1、臥式組合機床設計 學院名稱：江蘇大學 專業班級： 學生姓名： 學生學號： 指導老師姓名：前 言 組合機床是用按系列化標準化設計的通用部件和按被加工零件的形狀及加工工藝要求設計的專用部件組成的專用機床。組合機床是由萬能機床和專用機床發展來的，它既有專用機床結構簡單的特點，又有萬能機床能夠重新調整，能適應新工件加工的特性。組合機床是集機電于一體的綜合自動化程度較高的制造技術和成套工藝裝備。它的基本組成是以大量通用部件為基礎，配以少量專用部件組成的一種高效專用機床。組合機床的總體設計必須要制定工藝方案，在工藝制定過程中，通過生產批量的分析確定組合機床箱體結合件的加工方案，并尋求最佳的工藝方案。總體方

2、案設計的主要成果是“三圖”，即繪制被加工零件圖、加工示意圖、機床聯系尺寸圖。在主軸箱體設計中；首先根據已知條件和被加工零件的具體結構特征，確定各軸的排布方案、結構、材料、轉向、配合關系等，保證各軸互不干涉。軸的排布方案是多種多樣的，通過比較選擇一種最佳的方案，然后選擇主軸箱體的規格、型號。確定好軸的排布方案及各種技術參數后，再選擇其它各種零件，編制各零件的明細表。盡可能選用標準件和通用件，降低制造成本。需對被加工零件孔的分布情況及所要達到的要求進行分析，如各部件尺寸、材料、形狀、硬度及加工精度和表面粗糙度等。 摘要 隨著自動化生產能力的提高，現代工廠中出現需要組合機床的場合越來越多， 組合機床

3、是以通用部件為基礎，配以工件特定外形和加工工藝設計的專用部件和夾具，組成的半自動或自動專用機床。它一般采用多軸，多刀，多工序，多面或多工位同時加工的方式，生產效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經標準化合系列化，可根據需要靈活配置，能縮短設計和制造周期。因此，組合機床兼有低成本和高效率的優點，在大批量生產中得到廣泛應用，并可用以組成自動生產線。本課題針對箱體左端面上 5xM10 孔鉆削這一特定工序而設計的一臺專用立式組合機床。本設計中，在充分數據計算的基礎上對標準通用零件做了仔細選擇，并依據被加工零件的結構特點，加工部位的尺寸精度，表面粗糙度要求，以及定位夾緊方式，工藝方法和加工過程中

4、所采用的刀具，生產率，切削用量情況等設計了結構合理的多軸箱。關鍵詞： 組合機床 多軸箱 AbstractWith the automated production capabilities, modern factories, more and more occasions that require machine tool, machine tool is based on common components, together with the particular work piece shape and processing technology specifically design

5、ed components and fixtures, consisting of semi-automatic or automatic machine tools. It is commonly used multi-axis, multi-tool, multi-process, multi-faceted or multi-station at the same time processing, production efficiency several times or more high than the general-purpose machine tools. Common

6、components have been standardized together the series can be flexibly configured; can shorten the design and manufacturing cycle. Therefore, the combination of machine both the advantages of low cost and high efficiency, have been widely used in mass production, and can be used to form an automatic

7、production line. This topic for the top surface of the cylinder block 5xM10 hole drilling this particular process, a dedicated vertical combination of machine tools, in this design, on the basis of sufficient data to calculate the standard generic parts carefully selected based on the structural cha

8、racteristics of the parts to be processed, the processing parts of the dimensional accuracy, surface roughness, as well as a way of locating and clamping process and processing the tool used in the process, productivity, cutting usage was designed rational structure of the multi-axle box.Key word：Co

9、mbination of machine tools multi-axle box 目錄第一章 緒論 1 1.1 國內外研究現狀及發展趨勢 2 1.2 機床設計的目的、內容、要求 31.2.1 設計的目的 31.2.2 設計內容 31.2.3 設計要求 3 1.3 機床的設計步驟 31.3.1 調查研究 31.3.2 擬定方案 41.3.3 工作圖設計 4第二章 零件分析 5 2.1 組合機床方案的制定 5 2.1.1 制定工藝方案5 2.1.2 確定組合機床的配置形式和結構方案5 2.2 確定切削用量及選擇刀具62.2.1 零件的生產批量62.2.2 機床的使用條件6 2.3 零件工藝方案7

10、第三章 組合機床的總體設計 8 3.1 被加工零件的工序圖9 3.2 加工示意 11 3.2.1 加工示意圖的畫法及注意事項11 3.2.2 選擇刀具，工具，導向裝置并標注其相關位置及尺寸11 3.2.3 確定動力部件的工作循環及工作行程123.2.4 其它注意問題14 3.3 機床聯系尺寸總圖 143.3.1 動力部件的選擇143.3.2 夾具輪廓尺寸的確定153.3.3 機床的裝料高度15 3.3.4 中間底座的輪廓尺寸15 3.3.5 多軸箱輪廓尺寸16 3.3.6 繪制機床聯系尺寸總圖的注意事項16 3.4生產率計算卡20第四章 組合機床多軸箱設計23 4.1 通用多軸箱組合23 4.

11、2 多軸箱設計步驟和內容23 4.2.1 多軸箱設計原始依據23 4.2.2 主軸結構的選擇及計算23 4.2.3 主軸分布類型及傳動系統設計23 4.2.4 繪制多軸箱設計原始依據圖24 4.3傳動系統的設計計算23第五章 夾具設計 25 5.1 機床夾具的概述25 5.1.1機床夾具的組成25 5.1.2機床夾具的類26 5.2夾緊方案和夾緊元件的設26 5.3夾具的性能及優27 5.4夾具體的設計27結 論28致 謝29參考文獻 30第一章 緒論1.1 國內外研究現狀及發展趨勢 在我國，組合機床發展已有二十多年的歷史，其科研和生產都具有相當的基礎，應用也已深入到很多行業。是當前機械制造業

12、實現產品更新，進行技術改造，提高生產效率和高速發展必不可少的設備之一。組合機床及其自動線是集機電于一體的綜合自動化程度較高的制造技術和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質、經濟實用，因而被廣泛應用于工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業。我國傳統的組合機床及組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產批量比較大的大中型箱體類和軸類零件（近年研制的組合機床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等。組合機床的分類繁多，有大型組合機床和小型組合機床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜

13、式、復合式，還有多工位回轉臺式組合機床等；隨著技術的不斷進步，一種新型的組合機床柔性組合機床越來越受到人們的青睞，它應用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換，配以可編程序控制器（PLC）、數字控（NC）等，能任意改變工作循環控制和驅動系統，并能靈活適應多品種加工的可調可變的組合機床。另外，近年來組合機床加工中心、數控組合機床、機床輔機（清洗機、裝配機、綜合測量機、試驗機、輸送線）等在組合機床行業中所占份額也越來越大。 由于組合機床及其自動線是一種技術綜合性很高的高技術專用產品，是根據用戶特殊要求而設計的，它涉及到加工工藝、刀具、測量、控制、診斷監控、清洗、裝配和試漏等技術。我國

14、組合機床及組合機床自動線總體技術水平比發達國家要相對落后，國內所需的一些高水平組合機床及自動線幾乎都從國外進口。工藝裝備的大量進口勢必導致投資規模的擴大，并使產品生產成本提高。因此，市場要求我們不斷開發新技術、新工藝，研制新產品，由過去的“剛性”機床結構，向“柔性”化方向發展，滿足用戶需求，真正成為剛柔兼備的自動化裝備。最早的組合機床于1911年在美國制成，用于加工汽車零件。1953年，美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機床制造廠協商，確定了組合機床通用部件標準化的原則。初期，各機床制造廠都有各自的通用部件標準。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修。1973年，國際標準化

15、組織（ISO）公布了第一批組合機床通用部件標準。1975年，中國第一機械工業部頒布了中國的第一批組合機床通用部件標準。二十世紀70年代以來，隨著可轉位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和刀具自動補償技術的發展，組合機床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達0.05毫米1000毫米，表 5 面粗糙度可低達2.50.63微米；鏜孔精度可達IT76級，孔距精度可達O.03O.02微米。 從2002年年底第21屆日本國際機床博覽會上獲悉，在來自世界10多個國家和地區的500多家機床制造商和團體展示的最先進機床設備中，超高速和超高精度加工技術裝備與復合、多功能、多軸化控制設備等深受歡迎。據專家分析，機

16、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1000020000r/min，最高進給速度可達2060m/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。另外，產品周期的縮短也要求加工機床能夠隨時調整和適應新的變化，滿足各種各樣產品的加工需求。然而更關鍵的是現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代機床的自動化程度進一步提高，操作者可以通過網絡或手機對機床的程序進行遠程修改，對運轉狀況進行監控并積累有關數據；通過

17、網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、可調可變、任意加工性以及通信技術的應用將是今后的發展方向。組合機床裝備的發展思路必須是以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的成套性為主攻方向。一方面，加強數控技術的應用，提高組合機床產品數控化率；另一方面，進一步發展新型部件，尤其是多坐標部件，使其模塊化、柔性化，適應可調可變、多品種加工的市場需求。1.3 機床設計的目的、內容、要求1.3.1設計的目的機床設計畢業設計，其目的在于通過機床主運動機械變速傳動系統的結

18、構設計，使我們在擬定傳動和變速的結構方案過程中，得到設計構思、方案的分析、結構工藝性、機械制圖、零件計算、編寫技術文件和查閱資料等方面的綜合訓練，樹立正確的設計思想，掌握基本的設計方法，培養基本的設計方法，并培養了自己具有初步的結構分析、結構設計和計算能力。1.3.2 設計內容(1)運動設計 根據給定的被加工零件，確定機床的切削用量，通過分析比較擬定傳動方案和傳動系統圖，確定傳動副的傳動比及齒輪的齒數，并計算主軸的實際轉速與標準的相對誤差。(2)動力設計 根據給定的工件，初算傳動軸的直徑、齒輪的模數；確定動力箱；計算多軸箱尺寸及設計傳動路線。完成裝配草圖后，要驗算傳動軸的直徑，齒輪模數否在允許

19、范圍內。還要驗算主軸主件的靜剛度。(3)結構設計 進行主運動傳動軸系、變速機構、主軸主件、箱體、潤滑與密封等的布置和機構設計。即繪制裝配圖和零件工作圖。(4)編寫設計說明書1.3.3 設計要求評價機床性能的優劣，主要是根據技術經濟指標來判定的。技術先進合理，亦即“質優價廉”才會受到用戶的歡迎，在國內和國際市場上才有競爭力。機床設計的技術經濟指標可以從滿足性能要求、經濟效益和人機關系等方面進行分析。1.4 機床的設計步驟1.4.1調查研究研究市場和用戶對設計機床的要求，然后檢索有關資料。其中包括情報、預測、實驗研究成果、發展趨勢、新技術應用以及相應的圖紙資料等。甚至還可以通過網絡檢索技術查閱先進

20、國家的有關資料和專利等。通過對上述資料的分析研究，擬訂適當的方案，以保證機床的質量和提高生產率，使用戶有較好的經濟效益。1.4.2 擬定方案通常可以擬定出幾個方案進行分析比較。每個方案包括的內容有：工藝分析、主要技術參數、總布局、傳動系統、液壓系統、控制操作系統、電系統、主要部件的結構草圖、實驗結果及技術經濟分析等。在制定方案時應注意以下幾個方面：(1)當使用和制造出現矛盾時，應先滿足使用要求，其次才是盡可能便于制造。要盡量用先進的工藝和創新的結構；(2)設計必須以生產實踐和科學實驗為依據，凡是未經實踐考驗的方案，必須經過實驗證明可靠后才能用于設計；(3)繼承與創造相結合，盡量采用先進工藝，迅

21、速提高生產力，為實現四個現代化服務。注意吸取前人和國外的先進經驗，并在此基礎上有所創造和發展。1.4.3 工作圖設計首先，在選定工藝方案并確定機床配置形式、結構方案基礎上，進行方案圖紙的設計。這些圖子包括：被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯系尺寸圖和生產率計算卡，統稱“三圖一卡”設計。并初定出主軸箱輪廓尺寸，才能確定機床各部件間的相互關系。其次，繪制機床的總裝圖、部分部件裝配圖、液壓系統圖、PLC接線圖和梯形圖。然后，整理機床有關部件與主要零件的設計計算書，編制各類零件明細表，編寫機床說明書等技術文件。最后，對有關圖紙進行工藝審查和標準化審查。第二章 組合機床的總體設計2.1 組合機床方案的

22、制定2.1.1制定工藝方案零件加工工藝將決定組合機床的加工質量、生產率、總體布局和夾具結構等。所以，在制定工藝方案時，必須計算分析被加工零件圖，并深入現場了解零件的形狀、大小、材料、硬度、剛度，加工部位的結構特點加工精度，表面粗糙度，以及定位，夾緊方法，工藝過程，所采用的刀具及切削用量，生產率要求，現場所采用的環境和條件等等。并收集國內外有關技術資料，制定出合理的工藝方案。根據被加工被零件（氣缸體）的零件圖，加工左端面6個M12的螺紋底孔的工藝過程。(1) 加工孔的主要技術要求。加工左端面5個M10孔。工件材料為HT150，HB150200。要求生產綱領為（考慮廢品及備品率）年產量4萬件。(2

23、) 工藝分析加工該孔時，孔的表面粗糙度為3.2根據組合機床用的工藝方法及能達到的經濟精度，可采用如下的加工方案。一次性加工孔，孔徑為8.5。(3) 定位基準及夾緊點的選擇加工此氣缸體的孔，以底面的兩個定位孔（一面兩銷）限制六個自由度。在保證加工精度的情況下，提高生產效率減輕工人勞動量，而工件也是大批量生產，由于夾具在本設計考慮氣缸夾緊。2.1.2 確定組合機床的配置形式和結構方案(1)被加工零件的加工精度被加工零件需要在組合機床上完成的加工工序及應保證的加工精度，是制造機床方案的主要依據。氣缸體的加工孔的精度要求不高，可采用鉆孔組合機床，工件各孔間的位置精度為0.1mm,它的位置精度要求不是很

24、高，安排加工時可以在下一個安裝工位上對所有孔進行最終精加工。為了加工出表面粗糙度為3.2的孔。采取提高機床原始制造精度和工件定位基準精度并減少夾壓變形等措施就可以了。為此，機床通常采用尾置式齒輪動力裝置，進給采用液壓系統，氣缸夾緊。 (2) 被加工零件的特點 這主要指零件的材料、硬度加工部位的結構形狀，工件剛度定位基準面的特點，它們對機床工藝方案制度有著重要的影響。此箱體的材料是HT150、硬度HB150200、孔呈規則分布，孔的直徑為8.5。采用多孔同步加工，零件的剛度足夠，工件受力不大，振動，及發熱變形對工件影響可以不計。(3) 零件的生產批量零件的生產批量是決定采用單工位、多工位、自動線

25、或按中小批量生產特點設計組合機床的重要因素。按設計要求生產綱領為年生產量為4萬件，從工件外形及輪廓尺寸，為了減少加工時間，采用多軸頭，為了減少機床臺數，此工序盡量在一臺機床上完成，以提高利用率。(4) 機床使用條件使用組合機床對對車間布置情況、工序間的聯系、使用廠的技術能力和自然條件等一定的要求。在根據使用戶實際情況來選擇什么樣的組合機床。綜合以上所述：通過對缸體零件的結構特點、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術要求、定位、夾緊方式、工藝方法，并定出影響機床的總體布局和技術性能等方面的考慮，最終決定設計六軸頭多工位同步組合機床。2.2 確定切削用量及選擇刀具2.2.1 確定工序間余量為使加工

26、過程順利進行并穩定的保證加工精度，必須合理地確定工序余量。生產中常用查表給出的組合機床對孔加工的工序余量，以消除轉、定位誤差的影響。8.5mm的孔在鉆孔時，直徑上工序間余量均為0.2mm。2.2.2 選擇切削用量確定了在組合機床上完成的工藝內容了，就可以著手選擇切削用量了。因為所設計的組合機床為多軸同步加工在大多數情況下，所選切削用量，根據經驗比一般通用機床單刀加工低30%左右多軸主軸箱上所有刀具共用一個進給系統，通常為標準動力滑臺，工作時，要求所有刀具的每分鐘進給量相同，且等于動力滑臺的每分鐘進給量（mm/min）應是適合有刀具的平均值。因此，同一主軸箱上的刀具主軸可設計成同轉速和同的每轉

27、進給量（mm/r）與其適應。以滿足直徑的加需要，即： 式中： 各主軸轉速（r/min） 各主軸進給量（mm/r） 動力滑臺每分鐘進給量（mm/min）由于氣缸體頂面孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術要求都是相同的。按照經濟地選擇滿足加工要求的原則，采用查表6-11（用高速鋼鉆頭加工鑄件的切削用量）得：M12螺紋底孔的鉆頭直徑D=6mm,鑄鐵HB150200，取HB=200進給量f=0.14mm/r、切削速度v=15m/min。2.3 組合機床切削用量選擇及計算 切削力F，切削轉矩M，切削功率P，刀具耐用度T的計算公式由組合機床設計表6-20，可知計算公式如下： 式中：F切削軸向力（N）；

28、D鉆頭直徑（mm）； P切削功率（KW）； T刀具耐用度（min）； v切削速度（mmin）； HB零件的布氏硬度值，通常給出一個范圍。 f每轉進給量（mmr）； M切削轉矩（N.mm）；由公式得 F=2690.140.82410.6 =1320.22N由公式得 M=1090.140.82410.6=3668.88N.mm由公式得 P=(3668.8814.13)/(97409)=0.19KW 由公式得 T=(960090.25)/( 14.130.140.552241.3)=7370.34mm電機功率 （） 初定主軸轉速n=1000v/d=100014/3.149 =495.5r/min 滑

29、臺每分鐘進給量的計算由組合機床設計 式中：n主軸轉速（rmin） f主軸進給量（mmr） 滑臺每分鐘進給量（mmmin） 主軸直徑的確定 由組合機床設計表3-4軸能承受的扭矩計算： 式中：d軸的直徑（mm）； M軸所傳遞的轉矩（N.mm）； B系數。B與扭矩角有關，當為剛性主軸時， 取第三章 組合機床的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，生產率計算卡，機床聯系尺寸圖。3.1被加工零件工序圖被加工零件工序圖是根據制定的工藝方案，表示所設計的組合機床上完成的工藝內容，加工部位的尺寸，精度，

30、表面粗糙度及技術要求，加工用的定位基準，加緊部位以及被加工零件材料，硬度和在本機床加工前的加工余量等情況的圖樣。是組合機床設計的具體依據，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包括下列內容： A.在圖紙上應表示出被加工零件的形狀和輪廓尺寸及與本機床設計有關的部位的結構形狀及尺寸。尤其是當需要設置中間導向套時，應表示出零件內部的肋，壁布置及有關結構的形狀及尺寸，以便檢查工件，夾具，刀具是否發生干涉。 B.在圖上應表示出加工用定位基準，夾緊部位及夾壓方向，以便依次進行定為支撐，限位，夾緊，導向裝置的設計。 C.在圖上應表示出加工表面的尺寸，精度，表面粗糙度，形狀位置尺寸

31、精度及技術要求（包括對上道工序的要求及本機床保證的部分）。 D.圖中還應注明被加工零件的名稱，編號，硬度，材料，重量以及被加工部位的余量等。 繪制被加工零件工序圖的注意事項： .為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定要突出該機床的加工內容。繪制時，應按一定比例，選擇足夠視圖及剖視，突出加工部位（用粗實線），并把零件輪廓及與機床，夾具設計有關的部位（用細實線）表示清楚。凡本道工序保證的尺寸，角度等，均應在尺寸數值下方畫粗實線標記，另外還要用專門符號表示出加工用定位基準夾壓位置，方向以及輔助支撐。 .加工部位的位置尺寸應由定位基準注起。為方便加工及檢查，尺寸應采用直角坐標系標注，而不采用極坐標系標注

32、。 .應注明零件加工對機床提出的某些特殊要求。被加工零件工序圖如3.1圖所示。3.2 加工示意圖3.2.1 加工示意圖的畫法及注意事項 加工示意圖是表達工藝方案具體內容的機床工藝方案圖。是設計刀具，輔具，夾具，多軸箱和液壓，電氣系統以及選擇動力部件，繪制機床總聯系尺寸圖的主要依據。 在繪制加工示意圖時應注意以下幾點： 加工示意圖繪制成展開圖。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。為簡化設計,同一多軸箱上結構尺寸完全相同的主軸只畫一根,但必須在主軸上標注與工件孔號相對應的軸號。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

33、寸較大的導向裝置時,必須以實際中心距嚴格按比例畫,以便檢查相鄰主軸、刀具、輔具、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。對采用浮動卡頭的鏜刀刀桿,為避免刀桿退出導向時下垂,常選用托架支撐推出的刀桿。這時必須畫出拖架并標出聯系尺寸。采用標準通用結構時只畫外輪廓,但須加注規格代號。 加工示意圖的繪制為夾具力的計算和夾具體各部分尺寸的確定提供了基礎。3.2.2 選擇刀具，工具，導向裝置并標注其相關位置及尺寸 （1）刀具選擇 刀具選擇要考慮工件加工尺寸精度，表面粗糙度，切屑的排除及生產率要求等因素。一般孔加工刀具其直徑選擇應與加工部位尺寸，精度相適應，其長度要保證加工終了時，刀

34、具螺旋槽尾端與導向外套端面有一定距離（一般3050mm）。查組合機床設計簡明手冊莫氏錐柄麻花鉆的直徑系列 由D=6mm選取麻花鉆類型為錐柄麻花鉆，參數如下：L=150mm l=108 mm頂角2= 后角=螺旋角= 錐度號為2 （2）接桿選擇 由組合機床設計簡明手冊表3-6主軸外伸尺寸， 查組合機床設計簡明手冊表8-1可得，接桿參數 （3）導向選擇 由機械制造技術基礎課程設計指南表5-181，選取可換鉆套，可換鉆套尺寸：導向長度12；由表5-183，選取鉆套用A型襯套；由表5-184得，鉆套螺釘選取；由組合機床設計簡明手冊表8-5可得，導向至工作端面鉆鑄件時。圖3-3可換鉆套3.2.3 確定動力

35、部件的工作循環及工作行程動力部件的工作循環是指：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。有時還有中間停止，多次往復進給，跳躍進給，死擋鐵停留等特殊要求，這是根據具體的加工工藝需要確定的。圖3-4工作行程示意圖（1） 快速進給長度應等于工件加工部位長度與刀具切入長度L1和切出長度L2之和，切入長度應根據工件端面的誤差情況在5-10mm之間選擇。（2） 快速退回長度等于快速引進與工作進給長度之和。快速進給是指動力部件把多軸箱連同刀具從原始位置送進到工作進給開始位置，其長度按加工具體情況確定。（3） 工作進給長度應等于工件加

36、工部位長度L與刀具切入長度和切出長度之和。切入長應應根據工件端面誤差情況在510mm之間選擇，誤差大時取大值，因此取=10mm,=15mm，=10+15+10=35mm。圖3-5工作循環圖3.2.4 其它注意問題（1） 加工示意圖上應有足夠的聯系尺寸，并標注恰當。尤其是從多軸箱端面到刀尖的軸向尺寸應齊全，以備檢查行程和調整機床使用。圖上應標注各主軸的切削用量及必要說明。（2） 加工示意圖應按加工終了狀態繪制。（3） 加工示意圖上應有表示加工過程的工作循環圖及各行程長度。加工示意圖如3.6圖所示。圖3-6 加工示意圖 3.3 機床聯系尺寸總圖 機床聯系尺寸總圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依

37、據，并按初步選定的主要通用部件以及確定的專用部件的總體結構而繪制的。是用來表示機床的配置型式，主要構成級各部件安裝位置，相互聯系，運動關系和操作方位的總體布局圖。3.3.1動力部件的選擇 組合機床的動力部件是配置組合機床的基礎。它主要包括用以實現刀具主軸旋轉主運動的動力箱，各種工藝切削用頭及實現進給運動的動力滑臺。 影響動力部件選擇的主要因素為：（1） 切削功率（2） 進給力（3） 進給速度（4） 行程（5） 多軸箱輪廓尺寸（6） 動力滑臺的精度和導軌材料具體動力部件的選擇：（1） 選擇動力箱由 查組合機床設計簡明手冊表5-38選擇動力箱為1TD25A。 （2）選擇動力滑臺 由組合機床設計簡明

38、手冊表5-1液壓滑臺與附屬部件，支撐部件配套表 可知1HY25型液壓動力滑臺總行程400，其臺面寬度250，長度500，工進速度為328000，快進速度12，最大進給力8000。3.3.2 夾具輪廓尺寸的確定組合機床夾具是保證零件加工精度的重要部件，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。具體要考慮布置工件的定位、限位、加緊機構、刀具導向裝置以及夾具底座排屑和安裝等方面的空間和面積需要。加工示意圖中已經確定了一個或多個加工方向的工件與導向間距以及導向套的尺寸。這里主要合理確定設置導向的鉆模架體尺寸，它在加工方向的尺寸一般不小于導向長度，在這取360，至于寬度尺

39、寸可根據導向分布及工件限位元件安置需要確定，取400。對于夾具體的高度尺寸，一方面要保證其具有足夠的剛度，同時要考慮機床的裝料高度、中間底座的剛度、排屑的方便和便于設置定位、加緊機構，在這取316。3.3.3 機床的裝料高度裝料高度是指機床上工件的定位基準面到底面的垂直距離。選取機床裝料高度應與車間工件輸送軌道高度相適應，還應考慮通用部件，中間底座，夾具等部件高度尺寸的限制等，滑臺高度為250，側底座高度為560，取裝料高度為。3.3.4中間底座的輪廓尺寸中間底座的輪廓尺寸要滿足夾具在其面上面連接安裝的需要。其長度方向尺寸要根據所選動力部件及配套部件的位置關系，照顧各部件聯系尺寸的合理性來確定

40、。本設計中，中間底座長720，寬520，高560。3.3.5多軸箱輪廓尺寸標準通用鉆多軸箱的厚度是一定的，臥式為325，立式為340。因此，確定多軸箱尺寸，主要是確定多軸箱的寬度和高度以及最低主軸高度。可按公式確定： 式中 -工件在寬度方向相距最遠的兩孔距離，單位為 -最邊緣主軸中心至箱體外壁距離，單位為 -工件在高度方向相距最遠的兩孔距離，單位為 -最低主軸高度，單位為為保證多軸箱內有足夠安排齒輪的空間，推薦。多軸箱最低主軸高度必須考慮工件最低孔位置、機床裝料高度、滑臺總高、側底座高度等尺寸之間的關系。在本設計多軸箱中，。對于臥式組合機床，要保證潤滑油不致從主軸襯套處泄露到箱外，推薦。計算如

41、下： 若取，則可求多軸箱的輪廓尺寸： 由此按通用箱體系列尺寸標準，選定多軸箱輪廓尺寸為。3.3.6繪制機床聯系尺寸總圖的注意事項機床聯系尺寸總圖應按機床加工終了狀態繪制。圖中應該畫出機床各部件在長、寬、高方向相對位置聯系尺寸及動力部件退至起始位置尺寸（動力部件起始位置畫虛線）；畫出動力部件的總行程和工件循環圖；應該著名通用部件的型號、規格和電動機型號、功率及轉速。機床聯系尺寸總圖如3.7圖所示。圖3-7 機床聯系尺寸總圖3.4生產率計算卡根據選定的工作循環所要求的工作行程長度，切削用量，動力部件的快速及工進速度等，可以編制生產率計算卡，生產率計算卡反映機床加工過程，完成每一動作所需時間，切削用

42、量，機床生產率及機床負荷率等。計算如下： 切削時間： = L/+= 式中：T機加工時間（min） L工進行程長度（mm） 刀具進給量（mm/min） 死擋鐵停留時間。一般為在動力部件進給停止狀態下，刀具旋轉510 r所需要時間。這里取5r 輔助時間：T = +t+t （2060）/500+0.1+1.5 1.76 min 式中：L3、L4 分別為動力部件快進、快退長度（mm） vfk 快速移動速度（m/min）。用機械動力部件時取56；用液壓動力部件取310。 t 工作臺移動時間（min）,一般為0.050.13min,取0.1 min t 裝卸工件時間（min）一般為0.51.5min,取1

43、.5min 機床生產率：Q1 = 60/T = 60/（T+T） = 60/（0.42+1.76） = 27.5 件/h 機床負荷率按下式計算 = Q1/Q100% = Q1tk/A100% = 27.52350/100000100% = 64.6% 式中：Q機床的理想生產率（件/h） A年生產綱領（件） tk年工作時間，單班制工作時間tk =2350h機床生產率計算卡如表1下：機床生產率計算卡被 加 工 零 件圖 號Z-11362A毛坯種類鑄件名 稱箱體毛坯重量材 料HT150硬度150-2007HBS工 序 名 稱鉆左側面螺紋底孔10.5工序號序 號工步名稱被加工零件 數（個）加工直徑（m

44、m）加工長度（mm）工作行程（mm）切削速度（m/min）轉速（r/min）每轉進給量（mm/r)每分鐘進給量（mm/min）工時（分）機動時間輔助時間共計1裝卸工件11.51.52動力部件快進20500.0080.0083動力部件工進8.522（盲孔）40204960.16500.540.544死擋鐵停留0.010.015動力部件快退60500.0140.014備 注裝卸工件時間取決于操作者熟練程度，本機床裝卸工件時間取為1.5min單件總工時0.541.5322.17機床實際生產率Q127.5（件/小時）機床理想生產率Q17（件/小時）負荷率負 0.646表1：機床生產率計算卡第四章 組合

45、機床多軸箱設計4.1通用多軸箱的組成通用多軸箱主要由箱體，主軸，傳動軸，齒輪，軸套等零件和通用附加機構組成。4.2多軸箱設計步驟和內容4.2.1 多軸箱設計原始依據1） 多軸箱輪廓尺寸。工件輪廓尺寸及所加工孔位置。2） 多軸箱也工件相對位置尺寸。3） 被加工零件。4） 動力部件動力箱型號為1TD25I，電動機型號為Y100-4,功率為2.2，電動機轉速為1430，動力箱輸出轉速為715。4.2.2 主軸結構的選擇及計算（1） 主軸結構形式的選擇主軸結構形式由零件加工工藝決定，并考慮主軸的工作條件和受力情況。滾錐軸承主軸：前后支撐位圓錐滾子軸承。這種軸承可承受較大的徑向和軸向力，且結構簡單、裝配

46、調整方便，廣泛用于擴、鏜、鉸孔和攻螺紋等加工。（2） 主軸直徑和齒輪模數的初步確定根據前期設計計算初步選定主軸軸徑為25，初選齒輪模數，故，多軸箱輸入齒輪模數取。4.2.3 主軸分布類型及傳動系統設計（1） 主軸分布類型組合機床加工的零件時多種多樣的，結構也是各不相同，零件上孔的分布可分為4類：1） 同心圓分布2） 直線分布3） 圓周和直線混合分布4） 任意分布本設計中采用同心圓分布。（2）傳動系統設計1） 將主軸同心分布，用一根傳動軸帶動多根主軸。2） 確定驅動軸轉速，轉向及位置。3） 用最少的齒輪和中間傳動軸把主軸和驅動軸連接起來。4） 設計手柄軸手動調節裝配。5） 潤滑油泵安排。4.2.

47、4 繪制多軸箱設計原始依據圖圖4-1多軸箱設計原始依據圖4.3傳動系統的設計計算根據各軸的中心距確定個齒輪齒數，按照多軸箱設計原始依據圖安排齒輪位置。 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 分度圓直徑 （1） 軸0齒輪： z=21 m=4 d=84（2） 軸1-2齒輪： z=22 m=2 d=44 (3）軸3-5齒輪： z=33 d=66 (4)軸6齒輪： z=14 m=4 d=56 z=18 m=2 d=36 (5)軸7齒輪： z=26 m=2 d=52 z=40 m=2 d=80 z=40 m=2 d=80 (6)軸8齒輪： z=25 m=2 d=50 (7)軸9齒輪： z=19 m=2 d=48 (8

48、)軸11齒輪： z=27 m=2 d=54第五章 夾具設計 機床夾具設計在組合機床設計中占有重要的地位。它的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度。本夾具主要是用來鉆頂面6個螺紋底孔，整個需要加工的孔的位置尺寸用機床和夾具就能直接保證。因此，在本道工序加工時，主要應考慮如何保證垂直度要求的前題下，提高勞動生產率，降低勞動強度。為了很好利用工廠實際設備和提高生產率，設計專用夾具進行加工。5.1 機床夾具的概述5.1.1機床夾具的組成(1)定位元件和定位裝置 用于確定工件正確位置的元件或裝置，如V形塊，定位銷，凡是夾具都有定位元件，它是實現夾具基本功能的元件。(2)夾緊元件和夾緊裝置 用于固定工件以獲得的正確位置的元件或裝置。工件在夾具定位之后引進加工之前必須將工件夾緊