機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-雙孔支架鏜鉸組合機(jī)床剛性鏜削頭及主軸箱設(shè)計(jì)【全套圖紙】

《機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-雙孔支架鏜鉸組合機(jī)床剛性鏜削頭及主軸箱設(shè)計(jì)【全套圖紙】》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-雙孔支架鏜鉸組合機(jī)床剛性鏜削頭及主軸箱設(shè)計(jì)【全套圖紙】（34頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2009 1 目目 錄錄 1 前言 .1 1.1 總體設(shè)計(jì) .1 1.2 本課題擬解決的問(wèn)題 .1 1.3 解決方案及預(yù)期效果決方案 .2 1.3.1解決方案 2 1.3.2預(yù)期效果 3 2 總體概述 .4 2.1工藝路線的確定 4 2.2機(jī)床配置型式的選擇 5 2.3定位基準(zhǔn)的選擇 5 2.4滑臺(tái)型式的選擇 5 2.5刀具的選擇 6 2.6 切削用量 .6 2.6.1切削用量的選擇 6 2.6.2計(jì)算切削力、切削扭矩及切削功率 6 2.6.3確定主軸類型、尺寸、外伸長(zhǎng)度 8 2.7 動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程的確定 .8 2.8 動(dòng)力部件的選擇 .9 2.9 三圖一卡

2、.9 2.9.1被加工零件工序圖 9 2.9.2加工示意圖 .10 2.9.3機(jī)床尺寸聯(lián)系圖 .11 3 組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì) 12 3.1 概述 14 3.2 繪制主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 14 3.3 主軸結(jié)構(gòu)形式選擇及動(dòng)力計(jì)算 16 3.3.1 主軸結(jié)構(gòu)型式選擇 16 3.3.2 主軸材料的選擇確定 16 3.3.3 主軸的大致尺寸和形狀的確定 17 3.3.4 主軸箱的動(dòng)力計(jì)算 17 3.4 主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 .18 3.4.1 主軸的位置分析 18 3.4.2 花鍵套的確定 18 3.5 主軸前端密封裝置的選用 19 3.6 主軸的強(qiáng)度校核計(jì)算 19 3.7 主軸支承軸承的選用

3、20 3.8 主軸軸承 21 3.9 主軸箱潤(rùn)滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 21 4 組合機(jī)床傳動(dòng)設(shè)計(jì) 22 4.1 傳動(dòng)方案擬訂 22 4.2 同步帶類型的確定 23 4.3帶輪的設(shè)計(jì) .24 雙孔支架鏜鉸組合機(jī)床剛性鏜削頭及主軸箱設(shè)計(jì) 2 4.4帶輪擋圈選擇 .25 5結(jié)論 .27 參考文獻(xiàn) 28 致 謝 .29 附 錄 .30 全套圖紙，加153893706 雙孔支架鏜鉸組合機(jī)床剛性鏜削頭及主軸箱設(shè)計(jì)雙孔支架鏜鉸組合機(jī)床剛性鏜削頭及主軸箱設(shè)計(jì) 摘要：摘要：隨著生產(chǎn)的發(fā)展和專業(yè)化程度的提高，很多企業(yè)的產(chǎn)品產(chǎn)量越來(lái)越大 ，精度也越來(lái)越高。首先，加工時(shí)，同時(shí)參加工作的刀具少，限制了機(jī)床生產(chǎn)率的 提高；其次，在

4、加工多孔的工件時(shí)，需要對(duì)工件進(jìn)行多次的定位和夾緊，使零件的 加工精度和生產(chǎn)率降低；第三，因?yàn)樵谝慌_(tái)機(jī)床上總是加工一種工件，使通用機(jī)床 的部件和機(jī)構(gòu)造成冗余。因此，為了提高生產(chǎn)效率，滿足加工要求，本課題設(shè)計(jì)了 用于加工雙筋蹄零件的鏜鉸組合機(jī)床之鏜削主軸箱。根據(jù)被加工零件確定加工孔的 數(shù)量、位置、切削用量及主軸類型，擬訂了主軸箱的傳動(dòng)方式，應(yīng)用最優(yōu)化方法傳 遞功率，削減振動(dòng)，確定傳動(dòng)參數(shù)，設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行如軸、軸承等相關(guān)零件的 強(qiáng)度校核計(jì)算。通過(guò)以上設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)雙筋蹄零件一次加工完成，較好地達(dá)到 了設(shè)計(jì)要求。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：組合機(jī)床；鏜床；主軸箱 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2009 3 T

5、he design of the modular machine tool for double rebar and feet parts boring and drilling Abstract: With the development of industry and improvement of the specialization, the products output of enterprise, is growing, the precision is increased precise high. First, fewer tool in the work at the sam

6、e time that limiting machine tool productivity; Secondly, it is needed to clamp and position many times in processing that reduce the accuracy and productivity; Third, parts and body of lead to machine tool will lead to redundant if process only one work in some machine tool. Therefore, to improve t

7、he machining efficiency and satisfy the processing requirements, the boring headstocks are designed which are used for the unit machine tool, which is used to roughly bore the holes of the double rebar and feet parts. Based on the processed accessory, the number, the position and the machining data

8、of the holes and the form of the principal axis are determined; The driving way of the headstocks are drawn, the power is transmits by the methods of optimization, the driving parameter are determined, the structure of the principal axis are designed and the strength of the parts, such as the streng

9、th and the bears, are checked. Trough the design, the four holes of two parts can be finished at one time, and can fulfill the design requirements better. Key words: unit machine tool; boring machine tool; headstock 1 1 前言 隨著生產(chǎn)的發(fā)展和專業(yè)化程度的提高，很多企業(yè)的產(chǎn)品產(chǎn)量越來(lái)越大，精度也 越來(lái)越高。如汽車、拖拉機(jī)行業(yè)的汽缸體、氣缸蓋、變速箱體等零件，采用通用機(jī) 床加工就不

10、能很好的滿足要求。首先，通用機(jī)床加工時(shí)，同時(shí)參加工作的刀具少， 限制了機(jī)床生產(chǎn)率的提高；其次，如果工件需要多個(gè)表面時(shí)，則需要對(duì)工件進(jìn)行多 次的定位和夾緊，這就會(huì)使零件的加工精度和生產(chǎn)率降低；第三，因?yàn)樵谀骋慌_(tái)機(jī) 床上總是加工一種工件，使通用機(jī)床的很多部件和機(jī)構(gòu)變得毫無(wú)作用，造成設(shè)計(jì)功 能的浪費(fèi)。 為了改善通用機(jī)床這些不利的加工條件，在生產(chǎn)實(shí)踐中就出現(xiàn)了專業(yè)機(jī)床。專 業(yè)機(jī)床是相對(duì)通用機(jī)床而言的，它是為完成工件的某一工序而設(shè)計(jì)、制造的。所以 專用機(jī)床的結(jié)構(gòu)要比通用機(jī)床簡(jiǎn)單，加工精度穩(wěn)定，生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度有所提高 。但專用機(jī)床也有其固定的缺點(diǎn)，如設(shè)計(jì)和制造的周期長(zhǎng)，不能適應(yīng)工件的變化， 雙孔支架鏜

11、鉸組合機(jī)床剛性鏜削頭及主軸箱設(shè)計(jì) 4 一旦被加工工件尺寸、形狀和結(jié)構(gòu)有所變化，就必須重新設(shè)計(jì)制造與工件相適應(yīng)的 新的專用機(jī)床。所以專用機(jī)床成本高，不利于產(chǎn)品的更新。 為了消除上述兩種機(jī)床（通用機(jī)床和專用機(jī)床）的弊病，在生產(chǎn)實(shí)踐中有發(fā)展 了一種新型的技工機(jī)床組合機(jī)床。 組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，目前基本上有兩種情況：其一，使根據(jù)具體加工對(duì)象的具體 情況進(jìn)行專業(yè)設(shè)計(jì)，這是當(dāng)前最普遍的做法。其二，隨著組合機(jī)床在我國(guó)機(jī)械行業(yè) 的廣泛使用，廣大工人總結(jié)自己生產(chǎn)和使用組合機(jī)床的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)組合機(jī)床不僅在 其組成部件方面有共性，可設(shè)計(jì)成通用部件，而且一些行業(yè)在完成一定工藝范圍內(nèi) 組合機(jī)床是極其相似的，有可能設(shè)計(jì)為通用機(jī)

12、床，這種機(jī)床稱為“專用組合機(jī)床 ”。這種組合機(jī)床就不需要每次按具體加工對(duì)象進(jìn)行專門設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，而是可以設(shè) 計(jì)成通用品種，組織成批生產(chǎn)，然后按被加工的零件的具體需要，配以簡(jiǎn)單的夾具 及刀具，即可組成加工一定對(duì)象的高效率設(shè)備。 在組合機(jī)床設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了降低組合機(jī)床的制造成本，應(yīng)盡可能地使用通用 件和標(biāo)準(zhǔn)件。目前，我國(guó)設(shè)計(jì)制造的組合機(jī)床，其通用部件和標(biāo)準(zhǔn)件約占部件總數(shù) 的7080%，其它20- 30%是專用零部件?？紤]到近年來(lái)，各種通用件和標(biāo)準(zhǔn)件都出臺(tái)了新的標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)注 方法，為了方便以后組合機(jī)床的維修，整個(gè)組合機(jī)床的通用件和標(biāo)準(zhǔn)件配置，都盡 量采用了新標(biāo)準(zhǔn)。 1.11.1 總體設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì) 1）、

13、制定工藝方案，確定機(jī)床的配置型式及結(jié)構(gòu)方案； 2）、三圖一卡設(shè)計(jì)，包括：a)被加工零件工序圖；(b) 加工示意圖；(c) 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖；(d) 生產(chǎn)率計(jì)算卡。 1.21.2 本課題擬解決的問(wèn)題本課題擬解決的問(wèn)題 本人的課題是GJ359雙筋蹄鏜鉸機(jī)床鏜削主軸箱設(shè)計(jì)，需要解決的問(wèn)題主要有 ：合理選擇主軸箱的規(guī)格、型號(hào)，切削用量的選擇，切削功率的計(jì)算，確定各軸的 結(jié)構(gòu)、排布、配合關(guān)系，軸的強(qiáng)度、剛度校核等，尤其是傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)尤為重要 ，在滿足主軸箱其他結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)要求下，通過(guò)一定的傳動(dòng)鏈，按要求把動(dòng)力從動(dòng)力 部件的驅(qū)動(dòng)軸傳遞到主軸上去。 1.31.3 解決方案及預(yù)期效果 1.3.11.3.1 解決

14、方案：解決方案： 針對(duì)被加工零件，在確定加工工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行總體方案對(duì)比論證。設(shè)計(jì)組合 機(jī)床“三圖一卡”，其內(nèi)容包括：繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系 尺寸總圖和編制生產(chǎn)率計(jì)算卡等。 組合機(jī)床是針對(duì)被加工零件的特點(diǎn)及工藝要求，按高度集中工序原則設(shè)計(jì)的一 種高效率專用機(jī)床。在進(jìn)行設(shè)計(jì)組合機(jī)床時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)被加工零件上兩個(gè)孔的位 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2009 5 置精度、表面粗糙度及其他技術(shù)要求，確定被加工零件是否可以利用組合機(jī)床加工 以及采用組合機(jī)床加工是否合理的問(wèn)題。如果確定可以利用組合機(jī)床加工，那么， 為使加工過(guò)程順利進(jìn)行，并達(dá)到要求的生產(chǎn)率，在分析被加工零件加工工藝資料的

15、基礎(chǔ)上，通常考慮影響制定零件工藝方案、機(jī)床配置型式、結(jié)構(gòu)方案以及應(yīng)注意的 問(wèn)題。經(jīng)過(guò)分析比較，以確定被加工零件在組合機(jī)床上合理可行的加工方法、確定 工序間加工余量、選擇合適的切削用量、相應(yīng)的刀具結(jié)構(gòu)、確定機(jī)床配置型式等等 。 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)的一般順序?yàn)椋汗に嚪桨傅臄M訂,切削用量的確定,組合機(jī)床 總體設(shè)計(jì)“三圖一卡”。技術(shù)路線： 首先，主軸的結(jié)構(gòu)型式的選擇及動(dòng)力計(jì)算。主軸結(jié)構(gòu)型式由零件加工工藝決定 ，并應(yīng)考慮主軸的工件條件和受力情況。主軸直徑在設(shè)計(jì)加工示意圖時(shí)已確定。主 軸箱所需的動(dòng)力由動(dòng)力箱提供，在組合機(jī)床總聯(lián)系尺寸圖設(shè)計(jì)時(shí)已根據(jù)估算的功率 初選了動(dòng)力箱，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)確定后應(yīng)進(jìn)行功率驗(yàn)算。 其次

16、，傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算。傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是主軸箱設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的一環(huán) 。所謂傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，就是通過(guò)一定的傳動(dòng)鏈，按要求把動(dòng)力從動(dòng)力部件的驅(qū)動(dòng) 軸傳遞到主軸上。同時(shí)滿足主軸箱其他結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)的要求。 第三，主軸箱坐標(biāo)設(shè)計(jì)。坐標(biāo)設(shè)計(jì)是主軸箱設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一。它包括計(jì)算 主軸和傳動(dòng)軸的坐標(biāo)位置。為了保證組合機(jī)床的加工精度和確保齒輪正確的嚙合關(guān) 系，主軸箱坐標(biāo)設(shè)計(jì)計(jì)算必須確保正確。 第四，檢查圖的繪制。繪制坐標(biāo)及傳動(dòng)關(guān)系的檢查圖也是主軸箱設(shè)計(jì)中重要的 一步，它是在坐標(biāo)計(jì)算完畢進(jìn)行的。 第五，總圖和零件的設(shè)計(jì)?？倛D包括正視圖部分、按裝配型式歸類的主軸和傳 動(dòng)軸的截視圖。主軸和傳動(dòng)軸的裝配表、技術(shù)要求等。主

17、軸箱的大部分的零件都是 通用的，根據(jù)需要合理選擇。 1.3.21.3.2 預(yù)期效果預(yù)期效果： 產(chǎn)品的制造工藝性好；產(chǎn)品外形美觀；產(chǎn)品的制造成本降低；提高設(shè)計(jì)的一次 成功率、減少設(shè)計(jì)返工；交貨期縮短；產(chǎn)品使用中的維護(hù)成本降低；設(shè)計(jì)的產(chǎn)品工 作更穩(wěn)定、可靠；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理，符合工作現(xiàn)場(chǎng)的需要，更易于操作和使用；產(chǎn)品 的使用效果達(dá)到什么樣的指標(biāo)；產(chǎn)品拆卸方便、更易于維護(hù)；所設(shè)計(jì)的部分符合整 個(gè)工藝流程的要求。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)四個(gè)多月，在指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)下，在本組設(shè)計(jì)人員的共 同努力下，我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)得以按時(shí)圓滿地完成。在此向所有支持我這次畢業(yè)設(shè)計(jì) 的老師和同學(xué)表示深深的感謝！ 雙孔支架鏜鉸組合機(jī)床

18、剛性鏜削頭及主軸箱設(shè)計(jì) 6 2 2 總體概述 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)就是針對(duì)具體的被加工工件，在選定的工藝和方案的基礎(chǔ) 上，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。其中包括：被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 和生產(chǎn)率計(jì)算卡。 A 圖2-1 雙筋蹄零件 根據(jù)所提供雙筋蹄零件的工序圖，分析被加工零件的精度、表面粗糙度、技術(shù) 要求、加工部位尺寸、形狀、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)材料硬度、共建剛性及零件的批量大小的 不同，涉及的組合機(jī)床，必須采用不同的工藝方法和工藝過(guò)程。 加工孔為：20、34。被加工零件材料為A3鋼，硬度HB156。 根據(jù)各種要求，分析其優(yōu)缺點(diǎn)，確定設(shè)計(jì)的組合機(jī)床、采用機(jī)械臥式組合機(jī)床 。根據(jù)所需加工孔的尺寸精度和表

19、面粗糙度，確定這些孔的加工采用鏜刀和鉸刀可 以滿足要求，為了保證孔的加工刀具的直徑和加工部位尺寸相適應(yīng)，需要專門設(shè)計(jì) 制造。 2.12.1 工藝路線的確定 根據(jù)先粗后精，先基準(zhǔn)面后其它表面，先主要表面后次要表面的機(jī)械加工工序 安排的設(shè)計(jì)原則，對(duì)雙筋蹄零件的工藝路線作如下設(shè)計(jì)： 工序1 半精鏜孔19.8 半精樘孔33.7 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2009 7 刮零件孔33.7端面,表面粗糙度為6.3 零件孔33.7一端倒角145 工序2 鉸20孔表面粗糙度為1.6 精鉸34孔表面粗糙度為1.6 锪34孔的另一端面, 表面粗糙度為6.3 工序3 最終檢驗(yàn). 各孔的位置精度及具體要求詳見(jiàn)雙筋蹄零件

20、的零件圖。 2.22.2 機(jī)床配置型式的選擇 根據(jù)選定的工藝方案，確定機(jī)床的配置型式，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。 組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要的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，工藝方案已確定改組和機(jī)床是雙面鏜鉸臥式組合機(jī)床，該機(jī) 床是由鏜削主軸箱、鉸削主軸箱、機(jī)械滑臺(tái)、底座和夾具等組成。 組合機(jī)床裝配圖如下： 1底座 2夾具 3四軸剛性鏜削頭 4四軸剛性鉸削頭 圖2-2 組合機(jī)床裝配 2.32.3 定位基準(zhǔn)的選擇 組合機(jī)床是針對(duì)某種零件或零件某道工序設(shè)計(jì)的。正確選擇定位基準(zhǔn)，是確保 加工精度的重要條件，同時(shí)也有利于實(shí)現(xiàn)最大限度的工序集中

21、。本機(jī)床加工時(shí)采用 三面定位，底面為主要定位基準(zhǔn)面，限制3個(gè)自由度；右側(cè)面以兩個(gè)支承釘限制兩 個(gè)自由度；后側(cè)面有一個(gè)支承釘，限制剩下的一個(gè)自由度。 2.42.4 滑臺(tái)型式的選擇 本組合機(jī)床采用的是機(jī)械滑臺(tái)。與液壓滑臺(tái)相比較，機(jī)械滑臺(tái)具有如下優(yōu)點(diǎn)： 進(jìn)給量穩(wěn)定，慢速無(wú)爬行，高速無(wú)振動(dòng)，可以降低加工工件的表面粗糙度；具有較 好的抗沖擊能力，不會(huì)因沖擊而損壞刀具；運(yùn)行安全可靠，易發(fā)現(xiàn)故障，調(diào)整維修 方便；沒(méi)有液壓驅(qū)動(dòng)的管路、泄露、噪聲和液壓站占地的問(wèn)題。但采用機(jī)械滑臺(tái)也 有其弊端，如：只能有級(jí)變速，變速比較麻煩；一般沒(méi)有可靠的過(guò)載保護(hù)；快進(jìn)轉(zhuǎn) 雙孔支架鏜鉸組合機(jī)床剛性鏜削頭及主軸箱設(shè)計(jì) 8 工進(jìn)時(shí)，

22、轉(zhuǎn)換位置精度較低。本課題的加工對(duì)象是雙筋蹄零件的兩個(gè)孔，采用機(jī)械 滑臺(tái)能夠滿足孔的位置精度和尺寸精度的要求，并且考慮到機(jī)床的維修方便性，故 采用機(jī)械滑臺(tái)。 2.52.5 刀具的選擇 在編制加工示意圖的過(guò)程中，首先遇到刀具的選擇。根據(jù)加工示意圖，工件材 料、加工條件、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，合理的選 擇刀具。 當(dāng)被加工直徑在以上時(shí)，組合機(jī)床多采用鏜削加工，其加工精度可達(dá)1 mm40 2級(jí)。選擇鏜刀，其材料為硬質(zhì)合金，采用復(fù)合鏜刀。由于此干同時(shí)裝有多把刀 ，也就是加工多層孔壁，承受扭矩較大，所以要使用強(qiáng)度較好的刀桿材料：40Cr鋼 。 2.62.6 切削用量 鏜孔切削孔至

23、（通孔） 鏜孔切削孔至（通孔） 20 8 . 1934 7 . 33 2.6.12.6.1 切削用量的選擇切削用量的選擇 （2-1） d v n 1000 對(duì)于鏜孔的切削用量，由于刀具均采用硬質(zhì)合金，加工材料為Q235，從P1321 表6-15查得 m/minv13595mm/rfr0.450.15 A. 鏜孔 通孔 硬度為156HBS,取 8 . 19m/minv99.5rmmfr/23 . 0 )(1600 8 . 1914 . 3 5 .991000 1 r/minn B.鏜孔 通孔 硬度為156HBS, 7 . 33 考慮到刀具壽命以及進(jìn)給速度的一致性，取 m/minv 6 . 101

24、mm/minfr39 . 0 min)/(960 7 .3314 . 3 6 . 1011000 2 rn 2.6.22.6.2 計(jì)算切削力、切削扭矩及切削功率：計(jì)算切削力、切削扭矩及切削功率： 從表6-20 參考文獻(xiàn)1P134查得公式： 切削力F (2-2） 75 . 0 75 . 0 7 .35HBfaF pz (2-3） 5 . 165. 0 2 . 1 212 . 0 HBfaF px 切削扭矩T(Nmm) （2-4） 75 . 0 75 . 0 9 . 17HBfaDT p 切削功率P(Kw) 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2009 9 （2-5） 61200 vFz P F切削力 T切

25、削功率 v切削速度 f進(jìn)給量 Fx軸向切削力 Fz圓周力 D加工直徑 HB布氏硬度 ap切削深度 由以上公式可得： A. 鏜孔 ap=2mm HB=156 D=19.8mm 8 . 19m/minv99.5rmmfr/23 . 0 Fz1= 75. 075. 0 7 . 35HBfap =35.720.230.751560.75 =1080.7(N) Fx1= 5 . 165 . 0 2 . 1 212 . 0 HBfap =0.21221.20.230.651561.5 =375.3(N) T1= 75 . 0 75 . 0 9 . 17HBfaD p =17.919.820.230.751

26、561.5 =10728.8(Nmm) P1= 61200 vFz =1080.799.5/61200 =1.757(Kw) B. 鏜孔 ap=2mm HB=156 D=33.7mm 7 . 33m/minv 6 . 101mm/minfr39 . 0 Fz2= 75. 075. 0 7 . 35HBfap =35.720.390.751560.75 =1555.4(N) Fx2= 5 . 165 . 0 2 . 1 212 . 0 HBfap =0.21221.20.390.651561.5 雙孔支架鏜鉸組合機(jī)床剛性鏜削頭及主軸箱設(shè)計(jì) 10 =514.6(N) T2= 75 . 0 75 .

27、 0 9 . 17HBfaD p =17.933.720.390.751560.75 =26281.8(Nmm) P2= 61200 6 .1014 .1555 61200 vFz =2.58(Kw) 2.6.32.6.3 確定主軸類型確定主軸類型、尺寸尺寸、外伸長(zhǎng)度外伸長(zhǎng)度 主軸與刀具采用剛性連接，主軸采用剛性主軸 （2-6） 4 100 T d 式中：d軸的直徑 T軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩 系數(shù)，由于為剛性主軸，取=7.3 孔19.8mm =23.5mm 4 1 100 8 . 10728 d 孔33.7mm =29.4mm 4 2 100 8 . 26281 d 考慮到安裝過(guò)程中軸的互換性、安裝方

28、便等因素，主軸軸徑均取為50mm。 根據(jù)主軸類型及初定的主軸軸徑，查1P44表3- 6可得到主軸外伸尺寸及接桿莫氏圓錐號(hào)。主軸軸徑d=50mm時(shí)，主軸外伸尺寸為： ,L=115mm；20/32/ 2 dD 由P321表3-4選取主軸為滾珠主軸，則外伸尺寸為85mm。 2.72.7 動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程的確定 工作進(jìn)給長(zhǎng)度L工，應(yīng)等于加工部位長(zhǎng)度L（多軸加工時(shí)按最長(zhǎng)孔計(jì)算）與刀具 切入長(zhǎng)度L1和切出長(zhǎng)度L2之和。切入長(zhǎng)度一般為5- 10mm，根據(jù)工件端面的誤差情況確定；鏜孔時(shí)，切出長(zhǎng)度一般為5-10mm。 即 L工= L1+L+l2 鏜削： 其中L1一般是取510mm現(xiàn)取10mm L2切出長(zhǎng)度

29、一般取510mm現(xiàn)取5mm 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2009 11 L加工部位長(zhǎng)度為50mm 所以L=10+50+5=65mm 快退長(zhǎng)度的確定，一般在固定式夾具鉆孔或擴(kuò)孔的機(jī)床上，動(dòng)力頭快退的行程 ，只要把所有的刀具退出加工范圍，不影響工件裝卸就行。故快退行程由以下尺寸 鏈可知： 雙孔支架鏜鉸組合機(jī)床剛性鏜削頭及主軸箱設(shè)計(jì) 12 表表2-12-1 進(jìn)給長(zhǎng)度表進(jìn)給長(zhǎng)度表 L/(mm) /(mm) 1 L d/(mm) /(mm) 2 L/(mm) 工 L 右主軸箱 501033.7565 2.82.8 動(dòng)力部件的選擇 已由1.5.2計(jì)算出兩根輸出軸的功率，則總的切削功率為 )(16 . 5 2

30、58 . 2 KwPw 多軸箱的功率： )(45. 6 8 . 0 16. 5 Kw P P w 主主主 其中當(dāng)加工有色金屬時(shí)，=0.8 根據(jù)多軸箱功率，由P1151表5-38選用Y132M- )(45 . 6 KwP 主主主 4電機(jī)。（P=7.5Kw v=1440r/min） 2.92.9 三圖一卡 被加工零件為雙筋蹄零件，其材料為A3鋼，加工的孔為：和，通孔2034 。其他技術(shù)要求見(jiàn)零件圖。 2.9.12.9.1 被加工零件工序圖被加工零件工序圖 被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案：表示在一臺(tái)機(jī)床上或一條自動(dòng)線上 完成的工藝內(nèi)容、加工部位的尺寸及精度、技術(shù)要求、加工用定位基準(zhǔn)、夾壓部位

31、以及被加工零件的材料、硬度和在本機(jī)床加工前毛坯情況的圖紙。它是在原有零件 基礎(chǔ)上，以突出本機(jī)床或自動(dòng)線加工內(nèi)容，加上必要的說(shuō)明繪制的。它是組合機(jī)床 設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是檢驗(yàn)、制造使用時(shí)調(diào)整機(jī)床，檢查機(jī)床的重要技術(shù)文件。被 加工零件的形狀和輪廓尺寸及本機(jī)床有關(guān)的部位的結(jié)構(gòu)尺寸，根據(jù)零件圖來(lái)確定加 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)要求也根據(jù)零件圖確定 。 被加工零件工序圖包括下列內(nèi)容： 其原始依據(jù)：半精鏜： 孔mm 8 . 15 精鉸 ： 孔mm7 .29 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2009 13 圖2-3被加工零件工序圖 2.9.22.9.2 加工示意圖加工示意圖 零件加工的

32、工藝方案要通過(guò)加工示意圖反映出來(lái)，加工示意圖表示被加工零件 在機(jī)床上的加工過(guò)程，刀具、輔具的布置狀況及工件、夾具、刀具等機(jī)床各部件的 相對(duì)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、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原始材料，也是整臺(tái)組合機(jī)床布置和 性能的原始要求，同時(shí)也是調(diào)整機(jī)床刀具及試車的依據(jù)。 由于被加工零件的高度不同，所設(shè)計(jì)的各類孔加工的刀具頭長(zhǎng)度也不同，但各 類孔加工的主軸較長(zhǎng)，根據(jù)切削用量和刀具的選擇畫出加工示意圖。 加工示意圖要反映機(jī)床的加工過(guò)程和加工方法，并決定浮動(dòng)夾頭或接

33、桿的尺寸 ，刀具種類及數(shù)量，刀具長(zhǎng)度及加工尺寸，主軸尺寸伸出長(zhǎng)度，主軸、刀具、導(dǎo)向 與工件間的聯(lián)系尺寸等。根據(jù)機(jī)床要求的生產(chǎn)率及道具特點(diǎn)，合理地選擇切削用量 ，決定動(dòng)力頭的工件循環(huán)。 加工示意圖如下圖： 雙孔支架鏜鉸組合機(jī)床剛性鏜削頭及主軸箱設(shè)計(jì) 14 圖2-4 加工示意圖 2.9.32.9.3 機(jī)床尺寸聯(lián)系圖機(jī)床尺寸聯(lián)系圖 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是用來(lái)表示機(jī)床各組成部件的相互裝配關(guān)系，以檢驗(yàn)各部件相 對(duì)關(guān)系及尺寸聯(lián)系是否滿足加工要求，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是以被加工零件工序圖和加 工示意圖為依據(jù)的，并按初步使用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，它可看成是簡(jiǎn)化的機(jī)床總圖，也可表示機(jī)床的配置

34、型式及總體布局。 A.動(dòng)力箱型號(hào)的選擇 由切削用量計(jì)算得到的各主軸的切削功率的總和，根據(jù)參考文獻(xiàn)1的47 切削 P 頁(yè)公式計(jì)算： (2-7) P P 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(dòng)效率,加工黑色金屬時(shí)取0.80.9，加工有色金屬時(shí)取0.70.8；主 軸數(shù)多、傳動(dòng)復(fù)雜時(shí)取小值，反之取大值。本課題中，被加工零件材料為Q235，屬 黑色金屬，又主軸數(shù)量較多、傳動(dòng)復(fù)雜，故取。85 . 0 (2-8)1.757 23.514PN 主主 則 (2-9) 3.514 4.13 0.85 PKW 主主主 動(dòng)力箱取為1TD50I型。 B. 多軸箱輪廓尺寸的設(shè)計(jì) 主要需確定

35、的尺寸是主軸箱的寬度B和高度H及最低主軸高度h1。主軸箱寬度B 、高度H的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關(guān)，可按參考文獻(xiàn)9的49頁(yè)公式 計(jì)算： 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2009 15 B=b+2b1 (2-10) H=h+h1+b1 (2-11) 式中，b工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（mm）； b1最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（mm）； h工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（mm）； h1最低主軸高度（mm）。 其中，h1還與工件最低孔位置（h2=70.52mm）、機(jī)床裝料高度（H=1005mm）、 滑臺(tái)滑座總高（h3=320mm）、側(cè)底座高度（h4=560mm）等尺寸有關(guān)。對(duì)于臥式組

36、合 機(jī)床， h1要保證潤(rùn)滑油不致從主軸襯套處泄漏箱外，通常推薦h185- 140mm，本組合機(jī)床按的P509公式 h1=h2+H-(0.5+h3+h4) (2-12) 其中 h2 與夾具的尺寸有關(guān)。夾具總高度為h=360 取h2 = 50 機(jī)床裝料高度由上面可知 H =1000mm 滑臺(tái)總高由上面可知 h3 =360 底座高度由上面可知 h4 =560 夾具體底座高 h6 =165 所以 h1 =66.34+1130-（360+560） =260 計(jì)算，得： h1=260mm。 兩軸孔的中心間距h 在零件圖上已知的是x軸向的距離和y軸向的偏差 及 h2=x2+y2 =2272+122 算得 h

37、 =227.317 mm b=304mm，h=227.317mm,取b1=100mm，則求出主軸箱輪廓尺寸： B=b+2b1=212.33+2100=504mm H=h+h1+b1=227.317+260+100=587.317mm 根據(jù)上述計(jì)算值,按主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，左、右主軸箱輪廓尺寸都預(yù)定 為BH=530mm750mm。 雙孔支架鏜鉸組合機(jī)床剛性鏜削頭及主軸箱設(shè)計(jì) 16 3 3 組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì) 3.13.1 概述 主軸箱是組合機(jī)床的重要部件之一，它關(guān)系到整臺(tái)組合機(jī)床質(zhì)量的好壞，主軸 箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖，是根據(jù)“三圖一卡”整理編出來(lái)的，其主要內(nèi)容包括主軸箱設(shè) 計(jì)的原始要求和已知條件

38、。 組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，是根據(jù)具體加工對(duì)象的特征進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，這是當(dāng)前最普遍 也是最實(shí)用的做法。 通用主軸箱設(shè)計(jì)的順序是：繪制主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖；確定主軸結(jié)構(gòu)、軸徑 與模數(shù)；擬定傳動(dòng)系統(tǒng)；計(jì)算主軸、傳動(dòng)軸坐標(biāo)，繪制坐標(biāo)檢查圖；繪制主軸箱總 圖，零間圖及編制組件明細(xì)表。 3.23.2 繪制主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 在編制此圖時(shí)，從“三圖一卡”中已知 a. 主軸箱輪廓尺寸550750mm b. 工件輪廓尺寸及兩孔位置尺寸 c. 工件與主軸箱相對(duì)位置尺寸 根據(jù)這些數(shù)據(jù)可編出主軸箱設(shè)計(jì)原始圖依據(jù)，圖如下： 圖3-1 原始圖依據(jù) 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2009 17 A 被加工零件 名稱：雙筋蹄零件 材料

39、：A3鋼 硬度：HBS156 特點(diǎn)： 1）. 為焊接件，零件剛性差，特別是20孔要特別注意防止兩板彎曲，造成兩孔平行度 低。 2）. 高溫焊接件，易造成兩孔偏心，所以加工余量大，對(duì)后道工序要有保證。 3）. 雙筋蹄零件兩端有孔，桿體長(zhǎng)，厚度薄，總體剛性差，加工中很容易受夾緊力、切 削力后變形。 B 主軸箱的外伸尺寸及切削用量 表表3-13-1 主軸箱的外伸尺寸及切削用量主軸箱的外伸尺寸及切削用量 軸號(hào) 工序內(nèi)容 加工直徑 （直徑） 主軸外伸尺寸 b/d(mm),L=85mm v (m/min) n （轉(zhuǎn)/分） f (mm/r) vf (mm/min) 1,2半精鏜19.885/4099.516

40、000.23120 3,4半精鏜33.785/40101.69600.39120 確定主軸箱及銷孔的位置： 表表3-23-2 主軸箱及銷孔的位置主軸箱及銷孔的位置 銷軸1軸2軸3軸4 x0,y0 x1,y1x2,y2x3,y3x4,y4 0,0402,247.6898,247.6898,474.997402,475.00 已知各軸的坐標(biāo)，可以得出： 軸1到軸2的距離 mmR304 12 軸2到軸3的距離 mmR317.227 23 軸3到軸4的距離 mmR304 34 軸1到軸4的距離 mmR317.227 41 軸1到軸3的距離=軸2到軸4的距 mmyyxxRR59.379)()( 2 13

41、 2 132413 根據(jù)表5-401可以知道驅(qū)動(dòng)軸到箱底的距離，在前總體設(shè)計(jì)已定。 C 動(dòng)力部件 其功率、轉(zhuǎn)速、驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速、驅(qū)動(dòng)軸到滑臺(tái)表面的距離，其他尺寸可查主軸箱 雙孔支架鏜鉸組合機(jī)床剛性鏜削頭及主軸箱設(shè)計(jì) 18 裝配圖。 綜上所述，改圖包括下列內(nèi)容： a）所有主軸的位置尺寸及工件與主軸箱的相關(guān)尺寸 在標(biāo)注主軸的位置及相關(guān)尺寸時(shí)，首先要注意主軸箱和被加工零件在機(jī)床上時(shí) 是面對(duì)面擺放的。因此主軸箱橫截面上的水平尺寸應(yīng)與被加工零件將圖的水平尺寸 方向相反；其次，主軸箱上的坐標(biāo)尺寸基準(zhǔn)和被加工零件工序圖的尺寸基準(zhǔn)經(jīng)常不 相重合。應(yīng)根據(jù)主軸箱和被加工零件圖的相對(duì)位置找出統(tǒng)一基準(zhǔn)，并標(biāo)出其相對(duì)位 置

42、尺寸。 b）在圖中標(biāo)注主軸轉(zhuǎn)向 c）圖中應(yīng)標(biāo)注主軸箱的外形尺寸及其他部件的相關(guān)尺寸。 d）列表標(biāo)注工件材料、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。 e）注明動(dòng)力部件型號(hào)、功率N（千瓦）轉(zhuǎn)速n（轉(zhuǎn)/分）和其他主要參數(shù) 3.33.3 主軸結(jié)構(gòu)形式選擇及動(dòng)力計(jì)算 3.3.13.3.1 主軸結(jié)構(gòu)型式選擇主軸結(jié)構(gòu)型式選擇 主軸結(jié)構(gòu)型式由零件加工工藝決定，并應(yīng)考慮主軸的條件和受力情況，軸承型 式是主軸結(jié)構(gòu)的主要特征。進(jìn)行鏜削加工的主軸，有刮端面的工序，軸向切削力較 大，最好用軸向止推軸承受軸向力，如雙列向心球軸承，而用徑向滾珠軸承承受徑 向力。又因加工時(shí)軸向力是單向的，因此

43、止推軸承在主軸前端即可。 主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇，除了軸承之外應(yīng)考慮軸頭結(jié)構(gòu)。根據(jù)軸頭外伸長(zhǎng)度，分 為短主軸和長(zhǎng)主軸兩種。雖然，一般鏜削均推薦用短主軸，但是長(zhǎng)主軸優(yōu)點(diǎn)是軸頭 內(nèi)的軸孔長(zhǎng)，可增大刀具尾部連接的接觸面，因而可增強(qiáng)刀具與主軸的連接剛度， 減少刀具前端下垂。因此在本次設(shè)計(jì)中用長(zhǎng)主軸，軸頭用圓柱孔和刀具連接，用單 鍵傳遞扭矩。固定螺釘做軸向定位。 為了主軸的結(jié)構(gòu)便于加工、裝配、拆卸、測(cè)量和維修等，使其生產(chǎn)率高、成本 低，所以應(yīng)盡量使主軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好，只得直徑變化應(yīng)盡量少，應(yīng)盡量限 制軸的最大直徑及各軸段間的直徑差。這樣既能簡(jiǎn)化軸的結(jié)構(gòu)、節(jié)省材料，又可減 少切削量。 為便于拆卸軸承，其

44、定位軸肩應(yīng)低于軸承內(nèi)圈高度。如果軸肩高度無(wú)法降低， 則應(yīng)在軸上開槽。且各軸段的軸端應(yīng)制成45度。 加工時(shí)，需要切制螺紋的軸端應(yīng)留有螺紋退刀槽，需要磨削加工的軸端應(yīng)留有 砂輪越程槽。 3.3.23.3.2 主軸材料的選擇確定主軸材料的選擇確定 材料：40Cr合金鋼 熱處理：熱處理：T215 局部熱處理5處 毛坯直徑：小于100mm 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2009 19 抗拉強(qiáng)度極限：725Mpa 屈服強(qiáng)度極限：540Mpa 彎曲疲勞極限：355Mpa 剪切疲勞強(qiáng)度：200Mpa 許用彎曲應(yīng)力：70Mpa 適用場(chǎng)合：用于載荷較大且無(wú)很大沖擊的重要軸。 3.3.33.3.3 主軸的大致尺寸和形狀

45、的確定主軸的大致尺寸和形狀的確定 階梯軸的設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下問(wèn)題： 配合性質(zhì)不同的表面，直徑應(yīng)有所不同。 加工精度、粗糙度不同的表面，一般直徑亦有所不同。 應(yīng)便于軸上零件的拆裝。 與軸承配合的軸頸，其直徑必須符合滾動(dòng)軸承內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)系列。 各軸段的長(zhǎng)度決定于軸上零件的寬度和零件固定的可靠性。軸頸的長(zhǎng)度通常與 軸承的寬度相同。 根據(jù)P1071 L+L1+L2=858mm （3-1） （3-2）mmL450 （3-3）mmL140 1 （3-4）mmL220 2 根據(jù)主軸前端軸承軸徑r，可得軸的大致尺寸和形狀為： 圖3-2 主軸 3.3.43.3.4 主軸箱的動(dòng)力計(jì)算主軸箱的動(dòng)力計(jì)算 各主軸直徑和主軸所

46、需動(dòng)力在繪制“三圖一卡”時(shí)已計(jì)算出 (3-5) 主 主 N N 式中，N切各主軸切削功率總和； 組合機(jī)床主軸箱傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí)取=0.9 雙孔支架鏜鉸組合機(jī)床剛性鏜削頭及主軸箱設(shè)計(jì) 20 主軸箱所需的進(jìn)給力，確定的說(shuō)，是動(dòng)力滑臺(tái)所需的進(jìn)給力P進(jìn)可按下式計(jì)算 ： KwN73 . 5 9 . 0 16 . 5 主 (3-6) ni PPPPP 21主 NP8906 .5143 .375 主 3.43.4 主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 具體設(shè)計(jì)步驟如下： 3.4.13.4.1 主軸的位置分析主軸的位置分析 組合機(jī)床所加工的零件是多種多樣的，結(jié)構(gòu)也各不相同，在設(shè)計(jì)該主軸時(shí)，因 為軸1和軸2、軸3

47、和軸4的轉(zhuǎn)速相同，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，軸1和軸2由同一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)； 軸3和軸4由另一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)?；诒患庸た孜恢玫目剂浚瑤?dòng)軸1和軸2的電機(jī)放在 軸1和軸2的上方，軸3和軸4的電機(jī)放在軸3和軸4的下方。 3.4.23.4.2 花鍵套的確定花鍵套的確定 主軸軸端與同步帶輪的連接方式采用矩形花鍵連接。然而，帶輪與花鍵不采用 直接的連接方式，而是在花鍵上配上一個(gè)特制的花鍵套（見(jiàn)下圖），才將帶輪安裝 在上。 矩形花鍵連接：鍵齒的兩側(cè)面為平面，形狀較為簡(jiǎn)單，加工方便?；ㄦI通常要 進(jìn)行熱處理，表面硬度應(yīng)高于40HRC。矩形花鍵連接的定心方式為小徑定心，外花 鍵和內(nèi)花鍵的小徑為配合面。由于制造時(shí)軸和轂上的接合面都

48、要經(jīng)過(guò)磨削，因此能 消除熱處理引起的變形，具有定心精度高、定心穩(wěn)定性好、應(yīng)力集中較小、承載能 力較大的特點(diǎn)，因此應(yīng)用廣泛。 花鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算： 花鍵連接的失效形式和強(qiáng)度計(jì)算的依據(jù)及方法，與平鍵連接基本相同。假設(shè)載 荷在鍵齒的工作面上均勻分布，每個(gè)鍵齒的工作表面上的壓力的合力F作用在平均 直徑dm處，則花鍵傳遞的轉(zhuǎn)矩。引入載荷不均勻系數(shù)K考慮實(shí)際載荷在各 m zFdT 2 1 花鍵齒上分配不均的影響。由此可得花鍵連接的強(qiáng)度條件為： 靜連接： (3-8) 2 PP m T Kzhld 動(dòng)連接： (3-9) 2 m T PP Kzhld 式中：T花鍵傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為Nmm； l花鍵的工作長(zhǎng)度，單

49、位為mm； 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2009 21 z花鍵的齒數(shù)； K載荷不均勻系數(shù)，取決于齒數(shù)，一般取K=0.70.8，齒數(shù)多時(shí)取較小值； h花鍵齒側(cè)面的工作高度，單位為mm，矩形花鍵； CdDh2)( 2 1 dm花鍵的平均直徑，單位為mm，矩形花鍵； )( 2 1 dDdm 花鍵連接的許用擠壓應(yīng)力，單位為Mpa，取=150 p p 花鍵的許用壓強(qiáng)，單位為Mpa，取=30 PP 花鍵連接的零件多用強(qiáng)度極限不低于600Mpa的鋼制造，一般需要熱處理，特別是在 載荷作用下需要頻繁移動(dòng)的花鍵齒，應(yīng)通過(guò)熱處理獲得足夠的硬度以抵抗磨損。 圖3-3 花鍵套 3.53.5 主軸前端密封裝置的選用： 主

50、軸前端密封裝置選用迷宮式密封裝置。迷宮式密封裝置利用轉(zhuǎn)動(dòng)元件與固定 元件間所構(gòu)成的曲折而狹小的縫隙及縫隙內(nèi)充填的油脂達(dá)到密封目的，與其他密封 配合使用，則密封效果會(huì)更好。迷宮式密封對(duì)油潤(rùn)滑及脂潤(rùn)滑都適用，對(duì)防塵和防 漏也有較好的效果。 圖3-4 主軸前端密封裝置 雙孔支架鏜鉸組合機(jī)床剛性鏜削頭及主軸箱設(shè)計(jì) 22 3.63.6 主軸的強(qiáng)度校核計(jì)算 在主軸箱中，主軸的直徑是按照扭轉(zhuǎn)剛度條件，根據(jù)其所受的扭矩，由從參考 文獻(xiàn)8表5- 10?？芍麄兊膭偠仁峭耆珴M足使用要求的，這里只對(duì)那些相對(duì)強(qiáng)度比較弱的軸 進(jìn)行危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度校核。 按疲勞強(qiáng)度進(jìn)行軸的校核計(jì)算 根據(jù)變應(yīng)力的強(qiáng)度理論和實(shí)驗(yàn)研究軸的疲勞

51、強(qiáng)度安全系數(shù)S的校核。公式如下： 延性金屬材料（碳素鋼和一般合金鋼）制造的軸。 (3-10) 22 S S SS SS 式中：只考慮正應(yīng)力作用時(shí)的安全系數(shù)；S 只考慮扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力作用時(shí)的安全系數(shù)。S 許用安全系數(shù) ，其值根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定。對(duì)于延性材料，當(dāng)載荷確定精確，對(duì)材料性能有把 S 握時(shí)，?。划?dāng)載荷確定不夠精確，材料性能不夠均勻時(shí)，取 5 . 13 . 1S ；當(dāng)載荷確定不夠精確、材料性能均勻性差時(shí)，取。 8 . 15 . 1S5 . 28 . 1S 確定危險(xiǎn)截面的確定： 危險(xiǎn)截面應(yīng)為主軸前軸承支承部分。 截面的強(qiáng)度校核： 該主軸為空心軸，抗彎、抗扭截面系數(shù)計(jì)算公式見(jiàn)參考文獻(xiàn)5表14-11

52、(3-11) 34 0.1(1)Wdr 0 14 0.175 80 d r d 343 0.1 80 (1 0.175 )51152Wmm 343 0.2(1)102304 T Wdrmm 截面扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力、彎曲正應(yīng)力的應(yīng)力幅 對(duì)于一般轉(zhuǎn)軸，彎曲正應(yīng)力按對(duì)稱循環(huán)規(guī)律變化，故彎曲應(yīng)力幅、平均應(yīng)力分 別為，。 / a M W0 m 在多數(shù)情況下，對(duì)于經(jīng)常正反轉(zhuǎn)，且扭矩軸相等的軸，當(dāng)作對(duì)稱循環(huán)變化，即 ，。 / at T W0 m 6 9.55 10 26 a tt TP Mpa WW 52 a MT Mpa WW 平均應(yīng)力 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2009 23 0 m 0 m 彎曲、扭轉(zhuǎn)極限疲勞

53、強(qiáng)度由軸的材料特性所定。 1 350Mpa 1 200Mpa 彎曲、扭轉(zhuǎn)時(shí)的有效應(yīng)力集中系數(shù)，參見(jiàn)參考文獻(xiàn)5表14-5。 2.50K 1.90K 彎曲、扭轉(zhuǎn)時(shí)將平均應(yīng)力折算成應(yīng)力幅的等效系數(shù)（其值與材料有關(guān)，可從參 考文獻(xiàn)514-1中查出） 0.25 0.15 僅有彎曲正應(yīng)力時(shí)的計(jì)算安全系數(shù) 1 350 2.69 2.5 520.25 0 am S K 僅有扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力時(shí)的計(jì)算安全系數(shù) 1 200 3.76 1.90 280.15 0 am S K 彎扭聯(lián)合作用下的計(jì)算安全系數(shù) 2222 2.69 3.7610.11 2.2 4.62 2.693.76 ca S S S SS 設(shè)計(jì)安全系數(shù) 5

54、. 13 . 1S 疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核 ca SS 所以疲勞強(qiáng)度合格，該主軸符合要求。 3.73.7 主軸支承軸承的選用 主軸支承系統(tǒng)的剛度直接影響剛性主軸的工作。 主軸本身引起的變形占2/3以上，而支承部分引起的變形也占到了將近1/3，因 雙孔支架鏜鉸組合機(jī)床剛性鏜削頭及主軸箱設(shè)計(jì) 24 此對(duì)支承系統(tǒng)的剛度應(yīng)引起重視。主軸的支承通常采用：滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承兩種 。 鑒于有以上兩種情況，我們對(duì)它們進(jìn)行比較，選用有效、合理的支承方式。 滑動(dòng)軸承特點(diǎn)：抗振性好、工作平穩(wěn)、徑向尺寸小，裝配、潤(rùn)滑、密封等技術(shù) 要求嚴(yán)格。而滾動(dòng)軸承特點(diǎn)：軸承尺寸小、轉(zhuǎn)速高、壽命長(zhǎng)，裝配密封和潤(rùn)滑比較 簡(jiǎn)單,并可以直接

55、選用。 軸承選用和配置形式對(duì)主軸剛度也有較大的影響。軸承本身的剛度除取決于軸 承內(nèi)部結(jié)構(gòu)、滾動(dòng)體的數(shù)量與尺寸外,還取決于軸承的安裝精度以及軸承的軸向間 隙與徑向間隙的調(diào)整。 本主軸支承軸承選用深溝球軸承。 所以在此鏜削頭主軸支承軸承的安裝方式為： 主軸前端軸承：兩向心推力球軸承的“平行”安裝。 3.83.8 主軸軸承 在前面已經(jīng)選定軸承的類型，在安裝時(shí)，用普通螺母作主軸軸承軸向限位，通 常難以保證螺母端面與軸心線有較高的垂直度(如圖3- 5a)，鎖緊后易使軸承偏斜，甚至有可能使軸彎曲(如圖3- 5b)，這都將影響軸的旋轉(zhuǎn)精度。 a) b) 圖3-5 軸承預(yù)緊 3.93.9 主軸箱潤(rùn)滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

56、 主軸箱潤(rùn)滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)主軸支承的潤(rùn)滑。 主軸軸承的密封和潤(rùn)滑：由于高速機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速較高，在目前的設(shè)計(jì)中多數(shù)采 用集中定量定時(shí)油霧或滴油潤(rùn)滑方式。由于該主軸較長(zhǎng)，所以采用兩個(gè)主支承加一 個(gè)輔助支承的結(jié)構(gòu)。前、中支承采用兩組背靠背組配的高速精密角接觸球軸承，以 提高承載能力，軸承的預(yù)緊力在軸承廠已成對(duì)配磨好，屬通用組配型。后支承采用 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2009 25 兩個(gè)輕系列深溝球軸承，軸承外圈浮動(dòng)，保留游隙，防止軸向干涉。由于三個(gè)軸承 孔的同軸度很難保證，所以后軸承與箱體孔的配合較松，前、中軸承用長(zhǎng)效潤(rùn)滑脂 潤(rùn)滑。 雙孔支架鏜鉸組合機(jī)床剛性鏜削頭及主軸箱設(shè)計(jì) 26 4 組合機(jī)

57、床傳動(dòng)設(shè)計(jì) 多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)，是根據(jù)動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)裝軸位置和轉(zhuǎn)速、各主軸位置及其轉(zhuǎn)速要 求，設(shè)計(jì)傳動(dòng)鏈，把驅(qū)動(dòng)軸和各主軸連接起來(lái)，使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞，將直接影響主軸箱的質(zhì)量及成本。 多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的一般要求： A. 在保證主軸的強(qiáng)度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的條件下，力求使傳動(dòng)軸和齒輪的 規(guī)格、數(shù)量為最少。應(yīng)盡量用一根傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸；當(dāng)齒輪嚙合中心矩不符合 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)可采用齒輪變位的方法來(lái)湊中心矩。 B. 為使結(jié)構(gòu)緊湊，多軸箱內(nèi)齒輪副的傳動(dòng)比一般要大于(最佳傳動(dòng)比1) 2 1 5 . 1 1 ，后蓋內(nèi)傳動(dòng)比允許取至 ，避免用升速傳動(dòng)。 3 1 5 . 3 1 C. 用于粗加工

58、主軸上的齒輪，應(yīng)盡可能設(shè)置在第一排，以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變 形；精加工主軸上的齒輪，應(yīng)設(shè)在第三排，以減少主軸端的彎曲變形。 D. 多軸箱內(nèi)具有粗加工主軸時(shí)，最好從動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸齒輪傳動(dòng)開始，就分兩 條傳動(dòng)路線，以避免影響加工精度。 E. 剛性鏜孔上的齒輪，其分度圓直徑應(yīng)盡可能大于被加工孔的孔徑，以減少 振動(dòng)，提高運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。 F. 驅(qū)動(dòng)軸直接帶動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸數(shù)不可能超過(guò)兩根，以避免給裝配帶來(lái)困難。 4.14.1 傳動(dòng)方案擬訂 鏜削頭的傳動(dòng)方式通常有兩種：帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)。帶傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：緩 沖和吸振，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲??；傳動(dòng)靠摩擦力傳動(dòng)，過(guò)載時(shí)與輪接觸發(fā)生打滑，可 防止損壞其他零件；適用于兩軸中心距較

59、大的場(chǎng)合；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、安裝和維護(hù) 等均較為方便，成本低廉。 帶傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)有：不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比；需要較大的張緊力，增大了軸 和軸承的受力；整個(gè)傳動(dòng)裝置的外部尺寸較大，不夠緊湊；帶的壽命較短，傳動(dòng)效 率低。 帶傳動(dòng)適用的場(chǎng)合：速度較高的場(chǎng)合，多用于原動(dòng)機(jī)輸出的第一級(jí)傳動(dòng)；帶的 工作速度一般為5- 30m/s，高速帶可達(dá)60m/s；中、小功率傳動(dòng)，通常不超過(guò)50Kw傳動(dòng)比不超過(guò)7，最 大到10；傳動(dòng)比不要十分準(zhǔn)確。 齒輪傳動(dòng)的一些特點(diǎn)：制造和安裝精度較高，需專門設(shè)備制造，成本較高，不 宜用于較遠(yuǎn)距離兩軸之間的傳動(dòng)。 齒輪傳動(dòng)應(yīng)滿足的基本要求：瞬時(shí)傳動(dòng)比不變，沖擊、振動(dòng)和噪聲小，能保證 較

60、好的傳動(dòng)平穩(wěn)性和較高的運(yùn)動(dòng)精度；在尺寸小、質(zhì)量輕的前提下，齒輪的強(qiáng)度高 ，耐磨性好，承載能力大，能達(dá)到預(yù)期的工作壽命。 鑒于以上兩情況，選用帶傳動(dòng)的方式。鏜削頭的傳動(dòng)屬于原動(dòng)機(jī)的第一級(jí)傳動(dòng) ，而且?guī)鲃?dòng)可防止過(guò)載時(shí)零件的損壞。齒輪傳動(dòng)的要求相對(duì)比較的高，綜合比較 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2009 27 采用帶傳動(dòng)裝置。 若四個(gè)鏜頭由一個(gè)交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，要求四個(gè)鏜頭轉(zhuǎn)速不一樣，原設(shè)計(jì)使用變 換鏜頭主軸上的皮帶輪來(lái)實(shí)現(xiàn)鏜頭轉(zhuǎn)速調(diào)整。 切削速度及進(jìn)給量決定表面粗糙度，為同一進(jìn)給量下，四個(gè)鏜刀都處在最佳切 削速度狀態(tài)，必須作一對(duì)合適的皮帶輪。但是隨著加工零件的種類的增多，零件孔 的尺寸大小差別很大，

61、若皮帶輪不合適便直接影響零件的加工質(zhì)量。如小孔的切削 速度滿足了，大孔的速度就低了，表面粗糙度達(dá)不到要求；相反，大孔的切削速度 滿足了，小孔的速度就高了，會(huì)燒壞刀頭。上述問(wèn)題，是一個(gè)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)四個(gè)鏜頭 ，而兩個(gè)皮帶輪不匹配所造成的。 改進(jìn)辦法是將原來(lái)的電動(dòng)機(jī)和皮帶輪去掉，每?jī)蓚€(gè)鏜頭改為由一個(gè)交流電動(dòng)機(jī) 和一根皮帶獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)每個(gè)鏜刀都處在最佳切削速度。改進(jìn)后，解決了批量小 、品種多、調(diào)整繁瑣的難點(diǎn)，減少了輔助時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量 。 4.24.2 同步帶類型的確定 同步齒型帶是近年來(lái)發(fā)展較快的一種傳動(dòng)技術(shù)。帶的工作表面制成齒形與有齒 的帶輪作嚙合傳動(dòng)。所以它兼有帶、鏈和齒輪傳

62、動(dòng)三者的優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用范圍也比較廣 泛。 同步齒型帶按帶體材料可分為氯丁橡膠帶和聚氨酯橡膠帶兩種。前者強(qiáng)度高， 抗疲勞性好，適用范圍廣；后者用于輕載傳動(dòng),與三角帶類似，所以我們?cè)谶@里選 用同步齒型帶的材料為氯丁橡膠。 同步齒型帶的齒型通常可分為梯形和圓弧齒兩種，后者的齒形曲線較為合理， 能傳遞更大的功率，所以我們?cè)谶@里選用同步齒型帶的圓弧齒齒型。 帶輪上輪齒的加工應(yīng)采用專門的滾刀進(jìn)行滾切加工，材料常用合金鋁、鋼、鑄 鐵和工程塑料等。 同步齒型帶由于采用嚙合傳動(dòng)，所以承載能力大、傳動(dòng)效率高、不打滑、傳動(dòng) 比準(zhǔn)確，適用的載荷及速度范圍比普通帶傳動(dòng)廣、結(jié)構(gòu)緊湊；其缺點(diǎn)是對(duì)制造和安 裝的要求高，中心距要求

63、也比較嚴(yán)格。 同步帶主要參數(shù)設(shè)定： 圓弧齒同步帶主要參數(shù)，根據(jù)參考文獻(xiàn)7表12-1-50設(shè)定為： 表表4-14-1圓弧齒同步帶主要參數(shù)圓弧齒同步帶主要參數(shù) 齒型型號(hào)節(jié)距 /mm 基準(zhǔn)帶寬所傳遞 功率范圍 /Kw 基準(zhǔn)帶寬 /mm 說(shuō)明 圓弧齒8M80.02-14.820 1994 3 . 7512/ 1994 1 . 7512/ TJB TJB 雙孔支架鏜鉸組合機(jī)床剛性鏜削頭及主軸箱設(shè)計(jì) 28 圖4-1 圓弧齒同步帶 圓弧齒帶的齒型與齒寬 參考文獻(xiàn)7表12-1-51 表表4-24-2 圓弧齒帶齒型與齒寬圓弧齒帶齒型與齒寬 型 號(hào) 節(jié) 距 Pb 齒形 角 2 )/( 齒根 厚S /(mm) 齒高

64、 ht /(mm) 齒根圓角 半徑ry /(mm) 齒頂圓 角半徑 r/(mm ) 帶高 hs /(mm) 帶寬 bs /(mm) 圓弧 齒 8M8145.153.380.640.762.466.0060 圓弧齒帶的節(jié)線長(zhǎng)度 mmLp1160 表表4-34-3 圓弧齒帶的節(jié)線長(zhǎng)度圓弧齒帶的節(jié)線長(zhǎng)度 長(zhǎng)度代號(hào)節(jié)線長(zhǎng) Lp/mm齒數(shù)zb 1160116060 4.34.3 帶輪的設(shè)計(jì) 圓弧齒的齒行尺寸及偏差 ：據(jù)參考文獻(xiàn)7表12-1-59。 表表4-44-4 圓弧齒的齒行尺寸及偏差圓弧齒的齒行尺寸及偏差 槽 型 節(jié) 距 b P 齒槽 深 g h 齒槽圓弧 半徑 R 齒頂圓角 半徑 t r 齒槽 寬 s 兩倍節(jié) 頂距 2 齒形 角 2 圓 弧 齒8M83.542.570.780.845.352.79414 圓弧齒帶輪直徑：據(jù)1表12-1-61。 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2009 29 表表4-54-5 圓弧齒帶輪直徑圓