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中文摘要 組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要 以大量通用部件為基礎(chǔ) 配以少量專用部 件組成的一種高效專用機(jī)床 它能從多面 多工位 多軸對一個或幾個工件同 時進(jìn)行加工 和一般的萬能機(jī)床相比 具有設(shè)計(jì)周期短 成本低 自動化程度 高 加工質(zhì)量穩(wěn)定 減輕工人勞動強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn) 設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括 繪制多軸箱 設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 確定主軸箱結(jié)構(gòu) 計(jì)算主軸 傳動軸坐標(biāo) 繪制多軸箱總圖 零件圖 加工示意圖 組合機(jī)床的設(shè)計(jì)是根據(jù)市場的需求 在現(xiàn)有的制造條 件和新工藝的發(fā)展 運(yùn)用科學(xué)技術(shù)發(fā)展而發(fā)展的 因此 組合機(jī)床設(shè)計(jì)的發(fā)展 也在先進(jìn)的機(jī)械制造技術(shù)和機(jī)械制造工業(yè)中發(fā)揮著舉足輕重的作用 關(guān)鍵字 組合機(jī)床 主軸箱 齒輪模數(shù) Abstract Combination Machine Tool is required under the workpiece to a large number of common components based on a few specific components together with an efficient machine tools It from the multi faceted multi site multi axis workpiece on one or several simultaneous processing Compared with the general multi function machines with shorter design cycles low cost high degree of automation process quality reduce labor intensity and so on Design include multi axle design drawing to determine the structure of the spindle box calculate the spindle drive shaft coordinates draw more axle box of the map part of the diagram schematic processing According to market demand the existing manufacturing conditions and on the development of new technology the use of science and technology to development Therefore the development of Combination Machine Tool design are advanced machinery manufacturing technology and machinery manufacturing industry played a pivotal role Key words Combination machine tools Spindle box Gear module 目 錄 中文摘要 I Abstract II 第 1 章 緒論 1 1 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的 1 1 2 組合機(jī)床的特點(diǎn) 1 1 3 組合機(jī)床的發(fā)展前景 2 1 3 1 組合機(jī)床產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化 2 1 3 2 組合機(jī)床的快速轉(zhuǎn)變 2 1 3 3 組合機(jī)床技術(shù)裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 4 1 3 4 組合機(jī)床行業(yè)的發(fā)展思考 5 第 2 章 擬定方案 7 2 1 制定工藝方案要求 7 2 2 確定機(jī)床配置形式及結(jié)構(gòu)方案 7 2 3 總體設(shè)計(jì) 三圖一卡 7 2 4 主要技術(shù)參數(shù)及要求 7 第 3 章 確定切削用量及選用刀具 9 3 1 選擇切削用量 9 3 1 1 床切削用量選擇的特點(diǎn) 9 3 1 2 用量應(yīng)注意的問題 9 3 2 確定切削力 切削扭矩 切削功率 9 第 4 章 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 三圖一卡 11 4 1 被加工零件工序圖 11 4 1 1 被加工零件工序圖的作用及內(nèi)容 11 4 1 2 注意事項(xiàng) 11 4 2 加工示意圖 11 4 2 1 加工示意圖的作用及內(nèi)容 11 4 2 2 注意事項(xiàng) 12 4 2 3 選擇刀具結(jié)構(gòu) 12 4 2 4 初定主軸類型 尺寸 13 4 2 5 加工示意圖上的重要尺寸 14 4 2 6 確定動力部件的工作循環(huán)及工作行程 14 4 2 7 其它應(yīng)注意的問題 14 4 3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 14 4 3 1 聯(lián)系尺寸圖的作用及內(nèi)容 14 4 3 2 選擇動力部件 15 4 3 3 聯(lián)系尺寸圖應(yīng)考慮的主要問題 16 4 3 4 聯(lián)系尺寸圖的畫法與步驟 16 4 4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 17 4 4 1 理想生產(chǎn)率 Q 17 4 4 2 實(shí)際生產(chǎn)率 Q1 17 4 4 3 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡的一般格式 18 第 5 章 組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì) 20 5 1 概 述 20 5 2 通用鉆孔主軸箱的組成 20 5 3 主軸箱的設(shè)計(jì)步驟與內(nèi)容 20 5 4 主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇及動力計(jì)算 21 5 4 1 主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇 21 5 4 2 主軸直徑和齒輪模數(shù)的初步確定 21 5 4 3 主軸箱的動力計(jì)算 22 5 5 傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 23 5 5 1 對傳動系統(tǒng)的一般要求 23 5 5 2 擬定主軸箱傳動系統(tǒng)的基本方法 23 5 5 3 傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般要求 23 5 6 傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 24 5 6 1 多軸箱傳動路線擬定 24 5 6 2 確定傳動軸位置及齒輪齒數(shù) 25 5 6 3 主軸箱傳動軸坐標(biāo)計(jì)算 繪制坐標(biāo)檢查圖 26 5 7 主軸的潤滑 變速 29 5 8 主軸箱總圖設(shè)計(jì) 29 5 8 1 主視圖 29 5 8 2 展開圖 30 5 8 3 主軸和傳動軸裝配圖 30 5 8 4 主軸箱技術(shù)條件 30 總 結(jié) 31 參考文獻(xiàn) 32 致 謝 33 第 1 章 緒論 畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生畢業(yè)前完成學(xué)習(xí)任務(wù)所必須的重要環(huán)節(jié) 它是我們機(jī)械制 造及其自動化專業(yè)四年所學(xué)專業(yè)課的綜合應(yīng)用 更是培養(yǎng)我們獨(dú)立思考和動手 能力的重要過程 1 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的 1 培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識的技能 分析解決機(jī)械工程實(shí)際問題的 能力 使們懂得生產(chǎn)技術(shù)工作的一般程序和方法 2 培養(yǎng)我們工程技術(shù)工作所必須的全局觀念 生產(chǎn)觀念和經(jīng)濟(jì)觀念 樹立 正確的設(shè)計(jì)思想和和嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng) 3 培養(yǎng)我們的調(diào)查 研究 閱讀技術(shù)文獻(xiàn) 資料手冊 進(jìn)行工程計(jì)算 圖 樣繪制及編寫說明書的能力 4 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目 減速器箱蓋鉆孔組合機(jī)床設(shè)計(jì) 1 2 組合機(jī)床的特點(diǎn) 1 組合機(jī)床是由大量的通用部件和少量的專用部件組成的工序集中的高效率 專用機(jī)床 2 組合機(jī)床上的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件約占全部機(jī)床零部件總量的 70 80 因此設(shè)計(jì)和制造的周期短 投資少 經(jīng)濟(jì)效益好 3 由于組合機(jī)床采用多刀技工 并且自動化程度高 因而比通用機(jī)床生產(chǎn)效 率高 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 勞動強(qiáng)度低 4 組合機(jī)床的通用部件是經(jīng)過周密設(shè)計(jì)和長期生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的 又有專門廠 成批制造 因此結(jié)構(gòu)穩(wěn)定 工作可靠 使用和維修方便 5 在組合機(jī)床上加工零件時 由于采用專用夾具 刀具和導(dǎo)向裝置等 加工 質(zhì)量靠工藝裝備保證 對操作工人的技術(shù)水平要求不高 6 當(dāng)被技工產(chǎn)品更新時 采用其他類型的專用機(jī)床時其大部分部件要報廢 用組合機(jī)床時 其通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件可以重復(fù)利用 不必另行設(shè)計(jì)和制造 7 組合機(jī)床易于聯(lián)成組合機(jī)床自動線 以適應(yīng)大規(guī)模的生產(chǎn)需要 組合機(jī)床 的通用部件絕大多數(shù)由機(jī)械工業(yè)頒布成國家標(biāo)準(zhǔn) 并按標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的名義尺寸 主參數(shù) 互換尺寸等定型 各種通用部件之間有配套關(guān)系 這樣 用戶可根據(jù) 被加工零件的尺寸 形狀和技術(shù)要求等 選用通用部件 組成不同形式的組合 機(jī)床 以滿足生產(chǎn)的需要 上述組合機(jī)床的特點(diǎn)及使用范圍 加工零件所能達(dá)到的加工精度 表面粗 糙度及技術(shù)要求 結(jié)合本次設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)了減速器箱蓋鉆孔組合機(jī)床設(shè)計(jì) 1 3 組合機(jī)床的發(fā)展前景 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 我國加入 WTO 以后 制造業(yè)所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存 組合機(jī)床行業(yè)企 業(yè)適時調(diào)整戰(zhàn)略 采取了積極的應(yīng)對策略 出現(xiàn)了產(chǎn) 銷兩旺的良好勢頭 截 至 2002 年 9 月份 組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)僅組合機(jī)床產(chǎn)品一項(xiàng) 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量 已達(dá) 800 余臺 產(chǎn)值達(dá) 3 個億以上 較 2001 年同比增長了 10 以上 另外組合 機(jī)床行業(yè)工業(yè)增加值 產(chǎn)品銷售率 全員工資總額 出口交貨值等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均 有不同程度的增長 新產(chǎn)品 新技術(shù)較去年均有大幅度提高 可見行業(yè)企業(yè)運(yùn) 營狀況良好 1 3 1 組合機(jī)床產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化 組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)主要針對汽車 摩托車 內(nèi)燃機(jī) 農(nóng)機(jī) 工程機(jī)械 化 工機(jī)械 軍工 能源 輕工及家電行業(yè)提供專用設(shè)備 隨著我國加入 WTO 后 與世界機(jī)床行業(yè)進(jìn)一步接軌 組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開始向數(shù)控化 柔性化轉(zhuǎn) 變 從近兩年的企業(yè)生產(chǎn)情況看 數(shù)控機(jī)床與加工中心的市場需求量在上升 而傳統(tǒng)的鉆 鏜 銑組合機(jī)床則有下降趨勢 中國機(jī)床工具工業(yè)學(xué)會的 機(jī)床 工具行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)報表 的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示 僅從幾個全國大型重點(diǎn)企 業(yè)生產(chǎn)情況看 2000 年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床 590 臺 產(chǎn)值 10731 萬元 生產(chǎn)加工中心 118 臺 產(chǎn)值 4601 萬元 2001 年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床 685 臺 產(chǎn)值 17969 萬元 生 產(chǎn)加工中心 129 臺 產(chǎn)值 5760 萬元 而 2002 年 截至 9 月份 數(shù)控機(jī)床 加 工中心產(chǎn)量 產(chǎn)值已接近 2001 年全年水平 故市場在向數(shù)控 高精制造技術(shù)和 成套工藝裝備方面發(fā)展 1 3 2 組合機(jī)床的快速轉(zhuǎn)變 九五 后期 在組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)的 50 余家組合機(jī)床分會會員中 僅有兩 家企業(yè)實(shí)行了股份制改造 一家企業(yè)退出國有轉(zhuǎn)為民營 其余都是國有企業(yè) 而從 2001 年至今 不到兩年的時間里 就先后有十幾家企業(yè)實(shí)行股份制改造 一些小廠幾乎全部退出國有轉(zhuǎn)為民營 現(xiàn)在一些國家重點(diǎn)國有企業(yè)也在醞釀股 份制改造 轉(zhuǎn)制已勢不可擋 民營經(jīng)濟(jì)在經(jīng)歷了從被歧視 被藐視到不可小視 和現(xiàn)在的高度重視 4 個階段后 煥發(fā)勃勃生機(jī) 組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)正在以股份 制 民營化等多種形式快速發(fā)展 組合機(jī)床總類多元化 下圖為各種組合機(jī)床 a ZHX W L 630 臥立式組合銑床 b ZH1X 系列銑削組合機(jī)床 c ZHX 系列銑削組合機(jī)床 d LTX 63 龍門式鏜銑組合機(jī)床 e ZHXZ160C 轉(zhuǎn)盤銑床 圖 1 1 各類組合機(jī)床 1 3 3 組合機(jī)床技術(shù)裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 組合機(jī)床及其自動線是集機(jī)電于一體的綜合自動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) 我國傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床 自動線主要采用機(jī) 電 氣 液壓控制 它的加工對象主要是生產(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 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 所占份額也越來越大 由于組合機(jī)床及其自動線是一種技術(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 測量 控制 診斷監(jiān)控 清洗 裝配和試漏等技術(shù) 我國組合機(jī)床及組合機(jī)床自動線總體技術(shù)水平比發(fā) 達(dá)國家要相對落后 國內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動線幾乎都從國外進(jìn) 口 工藝裝備的大量進(jìn)口勢必導(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 市場要求我們不斷開發(fā)新技術(shù) 新工藝 研制新產(chǎn)品 由過去的 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)涞淖詣踊?裝備 現(xiàn)僅就近幾年大連組合機(jī)床研究所研制的組合機(jī)床及其自動線對目前我國 組合機(jī)床及其自動線裝備技術(shù)的基本情況進(jìn)行說明 1 為某冰箱壓縮機(jī)廠提供的 ZHS 1283 冰箱壓縮機(jī)外支撐八工位回轉(zhuǎn)工 作臺組合機(jī)床 鏜孔精度 9 097mm 0 004mm 表面粗糙度 Ra0 8 m 節(jié)拍時 間 26s 2 件 采用交流伺服滑臺 HSK 接桿 主軸帶中孔冷卻液通道 全 封閉防護(hù) 2 ZHS XU86 凸輪軸軸承蓋加工自動線是為某汽車公司研制的用于 30 萬輛轎車生產(chǎn)的高精度 高生產(chǎn)率 多品種數(shù)控自動線 該線采用多種先進(jìn)技 術(shù) 可控扭矩夾緊扳手 氣浮輸送 電液比例閥 高精度空心錐柄接桿 高密 度材料鏜桿 數(shù)控精密十字滑臺 分布式控故障診斷及顯示系統(tǒng) 大流量冷卻 排屑和全封閉防護(hù)系統(tǒng) 節(jié)拍 38s 3 UD80 型換刀換箱柔性加工單元 該單元是一種高效 高精度與高柔 性的數(shù)控機(jī)床 機(jī)床有 5 個坐標(biāo) 交換托板尺寸為 800mm 800mm 刀庫容量 60 120 180 任選 箱庫容量 12 個 能在一次裝夾下完成銑 鉆 鉸 鏜孔 鏜車等工序的單軸加工和多軸加工 適合中大批量生產(chǎn)規(guī)模的箱體零件和成組 雜件的加工 也適用于中小批量多品種零件的生產(chǎn) 4 為某航空動力機(jī)械公司生產(chǎn)的柔性生產(chǎn)線的物流輸送系統(tǒng) 該系統(tǒng)采 用了鏈?zhǔn)侥Σ凛啙L道 電動滾筒 托盤自動識別 計(jì)算機(jī)生產(chǎn)調(diào)度等技術(shù) 可 實(shí)現(xiàn)被輸送零部件的定向 定位 升降 回轉(zhuǎn) 通過編碼識別及計(jì)算機(jī)的生產(chǎn) 調(diào)度實(shí)現(xiàn)無序混流輸送等 上述組合機(jī)床代表了目前我國組合機(jī)床裝備較高的技術(shù)水平 但隨著市場 競爭的加劇和對產(chǎn)品需求的提高 高精度 高生產(chǎn)率 柔性化 多品種 短周 期 數(shù)控組合機(jī)床及其自動線正在沖擊著傳統(tǒng)的組合機(jī)床行業(yè)企業(yè) 因此組合 機(jī)床裝備的發(fā)展思路必須是以提高組合機(jī)床加工精度 組合機(jī)床柔性 組合機(jī) 床工作可靠性和組合機(jī)床技術(shù)的成套性為主攻方向 一方面 加強(qiáng)數(shù)控技術(shù)的 應(yīng)用 提高組合機(jī)床產(chǎn)品數(shù)控化率 另一方面 進(jìn)一步發(fā)展新型部件 尤其是 多坐標(biāo)部件 使其模塊化 柔性化 適應(yīng)可調(diào)可變 多品種加工的市場需求 從 2002 年年底第 21 屆日本國際機(jī)床博覽會上獲悉 在來自世界 10 多個國家和 地區(qū)的 500 多家機(jī)床制造商和團(tuán)體展示的最先進(jìn)機(jī)床設(shè)備中 超高速和超高精 度加工技術(shù)裝備與復(fù)合 多功能 多軸化控制設(shè)備等深受歡迎 據(jù)專家分析 機(jī)床裝備的高速和超高速加工技術(shù)的關(guān)鍵是提高機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度 該屆博覽會上展出的加工中心 主軸轉(zhuǎn)速 10000 20000r min 最高進(jìn)給速度可 達(dá) 20 60m min 復(fù)合 多功能 多軸化控制裝備的前景亦被看好 在零部件 一體化程度不斷提高 數(shù)量減少的同時 加工的形狀卻日益復(fù)雜 多軸化控制 的機(jī)床裝備適合加工形狀復(fù)雜的工件 另外 產(chǎn)品周期的縮短也要求加工機(jī)床 能夠隨時調(diào)整和適應(yīng)新的變化 滿足各種各樣產(chǎn)品的加工需求 然而更關(guān)鍵的 是現(xiàn)代通信技術(shù)在機(jī)床裝備中的應(yīng)用 信息通信技術(shù)的引進(jìn)使得現(xiàn)代機(jī)床的自 動化程度進(jìn)一步提高 操作者可以通過網(wǎng)絡(luò)或手機(jī)對機(jī)床的程序進(jìn)行遠(yuǎn)程修改 對運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行監(jiān)控并積累有關(guān)數(shù)據(jù) 通過網(wǎng)絡(luò)對遠(yuǎn)程的設(shè)備進(jìn)行維修和檢查 提供售后服務(wù)等 在這些方面我國組合機(jī)床裝備還有相當(dāng)大的差距 因此我國 組合機(jī)床技術(shù)裝備高速度 高精度 柔性化 模塊化 可調(diào)可變 任意加工性 以及通信技術(shù)的應(yīng)用將是今后的發(fā)展方向 1 3 4 組合機(jī)床行業(yè)的發(fā)展思考 近兩年雖然組合機(jī)床行業(yè)產(chǎn)銷呈現(xiàn)上升趨勢 但行業(yè)內(nèi)一些企業(yè)同樣存在 負(fù)債經(jīng)營的情況 主要原因是傳統(tǒng)的組合機(jī)床產(chǎn)品不能滿足用戶柔性化 高精 度 短周期的市場需求 同時組合機(jī)床行業(yè)一些企業(yè)存在現(xiàn)代化管理水平低 人才流失嚴(yán)重 科研成果不能迅速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力等缺陷 為此提制系統(tǒng)與監(jiān)測 系統(tǒng) 出如下建議 1 提高現(xiàn)代化管理水平 中國加入 WTO 后 迫切要求企業(yè)提高現(xiàn)代化 管理水平 進(jìn)一步深化企業(yè)內(nèi)部改革 建立健全適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行機(jī)制 建 立企業(yè)的科學(xué)的管理體制 做到集權(quán)有道 分權(quán)有序 授權(quán)有章 用權(quán)有度的 責(zé)權(quán)利內(nèi)在統(tǒng)一的有機(jī)結(jié)合 是提高企業(yè)控制力所必須的 要徹底改變落后的 體制 必須樹立全球化經(jīng)營理念 提高國際市場競爭能力 建立市場快速反應(yīng) 機(jī)制 以適應(yīng)日趨發(fā)展的市場需求 2 亟待提高企業(yè)創(chuàng)新能力 企業(yè)的生存 關(guān)鍵在于產(chǎn)品的生命力 已步 入電子時代的今天 傳統(tǒng)的組合機(jī)床已經(jīng)不能適應(yīng)高速發(fā)展的國內(nèi)外市場需要 這就要求企業(yè)必須適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展 建立技術(shù)創(chuàng)新體系 推進(jìn)企業(yè)的 技術(shù)進(jìn)步 加速向柔性化 數(shù)控化 高精度 短周期方向發(fā)展 提高組合機(jī)床 適用范圍和市場覆蓋面 同時實(shí)施名牌戰(zhàn)略 爭創(chuàng)世界品牌 加速我國組合機(jī) 床的發(fā)展進(jìn)程 使我國組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)在世界制造領(lǐng)域里立于不敗之地 3 企業(yè)發(fā)展 技術(shù)創(chuàng)新和管理水平的提高都需要高技術(shù)人才 在全球化 經(jīng)濟(jì)格局不斷明朗的今天 人才爭奪戰(zhàn)已滲透到各個領(lǐng)域 組合機(jī)床行業(yè)應(yīng)適 時把握國際大環(huán)境 廣招高技術(shù)人才 高技能工人 現(xiàn)在企業(yè)尤其缺少高技能 工人 專家指出 目前我國企業(yè)產(chǎn)品平均合格率僅為 7 成 不良產(chǎn)品每年損失 近 27000 億元 而其中 50 以上系由工人技能不高所致 因此 建立強(qiáng)大的技 術(shù)生力軍 不斷更新知識 更新觀念 依靠優(yōu)秀的高技術(shù)人才 高技能工人 加快企業(yè)信息化建設(shè) 是企業(yè)發(fā)展的必由之路 綜上所述 組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)一要開展科技攻關(guān) 攻克當(dāng)前行業(yè)企業(yè)技術(shù) 發(fā)展上的難題 二要加強(qiáng)與國外的合資合作 利用和學(xué)習(xí)國外的先進(jìn)技術(shù) 提 高企業(yè)的現(xiàn)代化管理水平和技術(shù)水平 三要通過對引進(jìn)技術(shù)的消化吸收進(jìn)行再 創(chuàng)新 發(fā)展自己的產(chǎn)品 通過我們的努力 使我國真正由制造大國變成制造強(qiáng) 國 第 2 章 擬定方案 2 1 制定工藝方案要求 這是設(shè)計(jì)組合機(jī)床最重要的一步 工藝方案制定的正確與否將決定機(jī)床能 否達(dá)到 體積小 質(zhì)量輕 結(jié)構(gòu)簡單 使用方便 效率高 質(zhì)量好 的要求 2 2 確定機(jī)床配置形式及結(jié)構(gòu)方案 根據(jù)選定的工藝方案確定機(jī)床的配置形式 并定出影響機(jī)床總體布局和技 術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)方案 既要考慮能實(shí)現(xiàn)工藝方案 又要確保零件的加 工精度 技術(shù)要求及生產(chǎn)率 還要考慮機(jī)床的操作方便可靠 易于維修 且排 屑情況良好 2 3 總體設(shè)計(jì) 三圖一卡 在選定工藝方案并確定機(jī)床配置形式 結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上 進(jìn)行方案圖紙 的設(shè)計(jì) 這些圖紙包括 被加工工件工序圖 加工示意圖 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和 生產(chǎn)率計(jì)算卡 統(tǒng)稱 三圖一卡 設(shè)計(jì) 通常在總體設(shè)計(jì)過程中 應(yīng)對機(jī)床的 夾具方案有所考慮 并確定主軸箱的輪廓尺寸 這樣才能確定機(jī)床各部件間的 相互關(guān)系 1 影響組合機(jī)床方案制定的主要因素 1 被加工零件的加工精度 2 被加工零件的特點(diǎn) 3 零件的批量生產(chǎn) 4 機(jī)床使用條件 2 其它應(yīng)注意的問題 1 在確定機(jī)床配置形式和結(jié)構(gòu)方案時 要合理解決工序集中問題 2 要注意排屑和操作方便性 3 選擇機(jī)床配置形式要考慮工作可靠性 4 組合機(jī)床主要用于批量生產(chǎn) 2 4 主要技術(shù)參數(shù)及要求 1 對減速器箱蓋蓋 6 個孔進(jìn)行鉆孔 即 6 M8 深 44mm 2 工件材料 灰鑄鐵 HT200 硬度為 HB175 255 3 生產(chǎn)綱領(lǐng) 年產(chǎn)量 6 萬件 兩班制生產(chǎn) 4 汽車變速器箱蓋鉆孔組合機(jī)床是大型組合機(jī)床 采用固定式夾具的單工 位的配置型式組合機(jī)床 這類組合機(jī)床工作臺和夾具都固定不動 動力滑臺實(shí) 現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動滑臺上的動力臂實(shí)現(xiàn)切削運(yùn)動 這種組合機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單 安裝方便 靈活 便于設(shè)計(jì) 制造和操作 根據(jù)工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 以及精度要求 以下表面 為基加工表面 夾緊力水平其余四個側(cè)面限制了四個自由度 這樣六個自由度 都得到了限制 夾緊力與切削力同向 定位準(zhǔn)確 夾緊力可靠 以便以此進(jìn)行 夾具的定位支承 限位 夾緊 導(dǎo)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 5 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 三圖一卡 即 繪制被加工零件的工序圖 它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù) 也是制造 使 用 檢驗(yàn)和調(diào)整機(jī)床的主要技術(shù)依據(jù) 1 繪制加工示意圖 它是刀具 輔具 夾具 主軸箱 液壓電氣裝置設(shè) 計(jì)及通用部件選擇的主要技術(shù)依據(jù) 原始資料 也是整合組合機(jī)床布局和性能 的原始要求 同時還是調(diào)整機(jī)床 刀具及試車的依據(jù) 2 繪制聯(lián)系尺寸圖 聯(lián)系尺寸圖用來表示機(jī)床各組成部件的相互裝配關(guān) 系和運(yùn)動關(guān)系 以檢查機(jī)床各部件相對位置尺寸聯(lián)系是否滿足加工要求 通用 部件的選擇是否合理 并為進(jìn)一步開展主軸箱等專用部件 零件的設(shè)計(jì)聽過依 據(jù) 3 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 它用來反應(yīng)機(jī)床加工過程 完成每一動作所需的 時間 切削用量 機(jī)床生產(chǎn)率及機(jī)床負(fù)荷率等 第 3 章 確定切削用量及選用刀具 3 1 選擇切削用量 確定了在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容后 就可以著手選擇切削用量 切削 用量選擇是否合理 對組合機(jī)床的加工精度 生產(chǎn)率 刀具耐用度 機(jī)床的布 局型式及正常工作均勻很大影響 3 1 1 床切削用量選擇的特點(diǎn) 1 在大多數(shù)情況下 組合機(jī)床為多軸 多刀 多面同時加工 因此 所選 切削用量 根據(jù)一般經(jīng)驗(yàn)應(yīng)比一般萬能機(jī)床單刀加工低 30 左右 2 組合機(jī)床多軸主軸箱上所用刀具共有一個進(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的沒分鐘進(jìn)給量相同 且等于動力滑臺的沒分鐘進(jìn)給 量 這個每分鐘進(jìn)給量 mm min 應(yīng)是適合于所用刀具的平均值 因此 用一 主軸箱上刀具主軸可設(shè)計(jì)成不同轉(zhuǎn)速和選擇不同每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 mm r 與其相適 應(yīng) 以滿足不同直徑工件的加工需要 即 N1 f1 n2 f2 n3 f3 ni fi Vf 其中 n1 n2 各主軸的轉(zhuǎn)速 r min f1 f2 各主軸進(jìn)給量 mm r Vf 動力滑臺每分鐘進(jìn)給量 mm min 3 1 2 用量應(yīng)注意的問題 1 盡量做到合理利用刀具 充分發(fā)揮其性能 2 復(fù)合刀具選擇切削用量應(yīng)考慮刀具的適應(yīng)壽命 3 選擇切削用量時應(yīng)注意零件生產(chǎn)批量的影響 4 切削用量選擇應(yīng)有利于主軸箱設(shè)計(jì) 5 選擇切削用量時 還必須考慮所選動力滑臺的性能 3 1 3 切削用量的選擇方法 必須從實(shí)際出發(fā) 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)的滿足加工要求的原則 合理地選擇切削用量 選取時可參考 表 3 1 表 3 1 鉆孔切削速度 加工材料 鑄鐵 鋼及合金 鋁及其合金 切削速度 v m min 2 5 5 1 5 5 5 15 因?yàn)楸敬喂ぜ牟牧鲜腔诣T鐵 所以選切削速度 v 3m min 3 2 確定切削力 切削扭矩 切削功率 根據(jù)選定的切削用量 主要指切削速度 v 及進(jìn)給量 f 確定切削力 作為選 擇動力部件 滑臺 及確定切削扭矩 用以確定主軸及其它傳動件 齒輪 傳 動軸等 的尺寸 確定切削功率 用以選擇主傳動電機(jī) 一般指動力箱電動機(jī) 功率 確定刀具耐用度 用以驗(yàn)證所選刀具是否合理 本次設(shè)計(jì)是鉆頭加工鑄 鐵 3 1 9740MvPD 1 5t 式中 D 鉆頭直徑 mm t 螺距 mm v 切削速度 m min M 轉(zhuǎn)矩 kg m P 切削功率 千瓦 對于加工 M8 孔 鉆頭直徑為 10mm 切削速度為 v 3m min 假設(shè)取螺距 t 1 5mm 扭矩 1 459TDt 1 0 9005 88 974vP 05 831 0 088kw 所以動力箱選擇 ITD16IB 型 電動機(jī)型號為 Y90S 6 電動機(jī)功率 P 0 75kw L3 263mm 電動機(jī)轉(zhuǎn)速 n 910r min 驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速 n 驅(qū) 600r min 第 4 章 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 三圖一卡 4 1 被加工零件工序圖 4 1 1 被加工零件工序圖的作用及內(nèi)容 被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案 表示一臺組合機(jī)床或自動生產(chǎn) 線完成的工序內(nèi)容 加工部位尺寸 精度 表面粗糙度及其技術(shù)要求 以及被 加工零件的材料 硬度重量和在本道工序加工前毛坯或半成品情況的圖紙 它 不能用用戶提供的產(chǎn)品圖紙代替 而須在原零件圖的基礎(chǔ)上突出本機(jī)床或自動 線的加工內(nèi)容 加上必要的說明而繪制的 圖上應(yīng)表示出 1 被加工零件的形狀和輪廓尺寸與本機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)的部位的結(jié)構(gòu)形狀及 尺寸 當(dāng)需要設(shè)置中間導(dǎo)向時 則應(yīng)表示出零件內(nèi)部的筋 壁布置及有關(guān)結(jié)構(gòu) 形狀及尺寸 2 加工用定位基準(zhǔn) 夾緊部位及夾壓方向 3 本道工序加工部位的尺寸精度 表面粗糙度 形狀位置尺寸精度及技 術(shù)要求 還包括本道工序?qū)η暗拦ば蛱岢龅囊?主要指定位基準(zhǔn) 4 必要的文字說明 如被加工零件編號 名稱 材料 硬度 重量及加 工部位的余量等 4 1 2 注意事項(xiàng) 1 為了使被加工零件工序圖清晰明了 一定要突出本機(jī)床的加工內(nèi)容 繪制時應(yīng)按一定比列 懸著足夠視圖及剖視 突出加工部位表示清楚 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(shí)線標(biāo)記 2 加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基準(zhǔn)注起 為了便于加工及檢查 尺寸 應(yīng)采用直角坐標(biāo)系標(biāo)注 而不采用極坐標(biāo)系 3 應(yīng)注明零件加工對機(jī)床提出的某些特殊要求 4 2 加工示意圖 4 2 1 加工示意圖的作用及內(nèi)容 零件加工的工藝方案要通過加工示意圖反應(yīng)出來 加工示意圖表示被加工 零件在機(jī)床上的就愛個過程 刀具 輔具的布置狀況以及工件 刀具等機(jī)床各 部件間的相對位置關(guān)系 機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等 因此加工示意圖是組 合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要圖紙之一 在總體設(shè)計(jì)中占據(jù)重要地位 它是刀具 主軸箱 液壓電氣布局和性能的原始要求 同時還是調(diào)整機(jī)床 刀具及試車的依據(jù) 其 內(nèi)容為 1 應(yīng)反映機(jī)床的加工方法 加工條件及加工過程 2 根據(jù)加工部位特點(diǎn)及加工要求 決定刀具類型 數(shù)量 結(jié)構(gòu) 尺寸 3 決定主軸的結(jié)構(gòu)類型 規(guī)格尺寸及外伸長度 4 選擇標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)專用的接桿 浮動卡頭 導(dǎo)向裝置 鉆孔靠模裝置 刀架托桿等 并決定它們的結(jié)構(gòu) 參數(shù)及尺寸 5 表明主軸 接桿 卡頭 夾具 導(dǎo)向 與工件之間的聯(lián)系尺寸 配合 及精度 6 根據(jù)機(jī)床要求的生產(chǎn)率及刀具 材料特點(diǎn)等 合理確定并標(biāo)注各主軸的 切削用量 7 決定機(jī)床動力部件的工作行程及工作循環(huán) 4 2 2 注意事項(xiàng) 1 加工示意圖的繪制順序是 先按比列用細(xì)實(shí)線繪制工件加工部位和局 部結(jié)構(gòu)的展開圖 加工表明用粗實(shí)線畫 為簡化設(shè)計(jì) 相同加工部位的加工是 以 指對同一規(guī)格的孔加工 所用刀具 導(dǎo)向 主軸 接桿等的規(guī)格尺寸 精 度相同 允許只表示其中之一 亦同一主軸箱上結(jié)構(gòu)尺寸相同的主軸可只畫一 根 但必須在表明軸號 與工件孔號相對應(yīng) 當(dāng)軸數(shù)較多時 可采用縮小比列 用細(xì)實(shí)線畫出工件加工部位簡圖 向視圖 并標(biāo)注孔號 以便設(shè)計(jì)和調(diào)整機(jī)床 2 一般情況下 在加工示意圖上 主軸分布可不按真實(shí)距離繪制 當(dāng)被 加工孔間距很小或需設(shè)置徑向結(jié)構(gòu)尺寸較大的導(dǎo)向裝置 相鄰主軸必須嚴(yán)格按 比列繪制 以便檢查相鄰主軸 刀具 輔具 導(dǎo)向等是否干涉 3 主軸應(yīng)從主軸箱端面畫起 刀具畫加工終了位置 鉆孔加工則應(yīng)畫開 始位置 標(biāo)準(zhǔn)的通用機(jī)構(gòu)只畫外輪廓 并必須加工規(guī)格代號 對以些專用結(jié) 構(gòu) 如導(dǎo)向 刀桿托架 專用接桿及浮動卡頭等 為顯示其結(jié)構(gòu)而必須剖視 并標(biāo)準(zhǔn)尺寸 精度及配合 4 2 3 選擇刀具結(jié)構(gòu) 根據(jù)工藝要求及加工精度不同 組合機(jī)床采用的刀具有 一般簡單刀具 標(biāo)準(zhǔn)刀具 復(fù)合刀具及特種刀具 選擇時要注意以下主要問題 1 只要條件允許 為使工作可靠 結(jié)構(gòu)簡單 刃磨容易 應(yīng)盡量選擇標(biāo) 準(zhǔn)刀具 如標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆 鉸刀等 和簡單刀具 采用此類刀具的缺點(diǎn)是加工一 個零件所需的工位數(shù)或機(jī)床臺數(shù)多 2 為使提高工序集中程度或保證加工精度 可采用先后加工或同時加工 兩個以上表面的復(fù)合刀具 3 選用鏜刀和鉸刀的原則 組合機(jī)床對不同直徑孔的精加工 鉸削和鏜 削皆可應(yīng)用 但由于鉸刀直徑不易制成大直徑的 所以主要用于直徑 40mm 以 內(nèi) 個別情況下也有制成 100mm 以內(nèi)的鉸刀 孔的精加工 由于回轉(zhuǎn)工作臺及 鼓輪式機(jī)床加工時易產(chǎn)生振動 在這類機(jī)床上采用鏜刀鏜孔常會造成工件孔不 圓 此時若采用鉸刀鉸孔則易得到穩(wěn)定的加工精度 鉸刀的裝卸 調(diào)整方便 耐用度也高 由于鏜刀制造簡單 刃磨方便 所以在加工尺寸及位置精度較高 的同心孔系時 只要鏜桿剛性較好且容易對刀 應(yīng)優(yōu)先考慮用鏜刀鏜孔 組合機(jī)床上大多采用裝在鏜桿上的硬質(zhì)合金刀頭 塊 進(jìn)行鏜孔 鏜桿直 徑和鏜刀頭截面尺寸一般可根據(jù)鏜孔直徑按表選取 4 選擇刀具結(jié)構(gòu)時 還必須認(rèn)真分析被加工零件材料的特點(diǎn) 如加工硬 度較高的鑄鐵和鋼件時 為提高刀具耐用度 減少換刀時間 宜采用多刃鉸刀 或多刃鏜刀頭加工以解決斷屑及排屑問題 5 一般情況下 由于鉸孔的進(jìn)給量大 同時 在主軸數(shù)較多時采用鉸刀 可節(jié)省較多的對刀 調(diào)整等輔助時間 因此 在生產(chǎn)率要求較高的精加工場合 應(yīng)采用鉸刀鉸削而不是采用鏜刀鏜削 6 工藝上又特殊要求時 如孔的加工表面不允許留下加工痕跡 則要用 具有讓刀動作的鏜刀鏜削 7 在組合機(jī)床上 為了某種特殊目的 如精止口 需選用和設(shè)計(jì)特殊 刀具時 可參考組合機(jī)床設(shè)計(jì)的有關(guān)資料 4 2 4 初定主軸類型 尺寸 主軸型式主要取決于進(jìn)給抗力和主軸 刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的需要 主軸尺寸 規(guī)定應(yīng)根據(jù)選定的切削用量計(jì)算出切削扭矩 M 查組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊表 5 10 初 定直徑 d 由 5 10 得 4M 6 210 加工鑄鐵 4159Dt 式中 d 主軸直徑 mm M 扭矩 kg mm D 螺紋直徑 mm t 螺距 mm 1 459MDt 1 0 899kg mm4d 6 210 489 19 1mm 經(jīng)過查表取直徑 d 20mm 注 考慮到磨損系數(shù) 取實(shí)際扭矩為查表扭矩的 2 5 3 倍 在綜合考慮 加工精度和具體工作條件 根據(jù)表 5 11 決定軸的外伸長度 4 2 5 加工示意圖上的重要尺寸 主軸端面至工件端面之間的軸向距離是加工示意圖上最重要的聯(lián)系尺寸 4 2 6 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到加工終了位 置又返回到原始位置的動作過程 一般包括快速進(jìn)給 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 死擋停留等特殊要求 這是根據(jù)具體的加工工藝需要確定的 鉆孔過程的工作循環(huán)見圖 4 3 1 1 快速退回長度等于快速引進(jìn)與工作進(jìn)給長度之和 2 動力部件總行程長度 動力部件的總行程除應(yīng)保證要求的工作循環(huán)工作 行程 快速引進(jìn) 工作進(jìn)給 快速退回 外 還要考慮裝卸和調(diào)整刀具方便 即 考慮前后備量 因此動力部件總行程為快退行程長度與前后備量之和 依次作 為選擇標(biāo)準(zhǔn)動力滑臺或設(shè)計(jì)專用動力部件的依據(jù) 4 2 7 其它應(yīng)注意的問題 1 加工示意圖應(yīng)與機(jī)床實(shí)際加工狀態(tài)一致 2 尺寸完整 尤其是從主軸箱端面到刀具的軸向尺寸應(yīng)齊全 以備檢查 行程和調(diào)整機(jī)床使用 3 對多面多工位機(jī)床 還應(yīng)按各工位加工內(nèi)容 用縮小比列畫出加工部 位示意圖并標(biāo)注孔號 4 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 圖 4 1 鉆孔過程工作循環(huán)圖 4 3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 4 3 1 聯(lián)系尺寸圖的作用及內(nèi)容 一般來說 組合機(jī)床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用部件 動力滑臺 動力箱 各種工 藝切削頭 側(cè)底座 立柱 立柱底盤及中間底座加工專用部件 主軸箱 刀 具輔系統(tǒng) 液電 冷卻 潤滑 排屑系統(tǒng)組合裝配而成 聯(lián)系尺寸圖用來表示機(jī)床各組成部件的相互裝配關(guān)系和運(yùn)動關(guān)系 以檢查 機(jī)床各部件相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿意加工要求 通用部件的選擇是否合適 且聯(lián)系尺寸圖也可看成是簡化的機(jī)床總圖 它表示機(jī)床的配置型式及總體布局 聯(lián)系尺寸圖的總體內(nèi)容如下 1 以適當(dāng)數(shù)量的視圖 一般為主 左 右視圖 按同一比列畫出機(jī)床各 主要組成部件的外形輪廓及相關(guān)的位置 表明機(jī)床的配置型式及總體布局 主 視圖的選擇應(yīng)與機(jī)床實(shí)際加工狀態(tài)一致 2 圖上應(yīng)盡量減少不必要的線條及尺寸 3 為方便開展部件設(shè)計(jì) 聯(lián)系尺寸圖上應(yīng)標(biāo)注通用部件的規(guī)格代號 電 動機(jī)型號 功率及轉(zhuǎn)速 并標(biāo)明機(jī)床部件分組情況及總行程 4 3 2 選擇動力部件 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(shí)現(xiàn)刀具主 軸旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動的動力箱 各種工藝切削頭用以實(shí)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 1 切削功率 根據(jù)各刀具主軸的切削用量 計(jì)算出主切削功率 再考慮傳動效率或空載 功率損耗及載荷負(fù)載功率損耗 作為選擇組合機(jī)床主傳動動力箱規(guī)格的依據(jù) 如前面計(jì)算 加工 M8 孔的功率 P 0 088kw 共有 6 根 所以選擇功率為 0 75kw 的電動機(jī) 型號為 Y90S 6 型 2 進(jìn)給力 每種規(guī)格的動力滑臺有其最大進(jìn)給力 P 的限制 所以在此選擇 HY25IB 型 液壓滑臺 3 進(jìn)給速度 每種規(guī)格的動力滑臺都有規(guī)定的快速行程速度及最小進(jìn)給量限制 HY25IB 型液壓滑臺的快速進(jìn)給速度 V 12m min 而設(shè)計(jì)時選擇的快速行程速度小于 V 規(guī) 該動力滑臺額定的最小進(jìn)給量為 32mm min 小于所選切削用量每分鐘工 作進(jìn)給速度 4 行程 設(shè)計(jì)時 所確定的動力部件總行程理應(yīng)小于所選擇動力滑臺的最大行程 250mm 5 主軸箱輪廓尺寸 為使加工過程中動力部件有良好的穩(wěn)定性 動力滑臺上能安裝多大輪廓尺 寸的主軸箱是有一定限制的 選擇 500 x500 的主軸箱 6 動力滑臺導(dǎo)軌型式 在此選擇 矩 山 型 4 3 3 聯(lián)系尺寸圖應(yīng)考慮的主要問題 1 機(jī)床裝料高度 H 裝料高度是機(jī)床上下件的定位基準(zhǔn)到地面的垂直距離 新頒布的組合機(jī)床 標(biāo)準(zhǔn)推薦裝量高度 H 1060mm 與國際標(biāo)準(zhǔn) ISO 一致 設(shè)計(jì)組合機(jī)床時 裝料高度可視具體情況在 H 850 1060mm 之間選取 本機(jī)床裝料高度取 900mm 2 中間底座聯(lián)系尺寸 720 x560mm 3 主軸箱輪廓尺寸 被加工零件以點(diǎn)劃線 主軸箱輪廓尺寸用粗實(shí)線表示 主軸箱高度 B 高 度 H 的大小主要與被加工零件孔的分布位置又關(guān) 可按下式確定 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 單位 mm b1 最邊緣主軸中心至箱體外壁距離 單位 mm h 工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離 單位 mm h1 最低主軸高度 單位 mm 式中 b 167mm h 196mm b1 70 100mm 之間 所以 B b 2b1 367 2b1 167 2X70 取 B 320mm 因?yàn)?h1 0 5 h3 h4 h 墊 H h2 所以 h1 H h2 0 5 h3 h4 h 墊 136 5mm 取 h1 137mm 所以 H h1 h b1 137 196 b1 393mm 故選定尺寸 H 400mm 主軸箱的尺寸選定系列為 BxH 320 x400 4 3 4 聯(lián)系尺寸圖的畫法與步驟 1 畫主視圖 主視圖的圖形布置應(yīng)與實(shí)際機(jī)床工作位置一致 并選擇適 當(dāng)比列 先用點(diǎn)劃線或細(xì)實(shí)線畫出被加工零件的長 x 高輪廓 以工件兩端面及工件 最低孔中心線分別為長度與高度方向的基準(zhǔn) 根據(jù)已確定的機(jī)床各組成部件輪 廓尺寸及主要相關(guān)尺寸按下列順序進(jìn)行 以工件任意端面為基準(zhǔn) 根據(jù)前面已經(jīng)確定的工件端面至主軸箱前端面的 最小距離確定機(jī)床相應(yīng)面的軸向位置 在根據(jù)主軸箱最低主軸高度位置尺寸 h1 及主軸箱輪廓尺寸 BxHxL1 畫出相應(yīng)主軸箱外輪廓 2 畫左視圖 重點(diǎn)是底座輪廓尺寸的決定比較靈活 既要照顧到與其它 部件聯(lián)系尺寸的合理性 又要盡量使機(jī)床布局勻稱 節(jié)省材料 3 聯(lián)系尺寸圖應(yīng)注明的狀態(tài)與尺寸 1 完整 恰當(dāng)?shù)貥?biāo)注機(jī)床各主要部件的輪廓尺寸及相聯(lián)系尺寸 應(yīng)使機(jī)床 在長 寬 高三個方向的尺寸鏈封閉 2 應(yīng)表示清楚運(yùn)動部件的原位 終點(diǎn)狀態(tài)及運(yùn)動過程情況以確定機(jī)床最大 輪廓尺寸 3 應(yīng)注明工件 夾具 動力部件 中間底座 對稱中心線間的位置關(guān)系 4 應(yīng)注明電動機(jī)的型號 功率 轉(zhuǎn)速及所選標(biāo)準(zhǔn)通用部件的型號規(guī)格和其 主要輪廓尺寸 并對組成機(jī)床的所以部件分組編號 作為部件設(shè)計(jì)的原始依據(jù) 在機(jī)床各組成設(shè)計(jì)完成之后 以聯(lián)系尺寸圖為基礎(chǔ)進(jìn)行細(xì)化 增加必要的 電氣 液壓控制裝置 潤滑 冷卻 排屑裝置等 并加注技術(shù)要求等文字說明 使成為機(jī)床總圖 4 4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 根據(jù)選定的機(jī)床工件循環(huán)所要求的工作行程長度 切削用量 動力部件的 快速及工進(jìn)速度等 就可以計(jì)算機(jī)床的生產(chǎn)率并繪制生產(chǎn)率計(jì)算卡 用以反應(yīng) 機(jī)床的加工過程 完成每一個動作所需的時間 切削用量 機(jī)床生產(chǎn)率機(jī)床負(fù) 荷率等 4 4 1 理想生產(chǎn)率 Q 指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng) A 包括備品及廢品率在內(nèi) 所要求的機(jī)床生產(chǎn)率 它 與全年工作總數(shù) K 有關(guān) 兩班制 K 取 4600h Q A K 件 h 4 4 2 實(shí)際生產(chǎn)率 Q1 指實(shí)際設(shè)計(jì)機(jī)床每小時可以生產(chǎn)的零件數(shù)量 按下列公式計(jì)算 Q1 60 T 單 件 h 4 1 T 單 t 切 t 輔 min 4 2 式中 T 單 單位工時 t 機(jī) 和 t 輔 可按下列公式確定 t 切 4 L1vf 2ft停 3 t 輔 L 快進(jìn) L 快退 v 快 t 移 t 裝卸 式中 L1 L2 分別為刀具第一工作進(jìn)給和第二工作進(jìn)給的行程長度 mm vf1 vf2 分別為刀具第一工作進(jìn)給和第二工作進(jìn)給的每分鐘進(jìn)給量 mm min t 停 當(dāng)加工沉孔時動力頭在死擋鐵上停留時間 也就是考慮刀具在終點(diǎn) 無進(jìn)給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn) 5 10 轉(zhuǎn)所需的時間 min L 快進(jìn) L 快退 動力頭快進(jìn)和快退行程長度 m v 快 動力頭快速行程速度 一般在 4 7 10m min 范圍 t 移 工作臺的回轉(zhuǎn)或移動時間 組合機(jī)床研究所通用回轉(zhuǎn)工作臺每轉(zhuǎn)一 個工位 時間為 3 8 秒 t 裝卸 工件裝卸 定位 夾緊以及清除定位基面切屑的時間 它取決于 工件大小 裝卸方便性及操作人員的熟練程度等 根據(jù)對各類機(jī)床的統(tǒng)計(jì) 一 般為 0 5 1 5min 但必須指出 由于組合機(jī)床工作過程中偶然事故 不可靠性 以及操作人 員的自然需要等所需時間 機(jī)床實(shí)際可能生產(chǎn)率 Q1 要低于機(jī)床理想生產(chǎn)率 Q 也就是 負(fù) Q1 Q 式中 負(fù) 機(jī)床負(fù)荷率 Q1 組合機(jī)床實(shí)際可能生產(chǎn)率 亦可視無為要求的機(jī)床生產(chǎn)率 當(dāng)全年工時為 4600 小時 按兩班制 15 小時 則 Q1 年產(chǎn)量 4600 件 小時 4 4 3 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡的一般格式 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡是按一定格式要求編制的反映零件在機(jī)床上的加工過程 工作時間 機(jī)床生產(chǎn)率 機(jī)床負(fù)荷率的簡明表格 本次設(shè)計(jì)的組合機(jī)床的生產(chǎn)率計(jì)算卡見表 4 4 表 4 4 組合機(jī)床的生產(chǎn)率計(jì)算卡 圖號 毛坯種類 鑄鐵 名稱 減速器外殼 毛坯重量 8kg被加工零件 材料 HT200 硬度 175 225HBS 工序名稱 上蓋攻螺紋孔 工序號 工時 min 序 號 工步名 稱 被 加 工 零 件 數(shù) 量 加 工 直 徑 mm 加 工 長 度 mm 工 作 行 程 mm 切 削 速 度 m m in 每 分 鐘 轉(zhuǎn) 速 r mi n 進(jìn) 給 量 m m r 進(jìn)給 速度 mm min 機(jī)加 工時 間 輔助時 間 共計(jì) 1 裝卸工 件 1 1 5 1 5 2 左動力 部件 滑臺快 進(jìn) 245 8000 0 031 0 031 軸箱攻 進(jìn)鉆孔 10 44 60 3 350 0 1 50 0 08 9 0 089 滑臺快 退 200 8000 0 0375 0 0375 總計(jì) 1 66min 單件工時 1 66min 機(jī)床生產(chǎn)率 36 1 件 h 備 注 裝卸工件時間取決于操作者熟練程度 本機(jī)床計(jì)算 取 1 5min 機(jī)床負(fù)荷率 80 第 5 章 組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì) 5 1 概 述 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 在組合機(jī)床設(shè)計(jì)過程中 是工作量較大的部件之一 5 2 通用鉆孔主軸箱的組成 通用主軸箱主要由箱體 主軸 傳動軸 齒輪 軸套和其他一些附加機(jī)構(gòu) 組成 主要有 主軸箱體 前蓋 后蓋 上蓋 側(cè)蓋 箱體類零件 傳動類零件 主軸 傳動軸 六方頭手柄軸 傳動齒輪 動力箱或惦記齒輪 潤滑和防油原件 葉片油泵 分油泵 注油杯 排油塞 通用油盤和防油套 主軸箱通用零件的編號是由規(guī)格 字頭 類別號 小組號 順序號和零件 號等六部分或五部分組成 1 通用箱體 鑄鐵的通用主軸箱體材料為 HT20 40 前蓋和后蓋材料均 HT15 33 根據(jù)主軸與傳動軸的設(shè)計(jì)要求選用主軸箱體的厚度選用 180mm 后 蓋的厚度為 90mm 2 通用主軸和傳動軸 通用主軸按其用途不同 分鉆削類主軸和攻絲主軸 兩大類 3 通用齒輪 主軸箱用的通用齒輪 有傳動齒輪 動力箱齒輪和電動機(jī)齒 輪三種 三種齒輪的材料均為 45 號剛 齒輪進(jìn)行高周波淬火 5 3 主軸箱的設(shè)計(jì)步驟與內(nèi)容 主軸箱是組合機(jī)床的重要部件之一 它關(guān)系到整臺組合機(jī)床質(zhì)量的好壞 繪制主軸箱原始依據(jù)圖 主軸箱設(shè)計(jì)的原始依據(jù)圖是 三圖一卡 即機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 被加工零件 工序圖 加工示意圖 生產(chǎn)率計(jì)算卡 在編制此圖時從三圖一卡中已知 主軸箱輪廓尺寸 500 x500mm 工件輪廓尺寸及各孔位置尺寸 工件與主軸箱相對位置尺寸 根據(jù)這些數(shù)據(jù)可編制出主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 見圖 5 1 被加工零件的名稱 減速器上蓋 材料 HT200 鑄鐵 硬度 HB175 255 動力部件 其它尺寸查動力箱裝配圖 包括以下內(nèi)容 1 所有主軸的位置尺寸及工件與主軸箱的相關(guān)尺寸 2 在圖中標(biāo)注主軸轉(zhuǎn)向 由于標(biāo)準(zhǔn)刀具多為右旋 因此要求主軸一般為 逆時針旋轉(zhuǎn) 面對主軸看 逆時針轉(zhuǎn)向可不標(biāo)注 只標(biāo)順時針方向 3 圖中應(yīng)標(biāo)注主軸箱的外形尺寸及其他相關(guān)部件的聯(lián)系尺寸 4 列表標(biāo)明工件材料 加工表面要求并注出各主軸的工序內(nèi)容 主軸外 伸部分尺寸和切削用量等 5 注明動力部件型號 功率 N kw 轉(zhuǎn)速 n r min 和其它主要參數(shù) 圖 5 1 原始依據(jù)圖 5 4 主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇及動力計(jì)算 5 4 1 主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇 主軸結(jié)構(gòu)型式由零件加工工藝決定 并應(yīng)考慮主軸的工作條件和受力情況 鉆孔主軸進(jìn)退都有切削 兩個方向都有切削力 選用前后支撐均為圓錐滾子軸 承的主軸結(jié)構(gòu) 主軸型式的選擇除了軸承之外 還應(yīng)考慮相關(guān)結(jié)構(gòu) 鉆孔主軸 因靠模桿在主軸孔內(nèi)要作軸向移動 為了獲得良好的導(dǎo)向性 一般采用雙鍵結(jié) 構(gòu) 軸向不定位 5 4 2 主軸直徑和齒輪模數(shù)的初步確定 主軸直徑按加工示意圖所示 主軸類型及外伸尺寸可初步確定 傳動軸的 直徑也可參考主軸直徑大小初步確定 待齒輪傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后再驗(yàn)算某些 關(guān)鍵軸頸 齒輪模數(shù) m mm 一般用類比法確定 也可按公式估算 即 5 1 3 0 2 pzn 式中 P 齒輪所傳遞的功率 單位 KW Z 一對嚙合齒輪中的小齒輪數(shù) n 小齒輪的轉(zhuǎn)速 單位 r min 主軸箱中的齒輪模數(shù)常用 2 2 5 3 3 5 4 幾種 為便于生產(chǎn) 同一主軸 箱中的模數(shù)規(guī)格最好不要多余兩種 因此 在此選模數(shù) m1 2 m2 3 5 4 3 主軸箱的動力計(jì)算 主軸箱所需的動力有兩項(xiàng) 一項(xiàng)是主運(yùn)動所需的動力 也就是主軸箱所需 要的功率 它等于切削功率 空轉(zhuǎn)功率和與負(fù)荷成正比的功率損失之和 另一 項(xiàng)是進(jìn)給力 主軸箱所需功率按以下公式計(jì)算 P 主 P 切 P 空 P 損 5 2 而 P 切 P 切 1 P 切 2 P 切 n1 ini 切 i P 空 P 空 1 P 空 2 P 空 n1 ni 空 i P 損 P 損 1 P 損 2 P 損 n1 ni損 i 式中 P 切 切削功率 單位 kw P 空 空轉(zhuǎn)功率 單位 kw P 損 與負(fù)荷成正比的功率損失 單位 kw 傳動系統(tǒng)確定前可按下式初步估算主軸箱所需功率 N 主 N 主 N 切 N 切 各主軸切削功率總和 組合機(jī)床主軸箱傳動效率 加工鑄鐵時一般取 0 8 0 95 在此取 0 85 主軸箱所需的進(jìn)給力 F 主可按下式計(jì)算 F 主 F1 F2 Fn 5 3 1 ini i 式中 Fi 各主軸箱所需的軸向切削力 單位 N 實(shí)際上 為克服滑臺移動引起的摩擦阻力 動力滑臺的進(jìn)給力應(yīng)大于 F 主軸 箱 5 5 傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 5 5 1 對傳動系統(tǒng)的一般要求 設(shè)計(jì)傳動系統(tǒng) 應(yīng)在保證主軸強(qiáng)度 剛度 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的前提下 力求使 主要傳動件 主軸 傳動軸 齒輪等 的規(guī)格少 數(shù)量少 體積小 因此 在 設(shè)計(jì)傳動系統(tǒng)時要注意以下幾點(diǎn) 1 盡量用一根中間傳動軸帶動多根主軸 2 一般情況下 盡量不采用主軸帶動主軸的方案 因?yàn)闀黾又鲃又鬏S 的負(fù)荷 3 為使結(jié)構(gòu)緊湊 主軸箱體內(nèi)的齒輪傳動副的最佳傳動比為 1 1 5 4 根據(jù)轉(zhuǎn)速與扭矩成反比的道理 一般情況下 如驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速較高時 可采用逐步降速傳動 5 粗加工切削力大 主軸上的齒輪應(yīng)盡量安排靠近前支撐 以減少主軸 的扭矩變形 齒輪排數(shù)的安排方法 1 不同軸上齒輪不相碰 可放在箱體內(nèi)同一排上 2 不同軸上齒輪與軸或軸套不相碰 可放在箱體內(nèi)不同排上 3 齒輪與軸相碰 可放在后蓋內(nèi) 主軸箱傳動設(shè)計(jì)過程中 當(dāng)齒輪排數(shù) 排不夠用時 可以增加排數(shù) 如在原來 排齒輪的位置上排兩排薄齒輪 其強(qiáng)度應(yīng)滿足要求 或在箱體與前 蓋之間增設(shè) 0 排齒輪 5 5 2 擬定主軸箱傳動系統(tǒng)的基本方法 擬定主軸箱傳動系統(tǒng)的基本方法是 先把全部主軸中心盡可能分布在幾個 同心圓上 在各個同心圓的圓心上分別設(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 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 1 確定主軸分布類型 1 同心圓分布 2 直線分布 3 任意分布 本次設(shè)計(jì)主軸采用直線分布 2 確定驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向及其在主軸上的位置 3 用最少的傳動軸及齒輪副把驅(qū)動軸和各主軸連接起來 4 潤滑泵軸和手柄軸的安置 5 5 3 傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般要求 1 在保證主軸的強(qiáng)度 剛度 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向要求的前提下 力求使傳動軸 和齒輪為最少 2 在保證有足夠強(qiáng)度的前提下 主軸 傳動軸和齒輪的規(guī)格要盡可能少 以減少各類零件的品種 3 通常應(yīng)避免通過主軸帶動主軸 否則見增加主動主軸的傳動負(fù)荷 4 最佳傳動比為 1 1 5 但允許才有到 3 3 5 5 粗加工主軸上的齒輪 應(yīng)盡可能靠近前支承 以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形 6 盡可能避免升速傳動 必要的升速最好放在傳動鏈的最末一 二級 以 減少功率損失 5 6 傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 齒輪齒數(shù) 傳動軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式 Z 主 Z 從 n 從 n 主 Z 主 Z 從 2A m Z 主 2A m Z 從 2A m 1 n 主 n 從 Z 從 2A m Z 主 2A m 1 n 從 n 主 式中 Z 主 主動輪齒數(shù) Z 從 從動輪齒數(shù) n 主 主動輪轉(zhuǎn)速 r min n 從 從動輪轉(zhuǎn)速 r min A 中心距 mm m 模數(shù) mm 依據(jù)以上公式對多軸箱的傳動進(jìn)行計(jì)算與設(shè)計(jì) 排列齒輪時 要注意先滿足轉(zhuǎn) 速最低及主軸間距最小的那組主軸的要求還要使中間軸轉(zhuǎn)速盡量高些 從而 m 較小 且使驅(qū)動軸和其它傳動軸連接的傳動比不至太大 5 6 1 多軸箱傳動路線擬定 主軸箱傳動設(shè)計(jì)的步驟 1 擬定傳動線路 多軸箱傳動路線路圖見圖 5 2 2 根據(jù)原始圖 算出驅(qū)動軸 主軸坐標(biāo)尺寸 見表 5 1 表 5 1 驅(qū)動軸 主軸坐標(biāo)值 坐標(biāo) 削 01 驅(qū)動軸 0 主軸 1 主軸 2 主軸 3 主軸 4 主軸 5 主軸 6 X 0 0 175 0 228 0 125 0 131 0 220 0 220 0 131 0 Y 0 0 94 5 230 5 144 5 239 0 70 0 155 0 70 0 5 6 2 確定傳動軸位置及齒輪齒數(shù) 1 確定傳動軸 9 的位置及各齒輪的齒數(shù) 傳動軸 9 的位置為主軸 4 5 6 同心圓圓心 先確定轉(zhuǎn)速較低的主軸 4 與軸 9 之間齒輪齒數(shù) 為保證 齒輪齒根強(qiáng)度 應(yīng)使齒根到孔壁或鍵槽的厚壁 a 2m 若取 m 2 Z4 16 則 從多軸向傳動線路圖量得中心距 A9 4 61 按公式 以此求得齒數(shù) Z41 和 轉(zhuǎn)速 n9 齒輪副齒數(shù) Z6 即 Z41 2A m Z4 2 61 2 16 35 設(shè)在第 III 排 n9 n4Z4 Z41 31