汽車(chē)變速箱端面鉆孔專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)【自動(dòng)】【左端面5-M10孔】
汽車(chē)變速箱端面鉆孔專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)【自動(dòng)】【左端面5-M10孔】,自動(dòng),左端面5-M10孔,汽車(chē),變速箱,端面,鉆孔,專(zhuān)用,機(jī)床,設(shè)計(jì),m10
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）
設(shè)計(jì)（論文）題目：汽車(chē)變速箱端面鉆孔專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)【自 動(dòng)】【左端面5-M10孔】
學(xué) 院 名 稱(chēng)：
專(zhuān) 業(yè)：
班 級(jí)：
姓 名： 學(xué) 號(hào)
指 導(dǎo) 教 師： 職 稱(chēng)
定稿日期： 年 月 日
42
摘 要
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是“汽車(chē)變速箱端面鉆孔專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)”。在工藝制定過(guò)程中，通過(guò)批量的進(jìn)行鉆底孔的加工方案，并尋求最佳的工藝方案，借此說(shuō)明了工藝在生產(chǎn)過(guò)程中的重要性。本人的設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是：進(jìn)行了機(jī)床總體布局設(shè)計(jì)；對(duì)機(jī)床的進(jìn)給和傳動(dòng)部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)；結(jié)合實(shí)例，介紹了夾具設(shè)計(jì)方法；通過(guò)此設(shè)計(jì)，本機(jī)床完全能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，與傳統(tǒng)的機(jī)床相比，本機(jī)床具有自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)率高，精度高等優(yōu)點(diǎn)。?
關(guān)鍵詞：組合機(jī)床；鉆底孔；夾具設(shè)計(jì)；自動(dòng)
Abstract
The topic of this graduation design is "design of automobile gearbox end drilling machine". Making process in the process, with a mass of drill hole processing program, and to seek the optimal process scheme, to take note of the importance of technology in the production process. My design of the main content is: were the design layout of the machine; of machine tool feed and transmission part design; with an example, and describes the design method of fixture; with this design, the machine can fully meet the design requirements, compared with the traditional machine tools, the machine has high degree of automation, high productivity the advantages of high precision,.
Keywords: modular machine tool; fixture design; automatic drill hole;
目 錄
1 緒論 1
1.1 機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的地位及其發(fā)展簡(jiǎn)史 1
1.2 組合機(jī)床的國(guó)內(nèi)、外現(xiàn)狀 2
1.2.1 國(guó)內(nèi)組合機(jī)床現(xiàn)狀 3
1.2.2 國(guó)外組合機(jī)床現(xiàn)狀 4
1.3 機(jī)床設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容、要求 5
1.3.1設(shè)計(jì)的目的 5
1.3.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 5
1.3.3 設(shè)計(jì)要求 6
1.4 機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟 6
1.4.1調(diào)查研究 6
1.4.2 擬定方案 6
1.4.3 工作圖設(shè)計(jì) 7
2 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 8
2.1 組合機(jī)床方案的制定 8
2.1.1 制定工藝方案 8
2.1.2 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案 8
2.2 確定切削用量及選擇刀具 10
2.2.1 確定工序間余量 10
2.2.2 選擇切削用量 10
2.2.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率 10
2.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu) 11
2.3 鉆孔組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制 11
2.3.1 被加工零件工序圖 11
2.3.2 加工示意圖 12
2.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 16
2.3.4 生產(chǎn)率計(jì)算卡 19
2.4 多軸箱的設(shè)計(jì) 21
2.4.1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 21
2.4.2 齒輪模數(shù)選擇 22
2.4.3 多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 22
2.4.4 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 24
2.4.5 傳動(dòng)零件的校核 25
3 鉆5-M10螺紋底孔（自動(dòng)）氣動(dòng)夾具設(shè)計(jì) 26
3.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置 26
3.2 工件在夾具中的定位 27
3.3 夾具的組成 31
3.4夾具設(shè)計(jì) 31
3.4.1定位基準(zhǔn)的選擇 31
3.4.2切削力及夾緊力的計(jì)算 32
3.5定位誤差的分析 36
3.6 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 37
3.7 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 38
結(jié)論 40
致 謝 41
參考文獻(xiàn) 42
1 緒論
1.1 機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的地位及其發(fā)展簡(jiǎn)史
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,日益廣泛的使用各種機(jī)器、儀器和工具等技術(shù)設(shè)備與裝備。為制造這些技術(shù)設(shè)備與裝備,又必須具備各種 加工金屬零件的設(shè)備,諸如鑄造、鍛造、焊接、沖壓和切削加工設(shè)備等。由于機(jī)械零件的形狀精度、尺寸精度和表面粗糙度,目前主要靠切削加工的方法來(lái)達(dá)到,特 別是形狀復(fù)雜、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件,往往需要在機(jī)床上經(jīng)過(guò)幾道甚至幾十道切削加工工藝才能完成。因此,機(jī)床是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中最重要的加 工設(shè)備。在一般機(jī)械制造廠(chǎng)中,機(jī)床所擔(dān)負(fù)的加工工作量,約占機(jī)械制造總工作量的40%~60%,機(jī)床的技術(shù)性能直接影響機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量及其制造的經(jīng)濟(jì)性, 進(jìn)而決定著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平。可以這樣說(shuō),如果沒(méi)有機(jī)床的發(fā)展,如果不具備今天這樣品種繁多、結(jié)構(gòu)完善和性能精良的各種機(jī)床,現(xiàn)代社會(huì)目前所達(dá)到的高度 物質(zhì)文明將是不可想象的。 一個(gè)國(guó)家要繁榮富強(qiáng),必須實(shí)現(xiàn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化,這就需要一個(gè)強(qiáng)大的機(jī)械制造業(yè)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)提供現(xiàn)代化的先進(jìn)技術(shù)設(shè)備與裝備,即各 種機(jī)器、儀器和工具等。然而,一個(gè)現(xiàn)代化的機(jī)械制造業(yè)必須要有一個(gè)現(xiàn)代化的機(jī)床制造業(yè)做后盾。機(jī)床工業(yè)是機(jī)械制造業(yè)的“裝備部”、“總工藝師”,對(duì)國(guó)民經(jīng) 濟(jì)發(fā)展起著重大作用。因此,許多國(guó)家都十分重視本國(guó)機(jī)床工業(yè)的發(fā)展和機(jī)床技術(shù)水平的提高,使本國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展建立在堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)上。 機(jī)床是人類(lèi)在長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐中,不斷改進(jìn)生產(chǎn)工具的基礎(chǔ)上生產(chǎn)的,并隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而漸趨完善。最原始的機(jī)床是木制的,所有運(yùn)動(dòng)都是由 人力或畜力驅(qū)動(dòng),主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯,它們實(shí)際上并不是一種完整的機(jī)器。現(xiàn)代意義上的用于加工金屬機(jī)械零件的機(jī)床,是在18世紀(jì)中葉 才開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的。當(dāng)時(shí),歐美一些工業(yè)最發(fā)達(dá)的國(guó)家,開(kāi)始了從工場(chǎng)手工業(yè)向資本主義機(jī)器大工業(yè)生產(chǎn)方式的過(guò)度,需要越來(lái)越多的各種機(jī)器,這就推動(dòng)了機(jī)床的 迅速發(fā)展。為使蒸汽機(jī)的發(fā)明付諸實(shí)用,1770年前后創(chuàng)制了鏜削蒸汽機(jī)汽缸內(nèi)孔用的鏜床。1797年發(fā)明了帶有機(jī)動(dòng)刀架的車(chē)床,開(kāi)創(chuàng)了用機(jī)械代替人手控制 刀具運(yùn)動(dòng)的先聲,不僅解放了人的雙手,并使機(jī)床的加工精度和工效起了一個(gè)飛躍,初步形成了現(xiàn)代機(jī)床的雛型。續(xù)車(chē)床之后,隨著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展,其他各種機(jī) 床也陸續(xù)被創(chuàng)制出來(lái)。至19世紀(jì)末,車(chē)床、鉆床、 鏜床、刨床、拉床、銑床、磨床、齒輪加工機(jī)床等基本類(lèi)型的機(jī)床已先后形成。 上世紀(jì)初以來(lái),由于高速鋼和硬質(zhì)合金等新型刀具材料相繼出現(xiàn),刀具切削性能不斷提高,促使機(jī)床沿著提高主軸轉(zhuǎn)速、加大驅(qū)動(dòng)功率和增強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度的方向發(fā)展。 與此同時(shí),由于電動(dòng)機(jī)、齒輪、軸承、電氣和液壓等技術(shù)有了很大的發(fā)展,使機(jī)床的轉(zhuǎn)動(dòng)、結(jié)構(gòu)和控制等方面也得到相應(yīng)的改進(jìn),加工精度和生產(chǎn)率顯著提高。此 外,為了滿(mǎn)足機(jī)械制造業(yè)日益廣闊的各種使用要求,機(jī)床品種的發(fā)展也與日俱增,例如,各種高效率自動(dòng)化機(jī)床、重型機(jī)床、精密機(jī)床以及適應(yīng)加工特殊形狀和特殊 材料需要的特種加工機(jī)床相繼問(wèn)世。50年代,在綜合應(yīng)用電子技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、自動(dòng)控制和機(jī)床設(shè)計(jì)等各個(gè)領(lǐng)域最新成就的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的數(shù)控機(jī) 床,使機(jī)床自動(dòng)化進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段,與早期發(fā)展的僅適用于大批大量生產(chǎn)的純機(jī)械控制和繼電器接觸器控制的自動(dòng)化相比,它具有很高柔性,即使在單件和小 批生產(chǎn)中也能得到經(jīng)濟(jì)的使用。 綜觀(guān)機(jī)床的發(fā)展史,它總是隨著機(jī)械工業(yè)的擴(kuò)大和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展,并始終圍繞著不斷提高生產(chǎn)效率、加工精度、自動(dòng)化程度和擴(kuò)大產(chǎn)品品種而進(jìn)行的,現(xiàn)代 機(jī)床總的趨勢(shì)仍然是繼續(xù)沿著這一方向發(fā)展。 我國(guó)的機(jī)床工業(yè)是在1949年新中國(guó)成立后才開(kāi)始建立起來(lái)的。解放前,由于長(zhǎng)期的封鎖統(tǒng)治和19世紀(jì)中葉以后帝國(guó)主義的侵略和掠奪,我國(guó)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)非常 落后,既沒(méi)有獨(dú)立的機(jī)械制造業(yè),更談不上機(jī)床制造業(yè)。至解放前夕,全國(guó)只有少數(shù)城市的一些規(guī)模很小的機(jī)械廠(chǎng),制造少量簡(jiǎn)單的皮帶車(chē)間、牛頭刨床和砂輪 等;1949年全國(guó)機(jī)床產(chǎn)量?jī)H1000多臺(tái),品種不到10個(gè)。 解放后,黨和人民政府十分重視機(jī)床工業(yè)的發(fā)展。在解放初期的三年經(jīng)濟(jì)恢復(fù)時(shí)期,就把一些原來(lái)的機(jī)械修配廠(chǎng)改建為專(zhuān)業(yè)廠(chǎng);在隨后開(kāi)始的幾個(gè)五年計(jì)劃期間,又 陸續(xù)擴(kuò)建、新建了一系列機(jī)床廠(chǎng)。經(jīng)過(guò)50多年的建設(shè),我國(guó)機(jī)床工業(yè)從無(wú)到有,從小到大,現(xiàn)在已經(jīng)成門(mén)類(lèi)比較齊全,具有一定實(shí)力的機(jī)床工業(yè)體系,能生產(chǎn) 5000多種機(jī)床通用品種,數(shù)控機(jī)床1500多種;不僅裝備了國(guó)內(nèi)的工業(yè),而且每年還有一定數(shù)量的機(jī)床出口。 我國(guó)機(jī)床行業(yè)的發(fā)展是迅速的,成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄,與世界先進(jìn)水平相比,還有較大差距。為了適應(yīng)我國(guó)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的 需要,為了提高機(jī)床產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力,必須深入開(kāi)展機(jī)床基礎(chǔ)理論研究,加強(qiáng)工藝試驗(yàn)研究,大力開(kāi)發(fā)精密、重型和數(shù)控機(jī)床,使我國(guó)的機(jī)床工業(yè)盡早 躋身于世界先進(jìn)行列。
1.2 組合機(jī)床的國(guó)內(nèi)、外現(xiàn)狀
世界上第一臺(tái)組合機(jī)床于1908年在美國(guó)問(wèn)世,30年代后組合機(jī)床在世界各國(guó)得到迅速發(fā)展。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。 現(xiàn)代制造工程從各個(gè)角度對(duì)組合機(jī)床提出了愈來(lái)愈高的要求,而組合機(jī)床也在不斷吸取新技術(shù)成果而完善和發(fā)展。
1.2.1 國(guó)內(nèi)組合機(jī)床現(xiàn)狀
我國(guó)加入WTO以后,制造業(yè)所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存、組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)適時(shí)調(diào)整戰(zhàn)略,采取了積極的應(yīng)對(duì)策略,出現(xiàn)了產(chǎn)、銷(xiāo)兩旺的良好勢(shì)頭,截至2005年4月份,組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)僅組合機(jī)床一項(xiàng),據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量已達(dá)1000余臺(tái),產(chǎn)值達(dá)3.9個(gè)億以上,較2004年同比增長(zhǎng)了10%以上,另外組合機(jī)床行業(yè)增加值、產(chǎn)品銷(xiāo)售率、全員工資總額、出口交費(fèi)值等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均有不同程度的增長(zhǎng),新產(chǎn)品、新技術(shù)較去年年均有大幅度提高,可見(jiàn)行業(yè)企業(yè)運(yùn)營(yíng)狀況良好。
(1)行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化 組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)主要針對(duì)汽車(chē)、摩托車(chē)、內(nèi)燃機(jī)、農(nóng)機(jī)、工程機(jī)械、化工機(jī)械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專(zhuān)用設(shè)備,隨著我國(guó)加入WTO后與世界機(jī)床進(jìn)一步接軌,組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開(kāi)始向數(shù)控化、柔性化轉(zhuǎn)變。從近兩年是企業(yè)生產(chǎn)情況來(lái)看,數(shù)控機(jī)床與加工中心的市場(chǎng)需求量在上升,而傳統(tǒng)的鉆、鏜、銑組合機(jī)床則 有下降趨勢(shì),中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)學(xué)會(huì)的《機(jī)床工具行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)報(bào)表》是統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,僅從幾個(gè)全國(guó)大型重點(diǎn)企業(yè)生產(chǎn)情況看,2003年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床 890臺(tái),產(chǎn)值16187萬(wàn)元,生產(chǎn)加工中心148臺(tái),產(chǎn)值5770萬(wàn)元;2004年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床985臺(tái),產(chǎn)值25838萬(wàn)元,生產(chǎn)加工中心159臺(tái), 產(chǎn)值7099萬(wàn)元;而2005年,截至4月份,數(shù)控機(jī)床、加工中心、產(chǎn)值已接近2003年全年水平,故市場(chǎng)在向數(shù)控、高精制造技術(shù)和成套工藝裝備方面發(fā) 展。
(2)行業(yè)企業(yè)的快速轉(zhuǎn)變 “九五”后期,在組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)的50多家組合機(jī)床分 會(huì)會(huì)員中,僅有兩家企業(yè)實(shí)行了股份改造,一家企業(yè)退出國(guó)有轉(zhuǎn)為民營(yíng),其余的都是國(guó)有企業(yè)。而從2001至2002年,不到兩年的時(shí)間,就先后有十幾家企業(yè) 實(shí)行股份制改造,一些小廠(chǎng)幾乎全部退出國(guó)有轉(zhuǎn)為民營(yíng),現(xiàn)在一些國(guó)家重點(diǎn)國(guó)有企業(yè)也在醞釀股份制改造,轉(zhuǎn)制已勢(shì)不可檔,“民營(yíng)經(jīng)濟(jì)在經(jīng)歷了從被歧視,被藐視 到不可小視和現(xiàn)在高度重視4個(gè)階段后,煥發(fā)勃勃生機(jī)?！苯M合機(jī)床行業(yè)企業(yè)正在以股份制、民營(yíng)化等多種形式快速發(fā)展。
(3)組合機(jī)床技術(shù)裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 組合機(jī)床及其自動(dòng)線(xiàn)是集機(jī)電于一體是綜合自動(dòng)化度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用,因而被廣泛應(yīng)用與工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電行業(yè)。我國(guó)的傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線(xiàn)主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制,它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型的箱體類(lèi)和軸類(lèi)零件(近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額),完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔,加工各種螺紋、鏜孔、車(chē)端面和凸臺(tái),在孔內(nèi)鏜各種形狀槽,以及銑削平面和成型面等。組合機(jī)床的分類(lèi)繁多,有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床,有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式,還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)組合機(jī)床等;隨著技術(shù)的不斷是進(jìn)步,一種新型的組合機(jī)床??柔性組合機(jī)床越來(lái)越受人們是親昧,它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)更換,配以可編程序控制器(PLC)、數(shù)字控制(NC)等,能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),并能靈活適應(yīng)多種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。另外,近年來(lái)組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來(lái)越大。 由于組合機(jī)床及其自動(dòng)線(xiàn)是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專(zhuān)用產(chǎn)品,是根據(jù)用戶(hù)特殊要求而設(shè)計(jì)的,它涉及到加工工藝、刀具、測(cè)量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國(guó)組合機(jī)床及其組合機(jī)床自動(dòng)線(xiàn)總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國(guó)家相對(duì)落后,國(guó)內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動(dòng)線(xiàn)幾乎都從國(guó)外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢(shì)必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)大,并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此,市場(chǎng)要求我們不斷開(kāi)發(fā)新技術(shù)、新工藝、研制新產(chǎn)品,由過(guò)去的“剛性”機(jī)床結(jié)構(gòu),向“柔性”化方向發(fā)展,滿(mǎn)足用戶(hù)需要,真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。
1.2.2 國(guó)外組合機(jī)床現(xiàn)狀
80年代以來(lái),國(guó)外組合機(jī)床技術(shù)在滿(mǎn)足精度和效率要求的基礎(chǔ)上,正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機(jī)床的加工精度、多品種加工的柔性以及機(jī)床配置的靈活多樣方面均有新的突破性進(jìn)展,實(shí)現(xiàn)了機(jī)床工作程序軟件化、工序高度集中、高效短節(jié)拍和多功能知道監(jiān)控。
組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是:
(1)廣泛應(yīng)用數(shù)控技術(shù) 國(guó)外主要的組合機(jī)床生產(chǎn)廠(chǎng)家都有自己的系列化完整的數(shù)控組合機(jī)床通用部件,在組合機(jī)床上不僅一般動(dòng)力部件應(yīng)用數(shù)控技術(shù),而且?jiàn)A具的轉(zhuǎn)位或轉(zhuǎn)角、換箱裝置的自動(dòng)分度與定位也都應(yīng)用數(shù)控技術(shù),從而進(jìn)一步提高了組合機(jī)床的工作可靠性和加工精度。廣州標(biāo)致汽車(chē)公司由法國(guó)雷諾公司購(gòu)置的缸蓋加工生產(chǎn)線(xiàn),就是由三臺(tái)自動(dòng)換箱組合機(jī)床組成的,其全部動(dòng)作均為數(shù)控,包括自動(dòng)上下料的交換工作臺(tái)、環(huán)形主軸箱庫(kù)、動(dòng)力部件和夾具的運(yùn)動(dòng),其節(jié)拍時(shí)間為58秒。
2發(fā)展柔性技術(shù) 80年代以來(lái),國(guó)外對(duì)中大批量生產(chǎn),多品種加工裝備采取了一系列的可調(diào)、可變、可換措施,使加工裝備具有了一定的柔性。如先后發(fā)展了轉(zhuǎn)塔動(dòng)力頭、可換主軸箱等組成的組合機(jī)床; 同時(shí)根據(jù)加工中心的發(fā)展,開(kāi)發(fā)了二坐標(biāo)、三坐標(biāo)模塊化的加工單元,并以此為基礎(chǔ)組成了柔性加工自動(dòng)線(xiàn)FTL。這種結(jié)構(gòu)的變化,既可以實(shí)現(xiàn)多品種加工要求的 調(diào)整變化快速靈敏,又可以使機(jī)床配置更加靈活多樣。
3發(fā)展綜合自動(dòng)化技術(shù) 汽車(chē)工業(yè)的大發(fā)展,對(duì)自動(dòng)化制造技術(shù)提出了許多新的需求,大批量生產(chǎn)的高效率,要求制造系統(tǒng)不僅能完成一般的機(jī)械加工工序,而且能完成零件從毛坯進(jìn)線(xiàn)到成 品下線(xiàn)的全部工序,以及下線(xiàn)后的自動(dòng)碼垛、裝箱等。德國(guó)大眾汽車(chē)公司KASSEL變速箱廠(chǎng)1987年投入使用的造價(jià)9000萬(wàn)馬克的齒輪箱和離合器殼生產(chǎn) 線(xiàn),就是這種綜合自動(dòng)化制造系統(tǒng)的典范。該系統(tǒng)由兩條相似對(duì)稱(chēng)布置的自動(dòng)線(xiàn)組成,三班制工作,每條線(xiàn)日產(chǎn)2000件,節(jié)拍時(shí)間為40秒。全線(xiàn)由12臺(tái)雙面組合機(jī)床、18臺(tái)三坐標(biāo)加工單元、空架機(jī)器人、線(xiàn)兩端的毛坯庫(kù)和三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)組成,可實(shí)現(xiàn)3種零件的加工?？占軝C(jī)器人完成工件下線(xiàn)的碼垛裝箱工作。隨著綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了一批專(zhuān)門(mén)從事裝配、試驗(yàn)、檢測(cè)、清洗等裝備的專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠(chǎng)家,進(jìn)一步提高了制造系統(tǒng)的配套水平。
4進(jìn)一步提高工序集中程度 國(guó)外為了減少機(jī)床數(shù)量,節(jié)省占地面積,對(duì)組合機(jī)床這種工序集中程度高的產(chǎn)品,繼續(xù)采取各種措施,進(jìn)一步提高工序集中程度。如采用十字滑臺(tái)、多坐標(biāo)通用部件、移動(dòng)主軸箱、雙頭鏜孔車(chē)端面頭等組成機(jī)床或在夾具部位設(shè)置刀庫(kù),通過(guò)換刀加工實(shí)現(xiàn)工序集中,從而可最大限度地發(fā)揮設(shè)備的效能,獲取更好的經(jīng)濟(jì)效益。
1.3 機(jī)床設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容、要求
1.3.1設(shè)計(jì)的目的
機(jī)床設(shè)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。
1.3.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容
1運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 根據(jù)給定的被加工零件,確定機(jī)床的切削用量,通過(guò)分析比較擬定傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖,確定傳動(dòng)副的傳動(dòng)比及齒輪的齒數(shù),并計(jì)算主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)的相對(duì) 誤差。
2動(dòng)力設(shè)計(jì) 根據(jù)給定的工件,初算傳動(dòng)軸的直徑、齒輪的模數(shù);確定動(dòng)力箱;計(jì)算多軸箱尺寸及設(shè)計(jì)傳動(dòng)路線(xiàn)。完成裝配草圖后,要驗(yàn)算傳動(dòng)軸的直徑,齒輪模數(shù)否在允許范圍 內(nèi)。還要驗(yàn)算主軸主件的靜剛度。
3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 進(jìn)行主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)軸系、變速機(jī)構(gòu)、主軸主件、箱體、潤(rùn)滑與密封等的布置和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。即繪制裝配圖和零件工作圖。
4編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
1.3.3 設(shè)計(jì)要求
評(píng)價(jià)機(jī)床性能的優(yōu)劣,主要是根據(jù)技術(shù)?經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)判定的。技術(shù)先進(jìn)合理,亦即“質(zhì)優(yōu)價(jià)廉”才會(huì)受到用戶(hù)的歡迎,在國(guó)內(nèi)和國(guó)際市場(chǎng)上才有競(jìng)爭(zhēng)力。機(jī)床設(shè)計(jì)的 技術(shù)?經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可以從滿(mǎn)足性能要求、經(jīng)濟(jì)效益和人機(jī)關(guān)系等方面進(jìn)行分析。
1.4 機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟
1.4.1調(diào)查研究
研究市場(chǎng)和用戶(hù)對(duì)設(shè)計(jì)機(jī)床的要求,然后檢索有關(guān)資料。其中包括情報(bào)、預(yù)測(cè)、實(shí)驗(yàn)研究成果、發(fā)展趨勢(shì)、新技術(shù)應(yīng)用以及相應(yīng)的圖紙資料等。甚至還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò) 檢索技術(shù)查閱先進(jìn)國(guó)家的有關(guān)資料和專(zhuān)利等。通過(guò)對(duì)上述資料的分析研究,擬訂適當(dāng)?shù)姆桨?以保證機(jī)床的質(zhì)量和提高生產(chǎn)率,使用戶(hù)有較好的經(jīng)濟(jì)效益。
1.4.2 擬定方案
通常可以擬定出幾個(gè)方案進(jìn)行分析比較。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(mǎn)足使用要求,其次才是盡可能便于制造。要盡量用先進(jìn)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。
1.4.3 工作圖設(shè)計(jì)
首先,在選定工藝方案并確定機(jī)床配置形式、結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上,進(jìn)行方案圖紙的設(shè)計(jì)。這些圖子包括:被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計(jì) 算卡,統(tǒng)稱(chēng)“三圖一卡”設(shè)計(jì)。并初定出主軸箱輪廓尺寸,才能確定機(jī)床各部件間的相互關(guān)系。 其次,繪制機(jī)床的聯(lián)系尺寸圖、多軸箱裝配圖、夾具裝配圖，然后,整理機(jī)床有關(guān)部件與主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū),編制各類(lèi)零件明細(xì)表,編寫(xiě)機(jī)床說(shuō)明書(shū)等技術(shù)文件。 最后,對(duì)有關(guān)圖紙進(jìn)行工藝審查和標(biāo)準(zhǔn)化審查。
2 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)
2.1 組合機(jī)床方案的制定
2.1.1 制定工藝方案
加工技術(shù)將確定組合機(jī)床的加工質(zhì)量，生產(chǎn)率，夾具的總體布局和結(jié)構(gòu)。因此，在計(jì)劃的過(guò)程中，我們必須要被加工零件的分析，和現(xiàn)場(chǎng)的形狀，尺寸，材料，硬度，剛度的深入了解，表面粗糙度的加工精度，加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，和定位，夾緊方法，過(guò)程，和切割工具，生產(chǎn)力的場(chǎng)景，環(huán)境和條件等。與國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)資料的收集，制定合理的工藝。
根據(jù)被加工零件（汽車(chē)變速箱）的零件圖（圖2.1），加工過(guò)程8螺紋底孔：
(1) 加工孔的主要技術(shù)要求。
5個(gè)螺紋孔M10底孔直徑均為Φ8mm。
孔的位置度公差為0.08mm。
工件材料為HT200，HB170-241HBS
(2) 工藝分析
加工該孔時(shí)，孔的位置度公差為0.3mm。
根據(jù)組合機(jī)床和精密加工方案的過(guò)程，可以用如下：
一次性加工孔，直徑為Φ8mm
(3) 定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇
部分被加工孔的表面上，上面的三自由度和三個(gè)自由度的右端極限的限制，位于中間的孔通過(guò)螺釘夾有很好的作用。
為保證加工精度，提高生產(chǎn)效率和降低勞動(dòng)量，工件是批量生產(chǎn)，所以在設(shè)計(jì)，手動(dòng)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
被加工零件的過(guò)程來(lái)完成組合機(jī)床加工精度應(yīng)保證，是制造機(jī)器的主要依據(jù)。較高的汽車(chē)變速箱鉆孔的精度要求，可用于鉆孔組合機(jī)床。為了機(jī)ra1.6um孔的表面粗糙度，改善原機(jī)的制造精度和工件的定位精度和減少夾緊變形的對(duì)策研究。因此，該機(jī)通常采用的尾部安裝的齒輪傳動(dòng)裝置，進(jìn)給使用液壓系統(tǒng)，被加工零件圖如圖2.1所示
圖2.1 汽車(chē)變速箱
(2) 被加工零件的特點(diǎn)
這主要是指結(jié)構(gòu)形狀的材料，零件加工工件硬度工件剛度，定位基準(zhǔn)特征，他們有重要影響的機(jī)床工藝方案系統(tǒng)。這個(gè)盒子是HT200材料，硬度HB100，8mm孔直徑。多孔同步處理，部分的剛度是足夠的，振動(dòng)，和工件變形的影響可以忽略不計(jì)的加熱。
在一般情況下，孔的中心線(xiàn)與定位基準(zhǔn)平面平行和由一個(gè)或多個(gè)表面處理身體應(yīng)橫機(jī)，該機(jī)適用于加工定位面水平和加工孔和垂直參考平面，但不適合加工安裝不方便或高細(xì)長(zhǎng)件。一個(gè)單一的加工機(jī)適用于大箱，和中小型零件則多采用多處理機(jī)。
這些組件的加工特點(diǎn)的中心線(xiàn)與定位基準(zhǔn)面是垂直的，和定位基準(zhǔn)水平，工件較小，孔隙分布密集，多軸箱體積較大，選擇鉆床，立式鉆床。
(3) 零件的生產(chǎn)批量
生產(chǎn)批次的部分是由單工位定，在多工位的一個(gè)重要因素，在自動(dòng)線(xiàn)或組合機(jī)床設(shè)計(jì)的小批量生產(chǎn)的特點(diǎn)。根據(jù)18000件的年生產(chǎn)能力的生產(chǎn)程序設(shè)計(jì)的要求，從工件的形狀和輪廓尺寸，以減少處理時(shí)間，采用多軸，以減少機(jī)床數(shù)量，過(guò)程在一臺(tái)機(jī)器上完成，為了提高利用率。
(4) 機(jī)床使用條件
根據(jù)車(chē)間布局，組合機(jī)床的使用選擇合適的組合機(jī)床工藝連接，技術(shù)能力和自然條件和要求。
基于上述：汽車(chē)變速箱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加工零件，尺寸精度，表面粗糙度和技術(shù)要求，定位，夾緊方法，過(guò)程，和機(jī)床的總體布局和技術(shù)性能等的影響因素，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，以消除轉(zhuǎn)、定位誤差的影響。Φ8mm的孔在鉆孔時(shí)，直徑上工序間余量均為0.2mm。
2.2.2 選擇切削用量
技術(shù)含量決定完成機(jī)器的組合，你可以選擇切削參數(shù)。因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下，多軸聯(lián)動(dòng)加工機(jī)床的設(shè)計(jì)組合，切削參數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，30%低于普通機(jī)床的加工單。多軸主軸箱的所有工具都有一個(gè)進(jìn)料系統(tǒng)，通常作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的電力幻燈片，工作，每分鐘進(jìn)給量的所有工具的相同，等于每分鐘的動(dòng)力滑臺(tái)的進(jìn)給（毫米/分鐘）適用于一般的工具。因此，同一主軸箱上的刀具主軸可設(shè)計(jì)成同轉(zhuǎn)速和同的每轉(zhuǎn) 進(jìn)給量（mm/r）與其適應(yīng)。以滿(mǎn)足直徑的加需要，即： …………………………………2.1
式中： … ——各主軸轉(zhuǎn)速（r/min）
——各主軸進(jìn)給量（mm/r）
——?jiǎng)恿_(tái)每分鐘進(jìn)給量（mm/min）
由于汽車(chē)變速箱鉆孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求等，按照經(jīng)濟(jì)地選擇滿(mǎn)足加工要求的原則，采用查表的方法查得：孔鉆頭直徑D=8mm，進(jìn)給量f=0.18mm/r、切削速度v=18m/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)）；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：
切削力： =26…………………………2.2
=26×8××
=2378.8N
切削扭矩： =10………………………2.3
=10×××
=9979N·mm
切削功率： =……………………………2.4
=9979×18/(9740×3.8×8)
=0.43kw
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)
在汽車(chē)變速箱的布氏硬度HB100，孔徑d高速鋼鉆頭為8mm的刀具材料（W18Cr4V），為了使工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工簡(jiǎn)單，Φ8mm的麻花鉆的選擇標(biāo)準(zhǔn)。孔加工刀具長(zhǎng)度應(yīng)確保在工具和導(dǎo)套的末端之間的螺旋槽加工結(jié)束30 ~ 80mm范圍，以排出切屑與刀具磨損已調(diào)整了一定量。
2.3 鉆孔組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制
總體設(shè)計(jì)方案的圖紙表達(dá)形式——“三圖一卡”設(shè)計(jì)，其內(nèi)容包括：
繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖、編制生產(chǎn)率卡。
2.3.1 被加工零件工序圖
1，通過(guò)處理流程圖的作用及內(nèi)容
零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案加工，稱(chēng)為組合機(jī)床的工藝內(nèi)容完整，尺寸，加工零件的精度，表面粗糙度和技術(shù)要求，定位基準(zhǔn)，加工零件和材料零件的夾具加工圖紙，硬度。它是基于原來(lái)的繪圖，突出本機(jī)床的加工內(nèi)容，再加上畫(huà)出必要的說(shuō)明，主要是基于組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，制造，使用，也是重要的技術(shù)文件，檢查和機(jī)床的調(diào)整。汽車(chē)變速箱孔組合機(jī)床是加工零件的過(guò)程如圖2.2所示。
地圖的主要內(nèi)容：
（1）被加工零件的形狀，主要尺寸和機(jī)加工零件的尺寸，精度，表面粗糙度，形狀和位置精度等技術(shù)要求，以及工作程序和技術(shù)要求。
（2）定位基準(zhǔn)選擇定位夾緊，夾緊方向的過(guò)程。
（3）加工零件的名稱(chēng)，數(shù)量，材料，硬度和加工件與津貼。
2，繪制加工零件的工序圖的注意
（1）為了使被加工零件工序圖是明確的，必須通過(guò)處理這臺(tái)機(jī)器的內(nèi)容。繪制時(shí)，要按一定比例，選擇足夠的視圖和剖面看，優(yōu)秀的處理站點(diǎn)（用粗實(shí)線(xiàn)），和零件和機(jī)床的輪廓，重行標(biāo)記的夾具設(shè)計(jì)。如在參考2.2位置，機(jī)械夾緊位置和方向，輔助支持由符號(hào)部規(guī)定（細(xì)實(shí)線(xiàn)）表清楚，所有的程序來(lái)確保尺寸，角度等，應(yīng)使用尺寸的數(shù)值表示。
圖2.2汽車(chē)變速箱工序圖
（2）加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基準(zhǔn)注起，為了便于加工和檢驗(yàn)，有時(shí)為選定的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，應(yīng)處理轉(zhuǎn)換位置精度要求。
2.3.2 加工示意圖
1、加工示意圖的作用和內(nèi)容
（2）和定位基準(zhǔn)加工零件的注射位置大小，為了便于加工和檢驗(yàn)，有時(shí)為選定的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，應(yīng)處理網(wǎng)站的轉(zhuǎn)換位置精度要求。
與加工示意含量的作用.
圖式加工是反映在拉深零件加工工藝方案，表示被加工零件在機(jī)床，刀具和工件，夾具，布局之間的相對(duì)位置的刀具，機(jī)床的工作行程和工作周期，是工具，夾具，主軸箱，主要對(duì)功率器件依據(jù)電氣和液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是整個(gè)機(jī)床布局原來(lái)的需求，重要文件也是必要的調(diào)整工具。圖2.3是汽車(chē)變速箱孔加工示意圖
圖2.3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)床主軸孔加工，除了使用剛性方案，工件的尺寸，位置精度主要取決于夾具指南。所以正確的選擇式導(dǎo)向裝置，合理確定規(guī)模，精度，是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，也是解決必須處理內(nèi)容繪制示意圖。
1）選擇導(dǎo)向類(lèi)型 根據(jù)刀具導(dǎo)向部分直徑和刀具導(dǎo)向的線(xiàn)速度v=18m/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
固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺寸如下表：
表2.1 固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺
d
d1
D
D1
D2
l
l1
l2
l3
l4
L8
8
8
22
30
34
180
40
8
12
17
46
固定裝置的配合如下表：
表2.2 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
H7/n6
g6
固定導(dǎo)向裝置的布置如圖2.4所示
圖2.4 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ψ＝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：
dB……………………………………2.89
式中： d——軸直徑（mm）（24.68）
T——軸所承受的轉(zhuǎn)矩（N·mm）
B——系數(shù)
本設(shè)計(jì)中主軸直徑d=28mm,主軸外伸長(zhǎng)度為：L=118mm，D/為40/28。
（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2.8所示，
圖2.8 可調(diào)連接桿
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2.3所示：
表2.3 可調(diào)接桿的尺寸
d
D1(h6)
d2
d3
L
l1
l2
l3
螺母
厚度
28
Tr28×2
莫氏1號(hào)
12.061
36
88
81
42
80
12
（8）確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸
從加工結(jié)束主軸箱的端到端的所有鏈接的大小來(lái)確定的表面之間的最小距離，加工示意圖連接尺寸如圖2.3所示。面對(duì)的工件端面最重要的連接尺寸（多軸箱的大小321mm），它等于刀具懸伸長(zhǎng)度，螺母的厚度，主軸伸出長(zhǎng)度和連桿長(zhǎng)度（可調(diào)）和減去加工，孔的深度和切出值。
（6）工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定
如圖2.6工作進(jìn)給長(zhǎng)度應(yīng)等于工件加工部位長(zhǎng)度L與刀具切入長(zhǎng)度和切出長(zhǎng)度之和。切入長(zhǎng)應(yīng)應(yīng)根據(jù)工件端面誤差情況在8～10mm之間選擇，誤差大時(shí)取大值，因此取=8mm，切出長(zhǎng)度=1/3d+(3～8)= x8+712mm，所以=8+12+12=32mm.
（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夾具導(dǎo)套內(nèi)而不影響工件裝卸。這里取快速退回行程為120mm，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120-48=78mm.
圖2.6 工作進(jìn)給長(zhǎng)度
2.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
圖2.7 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
1、聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容
在一般情況下，組合機(jī)床是由通用部件標(biāo)準(zhǔn)——?jiǎng)恿ο?，?dòng)力滑臺(tái)，柱，柱腳及特殊部件的裝配。聯(lián)系尺寸圖是用來(lái)表示機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件相互組裝
在該系統(tǒng)中，相對(duì)位置和尺寸的機(jī)器部件接觸測(cè)試是否滿(mǎn)足要求，通用部件的選擇是適當(dāng)?shù)模?duì)主軸箱設(shè)計(jì)的進(jìn)一步發(fā)展提供基礎(chǔ)，夾具等專(zhuān)用部件，零件。聯(lián)系尺寸圖也可以被視為一個(gè)簡(jiǎn)化的設(shè)備布局，它代表了機(jī)床的結(jié)構(gòu)類(lèi)型和總體布局。
如圖2.7所示，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖包括機(jī)床的布局，主要接觸尺寸電機(jī)尺寸，規(guī)格，通用組件和電機(jī)的主要參數(shù)的動(dòng)態(tài)組件，工件和各部分之間的特殊部位，外形尺寸。
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
=∑=5×2378.8=988N
式中： ——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＝9.88KN。
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0.8～1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=n·f=18mm/min。所以選擇1HY32ⅡA液壓滑臺(tái)，工作進(jìn)給速度范圍20～680mm/min，快速速度10m/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)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，這里取80mm,所以滑臺(tái)總行程應(yīng)大于工作行程，前備量，后備量之和。
即：行程L＞120+20+80=220mm，取L＝400mm。綜合上述條件，確定液壓動(dòng)力滑臺(tái)型號(hào)1HY32ⅡA,以及相配套的滑臺(tái)底座（1CC321型）。
（2）由下式確定動(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，可算
＝／η……………………………2.6
＝6*0.43／0.8
＝3.228KW
式中：η——多軸箱傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí)η＝0.8～0.9；有色金屬時(shí)η＝0.7～0.8，本系統(tǒng)加工HT200，取η＝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Y132M1-6的1TD32I型動(dòng)力箱，動(dòng)力箱輸出軸至箱底面高度為180mm。主要技術(shù)參數(shù)如下表：
表2.4電機(jī)型號(hào)及參數(shù)
主電機(jī)傳動(dòng)型號(hào)
轉(zhuǎn)速范圍（r/min）
主電機(jī)功率（）
配套主軸部件型號(hào)
電機(jī)轉(zhuǎn)速
輸出轉(zhuǎn)速
D80 Y132M1-6
960
470
4
1HY32ⅡA,1CC321,1CD321
3、配套支承部件的選用
立柱底座1CD322。
4、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H＝880～1060mm之間選取，本系統(tǒng)取裝料高度為800mm。
8、中間底座輪廓尺寸
中間底座的輪廓尺寸要滿(mǎn)足滑臺(tái)在其上面聯(lián)接安裝的需要，又考慮到與立柱底座相連接。因此，中間底座采用側(cè)底座1CD321。
6、確定多軸箱輪廓尺寸
本機(jī)床配置的多軸箱總厚度為340mm，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=400，H=320
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×H=400×320mm。
2.3.4 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(mǎn)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?！?.7
= 48/74.7＋10/418
=0.628 min
式中： T切——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/min）
t?！罁蹊F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)8～10 r所需要時(shí)間。這里取10r
輔助時(shí)間 T輔 = +t移+t裝……………………2.8
= （78＋120）/1000+0.13+2
= 2.328min
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/min）
t移 ——工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)間（min）,一般為0.08～0.13min,取0.13 min
t裝 ——裝卸工件時(shí)間（min）一般為0.8～1.8min,本例取2min
機(jī)床生產(chǎn)率 Q1 = 60/T單…………………………………2.9
= 60/（T切+T輔）
=60/（0.628+3.298）
=18.3 件/h
機(jī)床負(fù)荷率按下式計(jì)算 η = Q / Q1×100%…………………………2.10
= A / Q1tk×100%
=18000/18.3×1980×100%
=67.04%
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 =1980h
表2.8 生產(chǎn)率計(jì)算卡
2.4 多軸箱的設(shè)計(jì)
2.4.1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖
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2.8所示:
圖2.8 鉆孔組合機(jī)床多軸箱
圖中多軸箱的兩定位銷(xiāo)孔中心連線(xiàn)為橫坐標(biāo)，工件加工孔對(duì)稱(chēng)，選擇箱體中垂線(xiàn)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 2.6所示：
表2.6 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
L
N
（r/min）
V
(m/min)
f
(mm/r)
Vf
(mm/min)
1、2、
3、4
40/28
118
鉆Φ8
418
18
0.18
74.7
注：1．被加工零件編號(hào)及名稱(chēng)：箱體材料：HT200 JB297-62；硬度: HB170-241，
前、后、側(cè)蓋等材料為HT180
2．動(dòng)力部件型號(hào)：1TD32I動(dòng)力箱，電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y112M-6；功率P＝2.2kw。
2.4.2 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)=32×≈2.1……………2.11
式中：m——估算齒輪模數(shù)
P——齒輪所傳遞的功率（kw）
Z——對(duì)嚙合齒中的小齒輪數(shù)
N——小齒輪的轉(zhuǎn)速（r/min）
多軸箱輸入齒輪模數(shù)取m=2.8。
2.4.3 多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì)
（1）根據(jù)原始依據(jù)圖（圖2.8），畫(huà)出驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)位置。如下表：
表2.7 驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)值
坐標(biāo)
銷(xiāo)O1
驅(qū)動(dòng)軸O
主軸1
主軸2
主軸3
主軸4
X
－178
0
37
37
-37
-37
Y
0
86.8
103.8
89.8
89.8
103.8
（2）確定傳動(dòng)軸位置及齒輪齒數(shù)
圖2.9 齒輪的最小壁厚
1）最小齒數(shù)的確定
為保證齒輪齒根強(qiáng)度，根據(jù)《組合機(jī)床簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，驅(qū)動(dòng)軸齒數(shù)要在21-24之間。
2）傳動(dòng)軸2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)軸齒輪估算
………………………2.8
多軸箱輸入齒輪模數(shù)取m=2。主軸1，2，3，4要求的轉(zhuǎn)速一致且較高，所以采用降速傳動(dòng)。主軸齒數(shù)選取Z=21，傳動(dòng)齒輪采用z=22齒的齒輪，變位系數(shù)。傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速為:
…………………………2.18
由于前面選取了主軸直徑為40，顯然傳動(dòng)軸直徑都選取40，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，則驅(qū)動(dòng)軸至傳動(dòng)軸的傳動(dòng)比為:
……………………………2.16
所以選擇兩級(jí)傳動(dòng)，且傳動(dòng)比分配為：一級(jí)為1.0×1.0;二級(jí)為1.4×1.0。
驅(qū)動(dòng)軸的直徑為40mm，由《組合機(jī)床簡(jiǎn)明設(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：
Zmin≥………2.17
去驅(qū)動(dòng)齒輪齒數(shù)Z=24。
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48鋼，熱處理為齒部高頻淬火G84。本機(jī)床齒輪的選用按照下表選用
表2.8齒輪種類(lèi)及參數(shù)
齒輪種類(lèi)
寬度（mm）
齒 數(shù)
模數(shù)（mm）
孔徑（mm）
驅(qū)動(dòng)軸齒輪
24
32
17～80連續(xù)
17～70
2、2.8、3
2、2.8、3、4
18、20、30、38、40
28、30、38、40、80
傳動(dòng)軸齒輪
44（B型）
21-24
3
28、30、38、40、80
輸出軸齒輪
32
21-24
3
18、22、28、32、36
計(jì)算各主軸轉(zhuǎn)速
使各主軸轉(zhuǎn)速的相對(duì)轉(zhuǎn)速損失在8%以?xún)?nèi)，由公式：V= 知：
n1=n2=n3=n4=18x1000/3.8/8=418r/min…………………2.18
2.4.4 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2.10所示
圖2.10 鉆孔多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)圖
圖中傳動(dòng)軸齒輪和驅(qū)動(dòng)軸齒輪為第Ⅰ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。
2.4.5 傳動(dòng)零件的校核
（1）驗(yàn)算傳動(dòng)軸的直徑
校核傳動(dòng)軸以承受的總扭矩最大傳動(dòng)軸8，由它驅(qū)動(dòng)的有主軸1、2、3、4
主軸扭矩：T1=T2=T3=T4=9979N·mm
油泵軸的扭矩：查得R12-1A油泵的最高壓力為0.3MPa、排量為8.88ml/r。假設(shè)在理想無(wú)泄漏狀態(tài)，
即： P·q=T·ω
式中：P——油泵的壓力N/㎡
q——油泵的排量m3/s
T——輸入扭矩N·m
ω——輸入角速度rad/s
單位換算： P=0.3MPa=0.3×106Pa
n =880r/min=9.17r/s…………………………………2.19
q=8.88×9.17=83.92ml/r=83.92×10-6m3/s…………………2.20
ω=2πn/60=2×3.8×880/60………………………………2.21
=87.87rad/s
代入公式： P·q=T·ω…………………………………………………2.22
83.92×10-6×0.3×106=87.87T6
解得：T6=281N·mm
T8=T1/i8-1+T2/i8-2+T3/i8-3+T4/i8-4+T6/i8-6……………………………2.23
=4×9979/0.98+281/0.667
=44093.06N·mm
根據(jù) d=B=2.316×=33.6mm<38mm
因此傳動(dòng)軸4是符合要求的。
3 鉆5-M10螺紋底孔（自動(dòng)）氣動(dòng)夾具設(shè)計(jì)
3.1 夾具的夾緊裝置和定位裝置
夾具中的裝夾是由定位和夾緊兩個(gè)過(guò)程緊密聯(lián)系在一起的。定位問(wèn)題已在前面研究過(guò)，其目的在于解決工件的定位方法和保證必要的定位精度。
僅僅定好位在大多數(shù)場(chǎng)合下，還無(wú)法進(jìn)行加工。只有進(jìn)而在夾具上設(shè)置相應(yīng)的夾緊裝置對(duì)工件進(jìn)行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務(wù)。
夾緊裝置的基本任務(wù)是保持工件在定位中所獲得的即定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發(fā)生移動(dòng)和震動(dòng)，確保加工質(zhì)量和生產(chǎn)安全。有時(shí)工件的定位是在夾緊過(guò)程中實(shí)現(xiàn)的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確。
一般夾緊裝置由動(dòng)源即產(chǎn)生原始作用力的部分。夾緊機(jī)構(gòu)即接受和傳遞原始作用力，使之變?yōu)閵A緊力，并執(zhí)行夾緊任務(wù)的部分。他包括中間遞力機(jī)構(gòu)和夾緊元件。
考慮到機(jī)床的性能、生產(chǎn)批量以及加工時(shí)的具體切削量決定采用手動(dòng)夾緊。
螺旋夾緊機(jī)構(gòu)是斜契夾緊的另一種形式，利用螺旋桿直接夾緊元件，或者與其他元件或機(jī)構(gòu)組成復(fù)合夾緊機(jī)構(gòu)來(lái)夾緊工件。是應(yīng)用最廣泛的一種夾緊機(jī)構(gòu)。
螺旋夾緊機(jī)構(gòu)中所用的螺旋，實(shí)際上相當(dāng)于把契繞在圓柱體上，因此他的作用原理與斜契是一樣的。也利用其斜面移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力來(lái)夾緊工件的。不過(guò)這里上是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋，使繞在圓柱體是的斜契高度發(fā)生變化來(lái)夾緊的。
典型的螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：
（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；
（2）擴(kuò)力比大；
（3）自瑣性能好；
（4）行程不受限制；
（5）夾緊動(dòng)作慢。
夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動(dòng)裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動(dòng)裝置和夾緊元件合二為一。力源為機(jī)動(dòng)夾緊，通過(guò)螺栓夾緊移動(dòng)壓板。達(dá)到夾緊和定心作用。
工件通過(guò)定位銷(xiāo)的定位限制了繞Z軸旋轉(zhuǎn)，通過(guò)螺栓夾緊移動(dòng)壓板，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的夾緊。并且移動(dòng)壓板的定心裝置是與工件外圓弧面相吻合的移動(dòng)壓板，通過(guò)精確的圓弧定位，實(shí)現(xiàn)定心。此套移動(dòng)壓板制作簡(jiǎn)單，便于手動(dòng)調(diào)整。通過(guò)松緊螺栓實(shí)現(xiàn)壓板的前后移動(dòng)，以達(dá)到壓緊的目的。壓緊的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)工件的定心，使其定位基準(zhǔn)的對(duì)稱(chēng)中心在規(guī)定位置上。
3.2 工件在夾具中的定位
一、機(jī)床夾具定位元件
工
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