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1、 卧式组合机床设计 摘 要在组合机床的设计中，主轴箱加工工艺是关键。“三图一卡”包括加工零件工序图,加工示意图, 机床总图,生产效率计算卡。其中加工零件工序图是表示一台组合机床对被加工零件应完成的工艺内容的示意图。它包括加工部位尺寸精度,表面粗糙度及技术要求等内容。加工示意图表明被加工零件在机床的加工过程,刀具,辅具的位置状况,工件与夹具,刀具等机床各零部件间的位置关系，以及机床的工作行程和工作循环等。机床总图表示机床各组成部件相互配合关系及各零件、部件、标准件、通用件等名称、代号、数量及运动关系。以及检验各部件的相对位置及尺寸之间联系是否满足加工要求，通用部件是否合适等内容。关键词：组合机床
2、、主轴箱 、“三图一卡” 全套图纸，加153893706AbstractIn transfer and unit machine design, the head stock processing craft is a key. A three charts card including processing components working procedure chart, processing schematic drawing，engine bed assembly drawing, production efficiency computation card. Processing
3、 components working procedure chart is expressed a aggre gate machine-tool to is processed the craft content schematic drawing which the components should complete. It including processing spot sizeprecision, content and so on surface roughness and specification. The processing schematic drawing ind
4、icated is processed the components in the engine bed processing process, the cutting tool, auxiliary position condition, work piece and jig, position relations engine bed various spare parts and so on between cutting tool, as well as engine bed power stroke and operating cycle and so on. The engine
5、bed assembly drawing expressed the engine bed each composition part mutually coordinates the relations and various components, the part, the standard letter, General Work piece and so on the name, the code number, the quantity and the movement relations. Examines various parts between the relative p
6、osition and the size relates whether satisfies the processing request, the general part is whether appropriate and so on the content. Key words: transfer；unit machine Head stock； a three charts card 目 录1组合机床设计内容11.1 组合机床的特点:11 主要用于箱体其零件和杂件的孔面加工。12 确定机床加工工艺12.1工艺过程分析12.2组合机床特点23组合机床总体设计23.1 影响总体布置的因素
7、:23.2 “三图一卡”的设计33.2.1 被加工零件上序图33.2.2 加工示意图33.3选择刀具43.3.1 确定切削用量43.3.2 确定钻削力P，钻削扭距M， 钻削功率N43.4导向结构的选择43.5 确定主轴类型，尺寸外伸长度44机床总图54.1装配总图的设计步骤54.2生产效率计算64.2.1 理想生产率Q64.2 .2 实际生产率Q16HBS170-24075 传动系统图85.1 拟定传动路线85.2 验算95.3主轴传动轴上齿轮强度效核95.3.1确定公式内的各计算数值:95.3.2设计计算105.3.3几何尺寸计算105.4 润滑系统齿轮的传动链的齿数、模数计算106 主轴箱
8、装配总图116.1 总图的作用和内容116.2总装图的技术要求116.3总图中液压系统的设计116.3.1动力滑台控制的液压原理图116.3通用箱体零件136.4通用主轴136.5 通用传动轴136.6通用齿轮和套146.7根据以上的联系尺寸绘制主轴箱装面说图146.7.1主轴箱中各轴的坐标计算146.7.2轴承146.7.3键的校核15参考文献18致 谢191 组合机床设计内容组合机床是按系列化，标准化通用件及按工件的形状和加工工艺要求设计的专用件所组成的高效机床,组合机床90%为通用件,10%为专用件,故来加工产品有很大的优点。1.1 组合机床的特点:1 主要用于箱体其零件和杂件的孔面加工
9、。2 生产高,因工序集中,可多共面、多轴、多刀同时加工。3 加工精度稳定。4 研制周期短、便于设计、制造和使用维护,成本低。5 自动化程度高,劳动强度低。6 配置灵活,因结构是横块化,组合化,可按工件或工序,因大量通用部件和少量部件灵活组成或各种类型的组合机床及自动化。2 确定机床加工工艺2.1工艺过程分析1.木模:确定造型的分型面，拔模斜度；芯头芯盒的几何尺寸；内外横浇口；直浇口的几何形状尺寸；浇注后的缩水量等工步。2. 造型:采用渗加固化剂的肤腩树脂砂造型，在造型机上制造外型与泥芯经氧化硬化后，进行合模，在外模中下泥芯，然后合箱，扣箱工步制作浇口杯，冒头杯等。3. 浇注:先进行点，将砂型中
10、有机质燃烧排气设置浇冒口，将溶化温度在1400左右的铸铁水净化，待气孔渣子上浮，清除干净后，冷却在1300左右时进行浇注。4. 清砂: 铸件冷却1-2小时后，开箱送入掁动清砂，除去铸件的浇冒口系统，并对坏件进行打磨去毛刺。5. 退火: 清除坏件凝固的内应力，加温在350左右，保温在46小时并随炉冷却。6. 刷涂料: 在需要加工的四周上刷上红色涂料。7. 钳: 以三个火孔为基准，划四周平面加工线。8. 龙门铣: 打正工件一次粗铣4-5主轴箱体的外表面，并在箱体平面及侧平面上留0.5mm精创余量。9. 龙门铣: 精创工件的底平面全图，及有孔系西侧平面合图。10. 摇臂钻: 以钻模夹具，钻加工8-d
11、m孔，并钻气堂z-d2西销孔。11. 粗镗: 以卧式工位双面组合镗床，粗镗100三个大孔，并留单边余量0.5mm。即中100留99，60留59。12. 精镗: 以卧式单工位双面组合镗,精镗上述三个大孔，制位合图，倒角1*45。13. 钻孔: 以大100为基准，采用活动钻模板，在单工位， 卧式组合钻床加工6- 176个孔。14. 钳: 去除粗加工毛刺。15. 检验: 检验各加工平面与孔的尺寸是否合图。16. 钳: 在CK-II数控机床主轴箱上打印标志。17. 入库: 涂刷油漆。2.2组合机床特点1.主要用于箱体内零件加工和复杂孔系加工2.生产效率高3. 加我精度稳定4. 研制固期短5. 自动化程
12、度高6. 配置灵活3组合机床总体设计被加工零件的名称:主轴箱箱体材料: HT200加工内容: 钻6-17孔加工精度: 孔的位置度0.1生产批量: 6万台/年3.1 影响总体布置的因素:根据工件的结构特点，以及考虑定位基准与设计基准重合的原则，必须选择顶面A及两孔100，2-16+0.013/-0的销孔为定位基准(见加工示意图)，确定基准后，组合机床总体布置大体上可以确定，同时还需考虑下列因素的影响：1. 加工精度的影响:工件的精度要求较高，应采用具有固定夹的单工位组合机床，因为位置精度要求较高，所以应从两个方面对工件进行钻削加工的机床布置形式，而选用卧式钻床，本课题的位置精度要求为V1。再考虑
13、到工件装卸方便，故应采用与夹具及定位销定位的活动模扳和固定钻，使位置精度达到图纸要求。2. 工件大小，形状和加工部位特点的影响。由于工件大小，所以应采用单工位机床,被加工孔的中心线与定位基准平行，又要从二个平面同时加工，所以应采用卧式钻床，同时卧式钻床有利于排屑方便，因为机床的空间高度可以调节。3.2 “三图一卡”的设计3.2.1 被加工零件上序图它是指根据已确定的工艺方案，表示一台机床式自动浅对该加工零件应完成的工艺内容的示意图，它包括加工部位尺寸精度，表面粗糙度及技术要求等内容，但它不能用产品的零件图代替，而须在图的基础上，突出本机床式自动线的加工内容依据，也是制造使用检验和高速机床的重要
14、技术文件，其内容应包括:1. 表示被加工零件的形状，轮廓尺寸及与本机床设计有关的部位的结构形状和尺寸。2. 表示出加工定位基准，夹紧部位及夹紧方向，以便依此进行夹具的定位支承，限位，夹紧及导向系统的设计。3. 表示出本道工序加工，部位的尺寸，尺寸精度，表面粗糙度，形状位置精度及技术要求，另外，还应表示出本道工序对前道工序提出的要求(主要是指定位基准)。4. 表示出必要的文字说明，如被加工零件的编号，名称，材料，硬度，重量及加工部位的余量等。3.2.2 加工示意图被加工零件工序图的工艺方案，表示一台组合机床对被加工零件应完成的工艺内容的示意图。它包括加工部位尺寸精度，表面粗糙度及技术要求等内容。
15、它不能用产品的零件图代替，其内容包括:1表示出被加工零件的形状和轮廓尺寸及本机床设计相关的部位的结构形状和尺寸。2表示出加工用定位基准，夹紧部位及夹紧方向。以便进行夹具的定位支承，限位，夹紧及导向系统的设计。3表示出本道工序加工部位的尺寸，尺寸精度，表面粗糙度，形状位置精度及技术要求。另外还应该表示出本道工序对前道工序提出的要求。4表示出必要的文字说明，如被加工零件的编号，名称，材料硬度，重量及加工部位的余量等。绘制被加工零件工序图注意事项:1绘制时按一定比例，选择足够的视图和剖视图突出加工部位，并把零件的轮廓及机床，夹具设计有关部位表示清楚。2应注明零件加工对机床提出的某些特殊要求。3对工件
16、毛坯应有要求，对孔的加工余量要认真分析。4当本工序有特殊要求应注明。3.3选择刀具直径D=17mm，高速钢头硬度为HBS170-200的HT的零件上钻孔深40mm。3.3.1 确定切削用量查表得:f= 0.2mn/r V=25m/min3.3.2 确定钻削力P，钻削扭距M， 钻削功率N计算硬度: HB=200-1/3(200-170)=190 P=26*Df0.8HB0.6=26*17*0.20.8*1900.6=2841.7N M=10*D1.9*f0.8*HB0.6=10*171.9*0.20.8*1900.6=13996.07N.mm N=MV/9740D=0.673(cm) T= (9
17、600*D0.25/D*f0.55*HB1.3)8=323 (min)dB(M/100)0.25 =6.2(13996.07/100)0.25 =21.3 所以选取d=25mm为主轴直径。3.4导向结构的选择组合机床加工孔时，除采用刚性主轴加工方法外，零件上孔的位置精度主要靠刀具的导向装置来保证的，在组合机床上使用钻头等校准刀具时，通常采用可以调节轴向尺寸的接轩和尖头等中间工具安装在主轴孔中。3.5 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接结构确定，由设计的课题选择通用钻削类主轴，材料为40cr，钢热处理。因为刀具与主轴为刚性连接，且用于组合双面钻床，由表选主轴为长
18、主轴。且轴端的外径与内径之比为38/26，外伸长为115。接杆的材料为45钢，由接杆的莫氏锥号为2，接杆为6-2007063541，A类。D1=30，D2=38。图螺体宽度为12，L为230，即采用接杆连接且D*t为26*2。刀具切出工长度确定: L2=1/3d+(38)=10动力部件工作进经光度: L工进=L切入+L切出+L加工大取L切入=5mm 那么L工进=55 mmL快进=125 mm所以 L快退= L工进+ L快进=180 mm动力部件的总行程 L总L工件行程+ L前备+ L后备L前备=20 L后备=400所以L总=600加工示意图与机床实际加工状况一致由钻孔17的活动钻套为27与钻头
19、的配合为H7/g6。固定钻套为35H7/g6与活动钻套为过盈配合,活动导向板与工件距离为 3。活动钻套外伸长度为2.总长为5。活动钻模板的深度为20。 4机床总图机床总图表示各组成件的相互配件关系及各零件部件，标准件，通用件的名称、代号、数量和运动关系，以检验机床各部件的相对位置及尺寸之间的联系，是否满足加工要求，通用部件的选择是否适度，它是由主轴箱，夹具等专用部件为零件设计的依据。选择动力部件:P多轴箱=P切削/n=0.673*6/0.8=5.03kw由表5-39选择动力箱为ITD40电动机型号为Y132-M4电动机转速为1430r/min输出轴转速为720r/min液压动力滑台:1HY40
20、台面宽400mm，长800mm，导轨形式:双矩形行程为I型400，允许进给力2000N，I进速度12.5-500mm/min.齿轮动力箱TD40，动力箱与动力滑台的组合面尺寸500*400，配套通用部件: 侧底座ICC401.夹具采用:液压夹紧,活采用72mm。活杆为42mm。活上方用两个M16*1.5的圆螺母拧紧,由缸底面采用:M36的螺母固定。机床的装料高度H=1111mm。4.1装配总图的设计步骤1 工件及液压夹紧系统2 活动钻模板及导杆3 多轴箱4 动力箱5 电气设备6 工作滑台7 侧底座8 中间底座活动钻模板导杆的选用，在卧式钻床上，导杆的悬件伸长度应等400mm。考虑到实际问题，导
21、杆长应选为50mm，弹簧则选为6*65*320。导杆与导向板的配合为Hg/fg。所画的形式为工作状态时，弹簧被压缩形式。多轴箱型号IDT40，其B*H=400*4004.2生产效率计算4.2.1 理想生产率QQ=A/K =6104/4600 =13.04件/时4.2 .2 实际生产率Q1Q1=60/T单T单 生产一个零件所需时间.T单=t切+t辅=(L/Vt+力停)+(L快速+L快退/V+K+力停+T装卸)L1、L2 分别为刀具第、工作进行形程长度L1=40Ut1=24m/minUf1=6m/min T移=0.1min大装卸0.8minT单=(40/24+860/720)+(142+200)1
22、0-3/6+0.1+0.8 =1.67+0.67+0.057+0.1+0.8 =3.297min所以Q1=60/t单=60/3.297=18.19/件Q1Q所以 切削刀量与机床设计方案合理4.2.3 机床的生产效率计算卡被加工零件图号A3毛坯种类铸件名称CK-型数控车床主轴箱箱体毛坯重量材料HT200毛坯硬度HBS170-240工序名称钻17孔工序号13序号工步名称被加工零件数量加工直径（mm)加工长度mm工作行程mm切削速度m/min转速进刀量工时（min）mm/rmm/min机动时间辅助时间共计1装卸工件10.90.9动力部件滑台快进1420.0240.024钻6个17孔174024720
23、0.2089.92.342.34滑台快退0.0330.033备注1. 双班制：8.37万件每年，满足6万件/年的要求。2装卸工件时间取决于操作者的熟练程度，对本机床，计算时取3min生产一件。总计3.297min单件工时3.297min机床生产率18.19件/h机床负荷率72%5 传动系统图 结合要加工的工件，对多轴箱传动设计步骤和方法分析如下:5.1 拟定传动路线把主轴1、2、3、4、5、6视为一组同悄圆主轴,在其圆心处设中心传动轴7。在中心传动轴150的方向设与原轴相连接轴。圆心处在-90方向上设驱动轴0。具体方安如图所示。n0=720r/min又n主=u.1000/.D =241000/
24、（3.1417）=449 r/minn0（Z1/Z2）（Z0/ Z0,）=niMi(Z1+Z1,/2)=DL/2取:Z0=24,M=3,M,=2,L=150Z1=45.Z1,=30 Z0,=7204Z1/（Z1,49）=57.7575.2 验算 A=n实-n理/n理5% N主=720（24/57）（45/30）=454.73 r/minN主=449r/min A=（454.73-449）/49 =1.23%100N/mm 合理5.4 润滑系统齿轮的传动链的齿数、模数计算 由于所设计的中等尺寸的主轴箱，可来用一个润滑泵系统，参考组合机床设计P97，应采用R12-2型叶片泵润滑泵的齿轮布置在第排，
25、叶片泵的转速范围一般为400-800r/min，叶片泵的中心线离油面的高度不应大于400-500mm，采用阀号为78642的齿轮泵，该转速为925r/min，输油量为2.2r/min，则有： n0（Z0/Z1）（Z1/Z4）（Z5/Z5,）=925=n主 即：720（24/57）（57/Z4）（Z5/17）=925 取Z5=23 Z4=25 则：左=935=n主, 故：=（n主,- n主）/ n主 =（935-925）/925=1.08% Z5=23 Z4=25 Z5,=17 m均为26 主轴箱装配总图6.1 总图的作用和内容表示机床各组成部件相互配合关系及各零件、部件、标准件、通用件等名称、
26、代号、数量及运动关系。以检验各部件的相对位置及尺寸之间联系是否满足加工要求，通用部件是否合适，其内容有： 以适当数量视图，按一定比例画出机床所有部件、零件、通用件、标准件等完整表明装配关系。 运动零件的极限位置及行程开关，应在图中表示且完整。6.2总装图的技术要求本机床为批量生产CK-型数控车床主轴床。 本机床安装调试时，其导轨水平面度控制在0.5mm以内，如钻一安装在多轴箱的定位导柱中心线的同轴度控制在0.05mm以内。本机床的夹具和工作台进给液压系统采用25-8MPa/m压力，工作进给速度为125-500mm/min，但不小4mm/min，以免油路系统产生爬行，影响产品质量。本机床用20#
27、-40#机油润滑，每三年定期更换一次。本机床内表面涂上红色硝基防锈漆，其外表面涂遍油漆腻子和底漆进行，次打磨，一次水磨抛光，烘干后进行喷漆烘干，主色为翠绿色。本机床一件产品所需时间3.297min，年产6万台。6.3总图中液压系统的设计6.3.1动力滑台控制的液压原理图 动力滑台控制的液压系统是一种以速度变换为主、最高工作压力不超过6.3MPa的中压系统。6.3.2 液压夹紧元件示意图液压夹紧力的计算：油缸压力 F油P(s活+s杆) 18（60-30） 540作用在工件上的正压力P2F油l1 = P（l1+l2） p2 = F油l1/（l1+l2） = 5401.5/(1.5+1.8) = 2
28、46 N l1. l2 由上图知 l1=1.5mm l2=1.8mm颠覆力矩: 2 P2 p/2F切消力 X h 2246300/22930200 即:73800584606.3通用箱体零件箱件通用零件参见箱体图.箱体材料为HT200,前,右盖的材料为HT150.多轴箱基本尺寸例标准GB3668-1-83.规定,9种定义天才用滑鞍宽度表示,多轴箱体宽度和高度是根据配置滑台的规格按规定的系列尺寸表7-1选择。多轴箱右盖与动力箱尺寸如表7-2所示,其结合而上联接螺孔,定们销孔及其位置与动力箱联系尺寸。多轴箱的标准厚度为180,卧式多轴箱的前盖厚度为55mm,左右厚度为90mm。6.4通用主轴其支承
29、型式为:轴承,前后轴承均为轴承。这种轴承可以承受较大的轴向力,且结构简单,装配调查方便,轴径25mm还要装上推轴承,便于钻铰孔等加工。在生产过程中,我们采用由外伸长115mm的长主轴。固其它轴孔较长。与刀具尾部联接接角面加长，增强了刀具与尾部连接的接触面，增强了刀具与主轴的连接刚度。为了不使刀具前端下垂,采用标准导向或单导向，用于钻孔，扩孔倒角，总平面总工序。其主轴型号标注见表4-1，为d=25.Dtoh1-41型。轴承组件装配结构,配套零件及联系尺寸见第七章第二节。主轴材料采用40Cr钢热处理C426.5 通用传动轴采用液珠轴承动轴传动轴结构,配套零件及联系尺寸，详见第七章第二节传动轴组件，材料用45钢，调质T35。6.6通用齿轮和套通用齿轮有:传动齿轮，动力箱齿轮，泵齿轮。其结构型式，尺寸参数及制造装配要求。详见表T-21T-23。多轴箱用套和防油套综合表参见表T-24T-25。6.7根据以上的联系尺寸绘制主轴箱装面说图通过主轴箱总图设计包括总视图，尺开图，编制装配表制定，技术条件等四部分.主视图，尺开图，装配，表技术条件都在图中表示出来，主轴箱补充加工图。
