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3 制定機(jī)械加工工藝過程
3.1工藝方案的擬訂
工藝方案的擬訂是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，因?yàn)楣に嚪桨冈诤艽蟪潭壬蠜Q定了組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)配置和使用性能。工藝方案的制定原則：
（1）粗、精加工工序的安排必須根據(jù)零件的生產(chǎn)批量、加工精度、技術(shù)要求進(jìn)行全面的分性，按照經(jīng)濟(jì)的原則，合理安排粗加工與精加工的工序。一般在大批大量生產(chǎn)中，粗、精加工宜分開，但這將使機(jī)床的臺(tái)數(shù)增多。當(dāng)工件生產(chǎn)批量不大時(shí)，由于機(jī)床負(fù)荷率低，則經(jīng)濟(jì)性不好。因此，在能夠保證加工精度的前提下，有時(shí)也采用粗、精加工合并在一臺(tái)機(jī)床上的方案，但必須采取措施，盡量減少由此帶來的不利影響。
（2）工序集中與分散的處理工序集中是機(jī)械加工近代的主要發(fā)展方向之一。組合機(jī)床也正是基于工序集中的工序原則發(fā)展起來的，即運(yùn)用多種不同具，采用多面、多工位和復(fù)合刀具等方法，在一臺(tái)機(jī)床上對(duì)一個(gè)或幾個(gè)零件完成復(fù)雜的工藝過程，從而提高生產(chǎn)的效率。
但也應(yīng)當(dāng)看到，工序過分集中也會(huì)帶來一些問題：使機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，刀具數(shù)量增多，機(jī)床大而笨重，調(diào)整使用不便，可靠性降低，反而影響生產(chǎn)效率的提高。也會(huì)導(dǎo)致切削負(fù)荷加大，往往由于工件的剛性不足及變形等影響加工精度。
因此，提高工序集中程度，應(yīng)該注意：考慮單一工序。即把相同工藝內(nèi)容的工序集中在同一臺(tái)機(jī)床上或同一工位上加工。例如，通常把箱體零件上的大量螺紋孔攻絲工序集中在一臺(tái)攻絲機(jī)床上，而不與大量鉆、鏜工序集中在同一個(gè)主軸箱或同一臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行，這樣會(huì)使機(jī)床更為簡(jiǎn)單合理。相互間有位置精度要求的工序應(yīng)集中在同一工位或同一臺(tái)機(jī)床上加工。例如，箱體類零件各面上的孔，相互間有位置精度要求時(shí)，其孔的精加工應(yīng)集中在一臺(tái)機(jī)床上一次裝夾并完成加工，一般說來，這些孔的粗加工也應(yīng)盡量集中在一臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行，這可以使的精加工余量分布均勻，以利于保證加工精度。大量的鉆、鏜工序最好分開，不要集中在同一主軸箱完成。這是因?yàn)椋@孔與鏜孔的直徑往往相差很大，主軸轉(zhuǎn)速也就相差很大，導(dǎo)致主軸箱的傳動(dòng)鏈復(fù)雜和設(shè)計(jì)困難。同時(shí)，大量鉆孔會(huì)產(chǎn)生很大的軸向力，有可能使工件變形而影響了鏜孔的精度；而且，粗鏜孔振動(dòng)較大，又會(huì)影響鉆孔，甚至?xí)斐尚°@頭的損壞和折斷。另外，鉸孔為低速大進(jìn)給量切削，鏜孔為高速小進(jìn)給量切削，所以兩者也不宜放在同一個(gè)主軸箱上進(jìn)行，以有利于切削用量的合理選擇和主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化。
確定工序集中時(shí)，必須充分考慮零件是否會(huì)因?yàn)閯傂圆蛔愣谳^大的切削力、夾壓力下變形對(duì)加工精度帶來的不利影響。
工序集中時(shí)，必須考慮到前述粗、精加工工序的合理安排及由于主軸箱結(jié)構(gòu)及設(shè)置導(dǎo)向的需要。主軸排列不宜過密，否則會(huì)造成機(jī)床、刀具調(diào)整的不便，加工精度、工作可靠性、生產(chǎn)率降低的不良后果。
3.2被加工零件的工藝分析及其工藝方案
3．2．1 被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
首先要研究被加工零件的用途及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，這主要指零件的材料、硬度、加工部位的結(jié)構(gòu)形狀、工件剛性、定位基準(zhǔn)的特點(diǎn)等。它們對(duì)機(jī)床工藝方案的制定有著重要的影響。同樣精度的孔，因?yàn)椴牧?、硬度的不同，其工藝方案也不同，若工件剛性不足，安排工序就不能太過于集中，以免因同時(shí)加工表面過多造成工件受力大，振動(dòng)及發(fā)熱變形而影響加工精度，還必須十分重視被加工零件在組合機(jī)床加工前所完成的工序及毛坯或半成品質(zhì)量，對(duì)加工余量很大或鑄造質(zhì)量較差的零件應(yīng)安排預(yù)加工工序。
汽車變速箱體是典型的箱體類零件，其材料為HT200，硬度為HB200左右，表面粗糙度要求并不會(huì)高?？v觀整個(gè)零件所需加工得部位較多，但主要是平面加工和鉆孔，特別是孔系很多。大多數(shù)尺寸都是以頂面為基準(zhǔn)，還有依照夾緊定位的要求底面較平整可作為定位基面進(jìn)行“一面兩銷” ，故在加工其它工序之前應(yīng)該盡快加工出底面及底面上的定位銷孔，在后面的加工工序中幾乎都以底面為定位基準(zhǔn)，以“一面兩銷”方式定位的。故應(yīng)先加工其底面及加工底面上的兩個(gè)定位銷孔。
被加工零件的特點(diǎn)在很大程度上決定了組合機(jī)床的配置形式。一般說來，孔中心線與定位基準(zhǔn)面平行的且需由一面或幾面加工的箱體件宜采用臥式機(jī)床；對(duì)大型箱體件，采用單工位機(jī)床加工較適宜。
3.2.2 被加工零件的技術(shù)要求和加工工序
被加工零件需要在組合機(jī)床上完成的加工工序及應(yīng)該保證的加工精度，是制定機(jī)床方案的主要依據(jù)。汽車變速箱前后面孔系螺紋底孔φ8.5，其要求的精度不高，表面粗糙度為Ra=16。從各種加工方式所能達(dá)到的精度及表面粗糙度考慮，可采用一次鉆削加工就能達(dá)到尺寸要求和精度要求，而不需要留加工余量。變速箱的頂面是比較規(guī)則且比較大的平面，在加工時(shí)可以以頂面及頂面上兩個(gè)定位孔采用“一面兩銷”定位，采用組合鉆床同時(shí)加工六個(gè)孔。由《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》書中表3—1 HT200鑄件根據(jù)不同精度孔的典型工藝方法可知：，直徑在?8.5mm以下的采用鉆削加工
3.2.3零件的生產(chǎn)批量
零件的生產(chǎn)批量是決定采用單工位，多工位或自動(dòng)線，還是按照中小批生產(chǎn)特點(diǎn)來設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要因素。從工件的外型及輪廓尺寸看，可以采取單工位固定式夾具的機(jī)床配置形式。
汽變速箱體的年產(chǎn)量為50000/年，單班制，且變速箱零件的尺寸較大，故采用單工位機(jī)床加工。
3.3 制定工藝方案時(shí)應(yīng)考慮問題
3.3.1定位基準(zhǔn)的及夾壓點(diǎn)選擇
組合機(jī)床是針對(duì)某種零件或某道工序而設(shè)計(jì)的。正確選擇加工用定位基準(zhǔn)，是確保加工精度的重要條件，同時(shí)也是有利于實(shí)現(xiàn)最大限度的集中工序，從而收到減少機(jī)床臺(tái)數(shù)的效果。
箱體類零件是機(jī)械加工中工序多，精度要求高的零件。這類零件一般都有較高精度的孔要加工，又常常在幾次裝夾下進(jìn)行。因此，定位基準(zhǔn)選擇“一面兩孔”是最常用的方法。它可以簡(jiǎn)便地消除工件的六個(gè)自由度，使工件獲得可靠的定位；有同時(shí)加工零件五個(gè)表面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高各面上孔的位置精度。“一面兩孔”定位可以作為零件從粗加工到精加工全部工序的定位基準(zhǔn)，使零件整個(gè)工藝過程基準(zhǔn)統(tǒng)一，從而減少由基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來的積累誤差，有利于保證加工的精度。同時(shí)使機(jī)床各工序（工位）的許多部件，如夾具，實(shí)現(xiàn)通用化，有利于縮短設(shè)計(jì)、制造周期，降低成本。同時(shí)采用“一面兩孔”定位，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化定位、夾緊。
3.3.2加工工藝方案
具體的工藝安排如下：
1、粗銑變速箱外殼的頂面，以心軸和右側(cè)面及后端一點(diǎn)定位，由左側(cè)面進(jìn)行夾緊，變速箱外殼底下采取輔助支承的工藝；
2、粗鏜四軸孔，采用一面兩銷的定位方式，由上往下夾緊；
3、精銑頂面，采用工序1的定位方式和夾緊方法；
4、精鏜軸孔φ110，φ80；
5、鉆變速箱外殼頂面的兩銷孔φ11.8，采用工序1的定位和夾緊方法（此兩孔用來為后面的工序當(dāng)作定位孔）；
6、絞頂面的兩銷孔φ12，以右側(cè)面、心軸及頂面一點(diǎn)定位；
7、粗銑前后端面及凸臺(tái)面，以一面兩銷的定位方式，從上往下夾緊（以下如無特別說明均以一面兩銷定位，從上往下夾緊）；
8、銑兩側(cè)面，以一面兩銷的定位方式,，從上往下夾緊；
9、鉆后端面凸臺(tái)銷孔2-φ9.8；
10、絞后端面凸臺(tái)銷孔2-φ10；
11、鉆后端面右下方凸臺(tái)螺紋底孔6-φ8.5；
12、攻螺紋6-M10；
13、鉆前端面右下方凸臺(tái)螺紋底孔6-φ8.5；
14、攻螺紋6-M10；
15、鉆前端面其它螺紋底孔6-φ8.5；φ12
16、攻螺紋6-M10；M14
17、鉆右下側(cè)面螺紋底孔5-φ8.5；
18、攻螺紋5-M10；
19、鉆右上側(cè)面螺紋底孔6-φ8.5；
20、攻螺紋6-M10；
21、鉆右側(cè)面銷孔φ8,及擴(kuò)2-φ30孔；
22、擴(kuò)底孔φ30；
23、鉆左側(cè)所有孔 4-φ17,4-φ8.5及銷孔φ8；
24、攻螺紋4-M10；
25、擴(kuò)注油孔φ42；
26、鉆頂面螺紋底孔9-φ8.5，以一面兩銷的定位方式，由下往上夾緊；
27、攻螺紋9-M10，以一面兩銷的定位方式，由下往上夾緊；
28、清洗；
29、檢驗(yàn)。
4 加工工序圖
4.1被加工零件工序圖
4.1.1被加工零件工序圖的作用及內(nèi)容
被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示一臺(tái)組合機(jī)床或自動(dòng)線完成的工藝內(nèi)容、加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用定位基準(zhǔn)、夾壓部位及被加工零件的材料、硬度、重量和在本工序加工前毛坯或半成品情況的圖紙。它不能用用戶提供的產(chǎn)品圖紙代替，而須在原零件圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床或自動(dòng)線的加工內(nèi)容，加上必要的說明而繪制的。它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是制造、使用、檢驗(yàn)和調(diào)整機(jī)床的重要技術(shù)文件。圖上應(yīng)表示出：
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)形狀尺寸。尤其是當(dāng)須要設(shè)置中間導(dǎo)向套時(shí)，應(yīng)表示出零件內(nèi)部的筋，壁布置及有關(guān)結(jié)構(gòu)的形狀尺寸。以便檢查工件、夾具、刀具是否發(fā)生干涉。
2）加工用定為基準(zhǔn)、夾壓部位及夾壓方向。以便依次進(jìn)行夾具的定位支承（包括輔助支承）、限位、夾緊、導(dǎo)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本課題的工序是鉆汽車變速箱后面螺紋底孔，定位基準(zhǔn)是底面，從頂面夾緊。
3）本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暗拦ば蛱岢龅囊蟆?
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。制被加工零件工序圖的注意事項(xiàng)
5）為使被加工零件工序圖清晰明了，一定要突出本機(jī)床的加工內(nèi)容。繪制時(shí)，應(yīng)按一定比例，選擇足夠的視圖及剖視，突出加工部位，并把零件輪廓及與機(jī)床、夾具設(shè)計(jì)有關(guān)的部位表示清楚。凡本工序保證的尺寸、角度等，均應(yīng)在尺寸數(shù)值下方畫粗實(shí)線標(biāo)記。加工用定位基準(zhǔn)、夾壓位置及方向、輔助支承等都要用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)標(biāo)出。
6）加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基準(zhǔn)標(biāo)注起。為便于加工及檢查，尺寸應(yīng)采用直角坐標(biāo)系標(biāo)注，而不采用極坐標(biāo)系。但有時(shí)因所選的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，則須對(duì)加工部位要求的位置尺寸精度進(jìn)行分析換算。此外，應(yīng)將零件圖上不對(duì)稱位置尺寸公差換算成對(duì)稱公差，其公差數(shù)值的決定要考慮一是要能到達(dá)產(chǎn)品圖紙要求的精度，二是采用組合機(jī)床能加工出來。
7）應(yīng)注明零件加工對(duì)機(jī)床提出的某些特殊要求。如對(duì)多層壁同軸線等直徑孔加工，若要求孔的表面不留退刀痕跡，則圖紙上應(yīng)注明要求“機(jī)床主軸定位，工件（夾具）讓刀。
加工汽變速箱體后面六個(gè)孔的加工工序圖見具體圖紙。
5 加工示意圖
5.1切削用量的選擇
組合機(jī)床的正常工作與合理地選擇切削用量，即確定合理的切削速度和工作進(jìn)給量有很大的關(guān)系，切削用量選的恰當(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，也就是多快好省的進(jìn)行生產(chǎn)。組合機(jī)床大多為多刀加工，而且是多種刀具同時(shí)工作。計(jì)算最佳切削用量的工作比較復(fù)雜。
確定了在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容后，就可以著手選擇切削用量。目前組合機(jī)床的切削用量的選擇，主要是參考現(xiàn)場(chǎng)采用的切削用量的情況，根據(jù)積累的經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行。由于組合機(jī)床有大量的刀具同時(shí)工作，為了能使機(jī)床能正常工作，不經(jīng)常停車換刀，而達(dá)到較高的生產(chǎn)效率，所選的切削用量比一般的萬能機(jī)床單刀加工要低一些。可概括地說：在多軸加工的組合機(jī)床上不宜最大的切削用量。
5.1.1 確定切削用量應(yīng)注意的問題
盡量做到合理利用所有的刀具，充分發(fā)揮其性能。由于連接于動(dòng)力部件的主軸箱上同時(shí)工作時(shí)的刀具種類和直徑大小不等，因此其切削用量的選擇也各有特點(diǎn)。如鉆孔要求切削速度高而每轉(zhuǎn)進(jìn)給量?。汇q孔卻要求切削速度低而每轉(zhuǎn)進(jìn)給量大等。同一主軸箱上的刀具每分鐘進(jìn)給量是相同的，要使每把刀具均能有合適的切削用量是困難的。一般情況下可先按各類刀具選擇較合理的主軸轉(zhuǎn)速n（轉(zhuǎn)/分）和每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f（毫米/分），然后進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整使各刀具的每分鐘進(jìn)給量相同，皆等于動(dòng)力滑臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量vf。這樣各類刀具都不是按最合理的切削用量而是按一個(gè)中間的切削用量工作。假如確實(shí)需要，也可按多數(shù)刀具選用一個(gè)統(tǒng)一的每分鐘進(jìn)給量，對(duì)少數(shù)刀具采用附加機(jī)構(gòu)（增、減速）機(jī)構(gòu)，使之按各自需要的合理進(jìn)給量工作。以達(dá)到合理使用刀具的目的。
選擇切削用量時(shí)，應(yīng)考慮零件批量生產(chǎn)的影響。生產(chǎn)率要求不高時(shí)，就沒有必要將切削用量選得過高，以免降低刀具得耐用度，對(duì)于要求生產(chǎn)率高得大批量生產(chǎn)用組合機(jī)床，也只是提高那些耐用度低，刃磨困難，造價(jià)高得所謂“限制性”工序刀具得切削用量。但必須注意不能影響加工的精度，也不能使刀具耐用度降低。對(duì)于“非限制性”刀具，應(yīng)采取不使刀具耐用度降低的某一極限值，這樣可減少切削功率。組合機(jī)床通常要求切削用量的選擇使刀具耐用度不低于一個(gè)工作班，最少不低于4小時(shí)。
切削用量的選擇應(yīng)有利于主軸箱設(shè)計(jì)。若能作到相鄰主軸轉(zhuǎn)速接近相等，則可以使主軸箱傳動(dòng)鏈簡(jiǎn)單；某些刀具帶導(dǎo)向加工時(shí)，若不便冷卻潤滑，則應(yīng)適當(dāng)降低切削速度。
選擇切削用量時(shí)，還必須考慮所選的動(dòng)力滑臺(tái)的性能。尤其采用液壓動(dòng)力滑臺(tái)時(shí)，所選的每分鐘進(jìn)給量一般比動(dòng)力滑臺(tái)可實(shí)現(xiàn)的最小進(jìn)給量大50％。否則，會(huì)由于溫度和其他原因?qū)е逻M(jìn)給量不穩(wěn)定，影響加工精度，甚至造成機(jī)床不能工作。
5.1.2組合機(jī)床切削用量的選擇
必須從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)加工精度、工件材料，工作條件、技術(shù)要求等進(jìn)行分析，按照經(jīng)濟(jì)地滿足加工要求地原則，合理地選擇切削用量。一般常用查表法，參照生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)同類工藝，通過工藝試驗(yàn)確定切削用量。
根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在組合機(jī)床上進(jìn)行孔加工的切削用量按下表選取：
表1 用高速鋼鉆頭加工鑄鐵件的切削用量
加工直徑
（毫米）
HB160～200
HB200～241
HB300～400
切削用量
v（m/min）
f（mm/轉(zhuǎn)）
v（m/min）
f（mm/轉(zhuǎn)）
v（m/min）
f（mm/轉(zhuǎn)）
1～6
16～24
0.07～0.12
10～18
0.05～0.10
5～12
0.03～0.08
6～12
0.12～0.20
0.10～0.18
0.08～0.15
12～22
0.20～0.40
0.18～0.25
0.15～0.20
22～50
0.40～0.80
0.25～0.40
0.20～0.30
由上表可見，根據(jù)工件的材料與加工的孔徑，可以選擇合適的切削用量。
加工零件的材料為HT200，其硬度為HB200，加工的孔徑為8.5mm。初定主軸轉(zhuǎn)速為n＝500轉(zhuǎn)，故可以選擇加工各孔的切削用量如下：
?8.5mm： v＝3.14x500x8.5/1000＝13.4m/min
f=0.10~0.18r/min取0.15r/min
5.2 選擇刀具結(jié)構(gòu)
根據(jù)工藝要求及加工精度的不同，組合機(jī)床采用的刀具有：一般簡(jiǎn)單刀具（標(biāo)準(zhǔn)刀具），復(fù)合刀具及特種刀具。選擇刀具結(jié)構(gòu)應(yīng)注意以下主要問題：
1）只要條件允許，為使工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，刃磨容易，應(yīng)該盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)刀具（如標(biāo)準(zhǔn)的麻花鉆，擴(kuò)空鉆，鉸刀等）和簡(jiǎn)單的刀具。采用此類刀具的缺點(diǎn)使加工一個(gè)零件所需的工位或機(jī)床臺(tái)數(shù)較多。
2）為提高工序集中程度或保證加工精度，可采用先后加工或同時(shí)加工兩個(gè)或兩個(gè)以上表面的復(fù)合刀具。
3）選擇刀具結(jié)構(gòu)時(shí)，還必須認(rèn)真分析被加工零件材料的特點(diǎn)。如加工硬度較高的鑄鐵或鋼件時(shí)，為了提高刀具的耐用度減少換刀時(shí)間，宜采用多刃鉸刀或多刃鏜刀頭加工，以解決斷屑及排屑問題
本次設(shè)計(jì)所加工的零件為變速箱蓋前面孔上的六個(gè)孔，其精度要求較低，材料為鑄鐵，硬度不高，采用標(biāo)準(zhǔn)的高速鋼錐柄麻花鉆刀具，即可滿足加工的技術(shù)要求。
由《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》刀具部分P587表8-17可選擇如下刀具：
?8.5mm：高速鋼錐柄長麻花鉆 ＝190mm，＝109m
5.3加工示意圖
5.3.1加工示意圖的作用和內(nèi)容
零件加工的工藝方案要通過加工示意圖來反映。加工示意圖表示被加工零件在機(jī)床上的加工過程，刀具、輔具、夾具、主軸箱、液壓電氣裝置設(shè)計(jì)及通用部件選擇的主要原始資料，也是整個(gè)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)。其內(nèi)容為：
1）應(yīng)反映機(jī)床的加工方法、加工條件及加工過程。
2）根據(jù)加工部位特點(diǎn)及加工要求，決定刀具類型、數(shù)量、結(jié)構(gòu)、尺寸（直徑和長度），包括鏜削加工時(shí)決定鏜桿直徑和長度。
決定主軸的結(jié)構(gòu)類型、規(guī)格尺寸及外伸長度。
4）選擇標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)專用的接桿、浮動(dòng)卡頭、導(dǎo)向裝置、攻絲靠模裝置、刀桿托架等，并決定它們的結(jié)構(gòu)、參數(shù)及尺寸。
5)表明主軸、接桿（卡頭）、夾具（導(dǎo)向）與工件之間的聯(lián)系尺寸、配合及精度。
6)根據(jù)機(jī)床要求的生產(chǎn)率及刀具、材料特點(diǎn)等，合理確定并標(biāo)注各主軸的切削用量。
7)決定機(jī)床動(dòng)力部件的工作行程及工作循環(huán)。
5.3.2．加工示意圖的畫法及注意事項(xiàng)
1) 加工示意的繪制順序是：先按比例用細(xì)實(shí)線繪出工件加工部位和局部結(jié)構(gòu)的展開圖。加工表面用粗實(shí)線畫。為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，相同加工部位的加工示意圖（指對(duì)同一規(guī)格的孔加工，所用刀具、導(dǎo)向、主軸、接桿等的規(guī)格尺寸、精度完全相同），允許只表示其中之一，亦即同一主軸箱上結(jié)構(gòu)尺寸相同的主軸可只畫一根。但必須在主軸上標(biāo)注軸號(hào)。（與工件孔號(hào)相對(duì)應(yīng)）。當(dāng)軸數(shù)較多，可采用縮小比例，用細(xì)實(shí)線畫出工件加工部位簡(jiǎn)圖并標(biāo)注孔號(hào)，以便設(shè)計(jì)和調(diào)整機(jī)床。
2) 一般情況下，在加工示意圖上，主軸分布可不按真實(shí)距離繪制。當(dāng)被加工孔間距很小或需設(shè)置徑向尺寸結(jié)構(gòu)較大的導(dǎo)向裝置時(shí)，相鄰主軸必須嚴(yán)格按比例繪制，以便檢查相鄰主軸、刀具、輔具、導(dǎo)向等是否干涉。
3) 主軸應(yīng)叢主軸箱端面畫起。刀具畫加工終了位置（攻絲加工則應(yīng)畫開始位置）。標(biāo)準(zhǔn)的通用結(jié)構(gòu)如接桿、浮動(dòng)卡頭、攻絲靠模及絲錐卡頭、通用主軸箱的標(biāo)準(zhǔn)鉆鏜主軸外伸部分等只畫外輪廓，并須加注規(guī)格代號(hào)。對(duì)一些專用結(jié)構(gòu)如導(dǎo)向、刀桿托架、專用接桿或浮動(dòng)卡頭等，為了顯示其結(jié)構(gòu)而必須剖視，并標(biāo)注尺寸、精度及配合。
5.3.3．擇刀具、工具、導(dǎo)向裝置并標(biāo)注其相關(guān)位置尺寸
1)刀具的選擇 刀具的選擇如前所述，要考慮工件的加工尺寸精度、表面粗糙度、切屑的排除及生產(chǎn)率要求等因素。一般孔加工刀具（鉆、擴(kuò)、刀具螺旋槽尾端與導(dǎo)向套外端面有一定的距離（一般為30～50mm）。
2)導(dǎo)向的選擇 在組合機(jī)床上加工孔，除了剛性主軸的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取決于夾具導(dǎo)向。因此，正確選擇導(dǎo)向的結(jié)構(gòu)，確定導(dǎo)向類型、參數(shù)、精度，不但是繪制加工示意圖應(yīng)該解決的問題，也是設(shè)計(jì)組合機(jī)床不可忽視的重要內(nèi)容。
(1)導(dǎo)向類型、形式和結(jié)構(gòu) 導(dǎo)向通常分為兩類：一類是刀具導(dǎo)向部分與夾具導(dǎo)套之間既有相對(duì)移動(dòng)又有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的第一類導(dǎo)向，或稱固定式導(dǎo)向。另一類是刀具導(dǎo)向部分與夾具導(dǎo)套之間只有相對(duì)移動(dòng)而無相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的第二類導(dǎo)向，或稱旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向。通常依據(jù)刀具導(dǎo)向部分的直徑d和刀具轉(zhuǎn)速n折算出導(dǎo)向的線速度v，其中米/分，在結(jié)合加工部位的尺寸精度，工藝方法和刀具的具體工作條件來選擇導(dǎo)向的類型、形式和結(jié)構(gòu)。第一類導(dǎo)向的允許線速度v<20米/分。因此，除了鉸孔外，這類導(dǎo)向很少用于大孔徑的加工。第二類導(dǎo)向的允許線速度v>20米/分。一般用于孔徑大于25mm以上的孔加工，尤其以大直徑的鏜孔應(yīng)用較多。由前所選擇的刀具和主軸轉(zhuǎn)速，根據(jù)切削用量的線速度，加上氣缸蓋前面板上的六個(gè)孔的直徑為? 8.5mm，孔徑不大，其線速度v不大于20米/分，故采用固定式導(dǎo)向。
（2）確定導(dǎo)向數(shù)量、選擇導(dǎo)向參數(shù) 導(dǎo)向數(shù)量應(yīng)根據(jù)工件形狀，內(nèi)部結(jié)構(gòu)，刀具剛性，加工精度及具體加工情況而定。通常鉆、擴(kuò)、鉸單層壁小孔或用懸伸量不大的鏜桿鏜、擴(kuò)、鉸深度不大的大孔時(shí)，選取單個(gè)導(dǎo)向加工。當(dāng)在工件鑄孔上擴(kuò)孔時(shí)，為了加強(qiáng)刀具的導(dǎo)向剛性，通常采用雙導(dǎo)向加工。導(dǎo)向的參數(shù)選擇包括：導(dǎo)套的直徑及公差配合，導(dǎo)套的長度，導(dǎo)套離工件端面的距離等。根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》表3-17和表3-18，選擇導(dǎo)向的參數(shù)。
導(dǎo)向的長度：
導(dǎo)向離工件端面的距離：
其中：d為刀具的直徑。
故可選擇各導(dǎo)向的參數(shù)：
?8.5mm：取35mm
導(dǎo)向離工件端面的距離：取10mm
導(dǎo)向的直徑及公差配合等參數(shù)見下圖所示：
圖1：鉆直徑為8.5mm孔的導(dǎo)套參數(shù)
5.3.4初定主軸類型、尺寸、外伸長度和選擇接桿
主軸的型式主要取決于進(jìn)給抗力和主軸——刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的需要。主軸尺寸規(guī)格應(yīng)根據(jù)選定的切削用量計(jì)算出切削扭矩M，根據(jù),《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》表3-19初選主軸直徑d，再綜合考慮加工精度和具體工作條件，根據(jù)表3-22決定外伸部分尺寸（直徑D/d1，長度L）及配套的刀具接桿莫氏錐度。
由前所確定的切削扭矩M，可確定主軸的直徑為：
鉆直徑為?8.5mm的主軸：?20mm
再由表3-22選擇?8.5mm的主軸的外伸尺寸為115mm，其接桿的莫氏錐度為1號(hào)錐度，接桿連接也稱為剛性連接，用于單導(dǎo)向進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸等孔加工。通用的標(biāo)準(zhǔn)接桿有大小型之分，其規(guī)格、尺寸隨接桿號(hào)不同而不同。選擇接桿主要時(shí)決定其號(hào)數(shù)，應(yīng)根據(jù)刀具尾部結(jié)構(gòu)(莫氏錐度號(hào))和主軸外伸部分的內(nèi)孔直徑d1而定。
主軸箱端面至工件之間的軸向距離時(shí)加工示意圖上最重要的聯(lián)系尺寸。必須從保證加工終了時(shí)主軸箱端面到工件端面間距離最小來確定全部刀具、接桿、導(dǎo)向等與工件之間的聯(lián)系尺寸，其中，須標(biāo)注主軸端部外徑和內(nèi)孔徑，外伸尺寸，刀具各段長度及直徑，導(dǎo)向的直徑、長度、配合，工件至夾具之間須標(biāo)注工件距導(dǎo)套端面的距離為了縮短刀具懸伸長度與工作行程長度，要求這一距離越小越好。它取決于兩個(gè)方面，一是主軸箱上刀具、接桿、主軸等由于相互連接所需的最小軸向尺寸，如采用麻花鉆鉆孔時(shí)，刀具長度要考慮其螺旋槽尾部離開導(dǎo)套端面有一定的距離，以備排屑和刀具刃磨后有向前調(diào)整的可能。接桿長度的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，各規(guī)格均有可選擇的范圍，設(shè)計(jì)時(shí)通常先按最小長度選取。二時(shí)機(jī)床總體布局要求的聯(lián)系尺寸。設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮 兩者的因素。
由表3-23選擇各接桿的型號(hào)：
? 8.5mm的主軸：接桿 2X260T0635—01
5.4動(dòng)力部件的工作循環(huán)和工作行程
動(dòng)力部件的工作循環(huán)是加工時(shí)動(dòng)力部件從原始位置開始運(yùn)動(dòng)到加工終了位置，又返回原始位置的動(dòng)作過程。一般包括快速引進(jìn)、工作進(jìn)給、快速退 回等動(dòng)作。有時(shí)還有中間的許多其他要求動(dòng)作。本次加工六個(gè)孔，并無其他 特殊的精度要求，采用一般的鉆削加工就可。故其工作循環(huán)只需要快進(jìn)，工 進(jìn)，快退三個(gè)步驟即可。
工作行程長度的確定：工作進(jìn)給長度L應(yīng)等于工件加工部位的長度L與刀具切入長度L1和切出長度L2之和，切入長度L1應(yīng)根據(jù)工件端面的誤差情況在5～10mm之間選擇，誤差大時(shí)取大值。
由此選擇加工的切入長度L1為10mm，由于是鉆不通的孔無切出長度。快速退回長度等于快速引進(jìn)與工作進(jìn)給長度之和，快速引進(jìn)是指動(dòng)力部件把主軸箱連同刀具從原始位置送進(jìn)到工作進(jìn)給開始位置，其長度按具體加工情況確定。通常，在采用固定式夾具的鉆、擴(kuò)、鉸孔組合機(jī)床上，快速退回行程長度須保證所有刀具均退至夾具導(dǎo)套內(nèi)而不影響工件的裝卸。假如刀具的剛性較好，且能夠滿足生產(chǎn)率的要求，為了使動(dòng)力滑臺(tái)導(dǎo)軌在全行程上均勻磨損，也可使快退行程長度加大。本文選用的快退長度為50mm,只退到導(dǎo)套內(nèi)，提高效率。
動(dòng)力部件總行程長度。動(dòng)力部件的總行程除了要保證要求的工作行程外，還要考慮裝卸和調(diào)整刀具的方便，即要考慮前、后備量。前備量是指因?yàn)榈毒叩哪p或補(bǔ)償制造、安裝誤差，動(dòng)力部件尚有可向前調(diào)節(jié)的距離。后備量是考慮刀具從接桿或接桿連同刀具一起從主軸孔內(nèi)取出所需的軸向距離。 動(dòng)力部件的總行程為快退行程長度與前后備量之和。并依次作為選擇標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái)的依據(jù)。
6 繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖
6.1聯(lián)系尺寸圖的作用及內(nèi)容
一般說來，組合機(jī)床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用部件——?jiǎng)恿_(tái)、動(dòng)力箱，各種工藝切削頭、側(cè)底座、立柱、中間底座等加上專用的——主軸箱，刀具和輔具系統(tǒng)，夾具，液、電、冷卻、潤滑、排屑系統(tǒng)組合裝配而成。聯(lián)系尺寸圖用來表示機(jī)床各組成部件的相互裝配和運(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)一步進(jìn)行主軸箱、夾具的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。聯(lián)系尺寸圖是機(jī)床配置型式和總體布局的簡(jiǎn)化圖。
主要內(nèi)容：以適當(dāng)?shù)囊晥D按統(tǒng)一比例畫出機(jī)床各主要組成部件的外形輪廓及相關(guān)位置，表明機(jī)床的配置型式及總體布局、主視圖的選擇應(yīng)與機(jī)床實(shí)際加工狀態(tài)一致。圖上應(yīng)盡量減少不必要的線條及尺寸。但反映各部件的聯(lián)系尺寸、專用部件的主要輪廓尺寸，運(yùn)動(dòng)部件的極限位置及行程尺寸，必須完整齊全。為了便于部件的設(shè)計(jì)，聯(lián)系尺寸圖上應(yīng)標(biāo)注通用部件的規(guī)格代號(hào)，電動(dòng)機(jī)型號(hào)、功率及轉(zhuǎn)速，并注明機(jī)床部件的分組情況及總行程。
6.2 通用部件的選擇
通用部件的選用是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。選用的基本方法是：根據(jù)所需的功率、進(jìn)給力、進(jìn)給速度等要求，選擇動(dòng)力部件及其配套部件。選用原則如下：
1）、切削功率應(yīng)滿足加工所需的計(jì)算功率（包括切削所需功率、空轉(zhuǎn)功率及傳動(dòng)功率）；
2）、進(jìn)給部件應(yīng)滿足所需的最大計(jì)算進(jìn)給力、進(jìn)給速度和工作行程及工作循環(huán)的需求，同時(shí)還需考慮裝刀、調(diào)刀的方便性；
3）動(dòng)力箱與主軸箱尺寸應(yīng)相適應(yīng)和匹配。根據(jù)加工主軸分布位置可大致算出多軸箱尺寸，并圓整后選用尺寸的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格主軸箱，據(jù)此選擇結(jié)合尺寸相適應(yīng)的動(dòng)力箱；
4）應(yīng)滿足加工精度的要求。選用時(shí)應(yīng)注意結(jié)構(gòu)不同或者結(jié)構(gòu)相同、精度等級(jí)不同的動(dòng)力部件所能達(dá)到的加工精度是不同的。
5）、盡可能按通用部件的配套關(guān)系選用有關(guān)的通用部件。
6.3繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖之前確定的主要內(nèi)容
6.3.1各主軸切削力P，扭矩M，切削功率N的計(jì)算
根據(jù)前面選定的切削用量（主要指切削速度v及進(jìn)給量f）,確定進(jìn)給力，作為選擇動(dòng)力滑臺(tái)及設(shè)計(jì)夾具的依據(jù)。確定切削轉(zhuǎn)矩，用以確定主軸及其它傳動(dòng)件的尺寸。確定切削功率，用來選擇主傳動(dòng)電機(jī)功率；
?8.5mm ：v＝13.4m/min
f=0.15r/min
故：
6.3.2動(dòng)力部件的選擇
選用動(dòng)力部件主要是確定動(dòng)力部件的品種和規(guī)格。
1）、動(dòng)力部件品種的確定
在設(shè)計(jì)組合機(jī)床時(shí)，究竟選用那種動(dòng)力部件，應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的加工要求、機(jī)床的配置型式、制造及使用條件等確定。對(duì)于完成主運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件，通常時(shí)根據(jù)加工工藝要求和配置型式確定。設(shè)計(jì)一臺(tái)鉆孔的臥式組合機(jī)床時(shí)，選用主軸箱以側(cè)置式的主傳動(dòng)裝置；對(duì)于完成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件，通常是根據(jù)進(jìn)給速度的穩(wěn)定性、進(jìn)給量的可調(diào)性、工作循環(huán)等來確定。還要注意用戶所在地區(qū)的氣溫條件及用戶使用的方便性。
組合機(jī)床的的動(dòng)力部件是配置組合機(jī)床的基礎(chǔ)。它主要包括用以實(shí)現(xiàn)刀具主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力箱、各種工藝切削頭及實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力滑臺(tái)。 影響動(dòng)力部件選擇的主要因素有：
（1）切削功率 根據(jù)各刀具的切削用量，計(jì)算總切削功率，在考慮傳動(dòng)效率或空載功率損耗及載荷附加功率損耗，作為選擇組合機(jī)床主運(yùn)動(dòng)用的動(dòng)力箱型號(hào)規(guī)格的依據(jù)。
（2）進(jìn)給力 每種規(guī)格的動(dòng)力滑臺(tái)有其最大的進(jìn)給力的限制，選用時(shí)，應(yīng)根據(jù)確定的切削用量計(jì)算出各主軸的軸向切削合力，并保證<，依次來選擇動(dòng)力滑臺(tái)。因?yàn)橥瑫r(shí)加工六個(gè)孔故=6P=6982.86（N）。
（3）進(jìn)給速度動(dòng)力滑臺(tái)有規(guī)定的快速行程速度和最小進(jìn)給量的限制。選用時(shí)，應(yīng)使快速行程速度大于規(guī)定值，最小進(jìn)給量小于規(guī)定值。
（4）行程選擇動(dòng)力滑臺(tái)還應(yīng)考慮最大的允許行程。所選應(yīng)小于其規(guī)定的最大允許行程。
（5）主軸箱輪廓尺寸為使加工過程有良好的穩(wěn)定性，主軸箱應(yīng)與所選的動(dòng)力滑臺(tái)相適應(yīng)，其輪廓尺寸有一定的限制。
（6）動(dòng)力滑臺(tái)導(dǎo)軌的型式導(dǎo)軌組合有“矩—矩”和“矩—山”兩種型式。前者一般多用于帶導(dǎo)向引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工的機(jī)床及其他粗加工，后者導(dǎo)向好，精度高，多用在不帶導(dǎo)向的剛性主軸加工和其他精加工。
綜上所述，根據(jù)前面所計(jì)算的各量，查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》選擇動(dòng)力部件如下：
液壓動(dòng)力滑臺(tái)：HY32B—Ⅱ
動(dòng)力滑臺(tái)是由滑座、滑鞍和驅(qū)動(dòng)裝置等組成、實(shí)現(xiàn)直線進(jìn)給的動(dòng)力部件。根據(jù)被加工零件的工藝要求，在滑鞍上安裝動(dòng)力箱，主軸箱與動(dòng)力箱相連接，與動(dòng)力箱一起運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)本道工序的鉆削加工。
臺(tái)面寬320mm，臺(tái)面長630mm行程長400mm，導(dǎo)軌“矩—矩”型式，滑臺(tái)及滑座總高280mm滑座長1070mm允許最大進(jìn)給力＝12500牛，快速行程速度6mm/分，工進(jìn)速度35~1350mm/分
齒輪傳動(dòng)動(dòng)力箱1TD32Ⅰ型
電動(dòng)機(jī)為Y100L2-4型，功率N＝3.0千瓦；動(dòng)力箱輸出軸轉(zhuǎn)速n為715傳/分；動(dòng)力箱與動(dòng)力滑臺(tái)面結(jié)合面尺寸：長400mm寬320mm；。動(dòng)力箱輸出軸距箱底面高度為124.5mm。
6.3.3機(jī)床裝料高度的確定
裝料高度一般指工件安裝基面到地面的垂直距離。在確定裝料高度時(shí)，首先考慮到工人操作的方便性；自動(dòng)線要考慮車中間底座的高度以便允許內(nèi)腔通過隨行夾具還會(huì)系統(tǒng)或冷卻排屑。其次是機(jī)床內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸限制和剛度要求?？紤]上述剛度、結(jié)構(gòu)功能和使用要求等因素，設(shè)計(jì)裝料高度H=970mm，工件最低孔徑hmin＝125mm，滑臺(tái)高度為280mm，側(cè)底座高度560mm。
6.3.4夾具輪廓尺寸的確定
夾具是用于定位夾緊工件的，所以工件的輪廓尺寸和形狀是確定夾具輪廓尺寸的依據(jù)。根據(jù)夾具結(jié)構(gòu)草圖，初步確定夾具的輪廓尺寸。其底座高度應(yīng)考慮要保證有足夠的的剛性，又要考慮工件的裝料高度，為了便于布置定位元件，一般夾具的底座的高度不小于240mm。夾具底座的長度尺寸，應(yīng)能布置下定位夾緊元件和能與中間底座的連接。
6.3.5中間底座尺寸的確定
中間底座其頂面安裝夾具，側(cè)面可與側(cè)底座相連接，并通過端面鍵或定位銷定位。根據(jù)所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床配置形式，雙面臥式組合機(jī)床的中間底座，兩側(cè)面都安裝側(cè)底座。中間底座的結(jié)構(gòu)、尺寸需根據(jù)工件的大小、形狀以及組合機(jī)床的配置形式來確定。因此，中間底座按專用部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且中間底座的主要尺寸查《金屬加工工藝人員手冊(cè)》所列的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
中間底座的輪廓尺寸，在長度方面應(yīng)滿足夾具的安裝要求。它的加工方面的尺寸由加工示意圖確定。圖中已規(guī)定了機(jī)床在加工終了位置是工件端面至多軸箱前端面的距離330mm。由此根據(jù)選定的動(dòng)力箱、滑臺(tái)、側(cè)底座的尺寸等標(biāo)準(zhǔn)的位置關(guān)系，并考慮滑臺(tái)的前備量，通過尺寸鏈計(jì)算確定中間底座加工方向的尺寸800mm。
確定中間底座的高度方向尺寸時(shí)，應(yīng)機(jī)床的剛性要求、冷切排屑系統(tǒng)要求以及側(cè)底座連接尺寸要求。裝料高度和夾具底座高度確定后，中間底座高度就已確定為560mm。
6.3.6主軸箱輪廓尺寸的確定
標(biāo)準(zhǔn)通用多軸箱，臥式為325mm。因此，確定多軸箱尺寸，主要是確定多軸箱的寬度B和高度H。記最低主軸高度h1。多軸箱寬度B、高度H的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關(guān)，可按下式確定：
B＝b+2b1
H=h+h1+b1
式中：b——工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)兩孔距離，單位mm；
b1——最邊緣主軸中心至箱體外壁距離，單位mm；
h——工件在高度方向相距最遠(yuǎn)兩孔距離，單位mm；
h1——最低主軸高度，單位mm。
b＝105mm，b1取100mm
則B＝105＋2×100＝305mm
h＝155mm,
h1=h2+H料－（0.5+225+630+5）
＝104.5
則H＝155+104.5+100＝359.5mm。
根據(jù)實(shí)際加工的情況，由通用箱體系列尺寸標(biāo)準(zhǔn)，選定多軸箱輪廓尺寸，B×H＝500×500mm。
6.4機(jī)床分組
當(dāng)繪制完那些機(jī)床部件后，為便于設(shè)計(jì)和組織生產(chǎn)，組合機(jī)床各部件和裝置按不同的功能劃分編組。本次設(shè)計(jì)的機(jī)床的分類如下:
第10-19組支承部件。側(cè)底座CC32第10組，中間底座第11組。
第20-29組夾具及輸送設(shè)備。夾具為第20組。
第30-39組電氣設(shè)備。電機(jī)Y100L2-04為第30組。
第40-49組傳動(dòng)裝置。動(dòng)力箱TD32為第40組，滑臺(tái)為第41組。
第50-59組液壓和氣動(dòng)裝置。
第60-69刀具、工具、量具和輔助工具等。鉆頭為第60組，接桿為61組。
第70-79組多軸箱及其附屬部件。多軸箱為第70組。
第80-89組冷卻，排屑及潤滑裝置。
第90-99組電氣、液壓、氣動(dòng)等各種擋鐵。
7 組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)
7.1主軸箱的基本結(jié)構(gòu)
主軸箱是組合機(jī)床的重要專用部件。它是選用通用零件，按專用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的。它根據(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)力箱一起安裝于進(jìn)給滑臺(tái)，完成鉆孔工序。
所設(shè)計(jì)的主軸箱為通用主軸箱，結(jié)構(gòu)典型，能利用通用的箱體和傳動(dòng)件，借助導(dǎo)向套引導(dǎo)刀具來保證被加工孔的位置精度。
7.1.1 通用主軸箱的組成
通用主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。在多軸箱箱體內(nèi)腔可安排三排寬24mm的齒輪或安排兩排寬32mm齒輪；箱體后壁與后端蓋之間安排一排齒輪。
7.1.2主軸箱通用零件
1.箱體類型
主軸箱的通用類型零件配套查《手冊(cè)》表7－4；箱體材料為HT200,前、后、側(cè)蓋等材料為HT150。查多軸箱基本尺寸系列尺寸（GB3668.1－83）規(guī)定，多軸箱箱體高度和寬度是根據(jù)配套滑臺(tái)的規(guī)格按規(guī)定的系列尺寸（表7－1）選擇；多軸箱后蓋與動(dòng)力箱查《手冊(cè)》表7－2，其結(jié)合面上聯(lián)接螺釘、定位銷孔及其位置與動(dòng)力箱聯(lián)系尺寸相適應(yīng)查《手冊(cè)》表5-40；通用多軸箱箱體結(jié)構(gòu)尺寸及螺孔位置查《手冊(cè)》表7－1及7－3。
多軸箱的標(biāo)準(zhǔn)厚度為180mm，前蓋厚度為55mm，后蓋為90mm。
2、通用主軸
通用主軸選用滾錐軸承主軸 前后支承均為滾珠軸承。這種結(jié)構(gòu)可承受的軸向和一定的徑向力。而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝配調(diào)整方便。
主軸箱采用前端外伸為115mm的長主軸，并采用固定鉆套。
主軸材料采用40Cr鋼，熱處理C42。通用主軸的最小間距查《手冊(cè)》表4-3。
3、通用傳動(dòng)軸
通用傳動(dòng)軸采用滾錐傳動(dòng)軸，材料45鋼，調(diào)質(zhì)T235。傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，配套零件及聯(lián)系尺寸詳見主軸箱裝配圖。
4、通用齒輪和套
多軸箱齒輪有：傳動(dòng)齒輪，動(dòng)力箱齒輪，其結(jié)構(gòu)型式、尺寸參數(shù)查《手冊(cè)》表7－21～表7－23。
多軸箱用套和防油套差《手冊(cè)》表7－24，表7－25，詳見主軸箱裝配圖。
7.2繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖
主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的。
1)、根據(jù)機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，繪制主軸箱外形圖，并標(biāo)注輪廓尺寸及與動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸的相對(duì)位置尺寸。
2）、根據(jù)尺寸聯(lián)系圖標(biāo)注所有主軸位置尺寸及工件與主軸、主軸與傳動(dòng)軸的相關(guān)位置尺寸。因?yàn)橹鬏S和被加工零件在機(jī)床上是面對(duì)面安放的，因此，多軸箱主視圖上的水平方向尺寸與工序圖上的水平方向尺寸相反；由于多軸箱上的坐標(biāo)尺寸基準(zhǔn)和零件工序圖上的基準(zhǔn)不重合，應(yīng)作尺寸轉(zhuǎn)換，找出統(tǒng)一的基準(zhǔn)。，標(biāo)出相應(yīng)的位置關(guān)系尺寸，然后根據(jù)零件工序圖各孔位置尺寸，算出多軸箱上主軸的坐標(biāo)值。
3）、標(biāo)注主軸順時(shí)針轉(zhuǎn)向；
4）、列出個(gè)主軸的工序內(nèi)容，切削用量及主軸的外伸尺寸等；
5）、標(biāo)明動(dòng)力部件型號(hào)及其性能參數(shù)等。
以上內(nèi)容詳見多軸箱原始依據(jù)圖。
7.3 主軸、齒輪的確定及動(dòng)力計(jì)算
7.3.1主軸型式和直徑、齒輪模數(shù)的確定
1．軸的型式和直徑
主軸結(jié)構(gòu)型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。軸承型式是主軸部件結(jié)構(gòu)的主要特征。本次設(shè)計(jì)為鉆削加工主軸，軸向切削力大，故軸承采用前后支承均為滾珠軸承。這種結(jié)構(gòu)可承受較大的軸向和徑向力。而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝配調(diào)整方便。
主軸材料采用40Cr鋼，熱處理C42。通用主軸的最小間距查《手冊(cè)》表4-3。
主軸直徑按加工示意圖所示。主軸外伸尺寸為115mm，傳動(dòng)軸的直徑也可參考主軸的直徑大小選取。
2．齒輪模數(shù)的確定
齒輪模數(shù)m按公式法估算：
m≥(30~32)
式中：P——齒輪所傳遞的功率，單位KW；（由上面知P為3.4KW）
z——一對(duì)嚙合齒輪中的小齒輪齒數(shù)；(z=22)
n——小齒輪轉(zhuǎn)速，單位r/min。(n=500r/min)
即：＝1.3～1.4
所以輸入軸即電機(jī)軸上的齒輪選用m＝3，傳動(dòng)軸及主軸上的齒輪選用m＝2。
7.3.2動(dòng)力計(jì)算
主軸傳遞的總的功率計(jì)算：
其中：N1,N2,N3,N4,N5,N6為各軸的切削功率，由前已知；
為傳動(dòng)效率，取為0.9；
則Nz＝2.9 Kw
主軸的總的切削力的計(jì)算：
其中：各軸的切削力由前已知。故算得＝6982.86N
7.4主軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)
主軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)，是根據(jù)動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸位置和動(dòng)力轉(zhuǎn)速、各主軸位置及其轉(zhuǎn)速要求，設(shè)計(jì)傳動(dòng)鏈，把驅(qū)動(dòng)軸與各主軸連接，使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。
1．主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)：
1)、在保證主軸的強(qiáng)度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的條件下，力求使傳動(dòng)軸和齒輪的規(guī)格、數(shù)量為最少。
2)、不用主軸帶動(dòng)主軸的方案，以免增加主軸負(fù)荷，影響加工質(zhì)量。
3)、為了結(jié)構(gòu)緊湊，主軸箱內(nèi)齒輪副的傳動(dòng)比不大于1/2,后蓋內(nèi)齒輪傳動(dòng)比取在1/3～1/3.5，不用升速傳動(dòng)。
4)、由于是粗鉆孔，主軸設(shè)置在第Ⅰ排位置，以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變 形。
5）、剛性鏜孔主軸上的齒輪，其分度圓直徑大于被加工孔的孔徑，以減少振東，提高運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。
6)、驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸不能超過兩根，以免給裝配帶來困難。
7.4.1主軸的分布
被加工零件上加工孔的位置決定主軸的分布情況?？椎奈恢梅植即笾驴蓺w納為：同心圓分布、支線分布和任意分布三種類型。因此，多軸箱上主軸分布相應(yīng)分為這三種。本次加工的孔分布為任意分布，六個(gè)孔六個(gè)軸1、2、3、4、5、6采用一根傳動(dòng)軸7帶動(dòng).傳動(dòng)軸7由驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)，同時(shí)傳動(dòng)軸7同時(shí)兼作手柄軸。由于主軸之間的距離較近，油泵的外形較大，因而采用主軸帶動(dòng)一根傳動(dòng)軸8，軸8用埋頭傳動(dòng)，軸8帶動(dòng)油泵軸。
7.4.2傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.已知各主軸轉(zhuǎn)速及驅(qū)動(dòng)軸到主軸之間的傳動(dòng)比：
動(dòng)力箱的驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速為n=715r/min
故主軸1、3、4、6的總傳動(dòng)比為：
主軸2、5傳動(dòng)比總傳動(dòng)比為：
2.各軸傳動(dòng)比分配
因?yàn)橐笾鬏S上齒輪不過大，所以最后一對(duì)齒輪取升速。
主軸1、3、4、6與軸7的傳動(dòng)比：
主軸2、5與軸7的傳動(dòng)比：
中間傳動(dòng)軸的位置由各主軸的位置，可粗略確定。
1，3，4，6軸用幾何作圖法可找出其圓心，即7軸位置。量得其半徑為R=52mm。
取模數(shù)為m＝2，由傳動(dòng)比，可確定主軸上齒輪＝29，7軸上小齒輪為＝34，其中大齒輪采用變位齒輪。
2，5軸用幾何作圖法可找出其圓心?？芍潺X輪選擇與7軸相同。其半徑為R=78mm。
取模數(shù)m＝2，由傳動(dòng)比，可確定主軸2，5上的齒輪z＝36，7軸上的小齒輪z＝42。
不須采用變位齒輪。
由驅(qū)動(dòng)軸與底面的距離為124.5mm，最低主軸距離為135mm，由原始依據(jù)圖，可知驅(qū)動(dòng)軸與的距離為88mm
取模數(shù)為m＝3，由傳動(dòng)比，可確定驅(qū)動(dòng)軸上小齒輪的齒數(shù)z＝22
7軸上大齒輪的齒數(shù)z’＝37。其中大齒輪采用變位齒輪。
齒輪的變位系數(shù)參見《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》表5-15。
2)、確定驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向及其在主軸箱的位置
驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速按動(dòng)力箱型號(hào)選定；由于采用動(dòng)力滑臺(tái)，驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)向客任意選擇；動(dòng)力箱與主軸箱連接時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸的位置多位于主軸箱箱體寬度的中心線上。其中心高度由所選定的動(dòng)力箱的型號(hào)規(guī)格確定。驅(qū)動(dòng)軸與箱底的高度為124.5mm。
3)、潤滑泵軸和手柄軸的安置
主軸箱常采用葉片油泵潤滑，油泵供油至分油器經(jīng)油管分送各潤滑點(diǎn)。吸油高度為283mm，并安排在提3排，以便維修。
4)、多軸箱設(shè)手柄，用于對(duì)刀、調(diào)整或裝配檢修時(shí)檢查主軸精度。
7.5多軸箱坐標(biāo)計(jì)算
7.5.1坐標(biāo)計(jì)算
坐標(biāo)計(jì)算就是工根據(jù)已知的驅(qū)動(dòng)軸和主軸的位置及傳動(dòng)關(guān)系，精確計(jì)算中間傳動(dòng)軸的坐標(biāo)。其目的為主軸箱箱體零件補(bǔ)償加工示意圖提供孔的坐標(biāo)位置尺寸，并用于繪制坐標(biāo)檢查圖來檢查齒輪排列、結(jié)構(gòu)布置是否正確合理。
為便于加工主軸箱箱體，設(shè)計(jì)時(shí)必須選擇基準(zhǔn)坐標(biāo)系，采用直角坐標(biāo)系XOY，計(jì)算主軸、驅(qū)動(dòng)軸坐標(biāo)，并使坐標(biāo)原點(diǎn)選擇在定位銷孔上。
坐標(biāo)系橫軸（X軸）選在箱體底面。因所鉆孔的數(shù)量不多，而且相距較遠(yuǎn)，直接用CAD測(cè)量和計(jì)算出各孔的位置和坐標(biāo)尺寸。
傳動(dòng)軸坐標(biāo)計(jì)算利用計(jì)算機(jī)完成，編制程序如下：
10 DEFDBL A-Y
20 READ A1,B1,A2,B2,A3,B3
30 M=(A2-A1)*(A2-A1)+(B2-B1)*(B2-B1)
40 N=(A3-A1)*(A3-A1)+(B3-B1)*(B3-B1)
50 U=A1+((B2-B1)*N-(B3-B1)*M)/(2*(A3-A1)*(B2-B1)-2*
(A2-A1)*(B3-B1))
60 V=B1+((A3-A1)*M-(A2-A1)*N)/(2*(A3-A1)*(B2-B1)-2*
(A2-A1)*(B3-B1))
70 LPRINT“X=”;U,“Y=”;V
80 DADT Xa1,Yb1,Xa2,Yb2,Xa3,Yb3
輸入1，3，4，軸的坐標(biāo),分別為：（278.500，217.500），
（172.500，147.500），（172.500，217.500）
算得傳動(dòng)軸7的坐標(biāo)為：X7=225.000, Y8=182.500
7.5.2繪制坐標(biāo)檢查圖
a、繪出多軸箱輪廓尺寸和坐標(biāo)系XOY；
b、按計(jì)算出的坐標(biāo)值繪制各主軸、傳動(dòng)軸軸心位置及主軸外伸部分直徑，并注明軸號(hào)及主軸、驅(qū)動(dòng)軸、液壓泵軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向等；
c、用點(diǎn)劃線繪制出各齒輪的分度圓，注明各齒輪齒數(shù)、模數(shù)、所處排數(shù)；
d、為了醒目和易于檢查，用不同的形式的細(xì)線條畫出軸承、隔套、主軸防油套的外徑、附加機(jī)構(gòu)的輪廓及其相鄰軸的螺母外徑。
7.6 主軸箱總圖設(shè)計(jì)
主軸箱總圖設(shè)計(jì)包括繪制主視圖、展開圖、繪制裝配表、制定技術(shù)條件等四部分。
1）、主視圖 主要表明主軸箱主軸位置及齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，齒輪齒數(shù)、模數(shù)、所處排數(shù)，潤滑系統(tǒng)等。因此，繪制主視圖就是在設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)圖上標(biāo)出各軸軸號(hào)，畫出潤滑系統(tǒng)，標(biāo)注主軸、油泵軸、驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速、油泵軸轉(zhuǎn)向及坐標(biāo)尺寸、最低主軸高度尺寸及輪廓尺寸等
2)、展開圖 各主軸和傳動(dòng)軸上的零件大多時(shí)通用化的，且有規(guī)則排列的。
(1)、展開圖主要表示各軸及軸上的零件的裝配關(guān)系。包括主軸、傳動(dòng)軸。驅(qū)動(dòng)軸、手柄軸、油泵軸及其上相應(yīng)的齒輪、隔套、防油套、軸承或油泵等機(jī)件形狀和安裝位置。圖中各零件的軸向尺寸和徑向尺寸按比例畫出。
(2)、展開圖上標(biāo)注出多軸箱的箱體厚度尺寸及箱壁及內(nèi)腔有關(guān)聯(lián)系尺寸、主軸外伸長度。
3）、主軸和傳動(dòng)軸裝配表
把主軸箱中每根軸上基本零件的型號(hào)規(guī)格、尺寸參數(shù)和數(shù)量及標(biāo)準(zhǔn)件、外購件等，安軸號(hào)配套，用裝配表表示。
4）、主軸箱技術(shù)條件
主軸箱總圖上應(yīng)注明主軸箱部件要求。即：
(1)、主軸箱和制造驗(yàn)收技術(shù)條件:主軸箱按ZB58011－89《組合機(jī)床多軸箱制造技術(shù)條件》制造，按JB3046－82《組合機(jī)床多軸箱驗(yàn)收計(jì)算條件》進(jìn)行驗(yàn)收。
(2)、主軸精度：按JB3043－82《組合機(jī)床多軸箱精度》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收。
8 組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì)
8.1組合機(jī)床夾具概述
8.1.1 組合機(jī)床的夾具設(shè)計(jì)特點(diǎn)
夾具是組合機(jī)床的重要組成部件，是根據(jù)機(jī)床的工藝和結(jié)構(gòu)方案的具體要求而專門設(shè)計(jì)的。它用于實(shí)現(xiàn)被加工零件的準(zhǔn)確定位，夾緊，刀具的導(dǎo)向，以及裝卸工件時(shí)的限位等作用。
組合機(jī)床夾具和一般夾具所起的作用看起來好像很接近，但其結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求卻有著很顯著的甚至根本的區(qū)別。組合機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)和性能，對(duì)組合機(jī)床配置方案的選擇，有很大的影響。有以下的一些特點(diǎn)：
1．一般的機(jī)床夾具是作為機(jī)床輔助機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的，而組合機(jī)床夾具是機(jī)床的主要組成部分。
組合機(jī)床夾具和機(jī)床其他部件有及其密切的聯(lián)系。正確解決他們直徑的關(guān)系，是保證組合機(jī)床的工作可靠和使用性能良好的重要條件之一，而且夾緊的結(jié)構(gòu)也要按這些部件的具體要求來確定。
由于組合機(jī)床常常是多刀，多面和多工序同時(shí)加工，會(huì)產(chǎn)生很大的切削力和振動(dòng)。因此，組合機(jī)床夾具必須具有良好的剛性和足夠的夾緊力，以保證在整個(gè)加工過程中工件不產(chǎn)生任何的位移，同時(shí)，也不容許工件產(chǎn)生不應(yīng)該的變形。
組合機(jī)床夾具是保證加工精度的關(guān)鍵部件，其制造，設(shè)計(jì)，調(diào)整都有嚴(yán)格的要求。
組合機(jī)床夾具應(yīng)便于實(shí)現(xiàn)定位和夾緊的自動(dòng)化，并有動(dòng)作完成的檢查信號(hào)；保證切屑從加工空間自動(dòng)排除；便于觀察和檢查，便于更換和維修。
此外，不要把組合機(jī)床夾具和組合夾具混淆起來，組合夾具是在萬能機(jī)床上為了完成某一道工序的加工，用一些標(biāo)準(zhǔn)的和通用的元件組裝的定位夾緊機(jī)構(gòu)。用完后，這些元件可重新組合成新的夾具。而組合機(jī)床夾具不便于改裝。
按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，組合機(jī)床夾具可分為單工位和多工位夾具兩大類。
8.1.2組合機(jī)床的夾具的設(shè)計(jì)過程
1．研究分析所要設(shè)計(jì)夾具的原始數(shù)據(jù)和要求。因?yàn)樵跀M定組合機(jī)床工藝和結(jié)構(gòu)方案時(shí)，對(duì)夾具的結(jié)構(gòu)型式和主要性能已提出了原則要求，在具體設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該認(rèn)真分析被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工藝安排、加工方法和機(jī)床特點(diǎn)、刀具和導(dǎo)向的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)要求。
2．?dāng)M定夾具結(jié)構(gòu)方案和進(jìn)行必要的計(jì)算。根據(jù)機(jī)床總體設(shè)計(jì)中確定的工件定位基面，夾壓位置，加工方法和刀具導(dǎo)向方式等制定總體方案。
3．機(jī)床夾具總圖和零件圖的設(shè)計(jì)。
8.2 定位支承系統(tǒng)
定位支承系統(tǒng)主要由定位支承、輔助支承和一些限位元件組成。
8.2.1定位方案
在組合機(jī)床上加工時(shí)，必須使被加工零件對(duì)刀具及其導(dǎo)向保持正確的相對(duì)位置，這要靠夾具的定位支承系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。定位支承系統(tǒng)除了用于確定被加工零件的位置外，還要承受被加工零件的重量和壓力，有時(shí)還要承受切削力。
本次設(shè)計(jì)所加工的零件為汽車變速箱，屬于箱體類零件，一般采用“一面兩銷”的定位方案，“一面兩銷”的方案容易實(shí)現(xiàn)定位的自動(dòng)化，廣泛用在大批量的生產(chǎn)實(shí)際中。故本次夾具設(shè)計(jì)選擇“一面兩銷”的定位方法要好。
1．定位銷的設(shè)計(jì)
采用液壓驅(qū)動(dòng)的伸縮式定位銷。它用油缸經(jīng)過推桿和杠桿實(shí)現(xiàn)定位銷的插入和拔出，調(diào)整左右擋圈的位置來確定定位銷的插銷和拔銷位置。并設(shè)有檢查插銷和拔銷情況的控制機(jī)構(gòu)。
定位銷選擇標(biāo)準(zhǔn)件，見《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》中GB2204-80,定位銷的基本尺寸d根據(jù)工藝孔的大小選擇。
2.支承板的設(shè)計(jì)
工件以底面定位，采用兩個(gè)支承板。由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選擇標(biāo)準(zhǔn)的支承板。B40X160 GB2236-80。支承板放在加工過的凸臺(tái)面上。
8.2.2定位銷的液壓控制
定位銷采用專門的定位液壓缸來控制。液壓缸為前法蘭式油缸。油缸安裝在夾具體的側(cè)面。推桿與活塞桿的連接采用球面連接，可以避免因推桿的歪斜而使活塞桿卡住。定位銷的伸縮控制采用一系列的推桿和撥桿來實(shí)現(xiàn)。其伸縮的長度由左右的兩個(gè)擋圈來調(diào)整，在液壓自動(dòng)定位的同時(shí)，還有電氣反饋裝置，當(dāng)伸縮到了應(yīng)在的位置時(shí)，通過反饋裝置來控制液壓回路，實(shí)現(xiàn)定位銷的自定位。
8.2.3 定位誤差計(jì)算
1.兩銷的各有關(guān)定位尺寸的計(jì)算
(1)確定兩定位銷的中心距尺寸及偏差，銷距的基本尺寸與孔距的基本尺寸相同，其偏差為，取
(2)確定圓柱銷直徑尺寸及偏差，通常以該工件孔的最小尺寸作為圓柱銷的基本尺寸，其配合的偏差一般取。故。
(3)選定削邊銷基本尺寸及偏差，所選的削邊銷寬度及其結(jié)構(gòu)尺寸：
公式（4－1）
一般以作為削邊銷的基本尺寸，與該孔的配合可選取所以取;
3、定位誤差的計(jì)算
圓柱銷：孔徑，公差為；
銷徑，公差為；
最小間隙
削邊銷：孔徑，公差為；
銷徑，公差為；
最小間隙
圓