的径向力R1

，R2

211.73 N,由于轴承不承受轴向载荷，则径向当量动载荷Pr=R,即：P r1P r2P Pr1 r

，则用Pr2

校验。由前述可知，