毕业设计（论文）-轴承托脚左侧面3孔组合钻床设计(含全套CAD图纸)

金陵科技学院学士学位论文 目录毕 业 设 计（论 文）设计(论文)题目： 轴承托脚左侧面 3 孔组合钻床设计学生姓名： 指导教师： 二级学院： 专 业： 班级： 学 号： 提交日期： 年 月 日 答辩日期： 年 月 日 优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763目 录摘要 .IAbstract .II1 绪论 .11.1 组合机床的简介 .11.2 本课题国内外研究概况 .22 组合机床的总体设计 .42.1 组合机床方案的制定 .42.2 确定切削用量及选择刀具 .62.3 钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制 .72.4 多轴箱的设计 .163 夹具设计 .223.1 机床夹具的概述 .223.2 工件结构特点分析 .223.3 工件定位方案和定位元件的设计 .233.4 夹紧方案和夹紧元件的设计 .233.5 夹具的性能及优点 .233.6 夹具体的设计 .243.7 误差的分析与计算 .243.8 夹具精度分析计算 .253.9 夹具操作的简要说明 .264 结论 .28参考文献 .29致 谢 .30金陵科技学院学士学位论文 摘要轴承托脚左侧面 3 孔组合钻床设计摘要 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。本次毕业设计的题目是“轴承托脚专用机床设计-钻底孔组合机床设计”。在工艺制定过程中，通过批量的进行钻底孔的加工方案，并寻求最佳的工艺方案，借此说明了工艺在生产过程中的重要性。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，与传统的机床相比，本机床具有自动化程度高，生产率高，精度高等优点。关键词：组合机床；钻底孔；夹具设计；手动金陵科技学院学士学位论文 Abstract需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763Abstract Application of combined high-volume machining parts, high efficiency, high productivity is the development direction of machining. The topic of this graduation design is the design of special purpose machine - crankcase bottom hole drilling 3-M3 modular machine tool design. Making process in the process, with a mass of bottom hole drilling project, and to seek the best technology solutions, which illustrates the importance of process in the production process. The main content of my design are: the overall layout design of machine tool; on the machine feed and transmission parts of the design; combined with the example, the fixture design; the design, this machine can meet the design requirements, compared with traditional machine, this machine has high automation, high productivity, advantages higher precision.Key words: combination machine; drill hole; fixture design; manual金陵科技学院学士学位论文 1 绪论需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 13041397631 绪论1.1 组合机床的简介组合机床是以通用部件为基础，根据特定的形状和工件的加工工艺及夹具设计独特，组成的半自动或自动机床。组合机床一般采用多轴，多刀，多进程，多或多级处理，生产效率几倍比普通机床高几倍。由于通用部件已经标准化和系列化，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，已广泛应用于大批量，大批量生产，并可用于组成自动生产线。组合机床一般用于加工箱体零件或特殊形状的。工件的加工，一般不旋转，相对进给运动的刀具的旋转运动和刀具和工件，来实现钻孔，扩孔，钻孔，扩孔，钻孔，铣削平面，内、外螺纹切削加工圆等。夹紧工件的加工头旋转组合机床，由刀具作进给运动，也可达到一定的旋转部件（如飞轮，汽车后桥等）的循环和过程。在第二十世纪 70 年代，随着可转位刀具，刀具的发展密度，孔尺寸自动检测和自动刀具补偿技术，提高组合机床的加工精度。高达 0.05 毫米和 1000 毫米的铣削平面，表面粗糙度可达 2.5 0.33 微米低；镗孔精度可以达到 IT7 3，孔距精度可达 o.03 o.02 微型计。专用机床是随着汽车产业的兴起发展。在专用机床的某些部分重复使用，并逐渐发展成一个通用部件，导致在一个组合机床。组合机床是最早的 1911 在美国，为汽车零部件加工。在每台机器的开始，本厂有他们的标准通用部件。为了提高互换性通用不同配件厂，方便了用户的使用和维修，1953 美国福特汽车公司和通用汽车公司和美国机械厂协商，确定组合机床通用部件标准化的原则，严格的规定尺寸的组件之间的接触，但部分结构未指定。组合机床的设计，基本上有两种方式：一，目前是根据处理对象的特点专门设计的，这是最常见的做法。其次，在组合机床广泛用于机械行业在我国，大多数的工人和技术人员总结生产和使用组合机床的经验，发现不在其组件共同组合机，可设计成通用的部件，和一些行业是一个组合机床的加工范围完成极为相似，它是可能的设计的，通用机床，机床被称为“专业的组合机床” 。本机不根据具体的处理对象都需要特殊的设计和生产，可设计为多功能，组织大批量生产，然后根据加工零件的具体需要，夹具和简单的切割工具，可以由一个特定的对象金陵科技学院学士学位论文 1 绪论需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763的高效加工设备。通用部件按功能可分为动力元件，支撑部分，传输部分，控制部分和附件五。动力装置是用于组合机床主运动和进给运动的部件。主电源箱，切削头和动力滑台。支撑组件用于安装动力滑台进给机构，一头或夹具切割，侧基，中间底座，支架，可调支架，立柱和立柱底座等。传动部分可用于运输或主轴箱的加工站组成，主要分度回转台，环形分度回转台，鼓和往复工作台等。控制单元用以控制机床的自动循环组成，液压站，电气柜和控制表。附件有润滑装置，冷却装置和排屑装置等。为了使组合机床能被用在小批量生产中，常常需要应用成组技术，集中在一台组合机床类似零件的结构和工艺，以提高机床的利用率。本机有两种常见的，但主轴箱组合机床和机床刀架。组合机床未来的发展将更加调速电动机和滚珠丝杠驱动，简化了结构，缩短生产周期时间；采用数字控制系统和主轴箱，夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；柔性制造系统和成。1.2 本课题国内外研究概况 在过去的 20 年中，组合机床自动线的技术已经取得了很大的进步，在精密加工，自动线的生产效率，巨大的进步速度，灵活和综合自动化，是组合机床自动线技术的发展达到了很高的水平。自动控制技术的发展，线切割机，及其他相关技术，尤其是数控技术的发展对自动线的结构变化和灵活性起着决定性的作用。随着市场需求的变化，灵活的将越来越成为在设备选择的重要因素。因此，组合机床自动线将面临激烈的竞争，包括高速加工中心的柔性制造系统。组合机床是一种专用的高自动化的技术和设备，目前，它仍然是一个大量的关键设备和机械产品实现高效，高质量和经济生产，因此被广泛用于汽车，拖拉机，柴油发动机和压缩机等许多工业生产领域。其中，特别是汽车工业，是组合机床的最大用户。如德国的大众汽车厂在该发动机厂在机械行业中，大量生产，大量使用的设备是组合机床。因此，组合机床与自动化水平的技术性能，工业部门的生产效率的结构，产品的质量和企业生产组织的决定在很大程度上，决定了其产品的竞争力在很大程度金陵科技学院学士学位论文 1 绪论需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763上。现代组合机床和自动线作为机电一体化产品，它是综合反映驱动，控制，测量，监测，工具和机械组件技术。在过去的 20 年中，这些技术已经取得了长足的进步，在组合机床的汽车和内燃机行业的主要用户同样也有很大的变化，产品生命周期缩短，增加品种和质量改进。这些因素的发展，促进和刺激组合机床。组合机床是高效专用机床由大量的通用部件和少量的专用部件组成和工艺。通用机床和专用机床的发展。由于机械加工的组合是高度集中的，也可完成一个或几个一机不同的过程，所以为了适应生产产量，要求精度高，克服了通用机结构复杂，劳动强度大，生产效率低，难以保证精度的缺点，专用设备通用性差，不适应现代科技的迅速发展，往往更新的要求。因此，组合机床和自动线已被广泛应用于汽车，柴油机，电机，仪表、军工产品的生产，并显示出巨大的优越性。金陵科技学院学士学位论文 2 组合机床的总体设计需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 13041397632 组合机床的总体设计2.1 组合机床方案的制定2.1.1 制定工艺方案加工技术将确定组合机床的加工质量，生产率，夹具的总体布局和结构。因此，在计划的过程中，我们必须要被加工零件的分析，和现场的形状，尺寸，材料，硬度，刚度的深入了解，表面粗糙度的加工精度，加工零件的结构特点，和定位，夹紧方法，过程，和切割工具，生产力的场景，环境和条件等。与国内外相关技术资料的收集，制定合理的工艺。根据被加工零件（轴承托脚）的零件图（图 2.1） ，加工过程 3 螺纹底孔：(1) 加工孔的主要技术要求。3 个螺纹孔 M6 底孔直径均为 5mm。孔的位置度公差为 0.05mm。工件材料为 HT200，HB170-241HBS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 0.05mm。根据组合机床和精密加工方案的过程，可以用如下：一次性加工孔，直径为 5mm (3) 定位基准及夹紧点的选择部分被加工孔的表面上，上面的三自由度和三个自由度的右端极限的限制，位于中间的孔通过螺钉夹有很好的作用。为保证加工精度，提高生产效率和降低劳动量，工件是批量生产，所以在设计，手动夹紧。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的过程来完成组合机床加工精度应保证，是制造机器的主要依据。较高的轴承托脚钻孔的精度要求，可用于钻孔组合机床。为了机 ra1.3um 孔的表面粗糙金陵科技学院学士学位论文 2 组合机床的总体设计需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763度，改善原机的制造精度和工件的定位精度和减少夹紧变形的对策研究。因此，该机通常采用的尾部安装的齿轮传动装置，进给使用液压系统，被加工零件图如图 2.1 所示图 2.1 轴承托脚(2) 被加工零件的特点这主要是指结构形状的材料，零件加工工件硬度工件刚度，定位基准特征，他们有重要影响的机床工艺方案系统。这个盒子是 HT200 材料，硬度 HB100，5mm 孔直径。多孔同步处理，部分的刚度是足够的，少力，振动，和工件变形的影响可以忽略不计的加热。在一般情况下，孔的中心线与定位基准平面平行和由一个或多个表面处理身体应横机，该机适用于加工定位面水平和加工孔和垂直参考平面，但不适合加工安装不方便或高细长件。一个单一的加工机适用于大箱，和中小型零件则多采用多处理机。这些组件的加工特点的中心线与定位基准面是垂直的，和定位基准水平，工件较小，孔隙分布密集，多轴箱体积较大，选择卧式钻床。(3) 零件的生产批量生产批次的部分是由单工位定，在多工位的一个重要因素，在自动线或组合机床设计的小批量生产的特点。根据 50000 件的年生产能力的生产程序设计的要求，从工件的形状和轮廓尺寸，以减少处理时间，采用多轴，以减少机床数量，过程在一台机金陵科技学院学士学位论文 2 组合机床的总体设计需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763器上完成，为了提高利用率。(4) 机床使用条件根据车间布局，组合机床的使用选择合适的组合机床工艺连接，技术能力和自然条件和要求。基于上述：轴承托脚的结构特点，加工零件，尺寸精度，表面粗糙度和技术要求，定位，夹紧方法，过程，和机床的总体布局和技术性能等的影响因素，最终决定设计四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，以消除转、定位误差的影响。5mm的孔在钻孔时，直径上工序间余量均为 0.2mm。2.2.2 选择切削用量技术含量决定完成机器的组合，你可以选择切削参数。因为在大多数情况下，多轴联动加工机床的设计组合，切削参数，根据经验，30%低于普通机床的加工单。多轴主轴箱的所有工具都有一个进料系统，通常作为一个标准的电力幻灯片，工作，每分钟进给量的所有工具的相同，等于每分钟的动力滑台的进给（毫米/分钟）适用于一般的工具。因此，同一主轴箱上的刀具主轴可设计成同转速和同的每转 进给量（mm/r ）与其适应。以满足直径的加需要，即： 2.112.inffnfv式中： 各主轴转速（r/min）、 、各主轴进给量（mm/r）12,.iff动力滑台每分钟进给量（mm/min）vf由于轴承托脚钻孔的加工精度、工件材料、工作条件、技术要求等，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：孔钻头直径 D=5mm，进给量f=0.18mm/r、切削速度 v=18m/min2.2.3 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，作为选择动力金陵科技学院学士学位论文 2 组合机床的总体设计需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763部件（滑台） ；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：切削力： =23 2.2FD8.0f6.HB=235 .2.0=2378.5N切削扭矩： =10 2.3T9.18.0f6.=10 .5.2.0=9979Nmm切削功率： = 2.4P/974vD=997918/(97403.55)=0.43kw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 选择刀具结构在轴承托脚的布氏硬度 HB100，孔径 d 高速钢钻头为 5mm 的刀具材料（W18Cr4V） ，为了使工作可靠，结构简单，加工简单，5mm 的麻花钻的选择标准。孔加工刀具长度应确保在工具和导套的末端之间的螺旋槽加工结束 30 50mm 范围，以排出切屑与刀具磨损已调整了一定量。2.3 钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制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，通过处理流程图的作用及内容零件工序图是根据选定的工艺方案加工，称为组合机床的工艺内容完整，尺寸，金陵科技学院学士学位论文 2 组合机床的总体设计需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763加工零件的精度，表面粗糙度和技术要求，定位基准，加工零件和材料零件的夹具加工图纸，硬度。它是基于原来的绘图，突出本机床的加工内容，再加上画出必要的说明，主要是基于组合机床的设计，制造，使用，也是重要的技术文件，检查和机床的调整。轴承托脚孔组合机床是加工零件的过程如图 2.2 所示。地图的主要内容：（1）被加工零件的形状，主要尺寸和机加工零件的尺寸，精度，表面粗糙度，形状和位置精度等技术要求，以及工作程序和技术要求。（2）定位基准选择定位夹紧，夹紧方向的过程。（3）加工零件的名称，数量，材料，硬度和加工件与津贴。2，绘制加工零件的工序图的注意（1）为了使被加工零件工序图是明确的，必须通过处理这台机器的内容。绘制时，要按一定比例，选择足够的视图和剖面看，优秀的处理站点（用粗实线） ，和零件和机床的轮廓，重行标记的夹具设计。如在参考 2.2 位置，机械夹紧位置和方向，辅助支持由符号部规定（细实线）表清楚，所有的程序来确保尺寸，角度等，应使用尺寸的数值表示。图 2.2 轴承托脚工序图（2）加工部位的位置尺寸应由定位基准注起，为了便于加工和检验，有时为选定的定金陵科技学院学士学位论文 2 组合机床的总体设计需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763位基准与设计基准不重合，应处理网站的转换位置精度要求。2.3.2 加工示意图1、加工示意图的作用和内容（2）和定位基准加工零件的注射位置大小，为了便于加工和检验，有时为选定的定位基准与设计基准不重合，应处理网站的转换位置精度要求。与加工示意含量的作用.图式加工是反映在拉深零件加工工艺方案，表示被加工零件在机床，刀具和工件，夹具，布局之间的相对位置的刀具，机床的工作行程和工作周期，是工具，夹具，主轴箱，主要对功率器件依据电气和液压系统的设计，是整个机床布局原来的需求，重要文件也是必要的调整工具。图 2.3 是轴承托脚孔加工示意图图 2.3 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 金陵科技学院学士学位论文 2 组合机床的总体设计需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763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 在组合机床主轴孔加工，除了使用刚性方案，工件的尺寸，位置精度主要取决于夹具指南。所以正确的选择式导向装置，合理确定规模，精度，是组合机床设计的重要内容，也是解决必须处理内容绘制示意图。1）选择导向类型 根据刀具导向部分直径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d d1 D D1 D2 l l1 l2 l3 l4 L55 5 22 30 34 150 40 5 12 17 43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D D D1刀具导向部分外径固定导向钻孔 G7（或 F8） H7/g3 H7/n3 g3固定导向装置的布置如图 2.4 所示金陵科技学院学士学位论文 2 组合机床的总体设计需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图 2.4 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 2.313，根据刚性条件计算主轴的直径为：d B 2.594T式中： d轴直径（mm） （24.35）T轴所承受的转矩（Nmm）B系数本设计中主轴直径 d=25mm,主轴外伸长度为：L=115mm，D/ 为 40/28。1d（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2.5 所示， 图 2.5 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 2.3 所示：表 2.3 可调接杆的尺寸d D1(h3) d2 d3 L l1 l2 l3螺母厚度28 Tr282 莫氏 1 号 12.031 33 55 51 42 50 12金陵科技学院学士学位论文 2 组合机床的总体设计需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763（5）确定加工示意图的联系尺寸从加工结束主轴箱的端到端的所有链接的大小来确定的表面之间的最小距离，加工示意图连接尺寸如图 2.3 所示。面对的工件端面最重要的连接尺寸（多轴箱的大小321mm） ，它等于刀具悬伸长度，螺母的厚度，主轴伸出长度和连杆长度（可调）和减去加工，孔的深度和切出值。（3）工作进给长度的确定 如图 2.3 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 和切出长工L 1L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2L1大值，因此取 =8mm，切出长度 =1/3d+(38)= x5+7 12mm，所以12 13=8+12+12=32mm.工（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 120mm，快退长度等于快速引进与工作工进之和，因此快进长度 120-45=75mm.图 2.3 工作进给长度2.3.3 机床联系尺寸图金陵科技学院学士学位论文 2 组合机床的总体设计需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图 2.7 机床联系尺寸图1、联系尺寸图的作用和内容在一般情况下，组合机床是由通用部件标准动力箱，动力滑台，柱，柱脚及特殊部件的装配。联系尺寸图是用来表示机床运动部件相互组装在该系统中，相对位置和尺寸的机器部件接触测试是否满足要求，通用部件的选择是适当的，并对主轴箱设计的进一步发展提供基础，夹具等专用部件，零件。联系尺寸图也可以被视为一个简化的设备布局，它代表了机床的结构类型和总体布局。如图 2.7 所示，机床联系尺寸图包括机床的布局，主要接触尺寸电机尺寸，规格，通用组件和电机的主要参数的动态组件，工件和各部分之间的特殊部位，外形尺寸。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，并结合具金陵科技学院学士学位论文 2 组合机床的总体设计需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763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= =42378.5=955N进Fi式中： 各主轴加工时所产生的轴向力i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 9.55KN。进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=18mm/min。所以选择 1HY32A 液压滑台，工作进给速度范围vf20350mm/min，快速速度 10m/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，这里取 80mm,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 L120+20+80=220mm，取 L330mm。综合上述条件，确定液压动力滑台型号 1HY32A,以及相配套的滑台底座（1CC321 型） 。（2）由下式确定动力箱的选用 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， 可算主P 2.3主 切P3*0.430.83.225KW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 HT200，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 Y132M1-3 的 1TD32I 型动力箱，动力箱输出轴至箱底面高度为180mm。主要技术参数如下表：表 2.4 电机型号及参数主电机传动型号 转速范围（r/min） 主电机功率（ 配套主轴部件型号金陵科技学院学士学位论文 2 组合机床的总体设计需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763电机转速 输出转速 ）kwD50 Y132M1-3 930 470 4 1HY32A,1CC321,1CD3213、配套支承部件的选用立柱底座 1CD322。4、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 H5801030mm 之间选取，本系统取装料高度为 800mm。5、中间底座轮廓尺寸中间底座的轮廓尺寸要满足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 1CD321。3、确定多轴箱轮廓尺寸本机床配置的多轴箱总厚度为 340mm，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=320，H=250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BH=320250mm。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 2.7 = 45/74.710/415=0.325 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 510 r 所需要时间。这里取 10r辅助时间 T 辅 = +t 移 +t 装 2.8fkvL43= （75120）/1000+0.13+2金陵科技学院学士学位论文 2 组合机床的总体设计需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763= 2.325min式中： L 3、L 4 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 0.13 mint 装 装卸工件时间（min）一般为 0.51.5min,本例取 2min机床生产率 Q1 = 30/T 单 2.9= 30/（T 切 +T 辅 ）=30/（0.325+3.295）=15.3 件/h机床负荷率按下式计算 = Q / Q 1100%2.10= A / Q1tk100%=20000/15.31950100%=37.04%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 =1950h表 2.5 生产率计算卡2.4 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 2.8 所示:金陵科技学院学士学位论文 2 组合机床的总体设计需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图 2.8 钻孔组合机床多轴箱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 2.3 所示：表 2.3 主轴外尺寸及切削用量主轴外伸尺寸 切削用量轴号D/d L工序内容N（r/min）V(m/min)f(mm/r)Vf(mm/min)1、2、3、440/28 115 钻 5 415 18 0.18 74.7注：1被加工零件编号及名称：箱体材料：HT200 JB297-32；硬度: HB170-241，前、后、侧盖等材料为 HT1502动力部件型号：1TD32I 动力箱，电动机型号 Y112M-3；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 2.12.113)/(ZNP3)4159/(.2式中：m估算齿轮模数P齿轮所传递的功率（kw）金陵科技学院学士学位论文 2 组合机床的总体设计需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763Z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 m=2.5。2.4.3 多轴箱的传动设计（1）根据原始依据图（图 2.8） ，画出驱动轴、主轴坐标位置。如下表：表 2.7 驱动轴、主轴坐标值坐标 销 O1 驱动轴 O 主轴 1 主轴 2 主轴 3 主轴 4X 175 0 37 37 -37 -37Y 0 83.5 103.5 59.5 59.5 103.5（2）确定传动轴位置及齿轮齿数图 2.9 齿轮的最小壁厚1）最小齿数的确定为保证齿轮齿根强度，根据组合机床简明设计手册可知，驱动轴齿数要在 21-24 之间。2）传动轴 2 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2.5302Pmzn金陵科技学院学士学位论文 2 组合机床的总体设计需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763多轴箱输入齿轮模数取 m=2.5。主轴 1，2，3，4 要求的转速一致且较高，所以采用降速传动。主轴齿数选取 Z=21，传动齿轮采用 z=22 齿的齿轮，变位系数 。0.18x=传动轴的转速为:2.15735/minr由于前面选取了主轴直径为 40，显然传动轴直径都选取 40，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:/i2.131735i所以选择两级传动，且传动比分配为：一级为 1.01.0;二级为 1.41.0。驱动轴的直径为 40mm，由组合机床简明设计手册查得知：t=33.3mm,当 m=3 时，驱动轴上的齿数为：Zmin 2.17303.2(1.5)2(1.25).8dmt去驱动齿轮齿数 Z=24。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表 2.8 齿轮种类及参数齿轮种类 宽度（mm） 齿 数 模数（mm） 孔径（mm）驱动轴齿轮243217 50 连续17702、2.5、32、2.5、3、415、20、30、35、4025、30、35、40、50传动轴齿轮 44（B 型） 21-24 3 25、30、35、40、50输出轴齿轮 32 21-24 3 18、22、28、32、33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：.140Dnn1=n2=n3=n4=18x1000/3.5/5=415r/min2.182.4.4 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 2.10 所示金陵科技学院学士学位论文 2 组合机床的总体设计需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763图 2.10 钻孔多轴箱传动系统图图中传动轴齿轮和驱动轴齿轮为第排。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。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 5，由它驱动的有主轴 1、2、3、4主轴扭矩：T 1=T2=T3=T4=9979Nmm油泵轴的扭矩：查得 R12-1A 油泵的最高压力为 0.3MPa、排量为 5.88ml/r。假设在理想无泄漏状态，即： Pq=T式中：P 油泵的压力 N/q油泵的排量 m3/s金陵科技学院学士学位论文 2 组合机床的总体设计需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763T输入扭矩 Nm输入角速度 rad/s单位换算： P=0.3MPa=0.3103Pan =550r/min=9.17r/s2.19q=5.889.17=53.92ml/r=53.9210-3m3/s2.20=2n/30=23.5550/302.21=57.57rad/s代入公式： Pq=T2.2253.9210-30.3103=57.57T3解得：T 3=281NmmT5=T1/i5-1+T2/i5-2+T3/i5-3+T4/i5-4+T3/i5-32.23=49979/0.95+281/0.337=44093.03Nmm根据 d=B =2.313 =33.3mm35mm446.093因此传动轴 4 是符合要求的。金陵科技学院学士学位论文 3 夹具设计需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 13041397633 夹具设计机床夹具设计在组合机床设计中占有重要的地位。它的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度。本夹具主要是用来钻沿 74 圆周方向性 3 等分平均分 3 个 M6 螺纹底孔孔， 整个需要加工的孔的位置尺寸用机床和夹具就能直接保证。因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何保证垂直度要求的前题下，提高劳动生产率，降低劳动强度。为了很好利用工厂实际设备和提高生产率，设计专用夹具进行加工。3.1 机床夹具的概述3.1.1 机床夹具的组成(1)定位元件和定位装置 用于确定工件正确位置的元件或装置，如 V 形块，定位销，凡是夹具都有定位元件，它是实现夹具基本功能的元件。(2)夹紧元件和夹紧装置 用于固定工件以获得的正确位置的元件或装置。工件在夹具定位之后引进加工之前必须将工件夹紧，使其在加工时在切削力的作用下不离开已获得的定位，有时同一个元件既能定位，也具有夹紧的双重功效。(3)导向元件 确定刀具的位置并引导刀具的元件，它也可以供钻镗类夹具在机床上安装时做基准找正用。(4)夹具体 夹具体也称为夹具本体，用于将各种元件，装置连于一体，并通过它将整个夹具安装在机床上，一般采用铸铁制造，它是保证夹具的刚度和改善夹具动力学特性的重要部分。如果夹具体的刚性不好，加工时将要引起较大的变形和震动，产生较大的加工误差。3.1.2 机床夹具的类型机床夹具的种类很多，形状千差万别，为了设计和制造方便，一般按某一属性进行分类，如按所使用的机床分：车床夹具，铣床夹具，镗床夹具，磨床夹具和钻床夹具。3.2 工件结构特点分析在对离合器压盘结构分析及所要求加工的 3 个 M6 螺纹底孔孔所处的特殊位置，要达到了要求的精度并不困难，可以采用支承板以底面为主定位面，保证两端面与底面之间的垂直度要求。金陵科技学院学士学位论文 3 夹具设计需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 13041397633.3 工件定位方案和定位元件的设计工件在夹具中的定位就是要确定工件与夹具定位元件的相对位置，并通过到向元件或对刀装置来保证工件与刀具之间的相对位置，从而满足加工精度的要求，工件在夹具中的定位一定要通过定位元件，并以六点定位原理分析所限制工件的自由度。本夹具采用了大平面、挡销、心轴定位，其中大平面限制了三个自由度分别是 X、Y 、Z方向的移动；挡销限制了一个旋转自由度；心轴限制了两个自由度。3.4 夹紧方案和夹紧元件的设计工件在切削过程中会受到切削力、惯性力等作用，因此必须夹紧以保证定位，典型的夹紧装置是由夹紧元件、中间传力机构和动力源装置所组成。夹紧元件是执行夹紧的最终元件，是直接与零件接触来完成夹紧的。中间传力机构是传传递动力源装置的力到夹紧元件来完成夹紧，它可以改变夹紧力的大小、方向和使夹紧具有自锁性能。动力装置是产生夹紧力的动力源，所产生的力称为原始力。夹紧装置在夹紧过程中有一定的要求：(1)夹紧装置应保证工件定位，而不能破坏工件的定位。(2)夹紧力的大小应能保证工件在加工时的位置不变，同时又不能使工件产生变形。(3)夹紧力的方向应和切削力方向相应，使夹紧力减小。(4)夹紧装置的动作应迅速、方便、安全。(5)夹紧装置的结构应简单、合理、制造方便。由于该道工序是钻 5 孔，此零件属于中批量生产，并且切削力较小，所以力求夹具设计简单，降低成本的原则。则本夹具采用螺栓夹紧及一个压环夹紧。3.5 夹具的性能及优点（1）刚性好该夹具在高转速、大吃刀的情况下不会产生振动，自动定心效果优于三爪卡盘。套筒用铸铁件制造，无薄弱环节。整个机构不存在刚性不足、偏载和偏心现象。（2）应用范围广此夹具更换不同直径的弹簧套筒，可以加工不同直径的同类产品，通用性好。（3）精度保证较高使用可胀心轴车床夹具，消除了工件的定位间隙，有效地保证了被加工零件的位金陵科技学院学士学位论文 3 夹具设计需要 CAD 图纸，Q 咨询 414951605 或 1304139763置精度。经实验证明其定位精度可达 0.01mm。3.6 夹具体的设计夹具体的设计是整个夹具的基础零件，定位元件、夹紧装置、连接元件、导向元件或对刀装置等都要求装在它上面，因此夹具体是一个复杂而又重要的零件，而且必须满足一定的要求：1）夹具体要有足够的刚度，承受夹紧力及加工时的切削力，一般夹具体为铸件，但也可是焊接件。2）夹具体一般应考虑搬运的吊装问题，以方便夹具的安装对于小规模当然可以不考虑吊装，但也应该考虑搬运的问题。3）夹具体上应考虑排屑和清理切屑方便。4）夹具体的结构尺寸应考虑夹具体的稳定性，夹具底面可以做的稍大些。5）由于夹具体一般都比较复杂，故要考虑结构工艺性，对加工和安装都应该合理、方便。则该夹具体的基本要求为：1060 590。3.7 误差的分析与计算该夹具以底平面、上端面为定位基准，要求保证孔轴线与左侧面间的尺寸公差以及孔轴线与底平面的平行度公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。M6 螺纹孔轴线与左侧面为线性尺寸一般公差。根据国家标准的规定，由互换性与技术测量表 可知：251取 （中等级）即 ：尺寸偏差为m3.07由机床夹具设计手册可得： 定位误差（两个垂直平面定位）： mWD. 夹紧误差 ： cos)(minaxyj其中接触变形位移值： mSNcHBKRknZaZy 014.8.9)