變速箱鉆孔工位組合機(jī)床右多軸箱設(shè)計(jì)

變速箱鉆孔工位組合機(jī)床右多軸箱設(shè)計(jì),變速箱,鉆孔,組合,機(jī)床,軸箱,設(shè)計(jì) 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 題 目 變速箱鉆孔工位組合機(jī)床右多軸箱設(shè)計(jì) 專業(yè)名稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) 學(xué)生姓名 李 曄 指導(dǎo)教師 李文燕 畢業(yè)時(shí)間 2014年6月 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 設(shè)計(jì) 論文 畢業(yè) 任務(wù)書 一、題目 變速箱鉆孔工位組合機(jī)床右多軸箱設(shè)計(jì) 二、指導(dǎo)思想和目的要求 畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生在校期間進(jìn)行最后一次理論結(jié)合實(shí)際的較全面和基本的訓(xùn)練，是對(duì)幾年來(lái)所學(xué)知識(shí)的系統(tǒng)運(yùn)用和檢驗(yàn)，也是走向工作崗位之前的最后一次過(guò)渡性練兵。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求達(dá)到以下基本目的： 1）鞏固、加強(qiáng)、擴(kuò)大和提高以往所學(xué)的有關(guān)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)。 2）培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)以解決實(shí)際工程問(wèn)題的獨(dú)立工作能力，并初步掌握機(jī)械裝備或部件設(shè)計(jì)的思想、設(shè)計(jì)程序、設(shè)計(jì)原則、步驟和方法。 3）培養(yǎng)學(xué)生使用有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范、手冊(cè)、參考文獻(xiàn)以及分析計(jì)算、繪圖和編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書等項(xiàng)能力的基本技能訓(xùn)練。 對(duì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本要求是： 1）設(shè)計(jì)者應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)圓滿完成要求的設(shè)計(jì)內(nèi)容。設(shè)計(jì)成果包括：設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份（按規(guī)范格式，不少于1.5萬(wàn)字），設(shè)計(jì)圖紙一套（文本版+電子版，不少于2張A0，鼓勵(lì)用三維軟件建模和裝配并生成二維圖紙）；另外還應(yīng)翻譯與課題有關(guān)的外文資料，譯文字?jǐn)?shù)不少于5000字。 2）設(shè)計(jì)者必須充分重視和熟悉原始資料，明確設(shè)計(jì)任務(wù)，在學(xué)習(xí)和參考他人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，發(fā)揮獨(dú)立思考能力，創(chuàng)造性地完成設(shè)計(jì)任務(wù)；合理利用標(biāo)準(zhǔn)零件和標(biāo)準(zhǔn)部件，非標(biāo)準(zhǔn)件應(yīng)滿足工藝性好、操作方便、使用安全等要求，降低成本提高效益；繪制圖紙應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，各項(xiàng)技術(shù)要求和尺寸標(biāo)注應(yīng)符合規(guī)范，說(shuō)明書論述要充分，層次清楚，文字簡(jiǎn)潔，計(jì)算步驟正確。 三、主要技術(shù)指標(biāo) 現(xiàn)有一機(jī)床變速箱零件（加工工序圖見(jiàn)附件1），計(jì)劃用組合機(jī)床進(jìn)行孔的鉆孔加工。完成該組合機(jī)床右多軸箱的設(shè)計(jì)。 四、進(jìn)度和要求 1. 熟悉題目背景、查閱相關(guān)資料、復(fù)習(xí)有關(guān)知識(shí)；查找與課題相關(guān)的英文資料并翻譯成中文；完成開(kāi)題報(bào)告。 寒假 2. 對(duì)被加工工件進(jìn)行工藝分析，擬定工藝過(guò)程； 第 1 周 3. 繪制組合機(jī)床加工示意圖； 第 2-3 周 4. 繪制組合機(jī)床聯(lián)系尺寸圖; 第 4-5 周 5. 填寫生產(chǎn)率計(jì)算卡; 第 6 周 6. 繪制主軸箱裝配圖和零件圖（鼓勵(lì)用三維軟件）; 第7-11周 7.撰寫說(shuō)明書初稿； 第12-13周 8.修改說(shuō)明書，準(zhǔn)備答辯。 第14 周 五、主要參考書及參考資料 [1]章宏甲、黃誼 主編《機(jī)械工業(yè)出版社》，機(jī)械工業(yè)出版社于1993年出版。 [2]李益民編《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》（第一版），機(jī)械工業(yè)出版社于1994年出版。 [3]曾志新、呂明編《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》，武漢理工大學(xué)出版社于2005年出版。 [4]謝家瀛編《組合機(jī)床簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》，機(jī)械工程出版社于1996年出版。 [5]楊叔子編《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》，機(jī)械工程出版社于2004年出版。 [6]唐增寶編《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》，華中理工大學(xué)出版社于1999年出版。 [7] 黃鶴汀編《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》，上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社于1986年出版。 學(xué)生 李曄 指導(dǎo)教師 李文燕 系主任 魏生民 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 摘 要 本畢業(yè)設(shè)計(jì)是針對(duì)變速箱鉆孔工位組合機(jī)床右多軸箱的設(shè)計(jì)。組合機(jī)床是由大量通用部件及少量專用部件組成的，適用于工序集中情況下的專用機(jī)床。由于具有加工精度穩(wěn)定，工作可靠，生產(chǎn)效率高和經(jīng)濟(jì)效益好的特點(diǎn)，因此廣泛適用于大批量生產(chǎn)的場(chǎng)合。它一般采用多軸，多刀，多工序，多面或多工位加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于采用通用標(biāo)準(zhǔn)部件，可根據(jù)需要靈活配置，縮短了設(shè)計(jì)和制造周期。本設(shè)計(jì)課題是針對(duì)變速箱箱體側(cè)面上孔系的鉆孔這一特定工序而設(shè)計(jì)的一臺(tái)專用臥式組合機(jī)床。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中主要對(duì)組合機(jī)床的整體結(jié)構(gòu)以及右多軸箱內(nèi)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的布置進(jìn)行了設(shè)計(jì)運(yùn)算。在設(shè)計(jì)中，根據(jù)零件箱體兩側(cè)同時(shí)被加工的特點(diǎn)，采取了雙面加工的布置方式，又由于鉆-擴(kuò)-鉸復(fù)合加工的工藝要求采取多工位復(fù)合式機(jī)床，這里只對(duì)鉆孔工藝進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。主軸箱的運(yùn)算主要依據(jù)被加工孔的工藝要求選取合適的切削用量，在充分?jǐn)?shù)據(jù)計(jì)算的基礎(chǔ)上對(duì)標(biāo)準(zhǔn)通用零件做了選擇，繪制了三圖一卡，并根據(jù)被加工孔系結(jié)構(gòu)較緊密的特點(diǎn)，靈活的布置傳動(dòng)軸的位置，最后結(jié)合生產(chǎn)率的要求等設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)合理的右多軸箱。 關(guān)鍵詞：組合機(jī)床，多軸箱，三圖一卡 ABSTRACT This system is available for transmission, expanding drilling, reaming position right multi-spindle box of modular machine tool's design. Because of its stable machining precision, reliable, high production efficiency and economic benefits of good features, so widely used in mass production. It generally uses multiple axes, knives, multi-process, multi-faceted way or multi-station machining productivity several to dozens of times higher than the General purpose machine tools. Design issues for holes drilled on the side of the transmission housing designed for this specific operation a dedicated horizontal combination machine. This graduation design of main right's overall structure and multi-spindle box of modular machine tool within the layout design of the gear transmission system operation. In the design, according to the characteristics of the parts box simultaneously on both sides was processed, took a double-sided processing arrangement, and because of drilling-reaming machining-expansion process called multistage hybrid machine tool ,here only an analysis of drilling technology design. Headstock operations based primarily on processing technology of hole was to select a suitable cutting, with full data calculated on the basis of the standard generic parts made a choice, a drawing the three cards and structure more closely to the features according to the machining holes, flexible layout position of the drive shaft, the final combination of productivity requirements, design a rational structure of axle-box on the right. KEY WORDS: combined machine tool,multi-axle box,three figures-a card II 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 第一章 緒論 1 1.1 本課題的研究意義及背景 1 1.2 本課題的國(guó)內(nèi)外研究狀況 1 1.3 本課題的設(shè)計(jì)內(nèi)容及思路 3 第二章 組合機(jī)床方案的制定 4 2.1 零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其技術(shù)要求 4 2.1.1 零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 4 2.1.2 技術(shù)要求 4 2.2 組合機(jī)床方案的制定 4 2.2.1 制定工藝方案 4 2.1.2 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案 5 第三章 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 7 3.1 確定切削用量及選擇刀具 7 3.1.1 選擇切削用量 7 3.1.2 確定切削力、切削扭矩、切削功率及刀具耐用度 8 3.1.3 選擇刀具結(jié)構(gòu) 9 3.2 鉆孔工藝組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制 9 3.2.1 被加工零件工序圖 9 3.2.2 加工示意圖 9 3.2.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 14 3.2.4 生產(chǎn)率計(jì)算卡 18 第四章 組合機(jī)床右多軸箱的設(shè)計(jì) 20 4.1 通用多軸箱的組成及其通用零件 20 4.2 主軸、齒輪的確定及動(dòng)力計(jì)算 21 4.2.1 主軸結(jié)構(gòu)形式的確定 21 4.2.2 主軸直徑和齒輪模數(shù)的初步確定 21 4.2.3 右多軸箱的動(dòng)力計(jì)算 21 4.3 多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 22 4.4 多軸箱坐標(biāo)計(jì)算 24 4.4.1 加工基準(zhǔn)坐標(biāo)架的選擇及確定各主軸坐標(biāo) 24 4.4.2 傳動(dòng)軸坐標(biāo)的計(jì)算 24 4.5 繪制多軸箱總圖 25 第五章 全文總結(jié) 26 參考文獻(xiàn) 27 致謝 28 畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié) 29 附錄 30 第一章 緒論 1.1 本課題的研究意義及背景 組合機(jī)床是按照系列化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的通用部件和按被加工零件的形狀 及加工工藝要求設(shè)計(jì)的專用部件組成的專用機(jī)床。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，專用組合機(jī)床越來(lái)越多，它不是通用零部件、刀具、輔具和系統(tǒng)的簡(jiǎn)單組合，從設(shè)計(jì)制造到組合裝配調(diào)試都應(yīng)有專用特征，組合機(jī)床較傳統(tǒng)機(jī)床有以下特點(diǎn)： 1.它由70~90%的通用零部件組成，也就是說(shuō)有重新改裝的優(yōu)越性，其通用零部件可以多次重復(fù)利用。 2.組合機(jī)床是按具體加工對(duì)象專門設(shè)計(jì)的，因而可以按最合理的工藝過(guò)程進(jìn)行加工。 3.組合機(jī)床上可以同時(shí)從幾個(gè)方向采用多把刀具對(duì)幾個(gè)工件進(jìn)行加工，它是實(shí)現(xiàn)工序集中的最好途徑，是提高生產(chǎn)效率的有效設(shè)備。 4.組合機(jī)床常常是用多軸對(duì)箱體零件一個(gè)面上的許多孔同時(shí)進(jìn)行加工，能較好的保證精度要求，提高產(chǎn)品質(zhì)量。 為了改變生產(chǎn)條件，提高生產(chǎn)率，改善產(chǎn)品的質(zhì)量等方面的技術(shù)，以達(dá)到預(yù)計(jì)的生產(chǎn)水平為目的，需要設(shè)計(jì)一個(gè)合理的組合機(jī)床設(shè)計(jì)方案。而現(xiàn)在要設(shè)計(jì)的組合機(jī)床，絕大部分是由通用零、部件組合而成，大大縮短了設(shè)計(jì)制造周期，也簡(jiǎn)化了機(jī)床的維護(hù)和修理。同時(shí)它能夠采用多刀、多面對(duì)工件進(jìn)行加工，實(shí)現(xiàn)了工序集中原則。 雖然組合機(jī)床有很多優(yōu)點(diǎn)，但也有缺點(diǎn)：它的可變性要比其他機(jī)床低，重新改裝時(shí)有一部分零件不能重復(fù)利用，改裝時(shí)勞動(dòng)量比較大，而且它的結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。 1.2 本課題的國(guó)內(nèi)外研究狀況 國(guó)外組合機(jī)床發(fā)展動(dòng)向：80年代以來(lái)，國(guó)外組合機(jī)床技術(shù)在滿足精度和效率要求的基礎(chǔ)上，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機(jī)床的加工精度、多品種加工的柔性以及機(jī)床配置的靈活多樣方面均有新的突破性發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床工作程序軟件化，工序高度集中，高效短節(jié)拍和多樣功能的自動(dòng)監(jiān)控。 國(guó)外組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是： (1)廣泛采用數(shù)控技術(shù)： 國(guó)外在組合機(jī)床上不僅一般動(dòng)力部件運(yùn)用數(shù)控技術(shù)，而且?jiàn)A具的轉(zhuǎn)向或轉(zhuǎn)角、換箱位置的自動(dòng)分度與定位也都運(yùn)用數(shù)控技術(shù)，從而進(jìn)一步提高組合機(jī)床的工作可靠性和加工精度。 (2)發(fā)展綜合自動(dòng)化技術(shù) 隨著工業(yè)的發(fā)展，對(duì)自動(dòng)化的要求提出了許多新的要求，大批量生產(chǎn)的高效率，要求制造系統(tǒng)不僅能完成一般的機(jī)械加工工序，而且能完成零件從毛坯進(jìn)線到成品下線的全部工序。 (3)發(fā)展柔性技術(shù)? 80年代以來(lái)，國(guó)外對(duì)中、大批量生產(chǎn)，多品種加工裝備采用了一系列可調(diào)措施，使加工裝備具有一定的柔性，這種結(jié)構(gòu)的變化，既實(shí)現(xiàn)了品種加工要求的調(diào)整變化快速靈敏，又可以使機(jī)床配置更加靈活多樣。 (4)進(jìn)一步提高工序集中程度 國(guó)外為了減少機(jī)床數(shù)量，節(jié)省占地面積，對(duì)組合機(jī)床繼續(xù)采用各種措施，進(jìn)一步提高工序集中程度，從而最大限度的發(fā)揮設(shè)備的效能，獲取更好的經(jīng)濟(jì)效益。 國(guó)內(nèi)組合機(jī)床發(fā)展動(dòng)向： 組合機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng)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(guó)的組合機(jī)床是從1956年開(kāi)始生產(chǎn)的，我國(guó)傳統(tǒng)的組合機(jī)床主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件，完成鉆、擴(kuò)、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺(tái)，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等。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(lái)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(dòng)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(dòng)系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變組合機(jī)床。 由于組合機(jī)床及其自動(dòng)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(cè)量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國(guó)組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國(guó)家要相對(duì)落后，國(guó)內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動(dòng)線幾乎都從國(guó)外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢(shì)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(chǎng)要求我們不斷開(kāi)發(fā)新技術(shù)、新工藝,研制新產(chǎn)品，由過(guò)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?dòng)化裝備。 1.3 本課題的設(shè)計(jì)內(nèi)容及思路 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括： 1.組合機(jī)床的配置及其方案的確定 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，以確保零件的精度、技術(shù)要求及生產(chǎn)率，又要考慮機(jī)床操作方便可靠，易于維修，且潤(rùn)滑、冷卻、排屑情況良好。 2. 對(duì)被加工工件進(jìn)行工藝分析，擬定工藝過(guò)程 1）運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 根據(jù)給定的被加工零件，確定機(jī)床的切削用量，通過(guò)分析比較擬定傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖，確定傳動(dòng)副的傳動(dòng)比和齒輪的齒數(shù)，并計(jì)算主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速。 2）動(dòng)力設(shè)計(jì) 根據(jù)給定的工件，初算傳動(dòng)軸的直徑、齒輪的模數(shù)；確定動(dòng)力箱；計(jì)算多軸箱的尺寸及設(shè)計(jì)傳動(dòng)路線，完成裝配草圖。 3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 進(jìn)行主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)軸系、主軸主件、箱體等的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，即繪制裝配圖和零件工作圖。 3.填寫生產(chǎn)率計(jì)算卡。 4.繪制機(jī)床尺寸聯(lián)系圖。 5.撰寫說(shuō)明書初稿。 6.修改說(shuō)明書，準(zhǔn)備答辯。 第二章 組合機(jī)床方案的制定 2.1 零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其技術(shù)要求 2.1.1 零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 箱體是各類機(jī)器的基礎(chǔ)零件，它將機(jī)器和部件的軸套、齒輪等有關(guān)零件聯(lián)接成一個(gè)整體，并使之保持正確的位置以傳遞轉(zhuǎn)矩或改變轉(zhuǎn)速來(lái)完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)，因此，箱體的加工質(zhì)量直接影響機(jī)器的性能、精度和壽命。 箱體零件的結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜，壁薄和壁厚不均勻，加工部位多，既有一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)面及一些支承面，又有一對(duì)或數(shù)對(duì)加工難度大的軸承支撐孔。 2.1.2 技術(shù)要求 本次加工的零件為一機(jī)床的變速箱，根據(jù)已給的加工工序圖可知，其主要技術(shù)要求如下： 1)：鑄造拔模斜度不小于2°。 2)：未注明鑄造圓角R5~10。 3)：涂漆QC-5。 4)：全部鑄孔在出口端120°倒角至螺紋深度。 2.2 組合機(jī)床方案的制定 2.2.1 制定工藝方案 制定工藝方案是設(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，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，效率高，質(zhì)量好”的要求。制定機(jī)床的工藝方案之前，應(yīng)分析老師提供的產(chǎn)品圖紙和有關(guān)資料，了解被加工零件的加工特點(diǎn)、精度和技術(shù)要求及有關(guān)切削參數(shù)和存在的問(wèn)題。在此基礎(chǔ)上再確定機(jī)床完整的工藝內(nèi)容及其加工方法，決定刀具種類及切削用量等。 根據(jù)被加工零件（變速箱箱體）的工序圖（圖2-1），根據(jù)組合機(jī)床用的工藝方法及能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度可知，本設(shè)計(jì)采用鉆孔的加工方案。 2.1.2 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案 被加工零件工序圖如圖2-1所示。 圖2-1 被加工零件工序圖 (1) 被加工零件的特點(diǎn) 這主要指零件的材料、加工部位的結(jié)構(gòu)形狀，工件剛度定位基準(zhǔn)面的特點(diǎn)，它們對(duì)機(jī)床工藝方案制定有著重要的影響。此多軸箱箱體的材料是HT200,硬度定為HB180~210?？椎闹睆椒謩e為Ф8mm、Ф8.4mm。采用多孔同步加工，零件的剛度足夠，工件受力不大，振動(dòng)，及發(fā)熱變形對(duì)工件影響可以不計(jì)。 被加工零件的特點(diǎn)在很大程度上決定了機(jī)床采取的配置形式。一般來(lái)說(shuō)，孔中心線與定位基準(zhǔn)面平行且需由一面或幾面加工的箱體宜用臥式機(jī)床，立式機(jī)床適宜加工定位基準(zhǔn)面是水平的且被加工孔與基準(zhǔn)面垂直的工件，而不適宜加工安裝不方便或高度較大的細(xì)長(zhǎng)工件。對(duì)大型箱體件采用單工位機(jī)床加工較適宜，而中小型零件則采用多工位機(jī)床加工，如圖2-2所示。 圖2-2 組合機(jī)床布置示意圖 此零件的加工特點(diǎn)是中心線與定位基準(zhǔn)平面是平行的，并且定位基準(zhǔn)面是水平的。多軸箱體積較大，因而適合選擇臥式多工位鉆床。 (2)被加工零件的生產(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(dòng)線，還是按中小批生產(chǎn)特點(diǎn)設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要因素。有時(shí)從工件外形及輪廓尺寸看，本來(lái)可以采取單工位固定式夾具的機(jī)床配置型式，但由于生產(chǎn)批量大，就不得不采取多工位的機(jī)床方案以使裝卸工件時(shí)間與機(jī)動(dòng)時(shí)間重合。 被加工零件的生產(chǎn)批量越大，工序安排一般越趨于分散。對(duì)于中小批量生產(chǎn)情況，則要求機(jī)床臺(tái)數(shù)，此時(shí)應(yīng)將工序盡量集中在一臺(tái)多工位機(jī)床上加工，以提高機(jī)床利用率。 (3) 機(jī)床使用條件 使用組合機(jī)床對(duì)車間布置情況、工序間的聯(lián)系、使用廠的技術(shù)能力和自然條件等有一定的要求。再根據(jù)使用戶實(shí)際情況來(lái)選擇什么樣的組合機(jī)床。 綜合以上所述：通過(guò)多軸箱箱體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術(shù)要求，并定出影響機(jī)床的總體布局和技術(shù)性能等方面的考慮，最終決定用臥式組合機(jī)床來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆孔工藝。 第三章 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 3.1 確定切削用量及選擇刀具 3.1.1 選擇切削用量 選擇切削用量是否合理對(duì)組合機(jī)床的加工精度，生產(chǎn)線，刀具耐用度，機(jī)床的形式及工作穩(wěn)定性都有很大的影響。因?yàn)樗O(shè)計(jì)的組合機(jī)床為多軸同步加工，在大多數(shù)情況下，所選切削用量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)比一般萬(wàn)能機(jī)床單刀加工低30%左右。多軸箱上所有刀具共用一個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)，通常為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái)，工作時(shí)，要求所有刀具的每分鐘進(jìn)給量相同，且等于動(dòng)力滑臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量（mm/min）。因此，同一主軸箱上的刀具主軸可設(shè)計(jì)成不同轉(zhuǎn)速和不同的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r）與其適應(yīng)。以滿足不同直徑的加工需要，即： n1f1=n2f2=…=nifi=vf 式中： n1,n2,…ni——各主軸轉(zhuǎn)速（r/min） f1,f2,…fi——各主軸進(jìn)給量（mm/r） vf——?jiǎng)恿_(tái)每分鐘進(jìn)給量（mm/min） 由于多軸箱箱體兩側(cè)孔的工件材料，相同，按照加工工藝要求以及經(jīng)濟(jì)的選擇滿足加工要求的原則，查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》表3-9選取切削用量如下： Ф8mm v=12m/min f=0.11mm/r Ф8.4mm v=14m/min f=0.1mm/r 確定切削用量應(yīng)注意的問(wèn)題：①盡量做到合理利用所有刀具，充分發(fā)揮其性能；②應(yīng)考慮刀具的使用壽命；③選擇切削用量時(shí)，應(yīng)注意零件生產(chǎn)批量的影響；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(gè)工作班，最少不低于4h；④切削用量選擇應(yīng)有利于多軸箱設(shè)計(jì)；⑤選擇切削用量時(shí)，還必須考慮所選動(dòng)力滑臺(tái)的性能。 3.1.2 確定切削力、切削扭矩、切削功率及刀具耐用度 根據(jù)選定的切削用量（主要指切削速度v及進(jìn)給f）確定切削力，作為選擇動(dòng)力部件（滑臺(tái)）及夾具設(shè)計(jì)的依據(jù)；確定切削扭矩，用以確定主軸及其它傳動(dòng)件（齒輪，傳動(dòng)軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動(dòng)電機(jī)（一般指動(dòng)力箱電機(jī)）功率；確定刀具耐用度，用以驗(yàn)證所選刀具是否合理。通過(guò)查表計(jì)算如下： （1）布氏硬度： HB=HBmax-13(HBmax-HBmin)..............(3.1) （2）切削力F： F=26Df0.8HB0.6（N）.............................(3.2) (3)切削扭矩M： M=10D1.9f0.8HB0.6（N·mm）.......................(3.3) (4)切削功率P： P=Mv9740πD（Kw）............................(3.4) （5）刀具耐用度T： T=(9600D0.25vf0.55HB1.3)8 (min) ............................(3.5) 式中： HB——布氏硬度 F——切削力（N） D——鉆頭直徑（mm） f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r） M——切削扭矩(N·mm) V——切削速度（m/min） P——切削功率(kw) T——刀具耐用度（min） 由計(jì)算得出：HB=200 Ф8：F=848.64N Ф8.4:F=637.06N M=2120.78N.mm M=2162.73N.mm P=0.097KW P=0.118KW T=210327.38min=3505.46h T=106441.61min=1774.03h 3.1.3 選擇刀具結(jié)構(gòu) 組合機(jī)床采用的刀具主要有簡(jiǎn)單刀具（標(biāo)準(zhǔn)刀具）、復(fù)合刀具及特種刀具三種。只要條件允許，為使工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、刃磨容易，應(yīng)盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)刀具或簡(jiǎn)單刀具。 多軸箱箱體的布氏硬度為HB200，要加工的孔直徑分別為8mm，8.4mm。加工工藝為鉆孔，根據(jù)選定的切削用量，刀具選擇如下： 鉆孔（Ф8，Ф8.4）：為了使工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、刃磨簡(jiǎn)單，選擇標(biāo)準(zhǔn)Φ8，Ф8.4的機(jī)用麻花鉆，尾部莫氏錐度號(hào)為1號(hào)。 3.2 鉆孔工藝組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制 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)系尺寸圖、編制生產(chǎn)率計(jì)算卡。而此次設(shè)計(jì)已給出被加工零件工序圖，只需繪制其它兩幅。 3.2.1 被加工零件工序圖 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，表示加工部位尺寸、精度及技術(shù)要求、被加工零件的材料、硬度的圖紙。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)床的重要技術(shù)文件。 被加工零件工序圖在本設(shè)計(jì)中已給出。 3.2.2 加工示意圖 1、加工示意圖的作用和內(nèi)容 加工示意圖是反映被加工零件工藝方案，表示被加工零件在機(jī)床上的加工過(guò)程，刀具、輔具的布置狀況以及工件、刀具等機(jī)床各部件間的相對(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。圖3-1為多軸箱箱體右側(cè)面鉆孔工序工位加工示意圖。在圖上應(yīng)標(biāo)注的內(nèi)容： （1）機(jī)床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程。 （2）工件、刀具及多軸箱端面之間的距離等。 （3）主軸尺寸及外伸長(zhǎng)度；刀具類型和結(jié)構(gòu)尺寸、導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)尺寸。 圖3-1 鉆孔工序加工示意圖 2、繪制加工示意圖之前的有關(guān)計(jì)算 切削用量的確定 1，2軸分別為用D=8mm、D=8.4mm的高速鋼麻花鉆在硬度為HB180~210的灰鑄鐵材料的零件上鉆孔。因此，根據(jù)刀具直徑和工件及刀具材料，查表3-9選取切削速度 v8=12m/min，v8.4=14m/min，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f8=0.11mm/r，f8.4=0.1mm/r。 鉆孔:Ф8 n=1000v/πd=1000×12π/8=480r/min vf=nf=48×0.11=53mm/min Ф8.4 n=1000v/πd=1000×14π/8.4=530r/min vf=nf=530×0.1=53mm/min 各軸軸向力的計(jì)算 3，4，5，6軸：F1=26Df0.8HB0.6=26×8×0.110.8×2000.6=848.64N 7軸：F2=26Df0.8HB0.6=26×8.4×0.10.8×2000.6=637.06N 各軸轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 M1=2120.78N.mm M2=2162.73N.mm 各軸功率的計(jì)算 P1=0.097KW P2=0.118KW 各軸刀具耐用度的計(jì)算 T1=3505.46h T2=1774.03h （1）選擇導(dǎo)向類型 刀具導(dǎo)向部分直徑和刀具導(dǎo)向的線速度如下： 由刀具導(dǎo)向部分直徑均小于40mm，且線速度均小于20m/min得出，可選用固定式導(dǎo)套。刀具或刀桿在導(dǎo)套內(nèi)既轉(zhuǎn)動(dòng)又移動(dòng)，這種導(dǎo)向方法精度較好。 （2）導(dǎo)向套的參數(shù) 根據(jù)刀具的直徑較小，選擇固定式導(dǎo)向裝置，單個(gè)導(dǎo)向加工。如圖3-2所示： 圖3-2 通用導(dǎo)向裝置 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選擇導(dǎo)向套尺寸及配合數(shù)據(jù)如下： 表3-1 通用導(dǎo)套的尺寸規(guī)格 （mm） d D D1 D2 l l1 m R d1 d2 l0 8鉆 14 21 20 12 22 8 16.5 M8 16 12 8.4鉆 16 23 22 20 30 9 17.5 M8 16 12 （3）活動(dòng)鉆模板設(shè)計(jì)要點(diǎn) 在一般情況下，鉆模板往往不能設(shè)置在機(jī)床夾具上，而是將它與多軸箱相連接并隨之運(yùn)動(dòng)，這就是活動(dòng)鉆模板。 在多工位組合機(jī)床上，各工位上加工工序不同，機(jī)床工作過(guò)程中工件要完成工序間轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)，則同一個(gè)導(dǎo)向裝置就不能適應(yīng)各工位上不同直徑刀具的需要，此時(shí)需將導(dǎo)向裝置單獨(dú)做成活動(dòng)鉆模板并連接在多軸箱上。 （4）刀具刀尖到達(dá)的位置 本設(shè)計(jì)加工的孔均為通孔，當(dāng)?shù)毒咩@削通孔時(shí)，其刀尖到達(dá)位置按照《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》表3-30確定，切出長(zhǎng)度應(yīng)為： Ф8: 1/3d+（3~8）=1/38+(3~8)=6~11mm,取9mm Ф8.4： 1/3d+(3~8)=1/38.4+(3~8)=6~11mm,取10mm （5）刀具長(zhǎng)度的確定 刀具長(zhǎng)度要考慮其螺旋槽尾部離開(kāi)導(dǎo)套端面有一定的距離，通常為30~50mm，以備排屑和刀具刃磨后有向前調(diào)整的可能。 （6）初定主軸類型、尺寸、外伸長(zhǎng)度 通常首先根據(jù)主軸——刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的需要確定主軸形式，然后根據(jù)選定的切削用量計(jì)算出切削轉(zhuǎn)矩M，查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》表3-25和表3-26初定主軸直徑，根據(jù)表3-27和表3-28決定主軸外伸部分尺寸（直徑比D/d，長(zhǎng)度L）。 軸的材料取45鋼，根據(jù)剛性條件計(jì)算主軸的直徑公式為： d=B4M100............................(3.6) 式中： d——主軸直徑（mm） M——軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩（N·mm） B——系數(shù)，當(dāng)材料的剪切彈性模量G=81.0×104N/mm2時(shí),剛性主軸取ψ＝1／4（0）／m,所以B取7.3。 Ф8： d=7.3×42120.78100=15.62mm Ф8.4: d=7.3×42162.73100=15.77mm 根據(jù)計(jì)算選擇主軸尺寸如下表所示： 表3-2 主軸最小尺寸（直徑） 工藝內(nèi)容 鉆Ф8 鉆Ф8.44 主軸直徑（mm） 15.62 15.77 由以上計(jì)算可知，以最大軸頸取值，為裝配方便及安全起見(jiàn)，均選用主軸直徑為：d=20mm，主軸外伸長(zhǎng)度為：L=115mm，D/d1=30/20。 （7）動(dòng)力部件的工作循環(huán)及工作行程的確定 動(dòng)力部件的工作循環(huán)是指加工時(shí)動(dòng)力部件從原始位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到加工終了位置又返回到原始位置的動(dòng)作過(guò)程，一般包括快速引進(jìn)、工作進(jìn)給、快速退回等動(dòng)作。 由于本設(shè)計(jì)中各主軸均用于鉆削通孔加工，因此該組合機(jī)床的動(dòng)力部件的工作循環(huán)應(yīng)為下圖所示的工作循環(huán)。 ①工作進(jìn)給長(zhǎng)度L工 工作進(jìn)給長(zhǎng)度L工應(yīng)按加工長(zhǎng)度最大的孔來(lái)確定，等于工件加工部位長(zhǎng)度L與刀具切入長(zhǎng)度L1和切出長(zhǎng)度L2之和。切入長(zhǎng)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(shí)取大值。切出長(zhǎng)度L2已經(jīng)在前面計(jì)算出。 對(duì)于右動(dòng)力部件，因?yàn)?軸先接觸工作，所以工作進(jìn)給長(zhǎng)度為： L工=24+10+（5~10）=39~44mm，本設(shè)計(jì)取40mm. ②快速退回長(zhǎng)度 快速退回長(zhǎng)度等于快速引進(jìn)與工件進(jìn)給長(zhǎng)度之和?？焖僖M(jìn)是指動(dòng)力部件把多軸箱連同刀具從原始位置送進(jìn)到工作進(jìn)給開(kāi)始位置，其長(zhǎng)度按加工進(jìn)給情況確定。通常，快速退回行程長(zhǎng)度須保證所有刀具均退至導(dǎo)套內(nèi)而不影響工件裝卸。假如刀具剛性較好，且能夠滿足生產(chǎn)率要求，那么，為使動(dòng)力滑臺(tái)導(dǎo)軌在全長(zhǎng)行程上均勻磨損，也可使快速退回長(zhǎng)度加大。則右動(dòng)力部件應(yīng)快速退回100mm，但由于總行程為350mm，因此要能夠滿足生產(chǎn)率要求，將快速退回長(zhǎng)度確定為120mm。 根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，可以確定快進(jìn)行程為120-40=80mm。 ③動(dòng)力部件總行程長(zhǎng)度 動(dòng)力部件總行程長(zhǎng)度除應(yīng)保證要求的循環(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。前備量為20mm，后備量的作用是使動(dòng)力部件有一定的向后移動(dòng)的余地，為方便裝卸刀具，這里取110mm,所以滑臺(tái)總行程應(yīng)大于工作行程，前備量，后備量之和。 即：行程L=120+20+110=250mm。 （8）選擇刀具接桿 多軸箱各主軸的外伸長(zhǎng)度為定值，而刀具的長(zhǎng)度也是定值，為保證多軸箱上各刀具能同時(shí)到達(dá)加工終了位置，就需要在主軸與刀具之間設(shè)置可調(diào)環(huán)節(jié)，這個(gè)可調(diào)節(jié)性是通過(guò)可調(diào)整的刀具接桿來(lái)解決的，連接桿上的尺寸d與主軸外伸長(zhǎng)度的內(nèi)孔D配合，因此，根據(jù)接桿直徑d及《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》表3-28決定主軸外伸部分尺寸（D/d=30/20；L=115）及配套的刀具接桿莫氏錐號(hào)為1。由于本設(shè)計(jì)中主軸用于單導(dǎo)向進(jìn)行鉆削加工，因此主軸與刀具之間的連接采用接桿連接，也稱剛性連接，且接桿采用A型，即，短接桿。再查表3-29，接桿總長(zhǎng)度可在215~500mm范圍內(nèi)選取，插入主軸部分的長(zhǎng)度為110mm。 3.2.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 1、聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容 如圖3-5所示，組合機(jī)床聯(lián)系尺寸圖可看成是簡(jiǎn)化的機(jī)床總圖，用該圖來(lái)表示組合機(jī)床的配置形式和總體布局、各部件的輪廓尺寸及相互位置關(guān)系，通用部件的型號(hào)、規(guī)格、動(dòng)力部件的運(yùn)動(dòng)尺寸和所用電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)、工件與各部件間的主要聯(lián)系尺寸等。根據(jù)組合機(jī)床聯(lián)系尺寸圖可以檢驗(yàn)機(jī)床各部件相對(duì)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。 聯(lián)系尺寸圖的主要內(nèi)容如下： ①表明機(jī)床的配置形式及總體布局。 ②各部件的外形尺寸、相互聯(lián)系尺寸。 ③主要專用部件的輪廓尺寸。 ④各通用部件型號(hào)及規(guī)格。 ⑤電動(dòng)機(jī)型號(hào)、功率及轉(zhuǎn)速。 2、選擇動(dòng)力部件 組合機(jī)床的動(dòng)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(dòng)的動(dòng)力箱及實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力滑臺(tái)。選擇動(dòng)力部件主要選擇型號(hào)、規(guī)格合適的動(dòng)力滑臺(tái)、動(dòng)力箱。 由于組合機(jī)床各通用部件的配套以動(dòng)力滑臺(tái)為基準(zhǔn)，根據(jù)前面對(duì)各主軸的進(jìn)給力和功率的計(jì)算，可以計(jì)算出右多軸箱中主軸所需要的總進(jìn)給力和功率。 F右=4F2+F1=4×637.06+848.64=3396.88N P右=4P2+P1=4×0.118+0.097=0.6KW ①根據(jù)右多軸箱中主軸所需要的總功率選擇動(dòng)力滑臺(tái)為1HY25-A型。其臺(tái)面寬度B=250mm，臺(tái)面長(zhǎng)度為500mm，行程為250~400mm，最大行程400mm>250mm，滿足要求。油缸直徑為?50mm，最大進(jìn)給力為8000N，工作速度為32~800mm/min，快速移動(dòng)速度為12m/min。查附表1又可知，滑臺(tái)與滑座總高：250mm，滑座長(zhǎng)：790mm。 ②與動(dòng)力滑臺(tái)為1HY25型配套的動(dòng)力箱應(yīng)為1TD25。查表2-13得出，其電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y100L-6。功率為1.5KW>P右η=0.60.8=0.75KW，（η——多軸箱傳動(dòng)效率，取η＝0.8）滿足要求。查附表6：與滑臺(tái)結(jié)合面尺寸：長(zhǎng)320mm，寬250mm；動(dòng)力箱與多軸箱結(jié)合面尺寸：寬250mm，高249.5mm。 ③配套的通用部件：查表2-4可確定，滑臺(tái)側(cè)底座為1CC251型。查附表27可得：其高度H=560mm，寬度B1=450mm，長(zhǎng)度L=900mm。 圖3-5 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 3、中間底座輪廓尺寸 其長(zhǎng)度方向的尺寸要根據(jù)所選動(dòng)力部件（滑臺(tái)和滑座）及其配套部件（側(cè)底座）的位置關(guān)系，照顧各部件聯(lián)系尺寸的合理性來(lái)確定。一定要保證加工終了位置時(shí)，工件端面至多軸箱前面的距離不小于加工示意圖上要求的距離。為便于切屑及冷卻液回收，中間底座周邊須有足夠?qū)挾鹊臏喜?。中間底座長(zhǎng)度方向尺寸L，根據(jù)所選動(dòng)力部件來(lái)確定，一般可按下式計(jì)算： L=L1左+L1右+2L2+L3-2(l1+l2+l3)................(3.7) 式中： L1——在加工終了位置，多軸箱端面至工件端面間的距離（mm），本設(shè)計(jì)中L1左=L1右=303mm； L2 ——多軸箱厚度（mm），本設(shè)計(jì)多軸箱用90mm后蓋，L2 =325mm； L3 ——工件長(zhǎng)度（mm），本設(shè)計(jì)中L3=258mm； l1——滑臺(tái)與多軸箱的重合長(zhǎng)度（mm）,本設(shè)計(jì)中l(wèi)1=180mm； l2——在加工終了位置，滑臺(tái)前端面至滑座端面間的距離和前備量之和（mm），本設(shè)計(jì)中l(wèi)2=40mm（因?yàn)樵芭c底座間為20mm，再加上前備量20mm）。 l3——滑座前端面與側(cè)底座端面距離（mm），本設(shè)計(jì)l3=104mm。 L=（303+303+2×325+258）-2（180+40+110）=854mm 4、確定多軸箱輪廓尺寸 標(biāo)準(zhǔn)的通用鉆、鏜類多軸箱的厚度有兩種尺寸規(guī)格，臥式為325mm，立式為340mm。為此繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖時(shí)，主要需確定多軸箱的寬度B和高度H及最低主軸高度h1。 多軸箱的寬度B和高度H可按下式確定（見(jiàn)圖3.10）： B=b+2b1 ...............................(3.8) H=h+h1+b1..............................(3.9) 式中： b——工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離，mm； b1——最邊緣主軸中心至多軸箱外壁之間的距離mm，一般取80～120mm； h——工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離mm； h1——多軸箱最低主軸中心線至箱體底平面的高度mm。 這里，取b1=90mm，則可求出右多軸箱輪廓尺寸為： B=b+2b1=352mm H=h+h1+b1=392.5mm 根據(jù)上述計(jì)算值，按多軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)（表4-2），最后確定右多軸箱輪廓尺寸為B×H=400mm×400mm。 5、裝料高度的確定 對(duì)于本設(shè)計(jì)，所選滑臺(tái)與滑座總高H2+H3=250mm，側(cè)底座高度H1=560mm，中間底座高度H6=560mm，綜合上述因素，并取h1=90，則 H4=900mm 所以本設(shè)計(jì)的裝料高度確定為H=900mm。此高度滿足前面流水線和自動(dòng)線裝料高度一般在H=850~1060mm之間選取的原則，所以選擇合理。 3.2.4 生產(chǎn)率計(jì)算卡 根據(jù)加工示意圖所確定的工作循環(huán)、工作行程、切削用量、動(dòng)力部件的快速及工進(jìn)速度等編制出本設(shè)計(jì)的生產(chǎn)率計(jì)算卡如表3-6。 表3-6 生產(chǎn)率計(jì)算卡（右多軸箱） 被加工 零件 圖號(hào) 毛坯種類 鑄件 名稱 右多軸箱箱體 毛坯重量 材料 HT200 硬度 HB180~210 工序名稱 鉆孔及螺紋底孔 工序號(hào) 工時(shí)/min 序號(hào) 工步 名稱 工作行程/mm 切削速度/（m·min-1） 進(jìn)給量/（mm·r-1） 進(jìn)給量/（mm·min-1） 工進(jìn)時(shí)間 輔助時(shí)間 1 裝入工件 0.5 2 工件定位夾緊 0.05 3 右滑臺(tái)快進(jìn) 80 8000 0.01 4 右滑臺(tái)工進(jìn)鉆Ф8.4 40 14 0.1 53 0.66 5 死擋鐵停留 0.02 6 右滑臺(tái)快退 120 8000 0.015 7 工件松開(kāi) 100 0. 01 8 卸下工件 0.5 備注 本機(jī)床裝卸工件時(shí)間取為1min 累計(jì) 0.66 1.105 單件總工時(shí) 1.765 機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率 24 件/h 理想生產(chǎn)率 30件/h 負(fù)荷率 80% 第四章 組合機(jī)床右多軸箱的設(shè)計(jì) 多軸箱是組合機(jī)床上的一個(gè)重要組成部件，其主要作用是用來(lái)安裝主軸、傳動(dòng)軸及齒輪等。每個(gè)多軸箱都是針對(duì)被加工工件在一定工序上的工藝要求而專門設(shè)計(jì)的，因而每個(gè)多軸箱作為一個(gè)部件來(lái)說(shuō)是專用部件。多軸箱的箱體、前蓋、后蓋、頂蓋的形狀及尺寸也都有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)要求直接選用。 多軸箱的設(shè)計(jì)步驟如下：根據(jù)三圖一卡確定主軸結(jié)構(gòu)形式及齒輪模數(shù)；擬定多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)；計(jì)算主軸及傳動(dòng)軸坐標(biāo)；繪制多軸箱總圖及零件圖。 主軸的工序內(nèi)容、切削用量及主軸外伸尺寸如表4-1所示： 表4-1 主軸外伸尺寸及切削用量 軸號(hào) 主軸外伸尺寸 工序 內(nèi)容 切削用量 D/d L N （r/min） V (m/min) f (mm/r) Vf (mm/min) 3，4，5，6 30/20 115 鉆Φ8 480 12 0.11 53 7 30/20 115 鉆Ф8.4 530 14 0.1 53 注：1．被加工零件：汽車變速箱箱體；材料：HT200；硬度: HB180~210。 2．動(dòng)力部件型號(hào)：1YD25 動(dòng)力箱，電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y100L-6；功率P＝1.5kw。 4.1 通用多軸箱的組成及其通用零件 箱體類零件包括側(cè)蓋、后蓋、多軸箱中間箱體、前蓋、上蓋等。通常臥式多軸箱的厚度為325mm，立式多軸箱的厚度為340mm。 傳動(dòng)類零件包括主軸、傳動(dòng)軸、、傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力箱或電機(jī)、齒輪等。 潤(rùn)滑和密封元件包括防油套，葉片油泵等。 大型通用多軸箱箱體類零件采用灰鑄鐵材料，箱體用牌號(hào)為HT200，前、后、側(cè)蓋牌號(hào)為HT150。箱體的大小，根據(jù)寬×高尺寸不同，有多種規(guī)格，其具體形狀和尺寸應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)選擇。通用多軸箱箱體厚度為180mm，用于臥式的多軸箱前蓋厚度為55mm。本設(shè)計(jì)所用多軸箱箱體的規(guī)格規(guī)定了該多軸箱不帶側(cè)蓋。 4.2 主軸、齒輪的確定及動(dòng)力計(jì)算 4.2.1 主軸結(jié)構(gòu)形式的確定 主軸的結(jié)構(gòu)形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。軸承型式是主軸部件結(jié)構(gòu)的主要特征，如進(jìn)行鉆削加工的主軸，軸向切削力較大，最好用推力球軸承承受軸向力，用向心球軸承承受徑向力。又因鉆削時(shí)軸向力是單向的，推力球軸承安排在主軸前端即可。由于本設(shè)計(jì)中各軸均采用鉆孔，因此主軸采用球軸承，即前支承采用推力球軸承和向心球軸承，后支承采用向心或圓錐滾子軸承。 主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇，除了軸承之外，還應(yīng)考慮軸頭結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)各主軸均采用長(zhǎng)主軸。 4.2.2 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(dòng)軸的直徑也可參考主軸直徑大小初步選定。 齒輪模數(shù)m（單位mm）可按照式4.1進(jìn)行估算： m=(30～32)=32×=1.71 ..................(4.1) 式中： m——估算齒輪模數(shù) P——齒輪所傳遞率（kw） z——對(duì)嚙合齒中的小齒輪數(shù) n——小齒輪的轉(zhuǎn)速（r/min） 多軸箱輸入齒輪模數(shù)取m=2。 4.2.3 右多軸箱的動(dòng)力計(jì)算 多軸箱的動(dòng)力計(jì)算，應(yīng)包括計(jì)算多軸箱所需功率和進(jìn)給力兩項(xiàng)。 多軸箱所需要的功率，應(yīng)等于切削功率、空載消耗功率及與負(fù)載成正比的附加功率之和。即式4.2： P主=P切+P空+P附..................(4.2) 式中： P主——多軸箱總功率，KW； P切——各主軸切削功率的總和；根據(jù)前面的計(jì)算，本設(shè)計(jì)右多軸箱各主軸切削功率的總和為0.215KW； P空——各軸空載消耗功率的總和；查表4-9，1、2軸的空轉(zhuǎn)功率均為0.002KW； P附——各軸附加功率的總和，與負(fù)載成正比的附加功率，一般取所傳遞功率的1%。 因此，本設(shè)計(jì)右多軸箱所需要的功率應(yīng)為： P主=P切+P空+P附=（1+1%）×0.215+（0.002+0.002）=0.22KW 在傳動(dòng)系統(tǒng)確定前，按初步估算公式估算的右多軸箱所需功率為 P切η=0.097+0.1180.8=0.27KW<1.5KW（所選動(dòng)力箱1TD25電機(jī)功率） 式中： P切——各主軸切削功率總和； η——組合機(jī)床多軸箱傳動(dòng)效率。同上，η取0.8。 4.3 多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 傳動(dòng)系統(tǒng)圖是表示傳動(dòng)關(guān)系的示意圖，即用已確定的傳動(dòng)軸將驅(qū)動(dòng)軸和各主軸連接起來(lái)，繪制在多軸箱輪廓內(nèi)的傳動(dòng)示意圖。具體傳動(dòng)系統(tǒng)如圖4.2所示。 圖4-2 右多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)圖 1）傳動(dòng)軸位置的確定及齒輪齒數(shù)的計(jì)算 驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速由動(dòng)力箱型號(hào)確定。 已知各主軸轉(zhuǎn)速及驅(qū)動(dòng)軸到主軸之間的傳動(dòng)比： n7=480r/min n3,4,5,6=530r/min 驅(qū)動(dòng)軸no1=520r/min 各主軸總傳動(dòng)比：io1-7=480520=11.08 io1-3,4,5,6=530520=1.02 ①驅(qū)動(dòng)軸最小齒數(shù)的確定 由于驅(qū)動(dòng)軸上齒輪齒數(shù)有一定的限制，即Z驅(qū)=21~26，所以，當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸模數(shù)m=2時(shí)，取齒數(shù)為25。則最小直徑為50mm。 為減小傳動(dòng)軸的種類，本設(shè)計(jì)所有傳動(dòng)軸的直徑取30mm。 ②主軸最小齒數(shù)確定： 當(dāng)m=2，d=20時(shí)，主軸齒數(shù)要大于等于20，取值為20，則最小直徑為40mm。 2）擬定傳動(dòng)路線 把3,4,5,6看成一組同心圓，在其中心位置布置傳動(dòng)軸Ⅰ。7由傳動(dòng)軸Ⅱ帶動(dòng)。電機(jī)把動(dòng)力傳到1軸上，因而Ⅰ軸由電機(jī)傳入的動(dòng)力軸1帶動(dòng)，繼而帶動(dòng)傳動(dòng)軸Ⅱ。從而兩傳動(dòng)軸同時(shí)工作帶動(dòng)3，4，5，6，7各主軸的加工，形成該多軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)。 4.4 多軸箱坐標(biāo)計(jì)算 坐標(biāo)計(jì)算是組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì)中的一個(gè)特殊問(wèn)題。坐標(biāo)計(jì)算就是根據(jù)已知的驅(qū)動(dòng)軸和主軸的位置及傳動(dòng)關(guān)系，計(jì)算出中間傳動(dòng)軸的坐標(biāo)，以便在繪制多軸箱零件加工圖時(shí)，將各孔的坐標(biāo)尺寸完整的標(biāo)注出來(lái)。 4.4.1 加工基準(zhǔn)坐標(biāo)架的選擇及確定各主軸坐標(biāo) 坐標(biāo)原點(diǎn)確定以后，便可根據(jù)多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖，在基準(zhǔn)坐標(biāo)架XOY上注出各主軸坐標(biāo)。主軸坐標(biāo)的計(jì)算精度到小數(shù)點(diǎn)后第三位。本設(shè)計(jì)各主軸的坐標(biāo)見(jiàn)表4-2。 表4-2 主軸坐標(biāo)值 坐標(biāo) 主軸3 主軸4 主軸5 主軸6 主軸7 X 52.388 113.376 113.376 52.389 75.055 Y 93.623 93.623 154.611 154.611 67.5 4.4.2 傳動(dòng)軸坐標(biāo)的計(jì)算 在本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)中，傳動(dòng)軸Ⅰ與主軸3，4，5，6定距，傳動(dòng)軸Ⅱ與主軸7定距。則本設(shè)計(jì)傳動(dòng)軸的坐標(biāo)見(jiàn)表4-3。 表4-3 傳動(dòng)軸坐標(biāo)值 坐標(biāo) Ⅰ軸與3，4，5，6軸 Ⅱ軸與7軸 X 82.882 97.056 Y 124.117 93.487 4.5 繪制多軸箱總圖 （1）通用多軸箱總圖設(shè)計(jì)包括繪制主視圖、展開(kāi)圖，編制裝配表，制定技術(shù)條件等四部分。 （2）根據(jù)前面的設(shè)計(jì)結(jié)果，可以繪制右多軸箱的主視圖與展開(kāi)圖（裝配圖）。 （3）多軸箱技術(shù)要求 ①多軸箱制造和驗(yàn)收技術(shù)條件