ZH1130柴油机机体钻挺杆孔组合机床总体及主轴箱设计
摘要：本组合机床是针对ZH1130柴油机机体两个挺杆孔同时进行加工而设计的。本文介绍了该组合机床总体方案论证和主轴箱设计步骤和方法。在设计过程中借鉴了国内一些现有组合机床的设计资料，结合被加工零件的结构特征，在江淮动力集团现有的ZH1130柴油机机体钻挺杆孔的组合机床的基础上改进而成。
设计中所用标准均按最新的国家标准。本文就组合机床总体设计、主轴箱设计、电气控制系统设计等方面问题进行了比较系统的说明。采用机械滑台实现刀具进给，借助导套引导刀具实现精度稳定的加工。主轴采用标准主轴，刀具选用复合麻花钻，使得工序集中。本组合机床效率高，成本低，加工精度高，操作使用方便，提高了劳动生产率。在主轴箱设计方面，原有机床采用多工序加工，加工效率低，加工尺寸不容易保证，而且位置精度也不高，改进后不仅提高了加工效率，还保证了孔的加工尺寸，同时也解决了位置精度问题，降低了工人的劳动强度。
关键词：组合机床；总体设计；主轴箱设计
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Design of General and Headstock of Modular Machine Tool for Drilling Jib Holes on the ZH1130 Diesel Engine Body
Abstract：Aim at drilling 2 jib holes in the ZH1130 diesel engine body at the same time, this modular machine tool is designed. The approach and method of design on project and headstock are introduced in this thesis. The design information of some existing domestic modular machine tools has been referred in the design process. Combined the structural feature of element in Jianghuai Power Group, some improvement have been done based on the existing modular machine tool of ZH1130 cylinder body.
The new standards of modular machine tool have been adopted in this design. The approach on designing of whole project, headstock and the electric control system has been systematic illustrated. Using mechanical sliding unit, with the aid of precisely leads the set of guidance cutting tool to complete dispositional process. The standard spindles have been used. The cutting tool is the compound twist drill, making the working procedure to be centralized. This modular mechanical tool has such advantages: it is high efficiency, the cost is low, the processing precision is high, it is easy to operate, it enhanced the productivity. In headstock design aspect, the original machine adopts much process and the efficiency is low, processing sizes are not guaranteed easily too; also location precision is not high. After the improving, 2 jib holes can be drilled at the same time, thus not only have raised processing efficiency, guaranteed the processing size of hole, solved location precision problem, but also reduced the labor strength of worker.
Key word：Modular machine tool ; Design of general; Design of headstock.
目录
1 前言 (1)
1.1 课题来源 (1)
1.2 国内外发展趋势 (1)
1.3 设计总体思路 (1)
2 总体方案论证 (3)
2.1 被加工零件工艺方案的制定 (3)
2.1.1 被加工零件的加工工序及加工精度 (3)
2.1.2 工艺基准加工零件的选择 (3)
2.1.3 加工工艺的分析 (3)
2.2 确定机床配置型式及结构方案 (3)
2.3 组合机床的总体设计 (5)
2.4 被加工零件工序图 (5)
2.5 被加工零件的加工示意图 (6)
2.5.1 刀具的选择 (6)
2.5.2 组合机床切削用量的选择 (6)
2.5.3 确定切削扭矩、切削功率及刀具耐用度 (7)
2.5.4 导向结构的确定 (8)
2.5.5 初定主轴类型、尺寸、外伸长度和选择接杆 (9)
2.5.6 确定动力部件的工作循环及工作行程 (10)
2.6 机床联系尺寸图 (11)
2.6.1 机床床身的选择 (11)
2.6.2 电动机功率的选择 (12)
2.6.3 装料高度H的确定 (13)
2.6.4 主轴箱轮廓尺寸的确定 (13)
2.7 生产率计算卡 (13)
2.7.1 理想生产率 (13)
2.7.2 实际生产率 (14)
2.7.3 机床负荷率计算 (15)
2.7.4 机床的生产率计算卡 (15)
3 主轴箱设计 (17)
3.1 绘制主轴箱设计原始依据图 (17)
3.2 确定主轴、齿轮及动力计算 (18)
3.2.1 主轴结构型式和直径、齿轮模数的确定 (18)
3.2.2 主轴箱所需动力的计算 (19)
3.3 主轴箱传动系统的设计 (19)
3.3.1 对主轴箱传动系统的一般要求 (19)
3.3.2 拟定主轴箱系统的基本方法 (20)
3.3.3 确定传动轴的位置及齿轮齿数 (20)
3.3.4 拟订主轴箱传动路线 (22)
3.4 各零件的设计选用与校核 (23)
3.4.1 主轴箱中轴的强度校核 (23)
3.4.2 主轴箱中齿轮的校核计算 (26)
3.4.3 主轴箱中轴承的校核计算 (28)
3.5 多轴箱坐标计算 (30)
3.6 绘制轴坐标检查图 (33)
3.6.1 坐标检查图的主要内容 (33)
3.6.2 坐标检查图绘制的顺序及要求 (33)
4 电气控制系统设计 (34)
5 结论 (36)
参考文献 (37)
致谢 (38)
附录 (39)
1.2 国内外发展趋势
组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的专用机床。
组合机床是随着生产的发展，由万能机床和专用机床发展来的。这种机床既具有专用机床的
结构简单、生产率和自动化程度较高的特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化
的需要，组合机床可以对工件进行多面、多主轴加工，一般是半自动的。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。
我国组合机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后，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，满足用户需求，真正成为刚柔兼备的
自动化装备。
组合机床装备的发展思路必须是以提高组合机床加工精度、组合机床柔性、组合机床工
作可靠性和组合机床技术的成套性为主攻方向。一方面，加强数控技术的应用，提高组合机
床产品数控化率;另一方面，进一步发展新型部件，尤其是多坐标部件，使其模块化、柔性
化，适应可调可变、多品种加工的市场需求。据专家分析，机床装备的高速和超高速加工技
术的关键是提高机床的主轴转速和进给速度。在零部件一体化程度不断提高、数量减少的同
时，加工的形状却日益复杂。多轴化控制的机床装备适合加工形状复杂的工件。另外，产品
周期的缩短也要求加工机床能够随时调整和适应新的变化，满足各种各样产品的加工需求。
然而更关键的是现代通信技术在机床装备中的应用，信息通信技术的引进使得现代机床的自
动化程度进一步提高，操作者可以通过网络或手机对机床的程序进行远程修改，对运转状况
进行监控并积累有关数据;通过网络对远程的设备进行维修和检查、提供售后服务等。在这
些方面我国组合机床装备还有相当大的差距，因此我国组合机床技术装备高速度、高精度、
柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向。
组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生
产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔
性制造系统等。
1.3 设计总体思路
组合机床是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率的专用机床。它能从多面、多工位、多轴对一个或几个工件同时进行加工，它和通用机床相比除具有能使工序集中，能在很大程度上提高效率、加工精度等优点外，它还有以下的特点：
(1)设计和制造周期短、投资少、自动化程度高、劳动强度低、经济效率高；
(2)结构稳定、工作可靠、使用维修方便；
(3)采用专用夹具、刀具和导向装备，对工人的技术水平要求不高；
(4)当产品更新的时候，通用部件、标准件还可以重新利用，不需要重新制造；
(5)易于联成组合机床自动线进行大规模的生产。
由于组合机床具有上述诸多优点，在分析解决实际问题时，为我们指出了明确的思考问题的方法。在组合机床设计过程中，为了降低组合机床的制造成本，应尽可能地使用通用件和标准件。目前，我国设计制造的组合机床，其通用部件和标准件约占部件总数的70～80%，其它20～30%是专用零部件。考虑到近年来，各种通用件和标准件都出台了新的标准及标注方法，为了方便以后组合机床的维修，我们整个组合机床设计中尽量采用新标准的通用件和标准件配置。本次设计组合机床的目的就是用来提高其生产效率和加工精度。
此次设计的课题为ZH1130柴油机机体钻挺杆孔组合机床总体及主轴箱设计，要加工的机体是箱体类薄壁零件，夹紧易变形。本工序是要先钻产品零件图上两个挺杆孔，以提高产品质量。此次设计中我负责的是组合机床总体及主轴箱的设计，通过认真分析ZH1130柴油机机体的零件图，得出其材料为HT250，硬度为HB190～240，重量为40kg，外型尺寸为495.7×179×334.5。
进行加工的孔是：气门挺杆孔2×Ф16H8，深41mm。我依据加工柴油机机体零件的要求，制定初步的设计方案和步骤。再根据任务书上的要求，我选择了切削速度，进给速度等，以满足生产的要求。
主轴箱设计是本次设计中一个重要环节。首先，在完成对组合机床的总体设计并绘制出“三图一卡”的基础上，绘制主轴箱设计的原始依据图；接着确定主轴结构，轴径以齿轮模数；然后根据被加工孔的位置，拟定传动系统，应注意轴与轴的最小间距应符合规定要求，避免产生干涉，这一步是主轴箱设计的核心部分；第四步是计算主轴、传动轴坐标、绘制坐标检查图；第五步，绘制多轴箱总图，零件图及编制组件明细表。
2总体方案论证
2.1被加工零件工艺方案的制定
工艺方案的拟定是组合机床设计的关键一步。因为工艺方案在很大程度上决定了组合机床的结构配置和使用性能。因此，应根据被加工零件的加工要求和特点，按一定的原则、结合组合机床常用工艺方法、充分考虑各种因素，并经技术经济分析后拟定出先进、合理、经济、可靠的工艺方案。
2.1.1被加工零件的加工工序及加工精度
被加工零件在本组合机床上完成的工序及加工精度，是制订机床工艺方案的主要依据。
（1）本机床加工零件的工序内容
钻气门挺杆孔2×Ф16G7，深为41mm。
倒角为2×45°，粗糙度为0.8μm，各孔垂直度要求为0.04mm。
（2）被加工零件特点
该被加工零件为ZH1130柴油机机体；材料HT250，硬度HB190～240；生产纲领为年产量11万件，两班制；在本工序前六个主要表面已加工完毕。
2.1.2工艺基准加工零件的选择
遵循“基准统一”原则，即选用设计基准作为定位基准，这样有助于减小设计基准与定位基准不重合所带来的误差，有助于保证加工精度。
气门挺杆孔加工过程中，为保证被加工零件正确位置，限制与加工精度有关的自由度，因此，将机体的底面、侧面和后面作为定位基面，其限制6个自由度，即“三面定位”。
选择定位基准同时，要相应决定夹紧位置。夹紧位置应使夹紧合力落在定位平面之内，具体定位夹紧位置参考加工工序图ZH1130CT03。
2.1.3加工工艺的分析
在组合机床上对铸铁工件钻孔，其精度可达IT10～IT11，表面粗糙度Ra50微米。钻孔的位置精度主要取决于导向精度，要减少导面和钻头之间的间隙，应严格控制钻头、切削刃的摆差，使导向套适当靠近被加工零件以及严格要求主轴与导向套之间的同心度，被加工零件的钻孔零件的尺寸，精度均为自由公差，位置度为Ф0.20mm，粗糙度为Ra12.5。本工序中挺杆孔的直径为Φ16<Ф40，因此，用本组合机床来加工机体能保证其加工要求。
2.2确定机床配置型式及结构方案
根据选定的工艺方案，确定机床的配置型式时，既要考虑能实现工艺方案，以确保零件的加工精度、技术要求及生产率，又要考虑机床的操作方便可靠，易于维修，且冷却、排屑
情况良好。
组合机床有大型和小型两种，大、小型组合机床，虽有共性，但又都有其特殊性。无论是适用范围、配置型式，通用部件和驱动方式各有特点。大型组合机床的配置型式，主要有单工位组合机床和多工位组合机床两大类。
单工位组合机床通常是用于加工一个或两个工件，特别适用于大中型箱体件的加工。据配置动力部件的数量，这类机床可以从单面或同时从几个面对工件进行加工。其主要配置型式有：卧式单面组合机床、立式单工位组合机床、卧式双面组合机床、复合式双面组合机床、卧式三面组合机床、复合式三面组合机床卧式四面组合机床、复合式四面组合机床。毕业实习时，我们看到柴油机机体加工在卧式单面组合机床上进行，由于我们任务中的被加工零件与上述变速箱较相似，因而我们采用卧式单工位加工组合机床。
据工件的结构特点、加工要求、生产率和工艺过程方案等，大体上就可以确定应采取那种基本型式的组合机床。但在基本型式的基础上，由于工艺的组织，动力头的不同配置方法，零件安装数目和工位数多少等具体安排不同，而具有多种配置方法。它们对机床的结构复杂程度，通用化程度，结构工艺性能，重新调整的可能性以及经济效益，还有维修操作是否方便等，都具有不同的影响。另外，还必须看到，就是在有些情况下，对工艺过程方案作不大的更改或重新安排，往往会使机床简单，工作可靠，结构紧凑，更符合多快好省的要求。因此，在最后决定机床配置型式和结构方案时，必须注意以下问题：
A 加工零件的特点对配置型式和结构方案的影响
(a)加工要求的影响
在选择某台组合机床的方案上，首先必须注意到加工精度能否确切保证，而且这里所指的是稳定的加工精度。为了弄清所选组合机床结构方案能否可靠保证要求的加工精度，就必须确定各种配置型式组合机床的最大加工误差。在组合机床上影响加工精度的因素很多，一般分与负荷无关的误差和与切削负荷有关的误差。组合机床加工精度通常是靠夹具来保证的，我们也可以把影响加工精度的因素分为加工误差和夹具误差两大类。
(b) 机床生产率的影响
机床要求的生产率对机床配置型式和结构方案有很大的影响，它是决定采用单工位机床、多任务机床或自动线，还是按中小批生产所需组合机床的特点进行设计的重要因素。有时从工件外形及轮廓尺寸来看，完全可以采用单工位固定夹具的机床型式。但由于生产率要求很高，就不得不采用多任务的方案，使装卸时间与机动时间相重合。
(c) 被加工零件的大小、形状、加工部位特点的影响
这些特点在很大程度上决定了采取卧式、立式或者倾斜式机床。一般地说，卧式机床多用于加工孔中心线与定位基准面平行，又需由一面或几面同时加工的箱体件。对一些大型箱体件，较适于采用单工位机床加工。
B 机床使用条件的影响
(a) 车间布置情况
工件输送滚道的高度就直接影响机床的装料高度。当工件输送滚道穿过机床时，机床就得设计为通过式，配置面数就不能超过三面，同时装卸工件只能推进拉出，机床通常不能安置中间导向。如果车间面积有限，常常机床的轮廓尺寸受到限制。
(b) 工艺间的联系情况
工件在到组合机床加工之前，工件的毛坯或半成品必须达到一定的要求，否则将使工件在机床夹具上定位夹紧不可靠，以至造成刀具的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之后，还要在其他机床上进行加工，而工件须先没有加工出保证精度的有关工艺基面，那么组合机床应考虑为下一道工序加工出工艺基面。
(c) 使用厂的技术后方和自然条件
如果使用厂没有相当能力的工具车间，对于制造刃磨复杂的整体复合刀具有困难，拟订方案时，应当避免采用这类刀具。必要时可增加机床工位，以便采用一般刀具分散加工。若工厂所处地方气候过于炎热，车间温度过高，使用液压传动机床工作性能不稳定时，则可选用机械通用部件配置机床。
2.3 组合机床的总体设计
组合机床的总体设计，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。
其内容包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和编制生产率计算卡等。
2.4 被加工零件工序图
被加工零件的工序图是根据既定的工艺方案，表示在一台机床上或一条自动线上完成的工艺内容，加工部位和尺寸及精度要求，技术要求，加工的定位基准，夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和在机床加工前的毛坯要求（或者是上道工序的要求等）。
(1) 被加工零件工序图应满足下列要求：
(a) 表示出工件的形状和尺寸，可据以检查出工件装入夹具以及刀具通过的可能性；
(b) 表示工件的基准面和夹压点，可据以设计夹具和检查夹具支承板，定位销及夹压部位设计的正确性；
(c) 注出被加工零件的加工余量，被加工零件的材料、硬度和重量等。
(d) 表示被加工表面位置尺寸及各种精度要求，这是设计验收机床的依据之一。
(2) 本道工序的加工内容
钻气门挺杆孔2×Ф16G7，深为41mm。
倒角为2×45°，粗糙度为0.8μm，各孔垂直度要求为0.04mm。其加工部位见图2-1：
（a）俯视图（b）左视图
图2-1 加工部位示意图
2.5被加工零件的加工示意图
加工示意图是表示刀具主轴箱、工件夹具的联系尺寸图它应满足以下的要求：
(1)表示出主轴箱上主轴端部和刀具的联系尺寸以及刀具、工件夹具和拖架的联系尺寸；
(2)表示出刀具的形状及其主要的尺寸、切削用量和加工余量；
(3)表示被加工的材料和硬度；
(4)表示出刀具上的钻模板套的位置和钻套直径；
(5)表示出动力头的行程及其工作循环。
2.5.1刀具的选择
根据工艺要求及加工精度不同，组合机床采用的刀具有一般简单刀具（标准刀具）、复合刀具及特种刀具。选择刀具时应考虑工件材质、排屑及生产率等要求，只要条件允许，应尽量选用标准刀具。
孔加工刀具（钻、扩等）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离导向套外端面30～50mm，以利排屑和刀具磨损有一定的向前调整量。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。
因此，本工序加工2×Ф16mm的孔，倒角2×45°，可选用Ф16的高速钢复合麻花钻头，具体结构可参考加工示意图ZH1130CT02。
2.5.2组合机床切削用量的选择
切削用量选择是否合理，对组合机床的加工精度、生产率、刀具耐用度、机床的布局形式及正常工作均有很大影响。组合机床多轴箱上所以的刀具共用一个进给系统。通常为标准动力滑台，即
nf1=nf2=……nfi=Vf。
其中，n1……nn为各主轴转速（转/分）；
f1……fi为各主轴进给量（毫米/转）；
Vf为动力滑台每分进给量（毫米/分）。
根据文献[2]表2-7和表2-14钻孔的切削用量为硬度HB190～240时，加工孔直径与刀具线速度V、进给量f之间关系如附表2-1及表2-2所示：
表2-1 用高速钢钻头加工铸铁件的切削用量
钻16孔的切削用量取f=0.18毫米/转，切削速度取v=11.3米/分;切削速度取v=9米/分。硬度取HB190。
2.5.3 确定切削扭矩、切削功率及刀具耐用度
根据选定的切削用量(主要指切削速度及进给量f)，确定进给力，作为选择动力滑台及设计夹具的依据;确定切削转矩，用以确定主轴及其他传动件(齿轮、传动轴)的尺寸; 确定切削功率，用作选择主传动电机(一般指动力箱电机) 功率;确定刀具耐用度，用以验证所选用量或刀具是否合理。
根据文献[6]表6-20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(刀具材料为高速钢，工件材料为灰铸铁)
切削力F(N)
F=26Df8.0HB6.0（2-1）切削转矩T(Nmm)
T=10D9.1f8.0HB6.0（2-2）切削功率 P(kw)
P=TV/9740 D （2-3）刀具耐用度
T=(9600D25.0/Vf55.0HB3.0)8（2-4）式中，F—轴向切削力；
V—切削速度；
f—进给量；
D—加工(或钻头)直径(mm)；
HB—布氏硬度。
(1)加工孔径?16时
轴向切削力 F=26×D×f8.0HB6.0
=26×16×0.188.0×1906.0
=2384.4N
切削转矩 T=10D9.1f8.0HB6.0
=10×169.1×0.188.0×1906.0
=10631.88Nmm
切削功率P=TV/9740πD=10631.88×11.3/9740×π×16
=0.253kw
刀具耐用度 T=(9600D 25.0/Vf
55.0HB 30.1)8 =(9600×1625.0/11.3×0.1855.0×19030.1)8
=5345.3min
(2)主轴箱加工总的轴向力
123F F F F =+++∑…
主轴箱222384.44768.8F F =?=?=∑N
(3) 主轴箱总切削功率计算
123
P P P P =+++∑… 主轴箱P ∑=2×P=2×0.253=0.506kw
实际切削功率
根据文献[6]公式，P =(1.5～2.5)Pw ，因为是多轴加工，故取定
1.5w P P =
则P 总=0.506×1.5=0.759kw
2.5.4导向结构的确定
(1)导向的选择
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是刀具的导向装置来保证的。因此，正确选择导向结构和确定导向类型、参数、精度是组合机床设计的重要内容，也是绘制加工示意图时必须解决的问题。
导向通常分为两类：一类是刀具导向部分与夹具导套之间既有相对转动又有相对滑动的第一类导向，或称为固定式导向。另一类是刀具导向部分与夹具导套之间只有相对移动而无相对转动的第二类导向，或称旋转式导向。
依据刀具导向部分直径d 和刀具转速n 计算出导向的线速度v 。第一类导向的允许线速度v<20米/分，第二类导向的允许线速度v>20米/分。一般用于孔径Ф25毫米以上的孔加工，尤以大直径孔应用较多。根据文献[6]表6-20刀具转速 公式可得导向的线速度v 。
1000n v D
π=
（2-6） 钻Ф16孔时: 3
100011.310180(/min)20
V n r D ππ?===? 导向部分直径d=20+4.5=24.5mm
24.5180
1000V π??==13.8米/分
导向部分直径d=16+4.5=20.5mm
20.5119
1000V π??==7.66米/分
满足导向线速度V <20m/min 的条件，所以选择第一类导向。
2）导向数量、参数的确定
导向数量应根据工件形状、内部结构、刀具刚性、加工精度及具体加工情况决定。 通常钻、扩单层壁小孔时选单个导向加工，当在工件铸孔上扩孔时，为加强刀具导向刚性，通常采取双导向加工。
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。如图2-2所示：
（a ） 刀具布置简图 （b ）固定式导套配合
图2-2 固定式导套布置及配合
根据文献[2]表3-17和表3-18结合本设计得出导套参数如附表2-3：
表2-3固定式导套布置及配合参数
2.5.5 初定主轴类型、尺寸、外伸长度和选择接杆
（1）主轴类型、尺寸、外伸长度的选择
由于组合机床需要进行钻加工，因此主轴与刀具应采用刚性联接，主轴采用刚性主轴。根据文献[6]表3-4得：
允许扭转角ψ=1/2(度/米)时
B=6.2
d ≥B 4100/M （2-7）
由上面计算知道加工孔Φ16mm 时切削扭矩1T =10631.88N.mm
主轴直径：d ≥B 4
100M =6.2×4100
10631.88=19.91mm 取d=20mm 。 根据文献[6]表3-6得出主轴直径20时，主轴外伸尺寸L=115mm ，接杆莫氏圆锥号取2，D/d1=Φ32/Φ20。
（2）接杆的选择
根据文献[3]图3-4接杆的参数选择，得到图2-3所示结构的各个参数值，见表2-4。
图2-3 接杆
表2-4 接杆的参数
2.5.6 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。
(1)工作进给长度L 应等于工件加工部位长度L 与刀具切入长度L1和切出长度L2之和。如图2-4所示.
图2-4 钻头工作进给长度
L1应据工件端面的误差情况在5～10毫米之间选择，误差大时取大值。切出长度L2在采用一般简单刀具时，参考文献[6]表3-24推荐值选取。本设计选取L1为10mm，L2据[4]表3-24得：
钻孔时1/3d+(3～8)=1/3×16+(3～8)=8.3～13.3mm，取9mm
（2）快速退回长度等于快速引进工件和工作进给长度之和。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。其长度须保证所有大局均退至夹具导套内而不影响工件装卸。本设计取150mm。故快速退回长度l
快退
＝150+60=210mm。
（3）动力部件总行程长度其包括工作循环工作行程，还要考虑装卸和调整刀具方便，
即前后备量。本设计取前备量l
前20mm，后备量l
后
170mm。所以动力部件总行程长度
21020170400
l l l l mm
=++=++=
总后
快退前
。
2.6机床联系尺寸图
机床的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，并初步选定的主要通过部件以及确定的专用部件的总体绘制的。是用来表示机床的配置形式、主要构成及各部件安装的位置、相互联系、运动关系和操作方位的总体布局图。用以检验各部件相对的位置及尺寸联系能否满足加工要求和通用部件选择是否合适，它可以为多轴箱、夹具的专用部件的设计提供重要的依据；它可以看成是机床总体外观图。它主要表示的内容：（1）表明机床的配置型式和总体的布局；
（2）完整齐全的放映个部件间的主要装配关系和联系尺寸、专用部件的主要尺寸、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的备量尺寸；
（3）表示主要通用的部件的规格代号和电动机的型号、功率及转速、并标出机床分组编号以及组件的名称，全部组件应包括机床全部通用以及专用零件部件，不得遗漏。
2.6.1机床床身的选择
目录 引言 1、明确液压系统的设计要求 (3) 2、负载与运动分析 (3) 2.1负载分析 (4) 2.2速度分析 (5) 3、选定液压系统主要参数 (6) 3.1初选液压缸工作力 (6) 3.2计算液压缸结构数 (7) 4、拟定液压系统图 (8) 4.1选择基本回路 (8) 4.2回路的合成 (9) 5、液压元件的选择 (11) 5.1液压泵及驱动电动机功率的确定 (11) 5.1液压泵及驱动电动机功率的确定 (12) 6、系统油液升温验算 (13) 设计小结 (14) 参考文献 (15)
引 言 液压系统已经在各个部门得到越来越广泛的应用，而且越先进的设备，其应用液压系统的部门就越多。 液压传动是用液体作为来传递能量的，液压传动有以下优点：易于获得较大的力或力矩，功率重量比大，易于实现往复运动，易于实现较大范围的无级变速，传递运动平稳，可实现快速而且无冲击，与机械传动相比易于布局和操纵，易于防止过载事故，自动润滑、元件寿命较长，易于实现标准化、系列化。 液压传动的基本目的就是用液压介质来传递能量，而液压介质的能量是由其所具有的压力及力流量来表现的。而所有的基本回路的作用就是控制液压介质的压力和流量，因此液压基本回路的作用就是三个方面：控制压力、控制流量的大小、控制流动的方向。所以基本回路可以按照这三方面的作用而分成三大类：压力控制回路、流量控制回路、方向控制回路。 1.明确液压系统的设计要求 设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统，要求完成工件的定位与夹紧，所需夹紧力不得超过6000N 。该系统工作循环为：快进——工进——快退——停止。机床快进快退速度约为6 m ／min ，工进速度可在30～120mm ／min 范围内无级调速, 快进行程为200mm ，工进行程为50mm ，最大切削力为25kN ，运动部件总重量为15 kN ，加速（减速）时间为0.1s ，采用平导轨，静摩擦系数为0.2，动摩擦系数为0.1。 2.负载分析与速度分析 2.1负载分析 负载分析中，暂不考虑回油腔的背压力，液压缸的密封装置产生的摩擦阻力在机械效率中加以考虑。因工作部件是卧式放置，重力的水平分力为零，这样需要考虑的力有：夹紧力，导轨摩擦力，惯性力。 在对液压系统进行工况分析时，本设计实例只考虑组合机床动力滑台所受到的工作负载、惯性负载和机械摩擦阻力负载，其他负载可忽略。 （1）工作负载F W 工作负载是在工作过程中由于机器特定的工作情况而产生的负载，对于金属切削机床液压系统来说，沿液压缸轴线方向的切削力即为工作负载，即 N F t K 25
毕业设计指导书 设计课题：卧式单面多轴钻孔组合机床液压系统设计适用：机械设计制造及其自动化专业
前言 液压传动技术是机械设备中发展最快的技术之一，特别是近年来与微电子、计算机技术结合，使液压技术进入了一个新的发展阶段，机、电、液、气一体是当今机械设备的发展方向。在数控加工的机械设备中已经广泛引用液压技术。作为数控技术应用专业的学生初步学会液压系统的设计，熟悉分析液压系统的工作原理的方法，掌握液压元件的作用与选型及液压系统的维护与修理将是十分必要的。 液压传动在国民经济的各个部门都得到了广泛的应用，但是各部门采用液压传动的处发点不尽相同：例如，工程机械、压力机械采用液压传动的主要原因是取其结构简单、输出力大；航空工业采用液压传动的主要原因是取其重量轻、体积小；机床上采用液压传动的主要原因则是取其在工作过程中能无级变速，易于实现自动化，能实现换向频繁的往复运动等优点。为此，液压传动常在机床的如下一些装置中使用： 1．进给运动传动装置 这项应用在机床上最为广泛，磨床的砂轮架，车床、自动车床的刀架或转塔刀架，磨床、钻床、铣床、刨床的工作台或主轴箱，组合机床的动力头或滑台等，都可采用液压传动。 2．往复主体运动传动装置 龙门刨床的工作台、牛头刨床或插床的滑枕，都可以采用液压传动来实现其所需的高速往复运动，前者的速度可达60～90m/min，后者的速度可达30～50m/min。这些情况下采用液压传动，在减少换向冲击、降低能量消耗，缩短换向时间等方面都很有利。 3．回转主体运动传动装置 车床主轴可以采用液压传动来实现无级变速的回转主体运动，但是这一应用目前还不普遍。 4．仿形装置 车床、铣床、刨床上的仿形加工可以采用液压伺服系统来实现，其精度最高可达0.01～0.02mm。此外，磨床上的成型砂轮修正装置和标准四缸校正装置亦
卧式双面28轴组合钻床左主轴箱
1. 绪论 1.1 课题背景及目的 组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的一种高效专用机床，是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。组合机床是根据工件加工要求，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。通用零部件通常占整个机床零部件的70％～90％，只需要根据被加工零件的形状及工艺改变极少量的专用部件就可以部分或全部进行改装，从而组成适应新的加工要求的设备。由于在组合机床上可以同时从几上方向采用多把刀具对一个或数个工件进行加工，所以可减少物料的搬运和占地面积，实现工序集中，改善劳动条件，提高生产效率和降低成本。将多台组合机床联在一起，就成为自动生产线。组合机床广泛应用于需大批量生产的零部件，如汽车等行业中的箱体等。通用部件按其功能通常分为五大类。 1.动力部件。动力部件是用于传递动力，实现工作运动的通用部件。 2.支撑部件。支撑部件是用于安装动力部件、输送部件等的通用部件。 3.输送部件。输送部件是具有定位和加紧装置、用于安装工件并运送到预定工位并运送到预定工位的通用部件。 4.辅助部件。辅助部件包括定位、加紧、润滑、冷却、排屑以及自动线的清洗机等各种辅助装置。 主轴箱是组合机床的重要组成部分。包括通用主轴箱和专用主轴箱，本设计的是通用主轴箱，包括主轴，传动轴，动力部件以及其他辅助装置。 主轴箱设计具有以下特点：
1.传动方案紧凑。 2.为了实现较小轴间距，我们采取了将径向、轴向轴承都取错开排列方式。 3.用径向滚珠轴承代替滚针轴承。 4.在结构空间受限的情况下，为了提高主轴、传动轴的刚度，在结构上将主轴、传动轴尽可能取较大外径。 5.主轴箱与动力箱动力传递取联轴器传动。 6.提高齿轮的结构强度。 图1.1
飞锤4孔组合钻床设计的意义 摘要 本文首先通过分析比较，确定了4孔单工位组合钻床的配置型式及结构的最佳方案，遵循机械设计中标准化、通用化、系列化原则，给出机床的总体设计，绘制出代表机床总体设计的被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡。由于在本台组合钻床上髓同时加工4个孔，孔多、间距小，采用常规方法排箱无法实现4孔的工序集中的加工方案。本钻床的主轴箱传动系统通过采用变位齿轮和滚针轴承等结构方面的创新设计，将常规方法下不能完成的排箱成为可能。本台组合钻床夹紧机构，采用了快速螺旋夹紧机构。减少了装卸零件所用时间，提高了生产效率。 本文从企业实际需求出发。在全面分析被加工零件的结构特点、尺寸精度、被加工孔相互之间位置精度、表面粗糙度和技术要求的基础上，指出采用现有设备不仅工人劳动强度大，生产率低，零件加工精度难以保证。根据实际需要，研制出了4孔单工位组合钻床。 按上述设计方案制造出的4孔单工位组合钻床与原方案加工工件的实验结相比较，有以下几个突出的优点： 1．提高了加工精度 在普通钻床上加工，由于是采用多工步，各孔的位置精度不易保证，废品率一般在2％：采用4孔组合钻床，因为在设计的每一个环节，都严格控制设计零件的精度，且是多刀同时加工，所加工出的零件位置精度均在要求范围内，废品率为0。通过实际运行结果证明：该4孔单工位组合钻床确实达到了“体积小，重量轻，结构简单，使用方便，效率高，质量好”的要求。 2.提高了生产率 在本台组合钻床上加工该零件，由于是8把刀具同时加工，缩短了辅助时间，加工循环时间仅为2．7min，而在原普通钻床上加工此工件，加工循环时间平均需要15分钟，生产率提高了4．6倍。 关键词：组合钻床主轴箱夹具设计传动设计 The meaning of the designation of a combination
钻孔组合机床设计文献综述 附:文献综述或报告 钻孔组合机床设计 组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定外形和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。 组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，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。 组合机床一般用于加工箱体类或非凡外形的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥半轴等)的外圆和端面加工。 组合机床是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效专用机床。它能够对一种(或多种)零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及滚压等工序，生产效率高，加工精度稳定。 组合机床与通用机床、其他专用机床比较，具有以下特点: (1)组合机床上的通用部件和标准零件约占全部机床零、部件总量的70~80%，因此设计和制造的周期短，投资少，经济效果好。 (2)由于组合机床采用多刀加工，并且自动化程度高，因而比通用机床生产效率高，产品质量稳定，劳动强度低。
(3)组合机床的通用部件是经过周密设计和长期生产实践考验的，又有专门厂成批制造，因此结构稳定、工作可靠，使用和维修方便。 (4)在组合机床上加工零件时，由于采用专用夹具、刀具和导向装置等，加工质量靠工艺装备保证，对操作工人的技术水平要求不高。 (5)当被加工产品更新时，采用其他类型的专用机床时，其大部部件要报废。用组合机床时，其通用部件和标准零件可以重复利用，不必另行设计和制造。 (6)组合机床易于联成组合机床自动线，以适应大规模的生产需要。 组合机床虽然有很多优点，但也还有缺点: (1)组合机床的可变性较万能机床低，重新改装时有10%~20%的零件不能重复利用，而且改装时劳动量较大。 (2)组合机床的通用部件不是为某一种机床设计的，它是具有较广的适应性。这样，就使组合机床的结构较专用机床稍为复杂些。 近几年组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器、缝纫机、自行车、阀门、矿山机械、冶金、航空、纺织机械及军工等部门已获得广泛的使用，一些中小批量生产部门也开始推广使用。我国在组合机床及其自动线上将获得较快的发展，其发展方向为: 1、提高通用部件的水平衡量通用部件水平的主要标准是:品种规格齐全，动、静态性能参数先进，工艺性好，精度高和精度保持性好。 目前应注意开发适应强力铣削的大功率动力滑台，高精度镗削头和高精度滑台，以及适应中、 小批生产的快调、速换动力部件和支承部件。 机械驱动的动力部件具有性能稳定，工作可靠等优点。目前，机械驱动的动力部件应用了交流变频调速电机和直流伺服电机等，使机械驱动的动力部件增添了新的竞争能力。
《液压与气压传动》 课程设计说明书 题目：卧式单面多轴钻孔组合机床液压传动系统设计 院系： 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 日期：2013年7月18日
目录 一、设计要求及工况分析 (3) 二、确定液压系统主要参数 (5) 三、拟定液压系统原理图 (7) 四、计算和选择液压件 (8) 五、液压缸设计基础 (11) 5.1液压缸的轴向尺寸 (11) 5.2主要零件强度校核 (11) 六、验算液压系统性能 (14) 七、设计小结 (17)
一、设计要求及工况分析 1.设计要求 要求设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床动力滑台的液压系统。要求实现的动作顺序为：快进→工进→快退→停止。液压系统的主要参数与性能要求如下：轴向切削力总和F e =30500N ，移动部件总重量G ＝19800N ；快进行程为100mm ，快进与快退速度0.1m/s ，工进行程为50mm ，工进速度为0.88mm/s ，加速、减速时间均为0.2s ，利用平导轨，静摩擦系数0.2；动摩擦系数为0.1。液压系统的执行元件使用液压缸。 2.负载与运动分析 （1）工作负载 工作负载即为切削阻力N F e 30500= （2）摩擦负载f F 摩擦负载即为导轨的摩擦阻力 静摩擦阻力 N F fs 3960198002.0=?= 动摩擦阻力 N F fd 1980198001.0=?= （3）惯性负载 （4） 运动时间 快进 s v L t 11 .01 .0111=== 工进 s v L t 8.561000 88.005.0222=÷== 快退 s s v L L t 5.11.010)50100(33211=?? ? ????+=+=- 设液压缸的机械效率 cm η =0.9，得出液压缸在各阶段的负载和推力，如表1所列。 表1 液压缸在各运动阶段的负载和推力（cm η=0.9） 1010N N 2 . 0 1 . 0 8 . 9 19800 i = ? = ? ? = t g G F υ
组合机床毕业设计开题报告 毕业设计(论文)开题报告 理工类 题目: 载重汽车主传动轴万向节叉端面钻孔组合 机床设计学院: 机械工程学院 专业班级: 机械设计制造及其自动化机械000 学生姓名: 000 学号: 0000 指导教师: 000,教授, 2012年 04 月 1日 淮海工学院毕业设计,论文,开题报告 1.课题研究的意义，国内外研究现状、水平和发展趋势 随着社会的不断进步～机械加工技术的不断发展～传统的机床已不能完全适应新形势的要求。传统的机床只能对一种零件进行单刀～单工位～单轴～单面加工～生产效率低且加工精度不稳定～为了克服传统机床的弊端～工程技术人员相应地设计出了专用机床。但由于专用机床是根据某一工艺要求专门设计制造的～且它的组成部件均是专门设计制造的～因此相对于传统机床而言～专用机床的造价过于昂贵～设计制造周期长。为了解决传统机床与专用机床之间的矛盾组合机床便应运而生了～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～在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铣削、磨削等工序～生产效率高～加工精度稳定～引起了越来越多工程人员的关注。本课题针对载重汽车主传动轴万向节叉端面钻孔组合机床设计～有利于提高大批量生产的生产效率～提高加工精度稳定性～节约各方面的资源。
最早的组合机床于1911年在美国制成～用于加工汽车零件之后便广泛应用于大批量生产的机械工业中～并且随着机械工业的发展而逐步完善。我国的组合机床的发展已有28年的历史～其科研和生产都具有相当的基础～应用也深入到很多行业～它是提高生产效率和实现高速发展必不可少的设备之一。组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程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～因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国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、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～以及铣削平面和成形面等。随着技术的不断进步～一种新型的组合机床——柔性组合机床越来越受到人们的青睐～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 淮海工学院毕业设计,论文,开题报告更换～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～并能灵活适应多品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,清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线,等在组合机床行业中所占份额也越来越大。 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要相对落后～国内所需的一些高水平组合机床几乎都从国外进口。第21届日本国际机床博览会上来自世界10多个国家和地区的500多家机床制造商和团体展示的最先进的机床设备中～超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。该届博览会上展出的加工中心中～主轴转速10000-20000r/min～最高进给速度可达20-60m/min,复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。在零部件一体化程度不断提高、数量减少的同时～加工的形状却日益复杂。在工程机械快速发
西南科技大学网络教育 毕业设计（论文） 题目名称：论数控铣床的主轴箱结构相关设计 年级：层次：□本科□√专科 学生学号：指导教师： 学生姓名：技术职称：讲师 学生专业：机电一体化技术学习中心名称： 西南科技大学网络教育学院制
毕业设计（论文） 任务书 题目名称论数控铣床的主轴箱结构相关设计题目性质□√真实题目□虚拟题目 学生学号指导教师 学生姓名 专业名称机电一体化技术技术职称讲师 学生层次学习中心名称 年月日
毕业设计（论文）内容与要求： 1.设计部件名称：数控铣床的主轴箱 2．运动设计：根据所给定的转速范围及变速级数，拟定机床主运动传动结构方案(包括传动结构式、转速分布图)和传动系统图，确定各传动副的传动比，计算齿轮的齿数，主轴实际转速及与标准转速的相对误差。 3.根据数控铣床中的重要部件，做出电路图。 4．动力计算：选择电动机型号及转速，确定传动件的计算转速、对主要零件（如皮带、齿轮、主轴、轴承等）进行计算（初算和验算）。 5．结构设计 进行主传动系统的轴系、变速机构、主轴组件等的布置和设计并绘制展开图、剖面图、主要零件工作图。 毕业设计领导小组负责人：（签字） 年月日
毕业设计（论文）成绩考核表 过程评分评阅成绩答辩成绩 总成绩 百分制等级制 1、指导教师评语 建议成绩指导教师签字：年月日
2、论文评阅教师评语 建议成绩评阅教师签字：年月日3、毕业答辩专家组评语 建议成绩答辩组长签字：年月日4、毕业设计领导小组推优评语 组长签字：年月日
摘要 数字控制是近代发展起来的一种自动化控制技术是用数字化信号对机床运动极其加工过程进行控制的一种方法,随着科学技术的迅猛发展，数控机床已经是一个国家机械工业水平的重要标准。 数控机床是装有程序控制系统的机床。该系统能够逻辑地处理具有使用号码，或其他符号编码指令规定的程序。 数控机床是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业的渗透形成的机电一体化产品，起技术范围覆盖很多领域：（1）机械制造技术（2）信息处理、加工、传输技术；（3）自动控制技术；（4）伺服驱动技术；（5）传感技术；(6)软件技术等。计算机对传统机械业的渗透，完全改变了制造业。制造业不但成为工业化的象征，而且由于信息技术的渗透，使制造业犹如朝阳产业，具有广阔的发展天地。 数控机床就是将加工过程所需的各种步骤以及刀具与工件之间的相对位移量都是用数字化的代码来表示。通过控制介质数字信息送入专用区域通用的计算机。计算机对输入的信息进行处理，发出各种指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，使机床自动加工出所需要的工件。 关键词：机械设计；主轴；数控系统。
摘要 组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程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，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国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箱体类和轴类零件，完成钻孔、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，以及铣削平面和成形面等。随着技术的不断进步，一种新型的组合机床——柔性组合机床越来越受到人们的青睐，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，并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。 本文对可编程序控制器（PLC）应用于双面钻孔组合机床电气控制系统的设计思想作了介绍。对系统的硬件组成和软件设计作了较为详细的阐述。 关键词：可编程控制器（PLC）,组合机床,步进梯形指令(STL)，动力滑台。
Abstract Combination machine tools and automatic line is a comprehensive collection and integration of high degree of automation in the manufacturing technology and process equipment packages. It is characterized by highly efficient, high quality, economical and practical, they have been widely used for mechanical engineering, communications, energy, industry, light industry, and home electrical appliances industry. Our traditional combination machine tools and machine tool portfolio automatically routes primarily use machines, electricity, gas, hydraulic control, and its processing is targeted at the production lot larger-and medium-bold type and Zhou Lei parts and complete drilling, reaming, cut Kong, the processing of thread, boring, cars carry noodles and protrude Taiwan in Conedera smooth-bore various shapes shafts and horizontal Xianxiao and shape face. As technology advances, a new portfolio of machine tools -- soft combination machine tools increasingly been favored, it applied a line box, convertible main boxes, coding and cutlery accompanying jig automatic replacement, coupled with programmable controller (PLC), numerical control (NC), to
1前言 在机械制造中，对单件或小批量生产的工件，许多工厂采用通用机床加工。由于通用机床要适应被加工零件形状和尺寸的要求，故机床结构一般比较复杂。不仅如此，在实际加工中，由于只能单人单机操作，一道一道工序地完成，所以工人的劳动强度大、生产率低，工件的加工质量也不稳定。 针对以上的问题，组合机床便出现并逐步发展起来。组合机床是根据加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成一种高效组合机床。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方法，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。 组合机床一般用于加工箱体类或特殊形式的零件。加工时，工件一般不旋转，有刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动来实现各种加工。组合机床的设计，目前基本上有两种方式：第一，是根据具体加工对象的特征进行专门设计，这是当前最普遍也是最实用的做法。第二，随着组合机床在我国机械行业的广泛使用，广大工人和技术人员总结出生产和使用组合机床的经验，发现组合机床不仅在其组成部件方面有共性，可设计成通用部件，而且一些行业在完成一定工艺范围内的组合机床是极其相似的，有可能设计成通用部件，这种机床称为“专用组合机床”。这种组合机床不需要每次按具体对象进行专门设计和生产，而是设计成通用品种，组织成批量生产，然后按被加工零件的具体需要，配以简单的夹具和刀具，即可组成加工一定对象的高效率设备。 为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。 该课题是数控气缸盖导管孔组合机床的主轴箱设计。该课题来源于高精公司。这次设计任务是组合机床主轴箱部分的设计。主轴箱设计是该次设计中一个重要的传动部分的设计。首先，在同组同学完成对组合机床的总体设计并绘制出“三图一卡”的基础上，绘制主轴箱设计的原始依据图；接着确定主轴结构；然后根据被加工孔的位置，拟定传动系统。这里应注意轴与轴的最小间距应符合规定要求，避免产生干涉，这一步是主轴箱设计的核心部分；第四步，计算并校核主轴是否符强度要求，其中包括对主轴配套轴承的校核；第五步，设计计算同步带传动装置；最后，绘制出相应的主轴箱图和同步带图以及它们的一些零件图。 整个毕业设计，需要查阅大量的资料作为参考，在设计过程中必须考虑各个方面的问题，要从机床的合理性、经济性、工艺性、实用性以及被加工零件的具体要求出发，确立合理的设计方案。要不断地检查目标的完成情况，这样才能发现自己存在的不足，遇到的问题也要及时请教指导老师，研究坚决的方法，得到进步。最终在老师的耐心和认真负责的指导下，顺利完成了这个毕业设计。
第1章绪论 1.1课题来源 随着技术的发展，机床主轴箱的设计会向较高的速度精度，而且要求连续输出的高转矩能力和非常宽的恒功率运行范围。另外还会改善机床的动平衡，避免震动、污染和噪音等。 本设计为CA6140机床的主轴箱。作为主要的车削加工机床，CA6140机床广泛的应用于机械加工行业中。CA6140机床主轴箱的作用就是把运动源的恒定转速改变为主运动执行件（主轴、工作台、滑枕等）所需的各种速度；传递机床工作时所需的功率和扭矩；实现主运动的起动、停止、换向和制动。 主轴箱通常主要由下列装置和机构组成：齿轮变速装置；定比传动副；换向装置；起动停止装置；制动装置；操纵装置；密封装置；主轴部件和箱体。根据机床的用途和性能不同，有的机床主轴箱可以只包括其中的部分装置和部件。 主轴箱是支承主轴并安装主轴的传动变速装置，使主轴获得各种不同转速，以实现主切削运动。该机床主轴箱刚性好、功率大、操作方便。CA6140机床可进行各种车削工作，并可加工公制、英制、模数和径节螺纹。主轴三支撑均采用滚动轴承；进给系统用双轴滑移共用齿轮机构；纵向与横向进给由十字手柄操纵，并附有快速电机。该机床刚性好、功率大、操作方便。 1.2研究动态及发展趋势 机床设计和制造的发展速度是很快的。由原先的只为满足加工成形而要求刀具与工件间的某些相对运动关系和零件的一定强度和刚度，发展至今日的高度科学技术成果综合应用的现代机床的设计，也包括计算机辅助设计（CAD）的应用。但目前机床主轴变速箱的设计还是以经验或类比为基础的传统（经验）设计方法。因此，探索科学理论的应用，科学地分析的处理经验，数据和资料，既能提高机床设计和制造水平，也将促进设计方法的现代化。 随着科学技术的不断发展，机械产品日趋精密、复杂，改型也日益频繁，对机床的性能、精度、自动化程度等提出了越来越高的要求。机械加工工艺过程自
四工位组合机床控制系统的设计 【摘要】 作为现代机械设备实现传动与控制的重要技术手段，液压技术在国民经济各领域得到了广泛的应用。与其他传动控制技术相比，液压技术具有能量密度高﹑配置灵活方便﹑调速范围大﹑工作平稳且快速性好﹑易于控制并过载保护﹑易于实现自动化和机电液一体化整合﹑系统设计制造和使用维护方便等多种显著的技术优势，因而使其成为现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素。液压压力机是压缩成型和压注成型的主要设备，适用于可塑性材料的压制工艺。如冲压、弯曲、翻边、薄板拉伸等。也可以从事校正、压装、砂轮成型、冷挤金属零件成型、塑料制品及粉末制品的压制成型。 四工位组合机床由四个工作滑台，各带一个加工动力头，组成四个加工工位。除了四个加工工位外，还有夹具，上下料机械手和进料器四个辅助装置以及冷却和液压系统共四个部分。机床的四个加工动力头同时对一个零件的四个端面进行加工。一次加工完成一个零件。要求具有全自动、半自动、手动三种工作方式,总体的控制流程,当按下启动按扭后，上料机械手向前，将零件送到夹具上，夹具加紧零件，同时进料装置进料，之后上料机械手退回原位，进料装置放料，然后四个工作滑台向前，四个加工动力头同时加工（洗端面），加工完成后。由四工位加所实现的是加工按次序加工。本次加工按次序分为在一工位装卸、二工位打中心孔、三工位钻孔、四工位加工螺纹。 本文运用大学所学的知识，提出了四工位组合机床的结构组成、工作原理以及液压回转工作台液压系统、动力头液压系统的组成，构建了四工位组合机床机械、液压控制系统总的指导思想，从而得出了该四工位组合机床的优点是高效，经济，并且运行平稳的结论。 关键词：液压技术四工位组合机床液压系统结论
毕业设计(论文)开题报告 题目：汽车变速箱钻孔组合机床后多轴箱设计
注：1. 正文：宋体小四号字，行距20磅。 2. 开题报告由各系集中归档保存。 参考文献 [1] 徐旭东，周菊琪.现代组合机床技术及其发展[J] .中国机械工程,1995,(6):12-13. [2] 谢家瀛.组合机床设计简明手册[M].北京：机械工业出版社，1996.1-89. [3] 孙恒，陈作模、葛文杰.机械原理[M].北京：机械工业出版社，2006.1-88. [4] 濮良贵，纪名刚.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2006.22-63 [5] 钱云峰，殷锐.互换性与技术测量[M].北京：电子工业出版社，2011.35-49 [6] 卢秉恒.机械制造技术基础[M].北京：机械工业出版社，2008.100-120. [7] 彭得利.变速器箱体专用钻床主轴箱的设计[J].装备制造技术，2011,（3）：23-26. [8] 云继夏，陆文欣，韩遂太.曲拐传动多轴箱的设计[J].组合机床通讯，1978,（4）:27-47. [9] 刘文信.组合机床多轴箱齿轮强度的验算[J].组合机床，1983,（10）:1-3. [10] 许玉改.钻、扩、铰孔共用一个主轴箱的组合机床设计[J].科技信息，2012,（27）:111-112. [11] 张亚慧.钻攻复合主轴箱的设计[J]. 组合机床与自动化加工技术,2001,(10):49-51. [12] 李运保,郭动针,冯云峰.钻孔、攻螺纹主轴的共箱设计[J]. 组合机床与自动化加工 技,2000,(1):15-16.
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前言 本设计需要综合运用大学四年所学的知识，同时还需进一步学习各方面相关的知识，发挥创新能力。本设计作为一名机械工程学院机电专业学生的毕业设计，满足毕业设计的要求，难度及工作量适中，在内容上力求简明扼要、严格精选。 本设计论文包括以下几大部分内容：中英文摘要、绪论、第一章机床总体设计、第二章多轴箱部件设计、第三章多轴箱零件校核及总结和参考文献。 本设计全部采用最新的国家标准和技术规范，以及标准术语和常用术语。 本设计全部由机械工程学院XXX教授指导，在设计中承蒙张教授和本设计组中同学的支持和帮助，为本人提供了许多宝贵的意见和建议、资料，在此表示衷心的感谢！ 由于本人水平有限，在设计中难免有错误和不妥之处，恳请各位老师批评指正！
目录 前言 (1) 中文摘要 (Ⅰ) 英文摘要 (Ⅲ) 绪论 (1) 第一章、组合机床总体设计 (5) 1-1、组合机床工艺方案的制定 (5) 1-2、组合机床切削用量的选择 (6) 1-3、组合机床配置型式的选择 (6) 1-4、组合机床的总体方案设计 (7) 第二章、多轴箱部件设计 (13) 2-1、多轴箱设计 (13) 2-2、主轴设计 (13) 2-3、齿轮布置 (13) 2-4、多轴箱的润滑，手柄轴的设置 (17)
第三章、多轴箱零件校核 (19) 3-1、轴的校核 (19) 3-2、齿轮的校核 (22) 3-3、轴承的选择与校核 (24) 总结 (26) 参考文献 (27)
摘要 本论文主要说明组合机床设计的基本过程及要求。组合机床是按高度集中原则设计的，即在一台机床上可以同时完成同一种工序或多种不同工序的加工。组合机床发展于工业生产末期，与传统的机床相比：组合机床具有许多优点：效率高、精度高、成本低。它由床身、立柱、工作台、及电源一些基本部件及一些特殊部件，根据不同的工件加工所需而设计的。 在组合机床上可以完成很多工序，但就目前使用的大多数组合机床来说，则主要用于平面加工和孔加工两大类工序。论文主要内容包括四大部分：（1）、制定工艺方案通过了解被加工零件的加工特点、精度和技术要求、定位夹紧情况、生产效率及机床的结构特点等，确定在组合机床上完成的工艺内容及加工方法，并绘制被加工零件工序图。 （2）、组合机床的总体设计确定机床各部件之间的相互关系，选择通用部件和刀具的导向，计算切削用量及机床生产效率、绘制机床的尺寸联系图及加工示意图。 （3）、组合机床部件设计包括专用多轴箱的设计，传动布局合理，轴与齿轮之间不发生干涉，保证传动的平稳性和精确性。专用主轴设计、轴承的选用及电机的选择等。 （4）、液压装置的设计液压滑台、定位夹紧装置均为液压控制。并采用了许多液压控制阀，保证了运动的平衡性，循环性和精确性。 另外，本文还涉及到大量的设计和计算，包括： （1）、主轴的选择和传动布置，以保证加工过程中被加工零件的精度； （2）、传动轴的设计和校核，以保证轴的刚度； （3）、齿轮的设计、计算，对齿轮的强度和刚度进行校核； 多轴箱部分是本次设计的重要环节，本次设计中它的设计既要保证工作台的运动的合理、平衡和准确，又要满足工作要求。在本文中的大量设计、计算使它在理论上满足了设计和工作的要求。
科学技术学院 毕业设计（论文）开题报告 题目：卧式双面24轴组合钻床总体设计及左主轴箱设计（双级圆锥-圆柱齿轮减速器箱体底座) 学科部：理工学科部 专业：机械设计制造及其自动化 班级：机制103班 学号：7011210138 姓名：徐伟龙 指导教师：永平 填表日期：2013 年12 月20 日
一、选题的依据及意义： 组合机床（如图1所示）是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配之以少量的专用部件和按工件形状和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动的专用机床。组合钻床一般用于加工箱体类或特殊形状等零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔等加工。 图1 组合机床具有如下的优点：(1)主要用于棱体零件和杂件等的孔面加工。(2)生产率高。因为工序集中，可以多面、多工位、多轴、多刀同时进行加工。(3)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确保加工精度的一致。(4)研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本较低。因为通用化、系列化、标准化程度高，通用件可组织批量生产进行预先制造或外购。(5)自动化程度高，劳动强度较低。(6)配置灵活。因结构是横块化、组合化。可按照工件或工序要求，用大量通用部件和少量专用部件灵活组成各种
类型的组合机床和自动线；机床便于改装：产品或工艺发生变化时，通用部件一般还可以重复使用。 作为机械设计制造专业的学生，通过《金属切削机床》这门课程对组合钻床的了解，结合《机械设计》、《机械原理》等专业课程的学习，对组合钻床有了一定的感性和理性认知，特别是对多面、多工位、多轴、多刀同时加工产生的浓厚的兴趣，组合钻床的设计对我们机械专业学生对本人也是比较大的挑战，所以我才选择组合钻床的设计作业我的毕业设计，这是对我大学四年所学知识的综合运用，也是对我大学四年来的综合考验和考量。 二、国外研究现状及发展趋势（含文献综述）： 1、国组合机床现状 在我国，组合机床发展已有28年的历史，其科研和生产都具有一定的基础，应用也已深入到许多行业，是当前机械行业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展必不可少的设备。组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度比较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效率、高质量、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、家电等行业。特别是在中国加入WTO以后，制造业所面临的并存机遇与挑战、组合机床行业企业适时调整战略，采取了积极向上的应对策略，出现了生产、销售两旺的良好势头，截至2005年，组合机床行业企业仅组合机床一项，据统计产量已达1000余台，产值达3.9个亿以上，较2004年同比增长了10%，另外组合机床行业增加值、产品销售率、出口交费值等经济指标均有不同程度的增长，新产品、新技术较去年都有较大幅度提高，可见行业企业运营状况良好。 近些年来，由于国家加大了基础设施的投入，工程机械需求呈现了增长势头，生产厂家呈现出一年翻一番的良好发展形势，虽然国家因出现局部经济过热而采取对钢材、建材等行业进行调控，但许多重点工程都陆续开工，工程机械可能不
立式钻床主轴箱的结构设计 摘要 组合机床是一种专用机床，它是由系列化标准化的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成。。组合机床随着生产力的发展，是由万能机床和专用机床发展而来的。 此次设计的任务是机床立式主轴箱的设计。这次设计的内容有主轴箱设计及其各部件的主要参数。主轴箱的设计是这次任务的重点，它是组合机床的重要部件之一。它是由通用部件，按照被加工零件的加工要求，根据专用要求设计的。合理的安排主轴箱内部每一根轴的的位置，选择合适的各级传动比，将动力和运动由电机或动力部件传给各工作主轴,使之得到要求的转速和转向从而实现对零件的加工。其次，合理安排各主轴和传动轴上齿轮所在的排数；确定主轴和传动轴的支撑方式和预紧方法也是非常重要的工作。 本文依据主轴箱的设计原则完成了对结构型式的选择及动力计算，传动系统的设计与计算，主要轴和轴承以及齿轮的校核，主轴箱总图设计。 关键词主轴箱；传动轴；齿轮；立式钻床
Structure design of vertical drilling machine spindle box Abstract Combined machine tool is a kind of s pecial machine tool. It’s composed of u niversal Parts which systematic and unitized and according to t he shape of the processed parts and special parts of the design of requirements of the machining process. Following with the development of productive forces, combined machine tool developed by u niversal machine tools and special machine tools. This design’s task is the design of vertical machine tool spindle box. This design’s content is the design of spindle box and the parts of this’s major parameter. The key point of this task is the design of spindle box, it is one of the major part of combined machine tool. It is design by universal Parts, and according to p rocessed parts’s processing requirements and p articular requirements. In order to i mplementation of parts processing, arrange the site of each shaft in the spindle box, choose appropriate All levels of drive ratio, let m otivation and sport to the work spindle through motor or power part. By means of it, it can acquire speed and steering. Next, reasonable arrangement the row number of main shaft and shaft’s gear; it is also a very important work that to ensure main shaft and shaft’s support way and pre-tightening methods. In this paper, according to the spindle box’s design princ iples, it complete structure form’s choose and dynamic calculation. The design and calculation of the transmission system. Main shaft and bearing, as well as the check of gear. The design of the spindle box general layout. Keywords The spindle box; Transmission shaft; Gear