[機械畢業(yè)設計論文]孔系加工立式組合加工機床設計說明書

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1、　　　　　　　　　　　　　中國礦業(yè)大學2007屆本科生畢業(yè)設計　　　　　　　　　　第71頁 目 錄 1 組合機床總體設計…………………………………………………………1 1.1 組合機床方案…………………………………………………………1 1.1.1 組合機床的制定方案制定的主要因素…………………………1 1.1.2 分析被加工工件…………………………………………………3 1.1.3 制定本設計的機床方案…………………………………………3 1.2 確定切削用量及選擇刀具……………………………………………3 1.2.1 根據工件的材料及加工孔直徑確定切削用量…………………

2、3 1.2.2 確定切削力、切削轉矩、切削功率及刀具耐用度……………3 1.2.3 刀具的選擇………………………………………………………7 1.3 初步確定主軸及傳動軸直徑…………………………………………7 1.4 三圖一卡………………………………………………………………8 1.4.1 被加工零件工序圖………………………………………………8 1.4.2 加工示意圖………………………………………………………8 1.4.3 機床聯(lián)系尺寸圖…………………………………………………14 1.4.4 組合機床生產率計算卡…………………………………………15 2 多軸箱的設計 ……………

3、………………………………………………20 2.1 多軸箱材料的選擇……………………………………………………20 2.2 多軸箱輪廓尺寸的確定………………………………………………20 2.3 軸類零件的選用………………………………………………………20 2.3.1 鉆削類主軸………………………………………………………20 2.3.2 傳動軸……………………………………………………………21 2.3.3 軸的材料…………………………………………………………21 2.4 齒輪型式的選擇………………………………………………………21 2.5 設計計算………………………………………………

4、………………21 2.5.1 繪制多軸箱設計原始依據圖……………………………………21 2.5.2 主軸結構型式的選擇……………………………………………22 2.5.3 傳動系統(tǒng)的設計計算……………………………………………22 2.5.4 多軸箱結構設計…………………………………………………32 2.5.5 主軸的設計………………………………………………………34如需要圖紙等資料，聯(lián)系QQ1961660126 研究成果的嚴肅態(tài)度以及向讀者提供有關信息的出處，正文之后一般應列出參考文獻表引文應以原始文獻和第一手資料為原則。所有引用別人的觀點或文字，無論曾否發(fā)表，無論是紙質或電子版，都

5、必須注明出處或加以注釋。凡轉引文獻資料，應如實說明。對已有學術成果的介紹、評論、引用和注釋，應力求客觀、公允、準確。偽注、偽造、篡改文獻和數(shù)據等，均屬學術不端行為致謝一項科研成果或技術創(chuàng)新,往往不是獨自一人可以完成的,還需要各方面的人力,財力,物力的支持和幫助.因此,在許多論文的末尾都列有"致謝　　1) 著錄參考文獻可以反映論文作者的科學態(tài)度和論文具有真實、廣泛的科學依據，也反映出該論文的起點和深度。 　　2) 著錄參考文獻能方便地把論文作者的成果與前人的成果區(qū)別開來。 　　3) 著錄參考文獻能起索引作用。 　　4) 著錄參考文獻有利于節(jié)省論文篇幅。 　　[01] Brown, H.

6、D. Teaching by Principles: An Interactive Approach to Language Pedagogy[M]. Prentice Hall Regents, 1994. 　　[02] Brown, J Set al. Situated Cognition and the Culture of Learning[J]. Educational Reasercher, 1, 1989. 　　[03] Chris, Dede. The Evolution of Constructivist Learning Envi-ronments: Immersion

7、 in Distributed Virtual Worlds[J]. Ed-ucational Technology, Sept-Oct, 1995. 　　學位申請者如果能通過規(guī)定的課程考試，而論文的審查和答辯合格，那么就給予學位。如果說學位申請者的課程考試通過了，但論文在答辯時被評為不合格，那么就不會授予他學位。 　　有資格申請學位并為申請學位所寫的那篇畢業(yè)論文就稱為學位論文，學士學位論文。學士學位論文既如需要圖紙等資料，聯(lián)系QQ1961660126 是學位論文又是畢業(yè)論文　 中華人民共和國國家標準VDC 001.81、CB 7713-87號文件給學術論文的定義為： 　　學術論文是

8、某一學術課題在實驗性、理論性或觀測性上具有新的科學研究成果或創(chuàng)新見解的知識和科現(xiàn)象、制定新理論的一種手段，舊的科學理論就必然會不斷地為新理論推翻?！保ㄋ沟俜颐飞┮虼?，沒有創(chuàng)造性，學術論文就沒有科學價值。 三、創(chuàng)造性 學術論文在形式上是屬于議論文的，但它與一般議論文不同，它必須是有自己的理論系統(tǒng)的，不能只是材料的羅列，應對大量的事實、材料進行分析、研究，使感性認識上升到理性認識。一般來說，學術論文具有論證色彩，或具有論辯色彩。論文的內容必須符合歷史唯物主義和唯物辯證法，符合“實事求是”、“有的放矢”、“既分析又綜合” 的科學研究方法。 　　一般普通刊物（省級、國家級）審核時間為一周，高質

9、量的雜志，審核時間為14-20天。 　　核心期刊審核時間一般為4個月，須經過初審、復審、終審三道程序。 　　3.期刊的級別問題。 　　國家沒有對期刊進行級別劃分。但各單位一般根據期刊的主管單位的級別來對期刊劃為省級期刊和國家級期刊。省級期刊主管單位是省級單位。國家級期刊主管單位是國家部門或直屬部門。 如需要圖紙等資料，聯(lián)系QQ1961660126 2.5.6 手柄軸的設計……………………………………………………40 2.5.7傳動軸的設計 ……………………………………………………42 2.5.8 葉片泵軸的設計 …………………………………………………44 2.5.9

10、 動力箱輸出軸的設計 ……………………………………………45 2.6 軸的校核 ………………………………………………………………46 2.6.1 求各軸的功率及轉矩 ……………………………………………46 2.6.2 主軸的校核 ………………………………………………………47 2.6.3 手柄軸的校核 ……………………………………………………48 2.7 軸承的校核 …………………………………………………………52 2.7.1 主軸上推力球軸承的校核 ………………………………………52 2.7.2 主軸上深溝球軸承的校核 ………………………………………52 3 夾具的設計……

11、……………………………………………………………53 3.1 機床夾具介紹 …………………………………………………………53 3.1.1 夾具的分類 ………………………………………………………53 3.1.2 專用夾具的組成 …………………………………………………53 3．2 夾具的設計……………………………………………………………54 3.2.1 定位裝置的設計 …………………………………………………54 3.2.2 夾緊裝置的設計 …………………………………………………55 3.2.3 夾緊方案的制定 …………………………………………………55 3.3.4 夾具圖 ……………

12、………………………………………………56 結 論 …………………………………………………………………………57 參考文獻 ………………………………………………………………………58 致 謝 …………………………………………………………………………59 附錄 1 …………………………………………………………………………60 附錄 2 …………………………………………………………………………61 摘　　要 （一）電機機座鉆孔組合機床是大型組合機床，它的配置型式具有固定式液壓夾緊的單工位組合機床，這類組合機床夾具和工作臺都是固定不動的，動力滑臺實現(xiàn)進給運動?；_上的動力箱實

13、現(xiàn)切削運動，根據工件結構特點，以及精確要求，采用結合面為定值基準面。 在基準面對應的另一圓柱面上，用壓塊壓緊，由于結合面的加工精度較高，以它為基面，完全可以達到要求的加工精度。 （二）幾何機床總體設計----三圖一卡①“被加工零件工序圖”它是組合機床的設計的主要依據，它是制造使用，檢修和調整機床的重要技術條件②繪制加工示意圖，它是刀具夾具，多軸箱，液壓電器裝置設計及通用部件選擇主要原始資料，它是調整機床，刀具及試車依據。③繪制聯(lián)系和運動關系及檢驗機床各部件相對于位置及聯(lián)系是否滿足加工要求，通用部件的選擇是否合適，并為進一步開展主軸箱，夾具等專用部件，零件的設計提供依據。④相對生產率計算卡，它

14、用來反映機床的加工過程，完成這一動作所需要的時間，切削用量，機床生產率及機床負荷率。 (三)組合機床主軸箱設計，按專用要求進行設計，由通用零件組成，其主要作用是根據被加工零件的要求，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，機床主軸箱選用400*400,用中間傳動軸帶動主軸傳動。 （四）夾具設計 在前述定位基準面選擇的前提下，用擺動式壓板杠桿夾緊結構，夾緊力經驗算可以保證。 關鍵字： 　　組合機床　；動力滑臺??；動力箱??；主軸箱　；夾具　； Abstract (一)Combmtvin drilling m

15、achine is a large combination machine it adept a dispose form. The form has a fixed fitture’s single working location combination. This kind of combination machine fitture and working bench are all fixed. Powen-sliding plat makes advam cry mourent. The power box on the power sliding plat from made

16、 scatting movement.This comgination and agle in instuit and is comvenient in desxging making and operating .Acording to precision demerd it adopt a datum place fixed in side .It is lined light with aprs lump on the other lylinder side against the datum palne .Itcan read working prelistion indemard a

17、 wording to the datum plane. Bacause of it is high working precision in side besides it has a round hole in high precision in side. It has a threaceling hole on the ohassion. It can make full use of the strulture charactlst of the work piece. To design two short round cancel in the round hole in th

18、e side. To limit three degrees .To design acutside cancel on the bassface the battom. To limit one free degree. To limit three free degree one the deofimtine datum plane.It definet up a ccnrately and it’s fixture power is depene. (二)To desing the combination machine body-therr draning and one carcl

19、 that is ① the working orther draning of the working spares . it’s the major basis of the combination maching body. It’s a important paper in making using excmining and rensing maching .②To draw working schematw. Drawing it’s for design a cutting tool. Assist tool afixture a multiple axle box hydra

20、vlive,pressure and a deetric capacity derise and important first hand date of the natirrad. Pants chovced and it’s a rewse machine kinf tool and the mgor basis for the test run.③ To draw the relation dimension drawing the relation dimension drawing is to impress the matual .assembly nelation and th

21、e motin redation of the each form spanes of the machine.in order to enamine the relative .Pustion of all the machine spares and if the dimersion nelational .Spares is fix ,in the disigerents of dere loping the main axle box fixtrer’s special purpose pats.④Todesign the machin productirilg planning ca

22、rd .It’swod to report the working process of the machine to finish the need tine the cutting capacity the machine producticity and machine’s rate for the cach activity. (三)To design the comuination machine main axle box .To design it a cocording to the special cemoncl.It’s made up of the mational p

23、ants.As magin use is to arrange the position of all the mational axle box and transrnit the power and the motion to all the main axle by the electrical machinery or the power pants .According to the working demands of the worked pants and make it taget the demand transpont speed.The machine main axl

24、e is mode in side 400*400. It’sdraved by the mediwm drive. (四)To desing the fixture First to choice the forer word fixed position datum plane.It’s fixed by swing depressor fixtume structure the despower can be assured by checking computations. Kdyword: The combination machine ??；Powe

25、n-sliding plat　；The power box　；The main axle box　；The fixture 緒　　論 組合機床是以通用部件為基礎，配以少量專用部件，對一種或若干種工件按預先確定的工序進行加工的機床。它能夠對工件進行多刀、多軸、多面、多工位同時加工。在組合機床上可以完成鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔、攻絲、車削、銑削、磨削、及滾壓等工序，隨著組合機床技術的發(fā)慌，它能完成的工序的范圍日益擴大。在組合機床自動線上可以完成一些非切削工序，例如：打印、清洗、熱處理、簡單的裝配、試驗和在線自動檢查等工序。 組合機床及其自動線所使用的

26、通用部件是具有特定功能，按標準化、系列化、通用化原則設計、制造的組合機床基礎部件。每種通用部件有合理的規(guī)格尺寸系列，有適用的技術參數(shù)和完善的配套關系。組合機床設計應根據機床性能要求配套液壓、氣壓和電控等系統(tǒng)。 許多大型、形狀復雜的工件，需要的加工工序很多，不可能在一臺組合機床上全部加工完成，這就需要用多臺組合機床加工，按工件加工順序依次排列，組成組合機床流水線，在組合機床流水線的基礎上，發(fā)展成組合機床自動線。 組合機床與通用機床、其它專用機床比較，具有以下特點： (1) 組合機床上的通用部件和標準零件約占全部機床零、部件問題的70%——80%，因此設計和制造周期短，經濟效益好。 (2)

27、 由于組合機床采用多刀加工，機床自動化程度高，因而比通用機床生產效率高，產品質量穩(wěn)定，勞動強度低。 (3) 組合機床的通用部件是經過周密設計和長期生產實踐考驗的，又有專門廠家成批生產，它與一般專用機床比較，其結構穩(wěn)定，工作可靠，使用和維修方便。 (4) 組合機床加工工件，由于采用專用夾具、組合夾具和導向裝置等，產品加工質量靠工藝裝備保證，對操作工人的技術水平要求不高。 (5) 當機床被加工的產品更新時，專用機床的大部分部件要報廢。組合機床的通用部件是根據國家標準設計的，并等效于國際標準，因此其通用部件可以重復使用不必另行設計和制造。 (6) 組合機床易于聯(lián)成組合機床自動線，以適應大規(guī)模

28、和自動化生產需求。 目前，我國組合機床已廣泛應用到大批、大量生產的行業(yè)，例如：汽車、拖拉機、柴油機、電動機和縫紉機等。 １　組合機床總體設計 1.1 組合機床方案 1.1.1 組合機床的制定方案制定的主要因素 一、 被加工零件的加工精度和加工工序 被加工零件需要在組合機床上完成的加工工序及應保證的加工精度，是 制定機床方案的主要依據。例如精度為H7的孔加工工序，不僅工步數(shù)較多（通常為3－4個），而且對于不同尺寸的孔徑，也須采取不同的工藝方法（鏜或鉸）。當孔與孔之間有較高的位置精度要求時，安排工藝應考慮在一個安裝工位上對所有孔同時進行

29、最終精加工。如果同一軸線上幾個孔的同軸度要求較高時，其最后精加工應從一面進行。又如，為了加工精度為H6、表面粗糙度R0.4m的孔，除采取提高機床原始制造精度和工件定位基準精度并減少夾壓變形等一般措施外，機床須采取主軸高速、低進給量的加工方法，以使切削力盡量小，還須盡量消除主軸振動的影響，并確保穩(wěn)定的小進給量（一般f0.01mm/r）。為此，機床通常采用皮帶傳動的精鏜頭，主軸設卸載裝置，進給采用液壓增穩(wěn)系統(tǒng)。又如加工精度為H6-H7、直徑為80-150mm的氣缸孔，機床一般采用立式剛性主軸結構，而不采用浮動主軸帶導向加工。因為采用前、后導向加工，不僅機床結構復雜、龐大，還常因氣缸孔間距較小而不便

30、安置導向套，同時立式加工時，切屑也易落入下導向，造成導向精度早期走失，不利于保證加工精度。 采用剛性主軸結構方案時，必須根據被加工零件的材料、加工部隊特點及加工精度要求來選擇主軸結構型式及具體參數(shù)，以使主軸有足夠的剛性及抗振性。還必須合理布置鏜刀位置，力求減少切削徑向力在加工過程中產生的振動。當氣缸體缸孔孔間距及平等度要用由單個精鏜頭組成的多軸機床結構方案，目的是各精鏜頭可單獨調整位置。為提高機床工作過程中的穩(wěn)定性，鏜頭應配置高精度動力力滑臺，并把機床設計成10或45傾斜型式。 二、 被加工零件特點 被加工零件特點主要指零件的材料、硬度、加工部位的結構形狀、零件 剛性、定位基準面的特點

31、等。它們對機床工藝方案制定有著重要的影響。同樣精度的孔，因材料、硬度的不同，其工藝方案也不同，如鋼件一般比鑄件的加工工步多。加工薄壁易振的工件，安排工序時，必須考慮防止共振。加工箱體零件多層壁同軸線等直徑孔，通常在一根鏜桿上安裝多個鏜刀頭進行鏜削，退刀時，要求工件（夾具）“讓刀”，鏜刀頭周向定位。 若工件剛性不足，安排工序就不能過于集中，以免因同時加工表面多造成工件受力大，振動及發(fā)熱變形而影響加工精度。 還必須十分重視被加工零件在組合機床加工前所完成的工序及毛坯或半成品質量，對加工余量很大或鑄造質量較差的零件應安排預加工工序。 被加工零件的特點在很大程度上決定了機床采取的配置形式。一般來

32、說，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床；立工機床適宜加工定位基面是水平的且被加工孔與基面相垂直的工件，而不適宜加工安裝不方便或高度較大的細長工件。對在型箱體件，采用單工位機床加工較適宜；而中小型零件則多采用多工位機床加工。 三、 被加工零件的生產批量 零件的生產批量是決定采用單工位、多工位或自動線，還是按中小批生產特點設計組合機床的重要因素。有時從工件外形及輪廓尺寸看，本來可以采取單工位固定式夾具的機床配置形式，但由于生產批量較大，就不得不采取多工位的機床方案以使裝卸工件時間與機動時間重合。 被加工零件的生產批量越大，工序安排一般趨于分散。而且，其粗、半精、

33、精加工慶分別在不同機床上完成。 對于中小批量生產情況,則要力求減少機床臺數(shù)，此時應將工序盡量集中在一臺（多工位）或多數(shù)幾臺機床上加工，以提高機床利用率。 四、 機床使用條件 　　(1) 車間布置情況　　車間內零件輸送滾道的高度將直接影響機床裝料高度。當工件輸送滾道穿過機床時，機床應設計成通過式，且配置不能超過三面；同時，裝卸工件只能推進拉出，機床通常不能安置中間導向（采取特殊機構時除外）。如果車間面積有限，則要限制機床輪廓尺寸。有的機床安裝在樓上，則對機床單位面積重量有嚴格要求。此外，生產線的工藝流程方向，機床在車間的安裝位置等也對機床配置方案有一定影響。 (2) 工藝間的聯(lián)系　　工件

34、到組合機床加工前，其毛坯或半成品必須達到一定要求，否則，會造成工件在機床夾具上定位和夾緊不可靠，甚至造成刀具損壞，或者不能保證要求的加工精度。如果在組合機床上加工以后，還要轉到其他機床上加工，而工件沒有預先加工出保證精度的有關定位基面，那么組合機床應考慮為下道工序加工出定位基面。 (3) 使用廠的技術能力和自然條件　　如果使用廠沒有相當能力的工具車間，制造、刃磨復雜刀具有困難，則制定方案時，就避免采用此類刀具，必要時，可增加機床工位，以便采用一般刀具分散加工。 若使用廠處于火熱地區(qū)，車間溫度偏高，使用液壓傳動機床往往造成工作性能不穩(wěn)定，則可選用配置機械動力部件的機床。 1.1.2 分析被

35、加工工件 被加工工件的各部分尺寸如下圖所示(圖1-1)： 從圖中可知，該電動機為地腳式安裝。安裝孔直徑d=12mm，其精度沒有具體要求，按一般加工情況即可。 1.1.3 制定本設計的機床方案 根據以上各考慮因素，可制定出本設計的組合機床的配置型式，大致方案如下圖所示（圖1-2）: 從（圖1-2）可知，本設計中，采用單工位配置型式的組合機床，具有固定式夾具，這類機床可達到的加工精度最高。對于精加工的機床的夾具公差，一般取被加工零件公差的1/3—1/5；對粗加工機床，由于其他因素的影響，其夾具精度也不可太低。這種機床加工零件的位置精度為： 鉆孔位置精度　　指孔與孔或孔與基準面間的相關位

36、置精度。通常，采用固定式導向能達0.2mm；若嚴格要求機床主軸和夾具導向的同軸度，減少刀具與導向間隙，導向盡量靠近工件等，可達0.15mm。當采用與夾具以定位銷定位的活動活動鉆模板時，精度可達0.2—0.25mm。 其孔中心距對基面或孔相對另一孔中心線的垂直度通?？蛇_0.02m /100mm。 1.2 確定切削用量及選擇刀具 1.2.1 根據工件的材料及加工孔直徑確定切削用量 已知工件材料為ZG230-450，其屈服強度＝230Mpa,=450Mpa,含炭量C=0.25%,硬度為HB125—175。 則，查手冊可知，選用高速鋼主要麻花鉆鉆削時，切削速度v和進給量f可定為：

37、 v=20m/min f=0.2mm/r 1.2.2 確定切削力、切削轉矩、切削功率及刀具耐用度 　　一、切削力F、切削轉矩M、切削功率P、刀具耐用度T的計算公式如下： (1-1) (1-2) 圖 1-1 Y系列籠型三相異步電動機（機座號132M） 1-底座 2-夾具 3-工件 4-多軸箱 5-動力箱 6-液壓滑臺 7-立柱 圖 1-2 立式組合機床及其組成部分 (1-3) (1-4) 式中： F——切削軸向力，Ｎ；

38、 D——鉆頭直徑，mm； F——每轉進給量，mm/r； M——切削轉矩，Nmm； P——切削功率，KW； T——刀具耐用度，min； V——切削速度，m/min，通常根據鉆孔深度L考慮修正系數(shù)K，v=vK； HB——零件的布氏硬度值。通常給出一個范圍，如HB125-175。對于公式(1.2-1)—(1.2-3)取最大值，對公式(1.2-4)取最大硬度值減去硬度偏差值的1/3。 二、求F、M、T、P值 已知鉆頭直徑D=12mm,硬度HB125-175，孔深L=20mm。 解： 由前可知： 　　v=20m/min f=0.2mm/r 由L/D=27/12=2.2，查表得K

39、=1 則： 由公式(1.2-1)可知： =1597 N 由公式(1-2)可知： ＝6265 Nm 由公式(1-3)可知： 由公式(1-4)可知： ＝11282 min=188 h > 8 h 組合機床通常要求切削用量的選擇使刀具耐用度不低于一個工作班，最少不低于8h，則根據計算結果可知，選擇的切削用量符合要求。 1.2.3 刀具的選擇 　　根據以上計算數(shù)據，可選擇錐直柄長麻花鉆　12 GB1439-85，其直徑=12mm,總長度=215mm，工作長度＝134mm。 1.3 初步確定主軸及傳動軸直徑 根據加工對象可知，多軸箱上各刀具主軸的軸向切削力F相等，則多

40、軸加工總的軸向力： 此值可作為選擇進給動力滑臺及夾具設計的依據。 當確定了切削轉矩M以后，便可根據扭轉剛度初定出主軸及傳動軸直徑，計算公式為： 　　?。╟m） (1-5) 式中： M——切削轉矩，； B——系數(shù)，根據主軸或傳動軸在１m長度上允許最大扭轉角從手冊中選擇。 則： 　　主軸: 　　主軸允許最大扭轉角為，則B=0.35 　　傳動軸： 　　傳動軸允許最大扭轉角為，則B=0.26 　　　　　　 1.4 三圖一卡 1.4.1 被加工零件工序圖 一、被加工零件工序圖的作用及內容 被加工零件工序圖是根據選定的工藝方案，

41、表示一臺組合機床或自動線完成的工藝內容、加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技術要求、加工用定位基準、夾壓部位及被加工零件的材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或半成品情況的圖紙。它不能用用戶提供的產品圖紙代替，而須在原零件圖基礎上，突出本機床或自動線的加工內容，加上必要的說明而繪制的。它是組合機床設計的主要依據，也是制造、使用、檢驗和調整機床的重要技術文件。圖上就表示出： (1) 被加工零件的形狀和輪廓尺寸及與本機床設計有關的部位的結構開關及尺寸。尤其是當須要設置中間導向套時，應表示出零件內部的肋、壁布置及有關結構的開關和尺寸，以便檢查工件、夾具、刀具是否發(fā)生干涉。 (2) 加工用定位基準

42、、夾壓部位及夾壓方向。以便依此進行夾具的定位支承（包括輔助定位支承）、限位、夾緊、導向裝置的設計。 (3) 本道工序加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形狀位置尺寸精度及技術要求，還包括本道工序對前道工序提出的要求（主要指定位基準）。 (4) 必要的文字說明。如被加工零件編號、名稱、材料、硬度、重量、及加工部位的余量等。 二、零件工序圖如下所示（圖1-3）： 1.4.2 加工示意圖 一、 加工示意圖的作用和內容 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，機床的工作過

43、程及工作循環(huán)等。因此，加 工示意圖是組合機床設計的主要圖紙之一，在總體設計中占據重要地位。它 圖1-3 被加工零件工序圖 是刀具、輔具、夾具、多軸箱、液壓電氣裝置設計及通用部件選擇的主要原始資料，也是整臺組合機床布局和性能的原始要求，同時還是調整機床、刀具及試車的主要依據。其內容為： (1)應反映機床的加工方法、加工條件及加工過程。 (2)根據加工部位特點及加工要求，決定刀具類型、數(shù)量、結構、尺寸（直徑和長度），包括鏜削加工時鏜桿的直徑和長度。 (3)決定主軸的類型、規(guī)格尺寸及外伸長度。 (4)選擇標準或設計專用的接桿、浮動卡頭、導向裝置、攻絲靠模裝置、刀桿托架等，并決定

44、它們的結構、參數(shù)和尺寸。 (5)標明主軸、接桿（卡頭）、夾具（導向）、與工件之間的聯(lián)系尺寸、配合及精度。 (6)根據機床要求的生產率及刀具、材料特點等，合理確定并標注各主軸的切削刀具。 (7)決定機床動力部件的工作循環(huán)及工作行程。 二、 向裝置的選擇 在組合機床加工孔時，工件的尺寸、位置精度主要取決于夾具導向。因此，正確選擇導向類型、參數(shù)、精度，不但是繪制加工示意圖必須解決的問題，也是設計組合機床不可忽視的重要內容。 導向通常分為兩類：一類是刀具導向部分與夾具導套之間既有相對移動又有相對轉動的第一類導向，或稱固定式導向。另一類是刀具導向部分與夾具導套之間只有相對移動而無相對轉動的第

45、二類導向，或稱旋轉式導向。 通常依據刀具導向部分直徑d和刀具轉速n折算出導向的線速度,再結合加工部位尺寸精度、工藝方法及刀具的具體工作條件來選擇導向類型、型式和結構。 由于： ＝19.97 m/min 根據第一類導向（固定式導向）的允許線速度m/min ，因此，此處選擇第一類導向比較合適。 具體型式及參數(shù)如下圖所示（圖１－４）： 圖中：L1=(24)d=(24)12=2448mm 取L1=45mm； 　　　L2=(11.5)d=(11.5) 12=1218mm 取L2=15mm； d——12G7; 　　　D

46、——22H7/g6; D——31H7/js6. 三、主軸類型、直徑及外伸尺寸的確定 主軸直徑的確定可根據如下經驗公式： 　　　　　(1-6) (1-7) 圖1-4 導向裝置 式中： d——主軸直徑，mm； M——軸所傳遞的轉矩，Nmm； Wp——軸的抗扭截面模數(shù)，mm，實心軸Wp=0.2； ——許用剪應力（N/mm），45鋼的＝N/mm； B——系數(shù)。當材料的剪切彈性模數(shù)G=8.1010N/mm時，B值如 下： 軸類型 剛性主軸 非剛性主軸 傳動軸 （／m） 1/4 1/2 1 B 7.3 6.2 5.2 此

47、設計中，采用的是非剛性主軸，則B=6.2。 已知M=22650Nmm，則： 取 　　 經校核，該軸符合要求。 主軸由于受軸向力較大，則主軸類型定為：用推力球軸承承受軸向力，而用向心球軸承承受徑向力。又因鉆削時軸向力是單向的，因此推力球軸承只須在主軸前端安排即可。 考慮到具體的結構情況，選擇長主軸，主軸的外伸尺寸為： ； ； 四、接桿的選擇 根據主軸的外伸尺寸，莫氏圓錐號=1,則選用2-300T0635-41 A型接桿。 五、 確定動力部件的工作循環(huán)及工作行程 (1) 工作進給的長度L應等于工件加工部位長度L與刀具切入長度L 和切出長度L之和。切入長度L應根據工作

48、端面的誤差情況在510之間選擇，誤差大時取大值。取L=8mm。切出長度L＝d/3+(38)mm=4+(38),取L＝12mm。則： L=20+8+12=40mm 考慮到具體結構問題，取L=50mm。 (2) 快速退回長度等于快速引進與工作進給長度之和。用類比法取快速引進長度為75mm，則： L=75+55=130mm (3) 動力部件總行程長度　　除應保證要求的工作循環(huán)工作行程（快速引進＋工作進給=快速退回）外，還要考慮裝卸和高速刀具方便，即考慮前、后備量。 前備量是指因刀具磨損或補償制造、安裝誤差，動力部件尚可向前調節(jié)的距離。后備量是指考慮刀具從接桿中或接桿連同刀具一起從主軸孔中

49、取出所需要的軸向距離。理想情況是保證刀具退離夾具導套外端面的距離大于接桿插入主軸孔內的長度。 圖 1-5 加工示意圖 因此，動力部件的總行程為快退行程長度與前后備量之和。取前備量=20mm，后備量＝100mm，則： 總行程L=20+100+130=250mm 六、 繪制加工示意圖（如圖1-5） 1.4.3 機床聯(lián)系尺寸圖 一、 聯(lián)系尺寸圖的作用及內容 一般來說，組合機床是由標準的通用部件――動力滑臺、動力箱、各種工藝切削頭、側底座、立柱、立柱底座及中間底座加上專用部件――多軸箱、刀、輔具系統(tǒng)、夾具，液、電、冷卻、潤滑、排屑系統(tǒng)組合裝配而成。聯(lián)系尺寸圖用來表示

50、機床各組成部件的相互裝配聯(lián)系和運動關系，以檢驗機床各部件相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿足加工要求；通用部件的選擇是否合適；并為進一步開展多軸箱、夾具等專用部件、零件的設計提供依據。聯(lián)系尺寸圖也可看成是簡化的機床總圖，它表示機床的配置型式及總體布局。 聯(lián)系尺寸圖的主要內容如下： (1) 以適當數(shù)量的視圖（一般為主、左、右視圖）按同一比例畫出機床各主要組成部件的外形輪廓及相關位置，表明機床的配置型式及總體布局、主視圖的選擇應與機床實際加工狀態(tài)一致。 (2) 圖上就盡量減少不必要的線條及尺寸。但反映各部件的聯(lián)系尺寸、專用部件的主要輪廓尺寸、運動部件的極限位置及行程尺寸，必須完整齊全。至于各部件的詳細

51、結構不必畫出，留在具體設計部件時完成。 (3) 為便于開展部件設計，聯(lián)系尺寸圖上應標注通用部件的規(guī)格代號，電動機型號、功率及轉速，并注明機床部件的分組情況及總行程。 二、 機床各部件的選用 (1) 影響動力部件選擇的主要因素： a. 切削功率 b. 進給力 c. 進給速度 d. 行程 總行程長度　 (2) 動力滑臺的選擇 根據以上各點，可作如下選擇：動力滑臺選用液壓滑臺，型號為1HY25， 臺面寬度250mm，最大進給力8000N，工進速度32800mm/min,快移動速度12m/min。 (3) 動力箱的選擇 動力箱規(guī)格要與滑臺匹配，其驅動功率主要依據多軸箱所需傳

52、遞的切削功率來選用。在不需要精確計算多軸箱功率或多軸箱尚未設計出來之前，可按下列簡化公式進行估算： (1-8) 式中： ——消耗于各主軸的切削功率總和，單位為KW。 ——多軸箱的傳動功率，加工黑色金屬時取0.80.9，加工有色金屬時取0.70.8；主軸箱多、傳動復雜時取小值，反之取大值。 則： 動力箱電動機功率 取 選擇1TD25型動力箱，電動機型號,電動機功率2.2KW,,電動機轉速1420r/min,輸出軸轉速785r/min。 (4) 與動力滑臺配套的附屬部件、支承部件的選擇 查手冊，與動力滑臺配套的附屬部件、支承部件的型號如下所示： 導

53、軌防護裝置　1HY25-F81 立柱　1CL 25 立柱側底座　1CD251 三、 機床聯(lián)系尺寸圖的繪制(如附錄1) 1.4.4 組合機床生產率計算卡 一、 機床生產率的計算 (1) 機床理想生產率Ｑ可按下列公式計算 　　　?。瘯r） (1-9) 　　　?。ǚ郑? (1-10) 式中： ——單件工時。 和可按下列公式確定： (1-11) (1-12) 式中： ——分別為刀具第一工作進給和第二進給的行程長度，mm； ——分別為動力頭第一工作進給和第二工作進給的每分鐘進給量，mm/min； ——當加工沉

54、孔時動力頭在死擋鐵上停留時間，也就是考慮刀具在終點無進給狀態(tài)下旋轉5-10轉所需要的時間，min。 、——動力頭快進和快退行程長度，m； ——動力頭快速行程速度，一般在4.710m／min范圍； ——工作臺的回轉或移動時間。組合機床研究所通用回轉工作臺每轉一個工位時間為3到8秒； ——工件裝卸、定位、夾緊以及清除定位基面切屑時間。它取決于工件大小、裝卸方便性及操作人員的熟練程度等。一般為0.51.5分鐘。 (2) 機床實際生產率 　　　　?。?-13） 式中： ——機床負荷率（單面機床主軸數(shù)小于15時?。?.9） 二、 機床生產率計算卡如下所示： 表１－１：

55、 被加工零件 圖號 名稱 電動機底座 材料 ZG200-400 工序名稱 鉆孔 序號 工步名稱 被加工零件數(shù)（個） 加工直徑（mm） 加工長度（mm） 工作行程（mm） 切削速度（m/min） １ 裝入工件 1 ２ 工件定位、夾緊 10 ３ 動力部件快進 75 ４ 動力部件工進 19 27 55 20 ５ 死擋鐵停留 ６ 動力部件快退 130 ７ 松開工件 10 ８ 卸下工件

56、備注 本機床裝卸時間取為1min 續(xù)表１－１ 被加工零件 毛坯種類 鑄鋼 毛坯重量 硬度 HB 125-175 工序號 序號 工步名稱 每分鐘轉速（r/min） 每轉進給量（mm/r） 每分鐘進給量（mm/min） 工時（min） 機動時間 輔助時間 共計 １ 裝入工件 0.5 ２ 工件定位、夾緊 0.002 ３ 動力部件快進 12000 0.00625 ４ 動力部件工進 530 0.2 106 0.519 ５ 死擋鐵停留

57、 0.02 ６ 動力部件快退 12000 0．0108 ７ 松開工件 0．002 ８ 卸下工件 0．5 備注 單件總工時 0.519 1.04105 1.56005 機床實際生產率 機床理想生產率 負荷率 （1） 理想生產率Ｑ 根據機床生產率計算卡，計算機床的單件工時： （2） 實際生產率 一般情況下，單班制生產的全年工時總數(shù)，則年生產綱領56000件： （3） 機床負荷率

58、 2 多軸箱的設計 2.1 多軸箱材料的選擇 大型通用多軸箱箱體類零件采用灰塵鑄鐵材料，箱體用牌號為HT200，前后蓋用牌號為HT150。 2.2 多軸箱輪廓尺寸的確定 標準的通用鉆削類多軸箱的厚度有兩種尺寸規(guī)格，臥式為325mm，立式為340mm。箱體厚度為180mm，用于立式的多軸箱前蓋，兼作油池，加厚為70mm，基型后蓋厚度為90mm，即總厚度為180+70+90=340mm。 多軸箱寬度B、高度H的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關，可按下式確定： （2-1） （2-2）

59、 式中： ——工件在寬度方向相距最遠的兩孔距離，mm； ——最邊緣主軸中心距箱外壁的距離，mm； ——工件在高度方向相距最遠的兩孔距離，mm； ——最低主軸高度。 通常： ，取＝111mm； ，取＝92mm。 則：可求出多軸箱輪廓尺寸為： 根據上述計算值，按多軸箱輪廓尺寸系列標準，最后確定多軸箱輪廓尺寸為。 2.3 軸類零件的選用 2.3.1 鉆削類主軸 按支承型式不同可分為三種： a. 滾錐主軸 b. 滾珠主軸 c. 滾針主軸 　　此設計中，考慮到受軸向力比較大，所以選用滾珠主軸，用推力球軸承承受軸向力，深溝球軸承承受徑向力。 2.3.2 傳動軸

60、 按其用途和支承型式不同，有以下六種： a. 圓錐滾子軸承傳動軸 b. 滾針軸承傳動軸 c. 埋頭式傳動軸 d. 手柄軸 e. 油泵傳動軸 f. 攻絲用蝸桿軸 2.3.3 軸的材料 a. 主軸材料，一般為40Cr鋼，熱處理C42。 b. 傳動軸的材料一般為45鋼，調質處理T215。 2.4 齒輪型式的選擇 通用齒輪有三種，即傳動齒輪、動力箱齒輪、電動機齒輪。材料均采用45鋼，熱處理為齒輪高頻淬火G54。 動力箱齒輪有B型（寬度為84mm）和B型（寬度為44mm），當采用90mm厚的基型后蓋時，選B型。 2.5 設計計算 2.5.1 繪制多軸箱設計原始依據圖

61、 從前述已知： a. 多軸箱輪廓尺寸為； b. 工件輪廓尺寸及各孔位置尺寸（如圖2－1）； c. 工件與多軸箱相對位置尺寸（如圖2－1）。 根據這些數(shù)據可編制出多軸箱設計原始依據圖，見圖3－1所示和附表 如下。 附表： (1) 被加工零件 名稱：電動機底座 材料：ZG230-450 硬度：HB125-175 (2) 主軸外伸尺寸及切削用量 主軸外伸尺寸Ｌ＝115mm 切削速度:v=20r/min 進給速度：f=0.2mm/r (3) 動力部件 型動力箱，電動機型號為，功率 為P=2.2Kw，動力箱輸出軸轉速，轉速n=1420r/min,輸出軸距箱底面距離為1

62、29.5mm。 表2-1 軸號 工序內容 加工直徑 主軸直徑 主軸外伸尺寸 L＝115mm v (m/ min) n (r/ min) f (mm/ r) Vf (mm/ min) 1、2、3、4 鉆 20 530 0.2 106 2.5.2 主軸結構型式的選擇 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。軸承型式是主軸部件結構的主要特征，進行鉆削加工的主軸，軸向切削力較大，最好用推力球軸承承受軸向力，而用向心球軸承承受徑向力。又因鉆削時軸向力是單向的，因此推力球軸承在主軸前端安排即可。即選用前述的

63、滾珠主軸。 另外，主軸選擇長主軸，其軸頭內孔較長，可增大與刀具尾部連接的接觸面，因而增強刀具與主軸的連接剛度，減少刀具前端下垂。用標準導套導向。 2.5.3 傳動系統(tǒng)的設計計算 一、 對傳動系統(tǒng)的一般要求　 設計傳動系統(tǒng)，應在保證主軸強度、剛度、轉速和轉向的前提下，力求 使主要傳動件（主軸、傳動軸、齒輪等）的規(guī)格少，數(shù)量少，體積??；因此，在設計系統(tǒng)時，要注意下面幾點： 　　(1) 盡量用一根中間傳動軸帶動多根主軸。當齒輪嚙合中心距不符合標準時，可用變位齒輪或略變傳動比的方法解決。 圖2-1多軸箱設計原始依據圖 (2) 一般情況下，盡量不采用主軸帶動主軸的方案，因為

64、這會增加主動主軸的負荷。如遇到主軸分布密集而切削負荷又不大時，為了減少中間軸，也可用一根主軸帶1-2根主軸或更多根主軸的傳動方案。 (3) 為使結構緊湊，多軸箱體內的齒輪傳動副的最佳傳動比為1-1.5,在多軸箱后蓋內的IV排（或第V排）齒輪，根據需要，其傳動比可以取大些，但一般不超過3-3.5。 (4) 根據轉速與轉矩成反比的道理，一般情況下如驅動軸轉速較高時，可采用逐步降速傳動；如驅動軸轉速較低時可先使速度升高一點再降速；這樣可使傳動鏈前面幾根軸、齒輪等在較高轉速下工作，結構可小些。組合機床多軸箱的傳動和結構與普通機床差異較大，其一是由于傳動鏈較短，難分前后，另外，經常是一中間傳動軸帶多

65、根主軸。所以，合理安排結構往往成為設計的主要矛盾。如為了使主軸上的齒輪不過大，最后一級經常采用升速傳動。 (5) 粗加工切削力大，主軸上的齒輪應盡量安排靠近前支承，以減少主軸的扭轉變形。 (6) 齒輪排數(shù)可按下面方法安排： a. 不同軸上齒輪不相碰，可放在箱體內同一排上。 b. 不同軸上齒輪與軸或軸套不相碰，可放在箱體內不同排上。 c. 齒輪與軸相碰，可放在后蓋內。 另外，應注意驅動軸直接帶動的傳動軸數(shù)不要超過兩根，否則會給裝配 帶來困難；如遇粗、精加工合一的多軸箱，其粗、精傳動路線最好分開。 二、 主軸分布類型 根據加工零件的孔的位置，可將其分布類型定為同心圓分布。如圖2－

66、 2所示： 三、 傳動系統(tǒng)設計 (1) 傳動方案的確定（如圖2-3所示） (2) 已知各主軸轉速及驅動軸到主軸之間的傳動比 驅動軸轉速： (3) 各主軸傳動比 圖2－2 主軸分布類型 (4) 驅動軸到主軸的中心距 (5) 各傳動比的分配 因為要求主軸上齒輪不過大，所以最后一對齒輪取升速。 驅動軸O到傳動軸13的傳動為降速，由上得： 考慮到結構的緊湊，取： 則： (6) 確定中間軸12的位置，配12軸與O軸聯(lián)接的齒輪。 考慮結構簡單和緊湊，定12軸的位置在多軸箱的中心位置，即離底面 距離為200mm。 則12軸與O軸的中心距為： 取齒輪模數(shù)為3，則： 解之： 圖 2-3 傳動方案 從計算結果可知，=21符合驅動軸上齒輪齒數(shù)的限制，即驅動軸齒輪的齒數(shù)為：。 (7) 確定中間軸13的位置，并配軸13與軸12聯(lián)接的各對齒輪。 取 : 模數(shù)m=3 又： 且： 解之： 則： 根據中間傳動軸和