卧式组合机床设计结构设计.doc

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1、卧式组合机床设计结构设计第一章 绪论1.1 国外研究现状及发展趋势 在我国，组合机床发展已有二十多年的历史，其科研和生产都具有相当的基础，应用也已深入到很多行业。是当前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。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、家电等行业。我国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箱体类和轴类零件（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

2、、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面等。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，还有多工位回转台式组合机床等；随着技术的不断进步，一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受到人们的青睐，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（NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多品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（清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线）等在组合机床行业中所占份额

3、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。我国组合机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后，国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，满足用户需求，真正成为刚柔兼备的自动化装备。最早的组合机床于1911年在美国制成，用于加工汽车零件。1953年，美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国

4、机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则。初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修。1973年，国际标准化组织（ISO）公布了第一批组合机床通用部件标准。1975年，中国第一机械工业部颁布了中国的第一批组合机床通用部件标准。二十世纪70年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。铣削平面的平面度可达0.05毫米1000毫米，表 5 面粗糙度可低达2.50.63微米；镗孔精度可达IT76级，孔距精度可达O.03O.02微米。 从2002年年底第21届日本国际机床博览

5、会上获悉，在来自世界10多个国家和地区的500多家机床制造商和团体展示的最先进机床设备中，超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。据专家分析，机床装备的高速和超高速加工技术的关键是提高机床的主轴转速和进给速度。该届博览会上展出的加工中心，主轴转速1000020000r/min，最高进给速度可达2060m/min；复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。在零部件一体化程度不断提高、数量减少的同时加工的形状却日益复杂。多轴化控制的机床装备适合加工形状复杂的工件。另外，产品周期的缩短也要求加工机床能够随时调整和适应新的变化，满足各种各样产品的加工需求。然而更关键的是

6、现代通信技术在机床装备中的应用，信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步提高，操作者可以通过网络或手机对机床的程序进行远程修改，对运转状况进行监控并积累有关数据；通过网络对远程的设备进行维修和检查、提供售后服务等。 在这些方面我国组合机床装备还有相当大的差距，因此我国组合机床技术装备高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向。组合机床装备的发展思路必须是以提高组合机床加工精度、组合机床柔性、组合机床工作可靠性和组合机床技术的成套性为主攻方向。一方面，加强数控技术的应用，提高组合机床产品数控化率；另一方面，进一步发展新型部件，尤其是多坐标部件

7、，使其模块化、柔性化，适应可调可变、多品种加工的市场需求。1.3 机床设计的目的、容、要求1.3.1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。1.3.2 设计容(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

8、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，齿轮模数否在允许围。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1.3.3 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。1.4 机床的设计步骤1.4.1调查

9、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。1.4.2 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

10、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。1.4.3 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

11、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。第二章 组合机床的总体设计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等。并收集国外有关技术资料，制定出合理的工艺方案。根据被加工被零件（气缸体）的零件图，加工左端面6个M12的螺纹底

12、孔的工艺过程。(1) 加工孔的主要技术要求。加工左端面5个M10孔。工件材料为HT150，HB150200。要求生产纲领为（考虑废品及备品率）年产量4万件。(2) 工艺分析加工该孔时，孔的表面粗糙度为3.2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。一次性加工孔，孔径为8.5。(3) 定位基准及夹紧点的选择加工此气缸体的孔，以底面的两个定位孔（一面两销）限制六个自由度。在保证加工精度的情况下，提高生产效率减轻工人劳动量，而工件也是大批量生产，由于夹具在本设计考虑气缸夹紧。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的

13、加工工序及应保证的加工精度，是制造机床方案的主要依据。气缸体的加工孔的精度要求不高，可采用钻孔组合机床，工件各孔间的位置精度为0.1mm,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。为了加工出表面粗糙度为3.2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，气缸夹紧。 (2) 被加工零件的特点 这主要指零件的材料、硬度加工部位的结构形状，工件刚度定位基准面的特点，它们对机床工艺方案制度有着重要的影响。此箱体的材料是HT150、硬度HB150200、孔呈规则分布，孔的直径为

14、8.5。采用多孔同步加工，零件的刚度足够，工件受力不大，振动，及发热变形对工件影响可以不计。(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为4万件，从工件外形及轮廓尺寸，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。(4) 机床使用条件使用组合机床对对车间布置情况、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。综合以上所述：通过对缸体零件的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技术要求、定位、夹紧方式、

15、工艺方法，并定出影响机床的总体布局和技术性能等方面的考虑，最终决定设计六轴头多工位同步组合机床。2.2 确定切削用量及选择刀具2.2.1 确定工序间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，以消除转、定位误差的影响。8.5mm的孔在钻孔时，直径上工序间余量均为0.2mm。2.2.2 选择切削用量确定了在组合机床上完成的工艺容了，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在大多数情况下，所选切削用量，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

16、时，要求所有刀具的每分钟进给量相同，且等于动力滑台的每分钟进给量（mm/min）应是适合有刀具的平均值。因此，同一主轴箱上的刀具主轴可设计成同转速和同的每转 进给量（mm/r）与其适应。以满足直径的加需要，即： 式中： 各主轴转速（r/min） 各主轴进给量（mm/r） 动力滑台每分钟进给量（mm/min）由于气缸体顶面孔的加工精度、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，采用查表6-11（用高速钢钻头加工铸件的切削用量）得：M12螺纹底孔的钻头直径D=6mm,铸铁HB150200，取HB=200进给量f=0.14mm/r、切削速度v=15m/min。2.3

17、组合机床切削用量选择及计算 切削力F，切削转矩M，切削功率P，刀具耐用度T的计算公式由组合机床设计表6-20，可知计算公式如下： 式中：F切削轴向力（N）； D钻头直径（mm）； P切削功率（KW）； T刀具耐用度（min）； v切削速度（mmin）； HB零件的布氏硬度值，通常给出一个围。 f每转进给量（mmr）； M切削转矩（N.mm）；由公式得 F=2690.140.82410.6 =1320.22N由公式得 M=1090.140.82410.6=3668.88N.mm由公式得 P=(3668.8814.13)/(97409)=0.19KW 由公式得 T=(960090.25)/( 14

18、.130.140.552241.3)=7370.34mm电机功率 （） 初定主轴转速n=1000v/d=100014/3.149 =495.5r/min 滑台每分钟进给量的计算由组合机床设计 式中：n主轴转速（rmin） f主轴进给量（mmr） 滑台每分钟进给量（mmmin） 主轴直径的确定 由组合机床设计表3-4轴能承受的扭矩计算： 式中：d轴的直径（mm）； M轴所传递的转矩（N.mm）； B系数。B与扭矩角有关，当为刚性主轴时， 取第三章 组合机床的总体设计组合机床总体设计，就是针对具体的被加工零件，在选定的工艺和结构方案的基础上，进行方案图纸设计。这些图纸包括：被加工零件工序图，加工示

19、意图，生产率计算卡，机床联系尺寸图。3.1被加工零件工序图被加工零件工序图是根据制定的工艺方案，表示所设计的组合机床上完成的工艺容，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，加紧部位以及被加工零件材料，硬度和在本机床加工前的加工余量等情况的图样。是组合机床设计的具体依据，也是制造使用时调整机床，检查精度的重要技术文件。被加工零件工序图应包括下列容： A.在图纸上应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形状及尺寸。尤其是当需要设置中间导向套时，应表示出零件部的肋，壁布置及有关结构的形状及尺寸，以便检查工件，夹具，刀具是否发生干涉。 B.在图上应表示出加

20、工用定位基准，夹紧部位及夹压方向，以便依次进行定为支撑，限位，夹紧，导向装置的设计。 C.在图上应表示出加工表面的尺寸，精度，表面粗糙度，形状位置尺寸精度及技术要求（包括对上道工序的要求及本机床保证的部分）。 D.图中还应注明被加工零件的名称，编号，硬度，材料，重量以及被加工部位的余量等。 绘制被加工零件工序图的注意事项： .为了使被加工零件工序图清晰明了，一定要突出该机床的加工容。绘制时，应按一定比例，选择足够视图及剖视，突出加工部位（用粗实线），并把零件轮廓及与机床，夹具设计有关的部位（用细实线）表示清楚。凡本道工序保证的尺寸，角度等，均应在尺寸数值下方画粗实线标记，另外还要用专门符号表示

21、出加工用定位基准夹压位置，方向以及辅助支撑。 .加工部位的位置尺寸应由定位基准注起。为方便加工及检查，尺寸应采用直角坐标系标注，而不采用极坐标系标注。 .应注明零件加工对机床提出的某些特殊要求。被加工零件工序图如3.1图所示。3.2 加工示意图3.2.1 加工示意图的画法及注意事项 加工示意图是表达工艺方案具体容的机床工艺方案图。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。 在绘制加工示意图时应注意以下几点： 加工示意图绘制成展开图。按比例用细实线画出工件外形。加工部位、加工表面画粗实线。必须使工件和加工方位与机床布局相吻合。为简化设计,同一

22、多轴箱上结构尺寸完全相同的主轴只画一根,但必须在主轴上标注与工件孔号相对应的轴号。一般主轴的分布不受真实距离的限制。当主轴彼此间很近或需设置结构尺寸较大的导向装置时,必须以实际中心距严格按比例画,以便检查相邻主轴、刀具、辅具、导向等是否相互干涉。主轴应从多轴箱端面画起；刀具画加工终了位置。对采用浮动卡头的镗刀刀杆,为避免刀杆退出导向时下垂,常选用托架支撑推出的刀杆。这时必须画出拖架并标出联系尺寸。采用标准通用结构时只画外轮廓,但须加注规格代号。 加工示意图的绘制为夹具力的计算和夹具体各部分尺寸的确定提供了基础。3.2.2 选择刀具，工具，导向装置并标注其相关位置及尺寸 （1）刀具选择 刀具选择

23、要考虑工件加工尺寸精度，表面粗糙度，切屑的排除及生产率要求等因素。一般孔加工刀具其直径选择应与加工部位尺寸，精度相适应，其长度要保证加工终了时，刀具螺旋槽尾端与导向外套端面有一定距离（一般3050mm）。查组合机床设计简明手册莫氏锥柄麻花钻的直径系列 由D=6mm选取麻花钻类型为锥柄麻花钻，参数如下：L=150mm l=108 mm顶角2= 后角=螺旋角= 锥度号为2 （2）接杆选择 由组合机床设计简明手册表3-6主轴外伸尺寸， 查组合机床设计简明手册表8-1可得，接杆参数 （3）导向选择 由机械制造技术基础课程设计指南表5-181，选取可换钻套，可换钻套尺寸：导向长度12；由表5-183，选

24、取钻套用A型衬套；由表5-184得，钻套螺钉选取；由组合机床设计简明手册表8-5可得，导向至工作端面钻铸件时。图3-3可换钻套3.2.3 确定动力部件的工作循环及工作行程动力部件的工作循环是指：加工时动力部件从原始位置开始运动到加工终了位置又返回原始位置的动作过程。一般包括快速引进，工作进给，快速退回等动作。有时还有中间停止，多次往复进给，跳跃进给，死挡铁停留等特殊要求，这是根据具体的加工工艺需要确定的。图3-4工作行程示意图（1） 快速进给长度应等于工件加工部位长度与刀具切入长度L1和切出长度L2之和，切入长度应根据工件端面的误差情况在5-10mm之间选择。（2） 快速退回长度等于快速引进与

25、工作进给长度之和。快速进给是指动力部件把多轴箱连同刀具从原始位置送进到工作进给开始位置，其长度按加工具体情况确定。（3） 工作进给长度应等于工件加工部位长度L与刀具切入长度和切出长度之和。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=10mm,=15mm，=10+15+10=35mm。图3-5工作循环图3.2.4 其它注意问题（1） 加工示意图上应有足够的联系尺寸，并标注恰当。尤其是从多轴箱端面到刀尖的轴向尺寸应齐全，以备检查行程和调整机床使用。图上应标注各主轴的切削用量及必要说明。（2） 加工示意图应按加工终了状态绘制。（3） 加工示意图上应有表示加工过程的工作

26、循环图及各行程长度。加工示意图如3.6图所示。图3-6 加工示意图 3.3 机床联系尺寸总图 机床联系尺寸总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以及确定的专用部件的总体结构而绘制的。是用来表示机床的配置型式，主要构成级各部件安装位置，相互联系，运动关系和操作方位的总体布局图。3.3.1动力部件的选择 组合机床的动力部件是配置组合机床的基础。它主要包括用以实现刀具主轴旋转主运动的动力箱，各种工艺切削用头及实现进给运动的动力滑台。 影响动力部件选择的主要因素为：（1） 切削功率（2） 进给力（3） 进给速度（4） 行程（5） 多轴箱轮廓尺寸（6） 动力滑台的精度和导

27、轨材料具体动力部件的选择：（1） 选择动力箱由 查组合机床设计简明手册表5-38选择动力箱为1TD25A。 （2）选择动力滑台 由组合机床设计简明手册表5-1液压滑台与附属部件，支撑部件配套表 可知1HY25型液压动力滑台总行程400，其台面宽度250，长度500，工进速度为328000，快进速度12，最大进给力8000。3.3.2 夹具轮廓尺寸的确定组合机床夹具是保证零件加工精度的重要部件，是用于定位和夹紧工件的，所以工件的轮廓尺寸和形状是确定夹具轮廓尺寸的依据。具体要考虑布置工件的定位、限位、加紧机构、刀具导向装置以及夹具底座排屑和安装等方面的空间和面积需要。加工示意图中已经确定了一个或多

28、个加工方向的工件与导向间距以及导向套的尺寸。这里主要合理确定设置导向的钻模架体尺寸，它在加工方向的尺寸一般不小于导向长度，在这取360，至于宽度尺寸可根据导向分布及工件限位元件安置需要确定，取400。对于夹具体的高度尺寸，一方面要保证其具有足够的刚度，同时要考虑机床的装料高度、中间底座的刚度、排屑的方便和便于设置定位、加紧机构，在这取316。3.3.3 机床的装料高度装料高度是指机床上工件的定位基准面到底面的垂直距离。选取机床装料高度应与车间工件输送轨道高度相适应，还应考虑通用部件，中间底座，夹具等部件高度尺寸的限制等，滑台高度为250，侧底座高度为560，取装料高度为。3.3.4中间底座的轮

29、廓尺寸中间底座的轮廓尺寸要满足夹具在其面上面连接安装的需要。其长度方向尺寸要根据所选动力部件及配套部件的位置关系，照顾各部件联系尺寸的合理性来确定。本设计中，中间底座长720，宽520，高560。3.3.5多轴箱轮廓尺寸标准通用钻多轴箱的厚度是一定的，卧式为325，立式为340。因此，确定多轴箱尺寸，主要是确定多轴箱的宽度和高度以及最低主轴高度。可按公式确定： 式中 -工件在宽度方向相距最远的两孔距离，单位为 -最边缘主轴中心至箱体外壁距离，单位为 -工件在高度方向相距最远的两孔距离，单位为 -最低主轴高度，单位为为保证多轴箱有足够安排齿轮的空间，推荐。多轴箱最低主轴高度必须考虑工件最低孔位置

30、、机床装料高度、滑台总高、侧底座高度等尺寸之间的关系。在本设计多轴箱中，。对于卧式组合机床，要保证润滑油不致从主轴衬套处泄露到箱外，推荐。计算如下： 若取，则可求多轴箱的轮廓尺寸： 由此按通用箱体系列尺寸标准，选定多轴箱轮廓尺寸为。3.3.6绘制机床联系尺寸总图的注意事项机床联系尺寸总图应按机床加工终了状态绘制。图中应该画出机床各部件在长、宽、高方向相对位置联系尺寸及动力部件退至起始位置尺寸（动力部件起始位置画虚线）；画出动力部件的总行程和工件循环图；应该著名通用部件的型号、规格和电动机型号、功率及转速。机床联系尺寸总图如3.7图所示。图3-7 机床联系尺寸总图3.4生产率计算卡根据选定的工作

31、循环所要求的工作行程长度，切削用量，动力部件的快速及工进速度等，可以编制生产率计算卡，生产率计算卡反映机床加工过程，完成每一动作所需时间，切削用量，机床生产率及机床负荷率等。计算如下： 切削时间： = L/+= 式中：T机加工时间（min） L工进行程长度（mm） 刀具进给量（mm/min） 死挡铁停留时间。一般为在动力部件进给停止状态下，刀具旋转510 r所需要时间。这里取5r 辅助时间：T = +t+t （2060）/500+0.1+1.5 1.76 min 式中：L3、L4 分别为动力部件快进、快退长度（mm） vfk 快速移动速度（m/min）。用机械动力部件时取56；用液压动力部件取

32、310。 t 工作台移动时间（min）,一般为0.050.13min,取0.1 min t 装卸工件时间（min）一般为0.51.5min,取1.5min 机床生产率：Q1 = 60/T = 60/（T+T） = 60/（0.42+1.76） = 27.5 件/h 机床负荷率按下式计算 = Q1/Q100% = Q1tk/A100% = 27.52350/100000100% = 64.6% 式中：Q机床的理想生产率（件/h） A年生产纲领（件） tk年工作时间，单班制工作时间tk =2350h机床生产率计算卡如表1下：机床生产率计算卡被 加 工 零 件图 号Z-11362A毛坯种类铸件名 称

33、箱体毛坯重量材 料HT150硬度150-2007HBS工 序 名 称钻左侧面螺纹底孔10.5工序号序 号工步名称被加工零件 数（个）加工直径（mm）加工长度（mm）工作行程（mm）切削速度（m/min）转速（r/min）每转进给量（mm/r)每分钟进给量（mm/min）工时（分）机动时间辅助时间共计1装卸工件11.51.52动力部件快进20500.0080.0083动力部件工进8.522（盲孔）40204960.16500.540.544死挡铁停留0.010.015动力部件快退60500.0140.014备 注装卸工件时间取决于操作者熟练程度，本机床装卸工件时间取为1.5min单件总工时0.5

34、41.5322.17机床实际生产率Q127.5（件/小时）机床理想生产率Q17（件/小时）负荷率负 0.646表1：机床生产率计算卡第四章 组合机床多轴箱设计4.1通用多轴箱的组成通用多轴箱主要由箱体，主轴，传动轴，齿轮，轴套等零件和通用附加机构组成。4.2多轴箱设计步骤和容4.2.1 多轴箱设计原始依据1） 多轴箱轮廓尺寸。工件轮廓尺寸及所加工孔位置。2） 多轴箱也工件相对位置尺寸。3） 被加工零件。4） 动力部件动力箱型号为1TD25I，电动机型号为Y100-4,功率为2.2，电动机转速为1430，动力箱输出转速为715。4.2.2 主轴结构的选择及计算（1） 主轴结构形式的选择主轴结构形

35、式由零件加工工艺决定，并考虑主轴的工作条件和受力情况。滚锥轴承主轴：前后支撑位圆锥滚子轴承。这种轴承可承受较大的径向和轴向力，且结构简单、装配调整方便，广泛用于扩、镗、铰孔和攻螺纹等加工。（2） 主轴直径和齿轮模数的初步确定根据前期设计计算初步选定主轴轴径为25，初选齿轮模数，故，多轴箱输入齿轮模数取。4.2.3 主轴分布类型及传动系统设计（1） 主轴分布类型组合机床加工的零件时多种多样的，结构也是各不相同，零件上孔的分布可分为4类：1） 同心圆分布2） 直线分布3） 圆周和直线混合分布4） 任意分布本设计中采用同心圆分布。（2）传动系统设计1） 将主轴同心分布，用一根传动轴带动多根主轴。2）

36、 确定驱动轴转速，转向及位置。3） 用最少的齿轮和中间传动轴把主轴和驱动轴连接起来。4） 设计手柄轴手动调节装配。5） 润滑油泵安排。4.2.4 绘制多轴箱设计原始依据图图4-1多轴箱设计原始依据图4.3传动系统的设计计算根据各轴的中心距确定个齿轮齿数，按照多轴箱设计原始依据图安排齿轮位置。 齿顶圆直径 齿根圆直径 分度圆直径 （1） 轴0齿轮： z=21 m=4 d=84（2） 轴1-2齿轮： z=22 m=2 d=44 (3）轴3-5齿轮： z=33 d=66 (4)轴6齿轮： z=14 m=4 d=56 z=18 m=2 d=36 (5)轴7齿轮： z=26 m=2 d=52 z=40

37、m=2 d=80 z=40 m=2 d=80 (6)轴8齿轮： z=25 m=2 d=50 (7)轴9齿轮： z=19 m=2 d=48 (8)轴11齿轮： z=27 m=2 d=54第五章 夹具设计 机床夹具设计在组合机床设计中占有重要的地位。它的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度。本夹具主要是用来钻顶面6个螺纹底孔，整个需要加工的孔的位置尺寸用机床和夹具就能直接保证。因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何保证垂直度要求的前题下，提高劳动生产率，降低劳动强度。为了很好利用工厂实际设备和提高生产率，设计专用夹具进行加工。5.1 机床夹具的概述5.1.1机床夹具的组成(1)定位元件和定位装置

38、用于确定工件正确位置的元件或装置，如V形块，定位销，凡是夹具都有定位元件，它是实现夹具基本功能的元件。(2)夹紧元件和夹紧装置 用于固定工件以获得的正确位置的元件或装置。工件在夹具定位之后引进加工之前必须将工件夹紧，使其在加工时在切削力的作用下不离开已获得的定位，有时同一个元件既能定位，也具有夹紧的双重功效。(3)导向元件 确定刀具的位置并引导刀具的元件，它也可以供钻镗类夹具在机床上安装时做基准找正用。(4)夹具体 夹具体也称为夹具本体，用于将各种元件，装置连于一体，并通过它将整个夹具安装在机床上，一般采用铸铁制造，它是保证夹具的刚度和改善夹具动力学特性的重要部分。如果夹具体的刚性不好，加工时

39、将要引起较大的变形和震动，产生较大的加工误差。5.1.2机床夹具的类型机床夹具的种类很多，形状千差万别，为了设计和制造方便，一般按某一属性进行分类，如按所使用的机床分：车床夹具，铣床夹具，镗床夹具，磨床夹具和钻床夹具。5.2夹紧方案和夹紧元件的设计工件在切削过程中会受到切削力、惯性力等作用，因此必须夹紧以保证定位，典型的夹紧装置是由夹紧元件、中间传力机构和动力源装置所组成。夹紧元件是执行夹紧的最终元件，是直接与零件接触来完成夹紧的。中间传力机构是传传递动力源装置的力到夹紧元件来完成夹紧，它可以改变夹紧力的大小、方向和使夹紧具有自锁性能。动力装置是产生夹紧力的动力源，所产生的力称为原始力。夹紧装

40、置在夹紧过程中有一定的要求：(1)夹紧装置应保证工件定位，而不能破坏工件的定位。(2)夹紧力的大小应能保证工件在加工时的位置不变，同时又不能使工件产生变形。(3)夹紧力的方向应和切削力方向相应，使夹紧力减小。(4)夹紧装置的动作应迅速、方便、安全。(5)夹紧装置的结构应简单、合理、制造方便。由于该道工序是钻顶面7的6个螺纹底孔，此零件属于中批量生产，并且切削力较小，所以力求夹具设计简单，降低成本的原则。本夹具采用手动夹紧。5.3夹具的性能及优点 (1)刚性好 该夹具在高转速、大吃刀的情况下不会产生振动，自动定心效果优于三爪卡盘。套筒用铸铁件制造，无薄弱环节。整个机构不存在刚性不足、偏载和偏心现

41、象。(2)应用围广 此夹具更换不同直径的弹簧套筒，可以加工不同直径的同类产品，通用性好。(3)精度保证较高5.4夹具体的设计夹具体的设计是整个夹具的基础零件，定位元件、夹紧装置、连接元件、导向元件或对刀装置等都要求装在它上面，因此夹具体是一个复杂而又重要的零件，而且必须满足一定的要求：1）夹具体要有足够的刚度，承受夹紧力及加工时的切削力，一般夹具体为铸件，但也可是焊接件。2）夹具体一般应考虑搬运的吊装问题，以方便夹具的安装对于小规模当然可以不考虑吊装，但也应该考虑搬运的问题。3）夹具体上应考虑排屑和清理切屑方便。4）夹具体的结构尺寸应考虑夹具体的稳定性，夹具底面可以做的稍大些。 结论本课题设计的顶面钻孔组合机床机械系统用于加工气缸体的6个孔。在开发过程中，针对加工过程中存在的难点进行了钻研。在钻床的设计上采取了一系列的措施，保证了被加工孔的加工精度。主要完成了以下工作：1.对气缸体孔的加工工艺进行了分析研究，明确了6个孔加工的技术要求和工艺要点。2.恰当地选择了机床的切削参数，动力头及液压滑台驱动机构的结构参数。3.采用Z轴液压滑台驱动动力头和多轴箱实现进给。4.设计了稳定可靠的多轴箱和钻模板，从而保证了被加工孔的精度要求。5.根据通用、经济的原则，选择了刀具，满足了工艺的需要。设计的钻孔组合机床