機械畢業(yè)設計（論文）-后橋殼體雙面鉆組合機床總體及左主軸箱設計【全套圖紙】

《機械畢業(yè)設計（論文）-后橋殼體雙面鉆組合機床總體及左主軸箱設計【全套圖紙】》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《機械畢業(yè)設計（論文）-后橋殼體雙面鉆組合機床總體及左主軸箱設計【全套圖紙】（44頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2009 目目 錄錄 1 前言1 2 組合機床總體設計3 2.1 總體方案論證3 2.1.1 加工對象工藝性的分析 3 2.1.2 機床配置型式的選擇3 2.1.3 定位基準的選擇4 2.1.4 滑臺型式的選擇4 2.2 切削用量的確定及刀具選擇4 2.2.1 切削用量選擇4 2.2.2 計算切削力、切削扭矩及切削功率6 2.3 組合機床總體設計三圖一卡.9 2.3.1 被加工零件工序圖9 2.3.2 加工示意圖.10 2.3.3 機床尺寸聯系總圖 .13 2.3.4 機床生產率計算卡.16 3 組合機床左主軸箱設計.18 3.1 繪制多軸箱設計原始依據圖18

2、3.2 主軸結構型式的選擇及動力計算19 3.2.1 主軸型式的選擇19 3.2.2 主軸直徑和齒輪模數的初步確定.19 3.3 左主軸箱的傳動設計和計算20 3.4 傳動系統設計20 3.4.1 擬定傳動路線20 3.4.2 確定各軸間傳動比.22 3.4.3 確定各軸齒輪齒數及傳動軸位置24 3.4.4 各傳動軸直徑的確定26 3.5 左主軸箱坐標計算、繪制坐標檢查圖26 3.5.1 計算傳動軸的坐標26 3.5.2 繪制坐標檢查圖.28 3.6 軸、齒輪的校核29 3.6.1 齒輪的校核29 3.6.2 軸的校核 .31 4 左主軸箱體及其附件的選擇設計.35 4.1 左主軸箱的選擇設計

3、 .35 4.2 左主軸箱上的附件材料的設計35 5.結論.36 致 謝.37 參考文獻.38 附 錄.39 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2009 1 后橋殼體雙面鉆組合機床總體及左主軸箱設計后橋殼體雙面鉆組合機床總體及左主軸箱設計 摘 要：后橋殼體是需要大量生產的零件。為了提高加工精度和生產效率，需 要設計組合機床來改善加工情況。本課題設計的是后橋殼體雙面鉆組合機床。 該組合機床設計包括總體設計和部件設計兩部分。總體設計包括機床配置型式 的確定、結構方案的選擇以及“三圖一卡”的繪制。部件設計為左主軸箱設計， 其中主軸箱設計包括繪制主軸箱設計原始依據圖、確定主軸和齒輪、完成動力 計算、設計

4、傳動系統。主軸箱根據變速箱體所需要加工孔的數量、位置來確定 切削用量和主軸類型，采用 1000mm630mm 的通用主軸箱。同時借助鉆套引導 麻花鉆從而保證被加工孔的位置。設計過程中盡量使用了標準零部件，設計出 的組合機床結構簡單，操作方便，加工精度高，減輕了勞動強度，提高了加工 效率，具有較好的經濟性。 關鍵詞：后橋殼體；鉆孔；組合機床；主軸箱 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 后橋殼體雙面鉆組合機床總體及左主軸箱設計 2 Design of General and Left Headstock of Modular Machine Tool for Drilling Holes

5、 on Two-Side of rear axle shaft housing Abstract: The rear axle shaft housing is a product which needs massive production. In order to improve the precision and the production efficiency, it is needed to design a high effective modular machine tool to make. This task is to design the general scheme

6、and left headstock of modular machine tool for drilling holes on two-side of rear axle shaft housing. The design of modular machine tool includes the system design and the part design. The system design includes the definition of the modular machine tool, the selection of the structure plan and the

7、completing of the technological drawings of the part which need to be manufactured, the general drawing of modular machine tool, drawings of cutter display and the efficiency card of manufacture. The part design includes headstock design, the headstock design includes drawing the primitive basic cha

8、rt for the gear box, determing the spindle and the gears, completing the power computation, designing the transmission system, drawing the gear box assembly drawing and the part processing charts. The headstock is designed by the quantity, the location of the holes which are needed to be processed.

9、The headstock has been selected 1000mm630mm as the general body. The headstock uses the standard one, with the aid of drill bush to guide the twist drill and guarantee the precision of processed hole. During the design process, we must use standard component as much as possible to design the modular

10、 machine tool in order to simplifying the structure. The modular machine tool is easy to be operated, has high machining precision and can reduce the working intensity, enhance the machining 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2009 3 efficiency and had the very good efficiency. Keywords: rear axle shaft housing; Drill

11、hole; Modular machine tool; Headstock. 1 前言 組合機床是用按系列化標準化設計的通用部件和按被加工零件的形狀及加 工工藝要求設計的專用部件組成的專用機床。組合機床是由萬能機床和專用機 床發(fā)展來的，它既有專用機床結構簡單的特點，又有萬能機床能夠重新調整， 能適應新工件加工的特性。組合機床是集機電于一體的綜合自動化程度較高的 制造技術和成套工藝裝備。它的基本組成是以大量通用部件為基礎，配以少量 專用部件組成的一種高效專用機床。它的特征是高效、高質、經濟實用，因而 被廣泛應用于工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。組成組合機 床的通用部件有如下幾類：動

12、力部件動力頭、動力滑臺和動力箱；工件運 送部件回轉工作臺、移動工作臺和回轉鼓輪；支承部件立柱、床身、 底座和滑座等?？刂葡到y有通用的液壓傳動裝置、電氣柜、操縱臺等。在當今 的發(fā)展趨勢中，一臺組合機床如果不能完成全部的工藝過程，這時往往把幾臺 機床布置流水線，大大縮短了加工時間。我國傳統的組合機床及組合機床自動 線主要采用機、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產批量比較大的大 中型箱體類和軸類零件(近年研制的組合機床加工連桿、板件等也占一定份額)， 完成鉆孔、擴孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內鏜各種 形狀槽，以及銑削平面和成形面等。組合機床的分類繁多，有大型組合機床和 小型

13、組合機床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復合式，還有多 工位回轉臺式組合機床等;隨著技術的不斷進步，一種新型的組合機床柔性 組合機床越來越受到人們的青睞，它應用多位主軸箱、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()、數字控制()等， 能任意改變工作循環(huán)控制和驅動系統，并能靈活適應多品種加工的可調可變的 組合機床。另外，近年來組合機床加工中心、數控組合機床、機床輔機(清洗機、 裝配機、綜合測量機、試驗機、輸送線)等在組合機床行業(yè)中所占份額也越來越 大。二十世紀 70 年代以來，隨著可轉位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和 刀具自動補償技術的發(fā)展，組合機床的加工精

14、度也有所提高。組合機床未來的 發(fā)展將更多的采用調速電動機和滾珠絲杠等傳動，以簡化結構、縮短生產節(jié)拍； 采用數字控制系統和主軸箱、夾具自動更換系統，以提高工藝可調性；以及納 入柔性制造系統等。組合機床的設計，目前基本上有兩種情況：其一，是根據 具體加工對象的具體情況進行專門設計，這是當前最普遍的做法。其二，隨著 組合機床在我國機械行業(yè)的廣泛使用，廣大工人總結自己生產和使用組合機床 的經驗，發(fā)現組合機床不僅在其組成部件方面有共性，可設計成通用部件，而 后橋殼體雙面鉆組合機床總體及左主軸箱設計 4 且一些行業(yè)在完成一定工藝范圍內組合機床是極其相似的，有可能設計為通用 機床，這種機床稱為“專能組合機床

15、” 。這種組合機床就不需要每次按具體加工 對象進行專門設計和生產，而是可以設計成通用品種，組織成批生產，然后按 被加工的零件的具體需要，配以簡單的夾具及刀具，即可組成加工一定對象的 高效率設備。組合機床行業(yè)的產品技術現狀與激烈競爭的市場以及與用戶需求 之間的差距是比較大的， 在市場經濟的新形勢下，切實解決存在的薄弱環(huán)節(jié)， 完善售后服務體系，以求得行業(yè)企業(yè)的大發(fā)展，前景是美的。 本次設計的課題是后橋殼體組合機床總體及左主軸箱設計，課題來源于鹽 城市超越組合機床有限公司。主軸箱設計是組合機床設計中的一個重要組成部 分。在主軸箱體設計中；首先根據已知條件和被加工零件的具體結構特征，確 定各軸的排布方

16、案、結構、材料、轉向、配合關系等，保證各軸互不干涉。軸 的排布方案是多種多樣的，通過比較選擇一種最佳的方案，然后選擇主軸箱體 的規(guī)格、型號。確定好軸的排布方案及各種技術參數后，再選擇其它各種零件， 編制各零件的明細表。盡可能選用標準件和通用件，降低制造成本。需對被加 工零件孔的分布情況及所要達到的要求進行分析，如各部件尺寸、材料、形狀、 硬度及加工精度和表面粗糙度等。 首先是總體方案的設計，組合機床的總體設計必須要制定工藝方案，在工 藝制定過程中，通過生產批量的分析確定組合機床箱體結合件的加工方案，并 尋求最佳的工藝方案?？傮w方案設計的主要成果是“三圖一卡” ，即繪制被加工 零件工序圖、加工示

17、意圖、機床聯系尺寸圖，編制生產率計算卡。 最后是技術設計和工作設計。技術設計是根據總體設計已經確定的“三圖 一卡” ，設計主軸箱等專用部件的正式總圖；工作設計即繪制各個專用部件的施 工圖樣，編制各部件明細表。 這次畢業(yè)設計是熟悉和運用有關手冊、圖表等技術資料及編寫技術文件等 基本技能的一次實踐機會，它能讓我綜合運用機械設計的基本理論，并結合生 產實習和課程設計中學到的實踐知識，獨立地分析和解決工藝問題，初步具備 了設計一個中等復雜程度零件的工藝規(guī)程的能力和運用主軸箱設計的基本原理 和方法，擬訂夾具設計方案，完成主軸箱結構設計的能力，為未來從事的工作 打下良好的基礎。 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說

18、明書 2009 5 2 組合機床總體設計 2.12.1 總體方案論證總體方案論證 2.1.12.1.1 加工對象工藝性的分析加工對象工藝性的分析 A.被加工零件特點 被加工零件材料是 HT200,硬度 HB160240，共計有 28 個孔需要加工，在 本工序之前各主要表面、主要孔已加工完畢。 B.本機床的加工內容及加工精度 本道工序：鉆左、右面共計 61 個孔，由本組合機床完成，具體加工內 容及加工精度如下： a)鉆左側面：鉆 2210.2，深 23；鉆 28.5，深 18，粗糙度為 3.2。 锪左側面：锪平 425，深 3，粗糙度為 3.2。 b)鉆右側面：鉆 2210.2，深 23；鉆 6

19、8.5，深 15，粗糙度為 3.2。 锪右側面：锪平 525，深 3，粗糙度為 3.2。 各孔的具體位置精度及具體要求詳見后橋殼體加工工序圖。 C.本次設計技術要求 a)機床應能滿足加工要求，保證加工精度； b)機床應運轉平穩(wěn)，工作可靠，結構簡單，裝卸方便，便于維修、調 整； c)機床盡可能用通用件以便降低制造成本； d)機床各動力部件用電氣控制，液壓驅動。 2.1.22.1.2 機床配置型式的選擇機床配置型式的選擇 確定機床的配置型式，定出影響機床總體布局和技術性能的主要部件的結 構方案。既要考慮能實現工藝方案，以確保零件的精度、技術要求及生產率， 又要考慮機床操作方便可靠，易于維修，且潤滑

20、、冷卻、排屑情況良好。對同 一個零件的加工，可能會有各種不同的工藝方案和機床配置方案，在最后決定 采取哪種方案時，絕不能草率，要全面地看問題，綜合分析各方面的情況，進 行多種方案的對比，從中選擇最佳方案。 后橋殼體的結構為臥式長方體，臥式組合機床的優(yōu)點是加工和裝配工藝性 好，無漏油現象；同時，安裝、調試與運輸也都比較方便；而且，機床重心較 低，有利于減小振動。其缺點是削弱了床身的剛性，占地面積大。立式組合機 后橋殼體雙面鉆組合機床總體及左主軸箱設計 6 床的優(yōu)點是占地面積小，自由度大，操作方便。其缺點是機床重心高，振動大。 從裝夾的角度來看，臥式平放比較方便，也減輕了工人的勞動強度?？紤]到機

21、床運行的平穩(wěn)性，選用臥式組合機床。 2.1.32.1.3 定位基準的選擇定位基準的選擇 被加工零件為后橋殼體屬箱體類零件，加工工序集中、精度要求高。由于 箱體零件的定位方案一般有兩種， “一面兩孔”和“三平面”定位方法。 A. “一面雙孔”的定位方法 它的特點是： a.可以簡便地消除工件的六個自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠定位； b.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； c.“一面雙孔”可作為零件從粗加工到精加工全部工序的定位基準，使零 件整個工藝過程基準統一，從而減少由基準轉換帶來的累積誤差，有利于保證 零件的加工精度，同時，使機床各個工序（工位）的

22、許多部件實現通用化，有 利于縮短設計、制造周期，降低成本。 d.易于實現自動化定位、夾緊，并有利于防止切削落于定位基面上。 B.“三平面”定位方法 它的特點是： a.可以簡便地消除工件的六個自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠定位； b.有同時加工零件兩個表面的可能，能高度集中工序。 一般情況下， “一面雙孔”是最常用的定位方案，即零件在機床上放置的底 面及底面上的兩個孔作為定位基準，通過一個平面和兩個定位銷限制其六個自 由度。后橋殼體質量較大，底面上孔的直徑足夠，定位銷不會受力變形，宜選 用“一面雙孔”定位基準，所以初步擬定“一面雙孔”定位方法，該定位方案 限制的自由度敘述如下：本機床加工時采用的定位

23、方式是一面雙孔，以底面為 定位基準面，限制一個自由度；兩個孔限制五個自由度；為方便定位裝夾在右 側有兩個定位板，在后面用一個定位塊，作輔助支承，其不限制自由度。這樣 工件的 6 個自由度被完全約束了也就得到了完全的定位。 2.1.42.1.4 滑臺型式的選擇滑臺型式的選擇 與機械滑臺相比較，液壓滑臺的進給量可以無級調速；可以獲得較大的進 給力；零件磨損小，使用壽命長；工藝上要求多次進給時，通過液壓換向閥， 很容易實現；過載保護簡單可靠；工作可靠。但采用液壓滑臺的不足之處在于 進給量由于載荷的變化和溫度的影響而不夠穩(wěn)定；液壓系統漏油影響工作環(huán)境， 浪費能源；調整維修比較麻煩。本課題的加工對象是后

24、橋殼體，為了提高加工 效率，降低生產成本，所以選用了液壓滑臺。 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2009 7 2.22.2 切削用量的確定及刀具切削用量的確定及刀具選擇選擇 2.2.12.2.1 切削用量切削用量選擇選擇 在被加工的 61 中，有鉆孔和锪孔加工，所以選擇切削用量時從鉆孔和 锪孔兩方面考慮，具體的鉆孔切削用量從文獻1表 6-11 中選取,锪孔切削用量 從文獻1表 6-13 中選取。鉆孔時，降低進給量的目的是為了減小軸向切削力， 以避免鉆頭折斷，降低切削速度主要是為了提高刀具壽命8。所有刀具都采用 高速鋼。 在選擇切削速度時，要求同一多軸箱上各刀具每分鐘進給量必須相等并等 于滑臺的

25、工進速度（單位為mm/min） ，因此，一般先按各刀具選擇較合理的 f v 轉速(單位為r/min)和每轉進給量（單位為mm/r） ，再根據其工作時間最長、 i n i f 負荷最重、刃磨較困難的所謂“限制性刀具”來確定并調整每轉進給量和轉速， 通過“試湊法”來滿足每分鐘進給量相同的要求，即 （2- fii vfnfnfn 2211 1） 在選擇了轉速后就可以根據下列公式選擇合理的切削速度。 （2- 1000 nd v 2） A對左面 28 孔的切削用量選擇： a）鉆孔 2210.2，深23mm 查文獻1表6-11高速鋼鉆頭切削用量得 由d612，硬度大于160240HBS，選擇v=1018m

26、/min， f 0.10.18mm/r， 又d=10.2mm，初選v=12 m/min， f=0.11 mm/r,則由 (2-3) 1000v n d 得： 取 n=375r/min 1000 12 374.67 / min 10.2 nr b）鉆孔 28.5，深18mm 查文獻1表6-11高速鋼鉆頭切削用量得 由d612，硬度大于160240HBS，選擇v=1018m/min， f 0.10.18mm/r， 又d=8.5mm，初選v=10 m/min， f=0.11 mm/r, 得： 取 n=375r/min 1000 10 374.67 / min 8.5 nr c）锪孔 425，深3mm

27、 查文獻1表6-13擴孔切削用量得 由d1525，硬度大于160240HBS，選擇v=812m/min， f 0.150.3mm/r， 又d=25mm，初選v=8.6 m/min， f=0.36 mm/r， 得： 取 n=110r/min 1000 8.6 109.55 / min 25 nr B對右面 33 孔的切削用量選擇： a）鉆孔 2210.2，深23mm 查文獻1表6-11高速鋼鉆頭切削用量得 由d612，硬度大于160240HBS，選擇v=1018m/min， f 后橋殼體雙面鉆組合機床總體及左主軸箱設計 8 0.10.18mm/r， 又d=10.2mm，初選v=12m/min，

28、f=0.11mm/r, 得： 取 n=375r/min 1000 12 374.67 / min 10.2 nr b）鉆孔 68.5，深15mm 查文獻1表6-11高速鋼鉆頭切削用量得 由d612，硬度大于160240HBS，選擇v=1018m/min， f 0.10.18mm/r， 又d=8.5mm，初選v=10m/min， f=0.11mm/r, 得： 取 n=375r/min 1000 10 374.67 / min 8.5 nr c）锪孔 525，深3mm 查文獻1表6-13擴孔切削用量得 由d1525，硬度大于160240HBS，選擇v=812m/min， f 0.150.3mm/r

29、， 又d=25mm，初選v=8.6m/min， f=0.36mm/r， 得： 取 n=110r/min 1000 8.6 109.55 / min 25 nr 2.2.22.2.2 計算切削力、切削扭矩及切削功率計算切削力、切削扭矩及切削功率 根據文獻1P.134 表 6-20 中公式計算鉆孔 (2-4) 6 . 08 . 0 26HBDfF (2-5) 6 . 08 . 09 . 1 10HBfDT (2-6) D Tv P 9740 式中， F 切削力（N） ； T 切削轉矩（Nmm） ； P 切削功率（kW） ； v 切削速度（m/min） ； f 進給量（mm/r） ； D 加工（或鉆

30、頭）直徑（mm） ； 根據文獻1P.134 表 6-20 中公式計算锪孔 (2-7) 6 . 0 2 . 1 4 . 0 2 . 9HBafF p (2-8) 6 . 08 . 075. 0 6 . 31HBfDT (2-9) D Tv P 9740 式中， F 切削力（N） ； T 切削轉矩（Nmm） ； P 切削功率（kW） ； 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2009 9 v 切削速度（m/min） ； f 進給量（mm/r） ； D 加工（或鉆頭）直徑（mm） ； 切削深度（mm） ； p a HB 布氏硬度。，在本設計中，)( 3 1 minmaxmax HBHBHBHB ， ，得

31、HB=213。由以上公式可得：240 max HB160 min HB A.左側面鉆孔和锪孔 a)鉆 2210.2，深 23 由公式（2-4）得： 6 . 08 . 0 26HBDfF =2610.20.110.82130.6 =1131.66 N 由公式（2-5）得： 6 . 08 . 09 . 1 10HBfDT =1010.21.90.110.82130.6 =3519.51 Nmm 由公式（2-6）得： D Tv P 9740 = 2 .1014 . 3 9740 1251.3519 =0.1354 kW b)鉆 28.5，深 18 由公式（2-4）得： 6 . 08 . 0 26HB

32、DfF =268.50.110.82130.6 =943.05 N 由公式（2-5）得： 6 . 08 . 09 . 1 10HBfDT =108.51.90.110.82130.6 =2489.07 Nmm 由公式（2-6）得： D Tv P 9740 = 5 . 814 . 3 9740 1007.2489 =0.0957 kW c) 锪 425，深 3 由公式（2-7）得： 6 . 0 2 . 1 4 . 0 2 . 9HBafF p =9.20.360.431.22130.6 后橋殼體雙面鉆組合機床總體及左主軸箱設計 10 =570.01N 由公式（2-8）得： 6 . 08 . 07

33、5. 0 6 . 31HBfDT =31.6250.750.360.82130.6 =3892.35Nmm 由公式（2-9）得： D Tv P 9740 = 2514.39740 6.835.3892 =0.0438 kW B.右側面鉆孔和锪孔 a)鉆 2210.2，深 23 由公式（2-4）得： 6 . 08 . 0 26HBDfF =2610.20.110.82130.6 =1131.66 N 由公式（2-5）得： 6 . 08 . 09 . 1 10HBfDT =1010.21.90.110.82130.6 =3519.51 Nmm 由公式（2-6）得： D Tv P 9740 = 2

34、.1014 . 3 9740 1251.3519 =0.1354 kW b)鉆 68.5，深 15 由公式（2-4）得： 6 . 08 . 0 26HBDfF =268.50.110.82130.6 =943.05 N 由公式（2-5）得： 6 . 08 . 09 . 1 10HBfDT =108.51.90.110.82130.6 =2489.07 Nmm 由公式（2-6）得： D Tv P 9740 = 5 . 814 . 3 9740 1007.2489 =0.0957 kW c) 锪 525，深 3 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2009 11 由公式（2-7）得： 6 . 0 2

35、. 1 4 . 0 2 . 9HBafF p =9.20.360.431.22130.6 =570.01N 由公式（2-8）得： 6 . 08 . 075. 0 6 . 31HBfDT =31.6250.750.360.82130.6 =3892.35Nmm 由公式（2-9）得： D Tv P 9740 = 2514.39740 6.835.3892 =0.0438 kW 總的切削功率：即求各面上所有軸的切削功率之和 左面 =220.1354+20.0957+40.589+0.0438=3.3454kW w P 右面 =220.1354+60.0957+50.0438=3.772kW w P

36、實際切削功率 根據文獻4，P=(1.52.5),因為是多軸加工，故取定 P=2Pw W P 則 =2=23.34546.6908kWP 左w P 左 =2=23.7727.544kWP 右w P 右 2.32.3 組合機床總體設計組合機床總體設計三圖一卡三圖一卡 2.3.12.3.1 被加工零件工序圖被加工零件工序圖 A.被加工零件工序圖的作用和內容 被加工零件工序圖是根據制定的工藝方案，表示所設計的組合機床上完成 的工藝內容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術要求，加工用的定位 基準、夾壓部位以及被加工零件的材料、硬度和在本機床加工前加工余量、毛 坯或半成品情況的圖樣。除了設計研制合同外

37、，它是組合機床設計的重要依據， 也是制造、使用、調整和檢驗機床精度的重要文件。被加工零件工序圖是在被 加工零件的基礎上，突出本機床或自動線的加工內容，并作必要的說明而繪制 的。其主要內容包括： a)被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序機床設計有關部位結構 形狀和尺寸。當需要設置中間導向時，則應把設置中間導向臨近的工件內部肋、 壁布置及有關結構形狀和尺寸表示清楚，以便檢查工件、夾具、刀具之間是否 后橋殼體雙面鉆組合機床總體及左主軸箱設計 12 相互干涉。 b)本工序所選用的定位基準、夾壓部位及夾緊方向。以便據此進行夾具的 支承、定位、夾緊和導向等機構設計。 c)本工序加工表面的尺寸、精度、

38、表面粗糙度、形位公差等技術要求以及 對上道工序的技術要求。 d)注明被加工零件的名稱、編號、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 a)繪制被加工零件工序圖的規(guī)定：應按一定的比例，繪制足夠的視圖以及 剖面；本工序加工部位用粗實線表示；定位用定位基準符號表示，并用下標數 表明消除自由度符號；夾緊用夾緊符號表示，輔助支承用支承符號表示。 b)繪制被加工零件工序圖注意事項 本工序加工部位的位置尺寸應與定位基準直接發(fā)生關系。 對工件毛坯應有要求，對孔的加工余量要認真分析。在鉆孔時，其大孔單 邊余量應小于相鄰兩孔半徑之差，以便鉆頭能通過。 當本工序有特殊要求時必須注明。

39、如精鉆孔時，當不允許有退刀痕跡或者 允許有某種形狀的刀痕時必須注明。 圖 2-1 所示為被加工零件工序圖。 圖 2-1 被加工零件工序圖 2.3.22.3.2 加工示意圖加工示意圖 零件加工的工藝方案要通過加工示意圖反映出來。加工示意圖表示被加工 零件在機床上的加工過程，刀具、輔具的布置狀況以及工件、夾具、刀具等機 床各部件間的相對位置關系，機床的工作行程及工作循環(huán)等。 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2009 13 A.導向結構的選擇 組合機床鉆孔時，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導向裝置來保證的。 導向裝置的作用是：保證刀具相對工件的正確位置；保證刀具相互間的正確位 置；提高刀具系統的支

40、承剛性。 B. 刀具的選擇 在編制加工示意圖的過程中，首先是對刀具進行選擇。一臺機床刀具的選 擇是否合理，直接影響到機床的加工精度、生產率和工作情況。因而正確選擇 刀具是一個相當重要的工作。刀具的選擇要考慮到工件加工尺寸精度、表面粗 糙度、切屑的排除及生產率要求等因素。鉆孔刀具其直徑應與加工終了時刀具 螺紋螺旋槽后端和導向套外端有一定的距離。 a.刀具直徑的選擇 刀具直徑的選擇應與加工部位尺寸、精度相適應。根據工藝要求及加工精 度的要求，鉆8.5孔時采用8.5/11復合麻花鉆頭，鉆10.2孔時采用 10.2/12復合麻花鉆頭，锪25孔時采用25/35锪刀。 b.刀具耐用度的計算 確定刀具耐用度

41、，用以驗證選用量或刀具是否合理，刀具的耐用度至少大 于4個小時。查閱文獻2中公式： （2- 8 3 . 155 . 0 25 . 0 9600 HBvf D T 10） 式中： 刀具耐用度，單位 min；T 鉆頭直徑，單位 mm；D 切削速度，單位 m/min；v 每轉進給量，單位 mm/r；f 布氏硬度。HB 選擇8.5mm的鉆頭進行計算： T= 1512min 根據計算，所得刀具耐用度滿足要求。 C.確定主軸、尺寸、外伸尺寸 在本課題中，主軸是用于鉆孔的，鉆孔選用滾珠軸承主軸。鉆孔時采用剛 性連接，主軸采用長主軸。 根據由選定的切削用量計算得到的切削轉矩 T，由文獻1P43 頁公式 （2-

42、 4 10TBd 11） 式中，d 表示軸的直徑（） ；T 表示軸所傳遞的轉矩（Nm） ；B 表示系數， 本課題中鉆孔主軸為非剛性主軸，取 B=6.2。 后橋殼體雙面鉆組合機床總體及左主軸箱設計 14 由公式可得： 左面 軸 1-4 d=15.49mm 取定 d=25 軸 5-26 d=15.10mm 取定 d=20 軸 27，28 d=13.85mm 取定 d=20 右面 軸 29-33 d=15.49mm 取定 d=25 軸 34-39 d=13.85mm 取定 d=20 軸 40-61 d=15.10mm 取定 d=20 根據主軸類型及初定的主軸軸徑，查文獻1第 44 頁表 3-6 可得

43、到主軸外 伸尺寸及接桿莫氏圓錐號。主軸軸徑=25時，主軸外伸尺寸為：d mm，=115；主軸軸徑=20時，主軸外伸尺寸為：/38/ 26D d Ld 、=115；接桿莫氏圓錐號為。/30/ 20D d L D.選擇接桿、浮動卡頭 在鉆、擴、鉸、锪孔及倒角等加工小孔時，通常都采用接桿（剛性接桿） 。 各主軸的外伸長度和刀具均為定值，為保證主軸箱上各刀具能同時到達加工終 了位置，須采用軸向可調整的接桿來協調各軸的軸向長度，以滿足同時加工完 成孔的要求。 為提高加工精度、減少主軸位置誤差和主軸振擺對加工精度的影響，在采 用長導向或雙導向進行鉆孔時，一般孔的位置精度靠夾具保證。為避免主軸與 夾具導套不

44、同而引起的刀桿“別勁”現象影響加工精度，均可采用浮動卡頭連 接。 所以鉆孔一般采用剛性連接。 E.動力部件工作循環(huán)及行程的確定 a)工作進給長度 L工的確定 工作進給長度 L工，應等于加工部位長度 L（多軸加工時按最長孔計算）與 刀具切入長度 L1和切出長度 L2之和。切入長度一般為 510，根據工件端面 的誤差情況確定。 锪孔時，切出長度一般為 1015mm；鉆孔時，切出長度一般為d+(38) 1 3 mm。 當采用復合刀具時,應根據具體情況決定。所以得出以下結果: 左主軸箱：工進長度： 72330Lmm 工 右主軸箱：工進長度： 72330Lmm 工 b)快速進給長度的確定 快速進給是指動

45、力部件把刀具送到工作進給位置，其長度按具體情況確定。 初步選定兩個主軸箱上刀具的快速進給長度分別為 150mm,150mm。 c)快速退回長度的確定 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2009 15 快速退回長度等于快速進給和工作進給長度之和。由已確定的快速進給和 工作進給長度可知，三面快速退回長度分別為 180mm,180mm。 d)動力部件總行程的確定 動力部件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 刀具磨損或補償制造、安裝誤差，動力部件能夠向前調節(jié)的距離（即前備量） 和刀具裝卸以及刀具從接桿中或接桿連同刀具一起從主軸孔中拿出時，動力部 件需要后退的距離（刀具退離夾具導套外

46、端面的距離應大于接桿插入主軸孔內 或刀具插入接桿孔的長度，即后備量） 。因此，動力部件的總行程為快退行程與 前后備量之和。圖 2-2 為被加工零件的加工示意圖。 圖 2-2 加工示意圖 2.3.32.3.3 機床尺寸聯系總圖機床尺寸聯系總圖 A動力滑臺的選擇 a)動力滑臺形式的選擇 本組合機床采用的是液壓滑臺。與機械滑臺相比較，液壓滑臺具有如下優(yōu) 點：在相當大的范圍內進給量可以無級調速；可以獲得較大的進給力；由于液 壓驅動，零件磨損小，使用壽命長；工藝上要求多次進給時，通過液壓換向閥， 很容易實現；過載保護簡單可靠；由行程調速閥來控制滑臺的快進轉工進，轉 換精度高，工作可靠。但采用液壓滑臺也有

47、其弊端，如：進給量由于載荷的變 化和溫度的影響而不夠穩(wěn)定；液壓系統漏油影響工作環(huán)境，浪費能源；調整維 修比較麻煩。本課題的加工對象是后橋殼體左、右兩個面上的 61 個孔，位置精 度和尺寸精度要求較高，因此采用液壓滑臺。 b)動力滑臺型號的選擇 根據選定的切削用量計算得到的單根主軸的進給力，按文獻1第 62 頁公 （2- n i i FF 1 多軸箱 12） 后橋殼體雙面鉆組合機床總體及左主軸箱設計 16 式中，各主軸所需的 向切削力，單位為 N。 i F 則 左主軸箱 22 1131.662 943.054 570.0129062.66FN 多軸箱 右主軸箱 22 1131.665 943.0

48、54 570.0131891.81FN 多軸箱 實際上,為克服滑臺移動引起的摩擦阻力，動力滑臺的進給力應大于。 多軸箱 F 又考慮到所需的最小進給速度、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1第 91 頁表 5-1，左、右兩面的液壓滑臺均選 用 1HY50A 型。臺面寬 500mm，臺面長 1000mm,行程長 400mm，滑臺及滑座總高 360mm,滑座長 1440mm，允許最大進給力 32000N，快速行程速度 6.3m/min，工 進速度 10350mm/min。 B動力箱型號的選擇 由切削用量計算得到的各主軸的切削功率的總和，根據文獻1第 47 切削 P

49、頁公式 （2- 切削 多軸箱 P P 13） 式中, 消耗于各主軸的切削功率的總和（kW） ； 切削 P 多軸箱的傳動效率,加工黑色金屬時取 0.80.9，加工有色金屬時取 0.70.8；主軸數多、傳動復雜時取小值，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，又主軸數量較多、傳動復雜，故取。8 . 0 左主軸箱：6.6908PkW 左 則 6.6908 8.36 0.8 PkW 多軸箱 右主軸箱：7.544PkW 右 則 7.544 9.43 0.8 PkW 多軸箱 根據液壓滑臺的配套要求，滑臺額定功率應大于電機功率的原則，查文獻 1 第 114115 頁表 5-38 得出動力

50、箱及電動機的型號。 表 2-1 動力箱及電動機的型號選擇 動力箱型號電動機型號 電動機功率 (kW) 電動機轉速 (r/min) 輸出軸轉速 (r/min) 左主軸箱1TD50Y160M-4111460730 右主軸箱1TD50Y160M-4111460730 C.配套通用部件的選擇 側底座 1CC501 型號，其高度 H=560mm，寬度 B=700mm，長度 L=1550mm。 D.確定機床裝料高度 H 裝料高度是指機床上工件的定位基準面到地面的垂直距離。在確定之前，首 先要考慮工人操作的方便性，還要考慮車間運送共建的滾到高度，工件最低孔 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2009 17 的

51、位置，主軸箱最低主軸高度和通用不見的高度尺寸的限制。本課題中，工件 最低孔位置 h2=70，主軸箱最低主軸高度 h1=143.55，所選滑臺與滑座總高 h3=320，側底座高度 h4=560，夾具底座高度 h5=330，中間底座高度 h6=560，綜合上述因素，該組合機床裝料高度取 H=1000。 E.確定夾具輪廓尺寸 主要確定夾具底座的長、寬、高尺寸。工件的輪廓尺寸和形狀是確定夾具 底座輪廓尺寸的基本依據。具體要考慮布置工件的定位、限位、夾緊機構、刀 具導向裝置以及夾具底座排屑和安裝等方面的空間和面積需要。夾具底座的高 度尺寸，一方面要保證其有足夠的高度，同時考慮機床的裝料高度、排屑的方 便

52、性和便于設置定位、夾緊機構。一般不小于 240 mm。本機床夾具的長度為 750mm，寬度為 700mm，高度為 330mm。 F.確定中間底座尺寸 中間底座的頂面安裝夾具或輸送部件，側面與側底座或立柱底座相連接， 并通過端面鍵或定位銷定位。根據機床配置形式不同，中間底座有多種形式， 如：雙面臥式組合機床的中間底座，兩側面都安裝側底座；三面臥式組合機床 的中間底座為三面安裝側底座；立式回狀工作臺式組合機床，除了安裝立柱外， 還需安裝回轉工作臺?？傊?，中間底座的結構，尺寸需根據工件的大小、形狀 以及組合機床的配置形式等來確定。因此，中間底座一般按專用部件進行設計， 但為了不致使組合機床的外廓尺寸

53、過分繁多，中間底座的主要尺寸應符合國家 標準規(guī)定。 確定中間底高度尺寸時，應考慮鐵屑的儲存及排除電氣接線安排，中間底 座高度一般不小于 540mm。 本機床確定中間底座高度為 560mm。 G.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，可按下 1 h 式計算： （2- 1 2bbB 14） （2- 11 bhhH 15）式中，工件在寬度方向相距最遠的兩孔距離（） ；b 最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（） ； 1 b 工件在高度方向相距最遠的兩孔距離（） ；h 最低主軸高度（） 。 1 h 對于臥式組合機床， h1 要保證潤滑油不致從主軸襯套處泄漏箱外，通

54、常 推薦，本組合機床按式mmh14085 1 （2- 12347 (0.5)hhHhhh 16） 計算，得： ， 1 54.41hmm 后橋殼體雙面鉆組合機床總體及左主軸箱設計 18 ,取，則求出主軸箱輪廓尺寸：724.23,323.85bmm hmmmmb100 1 1 2724.232 100924.23Bbbmm 11 323.8554.41 100478.26Hhhbmm 根據上述計算值,按主軸箱輪廓尺寸系列標準，最后確定主軸箱輪廓尺寸為 BH=1000630。 2.3.42.3.4 機床生產率計算卡機床生產率計算卡 A.理想生產率(單位為件/h)是指完成年生產綱領 A(包括備品及廢品

55、率)Q 所要求的機床生產率。它與全年工時總數 tk有關,一般情況下,單班制 tk取 2350h,兩班制 tk取 4600h,由文獻1的 51 頁公式 （2- k t A Q 17） 得： 50000/235021.28/Qh件 B.實際生產率(單位為件/h)是指所設計機床每小時實際可生產的零件數 1 Q （2- 單 T Q 60 1 18） 式中:生產一個零件所需時間(min)，可按下式計算： 單 T （2- 裝移 快退快進 停輔切單 tt V LL t V L V L ttT k f ff2 2 1 1 19） 式中:分別為刀具第、第工作進給長度,單位為 mm； 21 LL 、 分別為刀具第

56、、第工作進給量,單位為 mm/min； 21ff VV 、 當加工沉孔、止口、锪窩、倒角、光整表面時，滑臺在死擋鐵上 停 t 的停留時間，通常指刀具在加工終了時無進給狀態(tài)下旋轉 轉所需的時間，單 位 min； 分別為動力部件快進、快退行程長度，單位為 mm; 快退快進、L L 動力部件快速行程速度。用機械動力部件時取 56m/min;用液壓 k f V 動力部件時取 310m/min; 直線移動或回轉工作臺進行一次工位轉換時間，一般取 0.1min; 移 t 工件裝、卸（包括定位或撤銷定位、夾緊或松開、清理基面或切 裝卸 t 屑及吊運工件）時間。它取決于裝卸自動化程度、工件重量大小、裝卸是否方

57、 便及工人的熟練程度。通常取 0.51.5min。 如果計算出的機床實際生產率不能滿足理想生產率要求,即,則必須重QQ 1 新選擇切削用量或修改機床設計方案。 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2009 19 已知: 鉆左面孔 30;375 0.1140/ min f Lmm Vnfmm 工 150Lmm 快進 180Lmm 快退 鉆右面孔 ;30Lmm 工 375 0.1140/ min f Vnfmm 150Lmm 快進 180Lmm 快退 左面孔 30 0.020.77min 40 f L tt V 機 工進 停 150 180 0.1 1.51.652min 6300 k f LL tt

58、t V 快進快退 移輔裝卸 0.77 1.6522.422minttt 輔單機 右面孔 30 0.020.77min 40 f L tt V 機 工進 停 150 180 0.1 1.51.652min 6300 k f LL ttt V 快進快退 移輔裝卸 0.77 1.6522.422minttt 輔單機 對多面和多工位加工機床，在計算時應以所有工件單件加工最長的時間作 為單件工時，所以選擇，2.422minT 單 實際生產率: 1 6060 24.77/ 2.422 Qh T 單 件 C.機床負荷率 a)當時候，機床負荷率為二者之比。 1 QQ 組合機床負荷率一般為 0.750.90,自

59、動線負荷率為 0.60.7。典型的鉆、 鏜、攻螺紋類組合機床，按其復雜程度確定；對于精度較高、自動化程度高或 加工多品種組合機床，宜適當降低負荷率。 b)由文獻1的 51 頁公式得機床負荷率: （2-20） 1 Q Q 21.28 85.91% 24.77 故負荷率滿足要求。 后橋殼體雙面鉆組合機床總體及左主軸箱設計 20 3 組合機床左主軸箱設計 主軸箱是組合機床的重要部件之一，按專用要求進行設計，由通用零件組 成，靠夾具的導向裝置來保證孔的加工位置精度。其主要作用是，根據被加工 零件的加工要求，安排各主軸位置，并將動力和運動由電機或動力部件傳給各 主軸，使之得到要求的轉速和轉向。 通用主軸

60、箱設計的順序是：繪制主軸箱設計原始依據圖；確定主軸結構、 軸徑及齒輪 模數；擬訂傳動系統；計算主軸、傳動軸坐標，繪制坐標檢查圖； 繪制主軸箱總圖，零件圖及編制組件明細表1。 3.13.1 繪制多軸箱設計原始依據圖繪制多軸箱設計原始依據圖 主軸箱原始依據圖，是根據“三圖一卡”整理編繪出來的，其內容包括主 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2009 21 軸箱設計的原始要求和已知條件。 在編制此圖時從“三圖一卡”中已知： A主軸箱輪廓尺寸 1000630mm； B工件輪廓尺寸及各孔位置尺寸； C工件與主軸箱相對位置尺寸； 根據這些數據可編制出主軸箱設計原始依據圖。 a)加工零件 名稱：后橋殼體 材料

61、：HT200 硬度：HB160240 b)主軸外伸尺寸及切削用量,見表 3-1。 表 3-1 主軸外伸尺寸及切削用量表 c)動力部件 1TD50/型動力箱電機功率 11kW，轉速為 1460r/min，驅動軸轉速 720r/min。 主軸外伸尺寸切削用量 軸號 D/dL工序n(r/min)V(m/min)f(mm/r) 14 38/26115锪 25 孔1108.60.36 52630/20115 鉆 10.2 孔 375120.11 272830/20115鉆 8.5 孔375100.11 后橋殼體雙面鉆組合機床總體及左主軸箱設計 22 圖 3-1 原始依據圖 3.23.2 主軸結構型式的選

62、擇及動力計算主軸結構型式的選擇及動力計算 3.2.13.2.1 主軸型式的選擇主軸型式的選擇 主軸結構型式由零件加工工藝決定，并應考慮主軸的工作條件和受力情況。 在加工拖拉機變速箱體端面孔時，主軸大都采用的是滾珠主軸。 3.2.23.2.2 主軸直徑和齒輪模數的初步確定主軸直徑和齒輪模數的初步確定 初定主軸直徑一般在編制“三圖一卡”時進行。初選模數可由下式估算， 再通過類比確定，參照文獻5.： （3-1） 式中： 齒輪可傳遞的功率，單位為 kW； P 對嚙合齒輪中小齒輪齒數； Z n小齒輪的轉速，單位為 r/min 主軸箱中齒輪模數常用 2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm 幾種。由

63、于主軸轉 速誤差較小，且加工孔的位置比較密集，可以根據實際需要取齒輪模數 2mm、2.5mm、3mm、4mm。 3 (3032) P m Z n 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書 2009 23 3.33.3 左主軸箱的傳動設計和計算左主軸箱的傳動設計和計算 主軸箱的傳動設計，是根據動力箱驅動軸位置和轉速、各主軸位置及其轉 速要求，設計傳動鏈，把驅動軸與各主軸連接起來，使各主軸獲得預定的轉速 和轉向。擬定傳動系統的基本方法如下： A主軸分布類型： a)同心圓分布； b)直線分布； c)任意分布。 B傳動系統的設計方法： a)將主軸劃分為各種分布類型，盡可能使之形成同心圓分布，用一根中間 傳動軸帶動多根主軸； b)確定驅動軸的轉速，轉向及主軸箱體上的位置； c)用最少數量的齒輪和中間傳動軸把驅動軸和各主軸連接起來。其方法如 下： 1、當主軸數量不多，分布又比較分散時，可以從驅動軸開始，分幾路單獨 和各主軸聯系。 2、當主軸數量較多且分散時，可先將比較接近的主