多轴箱设计说明书

..前言1绪论11.1机床在国民经济的地位及其发展简史11.3组合机床设计的目的、内容、要求61.3.1设计的目的61.3.2设计内容61.3.3设计要求61.4组合机床的设计步骤71.4.1调查研究71.4.2拟定方案71.4.3工作图设计72零件分析82.1零件的结构特点及其技术要求82.1.1零件结构特点82.1.2技术要求82.2.零件的生产批量及其机床的使用92.2.1零件的生产批量92.2.2机床的使用条件92.3零件工艺方案91.3.1生产工艺方案93组合机床的总体设计113.1组合机床方案的制定113.1.1制定工艺方案113.1.2确定组合机床的配置形式和结构方案。113.2确定切削用量及选择刀具133.2.1确定工序间余量133.2.2选择切削用量133.2.3确定切削力、切削扭矩、切削功率143.2.4选择刀具结构153.3钻孔组合机床总设计"三图一卡"的编制153.3.1被加工零件工序图153.3.2加工示意图173.3.3机床联系尺寸图213.3.4生产率计算卡233.4多轴箱的设计253.4.1绘制多轴箱设计原始依据图253.4.2齿轮模数选择273.4.3多轴箱的传动设计273.4.4绘制传动系统图293.4.5传动零件的校核302.5确定机械重块平衡机构344结论40参考文献41致谢42前言组合机床是以通用部件为基础,配以少量专用部件,对一种或若干中工件按预先确定的工序进行加工的机床。它能够对工件进行多刃多轴多面多工位同时加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及液压等工序,随着组合机床的发展它能完成的工艺范围将日益扩大。组合机床所使用的通用部件具有特定功能,按标准化、系列化、通用化原则设计制造的组合机床基础部件,每种通用部件有合理的规格尺寸系列,有适用的技术参数和完善的配套关系。组合机床与通用机床、其它机床比较具有以下特点：〔1组合机床上的通用部件和特征零件越占全部机床零部件的70%-80%,因此设计和制造周期短,经济效益好。〔2用于组合机床采用多刀加工,机床自动化程度高,因此比通用机床生产效率高,产品质量稳定,劳动强度低。〔3组合机床的通用部件是经过周密设计和长期生产实践考验的,又有专门厂家成批生产,它与一般专用机床比较,其结构稳定,工作可靠,使用和维修容易。〔4组合机床加工工件,采用专用夹具,组合刀具和导向装置等,产品加工质量靠工艺装备保证,对操作工人的技术水平要求不高。〔5当机床被加工的产品更新时,专用机床的大部分的部件报废,组合机床的通用部件是根据国家检验设计的,并等效于国际检验,因此其通用部件可以重复使用,不必另行设计和制造。〔6组合机床易于联成组合机床自动线,以适应大规模和自动化生产需要。目前,我国组合机床以广泛用于大批量生产和使用,例如：汽车、拖拉机、柴油机等。..1绪论1.1机床在国民经济的地位及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,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,主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯,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。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,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、精密机床以及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；不仅装备了国内的工业,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。1.3组合机床设计的目的、内容、要求设计的目的组合机床毕业设计,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。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进行分析。1.4组合机床的设计步骤调查研究研究市场和用户对设计组合机床的要求,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。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。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。2零件的工艺规程零件的分析零件类箱体是机器式部件的基础零件,它把有关零件联结成一个整体,使这些零件正确的相对位置,因此能协调的工作,因此箱体零件的制造精度将直接影响机器的装配质量,进而影响机器的使用性能和寿命,因此箱体具有较高的技术要求。题目所给的零件是蜗杆的减速器的上机盖,机盖与机座相连接,使传动部分密封,且具有良好的润滑性。零件的工艺分析1以6-M6-7H为中心的加工表面。这一组加工表面包括机盖的上端面和M6的6个螺纹孔。2以φ160为中心的加工表面。这一组表面包括以机座相联接的结合面,粗糙度为1.6,尺寸为φ18的4个孔,并且锪平φ35的凸台,还有2个φ10的圆销孔,4个φ17的孔。3以下底面为加工的表面,加工机盖φ160的2端面,以机座配合加工尺寸为φ140的孔并倒角,φ12的6个螺纹孔并攻丝。确定毛坯的制造形式由于铸铁容易成型,切削性能好,价格低廉,且抗震性和耐磨性也较好,因此该机盖的材料选用的是牌号HT200,由于零件的年销量较多,达到大批量生产,采用金属机器造型,这对提高生产率,保证加工质量也是有利的。2..1.4基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分,通常先确定粗基准,然后确定精基准。a>粗基准的选择粗基准的选择主要影响不加工表面与加工表面的相互位置精度,以及加工表面的余量分配。选择粗基准时必须注意以下几个问题：1.如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置精度要求,应以不加工表面作为粗基准。如果工件上由很多不需加工的表面,则应以其中与加工表面的位置精度要求较高的表面作为粗基准。2.必须首先保证工件上的某种要表面的加工余量均匀,则应选择该表面作为粗基准。3.选作粗基准的表面应尽量平整光洁,不应有飞边、浇口、冒口等缺陷。4.粗基准一般只能使用一次。对于一般的轴类零件而言,以外圆做为粗基准,是完全合理的。但对本零件来说,以机盖的下底面作为粗基准b>精基准的选择精基准的选择应重保证零件的加工精度,特别是加工表面的相互位置精度来考虑,同时也要考虑到装夹方便,夹具结构方便。选择精基准应遵循下列原则：1."基准重合"原则即应尽可能选用设计基准作为精基准。这样可以避免由于基准不重合而引起的误差。2."基准统一"原则即应尽可能选择加工工件的多个表面时都能使用的一组定位基准作为精基准。这样就便于保证各加工表面的相互位置精度,避免基准变换说产生的误差,并能简化夹具的设计制造。3."互为基准"原则当两个表面相互位置精度以及他们自身的尺寸与形状精度都要求很高时,可以采取互为基准的原则,反复多次进行加工。4."自为基准"原则有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀,再加工时就应尽量选择加工表面本身作为精基准,而该表面与其他表面之间的位置精度则有先行工序保证。精基准的选择主要应该考虑基准重合问题,当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸换算制定工艺路线拟定机械加工工序,要依照"先粗后精,先主后次,先面后孔"加工箱体零件的原则。必要的热处理,检验等辅导工序安排在各加工段之间。加工工序的方案如〔表1.1..机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号__产品名称零件名称共1页第1页材料牌号HT200毛坯种类铸件毛坯外形尺寸每毛坯件数1每台件数1备注工序号工序名称工序内容设备工艺装备工时准终单件Ⅰ铸造、清砂、热处理、涂漆毛坯铸成形；清除浇注系统,冒口,型砂,飞边,飞刺等；人工时效处理；非加工面涂防锈漆Ⅱ粗铣、精铣顶面立式铣床Ⅲ粗铣、半精铣、精铣底面以顶面为定位并用钻用液压装置夹紧,分三部铣底面立式铣床Ⅳ粗铣、精铣φ160两端面铣φ160两端面,分为粗铣和精铣两部分立式铣床Ⅴ钻、攻6-M6-7H钻攻6-M6-7H组合机床Ⅵ钻钻4×φ17的孔组合机床Ⅶ钻钻4×φ18的孔组合机床Ⅷ锪锪平φ35凸台组合机床Ⅸ钻、攻钻圆销孔φ10、攻丝M16-7H组合机床Ⅹ钻、攻钻孔6-φ12的孔、攻丝6×M12组合机床Ⅺ粗镗、精镗粗镗φ140的孔Ⅻ倒角倒角2×45°表1.1..2.3机械加工余量及工序尺寸的确定根据上述原始资料及加工工艺,分析确定各加工表面的机械加工余量,工序尺寸及毛坯的尺寸如下：毛坯的外廓尺寸确定考虑其加工外廓尺寸为500×290×185mm,铸件的材料为HT200。根据《机械加工工艺手册》中查得公差等级CT,机械加工余量RMA。由公式得毛坯长：宽：高：则毛坯的外轮廓尺寸为：主要平面加工的工序尺寸及加工余量为了保证加工后的工件的尺寸,在铣削工面时,工序4和工序7的铣削深度为3mm工序9的铣削深度为3.85mm加工的工序尺寸及加工余量1．攻钻6-M6-7H孔钻孔62Z=6攻丝M62.钻孔锪平4*孔钻孔2Z=17锪平2Z=353.钻孔锪平4*孔钻孔2Z=锪平2Z=4.攻钻6-M12-7H孔钻孔2Z=攻丝M122.4确定切削用量及基本工时工序Ⅱ铣上端面〔1加工条件工件材料：灰铸铁加工条件：粗铣机盖上端面,保证尺寸刀具：采用高速钢镶齿三面铣刀,,齿数,则量具：卡尺〔2计算铣削用量确定进给量：根据《机械加工工艺手册》,确定切削速度：参考有关手册,确定,即27,采用X63卧式铣床,根据机床使用说明书〔见《工艺手册》取故实际切削速度为当时,工作台的每分钟进给量应为：在机床说明书中刚好有,故直接选用该值。由于是粗铣,故整个铣刀刀盘不必经过整个工件,用作图法,可得行程故机动工时为：=540s辅助时间为：其他时间计算：故工序时间：工序Ⅲ铣结合面〔1加工条件工件材料：灰铸铁加工条件：粗铣机盖底面,保证尺寸505mm刀具：采用高速钢镶齿三面铣刀,,齿数,则量具：卡尺〔2计算铣削用量确定进给量：根据《机械加工工艺手册》,确定切削速度：参考有关手册,确定,即27,采用X63卧式铣床,根据机床使用说明书〔见《工艺手册》取故实际切削速度为当时,工作台的每分钟进给量应为：在机床说明书中刚好有,故直接选用该值。由于是粗铣,故整个铣刀刀盘不必经过整个工件,用作图法,可得行程故机动工时为：=798s辅助时间为：其他时间计算：故工序时间：工序Ⅳ铣机盖两端面〔1加工条件工件材料：灰铸铁加工条件：粗铣机盖上端面,保证尺寸刀具：采用高速钢镶齿三面铣刀,,齿数,则量具：卡尺〔2计算铣削用量确定进给量：根据《机械加工工艺手册》,确定切削速度：参考有关手册,确定,即27,采用X63卧式铣床,根据机床使用说明书〔见《工艺手册》取故实际切削速度为当时,工作台的每分钟进给量应为：在机床说明书中刚好有,故直接选用该值。由于是粗铣,故整个铣刀刀盘不必经过整个工件,用作图法,可得行程故机动工时为：=125s辅助时间为：其他时间计算：故工序时间：工序Ⅴ钻攻螺纹6-M6-7H工件材料：灰铸铁加工要求：攻钻6个公制螺纹M6mm,攻钻6×M6mm的孔机床：组合机床刀具：Φ5mm的麻花钻,M6丝锥a>钻6-Φ6mm的孔：根据《切削手册》,查得切削速度为故根据机床说明书取故实际切削速度为=37s辅助时间为：其他时间计算：故单件时间：b>攻6-M6mm孔按机床选取,则利用作图法得,,辅助时间为：其他时间计算：故单件时间：故总时间T=69.5+45=114.5s工序Ⅶ钻4*孔工件材料：灰铸铁加工要求：钻4个直径为18mm的孔机床：组合机床刀具：采用Φ13-Φ18mm的麻花钻头走刀两次,扩孔钻Φ18mm走一次量具：内径百分表确定进给量：根据切削手册,由于本零件在加工低刚度零件,故进给量应乘系数0.75,则：根据钻床说明书现取根据《切削手册》,查得切削速度为故根据机床说明书取故实际切削速度为因为,,,故以上为钻一孔的加工时间,故机动工时为：辅助时间为：其他时间计算：故单件时间：工序Ⅷ锪平φ35凸台〔1加工条件工件材料：灰铸铁加工要求：用带有锥度90度的锪钻锪轴承孔内边缘,倒角4—45度机床：组合机床刀具：φ32-φ35的锪刀〔2计算钻削用量为了缩短辅助时间,取倒角时的主轴转速与钻孔时相同,=195r/min确定进给量：f=0.25mm/r〔《工艺手册》故机动加工时间：根据《切削手册》查得切削速度为所以故实际切削速度为因为,,机动工时：辅助时间为：=0.15tm=0.15×4.2=0.6s其他时间计算：+=6%×<4.2+0.6>=0.3s由于要锪4个凸台,故单件生产时间：=4×〔++=4×〔4.2+0.6+0.3=20.4s工序Ⅸ钻圆销孔工件材料：灰铸铁加工要求：钻2个直径为11mm的孔机床：组合机床刀具：采用Φ10mm的麻花钻头走刀两次量具：内径百分表确定进给量：根据《切削手册》根据《切削手册》查得切削速度为所以故实际切削速度为因为,,故以上为钻一孔的加工时间,故机动工时为：辅助时间为：其他时间计算：故单件时间：钻攻螺纹4-M16-7H工件材料：灰铸铁加工要求：攻钻4个公制螺纹M16mm攻钻6×M16mm的孔机床：组合机床刀具：Φ15mm的麻花钻M16丝锥钻4-Φ16mm的孔：确定进给量：根据《切削手册》根据《切削手册》,查得切削速度为故根据机床说明书取故实际切削速度为因为,,以上为钻一孔的加工时间,故机动工时为;辅助时间为：其他时间计算：故单件时间：b>攻6-M16mm孔按机床选取,则利用作图法得,,辅助时间为：其他时间计算：故单件时间：故工序总时间：T=372+2.8+12.1+20.4=407s工序Ⅹ钻攻螺纹6-M12工件材料：灰铸铁加工要求：钻6个直径为12mm的孔机床：组合机床刀具：Φ12的麻花钻头,M6丝锥量具：内径百分表a>钻6-Φ12mm的孔确定进给量：根据《机械加工工艺手册》,确定根据《切削手册》,查得切削速度为故根据机床说明书取故实际切削速度为因为,,故以上为钻一孔的加工时间,故机动工时为：=49.7s辅助时间为：其他时间计算：故单件时间：b>攻6-M12mm孔按机床选取,则利用作图法得,,辅助时间为：其他时间计算：故单件时间：故工序总时间：T=1.8+60.6=62.4s工序Ⅺ粗镗〔1加工条件工件材料：灰铸铁加工要求：粗镗φ140mm轴孔,留加工余量0.5mm,加工2mm机床：加工中心刀具：YT30镗刀量具：内径百分表〔2计算镗削用量粗镗孔至139.5mm单边余量Z=0.5mm,切削深度,走刀长度分别为l=140mm。确定进给量f：根据《工艺手册》确定参考有关手册,确定根据资料,取故加工轴孔机动时间为：辅助时间为：其他时间计算：则单件时间为：精镗〔1加工条件工件材料：灰铸铁加工要求：粗镗φ140mm轴孔,留加工余量0.5mm,加工2mm机床：加工中心刀具：YT30镗刀量具：塞规〔2计算镗削用量粗镗孔至140mm,切削深度,走刀长度分别为l=140mm。确定进给量f：根据《工艺手册》确定参考有关手册,确定根据资料,取故加工轴孔机动时间为：辅助时间为：其他时间计算：则单件总时间为：故工序总时间：T=0.146+4.39=4.536min3组合机床的总体设计3.1组合机床方案的制定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。改变根据被加工被零件〔机盖的零件图,加工4个前端面Ф17通孔的工艺过程。<1>加工孔的主要技术要求。加工4个Ф17孔。工件材料为HT200<2>工艺分析加工该孔时,孔的表面粗糙度为Ra50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。一次性加工孔,孔径为Φ17。<3>定位基准及夹紧点的选择加工此机盖Φ17的孔,以底面和两端面限制六个自由度。在保证加工精度的情况下,提高生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。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。机盖的加工孔的精度要求不高,可采用钻孔组合机床,工件各孔间的位置精度为0.1mm,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Ra50um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。<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。此减速器箱体的材料是HT200、孔在顶面呈矩形分布,孔的直径为Φ17mm。采用多孔同步加工,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：通过对机盖零件的结构特点、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,最终决定设计四轴头多工位同步钻床。3.2确定切削用量及选择刀具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,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。Φ17mm的孔在钻孔后,直径上工序间余量0～0.25mm。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由于减速器顶面孔的加工精度、工件材料、工作条件、技术要求都是相同的。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：钻头直径D=17mm,铸铁HT200、进给量f=0.2mm/r、切削速度v=10m/min.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：HB=HBmin－<HBmax－HBmin> =170－<241－170>=146.33切削力：=26=26×17××=2429.11N切削扭矩：=10=10×××=11964.02N·mm切削功率：==2452.26×15/<9740×3.14×17>=0.23kw式中：HB——布氏硬度F——切削力〔ND——钻头直径〔mmf——每转进给量〔mm/rT——切削扭矩<N·mm>V——切削速度〔m/minP——切削功率<kw>选择刀具结构机盖的材料HT200,孔径D为17mm,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Φ17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30～50mm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"的编制前面对四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。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,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。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。〔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。加工示意图图2－3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。图为机盖上4孔立式钻床加工示意图。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、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=10.52m/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2－4所示：图2－4固定导向装置固定导向装置的标准尺寸如下表：表2－1固定导向装置的标准尺dDD1D2Ll1mRd1d2l01726353920301317.5M81612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DDD1刀具导向部分外径固定导向钻孔G7〔或F8g6固定导向装置的布置如图2－5所示导向装置的布置如表2－3所示：表2－3导向装置的参数<mm>尺寸项目l1l2l3与直径d的关系<2～3>d加工铸铁dd/3+<3～8>计算值3×d=3025．425.4/3+8=16.5图2－5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ψ＝1／4〔0／m,所以B取2.316,根据刚性条件计算主轴的直径为：dB=2.316×=24.22mm式中：d——轴直径〔mmT——轴所承受的转矩〔N·mmB——系数内孔长度为：l1=77mm.本设计中所有主轴直径皆取d=20mm,主轴外伸长度为：L=115mm,D/为38/26,〔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2－6所示图2－6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2－4所示：表2－4可调接杆的尺寸d<h6>D1<h6>d2d3Ll1l2l3螺母厚度20Tr20×6莫氏1号12.06117188464010012〔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2－7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5～10mm之间选择,误差大时取大值,因此取=5mm,切出长度=1/3d+<3～8>=+89mm,所以=10+5+9=29mm.〔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156mm,快退长度等于快速引进与工作工进之和,因此快进长度156－29=127mm.图2－7工作进给长度机床联系尺寸图图2-8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2－8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、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=∑=4×1071.79=4287.16N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,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＝4.29KN。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0.5～1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32～800mm/min,快速速度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。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L＞156+20+40=236mm,取L＝250mm。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＝／η＝4×0.123／0.8＝0.615KW式中：η——多轴箱传动效率,加工黑色金属时η＝0.8～0.9；有色金属时η＝0.7～0.8,本系统加工HT21-40307-62,取η＝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Y100L—6B5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：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、1TZ32~1TG32〔3Y轴液压滑台的选用工件质量计算V=420×240×10＋<2×160＋2×340>×10×30=1.308×10-3m3m=ρv=7.0×103×1.308×10-3=9.156kg磨擦系数：f=0.07～0.12取f=0.1F=f·N=fmg=0.1×9.156×10=9.156N2、配套支承部件的选用立柱1CL25型,立柱底座1CD253、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＝580～1060mm之间选取,本系统取装料高度为976mm。4、中间底座轮廓尺寸中间底座的轮廓尺寸要满足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。5、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=500H=500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=500X500mm。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,计算如图所示。3.4多轴箱的设计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2－9所示:如图2－9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2－6所示：表2－6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/minV<m/min>f<mm/r>Vf<mm/min>1、2、3、420/12115钻Φ17478100.295.6注：1．被加工零件：蜗杆减速器箱体；材料：HT200；硬度:HB170-2412．动力部件型号：1TD25IA动力箱,电动机型号Y100L-6；功率P＝1.5kw。3.4.2齿轮模数选择本组合机床主要用于钻孔,因此采用深沟球轴承主轴。齿轮模数m可按下式估算：m=<30～32>=32×=1.76式中：m——估算齿轮模数P——齿轮所传递率〔kwZ——对啮合齿中的小齿轮数N——小齿轮的转速〔r/min多轴箱输入齿轮模数取m1=3,其余齿轮模数取m2=3。多轴箱的传动设计〔1确定传动轴位置及齿轮齿数图2－10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2－10所示齿轮t=33.3mm,当m1=3时。驱动轴上最小齿轮齿数为：2〔t/m1+2+1.25－d0/m1=2×<33.3/3+2+1.25>－20/3=22所以驱动轴齿数要大于等于22。为减小传动轴的种类,所有传动轴的直径取30mm.当m2=3,d=20时,齿轮t=23.3mm。主轴上最小齿轮齿数为：2〔t/m2+2+1.25－d0/m2=2×〔23.3/3+2+1.25－20/3=19.8所以主轴齿数要大于等于20。2传动轴11为主轴1,2,3,4都各自在同一同心圆上。多轴箱的齿轮模数按驱动轴齿轮估算QUOTE=32xQUOTE=1.71多轴箱输入齿轮模数取m1=3,其余齿轮模数取m2=3。主轴1,2,3,4要求的转速一致且较高,所以采用升速传动。主轴齿数选取Z=45,传动齿轮采用z=45齿的齿轮,变位系数。传动轴的转速为:由于前面选取了主轴直径为30,显然传动轴直径都选取20,这样为了减少传动轴种类和设计题目需要由于传动轴转速是,则驱动轴至传动轴的传动比为:所以选择两级传动,且传动比分配为：一级为1.2×1.2;二级为1.4×1.0。驱动轴的直径为30mm,由《机械零件设计手册》查得知：t=33.3mm,当m=3时,驱动轴上的齿数为：Zmin≥去驱动齿轮齿数Z=45。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下表选用齿轮种类宽度〔mm齿数模数〔mm孔径〔mm驱动轴齿轮243216～50连续16～702、2.5、32、2.