6孔单面钻组合机床设计说明书

1、1.1机床概述现代社会中，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

2、，进而决定着国民经济的发展水平。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，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

3、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。For pers ona

4、l use only in study and research; not for commercial use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。我国加入 WTC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2008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

5、亿以上，较2007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。For pers onal use only in study and research; not for commercial use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WTC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

6、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，2007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；2008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。“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

7、余的都是国有企业。2002年，不到， 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

8、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 合机床一一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

9、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。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

10、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：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

11、为58秒。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。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KASS

12、ELS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。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

13、。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。1.2 机床设计的目的、内容、要求1.2.1设计的目的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，并培 养自己具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。1.2.2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

14、传动方案和传动系统图，确定传动副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、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1.2.3设计要求评价机床性能的优劣，主要是根据技术一经济指标来判定的。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

15、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。124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

16、：（1） 当使用和制造出现矛盾时，应先满足使用要求，其次才是尽可能便于制造。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。然

17、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2 组合机床的总体设计2.1组合机床方案的制定2.1.1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(方槽矩形底板)的零件图(图2

18、-1 )，加工四个通孔的工艺过程：(1) 加工孔的主要技术要求。6个通孔直径9。工件材料为HT20Q要求生产纲领为(考虑废品及备品率)年产量 3万件，单班制生产(2) 工艺分析加工该孔时，根据组合机床用的工艺方法及能达到的精度， 可采用如下的加工方案： 一次性加工通孔，孔径为 9。(3) 定位基准及夹紧点的选择加工此零件上的孔，底面限制三个自由度，侧面限制2个自由度，前面限制1个自由度用。在保证加工精度的情况下，提高生产效率减轻工人劳动量，由于工件是大批量生产， 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。2.1.2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

19、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。方槽矩形底板钻孔的精度要求不高，可采用钻孔组合机床。为了加工出 表面粗糙度为Ra3.2um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,被加工零件图如图2.1所示8806AnozLB -IB(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。此夹具体的材料是HT20Q硬度HB170-241、孔的直径为 9。采用多孔同步加工，零件的刚度足够，工件受力

20、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平行的，并且定位基准面是水平的， 工件较小，其孔分布较密集，多轴箱体积较大，所以分两次钻孔，选择卧式钻床。(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 2万

21、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) 机床使用条件根据使用组合机床对对车间布置情况、工序间的联系、技术能力和自然条件等的要 求来选择适合的组合机床。综合以上所述：通过对法兰盘零件的结构特点、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。2.2确定切削用量及选择刀具2.2.1确定工序间余量为使加工过程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。生产中常用查表给出的组合机床对孔加工的工序余量，

22、以消除转、定位误差的影响。9mnm勺孔在钻孔时，直径上工序间余量均为 0.2mm2.2.2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同转速和同的每转 进给量（mm/r）与其适应。以满足直径的加需要，即：时応.nf vf 2.1式中：Pl1 、n2 、n各

23、主轴转速（r/min ）fl, f2 ,. fi各主轴进给量（mm/r）Vf动力滑台每分钟进给量（mm/min由于法兰盘钻孔的加工精度、工件材料、工作条件、技术要求等，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：表6-11红皮书孔钻头直径 D=9mm进给量f=0.18mm/r、切削速度v=18m/min.n=1000v/ n d=637r/min2.2.3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，作为选择动力 部件（滑台）；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

24、箱）功率，通过查表计算如下表6-20红皮书：切削力：F =26D f0.8 HB0" 2.2=26>9X0.180.8 X2OO0.6=1425.77 N切削扭矩：T=10D1.9 f0.8 HB0.6 2.3=10X91.9 X0.1808 X2000.6=3961.83N mm切削功率：P=Tv/9740 D 2.4=3961.83 X8/(9740 >14 X)=0.26kw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）224选择刀具结构夹具体的布氏硬度在HB170-241

25、，孔径D为9mm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，选择标准 9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。2.3钻孔组合机床总设计“三图一"”的编制总体设计方案的图纸表达形式一一“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。2.3.1 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、表面粗糙度及技术要求，

26、加工用的定位基准、夹具部位及被加工 零件的材料、硬度等状况的图纸。它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，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。方槽矩形底板钻孔组合机床的被加工零件工序图如2.2所示。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，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）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，

27、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2.2中定位基准，机械夹压位置及方向，辅助支承均须用规定的符号表示出来。站0图2.2被加工零件工序图（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，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。2.3.2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

28、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2.3为方槽矩形底板钻孔的加工示意图468d380V=18m/mi n S1 S2f=o.i8mm/r S3 S4n=415r/minVf=75mm/min图2.3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

29、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、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和刀具导向的线速度 v=18m/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固定导

30、向装置的标准尺寸如下表：表 8-4红皮书表2.1固定导向装置的标准尺dDD1D2D3Ll111213e9121822M6168318.5固定装置的配合如下表:表2.2固定装置的配合导向类别工艺方法DDD刀具导向部分外径固定导向钻孔G7 （或 F8）H7/g6H7/n6g6固定导向装置的布置如图2.4所示(3)初定主轴类型、尺寸、外伸长度15图2.4 固定导向装置的布置-Q因为轴的材料为40Cr,剪切弹性模量G=81.0GPa刚性主轴取书=1/4 (°)/m所以B取7.3 ,根据刚性条件计算主轴的直径为：表3-4红皮书dB4 10T 2.5=15.55mm式中： d 轴直径(mm (2

31、2.51)t 轴所承受的转矩(nmB系数本设计中主轴直径d=15mm主轴外伸长度为表3-6红皮书：LrgSmm'D/d!为25/16<(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2.5所示，L =一H 11'1|_:1 1 L2I 3图2.5 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2.3所示：查表8-1红皮书表2.3可调

32、接杆的尺寸6 d h1 6 d haB PXa H ML1113d4415圆半 键调 整 量锥度5径61-O 号 氏 1 莫或加或12.1152O 053854043141O12565X1002（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2.3所示。其中最重要的联系尺寸即工件端面到多轴箱端面之 间的距离（图中的尺寸380mm）,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图3-3红皮书如图2.6工作进给长度L工应等于工件加工部位长度 L与

33、刀具切入长度和切出长度L2之和。切入长应L!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Li =5mm，切 出长度L2 =1/3d+（38）=x9 +7 10mm，所 以3 1L 工 =30+7+10=45mm.2（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120mm快退长度等于快速引进与工作工进之和，因此快进长度120-45=75mm.0021 dro1、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一一动力箱、动力滑台、立柱

34、、立柱底座加上专用部件组合而成。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2.7所示，机床联系尺寸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、

35、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F进= 刀 F =6X1425.77 =8554.62N式中：F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，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卩进=8.555KN。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

36、际进给速度应更大一些。本系统中进给速度Vf =n f=115mm/mir。所以选择1HY25型液压滑台，工作进给速度范围 32800mm/mir， 快速速度12m/mi n。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。本系统前备量为30mm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L> 120+30+82=232mm,取L= 250mm。综合上述条件，确定液压动力滑 台

37、型号1HY25IA以及相配套的滑台底座（1CC251型）。（2）由下式确定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，P主可算薩=P切 / n 2.6=6X0.26/ 0.8=1.95KW式中：n 多轴箱传动效率，加工黑色金属时 尸0.80.9；有色金属时n= 0.7 0.8,本系统加工 Q235,取耳=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选择。因此，选 用电动机型号为Y100L1-4的1TD25I型型动力箱，动力箱输出轴至箱底面高度为125mm。 主要技术参数如下表：表5-375-38 5-39 红皮书表2.4主电机传动型号转速范

38、围(r/mi n )主电机功率(kw)配套主轴部件型号电机转速输出转速Y100L1-414207852.21TA25 1TA25M 仃Z251TG253、 配套支承部件的选用表5-2红皮书立柱底座1CD251。4、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H = 5801060mm之间选取，本系统取装料高度为 1060mm。5、中间底座轮廓尺寸中间底座的轮廓尺寸要满足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 1CD251&确定多轴箱轮廓尺寸本机床配置的多轴箱总厚度为 325mm宽度和高度

39、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：图3-5红皮书B=b+2b1b=280 bl 取 100mmH=h+h1+b1h=212 hl 取 100mmB=280+200=480mmH=212+100+100=412mm根据上述计算值，按主轴箱轮廓尺寸系列标准表7-1红皮书，最后确定主轴箱轮廓尺寸 BXH=630x630mm。2.3.4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停 2.7=45/115+ 10

40、/637=0.407mi n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停一一死挡铁停留时间。一般为在动力部件进给停止状态下，刀具旋转510 r所需要时间。这里取10r辅助时间T辅=L3 L4 +t移+t装 2.8Vfk=（75+ 120） /1200+0.1+2=2.2963min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），般为0.050.13min,取0.1 mint装装卸工件时间（min） 般为0.51.5min,取2min机床生产率Q1 = 60/T单 2.9=60/ （T

41、 切 +T 辅）=60/3.257=18.42 件/h机床负荷率按下式计算n= Q/ Q1X100% 2.10=30000/ （2350X8.42） 100%=69.3%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 =2350h图号毛坯种类灰铸铁传动轴支承座名称方槽矩形底板毛坯重量材料HT200硬度170-240HBS工序名称钻孔工序号被加加工加工工作切削每分钟进给量进给工时 (min)得用于商业用工步名称工零直径长度行程速度转速速度机加工辅助件数量(mm(r/(mm/时间时间共计(mm(mm(m/min)min)(mm/r)min)1安装工件

42、111表2.5生产率计算卡不2.4多轴箱的设计3.1主轴箱设计的原始依据多轴箱设计原始依据图，是依据“三图一卡”整理编绘出来的，其一般应包括下列内容：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，首先要 注意多轴箱和被加工零件在机床上是面对面摆放的，因此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，多轴箱上的坐标尺寸基准和被加工零件工序图的尺寸基 准常不相重合，应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）在图中标注主轴转向。由于标准刀具多为右旋，因此要求主轴一般为逆时针旋转，逆时针转 向可不标，

43、只注顺时针转向。3）图中应标出多轴箱的外形尺寸。4）列表标明各主轴的工序内容，主轴外伸部分尺寸和切削用量等。5 ）注明动力箱型号，功率，转速和其它主要参数。图3-1多轴箱设计原始依据图注：1该零件为汽缸体，材料为铜铬钼合金铸铁25-47，其硬度为212285HBS。2.主轴外伸尺寸及切屑用量：轴号主轴外伸尺寸（mm）切屑用 量备注LD/d1工序内容n( m/mi n)v( mm/mi n)f( mm/r)1-685mm25/16钻9637180.183. 动力部件 1TD25 I ,1HY25 I A,P=2.2kw, n=1420r/min3.2主轴结构型式的选择主轴结构型式由零件加工工艺决

44、定，并应考虑主轴的工作条件和受力情况。轴承型式是主轴部 件结构的主要特征，如进行钻削加工的主轴，轴向切削力较大，最好用推力球轴承承受轴向力，而 用向心球轴承承受径向力。又因钻削时轴向力是单向的，因此推力球轴承在主轴前端安排即可。进 行镗削加工的主轴，轴向切削力较小，但不能忽略。有时由于工艺要求，主轴进退都要切削，两个 方向都有切削力，一般选用前后支承均为圆锥滚子轴承的主轴结构。本设计中的工序内容为钻9,故选用滚珠轴承主轴： 前支承为推力球轴承和向心球轴承、后支承为向心球轴承。3.3多轴箱传动设计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传进来的动力和转速按要求分 配到各主轴。传动

45、系统设计的好坏，将直接影响多轴箱的质量、通用化程度、设计和制造工作量的大小以及成本的高低。331对多轴箱传动系统的一般要求1）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少，数量少，体积 小。因此，在设计传动系统时，尽量用一根中间转动轴带动多根主轴并将齿轮布置在同一排上。当 齿轮啮合中心距不符合标准时，可用变位齿轮或略微改变传动比的方法解决。2）一般情况下，尽量不采用主轴带动主轴的方案，因为这会增加主动主轴的负荷。3） 为使结构紧凑，多轴箱体内的齿轮传动副的最佳传动比为1-1.5,在多轴箱后盖内的第 4排齿轮，根据需要，其传动比可以取大些，但一般不超过3-3.5。4）粗加工

46、切削力大，主轴上的齿轮应尽量安排靠近前支承，以减少主轴的扭转变形。5）多轴箱内具有粗精加工主轴时，最好从动力箱驱动轴齿轮传动开始，就分两条传动路线，以 免影响加工精度。6）刚性镗孔主轴上的齿轮，其分度圆直径要尽可能大于被加工孔的直径，以减少振动，提高运 动平稳性。7）驱动轴直接带动的轴数不能超过两根，以免给装配带来困难。齿轮排数可按下面方法安排1）不同轴上齿轮不相碰，可放在箱体内同一排上。2）不同轴上齿轮与轴或轴套不相碰，可放在箱体内不同排上。3）齿轮与轴或轴套相碰，可放在后盖内。3.3.2传动系统拟定1 拟定传动路线如图所示把主轴 3、4、5、6视为一组同心圆主轴，在其圆心处设中心传动轴7;

47、把主轴1、2视为一组直线分布主轴，在两轴中心连线的垂直平分线上设中心传动轴8;在中心传动轴7、8中心连线的垂直平分线上设合拢轴9,再将轴9与驱动轴0连接起来；泵轴11由传动轴10传动，中心轴10则由合拢轴9与驱动轴0之间的公用齿轮 Z9带动。图3-2多轴箱传动树形图2根据原始依据图3-2算出驱动轴、主轴坐标尺寸，如表 3-1所示表3-1驱动轴、主轴坐标值坐标销驱动轴0主轴1主轴2主轴3主轴4主轴5主轴6X0.000225.03503502102107070Y0.00094.5001193311193311193313.确定传动轴位置及齿轮齿数（1）确定传动轴的7位置及其与主轴3-6间的齿轮副齿数从图中量得中心距 A