机械毕业设计（论文）-离合器压盘螺纹孔攻丝组合机床设计【全套图纸】

湖北工业大学本科毕业设计（论文） 摘 要 I 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、 大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。 本文对离合器压盘螺纹孔的加工工艺进行了详细的分析，就其孔的加工提出 了“一次装夹，单工位加工，达到产品图样的精度要求”的思路。根据这一思路 设计了四轴头单工位攻丝组合机床。 该组合机床由立柱、立柱底座、中间底座、液压滑台、动力箱、多轴箱等组 成。本文对各部分的设计进行了详细的计算和论证。 关键词 组合机床,离合器压盘,主轴箱,夹具 全套图纸，加全套图纸，加 153893706153893706 湖北工业大学本科毕业设计（论文） 摘 要 II ABSTRACT The 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 This paper analyzes the manufacturing process detail of threading holes of a disc. The idea is once clamping the work. The accuracy can be satisfied the demand of drawing. According above idea, the 4-spindle modular machine tool has been designed. This paper presents the design and calculating of each part of this machine tool. Key words Modular machine tool, Clutch plate 攀枝花学院本科毕业设计（论文） ABSTRACT II 目 录 摘摘 要要I ABSTRACTII 1 绪论绪论.1 1.11.1 机床在国民经济的地位及其发展简史机床在国民经济的地位及其发展简史.1 1.21.2 组合机床的国内、外现状组合机床的国内、外现状.2 1.2.1 国内组合机床现状.3 1.2.2 国外组合机床现状.4 1.31.3 机床设计的目的、要求机床设计的目的、要求.5 1.3.1 设计的目的.5 1.3.2 设计要求.5 2 总体方案设计总体方案设计.6 2. 工艺方案工艺方案6 2.22.2 配置形式配置形式.6 2.2.1 确定组合机床的配置形式和结构方案.6 2.32.3 “三图一卡三图一卡”的编制的编制.7 2.3.1.被加工零件图.7 2.3.2 加工示意图.8 2.3.3 绘制加工示意图的有关计算.8 2.3.5 机床联系尺寸图.12 2.3.6 生产率卡.16 3.主轴箱设计主轴箱设计20 3.1 绘制主轴箱设计原始依据图绘制主轴箱设计原始依据图20 3.2 主轴结构形式的选择及动力计算主轴结构形式的选择及动力计算.22 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目录 2 3.2.1 初步确定齿轮模数22 3.2.2 主轴箱的动力计算22 3.33.3 传动系统的设计与计算传动系统的设计与计算23 3.3.1 传动系统设计23 3.3.2 验算各主轴转速.24 3.43.4 主轴箱的坐标计算主轴箱的坐标计算25 3.4.1 计算各传动轴的坐标.25 3.4.2 绘制坐标检查图25 3.53.5 主轴箱总图设计主轴箱总图设计.26 3.5.1 主视图和侧视图.26 3.5.2 展开图.27 3.5.3 主轴和传动轴装配表27 4 4 夹具设计夹具设计29 4.14.1 机床夹具的概述机床夹具的概述.29 4.1.1 机床夹具的组成.29 4.1.2 机床夹具的类型.29 4.24.2 工件的定位和夹具的定位设计工件的定位和夹具的定位设计.29 4.34.3 夹紧方案的设计夹紧方案的设计.29 结论结论31 参考文献参考文献.32 致谢致谢33 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目录 3 1 绪论 1.1 机床在国民经济的地位及其发展简史 现代社会中，人们为了高效、经济地生产各种高质量产品，日益广泛的使用 各种机器、仪器和工具等技术设备与装备。为制造这些技术设备与装备，又必须 具备各种加工金属零件的设备，诸如铸造、锻造、焊接、冲压和切削加工设备等。 由于机械零件的形状精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法 来达到，特别是形状复杂、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在 机床上经过几道甚至几十道切削加工工艺才能完成。因此，机床是现代机械制造 业中最重要的加工设备。在一般机械制造厂中，机床所担负的加工工作量，约占 机械制造总工作量的 40%60%，机床的技术性能直接影响机械产品的质量及其 制造的经济性，进而决定着国民经济的发展水平。可以这样说，如果没有机床的 发展，如果不具备今天这样品种繁多、结构完善和性能精良的各种机床，现代社 会目前所达到的高度物质文明将是不可想象的。 一个国家要繁荣富强，必须实现工业、农业、国防和科学技术的现代化，这 就需要一个强大的机械制造业为国民经济各部门提供现代化的先进技术设备与装 备，即各种机器、仪器和工具等。然而，一个现代化的机械制造业必须要有一个 现代化的机床制造业做后盾。机床工业是机械制造业的“装备部” 、 “总工艺师” ， 对国民经济发展起着重大作用。因此，许多国家都十分重视本国机床工业的发展 和机床技术水平的提高，使本国国民经济的发展建立在坚实可靠的基础上。 机床是人类在长期生产实践中，不断改进生产工具的基础上生产的，并随着 社会生产的发展和科学技术的进步而渐趋完善。最原始的机床是木制的，所有运 动都是由人力或畜力驱动，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它们实 际上并不是一种完整的机器。现代意义上的用于加工金属机械零件的机床，是在 18 世纪中叶才开始发展起来的。当时，欧美一些工业最发达的国家，开始了从工 场手工业向资本主义机器大工业生产方式的过渡，需要越来越多的各种机器，这 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 绪 论 1 就推动了机床的迅速发展。为使蒸汽机的发明付诸实用，1770 年前后创制了镗削 蒸汽机汽缸内孔用的镗床。1797 年发明了带有机动刀架的车床，开创了用机械代 替人手控制刀具运动的先声，不仅解放了人的双手，并使机床的加工精度和工效 起了一个飞跃，初步形成了现代机床的雏型。续车床之后，随着机械制造业的发 展，其他各种机床也陆续被创制出来。至 19 世纪末，车床、钻床、镗床、刨床、 拉床、铣床、磨床、齿轮加工机床等基本类型的机床已先后形成。 上世纪初以来，由于高速钢和硬质合金等新型刀具材料相继出现，刀具切削 性能不断提高，促使机床沿着提高主轴转速、加大驱动功率和增强结构刚度的方 向发展。与此同时，由于电动机、齿轮、轴承、电气和液压等技术有了很大的发 展，使机床的转动、结构和控制等方面也得到相应的改进，加工精度和生产率显 著提高。此外，为了满足机械制造业日益广阔的各种使用要求，机床品种的发展 也与日俱增，例如，各种高效率自动化机床、重型机床、精密机床以及适应加工 特殊形状和特殊材料需要的特种加工机床相继问世。50 年代，在综合应用电子技 术、检测技术、计算技术、自动控制和机床设计等各个领域最新成就的基础上发 展起来的数控机床，使机床自动化进入了一个崭新的阶段，与早期发展的仅适用 于大批大量生产的纯机械控制和继电器接触器控制的自动化相比，它具有很高柔 性，即使在单件和小批生产中也能得到经济的使用。 综观机床的发展史，它总是随着机械工业的扩大和科学技术的进步而发展， 并始终围绕着不断提高生产效率、加工精度、自动化程度和扩大产品品种而进行 的，现代机床总的趋势仍然是继续沿着这一方向发展。 我国的机床工业是在 1949 年新中国成立后才开始建立起来的。解放前，由 于长期的封锁统治和 19 世纪中叶以后帝国主义的侵略和掠夺，我国的工农业生 产非常落后，既没有独立的机械制造业，更谈不上机床制造业。至解放前夕，全 国只有少数城市的一些规模很小的机械厂，制造少量简单的皮带车间、牛头刨床 和砂轮等；1949 年全国机床产量仅 1000 多台，品种不到 10 个。 解放后，党和人民政府十分重视机床工业的发展。在解放初期的三年经济恢 复时期，就把一些原来的机械修配厂改建为专业厂；在随后开始的几个五年计划 期间，又陆续扩建、新建了一系列机床厂。经过 50 多年的建设，我国机床工业 从无到有，从小到大，现在已经成门类比较齐全，具有一定实力的机床工业体系， 能生产 5000 多种机床通用品种，数控机床 1500 多种；不仅装备了国内的工业， 而且每年还有一定数量的机床出口。 我国机床行业的发展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，与 世界先进水平相比，还有较大差距。为了适应我国工业、农业、国防和科学技术 现代化的需要，为了提高机床产品在国际市场上的竞争能力，必须深入开展机床 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 绪 论 2 基础理论研究，加强工艺试验研究，大力开发精密、重型和数控机床，使我国的 机床工业尽早跻身于世界先进行列。 1.2 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（尤其是箱体零件加工）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。 1.2.1 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。 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。 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 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 绪 论 3 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。 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 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。 1.2.2 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： 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 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 绪 论 4 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。 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。 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。 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。 1.3 机床设计的目的、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。 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 绪 论 5 1.3.2 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。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。 2 总体方案设计 2. 工艺方案 根据工件示意图，工件材料 HT2040，HB170241。该零件主要是在工件单 面进行多孔加工，属大批量的中、小零件加工，因为是只完成攻丝工序，所以选 择单工位组合机床。工件安装在机床的固定夹具里，夹具和工件都固定不动。因 为被加工零件直径较大，厚度却较小。所以选择立式机床。 机床工作循环如下： 上料工件夹紧滑台快进滑台锁紧主轴启动攻丝靠模带 动丝锥工进主轴反转进给滑台快退丝锥后退滑台快退工件 松开下料 本设计是攻丝这一单一工序。 2.2 配置形式 零件加工工艺方案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。考虑到被加工的零件是钻 4 个 M8 螺孔，而且这 4 个螺孔是沿 301 圆周 方向性三等分平均分布，并针对零件的形状、大小、材料、硬度、刚性、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、现场的环境和条件、生产率要求等。 由于此设计是对 4 个 孔攻丝，用一个工位完成。 制定工艺方案 1)装卸、夹紧；2)攻丝。 2.2.1 确定组合机床的配置形式和结构方案 通常，在确定工艺方案的同时，也就大体上确定了组合机床的配置形式和结构 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 总体方案设 计 6 方案。但是还要考虑下列因素的影响。 . 加工精度的影响 工件的加工精度要求，往往影响组合机床的配置形式和结构方案，例如， 加工精度要求高时，应采用固定夹具的单工位组合机床，加工精度要求低时，可 采用移动夹具的多工位组合机床；工件各孔间的位置精度要求高时，应采用在同 一工位上对各孔同时精加工的方法；工件各孔同轴度要求高时，应单独采用精加 工等。 . 工件结构状况影响 工件的形状、大小和加工部位的结构特点，对机床的结构方案也有一定的影响。 例如，对于外形尺寸和重量较大的工件，一般采用固定夹具的单工位组合机床， 对多工序的中小型零件，则宜采用移动夹具的多工位组合机床；对于大直径的 深孔加工，宜采用具有刚性主轴的立式组合机床等。 . 生产率的影响 生产率往往是决定采用单工位组合机床、多工位组合机床还是组合机 床自动线的重要因素。例如，从其他因素考虑应采用单工位组合机床，但由于 满足不了生产率的要求，就不得不采用多工位组合机床，甚至自动线来进行加 工。而在多工位组合机床时，还要考虑：工位数不超过 23 个，并能满足生产 率要求时，应选用移动工作台式组合机床；工位数超过 4 个时才选用回转工作 台或鼓轮式组合机床。 . 现场条件的影响 使用组合机床的现场条件对组合机床的结构方案也有一定的影响。例如使 用单位的气候炎热，车间温度过高，使用液压传动机床不够稳定，则宜采用机 械传动的结构形式；使用单位刃磨刀具、维修、调整能力以及车间布置得情况， 都将影响组合机床的结构方案。 2.3 “三图一卡”的编制 编制“三图一卡”的工作内容包括：绘制被加工零件图、加工示意图、机床 联系尺寸图，编制生产率计算卡。 “三图一卡”是组合机床总体方案的具体体现。 2.3.1.被加工零件图 被加工零件图是根据选定的工艺方案，表明零件的形状、尺寸、硬度、以 及在所设计的组合机床上完成的工艺内容和所采用的定位基准、夹压点的图纸。 是组合机床设计的主要依据，也是制造、验收和调整机床的重要技术条件。 .在被加工零件图上标注的内容有： 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 总体方案设 计 7 a）加工零件的形状、主要轮廓尺寸和本机床要加工部位的尺寸、精度 、表面粗 燥度、形位精度等技术要求，以及对上道工序的技术要求等。 b）本工序所选定的定位基准，夹紧部位及夹紧方向。 c）被加工零件的名称、编号、材料、硬度及被加工部位的加工余量等。 遵循绘制被加工零件图的规定画出零件图见图 2.1。 图 2.1 2.3.2 加工示意图 加工示意图是被加工零件工艺方案在图案上的反应，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，使刀具、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 的重要技术文件。 在加工示意图在标注的内容有： 机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程。 工件、夹具、刀具及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸。 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；导向装置、 攻螺纹靠模装置的结构尺寸；刀具与导向装置的配合，刀具、主轴之间连接方式。 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 总体方案设 计 8 2.3.3 绘制加工示意图的有关计算 .刀具的选择 选择刀具，应考虑工艺要求与加工尺寸精度、工件材质、表面粗糙度及生产 率的要求。只要条件允许应尽量选用标准刀具。为了提高工序集中程度或满足精 度要求，可以采用复合刀具。孔加工刀具的长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾 端与导向套之间有 3050mm 距离，以便于排出切削和刀具磨损后又一定的向前 调整量。 所以，根据零件要加工的孔是 4 个 M8 螺孔，参照以上要求，依据加工 M8 螺 孔选择 M8 丝锥。 导向套的选择 a) 选择导向类型 组合机床加工孔时，除采用刚性主轴加工方案外，零件上孔的位置精度主要 靠刀具的导向装置来保证。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，也是绘制加工示意图时必须解决的问题。导 向装置有两大类，即固定式导向和旋转式导向。在加工孔径不大于 40mm 或摩擦 表面线速度小于 20m/min 时，一般采用固定式导向，刀具或刀杆的导向部分，在 导向套内即转动又作轴向移动。固定导向装置一般由中间套、可换导套华人压套 螺钉组成。中间套的作用是在可换导套磨损后，可较为方便的更换，不会破坏钻 模体上的孔的精度。所以本设计选择固定式导向套。 b) 确定导向数量、选择导向参数 导向数量应根据刀件形状、内部结构、刀具刚性、加工精度及具体加工情况 决定。通常对于小孔加工用单个导向加工。 导向的主要参数包括：导套的直径及公差配合，导套的长度、导套离工件端 面的距离等。导套的直径为 8mm，导套长度为（24）=1632，取 161ldmm 导套到工件端面的距离=8（工件材料为铸铁时）mm2ldmm 初定切削用量 查表 2.1 攻丝切削速度： 表 2.1 加工材料铸铁钢及其合金铝及其合金 切削速度 （米/分）v2.551.55515 因为加工材料是铸铁，所以初选 v 为 3 米/分。 由 计算出=119.37 1000 dn v n/minr 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 总体方案设 计 9 1122iinfnfnffv 各主轴转速（转/分） in 各主轴进给量（毫米/转）if 丝锥每分进给量（毫米/分）fv 得到 =119.37 fv/minmm 切削功率 9746 T v P D 查组合机床设计书表 3-19，3-20，3-21，3-22。得：加工 M8 螺纹，被 加工材料是铸铁时，攻丝主轴的直径是 17 ，扭矩是 5000mmN mm 由此得：=0.192 9746 T v P D kw 初定主轴类型、尺寸、外伸长度和选择接杆、浮动卡头 a)主轴类型 主轴型式主要取决于进给抗力和主轴-刀具系统结构上的需要。主轴尺寸规 格应根据选定的切削用量计算出切削扭矩 M，查组合机床设计书表 3-19，3- 20，3-21，3-22。得：加工 M8 螺纹，被加工材料是铸铁时，攻丝主轴的直径是 17mm，扭矩是 5000主轴类型为前后支承均为圆锥滚子轴承的主轴。攻丝N mm 靠模规格为 1。主轴外伸选长主轴。，接杆莫氏圆锥 1 30 ,115 15100 14 D Lmm d 号为 1。 b) 接杆连接 选择接杆主要是决定其号数，应根据刀具莫氏锥号和主轴外伸部分的内孔直 径 d1而定。选择接杆 1（接杆 1-L T0635-41，螺母 23 T0642-41，垫 22 T0654- 41，平键 420 GB1096-72）.121D =20,D =23,B=10,B =1,L=185485,l=85: c) 攻丝卡头和攻丝靠模装置 攻丝卡头主要型式：丝锥超前进给的单向补偿攻丝卡头和主轴超前进给的单 向补偿攻丝卡头。选主轴超前进给的攻丝卡头。 攻丝靠模装置的原理是“自引法”攻丝。选通用的 TO281 型攻丝靠模装置。 这种装置易于调整。 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 总体方案设 计 10 图 2.2 攻丝靠模装置 如图 2.2 所示，攻丝靠模装置由靠模杆 1、靠模螺母 7 及支承套筒 2 等元件 组成。丝锥通过心杆和攻丝卡头 8 装在靠模杆 1 的前端。靠模杆的中部支承在衬 套 4 上，并与靠模螺母 7 相啮合。靠模杆的尾部与攻螺纹主轴相连接。攻螺纹主 轴借助双键将主运动传给靠模杆，靠模杆随着转动可在主轴孔内移动一段距离， 即攻螺纹靠模的工作行程。套筒装在靠模头前壁上，并用两个压板 3 固定，两个 压板之连的布置角度决定于多轴箱的主轴数和主轴的分布情况。靠模螺母借助结 合子 6 与套筒相连接，当靠模杆回转时，因靠模螺母固定不动而迫使靠模杆向前 进给，并推动丝锥切人工件。带丝锥遇故障使靠模杆不能前进时，转矩增大导致 压板打滑靠模螺母跟随靠模杆同步回转而停止进给，避免机构或丝锥损坏。所以 装配时压板的压力要适当。 为了保证丝锥稳定可靠地攻入工件，又不干扰丝锥的自行引进，应使靠模杆 每转进给量与丝锥的自行引进量一致，即保证靠模杆螺距与丝锥螺距名义尺寸相 同。而靠模螺距和丝锥螺距的制造误差，可以通过套筒 2 内压簧 5 和配用攻螺纹 卡头的方法进行补偿。 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 位置又返回到原始位置的动作过程。 工作进给长度应等于工件加工部位长度与刀具切人长度和切出长度1LL1L 之和。因为是盲孔，所以=0，=510=10,=12-4=8，再多加2L2L1LmmmmLmm 上一部分余量， 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 总体方案设 计 11 得工件进给长度=181Lmm 快退长度等于快速引进与工件进给长度之和。快速引进是指动力部件把主轴 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。 快退 138=120+18mmmmmm 动力部件总行程长度除了应保证要求的工作循环工作行程外，还要考虑装卸 和调整刀具方便，即前后备量。 总行程 138+82=220mm 图 2.3 加工示意图 2.3.5 机床联系尺寸图 一般来说，组合机床是由标准的通用部件动力滑台，动力箱，各种工艺 切削头，侧底座，立柱，立柱底座及中间底座加上专用部件主轴箱，刀、辅 具系统，夹具，液、电、冷却、润滑、排屑系统组合装配而成。联系尺寸图用来 表示机床各组成部件的相互装配联系和运动关系，以检验机床各部件相对位置及 尺寸联系是否满足加工要求；通用部件的选择是否合适；并为进一步开张主轴箱、 夹具设计提供依据。 动力滑台的选择 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 总体方案设 计 12 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。初选 1HY 型液压滑台： a) 选择动力滑台及附属部件 根据动力滑台中，液压滑台与机械滑台的优缺点的比较：快进转工进时，转 换位置精度较低且考虑到过载保护方面的原因，选择液压滑台，根据前面计算得 到的动力滑台每分钟进给量应比滑台的最小进给量大 50%，选择 1HY25型系列 液压滑台。 具体液压滑台的主要技术参数见下表 2.2： 表 2.2 型号台面宽台面长行程进给力快进速度最小进给量 1HY25250 mm500mm400mm10000N10/minm25/minmm 根据 1HY25 系列液压滑台，选择该系列滑台的附属部件、支承部件以及配套 设施部件，经过查组合机床设计简明手册可知，如下表 2.3 所示： 表 2.3 部件 型号 立柱滑台侧底座立柱侧底座 1HY25 1HY25M 1HY25G A B A B 250 400 1CL25 1CL25M 1CC251 1CC252 1CC251M 1CC252M 1CD251 1CD252 1CD251M 1CD252M 由于该机床所选择的加工方式是立式单面，则该液压滑台的配置型式为立式。 其具体配置时联系尺寸以及相关部件的位置关系根据组合机床设计简明手册 中表 53 来确定，相关的图纸亦见参考书。 b) 确定进给速度 液压滑台是靠液压系统中变量叶片泵供油，进口节流调速来实现液压滑台的 工作进给速度在一定范围内的无级调节。液压在确定刀具的切削用量是所规定的 工作进给速度应大于滑台最小进给速度，1HY 型滑台为无级变速，工作进给速度 为 4800范围内快速移动速度为定值。则选取滑台的型号为 1HY25 型 /minmm c) 确定滑台进程 由于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。前备量 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 总体方案设 计 13 的作用是使动力部件有一定的向前移动的余地，以弥补机床的制造误差及刀具磨 损后能向前调整，前备量一般取值范围为 1020 本设计取前备量为mm 20，后备量的作用是使动力部件有一定的向后移动的余地以方便装卸刀具，mm 后备量一般不小于 4050本设计取为 50 所以总行程为：mmmm 工作行程+前备量+后备量=138+20+62=220mm 动力箱的选用 动力箱主要依据主轴箱所需的电动机功率来选用。主轴箱所需的电动机功率 为 主=切+空+附 PPPP 切=4 =40.192=0.768Ppkw 空可根据轴的直径及转速查资料，得 0.008 Pkw 附是所传功率的 1%。 P 得 P主=0.784 估算 主= =0.90P P 切0.768 0.85 查组合机床设计简明手册，选择 1TD40型动力箱。电动机型号 Y100L-6， 电动机功率 3.0，电动机转速 960，驱动轴转速为 480，动力箱kw/minr/minr 输出轴至箱底面高度为 170.mm 确定装料高度 装料高度是指及穿个上工件的定位基准面到地面的垂直距离。我国过去设计 组合机床一般取装料高度 H=850。为提高通用部件及支撑部件的刚度并考虑mm 自动线设计时中间底座内袄安装夹具输送、冷却排屑装置，新颁布的组合机床标 准推荐装料高度 H=1060，与国际标准（ISO）一致。在现阶段，设计组合机mm 床时，装料高度视具体情况在 H=850 1060之间选取。本机床装料高度取mm H=935。mm 确定夹具轮廓尺寸 根据工件尺寸和形状，考虑工件的定位件、夹紧机构、刀杆导向装置的要 求空间；并应满足排屑和安装的需要 夹具底座的轮廓尺寸由与之配合的滑台底座轮廓尺寸，工件的轮廓尺寸形 状，具体结构为：底座直径为 700，高为 356。mmmm 中间底座轮廓尺寸 中间底座的轮廓尺寸要满足夹具在其上面安装连接的需要。其长度方向尺寸 要根据所选动力部件（滑台和滑座）及其配套部件（侧底座）的位置关系，照顾 各部件联系尺寸的合理性来确定。非常重要的是，一定要保证加工终了位置时， 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 总体方案设 计 14 工件端面至主轴箱前端面的距离不小于加工示意图上要求的距离。同时，要考虑 动力部件处于加工终了位置时，主轴箱与夹具轮廓间应有便于机床调整、维修的 距离。为便于切屑及冷却液回收，中间底座周边须有足够宽度的沟槽。因此，中 间底座采用侧底座 1CC32。 初步确定多轴箱轮廓尺寸 标准中规定立式配置的多轴箱总厚度为 340 宽度和高度按标准尺寸系列mm 表选取，通用主轴箱箱体的前盖厚度为 70，基型后盖厚度为 90，其余三种后mm 盖厚度为 50，100，125，绘制机床联系尺寸图时，着重要确定的尺寸是主轴箱的 宽度 B 和高度 H 及最低主轴高度。主轴箱宽度 B、高度 H 的大小主要与被加工 1 h 零件孔的分布位置有关，可按下式确定： B=b+2b1 H=+h 1 h 1 b 式中：b工件在宽度方向相距最远的两孔距离（） ；mm 最边缘主轴中心距箱外壁的距离（） ； 1 b mm 工件在高度方向相距最远的两孔距离（） ； h mm 最低主轴高度（） 。 1 h mm b 和 h 为已知尺寸。为保证主轴箱由排布齿轮的足够空间，取 =100。 1 bmm 主轴箱最低主轴高度须考虑到与工件最低孔位置、机床装料高度（H=900 1 h ） 、滑台滑座总高（=250） 、侧底座高度（560） 、滑座与侧底座之间mm 3 hmmmm 调整垫高度（5）等尺寸之间的关系来确定。对于该组合机床，要保证润滑mm 1 h 不致从主轴衬套处泄漏箱外，则： 85140 1 hmm 对于本组合机床的设计为： =150 1 hmm 若取100 毫米，则可求出主轴箱轮廓尺寸为： 1 b B=b+2=305+2 100=515 1 b mm H=h+=305+150+100=550.5 1 h 1 bmm 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为： B H=630 630 mm 机床联系尺寸图的画法和步骤 a）画主视图 主视图的图形布置应与实际机床工作位置一致，并应选择 适当的比例 。 b）画左（右）视图 重点在于表示清楚组合机床各部件在宽度方向的轮 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 总体方案设 计 15 廓尺寸及相关位置，配合知识图完成联系尺寸图所要求表达的内容。 c）在联系尺寸图上标注尺寸 具体的要求是：完整、恰当地标注机床各主要组成部件的轮廓尺寸及相关 联系尺寸，应使机床在长、宽、高三个方向的尺寸链封闭。 应表示清楚运动部件的原位、终点状态及运动过程情况 （可用工作循环图表示） ，以确定机床最大轮廓尺寸。 应注明工件、夹具、动力部件、中间底座对称中心线间的 位置关系。 应注明电动机的型号、功率、转速及所选标准通用部件的 型号规格和其主要轮廓尺寸，并对组成机床的所有部件进行分组编号，作为部件 和零件设计的原始依据。 在机床各组成部件的设计完成之后，以联系尺寸图为基础进行细化，填加必 要的电气、液压控制装置、润滑、冷却、排屑装置等，并加注技术要求等文字说 明，便成为机床总图。 2.3.6 生产率卡 理想生产率Q 指完成年生产纲领（包括备品及废品率在内）所要求的机床生产率。它与 A 全年工时数有关，一般情况下，单班制生产取 2350h，两班制生产取 KKK 4600h，则本机床的生产率 =30.43（件/小时）Q K A140000 4600 实际生产率 1 Q 指所设计机床每小时实际可以生产的零件数量。 = (件/小时) 1 Q 单 T 60 式中：生产一个零件所需要的时间（min） ，它可根据下式计算： 单 T =+=（+）+（） 单 T 切 t 辅 t 1 1 f v L 2 2 f v L 停 t 装卸移 快退快进 tt v LL k f min 式中：、分别为刀具第、第工作进给行程长度（） ； 1 L 2 Lmm 、分别为刀具第、第工作进给量（） ； 1 f v 2 f v/minmm 当工件沉孔、止口、锪窝、倒角、光整表面时，动力滑台 停 t 在死挡铁上的停留时间，通常指刀具在加工终了时无进给状态下旋转 510 转所需时间（） ；min 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 总体方案设 计 16 图 2.4 机床联系尺寸图 分别为动力部件快进、快退行程长度（） ； 快退快进、L Lmm 动力部件快速行程速度。采用机械动力部件取 k f v 56；液压动力部件取 310；/minm/minm 直线移动或回转工作台进行一次工位转换的时间，一般可 移 t 取 0.1；min 工件装、卸（包括定位、夹压及清除铁屑等）时间，它取 装卸 t 决于工件重量大小、装卸是否方便及工人的熟练程度。根据各类组合机床的统计， 一般取 0.51.5。min 则=+=（+）+（） 单 T 切 t 辅 t 1 1 f v L 2 2 f v L 停 t 装卸移 快退快进 tt v LL k f =（+）+（） 1 1 f v L 2 2 f v L 停 t 装卸移 快退快进 tt v LL k f = 18(120 138) (0.01)0.1 1 119.3710000 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 总体方案设 计 17 =1.2866min 经过计算得 =46.63 1 Q 60 1.2866 经过计算比较，本机床的设计生产率满足理想生产率要求。 1 QQ 机床负荷率 负 当时，计算二者的比值为负荷率 1 QQ 根据下表 2.3 进行比较所得： 表 2.3 机床复杂程 度 主轴数负荷率 负 15=0.901 16400.900.86单面或双面 41800.800.75 15=0.86 16400.860.80 三面或四面 41800.800.75 本机床的负荷率为 =0.65 负 1 Q Q30.43 46.63 根据组合机床的使用经验，适宜的机床负荷率为=0.650.75。 负 4 生产率计算卡 它是按一定格式编制，反映该零件在机床上加工过程、工作时间、机床生产 率、机床负荷率的简明表格。表 2.4 为该零件加工双面钻组合机床生产率计算卡 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 总体方案设 计 18 辅助时间 0.5 0.05 0.02 0.5 铸件 HB170241 工时（分） 机动时 间 0.15 12866 46.63 30.43 0.65 每分钟进给 量（毫米/分） 119.37 每转进给量 （毫米/转） 1 毛坯种类 毛坯重量 硬度 工序号 每分钟转速 （转/分） 11937 单件总工时 机床实际生产率 机床理论生产率 负荷率 切削速度 （米/分） 3 工作进程 （毫米） 132 18 150 加工直径 （毫米） 离合器压盘 HT21-40 攻螺纹 被加工零 件（个） 1 图号 名称 材料 工步名 称 装人工 件 工件定 位夹紧 动力部 件快进 动力部 件工进 死挡铁 停留 动力部 件快退 松开工 件 卸下工 件 本机床装卸工件时间取 1 分 被 加 工 零 件 工序名称 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 备 注 表 2.4 攀枝花学院本科毕业设计（论文） 主轴箱设计 19 3.主轴箱设计 主轴箱是组合机床的主要部件之一，按专用要求进行设计，由通用零件组成。 其主要作用是，根据被加工零件的加工要求，安排各主轴位置，并将动力和运动 由电动机或者动力部件传给各工作主轴，使之得到要求的转速和转向。主轴箱按 结构大小分为大型主轴箱和小型主轴箱。按结构特点分为通用（标准）和专用主 轴箱。 1通用零件选择 本设计选用通用主轴箱。被加工零件最大直径 305，所以选择mm 500500T0711-11。 （立式）动力箱型号：1TD40A 2箱体类零件 主轴箱箱体标准厚度为 180,立式的前盖厚度为 70（兼作油池）基型后盖mm 厚度为 90,变型后盖厚度为 50、100、125三种，可根据主轴箱内传动mmmm 系统安排等合