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摘 要本次設計的題目是發(fā)動機支架立式單面組合鉆床設計，是在發(fā)動機支架上加工 4 個深 6mm，尺寸要求 17 的孔。?本次設計分為總體設計和主軸箱設計兩個部分。首先，對機床進行總體結構的設計，需要確定切削用量、計算切削力、切削扭矩、切削功率及刀具耐用度,然后以此確定主軸、外伸尺寸等,繪制“三圖一卡” ，即被加工零件工序圖、加工示意圖、機床尺寸聯(lián)系總圖，以及生產(chǎn)率計算卡。其次，對主軸箱進行設計，繪制設計原始依據(jù)圖，確定主軸箱及各個通用部件的選用，計算各齒輪的傳動比和主軸的坐標位置。最后，根據(jù)分析的結果，對齒輪和軸的強度和剛度進行校核。本專用機床能滿足加工要求，保證加工精度，機床運轉平穩(wěn)，工作可靠，結構簡單，裝卸方便，便于維修、調(diào)整、操作，減輕了工人的勞動強度，提高了勞動生產(chǎn)率。關鍵詞：組合機床；鉆孔；主軸箱；傳動設計IAbstractThe design topic is Engine bracket of vertical single combination drilling machine design. Aimed at the engine support processing 4 meet the size requirements of the 17 and 6mm deep hole.?The design is divided into two parts overall design and the headstock design. Firstly, the overall structure of the machine tools design, need to determine the cutting parameters, calculation of cutting force, cutting torque, cutting power and tool life, and thus determine the main shaft, extended size, etc..Rendering the "three plans for a card", that is, process map parts to be processed, processing diagram, machine sizes contact General Plan, and the productivity calculation card. Secondly, the design of the spindle box, drawing the original design basis, for the identification of various common spindle box and the selection of components, to calculate the transmission gear ratios and the principal axis coordinates. Finally, the results of the analysis, the gear and shaft to check the strength and stiffness.This special machine can meet the processing requirements to ensure the machining accuracy, tool smooth operation, reliable, simple, easy handling, easy maintenance and adjustment. Operation simple, reducing labor intensity and improve labor productivity.Key words：special purpose machine; drilling; spindle box; transmission designII目 錄摘 要 ........................................................................................................................IAbstract ....................................................................................................................II第 1 章 緒論 ............................................................................................................11.1 組合機床綜述 ...................................................................................................11.2 組合機床總體設計 ...........................................................................................21.2.1 被加工零件的特點 ........................................................................31.2.2 工藝路線的確立 ............................................................................31.2.3 機床配置型式的選擇 ....................................................................4第 2 章 組合機床的結構設計與計算 ....................................................................52.1 切削扭矩及切削功率的計算 ...........................................................................52.2 組合機床總體設計 ...........................................................................................62.2.1 被加工零件工序圖 ........................................................................62.2.2 加工示意圖 ....................................................................................82.2.3 機床聯(lián)系尺寸總圖 ......................................................................132.2.4 機床生產(chǎn)率計算卡 ......................................................................152.3 確定主軸箱輪廓尺寸 .....................................................................................172.4 通用部件的選擇 .............................................................................................18第 3 章 組合機床主軸箱設計 ..............................................................................203.1 繪制主軸箱設計原始依據(jù)圖 .......................................................................203.2 主軸、齒輪的確定及動力計算 .....................................................................213.3 主軸箱傳動系統(tǒng)的設計與計算 .....................................................................223.3.1 驅(qū)動軸、主軸的坐標計算 ..........................................................223.3.2 擬訂主軸箱傳動路線 ..................................................................223.3.3 確定傳動軸位置和齒輪齒數(shù) ......................................................223.4 多軸箱坐標計算、繪制坐標檢查圖 .............................................................24III3.4.1 選擇加工基準坐標系 XOY，計算主軸、驅(qū)動軸坐標 .............243.4.2 計算傳動軸的坐標 ......................................................................243.4.3 繪制坐標檢查圖 ..........................................................................243.5 齒輪強度校核 .................................................................................................243.5.1 校核齒根彎曲疲勞強度 ..............................................................253.5.2 校核接觸疲勞強度 ......................................................................263.6 傳動軸直徑的確定和軸的強度校核 .............................................................273.6.1 軸的直徑的確定 ..........................................................................273.6.2 軸的強度校核 ..............................................................................273.7 主軸箱體及其附件的選擇設計 .....................................................................313.7.1 主軸箱的選擇設計 ..............................................................................323.7.2 主軸箱上的附件設計 ..................................................................32結 論 ......................................................................................................................33致 謝 ......................................................................................................................34參考文獻 ..................................................................................................................35IVCONTENTSAbstract ....................................................................................................................IIThe 1 chapter of introduction..........................................................................11.1 Combination machine Reviews............................................................11.2 Modular machine tool design............................................................21.2.1 The characteristics of processed parts ...........................................31.2.2 Process route is established ...........................................................31.2.3 Machine configuration type selection.............................................4The 2 chapter of structure design and calculation of combined machine tool............................................................................................................52.1 Cutting torque and cutting power calculation..........................52.2 Modular machine tool design.............................................................62.2.1 Processed the components working procedure chart ...................62.2.2 The processing schematic drawing.................................................82.2.3 The engine bedrelation dimensional layout.................................132.2.4 Machine productivity calculation card .........................................152.3 Determining the spindle box outline size................................................172.4 The choice of generic components..........................................................18The 3 chapter combined machine tool headstock design..........................203.1 Draw spindle box based on the original design plans...........203.2 Main shaft, gear determination and power calculation.........213.3 Spindle box drive system design and calculation ...................................223.3.1 Drive shaft, spindle coordinate calculation..................................223.3.2 Elaboration of spindle box transmission line ...............................223.3.3 To determine the location and teeth of gear transmission shaft 223.4 Multiple spindle coordinate calculation, drawing coordinate test chart24V3.4.1 Selection of machining datum coordinate system XOY, main shaft, drive shaft coordinates calculation ..........................................24 3.4.2 Calculation of transmission axis of coordinates...........................243.4.3 The drawing coordinate test chart ...............................................243.5 Gear strength...............................................................................................243.5.1 Check the tooth root bending fatigue strength ...........................253.5.2 Check the contact fatigue strength ..............................................263.6 Drive shaft diameter is determined and the axis of strength checking..................................................................................................................................273.6.1 Shaft diameter determination ..............................................273.6.2 The axis of strength checking .......................................................273.7 Spindle box and accessories selection design................................313.7.1 The selection and design of spindle box..............................323.7.2 Spindle box attachment material design..................................32Conclusion..............................................................................................................33Thanks......................................................................................................................34Reference................................................................................................................350第 1 章 緒論1.1 組合機床綜述近年來，組合機床裝備向著提高組合機床加工精度、組合機床柔性、組合機床工作可靠性和組合機床技術成套性的方向發(fā)展。一方面，加強數(shù)控技術的應用，提高組合機床產(chǎn)品數(shù)控化率；另一方面，進一步發(fā)展新型部件，尤其是多坐標部件，使其模塊化、柔性化，適應可調(diào)可變、多品種加工的市場需求。據(jù)專家分析，機床裝備的高速和超高速加工技術的關鍵是提高機床的主軸轉速和進給速度。該屆博覽會上展出的加工中心，主軸轉速 10000～20000 r/min，最高進給速度可達 20～60m/min，復合、多功能、多軸化控制裝備的前景亦被看好。在零部件一體化程度不斷提高、數(shù)量減少的同時，加工的形狀卻日益復雜。多軸化控制的機床裝備適合加工形狀復雜的工件 。[1]另外，產(chǎn)品周期的縮短也要求加工機床能夠隨時調(diào)整和適應新的變化，滿足各種各樣產(chǎn)品的加工需求。然而更關鍵的是現(xiàn)代通信技術在機床裝備中的應用，信息通信技術的引進使得現(xiàn)代機床的自動化程度進一步提高，操作者可以通過網(wǎng)絡或手機對機床的程序進行遠程修改，對運轉狀況進行監(jiān)控并積累有關資料；通過網(wǎng)絡對遠程的設備進行維修和檢查、提供售后服務等。在這些方面我國組合機床裝備還有相當大的差距，因此我國組合機床技術裝備高速度、高精度、柔性化、模塊化、可調(diào)可變、任意加工性以及通信技術的應用將是今后的發(fā)展方向。本次畢業(yè)設計是鉆發(fā)動機支架孔專機總體及主軸箱設計。在設計前認真研究被加工零件的圖樣，分析其尺寸、形狀、材料、硬度、重量、加工部位的結構及加工精度和表面粗糙度要求等內(nèi)容，為設計提供大量的數(shù)據(jù)，作好充分的、全面的技術準備。因為工藝方案在很大程度上決定了組合機床的結構配置和使用性能。因此，在確定工藝方案制定合理之前，通過畢業(yè)實習深入現(xiàn)場了解了被加工零件的結構特點、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術要求，根據(jù)工件的加工要求和特點，按一定的原則、結合組合機床常用的工藝方法、充分1考慮各種因素，并經(jīng)技術經(jīng)濟分析后擬訂出先進、合理、經(jīng)濟、可靠的工藝方案。根據(jù)工件的結構特點、工藝要求、生產(chǎn)率要求、工藝方案等，確定本設計的配置型式為立式專用機床，并采用工序集中進行加工。確定機床總體布局和影響技術性能的主要部件的結構型式。在選定了工藝方案并確定了機床配置型式、結構方案的基礎上，進行機床總體方案設計。其內(nèi)容包括：被加工零件圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計算卡。主軸箱設計的方法是：繪制主軸箱設計的原始依據(jù)圖；確定主軸的結構、軸頸及齒輪模數(shù)；擬訂傳動系統(tǒng)；計算主軸、傳動軸坐標，繪制坐標檢查圖；繪制多軸箱總圖，零件圖及編制組件明細表。在此次的設計中采用“三面”定位，液壓夾緊，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動強度，同時在設計中采用了大量的通用零部件，降低了產(chǎn)品的成本。1.2 組合機床總體設計組合機床的總體設計要注重工件及其加工的工藝分析，制訂出合理的工藝方案，才能設計出合理的專用機床。根據(jù)指定的加工要求，提出若干個工藝方案，選擇最優(yōu)的。工藝方案的確定決定了專用機床的結構、性能、運動、傳動、布局等一系列問題。所以，工藝方案設計是專用機床的重要環(huán)節(jié)。組合機床的設計結構一般可分為臥式（圖 1-1）和立式（圖 1-2）兩種。2圖 1-1 臥式組合機床結構圖 1-2 立式組合機床結構1.2.1 被加工零件的特點本次設計的組合機床的被加工對象是發(fā)動機支架，材料是 HT200，硬度是 HB160～210。1.2.2 工藝路線的確立本工序加工的內(nèi)容是加工路線中的第一道工序?？椎目讖綖?17mm，表?面粗糙度為 Ra=12.5μm。為了保證其精度要求，將有精度要求的四個孔安排在同一臺專機上進行。31.2.3 機床配置型式的選擇機床的配置型式有立式和臥式兩種。立式機床的優(yōu)點是占地面積小，自由度大，操作方便，其缺點是機床重心高，振動大。臥式機床的優(yōu)點是加工和裝配工藝性好，振動小，運動平穩(wěn)，機床重心較低，精度高，安裝方便，其缺點是削弱了床身的剛性，占地面積大。機床的配置型式在很大程度上取決于被加工零件的大小、形狀及加工部位等因素。臥式機床多用于加工孔中心線與定位基準面平行的情況，而立式機床則適用于加工定位基面是水平的，而加工的孔與基面相垂直的工件。通過以上的比較，選用立式機床。436.1×2.716=mDπvMKT第 2 章 組合機床的結構設計與計算2.1 切削扭矩及切削功率的計算根據(jù)參考文獻[1]，關于切削用量的確定按表 2-7 推薦數(shù)值選取。本設計中加工直徑 d= 17 mm，確定切削速度 v=18m/min，進給量 s=0.21mm/r。?0.43+根據(jù)已選定的切削用量（主要指切削速度 及進給量 ） ，確定進給力，作為選擇動力滑臺及設計夾具的依據(jù)；確定切削扭矩，用以確定主軸；確定切削功率，用作選擇主傳動電機（一般指動力箱電機）功率；確定刀具耐用度，用以驗證所選用的刀具是否合理。切削扭矩： (2-1)7.08.2m×s65.1×=σDKM式中 ——修正系數(shù)，取 1.02；mK——刀具直徑， ；Ds ——刀具進給量，mm/r；——抗拉強度， 。σ2kg/則： =2365kg?mm7.08.255.0???刀具耐用度驗算：(2-2) 式中 v ——切削速度，m/min。將 v=18m/min，s=0.21mm/r，D=17 代入公式（2-2）得： in97?T切削功率計算 ：(2-3) kW1.236×=.MvDKPm5所以切削功率為： =cP4.8kW=1.2×42.2 組合機床總體設計組合機床總體設計，就是針對具體的被加工零件，在選定的工藝和結構方案的基礎上，進行方案圖紙設計。這些圖紙包括：被加工零件工序圖、加工示意圖、生產(chǎn)率計算卡片、機床聯(lián)系尺寸圖等。2.2.1 被加工零件工序圖被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示在一臺機床上或一條自動在線完成的工藝內(nèi)容、加工部位的尺寸及精度、技術要求、加工用定位基準、夾緊部位以及被加工零件的材料、硬度和在本機床加工前毛坯情況的圖紙。它是在原有零件圖基礎上，以突出本機床或自動線加工內(nèi)容，加上必要的說明繪制的。它是組合機床設計的主要依據(jù)，也是制造使用時調(diào)整機床、檢查精度的重要技術。1． 被加工零件工序圖應包括以下內(nèi)容：(1) 被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序機床設計有關部位結構形狀和尺寸。(2) 本工序所選用的定位基準、夾緊部位及夾緊方向，以便據(jù)此進行夾具的支承、定位、夾緊和導向等機構設計。(3) 本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、幾何公差等技術要求以及對上道工序的技術要求。(4) 注明被加工零件的名稱、編號、材料、硬度以及加工部位的余量。2. 編制零件加工工序圖的注意事項：(1) 加工部位的位置尺寸應與定位基準直接發(fā)生關系。6(2) 對工件毛坯應有要求，對孔的加工余量要認真分析，保證加工能正常進行。(3) 當本工序有特殊要求必須注明。該加工孔的直徑為 17mm，表面粗糙度為 12.5 ，孔深為 6mm。以三?μm面定位消除工件的六個自由度，具體的定位方法是：左端面由支承釘定位，后面由支承板定位，而底面則由專用墊塊完成定位。支承釘和支承板裝配前要配磨，以保證工件的定位精度。如圖 2-1 中要求被加工部分用粗實線表示，其余用細實線表示。圖 2-1 即為發(fā)動機支架的加工工序圖，材料為 45 號鋼。圖 2-1 發(fā)動機支架加工工序圖72.2.2 加工示意圖 加工示意圖是在工藝方案和機床總體方案初步確定的基礎上繪制的，是表達工藝方案具體內(nèi)容的機床工藝方案圖。它是設計刀具、輔具、夾具、多軸箱和液壓、氣壓系統(tǒng)以及選擇動力部件、繪制機床總聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)；是對機床總體布局和性能的原始要求；也是調(diào)整機床和刀具所必須的重要技術需求。加工示意圖的內(nèi)容有：機床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程；工件、刀具及導向、托架及多軸箱之間的相對位置及其聯(lián)系尺寸；主軸結構類型、尺寸及外伸長度；刀具類型、數(shù)量和結構尺寸；接桿、浮動卡頭、導向裝置；刀具、導套間的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接方式及配合尺寸等。加工示意圖應繪制成展開圖，按比例用細實線畫出工件外形，加工部位、加工表面畫粗實線；必須使工件和加工方位與機床布局相吻合，一般主軸的分布不受真實距離的限制。當主軸彼此間很近或需設置結構尺寸較大的導向裝置時，必須以實際中心距嚴格按比例畫，以便檢查相應主軸、刀具、輔助、導向等是否相互干涉。主軸應從多軸箱端面畫起，刀具畫加工終了位置。1. 刀具的選擇選擇刀具應考慮工件的材質(zhì)、加工精度、表面粗糙度、排屑及生產(chǎn)率等要求選擇刀具的原則：(1) 只要條件允許，為使工作可靠，結構簡單、刃磨容易，應盡量選擇標準刀具和簡單刀具。(2) 為使工序集中或保證加工精度，可采用先后加工或同時加工兩個或兩個以上表面的復合刀具。(3) 選擇刀具結構時，還須認真分析被加工零件材料特點。因為孔的直徑是 17mm，根據(jù)參考文獻[2]，所以選用 GB1439-85 的錐柄?麻花鉆。刀具選擇第一系列，d= 17mm。莫氏圓錐號選擇 2 號。82. 切削用量的選擇根據(jù)參考文獻[1]，關于切削用量的確定按表 2-7 推薦數(shù)值選取。本設計中加工直徑 d= 17mm，確定切削速度 v=18m/min，進給量 s=0.21mm/r。?3. 導向結構的選擇組合機床加工孔時，除用剛性主軸加工的方案外，加工孔的尺寸和位置精度都是依靠夾具導向來保證的。如何正確的選擇導向結構，確定導向的參數(shù)和精度，是設計組合機床的重要內(nèi)容，也是繪制加工示意圖時要解決的問題。(1) 正確的選擇導向類型在加工小孔時，如鉆孔其導向部分直徑較小，旋轉線速度一般不小于20m/min，通常使用固定式導向，刀具或刀桿在導套內(nèi)既轉動又移動，這種導向方法精度較好，但容易磨損，不利于持久保持精度。(2) 正確的選擇導向的形式和結構必須根據(jù)導向的選擇速度、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。根據(jù)零件的結構，查閱參考文獻[3]，選擇導向長度為 45mm的長型快換鉆套。鉆套配合的選擇，查閱參考文獻[4]附表 4：d 用 G6，D 用 F7/n6， D1 用H7/n6。圖 2-2 即為本設計所選用的導套。(3) 確定導向的數(shù)量導向數(shù)量應根據(jù)工件形狀、內(nèi)部結構、刀具剛性、加工精度及具體加工情況而定。本設計中鉆連桿體孔較小且深度不大，所以選用一個導向。(4) 選擇導向的參數(shù)導向的參數(shù)要根據(jù)導向的形式、工件形狀和加工精度要求及刀具的剛性來決定。根據(jù)參考文獻[1]（機械部分）表 3-4 選出導向長度和導向至工件端面的距離，公差配合等，導向長度 =45mm，導套到工件端面的距離 =20mm。其1l 2l它具體的數(shù)值間加工示意圖。9圖 2-2 導套4. 確定主軸類型、尺寸、外伸長度主軸類型主要依據(jù)工藝方法和刀桿與主軸的聯(lián)結結構進行確定。主軸軸頸及軸端尺寸主要取決于進給抗力和主軸——刀具系統(tǒng)結構。主軸軸頸尺寸規(guī)格應依據(jù)選定的切削用量計算出切削轉矩 T。查參考文獻[4] 表 3-4 和表 3-5 初定主軸直徑 d，并考慮便于生產(chǎn)管理，適量簡化規(guī)格。綜合考慮加工精度和具體工作條件，按參考文獻表 3-6 和表 4-1 選定主軸外伸長度 L、外徑 D 和內(nèi)徑 d1 及配套的刀具接桿的莫氏錐度號。具體如下：查參考文獻[1]表 5-10，可取主軸直徑 d= 35mm?由參考文獻[4]表 3-4 和表 4-1 查得：外伸長度 L=100mm外徑 D=50mm內(nèi)徑 d=36mm10接桿莫氏錐度號 25. 動力部件工作循環(huán)及行程的確定動力頭工作循環(huán)一般包括快速引進、工作進給和快速退回等動作。根據(jù)具體的加工要求，考慮到工藝方案，確定快進為 100mm，工進為 24mm，快退為 124mm。(1) 工作進給長度 的確定IL工作進給長度 如圖 2-3 所示，它應等于加工部位長度 L 與刀具的切入長I度 和切出長度 之和，即： 1L2= +L+ (2-4)I12式中 ——刀具的切入長度， mm；1——刀具的切出長度，mm。2切入長度一般取 5～10mm，本設計 =8mm。1切出長度查文獻[4]表 3-7：= +（3～8）mm (注：d 為鉆頭直徑） (2-5)2L1d?。?10mm2L則：=8+6+10=24mmI(2) 快速進給長度的確定快速進給量是指動力部件把刀具送到工作進給位置，其長度按具體情況確定。本設計快速進給長度 l=100mm。(3) 快速退回長度的確定快速退回的長度等于快進給和工作進給長度之和。一般在固定式夾具鉆、擴孔的機床上，動力部件快速退回的行程只要把所有刀具都退至導套內(nèi)，不影響工件裝卸即可。11= +L=100+24=124mm (2-6)停I圖 2-3 刀具(4) 動力部件總行程的確定動力部件的總行程除了滿足工作循環(huán)向前和向后所需要的行程外，還要考慮因刀具磨損或補償制造，安裝誤差，動力部件能夠向前調(diào)節(jié)的距離（即前備量）和刀具裝卸以及刀具從接桿中或接桿連同刀具一起從主軸中取出時，動力部件需后退的距離（刀具退離夾具導套外端面的距離應大于接桿插入主軸孔內(nèi)或刀具插入接桿孔內(nèi)的長度，即后備量） 。因此，動力部件的總行程為快退行程與前后備量之和。6. 選擇接桿除剛性主軸外，組合機床主軸與刀具件常用接桿連接（稱剛性連接） ，在鉆、絞、锪孔及倒角等加工小孔時通常用接桿。因為主軸箱各主軸的外伸長度都為定值，為保證主軸箱上各刀具能同時到達加工終了位置，須采用軸向可調(diào)整的接桿來協(xié)調(diào)各軸的軸向長度，以滿足同時加工完各孔的要求。為了使工件端面至主軸箱端面為最小距離，首先應按加工部位在外壁、加12工孔深最淺孔徑又最大的主軸選定接桿（通常先按最小長度選?。?，由此選用其它接桿。接桿已標準化，通用標準接桿號可根據(jù)刀具尾部結構（莫氏號）和主軸頭部內(nèi)孔直徑 d1，按參考文獻[4]表 8-1、表 8-2 選取 B 型。7. 標注聯(lián)系尺寸首先從同一主軸箱上所有刀具中找出影響聯(lián)系尺寸的關鍵刀具，使其接桿最短，以獲得加工終了時主軸箱前端面到工件端面之間所需要的最短距離。本設計中由于主軸較少且結構相同，故只需考慮最短接桿即可。并據(jù)此確定全部刀具、接桿、導向托架及工件之間的聯(lián)系尺寸。主軸端部須標注外徑和孔徑（D/d） ，外伸長度 L；刀具結構尺寸須標注直徑和長度；導向結構尺寸應標注直徑、長度、配合；工件至夾具之間的尺寸須標注，工件離導套端面的距離；還須標注托架與家具之間的尺寸，工件本身以及加工部位的尺寸和精度等。主軸箱端面到工件端面之間的距離是加工示意圖上最重要的聯(lián)系尺寸。為使所設計的機床結構緊湊，應盡量縮小這一距離。這一距離取決于兩方面：一是主軸箱上刀具、接桿、主軸等結構和相互聯(lián)系所需的最小尺寸；二是機床總布局所要求的聯(lián)系尺寸，這兩方面是相互制約的。8. 其它需注意的問題(1) 加工示意圖應與機床實際加工狀態(tài)一致，表示出工件安裝狀態(tài)及主軸加工方法。(2) 圖中尺寸應標注完整，尤其是從多軸箱端面至刀尖的軸向尺寸鏈應齊全，以便檢查行程和調(diào)整機床。圖中應表示出機床動力部件的工作循環(huán)圖及各行程長度。(3) 加工示意圖應有必要的說明。如被加工零件的名稱、圖號、材料、硬度、加工余量、毛坯要求、是否加冷卻液及其它特殊的工藝要求。2.2.3 機床聯(lián)系尺寸總圖131. 機床聯(lián)系尺寸總圖的作用與內(nèi)容機床尺寸聯(lián)系圖是決定各部件的輪廓尺寸及相互間聯(lián)系關系的，是開展各專用部件設計和確定機床最大占地面積的指導圖紙。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能滿足預期的性能要求，又能做到配置上均勻合理，符合多快好省的精神，必須對所設計的組合機床各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。2. 繪制機床聯(lián)系尺寸總圖之前應確定的主要內(nèi)容機床尺寸聯(lián)系圖是在被加工零件工序圖與加工示意圖繪制之后，根據(jù)初步選定的主要通用部件(動力部件及配套的滑座、床身和立柱等)，以及確定的專用部件結構原理而繪制的。(1) 機床裝料高度的確定裝料高度是指工件定位基面與地面的垂直距離。確定機床裝料高度，要考慮工人操作的方便性。我國過去設計組合機床一般取裝料高度為 H=850mm，新頒國家標準裝料高度 1060mm，實際設計時常在 850～1060mm 之間選取。我們選取為 927mm。 (2) 夾具輪廓尺寸的確定夾具是用于定位和夾緊工件的，所以工件的輪廓尺寸和形狀是確定夾具輪廓尺寸的依據(jù)。對于本設計夾具體的輪廓尺寸為 360mm、300mm、217mm。夾具體底座高度的確定應根據(jù)夾具大小而定，既要保證足夠的剛性，又要考慮工件的裝料高度。 (3) 機床中間底座的尺寸的確定在確定中間底座高度的尺寸時，在長寬方向應滿足夾具的安裝要求。應注意機床的剛性要求；應考慮鐵削的儲存及排除，以及冷卻液的儲存。當裝料高度取 850mm 時，床身和中間底座之間的結合面的高度，無論哪一型號的床身都是統(tǒng)一的，定位 540mm，所以中間底座大于 540mm。(4) 主軸箱輪廓尺寸的確定14標準主軸箱的厚度由主軸箱體、前蓋和后蓋三層尺寸組成。根據(jù)參考文獻[1](機械部分 )P143，主軸箱厚為 180mm，機床為立式，前蓋厚為 70mm，后蓋采用 90mm，因此，主軸箱總厚度為 340mm，主軸箱的高度和寬度都是400mm。(5) 滑臺的選擇動力滑臺是由滑座、滑鞍和驅(qū)動裝置等組成、實現(xiàn)直線進給運動的動力部件。按驅(qū)動和控制方式的不同，滑臺分為液壓滑臺、機械滑臺和數(shù)控滑臺?；_的選擇應根據(jù)工件的外輪廓尺寸和進給抗力，工作循環(huán)來確定。由參考文獻[6] 可查的用 1HY40 型的液壓滑臺，行程為 400mm，最大37P進給抗力為 20000N，快速移動速度為 8m/min。(6) 其它的配套部件的選擇由參考文獻[6] 可查的 1HY40 型滑臺立式配置時的其它部件為：95立柱其型號為 1CL40立柱側底座其型號為 1CD4012.2.4 機床生產(chǎn)率計算卡根據(jù)加工示意圖中的工作行程長度、切削用量、動力部件的快進及工進速度等，就可以計算機床的生產(chǎn)率并繪制生產(chǎn)率計算卡，用以反映機床達的加工過程，完成每一動作所需的時間、切削用量、機床生產(chǎn)率及機床負荷率等。1. 理想生產(chǎn)率 Q Q=A/K 件/小時 （2-7）式中 A——年生產(chǎn)綱領，件；K——全年工時總數(shù)，小時。本設計中 A=80000 件，K=2350 小時則：Q=A/K=34.04 件/小時15表 2-1 即為所加工零件的生產(chǎn)率計算卡。 表 2-1 生產(chǎn)率計算卡圖號 毛坯種類 鑄件名稱 發(fā)動機支架 毛坯質(zhì)量被加工零件材料 45 硬度工序名稱 鉆孔 工序號序號 1 2 3 4 5 備注工步名稱裝卸零件滑臺快進道具工進滑臺快退停留被加工零件 1加工直徑（ mm） φ 17加工長度（ mm）工作行程（ mm） 100 24 124切削速度（m·min ）-1 18每分鐘轉速（r·min ）進給量（ mm·r ）-1 0.21進給速度（mm·min ） 71.4機加工時間 0.34輔助時間 1 0.0125 0.0155 0.1工時共計裝卸工件時間取決于操作者熟練程度，本機床計算時取 1min總計 1.468 單件工時 1.468 機床生產(chǎn)率 40.87 機床負荷率 83%2. 實際生產(chǎn)率 lQ機床實際生產(chǎn)率 （件/小時）指所設計的機床每小時實際可生產(chǎn)的零件數(shù)量：=60/ (2-8)l單T式中 ——生產(chǎn)一個零件所需時間，單Tmin；可按(2-9 )式計算：16(2-9)停停停停停停停停 t+/++=fkf2f1 VLtVLT式中 ——分別為刀具第 I、第 II 工作進給長度，mm；21L、——分別為刀具第 I、第 II 工作進給量， mm/min；fV——當锪端面時，滑臺在死擋鐵上的停留時間，通常指刀具在加工終停t了時無進給狀態(tài)下旋轉 5～10 轉所需的時間，min；——分別為動力部件快進、快退行程長度，mm；快 退快 進 、——動力部件快速行程速度；液壓動力部件取 3～10min；fk——直線移動或回轉工作臺進行一次工位轉換時間，一般取 0.1min；移t裝 卸 ——工件裝、卸時間，一般取 0.5min。=60/1.468=40.87 件 /小時 lQ3． 機床負荷率 停η當 >Q 時， =Q/ =34.04/40=0.83 (2-10)lQ停l4． 生產(chǎn)率計算卡，應注意以下幾個問題：(1) 在時間的選擇上，應考慮同時加工的工序應以時間最長的作為工進時間。 (2) 在某方向多軸加工時，也是選擇工進時間最長的作為此方向的工進時間。2.3 確定主軸箱輪廓尺寸主要需確定的尺寸是主軸箱的寬度 和高度 及最低主軸高度 。主軸BH1h箱寬度 、高度 的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關，可按(2-11)、BH(2-12)式:(2-11)12b??(2-12)h式中 ——工件在寬度方向相距最遠的兩孔距離，mm； b——最邊 緣主軸中心距箱外壁的距離，mm；117——工件在高度方向相距最遠的兩孔距離，mm；h——最低主軸高度，mm。1其中， 與工件最低孔位置（ mm） 、機床裝料高度231h?（ mm） 、滑臺滑座總高（ mm） 、側底座高度（ mm） 、0H?04560h?滑座與側底座之間的調(diào)整墊高度（ mm）等尺寸有關。對于立式組合機75床， 要保證潤滑油不致從主軸襯套處泄漏箱外，通常推薦 。1h 1~8>1本機床按式：(2-13)).0(47321 hHh????計算得： mm，h=73mm，取 b1=100mm，求出主軸箱輪廓尺寸：145.?mm=×+B=mm58471l ..根據(jù)上述計算值，按主軸箱輪廓尺寸系列標準，確定主軸箱輪廓尺寸為：500mm×500mmH2.4 通用部件的選擇由切削用量計算得到的各主軸的切削功率的總和 ，根據(jù)參考文獻[4]切 削P有：(2-14)P??切 削多 軸 箱式中 ——消耗于各主軸的切削功率的總和，kW；切 削P——多軸箱的傳動效率，加工黑色金屬時取 0.8～0.9，加工有色金?屬 0.7～0.8；主軸數(shù)多、傳動復雜時取小值，反之取大值。本設計中，被加工零件材料為灰鑄鐵，屬黑色金屬，有主軸數(shù)量較少、傳動簡單，故取 。9.0??單個鉆孔功率： kW21.=P18則： kW5.42=0.9×1停P根據(jù)機械滑臺的配套要求，滑臺額定功率應大于電機功率的原則，查文獻[2]114～115 頁的表 5-38、表 5-39 得出動力箱及電動機的型號如表 2-2 所示：表 2-2 動力箱及電動機型號表動力箱型號 電動機型號電動機功率(kW）電動機轉速（r/min）輸出軸轉速(r/min）主軸箱 1TD50Ⅲ Y132M-6 5.5 960 48019第 3 章 組合機床主軸箱設計多軸箱是組合機床的重要專用部件。它是根據(jù)加工示意圖所確定的工件加工孔的數(shù)量和位置、切削用量和主軸類型設計的傳遞個主軸運動的動力部件。其動力來自通用的動力箱，與動力箱一起安裝于進給滑臺，可完成鉆、擴、較、鏜等加工工序。目前多軸箱設計有一般設計法和電子計算機輔助設計法兩種。電子計算機設計多軸箱，由人工輸入原始數(shù)據(jù)，按事先編制好的程序，通過人機交互方式，可迅速、準確地設計傳動系統(tǒng)，繪制多軸箱總圖、零件圖和箱體補充加工圖，打印出軸孔坐標及組件明細表。一般設計法的順序是：繪制多軸箱設計原始依據(jù)圖；確定主軸結構、軸頸及模數(shù)；擬訂傳動系統(tǒng)；計算主軸、傳動軸，繪制坐標檢查圖；繪制多軸箱總圖，零件圖及編制組件明細表。在此用一般設計方法設計多軸箱。本組合機床主軸箱應滿足加工要求，保證加工精度，機床運行平穩(wěn)，工作可靠，結構簡單，裝卸方便，便于維修、調(diào)整。操作應盡量簡便，減輕工作人員的勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率。3.1 繪制主軸箱設計原始依據(jù)圖 主軸箱的設計原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”整理編繪出來的，其內(nèi)容包括主軸箱設計的原始要求和已知條件。在編制此圖時從“三圖一卡”中已知：(1) 主軸箱輪廓尺寸 500×500；(2) 工件輪廓尺寸及各孔的位置尺寸；(3) 工件和主軸箱相對位置尺寸。根據(jù)以上依據(jù)編制出的主軸箱設計原始依據(jù)圖如圖 3-1 所示：20圖 3-1 組合機床設計原始依據(jù)圖3.2 主軸、齒輪的確定及動力計算 主軸結構型式和直徑主要取決于工藝方法、刀具主軸聯(lián)接結構、刀具的進給抗力和切削轉矩。如鉆孔是常