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1、目 录设计任务书1产品工序分析2组合机床总体设计3“三图一卡”设计3主轴箱设计8轴和齿轮的强度校核15致谢书20参考文献21附录一 设计任务书全套CAD图纸，联系 153893706（一） 设计题目粗镗CK-1型主轴箱68.5, 2*53.5三孔单面卧式组合镗床DWT-1（二） 原始资料生产纲领：6万台/年（三） 设计要求按零件工艺要求采用单工位单面卧式主轴组合钻床,液压进给和夹紧.（四） 设计内容（1)产品工序分析（2)工艺方案分析（3)”三图一卡”设计（4)主轴箱装配图（5)设计计算说明书二 产品工序分析（一） 被加工零件名称:机床主轴箱箱体.（二） 材料HT200（三） 硬度HB1702
2、00（四） 加工精度各孔与底面平行度为0.02各孔之间的平行度为0.02（五） 生产批量6万台/年（六） 工序分析a) 制木模b) 铸造c) 清砂d) 热处理e) 划线f) 加工大平面g) 加工基准面h) 划线,钻Z-16销孔i) 粗镗三大孔j) 半精镗三大孔k) 精镗三大孔l) 钻6-17孔三 组合机床总体设计（一） 定位基准对总体设计的影响本加工零件的定位基准是由一面两孔一底面,两销孔2-16,设计基准与定位基准重合附合原则.（二） 加工精度对总体设计的影响由所需孔的位置精度为0.25.再考虑工件装卸方便,故应采用固定式以定位销定位的固定夹具（三） 工件大小,形状和加工部位特点的影响因工件
3、不大,并且被加工孔的中心线与定位基准平行,又从工件排屑方便,机床空间的高度可小一些.综上所述,宜采用单工位单面卧式组合镗床,动力滑台传动形式宜采用液压传动。四 “三图一卡”设计 (一) 被加工零件工序图1. 作 用:根据已经确定的工艺方案-用组合钻床同心图分布的六个孔,用一面两孔定位,表示一台组合机床或自动线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,表面粗糙度以及技卡要求的内容,它不能用产品的零件代替,而要在原零件图的基础上突出本机床的加工内容以及必要的说明进行重新绘制,它是进行组合机床设计的主要依据,也是制定,使用,检测和调整机床的重要的技卡文档.2. 内 容:a) 突
4、出表现在被加工零件-箱体的形状和轮廓尺寸以及本机床的设计有关的部位的结构的尺寸.b) 表示出加工用定位基准,夹紧部位和夹紧方向,以便依此进行夹具的定位支撑限位,夹紧与导向系统的设计.c) 表示出本道工序加工部位的尺寸尺寸精度.表面粗糙度,形状位置与技卡要求,另外,还应表示出本道工序时对前道工序提出的要求.(二) 加工示意图1 . 作 用:被加工零件在机床上的加工过程刀具,辅具的布置情况,工件与夹具,刀具等机床各部件间的核对位置关系,与机床的工作过程和工作循环等，因此它是刀具，辅具，夹具，主轴箱，液压和电气装配设计通用部件选择的主要原始资料，也是对整台组合机床布置和技卡性能的原如要求，同时还是调
5、节机床刀具和试车的依据。2 选择刀具，导向装配。 a)刀具的选择：采用硬质合金镗刀块，该材料性能稳定，刀磨和热处理工艺控制较简单，镗杆直径和镗刀头截面尺寸按组合机床设计手册表3-9，根据孔直径确定。因三孔直径在50-70之间，故镗杆直径50mm，镗刀块截面为12*12 b)切削用量的选择：由组合机床的设计要求，可以从组合机床设计表3-7选取切削。用量度 V公称=40m/min 转速 n1=V/(*D)=(40*1000)/(3.14*68.5)=185.97r/min=200r/min n2=V/(*D)=(40*1000)/(3.14*53.5)=238.11r/min=240r/min 4
6、0=n1*f1=n2*f2 经多次实验得 f1=0.6mm/r f2=0.5mm/r c)确定切削力、切削扭矩、切削功率：切削力：Fz1=51.4*apf0.75HB0.55=51.4*18*0.60.8*1800.55=10971NFx1=0.51*ap1.2f0.65HB1.1=0.51*1812*0.60.65*1801.1=3552NFz2=51.4*apf0.75HB0.55=5.4*18*0.50.75*1800.55=9568NFx2=0.51ap*1.2*f0.65HB1.1=0.51*181.2*0.50.65*1801.1=3155N切削扭矩:T1=25.7*D1*ap*f
7、0.75*HB0.55=25.7*68.5*18*0.6 0.75*180 0.55=375759T2=25.7*D2*ap*f0.75*HB0.55=25.7*53.5*18*0.5 0.75*180 0.55=255968切削功率：P1=F1zv/61200=7.17kwP2=F2zv/61200=6.25kwF1 F2为轴向力 Z为刀刃数 V为切削速度计算公式查自表6-20d) 确定轴径大小:主轴:d1=B (M/100) 1/4 =7.3* (13550/100) 1/4=37.4mm取40mmd2=33.2mm取35mm传动轴:d0=B（M0/100）1/4 M0=30/20*6*1
8、3550=121950N.mmd0=6.2* (121950/100)*0.75) 1/4=50mm3. 设定主轴的类型,尺寸,外申长度,选择接杆,浮动长头.a) 主轴类型选择,单列向心球轴承主轴.b) 主轴尺寸: 由表4-8,查得主轴外申部份尺寸为36/26=D/d1 L=115mmc) 选择接杆: 由表4-9查得杆号为B-LT0635-41.38T0642-21 D*T=26*24. 确定动力部件的工作循环与工作过程:L2进=L1+L加工长+L2=15+40+10=55L2快退= L2进+ L2快进=55+195=250L总=L工作行程+L前备+L后备=250+50+100=400L15-
9、是切入长度L2-刀具切入长度（1/3d+(38)D转头直径。（三） 机床联系尺寸总图1 作用：表示机床各组成件的相互装配关系与各零件，部件，标准件，通用件等的名称，代号，数量和运动关系，经检验机床各部件的相互位置与尺寸之间的联系是否满足加工要求，通用部件的选择是否合适等，它是主轴箱，夹具等专用部件与零件设计的依据。2 选择动力部件根据N=（7.17=2*6.25）/0.75=26.23 KW,由组合机床设计说明手册表5-39，查得动力头型号为ITD40，电动机型号为Y132M-4，电动机功率为7.5 KW,电动机转速为1440r/min,输出转速为720r/min 由组合机床设计说明手册表5-
10、1查得液压滑台型号为IHY40,台面宽度为400mm,台面长度为800mm,行程400mm,最大进给力20000N,工进速度为12.5500mm/min,快速移动速度为8m/min,由表5-2查得滑台侧底座为ICC401.(四) 机床生产率计算卡1. 理想生产率QQ=A/TK=60000/224*8*2=16.74件/小时2. 实际生产率Q1Q1=60/T单式中T单-生产一个零件所需时间,可按下式进行计算:T单=(T切+T辅=L1/vf1+ L2/vf2+ T停)+(L快進+L快退)/vfk+T移+T装)式中L1,L2-分别为刀具节,节工作进给长度,单位为mmvf1, vf2-分别为刀具节,节
11、工作进给量,单位为mm/minT停-当加工沉孔,止口.倒角光态表面时,滑台在死档铁上的停留时间,通常指刀具在加工终了时无进给状态下旋转510转需时间,单位为minL快進+L快退-分别为动力部件快进,快退,行程长度,单位mmvfK动力部件快速行程进度,用机械动力部件时取56m/min；用液压动力部件时取310m/minT移-直线移动或回转工作台进行一次工位转换时间，一般取0.1minT装卸-工件装卸（包括定位或撤消定位，夹紧或松开，清理基面或切屑与吊运工件等）时间，它取决于装卸自动化程度，工件重量大小，装卸是否方便与工人的熟练程度。通常取0.51.5min3. 机床负荷率负当QQ1时，负=Q/
12、Q1计算卡简明图表见下页：被加工的零件图号毛坯种类铸件名称主轴箱箱体毛坯重量材料HT200硬度HB170200工序名称双面钻并倒角工序号序号进刀量工时minmm/rmm/min机动时间辅助时间共计1装卸工件11.51.52动力部件滑台快进1950.0390.039镗三大孔174055203750.2750.6930.693滑台快退2500.050.05备注总计2.282单件工时2.282生产率26件/h负荷率64%五 主轴箱设计 （一） 主要作用根据被加工的零件的加工要求，安排各主轴位置，并将动力和运动由电机或动力部件给各工作主轴，使之得到要求的转速和转向，其原始依据是“三图一卡”。（二） 主
13、要组成部件e) 通用零件：箱体，主轴，传动轴，齿轮，和附加机构等。f) 传动类零件：主轴16，传动轴7，驱动轴0，油泵传动轴8，传动齿轮，动力箱，电动机齿轮等。g) 润滑与防油元件：叶片泵9，分油器，注油标，排油基，油盘，防油套。h) 箱体类零件：箱体，前盖，后盖。在多轴箱箱体内腔，安排两排24mm宽的齿轮，箱体后壁与后盖之间安排一排24mm 宽的齿轮，包括驱动齿轮和转动齿轮。（三） 通用零件的设计箱体材料为HT200，前后盖材料为HT150多轴箱的厚度标准为180mm,卧式多轴箱的前后盖厚度分别为55mm，90mm根据组合机床简明的设计手册表7-1可选择箱体尺寸为BH=500mm500mm（
14、四） 轴类零件的设计（1）镗销类主轴的设计：a.选择滚珠轴承主轴。前支承为推力球轴承，后支承为向心球轴承，因推力球轴承设在前端，能接受单方向的轴向力，适用于镗孔主轴。b.主轴材料：40Cr钢，热处理C42c.导向：因主轴的外伸长度115mm75mm为长主轴，因主轴内孔较长，与刀具尾部接触面加长，增强了刀具与主轴的联接刚度，减少了刀具前端下垂，采用标准导套导向。d.滚珠轴承主轴组件配套零件设计镗孔主轴：40-1T0722-41环：40-1T0722-43套：40-1T0722-61罩：B40-1T0721-82-查自组合机床设计简明手册表7-7键：B832 GB1096-79螺钉：M88 1T0
15、672-41圆螺母：M241.5 GB812垫圈：24GB858套：4016Q43-1止推轴承：E8205 404715滚珠轴承：E205 2555215（2）传动轴的设计（轴7）：e) 滚锥轴承传动轴，前后支承均为圆锥滚子轴承，因为此支承可承受较大的径向力和轴向力。并结构简单，装配调节方便，适用于传动装配。f) 传动轴材料：45钢，调节T235g) 滚锥轴承传动组件配套零件：代号：35-1T0731-41套：35-1T0731-63键：B1022 GB1096-79圆螺母：M331.5 GB812垫圈：33GB858套：3516Q 43-1滚锥轴承：7507 357224（3）传动轴承8设计
16、：编号：20-1T0731-41套：201T0731-63键：B622 GB1096-79圆螺母：M181.5 GB812垫圈:18GB858套:2016 Q43-1滚锥轴承:204715查自表7-13（五）多轴箱所需的动力的计算多轴箱体功率计算:P切=3I=1(P切削i)=19.63 KWP空=3I=1(P空转i)=0.156 KWP损=6I=1(P损失i)=19.631=1.963 kwP总= P切+P空+P损=19.63+0.156+1.963=21.749KWa) 多轴箱所需进给力计算:F=2F2+F1=30107NF多=F/0.9=30107/0.9=33452 N查自表4-6因实际
17、上,为克服滑台移动引起的磨擦阻力,动力滑台的进给力应大于F多轴箱（六） 多轴箱传动设计i.原理:根据动力箱驱动轴位置和转速多主轴位置与其转速要求,设计传动链,把驱动轴与多主轴连接起来,使多主轴箱获得预定的转速和转向.ii.对多轴箱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,力求伎传动轴和齿轮的规格,数量为最少.为此.应尽量用一根中间传动轴带动多根主传动轴,并将齿轮布置在同一排上.当齿轮中心距不符合标准时,可采用变位齿轮（2）尽量避免用主轴兼作传动轴.以免增加主轴负荷,影响加工质量.（3）用于粗加工主轴上的齿轮,应尽可能设置在第I排,以减少主轴的扭转变形,精加工主轴上的
18、齿轮,应设置在第III排,以减少主轴端的弯曲变形.4 多轴箱内具有精加工主轴时,最好从动力箱驱动轴齿轮传动开始,就分两条传动路线,以免影响加工精度.（5）刚性全堂孔主轴上的齿轮,其分度圆直径要尽可能大于被加工孔的孔径,以减少振动,提高运动平稳性.（6）驱动轴直接带动的转动轴数不能超过两根,以免给装配带来困难.C)拟定多轴箱传动系统的传动方法:a)把六根主轴分布在同b)一个圆上,在该圆中心设置中心传动轴.c)确定驱动轴转速转向及其在多轴箱上的位置:由组合机床设计简明手册表5-39查得驱动轴转速为720r/min转向确定为递时针方向,其位置由表5-40查得,X方向上在中心位置,Y轴方向高度h=30
19、+94.5=124.d)用最少的传动轴及齿轮副把驱动轴和多主轴连接起来.在多主轴箱设计元始依据图中确定了多主轴的位置,转速和转向的基础上.首先分析主轴位置,拟定传动方案,选定齿轮模 再通过”计算,作图和多次试凑”好结合的方法,确定齿轮齿数和中间传动轴的位置和转速.e)齿轮模数的选定,采用类比法和经验确定模数3,2.再由公式m3032(（/(0*N0)）1/3/3)m3032( (P0/(Z9*N9) 1/3=2 附合要求1 齿轮齿数的设计：（如下图所示）-驱动轴齿轮.转速N0=720r/min ,查自表7-22,查得M=3,Z0=21Z1-中心传动齿轮Z2-油泵齿轮.Z3-主轴1-6齿轮 N3
20、=375r/minZ4-中心传动齿轮,带动主轴齿轮.Z5-油泵传动齿轮Z6-油泵齿轮 Z6=17 N6=925r/min根据齿轮的齿合关系,与中心距,列出传动方程: 720(Z0/Z1)(Z4/Z3)=3753(Z4+Z3)/2=7.5联立此方程组,设Z1=63,解得=21,Z1=63, Z4=30, Z3=20720* (Z0/Z1)(Z1/Z2)(Z5/Z6)=925其中已知: Z0=21, Z1=63, Z6=17 设Z2=42,则 Z5=44 M0,1,2,3,4=3 M5,6=2总传动比U总= NZ0/NZ3=375/720=1/1.922 选择润滑棒和手柄轴:一般情况下,对于中等尺
21、寸的主轴箱,可采用一个润滑泵润滑,对于尺寸较大,轴的根数又多的主轴箱,可以采用两个润滑泵,为了便于维修,齿轮最好布置在工排,如受结构限制,也可以布置在排,叶片泵的转速的范围一般为400800r/min叶片泵的中心线离油面的高度不应大于mm设置手柄轴是为了便于更换，调整刀具与装配，维修时便于检测主轴的回转精度等，为了使操作者能够轻松自如的转动手柄轴，其转速应该尽可能高一些同时将其设在操作者的一侧，以便操作，另外其它的周围应有较大的空间，以保证转动手柄轴时其转角不小于3 验算主轴的转速：（实际）r/minN1（理论）r/min=|（N实际理论）理论（附合要求） （七） 验算传动轴直径和齿轮模数1
22、验算传动轴直径：总=6M130/20=61355030/20=121950因此d=B（总）1/4取d7=可以满足轴的扭矩要求2 验算齿轮模数：查自中册第二版表得m= (KT1KF1) /（FlimZ12d)） 1/3K-综合系数，由表选取-小齿轮的额定转矩(公斤.米)按表8-114T1=(716*4.0)/720=4d-齿宽系数 表8-117取d=1Flim-弯曲疲劳极限 图8-44查得Flim=23YF1=2.8所以:M=0.99= A0*（主/主）1/3=110*（0.52/375）1/3=12.27mmD=25 mmdmin 能够承受，设计合理。D受力分析：1 求齿轮所受力：dt=3*3
23、0=90mmFt=2T/ dt =2*13242.67/90=294.28 NFr=Ft*tgn/cosB=294.28*tg200/cos00=107.11 NFa=Ft*tgb=0Fa=26*D*f0.8*HB0.6=26*17*0.20.8*1800.6=2750 N所以Fa总=Fa+Fa=2750 N3 求支反力：由轴的结构图，可以确出跨距：L1=107.4 L2=50 L3=172.6于是,将轴上零件载荷,转化到轴上,并分解为小平分力和垂直分力,如图所示,并分别求:注：-螺旋角，直齿轮=0，-压力角，标准压力角 =20。小平面支反力RH1与RH2和垂直面的支反力RV1与RV2依M0=
24、0,列出RH(L2+L3)-FtL3=0 推出RH1=Ft*L3/L2+L3=294.28*172.6/172.6+50=228.18 N依F=0列出RH1-Ft+RH2=0 推出RH2=Ft-RH1=294.28-228.18=66.10 N再依M0=0列出RV1(L2+L3)-FrL3-Fa*D1/2=0 推出RV2=-531.87 NE求弯矩和画弯矩图:i. 小平面弯矩和画弯矩图:Mh=Rh1*L2=228.18*50=11409 N.MM弯矩图如前所示B图ii. 垂直面的弯矩和弯矩图:MV1=Rv1*L2=638.98*50=31949N.MMMv2=Rv1*L2-Fa*d1/2=11
25、409-2750*90/2=-112341 N.MM弯矩图如前所示C图iii. 合成弯矩和弯矩图:M2=（MH2+MV02）1/2=（114092+(-112341)2）1/2=115353.44N.MMM3=（MH2+MV12）1/2=（114092+(31949)2）1/2=33924N.MM弯矩图如前所示d图F.扭矩和扭矩图:已知青T=13242.67 N.MM 取a=0.62则T=13242.67*0.62=8210.46N.M扭矩图如图e所示.G.当量弯矩和当量弯矩图:Mca1=（M12+T2）1/2=（339242+(8210.46)2）1/2=34903.43 N.MMMca2=
26、M2=115353.44N.MM当量弯矩图如图f所示.H按弯矩合成校核轴的强度:受载最大危险剖面ca=Mca2/W=115353.44/0.1*253=73.83 MPa已知b=1000MPa 由表15-3查得-1=90MPaca=（(351389*1/0.8*4/3*(189.8/550)2)）1/3*2.32=50.3mm D03*21=6350.3 附合要求. （4). 校核齿根弯曲疲劳强度:由式(10-5)得校核公式为:F=K*Ft*Yfa*Ysa/bM=f MPaa) 计算圆周力F=2T1/d1=2*51389/63=1631 Nb) 查取应力校正系数:由表10-3查得,Yfa1=2
27、.76;Ysa1=1.56;Yfa2=1.8c) 计算载荷系数: 根据V*Z1/100=1.90*21/100=0.39m/s 由图10-8a查得Kv=1.03;因是直齿轮圆柱齿轮取K=1同时由表10-2查得Ka=1由图10-14查得KfP=1.24 故载荷系数K=Ka*Kv*K*KF=1.03*1*1*1.24=1.28d) 查取弯曲许用应力为,取弯曲疲劳安全系数S=SF=1.4,由式(10-12)得:F1=438.86 MPaF2=420.57 MPa f).计算F1=(1.28*1631*2.76*1.56)/(63*4)=43.94 MPaF1F2=39.86 MPaF2所以附合要求,
28、设计合理.致 谢通过两个月的毕业设计，从参考资料的查阅到对设计内容的分析使我深深体会到设计会过程是一个全面检测学生所学知识的的掌握程度和灵活运用的综合过程，同时更是一个创新的过程，必须做到亲自动手。深入其中认真仔细，才能真正了解所设计的机床的内部结构，和关键所在，真正很好地把所学的知识消化吸收，最后融会贯通，做到学以致用。更重要的是做到理论联系实际相结合。只有这样才能把所学的理论知识推广和升华，才能有机会推陈出新，才能真正提高能力，激发自己求知的渴望和兴趣。在本次设计中，我对指导老师的淳淳教导表示忠心的感谢。参考文献1 张浩 机械设计 华中理工大学出版社 1990年2 沈阳工业大学 组合机床设
29、计 上海科学技术出版社 1985年3 谢家瀛 组合机床设计简明手册 机械工业出版社 1994年4 罗洪田 机械原理课程设计指导书 高等教育出版社 1986年5 浙江大学工程制图教研室编 画法几何及工程制图 浙江大学出版社 1986年6 机械设计手册联合编写组 机械设计手册 化学工业出版社 1982年7 张黎传 理论力学 高等教育出版社 1986年8 贾宝范 吴家骥 材料力学 高等教育出版社 1986年9 顾维邦 主编 金属切削机床概论 机械工业出版社 2006年附 录1.轴的零件图 一张2.主轴箱箱体加工示意图 一张3.机床总图 一张4. 主轴箱传动系统图 一张5.组合机床尺寸总图 一张6.组合机床主轴箱装配图 一张
