毕业设计论文组合镗床设计

《毕业设计论文组合镗床设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计论文组合镗床设计（33页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、武汉理工大学毕业设计（论文）目 录摘 要1Abstract21 绪论3 1.1 本课题提出的目的和意义 3 1.2 本论文的主要内容42 工艺方案设计5 2.1工艺分析5 2.2 定位分析、基准选取5 2.3 制定工艺路线6 2.4切削用量的选取7 2.5 组合机床配置形式的选择73 组合机床总体设计8 3.1绘制被加工零件工序图8 3.2加工示意图9 3.3 机床联系尺寸图11 3.4 组合机床生产率计算卡154 组合镗床夹具设计18 4.1 机床夹具的作用18 4.2 定位夹紧方案的确定18 4.3 刀具和切削用量的选取18 4.4 夹具性能和优点195组合机床多轴箱设计 20 5.1 绘

2、制多轴箱原始依据图20 5.2主轴结构形式的选择和动力计算21 5.3 多轴箱传动系统设计23 5.4 轮齿弯曲疲劳强度及轴的刚度校核25 5.5 绘制多轴箱总图27总结29参考文献30致谢31摘 要 组合机床是一种设计制造周期短、投资少、加工精度稳定、改装方便、经济效益高的专用高效自动化设备。本文是根据任务要求，设计一台能高效、大批量粗镗齿链式无极变速器壳体轴承孔的组合镗床。文章从工艺方案设计、总体设计、部件设计等几部分进行论述。 此次的组合机床设计是根据生产线工艺方案设计提出的组合机床设计任务书进行的。为使所设计的组合机床能完整地达到该工序的加工要求，本次设计需完成工序图、加工示意图、机床

3、联系尺寸图和生产率计算卡(即“三图一卡”)的设计工作。另外还要根据确定的工艺结构方案和“三图”，进行夹具设计、多轴箱装配图设计。关键词：组合镗床 高效 多轴箱 总体设计Abstract transfer and unit boring machine is a high efficiency and automation equipment for a special purpose with characteristics including shorter cycle of design and manufacturing ,less investment, more stability

4、machining precision ,more convenient for modification, more cost-effective and higher efficient.This paper is based on mission requirements to design a ransfer and unit machine which can boring thickly of two shaft holes of toothed chain non-polar transmission shell. The article includes process des

5、ign, overall design, parts design and so on. This transfer and unit machine design is based on the production lines process design of machine design. To make the design of modular machine can fully meet the requirements of the processing operation, this need to complete processing the process pictur

6、e of the part, processed sketch map, lathe to contact size picture and and the calculated card of productivity, named three pictures and one calorie that usually spoken are designed. In addition according to the process and structure of the scheme and the three pictures ,finishing the fixture design

7、 and multi-spindle design. Key words:combination of boring machines high efficient overall design multi-spindle box 1 绪论1.1本课题提出的背景和意义组合机床是一种专用高效自动化技术装备，目前，由于它仍是大批量机械产品实现高效、高质量和经济性生产的关键装备，因而被广泛应用于汽车、拖拉机、内燃机和压缩机等许多工业生产领域。特别是汽车工业，是组合机床和自动线最大的用户。如德国大众汽车厂在Salzgitter的发动机工厂，90年代初所采用的金属切削机床主要是自动线(60%)、组合机床

8、(20%)和加工中心(20%)。显然，在大批量生产的机械工业部门，大量采用的设备是组合机床和自动线。因此，组合机床及其自动线的技术性能和综合自动化水平，在很大程度上决定了这些工业部门产品的生产效率、产品质量和企业生产组织的结构，也在很大程度上决定了企业产品的竞争力。所以对组合机床的设计研究具有十分重要的意义。 现仅就近几年大连组合机床研究所研制的组合机床及其自动线对目前我国组合机床及其自动线装备技术的基本情况进行说明。 （1）为某冰箱压缩机厂提供的ZHS-1283冰箱压缩机外支撑八工位回转工作台组合机床，镗孔精度9.097mm0.004mm, 表面粗糙度Ra0.8m，节拍时间26s（2件），采

9、用交流伺服滑台，HSK接杆，主轴带中孔冷却液通道，全封闭防护。 （2）ZHS-XU86凸轮轴轴承盖加工自动线是为某汽车公司研制的用于30万辆轿车生产的高精度、高生产率、多品种数控自动线。该线采用多种先进技术：可控扭矩夹紧扳手、气浮输送、电液比例阀、高精度空心锥柄接杆、高密度材料镗杆、数控精密十字滑台、分布式控制系统与监测系统、故障诊断及显示系统、大流量冷却排屑和全封闭防护系统，节拍38s。 （3）UD80型换刀换箱柔性加工单元。该单元是一种高效、高精度与高柔性的数控机床，机床有5个坐标，交换托板尺寸为800mm800mm，刀库容量60，120，180任选，箱库容量12个，能在一次装夹下完成铣、

10、钻、铰、攻丝、镗孔、镗车等工序的单轴加工和多轴加工，适合中大批量生产规模的箱体零件和成组杂件的加工，也适用于中小批量多品种零件的生产。 （4）为某航空动力机械公司生产的柔性生产线的物流输送系统。该系统采用了链式摩擦轮滚道、电动滚筒、托盘自动识别、计算机生产调度等技术，可实现被输送零部件的定向、定位、升降、回转，通过编码识别及计算机的生产调度实现无序混流输送等。 上述组合机床代表了目前我国组合机床装备较高的技术水平，但是，在制造技术高速发展的今天，由于基础薄弱，从整体上看，与国外先进水平、与国内用户的要求还存在着一定的差距，主要表现在：产品可靠性较差；可调可变性差；缺少必要的适应多品种加工的新品

11、种；系列化、通用化、模块化程度低，致使制造周期过长，满足不了用户要求。上世纪80年代以来，国外组合机床技术在满足精度和效率要求的基础上，正朝着综合成套和具备柔性的方向发展。组合机床的加工精度、多品种加工的柔性以及机床配置的灵活多样方面均有新的突破性发展，实现了机床工作程序软件化，工序高度集中，高效短节拍和多种功能的自动监控。在国外，近十年来，很多汽车制造厂都在积极推行并行工程，并有不少组合机床制造厂与汽车厂密切合作应用这一方法来加速专用装备的设计制造。例如，美国的Ingersoll和Lamb，德国的Grob和Ex-cell-o等公司都应用并行工程分别为一些汽车厂设计制造了众多的缸体、缸盖和变速

12、箱体等组合机床加工自动线，取得了较好的技术经济效益 1.2本论文的主要内容 本文是根据设计要求，结合国内外研究现状，以粗镗齿链式无极变速器壳体轴承孔的加工为例，阐述了工艺设计、组合机床的设计过程及其与生产效率、加工质量之间的关系。文章主要包括三大方面。 （1） 工艺方案设计 通过分析被加工零件的加工特点、精度和技术要求、定位夹紧情况、生产效率及机床的结构特点等，确定在组合机床上完成的工艺内容以及加工方法，并绘制被加工零件工序图和夹具图。（2）组合机床的总体设计 确定机床各部件之间的相互关系，选择通用部件和刀具，计算切削用量及机床生产效率、绘制机床的尺寸联系图及加工示意图。（3）组合机床部件设计

13、 根据确定的工艺、结构方案和“三图”，多轴箱装配图设计。其中包括多轴箱的轮廓尺寸的确定以及传动系统设计，最终完成多轴箱的绘制。 另外，本文还涉及到大量的设计和计算，包括：（1）、主轴的选择和传动布置，以保证加工过程中被加工零件的精度；（2）、主轴、传动轴的设计和校核，保证轴的刚度满足生产要求。（3）、齿轮的设计、计算，对齿轮的强度和刚度进行校核；2 工艺方案设计2.1工艺分析 组合镗床用于镗削齿链式无极变速器壳体上的轴承孔，并且要达到其加工精度。为了满足其加工精度的要求，我们首先要对加工的零件进行工艺方案的分析，制定组合机床工艺方案是设计组合机床最重要的步骤之一。工艺方案制定的正确与否，将决定

14、机床能否达到“重量轻、结构简单、效率高、质量好”的要求。2.1.1齿链式无极变速器箱体的技术要求： 1）壳体底面和对合面的任意100mmX100mm范围内平面度公差为0.04mm； 2）壳体对合面与底面的平行度公差为100：0.05； 3）轴承孔的尺寸精度为IT7，圆柱度公差为0.05，各孔轴线对其公共轴线的同轴度公差为0.04，各孔外侧面对其公共轴线的垂直度为0.1mm； 4)轴承孔间中心距公差为0.1mm； 5）轴承孔和主要的表面粗糙度不大于1.6um。 2.1.2 壳体零件的毛坯和材料 壳体铸件的毛坯材料为HT150；硬度为169229HBS。 2.1.3工件生产方式 大批量生产，车间内

15、专用机床设备按零件加工工艺先后顺序排列，采用流水线生产的组织形式。采用单班制生产时，齿链式无极变速器的年产量为6万件。 2.2 定位分析、基准选取 根据生产纲领，该零件属于大批大量生产，因此采用砂型铸造的方法来进行毛坯生产。该零件的各个表面均为毛坯面，为加工需要，先加工一基准面为后备工序做准备。箱体外形面有侧面C、端面B,底面A，依据便于装夹及利于后续加工的原则，确定箱体底面A作为多道工序加工的基准面。镗轴承孔采用的是“一面两销”定位。定位平面的平面度允差一般为：0.050.08 mm，表面粗糙度一般为63.2um。 齿链式无极变速器的壳零件如图2-1。 图2-1 齿链式无极变速器壳体零件图2

16、.3制定工艺路线0# 铸造5# 人工时效处理10# 非加工面涂漆处理15# 粗铣壳体底面20# 粗、精铣壳体结合面25# 粗、精铣箱盖结合面30# 钻箱体、箱盖结合面螺纹孔35# 合箱40# 粗、半精、精镗3个轴承孔45# 粗铣两侧面凸台和两端面凸台50# 钻其他面上的孔55# 去毛刺60# 检验2.4 组合镗床切削用量的选择 组合机床的正常工作与合理地选用切削用量，即确定合理的切削速度、工作进给量和切削深度，有很大关系。切削用量选择适当，能使组合机床以最少的停车损失，最高的生产效率，最长的刀具寿命和最好的加工质量，也就是确保组合机床能够更快更省时地进行生产。 镗76轴承孔 切削用量的选取可采

17、用查表法，查组合机床设计简明手册表6-15 镗孔切削用量可知： 工件材料为HT150，HBS为170220，选择硬质合金钢镗刀，其粗镗速度为3550m/min，走刀量为0.41.5mm/r。于是选择镗削速度为46.8m/min，走刀量为0.6mm/r。 主轴转速的选择：根据确定切削用量，通过公式： 可得主轴的转速为196r/min。 镗64轴承孔 选择镗销速度为47.3m/min。走刀量为0.6mm/r。根据公式 可以算出64主轴的转速为235.2r/min。2.5组合机床配置型式的选择 我们在选择机床配置方案时，反对贪大求全，应正确处理先进性和可靠性的关系，选择符合最适宜对该工序进行生产加工

18、的组合机床设计方案。现有立式和卧式两种方案可供选择，其优势比较如下：主要比较指标：(1)加工精度：立式加工精度比卧式高；(2)排除铁屑的方便性：卧式较好；(3)夹具形式的影响：考虑到加工工艺要求，应选用立式；(4)占地面积：立式占地面积更小；(5)立式刚性更好。 其余指标，如：机床生产率，机床使用方便性和自动化程度，机床结构的复杂程度等，两种方案之间相差不大。综合考虑，应选用立式单工位组合机床。3组合机床总体设计 总体设计，就是针对齿链式无极变速器壳体零件，在选定工艺和结构方案的基础上，进行方案图纸设计。这些图纸包括 “三图一卡”： 被加工零件工序图； 加工示意图； 机床联系尺寸图； 生产率卡

19、（生产效率计算卡片）。3.1 绘制被加工零件工序图3.1.1 被加工零件工序图的作用与内容 被加工零件工序图是在被加工零件图基础上，突出本机床及其自动线的加工内容，并作必要说明而绘制的。其主要内容包括如下：（1） 被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及本机床设计相关部位结构形状 和尺寸；（2） 本工序选用的定位基准、夹紧部位及方向；（3） 本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技术要求以及上 道工序的技术要求； （4） 注明加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量；齿链式无极变速器壳体轴承孔组合组合机床的被加工零件工序图如图3-1所示图3-1 被加工零件工序图3.1.2 绘制

20、被加工零件图的规定及注意事项： （1）绘制被加工零件工序图的规定 为使被加工零件工序图表达清晰明了，突出本工序内容，绘制被加工零件工序图时规定：按一定比例，绘制足够的视图以及剖面视图；本工序加工部位用粗实线表示，其余部位用细实线表示；定位基准符号用，并标注消除自由度的数目。 （2）绘制被加工零件工序图注意事项： 1）本工序加工部位的位置尺寸应与定位基准直接发生关系； 2）对工件毛坯应有要求，对孔的加工余量应认真分析； 3）当本工序有特殊要求时必须注明。3.2 加工示意图3.2.1 加工示意图的作用和内容： 加工示意图是在工艺方案和机床整体方案初步确定的基础上绘制的。是表达工艺方案具体内容的机床

21、工艺方案图。它是设计刀具、辅具、夹具、多轴箱和液压、电气系统以及选择动力部件、绘制机床联系尺寸图的主要依据；是对机床总体布局和性能的原始要求；也是对调整机床和刀具所必需的重要技术文件。 加工示意图应表达和标注的内容有：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；刀具类型、数量和结构尺寸；接杆、浮动卡头、导向装置；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。3.2.2选择刀具、导向及有关计算（1）刀具的选择 工件材料为HT50，粗镗轴承孔，选用硬质合金镗刀。（2） 导向结构的选择 采用

22、固定式导向，在每一个主轴上布置一个，位置应在靠近工件上端面。（3） 确定主轴类型、尺寸、外伸长度以及接杆 由于加工切削转矩较小，根据加工孔径镗杆直径浮动卡头规格主轴直径的顺序，逐步选定主轴直径，在这里只是初步选择主轴直径，最终确定详见多轴箱设计部分。当镗孔直径为5070时，镗杆直径为4050；当镗孔直径为7090时，镗杆直径为5065。查组合机床设计简明手册表3-6得知镗床选用的主轴类型为滚锥式短主轴，外伸长度为60mm。镗76孔径时选择镗杆直径为50mm，镗64孔径选择的镗杆直径为45mm。 查组合机床设计简明手册第八章表8-2选用363的浮动卡头，根据选定的浮动卡头确定主轴外伸尺寸为50/

23、36。（4） 标注各部位联系尺寸（5）标注每根主轴的切削用量 各主轴的切削用量应标注在相应主轴后端。其内容包括：主轴转速、相应刀具的切削速度、每转进给量。（6）动力部件工作循环及行程的确定 动力部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终了位置，又返回到原位的动作过程。包括快速进给、工作进给和快速退回等动作。 1）工作进给长度的确定 =35+16+9=60mm ：切入长度； ：加工长度； ：切出长度。 2）快速引进长度的确定：快速引进是指动力部件把刀具送到工作进给位置，其长度由具体情况确定。本工序选取快速引进长度为100mm。 3）快速退回长度的确定：快速退回长度是快速引进长度和工

24、作进给长度之和。本工序为160mm。 4）动力部件总行程的确定：动力部件总行程为快退行程和前后备量之和。总行程为400mm，前备量为40mm，后备量为200mm。图4-2所示为齿链式无极变速器壳体轴承孔的加工示意图 图3-2齿链式无极变速器壳体轴承孔的加工示意图3.3 机床联系尺寸图3.3.1 机床联系尺寸图作用和内容： 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，并按初步选定的主要通用部件以及确定的专用部件总体结构而绘制的。是用来表示机床的配置形式、主要构成及各部件安装位置、相互关系、运动关系和操作方位的总体布局图。 机床联系尺寸总图表达的内容： 1）表示机床的配置形式和总布局；

25、2）完整齐全的反映各部件之间的主要装配关系和联系尺寸、专用部件的主要轮廓尺寸、运动部件的运动极限位置及滑台工作循环总的工作行程和前后备量尺寸。 3）标注主要通用部件的规格代号和电动机型号、功率及转速，并标出机床分组编号及组件名称，全部组件应包括机床全部通用及专用零部件。3.3.2 绘制机床尺寸联系总图之前应确定的内容：（1）选择动力部件 动力部件的选择主要是确定动力箱和动力滑台。根据已定的工艺方案和机床配置形式并结合使用及修理因素，确定机床为立式单工位液压传动组合机床，选用配套的动力箱驱动多轴箱主轴进行镗孔。 动力箱规格要与滑台匹配，其驱动功率主要依据多轴箱所传递的切削功率来选用。 机床多轴箱

26、电动机功率计算 零件材料：HT150，HBS163229。 刀具：标准镗头76mm（2个），64mm（1个） 切削用量：n=196r/min（76），f=0.6mm/r；n=235.2r/min（64）， f=0.5mm/r =74.8（KNmm） =55.1（KNmm） 注：1.公式中表示圆周力,表示轴向力； 2.公式中-切削速度（m）；f-进给量（mm）；-切削深度（mm）； D-加工直径（mm）；Z-刀具齿数； 根据计算所得，选用1TD40-V型动力箱（=480r/min，电动机选Y132-6型，功率为5.5kW)。 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

27、摩擦力。因而选择滑台的最大进给力应大于1453N。 查组合机床设计简明手册表5-1 1HY液压滑台的主要技术参数，我们可以确定液压动力滑台选用1HY40IA，其主要技术参数： 台面宽度：400mm 台面长度：800mm 行程：400mm 最大进给力：20000N 工进速度：12.5500mm/min 快速进给速度：8m/min（2）确定机床装料高度H 装料高度是指工件安装基面至地面的垂直距离。考虑机床结构内部结构尺寸的限制和刚度要求、功能和使用要求等因素选取计算： 根据总行程的前后备量、立柱和立柱底座的高度确定多轴箱离地面的高度为1339mm，参照加工示意图可以知道加工的最低孔径离多轴箱的高度

28、为389mm，夹具体高度为350mm，从夹具图可以知道加工孔径和夹具的低端的距离为25。工件离夹具体低端的高度为55mm。镗套高出夹具体15mm。 H=1339-389-275+55+15=745mm(3)确定多轴箱轮廓尺寸多轴箱最大轮廓尺寸，根据动力箱和工序图，初选500500，立式主轴箱，厚度为340mm。由主轴箱或其它油源输出的压力油，经分油器分别输送至导轨各个润滑点进行润滑。3.3.3机床分组 为了便于设计和组织生产，组合机床各部件和装置按不同功能划分编组。本机床编组如下：（1） 第10组 左侧床身（2） 第20组 夹具（3） 第11组 右侧床身（4） 第12组 中间底座（5） 第30

29、组 电气装置（6） 第40组 传动装置（7） 第50组 润滑装置（8） 第60组 刀具（9） 第61组 工具（10） 第71组 左多主轴箱（11） 第72组 右多主轴箱图3-3所示为组合镗床联系尺寸图图3-3组合镗床联系尺寸图3.4组合机床生产率计算卡根据选定的机床工作循环所要求的工作行程长度、切削用量、动力部件的快进及工进速度等，就可以计算机床的生产率并编制生产率计算卡，生产率计算卡反映机床生产节拍或实际生产率和切削用量、动作时间、生产纲领及负荷等关系的技术文件。它是用户验收机床生产效率的重要依据。(1)理想生产率Q 理想生产率Q（单位为件/h)是指完成年生产纲领A=60000件（包括备品及

30、废品率）所要求的机床生产率，它与全年工时总数有关，一般情况下，单班制取2350h，两班制取4600h。则 (2)实际生产率 实际生产率（单位为件/h）是指所设计的机床每小时实际可生产的零件数量。即 式中T-生产一个零件所需要的时间（min）可按下式计算： 式中、分别为刀具的第I、第II工作进给长度，单位 为mm；=60mm，=0； 、分别为刀具第I、第II工作进给量，单位为 mm/min；=117.6mm/min，=0； 当加工沉孔、止孔、倒角、光整表面时，滑台在死挡铁上的 停留时间，通常指刀具在加工终了是无进给状态下旋转510转 所需要的时间，单位为min；=0.05min； 快进长度，=1

31、00mm； 快退长度，=160mm； 动力部件快速行程速度。用液压动力部件取310m/min； 这里选择=8m/min； 直线移动或回转工作台进行一次工位转换消耗的时间， =0.1min； 工件装卸（包括定位或撤消定位、夹紧或松开、清理基面或 切屑及吊运工件等）时间。它取决于装卸自动化程度、工件 重量大小、装卸是否方便及工人的熟练程度。=1min。 综上所述，零件的单件工时为： = (3)机床负荷率 当Q时，机床负荷率为二者之比。即 组合机床的负荷率一般为0.750.90,自动线负荷率为0.60.7。典型的钻、镗、攻螺纹类组合机床，按其复杂程度参照3-8确定；对于精密度较高、自动化程度高或加工

32、多品种组合机床，宜适当降低负荷率。表3-8 组合机床允许最大负荷率机床复杂度单面或双面加工主轴数1516404180负荷率0.900.900.860.860.80组合机床生产率计算卡如表3-9所示 被加工零件图号毛坯种类铸件名称齿链式无极变速器壳体毛坯重量材料HT150硬度169229HRC工序名称镗三个轴承孔工序号序号工步名称被加工零件数量加工直径（mm）加工长度（mm）工作行程（mm）切削速度（m/min）每分钟转数（r/min）进给量（mm/r）进给速度（mm/min）工 时（min）机加工时间辅助时间共计1装卸工件111多轴箱工进（镗孔）76166047.81960.6117.60.5

33、1（镗孔）64166048.2235.20.5117.6滑台快进1000.1250.125快退1600.20.2停留0.050.05移动0.10.1备注装卸工件时间取于操作者的熟练程度，本机床计算时取1min.总计1.985min单件工时1.985min机床生产率30件/h机床负荷率85%4 组合镗床夹具设计 夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程。 在运用组合镗床镗孔的过程中，镗床夹具是一种必不可少的工艺装备，它直接影响了加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，因此在组合机床设计的过程中，夹具的设计也是及其重要的。4.1机床夹

34、具的作用 机床夹具在机械加工过程中起着十分重要的作用，归纳起来，主要表现在以下几个方面。（1） 缩短辅助时间，提高劳动生产率，降低成本；（2） 保证加工精度，确保加工质量；（3） 降低对工人技术要求，减轻工人的劳动强度，保证安全生产；（4） 扩大机床的工艺范围，实现“一机多能”；（5） 在自动化生产和流水线生产中，便于平衡生产节拍。4.2 定位夹紧方案的确定 如图3-1所示，此元件属于箱体类元件。一般的定位方法有：一面两销定位法和两面一销定位法。结合体的底端含有两个轴孔，因此在本次的夹具设计中我选择“一面两销”定位法。“一面两销”定位法底面的支撑板放置两个定位销限定其六个自由度，装夹起来极其方

35、便；每个面采用光感传感器检测其是否和定位销、支撑板完全接触，用以保证装夹精度。另外采用气压缸快速夹紧装置夹紧，反应快速灵敏。 4.3 刀具及切削用量的选取 4.3.1刀具选择： 正确选择刀具的结构，对保证组合机床正常工作极为重要。根据工艺要求和精度不同，常用刀具有一般刀具（标准）、复合刀具及特种刀具。组合镗床采用装在镗杆上的硬质合金镗刀头（块）进行镗孔。镗刀和主轴间采用浮动卡头相连接，使用固定式镗套使其使其顺利导向。固定导向具有外形尺寸小，结构简单、中心位置准确等优点，因此在镗孔中得到广泛的应用。4.3.2切削用量的选取： 镗孔切削用量的选择与加工精度及刀具的材料有很大关系。在刀具材料质量不高

36、，精镗速度选择的太高时，镗刀会很快磨损，使孔径超差，而不得不经常停机刃磨，调刀，这样一来反而会使加工效率和加工质量都下降，因此选择合适的镗孔切削用量很关键。 查组合机床设计简明手册表6-15 镗孔切削用量。选用硬质合金镗刀进行粗镗孔时，一般选择的切削速度为v=3550m/min,=0.41.5mm/r。为了配合动力箱的选择和多轴箱的设计，于是我选择较大的切削速度v=46.8m/min（ 76），=mm/r；0.6V=47.3m/min（64）。=0.5mm/r。4.4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，整个机构不存在刚性不足、偏载和偏心现象。（2）快速：

37、采用气缸自动加紧，不紧降低了工人的劳动强度，而且缩短了夹紧时间，从而提高了生产效率。 图4-4所示为镗床夹具图 图4-4镗床夹具5组合机床多轴箱设计 多轴箱是组合机床的重要部件之一，它关系到整个组合机床质量的好坏。 具体设计时要熟悉多轴箱本身的一些设计规律和要求外，还需依据“三图一卡”，仔细分析和研究零件的加工部位，工艺要求，确定多轴箱与被加工零件、机床其他部分的相互关系。下面按设计步骤来说明多轴箱设计的主要内容。5.1 绘制多轴箱的设计原始依据图 多轴箱的设计原始依据图是，是根据“三图一卡”整理编绘出来的，其内容包括多轴箱设计的原始要求和已知条件。 在编制此图时从“三图一卡”中已知： （1）

38、多轴箱的轮廓尺寸为500500mm。 （2）工件轮廓尺寸的及各孔的位置尺寸。 （3）工件与多轴箱的相对位置。 根据这些数据可编制出多轴箱设计原始依据图。见图5-1和附表。 图5-1 原始依据图 附表： （a） 被加工零件 名称：齿链式无极变速器壳体 材料：HT150 硬度：169229HBS （b） 主轴外伸尺寸及切削用量 （c） 动力部件 1TD40-IA型动力箱，电动机为Y132-6型，功率P=5.5kW,转速为n=960r/min，输出轴转速为480r/min, 输出轴距箱底面距离为159.5mm，其他尺寸可查动力箱联系尺寸图。轴号工序内容主轴直径主轴外伸直径(mm）V（m/min）nf

39、1、3镗76孔30mm50/3646.81960.6117.62镗64孔30mm50/3647.3235.20.5117.6单位：n（r/min） f（mm/r） v（mm/min） 5.2主轴结构形式的选择和动力计算5.2.1 主轴结构形式的选择 主轴结构形式由零件加工工艺决定，并考虑主轴的工作条件和受力情况。轴承形式是主轴部件结构的主要特征，该机床是进行镗削加工的主轴，需要承受较大的径向力和轴向力，因此选用圆锥滚子轴承前后支撑。这种支撑结构简单、装配方便。 立式镗床选择短主轴，短主轴采用浮动卡头与刀具连接，以固定导套导向。主轴轴头用圆柱孔与刀具连接，用单键传递转矩，如图5-2滚锥主轴所示，

40、固定螺钉作轴向定位。图5-2 滚锥主轴5.2.2齿轮模数的初定 初定驱动轴直径一般在编制“三图一卡”时进行。初定模数一般可由下式进行估算，再通过类比确定： 式中：P齿轮传递的功率（kW）； z一对齿轮中小齿轮的齿数； n小齿轮传递的转速（r/min ); 目前大型组合机床的通用多轴箱中常见的齿轮模数为2、2.5、3、3.5、4等几种，为了方便生产，在同一多轴箱中齿轮的模数最好不多于两种。综合考虑，我驱动轴的模数选用m=3，与之配合的齿轮模数相同，其他的都选用模数为2的齿轮。5.2.3多轴箱的动力计算 多轴箱的动力计算，包括计算多轴箱的所需功率和进给力两项。 多轴箱所需要的功率，应包括切削功率、

41、空载消耗功率及与负载成正比的附加功率之和，即： （5-1）式中多轴箱的功率； 各主轴切削功率之和； 各轴空载消耗功率之和； 各轴附加功率的总和。 式(5-1）中的参照第三章计算所得=4.6kW。的确定，可查组合机床设计简明手册表4-4得知=0.0423=0.128kW。与负载成正比的附加功率，一般为传递功率的1%。、的计算都是在传动结构确定以后进行的。 进给力由第三章算出。5.3多轴箱传动系统设计5.3.1传动比分配主轴箱内的传动比最佳为11 .5,在主轴箱后盖内的齿轮传动比，根据需要，其传动比可以取大些，但一般不超过33.5；齿轮模数，一般取2，2.5,3或3.5，齿数一般在1770，齿宽b

42、取32mm或24mm；在传动系统中，最后一级采用升速传动，为了使主轴上的齿轮不过大。5.3.2传动系统设计 （1） 驱动轴传动轴6：m=3，A=69m，取21，=21/25； 取=40，=63mm，=75mm； =480r/min,=403.2r/min。 （2）传动轴6主轴2：m=2，A=95mm，=35/60； (手柄轴） 取=35，=60； =403.2r/min,=235.2r/min。 （3)传动轴6传动轴4：m=2，A=83mm，=35/48； 取=35,=48； =403.2r/min,=294r/min。 传动轴6和传动轴5与其一样。 （4）传动轴4主轴1： m=2，A=75m

43、m，=30/45； =30，=45； =294r/min，=196r/min。 传动轴4和主轴3与其一样。 (5）驱动轴0油泵轴：m=3，A=55.5mm，=21/16； =21，=16； =480r/min，=630r/min。 转速相对损失在5%以内，符合设计要求。 图5-3所示为三主轴多轴箱传动图图5-3 三主轴多轴箱传动图表5-6所示为驱动轴、主轴坐标值 （mm）坐标销驱动轴0主轴1主轴2主轴3X0.000250.000115.000250.000345.000Y0.000159.500323.500323.5000323.5005.3.3轴径尺寸的确定 本套传动系统中有三根主轴，一根

44、驱动轴，三根传动轴（其中一根既是传动轴也是手柄轴，以及一根油泵轴）。序号轴径（mm）齿轮层数转速（r/min）040148013011962301235.23301196425229452522946304403.2油泵轴2016305.4齿轮模数及轴的强度校验5.4.1齿轮模数校核： 分析：传动过程中，齿轮啮合会产生很大的弯曲疲劳强度，在所有齿轮啮合过程中，以动力头齿轮应力最大。因此选取动力头齿轮进行模数计算： 查机械设计P130，公式5-31b 有： 公式中： 为载荷系数； ：使用系数，查P117 ，表5-5，取=1.25； ：动载系数，=1.051.4,取 =1.3； ：齿间载荷分布系数

45、，取=1.0； ：齿间载荷分布系数, 取=1.1； T：传递扭矩； 选取， 查P130，图5-38得。 根据P123公式5-26 理、许用应 两齿轮材料均选用40Cr,火焰表面淬火，4855HRC。1.32 由于齿轮模数大小取决于弯曲强度所决定的承载能力。m=31.32，完全满足疲劳强度要求。因此所取齿轮模数满足使用及性能要求。(2)轴的校核 选择手柄轴6来校核，d=30mm，材料为45钢，G=80GPa， =/m。 根据机械设计轴的强度计算，根据公式 。 式中轴的扭转切应力，MPa； T轴所传递的转矩，； 轴的抗扭截面系数，； P轴所传递的功率，kW； n轴的转速，r/min； 轴的许用扭转

46、切应力，MPa； 对实心圆轴，将代入公式中，可以得到轴的直径为 根据表12-4 轴的几种材料的C值轴的材料Q235、20354540Cr、35SiMnC值16013513511811810710798 选择C值为110，根据公式可得： d=3026.3 综上可以得知轴的强度满足要求。 5.5 绘制多轴箱总图 通用多轴箱总图设计包括绘制主视图、展开图、制定技术要求等，图4-5所示为三孔镗削多轴箱总图。 （1）主视图 主要表明多轴箱的位置及齿轮传动系统，齿轮齿数，模数及所在排数，润滑系统等。因此，绘制主视图就是在设计的传动系统图上标上各轴编号，画出润滑系统，标注主轴，油泵轴、驱动轴的转速、油泵轴的

47、转向、驱动轴的坐标尺寸、最低主轴的高度及箱体轮廓尺寸等。并标注各部件号。 （2）展开图 其特点是轴的结构图形多。各主轴和传动轴及传动轴上的零件大多是通用件，且是有规则的排列。一般采用简化的展开图并标注配合，表明多轴箱各轴组件的装配结构。绘制的具体如下： 展开图主要表示各轴及轴上零件的装配关系。包括主轴、传动轴、驱动轴、手柄轴、油泵轴及其上相应得齿轮、隔套、防油套、轴承或油泵等机件形状和安装的相对位置。图中各零件的轴向尺寸和径向尺寸按比列画出，表明齿轮排数、轴的编号及直径规格。 对结构相同的同类型主轴，传动轴可只画一根，在轴端注明相同轴号即可。与轴向装配结构基本相同，只是齿轮大小及排列位置不同的

48、两根或两组轴，可以合画在一起，即轴心线两边各表示一根或一组轴。 展开图上应完整的标注多轴箱的三大箱体厚度尺寸及箱壁和内腔有关联系尺寸、主轴外伸长度等。 总图上还应有局部视图表明动力箱与后盖及前后盖与箱体间的定位结构。 图5-5所示为多轴箱总图 图5-5 三孔镗削多轴箱总图 结论和展望 由本文的论述，我们了解到，通过对齿链式无极变速器壳体轴承孔组合镗床的设计及工艺方案的研究与应用，在机床、夹具、刀具、工艺流程等方面进行合理设计和选择，有效提高了加工效率和产品质量，扩大了加工适应范围，提高了可靠性，具备一定的先进性，取得了良好的经济效益和社会效益，为解决此类多孔镗的问题列举了一个实例。 在本设计中

49、，主要完成了零件的工艺分析、加工方案的确定。工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图的绘制和机床生产率计算卡的计算（即三图一卡）。部件设计完成了多轴箱的设计和专用夹具的设计。文中比较花了比较大的篇幅具体介绍了多轴箱设计的整个过程，设计到了多轴箱设计的初步拟定，传动系统设计以及轴和齿轮的校核等。 此次毕业设计的组合机床为三孔镗组合机床。镗削主运动为转动，而进给系统为液压控制，使其在满足使用要求的前提下降低了成本。作为关键部件的液压滑台采用国产通用部件。以比较简单的方式完成旋转运动和直线运动的同步进行，非常实用。 本机床所用夹具的通用性强，工件采用气压定位夹紧，快速方便。采用这种方式完全能够满足精度要

50、求。而且简易方便，制造成本低，通用性好。 三个月的毕业设计让我学到了很多，当然不仅仅是知识的加深和巩固，还有就是解决问题的能力和思维方式。通过图纸的绘制提高了我对绘图软件的应用能力，同时我通过和团队的合作和沟通，培养了我的团队意识和与人交流的能力。毕业设计是个漫长的却让人成长的过程。由于时间的关系加之个人能力有限，此次的毕业设计还存在着很多需要完善的地方：夹具的设计不是很详细，未涉及机床的液压传动部分，以及在如何组成自动生产线提高生产效率等方面。毕业设计是大学生涯的一个总结，也是我迈入职场之前的准备。毕业设计的完成坚定我的自信心，虽然不是做的很完美，但是我确实是靠自己的力量完成了我的工作任务。

51、参考文献1 谢家瀛主编组合机床设计简明手册北京:机械工业出版社.1996.2 从凤延、迟建山主编.组合机床设计.上海科学技术出版社.1993.3 大连组合机床研究所编.组合机床设计第一册北京:机械工业出版社.1975.4 彭文生、李志明、黄华梁主编.机械设计.高等教育出版社.2006.5 大连组合机床研究所编.组合机床参考图册.北京:机械工业出版社.1975.6 章宏甲.黄谊主编液压传动. 北京:机械工业出版社.1993.7 李余庆、张佳主编.机械制造装备设计.机械工业出版社.2008.8 付风岚、胡业发、张新宝主编.公差与检测技术.科学出版社.2006.9 沈阳工学院等编.组合机床设计. 上

52、海: 上海科学技术出版社.1985.10大连组合机床研究所编.组合机床设计第二册北京:机械工业出版社.1975.11孟少农主编.机械加工工艺手册第3卷. 北京:机械工业出版社.1992.12黄鹤汀.金属切削机床设计. 上海:上海科学技术文献出版社.1986. 13Bradley D A.Mechatronics:Electronics in products and process .London:Chpman and Hall,1991. 14Dainel Hunt V.Mechatronics-Japans Newest Threat.New York: Chapaman and Hall

53、,1998.15金振华主编组合机床及其调整和使用北京:机械工业出版社.1990.致 谢 本次毕业设计承蒙机电学院吴彦春老师的悉心指导。吴老师工作细致，严谨治学，不仅在设计中给予我极大的帮助，指导我完成工作，还教给我许多做人的道理和学习技巧：“多问，多听，多看书”。由于我三月份的时候去公司实习了一个月，回到学校后发现自己落下了进度，吴老师告诉我不要太着急着手设计，首先要做的是熟悉整个设计的过程，于是我花了一个星期把组合机床设计简明手册看了几遍。当我把工作的重心真正的转移到图纸绘制上的时候，我发现自己确实对本次毕业设计的认识确实明朗了许多。吴老师对本次毕业设计所涉及项目的实施、机床的设计、工艺的改进及组合机床的设计制造等给予了大量的帮助，并向我提供了相关参考资料提出了很好的意见和建议。另外就写作内容、版式编排等各方面也做了指导，使得本次设计能够顺利得完成，对此我由衷的感谢！ 在这次毕业设计的过程中，我的小组同学也给予我不少帮助。在小组的讨论中让我发现了自己设计中的纰漏和不足之处，在此我要感谢他们。 由于本人设计经验不足，不妥之处在所难免，水平亦有限，恳请各位老师批评指正。 31