CPQ-1型叉車驅(qū)動(dòng)橋殼體加工工藝及雙面鉆孔組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)（6孔）含6張CAD圖
CPQ-1型叉車驅(qū)動(dòng)橋殼體加工工藝及雙面鉆孔組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)（6孔）含6張CAD圖,cpq,叉車,驅(qū)動(dòng),殼體,加工,工藝,雙面,鉆孔,組合,機(jī)床,主軸,設(shè)計(jì),cad
附錄
外文資料
Combinat ion machine tools is according to the workpiece machining needs, with great number of general parts as the foundation, match with a few special parts of kind of high efficient special machine tool, mainly for the plane processing
and hole processing two kinds of working procedure, according to general component types, combination machine tools are divided into two kinds of large and small, with large general parts of machine tools is called large combination machine tools, with small general parts of machine tools is called small combination machine tools;
According to the conf iguration types and divided into a progressive transitions and
machine two kinds big, a machine tool and transitions the single side, double side, three sides and all around several; Machine tools are progressive move work desktop,and turn to work, the central pillar type and rotary table drum wheel etc conf iguration types.
Due to the high concentration of modular machine tool process, namely, in a
machine can finish at the same time one of several different process, so used to
the yield, high precision production request, and overcome the universal machine structure is complex, labor intensity and low production efficiency and precision is not easy to ensure shortcomings, and special machine tool poor universality and does not meet the modern technology rapid deve lopment, product often demand. So, combination machine tools and automatic line has been widely applied to car, diesel engine, motor, instruments and military products, production, and shows great superiority.
In combination machine tools on complete drilling, reaming, boring, tapping,
turning, milling, grinding and rolling process, high efficiency, the processing accuracy stable.
Combination machine tools and automatic line is set for the mechanical and electrical in an integrated automation and higher manufacturing technology and process equipment packages, and its features are high efficiency, high quality,economical and practical, they are widely used in cars, trucks and tractors, diesel engine, motor, instruments and military industry department, in recent years, along with the fixed assets increases, and this will be for the machine .
China market with very large space, to join the WT0, and the world has been further machine tool industry standards, and many advanced machine will be deve loped, true to the numerical control, flexibility to change.
中文譯文
組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種高效專用機(jī)床，主要用于平面加工和孔加工兩類工序，按通用部件類型，組合機(jī)床分為大型和小型兩大類，用大型通用部件組成的機(jī)床稱為大型組合機(jī)床，用小型通用部件組成的機(jī)床稱為小型組合機(jī)床;按配置型式又分為單工位和多工位機(jī)床兩大類，單工位機(jī)床又有單面、雙面、三面和四面幾種;多工位機(jī)床則有移動(dòng)工作臺(tái)式、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式、中央立柱式和回轉(zhuǎn)鼓輪式等配置型式。
由于組合機(jī)床工序的高度集中，即在一臺(tái)機(jī)床上可同時(shí)完成一種或幾種不同工序加工，因此適應(yīng)了產(chǎn)量大、精度高的生產(chǎn)要求，并且克服了萬(wàn)能機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低、精度不易保證的缺點(diǎn)，以及專用機(jī)床通用性差、不適應(yīng)現(xiàn)代技術(shù)迅速發(fā)展、產(chǎn)品經(jīng)常更新的要求.所以，組合機(jī)床及其自動(dòng)線已廣泛應(yīng)用到汽車、柴油機(jī)、電動(dòng)機(jī)、儀器儀表以及軍工產(chǎn)品等的生產(chǎn)上，并顯示出巨大的優(yōu)越性。
在組合機(jī)床上完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、攻絲、車削、銑削、磨削及滾壓等工序，生產(chǎn)效率高，加工精度穩(wěn)定。組合機(jī)床及自動(dòng)線是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng)化及較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備，它的特點(diǎn)是高效，高質(zhì)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用于汽車、卡車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)、電動(dòng)機(jī)、儀表及軍工部門，近幾年來，隨著我國(guó)固定資產(chǎn)不斷增加，這將為我國(guó)的機(jī)床市場(chǎng)帶來很大的空間，加入WTO后，與世界機(jī)床行業(yè)有了進(jìn)一步的接軌，很多先進(jìn)的機(jī)床將被研發(fā)出來，真正向數(shù)控化，柔性化轉(zhuǎn)變。
CPQ-1型叉車驅(qū)動(dòng)橋殼體加工工藝及雙面鉆孔組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)（6孔）
摘 要
機(jī)械制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱。而制造業(yè)的生產(chǎn)能力主要取決于制造裝備——機(jī)床的先進(jìn)程度。 組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。
本文對(duì)CPQ-1型叉車驅(qū)動(dòng)橋殼體的加工工藝進(jìn)行了詳細(xì)的分析，就其孔的加工提出了“一次裝夾，單工位加工,達(dá)到產(chǎn)品圖樣的精度要求”的思路。根據(jù)這一思路設(shè)計(jì)了六軸頭單工位鉆孔組合鉆床。
該組合鉆床中的多軸箱的主軸的選擇和系統(tǒng)傳動(dòng)圖。本文對(duì)主軸箱部分的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算和論證
關(guān)鍵詞:組合機(jī)床，叉車驅(qū)動(dòng)橋殼體，主軸箱
Machining Technology of driving Axle Shell of CPQ-1 forklift truck and Design of Spindle Box of Double-sided drilling Machine tool with 6 holes)
Abstract
The machinery Manufacture is an important pillar of economic development in a country. While the capability of production in trade of manufacture mostly depends on the advanced producing equipment machine tool .modular machine tools haveadvantages of high efficiency and low cost. It is widely used in large batch production and can be consisted automatic production line
This paper analyzes the manufacturing process detail of threading holes of a disc.The idea is onceclamping the work. The accuracy can be satisfied the demand ofdrawing. According above idea, the 4-spindle modular machine tool has been designed.
This paper presents the design and calculating of each part of this machine tool.
KEY WORDS: Modular machine tool, forklift drive axle housing, spindle box
II
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
目 錄 III
1 前 言 1
1.1組合機(jī)床的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 1
1.2組合機(jī)床的組成部分 2
1.3組合機(jī)床的特點(diǎn) 4
2組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)（三圖一卡） 5
2.1組合機(jī)床工藝方案的制定 5
2.1.1 被加工零件的特點(diǎn) 5
2.1.2 基準(zhǔn)的選擇 6
2.1.3 被加工零件的工藝分析 7
2.1.4組合機(jī)床運(yùn)動(dòng)介紹 9
2.1.5 機(jī)床使用條件的影響 10
2.2 機(jī)床配置形式和總體布局的選擇 11
2.3 被加工零件的加工精度和加工工序圖 12
2.4 加工示意圖 14
2.4.1 組合機(jī)床切削用量的選擇 15
2.4.2 選擇切削深度 16
2.4.3 確定進(jìn)給量 16
2.4.4 確定鉆削速度 16
2.4.5 切削功率，切削力，轉(zhuǎn)矩以及刀具耐用度的選擇 17
2.4.6 組合機(jī)床生產(chǎn)率的計(jì)算 19
2.5機(jī)床聯(lián)系尺寸圖及相關(guān)計(jì)算 21
3主軸箱的設(shè)計(jì) 28
3.1多軸箱 28
3.1.1主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇 28
3.1.2多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì) 29
3.1.3對(duì)多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的一般要求 29
3.2主軸箱裝配圖的設(shè)計(jì) 30
3.2.1主軸箱原始依據(jù)圖 30
3.2.2主軸參數(shù)的確定 30
3.2.3 設(shè)計(jì)和計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng) 33
3.2.4 計(jì)算主軸箱坐標(biāo) 34
3.3主軸箱體及其附件的選擇設(shè)計(jì) 37
3.3.1 主軸箱的選擇設(shè)計(jì) 37
3.3.2 主軸箱上的附件材料的設(shè)計(jì) 37
4 齒輪和軸的校核 39
4.1齒輪的校核： 39
4.1.1校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 39
4.1.2校核接觸疲勞強(qiáng)度 40
4.2軸的強(qiáng)度校核： 42
5.專機(jī)加工主軸箱 46
5.1主軸箱齒輪介紹 46
5.2主軸箱旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)介紹 53
5.3主軸箱箱體的介紹 60
5.4主軸箱刀具的介紹 61
6. 自動(dòng)化行業(yè)的十大發(fā)展趨勢(shì) 65
結(jié)論 69
參考文獻(xiàn) 71
致謝 76
IV
1 前 言
1.1組合機(jī)床的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
世界上第一臺(tái)組合機(jī)床于1908年在美國(guó)問世，用于加工汽車整機(jī)。隨后，西德、蘇聯(lián)、英國(guó)、法國(guó)等國(guó)家相繼生產(chǎn)出了組合機(jī)床，它的應(yīng)用領(lǐng)域也不斷地?cái)U(kuò)大。為了規(guī)范組合機(jī)床的生產(chǎn)，在1953年，美國(guó)福特汽車公司和通用汽車公司與美國(guó)機(jī)床制造廠協(xié)商，斷定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的準(zhǔn)則。之后不久，為了提高分歧制造廠的通用部件的調(diào)換性，便于用戶使用和維修。1973年,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）頒布了第一批組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)。
專用機(jī)床是隨著汽車產(chǎn)業(yè)的崛起而發(fā)展起來的。在專用機(jī)床中某些部件因反復(fù)應(yīng)用，逐漸發(fā)展成為通用部件，因此發(fā)生了組合機(jī)床。
對(duì)于西方國(guó)家來說，我國(guó)組合機(jī)床的生產(chǎn)相對(duì)起步較晚，是從1956年開始的，傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，其加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量大的大中型的軸類和箱體類零件。進(jìn)入70年代以后，隨著刀具、檢測(cè)技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床的精度也有了顯著地提高。然后在1975年，中國(guó)第一機(jī)械工業(yè)部頒布了第一部組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)入90年代，我國(guó)組合機(jī)床行業(yè)迎來了快速發(fā)展的春天，行業(yè)的整體實(shí)力和產(chǎn)品質(zhì)量都有了顯著地提高。在加入世界貿(mào)易組織后，制造行業(yè)面臨著挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存的局面，如何生存和發(fā)展成為包括組合機(jī)床企業(yè)在內(nèi)的新課題，為此，我國(guó)機(jī)床行業(yè)采取了積極的應(yīng)對(duì)措施，自2000年以來，行業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)出來良好的勢(shì)頭。
目前，伴隨著新興技術(shù)的發(fā)展，國(guó)外的組合機(jī)床技術(shù)也隨之不斷的進(jìn)行改進(jìn)，它與信息技術(shù)、控制技術(shù)結(jié)合如CNC組合機(jī)床，不斷向著柔性化、高質(zhì)量和高可靠性的方向調(diào)整。并且，國(guó)外的數(shù)控系統(tǒng)一直占據(jù)主導(dǎo)位置，智能數(shù)控組合機(jī)床的發(fā)展成為主流。同時(shí)，跟著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動(dòng)檢測(cè)和刀具自動(dòng)彌補(bǔ)技巧的成長(zhǎng)，組合機(jī)床的加工精度也有所進(jìn)步。銑削平面的平面度可達(dá)0.05mm／1000mm，粗糙度可低達(dá)2.5～0.63μm,鏜孔精度可達(dá)IT7～6級(jí)，孔距精度可達(dá)O.03～O.02μm。國(guó)外先進(jìn)的組合機(jī)床的進(jìn)給速度和主軸轉(zhuǎn)速大，主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)10000—20000r/min，進(jìn)給速度可達(dá)到20-60m/min。以超高速和超高精度加工技術(shù)與復(fù)合、多功能、多軸化為特色，由剛性的機(jī)床結(jié)構(gòu)應(yīng)用多位主軸、可換主軸箱，能靈活適用于多種產(chǎn)品的加工。
近年來，國(guó)內(nèi)部分企業(yè)及研究所在組合機(jī)床設(shè)計(jì)中，普遍應(yīng)用CAD技術(shù)。隨著專業(yè)CAD技術(shù)的日益成熟，Pro/E、UG、Solid Edge、AutoCAD等多種專業(yè)CAD軟件已廣泛應(yīng)用于組合機(jī)床設(shè)計(jì)。雖然，國(guó)內(nèi)已經(jīng)研制出較多有效的軟件系統(tǒng)，但相比于國(guó)外，大部分為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)，功能簡(jiǎn)單，不能用于數(shù)控組合機(jī)床上。國(guó)產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展尚處于起步階段，而數(shù)控組合機(jī)床的專用數(shù)控系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)研發(fā)方面還沒有形成成熟的產(chǎn)品。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。
為了提高競(jìng)爭(zhēng)力，組合機(jī)床行業(yè)必須不斷縮短新產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間、提高質(zhì)量、降低成本、改進(jìn)服務(wù)、并增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)意識(shí)，只有這樣才能在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。面臨著這些嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，將信息技術(shù)、控制技術(shù)等應(yīng)用于傳統(tǒng)組合機(jī)床行業(yè)并對(duì)之進(jìn)行改造，是現(xiàn)代組合機(jī)床行業(yè)發(fā)展的必由之路。
今天,市場(chǎng)需求的多樣性促使制造業(yè)向柔性化生產(chǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)變,傳統(tǒng)的組合機(jī)床生產(chǎn)線因其“專用性”已經(jīng)不能適應(yīng)這種市場(chǎng)變化。因此,組合機(jī)床應(yīng)該如何應(yīng)對(duì)生產(chǎn)柔性化的要求,傳統(tǒng)制造企業(yè)應(yīng)該如何拓展原有剛性生產(chǎn)線的生產(chǎn)空間,成為生產(chǎn)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的一個(gè)重要研究方向。
歸結(jié)起來，組合機(jī)床及其自動(dòng)線的發(fā)展趨勢(shì)：
a．提高生產(chǎn)率；
b．?dāng)U大工藝范圍；
c．提高加工精度；
d．提高自動(dòng)化程度；
e．提高組合機(jī)床及其自動(dòng)線的可調(diào)性；
1.2組合機(jī)床的組成部分
組合機(jī)床的通用部件分大型和小型兩大類。大型通用部件是指電機(jī)功率為1.5-30千瓦的動(dòng)力部件及其配套部件。這類動(dòng)力部件多為箱體移動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式。小型通用部件是指電機(jī)功率為1.1-2.2千瓦的動(dòng)力部件及其配套部件。這類動(dòng)力部件多為套筒移動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式。用大型通用部件組成的機(jī)床稱為大型組合機(jī)床。用小型通用部件組成的機(jī)床稱為小型組合機(jī)床。按設(shè)計(jì)的要求本次設(shè)計(jì)的機(jī)床為大型通用機(jī)床。組合機(jī)床除分為大型和小型外，按配置形式又分為單工為和多工位機(jī)床兩大類。單工位機(jī)床又有單面、雙面、三面和四面幾種，多工位機(jī)床則有移動(dòng)工作臺(tái)式、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式、中央立柱式和回轉(zhuǎn)鼓輪式等配置形式。本次設(shè)計(jì)的機(jī)床為單工位雙面鉆床。
組合機(jī)床的基礎(chǔ)部件是通用部件，通用部件是具有特定功能，按標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化原則來設(shè)計(jì)和制造的。在各種通用部件之間有配套關(guān)系，在組成各種組合機(jī)床時(shí)，可以互相通用。按功能來分，通用部件可分為動(dòng)力部件、支撐部件、輸送部件、控制部件、輔助部件等。
動(dòng)力部件，動(dòng)力部件是傳遞動(dòng)力并實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)或進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的通用部件，它是通用部件中最基本的部件，實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件有動(dòng)力箱和各種完成專門功能的切削頭，如鉆削頭、銑削頭、鏜削頭等。動(dòng)力箱常與專用部件多軸箱配合使用，以實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件為動(dòng)力滑臺(tái)。
支撐部件，支撐部件是用來安裝動(dòng)力部件、輸送部件等的通用部件，包括側(cè)底座、立柱、立柱底座、中間底座等。中間底座用來安裝夾具和輸送部件，側(cè)底座用來安裝動(dòng)力滑臺(tái)及各種切削頭，組成臥式機(jī)床。若用立柱代替底座，便可組成立式機(jī)床。
輸送部件，輸送部件是多工位組合機(jī)床的通用部件，用來安裝工件并將其輸送到預(yù)定的工位，如移動(dòng)工作臺(tái)、分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)以及分度回轉(zhuǎn)鼓輪等。
控制部件，控制部件包括各種液壓控制元件、操縱板、電氣擋鐵、按鈕站等，用來控制組合機(jī)床按規(guī)定程序?qū)崿F(xiàn)工作循環(huán)。
輔助部件，輔助部件主要包括冷卻、潤(rùn)滑、排屑等輔助裝置，以及各種實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾緊的機(jī)械扳手等。
多軸箱是組合機(jī)床的一個(gè)專用部件．它由專用零件和通用零件組成。多軸箱各主軸位置是按被加工零件上的孔設(shè)計(jì)的，其作用是將運(yùn)動(dòng)由動(dòng)力箱傳至各主軸，使其獲得所要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。多軸箱分為通用多軸箱和專用多軸箱兩大類，通用多軸箱的零件大部分是通用零件，采用非剛性主軸，由導(dǎo)向套來引導(dǎo)刀具，保證被加工零件的精度；專用多軸箱的零件大部分是專用零件，采用剛性主軸，靠主軸組件來保證加工孔的精度。
1.3組合機(jī)床的特點(diǎn)
目前，組合機(jī)床在機(jī)械制造工業(yè)中應(yīng)用越來越普遍，并已顯示出其巨大的優(yōu)勢(shì)。
組合機(jī)床與萬(wàn)能機(jī)床和專用機(jī)床相比，有如下特點(diǎn)：
a．組合機(jī)床由70%～90%的通用部件組成，可以縮短設(shè)計(jì)和制造周期；而且在需要的時(shí)候，還可以部分或者全部進(jìn)行改裝，以組成適應(yīng)新加工要求的新設(shè)備。這就是說組合機(jī)床有重新改裝的優(yōu)越性，其通用零部件可以多次重復(fù)利用。
b．組合機(jī)床是按照具體加工對(duì)象專門設(shè)計(jì)的，可以按最佳工藝方案進(jìn)行加工。
c．在組合機(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，是實(shí)現(xiàn)工序集中，提高生產(chǎn)率的最好途徑。
d．組合機(jī)床是在工件一次裝夾下，用多軸實(shí)現(xiàn)多孔同時(shí)加工有利于保證各孔相互之間的精度要求，提高產(chǎn)品質(zhì)量；減少了工序工件間的搬運(yùn)，改善了勞動(dòng)條件；減少了占地面積。
e．由于組合機(jī)床大多數(shù)零部件是同類的通用部件，簡(jiǎn)化了機(jī)床的維護(hù)和管理。
f．組合機(jī)床的通用部件可以組織專門工廠集中生產(chǎn)，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平，降低制造成本。
組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，主要是針對(duì)被加工工件的加工工藝要求來設(shè)計(jì)主軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)。根據(jù)被加工工件的特點(diǎn)，按一定的設(shè)計(jì)原理，結(jié)合各種影響機(jī)床性能的因素，經(jīng)分析后擬訂出可靠的工藝設(shè)計(jì)方案。在設(shè)計(jì)主軸箱時(shí)，根據(jù)被加工的工件工序圖設(shè)計(jì)的組合機(jī)床。需完成工藝內(nèi)容確定、加工部件的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求、定位基準(zhǔn)、壓緊部件以及被加工零件的材料的確定。認(rèn)真分析并初步確定設(shè)計(jì)方案，估計(jì)所需的功率，設(shè)計(jì)出符合本工序加工的組合機(jī)床。
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2組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)（三圖一卡）
本次設(shè)計(jì)的課題為CPQ-1型叉車驅(qū)動(dòng)橋殼體加工工藝及雙面鉆孔組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)主要是針對(duì)驅(qū)動(dòng)橋殼體左右面的孔系加工，按高度集中工序的原則，根據(jù)被加工零件的特點(diǎn)及工藝要求設(shè)計(jì)，來提高生產(chǎn)率和生產(chǎn)效益的專用機(jī)床。
機(jī)床設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)，其目的在于通過機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使我們?cè)跀M定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)方案過程中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案的分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計(jì)算、編寫技術(shù)文件和查閱資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)基本的設(shè)計(jì)方法，并培養(yǎng)了自己具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。
2.1組合機(jī)床工藝方案的制定
制定組合機(jī)床工藝方案是設(shè)計(jì)組合機(jī)床最重要的步驟之一。工藝方案制定的正確與否，將決定機(jī)床能否達(dá)到“重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、效率高、質(zhì)量好”的要求。
為了使機(jī)床方案制定的合理、先進(jìn)，制定機(jī)床的工藝方案之前，必須開展以工人為主體的“三結(jié)合”設(shè)計(jì)，應(yīng)分析用戶提供的產(chǎn)品圖紙及其工藝卡片和有關(guān)資料，有條件時(shí)應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，了解被加工零件的加工特點(diǎn)、精度和技術(shù)要求，用戶加工的情況、定位夾緊情況及有關(guān)切削參數(shù)和存在的問題。在此基礎(chǔ)上再確定機(jī)床完成的工藝內(nèi)容及其加工方法，密切聯(lián)系實(shí)際，總結(jié)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，全面了解被加工零件的加工情況和影響機(jī)床方案制定的因素。
2.1.1 被加工零件的特點(diǎn)
被加工零件特點(diǎn)主要指零件的材料、硬度、加工部位的結(jié)構(gòu)形狀、零件剛性、定位基準(zhǔn)面的特點(diǎn)等。它們對(duì)機(jī)床工藝方案制定有著重要的影響。同樣精度孔，因材料、硬度的不同，其工藝方案也不同。如鋼件一般比鑄鐵件的加工工步數(shù)多。加工薄壁易振的工件，安排工序時(shí)，必須考慮防止共振。否則，將嚴(yán)重影響加工精度。當(dāng)工件內(nèi)壁孔徑大于外壁孔徑時(shí)，只能采用鉆孔的加工方法，加工時(shí)工件讓刀，使鉆頭定向后送進(jìn)工件，方能加工。若工件剛性不足，安排工序就不能過于集中。對(duì)加工余量大或鑄造質(zhì)量較差的零件，應(yīng)安排預(yù)加工工序。被加工零件的特點(diǎn)很大程度上決定了機(jī)床采取的配置型式。一般孔中心線與定位基面平行且需由一面或幾面加工的箱體件宜采用臥式機(jī)床；被加工孔與基面垂直且定位基面水平的宜采用立式機(jī)床，大型箱體件采用單工位機(jī)床加工比較適宜，中小型零件則多采用多工位機(jī)床加工。
有時(shí)為了減少機(jī)床臺(tái)數(shù)，必須采取高度集中工序時(shí)，從安排上，也必須把一些工序從時(shí)間上錯(cuò)開加工，以免同時(shí)加工時(shí)因工件受力變形、發(fā)熱變形以及振動(dòng)而影響加工精度。
必須重視工件在組合機(jī)床加工前已完成的工序以及毛坯孔的質(zhì)量。當(dāng)毛坯孔余量很大或鑄造質(zhì)量較差，有大毛刺時(shí)，有時(shí)則安排粗拉荒工序，對(duì)幾個(gè)同心孔常采用粗?jǐn)U的加工方法。工件有無(wú)適當(dāng)?shù)墓に嚮嬉彩怯绊懝に嚪桨钢贫ǖ闹匾蛩亍?
2.1.2 基準(zhǔn)的選擇
定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分，通常先確定粗基準(zhǔn)，然后確定精基準(zhǔn)。
a)粗基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)的選擇主要影響不加工表面與加工表面的相互位置精度，以及加工表面的余量分配。選擇粗基準(zhǔn)時(shí)必須注意以下幾個(gè)問題：
1.如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面之間的位置精度要求應(yīng)以不加工表面作為粗基準(zhǔn)。如果工件上由很多不加工的表面，則應(yīng)以其中與加工表面的位置精度要求較高的表面作為粗基準(zhǔn)。
2.必須首先保證工件上的某種要表面的加工余量均勻，則應(yīng)選擇該表面作為粗基準(zhǔn)。
3.選作粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)盡量平整光潔不應(yīng)有飛邊口中等缺陷4.粗基準(zhǔn)一般只能使用一次。
對(duì)于一般的軸類零件而言，以外圓做為粗基準(zhǔn)是完全合理的但對(duì)本零件來說，以橋殼體的下底面作為粗基準(zhǔn)。
b)精基準(zhǔn)的選擇
精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)重保證零件的加工精度，特別是加工表面的相互位置精度來考慮，同時(shí)也要考慮到裝夾方便，夾具結(jié)構(gòu)方便。選擇精基準(zhǔn)應(yīng)遵循下列原則：
1.“基準(zhǔn)重合”原則 即應(yīng)盡可能選用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)。這樣可以避免由于基準(zhǔn)不重合而引起的誤差。
2.“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則 即應(yīng)盡可能選擇加工工件的多個(gè)表面時(shí)都能使用的一組定位基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)。這樣就便于保證各加工表面的相互位置精度，避免基準(zhǔn)變換說產(chǎn)生的誤差，并能簡(jiǎn)化夾具的設(shè)計(jì)制造。
3.“互為基準(zhǔn)”原則 當(dāng)兩個(gè)表面相互位置精度以及他們自身的尺寸與形狀精度都要求很高時(shí)，可以采取互為基準(zhǔn)的原則，反復(fù)多次進(jìn)行加工。
4.“自為基準(zhǔn)”原則 有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均勻，再加工時(shí)就應(yīng)盡量選擇加工表面本身作為精基準(zhǔn)，而該表面與其他表面之間的位置精度則有先行工序保證。精基準(zhǔn)的選擇主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合問題，當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算。
2.1.3 被加工零件的工藝分析
被加工的零件是個(gè)叉車驅(qū)動(dòng)橋殼體，此殼體雙面有14個(gè)孔要加工：左側(cè)面鉆6個(gè)孔，右側(cè)面鉆8個(gè)孔。設(shè)計(jì)一臺(tái)雙面鉆孔的組合機(jī)床。
組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)要注重工件及其加工的工藝分析，只有制定出先進(jìn)合理的工藝方案，才能設(shè)計(jì)出先進(jìn)合理的組合機(jī)床。根據(jù)指定加工要求，提出若干個(gè)工藝方案，擇其佳者。工藝方案確定了，組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)、性能運(yùn)動(dòng)、傳動(dòng)、布局等系列問題也就解決了。所以，工藝方案設(shè)計(jì)是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。
根據(jù)先粗加工后精加工、先基準(zhǔn)而后其它表面、先主要表面后次要表面的機(jī)械加工工序安排的加工原則，對(duì)CPQ-1型叉車驅(qū)動(dòng)橋殼體的工藝路線作如表2-1設(shè)計(jì)。
表2-1機(jī)械加工工藝過程卡片
本道工序:鉆左右兩側(cè)面的孔，由本設(shè)備雙面鉆孔組合機(jī)床完成，因此，本設(shè)備的主要功能是完成叉車驅(qū)動(dòng)橋殼體左、右兩個(gè)面上14個(gè)孔的。
加工體加工內(nèi)容及加工精度是：
A．鉆左側(cè)面上6個(gè)孔:鉆6個(gè)M6的螺紋底孔至φ4.9mm，深10mm，Ra＝12.5μm，孔位置度公差為φ0.25mm；
B. 鉆右側(cè)面上8個(gè)孔:鉆8個(gè)M6的螺紋底孔至φ4.9mm，深10mm，Ra＝12.5μm，孔位置度公差為φ0.25mm；
C．攻絲左側(cè)面上6個(gè)孔:鉆6個(gè)M6的螺紋孔至φ6mm，深10mm，Ra＝12.5μm，孔位置度公差為φ0.25mm；
D. 攻絲右側(cè)面上8個(gè)孔:鉆8個(gè)M6的螺紋孔至φ6mm，深10mm，Ra＝12.5μm，孔位置度公差為φ0.25mm；
2.1.4組合機(jī)床運(yùn)動(dòng)介紹
電機(jī)固定在工裝上面，機(jī)床只給一個(gè)向前的脈沖推力，機(jī)床脈沖推力裝置結(jié)構(gòu)采用，伺服電機(jī)加絲桿絲桿螺母裝置。
絲桿是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的理想的產(chǎn)品。滾珠絲桿由螺桿、螺母和滾珠組成。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)，這是滾珠螺絲的進(jìn)一步延伸和發(fā)展，這項(xiàng)發(fā)展的重要意義就是將軸承從滾動(dòng)動(dòng)作變成滑動(dòng)動(dòng)作。由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。
滾珠絲杠軸承為適應(yīng)各種用途，提供了標(biāo)準(zhǔn)化種類繁多的產(chǎn)品。廣泛應(yīng)用與機(jī)床，滾珠的循環(huán)方式有循環(huán)導(dǎo)管式、循環(huán)器式、端蓋式。
預(yù)壓方式有定位預(yù)壓（雙螺母方式、位預(yù)壓方式）、定壓預(yù)壓?？筛鶕?jù)用途選擇適當(dāng)類型。絲桿有高精度研磨加工的精密滾珠絲杠（精度分為從CO-C7的6個(gè)等級(jí)）和經(jīng)高精度冷軋加工成型的冷軋滾珠絲杠軸承（精度分為從C7-C10的3個(gè)等級(jí)）。另外，為應(yīng)付用戶急需交貨的情況，還有已對(duì)軸端部進(jìn)行了加工的成品，可自由對(duì)軸端部進(jìn)行追加工的半成品及冷軋滾珠絲杠軸承。作為此軸承的周邊零部件，在使用所必要的絲杠支撐單元、螺母支座、鎖緊螺母等也已被標(biāo)準(zhǔn)化了，可供用戶選擇使用。
滾珠絲杠軸承以多年來所累積制品技術(shù)為基礎(chǔ)，從材料、熱外理、制造、檢查至出貨，都是以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)钠繁Ｖ贫葋砑右怨芾恚虼司哂懈咝刨囆浴?
上述介紹，機(jī)床的絲桿設(shè)計(jì)采用上銀滾珠絲桿 ，由于主軸箱加工螺紋孔為通孔，所以絲桿精度要求不高，剛性要強(qiáng)，所以選擇一款R32-6B2-FSW-365-515-0.018一款上銀絲桿，絲桿精度要求為5，旋向?yàn)橛倚瑢?dǎo)程6mm，導(dǎo)程角3.33度，根徑為28.744mm，動(dòng)負(fù)載為1610KGF，靜負(fù)載為3510KGF的一款絲桿。如圖2-1所示。
圖2-1電機(jī)采用三菱伺服電機(jī)
伺服電機(jī)是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置?？墒箍刂扑俣?，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制，并能快速反應(yīng)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高。產(chǎn)生電磁干擾，對(duì)環(huán)境有要求。因此它可以用于對(duì)成本敏感的普通工業(yè)和民用場(chǎng)合。伺服系統(tǒng)是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)（或給定值）的任意變化的自動(dòng)控制系統(tǒng)。
伺服電動(dòng)機(jī)與單機(jī)異步電動(dòng)機(jī)相比，有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、運(yùn)行范圍較廣、無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象等三個(gè)顯著特點(diǎn)。
2.1.5 機(jī)床使用條件的影響
a．車間布置情況
如工件輸送滾道的高度就直接影響機(jī)床的裝料高度。當(dāng)工件輸送滾道穿過機(jī)床時(shí)，機(jī)床就得設(shè)計(jì)為通過式的，配置面數(shù)就不能超過三面，同時(shí)裝卸工件只能推進(jìn)拉出，機(jī)床通常不能安置中間導(dǎo)向。如果車間面積有限，常常使機(jī)床的輪廓尺寸受到限制。有的機(jī)床安裝在樓上，因而對(duì)機(jī)床單位面積的重量也有嚴(yán)格要求。此外，生產(chǎn)線的流水方向，機(jī)床在車間的安裝位置等也對(duì)機(jī)床配置方案有一定的影響。
b. 工藝間的聯(lián)系情況
工件在到組合機(jī)床加工之前，工件的毛坯或半成品必須達(dá)到一定的要求，否則將使在機(jī)床夾具上定位夾緊不可靠，以至造成刀具的損壞，或者不能保證要求的加工精度。
c. 使用廠的技術(shù)后方和自然條件
如果使用廠沒有相當(dāng)能力的工具車間，對(duì)于造成刃磨復(fù)雜的整體復(fù)合刀具有困難，擬訂方案時(shí)，應(yīng)當(dāng)避免采用這類刀具。工廠所處地方氣候過于炎熱，車間溫度過高，使用液壓傳動(dòng)機(jī)床工作性能不穩(wěn)定時(shí)，則可選用機(jī)械通用部件配置機(jī)床。
繪制組合機(jī)床“三圖一卡”，就是針對(duì)具體零件，在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行組合機(jī)床總體方案圖樣文件設(shè)計(jì)。其內(nèi)容包括：繪制被零件工序圖、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。
2.2 機(jī)床配置形式和總體布局的選擇
機(jī)床的配置型式主要有臥式和立式兩種。臥式組合機(jī)床床身由滑座、側(cè)底座及中間底座組合而成。其優(yōu)點(diǎn)是加工和裝配工藝性好，無(wú)漏油現(xiàn)象；同時(shí)，安裝、調(diào)試與運(yùn)輸也都比較方便；而且，機(jī)床重心較低，有利于減小振動(dòng)。其缺點(diǎn)是削弱了床身的剛性，占地面積大。立式組合機(jī)床床身由滑座、立柱及立柱底座組成。其優(yōu)點(diǎn)是占地面積小，自由度大，操作方便。其缺點(diǎn)是機(jī)床重心高，振動(dòng)大。
被加工零件的特點(diǎn)在很大程度也決定了機(jī)床的配置型式。
根據(jù)上述確定的加工工藝方案，按照工序集中程度和生產(chǎn)批量大小，機(jī)床總體布局主要有如下配制型式
A.多工位組合機(jī)床
多工位組合機(jī)床:主要用于中、小零件加.生產(chǎn)占地面積大，但生產(chǎn)率高。這種方式若配合工作臺(tái)的移動(dòng)和精確定位，可以組成組合機(jī)床自動(dòng)線，則自動(dòng)化程度和生產(chǎn)率均很高
B.單工位組合機(jī)床
各種型式的單工位組合機(jī)床，通常可安裝一工件，特別適宜于大、中型箱體類零件的加工。根據(jù)配置動(dòng)力部件的型式和數(shù)量，這類機(jī)床可分為單面，多面及復(fù)合式。這種方式組成靈活，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由于單工位加，其機(jī)動(dòng)時(shí)間與輔助時(shí)間不能重合，因而生產(chǎn)率比多工位機(jī)床低。
根據(jù)以上所述，拖拉機(jī)變速箱體的結(jié)構(gòu)是比較規(guī)則的長(zhǎng)方體，從裝來的角度來看，臥式平放比較方便，采用臥式組合機(jī)床加工孔，有利于排屑，也減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。且叉車驅(qū)動(dòng)橋殼體屬于中型加工零件，在本次設(shè)計(jì)中，鉆孔工序是主要工序內(nèi)容。因此為了保證鉆孔的加工精度和結(jié)合被加工零件加工特點(diǎn)，臥式單工位組合機(jī)床是較好的選擇。
臥式單工位組合機(jī)床又可分為臥式單面組合機(jī)床，臥式多面組合機(jī)床等。若采用臥式單面組合機(jī)床，加工兩端面需經(jīng)過兩次裝夾，增加輔助時(shí)間，成本高，生產(chǎn)效率低，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。因此，采用臥式雙面組合機(jī)床是合理的選擇。其特點(diǎn):工件安裝在夾具里夾具和工件相對(duì)固定，動(dòng)力滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，滑臺(tái)上的動(dòng)力箱連同主軸箱實(shí)現(xiàn)切削主運(yùn)動(dòng)。生產(chǎn)占地面積小，加工精度高。
2.3 被加工零件的加工精度和加工工序圖
被加工零件需要在組合機(jī)床上完成的加工工序及應(yīng)保證的加工精度，是制定機(jī)床方案的主要依據(jù)。例如H7的孔加工工序，不但工步數(shù)多（通常3~4個(gè)），而且對(duì)不同尺寸的孔徑，采取的工藝方法也不同。但孔與孔之間有較高位置精度要求（如≤0.05mm）時(shí),安排工藝應(yīng)考慮在同一安裝工位上對(duì)所有孔同時(shí)進(jìn)行最終精加工。如加工精度為H6~H7、直徑為φ80~φ150mm的氣缸孔，機(jī)床一般采用立式剛性主軸結(jié)構(gòu)，而不采用浮動(dòng)主軸帶導(dǎo)向加工。在采用剛性主軸結(jié)構(gòu)方案時(shí)，必須根據(jù)被加工零件的材料、加工部位特點(diǎn)及加工精度要求來選擇主軸結(jié)構(gòu)型式及具體參數(shù)，以使主軸油足夠的剛性及抗振性。還必須合理布置鏜刀位置來減少切削徑向力在加工過程中產(chǎn)生的振動(dòng)。
為使加工過程順利進(jìn)行并穩(wěn)定保證加工精度，可查看有關(guān)的工藝設(shè)計(jì)資料合理地確定工序間余量。確定工序間余量 時(shí)，要注意在易損壞刀具，有轉(zhuǎn)、定位誤差時(shí)要加大余量，精鏜時(shí)要控制直徑上余量，還要注意其對(duì)鏜桿直徑大小的影響。
被加工零件加工工序圖是根據(jù)制訂的工藝方案，表示所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容，加工部件的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準(zhǔn)、夾壓部位以及被加工零件的材料、硬度和在本機(jī)床加工前加工余量、毛坯成品情況的圖樣。除了設(shè)計(jì)研制合同外，它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的具體依據(jù)，也是制造、使用、調(diào)整和檢驗(yàn)機(jī)床精度的重要文件。被加工零件工序圖是在被加工零件圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床或自動(dòng)線的加工內(nèi)容，并做必要的說明而繪制的。其主要內(nèi)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(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。當(dāng)需要設(shè)置中間導(dǎo)向時(shí)，則應(yīng)把設(shè)置中間導(dǎo)向臨近的工件內(nèi)部助、壁部助及有關(guān)結(jié)構(gòu)形狀和尺寸表示清楚，以便檢查工作、夾具、刀具之間是否相互干涉。
b.本工序所選用的定位基準(zhǔn)、夾壓部位及夾緊方向。后橋殼體的定位方案為一面兩銷。
c.本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技術(shù)要求以及對(duì)上道工序的技術(shù)要求。
d.注明被加工零件的名稱、編號(hào)、材料、硬度以及加工部位的余量。
繪制被加工零件工序圖的規(guī)定及注意事項(xiàng)：
a. 為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定要圖出被本機(jī)床的加工內(nèi)容。繪制時(shí)，應(yīng)按一定的比例，選擇足夠的視圖及剖視圖，突出加工部位（用粗實(shí)線），并把零件輪廓及與機(jī)床、夾具設(shè)計(jì)有關(guān)部位（用細(xì)實(shí)線）表清楚，凡本道工序保證的尺寸、角度等，均應(yīng)在尺寸數(shù)值下方面用粗實(shí)線標(biāo)記。
b.應(yīng)注明零件加工對(duì)機(jī)床提出的某些特殊要求。
c.本工序加工部位的位置尺寸應(yīng)與定位基準(zhǔn)直接發(fā)生關(guān)系。當(dāng)本工序定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不符時(shí)，必須對(duì)加工部位的位置精度進(jìn)行分析和換算，并把不對(duì)稱公差換算為對(duì)稱公差。有時(shí)也可將工件某一主要孔的位置尺寸從定位基準(zhǔn)面開始標(biāo)注，其余各孔則以該孔為基準(zhǔn)標(biāo)注。
驅(qū)動(dòng)橋殼體雙面鉆床的被加工零件的工序圖如圖2-2所示。
圖2-2被加工零件工序圖
2.4 加工示意圖
A.加工示意圖的作用和內(nèi)容：
加工示意圖是在工藝方案和機(jī)床總體方案逐步確定的基礎(chǔ)上繪制的。它是表達(dá)工藝方案具體內(nèi)容的機(jī)床工藝方案圖。它是被加工零件工藝方案在圖樣上的反映，表示被加工零件在機(jī)床上的加工過程，刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對(duì)位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等，是刀具、夾具、多軸箱、電氣和液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇動(dòng)力部件的主要依據(jù)，是對(duì)機(jī)床總體布局和性能的原始要求，也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必須的重要文件。
加工示意圖應(yīng)表達(dá)和標(biāo)注的內(nèi)容有：
a.機(jī)床的加工方法、切削用量、工作循環(huán)和工作行程；
b.工件、刀具及導(dǎo)向、托架及多軸箱之間的相對(duì)位置及聯(lián)系尺寸；
c.主軸結(jié)構(gòu)類型、尺寸及外伸長(zhǎng)度；刀具類型、數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸；接桿、浮動(dòng)卡頭、導(dǎo)向裝置、攻螺紋靠模裝置等結(jié)構(gòu)尺寸；刀具、導(dǎo)向套間的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接方式及配合尺寸等。
B.繪制加工示意圖的注意事項(xiàng)：
加工示意圖應(yīng)繪制成展開圖，按比例用細(xì)實(shí)線畫出工件外形。加工部位、加工表面畫粗實(shí)線。必須使工件和加工方位與機(jī)床布局相吻合。為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，對(duì)同一多軸箱上結(jié)構(gòu)尺寸完全相同的主軸只畫一根，但必須在主軸上標(biāo)注與工件孔號(hào)相對(duì)應(yīng)的軸號(hào)。一般主軸的分布不受真實(shí)距離的限制。當(dāng)主軸彼此間很近或需設(shè)置結(jié)構(gòu)尺寸較大的導(dǎo)向裝置時(shí)，必須以實(shí)際中心距嚴(yán)格按比例畫，以便檢查相鄰主軸、刀具、輔具、導(dǎo)向等是否相互干涉。主軸應(yīng)從多軸箱端面畫起；刀具畫加工終了位置。對(duì)采用浮動(dòng)卡頭的鏜孔刀桿，為避免刀桿退出導(dǎo)向時(shí)下垂，常選用托架支撐退出的刀桿。這時(shí)必須畫出托架并標(biāo)出聯(lián)系尺寸。采用標(biāo)準(zhǔn)通用結(jié)構(gòu)只畫外輪廓，但須加注規(guī)格代號(hào)；對(duì)一些專用結(jié)構(gòu)，如專用的刀具、導(dǎo)向、刀桿托架、專用接桿或浮動(dòng)卡頭等，須用剖視圖表示其結(jié)構(gòu)，并標(biāo)注尺寸、配合及精度。
2.4.1 組合機(jī)床切削用量的選擇
合理地選擇切削用量，可提高鉆孔生產(chǎn)率，并能降低成本。選擇用量的一般原則與車削相同：先選擇切削深度，再選進(jìn)給量，最后確定切削速度。
表2-2切削用量
加工直徑d
(毫米)
HB=160～200
HB=200～241
HB=300～400
V(米/分)
V(米/分)
V(米/分)
1～6
16～24
0.07～0.12
10～18
0.05～0.1
5～12
0.03～0.08
6～12
0.12～0.2
0.1～0.18
0.08～0.15
12～22
0.2～0.4
0.18～0.25
0.15～0.20
22～50
0.4～0.8
0.25～0.4
0.20～0.30
2.4.2 選擇切削深度
這是根據(jù)被加工孔的直徑來選擇的。加工的孔直徑為φ5mm。14個(gè)孔都深10mm。
2.4.3 確定進(jìn)給量
本工序加工所需刀具為鉆頭。選擇刀具首先是選擇刀具材料，對(duì)于鉆頭來說，常見材料有高速鋼和硬質(zhì)合金兩種。高速鋼鉆頭主要用于切削硬度在250-280HBS的部分結(jié)構(gòu)鋼和鑄鐵:硬質(zhì)合金鉆頭則主要用于加工硬度較高的鋼件。被加工零件的材料為鑄鐵硬度為200-241HBS。所以，選用高速鋼鉆頭。查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》（GB/T6135.31996）選擇刀具類型為錐柄心花鉆，同時(shí)查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表6-11選擇切削用量并計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)給速度。
進(jìn)給量：孔1～6 =0.36mm/r
孔1～8 =0.36mm/r
2.4.4 確定鉆削速度
同上確定 孔1～6 =40mm/min
孔1～8 =40mm/min
由文獻(xiàn)[5]可知：
（2-1）
（2-2）
式中：——切削速度（m/min）；——刀具直徑（mm）；
——刀具每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）；——進(jìn)給量（mm/r）；
圓整后的切削速度（m/min）；刀具每分總的進(jìn)給量（mm/min）。所以由公式（2-2）得：
1～6孔轉(zhuǎn)速r/min
1～8孔轉(zhuǎn)速r/min
可由文獻(xiàn)[5]可知圓整為110r/min。
由公式（2-1）變換得實(shí)際切削速度：
1～6孔m/min
1～8孔m/min
由公式（2-2）得工進(jìn)速度：
1～6孔 mm/min
1～8孔 mm/min
2.4.5 切削功率，切削力，轉(zhuǎn)矩以及刀具耐用度的選擇
查文獻(xiàn)[1]表6-20得公式：
切削力 (2-3）
切削轉(zhuǎn)矩 (2-4）
切削功率 (2-5）
式中： ——切削力（N）；V——切削速度（m/min）；
——鉆頭直徑（mm）；k——修正系數(shù)0.1；
——進(jìn)給量（mm/r）；Vf——每分鐘進(jìn)給量（mm/min）；
——抗拉強(qiáng)度（MPa）。
D=φ5mm =0.36mm =600Mpa V=47.1m/min
由公式（2-3）得： 1～6孔 N
1～8孔 N
由公式（2-4）得： 1～6孔 kN.m
1～8孔kN.m
由公式（2-5）得： 1～6孔 kW
1～8孔 kW
傳動(dòng)系統(tǒng)確定以后，主軸箱所需功率按下列公式計(jì)算：
(2-6)
式中： ——切削功率，單位為KW；
——空轉(zhuǎn)功率，單位為KW；
——與負(fù)荷成正比的功率損失，單位為KW。
每根主軸的切削功率，由選定的切削用量按公式計(jì)算或查圖表獲得；每根軸的空轉(zhuǎn)功率按文獻(xiàn)[1]表4-6得確定；每根軸上的功率損失，一般可取所傳遞功率的1%。
則在本課題中主軸箱所需的功率計(jì)算如下：(前面算出切削功率為1.296KW)
= (2-7)
=4×0.046+0.03×24
=0.904KW
=0.1 (2-8)
=0.1=0.737KW
則 =0.904+7.37+0.737=9.011KW
主軸箱所需的進(jìn)給力（單位為N）可按下式計(jì)算：
(2-9)
式中:——各主軸所需的軸向切削力，單位為N。
在本課題中主軸箱所需的進(jìn)給力計(jì)算如下：
由于各主軸所需的軸向切削力在前面已經(jīng)計(jì)算得出，則：
=30229+67834+5005
=103068N
2.4.6 組合機(jī)床生產(chǎn)率的計(jì)算
根據(jù)加工示意圖所確定的工作循環(huán)及切削用量等，就可以計(jì)算機(jī)床生產(chǎn)率并編制生產(chǎn)率計(jì)算卡。生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映機(jī)床生產(chǎn)節(jié)拍或?qū)嶋H生產(chǎn)率和切削用量、動(dòng)作時(shí)間、生產(chǎn)綱領(lǐng)及負(fù)荷等關(guān)系的技術(shù)文件。它是用戶驗(yàn)收機(jī)床生產(chǎn)效率的重要依據(jù)。
a.理想生產(chǎn)率(單位為件/h)是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)A(包括備品及廢品率)所要求的機(jī)床生產(chǎn)率。它與全年工時(shí)總數(shù)tk有關(guān),這里兩班制tk取4600h，由文獻(xiàn)[1]的第51頁(yè)公式：
（2-10）
得出： =80000/4600=19.39件/時(shí)
b.實(shí)際生產(chǎn)率(單位為件/h)是指所設(shè)計(jì)機(jī)床每小時(shí)實(shí)際可生產(chǎn)
（2-11）
式中:——生產(chǎn)一個(gè)零件所需時(shí)間(min)，可按下式計(jì)算：
（2-12）
式中:——分別為刀具工作進(jìn)給長(zhǎng)度,單位為mm；
——分別為刀具工作進(jìn)給量,單位為mm/min；
——當(dāng)加工沉孔、止口、锪窩、倒角、光整表面時(shí)，滑臺(tái)在死擋鐵上的停留時(shí)間，通常指刀具在加工終了時(shí)無(wú)進(jìn)給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)5～10轉(zhuǎn)所需的時(shí)間，單位為min；
——分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退行程長(zhǎng)度，單位為mm;
——?jiǎng)恿Σ考焖傩谐趟俣取Ｓ脵C(jī)械動(dòng)力部件時(shí)取5～6m/min;用液壓動(dòng)力部件時(shí)取3～10m/min；
——直線移動(dòng)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行一次工位轉(zhuǎn)換時(shí)間，一般取0.1min；
——工件裝、卸（包括定位或撤銷定位、夾緊或松開、清理基面或切屑及吊運(yùn)工件）時(shí)間。它取決于裝卸自動(dòng)化程度、工件重量大小、裝卸是否方便及工人的熟練程度。通常取0.5～1.5min。
如果計(jì)算出的機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率不能滿足理想生產(chǎn)率要求,即QQ時(shí)候，機(jī)床負(fù)荷率為二者之比。
組合機(jī)床負(fù)荷率一般為0.75～0.90,自動(dòng)線負(fù)荷率為0.6～0.7。典型的鉆、鏜、攻螺紋類組合機(jī)床，按其復(fù)雜程度確定；對(duì)于精度較高、自動(dòng)化程度高或加工多品種組合機(jī)床，宜適當(dāng)降低負(fù)荷率。
（2-14）
則
具體請(qǐng)見表2-5生產(chǎn)率計(jì)算卡。
2.5機(jī)床聯(lián)系尺寸圖及相關(guān)計(jì)算
機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的作用：
一般來說，組合機(jī)床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用部件動(dòng)力箱、動(dòng)力滑臺(tái)立柱、立柱底座加上專用部件多軸箱、刀、輔具統(tǒng)、夾具、液、電、冷卻、潤(rùn)滑排屑系統(tǒng)組合而成。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(dòng)關(guān)系，以檢驗(yàn)機(jī)床各部件的相對(duì)位置及尺寸聯(lián)系是否滿足要求通用部件的選擇是否合適，并為進(jìn)一步開展主軸箱、夾具等專用部件、零件的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。聯(lián)系尺寸圖也可以看成是簡(jiǎn)化的機(jī)床總圖，它表示機(jī)床的配置型式及總體布局。
機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù)，并按初步選定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。
機(jī)床聯(lián)系尺寸圖表示的內(nèi)容有：
1）表明機(jī)床的配置型式和總布局。
2）完整齊全地反映各部件的主要裝配關(guān)系和聯(lián)系尺寸、專用部件的主要輪廓尺寸、運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)極限位置及各滑臺(tái)工作循環(huán)總的工作行程和前后行程備量尺寸。
3）標(biāo)注主要通用部件的規(guī)格代號(hào)和電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、功率及轉(zhuǎn)速，并標(biāo)出機(jī)床分組編號(hào)及組件名稱，全部組件應(yīng)包括機(jī)床全部通用及專用零部件，不得遺漏。
4）表明機(jī)床驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及安裝規(guī)程。
5）選擇動(dòng)力部件等。
動(dòng)力部件的選擇主要是確定動(dòng)力箱和動(dòng)力滑臺(tái)。本次設(shè)計(jì)的是根據(jù)以定的工藝方案和機(jī)床配置型式并結(jié)合使用及修理等因素，確定機(jī)床為臥式雙面機(jī)械傳動(dòng)組合機(jī)床，機(jī)械滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)文獻(xiàn)[5]表2.22 高速剛鉆頭鉆鋼時(shí)消耗的功率得
Pc左=9.01kW Pc右=7.8kW
(2-15)
式中為主軸箱的傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí)取0.8～0.9，加工有色金屬時(shí)取0.7～0.8；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42CrMo，故取=0.9
所以 kW
kW
根據(jù)所算出的功率，查文獻(xiàn)[1]表5-20我們可選用1TA40型號(hào)的動(dòng)力頭，經(jīng)過改制都能滿足功率的需要。
表2-3 動(dòng)力電動(dòng)機(jī)型號(hào)
電動(dòng)機(jī)型號(hào)
電動(dòng)機(jī)功率(Kw)
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)
輸出軸轉(zhuǎn)速(r/min)
左主軸箱
Y160L-6
11
1000
970
右主軸箱
Y160L-6
11
1000
970
根據(jù)動(dòng)力頭尺寸選定滑臺(tái)與其配合，由于選用的是帶傳動(dòng)動(dòng)力頭，根據(jù)文獻(xiàn)[1]5-21得寬B=700mm，選用滑臺(tái)型號(hào)為1HY50(機(jī)械滑臺(tái)型號(hào)選用于文獻(xiàn)[1]表5-5,滑臺(tái)寬700mm，長(zhǎng)1440mm,最大行程350mm。
表2-4 滑臺(tái)電動(dòng)機(jī)型號(hào)
電動(dòng)機(jī)型號(hào)
電動(dòng)機(jī)功率
(kw)
輸出轉(zhuǎn)速
(r/min)
左攻進(jìn)電動(dòng)機(jī)
Y100L-6B5
1.5
940
左快進(jìn)電動(dòng)機(jī)
Y100L1-4B5
2.2
1430
右攻進(jìn)電動(dòng)機(jī)
Y802-4B5
0.75
1390
右快進(jìn)電動(dòng)機(jī)
Y90L-4B5
1.5
1400
中間底座的輪廓尺寸，在長(zhǎng)寬方向應(yīng)滿足夾具的安裝需要。它在加工方向的尺寸，實(shí)際已由加工示意圖所確定，圖中已規(guī)定了機(jī)床在加工終了時(shí)工件端面至主軸箱前端面的距離。由此，根據(jù)選定的主軸箱、滑臺(tái)、側(cè)底座等標(biāo)準(zhǔn)的位置關(guān)系，并考慮前備量，通過尺寸鏈就可以計(jì)算確定中間底座加工方向的尺寸，在本次設(shè)計(jì)中取前備量30mm，計(jì)算長(zhǎng)度為1440mm。
確定中間底座的高度方向時(shí)，應(yīng)注意機(jī)床的剛性要求、冷卻排屑系統(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，選取560mm。
圖2-3 底座
在本次設(shè)計(jì)中，把側(cè)底座與中間底座合在一起，構(gòu)成一個(gè)整體底座，在高度上和中間底座一樣為500mm，在長(zhǎng)度方面配合1HY50滑臺(tái)的長(zhǎng)度，所以整體長(zhǎng)度定為4374mm。為了適應(yīng)一定的裝料高度的要求，在底座和滑臺(tái)之間增加了調(diào)整墊，防止夾具高度調(diào)整時(shí)受到限制。整體底座為鑄造體，排屑裝置和潤(rùn)滑裝置均在底座上。
機(jī)床聯(lián)系尺寸圖如圖2-4所示。
圖2-4機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
為了便于設(shè)計(jì)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。組號(hào)劃分如下：
a.第10～19組——支承部件。一般由通用的側(cè)底座、立柱及其底座和專用中間底座等組成。
b.第20～29組——夾具及輸送設(shè)備。夾具是組合機(jī)床主要的專用部件，常編為20組，包含工件定位夾緊及固定導(dǎo)向部分。
c.第30～39組——電氣設(shè)備。電氣設(shè)計(jì)常編為30組，包括原理圖、接線圖和安裝圖等設(shè)計(jì)。專用操縱臺(tái)、控制柜等另編組號(hào)。
d.第40～49組——傳動(dòng)裝置。包括機(jī)床中所有動(dòng)力部件如動(dòng)力滑臺(tái)、動(dòng)力箱等通用部件，編號(hào)為40組，其余需修改部分內(nèi)容或?qū)Ｓ玫膫鲃?dòng)設(shè)備單獨(dú)編組。
e.第50～59組——液壓和氣動(dòng)裝置。
f.第60～69組——刀具、工具、量具和輔助工具等。
g.第70～79組——主軸箱及其附屬部件。
h.第80～99組——冷卻、排屑及潤(rùn)滑裝置。
i.第90～99組——電氣、液壓、氣動(dòng)等各種控制擋鐵。
表2-5生產(chǎn)率計(jì)算卡
被加工零件
圖號(hào)
HQKT-01-02
毛坯種類
鑄件
名稱
驅(qū)動(dòng)橋殼體
毛坯重量
86.5Kg
材料
HT200
硬度
HB190～240
工序名稱
左右表面鉆孔
工序圖
1
序
號(hào)
工步名稱
被加工零件數(shù)量
加工直徑
（m
m)
加工程度
（m
m)
工作行程
（m
m)
切削速度
（m
min)
轉(zhuǎn)數(shù)
(r/
Min)
進(jìn)刀量
工時(shí)（min）
每轉(zhuǎn)
（mm
/r)
每分鐘
（mm/
min)
機(jī)動(dòng)時(shí)間
輔助時(shí)間
共計(jì)
1
裝卸工件
1
0.50
0.50
2
左
快進(jìn)
150
7500
0.02
0.02
鉆孔
25
23
30
29.4
375
0.067
21.12
0.078
鉆孔
10．2
23
30
15.3
375
0.027
10.125
0.015
鉆孔
8.5
18
30
14
375
0.023
8.6
0.013
0.078
死擋鐵停留
0.05
快退
180
7500
0.024
0.024
3
右
快進(jìn)
150
7500
0.02
鉆孔
25
23
30
29.4
375
0.067
25.12
0.078
鉆孔
8.5
15
30
15.2
435
0.035
15.22
0.01
鉆孔
10.2
23
30
15.3
375
0.023
8.625
0.015
死擋鐵停留
0.05
快退
180
7500
0.031
備注
總 計(jì)
2.625min
機(jī)床生產(chǎn)率
22件/時(shí)
機(jī)床負(fù)荷率
84.8%
表2-6負(fù)荷率對(duì)照表
機(jī)床復(fù)雜程度
單 面 或 雙 面 加 工
三 面 或 四 面 加 工
主軸數(shù)
15
16～40
41～80
15
16～40
41～80
負(fù)荷率
0.90～0.86
0.86～0.80
0.86～0.80
0.80～0.75
設(shè)計(jì)的后橋殼體雙面鉆床，且加工14個(gè)孔，則有14根主軸，負(fù)荷率在0.80～0.86。
3主軸箱的設(shè)計(jì)
3.1多軸箱
多軸箱是作為標(biāo)準(zhǔn)部件生產(chǎn)的，美國(guó)Seto公司標(biāo)準(zhǔn)齒輪箱、多軸箱等設(shè)計(jì)的不可調(diào)式多軸箱。有32種規(guī)格，加工面積從300X300毫米到600X1050毫米，工作軸達(dá)60根，動(dòng)力達(dá)23.5千瓦。 Romai工廠生產(chǎn)的可調(diào)多軸箱調(diào)整方便，只要先把齒輪調(diào)整到接近孔型的位置，然后把與它聯(lián)接的可調(diào)軸移動(dòng)到正確的位置。因此，這種結(jié)構(gòu)只要改變模板，就能在一定范圍內(nèi)容易地改變孔型，并且可以達(dá)到比普通多軸箱更小的孔距。
根據(jù)成組加工原理使用多軸箱或多軸頭的組合機(jī)床很適用于大中批量生產(chǎn)，為了在加工中獲得良好的效果，必需考慮以下數(shù)點(diǎn):
（1）工件裝夾簡(jiǎn)單，有足夠的冷卻液沖走鐵屑。
（2）夾具剛性好，加工時(shí)不形變，分度定位正確。
（3）使用二組刀具的可能性，以便一組使用，另一組刃磨與調(diào)，從而縮短換刀停機(jī)時(shí)間。
（4）使用優(yōu)質(zhì)刀具，監(jiān)視刀具是否變鈍，鉆頭要機(jī)磨。
（5）尺寸超差時(shí)能立即發(fā)現(xiàn)。
多軸箱是組合機(jī)床的重要部件之一，它關(guān)系到整臺(tái)組合機(jī)床量的壞。
具體設(shè)計(jì)時(shí)，除了要熟悉多軸箱本身的一些設(shè)計(jì)規(guī)律和要求外，還須依據(jù)“三圖一卡”。仔細(xì)分析研究零件的加工部位工藝求，確定多軸箱與被加工件、機(jī)床其他部分的相互關(guān)系。
本機(jī)床有左、右兩個(gè)主軸箱，它們的結(jié)構(gòu)基本相同，只是主軸的數(shù)量和位置不同?，F(xiàn)以左主軸箱為例，說明其設(shè)計(jì)方法。
3.1.1主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇
主軸結(jié)構(gòu)型式由零件加工工藝決定，并應(yīng)考慮主軸的工作條件和受力情況。軸承型式是主軸部件結(jié)構(gòu)的主要特征，如進(jìn)行鉆削加的主軸，軸向切削力較大，最好用推力球軸承承受軸向力，而用向心球軸承承受徑向力。又因鉆削時(shí)軸向力是單向的，因此推力球軸承在主軸前端安排即可。進(jìn)行鏜削加工的主軸，軸向切削力較小，但不能忽略有時(shí)由于工藝要求，主軸進(jìn)退都要切削，兩個(gè)方向都有切削力，一般選用前后支承均為圓錐滾子軸承的主軸結(jié)構(gòu)。
本設(shè)計(jì)中的工序內(nèi)容為鉆φ5mm，故選用滾珠軸承主軸:前支承為推力球軸承和向心球軸承、后支承為向心球軸承。
3.1.2多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)
多軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，就是通過一定傳動(dòng)鏈把
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