1、本 科 畢 業 論 文 全套CAD圖紙，聯系 153893706學院名稱： 專業班級： 機械設計制造及自動化 學生姓名： 指導教師姓名： 指導教師職稱： 2012年 6月組合機床的概論組合機床的發展現狀與趨勢多軸箱的傳動設計1 緒論1.1 組合機床的概論組合機床是以系列化、標準化的通用部件為基礎，配以少量的專用部件組成的專用機床。它適宜于在大批、大量生產中對一種或幾種類似零件的一道或幾道工序進行加工。這種機床既有專用機床的結構簡單、生產率和自動程度較高的特點，又具有一定的重新調整能力，以適應工件變化的需要。組合機床廣泛應用于大批量生產的行業，如；汽車、拖拉機、電動機、內燃機、閥門、縫紉機等制造

2、業。1.2 組合機床的發展現狀與趨勢世界上第一臺組合機床于1908年在美國問世，30年代后組合機床在世界各國得到迅速發展。至今，它已成為現代制造工程（尤其是箱體零件加工）的關鍵設備之一。 近年來，隨著數控技術，電子技術，計算機技術的發展，組合機床的服務對象已經由過去的農用機械，載貨汽車向以轎車工業為重點的轉移，組合機床行業開展了針對轎車零件關鍵工藝研究開發的科研攻關，采取引進技術，合作生產和自行開發相結合；組合機床也由過去的剛性組合機床向具有一定柔性，可實現多品種加工方向的變化,同時又應用數控技術發展了三坐標加工單元等數控組合機床,把純剛性的設備變為可變可調的裝備；組合機床的加工精度由半精加工

3、向精加工方向轉化,還開發了針對汽車發動機五大件加工的關鍵工藝設備，使行業在精加工機床的品種上有了較大擴充，為提供成套設備創造了條件；組合機床制造技術由過去的以機加工為主的單機及自動化向綜合成套方向轉換，加強了相應配套技術與產品的研究開發；組合機床的控制技術由傳統的程序控制技術向數控，計算機管理與監控方向發展；組合機床行業企業生產的組合機床的控制技術，已完成了由接觸繼電器控制向可編程控制的轉變，大大的提高了組合機床的可靠性，故障率大為降低；組合機床的開發已經又過去的人工設計轉向計算機輔助設計，大力推行CAD，為提高設計速度，保證設計質量，縮短供貨周期創造了有利的條件。 現代制造工程從各個角度對組

4、合機床提出了愈來愈高的要求，而組合機床也在不斷吸取新技術成果而完善和發展。 (1) 高速化：由于機構各組件分工的專業化，在專業主軸廠的開發下，主軸高速化日益普及。過去只用于汽車工業高速化的機種（每分鐘1.5萬轉以上的機種），現在已成為必備的機械產品要件。 (2) 精密化：由于各組件加工的精密化，微米的誤差已不是問題。以電腦輔助生產（CAM）系統的發展帶動數控控制器的功能越來越多。 (3) 高效能：對機床高速及精密化要求的提高導致了對加工工件制造速度的要求提高。同時，由于產品競爭激烈，產品生命周期縮短，模具的快速加工已成為縮短產品開發時間所必須具備的條件。對制造速度的要求致使加工模具的機床向著高

5、效能專業化機種發展。 (4) 系統化：機床已逐漸發展成為系統化產品。現在可以用一臺電腦控制一條生產線的作業，不但可縮短產品的開發時間，還可以提高產品的加工精度和產品質量。 (5) 復合化：產品外觀曲線的復雜化致使模具加工技術必須不斷升級，機床五軸加工、六軸加工已日益普及，機床加工的復合化已是不可避免的發展趨勢。1.3 機床設計的目的、內容、要求設計的目的機床工業是現代工業特別是現代制造業的基礎，在國民經濟中占有重要的戰略地位。機床工業與一個國家的工業競爭力、制造業發展水平緊密相關，本國的機床工業水平越高，工業和制造業競爭力越強。對我國而言，機床工業不僅僅具有重要的經濟意義，而且還具有重要的國防

6、戰略意義。研究機床工業的特點，有助于我們了解機床工業的特殊規律，從而找到適合我國國情的機床工業發展之路。我國工業競爭力和制造業發展水平不高，一定程度上是與我國機床工業發展水平不高相聯系的，加快我國機床工業的發展，提高我國機床工業技術和管理水平，將有利于我國工業和制造業發展。所以對機床的研究設計意義是極其重大的。 畢業設計是高等教育體系中非常重要的環節，它可以檢驗自己對專業知識理解與掌握的程度，也可以提高自己綜合運用所學知識的能力，也能在分析問題和解決問題的過程中學到更多新的知識。 設計內容(1)運動設計 根據給定的被加工零件，確定機床的切削用量，通過分析比較擬定傳動方案和傳動系統圖，確定傳動副

7、的傳動比及齒輪的齒數，并計算主軸的實際轉速與標準的相對誤差。(2)動力設計 根據給定的工件，初算傳動軸的直徑、齒輪的模數；確定動力箱；計算多軸箱尺寸及設計傳動路線。完成裝配草圖后，要驗算傳動軸的直徑，齒輪模數否在允許范圍內。還要驗算主軸主件的靜剛度。(3)結構設計 進行主運動傳動軸系、變速機構、主軸主件、箱體、潤滑與密封等的布置和機構設計。即繪制裝配圖和零件工作圖。(4)編寫設計說明書 設計要求評價機床性能的優劣，主要是根據技術經濟指標來判定的。技術先進合理，亦即“質優價廉”才會受到用戶的歡迎，在國內和國際市場上才有競爭力。機床設計的技術經濟指標可以從滿足性能要求、經濟效益和人機關系等方面進行

8、分析。1.4 機床的設計步驟調查研究研究市場和用戶對設計機床的要求，然后檢索有關資料。其中包括情報、預測、實驗研究成果、發展趨勢、新技術應用以及相應的圖紙資料等。甚至還可以通過網絡檢索技術查閱先進國家的有關資料和專利等。通過對上述資料的分析研究，擬訂適當的方案，以保證機床的質量和提高生產率，使用戶有較好的經濟效益。 擬定方案通常可以擬定出幾個方案進行分析比較。每個方案包括的內容有：工藝分析、主要技術參數、總布局、傳動系統主要部件的結構草圖等。在制定方案時應注意以下幾個方面：（1） 當使用和制造出現矛盾時，應先滿足使用要求，其次才是盡可能便于制造。要盡量用先進的工藝和創新的結構；（2） 設計必須

9、以生產實踐和科學實驗為依據，凡是未經實踐考驗的方案，必須經過實驗證明可靠后才能用于設計；（3） 繼承與創造相結合，盡量采用先進工藝，迅速提高生產力，為實現四個現代化服務。注意吸取前人和國外的先進經驗，并在此基礎上有所創造和發展。 工作圖設計首先，在選定工藝方案并確定機床配置形式、結構方案基礎上，進行方案圖紙的設計。這些圖紙包括：被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯系尺寸圖和生產率計算卡，統稱“三圖一卡”設計。并初定出主軸箱輪廓尺寸，才能確定機床各部件間的相互關系。其次，繪制機床的總裝圖、部分部件裝配圖。然后，整理機床有關部件與主要零件的設計計算書，編制各類零件明細表，編寫機床說明書等技術文件。

10、最后，對有關圖紙進行工藝審查和標準化審查。2 零件分析2.1 零件的結構特點及其技術要求 零件分析設計中所給定的閥腔是普通油閥中的閥腔，從零件圖上分析，大體作用為：通過閥腔做為油的分油岔口，將液壓油輸送到閥體，其中100mm的內孔與閥體結合，100mm的內孔有110mm的凹槽，用于墊密封膠圈，閥腔底部孔65mm外圓有寬73mm深3.5mm的凹槽與閥座配合，用于墊密封橡膠圈，保證密封性，防止漏油。設計“閥腔”零件機械加工工藝規程及工藝設備 通過零件工序圖的繪制（圖1）分析、研究。該零件的結構要求合理，符合工藝要求。從零件圖上可以看出，閥腔零件還算比較規則，屬于箱體零件，上、下端面通過粗銑、精銑即

11、可達到所需表面粗糙度。100H8mm孔、65mm孔、76mm孔通過銑削加工可以達到所需技術要求，與76mm孔端面有平行度要求，加工精度要求較高。6×M12-6H的螺紋孔相對100mmH8孔的軸線互成60°分布，其徑向設計基準為110H11mm孔的軸線，軸向設計基準是100mmH8孔外圓的左端面，2×20mm孔分布于100mmH8孔兩側，加工要求在閥腔的對稱中心線上。圖（1） 技術要求根據本次加工零件的零件圖,技術要求有以下幾點:1)：鑄件應符合JB9140-1999容積式壓縮機球墨鑄鐵技術條件的規定；2): 殼體鑄成后,應清理并進行時效處理，消除內應力；3)：未注

12、明的鑄造圓角半徑為38mm；4)：鑄件需進行回火處理；5)：零件的材料為QT450-10。零件的材料為QT450-10，力學性能b450，硬度：160210HBS，基本組織碳素體，能承受沖擊、振動。從提高生產效率和保證加工精度方面考慮，由于零件的生產類型為大批生產，零件的輪廓不大，選用砂型鑄造，采用機器造型，鑄造精度2級，鑄件應符合JB9140-1999容積式壓縮機球墨鑄鐵技術條件的規定，能夠保證鑄件的尺寸要求，由于鑄件的主要缺點是力學性能差，閥體在控制液壓油時，在閥腔內壁會產生壓力，故鑄件需進行回火處理。2.2. 零件的生產批量及其機床的使用 零件的生產批量 本次課題要求，零件的生產批量以年

13、產1-5萬件計。 機床的使用條件本次課題要求生產綱領為年產1-5萬件,而機床的使用設備為：大部分工藝采用通用機床,部分采用專用機床,機床按流水線生產布置,也可以廣泛使用專用夾具,采用部分專用刀具,部分采用專用量具.2.3 零件工藝方案 生產工藝方案3 組合機床的總體設計3.1 組合機床方案的制定制定工藝方案零件加工工藝將決定組合機床的加工質量、生產率、總體布局和夾具結構等。所以，在制定工藝方案時，必須計算分析被加工零件圖，并深入現場了解零件的形狀、大小、材料、硬度、剛度，加工部位的結構特點加工精度，表面粗糙度，以及定位，夾緊方法，工藝過程，所采用的刀具及切削用量，生產率要求，現場所采用的環境和

14、條件等等。并收集國內外有關技術資料，制定出合理的工藝方案。根據被加工被零件的零件圖，加工10個頂面M12螺紋孔的工藝過程。(1) 加工孔的主要技術要求。加工10個M12孔。工件材料為QT450-10要求生產綱領為（考慮廢品及備品率）年產量5萬件，單班制生產(2) 工藝分析加工該孔時，孔的表面粗糙度為Ra6.3根據組合機床用的工藝方法及能達到的經濟精度，可采用如下的加工方案。一次性加工孔，孔徑為10.2,然后攻絲M12。(3) 定位基準的選擇加工此箱體的孔時，通過以底平面和2個18孔來定位并通過夾具壓緊來限制六個自由度。在保證加工精度的情況下，提高生產效率減輕工人勞動量，而工件也是大批量生產，夾

15、具的具體設計見裝配圖。3.1.2 確定組合機床的配置形式和結構方案。 (1)被加工零件的加工精度被加工零件需要在組合機床上完成的加工工序及應保證的加工精度，是制造機床 方案的主要依據。箱體頂面加工孔的精度要求不高，可采用鉆孔組合機床,它的位置精度要求不是很高，安排加工時可以直接通過夾具定位、夾緊，并對所有孔進行最終精加工。為了加工出表面粗糙度為Ra6.3um的孔。采取提高機床原始制造精度和工件定位基準精度并減少夾壓變形等措施就可以了。(2) 被加工零件的特點這主要指零件的材料、硬度加工部位的結構形狀，工件剛度定位基準面的特點，它們對機床工藝方案制度有著重要的影響。此箱體的材料是QT450-10

16、、孔在頂面上的分布有一定的規律，螺紋孔為M12。采用多孔同步加工，零件的剛度足夠，工件受力不大，振動，及發熱變形對工件影響可以不計。一般來說，孔中心線與定位基準面平行且需由一面或幾面加工的工件宜用臥式機床，立式機床適宜加工定基準面是水平的且被加工孔與基準面垂直的工件，而不適宜加工安裝不方便或高度較大的細長工件。對大型工件采用單工位機床加工較適宜，而中小型零件則多采用多工位機床加工。此零件的加工特點是中心線與定位基準平面是垂直的，并且定位基準面是水平的。孔的分布范圍是非直線形狀，工件比較長，只能一次鉆完，多軸箱體積較大，因而適合選擇立式單工位鉆床。(3) 零件的生產批量零件的生產批量是決定采用單

17、工位、多工位、自動線或按中小批量生產特點設計組合機床的重要因素。按設計要求生產綱領為年生產量為2萬件，從工件外形及輪廓尺寸，為了減少加工時間，采用多軸頭，為了減少機床臺數，此工序盡量在一臺機床上完成，以提高利用率。(4) 機床使用條件使用組合機床對對車間布置情況、工序間的聯系、使用廠的技術能力和自然條件等一定的要求。在根據使用戶實際情況來選擇什么樣的組合機床。綜合以上所述：通過對零件的結構特點、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術要求、定位、夾緊方式、工藝方法，并定出影響機床的總體布局和技術性能等方面的考慮，最終決定設計三軸頭單工位同步鉆床。3.2 確定切削用量及選擇刀具3.2.1 確定工序間

18、余量為使加工過程順利進行并穩定的保證加工精度，必須合理地確定工序余量。生產中常用查表給出的組合機床對孔加工的工序余量，以消除轉、定位誤差的影響。但箱體頂面上10-M12mm的螺紋孔為最后一道工序，不會影響到其他工序的加工，M12的底孔為10.2，孔徑較小，因此可以一次性鉆孔到位，然后攻絲。3.2.2 選擇切削用量確定了在組合機床上完成的工藝內容了，就可以著手選擇切削用量了。因為所設計的組合機床為多軸同步加工在大多數情況下，所選切削用量，根據經驗比一般通用機床單刀加工要低30%左右多軸主軸箱上所有刀具共用一個進給系統，通常為標準動力滑臺，工作時，要求所有刀具的每分鐘進給量相同，且等于動力滑臺的每

19、分鐘進給量（mm/min）應是適合有刀具的平均值。因此，同一主軸箱上的刀具主軸可設計成不同轉速和不同的每轉進給量（mm/r）與其適應。以滿足不同直徑的加需要，即：·=·=·=式中： 各主軸轉速（r/min） 各主軸進給量（mm/r） 動力滑臺每分鐘進給量（mm/min）由于箱體頂面孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術要求都是相同的。按照經濟地選擇滿足加工要求的原則，采用查表的方法查得：鉆頭直徑D=10.2mm,QT450-10 HB160210、進給量f=0.15mm/r、切削速度v=16m/min.3.2.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率根據選定的切削用量（

20、主要指切削速度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，用以確定主軸及其它傳動件（齒輪，傳動軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動電動（一般指動力箱）功率，通過查表計算如下：布氏硬度：HB =HBmin(HBmaxHBmin) =160(210160) =143.3切削力：=26 =26×10.2××143.3 =1143.6N切削扭矩：=10 =10×××143.3 =3556N·mm切削功率：= =3556×16/(9740×3.14×10.2)

21、=0.18kw 式中：HB布氏硬度 F切削力（N） D鉆頭直徑（mm） f每轉進給量（mm/r） T切削扭矩(N·mm) V切削速度（m/min） P切削功率(kw)3.2.4 選擇刀具結構閥腔的布氏硬度在HB160210，孔徑D為10.2mm，刀具的材料選擇高速鋼鉆頭（W18Cr4V），為了使工作可靠、結構簡單、刃磨簡單，選擇標準10.2的麻花鉆。孔加工刀具的長度應保證加工終了時刀具螺旋槽尾端與導向套之間有3050mm的距離，以便排出切屑和刀具磨損后有一定的向前的調整量。3.3鉆孔組合機床總設計“三圖一卡”的編制前面對三軸頭單工位同步鉆床工藝方案及配置型式、結構方案確定的有關問題，

22、它是鉆床總體設計的重要內容。下面就以鉆床加工變速箱體總體設計的另一個問題，既總體設計方案的圖紙表達形式“三圖一卡”設計，其內容包括：繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯系尺寸圖、編制生產率卡。 被加工零件工序圖1、被加工零件工序圖的作用及內容被加工零件工序圖是根據選定的工藝方案，表示一臺組合機床完成的工藝內容，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狀況的圖紙，它不能用用戶提供的圖紙代替，而是在原零件圖基礎上，突出本機床的加工的內容，加上必要的說明繪制成的。它是組合機床設計的主要依據，也是制造、使用、檢

23、驗和調整機床的重要技術文件。殼體用鉆孔組合機床的被加工零件工序圖如22所示。圖上主要內容：（1）被加工零件的形狀，主要外廓尺寸和本機床要加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形位精度等技術要求，以及對上道工序的技術要求等。（2）本工序所選定的定位基準、夾緊部位及夾緊方向。（3）被加工零件的名稱、編號、材料、硬度及被加工部位的加上余量等。2、繪制被加工零件工序圖的注意事項為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定要圖出被本機床的加工內容。繪制時，應按一定的比例，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、夾具設計有關部位（用細實線）表清楚，凡本道工序保證的尺寸、角度等，均應在尺

24、寸數值下方面用粗實線標記。圖22 被加工零件工序圖附注：1.被加工零件：閥腔； 2.材料及硬度：QT450-10 HB160210； 加工示意圖圖23加工示意圖1、加工示意圖的作用和內容加工示意圖是被加工零件工藝方案在圖樣上的反映，表示被加工零件在機床上的加工過程，刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對位置關系，機床的工作行程及工作循環等，是刀具、夾具、多軸箱、電氣和液壓系統設計選擇動力部件的主要依據，是整臺組合機床布局形式的原始要求，也是調整機床和刀具所必需的重要文件。圖23為閥腔上10個孔立式鉆床加工示意圖。在圖上應標注的內容：（1）機床的加工方法，切削用量，工作循環和工作行程。（2）工件、

25、夾具、刀具及多軸箱端面之間的距離等。（3）主軸的結構類型，尺寸及外伸長度；刀具類型，數量和結構尺寸、接桿的結構尺寸；刀具、接桿、主軸之間的連接方式，刀具應按加工終了位置繪制。2、繪制加工示意圖之前的有關計算（1）刀具的選擇 刀具選擇考慮加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生產率要求等因素。（2）初定主軸類型、尺寸、外伸長度因為軸的材料為40Cr，剪切彈性模量G=81.0GPa,剛性主軸取14（0）m,所以B取2.316，根據剛性條件計算主軸的直徑為：dB=2.316×=17.8mm式中：d軸直徑（mm） T軸所承受的轉矩（N·mm） B系數本設計中所有主軸直徑皆取d=20

26、mm,主軸外伸長度為：L=115mm，D/為30/10.2，（3）選擇刀具接桿 由以上可知，多軸箱各主軸的外伸長度為一定值，而刀具的長度也是一定值，因此，為保證多軸箱上各刀具能同時到達加工終了位置，就需要在主軸與刀具之間設置可調環節，這個可調節在組合機床上是通過可調整的刀具接桿來解決的,連接桿如圖3-3所示圖3-3 可調連接桿連接桿上的尺寸d與主軸外伸長度的內孔D配合，因此，根據接桿直徑d選擇刀具接桿參數如表24所示：表24 可調接桿的尺寸d(h6)D1(h6)d2d3Ll1l2l3螺母厚度20Tr20×6莫氏1號12 20186464010012（4）確定加工示意圖的聯系尺寸從保證

27、加工終了時主軸箱端面到工件端面間距離最小來確定全部聯系尺寸，加工示意圖聯系尺寸的標注如圖3-3所示。其中最重要的聯系尺寸即工件端面到多軸箱端面之間的距離,它等于刀具懸伸長度、螺母厚度、主軸外伸長度與接桿伸出長度（可調）之和，再減去加工孔深度和切出值。（5）工作進給長度的確定 如圖3-4工作進給長度應等于工件加工部位長度L與刀具切入長度和切出長度之和。切入長應應根據工件端面誤差情況在510mm之間選擇，誤差大時取大值，因此取=5mm，切出長度=1/3d+(38)=+8 8mm,所以=19.8+5+8=32.8mm.（6）快進長度的確定 考慮實際加工情況，在未加工之前，保證工件表面與刀尖之間有足夠

28、的工作空間，也就是快速退回行程須保證所有刀具均退至夾具導套內而不影響工件裝卸。這里取快速退回行程為160mm，快退長度等于快速引進與工作工進之和，因此快進長度16032.8=127.2mm. 機床聯系尺寸圖 圖2-8機床聯系尺寸圖1、聯系尺寸圖的作用和內容一般來說，組合機床是由標準的通用部件動力箱、動力滑臺、立柱、立柱底座加上專用部件多軸箱、刀、輔具系統、夾具、液、電、冷卻、潤滑、排屑系統組合而成。聯系尺寸圖用來表示機床各組成部件的相互裝配和運動關系，以檢驗機床各部件的相對位置及尺寸聯系是否滿足要求，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。聯系尺寸圖也

29、可以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。如圖28所示，機床聯系尺寸圖的內容包括機床的布局形式，通用部件的型號、規格、動力部件的運動尺寸和所用電動機的主要參數、工件與各部件間的主要聯系尺寸，專用部件的輪廓尺寸等。2、選用動力部件選用動力部件主要選擇型號、規格合適的動力滑臺、動力箱。（1）滑臺的選用 通常，根據滑臺的驅動方式、所需進給力、進給速度、最大行程長度和加工精度等因素來選用合適的滑臺。1）驅動形式的確定 根據對液壓滑臺和機械滑臺的性能特點比較，并結合具體的加工要求，使用條件選擇HY系列液壓滑臺。2）確定軸向進給力 滑臺所需的進給力=6×1143.6=8KN 式中

30、：各主軸加工時所產生的軸向力由于滑臺工作時，除了克服各主軸的軸的向力外，還要克服滑臺移動時所產生的摩擦力。因而選擇滑臺的最大進給力應大于8KN。3）確定進給速度 液壓滑臺的工作進給速度規定一定范圍內無級調速，對液壓滑臺確定切削用量時所規定的工作進給速度應大于滑臺最小工作進給速度的0.51倍;液壓進給系統中采用應力繼電器時，實際進給速度應更大一些。本系統中進給速度=n·f=37.5mm/min。所以選擇HY25IA液壓滑臺，工作進給速度范圍32800mm/min，快速速度12m/min。4）確定滑臺行程 滑臺的行程除保證足夠的工作行程外，還應留有前備量和后備量。前備量的作用是動力部件有

31、一定的向前移動的余地，以彌補機床的制造誤差以及刀具磨損后能向前調整。本系統前備量為20mm，后備量的作用是使動力部件有一定的向后移動的余地，為方便裝卸刀具，這是取40mm,所以滑臺總行程應大于工作行程，前、后備量，后備量之和。即：行程L160+20+40=220mm，取L250mm。綜合上述條件，確定液壓動力滑臺型號HY25IA。（2）由下式估動力箱的選用 動力箱主要依據多軸所需的電動機功率來選用，在多軸箱沒有設計之前，可算10×0.210.73.0KW式中：多軸箱傳動效率，加工黑色金屬時0.80.9；有色金屬時0.70.8，本系統加工ZL102 JB307-62，取0.7動力箱的電

32、動機功率應大于計算功率，并結合主軸要求的轉速大小選擇。因此，選用電動機型號為Y100L6B5的1TD32A型動力箱，動力箱輸出軸至箱底面高度為125mm。3、確定裝料高度裝料高度指工件安裝基面至機床底面的垂直距離，在現階段設計組合機床時，裝料高度可視具體情況在H5801060mm之間選取，本系統取裝料高度為850m。4、中間底座輪廓尺寸中間底座的輪廓尺寸要滿足Y軸滑臺在其上面聯接安裝的需要，又考慮到與立柱底座相連接。因此，中間底座采用側底座1CC32。5、確定多軸箱輪廓尺寸本機床配置的多軸箱總厚度為340mm，寬度和高度按標準尺寸中選取。計算時，多軸箱的寬度B和高度H可確定為：B=500 H=

33、500根據上述計算值，按主軸箱輪廓尺寸系列標準，最后確定主軸箱輪廓尺寸B×H=500X500mm。 生產率計算卡生產率計算卡是反映所設計機床的工作循環過程、動作時間、切削用量、生產率、負荷率等技術文件，通過生產率計算卡，可以分析擬定的方案是否滿足用戶對生產率及負荷率的要求。計算如下：切削時間： T切= L/vf+t停 = 32.8/37.52×15/250=0.8750.12 =0.995 min式中：T切機加工時間（min） L工進行程長度（mm） vf 刀具進給量（mm/min） t停死擋鐵停留時間。一般為在動力部件進給停止狀態下，刀具旋轉515 r所需要時間。這里取1

34、5r 輔助時間 T輔 = +t移+t裝 = （127.2160）×2/12000+0.1+1.5 = 1.65min 式中：L3、L4 分別為動力部件快進、快退長度（mm） vfk 快速移動速度（mm/min） t移 工作臺移動時間（min）,一般為0.050.13min,取0.1 min t裝 裝卸工件時間（min）一般為0.51.5min,取1.5min機床生產率 Q1 = 60/T單 = 60/（T切+T輔） =60/（0.995+1.65） =23件/h機床負荷率按下式計算 = Q1/Q×100% = A/ Q1tk×100% =20000/20×

35、;1950×100% =51.3% 式中：Q機床的理想生產率（件/h） A年生產綱領（件） tk年工作時間，單班制工作時間tk =1950h 表25 生產率計算卡被加工零件圖號毛坯種類鑄件名稱閥腔毛坯重量材料QT450-10硬度HB160210工序名稱閥腔鉆孔10-M12工序號工時/min序號工步名稱工作行程/mm切速/（r·min-1）進給量/（mm·r-1）進給量/（mm·min-1）工進時間輔助時間1按裝工件0.52工件定位夾緊0.253Z軸快下127.2120000.0094Z軸工進32.82500.1537.50.9955Z軸暫停0.1196Z

36、軸快上160120000.0137Z軸暫停0.1198工件松開0.259卸下工件0.5備注1、主軸轉速500r/min 2、一次安裝加工完一個工件累計0.9951.76單件總工時2.755機床生產率23 件/h理論生產率20件/h負荷率51.3%3.4 多軸箱的設計 繪制多軸箱設計原始依據圖多軸箱設計原始依據圖是根據“三圖一卡”繪制的如圖29所示:如圖29 鉆孔組合機床多軸箱原始依據圖3.4.2 多軸箱的傳動設計（1）根據原始依據圖（圖29），畫出驅動軸、主軸坐標位置。如下表：表27 驅動軸、主軸坐標值坐標驅動軸O主軸1主軸2主軸3主軸4主軸5X03535-70-3535Y169.543431

37、04164164坐標主軸6主軸7主軸8主軸9主軸10X70-3535-3535Y104225225324324（2）確定各軸位置及齒輪齒數1）主軸型式和直徑、齒輪模數的確定主軸的型式和直徑，主要取決于工藝方法、刀具主軸聯結結構、刀具的進給抗力和切削轉矩。鉆孔采用滾珠軸承主軸。主軸直徑按加工示意圖所示主軸類型及外伸尺寸可初步確定。傳動軸的直徑也可參考主軸直徑大小初步選定。 齒輪模數m（單位為mm）按下列公式估算： 2（t/m1+2+1.25）d0/m1 =2×(33.3/3+2+1.25)30/3 =18.9所以驅動軸齒數要大于等于19。為減小傳動軸的種類，所有傳動軸的直徑取22mm.

38、2）傳動軸11為主軸1，2，3 ，4，5，6都各自在同一同心圓上。計算如下： 驅動軸O-傳動軸11取m=3 A=66 u=1Z驅 + Z11 =2A/m= 2×66/3=44 取Z驅 =22 Z11=22d驅=66mm d11=66mmn驅=720r/min n11=720r/min 傳動軸11-主軸1取m=2 A=70 u=0.69Z11 + Z1 =2A/m= 2×70/2=70 取Z11 =41 Z1=29d驅=82mm d11=58mmn11=720r/min n1=500r/min主軸2，3，4，5，6和主軸1相同，由傳動軸11帶動 傳動軸13-手柄軸14取m=3

39、 A=66 u=1Z13 + Z14 =2A/m= 2×66/3=44 取Z13 =22 Z14=22D13=66mm d14=66mmn13=720r/min n14=720r/min 手柄軸14-油泵15取m=3 A=66 u=1Z14 + Z油泵 =2A/m= 2×66/3=44 取Z14 =22 Z油泵=22d14=66mm d油泵=66mmn14=720r/min n油泵=720r/min 油泵15-傳動軸12取m=3 A=66 u=1Z油泵+ Z12 =2A/m= 2×66/3=44 取Z油泵 =22 Z12=22D油泵=66mm d12=66mmN油

40、泵=720r/min n12=720r/min 傳動軸12-主軸7取m=2 A=70 u=0.69Z12 + Z7 =2A/m= 2×70/2=70 取Z12=41 Z7=29d12=82mm d17=58mmn12=720r/min n7=500r/min主軸8,9,10和主軸7相同，由傳動軸12帶動本機床齒輪的選用按照下表選用齒輪種類寬度（mm）齒 數模數（mm）孔徑（mm）驅動軸齒輪24321650連續16702、2.5、32、2.5、3、415、20、30、35、4025、30、35、40、50傳動軸齒輪44（B型）45225、30、40、50輸出軸齒輪3237318、22、

41、28、32、363.4.3 繪制傳動系統圖傳動系統圖是表示傳動關系是示意圖，即用以確定的傳動軸將驅動軸和各主軸連接起來，繪制在多軸箱輪廓內的傳動示意圖（見多軸箱裝配圖） 3.4.4 傳動零件的校核（1）驗算傳動軸的直徑校核傳動軸以承受的總扭矩最大傳動軸12，由它驅動的有主軸7、8、9、10和油泵軸15。主軸扭矩：T7=T8=T9= T10 =T油泵 =3556N·mm液壓泵軸的扭矩：查得R12-1A液壓泵的最高壓力為0.3MPa、排量為5.88ml/r。假設在理想無泄漏狀態，即：P·q=T·式中：P液壓泵的壓力N/ q液壓泵的排量m3/s T輸入扭矩N·

42、m 輸入角速度rad/s單位換算：P=0.3MPa=0.3×106Pa n =720r/min=12r/s q=5.88×12=70.56ml/r=70.56×10-6m3/s =2n/60=2×3.14×720/60 =75.4rad/s代入公式：P·q=T· 70.56×10-6×0.3×106=68.56T7 解得：T7=308.8N·mmT5=T1/i5-1+T4/i5-4+T7/i5-7=2×3274.45/0.914+308.8/0.667=7628N·

43、mm根據 d=B=2.316×=21.6mm<22mm因此傳動軸11,12,13,14，15是符合要求的。（2）齒輪模數的驗算對多軸箱中承受載荷最大、最薄弱的軸12上的齒輪進行接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度的驗算。齒輪的材料為45鋼，表面淬火，布氏硬度HB=229286，平均值240HB。設使用壽命10年。齒輪Z12=23、Z14=23、寬度B=37mm，傳動比i5-1=1,工作時間比1.088/2.804=0.39。注：在校核計算的過程中所要見的表和圖在機械設計一書中，邱宣懷等編著，2003年高等教育出版社。校核計算：接觸疲勞極限Hlim 由圖12.17c得 Hlim =410M

44、Pa齒輪5的圓周速度v5 v12=1.37m/s精度等級 選9級精度使用系數KA 由表12.9 KA=1.1動載系數KV 由圖12.9 KV=1.24齒間載荷分配系數KH 由表12.10先求 Ft=2T5/d5=2×7584.89/60=252.83N KAFt/b=1.1×252.83/37=7.52N/mm<100N/mm =1.883.2×(+)cos (=0) =1.883.2×(+) =1.67 Z=0.88由此得KH=1.29齒向載荷分布系數KH 由表12.11知 KB=A+B1+0.6·（）·2（）·2+

45、C·10-3b =1.17+0.16×1+0.6×(37/60)×2 ×(37/60)×2+0.61×10-3×37 =1.28載荷系數K K=KAKVKHKH =1.1×1.24×1.29×1.28 =2.25彈性系數ZE 由表12.12 ZE=189.8節點區域系數ZH 由圖12.16 （X1X2）/(Z1Z2)=0.005 ZH=2.62接觸最小安全系數SHmin 由表12.14 SHmin=1.25總工作時間th th=10×365×8×0.39=

46、11481.6h應力循環次數NL1=60n5th = 60×3×436.892×11481.6 =9.03×108 NL2=60n1th =60×1×478×11481.6 =3.2×108接觸壽命系數ZN 由圖12.18 ZN1=1.14 ZN2=1.24許用接觸應力H H1= =373.92MPa H2= =406.7MPa驗算 H=ZE·ZH·Z =189.8×2.62×0.88× =301.95MPa<373.92 MPa計算表明：接觸疲勞強度是合適是

47、，齒輪尺寸無須調整。齒根彎曲疲勞強度驗算重合度系數Y Y= 0.25+0.75/=0.25+0.75/1.67=0.7齒間載荷分配系數KF 由表12.10 KF=1/Y=1/0.7=1.43齒向載荷分配系數KF b/h=37/(2.25×2)=8.22 由圖12.14 KF =1.2載荷系數K K=KAKVKFKF =1.1×1.24×1.43×1.2 =2.34齒形系數YF 由圖12.21 YF1=2.37 YF2=2.56應力修正系數YS 由圖12.22 YS1=1.68 YS2=1.62彎曲疲勞極限Flim 由圖12.23c Flim=380MPa

48、彎曲最小安全系數SFmin 由表12.14 SFmin=1.25應力循環系數NL NL1=60n5th=9.03×108 NL2=60n1th =3.2×108彎曲壽命系數YN 由圖12.24 YN1=0.98 YN2=1.0尺寸系數Yx 由圖12.25 Yx=0.85許用彎曲應力F F1 =380×0.98×0.85/1.25=253.25MPa F2= =380×1×0.85/1.25 =258.4MPa驗算 f1=YF1 YS1Y =×2.37×1.63×0.7 =21.62MPa<f1 f2

49、=f1 =21.62× =22.52MPa<f2傳動無嚴重過載，故不做靜強度校核。 4 夾具設計 機床夾具設計在組合機床設計中占有重要的地位。它的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度。本夾具主要是用來鉆閥腔箱體上端十個M12螺紋孔底孔，整個需要加工的孔的位置尺寸用機床和夾具就能直接保證。因此，在本道工序加工時，主要應考慮如何保證垂直度要求的前題下，提高勞動生產率，降低勞動強度。為了很好利用工廠實際設備和提高生產率，設計專用夾具進行加工。4.1 機床夾具的概述機床夾具的組成(1)定位元件和定位裝置 用于確定工件正確位置的元件或裝置，如V形塊，定位銷，凡是夾具都有定位元件，它是實現

50、夾具基本功能的元件。(2)夾緊元件和夾緊裝置 用于固定工件以獲得的正確位置的元件或裝置。工件在夾具定位之后引進加工之前必須將工件夾緊，使其在加工時在切削力的作用下不離開已獲得的定位，有時同一個元件既能定位，也具有夾緊的雙重功效。(3)導向元件 確定刀具的位置并引導刀具的元件，它也可以供鉆鏜類夾具在機床上安裝時做基準找正用。(4)夾具體 夾具體也稱為夾具本體，用于將各種元件，裝置連于一體，并通過它將整個夾具安裝在機床上，一般采用鑄鐵制造，它是保證夾具的剛度和改善夾具動力學特性的重要部分。如果夾具體的剛性不好，加工時將要引起較大的變形和震動，產生較大的加工誤差。機床夾具的類型機床夾具的種類很多，形狀千差萬別，為了設計和制造方便，一般按某一屬性進行分類，如按所使用的機床分：車床夾具，銑床夾具，鏜床夾具，磨床夾具和鉆床夾具。4.2夾緊方案和夾緊元件的設計工件在切削過程中會受到切削力、慣性力等作用，因此必須夾緊以保證定位，典型的夾緊裝置是由夾緊元件、中間傳力機構和動力源裝置所組成。夾緊元件是執行夾緊的最終元件，是直接與零件接觸來完成夾緊的。中間傳力機構是傳傳遞動力源裝置的力到夾緊元件來完成夾緊，它可以改變夾緊力的大小、方