镗孔组合机床设计论文

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1、本科毕业设计（论文）镗孔组合机床设计摘 要机械制造业是一个国家经济发展的重要支柱。而制造业的生产能力主要取决于制造装备机床的先进程度。组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。本文对减速箱轴承孔的加工工艺进行了详细的分析，就其孔的加工提出了“一次装夹，单工位加工，达到产品图样的精度要求”的思路。根据这一思路设计了两轴头单工位镗孔组合机床。该组合机床由立柱、立柱底座、中间底座、液压滑台、动力箱、多轴箱等组成。本文对各部分的设计进行了详细的计算和论证。关键词 组合机床,减速箱,主轴箱,夹具ABSTRACTThe machinery Manufactu

2、re is an important pillar of economic development in a country. While the capability of production in trade of manufacture mostly depends on the advanced producing equipmentmachine tool .modular machine tools have advantages of high efficiency and low cost. It is widely used in large batch productio

3、n and can be consisted automatic production line This paper analyzes the manufacturing process detail of threading holes of a disc. The idea is once clamping the work. The accuracy can be satisfied the demand of drawing. According above idea, the 4-spindle modular machine tool has been designed. Thi

4、s paper presents the design and calculating of each part of this machine tool.Key words Combination of machine tools, deceleration me, spindle box, Fixture。目 录 摘 要IABSTRACT1 绪论11.1 机床在国民经济的地位及其发展简史11.2 组合机床的国内、外现状2 国内组合机床现状31.2.2 国外组合机床现状4 机床设计的目的、要求51.3.1 设计的目的51.3.2 设计内容51.3.3 设计要求6 机床的设计步骤61.4.1

5、调查研究61.4.2 拟定方案61.4.3 工作图设计62 总体方案设计72. 工艺方案7 配置形式72.2.1确定组合机床总体结构方案7 “三图一卡”的编制8 被加工零件图82.3.2 加工示意图92.3.3 机床联系尺寸图142.3.4 生产率卡193 主轴箱设计23 绘制主轴箱设计原始依据图23 主轴结构形式的选择及动力计算25 初步确定齿轮模数25 主轴箱的动力计算253.3 传动系统的设计与计算26 传动系统设计203.3.2 验算各主轴转速27 主轴箱的坐标计算273.4.1 计算各传动轴的坐标28 绘制坐标检查图28 主轴箱总图设计293.5.1 主视图和侧视图293.5.2 展

6、开图29 主轴和传动轴装配表313.5.4 传动零件的校核334 夹具设计36 机床夹具的概述364.1.1 机床夹具的组成364.1.2 机床夹具的类型36 工件的定位和夹具的定位设计37 自由度约束分析37 误差分析37 夹紧方案的设计37结论39参考文献40致谢411 绪论1.1 机床在国民经济的地位及其发展简史现代社会中，人们为了高效、经济地生产各种高质量产品，日益广泛的使用各种机器、仪器和工具等技术设备与装备。为制造这些技术设备与装备，又必须具备各种加工金属零件的设备，诸如铸造、锻造、焊接、冲压和切削加工设备等。由于机械零件的形状精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法来

7、达到，特别是形状复杂、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在机床上经过几道甚至几十道切削加工工艺才能完成。因此，机床是现代机械制造业中最重要的加工设备。在一般机械制造厂中，机床所担负的加工工作量，约占机械制造总工作量的40%60%，机床的技术性能直接影响机械产品的质量及其制造的经济性，进而决定着国民经济的发展水平。可以这样说，如果没有机床的发展，如果不具备今天这样品种繁多、结构完善和性能精良的各种机床，现代社会目前所达到的高度物质文明将是不可想象的。一个国家要繁荣富强，必须实现工业、农业、国防和科学技术的现代化，这就需要一个强大的机械制造业为国民经济各部门提供现代化的先进技术设备与装备

8、，即各种机器、仪器和工具等。然而，一个现代化的机械制造业必须要有一个现代化的机床制造业做后盾。机床工业是机械制造业的“装备部”、“总工艺师”，对国民经济发展起着重大作用。因此，许多国家都十分重视本国机床工业的发展和机床技术水平的提高，使本国国民经济的发展建立在坚实可靠的基础上。机床是人类在长期生产实践中，不断改进生产工具的基础上生产的，并随着社会生产的发展和科学技术的进步而渐趋完善。最原始的机床是木制的，所有运动都是由人力或畜力驱动，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它们实际上并不是一种完整的机器。现代意义上的用于加工金属机械零件的机床，是在18世纪中叶才开始发展起来的。当时，欧美一些工

9、业最发达的国家，开始了从工场手工业向资本主义机器大工业生产方式的过渡，需要越来越多的各种机器，这就推动了机床的迅速发展。为使蒸汽机的发明付诸实用，1770年前后创制了镗削蒸汽机汽缸内孔用的镗床。1797年发明了带有机动刀架的车床，开创了用机械代替人手控制刀具运动的先声，不仅解放了人的双手，并使机床的加工精度和工效起了一个飞跃，初步形成了现代机床的雏型。续车床之后，随着机械制造业的发展，其他各种机床也陆续被创制出来。至19世纪末，车床、钻床、镗床、刨床、拉床、铣床、磨床、齿轮加工机床等基本类型的机床已先后形成。上世纪初以来，由于高速钢和硬质合金等新型刀具材料相继出现，刀具切削性能不断提高，促使机

10、床沿着提高主轴转速、加大驱动功率和增强结构刚度的方向发展。与此同时，由于电动机、齿轮、轴承、电气和液压等技术有了很大的发展，使机床的转动、结构和控制等方面也得到相应的改进，加工精度和生产率显著提高。此外，为了满足机械制造业日益广阔的各种使用要求，机床品种的发展也与日俱增，例如，各种高效率自动化机床、重型机床、精密机床以及适应加工特殊形状和特殊材料需要的特种加工机床相继问世。50年代，在综合应用电子技术、检测技术、计算技术、自动控制和机床设计等各个领域最新成就的基础上发展起来的数控机床，使机床自动化进入了一个崭新的阶段，与早期发展的仅适用于大批大量生产的纯机械控制和继电器接触器控制的自动化相比，

11、它具有很高柔性，即使在单件和小批生产中也能得到经济的使用。综观机床的发展史，它总是随着机械工业的扩大和科学技术的进步而发展，并始终围绕着不断提高生产效率、加工精度、自动化程度和扩大产品品种而进行的，现代机床总的趋势仍然是继续沿着这一方向发展。我国的机床工业是在1949年新中国成立后才开始建立起来的。解放前，由于长期的封锁统治和19世纪中叶以后帝国主义的侵略和掠夺，我国的工农业生产非常落后，既没有独立的机械制造业，更谈不上机床制造业。至解放前夕，全国只有少数城市的一些规模很小的机械厂，制造少量简单的皮带车间、牛头刨床和砂轮等；1949年全国机床产量仅1000多台，品种不到10个。解放后，党和人民

12、政府十分重视机床工业的发展。在解放初期的三年经济恢复时期，就把一些原来的机械修配厂改建为专业厂；在随后开始的几个五年计划期间，又陆续扩建、新建了一系列机床厂。经过50多年的建设，我国机床工业从无到有，从小到大，现在已经成门类比较齐全，具有一定实力的机床工业体系，能生产5000多种机床通用品种，数控机床1500多种；不仅装备了国内的工业，而且每年还有一定数量的机床出口。我国机床行业的发展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，与世界先进水平相比，还有较大差距。为了适应我国工业、农业、国防和科学技术现代化的需要，为了提高机床产品在国际市场上的竞争能力，必须深入开展机床基础理论研究，加强工艺试

13、验研究，大力开发精密、重型和数控机床，使我国的机床工业尽早跻身于世界先进行列。1.2 组合机床的国内、外现状世界上第一台组合机床于1908年在美国问世，30年代后组合机床在世界各国得到迅速发展。至今，它已成为现代制造工程（尤其是箱体零件加工）的关键设备之一。现代制造工程从各个角度对组合机床提出了愈来愈高的要求，而组合机床也在不断吸取新技术成果而完善和发展。 国内组合机床现状我国加入WTO以后，制造业所面临的机遇与挑战并存、组合机床行业企业适时调整战略，采取了积极的应对策略，出现了产、销两旺的良好势头，截至2005年4月份，组合机床行业企业仅组合机床一项，据不完全统计产量已达1000余台，产值达

14、3.9个亿以上，较2004年同比增长了10%以上，另外组合机床行业增加值、产品销售率、全员工资总额、出口交费值等经济指标均有不同程度的增长，新产品、新技术较去年年均有大幅度提高，可见行业企业运营状况良好。行业企业产品结构的变化组合机床行业企业主要针对汽车、摩托车、内燃机、农机、工程机械、化工机械、军工、能源、轻工及家电行业提供专用设备，随着我国加入WTO后与世界机床进一步接轨，组合机床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变。从近两年是企业生产情况来看，数控机床与加工中心的市场需求量在上升，而传统的钻、镗、铣组合机床则有下降趋势，中国机床工具工业学会的机床工具行业企业主要经济指标报表是统计数据显示

15、，仅从几个全国大型重点企业生产情况看，2003年生产数控机床890台，产值16187万元，生产加工中心148台，产值5770万元；2004年生产数控机床985台，产值25838万元，生产加工中心159台，产值7099万元；而2005年，截至4月份，数控机床、加工中心、产值已接近2003年全年水平，故市场在向数控、高精制造技术和成套工艺装备方面发展。行业企业的快速转变“九五”后期，在组合机床行业企业的50多家组合机床分会会员中，仅有两家企业实行了股份改造，一家企业退出国有转为民营，其余的都是国有企业。而从2001至2002年，不到两年的时间，就先后有十几家企业实行股份制改造，一些小厂几乎全部退出

16、国有转为民营，现在一些国家重点国有企业也在酝酿股份制改造，转制已势不可档，“民营经济在经历了从被歧视，被藐视到不可小视和现在高度重视4个阶段后，焕发勃勃生机。”组合机床行业企业正在以股份制、民营化等多种形式快速发展。组合机床技术装备现状与发展趋势组合机床及其自动线是集机电于一体是综合自动化度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用与工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电行业。我国的传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型的箱体类和轴类零件（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额），完成钻孔、

17、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成型面等。组合机床的分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台组合机床等；随着技术的不断是进步，一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受人们是亲昧，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器（PLC）、数字控制（NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多种加工的可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机等在组合机床行业中所占份额也越来越大。由于组合机床及其自动线是一种技术综合

18、性很高的高技术专用产品，是根据用户特殊要求而设计的，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合机床及其组合机床自动线总体技术水平比发达国家相对落后，国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大，并使产品生产成本提高。因此，市场要求我们不断开发新技术、新工艺、研制新产品，由过去的“刚性”机床结构，向“柔性”化方向发展，满足用户需要，真正成为刚柔兼备的自动化装备。 国外组合机床现状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

19、及机床配置的灵活多样方面均有新的突破性进展，实现了机床工作程序软件化、工序高度集中、高效短节拍和多功能知道监控。组合机床技术的发展趋势是：广泛应用数控技术国外主要的组合机床生产厂家都有自己的系列化完整的数控组合机床通用部件,在组合机床上不仅一般动力部件应用数控技术,而且夹具的转位或转角、换箱装置的自动分度与定位也都应用数控技术,从而进一步提高了组合机床的工作可靠性和加工精度。广州标致汽车公司由法国雷诺公司购置的缸盖加工生产线,就是由三台自动换箱组合机床组成的,其全部动作均为数控,包括自动上下料的交换工作台、环形主轴箱库、动力部件和夹具的运动,其节拍时间为58秒。发展柔性技术80年代以来,国外对

20、中大批量生产,多品种加工装备采取了一系列的可调、可变、可换措施,使加工装备具有了一定的柔性。如先后发展了转塔动力头、可换主轴箱等组成的组合机床;同时根据加工中心的发展,开发了二坐标、三坐标模块化的加工单元,并以此为基础组成了柔性加工自动线(FTL)。这种结构的变化,既可以实现多品种加工要求的调整变化快速灵敏,又可以使机床配置更加灵活多样。发展综合自动化技术汽车工业的大发展,对自动化制造技术提出了许多新的需求,大批量生产的高效率,要求制造系统不仅能完成一般的机械加工工序,而且能完成零件从毛坯进线到成品下线的全部工序,以及下线后的自动码垛、装箱等。德国大众汽车公司KASSEL变速箱厂1987年投入

21、使用的造价9000万马克的齿轮箱和离合器壳生产线,就是这种综合自动化制造系统的典范。该系统由两条相似对称布置的自动线组成,三班制工作,每条线日产2000件,节拍时间为40秒。全线由12台双面组合机床、18台三坐标加工单元、空架机器人、线两端的毛坯库和三坐标测量机组成,可实现3种零件的加工。空架机器人完成工件下线的码垛装箱工作。随着综合自动化技术的发展,出现了一批专门从事装配、试验、检测、清洗等装备的专业生产厂家,进一步提高了制造系统的配套水平。进一步提高工序集中程度国外为了减少机床数量,节省占地面积,对组合机床这种工序集中程度高的产品,继续采取各种措施,进一步提高工序集中程度。如采用十字滑台、

22、多坐标通用部件、移动主轴箱、双头镗孔车端面头等组成机床或在夹具部位设置刀库,通过换刀加工实现工序集中,从而可最大限度地发挥设备的效能,获取更好的经济效益。1.3 机床设计的目的、要求 设计的目的机床设计毕业设计，其目的在于通过机床主运动机械变速传动系统的结构设计，使我们在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案的分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养基本的设计方法，并培养了自己具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。 设计内容（1） 运动设计 根据给定的被加工零件，确定机床的切削用量，通过分析比较拟定

23、传动方案和传动系统图，确定传动副的传动比及齿轮的齿数，并计算主轴的实际转速与标准的相对误差。（2） 动力设计 根据给定的工件，初算传动轴的直径、齿轮的模数；确定动力箱；计算多轴箱尺寸及设计传动路线。完成装配草图后，要验算传动轴的直径，齿轮模数否在允许范围内。还要验算主轴主件的静刚度。（3） 结构设计 进行主运动传动轴系、变速机构、主轴主件、箱体、润滑与密封等的布置和机构设计。即绘制装配图和零件工作图。（4） 编写设计说明书 设计要求评价机床性能的优劣，主要是根据技术经济指标来判定的。技术先进合理，亦即“质优价廉”才会受到用户的欢迎，在国内和国际市场上才有竞争力。机床设计的技术经济指标可以从满足

24、性能要求、经济效益和人机关系等方面进行分析。1.4 机床的设计步骤 调查研究研究市场和用户对设计机床的要求，然后检索有关资料。其中包括情报、预测、实验研究成果、发展趋势、新技术应用以及相应的图纸资料等。甚至还可以通过网络检索技术查阅先进国家的有关资料和专利等。通过对上述资料的分析研究，拟订适当的方案，以保证机床的质量和提高生产率，使用户有较好的经济效益。 拟定方案通常可以拟定出几个方案进行分析比较。每个方案包括的内容有：工艺分析、主要技术参数、总布局、传动系统、液压系统、控制操作系统、电系统、主要部件的结构草图、实验结果及技术经济分析等。在制定方案时应注意以下几个方面：（1） 当使用和制造出现

25、矛盾时，应先满足使用要求，其次才是尽可能便于制造。要尽量用先进的工艺和创新的结构；（2） 设计必须以生产实践和科学实验为依据，凡是未经实践考验的方案，必须经过实验证明可靠后才能用于设计；（3） 继承与创造相结合，尽量采用先进工艺，迅速提高生产力，为实现四个现代化服务。注意吸取前人和国外的先进经验，并在此基础上有所创造和发展。 工作图设计首先，在选定工艺方案并确定机床配置形式、结构方案基础上，进行方案图纸的设计。这些图指包括：被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡，统称“三图一卡”设计。并初定出主轴箱轮廓尺寸，才能确定机床各部件间的相互关系。其次，是被加工零件的夹具设计。包括

26、夹具装配图，夹具零件图等。然后，整理机床有关部件与主要零件的设计计算书，编制各类零件明细表，编写机床说明书等技术文件。最后，对有关图纸进行工艺审查和标准化审查。2 总体方案设计2. 工艺方案根据工件示意图，工件材料HT200，HB170240HBS。该零件主要是在工件单面进行多孔加工，属大批量的中、小零件加工，因为是只完成镗孔工序，所以选择单工位组合机床。工件安装在机床的固定夹具里，夹具和工件都固定不动。因为被加工零件直径较大，厚度也较大。所以选择卧式机床。机床工作循环如下：上料工件夹紧滑台快进滑台锁紧主轴启动镗孔工进滑台快进镗孔工进主轴停进给滑台快退工件松开下料本设计是镗孔这一单一工序。2.

27、2 配置形式零件加工工艺方案将决定组合机床的加工质量、生产率、总体布局和夹具结构等。考虑到被加工的零件是分别镗100和80的2个孔，而且这2个螺孔是水平分布且2孔之间有一定距离要求，并针对零件的形状、大小、材料、硬度、刚性、加工部位的结构特点、加工精度、表面粗糙度以及定位、夹紧方法、工艺过程、所采用的刀具及切削用量、现场的环境和条件、生产率要求等。由于此设计是对2个孔镗孔，用一个工位完成。制定工艺方案1)装卸、夹紧；2)镗孔。2.2.1 确定组合机床总体结构方案 总体方案的设计主要包括制定工艺方案（确定零件在组合机床上完成的工艺内容及加工方法，选择定位基准和夹紧部位，决定工步和刀具种类及其结构

28、形式，选择切削用量等）、确定机床配置形式、制定影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案。总体方案的确定是设计组合机床最关键的一步。另外，在确定工艺方案的同时，也就大体上确定了组合机床的配置形式和结构方案。但是还要考虑下列因素的影响。 加工精度的影响 工件的加工精度要求，往往影响组合机床的配置形式和结构方案，例如，加工精度要求高时，应采用固定夹具的单工位组合机床，加工精度要求低时，可采用移动夹具的多工位组合机床；工件各孔间的位置精度要求高时，应采用在同一工位上对各孔同时精加工的方法；工件各孔同轴度要求高时，应单独采用精加工等。 工件结构状况影响工件的形状、大小和加工部位的结构特点，对机床的

29、结构方案也有一定的影响。例如，对于外形尺寸和重量较大的工件，一般采用固定夹具的单工位组合机床，对多工序的中小型零件，则宜采用移动夹具的多工位组合机床；对于大直径的深孔加工，宜采用具有刚性主轴的立式组合机床等。 生产率的影响生产率往往是决定采用单工位组合机床、多工位组合机床还是组合机床自动线的重要因素。例如，从其他因素考虑应采用单工位组合机床，但由于满足不了生产率的要求，就不得不采用多工位组合机床，甚至自动线来进行加工。而在多工位组合机床时，还要考虑：工位数不超过23个，并能满足生产率要求时，应选用移动工作台式组合机床；工位数超过4个时才选用回转工作台或鼓轮式组合机床。 现场条件的影响使用组合机

30、床的现场条件对组合机床的结构方案也有一定的影响。例如使用单位的气候炎热，车间温度过高，使用液压传动机床不够稳定，则宜采用机械传动的结构形式；使用单位刃磨刀具、维修、调整能力以及车间布置得情况，都将影响组合机床的结构方案。2.3 “三图一卡”的编制编制“三图一卡”的工作内容包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图和编制生产率计算卡。“三图一卡”是组合机床总体方案的具体体现。2.3.1.被加工零件图 被加工零件图是根据选定的工艺方案，表明零件的形状、尺寸、硬度、以及在所设计的组合机床上完成的工艺内容和所采用的定位基准、夹压点的图纸。是组合机床设计的主要依据，也是制造、验收和调整机床

31、的重要技术条件。被加工零件图工序图是在被加工零件图基础上，突出本机床或自动线的加工内容，并作必要的说明而绘制的。其主要内容包括：1） 被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。当需要设置中间导向时，则应把设置中间导向临近的工件内部肋、壁布置及有关结构形状和尺寸表示清楚，以便检查工件、夹具、刀具之间是否相互干涉。2） 本工序所选定的定位基准，夹紧部位及夹紧方向。以便据此进行夹具的支承、定位、夹紧和导向等机构设计。 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对上道工序的技术要求。4） 被加工零件的名称、编号、材料、硬度及被加工部位的加工余量

32、等。遵循绘制被加工零件图的规定画出零件图见图。 被加工零件工序图2.3.2 加工示意图 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总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、绘制机床总联系尺寸图的主要依据；是对组合机床总体布局和性能的原始要求；也是调整机床和刀具所必需的重要技术文件。在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、夹具、刀具及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸； 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；导向装置、攻螺

33、纹靠模装置的结构尺寸；刀具与导向装置的配合，刀具、主轴之间连接方式。2）选择刀具、导向及有关计算 刀具的选择选择刀具，应考虑工艺要求与加工尺寸精度、工件材质、表面粗糙度、排屑及生产率的要求。只要条件允许，应尽量选用标准刀具。为了提高工序集中程度或满足精度要求，可以采用复合刀具。孔加工刀具（钻、扩、铰等）的直径应与加工部位尺寸、精度相适应，其长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端与导向套之间有3050mm距离，以便于排出切削和刀具磨损后又一定的向前调整量。刀具锥柄插入接杆孔内长度，在绘制加工示意图时应注意从刀具总长中减去。另外本设计是镗孔机床设计所以根据镗刀原则：大多数镗孔组合机床采用装在镗杆上的硬

34、质合金镗刀头（块）进行镗孔。镗杆直径和镗刀头截面尺寸一般可根据镗孔直径按下表选取。 表 镗孔、镗杆直径和镗刀截面 镗孔直径D304042505070709090100镗杆直径d20303040405050656590镗刀方截面BxB8x210x1012x1216x1616x16；20x20镗刀圆截面直径d1810101212161820根据加工零件孔的尺寸此镗床设计中刀具选择分别为：镗孔1与镗孔2由于尺寸相近，另外为设计简便以上数据可选择一样。 导向套的选择a) 选择导向类型组合机床加工孔时，除采用刚性主轴加工方案外，零件上孔的位置精度主要靠刀具的导向装置来保证。因此，正确选择导向装置的类型，

35、合理确定其尺寸、精度，是设计组合机床的重要内容，也是绘制加工示意图时必须解决的问题。导向装置有两大类，即固定式导向和旋转式导向。在加工孔径不大于40mm或摩擦表面线速度小于20m/min时，一般采用固定式导向，刀具或刀杆的导向部分，在导向套内即转动又作轴向移动。固定导向装置一般由中间套、可换导套华人压套螺钉组成。中间套的作用是在可换导套磨损后，可较为方便的更换，不会破坏钻模体上的孔的精度。所以本设计选择旋转外滚式导向套。b) 确定导向数量、选择导向参数导向装置的作用是：保证刀具相对工件的正确位置；保证各刀具相互间的正确位置；提高刀具系统的支承刚性。刀具导向装置常设置在机床夹具上，如导向装置要随

36、机床多轴箱一起移动或者导向装置要随夹具的镗模（或钻模）架一起移动，这种可移动式的导向装置则称为“活动钻模板”。组合机床上刀具导向装置通常分为固定式导向和旋转式导向两大类。本设计应老师要求以及设计方便选择旋转式滚珠导向。导向数量应根据刀件形状、内部结构、刀具刚性、加工精度及具体加工情况决定。通常对于小孔加工用单个导向加工。 导向的主要参数包括：导套的直径及公差配合，导套的长度、导套离工件端面的距离等。导套的直径为95mm，导套长度为（24）=200400，取240导套到工件端面的距离=85（工件材料为铸铁时）。另外，d,D,D1三处配合分别选择H6,K6, k6。 初定切削用量查表2.2 是组合

37、机床镗孔时的切削用量。镗孔时切削用量的选择与加工精度及刀具材料有很大关系。在精镗孔的精度等级为H7、孔径为60100时，孔径公差为0.030.035mm。当孔径的精度等级为H6，时孔径公差才0.0190.022mm。在刀具材料质量不高，精镗速度选的太高时，镗刀会很快磨损，使孔径超差，而不得不经常停机刃磨、调刀。精镗孔的精度等级H8时，或则孔径公差较大，采用高精度的精镗头镗孔时，余量一般较小，直径上不大于，镗刀切削速度可以选高一些。对于铸铁件为100150m/min，对于钢件为150250m/min，对于铝合金为200400m/min，对于巴氏合金及铜等为250500m/min。每转进给量在f=

38、0.030.1mm/r。表2.2 镗孔切削用量工序刀具材料铸 铁v(m/min)f(mm/r)粗镗高 速 钢2025硬质合金3550半精镗高 速 钢2035硬质合金5070精镗硬质合金7090 因为加工材料是铸铁，刀具材料选硬质合金，在设计时由于要求只考虑精镗时的切削用量，所以初选v为80米/分，F=0.14毫米/转。 由 式（2.1）主轴转速（转/分） 镗孔直径（毫米）切削速度（米/分）得到： 300 工序间余量的确定，为可靠的保证加工质量，必须合理确定工序间余量。确定工序间余量时应注意以下问题： a）粗镗时应考虑工件的冷硬层、铸造里皮和孔偏心，孔径余量一般应大于或等于67mm。 b）工件经

39、重新安装或用多工位机床加工，定位误差较大时，余量应适应加大。当工件在一次安装下半精加工和精加工时，精加工余量可小些。精镗H6。 c） 在确定镗孔余量时，应注意余量对镗杆直径的影响。尤其是需要让刀时，加工余量和让刀量决定了镗杆直径需要削扁的程度。根据以上分析和表工序间的切削余量表2.3 孔加工常用工序间余量加工工序加工孔径直径上工序间余量半精镗208080150精镗3030130130 在本设计中两孔孔径相近所以工序间余量可以选则一样即：粗镗3毫米，半镗1毫米，精镗。查组合机床设计简明手则书表6-20。得：用硬质合金刀具加工灰铸铁时，圆周力 式（2.2）切削功率 式（2.3） 切削深度（mm）

40、进给量（mm/r）HB布氏硬度 代入所选数据计算P=kw 初定主轴类型、尺寸、外伸长度和选择接杆、浮动卡头a) 主轴类型主轴类型主要依据工艺方法和刀杆与主轴的联结结构进行确定。主轴轴颈及轴端尺寸主要取决于进给抗力和主轴刀具系统结构。如与刀杆有浮动连接或刚性连接，主轴则有短悬伸镗孔主轴和长悬伸转孔主轴。主轴轴颈尺寸规格应根据选定的切削用量计算出切削转矩T，查组合机床设计简明手则书表3-4和表4-1选择主轴外伸长度L、外径D和内径及配套的刀具接杆莫氏锥度号和攻螺纹靠模规格代号等。对与精镗类主轴，因其切削转矩T较小，如按T值来确定主轴直径，则刚性不足。因此，应按加工孔径镗杆直径浮动 卡头规格主轴直径

41、的顺序，逐步推定主轴直径。b) 选择浮动卡头 因为设计的是镗孔机床，为提高加工精度、减少主轴位置误差和主轴振摆对加工精度的影响，避免主轴与夹具导套不同轴而引起的刀杆“别刭”现象影响加工精度，所以选择浮动卡头连接。根据组合机床设计简明手则书图8-2选择大浮动量卡头 。 确定动力部件的工作循环及工作行程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加工终了位置又返回到原始位置的动作过程。一般包括快速引进、工作进给和快速退回等动作。有时还有中间停止、多次往复进给、跳跃进给、死挡铁停留等特殊要求。工作进给长度应等于工件加工部位长度与刀具切人长度和切出长度之和。切入长度一般为510=5,=5

42、5mm，切出长度参见下表2.4表2.4 切出长度L2的确定 工序名称钻孔扩孔铰孔镗孔切出长度L2（1/3）d+（38）10151015510由于是镗孔所以选择切出长度L2=5mm，另外因为加工零件的特殊性又二次进给最后得每次加工工件进给长度都应为=65。中间过度工进阶段为76mm。快退长度等于快速引进与工件进给长度之和。快速引进是指动力部件把主轴箱连同刀具从原始位置送进到工作进给开始位置，其长度按加工具体情况确定。快退动力部件总行程长度除了应保证要求的工作循环工作行程外，还要考虑装卸和调整刀具方便，即前后备量。总行程286mm+30mm+90mm=406 标注联系尺寸 首先从同一多轴箱上所有刀

43、具中找出影响联系尺寸的关键刀具，使其接杆最段，以获得加工终了时多轴箱前端面到工件端面之间所需的最小距离，并据此确定全部刀具、接杆（或卡头）、导向托架及工件之间的联系尺寸。主轴端部须标注外径和孔径（D/d）、外伸长度L；刀具结构尺寸须标注直径和长度；导向结构尺寸应标注直径、长度、配合；工件至夹具之间的尺寸须标注工件离导套端面的距离；还须标注托架与夹具之间的尺寸、工件本身以及加工部位的尺寸和精度等。图2.2 加工示意图2.3.3 机床联系尺寸图 一般来说，组合机床是由标准的通用部件动力滑台，动力箱，各种工艺切削头，侧底座，立柱，立柱底座及中间底座加上专用部件主轴箱，刀、辅具系统，夹具，液、电、冷却

44、、润滑、排屑系统组合装配而成。联系尺寸图用来表示机床各组成部件的相互装配联系和运动关系，以检验机床各部件相对位置及尺寸联系是否满足加工要求；通用部件的选择是否合适；并为进一步开张主轴箱、夹具设计提供依据。动力滑台的选择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。初选1HY型液压滑台：a) 选择动力滑台及附属部件根据动力滑台中，液压滑台与机械滑台的优缺点的比较：快进转工进时，转换位置精度较低且考虑到过载保护方面的原因，选择液压滑台，根据前面计算得到的动力滑台每分钟进给量应比滑台的最小进给量大50%，选择1HY32 M型系列液压滑台。具体液压滑台的主要

45、技术参数见下表2.5：表2.5 液压滑台技术参数型号台面宽台面长行程进给力快进速度最小进给量1HY32 M320 630400125001020根据1HY32 M系列液压滑台，选择该系列滑台的附属部件、支承部件以及配套设施部件，经过查组合机床设计简明手册可知，如下表2.6所示：表2.6 液压滑台配置部件型号立柱滑台侧底座立柱侧底座1HY321HY32M1HY3GABAB4006301CL321CL32M1CC3211CC3221CC321M1CC322M1CD321M1CD322M1CD321M1CD322M由于该机床所选择的加工方式是卧式单面，则该液压滑台的配置型式为卧式。其具体配置时联系尺

46、寸以及相关部件的位置关系根据组合机床设计简明手册中表53来确定，相关的图纸亦见参考书。b) 确定进给速度液压滑台是靠液压系统中变量叶片泵供油，进口节流调速来实现液压滑台的工作进给速度在一定范围内的无级调节。液压在确定刀具的切削用量是所规定的工作进给速度应大于滑台最小进给速度，1HY型滑台为无级变速，工作进给速度为4800范围内快速移动速度为定值。则选取滑台的型号为 1HY32M型 c) 确定滑台进程 由于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。前备量的作用是使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及刀具磨损后能向前调整，前备量一般取值范围为1040 本设计取前备量

47、为30，后备量的作用是使动力部件有一定的向后移动的余地以方便装卸刀具，后备量一般不小于40100本设计取为90 所以总行程为：工作行程+前备量+后备量=286mm+30mm+90mm=406 动力箱的选用 动力箱主要依据主轴箱所需的电动机功率来选用。主轴箱所需的电动机功率为 式（2.4）式中 切削功率，单位为kw 空转功率，单位为kw 与负荷成正比的功率损失，单位为kw。=2=2=可根据轴的直径及转速查组合机床设计简明手册4-6 ，得0.266是所传功率的1%。得P主=估算主=查组合机床设计简明手册，选择1TD32 V型动力箱。电动机型号Y112M-6，电动机功率2.2，电动机转速940，驱动

48、轴转速为470，动力箱输出轴至箱底面高度为. 确定装料高度装料高度一般是指及穿个上工件的定位基准面到地面的垂直距离。再确定机床装料高度时首先要考虑工人操作的方便性；对于流水线要考虑车间运送工件的滚道高度；对于自动线要考虑中间底座的足够高度，以便允许内腔通过随行夹具返回系统或冷却排屑系统。其次是机床内部结构尺寸限制和刚度要求。如工件最底孔位置h2、多轴箱允许的最低主轴高度h1、和通用部件、中间底座及夹具底座基本尺寸的限制等。考虑上述刚度、结构功能和使用要求等因素，新颁国家标准装料高度为1060mm,与国际标准ISO一致。我国过去设计组合机床一般取装料高度 H=850。为提高通用部件及支撑部件的刚

49、度并考虑自动线设计时中间底座内袄安装夹具输送、冷却排屑装置，新颁布的组合机床标准推荐装料高度H=1060，与国际标准（ISO）一致。在现阶段，设计组合机床时，装料高度视具体情况在H=850 1060之间选取。本机床装料高度取H=860。 确定夹具轮廓尺寸主要确定夹具底座的长、宽、高尺寸。工件的轮廓尺寸和形状是确定夹具底座轮廓尺寸的基本依据。根据工件尺寸和形状，考虑工件的定位件、夹紧机构、刀杆导向装置以及夹具底座排屑和安装等方面的的要求空间和面积要求。夹具底座的高度要求，一方面要保证其有足够的刚度，同时要考虑机床的装料高度、中间底座的刚度、排屑的方便性和便于设置定位、加紧机构。一般不小于240m

50、m.本镗床中的夹具底座的轮廓尺寸由与之配合的滑台底座轮廓尺寸，工件的轮廓尺寸形状，具体结构为：底座直径为700，高为165。 中间底座轮廓尺寸中间底座的轮廓尺寸要满足夹具在其上面安装连接的需要。他在加工方向的尺寸，实际以由加工示意图所确定，图中已规定了机床在加工终了时工件端面到多轴箱前端面的距离。其长度方向尺寸要根据所选动力部件（滑台和滑座）及其配套部件（侧底座）的位置关系，照顾各部件联系尺寸的合理性来确定。非常重要的是，一定要保证加工终了位置时，工件端面至主轴箱前端面的距离不小于加工示意图上要求的距离。同时，要考虑动力部件处于加工终了位置时，主轴箱与夹具轮廓间应有便于机床调整、维修的距离。应

51、注意，考虑到毛坯误差和装配偏移，中间底座支撑夹具底座的空余边缘尺寸。当机床不用冷却液时不要小于1015mm；使用冷却液时不要小于70100。还须注意：中间底座周边须有足够宽度的沟槽。因此，中间底座采用侧底座1CC321M。 初步确定多轴箱轮廓尺寸 标准中规定卧式配置的多轴箱总厚度为325 宽度和高度按标准尺寸系列表选取，通用主轴箱箱体的前盖厚度为55，基型后盖厚度为90，其余三种后盖厚度为50，100，125，绘制机床联系尺寸图时，着重要确定的尺寸是主轴箱的宽度B和高度H及最低主轴高度。主轴箱宽度B、高度H的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关，可按下式确定：B=b+2bH=+式中：b工件在宽

52、度方向相距最远的两孔距离（）； 最边缘主轴中心距箱外壁的距离（）； 工件在高度方向相距最远的两孔距离（）； 最低主轴高度（）。b和h为已知尺寸。为保证主轴箱由排布齿轮的足够空间，取 =100。主轴箱最低主轴高度须考虑到与工件最低孔位置、机床装料高度（H=860 ）、滑台滑座总高（=280）、侧底座高度（560）、滑座与侧底座之间调整垫高度（5）等尺寸之间的关系来确定。对于该组合机床，要保证润滑不致从主轴衬套处泄漏箱外，则： 对于本组合机床的设计为： 若取100毫米，则可求出主轴箱轮廓尺寸为： B=b+2=245.26+2 H=h+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

53、为：BH=500400 机床联系尺寸图的画法和步骤a）画主视图 主视图的图形布置应与实际机床工作位置一致，并应选择适当的比例 。b）画左（右）视图 重点在于表示清楚组合机床各部件在宽度方向的轮廓尺寸及相关位置，配合知识图完成联系尺寸图所要求表达的内容。c）在联系尺寸图上标注尺寸具体的要求是： 完整、恰当地标注机床各主要组成部件的轮廓尺寸及相关联系尺寸，应使机床在长、宽、高三个方向的尺寸链封闭。 应表示清楚运动部件的原位、终点状态及运动过程情况（可用工作循环图表示），以确定机床最大轮廓尺寸。 应注明工件、夹具、动力部件、中间底座对称中心线间的位置关系。 应注明电动机的型号、功率、转速及所选标准通

54、用部件的型号规格和其主要轮廓尺寸，并对组成机床的所有部件进行分组编号，作为部件和零件设计的原始依据。在机床各组成部件的设计完成之后，以联系尺寸图为基础进行细化，填加必要的电气、液压控制装置、润滑、冷却、排屑装置等，并加注技术要求等文字说明，便成为机床联系尺寸总图。另外，机床联系尺寸总图表示的内容如下：1） 表明机床的配置型式和总部局。以适当数量的视图，用同一比例画出各主要部件的外廓形式和位置。2） 完整齐全地反映各部件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各滑台工作循环总的工作行程和前、后行程备量尺寸。3） 标注主要通用部件的规格代号和电动机的型号、功率及

55、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，不得遗漏。4） 标明机床验收标准及安装规格。 图2.3 机床联系尺寸图2.3.4 生产率卡 理想生产率指完成年生产纲领（包括备品及废品率在内）所要求的机床生产率。它与全年工时数有关，一般情况下，单班制生产取2350h，两班制生产取4600h，则本机床的生产率=（件/小时） 实际生产率指所设计机床每小时实际可以生产的零件数量。 = (件/小时) 式 （2.5）式中：生产一个零件所需要的时间（min），它可根据下式计算：=+=（+）+（）式中：、分别为刀具第、第工作进给行程长度（）； 、分别为刀具第、第工作进给量（）； 当

56、工件沉孔、止口、锪窝、倒角、光整表面时，动力滑台在死挡铁上的停留时间，通常指刀具在加工终了时无进给状态下旋转510转所需时间（）； 分别为动力部件快进、快退行程长度（）；动力部件快速行程速度。采用机械动力部件取56；液压动力部件取310；。则=+=（+）+（）=（+）+（ = =经过计算得 =经过计算比较，本机床的设计生产率满足理想生产率要求。 机床负荷率当时，计算二者的比值为负荷率根据下表2.7进行比较所得：表2.7 负荷率机床复杂程度主轴数负荷率单面或双面1516404180三面或四面1516404180本机床的负荷率为 =根据组合机床的使用经验，适宜的机床负荷率为=0.650.75。 生

57、产率计算卡机床生产率计算卡是根据加工示意图所确定的工作循环及切削用量等,按一定的格式编制及计算所得。他反映该零件在机床生产节拍或实际生产率和切削用量、动作时间、加工过程、机床生产率、生产纲领及机床负荷率等关系的技术文件。它是用户验收机床生产效率的重要依据。表2.8为该零件加工双单面镗孔组合机床生产率计算卡表2.8 生产率计算卡被 零 加 件 工图号减 速 器 箱 体毛坯种类铸件名称毛坯重量材料HT200硬 度HB170240HBS工序名称镗 孔工 序 号工时（分）序号工步名称被加工零件（个）加工直径（毫米）工作进程（毫米）切削速度（米/分）每分钟转速（转/分）每转进给（毫米/转）每分进给（毫米

58、/分）机动时间 辅助时间1装卸工件1112动力部件快进156100003镗孔1100130260424镗孔280130260425动力部件快退28010000备注单件总工时机床实际生产率机床理论生产率负荷率3 主轴箱设计主轴箱是组合机床的主要部件之一，按专用要求进行设计，由通用零件组成。其主要作用是，根据被加工零件的加工要求，安排各主轴位置，并将动力和运动由电动机或者动力部件传给各工作主轴，使之得到要求的转速和转向。主轴箱按结构大小分为大型主轴箱和小型主轴箱。按结构特点分为通用（标准）和专用主轴箱。 通用零件选择本设计选用通用主轴箱。被加工零件最大直径305，所以选择500400T0711-11。（卧式）动力箱型号：1TD32。 箱体类零件主轴箱箱体标准厚度为180；用于卧式多轴箱的前盖厚度为55mm，用于立式的因兼作油池用，故加厚到70mm，变形后盖厚度为50、100、125三种，应根据多轴箱传动系统安排和动力部件与多轴箱的连接情况合理选用。另外，箱体材料为HT200，前、后、侧盖等材料为HT150。 轴类零件a）镗孔主轴：选择前后支承均为滚锥轴承的主轴。（组合机床设计pg83）主轴材料为40Cr钢，热处理C42。b）传动轴：选择镗孔也用滚锥轴承轴。传