发动机壳体多孔钻孔专用组合机床设计三图一卡及多轴箱设计

中央电大毕业论文四川电大毕业设计（论文）毕业设计说明书市级电大 四川广播电视大学 （国家开放大学）姓 名 钟佳佩 专 业 机电一体化 年 级 14秋（本 ） 学 号 1451001252648 题 目 发动机壳体多孔钻孔专用组合机床设计（ 三图一 卡及多轴箱设计）指 导 教 师: - 43 -毕业论文中文摘要 摘要：随着自动化生产能力的提高，现代工厂中出现需要组合机床的场合越来越多，组合机床是以通用部件为基础，配以工件特定外形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。应用组合机床加工大批量零件，快捷高效，生产效率高是机械加工的发展方向。它一般采用多轴，多刀，多工序，多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合系列化，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，在大批量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。本课题针对发动机壳体端面上3XM12孔钻削这一特定工序而设计的一台专用立式组合机床。本设计中，本人的设计的主要内容是：进行了机床总体布局设计；对机床的进给和传动部分进行了设计；结合实例，介绍了夹具设计方法；通过此设计，本机床完全能满足设计要求。在充分数据计算的基础上对标准通用零件做了仔细选择，并依据被加工零件的结构特点，加工部位的尺寸精度，表面粗糙度要求，结合实例，介绍了夹具设计方法，以及定位夹紧方式，工艺方法和加工过程中所采用的刀具，生产率，切削用量情况等设计了结构合理的多轴箱。关键词： 组合机床、多轴箱、工艺流程、钻削、夹具设计Abstract: With the improvement of automation production capacity, the modern factories in need of modular machine tool situation more and more, combination machine tools is based on common components, with a specific shape of workpiece and machining process design of the special parts and jigs, consisting of a special semi-automatic or automatic machine tools. Application of modular machine tool processing large quantities of spare parts, high efficiency, high production efficiency is the development direction of mechanical processing. It generally USES multiple spindle, knife, working procedure, polyhedral or transfer process at the same time, the production efficiency is higher than general machine tools several times or more. Because gm parts has standard combined seriation, can be flexibly configured according to need, to shorten design and manufacturing cycle. Combination machine tools, therefore, both the advantages of low cost and high efficiency, is widely used in the mass production, and can be used to form automatic production line.This topic for the engine shell on the end face 3 xm12 hole drilling this specific process and design of a dedicated vertical combination machine tools. In this design, I design the main contents are: the machines overall layout design; On the machine tool feeding and transmission part of the design; Combined with examples, this paper introduces the fixture design method; Through this design, the machine can completely meet the design requirements. In full data calculated on the basis of the careful selection of standard general parts, according to the structure characteristics of the processed parts, machining parts dimensional accuracy, surface roughness requirements, combined with the instance, fixture design method are introduced, and a positioning clamp, process method and tool adopted by the machining process, productivity, and cutting parameter conditions to design the reasonable structure of the spindle box.Keywords: combination machine tools, spindle box, technological process, drilling fixture design.目 录第一章 绪论- 4 -1.1组合机床概述- 4 -1.2 专用机床设计的目的、内容、要求- 4 -1.2.1毕业设计的目的- 4 -1.2.2 设计内容- 4 -1.2.3 设计要求- 5 -1.3 机床的设计步骤- 6 -1.3.1调查研究- 6 -1.3.2 拟定方案- 6 -1.5.3 工作图设计- 6 -第二章 组合机床的总体设计- 7 -2.1 组合机床方案的制定- 7 -2.1.1制定工艺方案- 7 -2.1.2 确定组合机床的配置形式和结构方案。- 7 -2.2 确定切削用量及选择刀具- 9 -2.2.1 确定工序间余量- 9 -2.2.2 选择切削用量- 9 -2.2.3 确定切削力、切削扭矩、切削功率- 9 -2.2.4 选择刀具结构- 10 -2.3 钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制- 10 -2.3.1 被加工零件工序图- 11 -2.3.2.加工示意图- 12 -2.3.3 机床联系尺寸图- 17 -2.3.4 生产率计算卡- 21 -2.4 多轴箱的设计- 23 -2.4.1 绘制多轴箱设计原始依据图- 23 -2.4.2 齿轮模数选择- 24 -2.4.3 多轴箱的传动设计- 24 -2.4.3.1确定多轴箱轮廓尺寸- 24 -2.4.4 绘制传动系统图及多轴箱展开图- 28 -2.4.5 传动零件的校核- 30 -2.5 液压系统- 34 -2.5.1 X轴液压动力的确定- 34 -2.5.2 拟定液压系统图- 35 -第三章 夹具设计- 37 -3.1夹具体的设计- 37 -3.2夹具的正视图- 37 -3.3夹具误差的分析与计算- 38 -3.4夹具操作的简要说明- 38 -结 论- 40 -参考文献- 41 -致谢- 41 -第一章 绪论1.1组合机床概述传统机床只能对一种零件进行单刀，单工位，单轴，单面加工，成产效率低且加工精度不稳定；组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，再配以少量专用部件而组成的专用机床，具有一般专用机床结构简单，生产率及自动化程度高，易保证加工精度的特点，又能适应工件的变化，具有一定的重新调整、重新组合的能力。组合机床可以对工件采用多刀、多面及多方位加工，特别适于在大批、大量生产中对一种或几种类似零件的一道或几道工序进行加工。组合机床可完成钻、扩、铰、镗孔、攻螺纹、车、铣、磨削以及滚压等工序。1.2 专用机床设计的目的、内容、要求1.2.1毕业设计的目的 本课题针对发动机壳体设计专用多孔钻机，有利于提高大批量生产的变速箱的生产效率，提高加工精度稳定性，节约社会资源。1.2.2 设计内容（1)零件分析仔细阅读所拿到的零件图纸，分析零件的结构特点及技术要求。A.选择定位基准的原则及应注意的问题 a选择定位基准应确定工件定位稳定。尽量采用已加工较大平面作为定位基准，这对于加工尤为重要。 b统一基准原则。即在各台机床上采取共同的定位基面来加工零件不同表面的孔或对同一表面上的孔完成不同的工序。这对工序多的箱体类尤为重要。B.确定夹压位置应注意的问题 a保证零件夹压后定位稳定。为使工件在加工过程中不产生振动移动，夹压力要足够，夹压点布置加压合力落在定位平面内。 b尽量减少避免零件夹压后得变形，消除其对加工精度的影响。(2)拟定零件工艺方案工艺分析是设计组合机床最重要的一步，必须认真分析被加工零件的工艺过程。深入现场全面了解被加工零件的结构特点，加工部位，夹紧方式，工艺方法和加工过程所用的刀具，切削用量及生产率等。 a 加工精度的要求 由于加工孔相对于中心的位置度要求比较高，因此采用单工位方法一次定位，可以减少定位误差。b 被加工零件大小形状特点，加工部位特点要求。 这些特点在很大的程度上决定采用立式机床。一般来说，孔中心线与定位基面垂直宜采用立式机床。故本加工工序采用立式机床。该组合机床是钻3X8.5，表面粗糙度为12.5，两孔之间同轴度为0.4，因此选用移动钻模板。本道工序的夹紧也非常方便，可以利用上一道工序的加工特点。孔定位，底面端定位，顶面夹紧，定位可靠，夹紧方便，装卸方便，工艺装备简单。(3)总体方案设计确定机床的配置形式及总体结构方案。(4)组合机床设计三图一卡设计确定被加工零件的工序图，零件加工示意图，绘制机床尺寸联系图，机床生产率计算卡。(5)主轴箱设计 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。绘制主轴箱草图，选择主轴结构形式及动力计算，设计主轴箱的传动系统。（6）动力选择 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。(7) 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。(8) 编写设计说明书1.2.3 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。1.3 机床的设计步骤1.3.1调查研究研究市场和用户对设计机床的要求，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。1.3.2 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。1.5.3 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。 第二章 组合机床的总体设计2.1 组合机床方案的制定2.1.1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。根据被加工被零件（发动机壳体）的零件图（图2-1），加工3个螺栓孔的工艺过程。(1) 加工孔的主要技术要求。加工3个M10螺纹底孔的孔。孔的位置度公差为0.4mm，与22孔同心。工件材料为HT250，硬度HB200要求生产纲领为（考虑废品及备品率）年产量5万件，单班制生产(2) 工艺分析加工该孔时，孔的位置度公差为0.4mm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。一次性加工螺纹底孔，孔径为8.5(3) 定位基准及夹紧点的选择加工时，以底面的两个工艺孔定位（一面双销）。并以顶面上的两点压紧。 （见工序图)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，因此在设计时就设计为液压夹紧。所以更好的提高效率！2.1.2 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。发动机端面左下角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0.4mm,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。为了加工出表面粗为Ra3.2um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。为此，机床通常采用尾置式齿轮动力装置，进给采用液压系统，人工夹紧。被加工零件图如图2-1所示。 图2-1(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。此离合器压盘的材料是HT250硬度HB170-240，孔的直径为8.5mm。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。孔的分布范围是三角形状，由于加工的孔只有3个，所以选择一次钻完，因而适合选择卧式多工位钻床。(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6万件，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：通过对壳体零件的结构特点、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，最终决定设计三轴头多工位同步钻床。2.2 确定切削用量及选择刀具2.2.1 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。8.5mm的孔在钻孔后扩孔，直径上工序间余量0.51mm。2.2.2 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）由于离合器压盘孔的加工精度、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=8.5mm,铸铁HB200-241、进给量f=0.15mm/r、切削速度v=18m/min.2.2.3 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 =HBmax(HBmaxHBmin) =241(241200) =227切削力：=26 =268.5 =1256N切削扭矩：=10 =10 =3314Nmm切削功率：= =2331415/(97403.1410) =01911kw切削总功率：P=30.1911=0.5733 式中：HB布氏硬度 F切削力（N） D钻头直径（mm） f每转进给量（mm/r） T切削扭矩(Nmm) V切削速度（m/min） P切削功率(kw)2.2.4 选择刀具结构离合器压盘的布氏硬度在HB200241，孔径D为8.5mm，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8.5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3050mm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。2.3钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制前面对三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。2.3.1 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。发动机壳体用钻孔组合机床的被加工零件工序图见图2-2所示。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。图22 被加工零件工序图附注：1.被加工零件名称； 2.材料及硬度：灰铸铁HT250 1-JB307-62 HB175255；（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。2.3.2.加工示意图 图23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23为箱盖上3孔卧式钻床加工示意图。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=8.5mm和刀具导向的线速度v=18m/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24所示： 图24 固定导向装置固定导向装置的标准尺寸如下表：表21 固定导向装置的标准尺dDD1D2Ll1mRd1d2l08.5152226 18281018M61610固定装置的配合如下表：表22 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F8）g6固定导向装置的布置如图25所示导向装置的布置如表23所示：表23 导向装置的参数(mm)尺寸项目l1l2l3与直径d的关系(23)d加工铸铁dd/3+(38)计算值3d=3025425.4/3+8=16.5图25 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14（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=17.52mm式中：d轴直径（mm） T轴所承受的转矩（Nmm）B系数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32/20，内孔长度为：l1 =77mm.（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26所示， 图26 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24所示：表24 可调接杆的尺寸d(h6)D1(h6)d2d3Ll1l2l3螺母厚度20Tr206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23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27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510mm之间选择，误差大时取大值，因此取=7mm，切出长度=1/3d+(38)=+8 9mm,所以=24+7+9=40mm.（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140mm，快退长度等于快速引进与工作工进之和，因此快进长度14040=100mm. 图27 工作进给长度2.3.3 机床联系尺寸图 图28 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28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1HY系列液压滑台。2）确定轴向进给力 滑台所需的进给力=31256=3768N 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3.8KN。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0.51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=nf=84.3mm/min。所以选择1HY32液压滑台，工作进给速度范围32650mm/min，快速速度10m/min。滑台型号主要性能台面宽度（mm）台面长度（mm）行程（mm）最大进给力（N）工进速度（m/s）快速移动速度（m/s) 1HY32 320 630 630 12500 20-650 104）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L140+20+40=200mm，取L250mm。综合上述条件，确定液压动力滑台型号1HY32A。（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30.19110.80.7166KW式中：多轴箱传动效率，加工黑色金属时0.80.9；有色金属时0.70.8，本系统加工HT250 JB307-62，取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Y100L4B5的1TD25IB型动力箱，动力箱输出轴至箱底面高度为124.5mm。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（）套主轴部件型号L(mm)电机转速输出转速Y100L-4B14307852.21TA32、1TA32M、1TZ321TG323252.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H5801060mm之间选取，本系统取装料高度为980mm。3. 支承部件的选择3.1中间底座的选择中间底座是其顶面安装夹具或输送部件，侧面与侧底座连接，并通过端面键或者是定位销定位。总之，中间底座的结构和尺寸需要根据工件的大小及形状以及组合机床的外轮廓安装在工作台上。综合上述根据零件及夹具设计以及查表选择中间底座。(注：当中间底座长度大于1250时，可以优先数系R10GB321-64中选用。)其尺寸参数如图2-7所示： 图2-73.2侧底座轮廓选择侧底座主要用于卧式组合机床，是其顶面安装滑台，侧面与中间底座连接，并通过端面键或者是定位销定位。中间底座的轮廓尺寸要满足X轴滑台在其上面联接安装的需要。因此，根据滑台的系列选择侧底座，为了满足所设计的上料高度，所以中间底座的高度定为560mm，综合多种因素的选择，选用侧底座1CC321. 侧底座的选择。其尺寸参数如图2-8所示： 图2-85、确定多轴箱轮廓尺寸本机床配置的多轴箱总厚度为325mm，宽度和高度按标准尺寸中选取。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: 长宽=BH=400X320mm。2.3.4 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。计算如下：切削时间： T切= L/vf+t停 = 226/47.8215/478 =1.151 min式中：T切机加工时间（min） L工进行程长度（mm） vf 刀具进给量（mm/min） t停死挡铁停留时间。一般为在动力部件进给停止状态下，刀具旋转515 r所需要时间。这里取1.5r 辅助时间 T辅 = +t移+t装 = 2.07min 式中：L3、L4 分别为动力部件快进、快退长度（mm） vfk 快速移动速度（mm/min） t移 工作台移动时间（min）,一般为0.050.13min,取0.1 min t装 装卸工件时间（min）一般为0.51.5min,取1.5min机床生产率 Q1 = 60/T单 = 60/（T切+T辅） =60/（0.404+2.07） =21.39 件/h机床负荷率按下式计算 = Q1/Q100% =0.83333333 式中： Q机床的理想生产率（件/h） A年生产纲领（件） tk年工作时间，单班制工作时间tk =2000h表25 生产率计算卡被加工零件 图号 毛胚种类 铸件 名称 发动机壳体 毛胚重量 材料 HT250 硬 度 200241HBS 工序名称 钻螺纹底孔 工序号 序号 工步 名称被加工的零件数/个加 工直 径（mm) 加工长度（mm）工作行程（mm）切削速度m/min每分钟转速(r/min)每转进给量(mm/r)每分钟进给量mm/r 工时/min机加工时间辅助时间共计1 装卸 工件0.752工件定位加紧 500.53 滑台 快进 10050000.024多轴箱 工 进 24 40 18 6600.15990.4045挡 铁停 留0.026 滑台 快退14050000.0287 卸下 工件500.0028 卸下 工件0.75备注装卸工件时间取决于操作者的熟练程度，本机床计算时取1.5min 单件总工时0.4042.072.474 机床实际生产率 24(件/h） 机床理想生产率 20(件/h) 负荷率 0.83333332.4 多轴箱的设计2.4.1 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29所示:如图29 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 26所示：表26 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/min）V(m/min)f(mm/r)Vf(mm/min)1、2、3、432/20115钻8.5655180.1545.6注：1被加工零件编号及名称：箱盖；材料：HT250 JB297-62；硬度: HB170-2412动力部件型号：1TD25I动力箱，电动机型号Y100L-4；功率P2.2kw。2.4.2 齿轮模数选择本组合机床主要用于钻孔，因此采用滚珠轴承主轴。齿轮模数m可按下式估算：m=(3032)=32=1.76 式中：m估算齿轮模数 P齿轮所传递率（kw） Z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，主轴上齿轮模数取m2=2。2.4.3 多轴箱的传动设计2.4.3.1确定多轴箱轮廓尺寸 标准通用多轴箱厚度是一定的、卧式325mm。因此，确定多轴箱，主要是确定多轴箱的宽度B和高度H及最低主轴高度h1。B=b+2 (2-8)H=h+ (2-9)式中 b工件在宽度方向相距最远的两孔的距离 b=72mm b1最边缘主轴中心至箱体壁距离 b170100mm 取b1=90mm h工件在高度方向相距最远的两孔距离 h=51.5mm h1最低轴高度B=252mmh1=120mmH=51.5+120+90=261.5mm查机械设计简明手册，P135表7-1选取多轴箱体规格尺寸400x320。 多轴箱的设计，是根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，把驱动轴与各个主轴连接起来，使各个主轴获得预定的转速和转向。（1）根据原始依据图（图29），画出驱动轴、主轴坐标位置。如下表：表27 驱动轴、主轴坐标值坐标销O1驱动轴O主轴1主轴2主轴3X0200121.5193.5193.5Y094.5129.5129.5181 （2）计算各主轴转速使各主轴转速的相对转速损失在5%以内。由公式：V= 知： （3）确定传动轴位置及齿轮齿数图210 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=30mm,有机械零件设计手册知，如图210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)30/3 =18.9 所以驱动轴齿数要大于等于19。为减小传动轴的种类，所有传动轴的直径取30mm.当m2=2，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（23.3/2+2+1.25）20/2 =19.8所以主轴齿数要大于等于20。2）传动轴4为主轴1，2，3 都各自在同一同心圆上。多轴箱的齿轮模数按驱动轴出轮估算m多轴箱输入出轮模数取m1=3，其余齿轮模数取m2=2。主轴1，2，3要求的转速一致且较高，所以采用升速传动。主轴1.2.3的齿数选取Z=25，传动轴4模数m=2齿轮采用z=24齿的齿轮。n1=n2=n3=660r/min，油泵n6=663r/min传动轴的转速为:n4=785r/min 由于前面选取了主轴直径为20，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785r/min，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1.21.2;二级为1.41.0。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=21。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24322127连续12、2.5、32、2.5、3、415、20、30、35、4025、30、35、40、50传动轴齿轮 24322、320输出轴齿轮 24318、22、28、32、363)齿轮的设计计算 齿顶圆直径 齿根圆直径 分度圆直径 （1） 轴0齿轮： z=21 m=3 d=63（2）轴1、2、3齿轮： z=25 m=2 d=50（3） 轴4齿轮：z=21 m=3 d=63 z=21 m=2 d=42 z=24 m=2 d=48 (4)轴5齿轮： z=32 m=2 d=64 z=27 m=2 d=54 (5)轴6齿轮： z=24 m=2 d=48 4)键的选定 根据机械零件设计手册287页键槽标准选取各个连接键。5)轴承的选择 20轴选取30206圆锥滚子轴承 以上轴承均满足要求。2.4.4 绘制传动系统图及多轴箱展开图2.4.4.1.绘制传动系统图传动系统图是表示传动关系是示意图，即用以确定的传动轴将驱动轴和各主轴连接起来，绘制在多轴箱轮廓内的传动示意图，如图211所示 图211 箱盖钻孔多轴箱传动系统图2.4.4.2 卧式多轴箱展开图多轴箱展开图 各个主轴和转动轴及轴上的零件大多数是通用化的，且是有规则排放的。一般采用简化的展开图并与装配表相结合，表明多轴箱各轴组件的装配结构以及零件的形状和安装的相对位置。图中多轴箱箱体内排放第一排24mm宽的齿轮，离箱体前壁4.5mm，离箱体后壁9.5mm，传动轴齿轮和驱动轴齿轮油泵为第二排、第三排、第四排。在图中标出齿轮的齿数、模数、变位系数，以校核驱动轴是否正确。另外，应检查同排的非啮合齿轮是否齿顶干涉；还画出主轴直径和轴套直径，以避免齿轮和相邻的主轴轴套相碰。详细见2-12卧式多轴箱展开图 图2-12 卧式多轴箱的展开图2.4.5 传动零件的校核（1）验算传动轴的直径校核传动轴以承受的总扭矩最大传动轴4，由它驱动的有主轴1、2、3和液压泵轴5。主轴扭矩：T1=T4=3274.45Nmm液压泵轴的扭矩：查得R12-1A液压泵的最高压力为0.3MPa、排量为5.88ml/r。假设在理想无泄漏状态，即：Pq=T式中：P液压泵的压力N/