油泵体下体十二孔组合机床设计

目录
一、工艺分析
二、加工示意图部份
三、机床联系尺寸图
四、多轴箱设计部份
五、液压传动及电气部份
六、体会
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。

一、
工艺分析
零件：油泵体下体，按图中加工位臵加工右侧面放出螺纹底孔，材料为HT200。

底孔要求：孔深为14，孔径为Φ5。

具体尺寸见工序图。

具体分析如下：
零件为油泵体下体，要求孔具有足够的垂直度和圆度要求，本加工属小件加工，所以尽量采用同基准，即先加工底面，然后以下底面为精基准加工上底面，同以上底面为基准加工下底面，孔加工都采用下底面为精基准。

本设计过程为加工侧面孔，采用“一面两孔”组合定位。

平面为第一定位基准，孔Φ46中心线为第二定位基准。

孔Φ13的中心线为第三定位基准。

这样可以消除一个X不定度。

这样共消除了六个不定度。

加工右侧面的四个孔，经过零件的分析过程，具体流程见工艺过程卡。

本道工序参照工序卡。

本工序采用右臵式卧式机床四孔同时加工。

加工余量：一次加工到位，孔深为14，孔径为Φ5。

加工切削速度：
V=24m/min
F=0.07mm/r
N=766r/min
V
f
=53.6m/min
二、加工示意图部份
1、切削用量的选择：
本图要求右侧面的四小孔同时加工，所以切削，用高速切削小进给，但考虑到孔径太小，刀具的强度限制不宜过高，查《筒明手册》表6—11取相应的参数：
f=0.07mm/r v=24m/min
由式n=
d v
1000n=766n/min
u f=53.6m/min
T=10D1.9 f 0.8 HB0.6=10×51.9×0.070.8×［200-
3
1（200-160）］0.6
=583.72（N〃mm）
F’=26Df0.8HB0.6=26×5×0.070.8×［200-
3
1（200-160）］0.6 =356.96N
F总=4F’=1426.384(kv)
P 切削=D TV π9740=5
14.397402472.583⨯⨯⨯=0.0196(kw) 主轴直径为确定：P43表3-4 d=B 410T =7.34431072.58310-⨯⨯=9.2mm 10≈mm
标准系列表取d=15mm
再查表3-6通用主轴系列参数。

查主轴外伸长度及外伸轴直径，因主轴采用滚珠轴承：
由d 3=15 栏中查到长主轴
D/d1=25/16mm. L=85mm
接杆为莫氏圆锥1号
按要求加长锥柄麻花钻头。

总长为132，刀刃长为90，莫氏锥度可选1号。

查表8-1得可调接杆为：
Tr16⨯1.5 接杆长为182mm
调整中的选择见表8-2，由名义尺寸16查得：
d 1= Tr16⨯1.5 d 2=24.6 h=12mm
为保证加工精度，一般需要设导向套，而由于V=24m/min ，取固定导向装臵。

查表8 - 4得导向套的有关规定。

由 d 刀>4-6系列到D=10mm 配合取
6
7H H D 1=15mm 取合取
67H H D 2=18mm L 选短为12mm ， L=8mm ， L 1=3mm
采用单面后导向方式：由于所钻孔都为盲孔，所以无切出长度，选切入长度为10mm ，且加工部份为L=14mm ，取切出长度为10mm 。

则：Lz=L 1+L+L 2=10+14+10=34mm
本机床快退时，刀具回到夹具，取前备量为30mm ，后备量为40mm 。

L 行=34+30+40=104mm
快进为178mm ，快退为212mm
本设计中对工件采用单面加工，且四孔一样，所以四根主轴的参数差全一样。

绘制加工示意图如图07。

加工示意图按机床实际加工状态绘制，并且是机床加工绘制状态。

所有尺寸链及参数如图所示。

动力部件的长度为250mm 。

插表5-1取动力滑台为1HY25
选取配套为侧底座为1CC251。

三、机床尺寸联系图
本设计采用多轴箱，动力滑台结构。

影响动力部件选择的主要因素有：
①切削功率，作为动力箱选用依据
②进给力
③快进速度
④行程
⑤多轴箱的轮廓尺寸
⑥动力滑台精度和导轨。

材料：
1）动力箱的选择：共驱动功率由多轴箱的所用动力的功率
选用：多轴箱所用电机功率为：
P
主=P
切
+P
零
+P
损
P
主=
n Pn
P X’=
n
P主=
8.0
0196
.0
4 =0.098（kw）
多轴箱传动功率有加工黑色金属时为 =0.8
P114，表5 -38
根据选定的切削用量，计算的总的进给力，考虑工作的稳定性，取TD25IA 的动力箱。

电机的型号为Y100L-6，电机的功率为1.5kw
电机转速为940m/min ，驱动轴的转速为520r/min
2）装料高度的确定
由支承块高度为H ，夹具底座高度为H2，中间底座高度为H3，也可由其至联系尺寸来确定。

其中：H=h 1+h 2+h 3+h 4+h min
其中：h 1=158mm ，等轴箱最低轴底部的高度
h min =52mm
h 2 多等轴箱底面滑动面的距离为
h 2=0.5mm
h 3 滑台的高度，取h 3=250mm
h 4 侧底面高度，取h 4=560mm
H=h 1+h 2+h 3+h 4+h 5-h min
=560+250+0.5+158-52 =916.5mm
4）具体轮廓尺寸的确定
本设计为主轴箱的外廓尺寸的设计
据表4-4，表3-6
B=b+2b 1=40+2240100=⨯mm
H=h+h 1+b 1=52+124.5+100=274.5mm
据P135，据7-1
取多轴箱的尺寸为400⨯320
5）中间底座尺寸的确定
中间底座轮廓尺寸，在长度方向应满足夹具的安装要求，根据有关相关要求取其尺寸，
取L=600mm
该尺寸的确定经过多次反复才能以确定
H=630mm
6）机床联系尺寸图见总图，如图01
7）生产率计算： Q=辅
机T T +60 L 1=178， L 2=34， L 3=212
V f1=53.6m/min, V f2=5m/min, V f3=3m/min
t 1=0.01min, t 2min,73≥ t 3=1.5min,
T 机=
21f V L + t 1=6.5325+0.1=0.29min T 辅=22
f V L +33f V L +t 1+ t 3=300034+1800
212+0.12+1.5 =166min
Q 1=66
.129.060+=30.76件/h 机床负荷率：
=η 1
2Q Q 当二班时，机床的理想生产率：
Q 2=
4046100000=24.6件/h
则： η=
=⨯1006307624679.9%
四、多轴箱设计部份
多轴箱定组合机床的主要部件之一，按专门要求进行设计，由通用零件组成，其主要作用是根据被加工零件加工要求，安排后主轴位臵，并将动力和运动由电机或动力部份传给工作主轴，使之得到要求的转速和转向。

通用多轴箱由箱体、主轴、传动轴、齿轮、轴套、轴承等零件和通用（专门）附加机构组成。

在多轴箱体前后壁之间各安厚度为24mm 或32mm 的齿轮分别为3排和2排，在后盖和前盖安一排齿轮。

本设计为钻削类多轴箱，经结合各种因素，采用滚动轴承后支承为向心球轴承，因推力轴承设臵在前端，能承受反向的轴向反力，适用于钻孔主轴。

本设计用刚性连接，即选用多轴箱前外伸长度为85mm ，采用接
杆直接相连。

主轴材料为45#钢经热处理，即可达到相应要求。

δ剪=P W T =3
102.072.583-⨯=2.9186 MPa < 31 MPa 通用传动轴也可以用45#钢。

多轴箱的通用齿轮有： 传动齿轮、动力齿轮、电机齿轮三种各种型号的选用见表7-21~
表7-23
多轴箱用套详见表7-24，因本设计d<32，不需要用防油套。

本设计采用《ZD27-2》多箱型式。

1-4根据主轴式号为：15-170722-41
5．6．8的型式代号为：20-170731-41
20-170731-42
以下为多轴箱具体设计过程：
1）绘制多轴箱设计原始依据图
主要根据“三图一卡”绘制的
①首先根据机床联系尺寸图绘制多箱外形图，并标注轮廓尺寸得动力箱驱动轴的相对位臵。

②根据联系尺寸图和加工示意图，标注所有主轴位臵尺寸及工件与主轴，主轴承驱动轴相对位臵尺寸。

③当主轴逆时针转向可不标，只标清顺时针方向。

④对后轴的情况有所标注。

2）主轴、齿轮的确定及动力计算
①主轴型式和直径、齿轮模数的确定
主轴直径及外伸长度尺寸先按加工示意图所示，主轴类型及外
伸尺寸初步确定，经校核后确定，传动轴直径暂定选 20mm。

齿轮模数一般用类此法确定有公式
m≥(30~32)3
2n
d
确定m≥0.321
因为多轴箱中齿轮模数常用2、2.5、3、3.5、4等几种，但一般情况下一传动轴及主轴齿轮模数不超过2种，经过几次计算验正得知确定本机床使用模数为3和2的两种模数齿轮，驱动齿轮取Z=21，m=3。

②多轴箱的动力的计算
传动轴系统确定后，P多轴箱按下列公式计算：
P
多=P
切
+P+P
损
=0.3+0.001+0.003=0.3=0.0196（kw）
按所选的动力部件符合要求
3）多轴箱传动设计
按传动系统的设计，一般要求：力求使传动轴，齿格规格数量为最少。

本设计的系列的方法如下：
驱动轴“0”轴由助力箱带动，驱动轴“0”轴通过m=3（n=520），Z=21齿轮带齿轮m=3,Z=18,8号轴转动n=606,由8号轴上的m=3,Z=18齿轮啮合m=3,Z=19带动
5号轴和6号轴，同时5号和6号轴的m=2,Z=24齿轮分别带动1.2.3.4轴上的齿轮m=2,Z=18,使主轴运动。

由6号轴上的m=2,Z=26带动齿轮泵，m=2,Z=24以n=623r/m 的速度运转。

因为主轴速度为n=766转，把动轴转速为n=520r/min 。

总转动为： u=520=0.68
每根的转速为上表。

1）传动零件校核
1．验算传动轴直径
T 总=T 1u1+T 2u2 + T nun
作用在每根轴的转矩：
T 1=T 2=T 3=T 4=583.72（Nm ）
每根传动轴至主轴间传动比为：
u=0.75
T 总=0.755834⨯⨯=1749（Nm ）
代入下式3-4
d=B410T=5.2410
1749⨯=11.2(mm)
传动轴取Φd=20mm 符合要求
2．模数在进行速度计算已验算过
根据以上方案查表8-19油标，8-19圆螺母，8-16分油器，8-10止动垫圈，图7-5主轴滚珠承组件，传动轴组件查图7-7，动力齿轮表7-22，套由表7-24查，液压泵图表7-11，传动齿轮见7-21
2）多轴箱的坐标计算
①4根主轴与一根驱动轴的坐标：
②各轴的坐标分布如下图
绘制多轴箱及展开图为图02
五、液压传动及电气传动的设计过程
六、体会
毕业设计是培养我们综合运用所学的基础理论和专业理论知识，独立解决机床设计问题的能力的一个重要
的实践性教学环节，通过这次设计，使我们对原来所学的知识有了新的理解，而且将我们原来所学的知识学的联系不大的知识相互联系起来。

对整个的机床设计过程有了一个全面的认识。

通过设计，我懂得了几下几方面的知识：
1．初步掌握了正确的设计思想和设计的基本方法，步骤巩固，深化和扩大所学知识，培养理论联系实际的工作方法和独立工作能力。

2．获得机床总体设计、结构设计、零件计算，编写说明的方法，通过绘制部件总图（展开图、装配图）和零件工作图的等方面的基本技能。

3．更加熟悉基准、规格及手册、资料的运用。

4．对现有机械结构具有一定的分析能力和设计能力。

[1] 成大先主编.机械设计手册单行本机械传动[M].北京：化学工
业出版社，2004.
[2] 徐锦康主编.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2004.
[3] 王旭，王积森主编.机械设计[M].北京：机械工业出版社，2003.
[4] 王大康，卢颂峰主编. 机械设计课程设计[M].北京：北京工业大学出版社， 2000.
[5] 谈嘉祯主编.新编机械设计师手册[M].北京：中国标准出版社，2001.
[6]谢家瀛主编.组合机床设计简明手册[M].北京：机械工业出版社，1999
[7] 吉林工业大学，吉林工学院，东北工学院主编.金属切削机床设计[M]. 上海：上海科学技术出版社， 1980.
[8] 沈世德主编.机械原理[M].北京：机械工业出版社， 2002.
[9] 王章忠主编.机械工程材料[M]. 北京：机械工业出版社，2001.
[10] 王伯平主编.互换性与测量技术基础[M]. 北京：机械工业出版社，2003.
致谢
在此次毕业设计中，指导老师给我大力的帮助，在这，我衷心地向表示感谢。

设计中遇到的每个问题，老师都细心的给了我详细的指导，虽然老师公务繁重，但仍然定期给我们辅导。

他不仅传授给我们解决问题的方法，而且广征博引，开阔我们的思路，使我们对传统的设计有了新的认识，新的发现。

在设计过程中，有许多问题都是通过和同学们讨论解决的，我对这些同学也要衷心的感谢。

同时我对图书馆的老师也要表示感谢，他们为我查阅资料时提供了很大的方便。

经过三个多月的设计，终于完成了毕业前的最后一份作业，在本次设计中，孙振军老师给予了精心的指导工作，给我们提出了许多精心的指导，对孙老师，我们表示忠心的感谢，对孙老师表示诚挚的敬意。

本文是在孙振军老师的悉心指导下完成的。

论文完成之际,我首先要感谢我尊敬的孙振军老师。

是指导老师渊博的学识、严谨求实的治学作风、一丝不苟的科学态度、诲人不倦的师者风范和敏锐的洞察力给我留下了极为深刻的印象。

在毕业设计进展的各个阶段,尤其是在,每当出现问题或遇到困难时,总能得到指导老师准确而及时的指点,尤其在论文最后的修改过程中,更给予了我精心的指导,使得论文水平有了很大提高。

我还要感谢学院领导和本组全体成员,在我进行本次毕业设计期间,他们给我很多无私的帮助和支持,我所取得的每一点成绩和进步,都离不开他们的殷殷支持。

感谢我的家人多年对我学业的理解和支持,感谢所有关心、帮助过我并且给予我支持和方便的老师和同学,感谢所有参考文献的作者。

本次设计从任务分配，数据计算到装订都是在孙老师的精心指导下完成的。

在此特别感谢孙老师的热心和耐心指导，孙老师为人师表，刻苦敬业，是我学习的榜样，使我养成了兢兢业业，一丝不苟的好习惯，在这里我忠心的感谢我的指导老师。

同时，在毕业设计中，我们得到了系里许多领导的帮助和关怀，使我们的设计得以顺利进行。

对他们，我们致以由衷的感谢，还
有在毕业设计结束之际，我忠心地对三年来给我们谆谆教诲，始终帮助和关心我们的各个系里领导和老师表示深深的感谢，并致以崇高的敬意！
最后，祝愿各位老师工作顺利，生活美满！。