1、目 錄1 組合機床總體設計方案31.1 零件分析31.1.1 零件分析31.1.2 選擇定位基準的原則與應注意的事項31.1.3 確定夾壓位置應注意的問題31.2 工藝分析41.3 確定機床的配置形式41.3.1 組合機床部件的選擇51.3.2 不同配置型式組合機床的特點與適應性51.4 確定切削用量與刀具的選擇51.4.1 確定切削用量時應注意的問題51.4.2 組合機床切削用量選擇與計算62 組合機床的總體設計（三圖一卡）72.1 被加工零件工序圖的繪制72.1.1 氣缸蓋工序圖72.2 氣缸蓋的加工示意圖繪制82.2.1 繪制加工示意圖的作用和容82.2.2 加工示意圖的畫法與注意事項8

2、2.2.3 選擇刀具、工具、導向裝置并標注相關的位置與尺寸92.2.4 確定動力部件的工作循環112.3 機床總聯系尺寸圖的繪制122.3.1 動力部件的選擇122.3.2 夾具輪廓尺寸的確定132.3.3 機床的裝料高度132.3.4 中間底座輪廓尺寸132.3.5 主軸箱輪廓尺寸的確定142.4 編制生產率計算卡142.4.1 機床負荷率152.4.2 編制生產率計算卡163 組合機床主軸箱設計163.1 組合機床主軸箱設計容簡介163.1.1 組合機床主軸箱的用途與分類163.1.2 設計的具體容163.2 主軸箱設計183.2.1 繪制主軸箱設計原始依據圖183.2.2 軸結構型式的選

3、擇與動力計算193.2.3 傳動系統的設計234 鉆孔專用夾具設計244.1 概述244.1.1 機床夾具的作用244.1.2 機床夾具的分類254.1.3 專用機床夾具的組成254.2 工件夾具的設計264.3 工件在夾具中的定位264.3.1 定位支承系統設計264.3.2 定位誤差的計算274.4 工件在夾具中的夾緊274.4.1 夾緊裝置的組成和要求274.4.2 夾緊力的確定274.4.3 夾緊力的計算28致29參考文獻30附錄311 組合機床總體設計方案組合機床是針對被加工零件的特點與工藝要求，按高精度集中原則設計的一種高效率專用機床。設計組合機床前，首先應根據組合機床完成工藝的一

4、些限制與組合機床各種工藝方法能達到的加工精度，表面粗糙度與技術要求，解決零件是否可以利用組合機床加工以與采用組合機床加工是否合理的問題。如果確定零件可以用組合機床加工，那么為使加工過程順利進行，并達到要求的生產率，必須在掌握大量的零件加工工藝數據基礎上，統盤考慮影響制定零件工藝方案，機床配置形式，結構方案的各種因素與應注意的問題。經過分析比較，以確定零件在組合機床上合理可行的方法，確定工序間加工余量，選擇合適的切削用量，相應的刀具結構確定機床配置形式等，這些是組合機床方案擬定的主要容。1.1 零件分析1.1.1 零件分析被加工工件：氣缸蓋材 料：HT 150 硬度 HB163HB229生產綱領

5、 ： 5萬件/年（單班）1.被加工工件的技術要求（1） 保證孔對基準中心的位置度。（2） 保證孔的加工精度。2.結構方案分析和定位方案的選擇組合機床是針對某種零件或某道工序而設計的。在設計前應仔細分析被加工零件的結構，合理地選擇最佳定位基準，以確保加工精度的要求。同時也有利于實現最大限度的集中工序，可以減少機床的臺數。從而也可以降低工件的生產成本。1.1.2 選擇定位基準的原則與應注意的事項（1） 應盡量選擇零件設計基準作為組合機床加工的定位基準。從而可以減少由基準選擇不佳而產生的誤差，保證加工精度。但對于某些特殊工件，可以改用其它基準為定位基準。（2） 選擇定位基準時應確保工件定位穩定。盡量

6、選用已加工過的較大平面為定位基準，這點對于工件加工尤為重要。(3) 統一定位基準的原則。即在各臺機床上盡量采用同一定位基準來加工零件上不同表面的孔或對同一表面上的孔完成不同的工序。這對工序多的箱體類零件加工尤為重要。1.1.3 確定夾壓位置應注意的問題在選擇定位基準面同時，要合理選擇出夾壓位置的基準面。此時應注意的問題如下：(1) 保證零件夾壓后定位穩定。為使工件加工過程中不產振蕩和移動，夾壓力要足夠，夾壓點應均勻分布在夾壓合力落在定位平面上。(2) 盡量避免夾壓力過大而造成工件夾壓后產生變形。盡量消除其對加工精度的影響。 1.2 工藝分析1.2.1 工藝分析工藝分析是設計組合機床最重要的一步

7、，必須認真分析被加工零件的工藝過程。深入生產現場，全面了解被加工零件的結構特點、定位基準選擇、夾緊方式、加工部位、工藝方法和加工過程中所用的刀具、切削用量與生產率等。對于本次設計的零件“氣缸蓋”的加工工序為：鉆M9的通孔1) 加工精度的要求由于加工孔之間軸線的平行度要求較高而采用單工位方法，一次定位，可以減少一定的誤差。2）被加工零件大小形狀特點，加工部位特點要求:這些特點在很大的程度上決定采用臥式機床、立式或傾斜式機床。本次對鉆孔組合機床設計采用了臥式機床。本次設計的組合機床是加工氣缸蓋工件的第7道工序。鉆9的通孔，表面粗糙度為6.3，所以可采用固定式鉆孔靠模體。本道工藝的夾緊也非常方便，可

8、以利用上一道工序的加工特點。采用孔定位、端面定位、另一端面夾緊。可使工件定位可靠、夾緊方便、裝卸方便和工藝裝備簡單。1.2.2 根據上述被加工零件的結構特點、加工要求、工藝過程與生產率，可確定機床的配置形式為單工位臥式單面組合機床，這種配置形式可達到較高的加工精度，對于精加工機床的夾具公差，一般加工零件的1/31/5。對于粗加工機床采用固定式導向，能達到。1.3 確定機床的配置形式根據被加工工件的結構特點、加工要求、工藝過程方案與生產率等，可大體確定組合機床的配置型式。一般來說，定位基準是水平的，且被加工工件與定位基準平行采用臥式組合機床。保證排屑順暢、操作簡單以與其它具體方面都應簡單、方便。

9、根據加工部位的特點，孔的直徑一樣且在同一加工面位置度要求降低，并且使其設計的組合機床完全可以滿足其要求。由于軸箱體的結構不是十分復雜。而且又是單面加工。所以采用單工位臥式組合機床可完全達到本道工序加工的技術要求。臥式組合機床優點是加工和裝備配置的工藝性好，安裝調整與運輸比較方便；其缺點是削弱了床身剛性。但是這個弊端通常可利用加強部件的連結部分的剛度來補償。 1.3.1 組合機床部件的選擇本次設計的組合機床采用臥式床身。滑臺安裝在側底座上，底座和中間底座用螺釘聯為一體，滑臺與側底座間有一個厚的調整墊。采用調整墊對機床的制造和維修都很方便。因為當滑臺導軌面磨損或重新組裝時，必須取下滑臺導軌面重新修

10、刮并更換調整組。使之恢復應有高度即可，而且滑臺可使用較好的材料（耐磨性較好的鑄鐵），而側底座可使用較差的一些材料。1.3.2 不同配置型式組合機床的特點與適應性（1） 單工位組合機床 各種型式的單工位組合機床，具有固定式夾具，通常可安裝一個工件，特別適用大、中型箱體類零件的加工。根據配置動力部件的型式和數量，這種機床可分為單面、多面與復合式。利用多軸箱同時從幾個方向（面）對工件進行加工。但其機動時間不能與輔助時間重合，因而生產率也比多工位機床低。由于本次設計的工件較大以與其它方面的要求，正適合選用單工位組合機床。（2） 多工位組合機床 主要適用于中、小零件加工。所以不能定為本次設計的選擇對象。

11、1.4 確定切削用量與刀具的選擇 切削用量是否合理，對組合機床的加工精度、生產率、刀具耐用度、機床的布置型式與正常工作有很大影響。組合機床切削用量的選擇特點1.大多數情況下組合機床為多軸、多刀、多面同時加工。因此所選用的切削用量要比一般萬能機床單刀加工低30%左右。2.組合機床多軸箱上所有刀具共同一個進給系統，通常為標準滑臺。工作時要求所有刀具的每分鐘進給量一樣，并且等于標準滑臺的每分鐘進給量。這個每分鐘進給量應是適用于所有刀具的平均值。即 1122式中： 各主軸轉速；各主軸進給量；滑臺每分進給量1.4.1 確定切削用量時應注意的問題1 盡量做到合理利用所有刀具，充分發揮其性能，鉆孔要求切削速

12、度高而每分鐘進給量小。2 選擇切削用量時應注意零件生產批量的影響，生產率要求不高時就沒有必要將切削用量選的太高，以免降低刀具耐用度。3 對于復雜的刀具切削用量應考慮刀具的使用壽命；進給量按刀具最小直徑選擇；切削速度按最大直徑選擇。4 切削用量選擇應有利于多軸箱設計，還必須考慮動力滑臺性能。1.4.2 組合機床切削用量選擇與計算確定切削力：由組合機床設計頁表（3-7）查取在工件上的孔鉆孔切削速度。根據工件材料可選公稱 f=0.15mm/r 由組合機床設計P62頁查取為。由此可計算出： 電機功率取由此可初步定義主軸直徑，由組合機床設計頁中公式 B取由組合機床設計頁表（3-22）查取主軸直徑為。由初

13、定主軸轉速，取n=500r/min2 組合機床的總體設計（三圖一卡） 組合機床總體設計方案包括繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、聯系尺寸圖、編制生產率計算卡。2.1 被加工零件工序圖的繪制 被加工零件工序圖是根據選定的工藝方案表示一臺機床自動完成的工藝容，加工部位尺寸、精度、表面粗糙度與技術要求，加工的定位基準，夾緊部位與被加工零件的材料、硬度、重量與在本工序前毛坯或半成品情況的圖紙。它是組合機床設計的主要依據，也是制造、使用、檢驗和調整機床的重要技術條件。2.1.1 氣缸蓋工序圖1.被加工零件工序圖的作用與容被加工零件工序圖是根據選定工藝方案。表示一臺組合機床式自動線完成工藝容、加工部位尺寸

14、、精度、表面粗糙度與技術要求、加工用定位基準、夾壓部位與被加工零件材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或半成品情況的圖紙。它不能用用戶提供的產品圖紙代替，而須在原零件圖基礎上突出本機床自動線加工容，加上必要的說明而繪制的。它是組合機床設計主要依據，也是制造、使用、檢驗和調整機床的重要技術文件。在工序圖上應表示：(1) 被加工零件的形狀和輪廓尺寸與本機床設計有關的部位結構形狀與尺寸。(2) 加工用定位基準，夾壓部位與夾壓方向。(3) 本道工序加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形狀、位置、尺寸精度與技術要求，還包括本道工序對前工序提出的要求（主要指定位基準）。(4) 必要的文字說明（即被加工零件

15、編號、名稱、材料、硬度、重量與加工部位余量等）。2.繪制被加工零件工序圖的注意事項(1) 為應按一定比例選擇足夠視圖與剖視，突出加工部位（加工孔）用粗實線表示，并把零件輪廓與與機床、夾具設計有關的部位用細實線表示清楚、凡在本工序要保證的尺寸、角度、均應在尺寸數值下方畫粗實線標記，加工用定位基準符號用“ _ ”表示，夾壓位置與方向符號“”和“”表示，具體詳見該零件工序圖所示。(2) 加工部位的位置尺寸應由定位基準注起。為了便于加工與檢查，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須對加工部門要求的位置尺寸精度進行分析換算。此外應將零件圖上不對稱位置尺寸公差

16、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，二是要采用組合機床能夠加工出來，以便在進行夾具和主軸箱設計時，確定導向孔與位置坐標尺寸。(3) 應注明零件加工對機床提出的某些特殊要求。2.2 氣缸蓋的加工示意圖繪制2.2.1 繪制加工示意圖的作用和容零件的加工工藝方案是通過加工示意圖反應出來的。加工示意圖表示被加工零件在機床的加工過程、刀具、輔具的布置狀況以與工件、刀具、夾具等機床各部件間的相對位置關系，機床的工作行程與工作循環等。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、多軸箱、液壓電氣裝置設計與通用部件選擇的主要原始

17、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、與試鉆孔的依據。其主要容如下：(1) 應反映機床的加工方法、加工條件與加工過程。(2) 根據加工部位特點與加工要求，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、規格、尺寸與外伸長度。(4) 選擇標準式設計專用接桿、浮動卡頭、導向裝置、靠模裝置、刀桿和托架等。并決定它們的結構、參數與尺寸。(5) 標明主軸、接桿（卡頭）、夾具（導向）與工件之間的聯系尺寸和配合精度。(6) 根據機床要求的生產率與刀具、材料等特點，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循環與工作行程。2.2.2

18、 加工示意圖的畫法與注意事項(1)加工示意圖的繪制順序是：先按比例(本圖為1：1)用細實線繪出工件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，一樣加工部位的加工示意圖指對同一規格的孔加工用刀具、導向、主軸、接桿等規格尺寸精度完全一樣允許只表示其中之一。即同一多軸箱上結構尺寸一樣的主軸可以只畫一根，但必須在主軸上標注軸號（與工件孔號相對應），當軸數較多時可縮小比例，用細實線畫出工件加部位簡圖，并標注孔號，以便設計和調整機床。(2)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要設置徑向結構尺寸較大的導向裝置時，相鄰主軸必須按嚴格比例繪制，以便檢查相鄰主軸、刀具、輔

19、具、導向等是否干涉。(3)主軸應用多軸箱端面畫起。刀具通過加工終了位置，標準的通用結構只畫外輪廓，并須加注規格代號。對一些專用結構須剖視，并標注尺寸、精度與配合。2.2.3 選擇刀具、工具、導向裝置并標注相關的位置與尺寸根據氣缸蓋的材料和加工尺寸精度、表面粗糙度、切屑的排除與生產率要求等因素選擇。1、刀具的選擇選擇刀具要考慮工件加工尺寸精度、表面粗糙度、切屑的排除與生產率要求等因素。一般孔加工刀具（鉆、擴、鉸等），其直徑選擇應與加工部位尺寸，精度相適應，其長度要保證加工終了時，刀具螺旋槽尾端與導向套外端面有一定距離（一般為）。根據本次設計所要加工零件的特點，查機械加工工藝手冊第2卷表10.26

20、 標準高速鋼麻花鉆的直徑系列由選取麻花鉆類型為長錐柄麻花鉆：圖（1）d=9mm L=197mm l1=116mm由表10.211由錐柄麻花鉆莫氏錐柄號的劃分可知麻花鉆的莫氏錐柄號為1，由組合機床設計表322可知：D/d=30/20的主軸外伸尺寸L=115mm。2、導向裝置的選擇在組合機床上加工孔，除用剛性主軸的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取決于夾具導向。因此，正確的選擇導向結構，確定導向類型、參數、精度，不但是繪制加工示意圖必須解決的問題，也是設計組合機床不可忽視的重要容。導向通常分為兩類：一類是刀具導向部分與夾具導套之間既有相對移動又有相對轉動的第一類導向，或稱固定式導向，此類導向的允許

21、線速度為v20m/min。另一類是刀具導向部分與夾具導套之間只有相對移動而無相對轉動的第二類導向，或稱旋 轉式導向。詞類導向的允許線速度為v20m/min。其相對轉動部分通常以各種型式 設置在刀桿上則稱滾式旋轉導向；若相對轉動部分設置在夾具上則稱外滾式旋轉導 向。通常依據刀具導向部分直徑d和刀具轉速n折算出導向的線速度v 再結合加工部位尺寸精度、工藝方法與刀具的具體工作條件來選擇導向類型、型式和結構。導向數量應根據工件形狀、部結構、刀具剛性、加工精度與具體 加工情況決定。導向的主要參數包括：導套的直徑與公差配合，導套的長度、導套離工件端面的距離等。圖（2）和圖（3）分別表示出導向布置簡圖，具體

22、尺寸配合可參見加工示意圖。（1）選擇導向裝置通常依據刀具導向部分直徑d和刀具轉速n折算出導向的線速度v，再結合加工部分尺寸精度工藝方法與刀具具體條件來選擇導向類型、形式結構。由于v14m/min故選用第一類導向，即固定式導向。（2）選擇導向數量和參數導向數量應根據工件形狀，部結構，刀具剛度，加工精度，具體加工情況圖（2） 圖（3） 決定。本次設計任務是鉆9盲孔，所以選擇單個導向加工即可滿足要求。導向的主要參數包括：導向套的直徑與公差配合。導套的長度、導套離工件端面的距離等。由教材組合機床設計表317和表318得導向長度：L1=30mm ；導向至工件端面的距離：L2=9mm ；導套直徑：d=9G

23、7 ；配合：D=18 H7/g6 ；中間套與可換套的配合：D1=22H7/js6可參考加工示意圖3、選定的主軸類型尺寸外伸長度和選擇接桿（1）主軸類型主軸形式主要取決于進給拉力和主軸刀具系統結構上的需要，主軸尺寸規格應根據選定的切削用量計算出切削轉矩M由教材組合機床設計表319查得，主軸外伸部分尺寸：初定主軸直徑 d=20mm由表322查得主軸外伸部分尺寸：D/d1=30/20 L=115mm（2）接桿的選擇選擇接桿主要決于其參數，應根據刀具尾部結構和主軸外伸部分的孔直徑d1而定。因此選取錐號為1號，主軸外伸部分的孔直徑d1=20mm,所以由表323選擇桿號為2號，類型為A,取總長L=260m

24、m。主軸箱端面至工件端面之間的軸間距離是加工示意圖上最重要的聯系尺寸，為了縮短刀具懸伸長度與工作行程長度，要求這一距離越短越好。2.2.4 確定動力部件的工作循環工作循環是指加工時動力部件從原始位置的動作過程。包括快速進給、工作進給、快速退刀等動作。(1)工作進給長度的確定工作長度工等于工件加工部位長度（多軸加工時應按最長計算）與刀具切入長度1和切出長度2之和。切入長度1根據本工件端面誤差情況分析選取1；因為本機床是專用鉆孔機床，切出長度工12具體如下2-2圖所示：圖2-2(2)快退長度的確定快速退刀長度等于快進和工進長度之和。快退長度必須保證刀具在鉆孔完畢后，必須回到初始位置，而不影響工件裝

25、卸；快速進給是指動力部件把主軸連同刀具以原始位置送入到工作位置，其長度按具體情況而定。所以 快退長度快進長度工進長度(3)動力部件的總行程長度動力部件的總行程除應保證要求的工作循環和工作行程外，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的距離。所以根據加工要求選擇前備量為；后備量是指刀具從接桿或接桿連同刀具一起從主軸孔中所需的軸向距離。所以根據加工要求選擇后備為。總快退前后2.3 機床總聯系尺寸圖的繪制機床總聯系尺寸圖清楚地表明了機床的型式和布局，規定各部件的輪廓尺寸與相互間的裝配關系和運動關系，以檢驗機床各部件相對位置與尺寸聯系是

26、否滿足加工要求，通用部件的選擇是否合理，并為進一步開展主軸箱、夾具等設計提供依據。聯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與總體布局。聯系尺寸圖的主要容如下： 以適當數量的視圖按同一比例畫出機床各主要組成部件的外形輪廓與相關位置，表明機床的配置型式與總體布局、主視圖的選擇應與機床實際加工狀態一致。 圖上應盡量減少不必要的線條與尺寸。但反映各部件的聯系尺寸、專用部件的主要輪廓尺寸、運動部件的極限位置與行程尺寸，必須完整齊全。至于各部件的詳細結構不必畫出，留在具體設計部件時完成。 為便于開展部件設計，聯系尺寸圖上應標注通用部件的規格代號，電動機型號、功率與轉速，并注明機床部件的分組

27、情況與總行程。2.3.1 動力部件的選擇組合機床的動力部件是配置組合機床的基礎。組合機床動力部件包括實現刀具主軸旋轉的主運動的動力箱，各種工藝切削頭與實現進給運動的動力滑臺，具體選擇如下：(1)選擇動力箱 （進給功率）由組合機床設計表選擇動力箱為II。電動機型號，功率，電機轉速為，動力箱輸出軸轉速；動力箱與動力滑臺結合面尺寸：多軸箱的厚度為、高度為 、寬度為。動力箱輸出軸距箱底面高度為。(2)選擇動力滑臺計算得出8022N查組合機床設計頁表，可知1HY32-1型滑臺總行程為，其具體性能如下：臺面寬，臺面長，行程長，滑座長，允許最大進給力為，快速行程速度為，工進速度圍為。本次設計的組合機床選用雙

28、矩形導軌，采用雙矩形導軌的外側面導向，用斜鑲條調整導軌間隙，平壓板將滑鞍與滑座脫離，此種導軌制造工藝簡單，導向剛度好，經過改進設計后的各種滑臺，淘汰了山形導軌。（3）配套通用部件側底座、其高度、寬度為、長度繪制聯系尺寸圖應考慮的主要問題繪制聯系尺寸圖，一般是在已畫出被加工零件工序圖、加工示意圖，并初選動力部件與與其配套的通用部件之后進行的。對于機床的某重要尺寸也應在畫聯系尺寸圖之前的方案設計階段初步確定，如機床的裝料高度H，多軸箱輪廓尺寸與夾具輪廓尺寸等。尤其對于加工精度要求較高，比較復雜的組合機床，往往需要預先畫出夾具方案的詳細草圖以確定其主要輪廓尺寸。2.3.2 夾具輪廓尺寸的確定夾具輪廓

29、尺寸的確定主要是指夾具底座和長寬高，根據工件的尺寸、形狀、具體結構與考慮布置下保證加工要求的定位、限位、夾緊機構、導向系統與與其它部件的聯系尺寸最后確定。關于夾具的詳細資料將在夾具的具體方案設計中體現出來。2.3.3 機床的裝料高度機床的裝料高度是指機床上工件的定位基準面到地面的垂直距離。設計組合機床時裝料高度H應考慮的主要因素是：應與車間運送工件的滾道相適應，工件最低孔位置，主軸最低高度和選用通用部件、中間底座、夾具等高度限制。由于本次設計受四個孔的位置影響。即四個孔的中心線，裝料高度選取了。此時工人操作時可加腳踏板以便操作者裝卸工件和調整機床、刀具方便。2.3.4 中間底座輪廓尺寸中間底座

30、輪廓尺寸要滿足夾具在其上面安裝過程的需要，所選長度方向尺寸要依據動力部件(滑臺和滑座以與其配套部件側底座)的位置關系。照顧各部件聯系尺寸的合理性來確定。非常重要的一定要保證加工終了位置時，工件端面至主軸箱端面的距離不小于加工示意圖的要求。本次設計這一距離為，同時考慮動力部件處于加工終了位置時，主軸箱與夾具外輪廓間應有利于機床調整和維修的距離，為了便于切屑和冷卻液回收。由可確定中間底座長度L為加工終了時主軸箱端面到工件端面的距離為多軸箱厚度為沿機床長度方向工件的尺寸為機床方向上，多軸箱與滑臺的重合長度為加工終了位置，滑臺前端面至滑座前端面的距離為滑座前端面至側底座端面的距離所以為提高中間底座的通

31、用性，應選取優先數列的數，因此，取L=800mm綜上所述：中間底座長， 高。中間底座輪廓尺寸為可參考機床聯系圖2.3.5 主軸箱輪廓尺寸的確定繪制主軸箱時，著重確定的尺寸就是主軸箱的寬度B和高度H與最底主軸高度。具體容可按以下公式確定。式中： 最低主軸高度工件在高度方向上相距最遠的兩孔距離最邊緣主軸中心距外箱壁的距離工件在寬度方向相距最遠的兩孔距離據機床設計手冊選取主軸箱輪廓尺寸為：2.4 編制生產率計算卡根據選定的機床工作循環所要求的工作行程長度、切削用量、動力部件的快速與工進速度等，就可以計算機床的生產率并編制生產率計算卡，用以反映機床的加工過程、完成每一動作所需要的時間、切削用量、機床生

32、產率與機床負荷率等。1.理想生產率指完成年生產率綱領A(包括各種品與廢品率在)所要求的機床生產率。它與全年工時總數有關，兩班制生產，則2.實際生產率指實際設計機床每小時實際可以生產的零件數量。式中： 生產一個零件所需的時間，它可根據下式計算：式中：、分別為刀具第、第工作進給行程長度；、分別為刀具第、第工作進給量；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 進給狀態下旋轉所需時間；、分別為動力部件快進、快退行程長度；動力部件快速行程速度。采用機械動力部件取液壓動力部件取；直線移動或回轉工作臺進行一次工位轉換時間，一般可取；工件裝卸(包括定位

33、、夾壓與清除鐵屑等)時間，它取決于工件重量大小、裝卸是否方便與工人的熟練程度。根據各類組合機床的統計，一般取。 =2.188min2.4.1 機床負荷率當時，計算二者的比值即為負率。根據組合機床的使用經驗，適宜機床負荷率為，但本次設計由于客車廠年生產氣缸蓋的數量不大，所以機床負荷率偏小，可見機床的工作效率可進一步提高。2.4.2 編制生產率計算卡生產率計算卡是按一定格式要求編制的反映零件在機床上的加工過程、工作時間、機床生產率、機床負荷率的簡明表格。具體容生產率計算卡（見附表）。3 組合機床主軸箱設計3.1 組合機床主軸箱設計容簡介3.1.1 組合機床主軸箱的用途與分類主軸箱是組合機床的主要部

34、件之一，按專用要求進行設計，由通用零件組成。其主要作用是，根據被加工零件的加工要求，安排各主軸位置，并將動力和運動由電機或動力部件傳給各工作主軸，使之得到要求的轉速和轉向。3.1.2 設計的具體容主軸箱按專業要求設計，由通用件組成。通用主軸箱主要由箱體、主軸、傳動軸、齒輪、軸套、軸承等零件和附加機構組成。1.箱體類零件其中箱體類零件：主軸箱體、前后上側蓋等。臥式主軸箱厚度為，傳動類零件有主軸、傳動軸、手柄軸(供更換、調整刀具和主軸箱裝配與維修檢查主軸精度時回轉主軸用)傳動齒輪、動力箱或電機齒輪等為傳動類零件。葉片泵、分油器、注油杯、排油塞、通用油盤和防油套等為潤滑和密封元件。主軸箱體編號、前后

35、蓋材料、前蓋編號為、后蓋編號為，主軸箱體厚180mm，前蓋厚度為、后蓋厚度為；泵的齒輪安排在第IV排，前后壁間安排為，箱體類零件采用鑄鐵材料。2.軸類零件由于本次設計主軸箱屬于鉆孔主軸箱。按支承型式不同可分為2種：(a)前、后支承均為圓錐滾子軸承的主軸(簡稱滾錐主軸)。(b)前后支承均為推力球軸承和無圈滾子軸承的主軸。主軸材料一般為鋼，熱處理，有滾針軸承的主軸材料為鋼，熱處理。通用主軸的最小軸間距可參看有關資料。通用主軸的最小系列參數見表(3-1). 表3-1通用傳動軸的系列參數傳動軸類型傳 動 軸 直 徑 種 類滾錐傳動軸2025303540506017滾針傳動軸202530408埋頭傳動軸

36、253035408手 柄 軸3040506油泵傳動軸201鉆孔用蝸桿軸252傳動軸采用滾針傳動軸；前后支承均為滾針軸承，手柄軸、油泵軸材料45鋼，調質處理。通常齒輪有三種，傳動齒輪、動力箱齒輪和電機齒輪，材料為45鋼。熱處理為齒部高頻淬火G54。通用齒輪的系列參數見表(4-3).動力箱齒輪有A型(寬度為)和B型(寬度為)兩種。當采用厚的基型后蓋時，選A型；當采用厚后蓋和、厚的加后蓋時，均采用B型動力齒輪。表3-2通用齒輪的系列參數齒輪 種類寬度(mm)齒 數模數(mm)孔徑(mm)數量傳動 齒輪2432連續(連續，僅有偶數齒)2 2.5 32 2.5 3 415、20、25、30、35、402

37、5、30、35、40、50、60395597動力箱齒 輪844421263、425、30、40、5040電機 齒輪793 18、22、28、32、36203.2 主軸箱設計3.2.1 繪制主軸箱設計原始依據圖在繪制主軸箱圖是根據“三圖一卡”中已知：(1)主軸箱輪廓尺寸為。(2)工件輪廓尺寸與各孔位置尺寸。(3)工件與多軸箱相對位置尺寸。附表：(1)被加工零件名稱：氣缸蓋； 材料：HT 150； 硬度：HB163HB229(2)主軸外伸尺寸與切削用量(3)動力部件動力箱，電動機型號為型，電動機功率為，電動機轉速為，輸出轉速為，輸出軸距箱底面距離為125。其它尺寸可查動力箱聯系尺寸圖表(3-3)軸

38、號工序容加工直徑主軸直徑主軸外伸度nfVf1、23、45、6鉆 孔5000.15141、主軸結構形式的選擇主軸結構型式由原零件加工工藝決定，并應考慮主軸的工作條件和受力情況。進行鉆削加工的主軸，周向切削力較大，采用推力球軸承承受軸向力，用向心球軸承承受徑向力，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。2、主軸直徑和齒輪模數的初步確定動力滑臺的最大進給力F進應大于各主軸切削產生的軸向力的總和。這是因為還要克服滑臺移動引起的磨擦阻力的緣故。3、傳動系統的設計與步驟傳動系統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。4、對傳動系統的一般要求在保證主軸強度、剛度

39、、轉速和轉向的前提下，力求使主要傳動件的規格小，數量少，體積小。因此，要注意以下幾點：（1）盡量用一根中間傳動軸帶動多根主軸。（2）一般情況下，盡量不采用主軸帶動主軸的方案。（3）多軸箱齒輪傳動副傳動比為11.5。（4）若驅動軸轉速較高，可采用逐步降速傳動，若驅動軸轉速較低，可選使速度升高一點再降速。（5）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。（6）驅動軸直接帶動的傳動軸不超兩根。綜上所述，該圖一般應包括下列容：(1)所有主軸的位置尺寸與工件與多軸箱的相關尺寸。在標注主軸的位置與相關尺寸時，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

40、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一基準，并標注出其相對位置關系尺寸。如圖3-1中被加工零件中心 與多軸箱中心線與多軸箱中心線重合，可作為水平方向的尺寸基準，所有軸孔的水平方向尺寸都由此基準算起。零件與多軸箱相對位置確定之后，可在多軸箱上設置坐標，根據工序圖各孔位置尺寸，計算出多軸箱上各主軸的坐標，具體計算可參照組合機床設計主軸箱設計部分。(2)應該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(面對主軸方向看)，逆時針轉向可不標注，只注順時針轉向。如圖3-1中各軸

41、均為逆時針轉向，所以全不標注方向。(3)圖中應標出主軸箱的外形尺寸。(4)列表標明工件材料，加工表面要求，并注出各主軸的工序容，主軸外伸部分尺寸和切削用量等。如圖3-1中的附表部分表(3-3)中所示。(5)注明動力箱型號，功率，轉速和其它主要參數。3.2.2 軸結構型式的選擇與動力計算(一)主軸結構型式的選擇主軸結構型式由零件加工工藝決定，并應該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，由于本次設計零件的加工需要進行鉆孔加工的主軸，徑向切削力較大，最好用滾錐軸承承受徑向力。軸結構型式的選擇與動力計算（二）主軸直徑和齒輪模數的初步確定主軸直徑經計算得為；在由表可確定傳動軸徑

42、為；驅動軸徑為；油泵傳動軸徑為；手柄軸徑為。初選模數可由下式估算，再通過類比確定：式中： P齒輪傳遞功率；一對齒輪中小齒輪的齒數；小齒輪的轉數；驅動齒輪Z驅與其配合齒輪的參數計算1.確定驅動軸和與其配合齒輪齒輪類型、精度等級1）驅動齒輪與其配合齒輪材料均為45鋼，硬度均為240HBS.2）按傳動方案選驅動齒輪齒數，=56.3）鉆孔機床為小型組合機床，速度不高，故選用7級精度.2.按齒面接觸強度設計由設計計算公式d1t1) 確定公式的各計算數值（1） 試選載荷系數 kt=1.3；（2） 計算齒輪傳遞的扭矩；（3） 由機械設計表10-7選取齒寬系數；（4） 由上書表10-6查得材料的彈性影響系數；

43、（5） 由上書圖10-21c按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強度極限配合齒輪的接觸疲勞強度極限（6） 由式；（7） 由上書圖10-19查得接觸疲勞強度壽命系數；（8） 計算接觸疲勞許用應力失效概率為1%，安全系數S=1，由式；2） 計算（1） 試計算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值 =（2） 計算圓周速度v（3） 計算齒寬（4） 計算齒寬與齒高之比b/h模數 齒高 h=2.25 b/h=31.975/3.319=9.634（5） 計算載荷系數根據v=1.15m/s，7級精度，由機械設計圖10-8查得動載系數=1.06；直齒輪，假設100N/mm。由表10-3查得；由表10-2查得使用系數；由表10

44、-4查得7 級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時，；由b/h=9.634，查圖10-13得故載荷系數（6） 按實際的載荷系數校正所算得的分度圓直徑，由式（7） 計算模數m3按齒根彎曲強度設計由式1） 確定公式的各計算數值（1） 由機械設計圖10-20b查得驅動齒輪的彎曲疲勞強度極限；Z8齒輪的彎曲疲勞強度極限；（2） 由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數；（3） 計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數S=1.5，由式（4） 計算載荷系數K（5） 查取齒形系數由表10-5查得（6） 查取應力校正系數由表10-5可查得 （7） 計算大、小齒輪的并加以比較小齒輪的數值大 2） 設計計算 對比計算結果，有

45、齒面接觸疲勞強度計算的模數m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數，由于齒輪模數的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載力，僅于齒輪直徑（即模數與齒數的乘積）有關，可取由彎曲強度算得的模數2.264，并根據驅動齒輪特點就近圓整和組合機床通用齒輪的規格，所以選m=3。4. 幾何尺寸計算1） 計算分度圓直徑2） 計算中心距5. 驗算，合適所以， =56，同上， 其驗算過程這里不再重復。3.2.3 傳動系統的設計多軸箱的傳動系統設計，就是通過一定的傳動鏈把動力箱輸出軸(亦稱多箱驅動軸)傳進來的動力和轉速按要求分配到各主軸。傳動系統設計的好壞，將直接影響多軸箱的質量、通用化程

46、度、設計和制造工作量的大小以與成本的高低。1.對傳動系統的一般要求設計傳動系統，應在保證主軸強度、剛度、轉速和轉向的前提下，力求使主要傳動件(主軸、傳動軸、齒輪等)的規格少，體積小；因此，在設計傳動系統時，要注意下面幾點：(1)盡量用一根中間軸帶動多根主軸。當齒輪嚙合中心距不符合標準時，可用變位齒輪或略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。如果遇到主軸分布密集而切削負荷又不大時，為了減少中間軸，也可用一根主軸帶根或更多根主軸的傳動方案。(3)為了使結構緊湊，多軸箱體的齒輪傳動副的最佳傳動比為，在多軸箱后蓋的第排(或第排)齒輪，根據需要，

47、其傳動比可以取大些，但一般不超過。(4)根據轉速與轉矩成反比的道理，一般情況下如驅動軸轉速較高時，可采用逐步降速傳動；如驅動軸轉速較低時可先使速度升高一點再降速；這樣可使傳動鏈前面幾根軸、齒輪等在較高轉速下工作，結構可小些。組合機床多軸箱的傳動和結構與普通機床差異較大，其一是由于傳動鏈較短，難分前后。另外，經常是一中間傳動軸帶多根主軸。所以，合理安排結構往往成為設計的主要矛盾。如果為了使主軸上的齒輪不過大，最后一級經常采用升速傳動。(5)粗加工切削力大，主軸上齒輪應盡量安排靠近前支承，以減少主軸的扭轉變形。(6)齒輪排數可按下面方法安排1)不同軸上齒輪不相碰撞，可放在箱體同一排上。2)不同軸上

48、齒輪與軸或軸套不相碰，可放大箱體不同排上。3)齒輪與軸相碰，可放在后蓋。另外，應注意驅動軸直接帶動的傳動軸數不要超過兩根，否則會給裝配帶來困難；如果遇到粗、精加工合一的多軸箱，其粗、精傳動路線最好分開。2.主軸分布類型與傳動系統設計與計算組合機床加工的零件是多種多樣的，結構也是各不一樣的，但可根據零件上孔的分布來合理的排列主軸。數據計算六根主軸轉速均為： 驅動軸的轉速為： 各主軸和各傳動軸的軸徑確定前面已有詳細說明，關于各主軸和各傳動軸的校核這里不在詳細敘述。本設計方案中油泵安排在第I排，采用型葉片根據實際嚙合參數來選擇齒數。本書將不做詳細說明。4 鉆孔專用夾具設計4.1 概述機床夾具是工件在

49、切削加工過程中，用以準確地確定工件位置，并將其牢固的夾緊保持工件位置不變和準確確定工件被加工部位和刀具的相對位置，即將工件定位、夾緊，以完成加工所需的相對運動的工藝裝備。從而達到可靠的保證工件的加工質量，提高勞動生產率與降低成本，減輕勞動強度，充分發揮和擴大機床工藝性能的目的。在成批生產、大量生產中，工件的裝夾是通過機床夾具來實現的。機床夾具是工藝系統的重要組成部分，它在生產中應用十分廣泛。4.1.1 機床夾具的作用1保證加工精度用機床夾具裝夾工件，能準確確定工件與刀具、機床之間的相對位置關系，可以保證加工精度。2提高生產率機床夾具能快速地將工件定位和夾緊，可以減少輔助時間，提高生產效率。3減

50、輕勞動強度 機床夾具采用機械、氣動、液壓夾緊裝置，可以減輕工人的勞動強度。4擴大機床的工藝圍利用機床夾具，能擴大機床的加工圍，例如，在車床或鉆床上使用鏜模可以代替鏜床鏜孔，使車床、鉆床具有鏜床功能。4.1.2 機床夾具的分類1按夾具的應用圍分類1）通用夾具 通用夾具是指結構已經標準化，且有較大適用圍的夾具，例如，車床用的三爪自定心卡盤和四爪單動卡盤，銑床用的平口鉗與分度頭等。2）專用機床夾具 專用機床夾具是針對某一工件的某道工序專門設計制造的夾具。專用機床夾具適于在產品相對穩定、產量較大的場合使用。3）組合夾具 組合夾具是用一套預先制造好的標準元件和合件組裝而成的夾具。組合夾具結構靈活多變，設

51、計和組裝周期短，夾具零部件能長期重復使用，適于在多品種單件小批量生產或新品種試制等場合應用。4）成組夾具 成組夾具是在采用成組加工時，為每各零件組設計制造的夾具，當改換加工同組另一種零件時，只需調整或更換夾具上的個別零件，即可進行加工。成組夾具適合在多品種、中小批量生產中應用。5）隨行夾具 它是一種在自動線上使用的移動式夾具，在工件進入自動線加工之前，先將工件裝在夾具中，然后夾具連同被加工工件一起沿著自動線依次從一個工位移到下一個工位，直到工件在退出自動線加工時，才將工件從夾具中卸下。隨行夾具是一種始終隨工件一起沿著自動線移動的夾具2按使用機床類型分類機床類型不同，夾具結構各異，由此可將夾具分

52、為車床夾具、轉床夾具、銑床夾具、鏜床夾具、磨床夾具和組合機床夾具等類型。3按夾具動力源分類按夾具所使用的夾緊動力源，可將夾具分為手動夾緊夾具、氣動夾緊夾具、液壓夾緊夾具、氣液聯動夾緊夾具、電磁夾具、真空夾具等類型。4.1.3 專用機床夾具的組成夾具一般由下列元件或裝置組成。1. 定位元件 定位元件是用來確定工件正確位置的元件。被加工工件的定位基面與夾具定位元件直接接觸或相配合。“氣缸蓋”采用定位板作為定位元件2. 夾緊裝置 夾緊裝置是使工件在外力作用下仍能保持其正確定位位置的裝置。“氣缸蓋”采用壓板作為夾緊裝置。3. 對刀元件、導向元件 對刀元件、導向元件是指夾具中用于確定（或引導）刀具相對于

53、夾具定位元件具有正確位置關系的元件，例如：鉆套、鏜套、對刀塊等。4. 連接元件 夾具連接元件是指用于確定夾具在機床上具有正確位置并與之聯接的元件，例如安裝在銑床夾具底面上的定位鍵等。“氣缸蓋”采用螺栓作為連接元件。5. 其他元件與裝置 根據加工要求，有些夾具尚需設置分度轉位裝置、靠模裝置、工件抬起裝置和輔助支承等裝置。6. 夾具體 夾具體是用于聯接夾具元件和有關裝置使之成為一個整體的基礎件，夾具通過夾具體與機床聯接。定位元件、夾緊裝置和夾具體是夾具的基本組成部分，其它部分可根據需要設置。4.2 工件夾具的設計根據工件的結構特征和工藝要求，并參考金屬切削機床夾具設計手冊v制定夾具部件的結構。本次設計的組合機床夾具，在仔細閱讀零件圖后，了解零件的作用，結構特點，材料和技術要求與生產綱領和加工工藝方案等的基礎上擬定了夾具結構方案，采用一面和以定位銷來限制六個自由度，采用液壓夾緊，工件定位夾緊后，可以保證工件位置正確，這樣定位夾緊方案可以保證基準重合，定位誤差很小。由于本方案結構簡單、裝卸工件方便、易于維護和成本低，因此最終選取本方案。具體結構請參考“夾具圖” 。4.3 工件在夾具中的定位4.3.1 定位支承系統設計在組合機床上加工時，必須對被加工零件對刀具與其與導向保持正確的相對位置，這是靠夾具的定位支承系統來實現的。定位支承系統除用以確定被加工零件的