ZQ250減速機(jī)雙側(cè)面加工專用銑床的設(shè)計【含CAD圖紙】
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目 錄
摘 要 3
第一章 引言 5
第二章 總體方案論證 6
2.1 被加工零件分析 6
2.2 工藝方案的制定 7
2.3 加工設(shè)備方案選擇 7
2.4 確定機(jī)床總體布局 8
第三章 組合機(jī)床總體設(shè)計 9
3.1 被加工零件工序圖 9
3.2 加工示意圖 11
3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 12
3.3.1 動力部件的選擇 12
3.3.2 滑臺及相配底座的選擇 13
3.3.3 確定機(jī)床的裝料高度H 13
第四章 主軸箱設(shè)計 14
4.1 主軸及傳動軸結(jié)構(gòu)設(shè)計 14
4.2 主軸箱傳動計 16
4.2.1 傳動比分配 16
4.2.2 傳動系統(tǒng)設(shè)計及齒輪的排布 17
4.3 主軸箱的潤滑及油泵軸的確定 19
4.4 軸的計算及主軸校核 19
4.5 齒輪的校核 22
4.6 切削刀具的選擇 25
第五章 液壓系統(tǒng)設(shè)計 26
6.4.1 液壓系統(tǒng)的工作要求的確定 26
6.4.2 液壓系統(tǒng)圖 26
參考文獻(xiàn) 29
結(jié)論 30
摘要
本課題設(shè)計一臺ZQ250減速機(jī)雙側(cè)面加工專用銑床,主要完成組合銑床的總體設(shè)計、主軸箱及設(shè)計及其液壓部分的設(shè)計。
根據(jù)ZQ250減速機(jī)雙側(cè)面結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度及生產(chǎn)率等要求，確定該機(jī)床為雙工位臥式組合機(jī)床；考慮工件尺寸精度，表面粗糙度，切屑的排除及生產(chǎn)率等因素，選用硬質(zhì)合金套式面銑刀；根據(jù)工件的尺寸、特點(diǎn)及其材料選擇切削用量；然后,再經(jīng)過切削用量來確定組合機(jī)床的通用部件；最后進(jìn)行組合機(jī)床的總體設(shè)計。由于是粗銑減速機(jī)雙側(cè)面,則夾具的設(shè)計采用“一面兩銷”定位, 液壓夾緊，一次裝夾加工柴油機(jī)汽缸體的兩個端面，保證了加工精度，提高了生產(chǎn)效率。
在設(shè)計之中，盡量選用通用件，減少了制造成本，增加了經(jīng)濟(jì)效益。通過本次設(shè)計可以達(dá)到效果是：所設(shè)計的組合銑床和夾具能滿足其工作狀態(tài)的質(zhì)量要求,使用時安全可靠,易于維修。
關(guān)鍵詞：組合銑床 銑刀 主軸箱
Abstract
This topic design a rough milling automobile gearbox two end milling machine, hydraulic double combination of main machine combination overall design, spindle box and design and the design of hydraulic parts.
According to the structure characteristics of the automobile gearbox, machining parts and precision and surface roughness and productivity, determine the machine for double-position horizontal combination machine tools . Considered to the factor of the size precision, surface roughness, scrap removes and productivity and so on of the work piece, selects the Hard alloy not grind type surface milling cutter. According to work piece size, characteristic and its material choice cutting specifications; Because of the thick mill diesel engine cylinder body two sides, then the jig design use "two sells the localization at the same time", Manual clamps, an attire clamps processes the diesel engine to be mad the cylinder body two sides; according to will work receives the cutting force to calculate clamps the strength; again according to clamps the strength , choose the determination clamp the special-purpose part.
During the design, the standard parts are selected as far as possible, to reduced the production cost, increased the economic efficiency. This design may achieve the effects as fowllows: the modular milling machine and the jig can satisfy its the quality requirement at working status,it’s safe, and easy to service.
Keyword: the modular milling machine Auto gearbox milling cutter main spindle
第一章 引言
組合機(jī)床是根據(jù)工件加工要求，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。組合機(jī)床的設(shè)計，有以下兩種情況：其一，是根據(jù)具體加工對象的具體情況進(jìn)行專門設(shè)計。其二，隨著組合機(jī)床在我國機(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)計成通用部件，而且一些行業(yè)的在完成一定工藝范圍的組合機(jī)床是極其相似的，有可能設(shè)計為通用機(jī)床，這種機(jī)床稱為“專能組合機(jī)床”。這種組合機(jī)床就不需要每次按具體加工對象進(jìn)行專門設(shè)計和生產(chǎn)，而是可以設(shè)計成通用品種，組織成批生產(chǎn)，然后按被加工的零件的具體需要，配以簡單的夾具及刀具，即可組成加工一定對象的高效率設(shè)備。
近10年來，許多汽車制造廠商都在推行并行政策，并有不少組合機(jī)床制造廠與汽車廠密切合作應(yīng)用這一方法來加速專用裝備的設(shè)計制造。我國機(jī)械制造業(yè)各企業(yè)有大量的通用設(shè)備，在發(fā)展現(xiàn)代機(jī)械自動化技術(shù)時，若以原有的設(shè)備為主，合理調(diào)整機(jī)床布局，添加少量的數(shù)控設(shè)備，引入CAD／CAM技術(shù)，充分發(fā)揮計算機(jī)自動化管理的優(yōu)勢和人的創(chuàng)造性，共同構(gòu)成一個以人為中心、以信息自動化為先導(dǎo)、樹立自主的單元化生產(chǎn)系統(tǒng)，為我國機(jī)械制造業(yè)自動化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用提供了一條投資少、見效快、效益高、符合我國國情的機(jī)械自動化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用新途徑。特別是近20年來，隨著組合機(jī)床的發(fā)展，作為組合機(jī)床主要用戶的汽車和內(nèi)燃機(jī)等行業(yè)也有很大的變化，起產(chǎn)品市場壽命不斷縮短，品種日益增多且質(zhì)量不斷提高。這些因素同時也有力地推動和激勵了組合機(jī)床的不斷發(fā)展。組合機(jī)床的發(fā)展主要有以下2點(diǎn):(1) 組合機(jī)床品種的發(fā)展；(2) 組合機(jī)床柔性化的發(fā)展。
組合機(jī)床是一項(xiàng)發(fā)展投資少、見效快的低成本自動化技術(shù)，它的興起會帶動我國企業(yè)的發(fā)展，為市場經(jīng)濟(jì)帶來明顯的效益；它的發(fā)展促進(jìn)了我國工業(yè)的自動化程度的日益完善，同時帶來技術(shù)和裝備上的革新。組合機(jī)床的使用能夠使生產(chǎn)過程全盤自動化，全面提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，大幅度的節(jié)省了勞動力，機(jī)床上的標(biāo)準(zhǔn)零件和通用部件占全部機(jī)床零件總量的70%--80%，設(shè)計周期短，易于改裝和維修。
本次畢業(yè)設(shè)計的課題是ZQ250減速機(jī)雙側(cè)平面加工專用銑床。根據(jù)ZQ250減速機(jī)雙側(cè)平面的位置、加工精度等主要的設(shè)計原始數(shù)據(jù)，設(shè)計出技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理和工作上可靠的雙面粗銑的組合機(jī)床。組合機(jī)床的加工精度基本上是由夾具來保證的,因此它與一般機(jī)床夾具不同。 本次設(shè)計的組合機(jī)床夾具主要對ZQ250減速機(jī)雙側(cè)平面的粗銑，因此采用面兩銷定位方式,即利用零件上的一個平面和該平面上的兩個孔作為定位基準(zhǔn)。一個孔插圓柱銷,另一個孔插菱形銷。這種定位方法保證了理論上的六點(diǎn)定定位原則(平面上三個點(diǎn),圓柱銷兩個點(diǎn)和菱形銷一個點(diǎn))。
要設(shè)計出這種組合機(jī)床，要先ZQ250減速機(jī)雙側(cè)平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行工藝性分析,確定整體的設(shè)計方案，提出一到兩種可行性比較高的初步設(shè)計方案；根據(jù)目前所提供的工況條件，每天的工作時間、強(qiáng)度等對初步設(shè)計方案進(jìn)行論證，最后根據(jù)論證結(jié)果選擇最合適的設(shè)計方案；再進(jìn)行組合機(jī)床方案圖樣文件設(shè)計：被加工零件加工工序圖，加工示意圖，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖以及生產(chǎn)率計算卡。
本次設(shè)計的組合機(jī)床能同時粗銑ZQ250減速機(jī)雙側(cè)平面，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動強(qiáng)度，從而降低了零件的加工成本。
第二章 總體方案論證
設(shè)計的機(jī)床要滿足加工要求、保證加工精度；盡可能選用通用件、以降低成本。因此根據(jù)上述要求和ZQ250減速機(jī)雙側(cè)平面的加工特點(diǎn)來確定設(shè)計方案。
2.1 被加工零件分析
被加工零件：ZQ250減速機(jī)雙側(cè)平面
材料：HT250
硬度：HT150
加工部位：雙側(cè)平面
加工要求：ZQ250減速機(jī)雙側(cè)平面糙度度被加工到6.3，兩側(cè)面尺寸至371±0.25mm。
2.2 工藝方案的制定
工藝方案的擬訂是組合機(jī)床設(shè)計的關(guān)鍵一步。組合機(jī)床的總體設(shè)計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)計出先進(jìn)合理的組合機(jī)床。根據(jù)指定的加工要求,提出若干個工藝方案,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、傳動、布局等一系列問題也就解決了。所以，工藝方案設(shè)計是組合機(jī)床設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。而且工藝方案在很大程度上決定了組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)配置和使用性能。因此，必須認(rèn)真分析被加工零件圖紙,深入了解被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術(shù)要求及生產(chǎn)率要求等一些因素。
擬定組合機(jī)床工藝方案的一般步驟如下：
1．分析、研究加工要求和現(xiàn)場工藝，在制訂組合機(jī)床工藝方案時，首先要分析、研究被加工零件，如被加工零件的用途及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工部位及其精度、表面粗糙度、技術(shù)要求及生產(chǎn)綱領(lǐng)；其次深入現(xiàn)場調(diào)查分析零件的加工工藝方法、定位夾緊方式、所采用的設(shè)備、刀具及切用量、生產(chǎn)率情況等。
2．定位基準(zhǔn)和夾壓部位的選擇組合機(jī)床一般為工序集中的多刀加工，不但切削負(fù)荷大，而且工件受力方面變化。因此，正確選擇定位基準(zhǔn)和夾壓部位是保證加工精度的重要條件。
本道工序主要是加工毛坯，因此，還要對毛坯基準(zhǔn)選擇考慮有關(guān)工序加工余量的均勻性。定位夾壓部位的選擇應(yīng)在有足夠的夾緊力下工件產(chǎn)生的變形最小，并且夾具易于設(shè)置導(dǎo)向和能過刀具。
本道工序：粗銑減速機(jī)雙側(cè)平面。
2.3 加工設(shè)備方案選擇
在機(jī)械制造業(yè)中，金屬切削機(jī)床占機(jī)械設(shè)備總臺數(shù)的50%～70%，它負(fù)擔(dān)的工作量約占一半左右，其中有30%～50%的工作量是由組合機(jī)床來完成的，同時，機(jī)械加工方法是機(jī)電產(chǎn)品及零部件生產(chǎn)的主要方法，且機(jī)械加工質(zhì)量又是提高整個產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，組合機(jī)床的開發(fā)、設(shè)計，是機(jī)械制造行業(yè)一項(xiàng)非常重要的工作。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，具有如下特點(diǎn)：
1．生產(chǎn)率高；2．加工精度穩(wěn)定；3．研制周期快，便于設(shè)計、制造和使用、維護(hù)；4．自動化程度高，勞動強(qiáng)度低；5．配置靈活，可按工件或工序要求靈活組成機(jī)床自動線，易于改裝，產(chǎn)品或工藝變化時，通用部件還可以重復(fù)利用；6．使用穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)床費(fèi)用低。
由于被加工零件已定型，生產(chǎn)批量較大，加工要求較高，所以必須采用組合機(jī)床來進(jìn)行生產(chǎn)，同時又是針對雙面加工。因此，采用組合機(jī)床來進(jìn)行加工是較適宜、理想的生產(chǎn)方案。
2.4 確定機(jī)床總體布局
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：
1．多工位組合機(jī)床
多工位組合機(jī)床：主要用于中、小零件加工。生產(chǎn)占地面積大，但生產(chǎn)率高。這種方式若配合工作臺的移動和精確定位，可以組成組合機(jī)床自動線，則自動化程度和生產(chǎn)率均很高。
2.單工位組合機(jī)床
各種型式的單工位組合機(jī)床，通?？砂惭b一個工件，特別適宜于大、中型箱體類零件的加工。根據(jù)配置動力部件的型式和數(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)簡單，由于單工位加工，其機(jī)動時間與輔助時間不能重合，因而生產(chǎn)率比多工位機(jī)床低。
根據(jù)以上所述, ZQ250減速機(jī)雙側(cè)平面是比較規(guī)則的長方體，從裝夾的角度來看，臥式平放比較方便，采用臥式組合機(jī)床加平面，有利于排屑，也減輕了工人的勞動強(qiáng)度。且汽車變速箱體屬于中型加工零件，在本次設(shè)計中，銑平面工序是主要工序內(nèi)容。因此為了保證銑平面的加工精度和結(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，增加輔助時間，成本高，生產(chǎn)效率低，工人勞動強(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，工件和夾具裝在銑削工作臺上，刀具相對固定，銑削工作臺實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動。生產(chǎn)占地面積小，加工精度高。
第三章 組合機(jī)床總體設(shè)計
組合機(jī)床總體設(shè)計，通常是針對具體加工零件，擬訂工藝和結(jié)構(gòu)方案，并進(jìn)行方案圖樣和有關(guān)技術(shù)文件設(shè)計。并且在選取定加工方法和機(jī)床總體布局結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上繪制組合機(jī)床“三圖一卡”。其內(nèi)容包括：繪制被加工零件工序圖，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，加工示意圖和編制機(jī)床生產(chǎn)率計算卡等。
3.1 被加工零件工序圖
本次設(shè)計的組合機(jī)床主要對ZQ250減速機(jī)雙側(cè)平面的粗銑。因此采用一面兩銷定位方式，即利用零件上的一個平面和該平面上的兩個孔作為定位基準(zhǔn)。一個孔插圓柱銷，另一個孔插菱形銷。這種定位方法保證了理論上的六點(diǎn)定定位原則(平面上三個點(diǎn),圓柱銷兩個點(diǎn)和菱形銷一個點(diǎn))，但是在實(shí)踐中，在大多數(shù)情況下，工件的一個平面，在夾具中不是支承在三個點(diǎn)上，而是支承在四個或者更多一些的支承點(diǎn)上，有時放在兩條長的支承板上，這樣可以提高“機(jī)床-夾具-刀具-工件”系統(tǒng)的剛性，避免夾壓力和切削力超出支承點(diǎn)，引起工件的彈性變形，這種變形不僅影響加工精度，還會引起振動，嚴(yán)重時造成刀具的折斷。
由于本次的加工的工序是在加工好汽車變速箱體頂?shù)酌娴那闆r下進(jìn)行的，因此被加工零件的頂、底面是較光滑的，因此采用汽車變速箱體的下底面作為定位基準(zhǔn)，再在該面鉆兩個銷孔，這樣就保證了理論上的六點(diǎn)定位原則。
被加工零件圖是組合機(jī)床設(shè)計的主要依據(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。它的要求被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸及與本機(jī)床設(shè)計有關(guān)的部位的結(jié)構(gòu)開頭及尺寸相符。加工用定位基準(zhǔn)、夾緊部位及夾緊方向，以便依次進(jìn)行夾具定位支承、夾緊、導(dǎo)向裝置的設(shè)計。
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(shù)要求，還包括本道工序?qū)η暗拦ば蛱岢龅囊蟆?
本組合機(jī)床以ZQ250減速機(jī)雙側(cè)平面為加工對象進(jìn)行設(shè)計，對工序圖簡要說明及與本機(jī)床設(shè)計有關(guān)的技術(shù)指標(biāo)如下：
1．定位方法： 采用一面兩銷定位方式，即利用ZQ250減速機(jī)側(cè)底面和該平面上的兩個孔作為定位基準(zhǔn)。一個孔插圓柱銷，另一個孔插菱形銷；
2．零件材料：HT250；
3．硬度：HT150；
4．方框內(nèi)尺寸及相應(yīng)粗糙度為本機(jī)床所保證，其余尺寸及相應(yīng)光潔度為前序保證；
5．單邊加工余量：4.5mm。
減速機(jī)雙側(cè)平面的被加工零件工序圖如下：
圖3-1 被加工零件工序圖
3.2 加工示意圖
零件的加工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(jī)床上的加工過程中工件、夾具、刀具等機(jī)床各部件間的相對位置關(guān)系。因此，加工示意圖是組合機(jī)床設(shè)計的主要圖樣之一，在總體設(shè)計中占據(jù)重要地位。其主要內(nèi)容為：
1．反映機(jī)床的加工方法，切削用量及工作循環(huán)。
2．決定刀具類型、數(shù)量、結(jié)構(gòu)、尺寸。
3．決定主軸的結(jié)構(gòu)類型，規(guī)格尺寸及外伸長度。
4．選擇標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計專用的接桿，浮動卡頭，導(dǎo)向裝置，刀桿托架等。
5．標(biāo)明主軸、接桿、夾具與工件之間的聯(lián)系尺寸，配合及精度。
加工示意圖的畫法有如下要求：
1．加工示意圖的繪制順序是：先按比例用細(xì)實(shí)線繪出工作加工部位和局部結(jié)構(gòu)的展開圖。加工表面用粗實(shí)線畫。為簡化設(shè)計，相同加工部位的加工示意圖只需表示其中之一，即同一主軸箱里結(jié)構(gòu)尺寸相同的主軸可只畫一根。
2．一般情況下，在加工示意圖上，主軸分布可不按真實(shí)距離繪制。
3．主軸應(yīng)從多軸箱端面畫起。刀具應(yīng)處于加工終了位置。標(biāo)準(zhǔn)的通用結(jié)構(gòu)只畫外輪廓，但需加注規(guī)格代號。
本組合機(jī)床加工示意圖如下：
圖3-2 機(jī)床加工示意圖
3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
機(jī)床聯(lián)系尺寸圖用來表示機(jī)床各組成部件的相互裝配聯(lián)系和運(yùn)動關(guān)系，可用以檢驗(yàn)機(jī)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(jìn)一步開展主軸箱等專用部件的設(shè)計提供依據(jù)。聯(lián)系尺寸圖，它表示機(jī)床的配置型式及總體布局。
繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖有以下要求：
1.以適當(dāng)數(shù)量的視圖按同一比例畫出機(jī)床各主要組成部件的外形輪廓及相關(guān)位置，表明機(jī)床的配置型式及總體布局，主視圖應(yīng)與機(jī)床實(shí)際加工狀態(tài)一致。
2.圖上應(yīng)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(yùn)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(xì)結(jié)構(gòu)不必畫出，可留在具體設(shè)計部件時完成。
3.為便于開展部件設(shè)計，聯(lián)系尺寸圖上應(yīng)標(biāo)注通用部件的規(guī)格代號，電動機(jī)型號，功率及轉(zhuǎn)速，并注明機(jī)床部件的分組情況及總行程。
3.3.1 動力部件的選擇
由于功率損耗，取=0.9；
P= =16.2KW
取功率儲備系數(shù)為12%，P＇=16.2（1+12%）=18.1KW；
取P＇≈18.5KW。
由參考文獻(xiàn)[4]表5-39查得：
選用1TD63-V動力箱；
選用電動機(jī)型號：Y180M-4；
同步轉(zhuǎn)速n=1470r/min，輸出軸轉(zhuǎn)速n1=730 r/min，P電機(jī)=18.5KW。
3.3.2 滑臺及相配底座的選擇
根據(jù)選定量及工作行程和工件尺寸大小，由參考文獻(xiàn)[4]表5-2查知應(yīng)選擇1HY63系列液壓滑臺 ，相應(yīng)的側(cè)底座為1CC631。
表3-1 1HY63型液壓滑臺主要技術(shù)性能
型號
臺面
寬度
臺面長度
行程
快進(jìn)速度(m/min)
工進(jìn)速度(mm/min)
最大進(jìn)給力（N）
1HY50
500
1000
Ⅱ型630
6.3
10-350
32000
3.3.3 確定機(jī)床的裝料高度H
裝料高度一般是指工件安裝基面至地面的垂直距離。考慮剛度，結(jié)構(gòu)要功能和使用要求等因素，新頒國家標(biāo)準(zhǔn)裝料高度為1060mm，與國際標(biāo)準(zhǔn)ISO一致。實(shí)際設(shè)計時常在850~1060之間選取。
由于滑臺高度為400mm，滑臺底座高度為630mm，夾具底座高度為220mm，則裝料高度為：
H=400mm+630mm+220mm=1250mm。
圖3-3 機(jī)床總聯(lián)系尺寸圖
第四章 主軸箱設(shè)計
多軸箱是組合機(jī)床的重要專用部件。它是根據(jù)加工示意圖所確定的工件加工孔的數(shù)量和位置、切削用量和主軸類型設(shè)計的傳遞個主軸運(yùn)動的動力部件。其動力來自通用的動力箱，與動力箱一起安裝于進(jìn)給滑臺，可完成鉆、擴(kuò)、較、鏜、銑等加工工序。多軸箱由通用零件如箱體、主軸、傳動軸、齒輪和附加機(jī)構(gòu)組成。
目前主軸箱設(shè)計有一般設(shè)計法和電子計算機(jī)輔助設(shè)計法兩種。在此用一般設(shè)計方法設(shè)計多軸箱。一般設(shè)計法的順序是：繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖；確定主軸結(jié)構(gòu)、齒輪齒數(shù)及模數(shù)；擬訂傳動系統(tǒng)，計算主軸、傳動軸，繪制坐標(biāo)檢查圖；繪制主軸箱總圖，零件圖及編制組件明細(xì)表。
4.1 主軸及傳動軸結(jié)構(gòu)設(shè)計
1.主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計
主軸結(jié)構(gòu)形式由零件加工工藝決定，并考慮主軸的工作條件和受力情況。軸承形式是主軸部件結(jié)構(gòu)的主要特征，該機(jī)床是進(jìn)行端面粗銑加工的主軸，為臥式雙工位機(jī)床，軸向切削力和徑向切削力都較大，使用圓錐滾子軸承承受軸向力和徑向力。
主軸材料選用調(diào)質(zhì)處理的45鋼，查機(jī)械設(shè)計表8-2有：
δb=640Mpa, δs=355Mpa, δ-1=275Mpa,
τ-1=155Mpa,ψδ=0.2, ψτ=0.1,C=110
主軸切削力：
F=513×ap 0.9×fz 0.74×D-1.0×ae 1.0×z ×K
=513×4.5 0.9×0.2 0.74×315-1.0×308.51.0×18 ×0.878
=8343(N)
主軸轉(zhuǎn)矩：
T=9.55×106×P/n
=9.55×106×15.3/111.2
=1.32×106N.mm
由扭矩初算主軸軸徑：
D=7.3=7.3=78.25
由于該主軸上開有鍵槽，對軸的強(qiáng)度有削弱，軸徑需增大5%，
則d= 78.25 ×（1+5%）≈80mm
故取主軸軸徑為80mm。
2.各傳動軸結(jié)構(gòu)設(shè)計
取連接電動機(jī)用聯(lián)軸器的效率0.99，選用圓錐滾子軸承取傳動效率為0.99， 8級精度齒輪傳動取傳動的效率0.97。
則多軸箱的傳動總效率=0.99×0.994×0.973
=0.868。
第III根傳動軸
= kw
N.mm
mm
故取為：60mm
第II根傳動軸
= kw
N.mm
mm
故取為：50mm
第I根傳動軸
= kw
N.mm
mm
故取為：45mm
由上取動力箱輸出軸徑d1=45mm,其他傳動軸取整：d2=50mm，d3=60mm，d5=30mm。
4.2 主軸箱傳動
4.2.1 傳動比分配
主軸箱內(nèi)的傳動比最佳為1~1 .5,在主軸箱后蓋內(nèi)的齒輪傳動比，根據(jù)需要，其傳動比可以取大些，但一般不超過3~3.5；齒輪模數(shù)，一般取2，2.5,3或3.5，齒數(shù)一般在17~70，齒寬b取32mm或24mm。
總得傳動比：i總===12.95
i動力箱=2
則主軸箱內(nèi)傳動比i主==6.475
主軸箱次輪的模數(shù)一般有類比法確定亦可按下式估算，即：
M≥（30-32）
上式中：
p為齒輪所傳遞的功率（kw）
z為一對齒合齒輪中的小齒輪齒數(shù)
n為小齒輪轉(zhuǎn)速（ r/min）
那么：
M≥（30-32）
=3.63
取模數(shù)為4。
4.2.2 傳動系統(tǒng)設(shè)計及齒輪的排布
初步定軸1、2的傳動比i12=2.37
軸2、3的傳動比i23=1.78
軸3、4的傳動比i34=1.5
軸1、5的傳動比i15=1.2（軸5為潤滑泵驅(qū)動軸）
則各個軸轉(zhuǎn)速計算如下:
i34=
n3=170.7r/min
i23=
n2=304r/min
i12=
n1=720 r/min
n5=
查《機(jī)械制造裝備設(shè)計》表2-7
傳動軸3--傳動軸4:
i34=1.5，取，
傳動軸2--傳動軸3:
i23=1.78,取，
驅(qū)動軸1--傳動軸2:
i12=2.37 ，取，
驅(qū)動軸1--傳動軸5:
i15=1.2，
z5=z1×i15=19×1.2=22.18
約取z5=23
中心距：a12=（z1+z2主）=4/2(21+51)
=144
a23=(z2從+ z3主)= 4/2(26+46)
=144
a34=(z3從+z4)=4/2(29+43)
=144
a15=(z1+z5)=4/2(19+23)
=84
齒輪排布如下圖4-1所示：
圖4-1主軸箱齒輪排布
4.3 主軸箱的潤滑及油泵軸的確定
1、潤滑
大型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱采用葉片潤滑油泵進(jìn)行潤滑，油泵打出的油經(jīng)分油器分向各潤滑部分；軸承采用油潤滑；齒輪用油潤滑，由分油器分出的油管潤滑。
2、油泵軸的確定
葉片泵用來潤滑時，轉(zhuǎn)速n泵應(yīng)在400~800轉(zhuǎn)/分范圍之內(nèi)，而軸1的轉(zhuǎn)速n1=720r/min，故根據(jù)需要再加一級傳動后，n5=625r/min,符合要求。
4.4 主軸校核
選主軸4來校核。
選擇主軸做力學(xué)模型，畫出受力計算簡圖。取集中載荷作用于齒輪及軸承的中點(diǎn)。
1.軸的材料：45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。其機(jī)械特性查得：
δb=640Mpa, δs=355Mpa, δ-1=275Mpa,
τ-1=155Mpa,ψδ=0.2, ψτ=0.1,C=110
由前述可得：
n=111.2r/min
d=80mm
=172mm
2.計算齒輪上的作用力大小: 低速級大齒輪的分度圓直徑為
則
圓周力Ft、徑向力Fr的方向如圖所示，臥式機(jī)床軸向力記為0。
3．軸承的支反力
a、水平面上的支反力如圖1
b、垂直方向上的支反力
3）畫彎矩圖
a、水平上的彎矩圖如圖2
b、垂直方向上的彎矩圖如圖3
4）合成彎矩圖如圖4
5）畫扭矩圖如圖5
T=1.32×106
6）畫計算彎矩圖如圖6
應(yīng)單向回轉(zhuǎn)，視扭矩為脈動循環(huán)，，
則截面C處的當(dāng)量彎矩為
7） 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
由圖可知截面C的當(dāng)量彎矩最大，故校核該截面的強(qiáng)度。
對于實(shí)心軸：
，
故軸安全。
圖4-2
4.5 齒輪的校核
1. 選擇齒輪材料、熱處理方式和精度等級
考慮到該減速箱功率較大，且載荷有種等沖擊，故大、小齒輪均選用40Cr鋼表面淬火，平均齒面硬度為52HRC。選用8 級精度。
2. 按齒面彎曲疲勞強(qiáng)度初步計算齒輪參數(shù)
因?yàn)槭情]式硬齒面齒輪傳動，故先按齒面疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，即按式（6-16）進(jìn)行試算，即
式中各參數(shù)為：
（1） 試選載荷系數(shù)=1.6；
（2） 計算小齒輪的轉(zhuǎn)速
N.mm
（3） 按表6-7取齒寬系數(shù)=0.7；
（4） 取=29，則=u=1.5×29=43；
（5） 查表6-4得齒形系數(shù)=2.53，=2.38，應(yīng)力校正系數(shù)=1.62，=1.69；
（6） 許用彎曲應(yīng)力由式（6-19），即按計算。
查圖6-15（e）得彎曲疲勞極限==310MPa。
由=2.0，取安全系數(shù)=1.4。
由式（6-20）得小齒輪與大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分別為
=/u=
查圖6-17得彎曲疲勞壽命系數(shù)==1.0
====443MPa
=
=
所以 =0.00925
==3.55mm
3. 確定傳動尺寸
（1） 計算圓周速度。
故8 級精度合用。
（2） 計算載荷系數(shù)K。
各系數(shù)選擇如下：
查表6-1得使用系數(shù)=1.5；
由v=0.91m/s,8級精度查圖6-6得動載荷系數(shù)；
查表6-2得齒間載荷分配系數(shù)=1.2；
查表6-10得齒向載荷分布系數(shù)=1.05，由式（6-2）得
。
（3） 對進(jìn)行修正。
mm
（4）計算中心距
（5）計算分度圓直徑。
。
（6）計算齒寬。
取=58mm，則= 。
4. 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度
由式（6-9）得
式中各參數(shù)為：
（1）K、、、、u值同前；
（2）區(qū)域系數(shù)=2.5；
（3）由表6-3查彈性影響系數(shù)=189.8；
（4）許用接觸應(yīng)力由式（6-18），即按計算。
查6-14（e）得接觸疲勞極限
查6-16（曲線1）的接觸疲勞壽命系數(shù)，
取安全系數(shù)，則
=925MPa＜
故滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度。
同理可知軸1與軸2、軸2與軸3齒輪模數(shù)取4。
4.6 切削刀具的選擇
在生產(chǎn)線上，由于銑削平面的走刀長度一般比孔加工的走刀長度長的多，為了提高切削用量應(yīng)采用硬質(zhì)合金套式面銑刀。
由參考文獻(xiàn)[3]，粗齒﹑中齒﹑細(xì)齒面銑刀刀片材料為YG6(銑鑄鐵)及YT14(銑鋼)，密齒面銑刀刀片材料為YG6，銑鋁合金面銑刀刀片材料為YT14。
由加工箱體外形尺寸，結(jié)合參考文獻(xiàn)[4]表14-67，箱體端面為371×308.5，為大平面，以及被加工零件材料為HT250，因此選用刀片材料為YG6，刀盤直徑為315mm的硬質(zhì)合金套式面銑刀。又因?yàn)楸镜拦ば蚴谴帚?，粗糙度要求不高，選中齒銑刀。
齒數(shù)選擇由參考文獻(xiàn)[3]表7-25，得中齒銑刀的齒數(shù)為18。
故設(shè)計的組合銑床選擇的刀具為：硬質(zhì)合金套式中齒面銑刀，材料為YG6，齒數(shù)為18。
第五章 液壓系統(tǒng)設(shè)計
5.1 液壓系統(tǒng)的工作要求的確定
本機(jī)床為臥式雙工位組合機(jī)床，其液壓系統(tǒng)的基本要求為：
1、為了完成雙側(cè)面銑削加工任務(wù)，要求主油缸驅(qū)動液壓滑臺能實(shí)現(xiàn)“快進(jìn)—工進(jìn)—快退—原位停止”的工作循環(huán)。
2、要有二個油缸來控制“定位—拔銷”和“夾緊—松開”。單缸定位，單缸夾緊，并且是先定位后夾緊。
5.2 液壓系統(tǒng)圖
1.液壓滑臺運(yùn)動部分
（1）供油方式的確定
銑刀工作進(jìn)給時需要供油的壓力較高，但流量較小；快速行程時需要流量大，但壓力較低。這時如果選用一個大流量的定量泵，雖也可滿足要求，但當(dāng)工作進(jìn)給時必然會有大部分壓力較高的油液經(jīng)過溢流閥流回油箱，不僅浪費(fèi)了功率，而且會引起液壓系統(tǒng)的發(fā)熱。在這臺組合機(jī)床的設(shè)計中采用帶壓力反饋的限壓式變量葉片泵，在低壓時（快速行程）能產(chǎn)生大流量，而在壓力較高時（工作進(jìn)給）流量能自動減小，以避免過多的損失。
（2）擬定基本回路和確定閥類元件
為了液壓滑臺能實(shí)現(xiàn)能“快進(jìn)—工進(jìn)—快退—原位停止”的工作循環(huán)，設(shè)有三位五通電磁換向閥4實(shí)現(xiàn)換向。液壓滑臺的快進(jìn)采用差動連接，用二位二通行程14進(jìn)行控制；在快進(jìn)時，液壓缸上腔的回油經(jīng)單向閥12可以流到缸下腔實(shí)現(xiàn)差動連接。采用了進(jìn)油調(diào)速回路，由調(diào)速閥13來調(diào)節(jié)工作進(jìn)給速度。
（3）確定輔助裝置
為了避免鐵屑等物損壞液壓泵，在泵進(jìn)口處加一粗濾油器。
2.整個液壓系統(tǒng)的運(yùn)動循環(huán)
（1）定位、夾緊：所有電磁鐵均不帶電，電液換向閥處于中位，液壓油經(jīng)二位四通電磁換向閥7，進(jìn)入定位液壓缸下腔，完成定位，此時系統(tǒng)壓力較低，單向順序閥8處于閉合狀態(tài)。定位結(jié)束后，系統(tǒng)壓力升高，單向順序閥8打開，夾緊缸上腔進(jìn)油，實(shí)現(xiàn)夾緊。夾緊力由減壓閥5保證，夾緊結(jié)束后，系統(tǒng)壓力進(jìn)一步升高，使壓力繼電器9發(fā)出信號讓電磁鐵1YA帶電。
（2）快進(jìn)：電磁鐵1YA帶電后，壓力油經(jīng)過電磁換向閥進(jìn)入三位五通電磁換向閥4的左控制腔，換向閥左位工作，液壓油經(jīng)行程閥14進(jìn)入滑臺無桿腔。但由于順序閥10的開啟壓力高于快進(jìn)時所需的壓力，所以這時順序閥10不打開。由液壓缸有活塞桿腔排出的油經(jīng)過換向閥4和單向閥12也流入液壓缸無活塞桿腔，所以這時液壓缸為差動連接，得快速前進(jìn)。
（3）工進(jìn)：滑臺快速行程終了時，壓下行程開關(guān)14。行程閥14上位工作。液壓泵排出的油經(jīng)換向閥4和調(diào)速閥13流入液壓缸無活塞桿腔。調(diào)節(jié)調(diào)速閥13的開口量，就能得到所需要的工作進(jìn)給速度。由液壓缸有桿腔排出的油經(jīng)換向閥4、順序閥10（此時由于壓力升高順序閥已經(jīng)打開）和背壓閥11流回油箱。
（4）快退：加工結(jié)束后壓下行程開關(guān)，壓力繼電器16發(fā)出信號，電磁鐵1YA斷電，2YA帶電，換向閥4換向，其右位工作。壓力油通過換向閥4進(jìn)入液壓缸有桿腔，無桿腔的液壓油通過單向閥15和換向閥4流回油箱，完成快退。
（5）拔銷、松開：滑臺退到原位，壓下行程開關(guān)發(fā)出信號，使電磁鐵2YA斷電，換向閥4回到中位，液壓缸兩腔封閉，滑臺停止運(yùn)動；同時電磁鐵3YA帶電，二位四通電磁換向閥7右位工作，液壓泵排出的油流進(jìn)定位液壓缸上腔和夾緊液壓缸的下腔，完成拔銷和松開動作。
(6)工件裝夾：此動作結(jié)束后，變量泵不停止，系統(tǒng)壓力升高，壓力繼電器18接通發(fā)出信號，電磁鐵3YA斷電，電磁鐵4YA得電，變量泵卸荷。待裝夾完成，電磁鐵4YA斷電，重復(fù)以上操作。液壓系統(tǒng)圖如下
圖5-1 液壓系統(tǒng)圖
1.濾油器 2.油泵 3.單向閥 4.三位五通電磁換向閥5.減壓閥6.單向閥7.二位四通電磁換向閥8.單向順序閥9.壓力繼電器10.順序閥 11.背壓閥 12.單向閥（13）調(diào)速閥14.行程閥15.單向閥 16.壓力繼電器 17. 二位二通電磁換向閥 18.壓力繼電器
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結(jié) 論
本課題設(shè)計的組合機(jī)床采用一面兩銷定位、液壓夾緊，一次性加工減速機(jī)雙側(cè)平面，保證了加工精度，提高了加工效率，減少了工人的勞動強(qiáng)度。而且在設(shè)計之中，盡量選用通用件，進(jìn)一步減少了制造成本，從而增加了經(jīng)濟(jì)效益。
所設(shè)計的組合機(jī)床能滿足以下要求：
1．機(jī)床應(yīng)能滿足加工要求，保證加工精度；
2．機(jī)床應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單；
3．裝卸方便，便于維修、調(diào)整；
4．各銑刀分別由電機(jī)驅(qū)動，可單獨(dú)控制。
致 謝
為期三個月的畢業(yè)設(shè)計已結(jié)束，這次畢業(yè)設(shè)計是我大學(xué)四年的最后一次作業(yè)，也是最后一次考試，之前課程設(shè)計累積的經(jīng)驗(yàn)給了我很大的幫助。在整個畢業(yè)設(shè)計的過程中，我遇到了許多的困難，也走了一些彎路，整個設(shè)計的過程是個苦樂參半的學(xué)習(xí)過程。它需要我們查閱大量的文獻(xiàn)資料，將不同課程的知識綜合地運(yùn)用起來，因此它也不同于以前單一的課程設(shè)計，對于我來說，更是一次實(shí)戰(zhàn)演練。在整個設(shè)計過程，我意識到了團(tuán)隊(duì)的重要性，作為一個整體，彼此間的協(xié)助合作很重要，這對于即將踏上工作崗位的我來說，無疑更具有意義和價值，為將來的工作打下基礎(chǔ)。
在這次畢業(yè)設(shè)計中，全程由趙建國老師指導(dǎo)。趙老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，待人如父，不怕風(fēng)雨，依然堅持到教室檢查我們的設(shè)計進(jìn)度，提出了許多需要注意和改進(jìn)的地方，給予我極大的幫助。尤其是趙老師教給我的做人、做事的道理：“干中學(xué)，學(xué)中干”，“多讀書，求甚解”，“不懂不可怕，重要的是要努力去弄懂”，“學(xué)到老，做到老”對這些言語，我感觸深刻，一生都會受用。
所有關(guān)心我、愛護(hù)我和幫助我的同學(xué)們和朋友們，感謝你們對我的鼓勵。對于我的親人，我無以言謝，只有加倍努力才能回報他們無私的付出。最后，感謝學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)給我們提供這次實(shí)習(xí)的機(jī)會。
由于本人實(shí)際設(shè)計經(jīng)驗(yàn)不足，對很多問題的把握不是很準(zhǔn)確，難免出現(xiàn)錯誤，在此懇請各位老師批評指正。
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