2584 閥腔立式組合鉆床設(shè)計(jì)

2584 閥腔立式組合鉆床設(shè)計(jì),立式,組合,鉆床,設(shè)計(jì) 1本 科 畢 業(yè) 論 文閥腔立式組合鉆床設(shè)計(jì)學(xué)院名稱： 專業(yè)班級： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師姓名： 指導(dǎo)教師職稱： 2012 年 6 月目 錄第一章 緒論41.1 組合機(jī)床的概論41.2 組合機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢41.3 機(jī)床設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容、要求51.3.1 設(shè)計(jì)的目的521.3.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容51.3.3 設(shè)計(jì)要求61.4 機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟61.4.1 調(diào)查研究61.4.2 擬定方案61.4.3 工作圖設(shè)計(jì)7第二章 零件分析2.1 零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其技術(shù)要求72.1.1 零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)72.1.2 技術(shù)要求82.2 零件的生產(chǎn)批量及其機(jī)床的使用92.2.1 零件的生產(chǎn)批量 92.2.2 機(jī)床的使用條件 92.3 零件工藝方案92.3.1 生產(chǎn)工藝方案 9第三章 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 103.1 組合機(jī)床方案的制定103.1.1 制定工藝方案103.1.2 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案113.2 確定切削用量及選擇刀具 123.2.1 確定工序間余量 123.2.2 選擇切削用量123.2.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率123.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu)133.3 鉆孔組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制143.3.1 被加工零件工序圖153.3.2 加工示意圖163.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖193.3.4 生產(chǎn)率計(jì)算卡2133.4 多軸箱的設(shè)計(jì)233.4.1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 233.4.2 多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 243.4.3 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖263.4.4 傳動(dòng)零件的校核26第四章 夾具設(shè)計(jì)314.1 機(jī)床夾具的概述 314.1.1 機(jī)床夾具的組成314.1.2 機(jī)床夾具的類型314.2 夾緊方案和夾緊元件的設(shè)計(jì)314.3 夾具的性能及優(yōu)點(diǎn)324.4 夾具體的設(shè)計(jì)324.5 夾具精度分析計(jì)算334.6 夾具操作的簡要說明34結(jié)論 34參考文獻(xiàn)35致謝 361 緒論1.1 組合機(jī)床的概論組合機(jī)床是以系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量的專用部件組成的專用機(jī)床。它適宜于在大批、大量生產(chǎn)中對一種或幾種類似零件的一道或幾道工序進(jìn)行加工。這種機(jī)床既有專用機(jī)床的結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)率和自動(dòng)程度較高的特點(diǎn)，又具有一定的重新調(diào)整能力，以適應(yīng)工件變化的需要。組合機(jī)床廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的行業(yè)，如；汽車、拖拉機(jī)、電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、閥門、縫紉機(jī)等制造業(yè)。41.2 組合機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢世界上第一臺(tái)組合機(jī)床于 1908 年在美國問世，30 年代后組合機(jī)床在世界各國得到迅速發(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。 近年來，隨著數(shù)控技術(shù)，電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床的服務(wù)對象已經(jīng)由過去的農(nóng)用機(jī)械，載貨汽車向以轎車工業(yè)為重點(diǎn)的轉(zhuǎn)移，組合機(jī)床行業(yè)開展了針對轎車零件關(guān)鍵工藝研究開發(fā)的科研攻關(guān)，采取引進(jìn)技術(shù)，合作生產(chǎn)和自行開發(fā)相結(jié)合；組合機(jī)床也由過去的剛性組合機(jī)床向具有一定柔性，可實(shí)現(xiàn)多品種加工方向的變化,同時(shí)又應(yīng)用數(shù)控技術(shù)發(fā)展了三坐標(biāo)加工單元等數(shù)控組合機(jī)床,把純剛性的設(shè)備變?yōu)榭勺兛烧{(diào)的裝備；組合機(jī)床的加工精度由半精加工向精加工方向轉(zhuǎn)化,還開發(fā)了針對汽車發(fā)動(dòng)機(jī)五大件加工的關(guān)鍵工藝設(shè)備，使行業(yè)在精加工機(jī)床的品種上有了較大擴(kuò)充，為提供成套設(shè)備創(chuàng)造了條件；組合機(jī)床制造技術(shù)由過去的以機(jī)加工為主的單機(jī)及自動(dòng)化向綜合成套方向轉(zhuǎn)換，加強(qiáng)了相應(yīng)配套技術(shù)與產(chǎn)品的研究開發(fā)；組合機(jī)床的控制技術(shù)由傳統(tǒng)的程序控制技術(shù)向數(shù)控，計(jì)算機(jī)管理與監(jiān)控方向發(fā)展；組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)生產(chǎn)的組合機(jī)床的控制技術(shù)，已完成了由接觸繼電器控制向可編程控制的轉(zhuǎn)變，大大的提高了組合機(jī)床的可靠性，故障率大為降低；組合機(jī)床的開發(fā)已經(jīng)又過去的人工設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，大力推行 CAD，為提高設(shè)計(jì)速度，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短供貨周期創(chuàng)造了有利的條件。 現(xiàn)代制造工程從各個(gè)角度對組合機(jī)床提出了愈來愈高的要求，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) 高速化：由于機(jī)構(gòu)各組件分工的專業(yè)化，在專業(yè)主軸廠的開發(fā)下，主軸高速化日益普及。過去只用于汽車工業(yè)高速化的機(jī)種（每分鐘 1.5 萬轉(zhuǎn)以上的機(jī)種） ，現(xiàn)在已成為必備的機(jī)械產(chǎn)品要件。 (2) 精密化：由于各組件加工的精密化，微米的誤差已不是問題。以電腦輔助生產(chǎn)（CAM）系統(tǒng)的發(fā)展帶動(dòng)數(shù)控控制器的功能越來越多。 (3) 高效能：對機(jī)床高速及精密化要求的提高導(dǎo)致了對加工工件制造速度的要求提高。同時(shí)，由于產(chǎn)品競爭激烈，產(chǎn)品生命周期縮短，模具的快速加工已成為縮短產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間所必須具備的條件。對制造速度的要求致使加工模具的機(jī)床向著高效能專業(yè)化機(jī)種發(fā)展。 (4) 系統(tǒng)化：機(jī)床已逐漸發(fā)展成為系統(tǒng)化產(chǎn)品。現(xiàn)在可以用一臺(tái)電腦控制一條生產(chǎn)線的作業(yè)，不但可縮短產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間，還可以提高產(chǎn)品的加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量。 (5) 復(fù)合化：產(chǎn)品外觀曲線的復(fù)雜化致使模具加工技術(shù)必須不斷升級，機(jī)床五軸加工、六軸加工已日益普及，機(jī)床加工的復(fù)合化已是不可避免的發(fā)展趨勢。51.3 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)床工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)特別是現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的戰(zhàn)略地位。機(jī)床工業(yè)與一個(gè)國家的工業(yè)競爭力、制造業(yè)發(fā)展水平緊密相關(guān)，本國的機(jī)床工業(yè)水平越高，工業(yè)和制造業(yè)競爭力越強(qiáng)。對我國而言，機(jī)床工業(yè)不僅僅具有重要的經(jīng)濟(jì)意義，而且還具有重要的國防戰(zhàn)略意義。研究機(jī)床工業(yè)的特點(diǎn)，有助于我們了解機(jī)床工業(yè)的特殊規(guī)律，從而找到適合我國國情的機(jī)床工業(yè)發(fā)展之路。我國工業(yè)競爭力和制造業(yè)發(fā)展水平不高，一定程度上是與我國機(jī)床工業(yè)發(fā)展水平不高相聯(lián)系的，加快我國機(jī)床工業(yè)的發(fā)展，提高我國機(jī)床工業(yè)技術(shù)和管理水平，將有利于我國工業(yè)和制造業(yè)發(fā)展。所以對機(jī)床的研究設(shè)計(jì)意義是極其重大的。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是高等教育體系中非常重要的環(huán)節(jié)，它可以檢驗(yàn)自己對專業(yè)知識(shí)理解與掌握的程度，也可以提高自己綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，也能在分析問題和解決問題的過程中學(xué)到更多新的知識(shí)。 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。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)編寫設(shè)計(jì)說明書1.3.3 設(shè)計(jì)要求評價(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)受到用戶的歡迎，在國內(nèi)和國際市場上才有競爭力。機(jī)床設(shè)計(jì)的技術(shù)6經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可以從滿足性能要求、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)查研究研究市場和用戶對設(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、實(shí)驗(yàn)研究成果、發(fā)展趨勢、新技術(shù)應(yīng)用以及相應(yīng)的圖紙資料等。甚至還可以通過網(wǎng)絡(luò)檢索技術(shù)查閱先進(jìn)國家的有關(guān)資料和專利等。通過對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，使用戶有較好的經(jīng)濟(jì)效益。1.4.2 擬定方案通?？梢詳M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)主要部件的結(jié)構(gòu)草圖等。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)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)。這些圖紙包括：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“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)床的總裝圖、部分部件裝配圖。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，編制各類零件明細(xì)表，編寫機(jī)床說明書等技術(shù)文件。最后，對有關(guān)圖紙進(jìn)行工藝審查和標(biāo)準(zhǔn)化審查。72 零件分析2.1 零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其技術(shù)要求2.1.1 零件分析設(shè)計(jì)中所給定的閥腔是普通油閥中的閥腔，從零件圖上分析，大體作用為：通過閥腔做為油的分油岔口，將液壓油輸送到閥體，其中 100mm 的內(nèi)孔與閥體結(jié)合，100mm 的內(nèi)孔有 110mm 的凹槽，用于墊密封膠圈，閥腔底部孔 65mm 外圓有寬 73mm 深 3.5mm 的凹槽與閥座配合，用于墊密封橡膠圈，保證密封性，防止漏油。設(shè)計(jì)“閥腔”零件機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝設(shè)備 通過零件工序圖的繪制（圖 1）分析、研究。該零件的結(jié)構(gòu)要求合理，符合工藝要求。從零件圖上可以看出，閥腔零件還算比較規(guī)則，屬于箱體零件，上、下端面通過粗銑、精銑即可達(dá)到所需表面粗糙度。100H8mm 孔、65mm 孔、76mm 孔通過銑削加工可以達(dá)到所需技術(shù)要求，與 76mm 孔端面有平行度要求，加工精度要求較高。6M12-6H 的螺紋孔相對 100mmH8 孔的軸線互成 60分布，其徑向設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為110H11mm 孔的軸線，軸向設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是 100mmH8 孔外圓的左端面，220mm 孔分布于100mmH8 孔兩側(cè)，加工要求在閥腔的對稱中心線上。8圖（1）2.1.2 技術(shù)要求根據(jù)本次加工零件的零件圖,技術(shù)要求有以下幾點(diǎn):1)：鑄件應(yīng)符合 JB9140-1999容積式壓縮機(jī)球墨鑄鐵技術(shù)條件的規(guī)定；2): 殼體鑄成后,應(yīng)清理并進(jìn)行時(shí)效處理，消除內(nèi)應(yīng)力；3)：未注明的鑄造圓角半徑為 38mm；4)：鑄件需進(jìn)行回火處理；5)：零件的材料為 QT450-10。零件的材料為 QT450-10，力學(xué)性能 b450，硬度：160210HBS，基本組織碳素體，能承受沖擊、振動(dòng)。從提高生產(chǎn)效率和保證加工精度方面考慮，由于零件的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，零件的輪廓不大，選用砂型鑄造，采用機(jī)器造型，鑄造精度 2 級，鑄件應(yīng)符合JB9140-1999容積式壓縮機(jī)球墨鑄鐵技術(shù)條件的規(guī)定，能夠保證鑄件的尺寸要求，由于鑄件的主要缺點(diǎn)是力學(xué)性能差，閥體在控制液壓油時(shí)，在閥腔內(nèi)壁會(huì)產(chǎn)生壓力，故鑄件需進(jìn)行回火處理。2.2. 零件的生產(chǎn)批量及其機(jī)床的使用2.2.1 零件的生產(chǎn)批量本次課題要求，零件的生產(chǎn)批量以年產(chǎn) 1-5 萬件計(jì)。2.2.2 機(jī)床的使用條件本次課題要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為年產(chǎn) 1-5 萬件,而機(jī)床的使用設(shè)備為：大部分工藝采用通用機(jī)床,部分采用專用機(jī)床,機(jī)床按流水線生產(chǎn)布置,也可以廣泛使用專用夾具,采用部分專用刀具,部分采用專用量具.92.3 零件工藝方案2.3.1 生產(chǎn)工藝方案3 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)3.1 組合機(jī)床方案的制定3.1.1 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)場了解零件的形狀、大小、材序號(hào) 工序內(nèi)容 定位基準(zhǔn)1 鑄造毛坯2 回火處理3 粗銑下端面4 粗銑上端面5 鉆，擴(kuò) 4-18 底面6 粗鏜100，110，65，85 和76 孔 一面?zhèn)z銷7 精銑底面 一面?zhèn)z銷8 擴(kuò) 2*20 孔 一面?zhèn)z銷9 鉆頂面 10-M12 螺紋孔 一面?zhèn)z銷10 攻絲螺紋孔 一面?zhèn)z銷11 清洗，去毛刺，倒角12 檢驗(yàn)13 入庫10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，工藝過程，所采用的刀具及切削用量，生產(chǎn)率要求，現(xiàn)場所采用的環(huán)境和條件等等。并收集國內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料，制定出合理的工藝方案。根據(jù)被加工被零件的零件圖，加工 10 個(gè)頂面 M12 螺紋孔的工藝過程。(1) 加工孔的主要技術(shù)要求。加工 10 個(gè) M12 孔。工件材料為 QT450-10要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為（考慮廢品及備品率）年產(chǎn)量 5 萬件，單班制生產(chǎn)(2) 工藝分析加工該孔時(shí)，孔的表面粗糙度為 Ra6.3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。一次性加工孔，孔徑為 10.2,然后攻絲 M12。(3) 定位基準(zhǔn)的選擇加工此箱體的孔時(shí)，通過以底平面和 2 個(gè)18 孔來定位并通過夾具壓緊來限制六個(gè)自由度。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)，夾具的具體設(shè)計(jì)見裝配圖。3.1.2 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)。箱體頂面加工孔的精度要求不高，可采用鉆孔組合機(jī)床,它的位置精度要求不是很高，安排加工時(shí)可以直接通過夾具定位、夾緊，并對所有孔進(jìn)行最終精加工。為了加工出表面粗糙度為 Ra6.3um 的孔。采取提高機(jī)床原始制造精度和工件定位基準(zhǔn)精度并減少夾壓變形等措施就可以了。(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)，它們對機(jī)床工藝方案制度有著重要的影響。此箱體的材料是 QT450-10、孔在頂面上的分布有一定的規(guī)律，螺紋孔為 M12。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11發(fā)熱變形對工件影響可以不計(jì)。一般來說，孔中心線與定位基準(zhǔn)面平行且需由一面或幾面加工的工件宜用臥式機(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)長工件。對大型工件采用單工位機(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?？椎姆植挤秶欠侵本€形狀，工件比較長，只能一次鉆完，多軸箱體積較大，因而適合選擇立式單工位鉆床。(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)量為 2 萬件，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)床對對車間布置情況、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)使用戶實(shí)際情況來選擇什么樣的組合機(jī)床。綜合以上所述：通過對零件的結(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)三軸頭單工位同步鉆床。3.2 確定切削用量及選擇刀具3.2.1 確定工序間余量為使加工過程順利進(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)床對孔加工的工序余量，以消除轉(zhuǎn)、定位誤差的影響。但箱體頂面上10-M12mm 的螺紋孔為最后一道工序，不會(huì)影響到其他工序的加工，M12 的底孔為10.2，孔徑較小，因此可以一次性鉆孔到位，然后攻絲。123.2.2 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)樗O(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)床單刀加工要低 30%左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)的每分鐘進(jìn)給量（mm/min）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： = = n1f2ni=fivf式中： 各主軸轉(zhuǎn)速（r/min）n1、 2、 i 各主軸進(jìn)給量（mm/r）f1、 2、 fi動(dòng)力滑臺(tái)每分鐘進(jìn)給量（mm/min）vf由于箱體頂面孔的加工精度、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=10.2mm, QT450-10 HB160210、進(jìn)給量 f=0.15mm/r、切削速度 v=16m/min.3.2.3 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，通過查表計(jì)算如下：布氏硬度：HB =HB min (HBmaxHB min)31=160 (210160)=143.3切削力： =26FD8.0f6.HB=2610.2 143.38.0156.013=1143.6N切削扭矩： =10T9.1D8.0f6.HB=10 143.3.28.056.0=3556Nmm切削功率： =P974Tv=355616/(97403.1410.2)=0.18kw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(Nmm)V切削速度（m/min）P切削功率(kw)3.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu)閥腔的布氏硬度在 HB160210，孔徑 D 為 10.2mm，刀具的材料選擇高速鋼鉆頭（W18Cr4V） ，為了使工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、刃磨簡單，選擇標(biāo)準(zhǔn) 10.2 的麻花鉆?？准庸さ毒叩拈L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 3050mm 的距離，以便排出切屑和刀具磨損后有一定的向前的調(diào)整量。3.3 鉆孔組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制前面對三軸頭單工位同步鉆床工藝方案及配置型式、結(jié)構(gòu)方案確定的有關(guān)問題，它是鉆床總體設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。下面就以鉆床加工變速箱體總體設(shè)計(jì)的另一個(gè)問題，既總體設(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。143.3.1 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、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。殼體用鉆孔組合機(jī)床的被加工零件工序圖如 22 所示。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）被加工零件的名稱、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)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。15圖 22 被加工零件工序圖附注：1.被加工零件：閥腔；2.材料及硬度：QT450-10 HB160210；3.3.2 加工示意圖圖 23 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)床上的加工過程，刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等，是刀具、夾具、多軸箱、電氣和液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇動(dòng)力部件的主要依據(jù)，是整臺(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 23 為閥腔上 10 個(gè)孔立式鉆床加工示意圖。在圖上應(yīng)標(biāo)注的內(nèi)容：16（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)類型，尺寸及外伸長度；刀具類型，數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸、接桿的結(jié)構(gòu)尺寸；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。（2）初定主軸類型、尺寸、外伸長度因?yàn)檩S的材料為 40Cr，剪切彈性模量 G=81.0GPa,剛性主軸取 14（ 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 B =2.316 =17.8mm4T4356式中：d軸直徑（mm）T軸所承受的轉(zhuǎn)矩（Nmm）B系數(shù)本設(shè)計(jì)中所有主軸直徑皆取 d=20mm,主軸外伸長度為：L=115mm，D/ 為 30/10.2，1d（3）選擇刀具接桿 由以上可知，多軸箱各主軸的外伸長度為一定值，而刀具的長度也是一定值，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)床上是通過可調(diào)整的刀具接桿來解決的,連接桿如圖 3-3 所示圖 3-3 可調(diào)連接桿連接桿上的尺寸 d 與主軸外伸長度的內(nèi)孔 D 配合，因此，根據(jù)接桿直徑 d 選擇刀具接17桿參數(shù)如表 24 所示：表 24 可調(diào)接桿的尺寸d(h6) D1(h6) d2 d3 L l1 l2 l3螺母厚度20 Tr206 莫氏 1 號(hào) 12 20 186 46 40 100 12（4）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 3-3 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,它等于刀具懸伸長度、螺母厚度、主軸外伸長度與接桿伸出長度（可調(diào)）之和，再減去加工孔深度和切出值。（5）工作進(jìn)給長度的確定 如圖 3-4 工作進(jìn)給長度 應(yīng)等于工件加工部位長度 L 與工L刀具切入長度 和切出長度 之和。切入長應(yīng) 應(yīng)根據(jù)工件端面誤差情況在 510mm 之間1L2L1選擇，誤差大時(shí)取大值，因此取 =5mm，切出長度 =1/3d+(38)= +8 8mm,所12 2.103以 =19.8+5+8=32.8mm.工（6）快進(jìn)長度的確定 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 160mm，快退長度等于快速引進(jìn)與工作工進(jìn)之和，因此快進(jìn)長度 16032.8=127.2mm.183.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖圖 2-8 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖1、聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容一般來說，組合機(jī)床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用部件動(dòng)力箱、動(dòng)力滑臺(tái)、立柱、立柱底座加上專用部件多軸箱、刀、輔具系統(tǒng)、夾具、液、電、冷卻、潤滑、排屑系統(tǒng)組合而成。聯(lián)系尺寸圖用來表示機(jī)床各組成部件的相互裝配和運(yùn)動(dòng)關(guān)系，以檢驗(yàn)機(jī)床各部件的相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿足要求，通用部件的選擇是否合適，并為進(jìn)一步開展主軸箱、夾具等專用部件、零件的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。聯(lián)系尺寸圖也可以看成是簡化的機(jī)床總圖，它表示機(jī)床的配置型式及總體布局。如圖 28 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)、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、最大行程長度和加工精度等因素來選用合適的滑臺(tái)。1）驅(qū)動(dòng)形式的確定 根據(jù)對液壓滑臺(tái)和機(jī)械滑臺(tái)的性能特點(diǎn)比較，并結(jié)合具體的加19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= =61143.6=8KN進(jìn)Fi式中： 各主軸加工時(shí)所產(chǎn)生的軸向力i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 8KN。進(jìn)F3）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)無級調(diào)速，對液壓滑臺(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 0.51 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=nf=37.5mm/min。所以選擇 HY25IA 液壓滑臺(tái)，工作進(jìn)給速度范圍 32800mm/min，快vf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)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、后備量，后備量之和。即：行程 L160+20+40=220mm，取 L250mm。綜合上述條件，確定液壓動(dòng)力滑臺(tái)型號(hào)HY25IA。（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)功率來選用，在多軸箱沒有設(shè)計(jì)之前， 可算主P 主 切100.210.73.0KW式中：多軸箱傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí) 0.80.9；有色金屬時(shí)0.70.8，本系統(tǒng)加工 ZL102 JB307-62，取 0.7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 Y100L 6B5 的 1TD32A 型動(dòng)力箱，動(dòng)力箱輸出軸至箱底面高度為 125mm。1203、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 H5801060mm 之間選取，本系統(tǒng)取裝料高度為 850m。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，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 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=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BH=500X500mm。3.3.4 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，通過生產(chǎn)率計(jì)算卡，可以分析擬定的方案是否滿足用戶對生產(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= 32.8/37.5215/250=0.8750.12=0.995 min式中：T 切 機(jī)加工時(shí)間（min）L工進(jìn)行程長度（mm）vf 刀具進(jìn)給量（mm/min）t 停 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)515 r 所需要時(shí)間。這里取 15r輔助時(shí)間 T 輔 = +t 移 +t 裝fkvL43= （127.2160）2/12000+0.1+1.5= 1.65min式中：L 3、L 4 分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退長度（mm）21vfk 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 0.050.13min,取 0.1 mint 裝 裝卸工件時(shí)間（min）一般為 0.51.5min,取 1.5min機(jī)床生產(chǎn)率 Q 1 = 60/T 單= 60/（T 切 +T 輔 ）=60/（0.995+1.65）=23 件/h機(jī)床負(fù)荷率按下式計(jì)算 = Q 1/Q100%= A/ Q1tk100%=20000/201950100%=51.3%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 25 生產(chǎn)率計(jì)算卡圖號(hào) 毛坯種類 鑄件名稱 閥腔 毛坯重量被加工零件材料 QT450-10 硬度 HB160210工序名稱 閥腔鉆孔 10-M12 工序號(hào) 工時(shí)/min序號(hào)工步名稱工作行程/mm切速/（rmin -1）進(jìn)給量/（mmr -1）進(jìn)給量/（mmmin -1）工進(jìn)時(shí)間輔助時(shí)間1 按裝工件 0.52 工件定位夾緊 0.253 Z 軸快下 127.2 12000 0.0094 Z 軸工進(jìn) 32.8 250 0.15 37.5 0.9955 Z 軸暫停 0.1196 Z 軸快上 160 12000 0.013227 Z 軸暫停 0.1198 工件松開 0.259 卸下工件 0.5累計(jì) 0.995 1.76單件總工時(shí) 2.755機(jī)床生產(chǎn)率 23 件/h理論生產(chǎn)率 20 件/h備注1、主軸轉(zhuǎn)速 500r/min2、一次安裝加工完一個(gè)工件負(fù)荷率 51.3%3.4 多軸箱的設(shè)計(jì)3.4.1 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 29 所示:23如圖 29 鉆孔組合機(jī)床多軸箱原始依據(jù)圖3.4.2 多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì)（1）根據(jù)原始依據(jù)圖（圖 29） ，畫出驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)位置。如下表：表 27 驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)值坐標(biāo) 驅(qū)動(dòng)軸 O 主軸 1 主軸 2 主軸 3 主軸 4 主軸 5X 0 35 35 -70 -35 35Y 169.5 43 43 104 164 164坐標(biāo) 主軸 6 主軸 7 主軸 8 主軸 9 主軸 10X 70 -35 35 -35 35Y 104 225 225 324 324（2）確定各軸位置及齒輪齒數(shù)1）主軸型式和直徑、齒輪模數(shù)的確定主軸的型式和直徑，主要取決于工藝方法、刀具主軸聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)、刀具的進(jìn)給抗力和切削轉(zhuǎn)矩。鉆孔采用滾珠軸承主軸。主軸直徑按加工示意圖所示主軸類型及外伸尺寸可初步確定。傳動(dòng)軸的直徑也可參考主軸直徑大小初步選定。 齒輪模數(shù) m（單位為 mm）按下列公式估算： 2（t/m 1+2+1.25）d0/m 1Zmin=2(33.3/3+2+1.25)30/3=18.924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，所有傳動(dòng)軸的直徑取 22mm.2）傳動(dòng)軸 11 為主軸 1，2，3 ，4，5，6 都各自在同一同心圓上。計(jì)算如下： 驅(qū)動(dòng)軸 O-傳動(dòng)軸 11取 m=3 A=66 u=1Z 驅(qū) + Z11 =2A/m= 266/3=44 取 Z 驅(qū) =22 Z11=22d 驅(qū) =66mm d11=66mmn 驅(qū) =720r/min n11=720r/min 傳動(dòng)軸 11-主軸 1取 m=2 A=70 u=0.69Z11 + Z1 =2A/m= 270/2=70 取 Z11 =41 Z1=29d 驅(qū) =82mm d11=58mmn11=720r/min n1=500r/min主軸 2，3，4，5，6 和主軸 1 相同，由傳動(dòng)軸 11 帶動(dòng) 傳動(dòng)軸 13-手柄軸 14取 m=3 A=66 u=1Z13 + Z14 =2A/m= 266/3=44 取 Z13 =22 Z14=22D13=66mm d14=66mmn13=720r/min n14=720r/min 手柄軸 14-油泵 15取 m=3 A=66 u=1Z14 + Z 油泵 =2A/m= 266/3=44 取 Z14 =22 Z 油泵 =22d14=66mm d 油泵 =66mmn14=720r/min n 油泵 =720r/min 油泵 15-傳動(dòng)軸 12取 m=3 A=66 u=1Z 油泵 + Z12 =2A/m= 266/3=44 取 Z 油泵 =22 Z12=22D 油泵 =66mm d12=66mm25N 油泵 =720r/min n12=720r/min 傳動(dòng)軸 12-主軸 7取 m=2 A=70 u=0.69Z12 + Z7 =2A/m= 270/2=70 取 Z12=41 Z7=29d12=82mm d17=58mmn12=720r/min n7=500r/min主軸 8,9,10 和主軸 7 相同，由傳動(dòng)軸 12 帶動(dòng)本機(jī)床齒輪的選用按照下表選用齒輪種類 寬度（mm） 齒 數(shù) 模數(shù)（mm） 孔徑（mm）驅(qū)動(dòng)軸齒輪 24321650 連續(xù)16702、2.5、32、2.5、3、415、20、30、35、4025、30、35、40、50傳動(dòng)軸齒輪44（B 型） 45 225、30、40、50輸出軸齒輪 32 37 3 18、22、28、32、363.4.3 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，繪制在多軸箱輪廓內(nèi)的傳動(dòng)示意圖（見多軸箱裝配圖） 263.4.4 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 12，由它驅(qū)動(dòng)的有主軸 7、8、9、10 和油泵軸15。主軸扭矩：T 7=T8=T9= T10 =T 油泵 =3556Nmm液壓泵軸的扭矩：查得 R12-1A 液壓泵的最高壓力為 0.3MPa、排量為 5.88ml/r。假設(shè)在理想無泄漏狀態(tài)，即：Pq=T式中：P液壓泵的壓力 N/q液壓泵的排量 m3/sT輸入扭矩 Nm27輸入角速度 rad/s單位換算：P=0.3MPa=0.310 6Pan =720r/min=12r/sq=5.8812=70.56ml/r=70.5610-6m3/s=2n/60=23.14720/60=75.4rad/s代入公式：Pq=T70.5610-60.3106=68.56T7解得：T 7=308.8NmmT5=T1/i5-1+T4/i5-4+T7/i5-7=23274.45/0.914+308.8/0.667=7628Nmm根據(jù) d=B =2.316 =21.6mm22mm4T47628因此傳動(dòng)軸 11,12,13,14，15 是符合要求的。（2）齒輪模數(shù)的驗(yàn)算對多軸箱中承受載荷最大、最薄弱的軸 12 上的齒輪進(jìn)行接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算。齒輪的材料為 45 鋼，表面淬火，布氏硬度 HB=229286，平均值 240HB。設(shè)使用壽命10 年。齒輪 Z12=23、Z 14=23、寬度 B=37mm，傳動(dòng)比 i5-1=1,工作時(shí)間比 1.088/2.804=0.39。注：在校核計(jì)算的過程中所要見的表和圖在機(jī)械設(shè)計(jì)一書中，邱宣懷等編著，2003 年高等教育出版社。校核計(jì)算：接觸疲勞極限 Hlim 由圖 12.17c 得 Hlim =410MPa齒輪 5 的圓周速度 v5 v12= = =1.37m/s1065nd106892.43.精度等級 選 9 級精度使用系數(shù) KA 由表 12.9 KA=1.1動(dòng)載系數(shù) KV 由圖 12.9 KV=1.24齒間載荷分配系數(shù) KH 由表 12.10 先求28Ft=2T5/d5=27584.89/60=252.83NKAFt/b=1.1252.83/37=7.52N/mm100N/mm =1.883.2( + )cos (=0)51Z=1.883.2( + )3028=1.67Z= = =0.883467.1由此得 KH = = =1.2921Z28.0齒向載荷分布系數(shù) KH 由表 12.11 知KB =A+B1+0.6（ ）2（ ）2+C10 -3b5db5db=1.17+0.161+0.6(37/60)2 (37/60)2+0.6110-337=1.28載荷系數(shù) K K=KAKVKH KH=1.11.241.291.28=2.25彈性系數(shù) ZE 由表 12.12 ZE=189.8 MPa節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ZH 由圖 12.16 （X 1 X2）/(Z 1 Z2)=0.005ZH=2.62接觸最小安全系數(shù) SHmin 由表 12.14 SHmin=1.25總工作時(shí)間 th th=1036580.39=11481.6h應(yīng)力循環(huán)次數(shù) NL1=60n 5th= 603436.89211481.6=9.03108NL2=60n 1th =60147811481.6=3.210829接觸壽命系數(shù) ZN 由圖 12.18 ZN1=1.14ZN2=1.24許用接觸應(yīng)力 H H1= = =373.92MPamin1lHNS25.40 H2= = =406.7MPain2l .驗(yàn)算 H=ZEZHZ ubdkT125=189.82.620.88 07.163789.54.2=301.95MPa373.92 MPa計(jì)算表明：接觸疲勞強(qiáng)度是合適是，齒輪尺寸無須調(diào)整。齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算重合度系數(shù) Y Y= 0.25+0.75/ =0.25+0.75/1.67=0.7齒間載荷分配系數(shù) KF 由表 12.10 KF =1/Y =1/0.7=1.43齒向載荷分配系數(shù) KF b/h=37/(2.252)=8.22由圖 12.14 KF =1.2載荷系數(shù) K K=KAKVKF KF=1.11.241.431.2=2.34齒形系數(shù) YF 由圖 12.21 YF1 =2.37YF2 =2.56應(yīng)力修正系數(shù) YS 由圖 12.22 YS1 =1.68YS2 =1.62彎曲疲勞極限 Flim 由圖 12.23c Flim=380MPa彎曲最小安全系數(shù) SFmin 由表 12.14 SFmin=1.25應(yīng)力循環(huán)系數(shù) NL NL1=60n 5th=9.03108NL2=60n 1th =3.2108彎曲壽命系數(shù) YN 由圖 12.24 YN1=0.9830YN2=1.0尺寸系數(shù) Yx 由圖 12.25 Yx=0.85許用彎曲應(yīng)力 F F1 = min1lFXNS=3800.980.85/1.25=253.25MPa F2= min21lFXNSY=38010.85/1.25=258.4MPa驗(yàn)算 f1= YF1 YS1 YmbdkT52= 2.371.630.7603789.4.=21.62MPa f1 f2= f1 12SFY=21.62 68.375=22.52MPa f2傳動(dòng)無嚴(yán)重過載，故不做靜強(qiáng)度校核。4 夾具設(shè)計(jì) 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)在組合機(jī)床設(shè)計(jì)中占有重要的地位。它的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度。本夾具主要是用來鉆閥腔箱體上端十個(gè) M12 螺紋孔底孔，整個(gè)需要加工的孔的位置尺寸用機(jī)床和夾具就能直接保證。因此，在本道工序加工時(shí)，主要應(yīng)考慮如何保證垂直度要求的前題下，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。為了很好利用工廠實(shí)際設(shè)備和提高生產(chǎn)率，設(shè)計(jì)專用夾具進(jìn)行加工。314.1 機(jī)床夾具的概述4.1.1 機(jī)床夾具的組成(1)定位元件和定位裝置 用于確定工件正確位置的元件或裝置，如 V 形塊，定位銷，凡是夾具都有定位元件，它是實(shí)現(xiàn)夾具基本功能的元件。(2)夾緊元件和夾緊裝置 用于固定工件以獲得的正確位置的元件或裝置。工件在夾具定位之后引進(jìn)加工之前必須將工件夾緊，使其在加工時(shí)在切削力的作用下不離開已獲得的定位，有時(shí)同一個(gè)元件既能定位，也具有夾緊的雙重功效。(3)導(dǎo)向元件 確定刀具的位置并引導(dǎo)刀具的元件，它也可以供鉆鏜類夾具在機(jī)床上安裝時(shí)做基準(zhǔn)找正用。(4)夾具體 夾具體也稱為夾具本體，用于將各種元件，裝置連于一體，并通過它將整個(gè)夾具安裝在機(jī)床上，一般采用鑄鐵制造，它是保證夾具的剛度和改善夾具動(dòng)力學(xué)特性的重要部分。如果夾具體的剛性不好，加工時(shí)將要引起較大的變形和震動(dòng)，產(chǎn)生較大的加工誤差。4.1.2 機(jī)床夾具的類型機(jī)床夾具的種類很多，形狀千差萬別，為了設(shè)計(jì)和制造方便，一般按某一屬性進(jìn)行分類，如按所使用的機(jī)床分：車床夾具，銑床夾具，鏜床夾具，磨床夾具和鉆床夾具。4.2 夾緊方案和夾緊元件的設(shè)計(jì)工件在切削過程中會(huì)受到切削力、慣性力等作用，因此必須夾緊以保證定位，典型的夾緊裝置是由夾緊元件、中間傳力機(jī)構(gòu)和動(dòng)力源裝置所組成。夾緊元件是執(zhí)行夾緊的最終元件，是直接與零件接觸來完成夾緊的。中間傳力機(jī)構(gòu)是傳傳遞動(dòng)力源裝置的力到夾緊元件來完成夾緊，它可以改變夾緊力的大小、方向和使夾緊具有自鎖性能。動(dòng)力裝置是產(chǎn)生夾緊力的動(dòng)力源，所產(chǎn)生的力稱為原始力。夾緊裝置在夾緊過程中有一定的要求：(1)夾緊裝置應(yīng)保證工件定位，而不能破壞工件的定位。(2)夾緊力的大小應(yīng)能保證工件在加工時(shí)的位置不變，同時(shí)又不能使工件產(chǎn)生變形。(3)夾緊力的方向應(yīng)和切削力方向相應(yīng)，使夾緊力減小。(4)夾緊裝置的動(dòng)作應(yīng)迅速、方便、安全。32(5)夾緊裝置的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、合理、制造方便。由于該道工序是鉆 12 孔，此零件屬于大批量生產(chǎn)，并且切削力較小，所以力求夾具設(shè)計(jì)簡單，降低成本的原則。則本夾具采用壓板夾緊。4.3 夾具的性能及優(yōu)點(diǎn)（1）剛性好該夾具在高轉(zhuǎn)速的情況下不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)， 。套筒用鑄鐵件制造，無薄弱環(huán)節(jié)。整個(gè)機(jī)構(gòu)不存在剛性不足、偏載和偏心現(xiàn)象。（2）應(yīng)用范圍廣此夾具更換不同直徑的彈簧套筒，可以加工不同直徑的同類產(chǎn)品，通用性好。（3）精度保證較高使用一面?zhèn)z銷定位，消除了工件的定位間隙，有效地保證了被加工零件的位置精度。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明其定位精度可達(dá) 0.01mm。4.4 夾具體的設(shè)計(jì)夾具體的設(shè)計(jì)是整個(gè)夾具的基礎(chǔ)零件，定位元件、夾緊裝置、連接元件、導(dǎo)向元件或?qū)Φ堆b置等都要求裝在它上面，因此夾具體是一個(gè)復(fù)雜而又重要的零件，而且必須滿足一定的要求：1）夾具體要有足夠的剛度，承受夾緊力及加工時(shí)的切削力，一般夾具體為鑄件，但也可是焊接件。2）夾具體一般應(yīng)考慮搬運(yùn)的吊裝問題，以方便夾具的安裝對于小規(guī)模當(dāng)然可以不考慮吊裝，但也應(yīng)該考慮搬運(yùn)的問題。3）夾具體上應(yīng)考慮排屑和清理切屑方便。4）夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)考慮夾具體的穩(wěn)定性，夾具底面可以做的稍大些。5）由于夾具體一般都比較復(fù)雜，故要考慮結(jié)構(gòu)工藝性，對加工和安裝都應(yīng)該合理、方便。4.5 夾具精度分析計(jì)算夾具精度計(jì)算是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，它是檢驗(yàn)夾具是否合乎零件加工要求。利用夾具在機(jī)床上加工工件時(shí)，機(jī)床、夾具、工件、刀具等形成一個(gè)封閉的加工系統(tǒng)，它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關(guān)系，從而保證工序尺寸的要求。這些聯(lián)系環(huán)節(jié)中的任何誤差，都將以加工誤差的形式直接影響工件的加工精度，這些誤差主要有：331）因工件在夾具中定位不準(zhǔn)確，使工件的原始基準(zhǔn)偏離規(guī)定位置而產(chǎn)生工件定位誤差dw。2）因夾具在機(jī)床上安裝不準(zhǔn)確，使夾具的安裝面偏離規(guī)定位置而產(chǎn)生夾具安裝誤差a。3）因刀具相對夾具位置不準(zhǔn)確，或刀具與導(dǎo)向、對刀元件之間的配合間隙引起的導(dǎo)向或?qū)Φ墩`差 t。4）因機(jī)床精度、刀具制造精度和磨損，加工調(diào)整、加工變形等因素引起的與加工方法有關(guān)的加工方法誤差 g。為了使夾具能加工出合格的工件，上述各項(xiàng)誤差的總和應(yīng)不超過工序尺寸（或位置要求）的公差 k。即dw+a+t+gk 上式稱為誤差計(jì)算不等式，其中各項(xiàng)誤差都是在工序尺寸方向上的分量，如果工序尺寸（包括位置精度要求）不止一個(gè)，則只有在每個(gè)工序尺寸的誤差計(jì)算不等式都能滿足要求時(shí)，所設(shè)計(jì)的夾具才能保證加工要求。對夾具而言，1）工件在夾具中的定位誤差在前面已經(jīng)分析。即 dw=0.07mm。2）夾具的安裝誤差 a，夾具的安裝誤差是夾具在機(jī)床上安裝時(shí)，因夾具的安裝面偏離了規(guī)定的位置，從而使原始基準(zhǔn)發(fā)生移動(dòng)而在工序尺寸產(chǎn)生的偏差，采用定位鍵進(jìn)行定位，則安裝誤差 a=0.005mm。3）刀具位置誤差 t 的確定，刀具位置誤差是刀具相