加工主轴箱体的组合机床的总体设计及主轴箱设计

太原理工大学阳泉学院毕业设计说明书毕业生姓名：胥志强专业：机械设计制造及自动化学号：0505111053指导教师韩变枝所属系（部）：机电系二〇〇九年五月太原理工大学阳泉学院毕业设计评阅书题目：加工主轴箱体的组合机床的总体设计及主轴箱设计机电系机械设计制造及其自动化专业姓名胥志强设计时间：2009年3月14日~2009年6月1日评阅意见：成绩：指导教师：（签字）职务：2009年月日太原理工大学阳泉学院毕业设计答辩记录卡机电系机械设计制造及其自动化专业姓名胥志强答辩内容问题摘要评议情况记录员：（签名）成绩评定指导教师评定成绩答辩组评定成绩综合成绩注：评定成绩为100分制，指导教师为30%，答辩组为70%。专业答辩组组长：（签名）2009年月日前言毕业设计是按照教学计划的规定，必须进行的一个重要的综合性教学环节，使学生所学的知识在实践中得到具体应用。通过这次设计，能使学生全面了解和掌握一些机械设备方面的知识，便于使自己形成一套设计的思维模式，而且使所学的知识系统化地由理论转向实践，以培养学生对知识的综合运用能力，为毕业后走上工作岗位打下一个良好的基础。同时通过认真的设计，可以提高学生分析和解决问题的能力，以便更好的适应社会。本设计的主要内容有：组合机床的概述、组合机床通用部件及其选用、组合机床总体设计、组合机床主轴箱设计、组合机床技术设计五个部分。本设计以提高生产率和保证加工精度为目的，以较充足的专业课知识为基础，结合毕业设计任务书，在收集和参考大量资料的前提下独立完成。设计基本上做到：图纸绘制基本符合国家标准，做到布局合理，图纸也基本能够正确、完整、清晰的表达出零件的形状及尺寸。计算说明书的条理较清晰，语言通顺流畅，图表和公式的编辑也基本符合毕业论文撰写规范。在设计过程中，尽量采用通用部件，为组合机床的生产提供便利条件。其中主轴箱的设计是重点，也是难点。主轴箱设计应充分考虑被加工零件的形状及加工要求，合理布置传动及齿轮的位置。尤其在齿轮设计上，更要反复验算转速，努力作出最合理的设计方案。在这次设计中，韩老师给予了我们很大的帮助。在她的指导下，一个又一个的难题被攻克，我们的设计水平有了很大的提高。摘要这次设计是以XK715C/1060的主轴箱体为主要加工对象，主要任务有两项：第一项是加工箱体的组合机床的总体设计；第二项是组合机床中的主轴箱内部传动组件和结构的设计。由于组合机床可以同时进行多刀位加工，实行工序高度集中，这样就大大缩短了辅助时间和加工时间。组合机床在自动化生产中得到越来越多的使用。根据本设计的要求，首先仔细分析被加工零件的特征，将工序适当集中在一起；其次有步骤的进行总体设计，工艺方案的拟订，切削用量的确定，三图的设计；最后进行主轴箱的设计和进行有关齿轮及轴的校核。关键词：组合机床主轴箱主轴AbstractThedesignisbasedonthespindleboxXK715C/1060processingasthemainobject,therearetwomaintask:thefirstisacombinationofbox-peocessingMachinedesign;Thesecondisthecombinationofmachinetoolspindleboxintheinternaltransmissiongrouppartsandstructuraldesign.Atthesametimeasaresultofcombinationoftoolscanbemulti-knife-bitprocessing,theimplementationprocesshighlyconcentrated,thusgreatlyreducingthetimeandprocessingaids.Inaccordancewiththerequirementsofthisdesign,firstofall,acarefulanalysisofthecharacteristicsofparttobemachinedtotheappropriateprocessestogether;followdebystepstocarryoutthedesign,programmingprocess,thedeterminationofcuttingparameters,thethreedesignplans;theendofthespindleboxdesignandcarryoutthecheckinggearandshaft.Keywords:combinationofmachinetoolspindleboxspindle目录TOC\o"1-3"\h\u13492第一章概述 XIII：攻主轴端面螺纹孔2×6—M12螺纹工序ⅩⅣ：钻开合螺母端螺纹孔6—M10底孔工序ⅩⅤ：攻开合螺母端螺纹孔6—M10螺纹工序ⅩⅥ：钻底座螺纹孔12—M12底孔工序ⅩⅦ：攻底座螺纹孔12—M12螺纹工序ⅩⅧ：铣导轨面的油槽工序ⅩⅨ：修锉毛刺、清洗、打标记、帖塑工序ⅩⅩ：检验（1）刀具的选择：由资料得知，硬质合金刀具制造工艺简单，容易磨成锋利的切削刃，能锻造，制造复杂的道具比较容易，而且硬质合金材料性能较高速钢的硬度和耐磨性更高，高的强度和韧性，良好的塑性和耐磨性，因此广泛用于制造各种较复杂的工具，所以钻头用硬质合金材料的刀具。由《切削用量手册》表2-1得：钻头几何形状为标准钻头，由《加工余量手册》得：刀具钻头直径硬质合金刀具（2）加工余量的确定：1）毛坯变成成品的过程中，在某加工表面切除的金属层的总厚度称为该表面的加工总工作量。每一道工序所切除的金属层的厚度称为工序间的加工余量。由此可见，加工总量=各工序余量之和。即：式中：——总的加工余量n——工序；i——第i道工序；加工余量的大小对零件的加工质量和生产率有影响。加工余量过大，不仅加大了机加工的工作量，降低了生产率，而且浪费了材料，提高了加工成本。但加工余量过小时不能保证消除前工序的各种误差和表面缺陷，易产生废品。确定加工余量的原则是在保证加工质量的前提下，尽量减小加工余量。确定加工余量的三种方法是：分析计算法，查表法，经验法。一般常用查表法。2）选择工序间加工余量应遵循的原则a.应采用最小加工余量，以求缩短加工时间，并降低零件的制造费用。b.加工余量应能保证得到图纸上所规定的表面粗糙度及精度。c.决定加工余量时应考虑热处理时的变形，否则可能产生废品。d.决定加工余量时应考虑到加工的方法和设备，以及加工过程中零件可能发生的变形。e.决定加工余量时应考虑到被加工零件的大小，零件越大，则加工余量越大。第二节组合机床配置形式及结构方案的确定通常，在确定工艺方案的同时，也就大体上确定了组合机床的配制形式和结构方案。但是还要考虑下列因素的影响。一、影响组合机床配置形式及结构方案的因素工件的加工精度要求，往往影响组合机床的配制形式和结构方案，例如，加工精度要求高时，应采用固定夹具的单工位组合机床；加工精度要求较低时，可采用移动夹具的多工位组合机床；工件各孔之间的位置精度要求高时，应采用在同一工位上对各孔同时精加工的方法；工件各孔间同轴度要求较高时，应单独进行精加工等等。2.工件结构形状的影响工件的形状、大小和加工部位的结构特点，对机床的结构方案也有一定的影响。例如，对外形尺寸和重量较大的工件，一般采用固定夹具的单工位组合机床；对多工序的中小型零件，则宜采用移动夹具的多工位组合机床；对大直径的深孔加工，宜采用刚性主轴的立式组合机床等等。3.生产率的影响生产率往往是决定采用单工位组合机床、多工位组合机床还是组合机床自动线的重要因素。例如，从其它因素考虑应采用单工位组合机床，但由于满足不了生产率的要求时，应选用移动工作台式的组合机床；工位数超过4个时才选用回转工作台或鼓轮式组合机床。4.现场条件的影响使用组合机床的现场条件对组合机床的结构方案也有一定的影响。例如，使用单位的气候炎热，车间温度过高，使用液压传动机床不够稳定，侧宜采用机械传动的结构形式；使用刀位刃磨刀具、维修、调整能力以及车间布置的情况，都将影响组合机床的结构方案。二、组合机床方案分析比较的主要指标主要分析比较机床保证加工精度的持久性和机床负荷率。加工精度应有储备量。机床负荷率一般为70%-90%，复杂机床、多品种加工机床负荷率不能偏高（控制在60%）左右。分析比较时一定要与生产率相适应，不应过分追求自动化程度。生产率高、节拍短，则要求自动化程度高、刀具耐磨且更换调整方便，这样使用才有方便性。在满足加工要求的前提下，机床避免复杂刀具，力求简单和较高的通用化程度。这样可以降低机床成本，提高工作可靠性。有两点要注意：1）应根据加工精度的需要选择相当精度等级的通用部件。2）应根据生产率要求合理安排工艺流程，均衡负荷，使机床数量少，机床利用率高（机床负荷率不应低于50%），以取得好的经济效果。三、切削用量的确定在组合机床工艺方案确定的过程中,工艺方法和关键工序的切削用量选择十分重要。切削用量选择是否合理,对组合机床的加工精度,生产率,刀具耐用度,机床的结构形式及工作可靠性均有较大的影响。1）组合机床常采用多刀,多刃同时切削，为尽量减少换刀时间和刀具的损耗,保证机床的生产率及经济效果，选用的切削用量应比普通单刀加工时低30%左右。2）组合机床通常用动力滑台来带动刀具进给。因此，同一滑台带动的主轴箱上所有刀具的每分钟进给量相同，即等于滑台的工进速度。2.确定切削力、切削转矩、切削功率及刀具耐用度本工序为钻箱体左侧面的6个M12的螺纹孔，刀具选用硬质合金麻花钻，由表5-54得：d=10.5mm。查《切削用量手册》得加工工序的切削参数如下：加工方法v(m/min)f(mm/r)钻孔28查《组合机床图册》得：v-切削速度（m/min）M-转矩(Nmm)T-刀具耐用度（min）f-每转进给量（mm/r）P-切削功率（KW）F-轴向力（N）HBS-布氏硬度D-钻头直径（mm）由上面的公式可得：====nf==/min总转矩为：总轴向力为：第三节组合机床总体设计——“三图”绘制组合机床“三图”就是针对具体零件在选定的工艺和结构方案的基础上进行组合机床总体方案图样文件设计，其内容包括被加工零件的加工工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图。一、被加工零件加工工序图被加工零件加工工序图是根据制定的工艺方案，表示所设计的组合机床上完成的工艺内容，加工部位的尺寸、精度，表面粗糙度及技术要求；加工用的定位基准，夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前加工余量，毛坯或半成品情况的图样，被加工零件工序图是在被加工零件基础上突出本机床的加工内容，并作出必要的说明，其主要内容包括：(1)被加工零件的形状和主要轮廓尺寸，以及与本工序设计有关部位结构的形状和尺寸；(2)本工序所选用的定位基准，夹压部位，夹紧方向；(3)本工序加工表面的尺寸精度，表面粗糙度，形位公差度等技术要求以及对上道工序的技术要求；(4)注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量。为使被加工零件工序表达清晰明了,突出本工序图内容，绘制时规定：应按一定的比例绘制足够的视图以剖面；本工序加工部位用粗实线表示，保证的加工部位尺寸及位置尺寸数值下方画“—”粗实线，其余部位用细实线表示；定位基准符号用“”，并用下标数表明消除自由度数；夹压部位用“”或“”辅助支承符号用“”表示。本工序加工部位为减速电机箱体右侧面6个M12的螺纹孔，加工完成后孔尺寸为φ10.5mm，最终得到加工工序图02号。二、加工示意图1.加工示意图的内容与作用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内容的机床工艺方案，它是设计刀具，辅助夹具，主轴箱和选择动力部件，绘制机床联系尺寸图的主要依据，是对机床总体布局和性能的原始要求。也是调整机床和刀具所必需的技术文件。2.注意事项(1)加工示意图应绘制成展开图。按比例用细实线画出工件外形。加工部位、加工表面画粗实线。必须使工件和加工方位与机床布局相吻合。为了简化设计，同一多轴箱上机构尺寸完全相同的主轴（既制加工表面，所用刀具及导向，主轴及接杆等规格尺寸、精度完全相同时）只画一根，但必须在主轴上标注与工件孔号相对应的轴号。(2）当主轴彼此间很接近或需设置结构尺寸较大的导向装置时，必须以实际中心距严格按比例画，以便检查相邻主轴、刀具、辅具、导向等是否干涉。(3）当轴数较多时，加工示意图必须用细实线画出工件加工部位分布情况简图（向视图），并在孔旁表明相应的号码，以便于设计和调整机床。多面多工位机床的加工示意图一定要分工位，按每个工位的加工内容顺序进行绘制。3.刀具、刀杆和其它附属件的选择（1）刀具的选择：加工mm的孔时选用直柄长麻花钻，GB1436—85，刀具直径为10.5mm，由《机械加工工艺手册》表20-4得：。（2）导套的选择：由《组合机床设计简明手册》表8-4得：dDH7/h6H7/h6导向的布置和应用范围：由《组合机床设计简明手册》表8-5得：导向长度mm至工件距离导向直径范围应用速度最大值(m/min)3810≤40≤204.确定主轴类型、尺寸、外伸长度:(1)主轴直径的计算主轴采用刚性主轴，根据《组合机床设计简明手册》、表4—3得：式中：—轴的直径（）M—轴所传递的转矩（）—系数。刚性主轴查组合机床设计简明手册得：再根据表3—6，通用主轴系列参数选d=20mm。主轴直径为20mm的参数：主轴外伸尺寸（mm）D/d32/20L115接杆莫氏圆锥号1由于钻孔类主轴多用滚珠主轴，根据《组合机床设计简明手册》表7—7得：选择20-1T0722-41式滚珠轴承。5.接杆的选择根据《组合机床图册》图3-4和所选的主轴的型号得：d半圆键锥度基准直径20Tr202莫氏2号17．78028519L1828846--139436.夹紧螺母型式及尺寸：由《组合机床设计简明手册》P171得：名义尺寸h20Tr202127.动力部件工作循环及行程的确定(1)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、工作进给和快速退回等动作。有时还有中间停止、多次往复进给、跳跃进给、挡铁停留等特殊要求。1）工作进给长度L工的确定：因为2)快速引进长度的确定快速引进是指动力部件把刀具送到工作进给位置，其长度按具体情况确定。3）快速退回长度的确定快速退回的长度等于快速引进和工作进给长度之和。一般在固定式夹具钻孔或扩孔的机床上，动力部件快速退回的行程，只要把所有刀具都退至导套内，不影响工作的装卸就可以了。4）动力部件总行程的确定动力部件的总行程除了满足工作循环向前和向后所需要的行程外，还要考虑因刀具磨损或补偿制造、安装误差，动力部件能够向前调节的距离（即前备量）和刀具装卸以及刀具从接杆中或接杆连同刀具一起从主轴中驱除时，动力部件需要退后的距离（刀具退离夹具导套外端面的距离应大于接杆插入主轴孔内或刀具插入接杆孔内的长度，即后备量）。因此，动力部件的总行程为快退行程与前后备量之和。右主轴箱行程1）加工示意图应与机床实际加工状态一致。表示出工件安装状态及主轴加工方法。2）图中尺寸应标注完整，尤其是从多轴箱端面至刀尖的轴向尺寸链应齐全，以便于检查行程和调整机床。图中应表示出机床动力部件的工作循环及各行程长度。3）加工示意图应有必要的说明。如被加工零件的名称、图号、材料、硬度、加工余量、毛坯要求、是否家冷却液及其它特殊的工艺要求等。最终得到的加工示意图。三、机床联系尺寸图机床联系尺寸图是用来表示机床的配制形式、机床各部件之间相对位置关系的总体布局图。它是夹具、刀具、刀杆等专用部件设计的重要依据。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。动力箱规格要与滑台匹配，其驱动功率主要依据主轴箱所需传递的切削功率来选用。在不需要精确计算主轴箱功率或主轴箱尚未设计出来之前，可按下列简化公式进行估算：=式中-消耗于各主轴的切削功率的总和，单位为KW；计算公式详见《组合机床设计简明手册》表6-16。-主轴箱的传动效率，加工黑色金属时取0.8-0.9，加工有色金属时取0.7-0.8；主轴多、传动复杂时取小值，反之取大值。由组合机床设计简明手册表5-38、5-39得：右主轴箱选用1TD32Ⅴ型动力箱驱动，，电动机选用Y112M-6，功率为2.2KW，电动机转速为940r/min。机械滑台和液压滑台性能的特点对比滑台类型优点缺点机械滑台1进给量稳定，慢速无爬行。高速无振动。可以降低工件的表面粗糙度。2具有较好的抗击性能3运行安全可靠，调整维修方便4没有液压驱动的管路漏油，噪声和液压占地问题。1只能有级变速，变速比较麻烦2一般没有可靠的过载保护，快进转工进时转位精度低。液压滑台1液压滑台在相当大的范围内进给量可以无级调速；2可以获得较大的进给力；3由于液压驱动零件磨损小，使用寿命长；4工艺上要求多次进给时通过液压换向阀很容易实现；5过载保护简单可靠；6由行程调速阀来控制滑台的快进转工进转位精度高，工作可靠。1进给量由于载荷的变化和温度的影响而不够稳定；2液压漏油现象影响工作环境，能源浪费；3调整维修比较麻烦。由此选机械滑台。由《组合机床设计简明手册》表5-5、5-6得：机械滑台选用1HJb40Ⅰ型，行程400mm；滑台侧底座选用1CC401型。2.装料高度的确定装料高度指工件安装基面至机床低端面的垂直距离。组合机床标准中，推荐装料高度为1060mm，但根据具体情况，如车间运输工件的滚道高度、主轴箱主轴的高度等因素，在850～1060mm选取。3.工装夹具轮廓尺寸的确定工件的尺寸和形状是确定夹具底座的尺寸的基本依据。确定夹具底座尺寸时应考虑工件的定位件，夹紧机构、刀具导向装置的需求空间，应满足排屑和安装的需要。钻削和镗削的模架体厚度约为100～300mm。根据上面的要求，大约估计取夹具体的底座长为819mm，宽度为566mm。4.中间轮廓尺寸的确定中间底座的轮廓尺寸要满足夹具在其上面连接安装的需要。中间底座长度尺寸根据所选的动力部件（滑台、滑座）及配套部件的位置关系的确定。还应考虑主轴箱处于终了位置时，主轴箱与夹具之间有适当的距离，以便机床调整、维修；另外中间底座应有70～100mm的排屑或冷却液回流槽。中间底座长度方向尺寸，要根据所选动力部件和夹具的安装来确定。由《组合机床设计简明手册》表2-5得：中间低座L=1000mm,B=630mm。由上面所得尺寸可以绘制出机床联系尺寸。5.确定主轴箱轮廓尺寸标准通用钻主轴箱的厚度是一定的，卧式为325mm,立式为340mm。因此，确定主轴箱尺寸，主要是主轴箱的宽度B和高度H及最低主轴高度。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=b+2H=h++=+-（0.5++）式中b-工件在宽度方向相距最远的两孔距离，单位为mm；-最边缘主轴中心至箱体外壁距离，单位为mm；h-工件在高度方向相距最远的两孔距离，单位为mm；-机床装料高度，单位为mm；-最低主轴高度，单位为mm；-滑台总高，单位为mm；-侧底座高度，单位为mm；推荐>70-100mm。对于卧式组合机床，要保证润滑油不至于从主轴衬套处漏到箱外，推荐>85-140mm。=+-（0.5++）=40+950-（0.5+320+560）=取=90mm，H=h++=220+109.5+90=419.5mm由此按通用箱体系列尺寸标准，由《组合机床设计简明手册》表7-1得：主轴箱尺寸为BH=630mm500mm。机床联系尺寸总图应按机床加工终了状态绘制。图中应画出机床各部件在长、宽、高方向的相对位置联系尺寸及动力部件退至起始位置尺寸；画出动力部件的总行程和工作循环图；应注明通用部件的型号、规格和电动机型号、功率及转速：对机床各组成部分标注分组编号。当工件上加工部位对工件中心线不对称时，应注明动力部件中心线同夹具中心线的偏移量。机床加工方向从工件中心到夹具、主轴箱、滑台、再由滑台返回到滑座前端、侧底座、中间底座、工件中心的尺寸链应封闭。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。一般由通用的侧底座、立柱及其底座和专用中间底座等组成。（2）第20-29组-夹具及输送设备。夹具是组合机床主要的专用部件，常编为20组，包括工件定位夹紧及固定导向部分。（3）第30-39组-电气设备。电气设计常编为30组，包括原理图、接线图和安装图等设计，专用操作台、控制柜等则另编组号。（4）第40-49组-传动装置。包括机床中所有动力部件如动力滑台、动力箱等通用部件，编号40组，其余修改部分内容或专用的传动设备则单独编组。（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-主轴箱及其附属部件。（8）第80-89组-冷却、排屑及润滑装置。（9）第90-99组-电气、液压、气动等各种控制挡铁。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、负荷率等的技术文件。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。理想生产率Q是指完成年生产纲领A所要求的机床生产率。它与全年工时总数有关，一般情况下，单班制取2350h，两班制取4600h，则Q=2.实际生产率实际生产率是指所设计机床每小时实际可生产的零件数量。即=式中—生产一个零件所需要的时间（min），可按下式计算：==（++）+（）式中—分别为刀具的第一、第二工作进给行程长度，单位为（mm）；—分别为刀具的第一、第二工作进给量，单位为（mm/min）；—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5～10转所需的时间，单位为（min）；-分别为动力部件快进、快退行程长度，单位为（mm）；-动力部件快速行程速度。用机械动力部件时取5-6m/min；用液压动力部件时取3-10m/min；-直线移动或回转台进行一次工位转换时间，一般取0.1min；-工件装、卸时间。它取决于装卸自动化程度、工件重量大小、装卸是否方便及工人的熟练程度。通常取0.5-1.5min。—辅助时间（min），包括快进时间、快退时间、工作台移动或转位时间，装卸工件时间；即式中—分别为动力部件快进行程长度、快退行程长度（mm）；—动力部件的快速移动速度（mm/min）；—工作台移动或转位时间（min），一般为0.05～0.13min；—装卸工件时间（min），一般为0.05～0.13min。如果计算出的机床实际生产率不能满足理想生产率要求，即，则必须重新选择切削用量或修改机床设计方案。当时，机床负荷率为二者之比。即第四章组合机床主轴箱设计一主轴箱的基本结构及表达方法第一节主轴箱的基本结构及表达方法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量和位置、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，可完成钻扩铰镗孔等加工工序。主轴箱一般具有多根主轴同时对一列孔系进行加工。通用主轴箱采用标准主轴，借助导向套引导刀具来保证被加工孔的位置精度。一、大型主轴箱的组成1.通用主轴箱由通用零件如箱体、主轴、传动轴、齿轮和附加机构等组成。有箱体、前盖、后盖、上盖、侧盖等为箱体类零件；主轴、传动轴、传动齿轮、动力箱或电动机齿轮等为传动类零件；叶片泵、分油器、注油标、排油塞、油盘和防油套等为润滑及防油元件。（1）主视图用点划线表示齿轮节圆，标注齿轮齿数和模数，两啮合齿轮相切处标注罗马字母，表示齿轮所在排数。标注各轴号及主轴和驱动轴、液压泵轴的转速和转向。（2）展开图每根轴、轴承、齿轮等组件只画轴线上边或下边一半，对于结构尺寸完全相同的轴组件只画一根，但必须在轴端注明相应的轴号；齿轮可不按比例绘制，在图形一侧用数码箭头标明齿轮所在排数。二、主轴箱通用零件多轴箱通用零件的编号方法如下T07或1T07系指TD或1TD系列动力箱配套的主轴箱通用零件，其标记方法详见表4-1、表4-2、表4-4、表4-5和第七章相应的配套零件表。小组号：1-主轴箱体类零件；2-主轴类零件；3-传动轴类零件；4-齿轮类零件。1.通用箱体类零件箱体材料为HT200，前、后、侧盖等材料为HT150。多轴箱的标准厚度为180mm，前盖厚度为55mm，后盖厚度为90mm。滚锥轴承主轴：前后支承均为圆锥滚子轴承。滚针轴承主轴：前后支承均为无内环滚针轴承和推力球轴承。滚珠轴承主轴：前支承为推力球轴承、后支承为向心球轴承或圆锥滚子轴承。因推力球轴承设置在前端，能承受单方向的轴向力，适用于钻孔主轴。通用传动轴一般用45号钢，调质处理；滚针轴承传动轴用20Cr钢，热处理S0.5～C59。主轴箱用通用齿轮有：传动齿轮、动力箱齿轮和电机齿轮。第二节通用主轴箱的设计一、主箱设计原始依据图主轴箱设计原始依据图是根据“三图”绘制的。其主要内容及注意事项如下：1）根据机床联系尺寸图，绘制主轴箱外形图，并标注轮廓尺寸及与动力箱驱动轴的相对位置尺寸。2）根据联系尺寸图和加工示意图，标注所有主轴位置尺寸及工件与主轴、主轴与驱动轴的相对位置尺寸。3）根据加工示意图标注各主轴转速及转向主轴逆时针转向可不标，只注顺时针转向。4）列表标明各主轴的工序内容、切削用量及主轴外伸尺寸等。5）标明动力部件型号及其性能参数等。原始依据图注：a)被加工零件：箱体类零件，材料及硬度，QT250-10HB200-241。b)主轴外伸及切削用量:主轴参数表轴号主轴外伸尺寸(mm)切削用量D/dL工序内容n（r/min）v(m/min)f(mm/r)1,2,3,4,5,632/20115钻Ф85728二、主轴、齿轮的确定及动力计算1.主轴型式和直径、齿轮模数的确定主轴的型式和直径，主要取决于工艺方法、刀具主轴联结结构、刀具的进给抗力和切削转矩。钻孔采用滚珠轴承主轴。主轴直径按加工示意图所示主轴类型及外伸尺寸可初步确定。传动轴的直径也可参考主轴直径大小初步选定。齿轮模数m（单位为mm）按下列公式估算：《组合机床设计简明手册》p62主轴箱中的齿轮模数常用2、2.5、3、3.5、4几种。为便于生产，同一主轴箱中的模数规格最好不要多于两种。因此选用齿轮模数为2.5、3两种。主轴箱的动力计算包括主轴箱所需的功率和进给力两项。传动系统确定之后，主轴箱所需功率按下列公式计算：（《组合机床设计简明手册》p62）主轴箱所需的进给力（单位为N）可按下列公式计算实际上，为克服滑台移动引起的摩擦阻力，动力滑台的进给力应大于。三、主轴箱传动设计主轴箱传动设计，是依据动力箱驱动轴位置和转速、各主轴位置及其转速要求，设计传动链，把驱动轴与各主轴连接起来，使各主轴获得预定的转速和转向。a)在保证主轴的强度、刚度、转速和转向的条件下，力求使传动轴和齿轮的规格，数量为最少；b)尽量不要用主轴带动主轴；c)为使结构紧凑，主轴箱内齿轮副的传动比一般要大于1/2（最佳传动比为1～1/1.5），后盖内齿轮副传动比允许取至1/3～1/3.5;d)用于粗加工主轴上的齿轮，应尽可能设置在第Ⅰ排，以减少主轴的扭转变形；精加工主轴上的齿轮，应设置在第Ⅱ排，以减少主轴端的弯曲变形。e)主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，以避免影响加工精度。f)驱动轴直接带动的转动轴数不能超过两根，以免给装配带来困难。g)主轴箱传动设计过程中，当齿轮排数Ⅰ～Ⅳ排不够用时，可以增加排数。拟定主轴箱传动系统的基本方法是：先把全部主轴中心尽可能分布在几个同心圆上，在各个同心圆的圆心上分别设置中心传动轴；非同心圆分布的一些轴，也宜设置中间传动轴；然后根据选定的各中心传动轴再取同心圆，并用最少的传动轴带动这些中心传动轴；最后通过合拢传动轴与动力箱驱动轴连接起来。所需加工孔的位置分布2)确定驱动轴转速转向及其在主轴箱上的位置驱动轴及传动轴的分布位置3)用最少的传动轴及齿轮副把驱动轴和各主轴连接起来在主轴箱设计原始依据图中确定了主轴的位置、转速和转向的基础上，首先分析主轴位置，拟定传动方案，选定齿轮齿轮模数，再经过“计算、作图和多次试凑”相结合的方法，确定齿轮齿数和中间传动轴的位置及转速。齿轮和齿轮模数及传动轴转速的计算公式：（《组合机床设计简明手册》p65）取传动轴上齿轮的齿数为47,则主轴上齿轮的齿数为26。①驱动轴0－传动轴7：m=4u=1.3②传动轴7－主轴1、2、3、4、5、6：m=3u=2.37主轴1、2、3、4、5、6都相同，有传动轴带动。③传动轴7－传动轴8－油泵轴9：m＝4传动轴7－传动轴8:第一排传动轴8－油泵轴9:第排4）润滑泵轴的安置主轴箱常采用叶片油泵润滑，油泵供油至分油器经油管分送至各润滑点。油泵安装在箱体前壁上，泵轴尽量靠近油池。油泵轴的齿轮齿数为15，模数为4mm，转速应当在500～800范围内。通常油泵齿轮放在第Ⅰ排，以便于维修。当泵体或管接头和传动轴相碰时，可改用埋头传动轴。5）六孔钻削主轴箱坐标检查图六孔钻削主轴箱坐标检查图主传动轴坐标值表坐标销O驱动轴0传动轴7主轴1主轴2X0265265265Y0坐标主轴3主轴4主轴5主轴6泵轴9X265Y6）绘制主轴箱总图通用主轴箱总图设计包括绘制主视图、展开图，明细表，制订技术条件等，得到主轴箱总图。组合机床技术设计第一节齿轮设计及校核两齿轮的材料均为软齿面齿轮小齿轮用40Cr钢,调质处理,硬度为240～280HBS，，；大齿轮选用40Cr,调质处理,硬度为240～280HBS,，；精度8级。取，取；实际从动轴转速:转速相对误差一.按齿面接触疲劳强度设计(以下公式查机械设计教材)计算公式按式由表6-10,软齿面齿轮,对称安装,取齿宽系数由表6-7查得使用系数由图6-6a试取动载系数由图6-8,按齿轮在两轴承中间对称分布,取由表6-8,按齿面未硬化,直齿轮,8级精度,初步确定接点区域系数重合度系数由表6-9确定弹性系数由式6-13齿面接触许用应力由图6-22查取齿轮材料接触疲劳极限应力，小齿轮应力循环次数大齿轮应力循环次数由表6-11求得接触疲劳强度计算的寿命系数（允许有一定量点蚀）由图6-23查取工作硬化系数由表6-12查取安全系数取小齿轮宽度大齿轮宽度如果不变位,加工的孔的位置精度不能达到要求,所以采用负变位,取变位后的中心距为110mm,变位系数为，查得主轴齿轮节圆直径传动轴齿轮节圆直径二.按齿根弯曲疲劳强度的校核：确定齿轮材料弯曲疲劳极限应力查机械设计图6-24得:=300MPa=300MPa弯曲疲劳许用力验算轮齿弯曲强度条件查机械设计图6-18得:,;查机械设计图6-18得:,,查机械设计图6-20得:取查机械设计图6-25得:则比较按大齿轮校核齿轮弯曲疲劳强度计算结果表明接触疲劳强度适合齿轮无需调整。第二节轴的校核主轴箱传动轴材料选取45钢，经调质处理，其机械性能由机械设计表6-1查得：，，，；查机械设计表6-4，得。轴采用刚性轴，根据《组合机床设计简明手册》P43页、表4—3得：式中：—轴的直径（）M—轴所传递的转矩（）—系数。刚性主轴所以轴的直径选d=30mm.经分析选危险轴Ⅶ轴进行校合:（1）画受力简图画轴空间受力简图（a），将轴上作用力分解为垂直面受力图（b）和水平面受力图（c）分别求出垂直面上的支反力和水平面内的支反力。对于零件作用于轴上的分布载荷或转矩当作集中力作用于轴上零件的宽度中心。（2）轴上受力分析轴传递的转矩：齿轮的圆周力：齿轮的径向力：(3)计算作用于轴上的支反力,弯矩水平面内的支反力,垂直面内的支反力,(4)画出弯、转矩图分别作出垂直面和水平面上的弯矩图（d）、（e），并按进行弯矩合成.画转矩图(f)。（5）计算并画当量弯矩图转矩按脉动循环变化计算，取，则按计算，画当量弯矩图（g）（6）校验轴的强度一般而言，轴的强度是否满足只需对危险截面进行校验即可，而轴的当量弯矩较大且轴的直径最小处。强度校核：考虑键槽的影响，查机械设计附表6-8计算，显然，校验合格，故轴安全。轴上受力分析及弯矩、转矩、当量弯矩图：结束语毕业设计作为毕业前夕的一次综合性的训练，是对我们整个大学四年中学习到的知识进行一次总结、完善和检验。通过这次的设计，对我们在理论和实践相结合方面产生了很大的帮助，对于培养分析问题和解决问题的能力以及融会贯通和巩固发展所学知识方面也受益非潜，同时也全面了解对箱体类零件的工艺设计，并通过这次设计开阔了思维，丰富了知识，为即将走上工作岗位的我们打下了良好的基础，可以说，毕业设计是一次难得的锻炼机会。组合机床的设计完成了。通过本次设计，使我对大学所学课程做了一次全方面的复习，虽然说还达不到融会贯通的地步但也基本上把那些所学的知识都联系在了一起。通过本次毕业设计，我对组合机床设计的步骤有了比较系统的掌握，如工艺的拟定、切削用量的确定、“三图”的设计、主轴箱的设计、传动部件的选取等；同时也对说明书的格式、写法等，都有了正确的认识。机械设计是一门需要耐心和细心的工作，要求设计人员平心静气，一丝不苟的工作，不能有烦躁的情绪，如果能够融入到设计的氛围中是有很多乐趣的。参考文献[2]孙本绪熊万武主编.机械加工余量手册.北京：国防工业出版社出版，1999外文资料China'smachineryautomationtechnologydevelopmentroadAutomationtechnologyinthiscenturyhasbeenextremelyrapiddevelopmentandimpactofoneofthegreatscienceandtechnology.Modernautomationtechnologyisacompletelynewkindofproductivity,createsocialwealthisadirectoneofthemajormeansofhumanactivitiesandtheproductionofmaterialplaysagreatroleinpromoting.Therefore,automationtechnologybytheextensiveattentionofallcountriesintheworldandmoreandmoreapplications.Machineryautomation,mainlyinmachinemanufacturingindustryintheapplicationofautomationtechnology,toachievethetargetsofprocessingforautomatedproduction,theoptimalandeffectiveautomatedproductionprocess,productioninputstoacceleratetheprocessingspeedoftransformationandmobility.Machineryautomationtechnologyandapplicationdevelopment,technologicaltransformationisthemechanicalmanufacturingindustry,theprimarymeansoftechnologicalprogressandtechnologicaldevelopment,themaindirection.Machineryautomationtechnologystandards,notonlyaffectthedevelopmentofthewholemachineryindustry,butalsofornationaleconomicdepartmentsofthegreattechnologicalprogresshasadirectimpacton.Therefore,thedevelopmentofChina'smachinerymanufacturingautomationtechnology,inlinewiththebasicprinciplesofsocialisminourcountry,inlinewithChina'slawsgoverningthedevelopmentofmodernproduction.HowthedevelopmentofChina'smachineryautomationtechnology,therearetechnicalpolicyissues,shouldseektruthfromfacts,allfromChina'sspecificnationalcondition,tofulfillallthebasicwork,takingChina'smachineryautomationtechnologydevelopment.1.CombinationofChina'snationalconditions,thedevelopmentofmodernmachineryautomationtechnologyDomesticandforeignindustrialdevelopmenthistorytellsusthattherealizationofautomatedmachineryisajuniortosenior,fromsimpletocomplex,fromimperfecttoimprovetheprocessofdevelopment.Whentheoperationofautomaticmachinecontroller,themodeofproductiontograduallytransitionfrommechanizationtomechanicalcontrolautomation,digitalcontrolautomation,computer-controlledautomation.Onlybyestablishinganautomatedfactory,theproductionprocesscanbecompletelyautomated,canimprovetheoverallproductivity,toautomatethesenioridealstage.2.withtheactualproduction,focusonpracticaldevelopmentofmachineryautomationtechnology.Advancedmanufacturingtechnologyistheessenceofallapplications.Thedevelopmentofmachineryautomationtechnology,enterprisesshouldbetheproductionandtechnologicaldevelopmentandtheactualneedsofspecificconditionsasaguide.Onlytherightproductsinlinewiththeuseofautomatedproduction,toreceiveagoodsocialandeconomicbenefitsandcost-effectivetechnology.China'sdevelopmentmachineryautomationtechnology,incombinationwithreality,focusonpractical,thatisarealbenefittothenationaleconomy.3.Developmentoflessinvestmentandquick,low-costautomationtechnologyThedevelopmentoflow-costautomationtechnology,greatpotential,broadprospectsforinvestmentandquicktoraisethedegreeofautomation,canreceivetheeconomicmultipliereffectforourcountry'sdevelopmentneedsandnationalconditions.Foreignlow-costdevelopmentofmachinerymanufacturingautomationtechnologyexperienceisuseful.China'smachinerymanufacturingenterpriseshaveagreatdealofcommonequipment,machineryautomationinthedevelopmentofmoderntechnology,iftheoriginalequipment-based,rationallyadjustthemachinelayout,addasmallamountofCNCequipment,theintroductionofCAD/CAMtechnology,givefullplaytocomputerManagementoftheadvantagesofautomationandhumancreativity,togetherconstituteapeople-centred,astheguidetoinformationautomation,andestablishautonomousunitofproductionsystemsforChina'smachinerymanufacturingautomationtechnologyapplicationdevelopmenthasprovidedasmallinvestment,quick,effective,InlinewithChina'snationalconditionsofthemachineryautomationtechnology,newwaysofdevelopment.4.basisdoagoodjob,payattentiontosupportingthedevelopmentofmachineryautomationtechnologyModernautomationtechnologyinthemanufactureofmachineryisincontroltheory,undertheguidanceoftheproductionlogisticsandtheroleofacomprehensivestudy,involvingmachinerytechnology,microelectronictechnology,automaticcontroltheoryandcomputertechnology.Thedevelopmentofmachineryautomationtechnology,mustbethemainconcernelectronics,computertechnology,machinetoolpartsdetectionandautomatedloading,widelyusedproceduresCNCmachinetools,andthedevelopmentofefficientandreliableautomatedproductionlines,usedintheproductionofcomputerinformationsystemsandautomationControlsystems.Thedevelopmentofapplicationsformachineautomationtechnology,automationtechnologysolidgraspofthebasicworkoftheprojectandproceedfromrealityinthepromotionandapplicationofwork,itisnecessarytothedevelopmentofhost,butalsosupportingthedevelopmentofcomponentsandautomatedcontrolsystems.Programmablelogiccontroller,themicroprocessor,varioussensors,thenewtool,controlsystemsandsystemsoftware,computersandotherelectronicmachineryautomationinthefuturewillbethemaintechnicalbasis.Tosumup,China'smachinerymanufacturingdevelopmentofautomationtechnology,notonlytothehighstartingpoint,aimedatadvancedworldstandards,includingtheinternationalfieldhasshowedFengmangsomeofthenewtechnology,andmustincludeflexiblelow-cost,quickAutomationtechnology,adheretoandimprovetheintegrationoftheuniversalprincipleofChina'smachineryautomationtechnologytothehealthydevelopmentofapplicationsonhigh-speed,high-qualityandcost-effectiveway.NooneinChinatocompletetheplantwillprobablynotthemainmachinerymanufacturingdevelopmentmodelnorthemachineryautomationtechnology,thedevelopmentofapplicationsforurgentmatter.ThisisChina'smachineryautomationtechnologydevelopment.中文翻译：中国的机械自动化技术发展之路自动化技术是本世纪以来发展极迅速和影响极大的科学技术之一。现代自动化技术是一种完全新型的生产力，是直接创造社会财富的主要手段之一，对人类的生产活动和物质文明起着极大的推动作用。因此，自动化技术受到世界各国的广泛重视和越来越多的应用。

机械自动化，主要指在机械制造业中应用自动化技术，实现加工对象的连续自动生产，实现优化有效的自动生产过程，加快生产投入物的加工变换和流动速度。机械自动化技术的应用与发展，是机械制造业技术改造、技术进步的主要手段和技术发展的主要方向。机械自动化的技术水准，不仅影响整个机械制造业的发展，而且对国民经济各部门的技术进步有很大的直接影响。因此，发展我国的机械制造业自动化技术，符合我国社会主义的基本原则，符合我国现代生产的发展规律。

如何发展我国的机械自动化技术，这里有个技术政策问题，应实事求是，一切从我国的具体国情出发，做好各项基础工作，走中国的机械自动化技术发展之路。

1.结合我国国情，发展现代机械自动化技术

国内外的工业发展史告诉我们，实现机械自动化是一个由低级到高级、由简单到复杂、由不完善到完善的发展过程。当机器的操作采用自动控制器后，生产方式才从机械化逐步过渡到机械控制（传统）自动化、数字控制自动化、计算机控制自动化。只有建立了自动化工厂后，生产过程才能全盘自动化，才能使生产率全面提高，达到自动化的高级理想阶段。

2.结合生产实际，注重实用发展机械自动化技术

先进制造技术的全部真谛在于应用。发展机械自动化技术，应以企业的生产和技术发展的实际需要及具体条件为导向。只有对合适的产品采用与之相适应的自动化方式进行生产，才能收到良好的技术经济效益和社会经济效益。我国发展机械自动化技术，应结合实际，注重实用，即对国民经济产生实际效益。

3.发展投资少、见效快的低成本自动化技术

发展低成本自动化技术，潜力大，前景广，投资省，见效快，提高自动化程度，可以收到事半功倍的经济效果，适合我国现阶段的发展需要和国情。

借鉴国外发展机械制造业低成本自动化技术的经验是有益的。我国机械制造业各企业有大量的通用设备，在发展现代机械自动化技术时，若以原有的设备为主，合理调整机床布局，添加少量的数控设备，引入CAD／CAM技术，充分发挥计算机自动化管理的优势和人的创造性，共同构成一个以人为中心、以信息自动化为先导、树立自主的单元化生产系统，为我国机械制造业自动化技术发展应用提供了一条投资少、见效快、效益高、符合我国国情的机械自动化技术发展应用新途径。

4.抓好基础，注重配套发展机械自动化技术

现代自动化技术在机械制造中的应用就是在控制理论的指导下，对生产的物流和人的作用进行综合的研究，涉及到机械技术、微电子技术、自动控制理论和计算机技术等。发展机械自动化技术，必须主要地关注电子学、电子计算机技术、零件检测和机床装料自动化，广泛采用程序数控机床，以及研制高效的和可靠的自动化生产线、计算机应用于生产的信息系统和自动化控制系统等。发展应用机械自动化技术，要扎扎实实地抓好自动化技术应用项目的基础工作和从实际出发的推广应用工作，既要发展主机，也要配套发展自动化元件及控制系统。可编程控制器、微处理机、各种传感器、新型刀具、控制系统及系统软件、电子计算机等将是今后机械自动化的主要技术基础。

综上所述，我国机械制造业发展应用自动化技术，不但要起点高，瞄准世界先进水准，包括国际领域内已展露锋芒的某些新技术，而且必须包括各种灵活的低成本、见效快的自动化技术，坚持提高与普及相结合的方针，我国的机械自动化技术发展应用才能健康地走上高速度、高质量和高效益之路。在我国完成无人化的工厂将恐怕不是机械制造业的主要发展模式，也不是机械自动化技术发展应用当务之急的事。这就是中国的机械自动化技术发展之路。JIGSANDFIXTURESINTRLDUCTIONIthasalreadybeenstatedthattheworkpiecemustbelocatedrelativetothecuttingtool,andbesecuredinthatposition.Aftertheworkpiecehasbeenmarkecout,itisstillnecessarytopositionitwithrespecttothemachinemorement,andtoclampitinthatpositonbeforemachiningisstarted.Whenseveralidenticalsorkpiecesaretoprlducedtheneedtomarkouteachpartiseliminatdebytheuseofjigsandfixtures,butifacastingorforgingisinvolved,atrialoorkpieceismarkecout,toensurethattheworkpiececanbeproducedfromit,andtoensurethatribs,cores,etc.havenotbecomemisplaced.Jigsamdfixturesarealikeinthattheybothincorporatedevicestoensurethattheworkpieceiscorrectlybocatedamdclamped,buttheydifferinthatjigsincorpooratemeansoftoolguidingduringtheactualcuttingoperationj,andfixturedonot.Inpractice,theonlycuttingtoolsthatcanbeguidedwhileactuallycuttingaredrills,reamers,andsimilarcutters;andtofigsareassociatedwithdrillingoperations,andfixtureswithallotheroperations.Fixturesmayincorporatemeansofsettingthecuttingtoolsrelativetothelocationsystem.Theadvantageofjigsandfixturescanbesummarizedasfollows:markingoutandothermeasuringandsettingoutmethodsareeliminated;unskilledworkedmayproceedconfidentlyandquicklyintheknowledgethattheworkpiececanbepositiondecorrectly,andthetoolsguidedorset;Theassemblyofpartsisfacilitated,sinceallcomponentswillbeidenticalwithinsmalllimits,and‘reying’andfillingofworkiseliminated;thepartswillbeintrechangeable,andiftheproductissoldoverawidearea,theproblemofsparepartswillbesimplified;Boltholesoftenhaveofevenclearanceforthebolt,andthereadermaydoubtthenecessityofmakingprecisionjigsforsuchwork.Itmustberememgeredthatthejigs,oncemade,willbeusedonmanycomponents,andtheestracostofanaccuratelymadejigisspreadoreralargeoutput,Furthermore,itissurprisinghowsmallerrorsaccumulateinsmechanismduringitsassembly,Whenaclearanceisspecified,itisbeteertoensureitsobservance,ratherthantoallowcarelessmarkingourandmachiningtoencroachuponit.Thelocationofworkpeece.Fig,10.1representsabodythatiscompletelyfreeingspace,inthisconditionithassixdegreesoffreedon.ConsiderthesefreedonswithrespecttothethreemutuallyperpendicularaxesXX,YY,andZZ.Thebodycanmovealonganyoftheseaxes;itthereforehasthreefreedomsoftranslation.Itcanalsorotateaboutanyofthethreeaxes;itbhereforehasthreefreedomsofrotation.Thetotalnumberoffreedomsissix.Whenworkislocated,asmanyofthesefreedomsaspossiblemustbeeliminated,toensurethattheoperationisperformedwiththerequiredaccuracy.Accuracyisensuredbymachiningsuitablelocationfeaturesasearlyaspossible,andusingthemforalllocationunlessotherconsiderationsmeanthatotherlocationfeaturesmustbeused.Ifitisnecessary,thenewlocationfeaturesmustbemachinedasaresultoflicationfromtheformerlocationfeatures.Theclampoingoftheworkpiece,Theclampingsystemmustbesuchthattheworkpieceisheldagainstthecuttingforces,andtheclampingforcesmustnotbesogreatastocausetheworkpiecetobecomedistortedordamaged.Theworkpiecemustbesupportedbeneaththe