泵盖钻孔组合机床设计

1、i 摘摘 要要 我的毕业设计题目是：泵盖钻孔组合机床设计 组合机床是以通用部件为基础，配以少量的专用部件，对一种或若干种工件按 预先确定的工序进行加工的机床。设计过程包括被加工零件的工艺分析，机床配置 形式的选择，切削用量的确定，刀具的选择，组合机床的总体设计，多轴箱齿轮的 排布。此外，我还绘制了 4 张图纸，分别为工序图，加工示意图，机床联系尺寸图， 多轴箱图，还有一张生产率计算卡。 我本次设计的重点是多轴箱的设计，多轴箱是组合机床的重要组成部分，它是 选用通用部件，按专业要求设计的，其用于布置机床工作主轴及其传动零件和相应 的附加结构的，它通用按一定速度比排布传动齿轮，把动力以动力部件动力

2、头、 动力箱、电动机等、传递给各个工作主轴，使其获得所要求的转速和转向等。在总 体的设计过程中，对机床的夹具方案也有所考虑，选择合理的定位方式，保证工件 位置正确且装卸方便，且保证夹具结构简单成本低，从而体现组合机床自动化程度 高，生产效率高，产品质量稳定，劳动强度低，结构稳定，工作可靠，使用和维修 方便等特点。 关键词：组合机床 工艺方案 生产率 多轴箱 ii title:title: boreholeborehole pumppump covercover combinationcombination machinemachine bedbed designdesign abstracta

3、bstract my topic of design project for graduation is:borehole pump cover combination machine bed design.the aggregate machine-tool is take the general part as a found,mathches by the few special-purpose parts,according to the working-prcedure which determined in adcance carries on the processing to

4、one kind of or certain kind of work pieces the engine bed. the design process including is processed the components the craft analysis,the engine bed configuration form choice,the cutting specifications deter min at on,the cutting tool choice,the aggregate machine-tool system design,the jig design,m

5、any gears distribution.in add it on,i have also drawn up 4 blue prints,respectively be drill hole working procedure chart,processing schematic drawing ,engine bed relation dimensional drawing,jig chart,many gears row of butut,but also some productivity computation card. my this design key point is t

6、he multi-axle box.combination of multi- axle box is an important componet of the machine,it is the choice of generic components,according to special requirements of design,and its work for the machine tool spindle arrangement and transmission parts and the corresponding additional structure,which gm

7、 row faster than a certain cloth gear,the driving force to power parts-head,power boxes,motors and so on,all work delivered to the spindle so that it as required,such as speed and steering.in totally design process,have the consideration to the tongs project of the machine bed,choose the reasonable

8、method of fixed position,guarantee the work by having a right position and pack to unload convenient and guarantee construction simple and cost low of the tongs,thus give expression to the high automation degree,the high of producing sfficiency ,the stable of product quantity,the low of labor streng

9、th,the stable of construction,work dependable,use and maintain convenience etc. iii keykey wordword:aggregate machine-tool; process program; productivity computation card; multi-axle box 目目 录录 1 组合机床总体设计方案.1 1.1 零件分析.1 1.1.1 被加工工件的技术要求.1 1.1.2 结构方案分析和定位方案的选择.1 1.1.3 选择定位基准的原则及应注意的事项.1 1.1.4 确定夹压位置应注

10、意的问题.1 1.2 工艺分析.2 1.2.1 工艺分析.2 1.3 确定机床的配置形式.3 1.3.1 组合机床部件的选择.3 1.3.2 不同配置型式组合机床的特点及适应性.3 1.4 确定切削用量及刀具的选择.4 1.4.1 确定切削用量时应注意的问题.5 1.4.2 组合机床切削用量选择及计算.5 2 组合机床的总体设计.7 2.1 被加工零件工序图的绘制.7 2.1.1 尾座体盖工序图.7 2.2 轴箱体的加工示意图绘制.8 2.2.1 绘制加工示意图的作用和内容.8 2.2.2 加工示意图的画法及注意事项.9 2.2.3 选择刀具、工具、导向装置并标注相关的位置及尺寸.9 2.2.

11、4 确定动力部件的工作循环.10 2.3 机床总联系尺寸图的绘制.11 2.3.1 动力部件的选择.11 2.3.2 夹具轮廓尺寸的确定.12 2.3.3 机床的装料高度.12 2.3.4 中间底座轮廓尺寸.13 2.3.5 主轴箱轮廓尺寸的确定.13 2.4 编制生产率计算卡.13 2.4.1 机床负荷率.15 负 2.4.2 编制生产率计算卡.15 3 组合机床主轴箱设计.17 3.1 多轴箱设计的原始依据：.17 3.2 选择主轴结构型式.18 3.2.1 对传动系统的一般要求.19 3.3 传动系统的设计与计算.20 3.3.1 对传动系统的一般要求.20 i 3.3.2 传动系统的设

12、计.21 3.3 润滑系统的设计.22 4 专用夹具.23 4.1 概述.23 4.1.1 机床夹具的作用.23 4.1.2 机床夹具的分类.23 4.1.3 专用机床夹具的组成.24 4.2 工件在夹具中的定位.24 4.3 工件在夹具中的夹紧.25 4.3.1 夹紧装置的组成和要求.25 4.3.2 夹紧力的确定.25 4.3.3 夹紧力的计算.25 4.3.4 切削力的计算.27 4.4 联动夹紧机构.27 4.4.2 联动夹紧机构的分类.27 毕业设计心得体会.29 参考文献.30 0 1 组合机床总体设计方案组合机床总体设计方案 1.1 零件分析零件分析 被加工工件：泵盖 材 料：h

13、t200 硬度 hb190-241 生产纲领 ：5.5 万件/年（单班） 1.1.1 被加工工件的技术要求 1.保证孔对基准中心的位置度。9 2.保证孔的加工精度。9 1.1.2 结构方案分析和定位方案的选择 组合机床是针对某种零件或某道工序而设计的。在设计前应仔细分析被加工零 件的结构，合理地选择最佳定位基准，以确保加工精度的要求。同时也有利于实现 最大限度的集中工序，可以减少机床的台数。从而也可以降低工件的生产成本。 1.1.3 选择定位基准的原则及应注意的事项 1.应尽量选择零件设计基准作为组合机床加工的定位基准。从而可以减少由基准选 择不佳而产生的误差，保证加工精度。但对于某些特殊工件

14、，可以改用其它基准 为定位基准。 2.选择定位基准时应确保工件定位稳定。尽量选用已加工过的较大平面为定位基准， 这点对于工件加工尤为重要。 3.统一定位基准的原则。即在各台机床上尽量采用同一定位基准来加工零 鉴赏不 同表面的孔或对同一表面上的孔完成不同的工序。这对工序多的箱体类零件加工 尤为重要。 1.1.4 确定夹压位置应注意的问题 1.在选择定位基准面同时，要合理选择出夹压位置的基准面。此时应注意的问题如 下： 1 保证零件夹压后定位稳定。为使工件加工过程中不产振荡和移动，夹压力要足够 大，2.压点应均匀分布在夹压合力落在定位平面上。 尽量避免夹压力过大而造成工件夹压后产生变形。尽量消除其

15、对加工精度的影响。 1.2 工艺分析工艺分析 1.2.1 工艺分析 工艺分析是设计组合机床最重要的一步，必须认真分析被加工零件的工艺过程。 深入生产现场，全面了解被加工零件的结构特点、定位基准选择、夹紧方式、加工 部位、工艺方法和加工过程中所用的刀具、切削用量及生产率等。 对于本次设计的零件泵盖的加工工序为： 钻孔9 1加工精度的要求 由于加工孔之间轴线的平行度要求较高而采用单工位方法，一次定位，可以 减少一定的误差。 2.被加工零件大小形状特点，加工部位特点要求。 被加工零件的特点，主要依据零件的材料、硬度、加工部件的结构形状、 零件刚性、定位基准面的特点。本工件为 ht200，硬度 hbs

16、190-241，孔中心线与 定位基准面垂直，夹紧方式为液压夹紧。 这些特点在很大的程度上决定采用卧式机床、立式或倾斜式机床。一般来 说，加工孔的中心线与定位基面平行且需由一面或几面加工箱体件宜采用卧式机 床。所以本次对钻孔组合机床设计采用了卧式组合机床。 本道工艺的夹紧也非常方便，可以利用上一道工序的加工特点。采用内孔 定位、端面定位、另一端面夹紧。可使工件定位可靠、夹紧方便、装卸方便和工艺 装备简单。 根据上述被加工零件的结构特点、加工要求、工艺过程及生产率，可确定 机床的配置形式为单工位卧式单面组合机床，这种配置形式可达到较高的加工精度， 对于精加工机床的夹具公差，一般加工零件的，对于粗加

17、工机床采用固定式导 5 1 3 1 向，能达到。mm2 . 0 2 1.3 确定机床的配置形式确定机床的配置形式 根据被加工工件的结构特点、加工要求、工艺过程方案及生产率等，可大体确 定组合机床的配置型式。一般来说，定位基准是水平的，且被加工工件与定位基准 平行采用卧式组合机床；垂直时应采用立式组合机床。保证排屑顺畅、操作简单以 及其它具体方面都应简单、方便。根据加工部位的特点，孔的直径相同且在同一加 工面内位置度要求降低，并且使其设计的组合机床完全可以满足其要求。由于轴箱 体的结构不是十分复杂。而且又是单面加工。所以采用单工位卧式组合机床可完全 达到本道工序加工的技术要求。 卧式组合机床优点

18、是加工和装备配置的工艺性好，安装调整与运输比较方便； 其缺点是削弱了床身刚性。但是这个弊端通常可利用加强部件的连结部分的刚度来 补偿。不同的工艺安排，动力部件的不同配置可能会产生多种配置方案，但是不同 的配置方案将对机床的复杂程度、通用化程度、结构工艺性加工精度以及经济效果 等等都有着不同程度的影响。 1.3.1 组合机床部件的选择 本次设计的组合机床采用卧式床身。滑台安装在侧底座上，底座和中间底座用 螺钉联为一体，滑台与侧底座间有一个厚的调整垫。采用调整垫对机床的制造mm5 和维修都很方便。因为当滑台导轨面磨损或重新组装时，必须取下滑台导轨面重新 修刮并更换调整组。使之恢复应有高度即可，而且

19、滑台可使用较好的材料（耐磨性 较好的铸铁） ，而侧底座可使用较差的一些材料。 1.3.2 不同配置型式组合机床的特点及适应性 （1） 单工位组合机床 各种型式的单工位组合机床，具有固定式夹具，通常可安装 一个工件，特别适用大、中型箱体类零件的加工。根据配置动力部件的型式 和数量，这种机床可分为单面、多面及复合式。利用多轴箱同时从几个方向 3 （面）对工件进行加工。但其机动时间不能与辅助时间重合，因而生产率也 比多工位机床低。由于本次设计的工件较大以及其它方面的要求，正适合选 用单工位组合机床。 （2） 多工位组合机床 主要适用于中、小零件加工。所以不能定为本次设计的选择 对象。 1.4 确定切

20、削用量及刀具的选择确定切削用量及刀具的选择 切削用量是否合理，对组合机床的加工精度、生产率、刀具耐用度、机床的布 置型式及正常工作有很大影响。 组合机床切削用量的选择特点： 1.大多数情况下组合机床为多轴、多刀、多面同时加工。因此所选用的切削用 量要比一般万能机床单刀加工低 30%左右。 2.组合机床多轴箱上所有刀具共同一个进给系统，通常为标准滑台。工作时要 求所有刀具的每分钟进给量相同，并且等于标准滑台的每分钟进给量。这个每分钟 进给量应是适用于所有刀具的平均值。 即 1122 n fnf fii vfn 式中： 各主轴转速； i nnn, 2, 1 min)(r 各主轴进给量； i fff

21、, 21 )(rmm 滑台每分进给量 。 f vmin)(mm 3.组合机床切削用量选择及计算 (1).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 由组合机床设计可知计算公式如下： 6 . 08 . 0 26hbfdf （1-1） 6 . 08 . 09 . 1 10hbfdm （1-2） d mv p 9740 （1-3） 8 3 . 155 . 0 25 . 0 ) 9600 ( hbfv d t （1-4） 式中：f切削轴向力(n); d钻头直径(mm); f 每转进给量(mm/r); 4 m切削转矩(n.mm); p切削功率(kw); t刀具耐用度(min);

22、v切削速度(m/min),通常根据钻孔深度 l 考虑修正系数kv(表 3-14)，； v kvv 公称 hb零件的布氏硬度值，通常给出一个范围。对于公式(1-1)(1-3)取 最大值; 对于公式(1-4)取最大硬度减去硬度偏差值的 1/3. 1.4.1 确定切削用量时应注意的问题 1尽量做到合理利用所有刀具，充分发挥其性能，钻孔要求切削速度高而每分 钟进给量小。 2选择切削用量时应注意零件生产批量的影响，生产率要求不高时就没有必要 将切削用量选的太高，以免降低刀具耐用度。 3对于复杂的刀具切削用量应考虑刀具的使用寿命；进给量按刀具最小直径选 择；切削速度按最大直径选择。 4切削用量选择应有利于

23、多轴箱设计，还必须考虑动力滑台性能。 1.4.2 组合机床切削用量选择及计算 1确定切削力 由组合机床设计表（3-7）用高速钢钻头加工铸铁的切削用量，查取在 ht200 铸铁上钻 9mm 孔的切削速度。 根据工件材料可选 公称 f=0.14mm/r v min13m l/d=30/9=3.33 由组合机床设计p62页查取为, . v k8 . 09 . 09 . 0 0 k 7 . 239190/241241hbmin 9 . 119 . 013计算硬度 公称 mmvv 切削速度：v=11.9m/min 由此修正系数 kv=0.9，vc=13m/min 进给量：f=0.15mm/r 5 min

24、/ 4 . 6414. 0460: min/460914. 3/131000/1000: 1000/: mmnfvf rdvcn dnvc 式中 n主轴转速（r/min） f主轴进给量（mm/r） vf滑台每分钟进给量（mm/min） 由此可计算出： 6 . 08 . 0 26hbfdf n12972394 . 0926 6 . 08 . 0 6 . 08 . 09 . 1 10hbfdm min.361123914 . 0 910 6 . 08 . 09 . 1 n min4 . 239 . 2 23914 . 0 9 . 11 996009600 8 3 . 155 . 0 25 . 0

25、8 3 . 155 . 0 25. 0 hbfv d t kw d mv p17. 0 99740 133611 9740 kwpp02 . 1 17 . 0 46 电机功率 ， ， 取 电 n p 8 . 09 . 09 . 0 kwn13 . 1 9 . 0 9781 . 0 电 总轴向力nf7782129766 由此可初步定义主轴直径，由组合机床设计页表（3-19）中公式 73 p b 取 100 4 m bd 3 . 7 mm89.17 100 3611 3 . 7 4 由组合机床设计页表（3-22）查取主轴直径为。 75 pmm20 6 2 组合机床的总体设计组合机床的总体设计 （三

26、图一卡）（三图一卡） 组合机床总体设计方案包括绘制被加工零件工序图、加工示意图、联系尺寸图、 编制生产率计算卡。 2.1 被加工零件工序图的绘制被加工零件工序图的绘制 被加工零件工序图是根据选定的工艺方案表示一台机床自动完成的工艺内容， 加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工的定位基准，夹紧部位及被加 工零件的材料、硬度、重量及在本工序前毛坯或半成品情况的图纸。它是组合机床 设计的主要依据，也是制造、使用、检验和调整机床的重要技术条件。 2.1.1 尾座体盖工序图 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工艺方案。表示一台组合机床式自动线完成工艺 内容、加工部位尺寸

27、、精度、表面粗糙度及技术要求、加工用定位基准、夹压部位 及被加工零件材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或半成品情况的图纸。它 不能用用户提供的产品图纸代替，而须在原零件图基础上突出本机床自动线加工内 容，加上必要的说明而绘制的。它是组合机床设计主要依据，也是制造、使用、检 验和调整机床的重要技术文件。在工序图上应表示： (1)被加工零件的形状和轮廓尺寸与本机床设计有关的部位结构形状及尺寸。 (2)加工用定位基准，夹压部位及夹压方向。 (3)本道工序加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形状、位置、尺寸精度 及技术要求，还包括本道工序对前工序提出的要求（主要指定位基准） 。 (4)必要的文字说明

28、（即被加工零件编号、名称、材料、硬度、重量及加工 部位余量等） 。 被加工工件泵盖的工序图见图纸 a1所示。 2.绘制被加工零件工序图的注意事项 (1)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内容，绘制时应按一定比 例(本图选用 1：2 比例)选择足够视图及剖视，突出加工部位（加工孔）用粗实线表 7 示，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、凡在本工序 要保证的尺寸、角度、均应在尺寸数值下方画粗实线标记，加工用定位基准符号用 “ ”表示，夹压位置及方向符号“”和“”表示，辅助支承符号用“ ”表示，具体详见该零件工序图所示。 (2)加工部位的位置尺寸应由定位基准

29、注起。为了便于加工及检查，尺寸应采用 直角坐标系标注，而不采用极坐标系。但有时因所选定位基准与设计基准不重合则 须对加工部门要求的位置尺寸精度进行分析换算。此外应将零件图上不对称位置尺 寸公差换算成对称尺寸公差，其公差数值的决定要考虑两方面。一是要能达到产品 图纸要求的精度，二是要采用组合机床能够加工出来，以便在进行夹具和主轴箱设 计时，确定导向孔与位置坐标尺寸。 (3)应注明零件加工对机床提出的某些特殊要求。 2.2 轴箱体的加工示意图绘制轴箱体的加工示意图绘制 2.2.1 绘制加工示意图的作用和内容 零件的加工工艺方案是通过加工示意图反应出来的。加工示意图表示被加工零 件在机床的加工过程、

30、刀具、辅具的布置状况以及工件、刀具、夹具等机床各部件 间的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等。加工示意图是组合机床设计的 主要图纸之一，在总体设计中占据重要地位。它是刀具、辅具、多轴箱、液压电气 装置设计及通用部件选择的主要原始资料，也是整台组合机床布局和性能的原始要 求。同时还是调整机床、刀具、及钻孔的依据。其主要内容如下： (1)应反映机床的加工方法、加工条件及加工过程。 (2)根据加工部位特点及加工要求，决定刀具类型、数量、结构、尺寸（直径和 长度） 。 (3)决定主轴的结构、类型、规格、尺寸及外伸长度。 (4)选择标准式设计专用接杆、浮动卡头、导向装置、靠模装置、刀杆和托架等。

31、并决定它们的结构、参数及尺寸。 (5)标明主轴、接杆（卡头） 、夹具（导向）与工件之间的联系尺寸和配合精度。 (6)根据机床要求的生产率及刀具、材料等特点，合理确定并标注各主轴的切削 用量。 (7)决定机床动力部件的工作循环及工作行程。 泵盖钻 6 个孔的加工示意图见 a1所示。 8 2.2.2 加工示意图的画法及注意事项 (1)加工示意图的绘制顺序是：先按比例(本图为 1：1)用细实线绘出工件部位 和局部结构的展开图，加工表面用粗实线画，为简化设计，相同加工部位的加工示 意图指对同一规格的孔加工用刀具、导向、主轴、接杆等规格尺寸精度完全相同允 许只表示其中之一。即同一多轴箱上结构尺寸相同的主

32、轴可以只画一根，但必须在 主轴上标注轴号（与工件孔号相对应） ，当轴数较多时可缩小比例，用细实线画出工 件加部位简图，并标注孔号，以便设计和调整机床。 (2)在加工示意图上，主轴分布可不按真实距离绘制。当被加工孔间距很小或需 要设置径向结构尺寸较大的导向装置时，相邻主轴必须按严格比例绘制，以便检查 相邻主轴、刀具、辅具、导向等是否干涉。 (3)主轴应用多轴箱端面画起。刀具通过加工终了位置，标准的通用结构只画外 轮廓，并须加注规格代号。对一些专用结构须剖视，并标注尺寸、精度及配合。 2.2.3 选择刀具、工具、导向装置并标注相关的位置及尺寸 (1)刀具的选择 根据接头体工件的材料和加工尺寸精度、

33、表面粗糙度、切屑的排除及生产 率要求等因素选择。 查金属机械加工工艺人员手册选取锥柄麻花钻刀具 如图所示： 如图所示： d=9mm l=188mm l1=107mm 根据给定零件特点，所加工孔为 9mm 9 2.2.4 确定动力部件的工作循环 是指加工时动力部件从原始位置的动作过程。包括快速进给、工作进给、快速 退刀等动作。 (1)工作进给长度的确定 工作长度 工等于工件加工部位长度 （多轴加工时应按最长计算）与刀具切入 ll 长度 1和切出长度2之和。 ll 切入长度 1根据本工件端面误差情况分析选取1=12mm ； ll 因为本机床是专用钻孔机床，所以螺纹孔无须攻透，切出长度 2=9。 工

34、12+ =9+30+12=50； ll ll l 具体如下图所示： (2)快退长度的确定 快速退刀长度等于快进和工进长度之和。快退长度必须保证刀具在攻丝完毕后， 必须回到初始位置，而不影响工件装卸；快速进给是指动力部件把主轴连同刀 具以原始位置送入到工作位置，其长度按具体情况而定。 10 所以 快退长度快进长度工进长度mm16050110 (3)动力部件的总行程长度 动力部件的总行程除应保证要求的工作循环和工作行程外，还要考虑装卸和调 整刀具方便，即考虑前后备量。前备量是指因刀具磨损或补偿制造安装误差，动力 部件尚可向前调节的距离。所以根据加工要求选择前备量为；后备量是指刀mm20 具从接杆或

35、接杆连同刀具一起从主轴孔中所需的轴向距离。所以根据加工要求选择 后备为。mm220 所以, 总快退前后 l lllmm40022020160 2.3 机床总联系尺寸图的绘制机床总联系尺寸图的绘制 机床联系尺寸图清楚地表明了机床的型式和布局，规定各部件的轮廓尺寸及相 互间的装配关系和运动关系，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理，并为进一步开展主轴箱、夹具等设计提供依据。 联系尺寸图也可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。 联系尺寸图的主要内容如下： 以适当数量的视图按同一比例画出机床各主要组成部件的外形轮廓及相关位) 1 ( 置，表明机

36、床的配置型式及总体布局、主视图的选择应与机床实际加工状态一致。 图上应尽量减少不必要的线条及尺寸。但反映各部件的联系尺寸、专用部件)2( 的主要轮廓尺寸、运动部件的极限位置及行程尺寸，必须完整齐全。至于各部件的 详细结构不必画出，留在具体设计部件时完成。 为便于开展部件设计，联系尺寸图上应标注通用部件的规格代号，电动机型)3( 号、功率及转速，并注明机床部件的分组情况及总行程。 2.3.1 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。组合机床动力部件包括实现刀具 主轴旋转的主运动的动力箱，各种工艺切削头及实现进给运动的动力滑台，具体选 择如下： 11 (1)选择动力箱 由组合机床设

37、计附表选择动力箱为。电 电 nkw13 . 1 24 p)152( 32itd 动机型号 y100l-6，功率，电机转速为 940r/min，动力箱输出轴转速kwn5 . 1 ；动力箱与动力滑台结合面尺寸：多轴箱的厚度为、高度为min470rmm325 、宽度为。动力箱输出轴距箱底面高度为mm400mm400mm140 (2)选择动力滑台 计算得出7782n 查组合机床设计页表，可 612976ff 16 p)42( 知 1hy32-1 型滑台总行程为，其具体性能参数如下：mm400 台面宽，台面长，行程长，滑座长，允许最大进mm320mm630mm400mm790 给力为，快速行程速度为，工

38、进速度范围为。nf12500 进 min12mmin65020mm 配套通用部件)3( 侧底座、其高度、宽度为、长度3211ccmmh560mmb520mml1180 绘制联系尺寸图应考虑的主要问题: 绘制联系尺寸图，一般是在已画出被加工零件工序图、加工示意图，并初选动 力部件及与其配套的通用部件之后进行的。对于机床的某重要尺寸也应在画联系尺 寸图之前的方案设计阶段初步确定，如机床的装料高度 h，多轴箱轮廓尺寸及夹具 轮廓尺寸等。尤其对于加工精度要求较高，比较复杂的组合机床，往往需要预先画 出夹具方案的详细草图以确定其主要轮廓尺寸。 2.3.2 夹具轮廓尺寸的确定 夹具轮廓尺寸的确定主要是指夹

39、具底座和长 宽 高，根据工件的尺寸、形状、 具体结构及考虑布置下保证加工要求的定位、限位、夹紧机构、导向系统及与其它 部件的联系尺寸最后确定。关于夹具的详细资料将在夹具的具体方案设计中体现出 来。 2.3.3 机床的装料高度 机床的装料高度是指机床上工件的定位基准面到地面的垂直距离。设计组合机 12 床时装料高度 h 应考虑的主要因素是：应与车间运送工件的滚道相适应，工件最低 孔位置，主轴最低高度和选用通用部件、中间底座、夹具等高度限制。由于本次设 计受四个孔的位置影响。即四个孔的中心线，装料高度选取了。此时工mmh955 人操作时可加脚踏板以便操作者装卸工件和调整机床、刀具方便。 2.3.4

40、 中间底座轮廓尺寸 中间底座轮廓尺寸要满足夹具在其上面安装过程的需要，所选长度方向尺寸要 依据动力部件(滑台和滑座以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。非常重要的一定要保证加工终了位置时，工件端面至主轴箱端 面的距离不小于加工示意图的要求。本次设计这一距离为，同时考虑动力部mm383 件处于加工终了位置时，主轴箱与夹具外轮廓间应有利于机床调整和维修的距离， 为了便于切屑和冷却液回收。 中间底座长， 高。mm710mm560 中间底座轮廓尺寸为560450710 2.3.5 主轴箱轮廓尺寸的确定 绘制主轴箱时，着重确定的尺寸就是主轴箱的宽度 b 和高度 h。据机床

41、设计 手册选取主轴箱轮廓尺寸为：400400hb 2.4 编制生产率计算卡编制生产率计算卡 根据选定的机床工作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，就可以计算机床的生产率并编制生产率计算卡，用以反映机床的加 工过程、完成每一动作所需要的时间、切削用量、机床生产率及机床负荷率等。 1.理想生产率 1 q 指完成年生产率纲领 a(包括各种品及废品率在内)所要求的机床生产率。它与 全年工时总数有关，一般情况下,单班制生产 k 取 2350h,两班制生产，khk4600取 则 )(40.23 2350 55000 1 h k a q 件 13 2.实际生产率q 指实际设计机

42、床每小时实际可以生产的零件数量。 )( 60 h t q 件 单 式中： 生产一个零件所需的时间，它可根据下式计算： 单 t(min) (min) 2 2 1 1 装卸移 快退快进 停辅切单 tt v ll t v l v l ttt fkff 式中：、分别为刀具第、第工作进给行程长度； 1 l 2 l)(mm 、分别为刀具第、第工作进给量； 1f v 2f v) min (mm 当加工沉孔、止口，锪窝、倒角、光整表面时，动力滑 停 t 台在死挡铁上的停留时间，通常指刀具在加工终了时无 进给状态下旋转所需时间；105r(min) 、分别为动力部件快进、快退行程长度； 快进 l 快退 l)(mm

43、 动力部件快速行程速度。采用机械动力部件取 fk v 液压动力部件取；) min (86 m ) min (124 m 直线移动或回转工作台进行一次工位转换时间，一般可取 移 t ；min1 . 0 工件装卸(包括定位、夹压及清除铁屑等)时间，它取决 装卸 t 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。min5 . 15 . 0 装卸移 快退快进 停辅切单 tt v ll t v l v l ttt fkff2 2 1 1 12000/ )160110(5 . 11 . 00114/50 14 =2.06min. )(29.13 06. 2 6060 小时

44、 件 单 t q 2.4.1 机床负荷率 负 当时，计算二者的比值即为负率。qq 1 q q1 负 %80.33 13.29 4 . 23 根据组合机床的使用经验，适宜机床负荷率为，但本次设计由 负 90. 075 . 0 于客车厂年生产缓冲杆座的数量不大，所以机床负荷率偏小，可见机床的工作 效率可进一步提高。 2.4.2 编制生产率计算卡 生产率计算卡是按一定格式要求编制的反映零件在机床上的加工过程、工作时 间、机床生产率、机床负荷率的简明表格。 具体内容如下页表所示： 15 7 6 5 4 3 2 1 序 号 被加工 零 件 卸下工件 松开工件 动力部件快退 左动力部件工进 左动力部件快进

45、 工件定位、夹紧 装入工件 工步名称 工序名称 材 料 名 称 图 号 1 被加工 零件数 （个） 9 加 工 直径 （mm） 20 加工 长度 （mm） 160 50 110 工作 行程 （mm） 本机床装卸工件时间取为 1.5min 11.9 切削 速度 m/min 钻孔 ht200 泵盖 460 每分钟 转速 r/min 0.14 每转进 给量 mm/r 负荷率 机床理想生产率 q1 机床实际生产率 q 单件总工时 10000 64 10000 每分钟 进给量 mm/min 工序号 硬度 毛坯重量 毛坯种类 0. 43 0.43 机动 时间 1.6289 0.8 0.051 0.0159

46、 0.011 0.051 0.7 辅助 时间 80.33% 23.4（件/小时） 20589（件/小时） 2.0589 共计 工时（min） hb 163-229 灰铸件 16 3 组合机床主轴箱设计组合机床主轴箱设计 主轴箱是组合机床的重要组成部分，它是选用通用部件，按专用要求进行设计 的，其用于布置机床工作主轴及其传动零件和相应的附加机构的。它通过按一定速 比排布传动齿轮,把动力以动力部件动力头、动力箱、电动机等、传递给各工作主 轴，使之获得所要求的转速和转向等。 主轴箱轮廓尺寸 400 400mm。由箱体、主轴、传动轴、齿轮、轴套和通用（专 用）的附加机构组成。 主轴箱厚度为 325mm

47、。 主轴 1、2、3、4、5、6 传动轴 7、8 驱动轴 0 其作用是供更换、调整刀具和主轴箱装配及维修检查主轴精度时 回转主轴用。 主轴箱前盖厚 55mm，后盖厚 90mm，箱体厚 80mm。 材料：ht15-33 主轴材料 40gr 钢，热处理 c42。 传动轴材料用 45 钢，调质处理 t215。 齿轮均用 45 钢，热处理为齿部高频淬火 g54。 键是用来联接轴与带毂零件（如带轮、齿轮等）的主要用来实现周向固定以传 递转矩。 本设计中，主轴箱中的各轴与齿轮的联接均采用导向平键，具体型号标准由 机械零件设计手册288 页表 3.25 中查取 3.1 多轴箱设计的原始依据：多轴箱设计的原始

48、依据： 多轴箱设计的原始依据图，是根据“三图一卡”整理编制出的，包括设计的原 始要求和已知条件。在已经编制的“三图一卡”中有： i多轴箱轮廓尺寸 400 400mm ii工件轮廓尺寸及各加工孔的位置尺寸。 iii工件与多轴箱的位置尺寸。 其中的一些重要数据如下： （1） 名称：泵盖 17 材料：ht200 硬度：hbs190-241 （2） 主轴外伸尺寸：115mm,直径为 30。 切削用量：v=11.9m/min , n=460r/min , f=0.14mm/r （3）动力部件：动力箱 1td32 型，电动机为 y100l-6 型，功率 1.5kw， 转速 940r/min，输出轴转速 4

49、70r/min，输出轴距离箱底面距离为 140mm. 多轴箱的原始依据图应包含以下内容： 1）所有主轴的位置尺寸及工件与多轴箱的相关尺寸。在标注主轴的位置及相关 尺寸时，首先保证多轴箱与被加工零件在机床上是面对面摆放的，所以多轴箱横截 面上的水平方向尺寸应与被加工零件工序图的水平尺寸方向相反。其次由于多轴箱 上的坐标尺寸基准和被加工零件工序图的尺寸基准一般不相重合，要根据多轴箱和 被加工零件的相对位置找出统一基准，并标注出其相对位置关系尺寸。 2）图上要标注主轴的转向。标准刀具多为右旋，所以要求主轴一般为逆时针转 向，逆时针可不标，一般只标顺时针转向。 3）图上标出多轴箱的外形尺寸。 4）表中

50、要表工件材料，加工表面要求，及主轴工序，主轴外伸尺寸，切削用量 5）表中注明动力箱的型号，功率，转速等参数。 3.2 选择主轴结构型式选择主轴结构型式 （1）轴承的选择： 主轴结构型式由零件加工工艺决定，并应考虑主轴的工作条件和受力情况。轴 承型式是主轴结构的主要特征，由于本组合机床是进行钻削加工，主轴的轴向切削 力很大，所以一般采用推力球轴承承载轴向力，用向心球轴承承载径向力。因为钻 孔时的轴向力是单向的，所以把推力球轴承安排在主轴前端。 （2）轴头的选择： 除此之外，轴头的结构也应考虑。因为本次设计是长主轴。长主轴轴头内孔较 长，可以增大与刀尾的接触面，增强了刀具与主轴的连接刚度，减少刀具

51、前端下垂。 可以选用标准导向套。 （3）初定主轴直径和齿轮模数 在编写“三图一卡”时，已初定主轴直径。初步选定模数可由以下公式估算， 再类比确定： 18 3 30 32 p mmm z n 其中， z 一对齿轮中小齿轮的模数 p齿轮传递功率kw min r n小齿轮的转数 目前大型组合机床通用多轴箱常用的齿轮模数有 2、2.5、3、3.5、4 等几种，一 般在同一多轴箱中齿轮模数不多于两种。 4.5 传动系统的设计与计算 多轴箱的传动系统设计，就是通过一定的传动链把动力箱输出轴（即多轴箱驱 动轴）传过来的动力和转速按要求分配到各主轴。 3.2.1 对传动系统的一般要求： 1）尽量用一根中间轴带

52、动多根主轴。当齿轮啮合中心距不符合标准时，可以用 变位齿轮或略微变化传动比的方法解决。 2）为避免增加主轴的负荷，尽量不采用主轴带动主轴的方案。当主轴分布密集 且切削力不大时，也可用 1 根主轴带动多根主轴的传动方案。 3）为使结构紧凑，多轴箱体内齿轮最佳传动比为，在多轴箱后盖内第 iv 排11.5 或第 v 排齿轮，传动比可以大些，不超过 33.5。 4）一般情况下驱动轴转速较高时，可采用逐步降速传动，驱动轴转速较低时， 可先升再降。组合机床多轴的传动和结构与普通机床差异较大。 5）粗加工切削力大，主轴上的齿轮应尽量安排靠近前支承，以减少主轴扭转变 形。 6）齿轮的排法： i不同轴上的齿轮不

53、能相碰，可以放在箱体同一排上。 ii不同轴上齿轮与轴或轴套不能相碰，可放在不同排上。 iii齿轮与轴相碰，可放在后盖子内。 iv驱动轴直接带动的传动轴数目不要过两根，否则会造成装配困难。 19 3.3 传动系统的设计与计算传动系统的设计与计算 传动系统是通过一定的传动链把动力箱输出轴传进来的动力和转速按要求分配 到各主轴。 主轴外伸尺寸及切削用量 3.3.1 对传动系统的一般要求 在保证主轴强度、刚度、转速和转向的前提下，力求使主要传动件的规格小， 数量少，体积小。因此，要注意以下几点： （1）尽量用一根中间传动轴带动多根主轴。 （2）一般情况下，尽量不采用主轴带动主轴的方案。 （3）多轴箱内

54、齿轮传动副传动比为 11.5。 （4）若驱动轴转速较高，可采用逐步降速传动，若驱动轴转速较低，可选使速 度升高一点再降速。 （5）主轴上的齿轮应尽量安排靠近前支承以减少主轴的扭转变形。 （6）驱动轴直接带动的传动轴不超两根。 轴 号 工序 内容 加工直 径 (mm) 主轴直 径 (mm) 主轴及外伸 尺 d/d(mm) l=115mm v m/min n r/min f mm/r vf mm/min 1、2 、3、 4、5 、6 钻孔92030/2011.94600.1464.4 20 3.3.2 传动系统的设计 六主轴多轴箱传动方案图 该主轴箱有六根主轴：1、2、3、4、5、6 已知：各主轴

55、转速及驱动轴到主轴之间的传动比。 主轴转速：n1=n2=n3=n4=n5=n6=460r/min 驱动轴转速：n0=470r/min 各主轴总传动比： 2 . 1167688a 22 i总=n主/n驱=460/470=1/1.02 进行齿轮排列和传动比分配。可用两轴间齿轮啮合中心距公式： 式中： m 齿轮模数 z1主动齿轮齿数； z2被动齿轮齿数； 齿数和。 z 取 m=4，z驱=23，由 i总= z驱/ z主=460/470=1/1.02 则 z主= z驱/ i总=23 1.0223 考虑结构紧凑，选用中间 2 齿轮分布圆直径 d1=92mm、d2=52mm， 则齿数 z1=23、z2=26

56、，其位置通过做图法决定。 验算各主轴转速 ）（ ）（ mm zm zzm a 22 11 min/460 28 26 23 23 470654321rnnnnnn 21 转速相对损失在 5%以内，符合设计要求 中间轴转速 位置适当，可满足要求。 3.3 润滑系统的设计润滑系统的设计 多轴箱应有润滑油泵，油泵轴的位置要尽量靠近油池，满足离油面高度不大于 400500mm,，油泵轴的转速根据工作条件而定。因为选用的是 r12-1 型叶片泵， 所以，油泵转速的选择范围为 400-800r/min 之间。 由传动关系，有， （取=22） 2 2 i nz nz 油泵 油泵 z油泵 代入数值，则 =58

57、6r/min , 所以符合要求。 z油泵 为便于维修，油泵齿轮最好放在第 i 排，油泵安装在前盖内，在前盖上与油泵 相应的位置开一窗口。如有结构限制，也可以放在第 iv 排。油泵的放置要保证进油 口到排油口转过。270 卧式多轴箱箱内三排齿轮是用油盘润滑的，后盖内的第 iv 排齿轮，则单独引油 管润滑，还要引油管润滑动力箱齿轮。此外，分油器的位置要选择靠近操作者一侧， 一边观察和检查油泵的工作情况 min/470 23 23 470rn 22 4 专用夹具专用夹具 4.1 概述概述 在成批生产、大量生产中，工件的装夹是通过机床夹具来实现的。机床夹具是 工艺系统的重要组成部分，它在生产中应用十分

58、广泛。 4.1.1 机床夹具的作用 1.保证加工精度 用机床夹具装夹工件，能准确确定工件与刀具、机床之间的相对位置关系，可 以保证加工精度。 2.提高生产率 机床夹具能快速地将工件定位和夹紧，可以减少辅助时间，提高生产效率。 3.减轻劳动强度 机床夹具采用机械、气动、液压夹紧装置，可以减轻工人的劳动强度。 4.扩大机床的工艺范围 利用机床夹具，能扩大机床的加工范围，例如，在车床或钻床上使用镗模可以 代替镗床镗孔，使车床、钻床具有镗床功能。 4.1.2 机床夹具的分类 1.按夹具的应用范围分类 1）通用夹具 通用夹具是指结构已经标准化，且有较大适用范围的夹具，例如， 车床用的三爪自定心卡盘和四爪

59、单动卡盘，铣床用的平口钳及分度头等。 2）专用机床夹具 专用机床夹具是针对某一工件的某道工序专门设计制造的夹 具。专用机床夹具适于在产品相对稳定、产量较大的场合使用。 3）组合夹具 组合夹具是用一套预先制造好的标准元件和合件组装而成的夹具。 组合夹具结构灵活多变，设计和组装周期短，夹具零部件能长期重复使用，适于在 多品种单件小批量生产或新品种试制等场合应用。 4）成组夹具 成组夹具是在采用成组加工时，为每各零件组设计制造的夹具， 当改换加工同组内另一种零件时，只需调整或更换夹具上的个别零件，即可进行加 工。成组夹具适合在多品种、中小批量生产中应用。 23 5）随行夹具 它是一种在自动线上使用的

60、移动式夹具，在工件进入自动线加工 之前，先将工件装在夹具中，然后夹具连同被加工工件一起沿着自动线依次从一个 工位移到下一个工位，直到工件在退出自动线加工时，才将工件从夹具中卸下。随 行夹具是一种始终随工件一起沿着自动线移动的夹具 2.按使用机床类型分类 机床类型不同，夹具结构各异，由此可将夹具分为车床夹具、转床夹具、铣床 夹具、镗床夹具、磨床夹具和组合机床夹具等类型。 3.按夹具动力源分类 按夹具所使用的夹紧动力源，可将夹具分为手动夹紧夹具、气动夹紧夹具、液 压夹紧夹具、气液联动夹紧夹具、电磁夹具、真空夹具等类型。 4.1.3 专用机床夹具的组成 夹具一般由下列元件或装置组成。 1.定位元件