發(fā)動機殼體多孔鉆孔專用組合機床設計三圖一卡及多軸箱設計

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1、中央電大畢業(yè)論文 四川電大畢業(yè)設計（論文） 畢業(yè)設計說明書 市級電大 四川廣播電視大學 （國家開放大學） 姓 名 鐘佳佩 專 業(yè) 機電一體化 年 級 14秋（本 ） 學 號 1451001252648 題 目 發(fā)動機殼體多孔鉆孔專用組合機床設計 （ 三圖一 卡及多軸箱設計） 指 導 教 師: - 43 - 畢業(yè)論文中文摘要 摘要： 隨著自動化生產

2、能力的提高，現代工廠中出現需要組合機床的場合越來越多，組合機床是以通用部件為基礎，配以工件特定外形和加工工藝設計的專用部件和夾具，組成的半自動或自動專用機床。應用組合機床加工大批量零件，快捷高效，生產效率高是機械加工的發(fā)展方向。它一般采用多軸，多刀，多工序，多面或多工位同時加工的方式，生產效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經標準化合系列化，可根據需要靈活配置，能縮短設計和制造周期。因此，組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批量生產中得到廣泛應用，并可用以組成自動生產線。 本課題針對發(fā)動機殼體端面上3XM12孔鉆削這一特定工序而設計的一臺專用立式組合機床。 本設計中，本人的設計的

3、主要內容是：進行了機床總體布局設計；對機床的進給和傳動部分進行了設計；結合實例，介紹了夾具設計方法；通過此設計，本機床完全能滿足設計要求。在充分數據計算的基礎上對標準通用零件做了仔細選擇，并依據被加工零件的結構特點，加工部位的尺寸精度，表面粗糙度要求，結合實例，介紹了夾具設計方法，以及定位夾緊方式，工藝方法和加工過程中所采用的刀具，生產率，切削用量情況等設計了結構合理的多軸箱。 關鍵詞： 組合機床、多軸箱、工藝流程、鉆削、夾具設計 Abstract: With the improvement of automation production ca

4、pacity, the modern factories in need of modular machine tool situation more and more, combination machine tools is based on common components, with a specific shape of workpiece and machining process design of the special parts and jigs, consisting of a special semi-automatic or automatic machine to

5、ols. Application of modular machine tool processing large quantities of spare parts, high efficiency, high production efficiency is the development direction of mechanical processing. It generally USES multiple spindle, knife, working procedure, polyhedral or transfer process at the same time, the p

6、roduction efficiency is higher than general machine tools several times or more. Because gm parts has standard combined seriation, can be flexibly configured according to need, to shorten design and manufacturing cycle. Combination machine tools, therefore, both the advantages of low cost and high e

7、fficiency, is widely used in the mass production, and can be used to form automatic production line. This topic for the engine shell on the end face 3 xm12 hole drilling this specific process and design of a dedicated vertical combination machine tools. In this design, I design the main con

8、tents are: the machines overall layout design; On the machine tool feeding and transmission part of the design; Combined with examples, this paper introduces the fixture design method; Through this design, the machine can completely meet the design requirements. In full data calculated on the basis

9、of the careful selection of standard general parts, according to the structure characteristics of the processed parts, machining parts dimensional accuracy, surface roughness requirements, combined with the instance, fixture design method are introduced, and a positioning clamp, process method and t

10、ool adopted by the machining process, productivity, and cutting parameter conditions to design the reasonable structure of the spindle box. Keywords: combination machine tools, spindle box, technological process, drilling fixture design. 目 錄 第一章 緒論 - 4 - 1.1組合機床概述 - 4 - 1.2 專用機床設計的目的、內容、

11、要求 - 4 - 1.2.1畢業(yè)設計的目的 - 4 - 1.2.2 設計內容 - 4 - 1.2.3 設計要求 - 5 - 1.3 機床的設計步驟 - 6 - 1.3.1調查研究 - 6 - 1.3.2 擬定方案 - 6 - 1.5.3 工作圖設計 - 6 - 第二章 組合機床的總體設計 - 7 - 2.1 組合機床方案的制定 - 7 - 2.1.1制定工藝方案 - 7 - 2.1.2 確定組合機床的配置形式和結構方案。 - 7 - 2.2 確定切削用量及選擇刀具 - 9 - 2.2.1 確定工序間余量 - 9 - 2.2.2 選擇切削用量 -

12、9 - 2.2.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率 - 9 - 2.2.4 選擇刀具結構 - 10 - 2.3 鉆孔組合機床總設計“三圖一卡”的編制 - 10 - 2.3.1 被加工零件工序圖 - 11 - 2.3.2.加工示意圖 - 12 - 2.3.3 機床聯系尺寸圖 - 17 - 2.3.4 生產率計算卡 - 21 - 2.4 多軸箱的設計 - 23 - 2.4.1 繪制多軸箱設計原始依據圖 - 23 - 2.4.2 齒輪模數選擇 - 24 - 2.4.3 多軸箱的傳動設計 - 24 - 2.4.3.1確定多軸箱輪廓尺寸 - 24 - 2.4

13、.4 繪制傳動系統(tǒng)圖及多軸箱展開圖 - 28 - 2.4.5 傳動零件的校核 - 30 - 2.5 液壓系統(tǒng) - 34 - 2.5.1 X軸液壓動力的確定 - 34 - 2.5.2 擬定液壓系統(tǒng)圖 - 35 - 第三章 夾具設計 - 37 - 3.1夾具體的設計 - 37 - 3.2夾具的正視圖 - 37 - 3.3夾具誤差的分析與計算 - 38 - 3.4夾具操作的簡要說明 - 38 - 結 論 - 40 - 參考文獻 - 41 - 致謝 - 41 - 第一章 緒論 1.1組合機床概述 傳統(tǒng)機床只能對一種零件進行單刀，單工位，單軸，單面加工，成產效率低

14、且加工精度不穩(wěn)定；組合機床是以系列化、標準化的通用部件為基礎，再配以少量專用部件而組成的專用機床，具有一般專用機床結構簡單，生產率及自動化程度高，易保證加工精度的特點，又能適應工件的變化，具有一定的重新調整、重新組合的能力。組合機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、大量生產中對一種或幾種類似零件的一道或幾道工序進行加工。組合機床可完成鉆、擴、鉸、鏜孔、攻螺紋、車、銑、磨削以及滾壓等工序。 1.2 專用機床設計的目的、內容、要求 1.2.1畢業(yè)設計的目的 本課題針對發(fā)動機殼體設計專用多孔鉆機，有利于提高大批量生產的變速箱的生產效率，提高加工精度穩(wěn)定性，節(jié)約社會

15、資源。 1.2.2 設計內容 （1)零件分析 仔細閱讀所拿到的零件圖紙，分析零件的結構特點及技術要求。 A.選擇定位基準的原則及應注意的問題 a選擇定位基準應確定工件定位穩(wěn)定。盡量采用已加工較大平面作為定位基準，這對于加工尤為重要。 b統(tǒng)一基準原則。即在各臺機床上采取共同的定位基面來加工零件不同表面的孔或對同一表面上的孔完成不同的工序。這對工序多的箱體類尤為重要。 B.確定夾壓位置應注意的問題 a保證零件夾壓后定位穩(wěn)定。為使工件在加工過程中不產生振動移動，夾壓力要足夠，夾壓點布置加壓合力落在定位平面內。 b盡量減少避免零件夾壓后得變形，消除其對加工精度的

16、影響。 (2)擬定零件工藝方案 工藝分析是設計組合機床最重要的一步，必須認真分析被加工零件的工藝過程。深入現場全面了解被加工零件的結構特點，加工部位，夾緊方式，工藝方法和加工過程所用的刀具，切削用量及生產率等。 a 加工精度的要求 由于加工孔相對于中心的位置度要求比較高，因此采用單工位方法一次定位，可以減少定位誤差。 b 被加工零件大小形狀特點，加工部位特點要求。 這些特點在很大的程度上決定采用立式機床。一般來說，孔中心線與定位基面垂直宜采用立式機床。故本加工工序采用立式機床。該組合機床是鉆3Xφ8.5，表面粗糙度為12.5，兩孔之間同軸度為0.4，因此選用移動鉆

17、模板。 本道工序的夾緊也非常方便，可以利用上一道工序的加工特點?？锥ㄎ唬酌娑硕ㄎ?，頂面夾緊，定位可靠，夾緊方便，裝卸方便，工藝裝備簡單。 (3)總體方案設計 確定機床的配置形式及總體結構方案。 (4)組合機床設計——三圖一卡設計 確定被加工零件的工序圖，零件加工示意圖，繪制機床尺寸聯系圖，機床生產率計算卡。 (5)主軸箱設計 根據給定的被加工零件，確定機床的切削用量，通過分析比較擬定傳動方案和傳動系統(tǒng)圖，確定傳動副的傳動比及齒輪的齒數，并計算主軸的實際轉速與標準的相對誤差。繪制主軸箱草圖，選擇主軸結構形式及動力計算，設計主軸箱的傳動系統(tǒng)。 （6）動力選擇 根據給

18、定的工件，初算傳動軸的直徑、齒輪的模數；確定動力箱；計算多軸箱尺寸及設計傳動路線。完成裝配草圖后，要驗算傳動軸的直徑，齒輪模數否在允許范圍內。還要驗算主軸主件的靜剛度。 (7) 結構設計 進行主運動傳動軸系、變速機構、主軸主件、箱體、潤滑與密封等的布置和機構設計。即繪制裝配圖和零件工作圖。 (8) 編寫設計說明書 1.2.3 設計要求 評價機床性能的優(yōu)劣，主要是根據技術—經濟指標來判定的。技術先進合理，亦即“質優(yōu)價廉”才會受到用戶的歡迎，在國內和國際市場上才有競爭力。機床設計的技術—經濟指標可以從滿足性能要求、經濟效益和人機關系等方面進行分析。 1.3 機床的設計步驟 1.

19、3.1調查研究 研究市場和用戶對設計機床的要求，然后檢索有關資料。其中包括情報、預測、實驗研究成果、發(fā)展趨勢、新技術應用以及相應的圖紙資料等。甚至還可以通過網絡檢索技術查閱先進國家的有關資料和專利等。通過對上述資料的分析研究，擬訂適當的方案，以保證機床的質量和提高生產率，使用戶有較好的經濟效益。 1.3.2 擬定方案 通?？梢詳M定出幾個方案進行分析比較。每個方案包括的內容有：工藝分析、主要技術參數、總布局、傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制操作系統(tǒng)、電系統(tǒng)、主要部件的結構草圖、實驗結果及技術經濟分析等。 在制定方案時應注意以下幾個方面： （1） 當使用和制造出現矛盾時，應先滿足使用要求，其

20、次才是盡可能便于制造。要盡量用先進的工藝和創(chuàng)新的結構； （2） 設計必須以生產實踐和科學實驗為依據，凡是未經實踐考驗的方案，必須經過實驗證明可靠后才能用于設計； （3） 繼承與創(chuàng)造相結合，盡量采用先進工藝，迅速提高生產力，為實現四個現代化服務。注意吸取前人和國外的先進經驗，并在此基礎上有所創(chuàng)造和發(fā)展。 1.5.3 工作圖設計 首先，在選定工藝方案并確定機床配置形式、結構方案基礎上，進行方案圖紙的設計。這些圖子包括：被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯系尺寸圖和生產率計算卡，統(tǒng)稱“三圖一卡”設計。并初定出主軸箱輪廓尺寸，才能確定機床各部件間的相互關系。 其次，繪制機床的總裝圖、部

21、分部件裝配圖、液壓系統(tǒng)圖、PLC接線圖和梯形圖。 然后，整理機床有關部件與主要零件的設計計算書，編制各類零件明細表，編寫機床說明書等技術文件。 最后，對有關圖紙進行工藝審查和標準化審查。 第二章 組合機床的總體設計 2.1 組合機床方案的制定 2.1.1制定工藝方案 零件加工工藝將決定組合機床的加工質量、生產率、總體布局和夾具結構等。所以，在制定工藝方案時，必須計算分析被加工零件圖，并深入現場了解零件的形狀、大小、材料、硬度、剛度，加工部位的結構特點加工精度，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，生產率要求

22、，現場所采用的環(huán)境和條件等等。并收集國內外有關技術資料，制定出合理的工藝方案。 根據被加工被零件（發(fā)動機殼體）的零件圖（圖2-1），加工3個螺栓孔的工藝過程。 (1) 加工孔的主要技術要求。 加工3個M10螺紋底孔的孔。 孔的位置度公差為Φ0.4mm，與Φ22孔同心。 工件材料為HT250，硬度HB200 要求生產綱領為（考慮廢品及備品率）年產量5萬件，單班制生產 (2) 工藝分析 加工該孔時，孔的位置度公差為0.4mm 根據組合機床用的工藝方法及能達到的經濟精度，可采用如下的加工方案。 一次性加工螺紋底孔，孔徑為Φ8.5 (3) 定位基準及夾緊點的選擇 加工時，以底面

23、的兩個工藝孔定位（一面雙銷）。并以頂面上的兩點壓緊。 （見工序圖) 在保證加工精度的情況下，提高生產效率減輕工人勞動量，而工件也是大批量生產，因此在設計時就設計為液壓夾緊。所以更好的提高效率！ 2.1.2 確定組合機床的配置形式和結構方案。 (1)被加工零件的加工精度 被加工零件需要在組合機床上完成的加工工序及應保證的加工精度，是制造機床方案的主要依據。發(fā)動機端面左下角的加工孔的精度要求不高，可采用鉆孔組合機 床，工件各孔間的位置精度為0.4mm,它的位置精度要求不是很高，安排加工時可以在下一個安裝工位上對所有孔進行最終精加工。為了加工出表面粗為 Ra3.2um的孔。采取提高機床

24、原始制造精度和工件定位基準精度并減少夾壓變形等措施就可以了。為此，機床通常采用尾置式齒輪動力裝置，進給采用液壓系統(tǒng)，人工夾緊。被加工零件圖如圖2-1所示。 圖2-1 (2) 被加工零件的特點 這主要指零件的材料、硬度加工部位的結構形狀，工件剛度定位基準面的特點，它們對機床工藝方案制度有著重要的影響。此離合器壓盤的材料是HT250硬度HB170-240，孔的直徑為Φ8.5mm。采用多孔同步加工，零件的剛度足夠，工件受力不大，振動，及發(fā)熱變形對工件影響可以不計。 一般來說，孔中心線與定位基準面平行且需由一面或幾面加工的箱體宜用臥式

25、機床，立式機床適宜加工定基準面是水平的且被加工孔與基準面垂直的工件，而不適宜加工安裝不方便或高度較大的細長工件。對大型箱體件采用單工位機床加工較適宜，而中小型零件則多采用多工位機床加工。 此零件的加工特點是中心線與定位基準平面是垂直的，并且定位基準面是水平的?？椎姆植挤秶侨切螤?，由于加工的孔只有3個，所以選擇一次鉆完，因而適合選擇臥式多工位鉆床。 (3) 零件的生產批量 零件的生產批量是決定采用單工位、多工位、自動線或按中小批量生產特點設計組合機床的重要因素。按設計要求生產綱領為年生產量為6萬件，從工件外形及輪廓尺寸，為了減少加工時間，采用多軸頭，為了減少機床臺數，此工序盡量在一臺機

26、床上完成，以提高利用率。 (4) 機床使用條件 使用組合機床對對車間布置情況、工序間的聯系、使用廠的技術能力和自然條件等一定的要求。在根據使用戶實際情況來選擇什么樣的組合機床。 綜合以上所述：通過對殼體零件的結構特點、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術要求、定位、夾緊方式、工藝方法，并定出影響機床的總體布局和技術性能等方面的考慮，最終決定設計三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。生產中常用查表給出的組合機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他多工

27、位機床上加工下道工序，應適當加大余量，以消除轉、定位誤差的影響。Φ8.5mm的孔在鉆孔后擴孔，直徑上工序間余量0.5～1mm。 2.2.2 選擇切削用量 確定了在組合機床上完成的工藝內容了，就可以著手選擇切削用量了。因為所設計的組合機床為多軸同步加工在大多數情況下，所選切削用量，根據經驗比一般通用機床單刀加工低30%左右．多軸主軸箱上所有刀具共用一個進給系統(tǒng)，通常為標準動力滑臺，工作時，要求所有刀具的每分鐘進給量相同，且等于動力滑臺的每分鐘進給量（mm/min）應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計成不同轉速和不同的每轉進給量（mm/r）與其適應。以滿足不同直徑的加需

28、要，即：==…== 式中：… ——各主軸轉速（r/min） … ——各主軸進給量（mm/r） ——動力滑臺每分鐘進給量（mm/min） 由于離合器壓盤孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術要求都是相同的。按照經濟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=8.5mm,鑄鐵HB200-241、進給量f=0.15mm/r、切削速度v=18m/min. 2.2.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率 根據選定的切削用量（主要指切削速度v及進給量f）確定切削力，作為選擇動力部件（滑臺）及夾具設計的依據；確定切削扭矩，用以確定主軸及其它傳動

29、件（齒輪，傳動軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動電動（一般指動力箱）功率，通過查表計算如下： 布氏硬度：HB =HBmax－(HBmax－HBmin) =241－(241－200) =227 切削力：=26 =268.5 =1256N 切削扭矩：=10 =10 =3314Nmm 切削功率：= =2331415/(97403.1410) =01911kw 切削總功率：P=30.1911=0.

30、5733 式中：HB——布氏硬度 F——切削力（N） D——鉆頭直徑（mm） f——每轉進給量（mm/r） T——切削扭矩(Nmm) V——切削速度（m/min） P——切削功率(kw) 2.2.4 選擇刀具結構 離合器壓盤的布氏硬度在HB200～241，孔徑D為8.5mm，刀具的材料選擇高速鋼鉆頭（W18Cr4V），為了使工作可靠、結構簡單、刃磨簡單，選擇標準Φ8.5的麻花鉆。

31、孔加工刀具的長度應保證加工終了時刀具螺旋槽尾端與導向套之間有30～50mm的距離，以便排出切屑和刀具磨損后有一定的向前的調整量。 2.3鉆孔組合機床總設計“三圖一卡”的編制 前面對三軸頭多工位同步鉆床工藝方案及配置型式、結構方案確定的有關問題，它是鉆床總體設計的重要內容。下面就以鉆床加工箱蓋總體設計的另一個問題，既總體設計方案的圖紙表達形式——“三圖一卡”設計，其內容包括： 繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯系尺寸圖、編制生產率卡。 2.3.1 被加工零件工序圖 1、被加工零件工序圖的作用及內容 被加工零件工序圖是根據選定的工藝方案，表示一臺組合機床完成的工藝內容，加工

32、部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術要求，加工用的定位基準、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上，突出本機床的加工的內容，加上必要的說明繪制成的。它是組合機床設計的主要依據，也是制造、使用、檢驗和調整機床的重要技術文件。發(fā)動機殼體用鉆孔組合機床的被加工零件工序圖見圖2-2所示。 圖上主要內容： （1）被加工零件的形狀，主要外廓尺寸和本機床要加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形位精度等技術要求，以及對上道工序的技術要求等。 （2）本工序所選定的定位基準、夾緊部位及夾緊方向。 （3）加工時如需要中間向導

33、，應表示出工件與中間向導有關部位結構和尺寸，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、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 （1）為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定要圖出被本機床的加工內容。繪制時，應按一定的比例，選擇足夠的視圖及剖視圖，突出加工部位（用粗實線），并把零件輪廓及與機床、夾具設計有關部位（用細實線）表清楚，凡本道工序保證的尺寸、角度等，均應在尺寸數值下方面用粗實線標記。 圖2－2 被加工零件工序圖 附注：1.被加工零件名稱； 2.材料及硬

34、度：灰鑄鐵HT250 1-JB307-62 HB175~255； （2） 加工部位的位置尺寸應由定位基準注起，為便于加工及檢查，尺寸應采用直角坐標系標出，而不采用極坐標，但有時因所選定位基準與設計基準不重合，則須對加工部位要求位置尺寸精度進行分析換算。 2.3.2.加工示意圖 圖2－3加工示意圖 1、加工示意圖的作用和內容 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、刀具的相對位置關系，機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

35、系統(tǒng)設計選擇動力部件的主要依據，是整臺組合機床布局形式的原始要求，也是調整機床和刀具所必需的重要文件。圖2－3為箱蓋上3孔臥式鉆床加工示意圖。 在圖上應標注的內容： （1）機床的加工方法，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）主軸的結構類型，尺寸及外伸長度；刀具類型，數量和結構尺寸、接桿、導向裝置的結構尺寸；刀具與導向置的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接方式，刀具應按加工終了位置繪制。 2、繪制加工示意圖之前的有關計算 （1）刀具的選擇 刀具選擇考慮加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生產率要求等因素。刀具的選擇前已述及，此處

36、就不在追述了。 （2）導向套的選擇 在組合機床上加工孔，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向。因此正確選擇導向裝置的類型，合理確定其尺寸、精度，是設計組合機床的重要內容，也是繪制加工示意圖時必須解決的內容。 1）選擇導向類型 根據刀具導向部分直徑d=8.5mm和刀具導向的線速度v=18m/min，選擇固定式導向。 2）導向套的參數 根據刀具的直徑選擇固定導向裝置，如圖2－4所示： 圖2－4 固定導向裝置 固定導向裝置的標準尺寸如下表： 表2－1 固定導向裝置的標準尺 d D D1 D2 L l1 m

37、R d1 d2 l0 8.5 15 22 26 18 28 10 18 M6 16 10 固定裝置的配合如下表： 表2－2 固定裝置的配合 導向 類別 工藝 方法 D D D1 刀具導向 部分外徑 固定 導向 鉆孔 G7 （或F8） g6 固定導向裝置的布置如圖2－5所示 導向裝置的布置如表2－3所示： 表2－3 導向裝置的參數(mm) 尺寸 項目 l1 l2 l3 與直徑d的關系 (2～3)d 加工鑄鐵 d d/3+(3～8) 計算值 3d=30 25．4 25.4/3+8=16.5

38、 圖2－5 固定導向裝置的布置 （3）初定主軸類型、尺寸、外伸長度 因為軸的材料為40Cr，剪切彈性模量G=81.0GPa,剛性主軸取ψ＝1／4（0）／m,所以B取2.316， 根據剛性條件計算主軸的直徑為： dB=2.316=17.52mm 式中：d——軸直徑（mm） T——軸所承受的轉矩（Nmm） B——系數 本設計中所有主軸直徑皆取d=20mm,主軸外伸長度為：L=115mm，D/為32/20，內孔長度為：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

39、同時到達加工終了位置，就需要在主軸與刀具之間設置可調環(huán)節(jié)，這個可調節(jié)在組合機床上是通過可調整的刀具接桿來解決的,連接桿如圖2－6所示， 圖2－6 可調連接桿 連接桿上的尺寸d與主軸外伸長度的內孔D配合，因此，根據接桿直徑d選擇刀具接桿參數如表2－4所示： 表2－4 可調接桿的尺寸 d(h6) D1(h6) d2 d3 L l1 l2 l3 螺母 厚度 20 Tr206 莫氏1號 12.061 17 188 46 40 100 12 （5）確定加工示意圖的聯系尺寸 從保證加工終了時主軸箱端面到工件端面間距離最小來確定全部聯

40、系尺寸，加工示意圖聯系尺寸的標注如圖2－3所示。其中最重要的聯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）之和，再減去加工孔深度和切出值。 （6）工作進給長度的確定 如圖2－7工作進給長度應等于工件加工部位長度L與刀具切入長度和切出長度之和。切入長應應根據工件端面誤差情況在5～10mm之間選擇，誤差大時取大值，因此取=7mm，切出長度=1/3d+(3～8)=+8 9mm,所以=24+7+9=40mm. （7）快進長度的確定 考慮實際加工情況，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

41、是快速退回行程須保證所有刀具均退至夾具導套內而不影響工件裝卸。這里取快速退回行程為140mm，快退長度等于快速引進與工作工進之和，因此快進長度140－40=100mm. 圖2－7 工作進給長度 2.3.3 機床聯系尺寸圖 圖2－8 機床聯系尺寸圖 1、聯系尺寸圖的作用和內容 一般來說，組合機床是由標準的通用部件——動力箱、動力滑臺、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。聯系尺寸圖用來表示機床各組成部件的相互裝配和運動關 系，以檢驗機床各部件的相對位置及尺寸

42、聯系是否滿足要求，通用部件的選擇是否合適，并為進一步開展主軸箱、夾具等專用部件、零件的設計提供依據。聯系尺寸圖也可以看成是簡化的機床總圖，它表示機床的配置型式及總體布局。 如圖2－8所示，機床聯系尺寸圖的內容包括機床的布局形式，通用部件的型號、規(guī)格、動力部件的運動尺寸和所用電動機的主要參數、工件與各部件間的主要聯系尺寸，專用部件的輪廓尺寸等。 2、選用動力部件 選用動力部件主要選擇型號、規(guī)格合適的動力滑臺、動力箱。 （1）滑臺的選用 通常，根據滑臺的驅動方式、所需進給力、進給速度、最大行程長度和加工精度等因素來選用合適的滑臺。 1）驅動形式的確定 根據對液壓滑臺和機械滑臺的性

43、能特點比較，并結合具體的加工要求，使用條件選擇1HY系列液壓滑臺。 2）確定軸向進給力 滑臺所需的進給力 =∑=31256=3768N 式中：——各主軸加工時所產生的軸向力 由于滑臺工作時，除了克服各主軸的軸的向力外，還要克服滑臺移動時所產生的摩擦力。因而選擇滑臺的最大進給力應大于＝3.8KN。 3） 確定進給速度 液壓滑臺的工作進給速度規(guī)定一定范圍內無級調速，對液壓滑臺確定切削用量時所規(guī)定的工作進給速度應大于滑臺最小工作進給速度的0.5～1倍;液壓進給系統(tǒng)中采用應力繼電器時，實際進給速度應更大一些。本系統(tǒng)中進給速度=nf=84.3mm/min。所以選擇1

44、HY32液壓滑臺，工作進給速度范圍32～650mm/min，快速速度10m/min。 滑臺型號 主要性能 臺面寬度（mm） 臺面長度（mm） 行程（mm） 最大進給力（N） 工進速度（m/s） 快速移動速度（m/s) 1HY32 320 630 630 12500 20-650 10 4）確定滑臺行程 滑臺的行程除保證足夠的工作行程外，還應留有前備量和后備量。前備量的作用是動力部件有一定的向前移動的余地，以彌補機床的制造誤差以及刀具磨損后能向前調整。本系統(tǒng)前備量為20

45、mm，后備量的作用是使動力部件有一定的向后移動的余地，為方便裝卸刀具，這是取40mm,所以滑臺總行程應大于工作行程，前備量，后備量之和。 即：行程L＞140+20+40=200mm，取L＝250mm。綜合上述條件，確定液壓動力滑臺型號1HY32A。 （2）由下式估動力箱的選用 動力箱主要依據多軸所需的電動機功率來選用，在多軸箱沒有設計之前，可算 ＝／η ＝30.1911／0.8 ＝0.7166KW 式中：η——多軸箱傳動效率，加工黑色金屬時η＝0.8～0.9；有色金屬時η＝0.7～0.8，本系統(tǒng)加工HT250 JB307-62，取η＝0.8． 動力箱的電動機功率應大于計算功

46、率，并結合主軸要求的轉速大小選擇。因此，選用電動機型號為Y100L—4B5的1TD25IB型動力箱，動力箱輸出軸至箱底面高度為124.5mm。主要技術參數如下表： 主電機傳動型號 轉速范圍（r/min） 主電機功率（） 套主軸部件型號 L(mm) 電機轉速 輸出轉速 Y100L-4B 1430 785 2.2 1TA32、1TA32M、1TZ32~1TG32 325 2..確定裝料高度 裝料高度指工件安裝基面至機床底面的垂直距離，在現階段設計組合機床時，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980mm。 3.

47、支承部件的選擇 3.1中間底座的選擇 中間底座是其頂面安裝夾具或輸送部件，側面與側底座連接，并通過端面鍵或者是定位銷定位?？傊?，中間底座的結構和尺寸需要根據工件的大小及形狀以及組合機床的外輪廓安裝在工作臺上。綜合上述根據零件及夾具設計以及查表選擇中間底座。(注：當中間底座長度大于1250時，可以優(yōu)先數系R10GB321-64中選用。) 其尺寸參數如圖2-7所示： 圖2-7 3.2側底座輪廓選擇 側底座主要用于臥式組合機床，是其頂

48、面安裝滑臺，側面與中間底座連接，并通過端面鍵或者是定位銷定位。中間底座的輪廓尺寸要滿足X軸滑臺在其上面聯接安裝的需要。因此，根據滑臺的系列選擇側底座，為了滿足所設計的上料高度，所以中間底座的高度定為560mm，綜合多種因素的選擇，選用側底座1CC321. 側底座的選擇。其尺寸參數如圖2-8所示： 圖2-8 5、確定多軸箱輪廓尺寸 本機床配置的多軸箱總厚度為325mm，寬度和高度按標準尺寸中選取。 根據上述計算值，按主軸箱輪廓尺寸系列標準，最后確定主軸箱輪廓尺寸: 長寬=BH=400X320mm

49、。 2.3.4 生產率計算卡 生產率計算卡是反映所設計機床的工作循環(huán)過程、動作時間、切削用量、生產率、負荷率等技術文件，通過生產率計算卡，可以分析擬定的方案是否滿足用戶對生產率及負荷率的要求。計算如下： 切削時間： T切= L/vf+t停 = 226/47.8＋215/478 =1.151 min 式中：T切——機加工時間（min） L——工進行程長度（mm） vf—— 刀具進給量（mm/min） t?！罁蹊F停留時間。一般為在動力部件進給

50、停止狀態(tài)下，刀具旋轉5～15 r所需要時間。這里取1.5r 輔助時間 T輔 = +t移+t裝 = 2.07min 式中：L3、L4 ——分別為動力部件快進、快退長度（mm） vfk ——快速移動速度（mm/min） t移 ——工作臺移動時間（min）,一般為0.05～0.13min,取0.1 min t裝 ——裝卸工件時間（min）一般為0.5～1.5min,取1.5min 機床生產率 Q1 = 60/T單 = 60/

51、（T切+T輔） =60/（0.404+2.07） =21.39 件/h 機床負荷率按下式計算 η= Q1/Q100% =0.83333333 式中： Q——機床的理想生產率（件/h） A——年生產綱領（件） tk——年工作時間，單班制工作時間tk =20

52、00h 表2－5 生產率計算卡 被加工零件 圖號 毛胚種類 鑄件 名稱 發(fā)動機殼體 毛胚重量 材料 HT250 硬 度 200~241HBS 工序名稱 鉆螺紋底孔 工序號

53、 序號 工步 名稱 被加工的零件數/個 加 工 直 徑 （mm) 加工 長度 （mm） 工作 行程 （mm） 切削 速度 m/min 每分鐘轉 速 (r/min) 每轉進給量 (mm/r) 每分鐘進給量mm/r 工時/min 機加工時間 輔助時間 共計 1 裝卸 工件

54、 0.75 2 工件定位加緊 50 0.5 3 滑臺 快進 100 5000 0.02 4 多軸箱 工 進 24 40 18 660 0.15 99 0.404 5 擋 鐵 停 留 0.02 6 滑臺 快退 140 5000 0.028 7 卸下 工件 50 0.002 8 卸下

55、 工件 0.75 備 注 裝卸工件時間取決于操作者的熟練程度，本機床計算時取1.5min 單件總工時 0.404 2.07 2.474 機床實際生產率 24(件/h） 機床理想生產率 20(件/h) 負荷率 0.8333333 2.4 多軸箱的設計 2.4.1 繪制多軸箱設計原始依據圖 多軸箱設計原始依據圖是根據“三圖一卡”繪制的 如圖2－9所示: 如圖2－9 鉆孔組合機床多軸箱原始依據圖 圖中多軸箱的兩定位銷孔

56、中心連線為橫坐標，工件加工孔對稱，選擇箱體中垂線為縱坐標，在建立的坐標系中標注輪廓尺寸及動力箱驅動軸的相對位置尺寸。主軸部為逆時針旋轉（面對主軸看）。 主軸的工序內容，切削用量及主軸尺寸及動力部件的型號和性能參數如表 2－6所示： 表2－6 主軸外尺寸及切削用量 軸號 主軸外伸尺寸 工序 內容 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Φ8.5 655 18 0.15 45.6 注：1．被加工零件編號及名稱：箱蓋；材料：HT250 JB2

57、97-62；硬度: HB170-241 2．動力部件型號：1TD25I動力箱，電動機型號Y100L-4；功率P＝2.2kw。 2.4.2 齒輪模數選擇 本組合機床主要用于鉆孔，因此采用滾珠軸承主軸。 齒輪模數m可按下式估算： m=(30～32)=32=1.76 式中：m——估算齒輪模數 P——齒輪所傳遞率（kw） Z——對嚙合齒中的小齒輪數 N——小齒輪的轉速（r/min） 多軸箱輸入齒輪模數取m1=3，主軸上齒輪模數取m2=2。 2

58、.4.3 多軸箱的傳動設計 2.4.3.1確定多軸箱輪廓尺寸 標準通用多軸箱厚度是一定的、臥式325mm。因此，確定多軸箱，主要是確定多軸箱的寬度B和高度H及最低主軸高度h1。 B=b+2 (2-8) H=h+ (2-9) 式中 b——工件在寬度方向相距最遠的兩孔的距離 b=72mm b1——最邊緣主軸中心至箱體壁距離 b1>70~100mm 取b1=90mm

59、 h——工件在高度方向相距最遠的兩孔距離 h=51.5mm h1——最低軸高度 B=252mm h1=120mm H=51.5+120+90=261.5mm 查《機械設計簡明手冊》，P135表7-1選取多軸箱體規(guī)格尺寸400x320。 多軸箱的設計，是根據動力箱驅動軸位置和轉速、各主軸位置及其轉速要求，設計傳動鏈，把驅動軸與各個主軸連接起來，使各個主軸獲得預定的轉速和轉向。 （1）根據原始依據圖（圖2－9），畫出驅動軸、主軸坐標位置。如下表： 表2—7 驅動軸、主軸坐標值 坐標 銷O1 驅動軸O 主軸1

60、 主軸2 主軸3 X 0 200 121.5 193.5 193.5 Y 0 94.5 129.5 129.5 181 （2）計算各主軸轉速 使各主軸轉速的相對轉速損失在5%以內。由公式：V= 知： （3）確定傳動軸位置及齒輪齒數 圖2－10 齒輪的最小壁厚 1）最小齒數的確定 為保證齒輪齒根強度，應使齒根到孔壁或鍵槽的厚度a2m,驅動軸的直徑為d=30mm,有《機械零件設計手冊》知，如圖2－10所示齒輪t=33.3mm,當m1=3時。驅動軸上最小齒輪齒數為： 2（t/m1+

61、2+1.25）－d0/m1 =2(33.3/3+2+1.25)－30/3 =18.9 所以驅動軸齒數要大于等于19。 為減小傳動軸的種類，所有傳動軸的直徑取30mm. 當m2=2，d=20時，齒輪t=23.3mm。主軸上最小齒輪齒數為： 2（t/m2+2+1.25）－d0/m2 =2（23.3/2+2+1.25）－20/2 =19.8 所以主軸齒數要大于等于20。 2）傳動軸4為主軸1，2，3 都各自在

62、同一同心圓上。 多軸箱的齒輪模數按驅動軸出輪估算 m≥ 多軸箱輸入出輪模數取m1=3，其余齒輪模數取m2=2。主軸1，2，3要求的轉速一致且較高，所以采用升速傳動。主軸1.2.3的齒數選取Z=25，傳動軸4模數m=2齒輪采用z=24齒的齒輪。n1=n2=n3=660r/min，油泵n6=663r/min傳動軸的轉速為:n4=785r/min 由于前面選取了主軸直徑為20，顯然傳動軸直徑都選取20，這樣為了減少傳動軸種類和設計題目需要。由于傳動軸轉速是785r/min，則驅動軸至傳動軸的傳動比為: 所以選擇兩級傳動，且傳動比分配為：一級為1.21.2;二級為1.41

63、.0。 驅動軸的直徑為30mm，由《機械零件設計手冊》查得知：t=33.3mm,當m=3時，驅動軸上的齒數為： Zmin≥ 去驅動齒輪齒數Z=21。 通用的齒輪有三種，即傳動齒輪、動力箱齒輪和電機齒輪。材料均為45鋼，熱處理為齒部高頻淬火G54。本機床齒輪的選用按照下表選用 齒輪種類 寬度（mm） 齒 數 模數（mm） 孔徑（mm） 驅動軸齒輪 24 32 21～27連續(xù) 1 2、2.5、3 2、2.5、3、4 15、20、30、35、40 25、30、35、40、50 傳動軸齒輪 24 32 2、3 20 輸出軸齒輪

64、 24 3 18、22、28、32、36 3)齒輪的設計計算 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 分度圓直徑 （1） 軸0齒輪： z=21 m=3 d=63 （2）軸1、2、3齒輪： z=25 m=2 d=50 （3） 軸4齒輪：z=21 m=3 d=63 z=21 m=2 d=42 z=24 m=2 d=48 (4)軸5齒輪： z=32 m=2 d=64 z=27 m=2 d=54 (5)軸6齒輪： z=24 m

65、=2 d=48 4)鍵的選定 根據《機械零件設計手冊》287頁鍵槽標準選取各個連接鍵。 5)軸承的選擇 Φ20軸選取30206圓錐滾子軸承 以上軸承均滿足要求。 2.4.4 繪制傳動系統(tǒng)圖及多軸箱展開圖 2.4.4.1.繪制傳動系統(tǒng)圖 傳動系統(tǒng)圖是表示傳動關系是示意圖，即用以確定的傳動軸將驅動軸和各主軸連接起來，繪制在多軸箱輪廓內的傳動示意圖，如圖2－11所示 圖2－11 箱蓋鉆孔多軸箱傳動系統(tǒng)圖 2.4.4.2 臥式多軸箱展開圖 多軸箱展開圖 各個主軸和轉動軸及軸上的零件大

66、多數是通用化的，且是有規(guī)則排放的。一般采用簡化的展開圖并與裝配表相結合，表明多軸箱各軸組件的裝配結構以及零件的形狀和安裝的相對位置。 圖中多軸箱箱體內排放第一排24mm寬的齒輪，離箱體前壁4.5mm，離箱體后壁9.5mm，傳動軸齒輪和驅動軸齒輪油泵為第二排、第三排、第四排。在圖中標出齒輪的齒數、模數、變位系數，以校核驅動軸是否正確。另外，應檢查同排的非嚙合齒輪是否齒頂干涉；還畫出主軸直徑和軸套直徑，以避免齒輪和相鄰的主軸軸套相碰。 詳細見2-12臥式多軸箱展開圖 圖2-12 臥式多軸箱的展開圖 2.4.5 傳動零件的校核 （1）驗算傳動軸的直徑 校核傳動軸以承受的總扭矩最大傳動軸4，由它驅動的有主軸1、2、3和液壓泵軸5。 主軸扭矩：T1=T4=3274.45Nmm 液壓泵軸的扭矩：查得R12-1A液壓泵的最高壓力為0.3MPa、排量為5.88ml/r。假設在理想無泄漏狀態(tài)， 即：Pq=Tω 式中：P——液壓泵的壓力N/㎡