毕业设计汽车变速箱初膛两主轴孔的液压组合机床

1、 . PAGE47 / NUMPAGES47本科毕业设计（论文）汽车变速箱初膛两主轴孔的液压组合机床目 录摘要51 绪论51.1 机床在国民经济的地位与其发展简史71.1.1 国组合机床现状81.1.2 国外组合机床现状101.2 本课题设计的目的101.3 设计容111.4 设计要求112 组合机床概论122.1 组合机床的分组成与特点122.2 组合机床的配置形式122.2.1大型组合机床的配置形式122.2.2小型组合机床的配制形式132.3 组合机床通用部件与其选用132.3.1通用部件的类型与标准132.3.2 常用通用部件142.4 主轴部件162.5 主运动驱动装置162.5.1

2、动力箱162.5.2工作台162.6 支承部件173 组合机床总体设计183.1 工艺方案的确定183.1.1 变速箱箱体与工艺特点183.1.2 工件生产方式193.1.3 机床配置形式的选择193.2 被加工零件加工工序图的绘制193.3 被加工零件加工示意图的绘制203.3.1 刀具选择213.3.2 导向结构的选择213.3.3 动力头工作循环与其行程的确定233.4 机床联系尺寸图的绘制243.4.1 选择动力部件243.4.2 确定机床装料高度253.4.3 确定多轴箱轮廓尺寸253.4.4 机床分组273.5 计算并绘制生产率计算卡274 组合机床多轴箱设计304.1 传动方案的

3、分析304.2 主轴、齿轮、动力部件的计算304.2.1 总传动比的计算304.2.2 齿轮的计算314.2.3 各轴直径的计算334.3 主轴箱的润滑354.4 主轴零件的校核364.4.1 齿轮的校核364.4.2 轴5 的强度校核375组合镗床液压系统的设计415.1 明确设计要求与工作环境415.2 油箱的设计要点415.3 液压系统图拟定425.3.1能源装置（定量泵或变量泵）的选择435.3.2“进油口节流”与“出油口节流”的选择436致 467参考文献47摘要：镗床用来加工直径较大的孔，能达到较高的加工精度。本次设计的粗镗组合机床，不仅可以保证加工精度，还可以提高加工效率。设计容

4、“三图一卡”包括：零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图。多轴箱设计包括：绘制多轴箱设计原始依据图、主轴直径和齿轮模数的确定与动力计算、多轴箱传动设计、绘制多轴箱总图以与重要部件的强度校核。夹具设计包括：工件定位方案和夹紧位置的确定、刀具导向装置的选择、夹紧机构的设计。液压系统设计包括：夹紧缸参数的确定。工件定位用一面两销定位，夹紧用液压夹紧，加工精度要靠镗模保证。关键词： 三图一卡 多轴箱 液压The boring machine used to process larger diameter hole, to achieve higher machining accuracy. The d

5、esign portfolio of fine boring machine, not only to ensure accuracy, but also can improve the processing efficiency. The design of the contents of the three-map of a Card include: process map parts, schematic processing, machine tool size chart link. Multi-axle box design includes: mapping the origi

6、nal basis for the design of multi-axle box diagram, the spindle diameter and gear modulus determination and power calculation, multi-drive axle box design, drawing more than Axlebox an important component of general layout, as well as the intensity of checking. Fixture design include the following:

7、the workpiece positioning and clamping to determine the location, the choice of tool-oriented devices, clamping the design of institutions. Hydraulic system design, including: clamping cylinder parameters. Workpiece positioning with a two pin positioning, clamping hydraulic clamping, machining accur

8、acy to ensure that mainly rely on the boring mode. Keywords： three plans a multi axle box hydraulic pressure1 绪论 1.1 机床在国民经济的地位与其发展简史现代社会中，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

9、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与其制造的经济性，进而决定着国民经济的发展水平。可以这样说，如果没有机床的发展，如果不具备今天这样品种繁多、结构完善和性能精良的各种机床，现代社会目前所达到的高度物质文明将是不可想象的。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，即各种机器、仪器和工具等。然而，一个现代化的机械制造业必须要有一个现代化的机床制造业做后盾。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

10、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，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，主要用于加工木料、石料和瓷制品的泥坯，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孔用的镗床。1797

11、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。上世纪初以来，由于高速钢和硬质合金等新型刀具材料相继出现，刀具切削性能不断提高，促使机床沿着提高主轴转速、加大驱动功率和增强结构刚度的方向发展。与此同时，由于电动机、齿轮、轴承、电气和液压等技术有了很大的发展，使机床的转动、结构和控制等方面也得到相应的改进，加工精度和生产率显著提高。此外

12、，为了满足机械制造业日益广阔的各种使用要求，机床品种的发展也与日俱增，例如，各种高效率自动化机床、重型机床、精密机床以与适应加工特殊形状和特殊材料需要的特种加工机床相继问世。50年代，在综合应用电子技术、检测技术、计算技术、自动控制和机床设计等各个领域最新成就的基础上发展起来的数控机床，使机床自动化进入了一个崭新的阶段，与早期发展的仅适用于大批大量生产的纯机械控制和继电器接触器控制的自动化相比，它具有很高柔性，即使在单件和小批生产中也能得到经济的使用。综观机床的发展史，它总是随着机械工业的扩大和科学技术的进步而发展，并始终围绕着不断提高生产效率、加工精度、自动化程度和扩大产品品种而进行的，现代

13、机床总的趋势仍然是继续沿着这一方向发展。我国的机床工业是在1949 年新中国成立后才开始建立起来的。解放前，由于长期的封锁统治和19 世纪中叶以后帝国主义的侵略和掠夺，我国的工农业生产非常落后，既没有独立的机械制造业，更谈不上机床制造业。至解放前夕，全国只有少数城市的一些规模很小的机械厂，制造少量简单的皮带车间、牛头刨床和砂轮等；1949 年全国机床产量仅1000 多台，品种不到10 个。解放后，党和人民政府十分重视机床工业的发展。在解放初期的三年经济恢复时期，就把一些原来的机械修配厂改建为专业厂；在随后开始的几个五年计划期间，又陆续扩建、新建了一系列机床厂。经过50 多年的建设，我国机床工业

14、从无到有，从小到大，现在已经成门类比较齐全，具有一定实力的机床工业体系，能生产5000 多种机床通用品种，数控机床1500多种；不仅装备了国的工业，而且每年还有一定数量的机床出口。我国机床行业的发展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，与世界先进水平相比，还有较大差距。为了适应我国工业、农业、国防和科学技术现代化的需要，为了提高机床产品在国际市场上的竞争能力，必须深入开展机床基础理论研究，加强工艺试验研究，大力开发精密、重型和数控机床，使我国的机床工业尽早跻身于世界先进行列。1.1.1 国组合机床现状我国加入WTO 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

15、了积极的应对策略，出现了产、销两旺的良好势头，截至2005 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个亿以上，较2004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。（1）行业企业产品结构的变化组合机床行业企业主要针对汽车、摩托车、燃机、农机、工程机械、化工机械、军工、能源、轻工与家电行业提供专用设备，随着我国加入WTO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

16、，数控机床与加工中心的市场需求量在上升，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，2003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；2004 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。（2）行业企业的快速转变“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

17、，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，其余的都是国有企业。而从2001至2002 年，不到两年的时间，就先后有十几家企业实行股份制改造，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。（3）组合机床技术装备现状与发展趋势组合机床与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

18、统的组合机床与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，在孔镗各种形状槽，以与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

19、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份额也越来越大。由于组合机床与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，它涉与到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合机床与其组合机床自动线总体技术水平比发达国家相对落后，国所需的一些高水平组合机床与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

20、刚柔兼备的自动化装备。 1.1.2 国外组合机床现状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方向发展。组合机床的加工精度、多品种加工的柔性以与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：（1）广泛应用数控技术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。标致汽车公司由法国雷诺公司购

21、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,其节拍时间为58秒。（2）发展柔性技术80 年代以来,国外对批量生产,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。（3）发展综合自动化技术汽车工业的大发展,对自动化制造技术提出了许

22、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,以与下线后的自动码垛、装箱等。德国大众汽车公司KASSEL变速箱厂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。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

23、、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。（4）进一步提高工序集中程度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。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 本课题设计的目的变速箱是汽车上的重要组成部分，本设计的主要容是设计一台粗镗变速箱体两主轴孔的液压组合机床。对于变速箱体这样大批量生产的部件，如果采用通用机床进行加工，则需要在几台机床上加工才能完成，这样不仅会延长加工时间

24、，而且由于中途要上、下工件，重新定位、夹紧等工序，会导致加工质量降低，故决定采用组合机床加工。在组合机床上，工件只需一次定位与夹紧，当在一个工位上完成该工序的加工容后，工件随自动生产线移到另一工位，再在该工位上继续加工，待所有加工工序容完成后，再将工件从工作台上取下来，整个加工容就完成了。组合机床是通用部件和专用部件的结合体，通用部件已经系列化、标准化，专用部件要满足被加工零件的形状与加工工艺要求。组合机床是按工序高度集中原则设计的，即在一台机床上可以同时完成不同工序的加工，用许多刀具同时对工件进行切削，机床的辅助动作实现了自动化，结构简单,生产效率高。1.3 设计容（1）运动设计 根据给定的

25、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，确定传动副的传动比与齿轮的齿数，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；计算多轴箱尺寸与设计传动路线。完成装配草图后，要验算传动轴的直径，齿轮模数否在允许围，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）控制设计 完成组合镗床的液压系统的设计。（5）编写设计说明书1.4 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

26、优价廉”才会受到用户的欢迎，在国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进行分析。1.5 本课题设计意义通过组合机床设计，可以全面考察大学四年所学的专业知识，包括机械制造、机械设计、液压与气压传动；了解组合机床和专用机床的区别与其应用领域；提高学生的机构分析与综合应用能力，掌握实现生产过程自动化的设计方法。通过这一环节要求达到：1 通过设计，把有关课程（机械原理、机械设计、液压与气压传动、机电传动控制、控制工程基础、测试技术、数控技术、机电一体化设计）中所获得的理论知识在实际中综合起来加以运用，使这些知识得到巩固和发展，并使理论知识和生产密切的

27、结合起来。2 通过设计，培养学生独立的机械整机设计的能力，树立正确的设计思路，掌握机电一体化机械产品设计的基本方法和步骤，为自动机械设计打下良好的基础。2 组合机床概论2.1 组合机床的分组成与特点目前，组合机床主要用于平面加工和孔加工两类工序。平面加工包括铣平面、车平面；孔加工包括钻、扩、铰、镗孔以与倒角、切槽、攻螺纹、滚压孔等。随着综合自动化的发展，其工艺围正在扩大到车外圆，行星铣削、拉削、推削、磨削、珩磨与抛光、冲压等工序。此外，还可以完成焊接、热处理，自动装配和检测、清洗和零件分类与打印等非切削工作。组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器仪表、军工与自行车等轻工业大批大量生产中已经

28、获得广泛的应用，一些小批量生产的企业，如机床、机车、工程机械等制造业中也已广泛应用。组合机床最适合，如汽缸盖、汽缸体、变速箱体、电机座与仪表壳等零；也可用来完成轴套类、轮盘类、叉架类和盖板类零件的部分或全部工序的加工。2.2 组合机床的配置形式组合机床的通用部件分为大型和小型两大类。用大型通用部件组成的机床称为大型组合机床。用小型通用部件组成的机床称为小型组合机床。大型和小型组合机床在配置形式上有较大的差别。2.2.1大型组合机床的配置形式大型组合机床的配置的配置形式分为单工位和多工位两大类，而每类中有多种配置形式。按照工序集中程度不同和不同批量生产的需要还有其它几种配置形式：1）工序高度集中

29、的组合机床在基本配置的型式的基础上，增设动力部件来加工的更多表面。其型式根据工件的特定情况配置。2）用于大批大量生产的组合机床为了提高生产率，除缩短加工时间和辅助时间，尽量使辅助时间和加工时间重合外，还可考虑在每个工位上安装几个工件同时进行加工，或在一个工作台上设置几套夹具，对工件进行多道工序加工。3）转塔式与转塔动力箱组合机床有单轴和多轴两种，并有通用化和系列化标准。通过带有各种工艺性能的单轴（或多轴）转塔头或转塔动力箱转位，实现对工件的加工。单轴转塔主轴设置在转塔体上，工位数有48个或更多，转塔可布置成卧式和立式；多轴转塔主轴则设置在多轴箱（或单轴主轴箱）上，工位数有3、4、6个，可以完成

30、对工件一个面上的主要加工。转塔式组合机床可以完成一个工件的多工序加工，并可减少机床的台数和占地面积，由于转塔各工位主轴顺序加工，避免了各工位间切削振动的相互干扰，加工精度较高，但切削时间叠加，而且切削时间和辅助时间不重合，机床生产率低，适宜于中小批量生产场合。除上述各种配置形式外，还采用可调式组合机床，以适应各种工件的轮番生产；采用自动换刀式和自动更换主轴箱式组合机床，以适应孔数较多、外形较复杂的工件的加工。采用工件在机床上多次安装和多工位回转工作台或移动工作台相结合的方式的组合机床，使每一台组合机床能对工件进行多次加工；还可以采用将若干种加工工艺相近似的工件合并加工的成组加工组合机床，以增大

31、批量生产的能力。2.2.2小型组合机床的配制形式小型组合机床也是由大量通用部件组成，其配置特点：常用两个以上具有主运动和进给运动的小型动力头分散布置、组合加工。动力头有套筒式、滑台式,其横向尺寸小，配置灵活性大，操作使用方便，易于调整和改装。小型组合机床分单工位和多工位两类。目前在生产中使用较多的是各种多工位小型机床，其中最常用的是回转工作台式小型组合机床。组合机床的配置形式是多种多种多样的，同一零件的加工可采用几种不同的配置方案。在确定组合机床的配置方案时应对几个可行的方案进行综合分析，从机床负荷率、能达到的加工精度、使用和排屑的方便性、机床部件的通用化程度、占地面积等方面作比较，选择合理的

32、机床总体布局方案。2.3 组合机床通用部件与其选用2.3.1通用部件的类型与标准通用部件按功能通常分为五大类。1）动力部件动力部件是用来传递动力，实现工作运动的部件。它为刀具提供主运动和进给运动，是组合机床与其自动线的主要通用部件。包括动力滑台、动力箱、具有各种工艺性能的动力头等。2）支承部件支承部件是用于安装动力部件、输送部件的通用部件。它包括侧底座、中间底座、立柱、立柱底座、支架等。它是组合机床的基础部件，机床上的各部件之间相对位置精度、机床的刚度等主要靠它来保证。3）输送部件输送部件是具有定位和夹紧装置、用于安装工件并运送到预定工位的通用部件。它包括回转工作台、移动工作台和回转轮毂等。通

33、常具有较高的定位精度。4）控制部件控制部件用来控制具有运动动作的各个部件，以保证实现组合机床工作循环。它包括可编程序控制器（PLC）、液压传动装置、分级进给机构、自动检测装置与操纵台电柜等。5）辅助部件辅助部件包括定位、夹紧、润滑、冷却、排屑以与自动线的清洗机等各种辅助装置。2.3.2 常用通用部件一、动力滑台动力滑台是由滑座、滑鞍和驱动装置等组成、实现直线进给运动的动力部件。根据被加工零件的工艺要求，在滑鞍上安装动力箱（用以配多轴箱）或切削头（如钻削头、镗削头、铣削头、攻螺纹头等主轴部件配以传动装置），可以完成钻、扩、铰、镗孔、倒角、刮端面、铣削与攻螺纹等工序；台面320 毫米以下的滑台配有

34、分级进给装置，可完成深孔加工。此外，滑台还可以当移动工作台用，装上检测装置也可完成自动检测等工序。滑台本身可以安装在侧底座上、立柱上或倾斜的底座上，以便配置成卧式、立式或倾斜式等形式的组合机床。根据驱动和控制方式不同，滑台可分为液压滑台、机械滑台和数控滑台三种类型。二、液压滑台1液压滑台的结构液压滑台和液压传动装置是两个分离的独立部件。滑台上装有液压缸。液压缸固定在滑座上，活塞杆通过支架与滑鞍连接。工作时，液压传动装置的压力油通过活塞杆带动滑鞍沿滑座顶面的导轨移动。液压滑台的特点是：1）采用双矩形导轨结构形式，以单导轨两侧面导向，导向的长宽比较大，导向性好。2）滑座体为箱形框架结构，滑座底面中

35、间增加了结合面，结构刚度高。3）导轨淬火，硬度高，使用寿面长（A型铸铁导轨：G42-48，B型镶钢刚导轨：G42-480）。4）液压刚活塞和后盖上分别装有双向单向阀和缓冲装置，可减轻滑台换向和退至终点时的冲击。2液压滑台的典型工作循环与应用液压滑台与其附属部件配套，通过电气、液压联合控制实现自动循环。采用不同的液压、电气系统可以实现不同的工作循环。根据选用的液压传动装置不同，液压滑台根据进给形式不同可以分为多种类型。如一次工作进给，二次工作进给，超越进给，反向进给，分级进给。三、机械滑台机械滑台有1HJ、1H、1HJc三个系列。其中前两个系列都有普通级、精密级两个精度等级，其刚度高、变形小、进

36、给稳定性高，通常用于粗加工或半精加工；而第三个系列为高精度级机械滑台，适用于精加工。1机械滑台的结构机械滑台由滑座、滑鞍、丝杠螺母副与传动装置组成。其中滑鞍、滑座部分的结构与液压滑台基本一样。1HJ系列机械滑台采用滚珠丝杠传动，1H系列机械滑台采用普通丝杠传动。这两个系列机械滑台均采用双矩形导轨结构、单导轨两侧面导向形式；1HJc系列机械滑台采用滚珠丝杠传动、三矩形导轨导向与塑料导轨板，具有精度保持性好、导向约束性好与动态性能好等优点。三个系列滑台都有优质铸铁导轨或镶刚导轨、左行或右行导轨形式，均采用双封闭结构形。机械滑台的典型工作循环与应用机械滑台工作原理是滑板在床身上做纵向运动，因其丝杠传

37、动，再加上变速箱的作用。可获得快慢等多种运行速度。 机械滑台用以实现进给运动，可卧式也可立式使用，在机械滑台上安装动力箱（装上多轴箱）钻削头、镗削头、铣削头、镗孔车端面头等各种部件，用以完成钻、扩、铰、镗、锪窝、刮端面、倒角、车端面、铣削与攻丝等工序，亦可在其上安装工件组成输送运动实现工作循环。 2.4 主轴部件主轴部件又称单轴头或工艺切削头，其端部安装刀具，尾部连接传动装置，即可进行切削。如进行铣削、镗削、钻削与攻螺纹等单轴加工工序。每种主轴部件均采用刚性主轴结构。在加工时，刀具一般不要导向装置，加工精度主要由主轴部件本身与滑台的精度来保证。主轴部件与相应规格的主运动传动装置配套使用。主轴部

38、件配上传动装置安装在动力滑台上。2.5 主运动驱动装置主运动驱动装置主要有两大类:一类与通用主轴配套使用的主运动传动装置另一类为与多轴箱相配的动力箱。1NG系列传动装置联系尺寸图3557-83标准。NG系列主运动传动装置传动装置的用途与配置型式1NG系列传动装置是通用主轴部件必不可少的配套部件,它是使刀具作旋转运动的驱动装置。1NG系列传动装置是根据“跨系列通用”原则设计的“跨系列传动装置”，即每一种传动装置均可与同规格的五个系列的六种主轴部件(系指铣削头、镗削头与镗孔端面头、钻削头、攻螺纹头和可调钻孔与攻螺纹头等六种)配套使用。2.5.1动力箱动力箱是将电机的动力传递给多轴箱、并使刀具做旋转

39、运动的动力部件。它与多轴箱配套使用。根据配套电机的型号不同，同一规格的多轴箱又分为多种型式。2.5.2工作台各种台是多工位组合机床的输送部件，它用来将被加工工件从一个工位转换到另一各工位。工作台按运动方式的不同分为分度回转工作台和多工位移动工作台；按传动方式的不同分为机械传动、液压传动和气压传动等多种类型。1 液压回转工作台的用途液压回转工作台是用于安装多个夹具和工件，绕垂直轴线分度回转间隙输送工件的输送部件，它用来配置回转工作台式多工位组合机床。在回转工作台的台面上安装与工位数数量一样的装夹工件的夹具，依靠工作台的分度回转，将被加工工件进行换位采用回转工作台的组合机床可以完成多种加工工序。中

40、小型零件可在该机床上完成全部加工工序，一台机床相当于一条圆形自动线，机床的生产率高，占地面积小，其结构比自动线简单。因此回转工作台是组成高效多工位组合机床的重要部件。2多工位移动工作台多工位移动工作台是用于安装夹具和工件，并将其直线送到预定工位的输送部件。实际上就是滑台，它不仅具有按要求位置移动和准确定位的功能，并在准确定位后能将工作台牢固夹紧，以防止因切削力的作用使工作台的位置发生变化，而还具有普通滑台的移动功能，但其进给力略低于同规格的滑台。因此，这种滑台主要用于移送工件并更换工件的加工位置，也可用于完成进给运动。2.6 支承部件组合机床的支承部件往往是通用和专用两部分的组合。例如：卧式机

41、床的床身由通用的侧底座和专用的中间底座组合而成；立式机床的床身则由立柱与立柱底座组合而成。此种组合结构的优点是加工和装配工艺性好；安装和运输较方便，其缺点是削弱了床身的整体刚性。中间底座其顶面安装夹具输送部件，侧面可与侧底座或立柱底座相连接，并通过端面键或定位销定位。根据机床的配置形式不同，中间侧底座有多种形式，如双面卧式组合机床的中间底座，两侧面都安装侧底座；三面卧式组合机床的中间侧底座为三面安装侧底座；立式回转工作台组合机床，除安装立柱外，还需安装回转工作台。总之，中间侧底座的结构，尺寸需根据工件的大小、形式以与组合机床的配置形式等来确定。因此，中间底座一般按专用部件进行设计，但为了不致使

42、组合机床的外廓尺寸过分繁多，中间侧底座的主要尺寸应符合国家标准规定。3 组合机床总体设计机床总体设计包括工艺方案的确定，动力部件的选择，确定机床的装载高度，确定机床中间底座的尺寸，选择多轴箱箱体轮廓尺寸，制订生产力计算卡等几个方面。3.1 工艺方案的确定工艺方案的拟定是组合机床设计的关键一步，很大程度上决定了组合机床的结构配置和使用性能。组合镗床用于粗镗汽车变速箱前后端面轴承孔，并且要达到其加工精度。为了满足其加工精度的要求，我们首先要对加工的零件做工艺方案的分析，制定组合机床工艺方案。3.1.1 变速箱箱体与工艺特点变速箱是汽车的基础零件之一，它把变速箱中的轴和齿轮等有关零件和机构联接为一整

43、体，使这些零件和机构保持正确的相对位置，以便其上各个机构和零件能正确、协调一致地工作。变速箱体的加工质量直接影响变速器的装配质量，进而影响汽车的使用性能和寿命。一、主要技术要点变速箱体属平面型（非回转体型）薄壁壳体零件，尺寸较大，结构复杂，其前后端面轴承孔的主要技术要求如下：1、孔的尺寸精度与几何形状精度前后端面轴承孔是用来安装滚动轴承的，其孔径公差精度等级为IT7。2、端面对孔中心线的全跳动与圆跳动变速箱体的前端面是变速箱的安装基准，变速箱的输出轴与发动机输出轴联接，因此，对端面的要求较高，零件图上标注的端面全跳动为0.08mm。后端面仅安装轴套盖，其端面圆跳动公差为0.1mm。要加工表面的

44、粗糙度变速箱体前后端面轴承孔表面粗糙度为Ra 6.3um。变速箱体的材料和毛坯该变速箱体的材料为HT200。工件硬度：HB 170220 HB。3.1.2 工件生产方式一、工艺基面的分析1、采用“一面两孔”定位方法，选择顶面G面为工艺基面。2、夹紧面则为底面。二、加工工艺的分析切削深度：5mm加工精度：IT7 级工作行程：100mm加工长度：16mm切削转速：见加工工序图刀具选择：复合镗刀复合镗刀的刀片和刀体上均加工有齿纹，刀具磨损后可卸下刀片跳齿安装于刀体上，再进行刃磨，因而刀具寿命长。3.1.3 机床配置形式的选择粗镗汽车变速箱体前后端面轴承孔，因此采用两面同时加工，如果机床采用立式结构，

45、则机床竖直方向的尺寸很大，这样会给机床的安装、调整和维修带来不便，故采用卧式结构。其机床示意图如下：图3-1：机床示意图3.2 被加工零件加工工序图的绘制被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示在一台机床上或一条自动线上完成的工艺容，加工部位的尺寸与精度、技术要求、加工用定位基准。夹压部位、以与被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前毛坯情况的图纸。被加工零件工序图应包含以下容：1 ）在图纸上应该表现出加工零件的形状，尤其是要设置中间导向时，应表示出工件部筋的布置和尺寸，以便检查工件装进夹具是否相碰，以与刀具通过的可能性；2 ）在图纸上应该表示出加工用基面和夹压的方向和位置，以便依此进行夹具的

46、支承、定位与夹压系统的设计；3） 在图纸上应表示出加工表面的尺寸、精度、光洁度、位置尺寸与精度和技术要求；4 ）图中还应该注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以与被加工部位的余量。图4-2：被加工零件工序图3.3 被加工零件加工示意图的绘制加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的，是表达工艺方案具体容的机床工艺方案图。它包括的容有：1） 机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程；2） 工件、刀具与导向、托架与多轴箱之间的相对位置与其联系尺寸；3） 主轴结构类型、尺寸与外伸长度；4） 刀具类型、数量和结构尺寸；5） 镗杆、浮动卡头与导向装置等结构尺寸；6） 打偶、接杆、主

47、轴之间的连接方式与配合尺寸等。3.3.1 刀具选择正确的选择刀具结构，对保证组合机床正常工作极为重要。组合机床大多采用装在镗杆上的硬质合金镗刀头进行镗孔。镗杆直径和镗刀头截面尺寸一般可根据镗孔直径选取。3.3.2 导向结构的选择设计镗模时，除了定位、夹紧装置外，主要考虑与镗刀密切相关的刀具导向装置的合理选用（镗套、镗杆）。镗套用于引导镗杆。镗套的结构形式和精度直接影响被加工孔的精度。常用的镗套有以下两类。固定式镗套在镗孔过程中不随镗杆转动的镗套。标准结构的固定式镗套，与快换钻套结构相似。如图所示：图3-3：固定式镗套A型不带油杯和油槽，镗杆上开油槽；B 型则带油杯和油槽，使镗杆和镗套之间能充分

48、润滑这类镗套结构紧凑，外形尺寸小；制造简单；位置精度高；但镗套易于磨损。回转式镗套，如下图所示：图3-4：回转式镗套在镗孔过程中镗套随镗杆一起转动，镗杆与镗套之间只有相对移动而无相对转动，减少镗套磨损，不会因摩擦发热出现“卡死”现象。这类镗套适用于高速镗孔。图为滑动轴承外滚式回转镗套，镗套1 可在滑动轴承2 回转，镗模支架3 上设置油杯，经油孔将润滑油送到回转副，使其充分润滑。镗套中间开有键槽，镗杆上的键通过键槽带动镗套回转。这种镗套的径向尺寸较小，适用于孔中心距较小的孔系加工，且转精度高，减振性好，承载能力大，但需要充分润滑。常用于精加工。当高速镗孔或镗杆直径较大、线速度超过20 米/分时，

49、一般采用回转镗套。根据回转部分安装的位置不同，可分为“滚式”和“外滚式”两种。滚式镗套是把回转部分安装在镗杆上，并且成为整个镗杆的一部分。外滚式镗套是将回转部分安装在导向支架上。分析本工序应采用回转式镗套较为合理，且采用滚式回转镗套。如下图：图3-5：滚式回转镗套3.3.3 动力头工作循环与其行程的确定一、工作进给长度的确定切入长度510 取 1 L 10 切出长度510 取 2 L 10 加工部位长度17 工作进给长度10171037 二、快速引进长度的确定快速引进长度取43 。三、快速退回长度的确定快速退回长度快速引进长度工作进给长度374380四、动力部件总行程的确定动力部件的总行程为快

50、退行程与前后备量之和。前备量取50 ；后备量取500 ；总行程80505006303.4 机床联系尺寸图的绘制机床联系尺寸图是决定各部件的轮廓尺寸与相互间联系关系的，是展开各专用部件设计和确定机床最大战地面积的指导图纸。机床联系尺寸图是在被加工零件工序图、加工示意图之后，根据初步选定的主要通用部件(动力部件与其滑座、床身等)，以与确定的专用部件的结构原理而绘制的。机床尺寸联系图表示的容：1）表明机床的配置类型和总布局。2）完整齐全的反应各部件之间的主要装配关系和联系尺寸、专用部件的主要轮廓尺寸、运动部件的运动极限位置与各滑台工作循环总的工作行程和前后行程备量尺寸。3）标注主要通用部件的规格代号

51、和发动机的型号、功率与转速，并标出机床分组编号与组件名称。4）标明机床验收标准与安装规程。3.4.1 选择动力部件动力部件的选择主要是确定动力箱和动力滑台。1.由概论部分介绍机床通用部件知道，滑台机械式和液压式动力滑台根据以上计算和两种滑台性能与使用的广泛性，查阅组合机床设计这里选用1HY40液压滑台。1HY40液压滑台主要技术性能如表：表 3-1型号台面宽度/mm台面长度/mm行程/mm最大进给力/N工进速度/（mm/min）快速移动速度（mm/min）液压1HY404008006302000012.550082.根据计算功率和主轴转速查阅组合机床设计资料，电机型号与动力箱选择下面系列：图3

52、-6：1TD40系列动力箱表3-2型号型式电动机型号电动机功率（kw）L3(mm)电动机转速（r/min）输出轴转速（r/min）1TD40Y132M1-64.04359604801TD40Y132M2-65.5435960480注：L3 电动机安装端面至罩壳后面间的轴向长度。3.4.2 确定机床装料高度装料高度一般是指工件安装基面至地面的垂直距离.在确定机床装料高度时,首先考虑工人的操作方便性;对于流水线要考虑车间运送工件的轨道高度;对于自动线要考虑中间底座的足够高度,以便允许腔通过随行夹具返回系统或冷却排屑系统；其次是机床部结构尺寸限制和刚度要求。如工件最低孔位置、多轴箱允许的最低主轴高度

53、和通用部件、中间底座与夹具底座基本尺寸的限制等。考虑上述刚度、结构功能和使用要求等因素，新颁布的国家标准装料高度为1060mm，与国际标准ISO一致。实际设计时在850 毫米到1060mm 之间选取。综合考虑各种因素，本设计机床装料高度H 为960mm。3.4.3 确定多轴箱轮廓尺寸绘制机床尺寸联系图时着重确定的尺寸是主轴箱的宽度B 和高度H 与最低主轴高度1 h ，如图3-7所示，被加工零件轮廓为里面矩形，主轴箱轮廓为外面大矩形，主轴箱宽度B、高度H的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关，可按下式确定：B= b2+ 2b1H=h+ h1+ b1,式中： b2工件在宽度方向相距最远的两孔距离（

54、毫米）；b1边缘主轴中心距箱外壁的距离（毫米）；h 工件在高度方向相距最远的两孔距离（毫米）；h1 最低主轴高度（毫米）。图3-7：主轴箱轮廓尺寸的确定查阅组合机床设计简明手册得：h 1 = h2 +H-（0.5+ h3 + h4 ）h1 随主轴箱的最低主轴高度h1 须考虑到与工件最低孔位置（即h2 =82 毫米），机床装夹高度H=960 毫米、滑台滑座总高h3 =320 毫米、侧底座高度h4=560 毫米、滑座与侧底座之间调整垫高度h7 =5毫米而被确定：h1 = h2 +H-（0.5+ h3 + h4 ）=82+960-（0.5+320+560）=161.5mmb1 =82mm所以：B=

55、b2 + 2b1 =18+282=182mmH=h+ h1 + b1 =119.91+161.5+82=363.41mm根据上述计算，按主轴箱轮廓尺寸系列标准，结合所选用的动力箱最后确定主轴箱轮廓尺寸为BH=800500mm.两个主轴箱体尺寸均一样。3.4.4 机床分组为了便于设计和组织生产，组合机床各部件和装置按不同的功能划分编组。组号划分规定如下：1）第10-19 组：支承部件；2）第20-29 组：夹具和运送设备；3）第30-39 组：电气设备；4）第40-49 组：传动装置；5）第50-59 组：液压和气动装置；6）第60-69 组：刀具、工具、量具和辅助工具等；7）第70-79 组：

56、多轴箱与其附属部件；8）第80-89 组：冷却、排屑与润滑装置；9）第90-99 组：电气、液压、气动等各种控制挡铁。3.5 计算并绘制生产率计算卡一、机床生产率的计算S=fn=0.5 /r149.8r/min=74.9/min=37/74.9=0.49t辅t快t移t装卸 （V快6m/min） (L快进+L快退)/V快+0.1+1.0 （0.043+0.08）/6+0.1+1.0 0.0205+0.1+1.0 1.1205式中 ：L工工作进给长度；S 工进时的进给量；L快进、L快退动力部件快进和快退的行程长度；V快动力部件快速行程速度；t移工作台进行一次工位转换时间，一般取0.1min；t装卸

57、工件装卸、定位、夹紧以与清除定位基面切屑的时间，一般为0.51.5min。所以T单=t机+t辅=0.49+1.1205=1.6105min所以机床理想生产率： Q=60/T单=60/1.6105=37.3件/小时机床要求生产率为Q1=30件/小时，所以机床的负荷率为：=Q1/Q*100%=30/37.3*100%=80.4%表3-3被加工零件图号毛坯种类铸件名称粗镗汽车变速箱体两主轴孔组合液压机床毛坯重量材料HT200硬度HB170-220工序名称粗镗两主轴孔工序号工时/min序号工步名称工作行程/mm切削速度m/min进给量mm/r进给速度mm/min工进时间辅助时间1安装工件0.32工件定

58、位夹紧0.153滑台快进4360000.007174工进37420.574.90.495死挡铁停留0.056快退8060000.01337工件松开0.28卸下工件0.39工作台移动0.1备注主轴转速为480r/min一次安装加工完一个工件累计0.491.12总工时1.61理论生产率37.3件/小时机床生产率30件/小时负荷率80.4%4 组合机床多轴箱设计主轴箱通常也叫多轴箱，主轴箱是组合机床的重要专用部件。它是根据加工示意图所确定的工件加工孔的数据和位置、切削用量和主轴类型设计的传递各主轴运动的动力部件。其动力来自通用的动力箱，与动力箱一起安装于进给滑台。本章所要设计的部分包括工位前端面和后

59、端面两个主轴箱的设计。这里对工位前端面进行计算和校核。4.1 传动方案的分析所谓传动系统的设计，就是通过一定的传动链，按要求把动力从动力部件的驱动轴传递到主轴上去。同时，满足主轴箱其他结构和要求。一般说来，同一个主轴，传动系统可以设计出几种方案来。因此设计时必须对个方案进粉对比分析，选出最佳。其设计的基本要：1.保证主轴的强度、刚度、转速和转向要求的前提下，力求使传动轴和齿轮最少。应尽量用一根轴带动多根主轴，当齿轮啮合中心距不符合标准时，可采用变位齿轮。2.在保证有足够强度的前提底下，主轴、传动轴和齿轮的规格应尽量少，减少齿轮的品种。3.通常应避免通过主轴带动主轴，否则将增加主动主轴的负荷。4

60、.最佳传动比为1-1.5,但允许采用3-3.5。5.粗加工主轴上的齿轮,应尽可能靠近前支承,以减少主轴的扭转变形。6.尽可能避免升速传动,必要时最好放在传动链的最后两级,以减少功率损失。7.应尽量避免升速传动，必要的升速最好放在传动链的最末一、二级。以减少功率损失。4.2 主轴、齿轮、动力部件的计算4.2.1 总传动比的计算：左侧多轴箱加工109.1、61.2两个孔：从驱动轴至61.1孔主轴： i1=480/196=2.449从驱动轴至109.1孔主轴：i2=480/110=4.364右侧多轴箱加工89.1、99.1两个孔：从驱动轴至89.1孔主轴： i3=480/150=3.2从驱动轴至99