机械毕业设计（论文）-箱式类零件钻削组合机床设计【全套图纸】 .doc

箱体类零件钻削组合机床设计专 业：机械设计制造及其自动化学 生：指 导 教 师：完 成 日 期：2014年5月15日扬州大学机械工程学院中文摘要 组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定外形和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。 设计组合机床之前需要零件分析，了解所欲加工零件的加工特点，精度和技术要求。然后制定工艺方案，必须计算分析被加工零件图，并深入了解零件的形状、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，生产率要求等等。最终确定零件在组合机床上完成加工时的定位基准以及零件的加工工艺方案。各方面准备做好以后进行组合机床设计三图一卡设计，包括零件图绘制零件工序图、零件加工示意图、机床尺寸联系图、制机床生产率计算卡。最后根据主轴结构形式和动力设计并设计主传动系统总体结构，进行主轴箱设计，确定齿轮齿数、齿轮直径、齿轮中心距、轴、轴承等等，绘制主轴箱草图。全套图纸，加153893706关键字：组合机床，工艺，三图一卡，主轴箱abstractmodular machine tool is based on common components, with special components designed according to workpiece specific shape and process and fixture, consisting of semi-automatic or automatic machine tool.analysis on parts is needed before the design of modular machine tool, understanding to the components processing features, precision and technology.then the process plan, we must analysis the parts to be machined, and a deeper understanding of parts of the shape, size, material, hardness, stiffness, structural characteristics of processing parts of the machining accuracy, surface roughness, and the positioning, clamping method, technological process, the cutter and cutting parameter, productivity and so on. ultimately determine the parts processed in modular machine when the locating datum and machining process.all ready to do a good job after lathe design - the three charts card design, including the parts drawing process map parts, machining sketch, machine size contact map, making machine productivity calculation card.finally, according to the main structure and dynamic design and structure design of main transmission system, the design of spindle box, determine the number of gear teeth, gear, gear center distance, shaft diameter, bearing, spindle box sketch drawing.keywords: combination of machine tools, process, three charts card, spindle box目录中文摘要 abstract 第一章 概述11.1 组合机床概述 11.2 组合机床的发展 11.3 组合机床的特点 11.4 组合机床的设计方法 21.5 组合机床设计的目的、要求 31.5.1 设计的目的 31.5.2 设计要求 31.6 本课题任务的内容和要求 4第二章 组合机床方案的制定5 2.1制定工艺方案 52.1.1被加工零件的特点 52.1.2被加工零件的加工精度 5 2.1.3加工孔的主要技术要求 52.1.4定位基准及夹紧点的选择 52.1.5确定工艺方案的原则及注意问题 52.1.6零件的生产批量 7第三章 确定切削用量及选择刀具 93.1选择切削用量 93.2确定切削力、切削扭矩、切削功率 103.3选择刀具结构 11第四章 钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制 134.1被加工零件工序图 134.1.1被加工零件工序图的作用及内容 134.2加工示意图 144.2.1加工示意图的作用和内容 144.2.2绘制加工示意图之前的有关计算 144.3机床联系尺寸图 174.3.1联系尺寸图的作用和内容 174.3.2选用动力部件 174.3.3配套支承部件的选用 194.3.4确定装料高度 204.3.5确定多轴箱轮廓尺寸 204.4生产率计算卡 21第五章 多轴箱的设计 195.1主轴箱的设计步骤和内容 245.1.1 主轴箱所需动力的计算 245.1.2 主轴箱传动设计 255.1.3 拟定主轴箱传动系统. 265.2 轴的具体设计285.3传动零件的校核 315.4绘制传动系统图 35第六章 工作总结和展望 36参考文献38致 辞 39附 录40v吴一非 箱体类零件钻削组合机床设计第一章 概述1.1 组合机床概述组合机床是以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。其中大量通用部件包括：单轴工艺切削头、传动装置、动力箱、进给滑台等动力部件，以及用以安装动力部件的支撑部件如侧底座、中间底座等。1.2 组合机床的发展最早的组合机床是1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。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，1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。在我国，组合机床发展已有28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、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。1.3 组合机床的特点组合机床与一般专用机床相比较,具有如下特点: （1）组合机床自动化程度高,便于维修,通用的易耗易损件可以提前准备,必要时甚至可以改换整个通用部件。（2）设计与制造周期短。这是因为组合机床的通用化程度高,通用部件、通用零件和标准件约占7090,其中许多是预先制造好的,在制造新机床时可以根据需要选用。需要设计、制造的只是少量专用零部件。（3）组合机床的通用零部件,是经过生产实践考验多次反复修改定型的,因而结构的可靠性和工艺性较好,使用性能较稳定,有利于稳定地保证加工质量。（4）组合机床的通用零部件都己标准化、系列化,因而可以组织成批生产,这样不仅可提高制造精度,而且可以降低机床的成本,加快专用机床制造的速度。（5）便于产品更新。当改变加工对象时,通用部件可以重新利用,改装成新的专用机床。但由于组合机床的通用部件不是为某一种机床设计的,具有较广的适应性,而且规格也有限,这样就使组合机床的结构较一般专用机床稍为复杂。组合机床改装时,约有10%20的零件不能利用,改装劳动量也较大。图1-1表示由通用部件和少量专用部件组成的卧式组合机床。图1-1 卧室组合机床及其组成部件1-中间底座；2-夹具；3-主轴箱；4-动力箱5-滑台；6-滑座；7-床身（侧底座）1.4 组合机床的设计方法组合机床的设计，目前基本上有两种情况：其一，是根据具体加工对象的具体情况进行专门设计，这是当前最普遍的做法。其二，随着组合机床在我国机械行业的广泛使用，广大工人总结自己生产和使用组合机床的经验，发现组合机床不仅在其组成部件方面有共性，可设计成通用部件。而且一些行业的或完成一定工艺范围的组合机床是极其相似的，有可能设计为通用的组合机床，这种机床称为“专能组合机床”。这种专能组合机床就不需要每次按具体加工对象进行专门设计和生产，而是可以设计为通用品种，组织成批生产，然后按被加工零件的具体需要，配以简单的夹具及刀具，即可组成加工一定对象的高效设备。组合机床的设计步骤：（1）制定工艺方案。要深入现场，了解被加工零件的加工特点、精度和技术要求、定位夹压情况以及生产率的要求等。确定在组合机床上完成的工艺内容及其加工方法。这里要确定加工工步数，决定刀具的种类和型式。（2）机床结构方案的分析和确定。根据工艺方案确定机床的型式和总体布局。在选择机床配置型式时，既要考虑实现工艺方案，保证加工精度、技术要求及生产效率；又要考虑机床操作、维护、修理是否方便，排屑情况是否良好；还要注意被加工零件的生产批量，以便使设计的组合机床符合多快好省的要求。（3）组合机床总体设计。这里要确定机床各部件间的相互关系，选择通用部件和刀具的导向，计算切削用量及机床生产率。绘制机床的总联系尺寸图及加工示意图等。（4）组合机床的部件设计和施工设计。制定组合机床流水线的方案时，与一般单个的组合机床方案有所不同。在流水线上由于工序的组合不同，机床的型式和数量都会有较大的变化。因此，这是应按流水线进行全面考虑，而不应将某一台或几台机床分裂开来设计。即使暂时不能全面地进行流水线设计，制定方案时也应该综合研究，才能将工序组合得更为合理，更可靠地满足工件的加工要求，用较少的机床完成较多的工作，也为进一步发展创造了有利条件。1.5 组合机床设计的目的、要求 1.5.1 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，并培养了自己具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。1.5.2 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。“质优价廉”才会受到用户的欢迎，在国内和国外市场上才有竞争力。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。1.6 本课题任务的内容和要求 本课题研究的内容是汽车传动壳体螺纹攻丝组合机床设计，包括：工序图、加工示意图、机床联系尺寸图的设计，机床生产率计算卡的制定，主轴箱结构设计。图1-2 加工图第二章 组合机床的工艺方案制定2.1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，生产率要求等等。并查阅有关技术资料，制定出合理的工艺方案。根据被加工被零件（箱体）的才（图2-1），加工四个螺纹底孔的工艺过程。2.1.1被加工零件的特点此箱体的材料是ht200、硬度hb170-241，孔的位置分配不规则，孔的直径为5mm。采用多孔同步加工，此零件的加工特点是中心线与定位基准平面是垂直的，并且定位基准面是水平的。孔的分布不规则，工件比较小，可一次钻完，因而适合选择卧式双工位钻床。2.1.2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加工工序及应保证的加工精度，工件各孔间的位置精度为0.15mm,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ra3.2um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。被加工零件图如图2-1所示。 2.1.3加工孔的主要技术要求：加工8个m5螺纹底孔的孔；孔的位置度公差为0.15mm；工件材料为ht200，hb170241；要求生产纲领为（考虑废品及备品率）年产量7万件，单班制生产。2.1.4定位基准及夹紧点的选择 加工此箱体的孔，以底面的两个对角楞来限制x、y方向上的自由度。 由于夹具的使用在本设计中没有考虑，因此在设计时就认为是人工夹紧。 2.1.5确定工艺方案的原则及注意问题加工该孔时，孔的位置度公差为0.15mm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：一次性加工螺纹底孔，孔径为5 粗、精加工工序的安排 必须根据零件的生产批量、加工精度、技术要求进行全面分析，按照经济地满足加工要求的原则，合理解决粗加工和精加工工序的安排。不要不分具体情况而一律粗、精加工工序合并的做法。一般在大批大量生产中，确定工艺流程宜、精工序分开进行，其优点是： a）工件能得到较好的冷却，有利于减少热变形及内应力变形的影响，对精度要求高的零件，更需要如此安排。 b）可避免粗加工振动对于精度、表面粗糙度的影响。 c）有利于精加工机床保持持久的精度。 d）使机床机构简单，便于维修、调整。但是，粗、精加工工序分开，将使机床台数增多。当工件生产批量不大时，由于机床负荷率低，则经济性不好。因此，在能够保证加工精度前提下，有时也采取粗、精加工合并在同一台机床上进行的工艺方案。但须采取措施，尽量减少由此而带来的不利影响。例如使大量切除余量和有铸造黑皮的第一道工序与最后一道精加工工序不同的夹压力；若工件一次安装，也应使粗、精加工工序分别具有不同夹压力。 工序集中与分散的处理 工序集中是机械加工近代的主要发展方向之一。组合机床也正是基于工序集中的工艺原则发展起来的，即运用多种不同刀具，采用多面、多工位和复合刀具等方法，在一台机床上对一个或几个零件完成复杂的工艺过程，从而有效地提高生产率，取得更好的技术经济效果。 但也应当看到，工序集中程度的提高也会带来下述一些问题： 工序过分集中会使机床结构复杂，刀具数量增加，机床大而笨重，调整使用不便，可靠性降低，反而影响生产率的提高。 工序过分集中导致切削负荷加大，往往由于工件刚性不足及变形等影响加工精度。因此，提高工序集中程度时，应注意：（a）适当考虑单一工序。即把相同工序内容的工序集中在同一台机床或同一工位上加工。例如，通常把箱体零件上的大量螺孔攻丝工序集中在一台攻丝机床上，而不与大量钻、镗工序集中在同一个多轴或同一台机床上进行，这样会使机床更为简单合理。（b）相互间有位置精度要求的工序应集中在同一个工位或同一台机床上加工。例如，箱体零件各面上的孔，相互间有位置精度要求时，其孔的精加工应集中在同一台机床上一次安装并完成加工。一般来说，对这些孔的粗加工也应集中在一台机床上进行，这可以使得精加工余量分布均匀，以利于保证加工精度（c）大量的钻、镗工序最好分开，不要集中在同一个多轴箱完成。这是因为，钻孔与镗孔直径不一样，主轴转速也就相差很大，导致多轴箱的传动链复杂和设计困难。同时，大量钻孔会产生很大轴向力，有可能使工件变形而影响镗孔精度；而且，粗镗孔振动较大又会影响钻孔，甚至会造成小钻头的损坏和折断。（d）确定工序集中时，必须充分考虑零件是否会因刚性不足而较大的切削力、夹压力下变形对加工精度带来不利影响。（e）工序集中时，必须考虑前述粗、精加工工序的合理安排及由于多轴箱结构及设置导向的需要。主轴排列不宜过密，否则会造成机床、刀具调整不便、加工精度、可靠性及生产率低的不良后果。 2.1.6零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7万件，从工件外形及轮廓尺寸，为了减少加工时间，采用多轴头以提高利用率。综上所述：通过对箱体零件的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技术要求、定位、夹紧方式、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，最终决定设计四轴头单工位同步钻床。 图2-1 零件图第三章 确定切削用量及选择刀具3.1选择切削用量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不同转速和不同的每转进给量（mm/r）与其适应。以满足不同直径的加需要，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）表3.1 钻孔切削速度加工材料 铸铁 刚及其合金 铝及其合金切削速度v(m/min)16-2418-2520-50表3.2钻孔进给量加工材料 铸铁 刚及其合金 铝及其合金进给量f(m/min)0.07-0.120.05-0.10.03-0.2表3.3加工孔的加工精度和表面粗糙度项目 加工工序 钻孔 扩孔 走刀次数 1 1 加工条件 事先未加工的孔 表面粗糙度ra(m) 6.312.5 6.312.5 孔的精度等级 h12 h11 孔中心对名义位置的偏移量（mm） 0.150.25 0.100.15 对基准面的平行度和垂直度（mm） 0.10 0.08 对其他孔中心线的垂直度（mm） 0.20 0.16 注：平行度和垂直度对于钻孔、扩孔和铰孔是指100mm长度上的。 根据对我国使用组合机床的调查，加工铸铁件的某些主要工序所能达到的精度和表面粗糙度如：钻孔 加工直径在40mm以下，一般为实心铸件扩、铰工序之前钻削底孔或螺纹底孔，精度可达到it10it11,表面粗糙度ra6.312.5m.由于箱体孔的加工精度、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，见p130表6-11由查表的方法查得：钻头直径d=5mm,铸铁hb175255、进给量f=0.07mm/r、切削速度v=12m/min、转速n=764r/min3.2确定切削力、切削扭矩、切削功率根据选定的切削用量（主要指切削速度v及进给量f）确定切削力，作为选择动力部件（滑台）及夹具设计的依据；确定切削扭矩，用以确定主轴及其它传动件（齿轮，传动轴等）的尺寸；确定切削功率，用以选择主传动电动（一般指动力箱）功率，通过查表计算如下：布氏硬度：hb = hbmax(hbmaxhbmin) =200(200160) =186.67切削力：=26 =356.96n切削扭矩：=10 =584.48nmm切削功率：= =584.4824/(97403.145) =0.092 kw 式中：hb布氏硬度 f切削力（n） d钻头直径（mm） f每转进给量（mm/r） t切削扭矩(nmm) v切削速度（m/min） p切削功率(kw)3.3选择刀具结构根据工艺要求及加工精度不同，组合机床采用的刀具有：一般简单刀具（标准刀具）、复合刀具及特种刀具。选择刀具结构应注意一些问题：（1）只要条件允许，为使工作可靠，结构简单、应尽量选择标准刀具和简单刀具。采用此类刀具的特点是加工一个零件所需要的工位数或机床台数多。（2）为提高工序集中程度或保证加工精度，采用先后加工或同时加工两个或两个以上表面的复合刀具。(3) 选择刀具结构时，还必须认真分析被加工零件材料特点。如加工硬度较高的铸铁或刚件时，为提高刀具耐用度，减少换刀时间，宜采用多刃铰刀或多刃镗刀头加工，以解决断屑及排屑问题。根据上述要求选取钻孔刀具。箱体的布氏硬度在hb170241，孔径d为5mm，刀具的材料选择高速钢钻头（w18cr4v），为了使工作可靠、结构简单、刃磨简单，选择标准5的麻花钻。如图3-1图3-1 麻花钻第四章 钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制 “三图一卡”是指被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率卡。4.1被加工零件工序图4.1.1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，是制造、使用、检验和调整机床的重要技术文件。图上主要内容：被加工零件的形状，主要外廓尺寸和本机床要加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形位精度等技术要求，以及对上道工序的技术要求等。本工序所选定的定位基准、夹紧部位及夹紧方向。加工时如需要中间向导，应表示出工件与中间向导有关部位结构和尺寸，以便检查工件、夹具、刀具之间是否相互干涉。被加工零件的名称、编号、材料、硬度及被加工部位的加上余量等。为了使被加工零件工序图清晰明了，绘制时，应按一定的比例，选择足够的视图。箱体用钻孔组合机床的被加工零件工序图如22所示。图41工序图4.2加工示意图4.2.1加工示意图的作用和内容加工示意图是被加工零件工艺方案在图样上的反映，表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具的布置以及工件、夹具、刀具的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等，是刀具、夹具、多轴箱、电气和液压系统设计选择动力部件的主要依据，是整台组合机床布局形式的原始要求，也是调整机床和刀具所必需的重要文件。在图上应标注的内容：机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程。工件、夹具、刀具及多轴箱端面之间的距离等。主轴的结构类型，尺寸及外伸长度；刀具类型，数量和结构尺寸、接杆、导向装置的结构尺寸。4.2.2绘制加工示意图之前的有关计算刀具的选择 刀具选择考虑加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生产率要求等因素。选择锥柄麻花钻头。 导向套的选择 在组合机床上加工孔，除用刚性主轴的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取决于夹具导向。因此正确选择导向装置的类型，合理确定其尺寸、精度，是设计组合机床的重要内容。选择导向类型 根据刀具导向部分直径d=5mm和刀具导向的线速度v=24m/min，选择固定式导向。导向套的参数 根据刀具的直径选择固定导向装置，如图42所示：固定导向装置的标准尺寸如下表：表21 固定导向装置的标准尺ddd1d2ll1d3l5101518203m68固定装置的配合如下表：表22 固定装置的配合导向类别工艺方法d刀具导向部分外径固定导向钻孔h7/h6h7/h6g6图42固定导向装置初定主轴类型、尺寸、外伸长度因为轴的材料为40cr，剪切弹性模量g=81.0gpa,刚性主轴取14,所以b取2.316，根据刚性条件计算主轴的直径为：t=584.48 nmmdb=11.4mm式中：d轴直径（mm） t轴所承受的转矩（nmm）b系数本设计中所有主轴直径皆取d=32mm,主轴外伸长度为：l=115mm，d/为32/20选择刀具接杆 由以上可知，多轴箱各主轴的外伸长度为一定值，而刀具的长度也是一定值，因此，为保证多轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置，就需要在主轴与刀具之间设置可调环节，这个可调节在组合机床上是通过可调整的刀具接杆来解决的,连接杆如图43所示，图43连接杆连接杆上的尺寸d与主轴外伸长度的内孔d配合，因此，根据接杆直径d选择刀具接杆参数如表23所示：表23 可调接杆的尺寸d(h6)d1(h6)d2l4l1l2l320tr201.5莫氏1号12.065188404675确定加工示意图的联系尺寸从保证加工终了时主轴箱端面到工件端面间距离最小来确定全部联系尺寸，加工示意图联系尺寸的标注如图23所示。其中最重要的联系尺寸即工件端面到多轴箱端面之间的距离,它等于刀具悬伸长度、螺母厚度、主轴外伸长度与接杆伸出长度（可调）之和，再减去加工孔深度和切出值。工作进给长度的确定 如图2-6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=7mm，切出长度=1/3d+(38)=1/3*5 +8 9mm,所以=10+16+9=35mm.快进长度的确定 考虑实际加工情况，在未加工之前，保证工件表面与刀尖之间有足够的工作空间，也就是快速退回行程须保证所有刀具均退至夹具导套内而不影响工件装卸。这里取快速退回行程为155mm，快退长度等于快速引进与工作工进之和，因此快进长度15535=120mm. 图44 工作进给长度综上图45为箱体上8孔卧式钻床加工示意图图45加工示意图4.3机床联系尺寸图4.3.1联系尺寸图的作用和内容联系尺寸图用来表示机床各组成部件的相互装配和运动关系，以检验机床各部件的相对位置及尺寸联系是否满足要求，通用部件的选择是否合适，并为进一步开展主轴箱、夹具等专用部件、零件的设计提供依据。联系尺寸图也可以看成是简化的机床总图，它表示机床的配置型式及总体布局。机床联系尺寸图的内容包括机床的布局形式，通用部件的型号、规格、动力部件的运动尺寸和所用电动机的主要参数、工件与各部件间的主要联系尺寸，专用部件的轮廓尺寸等。4.3.2选用动力部件选用动力部件主要选择型号、规格合适的动力滑台、动力箱。滑台的选用 通常根据滑台的驱动方式、所需进给力、进给速度、最大行程长度和加工精度等因素来选用合适的滑台。驱动形式的确定 根据对液压滑台和机械滑台的性能特点比较，并结合具体的加工要求，使用条件选择hy系列液压滑台。确定轴向进给力 滑台所需的进给力 =4356.96=1426.38n 式中：各主轴加工时所产生的轴向力由于滑台工作时，除了克服各主轴的轴的向力外，还要克服滑台移动时所产生的摩擦力。因而选择滑台的最大进给力应大于1.5kn确定进给速度 液压滑台的工作进给速度规定一定范围内无级调速，对液压滑台确定切削用量时所规定的工作进给速度应大于滑台最小工作进给速度的0.51倍;液压进给系统中采用应力继电器时，实际进给速度应更大一些。本系统中进给速度=nf=7640.07=53.50mm/min。所以选择1hy25ia液压滑台。确定滑台行程 滑台的行程除保证足够的工作行程外，还应留有前备量和后备量。前后备量的作用是动力部件有一定的向前后移动的余地，以弥补机床的制造误差以及刀具磨损后能向前调整。本系统前备量为20mm， 1hy25ia液压滑台的工作行程由查表可取250mm，工作行程=快进行程+工进行程+前备量+后备量，即250=120+35+20+后备量，所以后备量取75mm。由下式估动力箱的选用 动力箱主要依据多轴所需的电动机功率来选用，在多轴箱没有设计之前，可算 40.0920.8 0.46kw式中：多轴箱传动效率，加工黑色金属时0.80.9；有色金属时0.70.8，本系统加工ht200，取0.8动力箱的电动机功率应大于计算功率，并结合主轴要求的转速大小选择。因此，选用电动机型号为y90s-4的1td16 ib型动力箱。查表5-38主要技术参数如表2-4主电机传动型号转速范围（r/min）主电机功率（）电机转速输出转速y90s-414009201.1综上数据选择如图4-6所示数据关系及其标准件的选择：图4-6动力部件及其滑台4.3.3配套支承部件的选用滑台侧底座1cc251各尺寸见图4-7图4-7滑台侧底座4.3.4确定装料高度装料高度指工件安装基面至机床底面的垂直距离，在现阶段设计组合机床时，装料高度可视具体情况在h5801060mm之间选取，本系统取装料高度为810mm。如图4-8图4-8装料高度4.3.5确定多轴箱轮廓尺寸多轴箱宽度b、高度h的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关，可按下式确定： b=b+2b1=40+2*100=240mm h1=h2+h-(0.5+h3+h4)=11+810-(0.5+250+560)=10.5mmh=h+h1+b1=50+10.5+100=160.5mm 多轴箱宽度和高度按标准尺寸中选取。计算时，多轴箱的宽度b和高度h可确定为：b=320mm h=320mm根据上述计算值，按主轴箱轮廓尺寸系列标准，最后确定主轴箱轮廓尺寸bh=320 mm320 mm。如图4-9图4-9多轴箱综上图4-10为机床联系尺寸图图4-10机床联系尺寸图 4.4生产率计算卡生产率计算卡是反映所设计机床的工作循环过程、动作时间、切削用量、生产率、负荷率等技术文件，通过生产率计算卡，可以分析拟定的方案是否满足用户对生产率及负荷率的要求。计算如下：切削时间： t切= l/vf+t停 = 35/53.515/764 =0.67 min式中：t切机加工时间（min） l工进行程长度（mm） vf 刀具进给量（mm/min） t停死挡铁停留时间。一般为在动力部件进给停止状态下，刀具旋转515 r所需要时间。这里取15r 辅助时间 t辅 = +t装 = （155+120）/12000+1.5 = 1.50min 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（mm/min） t装 装卸工件时间（min）一般为0.51.5min,取1.5min机床生产率 q1 = 60/t单 = 60/（t切+t辅） =60/（0.8+1.5） =26.09 件/h机床负荷率按下式计算 = q1/q100% = q1tk/a100% =26.091950/70000100% =72.7% 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 =1950h表25 生产率计算卡被加工零件图号毛坯种类铸件名称箱体毛坯重量材料ht200 jb297-62硬度hb170-241工序名称壳体螺纹底孔钻削工序号工时/min序号工步名称工作行程/mm切速/（mmin-1）进给量/（mmr-1）进给量/（mmmin-1）工进时间辅助时间1按装工件0.52工件定位夹紧0.253z轴快下120120.0114z轴工进350.0753.50.675z轴暂停0.036z轴快退155120.0137工件松开0.258卸下工件0.5备注1、主轴转速764r/min2、一次安装加工完一个工件累计0.671.554单件总工时2.22机床生产率26.09件/h理论生产率35.90件/h负荷率72.7%第五章 多轴箱的设计5.1主轴箱的设计步骤和内容（1）主轴结构形式的选择可参考组合机床设计简明手册表主轴联系尺寸轴的直径为15mm。（2）齿轮模数m（单位为）一般用类比法确定，也可按公式估算，即： （0-32）=2式中 p齿轮所传递的功率，单位为kw； z一对啮合齿轮中的小齿轮齿数； n小齿轮的转速，单位为r/min。主轴箱中的齿轮模数常用2、2.5、3、3.5、4几种。为便于生产，同一主轴箱中的模数规格最好不要多于两种。由计算并选择m2；动力箱过来与主轴啮合的那对齿轮模数取3。5.1.1 主轴箱所需动力的计算主轴箱的动力计算包括主轴箱所需要的功率和进给力两项。传动系统确定之后，主轴箱所需功率p主轴箱按下列公式计算： p主轴箱= p切削+ p空转+ p损失式中 p切削切削功率，单位为kw； p空转空转功率，单位为kw； p损失与负荷成正比的功率损失，单位为kw。每根主轴的切削功率，由选定的切削用量按公式计算或查图表获得；每根轴上的功率损失，一般可取所传递的1%。主轴箱所需的进给力f主轴箱（单位为n）可按下式计算： 式中 fi各主轴所需的轴向切削力，单位为n。两侧计算如下：光孔切削力：f=26df0.8hb0.6=26x5x0.10.8x2000.6=493.4n螺纹底孔：f=26df0.8hb0.6=26x4.9x0.10.8x2000.6=483.56nf左=493.4+483.56x4=2427.7n实际上，为克服滑台移动引起的摩擦阻力，动力滑台的进给力应大于f主轴箱。故选取hy25滑台，其最大进给力是8000n，是符合条件的。主轴的工序内容，切削用量及主轴尺寸及动力部件的型号和性能参数如表 26所示：表26 主轴外尺寸及切削用量轴号主轴外伸尺寸工序内容切削用量d/dln（r/min）v(m/min)f(mm/r)vf(mm/min)1、2、3、432/20115钻5764120.0753.50注：1被加工零件编号及名称：箱体；材料：ht200 jb297-62；硬度: hb170-2412动力部件型号：1td16 ib动力箱，电动机型号y90s-4的；功率p1.1 kw。5.1.2 主轴箱传动设计主轴箱传动设计，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，把驱动轴与各主轴连接起来，使各主轴获得预定的转速和转向。（1）对主轴箱传动系统