组合机床说明书正文部分

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1、第一章 概述组合机床的组成和特点:组合机床是根据工件加工需要,以大量通用部件为基础,配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。组合机床中各种部件都是具有一定独立功能的部件，并且大都是已经标准化、系列化和通用化的通用部件。只有多轴箱和夹具是根据工件的尺寸形状和工艺要求设计的专用部件，但其中绝大多数零件如夹压元件、传动件等也是标准件和通用件。通用部件是组合机床的基础。用以实现机床切削和进给运动的通用部件，如各种工艺切削头、动力箱、动力滑台等动力部件。用以安装动力部件的通用部件，如底座等。组合机床的特点： 主要用于箱体零件和复杂的孔面加工。 生产率高。因为工序集中，可多面、多工位、多轴、多刀同时自动加

2、工。 加工精度稳定。因为工序固定，可选用成熟的通用部件、精密夹具和自动工作循环来保证加工精度的一致性。 研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本低。因为通用化、系列化、标准化程度高，通用零部件占70-90%，通用部件可组织批量生产，进行预制或外购。 自动化程度较高，劳动强度低。 配置灵活。因为结构模块化、组合化。可按工件或工序要求，用大量通用部件和少量专用部件灵活组成各种类型的组合机床及自动线；机床易于改装，产品及工艺变化时，通用部件一般可以重复利用。组合机床常用的通用部件有：床身（侧底座）、底座（包括中间底座和立柱底座）、立柱、动力箱、动力滑台、各种工艺切削头等。对于一些按顺序加工的多工位

3、组合机床，还有移动工作台或回转工作台。动力箱、各种工艺切削头和动力滑台是组合机床完成切削主运动和进给运动的动力部件，其中还有可能同时完成切削主运动和进给运动动力头。床身、立柱、中间底座等是组合机床的支承部件，起着机床的基础骨架作用。组合机床的刚度和部件之间的精度保持性，主要由这些部件保证。除了上述主要部件之外，组合机床还有各种控制部件，主要指挥机床按顺序动作，以保证机床按规定的程序进行工作。组合机床的通用部件，绝大多数已有国家标准，并按标准所规定的名义尺寸、主参数、互换尺寸等定型，各种通用部件之间有配套关系。这样，用户可根据被加工零件的尺寸、形状和技术要求等，选用通用部件，组成不同型式的组合机

4、床，以满足生产的需要。目前，我国的组合机床已主要为汽车、军工、农机、工程机械、电力设备、铁路机车、船舶等行业服务。我国已连续几年成为世界最大的机床消费国和机床进口国，是世界第三大机床生产国。第二章 组合机床的总体设计概述组合机床的设计，目前有两种情况，一是根据具体加工对象的具体情况进行专门的设计，是最普遍的做法。二是，随着组合机床在我国机械行业的广泛使用，工人们总结自己生产和使用组合机床的经验，设计成为通用的组合机床。又称为“专能组合机床”。这种专能组合机床就不需要每次按具体加工对象进行专门的设计和生产，而是通过设计为通用品种，组织成批生产，然后按加工零件的具体要求，配以简单的夹具和刀具，就组

5、成加工一定对象的高效设备。专能组合机床一般都是由单轴动力头组成，这种机床是由安装在支承部件上的一个或两个多能动力头组成。动力头能够实现快进工进快退的工作循环。实现进给运动的液压传动装置设置在底座内。机床留有安装夹具的位置；配上专用夹具及刀具，即可用于箱体、支承座等工件的加工。组合机床设计，应考虑以下几点： 采用先进的加工工艺，制定最佳的工艺方案。 合适地确定机床工序集中程度。 合理地选择组合机床的通用部件。 选择恰当的组合机床的配置型式。 合理地选择切削用量。 设计高效率的夹具、工具、刀具及主轴箱等。2.1 组合机床工艺方案的制定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

6、的正确与否，将决定机床能否达到“重量轻、体积小、结构简单、使用方便、效率高、质量好”的要求。影响机床工艺方案的主要因素有： 被加工零件的加工精度和加工工序要求：被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序及应保证的加工精度，是制定机床方案的主要依据。首先分析工件的精度和技术要求，加工的孔；精度达到H6-H7的孔加工工序，工步数多，必须采用不同的工艺方法。加工8M10的轴承盖螺钉孔的精度要求一般只是保证圆周分布即可。 被加工零件的特点：被加工零件的特点在很大程度上决定了机床采取的配置型式。一般说来，孔的中心线与定位基面平行且需由一面或几面加工的箱体零件宜采用卧式机床；对于箱体零件，采用单工位机床加工

7、比较适宜。必须重视工件在组合机床加工前已完成的工序以及毛坯孔的质量。当毛坯孔余量很大或铸造质量较差，有大毛刺时，有时则安排粗加工工序，对几个同心孔常用粗扩的加工方法。工件有无适应的工艺基面也是影响工艺方案制定的重要因素。 零件的生产批量：零件的生产批量为：30000件/年。属于大批量生产，要求减少机床的台数，此时将工序尽量集中在一台或多台机床上加工，以提高机床利用率。 机床的使用条件:工件到组合机床加工前，其毛坯或半成品必须达到零件图的要求，否则，会造成工件在机床夹具上定位和夹紧不可靠，甚至造成刀具损坏，或者不能保证要求的加工精度。如果在组合机床上加工后，还要转到其他机床上加工，而工件没有预先

8、加工出保证精度的有关定为基面，那么组合机床应考虑为下一道工序加工出定位基面。通常钻削组合机床的车间、制造、刃磨相对容易，条件要求不是很高。2.1.1 工艺基面的分析选择工艺基面和夹紧部件是制定工艺方案的极其重要的问题。工艺基面的选择的正确，将能实现最大限度的工序集中，从而保证加工精度。2.1.1.1 箱体零件工艺基面的选择：箱体零件是机械制造业中加工工序多，工作量大，精度要求高的关键零件。这类工件一般都有精度较高的轴承孔要加工，但这里只对箱体上按圆周分布的六孔进行加工。“一面两孔”是这类零件在组合机床上加工中时常用的典型定位方法。采用“一面两孔”定位方式， 可以简便地消除工件的六个自由度，使工

9、件获得稳定可靠的定位。 有同时加工五个面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高各面上孔的位置精度。 “一面两孔”定位方法可以作为粗加工到精加工的全部工序加工的基准，使整个工艺过程实现基准统一。 还可以夹紧方便，夹紧机构简单，容易使夹紧力对准支承，消除夹紧力引起工件变形对加工精度的影响。 “一面两孔”易于实现自动化定位，并有利于防止切屑落入基面。为保证箱体零件的加工精度及技术要求，不能选择零件上直径太小的孔作为定位销孔，因为定位销孔过小，易受力变形，甚至因装卸工件碰撞而破坏定位。根据零件的具体情况，以工件上610的螺栓孔中的两个作为定位销孔。2.1.1.2 确定机床配置型式及结构方案：根据被加工

10、零件的结构特点、加工要求、工艺过程方案及生产率等，可大体上确定采取哪种基本型式的组合机床。但由于工艺的安排、动力部件的不同配置、零件的安装和工位数的不同，而会产生各种配置方案。不同配置方案对机床的复杂程度、通用化程度、结构工艺性、加工精度、机床重新调整可能性及经济性效果等等，都具有不同的影响。因此，确定机床配置型式及结构方案时，考虑以下因素： 单工位多面组合机床单工位多面组合机床，具有固定式夹具，通常安装一个工件，用于中型零件的加工。可利用多轴箱同时从几个方向对工件进行加工。但其机动时间不能与辅助时间重合，因而生产率比多工位机床低。钻孔的位置精度孔与孔的相关位置尺寸精度，采用固定式导向能达到m

11、m；严格要求机床主轴与夹具导向的同轴度，减少钻头与导向套间隙，导向尽量接近工件时，可达mm。 其他 在确定组合机床完成工艺时，考虑可同时加工的最小孔间中心距。由于主轴箱结构和导向的需要，以保证必须的加工精度和工作可靠性的要求，组合机床钻孔时对于通用的多轴箱；其主轴间的最小中心距为24 mm（若采用专用结构则可更小些），这样，主轴能够在铸铁上钻直径为10 mm以下的孔了。 在确定机床配置型式和结构方案时，合理地解决工序集中程度的问题。在一个动力部件上配置多轴箱加工多孔来集中工序。但主轴数量的多少，既要 考虑动力部件及主轴箱的性能、尺寸，又要保证调整机床和更换刀具方便。注意排屑和操作使用的方便性。

12、2.1.2 加工工艺分析随着组合机床在机械加工中的广泛使用，组合机床的工艺范围也是日益扩大。组合机床是钻孔最常见，也是最有效的加工方法。组合机床上钻孔多数是采用标准麻花钻。钻孔孔径及位置精度主要取决于导向精度及钻头的刃磨情况。为了提高钻孔孔径及位置精度，要减小导向和钻头间的间隙，严格控制钻头切削刃的摆差，使导向适当靠近被加工零件以及严格要求主轴与导向之间的同轴度。2.2 组合机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和工作进给量，有很大关系。切削用量选择得恰当，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，也就是多快省地进行生

13、产。本组合机床采用多刀加工，而且是多根钻头同时工作。计算最佳切削用量的工作比较复杂，要想从理论上来确定合理适用于多刀加工的切削用量，很少有简便可靠的方法。2.2.1 确定工序余量为了使加工过程顺利进行并稳定保证加工精度，必须合理地确定工序间的余量。对于本机床箱体零件上六孔的加工余量，没有做严格的要求，用于轴承盖的安装，一般都能满足要求。对于本箱体零件上六孔的加工余量具体的考虑，将在“组合机床设计”一章中做出介绍。2.2.2 选择切削用量确定了在组合机床上完成的工艺内容后，就可以着手选取切削用量了。2.2.2.1组合机床切削用量选择的特点: 目前组合机床切削用量的选择，还是根据多年来积累的一些经

14、验数据来进行。由于组合机床上几把刀具同时工作，为了使机床正常工作，而达到较高的生产率，所选取的切削用量比一般通用机床单刀加工要小一些。可以概括地说：“在多轴加工的组合机床上不宜采用较大的切削速度和进给量”，但并不是说，在组合机床上尽可能选取较低一些的切削用量。无论何时都是降低切削用量的方法来改善加工情况是不正确的。在铸铁零件上钻孔时，如果进给量选得太小，钻头的寿命不仅不长，反而会很快磨损，且耗费功率大，并且带有尖叫声。根据现有机床的使用情况来看，多轴加工组合机床一般比通用机床的切削用量低30左右。2.2.2.2确定切削用量应注意的问题： 尽量做到合理利用所有刀具，充分发挥其性能。 复合刀具切削

15、用量的选择，应考虑刀具的使用寿命。 选择切削用量时，应注意零件生产批量的影响。 切削用量的选择要有利于主轴箱的设计。 选择切削用量时，还应考虑所选动力滑台的性能。2.2.2.3 组合机床钻削切削用量的选择： 经对工件材料、工作条件、技术要求进行分析，按照经济地满足加工要求的原则，合理地选择切削用量。通过查表有：表2-1 用高速钢钻头加工铸铁件的切削用量加工直径d(mm)HB=160200HB=200241HB=300400v(m/min)f(mm/r)v(m/min)f(mm/r)v(m/min)f(mm/r)1616240.070.1210180.050.15120.030.086120.1

16、20.20.10.180.080.1512220.20.40.180.250.150.2022500.40.80.250.40.200.30参考1 表27通过查阅实用机械设计手册表56 查得：HT250(HT25-47)的硬度为：HB=170241 取 HB217 HBS因此，取切削用量为：动力滑台进给量： v=1018 m/min主轴进给量: f=0.10.18 mm/r在组合机床多轴箱上的所有刀具，共用一个进给系统，通常为标准动力滑台。工作时，要求所有刀具的每分钟进给量相同，且等于动力滑台的每分钟进给量。2.2.3 确定切削力、切削扭矩、切削功率根据选定的切削用量，确定切削力，作为选择动力

17、滑台及夹具设计的依据；确定切削扭矩，用以确定主轴及其他传动件（齿轮、传动轴等）的尺寸；确的切削功率，用以选择主传动电机（动力箱电机）功率；确定刀具耐用度，用以验证所选刀具是否合理。通过生产实践及试验研究成果，高速钢钻头在灰铸铁材料上钻孔的切削力P、切削扭矩M、切削功率N的计算公式如下。2.2.3.1 切削力P、切削扭矩M、切削功率N的计算公式： (21) (22) (23) 式中： P切削轴向力（牛）； D钻头直径（毫米）；f每转进给量（毫米/转）； M切削扭矩（牛.毫米）； N切削功率（千瓦）； v切削速度（米/分）。根据箱体零件图，要加工的部分是6M10的螺纹孔，孔的深度是18mm，查7

18、表1.8-2 “普通螺纹基本尺寸（GB/96-81）”，取螺纹底孔孔直径：D=8.376 mm根据刀具直径和工件、刀具材料，v=(1018) m/min,f=(0.10.18) mm/r，取v=13 m/min 、f=0.1mm/r。由公式21得：=884 N由公式22得：=2332 N.mm由公式23得：=0.12 kw2.3 组合机床总体设计组合机床总体设计，就是针对具体的被加工零件，在选定的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：被加工零件工序图，加工示意图，机床联系尺寸图，生产率计算卡片等。箱体零件图见附图： ZW-JZ032-012.3.1 被加工零件工序图2.3.1

19、.1 被加工零件工序图的作用和要求: 被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，在一台机床上完成的工艺内容，加工部位的尺寸和精度要求、技术要求、加工时的定位基准、夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前毛坯情况的图纸。它是在原有的零件图纸基础上，以突出本机床的加工内容，加以必要的说明绘制的。它是组合机床设计的主要依据，也是制造使用时，调整机床、检查精度的重要技术文件。本设计中箱体零件的工序图包括下列内容： 被加工零件的整体形状，所要加工孔的分布情况。 加工基面和夹压的方向、位置等，以便对夹具的支承、定位和夹压装置进行设计。 加工面的尺寸、精度要求、相对位置尺寸和技术要求。 还应注明被加工

20、零件的名称、编号、材料、硬度以及被加工部位余量。2.3.1.2 编制被加工零件工序图的注意事项: 本机床加工部位的位置尺寸均由定位基面标起，本机床加工所选用的定位基面与设计基面重合。 对孔的加工余量进行简单的分析，考虑后几道工序的要求。为了使被加工零件工序图清晰明了，能突出本机床的加工内容，绘制工序图时，对本机床上加工的部位用粗实线表示，其余部位用细实线绘制。保证的加工部位的尺寸及位置尺寸数值下方画一粗实线。标明定位基准符号，并用下标数表明限制自由度数量以及夹压位置符号等。工序图见附图： ZW-JZ032-022.3.2 加工示意图2.3.2.1 加工示意图的作用和内容加工示意图是组合机床设计

21、的重要图纸之一，在组合机床设计中占有重要的地位。它是设计刀具、主轴箱以及选择动力部件的主要资料，同时也是调整机床和刀具的依据。加工示意图要反映机床的加工过程和加工方法，并决定接杆的尺寸，刀具的种类及数量，刀具的长度及加工尺寸，主轴尺寸及伸出长度，主轴、刀具、导向和工件间的联系尺寸等等。在加工示意图中，应表明切削用量、动力头的工作循环。2.3.2.2加工示意图的画法及注意事项 加工示意图的绘制顺序是：先按比例用细实线绘制出工件加工部位和局部结构的展开图。加工表面用粗实线绘制。为了简化设计，相同加工部位的加工示意图（指对同一规格的孔加工，所用的刀具、导向套、主轴、接杆等的规格尺寸、精度完全相同），

22、可以表示其中之一，亦即同一主轴箱上结构尺寸相同的主轴可以只画一根。但必须在主轴端部标注轴号（与工件上的孔号相对应）。当轴数较多时，可采用缩小比例用细实线画出工件加工部位简图（向视图）并标注孔号，以便设计和调整机床。 一般情况下，在加工示意图上，主轴分布可不按真实距离绘制。当被加工间距很小或需设置径向结构尺寸较大的导向装置时，相邻主轴必须按比例绘制，以便检查相邻主轴、刀具、辅具、导向套等是否干涉。 主轴从多轴箱端面画起。刀具画到加工终了位置。标准通用部件（如接杆）只画外轮廓，并须加注规格代号。对于专用部件为显示其结构，应画出剖视图，并标注尺寸，精度及配合。2.3.2.3 加工示意图的编制2.3.

23、2.3.1 刀具的选择在编制加工示意图的过程中，首先遇到的是刀具的选择，而一台机床刀具选择得是否合理，直接影响到机床的加工精度、生产率和表面粗糙度等。因而，正确地选择刀具是一个相当重要的工作。根据工艺要求及加工精度不同，组合机床采用的刀具的结构常有两种形式：一般简单刀具（标准刀具）、复合刀具或特种刀具。选择刀具的结构时考虑以下主要问题： 在满足工况的条件下，为使工作可靠，结构简单，刃磨容易，应尽量选择标准刀具（如标准麻花钻）和简单刀具。 选择刀具结构时，必须认真分析被加工零件的材料特点。钻头的长度应保证加工终了时，其螺旋槽尾端离导向套外端面3050mm，以利于排屑和钻头磨损后的调整。刀具锥柄插

24、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。查阅7 表4.3-11,“锥柄长麻花钻(GB1439-85)”,选取：锥柄长麻花钻：GB1439-85 直径D8.5mm 查得：标准锥柄长麻花钻的全长和沟槽长度分别为： 2.3.2.3.2工序余量的确定为了使加工过程能正常进行，可靠地保证加工精度，还必须合理地确定工序间的余量。组合机床上进行孔的加工时，通常工序间的余量可查阅7 表2-6,“孔加工常用工序间余量”得到：钻孔为8.376 mm左右时，工序间余量在直径上为1.5 mm左右。故选取8.5的麻花钻较为合理。2.3.2.3.3 导向结构的选择在组合机床上加工孔，除用刚性主轴外，工件

25、的尺寸、位置精度主要取决于夹具导向。因此，正确选择导向结构，确定导向类型、参数、精度，不但是绘制加工示意图必须解决的问题，也是设计组合机床时不可忽视的重要内容。 选择刀具导向部分和夹具导向套之间既有相对移动又有相对转动的固定式导向。这类导向的允许线速度为，用于小孔径的加工。 导向的主要参数包括：导向套的直径尺寸和公差配合，导向套的长度、导向套离工件端面的距离等。可根据1 表317和表318查得常用的固定导向套的数据。 固定式导向套一般由衬套、可换导向套和压套螺栓组成。衬套的作用是在导向套磨损后，可以较为方便地更换，并不会破坏钻模体上的孔，有利于保持导向精度。查阅7 表85,“导向装置的布置与应

26、用范围”查得：导向长度： (2-4)导向套与工件端面的长度： (2-5)该钻孔固定导向套导向装置，应用于直径小于40 mm的孔，导向部分的最大线速度小于20 m/min的刚性连接上。查阅2 表54，“通用导向套的尺寸规格”得到：取，但根据零件的实际情况，要保证零件在夹具中转过90，导向套与工件端面的长度： (2-6)为了使得工件在转过90时，避免导向套与工件发生干涉，取42 mm。查阅2 表86，“固定式导向套配合的选择”得到：钻孔时，d的配合公差为G7，D的配合公差为，的配合公差为，刀具导向部分由刀具本身完成。2.3.2.3.4 导向套尺寸的选择查阅2 表84，“通用导向套的尺寸规格”得到：

27、2.3.2.3.5 确定主轴的类型、尺寸、外伸长度确定主轴类型主要依据工艺方法和刀杆与主轴的联接结构。主轴轴颈及轴端尺寸主要取决于切削扭矩和主轴刀具系统结构。与刀杆刚性联接时，主轴轴颈的尺寸规格按选定的切削用量计算出切削转矩M。查阅2 表620，“组合机床切削用量计算图中推荐的切削力、转矩及功率公式”有：钻孔时，用高速钢钻灰铸铁时的切削转矩计算公式： (2-7)主轴的直径可查阅2 表34，“轴能承受的转矩”得到：(B取6.2) (2-8)取d为20 mm,允许扭转角=11/m。查阅2 表36，“通用主轴的系列参数”得到：选择（用于与刀具刚性连接的钻孔工序的）长主轴。主轴类型： 滚珠轴承主轴主轴

28、外伸尺寸(mm)： 接杆莫氏锥号: 1号2.3.2.3.6 接杆的选择由于采用非刚性主轴，组合机床主轴与刀具间采用接杆连接。因多轴箱各主轴的外伸长度都为定值，为了保证多轴箱上各把刀具都能够同时达到加工终了位置，须采用轴向可调的接杆来协调各主轴的轴向长度，以满足同时加工完六孔的要求。为了使工件端面至多轴箱端面为最小距离，通常按最小长度选取。接杆是标准件，用标准接杆通过刀具尾部结构和主轴头部内孔直径相配合。查阅2 表333，“组合机床用接杆”见下图：2.3.2.3.7 联系尺寸的标注由于组合机床的六把刀具都一样，任取其中一把刀具，来确定加工终了时多轴箱前端面到工件端面之间所需要的最小距离，并确定刀

29、具、接杆、导向托架及工件间的联系尺寸。主轴端部标注外径和孔径、外伸长度L；刀具标注直径和长度；导向装置也标注直径、长度以及配合；工件至夹具之间的尺寸须标注工件离导向套端面的距离；还要标注托架和夹具之间的尺寸、工件本身以及加工部位的尺寸和精度等。多轴箱端面到工件端面之间的距离是加工示意图上最重要的联系尺寸。为了使设计的机床结构紧凑，应尽量缩小这一距离。通常取决于两方面：一是多轴箱上的刀具、接杆、主轴等结构和互相联系所需的最小轴向尺寸；二是机床总布局所要求的联系尺寸。这两方面是相互制约的。2.3.2.3.8 切削用量的标注主轴的切削用量标在主轴后端。其内容：主轴转速、刀具的切削速度、每转进给量和每

30、分钟进给量。2.3.2.3.9 动力头工作循环及行程的确定动力头的工作循环是指加工时，动力部件从原始位置开始运动、到达加工终了位置，又返回到原态的动作过程。一般包括快进、工进和快退等动作。有时根据实际需要有特殊要求。 工作进给长度的确定()组合机床上钻孔工序是等工作进给，具体如下图所示：工作进给长度等于加工部位长度与刀具切入长度和刀具切出长度之和。即： (2-9)切入的长度一般为510mm，由工件端面的误差确定。钻孔时，切出长度，因刀具切出表面为已加工表面，式中取最小值。其中，6.5 mm；=5.8 mm；L18 mm30 mm 快速引进的长度的确定快速引进使动力头把刀具送到工作进给的位置，其

31、长度按具体工作情况来定。 快速退回长度的确定快速退回的长度等于快速引进和工作进给长度之和。对于本机床，采用固定钻模，动力部件快速退后的行程，只要把所有刀具都退回到导向套内，不影响工件的装卸就可以了。 动力部件的总行程的确定动力部件的总行程除了满足工作循环向前和向后所需的行程外，还要考虑因刀具磨损或补偿制造、安装误差，动力部件能够向前调节的距离(即前备量) 和刀具装卸以及刀具从接杆中或接杆连同刀具一起从主轴孔中取出时，动力部件需后退的距离(即退离夹具导向套外端面的距离，应大于接杆插入主轴孔内或刀具插入接杆孔内的长度，即后备量)。因此，动力部件的总行程为工作行程和前、后备量之和。其他要注意的问题：

32、 加工示意图应与机床的实际加工状态一致。表示出工件安装状态及主轴加工方法。 在图中完整地标注尺寸，尤其是主轴箱端面到刀尖的轴向尺寸链应齐全。以便于检查行程和调整机床。在图中表示出机床动力部件的工作循环图和各行程的长度。 加工示意图上应有的说明：如被加工零件的名称、图号、材料、硬度、加工余量、毛坯要求，是否加注冷却液及其他特殊的工艺要求。加工示意图见附图: ZW-JZ032-032.3.3 机床联系尺寸图的绘制2.3.3.1 机床联系尺寸图是以被加工零件的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所确定的专用部件的总体结构而绘制。用来表示机床的配置型式、主要构成及各部件安装位置、相

33、互联系、运动关系和操作方位的总体分布图。用以检验各部件是否合适；它为多轴箱、夹具等专用部件设计提供重要依据；它可以看成机床总体外观简图。其轮廓尺寸、占地面积、操作方式等，可以检验是否适合用户现场使用环境。机床联系尺寸总图主要内容有：表明机床的配置型式和总布局。以适当的视图(一般至少两个视图，主视图应选择机床实际加工状态)，用同一比例绘制主要部件的外廓形状和相关位置。表明机床基本型式(卧式、多面加工、单工位)及操作者位置等。完整齐全地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各滑台工作循环、总的工作行程和前、后备量尺寸。标注出各主要的通用部件的规格代

34、号和电动机的型号、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，不得遗漏。标明机床验收标准及安装规程。2.3.3.1 绘制联系尺寸图前要确定的内容2.3.3.1.1 动力部件的选择动力部件的选择主要是确定动力箱和动力滑台。它是组合机床最主要的通用部件。组合机床的动力部件有多种结构型式和不同的传动方式。传动方式中，主运动一般采用机械传动，即由电动机通过齿轮等机械元件传递运动和动力；而进给运动则采用机械传动、液压传动、气压传动或气动液压传动等。根据具体的加工工艺、机床型式、使用条件、生产条件等来确定。多轴钻孔是可采用机械或液压动力头。总之必须选用合适的动力部件，

35、使机床具有先进的工艺水平和技术水平，以及良好的经济效果。1.电动机功率的确定：每一种规格的动力箱都有一定的功率范围，根据所选的切削用量计算的切削功率及进给功率之需要，并适当考虑提高切削用量的可能性(一般按30考虑)，选用相应规格的动力头，按下面的公式计算： (2-10)式中 动力头电动机功率； 切削功率，按刀具选用的切削用量，消耗于各主轴的切削功率的总和，单位kW；计算公式详见2表616； 多轴箱的传动功率，加工黑色金属时取0.80.9;2. 进给力的选择：每一个型号的动力箱都有其最大允许的进给力。选用时计算的切削进给抗力必须稍小于动力箱允许的最大进给力，并注意多主轴切削力的合力中心应处在动力

36、头接合面范围内，力求使其处在动力头接合面的下方。为此，应将重负荷的粗加工工序安排在主轴箱的下部，如果遇到动力箱的功率和进给力不能满足要求，而又相差不大时，不能轻易选用大一号的动力箱，应采取的措施：(a) 降低所需进给力和功率；(b) 对液压动力头可采用油泵单独驱动机构，即增加一个电动机专用于进给油泵的驱动，使动力头、电动机的全部功率用于切削加工。(c) 对于短时间工作的工序，亦可在超负荷下工作，但超负荷不宜大于25。动力滑台有最大进给力的限制。选用时，可根据确定的切削用量计算各主轴的轴向切削合力，以70100 mm）。取：100 mm主轴箱最低主轴高度h,必须考虑与工作最低孔位置、机床装料高度

37、H、滑台滑座总高、侧底座高度等尺寸之间的关系而确定。本机床中：86 mm; H=860 mm; =250 mm; =560 mm.另外还需考虑滑座与侧底座之间调整垫高度(=5mm)。根据以上尺寸之间的关系，便可确定。对于卧式组合机床，为保证润滑油不至于从主轴衬套处泄漏，应在85140毫米之间。H(0.5+) (2-13) =86+860-(0.5+250+560)=135.5 mm求出主轴箱轮廓尺寸为：B=310.85 mm；H=358.5 mm。根据此计算值，按主轴箱轮廓尺寸系列标准，最后确定主轴箱轮廓尺寸为BH400400 mm。机床联系尺寸图见附图： ZW-JZ032-042.3.4 机

38、床生产效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、动力部件的快速及工进速度等，就可以计算机床的生产率并编制生产率计算卡，用以反映机床的加工过程，完成每一动作所需要的时间、切削用量、机床生产率及机床负荷率等。2.3.4.1 机床实际生产率所设计机床每小时实际可以生产的合格零件数量。 (件/小时) (2-14)2.3.4.2 理想生产率完成年生产纲领A(包括备品及废品率在内)所要求的机床生产率。它与全年工时总数K有关，一般情况下，单班制生产K取1800 小时，双班制K取3600 小时，则： (件/小时) (2-15)(分) (2-16)式中： 生产一个零件所需要的时间(分)；

39、、 分别为刀具第、第工作进给长度，单位为mm； 、 分别为刀具第、第工作进给量，单位为mm/min； 当加工沉孔、止口、锪窝、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时无进给状态下旋转510转所需的时间，单位为min； 、分别为动力部件快进、快退行程长度，单位为mm； 动力部件快速行程速度。用机械动力部件时取56mm/min； 直线移动或回转工作台进行一次工位转换时间,一般取0.1min； 工件装、卸(包括定位或撤销定位、夹紧或松开、清理基面或切屑及吊运工作等)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。通常取0.51.5 min。如果计算

40、出的机床实际生产率不能满足理想生产率要求，即,则必须重新选择切削用量或修改机床设计方案。2.3.4.3 机床的负荷率当时，二者的比值为负荷率。组合机床允许的最大负荷率为：单面或双面组合机床，主轴数小于15根时，负荷率取0.750.90。表2-1 生产效率计算卡被加工零件图号Z11362A毛坯种类铸件名称箱体毛坯重量材料HT250硬度217HBS工序名称左端面6-8.5钻孔工序号序号工步名称加工直径(mm)加工长度（mm）工作行程（mm）切削速度（m/min）每分钟转速（r/min）进给量（mm/r）进给速度mm/min工时（min）机械加工时间辅助时间共计1装卸工件1.51.52左动力部件滑台

41、快进1000.0140.014左多轴箱工进钻孔8.51830135000.1501.241.24滑台快退10050000.020.02备注装卸工件时间取决于操作者的熟练程度，本机床计算是1.5min总计2.874min单件工时2.874min机床生产率20.88件/小时机床负荷率88 第三章 组合机床多轴箱的设计3.1 概述3.1.1 组合机床多轴箱的用途和分类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机或动力箱传给各工作主轴，使之能得到要求的转速和转向。主轴箱按其结构大小分为大型主轴箱和小型主

42、轴箱两大类。大型又分为通用(标准)主轴箱和专用主轴箱两种。专用主轴箱根据加工零件特点，及其加工工艺要求进行设计，由大量专用零件组成，本设计采用的是通用多轴箱，它主要由通用零件组成。3.1.2 通用主轴箱的组成3.1.2.1 组成通用主轴箱在生产中应用甚广，通常有钻削类主轴箱等。通用主轴箱主要由箱体、主轴、传动轴、齿轮、轴套等零件和通用(专用)附加机构组成。通常，卧式主轴箱的厚度是325 mm,在主轴箱体前后壁之间可安排厚度为24 mm的齿轮三排或32 mm的齿轮两排，在主轴箱体后壁与后盖之间可安排两排齿轮。3.1.2.2 主轴箱的通用零件目前，组合机床生产发展很快，不少生产单位都有自己的特点。

43、 通用零件的编号如：400400T0711-11 表示宽度为400 mm，高度为400 mm的多轴箱体。 箱体类零件大型通用主轴箱箱体类零件采用灰铸铁材料，箱体材料用HT200，前后盖材料用HT150，多轴箱的基本尺寸按系列标准(GB3668.183)规定。 多轴箱的通用箱体类零件配套表详见2 表71，P138； 多轴箱后盖与动力箱法兰尺寸，如2 表72所示； 其结合面上的联接螺钉、定位销孔及其位置与动力箱联系尺寸相适应，参阅2表540； 通用多轴箱体结构尺寸及螺孔位置，参考2图71、表73。 通用主轴选用滚珠轴承主轴：前支承为推力球轴承和向心球轴承。后支承为向心球轴承或圆锥滚子轴承。因为推力

44、球轴承设置在前端，可以承受单方向的轴向力，用于钻孔主轴，主轴材料40Cr钢，热处理C42。由于选择的接杆为2215T0636-01,长度为110 mm。外伸长度远大于75 mm的主轴称为长主轴，因此轴内孔较长，与接杆尾部接触面加长，增强了刀具与主轴的连接刚度，减少刀具前端下垂，并采用了标准导向套导向。 通用传动轴通用传动轴一般用45钢，调质T235。 通用齿轮和套多轴箱用通用齿轮有：传动齿轮、动力箱齿轮和电机齿轮三种。查阅2表721“传动齿轮综合表”和“动力箱齿轮”P159、P160。3.2 通用多轴箱设计3.2.1 绘制多轴箱设计原始依据图多轴箱设计原始依据图，是根据“三图一卡”整理编绘出来

45、的，其主要内容包括主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：主轴箱轮廓尺寸：400400毫米；工件轮廓尺寸及各孔位置尺寸；工件与主轴箱相对位置尺寸。根据这些数据来编制出主轴箱设计原始依据图，见图31和附表。附表： 1. 被加工零件编号及名称：箱体，材料及硬度为HT250、217HBS。 2. 主轴外伸尺寸及切削用量：轴号加工直径(mm)主轴外伸尺寸(mm)切削用量备注1、2、6螺钉孔8.5mmD/dLn(r/min)v(m/min)f(mm/r)(mm/min)30/20110500130.150 3.动力部件1TD25、1HJ25IA、=2.2 KW 、n1420 r

46、/min。3.2.2 主轴、齿轮、的确定及动力计算3.2.2.1 主轴的结构型式和直径、齿轮模数的确定主轴的型式和直径，主要取决于工艺方法、刀具主轴联接结构、刀具的进给抗力和切削转矩。钻孔时采用滚珠轴承主轴。主轴的直径按加工示意图所示主轴类型及外伸尺寸初步确定。齿轮模数m(单位mm)一般用类比法确定，也可根据公式计算。多轴箱中齿轮模数常用2、2.5、3、3.5、4几种。为了便于生产，同一多轴箱中的模数规格不易采用两种以上。3.2.2.2 多轴箱所需动力计算多轴箱的动力计算包括多轴箱所需要的功率和进给力两项。多轴箱所需功率按下列公式计算： (3-1)式中： 切削功率，单位为KW； 空转功率，单位

47、为 KW； 与负荷成正比的功率损失，单位为 KW。每根轴的切削功率查阅组合机床切削力及功率计算图得到0.12 KW；每根轴的空转功率查阅2，表46 “轴的空转功率(KW)”得到：0.067 KW；每根轴上的功率损失，一般可取所传递功率的1。(0.12+0.067+0.01)6=1.182 KW多轴箱所需的进给力(单位为N)按下式计算: (3-2)式中: 各主轴所需的轴向切削力,单位为N。查阅2 ，表620“组合机床切削用量及时图推荐的切削力、转矩及功率公式”得到： 884 N (3-3)68845304 N (3-4)8000 N (3-5)3.2.3 多轴箱传动设计多轴箱传动设计，是根据动力

48、箱驱动轴位置和转速、主轴位置及其转速要求，设计传动链把驱动轴与各主轴连接起来的，使主轴获得确定的转速和转向。3.2.3.1 对各主轴箱传动轴的一般要求1) 在保证主轴的强度、刚度、转速和转向的条件下，力求使传动轴和齿轮轴的规格、数量为最少。为此，应尽量用同一根中间传动轴带动多根轴，中心距不符合标准时，可采用略微改变传动比的方法解决。2) 尽量不用主轴带动主轴的方案，以避免增加主轴负荷，影响加工质量。遇到主轴分布较密，布置齿轮的空间受到限制或主轴负荷较小、加工精度要求不高时，也可用一根强度较高的主轴带动主轴的传动方案。3) 为使结构紧凑，多轴箱内齿轮副的传动比一般要大于1/2(最佳传动比为11/

49、1.5)；后盖内齿轮传动比允许取1/31/3.5；尽量避免升速传动。当驱动轴转速较低时，允许先升速后再降速。4) 驱动轴直接带动的轴数不已超过两根，避免装配困难。3.2.3.2 拟定多轴箱传动系统的基本方法1) 主轴分布的类型属于同心圆分布，在同心圆圆心处设置中间传动轴。2) 驱动轴转速转向及其在多轴箱上的位置驱动轴的转速按动力箱的型号选定。当采用动力滑台时，驱动轴旋转方向可任意选择；动力箱与多轴箱连接时，应注意驱动轴的中心位置，一般设置位于多轴箱宽度的中心线上。中心高度取决于动力箱型号规格。3) 用尽量少的传动轴及齿轮副把驱动轴和六根主轴连接起来，在多轴箱设计原始依据图上确定了主轴的位置(转

50、速和转向)的基础上，分析主轴位置，拟定传动方案，初步选定齿轮模数(估算、类比法)，再与计算、作图和试凑相结合，确定齿轮齿数和中间传动轴的位置及转速。3.2.3.2 确定传动路线为主轴1、2、6为一组同心圆分布主轴，在其圆心处设中间传动轴7，而液压泵轴8与传动轴7之间为一直线分布主轴。驱动轴O与传动轴7连接起来传递动力。形成主轴箱传动树形图（如图32）。参考2 ,图413。图中主轴1、2、6为“树枝”，箭头表示的方向为运动传递方向（路线）。根据原始设计依据图31，算出驱动轴、主轴的坐标尺寸。如下表：表3-1 驱动轴、主轴坐标值坐标销驱动轴主轴1主轴2主轴3主轴4主轴5主轴6X0.000175.0

51、00175.000230.425230.425175.000119.574119.574Y0.00094.500105.500137.500199.500233.500199.500137.5003.2.3.3 传动轴转速及齿轮的计算1) 主轴及驱动轴到主轴间的传动比主轴： 500 r/min驱动轴： 785 r/min 各主轴总传动比为： (3-5)2) 各主轴传动比及转速分配驱动轴I:主轴箱驱动轴转速为785 r/min；; (3-6), 其中m取3 (3-7)齿轮轮齿分配：为24，为26。 r/min传动轴II：, 其中m取2齿轮轮齿分配：为38，为26。 r/min各主轴： r/min

52、3) 传动轴到液压泵轴：根据查阅4 ,图48油泵传动轴推荐值为n=550880 r/min；取n=625 r/min, 其中m取2 (其中24)求出，20。传动链如图34所示：4) 验算各主轴转速： r/min r/min5) 润滑泵轴选取：多轴箱常采用叶片油泵润滑，油泵供油至分油器经油管分别送到各个润滑点（轴承、齿轮、油盘等）。油泵安装在箱体前壁上，并尽量靠近油池。参考2 ，图711：采用R12-1A型叶片油泵。3.2.3.4 传动零件的校核传动系统拟定后，对总体设计和传动设计中选定的传动轴颈和齿轮模数进行验算，校核能否满足工作要求。1) 验算传动轴直径按下式进行计算传动轴所承受的总转矩： (3-8)式中 作用在第n根主轴上的转矩，单位为: N.m 传动轴至第n根主轴之间的传动比。27.984 N.m按照4 ，表34进行验算 mm (3-9)