文献综述

本人这次毕业设计的课题是ZH1105机体三面攻丝组合机床设计（左主轴箱设计），为了能够按时 、准确、高效地完成这次设计任务，首先我认真查阅了一些国内外的期刊杂志和相关设计手册等资料，使我大致了解了有关机床的发展历程及发展趋势，并对这次的设计的ZH1105三面攻丝组合机床进行了初步构思。

一、组合机床发展历程

组合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特殊形状的零件。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。

最早的组合机床是1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。

二十世纪70年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。铣削平面的平面度可达0.05毫米／1000毫米，表面粗糙度可低达2.5～0.63微米；镗孔精度可达IT7～6级，孔距精度可达O.03～O.02微米。

专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。

通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。主要有动力箱、切削头和动力滑台。支承部件是用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。

输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件，主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等。控制部件是用以控制机床的自动工作循环的部件，有液压站、电气柜和操纵台等。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。

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。这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。

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。

对组合机床及其自动线来讲，柔性化的重要目标和贡献就是通过NC和CNC由刚性自动化过渡到柔性自动化。具体就是用数控和编程代替凸轮和挡铁，主要通过软件的改变使多品种中小批量生产得以实现自动化以及大量生产走向柔性化。

众所周知构成的，传统的组合机床属刚性的专用机床，它主要由一些具有独立功能的通用部件及少许专用部件，是典型的模块化机床。通过给通用部件(或模块)赋以柔性，使其成为柔性通用部件，用这些柔性通用部件就可构成多种形式的柔性组合机床。

上面对柔性组合机床的发展及大量生产走向柔性化这样一个动向作了简要介绍，但在世界上主要组合机床制造厂家争先推出柔性组合机床新品种的同时，也不要忽视提高组合机床的可调可变性。

所谓组合机床的可调可变性具体是指组合机床结构和工艺的可调可变性。它主要是通过非数字控制和由人工更换主轴箱、刀具及夹具来实现机床对多种零件的加工。可调可变性可以说是低级的或非自动实现的灵活性，正像在数控机床十分普及的今天，普通金切机床仍有它 的应用领域一样，它也有它的应用领域，对多品种批量生产，批量的总和又较小，品种更换 的速度又不是太快，在生产率允许的情况下，选用可调可变组合机床会收到更好的经济效益 。鉴于我国目前的经济水平和制造业水平的现状，可调可变组合机床在我国的应用仍需要给 予足够的重视。

组合机床结构是模块化结构，不同的模块可以构成不同功能和性能的机床，改进某一模块即可使机床水平上一个新台阶，更新一个模块就能形成一个新品种。基于这一结构原理就产生了各种形式的可调可变组合机床。

(1)移位多轴箱组合机床　多轴箱在动力箱上可上下左右移动，也可在动力箱上安装回转多轴箱，用来完成不同工序或加工不同零件，其移位和回转是在多轴箱退回原位后自动完成的，其生产率不低于普通组合机床。

(2)更换多轴箱组合机床　多轴箱可挂在动力箱周围(一般多见于立式组合机床)，也可放置在机床旁边，根据加工需要进行更换，可自动更换，也可手动更换。

(3)转塔组合机床　多个主轴箱同时固定在动力箱上(一般多见于卧式组合机床)根据加工 需要转位用来完成不同加工工序或加工不同的零件。灵活性不及数控转塔组合机床，但成本低。

这类机床当加工不同零件(同族)时，可通过更换夹具或更换夹具上的部分零件来实现。可调可变组合机床是在传统的组合机床基础上发展起来的，结构成熟，更无技术风险 ，如果能不断缩短更换部件的时间，仍可保持较高的生产率，具有较好的应用前景。

二、ZH1105机体三面攻丝组合机床设计（左主轴箱设计）思路：

本课题是ZH1105机体三面攻丝组合机床的设计（左主轴箱设计）,为保证ZH1105柴油机机体三个面上加工31个螺纹孔的精度，需设计制造一台三面同时攻丝的组合机床。在完成“三图一卡”的基础上，完成左主轴箱的设计。

“三图一卡”的设计主要包括：

绘制被加工零件工序图、加工示意图、尺寸联系图、编制生产率计算卡。

对主轴箱的设计

1、主轴箱是组合机床的主要部件之一，按专用要求进行设计，由通用零件组成。主轴箱主要由箱体、主轴、传动轴、齿轮、轴套等零件和通用的附加机构组成。

2、主轴箱的设计步骤和内容

设计时，除了要熟悉主轴箱本身的一些设计规律和要求外，还必须依据“三图一卡”仔细分析研究零件的加工部位，工艺要求，确定主轴箱与被加工零件、机床其他部分的相互关系。

（一）、绘制主轴箱设计原理依据图

主轴箱设计原理依据图，是根据“三图一卡”整理编绘出来的，

其内容包括主轴箱设计的原理要求和已知条件。

一般包括以下内容：

1． 所有主轴的位置尺寸及工件与主轴箱的相关尺寸。

2． 在图中标注主轴转向。

3． 图中应标主轴箱的外行尺寸及相关部件的联系尺寸。

4． 列表标明工件材料，加工表面要求，并注出各主轴的工序内容，主轴外伸部分尺寸和切削用量等。

5． 注明动力部件型号，功率N（千瓦）、转速n（转/分）和其他主要参数。

（二）、主轴结构型式的选择及动力计算

1．主轴结构形式的选择

2．主轴直径和齿轮模数的初步确定

3．主轴箱的动力计算

（三）、传动系统的设计与计算

主轴分布类型及传动系统设计

（四）、主轴箱坐标计算

（五）、主轴箱总图设计

1．通用主轴箱的总图设计

2．主轴箱主要零件图设计

附：（查阅的各类期刊杂志）

1、叶伟昌主编.机械工程及自动化简明设计手册(上册).北京：机械工业出版社，2001

2、叶伟昌主编.机械工程及自动化简明设计手册(下册).北京：机械工业出版社，2001

3、胡家秀主编.机械零件设计实用手册.北京：机械工业出版社，1999、10

4、李益民主编.机械制造工艺设计手册.北京：机械工业出版社，1995、10

5、艾兴等主编.金属切削用量手册.北京：机械工业出版社，1996、10

6、范云涨等主编.金属切削机床设计简明手册.北京：机械工业出版社，1993、8

7、孟宪椅等主编.机床夹具图册.北京：机械工业出版社，1991、4

8、韩敬礼等主编.机械电气设计简明手册.北京：机械工业出版社，1994、5

9、谢家瀛主编. 组合机床设计简明手册.北京：机械工业出版社，1992、10

10、大连组合机床研究所编.组合机床设计.北京:机械工业出版社,1995

11、徐锦康主编.机械设计.北京：机械工业出版社，2001、1

12、陈秀宁、施高义．机械设计课程设计，杭州：浙江大学出版社，1995．8