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目 錄
第一章 引言………………………………………………………………… 6
1.1本課題提出的背景及意義………………………………………………… 6
1.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀……………………………………………………………… 6
1.3本論文的主要內(nèi)容………………………………………………………… 6
第二章 工藝方案的擬定……………………………………………………7
2.1 梳棉機(jī)箱體結(jié)合件零件的工藝技術(shù)分析………………………………… 7
2.2 定位分析、基準(zhǔn)選取及制定工藝路線…………………………………… 8
第三章 鉆夾具設(shè)計(jì)………………………………………………………… 11
3.1 梳棉機(jī)箱體結(jié)合件鉆孔組合機(jī)床夾具分析……………………………… 11
3.2 定位夾緊方案的確定……………………………………………………… 11
3.3 刀具選擇及切削用量的選取……………………………………………… 11
3.4 夾具體設(shè)計(jì)………………………………………………………………… 13
第四章 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)………………………………………………… 17
4.1 被加工零件工序圖……………………………………………………………17
4.2 加工示意圖……………………………………………………………………18
4.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖………………………………………………………………
4.4 機(jī)床分組………………………………………………………………………
第五章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………
5.1液壓壓緊系統(tǒng)設(shè)計(jì)……………………………………………………………
5.2 鉆削進(jìn)給液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………
第六章 多軸箱——右主軸箱設(shè)計(jì)…………………………………………
6.1引言…………………………………………………………………………
6.2繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖……………………………………………………
第七章 經(jīng)濟(jì)性分析………………………………………………………………
7.1箱體結(jié)合件加工工藝的制定：……………………………………………………
7.2 夾具定位加緊分析： ……………………………………………………………
7.3組合機(jī)床應(yīng)用分析：………………………………………………………………
第八章 結(jié)論和展望………………………………………………………………
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………致謝……………………………………………………………………………………
附件……………………………………………………………………………………
主要符號(hào)表
符 號(hào)
單 位
意 義
M
牛.米
彎矩
F
牛
力
n
轉(zhuǎn)每分
轉(zhuǎn)速
Z
齒數(shù)
m
模數(shù)
d
毫米
直徑
v
米每秒
速度
S
轉(zhuǎn)每毫米
進(jìn)給量
L
毫米
長(zhǎng)度
P
千瓦
功率
T
牛.米
扭矩
q
升每分
流量
p
帕
壓力
t
秒
時(shí)間
第一章 引言
1.1本課題提出的背景和意義
梳棉機(jī)是棉紡工藝流程中的關(guān)鍵性機(jī)臺(tái),被稱為紡紗工藝的“心臟”設(shè)備。進(jìn)入九十年代，我國(guó)的梳棉機(jī)主要是在吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行研制，國(guó)內(nèi)梳棉機(jī)的科研力量比較薄弱，國(guó)外各公司先后推出了具有國(guó)際先進(jìn)水平的梳棉機(jī)C50, C51, DK760, DK788, DK803, DK903, CX400, MK5等超高產(chǎn)梳棉機(jī)，產(chǎn)量為50-120kgtho 2004年國(guó)外又推出了TC03, C60, MK6等超高產(chǎn)梳棉機(jī)。在消化吸收并結(jié)合我國(guó)研究高產(chǎn)梳棉機(jī)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，2004年中國(guó)紡機(jī)集團(tuán)清梳機(jī)械事業(yè)部推出了JFW1201, 202型高產(chǎn)梳棉機(jī)，可以被認(rèn)為是我國(guó)的第四代梳棉機(jī)，主要滿足國(guó)產(chǎn)清梳聯(lián)的要求。
在第四代梳棉機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中，先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設(shè)備被引入。本文針對(duì)組合機(jī)床在梳棉機(jī)制造過(guò)程中的應(yīng)用現(xiàn)狀，以梳棉機(jī)箱體結(jié)合件的加工為例，闡述了工藝、工裝、組合機(jī)床的設(shè)計(jì)過(guò)程及其與經(jīng)濟(jì)效益之間的關(guān)系。
1.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi) 曾 有 過(guò)以下記載:(1)青島紡機(jī)廠宮業(yè)全1984年主編的《梳棉機(jī)現(xiàn)狀及發(fā)展前景》一書介紹了八十年代以前國(guó)內(nèi)外梳棉機(jī)的概況、現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì);(2)由山東紡織工程學(xué)會(huì)1987年編寫的《高產(chǎn)梳棉機(jī)研制工作組三十周年紀(jì)念?？方榻B了工作組部分人員的一些研究體會(huì)和經(jīng)驗(yàn)總結(jié);(3) 2003年青島紡機(jī)廠編寫的《梳棉技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新文獻(xiàn)匯編》收錄了關(guān)于梳理技術(shù)方面的較有價(jià)值的文章近30篇。其中 資 料 (1)和(2)都是針對(duì)某一特定時(shí)期內(nèi)情況進(jìn)行編寫的，而且主要介紹的是高產(chǎn)梳棉機(jī)試驗(yàn)工作組的研究情況，內(nèi)容也主要局限于梳棉機(jī)的工藝技術(shù)理論方面，而對(duì)梳棉機(jī)加工設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀沒(méi)有系統(tǒng)的總結(jié)。本文結(jié)合前有文章，以梳棉機(jī)箱體結(jié)合件為例進(jìn)行了工藝技術(shù)及加工設(shè)備、裝夾設(shè)備的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)。
1.3本論文的主要內(nèi)容
本文從五個(gè)方面即梳棉機(jī)箱體結(jié)合件的加工工藝、組合鉆孔工序的工裝設(shè)計(jì)、液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、組合機(jī)床設(shè)計(jì)對(duì)梳棉機(jī)箱體結(jié)合件的制造做了詳細(xì)的闡述，簡(jiǎn)要說(shuō)明了現(xiàn)代制造工藝和制造設(shè)備與梳棉機(jī)的關(guān)系。
第二章 工藝方案的擬定
2.1 梳棉機(jī)箱體結(jié)合件零件的工藝技術(shù)分析
梳棉機(jī)箱體結(jié)合件零件如圖1-1：
圖2-l 梳棉機(jī)箱體結(jié)合件圖
主要技術(shù)參數(shù)如下：
2.1.1面：
（1） 上下兩平面的光潔度
（2） 兩側(cè)面、兩端面及結(jié)合面的光潔度
2.1.2 孔：
（1）光潔度：軸向中心孔、橫向孔及其余
（2）平行度：
（3）同軸度
（4）垂直度
2.1.3 螺紋孔：6-M6-6H M10-6H M12X1.25-6H M12-6H
2.1.4 位置度：一般公差為即可。
2.1.5 技術(shù)要求：1）時(shí)效處理 2）涂防銹漆
通過(guò)對(duì)圖上眾多標(biāo)準(zhǔn)及要求分析，可找出此工件上重要的加工表面和孔：底面B、結(jié)合面F、端面M、軸向孔φ52、橫向孔φ47、φ62、φ90，這樣在分析選取時(shí)就以保證這些部位的技術(shù)要求為前提。
2.2 定位分析、基準(zhǔn)選取及制定工藝路線
根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，該零件屬于大批大量生產(chǎn)，因此采用砂型鑄造的方法來(lái)進(jìn)行毛坯生產(chǎn)。該零件的各個(gè)表面均為毛坯面，為加工需要，先加工一基準(zhǔn)面為后備工序做準(zhǔn)備。該箱體結(jié)合件分為箱體和箱蓋兩部分，箱體外形面有側(cè)面A、端面M、底面B，依據(jù)便于裝夾的原則及利于后續(xù)加工的原則，確定箱體底面B作為多道工序加工的基準(zhǔn)面。
有以上分析：
2.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇：
以F面為粗基準(zhǔn)，定位裝夾簡(jiǎn)單可靠。
2.2.2 選擇精基準(zhǔn)：
從各個(gè)表面的精度位置進(jìn)行分析：
以B面作為精基準(zhǔn)。
這樣在后續(xù)加工過(guò)中，裝夾方便可靠，又能滿足加工要求。其它各面的加工精度雖然比基準(zhǔn)面要高，但與基準(zhǔn)面無(wú)特殊的形位公差，因此只需一次粗加工即可。
2.2.3 重要工序分析：
（1）箱體結(jié)合面F的粗糙度為3.2，以B面和A面及端面為定位基準(zhǔn)，進(jìn)行加工。
（2）主軸孔φ52的定位：該孔有同軸度和平行度要求，因此，定位時(shí)以基準(zhǔn)面B為主定位面，側(cè)面A為副定位面，為防止軸向竄動(dòng)在端部加一定位銷。
(3) 孔φ47、φ62、φ90的定位：此三孔中，φ62、φ90有嚴(yán)格的位置要求，這兩孔的加工應(yīng)以B面為主定位面，端面為輔助定位面，采用臥式組合鏜床進(jìn)行加工。φ47加工方法類似。
（4）工序前后分配的注意事項(xiàng)：在大批大量生產(chǎn)過(guò)程中，粗精加工應(yīng)分開進(jìn)行，這樣工件能得到較好的冷卻，減少熱應(yīng)變及內(nèi)應(yīng)力變形的影響，有利于保證加工精度。同時(shí)可以避免粗加工產(chǎn)生振動(dòng)等不利因素，也有利于精加工機(jī)床精度的保持。
2.2.4 工藝路線：
基于以上分析，工藝路線制定如下：
0# 鑄造
5# 時(shí)效處理
10# 漆底漆
15# 劃線
20# 粗銑箱體底面
25# 粗、精銑箱體結(jié)合面
30# 粗、精銑箱蓋結(jié)合面
35# 鉆φ5.2光孔，鉸制兩銷孔
40# 鉆φ5.2光孔，攻制6螺釘M6X30螺紋孔
45# 粗、精銑兩側(cè)面
50# 粗、精銑兩端面
55# 粗、半精、精鏜φ52孔，刮環(huán)槽φ55
60# 粗、半精、精鏜φ62、φ90孔
65# 粗、半精、精鏜φ47孔，刮環(huán)槽φ49.5
70# 鉆兩端面6Xφ5.2孔，攻制6-M6-6H螺紋孔
75# 鉆、攻制箱體底面螺紋孔
80# 鉆、鉸φ6H12通孔
85# 锪φ20孔，鉆、攻制M10螺紋孔
90# 锪φ25孔，鉆、攻制M12螺紋孔
95# 鉆、攻制側(cè)面M12螺紋孔
100# 清洗去毛刺
105# 檢驗(yàn)
110# 涂防銹漆
注：(1)工藝路線中，45#、50#兩工序采用雙面復(fù)合式多工位銑刀，一次加工完成。
（2）鉆孔和攻制螺紋孔的工序建議采用組合機(jī)床，可以大大提高加工效率。
（3）鏜孔工序采用多工位鏜刀，一次完成加工。
第三章 鉆夾具設(shè)計(jì)
3.1 梳棉機(jī)箱體結(jié)合件鉆孔組合機(jī)床夾具分析
3.1.1 根據(jù)工件不同的生產(chǎn)條件，可以有各種不同的安裝方法：a)找正安裝法．b)夾具安裝法．
3.1.2 基本定位原理分析：
這里討論6點(diǎn)定位中，6個(gè)自由度的消除，以便找出較合適的定位夾緊方案．一個(gè)物體在空間可以有6個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)，即沿X、y、Z軸的平移運(yùn)動(dòng)，分別記為 。X1、Y1、Z1；繞X、y、Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，記為x 、y 、z ，習(xí)慣上，把上述6個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)稱作6個(gè)自由度．如果采用一定的約束措施，消除物體的6個(gè)自由度，則物體被完全定位．例如討論長(zhǎng)方體工件時(shí)，可以在底面布置3個(gè)不共線的約束點(diǎn)，在側(cè)面布置2個(gè)約束點(diǎn)，在端面布置一個(gè)約束點(diǎn)，則底面約束點(diǎn)可以限制X2、Y2 、Z2 3個(gè)自由度，側(cè)面約束點(diǎn)限制X1、Z12個(gè)自由度，端面約束點(diǎn)限制y。這個(gè)自由度，就完全限制了長(zhǎng)方體工件6個(gè)自由度．
3.1.3 夾緊力“兩要素”，方向與作用點(diǎn)：
夾緊力方向應(yīng)朝向定位元件，并使所需的夾緊力最小．確定夾緊力作用點(diǎn)的位置時(shí)應(yīng)不破壞定位．夾緊力作用點(diǎn)的位置應(yīng)盡可能靠近加工部位，以減小切削力繞夾緊力作用點(diǎn)的力矩，防止工件在加工過(guò)程中產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)或震動(dòng)．應(yīng)保證夾緊變形不影響加工精度．夾緊力作用點(diǎn)數(shù)目應(yīng)使工件在整個(gè)接觸面上受力均勻，接觸變形?。?
3.2 定位夾緊方案的確定
如圖1-1所示，此元件屬于箱體類元件。一般的定位方法有：一面兩銷定位法和兩面一銷定位法。通過(guò)比較分析決定采用兩面一銷定位法。在鉆孔加工時(shí)，底面和側(cè)面采用定位板進(jìn)行定位，端面采用定位釘來(lái)限制工件自由度。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，該工件被完全定位。
3.3 刀具選擇及切削用量的選取
3.3.1 技術(shù)分析：
孔的類型：螺紋孔M6 精度等級(jí)：6H
材料： 灰鑄鐵 硬度： HB190
左端面為通孔 加工深度L=10mm
右端面為盲孔 加工深度L=15mm
3.3.2 刀具選擇：
一般的鉆頭類型決定于加工性質(zhì)，被加工孔的位置，工件材料，生產(chǎn)批量及經(jīng)濟(jì)性等。此工序中的螺紋孔無(wú)特別加工要求，屬于直徑小、深度淺、生產(chǎn)批量大、材料為常用鑄鐵。參考《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》P500所述，推薦使用標(biāo)準(zhǔn)高速錐柄麻花鉆。但采用這種鉆頭，由于其倒錐度大，鉆頭與鉆套間隙也較大，股組合機(jī)床上的位置精度較低，大約0.2左右。若想提高精度，可采用以下幾項(xiàng)措施：
（1） 適當(dāng)選取導(dǎo)向套到工件表面距離及導(dǎo)套長(zhǎng)度。
（2） 減少導(dǎo)向套和鉆頭間隙。
（3） 減少鉆頭的制造公差和倒錐度。
此外，還可采用硬質(zhì)合金錐柄锪直柄麻花鉆，這可提高鉆頭的耐用度，但其切削速度要提高，走刀量也比高速鋼鉆頭低。
3.3.3 切削用量的選?。?
由于組合機(jī)床有大量刀具同時(shí)工作，為了使機(jī)床正常工作，不經(jīng)常停車換刀，而達(dá)到較高的生產(chǎn)率。所選擇的切削用量比一般通用機(jī)床的切削用量要低一些?？傮w上說(shuō)：在采用多軸加工的組合機(jī)床的切削用量和切削速度要低一些。根據(jù)現(xiàn)有組合機(jī)床使用情況，多軸加工的切削用量比通用機(jī)床單刀加工的切削用量約30%左右。
查閱《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》P47表2-7
加工直徑：d=5.2mm
切削速度：v=12m/min n=732r/min
進(jìn)給量： f=0.1mm/r
鉆頭的實(shí)際參數(shù)，查閱《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》P838表10-22續(xù)：
3.3.4 工作行程的確定和鉆模板的設(shè)計(jì)
（1）鉆模板設(shè)計(jì)：
鉆模是用來(lái)保證工件孔系的位置精度的。他應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，避免因變形而影響鉆套的導(dǎo)向精度。在組合機(jī)床孔加工工序中，除采用剛性主軸加工方法外，多數(shù)情況下多數(shù)情況下都讓切削刀具在導(dǎo)向裝置中工作。在本道孔加工工序中因主軸為非剛性主軸，故采用鉆模導(dǎo)向裝置，其作用是：
1）保證刀具對(duì)工件的正確位置。
2）保證各刀具相互間的正確位置。
3）提高刀具系統(tǒng)的支承剛度。
已知鉆頭直徑d=5.2mm，參照《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》P221表3-3，選擇鉆模板厚度為L(zhǎng)=22mm。鉆模板形式為固定式鉆模板，鉆套采用可換式鉆套，這樣便于磨損后可以快速更換。鉆套、襯套、鉆套螺釘其具體參數(shù)具體參數(shù)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》
P298：可換鉆套 圖2-1-46
P308：鉆套用襯套 圖2-1-85
內(nèi)徑:d=12mm ；外徑：D=16mm
P310：鉆套用螺釘 圖2-1-60 M6
鉆模板與被加工零件之間的距離不宜過(guò)大，取4mm。
（3） 工作行程的確定：
在本道工序加工過(guò)程中，采用組合機(jī)床進(jìn)行加工，各動(dòng)力頭工作情況一樣，故其工作循環(huán)也一樣：
由于被加工孔無(wú)特殊要求，故采用圖示工作循環(huán)方式：
圖3-1 工作行程圖
設(shè)計(jì)過(guò)程中注意的因素：
1） 工件為大批大量生產(chǎn)，加工效率要求很高，要求每次加工耗時(shí)少，因此?？爝M(jìn)距離不宜過(guò)長(zhǎng)。
2） 鉆孔過(guò)程中，無(wú)需考慮孔內(nèi)壁是否有直線痕或螺旋痕。
3） 每次鉆孔前至少在加工表面前3mm處開始工進(jìn)。
從而確定： 工進(jìn)距離
考慮到大批量生產(chǎn)、導(dǎo)向原因等因素取
快退距離
3.3.5 主軸尺寸類型及接桿選擇：
主軸尺寸詳見第五章主軸箱設(shè)計(jì)。
接桿：查《組合機(jī)床簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》P174 表8-2，采用特長(zhǎng)可調(diào)接桿。
3.4 夾具體設(shè)計(jì)：
3.4.1 定位支撐的選擇：
根據(jù)前面所述，本工序采用兩面一銷的定位方式，即底面限制三個(gè)自由度；側(cè)面為一窄長(zhǎng)平面限制兩個(gè)自由度；端面為一定位銷限制一個(gè)自由度。
結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況：批量大，生產(chǎn)率高。這樣的話，加工過(guò)程中，會(huì)頻繁的移動(dòng)工件位置，對(duì)定位表面產(chǎn)生摩擦，定位精度減低，夾具體使用壽命減低?；谶@種情況，在實(shí)際過(guò)程中，采用面支撐板代替底面定位支撐。這樣更換較方便，成本較低，同樣側(cè)面用以支撐板代替，端面仍是用定位銷定位。
選用支撐板及銷的情況如下圖：
圖3-2 定位元件
支撐板的選用參照《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》P272圖2-1-10
支撐釘?shù)倪x用參照《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》P271圖2-1-9
3.4.2 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸確定：
（1）設(shè)計(jì)原則：
由于此工件為大批大量生產(chǎn)，需滿足以下幾點(diǎn)要求：
1） 安裝方便，夾緊迅速可靠
2） 結(jié)構(gòu)剛度好
3） 夾具設(shè)計(jì)誤差小最好采用一體結(jié)構(gòu)。
（2）方案確定
圖 3-3 鉆孔工序的定位與夾緊示意圖
基于以下設(shè)計(jì)原則及定位夾緊情況，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)中所使用的組合夾具情況，采用箱式夾具體結(jié)構(gòu)，并采用液壓夾緊機(jī)構(gòu)：
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：
1） 各定位面之間的位置精度好:
由于夾具采用箱體式結(jié)構(gòu)，個(gè)面之間的精度要求可通過(guò)后期加工來(lái)保證，可消除分散機(jī)構(gòu)因裝配產(chǎn)生的裝配誤差。
2） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：
采用這種結(jié)構(gòu)，鉆模板可以直接安裝在箱壁上；液壓壓緊裝置置于頂部，向下壓緊工件，操作方便。
3） 尺寸的確定：
由上述可知，箱體側(cè)壁與工件加工表面之間的距離為4mm，具體結(jié)構(gòu)如下：
圖 3-4 夾具結(jié)構(gòu)圖
箱體壁厚：經(jīng)驗(yàn)值推薦25-30mm，由于箱體頂部承受工件壓緊力反作用力，選用26mm壁厚來(lái)保證其強(qiáng)度。兩側(cè)厚度根據(jù)鉆模板類型選取25mm壁厚，被保證其強(qiáng)度要求采用加強(qiáng)肋板結(jié)構(gòu)。
液壓缸的選取詳見第五章。
第四章 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)
機(jī)床的總體設(shè)計(jì)就是繪制組合機(jī)床“三圖一卡”，就是針對(duì)具體零件，在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行組合機(jī)床總體方案圖樣設(shè)計(jì)。其內(nèi)容包括：繪制加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和繪制生產(chǎn)功率計(jì)算卡等。
4.1 被加工零件工序圖
4.1.1 被加工零件工序圖的作用與內(nèi)容
被加工零件工序圖是在被加工零件圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床或自動(dòng)線的加工內(nèi)容，并作必要說(shuō)明而繪制的。其主要內(nèi)容包括如下：
（1） 被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。
（2） 本工序選用的定位基準(zhǔn)、夾緊部位及方向。
（3） 本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技術(shù)要求以及上道工序的技術(shù)要求。
（4） 注明加工零件的名稱、編號(hào)、材料、硬度以及加工部位的余量。
鉆梳棉機(jī)箱體結(jié)合件兩端面孔的被加工零件工序圖如圖3-1所示.
圖4-1 被加工零件工序圖
4.1.2 繪制被加工零件圖的規(guī)定及注意事項(xiàng)：
（1）繪制被加工零件工序圖的規(guī)定 為使被加工零件工序圖表達(dá)清晰明了，突出本工序內(nèi)容，繪制時(shí)規(guī)定；應(yīng)按一定比例，繪制足夠的視圖以剖面；本工序加工部位用粗實(shí)線表示，其余部位用細(xì)實(shí)線表示；定位基準(zhǔn)符號(hào)用，并下標(biāo)數(shù)表明消除自由度量。
（2）繪制被加工零件工序圖注意事項(xiàng)：
1）本工序加工部位的位置尺寸應(yīng)與定位基準(zhǔn)直接發(fā)生關(guān)系。
2）對(duì)工件毛坯應(yīng)有要求，對(duì)孔的加工余量應(yīng)認(rèn)真分析。
3）當(dāng)本工序有特殊要求時(shí)必須注明。
4.2 加工示意圖
4.2.1 加工示意圖的作用和內(nèi)容：
加工示意圖是在工藝方案和機(jī)床整體方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的。是表達(dá)工藝方案具體內(nèi)容的機(jī)床工藝方案圖。它是繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)；是對(duì)機(jī)床總體布局和性能的原始要求；也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需的重要技術(shù)文件。
4.2.2選擇刀具、導(dǎo)向及有關(guān)計(jì)算
（1）刀具的選擇：
工件材料為HT200，鉆孔加工，選用錐柄麻花鉆。
（2）導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇：
夾具選用可換鉆套，軸采用剛性軸來(lái)保證孔的位置精度。
（3）確定主軸類型、尺寸、外伸長(zhǎng)度（見第五章主軸箱設(shè)計(jì)）
（4）選擇接桿
除剛性主軸外，，組合機(jī)床主軸與刀具間常用接桿連接。根據(jù)選用原則選取特長(zhǎng)可調(diào)接桿。
（5） 標(biāo)注聯(lián)系尺寸
（6）標(biāo)注切削用量：
各主軸的切削用量應(yīng)標(biāo)注在相應(yīng)主軸后端。其內(nèi)容包括：主軸轉(zhuǎn)速、相應(yīng)刀具的切削速度、每轉(zhuǎn)進(jìn)給量。
（7）動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程的確定
動(dòng)力部件的工作循環(huán)是指加工時(shí)，動(dòng)力部件從原始位置開始運(yùn)動(dòng)到終了位置，又返回到原位的動(dòng)作過(guò)程。
1) 工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定
=18mm
：工作進(jìn)給長(zhǎng)度 ：切入長(zhǎng)度 ：加工長(zhǎng)度 ：切出長(zhǎng)度
2）快速引進(jìn)長(zhǎng)度的確定：快速引進(jìn)是指動(dòng)力部件把刀具送到工作進(jìn)給位置，其長(zhǎng)度由具體情況確定。本工序選取快速引進(jìn)長(zhǎng)度為30mm。
3）快速退回長(zhǎng)度的確定：快速退回長(zhǎng)度是快速引進(jìn)長(zhǎng)度和工作進(jìn)給長(zhǎng)度之和。本工序?yàn)?8mm。
4）動(dòng)力部件總行程的確定：動(dòng)力部件總行程為快退行程和前后備量之和。總行程為215mm前備量為30mm，后備量為137mm。
圖 4-2 加工示意圖
4.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
4.3.1 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖作用和內(nèi)容：
機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù)，并按初步選定的主要通用部件以及確定專用部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的。是用來(lái)表示機(jī)床的配置形式、主要構(gòu)成及各部件安裝位置、相互關(guān)系、運(yùn)動(dòng)關(guān)系和操作方位的總體布局圖。
機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖表示的內(nèi)容：
1）表示機(jī)床的配置形式和總布局。
2）完整齊全的反映各部件之間的主要裝配關(guān)系和聯(lián)系尺寸、專用部件的主要輪廓尺寸、運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)極限位置及滑臺(tái)工作循環(huán)總的工作行程和前后備量尺寸。
3）標(biāo)注主要通用部件的規(guī)格代號(hào)和電動(dòng)機(jī)型號(hào)、功率及轉(zhuǎn)速，并標(biāo)出機(jī)床分組編號(hào)及組件名稱，全部組件應(yīng)包括機(jī)床全部通用及專用零部件。
4)標(biāo)明機(jī)床驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及安裝規(guī)程。
4.3.2 繪制機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖之前應(yīng)確定的內(nèi)容：
（1）選擇動(dòng)力部件 動(dòng)力部件的選擇主要是確定動(dòng)力箱和動(dòng)力滑臺(tái)。根據(jù)已定的工藝方案和機(jī)床配置形式并結(jié)合使用及修理因素，確定機(jī)床為臥式單工位液壓傳動(dòng)組合機(jī)床，選用配套的動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)多軸箱鉆孔。
動(dòng)力箱規(guī)格與滑臺(tái)要匹配，其驅(qū)動(dòng)功率主要依據(jù)是根據(jù)多軸箱所傳遞的且學(xué)功率來(lái)選用。本機(jī)床左右多軸箱均采用TD25-B型動(dòng)力箱（=785r/min;電動(dòng)機(jī)選Y100L1-4型，功率為2.2KW
根據(jù)選定的切削用量，計(jì)算總的進(jìn)給力，根據(jù)所需的最小進(jìn)給速度、工作行程、結(jié)合多軸箱輪廓尺寸，考慮工作穩(wěn)定性，選用HY25B-I 型液壓滑臺(tái)，以及相配套的側(cè)底座（1CC251型）。查《組合機(jī)床簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》P91表5-1
滑鞍寬度：w=250mm
滑鞍長(zhǎng)度：L1=500mm
行 程：S=250mm
滑座長(zhǎng)度：L2=790mm
高 度：H=250mm
工進(jìn)速度：32-800mm/min
快進(jìn)速度：12m/min
（2）確定機(jī)床裝料高度H 裝料高度是指工件安裝基面至地面的垂直距離?？紤]上述剛度結(jié)構(gòu)功能和使用要求等因素選取計(jì)算：
側(cè)底座高度：560mm
滑臺(tái)高度：250
主軸箱的最低主軸高度為：275mm
工件最低孔中心距底面距離：92.5mm
H=560+250+275-92.5=992.5mm
(3)確定夾具輪廓尺寸 參照夾具設(shè)計(jì)。
（4）確定中間底座尺寸 中間底座尺寸在長(zhǎng)度和寬度上滿足夾具的安裝要求。他在加工方向上的尺寸，實(shí)際已由加工示意圖確定。由此根據(jù)選定的動(dòng)力箱、滑臺(tái)、側(cè)底座等標(biāo)準(zhǔn)的位置關(guān)系計(jì)算長(zhǎng)度為974mm,裝料高度和夾具底座高度確定后，中間底座高度已確定為560mm。
（5）確定多軸箱輪廓尺寸 標(biāo)準(zhǔn)通用鉆類多軸箱厚度是一定的、臥式325mm。因此，確定多軸箱，主要是確定多軸箱的寬度和高度及最低主軸高度。如圖3-3所示
圖 4-3多軸箱輪廓尺寸確定
被加工零件輪廓以點(diǎn)化線表示，多軸箱輪廓以粗實(shí)線表示。查《組合機(jī)床簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》，P135表7-1選取多軸箱體規(guī)格尺寸400*400.
4.4 機(jī)床分組
為了便于設(shè)計(jì)和組織生產(chǎn)，組合機(jī)床各部件和裝置按不同功能劃分編組。本機(jī)床編組如下：
（1） 第10組 左側(cè)床身
（2） 第20組 夾具
（3） 第11組 右側(cè)床身
（4） 第12組 中間底座
（5） 第30組 電氣裝置
（6） 第40組 傳動(dòng)裝置
（7） 第50組 潤(rùn)滑裝置
（8） 第60組 刀具
（9） 第61組 工具
（10） 第71組 左多主軸箱
（11） 第72組 右多主軸箱
圖4-4 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
第五章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
5.1液壓壓緊系統(tǒng)設(shè)計(jì)
5.1.1作F-t與V-t圖
1、 計(jì)算壓緊力
鉆鑄鐵孔時(shí)鑄件受到軸向切削力和扭矩作用，查看《機(jī)床專用夾具手冊(cè)》P34:
根據(jù)公式：
公式中符號(hào)的意義：
D——鉆頭直徑 S——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 Kp——修正系數(shù)
已知 D=5.2mm S=0.1mm/r Kp==1
得 M=900N.mm
F=345.3N
進(jìn)行受力分析：
兩組鉆頭同時(shí)工作時(shí)，因?yàn)閮山M鉆頭對(duì)稱分布軸向力相互抵消。而此工件的扭矩作用的結(jié)果并不產(chǎn)生軸向力，因此工件總體受力較小。
隨著行程增加，工進(jìn)10mm處，右側(cè)鉆頭開始空轉(zhuǎn)，即對(duì)工件無(wú)進(jìn)給力作用，左側(cè)繼續(xù)工進(jìn)，產(chǎn)生力和力矩作用，力的大小如下：
Fc
Fc
圖 5-1 鉆頭受力分析
左圖可視做某一時(shí)刻徑向力的作用情況，
因此：
即主切削力為173N。假如只考慮向上的力的作用，那么三根主軸的合力：
查閱《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)手冊(cè)》P354表2-3-32，考慮到更為安全的夾緊狀態(tài)，選用雙向作用法蘭式小型液壓缸：
工作行程：l=40mm 推力： F=1448N 活塞直徑： D=60mm
2、計(jì)算夾緊和松開時(shí)間
夾緊和松開時(shí)液壓缸速度 ；
夾緊時(shí)間 ： s,
松開時(shí)間 ： s
3、根據(jù)上述數(shù)據(jù)繪液壓缸F-t 與V-t圖
t
t
519
F/N
t2
V mm/s
v1
t1
t2
t1
圖 5-2 圖 5-3
5.1.2 確定液壓系統(tǒng)參數(shù)
1、初選液壓缸工作壓力
由工況分析中可知，夾緊階段壓力最大，所以，液壓缸的工作壓力按此負(fù)載力計(jì)算，根據(jù)液壓缸與負(fù)載的關(guān)系，選P1=0.2MPa
2、液壓缸尺寸
液壓缸取標(biāo)準(zhǔn)直徑 D=60mm
5.1.3 擬定液壓系統(tǒng)圖
1、選擇液壓回路
（1）調(diào)速方式：由工況可知該液壓系統(tǒng)功率小，工作負(fù)載變化小，采用單向閥和二位四通閥。
（2）液壓泵形式的選擇：根據(jù)工況要求選用變量葉片泵適宜。
5.2 鉆削進(jìn)給液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)
5.2.1 作F-t與V-t圖
1、計(jì)算切削力 鉆鑄鐵孔時(shí)，其軸向力的切削力
根據(jù)公式：
公式中符號(hào)的意義：
D——鉆頭直徑 S——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 Kp——修正系數(shù)
已知 D=5.2mm S=0.1mm/r Kp==1
得 M=0.9N/m
F=345.5N
2、 計(jì)算摩擦阻力
靜摩擦阻力：
動(dòng)摩擦阻力：
3、 計(jì)算慣性阻力：
4、 計(jì)算工進(jìn)速度
工進(jìn)速度按加工φ5.2的切削用量計(jì)算，即：
5、 根據(jù)以上分析計(jì)算各工況負(fù)載 如表4-1
表5-1 液壓缸負(fù)載的計(jì)算
工 況
計(jì)算公式
液壓缸負(fù)載F/N
液壓缸驅(qū)動(dòng)力F0/N
啟 動(dòng)
980
1090
加 速
740
825
快 進(jìn)
490
545
工 進(jìn)
1526
1695
反向啟動(dòng)
980
1090
加 速
740
825
快 退
490
545
制 動(dòng)
240
270
其中，取液壓缸機(jī)械效率
6、計(jì)算快進(jìn)、工進(jìn)和快退時(shí)間
快進(jìn)：
工進(jìn)：
快退：
7、根據(jù)上述數(shù)據(jù)描繪液壓缸F--t 與V-t圖
t
t
F/N
t2
V mm/s
v1
t1
t2
t1
t3
1526
t3
圖 5-4 圖 5-5
5.2.2 確定液壓系統(tǒng)參數(shù)
1、初選液壓缸工作壓力 由工況分析中可知，工進(jìn)階段的負(fù)載力最大，所以，液壓缸的工作壓力按此負(fù)載力計(jì)算，根據(jù)液壓缸與負(fù)載的關(guān)系，選。本機(jī)床是鉆孔組合機(jī)床，為防止鉆通時(shí)發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸回油腔應(yīng)有背壓，設(shè)背壓 ，為使快進(jìn)，快退速度相等，選用的差動(dòng)液壓缸，假定快進(jìn)、快退的回油壓力損失為
2、計(jì)算液壓缸尺寸 由式得：
液壓缸直徑：
取標(biāo)準(zhǔn)直徑： D=70mm
5.2.3 擬定液壓系統(tǒng)圖
1、選擇液壓回路
（1）調(diào)速方式：由工況圖知，該液壓系統(tǒng)功率小，工作負(fù)載變化小，可用進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速，為防止鉆通孔時(shí)的前沖現(xiàn)象，在回油路上加背壓閥。
（2）液壓泵形式的選擇：通過(guò)工況分析選用變量葉片泵比較適宜。
（3）速度換接方式：因鉆孔工序?qū)ξ恢镁燃肮ぷ髌椒€(wěn)性要求不高，可選用行程調(diào)速閥和電磁換向閥。
2、組成系統(tǒng)
圖5-6 液壓系統(tǒng)圖
5.2.4 選擇液壓元件
1、選擇液壓泵和電動(dòng)機(jī)
（1）確定液壓泵的工作壓力：前面已確定液壓缸的最大工作壓力為 ，選取進(jìn)油管路壓力損失 ，其調(diào)整壓力比系統(tǒng)最大壓力大，所以泵的工作壓力 。
（2）液壓泵的流量： 由圖4-6可知，快進(jìn)時(shí)的流量最大，其值為26L/min，工進(jìn)時(shí)最小，為0.26L/min,根據(jù)《液壓技術(shù)》公式9-20，取，則：
（3）選取電動(dòng)機(jī)： P=0.8KW
2、選擇其他元件
圖5-7 液壓元件選擇表
3、確定管道尺寸（略）
4、確定油箱容量
油箱容量可按經(jīng)驗(yàn)公式估算，取 。
第六章 多軸箱——右主軸箱設(shè)計(jì)
6.1 引言
多軸箱是組合機(jī)床的重要專用部件。他是根據(jù)加工示意圖所確定的工件加工孔數(shù)和位置、切削用量和主軸類型設(shè)計(jì)的傳動(dòng)各主軸運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。其動(dòng)力來(lái)自通用的動(dòng)力箱，與動(dòng)力箱一起安裝于進(jìn)給滑臺(tái)，可完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔等加工工序。
多軸箱一般具有多根主軸同時(shí)對(duì)一列孔進(jìn)行加工。但也有單獨(dú)的，用于鏜孔居多。
多軸箱的通用箱體材料為HT200，前、后、側(cè)蓋等材料為HT150。多軸箱體基本尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)（GB3668.1——83）規(guī)定，9種名義尺寸用相應(yīng)滑臺(tái)的滑鞍寬度表示。目前，多軸設(shè)計(jì)有一般設(shè)計(jì)法和電子計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)法兩種。
6.2 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。其主要內(nèi)容及注意事項(xiàng)如下：
圖6-1 主軸位置關(guān)系尺寸圖
6.2.1根據(jù)機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，繪制多軸箱外形圖，并標(biāo)注輪廓尺寸及動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸的相對(duì)位置尺寸。
6.2.2根據(jù)聯(lián)系尺寸圖和加工示意圖，標(biāo)注所有主軸位置尺寸及工件與主軸、主軸與驅(qū)動(dòng)軸的相關(guān)位置尺寸。
6.2.3根據(jù)加工示意圖標(biāo)注各主軸轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向主軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)向。
6.2.4列表標(biāo)明各主軸的工序內(nèi)容、切削用量及主軸外伸尺寸
6.2.5 標(biāo)明動(dòng)力件型號(hào)及其性能參數(shù)
表6-1主軸外伸尺寸及切削用量
軸號(hào)
主軸外伸尺寸（mm）
切 削 用 量
備注
D/d
L
工序內(nèi)容
n(r/min)
v(m/min)
f(mm/r)
1
30/20
115
鉆φ5.2孔
732
13
0.1
2
30/20
115
鉆φ5.2孔
732
13
0.1
3
32/25
115
鉆φ5.2孔
732
13
0.1
注：1、被加工零件編號(hào)及名稱：ZFA211-3600-7箱體結(jié)合件，。材料及硬度，鑄鐵，200HBS
2、動(dòng)力部件1TD25-A，1HY-25，N=2.2KW，n=1420
圖6-2 多軸箱設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)圖
6.2.6 主軸、齒輪的確定及動(dòng)力運(yùn)算
（1）主軸型式和直徑
主軸的型式和直徑，主要取決與工藝方法、刀具主軸聯(lián)接機(jī)構(gòu)、刀具的進(jìn)給抗力和切削轉(zhuǎn)矩。如鉆孔時(shí)常采用滾珠軸承主軸；擴(kuò)、鏜、鉸孔等工序工序常采用滾錐軸承主軸；主軸間距較小時(shí)常選用滾針軸承主軸。設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能不選用15mm直徑的主軸和滾針主軸，因?yàn)闈L針軸承精度低、結(jié)構(gòu)剛度及裝配工藝性都較差，既不便于制造又不便于維修。
首先，根據(jù)切削用量，查《機(jī)床夾具手冊(cè)》P34表1-2-7由計(jì)算公式計(jì)算扭矩：
D——鉆頭直徑 S——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量
已知 D=5.2mm S=0.1mm/r
得 M=900N.mm
從表5-10可選擇軸徑d=12mm，由《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》P56表4-1選取主軸直徑d=20mm滿足設(shè)計(jì)要求。
（2）多軸箱所需動(dòng)力計(jì)算
多軸箱的動(dòng)力計(jì)算包括多軸箱所需要的功率和進(jìn)給力兩項(xiàng)。
傳動(dòng)系統(tǒng)確定之后，多軸箱所需要的功率按下列公式計(jì)算：
式中 ——切削功率，單位為KW
——空轉(zhuǎn)功率，單位為KW
——與負(fù)荷成正比的功率損失，單位為KW
每根主軸的切削功率，由選定的切削用量按公式計(jì)算或查圖表獲得；每根主軸的空轉(zhuǎn)功率按《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》P62表4-6確定；每根主軸上的功率損失，一般取所傳遞功率的1%。
根據(jù)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》功率計(jì)算公式得
主軸切削功率：
M——扭矩
V——切削速度
D——鉆頭直徑
則有
空轉(zhuǎn)功率：
由于主軸直徑為20mm、25mm，根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》P62表4-6：
轉(zhuǎn)速： n=630r/min ,軸徑為20mm時(shí)：;軸徑為25mm時(shí)：
n=1000r/min, 軸徑為20mm時(shí)：；軸徑為25mm時(shí)：
而主軸轉(zhuǎn)速為n=732r/min，根據(jù)插值法：
因此：
功率損失：
每根軸上的功率損失，一般可取所傳遞功率的1%
因此：
=0.203+0.356+0.006=0.565KW
多軸箱所需的進(jìn)給力可按下式計(jì)算：
式中 ——各主軸所需的軸向切削力，單位為N
D——鉆頭直徑 S——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 Kp——修正系數(shù)
已知 D=5.2mm S=0.1mm/r Kp==1
F=345.3N
6.2.7 多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)
多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)，是根據(jù)動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸位置和轉(zhuǎn)速、各主軸位置及其轉(zhuǎn)速要求，設(shè)計(jì)傳動(dòng)鏈，把驅(qū)動(dòng)軸和主軸聯(lián)系起來(lái)，使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。
1、對(duì)多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的一般要求
（1）在保證主軸的強(qiáng)度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的條件下，力求傳動(dòng)軸和齒輪規(guī)格、數(shù)量為最少。為此，應(yīng)盡量用一根中間傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸，并將齒輪布置在同一排上。
（2）盡量不用主軸帶動(dòng)主軸的方案，以免增加主軸負(fù)荷。遇到主軸較密時(shí)，布置齒輪的空間受到限制或主軸負(fù)荷較小、加工精度要求不高，也可用一根強(qiáng)度較高的主軸帶動(dòng)1-2根主軸的傳動(dòng)方案。
（3）為使結(jié)構(gòu)緊湊，多軸箱內(nèi)齒輪副的傳動(dòng)比一般要大于1/2，后蓋內(nèi)齒輪齒輪傳動(dòng)比允許至1/3，盡量避免用升速傳動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速較低時(shí)，允許先升速然后再降一些。
（4）驅(qū)動(dòng)軸直接帶動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸數(shù)不能超過(guò)兩根，以免給裝配帶來(lái)困難。
2、擬定多軸箱傳動(dòng)的基本方法
擬定多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的基本方法是：先把全部主軸中心盡可能分布在幾個(gè)同心圓上，在各個(gè)同心圓的圓心上分別設(shè)置中心傳動(dòng)軸；非同心圓分布的一些主軸，也宜設(shè)置中間傳動(dòng)軸；然后根據(jù)已經(jīng)選定的中心傳動(dòng)軸再取同心圓，并用最少的傳動(dòng)軸帶動(dòng)這些中心傳動(dòng)軸；最后通過(guò)合攏傳動(dòng)軸與動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸連接起來(lái)。
（1）主軸分布類型
圖 6-3 主軸分布示意圖
單組圓周分布，但各軸心間距較小。
（2）根據(jù)此種類型設(shè)計(jì)出三種傳動(dòng)聯(lián)系方案：
圖6-4 設(shè)計(jì)方案圖
第一種傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案分析：
第一種傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案十分符合主軸箱設(shè)計(jì)的各項(xiàng)原則：
a. 傳動(dòng)軸、齒輪數(shù)最少，用一根傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸
b. 主軸齒輪規(guī)格相同。
從理論上來(lái)說(shuō)是一種經(jīng)濟(jì)有效的傳動(dòng)方案。但在進(jìn)一步設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)該傳動(dòng)方案有以下缺陷：主軸直徑d=20mm中心傳動(dòng)軸軸線與最下軸軸心線距離為32.5mm若兩軸真的實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，兩軸所配套軸承的外徑尺寸D=47mm，然而，為使兩軸承間安裝不發(fā)生沖突，其間距最少為47mm而32.5<47mm，軸承不能進(jìn)行安裝。
第二種傳動(dòng)方案分析：
第二種傳動(dòng)方案采用了一種完全不同的方法，避免了第一種傳動(dòng)方案的結(jié)構(gòu)沖突，滿足傳動(dòng)要求。但該傳動(dòng)方案并不適合于該工序：本工序加工扭矩小，因此在傳動(dòng)過(guò)程中負(fù)載小，對(duì)軸和齒輪的要求不高，傳動(dòng)方式應(yīng)盡求簡(jiǎn)單；而該傳動(dòng)方案形式復(fù)雜，齒輪選擇多坐標(biāo)確立煩瑣不適于設(shè)計(jì)。
第三種傳動(dòng)方案分析：
此方案采用對(duì)稱分布，其中4、3兩傳動(dòng)軸無(wú)論軸還是齒輪規(guī)格均相同。此種結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，相對(duì)位置關(guān)系容易確立，與方案2相比還減少了軸和齒輪的數(shù)量和規(guī)格。但該方案把一根主軸同時(shí)做傳動(dòng)軸，向另外兩主軸傳動(dòng)動(dòng)力，增加了負(fù)荷。
通過(guò)比較，方案1結(jié)構(gòu)不合理，不能采用。方案2、3符合設(shè)計(jì)要求。然而，通過(guò)進(jìn)一步比較發(fā)現(xiàn)，方案3更合理一些：
在結(jié)構(gòu)布局和成本方面方案3都是合理的，但它與設(shè)計(jì)原則中：通過(guò)主軸傳動(dòng)帶動(dòng)主軸將增加主動(dòng)主軸的負(fù)荷；通過(guò)計(jì)算：
每根主軸實(shí)際切削扭矩： M=90kg.mm，軸徑為20mm，查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》p607表5-10知軸徑 d=20mm的軸能承受的扭矩為M=1100kg.mm而本傳動(dòng)系統(tǒng)中只有三根主軸，設(shè)其中兩根從動(dòng)主軸與主動(dòng)主軸之間有扭矩?fù)p失5%，那么：主動(dòng)軸所能承受的全部扭矩為
279<<1100kg.mm
即所受負(fù)荷遠(yuǎn)在其所承受的范圍之內(nèi)，或者說(shuō)，所增加負(fù)荷對(duì)其運(yùn)行或特性沒(méi)有半點(diǎn)影響，因此滿足設(shè)計(jì)要求。所以在小扭矩作用下，方案3是合理的?！?
3、傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算：
（1）各齒輪參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算：
已知：主軸轉(zhuǎn)速 n=732r/min，主軸直徑 d=20mm，主軸齒輪模數(shù) m=2
設(shè)主軸齒輪齒數(shù)Z=25，即 ;傳動(dòng)軸小齒輪齒數(shù) ，m=2;動(dòng)力頭齒輪 ，m=3;對(duì)于傳動(dòng)軸齒輪、由于它們是作為過(guò)渡齒輪存在，只要其尺寸結(jié)構(gòu)不影響其他軸及齒輪，其齒輪可以任意選?。涸O(shè) ，m=2
因此：
已知：所取動(dòng)力箱型號(hào)1TD25，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1420r/min，驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速785r/min。
則： m=3
(2) 軸徑尺寸的確定：
本套傳動(dòng)系統(tǒng)中有三根主軸，三根傳動(dòng)軸，其中一根主軸也起傳動(dòng)作用。
各傳動(dòng)軸的計(jì)算結(jié)果如下：
軸3：
查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》P607表5-10：選取直徑d=15mm，為了提高軸的剛度，并減小傳動(dòng)件的規(guī)格，選取軸徑d=20mm。
軸4:
同上 選取軸徑d=20mm。
軸5：
查表 選取軸徑d=20mm；但此軸既是主軸又是傳動(dòng)軸，負(fù)荷較大，為提高軸的剛度，取軸徑d=25mm。
軸6：
此軸為主傳動(dòng)軸，由其傳遞的扭矩是由動(dòng)力箱輸出的，扭矩大，此外，該軸還是手柄軸，根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表7-19，選取軸徑 d=30mm。
表 6-2 各軸軸徑及齒輪參數(shù)
軸徑
齒數(shù)
扭矩
轉(zhuǎn)速
1
20
25
90
732
2
20
25
90
732
3
20
30
96
610
4
20
30
96
610
5
25
25
250
732
6
30
40
400
458
7
30
36
400
458
4、校驗(yàn)：
(1)齒輪模數(shù)校核：
分析：傳動(dòng)過(guò)程中，齒輪嚙合會(huì)產(chǎn)生很大的彎曲疲勞強(qiáng)度，在所有齒輪嚙合過(guò)程中，以動(dòng)力頭齒輪和齒輪7嚙合產(chǎn)生的應(yīng)力最大。因此選取動(dòng)力頭齒輪進(jìn)行模數(shù)計(jì)算：
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P209，公式10-5
有：
公式中： 為載荷系數(shù)
：使用系數(shù)，查P201 ，表10-2，取=1.25
：動(dòng)載系數(shù)，查P202 ，圖10-8，取=1.25
：齒間載荷分布系數(shù)，查P203 ，表10-3，取=1.0
：齒間載荷分布系數(shù), 查P204 ，表10-4，取=1.117
T：傳遞扭矩；
因?yàn)閭鬟f的功率較小，選取，，
、查P209，表10-5
查P216，圖表10-20c，=427
由于齒輪模數(shù)大小取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力。m=3>2.52，完全滿足疲勞強(qiáng)度要求。因此所取齒輪模數(shù)滿足使用及性能要求。
（2）軸的強(qiáng)度校核：
從上述可知，各軸所能承受的扭矩：
軸1、2、3、4 d=20
軸5 d=25
通過(guò)計(jì)算各軸所承受載荷的情況：
軸1、2
軸3、4
軸5
由此可以得出，各軸實(shí)際承受的扭矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于軸所能承受的扭矩最大值。因此其強(qiáng)度完全滿足要求。
第七章 經(jīng)濟(jì)性分析
任何一個(gè)較為復(fù)雜的機(jī)械零件，都有不同的加工工藝方案，特別是一個(gè)新產(chǎn)品，從開發(fā)設(shè)計(jì)，試制，小批量投產(chǎn)到產(chǎn)品發(fā)展和成熟時(shí)期的大批量生產(chǎn)，都要經(jīng)歷不同的生產(chǎn)批量過(guò)程。作為組成這一產(chǎn)品的機(jī)械零件必須根據(jù)生產(chǎn)批量來(lái)確定其工藝方案，現(xiàn)以梳棉機(jī)箱體結(jié)合件為例，說(shuō)明在不同生產(chǎn)批量情況下，如何合理選擇定位基準(zhǔn)，采用適宜的生產(chǎn)設(shè)備和工藝手段，以保證加工質(zhì)量可靠，滿足市場(chǎng)的需求。達(dá)到生產(chǎn)批量的能力，同時(shí)投資小，見效快，成本低，從而獲得企業(yè)的最大經(jīng)濟(jì)效益。
7.1 箱體結(jié)合件加工工藝的制定：
對(duì)箱體的加工，以前采用的是分散加工法，人工操作復(fù)雜，單件加工耗時(shí)時(shí)間長(zhǎng)，占用機(jī)床，勞動(dòng)強(qiáng)度大。目前，采用組合加工工藝，一次裝夾，可加工多個(gè)部位，既保證了加工精度，還大大提高了生產(chǎn)效率，節(jié)省了加工時(shí)間。
例如以下工藝路線：
40# 鉆φ5.2光孔，攻制6螺釘M6X30螺紋孔
65# 粗、半精、精鏜φ47孔，刮環(huán)槽φ49.5
70# 鉆兩端面6Xφ5.2孔，攻制6-M6-6H螺紋孔
55# 粗、半精、精鏜φ52孔，刮環(huán)槽φ55
60# 粗、半精、精鏜φ62、φ90孔
85# 锪φ20孔，鉆、攻制M10螺紋孔
90# 锪φ25孔，鉆、攻制M12螺紋孔
95# 鉆、攻制側(cè)面M12螺紋孔
大大節(jié)省了裝夾時(shí)間、換刀時(shí)間、對(duì)正時(shí)間，降低了單位時(shí)間成本。
7.2 夾具定位加緊分析：
初步設(shè)計(jì)時(shí)有兩種方案，或者說(shuō)是兩種類型的夾具代表：
（1） 整體鑄造：
采用箱體鑄造樣式，液壓夾緊裝置。這種夾緊方案成本較高，加工精度高，裝夾方便。
（2） 組合結(jié)構(gòu)：
各部分單獨(dú)設(shè)計(jì)，單獨(dú)制造，最后裝配。本次夾具設(shè)計(jì)中，壓塊與液壓缸之間及壓塊與工件之間就是采用組合結(jié)構(gòu)。這種設(shè)計(jì)方案成本低，但由于通過(guò)螺栓聯(lián)接。加工過(guò)程中的振動(dòng)容易產(chǎn)生松動(dòng)，定位精度較低。
7.3 組合機(jī)床應(yīng)用分析：
以鏜φ52孔為例：共有粗、半精、精鏜φ52孔，刮環(huán)槽φ55等加工步驟。如果單獨(dú)采用多步驟鏜削，必須經(jīng)過(guò)16次鏜削，假設(shè)每次的鏜削成本為5元，共計(jì)80元每加工完一個(gè)零件。如果采用組合機(jī)床，組合機(jī)床設(shè)計(jì)制造成本為8萬(wàn)元，每件加工成本以10元計(jì)。年產(chǎn)量按10000件計(jì)算，則每年減少加工成本70萬(wàn)元?？鄢M合機(jī)床的制造成本，每年節(jié)省60萬(wàn)元。
通過(guò)以上分析可以得出，在本次設(shè)計(jì)中，組合機(jī)床的廣泛應(yīng)用大大減少生產(chǎn)了成本；生產(chǎn)批量決定工藝方案，工藝方案決定經(jīng)濟(jì)效益；合理選擇定位基準(zhǔn)可以降低加工時(shí)間。
第八章 結(jié)論和展望
由本文的論述，我們了解到，通過(guò)對(duì)梳棉機(jī)箱體結(jié)合件加工設(shè)備及工藝的研究與應(yīng)用，在機(jī)床、夾具、刀具、工藝流程等方面進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和選擇，有效提高了加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量，擴(kuò)大了加工適應(yīng)范圍，提高了可靠性，具備一定的先進(jìn)性，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為解決此類多孔同時(shí)加工問(wèn)題舉了一件實(shí)例。
本成果設(shè)計(jì)制造的機(jī)床為六軸鉆孔雙面臥式組合機(jī)床。我們將鉆削主軸設(shè)為機(jī)械傳動(dòng)，而進(jìn)給系統(tǒng)為液壓控制，使在滿足使用要求的前提下降低了成本。作為關(guān)鍵部件的液壓滑臺(tái)采用國(guó)產(chǎn)通用部件。以比較簡(jiǎn)單的方式完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)的同步進(jìn)行，非常實(shí)用。
本機(jī)床所用夾具的通用性強(qiáng)，工件采用液壓定位夾緊，快速方便。定位采用兩面一銷的定位方式，夾緊采用液壓加緊，采用這種方式完全能夠滿足精度要求。而且簡(jiǎn)易方便，制造成本低，通用性好。
在刀具方面，由于所加工孔的尺寸精度和表面粗糙度要求都不算高，采用麻花鉆。這種鉆頭采購(gòu)比較方便，而且價(jià)格比深孔鉆頭也要便宜。在刀具的幾何角度方面，麻花鉆頭的螺旋角即是其軸向前角。當(dāng)加工工件時(shí)，切削力和切削熱隨鉆頭螺旋角的增大而減小(減 少)，切削輕快，刀具耐用度高。為此，我們選取鉆頭螺旋角為32，在保證強(qiáng)度的前提下，有效降低了切削力和切削溫度，提高了刀具使用壽命和生產(chǎn)效率。
通過(guò)本成果的實(shí)施，進(jìn)排氣搖臂的深孔加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率得到較大幅度提高，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。而且加工精度也完全能夠滿足設(shè)計(jì)要求。則在直接經(jīng)濟(jì)效益方面，節(jié)省了大量加工工時(shí)。
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