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i 摘 要 本次畢業(yè)設(shè)計的題目是 減速器底座臥式雙面鉆削組合機(jī)床 針對變速箱殼體端面 上 12 12 孔鉆削這一特定工序而設(shè)計的一臺專用雙面臥式組合鉆床 隨著自動化生產(chǎn)能力的提高 現(xiàn)代工廠中出現(xiàn)需要組合機(jī)床的場合越來越多 組合 機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ) 配以工件特定外形和加工工藝設(shè)計的專用部件和夾具 組成 的半自動或自動專用機(jī)床 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(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍 由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化合系列化 可根 據(jù)需要靈活配置 能縮短設(shè)計和制造周期 因此 組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點 在大批量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用 并可用以組成自動生產(chǎn)線 本設(shè)計中 在充分分析有關(guān)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上 依據(jù)被加工零件的結(jié)構(gòu)特點 加工部位 的尺寸精度 表面粗糙度要求 以及定位夾緊方式 工藝方法和加工過程中所采用的刀 具 生產(chǎn)率 切削用量情況等而專門設(shè)計的六孔鉆削多軸箱 關(guān)鍵詞 減速器 組合機(jī)床 多軸箱 鉆削 ii Abstract Of graduation project of this topic is reducer base horizontal double sided drilling combined machine tools for transmission on the shell side face 12x PHI 12 hole drill designed for this specific operation a dedicated double sided horizontal combination drilling machine As the automation production capacity increases appears in the modern factory requires a combination of machine tools more and more combined machine tool is based on a generic part together with the private part of a specific shape and process design of workpiece and clamp consisting of semi automatic or automatic machine It generally uses multiple axes knives multistep faceted or multi station simultaneous processing of production efficiency higher than the General machine tool several times to the dozens of times Due to the generic part has standardized series flexible configurations as needed to shorten the design and manufacturing cycle Therefore the advantages of modular machine tool both low cost and high efficiency are widely used in mass production and can be used to form the automatic production line In this design based on a full analysis of the relevant data based on structure features of machine parts machining parts size precision surface roughness requirements and positioning clamp method processing methods and processes used in the tool productivity cutting and specially designed six hole drilling spindle box Keywords reducer modular machine multi spindle box drilling iii 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 前 言 1 第 1 章 緒 論 3 1 1 組合機(jī)床概述 3 1 2 該課題研究的目的和意義 3 1 3 組合機(jī)床發(fā)展史 3 1 4 國內(nèi)外該研究技術(shù)現(xiàn)狀 4 1 5 發(fā)展趨勢 5 1 6 本課題研究的基本內(nèi)容 5 1 7 本課題主要研究解決的難點問題和采用的辦法 5 第 2 章 多孔鉆組合機(jī)床方案擬定 7 2 1 零件分析 7 2 1 1 零件的技術(shù)要求 7 2 1 2 結(jié)構(gòu)方案分析和方案的選擇 7 2 1 3 選擇定位基準(zhǔn)的原則及應(yīng)注意的問題 8 2 1 4 確定夾壓位置應(yīng)注意的問題 8 2 2 工藝分析 8 2 3 確定機(jī)床的配置形式 9 2 3 1 不同配置形式組合機(jī)床的特點及適應(yīng)性 9 2 3 2 不同配置形式組合機(jī)床的加工精度 9 2 3 3 選擇機(jī)床配置形式應(yīng)注意的問題 10 2 4 組合機(jī)床切削用量 10 2 4 1 組合機(jī)床切削用量的選擇特點 10 2 4 2 確定切削用量應(yīng)注意的問題 11 2 5 組合機(jī)床切削用量選擇及計算 11 第 3 章 組合鉆床總體設(shè)計 14 3 1 被加工零件工序圖 14 3 2 加工示意圖 15 3 2 1 加工示意圖的畫法及注意事項 15 iv 3 2 2 選擇刀具 工具 導(dǎo)向裝置并標(biāo)注其相關(guān)位置及尺寸 16 3 2 3 確定動力部件的工作循環(huán)及工作行程 18 3 2 4 其它注意問題 19 3 3 機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖 20 3 3 1 動力部件的選擇 20 3 3 2 夾具輪廓尺寸的確定 22 3 3 3 機(jī)床的裝料高度 22 3 3 4 中間底座的輪廓尺寸 23 3 3 5 多軸箱輪廓尺寸 23 3 3 6 機(jī)床分組 24 第 4 章 組合機(jī)床多軸箱設(shè)計 25 4 1 通用多軸箱的組成 25 4 2 多軸箱設(shè)計步驟和內(nèi)容 25 4 2 1 多軸箱設(shè)計原始依據(jù) 26 4 2 2 主軸結(jié)構(gòu)的選擇及計算 26 4 2 3 主軸分布類型及傳動系統(tǒng)設(shè)計 27 4 2 4 繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 27 4 3 傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算 28 4 3 1 傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算 29 4 3 2 選取軸承 31 4 3 3 軸的強(qiáng)度校核 31 4 3 4 齒輪的驗算及校核 32 4 3 5 油泵軸及手柄軸的布置 34 4 4 繪制多軸箱總圖 35 結(jié) 論 38 參考文獻(xiàn) 39 致 謝 40 1 前 言 隨著現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展 特別是隨著它在自動化領(lǐng)域內(nèi)的快速發(fā)展 在現(xiàn)代工業(yè)運(yùn)用中 大多數(shù)機(jī)器的設(shè)計和制造都是用機(jī)床大批量完成的 現(xiàn)代大 型工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展 降低了組合機(jī)床的實現(xiàn)成本 軟件支持機(jī)制也使得實現(xiàn) 變得更為簡單 因此 研究組合機(jī)床的設(shè)計具有十分重要的理論意義和現(xiàn)實意義 在各種機(jī)械設(shè)計和制造業(yè)中 組合機(jī)床的應(yīng)用越來越廣泛 越來越轉(zhuǎn)化為生 產(chǎn)力 對組合機(jī)床的研究具有重要的現(xiàn)實意義 組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要 以通用部件為基礎(chǔ) 配以少量專用部件組成的一種高效專用機(jī)床 組合機(jī)床是按 系列化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的通用部件和按被加工零件的形狀及加工工藝要求設(shè)計的專用 部件組成的專用機(jī)床 由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化 可根據(jù)需要靈活配置 從而縮短了設(shè)計和制造的周期 因此 組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點 在 大批量生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用 并可用以組成自動生產(chǎn)線 總體方案的擬定是設(shè)計組合機(jī)床最關(guān)鍵的一步 方案制定得正確與否 將直 接影響機(jī)床能否達(dá)到合同要求 保證加工精度和生產(chǎn)率 并且結(jié)構(gòu)簡單 成本較 低和使用方便 對于同一加工內(nèi)容 有各種不同的工藝方案和機(jī)床配置方案 在 最后決定采用哪種方案時 必須對各種可行的方案作全面分析比較 根據(jù)工件的 加工要求和特點 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)分析后擬訂出先進(jìn) 合理 經(jīng)濟(jì) 可靠的工藝方案 在組合機(jī)床諸多零件中 多軸箱和夾具與組合機(jī)床密切相關(guān) 是組合機(jī)床的 重要組成部件 就多軸箱設(shè)計來說 工作量主要集中在傳動系統(tǒng)的設(shè)計上 軸的 設(shè)計必須保證各軸的轉(zhuǎn)速 旋向 強(qiáng)度和剛度 而且應(yīng)當(dāng)考慮有無讓刀 有無調(diào) 位機(jī)構(gòu)等 本課題基于使設(shè)計出的機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單 使用方便 效率高 質(zhì)量好提出的要 求 著重選擇最佳的工藝方案 合適地確定機(jī)床工序集中程度 合理地選擇組合 機(jī)床的通用部件 恰當(dāng)?shù)慕M合機(jī)床的配置型式 合理地選擇切削用量 以及設(shè)計 高效率的主軸箱就是本次設(shè)計主要內(nèi)容 具體的工作就是要制定工藝方案 進(jìn)行 機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的分析和確定 進(jìn)行組合機(jī)床總體設(shè)計 組合機(jī)床的部件設(shè)計和施 2 工設(shè)計 使其具有工程意義 實現(xiàn)其在實際應(yīng)用中的價值 本次設(shè)計工作將設(shè)計一臺雙面臥式鉆孔組合機(jī)床 減速器箱座端面孔 因 此 目的是使設(shè)計出的機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單 使用方便 效率高 質(zhì)量好 從而選擇最 佳的工藝方案 合適地確定機(jī)床工序集中程度 合理地選擇組合機(jī)床的通用部件 恰當(dāng)?shù)慕M合機(jī)床的配置型式 合理地選擇切削用量 以及設(shè)計高效率的夾具 工 具 刀具及主軸箱就是本次設(shè)計主要內(nèi)容 具體的工作就是要制定工藝方案 進(jìn) 行機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的分析和確定 進(jìn)行組合機(jī)床總體設(shè)計 組合機(jī)床的部件設(shè)計 摘要部分 指出了本課題的研究概況及方法 第 1 章主要介紹了本課題的研 究對象 第 2 3 章是本論文的主體部分 主要給出了本次課題研究的雙面臥式 鉆孔組合機(jī)床的總體設(shè)計 第 4 章是多軸箱設(shè)計 接下的幾個部分分別給出了通 過本課題的研究之后得出的結(jié)論 表達(dá)了對學(xué)院老師特別是導(dǎo)師的感謝 給出完 成本論文所需要的參考文獻(xiàn) 3 第 1 章 緒 論 1 1 組合機(jī)床概述 組合機(jī)床是以系列化 標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ) 再配以少量專用部件而組 成的專用機(jī)床 具有一般專用機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單 生產(chǎn)率及自動化程度高 易保證加 工精度的特點 又能適應(yīng)工件的變化 具有一定的重新調(diào)整 重新組合的能力 組合機(jī)床可以對工件采用多刀 多面及多方位加工 特別適于在大批 大量生產(chǎn) 中對一種或幾種類似零件的一道或幾道工序進(jìn)行加工 組合機(jī)床可完成鉆 擴(kuò) 鉸 鏜孔 攻螺紋 車 銑 磨削以及滾壓等工序 1 2 該課題研究的目的和意義 傳統(tǒng)機(jī)床只能對一種零件進(jìn)行單刀 單工位 單軸 單面加工 成產(chǎn)效率低 且加工精度不穩(wěn)定 組合機(jī)床能夠?qū)σ环N 或幾種 零件進(jìn)行多刀 多軸 多面 多工位加工 在組合機(jī)床上可以完成鉆孔 擴(kuò)孔 銑削磨削等工序 生產(chǎn)效率高 加工精度穩(wěn)定 本課題針對變速箱殼體設(shè)計專用多孔鉆機(jī) 有利于提高大批量生 產(chǎn)的變速箱的生產(chǎn)效率 提高加工精度穩(wěn)定性 節(jié)約社會資源 1 3 組合機(jī)床發(fā)展史 專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的 在專用機(jī)床中某些部件因重 復(fù)使用 逐步發(fā)展成為通用部件 因而產(chǎn)生了組合機(jī)床 最早的組合機(jī)床是 1911 年在美國制成的 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 年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機(jī)床制造 廠協(xié)商 確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則 即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺 寸 但對部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定 二十世紀(jì) 70 年代以來 隨著可轉(zhuǎn)位刀具 密齒銑刀 鏜孔尺寸自動檢測和 刀具自動補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展 組合機(jī)床的加工精度也有所提高 銑削平面的平面度 可達(dá) 0 05 毫米 1000 毫米 表面粗糙度可低達(dá) 2 5 0 63 微米 鏜孔精度可達(dá) IT7 6 級 孔距精度可達(dá) 0 03 0 02 微米 4 1 4 國內(nèi)外該研究技術(shù)現(xiàn)狀 組合機(jī)床自 1911 年在美國研制成功后便廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的汽車工業(yè) 中 并且隨著汽車工業(yè)的發(fā)展而逐步完善 組合機(jī)床是根據(jù)被加工件的工藝要求 按照工序高度集中的原則而設(shè)計的 并以系列化 標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ) 配以少量專用部件而組成的專用設(shè)備 并配以專用夾具 采用多把刀具同時進(jìn)行 加工 組合機(jī)床的輔助動作實現(xiàn)了自動化 具有專用 高效 自動化和易于保證 加工精度 當(dāng)被加工的零件尺寸結(jié)構(gòu)有所改進(jìn)時 合機(jī)床的通用零部件還可以重 新被利用組成新的組合機(jī)床 且具有一定的柔性度 在數(shù)控設(shè)備還沒有普及和推 廣的幾十年里 它對于提高加工效率 降低對操作者的技術(shù)要求起到了很大的作 用 尤其是組合銑床和專用鉆床 在殼體類零件的加工線中應(yīng)用非常廣泛 近幾年來 由于國家加大基礎(chǔ)設(shè)施的投入 工程機(jī)械需求呈現(xiàn)了強(qiáng)勁的增長 勢頭 部分生產(chǎn)廠家呈現(xiàn)出一年翻一番的發(fā)展形勢 雖然國家因出現(xiàn)局部經(jīng)濟(jì)過 熱而采取對鋼材 建材 電解鋁等行業(yè)進(jìn)行調(diào)控 但許多重點工程都陸續(xù)開工上 馬 工程機(jī)械雖不會出現(xiàn)過熱現(xiàn)象 但今后幾年仍然會維持較大程度的增長態(tài)勢 國內(nèi)工程機(jī)械同進(jìn)口產(chǎn)品相比 其特點是價位低 產(chǎn)品穩(wěn)定性 可靠性差 零件 加工手段落后 隨著國家對世貿(mào)承諾的逐步實現(xiàn) 價格的競爭優(yōu)勢也逐漸減少 以裝載機(jī)為例 目前大多數(shù)的主機(jī)生產(chǎn)廠及部件配套廠家對變速箱箱體 變矩器 殼體前車架 后車架 動臂 驅(qū)動橋等關(guān)鍵零件 大多采用通用設(shè)備加工 這種 加工方式的缺點有 生產(chǎn)能力難以擴(kuò)大 產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定 在制品積壓嚴(yán)重 經(jīng) 濟(jì)效益不夠顯著 值得慶幸的是國內(nèi)比較大的裝載機(jī)生產(chǎn)廠家都已逐步認(rèn)識到這 一問題 在機(jī)構(gòu)件方面 廈工 臨工 宜工 龍工紛紛采用組合機(jī)床對動臂 前 車架 后車架 前后鉸接架的孔系進(jìn)行加工 零件一次裝夾 多頭同時加工 比 通用機(jī)床單孔逐個加工 效率提高了 3 6 倍 而且避免了工件調(diào)頭而產(chǎn)生的二 次定位誤差 運(yùn)用組合機(jī)床加工結(jié)構(gòu)件與通用機(jī)床相比各孔系坐標(biāo)精度可以由 1mm 提高到 0 2mm 同軸度 0 5mm 提高到 0 08mm 孔系平行度由 0 7mm 提高到 0 1 mm 而且所有精度均靠機(jī)床本身的裝配精度保證 為提高整車的質(zhì) 量奠定了基礎(chǔ) 變速箱箱體是裝載機(jī)運(yùn)動系統(tǒng)中的核心部件 零件本身的結(jié)構(gòu) 剛度較差 而加工精度相對要求較高 不采用特殊措施 使得與變速器結(jié)合面 0 08mm 的平面度以及各孔對此面的垂直度 各孔中心矩均難以保證 組合機(jī)床 5 與通用機(jī)床組合生產(chǎn)線使適當(dāng)?shù)耐顿Y能迅速擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模 解決通用機(jī)床加工效 率低 同一工序需要多臺機(jī)床加工的難題 在工程機(jī)械快速發(fā)展的今天 我們面 臨的產(chǎn)品上規(guī)模 質(zhì)量上臺階的難題 都可以運(yùn)用組合機(jī)床加工得到有效的解決 組合機(jī)床在工程機(jī)械領(lǐng)域有著更大的發(fā)展空間 1 5 發(fā)展趨勢 現(xiàn)階段組合機(jī)床主要應(yīng)用于大批量生產(chǎn)中 隨著組合機(jī)床加工的發(fā)展與各種 生產(chǎn)管理技術(shù)的發(fā)展與完善 組合機(jī)床在中小批量生產(chǎn)中也將得到廣泛的應(yīng)用 應(yīng)用成組技術(shù) 把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺組合機(jī)床上加工 以提高機(jī) 床的利用率 這類機(jī)床常見的有兩種 可換主軸箱式組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床 組合機(jī)床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動機(jī)和滾珠絲杠等傳動 以簡化結(jié) 構(gòu) 縮短生產(chǎn)節(jié)拍 采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱 夾具自動更換系統(tǒng) 以提高工 藝可調(diào)性 以及納入柔性制造系統(tǒng)等 1 6 本課題研究的基本內(nèi)容 1 零件分析 仔細(xì)閱讀所拿到的零件圖紙 分析零件的結(jié)構(gòu)特點及技術(shù)要求 2 擬定零件工藝方案 確定零件的材料 加工時的定位基準(zhǔn)以及零件的加工工藝方案 3 總體方案設(shè)計 確定機(jī)床的配置形式及總體結(jié)構(gòu)方案 4 組合機(jī)床設(shè)計 三圖一卡設(shè)計 確定被加工零件的工序圖 零件加工示意圖 繪制機(jī)床尺寸聯(lián)系圖 5 主軸箱設(shè)計 繪制主軸箱草圖 選擇主軸結(jié)構(gòu)形式及動力計算 設(shè)計傳動系統(tǒng) 1 7 本課題主要研究解決的難點問題和采用的辦法 1 多軸箱傳動系統(tǒng)的設(shè)計 根據(jù)查閱各種資料 以及參閱多孔鉆相關(guān)案例 擬采用多軸鉆動力箱的形式 6 將輸出軸按所要加工孔的位置尺寸分布 動力從驅(qū)動軸輸出后經(jīng)傳動軸將動力傳 遞給各個主軸分布形式如圖 1 1 所示 圖 1 1 多孔鉆動力軸傳動系統(tǒng)示意圖 2 組合機(jī)床的配置形式 為了方便加工 擬采用傳統(tǒng)的雙面臥式鉆床形式 7 第 2 章 多孔鉆組合機(jī)床方案擬定 2 1 零件分析 被加工零件 減速器底座 工件材料 HT200 圖 2 1 減速器零件圖 2 1 1 零件的技術(shù)要求 1 保證 12X 12 mm 孔對基準(zhǔn)中心的位置度 2 水平方向孔中心到設(shè)計基準(zhǔn)的位置度要求 3 垂直方向孔中心到設(shè)計基準(zhǔn)的位置度要求 2 1 2 結(jié)構(gòu)方案分析和方案的選擇 本課題是針對變速箱殼體端面上 12 個孔鉆削這一特定工序而設(shè)計的一臺專 用組合機(jī)床 正確選擇加工用定位基準(zhǔn)是確保加工精度的重要條件 同時也有利 于實現(xiàn)最大限度的集中工序 從而實現(xiàn)減少機(jī)床臺數(shù)的效果 由于采用專用夾具 對其精度要求完全可以達(dá)到 8 2 1 3 選擇定位基準(zhǔn)的原則及應(yīng)注意的問題 1 應(yīng)盡量選擇零件設(shè)計基準(zhǔn)作為組合機(jī)床加工的定位基準(zhǔn) 這樣可以減少 基準(zhǔn)不符的誤差 以保證加工精度 但在某些情況下 卻必須選用其它作為定位 基準(zhǔn) 2 選擇定位基準(zhǔn)應(yīng)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(zhǔn) 這對于加工尤為重要 3 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 即在各臺機(jī)床上采取共同的定位基面來加工零件不同表 面的孔或?qū)ν槐砻嫔系目淄瓿刹煌墓ば?這對工序多的箱體類零件尤為重要 2 1 4 確定夾壓位置應(yīng)注意的問題 1 保證零件夾壓后定位穩(wěn)定 為使工件在加工過程中不產(chǎn)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(nèi) 2 盡量減少避免零件夾壓后得變形 消除其對加工精度的影響 2 2 工藝分析 工藝分析是設(shè)計組合機(jī)床最重要的一步 必須認(rèn)真分析被加工零件的工藝過 程 深入現(xiàn)場全面了解被加工零件的結(jié)構(gòu)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(chǎn)率等 選擇單工位 雙面組合機(jī)床 使機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單 工件可靠 更符合多 快 好 省的要求 1 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 2 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臥式機(jī)床 一般來說 孔中心線與定位基 面平行宜采用臥式機(jī)床 該組合機(jī)床是鉆 12X 12 mm 表面粗糙度為 12 5 兩孔 之間同軸度為 0 5mm 因此采用移動式鉆模板 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 孔定位 底 面定位 端夾緊 定位可靠 夾緊裝卸方便 工藝裝備簡單 根據(jù)上述被加工零 件的結(jié)構(gòu)特點 加工要求 可以確定機(jī)床配置形式為臥式組合機(jī)床 這種配置形 9 式可達(dá)到較高的加工精度 對于精加工機(jī)床的夾具公差 一般加工零件的三分之 一至五分之一 對于粗加工機(jī)床采用固定式導(dǎo)向 能達(dá)到 0 2 mm 2 3 確定機(jī)床的配置形式 通常根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點 加工要求 生產(chǎn)率和工藝過程方案等 大體上就 可以確定應(yīng)采用哪種基本形式的組合機(jī)床 但在基本形式的基礎(chǔ)上 由于工藝的 組織 動力頭的不同配置方法 零件安裝數(shù)目和工位數(shù)多少等具體安排不同 而 具有多種配置方案 它們對機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度 通用化程度 結(jié)構(gòu)工藝性能 重新調(diào)整的可能性以及經(jīng)濟(jì)效果 還有維修操作是否方便等 都具有不同的影響 另外 在有些情況下 對于工藝過程方案做不大的更改或重新安排 往往會使機(jī) 床簡單 工作可靠 結(jié)構(gòu)緊湊 更符合多快好省的要求 因此 在最后決定機(jī)床 配置形式和結(jié)構(gòu)方案時 必須注意下面一些問題 加工精度要求的影響 機(jī)床生產(chǎn)率的影響 被加工零件的大小 形狀加工部位特點的影響 車間布置情況的影響 工藝間聯(lián)系情況的影響 使用廠的技術(shù)后方和自然條件的影響 2 3 1 不同配置形式組合機(jī)床的特點及適應(yīng)性 單工位組合機(jī)床通常是用于加工一個或兩個工件 特別適用于大中型箱體件 的加工 根據(jù)配置動力部件的數(shù)量 這類機(jī)床可以從單面或同時從幾個方面對工 件進(jìn)行加工 各種形式的單工位組合機(jī)床具有固定的夾具 通?？梢园惭b一個工 件特別適合于大中型零件的加工 本設(shè)計的零件中型 需要加工的孔徑一般 且 與軸箱配合安裝 基于這點考慮 本設(shè)計采用單工位組合機(jī)床是合適的 臥式組合機(jī)床的刀具主軸水平布置 動力部件沿水平方向進(jìn)給 按加工要求 的不同 可配置成單面 雙面或多面的形式 本題目選用雙面臥式即可 2 3 2 不同配置形式組合機(jī)床的加工精度 在組合機(jī)床上影響加工精度的因素很多 一般分為與切削負(fù)荷無關(guān)的誤差 如機(jī)床原始誤差 工件安裝誤差 夾具與刀具的誤差 其它偶然性誤差等 和 10 與切削負(fù)荷有關(guān)的誤差 如夾壓變形 熱變形 刀具磨損所引起的誤差和其它偶 然性誤差 組合機(jī)床加工精度通常是靠夾具來保證的 我們也可以把影響加工 精度的因素分為加工誤差和夾具誤差兩大類 那么現(xiàn)在的問題在于確定夾具誤差 和加工誤差的比例 這個問題的解決通常是根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)來進(jìn)行機(jī)床配置形式的 選擇 一般從固定式夾具組合機(jī)床的加工精度和移動式夾具組合機(jī)床的加工精度 來考慮 固定式夾具單工位組合機(jī)床加工精度最高 這種機(jī)床由于零件采用固定 導(dǎo)向的位置度可以達(dá)到 0 2mm 可見這種形式的組合機(jī)床加工此類零件能穩(wěn)定的 保證加工精度 2 3 3 選擇機(jī)床配置形式應(yīng)注意的問題 1 適當(dāng)提高工序集中程度 在確定機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案時 要合理解決工序集中程度的問題 在 一個動力頭上安裝多軸 同時加工多孔來集中工序 是組合機(jī)床最基本的方法 在一臺機(jī)床主軸數(shù)量有達(dá) 200 根左右的 但是 也不應(yīng)無限制地增加主軸數(shù)量 要考慮到動力頭及主軸箱的性能和尺寸 并保證調(diào)整和更換刀具的方便性 2 注意排屑和操作使用的方便性 排除切屑和操作使用的方便性對機(jī)床方案也有影響 3 夾具形式對機(jī)床配置形式的影響 選擇機(jī)床配置形式時要注意考慮夾具結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)可能性和工作的可靠性 在 決定加工一個工件的成套流水線上個機(jī)床的型式時 還應(yīng)注意機(jī)床與夾具的型式 盡量一致 尤其是粗加工機(jī)床 這樣不僅有利于保證加工精度 而且便于設(shè)計 制造和維修 也提高了機(jī)床之間的通用化程度 4 另外還應(yīng)具有一定的成產(chǎn)批量 綜上 本題目應(yīng)采用固定液壓夾具的單工位臥式雙面組合機(jī)床 2 4 組合機(jī)床切削用量 2 4 1 組合機(jī)床切削用量的選擇特點 1 多數(shù)情況下 組合機(jī)床為多軸 多刀 多面同時加工 因此 所選用的 切削用量 根據(jù)經(jīng)驗應(yīng)比一般萬能機(jī)床單刀加工低 30 左右 2 組合機(jī)床多軸箱上所有刀具共用一個進(jìn)給系統(tǒng) 通常為標(biāo)準(zhǔn)動力滑臺 工作時要求所有刀具每分鐘進(jìn)給量相同 且等于動力滑臺的每分鐘進(jìn)給量 這個 11 每分鐘進(jìn)給量應(yīng)是適合于所有刀具的平均值 因此 同一多軸箱上的刀具主軸可 設(shè)計成不同轉(zhuǎn)速和選擇不同的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量與其相適應(yīng) 以滿足不同直徑的加工需 要 2 4 2 確定切削用量應(yīng)注意的問題 1 盡量做到合理利用所有刀具 充分發(fā)揮其性能 由于本設(shè)計所加工孔工 藝要求相同 所以選擇同一數(shù)據(jù)即可 2 切削用量選擇應(yīng)有利于多軸箱設(shè)計 3 選擇切削用量時 還應(yīng)考慮所選動力滑臺的性能尤其是當(dāng)采用液壓動力 滑臺時 所選擇的每分鐘進(jìn)給量一般應(yīng)比動力滑臺可實現(xiàn)的最小進(jìn)給量大 50 左 右 否則 會由于溫度和其他原因?qū)е逻M(jìn)給量不穩(wěn)定 影響加工精度 甚至造成 機(jī)床不能正常工作 2 5 組合機(jī)床切削用量選擇及計算 由于組合機(jī)床有大量刀具同時工作 為了使機(jī)床正常工作 不經(jīng)常停車換刀 而達(dá)到較高的生產(chǎn)率 所選擇的切削用量比一般通用機(jī)床的切削用量要低一些 總體上說 在采用多軸加工的組合機(jī)床的切削用量和切削速度要低一些 根據(jù)現(xiàn) 有組合機(jī)床使用情況 多軸加工的切削用量比通用機(jī)床單刀加工的切削用量約30 左 右 1 切削用量 用直徑 D 12mm 的高速鋼鉆頭鉆 20mm 深的孔 根據(jù)刀具直徑和工件 刀具材料 查閱 組合機(jī)床設(shè)計簡明手冊 以下簡稱 簡明手冊 P130 表 6 11 鉆孔切削用量得 加工鑄鐵材料切削速度為 v 16 24 m min 加工鑄鐵材料進(jìn)給量為 f 0 12 0 2 mm r 查閱 簡明手冊 表 2 15 得 v 18m min f 0 2 mm r 由公式 v d n 1000 得 主軸轉(zhuǎn)速 n 477 7r min 查閱 簡明手冊 P134 表 6 20 鉆孔切削力 F 切削轉(zhuǎn)矩 T 切削功率 P 計算公式如下 12 式 2 1 6 08 26HBDfF T 10 式 2 2 9 1 式 2 3 kwTvp34 0127485 60 式中 F 切削軸向力 N D 鉆頭直徑 mm f 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 mm r T 切削轉(zhuǎn)矩 N mm P 切削功率 KW v 切削速度 m min HB 零件的布氏硬度值 通常給出一個范圍 對于公式 2 1 2 3 取最大值 硬度 HB 157 236 由公式 2 1 得 NHBDfF 5 192872 016266 08 08 總軸向力 F7 總 由公式 2 3 得 kwDTvp34 01297485 60 6x0 34 2 04kw 切 削P 查 簡明手冊 表 5 39 本機(jī)床左右多軸箱均采用 1TD32 型動力箱 1430r min 電動機(jī)選qn Y100L 4 型 功率為 3KW 2 2 滑臺每分鐘進(jìn)給量的計算 由 簡明手冊 fvn 式中 n 主軸轉(zhuǎn)速 r min f 主軸進(jìn)給量 mm r 滑臺每分鐘進(jìn)給量 mm min fv 13 3 主軸直徑的確定 由 簡明手冊 表 3 4 軸能承受的扭矩計算 式 2 4 410TBd 可算出本設(shè)計中攻螺紋主軸的大致直徑 式中 d 主軸直徑 mm T 轉(zhuǎn)矩 N m B 系數(shù) B 與扭矩角 有關(guān) 當(dāng)為剛性主軸時 B 7 3 加工鑄鐵時 T 10D 9 1D8 0f6 HB 由于本設(shè)計中 D 12mm f 0 2 mm r HB 178 所以轉(zhuǎn)矩 T 6942 57N mm 主軸直徑 d 21mm 查 簡明手冊 表 3 4 取 主軸直徑 d 25mm 14 第 3 章 組合鉆床總體設(shè)計 組合機(jī)床總體設(shè)計 就是針對具體的被加工零件 在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案 的基礎(chǔ)上 進(jìn)行方案圖紙設(shè)計 這些圖紙包括 被加工零件工序圖 加工示意圖 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 3 1 被加工零件工序圖 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) 加緊部位以及被加工零件材料 硬度和在本機(jī)床加工前的加工余量等情況的圖樣 是組合機(jī)床設(shè)計的具體依據(jù) 也是制造使用時調(diào)整機(jī)床 檢查精度的重要技術(shù)文 件 零件工序圖應(yīng)包括下列內(nèi)容 1 在圖紙上應(yīng)表示出被加工零件的形狀和輪廓尺寸及與本機(jī)床設(shè)計有關(guān)的 部位的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸 尤其是當(dāng)需要設(shè)置中間導(dǎo)向套時 應(yīng)表示出零件內(nèi)部的 肋 壁布置及有關(guān)結(jié)構(gòu)的形狀及尺寸 以便檢查工件 夾具 刀具是否發(fā)生干涉 2 在圖上應(yīng)表示出加工用定位基準(zhǔn) 夾緊部位及夾壓方向 以便依次進(jìn)行 定位支撐 限位 夾緊 導(dǎo)向裝置的設(shè)計 3 在圖上應(yīng)表示出加工表面的尺寸 精度 表面粗糙度 形狀位置尺寸精 度及技術(shù)要求 包括對上道工序的要求及本機(jī)床保證的部分 4 圖中還應(yīng)注明被加工零件的名稱 編號 硬度 材料 重量以及被加工 部位的余量等 繪制被加工零件工序圖的注意事項 為了使被加工零件工序圖清晰明了 一定要突出該機(jī)床的加工內(nèi)容 繪制時 應(yīng)按一定比例 選擇足夠視圖及剖視 突出加工部位 用粗實線 并把零件輪 廓及與機(jī)床 夾具設(shè)計有關(guān)的部位 用細(xì)實線 表示清楚 凡本道工序保證的尺 寸 角度等均應(yīng)在尺寸數(shù)值下方畫粗實線標(biāo)記 另外還要用專門符號表示出加工 用定位基準(zhǔn)夾壓位置 方向以及輔助支撐 1 加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基準(zhǔn)注起 為方便加工及檢查 尺寸應(yīng)采用 直角坐標(biāo)系標(biāo)注 而不采用極坐標(biāo)系標(biāo)注 2 應(yīng)注明零件加工對機(jī)床提出的某些特殊要求 15 被加工零件工序圖如 3 1 圖所示 圖 3 1 減速器底座加工工序圖 3 2 加工示意圖 3 2 1 加工示意圖的畫法及注意事項 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 是設(shè)計刀具 輔具 夾具 多軸箱和液壓 電氣系統(tǒng)以及選擇動力部件 繪制機(jī)床總聯(lián)系尺寸圖的主 要依據(jù) 在繪制加工示意圖時應(yīng)注意 加工示意圖繪制成展開圖 按比例用細(xì)實線畫出工件外形 加工部位 加工 表面畫粗實線 必須使工件和加工方位與機(jī)床布局相吻合 為簡化設(shè)計 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)注與工件孔號相對 應(yīng)的軸號 一般主軸的分布不受真實距離的限制 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 必須以實際中心距嚴(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 采用標(biāo)準(zhǔn)通用結(jié)構(gòu)時只畫外輪廓 但須加注規(guī)格代號 加工示意圖的繪制為夾具力的計算和夾具體各部分尺寸的確定提供了基礎(chǔ) 16 3 2 2 選擇刀具 工具 導(dǎo)向裝置并標(biāo)注其相關(guān)位置及尺寸 1 刀具選擇 刀具選擇要考慮工件加工尺寸精度 表面粗糙度 切屑的排除及生產(chǎn)率要求 等因素 一般孔加工刀具其直徑選擇應(yīng)與加工部位尺寸 精度相適應(yīng) 其長度要 保證加工終了時 刀具螺旋槽尾端與導(dǎo)向外套端面有一定距離 一般 30 50mm 查 鉆削 擴(kuò)削 絞削加工 莫氏錐柄麻花鉆的直徑系列由 D 12mm 選取麻花鉆 類型為錐柄麻花鉆 參數(shù)如下 L 189mm l 101 mm 頂角 2 度 后角 度 18 14 螺旋角 度 錐度號為 229 圖 3 2 刀具示意圖 2 接桿選擇 多軸箱各主軸的外伸長度為一定值 而刀具的長度也是一定值 因此 為保 證多軸箱上各刀具能同時到達(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 2 6 所示 圖 3 3 可調(diào)連接桿 17 由 簡明手冊 表 3 6 知 主軸外伸尺寸 L 115mm 查 簡明手冊 表 8 1 可得 接桿參數(shù) A 型 D 28 mm 1 40mm 28mm 1D2 L1 42mm L2 51 mm 連接桿上的尺寸 d 與主軸外伸長度的內(nèi)孔 D 配合 因此 根據(jù)接桿直徑 d 選 擇刀具接桿參數(shù)如表 3 1 所示 表 3 1 刀具接桿參數(shù)表 d h6 d1 h6 d2 d3 L l1 l3 螺母厚度 28 Tr28 2 莫氏 2 號 28 95 51 42 12 3 導(dǎo)向選擇 選用可換鉆套 圖 3 4 可換鉆套 可換鉆套尺寸 導(dǎo)向長度 L1 16mm 選取鉆套用 A 型襯套 導(dǎo)向至工作端面 鉆鑄件時 14mm 18 3 2 3 確定動力部件的工作循環(huán)及工作行程 動力部件的工作循環(huán)是指 加工時動力部件從原始位置開始運(yùn)動到加工終了 位置又返回原始位置的動作過程 一般包括快速引進(jìn) 工作進(jìn)給 快速退回等動 作 有時還有中間停止 多次往復(fù)進(jìn)給 跳躍進(jìn)給 死擋鐵停留等特殊要求 這 是根據(jù)具體的加工工藝需要確定的 圖 3 5 工作行程示意圖 1 快速進(jìn)給長度應(yīng)等于工件加工部位長度與刀具切入長度 和切出長度1L 之和 切入長度應(yīng)根據(jù)工件端面的誤差情況在 5 10mm 之間選擇 2L 2 快速退回長度等于快速引進(jìn)與工作進(jìn)給長度之和 快速進(jìn)給是指動力部 件把多軸箱連同刀具從原始位置送進(jìn)到工作進(jìn)給開始位置 其長度尺寸如下 工作進(jìn)給長度 L工 lL 21 工作進(jìn)給長度 切 切入長度 1 加工長度 l 切出長度L2 5 20 5 30mm 工 切入長度一般為 5 10mm 取 5mm 切出長度為 0 快速引進(jìn)長度 快速引進(jìn)是指動力部件把刀具送到工作進(jìn)給位置 其長度由 具體情況確定 本工序選取快速引進(jìn)長度為 75mm 19 動力部件總行程 動力部件總行程為快退行程和前后備量之和 總行程為 400mm 前備量為 30mm 后備量為 240mm 工作循環(huán)圖如下 圖 3 6 工作循環(huán)圖 3 2 4 其它注意問題 1 加工示意圖上應(yīng)有足夠的聯(lián)系尺寸 并標(biāo)注恰當(dāng) 尤其是從多軸箱端面 到刀尖的軸向尺寸應(yīng)齊全 以備檢查行程和調(diào)整機(jī)床使用 圖上應(yīng)標(biāo)注各主軸的 切削用量及必要說明 2 加工示意圖應(yīng)按加工終了狀態(tài)繪制 3 加工示意圖上應(yīng)有表示加工過程的工作循環(huán)圖及各行程長度 加工示意圖如下圖所示 圖 3 7 加工示意圖 20 3 3 機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖 一臺組合機(jī)床主要由滑臺 鉆削頭 夾具 多軸箱 動力箱 立柱 立柱底 座 中間底座 側(cè)底座以及控制部件和輔助部件等組成 其中夾具和多軸箱是按 加工對象設(shè)計的專用部件 其余均為通用部件 且專用部件中的絕大多數(shù)零件 約 70 90 也是通用零件 加工時 刀具由電動機(jī)通過動力箱 多軸箱驅(qū)動做旋轉(zhuǎn)主體運(yùn)動并通過各自 的滑臺帶動做直線進(jìn)給運(yùn)動 機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù) 并按初步選 定的主要通用部件以及確定的專用部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的 是用來表示機(jī)床的 配置型式 主要構(gòu)成級各部件安裝位置 相互聯(lián)系 運(yùn)動關(guān)系和操作方位的總體 布局圖 機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖表示的內(nèi)容 表示機(jī)床的配置形式和總布局 完整齊全的反映各部件之間的主要裝配關(guān)系和尺寸聯(lián)系 專用部件的主要輪 廓尺寸 運(yùn)動部件的運(yùn)動極限位置及滑臺工作循環(huán)總的工作行程和前后備量尺寸 標(biāo)注主要通用部件的規(guī)格代號和電動機(jī)型號 功率及轉(zhuǎn)速 并標(biāo)出機(jī)床分組 編號及組件名稱 全部組件應(yīng)包括機(jī)床全部通用及專用零部件 標(biāo)明機(jī)床驗收標(biāo)準(zhǔn)及安裝規(guī)程 3 3 1 動力部件的選擇 組合機(jī)床的動力部件是配置組合機(jī)床的基礎(chǔ) 它主要包括用以實現(xiàn)刀具主軸 旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動的動力箱 各種工藝切削用頭及實現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動的動力滑臺 影響動力 部件選擇的主要因素為 切削功率 進(jìn)給力 進(jìn)給速度 行程 多軸箱輪廓尺寸 動力滑臺的精度和導(dǎo)軌材料 21 具體動力部件的選擇 1 選擇動力箱 多軸箱的動力計算 ii 1F nF 切 式中 各主軸所需的軸向切削力 單位為 Ni NHBDf5 928266 08 6F 6 1928 5 11571NiF 多軸箱所需要的功率計算 多軸箱的動力計算包括多軸箱所需要的功率和進(jìn) 給力兩項 多軸箱所需要的功率計算公式 111 nnniiiPPP 切切 式中 切削功率 單位為 KW切 空轉(zhuǎn)功率 單位為 KW切 與負(fù)荷成正比的功率損失 單位為 KWP切 每根主軸的切削功率 由選定的切削用量按公式計算或查圖表獲得 每根主 軸的空轉(zhuǎn)功率按 簡明手冊 P62 表 4 6 確定 每根主軸上的功率損失 一般 取所傳遞功率的 1 主軸的切削功率計算公式 0 34KWPDTv 9740 6P 6x0 34 2 04KW切 空轉(zhuǎn)功率 由于主軸直徑為 25mm 根據(jù) 簡明手冊 P62 表 4 6 6x0 05 0 03KW 切 功率損失 每根軸上的功率損失 一般可取所傳遞功率的 1 2 04 0 03 1 0 0204KW P切 2 65 110 9821 6051 6 nniiiPKW 多 箱 切 削 空 失 切 削 空 失 查 簡明手冊 表 5 39 22 本機(jī)床左右多軸箱均采用 1TD32 型動力箱 1430r min 電動機(jī)選qn Y100L2 4 型 功率為 3KW 電動機(jī)轉(zhuǎn)速為 1430r min 動力箱輸出轉(zhuǎn)速為 715r min 2 選擇動力滑臺 根據(jù)選定的切削用量 計算總的進(jìn)給力 根據(jù)所需的最小進(jìn)給速度 工作行 程 結(jié)合多軸箱輪廓尺寸 考慮工作穩(wěn)定性 選用 1HY32 IA 型液壓滑臺 以及 相配套的側(cè)底座 1CC321 I A 型 查 簡明手冊 P91 表 5 1 滑鞍寬度 400 mm 滑鞍長度 630 mm 行 程 400 mm 滑座長度 1180 mm 高 度 560 mm 工進(jìn)速度 20 650 mm min 快進(jìn)速度 10 m min 3 3 2 夾具輪廓尺寸的確定 組合機(jī)床夾具是保證零件加工精度的重要部件 是用于定位和夾緊工件的 所以工件的輪廓尺寸和形狀是確定夾具輪廓尺寸的依據(jù) 3 3 3 機(jī)床的裝料高度 裝料高度是指機(jī)床上工件的定位基準(zhǔn)面到底面的垂直距離 選取機(jī)床裝料高 度應(yīng)與車間工件輸送軌道高度相適應(yīng) 還應(yīng)考慮通用部件 中間底座 夾具等部 件高度尺寸的限制等 考慮上述剛度結(jié)構(gòu)功能和使用要求等因素選取計算 最低孔高度 h1 114 5 mm 滑臺高度 h3 290 mm 側(cè)底座高度 h4 560 mm 取 H 964 5mm 23 3 3 4 中間底座的輪廓尺寸 中間底座的輪廓尺寸要滿足夾具在其面上面連接安裝的需要 其長度方向尺 寸要根據(jù)所選動力部件及配套部件的位置關(guān)系 照顧各部件聯(lián)系尺寸的合理性來 確定 本設(shè)計中 中間底座長 600mm 寬 520mm 高 560mm 3 3 5 多軸箱輪廓尺寸 標(biāo)準(zhǔn)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 12b hH 式中 b 工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔的距離 b 236 6 mm b1 最邊緣主軸中心至箱體壁距離 70 100mm 取 100mm 1b1b h 工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離 h 32 5 mm h1 最低軸高度 B 236 6 2 100 436 6mm h1 h2 H 0 5 h3 h4 115 880 0 5 320 560 114 5 mm H 114 5 100 32 5 247mm 查 簡明手冊 P135 表 7 1 選取多軸箱體規(guī)格尺寸 500 400 mm 機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖如圖 3 8 所示 圖 3 8 機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖 24 3 3 6 機(jī)床分組 為了便于設(shè)計和組織生產(chǎn) 組合機(jī)床各部件和裝置按不同功能劃分編組 本機(jī)床編組如下 第 10 組 滑臺側(cè)底座 第 11 組 右滑臺側(cè)底座 第 12 組 中間底座 第 20 組 夾具 第 30 組 電氣裝置 第 40 組 傳動裝置 第 50 組 液壓裝置 第 60 組 刀具 第 61 組 工具 第 71 組 左多主軸箱 第 72 組 右多主軸箱 第 80 組 潤滑裝置 第 90 組 擋鐵 25 第 4 章 組合機(jī)床多軸箱設(shè)計 4 1 通用多軸箱的組成 多軸箱由通用零件如箱體 主軸 傳動軸 齒輪和附加機(jī)構(gòu)等組成 其基本 結(jié)構(gòu)中箱體 前蓋 后蓋 上蓋 側(cè)蓋等為箱體類零件 主軸 傳動軸 傳動齒 輪 動力箱和電動機(jī)齒輪等為傳動類零件 分油器 注油標(biāo) 排油塞 和防油套 等為潤滑及防油元件 在多軸箱箱體內(nèi)腔 可安排兩排 32mm 寬的齒輪或三排 24mm 寬的齒輪 箱體 后壁與后蓋之間可安排一排 后蓋用 90mm 厚時 或兩排 后蓋用 125mm 厚時 24mm 寬的齒輪 4 2 多軸箱設(shè)計步驟和內(nèi)容 多軸箱的通用零件的編號方法如下 T07 或 1T07 系指與 TD 或與 1TD 系列動力箱配套的主軸箱通用零件 其標(biāo)記 方法詳見 簡明手冊 中表 4 1 表 4 2 表 4 4 表 4 5 和第七章相應(yīng)的配套零 件表 順序號和零件順序號表示的內(nèi)容隨類別號和小組號的不同而不同 例如 800 630T0711 11 表示寬 800mm 高 400mm 的主軸箱體 30T0731 42 表示有 排齒輪 用圓錐滾子軸承 直徑為 40mm 的傳動軸 3 40 40T0741 41 表示 模數(shù)為 3 齒數(shù)為 40 孔徑為 20mm 和寬度為 32mm 的齒輪 多軸箱的通用箱體類零件配套表詳見 簡明手冊 中表 7 4 箱體材料為 HT200 前 后 側(cè)蓋等材料為 HT150 多軸箱體基本尺寸系列標(biāo)準(zhǔn) GB3668 1 83 規(guī)定 9 種名義尺寸用相應(yīng)滑臺的滑鞍寬度表示 多軸箱體寬度和高度是根 26 據(jù)配套滑臺的規(guī)格按規(guī)定的系列尺寸見 簡明手冊 中表 7 1 選擇 多軸箱后蓋 與動力箱法蘭尺寸見 簡明手冊 中表 7 2 其結(jié)合面上聯(lián)接螺孔 定位銷孔及 其位置與動力箱聯(lián)系尺寸相適應(yīng) 參見 簡明手冊 中表 5 40 通用多軸箱體 結(jié)構(gòu)尺寸及螺孔位置詳見 簡明手冊 中表 7 1 及表 7 3 多軸箱的標(biāo)準(zhǔn)厚度為 180mm 用于臥式主軸箱的前蓋厚度為 55mm 用于立式 的因兼作油池用 故加后到 70mm 基型后蓋的厚度為 90mm 變形后蓋厚度為 50mm 100 mm 和 125mm 三種 應(yīng)根據(jù)多軸箱的傳動系統(tǒng)安排和動力部件與多軸箱 的連接情況合理選用 4 2 1 多軸箱設(shè)計原始依據(jù) 1 多軸箱輪廓尺寸 500X400mm 2 多軸箱與工件相對位置尺寸 3 被加工零件輪廓尺寸及所加工孔位置 4 動力部件 4 2 2 主軸結(jié)構(gòu)的選擇及計算 1 主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇 主軸結(jié)構(gòu)形式由零件加工工藝決定 并考慮主軸的工作條件和受力情況 軸 承形式是主軸部件結(jié)構(gòu)的主要特征 加工過程中軸向力較大 最好用推力球軸承 承受軸向力 而用向心球軸承承受徑向力 2 通用主軸型式的初步確定 根據(jù)前期設(shè)計計算初步選定主軸軸徑為 25mm 齒輪模數(shù) m 一般用類比法確定 多軸箱中的齒數(shù)模數(shù)常用 2 2 5 3 3 5 4 幾種 為便于生產(chǎn) 同一多軸箱中的模數(shù)規(guī)格最好不要大于 兩種 本設(shè)計齒輪模數(shù)選 2 和 3 初選齒輪模數(shù)為 m 2 或 3 主軸的型式主要取決于加工工藝方法 刀具主軸聯(lián)接結(jié)構(gòu) 刀具的進(jìn)給抗力 和切削轉(zhuǎn)矩 本設(shè)計中根據(jù)加工工藝要求 采用了第一種前支承為推力球軸承 向心球軸承 后支撐為圓錐滾子軸承 其裝配結(jié)構(gòu) 配套零件及聯(lián)系尺寸詳見 簡明手冊 中第七章第二節(jié) 主軸材料采用了 40Cr 鋼 熱處理 C42 數(shù)量 12 根 由于是 12 根主軸同時對 12 個 12mm 的孔進(jìn)行加工 所以 12 根主軸的相對 27 位置應(yīng)與 12 個孔的相對位置保持一致 4 2 3 主軸分布類型及傳動系統(tǒng)設(shè)計 1 主軸分布類型 擬訂多軸箱傳動系統(tǒng)的基本方法是 先把全部主軸中心盡可能的分布在幾個 同心圓上 在各個同心圓的圓心上分貝設(shè)置中心傳動軸 非同心圓分布的一些主 軸 也宜設(shè)置中間傳動軸 如一根傳動軸帶兩根或三根主軸 然后根據(jù)已選定 的各中心傳動軸再取同心圓 并用最少的傳動軸帶動這些中心傳動軸 最后通過 合攏傳動軸與動力箱驅(qū)動軸連接起來 組合機(jī)床加工的零件時多種多樣的 結(jié)構(gòu)也是各不相同 零件上孔的分布可 分為 4 類 同心圓分布 直線分布 圓周和直線混合分布 任意分布 綜上 此方案傳動軸 齒輪數(shù)最少 采用多組同心圓分布 一根傳動軸帶動 3 根主軸的方案 主軸齒輪規(guī)格相同 2 傳動系統(tǒng)設(shè)計 將主軸同心分布 用一根傳動軸帶動多根主軸 確定驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)向及位置 用最少的齒輪和中間傳動軸把主軸和驅(qū)動軸連接起來 設(shè)計手柄軸手動調(diào)節(jié)裝配 潤滑油泵安排 4 2 4 繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 是根據(jù) 三圖一卡 整理編繪出來的 其內(nèi)容及注 意事項如下 1 根據(jù)機(jī)床尺寸聯(lián)系圖 繪制多軸箱外形圖 并標(biāo)注輪廓尺寸及動力箱驅(qū) 動軸的相對位置尺寸 2 根據(jù)尺寸聯(lián)系圖和加工示意圖 標(biāo)注所有主軸位置尺寸及工件與主軸 主 軸與驅(qū)動軸的相關(guān)位置尺寸 28 3 根據(jù)加工示意圖標(biāo)注各主軸轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向 4 列表標(biāo)明各主軸的工序內(nèi)容 切削用量及主軸外伸尺寸 5 標(biāo)明動力件型號及其性能參數(shù) 多軸箱原始依據(jù)圖如下圖所示 圖 4 1 多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 4 3 傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算 1 多軸箱傳動系統(tǒng)設(shè)計 是根據(jù)動力箱驅(qū)動軸位置和轉(zhuǎn)速 各主軸位置及 其轉(zhuǎn)速要求 設(shè)計傳動鏈 把驅(qū)動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 并有以下要求 2 在保證主軸的強(qiáng)度 剛度 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的條件下 力求使傳動軸和齒輪的 規(guī)格 數(shù)量為最少 因此 應(yīng)盡量用用一根中間傳動軸帶動多根主軸 并將齒輪 布置在同一排上 當(dāng)中心距不符合標(biāo)準(zhǔn)時 可采用變位齒輪或略微改動傳動比的 方法解決 3 盡量不用主軸帶動主軸的方案 以免增加主軸負(fù)荷 影響加工質(zhì)量 遇到 Y XO 29 主軸分布較密 布置齒輪的空間受到限制或主軸負(fù)荷較小 加工精度要求不高時 可用一根強(qiáng)度較高的主軸帶動 1 2 根主軸的傳動方案 4 為使結(jié)構(gòu)緊湊 主軸箱內(nèi)齒輪副的傳動比一般要大于 1 2 最佳傳動比為 1 1 1 5 后蓋內(nèi)齒輪傳動比允許取至 1 3 1 3 5 盡量避免用升速傳動 當(dāng)驅(qū) 動軸轉(zhuǎn)速較低時 允許先升速后再降一些 使傳動鏈前面的軸 齒輪轉(zhuǎn)速較小 結(jié)構(gòu)緊湊 但空轉(zhuǎn)功率損失隨之增加 故要求升速傳動比小于等于 2 為使主軸 上的齒輪不過大 最后一級經(jīng)常采用升速傳動 5 用于粗加工主軸上的齒輪 應(yīng)盡可能設(shè)置在第 排 以減少主軸的扭曲變 形 精加工主軸上的齒輪 應(yīng)設(shè)置在第 排 以減少主軸的彎曲變形 6 多軸箱內(nèi)具有粗精加工主軸時 最好從動力箱驅(qū)動軸齒輪傳動開始 就分 兩條加工路線 以免影響加工路線 7 驅(qū)動軸直接帶動的傳動軸數(shù)不能超過兩根 以免給裝配帶來困難 4 3 1 傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算 8 各齒輪參數(shù)的設(shè)計計算 齒輪齒數(shù)和傳動軸轉(zhuǎn)速的計算公式如下 u 式 4 1 從主z主從n A 式 4 2 從主 zm 2zS2 式 4 3 主從從主 從 znu 式 4 4 從主主主從 式 4 5 從主從從 umAnzmAz 1212 式 4 6 unzz 212 主從主從 式中 u 嚙合齒輪副傳動比 S 嚙合齒輪副齒數(shù)和 z 30 z z 分別為主動和從動齒輪齒數(shù) 主 從 n n 分別為主動和從動齒輪轉(zhuǎn)速 單位為 r min 主 從 A 齒輪嚙合中心距 單位為 mm M 齒輪模數(shù) 單位為 mm 已知 主軸轉(zhuǎn)速 n 477 7 r min 主軸直徑 d 25 mm 主軸齒輪模數(shù) m 2 取驅(qū)動軸齒輪的模數(shù) m 3 齒數(shù) 22 數(shù)量 1 個 設(shè)在第 排 Z驅(qū) 9 傳動軸 1 即軸 9 的齒輪參數(shù)設(shè)計 m 3 數(shù)量 1 個 設(shè)在第 排 10 傳動軸 2 3 即軸 7 8 的齒輪參數(shù)設(shè)計 m 3 數(shù)量 1 個 設(shè)在第 排 11 主軸 1 2 3 齒輪參數(shù)設(shè)計 取傳動軸齒輪的模數(shù) m 2 齒數(shù) 24 數(shù)量 2 個 分別設(shè)在第 排 Z m 2 主軸 1 3 數(shù)量各 1 個 設(shè)在第 排 主軸 2 數(shù)量 1 個 設(shè)在第 排 12 主軸 4 5 6 的齒輪參數(shù)計算設(shè)計 取傳動軸齒輪的模數(shù) m 2 齒數(shù) 23 數(shù)量 2 個 分別設(shè)在第 排 z m 2 主軸 4 6 數(shù)量各 1 個 設(shè)在第 排 主軸 5 數(shù)量 1 個 設(shè)在第 排 13 齒輪齒數(shù)模數(shù)的確定 齒頂圓直徑 mhazda 2 齒根圓直徑 cf 分度圓直徑 軸 0 齒輪 z 22 m 3 d 66 軸 1 6 齒輪 z 23 m 2 d 46 軸 7 8 齒輪 z 33 m 3 d 99 z 20 m 3 d 60 軸 9 齒輪 z 28 m 3 d 84 z 23 m 2 d 46 軸 10 齒輪 z 27 m 2 d 54 31 軸 11 齒輪 z 24 m 2 d 42 4 3 2 選取軸承 25 軸選取 E8205 止推軸承 E205 滾珠軸承 E7505 圓錐滾子軸承 20 軸選取 7204 圓錐滾子軸承 30 軸選取 7506 圓錐滾子軸承 以上軸承均滿足要求 4 3 3 軸的強(qiáng)度校核 軸的材料選用 45 鋼 在選擇軸的直徑時候 主軸直徑按照強(qiáng)度和剛度條件 進(jìn)行了選擇 故其力學(xué)性能可以滿足傳遞扭矩的要求 傳動軸只是進(jìn)行了粗劣的 估計 需要對其進(jìn)行校核 由 機(jī)械設(shè)計 知 根據(jù)軸的受載情況可以采用不同 的計算方法 對于傳動軸 只按照轉(zhuǎn)矩計算軸的強(qiáng)度即可 其強(qiáng)度條件為 式 4 7 639 5102TTPnMaWd 式中 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸所受的轉(zhuǎn)矩 m N 軸的抗扭截面系數(shù) T 3 軸傳遞的功率 Pkw 軸的轉(zhuǎn)速 n inr 軸的直徑 mm d 軸的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 查手冊知 45 鋼的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 T MPa 25 45 MPa 在所有的傳動軸中 需要按照分 2 類進(jìn)行校核 1 主軸 1 2 3 4 5 6 P 0 34KW n 477r min 代入上dm25 述 4 7 式 得 代入數(shù)據(jù) 滿足要求 639 10TTMaWd 2 2 傳動軸 7 8 9 P 0 34KW n 563r min 代入上述 4 d20 7 式 得 32 代入數(shù)據(jù) 滿足要求 639 5102TTPnMaWd 7 4 3 4 齒輪的驗算及校核 齒輪傳遞功率較小 為機(jī)床主傳遞機(jī)構(gòu) 要求機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊 使用壽命長 查常