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3 制定機(jī)械加工工藝過程 3 1 工藝方案的擬訂 工藝方案的擬訂是組合機(jī)床設(shè)計的關(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 工藝方案的制定原則 1 粗 精加工工序的安排必須根據(jù)零件的生產(chǎn)批量 加工精度 技術(shù)要求進(jìn)行全面 的分性 按照經(jīng)濟(jì)的原則 合理安排粗加工與精加工的工序 一般在大批大量生產(chǎn)中 粗 精加工宜分開 但這將使機(jī)床的臺數(shù)增多 當(dāng)工件生產(chǎn)批量不大時 由于機(jī)床負(fù) 荷率低 則經(jīng)濟(jì)性不好 因此 在能夠保證加工精度的前提下 有時也采用粗 精加 工合并在一臺機(jī)床上的方案 但必須采取措施 盡量減少由此帶來的不利影響 2 工序集中與分散的處理工序集中是機(jī)械加工近代的主要發(fā)展方向之一 組合機(jī)床 也正是基于工序集中的工序原則發(fā)展起來的 即運(yùn)用多種不同具 采用多面 多工位 和復(fù)合刀具等方法 在一臺機(jī)床上對一個或幾個零件完成復(fù)雜的工藝過程 從而提高 生產(chǎn)的效率 但也應(yīng)當(dāng)看到 工序過分集中也會帶來一些問題 使機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜 刀具數(shù)量增多 機(jī)床大而笨重 調(diào)整使用不便 可靠性降低 反而影響生產(chǎn)效率的提高 也會導(dǎo)致切 削負(fù)荷加大 往往由于工件的剛性不足及變形等影響加工精度 因此 提高工序集中程度 應(yīng)該注意 考慮單一工序 即把相同工藝內(nèi)容的工序集中 在同一臺機(jī)床上或同一工位上加工 例如 通常把箱體零件上的大量螺紋孔攻絲工序 集中在一臺攻絲機(jī)床上 而不與大量鉆 鏜工序集中在同一個主軸箱或同一臺機(jī)床上 進(jìn)行 這樣會使機(jī)床更為簡單合理 相互間有位置精度要求的工序應(yīng)集中在同一工位 或同一臺機(jī)床上加工 例如 箱體類零件各面上的孔 相互間有位置精度要求時 其 孔的精加工應(yīng)集中在一臺機(jī)床上一次裝夾并完成加工 一般說來 這些孔的粗加工也 應(yīng)盡量集中在一臺機(jī)床上進(jìn)行 這可以使的精加工余量分布均勻 以利于保證加工精 度 大量的鉆 鏜工序最好分開 不要集中在同一主軸箱完成 這是因?yàn)?鉆孔與鏜 孔的直徑往往相差很大 主軸轉(zhuǎn)速也就相差很大 導(dǎo)致主軸箱的傳動鏈復(fù)雜和設(shè)計困 難 同時 大量鉆孔會產(chǎn)生很大的軸向力 有可能使工件變形而影響了鏜孔的精度 而且 粗鏜孔振動較大 又會影響鉆孔 甚至?xí)斐尚°@頭的損壞和折斷 另外 鉸 孔為低速大進(jìn)給量切削 鏜孔為高速小進(jìn)給量切削 所以兩者也不宜放在同一個主軸 箱上進(jìn)行 以有利于切削用量的合理選擇和主軸箱傳動系統(tǒng)的簡化 確定工序集中時 必須充分考慮零件是否會因?yàn)閯傂圆蛔愣谳^大的切削力 夾壓力 下變形對加工精度帶來的不利影響 工序集中時 必須考慮到前述粗 精加工工序的合理安排及由于主軸箱結(jié)構(gòu)及設(shè)置導(dǎo) 向的需要 主軸排列不宜過密 否則會造成機(jī)床 刀具調(diào)整的不便 加工精度 工作 可靠性 生產(chǎn)率降低的不良后果 3 2 被加工零件的工藝分析及其工藝方案 3 2 1 被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 首先要研究被加工零件的用途及其結(jié)構(gòu)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 工件剛性 定位基準(zhǔn)的特點(diǎn)等 它們對機(jī)床工藝方案的制定有著重要的 影響 同樣精度的孔 因?yàn)椴牧?硬度的不同 其工藝方案也不同 若工件剛性不足 安排工序就不能太過于集中 以免因同時加工表面過多造成工件受力大 振動及發(fā)熱 變形而影響加工精度 還必須十分重視被加工零件在組合機(jī)床加工前所完成的工序及 毛坯或半成品質(zhì)量 對加工余量很大或鑄造質(zhì)量較差的零件應(yīng)安排預(yù)加工工序 汽車變速箱體是典型的箱體類零件 其材料為 HT200 硬度為 HB200 左右 表面粗糙 度要求并不會高 縱觀整個零件所需加工得部位較多 但主要是平面加工和鉆孔 特 別是孔系很多 大多數(shù)尺寸都是以頂面為基準(zhǔn) 還有依照夾緊定位的要求底面較平整 可作為定位基面進(jìn)行 一面兩銷 故在加工其它工序之前應(yīng)該盡快加工出底面及底面 上的定位銷孔 在后面的加工工序中幾乎都以底面為定位基準(zhǔn) 以 一面兩銷 方式定 位的 故應(yīng)先加工其底面及加工底面上的兩個定位銷孔 被加工零件的特點(diǎn)在很大程度上決定了組合機(jī)床的配置形式 一般說來 孔中心線與 定位基準(zhǔn)面平行的且需由一面或幾面加工的箱體件宜采用臥式機(jī)床 對大型箱體件 采用單工位機(jī)床加工較適宜 3 2 2 被加工零件的技術(shù)要求和加工工序 被加工零件需要在組合機(jī)床上完成的加工工序及應(yīng)該保證的加工精度 是制定機(jī)床方 案的主要依據(jù) 汽車變速箱前后面孔系螺紋底孔 8 5 其要求的精度不高 表面粗糙 度為 Ra 16 從各種加工方式所能達(dá)到的精度及表面粗糙度考慮 可采用一次鉆削加 工就能達(dá)到尺寸要求和精度要求 而不需要留加工余量 變速箱的頂面是比較規(guī)則且 比較大的平面 在加工時可以以頂面及頂面上兩個定位孔采用 一面兩銷 定位 采用 組合鉆床同時加工六個孔 由 組合機(jī)床設(shè)計 書中表 3 1 HT200 鑄件根據(jù)不同精度 孔的典型工藝方法可知 直徑在 8 5mm 以下的采用鉆削加工 3 2 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 多工位或自動線 還是按照中小批生產(chǎn)特點(diǎn)來設(shè) 計組合機(jī)床的重要因素 從工件的外型及輪廓尺寸看 可以采取單工位固定式夾具的 機(jī)床配置形式 汽變速箱體的年產(chǎn)量為 50000 年 單班制 且變速箱零件的尺寸較大 故采用單工位 機(jī)床加工 3 3 制定工藝方案時應(yīng)考慮問題 3 3 1 定位基準(zhǔn)的及夾壓點(diǎn)選擇 組合機(jī)床是針對某種零件或某道工序而設(shè)計的 正確選擇加工用定位基準(zhǔn) 是確保加 工精度的重要條件 同時也是有利于實(shí)現(xiàn)最大限度的集中工序 從而收到減少機(jī)床臺 數(shù)的效果 箱體類零件是機(jī)械加工中工序多 精度要求高的零件 這類零件一般都有較高精度的 孔要加工 又常常在幾次裝夾下進(jìn)行 因此 定位基準(zhǔn)選擇 一面兩孔 是最常用的方 法 它可以簡便地消除工件的六個自由度 使工件獲得可靠的定位 有同時加工零件 五個表面的可能 既能高度集中工序 又有利于提高各面上孔的位置精度 一面兩孔 定位可以作為零件從粗加工到精加工全部工序的定位基準(zhǔn) 使零件整個工藝過程基準(zhǔn) 統(tǒng)一 從而減少由基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來的積累誤差 有利于保證加工的精度 同時使機(jī)床各 工序 工位 的許多部件 如夾具 實(shí)現(xiàn)通用化 有利于縮短設(shè)計 制造周期 降低 成本 同時采用 一面兩孔 定位 易于實(shí)現(xiàn)自動化定位 夾緊 3 3 2 加工工藝方案 具體的工藝安排如下 1 粗銑變速箱外殼的頂面 以心軸和右側(cè)面及后端一點(diǎn)定位 由左側(cè)面進(jìn)行夾緊 變 速箱外殼底下采取輔助支承的工藝 2 粗鏜四軸孔 采用一面兩銷的定位方式 由上往下夾緊 3 精銑頂面 采用工序 1 的定位方式和夾緊方法 4 精鏜軸孔 110 80 5 鉆變速箱外殼頂面的兩銷孔 11 8 采用工序 1 的定位和夾緊方法 此兩孔用來為 后面的工序當(dāng)作定位孔 6 絞頂面的兩銷孔 12 以右側(cè)面 心軸及頂面一點(diǎn)定位 7 粗銑前后端面及凸臺面 以一面兩銷的定位方式 從上往下夾緊 以下如無特別說 明均以一面兩銷定位 從上往下夾緊 8 銑兩側(cè)面 以一面兩銷的定位方式 從上往下夾緊 9 鉆后端面凸臺銷孔 2 9 8 10 絞后端面凸臺銷孔 2 10 11 鉆后端面右下方凸臺螺紋底孔 6 8 5 12 攻螺紋 6 M10 13 鉆前端面右下方凸臺螺紋底孔 6 8 5 14 攻螺紋 6 M10 15 鉆前端面其它螺紋底孔 6 8 5 12 16 攻螺紋 6 M10 M14 17 鉆右下側(cè)面螺紋底孔 5 8 5 18 攻螺紋 5 M10 19 鉆右上側(cè)面螺紋底孔 6 8 5 20 攻螺紋 6 M10 21 鉆右側(cè)面銷孔 8 及擴(kuò) 2 30 孔 22 擴(kuò)底孔 30 23 鉆左側(cè)所有孔 4 17 4 8 5 及銷孔 8 24 攻螺紋 4 M10 25 擴(kuò)注油孔 42 26 鉆頂面螺紋底孔 9 8 5 以一面兩銷的定位方式 由下往上夾緊 27 攻螺紋 9 M10 以一面兩銷的定位方式 由下往上夾緊 28 清洗 29 檢驗(yàn) 4 加工工序圖 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)床或自動線完成的工藝內(nèi) 容 加工部位尺寸 精度 表面粗糙度及技術(shù)要求 加工用定位基準(zhǔn) 夾壓部位及被 加工零件的材料 硬度 重量和在本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 它是組合機(jī)床設(shè)計的主要依據(jù) 也是制造 使用 檢驗(yàn)和 調(diào)整機(jī)床的重要技術(shù)文件 圖上應(yīng)表示出 1 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)形狀尺寸 尤其是 當(dāng)須要設(shè)置中間導(dǎo)向套時 應(yīng)表示出零件內(nèi)部的筋 壁布置及有關(guān)結(jié)構(gòu)的形狀尺寸 以便檢查工件 夾具 刀具是否發(fā)生干涉 2 加工用定為基準(zhǔn) 夾壓部位及夾壓方向 以便依次進(jìn)行夾具的定位支承 包括輔助 支承 限位 夾緊 導(dǎo)向系統(tǒng)的設(shè)計 本課題的工序是鉆汽車變速箱后面螺紋底孔 定位基準(zhǔn)是底面 從頂面夾緊 3 本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?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 制被加工零件工序圖的注意事項(xiàng) 5 為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 定比例 選擇足夠的視圖及剖視 突出加工部位 并把零件輪廓及與機(jī)床 夾具設(shè)計 有關(guān)的部位表示清楚 凡本工序保證的尺寸 角度等 均應(yīng)在尺寸數(shù)值下方畫粗實(shí)線 標(biāo)記 加工用定位基準(zhǔn) 夾壓位置及方向 輔助支承等都要用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)符號標(biāo)出 6 加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基準(zhǔn)標(biāo)注起 為便于加工及檢查 尺寸應(yīng)采用直角坐 標(biāo)系標(biāo)注 而不采用極坐標(biāo)系 但有時因所選的定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合 則須對 加工部位要求的位置尺寸精度進(jìn)行分析換算 此外 應(yīng)將零件圖上不對稱位置尺寸公 差換算成對稱公差 其公差數(shù)值的決定要考慮一是要能到達(dá)產(chǎn)品圖紙要求的精度 二 是采用組合機(jī)床能加工出來 7 應(yīng)注明零件加工對機(jī)床提出的某些特殊要求 如對多層壁同軸線等直徑孔加工 若 要求孔的表面不留退刀痕跡 則圖紙上應(yīng)注明要求 機(jī)床主軸定位 工件 夾具 讓刀 加工汽變速箱體后面六個孔的加工工序圖見具體圖紙 5 加工示意圖 5 1 切削用量的選擇 組合機(jī)床的正常工作與合理地選擇切削用量 即確定合理的切削速度和工作進(jìn)給量有 很大的關(guān)系 切削用量選的恰當(dāng) 能使組合機(jī)床以最少的停車損失 最高的生產(chǎn)效率 最長的刀具壽命和最好的加工質(zhì)量 也就是多快好省的進(jìn)行生產(chǎn) 組合機(jī)床大多為多 刀加工 而且是多種刀具同時工作 計算最佳切削用量的工作比較復(fù)雜 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 目前組合機(jī)床 的切削用量的選擇 主要是參考現(xiàn)場采用的切削用量的情況 根據(jù)積累的經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行 由于組合機(jī)床有大量的刀具同時工作 為了能使機(jī)床能正常工作 不經(jīng)常停車換刀 而達(dá)到較高的生產(chǎn)效率 所選的切削用量比一般的萬能機(jī)床單刀加工要低一些 可概 括地說 在多軸加工的組合機(jī)床上不宜最大的切削用量 5 1 1 確定切削用量應(yīng)注意的問題 盡量做到合理利用所有的刀具 充分發(fā)揮其性能 由于連接于動力部件的主軸箱上同 時工作時的刀具種類和直徑大小不等 因此其切削用量的選擇也各有特點(diǎn) 如鉆孔要 求切削速度高而每轉(zhuǎn)進(jìn)給量小 鉸孔卻要求切削速度低而每轉(zhuǎn)進(jìn)給量大等 同一主軸 箱上的刀具每分鐘進(jìn)給量是相同的 要使每把刀具均能有合適的切削用量是困難的 一般情況下可先按各類刀具選擇較合理的主軸轉(zhuǎn)速 n 轉(zhuǎn) 分 和每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 f 毫米 分 然后進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整使各刀具的每分鐘進(jìn)給量相同 皆等于動力滑臺的每分鐘進(jìn) 給量 vf 這樣各類刀具都不是按最合理的切削用量而是按一個中間的切削用量工作 假如確實(shí)需要 也可按多數(shù)刀具選用一個統(tǒng)一的每分鐘進(jìn)給量 對少數(shù)刀具采用附加 機(jī)構(gòu) 增 減速 機(jī)構(gòu) 使之按各自需要的合理進(jìn)給量工作 以達(dá)到合理使用刀具的 目的 選擇切削用量時 應(yīng)考慮零件批量生產(chǎn)的影響 生產(chǎn)率要求不高時 就沒有必要將切 削用量選得過高 以免降低刀具得耐用度 對于要求生產(chǎn)率高得大批量生產(chǎn)用組合機(jī) 床 也只是提高那些耐用度低 刃磨困難 造價高得所謂 限制性 工序刀具得切削用 量 但必須注意不能影響加工的精度 也不能使刀具耐用度降低 對于 非限制性 刀 具 應(yīng)采取不使刀具耐用度降低的某一極限值 這樣可減少切削功率 組合機(jī)床通常 要求切削用量的選擇使刀具耐用度不低于一個工作班 最少不低于 4 小時 切削用量的選擇應(yīng)有利于主軸箱設(shè)計 若能作到相鄰主軸轉(zhuǎn)速接近相等 則可以使主 軸箱傳動鏈簡單 某些刀具帶導(dǎo)向加工時 若不便冷卻潤滑 則應(yīng)適當(dāng)降低切削速度 選擇切削用量時 還必須考慮所選的動力滑臺的性能 尤其采用液壓動力滑臺時 所 選的每分鐘進(jìn)給量一般比動力滑臺可實(shí)現(xiàn)的最小進(jìn)給量大 50 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)床不能工作 5 1 2 組合機(jī)床切削用量的選擇 必須從實(shí)際出發(fā) 根據(jù)加工精度 工件材料 工作條件 技術(shù)要求等進(jìn)行分析 按照 經(jīng)濟(jì)地滿足加工要求地原則 合理地選擇切削用量 一般常用查表法 參照生產(chǎn)現(xiàn)場 同類工藝 通過工藝試驗(yàn)確定切削用量 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn) 在組合機(jī)床上進(jìn)行孔加工的切削用量按下表選取 表 1 用高速鋼鉆頭加工鑄鐵件的切削用量 HB160 200 HB200 241 HB300 400 切削用量 加工 直徑 毫 米 v m mi n f m m 轉(zhuǎn) v m mi n f m m 轉(zhuǎn) v m mi n f m m 轉(zhuǎn) 1 6 0 07 0 1 2 0 05 0 1 0 0 03 0 0 8 6 1 2 0 12 0 2 0 0 10 0 1 8 0 08 0 1 5 12 22 0 20 0 4 0 0 18 0 2 5 0 15 0 2 0 22 50 16 24 0 40 0 8 0 10 18 0 25 0 4 0 5 12 0 20 0 3 0 由上表可見 根據(jù)工件的材料與加工的孔徑 可以選擇合適的切削用量 加工零件的材料為 HT200 其硬度為 HB200 加工的孔徑為 8 5mm 初定主軸轉(zhuǎn)速為 n 500 轉(zhuǎn) 故可以選擇加工各孔的切削用量如下 8 5mm v 3 14x500 x8 5 1000 13 4m min f 0 10 0 18r min 取 0 15r min 5 2 選擇刀具結(jié)構(gòu) 根據(jù)工藝要求及加工精度的不同 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 選擇刀具結(jié)構(gòu)應(yīng)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)該盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)刀具 如 標(biāo)準(zhǔn)的麻花鉆 擴(kuò)空鉆 鉸刀等 和簡單的刀具 采用此類刀具的缺點(diǎn)使加工一個零 件所需的工位或機(jī)床臺數(shù)較多 2 為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或兩個以上 表面的復(fù)合刀具 3 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 或鋼件時 為了提高刀具的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 本次設(shè)計所加工的零件為變速箱蓋前面孔上的六個孔 其精度要求較低 材料為鑄鐵 硬度不高 采用標(biāo)準(zhǔn)的高速鋼錐柄麻花鉆刀具 即可滿足加工的技術(shù)要求 由 金屬機(jī)械加工工藝人員手冊 刀具部分 P587 表 8 17 可選擇如下刀具 8 5mm 高速鋼錐柄長麻花鉆 L 190mm l 109m 5 3 加工示意圖 5 3 1 加工示意圖的作用和內(nèi)容 零件加工的工藝方案要通過加工示意圖來反映 加工示意圖表示被加工零件在機(jī)床上 的加工過程 刀具 輔具 夾具 主軸箱 液壓電氣裝置設(shè)計及通用部件選擇的主要 原始資料 也是整個組合機(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) 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 直徑和長度 包括鏜削加工時決定鏜桿直徑和長度 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)計專用的接桿 浮動卡頭 導(dǎo)向裝置 攻絲靠模裝置 刀桿托架等 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) 5 3 2 加工示意圖的畫法及注意事項(xiàng) 1 加工示意的繪制順序是 先按比例用細(xì)實(shí)線繪出工件加工部位和局部結(jié)構(gòu)的展開圖 加工表面用粗實(shí)線畫 為簡化設(shè)計 相同加工部位的加工示意圖 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 精度完全相同 允許只表示其中 之一 亦即同一主軸箱上結(jié)構(gòu)尺寸相同的主軸可只畫一根 但必須在主軸上標(biāo)注軸號 與工件孔號相對應(yīng) 當(dāng)軸數(shù)較多 可采用縮小比例 用細(xì)實(shí)線畫出工件加工部位簡 圖并標(biāo)注孔號 以便設(shè)計和調(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)置徑向尺寸結(jié)構(gòu)較大的導(dǎo)向裝置時 相鄰主軸必須嚴(yán)格按比例繪制 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)叢主軸箱端面畫起 刀具畫加工終了位置 攻絲加工則應(yīng)畫開始位置 標(biāo) 準(zhǔn)的通用結(jié)構(gòu)如接桿 浮動卡頭 攻絲靠模及絲錐卡頭 通用主軸箱的標(biāo)準(zhǔn)鉆鏜主軸 外伸部分等只畫外輪廓 并須加注規(guī)格代號 對一些專用結(jié)構(gòu)如導(dǎo)向 刀桿托架 專 用接桿或浮動卡頭等 為了顯示其結(jié)構(gòu)而必須剖視 并標(biāo)注尺寸 精度及配合 5 3 3 擇刀具 工具 導(dǎo)向裝置并標(biāo)注其相關(guān)位置尺寸 1 刀具的選擇 刀具的選擇如前所述 要考慮工件的加工尺寸精度 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 鉆 擴(kuò) 刀具螺旋槽尾端與導(dǎo)向套 外端面有一定的距離 一般為 30 50mm 2 導(dǎo)向的選擇 在組合機(jī)床上加工孔 除了剛性主軸的方案外 工件的尺寸 位置精 度主要取決于夾具導(dǎo)向 因此 正確選擇導(dǎo)向的結(jié)構(gòu) 確定導(dǎo)向類型 參數(shù) 精度 不但是繪制加工示意圖應(yīng)該解決的問題 也是設(shè)計組合機(jī)床不可忽視的重要內(nèi)容 1 導(dǎo)向類型 形式和結(jié)構(gòu) 導(dǎo)向通常分為兩類 一類是刀具導(dǎo)向部分與夾具導(dǎo)套之間 既有相對移動又有相對轉(zhuǎn)動的第一類導(dǎo)向 或稱固定式導(dǎo)向 另一類是刀具導(dǎo)向部分 與夾具導(dǎo)套之間只有相對移動而無相對轉(zhuǎn)動的第二類導(dǎo)向 或稱旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向 通常依 據(jù)刀具導(dǎo)向部分的直徑 d 和刀具轉(zhuǎn)速 n 折算出導(dǎo)向的線速度 v 其中 10 dn 米 分 在 結(jié)合加工部位的尺寸精度 工藝方法和刀具的具體工作條件來選擇導(dǎo)向的類型 形式 和結(jié)構(gòu) 第一類導(dǎo)向的允許線速度 v20 米 分 一般用于孔徑大于 25mm 以 上的孔加工 尤其以大直徑的鏜孔應(yīng)用較多 由前所選擇的刀具和主軸轉(zhuǎn)速 根據(jù)切 削用量的線速度 加上氣缸蓋前面板上的六個孔的直徑為 8 5mm 孔徑不大 其線 速度 v 不大于 20 米 分 故采用固定式導(dǎo)向 2 確定導(dǎo)向數(shù)量 選擇導(dǎo)向參數(shù) 導(dǎo)向數(shù)量應(yīng)根據(jù)工件形狀 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 刀具剛 性 加工精度及具體加工情況而定 通常鉆 擴(kuò) 鉸單層壁小孔或用懸伸量不大的鏜 桿鏜 擴(kuò) 鉸深度不大的大孔時 選取單個導(dǎo)向加工 當(dāng)在工件鑄孔上擴(kuò)孔時 為了 加強(qiáng)刀具的導(dǎo)向剛性 通常采用雙導(dǎo)向加工 導(dǎo)向的參數(shù)選擇包括 導(dǎo)套的直徑及公 差配合 導(dǎo)套的長度 導(dǎo)套離工件端面的距離等 根據(jù) 組合機(jī)床設(shè)計 表 3 17 和表 3 18 選擇導(dǎo)向的參數(shù) 導(dǎo)向的長度 dl 4 2 1 導(dǎo)向離工件端面的距離 dl 0 1 3 2 其中 d 為刀具的直徑 故可選擇各導(dǎo)向的參數(shù) 8 5mm 1l取 35mm 導(dǎo)向離工件端面的距離 2l取 10mm 導(dǎo)向的直徑及公差配合等參數(shù)見下圖所示 圖 1 鉆直徑為 8 5mm 孔的導(dǎo)套參數(shù) 5 3 4 初定主軸類型 尺寸 外伸長度和選擇接桿 主軸的型式主要取決于進(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)格應(yīng) 根據(jù)選定的切削用量計算出切削扭矩 M 根據(jù) 組合機(jī)床設(shè)計 表 3 19 初選主軸直 徑 d 再綜合考慮加工精度和具體工作條件 根據(jù)表 3 22 決定外伸部分尺寸 直徑 D d1 長度 L 及配套的刀具接桿莫氏錐度 由前所確定的切削扭矩 M 可確定主軸的直徑為 鉆直徑為 8 5mm 的主軸 20mm 再由表 3 22 選擇 8 5mm 的主軸的外伸尺寸為 115mm 其接桿的莫氏錐度為 1 號錐度 接桿連接也稱為剛性連接 用于單導(dǎo)向進(jìn)行鉆 擴(kuò) 鉸等孔加工 通用的標(biāo) 準(zhǔn)接桿有大小型之分 其規(guī)格 尺寸隨接桿號不同而不同 選擇接桿主要時決定其號 數(shù) 應(yīng)根據(jù)刀具尾部結(jié)構(gòu) 莫氏錐度號 和主軸外伸部分的內(nèi)孔直徑 d1 而定 主軸箱端面至工件之間的軸向距離時加工示意圖上最重要的聯(lián)系尺寸 必須從保證加 工終了時主軸箱端面到工件端面間距離最小來確定全部刀具 接桿 導(dǎo)向等與工件之 間的聯(lián)系尺寸 其中 須標(biāo)注主軸端部外徑和內(nèi)孔徑 外伸尺寸 刀具各段長度及直 徑 導(dǎo)向的直徑 長度 配合 工件至夾具之間須標(biāo)注工件距導(dǎo)套端面的距離為了縮 短刀具懸伸長度與工作行程長度 要求這一距離越小越好 它取決于兩個方面 一是 主軸箱上刀具 接桿 主軸等由于相互連接所需的最小軸向尺寸 如采用麻花鉆鉆孔 時 刀具長度要考慮其螺旋槽尾部離開導(dǎo)套端面有一定的距離 以備排屑和刀具刃磨 后有向前調(diào)整的可能 接桿長度的標(biāo)準(zhǔn)尺寸 各規(guī)格均有可選擇的范圍 設(shè)計時通常 先按最小長度選取 二時機(jī)床總體布局要求的聯(lián)系尺寸 設(shè)計時要綜合考慮 兩者的因 素 由表 3 23 選擇各接桿的型號 8 5mm 的主軸 接桿 2X260T0635 01 5 4 動力部件的工作循環(huán)和工作行程 動力部件的工作循環(huán)是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 間的許多其他要求動作 本次加工六個孔 并無其他 特殊的精度要求 采用一般的鉆 削加工就可 故其工作循環(huán)只需要快進(jìn) 工 進(jìn) 快退三個步驟即可 工作行程長度的確定 工作進(jìn)給長度 L 應(yīng)等于工件加工部位的長度 L 與刀具切入長度 L1 和切出長度 L2 之和 切入長度 L1 應(yīng)根據(jù)工件端面的誤差情況在 5 10mm 之間選 擇 誤差大時取大值 由此選擇加工的切入長度 L1 為 10mm 由于是鉆不通的孔無切出長度 快速退回長度 等于快速引進(jìn)與工作進(jìn)給長度之和 快速引進(jìn)是指動力部件把主軸箱連同刀具從原始 位置送進(jìn)到工作進(jìn)給開始位置 其長度按具體加工情況確定 通常 在采用固定式夾 具的鉆 擴(kuò) 鉸孔組合機(jī)床上 快速退回行程長度須保證所有刀具均退至夾具導(dǎo)套內(nèi) 而不影響工件的裝卸 假如刀具的剛性較好 且能夠滿足生產(chǎn)率的要求 為了使動力 滑臺導(dǎo)軌在全行程上均勻磨損 也可使快退行程長度加大 本文選用的快退長度為 50mm 只退到導(dǎo)套內(nèi) 提高效率 動力部件總行程長度 動力部件的總行程除了要保證要求的工作行程外 還要考慮裝 卸和調(diào)整刀具的方便 即要考慮前 后備量 前備量是指因?yàn)榈毒叩哪p或補(bǔ)償制造 安裝誤差 動力部件尚有可向前調(diào)節(jié)的距離 后備量是考慮刀具從接桿或接桿連同刀 具一起從主軸孔內(nèi)取出所需的軸向距離 動力部件的總行程為快退行程長度與前后備 量之和 并依次作為選擇標(biāo)準(zhǔn)動力滑臺的依據(jù) 6 繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖 6 1 聯(lián)系尺寸圖的作用及內(nèi)容 一般說來 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 中間底座等加上專用的 主軸箱 刀具和輔具系統(tǒng) 夾具 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 配和運(yùn)動關(guān)系 以檢驗(yàn)機(jī)床各部件相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿足加工要求 通用部件 的選擇是否合適 并為進(jìn)一步進(jìn)行主軸箱 夾具的設(shè)計提供依據(jù) 聯(lián)系尺寸圖是機(jī)床 配置型式和總體布局的簡化圖 主要內(nèi)容 以適當(dāng)?shù)囊晥D按統(tǒng)一比例畫出機(jī)床各主要組成部件的外形輪廓及相關(guān)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 圖上應(yīng) 盡量減少不必要的線條及尺寸 但反映各部件的聯(lián)系尺寸 專用部件的主要輪廓尺寸 運(yùn)動部件的極限位置及行程尺寸 必須完整齊全 為了便于部件的設(shè)計 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 并注明機(jī)床部件的分組情 況及總行程 6 2 通用部件的選擇 通用部件的選用是組合機(jī)床設(shè)計的主要內(nèi)容之一 選用的基本方法是 根據(jù)所需的功 率 進(jìn)給力 進(jìn)給速度等要求 選擇動力部件及其配套部件 選用原則如下 1 切削功率應(yīng)滿足加工所需的計算功率 包括切削所需功率 空轉(zhuǎn)功率及傳動功率 2 進(jìn)給部件應(yīng)滿足所需的最大計算進(jìn)給力 進(jìn)給速度和工作行程及工作循環(huán)的需求 同時還需考慮裝刀 調(diào)刀的方便性 3 動力箱與主軸箱尺寸應(yīng)相適應(yīng)和匹配 根據(jù)加工主軸分布位置可大致算出多軸箱尺 寸 并圓整后選用尺寸的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格主軸箱 據(jù)此選擇結(jié)合尺寸相適應(yīng)的動力箱 4 應(yīng)滿足加工精度的要求 選用時應(yīng)注意結(jié)構(gòu)不同或者結(jié)構(gòu)相同 精度等級不同的動 力部件所能達(dá)到的加工精度是不同的 5 盡可能按通用部件的配套關(guān)系選用有關(guān)的通用部件 6 3 繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖之前確定的主要內(nèi)容 6 3 1 各主軸切削力 P 扭矩 M 切削功率 N 的計算 根據(jù)前面選定的切削用量 主要指切削速度 v 及進(jìn)給量 f 確定進(jìn)給力 作為選擇動 力滑臺及設(shè)計夾具的依據(jù) 確定切削轉(zhuǎn)矩 用以確定主軸及其它傳動件的尺寸 確定 切削功率 用來選擇主傳動電機(jī)功率 D MNHBf 97401266 08 9 0 8 5mm v 13 4m min f 0 15r min 故 KwNmNP158 04 39706176 32 5 826 9 08 0 6 3 2 動力部件的選擇 選用動力部件主要是確定動力部件的品種和規(guī)格 1 動力部件品種的確定 在設(shè)計組合機(jī)床時 究竟選用那種動力部件 應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的加工要求 機(jī)床的配置 型式 制造及使用條件等確定 對于完成主運(yùn)動的動力部件 通常時根據(jù)加工工藝要 求和配置型式確定 設(shè)計一臺鉆孔的臥式組合機(jī)床時 選用主軸箱以側(cè)置式的主傳動 裝置 對于完成進(jìn)給運(yùn)動的動力部件 通常是根據(jù)進(jìn)給速度的穩(wěn)定性 進(jìn)給量的可調(diào) 性 工作循環(huán)等來確定 還要注意用戶所在地區(qū)的氣溫條件及用戶使用的方便性 組合機(jī)床的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)運(yùn) 動的動力箱 各種工藝切削頭及實(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 因素有 1 切削功率 根據(jù)各刀具的切削用量 計算總切削功率 在考慮傳動效率或空載功 率損耗及載荷附加功率損耗 作為選擇組合機(jī)床主運(yùn)動用的動力箱型號規(guī)格的依據(jù) 2 進(jìn)給力 每種規(guī)格的動力滑臺有其最大的進(jìn)給力 JP的限制 選用時 應(yīng)根據(jù)確定 的切削用量計算出各主軸的軸向切削合力 并保證 依次來選擇動力滑臺 因?yàn)橥瑫r加工六個孔故 P 6P 6982 86 N 3 進(jìn)給速度動力滑臺有規(guī)定的快速行程速度和最小進(jìn)給量的限制 選用時 應(yīng)使快 速行程速度大于規(guī)定值 最小進(jìn)給量小于規(guī)定值 4 行程選擇動力滑臺還應(yīng)考慮最大的允許行程 所選應(yīng)小于其規(guī)定的最大允許行程 5 主軸箱輪廓尺寸為使加工過程有良好的穩(wěn)定性 主軸箱應(yīng)與所選的動力滑臺相適 應(yīng) 其輪廓尺寸有一定的限制 6 動力滑臺導(dǎo)軌的型式導(dǎo)軌組合有 矩 矩 和 矩 山 兩種型式 前者一般多用于 帶導(dǎo)向引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工的機(jī)床及其他粗加工 后者導(dǎo)向好 精度高 多用在不帶導(dǎo) 向的剛性主軸加工和其他精加工 綜上所述 根據(jù)前面所計算的各量 查 組合機(jī)床設(shè)計簡明手冊 選擇動力部件如下 液壓動力滑臺 HY32B 動力滑臺是由滑座 滑鞍和驅(qū)動裝置等組成 實(shí)現(xiàn)直線進(jìn)給的動力部件 根據(jù)被加工 零件的工藝要求 在滑鞍上安裝動力箱 主軸箱與動力箱相連接 與動力箱一起運(yùn)動 實(shí)現(xiàn)本道工序的鉆削加工 臺面寬 320mm 臺面長 630mm 行程長 400mm 導(dǎo)軌 矩 矩 型式 滑臺及滑座總高 280mm 滑座長 1070mm 允許最大進(jìn)給力 JP 12500 牛 快速行程速度 6mm 分 工進(jìn) 速度 35 1350mm 分 齒輪傳動動力箱 1TD32 型 電動機(jī)為 Y100L2 4 型 功率 N 3 0 千瓦 動力箱輸出軸轉(zhuǎn)速 n 為 715 傳 分 動力箱 與動力滑臺面結(jié)合面尺寸 長 400mm 寬 320mm 動力箱輸出軸距箱底面高度為 124 5mm 6 3 3 機(jī)床裝料高度的確定 裝料高度一般指工件安裝基面到地面的垂直距離 在確定裝料高度時 首先考慮到工 人操作的方便性 自動線要考慮車中間底座的高度以便允許內(nèi)腔通過隨行夾具還會系 統(tǒng)或冷卻排屑 其次是機(jī)床內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸限制和剛度要求 考慮上述剛度 結(jié)構(gòu)功能 和使用要求等因素 設(shè)計裝料高度 H 970mm 工件最低孔徑 hmin 125mm 滑臺高 度為 280mm 側(cè)底座高度 560mm 6 3 4 夾具輪廓尺寸的確定 夾具是用于定位夾緊工件的 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) 根據(jù)夾具結(jié)構(gòu)草圖 初步確定夾具的輪廓尺寸 其底座高度應(yīng)考慮要保證有足夠的的 剛性 又要考慮工件的裝料高度 為了便于布置定位元件 一般夾具的底座的高度不 小于 240mm 夾具底座的長度尺寸 應(yīng)能布置下定位夾緊元件和能與中間底座的連接 6 3 5 中間底座尺寸的確定 中間底座其頂面安裝夾具 側(cè)面可與側(cè)底座相連接 并通過端面鍵或定位銷定位 根 據(jù)所設(shè)計的組合機(jī)床配置形式 雙面臥式組合機(jī)床的中間底座 兩側(cè)面都安裝側(cè)底座 中間底座的結(jié)構(gòu) 尺寸需根據(jù)工件的大小 形狀以及組合機(jī)床的配置形式來確定 因 此 中間底座按專用部件進(jìn)行設(shè)計 并且中間底座的主要尺寸查 金屬加工工藝人員 手冊 所列的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 中間底座的輪廓尺寸 在長度方面應(yīng)滿足夾具的安裝要求 它的加工方面的尺寸由加 工示意圖確定 圖中已規(guī)定了機(jī)床在加工終了位置是工件端面至多軸箱前端面的距離 330mm 由此根據(jù)選定的動力箱 滑臺 側(cè)底座的尺寸等標(biāo)準(zhǔn)的位置關(guān)系 并考慮滑 臺的前備量 通過尺寸鏈計算確定中間底座加工方向的尺寸 800mm 確定中間底座的高度方向尺寸時 應(yīng)機(jī)床的剛性要求 冷切排屑系統(tǒng)要求以及側(cè)底座 連接尺寸要求 裝料高度和夾具底座高度確定后 中間底座高度就已確定為 560mm 6 3 6 主軸箱輪廓尺寸的確定 標(biāo)準(zhǔn)通用多軸箱 臥式為 325mm 因此 確定多軸箱尺寸 主要是確定多軸箱的寬度 B 和高度 H 記最低主軸高度 h1 多軸箱寬度 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)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)兩孔距離 單位 mm h1 最低主軸高度 單位 mm b 105mm b1 取 100mm 則 B 105 2 100 305mm h 155mm h1 h2 H 料 0 5 225 630 5 104 5 則 H 155 104 5 100 359 5mm 根據(jù)實(shí)際加工的情況 由通用箱體系列尺寸標(biāo)準(zhǔn) 選定多軸箱輪廓尺寸 B H 500 500mm 6 4 機(jī)床分組 當(dāng)繪制完那些機(jī)床部件后 為便于設(shè)計和組織生產(chǎn) 組合機(jī)床各部件和裝置按不同的 功能劃分編組 本次設(shè)計的機(jī)床的分類如下 第 10 19 組支承部件 側(cè)底座 CC32 第 10 組 中間底座第 11 組 第 20 29 組夾具及輸送設(shè)備 夾具為第 20 組 第 30 39 組電氣設(shè)備 電機(jī) Y100L2 04 為第 30 組 第 40 49 組傳動裝置 動力箱 TD32 為第 40 組 滑臺為第 41 組 第 50 59 組液壓和氣動裝置 第 60 69 刀具 工具 量具和輔助工具等 鉆頭為第 60 組 接桿為 61 組 第 70 79 組多軸箱及其附屬部件 多軸箱為第 70 組 第 80 89 組冷卻 排屑及潤滑裝置 第 90 99 組電氣 液壓 氣動等各種擋鐵 7 組合機(jī)床主軸箱設(shè)計 7 1 主軸箱的基本結(jié)構(gòu) 主軸箱是組合機(jī)床的重要專用部件 它是選用通用零件 按專用要求進(jìn)行設(shè)計的 它 根據(jù)加工示意圖所確定的工件加工孔的數(shù)量和位置 切削用量和主軸類型設(shè)計的傳遞 各主軸運(yùn)動的動力部件 其動力來自通用的動力箱 與動力箱一起安裝于進(jìn)給滑臺 完成鉆孔工序 所設(shè)計的主軸箱為通用主軸箱 結(jié)構(gòu)典型 能利用通用的箱體和傳動件 借助導(dǎo)向套 引導(dǎo)刀具來保證被加工孔的位置精度 7 1 1 通用主軸箱的組成 通用主軸箱由通用零件如箱體 主軸 傳動軸 齒輪和附加機(jī)構(gòu)組成 在多軸箱箱體 內(nèi)腔可安排三排寬 24mm 的齒輪或安排兩排寬 32mm 齒輪 箱體后壁與后端蓋之間安 排一排齒輪 7 1 2 主軸箱通用零件 1 箱體類型 主軸箱的通用類型零件配套查 手冊 表 7 4 箱體材料為 HT200 前 后 側(cè)蓋等材 料為 HT150 查多軸箱基本尺寸系列尺寸 GB3668 1 83 規(guī)定 多軸箱箱體高度和 寬度是根據(jù)配套滑臺的規(guī)格按規(guī)定的系列尺寸 表 7 1 選擇 多軸箱后蓋與動力箱 查 手冊 表 7 2 其結(jié)合面上聯(lián)接螺釘 定位銷孔及其位置與動力箱聯(lián)系尺寸相適 應(yīng)查 手冊 表 5 40 通用多軸箱箱體結(jié)構(gòu)尺寸及螺孔位置查 手冊 表 7 1 及 7 3 多軸箱的標(biāo)準(zhǔn)厚度為 180mm 前蓋厚度為 55mm 后蓋為 90mm 2 通用主軸 通用主軸選用滾錐軸承主軸 前后支承均為滾珠軸承 這種結(jié)構(gòu)可承受的軸向和一 定的徑向力 而且結(jié)構(gòu)簡單 裝配調(diào)整方便 主軸箱采用前端外伸為 115mm 的長主軸 并采用固定鉆套 主軸材料采用 40Cr 鋼 熱處理 C42 通用主軸的最小間距查 手冊 表 4 3 3 通用傳動軸 通用傳動軸采用滾錐傳動軸 材料 45 鋼 調(diào)質(zhì) T235 傳動結(jié)構(gòu) 配套零件及聯(lián)系尺 寸詳見主軸箱裝配圖 4 通用齒輪和套 多軸箱齒輪有 傳動齒輪 動力箱齒輪 其結(jié)構(gòu)型式 尺寸參數(shù)查 手冊 表 7 21 表 7 23 多軸箱用套和防油套差 手冊 表 7 24 表 7 25 詳見主軸箱裝配圖 7 2 繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖是根據(jù) 三圖一卡 繪制的 1 根據(jù)機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 繪制主軸箱外形圖 并標(biāo)注輪廓尺寸及與動力箱驅(qū)動軸的 相對位置尺寸 2 根據(jù)尺寸聯(lián)系圖標(biāo)注所有主軸位置尺寸及工件與主軸 主軸與傳動軸的相關(guān)位置 尺寸 因?yàn)橹鬏S和被加工零件在機(jī)床上是面對面安放的 因此 多軸箱主視圖上的水 平方向尺寸與工序圖上的水平方向尺寸相反 由于多軸箱上的坐標(biāo)尺寸基準(zhǔn)和零件工 序圖上的基準(zhǔn)不重合 應(yīng)作尺寸轉(zhuǎn)換 找出統(tǒng)一的基準(zhǔn) 標(biāo)出相應(yīng)的位置關(guān)系尺寸 然后根據(jù)零件工序圖各孔位置尺寸 算出多軸箱上主軸的坐標(biāo)值 3 標(biāo)注主軸順時針轉(zhuǎn)向 4 列出個主軸的工序內(nèi)容 切削用量及主軸的外伸尺寸等 5 標(biāo)明動力部件型號及其性能參數(shù)等 以上內(nèi)容詳見多軸箱原始依據(jù)圖 7 3 主軸 齒輪的確定及動力計算 7 3 1 主軸型式和直徑 齒輪模數(shù)的確定 1 軸的型式和直徑 主軸結(jié)構(gòu)型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 軸承型式是 主軸部件結(jié)構(gòu)的主要特征 本次設(shè)計為鉆削加工主軸 軸向切削力大 故軸承采用前 后支承均為滾珠軸承 這種結(jié)構(gòu)可承受較大的軸向和徑向力 而且結(jié)構(gòu)簡單 裝配調(diào) 整方便 主軸材料采用 40Cr 鋼 熱處理 C42 通用主軸的最小間距查 手冊 表 4 3 主軸直徑按加工示意圖所示 主軸外伸尺寸為 115mm 傳動軸的直徑也可參考主軸的 直徑大小選取 2 齒輪模數(shù)的確定 齒輪模數(shù) m 按公式法估算 m 30 32 3 znP 式中 P 齒輪所傳遞的功率 單位 KW 由上面知 P 為 3 4KW z 一對嚙合齒輪中的小齒輪齒數(shù) z 22 n 小齒輪轉(zhuǎn)速 單位 r min n 500r min 即 3502 0 m 1 3 1 4 所以輸入軸即電機(jī)軸上的齒輪選用 m 3 傳動軸及主軸上的齒輪選用 m 2 7 3 2 動力計算 主軸傳遞的總的功率計算 654321 NNZ 其中 N1 N2 N3 N4 N5 N6 為各軸的切削功率 由前已知 為傳動效率 取為 0 9 則 Nz 2 9 Kw 主軸的總的切削力的計算 PJ 其中 各軸的切削力由前已知 故算得 JP 6982 86N 7 4 主軸箱傳動設(shè)計 主軸箱傳動設(shè)計 是根據(jù)動力箱驅(qū)動軸位置和動力轉(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 使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向 1 主軸箱傳動系統(tǒng)要求設(shè)計 1 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 2 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 3 為了結(jié)構(gòu)緊湊 主軸箱內(nèi)齒輪副的傳動比不大于 1 2 后蓋內(nèi)齒輪傳動比取在 1 3 1 3 5 不用升速傳動 4 由于是粗鉆孔 主軸設(shè)置在第 排位置 以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變 形 5 剛性鏜孔主軸上的齒輪 其分度圓直徑大于被加工孔的孔徑 以減少振東 提高 運(yùn)動平穩(wěn)性 6 驅(qū)動軸帶動的轉(zhuǎn)動軸不能超過兩根 以免給裝配帶來困難 7 4 1 主軸的分布 被加工零件上加工孔的位置決定主軸的分布情況 孔的位置分布大致可歸納為 同心 圓分布 支線分布和任意分布三種類型 因此 多軸箱上主軸分布相應(yīng)分為這三種 本次加工的孔分布為任意分布 六個孔六個軸 1 2 3 4 5 6 采用一根傳動軸 7 帶 動 傳動軸 7 由驅(qū)動軸帶動 同時傳動軸 7 同時兼作手柄軸 由于主軸之間的距離較近 油泵的外形較大 因而采用主軸帶動一根傳動軸 8 軸 8 用埋頭傳動 軸 8 帶動油泵 軸 7 4 2 傳動系統(tǒng)設(shè)計 1 已知各主軸轉(zhuǎn)速及驅(qū)動軸到主軸之間的傳動比 min 506431rnn i 52 動力箱的驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速為 n 715r min 故主軸 1 3 4 6 的總傳動比為 43 175 0 i 主軸 2 5 傳動比總傳動比為 2 2 各軸傳動比分配 因?yàn)橐笾鬏S上齒輪不過大 所以最后一對齒輪取升速 主軸 1 3 4 6 與軸 7 的傳動比 17 i 主軸 2 5 與軸 7 的傳動比 6 i 中間傳動軸的位置由各主軸的位置 可粗略確定 1 3 4 6 軸用幾何作圖法可找出其圓心 O 即 7 軸位置 量得其半徑為 R 52mm 取模數(shù)為 m 2 由傳動比 可確定主軸上齒輪 z 29 7 軸上小齒輪為 z 34 其中 大齒輪采用變位齒輪 2 5 軸用幾何作圖法可找出其圓心 可知其齒輪選擇與 7 軸相同 其半徑為 R 78mm 取模數(shù) m 2 由傳動比 可確定主軸 2 5 上的齒輪 z 36 7 軸上的小齒輪 z 42 不須采用變位齒輪 由驅(qū)動軸與底面的距離為 124 5mm 最低主軸距離為 135mm 由原始依據(jù)圖 可知驅(qū) 動軸與 7O的距離為 88mm 取模數(shù)為 m 3 由傳動比 可確定驅(qū)動軸上小齒輪的齒數(shù) z 22 7 軸上大齒輪的齒數(shù) z 37 其中大齒輪采用變位齒輪 齒輪的變位系數(shù)參見 組合機(jī)床設(shè)計 表 5 15 2 確定驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向及其在主軸箱的位置 驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速按動力箱型號選定 由于采用動力滑臺 驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)向客任意選擇 動 力箱與主軸箱連接時 驅(qū)動軸的位置多位于主軸箱箱體寬度的中心線上 其中心高度 由所選定的動力箱的型號規(guī)格確定 驅(qū)動軸與箱底的高度為 124 5mm 3 潤滑泵軸和手柄軸的安置 主軸箱常采用葉片油泵潤滑 油泵供油至分油器經(jīng)油管分送各潤滑點(diǎn) 吸油高度為 283mm 并安排在提 3 排 以便維修 4 多軸箱設(shè)手柄 用于對刀 調(diào)整或裝配檢修時檢查主軸精度 7 5 多軸箱坐標(biāo)計算 7 5 1 坐標(biāo)計算 坐標(biāo)計算就是工根據(jù)已知的驅(qū)動軸和主軸的位置及傳動關(guān)系 精確計算中間傳動軸的 坐標(biāo) 其目的為主軸箱箱體零件補(bǔ)償加工示意圖提供孔的坐標(biāo)位置尺寸 并用于繪制 坐標(biāo)檢查圖來檢查齒輪排列 結(jié)構(gòu)布置是否正確合理 為便于加工主軸箱箱體 設(shè)計時必須選擇基準(zhǔn)坐標(biāo)系 采用直角坐標(biāo)系 XOY 計算主 軸 驅(qū)動軸坐標(biāo) 并使坐標(biāo)原點(diǎn)選擇在定位銷孔上 坐標(biāo)系橫軸 X 軸 選在箱體底面 因所鉆孔的數(shù)量不多 而且相距較遠(yuǎn) 直接用 CAD 測量和計算出各孔的位置和坐標(biāo)尺寸 傳動軸坐標(biāo)計算利用計算機(jī)完成 編制程序如下 10 DEFDBL A Y 20 READ A1 B1 A2 B2 A3 B3 30 M A2 A1 A2 A1 B2 B1 B2 B1 40 N A3 A1 A3 A1 B3 B1 B3 B1 50 U A1 B2 B1 N B3 B1 M 2 A3 A1 B2 B1 2 A2 A1 B3 B1 60 V B1 A3 A1 M A2 A1 N 2 A3 A1 B2 B1 2 A2 A1 B3 B1 70 LPRINT X U Y V 80 DADT Xa1 Yb1 Xa2 Yb2 Xa3 Yb3 輸入 1 3 4 軸的坐標(biāo) 分別為 278 500 217 500 172 500 147 500 172 500 217 500 算得傳動軸 7 的坐標(biāo)為 X7 225 000 Y8 182 500 7 5 2 繪制坐標(biāo)檢查圖 a 繪出多軸箱輪廓尺寸和坐標(biāo)系 XOY b 按計算出的坐標(biāo)值繪制各主軸 傳動軸軸心位置及主軸外伸部分直徑 并注明軸號 及主軸 驅(qū)動軸 液壓泵軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向等 c 用點(diǎn)劃線繪制出各齒輪的分度圓 注明各齒輪齒數(shù) 模數(shù) 所處排數(shù) d 為了醒目和易于檢查 用不同的形式的細(xì)線條畫出軸承 隔套 主軸防油套的外徑 附加機(jī)構(gòu)的輪廓及其相鄰軸的螺母外徑 7 6 主軸箱總圖設(shè)計 主軸箱總圖設(shè)計包括繪制主視圖 展開圖 繪制裝配表 制定技術(shù)條件等四部分 1 主視圖 主要表明主軸箱主軸位置及齒輪傳動系統(tǒng) 齒輪齒數(shù) 模數(shù) 所處排 數(shù) 潤滑系統(tǒng)等 因此 繪制主視圖就是在設(shè)計傳動系統(tǒng)圖上標(biāo)出各軸軸號 畫出潤 滑系統(tǒng) 標(biāo)注主軸 油泵軸 驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速 油泵軸轉(zhuǎn)向及坐標(biāo)尺寸 最低主軸高度 尺寸及輪廓尺寸等 2 展開圖 各主軸和傳動軸上的零件大多時通用化的 且有規(guī)則排列的 1 展開圖主要表示各軸及軸上的零件的裝配關(guān)系 包括主軸 傳動軸 驅(qū)動軸 手 柄軸 油泵軸及其上相應(yīng)的齒輪 隔套 防油套 軸承或油泵等機(jī)件形狀和安裝位置 圖中各零件的軸向尺寸和徑向尺寸按比例畫出 2 展開圖上標(biāo)注出多軸箱的箱體厚度尺寸及箱壁及內(nèi)腔有關(guān)聯(lián)系尺寸 主軸外伸長 度 3 主軸和傳動軸裝配表 把主軸箱中每根軸上基本零件的型號規(guī)格 尺寸參數(shù)和數(shù)量及標(biāo)準(zhǔn)件 外購件等 安 軸號配套 用裝配表表示 4 主軸箱技術(shù)條件 主軸箱總圖上應(yīng)注明主軸箱部件要求 即 1 主軸箱和制造驗(yàn)收技術(shù)條件 主軸箱按 ZB58011 89 組合機(jī)床多軸箱制造技術(shù)條 件 制造 按 JB3046 82 組合機(jī)床多軸箱驗(yàn)收計算條件 進(jìn)行驗(yàn)收 2 主軸精度 按 JB3043 82 組合機(jī)床多軸箱精度 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗(yàn)收 8 組合機(jī)床夾具設(shè)計 8 1 組合機(jī)床夾具概述 8 1 1 組合機(jī)床的夾具設(shè)計特點(diǎn) 夾具是組合機(jī)床的重要組成部件 是根據(jù)機(jī)床的工藝和結(jié)構(gòu)方案的具體要求而專門設(shè) 計的 它用于實(shí)現(xiàn)被加工零件的準(zhǔn)確定位 夾緊 刀具的導(dǎo)向 以及裝卸工件時的限 位等作用 組合機(jī)床夾具和一般夾具所起的作用看起來好像很接近 但其結(jié)構(gòu)和設(shè)計要求卻有著 很顯著的甚至根本的區(qū)別 組合機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)和性能 對組合機(jī)床配置方案的選擇 有很大的影響 有以下的一些特點(diǎn) 1 一般的機(jī)床夾具是作為機(jī)床輔助機(jī)構(gòu)設(shè)計的 而組合機(jī)床夾具是機(jī)床的主要組成部 分 組合機(jī)床夾具和機(jī)床其他部件有及其密切的聯(lián)系 正確解決他們直徑的關(guān)系 是保證 組合機(jī)床的工作可靠和使用性能良好的重要條件之一 而且夾緊的結(jié)構(gòu)也要按這些部 件的具體要求來確定 由于組合機(jī)床常常是多刀 多面和多工序同時加工 會產(chǎn)生很大的切削力和振動 因 此 組合機(jī)床夾具必須具有良好的剛性和足夠的夾緊力 以保證在整個加工過程中工 件不產(chǎn)生任何的位移 同時 也不容許工件產(chǎn)生不應(yīng)該的變形 組合機(jī)床夾具是保證加工精度的關(guān)鍵部件 其制造 設(shè)計 調(diào)整都有嚴(yán)格的要求 組合機(jī)床夾具應(yīng)便于實(shí)現(xiàn)定位和夾緊的自動化 并有動作完成的檢查信號 保證切屑 從加工空間自動排除 便于觀察和檢查 便于更換和維修 此外 不要把組合機(jī)床夾具和組合夾具混淆起來 組合夾具是在萬能機(jī)床上為了完成 某一道工序的加工 用一些標(biāo)準(zhǔn)的和通用的元件組裝的定位夾緊機(jī)構(gòu) 用完后 這些 元件可重新組合成新的夾具 而組合機(jī)床夾具不便于改裝 按結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 組合機(jī)床夾具可分為單工位和多工位夾具兩大類 8 1 2 組合機(jī)床的夾具的設(shè)計過程 1 研究分析所要設(shè)計夾具的原始數(shù)據(jù)和要求 因?yàn)樵跀M定組合機(jī)床工藝和結(jié)構(gòu)方案時 對夾具的結(jié)構(gòu)型式和主要性能已提出了原則要求 在具體設(shè)計時 應(yīng)該認(rèn)真分析被加 工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 工藝安排 加工方法和機(jī)床特點(diǎn) 刀具和導(dǎo)向的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)要求 2 擬定夾具結(jié)構(gòu)方案和進(jìn)行必要的計算 根據(jù)機(jī)床總體設(shè)計中確定的工件定位基面 夾壓位置 加工方法和刀具導(dǎo)向方式等制定總體方案 3 機(jī)床夾具總圖和零件圖的設(shè)計 8 2 定位支承系統(tǒng) 定位支承系統(tǒng)主要由定位支承 輔助支承和一些限位元件組成 8 2 1 定位方案 在組合機(jī)床上加工時 必須使被加工零件對刀具及其導(dǎo)向保持正確的相對位置 這要 靠夾具的定位支承系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn) 定位支承系統(tǒng)除了用于確定被加工零件的位置外 還 要承受被加工零件的重量和壓力 有時還要承受切削力 本次設(shè)計所加工的零件為汽車變速箱 屬于箱體類零件 一般采用 一面兩銷 的定位 方案 一面兩銷 的方案容易實(shí)現(xiàn)定位的自動化 廣泛用在大批量的生產(chǎn)實(shí)際中 故本 次夾具設(shè)計選擇 一面兩銷 的定位方法要好 1 定位銷的設(shè)計 采用液壓驅(qū)動的伸縮式定位銷 它用油缸經(jīng)過推桿和杠桿實(shí)現(xiàn)定位銷的插入和拔出 調(diào)整左右擋圈的位置來確定定位銷的插銷和拔銷位置 并設(shè)有檢查插銷和拔銷情況的 控制機(jī)構(gòu) 定位銷選擇標(biāo)準(zhǔn)件 見 機(jī)床夾具設(shè)計手冊 中 GB2204 80 定位銷的基本尺寸 d 根據(jù) 工藝孔的大小選擇 2 支承板的設(shè)計 工件以底面定位 采用兩個支承板 由 機(jī)床夾具設(shè)計手冊 選擇標(biāo)準(zhǔn)的支承板 B40X160 GB2236 80 支承板放在加工過的凸臺面上 8 2 2 定位銷的液壓控制 定位銷采用專門的定位液壓缸來控制 液壓缸為前法蘭式油缸 油缸安裝在夾具體的 側(cè)面 推桿與活塞桿的連接采用球面連接 可以避免因推桿的歪斜而使活塞桿卡住 定位銷的伸縮控制采用一系列的推桿和撥桿來實(shí)現(xiàn) 其伸縮的長度由左右的兩個擋圈 來調(diào)整 在液壓自動定位的同時 還有電氣反饋裝置 當(dāng)伸縮到了應(yīng)在的位置時 通 過反饋裝置來控制液壓回路 實(shí)現(xiàn)定位銷的自定位 8 2 3 定位誤差計算 1 兩銷的各有關(guān)定位尺寸的計算 1 確定兩定位銷的中心距尺寸及偏差 銷距的基本尺寸 xL與孔距的基本尺寸 gL相同 其偏差為 gxLL 2 1 5 取 150 2 50 3 1 2y 50 40 324 xL 2 確定圓柱銷直徑尺寸 1d及偏差 通常以該工件孔的最小尺寸 minD作為圓柱銷的基本 尺寸 1d 其配合的偏差一般取 7f 故 fd160 34127 3 選定削邊銷基本尺寸 2及偏差 所選的削邊銷寬度 b及其結(jié)構(gòu)尺寸 mBbm0 4 2D DLxg 957 121 05 41 in2inax 公式 4 1 一般以 ax2d作為削邊銷的基本尺寸 與該孔的配合可選取 6h所以取430 501 2 5796957 1 h 3 定位誤差的計算 圓柱銷 孔徑 12 D 公差為 270 1 TD 銷徑 d 公差為 8d 最小間隙 60 1 削邊銷 孔徑 2 公差為 2 銷徑 公差為 10 T 最小間隙 34 圓柱銷與孔之間的最大間隙 6 8 270 16 11 TdD 削邊銷 在 x 方向上 1 x 在 y 方向上 081 702 43 22 Tdy 綜合誤差孔 1 2 的中心偏移誤差組合起來 將引起工件的兩種定位誤差 1 縱向定位誤差 即在兩孔連線方向的最大可能移動量為 160 11 dDx 11528 95N 所以所選的夾緊機(jī)構(gòu)的夾緊力能滿足要求 9 經(jīng)濟(jì)性分析 任何一個較為復(fù)雜的機(jī)械零件 都有不同的加工工藝方案 特別是一個新產(chǎn)品 從開 發(fā)設(shè)計 試制 小批量投產(chǎn)到產(chǎn)品發(fā)展和成熟時期的大批量生產(chǎn) 都要經(jīng)歷不同的生 產(chǎn)批量過程 作為組成這一產(chǎn)品的機(jī)械零件必須根據(jù)生產(chǎn)批量來確定其工藝方案 現(xiàn) 以汽車變速箱箱體結(jié)合件為例 說明在不同生產(chǎn)批量情況下 如何合理選擇定位基準(zhǔn) 采用適宜的生產(chǎn)