粗鏜汽車變速箱體軸承孔組合機(jī)床設(shè)計(jì)【鏜前后軸承孔+擴(kuò)倒檔孔】【三維PROE】
粗鏜汽車變速箱體軸承孔組合機(jī)床設(shè)計(jì)【鏜前后軸承孔+擴(kuò)倒檔孔】【三維PROE】,鏜前后軸承孔+擴(kuò)倒檔孔,三維PROE,汽車,變速,箱體,軸承,組合,機(jī)床,設(shè)計(jì),前后,先后,擴(kuò)倒檔孔,三維,proe
寧XX大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
題目粗鏜汽車變速箱體軸承孔組合機(jī)床設(shè)計(jì)
【鏜前后軸承孔+擴(kuò)倒檔孔】
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)教師(簽字)
2015 年 月 日
摘 要
本論文主要說明組合機(jī)床設(shè)計(jì)的基本過程及要求。組合機(jī)床是按高度集中原則設(shè)計(jì)的，即在一臺(tái)機(jī)床上可以同時(shí)完成同一種工序或多種不同工序的加工。組合機(jī)床發(fā)展于工業(yè)生產(chǎn)末期，與傳統(tǒng)的機(jī)床相比：組合機(jī)床具有許多優(yōu)點(diǎn)：效率高、精度高、成本低。它由床身、立柱、工作臺(tái)、及電源一些基本部件及一些特殊部件，根據(jù)不同的工件加工所需而設(shè)計(jì)的。
在組合機(jī)床上可以完成很多工序，但就目前使用的大多數(shù)組合機(jī)床來說，則主要用于平面加工和孔加工兩大類工序。論文主要內(nèi)容包括四大部分：
（1）、制定工藝方案 通過了解被加工零件的加工特點(diǎn)、精度和技術(shù)要求、定位夾緊情況、生產(chǎn)效率及機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等，確定在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容及加工方法，并繪制被加工零件工序圖。
（2）、組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 確定機(jī)床各部件之間的相互關(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)效率、繪制機(jī)床的尺寸聯(lián)系圖及加工示意圖。
（3）、組合機(jī)床部件設(shè)計(jì) 包括專用多軸箱的設(shè)計(jì)，傳動(dòng)布局合理，軸與齒輪之間不發(fā)生干涉，保證傳動(dòng)的平穩(wěn)性和精確性。專用主軸設(shè)計(jì)、軸承的選用及電機(jī)的選擇等。
關(guān)鍵詞：組合機(jī)床；設(shè)計(jì)；過程；功能
42
Abstract
This thesis mainly elucidates the basic process and requirements that design of the combination machine. Combination machine is designed according the fundamental , which highly centralized ,or , more correctly it can process one working procedure or more different working procedures at one time . Combination machine was developed in the end of industrial production compared with traditional machine; combination machine has many advantages , such as high efficiency , high accuracy and low cost . It is composed of some general parts , such as bed ,column ,work able ,power unit ,and some special parts designed according to different work piece machining need.
The preface of a lot of works can be completed on the combination machine, but in regard to the majority current usage of combination machine, then and primarily used for the flat surface to process and the bore to process two big work preface. The main part including :(1) Formulating technological plan We,ve learned the characteristic of the part designed ,accuracy and specification ,locating and fixing ,productivity and machining structure by the practice .Then the technological operation and work order can be determined which can be finished in combination machine.(2) Combination machine frame design determines the interrelation of the different part in the machining tool ,select general parts and tool oriented .Then compute cut feed and productivity finally draw a sketch map of the machine .(3) Combination machine parts design including headstock、proper transmission layout 、shaft and gear move freely without interference which ensure the stability and accuracy during transmission ,then design dedicated select bearings and engine etc.
Keywords: combination machine ;design ;process ;function
目 錄
摘 要 II
Abstract III
目 錄 IV
1 緒論 1
1.1 課題研究意義 1
1.2鏜孔專用設(shè)備應(yīng)用 1
1.3 鏜孔專用設(shè)備 2
1.3.1多軸頭 2
1.3.2 多軸箱 2
1.3.3多軸鉆床 3
1.3.4 自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床 3
1.4 鏜孔專用設(shè)備趨勢(shì) 4
2 箱體機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 5
2.1 零件圖分析 5
2.1.1 變速箱體的功能和特點(diǎn) 5
2.1.2 主要加工表面及技術(shù)要求 5
2.1.4變速箱體的材料和毛坯 6
2.2 變速箱體加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 6
2.2.1定位基準(zhǔn)的選擇 6
2.2.2 加工方法的選擇 7
2.2.3 擬定變速箱體的加工工序 8
3 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 10
3.1 組合機(jī)床方案的制定 10
3.1.1 制定工藝方案 10
3.1.2 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案。 10
3.2 確定切削用量及選擇刀具 11
3.2.1 確定工序間余量 11
3.2.2 選擇切削用量 11
3.2.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率 12
3.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu) 14
3.2.5 被加工零件工序圖 14
3.3加工示意圖 15
3.3.1 加工示意圖的內(nèi)容和作用 15
3.3.2 繪制加工示意圖的注意事項(xiàng) 15
3.3.3選擇刀具，導(dǎo)向及有關(guān)計(jì)算 16
3.4 機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖 18
3.5 多軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23
3.6 箱體補(bǔ)充加工圖 25
4 鏜孔夾具設(shè)計(jì) 26
4.1 夾具的組成 26
4.2 夾具的分類和作用 27
4.3 工件在夾具中的定位 28
4.4 工件在夾具中的夾緊 33
4.5切削力及夾緊力的計(jì)算 37
4.6 誤差分析與計(jì)算 38
4.7 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明 39
結(jié) 論 40
致 謝 41
參考文獻(xiàn) 42
1 緒論
1.1 課題研究意義
市場(chǎng)的開放性和全球化使產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。而決定產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的指標(biāo)是產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間(Time ),產(chǎn)品(Quality)，成本(Cost)，創(chuàng)新能力(Creation)和服務(wù)(Service)。用戶在追求高質(zhì)量產(chǎn)品的同時(shí)，會(huì)更多的追求較低的價(jià)格和較短的交貨周期。美國(guó)制造業(yè)在20世紀(jì)50至40年代主要以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模作為企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的第一要素，而在70年代競(jìng)爭(zhēng)力的第一要素為降低生產(chǎn)成本，80年代為提高產(chǎn)品質(zhì)量，90年代為市場(chǎng)響應(yīng)速度。所以現(xiàn)代企業(yè)都期望通過提高自身的科技含量，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。
制造業(yè)是國(guó)家重要的基礎(chǔ)工業(yè)之一，制造業(yè)的基礎(chǔ)是。是眾多機(jī)械制造的母機(jī)，它的發(fā)展水平，與制造業(yè)的生產(chǎn)能力和制造精度有著直接關(guān)系，關(guān)系到國(guó)家機(jī)械工業(yè)以至整個(gè)制造業(yè)的發(fā)展水平.是先進(jìn)制造技術(shù)的基本單元載體，機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量、更新速度、對(duì)市場(chǎng)的應(yīng)變能力、生產(chǎn)效率等在很大程度上取決于的效能。因此，制造業(yè)對(duì)于一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著舉足輕重的作用我國(guó)是世界上產(chǎn)量最多的國(guó)家.根據(jù)德國(guó)工業(yè)協(xié)會(huì)(VD W )2000年統(tǒng)計(jì)資料，在主要的生產(chǎn)國(guó)家中，中國(guó)排名為世界第五位。但是在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中仍處于較低水平:即使在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也面臨著嚴(yán)峻的形勢(shì):一方面國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)各類產(chǎn)品有著大量的需求，而另一方面卻有不少國(guó)產(chǎn)滯銷積壓，國(guó)外產(chǎn)品充斥市場(chǎng)。
1.2鏜孔專用設(shè)備應(yīng)用
據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般在車間中普通機(jī)床的平均切削時(shí)間很少超過全部工作時(shí)間的15%。其余時(shí)間是看圖、裝卸工件、調(diào)換刀具、操作機(jī)床、測(cè)量以及清除鐵屑等等。使用數(shù)控機(jī)床雖然能提高85%，但購置費(fèi)用大。某些情況下，即使生產(chǎn)率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通機(jī)床低。故必須更多地縮短加工時(shí)間。不同的加工方法有不同的特點(diǎn)，就鉆削加工而言，鏜孔專用設(shè)備是一種通過少量投資來提高生產(chǎn)率的有效措施。雖然不可調(diào)式多軸頭在自動(dòng)線中早有應(yīng)用，但只局限于大批量生產(chǎn)。即使采用可調(diào)式多軸頭擴(kuò)大了使用范圍，仍然遠(yuǎn)不能滿足批量小、孔型復(fù)雜的要求。尤其隨著工業(yè)的發(fā)展，大型復(fù)雜的鏜孔專用設(shè)備更是引人注目。例如原子能發(fā)電站中大型冷凝器水冷壁管板有15000個(gè)ψ20孔，若以搖臂鉆床加工，單單鏜孔與锪沉頭孔就要842.5小時(shí)，另外還要?jiǎng)澗€工時(shí)151.1小時(shí)。但若以數(shù)控八軸落地鉆床加工，鉆锪孔只要171.6小時(shí)，劃線也簡(jiǎn)單，只要1.9小時(shí)。因此，利用數(shù)控控制的二個(gè)坐標(biāo)軸，使刀具正確地對(duì)準(zhǔn)加工位置，結(jié)合鏜孔專用設(shè)備不但可以擴(kuò)大加工范圍，而且在提高精度的基礎(chǔ)上還能大大地提高工效，迅速地制造出原來不易加工的零件。有人分析大型高速柴油機(jī)30種箱形與桿形零件的2000多個(gè)鏜孔操作中，有40%可以在自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床中用二軸、三軸或四軸多軸頭加工，平均可減少20%的加工時(shí)間。1975年法國(guó)巴黎機(jī)床展覽會(huì)也反映了鏜孔專用設(shè)備的使用愈來愈多這一趨勢(shì)。
1.3 鏜孔專用設(shè)備
鏜孔專用設(shè)備是在一次進(jìn)給中同時(shí)加工許多孔或同時(shí)在許多相同或不同工件上各加工一個(gè)孔。這不僅縮短切削時(shí)間，提高精度，減少裝夾或定位時(shí)間，并且在數(shù)控機(jī)床中不必計(jì)算坐標(biāo)，減少字塊數(shù)而簡(jiǎn)化編程。它可以采用以下一些設(shè)備進(jìn)行加工：立鉆或搖臂鉆上裝多軸頭、多軸鉆床、多軸組合機(jī)床心及自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床。甚至可以通過二個(gè)能自動(dòng)調(diào)節(jié)軸距的主軸或多軸箱，結(jié)合數(shù)控工作臺(tái)縱橫二個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，加工各種圓形或橢圓形孔組的一個(gè)或幾個(gè)工序?，F(xiàn)在就這方面的現(xiàn)狀作一簡(jiǎn)介。
1.3.1多軸頭
從傳動(dòng)方式來說主要有帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)與萬向聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)三種。這是大家所熟悉的。前者效率較高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，后者易于調(diào)整軸距。從結(jié)構(gòu)來說有不可調(diào)式與可調(diào)式二種。前者軸距不能改變，多采用齒輪傳動(dòng)，僅適用于大批量生產(chǎn)。為了擴(kuò)大其贊許適應(yīng)性，發(fā)展了可調(diào)式多軸頭，在一定范圍內(nèi)可調(diào)整軸距。它主要裝在有萬向.二種。（1）萬向軸式也有二種:具有對(duì)準(zhǔn)裝置的主軸。主軸裝在可調(diào)支架中，而可調(diào)支架能在殼體的T形槽中移動(dòng)，并能在對(duì)準(zhǔn)的位置以螺栓固定。（2）具有公差的圓柱形主軸套。主軸套固定在與式件孔型相同的模板中。前一種適用于批量小且孔組是規(guī)則分布的工件（如孔組分布在不同直徑的圓周上）。后一種適用于批量較大式中小批量的輪番生產(chǎn)中，剛性較好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模板。多軸頭可以裝在立鉆式搖臂鉆床上，按鉆床本身所具有的各種功能進(jìn)行工作。這種鏜孔專用設(shè)備方法，由于鏜孔效率、加工范圍及精度的關(guān)系，使用范圍有限。
1.3.2 多軸箱
也象多軸頭那樣作為標(biāo)準(zhǔn)部件生產(chǎn)。美國(guó)Secto公司標(biāo)準(zhǔn)齒輪箱、多軸箱等設(shè)計(jì)的不可調(diào)式多軸箱。有32種規(guī)格，加工面積從300Ｘ300毫米到600Ｘ1050毫米，工作軸達(dá)60根，動(dòng)力達(dá)22.5千瓦。Romai工廠生產(chǎn)的可調(diào)多軸箱調(diào)整方便，只要先把齒輪調(diào)整到接近孔型的位置，然后把與它聯(lián)接的可調(diào)軸移動(dòng)到正確的位置。因此，這種結(jié)構(gòu)只要改變模板，就能在一定范圍內(nèi)容易地改變孔型，并且可以達(dá)到比普通多軸箱更小的孔距。
根據(jù)成組加工原理使用多軸箱或多軸頭的組合機(jī)床很適用于大中批量生產(chǎn)。為了在加工中獲得良好的效果，必需考慮以下數(shù)點(diǎn)：（1）工件裝夾簡(jiǎn)單，有足夠的冷卻液沖走鐵屑。（2）夾具剛性好，加工時(shí)不形變，分度定位正確。（3）使用二組刀具的可能性，以便一組使用，另一組刃磨與調(diào)整，從而縮短換刀停機(jī)時(shí)間。（4）使用優(yōu)質(zhì)刀具，監(jiān)視刀具是否變鈍，鉆頭要機(jī)磨。（5）尺寸超差時(shí)能立即發(fā)現(xiàn)。
1.3.3多軸鉆床
這是一種能滿足鏜孔專用設(shè)備要求的鉆床。諸如導(dǎo)向、功率、進(jìn)給、轉(zhuǎn)速與加工范圍等。巴黎展覽會(huì)中展出的多軸鉆床多具液壓進(jìn)給。其整個(gè)工作循壞如快進(jìn)、工進(jìn)與清除鐵屑等都是自動(dòng)進(jìn)行。值得注意的是，多數(shù)具有單獨(dú)的變速機(jī)構(gòu)，這樣可以適應(yīng)某一組孔中不同孔徑的加工需要。
1.3.4 自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床
為了中小批量生產(chǎn)合理化的需要，最近幾年發(fā)展了自動(dòng)更換主軸箱組合機(jī)床。
(1) 自動(dòng)更換主軸機(jī)床
自動(dòng)更換主軸機(jī)床頂部是回轉(zhuǎn)式主軸箱庫，掛有多個(gè)不可調(diào)主軸箱。縱橫配線盤予先編好工作程序，使相應(yīng)的主軸箱進(jìn)入加工工位，定位緊并與動(dòng)力聯(lián)接，然后裝有工件的工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到主軸箱下面，向上移動(dòng)進(jìn)行加工。當(dāng)變更加工對(duì)象時(shí)，只要調(diào)換懸掛的主軸箱，就能適應(yīng)不同孔型與不同工序的需要。
(2)多軸轉(zhuǎn)塔機(jī)床
轉(zhuǎn)塔上裝置多個(gè)不可調(diào)或萬向聯(lián)軸節(jié)主軸箱，轉(zhuǎn)塔能自動(dòng)轉(zhuǎn)位，并對(duì)夾緊在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。通過工作臺(tái)回轉(zhuǎn)，可以加工工件的多個(gè)面。因?yàn)檗D(zhuǎn)塔不宜過大，故它的工位數(shù)一般不超過4—6個(gè)。且主軸箱也不宜過大。當(dāng)加工對(duì)象的工序較多、尺寸較大時(shí)，就不如自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床合適，但它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
(3)自動(dòng)更換主軸箱組合機(jī)床
它由自動(dòng)線或組合機(jī)床中的標(biāo)準(zhǔn)部件組成。不可調(diào)多軸箱與動(dòng)力箱按置在水平底座上，主軸箱庫轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)整個(gè)裝置緊固在進(jìn)給系統(tǒng)的溜板上。主軸箱庫轉(zhuǎn)動(dòng)與進(jìn)給動(dòng)作都按標(biāo)準(zhǔn)子程序工作。換主軸箱時(shí)間為幾秒鐘。工件夾緊于液壓分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，以便加工工件的各個(gè)面。好果回轉(zhuǎn)工作臺(tái)配以卸料裝置，就能合流水生產(chǎn)自動(dòng)化。在可變生產(chǎn)系統(tǒng)中采用這種裝置，并配以相應(yīng)的控制器可以獲得完整的加工系統(tǒng)。
(4) 數(shù)控八軸落地鉆床
大型冷凝器的水冷壁管板的孔多達(dá)15000個(gè)，它與支撐板聯(lián)接在一起加工?？讖綖?0毫米，孔深180毫米。采用具有內(nèi)冷卻管道的麻花鉆，5－7巴壓力的冷卻液可直接進(jìn)入切削區(qū)，有利于排屑。鉆尖磨成90°供自動(dòng)定心。它比普通麻花鉆耐用，且進(jìn)給量大。為了縮短加工時(shí)間，以8軸數(shù)控落地加工。
1.4 鏜孔專用設(shè)備趨勢(shì)
鏜孔專用設(shè)備生產(chǎn)效率高，投資少，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，產(chǎn)品改型時(shí)設(shè)備損失少。而且隨著我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，鏜孔專用設(shè)備的范圍一定會(huì)愈來愈廣，加工效率也會(huì)不斷提高。
2 箱體機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 零件圖分析
2.1.1 變速箱體的功能和特點(diǎn)
變速箱是汽車等傳動(dòng)系統(tǒng)的主要部件，而變速箱箱體是變速箱的主要零件，它的主要作用是支承各種傳動(dòng)軸，是典型的箱體類零件。它把變速箱中的軸類和齒輪等相關(guān)的零件和機(jī)構(gòu)聯(lián)接為一個(gè)大的整體，并使這些零件和機(jī)構(gòu)保持在相對(duì)正確的位置行使它們功用，使其零件和機(jī)構(gòu)更好的協(xié)調(diào)地發(fā)揮作用。變速箱體的加工質(zhì)量直接影響變速器的裝配，從而影響產(chǎn)品的使用性能和壽命。
變速箱體屬于平面型（非回轉(zhuǎn)體型）薄壁殼體零件，尺寸較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其上有若干個(gè)精度要求較高的平面和孔系，以及較多的聯(lián)接螺紋孔。
2.1.2 主要加工表面及技術(shù)要求
①變速箱體底座：表面粗糙度Ra 12.5um；
②變速箱體表面粗糙度 Ra 6.3um，平面度0.08mm，相對(duì)于和的公共軸線的垂直度誤差為0.12mm，N面和R面的尺寸偏差為-0.3mm；
前端面上Φ110H7/Φ100H7 同軸孔為 輸入、輸出軸軸孔,Ф62/Ф90 同軸孔為中間軸軸孔,后端面上Φ30孔為倒擋齒輪軸軸孔。
2.1.4變速箱體的材料和毛坯
變速箱體的材料是HT150。由于灰鑄鐵具有鑄造性能好、可切削性能好、有較好的耐磨性、減震性和價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，所以它是箱體類零件廣泛采用的材料。
2.2 變速箱體加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
工藝方案的擬定是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步。因?yàn)楣に嚪桨冈诤艽蟪潭壬蠜Q定了組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)配置和使用性能。因此，應(yīng)根據(jù)工件的加工要求和特點(diǎn)，按一定的原則、結(jié)合組合機(jī)床常用工藝方法、充分考慮各種影響因素，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)后擬訂出先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)可靠的工藝方案。
2.2.1定位基準(zhǔn)的選擇
①粗基準(zhǔn)的選擇：粗加工時(shí)的切削負(fù)荷較大，切削產(chǎn)生的熱變形、較大夾壓力引起的工件變形以及切削振動(dòng)等，對(duì)精加工工序十分不利，影響加工尺寸精度和表面粗糙度。因此粗基準(zhǔn)的選擇至關(guān)重要。根據(jù)《機(jī)械制造工藝學(xué)》上闡述的粗基準(zhǔn)的選取原則，再結(jié)合《專用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》中講的箱體加工工藝過程分析，變速箱體的裝配基準(zhǔn)面和主軸承孔支撐面都是很重要的表面，所以保證這些面的技術(shù)要求至關(guān)重要。對(duì)主軸孔支撐面的要求較高，可以作為粗基準(zhǔn)；若從表面尺寸大小來看，則裝配基準(zhǔn)面也可以作為粗基準(zhǔn)。為了進(jìn)一步確定粗基準(zhǔn)，可以從變速箱體的作用及箱體毛坯的制造情況來加以分析。一般來說，在箱體的鑄造過程中很可能由于砂芯的偏移而造成澆注后各主軸孔中心線與箱體個(gè)平面的相對(duì)位置度誤差。若以裝配基準(zhǔn)面為粗基準(zhǔn)加工孔及其它平面，然后在以其他平面為精基準(zhǔn)加工裝配基準(zhǔn)面，這樣雖然可以保證各個(gè)平面之間、孔與平面之間的相對(duì)位置精度，但對(duì)箱體內(nèi)部的不加工表面及箱體內(nèi)壁不均勻的誤差則無法修正，甚至?xí)驗(yàn)槠钸^大而造成裝配時(shí)零件與箱體內(nèi)壁相碰的現(xiàn)象。因而，一般對(duì)比較復(fù)雜的箱體加工，大多數(shù)以主軸孔支撐面(N面)為粗基準(zhǔn)。
②精基準(zhǔn)的選擇：采用一面兩銷定位，即變速箱體的裝配基準(zhǔn)面和裝配基準(zhǔn)面上的兩個(gè)工藝孔作為精精基準(zhǔn)。這樣可以直接保證主軸孔中心相對(duì)此基準(zhǔn)面的尺寸和平行度等的精度要求。
2.2.2 加工方法的選擇
①變速箱體平面加工方法的選擇
根據(jù)《專用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》里介紹箱體主要表面加工工藝分析可知，箱體平面的粗加工和半精加工一般是在刨床或者銑床上進(jìn)行的，有時(shí)也可在臥式或立式車床上進(jìn)行。一般來說，對(duì)狹長(zhǎng)平面宜采用刨削，寬平面宜采用銑削。為了提高箱體平面加工的生產(chǎn)效率，在大批生產(chǎn)條件小，可采用多件、多工位的加工。 組合銑床加工表面的平行度、垂直度和平面度一般可以達(dá)到0.02/300mm，表面粗糙度可以達(dá)到Ra1.6um，所以變速箱體的底面、N、R、G和Z面都可以采用銑削加工。
②變速箱體止口加工方法的選擇
止口的加工一般采用車削或者鏜削，因?yàn)榧庸っ嫖恢煤芴厥?，所以加工的時(shí)候也要需要特殊處理。車銷是為了保證加工精度，必須做專門的夾具保證車床的回轉(zhuǎn)中心線與箱體的中心線重合。而鏜削加工是也要專門制造鏜桿和夾具。所以箱體止口的加工可以選擇車削或者鏜削。
③變速箱體孔系加工方法的選擇
對(duì)箱體上的軸空表面加工，經(jīng)常采用的是鉆、擴(kuò)、絞、鏜等方法。對(duì)在箱體的實(shí)體上加工孔，必須首先進(jìn)行鉆孔，若鉆孔后質(zhì)量達(dá)不到圖紙要求時(shí)，則還需要在鉆孔的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)孔和絞孔。對(duì)已經(jīng)鑄造出的孔和直徑尺寸大的孔，往往收到刀具結(jié)構(gòu)和切削條件的限制，很少采用絞孔，而往往采用鏜孔加工。
2.2.3 擬定變速箱體的加工工序
當(dāng)加工粗、精定位基準(zhǔn)確定后，工序可初步確定。一般來說，在大批量生產(chǎn)中變速箱的加工順序?yàn)椋杭庸ぞ鶞?zhǔn)面——主要表面粗加工——次要表面加工——主要表面精加工——鉆孔、攻螺紋。
3 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)
3.1 組合機(jī)床方案的制定
3.1.1 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(chǎng)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(chǎng)所采用的環(huán)境和條件等等。并收集國(guó)內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料，制定出合理的工藝方案。
(1) 加工孔的主要技術(shù)要求。
如圖所示為汽車變速箱體零件圖，前端面上Φ110H7/Φ100H7 同軸孔為 輸入、輸出軸軸孔,Ф62/Ф90 同軸孔為中間軸軸孔,后端面上Φ30孔為倒擋齒輪軸軸孔。
工件材料為HT150，HB170-241HBS
要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為（考慮廢品及備品率）年產(chǎn)量2萬件，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0.05mm。
(3) 定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇
加工此零件上的孔，以上表面限制三個(gè)自由度和右端面限制三個(gè)自由度，位于中間的孔通過螺桿起到了很好的夾緊作用。
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，由于工件是大批量生產(chǎn)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)就認(rèn)為是人工夾緊。
3.1.2 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)。鏜鏜孔的精度要求較高，可采用鏜孔組合機(jī)床。為了加工出表面粗糙度為Ra1.6um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，被加工零件圖如圖2.1所示
(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(duì)機(jī)床工藝方案制度有著重要的影響。此鏜的材料是HT150、硬度HB170～241、孔的直徑為Φ43mm。采用同步加工，零件的剛度足夠，工件受力不大，振動(dòng)，及發(fā)熱變形對(duì)工件影響可以不計(jì)。
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)床適宜加工定位基準(zhǔn)面是水平的且被加工孔與基準(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(zhǎng)工件。對(duì)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，工件較小，其孔分布較密集，多軸箱體積較大，一次鏜孔。
(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2萬件，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)機(jī)床上完成，以提高利用率。
(4) 機(jī)床使用條件
根據(jù)使用組合機(jī)床對(duì)車間布置情況、工序間的聯(lián)系、技術(shù)能力和自然條件等的要求來選擇適合的組合機(jī)床。
3.2 確定切削用量及選擇刀具
3.2.1 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(duì)孔加工的工序余量，以消除轉(zhuǎn)、定位誤差的影響。
3.2.2 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)成同轉(zhuǎn)速和同的每轉(zhuǎn) 進(jìn)給量（mm/r）與其適應(yīng)。以滿足直徑的加需要，即： …………………………………2.1
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）
由于鏜孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求等，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：進(jìn)給量f=0.18mm/r、切削速度v=18m/min
3.2.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率
鏜孔的切削功率由文獻(xiàn)[3]，圖1-7知：
硬質(zhì)合金鏜刀加工：
鏜孔時(shí)切削深度：
切削圓周力：
（2-6）
切削軸向力：
（2-7）
扭矩：
（2-8）
切削功率：
（2-9）
1） 對(duì)于φ62的孔：
已知：
加工的主軸箱主軸:
（2-10）
2）對(duì)于φ90的孔：
3）對(duì)于φ100的孔：
4）對(duì)于φ110的孔
5）對(duì)于φ30的孔：
加工的主軸箱主軸:
3.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu)
根據(jù)加工精度、工件材料、工件條件、技術(shù)要求等進(jìn)行分析，按照經(jīng)濟(jì)地滿足加工要求的原則，合理地選擇刀具。只要所選工藝方案可以采用剛性較好的鏜桿，還是采用鏜削方法，這是因?yàn)殓M刀制造簡(jiǎn)單，刃磨方便。
當(dāng)被加工孔直徑在Φ40mm以上時(shí)，組合機(jī)床上多采用鏜削加工，其加工精度可高達(dá)1-2級(jí)。
直徑小于Φ40mm時(shí)，選用鉆削方法，鉆頭選用高速鋼修磨棱帶及橫刃鉆頭。鏜孔選用合金鏜刀頭。
直徑大于Φ40mm時(shí)，選用鏜削方法，刀具材料為硬質(zhì)合金。當(dāng)加工階梯孔時(shí)，選用階梯桿，由于多刀加工，扭矩較大，所以要選用強(qiáng)度較好的刀桿材料：41Gr。
3.2.5 被加工零件工序圖
A．被加工零件工序圖的作用和內(nèi)容
被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工藝方案，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)、夾壓部位以及被加工零件的材料、硬度和在本機(jī)床加工前加工余量、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)的重要依據(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的基礎(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)形狀和尺寸。
b.本工序所選用的定位基準(zhǔn)、夾壓部位及夾緊方向。
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。
B. 繪制被加工零件工序圖的規(guī)定及注意事項(xiàng)
a.繪制被加工零件工序圖的規(guī)定 應(yīng)按一定的比例，繪制足夠的視圖以及剖面；本工序加工部位用粗實(shí)線表示；定位用定位基準(zhǔn)符號(hào)表示，并用下標(biāo)數(shù)表明消除自由度符號(hào)；夾緊用夾緊符號(hào)表示，輔助支承用支承符號(hào)表示。
b.繪制被加工零件工序圖注意事項(xiàng)
a) 本工序加工部位的位置尺寸應(yīng)與定位基準(zhǔn)直接發(fā)生關(guān)系。
b) 對(duì)工件毛坯應(yīng)有要求，對(duì)孔的加工余量要認(rèn)真分析。
c) 當(dāng)本工序有特殊要求時(shí)必須注明。
圖2-1所示為被加工零件工序圖。
3.3加工示意圖
3.3.1 加工示意圖的內(nèi)容和作用
加工示意圖是在工藝方案和機(jī)床總體方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的。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，電器系統(tǒng)以及選擇動(dòng)力部件，繪制機(jī)床總聯(lián)系尺寸圖的主要依據(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)床和刀具所必須的重要技術(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，托架及多軸箱之間的相對(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，攻螺紋靠模裝置等結(jié)構(gòu)尺寸；刀具，導(dǎo)向套間的配合，刀具，接桿，主軸之間的連接方式及配合尺寸等。
3.3.2 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，加工部位，加工表面畫粗實(shí)線。必須使工件和加工方位與機(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)向等是否相互干涉。主軸應(yīng)從多軸箱端面畫起；刀具畫加工終了位置,攻螺紋則應(yīng)畫加工開始位置。對(duì)采用浮動(dòng)卡頭的鏜孔刀桿，為避免刀桿退出導(dǎo)向時(shí)下垂，常選用托架支撐退出的刀桿。這時(shí)必須畫出托架并標(biāo)注聯(lián)系尺寸。常用標(biāo)準(zhǔn)通用結(jié)構(gòu)只畫外輪廓，但須加注規(guī)格代號(hào)；對(duì)一些專用結(jié)構(gòu)，如專用的刀具，導(dǎo)向，刀桿托架，專用接桿或浮動(dòng)卡頭等，須用剖視圖表示其結(jié)構(gòu)，并標(biāo)注尺寸，配合及精度。
3.3.3選擇刀具，導(dǎo)向及有關(guān)計(jì)算
C. 刀具的選擇 選擇刀具應(yīng)考慮工件材質(zhì)，加工精度，表面粗糙度，排屑及生產(chǎn)率等要求。只要條件允許，應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)刀具，為提高工序集中程度或滿足精度要求，可以采用復(fù)合刀具?？准庸さ毒叩闹睆脚c加工部位尺寸，精度相適應(yīng)，其長(zhǎng)度應(yīng)保證加工終了時(shí)刀具螺旋槽尾端離導(dǎo)向套外端面30-50mm，以利于排屑和刀具磨損后有一定的向前調(diào)整量。
D. 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是靠刀具的導(dǎo)向裝置來保證的。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，也是繪制加工示意圖時(shí)必須考慮的問題。
E. 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)。如與刀桿有浮動(dòng)聯(lián)接，主軸則有短懸伸鏜孔主軸和長(zhǎng)懸伸鏜孔主軸。主軸軸頸尺寸規(guī)格應(yīng)按照選定的切削用量計(jì)算切削轉(zhuǎn)矩
F. 選擇接桿，浮動(dòng)卡頭 除剛性主軸外，組合機(jī)床主軸與刀具間常用接桿連接和浮動(dòng)卡頭連接，在鉆擴(kuò)鉸，锪孔及倒角等加工小孔時(shí)，通常都采用接桿。因多軸箱各主軸的外伸長(zhǎng)度和刀具長(zhǎng)度都為定值，為保證多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。為使工件端面至多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，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)和主軸頭部?jī)?nèi)孔直徑選取
為提高加工精度，減少主軸位置誤差和主軸振擺對(duì)加工精度的影響，在采用長(zhǎng)導(dǎo)向或雙導(dǎo)向進(jìn)行鏜，擴(kuò)，鉸孔時(shí)，一般孔的位置精度靠夾具保證。為避免主軸與夾具導(dǎo)套不同軸而引起的刀桿別勁現(xiàn)象而影響加工精度，均可采用浮動(dòng)卡頭連接
加工螺紋時(shí)，常采用攻螺紋靠模裝置和攻螺紋卡頭及相配套的攻螺紋接桿，絲錐用相應(yīng)的彈簧夾頭裝在攻螺紋接桿上。
G. 標(biāo)注聯(lián)系尺寸 首先從同一多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)多軸箱前端面到工件端面之間所需最小距離，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。多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：一是多軸箱上刀具，接桿，主軸等結(jié)構(gòu)和相互聯(lián)系所需的最小軸向尺寸；二是機(jī)床總布局所需求的聯(lián)系尺寸。兩方面是相互制約的
H. 標(biāo)注切削用量 各主軸切削用量應(yīng)標(biāo)注在相應(yīng)主軸右端。其內(nèi)容包括：主軸轉(zhuǎn)速NI，相應(yīng)刀具的切削速度VI，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量fi和每分鐘進(jìn)給量fm.同一多軸箱上各主軸的每分鐘進(jìn)給量是相等的，等于動(dòng)力滑臺(tái)的工進(jìn)速度Vf
I. 動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程確定 動(dòng)力部件的工作循環(huán)是指加工時(shí)，動(dòng)力部件從原始位置開始運(yùn)動(dòng)到加工終了位置，又返回到原位的動(dòng)作過程。一般包括快速引進(jìn)，工作進(jìn)給和快退等動(dòng)作。有時(shí)還有中間停止，多次往復(fù)進(jìn)給，跳躍進(jìn)給，死檔鐵停留等特殊要求、
1 工作進(jìn)給長(zhǎng)度L的確定，組合機(jī)床上有第一工作進(jìn)給和第二工作進(jìn)給之分。前者用于鉆，擴(kuò)，鉸和鏜孔等工序；后者常用于鉆或擴(kuò)孔之后需要進(jìn)行锪平面，倒大角等工序。工作進(jìn)給長(zhǎng)度等于加工部位長(zhǎng)度與刀具切入，刀具切出長(zhǎng)度之和。
2 快速引進(jìn)長(zhǎng)度的確定 快速引進(jìn)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。在加工雙層或多層的同軸孔系時(shí)，可采用跳躍進(jìn)給循環(huán)進(jìn)行加工，既在加工完一層壁厚，動(dòng)力部件再次快速引進(jìn)到位，再加工第二層壁孔，以縮短循環(huán)時(shí)間。
3 快速退回長(zhǎng)度的確定 快速退回的長(zhǎng)度等于快速引進(jìn)和工件進(jìn)給長(zhǎng)度之和。一般在固定式夾具鉆孔或擴(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回至導(dǎo)套內(nèi)，不影響工作的裝卸就行。但對(duì)于夾具需要回轉(zhuǎn)或移動(dòng)的機(jī)床，動(dòng)力部件快速退回行程必須把刀具，托架，活動(dòng)鉆模板及定位銷都
推離到夾具運(yùn)動(dòng)可能碰到的范圍之外。
4 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孔中取出時(shí)，動(dòng)力部件需后退的距離。動(dòng)力部件的總行程為快退行程與前后備量之和。
8 其他應(yīng)注意的問題
1） 加工示意圖與機(jī)床實(shí)際加工狀態(tài)一致。表示出工件安裝狀態(tài)機(jī)主軸加工的方法
2） 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，以便于檢查行程和調(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。注意攻螺紋循環(huán)絲錐提前退出工件后，動(dòng)力部件才能開始退回。
3） 加工示意圖應(yīng)有必要的說明
加工示意圖CAD
3.4 機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖
A. 選擇動(dòng)力部件
a.動(dòng)力滑臺(tái)型號(hào)的選擇
根據(jù)選定的切削用量計(jì)算得到的單根主軸的進(jìn)給力，按文獻(xiàn)[9]的62頁公式
計(jì)算。
式中，F(xiàn)i—各主軸所需的 向切削力，單位為N。
則
主軸箱：
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。又考慮到所需的最小進(jìn)給速度、切削功率、行程、主軸箱輪廓尺寸等因素，為了保證工作的穩(wěn)定性，由文獻(xiàn)[9]的91頁表5-1，左、右、后面分別選用機(jī)械滑臺(tái)HJ40ⅡA型、HJ40ⅢA型、HJ40ⅠA型，臺(tái)面寬400mm，臺(tái)面長(zhǎng)800mm，滑臺(tái)及滑座總高為320mm，允許最大進(jìn)給力為20000N；其相應(yīng)的側(cè)底座型號(hào)分為1CC401M、1CC401M、1CC401。
b.動(dòng)力箱型號(hào)的選擇
由切削用量計(jì)算得到的各主軸的切削功率的總和，根據(jù)文獻(xiàn)[9]的47頁公式計(jì)算：
式中, —消耗于各主軸的切削功率的總和（Kw）；
—多軸箱的傳動(dòng)效率,加工黑色金屬時(shí)取0.8～0.9，加工有色金屬時(shí)取0.7～0.8；主軸數(shù)多、傳動(dòng)復(fù)雜時(shí)取小值，反之取大值。本課題中，被加工零件材料為灰鑄鐵，屬黑色金屬，又主軸數(shù)量較多、傳動(dòng)復(fù)雜，故取5。
右主軸箱：
則
根據(jù)液壓滑臺(tái)的配套要求，滑臺(tái)額定功率應(yīng)大于電機(jī)功率的原則，查文獻(xiàn)[9]的頁表5-38得出動(dòng)力箱及電動(dòng)機(jī)的型號(hào),見表2-1。
表 2-1 動(dòng)力箱及電動(dòng)機(jī)的型號(hào)
動(dòng)力箱型號(hào)
電動(dòng)機(jī)型號(hào)
電動(dòng)機(jī)功率(Kw)
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/PM)
輸出軸轉(zhuǎn)速(r/min)
后主軸箱
1TD40-I
Y100-L8
2
1440
720
c.配套通用部件的選擇
側(cè)底座1CC401型號(hào)，其高度H=560mm，寬度B=600mm，長(zhǎng)度L=1350mm。
B. 確定機(jī)床裝料高度H
裝料高度是指機(jī)床上工件的定位基準(zhǔn)面到地面的垂直距離。本課題中，工件最低孔位置h2=70.52㎜，主軸箱最低主軸高度h1=145.02㎜，所選滑臺(tái)與滑座總高h(yuǎn)3=320㎜，側(cè)底座高度h4=560㎜，夾具底座高度h5=345㎜，中間底座高度h6=600㎜，綜合以上因素，該組合機(jī)床裝料高度取H=1005㎜。
確定夾具輪廓尺寸
夾具是用于定位和夾緊工件的，所以工件輪廓尺寸和形狀是確定夾具輪廓尺寸的依據(jù)，由于加工示意圖中對(duì)工件和靠模桿的距離，以及導(dǎo)套尺寸都作了規(guī)定，掌握了以上尺寸后，確定夾具總長(zhǎng)尺寸A，A=590 mm。夾具底座高度應(yīng)視夾具大小而定，既要求保證有足夠的剛性，又要考慮工件的裝料高度，一般夾具底座高度不小于240mm。根據(jù)具體情況，本夾具底座取高度為345mm。
確定中間底座尺寸
在加工示意圖中，已經(jīng)確定了工件端面至主軸箱在加工終了時(shí)距離：
L1左=650mm，L2右=800mm
根據(jù)選定的動(dòng)力部件及其配套部件的位置關(guān)系，并考慮動(dòng)力頭的前備量因素，通過尺寸鏈就可確定中間底座尺寸L
L=2（L1左+L2右+2L2+L3）-2（L 1+ L 2+ L 3）
其中 L1------動(dòng)力頭支承凸臺(tái)尺寸。
L2------動(dòng)力頭支承凸臺(tái)端面到滑座前端面加工完了時(shí)距離，由于動(dòng)力頭支承凸臺(tái)端面到滑座端面最小尺寸和動(dòng)力頭向前備量組成。
L3------滑座前端面到床身端面距離取L=585mm。
確定中間底高度尺寸時(shí)，應(yīng)考慮鐵屑的儲(chǔ)存及排除電氣接線安排，中間底座高度一般不小于540mm。
本機(jī)床確定中間底座高度為600mm。
確定主軸箱輪廓尺寸
主要需確定的尺寸是主軸箱的寬度B和高度H及最低主軸高度h1。主軸箱寬度B、高度H的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關(guān)，可按文獻(xiàn)[9]的49頁公式計(jì)算：
B=b+2b1
H=h+h1+b1
式中，b—工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（㎜）；
b1—最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（㎜）；
h—工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（㎜）；
h1—最低主軸高度（㎜）。
其中，h1還與工件最低孔位置（h2=70.52㎜）、機(jī)床裝料高度（H=1005㎜）、滑臺(tái)滑座總高（h3=320㎜）、側(cè)底座高度（h4=560㎜）等尺寸有關(guān)。對(duì)于臥式組合機(jī)床， h1要保證潤(rùn)滑油不致從主軸襯套處泄漏箱外，通常推薦h1＞85-140㎜，本組合機(jī)床按文獻(xiàn)[9]的50頁公式
h1=h2+H-(0.5+h3+h4)
計(jì)算，得： h1=150.52㎜。
b=212.33㎜,h=186.48㎜,取b1=100㎜，則求出主軸箱輪廓尺寸：
B=b+2b1=212.33+2×100=412.33㎜
H=h+h1+b1=186.48+150.52+100=437㎜
根據(jù)上述計(jì)算值,按主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，主軸箱輪廓尺寸都預(yù)定為B×H=500㎜×500㎜。
3.5 多軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)是根據(jù)動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸的位置和轉(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)軸與主軸連接起來，使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。
1.多軸箱設(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。為此盡量用一根中間傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸，并將齒輪布在同一排上。當(dāng)中心矩不符合要求時(shí)，可采用變位齒輪或略微改變傳動(dòng)比的方法解決。
b.盡量不采用主軸帶動(dòng)主軸的方案，以免增加主軸的負(fù)荷，影響加工質(zhì)量。
c.為了使結(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)副傳動(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)功率損升隨之增加，故要求升速傳動(dòng)比小于等于2；為了使主軸上的齒輪不過大，最后一級(jí)常采用升速傳動(dòng)。
d.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)的平穩(wěn)性。
e.驅(qū)動(dòng)軸直接帶動(dòng)的傳動(dòng)軸數(shù)不能超過兩根以免給裝配帶來困難。
2. 擬定多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)
首先確定驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速及位置，驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速按動(dòng)力箱型號(hào)選定，驅(qū)動(dòng)軸的位置也由選定的多軸箱定下來。用最少的傳動(dòng)軸及齒輪副把驅(qū)動(dòng)軸和各主軸連接起來，在多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖中確定了各主軸的位置、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)上，首先分析主軸的位置，擬定傳動(dòng)方案，選定齒輪模數(shù)，再通過“計(jì)算、作圖和多次試湊相結(jié)合的方法，確定齒輪齒數(shù)和中間傳動(dòng)軸的位置及轉(zhuǎn)速?！?
由于我加工的三個(gè)孔的加工方法不同，其中兩個(gè)鏜的孔直徑相差不是很大，要求的轉(zhuǎn)速差不多，而第三個(gè)孔的直徑較小，主軸轉(zhuǎn)速也相對(duì)小得多，所以選用兩條傳動(dòng)路線分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)鏜孔主軸和鉸孔主軸。由于鏜孔主軸的轉(zhuǎn)速較高且相差不多，考慮到盡量用一根傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸，我用了兩級(jí)傳動(dòng)來驅(qū)動(dòng)兩根鏜孔軸。而由于鉸孔軸的轉(zhuǎn)速較低，驅(qū)動(dòng)它的傳動(dòng)路線的總的傳動(dòng)比較大，初步估算可達(dá)到8左右，根據(jù)前面提到的多軸箱內(nèi)齒輪副的傳動(dòng)比要求，我用四級(jí)傳動(dòng)來滿足其轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向要求。其中動(dòng)力箱輸出軸（0 軸）同時(shí)帶動(dòng)兩根傳動(dòng)軸。
由于動(dòng)力箱齒輪是標(biāo)準(zhǔn)齒輪，由表2-5,選用模數(shù)為3，齒數(shù)為21的動(dòng)力箱齒輪。
表2-5 齒輪選用表
模數(shù)
齒數(shù)z
D（mm）
3
21
63
22
66
23
69
24
72
4
21
84
22
88
23
92
24
96
第一條傳動(dòng)路線（到兩鏜孔主軸）：
我先用1/1.5的傳動(dòng)比帶動(dòng)軸4（手柄軸），可得:
得： 取： （2-14）
則中心距
從中間傳動(dòng)4軸到1軸和2軸的傳動(dòng),我選用的傳動(dòng)比分別為1/1.12和1/1.25。根據(jù)《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》表2-1，選定兩傳動(dòng)副的齒輪齒數(shù)和為91，各齒輪齒數(shù)分別為43/48和40/51，模數(shù)都選用2。則4軸和1軸、2軸的中心距分別為：
軸1的轉(zhuǎn)速為：
軸2的轉(zhuǎn)速為：
第二條傳動(dòng)路線（到鉸孔主軸）
在該傳動(dòng)路線的四級(jí)傳動(dòng)中，我分別采用了1/2.5、1/1.5、1/1.4、1/1.5的傳動(dòng)比。
由0軸（動(dòng)力箱輸出軸）帶動(dòng)5軸采用了較大的傳動(dòng)比，因?yàn)檫@是第四排齒輪，按照前面所提到的要求可以適當(dāng)取大一點(diǎn)的傳動(dòng)比，另外一個(gè)原因就是該傳動(dòng)路線的總傳動(dòng)比較大，如都采用最佳傳動(dòng)比，勢(shì)必要增加中間傳動(dòng)齒輪，綜合考慮各方面因素，就選用該傳動(dòng)比。
按這個(gè)傳動(dòng)比，我選用的傳動(dòng)副的齒輪齒數(shù)為21/52，模數(shù)為3。
從5軸到6軸，6軸到7軸，7軸到3軸按以上定的傳動(dòng)比，其傳動(dòng)副齒輪齒數(shù)分別選用30/45、30/42、30/45，模數(shù)都為2。
中心距分別是：
6、7、3軸的轉(zhuǎn)速分別為：
在確定主軸和各傳動(dòng)軸空間位置的時(shí)候，我是根據(jù)軸與軸之間的中心距來確定的，而各中心距又是根據(jù)各傳動(dòng)副的齒輪齒數(shù)和模數(shù)計(jì)算出來的，所以各個(gè)傳動(dòng)副齒輪間不存在變位問題。
3.6 箱體補(bǔ)充加工圖
主軸箱一般為鑄件，材料為HT200，為通用鑄件，但由于加工對(duì)象不同，需要在通用鑄件的基礎(chǔ)上進(jìn)行加工，如圖2-4所示：
根據(jù)設(shè)計(jì)的不同要求，需要在箱體鑄件的兩個(gè)地方修改模型或鉆孔。
在繪制中凡需要補(bǔ)充的部分用粗實(shí)線劃出，通用鑄件原有部分的輪廓一律用細(xì)實(shí)線劃出。
安裝軸承外徑的孔公差去K7。
圖2.6 箱體補(bǔ)充加工圖
4 鏜孔夾具設(shè)計(jì)
4.1 夾具的組成
(1) 定位元件
定位元件保證工件在夾具中處于正確的位置。如圖3-2所示，鉆后蓋上的φ10㎜孔，其鉆夾具如圖3-3所示。夾具上的圓柱銷5、菱形銷9和支承板4都是定位元件，通過它們使工件在夾具中占據(jù)正確的位置。
(2) 夾緊裝置
夾緊裝置的作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過程中受到外力(切削力等)作用時(shí)不離開已經(jīng)占據(jù)的正確位置。圖3-3中的螺桿8(與圓柱銷合成一個(gè)零件)、螺母7和開口墊圈6就起到了上述作用。
(3) 對(duì)刀或?qū)蜓b置
對(duì)刀或?qū)蜓b置用于確定刀具相對(duì)于定位元件的正確位置。如圖3-3中鉆套l和鉆模板2組成導(dǎo)向裝置，確定了鉆頭軸線相對(duì)定位元件的正確位置。銑床夾具上的對(duì)刀塊和塞
尺為對(duì)刀裝置。
(4) 連接元件
連接元件是確定夾具在機(jī)床上正確位置的元件。如圖3-3中夾具體3的底面為安裝基面，保證了鉆套1的軸線垂直于鉆床工作臺(tái)以及圓柱銷5的軸線平行于鉆床工作臺(tái)。因此，夾具體可兼作連接元件。車床夾具上的過渡盤、銑床夾具上的定位鍵都是連接元件。
(5) 夾具體
夾具體是機(jī)床夾具的基礎(chǔ)件，如圖3-3中的件3，通過它將夾具的所有元件連接成一個(gè)整體。
(6) 其它裝置或元件
它們是指夾具中因特殊需要而設(shè)置的裝置或元件。
4.2 夾具的分類和作用
（1）按專業(yè)程度劃分
1）通用夾具
通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的，在一定范圍內(nèi)可用于加工不同工件的夾具。例如，車床上三爪卡盤和四爪單動(dòng)卡盤，銑床上的平口鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等。這類夾具一般由專業(yè)工廠生產(chǎn)，常作為機(jī)床附件提供給用戶。其特點(diǎn)是適應(yīng)性廣，生產(chǎn)效率低，主要適用于單件、小批量的生產(chǎn)中。
2）專用夾具
專用夾具是指專為某一工件的某道工序而專門設(shè)計(jì)的夾具。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速、方便、省力，可以保證較高的加工精度和生產(chǎn)效率，但設(shè)計(jì)制造周期較長(zhǎng)、制造費(fèi)用也較高。當(dāng)產(chǎn)品變更時(shí)，夾具將由于無法再使用而報(bào)廢。只適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。
3）通用可調(diào)夾具和成組夾具
其特點(diǎn)是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應(yīng)不同零件的加工。用于相似零件的成組加工所用的夾具，稱為成組夾具。通用可調(diào)夾具與成組夾具相比，加工對(duì)象不很明確，適用范圍更廣一些。
4）組合夾具
組合夾具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件和部件組裝而成的夾具。由專業(yè)廠家制造，其特點(diǎn)是靈活多變，萬能性強(qiáng)，制造周期短、元件能反復(fù)使用，特別適用于新產(chǎn)品的試制和單件小批生產(chǎn)。
5）隨行夾具
隨行夾具是一種在自動(dòng)線上使用的夾具。該夾具既要起到裝夾工件的作用，又要與工件成為一體沿著自動(dòng)線從一個(gè)工位移到下一個(gè)工位，進(jìn)行不同工序的加工。
（2）按使用的機(jī)床分類
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