组合机床毕业论文

1、成都理工大学工程技术学院毕业论文柴油机汽缸盖两端面螺纹底孔加工组合机床设计（右主轴箱设计）作者姓名：刘 琴专业名称：机械工程及自动化指导教师：周丽华 讲师殷俊文 讲师柴油机汽缸盖两端面螺纹底孔加工组合机床设计（右主轴箱设计）摘要本课题目的是设计加工柴油机汽缸盖的专用组合机床，具体内容包括进行柴油机汽缸盖零件的机械加工工艺设计，利用三维实体设计软件完成两端面螺纹底孔双面钻床设计和主轴箱部件设计。为此，本论文主要围绕上述三个方面的内容进行阐述。其中汽缸盖零件的机械加工工艺设计主要是编制机械加工工序卡；双面钻床总体设计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，即通常所说的“三图

2、一卡”设计；主轴箱部件设计主要包括主轴箱设计原始依据图的绘制、主轴结构形式的选择及动力计算、传动系统的设计与计算等。并且，所有设计图都是先用SolidWorks软件进行三维建模，然后将此三维模型转化为工程图而得到。最终转化为Autocad出图。关键词：组合机床 双面钻 主轴箱- 28 -AbstractThis subject purpose is designing and processing making the lathe up special-purposly of the cylinder head of the diesel engine, the concrete conten

3、t includes carrying on the machining technological design of the cylinder head part of the diesel engine, utilize three-dimensional entity design software finish bolt hole cut two-sided drilling machine design with the case part of the main shaft designing. For this reason, this thesis is explained

4、around the content of above-mentioned three respects mainly. Among them the machining technological design of the part of the cylinder head is mainly to work out the machining process card ; Two-sided drilling machine overall to design including process into part process picture , process sketch map

5、 , lathe contact size picture and productivity calculate card, namely " three pictures and 1 calorie " that usually speak are designed; Main shaft case part is it include main shaft case design primitive drawing , main shaft choice and power calculate , design of transmission and calculate

6、 ,etc. structure of form that basis pursue mainly to design. And, all design drawings are to carry on three-dimensional modeling in SolidWorks software first , then transform this three dimensional model to get for project picture.Keywords: combination lathe, two-sided drilling machine , main spindl

7、e box 目录摘要IAbstractII目录III前言11被加工零件分析21.1主要内容21.2柴油机汽缸盖零件分析21.3零件的加工工艺设计31.4夹紧及定位方式的选择52组合机床总体设计62.1组合机床方案的制定62.2组合机床总体设计102.3加工示意图112.4组合机床总体设计机床联系尺寸图163组合机床主轴箱设计193.1主轴箱的设计步骤和内容203.2主轴结构型式的选择及动力计算213.3主轴箱总图设计25总结27致谢28参考文献29前言组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多

8、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。在我国当前的工业领域中，组合机床已广泛应用到大批、大

9、量生产的行业，例如：汽车、柴油机、电动机等的制造行业。就本次设计中要加工的零件-柴油机汽缸盖而言，由于缸盖顶面和底面孔较多，孔的加工和孔间的定位也都有相应的技术要求，若采用通用机床加工，不能保证加工精度要求，而且生产效率低。相反，若采用组合机床加工，即能保证产品加工质量，又能提高生产效率，降低劳动强度。1被加工零件分析1.1主要内容本人毕业设计的内容是钻295型柴油机缸盖右端面的螺纹孔。这些孔与两端面有位置度要求，其粗糙度要求都为25，公差要求为考虑可采用双面组合机床同时加工两面螺孔。柴油机气缸盖为大批量生产的箱体零件，其内部结构复杂，毛坯采用铸造方式生产。气缸盖材料为铸铁，硬度为HB1502

10、00。1.2柴油机汽缸盖零件分析柴油机汽缸盖是机器的重要组成部分，它主要用来与汽缸形成为一块比较规则的方体形，因此就对零件需要具有一定的表面精度，从性能方面考虑柴油机汽缸盖重要控制油的进入、空气的输入、废气的排出、与汽缸连接等等，如果对汽缸盖没加工好，在气密性和精度等方面有所疏漏，那将对整个机器有非常大的影响。而此次设计的组合机床即双面钻床和夹具就是加工螺栓孔定位销孔，这些孔对装配有很大的影响，因此此次设计也是相当重要的任务。柴油机汽缸盖的零件图如下：图1 柴油机汽缸盖零件示意图1.3零件的加工工艺设计根据上面的零件分析所知道的零件的性能要求、表面精度要求及被加工定位孔螺纹孔的要求等等，对零件

11、的机械加工工艺进行设计。方案A： 10R ：毛坯草图 20R ：粗铣底面A 30 ：粗铣顶面B 40 ：精铣底面A 50 ：精铣顶面B 60 ：钻螺栓孔铰定位孔 70 ：铣进排气面 80 ： 钻进排气孔钻顶面油孔 90 ：进排气孔及顶面油孔攻丝 100 ：铣两端面 110 ：钻两端面螺纹孔底孔 120 ：钻前端面深油孔 130 ：两端面螺孔攻丝 140 ：钻喷油孔扩燃烧孔进排气门孔及钻排气面油孔 150 ：锪平面半精扩铰燃烧室进排气门孔接钻底面油孔 160 ：铰喷油孔精扩铰燃烧室接钻底面油孔 170 ：钻攻喷油咀螺孔扩气门导管孔踉座孔 180 ：铰导管孔气门座空 190 ：磨底面A 200 ：

12、空气吹净螺孔油水气道 210 ：压堵片 220 ：水压实验 230 ：压涡流镶块 240 ：磨镶块凸出面 250 ：清洗入库 260 ：检验方案B：10R ：毛坯草图 20 ：粗铣底面A30 ：精铣底面A 40 ：粗铣顶面B 50 ：精铣顶面B 60 ：钻螺栓孔铰定位孔70 ：钻进排气孔钻顶面油孔80 ：铣进排气面 90 ：进排气孔及顶面油孔攻丝 100 ：铣两端面 110 ：钻两端面螺纹孔底孔 120 ：钻前端面深油孔 130 ：两端面螺孔攻丝 140 ：钻喷油孔扩燃烧孔进排气门孔及钻排气面油孔 150 ：锪平面半精扩铰燃烧室进排气门孔接钻底面油孔 160 ：铰喷油孔精扩铰燃烧室接钻底面油孔

13、 170 ：钻攻喷油咀螺孔扩气门导管孔踉座孔 180 ：铰导管孔气门座空 190 ：磨底面A 200 ：空气吹净螺孔油水气道 210 ：压堵片 220 ：水压实验 230 ：压涡流镶块 240 ：磨镶块凸出面 250 ：清洗入库 260 ：检验方案比较选择：方案B中工序“30 ：精铣底面A”不合理，应该是先粗铣B面，再精铣；工序“70 ：钻进排气孔钻顶面油孔”应该在铣进气面之后，做到先面后孔，机械加工是一般遵循“先面后孔，先粗后精，基面先行”的原则。方案B设计遵循这个基本规则，因此；柴油机汽缸盖的机械加工工艺选择方案A。具体加工工序见附表11.4夹紧及定位方式的选择最常用的定位方式是“一面两销

14、”，本次加工工序就是为下面工序做准备加工好定位孔和螺栓孔，以便于下面的工序可以用“一面两销”进行定位，故本工序加工时零件底面和两个定位销定位。具体定位及夹紧位置见被加工零件工序图2组合机床总体设计2.1组合机床方案的制定组合机床是针对被加工零件的特点及工艺要求，按高度集中工序原则设计的一种高效率专用机床。设计组合机床前，首先应根据组合机床完成工艺的一些限制及组合机床各种工艺方法能达到的加工精度、表面粗糙度及技术要求，解决零件是否可以利用组合机床加工，那么，为使加工过程顺利进行，并达到要求的生产率，必须在掌握大量的零件加工工艺资料基础上，统盘考虑影响制定零件工艺方案、机床配置形式、结构方案的各种

15、因素及应注意的问题。经过分析比较，以确定零件在组合机床上合理可行的加工方法（包括安排工序及工艺流程，确定工艺中的工步数，选择加工的定位基准及夹压方案等）、确定工序（或工步）间加工余量、选择合适的切削用量、相应的刀具结构、确定机床配置型式等，这些式组合机床方案制定的主要内容。一、影响组合机床方案制定的主要因素(1)被加工零件特点被加工零件特点主要指零件的材料、硬度、加工部位的结构形状、零件刚性、定位基准面的特点等。它们对机床工艺方案制定有着重要的影响。同样精度的孔，因材料、硬度的不同，其工艺方案也不同。被加工零件的特点在很大程度上决定了机床采取的配置形式。一般来说，孔中心线和定位基准面平行且需由

16、一面或几面加工的箱体件宜采用卧式机床；对于大型箱体件，采用单工位加工较适宜。(2)被加工零件的加工精度和加工工序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，是制定机床方案的主要依据。例如精度为H7的孔加工工序，不仅工步数多（通常34个），而且对于不同尺寸的孔径，也须采取不同的工艺方法（镗或铰）。当孔与孔之间有较高的位置精度要求（如0.05mm），安排工艺时应考虑在一个安装工位上对所有的孔同时进行最终精加工。如果同时加工同一轴线上几个孔的同轴度要求较高时（0.05mm），其最后精加工应从一面进行。又如，为了加工精度为H6、表面粗糙度Ra0.4m的孔，除采取提高机床原始制造精度和工

17、件定位基准精度并减少夹压变形等一般措施外，机床须采取主轴高速、低进给量的加工方法，以使切削力尽量小，还须尽量消除主轴振动的影响，并确保稳定的小进给量（一般0.01mm/r）。为此，机床通常采用皮带传动的精镗头，主轴社卸载装置，进给采用液压增稳系统。采用刚性主轴结构方案时，必须根据被加工零件的材料、加工部位特点及加工精度要求来选择主轴结构形式及具体参数，以使主轴有足够的刚性及抗振性。(3)机床使用条件1）车间布置情况 车间内零件输送滚道的高度将直接影响机床装料高度。如果车间面积有限，则要限制机床轮廓尺寸。2）工艺间的联系 工件道组合机床加工前，其毛坯或半成品必须达到一定要求，否则，会造成工件在机

18、床夹具上定位和夹紧不可靠，甚至造成刀具损坏，或者不能保证要求的加工精度。如果在组合机床上加工以后，还要转到其他机床上加工，而工件没有预先加工出保证精度的有关定位基准面，那么组合机床应考虑为下道工序加工出定位基面。3）使用厂的技术能力和自然条件 如果使用厂没有相当能力的工具车间，制造、刃磨复杂的整体复合刀具有困难，则制定方案时，应避免采取此类刀具，必要时，可增加机床工位，以便采用一般刀具分散加工。若使用厂处于炎热地区，车间温度偏高，使用液压传动机床往往造成工作性能不稳定，则可选用配置机械动力部件的机床。(4)被加工零件的生产批量零件的生产批量是决定采用单工位、多工位或自动线，还是按中小批生产特点

19、设计组合机床的重要因素。被加工零件的生产批量越大，工序安排一般趋于分散。而且，其粗、半精、精加工应分别在不同的机床上完成。对于中小批量生产情况，则要力求减少机床台数，此时应将工序尽量集中在一台（多工位）或少数几台机床上加工，以提高机床利用率。综合以上因素，并结合工艺方案要求，确定本设计为大型组合机床的配置形式，并且为移动工作台式组合机床。二、确定切削用量及选择刀具（1）左主轴箱切削用量的选择由于已知钻孔直径为6.6mm，依据«组合机床设计»切削用量表，,故可以选定切削速度v=13m/min, 进给量f=0.0968mm/r。又已知汽缸盖硬度为HB150200，故计算硬度HB

20、=200-200/150=190。（2）确定右左主轴箱刀具的切削力、切削转矩、切削功率及刀具耐用度根据选定的切削用量，确定切削力，作为选择动力部件及夹具设计的依据；确定切削转矩，用以确定主轴及其它传动件的尺寸，确定切削功率，用以选择主传动电机功率；确定刀具耐用度，用以验证所选刀具是否合理。人们根据生产实践及试验研究成果，整理出不同材料工件进行钻孔、扩孔等的切削力、切削转矩、切削功率及刀具耐用度的计算公式及计算图，列举如下：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F=26*D*（f0.8）*（HB0.6）M=10*(D1.9)*(f0.8)*(HB0.6)P=M*v/(9740*

21、D*)T=9600*(D0.25)/(v*(f0.55)*(HB1.3)8 式中：F-切削轴向力（N）； D-钻头直径（mm）；f-每转进给量（mm/r）；M-切削转矩(N*mm)；P-切削功率(kW)；T-刀具耐用度(min)；v-切削速度（m/min），通常根据钻孔深度L考虑修正系数kv；HB-零件的布氏硬度值。通常给出一个范围，如HB180220。1)加工1-7#孔，孔径为6.6mm,粗糙度Ra=25,故 切削力： F=26×D×(f0.8)×(HB0.6)=26×6.6×(0.09680.8)×(1900.6)=617N；切削

22、转矩：M=10×(D1.9)×(f0.8)×(HB0.6)=10×(6.61.9)×(0.09680.8)×(1900.6)=1297Nmm；切削功率：P=M×v/(9740×D×)=1297×13/（9740×6.6×3.14）=0.0835kW；刀具耐用度：T=9600×(D0.25)/(v×(f0.55)×(HB1.3)8 =9600×(6.60.25)/（13×(0.09680.55)×(1901.3)）8

23、=220436 min； 对右主轴箱，初定主轴箱所须功率：N主=N切/=(6*N)/ =(6*0.0835)/0.8=0.62625kw， 从而动力箱型号为Y112M-4，其电动机额定功率为4.0kw，满足要求。（3）初定右主轴箱的主轴及传动轴直径 当确定了切削转矩M后，可根据扭转刚度初定出主轴及传动轴直径，公式如下：d>=B*(M0.25) (cm)式中：M-切削转矩(N*cm)； B-系数，根据主轴或传动轴在1m长度上允许最大扭转角按表选择。 对于加工114#孔的主轴，M=1297Nmm，主轴允许最大扭转角为1/4度/米时， B=0.73,则d>=B×(M0.25)

24、(cm)=7.3×(12970.25)=50.6cm；2.2组合机床总体设计(1)被加工零件工序图图2 被加工零件工序图(2)被加工零件工序图的内容和作用被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示一台组合机床或自动线完成的工艺内容、加工部位尺寸精度、表面粗糙度及技术要求、加工定位基准、夹压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，而须在原零件图的基础上，突出本机床或自动线的加工内容，加上必要的说明而绘制的。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。图上应表示出1)被加工零件的形状和轮廓尺

25、寸及与本机床设计有关的部位的结构形状及尺寸。尤其是当须要设置中间导向套时，应表示出零件内部的肋、壁布置及有关结构的形状及尺寸，以便检查工件、夹具、刀具是否发生干涉。2)加工用定位基准、夹压部位及夹压方向。以便依次进行夹具的定位支承（包括辅助定位支承）、限位、夹紧、导向装置的设计。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道工序提出的要求（主要指定位基准）。4)必要的文字说明。如被加工零件编号、名称、材料、硬度、重量及加工部位的余量等。柴油机缸盖的被加工零件工序图见图纸。(3)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

26、要突出该机床的加工内容。绘制时，应按一定比例，选择足够视图及剖视，突出加工部位（用粗实线），并把零件轮廓及与机床、夹具设计有关的部位（用细实线）表示清楚。凡本道工序保证的尺寸、角度等，均应在尺寸数值下方画粗实线标记。2)加工部位的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，则须对加工部位要求的尺寸精度进行分析换算。此外，应将零件图上的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，二是采用组合机床能加工出来。如图的尺寸应换算为被加工零件工序图中的尺寸，以便在进行夹具

27、和多轴箱设计的时候，确定导向孔与主轴孔的位置坐标尺寸。3)应注明零件加工对机床提出的某些特殊要求。如对多层壁同轴线等直径孔加工。若要求孔表面不留退刀痕迹，则图纸上应注明要求“机床主轴定位，工件（夹具）让刀”。2.3加工示意图(1)加工示意图的作用和内容零件加工的工艺方案要通过加工示意图反映出来。加工示意图表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具、辅具的布置状况及工作循环等。因此，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、夹具、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、刀具及试车的依据，其内

28、容为1)应反映机床的加工方法啊、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），包括镗削加工是镗杆直径和长度。3)决定主轴的结构类型、规格尺寸及外伸长度。4)选择标准或设计专用的接杆、浮动卡头、导向装置、攻丝靠模装置、刀杆托架等，并决定他们的结构、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、配合及精度。6)根据机床要求的生产率及刀具、材料特点等，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。(2)加工示意图的画法注意事项:1)加工示意图的绘制顺序是：先按比例用细实线绘出工件加工部位和局部

29、结构的展开图。加工表面用粗实线画。为简化设计，相同的加工部位的加工示意图（指对同一规格的孔加工，所用刀具、导向、主轴、接杆等的规格尺寸、精度完全相同），允许只表示其中之一，亦即同一多轴箱上结构尺寸相同的主轴可只画一根。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，可采用缩小比例，用细实线画出工件加工部位简图（向视图），并标注孔号，以便设计和调整机床。2)一般需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)主轴应从多轴箱端面画起。刀具画加工终了位置（攻丝加工则应画加工开始位置）。标准的通用结构（如接杆、浮动卡头、攻丝靠

30、模及丝锥卡头、通用多轴箱的标准钻镗主轴外伸部分等）只画外轮廓，并须加注规格代号。对一些专用结构（如导向、刀杆托架、专用接杆或浮动卡头等），为显示其结构而必须剖视，并标注尺寸、精度及配合。(3)选择刀具、工具、导向装置并标注其相关位置及尺寸1)刀具选择 刀具选择要考虑共建加工尺寸精度、表面粗糙度、切屑的排除及生产率的要求等因素。刀具的长度要保证加工终了时，刀具的螺旋槽尾端与导向套外端面有3050mm的距离，以便于排出切屑和刀具磨损后有一定的向前调整量。本设计中要加工的孔的尺寸精度要求为6.6，粗糙度要求为25 ；所以选择直径分别为6.6的锥柄长麻花钻。刀具的长度为160.2)导向套的选择 在组合

31、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，正确选择导向结构，确定导向类型、参数、精度，不但是绘制加工示意图必须解决的问题，也是设计组合机床不可忽视的重要内容。3)选择导向类型、型式和结构 通常根据刀具导向部分直径d和刀具转速n折算出导向的线速度v(v=dn/1000m/mm),再结合加工部位尺寸精度、工艺方法及刀具的具体工作条件来选择导向类型、型式和结构。通过分析被加工零件可知，应选择第一类导向，即固定式导向，且d=G7，D=H7/g6。初定主轴类型、尺寸、外伸长度和选择接杆主轴直径计算公式：d=B*(M/100)0.25； M/Wp；式中：d-轴的直径

32、(mm)；M-轴所传递的转矩(N*mm)；Wp-轴的抗扭截面模数（mm3），实心轴的Wp=0.2*d3； -许用剪应力（N/mm2），45钢的t=31N/mm2；B-系数，刚性主轴，取=1/4度/米；传动轴，取=1度/米。加工17#孔，M=1297N*mm B=7.3,则 d=B*(M/100)0.25=7.3*(1297/100)0.25=13.8mm；依据«组合机床设计»中表3-19，选取主轴直径为25mm，轴能承受的扭矩为13500Nmm；轴的校核：M/WP=0.311/（0.2×253）=9.95×10-5，满足要求。根据通用钻削类主轴系列参数选

33、出主轴直径为25mm时，主轴外伸尺寸（mm）：D/d1=38/26 L=115 接杆莫氏锥度为1，2，3。组合机床主轴与刀具之间常用两种连接。一是接杆连接，也称刚性连接用于单导向进行钻、扩、铰孔及倒角加工。二是浮动卡头连接，也称浮动连接，用于人长导向、双导向和多导向进行镗、扩、铰孔。本次工序采用接杆连接。通用的标准接杆有大、小型之分，其规格、尺寸随接杆号不同而异，设计可参见通用钻削类主轴系列参数表。选择接杆主要是决定其号数，应根据刀具尾部结构（莫氏锥度）和主轴外伸部分的内孔直径d1而定。根据上面所选主轴型号取接杆型号为T0635-01，莫氏锥度为1。由主轴箱的所有刀具主轴中找出影响联系尺寸的关

34、键刀具（即其中最长的刀具） 从保证加工终了时主轴箱端面到工件端面间距离尺寸最小来确定全部刀具、接杆、导向、刀具脱架及工件之间的联系尺寸，其中，须标明主轴端部外径和内孔径（D/d1）、外伸长度，刀具各段直径及长度，导向的直径、长度、配合，工件至夹具之间须标注工件距导套端面的距离。还须标注刀具托架与夹具之间的尺寸、工件本身及加工部位的尺寸和精度。应当指出，主轴箱端面至工件端面之间的轴向距离是加工示意图上最重要的联系尺寸。为了缩短刀具悬伸长度与工作行程长度，要求这一距离尺寸越小越好。它取决与两个方面，一是主轴箱上刀具、接杆、主轴等由于结构和互相连接所需要的最小轴向尺寸，如采用麻花钻、扩孔钻时，刀具长

35、度要考虑去螺旋槽尾部离开导套端面有一定距离，以备排屑和刀具刃磨后有向前调整的可能。接杆长度的标准尺寸，各个规格均有可选择的范围，设计时先按最小长度选取。二是机床总部局所要求的联系尺寸，这两方面是互相制约的。(4)确定刀具部件的工作循环及工作行程动力部件的工作循环是指：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始位置的动作过程。一般包括快速引进、工作进给、快速退回等动作。有时通常还有中间停止、多次往复进给、跳跃进给、死挡铁停留等特殊要求，这是根据具体的加工工艺需要确定的。 下面讨论工作、行程长度的确定：1)进给长度L1应等于工件加工部位长度L（多轴加工是应按最长孔计算）与刀具切入长

36、度L1和切入长度L2之和。切入长度L1应根据工件端面的误差情况在510mm之间选择，误差大时取大值。2)长度等于快速引进也工作进给长度之和。快速引进是指动力部件把主轴箱连同刀具从原始位置送进到工作进给开始位置，其长度按加工具体情况确定。通常，在采用固定式夹具的钻、扩、铰孔组合机床上，快速退回行程长度须保证所有刀具均退至夹具导套内而不影响工件装卸。3)力部件总行程长度 动力部件的总行程除应保证要求的工作循环工作行程（快速引进+工作进给=快速退回）外，还要考虑装卸和调整刀具方便，即考虑前备量和后备量。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。后备量是指考虑刀具从接杆中或

37、连同刀具一起从主轴孔中取出所需要的轴向距离。理想情况是保证刀具退离夹具导套外端面的距离大于接杆插入主轴孔内（或刀具插入接杆孔内）的长度。因此，动力部件的总行程为快退行程长度与前后备量之和。依此作为选择标准动力滑台或设计专用动力部件的依据。(5)其他应注意的问题：1)加工示意图应与机床实际加工状态一致。2)寸应完整，尤其是从主轴箱端面到刀尖的轴向尺寸应齐全，以备检查行程和调整机床使用。图上应标注各主轴的切削用量及必要说明，如被加工零件的图号、材料、硬度、加工余量及是否加冷却液等。3)位机床，还应按各工位加工内容，用缩小比例画出加工部件示意图并标注孔号。4)工示意图上有表示加工过程的工作循环图及各

38、行程长度。加工示意图如下图所示：图3 加工示意图2.4组合机床总体设计机床联系尺寸图(1) 联系尺寸的作用及内容一般说来，组合机床是由标准的通用部件动力滑台，动力箱，各种工艺切削头，侧底座，立柱，立柱底座及中间底座加上专用部件主轴箱，刀、辅助系统，夹具，液、电、冷却、润滑、排屑系统组合装配而成。联系尺寸图用来表示机床个组成部件的互相装配联系和运动关系，以检验机床各部件相对位置及是否满足加工要求；通用部件的选择是否合适；并进一步开展主轴箱、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：1)当数量的视图（一般为主、

39、左、右视图）按同一比例画出机床个主要组成部件的外形 轮廓及相关位置，表明机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。2)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。至于各个部件的详细结构不必画出，留在具体设计部件时完成。3)于开展部件设计，联系尺寸图上应标出通用部件的规格代号，电动机型号、功率及转速，并注明机床部件的分组情况及总行程。(2)选择动力部件组合机床的动力部件是配置组合机床的基础。它主要包括用以实现刀具主轴旋转主运动的动力箱、各种工艺切削头及实现进给运动的动力滑台。影响动力部件选择的主要因

40、素为：1)切削功率 2)进给力 3)进给速度 4)行程 5)主轴箱轮廓尺寸 6)动力滑台导轨型式综合上述因素，根据具体加工要求，选择：1)动力箱型号为：Y112M-4 功率P=4.0kw；动力箱输出轴转速n驱=720转/分；动力箱与主轴箱结合面尺寸：长400mm，宽320m，动力箱输出轴距箱底面高度为125 mmm。2)液压动力滑台型号为：1HY32 ，台面宽320m，允许最大进给力F进=12500N； 3)侧底座1CC321 I型，其高度H=560mm，宽度B=520，长度L=1180mm. (3)联系尺寸图应考虑的主要问题绘制联系尺寸图，一般是在已画催被加工零件工序图、加工示意图，并初选动

41、力部件与其配套的通用部件之后进行的。对于机床的某些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，主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的，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，确定其主要轮廓尺寸。所以，总体设计更确切地说是包括夹具方案草图设计在内的四图一卡设计。图4 联系尺寸示意图(4)机床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、动力箱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、完成每个动作所需的时间、切削用量、机床生产率及机床负荷率等。机床生产率计算卡见附录2.

42、3组合机床主轴箱设计主轴箱是组合机床的只要部件之一，按专用要求进行设计，由通用零件组成。其主要作用是，根据被加工零件的加工要求，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个工作主轴，使之得到要求的转速和转向。主轴箱按其结构大小，可分为大型主轴箱和小型主轴箱两大类。大型又分为通用主轴箱和专用主轴箱两种。 通用主轴箱在生产中应用甚广，常见的有：1)钻削类主轴箱；2)攻丝主轴箱；3)钻、攻复合主轴箱。通用主轴箱主要由箱体、主轴、传动轴、齿轮、轴套和通用（专用）的附加机构组成。在主轴箱体前后壁之间可安排厚度为24mm的齿轮三排或32mm厚的齿轮两排；在主轴箱体后壁与后盖之间可安排一或两排齿轮

43、。通用主轴箱基型后盖厚度为90mm，如只有电机轴安排第排齿轮，可选、厚度为50mm的后盖，此时后盖窗孔应该扩大。主轴箱的通用零件大型通用主轴箱体类零件采用灰铸铁材料，箱体用牌号为HT-200，前、后、侧盖用牌号为HT15-33。通用主轴箱体厚度为180mm，用于卧式的主轴箱前盖厚度为55mm，用于立式的主轴箱前盖兼作油池，加厚为70mm，基型后盖厚度为90mm，其余三种厚度的后盖（50，100，125mm），可根据主轴箱内传动系统安排和动力部件与主轴箱的具体连接情况分别选择。轴类零件：1)削类主轴；2)攻丝主轴；3)传动轴。齿轮：通用齿轮有三种，即传动齿轮，动力箱齿轮和电机齿轮。材料均采用45

44、钢，热处理为齿部高频淬火G54。动力箱有A型（宽度为24mm）和B型（宽度为44mm）两种。当采用90mm厚的基型后盖是，选A型；当采用50mm厚后盖和100mm、125mm厚的加后厚后盖时，均采用B型道路、动力箱齿轮。3.1主轴箱的设计步骤和内容（1）确定主轴箱轮廓尺寸主轴箱宽度B、高度H的大小主要也被加工零件孔的分布位置有关，可按下式确定：B=b+2b1 H=h+h1+b1式中：b工件在宽度方向相距最远的两孔距离（mm）；*b1最边缘主轴中心距箱外壁的距离（mm）；h工件在高度方向间距最远的两孔距离（mm）；h1最低主轴高度（mm）。b和h为已知尺寸，推荐b170100mm，b=170,

45、h=64, 取b1=100 h1>85140 取h1=140,则B=370, H=304.根据计算得主轴箱轮廓尺寸为B×H=500×500mm通常连接主轴的中间传动轴在主轴区域以内，故可以用以上公式计算，而根据实际情况被加工零件汽缸盖各要加工孔之间间距较小，且主轴直径较大，中间传动轴只能布置在主轴区域外，因此上面公式对本例不适用，根据实际的设计情况，最后确定主轴箱轮廓尺寸为： B×H=600×600mm（2）绘制主轴箱设计原始依据图图5 原始依据图3.2主轴结构型式的选择及动力计算（1）主轴结构型式的选择主轴结构型式由零件加工工艺决定，并应考虑主轴

46、的工作条件和受力情况。根据汽缸盖的加工工艺选择前后支承均为圆锥滚子轴承的主轴结构。这种支承可承受较大的径向力和轴向力，且结构简单，轴承数少，装配比较方便。（2）主轴直径和齿轮模数的初步确定主轴直径已经在前面确定，初选模数可由下式估算： m（3032）P/（zn）1/3式中：m所估算的齿轮模数（mm）；P齿轮所传递的功率（km）；z一对啮合齿轮中的小齿轮齿数；n小齿轮的转速（r/min）.P=4kw z=22 n=620 m（3032）P/（zn）1/3=304/（22*620）1/3=1.9取m=2（3）主轴箱动力计算传动系统确定之前可按下式初定主轴箱所须功率：N主=N切 /式中：N各主轴切削

47、功率之和；组合机床主轴箱传动效率。加工黑色金属时取=0.80.9；加工有色金属时，取=0.70.8。当主轴较多，传动较复杂时取小值，反之取大值。这里取=0.8，则：N主=N切 /=(6*N)/ =(6*0.0835)/0.8=0.62625kw（4）传动系统的设计和计算主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（也称主轴箱驱动轴）传动进来的动力和转速按要求分配到各主轴。传动系统设计的好坏，将直接影响主轴箱的质量、通用化程度、设计和制造工作量的大小以及成本的高低。1、各轴之间传动比分配已知：主轴转速计算1000*13/(3.14r*6.6)=627r/min 所以取主轴转速n1=n

48、2=n3=n4=n5=n6=n7=620r/min驱动轴n0=720r/min总传动比I= n1/ n0=720/620=1.16即从驱动轴开始以下的传动比为1.16，其它轴间传动比均为1/1。2、各轴之间传动结构设计及齿数分配由于前面确定的主轴直径为25mm，为了防止齿轮发生根切，确定最小齿数为30.所有齿轮模数m=2.以下是传动结构设计。数字表示轴号。其中传动比I87=I114=I111=0.86 其余的轴之间的传动比均为1。 各轴之间的相对位置关系如下图所示： 图6 各轴间位置关系图（5）验算各主轴转速n1=n4=720*41/44=670 r/minn2=n3=n5=n6=720*39

49、/45=624 r/min(670-624)/670=0.068转速相对损失在10%，符合设计要求。采用R12-2型叶片泵， 由中间传动轴12传动。N泵=720*39/45*52/24=1352 r/min 满足要求。3.3.4.4 各轴上齿轮排数及齿数对应关系（1，11） a 48（14，11）b 48（10,9） c 50（12，2） b 43 （3，12） d 24（12,13） a 52(13,14) b 55(14,15) a 53(15,17) d 40(16,17) d 40(8,9) b 47(7,5) a 43 (7,6) c 438 c 39, 7 c 4510 d 41,11 d 44其中a b c d 为齿轮排数 ，手柄轴为18轴。各个类型轴的结构示意图如下：图7 主轴图8 传动轴图9 手柄轴3.3主轴箱总图设计通用主轴箱总图设计 通用主轴箱总图的设计包括绘制