发动机缸体双面卧式组合钻床总体设计及右主轴箱设计毕业设计说明书

毕业设计说明书毕业生姓名： 专业：机械设计制造及自动化学号：090511020指导教师 所属系（部）：机电系 二一三年六月III毕业设计评阅书题目：发动机缸体双面卧式组合钻床总体设计及右主轴箱设计机电系机械设计制造及其自动化专业 姓名 设计时间：2013年4月1日2013年6月10日 评阅意见：成绩： 指导教师：（签字） 职务：201 年月日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 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） 201 年月日 前 言制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，其发展水平标志着一个国家或地区的经济实力，科技水平，生活水平和国防实力。国际市场的竞争归根结底是个制造生产能力的竞争，机械制造业是制造业的核心。 随着科技和生活水平的不断提高，机械制造业生产模式发生了巨大的演变。从20世纪20年代的不计成本发展，到20世纪50年代一福特为代表的“规模效益”，再到20世纪70年代丰田为代表的“精益生产”模式，80年代以后靠制造技术的改进和管理方法的创新，以单项的先进制造技术来缩短生产周期，提高产品质量，降低产品成本和改善服务质量，90年代至今许多新的生产模式产生，并加以应用，而且还将继续发展。 我国机械制造装备水平还比较落后，基本上属于国外50年代“传统产业”的范畴，我国机械制造装备产业仅仅是整个制造业的缩影，而机械制造装备产业的萎靡不振又严重影响了机械制造业乃至整个制造业的振兴。故振兴我国机械制造装备产业，提高我国机械制造装备产品的技术水平和市场竞争力是当前国内企业改革，改组，改造的当务之急。 汽车工业是一个国家制造业的集中代表，随着这几年我过经济的强劲发展，汽车工业蓬勃发展，汽车工业成为我国经济发展的发动机，所以人们讨论现代汽车发展的同时，对已有的发动机或装备进行改造设计，以满足人们的各种需求。目 录摘 要1Abstract2第一章 组合机床设计概述3第一节 组合机床及其特点3第二节 组合机床工艺范围及加工精度4一、组合机床的工艺范围4二、组合机床的加工精度4第三节 采用组合机床的经济分析5第四节 组合机床的发展趋势6一、提高通用部件的水平6二、发展适应中、小批生产的组合机床6三、采用新刀具7四、发展自动监测技术7五、扩大工艺范围7第二章 组合机床总体设计8第一节组合机床的方案设计8一、拟定方案阶段8二、技术设计阶段8三、工作设计阶段8第二节 零件分析8一、 气缸体的功用和结构特点8二、 基准的选择9三、 加工阶段的划分10第三节 发动机气缸体加工工艺过程10第三章 绘制“三图一卡”13第一节 加工工序图13一、被加工零件工序图的作用和要求13二、被加工零件工序图的内容13三、编制被加工零件工序图的注意事项13第二节 加工示意图14一、被加工零件示意图的作用14二、被加工零件示意图的内容14三、选择刀具、工具及导向装置14四、确定动力部件的工作循环及工作行程17五、其它应注意的问题17六、加工示意图简图17第三节 机床联系尺寸图18一、被加工零件联系尺寸图的作用18二、被加工零件联系尺寸图的内容18三、动力部件的选择18四、组合机床其它尺寸的确定19五、机床联系尺寸图简图21第四章 多轴箱右主轴箱设计22第一节 多轴箱的基本结构22第二节 通用多轴箱设计22第三节 多轴箱的传动设计方案33第四节 绘制多轴箱总图及零件图37结 论39外文资料40致 谢55参考文献:5654太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书摘 要本次设计的题目是“发动机缸体双面卧式钻床总体设计及右主轴箱设计”。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AbstractThe graduate project is entitled cutting parameter Engine cylinder block double-sided horizontal drilling machine overall design and the headstock design. As modular machine tool can carry out multitool bit processing and its procedure is highly centralized ,it can save a lot of auxiliary time and processing time . Modular machine tools are used more and more In the automatic production. According to the requirements of this design, we should analysis the characteristics of the processing parts and come these processes together Reasonably at first. Secondly, we can do the whole design by steps, decide process scheme and cutting parameter, and design the three picture.Finally, we can design the spindle box and check the gear and the shaft.Keywords: Modular machine tool; Spindle box; Spindle第一章 组合机床设计概述第一节 组合机床及其特点 组合机床使用系列化、标准化的通用部件和少量的专用部件组成的多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的高效专用机床，其生产率比通用机床高几倍至几十倍，可进行钻、镗、铰、攻丝、车削、铣削等切削加工。组合机床的通用部件和标准件约占70-80%,这些部件是系列化的,可以进行成批生产.其余20-30%的专用部件是由被加工零件的形状,轮廓尺寸,工艺和工序来决定,如夹具,主轴箱,刀具和工具等. 在批量生产中为了提高生产率，必须要缩短加工时间和辅助时间，而且尽可能使辅助时间和加工时间重合，使每个工位装夹多个工件同时进行多刀加工，实行工序高度集中，因而广泛采用组合机床。 一般的组合机床主要有六部分通用部件及两部分专用部件组成。以复合立式三面钻孔组合机床，它由侧底座、立柱底座、立柱、动力箱、滑台及中间底座等通用部件及多轴箱、夹具等专用部件组成。组合机床的专用部件往往也是由大量的通用零件和标准件组成。 组合机床按主轴箱和动力箱的安置方式不同可分为以下几种型式：1、卧式组合机床（动力箱水平安装）。2、立式组合机床（动力箱垂直安装）。3、侧斜式组合机床（动力箱倾斜安装）。4、复合式组合机床（动力箱具有上述两种以上的安装状态）。 在以上四种配置型式的组合机床中，如果每一种之中再安置一个或几个动力部件时，还可以组成双面或多面组合钻床。 由组合机床组成可以明显地了解其特点，与通用机床及其它的专用机床比较，具有如下特点：1、要用于加工箱体类零件和杂件的平面和孔。2、生产率高。因为工序集中，可多面、多轴、多刀同时自动加工。3、加工精度稳定。因为工序固定，可选用成熟的通用部件、精密夹具合作的工作循环来保证加工精度的一致性。4、研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本低。因为通用化、系列化、标准化程度高，而且通用部件可组织批量生产。5、自动化程度高，劳动强度低。6、配置灵活。因为结构模块化、组合化、可按工件或工序要求，用大量通用部件和少量专用部件灵活组成各种类型的组合机床及自动线。机床易于改装，产品或工艺变化时，通用部件一般还可以重复利用。第二节 组合机床工艺范围及加工精度一、组合机床的工艺范围目前，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、锪（刮）平面、车端面；孔加工包括钻、扩、铰、镗孔以及倒角、切槽、攻螺纹、锪沉孔、滚压孔等。随着综合自动化的发展，其工艺范围正扩大到车外圆、行星铣削、拉削、推削、磨削、珩磨及抛光、冲压等工序。此外，还可以完成焊接、热处理、自动装配和建材、清洗和零件分类及打印等非切削工作。组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器仪表、军工、缝纫机和自行车等工业领域的大批、大量生产中已获得广泛应用，一些中小批量生产的企业，如机床、机车、工程机械扽制造业中也亦推广应用。组合机床最适宜加工各种大中型箱体类零件，如气缸盖、气缸体、变速箱体、电机座及仪表壳等零件，也可以用来完成轴套类、轮盘类、叉架类和盖板类零件的部分或全部工序的加工。二、组合机床的加工精度组合机床的加工精度简述如下：、孔加工孔的尺寸精度采用铰孔或精镗孔时，孔的精度可达H6级，表明粗糙度为，孔的圆度在孔径尺寸公差一半范围内。加工有色金属时，采用精密夹具，经过34次加工，精度可以稳定地达H6级，表面粗糙度可达。孔的同轴度当从两面多轴加工时，孔的同轴度一般为.当从一面进行精镗孔，并且采用固定式夹具，镗刀杆两端都有精密导向装置，夹具在精度良好的条件下，在长度内，被加工零件几个孔的同轴度可保证在以内。当分别从两面对同一轴线上的孔进行单轴加工时，在有中间精密导向装置条件下，其同轴度亦可保证在。孔的平行度在组合机床上加工，孔与孔相互之间的平行度以及孔对加工基面的平行度，在长度内可达。孔的位置精度孔的位置精度与夹具、机床的型式和精度有很大的关系。在固定式夹具的机床上镗孔，孔间距离和孔的轴线与定位基面的位置精度可稳定地达到。在多工位机床上，由于回转工作台会回转鼓轮存在定位误差，则加工精度不高。如果在同一工位上，若有悬挂式活动钻模板，对孔进行精加工时，其位置精度可达到。、平面加工在组合机床及其自动线上常用铣削、刮削、车削（端面）和拉削等方法加工平面。一般采用铣削头、滑台和滑座等通用部件，根据被加工工件的工艺要求组成单面、双面以及立式、回转台式等多种型式的组合铣床。当加工大型的箱体类工件时，一般采用铣削头固定、工件安装在工作台上移动的布局型式。这样的机床结构较简单，刚性较好，加工精度较高。在加工中小型工件时，通常将铣削头组成鼓轮式组合铣床或立式连续回转台式组合铣床，这类机床生产效率高，加工精度较低。在组合机床上加工平面的平直度可以达到在1000毫米长度内偏差0.020.05毫米，表面粗糙度微米。对定位基面的平行度可以保证在0.05毫米以内，到定位基面的距离（一般在500毫米以内）尺寸公差可以保证在0.05毫米以内。、止口加工多轴加工，采用动力滑台在死挡铁上停留的方法，其加工精度能达到0.150.25毫米；单轴加工，采用特殊结构，加工到终点使挡块顶在被加工工件的表面，一般精度可以达到0.080.10毫米。条件良好时，精度可以保证在0.020.045毫米以内。第三节 采用组合机床的经济分析 组合机床是一种高效率专用机床，有特定的使用条件，不是在任何情况下都能收到良好的经济效益。在确定设计组合机床前，应该进行具体的技术经济分析。 根据设计任务，要在发动机缸体上双面钻孔，孔的种类较多，总数也较多。若采用普通机床加工需反复进行，加工耗时较多，且不容易保证孔与孔间的位置精度。根据零件的形状及加工要求选取采用卧式双面组合钻床，同时进行双面多孔加工。这样可以保证孔与孔之间的位置精度，且加工所需的时间大大缩短。除此之外采用组合机床对工人的要求很低，节约了劳动成本。综上所述，对于在发动机缸体上双面钻孔采用组合机床，可以取得良好的经济性。第四节 组合机床的发展趋势一、提高通用部件的水平衡量通用部件技术水平的主要标准是：品种规格齐全，动、静态性能参数先进，工艺性好，精度高和精度保持性好。机械驱动的动力部件具有性能稳定，工作可靠等优点。目前，机械驱动的动力部件应用了交流变频调速电机和直流伺服电机等，使机械驱动的动力部件增添了新的竞争力。动力部件采用镶钢导轨（硬度可达HEC5860）、滚珠丝杠、静压导轨、静压轴承、迟形皮带等较新的结构。支承部件采用焊接结构等。由于提高了部件的精度和动、静态性能，因而使被加工的工件精度明显提高，表面粗糙度减小。二、发展适应中、小批生产的组合机床在机械制造工业中，中小批量生产约占80%。在某些中批量生产的企业中，如机床、阀门行业中、其关键工序采用组合机床。其中机床厂用组合机床加工主轴变速箱孔系，产品质量稳定，生产效率高，技术经济效果显著。发展具有可调、快调、装配灵活、适应多品种加工特点的组合机床十分迫切。转塔主轴箱式组合机床，可换主轴箱式组合机床以及自动换刀式数控组合机床可用于中、小批生产，但这类机床结构复杂，成本较高。带转塔式主轴箱的组合机床，由于转塔不能制造的太大，安装的主轴箱数量有限，因此只适应工序不多，形状不太复杂的零件加工。三、采用新刀具近年来出现了多种新刀具，如具有镀层的硬质合金刀片、立方氮化硼刀具、金刚石刀具、各种可转位的密赤铣刀，喷吸钻头，镶有可转位刀片的“短钻头”等。一般情况下，采用先进刀具的工时为原工时的。由于提高了刀具的耐用度，大大缩短了多刀组合机床停机换刀时间，提高了组合机床的经济效益。四、发展自动监测技术组合机床的自动检测通常作为一个工位出现。自动检测包括对毛坯尺寸和工件硬度的检查、钻孔深度、刀具折断、精加工尺寸和几何形状的检查等。检查方法分为主动检查与被动检查。主动检查是将不合格的工件剔出，使之不往下个工位输送。被动检查则是发现不合格的工件时发现停机信号。目前主动检查应用的日趋广泛。由于电子元件迅速发展，集成控制器、微机处理的应用，使自动检测技术更加可靠。自动检测工位要进行数据处理，统计计算以及打印出有关数据或作为数字显示。自动监测技术的发展可以把被加工零件的实际尺寸控制在比规定公差更小的范围之内。还可以把加工后的工件按公差进行分组，以便按分组的公差带装配。实际表明，采用分组装配法提高产品的精度要比用单纯提高设备精度更为经济。五、扩大工艺范围 组合机床出完成切削加工等工序外，还在逐步设计制造用于焊接、热处理、自动装配、自动打印、性能试验以及清洗和包装等用途的组合机床。第二章 组合机床总体设计 组合机床是用已经系列化，标准化的通用部件和少量专用部件组成的多轴，多刀，多工序，多面或多工位同时加工的高效专用机床。在批量生产正为了提高生产率，缩短加工时间和辅助时间，而且尽可能使辅助时间和加工时间重合，使每个工位装夹多个工件，同时进行多刀加工，实行工序高度集中，必须广泛采用组合机床。 设计组合机床首先要分析零件，制定工艺规程，根据所加工的工序绘制“三图一卡”设计出本工序加工的多轴箱。以下是本次毕业设计组合机床的全过程。第一节 组合机床的方案设计组合机床是针对被加工零件的特点及工艺要求，按高度集中工序的原则设计的一种高效率的专用机床。设计组合机床前，首先应根据组合机床完成工艺的一些现状及组合机床各种工艺方案能达到的加工精度、表面粗糙度及技术要求，解决零件是否可以利用组合机床加工以及采用组合机床价格是否合理的问题。一、拟定方案阶段拟定方案阶段包括制定工艺方案，确定机床的配置型式机结构方案，最后在此基础上进行图纸的设计。二、技术设计阶段根据已确定的工艺和结构方案，按照加工示意图和机床联系尺寸图展开部件设计，绘制夹具、主轴箱等的装配图。三、工作设计阶段绘制有关图纸，编制机床说明书。详细过程见下列步骤和所绘图纸。第二节 零件分析一、 气缸体的功用和结构特点缸体是发动机上的主要基础零件，结构复杂，加工精度要求高，加工工艺路线长。一般发动机的汽缸体与曲轴箱合为一体，又称为机体，它由缸体，曲轴箱，机座，主轴轴承盖等零件组成。 气缸体的功用是：1、支撑发动机上的运动件，并保证活塞，连杆，曲轴等各运动运动部件的准确位置2、缸体上加工的出气盖，水道，油道，以保证发动机换气，冷却和润滑的需要。3、提供使发动机形成完整动力装置所必须的各种辅助设施的安装基准面。由此可见，以满足发动机的功能要求，就必须使其个表面之间有非常准确的相互位置精度和运动关系。本次加工的缸体由特种合金铸铁铸造成，硬度210HB。二、 基准的选择1、粗基准的选择 根据粗基准选择原则，要保证主要加工表面的余量均匀及保证将来运动件（连杆，曲轴等）与气缸体各表面之间具有必要的间隙，。气缸体的主要加工表面有：主轴轴承座孔，缸套孔，凸轮轴轴承孔等，要保证它们的加工余量均匀，就应该选取主轴轴承座孔和气缸孔组为气缸体加工的粗基准。汽缸体上铸件，有铸造误差，表面粗糙不平，如果直接用所选的粗基准定位加工大平面（即后续工序的定位精基准），即产生的切削力大，所需夹紧力也大，易使工件变形。同时粗基准表面粗糙不平，也易使工件在加工中松动。所以在加工中采用面积较小距离较远的几个凸台作为过渡基准，即首先以粗基准定位加工出过度基准然后用过渡基准加工出精基准来。2、精基准的选择 同其他箱体零件一致，气缸体加工中一般都选用底面及其上的两个工艺孔作为精基准。这样做的优点是：1）底面面积大，工件安装可靠，平稳，能简单可靠的约束工件的六个自由度2）后续工序基本上均以一面两孔定位，符合基准统一原则，减少了由于基准转换带来的加工误差。能保证各表面间的相互位置精度，例如，缸套筒与底面的垂直度，主轴中心孔中心线与凸轮轴之间的平行度。3）由于基准统一，可以简化夹具的设计和制造周期，使用维修方便，成本降低，减少了工件的翻转次数，减轻了工人的劳动强度，易实现自动线加工。4）加工主轴支撑座孔和凸轮轴轴承时，便于在夹具上设置镗杆的支撑导套，可以保证加工质量和切削用量三、 加工阶段的划分1基准加工 在前面几道工序中把基准加工出来，即“基准先行”。2平面加工 按照先面后孔的原则将各平面加工出来。3主要孔的粗加工 将主要孔的粗加工安排在各面加工完成后进行。可以尽早暴露工件上的缺陷：粗加工中切去大部分余量后，内应力重新分布，使工件有较长时间充分变形，使精加工能得到比较稳定的加工精度。粗加工中切削力大，所需夹紧力也大，将粗加工放在前面，精粗加工分开，可以减少夹紧变形对精加工的影响。 次要工序加工：例如螺纹孔，油孔，倒角等，在各阶段中穿插进行。4主要孔的精加工 包括半精镗，精镗缸套孔和主轴轴承座孔；轴承盖装配后，进行半精镗，精镗及研磨主轴轴承座孔给予只有相互位置精度要求的加工表面。这些是气缸体加工的关键程序。把主要孔的精加工作为最后的加工阶段，除上述原因之外，还可以防止这些表面加工过程中遭到破坏。第二节 发动机气缸体加工工艺过程 表2-1 发动机气缸体加工工艺过程工序号工序名称：内容及要求定位方式设备5铣后侧面各凸台面以主轴轴承座孔和气缸孔为粗基准铣床10粗铣顶面和底面以后侧面和主轴轴承座孔为定位基准铣床15精铣顶面和底面以后侧面和主轴轴承座孔为定位基准铣床20在底面钻、铰定位孔以顶面和汽缸孔为定位基准钻床25粗、精铣左右两端面一面两销定位(底面和两个定位孔)铣床30粗镗主轴孔一面两销定位镗床35粗镗缸孔一面两销定位镗床40铣前侧面凸台一面两销定位铣床45铣主轴轴承座端面和轴瓦固定槽一面两销定位铣床50扩、铰两侧面铸造工艺孔一面两销定位双面组合机床55钻、铰顶面工艺孔一面两销定位钻床60钻顶面和左右两端面的孔一面两销定位钻床65钻、铰顶面工艺孔一面两销定位钻床70钻顶面和左右两端面的孔一面两销定位钻床75钻前后侧面的孔一面两销定位双面组合钻床80攻顶面和左右端面的螺纹孔一面两销定位专用三面攻丝机85攻前后两侧面的螺纹孔一面两销定位攻丝机90钻前侧面的油标尺孔一面两销定位钻床95铣主轴轴承座的分开面一面两销定位（顶面和两个定位孔）铣床100钻两端面的水平油道,在底面钻孔与油道孔相通一面两销定位钻床105钻底面10-6一面两销定位组合钻床110钻底面固定曲轴轴承座的八个螺栓孔一面两销定位钻床115钻润滑支油道孔一面两销定位钻床120钻四个曲轴轴承座的斜油孔一面两销定位专用机床125攻底面的螺纹孔一面两销定位攻丝机130攻固定曲轴轴承盖的八个螺栓孔一面两销定位攻丝机135精镗三个缸孔一面两销定位镗床140吹净零件在辊道上145去毛刺,消除切削应力,倒角,准备移交检验在辊道上150检验155合盖后半精镗四个曲轴轴承孔一面两销定位（底面和两个定位孔）镗床160精镗四个曲轴轴承孔一面两销定位镗床165磨三个汽缸孔一面两销定位磨机170清洗并吹净零件清洗机175清洗所有油道孔180移交前检验准备在辊道上185检验190清洗并吹净缸体合并第三章 绘制“三图一卡”绘制组合机床”三图一卡”,就是针对具体零件,在选定的工艺和结构法案的基础上,进行组合机床总体法案图样文件设计。内容包括:绘制被加工零件工序图,加工示意图,机床联系尺寸图和编制生产率计算卡”。本次设计工序是第110道工序钻底面固定曲轴轴承座的八个螺栓孔。第一节 加工工序图一、被加工零件工序图的作用和要求：被加工零件工序图是根据制定的工序方案,表示所设计的组合机床上完成的工序内容,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,除了设计研制合同外,它是组合机床设计的具体依据,也是制造,使用,调速和检验机床精度的重要文件。二、被加工零件工序图的内容：1、被加工零件的形状和主要轮廓尺寸及本工作设计有关部位结构形状和尺寸。2、本工序所选用的定位基准,夹紧部位及夹紧方向。3、本工序加工表面的尺寸,精度,表面粗糙度,形位公差等级,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。三、编制被加工零件工序图的注意事项:1、本机床加工部分的位置尺寸由定位基面标起，尤其在本机床加工，所选用的定位基面与设计基面不一致时，还必须对各孔要求的位置精度进行分析和换算，即把不对称公差的尺寸换算成对称公差尺寸。以便在进行夹具镗模孔设计和主轴箱设计时，确定镗模孔尺寸及主轴位置尺寸，并把各孔位置尺寸改为从定位基面标注。2、对孔的加工余量要认真分析，在镗阶梯孔时，其大直径孔的单边余量应小于相邻两孔半径之差，以便镗刀能通过。在加工毛坯孔时，不仅要弄清楚加工余量，还需要注意孔的铸造偏心及铸造毛刺大小，以便设计相应尺寸的镗杆，保证加工能正常进行。3、对精镗机床必须注明是否允许有刀痕，以及允许退刀痕的形状。为了使被加工零件工序图清晰明了，能突出本机床加工内容，绘制时对本机床加工部件用粗实线表示，其尺寸打上方框，其余部位用细实线表示，定位基面符号用表示，夹压位置符号用表示。第二节 加工示意图一、被加工零件示意图的作用：加工示意图是在工艺方案和机床总方案初步确定的基础上绘制的。是表达工艺方案、具体的机床工艺方案图。它是设计刀具夹具多轴箱和液压、电气系统以及选择动力部件。绘制机床总配合尺寸图的主要依据，是对机床总体布局和性能的原始要求，也是调整机床刀具所必须的重要技术文件。二、被加工零件示意图的内容：1、机床的加工方法、切削用量、工作循环和工作行程、工件、刀具及导向、托架及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸、主轴结构类型、尺寸及外伸长度。2、刀具类型、数量和结构尺寸、直径和长度、接杆、浮动卡头、导向装置、攻螺纹靠模装置等结构尺寸。3、刀具、导向套间的配合,刀具、接杆主轴之间的连接方式及配合尺寸等。三、选择刀具、工具及导向装置（一）选择刀具 由加工工序图可知：该工序为钻8个8.8的盲孔。工件材料为：特种合金铸铁，硬度210HB。精度为10m。所选刀具为高速钢钻头。表3-1钻孔推荐切削用量加工加工直径d(mm)切削速度v（m/min）进给量f(mm/r)材料铸 铁200241HBS1610180.050.16120.10.1812220.180.252250 0.250.4切削孔的直径为8.8mm，孔深为28mm,深径比小于3d，所以深径比可以不用虑8。由组合机床设计参考图册中高速钢钻铸铁时求T、M、P、N的计算图表3-2 T、M、P、N的计算图S（mm/r）T(N/m)P(kg)D(8.8)0.151.587D1(20)M(min)N(kW)V(10)0.088V(11)0.1V(12)180000.11V(13)140000.12V(14)95000.125V(15)72110.136V(16)40000.45根据各个切削用量之间的关系，可以计算出各个主轴的转速范围，其公式 其中：v为切削速度 (mm/min) d为所钻孔的直径 （mm）所以： n =10000/(3.14*8.8) 18000/(3.14*8.8)=361.899651.419综上所述，整理表格有表表3-3 切削参数范围8.8切削速度v(m/min)1018进给量f (mm/r)0.100.18转速n (r/min)362651工作台进给速M=nf, 8.8其进给速度的范围为：M=(362*0.10) (651*0.18)=36.2117.18mm/min考虑到最终的设计有5%的误差，故取的转速为n=400,f=0.15;计算其工作台进给速度为M=nf=400*0,15=60mm/min由公式 有 则：综上所述，整理表得下表表3-4 钻孔切削参数8.8切削速度v(m/min)11进给量f (mm/r)0.15转速n (r/min)400 (二)加工示意图绘制过程:找出其中最深的孔，以其加工终了位置开始，依次画出刀具、导向、接杆和主轴。确定各部轴向联系尺寸，最后确定主轴箱端面的位置。 1、导向套离工件端面距离一般按加工孔径的（1-1.5）倍取值。所以取9-13mm 2、导向件取可换式，查资料金属机械加工工艺人员手册取33mm。 3、从以上确定的值基础上，选取钻头的标准长度 4、根据主轴的传动扭矩确定主轴的内外径及悬长度。 d取20mm验证轴径 所加工孔的内外径分别为16和25悬伸长度为85mm.5、 根据选择的钻头柄部的莫氏锥号和主轴前端孔内径选择合适的接杆。以下为选择的各部件： 图3-1 主轴 图3-2 刀具图3-3 接杆四、确定动力部件的工作循环及工作行程动力工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，又返回到原位的动作过程。一般包括快速引进、工件进给和快速退回等动作。快速引进是指动力部件把刀具送到工件进给位置。工作进给是指动力部件把刀具送到加工完成位置，长度等于加工部位长度与刀具切入长度之和。 五、其它应注意的问题1、加工示意图上应有足够的联系尺寸，并标注恰当，如主轴端部尺寸、刀具结构尺寸、导向尺寸、工件至夹具的尺寸，工件本身以及加工部件的尺寸等。2、应有足够的说明，如被加工零件的图号、材料、硬度、加工余量、工件是否有让刀运动，以及是否采用冷却。3、加工部位的示意图，需要将工件各面的形状和加工孔的位置用缩小比例画出，并标注孔号。4、相邻两孔中心距小的主轴，须在展开图上按照比例画出，以便检查主轴、接杆、导向及浮动头是否相碰。5、加工示意图是按照加工终了状态绘制。六、加工示意图简图图3-4 加工示意图第三节 机床联系尺寸图一、被加工零件联系尺寸图的作用:1、机床联系尺寸图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据。2、按初步选定的主要通用部件以及确定的主用部件的总体结构而绘制的。3、可用来表示机床的配置型式、主要构成及各部件安装位置、相互联系运动关系能否满足加工要求和通用部件选择是否合适。4、它为多轴箱、夹具等专用部件设计提供重要依据，它可以看成是机床总体外观简图。二、被加工零件联系尺寸图的内容：1、表明机床的配置型式与总布局。已适当数量的视图，用同一比例画出主要部件的外廓形状和相关位置，表明机床基本型式及操作位置等。2、完整齐全的反应各部件间的主要装配关系和联系尺寸，专用部件的主要联系尺寸、运动部件的机械极限位置几、及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和电动机的型号、功率及转速，并标出机床分组编号及组件名称，全部组件包括机床全部通用及专用零部件。4、标明机床验收标准及安装规程。三、动力部件的选择动力部件的选择主要是确定动力箱和动力滑台。 由加工示意图得： D=8.8mm 轴向力 f=87kg 切削功率 N=0.124kW 最大进给量 F= 8f=700kg总切削功率 P=8N=1.0kW 多轴箱的功率 由组合机床设计简明手册得： 左右多轴箱选1TD25-A型动力箱 驱动轴转速，n=520r/min; 电动机选Y100L-6型，功率为1.5kW; 选1HY25-型滑台，最大行程400mm，滑台台面长度为L=500mm，滑台台面宽度为B=250mm；快速进给速度为10m/min；由表5-5选滑台附件，二级进给及压力继电器装置为1HY25-F51,导轨防护装置为1HY25-F81,分级进给装置为1HY32-F91，立柱为1CL25M，立柱侧底座为1CD252M,滑台侧底座为1CC252M四、组合机床其它尺寸的确定（一）确定机床装料高度H装料高度一般是指工件安装基面至地面的垂直距离。据国家标准，装料高度取H=895mm(二)确定中间底座尺寸中间底座的轮廓尺寸，在长宽方向应满足夹具的安装需要。这里选500800560JB1529-79(三)确定多轴箱轮廓尺寸标准通用钻镗类多轴箱的厚度是一定的。卧式为325mm，因此确定多轴箱尺寸，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+2b1 H=h+h1+b1其中 b工件在宽度方向相距最远的两孔距离，此图中为76mm b1最边缘主轴中心至箱体外壁距离（为保证多轴箱内有足够空间安排齿轮，这里取100mm） h工件在高度方向相距最远的两孔距离，此图为224mm h1最低主轴高度 多轴箱最低主轴高度h1必须考虑工件最低孔位置h2，机床装料高度H、滑台总高h3、底座高度h4等尺寸确定 h2=40mm H=865mm h3=250mm h4=560mmh1、H、B的计算如下： h1=h2+H-(0.5+h3+h4) =40+865-(0.5+250+560) =124.5mm滑台与底座之间有h5=5mm的调整垫故h1=h2+H-(0.5+h3+h4+h5) =40+865-(0.5+250+560+5) =119.5mm H=h1+h+b1 =119.5+40+100 =259.5mm B=b+2b1 =80+2100 =280mm按通用多轴箱箱体系列尺寸标准，选定多轴箱轮廓尺寸BH=276mm400mm。(四)绘制机床联系尺寸总图 其中长、宽方向的尺寸链要封闭长度方向从工件中心到夹具、多轴箱、滑台、再由滑台返回到滑台前端、侧底座、中间底座、工件中心 封闭：230+113+1217=1194+48+318高度方向从中心底座、夹具底座、支承块、最低主轴高度到主轴箱、滑台、调整垫、侧底座封闭：560+275+60+40=120+250+5+560五、机床联系尺寸图简图: 图3-5 机床联系尺寸图第四章 多轴箱右主轴箱设计第一节 多轴箱的基本结构多轴箱是组合机床的重要专用部件。他是根据加工示意图所确定的工件加工孔数和位置、切削用量和主轴类型设计的传动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。 多轴箱一般具有多根主轴同时对一系列孔进行加工。但也有单独的，用于镗孔居多。多轴箱按结构特点分为通用（即标准）多轴箱和专用多轴箱两大类。前者结构典型，能利用通用的箱体和传动件；后者结构特殊，往往需要加强主轴系统刚性，而使主轴及某些传动件必须专门设计，故专用多轴箱通常指“刚性主轴箱”，即采用不需刀具导向装置的刚性主轴和用精密滑台导轨来保证被加工孔的位置精度。通用多轴箱则采用标准主轴，借助导向套引导刀具来保证被加工孔的位置精度。多轴箱的通用箱体材料为HT200，前、后、侧盖等材料为HT150。多轴箱体基本尺寸系列标准（GB3668.183）规定，9种名义尺寸用相应滑台的滑鞍宽度表示，多轴箱体宽度和高度是根据配套滑台的规定按规定的系列尺寸选择。多轴箱后盖与动力箱法兰尺寸可查表，其结合面上联结螺孔、定位销孔及其位置与动力箱联系尺寸相适应。多轴箱的标准厚度为180mm；用于卧式多轴箱的前盖厚度为55mm，用于立式的因兼作油池用，故加厚到70mm；基型后盖的厚度为90mm，变型后盖厚度为50mm、100mm、125mm三种，应根据多轴箱传动系统安排和动力部件与多轴箱的连接情况合理选用。如只有电机轴安排排或排齿轮，可选用厚度为50mm或100mm的后盖，此时，后盖窗口应按齿轮外廓加以扩大。第二节 通用多轴箱设计目前，多轴设计有一般设计法和电子计算机辅助设计法两种。计算机设计多轴箱，由人工输入原始数据，按事先编制的程序，通过人机交互方式，可迅速、准确地设计传动系统，绘制多轴箱总图、零件图和箱体补充加工图，打印出轴孔坐标及组件明细表。一般设计法的顺序是：绘制多轴箱设计原始依据图；确定主轴结构、轴径及齿轮模数；拟订传动系统；计算主轴、传动轴（也可用计算机计算和验算箱体轴孔的坐标尺寸），绘制坐标检查图；绘制多轴箱总图，零件图及编制组件明细表。具体内容和方法简述如下。一、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。其主要内容及注意事项如下：1、 根据机床联系尺寸图，绘制多轴箱外形图，并标注轮廓尺寸及动力箱驱动轴的相对位置尺寸。2、 根据机床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、主轴与驱动轴的相关位置尺寸。在绘制主轴位置时，要特别注意：主轴和被加工零件在机床上是面对面安放的，因此，多轴箱主视图上的水平方向尺寸与零件工序图上的水平方向尺寸正好相反；其次，多轴箱上的坐标尺寸基准和零件工序图上的基准经常不重合，应根据多轴箱与加工零件的相对位置找出统一基准，并标出其相对位置关系尺寸，然后根据零件工序图各孔位置尺寸，算出多轴箱上各主轴坐标植。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（面对主轴看）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。 表4-1 主轴外伸尺寸及切削用量轴号主轴外伸尺寸（mm） 切 削 用 量备注D/dL工序内容n(r/min)v(m/min)f(mm/r)1、2、3、4、5、6、7、 8/25/1685钻8.8孔400110.15注：1、被加工零件编号及名称：发动机气缸体。材料及硬度，特种合金铸铁，210HBS。2、动力部件1TD25-1A，1HY-40，N=1.5KW，n=940。二、主轴、齿轮的确定及动力运算1、主轴型式和直径、齿轮模书数的确定 主轴的形式和直径，主要取决与工艺方法、刀具主轴联接机构、刀具的进给抗力和切削转矩。如钻孔时常采用滚珠轴承主轴；扩、镗、铰孔等工序工序常采用滚锥轴承主轴；主轴间距较小时常选用滚针轴承主轴。设计时，尽可能不选用15mm直径的主轴和滚针主轴，因为滚针轴承精度低、结构刚度及装配工艺性都较差，既不便于制造又不便于维修。 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。传动轴的直径也参考主轴直径大小初步选定。待齿轮传动系统设计完成后再验算某些关键轴径。齿轮模数m（单位为mm）一般用类比法确定，也可按公式估算，即：式中 P齿轮所传递的功率，单位为kW； z一对啮合齿轮中的小齿轮齿数； n小齿轮的转速，单位为rmin.多轴箱中的齿轮模数常用2、2.5、3、3.5、4几种。为便于生产，同一多轴箱中的模数规格最好不要多于两种。首先，根据切削用量，查组合机床设计参考图册由计算公式计算扭矩： D钻头直径 S每转进给量已知 D=8.8mm S=0.15mm/r得 M=1848N.mm从组合机床设计简明手册P43表3-4计算轴径d=14.8mm，由组合机床设计简明手册P56表4-1选取主轴直径d=15mm满足设计要求。2、多轴箱所需动力计算多轴箱的动力计算包括多轴箱所需要的功率和进给力两项。传动系统确定之后，多轴箱所需要的功率按下列公式计算：式中 切削功率，单位为kW； 空转功率，单位为kW； 与负荷成正比的功率损失，单位为kW。每根主轴的切削功率，由选定的切削用量按公式计算或查图表获得；每根主轴的空转功率按组合机床设计简明手册P62表4-6确定；每根主轴上的功率损失，一般取所传递功率的1%。 根据组合机床设计参考图册功率计算公式得主轴切削功率： M扭矩v切削速度D钻头直径则有 空转功率： 由于主轴直径为15mm，根据组合机床设计简明手册P62表4-6：转速： n=400r/min ,轴径为15mm时：; 因此：功率损失：每根轴上的功率损失，一般可取所传递功率的1%因此：=1.09+0.156+0.012=1.258kW多轴箱所需的进给力（单位为N）可按下式计算：式中 各主轴所需的轴向切削力，单位为N。D钻头直径 S每转进给量已知 D=8.8mm S=0.15mm/r F=857.12N 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、多轴箱传动设计多轴箱传动设计，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，把驱动轴和主轴联系起来，使各主轴获得预定的转速和转向。1、对多轴箱传动系统的一般要求（1）在保证主轴的强度、刚度、转速和转向的条件下，力求传动轴和齿轮规格、数量为最少。为此，应尽量用一根中间传动轴带动多根主轴，并将齿轮布置在同一排上。当中心距不符合标准时，可采用变位齿轮或略微改变传动比的方法解决。（2）尽量不用主轴带动主轴的方案，以免增加主轴负荷。遇到主轴较密时，布置齿轮的空间受到限制或主轴负荷较小、加工精度要求不高，也可用一根强度较高的主轴带动12根主轴的传动方案。（3）为使结构紧凑，多轴箱内齿轮副的传动比一般要大于1/2（最佳传动比为111.5），后盖内齿轮齿轮传动比允许至1/313.5，尽量避免用升速传动。当驱动轴转速较低时，允许先升速然后再降一些，使传动链前面的轴、齿轮转矩较小，结构紧凑，但空转功率损失随之增加，故要求升速传动比小于等于2；为使主轴上的齿轮不过大，最后一级经常采用升速传动。（4）用于精加工主轴上的齿轮，应尽可能设置在第排，以减少主轴的扭转变形；精加工主轴上的齿轮，应设置在第排，以减少主轴端的弯曲变形。（5）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。2、拟定多轴箱传动的基本方法拟定多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主轴，也宜设置中间传动轴（如一根传动轴带二根或三根主轴）；然后根据已经选定的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。（1）将主轴划分为各种分布类型：被加工零件上加工孔的位置分布是多种多样的，但大致可归纳为：同心圆分布、直线分布和任意分布三种类型。因此，多轴箱上主轴分布相应分为这三种类型。1）同心圆分布：对这类主轴，可在同心圆处分别设置中心传动轴，由其上的一个或几个（不同排数）齿轮来带动各主轴。2）直线分布：对此类主轴，可在两轴中心连线的垂直平分线上设传动轴，由其上一个或几个齿轮来带动各主轴。3）任意分布：对此类主轴可根据“三点共圆”原理，任意分布可以看作是同心圆和直线的混合分布形式。 （2）确定驱动轴转速转向及其在多轴箱上的位置：驱动轴的转速按动力箱型号选定；当采用动力滑台时，驱动轴旋转方向可任意选择；动力箱与多轴箱连接时，应注意驱动轴中心一般设置于多轴箱箱体宽度的中心线上，其高度则决定于所选动力箱的型号规格。驱动轴中心位置在机床联系尺寸图中已经确定。（3）用最少的传动轴及齿轮副把驱动轴和各主轴连接起来：在多轴箱设计原始依据图中确定了各主轴的位置、转速和转向的基础上，首先分析主轴位置，拟订传动方案，选定齿轮模数（估算或类比），再通过“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。 1）齿轮齿数 传动轴转速的计算公式式中 u啮合齿轮副传动比； 啮合齿轮副齿数比； 、分别为主动和从动齿轮齿数；,、分别为主动和从动齿轮转速，单位为rmin；A齿轮啮合中心距，单位为mm；m齿轮模数，单位为mm。2）传动路线设计方法：当主轴数少且分散时即中心距较大，且驱动轴上齿轮参数规定为：=2126，m=3或4，如用一对齿轮传动满足了轴间距A的要求，却不能满足的要求，此时可用增设中间轴的方法解决；当主轴数量较多且分散时，可将比较接近的主轴分成几组，然后从各组主轴开始选取不同的中间传动轴，分别带动各组主轴，再通过合拢轴