氣缸體鉆削加工組合機床總體及多軸箱設計

目錄TOC\o"1-5"\h\z1概述 1\o"CurrentDocument"1.1 組合機床的特點 1\o"CurrentDocument"組合機床的分類和組成 1\o"CurrentDocument"1.3 組合機床的發(fā)展史 2\o"CurrentDocument"1.4組合機床的CAD發(fā)展概況 2\o"CurrentDocument"2組合機床總體設計 4\o"CurrentDocument"2.1制定組合機床工藝方案 4\o"CurrentDocument"選擇刀具及切削用量 42.3切削力、切削功率的確定 5\o"CurrentDocument"2.4組合機床的總體分析——三圖一卡 6\o"CurrentDocument"2.4.1被加工零件工序圖 6\o"CurrentDocument"加工示意圖 6\o"CurrentDocument"2.4.3組合機床聯(lián)系尺寸圖 10\o"CurrentDocument"2.4.4生產率計算卡 14\o"CurrentDocument"3組合機床多軸箱設計 16\o"CurrentDocument"3.1主軸箱設計的原始依據 16\o"CurrentDocument"3.2主軸結構型式的選擇 17\o"CurrentDocument"3.3多軸箱傳動設計 17\o"CurrentDocument"3.3.1對多軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求 17\o"CurrentDocument"傳動系統(tǒng)擬定 18\o"CurrentDocument"3.3.3多軸箱坐標計算、繪制坐標檢查圖 21\o"CurrentDocument"3.4繪制多軸箱總圖 23\o"CurrentDocument"結論 24\o"CurrentDocument"參考文獻 251概述1.1組合機床的特點組合機床是由大量的通用部件和少量專用部件組成的工序集中的高效率專用機床。它能夠對一種（或幾種）零件進行多刀、多軸、多面、多工位加工。在組合機床上可以完成鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內外螺紋以及加工外圓和端面等工序，生產效率比通用機床高幾倍至幾十倍，且加工精度十分穩(wěn)定。組合機床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時，工件一般不旋轉，由刀具的旋轉運動和刀具與工件的相對進給運動，來實現。有的組合機床采用車削頭夾持工件使之旋轉，由刀具作進給運動，也可實現某些回轉體類零件（如飛輪、汽車后橋半軸等）的外圓和端面加工。組合機床與通用機床、其他專用機床比較，具有以下特點：1）組合機床上的通用部件和標準零件約占全部機床零、部件總量的70?80%，因此設計和制造的周期短，投資少，高效率，經濟效果好。2） 由于組合機床采用多刀加工，并且自動化程度高，因此比通用機床生產效率高，產品質量穩(wěn)定，勞動強度低。3） 組合機床的通用部件是經過周密設計和長期生產實踐考驗的，又有廠成批制造，因此結構穩(wěn)定、工作可靠，使用和維修方便。4） 在組合機床上加工零件時，由于采用專用夾具、刀具和導向裝置等，加工質量靠工藝裝備保證，對操作工人水平要求不高。5） 當被加工產品更新時，采用其他類型的專用機床時，其大部分件要報廢用組合機床時，其通用部件和標準零件可以重復利用，不必另行設計和制造。6） 組合機床易于聯(lián)成組合機床自動線，以適應大規(guī)模的生產需要。組合機床常用的通用部件有：機身、底座、立柱、動力箱、動力滑臺，各種工藝切削頭等。對于一些按循序加工的多工位組合機床，還具有移動工作臺或回轉工作臺。動力箱、各種工藝切削頭和動力滑臺是組合機床完成切削主運動或進給運動的動力部件。其中還有能同時完成切削主運動和進給運動的動力頭。機身、立柱、中間底座等是組合機床的支承部件，起著機床的基礎骨架作用。組合機床的剛度和部件之間的精度保持性，主要是由這些部件保證。組合機床的分類和組成組合機床的通用部件分大型和小型兩大類。大型通用部件是指電機功率為1.5-30千瓦的動力部件及其配套部件。這類動力部件多為箱體移動的結構形式。小型通用部件是指電機功率為1.1-2.2千瓦的動力部件及其配套部件。這類動力部件多為套筒移動的結構形式。用大型通用部件組成的機床稱為大型組合機床。用小型通用部件組成的機床稱為小型組合機床。按設計的要求本次設計的機床為大型通用機床。組合機床除分為大型和小型外，按配置形式又分為單工為和多工位機床兩大類。單工位機床又有單面、雙面、三面和四面幾種，多工位機床則有移動工作臺式、回轉工作臺式、中央立柱式和回轉鼓輪式等配置形式。本次設計的機床為單工位雙面鉆床。組合機床部件分類通用部件按功能可分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動力部件是為組合機床提供主運動和進給運動的部件。主要有動力箱、切削頭和動力滑臺。支承部件是用以安裝動力滑臺、帶有進給機構的切削頭或夾具等的部件，有側底座、中間底座、支架、可調支架、立柱和立柱底座等。輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉工作臺、環(huán)形分度回轉工作臺、分度鼓輪和往復移動工作臺等?？刂撇考怯靡钥刂茩C床的自動工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺等。輔助部件有潤滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。組合機床的發(fā)展史組合機床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機床中某些部件因重復使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產生了組合機床。最早的組合機床是1911年在美國制成的，用于加工汽車零件。初期，各機床制造廠都有各自的通用部件標準。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修，1953年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機床制造廠協(xié)商，確定了組合機床通用部件標準化的原則，即嚴格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對部件結構未作規(guī)定。二十世紀70年代以來，隨著可轉位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和刀具自動補償技術的發(fā)展，組合機床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達0.05毫米/1000毫米，表面粗糙度可低達2.5?0.63微米；鏜孔精度可達IT7?6級，孔距精度可達0.03?0.02微米。組合機床未來的發(fā)展將更多的采用調速電動機和滾珠絲杠等傳動，以簡化結構、縮短生產節(jié)拍；采用數字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動更換系統(tǒng)，以提高工藝可調性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。1.4組合機床的CAD發(fā)展概況計算機輔助設計簡稱CAD，即利用電子計算機及其外部設備進行工程設計計算。國外組合機床CAD技術研究開始比較早。70年代初，一些工業(yè)發(fā)達國家首先多軸箱CAD方面開始研究。尤其是進入90年代以來，計算機技術發(fā)展，交互式繪圖和數據庫管理系統(tǒng)等發(fā)展和應用，使組合機床CAD技術日益實用且使用范圍不斷擴大，發(fā)達國家組合機床設計中已普遍采用了CAD技術。目前，正向CAD/CAM集成系統(tǒng)發(fā)展。近年來，美國幾個主要機床廠家（BURGMAST、KINGSBURY、INGERSOLLLAMB、CINCINNATI、MILACRON、CROSS等公司），其CAD技術已到普遍應用。其中最引人注目是INGERSOLL公司具有50個交互式CAD工作站組成軟、硬件環(huán)境，使其實現了幾乎百分之百CAD化。國內對組合機床設計采用CAD認識也比較早。70年代初，大連組合機床研究所就開始了這方面研究工作。1978年國家把組合機床CAD列為機械工業(yè)重點項目，并責成上海交通大學、大連組合機床研究所、機械部自動化研究所

負責，大連理工大學、清華大學、北京工業(yè)大學、上海機電產品研究院等單位參加，對鉆孔組合機床CAD進行了研究，從此揭開了我國組合機床CAD技術序幕。崔動丟統(tǒng)觀AutoCAD團形52EB哆軸箱伎動軻形圖AutoCAD圖形43KB設計說明書（論文）Microso￡tWord9.崔動丟統(tǒng)觀AutoCAD團形52EB哆軸箱伎動軻形圖AutoCAD圖形43KB設計說明書（論文）Microso￡tWord9.1,326KB文獻翻譯MicrosoftWord9...11KBAutoCAIi圖充.OW(J亍：癥氣缸悻鉆削加工組合機床總磁多軸…WinRAK壓縮文件2組合機床總體設計制定組合機床工藝方案1．被加工零件特點被加工零件是一氣缸體。該零件外形復雜，尺寸較大。本工序所要加工孔的數量較多，而且是不同位置處的不同形狀的孔。同時，各孔又有一定的位置度要求。但各孔沒有尺寸精度要求，孔內表面粗糙度要求為Ra6.3、Rz50。因此，直接鉆孔即可滿足次精度要求。該零件材料為銅鉻鉬合金鑄鐵25-47,其硬度為212?285HBS,其質量為15kg，其生產類型為中型零件大量生產（生產綱領：70000件/年）。2．確定工件的定位基準加工時，工件以底面（限制三個自由度）、H面（限制二個自由度）和L面（限制一個自由度）定位；并以頂面上的四點夾壓（見工序圖）。3．本工序內容從工序圖中可以看出：在頂面上鉆6個?8.7mm孔（圖上編號為12-17），在底面上鉆2個?6.7mm孔（圖上編號為1-2）、鉆2個?8.2mm通孔（圖上編號為3-4）、鉆3個?5mm孔（圖上編號為5-7）和鉆4個?5mm通孔（圖上編號為8-11）。各孔沒有尺寸精度要求，但相對2個基準面有一定的位置度要求。根據以上工藝特點，若選用普通機床加工，難以保證各孔的位置度，同時效率也不高。因此，選用單工位的雙面臥式組合鉆床進行加工。這樣不僅提高了加工效率，而且多個孔一次走刀即加工成形，能夠較好的保證其位置精度。此外，在組合機床上加工零件時，由于采用專用夾具、刀具和導向裝置等，加工質量靠工藝裝備保證，對操作工人水平要求也不高。選擇刀具及切削用量本工序加工所需刀具為鉆頭。選擇刀具首先是選擇刀具材料，對于鉆頭來說，常見材料有高速鋼和硬質合金兩種。高速鋼鉆頭主要用于切削硬度在250-280HBS的部分結構鋼和鑄鐵；硬質合金鉆頭則主要用于加工硬度較高的鋼件。被加工零件的材料為鑄鐵，硬度為212-285HBS。所以，選用高速鋼鉆頭查《機械加工工藝手冊》（GB/T6135.3-1996） 選擇刀具類型為錐柄麻花鉆，同時查《組合機床設計簡明手冊》表6-11選擇切削用量并計算主軸轉速進給速度匯總于表2-1。1000 1000x12.3n= = r/min=450r/min兀d 兀x8.71000v 1000x10.1/n= = r/min=480r/min兀d 兀x6.71000v 1000x11.6n= = r/min=450r/min3 兀d 兀x8.21000x9.421000x9.42兀x5r/min=600r/minn-4 兀dv二nf=nf=nf=nf=480x0.100mm/min二48mm/min11 22 33 44表2-1刀具類型刀具標準切削速度進給量主軸轉速進給速度v(m/min)f(mm/r)n(r/min)vf(mm/min)?6.7mm錐GB/T6135.310.10.10048048柄麻花鉆-1996?8.2mm錐GB/T6135.311.60.10745048柄麻花鉆-1996?5mm錐柄GB/T6135.39.420.08060048麻花鉆-1996?8.7mm錐GB/T6135.312.30.10745048柄麻花鉆-19962.3切削力、切削功率的確定根據選定的切削用量(組要指切削速度v及進給量f)，確定切削力，作為選擇動力部件(滑臺)及夾具設計的依據；確定切削扭矩，用以確定主軸及其他傳動件(齒輪、傳動軸等)的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動電機功率。查《組合機床設計簡明手冊》表6-20，得：切削力(N):F二26Dfo.8HB0.6二26x8.7xO.1O7o$x26O.6o.6二1065.74F二26Df0.8HB0.6二26x6.7x0.10.8x260.60.6二777.50F二26Df0.8HB0.6二26x8.2x0.1070-8x260.6。?6二1004.49F二26Df0.8HB0.6二26x5x0.080.8x260.60.6二485.36式中，HB二HB--(HB-HB)=285--(285-212)=260.7max3maxmin 3切削扭矩(N.mm):T=10D1.9f0.8HB0.6=10x8.71.9x0.1070.8x260.60.6=2872.4T=10D1.9f0.8HB0.6=10x6.71.9x0.10.8x260.60.6=1656.51T=10D1.9f0.8HB0.6=10x8.21.9x0.1070.8x260.60.6=2566.88T=10D1.9f0.8HB0.6=10x51.9x0.080.8x260.60.6=794.63切削功率(kw):

Tv2872.4x12.39740Tv2872.4x12.39740兀D9740x兀x8.7Tv1656.51x10.1974029740x兀x6.7Tv_2566.88x11.6_974029740x兀x8.2Tv_794.63x9.42_974029740x兀x50.0490.1330.0820.119組合機床的總體分析——三圖一卡2.4.1被加工零件工序圖被加工零件工序圖是根據制定的工藝方案，表示設計的組合機床所完成的工藝內容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術要求，加工用的定位基準、夾壓部位以及被加工零件的材料、硬度和在機床加工前加工余量、毛坯或半成品情況的圖樣。除了設計研制合同外，它是組合機床設計的具體依據，也是制造、使用、調整和檢驗機床精度的重要文件。被加工零件工序圖是在被加工零件圖的基礎上，突出本機床或自動線的加工內容，并作必要的說明而繪制的。其主要內容包括:1）被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序機床設計有關部位結構形狀和尺寸。尤其是當需要設置中間導向套時，應表示出零件內部的肋、壁布置及有關結構的形狀及尺寸。以便檢查工件、夾具、刀具是否發(fā)生干涉。2）加工用定位基準、夾壓部位及夾壓方向。以便依此進行夾具的定位支承（包括輔助定位支承）、限位、夾緊、導向系統(tǒng)的設計。3）本道工序加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形狀位置尺寸精度及技術要求，還包括本道工序對前道工序提出的要求（主要指定位基準）。4）必要的文字說明。如被加工零件編號、名稱、材料、硬度、重量及加工部位的余量等。為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定要突出本機床的加工內容。繪制時，應按一定比例，選擇足夠的視圖及剖視圖，突出加工部位（用粗實線），并把零件輪廓及與機床、夾具設計有關的部位（用細實線）表示清楚。凡本道工序保證的尺寸、角度等，均應在尺寸數值下方畫粗實線標記。加工用定位基準、機械夾壓位置及方向、輔助支承均須使用規(guī)定的符號表示出來。加工部位的位置尺寸應由定位基準注起。為便于加工及檢查，尺寸應采用直角坐標系標注，而不采用極坐標系。但有時因所選定位基準與設計基準不重合,則需對加工部位要求的位置尺寸精度進行分析換算。此外，應將零件圖上的不對稱位置尺寸公差應換算成對稱尺寸公差，其公差數值的決定要考慮兩方面，一是要能達到產品圖紙要求的精度，二是采用組合機床能夠加工出來。2.4.2加工示意圖1．加工示意圖的作用和內容零件加工的工藝方案要通過加工示意圖反映出來。加工示意圖表示被加工零件在機床上的加工過程，刀具、輔具的布置狀況以及工件、夾具、刀具等機床各部件間的相對位置關系，機床的工作行程及工作循環(huán)等。因此，加工示意圖是組合機床設計的主要圖紙之一，在總體設計中占據重要地位。它是刀具、輔具、主軸箱、液壓電氣裝置設計及通用部件選擇的主要原始資料，也是整臺組合機床布局和性能的原始要求，同時還是調整機床、刀具及試車的依據。其內容為：1）應反映機床的加工方法、加工條件及加工過程。2）根據加工部位特點及加工要求，決定刀具類型、數量、結構、尺寸（直徑和長度）。3）決定主軸的結構類型、規(guī)格尺寸及外伸長度。4）選擇標準的或設計專用的接桿、浮動卡頭、導向裝置、攻絲靠模裝置、刀桿托架等，并決定它們的結構、參數及尺寸。5）標明主軸、接桿（卡頭）、夾具（導向）與工件之間的聯(lián)系尺寸、配合及精度。6）根據機床要求的生產率及刀具、被加工零件材料特點等，合理確定并標注各主軸的切削用量。7）決定機床動力部件的工作行程及工作循環(huán)。本設計中，工件的底面是朝左安裝的，距離機床中心線向左100mm處是工件的底面，向右101.15mm處是工件的頂面，加工部位的分布情況參照加工時意圖中的M、N向視圖所示。工件的兩面布置刀具，左多軸箱有11根主軸，右多軸箱有6根主軸，每根主軸上均有相應的鉆頭，用來加工與其相對應的孔2．加工示意圖的畫法及注意事項1）加工示意圖的繪制順序是：先按比例用細實線繪出工件加工部位和局部結構的展開圖，加工表面用粗實線畫。為簡化設計，相同加工部位的加工示意（指對同一規(guī)格的孔加工，所用刀具、導向、主軸、接桿等的規(guī)格尺寸、精度完全相同），允許只表示其中之一，亦即同一主軸箱上結構尺寸相同的主軸可只畫一根。但必須在主軸上標注軸號（與工件孔號相對應）。2）一般情況下，在加工示意圖上，主軸分布可不按真實距離繪制。當被加工孔間距很小或需設置徑向結構尺寸較大的導向裝置時，相鄰主軸必須嚴格按比例繪制，以便檢查相鄰主軸、刀具、輔具、導向是否干涉。3）主軸應從主軸箱端面畫起。刀具畫加工終了位置（攻絲加工則應畫開始位置）。標準的通用結構只畫外形輪廓，但須加注規(guī)格代號。對一些專用結構，為顯示其結構而必須剖視，并標注尺寸、精度及配合。4）當軸數較多時，加工示意圖可縮小比例，用細實線畫出工件加工部位分布情況簡圖（向視圖），并在孔旁標注相應號碼，以便于設計和調整機床。3．導向結構的選擇組合機床加工孔時，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導向裝置來保證的。由于要加工的孔徑較小且其線速度（切削速度）12.3m/min<20m/min，因此，選用固定式導向裝置。根據所要加工孔的直徑，參考《組合機床設計簡明手冊》表8-4與表8-6選擇長型導向裝置，其主要尺寸及配合如表2-2。

表2-2通用導套的尺寸規(guī)格（mm）D(G7)d(H7)g6D1(H7)1g6D2Ll+11e51420222011?6.71420222011e8.21622262011e8.716222625114．確定主軸及其配件尺寸初定主軸直徑D根據已選擇的切削用量，由《組合機床設計簡明手冊》表3-4公式計算得d二B410T二7.3￡10x2.8724二16.91d二B410f二7.3410x1.65651二14.72d=B4而=7.3410x2.56688=16.43二B4而二7.3410x0.79463二12.3取d=20mm，1=15mmd二20mm,d=15mm,并帶入公式取d=20mm，1=15mmd二20mm,d=15mm,并帶入公式34丄<L]Wp(LL31MPa驗算：0.2d32.8724= =1795250P=1.8MP<T]0.2(0.02>fe a a=T==0.2d3=0.2(0.015》1.65651=2454089P=2.5MP<T]aa=0.2d3=2.5668^^=1604300P=1.6MP<T]0.2S.02K a aT=0.2d3=0.2(0.015》=T=Wp即主軸軸頸合適=0.79463=1177229P=1.2MP<T]aa均滿足要求根據主軸軸頸d,查《組合機床設計簡明手冊》表3-6,得:主軸外伸尺寸L=主軸外伸尺寸L=85mmL=115mmD/d=22/141D/d=32/20根據主軸參數，選擇接桿為可調接桿，查《組合機床設計簡明手冊》表8-1，選擇接桿型號為Trl4x1.5，錐度為莫氏0號，類型為B型一長接桿；Tr20x2,錐度為莫氏1號，類型為A型—短接桿。查表8-5選擇相應的夾緊螺母型式及尺寸。5．確定動力部件的工作循環(huán)及工作行程動力部件的工作循環(huán)是指加工時，動力部件從原始位置開始運動到加工終了位置，又返回到原位的動作過程。一般包括快速引進、工作進給和快速退回等動作。（1）工作進給長度工作進給長度應等于加工部位長度與刀具切入長度和切出長度之和，即式中，L——加工長度；L] 切入長度，應根據工件端面的誤差情況在5?10mm之間選擇，誤差大時取大值；l2—切出長度，一般為3d+G?8）。圖2-1工作進給長度根據圖2-1所示選擇計算工作進給長度并匯總于表2-3表2-3加工直徑加工長度工作行程左主軸箱?5mm16.5mm28mm?6.7mm22mm?8.2mm9mm右主軸箱?8.7mm31.6mm38mm（2）快進、快退長度按加工具體情況而定，保證加工所有刀具均退至夾具套內，不影響工件裝卸，因此取左主軸箱快進長度為152mm，快退長度為180mm；右主軸箱快進長度為142mm，快退長度為180mm。（3）動力部件總行程長度動力部件的總行程除應保證要求的工作循環(huán)行程外，還要考慮裝卸和調整刀具方便，即考慮前、后備量。前備量是指因刀具磨損或補償制造、安裝誤差，動力部件尚可向前調節(jié)的距離。后備量是指考慮刀具從接桿中或接桿連同刀具一起從主軸孔中取出所需要的動力部件尚能向后退的距離。理想情況是保證刀具退離夾具導套外端面的距離大于接桿插入主軸孔內（或刀具插入接桿孔內）的長度。因此，動力部件的總行程為快退行程長度與前后備量之和。L二L二180+30+40二250mm左右以此作為選擇標準動力滑臺及設計專用動力部件的依據。2.4.3組合機床聯(lián)系尺寸圖1．機床聯(lián)系尺寸圖的作用與內容一般來說，組合機床是由標準的通用部件——動力滑臺、動力箱、各種工藝切削頭、側底座、立柱、立柱底座及中間底座加上專用部件——主軸箱、輔具系統(tǒng)、夾具、液、電、冷卻、潤滑、排屑系統(tǒng)組合裝配而成。聯(lián)系尺寸圖用來表示機床各組成部件的相互裝配聯(lián)系和運動關系，以檢驗機床各部件的相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿足加工要求，通用部件的選擇是否合適，并為進一步開展主軸箱、夾具等專用部件、零件的設計提供依據。聯(lián)系尺寸圖也可看成是簡化的機床總圖，它表示機床的配置型式及總體布局。聯(lián)系尺寸圖的主要內容如下：1）以適當數量的視圖（一般為主、左、右視圖）按同一比例畫出機床各主要組成部件的外形輪廓及相對位置，表明機床的配置型式及總體布局，主視圖的選擇應與機床實際加工狀態(tài)一致。2）圖上應盡量減少不必要的線條及尺寸，但反映各部件的聯(lián)系尺寸、專用部件的主要輪廓尺寸、運動部件的極限位置及行程尺寸，必須完整齊全。各部

件的詳細結構不必畫出，留在具體設計部件時完成。3）為便于部件設計，聯(lián)系尺寸圖上應標注通用部件的規(guī)格代號、電動機型號、功率及轉速，并注明機床部件的分組情況及總行程。2．動力部件的選擇動力滑臺選擇液壓滑臺，原因如下：液壓滑臺在相當大的范圍內進給量可實現無級調速；可以獲得較大的進給力；由于液壓驅動，零件磨損小，使用壽命長；過載保護簡單可靠；由行程調速閥來控制滑臺的快進轉工進，轉換精度高，工作可靠。進給力：F=工F=2F+2F+7F=（2x777.5+2x1004.49+7x485.36）N=6961.5N左 2 3 4F=工F=6F=6x1065.74N=6394.44N右進給速度：v二48mm/minf根據進給力及進給速度，查《組合機床設計簡明手冊》表5-1，并考慮進給過程中的摩擦力及進給速度的平穩(wěn)性，選擇左右液壓滑臺均為1HY32IA型>2v ,min液壓滑臺，其最大進給力為12500N，最小進給速度為20mm/min>2v ,min根據液壓滑臺的參數，查表5-3，配置1CC321I型滑臺側底座計算電機功率：P左多軸箱工PP左多軸箱工P切削=n2x0.082+2x0.119+7x0.049,kw=0.80.745kwP= P切削=6x0.133kw=0.798kw右多軸箱n 0.8式中，n——多軸箱傳動效率，加工黑色金屬時取0.8?0.9，主軸數多，轉動復雜時取小值，反之取大值。（式中取n=0.8）動力箱規(guī)格要與動力滑臺相匹配，根據電機功率，滑臺滑鞍尺寸630x320,初選1TD32I型動力箱，電機型號為Y100L1-4，電機功率為2.2KW，電機轉速為1430r/min，輸出軸轉速為715r/min。3．裝料高度的確定機床裝料高度是指機床上工件的安裝基面到地面的垂直距離。為提高通用部件及支承部件的剛度并考慮自動線設計時中間底座內要安裝夾具輸送裝置、冷卻排屑裝置，新頒布的組合機床標準推薦裝料高度H二1060mm，與國際標準ISO一致。在現階段設計組合機床時，裝料高度可根據具體情況在H=850—1060mm之間選取。由于受工件最低孔位置h=60mm、多軸箱最低主軸高度h和所選通用部件、中間底座、夾具高度等尺寸的限制的限制，再考慮到工人操作的方便性和機床的共度要求，本設計的機床裝料高度取H二910.5mm。4．初定中間底座尺寸中間底座的輪廓尺寸要滿足夾具在其上面安裝連接的需要。根據選定的動力箱滑臺、側底座等標準的位置關系，并考慮到毛坯誤差和裝配偏移，中間底座支承夾具底座的空余邊緣尺寸，算出的長度應圓整，并按R20優(yōu)選數系選用。應使空余邊緣尺寸不小于7CH100mm。由《金屬切削機床》組合機床部分的內容可知：中間底座的高度優(yōu)先選取630mm，還可以選取710mm和560mm。據此選定中間底座高度為630mm。中間底座長度方向尺寸可按下式確定：L二(2L+2L+L)-2(1+1+1)123123式中：L——加工終了位置，多軸箱端面至工件端面間的距離，本設計中1L=255mm；1L——主軸箱厚度，本設計中L=325mm；22L——工件沿機床長度方向的尺寸，本設計中L=201mm；331——機床長度方向上，主軸箱與動力滑臺的重合長度，本設計取11=135mm；1——加工終了位置，滑臺前端面至滑座前端面的距離，對于通用2的標準動力滑臺，1尺寸的最大范圍為75-85mm。本設計取2=80mm；21——滑座前端面至側底座前端面的距離，本設計取1=110mm。33???L=(L+2L+L)-2(1+1+1)123123=(2x255+2x325+201)-2(135+80+110)=711mm根據L'=711mm，查《組合機床設計簡明手冊》表2-5(中間底座主要尺寸):選定中間底座長為L=710mm又根據被加工零件的寬度為235mm，以及其他聯(lián)系尺寸，選定中間底座寬度為500mm。???中間底座的長寬為710x500mm。5．多軸箱輪廓尺寸的確定標準通用多軸箱的厚度是一定的，臥式為325mm，立式為340mm。因此，確定多軸箱尺寸，主要是確定多軸箱寬度B和高度H及最低主軸高度h。多軸1箱寬度B、高度H的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關，可按下式確定：B=b+2b1H=h+h+b11式中：b——工件在寬度方向相距最遠的兩孔距離(mm)。b——最邊緣主軸中心距箱外壁的距離(mm)。1h——工件在高度方向相距最遠的兩孔距離(mm)。h——最低主軸高度(mm)。1為保證多軸箱有排布齒輪的足夠空間，推薦b>70^100mm。1主軸箱最低主軸高度h須考慮到與工件最低孔位置(h=60mm)、機床裝12料高度(H=910.5mm)、滑臺滑座總高(h=280mm)、側底座高度(h=560mm)34等尺寸之間的關系而確定。對于臥式組合機床，h要保證潤滑油不致從主軸襯1套處泄露，通常推薦：h>85^140mm1???h=h+H-(0.5+h+h)1 2 3 4=60+910.5-(0.5+280+560)=90mm??B=b+2b=258+2x70=398mm1H=h+h+b=170+90+60=320mm11根據上述計算值，按多軸箱輪廓尺寸系列標準，最后確定多軸箱輪廓尺寸為BxH=400x320mm6．機床分組為了便于設計和組織生產，組合機床各部件和裝置按不同的功能劃分編組。組號劃分規(guī)定為：第10?19組——支撐部件。一般由通用的側底座、立柱及其底座和專用中間底座組成。第20?29組——夾具及輸送設備。夾具是組合機床主要的專用部件，常編為20組，包含工件定位加緊及固定導向部分。對一些活動性較強的活動鉆

模板、攻螺紋末模板、自動夾壓機構、自動上下料裝置等常單獨編組。移動工作臺?；剞D臺等輸送設備，如果屬于通用部件，則可納入夾具組，明細表中列出通用部件即可，如果專用則單獨成組編號。3)第30?39組——電氣設備。電氣設計常編為30組，包括原理圖、接線圖和安裝圖等設計，專用操縱臺、控制柜等則另遍組號。第40?49組——傳動裝置。包括機床中所有動力部件如動力滑臺、動力箱等通用部件，編號40組，其余須修改部分內容或專用的傳動設備則單獨編組。第50?59組——液壓和氣動裝置。第60?69組——刀具、工具、量具和輔助工具等。第70?79組——多軸箱及其附屬部件。第80?89組——冷卻、排屑機潤滑裝置。第90?99組——電氣、液壓、氣動等各種控制擋鐵。2.4.4生產率計算卡理想生產率理想生產率Q指完成年生產綱領A(包括備品及廢品率在內)所要求的機床生產率。它與全年工時總數K有關，一般情況下，單班制生產K取2000h，則Q二—70000二35件/hK20002、 實際生產率實際生產率Q指所設計機床每小時實際可以生產的零件數量。1式中：卩單生產一個零件所需的時間(min)，式中：卩單'L L '—+——+1(v vf1f2minTOC\o"1-5"\h\z{L'L L '—+——+1(v vf1f2min快進 快退+1 +1v 移裝卸If 丿式中：L、1分別為刀具第、第II工作進給行程長度式中：L、1分別為刀具第、第II工作進給行程長度(mm)；vf1vf2分別為刀具第、第II工作進給速度(mm/min)；當加工沉孔、止口、锪窩、倒角、光整表面時，動力滑臺在死擋鐵上的停留時間，通常指刀具在加工終了時無進給狀態(tài)下旋轉廠10轉所需的時間(min)；

L快進、L快退——分別為動力部件快進、快退行程長度(mm);v—fk—動力部件快速行程速度。采用機械動力部件取介6m/min,液壓動力部件取A10m/min；t——直線移動或回轉工作臺進行一次工位轉換的時間，一般移可取0.1min；t——工件裝、卸(包括定位、夾壓及清除鐵屑等)時間，它裝卸取決于工件重量大小、裝卸的方便性及工人的熟練程度。根據各類組合機床的統(tǒng)計，一般取0?介1.5min。IVf1IVf1vf2(L+L+快進 快退+1v 移+1min裝卸丿3、 機床負荷率38 \——+0.015+3、 機床負荷率38 \——+0.015+48 丿(142+180八J- +0.5min(6000丿二0.79+0.015+0.055+0.5二1.36minQ，=T0=徭=44.12件/h單當Q1>Q時，計算二者的比值即為負荷率。Q1Q135Q13544.12=0.793根據組合機床的使用經驗，適宜的機床負荷率為耳負=0?75?0.90。所以該負荷率滿足要求。3組合機床多軸箱設計多軸箱是組合機床的重要部件之一，它關系到整臺組合機床質量的好壞。具體設計時，除了要熟悉多軸箱本身的一些設計規(guī)律和要求外，還須依據“三圖一卡”，仔細分析研究零件的加工部位，工藝要求，確定多軸箱與被加工零件、機床其他部分的相互關系。本機床有左、右兩個主軸箱，它們的結構基本相同，只是主軸的數量和位置不同?，F以右主軸箱為例，說明其設計方法。3.1主軸箱設計的原始依據多軸箱設計原始依據圖，是依據“三圖一卡”整理編繪出來的，其一般應包括下列內容：1）所有主軸的位置尺寸及工件與多軸箱的相關尺寸。在標注主軸的位置及相關尺寸時，首先要注意多軸箱和被加工零件在機床上是面對面擺放的，因此多軸箱橫截面上的水平方向尺寸應與被加工零件工序圖的水平尺寸方向相反。其次，多軸箱上的坐標尺寸基準和被加工零件工序圖的尺寸基準常不相重合，應根據多軸箱和被加工零件的相對位置找出統(tǒng)一基準，并標注出其相對位置關系尺寸。2）在圖中標注主軸轉向。由于標準刀具多為右旋，因此要求主軸一般為逆時針旋轉，逆時針轉向可不標，只注順時針轉向。3）圖中應標出多軸箱的外形尺寸。4）列表標明各主軸的工序內容，主軸外伸部分尺寸和切削用量等5）注明動力箱型號，功率，轉速和其它主要參數。圖3-1多軸箱設計原始依據圖16注：1.該零件為汽缸體，材料為銅鉻鉬合金鑄鐵25-47,其硬度為212?285HBS。2.主軸外伸尺寸及切屑用量：軸號主軸外伸尺寸（mm）切屑用量備注LD/d1工序內容n(m/min)v(mm/min)f(mm/r)1-685mm122/14鉆08.745012.30.1073.動力部件1TD32I,1HY32IA,P=2.2kw,n=1430r/min主軸結構型式的選擇主軸結構型式由零件加工工藝決定，并應考慮主軸的工作條件和受力情況軸承型式是主軸部件結構的主要特征，如進行鉆削加工的主軸，軸向切削力較大，最好用推力球軸承承受軸向力，而用向心球軸承承受徑向力。又因鉆削時軸向力是單向的，因此推力球軸承在主軸前端安排即可。進行鏜削加工的主軸，軸向切削力較小，但不能忽略。有時由于工藝要求，主軸進退都要切削，兩個方向都有切削力，一般選用前后支承均為圓錐滾子軸承的主軸結構。本設計中的工序內容為鉆08.7,故選用滾珠軸承主軸：前支承為推力球軸承和向心球軸承、后支承為向心球軸承。多軸箱傳動設計多軸箱的傳動系統(tǒng)設計，就是通過一定的傳動鏈把動力箱輸出軸傳進來的動力和轉速按要求分配到各主軸。傳動系統(tǒng)設計的好壞，將直接影響多軸箱的質量、通用化程度、設計和制造工作量的大小以及成本的高低。3.3.1對多軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求1） 在保證主軸強度、剛度、轉速和轉向的前提下，力求使主要傳動件的規(guī)格少，數量少，體積小。因此，在設計傳動系統(tǒng)時，盡量用一根中間轉動軸帶動多根主軸并將齒輪布置在同一排上。當齒輪嚙合中心距不符合標準時，可用變位齒輪或略微改變傳動比的方法解決。2） 一般情況下，盡量不采用主軸帶動主軸的方案，因為這會增加主動主軸的負荷。3） 為使結構緊湊，多軸箱體內的齒輪傳動副的最佳傳動比為1-1.5,在多軸箱后蓋內的第4排齒輪，根據需要，其傳動比可以取大些，但一般不超過3-3.54） 粗加工切削力大，主軸上的齒輪應盡量安排靠近前支承，以減少主軸的扭轉變形。5） 多軸箱內具有粗精加工主軸時，最好從動力箱驅動軸齒輪傳動開始，就分兩條傳動路線，以免影響加工精度。6） 剛性鏜孔主軸上的齒輪，其分度圓直徑要盡可能大于被加工孔的直徑，以減少振動，提高運動平穩(wěn)性。7） 驅動軸直接帶動的軸數不能超過兩根，以免給裝配帶來困難。齒輪排數可按下面方法安排1） 不同軸上齒輪不相碰，可放在箱體內同一排上。2） 不同軸上齒輪與軸或軸套不相碰，可放在箱體內不同排上。3） 齒輪與軸或軸套相碰，可放在后蓋內。

3.3.2傳動系統(tǒng)擬定1．擬定傳動路線如圖所示把主軸3、4、5、6視為一組同心圓主軸，在其圓心處設中心傳動軸7；把主軸1、2視為一組直線分布主軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設中心傳動軸8；在中心傳動軸7、8中心連線的垂直平分線上設合攏軸9，再將軸9與驅動軸O連接起來；泵軸11由傳動軸10傳動，中心軸10則由合攏軸9與驅動軸0之間的公用齒輪Z‘9帶動。圖3-2多軸箱傳動樹形圖2．根據原始依據圖3-2算出驅動軸、主軸坐標尺寸，如表3-1所示。表3-1驅動軸、主軸坐標值坐標銷驅動軸0主軸1主軸2主軸3主軸4主軸5主軸6X0.000175.000130.000220.000130.000220.000130.000220.000Y0.00094.500230.000230.000145.000145.00060.00060.0003．確定傳動軸位置及齒輪齒數（1）確定傳動軸的7位置及其與主軸3-6間的齒輪副齒數從圖中量得中心距A二61.8971mm,并取m=2,z二z二z二z二29，安《組3 3 4 5 6合機床設計簡明手冊》公式（4-3）、公式（4-6）求得：

,2Az二——-z3m32x61.8971,2Az二——-z3m32x61.897122932.8971，3z3450x33\/min=512.1r/minI 29丿z=z=z=z=334563（設在第III排）2）確定傳動軸的8位置及主軸1、2齒輪齒數軸8與主軸1、2之間傳動比取23 1u=u= =8-1 8-2251.087即取z=z=23，z=z=25 （設在第I排）1212n則n= —=489.1r/min,取m=2,則A=A=48mmTOC\o"1-5"\h\z8u 8-1 8-213） 確定合攏傳動軸9的位置驅動軸O與中心傳動軸7、8之間總傳動比分別為：\o"CurrentDocument"n 512.1 1U =—7= =0-7 n715 1.3960\o"CurrentDocument"n 489.1 1u=—^= =o-8n 715 1.4620根據總傳動比，考慮軸O與軸7、8間的距離及排列齒輪等因素，經計算1和作圖，取u=。貝U0-9 1.19驅動軸上齒輪齒數取z驅動軸上齒輪齒數取z0=21，模數取m=3，則z0-u0-9（設在第W排）1.19z=nz0-u0-9（設在第W排）1.19z=no驅z'9715x21'25丿r/min=600.6r/minA0-9=(z+z +25)mm=69mm20-92u9-7=n=512.1===600.6=1.1739n 489.1 1u =—8= =9-8 n 600.61.228根據原始依據圖及傳動樹形圖量得A二49.8mm,A二61mm8 9-7安《組合機床設計簡明手冊》公式（4-5）、公式（4-1）求得2Au2x61x—z= = 11732Au7m(1+u)2(1,1)(1.173”,n600.6=z—=287 7n7512.1?32&取z'二,n600.6=z—=287 7n7512.1?32&取z'二3372Auz=8m(1+u) 2(1+丄)1.228?22.35,取z=228n 600.6z=z—9=22 u27,8 8n 489.18取z'二2773）確定傳動軸10及泵軸11的位置取z二21，貝UA 二69mm10 9-10則A二47mm9-10（設在第I排）（設在第II排）（設在第W排）（設在第I排）212223n=n=715x-x xr/min=1 2 25272521282n=n=n=n=715xxx-3456253334）計算主軸及泵軸的實際轉速450.23r/minr/min=447.83r/min取亍=H，模數取“=2,11n二715x21x25x24r/min二746.09r/min11 252123主軸轉速相對損失在5%以內，符合設計要求。潤滑泵轉速n11=746r/min也符合設計要求。最后將主軸的實際轉速匯總于表3-2，并將傳動設計的全部齒輪齒數、模數及所在排數，標注在圖3-3傳動系統(tǒng)圖中（與原始依據圖的要求基本一致）。表3-2各主軸實際轉速主軸實際轉速主軸1主軸2主軸3主軸4主軸5主軸6n(r/min)450450448448448448

25/22?.'22半O33/2nn/Jj.七L>--J>s25/22?.'22半O33/2nn/Jj.七L>--J>s地？+「41v"\ ./-. A\rJ /丿斗圖3-3傳動系統(tǒng)圖3.3.3多軸箱坐標計算、繪制坐標檢查圖1．選擇加工基準坐標系為便于加工多軸箱體，設計時必須選擇基準坐標系。通常采用直角坐標系XOY。本設計中以定位銷孔為坐標系原點建立直角坐標系。2．驗算中心距誤差多軸箱體上的孔是按計算的坐標加工的，而裝配要求兩軸間齒輪能正常嚙合。因此，必須驗算根據坐標計算確定的實際中心距A,是否符合兩軸間齒輪嚙合要求的標準中心距R，R與A的差值8為：8=R-A。驗算標準：中心距允差Is!<(0.001-0.009\nm。繪圖并測量得：A=69mm=R0-9 0-9AA=6