目 录
摘要 ............................. I Abstract ...................... II
第一章 绪 论 ........................................................................ 1
1.1 设计的目的 .......................................................... 1
1.2 设计的内容 .......................................................... 1
1.3 设计的要求 .......................................................... 1
第二章 组合机床的总体设计 .............................................. 2
2.1 工序图 .................................................................. 2
2.2 加工示意图 ............................................................ 2
2.3 机床尺寸联系总图 .............................................. 5
第三章 多轴箱的设计 ........................................................ 9
3.1 多轴箱的组成 ............................................... 9
3.2 多轴箱装配图的绘制 ................................... 9
（1） 驱动轴位置的确定 .................................... 9
（2） 主轴位置的的确定 .................................... 9
（3） 驱动轴齿轮的确定 .................................... 9
（4） 各传动轴位置的确定 .............................. 11
（5） 手柄轴的安置 .......................................... 11
（6） 润滑油泵的安置 ...................................... 11
3.3 选择加工基准坐标系XOY，计算主轴、驱动轴的坐标 ..................................... 11
总 结 ........................ 13
参考文献（References） .................................................... 14
致 谢 ........................ 15
摘要：组合钻床是根据工件加工的需要，以通用部件为基础，配之以少量的专用部件和按工件形状与加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的专用钻床。组合机床同时具有生产效率高、加工精度高、配置较为灵活等优点，是机械一线生产中不可获缺的机器，也是高校大学生毕业设计研究的一个重要课题之一。作为一名机械专业的学生，我有幸选择了这一个课题的研究，得到了这次了解组合机床的机会。现在我就来简述这次课程设计的过程：
根据零件（双级圆锥-圆柱齿轮减速器箱体底座左端面12孔）的类型和加工的要求我选择了卧式组合钻床；在动力部件选择方面，由于液压滑台导向性好、使用寿命长、液压缸活塞和后盖上分别装有双向单向阀和缓冲装置所以我选择了液压滑台；动力箱方面则采用三相异步电动机作为动力源，动力头选用了钻削头；辅助部件包括定位、夹紧、润滑、冷却、排屑以及自动线的清洗机等各种辅助装置，当然还有其他支承部件、控制部件、辅助部件等等我将在说明书中详述。
关键词：组合机床，动力部件，辅助部件，支承部件
I
Abstract: The combination machine the workpiece is required, in order based on common components, combined with a small amount of special components and process according to the workpiece shape and design of special parts and fixtures, special machines composed. Combination machine also has high production efficiency, high precision, more flexible configuration, etc., is indispensable actual production machines, also graduated from college students is an important topic of study design, as a mechanical engineering student, I fortunate to have chosen a subject of this study, has been the opportunity to understand the combination of machine tools. Now I come to brief the curriculum design process:
According parts - Requirements (two-stage tapered cylindrical gear reducer base cabinet left side 12 holes) the type and processing I chose a combination of horizontal drilling; in the power unit, since the hydraulic slide guiding good, long life hydraulic cylinder piston and the back cover are equipped with two-way check valve and buffer device so I chose a hydraulic sliding table; power box area is used in three-phase asynchronous motor as a power source, power head chose the drilling head; accessories including positioning, clamping, lubrication, cooling, chip washing machines and automatic lines and other auxiliary devices, and other supporting components, control components, accessories, etc. will be described in the specification.
Keywords：Combination machine，Power unit，Accessories，Supporting member
II
第一章 绪 论
1.1 设计的目的
对于此次组合机床的毕业设计，其目的主要是通过对组合机床的设计，对我们大学四年的所学理论知识的总结，以及与在这四年中所接触的实践知识两者相结合，锻炼学生自己的动手能力、设计能力，为今后我们在机械生产岗位工作做铺垫。此外，通过对组合机床主运动和机械传动系统的初步设计，使我们在这些设计过程中，得到设计构思、方案分析、机械结构工艺性、机械绘图、零件强度计算、编写说明书和查阅数据资料等方面的综合训练，掌握了基本的设计流程，培养基本的设计方法，并培养了我们具有初步的机械结构分析、机械结构设计和数据计算的能力。
1.2 设计的内容
1.2.1 运动设计
根据任务书已给定的被加工零件材料和被加工孔的孔径大小，确定机床的切削用量、切削扭矩、切削力、切削功率等初始数据，通过分析已绘制的工序图、加工示意图、尺寸联系图制定初步的传动方案和传动系统图，比较初拟定传动方案和传动系统图，确定每级传动副的传动比及齿轮的模数和齿数，最后比较主轴的实际转速与设计标准转速的相对误差。
1.2.2 动力设计
根据给定的被加工零件，初算确定各轴的直径、齿轮的模数；然后初步确定动力箱的尺寸；再计算多轴箱的尺寸和初步设计传动的路线。完成所有图纸后，还需要验算传动轴的直径，齿轮模数、齿轮的强度是否在允许范围内。
1.2.3 结构设计
进行主运动主轴和传动轴系、主轴齿轮等主件、箱体箱盖、润滑与密封等装置和零件的布置和机构设计。
1.2.4 编写组合加床设计说明书
1.3 设计的要求
通过自己独立对组合机床的设计，了解组合机床的结构特点和用途范围，对毕业生四年所学知识的总结；最后完成的设计图纸要做到明了简洁，设计的方案需要达到既定的经济指标,做到物美价廉才会受市场的使用和欢迎。
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第二章 组合机床的总体设计
2.1 工序图
2.1.1 技术分析
工件铸造而成后，用清砂机清理铸件，并进行内应力的消除。根据任务书给定的被加工的零件以及被加工孔的孔径的工艺要求如下：
钻孔：12xΦ17.4mm
材料：HT250
硬度：HB175-255
孔深：L=30mm
2.1.2工艺分析
根据组合机床的特点我们可以采用一次加工十二个孔的方法。是十二个孔的位置精度不一，所以在设计是对主轴位置精度要求较高。
根据工件的结构特点，本次加工采用一面两销的方法定位，而且对箱盖上顶面进行夹压。
图1 工序图
2.2 加工示意图
2.2.1 加工示意图的作用和内容
加工示意图是设计刀具、多轴箱、夹具和电气、液压系统以及选择动力部件、绘制机床联系尺寸图的依据；是对机床布局与机床性能的原始要求；也是对机床和刀具调整所必需的文件。加工示意图主要绘制机床的加工方法、导向装置的结构尺寸、切削用量、接杆的结构尺寸、工作循环和工作行程、刀具导向套间的配合等等。
2.2.2 刀具和导套的选择及有关计算
2
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.doc下载（1） 刀具的选择
铸件的壁厚为10mm在2.5～10之间，所以选硬度HBS在175～255之间。
根据资料《组合机床设计简明手册》 P134查得：
布氏硬度 HB=HBmax-1/3(HBmax-HBmin)=255-1/3（255-175)=228HB 根据资料《组合机床设计简明手册》 P130中表6-11 查得加工材料为铸铁，高速钢钻头D=17.4mm属于12mm-22mm区间时切削用量：
选取：V=12m/min f=0.2mm/r
根据资料《组合机床设计简明手册》 P134中公式得：
n?
1000V1000?12 ? ?219.5r/min D?17.4?3.14
Vf?n?f?219.5?0.2?43.9mm/min
n—刀具的转速 v—切削速度（m/min) f—每转进给量(mm) Vf－进给运动速度 根据资料《组合机床设计简明手册》P134中表6-20公式，
切削力: F?26Df0.8HB0.6?26?17.4?0.20.8?2280.6? 3244.12N
HB0.6?10?17.41.9?0.20.8?2280.6?16316.56N?mm 切削扭矩：T?10Df
切削功率：P?1.90.8Tv16316.56?12??0.3676 kW 9740?D9740?3.14?17.4
式中： HBS—布氏硬度 F—切削力（N） D—钻头直径（mm） f—每转进给量(mm) T—切削扭矩（N·mm） v—切削速度（m/min） P—切削功率（kW）
根据GB/T 1438.2-2008查得：
图2 锥柄麻花钻
根据GBT 1443-1996机床和工具柄用自夹圆锥标准，可得出莫氏二号锥柄的各项数据，D=17.5mm，L1=165mm，L=263mm。
（2） 导向装置的选择
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组合机床在对孔进行加工时，除了需要采用刚性主轴加工的方案以外，还需要导向装置保证刀具相对于工件的正确位置。因此，正确选择刀具导向结构是设计组合钻床的加工示意图重要内容。
根据资料《组合机床设计简明手册》 表8-4查得
表1 导套参数表
表2 导套配合表
（3）主轴的选择：
主轴为刚性主轴，故取[φ] = 1/2，B取6.2，根据资料《 组合机床设计简明手册》P43中表3-4公式可计算出主轴直径：
主轴直径：d?BT?6.2??16316.56?26.09mm
所以，本次设计中所有主轴直径皆取d= 30mm，根据资料《组合机床设计简明手册》中表3-6查得，卧式组合钻床主轴外伸长度为115mm，D/d1 = 50/36mm，莫氏二号锥度接杆。 （4）接杆的选择：
根据资料《组合机床设计简明手册》 P169中 表8-1选取可调接杆的参数。查得数据如下：
表3 接杆参数表
（5） 夹紧螺母的的确定
根据资料《组合机床设计简明手册》 P171中图8-5查得 ：
表4 夹紧螺母参数表
2.2.3 加工示意图的标注 （1） 标注切削用量
各主轴的切削用量应标注在相应主轴的后面，其中包括：主轴的转速n=219.5r/mm、相应刀具的切削速度v=12m/min、每转进给量f=0.2mm/r
和进给运动速度Vf=43.9mm/min。
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（2） 动力部件的工作循环及行程的确定
由于待加工孔为盲孔，故不需要有切出量，但是在刀具进入工件前需要足够的前备量，在这取前备量为10mm，前备量加工件加工深度30mm，所以工进量=10+30=40mm。 刀具对工件加工完后需要退刀量，取100mm。即快退量为100mm。
刀具快进量=100-40=60mm。
图3 加工示意图
2.3 机床尺寸联系总图
2.3.1 绘制机床联系尺寸总图的绘制
（1）动力部件的选择
根据已定的设计方案和机床的配置形式，确定该组合机床为卧式双面单工位液压传动组合机床，选择液压滑台来实现工作进给运动。
滑台所需要得进给力:
Ｆ＝刀数×每把刀的切削力=n×F=12×3244.12=38929.44N
其中：（切削力: F?26Df0.8HB0.6
）
则选择滑台的最大进给力应该大于38929.44N。
滑台的进给速度由上述已经算出：
Vf?n?f?219.5?0.2?43.9mm/min
滑台行程的确定。滑台的行程除了保证足够的工作行程之外，还应该留有足够前备量和后备量。前备量主要用于弥补机床制造的误差或刀具磨损后使之能够得到调整，一般不小于15～20mm，此处我们选取前备量为30mm。后备量的作用是使动力部件有足够向后移动的余地，便于装卸刀具。此处我们选取前备量为220mm。所以滑台总行程L>100+30+220 =350mm。
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根据上述计算确定，并依据资料《组合机床设计简明手册》P91 中表5-1 可查得：因为最大进给力应该F=38929.44N，所以选择1HY63型滑台。
根据资料《组合机床设计简明手册》 P92～95中 表5-2和5-3查得，并结合滑台总行程L>100+30+220 =350mm，故选1HY63-ⅠA型液压滑台，最大行程为L=630mm，滑台长度L2=1250mm,滑台台面宽为B=630mm；滑台侧底座为对应的1CC631-Ⅰ型。
对应的参考资料《组合机床设计简明手册》P93 中表5-3中图得液压滑台相应参数和 液压滑台及滑台侧底座参数表如下：
表5 液压滑台及滑台侧底座参数表
（2） 动力箱的选择
动力箱的选取主要根据多轴箱所需的电动机功率来选用，下面是电动机功率根据切削功率进行估算：
Ｐ多轴轴＝Ｐ切削／?=（12×0.3676）/0.8=5.514 kw
?为多轴箱的传动效率，根据标准GB307-62，加工黑色金属时区0.8～0.9，主轴数多、
传动复杂取小值，反之取大值。此处取??0.8。
电动机功率应大于该计算功率，结合主轴要求的转速n=219.5r/min，因为驱动轴转速n＞n=219.5r/min。
根据《组合机床设计简明手册》P115 表5-39可查得，因此选择电机型号为Y160M-6的1TD63动力箱。
动力箱与多轴箱、滑台联系尺寸根据《组合机床设计简明手册》P116 表5-40中，查得：
表6 动力箱与多轴箱、滑台联系尺寸参数表
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（3） 机床装料高度的确定
装料高度是指工件安装基面至地面的垂直方向距离。装料高度统一采用国家新标准取H=1060mm。此处取装料高度为H=1060mm。
（4）多轴箱轮廓尺寸的确定
标准的通用的钻类多轴箱厚度是确定的，卧式是325mm。因此确定多轴箱尺寸主要是确定多轴箱的宽度B和高度H及最低主轴高度h1。根据资料《组合机床设计简明手册》P49可知：
B=b+2b1；H=h+h1+ b1
其中 b——工件在宽度方向上相距最远的两孔的中心距离，为444mm；
b1——最边缘主轴中心到箱体外壁距离，此处取90mm；
h——工件在高度方向上相距最远的两孔中心距离，本次设计中为119mm； h1——最低的主轴中心高度；
又 h2=181mm ； H=1060mm ； h3=400mm ；h4=560mm；
其计算结果如下：
h1=h2+H-（0.5+h3+h4）=181+1060-（0.5+500+560）=280.5mm
H= h+h1+b1=119+280.5+90=489.5mm
B=b+2b1=444+180=624mm
按照上述通用多轴箱箱体尺寸标注，此时最小选定多轴箱轮廓尺寸B×H=630mm×500mm。
但是根据上述动力箱与多轴箱、滑台联系尺寸参数表可知，B=800mm，H1=630mm，故B?B1?800mm，H?H1?630mm，所以选择B×H=1000mm×800mm。
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图4 机床尺寸联系图
2.3.2 机床联系尺寸图的绘制注意事项
机床联系尺寸图是按机床加工完成的状态绘制而成的（如图4所示）。在图中应画出机床各部件在各方向的联系尺寸以及动力部件起始位置的尺寸；画出总行程及工作循环图；还应注明通用部件的型号和规格和电动机型号、功率以及转速；还应对机床各组部分标注分组编号。绘制机床联系尺寸总图时各部件应按同一比例绘制，并应仔细检查各个坐标方向的尺寸链是否封闭。
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第三章 多轴箱的设计
3.1 多轴箱的组成
多轴箱由通用零件和附加机构等结构组成。其中，箱体、上盖、前盖、侧盖、后盖等是箱体类零件；主轴、各级齿轮、传动轴、动力箱等是传动类零件；排油塞、分油器和注油标等为润滑及防油元件。
在多轴箱箱体的内腔，可安排放置两排32mm宽的齿轮或者三排24mm宽的齿轮；箱体的后壁与后盖之间可安排放置一排或两排24mm宽的齿轮。
本次多轴箱的设计考虑到主轴分布的结构问题，在箱体内安排了三排24mm宽的齿轮和箱体与后盖安排一排24mm宽的齿轮。
3.2 多轴箱装配图的绘制
在上述计算中已经确定了卧式钻床主轴外伸长度为115 mm，D/d1 = 50mm/36mm；主轴直径是30mm。
（1） 驱动轴位置的确定
根据《组合机床设计简明手册》P116表5-40可知，K=219.5mm，可确定驱动轴的位置，圆心位置是（450,209.5）。
（2） 主轴位置的的确定
根据尺寸联系总图可知最低孔到多轴箱底面的距离为274.5mm，可确定12根主轴的位置（详见如图5）在平行于多轴箱底面和侧面的高为274.5mm的一条直线上。可查得主轴的材料是采用了40Cr钢，热处理C42；数量为12根。
（3）驱动轴齿轮的确定
根据资料《组合机床设计简明手册》P160中表7-22可查得1TD63的驱动轴中心孔d=50mm，所以查得驱动轴齿数z=21个，分度圆直径D=84mm，模数m=4mm。
为了方便生产，同一多轴箱内的模数规格不大于两种。所以其他传动轴的模数均为m=3。
（4）各传动轴位置的确定
多轴箱所需动力的计算：P多轴箱?P切削?P空?P损??P
i?1n切削??P空转??P损失 i?1i?1nn
式中 P切削——切削功率，P切削
P空=12×0.3576kw=4.4112kw =0.04112kw
P空P失 ——空转功率，——与负荷成正比的功率损失，P失P切削=×1%=4.4112×1%=0.504kw
P多轴箱?P切削?P空?P损=4.4112+0.044112+0.504=4.959kw
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图5 机床装配图
由于12根传动轴已经确定相对位置，故只需按规定的传动比从驱动轴传递到主轴即可。
根据机床尺寸联系总图中可知，该组合机床选择Y160M-6型电动机，其输出驱动轴的转速为485r/min。而根据上述计算可知道主轴转速为219.5r/min，所以总传动比为 i总?219.51? 4852.21
根据各主轴的特点，可将轴1、2、3、4合为一个群，其群心在四轴中心的外接圆圆心，为轴15的圆心坐标是（347.18,293.90）；轴5、6、7、8合为一个群其群心在四轴中心的外接圆圆心 ，为轴18的圆心坐标为（354.36,293.90）；轴9、10、11、12合为一个群其群心在四轴中心的外接圆圆心 ，为轴22的圆心坐标为（699.18,293.900)。
群心为轴15圆心的群，根据结构位置，可使轴1、2、3、4第一排放置z=28的齿轮，轴15 第一排放置z=28的齿轮，其传动比为1:1；轴15第三排放置z=40的齿轮，与轴14第三排z=26 的齿轮啮合，其传动比为1:1.538；轴14第三排放置z=26的齿轮，与轴13第三排z=26 的齿轮啮合，其传动比为1:1；轴13第四排放置z=31（m=4）的齿轮，与轴O第四排z=21 的齿轮啮合，其传动比为1:1.4762；此条传动线路真难过传动比为1:2.271 ，使得主轴1、2、3、4的转速为n=213.6r/min；算得轴14的圆心坐标为（347.02,194.9），轴13的圆心坐标为（386.14，127.41）。
群心为轴18圆心的群，根据结构位置，可使轴5、6、7、8第一排放置z=20的齿轮，轴18第一排放置z=24的齿轮，其传动比为1.2:1；轴18第二排放置z=26的齿轮，与轴17第二排z=18 的齿轮啮合，其传动比为1:1.444；轴17第二排放置z=18的齿
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