減速箱箱蓋專(zhuān)用組合鉆床設(shè)計(jì)

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1、西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 畢業(yè)論文 學(xué)習(xí)中心。 班 級(jí)： 一 專(zhuān) 業(yè): P I. ■: a * b ■ « « ■■ ■ ■ ■■■■ + + ?嘴 + +?+，含+?，臥 ? »#« 目; 學(xué)生姓名: 指導(dǎo)教師: 畢業(yè)論文任務(wù)書(shū) 一、題目： 減速箱箱蓋專(zhuān)用組合機(jī)床設(shè)計(jì) 二、指導(dǎo)思想和目的要求： 本論文從組合機(jī)床的設(shè)計(jì)方面著手，實(shí)現(xiàn)了快速高效的加工零件。 三、主要技術(shù)指標(biāo)： 本設(shè)計(jì)中，在充分?jǐn)?shù)據(jù)計(jì)算的基礎(chǔ)上對(duì)標(biāo)準(zhǔn)通用零件做了仔細(xì)選擇，并依 據(jù)被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加工部位的尺寸精度，表面粗糙度要求， 以

2、及定位火 緊方式，工藝方法和加工過(guò)程中所采用的刀具， 生產(chǎn)率，切削用量情況等設(shè)計(jì)了 結(jié)構(gòu)合理的多軸箱。 四、進(jìn)度與要求： 1月1日 參加動(dòng)員會(huì)，與指導(dǎo)教師見(jiàn)面 1月1日-1月30日論文調(diào)研，確定題目，填寫(xiě)任務(wù)書(shū) 2月1日-3月10日 論文寫(xiě)作修改 3月20日論文答辯 五、主要參考書(shū)及參考資料： [1]左建民.組合機(jī)床在工程機(jī)械方面的發(fā)展.《組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技 術(shù)》.2005 年 07 期:65-67 [2]多功能組合機(jī)床時(shí)代.《汽車(chē)工藝與材料》2007年第1期：43-44 學(xué)習(xí)中心：074常州 班 級(jí)： 005309404 專(zhuān) 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 生：

3、 吳文飛 指導(dǎo)教師： 諸偉新 現(xiàn)代社會(huì)中，人們?yōu)榱烁咝?、?jīng)濟(jì)地生產(chǎn)各種高質(zhì)量產(chǎn)品，現(xiàn)代工廠中出 現(xiàn)需要組合機(jī)床的場(chǎng)合越來(lái)越多。至今，它已成為現(xiàn)代制造工程（尤其是箱體零 件加工）的關(guān)鍵設(shè)備之一。 組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以工件特定外形和加工工藝設(shè)計(jì)的專(zhuān)用 部件和夾具，組成的半自動(dòng)或自動(dòng)專(zhuān)用機(jī)床。它一般采用多軸，多刀，多工序， 多面或多工位同時(shí)加工的方式，生產(chǎn)效率相比于普通機(jī)床高出幾倍乃至幾十倍。 因?yàn)橥ㄓ貌考呀?jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化， 所以可以根據(jù)需要靈活配置，能大大縮短設(shè) 計(jì)和制造周期。因此，組合機(jī)床兼有低成本、高效率和專(zhuān)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，在大批 量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。 本課題是針對(duì)

4、在減速箱箱蓋上加工八個(gè)螺栓孔的工藝過(guò)程而設(shè)計(jì)一臺(tái)專(zhuān)用 組合機(jī)床。 本設(shè)計(jì)中，在充分?jǐn)?shù)據(jù)計(jì)算的基礎(chǔ)上對(duì)通用零件做了仔細(xì)選擇，并跟據(jù)被 加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工部位的尺寸精度、表面粗糙度要求、 以及定位夾緊方 式、工藝方法和加工過(guò)程中所采用的刀具，生產(chǎn)率，切削用量情況等設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu) 合理的多軸箱。 關(guān)鍵詞：組合機(jī)床、多軸箱、組合鉆床。 I I ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, I—I ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, II 第一富結(jié)論 1 ,,, ,V, , ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

5、,, 1.1 概述,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,， 1 1.2 課題研究的目的和意義,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 1 1. 3 組合機(jī)床的發(fā)展史,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 1 1. 4國(guó)內(nèi)外組合機(jī)床研究技術(shù)現(xiàn)狀,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 2 1. 5 方案制定,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,， 3 1. 6 設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 4 第二章組合機(jī)床總體設(shè)計(jì),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 5 2. 1組合機(jī)床方案的制定,,,

6、,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 5 2. 2確定切削用量及選擇刀具，,,,,,,,,,,,,,,,,,,,， 8 第三章組合鉆床總設(shè)計(jì),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 11 3.1 被加工零件工序圖,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 11 3.2 生產(chǎn)率計(jì)算卡，,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,， 20 3.3 多軸箱輪廓尺寸,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 22 3.4 .齒輪模數(shù)選擇,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 23 3.5 .多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

7、23 3.6 .繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 26 第四章液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 27 4.1 Z 軸液壓泵的確定,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 27 4.2 Y軸液壓動(dòng)力的確定,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 28 4.3 擬定液壓系統(tǒng)圖,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 30 結(jié)論,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 32 參考文獻(xiàn)，,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,， 33 34 ,,,,,,,,,,,,,

8、,,,,,,,,,,,,,,,,,, H 西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文 第一章緒論 1.1 概述 組合機(jī)床是以系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，再配以少量專(zhuān)用部件而組 成的專(zhuān)用機(jī)床，具有一般專(zhuān)用機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 生產(chǎn)率及自動(dòng)化程度高，易保證加 工精度的特點(diǎn)，又能適應(yīng)工件的變化，具有一定的重新調(diào)整、重新組合的能力。 它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。組合機(jī)床可以對(duì)工件采用多刀、多面及多方 位加工，特別適于在大批、大量生產(chǎn)中對(duì)一種或幾種類(lèi)似零件的一道或幾道工序 進(jìn)行加工。組合機(jī)床可完成鉆、擴(kuò)、較、鏈孔、攻螺紋、車(chē)、銃、磨削以及滾壓 等工序。 1.2 課題研究的目的和意義 機(jī)床設(shè)

9、計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)，其目的在于通過(guò)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(guò)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(xiě)技術(shù)文件和查閱資料等方面的綜合訓(xùn)練， 樹(shù)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。 1.3 組合機(jī)床的發(fā)展史 專(zhuān)用機(jī)床是隨著汽車(chē)工業(yè)的興起而發(fā)展起來(lái)的。 在專(zhuān)用機(jī)床中某些部件 因重復(fù)使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。 世界上第一臺(tái)組合機(jī)床于1908年在美國(guó)問(wèn)世，用于加工汽車(chē)零件。初期， 各機(jī)床制造廠都有各自的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。 為了提高不同

10、制造廠的通用部件的互換 性，便于用戶(hù)使用和維修，1953年美國(guó)福特汽車(chē)公司和通用汽車(chē)公司與美國(guó)機(jī) 床制造廠協(xié)商，確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的 聯(lián)系尺寸，但對(duì)部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。 二十世紀(jì)70年代以來(lái)，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銃刀、鏈孔尺寸自動(dòng)檢測(cè)和 刀具自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床的加工精度也有所提高。銃削平面的平面度 可達(dá)0.05毫米/ 1000毫米，表面粗糙度可達(dá) 2.5?0.63微米；鏈孔精度可達(dá) IT7?6級(jí)，孔距精度可達(dá)0.03?0.02微米。 1.4 國(guó)內(nèi)外組合機(jī)床研究技術(shù)現(xiàn)狀 自1908年在美國(guó)研制組合機(jī)床成功后便廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的汽車(chē)工業(yè) 中，并

11、且隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展而逐步完善。組合機(jī)床是根據(jù)被加工件的工藝要求， 按照工序高度集中的原則而設(shè)計(jì)的，并以系列化 、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)， 配以少量專(zhuān)用部件而組成的專(zhuān)用設(shè)備， 并配以專(zhuān)用夾具，采用多把刀具同時(shí)進(jìn)行 加工。組合機(jī)床的輔助動(dòng)作實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，具有專(zhuān)用、高效、自動(dòng)化和易于保證 加工精度的特點(diǎn)。當(dāng)被加工的零件尺寸結(jié)構(gòu)有所改進(jìn)時(shí)， 合機(jī)床的通用零部件還 可以重新利用從而組成新的組合機(jī)床， 且具有一定的柔性度。在數(shù)控設(shè)備還沒(méi)有 普及和推廣的幾十年里，它對(duì)于提高加工效率，降低對(duì)操作者的技術(shù)要求起到了 很大的作用，尤其是組合銃床和專(zhuān)用鉆床，在殼體類(lèi)零件的加工線中應(yīng)用非常廣 泛。 近幾年來(lái)，由

12、于國(guó)家加大基礎(chǔ)設(shè)施的投入，工程機(jī)械需求呈現(xiàn)了強(qiáng)勁的增長(zhǎng) 勢(shì)頭。 國(guó)內(nèi)工程機(jī)械同進(jìn)口產(chǎn)品相比，其特點(diǎn)是價(jià)位低、產(chǎn)品穩(wěn)定性、可靠性差、 零件加工手段落后。隨著國(guó)家對(duì)世貿(mào)承諾的逐步實(shí)現(xiàn)，價(jià)格的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)也逐漸減 少，以裝載機(jī)為例：目前大多數(shù)的主機(jī)生產(chǎn)廠及部件配套廠家對(duì)變速箱箱體、 變 矩器殼體前車(chē)架、后車(chē)架、動(dòng)臂、驅(qū)動(dòng)橋等關(guān)鍵零件，大多采用通用設(shè)備加工， 這種加工方式的缺點(diǎn)有：生產(chǎn)能力難以擴(kuò)大，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，在制品積壓嚴(yán)重， 經(jīng)濟(jì)效益不夠顯著。值得慶幸的是國(guó)內(nèi)比較大的裝載機(jī)生產(chǎn)廠家都已逐步認(rèn)識(shí)到 這一問(wèn)題。在機(jī)構(gòu)件方面，廈工、臨工、宜工、龍工紛紛采用組合機(jī)床對(duì)動(dòng)臂、 前車(chē)架、后車(chē)架，前后較接架

13、的孔系進(jìn)行加工，零件一次裝夾，多頭同時(shí)加工， 比通用機(jī)床單孔逐個(gè)加工，效率提高了 3—6倍，而且避免了工件調(diào)頭而產(chǎn)生的 二次定位誤差。運(yùn)用組合機(jī)床加工結(jié)構(gòu)件與通用機(jī)床相比各孔系坐標(biāo)精度可以由 ±1mmi高到± 0.2mm,同軸度0. 5mmi高到±0. 08mmfL系平彳亍度由0. 7mm 提高到±0. 1 mm而且所有精度均靠機(jī)床本身的裝配精度保證，為提高整車(chē)的質(zhì) 量奠定了基礎(chǔ)。變速箱箱體是裝載機(jī)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中的核心部件， 零件本身的結(jié)構(gòu) 剛度較差，而加工精度相對(duì)要求較高，不采用特殊措施，使得與變速器結(jié)合面 0. 08mm勺平面度以及各孔對(duì)此面的垂直度，

14、各孔中心矩均難以保證。組合機(jī)床 與通用機(jī)床組合生產(chǎn)線使適當(dāng)?shù)耐顿Y能迅速擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模， 解決通用機(jī)床加工效 率低，同一工序需要多臺(tái)機(jī)床加工的難題。 在工程機(jī)械快速發(fā)展的今天，我們面臨的產(chǎn)品上規(guī)模、質(zhì)量上臺(tái)階的難題， 都可以運(yùn)用組合機(jī)床加工得到有效的解決， 組合機(jī)床在工程機(jī)械領(lǐng)域有著更大的 發(fā)展空間。 1.5 方案制定 每個(gè)方案包括的內(nèi)容有：工藝分析、主要技術(shù)參數(shù)、總布局、傳動(dòng)系統(tǒng)、液 壓系統(tǒng)、控制操作系統(tǒng)、電系統(tǒng)、主要部件的結(jié)構(gòu)草圖、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分 析等。 在制定方案時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面： (1) 當(dāng)使用和制造出現(xiàn)矛盾時(shí)，應(yīng)先滿足使用要求，其次才是盡可能便 于制造。要盡量用先進(jìn)

15、的工藝和創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)； (2) 設(shè)計(jì)必須以生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)為依據(jù)， 凡是未經(jīng)實(shí)踐考驗(yàn)的方案, 必須經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明可靠后才能用于設(shè)計(jì)； (3) 繼承與創(chuàng)造相結(jié)合，盡量采用先進(jìn)工藝，迅速提高生產(chǎn)力，為實(shí)現(xiàn) 四個(gè)現(xiàn)代化服務(wù)。注意吸取前人和國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)， 并在此基礎(chǔ)上有所創(chuàng)造和發(fā) 展。 (4) 設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容 (1)零件分析 仔細(xì)閱讀所拿到的零件圖紙，分析零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)要求。 (2)擬定零件工藝方案 確定零件的材料，加工時(shí)的定位基準(zhǔn)以及零件的加工工藝方案。 (3)總體方案設(shè)計(jì) 確定機(jī)床的配置形式及總體結(jié)構(gòu)方案。 (4)組合機(jī)床設(shè)計(jì)一一三圖一卡設(shè)計(jì) 確定被加工零件的工序圖，零

16、件加工示意圖，繪制機(jī)床尺寸聯(lián)系圖，機(jī)床生 產(chǎn)率計(jì)算卡。 (5)主軸箱設(shè)計(jì) 繪制主軸箱草圖，選擇主軸結(jié)構(gòu)形式及動(dòng)力計(jì)算，設(shè)計(jì)主軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)。 15 第二章組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 2.1 組合機(jī)床方案的制定 2.1.1制定工藝方案 零件加工工藝將決定組合機(jī)床的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、總體布局和夾具結(jié)構(gòu)等。 所以，在制定工藝方案時(shí)，必須計(jì)算分析被加工零件圖，并深入現(xiàn)場(chǎng)了解零件的 形狀、大小、材料、硬度、剛度，加工部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)加工精度，表面粗糙度， 以及定位，夾緊方法，工藝過(guò)程，所采用的刀具及切削用量，生產(chǎn)率要求，現(xiàn)場(chǎng) 所采用的環(huán)境和條件等等。并收集國(guó)內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料，制定出合理的工藝方案。

17、 根據(jù)被加工被零件(減速箱箱蓋)的零件圖(圖 2-1 ),加工八個(gè)螺栓孔的 工藝過(guò)程。 (1)加工孔的主要技術(shù)要求。 加工4個(gè)M8螺紋底孔的孔。 孔的位置度公差為 ①0.1mm與①12孔同心。 工件材料為 HT21-40, HB173241 要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為(考慮廢品及備品率)年產(chǎn)量 6萬(wàn)件，單班制生產(chǎn) (2)工藝分析 加工該孔時(shí)，孔的位置度公差為 0.1mm 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，可采用如下的加工方案。 一次性加工螺紋底孔，孔徑為①6.5 (3)定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇 —k 加工此離合器壓蓋的孔，以底面的兩個(gè)支承點(diǎn)限制 X、Y和X、Y四個(gè)自由度，

18、位于 中間的心軸起到了很好的定位作用。 在保證加工精度的情況下，提高生產(chǎn)效率減輕工人勞動(dòng)量，而工件也是大批 量生產(chǎn)，由于夾具在本設(shè)計(jì)中沒(méi)有考慮，因此在設(shè)計(jì)時(shí)就認(rèn)為是人工夾緊。 2.1.2 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案。 (1)被加工零件的加工精度 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， 是制造 機(jī)床方案的主要依據(jù)。離合器壓盤(pán)加工孔的精度要求不高，可采用鉆孔組合機(jī) 床，工件各孔間的位置精度為 0.1mm,它的位置精度要求不是很高，安排加 工時(shí) 可以在下一個(gè)安裝工位上對(duì)所有孔進(jìn)行最終精加工。 為了加工出表面粗糙度 為Ra3.2um的孔。采取提高機(jī)床原始制

19、造精度和工件定位基準(zhǔn)精度并減少火壓變 形等措施就可以了。為此，機(jī)床通常采用尾置式齒輪動(dòng)力裝置， 進(jìn)給采用液壓系 統(tǒng)，人工夾緊。被加工零件圖如圖 2-1所示。 (2)被加工零件的特點(diǎn) 這主要指零件的材料、硬度加工部位的結(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)床工藝方案制度有著重要的影響。此離合器壓盤(pán)的材料是HT21-40、 硬度HB170-241、孔在整個(gè)壓盤(pán)上呈90度均度分配，孔的直徑為 ①6.5mm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)。 圖2—1被加工零件圖 孔？12位置 準(zhǔn)確度0.1 一般來(lái)說(shuō)，孔中心線與定位基

20、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，而中小型零件則多采用多工位機(jī)床加工。 此零件的加工特點(diǎn)是中心線與定位基準(zhǔn)平面是垂直的， 并且定位基準(zhǔn)面是水 平的。孔的分布范圍是直線形狀，工件比較長(zhǎng)，一次鉆完，多軸箱體積較大，采 用兩工位以減小多軸箱的體積，使整個(gè)鉆床瘦身，因而適合選擇立式多工位鉆床。 (3)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、自動(dòng)線或按中小批量生產(chǎn)特點(diǎn) 設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要因素。按設(shè)計(jì)要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為年生產(chǎn)

21、量為 6萬(wàn)件，從工件外 形及輪廓尺寸，為了減少加工時(shí)間，采用多軸頭，為了減少機(jī)床臺(tái)數(shù)，此工序盡 量在一臺(tái)機(jī)床上完成，以提高利用率。 (4)機(jī)床使用條件 使用組合機(jī)床對(duì)對(duì)車(chē)間布置情況、 工序間的聯(lián)系、使用廠的技術(shù)能力和自然 條件等一定的要求。在根據(jù)使用戶(hù)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)對(duì)箱蓋零件的結(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、定位、夾緊方式、工藝方法，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，最終決定設(shè)計(jì)四軸頭多工位同步鉆床。 2.2 確定切削用量及選擇刀具 2.2.1 確定工序間余量 為使加工過(guò)程順利進(jìn)行并穩(wěn)定的保證加工精度，必

22、須合理地確定工序余量。 生產(chǎn)中常用查表給出的組合機(jī)床對(duì)孔加工的工序余量， 由于在本鉆床上鉆孔后重 新安裝或在其他多工位機(jī)床上加工下道工序，應(yīng)適當(dāng)加大余量，以消除轉(zhuǎn)、 定位 誤差的影響。①6.5mm的孔在鉆孔后擴(kuò)孔，直徑上工序間余量 0.5?1mm 2.2.2 選擇切削用量 確定了在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容了， 就可以著手選擇切削用量了。因?yàn)?所設(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 一般通用機(jī)床單刀加工低30%£右.多軸主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

23、進(jìn)給量（mm/mir）應(yīng)是適合有刀具的平均值。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 同直徑的加需要，即：n ? fi = n2 f2=, = n fi =vf 式中：n1 n2、，ni 各主軸轉(zhuǎn)速（r/min ） fi f2 fi 各主軸進(jìn)給量（mm/r） vf 動(dòng)力滑臺(tái)每分鐘進(jìn)給量（mm/mir） 由于離合器壓盤(pán)孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求都是相同的。 按照經(jīng)濟(jì)地選擇滿足加工要求的原則， 采用查表的方法查得：鉆頭直徑D=6.5mm, 鑄鐵 HB175-255、進(jìn)名&量 f=0.1mm/r、切

24、削速度 v=15m/min. 2.2.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率 根據(jù)選定的切削用量（主要指切削速度 v及進(jìn)給量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)電動(dòng)（一般指 動(dòng)力箱）功率，通過(guò)查表計(jì)算如下： 1 布氏硬度：HB =HBmin— 3 (HBma— HBmin) 1 =170 — 3 (241 —170) =146.33 0.8 06 切削力：F =26 D f HB06 =26 X6.5 x 0.108 x 146.330.6 =535.16 N

25、 1 .9 0.8 0.6 切削扭矩：T =10D f HB 1.9 0.8 0.6 =10 x 6.5 x 0.1 x 146.33 =2452.26N - mm Tv 切削功率：P= 9740-D =2452.26 義 15/(9740 X 3.14 X 10) =0.123 kw 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) T ——切削扭矩(N ? mm) V ——切削速度(m/min) P ——切削功率（kw） 2.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu) 離合器壓盤(pán)的布氏硬度在 HB170-241,孔徑D為6.5mm

26、刀具的材料選擇高 速鋼鉆頭（W18Cr4V,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) ①6.5 的麻花鉆?？准庸さ毒叩拈L(zhǎng)度應(yīng)保證加工終了時(shí)刀具螺旋槽尾端與導(dǎo)向套之間有 30?50mm勺距離，以便排出切屑和刀具磨損后有一定的向前的調(diào)整量。 第三章組合鉆床總設(shè)計(jì) 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)，就是針對(duì)具體的被加工零件，在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案 的基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。這些圖紙包括：被加工零件工序圖，加工示意圖, 生產(chǎn)率計(jì)算卡，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖。 3.1 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，表示一臺(tái)組合機(jī)床完成的工藝內(nèi) 容，加工部位的尺寸、

27、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準(zhǔn)、夾具 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成品狀況的圖 紙，它不能用用戶(hù)提供的圖紙代替， 而是在原零件圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床的加工 的內(nèi)容，加上必要的說(shuō)明繪制成的。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。 圖上主要內(nèi)容： (1)被加工零件的形狀，主要外廓尺寸和本機(jī)床要加工部位的尺寸、 精度、 表面粗糙度、形位精度等技術(shù)要求，以及對(duì)上道工序的技術(shù)要求等。 (2)本工序所選定的定位基準(zhǔn)、夾緊部位及夾緊方向。 (3)加工時(shí)如需要中間向?qū)?，?yīng)表示出工件與中間向?qū)в嘘P(guān)部位結(jié)構(gòu)和尺 寸，以便檢查

28、工件、夾具、刀具之間是否相互干涉。 (4)被加工零件的名稱(chēng)、編號(hào)、材料、硬度及被加工部位的加上余量等。 2、繪制被加工零件工序圖的注意事項(xiàng) (1)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。如圖 3-1中4—①12 加工用定位基準(zhǔn)，機(jī)械夾壓位置及方向，輔助支承均須用規(guī)定的符號(hào)表示出來(lái)。 圖3-1 被加工零件工序圖 附注：1.被加工零件名稱(chēng)及編號(hào)：離合器壓盤(pán)；

29、 2.材料及硬度：灰鑄鐵 HT21-40 JB307-62 HB175?255 ; (2)加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基準(zhǔn)注起，為便于加工及檢查，尺寸應(yīng) 采用直角坐標(biāo)系標(biāo)出，而不采用極坐標(biāo)，但有時(shí)因所選定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重 合，則須對(duì)加工部位要求位置尺寸精度進(jìn)行分析換算。 3.1.1 加工示意圖 多軸箱端面 X 主軸__ ? = ? rh 圖3-2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(guò)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

30、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)，是整臺(tái)組合機(jī)床布局形式的原始要求， 也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需 的重要文件。圖3-2為箱蓋上4孔立式鉆床加工示意圖。 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、夾具、刀具及多軸箱端面之間的距離等。 (3)主軸的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，尺寸及外伸長(zhǎng)度；刀具類(lèi)型，數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸、接 桿、導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)尺寸；刀具與導(dǎo)向置的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接 方式，刀具應(yīng)按加工終了位置繪制。 2、繪制加工示意圖之前的有關(guān)計(jì)算 (1)刀具的選擇 刀具選擇考慮加工尺寸精度、表面粗糙度、 切削的排除

31、及生產(chǎn)率要求等因素。刀具的選擇前已述及，此處就不在追述了。 (2)導(dǎo)向套的選擇 在組合機(jī)床上加工孔，除用剛性主軸的方案外， 工件 的尺寸、位置精度主要取決于夾具導(dǎo)向。因此正確選擇導(dǎo)向裝置的類(lèi)型，合理確 定其尺寸、精度，是設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要內(nèi)容，也是繪制加工示意圖時(shí)必須解決 1)選擇導(dǎo)向類(lèi)型 的內(nèi)容。 根據(jù)刀具導(dǎo)向部分直徑 d=10mm和刀具導(dǎo)向的線速度 v=15m/min, 選擇固定式導(dǎo)向。 2）導(dǎo)向套的參數(shù) 根據(jù)刀具的直徑選擇固定導(dǎo)向裝置，如圖 3-3所示: 圖3-3固定導(dǎo)向裝置 固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺寸如下表： 表3—1固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺 d D Di

32、 D2 L li m R d1 d2 lo 6.5 12 22 30 28 38 13 18 M8 16 16 固定裝置的配合如下表: 表3—2固定裝置的配合 導(dǎo)向 類(lèi)別 工藝 方法 D D D1 刀具導(dǎo)向 部分外徑 固定 導(dǎo)向 鉆孔 G7 (或 F8) H7 g6 H 7 js6 g6 固定導(dǎo)向裝置的布置如圖3-4所示 導(dǎo)向裝置的布置如表3-3所示： 表3—3導(dǎo)向裝置的參數(shù)（mm） 尺寸 項(xiàng)目 i1 I2 I3 與直徑d的關(guān)系 (2 ?3)d 加工鑄鐵 d d/3+(3 ?8)

33、 計(jì)算值 3Xd=30 25. 4 25.4/3+8=16.5 西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文 圖3— 4固定導(dǎo)向裝置的布置 (3)初定主軸類(lèi)型、尺寸、外伸長(zhǎng)度 因?yàn)檩S的材料為40Cr,剪切彈性模量G=81.0GPa剛性主軸取巾=1/4 (0) /m,所以 B取 2.316 , 根據(jù)剛性條件計(jì)算主軸的直徑為： d 至B聽(tīng)=2,316 x *3274.45=i7.52mm 式中：d——軸直徑(mm T——軸所承受的轉(zhuǎn)矩(N ? mrm B——系數(shù) 本設(shè)計(jì)中所有主軸直徑皆取 d=20mm主軸外伸長(zhǎng)度為：L=115mm D/d1為32/20 ,內(nèi)孔

34、 長(zhǎng)度為：l1 =77mm. (4)選擇刀具接桿 由以上可知，多軸箱各主軸的外伸長(zhǎng)度為一定值， 而 刀具的長(zhǎng)度也是一定值，因此，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)在組合機(jī)床上是通過(guò)可調(diào)整 的刀具接桿來(lái)解決的，連接桿如圖3-5所示，  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選 擇刀具接桿參數(shù)如表3-4所示： 表3 — 4 可調(diào)接桿的尺寸 d(h6) D1(h6) d2 d3 L 11 12 13 厚度 2 0 Tr20 X6 莫氏1 號(hào) 12. 061 7

35、1 1 88 6 4 0 4 1 00 1 2 (5)確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸 從保證加工終了時(shí)主軸箱端面到工件端面間距離最小來(lái)確定全部聯(lián)系尺 寸，加工示意圖聯(lián)系尺寸的標(biāo)注如圖3-2所示。其中最重要的聯(lián)系尺寸即工件端 面到多軸箱端面之間的距離(圖中的尺寸 333mm，它等于刀具懸伸長(zhǎng)度、螺母 厚度、主軸外伸長(zhǎng)度與接桿伸出長(zhǎng)度(可調(diào))之和，再減去加工孔深度和切出值。 (6)工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定 如圖3-6工作進(jìn)給長(zhǎng)度L工應(yīng)等于工件加工部 位長(zhǎng)度L與刀具切入長(zhǎng)度Li和切出長(zhǎng)度L2之和。切入長(zhǎng)應(yīng)Li應(yīng)根據(jù)工件端面誤 差情況在 5?10mm之間選擇，誤差大時(shí)取大值，因此取 L

36、1=7mm切出長(zhǎng)度 1 L2 =1/3d+(3 ?8)= 3M10+8 比 9mm所以 L工=10+7+9=26mm. (7)快進(jìn)長(zhǎng)度的確定 考慮實(shí)際加工情況，在未加工之前，保證工件表 面與刀尖之間有足夠的工作空間，也就是快速退回行程須保證所有刀具均退至火 具導(dǎo)套內(nèi)而不影響工件裝卸。這里取快速退回行程為 156mm快退長(zhǎng)度等于快速 引進(jìn)與工作工進(jìn)之和，因此快進(jìn)長(zhǎng)度 156— 26=130mm. 切入一 一戢加工切出 工作進(jìn)給 圖3-6工作進(jìn)給長(zhǎng)度 17 西北工業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院畢業(yè)論文 3.1.2 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 _ 600 __ 600 I 130 35

37、0 1820 圖3—7 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 36 1、聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容 一般來(lái)說(shuō)，組合機(jī)床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用部件一一動(dòng)力箱、動(dòng)力滑臺(tái)、立柱、 立柱底座加上專(zhuān)用部件一一多軸箱、刀、輔具系統(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(lái)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(kāi)展主軸箱、夾具等專(zhuān)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。 如圖3-7所示，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的內(nèi)容包括機(jī)床的布局形式，通用部件的 型號(hào)、

38、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，專(zhuān)用部件的輪廓尺寸等。 2、選用動(dòng)力部件 選用動(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。 (1)滑臺(tái)的選用 通常，根據(jù)滑臺(tái)的驅(qū)動(dòng)方式、所需進(jìn)給力、進(jìn)給速度、 最大行程長(zhǎng)度和加工精度等因素來(lái)選用合適的滑臺(tái)。 1）驅(qū)動(dòng)形式的確定 根據(jù)對(duì)液壓滑臺(tái)和機(jī)械滑臺(tái)的性能特點(diǎn)比較，并結(jié) 合具體的加工要求，使用條件選擇 HY系列液壓滑臺(tái)。 2）確定軸向進(jìn)給力 滑臺(tái)所需的進(jìn)給力 F 進(jìn)=Z2Fi=4X 1071.79=4287.16N 式中：Fi ——各主軸加工時(shí)所產(chǎn)生的軸向力 由于滑臺(tái)工作時(shí)，除了克服

39、各主軸的軸的向力外，還要克服滑臺(tái)移動(dòng)時(shí)所 產(chǎn)生的摩擦力。因而選擇滑臺(tái)的最大進(jìn)給力應(yīng)大于 F進(jìn)=4.29KN。 3）確定進(jìn)給速度 液壓滑臺(tái)的工作進(jìn)給速度規(guī)定一定范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)速， 對(duì)液壓滑臺(tái)確定切削用量時(shí)所規(guī)定的工作進(jìn)給速度應(yīng)大于滑臺(tái)最小工作進(jìn)給速 度的0.5?1倍；液壓進(jìn)給系統(tǒng)中采用應(yīng)力繼電器時(shí)，實(shí)際進(jìn)給速度應(yīng)更大一些。 本系統(tǒng)中進(jìn)給速度vf =n f=47.8mm/min。所以選擇HY251A液壓滑臺(tái)，工作進(jìn)給 速度范圍32?800mm/min快速速度12m/min。 4）確定滑臺(tái)行程 滑臺(tái)的行程除保證足夠的工作行程外，還應(yīng)留有前備 量和后備量。前備量的作用是動(dòng)力部件有一定的向前移動(dòng)

40、的余地， 以彌補(bǔ)機(jī)床的 制造誤差以及刀具磨損后能向前調(diào)整。本系統(tǒng)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，這是取 40mm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> 156+20+40=236mm取L= 250mm綜合上述條件，確定液壓動(dòng) 力滑臺(tái)型號(hào)HY25A （2）由下式估動(dòng)力箱的選用 動(dòng)力箱主要依據(jù)多軸所需的電動(dòng)機(jī)功率來(lái) 選用，在多軸箱沒(méi)有設(shè)計(jì)之前， 巳可算 H=P切/“ =4X 0.123/0.8 = 0.615KW 式中：”一一多軸箱傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí) q=0.8?0.9 ;有色金屬 時(shí)

41、q=0.7?0.8 ,本系統(tǒng)加工 HT21-40 JB307-62，取4=0.8 . 動(dòng)力箱的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)大于計(jì)算功率，并結(jié)合主軸要求的轉(zhuǎn)速大小選擇。 因此，選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y100-6B5的1TD251A型動(dòng)力箱，動(dòng)力箱輸出軸至箱 底面高度為125mm主要技術(shù)參數(shù)如下表： 主電機(jī)傳動(dòng)型號(hào) 轉(zhuǎn)速范圍(r/min ) 主電機(jī)功率 (kw) 配套主軸部件型號(hào) 電機(jī)轉(zhuǎn)速 輸出轉(zhuǎn)速 Y100L-6B5 1430 706 1.5 1TA32、1TA32M 1TZ32~1TG32 (3) Y軸液壓滑臺(tái)的選用 工件質(zhì)量計(jì)算 V=420 X 240X10+(2 X 160

42、+2X340)X 10X30 =1.308 X10-3m3 m = p v=7.0 X 103X1.308 X10-3 =9.156kg 磨擦系數(shù)：f=0.07?0.12取f=0.1 F=f - N=0.1mg=0.1X 9.156 X 10=9.156N 2、配套支承部件的選用 立柱1CL25型，立柱底座1CD25 3、確定裝料高度 裝料高度指工件安裝基面至機(jī)床底面的垂直距離，在現(xiàn)階段設(shè)計(jì)組合機(jī)床 時(shí)，裝料高度可視具體情況在 HH 580?1060mm^間選取，本系統(tǒng)取裝料高度為 976mm 4、中間底座輪廓尺寸 中間底座的輪廓尺寸要滿足 Y軸滑臺(tái)在其上面聯(lián)接安裝的需要，

43、又考慮到 與立柱底座相連接。因此，中間底座采用側(cè)底座 1CC32 5、確定多軸箱輪廓尺寸 本機(jī)床配置的多軸箱總厚度為301mm寬度和高度按標(biāo)準(zhǔn)尺寸中選取。計(jì)算 時(shí)，多軸箱的寬度B和高度H可確定為：B=500 H=500 根據(jù)上述計(jì)算值，按主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，最后確定主軸箱輪廓尺寸B X H=500X500mm 3.2生產(chǎn)率計(jì)算卡 生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映所設(shè)計(jì)機(jī)床的工作循環(huán)過(guò)程、動(dòng)作時(shí)間、切削用量、 生 產(chǎn)率、負(fù)荷率等技術(shù)文件，通過(guò)生產(chǎn)率計(jì)算卡，可以分析擬定的方案是否滿足用 戶(hù)對(duì)生產(chǎn)率及負(fù)荷率的要求。計(jì)算如下： 切削時(shí)間：T切=L/vf+t 停 =2 X 26/47.8 +2X15

44、/478 =1.151 min 式中：T切一一機(jī)加工時(shí)間（min） L ——工進(jìn)行程長(zhǎng)度（mm vf 刀具進(jìn)給量（mm/mir） t 停一一死擋鐵停留時(shí)間。一般為在動(dòng)力部件進(jìn)給停止?fàn)顟B(tài)下， 刀具旋轉(zhuǎn)5?15 r所需要時(shí)間。這里取15r L3 L4 輔助時(shí)間T輔= vfk +t移+t裝 = （150+176） X 2/12000+0.1+1.5 =1.654min 式中：L3、L4 ——分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退長(zhǎng)度（mm vfk 快速移動(dòng)速度（mm/mir） t 移 ——工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)間（min），一般為0.05?0.13min, 取 0.1 min t 裝——裝

45、卸工件時(shí)間（min） 一般為 0.5?1.5min,取 1.5min 機(jī)床生產(chǎn)率Q1 = 60/T 單 =60/ （T 切+T 輔） =60/ （1.151+1.654 ） =21.39 件/h 機(jī)床負(fù)荷率按下式計(jì)算 q=Q1/QX 100% X100% =Q1tk/A =21.39 X 1950/60000 X 100% =70% 式中：Q——機(jī)床的理想生產(chǎn)率（件/h） A ——年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件） tk ——年工作時(shí)間，單班制工作時(shí)間 tk =1950h 表3 — 5 生產(chǎn)率計(jì)算卡 被加工 零件 圖號(hào) 1601A-093 毛坯種類(lèi) 鑄件 名稱(chēng) 離合

46、器壓盤(pán) 毛坯重量 材料 HT21-40 JB297-62 硬度 HB170-241 工序名稱(chēng) 鉆壓盤(pán)連接孔 工序號(hào) 工時(shí)/min 序 號(hào) 工步 名稱(chēng) 工作行 程/mm 切速/ (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 按裝工件 0.5 2 工件定位夾緊 0.25 3 Z軸快下 150 12000 0.013 4 Z軸工進(jìn) 26 32 0.1 47.8 0.544 5 Z軸暫

47、停 0.03 6 Z軸快上 176 12000 0.015 7 Y軸前進(jìn) 100 10000 0. 01 8 Y軸暫停 0.09 9 Z軸快下 150 12000 0.013 10 Z軸工進(jìn) 26 47.8 0.544 11 Z軸暫停 0.03 12 快退 176 12000 0.015 13 工件松開(kāi) 0.25 14 卸卜，件 0.5 備 注 1、主軸轉(zhuǎn)

48、速706r/min 2、一次安裝加工完一個(gè)工件 w 1.088 1.716  3.3多軸箱輪廓尺寸 多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的如圖 3-8所示: 如圖3-8鉆孔組合機(jī)床多軸箱原始依據(jù)圖 圖中多軸箱的兩定位銷(xiāo)孔中心連線為橫坐標(biāo)， 工件加工孔對(duì)稱(chēng)，選擇箱體中 垂線為縱坐標(biāo)，在建立的坐標(biāo)系中標(biāo)注輪廓尺寸及動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸的相對(duì)位置尺 寸。主軸部為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（面對(duì)主軸看）。 主軸的工序內(nèi)容，切削用量及主軸尺寸及動(dòng)力部件的型號(hào)和性能參數(shù)如表 1.1 — 6所示： 表3—6主軸外尺寸及切削用量 軸號(hào) 主軸外伸尺寸 工序 內(nèi)容 切削用量 D/d

49、L N (r/min) V (m/min) f (mm/r) Vf (mm/min) 1、2、 20/12 115 鉆①6.5 478 15 0.1 47.8 3、4 注：1.被加工零件編號(hào)及名稱(chēng)：箱蓋；材料： HT21-40 JB297-62;硬度：HB170-241 2.動(dòng)力部件型號(hào)：1TD251A動(dòng)力箱，電動(dòng)機(jī)型號(hào) Y100L-6 ;功率P=1.5kw。 3.4 齒輪模數(shù)選擇 本組合機(jī)床主要用于鉆孔，因此采用滾珠軸承主軸。 齒輪模數(shù)m可按下式估算： m=(30?32) VWN^ =32X 也59 478) =1.

50、76 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m1=3其余齒輪模數(shù)取m2=2 3.5 多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì) (1)根據(jù)原始依據(jù)圖(圖3-7),畫(huà)出驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)位置。如下表: 表3 —7 驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)值 坐標(biāo) 銷(xiāo)Oi 驅(qū)動(dòng)軸O 主軸1 主軸2 主軸3 主軸4 X — 175 0 —95 95 95 —95 Y 0 94.5 180 180 80 80 (2)確定傳動(dòng)軸位置及齒輪齒數(shù) 圖3-9齒輪的最小壁厚 1)最

51、小齒數(shù)的確定 為保證齒輪齒根強(qiáng)度，應(yīng)使齒根到孔壁或鍵槽的厚度 a> 2m,驅(qū)動(dòng)軸的直徑為 d=30mm有《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》知，如圖 3-9所示齒輪t=33.3mm,當(dāng)m1=3時(shí)。 驅(qū)動(dòng)軸上最小齒輪齒數(shù)為： Zmin 主2 (t/m1+2+1.25 ) — d0/m1 =2 X (33.3/3+2+1.25) — 30/3 =18.9 所以驅(qū)動(dòng)軸齒數(shù)要大于等于19。 為減小傳動(dòng)軸的種類(lèi)，所有傳動(dòng)軸的直徑取 30mm. 當(dāng)m2=2 d=20時(shí)，齒輪t=23.3mmio主軸上最小齒輪齒數(shù)為: Zmin 至2 (t/m2+2+1.25 ) - d0/m2 =2 X (23.3

52、/2+2+1.25 ) -20/2 =19.8 所以主軸齒數(shù)要大于等于20。 2)傳動(dòng)軸11為主軸1, 2, 3 , 4都各自在同一同心圓上。 多軸箱的齒輪模數(shù)按驅(qū)動(dòng)軸出輪估算 32? 3 p 32? 3—1.5 1.71 俏 Yzn 丫19' 520 多軸箱輸入出輪模數(shù)取 m1=3其余齒輪模數(shù)取 m2=2主軸1, 2, 3要求的 轉(zhuǎn)速一致且較高，所以采用升速傳動(dòng)。主軸齒數(shù)選取 Z=45,傳動(dòng)齒輪采用z=45 齒的齒輪，變位系數(shù)x= 0.181。傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速為： n = 1000/1.41r/min = 706r/min 由于前面選取了主軸直徑為 30,顯然傳動(dòng)軸

53、直徑都選取 20,這樣為了減少 傳動(dòng)軸種類(lèi)和設(shè)計(jì)題目需要由于傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速是 706r/min ,則驅(qū)動(dòng)軸至傳動(dòng)軸的 傳動(dòng)比為： 706 1 i = =- 1000 1.42 所以選擇兩級(jí)傳動(dòng)，且傳動(dòng)比分配為：一級(jí)為 1.2 X 1.2;二級(jí)為1.4 X 1.0。 驅(qū)動(dòng)軸的直徑為30mm由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得知：t=33.3mm,當(dāng)m=3 時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸上的齒數(shù)為： t d 33.3 30 2( — 2 1.25) -m =2(—— 2 1.25)-多=44.8 Zmin> m 2 去驅(qū)動(dòng)齒輪齒數(shù)Z=45。 通用的齒輪有三種，即傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力箱齒輪和電機(jī)齒輪。材料均為 4

54、5鋼， 熱處理為齒部高頻淬火G54本機(jī)床齒輪的選用按照下表選用 齒輪種類(lèi) 寬度(mm 齒婁 模數(shù)(mm 孔徑(mm 驅(qū)動(dòng)軸齒輪 24 32 16?50連續(xù) 16 ?70 2、2.5、3 2、2.5、3、4 15、20、30、35、40 25、 30、 35、 40、 50 傳動(dòng)軸齒輪 44 （B 型） 45 2 25、30、40、50 輸出軸齒輪 32 37 3 18、 22、 28、 32、 36 計(jì)算各主軸轉(zhuǎn)速 3.14Dn 使各主軸轉(zhuǎn)速的相對(duì)轉(zhuǎn)速損失在 ±5犯內(nèi)。由公式：V= 1000 知: n1 = n2 =

55、n3 = n4 28 1000 r. -1100. min 3.14 6.5 3.6 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 傳動(dòng)系統(tǒng)圖是表示傳動(dòng)關(guān)系是示意圖，即用以確定的傳動(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，如圖 3-10所示 16 M16ZIJ M16X20 GB70-66 TQ- 15 6 27/3 | -E0.313 28/2 "i 3X22X25T0742-91 M10X16GB71-66 47GB921-66 B 3 |_ 28/2 L B A 0 4 On0 30/2 | 0.155 圖3-10箱蓋鉆

56、孔多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)圖 圖中多軸箱箱體內(nèi)只排放一排 37mm寬的齒輪，離箱體前壁4.5mm離箱體 后壁9.5mm，傳動(dòng)軸齒輪和驅(qū)動(dòng)軸齒輪為第II排。 在圖中標(biāo)出齒輪的齒數(shù)、模數(shù)、 變位系數(shù)，以校核驅(qū)動(dòng)軸是否正確。 另外，應(yīng)檢查同排的非嚙合齒輪是否齒頂干 涉；還畫(huà)出主軸直徑和軸套直徑，以避免齒輪和相鄰的主軸軸套相碰。 第四章液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 根據(jù)工作情況選擇液壓泵，組合機(jī)床在負(fù)荷較大并有快速和慢速工作行程。 因此選擇限壓式變量泵。 4.1 Z軸液壓泵的確定 (1)液壓泵的最大工作壓力 Pp(Pa) 液壓缸的最高工作壓力出現(xiàn)在工作工進(jìn)階段，此時(shí)液壓力要克服切削力和摩 擦力 F 摩=G- F&

57、#39; 式中： F 摩——滑臺(tái)克服摩擦力(N G ——?jiǎng)恿ο?、多軸箱等移動(dòng)部分總重量(N) F' ——平衡塊的拉力(N) 代入式中F摩=m總g — m平衡塊g =420 X10-357X 10 =630N 切削力：F切=1071.79N F= F摩+ F切 =630+1071.79 =1701.79N HY251A液壓滑臺(tái)的油缸直徑為63mm^S塞桿直徑為35mm. 2 一 一 一 2 二d 3.14 (63-35) A= 4 = 4 =0.62X10-3 m2 WJ: P1=F/A=1701.79/0.62 X 10-3=2.75MPa 此時(shí)液壓缸的

58、輸入流量較小，且進(jìn)油路元件較小，故泵至缸間的進(jìn)油路壓力 損失估取為△ P=0.5MPa,則液壓泵最高工件壓力Pp Pp-P1+-A P=2.75+0.5=3.25MPa 考慮壓力儲(chǔ)備，液壓泵的最高壓力為 Pp=3.25X ( 1+25% =4.06MPa (2)液壓泵的最大流量 液壓泵的最大供油量qP之K( 2 q)max 式中：K——系統(tǒng)的泄漏系數(shù) ( 2 q)max ——同時(shí)動(dòng)作時(shí)的液壓執(zhí)行器的最大流量(m3/s) 計(jì)算qP按液壓缸的最大流量(16L/min)進(jìn)行估算，取泄漏系數(shù)K=1.1,則: qP 至 1.1 xi6=17.6L/min (3)液壓泵的規(guī)格 查得：Y

59、BN-20N-JB型限壓式變量葉片泵能滿足上述估算得出的壓力和流量 要求：該泵的流量為18.75L/min,調(diào)壓范圍為2.0?7.0MPa,開(kāi)始變量之壓力為 5.0 MPa,最大轉(zhuǎn)速為1800r/min ,最小轉(zhuǎn)速為600r/min 。 (4)液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算與電動(dòng)機(jī)的選取 葉片泵的總效率4P = 0.75 ,則 pPqP NP = P 4.06 106 17.6 10. = 0.75 60 =1.59kw 式中：NP——液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率(kw) 查得：Y100L2- 4型封閉式三相異步電動(dòng)機(jī)滿足上述要求。其轉(zhuǎn)速為 1430r/min,額定功率 3.0kw 4.2 Y

60、軸液壓動(dòng)力的確定 (1)液壓泵的最大工作壓力 Pp(Pa) Y軸液壓缸要驅(qū)動(dòng)工件、夾具、工作臺(tái)等。 工作臺(tái)的質(zhì)量 V 工=630X320X45 = 9.072 X10-3m3 m 工=p V工=7.0 X 103X9.072 X 10-3 =63.504 kg 液壓滑臺(tái)滑塊的質(zhì)量 丫滑=630X 250X 56+2X 630X 40 X 45 = 11.09 X 10-3m3 m 滑=7.1 X103X 11.09 x 10-3 =77.63 kg 由于夾具未設(shè)計(jì)，估算 m夾=10 kg 則總質(zhì)量m1總=m+ mX + m滑+m夾 =9.156+63.504+77.6

61、3+10 =160.29 kg 液壓缸需要的力F = fm總g 式中：f ——摩擦力f=0.1 g ——重力加速度 代入式中：F=fm 總 g =0.1 X 160.29 X 10 = 160.29N HY321A液壓滑臺(tái)油缸的壓強(qiáng)在后退時(shí)最大，工作面積 _ 2 一 一 2 二(D -d) 3.14 (80 -55) A= 4 = 4 =0.49 X103m3 則最高工作壓力 P2= F/A= 160.29/0.49 X10-3 = 0.33MPa 泵到缸間的進(jìn)油路壓力損失估取為△ P= 0.5MPa 算得液壓泵的最高工作壓力 PP為 Pp 之P1 + △ P= 0

62、.33+0.5 =0.85MPa (2)液壓泵的最大流量 液壓泵的最大供油量按液壓缸的最大輸入流量(20L/min)進(jìn)行估算，泄漏 系數(shù)K= 1.1 ,則 qP 之 1.1 X20=22L/min 因?yàn)閅BN-40N-JB型限壓式變量泵的流量為 37.5L/min ,調(diào)壓范圍在2.0? 7.0MPa并且Y軸是流量22L/min小于37.5L/min ,它的最小壓強(qiáng)為 0.85 MPa, 而YBN-40N-JB調(diào)壓范圍在2.0?7.0MPa,因此設(shè)置了一個(gè)減壓閥，使符合壓力 要求。 4.3 擬定液壓系統(tǒng)圖 根據(jù)機(jī)床動(dòng)作順序，擬定液壓系統(tǒng)原理圖（如 4-1）,系統(tǒng)的電磁鐵動(dòng)作順 序

63、見(jiàn)（表4-1） 原位?— 怏F ST2 J 工進(jìn) 0T3} ST1 快退 后退 ST5 圖4-1 鉆孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)原理圖 表4-1鉆孔組合機(jī)床電液壓系統(tǒng)磁鐵動(dòng)作順序 工況 1YA 2YA 3YA 4YA 5YA SP 啟動(dòng) 一 一 一 一 一 一 Z軸快下 十 一 十 一 一 一 Z軸工進(jìn) 十 一 一 一 一 一 Z軸死擋鐵停留 十 一 一 一 一 一 Z軸快上 一 十 一 一 一 一 Y軸前進(jìn) 一 一 一 一 十 一

64、 Y軸死擋鐵停留 一 一 一 一 一 十 Z軸快下 十 一 十 一 一 一 Z軸工進(jìn) 十 一 一 一 一 一 Z軸死擋鐵停留 十 一 一 一 一 一 Z軸快退 一 十 一 一 一 一 Y軸后退 一 一 一 十 一 一 結(jié)論 本課題開(kāi)發(fā)研制的鉆孔組合機(jī)床，用于加工離合器壓盤(pán)的四個(gè)孔。在開(kāi)發(fā)過(guò) 程中，對(duì)對(duì)加工過(guò)程中存在的難點(diǎn)進(jìn)行了攻關(guān)。 在鉆床的設(shè)計(jì)上采取了一系列的 措施，保證了被加工孔的加工精度。主要完成了以下工作： 1、對(duì)離合器壓盤(pán)的四個(gè)孔的加工工藝進(jìn)行了分析研究，明確了四個(gè)孔加工 的技術(shù)要求和工藝要

65、點(diǎn)。 2、恰當(dāng)?shù)剡x擇了機(jī)床的切削參數(shù)，動(dòng)力頭及液壓滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。 3、采用Z軸液壓滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭和多軸箱實(shí)現(xiàn)進(jìn)給， Y軸驅(qū)動(dòng)工件實(shí)現(xiàn)兩 工位運(yùn)動(dòng)。制定了 Y、Z軸液壓滑臺(tái)的進(jìn)給工作循環(huán)。經(jīng)分析證明可以滿足工藝 要求。 4、設(shè)計(jì)了穩(wěn)定可靠的多軸箱和鉆模板，從而保證了被加工孔的精度要求。 5、根據(jù)通用、經(jīng)濟(jì)的原則，選擇了刀具，滿足了工藝的需要。 設(shè)計(jì)的鉆孔組合機(jī)床，保證了加工孔的生產(chǎn)質(zhì)量，提高工效 3倍以上，加工 成本大幅下降。 本項(xiàng)工作還有許多值得完善的地方，例如：裝夾、定位由人工完成，效率較 低；自動(dòng)化程度有待提高等問(wèn)題。這些問(wèn)題通過(guò)改進(jìn)設(shè)計(jì)、完善工藝、現(xiàn)場(chǎng)的不 斷實(shí)踐

66、、總結(jié)，必將會(huì)得到進(jìn)步的提高。 [1]左建民.組合機(jī)床在工程機(jī)械方面的發(fā)展.《組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技 術(shù)》.2005 年 07 期:65-67 [2]多功能組合機(jī)床時(shí)代.《汽車(chē)工藝與材料》2007年第1期：43-44 [3]施華.通用機(jī)床、組合機(jī)床和加工中心在工藝方案中的選用.《機(jī)械制造與研 究》.2007 年 08 期:77-78 [4]周震寶.組合機(jī)床在小批量生產(chǎn)中的應(yīng)用.《組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技 術(shù)》.2006 年 05 期：35-37 [5]吳自浩.高速銃削鋁合金刀具選型及模糊綜合評(píng)判[J] .《電子機(jī)械工程》.2005 年 02 期：44-48 [6]吳何畏.王衛(wèi)兵.鉆孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng).《組合機(jī)床與自動(dòng) 化加工技術(shù)》.2006年第8期:52-55 [8]施華，等?通用機(jī)床、組合機(jī)床和加工中心在工藝方案中的選用 .《機(jī)械制 造與自動(dòng)化》2008年 第1期：77-78, 81 [9]呂淑萍.不同的公差原則在位置度公差中的應(yīng)用.《組合機(jī)床與自動(dòng)化加工 技術(shù)》.2005年05期：45-46 [10]劉衛(wèi).粗加工過(guò)程中的進(jìn)給速度優(yōu)化.《組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)》.2005 年 02 期：85-8611 [11]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).第七版.北京：高等教育出版社，2001. 01. [