減速箱箱蓋專用組合鉆床設(shè)計(jì)

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1、畢 業(yè) 論 文西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文任務(wù)書一、 題目：減速箱箱蓋專用組合機(jī)床設(shè)計(jì)二、 指導(dǎo)思想和目的要求：本論文從組合機(jī)床的設(shè)計(jì)方面著手，實(shí)現(xiàn)了快速高效的加工零件。三、 主要技術(shù)指標(biāo)：本設(shè)計(jì)中，在充分?jǐn)?shù)據(jù)計(jì)算的基礎(chǔ)上對標(biāo)準(zhǔn)通用零件做了仔細(xì)選擇，并依據(jù)被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加工部位的尺寸精度，表面粗糙度要求，以及定位夾緊方式，工藝方法和加工過程中所采用的刀具，生產(chǎn)率，切削用量情況等設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)合理的多軸箱。四、 進(jìn)度與要求：1 月 1 日參加動(dòng)員會(huì)，與指導(dǎo)教師見面1 月 1 日-1 月 30 日 論文調(diào)研，確定題目，填寫任務(wù)書2 月 1 日-3 月 10 日論文寫作修改3 月 20 日

2、論文答辯五、 主要參考書及參考資料：1 左建民 . 組合機(jī)床在工程機(jī)械方面的發(fā)展 . 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù) .2005 年 07 期:65-672 多功能組合機(jī)床時(shí)代 . 汽車工藝與材料 2007 年 第 1 期:43-44學(xué)習(xí)中心： 074 常州班級(jí)：005309404專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué) 生：吳文飛指導(dǎo)教師：諸偉新摘要現(xiàn)代社會(huì)中，人們?yōu)榱烁咝А⒔?jīng)濟(jì)地生產(chǎn)各種高質(zhì)量產(chǎn)品，現(xiàn)代工廠中出現(xiàn)需要組合機(jī)床的場合越來越多。至今，它已成為現(xiàn)代制造工程（尤其是箱體零件加工）的關(guān)鍵設(shè)備之一。組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以工件特定外形和加工工藝設(shè)計(jì)的專用部件和夾具，組成的半自動(dòng)或自動(dòng)專用機(jī)床。

3、它一般采用多軸，多刀，多工序，多面或多工位同時(shí)加工的方式，生產(chǎn)效率相比于普通機(jī)床高出幾倍乃至幾十倍。因?yàn)橥ㄓ貌考呀?jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化， 所以可以根據(jù)需要靈活配置， 能大大縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此，組合機(jī)床兼有低成本、高效率和專用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，在大批量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。本課題是針對在減速箱箱蓋上加工八個(gè)螺栓孔的工藝過程而設(shè)計(jì)一臺(tái)專用組合機(jī)床。本設(shè)計(jì)中，在充分?jǐn)?shù)據(jù)計(jì)算的基礎(chǔ)上對通用零件做了仔細(xì)選擇，并跟據(jù)被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工部位的尺寸精度、表面粗糙度要求、 以及定位夾緊方式、工藝方法和加工過程中所采用的刀具，生產(chǎn)率，切削用量情況等設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)合理的多軸箱。關(guān)鍵詞：組合機(jī)床、多軸箱、組合鉆床。目錄

4、摘要 ,I目錄 ,II第一章 緒論 ,11.1概述 ,11.2課題研究的目的和意義 ,11.3 組合機(jī)床的發(fā)展史 ,11.4 國內(nèi)外組合機(jī)床研究技術(shù)現(xiàn)狀 ,21.5 方案制定 ,31.6 設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容 ,4第二章 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) ,52. 1組合機(jī)床方案的制定 ,52.2 確定切削用量及選擇刀具 ,8第三章 組合鉆床總設(shè)計(jì) ,113.1被加工零件工序圖 ,113.2生產(chǎn)率計(jì)算卡 ,203.3多軸箱輪廓尺寸 ,223.4 齒輪模數(shù)選擇 ,233.5.多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì) ,233.6.繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 ,26第四章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) ,274.1Z 軸液壓泵的確定 ,274.2Y 軸液壓動(dòng)力的確定 ,

5、284.3擬定液壓系統(tǒng)圖 ,30結(jié)論 ,32參考文獻(xiàn) ,33致謝 ,34西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文第一章 緒論1.1 概述組合機(jī)床是以系列化、 標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)， 再配以少量專用部件而組成的專用機(jī)床，具有一般專用機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)率及自動(dòng)化程度高， 易保證加工精度的特點(diǎn)，又能適應(yīng)工件的變化，具有一定的重新調(diào)整、重新組合的能力。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。組合機(jī)床可以對工件采用多刀、多面及多方位加工，特別適于在大批、 大量生產(chǎn)中對一種或幾種類似零件的一道或幾道工序進(jìn)行加工。組合機(jī)床可完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔、攻螺紋、車、銑、磨削以及滾壓等工序。1.2 課題研究的目的和意義機(jī)床設(shè)計(jì)畢業(yè)

6、設(shè)計(jì)， 其目的在于通過機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使我們在擬定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)方案過程中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案的分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計(jì)算、編寫技術(shù)文件和查閱資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)基本的設(shè)計(jì)方法， 并培養(yǎng)了自己具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。1.3 組合機(jī)床的發(fā)展史專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機(jī)床中某些部件因重復(fù)使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。世界上第一臺(tái)組合機(jī)床于1908 年在美國問世，用于加工汽車零件。初期，各機(jī)床制造廠都有各自的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了提高不同制造廠的通用部件的互換1西北工

7、業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文性，便于用戶使用和維修，1953 年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機(jī)床制造廠協(xié)商， 確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。二十世紀(jì) 70 年代以來，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動(dòng)檢測和刀具自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展， 組合機(jī)床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達(dá) 0.05 毫米 1000 毫米，表面粗糙度可達(dá)2.5 0.63 微米；鏜孔精度可達(dá)IT7 6 級(jí)，孔距精度可達(dá)0.03 0.02 微米 。1.4 國內(nèi)外組合機(jī)床研究技術(shù)現(xiàn)狀自 1908 年在美國研制組合機(jī)床成功后便廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的汽車工業(yè)中，

8、并且隨著汽車工業(yè)的發(fā)展而逐步完善。 組合機(jī)床是根據(jù)被加工件的工藝要求，按照工序高度集中的原則而設(shè)計(jì)的，并以系列化 、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件而組成的專用設(shè)備， 并配以專用夾具， 采用多把刀具同時(shí)進(jìn)行加工。組合機(jī)床的輔助動(dòng)作實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，具有專用、高效、自動(dòng)化和易于保證加工精度的特點(diǎn)。 當(dāng)被加工的零件尺寸結(jié)構(gòu)有所改進(jìn)時(shí)， 合機(jī)床的通用零部件還可以重新利用從而組成新的組合機(jī)床， 且具有一定的柔性度。 在數(shù)控設(shè)備還沒有普及和推廣的幾十年里， 它對于提高加工效率， 降低對操作者的技術(shù)要求起到了很大的作用， 尤其是組合銑床和專用鉆床， 在殼體類零件的加工線中應(yīng)用非常廣泛。近幾年來，由于國

9、家加大基礎(chǔ)設(shè)施的投入， 工程機(jī)械需求呈現(xiàn)了強(qiáng)勁的增長勢頭。國內(nèi)工程機(jī)械同進(jìn)口產(chǎn)品相比，其特點(diǎn)是價(jià)位低、產(chǎn)品穩(wěn)定性、可靠性差、零件加工手段落后。 隨著國家對世貿(mào)承諾的逐步實(shí)現(xiàn)， 價(jià)格的競爭優(yōu)勢也逐漸減少，以裝載機(jī)為例： 目前大多數(shù)的主機(jī)生產(chǎn)廠及部件配套廠家對變速箱箱體、 變矩器殼體前車架、后車架、動(dòng)臂、驅(qū)動(dòng)橋等關(guān)鍵零件，大多采用通用設(shè)備加工，這種加工方式的缺點(diǎn)有： 生產(chǎn)能力難以擴(kuò)大， 產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定， 在制品積壓嚴(yán)重，經(jīng)濟(jì)效益不夠顯著。 值得慶幸的是國內(nèi)比較大的裝載機(jī)生產(chǎn)廠家都已逐步認(rèn)識(shí)到這一問題。在機(jī)構(gòu)件方面，廈工、臨工、宜工、龍工紛紛采用組合機(jī)床對動(dòng)臂、2西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文前車

10、架、后車架，前后鉸接架的孔系進(jìn)行加工，零件一次裝夾，多頭同時(shí)加工，比通用機(jī)床單孔逐個(gè)加工，效率提高了36 倍，而且避免了工件調(diào)頭而產(chǎn)生的二次定位誤差。運(yùn)用組合機(jī)床加工結(jié)構(gòu)件與通用機(jī)床相比各孔系坐標(biāo)精度可以由 1mm提高到 0.2mm，同軸度 0 5mm提高到 008mm孔系平行度由0 7mm提高到 01 mm而且所有精度均靠機(jī)床本身的裝配精度保證，為提高整車的質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。變速箱箱體是裝載機(jī)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中的核心部件，零件本身的結(jié)構(gòu)剛度較差，而加工精度相對要求較高，不采用特殊措施，使得與變速器結(jié)合面008mm的平面度以及各孔對此面的垂直度，各孔中心矩均難以保證。組合機(jī)床與通用機(jī)床組合生產(chǎn)線使適當(dāng)?shù)?/p>

11、投資能迅速擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，解決通用機(jī)床加工效率低，同一工序需要多臺(tái)機(jī)床加工的難題。在工程機(jī)械快速發(fā)展的今天，我們面臨的產(chǎn)品上規(guī)模、質(zhì)量上臺(tái)階的難題，都可以運(yùn)用組合機(jī)床加工得到有效的解決，組合機(jī)床在工程機(jī)械領(lǐng)域有著更大的發(fā)展空間。1.5 方案制定每個(gè)方案包括的內(nèi)容有：工藝分析、主要技術(shù)參數(shù)、總布局、傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制操作系統(tǒng)、電系統(tǒng)、主要部件的結(jié)構(gòu)草圖、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等。在制定方案時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：（1） 當(dāng)使用和制造出現(xiàn)矛盾時(shí)，應(yīng)先滿足使用要求，其次才是盡可能便于制造。要盡量用先進(jìn)的工藝和創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)；（2） 設(shè)計(jì)必須以生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)為依據(jù)， 凡是未經(jīng)實(shí)踐考驗(yàn)的方案，必須經(jīng)過

12、實(shí)驗(yàn)證明可靠后才能用于設(shè)計(jì)；（3） 繼承與創(chuàng)造相結(jié)合，盡量采用先進(jìn)工藝，迅速提高生產(chǎn)力，為實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化服務(wù)。 注意吸取前人和國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)， 并在此基礎(chǔ)上有所創(chuàng)造和發(fā)展。3西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文1.6 設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容(1) 零件分析仔細(xì)閱讀所拿到的零件圖紙，分析零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)要求。(2) 擬定零件工藝方案確定零件的材料，加工時(shí)的定位基準(zhǔn)以及零件的加工工藝方案。(3) 總體方案設(shè)計(jì)確定機(jī)床的配置形式及總體結(jié)構(gòu)方案。(4) 組合機(jī)床設(shè)計(jì)三圖一卡設(shè)計(jì)確定被加工零件的工序圖， 零件加工示意圖，繪制機(jī)床尺寸聯(lián)系圖，機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡。(5) 主軸箱設(shè)計(jì)繪制主軸箱草圖，選擇主軸結(jié)構(gòu)形式及動(dòng)

13、力計(jì)算，設(shè)計(jì)主軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)。4西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文第二章組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)2.1組合機(jī)床方案的制定2.1.1 制定工藝方案零件加工工藝將決定組合機(jī)床的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、總體布局和夾具結(jié)構(gòu)等。所以，在制定工藝方案時(shí)， 必須計(jì)算分析被加工零件圖，并深入現(xiàn)場了解零件的形狀、大小、材料、硬度、剛度，加工部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)加工精度，表面粗糙度，以及定位，夾緊方法，工藝過程，所采用的刀具及切削用量，生產(chǎn)率要求，現(xiàn)場所采用的環(huán)境和條件等等。 并收集國內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料， 制定出合理的工藝方案。根據(jù)被加工被零件（減速箱箱蓋）的零件圖（圖2-1 ），加工八個(gè)螺栓孔的工藝過程。(1) 加工孔的主要技術(shù)要求。

14、加工 4 個(gè) M8螺紋底孔的孔。孔的位置度公差為 0.1mm，與 12 孔同心。工件材料為 HT21-40， HB170241要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為（考慮廢品及備品率）年產(chǎn)量6 萬件，單班制生產(chǎn)(2) 工藝分析加工該孔時(shí)，孔的位置度公差為 0.1mm根據(jù)組合機(jī)床用的工藝方法及能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，可采用如下的加工方案。一次性加工螺紋底孔，孔徑為 6.5(3) 定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇加工此離合器壓蓋的孔，以底面的兩個(gè)支承點(diǎn)限制X 、 Y 和 X 、 Y 四個(gè)自由度，位于中間的心軸起到了很好的定位作用。在保證加工精度的情況下， 提高生產(chǎn)效率減輕工人勞動(dòng)量，而工件也是大批量生產(chǎn)，由于夾具在本設(shè)計(jì)中沒有考慮，因此

15、在設(shè)計(jì)時(shí)就認(rèn)為是人工夾緊。5西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文2.1.2確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案。(1) 被加工零件的加工精度被加工零件需要在組合機(jī)床上完成的加工工序及應(yīng)保證的加工精度，是制造機(jī)床方案的主要依據(jù)。離合器壓盤加工孔的精度要求不高，可采用鉆孔組合機(jī)床，工件各孔間的位置精度為0.1mm,它的位置精度要求不是很高，安排加工時(shí)可以在下一個(gè)安裝工位上對所有孔進(jìn)行最終精加工。為了加工出表面粗糙度為 Ra3.2um的孔。采取提高機(jī)床原始制造精度和工件定位基準(zhǔn)精度并減少夾壓變形等措施就可以了。為此， 機(jī)床通常采用尾置式齒輪動(dòng)力裝置， 進(jìn)給采用液壓系統(tǒng)，人工夾緊。被加工零件圖如圖 2-1 所

16、示。(2) 被加工零件的特點(diǎn)這主要指零件的材料、 硬度加工部位的結(jié)構(gòu)形狀， 工件剛度定位基準(zhǔn)面的特點(diǎn)，它們對機(jī)床工藝方案制度有著重要的影響。 此離合器壓盤的材料是 HT21-40、硬度 HB170-241、孔在整個(gè)壓盤上呈 90 度均度分配，孔的直徑為 6.5mm。采用多孔同步加工，零件的剛度足夠，工件受力不大，振動(dòng)，及發(fā)熱變形對工件影響可以不計(jì)。6西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文? 22 凸臺(tái) 4個(gè)均置位布布2均 .00?1度孔確準(zhǔn)孔 ?12 位置準(zhǔn)確度 0.1圖 2 1被加工零件圖一般來說，孔中心線與定位基準(zhǔn)面平行且需由一面或幾面加工的箱體宜用臥式機(jī)床，立式機(jī)床適宜加工定基準(zhǔn)面是水平的且被

17、加工孔與基準(zhǔn)面垂直的工件，而不適宜加工安裝不方便或高度較大的細(xì)長工件。 對大型箱體件采用單工位機(jī)床加工較適宜，而中小型零件則多采用多工位機(jī)床加工。此零件的加工特點(diǎn)是中心線與定位基準(zhǔn)平面是垂直的，并且定位基準(zhǔn)面是水平的?？椎姆植挤秶侵本€形狀，工件比較長，一次鉆完，多軸箱體積較大，采用兩工位以減小多軸箱的體積， 使整個(gè)鉆床瘦身，因而適合選擇立式多工位鉆床。(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、自動(dòng)線或按中小批量生產(chǎn)特點(diǎn)設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要因素。 按設(shè)計(jì)要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為年生產(chǎn)量為 6 萬件，從工件外形及輪廓尺寸，為了減少加工時(shí)間，采用多軸頭，為了減少機(jī)床臺(tái)數(shù)，此工序盡量在一臺(tái)

18、機(jī)床上完成，以提高利用率。(4) 機(jī)床使用條件使用組合機(jī)床對對車間布置情況、工序間的聯(lián)系、 使用廠的技術(shù)能力和自然條件等一定的要求。在根據(jù)使用戶實(shí)際情況來選擇什么樣的組合機(jī)床。7西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文綜合以上所述：通過對箱蓋零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術(shù)要求、定位、夾緊方式、工藝方法，并定出影響機(jī)床的總體布局和技術(shù)性能等方面的考慮，最終決定設(shè)計(jì)四軸頭多工位同步鉆床。2.2確定切削用量及選擇刀具2.2.1確定工序間余量為使加工過程順利進(jìn)行并穩(wěn)定的保證加工精度，必須合理地確定工序余量。生產(chǎn)中常用查表給出的組合機(jī)床對孔加工的工序余量，由于在本鉆床上鉆孔后重新安裝或在其

19、他多工位機(jī)床上加工下道工序，應(yīng)適當(dāng)加大余量，以消除轉(zhuǎn)、定位誤差的影響。 6.5mm的孔在鉆孔后擴(kuò)孔，直徑上工序間余量0.5 1mm。2.2.2選擇切削用量確定了在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容了， 就可以著手選擇切削用量了。 因?yàn)樗O(shè)計(jì)的組合機(jī)床為多軸同步加工在大多數(shù)情況下， 所選切削用量， 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)比一般通用機(jī)床單刀加工低 30%左右多軸主軸箱上所有刀具共用一個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)，通常為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái)，工作時(shí)， 要求所有刀具的每分鐘進(jìn)給量相同， 且等于動(dòng)力滑臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量（ mm/min）應(yīng)是適合有刀具的平均值。因此，同一主軸箱上的刀具主軸可設(shè)計(jì)成不同轉(zhuǎn)速和不同的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（ mm/r）與其適應(yīng)。以滿足不同

20、直徑的加需要，即： n1 f 1 = n2 f 2 =, = ni f i =vf式中： n1 、n2 、, ni 各主軸轉(zhuǎn)速（ r/min ）f 1、 f 2、,f i 各主軸進(jìn)給量（ mm/r）vf 動(dòng)力滑臺(tái)每分鐘進(jìn)給量（mm/min）由于離合器壓盤孔的加工精度、 工件材料、工作條件、技術(shù)要求都是相同的。按照經(jīng)濟(jì)地選擇滿足加工要求的原則， 采用查表的方法查得： 鉆頭直徑 D=6.5mm,8西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文鑄鐵 HB175255、進(jìn)給量 f=0.1mm/r 、切削速度 v=15m/min.2.2.3確定切削力、切削扭矩、切削功率根據(jù)選定的切削用量（主要指切削速度v 及進(jìn)給量

21、f ）確定切削力，作為選擇動(dòng)力部件（滑臺(tái)）及夾具設(shè)計(jì)的依據(jù)；確定切削扭矩，用以確定主軸及其它傳動(dòng)件（齒輪，傳動(dòng)軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動(dòng)電動(dòng)（一般指動(dòng)力箱）功率，通過查表計(jì)算如下：1布氏硬度： HB =HBmin 3 (HBmax HBmin)1=170 3 (241 170)=146.33切削力： F =26 D f 0.8 HB 0.6=266.5 0.10 .8 146.330.6=535.16 N切削扭矩： T =10 D 1 .9 f0.8HB 0.6=10 6.51.9 0.10.8 146.33 0.6=2452.26Nmm切削功率： P =T v9740 D=2

22、452.26 15/(9740 3.14 10)=0.123 kw式中： HB布氏硬度F切削力（ N）D鉆頭直徑（ mm）f每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（ mm/r）T切削扭矩 (Nmm)V切削速度（ m/min）9西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文P切削功率 (kw)2.2.4選擇刀具結(jié)構(gòu)離合器壓盤的布氏硬度在HB170241，孔徑 D 為 6.5mm，刀具的材料選擇高速鋼鉆頭（ W18Cr4V），為了使工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、刃磨簡單，選擇標(biāo)準(zhǔn) 6.5的麻花鉆?？准庸さ毒叩拈L度應(yīng)保證加工終了時(shí)刀具螺旋槽尾端與導(dǎo)向套之間有3050mm的距離，以便排出切屑和刀具磨損后有一定的向前的調(diào)整量。10西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院

23、畢業(yè)論文第三章組合鉆床總設(shè)計(jì)組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)， 就是針對具體的被加工零件，在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。 這些圖紙包括： 被加工零件工序圖， 加工示意圖，生產(chǎn)率計(jì)算卡，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖。3.1 被加工零件工序圖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)床完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準(zhǔn)、夾具部位及被加工零件的材料、 硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或成品狀況的圖紙，它不能用用戶提供的圖紙代替， 而是在原零件圖基礎(chǔ)上， 突出本機(jī)床的加工的內(nèi)容，加上必要的說明繪制成的。它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要

24、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。圖上主要內(nèi)容：（1）被加工零件的形狀，主要外廓尺寸和本機(jī)床要加工部位的尺寸、 精度、表面粗糙度、形位精度等技術(shù)要求，以及對上道工序的技術(shù)要求等。（2）本工序所選定的定位基準(zhǔn)、夾緊部位及夾緊方向。（3）加工時(shí)如需要中間向?qū)?，?yīng)表示出工件與中間向?qū)в嘘P(guān)部位結(jié)構(gòu)和尺寸，以便檢查工件、夾具、刀具之間是否相互干涉。（4）被加工零件的名稱、編號(hào)、材料、硬度及被加工部位的加上余量等。2、繪制被加工零件工序圖的注意事項(xiàng)（1）為了使被加工零件工序圖清晰明了， 一定要圖出被本機(jī)床的加工內(nèi)容。繪制時(shí)，應(yīng)按一定的比例，選擇足夠的視圖及剖視圖， 突出加工部位（用粗實(shí)線

25、），并把零件輪廓及與機(jī)床、夾具設(shè)計(jì)有關(guān)部位（用細(xì)實(shí)線）表清楚，凡本道工序保證的尺寸、角度等，均應(yīng)在尺寸數(shù)值下方面用粗實(shí)線標(biāo)記。如圖3-1 中 412加工用定位基準(zhǔn)，機(jī)械夾壓位置及方向，輔助支承均須用規(guī)定的符號(hào)表示出來。11西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文?22 凸臺(tái) 4個(gè)均置位布布2均 .001度?孔 確準(zhǔn)孔? 12 位置準(zhǔn)確度 0.1圖 3-1被加工零件工序圖附注： 1.被加工零件名稱及編號(hào)：離合器壓盤；2.材料及硬度：灰鑄鐵HT21-40JB307-62HB175255 ；（2）加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基準(zhǔn)注起，為便于加工及檢查，尺寸應(yīng)采用直角坐標(biāo)系標(biāo)出， 而不采用極坐標(biāo)， 但有時(shí)因所選

26、定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，則須對加工部位要求位置尺寸精度進(jìn)行分析換算。3.1.1加工示意圖12西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文主軸圖 3-2 加工示意圖1、加工示意圖的作用和內(nèi)容多軸箱端面加工示意圖是被加工零件工藝方案在圖樣上的反映， 表示被加工零件在機(jī)床上的加工過程，刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等，是刀具、夾具、多軸箱、電氣和液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇動(dòng)力部件的主要依據(jù)， 是整臺(tái)組合機(jī)床布局形式的原始要求， 也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需的重要文件。圖 3-2 為箱蓋上 4 孔立式鉆床加工示意圖。在圖上應(yīng)標(biāo)注的內(nèi)容：（1）機(jī)床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程

27、。（2）工件、夾具、刀具及多軸箱端面之間的距離等。（3）主軸的結(jié)構(gòu)類型，尺寸及外伸長度；刀具類型，數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸、接桿、導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)尺寸；刀具與導(dǎo)向置的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接方式，刀具應(yīng)按加工終了位置繪制。2、繪制加工示意圖之前的有關(guān)計(jì)算（1）刀具的選擇刀具選擇考慮加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素。刀具的選擇前已述及，此處就不在追述了。（2）導(dǎo)向套的選擇在組合機(jī)床上加工孔，除用剛性主軸的方案外，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)向裝置的類型，合理確定其尺寸、精度， 是設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要內(nèi)容，也是繪制加工示意圖時(shí)必須解決的內(nèi)容。1）選擇導(dǎo)向類

28、型根據(jù)刀具導(dǎo)向部分直徑d=10mm和刀具導(dǎo)向的線速度13西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文v=15m/min，選擇固定式導(dǎo)向。2）導(dǎo)向套的參數(shù)根據(jù)刀具的直徑選擇固定導(dǎo)向裝置，如圖3-3 所示：圖 3-3固定導(dǎo)向裝置固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺寸如下表：表 3 1固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺dDD1D2Ll1mRd1d2l06.512223028381318M81616固定裝置的配合如下表：表 3 2固定裝置的配合導(dǎo)向工藝DDD1刀具導(dǎo)向類別方法部分外徑固定鉆孔G7（或 F8）H 7H 7g6導(dǎo)向g 6js6固定導(dǎo)向裝置的布置如圖3-4 所示導(dǎo)向裝置的布置如表33 所示：表 3 3導(dǎo)向裝置的參數(shù) (mm)尺寸l

29、1l2l 3項(xiàng)目與直徑 d 的關(guān)系(23)d加工鑄鐵dd/3+(3 8)計(jì)算值3d=3025425.4/3+8=16.514西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文圖 3 4固定導(dǎo)向裝置的布置（3）初定主軸類型、尺寸、外伸長度因?yàn)檩S的材料為40Cr，剪切彈性模量 G=81.0GPa,剛性主軸取 14（0） m,所以 B 取 2.316 ，根據(jù)剛性條件計(jì)算主軸的直徑為：dB 4 T =2.316 4 3274.45 =17.52mm式中： d軸直徑（ mm）T 軸所承受的轉(zhuǎn)矩（ Nmm）B系數(shù)本設(shè)計(jì)中所有主軸直徑皆取d=20mm,主軸外伸長度為：L=115mm， D/ d1 為 32/20 ，內(nèi)孔長度為

30、： l1 =77mm.（4）選擇刀具接桿由以上可知，多軸箱各主軸的外伸長度為一定值，而刀具的長度也是一定值， 因此，為保證多軸箱上各刀具能同時(shí)到達(dá)加工終了位置，就需要在主軸與刀具之間設(shè)置可調(diào)環(huán)節(jié)，這個(gè)可調(diào)節(jié)在組合機(jī)床上是通過可調(diào)整的刀具接桿來解決的 , 連接桿如圖 3-5 所示，圖 3-5可調(diào)連接桿15西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文連接桿上的尺寸d 與主軸外伸長度的內(nèi)孔D配合，因此，根據(jù)接桿直徑 d 選擇刀具接桿參數(shù)如表34 所示：表 34可調(diào)接桿的尺寸d(h6)D(h6)ddLlll螺母123123厚度2Tr20莫氏 112.11441106號(hào)06178860002（5）確定加工示意圖的聯(lián)

31、系尺寸從保證加工終了時(shí)主軸箱端面到工件端面間距離最小來確定全部聯(lián)系尺寸，加工示意圖聯(lián)系尺寸的標(biāo)注如圖3-2 所示。其中最重要的聯(lián)系尺寸即工件端面到多軸箱端面之間的距離（圖中的尺寸333mm）, 它等于刀具懸伸長度、螺母厚度、主軸外伸長度與接桿伸出長度 （可調(diào)）之和，再減去加工孔深度和切出值。（6）工作進(jìn)給長度的確定如圖 3-6 工作進(jìn)給長度 L工 應(yīng)等于工件加工部位長度 L 與刀具切入長度 L1 和切出長度 L2 之和。切入長應(yīng) L1 應(yīng)根據(jù)工件端面誤差情況在 5 10mm之間選擇，誤差大時(shí)取大值，因此取L1 =7mm，切出長度19mm,所以 L工 =10+7+9=26mm.L2 =1/3d+

32、(3 8)= 3 10 +8（7）快進(jìn)長度的確定考慮實(shí)際加工情況，在未加工之前，保證工件表面與刀尖之間有足夠的工作空間， 也就是快速退回行程須保證所有刀具均退至夾具導(dǎo)套內(nèi)而不影響工件裝卸。這里取快速退回行程為156mm，快退長度等于快速引進(jìn)與工作工進(jìn)之和，因此快進(jìn)長度15626=130mm.圖 3-6工作進(jìn)給長度16西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文3.1.2機(jī)床聯(lián)系尺寸圖57427量備上525006525程1程行行總02量A備下I5520Y2HD2T3152LC10.503004642110567910200CD25CC32560636006001303501820圖 3 7機(jī)床聯(lián)系尺寸圖1、

33、聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容一般來說，組合機(jī)床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用部件動(dòng)力箱、動(dòng)力滑臺(tái)、立柱、立柱底座加上專用部件多軸箱、刀、輔具系統(tǒng)、夾具、液、電、冷卻、潤滑、排屑系統(tǒng)組合而成。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)床各部件的相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿足要求，通用部件的選擇是否合適，并為進(jìn)一步開展主軸箱、 夾具等專用部件、 零件的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。聯(lián)系尺寸圖也可以看成是簡化的機(jī)床總圖，它表示機(jī)床的配置型式及總體布局。如圖 3-7 所示，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的內(nèi)容包括機(jī)床的布局形式，通用部件的型號(hào)、規(guī)格、動(dòng)力部件的運(yùn)動(dòng)尺寸和所用電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)、工件與各部件間的主要聯(lián)系尺寸，專用部件的輪廓尺寸

34、等。2、選用動(dòng)力部件選用動(dòng)力部件主要選擇型號(hào)、規(guī)格合適的動(dòng)力滑臺(tái)、動(dòng)力箱。（1）滑臺(tái)的選用通常，根據(jù)滑臺(tái)的驅(qū)動(dòng)方式、所需進(jìn)給力、進(jìn)給速度、17西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文最大行程長度和加工精度等因素來選用合適的滑臺(tái)。1）驅(qū)動(dòng)形式的確定根據(jù)對液壓滑臺(tái)和機(jī)械滑臺(tái)的性能特點(diǎn)比較，并結(jié)合具體的加工要求，使用條件選擇HY系列液壓滑臺(tái)。2）確定軸向進(jìn)給力滑臺(tái)所需的進(jìn)給力F進(jìn) = Fi =4 1071.79=4287.16N式中： Fi 各主軸加工時(shí)所產(chǎn)生的軸向力由于滑臺(tái)工作時(shí)，除了克服各主軸的軸的向力外，還要克服滑臺(tái)移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的摩擦力。因而選擇滑臺(tái)的最大進(jìn)給力應(yīng)大于F進(jìn) 4.29KN。3）確定進(jìn)給速

35、度液壓滑臺(tái)的工作進(jìn)給速度規(guī)定一定范圍內(nèi)無級(jí)調(diào)速，對液壓滑臺(tái)確定切削用量時(shí)所規(guī)定的工作進(jìn)給速度應(yīng)大于滑臺(tái)最小工作進(jìn)給速度的 0.5 1 倍 ; 液壓進(jìn)給系統(tǒng)中采用應(yīng)力繼電器時(shí)，實(shí)際進(jìn)給速度應(yīng)更大一些。本系統(tǒng)中進(jìn)給速度 vf =nf=47.8mm/min。所以選擇 HY25IA液壓滑臺(tái)，工作進(jìn)給速度范圍 32800mm/min，快速速度 12m/min。4）確定滑臺(tái)行程滑臺(tái)的行程除保證足夠的工作行程外，還應(yīng)留有前備量和后備量。 前備量的作用是動(dòng)力部件有一定的向前移動(dòng)的余地，以彌補(bǔ)機(jī)床的制造誤差以及刀具磨損后能向前調(diào)整。本系統(tǒng)前備量為20mm，后備量的作用是使動(dòng)力部件有一定的向后移動(dòng)的余地，為方便裝

36、卸刀具，這是取 40mm,所以滑臺(tái)總行程應(yīng)大于工作行程，前備量，后備量之和。即：行程 L 156+20+40=236mm，取 L250mm。綜合上述條件，確定液壓動(dòng)力滑臺(tái)型號(hào) HY25IA。（2）由下式估動(dòng)力箱的選用動(dòng)力箱主要依據(jù)多軸所需的電動(dòng)機(jī)功率來選用，在多軸箱沒有設(shè)計(jì)之前，P主 可算P主 P切 4 0.123 0.8 0.615KW式中： 多軸箱傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí) 0.8 0.9 ；有色金屬時(shí) 0.7 0.8 ，本系統(tǒng)加工HT21-40 JB307-62 ，取 0.8 18西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文動(dòng)力箱的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)大于計(jì)算功率，并結(jié)合主軸要求的轉(zhuǎn)速大小選擇。因此，選用電動(dòng)

37、機(jī)型號(hào)為Y100L 6B5 的 1TD25IA 型動(dòng)力箱，動(dòng)力箱輸出軸至箱底面高度為 125mm。主要技術(shù)參數(shù)如下表：轉(zhuǎn)速范圍（ r/min ）主電機(jī)功率主電機(jī)傳動(dòng)型號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)速輸出轉(zhuǎn)速（ kw ）配套主軸部件型號(hào)Y100L-6B514307061.51TA32、1TA32M、1TZ321TG32（3）Y 軸液壓滑臺(tái)的選用工件質(zhì)量計(jì)算V=420 24010(2 160 2 340) 1030=1.30810-3m3m = v=7.0 1031.308 10-3=9.156kg磨擦系數(shù)： f=0.07 0.12 取 f=0.1F=f N=0.1mg=0.19.156 10=9.156N2、配套支承

38、部件的選用立柱 1CL25型，立柱底座 1CD253、確定裝料高度裝料高度指工件安裝基面至機(jī)床底面的垂直距離，在現(xiàn)階段設(shè)計(jì)組合機(jī)床時(shí)，裝料高度可視具體情況在H 5801060mm之間選取，本系統(tǒng)取裝料高度為976mm。4、中間底座輪廓尺寸中間底座的輪廓尺寸要滿足Y 軸滑臺(tái)在其上面聯(lián)接安裝的需要，又考慮到與立柱底座相連接。因此，中間底座采用側(cè)底座1CC32。5、確定多軸箱輪廓尺寸本機(jī)床配置的多軸箱總厚度為301mm，寬度和高度按標(biāo)準(zhǔn)尺寸中選取。計(jì)算時(shí)，多軸箱的寬度B 和高度 H可確定為： B=500 H=500根據(jù)上述計(jì)算值， 按主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，最后確定主軸箱輪廓尺寸B H=500X50

39、0mm。19西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文3.2生產(chǎn)率計(jì)算卡生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映所設(shè)計(jì)機(jī)床的工作循環(huán)過程、動(dòng)作時(shí)間、切削用量、生產(chǎn)率、負(fù)荷率等技術(shù)文件， 通過生產(chǎn)率計(jì)算卡， 可以分析擬定的方案是否滿足用戶對生產(chǎn)率及負(fù)荷率的要求。計(jì)算如下：切削時(shí)間：T切= L/vf+t停= 2 26/47.8 215/478 =1.151 min式中： T 切機(jī)加工時(shí)間（ min）L 工進(jìn)行程長度（ mm）vf 刀具進(jìn)給量（ mm/min）t停死擋鐵停留時(shí)間。一般為在動(dòng)力部件進(jìn)給停止?fàn)顟B(tài)下，刀具旋轉(zhuǎn) 515 r 所需要時(shí)間。這里取15rL3 L4輔助時(shí)間 T 輔 =vfk+t 移 +t 裝=（150176） 2

40、/12000+0.1+1.5= 1.654min式中： L3、L4 分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退長度（mm）vfk快速移動(dòng)速度（ mm/min）t移 工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)間 （ min）, 一般為 0.05 0.13min,取 0.1 mint裝 裝卸工件時(shí)間（min）一般為0.5 1.5min, 取1.5min機(jī)床生產(chǎn)率Q1 = 60/T單= 60/（ T 切+T 輔）=60/（1.151+1.654 ）=21.39件/h機(jī)床負(fù)荷率按下式計(jì)算= Q1/Q100%= Q1tk/A100%20西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文=21.391950/60000 100%=70%式中： Q機(jī)床的理想生產(chǎn)率（件 /

41、h ）A年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件）tk年工作時(shí)間，單班制工作時(shí)間tk =1950h表 35生產(chǎn)率計(jì)算卡圖號(hào)1601A-093毛坯種類鑄件被加工名稱離合器壓盤毛坯重量零件HT21-40 JB297-62HB170-241材料硬度工序名稱鉆壓盤連接孔工序號(hào)工時(shí) /min序工步工作行切速 /進(jìn)給量 /進(jìn)給量 /工進(jìn)輔助號(hào)名稱程 /mm（ mmin -1 ） （ mm r-1 ） （mm min -1 ） 時(shí)間時(shí)間1按裝工件0.52工件定位夾緊0.253Z 軸快下150120000.0134Z 軸工進(jìn)26320.147.80.5445Z 軸暫停0.036Z 軸快上176120000.0157Y 軸前進(jìn)10010

42、0000. 018Y 軸暫停0.099Z 軸快下150120000.01310Z 軸工進(jìn)2647.80.54411Z 軸暫停0.0312快退176120000.01513工件松開0.2514卸下工件0.5備1、主軸轉(zhuǎn)速 706r/min累計(jì)1.0881.716注2、一次安裝加工完一個(gè)工件21西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文3.3 多軸箱輪廓尺寸多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的如圖3-8 所示 :如圖 3-8 鉆孔組合機(jī)床多軸箱原始依據(jù)圖圖中多軸箱的兩定位銷孔中心連線為橫坐標(biāo)， 工件加工孔對稱， 選擇箱體中垂線為縱坐標(biāo)，在建立的坐標(biāo)系中標(biāo)注輪廓尺寸及動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸的相對位置尺寸。主軸部

43、為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（面對主軸看） 。主軸的工序內(nèi)容，切削用量及主軸尺寸及動(dòng)力部件的型號(hào)和性能參數(shù)如表36 所示：表 3 6主軸外尺寸及切削用量主軸外伸尺寸工序切削用量軸號(hào)NVfV fLD/d內(nèi)容（r/min ）(m/min)(mm/r)(mm/min)1、2、 20/12115鉆6.5478150.147.822西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文3、 4注： 1被加工零件編號(hào)及名稱：箱蓋；材料：HT21-40JB297-62 ；硬度 : HB170-2412動(dòng)力部件型號(hào)：1TD25IA 動(dòng)力箱，電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y100L-6 ；功率 P 1.5kw 。3.4齒輪模數(shù)選擇本組合機(jī)床主要用于鉆孔，因此采用滾珠軸承主軸。齒輪模數(shù) m可按下式估算：m=(30 32) 3 P /(ZN ) =32 3 1.5 /(19478) =1.76式中：m估算齒輪模數(shù)P齒輪所傳遞率（ kw）Z對嚙合齒中的小齒輪數(shù)N 小齒輪的轉(zhuǎn)速（ r/min ）多軸箱輸入齒輪模數(shù)取 m1=3，其余齒輪模數(shù)取 m2=2。3.5多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì)（1）根據(jù)原始依據(jù)圖（圖3-7 ），畫出驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)位置。如下表：表 3 7驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)值坐標(biāo)銷 O1驅(qū)動(dòng)軸 O主軸 1主軸 2主軸 3主軸 4X175095959595Y094.51801808080（2）確定傳動(dòng)軸位置及齒輪齒數(shù)23西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院