毕业设计-钻孔组合机床.doc

第1章 绪论
1.1 机床在国民经济的地位及其发展简史
现代社会中，人们为了高效、经济地生产各种高质量产品，日益广泛的使用各种机器、仪器和工具等技术设备与装备。为制造这些技术设备与装备，又必须具备各种加工金属零件的设备，诸如铸造、锻造、焊接、冲压和切削加工设备等。由于机械零件的形状精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法来达到，特别是形状复杂、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在机床上经过几道甚至几十道切削加工工艺才能完成。因此，机床是现代机械制造业中最重要的加工设备。在一般机械制造厂中，机床所担负的加工工作量，约占机械制造总工作量的40%～60%，机床的技术性能直接影响机械产品的质量及其制造的经济性，进而决定着国民经济的发展水平。可以这样说，如果没有机床的发展，如果不具备今天这样品种繁多、结构完善和性能精良的各种机床，现代社会目前所达到的高度物质文明将是不可想象的。
一个国家要繁荣富强，必须实现工业、农业、国防和科学技术的现代化，这就需要一个强大的机械制造业为国民经济各部门提供现代化的先进技术设备与装备，即各种机器、仪器和工具等。然而，一个现代化的机械制造业必须要有一个现代化的机床制造业做后盾。机床工业是机械制造业的“装备部”、“总工艺师”，对国民经济发展起着重大作用。因此，许多国家都十分重视本国机床工业的发展和机床技术水平的提高，使本国国民经济的发展建立在坚实可靠的基础上。
机床是人类在长期生产实践中，不断改进生产工具的基础上生产的，并随着社会生产的发展和科学技术的进步而渐趋完善。最原始的机床是木制的，所有运动都是由人力或畜力驱动，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它们实际上并不是一种完整的机器。现代意义上的用于加工金属机械零件的机床，是在18世纪中叶才开始发展起来的。当时，欧美一些工业最发达的国家，开始了从工场手工业向资本主义机器大工业生产方式的过度，需要越来越多的各种机器，这就推动了机床的迅速发展。为使蒸汽机的发明付诸实用，1770年前后创制了镗削蒸汽机汽缸内孔用的镗床。1797年发明了带有机动刀架的车床，开创了用机械代替人手控制刀具运动的先声，不仅解放了人的双手，并使机床的加工精度和工效起了一个飞跃，初步形成了现代机床的雏型。续车床之后，随着机械制造业的发展，其他各种机床也陆续被创制出来。至19世纪末，车床、钻床、镗床、刨床、拉床、铣床、磨床、齿轮加工机床等基本类型的机床已先后形成。
上世纪初以来，由于高速钢和硬质合金等新型刀具材料相继出现，刀具切削性能不断提高，促使机床沿着提高主轴转速、加大驱动功率和增强结构刚度的方向发展。与此同时，由于电动机、齿轮、轴承、电气和液压等技术有了很大的发展，使机床的转动、结构和控制等方面也得到相应的改进，加工精度和生产率显著提高。此外，为了满足机械制造业日益广阔的各种使用要求，机床品种的发展也与日俱增，例如，各种高效率自动化机床、重型机床、精密机床以及适应加工特殊形状和特殊材料需要的特种加工机床相继问世。50年代，在综合应用电子技术、检测技术、计算技术、自动控制和机床设计等各个领域最新成就的基础上发展起来的数控机床，使机床自动化进入了一个崭新的阶段，与早期发展的仅适用于大批大量生产的纯机械控制和继电器接触器控制的自动化相比，它具有很高柔性，即使在单件和小批生产中也能得到经济的使用。
综观机床的发展史，它总是随着机械工业的扩大和科学技术的进步而发展，并始终围绕着不断提高生产效率、加工精度、自动化程度和扩大产品品种而进行的，现代机床总的趋势仍然是继续沿着这一方向发展。
我国的机床工业是在1949年新中国成立后才开始建立起来的。解放前，由于长期的封锁统治和19世纪中叶以后帝国主义的侵略和掠夺，我国的工农业生产非常落后，既没有独立的机械制造业，更谈不上机床制造业。至解放前夕，全国只有少数城市的一些规模很小的机械厂，制造少量简单的皮带车间、牛头刨床和砂轮等；1949年全国机床产量仅1000多台，品种不到10个。
解放后，党和人民政府十分重视机床工业的发展。在解放初期的三年经济恢复时期，就把一些原来的机械修配厂改建为专业厂；在随后开始的几个五年计划期间，又陆续扩建、新建了一系列机床厂。经过50多年的建设，我国机床工业从无到有，从小到大，现在已经成门类比较齐全，具有一定实力的机床工业体系，能生产5000多种机床通用品种，数控机床1500多种；不仅装备了国内的工业，而且每年还有一定数量的机床出口。
我国机床行业的发展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，与世界先进水平相比，还有较大差距。为了适应我国工业、农业、国防和科学技术现代化的需要，为了提高机床产品在国际市场上的竞争能力，必须深入开展机床基础理论研究，加强工艺试验研究，大力开发精密、重型和数控机床，使我国的机床工业尽早跻身于世界先进行列。
1.2 组合机床的国内、外现状
世界上第一台组合机床于1908年在美国问世，30年代后组合机床在世界各国得到迅速发展。至今，它已成为现代制造工程（尤其是箱体零件加工）的关键设备之一。
现代制造工程从各个角度对组合机床提出了愈来愈高的要求，而组合机床也在不断吸取新技术成果而完善和发展。
1.2.1 国内组合机床现状
我国加入WTO以后，制造业所面临的机遇与挑战并存、组合机床行业企业适时调整战略，采取了积极的应对策略，出现了产、销两旺的良好势头，截至2005年4月份，组合机床行业企业仅组合机床一项，据不完全统计产量已达1000余台，产值达3.9个亿以上，较2004年同比增长了10%以上，另外组合机床行业增加值、产品销售率、全员工资总额、出口交费值等经济指标均有不同程度的增长，新产品、新技术较去年年均有大幅度提高，可见行业企业运营状况良好。
（1）行业企业产品结构的变化
组合机床行业企业主要针对汽车、摩托车、内燃机、农机、工程机械、化工机械、军工、能源、轻工及家电行业提供专用设备，随着我国加入WTO后与世界机床进一步接轨，组合机床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变。从近两年是企业生产情况来看，数控机床与加工中心的市场需求量在上升，而传统的钻、镗、铣组合机床则有下降趋势，中国机床工具工业学会的《机床工具行业企业主要经济指标报表》是统计数据显示，仅从几个全国大型重点企业生产情况看，2003年生产数控机床890台，产值16187万元，生产加工中心148台，产值5770万元；2004年生产数控机床985台，产值25838万元，生产加工中心159台，产值7099万元；而2005年，截至4月份，数控机床、加工中心、产值已接近2003年全年水平，故市场在向数控、高精制造技术和成套工艺装备方面发展。
（2）行业企业的快速转变
“九五”后期，在组合机床行业企业的50多家组合机床分会会员中，仅有两家企业实行了股份改造，一家企业退出国有转为民营，其余的都是国有企业。而从2001至2002年，不到两年的时间，就先后有十几家企业实行股份制改造，一些小厂几乎全部退出国有转为民营，现在一些国家重点国有企业也在酝酿股份制改造，转制已势不可档，“民营经济在经历了从被歧视，被藐视到不可小视和现在高度重视4个阶段后，焕发勃勃生机。”组合机床行业企业正在以股份制、民营化等多种形式快速发展。
（3）组合机床技术装备现状与发展趋势
组合机床及其自动线是集机电于一体是综合自动化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，因而被广泛应用与工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电行业。我国的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的箱体类和轴类零件（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，以及铣削平面和成型面等。组合机床的分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台组合机床等；随着技术的不断是进步，一种新型的组合机床——柔性组合机床越来越受人们是亲昧，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、机床辅机等在组合机床行业中所占份额也越来越大。
由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品，是根据用户特殊要求而设计的，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。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，满足用户需要，真正成为刚柔兼备的自动化装备。
1.2.2 国外组合机床现状
80年代以来，国外组合机床技术在满足精度和效率要求的基础上，正朝着综合成套和具备柔性的方向发展。组合机床的加工精度、多品种加工的柔性以及机床配置的灵活多样方面均有新的突破性进展，实现了机床工作程序软件化、工序高度集中、高效短节拍和多功能知道监控。组合机床技术的发展趋势是：
（1）广泛应用数控技术
国外主要的组合机床生产厂家都有自己的系列化完整的数控组合机床通用部件,在组合机床上不仅一般动力部件应用数控技术,而且夹具的转位或转角、换箱装置的自动分度与定位也都应用数控技术,从而进一步提高了组合机床的工作可靠性和加工精度。广州标致汽车公司由法国雷诺公司购置的缸盖加工生产线,就是由三台自动换箱组合机床组成的,其全部动作均为数控,包括自动上下料的交换工作台、环形主轴箱库、动力部件和夹具的运动,其节拍时间为58秒。
(2)发展柔性技术
80年代以来,国外对中大批量生产,多品种加工装备采取了一系列的可调、可变、可换措施,使加工装备具有了一定的柔性。如先后发展了转塔动力头、可换主轴箱等组成的组合机床;同时根据加工中心的发展,开发了二坐标、三坐标模块化的加工单元,并以此为基础组成了柔性加工自动线(FTL)。这种结构的变化,既可以实现多品种加工要求的调整变化快速灵敏,又可以使机床配置更加灵活多样。
(3)发展综合自动化技术
汽车工业的大发展,对自动化制造技术提出了许多新的需求,大批量生产的高效率,要求制造系统不仅能完成一般的机械加工工序,而且能完成零件从毛坯进线到成品下线的全部工序,以及下线后的自动码垛、装箱等。德国大众汽车公司KASSEL变速箱厂1987年投入使用的造价9000万马克的齿轮箱和离合器壳生产线,就是这种综合自动化制造系统的典范。该系统由两条相似对称布置的自动线组成,三班制工作,每条线日产2000件,节拍时间为40秒。全线由12台双面组合机床、18台三坐标加工单元、空架机器人、线两端的毛坯库和三坐标测量机组成,可实现3种零件的加工。空架机器人完成工件下线的码垛装箱工作。随着综合自动化技术的发展,出现了一批专门从事装配、试验、检测、清洗等装备的专业生产厂家,进一步提高了制造系统的配套水平。
(4)进一步提高工序集中程度
国外为了减少机床数量,节省占地面积,对组合机床这种工序集中程度高的产品,继续采取各种措施,进一步提高工序集中程度。如采用十字滑台、多坐标通用部件、移动主轴箱、双头镗孔车端面头等组成机床或在夹具部位设置刀库,通过换刀加工实现工序集中,从而可最大限度地发挥设备的效能,获取更好的经济效益。

1.3 机床设计的目的、内容、要求
1.3.1设计的目的
机床设计毕业设计，其目的在于通过机床主运动机械变速传动系统的结构设计，使我们在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案的分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养基本的设计方法，并培养了自己具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。
1.3.2 设计内容
(1)运动设计 根据给定的被加工零件，确定机床的切削用量，通过分析比较拟定传动方案和传动系统图，确定传动副的传动比及齿轮的齿数，并计算主轴的实际转速与标准的相对误差。
(2)动力设计 根据给定的工件，初算传动轴的直径、齿轮的模数；确定动力箱；计算多轴箱尺寸及设计传动路线。完成装配草图后，要验算传动轴的直径，齿轮模数否在允许范围内。还要验算主轴主件的静刚度。
(3)结构设计 进行主运动传动轴系、变速机构、主轴主件、箱体、润滑与密封等的布置和机构设计。即绘制装配图和零件工作图。
(4)编写设计说明书
1.3.3 设计要求
评价机床性能的优劣，主要是根据技术—经济指标来判定的。技术先进合理，亦即“质优价廉”才会受到用户的欢迎，在国内和国际市场上才有竞争力。机床设计的技术—经济指标可以从满足性能要求、经济效益和人机关系等方面进行分析。

1.4 机床的设计步骤
1.4.1调查研究
研究市场和用户对设计机床的要求，然后检索有关资料。其中包括情报、预测、实验研究成果、发展趋势、新技术应用以及相应的图纸资料等。甚至还可以通过网络检索技术查阅先进国家的有关资料和专利等。通过对上述资料的分析研究，拟订适当的方案，以保证机床的质量和提高生产率，使用户有较好的经济效益。
1.4.2 拟定方案
通常可以拟定出几个方案进行分析比较。每个方案包括的内容有：工艺分析、主要技术参数、总布局、传动系统、液压系统、控制操作系统、电系统、主要部件的结构草图、实验结果及技术经济分析等。
在制定方案时应注意以下几个方面：
（1） 当使用和制造出现矛盾时，应先满足使用要求，其次才是尽可能便于制造。要尽量用先进的工艺和创新的结构；
（2） 设计必须以生产实践和科学实验为依据，凡是未经实践考验的方案，必须经过实验证明可靠后才能用于设计；
（3） 继承与创造相结合，尽量采用先进工艺，迅速提高生产力，为实现四个现代化服务。注意吸取前人和国外的先进经验，并在此基础上有所创造和发展。
1.4.3 工作图设计
首先，在选定工艺方案并确定机床配置形式、结构方案基础上，进行方案图纸的设计。这些图子包括：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，统称“三图一卡”设计。并初定出主轴箱轮廓尺寸，才能确定机床各部件间的相互关系。
其次，绘制机床的总装图、部分部件装配图。
然后，整理机床有关部件与主要零件的设计计算书，编制各类零件明细表，编写机床说明书等技术文件。
最后，对有关图纸进行工艺审查和标准化审查。

第2章 组合机床的总体设计
2.1 组合机床工艺方案的拟定
工艺方案的拟订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，应根据工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、充分考虑各种影响因素，并经技术经济分析后拟出先进、合理、经济、可靠的工艺方案。
2.1.1 确定组合机床工艺方案的基本原则
2.1.1.1组合机床工艺方案的基本原则

（1）粗精加工分开原则 粗加工的切削负荷较大，切削产生的热变形、较大夹压力引起的工件变形以及切削振动等，对精加工工序十分不利，影响加工尺寸精度和表面粗糙度。因此，在拟订工件一个连续的多工序工艺过程时，应选择粗精加工工序分开的原则。
（2）工序集中原则 组合机床运用多刀集中在一台机床上完成一个或多个工件的不同表面的复杂过程，从而有效的提高生产率。因此，在拟订工艺方案时，在保证加工质量和操作维修方便的情况下，应适当提高工序集中程度，以便减少机床台数、占地面积和节省人力，取得理想的效益。本机床由于螺纹孔直径较小，精度较高，要求主轴和机床刚度较好，所以工序应集中，并且十个孔的相对位置精度要求较高所以工序集中加工。通过丝锥对孔进行一次性加工，从而保证精度，质量，生产率。
2.1.1.2 备注
攻丝机床都是借助电动机正转进行攻丝，加工完了电动机反转使丝锥退出工件。电动机的反向和停止是由攻丝行程控制机构来操纵的。为了确保攻丝电动机的可靠反向和停止，在电气控制系统设计上，除了一般动作控制信号外，还必须增设互锁保险开关。为了在丝锥退回原位电动机能及时停止，不因惯性转动造成丝锥超程，破坏攻丝机构的原位状态，在电动机停转时，一般应采用刹车机构以制动。当一个主轴箱上攻丝主轴少于8根时可以不用。对特大的攻丝主轴箱有时还应设置两个或更多的刹车机构，以确保可靠的制动。本设计的主轴箱的主轴只有4根，所以不需要。
2.1.2 组合机床工艺方案的拟订
2.1.2.1 分析、研究加工要求和现场工艺
根据分析、研究被加工零件变速箱两侧面螺纹孔，在箱体上分别加工，技术要求及生产纲领。深入现场调查分析零件（或同类零件）的加工工艺方法，定位和加紧，所采用的设备、刀具及切削用量，生产率情况及工作条件等方面的现行工艺资料，以便制定出切合实际的合理工艺方案。
2.1.2.2定位基准和夹压部位的选择
（1）由于实行多刀加工，切削负荷大，工件受力方向变化，加工零件为箱体，所以采用一面两销定位，上面夹紧。
（2）组合机床的工艺方法及所能获得的加工精度；表面粗糙度和形位精度。
表1-1所列是组合机床加工螺纹孔的典型工艺过程。
表1-1 螺纹孔加工典型工艺过程
螺纹孔类别
工艺过程
一般紧固螺纹孔
钻底孔，倒角，攻丝
较高精度螺纹孔
钻底孔，扩至底孔尺寸，倒角，攻丝
在攻丝前最好在孔口倒角，以使丝锥容易进入空中，有利于准确的保证攻丝深度。攻丝一般都采用一个工步一次加工出需要的深度。但当螺纹孔较深时，可以利用二次进给的方法来攻丝。第一次攻到一段距离后，丝锥反转退回，但不全部退出工件，然后丝锥又正转攻进，一直到需要的深度。这样可以减少因切削阻塞使扭力矩增大，甚至使丝锥折断。这种分两次攻丝的进给运动，也是通过特殊的攻丝行程控制机构自动控制的。其工作原理与通用的攻丝行程控制机构类似。亦可以在通用的攻丝行程控制机构上增加两个行程开关和挡铁来实现。
2.1.3 确定组合机床配置型式及结构方案应考虑的问题
根据工件的特点、工艺要求、生产率要求及工艺方案等，可大体确定采用哪种基本配置型式的机床。配置方案不同对机床的复杂程度、通用化程度、结构工艺性、加工精度、机床重新调整的可能以及经济性等都有不同的影响。因此，确定机床配置型式和结构方案时应考虑以下主要问题。
在确定机床配置型式和结构方案时，首先要考虑如何稳定地保证零件的加工精度。影响加工精度的主要因素有夹具误差和加工误差两方面。夹具误差：一般精加工的夹具公差为零件公差的1/3～1/5。固定式夹具单工位组合机床可达到的加工精度很高。
2.2 加工工序图
被加工零件工序图具有直观的作用，此外，它还具有一些特定的要求。被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示在一台机床上或一条自动线上完成的工艺内容，加工部位的尺寸及精度、技术要求、加工用定位基准、夹压部以及被加工零件的材料、硬度和在本机床上加工前毛坯情况的图纸。它是在原有的工件图基础上，以突出本机床或自动线加工内容，加上必要的说明绘制的。它是组合机床设计的主要依据。也是制造使用时调整机床，检查精度的重要技术文件。被加工零件工序图应包括下列内容：
（1）在图上应表示出被加工零件的形状，尤其是要设置中间导向时，应表示出工件内部筋的布置和尺寸，以便检查工件装进夹具是否相碰，以及刀具通过的可能性。
（2）在图上应表示出加工用基面和夹压的方向及位置，以便依此进行夹具的支承，定位及夹压系统的设计。
（3）在图上应表示出加工表面的尺寸、精度、光洁度，位置尺寸及精度和技术条件（包括对上道工序的要求及本机床保证的部分）。
（4）图中还应注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及被加工部位的余量。
此外，为了使被加工零件工序图清晰明了，能突出本机床的加工内容，绘制时对本机床加工部位用粗实线表示，其尺寸打上方框，其余部位用细实线表示。
本设计中，我设计的是钻变速箱箱体两侧面螺纹底孔，采用一面两销定位，实现完全定位。由于利用工件的底面作为基面，为了使夹紧可靠以及部件配置合理，采用对工件的顶面进行夹紧。要求加工之后能满足尺寸的公差范围之内。
2.2.1加工工序和加工精度
被加工零件需要在组合机床上完成的工序及加工精度，是制定机床工艺方案的主要依据。
本组合机床为钻孔：8个孔
孔的精度为：M10-7H
2.2.2 被加工零件特点
工件硬度：HB190——240
材料：HT200 铸件
2.2.3 工件生产方式
被加工零件生产方式为：50000件/年 大批生产
2.3 加工示意图
加工示意图是组合机床设计的重要图纸之一，在机床总体设计中占有重要地位。它是设计刀具、夹具、主轴箱以及选择动力部件的主要资料，同时也是调整机床和刀具的依据。
加工示意图，要反映机床的加工过程和加工方法，刀具尺寸及加工尺寸，主轴尺寸及伸出长度，主轴、刀具、工件间的联系尺寸等，根据机床要求的生产率及刀具特点，合理地选择刀削用量，决定动力头的工作循环。
加工示意图应绘制成展开图，其绘制顺序是：首先按比例绘制工件的外形及加工部位的展开图，加工示意图还要绘制出工件加工部位的图形。加工示意图还要考虑一些特殊要求（如工件抬起、主轴定位、危险区等）。决定动力头的工作循环及行程。最后，选择切削用量及附加必要的说明。
综合考虑以上各种注意事项，可以看出加工示意图的绘制方法可以分为几个步骤，即刀具的选择、工序间余量的确定等。
2.3.1 技术分析
螺纹孔M12 精度等级：7H
材料： HT200 硬度： HB200
通孔 加工深度L=33m
2.3.2 刀具的选择
刀具的类型的选择决定于所切螺纹的性质、所切螺纹在工件上的位置、工件的构造与尺寸及生产的批量。
查 机械加工工艺手册 P899 表10-49
选用细柄机用丝锥 6-M12-H7 GB3464-83。
标准钻头：Φ12mm

2.3.3 攻丝靠模装置选择
在组合机床上攻制螺纹多采用攻丝靠模装置。其原理仍然是“自引法”攻丝。这种攻丝装置的进给运动，直接由靠模螺杆、螺母得到。常用的靠模装置有：TO281型攻丝靠模装置和TO282型靠模装置。
本设计中采用了通用的TO281型攻丝靠模装置

TO281型攻丝靠模
这种靠模装置有攻丝靠模和攻丝卡头配合组成，并由攻丝装置配置成攻丝组合机床。
动力由攻丝主轴通过双键传到攻丝靠模杆，再经平键传递给攻丝卡头上的丝锥。靠模螺母通过结合子和弹簧装在套筒内，套筒由压板压在靠模板谁上。攻丝时，靠模杆边转动边向前移动，其进给量与丝锥引进量相同。压板的压力要适当，以保证丝锥遇到故障不能前进，扭力增大，靠模杆与靠模螺母同时转动，停止进给，避免破坏传动件或扭转丝锥。
这种装置易于调整，只要松开压板，则可方便的将攻丝靠模取出，且在变动加工螺孔规格时，易装卸调换。
选用攻螺纹靠模规格2。
2.3.4切削用量的选取
由于组合机床有大量刀具同时工作，为了使机床正常工作，不经常停车换刀，而达到较高的生产率。所选择的切削用量比一般通用机床的切削用量要低一些。总体上说：在采用多轴加工的组合机床的切削用量和切削速度要低一些。根据现有组合机床使用情况，多轴加工的切削用量比通用机床单刀加工的切削用量约30%左右。
查阅 组合机床设计手册 P51表2-17 切削速度
加工材料为铸铁 切削速度：21 m/min
8根主轴的转速均为：n= 1000v/ D=557.32 r/min.
对走刀量的选取f为0.55mm/r
对切削深度的选取，因在实体上钻孔，故其值均为加工孔径的一半，即取t为0.5D。
2.3.5 确定主轴类型、尺寸、外伸长度
主轴类型主要依据工艺方法和刀杆与主轴的联结结构进行确定。主轴轴颈及轴端尺寸主要取决于进给抗力和主轴——刀具系统结构。
通用攻螺纹主轴有两种(1)滚锥轴承攻螺纹主轴(2)滚针轴承攻螺纹主轴。
2.3.5.1主轴类型
查组合机床设计简明手册 表4-2
选用滚锥轴承攻螺纹主轴
2.3.5.2 主轴尺寸
根据公式：d=6.2
可算出本设计中主轴的大致直径
式中：d——主轴直径（mm）
T——转矩（N·m）
D——螺距大径（mm）
P——螺距（mm）
加工铸铁时T=0.195DP
由于本设计中D=12mm，P=1.25mm，所以
查组合机床设计简明手册中表3-5主轴直径的确定，得螺纹M12的主轴直径d=26mm 转矩T=5.7 N·m
查组合机床设计简明手册表3-6和4-2 主轴直径d=32mm
外伸尺寸L=120mm。
2.3.6 选择接杆、浮动卡头
加工螺纹时，常采用攻螺纹靠模装置和攻螺纹卡头及相配套的攻螺纹接杆，丝锥用相应的弹簧夹头装在攻螺纹接杆上。
查组合机床设计简明手册中图8-1
选用用于夹持M6～M30的机用丝锥弹簧夹头。
查组合机床设计简明手册中图8-6
选用攻螺纹卡头及攻螺纹接杆。
2.3.7 动力部件工作循环及行程的确定
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，又返回到原位的动作过程。

2.3.7.1 工作进给长度的确定

：工作进给长度 ：切入长度 ：加工长度 ：切出长度
=20+8=28mm
切入长度一般为5~10mm，取8mm。 切出长度为0。
2.3.7.2 快速引进长度确定
快速引进是指动力部件把刀具送到工作进给位置，其长度由具体情况确定。本工序选取快速引进长度为75mm。
2.3.7.3动力部件总行程的确定
动力部件总行程为快退行程和前后备量之和。总行程为630mm前备量为40mm，后备量为515mm。
2.4 机床联系尺寸图
2.4.1机床联系尺寸图作用和内容
机床联系尺寸图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据，并按初步选定的主要通用部件以及确定专用部件的总体结构而绘制的。是用来表示机床的配置形式、主要构成及各部件安装位置、相互关系、运动关系和操作方位的总体布局图。
机床联系尺寸总图表示的内容：
（1）表示机床的配置形式和总布局。
（2）完整齐全的反映各部件之间的主要装配关系和联系尺寸、专用部件的主要轮廓尺寸、运动部件的运动极限位置及滑台工作循环总的工作行程和前后备量尺寸。
（3）标注主要通用部件的规格代号和电动机型号、功率及转速，并标出机床分组编号及组件名称，全部组件应包括机床全部通用及专用零部件。
（4）标明机床验收标准及安装规程。
2.4.2绘制机床尺寸联系总图之前应确定的内容
2.4.2.1 选择动力部件
动力部件的选择主要是确定动力箱和动力滑台。根据已定的工艺方案和机床配置形式并结合使用及修理因素，确定机床为卧式双面单工位液压传动组合机床，液压滑台实现工作进给运动，选用配套的动力箱驱动多轴箱攻丝主轴。
动力箱规格与滑台要匹配，其驱动功率主要依据是根据多轴箱所传递的切屑功率来选用。确定攻丝电机功率，应考虑丝锥钝化的影响，一般按计算功率的1.5~2.5倍选取。（轴数少时取大值，轴数多时取小值）

式中：——消耗于各主轴的切削功率的总和，单位为kw；
——主轴箱的传动效率，加工黑色金属时取0.8~0.9，加工有色金属时取0.7~0.8，主轴数多、传动复杂时取小值，反之取大值。
查《组合机床设计简明手册》表6-20
则：
=4x0.1264/0.8=0.632kw
0.632x2=1.264kw
查组合机床设计简明手册表5-39
本机床左右多轴箱均采用1TD25-IA型动力箱（=940r/min;电动机选Y100L-6型，功率为1.5KW）。

根据选定的切削用量，计算总的进给力，根据所需的最小进给速度、工作行程、结合多轴箱轮廓尺寸，考虑工作稳定性，选用HY63-I 型液压滑台，以及相配套的侧底座（1CC25型）。
2.4.2.2 确定机床装料高度H
装料高度是指工件安装基面至地面的垂直距离。考虑上述刚度结构功能和使用要求等因素选取计算：
最低孔高度 h2=204.5mm
滑台高度 h3=400mm
侧底座高度 h4=560mm
取H=1200mm。
2.4.2.3 确定夹具轮廓尺寸
主要确定夹具底座的长、宽、高尺寸。
初取长为1000mm,宽为300mm，高为500mm。
2.4.2.4 确定中间底座尺寸
中间底座尺寸在长度和宽度上满足夹具的安装要求。他在加工方向上的尺寸，实际已由加工示意图确定。

2.4.2.5 确定多轴箱轮廓尺寸
标准通用多轴箱厚度是一定的、卧式325mm。因此，确定多轴箱，主要是确定多轴箱的宽度B和高度H及最低主轴高度h1。
B=b+2
H=h+
式中 b——工件在宽度方向相距最远的两孔的距离 b=245mm
b1——最边缘主轴中心至箱体壁距离 b1>70~100mm 取b1=75mm
h——工件在高度方向相距最远的两孔距离 h=188.5mm
h1——最低轴高度
B=245+2x75=395mm

h1=h2+H-（0.5+h3+h4）=15+1100-（0.5+400+630）=84.5mm
H=188.5+100+84.5=348mm
查组合机床设计简明手册，P135表7-1选取多轴箱体规格尺寸400x400。联系尺寸图如下图所示

2.4.3 机床分组
为了便于设计和组织生产，组合机床各部件和装置按不同功能划分编组。本机床编组如下：
第10组 左侧床身
第20组 夹具
第11组 右侧床身
第12组 中间底座
第30组 电气装置
第40组 传动装置
第50组 润滑装置
第60组 刀具
第61组 工具
第71组 左多主轴箱
第72组 右多主轴箱
2.5 机床生产率计算卡
根据加工示意图所确定的工作循环及切削用量等，就可以计算机床生产率并编制生产率计算卡。生产率计算卡是反映机床生产节拍或实际生产率和切削用量、动作时间、生产纲领及负荷率等关系的技术文件。它是用户验收机床生产效率的重要依据。
2.5.1 理想生产率Q
理想生产率是指完成年生产纲领A 所要求的机床生产率。与全年工时tk 总数有关，单班制取1950h
A=50000x(1+2%+2%)=52件
Q=A/tk=52000/1950=25.64件/h
2.5.2 实际生产率Q1
实际生产率是指设计机床每小时实际可生产的零件数量。
Q1=60/T单
式中 T单——生产一个零件所需的时间（min）, 可按下式计算：
T单=t切+t辅=（L1/vf1+ L2/vf2+t停）+[（L快进+L快退）/vfk+ t移+ t装]
L1、L2——刀具第一、第二工作进给长度，单位为mm；
vf1 vf2——刀具第一、第二工作进给量，单位为mm/min;
t停——通常刀具在加工终了时无进给状态下旋转5～10转所需的时间，单位为min;取0.1min,即6s.
vfk——动力部件快速行程速度。 本次采用的是液压动力部件, 为5m/min。
t移——回转工作台进行一次工位转换时间，一般取0.1 min;此道工序可忽略。
t装——工件装、卸的时间（包括定位或撤消定位、夹紧或松开、清理基面或切屑及调运工件等的时间）通常.取0.5-1.5min.取1.5min .
把数值带入（2-13）中：
得到：T单=28/323.2+2/323.2+0.1+0.075/5+0.075/5+1.5
=1.8032min;
所以Q1=60/T单=60/1.8=33.33件/小时
则 Q1≥Q
所以满足生产率要求
2.5.3 机床负荷率
当Q1>Q时，机床负荷率为二者之比。
即η负= Q/ Q1
=25.64/33.33
=77%
2.5.4编制生产率计算卡

第3章 多轴箱设计

3.1多轴箱的组成及表示方法
多轴箱按结构特点分为通用（即标准）和专用多轴箱两大类。前者结构典型，能利用同用的箱体和传动件；后者结构特殊，往往需要加强主轴系统刚性，而使主轴及某些传动件必须专门设计，故专用主轴箱通常指“刚性主轴箱”，即采用不需要刀具导向装置的刚性主轴和用精密滑台导轨来保证加工孔的位置精度。通用主轴箱则采用标准主轴，借助导向套引导刀具来保证被加工孔的位置精度。
本设计中所采用的就是通用主轴箱。
3.1.1 多轴箱的组成
多轴箱由通用零件如箱体、主轴、传动轴、齿轮和附加机构等组成。其基本结构中，箱体、前盖、后盖、上盖、侧盖等为箱体类零件；主轴、传动轴、传动齿轮、动力箱和电动机齿轮等为传动类零件；分油器、注油标、排油塞、和防油套等为润滑及防油元件。
在多轴箱箱体内腔，可安排两排32mm宽的齿轮或三排24mm宽的齿轮；箱体后壁与后盖之间可安排一排（后盖用90mm厚时）或两排（后盖用125mm厚时）24mm宽的齿轮。
本多轴箱考虑到实际情况，在箱体体内安排了三排24mm宽的齿轮和一排32mm宽的齿轮。
3.1.2 多轴箱总图绘制方法特点
（1）主视图 用点划线表示齿轮节圆，标注齿轮齿数和模数，两啮合齿轮相切处标注罗马字母，表示齿轮所在排数。标注各轴轴号及主轴和驱动轴、液压泵轴的转速和方向。
（2）展开图 每根轴、轴承、齿轮等组件只画轴线上边或下边（左边或右边）一半，对于结构尺寸完全相同的轴组件只画一根，但必须在轴端注明相应的轴号；齿轮可不按比例绘制，在图形一侧用数码箭头标明齿轮所在排数。
3.2 多轴箱通用零件
多轴箱的通用零件的编号方法如下：

T07或1T07系指与TD或与1TD系列动力箱配套的主轴箱同用零件，其标记方法详见组合机床设计简明手册中表4-1、表4-2、表4-4、表4-5和第七章相应的配套零件表。
顺序号和零件顺序号表示的内容随类别号和小组号的不同而不同。例如：800×630T0711-11，表示宽800mm，高400mm的主轴箱体；30T0731-42，表示有Ⅳ排齿轮，用圆锥滚子轴承、直径为φ40mm的传动轴；3×40×40T0741-41表示模数为3、齿数为40、孔径为φ20mm和宽度为32mm的齿轮。
3.2.1 通用箱体类零件
多轴