鏈軌節(jié)孔加工組合機(jī)床設(shè)計(jì)及主軸箱設(shè)計(jì)

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鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2010　　　 1 前言　 本課題來(lái)源于恒力集團(tuán)，為保證被加工零件左右鏈軌節(jié)的加工面的加工精度及保證相應(yīng)的位置精度,需要設(shè)計(jì)一臺(tái)組合機(jī)床。本課題總體設(shè)計(jì)包括對(duì)鏈軌節(jié)孔加工組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)，確定組合機(jī)床的總體結(jié)構(gòu)方案，包括定位方案、傳動(dòng)方案、潤(rùn)滑方案，完成被加工零件工序圖，組合機(jī)床的加工示意圖，組合機(jī)床聯(lián)系尺寸圖。根據(jù)總體設(shè)計(jì)要求對(duì)主軸箱進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)，裝配圖和零件圖的設(shè)計(jì)。　 1.1 課題擬解決的問(wèn)題　　 a)組合機(jī)床工藝方案的擬定?！　? b)三圖一卡設(shè)計(jì)，其主要內(nèi)容包括：被加工零件工序圖；加工示意圖；機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖；生產(chǎn)率計(jì)算卡?！? c)主軸箱的設(shè)計(jì)，其內(nèi)容包括：主軸箱裝配圖；箱體補(bǔ)充加工圖；零件圖；有關(guān)計(jì)算、校核等?！? 1.2 解決方案　　 a)機(jī)床的配置形式　 為了加工方便，提高效率，采用立式放置?！　　? b)加工方案的確定　　　 對(duì)左右鏈軌節(jié)一面的兩孔同時(shí)加工。保證孔徑為φ24 0.2mm, 兩孔之間的縱向距離為250.25mm，兩孔之間的橫向距離為760.25mm，表面粗糙度為3.2,孔深度為32mm?！　　? c)工件的定位和夾緊的確定　　　 采用三面（底面、側(cè)面和端面）定位，限制工件六個(gè)自由度；夾緊用液壓夾緊?！　? d)主軸箱的設(shè)計(jì)　 為方便夾具的設(shè)計(jì)和組合機(jī)床的設(shè)計(jì)美觀性，主軸箱中齒輪的排布以主軸箱中心線為基準(zhǔn)對(duì)稱排布?！? 1.3 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀　　 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；隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，一種新型的組合機(jī)床——柔性組合機(jī)床越來(lái)越受到人們的青睞，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)更換，配以可編程序控制器（PLC）、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。另外，近年來(lái)組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)（清洗機(jī)、裝配機(jī)、綜合測(cè)量機(jī)、試驗(yàn)機(jī)、輸送線）等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來(lái)越大。 由于組合機(jī)床及其自動(dòng)線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶特殊要求而設(shè)計(jì)的，它涉及到加工工藝、刀具、測(cè)量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國(guó)組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國(guó)家要相對(duì)落后，國(guó)內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動(dòng)線幾乎都從國(guó)外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢(shì)必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，市場(chǎng)要求我們不斷開發(fā)新技術(shù)、新工藝，研制新產(chǎn)品，由過(guò)去的“剛性”機(jī)床結(jié)構(gòu)，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需求，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。　　 　　 　　 　 　 　 　 　　 　　 　　　 　 　 　　　 　 2組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)　 組合機(jī)床是按照高度集中工序原則，針對(duì)被加工零件的特點(diǎn)及工藝要求設(shè)計(jì)的一種高效率專用機(jī)床?！　? 2.1 零件加工工序圖　 2.1.1被加工工序的作用和要求　　 被加工工序圖表示所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床上完成的工藝內(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)、夾壓部位及被加工零件的材料、硬度和本機(jī)床加工前的加工余量、毛坯或半成品情況的圖樣。除了設(shè)計(jì)研制合同外，它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的具體依據(jù)，也是制造、使用、調(diào)整和檢驗(yàn)機(jī)床精度的重要文件。被加工零件工序圖是在被加工零件圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床或自動(dòng)線的加工內(nèi)容，并作必要的說(shuō)明而繪制的。其主要內(nèi)容包括：　 a)被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀尺寸。　　　 b)本工序所選用的定位基準(zhǔn)、加壓部位及加緊方向。以便據(jù)此進(jìn)行夾具的支承、定位、夾緊和導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)?！　? c)本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技術(shù)要求以及對(duì)上道工序的技術(shù)要求?！? d)注明被加工零件的名稱、編號(hào)、材料、硬度以及加工部位的余量?！? 2.1.2 工序方案的擬定　 本工序的加工內(nèi)容是鏈軌節(jié)上的孔。要求在立式組合機(jī)床上加工，要求孔的加工精度較高，所以應(yīng)該先鉆孔再擴(kuò)孔以滿足要求，以鏈軌節(jié)的一個(gè)端面及需加工的直徑為φ=24mm的孔以及其側(cè)面作為定位基準(zhǔn)，夾緊點(diǎn)位于鏈軌節(jié)的另一個(gè)端面上?！? 因?yàn)閮蓚€(gè)孔是對(duì)稱分布的，兩孔的中心距離是80.34mm，所以加工時(shí)為了提高生產(chǎn)效率，縮短輔助工作時(shí)間，減少設(shè)備，用一臺(tái)組合機(jī)床同時(shí)加工兩個(gè)孔，該立式組合機(jī)床有兩根主軸?！　　? 對(duì)左右鏈軌節(jié)一面的兩孔同時(shí)加工。保證孔徑為φ24 0.2mm, 兩孔之間的縱向距離為250.25mm，兩孔之間的橫向距離為760.25mm，表面粗糙度為3.2 ，孔深度為32mm?！? 2.1.3 機(jī)床配置型式的選擇　 機(jī)床的配置形式分為臥式和立式兩種。臥式機(jī)床的的優(yōu)點(diǎn)是加工和裝配工藝性好，振動(dòng)小，運(yùn)作平穩(wěn)，缺點(diǎn)是削弱了床身的剛性，占地面積大；立式機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)是占地面積小，自由度大，操作方便，其缺點(diǎn)是機(jī)床重心高，振動(dòng)大?！　? 立式機(jī)床適用于加工定位表面是水平的，加工的孔與基面相垂直的工件；臥式機(jī)床多用于加工孔中心線與定位基準(zhǔn)面平行的情況。綜上比較，考慮鏈軌節(jié)的位置形狀，選用立式機(jī)床比較方便。　　 2.1.4 切削扭矩及切削功率的計(jì)算　 參照文獻(xiàn)[1]，關(guān)于切削用量的確定按表2-7推薦數(shù)值選取。本課題中加工直徑d=24mm,確定切削速度v=15（m/min），進(jìn)給量S=0.25mm/r?！　　? 根據(jù)已選定的切削用量（主要指切削速度及進(jìn)給量），確定進(jìn)給力，作為選擇動(dòng)力滑臺(tái)及設(shè)計(jì)夾具的依據(jù)；確定切削扭矩，用以確定主軸；確定切削功率，用作選擇主傳動(dòng)電機(jī)（一般指動(dòng)力箱電機(jī)）功率；確定刀具耐用度，用以驗(yàn)證所選用的刀具是否合理?！? 切削力：　 （2-1）　　 式中—刀具直徑，單位；　 —進(jìn)給量，單位mm/r；　　 —布氏硬度，單位HBS?！　　? 代入公式（2-1）得：　　 切削扭矩: （2-2）　 式中—刀具直徑，單位；　　　 —進(jìn)給量，單位mm/r；　　 —布氏硬度，單位HBS?！　? 則 　 切削功率計(jì)算　　　 （2-3） 　　　 2.2加工示意圖　 2.2.1加工示意圖的作用和內(nèi)容　 加工示意圖是表達(dá)工藝方案具體內(nèi)容的機(jī)床工藝方案圖，它是設(shè)計(jì)刀具、輔具、夾具、多軸箱和液壓、電氣系統(tǒng)以及選擇動(dòng)力部件、繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖的主要依據(jù)，是對(duì)機(jī)床總體布局和性能的原始要求，也是調(diào)整機(jī)床和刀具所需要的重要技術(shù)文件?！　? 加工示意圖應(yīng)表達(dá)和標(biāo)注的內(nèi)容有：機(jī)床的加工方法、切削用量、工作循環(huán)和工作行程；工件、刀具及導(dǎo)向、托架和多軸箱之間的相對(duì)位置及其聯(lián)系尺寸；主軸結(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（包括鏜桿）、浮動(dòng)卡頭、導(dǎo)向裝置等結(jié)構(gòu)尺寸；刀具、導(dǎo)向套間的配合；刀具、接桿、主軸之間的聯(lián)系方式及配合尺寸等?！? 2.2.2 繪制加工示意圖的注意事項(xiàng)　　 加工示意圖應(yīng)繪制成展開圖，按比例用細(xì)實(shí)線畫出工件外形，加工表面畫粗實(shí)線，必須使工件的加工方位和機(jī)床布局相吻合。為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，同一多軸箱上結(jié)構(gòu)尺寸完全相同的主軸（即指加工表面，所用刀具及導(dǎo)向、主軸及接桿的規(guī)格尺寸、精度完全相同時(shí)）只畫一根，但必須在主軸上標(biāo)注與工件孔號(hào)相對(duì)應(yīng)的軸號(hào)。一般主軸的分布不受真實(shí)距離的限制，當(dāng)主軸彼此間很近或需要設(shè)置結(jié)構(gòu)尺寸較大的導(dǎo)向裝置時(shí)，必須以實(shí)際中心距嚴(yán)格按比例畫，以便檢查相鄰主軸、刀具、輔具、導(dǎo)向等是否干涉。采用標(biāo)準(zhǔn)通用結(jié)構(gòu)（刀具、接桿、浮動(dòng)卡頭、攻螺紋靠模及絲錐卡頭、通用多軸箱外伸出部分等）只畫外輪廓，但必須加注規(guī)格代號(hào)；對(duì)一些專用結(jié)構(gòu)，如專用的刀具、導(dǎo)線向、刀桿托架、專用接桿或浮動(dòng)卡頭等，需用剖視圖表示其結(jié)構(gòu)，并標(biāo)注尺寸、配合及精度。多面多工位機(jī)床的加工示意圖一定要分開工位，按每個(gè)工位的加工內(nèi)容順序進(jìn)行繪制。并應(yīng)畫出工件的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)或鼓輪上的位置示意圖，以便清楚的看出工件及不同工位與相應(yīng)多軸箱主軸的相對(duì)位置?！? 2.2.3選擇刀具、導(dǎo)向及有關(guān)計(jì)算　　 A.刀具的選擇　　 選擇刀具應(yīng)考慮工件的材質(zhì)、加工精度、表面粗糙度、排屑及生產(chǎn)率等要求?！　? 選擇刀具的原則：　 a)只要條件允許，為使工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、刃磨容易，應(yīng)盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)刀具和簡(jiǎn)單刀具?！? b)為使工序集中或保證加工精度，可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?！? c)選擇刀具結(jié)構(gòu)時(shí)，還須認(rèn)真分析被加工零件材料特點(diǎn)?！? 該加工零件材料為35CrMo，大批大量生產(chǎn)，加工精度要求高，先通過(guò)鉆孔再進(jìn)行擴(kuò)孔，根據(jù)所要鉆的孔的直徑選擇使用φ=24的錐柄麻花鉆鉆頭?！　? B.切削用量的選擇　　 參照文獻(xiàn)[1]，關(guān)于切削用量的確定按表2-7推薦數(shù)值選取。本課題中加工直徑d=24mm,確定切削速度v=15（m/min），進(jìn)給量S=0.25mm/r?！? C.導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇　　　 組合機(jī)床加工孔時(shí)，除采用剛性主軸加工方案外，零件上孔的位置精度主要靠刀具的導(dǎo)向裝置來(lái)保證的。在加工小孔時(shí)，如鉆孔導(dǎo)向部分直徑較小，旋轉(zhuǎn)線速度一般不小于20米 /分，通常使用固定式導(dǎo)向，刀具或刀桿在導(dǎo)套內(nèi)既轉(zhuǎn)動(dòng)又移動(dòng)，這種導(dǎo)向方法精度較好，但容易磨損，不利于持久保持精度。因此，正確選擇導(dǎo)向結(jié)構(gòu)和確定導(dǎo)向類型、參數(shù)精度是設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要內(nèi)容?！? 根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)查閱文獻(xiàn)[3]，導(dǎo)向長(zhǎng)度為45mm的長(zhǎng)型快換鉆套?！? 查閱文獻(xiàn)[3]附表4確定：　　　 d用G6　　　 D用H7/g6　　　 D1用H7/n6　　　 　　 圖2-2 導(dǎo)套　 D.確定主軸類型、尺寸、外伸長(zhǎng)度　 主軸類型主要依據(jù)工藝方法和刀桿與主軸的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定。主軸軸頸及軸端尺寸主要取決于進(jìn)給抗力和主軸—刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。主軸軸頸尺寸規(guī)格應(yīng)依據(jù)選定的切削用量計(jì)算出切削轉(zhuǎn)矩T。查文獻(xiàn)[4]表3-4和表3-5初定主軸直徑d，并考慮便于生產(chǎn)管理，適量簡(jiǎn)化規(guī)格。綜合考慮加工精度和具體工作條件，按表3-6和表4-1選定主軸外伸長(zhǎng)度L、外徑D和內(nèi)徑d1及配套的刀具接桿的莫氏錐度號(hào)。具體計(jì)算如下：　 查文獻(xiàn)[1]表5-10，可取主軸直徑d=30mm　　　 由文獻(xiàn)[4]表3-4和4-1差得　　 外伸長(zhǎng)度L=100mm　　　 外徑 D=50mm　 內(nèi)徑 d=36mm　　 E.動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程的確定　 a）工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定　　 圖2-3 刀具　 工作進(jìn)給長(zhǎng)度LI如圖所示，它應(yīng)等于加工部位長(zhǎng)度L與刀具的切入長(zhǎng)度L1和切出長(zhǎng)度L2之和，即 　　 （2-4）　　　 式中 L1—刀具的切入長(zhǎng)度，單位mm；　　　 L2—刀具的切出長(zhǎng)度，單位mm?！　? 切入長(zhǎng)度一般取5～10mm，本設(shè)計(jì)L1=7mm　　 切出長(zhǎng)度查表得　　 mm （2-5）　 注—d為鉆頭直徑?！? 取L2=11mm，則　　　 　　 b）快速進(jìn)給長(zhǎng)度的確定　　　 快速進(jìn)給量是指動(dòng)力部件把刀具送到工作進(jìn)給位置，其長(zhǎng)度按具體情況確定。本設(shè)計(jì)快速進(jìn)給長(zhǎng)度l=250mm　　 c）快速退回長(zhǎng)度的確定　 快速退回的長(zhǎng)度等于快進(jìn)給和工作進(jìn)給長(zhǎng)度之和。一般在固定式夾具鉆、擴(kuò)孔的機(jī)床上，動(dòng)力部件快速退回的行程只要把所有刀具都退至導(dǎo)套內(nèi)，不影響工件裝卸即可?！　? (2-6)　　 d）動(dòng)力部件總行程的確定　 動(dòng)力部件的總行程除了滿足工作循環(huán)向前和向后所需要的行程外，還要考慮因刀具磨損或補(bǔ)償制造，安裝誤差，動(dòng)力部件能夠向前調(diào)節(jié)的距離（即前備量）和刀具裝卸以及刀具從接桿中或接桿連同刀具一起從主軸中取出時(shí)，動(dòng)力部件需后退的距離（刀具退離夾具導(dǎo)套外端面的距離應(yīng)大于接桿插入主軸孔內(nèi)或刀具插入接桿孔內(nèi)的長(zhǎng)度，即后備量）。因此，動(dòng)力部件的總行程為快退行程與前后備量之和?！　? F.選擇接桿　　　 出剛性主軸外，組合機(jī)床主軸與刀具件常用接桿連接（稱剛性連接），在鉆、絞、锪孔及倒角等加工小孔時(shí)通常用接桿。因?yàn)橹鬏S箱各主軸的外伸長(zhǎng)度都為定值，為保證主軸箱上各刀具能同時(shí)到達(dá)加工終了位置，須采用軸向可調(diào)整的接桿來(lái)協(xié)調(diào)各軸的軸向長(zhǎng)度，以滿足同時(shí)加工完各孔的要求。為了使工件端面至主軸箱端面為最小距離，首先應(yīng)按加工部位在外壁、加工孔深最淺、孔徑又最大的主軸選定接桿（通常先按最小長(zhǎng)度選取），由此選用其他接桿。接桿已標(biāo)準(zhǔn)化，通用標(biāo)準(zhǔn)接桿號(hào)可根據(jù)刀具尾部結(jié)構(gòu)（莫氏號(hào)）和主軸頭部?jī)?nèi)孔直徑d1,按文獻(xiàn)選取B型?！　? G.標(biāo)注聯(lián)系尺寸　　 首先從同一主軸箱上所有刀具中找出影響聯(lián)系尺寸的關(guān)鍵刀具，使其接桿最短，以獲得加工終了時(shí)主軸箱前端面到工件端面之間所需要的最短距離。本設(shè)計(jì)中由于主軸較少且結(jié)構(gòu)相同，故只需考慮最短接桿即可。并據(jù)此確定全部刀具、接桿、導(dǎo)向托架及工件之間的聯(lián)系尺寸。主軸端部須標(biāo)注外徑和孔徑（D/d），外伸長(zhǎng)度L；刀具結(jié)構(gòu)尺寸須標(biāo)注直徑和長(zhǎng)度；導(dǎo)向結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)標(biāo)注直徑、長(zhǎng)度、配合；工件至夾具之間的尺寸須標(biāo)注，工件離導(dǎo)套端面的距離；還須標(biāo)注托架與家具之間的尺寸，工件本身以及加工部位的尺寸和精度等?！? 主軸箱端面到工件端面之間的距離是加工示意圖上最重要的聯(lián)系尺寸。為使所設(shè)計(jì)的機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)盡量縮小這一距離。這一距離取決于兩方面：一是主軸箱上刀具、接桿、主軸等結(jié)構(gòu)和相互聯(lián)系所需的最小尺寸；二是機(jī)床總布局所要求的聯(lián)系尺寸，這兩方面是相互制約的?！? H.其它需注意的問(wèn)題　 a)加工示意圖應(yīng)與機(jī)床實(shí)際加工狀態(tài)一致，表示出工件安裝狀態(tài)及主軸加工方　 法。　　 b)圖中尺寸應(yīng)標(biāo)注完整，尤其是從多軸箱端面至刀尖的軸向尺寸鏈應(yīng)齊全，以便檢查行程和調(diào)整機(jī)床。圖中應(yīng)表示出機(jī)床動(dòng)力部件的工作循環(huán)圖及各行程長(zhǎng)度?！　　? c)加工示意圖應(yīng)有必要的說(shuō)明。如被加工零件的名稱、圖號(hào)、材料、硬度、加工余量、毛坯要求、是否加冷卻液及其它特殊的工藝要求?！? 2.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖　　 機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖的作用與內(nèi)容：　　　 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù)，并初步選定主要通用部件以及確定的專用的總體結(jié)構(gòu)而繪制的。是用來(lái)表示機(jī)床的配置形式，主要構(gòu)成及各部件安裝位置、相互聯(lián)系、運(yùn)動(dòng)關(guān)系和操作方位的總體布局圖。用以檢驗(yàn)各部件相對(duì)位置及尺寸聯(lián)系能否滿足加工要求和通用部件選擇是否合適，它為多軸箱、夾具等專用部件設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)?！? 機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖的內(nèi)容：　　 a）表明機(jī)床的配置形式和總布局。以適當(dāng)數(shù)量的視圖，用同一比例畫出個(gè)主要部件的外輪廓形狀和相關(guān)位置，表明機(jī)床基本形式及操作者位置等?！? b）完整齊全地反映各部件間的主要裝配關(guān)系和聯(lián)系尺寸、專用部件的主要輪廓尺寸、運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)極限位置及各滑臺(tái)工作循環(huán)總的工作行程和前后行程備量尺寸?！? c）標(biāo)注主要通用部件的規(guī)格代號(hào)和電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、功率及轉(zhuǎn)速，并標(biāo)出機(jī)床分組編號(hào)及組件名稱，全部組件包括機(jī)床全部通用及專用零件?！? d）表明機(jī)床驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及安裝規(guī)程?！? 2.3.1主軸箱輪廓尺寸的確定　 需確定的主要尺寸是主軸箱的寬度和高度及最低主軸高度。主軸箱寬度、高度的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關(guān)，可按下式計(jì)算：　 (3-11) 　　　 (3-12)　　 式中 —工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（）； 　　　 —最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（）；　　 —工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（）；　　　 —最低主軸高度（）?！? 其中，還與工件最低孔位置（）、機(jī)床裝料高度（）、滑臺(tái)滑座總高（）、側(cè)底座高度（）、滑座與側(cè)底座之間的調(diào)整墊高度（）等尺寸有關(guān)。　 本組合機(jī)床按式　 　 計(jì)算得：　　　 ,,,取，則求出主軸箱輪廓尺寸：　 　　　 　 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為　　　 ?！? 2.3.2 選擇動(dòng)力部件　 動(dòng)力部件的功率選擇是根據(jù)所選的切削用量計(jì)算出切削功率及進(jìn)給功率之需要，并考慮提高切削用量的可能性（一般提高30%），選擇相應(yīng)的動(dòng)力部件?！　　? 有前面計(jì)算得切削功率為 　　 取　 　 所以選電動(dòng)機(jī)功率P=3.0　 2.3.3 動(dòng)力箱的選擇　　　 表2-1 動(dòng)力箱的參數(shù)　 型號(hào)　　 型式　　 電動(dòng)機(jī)型號(hào)　　 電動(dòng)機(jī)的功率　 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速　 輸出軸轉(zhuǎn)速　 1TD40　　　 III　 Y132S-6　 3.0　 960　 480　 2.3.4 其它配套部件的選擇　 由文獻(xiàn)[4] P95查得1HY40型液壓滑臺(tái)立式配置配套的其它部件為：　　 立柱，型號(hào)CL50B　　　 立柱底座，型號(hào)CD50　　　 機(jī)床尺寸聯(lián)系圖的繪制見(jiàn)附圖3　　 2.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡　　　 根據(jù)加工示意圖所選定的工作循環(huán)，工作行程及切削用量等，就可以計(jì)算并編制生產(chǎn)率計(jì)算卡，這樣就反映出機(jī)床的加工過(guò)程動(dòng)作時(shí)間切削用量及機(jī)床生產(chǎn)率與負(fù)荷率的關(guān)系等?！　　? a)機(jī)床理想生產(chǎn)率的計(jì)算（Q）　　　 機(jī)床理想生產(chǎn)率是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)A（包括備品及廢品率）所要求的機(jī)床的生產(chǎn)率。它與全年工時(shí)總數(shù)tk有關(guān)，一般情況下，單班制tk=2350h,由設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)可知：?jiǎn)伟嘀?，年生產(chǎn)綱領(lǐng)A為8萬(wàn)件,則　　 （件/小時(shí)） (2-7) 　　　 b)機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率的計(jì)算（Q1）　　　 機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率Q1（單位為件/小時(shí)）指所設(shè)計(jì)的機(jī)床每小時(shí)實(shí)際可生產(chǎn)的零件數(shù)量。　 Q1=60/ (2-8)　　　 式中：—生產(chǎn)一個(gè)零件所需時(shí)間（min），可按下式計(jì)算：　 (2-9)　　 —分別為刀具第I、第II工作進(jìn)給長(zhǎng)度，單位為mm；　 —分別為刀具第I、第II工作進(jìn)給量，單位為mm/min；　　 —當(dāng)加工沉孔、止口、锪窩、倒角、光整表面時(shí)，滑臺(tái)在死擋鐵上的停留時(shí)間，通常指刀具在加工終了時(shí)無(wú)進(jìn)給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)5～10轉(zhuǎn)所需的時(shí)間，單位為min；　 —分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退行程長(zhǎng)度，單位為mm；　 —?jiǎng)恿Σ考焖傩谐趟俣?。用機(jī)械動(dòng)力部件時(shí)取5～6m/min；用液壓動(dòng)力部件時(shí)取3～10m/min；　 —直線移動(dòng)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行一次工位轉(zhuǎn)換時(shí)間，一般取0.1min；　　 —工件裝、卸（包括定位或撤消定位、夾緊或松開、清理基面或切屑及吊運(yùn)工件等）時(shí)間。它取決于裝卸自動(dòng)化程度、工件重量大小、裝卸是否方便及工人的熟練程度，通常取0.5～1.5min?！　? 根據(jù)時(shí)間額定的計(jì)算公式：　　　 mm/min；　　　 L=50mm,取10轉(zhuǎn)所需的時(shí)間，即　　 　　 ；　　 ；　　 ；　 由公式（2-9）計(jì)算得：　　 　　 則 Q1=60/1.892=31.71（件/小時(shí)）　　 c)機(jī)床的負(fù)荷率（）　　 機(jī)床負(fù)荷率為理想生差率與實(shí)際生產(chǎn)率之比?！? =Q/Q1100%=29.78/31.71≈93.93%，生產(chǎn)率計(jì)算卡見(jiàn)附表。　 　　　 　　　 　 　　 　 　　 　　 　 　　 　 　　　 　　　 　 　 　　　 　　　 　　　 　 　 3 主軸箱的設(shè)計(jì)　　　 3.1 主軸箱設(shè)計(jì)的原始依據(jù)圖　　 主軸箱是組合機(jī)床的重要組成部件，它是選用通用零件，按專用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的，其主要功能是根據(jù)被加工零件的加工要求，安排各主軸位置，將電動(dòng)機(jī)和動(dòng)力箱部件的功率和運(yùn)動(dòng)，通過(guò)一定速比排布的傳動(dòng)齒輪傳遞給各軸，使其能獲得所需要的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，并帶動(dòng)刀具進(jìn)行切削?！　　? 由于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求本人設(shè)計(jì)該立式組合機(jī)床的主軸箱，故此說(shuō)明書只對(duì)主軸箱的設(shè)計(jì)、計(jì)算作詳細(xì)的論述，而對(duì)其總體設(shè)計(jì)部分只作一般性的論述?！　　? 主軸箱的原始依據(jù)圖是根據(jù)組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)中的“三圖一卡”整理編繪出來(lái)的,其主要包括主軸箱設(shè)計(jì)的原始要求和已知條件.　 在編制此圖時(shí)從“三圖一卡”中已知：主軸箱外圍輪廓尺寸500x500x340mm 、　 工件輪廓尺寸139x335mm及各孔的輪廓尺寸、工件和主軸箱的相對(duì)位置尺寸。根據(jù)以上數(shù)據(jù)可編繪出該立式組合機(jī)床的主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖　　 a)被加工零件　　 名稱：左右鏈軌節(jié)　　　 材料：35CrMo　　 硬度：HB240　 b)主軸外伸尺寸及切削用量以上已經(jīng)說(shuō)明　　 c)動(dòng)力部件　　　 1TD40III動(dòng)力箱,Y132S-6型動(dòng)力箱電動(dòng)機(jī)型號(hào),功率P=3.0KW,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=960r/min,輸出軸轉(zhuǎn)速n=480r/min?！? 3.2主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇及加工計(jì)算　 3.2.1 主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇　　 主軸結(jié)構(gòu)型式由零件加工工藝決定，并考慮主軸的工件和受力情況?！　? 因?yàn)楸竟ば蚴菍?duì)鏈軌節(jié)進(jìn)行鉆孔,采用的是立式組合機(jī)床，根據(jù)結(jié)構(gòu)需要，選用前支承為推力滾珠軸承承受軸向力，用向心球軸承承受徑向力，反支撐為徑向推力滾子軸承的主軸結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能承受較大的軸向力，其缺點(diǎn)是軸承較多，密封麻煩，裝卸不方便?！　　? 本主軸是屬于外伸長(zhǎng)度為100mm的長(zhǎng)主軸，它與刀具剛性連接，加工時(shí)單向鉆孔?！　　? 3.2.2 主軸直徑和齒輪模數(shù)的初步確定　　　 主軸直徑已在編制“三圖一卡”時(shí)確定，主軸箱中的齒輪模數(shù)m常有2，2.5，3，3.5，4等幾種，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，估算初選模數(shù)，再通過(guò)類比法，從通用系列中選取各齒輪的模數(shù)，對(duì)于本次設(shè)計(jì)的主軸箱中，由于主要傳動(dòng)鏈中的齒輪只和手柄軸嚙合，受力不是太大，通過(guò)計(jì)算取主軸、傳動(dòng)軸、手柄軸、葉片泵齒輪模數(shù)均取3符合要求?！　? 3.2.3 主軸箱動(dòng)力計(jì)算　 因所有主軸均用于鉆孔，所以有止推力軸承的主軸，各主軸直徑和主軸所需動(dòng)力如下：鉆直徑φ24mm的孔，鉆頭直徑φ=24mm，V=15m/s，n=196r/min，f=0.25mm/r，相應(yīng)主軸1、2的轉(zhuǎn)矩T=37.942N.m，d1=d2=30mm ，　 P1=P2=0.0.763kw　　 　　 F1=F2=5585.45N　　　 根據(jù)公式：　 （3-1）　 式中，η為組合機(jī)床主軸箱的傳動(dòng)功效率，在加工黑色金屬是?=0.8-0.9，本設(shè)計(jì)中為了保險(xiǎn)起見(jiàn)取η=0.8，則由公式（3-1）得=1.526/0.8=1.9075kw.所以選取電動(dòng)機(jī)功率為3kw，主軸所需總切削力為： =5585.452=11170.9N?！? 3.3 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算　　 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是主軸箱中最關(guān)鍵的一環(huán)。所謂傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，就是通過(guò)一定的傳動(dòng)鏈，按要求把動(dòng)力從主力部件的驅(qū)動(dòng)軸傳遞到主軸上去，同時(shí)，滿足主軸箱其它結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)的要求?！? 一般來(lái)說(shuō)，同一個(gè)主軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)出幾套方案來(lái)，因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須對(duì)各種傳動(dòng)方案進(jìn)行分析比較，從中選出最佳方案。傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)的好與不好，將直接影響主軸箱的質(zhì)量，通用化程度，設(shè)計(jì)和制造工作量的大小，以及其成本的高低等。下面就來(lái)討論一下主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。　 3.3.1 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般要求：　 a)在保證主軸的強(qiáng)度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的前提下，力求使傳動(dòng)軸和齒輪為最少；　　　 b)在保證有足夠強(qiáng)度的前提下，主軸、傳動(dòng)軸和齒輪的規(guī)格要求盡可能少，以減少各零件的品種；　　 c)通常應(yīng)避免通過(guò)主軸帶動(dòng)主軸，否則將增加主動(dòng)軸的負(fù)荷；　　　 d)最佳的傳動(dòng)比為1—1.5，但允許采用到3—3.5；　　　 e)粗加工主軸上的齒輪，應(yīng)盡可能靠近前支承，以減少軸的扭轉(zhuǎn)變形；　 f)剛性鏜削主軸上的齒輪，其分度圓直徑要大于被加工孔的直徑，以減輕振動(dòng)，提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性；　　　 g)盡可能避免升速傳動(dòng)，必要的升速最好放在傳動(dòng)鏈的最末一、二級(jí)，以減輕功率損失?！　? 3.3.2 設(shè)計(jì)原則及傳動(dòng)比的分配　 在設(shè)計(jì)傳遞系統(tǒng)時(shí)，要盡可能用較少的傳動(dòng)件，及較多的主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，因此，在本設(shè)計(jì)時(shí)，采用“計(jì)算、作圖和試湊”想結(jié)合的方法來(lái)設(shè)計(jì)計(jì)算。其具體步驟如下：　 A.設(shè)計(jì)原則　　　 本主軸箱內(nèi)的傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是按照計(jì)算、作圖和試湊的一般方法來(lái)確定齒輪齒數(shù)，中間傳動(dòng)軸位置和轉(zhuǎn)速，設(shè)計(jì)過(guò)程本著以下原則：　　 a)在保證主軸強(qiáng)度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的前提下，應(yīng)使傳動(dòng)軸和齒輪數(shù)量少，規(guī)格少，盡量用一根中間軸帶動(dòng)多根主軸，當(dāng)嚙合中心距不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)可采用變位齒輪或改變傳動(dòng)比的方法來(lái)解決?！? b)鉆孔負(fù)荷大，在結(jié)構(gòu)上盡量使主軸上齒輪靠近前支承減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形?！　　? c)主軸齒輪尺寸受結(jié)構(gòu)限制，如：孔與孔中心距小，不允許齒輪尺寸過(guò)大，否則齒輪與齒輪，齒輪與軸套就會(huì)發(fā)生干涉，不能太大，傳動(dòng)系統(tǒng)開始采用較大的降速傳動(dòng)比，這樣就會(huì)使齒輪尺寸減小?！? B.各軸的位置分析　　 組合機(jī)床所加工的零件是多種多樣的，結(jié)構(gòu)也各不相同，但零件上孔的分布大體可歸納為以下幾種類型：同心圓分布、直線分布、任意分布。該主軸箱中，軸1和軸2由手柄軸3帶動(dòng)，屬于直線分布，由于該主軸箱中只有兩根主軸，所以從上面可以看出，該主軸箱中的主軸分布屬于直線分布?！　? C.傳動(dòng)比的選擇　 為了結(jié)構(gòu)緊湊，主軸箱內(nèi)齒輪的最佳傳動(dòng)比一般為1—1.5，但在立式主軸箱后蓋內(nèi)第Ⅳ排齒輪，根據(jù)需要，其傳動(dòng)比可以取大些，但一般不超過(guò)3—3.5，據(jù)此，在本主軸箱中只有兩根主軸，為了使主軸的轉(zhuǎn)速不要過(guò)大，同時(shí)傳動(dòng)比也不要過(guò)大，可以設(shè)計(jì)用手柄來(lái)先減速再獲得所需的主軸轉(zhuǎn)速，這樣結(jié)構(gòu)較為合理緊湊?！　　? D.已知各主軸轉(zhuǎn)速及驅(qū)動(dòng)軸到主軸之間的傳動(dòng)比　　 主軸：n1=n2=196r/min　　 驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速:n=480r/min　　 各主軸總的傳動(dòng)比：　　　 E.各傳動(dòng)比的分配　 因?yàn)橐笾鬏S上齒輪不過(guò)大，要滿足兩孔之間的中心距要求，而且主軸轉(zhuǎn)速也不要過(guò)大，所以傳動(dòng)采用逐級(jí)降速，其手柄軸的傳動(dòng)比由試湊法確定?！　　? i=n從/n主　　　 F.確定傳動(dòng)軸、手柄軸、葉片泵、驅(qū)動(dòng)軸的位置并配對(duì)各齒輪?！? 根據(jù)計(jì)算、作圖和試湊的方法，計(jì)算出各傳動(dòng)齒輪齒數(shù)、模數(shù)為：　 驅(qū)動(dòng)軸0: IV排：m=3 z=23　 主 軸1： I排：m=3 z=23　　 主 軸2： II排：m=3 z=23　　 傳動(dòng)軸3： III排：m=3 z=24　　　 IV排：m=3 z=37　　 傳動(dòng)軸4： I排：m=3 z=27　　　 II排：m=3 z=27　　　 III排：m=3 z=37　 手柄軸6： III排：m=3 z=30　 油泵軸5： Ⅰ排：m=3 z=35　　 G.驗(yàn)算各主軸轉(zhuǎn)速：　 　　　 　 n0=480r/min　　 　 　　　 　　　 手柄軸3轉(zhuǎn)速較高，操作時(shí)省力，位置適當(dāng)，可滿足要求?！　? 3.3.3 擬定主軸箱傳動(dòng)路線　　　 路線敘述如下：　　 在實(shí)際設(shè)定傳動(dòng)路線的過(guò)程中，如將較近的兩主軸視為直線分布或較近的三個(gè)主軸視為同心圓分布，那么，由于被加工零件的孔分布過(guò)于密集，不管怎么設(shè)計(jì)分布轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的齒輪，都將出現(xiàn)干涉；所以，放棄直線或者同心圓法進(jìn)行排列。為了保證每根主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致，只能在主軸之間選用一個(gè)傳動(dòng)軸或三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸進(jìn)行傳動(dòng)。把主軸1、2和手柄軸5視為一組同心圓軸，在其圓心（即三主軸軸心組成的三角形外接圓圓心）處設(shè)中心傳動(dòng)軸4，再用傳動(dòng)軸3進(jìn)行傳動(dòng)4軸和泵軸，將軸3和驅(qū)動(dòng)軸0連接起來(lái)，形成多軸箱傳動(dòng)樹形圖?！　? 　 圖3-1 多軸箱傳動(dòng)樹形圖　 3.3.4 主軸箱的潤(rùn)滑和手柄軸的設(shè)置　　　 a)潤(rùn)滑　　 由于葉片泵使用可靠，性能良好，故該主軸箱中采用ZIR12-1型葉片泵進(jìn)行潤(rùn)滑，把油從前蓋油池打到頂部由D-ZIR31-2型分油器把油路通到齒輪集中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ排齒輪直接進(jìn)行潤(rùn)滑?！? 該葉片泵裝在箱體的前壁上，采用齒輪帶動(dòng)葉片泵傳動(dòng)的方式，工作時(shí)轉(zhuǎn)速為196.07r/min.　 b)手柄軸的位置　　 主軸箱一般設(shè)有手柄軸，用于對(duì)刀、調(diào)整或裝配檢修時(shí)檢查主軸精度。手柄軸轉(zhuǎn)速應(yīng)盡量高些，其周圍應(yīng)有較大的空間，方便扳手的操作。其設(shè)置的位置要靠近操作者一邊，在該主軸箱中，把手柄軸設(shè)置在5軸位置上是比較合理的?！? 3.3.5 確定主軸尺寸、外伸尺寸　　 查文獻(xiàn)[17]第43頁(yè)表3-4　　 （3-7）　　　 式中：d—軸的直徑；　　 T—軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩（NM）；　 B—系數(shù)（取B=6.2）?！? 主軸箱：軸1、2、3、4 　　　 　 考慮到安裝過(guò)程中軸的互換性、安裝方便等因素，則主軸中：主軸的直徑都取?！? 根據(jù)主軸類型及初定的主軸軸徑，得到主軸外伸尺寸及接桿莫氏圓錐號(hào)。主軸軸徑d=30mm時(shí)，主軸外伸尺寸為：D/=50/36,L=115mm,接桿莫氏圓錐號(hào)為1?！　? 3.4 主軸箱坐標(biāo)計(jì)算　　 坐標(biāo)計(jì)算是主軸箱設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一，它包括計(jì)算主軸和傳動(dòng)軸的坐標(biāo)位置。為了保證組合機(jī)床的加工精度（被加工孔的位置精度）和確保齒輪的正確嚙合關(guān)系，主軸箱坐標(biāo)計(jì)算必須確保正確，否則，將給生產(chǎn)造成損失，輕則返工，重則使主軸箱報(bào)廢?！　? 3.4.1坐標(biāo)計(jì)算的順序和方法　 a)主軸箱坐標(biāo)系原點(diǎn)的確定　　 為了計(jì)算主軸箱的各軸坐標(biāo)，對(duì)于每個(gè)主軸箱都必須選擇一個(gè)坐標(biāo)原點(diǎn)。當(dāng)主軸箱是直接安裝在動(dòng)力滑臺(tái)或床身上時(shí)，一般選取主軸箱體底平面與通過(guò)其定位銷孔的垂直線交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)。對(duì)于安裝在動(dòng)力頭或動(dòng)力箱上的主軸箱，一律選取主軸箱體的定位銷孔為坐標(biāo)原點(diǎn)。　　 b)坐標(biāo)計(jì)算的順序　　 主軸箱坐標(biāo)的計(jì)算順序是：首先計(jì)算主軸的坐標(biāo)，然后計(jì)算與這些主軸有直接嚙合關(guān)系的傳動(dòng)軸坐標(biāo)，再按順序計(jì)算其余軸的坐標(biāo)?！? 在計(jì)算過(guò)程中，要隨時(shí)把計(jì)算出來(lái)的各軸坐標(biāo)數(shù)據(jù)填入專門格式的坐標(biāo)表中，以供計(jì)算其它軸和將來(lái)畫檢查圖和箱體圖時(shí)使用?！　　? c)主軸坐標(biāo)的計(jì)算　　　 主軸坐標(biāo)的計(jì)算是按主軸箱設(shè)計(jì)的原始依據(jù)或被加工零件工序圖進(jìn)行的，為了確保主軸坐標(biāo)的正確性，一般應(yīng)再按被加工零件圖進(jìn)行一次驗(yàn)算。主軸坐標(biāo)的計(jì)算精度，要求精確到小數(shù)點(diǎn)后第三位數(shù)字。為了減少計(jì)算誤差，對(duì)于角度關(guān)系的主軸坐標(biāo)，應(yīng)采用七位或七位以上的三角函數(shù)進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)被加工零件的孔距尺寸帶有公差或雙向不等公差計(jì)算進(jìn)去時(shí)，應(yīng)使主軸的名義坐標(biāo)尺寸位于公差帶的中央?！　? d)傳動(dòng)軸的坐標(biāo)計(jì)算　 傳動(dòng)軸坐標(biāo)計(jì)算是主軸箱坐標(biāo)計(jì)算中工作量最大和較復(fù)雜的一步。它可分為與一軸定距的傳動(dòng)軸坐標(biāo)計(jì)算，與三軸定距的傳動(dòng)軸坐標(biāo)的計(jì)算及二軸等距的傳動(dòng)軸坐標(biāo)的計(jì)算等三種情況?！? 3.4.2繪制坐標(biāo)演算表　 a)這個(gè)主軸箱是安裝在動(dòng)力頭上的，坐標(biāo)原點(diǎn)選擇在主軸箱左側(cè)的定位銷孔上，其尺寸距主軸箱側(cè)邊E=25，底邊H=30，直角坐標(biāo)系XOY。具體見(jiàn)附錄13　 b)坐標(biāo)原點(diǎn)確定后，可根據(jù)原始依據(jù)圖在基準(zhǔn)坐標(biāo)架上注出各個(gè)主軸的坐標(biāo)　　 主軸1：X1=237.500 Y1=262.500　 主軸2：X2=314.000 Y2=237.500　 c)計(jì)算中間傳動(dòng)軸的坐標(biāo)　　　 驅(qū)動(dòng)軸0： X0=225.000 Y0=129.500　 傳動(dòng)軸3： X3=165.000 Y3=196.500　 　　 傳動(dòng)軸4： X4=256.000 Y4=190.000　 　 　　　 　　 葉片泵軸5：X5=228.375 Y5=147.731　　 　　　 手柄軸6： X6=120.730 Y6=119.500　　 　　 主軸及傳動(dòng)主軸的坐標(biāo)驗(yàn)算是按齒輪布置圖的齒輪嚙合關(guān)系驗(yàn)算中心距，下表3-1中A實(shí)是按坐標(biāo)算出的中心距，A是按傳動(dòng)齒輪分度圓算出的中心距，△A是兩者之差值。 　 　 　 　　　 　　 　　　 　　　 　 　 表3-1坐標(biāo)驗(yàn)算表　 N-N　　　 X　 Y　　 A實(shí)　　 A　 △A　 3-0　　　 60.000　　 67.000　　　 89.938　 89.938　 0　 4-3　　 91.000　　　 6.500　　　 91.231　 91.231　 0　 4-2　　 58.000　　 47.500　 74.98　 74.98　 0　　　 4-1　 18.500　 72.500　 74.98　 74.98　　　 0　　　 5-3　　 63.375　 48.769　 88.46　　　 88.46　　　 0　　　 4-6　　 135.270　　 70.500　 152.539　　 152.539　　　 0　　　 3.5 主軸箱中軸的校核計(jì)算　　 主軸箱中，不管是主軸還是傳動(dòng)軸，它們的直徑都是按照扭轉(zhuǎn)剛度條件，根據(jù)其所受的扭矩，查文獻(xiàn)選取的，故它的剛度是完全滿足使用要求的，這里只對(duì)那些相對(duì)強(qiáng)度比較弱的軸進(jìn)行危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度校核?！　　? 在本主軸箱中，由前面計(jì)算主軸箱中的軸的直徑可知，軸1、2受到的力相對(duì)較大，所以只要在校核計(jì)算中選1、2之中的任一根滿足強(qiáng)度要求，則主軸箱中所有的軸都能滿足要求，所以選取軸1作為校核計(jì)算。　 a)軸上零件的載荷　 切削扭矩T=37942.913N.mm 軸上的齒輪齒數(shù)z=23，m=3 ,則d=69mm。載荷分布如下圖3-2中的（a）所示，可求出圓周力和徑向力如下： ， 　　　 軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理?！　? b)軸承支反力　　　 水平面上的支反力如圖3-2中的（b）所示：　 　　 　　 垂直面上的支反力如圖3-2中的（d）所示：　 　　　 　　 c)彎矩的計(jì)算　 水平面上的彎矩的計(jì)算，如圖3-2中的（c）所示：　 　　　 垂直面上的彎矩的計(jì)算，如圖3-2中的（e）所示：　 　　　 那么，截面處合成的彎矩的大小為　　 　　　 如圖3-2中的（f）所示?！　? d)作出扭矩圖　 考慮到開始切削和終了切削軸所受的切削扭矩可看成是脈動(dòng)的，如圖3-2中的（g）所示。由文獻(xiàn)(4)表10-1查得=70Mpa ,=120Mpa , 則 　　 則0.5937942.913=22386.318N.mm　　 e)求截面處的計(jì)算彎矩:　　　 　　 f)截面處的計(jì)算應(yīng)力： 　　　 =18.98Mpa<[-1]b=70Mpa 　　 所以此軸滿足強(qiáng)度要求?！　　? g)軸的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核公式：　 （3-2）　　 （3-3）　 （3-4）　 式中: —彎扭聯(lián)合作用時(shí)的計(jì)算安全系數(shù)；　 —僅有彎曲正應(yīng)力時(shí)的安全系數(shù)；　 —螺旋角；　 、—疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù)；　 —僅有扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力時(shí)的安全系數(shù)；　 、、—絕對(duì)尺寸系數(shù)　　　 根據(jù)文獻(xiàn)查=1.89 , =1.71 , =350Mpa ,=200Mpa ， =0.2 , =0.1 ,=0.77 ， =0.81。其中彎曲應(yīng)力計(jì)算如下：　　 =46098.785/[0.1303－166(30－6)2/(230)]=25.921Mpa　　 應(yīng)力幅 平均應(yīng)力　　　 切應(yīng)力 　　 　 通過(guò)公式（3-2），（3-3），（3-4）可得：　　 　　 　 　　　 　 查文獻(xiàn)[3]表10-6得許用安全系數(shù)[S]為1.5～1.8 。顯然Sca >[S],所以軸的疲勞強(qiáng)度合格?！　　? 　　 圖3-2 軸的力分析圖　　　 3.6 齒輪強(qiáng)度校核計(jì)算　　 在初步確定主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)后，還要對(duì)危險(xiǎn)齒輪進(jìn)行校核計(jì)算，尤其對(duì)低速級(jí)齒輪或齒根到齒槽距離較低的齒輪及受轉(zhuǎn)矩較大的齒輪更應(yīng)該進(jìn)行強(qiáng)度校核，以保證傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、準(zhǔn)確，由一定的使用壽命。通過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn)，在本設(shè)計(jì)的主軸箱中最薄弱的齒輪是驅(qū)動(dòng)軸齒輪，因?yàn)樗鼈鬟f的功率比較大，只要它滿足強(qiáng)度要求，則其余的傳動(dòng)軸上齒輪均滿足強(qiáng)度要求?！? 驅(qū)動(dòng)軸0上的齒輪齒數(shù)Z=23，模數(shù)m=3，齒寬b=32mm，與它嚙合的一對(duì)齒輪齒數(shù)z=37,模數(shù)m=3,齒寬b=32mm,齒輪材料為45鋼，鍛造毛坯，大齒輪正火處理，小齒輪調(diào)質(zhì)處理，均用軟齒面，齒輪精度用8級(jí)，輪齒表面粗糙度為Ra1.6，軟齒面閉式傳動(dòng)，失效形式為點(diǎn)蝕。則分度圓直徑為d=mz=323=69mm ,u=Z2/Z1=37/23=1.608　　　 a)根據(jù)文獻(xiàn)(6)P133查得齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核公式：　 （3-5）　 （3-6）　 式中: —節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)；　 —材料系數(shù)；　　 —重合度系數(shù)；　　　 —載荷系數(shù)；　　　 —使用系數(shù)；　　　 —?jiǎng)虞d系數(shù)；　　　 —齒向載荷分布系數(shù)；　 —齒間載荷分配系數(shù)?！? 由文獻(xiàn)[3]圖7-15查得ZH=2.48,文獻(xiàn)(3)表7-5查得ZE=189.8，　 Zε=0.85—0.92 ，本設(shè)計(jì)中取 Zε=0.88，Zβ=0.984 ，由文獻(xiàn)[3]表7-3查得使用系數(shù)KA=1.25，根據(jù)文獻(xiàn)[3]圖7-10查得動(dòng)載系數(shù)KV=1.05,表7-4查得齒向載荷分布不均勻系數(shù)Kβ=1.015，Kα=1。通過(guò)公式（3-6），（3-5）算得:K=1.33。查圖可得　 　 　 因?yàn)?[] 所以齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求　　 b)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核公式:　　　 (3-7)　　　 式中:—載荷作用于齒頂時(shí)的齒形系數(shù)；　 —應(yīng)力修正系數(shù)；　 通過(guò)公式（3-7）及查圖可得　　　 　　 　　　 <[]　　 所以，齒根的彎曲強(qiáng)度符合要求?！　　? 3.7 軸承的校核計(jì)算　　 主軸所承受的力有軸向力和徑向力，所以選擇圓錐滾子軸承和深溝球軸承來(lái)承受徑向力，選擇推力球軸承傳遞軸向力。由于主軸軸向力較大，圓錐滾子軸承承受軸向和徑向載荷相對(duì)于深溝球軸承較大，故校核時(shí)只需驗(yàn)證圓錐滾子軸承即可?！? a)計(jì)算派生軸向力　　　 軸承的水平和垂直方向所受的力的計(jì)算請(qǐng)參照2.5章節(jié)：軸的強(qiáng)度校核部分 　　　 垂直面上的支反力 RAV=401.099N RBV=698.691N　 水平面上的支反力 RAH=145.988N RBH=254.301N　 所以圓錐滾子軸承所受的徑向力大小為　　 　　 深溝球軸承所受的徑向力大小為　 　 由[3]表11-9查得: 對(duì)30206型軸承來(lái)說(shuō)其派生軸向力公式為：FS1=FR/2Y 由[4]表8-145查得30206軸承Y=1.7,可算得：　　 =1051.508/(21.7)=309.267N 　　 b)計(jì)算軸承所受的軸向載荷　　　 =667.4+309.267=976.667N> FS2=0N　　　 所以軸承1有被“壓緊”的趨勢(shì)，軸承2有被“放松”的趨勢(shì)。所以FA1=976.667N FA2=0N　　　 c)計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷　　　 由[4]表8-145查得30206軸承的判斷系數(shù)e=0.36　　 =976.667/309.267=3.15> e=0.36　 由[3]表11-7查得X1=0.4,表11-8查得fp=1.2～1.8,取fp=1.5 所以，30206型軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷為：　　 =1.5(0.4309.267＋1.7667.4)=1887.43N　　 對(duì)30206型軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷為：由[4]表8-140查得：額定靜載荷C0=10.2KN=10200N,所以=0N ,查得e=0.22 ,Y=2.0,所以　　　 =0< e=0.22　　　 當(dāng)量動(dòng)載荷為：　　 =1.5743.529=1115.293N 　 d)計(jì)算軸承的壽命　 由[3]表10-9查得ft=0.95, [4]表8-140查得30206型軸承的額定動(dòng)載荷Cr=15.20KN。又1=10/3；2=3　　　 (3-8) (3-9) 　　 　 　 滾動(dòng)軸承的壽命為30638.7h>30000h　　　 綜上滾動(dòng)軸承符合要求?！　? 3.8 其它　 3.8.1 軸上零件的固定與防松　　　 主軸箱內(nèi)軸上齒輪是通過(guò)鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)軸向固定，軸套和軸端螺母用來(lái)進(jìn)行軸向壓緊，且采用了防松墊來(lái)防止螺母的松動(dòng)?！? 3.8.2主軸箱體及其附件的選擇設(shè)計(jì)　 A.主軸箱體的選擇設(shè)計(jì)　 該立式組合機(jī)床主軸箱選用400400mm的通用主軸箱體，主軸箱體材料為HT200，前后蓋的材料是HT150，雖然主軸箱是通用的，但是為了滿足具體的使用要求，故在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了一系列的補(bǔ)充加工或修模后補(bǔ)充加工，其補(bǔ)充加工的情況可參見(jiàn)相應(yīng)的箱體，前蓋的補(bǔ)充加工圖?！　　? B.主軸箱上的附件材料的設(shè)計(jì)　　　 a)分油器　 本主軸箱中分油器選用D-ZIR31-2型分油器，其作用是把油分成幾路，分別潤(rùn)滑不同排數(shù)的齒輪及軸承，以便保證軸承、齒輪有一定的使用壽命，減少摩擦和磨損，降低振動(dòng)，消耗發(fā)熱?！? b)側(cè)板　 該主軸箱由于結(jié)構(gòu)上的特殊，沒(méi)有側(cè)板。　　 c)油標(biāo)、油塞、油杯　　　 油杯是用來(lái)給箱體注油用的，以保證箱體內(nèi)油液滿足使用要求，該主軸箱的油杯放置在前蓋上?！? 油塞是用來(lái)放油用的，應(yīng)該置在箱體的底部，由于該主軸箱是立式組合機(jī)床上的，故油塞放置在蓋上，放油孔螺母與凸臺(tái)之間應(yīng)加封油圈密封?！　? 油標(biāo)是用來(lái)指示油的高度的，應(yīng)該放置在便于檢查及油面較穩(wěn)定處，該主軸箱選用管狀油標(biāo)（GB1162-79）放置在前蓋側(cè)面上?！? 3.8.3潤(rùn)滑油與密封件的選擇　　 由[2]表139頁(yè)查得，本立式組合機(jī)床主軸箱的潤(rùn)滑油采用30號(hào)機(jī)油，注油4L?！? 組合機(jī)床的密封有多種形式，適用于本設(shè)計(jì)的有兩種形式，一種是用DT0721-71型防油套密封。一種是用DT0722-72型防油套和DT0721-73型防油罩結(jié)合進(jìn)行密封，該設(shè)計(jì)的立式組合機(jī)床上的密封選用后者，能保證密封效果?！　? 3.8.4 主軸箱的安裝、定位　 該主軸箱是采用圓柱銷進(jìn)行定位后，安裝在動(dòng)力頭上，其密封是采用紙墊圈密封?！　　? 4 結(jié)論　　　 本畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是鏈軌節(jié)孔加工組合機(jī)床及主軸箱設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)零件部位結(jié)構(gòu)尺寸與結(jié)構(gòu)工藝要求的研究，確定組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)方案。根據(jù)鏈軌節(jié)的工藝性分析，確定工藝路線，再進(jìn)行機(jī)床總體布局、定位基準(zhǔn)的選擇、滑臺(tái)型式和切削參數(shù)的確定。在完成“三圖一卡”之后進(jìn)行主軸箱的設(shè)計(jì)，根據(jù)切削用量的計(jì)算進(jìn)行主軸、齒輪、軸承和軸套的設(shè)計(jì)，然后再進(jìn)行主軸等零件強(qiáng)度、剛度的校核。這次所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床精度比較高、操作比較簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)。但是仍然存在很多不足之處，比如自動(dòng)化程度比較低等有待改進(jìn)的地方。本人設(shè)計(jì)的機(jī)床可同時(shí)加工孔，節(jié)省了時(shí)間，提高加工效率。所選的通用零部件都符合規(guī)定的要求?！? 由于設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)不足，考慮的難免有不夠周到合理的地方，有許多不合理的地方，敬請(qǐng)老師同學(xué)批評(píng)指正，提出寶貴的意見(jiàn)，以便及時(shí)糾正。在今后的工作中我會(huì)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，不斷的完善自己，提高設(shè)計(jì)水平?！　　? 　　 　　 　 　　　 　　　 　　　 　　　 　 　　 　 　　　 　　　 　 　 　 　 　　　 　　 　 　 　　 　　　 　　　 　　　 　 參考文獻(xiàn)　 [1] 謝家瀛.組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1994.　 [2] 大連組合機(jī)床研究所.組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1975.　　 [3] 大連組合機(jī)床研究所.組合機(jī)床設(shè)計(jì)（機(jī)械部分）[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1975.　 [4] 趙如福.金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)（第三版）[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1990.　　　 [5] 王旭，王積森．機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995．　 [6] 徐錦康．機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.　 [7] 沈世德.機(jī)械原理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.　 [8] 錢志峰，劉蘇.工程圖學(xué)基礎(chǔ)教程（第三版）[M]. 北京：科學(xué)技術(shù)出版社,2003.　　　 [9