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前言
本設(shè)計(jì)需要綜合運(yùn)用大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)，同時(shí)還需進(jìn)一步學(xué)習(xí)各方面相關(guān)的知識(shí)，發(fā)揮創(chuàng)新能力。本設(shè)計(jì)作為一名應(yīng)用技術(shù)學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，滿足畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求，難度及工作量適中，在內(nèi)容上力求簡明扼要、嚴(yán)格精選。
本設(shè)計(jì)論文包括以下幾大部分內(nèi)容：中英文摘要、緒論、第一章 機(jī)床總體設(shè)計(jì)、第二章 多軸箱部件設(shè)計(jì)、第三章 多軸箱零件校核及總結(jié)和參考文獻(xiàn)。
本設(shè)計(jì)全部采用最新的國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，以及標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語和常用術(shù)語。
本設(shè)計(jì)全部由黃強(qiáng)教授指導(dǎo)，在設(shè)計(jì)中承蒙黃教授和本設(shè)計(jì)組中同學(xué)的支持和幫助，為本人提供了許多寶貴的意見和建議、資料，在此表示衷心的感謝！
由于本人水平有限，在設(shè)計(jì)中難免有錯(cuò)誤和不妥之處，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正！
Xx
2011年5月
目錄
前言………………………………………………………1
中文摘要…………………………………………………Ⅰ
英文摘要…………………………………………………Ⅲ
緒論………………………………………………………1
第一章、組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)……………………………5
1-1、組合機(jī)床工藝方案的制定…………………5
1-2、組合機(jī)床切削用量的選擇…………………6
1-3、組合機(jī)床配置型式的選擇…………………6
1-4、組合機(jī)床的總體方案設(shè)計(jì)…………………7
第二章、多軸箱部件設(shè)計(jì)……………………………13
2-1、多軸箱設(shè)計(jì)…………………………………13
2-2、主軸設(shè)計(jì)……………………………………13
2-3、齒輪布置……………………………………13
2-4、多軸箱的潤滑，手柄軸的設(shè)置……………17
第三章、多軸箱零件校核……………………………19
3-1、軸的校核…………………………………19
3-2、齒輪的校核………………………………22
3-3、軸承的選擇與校核………………………24
總結(jié)……………………………………………………26
參考文獻(xiàn)………………………………………………27
摘要
本論文主要說明組合機(jī)床設(shè)計(jì)的基本過程及要求。組合機(jī)床是按高度集中原則設(shè)計(jì)的，即在一臺(tái)機(jī)床上可以同時(shí)完成同一種工序或多種不同工序的加工。組合機(jī)床發(fā)展于工業(yè)生產(chǎn)末期，與傳統(tǒng)的機(jī)床相比：組合機(jī)床具有許多優(yōu)點(diǎn)：效率高、精度高、成本低。它由床身、立柱、工作臺(tái)、及電源一些基本部件及一些特殊部件，根據(jù)不同的工件加工所需而設(shè)計(jì)的。
在組合機(jī)床上可以完成很多工序，但就目前使用的大多數(shù)組合機(jī)床來說，則主要用于平面加工和孔加工兩大類工序。論文主要內(nèi)容包括四大部分：
（1）、制定工藝方案 通過了解被加工零件的加工特點(diǎn)、精度和技術(shù)要求、定位夾緊情況、生產(chǎn)效率及機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等，確定在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容及加工方法，并繪制被加工零件工序圖。
（2）、組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 確定機(jī)床各部件之間的相互關(guān)系，選擇通用部件和刀具的導(dǎo)向，計(jì)算切削用量及機(jī)床生產(chǎn)效率、繪制機(jī)床的尺寸聯(lián)系圖及加工示意圖。
（3）、組合機(jī)床部件設(shè)計(jì) 包括專用多軸箱的設(shè)計(jì)，傳動(dòng)布局合理，軸與齒輪之間不發(fā)生干涉，保證傳動(dòng)的平穩(wěn)性和精確性。專用主軸設(shè)計(jì)、軸承的選用及電機(jī)的選擇等。
另外，本文還涉及到大量的設(shè)計(jì)和計(jì)算，包括：
（1）、主軸的選擇和傳動(dòng)布置，以保證加工過程中被加工零件的精度；
（2）、傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)和校核，以保證軸的剛度；
（3）、齒輪的設(shè)計(jì)、計(jì)算，對(duì)齒輪的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行校核；
多軸箱部分是本次設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，本次設(shè)計(jì)中它的設(shè)計(jì)既要保證工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)的合理、平衡和準(zhǔn)確，又要滿足工作要求。在本文中的大量設(shè)計(jì)、計(jì)算使它在理論上滿足了設(shè)計(jì)和工作的要求。
關(guān)鍵字：組合機(jī)床；設(shè)計(jì)；過程；功能
Abstract
This thesis mainly elucidates the basic process and requirements that design of the combination machine. Combination machine is designed according the fundamental , which highly centralized ,or , more correctly it can process one working procedure or more different working procedures at one time . Combination machine was developed in the end of industrial production compared with traditional machine; combination machine has many advantages , such as high efficiency , high accuracy and low cost . It is composed of some general parts , such as bed ,column ,work able ,power unit ,and some special parts designed according to different work piece machining need.
The preface of a lot of works can be completed on the combination machine, but in regard to the majority current usage of combination machine, then and primarily used for the flat surface to process and the bore to process two big work preface. The main part including :(1) Formulating technological plan We,ve learned the characteristic of the part designed ,accuracy and specification ,locating and fixing ,productivity and machining structure by the practice .Then the technological operation and work order can be determined which can be finished in combination machine.(2) Combination machine frame design determines the interrelation of the different part in the machining tool ,select general parts and tool oriented .Then compute cut feed and productivity finally draw a sketch map of the machine .(3) Combination machine parts design including headstock、proper transmission layout 、shaft and gear move freely without interference which ensure the stability and accuracy during transmission ,then design dedicated select bearings and engine etc.(4)Hydraulic pressure equipment design slipway and locating and fixing device are all controlled by hydraulic pressure .It adopts many hydraulic control valves ,which ensure the stability ,circulation and accuracy .
In addition ,the thesis deals with amount of components devices and calculations ,including :(1) Choice of the main shaft and disposal of transmission , by doing so to ensure the accuracy of components machining in process when the main shaft rotating; (2)The device and check of the transmission shaft ,so it can assure the rigidity of the shaft is allowable ;(3) Gear device and calculations ,check the performance in the strength and rigidity of it ;headstock is a very important part in this thesis ,the design of it here not only ensures the rationality 、equipoise and stability of the motion of the slipway ,but also satisfies the requirements of different work environment .So many design and calculations about it in this thesis suggests this system fully meets the requirements in design and work theoretically.
Keywords:
combination machine ;design ;process ;function
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緒論
一、組合機(jī)床及其特點(diǎn)
組合機(jī)床是由大量的通用部件和少量專用部件組成的工序集中的高效專用機(jī)床。它能夠?qū)σ环N（或多種）零件進(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位加工。在組合機(jī)床上可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、攻絲、車削、銑削、磨削及滾壓等工序，生產(chǎn)效率高，加工精度穩(wěn)定。
組合機(jī)床與通用機(jī)床、其他專用機(jī)床比較，具有以下特點(diǎn)：
(1)組合機(jī)床上的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件約占全部機(jī)床零、部件總量的70~80%，因此設(shè)計(jì)和制造的周期短，投資少，經(jīng)濟(jì)效果好。
(2)由于組合機(jī)床采用多刀加工，并且自動(dòng)化程度高，因而比通用機(jī)床生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動(dòng)強(qiáng)度低。
(3)組合機(jī)床的通用部件是經(jīng)過周密設(shè)計(jì)和長期生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的，又有專門廠成批制造，因此結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、工作可靠，使用和維修方便。
(4)在組合機(jī)床上加工零件時(shí)，由于采用專用夾具、刀具和導(dǎo)向裝置等，加工質(zhì)量靠工藝裝備保證，對(duì)操作工人的技術(shù)水平要求不高。
(5)當(dāng)被加工產(chǎn)品更新時(shí)，采用其他類型的專用機(jī)床時(shí)，其大部部件要報(bào)廢。用組合機(jī)床時(shí)，其通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件可以重復(fù)利用，不必另行設(shè)計(jì)和制造。
(6)組合機(jī)床易于聯(lián)成組合機(jī)床自動(dòng)線，以適應(yīng)大規(guī)模的生產(chǎn)需要。
組合機(jī)床雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但也還有缺點(diǎn)：
(1)組合機(jī)床的可變性較萬能機(jī)床低，重新改裝時(shí)有20%~30%的零件不能重復(fù)利用，而且改裝時(shí)勞動(dòng)量較大。
(2)組合機(jī)床的通用部件不是為某一種機(jī)床設(shè)計(jì)的，它是具有較廣的適應(yīng)性。這樣，就使組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)較專用機(jī)床稍為復(fù)雜些。
二、組合機(jī)床的分類
組合機(jī)床有大型組合機(jī)床與小型組合機(jī)床兩大類，它們不僅在體積和功率上有大小之別，而且在結(jié)構(gòu)和配置型式等方面也有很大的差異。這里主要說明大型組合機(jī)床的配置型式。大型組合機(jī)床的配置型式可分為三大類：
1、具有固定式夾具的單工位組合機(jī)床
這類組合機(jī)床夾具和工作臺(tái)都固定不動(dòng)。動(dòng)力滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，滑臺(tái)上的動(dòng)力箱實(shí)現(xiàn)切削主運(yùn)動(dòng)。根據(jù)動(dòng)力箱和多軸箱的安置方式不同，又可分為以下幾種：
(1)臥式組合機(jī)床（動(dòng)力箱水平安裝）；
(2)立式組合機(jī)床（動(dòng)力箱垂直安裝）；
(3)傾斜式組合機(jī)床（動(dòng)力箱傾斜安裝）；
(4)復(fù)合式組合機(jī)床（動(dòng)力箱具有上述兩種以上的安裝狀態(tài)）。
2、具有移動(dòng)式夾具的（多工位）組合機(jī)床
這類組合機(jī)床的夾具安裝在直線移動(dòng)工作臺(tái)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，并按照一定的節(jié)拍時(shí)間作間歇移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，使工位得到轉(zhuǎn)換。這類機(jī)床的配置型式，常見的有以下四種。
(1)具有移動(dòng)工作臺(tái)的機(jī)床，這類機(jī)床的夾具和工件可作直線往復(fù)移動(dòng)。
(2)具有回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的機(jī)床，這種機(jī)床的夾具和工件可繞垂直軸線回轉(zhuǎn)，在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上每個(gè)工位通常都裝有工件。
(3)鼓輪式機(jī)床，這種機(jī)床的夾具和工件可繞水平軸線回轉(zhuǎn)。此種機(jī)床一般為臥式單面或臥式雙面，而較少采用三面配置。此外也有輻射式的，它除了安裝臥式動(dòng)力部件外，還在垂直于鼓輪回轉(zhuǎn)的平面上安裝動(dòng)力部件。
(4)中央立柱式機(jī)床，這種機(jī)床具有臺(tái)面直徑較大的環(huán)形回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。在工作臺(tái)中央安裝立柱，立柱上安裝動(dòng)力部件，而在工作臺(tái)的周圍還安裝有臥式動(dòng)力部件，工件和夾具則安裝在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，這種機(jī)床一般都是復(fù)合式的。
3、轉(zhuǎn)塔多軸箱式組合機(jī)床
轉(zhuǎn)塔多軸箱式組合機(jī)床分為兩類：單軸轉(zhuǎn)塔動(dòng)力頭式組合機(jī)床和多軸轉(zhuǎn)塔頭式組合機(jī)床。前者轉(zhuǎn)塔頭的每個(gè)結(jié)合面可安裝一個(gè)剛性主軸。后者轉(zhuǎn)塔頭的每個(gè)結(jié)合面可安裝一個(gè)多軸箱。這種機(jī)床一般配置型式有：
(1)轉(zhuǎn)塔式多軸箱只實(shí)現(xiàn)切削運(yùn)動(dòng)，被加工零件安裝在滑臺(tái)上，由滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；
(2)轉(zhuǎn)塔式多軸箱安裝在滑臺(tái)上，轉(zhuǎn)塔式多軸箱既實(shí)現(xiàn)切削主運(yùn)動(dòng)又實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
其中，轉(zhuǎn)塔多軸箱式組合機(jī)床可能組成雙面式或三面式，同時(shí)對(duì)工件的兩、三個(gè)平面進(jìn)行加工。
三、組合機(jī)床的工藝范圍
組合機(jī)床可完成的工藝有銑平面、刮平面、車端面、鉆孔、擴(kuò)孔、鏜孔、鉸孔、攻絲、倒锪窩、鉆深孔、切槽等。隨著綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床可完成的工藝范圍也在不斷擴(kuò)大，除了上述工藝外，還可完成車外圓、車錐面、車弧面、切削內(nèi)外螺紋、滾壓孔、拉削內(nèi)外圓柱面和平面、磨削、拋光、珩磨，甚至還可以進(jìn)行沖壓、焊接、熱處理、裝配、自動(dòng)測量和檢查等。
四、組合機(jī)床的發(fā)展方向
近幾年組合機(jī)床在汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)、電機(jī)、儀器、縫紉機(jī)、自行車、閥門、礦山機(jī)械、冶金、航空、紡織機(jī)械及軍工等部門已獲得廣泛的使用，一些中小批量生產(chǎn)部門也開始推廣使用。我國在組合機(jī)床及其自動(dòng)線上將獲得較快的發(fā)展，其發(fā)展方向?yàn)椋?
1、提高通用部件的水平 衡量通用部件水平的主要標(biāo)準(zhǔn)是：品種規(guī)格齊全，動(dòng)、靜態(tài)性能參數(shù)先進(jìn)，工藝性好，精度高和精度保持性好。
目前應(yīng)注意開發(fā)適應(yīng)強(qiáng)力銑削的大功率動(dòng)力滑臺(tái)，高精度鏜削頭和高精度滑臺(tái)，以及適應(yīng)中、小批生產(chǎn)的快調(diào)、速換動(dòng)力部件和支承部件。
機(jī)械驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力部件具有性能穩(wěn)定，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。目前，機(jī)械驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力部件應(yīng)用了交流變頻調(diào)速電機(jī)和直流伺服電機(jī)等，使機(jī)械驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力部件增添了新的競爭能力。
動(dòng)力部件采用鑲鋼導(dǎo)軌、滾珠絲杠、靜壓導(dǎo)軌、靜壓軸承、齒形皮帶等新結(jié)構(gòu)，支承部件采用焊接結(jié)構(gòu)等。由于提高了部件的精度和動(dòng)、靜態(tài)性能，因而使被加工的工件精度明顯提高，表面粗糙度減小。
2、提高生產(chǎn)率 目前組合機(jī)床及其自動(dòng)線的生產(chǎn)率不斷提高，循環(huán)時(shí)間一般是1~2分鐘，有的只用10~30秒。提高生產(chǎn)率的主要方法是改善機(jī)床布局，增加同時(shí)加工的刀具，減少加工余量，提高切削用量，提高工作可靠性以及縮短輔助時(shí)間等。為了減少自動(dòng)線的停車損失，提高自動(dòng)線的柔性，采用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)線的管理。
3、擴(kuò)大工藝范圍 現(xiàn)在組合機(jī)床及其自動(dòng)線一般已不是完成一個(gè)工件的某幾道工序，而常常是用于完成工件的全部加工工序。除過去完成平面銑削、鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、攻絲、粗鏜孔外，現(xiàn)在已擴(kuò)大到能完成車削、磨削、拉削、精鏜以及非切削加工（如檢查、自動(dòng)裝配、清洗、試驗(yàn)以及打印分類等）工序。
4、提高加工精度 現(xiàn)在在組合機(jī)床及其自動(dòng)線上又納入了很多精加工工序，如進(jìn)行1級(jí)精鏜，保證孔加工位置度在0.02毫米。為了使自動(dòng)線能穩(wěn)定地保證加工精度，已廣泛采用自動(dòng)測量和刀具自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)，保證調(diào)刀不停車。
5、提高自動(dòng)化程度 目前組合機(jī)床及其自動(dòng)線發(fā)展十分迅速，越來越多的組合機(jī)床用于組成自動(dòng)線，組合機(jī)床本身則是全自動(dòng)方向發(fā)展的。為此，重點(diǎn)是解決工件夾壓自動(dòng)化和裝卸自動(dòng)化。
6、提高組合機(jī)床及其自動(dòng)線的可調(diào)性 為了提高中小批生產(chǎn)的一些箱體件的生產(chǎn)率，近幾年來發(fā)展了可調(diào)的多工序多刀具的組合機(jī)床及其自動(dòng)線，它們大多采用數(shù)字程序控制。除早期發(fā)展的多品種、成組加工的組合機(jī)床及其自動(dòng)線外，還創(chuàng)造了自動(dòng)換刀和自動(dòng)更換多軸箱的組合機(jī)床，還有用于加工中小批生產(chǎn)箱體零件的可自動(dòng)更換對(duì)多軸箱的組合機(jī)床。用一臺(tái)這樣的機(jī)床就能完成一種工件的全部工序加工，能起到一條流水線的作用。特別是數(shù)字程序控制的發(fā)展，為發(fā)展這種機(jī)床創(chuàng)造了更有利的條件。
7、創(chuàng)制超小型組合機(jī)床 為了適應(yīng)儀器儀表工業(yè)小箱體加工需要，創(chuàng)制超小型組合機(jī)床是必需的。這種機(jī)床多由超小型氣動(dòng)液壓頭配置而成，體積小，效率高，并能達(dá)到高的加工精度。
8、發(fā)展專用組合機(jī)床及其自動(dòng)線 隨著組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展，過去一直被認(rèn)為需按具體加工對(duì)象專門設(shè)計(jì)，而是可以作為通用品種進(jìn)行成批生產(chǎn)的，用戶根據(jù)自己加工產(chǎn)品的需要，配上刀具及工藝裝備，即可組成加工一定對(duì)象的高效機(jī)床。
第一章、 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)
1-1 、組合機(jī)床工藝方案的制定
組合機(jī)床用于鉆削變速箱上端蓋底面的4個(gè)孔，并且要達(dá)到其加工精度。為了滿足其加工精度的要求，我們首先要對(duì)加工的零件做工藝方案的分析，制定組合機(jī)床工藝方案是設(shè)計(jì)組合機(jī)床最重要的步驟之一。工藝方案制定的正確與否，將決定機(jī)床能否達(dá)到“重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、效率高、質(zhì)量好”的要求。
(1)加工工序和加工精度
被加工零件需要在組合機(jī)床上完成的工序及加工精度，是制定機(jī)床工藝方案的主要依據(jù)。
本組合機(jī)床為鉆孔：4個(gè)孔
孔的要求：Φ8.5 位置度φ0.30 表面粗糙度Ra1.6
(2)被加工零件特點(diǎn)
工件硬度：HB 85
材料：Y122
鑄件
(3)工件生產(chǎn)方式
被加工零件的生產(chǎn)批量的大，所加工的孔的要求不是很高，變速箱的粗加工、精加工可在同一臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行，從提高生產(chǎn)率、穩(wěn)定保證加工精度的角度來講是合理的。
1、工藝基面的分析
(1)采用三面定位（見工序圖）
(2)夾緊面為頂面非加工側(cè)的邊緣部分。
2、加工工藝的分析
加工精度：IT8級(jí)
加工余量：鉸孔：0.5mm
刀具選擇：鉆鉸復(fù)合鉆
3、切削用量的選擇
鉆孔加工直徑為：Φ8mm 鉸孔加工直徑為：φ8.5mm
切削用量的選取可采用查表法，查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)》高速鋼鉆頭切削用量表6-11可知：工件材料為Y122，HB為85，其切削速度為20~50m/min，走刀量為0.05~0.15mm/r。
對(duì)各主軸轉(zhuǎn)速的選取，由于該種材料質(zhì)軟且材質(zhì)較粘，因此應(yīng)取較高切削速度，取切削速度V為40m/min，4根主軸的轉(zhuǎn)速均為：。
對(duì)走刀量的選取，考慮到工件系鋁件，孔的表面粗糙度要求比較高，應(yīng)選用較低的走刀量，即取f為0.05mm/r。
1-2、組合機(jī)床切削用量的選擇
組合機(jī)床的正常工作與合理地選用切削用量，即確定合理的切削速度、工作進(jìn)給量和切削深度，有很大關(guān)系。切削用量選擇適當(dāng)，能使組合機(jī)床以最少的停車損失，最高的生產(chǎn)效率，最長的刀具壽命和最好的加工質(zhì)量，也就是多快多省地進(jìn)行生產(chǎn)。
組合機(jī)床鉆孔時(shí)的切削用量的選擇與加工精度及刀具的材料有很大關(guān)系。在確定切削用量時(shí)應(yīng)注意的問題如下：
(1)盡量做到合理利用所有刀具，充分發(fā)揮其性能；
(2)復(fù)合刀具切削用量選擇，應(yīng)考慮刀具的使用壽命；
(3)選擇切削用量時(shí)，應(yīng)注意零件生產(chǎn)批量的影響；
(4)切削用量選擇應(yīng)有利于多軸箱設(shè)計(jì)；
(5)選擇切削用量時(shí)，還必須考慮所選動(dòng)力滑臺(tái)的性能。
1-3、組合機(jī)床配置型式的選擇
我們?cè)谶x擇機(jī)床配置方案時(shí)，反對(duì)貪大求全，應(yīng)正確處理先進(jìn)性和可靠性的關(guān)系，選擇符合多快好省的機(jī)床方案。
現(xiàn)有立式和臥式兩種方案，比較如下：
主要比較指標(biāo)：
(1)加工精度：立式加工精度較臥式高；
(2)排除鐵屑的方便性：臥式較好；
(3)夾具形式的影響：考慮到加工工藝要求，應(yīng)選用臥式；
(4)穩(wěn)定性：臥式較好。
其余指標(biāo)，如：機(jī)床生產(chǎn)率，機(jī)床使用方便性和自動(dòng)化程度，機(jī)床結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和通用化程度等，兩種方案之間相差不大。
綜合考慮，應(yīng)選用臥式單工位組合機(jī)床。
1-4、組合機(jī)床的總體方案設(shè)計(jì)
組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)，就是針對(duì)具體的被加工零件，在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。這些圖紙包括：被加工零件工序圖，加工示意圖，生產(chǎn)率計(jì)算卡片，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖。即“三圖一卡”。
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(tái)機(jī)床上或一條自動(dòng)線上完成的工藝內(nèi)容，加工部分的尺寸及精度，技術(shù)要求，加工定位基準(zhǔn)，夾壓部位，以及被加工零件的材料，硬度和在本機(jī)床加工前毛坯情況的圖紙。它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是制造使用時(shí)，調(diào)整機(jī)床，檢查精度的重要技術(shù)文件。
被加工零件工序圖應(yīng)包括下列內(nèi)容：
(1)被加工零件的形狀和輪廓尺寸及與本機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)的部位的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸。
(2)加工用定位基準(zhǔn)，夾壓部位及夾壓方向。以便依此進(jìn)行夾具的定位支承（包括輔助定位支承），限位夾緊，導(dǎo)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
(3)本道工序加工部位的尺寸，精度、表面粗糙度、形狀位置尺寸精度及技術(shù)要求，還包括本道工序?qū)η暗拦ば蛱岢龅囊螅ㄖ饕付ㄎ换鶞?zhǔn)）。
(4)必要的文字說明。如被加工零件編號(hào)、名稱、材料、硬度、重量及加工部位的余量等。
2、加工示意圖
零件加工的工藝方案要通過加工示意圖反映出來。加工示意圖表示被加零件在機(jī)床上的加工過程，刀具、輔具的布置狀況以及工件、夾具、刀具等機(jī)床各部件間的相對(duì)位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)余等。因此，加工示意圖是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要圖紙之一，在總體設(shè)計(jì)中占據(jù)重要地位。它是刀具、輔具、夾具、多軸箱、液壓電氣裝置設(shè)計(jì)及通用部件選擇的主要原始資料，也是整臺(tái)組合機(jī)床布局和性能的原始要求，同時(shí)還是調(diào)整機(jī)床、刀具及試車的依據(jù)。
(1)刀具的選擇(如下圖)
鉆鉸復(fù)合鉆
(2)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇（如下圖）
采用固定式導(dǎo)向，在每一個(gè)主軸上布置一個(gè)，位置應(yīng)在靠近工件上端面距離為30mm。
(4)動(dòng)力箱工作循環(huán)及其行程的確定
根據(jù)加工尺寸要求，確定工作進(jìn)給長度為40mm，快速進(jìn)給可定為100mm。
工作循環(huán)應(yīng)如下：
3、組合機(jī)床生產(chǎn)率的計(jì)算
根據(jù)選定的機(jī)床工作循環(huán)所要求的工作行程長度、切削用量、動(dòng)力部件的快速及工進(jìn)速度等，就可以計(jì)算機(jī)床的生產(chǎn)率并編制生產(chǎn)率計(jì)算卡，用以反映機(jī)床的加工過程、完成每一動(dòng)作所需的時(shí)間、切削用量、機(jī)床生產(chǎn)率及機(jī)床負(fù)荷率等。
（1）單件工時(shí)的計(jì)算
從加工示意圖看出，工件的加工一次進(jìn)給完成。
主軸每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)n=1500轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)進(jìn)刀量f=0.05mm/r，進(jìn)給長度L=40mm，所以工進(jìn)時(shí)間T工為：
輔助時(shí)間T輔為：
T輔=T空 +T裝+T停
式中
T空——?jiǎng)恿︻^空程快進(jìn)及快退時(shí)間，其值為：
T空=（L1+L2+L3）/V空
其中，L1——第一次快進(jìn)長度，L1=100mm；
L2——第二次快進(jìn)長度，L2=0mm；
L3——快退長度， L3=145mm;
V空——?jiǎng)恿︻^空程速度，V空=5米/分，故
T裝——零件的裝卸時(shí)間，其值為：
T裝=0.5分
T停=0分
綜上述，零件的單件工時(shí)T單為：
T單=0.6+0.048+0.1+1+0.05=1.8分
(2)機(jī)床生產(chǎn)率的計(jì)算
(3)編寫機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡（見生產(chǎn)率計(jì)算卡）
4、機(jī)床總體聯(lián)系尺寸圖的繪制
聯(lián)系尺寸圖用來表示機(jī)床各組成部件的相互裝配聯(lián)系和運(yùn)動(dòng)關(guān)系，以檢驗(yàn)機(jī)床各部件相對(duì)位置及尺寸聯(lián)系是否滿足加工要求；通用部件的選擇是否合適；并為進(jìn)一步開展多軸箱、夾具等專用部件、零件的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。聯(lián)系尺寸圖也可看成是簡化的機(jī)床總圖，它表示機(jī)床的配置型式及總體布局。
組合機(jī)床是由一些通用部件和專用部件組成的。為了使所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床既能滿足預(yù)期目的性能要求，又能做到配置上勻稱合理、符合多快好省的精神，必須對(duì)所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床各部件之間的關(guān)系進(jìn)行全面的分析研究。這是通過繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖來達(dá)到的。
（1）機(jī)床多軸頭電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算
零件材料：Y122，HB85
刀具：鉆鉸復(fù)合鉆Ф8.5mm（4個(gè)）
切削用量：n=1500r/min， f=0.05mm/r
多軸箱動(dòng)力計(jì)算
P=0.05*4=0.2 KW
F=137.63*4=550.52N
電動(dòng)機(jī)功率 N主=N切/η
按照主軸箱機(jī)械傳動(dòng)效率η=0.8~0.9,當(dāng)主軸數(shù)少于15時(shí)取大值，即取η=0.9
N主=N切/η=0.2/0.9=0.22 KW
（2）機(jī)床有關(guān)部件及尺寸的確定
動(dòng)力部件用以實(shí)現(xiàn)切削刀具的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，是機(jī)床最主要的通用部件。
組合機(jī)床動(dòng)力部件有多種結(jié)構(gòu)型式和不同的傳動(dòng)方式。該組合機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)（旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）采用機(jī)械傳動(dòng)，由動(dòng)力箱上的電動(dòng)機(jī)通過齒輪傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用液壓驅(qū)動(dòng)，即液壓動(dòng)力。
據(jù)電機(jī)功率N主為0.22千瓦，結(jié)合要配滑臺(tái)，所以選擇名義尺寸為 32的動(dòng)力箱ITD32Ⅰ（見圖1）
型號(hào)：Y100L-2，額定功率3 KW
額定轉(zhuǎn)速：2870r/min
驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n0=1445r/min.
圖1、 ITD32ⅠB
工作行程：
其中： 選5mm
選5mm
即：
所以：
（其中：取30mm 取50mm 取100mm ）
故：液壓動(dòng)力滑臺(tái)選用1HJ32/250（250為液壓滑臺(tái)行程），
其主要技術(shù)參數(shù)：
行程：250mm，最大進(jìn)給力：12500N
工進(jìn)速度：19.8~638.9mm/min
快速移動(dòng)速度：5m/min
側(cè)底座：1CC32
中間底座：非標(biāo)準(zhǔn)中間底座（550X520X560）
多軸箱最大輪廓尺寸，根據(jù)動(dòng)力箱和工序圖，初選400Χ400，臥式主軸箱。
第二章、多軸箱部件設(shè)計(jì)
2-1、多軸箱設(shè)計(jì)
多數(shù)的多軸箱都屬于標(biāo)準(zhǔn)多軸箱，多軸箱是組合機(jī)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(shè)計(jì)的傳遞各主軸運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件，其動(dòng)力來自通用的動(dòng)力箱，與動(dòng)力箱一起安裝于液壓滑臺(tái)，可完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔等加工工序。
多軸箱由通用零件如箱體、主軸、傳動(dòng)軸、齒輪和附加機(jī)構(gòu)組成。
2-2、主軸設(shè)計(jì)
主軸結(jié)構(gòu)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。軸承形式是主軸部件結(jié)構(gòu)的主要特征，該機(jī)床是進(jìn)行鉆削加工的主軸，軸向切削力較大，最好用推力球軸承承受軸向力，而用向心球軸承承受徑向力。又因鉆削時(shí)軸向力是單向的，因此推力球軸承在主軸前端安排即可。
鉆、鉸6個(gè)Ф8.5的孔，根據(jù)主軸直徑和加工孔的關(guān)系，查經(jīng)驗(yàn)手冊(cè)，取工作主軸直徑d=20mm。
2-3、齒輪布置
1、傳動(dòng)比分配：
主軸箱內(nèi)的傳動(dòng)比最佳為1~1 .5,在主軸箱后蓋內(nèi)的齒輪傳動(dòng)比，根據(jù)需要，其傳動(dòng)比可以取大些，但一般不超過3~3.5；齒輪模數(shù)，一般取2，2.5,3或3.5，齒數(shù)一般在17~70，齒寬b取32mm或24mm；在傳動(dòng)系統(tǒng)中，最后一級(jí)采用升速傳動(dòng)，為了使主軸上的齒輪不過大。
2、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
（1）驅(qū)動(dòng)軸0——主軸1：
驅(qū)動(dòng)軸0：m=3，=63mm，=21，=1445r/min；
傳動(dòng)軸12：（齒輪1）m=3，d12 =63mm，Z12 =21
（齒輪2）m=2，d12 =58mm，Z12 =29
傳動(dòng)軸13：（齒輪1）m=2，d12 =56mm，Z12=28
（齒輪2）m=2，d12 =54mm，Z12 =27
主軸1： m=2，d1=52mm，Z1=26
n1=×63/63×58/56×54/52
=1445×63/63×58/56×54/52
=1554r/min
（2）驅(qū)動(dòng)軸0——主軸3：
驅(qū)動(dòng)軸0：m=3，=63mm，=21，=1445r/min；
傳動(dòng)軸12：（齒輪1）m=3，d12 =63mm，Z12 =21
（齒輪2）m=2，d12 =58mm，Z12 =29
傳動(dòng)軸14： m=2，d12 =56mm，Z12=28
主軸3： m=2，d1=56mm，Z1=28
n3=×63/63×58/56×56/56
=1445×63/63×58/56×56/56
=1496 r/min
（3）驅(qū)動(dòng)軸0——主軸4：
驅(qū)動(dòng)軸0：m=3，=63mm，=21，=1445r/min；
傳動(dòng)軸7：（齒輪1）m=3，d12 =63mm，Z12 =21
（齒輪2）m=2，d12 =50mm，Z12 =25
手柄軸8： m=2，d12 =60mm，Z12=30
傳動(dòng)軸9： m=2，d12 =60mm，Z12=30
傳動(dòng)軸10： m=2，d12 =54mm，Z12=27
主軸4： m=2，d1=48mm，Z1=24
n4=×63/63×50/60×60/50×50/54×54/48
=1445×63/63×50/60×60/50×50/54×54/48
=1505 r/min
（4）驅(qū)動(dòng)軸0——主軸6：
驅(qū)動(dòng)軸0：m=3，=63mm，=21，=1445r/min；
傳動(dòng)軸7：m=3，d12 =63mm，Z12 =21
傳動(dòng)軸11：（齒輪1）m=3，d12 =56mm，Z12 =28
（齒輪2）m=3，d12 =63mm，Z12 =21
主軸6： m=2，d1=54mm，Z1=27
n6=×63/63×63/63×56/54
=1445×63/63×63/63×56/54
=1498 r/min
（5）驅(qū)動(dòng)軸0——油泵軸15：
驅(qū)動(dòng)軸0：m=3，=63mm，=21，=1445r/min；
傳動(dòng)軸12：（齒輪1）m=3，d12 =63mm，Z12 =21
（齒輪2）m=2，d12 =58mm，Z12 =29
傳動(dòng)軸14： m=2，d12 =50mm，Z12=25
油泵軸15： m=2，d1=48mm，Z1=24
n15=×63/63×58/50×50/48
=1445×63/63×58/50×50/48
=1746 r/min
（6）驅(qū)動(dòng)軸0——手柄軸8：
驅(qū)動(dòng)軸0：m=3，=63mm，=21，=1445r/min；
傳動(dòng)軸7：（齒輪1）m=3，d12 =63mm，Z12 =21
（齒輪2）m=2，d12 =50mm，Z12 =25
手柄軸8： m=2，d12 =60mm，Z12=30
n4=×63/63×50/60
=1445×63/63×50/60
=1205 r/min
3、傳動(dòng)軸直徑計(jì)算：經(jīng)過公式簡單計(jì)算可得各傳動(dòng)軸直徑取20和25mm
4、多軸箱坐標(biāo)計(jì)算：
該多軸箱安裝在動(dòng)力箱上，坐標(biāo)原點(diǎn)靠近主軸箱左側(cè)（對(duì)著多軸箱正面看）的定位銷孔上，其尺寸是距多軸箱側(cè)邊E=20mm，距多軸箱低邊H=30mm。下面分別計(jì)算并驗(yàn)算各主軸及傳動(dòng)軸的坐標(biāo)：
軸[1]：
x1=76
y1=98
軸[3]：
x3=175
y3=246
軸[4]：
x4=274
y4=240
軸[6]：
x6=175
y6=94
軸[7]：
x7=229.56
y7=138.5
軸[8]：
x8=282.525
y8=153.323
軸[9]：
軸[10]：
y10=244.1
軸[11]：
x11=226.816
y11=75.56
軸[12]：
x12=112
y12=170
軸[13]：
x13=59.293
軸[14]：
y14=225.864
軸[15]：
x15=350
y15=0
2-4、主軸箱的潤滑，手柄軸的設(shè)置
1、潤滑
大型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱采用葉片潤滑油泵進(jìn)行潤滑，油泵打出的油經(jīng)分油器分向各潤滑部分；軸承采用油潤滑；齒輪用油潤滑，由分油器分出的油管潤滑。
2、手柄軸的設(shè)置
組合機(jī)床主軸箱上一般都有較多的刀具，為了便于更換和調(diào)整刀具，或是裝配和維修時(shí)檢查主軸精度，一般每個(gè)主軸箱上都要設(shè)置一個(gè)手柄軸，以便于手動(dòng)回轉(zhuǎn)主軸。選擇軸8為手柄軸。
3、油泵軸的確定
油泵軸15的轉(zhuǎn)速n13=1746轉(zhuǎn)/分。
第三章、主軸箱零件校核
3-1、軸的校核
選主軸3來校核
1、軸的材料：
45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。其機(jī)械特性查得：
δb=640Mpa, δs=355Mpa, δ-1=275Mpa,
τ-1=155Mpa,ψδ=0.2, ψτ=0.1,C=110
2、軸的功率P、轉(zhuǎn)速n、軸徑d、分度圓直徑d2、齒輪寬B
P=0.22KW
由前述可得：
d=25mm
=50mm
B=24mm
α= ，β= 0°
（1）求齒輪上作用力的大小、方向
齒輪上作用力的大?。?
(2)求軸承的支反力
水平面上支反力 ==/2=142.6846/2=71.3423N
垂直面上支反力
=(-+67)/134=(-25.1591*78/2+52.7341*67)/134=19.0446N
=(+67)/134=(25.1591*78/2+52.7341*67)/134=33.6895N
e)轉(zhuǎn)矩圖
3-2 、齒輪的校核
選傳動(dòng)軸10與主軸4齒輪進(jìn)行校核：
m=2，Z10=27，Z4=24，i=27/24=1.125
1、 材料、熱處理、許用應(yīng)力
兩齒輪材料均選用40Cr,火焰表面淬火，48~55HRC。
查得：
預(yù)期齒輪壽命5年，每天工作12小時(shí)，工作載荷為輕微沖擊，則
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖，得：
2、驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度
載荷系數(shù)，取K=1.5
查得：
接觸應(yīng)力為：
3、驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
取 K=1.5
查表：
許用彎曲應(yīng)力：
彎曲疲勞強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，取
則：
由上述計(jì)算可知，均滿足要求。
3-3 、軸承的選擇與校核
1、選軸承、確定額定動(dòng)負(fù)荷
軸3，直徑Ф25mm，軸承選用角接觸球軸承和深溝球軸承：
左端軸承：7205型，
右端軸承：205型，
3、求軸承受的軸向力Fa
查表知圓錐滾子軸承產(chǎn)生的軸向力
查手冊(cè)：
7205型：e=0.3，Y=2
205型： e=0.37，Y=1.7
=19N, =34N, =25N,n=520r/min
動(dòng)載荷系數(shù)=1.5
7205型 =44800N,e=0.3,Y=2
軸承內(nèi)部的軸向力 S =/2Y=19/4=4.75N
=/2Y=34/4=8.5
軸承的軸向載荷:因軸承II被“壓緊”,故
= =4.75N
=+ =29.75N
4、求軸承的當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷P
軸承I /=4.75/19=0.25
e 查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè),X=0.4,Y=1.6 =(X+Y)=1.5*(0.4*34+1.6*29.75)=91.8N
同軸的結(jié)構(gòu)要求兩端選擇同樣尺寸軸承，而且>,以作為軸承壽命計(jì)算的依據(jù)，求軸承的實(shí)際壽命。
已知滾子軸承 =10/3
所選軸承合適。
總 結(jié)
“鍥而不舍，朽木不折；鍥而不舍，金石可鏤。”經(jīng)過二個(gè)多月的馬拉松式的緊張?jiān)O(shè)計(jì)，隨著這份《設(shè)計(jì)說明書》的收筆也即將告捷?；叵肫鹪O(shè)計(jì)的過程，酸甜酸苦辣一言難盡。雖然時(shí)間的緊迫和就業(yè)的壓力始終徘徊在設(shè)計(jì)的過程中，但畢竟收獲的喜悅還是勝過了工作的幸勞。非常慶幸能在畢業(yè)之際交上一份令自己滿意的答卷。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題內(nèi)容覆蓋面廣。涉及到機(jī)械、液壓、電氣控制等多門主干課程，通過認(rèn)真實(shí)習(xí)、調(diào)查、分析、研究、查閱大量參考資料，順利地完成了此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)。這次的設(shè)計(jì)中，我也發(fā)現(xiàn)自己在基礎(chǔ)課和專業(yè)課上存在的缺陷，在張老師的悉心指導(dǎo)和同組同學(xué)的幫助下，我也逐漸地彌補(bǔ)自己的缺陷，努力將自己的設(shè)計(jì)做好。
通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我了解和掌握了組合機(jī)床設(shè)計(jì)的基本要求、步驟、方法及應(yīng)考慮的有關(guān)問題，并鞏固和深化了大學(xué)三年中幾乎所有專業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)了科學(xué)的思維、工作方式和理論聯(lián)系實(shí)際的能力，更是體會(huì)到了相互協(xié)作的工作精神，給即將踏上工作崗位的我們起到一次很好地實(shí)戰(zhàn)練兵演習(xí)，為將來的工作打下基礎(chǔ)。
在本次設(shè)計(jì)中，全部由張道德教授指導(dǎo)，張老師工作細(xì)致，嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)，不僅在設(shè)計(jì)中給予我極大的幫助，指導(dǎo)我完成工作，還教給我許多做人的道理：“多讀書，求甚解”，“活到老，學(xué)到老”，我感受很深，不懂不可怕，重要努力去弄懂。張老師作為一位碩士生導(dǎo)師，教給我們這些做人做事的道理，在以后的生活工作中都是非常有用的，在此表示深沉地謝意！同時(shí)，借此機(jī)會(huì)謹(jǐn)向教誨過我的老師們表示深深地謝意；向在身后一如既往地支持我的父母表示深深地謝意；向在設(shè)計(jì)過程中關(guān)心和幫助我的同學(xué)表示深深地謝意！
由于本人設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，不妥之處在所難免，水平亦有限，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。
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[4]李天無主編.簡明機(jī)械工程師手冊(cè). 北京:北京機(jī)械工業(yè)出版社.1984
[5] 大連組合機(jī)床研究所編.組合機(jī)床參考圖冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社.1975
[6] 彭文生等主編．機(jī)械設(shè)計(jì)．華中理工大學(xué)出版社.2001
[7] 唐增寶等主編．機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)．華中理工大學(xué)出版社.1999
[8] 上海第二工業(yè)大學(xué)液壓教研室編．液壓傳動(dòng)與控制. 上海科學(xué)技術(shù)出版社.1975
[9]沈陽工學(xué)院等編.組合機(jī)床設(shè)計(jì). 上海: 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.1985
[10] 大連組合機(jī)床研究所編.組合機(jī)床設(shè)計(jì)第二冊(cè)．北京:機(jī)械工業(yè)出版社.1975
[11]孟少農(nóng)主編.機(jī)械加工工藝手冊(cè)第3卷. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社.1992
[12]黃鶴汀.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì). 上海:上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社.1986
[13]李鐵堯主編.金屬切削機(jī)床(下冊(cè)). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社.1990