針刺機底座鉆孔組合機床設計含開題及5張CAD圖

針刺機底座鉆孔組合機床設計含開題及5張CAD圖,針刺,底座,鉆孔,組合,機床,設計,開題,cad 摘要 組合機床是以通用部件為基礎，配以少量的專用部件，對一種或多種工件按預先確定的工序進行加工的機床。它能夠對工件進行多刀、多軸、多工位同時加工。隨著組合機床技術的發(fā)展，它能完成的工藝范圍日益擴大 。目前，我國組合機床已廣泛應用到大批、大量生產的行業(yè)，例如：汽車、拖拉機、柴油機等 主軸箱的傳動系統(tǒng)設計，就是通過一定的傳動鏈把動力輸出軸（亦稱多軸向驅動軸）傳進來的驅動力和轉速按要求分配到各軸最后達到主軸所要求的轉速。傳動系統(tǒng)設計的好壞，將直接影響主軸箱的質量、通用化程度、設計制造工作量的大小以及成本的高低。設計傳動系統(tǒng)，應保證主軸強度、剛度、轉速和轉向的前提下，力求使主要傳動件的規(guī)格少，數(shù)量少，體積少。 本文通過對針刺底座的分析，想做到一次裝夾，多工位加工，達到產品圖樣的精度要求。用一根中間傳動軸帶動6根主軸。大大提高了生產效率、降低了勞動成本。排列齒輪總是盡量使其結構緊湊，傳動副最佳傳動比在1和1.5之間。為了使這主軸齒輪不過大，升速傳動用在最后一級。本主軸箱完全符合上訴要求，為此本設計是合理正確的。本設計主要完成了組合機床的總體設計中的“三圖一卡”編制和主軸箱的設計，此外還根據需要繪出了夾具草圖。 關鍵詞：組合機床 主軸箱 三圖一卡 Abstract Modular machine tool is based on common components, with a small number of dedicated components, to one or more of the workpiece according to the predetermined procedures for the processing of machine tool. It can work on multiple knife, multi axis, multi station simultaneous processing. With the development of machine tool technology, it can complete the process range widening. At present, the combination machine tools in our country has been widely applied to the mass production, industry, for example: automobile, tractor, diesel engine and so on. The design of transmission system of the main spindle box, is the power output shaft through the transmission chain (also known as a multi axial drive shaft) incoming driving force and speed according to the requirements of distribution to each axis and finally reached the required speed of spindle. The transmission system design is good or bad, will directly affect the quality of the spindle box, the universal degree, design and manufacture of the size of the workload and the cost of. The design of transmission system, shall ensure that the main strength, stiffness, rotational speed and direction under the premise of the number, strive to make main transmission parts of the specifications less, less, less volume. In this paper, through the analysis of the needle base, want to do one time clamping, multi station processing, product design to achieve the accuracy requirements. The 6 main shaft with a middle driving shaft. Greatly improve the production efficiency, reduce labor costs. Arranged gear always try to make its compact structure, transmission pair optimal transmission ratio in 1 and 1.5. In order to make the spindle gear but large, raising speed transmission used in the last stage. The spindle box is fully consistent with the appeals, this design is correct and reasonable. The design of the main completed the design of modular machine in the "three charts and a card" system and spindle box, also according to the need to draw fixture sketch. Key words: Combination machine Tool Headstock “Three drawings, one card” 目 錄 引言 1 1. 被加工零件工序圖 2 1-1 編制被加工零件工序圖的注意事項 2 1-2 被加工零件工序圖的作用和要求 2 1-3被加工零件工序圖 3 2．加工示意圖 4 2-1 加工示意圖的作用和要求 4 2-2 加工示意圖的編制方法 4 2-2-1 刀具的選擇 4 2-2-2 切削用量的確定 5 2-2-3 導向結構的選擇 5 2-2-4 浮動卡頭及接桿的選擇 7 2-2-5 動力頭工作循環(huán)及其行程的確定 7 2-2-6 其它應注意的問題 10 2-3 本機床的加工示意圖 10 3．動力部件的選擇 11 4．組合機床生產率的計算 13 4-1 機床生產率的計算 13 4-2 最終編制的具體生產率計算卡 14 5．機床聯(lián)系尺寸圖的繪制 16 5-1 繪制機床聯(lián)系尺寸圖應考慮的主要問題 16 5-1-1 機床裝料高度的確定 16 5-1-2 夾具輪廓尺寸的確定 16 5-1-3中間底座尺寸的確定 16 5-1-4主軸箱輪廓尺寸的確定 17 5-2 繪制聯(lián)系尺寸圖使得其他注意事項： 17 5-3 機床分組 18 5-4 本機床聯(lián)系尺寸圖 18 6. 主軸箱的設計 20 6-1 組合機床主軸箱的用途及分類 20 6-2 通用主軸箱的組成 20 6-2-1 主軸箱的組成 20 6-2-2 主軸箱的通用零件 20 6-3 主軸箱設計的步驟和內容 22 6-3-1 繪制主軸箱設計的原始依據圖 22 6-3-2 確定主軸結構形式及齒輪模數(shù) 23 6-3-3 主軸箱的傳動系統(tǒng)設計 24 6-4 主軸箱的潤滑和手柄軸的設置 25 6-4-1 潤滑 25 6-4-2 手柄軸的設置 26 6-5 轉動軸直徑的確定和齒輪強度的驗算 26 總結 31 參考文獻 32 引言 本次畢業(yè)設計的題目是：針刺機底座鉆孔組合機床設計。已知數(shù)據如下：1.鉆箱體底面6-7孔。2. 工件硬度：HB170-220。 3. 工件材料：HT200。4.年生產綱領是7.5萬件/年。 組合機床是針對被加工零件的特點及工藝要求，按照集中工序的原則設計的一種高效率的專用機床。組合機床的各個部件都是具有一定獨立功能的部件，并且大多已經系列化、標準化、和通用化的通用部件。 組合機床與通用機床，專用機床比較，具有以下特點： 1.組合機床加工工件，由于采用專用夾具、組合刀具和導向裝置等，產品加工質量靠工藝裝備保證，對操作工人技術水平要求不高。 2.組合機床上的通用部件和標準零件約占全部機床零部件總量的70％--80％，因此設計和制造周期短，經濟效益好。 3.由于組合機床采用多刀加工，機床自動化程度高，因而比通用機床生產效率高，產品質量穩(wěn)定，勞動強度低。 4.當機床被加工的產品更新時，專用機床的大部件要報廢。組合機床的通用部件是根據國家標準設計的，并等效于國際標準，因此，其通用部件可以重復使用。不必另行設計和制造。 5.當機床被加工的產品更新時，專用機床的大部分部件都要報廢。組合機床的通用部件是根據國家標準設計的，并等效于國際標準，因此其通用部件可以重復使用，不必另行設計和制造。 6.組合機床易于聯(lián)成機床自動線，以適應大規(guī)模和自動化生產需要。 1 被加工零件工序圖 1-1 被加工零件工序圖的注意事項 1．本機床加工部位的位置尺寸應由定位基面標起，尤其在本機床加工，所選用的定位基面與設計基面不一致時，還必須對各孔要求的位置尺寸進行分析和換算，即把不對稱公差的尺寸換算為對稱公差尺寸，確定鏜模孔尺寸及主軸位置尺寸，并把各孔位置尺寸改為從定位基面標注。有時也可以將工件的某一主要孔的位置尺寸從定位基面標注，其余各孔的位置尺寸以此孔為基準進行標注，以免由于尺寸鏈的影響而不能保證要求的精度。 2．對精鏜機床必須注明是否允許留有退刀痕跡，以及允許退刀痕的形狀（直線或螺旋退刀痕）。 3．對孔的加工余量要認真分析，在鏜階梯孔時，其大直徑的單邊余量應小于兩孔半徑之差，以便鏜刀能通過。在加工毛坯孔時，不僅要弄清加工余量，還必須注意孔的鑄造偏心及鑄造毛刺的大小，以便設計相應尺寸的鏜桿，保證加工能正常。 1-2 被加工零件工序圖的作用和內容 被加工零件工序圖是設計和驗收機床的主要依據之一，是根據選定的工藝方案，表示在一臺機床或一條自動線上完成的工藝內容、加工部位的尺寸及精度、技術要求、加工用定位基準、夾壓部位以及被加工零件的材料、硬度和在本機床加工前毛坯或半成品情況的圖紙。它是在原有工件圖的基礎上，以突出本機床或自動線加工內容，加上必要的說明繪制的。它是組合機床設計的主要依據，也是制造使用時調整機床、檢查精度的重要技術文件。 被加工零件工序圖應表示出下列內容： 1．在圖上應表示出被加工零件的形狀，尤其是要設計中間導向時，應表示出工件內部筋的布置和尺寸，以便檢查工件裝進夾具是否相碰，以及刀具通過的可能性。 2．在圖上應表示出加工用定為基準、夾壓部位及夾壓方向，以便依此進行夾具的支承（包括輔助支承）、定位及夾壓系統(tǒng)的設計。 3．在圖上應表示初加工表面的尺寸、精度、位置尺寸及精度和技術條件（包括對上道工序的要求及本機床保證的部分）。 4．圖中還應注明被加工零件的名稱、材料、硬度。制被加工零件工序圖的注意事項 1-3被加工零件工序圖 圖1-1 被加工零件工序圖 2．加工示意圖 2-1 加工示意圖的作用和要求 加工示意圖是表示刀具、主軸箱、工件夾具及托架的聯(lián)系尺寸圖，是組合機床設計的重要圖紙之一，在機床總體設計中占有重要地位。它是設計刀具、夾具、主軸箱及選擇動力部件的主要資料，同時也是調整機床和刀具的主要依據。 加工示意圖應滿足下列要求： 1．表示被加工零件的材料和硬度。 表示出主軸箱上主軸端部和刀具的聯(lián)系尺寸以及刀具、工件、夾具和托架的聯(lián)系尺寸。 2．表示出夾具上導套的位置和直徑以及夾具（導向）與工件之間的聯(lián)系尺寸、配合及精度。 3．表示出主軸箱上主軸端部和刀具的聯(lián)系尺寸以及刀具、工件、夾具和托架的聯(lián)系尺寸。 4．表示刀具的形狀、類型及其主要尺寸（直徑和長度），切削用量、加工余量。 5．表示出動力頭的行程及工作循環(huán)。 繪制多工位機床的加工示意圖時，一定要分出工位，按每個工位的加工內容順序進行繪制，同時還要畫出工件在回轉工作臺或鼓輪上的位置示意圖，以便能清晰地看出工件及主軸箱上主軸的排列位置。 繪制多工位機床的加工示意圖時，一定要分出工位，按每個工位的加工內容順序進行繪制，同時還要畫出工件在回轉工作臺或鼓輪上的位置示意圖，以便能清晰地看出工件及主軸箱上主軸的排列位置。 加工示意圖應繪制成展開圖，其繪制順序是：首先按比例繪制工件的外形及加工部位的展開圖。特別注意那些距離很近的孔嚴格按比例相鄰繪制，以便清晰地看出相鄰刀具、導向及工具、主軸等是否相碰。然后，根據工件加工要求及選定的加工方法繪制刀具，并確定導向方式、位置及尺寸，選擇主軸和接桿。從這些刀具中找出影響其聯(lián)系尺寸的關鍵刀具，按其中最長的一根刀具，從主軸箱到工件間的最小距離來確定全部刀具、導向及工件間的尺寸關系。對于采用浮動夾頭的鏜孔刀桿，必須考慮并解決刀桿退出導向時防止下垂的問題，一般是用托架來托住退出的刀桿。因此在繪制加工示意圖時，必須將托架聯(lián)系尺寸標出。 加工示意圖還要繪出工件加工部位的圖形。在軸數(shù)多時必須在孔旁標上號碼，以便于設計和調整機床。 加工示意圖還要考慮一些特殊要求（如工件抬起、主軸定位、危險區(qū)等），決定動力頭的工作循環(huán)及行程。最后選擇切削用量及附加必要的說明。 2-2 編制加工示意圖的方法 2-2-1 刀具的選擇 在編制加工示意圖的過程中，首先遇到的是刀具的選擇，而一臺機床刀具選擇是否合理，直接影響到機床的加工精度、生產率和工作情況。因而，正確的選擇刀具是一個相當重要的工作。除工件的加工尺寸精度、表面粗糙度、切屑的排除及生產率要求等因素外，影響刀具選擇的其它要求有：當加工表面不允許有退刀痕時，需將工件抬起讓刀退出，這時只能采用鏜刀。再如位置限制，導向孔的尺寸小于加工孔的尺寸，也只能用鏜刀，并在導套上開引刀槽，以便鏜刀通過。本機床僅用于鉆孔，只是鉆一般的通孔，考慮到以上各種因素，選用高速鋼錐柄麻花鉆。 2-2-2 切削用量的確定 根據被加工孔直徑7及工件材料為HT200查表選得：切削速度v=12.5m/min，進給量f=0.12mm/r。由此算得： n=1000v/3.14 7 = 570r/min 取n=570r/min (2-1) =f=0.12570=68.4mm/min (2-2) 根據已選切削用量及工件材料根據下列公式計算切削力F、切削扭矩M、切削功率P、刀具耐用度T F= (2-3) M= (2-4) P= (2-5) T= (2-6) 將D=7mm，f=0.12mm/r，HB=170，v=12.5 m/min代入以上各式求得： F=727N M=1612N P=0.094KW T=390625min 2-2-3 導向結構的選擇 組合機床上加工孔時，除用剛性主軸的加工方案外，其尺寸和位置精度都是依靠夾具導向來保證的。如何正確地選擇導向結構，確定導向的參數(shù)和精度，是設計組合機床的重要內容，也是繪制加工示意圖要解決的問題。組合機床常用各種導向結構及選擇時的注意事項如下： 1．導向類型導向通常分為兩類：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。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。通常依據刀具導向部分的直徑d和刀具轉速n折算出導向的線速度v，在結合加工部位的尺寸精度，工藝方法和刀具的具體工作條件來選擇導向的類型、形式和結構。第一類導向的允許線速度v<20米/分。因此，除了鉸孔外，這類導向很少用于大孔徑的加工。第二類導向的允許線速度v>20米/分。一般用于孔徑大于25mm以上的孔加工，尤其以大直徑的鏜孔應用較多。由前所選擇的刀具和主軸轉速，根據所選切削用量v=12.5m/min選用固定式導向。 圖2-1尺寸導向圖 2． 確定導向數(shù)量、選擇導向參數(shù) 導向數(shù)量應根據工件形狀，內部結構，刀具剛性，加工精度及具體加工情況而定。通常鉆、擴、鉸單層壁小孔或用懸伸量不大的鏜桿鏜、擴、鉸深度不大的大孔時，選取單個導向加工。當在工件鑄孔上擴孔時，為了加強刀具的導向剛性，通常采用雙導向加工。導向的參數(shù)選擇包括：導套的直徑及公差配合，導套的長度，導套離工件端面的距離等 3．正確選擇導向的形式和結構 必須根據旋轉速度、加工精度、刀具工作條件等具體情況，選擇導向的形式和結構，如精鏜2級和1級孔，旋轉速度和精度要求都比較高，應當選用精密的的滾珠軸承的旋轉導向。精鉸2級孔，由于轉速不高，則可選用導向精度較高的滑動軸承的旋轉導向。粗鏜孔時轉速較高，但精度要求較低，可選用滾錐軸承的旋轉導向。 2-2-4 浮動卡頭及接桿的選擇 為了提高加工精度，減少主軸位置誤差和主軸振擺對加工精度的影響，在采用長導向或多個導向進行鏜孔或擴、鉸孔時，鏜桿與主軸均用浮動卡頭相連接。繪制加工示意圖時，須正確地選用浮動卡頭的規(guī)格并標注其主要尺寸。浮動卡頭可按通用鉆削類主軸的系列參數(shù)表選取確定。這里僅用了一個導向而且導向不長故不需采用浮動卡頭。 在鉆孔、擴孔、锪孔、倒角及鉸小孔，通常都采用接桿。在選用接桿時，應盡量避免采用直徑為15mm的主軸。只在受到孔間距離限制，不得已時才采用。。主軸直徑根據傳遞扭矩計算如下： d=B==14.6mm （2-7） 查表取d=20mm系列參數(shù)為30/20，主軸外伸長度為115mm。 查表選取莫氏錐度為1的2號接桿，接桿號為2-215 T0635-4。 2-2-5 動力頭工作循環(huán)及其行程的確定 動力部件的工作循環(huán)是加工時動力部件從原始位置開始運動到加工終了位置，又返回原始位置的動作過程。一般包括快速引進、工作進給、快速退回等動作，有時還有中間的許多其他要求動作。本次加工8個孔，并無其它特殊的精度要求，采用一般的鉆削加工就可。故其工作循環(huán)只需要快進，工進，快退三個步驟即可。 1．工作進給長度的確定 組合機床上有第一工作進給和第二工作進給之分。第一工作進給是用于鉆孔、擴孔、鉸孔及鏜孔等工序。當接著鉆桿或鏜桿之后，需要進行或锪平面、倒大角等工序時則采用第二工作進給。工作進給長度應等于被加工部位長度與刀具切入和切出長度之和（如圖2-2）所示。 動力頭工作進給的長度是按加工長度最大的孔來選取。切入長度應該根據工作端面的誤差情況來確定，一般為5~10毫米。第二工作進給長度常常比第一工作進給長度要小的多，在有條件時，應力求做到轉入第二工作進給時，除锪平面或倒大角的刀具外，其余刀具都離開加工表面，不再切削。否則，將降低刀具壽命，且破壞已加工表面。 這里工作進給長度=18+7+5=30mm  圖 1-2 工作進給示意圖 2．快速退回長度的確定 快速退回長度等于快速引進和工作進給長度之和。一般在固定式夾具鉆床或擴孔的機床上，動力頭快速退回的行程，只要把所有道具都退至導套內，不影響工件的裝卸就行了。但對于夾具需要回轉或移動的機床，動力頭快速退回行程必須把刀具、托架、鉆模板以及定位銷都退回到夾具移動可能碰到的范圍以外。本機床取為130mm。 3.快速進給長度的確定 快速引進是動力頭把刀具送到工作進給的位置，其長度按具體工作情況確定。在加工兩層或多層壁孔徑相同的同心孔系時，可采用跳躍進給的循環(huán)進行加工，即在加工完一層壁后，動力頭再次快速引進，加工第二層壁，這樣可以縮短工作循環(huán)時間。本機床取為100mm。 圖 2-2 工作循環(huán)圖 4．動力頭總行程的確定 動力頭的總行程除了滿足工作循環(huán)所需長度外，還要考慮裝卸和調整刀具的方便性，即考慮前備量和后備量）。前備量是指刀具磨損和補償安裝制造誤差，后備量是指刀具連同接桿一起從主軸取出時，保證刀具退離導套外的距離大于秸稈插入主軸孔內的長度。裝卸刀具的理想情況是：刀具離導套外端面的距離，要大于刀具插入主軸孔內的長度。按所選動力箱型號可知總行程為250mm。這里前備量取為20mm，后備量為100mm。 5．動力頭工作循環(huán)中的一些特殊要求。 a．中間停止。在主軸需要定位，工件抬起“讓刀”的加工循環(huán)中，動力頭快速行程終了要中間停止。必須在動力頭工作循環(huán)中加以注明。。 b．死擋鐵停留。在加工端面或止口時，為了控制尺寸及保證加工精度，須采用死擋鐵停留，其方法有二：一種是用壓力繼電器控制，多用于加工精度要求不高的端面和倒角等工序。一種是壓力繼電器和時間繼電器聯(lián)合控制，勇于加工精度要求高的端面。 c．危險區(qū)。當兩面加工同一通孔或同時加工十字交叉孔時，則有刀具相碰的問題，在組合機床上稱之為危險區(qū)。當遇到這種情況時，兩個動力頭開始同時加工，快進入危險區(qū)時，一個動力頭停止進給，另一個動力頭先加工完退回原位后，這個動力頭再繼續(xù)加工，直至打通后退回原位。 d．退離線。這是加工深孔中退回的位置線。加工深孔時，為了排屑，動力頭需要多次退回。為了減少動力頭快速引進和退回的時間損失，中間退回時不退回到原始位置，而選取一個接近于第一次轉入工作進給的位置作為退離線，使動力頭每次退回到隔離線后，即轉為快速引進。 e．帶有鉆孔和攻絲主軸箱的動力頭行程的確定。當攻絲和鉆孔等其它工序在一個主軸箱上進行時，要注意攻絲循環(huán)和鉆孔循環(huán)必須保證一定的關系。即在計算其行程時，應使攻絲循環(huán)提前完成后，動力頭才開始退回。 2-2-6編織加工示意圖注意事項 1．應有足夠的說明。如被加工零件的圖號、材料、硬度、加工余量，工件是否有讓刀運動，以及是否采用冷卻等。 2．加工示意圖上應有足夠的聯(lián)系尺寸，并標注恰當。如主軸箱端部尺寸，刀具結構尺寸，導向尺寸，工件至夾具間的尺寸，托架與夾具之間的尺寸，工件本身以及加工部位的尺寸等3．加工部位示意圖。如三面機床的示意圖，需將各面工件的形狀和加工孔的位置用縮小比例畫出，并標注孔號（孔號應與主軸編號一致）。 4．加工示意圖按加工終了狀態(tài)繪制。 5．主軸應叢主軸箱端面畫起。刀具畫加工終了位置（攻絲加工則應畫開始位置）。標準的通用結構如接桿、浮動卡頭、攻絲靠模及絲錐卡頭、通用主軸箱的標準鉆鏜主軸外伸部分等只畫外輪廓，并須加注規(guī)格代號。對一些專用結構如導向、刀桿托架、專用接桿或浮動卡頭等，為了顯示其結構而必須剖視，并標注尺寸、精度及配合。 6． 相鄰兩孔中心距小的主軸，必須在展開圖上按比例畫在一起，以便檢查主軸、接桿、導向及浮動夾頭等是否相碰。 2-3 本機床的加工示意圖 圖 2-3 加工示意圖 3．動力部件的選擇 動力部件用以實現(xiàn)切削刀具的旋轉和進給運動（動力頭）或只用于進給運動（動力滑臺），是組合機床最主要的通用部件。 組合機床動力部件有多種結構形式和不同的傳動形式。就其傳動方式來講，主運動（旋轉運動）一般采用機械傳動，即有電動機通過齒輪、皮帶、蝸輪蝸桿等機械元件傳遞運動和動力；而進給運動則采用機械傳動（用凸輪杠桿、絲桿螺母、齒輪齒條等機械元件傳遞運動和動力）、液壓傳動、氣壓傳動或氣壓液壓傳動等。 組合機床動力部件的性能參數(shù)、聯(lián)系尺寸以及結構等在“組合機床通用部件圖冊”中有詳細介紹。設計一臺機床或一條自動線時，選用何種動力部件，應當根據具體的加工工藝、機床型式、使用條件、生產條件等確定。對于一般多軸鉆孔和鏜孔機床，可用機械或液壓動力頭。必須選用合適的動力部件，使機床具有先進的工藝水平和技術水平，以及良好的經濟效果。 選用動力部件時應該注意的問題： 1．電動機功率的確定 每一種規(guī)格的動力頭（機械或液壓動力頭）都有一定的功率范圍，根據所選切削用量計算的切削功率和進給功率之需要，并適當考慮提高切削用量的可能性（一般按30%考慮），選用相應規(guī)格的動力頭?？砂聪铝泄焦浪悖? P=6p/ = 0.627kw （3-1） 式中：P——電動機功率 P——每根主軸所需的切削功率 ——傳動效率，取0.85~0.95之間。 將P=0.094KW并選取=0.9代入上式計算得：P=0.627KW。 考慮機床報廢后通用部件的再利用問題，選擇功率稍大的動力箱，其具體型號和參數(shù)如下： 型號：Y90S-4B5 I型 轉速：1420r/min 驅動軸轉速：710r/min 2.進給力的確定 每一型號動力頭都有其最大允許的進給力。選用時計算切削進給抗力必須稍小于動力頭允許的最大進給力，并注意各主軸切削力的合力中心應處在動力頭接合面范圍內，力求使其處于動力頭接合面的下方，為此，應將重負荷的粗加工工序安排在主軸箱的下部。 當遇到動力頭的功率和進給力不能滿足要求，而又相差不大時，不應輕易選用大一號的動力頭，這時可采取下列措施： a．對于液壓動力頭可采用油泵單獨驅動機構，即增加一個電動機，專用于進給油泵的驅動，是動力頭電動機的全部功率用于切削加工。 b．降低所需進給力和功率。在生產率允許的情況下，適當降低切削用量，或將部分孔安排為順序先后加工，即將同一個動力頭上的刀具前后錯開，在同一循環(huán)中先加工一些通孔后，再加工另外一部分孔，以降低所需進給力和功率。有時還可以改變加工方法，如將負荷重的端面刮削改為徑向車端面等。c．對于短時間工作的工序，亦可在超負荷下工作，但超負荷不宜大于25%。 3．最大行程的確定 選用動力頭是必須考慮其最大允許行程，除了滿足機床工作循環(huán)的要求外，還必須保證調整和裝卸刀具的方便性，對于多工位回轉工作臺式機床，要保證回轉時工作臺上夾具不碰刀具等。 4．進給速度的選擇 每一種型號動力頭有快速形成速度即最小進給量的規(guī)定。對于機械動力頭來說，其進給量是有級的，選用時必須按主軸轉速及進給交換齒輪來驗算每分鐘進給量及各主軸的每轉進給量。液壓動力頭的進給是可以無級調整的，為了避免由于氣溫、制造誤差等影響，造成動力頭進給速度的不穩(wěn)定，不宜選用動力頭技術性能中規(guī)定的最小進給量，尤其對精加工機床，實際使用的進給量應大于其0.5~1倍。還必須注意的，在采用壓力繼電器裝置時，動力頭所能實現(xiàn)的最小進給量數(shù)值還應加大。 5．主軸箱最大輪廓尺寸的影響 為了是動力頭在加工過程中有良好的穩(wěn)定性，需根據主軸箱的輪廓尺寸選擇相適應規(guī)格的動力頭。同時要考慮主軸箱上刀具的分布情況，力求使刀具進給抗力的合力中心不超出主軸箱與動力頭的接合面，并使其在垂直方向上盡量接近油缸（或絲杠）的中心。這樣有利于改善動力頭的受力情況，減輕動力頭導軌的磨損。 6．加工精度的影響 動力部件的導軌有矩形的和矩形和三角形相結合的兩種型式。一般帶導向引導刀具加工的機床，多采用帶矩形導軌的動力頭。對于剛性主軸加工的精加工機床，為了減少導軌磨損對加工精度的影響，則選用帶矩形和三角形相結合的導軌的動力部件，其滑臺長度及導軌寬度都應適當選得大一些，有利于提高加工中的穩(wěn)定性，達到較高的加工精度。 考慮到以上各因素，根據進給力F=6727=4326N，考慮到相應的工作行程和與動力箱相配套的原因，選擇1HY 25-IA型動力滑臺，其主要參數(shù)如下： 臺面寬250mm，臺面長500mm，行程長250mm，導軌為鑄鐵材料，滑臺及滑座總高250mm，滑座長790mm,允許最大進給力8000N，快速行程速度12m/min，工作速度32—800mm/min。 在選定動力箱和動力滑臺后我們確定了配套通用部件： 1CC251型側底座，高度560mm，寬度450mm，長度900mm。 4．組合機床生產率的計算 4-1 機床生產率的計算 根據加工示意圖所選用的工作循環(huán)、工作行程及切削用量等，就可以計算機床的生產率，并編制生產率計算卡片。生產率計算卡片應反映出機床的加工過程和動作時間、切削用量以及機床生產率與負荷率的關系等。 機床理想生產率是指機床在百分之百負荷的情況下每小時的生產能力。這里僅考慮加工一個工件所需機動時間（t）和輔助時間（t）。輔助時間是指機床空行程（動力頭快進和快退、工作臺的回轉和移動、電氣或液壓元件的轉換動作等）和工件的裝卸、定位、夾壓及清除定位面上的切屑所用時間。機床理想生產率Q可按下式計算： Q=（件/小時） （4-1） T= t+t （4-2） 式中T——單件工時 t和t可按下列公式確定： t= （4-3） t= t + t=+ t （4-4） 式中 L——刀具工作進給行程長度（mm） S——動力頭工作進給的每分鐘進給量（mm/min） L、L——動力頭快進和快退行程長度（mm） V——動力頭快速行程速度，按所選動力頭參數(shù)來定 t——工件裝卸、定位、夾緊以及清除定位基面切屑的時間。它取決于工件大小、裝卸方便性及操作人員的熟練程度等。根據對各類機床的統(tǒng)計，一般為0.5~1.5min。 由于組合機床工作過程中偶然事故（不可靠性）以及操作人員的自然需要所需時間，機床實際可能生產率Q要低于機床理想生產率Q。也就是： (4-5) 式中——機床負荷率 Q——組合機床實際可能生產率，亦可視為要求的機床生產率。 Q=(件/小時) （4-6） 結合以上原理和本機床已知數(shù)據計算如下： T= t+t=++ t==1.749min Q==34.305(件/小時 Q=31.13(件/小時) 本機床負荷率滿足要求，故本設計方案合理。 4-2 最終編制的具體生產率計算卡 根據以上計算并參考相關標準，我編制了如下所示的生產率計算卡  備注 4 3 2 1 序 號 工序名稱 被加工零 件 本機床裝卸工件時間取為1.5min 滑塊快退 滑塊工進 滑塊快進 裝卸工件 工步名稱 材 料 名 稱 圖 號 1 被加工零件數(shù) （個） 鉆孔 HT200 針刺底座 Φ7 加 工 直徑（mm） 18 加工 長度 （mm） 30 工作 行程 （mm） 12.5 切削 速度 m/min 負荷率 機床理想生產率Q1 機床實際生產率Q 單件總工時 570 每分鐘轉速 r/min 工序號 硬度 毛坯重量 毛坯種類 0.12 每轉進給量 mm/r 10 0.125 10 每分鐘進給量 m/min 90.7% 31.13（件/小時） 34.305（件/小時） 0. 2 0.2 機動 時間 工時（min） HB 170-220 灰鑄件 1.549 0.026 0.0235 1.5 輔助 時間 5．機床聯(lián)系尺寸圖的繪制 機床聯(lián)系尺寸圖是決定各部件的輪廓尺寸及相互間聯(lián)系關系的，是開展各專用部件和確定機床最大占地面積的知道圖紙。 組合機床是由一些通用部件和專用部件組成的。為了使所設計的組合機床既能滿足預期的性能要求，又能做到配置上勻稱合理，符合多快好省的精神，必須對所設計的組合機床各個部件之間的關系進行全面的分析研究。這是通過繪制機床聯(lián)系尺寸圖來達到目的。 機床聯(lián)系尺寸圖是在被加工零件工序圖與加工示意圖繪制之后，根據初步選定的主要通用部件（動力部件及其配套的滑座、床身或立柱等），以及確定的專用部件的結構原理而繪制的。 5-1 繪制機床聯(lián)系尺寸圖應考慮的主要問題 5-1-1 機床裝料高度的確定 裝料高度一般指工件安裝基面到地面的垂直距離。在確定裝料高度時，首先考慮到工人操作的方便性根據我國具體情況，為便于操作和省力，對于一般臥式組合機床、流水線和自動線，裝料高度定位850到1060毫米。；自動線要考慮車中間底座的高度以便允許內腔通過隨行夾具還會系統(tǒng)或冷卻排屑。其次是機床內部結構尺寸限制和剛度要求。考慮上述剛度、結構功能和使用要求等因素，我設計裝料高度H=1060mm，滑臺高度為280mm，側底座高度560mm。 5-1-2 夾具輪廓尺寸的確定 夾具是用于定位夾緊工件的，所以工件的輪廓尺寸和形狀是確定夾具輪廓尺寸的依據。根據夾具結構草圖，初步確定夾具的輪廓尺寸。其底座高度應考慮要保證有足夠的的剛性，又要考慮工件的裝料高度，為了便于布置定位元件，一般夾具的底座的高度不小于240mm。夾具底座的長度尺寸，應能布置下定位夾緊元件和能與中間底座的連接。 對于非框形夾具，在繪制聯(lián)系尺寸圖時，應事先繪制夾具草圖，確定夾具的主要技術特性、基本結構原則及其外形控制尺寸。 5-1-3中間底座尺寸的確定 中間底座其頂面安裝夾具，側面可與側底座相連接，并通過端面鍵或定位銷定位。在編制加工示意圖時，已確定工件端面至主軸箱端面在加工終了時的距離。并結合已選通用部件的高度以及夾具的尺寸確定底座的尺寸。根據以上的要求和具體的加工尺寸要求確定中間底座尺寸長×寬×高=900×450×560mm 5-1-4 主軸箱輪廓尺寸的確定 1．厚度的確定 標準主軸箱的厚度由主軸箱體、前蓋和后蓋三層尺寸構成。主軸箱體厚為180mm。前蓋有兩種尺寸，臥式厚為55mm，立式厚為70 mm，后蓋厚有90mm和50mm兩種，通常采用 90mm。因此臥式主軸箱的總厚為325mm，立式主軸箱通常為340mm。這里是臥式的，總厚取325mm。 2．主軸最低高度h的確定 要考慮它與工件最低孔的位置、機床配置形式、裝料高度和動力部件、滑座、床身的關系，一般應大于80~120mm。綜合考慮以上要素，確定h1=108mm。 3．主軸箱寬度B和高度H的確定 多軸箱寬度B、高度H的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關，可按下式確定： B＝b+2b1 H=h+h1+b1 式中：b——工件在寬度方向相距最遠兩孔距離，單位mm； b1——最邊緣主軸中心至箱體外壁距離，單位mm； h——工件在高度方向相距最遠兩孔距離，單位mm； h1——最低主軸高度，單位mm。 b＝93mm，b1取153mm 則B＝93＋2×153＝399mm h＝161mm,h1= 108mm 則H＝128+108+130＝366mm。 根據實際加工的情況，由通用箱體系列尺寸標準選取400400（BH）的主軸箱。 5-2 繪制聯(lián)系尺寸圖使得其他注意事項： 1．機床聯(lián)系尺寸圖主要應針對各部件之間的聯(lián)系尺寸進行標注，各部件畫出必要的輪廓形狀即可，盡量減少不必要的線條和尺寸。各部件應嚴格按統(tǒng)一比例繪制。 2．在聯(lián)系尺寸圖上還必須明確比表明運動部件的終點和原位狀態(tài)，以及運動過程中的情況。 3．聯(lián)系尺寸圖繪制后，在進行機床的具體設計過程中，可能發(fā)現(xiàn)某些尺寸定的不合理，甚至不能實現(xiàn)，則可按照需要返回來修改聯(lián)系尺寸圖，加以調整。 4．在聯(lián)系尺寸圖上應標明工件、夾具、動力頭的中心線之間的關系。特別當工件上加工部位對于工件中心線不對稱時，應注明動力頭中心線相對夾具中心線的偏移距離。 5-3機床分組 當繪制完那些機床部件后，為便于設計和組織生產，組合機床各部件和裝置按不同的功能劃分編組。本次設計的機床的分類如下: (1) 第10組床身，側底座1CC251 (2) 第11組中間底座。 (3) 第21組鉆模板。 (4) 第30組電氣裝置。 (5) 第40組傳動裝置 1TD25-1A。 (6) 第60組刀具。 (7) 第61組工具。 (8) 第71組多軸箱。 5-4本機床聯(lián)系尺寸圖 圖5-1機床聯(lián)系尺寸圖 6. 主軸箱的設計 6-1 組合機床主軸箱的用途及分類 主軸箱是組合機床的重要專用部件，它是用于布置機床工作主軸及其傳動零件和相應的附加機構。他通過按照一定的速比排布傳動齒輪，把動力從動力部件——動力頭、動力箱、電動機等，傳遞給各工作主軸，使之獲得需要的轉速和轉向。主軸箱按其組成和用途可分為大型標準主軸箱、小型標準主軸箱和專用主軸箱三類。 6-2 通用主軸箱的組成 6-2-1 主軸箱的組成 通用主軸箱由通用零件如箱體、主軸、傳動軸、齒輪和附加機構組成。 通用主軸箱在生產中常見的有： 1． 鉆削類主軸箱。 2． 攻絲主軸箱。 3． 鉆、攻復合軸箱。 這里采用鉆削類主軸箱。 6-2-2 主軸箱的通用零件 1．主軸箱通用零件的編號方法如下： 圖 6-1 主軸箱通用部件編號方法 編號中的T07表示主軸箱的通用零件；小組號分別用1、2、3和4表示箱體類、主軸類、傳動軸類和齒輪類零件；順序號和零件順序號所表示的內容遂類別號和小組號的不同而不同。這里選用的主軸箱體編號為450x900T0711-11。 2．通用主軸和傳動軸 鉆削類主軸按支承形式不同可分為3種： a.前支承為推力球軸承和向心球軸承、后支承為向心球軸承或圓錐滾子 b.前后支承均為圓錐滾子軸承的主軸（簡稱滾錐主軸） c.前后支承均為推力球軸承和無內圈滾子軸承的主軸（稱滾針主軸）。 主軸頭外伸長度為75mm（立式為60mm）的滾錐主軸稱為短主軸，采用浮動卡頭與刀具連接，配以長導向或雙導向用于鏜、擴、絞孔工序。 常用的通用傳動軸按用途和支承形式分為： a.滾針軸承傳動軸，b.圓錐滾子軸承傳動軸,c.攻絲用蝸桿軸，d.手柄軸,e.油泵傳動軸，f.埋頭傳動軸六種。 通用傳動軸材料一般用45鋼，熱處理T215；滾針軸承的傳動軸材料為20Cr鋼，熱處理SO．1-1，C59。 3．通用箱體類零件： 通用箱體類零件包括主軸箱箱體、前蓋、后蓋、上蓋、側蓋。箱體類零件材料為HT200，前、后蓋材料為HT150，上蓋為HT150。箱體的大小，根據寬和高尺寸不同，有多種規(guī)格，其具體形狀尺寸，應按標準GB3668.1—83選擇。其部分尺寸在前面章節(jié)已有描述。 4．潤滑泵 規(guī)格較大的通用主軸箱常采用R12—1A葉片泵進行潤滑。中等規(guī)格的主軸箱用一個潤滑泵；規(guī)格較大且主軸數(shù)量多的主軸箱用兩個潤滑泵。潤滑泵泵出的油經分油器至各潤滑點。 5．其他通用零件 除了上述零件外，主軸箱上還有隔套、鍵套、防油套、油杯、定位銷以及鎖緊螺母、防松墊圈等，都已經標準化或通用化。 6．通用齒輪 通用齒輪包括動力箱齒輪，尺寬32mm，軸向總寬度84mm；電動機齒輪，齒寬32mm，傳動齒輪，齒寬24mm、32mm兩種。標準齒輪為不變位齒輪。材料為45鋼，齒部高頻淬火G54。具體結構形式如圖： 圖 6-2 各種齒輪結構圖 6-3 主軸箱設計的步驟和內容 主軸箱是組合機床的重要部件之一，它關系到整臺機床質量的好壞。主軸箱設計的步驟大致分為：根據“三圖一卡”，繪制主軸箱設計的原始依據圖；確定主軸結構形式及齒輪模數(shù)；擬定主軸箱傳動系統(tǒng)；計算主軸及傳動軸坐標；繪制坐標檢查圖；繪制主軸箱總圖及零件圖。 6-3-1 繪制主軸箱設計的原始依據圖 主軸箱設計原始依據圖是根據“三圖一卡”繪制的。 1)、根據尺寸聯(lián)系圖標注所有主軸位置尺寸及工件與主軸、主軸與傳動軸的相關位置尺寸。因為主軸和被加工零件在機床上是面對面安放的，因此，多軸箱主視圖上的水平方向尺寸與工序圖上的水平方向尺寸相反；由于多軸箱上的坐標尺寸基準和零件工序圖上的基準不重合，應作尺寸轉換，找出統(tǒng)一的基準。，標出相應的位置關系尺寸，然后根據零件工序圖各孔位置尺寸，算出多軸箱上主軸的坐標值。 2）、根據機床聯(lián)系尺寸圖，繪制主軸箱外形圖，并標注輪廓尺寸及與動力箱驅動軸的相對位置尺寸。 3）、標注主軸順時針轉向。 4）、標明動力部件型號及其性能參數(shù)等 5）、列出個主軸的工序內容，切削用量及主軸的外伸尺寸等。 6-3-2 確定主軸結構形式及齒輪模數(shù)的要求 一般情況下，根據工件的加工工藝、刀具和主軸的連接結構和刀具的進給抗力及切削轉矩來確定主軸的結構形式。鉆削加工的主軸，需承受較大的單向軸向力，故最好選用向心球軸承和推力球軸承組合的支承結構，且推力球軸承配置在主軸前端；如果主軸前進和后退都要進行切削時，可選用前后支承都是圓錐滾子軸承的主軸結構，以便于承受兩個方向的軸向力；如果主軸孔間距較小，可選用滾針軸承和推力球軸承組合的支承結構，但這種結構的主軸精度和裝配工藝性均較差，除非必要時最好不選用。 傳動軸直徑可參考主軸直徑大小初步確定，待傳動系統(tǒng)擬定后在進行驗證。 齒輪模數(shù)一般用類比法確定，也可用下式估算： M≥（30—32）3 （6-1） 式中 m——所估算的齒輪模數(shù)（mm）； P——齒輪所傳遞的功率（KW）； z——對嚙合齒輪中的小齒輪齒數(shù)； n——小齒輪的轉速（r/min）； 主軸箱中的齒輪模數(shù)常用的2、2.5、3、3.5、4幾種。為了便于生產，同一主軸箱中的齒輪模數(shù)不多于2種。 6-3-3 主軸箱的傳動系統(tǒng)設計 組合機床的主軸箱的傳動系統(tǒng)，就是用一定數(shù)量的傳動元件，把動力箱的輸出軸與個主軸連接器起來，組成一定的傳動鏈，并滿足各軸的轉速和轉向要求。主軸箱的特點是：針對某零件的特定工序恒速加工，傳動鏈短；多主軸同時加工，傳動鏈分支多。因此，主軸箱的傳動設計，以獲得需要的主軸轉速旋向為原則，不存在通用機床前緩后急的最小傳動比限制，甚至可以用升速傳動副驅動主軸。 1． 對主軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求： a. 從面對主軸的位置看去，所有主軸應逆時針方向旋轉。 b. 盡量避免主軸兼作傳動軸，以免增加主軸負荷，影響加工質量。 c．保證主軸轉速和轉向的前提下，應力求用最少的傳動軸和齒輪，因此，應盡可能用一根傳動軸同時帶動多根主軸，并將齒輪布置在同一排位置上。 d． 主軸箱內齒輪傳動副的最大傳動比imax=2，最小傳動比imin=0.5；最佳傳動比為1.5-1≤i≤1.5，以使主軸箱結構緊湊；后蓋內的傳動比imax≤2，imin≥3.5-1。 e. 用于粗加工主軸上的齒輪，應盡可能設置在前端第一排，以較少 主軸的扭轉變形；精加工主軸上的齒輪，應設置在第三排，以較少主軸的彎曲變形。 同一主軸箱內，如有粗、精加工主軸，最好從動力箱驅動軸后就分兩條路線傳動，以免影響精加工主軸的加工精度。 f. 驅動軸直接帶動的傳動軸不要超過2根，以免給裝配帶來困難。 g. 剛性鏜孔主軸上的齒輪，其分度圓直徑要盡可能大于被加工孔的孔徑，以減少振動，提高運動平穩(wěn)性。 2．擬定主軸箱傳動系統(tǒng)得基本方法： 擬定主軸箱傳動系統(tǒng)的基本方法是：先把所有主軸中心盡可能分布在幾個同心圓上，然后再在各個同心圓的圓心上分別設置中心傳動軸；再把各組同心圓上的中心傳動軸再取同心圓，并用最少的傳動軸帶動這些中心傳動軸；把最后的合攏傳動軸與動力箱的驅動軸連接起來。這就是“從主軸的布置開始，最終引到驅動軸上”。 主軸箱傳動系統(tǒng)的擬定主要包括以下幾方面內容： a．確定傳動軸位置及齒輪齒數(shù)。 b．確定液壓泵軸的位置。 c．繪制傳動系統(tǒng)圖。 3．傳動方案的設計 已知：該主軸箱有四根主軸：1、2、3、4、5、6、7、8各主軸轉速及驅動軸到主軸之間的傳動比如下： 主軸轉速：n1=n2=n3= n4= n 5= n 6= 570r/min 驅動軸轉速：n0=510r/min 各主軸總傳動比：i0-1、2、3、4、5、6、7、8=781/710=1.1 動力箱齒數(shù)查《組合機床設計》P95表4-3取21—26，模數(shù)取3、4。傳動齒輪寬24mm，齒數(shù)17—50連續(xù)，模數(shù)2，2.5，3；50—70僅偶數(shù)齒，模數(shù)2，2.5，3，4。 動力箱齒輪安在第Ⅳ排，將轉動傳給中間軸上的第Ⅳ排齒輪，然后經中間軸第Ⅰ排齒輪將傳動傳給主軸第Ⅰ排齒輪從而實現(xiàn)轉速傳遞。傳動軸中心到中間軸之間距離為88.5mm，中間軸到主軸的中心距為114mm。根據傳動軸，傳動軸齒數(shù)模數(shù)要求依次進行計算最后得出最優(yōu)值為動力箱齒數(shù)為22，中間軸齒數(shù)為37，模數(shù)都為3，從而實現(xiàn)總傳動比降速要求。同理計算出中間軸的第Ⅰ排齒輪齒數(shù)為74，主軸齒數(shù)40，模數(shù)為2。 根據這樣的設計，轉速計算為： ｎ =n22/3774/40=71022/3774/40=781r/min 經過驗算轉速相對損失在5%以內，符合設計要求。 6-4 主軸箱的潤滑和手柄軸的設置 6-4-1 潤滑 大型標準主軸箱采用葉片潤滑油泵進行潤滑。油泵打出的油經分油器分向各潤滑部位。對于臥式標準主軸箱，主軸箱體后壁間的齒輪和壁上的軸承采用油盤潤滑，箱體和后蓋以及和前蓋間的齒輪采用油管潤滑。 一般情況下，對于中等以下尺寸的主軸箱，用一個葉片泵即可。轉速一般為400~800r/min,為防止葉片泵齒輪與中間軸相碰，再取一中間軸在第Ⅳ排連接，根據設計動力箱齒數(shù)為22，中間軸9齒數(shù)為37，中間軸10齒數(shù)為45，葉片泵齒輪35，這里轉速為n=71022/3737/4545/35=446r/min，符合要求。泵的安放位置應盡可能靠近油池，使之易于打油。 6-4-2 手柄軸的設置 組合機床主軸箱上一般都有較多的刀具，為了便于更換和調整刀具，或是按裝配和維修時檢查主軸精度，一般每個主軸箱上都要設置一個手柄軸，以便于手動回轉主軸。 為了扳動起來方便，手柄軸的轉速應盡可能高些，其所處位置應在靠近操作者一側，并且是便于下扳手的地方。一般在設計傳動系統(tǒng)時先不考慮手柄軸的設置問題。而