油泵盖板组合机床设计

1、目 录摘 要2第一章 绪论41.1组合机床简介41.2组合机床的历史41.3组合机床加工方式41.4组合机床的部件分类51.5组合机床的发展51.6组合机床的工艺范围51.7组合机床的特点6第二章 机床设计简介62.1设计的目的62.2设计内容62.3设计要求72.4机床的设计步骤7第三章 组合机床的总体设计83.1 组合机床方案的制定83.1.1制定工艺方案83.1.2 确定组合机床的配置形式和结构方案93.2确削用量定切及选择刀具103.2.1 确定工序间余量103.2.1 选择切削用量113.2.3 确定切削力、切削扭矩、切削功率113.2.4 选择刀具结构123.3钻孔组合机床总设计“

2、三图一卡”的编制123.3.1 被加工零件工序图123.3.2 加工示意图133.3.3 机床联系尺寸图183.3.4 生产率计算卡21第四章 多轴箱的设计234.1 绘制多轴箱设计原始依据图234.2 齿轮模数选择244.3 多轴箱的传动设计244.4 绘制传动系统图264.5 传动零件的校核27总 结32参考文献34外文原文35英文翻译39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。本文对油泵盖板连接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，多工

3、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钻孔组合机床设计。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,油泵盖板,主轴箱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

4、standard and national defensive power of the country or area. While the capability of production in trade of manufacture mostly depends on the advanced producing equipmentmachine tool .This paper has carried out detailed analysis for the the oil pump processing technology of gear reducer that joins

5、hole, the processing for its hole have put forward the train of thought of " once pack folder, work position is processed , reach the precision requirement of product pattern ".According to this train of thought , have designed the four-axle first work drilling machine of bit alignment.Thi

6、s paper presents the design and calculating of each part of this machine tool.Keyword: Modular machine tool, Oil pump cover，Clutch plate第1章 绪论 组合机床，以系列化和标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件对一种或多种工件按预先确定的工序进行切削加工的机床。在组合机床上可以同时从几上方向采用多把刀具对一个或数个工件进行加工，可减少物料的搬运和占地面积，实现工序集中，提高了生产效率和降低成本。1.1组合机床简介 组合机床transfer and unit m

7、achine，以系列化和标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件对一种或多种工件按预先确定的工序进行切削加工的机床。兼有万能机床和专用机床的优点。通用零部件通常占整个机床零部件的7090，只需要根据被加工零件的形状及工艺改变极少量的专用部件就可以部分或全部进行改装，从而组成适应新的加工要求的设备。由于在组合机床上可以同时从几上方向采用多把刀具对一个或数个工件进行加工，所以可减少物料的搬运和占地面积，实现工序集中，改善劳动条件，提高生产效率和降低成本。将多台组合机床联在一起，就成为自动生产线。组合机床广泛应用于需大批量生产的零部件，如汽车等行业中的箱体等。另外在中小批量生产中也可应用成组技术将结

8、构和工艺相似的零件归并在一起，以便集中在组合机床上进行加工。1.2组合机床的历史 最早的组合机床于1911年在美国制成，用于加工汽车零件。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。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。1973年，国际标准化组织（ISO）公布了第一批组合机床通用部件标准。1975年，中国第一机械工业部颁布了中国的第一批组合机床通用部件标准。 二十世纪70年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。

9、铣削平面的平面度可达0.05毫米1000毫米，表面粗糙度可低达2.50.63微米；镗孔精度可达IT76级，孔距精度可达O.03O.02微米。 专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。1.3组合机床加工方式 组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，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。 组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加工

10、时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥半轴等)的外圆和端面加工。1.4组合机床的部件分类 组合机床的通用 部件按功能分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件5类。 动力部件为机床提供主运动和进给运动，主要有动力箱（将电动机的旋转运动传递给主轴箱）、切削头（装在各个主轴上，用于各单一工序的加工）、动力滑台（用于安装动力箱或切削头，以实现进给运动）；支承部件用以安装动力滑台，包括各种

11、底座和支架；输运部件用以输送工件或主轴箱至加工工位；控制部件用以控制机床的自动工作循环； 辅助部件包括润滑、冷却和排屑装置等。根据配置型式，组合机床可分为单工位和多工位两大类。其中单工位组合机床按被加工面的数量又有单面、双面、三面和四面 4种，通常只能对各个加工部位同时进行一次加工；多工位组合机床则有回转工作台式、往复工作台式、中长立柱式和回转鼓轮式4种，能对加工部位进行多次加工。 控制部件是用以控制机床的自动工作循环的部件，有液压站、电气柜和操纵台等。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。1.5组合机床的发展 为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相

12、似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。1.6组合机床的工艺范围组合机床一般可完成的工艺范围有：铣平面、刮平面、车端面、车锥面、钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、倒角、切槽、以及加工螺纹、滚压、拉削、磨削、抛光等。1.7组合机床的特点 同通用机床和专用机床相比，组合机床有如下特点：（1）由于组合机床是由70-90%的通用部件组合而成，必要时要进行改装组成新的机床这

13、就是说组合机床有改进更新的优越性，通用部件重复使用。 （2）组合机床可以同时在各个方向采用几把刀具加工不同的表面。这样在孔隙加工中能很好的保证各孔之间相互位置精度的准确性，是实现工序集中的最好途径。也是提高生产率的有效设备。 （3）组合机床是按具体加工对象设计的。因而可以按最合理的工艺规程进行加工，而在通用机床上很难实现。 （4）多数组合机床是采用了多轴设计。对箱体类零件或类似于箱体类零件进行加工这样保证了产品质量、减少了工序间搬运、改善了劳动条件、减少所用设备数量，同时组合机床占地面积小、能合理应用空间。（5）由于组合机床大多数是通用部件，而只有少数专用部件。这样可减少机床生产时间和费用，维

14、护和维修也简单方便。 （6）组合机床通用部件可以组织指定的专门厂家生产。由于采用精密高效设备，有利于提高部件性能、降低成本。第二章 机床设计简介2.1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。2.2设计内容(1)运动设计 根据给定的被加工零件，确定机床的切削用量，通过分析比较拟定传动方案和传动系统图，确定传动副

15、的传动比及齿轮的齿数，并计算主轴的实际转速与标准的相对误差。(2)动力设计 根据给定的工件，初算传动轴的直径、齿轮的模数；确定动力箱；计算多轴箱尺寸及设计传动路线。完成装配草图后，要验算传动轴的直径，齿轮模数否在允许范围内。还要验算主轴主件的静刚度。(3)结构设计 进行主运动传动轴系、变速机构、主轴主件、箱体、润滑与密封等的布置和机构设计。即绘制装配图和零件工作图。(4)编写设计说明书2.3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

16、进行分析。2.4机床的设计步骤1.调查研究研究市场和用户对设计机床的要求，然后检索有关资料。其中包括情报、预测、实验研究成果、发展趋势、新技术应用以及相应的图纸资料等。甚至还可以通过网络检索技术查阅先进国家的有关资料和专利等。通过对上述资料的分析研究，拟订适当的方案，以保证机床的质量和提高生产率，使用户有较好的经济效益。2.拟定方案通常可以拟定出几个方案进行分析比较。每个方案包括的内容有：工艺分析、主要技术参数、总布局、传动系统、液压系统、控制操作系统、电系统、主要部件的结构草图、实验结果及技术经济分析等。在制定方案时应注意以下几个方面：（1） 当使用和制造出现矛盾时，应先满足使用要求，其次才

17、是尽可能便于制造。要尽量用先进的工艺和创新的结构；（2） 设计必须以生产实践和科学实验为依据，凡是未经实践考验的方案，必须经过实验证明可靠后才能用于设计；（3） 继承与创造相结合，尽量采用先进工艺，迅速提高生产力，为实现四个现代化服务。注意吸取前人和国外的先进经验，并在此基础上有所创造和发展。3.工作图设计首先，在选定工艺方案并确定机床配置形式、结构方案基础上，进行方案图纸的设计。这些图子包括：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，统称“三图一卡”设计。并初定出主轴箱轮廓尺寸，才能确定机床各部件间的相互关系。其次，绘制机床的总装图、部分部件装配图、液压系统图、PLC接线图

18、和梯形图。然后，整理机床有关部件与主要零件的设计计算书，编制各类零件明细表，编写机床说明书等技术文件。最后，对有关图纸进行工艺审查和标准化审查。第3章 组合机床的总体设计3.1 组合机床方案的制定3.1.1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，并深入现场了解零件的形状、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，现场所采用的环境和条件等等。并收集国内外有关技术资料，制定出合理的工艺方案。根据被加工被零件（油泵盖板）的零

19、件图（图3-1），加工孔的工艺过程。图3-1油泵盖板零件图(1) 加工孔的主要技术要求。加工4个9的孔，满足最大实体要球，位置度公差为0.5mm，2个20H7的孔，满足包容要求.。工件材料为HT200-300，HB160210。要求生产纲领为（考虑废品及备品率）年产量10万件，单班制生产(2) 工艺分析加工9孔时，孔的位置度公差为0.5mm，表面粗糙度为Ra3m，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9孔和20孔，孔径为9和20。(3) 定位基准及夹紧点的选择加工此油泵盖板的孔，以底面的两个圆柱销孔（一面两孔）限制6个自由度。在保证加工精度的情况下，提高生

20、产效率减轻工人劳动量，而工件也是大批量生产，由于夹具在本设计中没有考虑，因此在设计时就认为是人工夹紧。生产工艺方案：表3-1生产工艺方案表工序工序内容定位基准1铸造毛坯2时效处理3按毛坯尺寸检查4粗铣顶面5粗、半精铣底面6半精铣、磨顶面顶面7铣两端面顶面8钻、扩、铰2×圆柱销孔8一面两空9钻、铰4×9孔一面两孔10钻、粗、精镗两主轴孔20一面两孔11清洗、去毛刺、倒角12检验13入库3.1.2 确定组合机床的配置形式和结构方案(1)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，是制造机床方案的主要依据。油泵盖板加工孔的精度要求不高，可采用钻

21、孔组合机 床，工件各孔间的位置精度为0.5mm,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Ra3m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。为此，机床通常采用尾置式齿轮动力装置，进给采用液压系统，人工夹紧。被加工零件图如图2-1所示。(2) 被加工零件的特点这主要指零件的材料、硬度加工部位的结构形状，工件刚度定位基准面的特点，它们对机床工艺方案制度有着重要的影响。此油泵盖板的材料是HT200-300、硬度HB160-210、孔在整个盖板上呈对称分配，孔的直径为9mm和20mm。采用两工位多孔同步加

22、工，零件的刚度足够，工件受力不大，振动，及发热变形对工件影响可以不计。一般来说，孔中心线与定位基准面平行且需由一面或几面加工的箱体宜用卧式机床，立式机床适宜加工定基准面是水平的且被加工孔与基准面垂直的工件，而不适宜加工安装不方便或高度较大的细长工件。对大型箱体件采用单工位机床加工较适宜，而中小型零件则多采用多工位机床加工。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。孔的分布范围是直线形状，工件比较长，一次钻完，多轴箱体积较大，采用两工位以减小多轴箱的体积，使整个钻床瘦身，因而适合选择立式多工位钻床。(3) 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

23、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10万件，从工件外形及轮廓尺寸，为了减少加工时间，采用多轴头，为了减少机床台数，此工序尽量在一台机床上完成，以提高利用率。(4) 机床使用条件使用组合机床对对车间布置情况、工序间的联系、使用厂的技术能力和自然条件等一定的要求。在根据使用户实际情况来选择什么样的组合机床。综合以上所述：通过对箱盖零件的结构特点、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，最终决定设计三轴头多工位同步钻床。3.2确削用量定切及选择刀具3.2.1 确定工序间余量为使加工过程

24、顺利进行并稳定的保证加工精度，必须合理地确定工序余量。生产中3用查表给出的组合机床对孔加工的工序余量，由于在本钻床上钻孔后重新安装或在其他多工位机床上加工下道工序，应适当加大余量，以消除转、定位误差的影响。9mm的孔在钻孔后扩孔，直径上下工序间余量0.51mm；20mm的孔钻孔后扩孔，直径上下工序间余量1.52.0。3.2.1 选择切削用量确定了在组合机床上完成的工艺内容了，就可以着手选择切削用量了。因为所设计的组合机床为多轴同步加工在大多数情况下，所选切削用量，根据经验比一般通用机床单刀加工低30%左右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，工作时，要求所有刀具的每分钟进给

25、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）由于油泵盖板孔的加工精度、工件材料、工作条件、技术要求都是相同的，孔的直径有两种。按照经济地选择满足加工要求的原则，采用查表的方法查得：第一种钻头直径D=9mm,铸铁HB175255、进给量f=0.2mm/r。3.2.3 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

26、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： =160(210160) =143.33切削力：=26切削扭矩：=10切削功率：=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(N·mm) V切削速度（m/min） P切削功率(kw)3.2.4 选择刀具结构油泵盖板的布氏硬度在HB160210，孔径D为9mm和20mm，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

27、准9和20的麻花钻。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的距离，以便排出切屑和刀具磨损后有一定的向前的调整量。3.3钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制前面对三轴头多工位同步钻床工艺方案及配置型式、结构方案确定的有关问题，它是钻床总体设计的重要内容。下面就以钻床加工箱盖总体设计的另一个问题，既总体设计方案的图纸表达形式“三图一卡”设计，其内容包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图、编制生产率卡3.3.1 被加工零件工序图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、

28、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、夹具部位及被加工零件的材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或成品状况的图纸，它不能用用户提供的图纸代替，而是在原零件图基础上，突出本机床的加工的内容，加上必要的说明绘制成的。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文件。油泵盖板用钻孔组合机床的被加工零件工序图如32所示。图3-2零件工序图 附注：1.被加工零件名称及编号：油泵盖板 2.材料及硬度：灰铸铁 HT200-300 GB4986-85 HB160-210图上主要内容：（1）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，

29、以及对上道工序的技术要求等。（2）本工序所选定的定位基准、夹紧部位及夹紧方向。（3）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。（4）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。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，一定要图出被本机床的加工内容。绘制时，应按一定的比例，选择足够的视图及剖视图，突出加工部位（用粗实线），并把零件轮廓及与机床、夹具设计有关部位（用细实线）表清楚，凡本道工序保证的尺寸、角度等，均应在尺寸数值下方面用粗实线标记。如图32中49加工用定位基准，机械夹压位置及方

30、向，辅助支承均须用规定的符号表示出来。（2）加工部位的位置尺寸应由定位基准注起，为便于加工及检查，尺寸应采用直角坐标系标出，而不采用极坐标，但有时因所选定位基准与设计基准不重合，则须对加工部位要求位置尺寸精度进行分析换算。3.3.2 加工示意图图33加工示意图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。图33为盖板上4孔立式钻床

31、加工示意图。在图上应标注的内容：（1）机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程。（2）工件、夹具、刀具及多轴箱端面之间的距离等。（3）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；刀具与导向置的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式，刀具应按加工终了位置绘制。2、绘制加工示意图之前的有关计算（1）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。刀具的选择前已述及，此处就不在追述了。（2）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

32、、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内容。1）选择导向类型 根据刀具导向部分直径d=10mm和刀具导向的线速度v=10m/min，选择固定式导向。2）导向套的参数 根据刀具的直径选择固定导向装置，如图24所示： 图34 固定导向装置固定导向装置的标准尺寸如下表：表32 固定导向装置的标准尺dDD1D2Ll1mRd1d2l0915222628361319M61212固定装置的配合如下表：表33 固定装置的配合导向类别工艺方法DDD1刀具导向部分外径固定导向钻孔G7（或F8）g6固定导向装置的布置如图35所示导向装置的布置如表23所示：表34 导向装置的参数(mm)尺寸

33、项目l1l2l3与直径d的关系(23)d加工铸铁dd/3+(38)计算值13×d=2799/3+8=11图35 固定导向装置的布置（3）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（）m,所以B取2.316，根据刚性条件计算主轴的直径为：B=2.316×=17,80mm式中：d轴直径（mm） T轴所承受的转矩（N·mm）B系数本设计中主轴直径取d=20mm,主轴外伸长度为：L=115mm，D/为32/20，内孔长度为：l1 =77mm.（4）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

34、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36所示， 图36 可调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24所示：表35 可调接杆的尺寸d(h6)D1(h6)d2d3Ll1l2l3螺母厚度20Tr20×2莫氏1号12.06521.1188464010012（5）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33所示。其中最重要的联系尺寸即工件端

35、面到多轴箱端面之间的距离（图中的尺寸333mm）,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。（6）工作进给长度的确定 如图37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)=+(38) =611mm,所以=9+7+9=25mm（7）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156m

36、m，快退长度等于快速引进与工作工进之和，因此快进长度15625=131mm. 图37 工作进给长度3.3.3 机床联系尺寸图图38 机床联系尺寸图1、联系尺寸图的作用和内容一般来说，组合机床是由标准的通用部件动力箱、动力滑台、立柱、立柱底座加上专用部件多轴箱、刀、辅具系统、夹具、液、电、冷却、润滑、排屑系统组合而成。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。如图38所示，机床联系尺寸

37、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。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。（1）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。1）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。2）确定轴向进给力 滑台所需的进给力=4×1270.11=5080.44N 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，

38、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5.08KN。3）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=n·f=47.8mm/min。所以选择HY25IA液压滑台，工作进给速度范围32800mm/min，快进速度12m/min。4）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。前备量的作用是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以及刀具磨损后能向前调整

39、。本系统前备量为20mm，后备量的作用是使动力部件有一定的向后移动的余地，为方便装卸刀具，这是取40mm,所以滑台总行程应大于工作行程，前备量，后备量之和。即：行程L156+20+40=236mm，取L250mm。综合上述条件，确定液压动力滑台型号HY25IA。（2）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（4×1270.11）0.80.635KW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HT200-300 GB4986-85，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

40、选择。因此，选用电动机型号为Y100L6B5的1TD25IA型动力箱，动力箱输出轴至箱底面高度为125mm。主要技术参数如下表：表3-6 动力箱计术参数表主电机传动型号转速范围（r/min）主电机功率（）配套主轴部件型号电机转速输出转速Y100L-6B514307061.51TA32、1TA32M、1TZ321TG32（3）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700mm。 （4）、确定夹具轮廓尺寸主要是确定夹具底座的长、宽、高尺寸。工件的轮廓尺寸和形状是确定夹具底座轮廓尺寸的基本依

41、据。具体要考虑布置工件的定位、限位、夹紧机构、刀具导向装置以及夹具底座排屑和安装等方面的空间和面积需要。加工示意图中已经确定了加工方向的工件与导向间距离以及导向套的尺寸。主要是合理确定设置导向的镗模架尺寸，它在加工方向的尺寸一般不小于导向长度，通常取150300mm，这里取300mm；至于宽度尺寸可根据导向分布尺寸及工件限位元件安置需要确定。确定上述尺寸后，夹具底座的上方支架面积尺寸基本确定。夹具底座的高度尺寸，一方面要保证其有足够的刚度，同时要考虑机床的装料高度、中间底座的刚度、排屑的方便性和便于设置定位、夹紧机构。高度一般不小于240mm，这里取290mm（5）、中间底座轮廓尺寸中间底座的

42、轮廓尺寸要满足Y轴滑台在其上面联接安装的需要，又考虑到与立柱底座相连接。因此，中间底座采用侧底座1CC32。()、确定多轴箱轮廓尺寸本机床配置的多轴箱总厚度为301mm，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=200 H=200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B×H=160×160mm。3.3.4 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

43、停 = 2×25/47.82×15/47.8 =1.151 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移+t装 = （150176）×2/12000+0.1+1.5 = 1.654min 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移 工作台移动时间（min）,一般为0.050.13min,取0.1 min t装 装卸工件时间（min）一般为

44、0.51.5min,取1.5min机床生产率 Q1 = 60/T单 = 60/（T切+T辅） =60/（1.151+1.654） =21.39 件/h机床负荷率按下式计算 = Q1/Q×100% = Q1tk/A×100% =21.39×1950/60000×100% =70% 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37 生产率计算卡被加工零件图号毛坯种类铸件名称油泵盖板毛坯重量材料HT200-300 GB4986-85硬度HB160-210工序名称钻盖板孔工序号工时/min序号工步名称

45、工作行程/mm切速/（m·min-1）进给量/（mm·r-1）进给量/（mm·min-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131120000.0134Z轴工进25320.147.80.5445Z轴暂停0.036Z轴快上156120000.0157Y轴前进100100000. 018Y轴暂停0.099Z轴快下131120000.01310Z轴工进2547.80.54411Z轴暂停0.0312快退156120000.01513工件松开0.2514卸下工件0.5备注1、主轴转速706r/min2、一次安装加工完一个工件累计1.0881.7

46、16单件总工时2.804机床生产率21.39 件/h理论生产率30.77件/h负荷率70%第四章 多轴箱的设计4.1 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”绘制的如图41所示: 图4-1 钻孔组合机床多轴箱原始依据图图中多轴箱的两定位销孔中心连线为横坐标，工件加工孔对称，选择箱体中垂线为纵坐标，在建立的坐标系中标注轮廓尺寸及动力箱驱动轴的相对位置尺寸。主轴部为逆时针旋转（面对主轴看）。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4-1 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/

47、r)Vf(mm/min)1、2、3、432/20115钻9478120.147.8注：1被加工零件编号及名称：盖板；材料：HT200-300 GB4986-85；硬度: HB160-2102 动力部件型号：1TD25IA动力箱，电动机型号Y100L-6；功率P1.5kw。4.2 齿轮模数选择本组合机床主要用于钻孔，因此采用滚珠轴承主轴。齿轮模数m可按下式估算：m=(3032)=32×=1.76 式中：m估算齿轮模数 P齿轮所传递率（kw） Z对啮合齿中的小齿轮数 N小齿轮的转速（r/min）表4-2机床齿轮模数选用表齿轮种类宽度（mm）齿 数模数（mm）孔径（mm）驱动轴齿轮2432

48、1650连续16702、2.5、32、2.5、3、415、20、30、35、4025、30、35、40、50传动轴齿轮44（B型）52225、30、40、50输出轴齿轮3236318、22、28、32、36多轴箱输入齿轮模数取m1=3，其余齿轮模数取m2=2。4.3 多轴箱的传动设计（1）根据原始依据图（图4-1），画出驱动轴、主轴坐标位置。如下表：表4-3 驱动轴、主轴坐标值坐标销1销2驱动轴O主轴3主轴4主轴5主轴6X1919027-353527Y-3333-67.527-2020-27（2）确定传动轴位置及齿轮齿数图4-2 齿轮的最小壁厚1）最小齿数的确定为保证齿轮齿根强度，应使齿根到孔

49、壁或键槽的厚度a2m,驱动轴的直径为d=20mm,有机械零件设计手册知，如图310所示齿轮t=23.3mm,当m1=3时。驱动轴上最小齿轮齿数为：2（t/m1+2+1.25）d/m1 =2×(23.3/3+2+1.25)20/3 =15.4所以驱动轴齿数要大于等于16。为减小传动轴的种类，所有传动轴的直径取30mm.当m2=2，d=30时，齿轮t=23.3mm。主轴上最小齿轮齿数为： 所以加工9孔的主轴齿数要大于等于202）各轴齿数的确定输入轴通过传动轴齿轮与加工9孔的主轴齿轮啮合，该主轴转速要求为478r/min，电机输出转速，则有，9孔位置度误差为0.5mm，则可认为4孔到中心的

50、距离都为39mm，则可在中间加一根传动轴，可取传动轴齿数=18，主轴上的齿数，则传动比，那么输入轴与传动轴间的齿轮传动比，则输入轴齿轮齿数，传动轴齿轮齿数.3） 各轴实际转速计算 电机输出转速，输入轴与传动轴之间实际传动比，则传动轴转速为。传动轴小齿轮直径，有两主轴与传动轴的中心距为，则实际转速为；另外两主轴与传动轴中心距为，则实际转速为。理想转速为n=478r/min，可以使各主轴转速的相对转速损耗在±5%范围内，以上两转速都在范围内，满足条件。4）齿轮种类的选取通用的齿轮有三种，即传动齿轮、动力箱齿轮和电机齿轮。材料均为45钢，热处理为齿部高频淬火G54。本机床齿轮的选用按照表4

51、-2选用4.4 绘制传动系统图传动系统图是表示传动关系是示意图，即用以确定的传动轴将驱动轴和各主轴连接起来，绘制在多轴箱轮廓内的传动示意图，如图4-3所示图4-3 箱盖钻孔多轴箱传动系统图图中多轴箱箱体内只排放一排37mm宽的齿轮，离箱体前壁4.5mm，离箱体后壁9.5mm，传动轴齿轮和驱动轴齿轮为第排。在图中标出齿轮的齿数、模数、变位系数，以校核驱动轴是否正确。另外，应检查同排的非啮合齿轮是否齿顶干涉；还画出主轴直径和轴套直径，以避免齿轮和相邻的主轴轴套相碰。4.5 传动零件的校核（1）验算传动轴的直径校核传动轴以承受的总扭矩最大传动轴，由它驱动的有加工9孔的两主轴和液压泵轴。主轴扭矩：T=3529.29N·mm液压泵轴的扭矩：查得R12-1A液压泵的最高压力为0.3MPa、排量为5.88ml/r。假设在理想无泄漏状态，即：P·q=T·式中：P液压泵的压力N/ q液压泵的排量m3/s T输入扭矩N