机械毕业设计（论文）-柱塞泵壳体卧式双面七轴专用钻床设计（全套图纸）

中文摘要制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水准和国防实力。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。全套图纸，加153893706钻孔组合机床是大型组合机床，动力滑台实现进给运动。滑台上的动力箱实现切削运动。该组合机床由侧底座、中间底座、JT机械动力头、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。组合机床总体设计-三图一卡“被加工零件工序图”它是组合机床的设计的主要依据，它是制造使用，检修和调整机床的重要技术条件绘制加工示意图，它是刀具夹具，多轴箱及通用部件选择主要原始资料，它是调整机床，刀具及试车依据。绘制机床联系尺寸图，它是检验机床各部件相对于位置及联系是否满足加工要求，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。生产率计算卡，它用来反映机床的加工过程，完成这一动作所需要的时间，切削用量，机床生产率及机床负荷率。 主轴箱设计，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要求，安排各主轴位置并将动力和运动由电机或动力部件传给各主轴，使之得到要求的转速，本机床多轴箱箱体尺寸自行设计，用中间传动轴带动主轴传动。关键词：组合机床,主轴箱，钻孔机床AbstractThe manufacture is an important support of economic development in a country or area. Its level of development stands for the economic power, technical and scientific level, living standard and national defensive power of the country or area. While the capability of production of manufacture mostly depends on the advanced producing equipment-machine tool. Drilling machine is a large combination machine. Power-sliding plat makes cutting movement. The power box on the power sliding plat from made scatting movement. The machine tools is combined by the side base, middle base, JT mechanical power head, multi-axle box. This paper presents the design and calculating of each part of this machine tool.To design the combination machine body-three Drawings and one card that is: The working process drawings of the workpiece . Its the major basis of the combination machine body. Its a important paper in making using of machine and machine maintenance .Processing. sketch map.Its used for designing a cutting tool. a clamp a multiple axle box and general components Its important first hand date of design its the basis for adjust machine , cutting tool. and the test run. The relation dimension drawing. It is used for testing the relation and location of the various parts to make sure that they meet the processing requirements. It is also the basis of designing the spindle box, clamp and other special parts. The machine product plan card. It used to reflect the working process of the machine and the time, the cutting capacity, the productivity, the load rate of finishing the cutting movement.To design the combination machine main axle box according to the special desire. Its made up of the current parts, the use of which is to arrange the position of all the spindle box and transfer the power and the motion to all the main axle by the electrical machinery or the power pants .According to the working demands of the worked parts, make it achieve the demand running speed. The size of the machine main axle box is designed by myself. The spindle is driven by the middle drive shaftKeyword: Modular machine tool, multiple axle box,Drilling machine吉林大学本科生毕业论文目 录第一章 绪论1第一节 机床在国民经济的地位及其发展简史1第二节 组合机床的国内、外现状3第三节 机床设计的目的、内容、要求4第二章 组合机床的总体设计5第一节 机床总体布局5第二节 主要技术参数的确定5第三节 “三图一卡”的编制8第四节 多轴箱的设计23结 论33致 谢34参考文献35附录 生产率计算卡的C语言编程计算36第一节 程序的编写36第二节 程序的执行39I吉林大学本科生毕业论文第一章 绪论针对机械制造企业的现状，对柱塞泵壳体进行工艺分析，绘制零件加工示意图，对每一工序进行分析、计算，确定切削用量和基本工时，制定机械工艺过程综合卡。本设计主要针对某一工序的加工工艺进行组合机床的设计，就工序卡中的参数设计出两侧面上的七个钻孔加工的组合机床。组合机床的设计，首先是多轴箱的设计，根据机床联系尺寸图，绘制多轴箱原始依据图，拟定系统传动路线，并进行主轴及齿轮的确定及动力计算，动力源的选取以及各轴轴承的选择。考虑到效率及经济性，设计成专用机床，可以大批量的、快速的加工制造，更好的提高生产效率和经济性。组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的对被加工零件特定工序进行加工的一种高效率机床。在组合机床加工时，一般工件不动，由切削刀具作主运动和进给运动，同时可采用多刀从多面进行多工序加工，达到很高的工序集中程度。对许多大型工件和形状复杂的工件在一台机床上不能完成全部加工时，可采用若干台组合机床组成流水或自动线，依次地对工件进行加工，完成全部加工工序。 组合机床大多用来加工大批大量生产中的箱体和箱盖类工件，与一般专业用机床相比，组合机床具有加工效率高、自动化程度高、通用化程度高、加工质量稳定、设计制造同期短、价格便宜、改装方便等一系列优点。第一节 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度，需要越来越多的各种机器，这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。第二节 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。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；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，满足用户需求，真正成为刚柔兼备的自动化装备。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，使其模块化、柔性化，适应可调可变、多品种加工的市场需求。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。第三节 机床设计的目的、内容、要求本次机床设计可以培养学生在毕业后从事机械制造工艺、工装及专用机床设计工作的能力，从机床设计所要求的知识点出发，主要有机床总体设计、传动设计、主要部件设计等。锻炼学生使用通用零部件设计专用机床的能力，还有组合机床的总体设计及多轴箱的设计方法。通过本次毕业设计，学生应当全面地了解和认识我国装备制造业的现状和发展前景，机械制造装备的发展趋势及其在国民经济中的重要作用，理解机械制造装备所应具备的主要功能，掌握机械制造装备的主要类型及应用场合，正确地理解和运用机械制造装备设计的基本原理及方法，系统地掌握和具备一定的机械制造装备总体设计和结构设计能力，掌握金属切削机床总体设计的典型步骤，为我国机械制造工业的现代化建设以及成为工业生产所需的高等工程技术人才打下坚实的基础。第二章 组合机床的总体设计机床的总体设计是机床设计的关键环节，对机床的技术性能和经济指标起着决定性作用。机床的总体设计是根据设计要求，通过调查研究，检索资料，掌握机床设计的依据；然后进行工艺分析，拟定出性能先进，经济性好的公益方案；在此基础上确定机床总布局；确定所设计机床的主要技术参数。第一节 机床总体布局金属切削机床是利用去除表面材料的方法获得零件所需的形状、尺寸，机床的性能直接影响到零件的加工精度、生产效率和生产成本。因而机床应具有良好的技术性能，满足使用要求；同时，机床要造型美观，色彩协调，有良好的人机关系；在此基础上，机床应尽量经济实用，质优价廉。由已知的设计任务可知，机床形式与支撑形式都使用卧式的。并参照类比参观实习中见到的双面卧式机床，确认总体方案。第二节 主要技术参数的确定主要技术参数包括机床的运动参数与动力参数。2.1运动参数的确定主运动为旋转运动的机床，主运动的运动参数为主轴转数。根据组合机床设计表29 用高速钢钻头加工铝及铝合金的切削用量对于柱塞泵壳体两侧面上6-M8-7H螺孔小径的螺纹预孔6.7mm的加工，选切削速度v1=20m/min,每转进给量s1=0.05-0.25毫米/转；钻孔深度为15mm3d=20.1mm,因此无需减小切削速度与每转进给量。对于柱塞泵壳体左端面上M10-6H放油螺孔小径的螺纹预孔8.5mm以及锪18mm孔的加工，选切削速度v2=20m/min,每转进给量s2=0.1-0.60毫米/转。并且钻孔深度=25mm3d=25.5mm,因此也无需减小切削速度与每转进给量。由转速与切削速度的关系公式： n=式中 n主轴转速（r/min）；v切削速度（m/min）；d工件或刀具直径（mm）。专用机床和组合机床是为特定工件的某一特定工序而设计的，每根主轴只有一种转速，无需变速，所以根据最佳切削速度而定。6.7孔加工主轴的转速：n1=950.2r/min8.5孔加工主轴的转速：n2=749.0r/min因为工件左端面加工既有6.7孔又有8.5孔，而两种孔的主轴是安装在同一个主轴箱内并且在一个滑台上移动，因此两轴的每秒进给量应该是相同的，即:s1n1=s2n2并且已知n1、n2的大小和s1、s2的范围，综上考虑，选取s1=0.158毫米/转，s2=0.20毫米/转，则主轴的每秒进给量为：sn=s1n1=s2n2=0.158mm/r950.2r/min=150.1mm/min2.2动力参数的确定动力参数包括驱动机床的各种电动机功率和转矩等。各传动件的结构参数都是根据动力参数设计的。如果动力参数选取过大，传动件的结构尺寸就大，机床就笨重，除增加制造成本外，机床工作中空载功率增加，造成电力浪费；如果动力参数选取过小，机床传动链及电动机长期超载工作，影响机床的使用寿命。因此，动力参数应该是在调查研究、统计分析的基础上，结合计算分析，类比确定的。根据机械加工工艺手册表3.4-10 钻孔时轴向力、转矩及功率的计算公式： 式中 F轴向力（N）； CF轴向力计算系数； d0轴径（mm）； f 每转进给量（mm/r）； zF,yF轴向力计算指数； kF加工条件改变时轴向力的修正系数。 M转矩（Nm）； CM转矩计算系数； zM,yM转矩计算指数； kM加工条件改变时转矩的修正系数。 Pm功率(kW)； v切削速度（m/min）。加工6.7孔的轴向力、转矩及功率：已知CF=310，zF=1.0,yF=0.8，kF=kMFkxF=1.01.33=1.33.CM=0.117，zM=2.0，yM=0.8 kM=kMMkxM=1.01.0=1.0. =0.1176.7mm2.00.158mm/r0.81.0=1.20Nm=0.12kW加工8.5孔的轴向力、转矩及功率：已知CF=310，zF=1.0,yF=0.8，kF=kMFkxF=1.01.33=1.33.CM=0.117，zM=2.0，yM=0.8 kM=kMMkxM=1.01.0=1.0. =0.1178.5mm2.00.2mm/r0.81.0= 2.33Nm=0.18kW第三节 “三图一卡”的编制“三图一卡”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。3.1 被加工零件工序图的绘制根据零件加工要求，安排零件加工工序如下表：机械加工工艺过程工序号工序名称工序内容定位及夹紧12345678910111213141516171819铸造热处理清理铣加工铣铣铣镗加工镗加工镗加工镗加工镗加工检验钻加工钻加工钻加工攻螺纹攻螺纹检验金属模浇铸正火清除飞边、毛刺等铣四角底面保证尺寸80mm铣放油螺孔端面至图纸要求铣左右两端面，至图纸要求铣前后两端面粗镗加工孔33mm和36mm至30mm，表面粗糙度值Ra20um半精镗加工孔33mm至32.3mm和36mm孔至35.3mm，表面粗糙度值为10um粗镗加工前后两62mm孔精镗62mm孔至图纸要求精镗加工孔33mm和36mm孔至图纸要求检验孔系精度组合机床钻底面4X11mm孔至图纸要求和顶上M24螺纹预钻孔至21.7组合机床钻左端面上2-M12-6H,右端面上6-M6-7H螺孔小径.组合机床钻左端面上2-M12-6H螺纹小径至10.2mm，与其端面垂直度为0.15mm。钻壳体右端面上6-M6-7H螺孔小径至5.0mm，表面粗糙度值均为Ra20m。专用机床攻左右及放油螺纹孔专用机床攻全部螺纹孔在设计中自行安排本次设计的是第16工序：组合机床钻左端面上2-M12-6H 螺纹小径至10.2mm，与其端面垂直度为0.15mm。钻壳体右端面上6-M6-7H螺孔小径至5.0mm，表面粗糙度值均为Ra20m。加工工序图如下图：由图可知，由于6.7孔对62孔有位置度要求，所以需要对62孔用短销与削边销共同定位，共限制3个自由度，再对底面进行定位限制3个自由度，则共限制6个自由度，没有过约束与欠约束。3.2加工示意图的绘制要确定加工示意图，包括对主轴直径、加工刀具、导向套、刀具接杆、加工示意图的联系尺寸和工作进给长度的确定。3.2.1主轴直径的确定根据机械制造装备设计 式（4-7）与式（4-8）强度条件下45钢质主轴的直径为：刚度条件计算时主轴的直径为：式中 d轴直径（mm）； T轴所承受的转矩（Nm）； 许用剪应力（MPa）；45钢=31MPa；B系数，当材料的剪切弹性模量G=8.1104MPa，刚性主轴=0.25/m,B=2.316；非刚性主轴=0.5/m,B=1.948；传动轴=1/m，B=1，638.加工6.7孔主轴的直径：强度条件下：d11.826=1.826=19.4mm刚度条件下：=2.316=13.63mm可知d119.4mm；加工8.5孔主轴的直径：强度条件下：d11.826=1.826=24.2mm刚度条件下：=2.316=16.1mm可知d224.2mm。根据机械制造装备设计 表4-7 通用钻削类主轴的系列参数选用长主轴，滚珠轴承主轴，取标准值得d1=20mm，主轴外伸尺寸D1/d1=32/20mm，L=115mm，孔深l1=77mm，莫氏锥度号1；d2=25mm，主轴外伸尺寸D2/d2=40/28mm，L=115mm，孔深l1=85mm，莫氏锥度号2。3.2.2加工刀具的确定对于6.7孔，加工的是M8-7H的螺纹预孔，加工精度要求不是很高，并且工件材质是铝合金，硬度不高，综上可选用莫氏锥柄长麻花钻，查金属机械加工工艺人员手册GB1439-85可知l=174mm,l1=93mm,莫氏圆锥度1号。对于8.5孔，螺纹部分加工的是M10-6H的螺纹预孔，加工精度要求也不是很高并且工件材质是铝合金，硬度不高，可选用标准刀具，但同时还要锪18孔，锪孔的精度要求也不高，综上，查机械加工工艺手册 表 3.3-71 孔加工复合刀具的典型结构及其用途， 可选用四刃带阶梯麻花钻，复合刀具的具体尺寸数值对比标准刀具确定。3.2.3导向套的确定：由于加工孔径不大于40mm，可采用固定式导向，刀具的导向部分在导向套内既转动又做轴向移动。固定式导向套如图所示，根据机械加工工艺手册 表3.2-11 固定钻套（摘自JB/T8045.1-1999）,选定导向套尺寸。对于6.7孔，选定mm,mm,D1=22mm,H=30mm,d对D的同轴度t=0.008mm.对于8.5孔，应按锪孔的尺寸选择，选定mm，mm，D1=36mm,H=35mm, d对D的同轴度t=0.012mm.3.2.4刀具接杆的确定由于多轴箱各主轴的外伸长度为一定值，而刀具的长度也是定值。因此，为保证多轴箱上的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。这个可调环节在组合机床上是通过可调整的刀具接杆来解决的。根据组合机床设计 图 4-104 刀具接杆联系尺寸图对于6.7孔，d=20mm,D1=18mm,D2=30mm,L1=110mm,L2=22mm,莫氏锥度号1. 对于8.5孔，d=28mm,D1=24mm,D2=38mm,L1=110mm,L2=28mm,莫氏锥度号确定加工示意图的联系尺寸根据组合机床设计 表3-4 固定式导向套的布置，和机械加工工艺装备设计手册 表 3-155 钻套高度和钻套端部与工件表面间的距离，确定加工示意图的联系尺寸。3.2.6工作进给长度的确定工作进给长度应按加工长度最大的孔来确定。工作进给长度等于刀具的切入值、加工孔深及切出值之和。3.3 机床联系尺寸图的绘制机床联系尺寸图是用来表示机床的配置形式、机床各部件之间相对位置关系和运动关系的总体布局图。它是进行多轴箱、夹具等专用部件设计的重要依据。3.3.1动力头的选取根据金属机械加工工艺人员手册 表8-91 JT机械动力头 进行机床动力头的选取。机床左侧动力头的选取:轴向力F左=3F1+F2=3631.3N+967.1N=2861.0N,负载功率P左=3P1+P2=30.12kW+0.18kW=0.54kW,进给速度=sn=s1n1=0.158mm/r950.2r/min=150.1mm/min,初选动力头输出轴转速n=810r/min,主电动机功率P=2.2kW,负载扭矩M左=M13+M2=1.20Nm3+动力头输出扭矩M=25.94Nm可知负载扭矩M左动力头输出扭矩M,满足要求；负载功率P左=1.76kW，满足要求；综上，选择3号动力头，JT4033,最大进给力25000N，主电动机功率2.2kW,进给速度范围14.2-220mm/min,输出轴转数810r/min,快速行程速度5.97m/min最大行程长度400mm。机床右侧动力头的选取:轴向力F右=3F1=3631.3N=1893.9N,负载功率P右=3P1=30.12kW=0.36kW,进给速度=sn=s1n1=0.158mm/r950.2r/min=150.1mm/min,初选动力头输出轴转速n=810r/min,主电动机功率P=2.2kW,负载扭矩M右=M13=1.20Nm3=4.22Nm动力头输出扭矩M=25.94Nm可知负载扭矩M右动力头输出扭矩M,满足要求；负载功率P右85-140mm。其中 h1=（h2+H）-（h6+h3+h4+h5）式中 H装料高度（mm）； h2最低加工孔中心至工件定位基面的距离（mm）；h3滑台高度（mm）；h4滑座与侧底座之间的调整垫厚度（mm）；h5侧底座高度（mm）；h6多轴箱底与滑台之间的距离（mm）。机床左侧多轴箱：H=917.5mm，h=107mm,h2=13mm,h3=0.5mm,h4=5mm,h5=560mm,h6=245mm,b1=70mm,b2=69.3mm.则h1=（h2+H）-（h6+h3+h4+h5）=（13mm+917.5mm）-(245mm+0.5mm+5mm+560mm)=120mm,B=b2+2b1=69.3mm+270mm=209mm,H=h+h1+b1=107mm+120mm+70mm=297mm.由于动力头尺寸为340mm315mm,左侧多轴箱尺寸定为350mm320mm.机床又侧多轴箱：H=917.5mm，h=60mm,h2=60mm,h3=0.5mm,h4=5mm,h5=560mm,h6=245mm,b1=70mm,b2=69.3mm.则h1=（h2+H）-（h6+h3+h4+h5）=（60mm+917.5mm）-(245mm+0.5mm+5mm+560mm)=167mm,B=b2+2b1=69.3mm+270mm=209mm,H=h+h1+b1=60mm+167mm+70mm=297mm.由于动力头尺寸为340mm315mm,右侧多轴箱尺寸定为350mm320mm.机床联系尺寸图按加工终了时的位置绘制，并标明动力部件的总行程、工作行程、前备量、后备量。3.4 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、负荷率等的技术文件。通过生产率计算卡，可以分析所拟定的方案是否满足用户对生产率及负荷率的要求。机床的理想生产率式中 T单单件工时（min）； T切机加工时间（min），包括动力部件工作进给和死挡铁停留时间t停。即 式中 L1、L2分别为刀具的第I、第II工作进给行程长度（mm）； vf1、vf2分别为刀具的第I、第II工作进给量（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5-10转所需的时间（min）； T辅辅助时间（min），包括快进时间、快退时间、工作台移动或转位时间t移，装卸工件时间t辅；即 式中L3、L4分别为动力部件快进行程长度、快退行程长度（mm）； vfk动力部件的快速移动速度（mm/min）； t移工作台移动或转位时间（min），一般为0.05-0.13min； t装装卸工件时间（min），一般为0.5-1.5min。机床负荷率按下式计算： 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（h）；单班制工作时tk =1950h；两班制tk =3900h；机床床负荷率一般以65%-75%为宜。机床复杂时取小值，反之取大值。加工左端面的生产率计算： =0.58minL3=90mm,L4=175mm,vfk=5.97m/min1000=5970mm/min,t移=0min,t装=1.0min =1.04min=A=50000件，tk=1950h,机床生产率计算卡如图：加工右端面的生产率计算： =0.58minL3=90mm,L4=175mm,vfk=5.97m/min1000=5970mm/min,t移=0min,t装=1.0min =1.04min=A=50000件，tk=1950h,机床生产率计算卡如图：第四节 多轴箱的设计多轴箱是组合机床的重要专用部件。根据加工示意图所确定的工件加工孔数和配置、切削用量和主轴类型而设计，由通用零件组成。能将动力头的动力，传递给主轴，使之按要求的转速和转向旋转，提供切削动力。多轴箱与动力头一起安装于进给滑台上。多轴箱分为通用多轴箱和专用多轴箱两大类，本机床选用通用主轴箱。通用主轴箱按专用要求设计，由通用零件及少量专用零件组成，加工时需由导向装置引导刀具来保证被加工孔的位置精度。通用主轴箱主要由箱体类零件、主轴、传动轴、齿轮以及润滑和防油元件等组成。4.1多轴箱的通用零件多轴箱的通用零件包括通用箱体类零件、通用轴类零件、通用齿轮、润滑泵和其他通用零件。4.1.1通用箱体类零件通用箱体类零件包括多轴箱箱体、前盖、后盖、上盖和侧盖。箱体材料为HT200,前后盖材料为HT150，上盖为HT150。多轴箱后盖与动力头的结合面上联接螺孔、定位销孔的大小、位置与动力头联系尺寸相适应。本机床中，左侧与右侧的箱体均自行设计，并绘制有多轴箱箱体零件图一张。前盖厚度选为55mm，后盖厚度选为90mm，箱体厚度为180mm，并安装有两排32mm齿宽的齿轮。4.1.2通用轴类零件1.通用主轴钻削类主轴采用两端轴向定位方式，选用滚珠轴承主轴的支撑形式，前支撑为向心球轴承和推力球轴承，后支撑为向心球轴承或圆锥滚子轴承，前支撑的推力球轴承设置在深沟球轴承的前边，承受的轴向力大，适用于钻孔工序。2.通用传动轴常用的通用传动轴按用途和支撑形式可分为圆锥滚子轴承传动轴、滚针轴承和推力球轴承传动轴、润滑泵轴、手柄轴四种。本机床中传动轴受的轴向力并不大，可使用角接触球轴承支撑。通用传动轴材料一般用45钢，热处理T215。4.1.3通用齿轮通用齿轮包括动力头齿轮，传动齿轮等，标准齿轮为不变位齿轮，材料为45钢，齿部高频淬火G54。4.1.4润滑泵中等规格的多轴箱用一个润滑泵即可，润滑泵泵出的油经分油器至各润滑点。润滑泵安装在前盖内，传动方式有两种，一是由润滑泵传动轴传动，另一种是通过传动轴上的齿轮直接与润滑泵轴上的齿轮啮合传动，本机床中，采用由润滑泵传动轴传动。4.1.5其他通用零件除上述零件外，多轴箱上还有隔套、键套、防油套、油环、定位销以及锁紧螺母、防松垫圈等，都已经标准化或通用化。4.2 多轴箱设计多轴箱是组合机床的重要部件之一，多轴箱的设计也是组合机床设计的重要内容。4.2.1绘制多轴箱设计原始依据图多轴箱设计原始依据图是根据“三图一卡”绘制的。左侧多轴箱如图所示：右侧多轴箱如图所示：4.2.2确定主轴结构型式及齿轮模数根据工件加工工艺、刀具和主轴的连接结构和刀具的进给抗力及切削转矩来确定主轴的结构形式。钻削加工主轴，需承受较大的单向轴向力，故选用向心球轴承和推力球轴承组合的支撑结构，且推力球轴承配置在主轴前端。传动轴直径参考主轴直径大小初定为15mm，待传动系统拟定后再进行验证。齿轮模数一般用类比法确定，以下式先估算： 式中： m所估算的齿轮模数(mm)； P齿轮所传递的功率(kW)； z一对啮合齿轮中的小齿轮齿数； n小齿轮的转速(r/min)。对于本机床的左侧变速箱：按最大功率P=0.54kW,小齿轮取最小齿数z=17,小齿轮取最小转速n=749.0r/min,系数取为32来算，得多轴箱中的齿轮模数常用2、2.5、3、3.5、4几种，再类比其他多轴箱的齿轮模数，选定驱动轴齿轮及与其啮合的齿轮模数为3，箱体内其余齿轮模数为2。本多轴箱中的齿轮模数为两种，符合标准，便于生产。对于本机床的右侧变速箱：按最大功率P=0.36kW,小齿轮取最小齿数z=17,小齿轮取最小转速n=950.2.0r/min,系数取为32来算，得选定驱动轴齿轮及与其啮合的齿轮模数为3，箱体内其余齿轮模数为2。本多轴箱中的齿轮模数为两种，符合标准，便于生产。4.2.3多轴箱的传动系统设计组合机床多轴箱的传动系统，就是用一定数量的传动元件，把动力箱的输出轴与各主轴连接起来，组成一定的传动链，并满足各主轴的转速和转向要求。多轴箱的传动设计，以获得需要的主轴转速和旋向为原则，不存在通用机床前缓后急的最小传动比限制，甚至可用升速传动副驱动主轴。对多轴箱传动系统的一般要求：从面对主轴的位置看去，所有主轴（除非特殊要求外）应逆时针方向旋转。保证主轴转速和转向的前提下，应力求用最少的传动轴和齿轮（数量和规格）。因此，应尽可能用一根传动轴同时带动多根主轴，并将齿轮布置在同一排位置上。当齿轮啮合中心距不符合标准时，可用变位齿轮或略为改变传动比的方法解决。尽量避免主轴兼作传动轴用，以免增加主轴负荷，影响加工质量。遇到主轴分布较密，布置齿轮的空间受到限制，或主轴负荷较小，加工精度要求不高时，也可用一根强度较高的主轴带动1-2根主轴的传动方案。多轴箱内齿轮传动副的最大传动比，最小传动比；最佳传动比为，以使多轴箱结构紧凑；后盖内的齿轮传动比，；除传动链的最后可采用升速传动外，应尽可能避免升速传动，以避免空转功率损失。用于粗加工主轴上的齿轮，应尽可能设置在前端第I排，以减少主轴的扭转变形；精加工主轴上的齿轮，应设置在第III排，以减小主轴端的弯曲变形。同一主轴箱内，如有粗、精加工主轴，最好从动力箱驱动轴后，就分两条路线传动，以免影响精加工主轴的加工精度。驱动轴直接带动的传动轴数不要超过2根，以免给装配带来困难。当齿轮排数I-IV不够用时，可在保证齿轮强度的前提下增加排数，如在第I排齿轮的位置上设两排薄齿轮或在前盖内设置0排齿轮。对于本机床左侧多轴箱，可将3个6.7孔视为主轴按同心圆分布的情况，在同心圆圆心位置上设置一根传动轴，由其上的一个齿轮来带动3个主轴旋转；对于8.5孔，可在主轴箱内合适位置设置一根传动轴，由其上的一个齿轮来带动主轴；并在合适位置布置润滑油泵。对于本机床右侧多轴箱，可将3个6.7孔视为主轴按同心圆分布的情况，在同心圆圆心位置上设置一根传动轴，由其上的一个齿轮来带动3个主轴旋转。并在合适位置布置润滑油泵用传动树形图来描述