CK-I型数控机床主轴箱-说明书

1、目 录前言03第一部分编写组合机床说明书 04第一章 组合机床总体设计 04第二章 编写“三图一卡” 及其配套资料05第一节 绘制主轴箱工序图 05第二节 绘制加工示意图 06第三节 计算动力部件的工作循环及行程 12第四节 绘制机床总图时所选通用件 13第五节 液压加紧设备 16第六节 生产率计算卡 19第二部分专题设计第一章卧式单工位双面组合镗床传动系统图设计 20第一节 传动系统图的一般要求 21第二节 拟定传动系统 23第三节 传动轴齿轮强度校核设计 27第二章卧式单一工位双面组合镗床双轴箱的设计 28第一节 主轴的外形、材料 28第二节 计算各轴的直径 29第三节 校核主轴 29第四

2、节 轴轴轴承的选择及其极限转数的校核 32第五节 双轴箱润滑系统的设计 33第六节 箱体补充加工图 33第三部分毕业设计总结 34第四部分文献检索 35前 言 我们于5月份结束了毕业实习，在实习过程中，我们参观了桂林第一机床厂、柳工、橡胶厂、柳微以及格兰仕、美的等先进单位，在这些具有国家领先技术的单位后，接触了一些先进的加工工艺过程，参观了一些先进的工艺设备和生产方法。为了做好自己的毕业设计课题，我在柳工股份公司专门调研了组合镗床的产品生产过程，对组合镗床的结构构造，工件的加工过程、加工工艺有了一定的了解。在此基础上，回到学校后，阅读了有关组合机床的书籍，对组合镗床的设计方法和过程有了初步的了

3、解。在罗魁元教授的悉心指导下，我们查阅了大量的相关设计资料，本着提高自己的动手设计能力，综合掌握自己专业的知识的精神，我们圆满完成了此次毕业设计，使自己对专业知识的掌握更上一层楼。此次毕业设计是我们在完成了三年学习后，对自己所掌握的知识进行一次系统的复习，是我们走进社会前的一次锻炼，由于自己缺少实践知识，理论知识结构的步完善。错误之处在所难免，请各位老师批评指正。200 年 月 日 第一部分编写组合机床说明书第一章组合机床总体设计 CK-I型数控机床主轴箱产品的工艺过程分析：1. 木模：确定造型的分型面，拔模斜度、型芯芯盒的几何尺寸、内外模浇口、直浇口的几何形状及尺寸、浇注后的缩水量等工步。木

4、模为机械制造的第一道工序。2. 造型：采用渗加固化剂肤腩树脂砂造型。在造型机上制造外型与泥芯，经氧化渗碳后进行脱模，在外模中下泥芯，然后经合箱，扣箱工步，制作浇口杯，冒口杯等。3. 浇注：先进行点火，将砂型中有机原燃烧排气，设置浇冒口，将熔化温度在1400C左右的铸铁水净化，经气孔，渣子上浮清除干净后，冷却在1300C左右时进行浇注。4. 清砂：铸件冷却12小时后，开箱送入振动落砂，上清砂，除去铸件的浇冒口系统，并对坯件进行打磨去刺。5. 退火：消除坯件凝固的内应力，加温在350C左右保温46小时，并随炉冷却。6. 刷涂料：在需要加工的表面上刷上带色（红色）涂料。7. 钳：以三个大孔为基准，划

5、四周平面的加工线。8. 龙门铣：找正工件，一次粗铣45个主轴箱体的外表面，并在箱体底平面及两侧留0.5mm的精刨余量。9. 龙门刨：精刨工件底平面，使之达到图纸要求，精刨孔系两侧平面台图。10. 摇臂钻：以钻模为夹具钻加工820孔，并钻铰216两销孔。11. 粗镗：以卧式单工位双面组合镗床粗镗100、260三大孔，并留单边加工余量0.5mm。12. 精镗：以卧式单工位，双面组合镗床，精镗上述三大孔位置如图，并倒角145。13. 钳：去除加工毛刺。14. 检验：检查各加工平面与空的尺寸是否合图。15. 钳：在CK-I型数控主轴箱上打印标记。16. 入库：涂防锈油，分类堆放。第二章 编写“三图一卡

6、”及其配套资料第一节 绘制主轴箱工序图 绘制CK-I型数控机床主轴箱工序图：1. 机床类型选择（即机床的布置形式）：本工序加工的孔的中心线与定位基准平行且工件两个垂直侧面上的孔系为同轴度的相互对应孔，故此在选择镗床工件时的组合机床应选用卧式单工位双面组合镗床，所标型号：卧式单工位双面组合镗床WJST。2. 本工序采用的定位方案及其特点：本工序采用“一面两孔”的定位方案，其特点为：“一面两孔”的定位方案，广泛用于机加工的面与面的定位，它符合六点定位的原则，但由于一面两孔中有两个圆孔面作定位基准面，易出现过定位现象，为了消除孔的大小，长度的公差，常采用以一孔为定位销，另一孔为辅助定位的削边销方法。

7、3. 本工序加工时，必须保证的几何尺寸大孔的深度为41mm小孔，深度为36mm，两孔的距离为160mm。孔的大小尺寸为80、55.基面到孔中心高度为200mm。形位公差、大孔的垂直度保证。孔之间为孔内表面粗糙度为3.2。工件的材料为HT200.硬度为HBS170200，在生产的铸件不得有气孔，砂孔等铸造缺陷。同时保证铸件毛坯孔的加工余量为5mm。4. 本工序采用的夹紧方式为液压夹紧，其特点是快捷、省力、可靠、夹紧力大，适合于批量生产。5. 绘制工序图必须注意的问题a 加工部位用粗实线画出，其余细实线。b 只表示与加工有关的尺寸及轮廓尺寸。c 尺寸公差改为对称公差所加工的尺寸用方框。d 夹紧力的

8、性质，力的方向作用点。e 定位基准要表示清楚。第二节 绘制加工示意图所选零、部件一、 刀具的选择：刀具材料为硬质合金：YG8，刀具的角度选择前角0=6，后角0=6，主偏角k60。因为镗孔直径为68.553.5即p4.5。查表3-16取镗杆直径d80.40。镗刀截面1313、1616、1010。二、 切削用量的选择：切削用量包括ap、f、v、n。ap4.5。镗大孔时 v40m/s；f1=0.6mm/r。三、 切削功率、扭矩、径向力、轴向力计算：在确定机床所加工时必须注意的要素：首先考虑在加工时的受力情况，才能在规定的范围内选取各种配件，以保证加工面条件要求。加工条件为镗孔、刀具材料为硬质合金而工

9、件材料为灰铸铁HT200。依据表6-20得：周向力Fz=51.4apf0.75HB0.55轴向力Fx=0.51ap 1.2 f0.65HB1.4扭矩T=25.7Daapf 0.75 HB0.55切削功率P=FzV/61200HBHBmax1/3（HBmaxHBmin）190镗68.5孔时：Fz1（主切削力）=51.4apf 0.75HB0.55 =51.4x4.5x0.50.75x200-1/3（200-170） =51.4x4.5x0.50.75 x190 =2464.44N功率:P1=Fz1.Ve/60000=2.46444KW轴向力: Fx1=0.51ap1.2f 0.65HB1.1 =

10、0.51x4.51.2 x0.50.65 x1901.1=634.43N扭距: T1=25.7Dapf 0.75HB0.55 =25.7x79x4.5x0.50.75 x1900.55 =97345.24N.mm镗大孔的主轴箱主轴:取d1=35mm对于53.5的小孔：n1/n2=f2/f1=D2/D1=54/79=f2/0.5f2=0.34mm/r Fz2=51.4apf0.75HB0.55 =51.4x4.5x0.340.75x1900.55 =1845.44NP2=Fz2.Ve/60000=1.84544KWFx2=0.51ap1.2f0.65 HB1.1 =0.51x4.51.2x0.3

11、40.65x1901.1=493.76NT2扭距=25.7D2.ap.f 0.75HB0.55 =25.7x54x4.5x0.350.75x1900.55 =49826.81N.mm总功率：P总=P1+2P2=6.15532KW小孔主轴直径：四、 本道工序导向尺寸的确定。导向装置的作用是：保证刀具的相对工件的正确位置，保证各刀具相互间的正确位置，提高刀具系统的支承刚性。本道工序因是镗孔，所以选用固定式导向装置，这种导向精度较高，可以较好地满足镗孔的精度要求。设装置由中间套，可换导套和压套螺钉组成。中间导套采用间隙配合。在导套磨损后，可以较为方便地更换。考虑到以上各种因素，最后选择卧式单列圆锥滚

12、子轴承导向套（T0605-05），导套内径100mm，中间导套采用H7/jsb的间隙配合，可换导套采用H7/n6的过盈配合。轴与中间导套配研。导向长度的确定必须保证刀具刚切入工件时，已进入导套内的导向长度L不小于一个导向部分的直径d，再考虑到加工完毕，退刀后，取出工件的方便，最后确定导套的长度为260mm。固定导向支座与工件支承座因相距很远，使用同一支承座，其尺寸为两导套的距离为880mm。五、 选择浮动卡头、夹紧螺母、圆螺母：见图8-2选用大浮动量卡头，型号均为T6112见图8-5镗大孔xx的夹紧螺母取：Tr442。镗小孔xx的夹紧螺母取：Tr362见表8-9镗大孔xx的圆螺母取M441.5

13、。镗小孔xx的圆螺母取M361.5、六、 导向结构的选择：导向装置的作用是：保证刀具相对工件的正确位置，保证刀具相互间的正确位置，提高刀具系统的支撑刚度。由于CK-I型数控机床主轴箱68.52-53.5孔的精度要求较高，故选用固定式导向装置，此种导向装置精度较高，可以满足加工要求。此导向装置由中间套，可换导套和压套螺钉组成。如下图：查表8-6，根据工件形状取：镗大孔68.5时：105；D115；D11223。镗小孔xx时：65；D75；D283。其配合公差为： (间隙配合) (过盈配合)与 均是在配合是配研，使之达到镗孔所能达到的位置精度。达到镗孔所要求的位置精度。查表4-3 ，镗孔68.5时

14、，L1取2101取82取40。镗孔xx的固定异向套顺序与镗53.5孔的导向套相同。故L2、均与L、的长度相同。第三节 计算动力部件的工作循环及工作行程动力部件的工作行程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来的动作过程，包括快进工进快退。动力部件的进给长度：L工进L1+L加工长+L2L加工长加工部位长度（以最深孔来计算）L1刀具切入量。L2刀具的切出长度。L加工长40L1取5查表4-10 取：L210。则L工进5+40+1055。动力部件快速退回长度（L快退）L快退L工进+L快进为了装卸工件方便，取L快进100即L快退55+100、动力部件快速退回的长度L快退必须保证有所有

15、刀具均退回夹具的刀套内，而不影响工件的装卸。所绘的加工示意图：L10+40+4090155即LL快退。则刀具可完全退回导套内，即设计合理。动力部件的总行程的确定：L总L工作行程+L前备量+L后备量。L工作行程动力部件的工作行程，即L快退。L前备动力部件尚可调节的距离。L后备刀具从接杆中或接杆连同刀具一起从主轴孔中得到所需的轴向距离。L工作行程155L前备30L后备255L总255+30+155400。工作循环图如下所示：总结：绘制加工示意图时应注意的问题：加工示意图应与机床实际加工状况一致，刀具应画在终了位置。尺寸应完整，尤其是从主轴箱端面到刀尖的轴向尺寸应完整。加工示意图上应标出各主轴的切削

16、用量和被加工零件的图号，材料硬度，加工余量以及是否冷却液等。加工示意图上应表示加工过程的工作循环及各行程的长度。第四节 绘制机床总图时选用通用件一、 选择动力箱型号：本说明书第八页已算出P切4.36kw。P电P切/k （k0.8）则P电5.46kw查表5-38动力箱所取的型号为ITD40V电动机型号为：Y132M2-6电动机功率：P5.5kwL3=435二、 选择其他通用部件：查表4-11表5-2 液压滑台所选型号为HY40IA型 侧底座所选型号为IFF401型 查表5-3所得的数据及其表7-2所得主轴箱宽度为325，长度为500，高度为500。经计算分析查表2-5 去中间底座长度为1250、

17、高为560、宽度取630。 支撑台高度取376、宽度为560、长为560。 液压夹具的结构设计及其液压图：第五节 液压夹紧设备1 油缸的向下压力F油F油2P(S1-S2)P-单位液压力（15-20kg/cm2）S1-活塞面积(60-80cm2)S2-活塞杆面积（30-40cm2）F油220(80-30)2000kg2 若一边的多轴箱的刀具先接触工件，此时该边刀具切削所产生的轴向力，将对工件产生颠覆力矩，与之同时作用工件的上面，两油缸产生的正压力所形成的压力矩应与之平衡，该压力矩应大于颠覆力矩，工件才能牢固可靠地被加工，其中F切削轴向力某一边先切削时产生的推倒工件的颠覆力。3 作用于工件的正压力

18、：按作用臂力臂的比例距离计算可以得到：F油2000kgF正压力F油g2000g kg受力图如下：（以镗大孔为例） 其中F切削力F轴向力h合力作用线至工件底面高度h200P300M12F正压力P/2220009.81505.88106NmmM2=F切h2857.72005.71105NmmM1M2则不会产生颠覆现象。即所选液压设备合理。小结：（一）绘制机床总图时应注意的问题： 机床总图要按照加工终了时的状态画出。 应注明电动机型号、功率、转速、应注明动力部件的总行程。 应表明液压系统和电气控制按钮等的安装位置 当工件上加工部位对其中心线不对称时，而使动力部件对夹具和中心底座不对称时，应注明动力部

19、件中心线与夹具中心线之间的偏移量。 （二）本机床总图需要的技术要求： 本机床为批量生产CK-I型主轴箱专业双面我是组合镗床。 本机床在安装调试时，其导轨水平面控制在百分之0.5mm之内。如镗孔：安装在主轴箱定位导柱中心轴线的同轴度控制在0.5内。 本机床的夹具和工作台进给液压系统采用2.5-8m。压力工作进给速度为12.5-500mm/min，但不小于4mm/min，以免油路系统产生爬行，影响工件的加工质量。 本机床2040机油润滑，每三年定期更换一次。 本机床内表面涂上红色硝基防锈漆，其外表面涂上三遍油漆和底漆进行三次打磨，一次水磨抛光烘干后进行喷漆烤干，主色为浅绿色。 本机床生产一件产品所

20、需时间为一分钟，机床的年产量为六万台。 本机床的装料高度：h装料高多轴箱刀具中心线至多轴箱底部高度 滑台滑座高度 侧底座高度254+320+5601134第六节 生产率计算卡一、 机床理想生产率1的计算：160/T单60/T机T辅T单单件工时T机机加工时间（包括快进时间、快退时间、工作台直线移动或转位时间、工件装卸时间等）查表得：T机0.71T辅1.83二、 机床负荷率的计算：Q2/Q1Q1机床理想的生产率Q24件/时Q1=2QQ2使用单位时间的生产率（全年工时以单位工制计算，需此类机床2台）Q238件/时Q2/Q179第二部分专题设计第一章 卧式单工位双面组合镗床传动系统图的设计第一节传动系

21、统的一般要求 尽量用一根传动轴带动多根主轴，当齿轮中心距不符合标准时，可采用变位齿轮。 尽量避免用主轴兼传动轴。 用于粗加工主轴上的齿轮尽可能分布在第排，以减少主轴扭转变形。 主轴箱传动齿轮传动比一般单与1/2,最佳传动比为11.5，后盖内传动比大于1/31/3.5，尽可能避免升速传动，若采用其传动比应小于2,且传动比最好放在传动链的最末一、二级上，以减少功率损失。 齿轮排数的安排：不同轴上的齿轮不相碰时，可将齿轮放在箱体内的同一排上。不同轴上的齿轮与轴或轴套不相碰时，可将齿轮放在箱体内不同排上。齿轮与轴相碰时，可将齿轮放在后箱盖内。 在拟定传动系统图时，一般采用“计算、作图和多次试凑”的方法

22、。 动力箱齿轮一般位于多轴箱中间位置。第二节拟定传动系统一、 主轴箱所选用尺寸为500500。查表5-20得到驱动轴在主轴箱内距离底座高度为159.5。电动机输出转速n0=480r/min。镗大孔转速n1=128r/min。镗小孔53.5的转速n2=216。查表7-22取动力箱齿轮m3z23。m=2n0=480n主4=128r/minZ0=23取Z1=40解得Z4=39Z4=81 m=2n0=480n主2=216r/minZ0=23Z1=40解得Z2=44Z2=56二、 主轴的传动齿轮获得的实际转速的核定：因为齿数必须取整数，故此在加工示意图中所确定的转速n与实际转速有一定的误差，但误差率不得

23、超过5。即：n4实际n0Z0/Z1Z4/Z4=48023/4039/81132.89n2实际n0Z0/Z1Z2/Z2=48023/4044/56216.8571、2均小于5。齿轮设计合理。第三节传动齿轮强度校核设计一、由公式计算：验证Z0的强度（Z0为最薄弱齿轮所受扭转最大） 取最大齿轮材料为40Cr，并经调质及表面淬火。大小齿轮均选硬齿面，齿面硬度为48-55HRC。 因为从齿轮传递的功率小，所选用直齿圆柱齿轮。 选取7级精度齿轮。 小齿轮Z023大齿轮Z140。 初选Kt1.3。 计算小齿轮传递的扭矩：T195.5105P1/Np95.51055.5/4801.09105Nmm。 d取0.

24、4。 查得ZE=189.8MPa。 查得H(lim1)H（lim2）1170MPa。 查得KHN10.88KHN20.90。 计算接触疲劳需用应力（取失效率为1、安全系数S1）H1KHN1H（lim1）1030MpaH2KHN2H（lim2）1053Mpa二、计算：1)2) 计算圆周速度：3) 计算宽度：bdd1t0.461.8524.74mm。4) 计算齿宽与齿高之比b/h：模数mtd1t/Z0=61.85/232.69。齿高h2.25mt2.252.696.05。b/h24.74/6.054.09。5) 计算载荷系数：根据v1.82m/s7级精度查得：Kv1.03.直齿轮，假设KAFt/b

25、100N/mm查得：KHaKFa1.1由表查得：KA1KH0.43KF1.3。故载荷系数：KKAKVKKA11.031.11.431.62。6) 按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径：7) 计算模数：md1/Z069.04/233.00三、 按齿根弯曲疲劳强度设计校核：由公式：1、 确定公式内个计算值：1) 查得FE1FE2680MPa。2) 查得KFN20.9KFN10.88。3) 计算疲劳许用应力：取弯曲疲劳安全系数S1.4由公式：F1KFN1FE1 /S0.88680/1.4427.4MPaF2437.14Mpa4) 计算载荷系数：KKAKVKKF11.21.11.31.725) 查得齿

26、形系数：YFa1=2.69YFa22.40。6) 查得应力校正系数：YSa1=1.575YSa2=1.67。7) 计算并比较大小齿轮：小齿轮数值大。2、 设计计算：对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m略大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数。由于齿轮模数m的大小取决于弯曲强度所确定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关。可取由弯曲强度算得的模数2.60，并就近圆整m3。按接触强度算得的分度圆直径d169.04。由：Zd1/m69.04/323.01取Z023Z1uZ040。模数即为3。四、 几何尺寸计算：模数圆整m3。1. 计算分度圆直径：d1mZ0=32369Z1=

27、40d2mZ23401202. 计算中心距：a（d1+d2）/2（69120）/294.5。3. 计算齿轮宽度：bdd10.46927.6。圆整B128B2也可取28。4. 验算：Ft2/d121.09105/693159.4N。选择合适。因为齿轮传递的扭矩较小，故齿根弯曲强度可略去不计。经上分析计算Z023Z140所选合适。第四节润滑系统齿轮泵上齿轮参数的确定润滑用齿轮泵的传动系统有5、6轴传入Z523Z5齿轮与Z144齿轮啮合，且与Z0/Z1处于同一排，5、6轴用Z36、Z47齿轮连接。Z5的模数取3。Z36、Z37的模数取2。d5mZ532369。1、2轴之间的距离为60。d560故第5

28、轴需偏移一段距离。取5轴偏移30。n泵在400800r/min范围之内所选。R12-2型叶片泵，满足要求。第二章卧式单工位双面组合镗床多轴箱设计多轴箱是组合机床的重要专用部位，它是根据加工示意图的加工孔位置和数量，切削量和主轴类型设计传递各主轴运动的动力部件。通用多轴箱由通用零件如箱体、主轴、传动轴、齿轮和附加机构构成；箱体类零件：箱体、前后盖、侧盖等。活动类零件有：主轴、传动齿轮动力箱等；润滑及防油元件有：叶片泵、分油器、注油杯、排油塞、油盘和防油套。第一节主轴的外形、材料多轴箱主轴选用圆锥滚子轴承主轴，前后支撑的为圆锥滚子轴承，此类轴承可承受较大的径向力和轴向力，且结构简单、装配调整方便，

29、适用于两个方向都有轴向力时宜采用此结构。主轴材料宜用40Cr热处理，通用传动轴用45钢调质。第二节计算各轴的直径2、3轴：d2、d3取35mm。4轴：d4取40mm。计算1轴的直径：d1取40mm。0、5轴d取30mm。第三节校核主轴进行轴的强度校核，只需校核所受扭矩最大的那根轴。即校核1轴。1) 按扭转强度条件计算：2) 作出轴的计算简图轴所受载荷是从轴上零件传来的计算时，常将轴上各力载荷简化为集中力，其作用点取为载荷分布段的中心点，作用在轴上的扭矩一般从传动轮轮榖宽度的中心算：3) 作出弯矩图：分别按水平面和垂直面计算各力产生的弯矩，并按照计算结果分别作出水平面的弯矩MH和垂直面上的弯矩M

30、r图，按下式作M图：第四节主轴轴承的选择及其极限转数的校核查表7-7d30mm，圆锥滚子轴承E7506 306221对于2、3轴d35，选择轴承E207E8207对于4轴d40选择轴承E7508载荷的核定：在进行轴承寿命计算时，必须把实际载荷转换为与确定基本额度载荷的条件相一致，动载荷P=XR+YA。由于轴承只承受纯径向力载荷RP1.7RRF85060.32N轴承预期计算寿命：c29.90q10/3P1.75060.328602.544NLh176.676故轴承所选合理。第五节多轴箱润滑系统的设计润滑油泵安排：油泵轴的位置要尽可能靠近油池，高度不大于4050mm，油泵轴转速须根据工作条件而定，轴的数目多的油泵转速须取高些，本例中选用R12型叶片泵，转速在400-800r/min范围内，箱体宽度为500,采用一个油泵。为了便于维修，油泵齿轮布置在第排上，油泵的位置要使回转方向保证排油口转过270。第六节箱体补充加工图主轴箱一般为铸件，材料为HT200，为通用铸件，但由于加工对象不同，需要在通用铸件的基础上进行加工：根据设计的不同要求，需要在箱体铸件的两个地方修改模型或钻孔。在绘制中凡需要补充的部分用粗实线划出，通用铸件原有部分的轮廓一律用细实线划出。安装轴承外径的孔公差去K7。第三部分毕业设计总结毕业设计是我们大学三年学习阶段的最后一个学习环节，是培养我们综合运用三