说明书-495发动机缸体前后面攻丝的组合机床总体设计及主轴箱设计.doc
495发动机缸体前后面攻丝的组合机床总体设计及主轴箱设计含5张CAD图
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495
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495发动机缸体前后面攻丝的组合机床总体设计及主轴箱设计含5张CAD图,495,发动机,缸体,后面,组合,机床,总体,设计,主轴,CAD
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495发动机缸体前后面攻丝的组合机床总体设计及主轴箱设计摘 要 机械制造业是一个国家经济发展的重要支柱。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。组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。本设计介绍了495发动机缸体前后面攻丝的组合机床总体设计及主轴箱设计，其中包含了零件加工工艺的确定。首先要了解工件的加工工艺路线及工序的计算,确定组合机床结构布置。确定攻螺纹主轴的直径，初步选用电机型号及机床各部分部件。编制三图一卡（被加工零件工序图，加工示意图，机床联系尺寸图，机床生产率计算卡）。在多轴箱设计中，确定传动系统，计算主轴坐标，传动部件的校核及主轴箱的总图绘制。本设计将钻孔、攻丝两工艺结合为一体，降低了机器成本，而且节省了加工时间，提高了工作生产效率。关键词:发动机缸体；组合机床；总体设计；攻丝多轴箱The general design and spindle box design of tapping machine for front and rear engine block 495AbstractThe machinery Manufacture is an important pillar of economic development in a country. While the capability of production in trade of manufacture mostly depends on the advanced producing equipmentmachine tool .Modular machine tools have advantages of high efficiency and low cost. It is widely used in large batch production and can be consisted automatic production line .The design introduced the general design and spindle box design of tapping machine for front and rear engine block 495，it includes the determination of the processing technology of the parts. First of all, we must understand the workpiece processing route and process calculation and determine the layout of the combined machine tool. Determining the diameter of the spindle and selecting the motor type and parts of the machine tool preliminarily. Drawing up three graphics and one card (processed parts process diagram, processing schematic diagram, machine tool contact size map, machine productivity calculation card) .In the design of multi- axle box, determining the transmission system, calculating the spindle coordinates,checking the transmission parts and drawing up the general drawing of the spindle box.This design combines two processes( drilling and tapping）together to reduce cost, save processing time and improve work efficiency.Key words : engine cylinder ；combined machine tool ；general design ；tapping multi-axle box目 录摘 要Abstract1 组合机床概述11.1 本课题的研究背景及意义11.2 组合机床概述21.3 组合机床的国内、外现状41.3.1 国内组合机床现状41.3.2 国外组合机床现状61.4 机床设计的目的、内容、要求71.4.1 设计目的71.4.2 设计内容71.4.3 设计要求81.5 机床的设计步骤81.5.1 调查研究81.5.2 拟定方案81.5.3 工作图设计92 495发动机缸体前后面工艺分析92.1 被加工零件的功用92.2 编制工艺规程及分析92.2.1 被加工零件的材料分析及技术要求92.2.2 零件的生产纲领102.2.3 毛坯的选用102.3 零件加工工艺路线的拟定102.3.1 工件定位102.3.2 定位基准的选择112.3.3 确定组合机床工艺方案的基本原则及其特点122.3.4 加工工序的设计132.3.5 热处理的安排132.3.6 初步拟定工艺规程132.4 攻丝切削用量的选择143 钻孔、攻丝组合机床的结构设计153.1 组合机床的配置形式的选择153.2 动力部件的选择153.3 通用部件选择163.3.1 主轴箱的轮廓尺寸的确定163.3.2 液压滑台选择183.3.3 侧底座193.3.4 中间底座193.3.5 动力部件工作行程及循环的确定193.3.6 工作台的确定203.3.7 初步确定装料高度204 绘制 三图一卡214.1 绘制被加工零件工序图卡214.2 绘制被加工零件加工示意图214.3 机床联系尺寸图的绘制234.4 专用机床生产率计算卡的编制244.4.1 生产率的计算244.4.2 编写生产率计算卡265 组合机床攻螺纹多轴箱设计265.1 攻螺纹概述265.2 绘制多轴箱设计原始依据图275.2.1 内容及注意事项275.2.2 主轴外伸尺寸及切削用量285.3 主轴齿轮的确定及计算285.3.1 主轴形式和直径，齿轮模数的确定285.3.2 多轴箱所需动力计算295.4 多轴箱的传动设计315.4.1 对多轴箱的传动系统的一般要求315.4.2 拟订多轴箱传动系统的方法325.5 主轴、传动轴坐标计算355.5.1 加工基准坐标系xoy，计算主轴驱动轴坐标355.5.2 验算中心误差365.5.3 制坐标检查图375.6 对传动零件进行校核385.6.1 轴的挍核385.6.2 齿轮的挍核395.7 攻螺纹装置的设计415.8 多轴箱总图及零件图的绘制435.8.1 主视图435.8.2 展开图445.8.3 主轴和传动轴装配表445.8.4 多轴箱和传动轴装配表445.9 多轴箱技术条件44绪 论46附 录48参考文献63致 谢641 组合机床概述本设计是对495发动机缸体前后面攻丝的组合机床总体设计及主轴箱设计。通过本次设计掌握组合机床的工作原理，设计方法和了解组合机床的发展史及未来的发展前景。1.1 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。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、制订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，所以是组合机床设计过程中工作量较大的零部件。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。因此，本课题基于使设计出的机床结构简单、使用方便、效率高、质量好提出的要求，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，使其具有工程意义，实现其在实际应用中的价值。1.2 组合机床概述组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配之以少量的专用部件和按工件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的专用机床。组合机床一般用于加工缸体类或特殊形状等零件。加工时，工件一般不旋转，由工件的旋转运动和刀具与刀具的相对进给运动。组合机床的基础部件是通用部件。通用部件是具有特定功能，按标准化、系列化和通用化原则来设计和制造的。在各种通用部件之间有配套关系，在组成各种组合机床时，可以互相通用。按功能来分，通用部件可分为动力部件、支撑部件、输送部件、控制部件、辅助部件等。(1)动力部件。动力部件是传递动力并实现主运动或进给运动的通用部件，它是通用部件中最基本的部件，实现主运动的动力部件有动力箱和各种完成专门功能的切削头，如钻削头、铣削头、镗削头等。动力箱常与专用部件多轴箱配合使用，以实现主运动。实现进给运动的动力部件为动力滑台。(2)支撑部件。支撑部件是用来安装动力部件、输送部件等的通用部件，包括侧底座、立柱、立柱底座、中间底座等。中间底座用来安装夹具和输送部件，侧底座用来安装动力滑台及各种切削头，组成卧式机床。若用立柱代替底座，便可组成立式机床。(3)输送部件。输送部件是多工位组合机床的通用部件，用来安装工件并将其输送到预定的工位，如移动工作台、分度回转工作台以及分度回转鼓轮等。(4)控制部件。控制部件包括各种液压控制元件、操纵板、电气挡铁、按钮站等，用来控制组合机床按规定程序实现工作循环。(5)辅助部件。辅助部件主要包括冷却、润滑、排屑等辅助装置，以及各种实现自动夹紧的机械扳手等。多轴箱是组合机床的一个专用部件它由专用零件和通用零件组成。多轴箱各主轴位置是按被加工零件上的孔设计的，其作用是将运动由动力箱传至各主轴，使其获得所要求的转速和转向。多轴箱分为通用多轴箱和专用多轴箱两大类，通用多轴箱的零件大部分是通用零件，采用非刚性主轴，由导向套来引导刀具，保证被加工的精度；专用多轴箱的零件大部分是专用零件，采用刚性主轴，靠主轴组件来保证加工孔的精度因此，组合机床具有如下的优点：（1）主要用于棱体零件和杂件等的孔面加工。（2）生产率高。因为工序集中，可以多面、多工位、多轴、多刀同时进行加工。（3）加工精度稳定。因为工序固定，可选用成熟的通用部件、精密夹具和自动工作循环来确保加工精度的。（4）研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本较低。因为通用化、系列化、标准化程度高，通用件可组织批量生产进行预先制造或外购。（5）自动化程度高，劳动强度较低。（6）配置灵活。因结构是横块化、组合化。可按照工件或工序要求，用大量通用部件和少量专用部件灵活组成各种类型的组合机床和自动线；机床便于改装：产品或工艺发生变化时，通用部件一般还可以重复使用。因此，组合机床在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。 图1-1各种组合机床配置方案示意图组合机床一般用于加工缸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。1.3 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年代后组合机床在世界各国得到迅速发展。至今，它已成为现代制造工程（尤其是缸体零件加工）的关键设备之一。现代制造工程从各个角度对组合机床提出了愈来愈高的要求，而组合机床也在不断吸取新技术成果而完善和发展。1.3.1 国内组合机床现状我国加入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。（1）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。（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以股份制、民营化等多种形式快速发展。（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缸体类和轴类零件（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。1.3.2 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：（1）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。(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。(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。1.4 机床设计的目的、内容、要求1.4.1 设计的目的机床设计毕业设计，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，掌握基本的设计方法，培养基本的设计方法，并培养了自己具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。1.4.2 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、缸体、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1.4.3 设计要求评价机床性能的优劣，主要是根据技术经济指标来判定的。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。机床设计的技术经济指标可以从满足性能要求、经济效益和人机关系等方面进行分析。1.5 机床的设计步骤 1.5.1 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。1.5.2 拟定方案通常可以拟定出几个方案进行分析比较。每个方案包括的内容有：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。1.5.3 工作图设计 首先，在选定工艺方案并确定机床配置形式、结构方案基础上，进行方案图纸的设计。这些图子包括：被加工零件工序图、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”设计。并初定出主轴箱轮廓尺寸，才能确定机床各部件间的相互关系。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查和标准化审查。2 495发动机缸体前后面工艺分析2.1 被加工零件的功用 发动机缸体是机械制造中加工工序较多，劳动量较大，精度要求高的典型零件。缸体的前后面是各类发动机的关键壳体零件，缸体前后面的质量直接影响到发动机的使用功能，缸体内装有许多零件，所以缸体上的孔作为零件的装配部件的基础，它们之间的相对位置基本上是由缸体来保证的，所以缸体的加工表面的尺寸、形状、位 精度都有非常严格的要求。2.2 编制工艺规程及分析2.2.1 被加工零件的材料分析及技术要求495发动机缸体的材料为HT200GB9439，HT200是灰铸铁的牌号，HT代表灰口铸铁，HT是灰色铸铁汉语拼音的缩写，灰铸铁HT200表示30试样的最低抗拉强度200MPa。材料硬度：163255HBS，化学成分：C:3.03.6 S:0.12 P：1220m/s的带轮以及其他符合所列1作条件的零件。6.需经表面淬火的零件。该设计主要加工表面为缸体前后面上孔的攻丝，设计精度直接影响495发动机缸体整体的接触精度及密封。2.2.2 零件的生产纲领根据生产类型与生产纲领的关系，确定该缸体为大量生产。2.2.3 毛坯的选用根据零件材料HT200GB9439确定毛坯为铸件，又知，其生产类型为大批量生产。又由于缸体零件的内腔及孔须铸出。故还应安放型芯。此外，为消除残余应力，铸造后安排人工时效。铸件尺寸公差分为16级，由于是大量生产。由工艺人员手册查得，铸件尺寸公差等级为CT10级，选取铸件箱值为1.0mm。2.3 零件加工工艺路线的拟定2.3.1 工件定位 工件在夹具中定位的主要任务是：使同一工序中的一批工件都能在夹具中占据正确的位置。工件位置的正确与否，用加工要求来衡量。能满足加工要求的为正确，反之不正确。一批工件逐个在夹具上定位时，各个工件在夹具中占据的位置不可能完全一致，也不必要求其完全一致，但各个工件的位置变动量必须控制在加工要求所允许的范围内。工件定位定则（六点定则）：在空间直角坐标系中，工件可以沿X、Y、Z轴有不同的位置，称工件沿XYZ轴的位置自由度，用、表示；也可以绕X、Y、Z轴有不动的位置，称工件绕X、Y、Z轴的角度自由度，用、表示。用于描述工件不确定性的，称为工件的六个自由度。用于限制工件自由度的固定点，称为定位支承点，简称支承点。用合理分布的六个支承点限制工件六个自由度的法则，称为六点法则。 对六个自由度的限制可分为以下几类定位：（1） 工件在夹具中定位，若六个自由度都被限制时，称为完全定位。（2） 工件在夹具中定位，若六个自由度没有被全部限制时，称为部分定位（不完全定位）。在工件定位时，以下情况允许不完全定位：加工通孔或通槽时，沿贯通的位置自由度可不限制。毛坯（本工序加工前）是轴对称时，绕对称轴的角度自由度可不限制。加工贯通的平面时，除可不限制沿两个贯通的位置自由度外，还可不限制绕垂直加工表面的角度自由度。（3） 工件在夹具中定位时，若实际定位支撑点或实际限制的自由度个数少于工序加工要求应予限制的自由度个数，则工件定位不足，称为欠定位。（4） 工件在夹具中定位，若几个支撑点重复限制同一个或几个自由度时，称为重复定位。2.3.2 定位基准的选择（1） 精基准的选择。缸体上下面及其上面的孔既是装配基准，又是设计基准，用它们作为精基准，能使加工遵循“基准重合”原则，实现缸体零件“一孔二面”的典型定位方式；其余各面和孔的加工也能用它定位，这样工艺路线遵循了“基准统一”的原则。此外，上下面的面积较大，定位比较稳定、加紧方案也比较简单、可靠，操作方便。（2） 粗基准的选择。考虑到以下几点要求，选择缸体零件的重要孔与缸体面作为粗基准 保证各加工表面均有加工余量的情况下，使重要孔的加工余量尽量均匀； 装入缸体内的旋转零件（如齿轮、曲轴等）与缸体内壁有足够的间隙； 能保证定位夹紧可靠。2.3.3 确定组合机床工艺方案的基本原则及其特点（1）粗精加工分开原则 粗加工时的切削负荷较大，切削产生的热变形，较大夹压力引起的工件变形以及切削振动等，对精加工工序十分不利，影响加工尺寸精度表面粗度。因此，在拟定工件一个连续的多工序过程时，应选择粗精加工工序分开的原则。（2） 工序集中原则 工序集中是近代机械加工主要发展方向之一，组合机床正是基于这一原则发展而来，即运用多刀（相同或不同刀具）集中在一台机床上完成一个或几个工件不同表面的复杂工艺过程，从而有效地提高生产率。因此 在拟定工件一个连续的多工序过程时，应注意工序集中原则。（3） 工序集中的特点： 减少设备的数量，减少了操作工人和生产面积。 减少工序的数目，减少运输工作量，简化了生产计划工序缩短了生产周期。 减少装夹次数不仅有利于提高生产率，而且由于在一次装夹加工许多表面，也易于保证这些表面间的位置精度。 因为采用的专用设备和专用工艺装备数量多而复杂，因此机床的工艺装备的调整维修也很费事，生产准备工作量很大。（4） 工序分散的特点： 采用比较简单的机床和工艺装备，调整容易。 对工人的技术要求低或只经过较短时间的训练。 生产准备工作量小，易于变换产品。 设备数量多，生产面积大。综上所述攻缸体螺纹可采用集中攻螺纹，即缸体上大量螺纹工序集中在一台机床上加工。这样便于考虑统一的润滑、简化多轴箱传动。2.3.4 加工工序的设计确定工序尺寸的一般方法是，由于加工表面的最后工序往前推算，最后工序的尺寸只与工序的加工余量有关。有基准转换时，工序尺寸用工艺尺寸链解算。2.3.5 热处理的安排发动机缸体是形状复杂的铸件，必须消除内应力，防止加工和装配以后产生变形，必须合理安排时效处理工序，采用自然或人工时效处理。 2.3.6 初步拟定工艺规程 工艺规程：把工艺过程的操作方法按一定的格式用文件的形式规定下来。通过对缸体的工艺分析和缸体的技术要求来制定缸体的加工路线，由于发动机缸体为大批量生产，尽量选用专用机床加工，提高生产率。 拟订的加工工艺:序号工序内容简要说明铸造时效消除内应力涂底漆防止底面生锈10粗铣缸体上下面先加工基准面20粗铣缸体前后面先加工面30铣凸台面40精镗缸体前后面上的M12、M10、M8的孔，孔口倒角145后加工孔，粗加工结束，精加工开始50精铣前后面60精铰面上各孔（工艺要求）提高工艺精准度70攻前后面上M12、M10、M8的孔80检验90入库2.4 攻丝切削用量的选择查组合机床设计简明手册表3-4和表3-5选取所需刀具，选用M12和M10以及M8的细柄机用丝锥。查组合机床设计简明手册表3-5得攻螺纹切削转矩： （21） T-切削转矩（Nmm）D-主轴直径（mm）-工件螺距（mm）由已知得M12螺纹直径D=12mm ，取 =1.75mm 则T1=14600Nmm由已知得M10螺纹直径D=10mm ，取 =1.5mm 则T2=9000Nmm由已知得M8螺纹直径D=8mm ，取 =1.25mm 则T3=5000Nmm转速计算公式由螺纹直径和螺距查机械制造工艺设计手册表3-63得切削速度V=8.88m/min。转速n1=1000v/D= 235.7r/min转速n2=1000v/D= 282.8r/min转速n3=1000v/D= 353.5r/min查机床设计简明手册表6-19知：高速钢丝锥攻螺纹切削速度为48m/min(加工材料为铸铁)，取切削速度v=8m/min,即转速较大。取实际转速n1=200r/min，n2=250r/min n3=350r/min 则实际切削速度v1=nd/1000=7.54m/min v2=nd/1000=7.85m/minv3=nd/1000=8.79m/min查机床设计简明手册表6-20知切削功率 P （22）T 切削转矩（Nmm）V 切削速度（m/min则功率 P1=0.30kw P2=0.23kw P3=0.18kw3 钻孔、攻丝组合机床的结构设计3.1 组合机床的配置形式的选择本设计是对495缸体攻丝的组合机床设计。根据缸体结构和大批量生产采用双面加工的组合机床和液压自动加紧结构以便提高生产效率。 图3-1 机床总体布置图其总体布置如图31所示。3.2 动力部件的选择动力部件的选择主要是确定动力箱和动力滑台。已经确定为卧式双面齿轮传动组合机床，选用配套的动力箱驱动多轴箱攻螺纹主轴。动力箱规格要与滑台匹配，其驱动功率主要依据多轴箱所传递的切削功率来选用。由机床设计简明手册47页知切削功率 P （3-1） P 消耗主轴的切削功率总和 多轴箱的传动功率机床加工缸体前面时共有21根主轴，加工缸体后面共有12根主轴。故P切削(缸体前面)=p212+p39=0.2312+0.189=4.38kw P切削(缸体后面)=p110+p32=0.310+0.182=3.36kw传动功率加工黑色金属时取0.80.9，加工有色金属时取0.70.8；主轴传动复杂时取小值，反之取大值。故本设计取0.8。P左多轴箱=4.38/0.8=5.475kwP右多轴箱=3.36/0.8=4.2kw 据组合机床设计简明手册表539选用动力箱：1TD40I，电动机型号Y132S-4，电动机功率5.5kw，电动机转速n=1440r/min,输出转速n=720r/min，L3（电动机安装端面至罩壳后面的轴向长度） =395mm。3.3 通用部件选择选择通用部件，主要是确定动力部件的驱动方式和规格（即大小），其他如床身、立柱、挡铁等部件根据动力部件的规格，按通用部件配套表选用。3.3.1 主轴箱的轮廓尺寸的确定由组合机床设计简明手册49页得标准通用钻、镗类多轴箱的厚度是一定的、卧式为325mm, 立式为340mm。因此，确定多轴箱尺寸的宽度B和高度 H及最低主轴高度h1。如图32所示： 图32 多轴箱轮廓尺寸确定被加工零件轮廓以点画线表示，多轴箱尺寸用实线表示，多轴箱宽度B、高度H的大小主要与被加工零件孔的分布有关，多轴箱轮的宽度B和高度H通常按下式确定： B=b+2b1 （32） H=h+h1+b1 （33）b 工件在宽度方向相距最远的两孔距离，单位为mmb1 最边缘主轴中心至箱体外壁距离，单位为mmh 工件在高度方向相距最远的两孔距离，单位为mmh1 最低主轴高度，单位为mm左多轴箱（加工缸体前面）b1=34mm, b=504mmh1=60mm, h=624mmB=504+34+34=572mm H=624+60+34=718mm 右多轴箱（加工缸体后面）b1=40mm, b=492mm h1=50mm, h=548mmB=492+40+40=572mm H=548+50+40=638mmB和h为已知尺寸。为保证多轴箱内有足够安排齿轮的空间，推荐70-100mm。多轴箱最低主轴高度必须考虑与工件最低孔位置、机床装料高度H、滑台总高度、侧底座高度等尺寸之间的关系而确定。查组合机床设计简明手册5-3知滑台高度=280mm侧底座高度h4=560mm。左多轴箱（加工缸体前面）实例中h2=60mm，H=1000mm。实例h1、B、H的计算如下 h1=h2+H-(0.5+h3+h4)=60+1000-(0.5+280+560)=219.5mm取b1=100mm，则可求出多轴箱的轮廓尺寸： H=h+h1+b1=624mm+219.5mm+100mm=943.5mmB=b+2b1=504+200=704mm右多轴箱（加工缸体后面）实例中h2=50mm，H=1000mm。实例h1、B、H的计算如下 h1=h2+H-(0.5+h3+h4)=50+1000-(0.5+280+560)=209.5mm取b1=100mm，则可求出多轴箱的轮廓尺寸： H=h+h1+b1=548mm+209.5mm+100mm=857.5mmB=b+2b1=492+200=692mm上述计算值，查组合机床设计简明手册表7-1通用箱体系列尺寸标准，最后确定多轴箱轮廓尺寸左多轴箱（加工缸体前面）尺寸为BH=1000mm1000mm右多轴箱（加工缸体后面）尺寸为BH=1000mm1000mm3.3.2 液压滑台选择液压滑台的结构特点是：采用双矩型导轨结构型式，以单导轨两侧面导向，导向的长宽比较大，导向性好。滑座体为箱形框架纳构，滑座底面中间增加了结合面，结构刚度高。导轨淬火，硬度高，使用寿命长。液压缸活塞和后盖上分别装有双间单向阀和缓冲装置，可减轻滑台换向和退至终点时的冲击。滑台分普通级、精密级和高精度级三个精度等级，可按要求选用，提高经济性。已知电机型号，由组合机床简明手册表5-1查得液压滑台型号：1HY32IA， 台面宽 320mm，台面长度 630mm，行程 400mm，最大进给力 12500N，工进速度 20650mm/min,快速移动速度 10m/min。由组合机床简明手册表5-3查得液压滑台卧式配置时的联系尺寸。3.3.3 侧底座侧底座用于卧式专用机床，其上面安装滑台，侧面与中间底座相连接时可用键或锥销定位。侧底座的长度与滑台相适应，即滑台行程有几种规格，侧底座就有几种规格。侧底座有普通级和精密级两种精度等级，与相同的精度等级的滑台配套使用。由组合机床简明手册表5-2查得液压滑台选出侧底座型号为：1CC321。由组合机床简明手册表5-3查得侧底座卧式配置时的联系尺寸。3.3.4 中间底座中间底座其顶面安装夹具或输送部件，侧面可与侧底座或立柱底座相连接，并通过端面键或定位销定位，根据机床配置形式不同，中间底座有多种形式，如双面卧式专用机床的中间底座，两侧面都安装测底座；三面卧式专用机床的中间底座为三面安装侧底座立式回转工作台式专用机床，除安装立往外，还需安装回转工作台。总之，中间底座的结构、尺才需根据工件的大小、形状以及专用机床的配置形式等来确定。根据设计要求选宽度为800mm的中间底座长度根据设计而定。3.3.5 动力部件工作行程及循环的确定动力部件的总行程除了满足工作循环向前和向后所需的行程外，还要考虑因刀具磨损或补偿制造、安装误差，动力部件能够向前调节的距离(即前备量)和刀具装卸以及刀具从接杆中或接扦连同刀具一起从主轴孔中取出时，动力部件需后退的距离(刀具退离夹具导套外端面的距离应大于接扦插入主轴孔内或刀具插入接扦孔内的长度，即后备量)。（1） 工作进给长度L的确定 攻M12的螺纹攻螺纹M12深度为L深=44mm，而钻孔深度为56mm,则L2=10， 取L1=6mm， 则工作进给长度L=L1+L2+L深=6+10+44=60(mm)攻M10的螺纹攻螺纹M10深度为L深=30mm，而钻孔深度为44mm,则L2=10， 取L1=10mm， 则工作进给长度L=L1+L2+L深=10+10+30=50(mm)攻M8的螺纹攻螺纹M8深度为L深=24mm，而钻孔深度为36mm,则L2=10， 取L1=6mm， 则工作进给长度L=L1+L2+L深=6+10+24=40(mm)（2）快速引进长度的确定 快速引进是指动力部件把刀具送到工作进给位置，其长度按具体情况确定。在加工双层或多层壁孔径相同的同轴孔系时，可采用跳跃进给循环进行加工，即在加工完一层壁后，动力部件在次快速引进到位，在加工第二层壁孔，以缩短加工时间。在本次设计中，根据加工的零件选取快进的长度为120mm。（3）工退的确定 攻丝结束后刀具需要退出工件，其长度等于工进长度。即攻M12的螺纹的工退长度为60mm.即攻M10的螺纹的工退长度为50mm.即攻M8的螺纹的工退长度为40mm.（4）快速退回长度的确定。本工序的快退的长度为120mm。（5）动力部件总行程的确定动力部件的总行程除了满足工作循环向前和向后所需的行程外，还需考虑刀具的磨损或补偿制造、安装误差，动力部件能够向前调节的距离（即前备量）和刀具装卸以及刀具从接杆中或连同接杆一起从主轴孔中取出时，动力部件所需后退的距离（刀具退离夹具导套外端面的距离应大于接杆插入主轴孔内或刀具插入接杆孔内的长度，即后备量）。因此，动力部件的总行程为快退行程、工退与前后备量之和。在本次设计的前备量为30mm，后备量为220mm。得出即攻M12的螺纹时动力部件的总行程是430mm即攻M10的螺纹时动力部件的总行程是420mm即攻M8的螺纹时动力部件的总行程是410mm死挡铁停留，选用压力继电器。3.3.6 工作台的确定 因BH=1000mm1000mm,又因为两工作台间的距离为280mm，查组合机床设计简明手册表5-44，选用多工位移动工作台1AYU80。其联系尺寸为：台面宽800mm，台面长800mm，行程1600mm。3.3.7 初步确定装料高度装料高度一般指工件安装基面至地面的垂直距离。在确定机床装料高度时，首先要考虑工人操作的方便性，对于流水线要考虑车间运送工件的滚道高度；对于自动线要考虑中间底座的足够高度，以便允许内腔通过随行夹具返回系统或冷却排屑系统。其次是机床内部结构尺寸限制和刚度要求。装料高度范围是 8501060mm，根据实际加工条件确定装料高度H=1000mm。4 绘制 三图一卡4.1 绘制被加工零件工序图卡（1）作用：被加工零件工序图是根据制订的工艺方案，表示所设计的组合机床上完成的工艺内容，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，夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前的加工余量，毛坯或半成品情况的图样。除了设计研制合同外，它是专用机床设计的具体依据，也是制造、使用、调整和检验机床精度的重要文件。被加工零件工序图是在被加工零件图基础上，突出本机床或自动线的加工内容，并作必要的说明而绘制的。（2）内容： 被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。 本工序所使用的定位基准，夹压部位以及夹紧方向。 本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度和形位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求。 注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量。（3）技术要求 本机床加工前应保证：除方框内尺寸的所有尺寸； 两定位销为8级精度，表面粗糙度3.2mm。 本机床应保证：所加工中心位置度不大于0.5，并按最大实体原则要求；保证方框内尺寸。4.2 绘制被加工零件加工示意图（1）作用：加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的。它是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图。它是设计刀具、辅具、夹具、多轴箱和液压、电气系统以及选择动力部件，绘制机床总联系尺寸图的主要依据；它是对机床总体布局和性能的原始要求；它也是调整机床和刀具所必需的重要技属文件。 （2）内容 机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程。 工件、刀具及导向、托架及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸。 主轴结构类型、尺寸及外伸长度。刀具类型、数量和结构尺寸。 接杆（包括镗杆）、浮动卡头、导向装置攻螺纹靠模装置等结构尺寸。 刀具、导向套间的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式及配合尺寸等（3）加工示意图的绘制 刀具的选择原则首选标准刀具，为提高工序集中程度或满足精度要求，可以采用复合刀具；选择刀具应考虑工件材质加工精度，表面粗糙度，排屑及生产率等工艺要求。本道工序（攻丝）选择：标准细柄机用柄丝锥M12、M10及M8作为刀具； 导向机构的选择：导向装置的作用是：保证刀具相对工件的正确位置；保证各刀具相互间的正确位置；提高刀具系统的支承刚性。选择导向机构为攻螺纹靠模机构。攻螺纹靠模装置用于同一方向纯攻螺纹工序。由攻螺纹多轴箱和攻螺纹靠模头组成。靠模螺母和靠模螺杆是经过磨制并精细研配的，因而螺孔加工精度较高。靠模结构简单，制造成本低，并能在一个攻螺纹装置上方便的攻制不同规格的螺纹，而且可各自选用合理的切削用量。（4）主轴、接杆结构确定主轴类型主要依据工艺方法和刀杆与主轴联接结构进行确定。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。 主轴直径查组合机床简明手册表3-5表4-2由螺纹直径M12可得，D/d1=40/20, 主轴直径25mm，攻丝靠模机构规格代号3，主轴外伸尺寸L=120mm。由螺纹直径M10可得，D/d1=32/16, 主轴直径20mm，攻丝靠模机构规格代号2，主轴外伸尺寸L=120mm.由螺纹直径M8可得，D/d1=32/16, 主轴直径20mm，攻丝靠模机构规格代号2，主轴外伸尺寸L=120mm. 接杆的选择除刚性主轴外，专用机床主轴与刀具间常用接杆连接，因多轴箱各主轴的外伸长度和刀具长度都为定值，为保证多轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置，须采用轴向可调整的接杆来调整各轴的轴向长度，以满足同时加工完成各孔的要求。查组合机床简明手册表8-1选取标准接杆。（5） 切削用量的选择组合机床上攻螺纹，是主轴系统带动丝锥实现主运动和进给运动，即螺纹每转一转的同时，丝锥向前进给一个螺距P丝，当丝锥攻入螺孔12个扣之后，丝锥便自行引进，主运动和进给运动之间严格的相对运动关系由自身保证。所以主轴进给速度V(mm/min)为： Vnf （42）n 转速m/minf 每转进给量mm/min攻M12时V2001.75350mm/min攻M10时V2501.5375mm/min攻M8时V3501.25437.5mm/min4.3 机床联系尺寸图的绘制（1） 机床联系尺寸图的作用 机床联系尺寸图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据，并按初步选定的主要通用部件的总体结构而绘制的。它是用来表示机床的配置形式，主要构成及各部件安装位置，相互联系，运动关系和操作方位的总体布局图。它用以检验各部件相对位置及尺寸联系能否满足加工要求和通用部件选择是否合适。 它为多主轴箱。夹具等专用部件设计提供重要依据。 它可以看成是机床总体外观简图，由其轮廓尺寸，占地面积，操作方式等可以检验是否适应用户现场使用环境。（2）机床联系尺寸图的作用 机床联系尺寸图表示了机床的结构形式。 机床联系尺寸图表示了所选动力部件，配套部件型号及规格。 机床联系尺寸图反映部件间的动态和静态的联系尺寸。 机床联系尺寸图反映专用部件的外形尺寸。 机床联系尺寸图反映主要动力的型号，功率，转速。 机床联系尺寸图反映总行程。 机床联系尺寸图表示部件的分组及编号。4.4 专用机床生产率计算卡的编制4.4.1 生产率的计算根据加工示意图所确定的工作循环及切削用量等，就可以计算机床生产率并编制生产率计算卡。生产率计算卡是反映机床生产节拍或实际生产率和切削用量、动作时间、生产纲领及负荷率等关系的技术文件。它是用户验收机床生产效率的重要依据。（1）理想生产率Q理想生产率是指完成年生产纲领A（包括废品率）所要求的机床生产率。查组合机床简明手册51页得 Q=A/T （44）Q 理想生产率 A 年生产纲领 T 全年工时总数一般情况下，单班制T取2350h,两班制取4600h，本设计为大量生产，A取110000。本设计取为单班制T2350h。计算得出 Q=46.81件/小时（2）实际生产率实际生产率Q1是指所设计机床每小时实际可生产的零件数量。 即 Q1=60/T单T单=t切T单生产一个零件所需时间（min） T单=t切+t辅=（L1V+t停）+（L快进+L快退）/VF r +t移+t装 （55）L1 刀具工作进给长度（mm）V 刀具工作进给速度 (mm/min)t停 滑台在死挡铁上停留时间，通常指刀具在加工终了时无进给状态下旋 转5-10转所需时间 (min)L快进，L快退 动力头快进和快退行程长度 (mm)VFr 动力部件快进行程速度，用机械动力部件时取5-6m/min，用液压动力部件时取3-10m/min (m/min)t移工作台进行一次工位转换时间，一般取0.1min (min)t装 工件装卸时间，通常取0.5-1.5min (min) 本设计是和组合钻床作为同一道工序，工件不拆卸用移动滑台来转换工位。故计算生产率计算卡需考虑两者的情况。 攻丝用时计算攻M12螺纹时取L1=60mm，V=350mm/min，t停0.01min, L快进 =120mm, L快退 = 120mm VFr=10mm/min。 t卸=0.5min T= 0.171min+0.01min+0.024min+0.1min+0.5min=0.805min/件 攻M10螺纹时取L1=50mm，V=375mm/min，t停0.01min, L快进 =120mm, L快退 = 120mm VFr=10mm/min。 t卸=0.5min T= 0.133min+0.01min+0.024min+0.1min+0.5min=0.767min/件攻M8螺纹时取L1=40mm，V=437.5mm/min，t停0.01min, L快进 =120mm, L快退 = 120mm VFr=10mm/min。 t卸=0.5min T= 0.091min+0.01min+0.024min+0.1min+0.5min=0.725min/件攻缸体前面时T总=0.767+0.725=1.492min/件攻缸体后面时T总=0.805+0.725=1.530min/件故应该按照攻后面时计算实际生产率。 实际生产率 Q1 39.216件/小时（3） 机床负荷率当Q1Q时，机床负荷率为二者之比即= Q1/ Q，=0.837组合机床负荷率一般为0.750.90，自动线负荷率为0.60.7。由此计算得出实际生产率满足理想生产率的要求。4.4.2 编写生产率计算卡编写生产率计算卡（见附录）5 组合机床攻螺纹多轴箱设计5.1 攻螺纹概述在组合机床上攻螺纹，根据工件加工部位分布情况和工艺要求，常有攻螺纹动力头攻螺纹、攻螺纹靠模装置攻螺纹和活动攻螺纹模板攻螺纹三种方法。攻螺纹动力头用于同一方向纯攻螺纹工序。利用丝杠进给，攻螺纹行程较大，结构复杂，传动加工螺纹精度较低（一般低于7H级）目前极少应用。攻螺纹靠模装置用于同一方向纯攻螺纹工序。 由攻螺纹主轴箱和攻螺纹靠模头组成。靠模螺母和靠模螺杆是经过磨制并精细研配的，因而螺孔加工精度较高。靠模装置结构简单，制造成本低，并能在一个攻螺纹装置上方便地攻不同规格的螺纹，且可各自选用合理的切削用量，目前应用很广泛。若一个主轴箱在完成攻螺纹的同时还要完成钻孔等工序时，就要采用攻螺纹模板攻螺纹，即只需在主轴箱的前面附加一个专用的活动攻螺纹模板，便可完成攻螺纹工作。5.2 绘制多轴箱设计原始依据图该图是根据“三图一卡”绘制的。5.2.1 内容及注意事项（1） 绘制多轴箱外形图，并标注轮廓尺寸及动力箱驱动轴的相对位置尺寸。（2） 根据机床联系尺寸图，加工示意图，标注所有主轴位置尺寸及工件与主轴，主轴与主轴的相关位置尺寸。在绘制主轴位置时，要特别注意：主轴和被加工零件是面对面安放的，因此，多轴箱主视图上的水平方向与零件工序图上的水平方向尺寸正好相反；其次，多轴箱上的坐标尺寸基准和零件工序图上的基准经常不重合，应根据多轴箱与加工零件的相对位置找出同一基准，并标出其相对位置关系尺寸，然后根据零件分工序图各孔位置尺寸，算出多轴箱上各主轴坐标值。（3） 根据加工示意图标注各主轴转速（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等。（5）标明动力部件型号及其性能参数图51所示为双面卧式攻丝组合机床多轴箱设计原始依据图 图51双面卧式攻丝组合机床多轴箱设计原始依据图被加工零件名称：495气缸缸体前后面材料及硬度：铸铁HT200GB9439 HBS163255HBS5.2.2 主轴外伸尺寸及切削用量主轴外伸尺寸及切削用量如表51所示表51 主轴外伸尺寸及切削用量（攻前面时）轴号主轴外伸尺寸切削用量备注D/d（mm）L (mm)工序内容n(r/min)v (m/min)f(mm/r)1432/16120攻M10螺纹2507.851.51432/16120攻M8螺纹3508.791.25表51 主轴外伸尺寸及切削用量（攻后面时）轴号主轴外伸尺寸切削用量备注D/d（mm）L (mm)工序内容n(r/min)v (m/min)f(mm/r)1440/20120攻M12螺纹2007.541.751432/16120攻M8螺纹3508.791.255.3 主轴齿轮的确定及计算 5.3.1 主轴形式和直径，齿轮模数的确定（1） 主轴的形式和直径，主要取决于工艺方案，刀具主轴连接结构，刀具的进给力和切削转矩，通常攻丝的主轴有两种： 前后支撑均为圆珠滚子轴承主轴。 前后支撑均为推力球轴承和无内环滚针轴承的主轴。在本次设计中，考虑到加工方法和零件的具体结构，我们采用支承形式：前后均为圆锥滚子轴承的主轴 ，主轴的外伸长度为120mm的长主轴。径向力、轴向力由一对圆锥滚子轴承来承担。 （2） 主轴直径的确定：根据有前面计算求得的数据：攻M12螺纹时：T=14.6Nm攻M10螺纹时：T=9Nm攻M8螺纹时： T=5Nm又考虑到尽量避免选用直径为15mm的主轴。所以攻M12螺纹时选直径为25mm的主轴。所以攻M10螺纹时选直径为20mm的主轴。所以攻M8螺纹时选直径为20mm的主轴。齿轮模数的估算可按公式估算，也可用类比法确定。公式估算：即： m （51）P 齿轮所传递的功率（kw）Z 对啮合齿轮中的小齿轮数N 小齿轮的转速（r/min）多轴箱中的齿数模数常用2、2.5、3、3.5、4几种。为便于生产，同一多轴箱中的模数规格最好不要大于两种。但是在本设计过程中，由于主轴转速的要求和被加工零件孔的位置在结构上的限制；但是处于对整体方按的考虑，用类比法确定该设计中齿轮模数为4，用提高材质和齿轮热处理的方法来提高小齿轮的强度。5.3.2 多轴箱所需动力计算多轴箱动力的计算包括多轴箱所需的功率和进给力两项传动系统确定之后，可按下列方法计算：多轴箱所需功率的计算 P多轴箱 = P切削+P空转+P损失= （52）P切削 切削功率（kw）P空转 空转功率（kw）P损失 与负荷成正比的功率损失，单位：kw由前面的计算得：切削功率为：攻M12螺纹孔：p切削1=0.3kw 攻 M10螺纹孔：p切削22=0.23kw 攻 M8螺纹孔： p切削3=0.18kw 加工缸体前面时P切削=12P切削2+9P切削3=120.23+90.18 = 4.38kw加工缸体后面时P切削10P切削1+2P切削3=100.3+20.183.36kw查表4-6得：P空转（用插值法求得）攻M12螺纹孔:p空转1=0.022kw攻M10螺纹孔:p空转2=0.018kw攻M8螺纹孔: p空转3=0.024kw 加工缸体前面时P空转=12P空转2+9P空转3=120.018+90.024 =0.432kw加工缸体后面时P空转10P空转1+2P空转3=100.022+20.024=0.268kw 损失功率：选择功率损失最大的主轴计算，每根轴所传递的功率相每根轴上的损失功率可按其所传递功率的1取值。 攻M12螺纹孔:p损失1=0.003kw攻M10螺纹孔:p损失2=0.0023kw攻M8螺纹孔: p损失3=0.0018kw加工缸体前面时P损失=12P损失2+9P损失3=120.0023+90.0018 =0.0438kw加工缸体后面时P损失10P损失1+2P损失3=100.003+20.0018=0.0336 kw 加工缸体前面时P多轴箱 = P切削+P空转+P损失 = 4.38+0.432+0.0438=4.856kw 加工缸体后面时P多轴箱 = P切削+P空转+P损失 =3.36+0.268+0.036=3.664kw 所以所选择的电机参数满足该机床的要求。5.4 多轴箱的传动设计多轴箱的传动设计就是根据动力箱驱动轴位置和转速，各主轴位置及其转速要求，设计传动链，把驱动轴和各主轴连接起来，使主轴获得预定的转速和转向。5.4.1 对多轴箱的传动系统的一般要求（1）在保证主轴的强度，刚度、转速和转向的条件下力求使传动轴和齿轮规格，数量最少。（2）尽量不用主轴带主轴的方案，以免增加主轴负荷，影响加工质量。（3）为使结构紧凑，多轴箱内齿轮副的传动比一般要大于1/2，后盖内齿轮传动比允许取1/31/3.5，尽量避免升速传动。当驱动轴转速较低时允许先升速后在降速，使传动链前面的轴、齿轮转距较小，结构紧凑，但空转损失功率随之增加，故要求升速传动比小于等于2；为使轴上的齿轮不过大，最后一级通常采用升速传动。（4） 用于粗加工的主轴齿轮，尽可能设置在第一排，以减少主轴的扭转变形，（5） 多轴箱内具有粗精加工主轴时，最好从动力箱驱动齿轮开始，就分两条路线传动，以免影响加工精度（6） 刚性镗孔主轴上的齿轮，其分度圆直径要尽可能大于被加工孔的直径，以减少振动，提高运动的平稳性。（7）驱动轴直接带动不能超过两根，以免给装配带来困难。5.4.2 拟订多轴箱传动系统的方法将全部主轴的中心尽可能分布在几个同心圆上，在各个同心圆的圆心上分别设置中心传动轴，然后根据以选定的各中心传动轴再取同心圆，并用最少的传动轴带动这些中心传动轴，最后用合拢传动轴与动力箱驱动轴连接起来。（1） 确定主轴分布类型将主轴划分为各种分布类型，被加工零件上加工孔的位置是多种多样的，但大致可规纳为：同心圆分布、直线分布和任意分布三种类型。本设计为直线分布和同心圆分布相结合。同心圆分布：可在同心圆处分别设置中心传动轴，由其上一个或两个齿轮来带动各主轴，直线分布：可在两主轴中心连线的垂直平分线上设置传动轴，由其上一个或几个齿轮来带动。直线分布：可在同心圆处分别设置中心传动轴，其上的一个或几个（不同排数）齿轮来带动各主轴。（2）确定驱动转速，转向及在主轴箱上的位置 驱动轴的转速按动力箱型号选定；当采用动力滑台时，驱动轴旋转方向可任意选择。查动力部件：动力箱的参数可知：TD40的驱动轴转速为：720r/min转向根据主轴转向定为：面向动力箱方向顺逆均可，再由动力箱和主轴上的联系尺寸可知，驱动轴到主轴底部的尺寸是408.75mm，驱动轴布置在轴5、轴6、轴20外接圆的圆心处。用最少的传动轴及齿轮副把驱动轴和各轴连接起来。齿轮传动：用最少的传动轴及齿轮副把驱动轴和各主轴连接起来。在多轴箱设计原始依据图中确定各主轴的位置、转速和转向的基础上，首先分析轴的位置，拟定传动方案，选定齿轮模数（估算或类比），在通过“计算、作图和多次试凑”相结合的方法，确定齿轮齿数和中间传动轴的位置及转速。 齿轮齿数 传动轴转速的计算公式： = （53） A= （54） （55） （56） （57） Z式中 u啮合齿轮传动比； Z、Z分别为主动轮和从动轮齿数； n、n分别为主动轮和从动轮转速，单位为r/min； A齿轮啮合中心距，单位为mm； m齿轮模数，单位为mm。* 查组合机床简明手册表45得，驱动轴上齿轮参数规定为：Z驱=2126 拟定传动路线把主轴1、2、3、4视为一组同心圆主轴，在圆心处设中心传动轴14；把主轴7、8、9、视为一组同心圆主轴，在圆心出设中心传动轴22；把主轴10、11、12视为一组同心圆主轴，在圆心处设中心传动轴23；用轴13带动油泵轴24；用轴21带动手柄轴25；把主轴5、6、传动轴21视为一组中心传动轴，设驱动轴O。（1）驱动轴 O13轴14轴（15、16、17、18轴）主轴14（2）驱动轴 O19轴20轴主轴56（3）驱动轴 O21轴22轴主轴79（4）驱动轴 O21轴22轴23轴主轴1012（5）驱动轴 O13轴24轴（3）驱动轴 O21轴25轴表52 各传动齿轮的齿数及各项指标传动路线主动齿轮从动齿轮中心距齿（速）比所在排齿轮模数驱动轴013轴24481441/2.00413轴14轴29291161/1.00414轴15、16、17、18轴28501561/1.79415、16、17、18轴1、2、3、4轴29291161/1.004驱动轴019、20轴25451401/1.80419、20轴5、6轴1224721/2.004驱动轴021轴25451401/1.80421轴22轴1224721/2.00422轴7、8、9轴40401601/1.0042223轴40401601/1.00423轴10轴33331321/1.00423轴11、12轴42241321.75/1413轴24轴48281521.71/1421轴25轴1212481/14轴号11011120转速200r/min350r/min720r/min 主轴112和驱动轴0转速表 （3） 对传动系统的要求及确定手柄轴和油泵粗估传动轴的轴径为30mm，其中13轴上的扭矩较大，轴径选为30mm，支承形式为采用圆锥滚子轴承。传动轴的齿轮尽量放在第排，但是考虑到全放在第一排齿轮太密，且有干涉情况，因此按组合机床简明手册图77选用传动轴齿轮布置。按组合机床简明手册图711，712，713得：润滑泵采用R121A叶片泵，油泵供油至分油器，经油管分送到各润滑点，油泵放在箱体前臂上，考虑到泵轴应尽量靠近油池，而又不要太低，免得搅油损失过大，所以应考虑用驱动轴O带动油泵轴，传动齿轮放在第排，以便维修。取油泵轴齿轮齿数为28,则两轴中心距为（28+48）4/2=152。手柄轴安放位置应尽量避开主轴，而且靠近工人操作面，其高度应以便于工人操作为准，手柄轴应有较宽敞的空间以便于操纵，同时，手柄轴的转速应较高，扳动手柄时才能省力，故此，按组合机床简明手册图710，表719，表720考率用传动轴21带动手柄轴,手柄轴齿轮齿数取12模数为4，轴21齿数为12，齿轮啮合在。设计中由于受到具体结构的限制 ，实际中心距不等于根据齿轮数和所求得计算的中心距，采用了变位齿轮传动。5.5 主轴、传动轴坐标计算作标计算是根据已知的驱动轴和主轴的位置关系及传动关系，精确计算各中间传动轴的坐标，其目的是为多轴箱体零件补充零件加工图提供孔的坐标尺寸，并用于绘制坐标检查图来检查齿轮排列是否合理正确5.5.1 加工基准坐标系xoy，计算主轴驱动轴坐标坐标原点选在定位销孔上，适用于多轴箱安装在动力箱上，即我们选定的方案，定位销孔的位置在距箱体左壁50mm，底平面60mm.计算各轴坐标： 各轴位置关系如多轴箱总图1轴O Xo =452.89mm Yo = 397.75mm轴1 X1=198mm Y1=49mm轴2 X2=193.89mm Y2= 248.74mm轴3 X3=625.89mm Y3= 248.74mm轴4 X4=702mm Y4=49mm轴5 X5=245.83mm Y5= 352.74mm轴6 X6= 659.89mm Y6= 340.74mm轴7 X7= 329.89mm Y7= 549.45mm轴8 X8=623.83mm Y8=544.74mm轴9 X9=329.89mm Y9= 672.74mm轴10 X10=629.83mm Y10=652.74mm轴11 X11=420mm Y11=733mm轴12 X12=630mm Y12=857mm轴13 X13=448.14mm Y13= 253.8mm轴14 X14=449.85mm Y14=138mm轴15 X15=302.8mm Y15= 190.14mm轴16 X16= 302.8mm Y16= 86mm轴17 X17= 597mm Y17= 190.14mm轴18 X18=597mm Y18= 86mm轴19 X19=316mm Y19= 368mm轴20 X20= 587.86mm Y20= 359.87mm轴21 X21=469.12mm Y21=536.8mm轴22 X22= 477.87mm Y22=611mm轴23 X23=548.56mm Y23= 755mm油泵轴24 X24=296mm Y24= 253.8mm手柄轴 25 X25=421.12mm Y25= 536.8mm5.5.2 验算中心误差 多轴箱体上的孔系是按计算的坐标加工的，而装配要求两轴间齿轮能正常啮合。因此，必须验算根据坐标计算确定的实际中心距A，是否符合两轴间齿轮啮合要求的标准中心距R，R与A的差值为：=R-A验算标准：中心距允差=（0.001-0.009）mm。由以上计算和表52对照可得出各轴中心距误差，其具体数值如表5-3 表5-3各轴中心距误差表传动标准中心距RR=(Z1+Z2)m/2实际中心距A=中心误差=R-A驱动轴013轴144144013轴14轴116115.78-0.2214轴15、16、17、18轴1561560驱动轴019、20轴140140019、20轴5、6轴72720驱动轴021轴140140021轴22轴7272.710.7122轴7、8、9轴16016002223轴160160023轴10轴132131.62-0.3823轴11、12轴132131.49-0.5113轴24轴152152021轴25轴48480 轴0与轴13，轴14与轴15、16、17、18，轴0与轴19、20，轴19、20与轴5、6，轴0与轴21，轴22与轴7、8、9，轴22与轴23，轴13与轴24，轴21与轴25，能满足齿轮副啮合要求，而13-14和15、16、17、18-1、2、3、4，21-22，23-10，23-11、12都超过了，因此，轴13与轴14，轴15、16、17、18与轴1、2、3、4，轴21与轴22，轴23与轴10，轴23与轴11、12，均需要采用变位齿轮，变位量A13-14=+0.22，A15、16、17、18-1、2、3、4=+0.38，A21-22=-0.71，A23-10=+0.38，A23-11、12=+0.51 。5.5.3 制坐标检查图 前面已计算出各轴坐标，须绘出坐标及传动关系检查图，用以全面检查传动系统的正确性。（1）坐标检查图的主要内容1通过齿轮啮合，查处坐标位置是否正确；检查主轴转向。2进一步检查个零件间有无干涉现象。3检查液压泵、分油器等附加机构的位置是否合适。（2）坐标检查图绘制的顺序及要求1坐标检查图最好按1：1比例绘制，其绘制顺序及要求是：2绘制多轴箱轮廓尺寸及坐标系XOY。3计算出的坐标值绘制各主轴、传动轴轴心位置及主轴外伸部分主要直径，并注明轴号及主轴、驱动轴、液压泵轴的转速和转向等。4用点划线绘制各齿轮的分度圆，注明各齿轮齿数、模数、所处排数及变位齿轮的变位量。5为了醒目易于检查，可用不同颜色细线条画出轴承、隔套、主轴防油套的外径、附加机构的外廓及其相邻轴的螺母直径。6根据个零件在空间的相对位置逐排（轴）检查没有干涉现象，并再次复查轴与被加工孔的位置一致。 图52 坐标检查图见多轴箱总图5.6 对传动零件进行校核校核传动件以保证多轴箱能够正常工作，保证生产顺利进行。5.6.1 轴的挍核 验算传动轴的直径选择一根转矩较大的根轴进行强度校核23轴：轴径30mm，经排齿轮传动后，带动3根主轴，该轴带的主轴较多，传动轴中传动比较大，所受的转距较大 M=M1 i1+M2 i2+Mn i (58) M 传动轴所承受的总转矩Mn 作用在几个主轴上的转矩in 传动轴至第n个主轴之间的传动比。3根主轴，M1= M2=5 M3=14.6 i1= i2=42/24 i3=33/33M总=114.633/33+2542/24=32.1Nm查组合机床简明手册表34 得 DB （59）B 系数 （传动轴B取5.2，刚性主轴B取7.3）D 轴的直径 M 轴所传递的转距带入计算得D=22.01mm选用轴为：D=30mm =1/2(度/米) M=56Nm满足直径为30mm的传动轴所能承受的转矩，即直径为30mm传动轴满足强度条件。5.6.2 齿轮的挍核验算主轴箱中齿轮强度应选择相同模数受力载荷最大，齿数最小的齿轮进行弯曲应力和接触应力验算。一般对高速传动的齿轮验算齿面接触应力，对低速传动的齿轮验算齿根弯曲应力。传动轴23大齿轮传递功率较大，Z=42,转速为200r/min,故对其进行强度校核因其工作强度较大故选用45号表面淬火钢。（1）弯曲强度校核 F= (5-10) 圆周力(kg) b 齿宽（mm） K=KAKVKK (5-11)K (载荷系数)KA 1.00 (使用系数)KV 1.05 (动载荷系数)K 1.2 (齿间载荷分配系数)K 1.162 (齿向载荷分布系数) K=1.464F2T/d=232.11000/168=382.14N T 主动轮上的扭矩（kg/mm）d 大齿轮节圆直径(mm)查机械设计表10-5得 Y=1.52 弯曲强度重合度系数 Y=2.97 齿形系数 =240MPa 由前面选取齿轮齿宽为：b=24mm。则1.464382.141.522.97/244=26.308MPa 小齿轮的弯曲强度合格。（2）疲劳强度校核 2.5Z (5-12)K 使用系数Z189.8弹性系数F382.14Nbd=24168=4032mmu+1/u=1.75+0.57=2.32 K= KA KV KK （5-13） KA 1.00 (使用系数)KV 1.05 (动载荷系数)K 1.0(齿间载荷分布系数)K 1.112（齿向载荷分布系数） K=1.01.051.01.112=1.2带入计算得 243.74MPa =800MPa 故大齿轮疲劳强度合格。5.7 攻螺纹装置的设计在组合机床上攻螺纹，根据工件部位分布情况和工艺要求，通常有攻螺纹动力头攻螺纹，攻螺纹靠模装置攻螺纹和活动攻螺纹模板攻螺纹三种方法。本设计根据加工情况已定为用靠模装置攻螺纹。5.7.1 攻螺纹靠模机构及卡头普通车床上车削罗纹时，主动运动与进给运动之间保持着严格的运动关系。组合机床上攻螺纹，是有主轴系统带动丝锥实现主运动和进给运动，即螺纹锥每转一转的同时，丝锥向前进给一个螺距P丝,当丝锥攻入螺孔12个扣之后，丝锥便自行引进，主运动和进给运动之间严格的相对运动关系由丝锥自身保证（即P丝Pl）。丝锥每转进给量（螺距）与靠模螺母或与整个多轴箱进给量的差异由攻螺纹靠模机构补偿。攻螺纹主轴系统的主运动由多轴箱主轴传动。进给运动是通过攻螺纹机构来实现，用来组成攻螺纹靠模装置的攻螺纹机构称为第类攻螺纹靠模。第类攻螺纹靠模装置必须与攻螺纹卡头配套使用。本设计已选用第类攻螺纹靠模装置及选用与之相配套的卡头。5.7.2 攻螺纹装置螺纹装置的结构图如图5-3所示。它由攻螺纹多轴箱7和攻螺纹靠模头5组成。攻螺纹靠模5实际上是一个加厚的多轴箱前盖，其上装有第类攻螺纹靠模。工作时，由电机经齿轮带动主轴6及靠模杆4（其前端装有螺纹卡头3、心杆2和丝锥1）旋转并按自身的螺距P引进。电动机反转，靠模杆退回。其最大行程为60mm。攻螺纹装置在组合机床上有固定式、装在手动滑板上和装在滑台上三种安装方式。如果攻螺纹靠模的行程能满足加工的要求，工件的装卸和丝锥的更换又很方便时，则可将攻螺纹装置安装在固定的侧底座上组成“固定式”的攻螺纹机床。如果靠模行程能满足工件的装卸的要求，但更换丝锥的行程不够，则可将攻螺纹装置安装在手动滑板上，更换丝锥时将滑板退后一段距离。如果靠模行程不能满足装卸工件的需要时，则应将攻螺纹装置安装在动力滑台上，机床工作时，滑台带着攻螺纹装置快速送进顶到死挡铁后，攻螺纹装置由电动机带动进行攻螺纹，待攻螺纹循环结束（丝锥推出工件后），滑台快速退回原位。对于“固定式”的立式攻螺纹机床，可不必采用立柱，只要采用四根支杆将攻螺纹装置支撑在机床夹具的上方，以便简化机床的结构。 图53 攻螺纹装置机构示意图 1丝锥 2心杆 3攻螺纹卡头 4靠模杆 5靠模头 6攻螺纹主轴 7攻螺纹多轴箱 5.7.3 攻螺纹行程的控制攻螺纹行程控制机构是组合机床的一个通用组件，用于控制攻螺纹工作循环。常用的有回转式或直线式。 （1） 回转式攻螺纹行程控制机构 回转式攻螺纹行程控制机构（详参阅组合机床简明手册图715），一般用于多轴攻螺纹。它可以设置在多轴箱左侧或右侧。其工作原理是：攻螺纹主轴做正向切削回转时，通过齿轮Z和Z传动（主轴与蜗杆之间可能不止一对齿轮），使蜗杆传动蜗轮引带动挡铁盘43回转。当丝锥攻到全深时，盘43相应地转过一定的角度，盘43上的仅向挡铁压下反向行程开关，攻螺纹电机反转，即丝锥反转退回至原位，盘43上的原位挡铁重新压下原位开关，使电动机及主轴停转，至此一个攻螺纹循环结束。若原位或反向开关失灵，互锁挡铁随即压下互锁开关（越位保护开关），使攻螺纹电动机断电，实现越极限保护。（2） 直线式攻螺纹行程控制机构直线式攻螺纹行程控制机构适用于单轴或多轴攻螺纹。攻螺纹主轴向前或向后运动时，通过带叉口的杠杆带动在多轴箱体侧的装有挡铁的轴一起移动，挡铁压下组合开关，使电动机反转或停止。在此机构上也可以设置原位和反向互锁开关起安全保护作用。本设计选用回转式攻螺纹行程控制机构。（3） 攻螺纹主轴的制动当丝锥退回原位时电动机应能迅速的停止，以避免攻螺纹主轴靠模系统在电动机反转停止时惯性的影响，不致造成丝锥破坏攻螺纹机构的原位状态。因此，一般攻螺纹主轴都要制动（转动惯量小、攻螺纹主轴少于8根的多轴箱可不采用）。常用的制动方式有制动电动机和电磁抱闸两种。直接制动电机可使攻螺纹多轴箱结构简单，制动效果好；电磁抱闸制动器结构复杂，其制动效果与制动轮速有关，即制动轮转速越高，其制动效果越好。5.8 多轴箱总图及零件图的绘制通用多轴箱总图设计包括绘制主视图、展开图，编制装配表，制定技术条件等四个部分。5.8.1 主视图主要表明多轴箱主轴的位置及齿轮传动系统，齿轮齿数，模数以及所在排数，润滑系统等。因此，绘制主视图就是在设计的传动系统图上标出各轴编号，画出润滑系统，标注各轴编号，画出润滑系统，标注主轴、油泵轴、驱动轴的转速、油泵的转向及坐标尺寸、最低主轴高度尺寸等。并标注部分件号。5.8.2 展开图其特点是轴的结构图形多。各主轴和传动轴及轴上的零件大多是通用化的，且是有规则排列的。一般采用简化的展开图并以装配表配合，表明主轴箱各组件的装配结构。绘制的具体要求如下：（1） 展开图主要表示各轴及轴上零件的装配关系。包括主轴、传动轴、驱动轴、手柄轴、油泵轴及其上相应的齿轮、隔套、防油套、轴承或油泵等机件形状和安装的相对位置。图中各零件的轴向尺寸（齿轮套除外）要按比例画出，轴向距离和展开顺序了可以不按传动关系绘制，但必须注明齿轮排数、轴的编号及直径规格。对近距离轴往往要求按实际间距绘制相关轴的成套组合件，以便能直观的检查有否碰撞现象。（2）对接构相同的同类型主轴、传动轴可只画一根，在轴端注明相同的轴号即可。对于轴向装配结构基本相同，只是齿轮大小及排列位置不同的两根或两组轴，可以画在一起，即轴心线两边各表示一根或一组轴。（3） 展开图上应完整标注主轴箱的三大箱体厚度尺寸及箱体壁和内腔有关联系尺寸、主轴外伸长度等。总图上还应有局部剖视表明动力箱与后盖及前后盖与箱体间的定位结构。 5.8.3 主轴和传动轴装配表把多轴箱中每根轴（主轴、传动轴、油泵轴）上齿轮套等基本零件的型号规格、尺寸参数和数量及标准件、外购件等，用装配表（表5-4）表示。5.8.4 多轴箱和传动轴装配表把多轴箱中的每一根轴上的齿轮，套等基本零件的型号，规格，尺寸参数和标准件，外购件等按轴号配套用装配标表示。这样以便图表对照，清洗易看，节省设计时间，方便装配。5.9 多轴箱技术条件多轴箱制造部装要求：（1） 多轴箱制造和验收技术条件：多轴箱按ZBJ580289组合机床多轴箱制造技术条件进行制造，按JB3043-82组合机床多轴箱验收条件技术进行验收。（2）主轴精度：按JB3043-82组合机床多轴箱精度标准进行验收。绪 论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，即已经规格化了的，通常由机械软件CAD设计画图而成并且用机床来实现。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。本设计基于使设计出的机床结构简单、使用方便、效率高、质量好提出的要求，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，使其具有工程意义，实现其在实际应用中的价值。本设计介绍了495发动机缸体前后面攻丝的组合机床总体设计及主轴箱设计（主要为右多轴箱设计）其中包含了零件加工工艺的确定，多轴箱的选用及多轴箱内部设计，设计中首先要了解工件的加工工艺路线，确定攻螺纹主轴的直径，从而计算出切削转矩及切削功率，由此初步确定主轴直径、初步选用电机型号及机床各部分部件。本设计同时加工缸体前后面，降低了机器成本，而且节省了加工时间，提高了工作生产效率。然而，由于设计时间仓促，经验不足，了解的理论知识太少，在设计过程中很多数据不知道如何去确定，比如在设计中选用接杆时，不知道如何去选择，不能确定其尺寸规格，也不知道如何去选择其型号，同时还有很多类似问题未能解决，所以该设计中有不足之处，但通过本次设计，使我掌握了组合机床设计的一般步骤，让我明白了不仅仅是设计，任何一件事的开始都需要有“信息”作为基础，设计需要准备大量的资料，阅读大量文献，只有这样才能把设计弄好。做生意也一样，要想把生意做好，就必须了解市场需求和竞争对手有多少，也就是所谓的商业信息，任何一件事都是如此。成功只会与有准备的人相遇。现在是科技信息的时代，机械手工操作已经不能赶上时代的潮流了，组合机床应该向自动化方向发展，减少生产成本，提高生产效率，实现节能环保。这些都是机械设计及其自动化方面值得进一步探讨、需要解决的问题，也是今后努力的一个方向，欣喜的是越来越多的人开始关注这个问题并为之作出不懈的努力，相信不久的将来它们一定能得到较好的解决!附 录生产率计算卡（表4-1）被加工零件图号毛坯种类铸件名称495发动机缸体毛皮重量材料HT200硬度180220HBS工序名称缸体前后面孔攻丝工序号序号工步名称被加工零件个数加工直径mm加工长度mm工作行程mm切削速度m/min每分转速r/min每转进给量mm/r每分进给量mm/min机动时间辅助时间共计1装入工件夹紧10.54攻丝滑台快进120100000.0125攻丝工进1244602001.753500.1716攻丝工退124460 2001.753500.1717攻丝滑台快退120100000.0129工件卸载0.50.5备注本机床装卸工件时间取1min总计1.530单位工时39.216机床理想生产率46.81机床负荷率=83.7%外文资料The aggregate machine-tool CAD system development and research1.Uses the aggregate machine-tool CAD technology imperative The aggregate machine-tool is with according to serialized,the standardized design general part and the special purpose machine which composes according to the work piece shape and the processing technological requirement design special-purpose part,belongs to the disposable design,the disposable manufacture piecework product.Therefore,the design quantity is big,the design work is complex.In the current competition intense market economy,the user to the engine bed technical sophistication,the quality reliability as wel1 as the goods supply cycle all requests very high,but guaranteed these many factors the key is the design.In the past that backward manual design method has not been able to satisfy the product designthe request,uses the CAD technology,throws off the chart board,has become the current technological revolution the tidal current,imperative.2.Aggregate machine-tool CAD the application present situation Overseas aggregate machine-tool CAD technology research starts the comparison early.At the beginning of the 70s,some industry developed country first starts in the multi-axle-box CAD aspect to study.Has entered since in particular for the 90s,along with the computer technology development,the interactive cartography and the database management system and so on the development and the application,causes the aggregate machine-tool CAD technology day by day practical also the use scope expands unceasingly,the developed country hasused the CAD technology generally in the aggregate machine-tool design.At present,to CAD/CAM integrative system development. In recent years,according to us to American several main engine bed factories (BURGMAST,KINGSBURY,companies and so on INGERSOLL LAMB, CINCINNATI, MILACRON,CROSS) the understanding,its CAD technology obtained the universal application.In which most noticeable is INGERSOLL Corporation has 50 interactive CAD workstation composition software and hardware environment,caused it to realize nearly 100% CAD. On the domestic machine too1 design portfolio using CAD understanding earlier.The beginning of the 1970s,Dalian Machine Too1 Institute portfolio started on the research in this area of work.1978 state as a combination of mechanical CAD machine industrial projects,and instructed the Shanghai Jiaotong University.Dalian Machine Tool Institute portfolio,a ministry official in charge of the Institute of Automation,Dalian Polytechnic University, Qinghua University,Beijing University of Technology,Shanghai Institute of mechanical and electrical products and other units to participate in the drilling machine CAD combination of research,This raised our portfolio Machine CAD technology in the district.After 10 years of efforts and achieved initial results. However,the combination of machine CAD system is 12-27 in VAX II and Micro VAX II on the development,hardware investment,which is difficult to use.By the time the hardware and software environment for the restrictions,narrow scope of application software,users inconvenient.3.Development portfolio dedicated machine CAD system software CAD Technology is the contemporary electronic information technology an important component of,CAD technology to be commercialized as the most important high-tech industries.The supporting software and hardware,on the basis of different industries,different professions secondary development software,developed for the industry,The dedicated professional commercial software can not only make good economic returns,but will make significant social benefits.Ninth Five-Year Plan period state auto industry as a pillar industry of the national economy,for the industry to provide a combination of technologies and equipment to machine tool industry to develop rapidly.Along with the development of the auto industry,machine designed to enhance portfolio quality,shorten the design cycle has become an extremely urgent task.Combined Machine CAD technology and can shorten the design cycle and improve design quality,enterprises in the sector improve its competitive edge,enterprises will bring about significant economic benefits. Dalian is Chinas important industrial base,as a combination of Machine Tool Industry Technology and Development Center in Dalian Machine Tool Institute portfolio,industry should play the leading role for the realization of design automation,enhance technological innovation and product competitiveness.Promoting our portfolio machine design standards,as soon as possible combination of machine tool industry to provide factory-functional,flexible operation,with a friendly interface,high technological content portfolio Machine CAD software.4.software with the technical basis For the development of microelectronics Technology,computer performance has been greatly improved.P II has now dominated the market,P III began listing its CPU performance has been close to the years before the target workstation.Foreign CAD software to the PC Window95/98,Windows NT transplant,such as Pro/Engineer,I-Sui,such as CADDS5. Computer Graphics Accelerator in improving performance,the entity can basically the movement and rotation.PC CAD is a development direction,the corresponding hardware to lower than many workstations.After years of efforts,we use Windows SDK software development technology,Windows environment more dynamic process of technical data exchange (DDE).Database technique (ODBC),Graphics software technology and the development of secondary targets OLE technology (OLE),Development of a generic combination of mechanical CAD and CAD machine integrated CAD system.5.Combination Machine CAD system software Portfolio Machine CAD system software using C+ language,in the Windows environment for the development of the combination of machine design parameters of the graphic information management system.Database systems with C+ language independent preparation of the financial database software and operating system parameters graphic systems into one.Formed powerful parametric graphic information management system. Modular Machine CAD system including removable fixture CAD system,Modular Machine Automatic Line program 3D CAD graphics system,the total portfolio Machine CAD system, Portfolio Map Machine CAD systems and machine tools multi-axle box CAD system.5.1 Combination fixture mechanical CAD systemUsing parametric CAD graphics information management technology and interactive design methods,developed portfolio fixture CAD system,its widespread applicability,practical and promote the use of broad prospects.Combination fixture CAD system,in accordance with its main functions can be divided into four modules:Location Support System CAD system, Clamping CAD system,CAD-oriented systems and devices typical fixture clamping force of the computer-aided analysis and calculation.5.1.1 Location Support System CAD systems For supporting the system by positioning support,auxiliary support and spacing element composition.Location Support refers to the processing maintain a certain position workpiece components;auxiliary support is only for the processing of the rigidity and stability of an activity-supporting components. Building support plate,supporting block,ancillary support, fixed-pin,telescopic pin parametric graphics library and database performance through inquiries Location Support System database,positioning support amending parameters graphic parameters,the use of interactive design method,positioning support CAD system.5.1.2 Clamping CAD systemClamping usually by clamping force,Transmission among agencies and clamping element is composed of three parts.Part of clamping force for the purpose of generating power source, and will pass on the middle forces drive;middle drive as a force that is,to change the direction of force and size,which can produce self-locking,to ensure that the processing power source or disappeared,the role of the workpiece in the cutting force despite reliable clamping; clamping elements to bear by the middle of the drive transmission clamping force,and direct contact with the workpiece clamping action and implementation.Clamping established tank, clamping components,direct clamping bodies,self-locking clamping mechanism parameters of the graphics and performance database,clamping inquiries by the performance database changes clamping mechanism parameters graphic parameters,the use of interactive design,clamping achieve CAD.5.1.3Device-oriented CAD system Installation guide role is to ensure that the tool and workpiece and the tool of inter-The exact location,raising tool system supports rigid.Correct selection,design-oriented devices, assurance of the accuracy and processing of reliable machine plays an important role in the work.Establish a fixed-oriented packages,roll-forward-oriented devices,roll-forwarddevice parameters graphics parameters,the use of interactive design method,CAD-oriented devices. 5.1.4Typical fixture clamping force computer-aided analysis and calculation Of the machine to ensure normal reliable working conditions,the clamping force the smaller the better.If blindly increasing the clamping force,which wil1 result in the following consequences: Increased fixture drive size;to improve clamping force and linked to the fixture so rigid fixture is too big;increase the clamping of the workpiece in the deformation and effects processing accuracy.Therefore,the right to determine clamping force is important. Typical fixture clamping force computer-aided analysis and calculation: the clamping screw clamping force analysis and calculation Wedge Clamp the clamping force analysis and calculation,the eccentric clamping force analysis and calculation Clamping other agencies clamping force analysis and calculation.Combination fixture interactive CAD system design methods,the use of flexible,widespread applicability,meet all the technical requirements.Fixture system through the establishment of various components of the graphics library,parts of the parameters of graphics library, parameter graphics information management system,interactive mapping portfolio fixture.5.2Combination Machine automatic alignment options CAD 3D graphics system,the total portfolio Machine CAD system,Portfolio Map Machine CAD System.5.2.1Portfolio automatic alignment machine 3D graphics CAD System The CAD system can automatically determine portfolio machine line,drawing portfolio machine automatically 3D graphics,Universal Machine portfolio management structure and performance parts database.This three part by the three independent process to achieve,Using Windows environment more dynamic process of technical data exchange (DDE).Achieving three independent process dynamic data exchange,completed the following types of machine configuration combinations Machine Design: more horizontal axle box processing,multi-axle box vertical machining,multi-axle box tilt-processing,the first Horizontal Boring processing, Boring first vertical machining,boring head tilted machining，drilling the first horizontal machining,drilling the first vertical machining,Drilling of the first tilt-processing,tapping the first horizontal machining,the first vertical machining tapping,tapping the first tilt-processing, Milling of the first horizontal machining,milling head vertical machining,milling machining head tilt.5.2.2Total portfolio Machine CAD system map Total portfolio machine with automatic computer-aided design and human-computer design interactive design methods.Automatic design of the structure from the program to map out the final completion of a one-time,interactive design is user participation,choice of interactive components,models and determine a method of positioning.Combination machine is used by the serialization,standardized generic components and by the shape of the workpiece and the processing requirements of the dedicated parts of dedicated machine,thus Machine features that determine its computer-aided design methods.Its versatility to be completed by the computer,and a dedicated help from computer users to achieve,that is,to avoid the automatic design of the applicability of poor,narrow face design limitations.Total portfolio machine parameters graphic information management system in Windows development environment of a human-machine interactive located Total system,which integrates the Windows SDK technology,Database technology and graphics software secondary development of the ADS technology,engineering design provides a very convenient,efficient design of the machine tool map.The system is suitable for drilling,expansion joints,and tasty,boring,milling,etc.Tapping Machine processing,machine configuration form of single-position reclining,Li,tilt and composite portfolio machine,mobile work desktop machine combinations,combinations Rotary desktop machine.5.2.3Combination Machine CAD system portfolio Map Machine Tool Schematic design and adjustment team Machine for the important work of one of the drawings,is to identify combinations machine linked size,composition Machine Drawing the basis for the total.To accomplish drilling and reaming,boring,Reaming,Tapping and milling processes.Portfolio machining complex matrix.According to the development of the last 10 years combined experience in the CAD machine,the automated design,only a few input parameters will be completed portfolio Machining Map software,but the application of the matrix of small,have limitations.Combination Machine Map parameters graphic information management system software,interactive design,the use of flexible,widespread applicability, meet all the technical requirements.Combination Machine Map parameters graphic information management system from the main spindle and then leverage,the guidance sets,Tool database operatingsystems,theoperatingsystemparametersgraphics,Interactive mapping system to determine composition and cutting machine usage module four components.xlebox over5.3CAD system more Axlebox CAD system CAD system more Axlebox CAD system is a specialized application software can be used for drilling and expansion.hinges,milling,drilling and thread offensive attack composite portfolio Machine Tool box design.System for the raw data from the combination of machine design,a plan that is three cards (workpiece map,processing matrix,Machine size map and the associated productivity calculation card),such as spindle coordinates,speed,and on this basis, interactive system to automatically or engaging in various types of work.5.3.1Multi-axle box drive system design combination Multi-axle box drive system design combination of multi-axle box machine drive system is a multi-axis,multi-gear,Multi-time complex transmission system.We have adopted a two-axis,three-axis drive, the basic methodology Transmission is the formation of the two basic methods of connecting continuously portfolio called.The complete transmission module coordinates,various geometric interference checking,transmission components strength check. To achieve optimum transmission purposes (minimum number of drive shaft,gear minimal number),using the following design,as illustrated in figure 1,as shown in figure 2. Figure 1 2 shaft gear design Figure 2 triaxial Gear DesignOptimization Optimization0 gear shaft has 0 have gear shaft1 the new design Gear 1 Design new gear6 .Portfolio Machine CAD software operating environment Software operating environment for the hardware: CPU 486 more,Memory 16M over all software required disk space 350M above.Software running the software environment: Windows 95/98,Windows NT4.0,AutoCAD R14.07.Portfolio Machine CAD software has been approved by experts and has a market push 1998,The combination of machine CAD software approved by experts.The software technology advanced,reliable performance,strong function,convenient and practical.China machine tool industry portfolio provides a modern design tools,the technology level of a leading position at home.The software has been designed in modular machine tool manufacturing plant and the professional engaged in internal-combustion engines,Engine production of large and medium-sized enterprises in the design and manufacture of modular machine tool sector wider app1ication.Constant portfolio such as Jiangsu Machine Co.,the second machine factory in Baoding,Diesel Co.,Shandong Huayuan Levin move Engine Company Limited.Enterprises in the transformation of traditional industries,through the use of CAD technology,the electronic play of the power of information technology,improve the design level,and enhance the companys ability to create and product competitiveness,achieved good economic and social benefits.中文译文组合机床CAD系统开发与研究1 采用组合机床CAD技术势在必行组合机床是用按系列化、标准化设计的通用部件和按工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，属于一次性设计、一次性制造的单件生产产品。因此，设计量大，设计工作复杂。在当前竞争激烈的市场经济中，用户对机床的技术先进性、质量可靠性以及供货周期都要求很高，而保证这诸多因素的关键是设计。过去那种落后的手工设计方法已不能满足产品设计的要求，采用CAD技术，甩掉图板，已成为当前技术革命的潮流，势在必行。2 组合机床CAD应用现状国外组合机床CAD技术的研究开始得比较早。70年代初，一些工业发达国家首先在多铀箱CAD方面开始研究。尤其是进入90年代以来，随着计算机技术的发展，交互式绘图和数据库管理系统等的发展和应用，使组合机床CAD技术日益实用.且使用范围不断扩大，发达国家在组合机床设计中已普遍采用了CAD技术。目前，正在向CAD/CAM集成系统发展。近年来，据我们对美国几个主要机床厂家(BURGMAST、KINGSBURY、INGERSOLLLAMB、CINCINNATI、MILACRON、CROSS等公司)的了解，其CAD技术已得到普遍应用。其中最引人往目的是INGERSOLL公司具有50个交互式CAD工作站组成的软、硬件环境，使其实现了几乎百分之百的CAD化。国内对组合机床设计采用CAD的认识也比较早。70年代初，大连组合机床研究所就开始了这方面的研究工作。1978年国家把组合机床CAD列为机械工业重点项目，并责成上海交通大学、大连组合机床研究所、机械部自动化研究所负责，大连理工大学、清华大学、北京工业大学、上海机电产品研究院等单位参加，对钻孔组合机床CAD进行了研究，从此揭开了我国组合机床CAD技术的序幕。经过十多年的努力，取得了初步成果。但是，组合机床CAD系统是在VAXII-750和MicroVAXII上开发的，
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