箱體類零件鉆削組合機(jī)床設(shè)計(jì)

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(3) 總體方案設(shè)計(jì)? 根據(jù)工藝方案確定機(jī)床的配置形式及總體結(jié)構(gòu)布局。? (4)組合機(jī)床設(shè)計(jì)——三圖一卡設(shè)計(jì)? 根據(jù)零件圖繪制零件工序圖，零件加工示意圖，機(jī)床尺寸聯(lián)系圖，制機(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，確定主軸結(jié)構(gòu)形式和 一般設(shè)計(jì)步驟： 計(jì)劃階段：提出任務(wù)—分析零件加工對(duì)機(jī)器的需求—確定任務(wù)要求。? 方案設(shè)計(jì)：機(jī)床功能分析—提出幾種可能的解決方案—組合幾種可能的方案—對(duì)比評(píng)價(jià)—討論優(yōu)化—得出最佳方案。? 技術(shù)設(shè)計(jì)：明確構(gòu)形要求—結(jié)構(gòu)化—選擇材料、計(jì)算尺寸—評(píng)價(jià)—決策確定結(jié)構(gòu)形狀及尺寸—零件設(shè)計(jì)—部件設(shè)計(jì)—總體設(shè)計(jì)。 時(shí)間安排： 2月20日至3月6日 實(shí)習(xí)調(diào)研、資料收集、翻譯、撰寫開題報(bào)告（3周） 3月7 日 至4月24日 組合機(jī)床設(shè)計(jì) 7周 4月25日至5 月 8 日 編寫說明書 2周 6月1 日 至6月7日 評(píng)分及答辯 1周 可能遇到的問題：? （1）組合機(jī)床被加工零件的夾具設(shè)計(jì) （2）主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)? （3）組合機(jī)床的總體配置形式? 主要解決方法是通過已學(xué)過的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)并參考各類相關(guān)專業(yè)書籍，熟悉組合機(jī)床工作原理和設(shè)計(jì)原則，了解各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，同時(shí)利用繪圖軟件進(jìn)行初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，參考已有的先進(jìn)設(shè)計(jì)實(shí)例，學(xué)習(xí)其計(jì)算過程和其中的先進(jìn)創(chuàng)新理念并運(yùn)用到自己的計(jì)算創(chuàng)新設(shè)計(jì)中。相關(guān)自已無力解決的問題可以與同學(xué)討論解決，一些自己的創(chuàng)新思想也可與同學(xué)討論其可行性，或者向指導(dǎo)教師請(qǐng)教。 擬采用的研究手段（途徑）：? 1.對(duì)組合機(jī)床的設(shè)計(jì)有一定的掌握? 2.運(yùn)用金屬切削原理及刀具知識(shí)可以確定切削用量和刀具? 3.運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)知識(shí)可以完成“三圖一卡”? 4.運(yùn)用機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)可以解決主軸箱設(shè)計(jì)的過程? 5.運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)的知識(shí)可以完成傳動(dòng)零件的校核?? 6.?運(yùn)用機(jī)械制圖的知識(shí)和計(jì)算機(jī)繪圖軟件的幫助可以完成設(shè)計(jì)圖紙的繪制? 7.已經(jīng)擁有大量有關(guān)組合機(jī)床的書籍、圖樣，可以到圖書館查閱相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)? 8.參考相關(guān)的設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)? 9.與指導(dǎo)老師討論協(xié)商 學(xué)生簽名：　　　 指導(dǎo)教師審核簽名： 　 日期： 為了保證形體鉆孔的合理性、實(shí)用性以及加工精度等要求，我們?cè)趫D書館努力收集有關(guān)鉆孔組合機(jī)床的各類資料在箱體鉆孔組合機(jī)床的設(shè)計(jì)中作為參考，提高其加工的合理性。在箱體鉆孔組合機(jī)床的設(shè)計(jì)中，我們必須保證其主軸箱中各個(gè)主軸的進(jìn)給量相同，而且必須保證各個(gè)主軸的轉(zhuǎn)速的同步性，以及加工時(shí)的各切削用量的準(zhǔn)確性。經(jīng)過以上對(duì)箱體鉆孔組合機(jī)床的分析，結(jié)合平時(shí)老師的講解及書本知識(shí)，本次課題設(shè)計(jì)將圓滿完成。 參考文獻(xiàn)： 《機(jī)械工程手冊(cè)》機(jī)械制造工藝及設(shè)備卷（二） 機(jī)械工業(yè)出版社 1997 《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社 《機(jī)械制造工藝學(xué)》 福建科技出版社 《機(jī)械設(shè)計(jì)制圖手冊(cè)》 侯鎮(zhèn)冰 同濟(jì)大學(xué)出版社 《機(jī)械制造工藝標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)》張紀(jì)真 機(jī)械工業(yè)出版社 《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》 遲建山等 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1994 《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》 謝家瀛 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999 《組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè)》大連組合機(jī)床研究所 北京：機(jī)械工業(yè)出版 《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》東北重型機(jī)械學(xué)院 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988 《機(jī)床夾具圖冊(cè)》 孟憲棟等 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994 《機(jī)械設(shè)計(jì)》濮良貴 高等教育出版社 《液壓與氣壓傳動(dòng)》王積偉 章宏 甲黃誼 高等教育出版社 2005年01月01日 《工程材料基礎(chǔ)》 張文灼? 機(jī)械工業(yè)出版社 2010年02月 《材料力學(xué)》閆曉鵬、武瑛、楊麗萍、高保鳳、李志剛 高等教育出版社 《機(jī)械原理》（第2版）陸寧、樊江玲 清華大學(xué)出版社 學(xué)生簽名：　　　 指導(dǎo)教師審核簽名： 　 日期： 箱體類零件鉆削組合機(jī)床設(shè)計(jì) 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生：吳一非 指 導(dǎo) 教 師：任皓 完 成 日 期：2014年5月15日 揚(yáng)州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 中文摘要 組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按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。 設(shè)計(jì)組合機(jī)床之前需要零件分析?，了解所欲加工零件的加工特點(diǎn)，精度和技術(shù)要求。 然后制定工藝方案，必須計(jì)算分析被加工零件圖，并深入了解零件的形狀、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)率要求等等。最終確定零件在組合機(jī)床上完成加工時(shí)的定位基準(zhǔn)以及零件的加工工藝方案。? 各方面準(zhǔn)備做好以后進(jìn)行組合機(jī)床設(shè)計(jì)——三圖一卡設(shè)計(jì)，包括零件圖繪制零件工序圖、零件加工示意圖、機(jī)床尺寸聯(lián)系圖、制機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡。? 最后根據(jù)主軸結(jié)構(gòu)形式和動(dòng)力設(shè)計(jì)并設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)?，進(jìn)行主軸箱設(shè)計(jì)?，確定齒輪齒數(shù)、齒輪直徑、齒輪中心距、軸、軸承等等，繪制主軸箱草圖。 關(guān)鍵字：組合機(jī)床，工藝，三圖一卡，主軸箱 Abstract Modular machine tool is based on common components, with special components designed according to workpiece specific shape and process and fixture, consisting of semi-automatic or automatic machine tool. Analysis on parts is needed before the design of modular machine tool, understanding to the components processing features, precision and technology. Then the process plan, we must analysis the parts to be machined, and a deeper understanding of parts of the shape, size, material, hardness, stiffness, structural characteristics of processing parts of the machining accuracy, surface roughness, and the positioning, clamping method, technological process, the cutter and cutting parameter, productivity and so on. Ultimately determine the parts processed in modular machine when the locating datum and machining process. All ready to do a good job after lathe design -- the three charts card design, including the parts drawing process map parts, machining sketch, machine size contact map, making machine productivity calculation card. Finally, according to the main structure and dynamic design and structure design of main transmission system, the design of spindle box, determine the number of gear teeth, gear, gear center distance, shaft diameter, bearing, spindle box sketch drawing. Keywords: combination of machine tools, process, three charts card, spindle box 目錄 中文摘要…………………………………………………………………………… ⅠAbstract…………………………………………………………………………… Ⅱ 第一章 概述…………………………………………………………………………1 1.1 組合機(jī)床概述…………………………………………………………………… 1 1.2 組合機(jī)床的發(fā)展………………………………………………………………… 1 1.3 組合機(jī)床的特點(diǎn)………………………………………………………………… 1 1.4 組合機(jī)床的設(shè)計(jì)方法…………………………………………………………… 2 1.5 組合機(jī)床設(shè)計(jì)的目的、要求…………………………………………………… 3 1.5.1 設(shè)計(jì)的目的…………………………………………………………………… 3 1.5.2 設(shè)計(jì)要求……………………………………………………………………… 3 1.6 本課題任務(wù)的內(nèi)容和要求……………………………………………………… 4 第二章 組合機(jī)床方案的制定……………………………………………………5 2.1制定工藝方案…………………………………………………………………… 5 2.1.1被加工零件的特點(diǎn)…………………………………………………………… 5 2.1.2被加工零件的加工精度……………………………………………………… 5 2.1.3加工孔的主要技術(shù)要求……………………………………………………… 5 2.1.4定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇…………………………………………………… 5 2.1.5確定工藝方案的原則及注意問題…………………………………………… 5 2.1.6零件的生產(chǎn)批量……………………………………………………………… 7 第三章 確定切削用量及選擇刀具…………………………………………… 9 3.1選擇切削用量…………………………………………………………………… 9 3.2確定切削力、切削扭矩、切削功率…………………………………………… 10 3.3選擇刀具結(jié)構(gòu)…………………………………………………………………… 11 第四章 鉆孔組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制……………………… 13 4.1被加工零件工序圖……………………………………………………………… 13 4.1.1被加工零件工序圖的作用及內(nèi)容………………………………………… 13 4.2加工示意圖……………………………………………………………………… 14 4.2.1加工示意圖的作用和內(nèi)容…………………………………………………… 14 4.2.2繪制加工示意圖之前的有關(guān)計(jì)算…………………………………………… 14 4.3機(jī)床聯(lián)系尺寸圖………………………………………………………………… 17 4.3.1聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容…………………………………………………… 17 4.3.2選用動(dòng)力部件………………………………………………………………… 17 4.3.3配套支承部件的選用………………………………………………………… 19 4.3.4確定裝料高度………………………………………………………………… 20 4.3.5確定多軸箱輪廓尺寸………………………………………………………… 20 4.4生產(chǎn)率計(jì)算卡…………………………………………………………………… 21 第五章 多軸箱的設(shè)計(jì)………………………………………………………… 19 5.1　主軸箱的設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容…………………………………………………… 24 5.1.1 主軸箱所需動(dòng)力的計(jì)算…………………………………………………… 24 5.1.2 主軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)…………………………………………………………… 25 5.1.3 擬定主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng). …………………………………………………… 26 5.2 軸的具體設(shè)計(jì)……………………………………………………………………28 5.3傳動(dòng)零件的校核………………………………………………………………… 31 5.4繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖………………………………………………………………… 35 第六章 工作總結(jié)和展望……………………………………………………… 36 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………38致 辭……………………………………………………………………………… 39 附 錄…………………………………………………………………………………40 IV 吳一非 箱體類零件鉆削組合機(jī)床設(shè)計(jì) 第一章 概述 1.1 組合機(jī)床概述 組合機(jī)床是以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種高效專用機(jī)床。其中大量通用部件包括：?jiǎn)屋S工藝切削頭、傳動(dòng)裝置、動(dòng)力箱、進(jìn)給滑臺(tái)等動(dòng)力部件，以及用以安裝動(dòng)力部件的支撐部件如側(cè)底座、中間底座等。 1.2 組合機(jī)床的發(fā)展 最早的組合機(jī)床是1911年在美國(guó)制成的，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性，便于用戶使用和維修，1953年美國(guó)福特汽車公司和通用汽車公司與美國(guó)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(duì)部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。 在我國(guó)，組合機(jī)床發(fā)展已有28年的歷史，其科研和生產(chǎn)都具有相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)，應(yīng)用也已深入到很多行業(yè)，是當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品更新，進(jìn)行技術(shù)改造，提高生產(chǎn)效率和高速發(fā)展必不可少的設(shè)備之一。組合機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng)化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國(guó)傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件（近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺(tái)，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等。組合機(jī)床的分類繁多，有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)式組合機(jī)床等。 1.3 組合機(jī)床的特點(diǎn) 組合機(jī)床與一般專用機(jī)床相比較,具有如下特點(diǎn): （1）組合機(jī)床自動(dòng)化程度高,便于維修,通用的易耗易損件可以提前準(zhǔn)備,必要時(shí)甚至可以改換整個(gè)通用部件。 （2）設(shè)計(jì)與制造周期短。這是因?yàn)榻M合機(jī)床的通用化程度高,通用部件、通用零件和標(biāo)準(zhǔn)件約占70~90％,其中許多是預(yù)先制造好的,在制造新機(jī)床時(shí)可以根據(jù)需要選用。需要設(shè)計(jì)、制造的只是少量專用零部件。 （3）組合機(jī)床的通用零部件,是經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)多次反復(fù)修改定型的,因而結(jié)構(gòu)的可靠性和工藝性較好,使用性能較穩(wěn)定,有利于穩(wěn)定地保證加工質(zhì)量。 （4）組合機(jī)床的通用零部件都己標(biāo)準(zhǔn)化、系列化,因而可以組織成批生產(chǎn),這樣不僅可提高制造精度,而且可以降低機(jī)床的成本,加快專用機(jī)床制造的速度。 （5）便于產(chǎn)品更新。當(dāng)改變加工對(duì)象時(shí),通用部件可以重新利用,改裝成新的專用機(jī)床。但由于組合機(jī)床的通用部件不是為某一種機(jī)床設(shè)計(jì)的,具有較廣的適應(yīng)性,而且規(guī)格也有限,這樣就使組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)較一般專用機(jī)床稍為復(fù)雜。組合機(jī)床改裝時(shí),約有10%～20％的零件不能利用,改裝勞動(dòng)量也較大。 圖1-1表示由通用部件和少量專用部件組成的臥式組合機(jī)床。 圖1-1 臥室組合機(jī)床及其組成部件 1-中間底座；2-夾具；3-主軸箱；4-動(dòng)力箱 5-滑臺(tái)；6-滑座；7-床身（側(cè)底座） 1.4 組合機(jī)床的設(shè)計(jì)方法 組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，目前基本上有兩種情況：其一，是根據(jù)具體加工對(duì)象的具體情況進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，這是當(dāng)前最普遍的做法。其二，隨著組合機(jī)床在我國(guó)機(jī)械行業(yè)的廣泛使用，廣大工人總結(jié)自己生產(chǎn)和使用組合機(jī)床的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)組合機(jī)床不僅在其組成部件方面有共性，可設(shè)計(jì)成通用部件。而且一些行業(yè)的或完成一定工藝范圍的組合機(jī)床是極其相似的，有可能設(shè)計(jì)為通用的組合機(jī)床，這種機(jī)床稱為“專能組合機(jī)床”。這種專能組合機(jī)床就不需要每次按具體加工對(duì)象進(jìn)行專門設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，而是可以設(shè)計(jì)為通用品種，組織成批生產(chǎn)，然后按被加工零件的具體需要，配以簡(jiǎn)單的夾具及刀具，即可組成加工一定對(duì)象的高效設(shè)備。 組合機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟： （1）制定工藝方案。要深入現(xiàn)場(chǎng)，了解被加工零件的加工特點(diǎn)、精度和技術(shù)要求、定位夾壓情況以及生產(chǎn)率的要求等。確定在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容及其加工方法。這里要確定加工工步數(shù)，決定刀具的種類和型式。 （2）機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的分析和確定。根據(jù)工藝方案確定機(jī)床的型式和總體布局。在選擇機(jī)床配置型式時(shí)，既要考慮實(shí)現(xiàn)工藝方案，保證加工精度、技術(shù)要求及生產(chǎn)效率；又要考慮機(jī)床操作、維護(hù)、修理是否方便，排屑情況是否良好；還要注意被加工零件的生產(chǎn)批量，以便使設(shè)計(jì)的組合機(jī)床符合多快好省的要求。 （3）組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)。這里要確定機(jī)床各部件間的相互關(guān)系，選擇通用部件和刀具的導(dǎo)向，計(jì)算切削用量及機(jī)床生產(chǎn)率。繪制機(jī)床的總聯(lián)系尺寸圖及加工示意圖等。 （4）組合機(jī)床的部件設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)。制定組合機(jī)床流水線的方案時(shí)，與一般單個(gè)的組合機(jī)床方案有所不同。在流水線上由于工序的組合不同，機(jī)床的型式和數(shù)量都會(huì)有較大的變化。因此，這是應(yīng)按流水線進(jìn)行全面考慮，而不應(yīng)將某一臺(tái)或幾臺(tái)機(jī)床分裂開來設(shè)計(jì)。即使暫時(shí)不能全面地進(jìn)行流水線設(shè)計(jì)，制定方案時(shí)也應(yīng)該綜合研究，才能將工序組合得更為合理，更可靠地滿足工件的加工要求，用較少的機(jī)床完成較多的工作，也為進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。 1.5 組合機(jī)床設(shè)計(jì)的目的、要求 1.5.1 設(shè)計(jì)的目的 機(jī)床設(shè)計(jì)畢業(yè)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?cè)跀M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，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。 1.5.2 設(shè)計(jì)要求 評(píng)價(jià)機(jī)床性能的優(yōu)劣，主要是根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來判定的?！百|(zhì)優(yōu)價(jià)廉”才會(huì)受到用戶的歡迎，在國(guó)內(nèi)和國(guó)外市場(chǎng)上才有競(jìng)爭(zhēng)力。機(jī)床設(shè)計(jì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可以從滿足性能要求、經(jīng)濟(jì)效益和人機(jī)關(guān)系等方面進(jìn)行分析。 1.6 本課題任務(wù)的內(nèi)容和要求 本課題研究的內(nèi)容是汽車傳動(dòng)殼體螺紋攻絲組合機(jī)床設(shè)計(jì)，包括：工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的設(shè)計(jì)，機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡的制定，主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 圖1-2 加工圖 第二章 組合機(jī)床的工藝方案制定 2.1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)率要求等等。并查閱有關(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（箱體）的才（圖2-1），加工四個(gè)螺紋底孔的工藝過程。 2.1.1被加工零件的特點(diǎn) 此箱體的材料是HT200、硬度HB170-241，孔的位置分配不規(guī)則，孔的直徑為Φ5mm。采用多孔同步加工，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。孔的分布不規(guī)則，工件比較小，可一次鉆完，因而適合選擇臥式雙工位鉆床。 2.1.2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，工件各孔間的位置精度為0.15mm,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(duì)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。被加工零件圖如圖2-1所示。 2.1.3加工孔的主要技術(shù)要求： 加工8個(gè)M5螺紋底孔的孔； 孔的位置度公差為Φ0.15mm； 工件材料為HT200，HB170～241； 要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為（考慮廢品及備品率）年產(chǎn)量7萬(wàn)件，單班制生產(chǎn)。 2.1.4定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇 加工此箱體的孔，以底面的兩個(gè)對(duì)角楞來限制X、Y方向上的自由度。 由于夾具的使用在本設(shè)計(jì)中沒有考慮，因此在設(shè)計(jì)時(shí)就認(rèn)為是人工夾緊。 2.1.5確定工藝方案的原則及注意問題 加工該孔時(shí)，孔的位置度公差為0.15mm 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Φ5 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)行全面分析，按照經(jīng)濟(jì)地滿足加工要求的原則，合理解決粗加工和精加工工序的安排。不要不分具體情況而一律粗、精加工工序合并的做法。 一般在大批大量生產(chǎn)中，確定工藝流程宜、精工序分開進(jìn)行，其優(yōu)點(diǎn)是： a）工件能得到較好的冷卻，有利于減少熱變形及內(nèi)應(yīng)力變形的影響，對(duì)精度要求高的零件，更需要如此安排。 b）可避免粗加工振動(dòng)對(duì)于精度、表面粗糙度的影響。 c）有利于精加工機(jī)床保持持久的精度。 d）使機(jī)床機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維修、調(diào)整。 但是，粗、精加工工序分開，將使機(jī)床臺(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前提下，有時(shí)也采取粗、精加工合并在同一臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行的工藝方案。但須采取措施，盡量減少由此而帶來的不利影響。例如使大量切除余量和有鑄造黑皮的第一道工序與最后一道精加工工序不同的夾壓力；若工件一次安裝，也應(yīng)使粗、精加工工序分別具有不同夾壓力。 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藝原則發(fā)展起來的，即運(yùn)用多種不同刀具，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，從而有效地提高生產(chǎn)率，取得更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。 但也應(yīng)當(dāng)看到，工序集中程度的提高也會(huì)帶來下述一些問題： ① 工序過分集中會(huì)使機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，刀具數(shù)量增加，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)率的提高。 ② 工序過分集中導(dǎo)致切削負(fù)荷加大，往往由于工件剛性不足及變形等影響加工精度。 因此，提高工序集中程度時(shí)，應(yīng)注意： （a）適當(dāng)考慮單一工序。即把相同工序內(nèi)容的工序集中在同一臺(tái)機(jī)床或同一工位上加工。例如，通常把箱體零件上的大量螺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)多軸或同一臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行，這樣會(huì)使機(jī)床更為簡(jiǎn)單合理。 （b）相互間有位置精度要求的工序應(yīng)集中在同一個(gè)工位或同一臺(tái)機(jī)床上加工。例如，箱體零件各面上的孔，相互間有位置精度要求時(shí)，其孔的精加工應(yīng)集中在同一臺(tái)機(jī)床上一次安裝并完成加工。一般來說，對(duì)這些孔的粗加工也應(yīng)集中在一臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行，這可以使得精加工余量分布均勻，以利于保證加工精度 （c）大量的鉆、鏜工序最好分開，不要集中在同一個(gè)多軸箱完成。這是因?yàn)?，鉆孔與鏜孔直徑不一樣，主軸轉(zhuǎn)速也就相差很大，導(dǎo)致多軸箱的傳動(dòng)鏈復(fù)雜和設(shè)計(jì)困難。同時(shí)，大量鉆孔會(huì)產(chǎn)生很大軸向力，有可能使工件變形而影響鏜孔精度；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。 （d）確定工序集中時(shí)，必須充分考慮零件是否會(huì)因剛性不足而較大的切削力、夾壓力下變形對(duì)加工精度帶來不利影響。 （e）工序集中時(shí)，必須考慮前述粗、精加工工序的合理安排及由于多軸箱結(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)整不便、加工精度、可靠性及生產(chǎn)率低的不良后果。 2.1.6零件的生產(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7萬(wàn)件，從工件外形及輪廓尺寸，為了減少加工時(shí)間，采用多軸頭以提高利用率。 綜上所述：通過對(duì)箱體零件的結(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)四軸頭單工位同步鉆床。 圖2-1 零件圖 第三章 確定切削用量及選擇刀具 3.1選擇切削用量 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)。以滿足不同直徑的加需要，即：·=·=…=·= 式中：… ——各主軸轉(zhuǎn)速（r/min） … ——各主軸進(jìn)給量（mm/r） ——?jiǎng)恿_(tái)每分鐘進(jìn)給量（mm/min） 表3.1 鉆孔切削速度 加工材料 鑄鐵 剛及其合金 鋁及其合金 切削速度v(m/min) 16-24 18-25 20-50 表3.2鉆孔進(jìn)給量 加工材料 鑄鐵 剛及其合金 鋁及其合金 進(jìn)給量f(m/min) 0.07-0.12 0.05-0.1 0.03-0.2 表3.3加工孔的加工精度和表面粗糙度 項(xiàng)目 加工工序 鉆孔 擴(kuò)孔 走刀次數(shù) 1 1 加工條件 事先未加工的孔 表面粗糙度Ra(μm) 6.3～12.5 6.3～12.5 孔的精度等級(jí) H12 H11 孔中心對(duì)名義位置的偏移量（mm） 0.15～0.25 0.10～0.15 對(duì)基準(zhǔn)面的平行度和垂直度（mm） 0.10 0.08 對(duì)其他孔中心線的垂直度（mm） 0.20 0.16 注：平行度和垂直度對(duì)于鉆孔、擴(kuò)孔和鉸孔是指100mm長(zhǎng)度上的。 根據(jù)對(duì)我國(guó)使用組合機(jī)床的調(diào)查，加工鑄鐵件的某些主要工序所能達(dá)到的精度和表面粗糙度如： 鉆孔 加工直徑在Φ40mm以下，一般為實(shí)心鑄件擴(kuò)、鉸工序之前鉆削底孔或螺紋底孔，精度可達(dá)到IT10～I(xiàn)T11,表面粗糙度Ra6.3～12.5μm. 由于箱體孔的加工精度、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，見P130表6-11由查表的方法查得：鉆頭直徑D=5mm,鑄鐵HB175～255、進(jìn)給量f=0.07mm/r、切削速度v=12m/min、轉(zhuǎn)速n=764r/min 3.2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： 布氏硬度：HB = HBmax－(HBmax－HBmin) =200－(200－160) =186.67 切削力：=26 =356.96N 切削扭矩：=10 =584.48N·mm 切削功率：= =584.48×24/(9740×3.14×5) =0.092 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(N·mm) V——切削速度（m/min） P——切削功率(kw) 3.3選擇刀具結(jié)構(gòu) 根據(jù)工藝要求及加工精度不同，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)注意一些問題： （1）只要條件允許，為使工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)刀具和簡(jiǎn)單刀具。采用此類刀具的特點(diǎn)是加工一個(gè)零件所需要的工位數(shù)或機(jī)床臺(tái)數(shù)多。 （2）為提高工序集中程度或保證加工精度，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特點(diǎn)。如加工硬度較高的鑄鐵或剛件時(shí)，為提高刀具耐用度，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。 根據(jù)上述要求選取鉆孔刀具。 箱體的布氏硬度在HB170～241，孔徑D為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(jiǎn)單、刃磨簡(jiǎn)單，選擇標(biāo)準(zhǔn)Φ5的麻花鉆。如圖3-1 圖3-1 麻花鉆 第四章 鉆孔組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制 “三圖一卡”是指被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率卡。 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，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(duì)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)В瑧?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。 為了使被加工零件工序圖清晰明了，繪制時(shí)，應(yīng)按一定的比例，選擇足夠的視圖。箱體用鉆孔組合機(jī)床的被加工零件工序圖如2－2所示。 圖4－1工序圖 4.2加工示意圖 4.2.1加工示意圖的作用和內(nèi)容 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(duì)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。 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。 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(zhǎng)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。 4.2.2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。選擇錐柄麻花鉆頭。 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。 Ⅰ選擇導(dǎo)向類型 根據(jù)刀具導(dǎo)向部分直徑d=5mm和刀具導(dǎo)向的線速度v=24m/min，選擇固定式導(dǎo)向。 Ⅱ?qū)蛱椎膮?shù) 根據(jù)刀具的直徑選擇固定導(dǎo)向裝置，如圖4－2所示： 固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺寸如下表： 表2－1 固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺 D D D1 D2 L l1 D3 l 5 10 15 18 20 3 M6 8 固定裝置的配合如下表： 表2－2 固定裝置的配合 導(dǎo)向類別 工藝方法 D 刀具導(dǎo)向部分外徑 固定導(dǎo)向 鉆孔 H7/h6 H7/h6 g6 圖4－2固定導(dǎo)向裝置 ③初定主軸類型、尺寸、外伸長(zhǎng)度 因?yàn)檩S的材料為40Cr，剪切彈性模量G=81.0GPa,剛性主軸取ψ＝1／4,所以B取2.316， 根據(jù)剛性條件計(jì)算主軸的直徑為： T=584.48 N·mm dB==11.4mm 式中：d——軸直徑（mm） T——軸所承受的轉(zhuǎn)矩（N·mm） B——系數(shù) 本設(shè)計(jì)中所有主軸直徑皆取d=32mm,主軸外伸長(zhǎng)度為：L=115mm，D/為32/20 ④選擇刀具接桿 由以上可知，多軸箱各主軸的外伸長(zhǎng)度為一定值，而刀具的長(zhǎng)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4－3所示， 圖4－3連接桿 連接桿上的尺寸d與主軸外伸長(zhǎng)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2－3所示： 表2－3 可調(diào)接桿的尺寸 d(h6) D1(h6) d2 L4 l1 l2 l3 20 Tr20×1.5 莫氏1號(hào) 12.065 188 40 46 75 ⑤確定加工示意圖的聯(lián)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2－3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,它等于刀具懸伸長(zhǎng)度、螺母厚度、主軸外伸長(zhǎng)度與接桿伸出長(zhǎng)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(zhǎng)度的確定 如圖2-6工作進(jìn)給長(zhǎng)度應(yīng)等于工件加工部位長(zhǎng)度L與刀具切入長(zhǎng)度和切出長(zhǎng)度之和。切入長(zhǎng)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=7mm，切出長(zhǎng)度=1/3d+(3～8)=1/3*5 +8 9mm,所以=10+16+9=35mm. ⑦快進(jìn)長(zhǎng)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155mm，快退長(zhǎng)度等于快速引進(jìn)與工作工進(jìn)之和，因此快進(jìn)長(zhǎng)度155－35=120mm. 圖4－4 工作進(jìn)給長(zhǎng)度 綜上圖4－5為箱體上8孔臥式鉆床加工示意圖 圖4－5加工示意圖 4.3機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 4.3.1聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容 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(duì)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(jiǎn)化的機(jī)床總圖，它表示機(jī)床的配置型式及總體布局。 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等。 4.3.2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、最大行程長(zhǎng)度和加工精度等因素來選用合適的滑臺(tái)。 Ⅰ驅(qū)動(dòng)形式的確定 根據(jù)對(duì)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)。 Ⅱ確定軸向進(jìn)給力 滑臺(tái)所需的進(jìn)給力 =∑=4×356.96=1426.38N 式中：——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＝1.5KN Ⅲ確定進(jìn)給速度 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(duì)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=n·f=764×0.07=53.50mm/min。所以選擇1HY25IA液壓滑臺(tái)。 Ⅳ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。前后備量的作用是動(dòng)力部件有一定的向前后移動(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， 1HY25IA液壓滑臺(tái)的工作行程由查表可取250mm，工作行程=快進(jìn)行程+工進(jìn)行程+前備量+后備量，即250=120+35+20+后備量，所以后備量取75mm。 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，可算 ＝／η ＝4×0.092／0.8 ＝0.46KW 式中：η——多軸箱傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí)η＝0.8～0.9；有色金屬時(shí)η＝0.7～0.8，本系統(tǒng)加工HT200，取η＝0.8． 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)機(jī)型號(hào)為Y90S-4的1TD16 IB型動(dòng)力箱。查表5-38主要技術(shù)參數(shù) 如表2-4 主電機(jī)傳動(dòng)型號(hào) 轉(zhuǎn)速范圍（r/min） 主電機(jī)功率（） 電機(jī)轉(zhuǎn)速 輸出轉(zhuǎn)速 Y90S-4 1400 920 1.1 綜上數(shù)據(jù)選擇如圖4-6所示數(shù)據(jù)關(guān)系及其標(biāo)準(zhǔn)件的選擇： 圖4-6動(dòng)力部件及其滑臺(tái) 4.3.3配套支承部件的選用 滑臺(tái)側(cè)底座1CC251各尺寸見圖4-7 圖4-7滑臺(tái)側(cè)底座 4.3.4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＝580～1060mm之間選取，本系統(tǒng)取裝料高度為810mm。如圖4-8 圖4-8裝料高度 4.3.5確定多軸箱輪廓尺寸 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=40+2*100=240mm h1=h2+H-(0.5+h3+h4)=11+810-(0.5+250+560)=10.5mm H=h+h1+b1=50+10.5+100=160.5mm 多軸箱寬度和高度按標(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=320mm H=320mm 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=320 mm×320 mm。如圖4-9 圖4-9多軸箱 綜上圖4-10為機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 圖4-10機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 4.4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(duì)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 = 35/53.5＋15/764 =0.67 min 式中：T切——機(jī)加工時(shí)間（min） L——工進(jìn)行程長(zhǎng)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)5～15 r所需要時(shí)間。這里取15r 輔助時(shí)間 T輔 = +t裝 = （155+120）/12000+1.5 = 1.50min 式中：L3、L4 ——分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退長(zhǎng)度（mm） vfk ——快速移動(dòng)速度（mm/min） t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/（0.8+1.5） =26.09 件/h 機(jī)床負(fù)荷率按下式計(jì)算 η= Q1/Q×100% = Q1tk/A×100% =26.09×1950/70000×100% =72.7% 式中：Q——機(jī)床的理想生產(chǎn)率（件/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2－5 生產(chǎn)率計(jì)算卡 被加工 零件 圖號(hào) 毛坯種類 鑄件 名稱 箱體 毛坯重量 材料 HT200 JB297-62 硬度 HB170-241 工序名稱 殼體螺紋底孔鉆削 工序號(hào) 工時(shí)/min 序號(hào) 工步 名稱 工作行程/mm 切速/（m·min-1） 進(jìn)給量/（mm·r-1） 進(jìn)給量/（mm·min-1） 工進(jìn)時(shí)間 輔助時(shí)間 1 按裝工件 0.5 2 工件定位夾緊 0.25 3 Z軸快下 120 12 0.011 4 Z軸工進(jìn) 35 0.07 53.5 0.67 5 Z軸暫停 0.03 6 Z軸快退 155 12 0.013 7 工件松開 0.25 8 卸下工件 0.5 備注 1、主軸轉(zhuǎn)速764r/min 2、一次安裝加工完一個(gè)工件 累計(jì) 0.67 1.554 單件總工時(shí) 2.22 機(jī)床生產(chǎn)率 26.09件/h 理論生產(chǎn)率 35.90件/h 負(fù)荷率 72.7% 第五章 多軸箱的設(shè)計(jì) 5.1　主軸箱的設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容 （1）主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇 可參考組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表主軸聯(lián)系尺寸軸的直徑為15mm。 （2）齒輪模數(shù)m（單位為㎜）一般用類比法確定，也可按公式估算，即： ?。?-32）=2 式中 P——齒輪所傳遞的功率，單位為KW； Z——一對(duì)嚙合齒輪中的小齒輪齒數(shù)； n——小齒輪的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。 主軸箱中的齒輪模數(shù)常用2、2.5、3、3.5、4幾種。為便于生產(chǎn)，同一主軸箱中的模數(shù)規(guī)格最好不要多于兩種。 由計(jì)算并選擇m＝2；動(dòng)力箱過來與主軸嚙合的那對(duì)齒輪模數(shù)取3。 5.1.1 主軸箱所需動(dòng)力的計(jì)算 主軸箱的動(dòng)力計(jì)算包括主軸箱所需要的功率和進(jìn)給力兩項(xiàng)。 傳動(dòng)系統(tǒng)確定之后，主軸箱所需功率P主軸箱按下列公式計(jì)算： P主軸箱= P切削+ P空轉(zhuǎn)+ P損失 式中 P切削——切削功率，單位為KW； P空轉(zhuǎn)——空轉(zhuǎn)功率，單位為KW； P損失——與負(fù)荷成正比的功率損失，單位為KW。 每根主軸的切削功率，由選定的切削用量按公式計(jì)算或查圖表獲得；每根軸上的功率損失，一般可取所傳遞的1%。 主軸箱所需的進(jìn)給力F主軸箱（單位為N）可按下式計(jì)算： 式中 Fi——各主軸所需的軸向切削力，單位為N。 兩側(cè)計(jì)算如下： 光孔切削力：F=26Df0.8HB0.6=26x5x0.10.8x2000.6=493.4N 螺紋底孔：F=26Df0.8HB0.6=26x4.9x0.10.8x2000.6=483.56N ∑F左=493.4+483.56x4=2427.7N 實(shí)際上，為克服滑臺(tái)移動(dòng)引起的摩擦阻力，動(dòng)力滑臺(tái)的進(jìn)給力應(yīng)大于F主軸箱。 故選取HY25滑臺(tái)，其最大進(jìn)給力是8000N，是符合條件的。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 2－6所示： 表2－6 主軸外尺寸及切削用量 軸號(hào) 主軸外伸尺寸 工序 內(nèi)容 切削用量 D/d L N （r/min） V (m/min) f (mm/r) Vf (mm/min) 1、2、3、4 32/20 115 鉆Φ5 764 12 0.07 53.50 注：1．被加工零件編號(hào)及名稱：箱體；材料：HT200 JB297-62；硬度: HB170-241 2．動(dòng)力部件型號(hào)：1TD16 IB動(dòng)力箱，電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y90S-4的；功率P＝1.1 kw。 5.1.2 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)軸與各主軸連接起來，使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。 （1）對(duì)主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的一般要求 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。為此，應(yīng)盡量用一根中間傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸，并將齒輪布置在同一排上。當(dāng)中心距不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可采用變位齒輪或略微改變傳動(dòng)比的方法解決。 ② 盡量不用主軸帶動(dòng)主軸的方案，以免增加主軸負(fù)荷，影響加工質(zhì)量。遇到主軸分布較密，齒輪的空間受到限制或主軸負(fù)荷較小、加工精度不夠要求時(shí)，也可用一根強(qiáng)度較高的主軸帶動(dòng)1～2根主軸的傳動(dòng)方案。 ③ 為使結(jié)構(gòu)緊湊，主軸箱內(nèi)齒輪副的傳動(dòng)比一般要大于1/2（最佳傳動(dòng)比為1～1/1.5），后蓋內(nèi)齒輪傳動(dòng)比允許取至1/3～1/3.5；盡量避免用升速傳動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速較低時(shí)，允許先升速后再降一些，使傳動(dòng)鏈前面的軸、齒輪轉(zhuǎn)矩較小，結(jié)構(gòu)緊湊，但空轉(zhuǎn)功率損失隨之增加，故要求升速傳動(dòng)比小于等于2；為使主軸上的齒輪不過大，最后一級(jí)經(jīng)常采用升速傳動(dòng)。 ④ 用于粗加工主軸上的齒輪，應(yīng)盡可能設(shè)置在第Ⅰ排，以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形；精加工主軸上的齒輪，應(yīng)設(shè)置在第Ⅲ排，以減少抓后端的彎曲變形。 ⑤ 主軸箱內(nèi)具有粗精加工主軸時(shí)，最好從動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸齒輪傳動(dòng)開始，就分兩條傳動(dòng)路線，以免影響加工精度。 ⑥ 剛性鏜孔主軸上的齒輪，其分度圓直徑要盡可能大于被加工孔的孔徑，以減少振動(dòng)，提高運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。 ⑦ 驅(qū)動(dòng)軸直接帶動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸數(shù)不能超過兩根，以免給裝配帶來困難。 5.1.3 擬定主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng). 1.原始依據(jù)圖 圖5-1 原始依據(jù)圖 2.傳動(dòng)方案的確定. (1)主軸1,2,3,4 用同一根傳動(dòng)軸8來帶動(dòng),呈四根主軸同心圓的排列形式. 總傳動(dòng)比: i=n電/n軸=920/764=1.2 根據(jù)中心距公式A =mz總/2 得 z總=31 選取主軸上得齒輪齒數(shù)為13 驅(qū)動(dòng)軸上齒輪得齒數(shù)為18 模數(shù)都為2 (2)電機(jī)軸上齒輪的確定 根據(jù)電機(jī)軸和傳動(dòng)軸的中心距120mm 選取配對(duì)的齒輪數(shù)分別為15和25,模數(shù)都為3. (3)油泵軸得安排 油泵軸的位置要盡可能的靠近油池,油泵的轉(zhuǎn)速可在400-800r/min的范圍內(nèi)選取. 選取油泵軸上齒輪的齒數(shù)為18數(shù)為3,齒輪與驅(qū)動(dòng)軸上的齒輪嚙合. (4) 手柄軸的確定. 手柄軸上的齒輪與主軸2上的齒輪嚙合,齒數(shù)為22,模數(shù)為2. 綜上 一共有兩排齒輪 . 各軸在多軸箱里的排布如下圖所示: 圖 5-2 各軸的位置關(guān)系圖 綜上： 使各主軸轉(zhuǎn)速的相對(duì)轉(zhuǎn)速損失在5%以內(nèi)。由公式：V= 知： n=n=n=n=764r/min 總傳動(dòng)比: i=n電/n軸=920/764=1.2 4.5.3.2各齒輪的基本數(shù)據(jù) Z1=Z2=Z3=Z4=13 Z0=15 Z5=22 Z6=25 Z7=18 Z8=18 d1=d2=d3=2*13=26mm d0=3*15=45mm d5=2*22=44mm d6=3*25=75mm d7=3*18=54mm d8=2*18=36mm 5.2 軸的具體設(shè)計(jì) (1) 主軸1,2,3,4的相關(guān)尺寸如下圖和下表所示: 圖5-3 主軸的相關(guān)尺寸圖 表3.1 主軸配套零件 序號(hào) 1 2 3 4 5 6 軸徑 15 套 鍵 毛襯圈 螺母 15×18 15×30 15×30 4×24 22 M×1.25　. 序號(hào) 7 8 9 10 11 12 軸徑 15 單向推力球軸承 滾子 滾針環(huán) 15×28×9 15×28×9 2×16 2×16 25×5 25×5 (2) 手柄軸5的相關(guān)尺寸如下圖和下表所示: 圖 5-4手柄軸 表3.2 手柄軸配套零件 序號(hào) 1 2 3 4 5 6 軸徑 15 套 鍵 毛襯圈 螺母 15×18 15×30 15×30 4×24 22 M×1.25　. 序號(hào) 7 8 9 10 11 12 軸徑 15 單向推力球軸承 滾子 滾針環(huán) 15×28×9 15×28×9 2×16 2×16 25×5 25×5 (3) 傳動(dòng)軸8的相關(guān)尺寸如下圖和下表所示: 圖 5-5傳動(dòng)軸 表3.3 傳動(dòng)軸配套零件 序號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 軸徑 15 螺母 套 單向推力球軸承 M12×1.25 M12×1.25 15×22 15×30 15×30 15×18 12×28　　×9 序號(hào)