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It usually adopts the multiaxial, knife, processes, and multi-faceted or multistage and processing, production efficiency than general machine high several times or more. Due to the common parts have standard series, can according to the combined flexible configuration, can shorten the cycle of design and manufacture. Therefore, the combination machine has the advantages of low cost and high efficiency, in large, mass production is widely used, and the automatic production line can be used to composition. The design for the leather seat drilling machine, the processing at the same time to complete the 3 hole.This design mainly in the following aspects: 1. According to the formulation of programmes, providing the parts drawing through relevant material analysis, the feasibility plan and plan formulated processing procedures; 2. three graph one card : process graph, processing schemes, size contact drawing and productivity calculation according to requirements of calculation, card design drawings; 3. Spindle box structure design, including power system and transmission system, the design of the formulation of shaft, the gear design, bearing the formulation of choice, lubricating system; 4. Component drawing, including shaft, gear; 5. Written instructions. Key words: Unit built machine tool; Spindle box; Three diagram a card IV 目目 錄錄摘 要 .IIIAbstract.IV目 錄.V1 緒論 .1 1.1 課題的來源及意義.1 1.2 組合機(jī)床及特點.1 1.3 國內(nèi)外該研究技術(shù)現(xiàn)狀.12 組合機(jī)床總體方案設(shè)計 .2 2.1 組合機(jī)床的設(shè)計步驟.2 2.2 編制工藝規(guī)程的原始資料.2 2.2.1 被加工零件圖一張.2 2.2.2 零件機(jī)械加工工藝路線的擬定.4 2.2.3 工序的加工余量及切削刀具的選擇.5 2.2.4 切削刀具的選擇.5 2.3 組合機(jī)床切削用量選擇及計算.5 2.4 確定機(jī)床的配置形式.7 2.5 “三圖”的編制.8 2.5.1 被加工零件工序圖.8 2.5.2 加工示意圖.9 2.5.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖.113 左多軸箱的設(shè)計 .13 3.1 電動機(jī)的選擇.13 3.2 繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖.13 3.3 確定主軸結(jié)構(gòu)型式及齒輪模數(shù).14 3.4 多軸箱傳動系統(tǒng)設(shè)計.14 3.4.1 擬定傳動路線.14 3.4.2 確定傳動軸位置及齒輪齒數(shù).15 3.4.3 繪制傳動系統(tǒng)圖.16 3.5 繪制多軸箱總圖.164 右多軸箱設(shè)計 .21 4.1 電動機(jī)的選擇.21 4.2 繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖.21 4.3 確定主軸結(jié)構(gòu)型式及齒輪模數(shù).21V 4.4 多軸箱傳動系統(tǒng)設(shè)計.22 4.4.1 擬定傳動路線.22 4.4.2 確定傳動軸位置及齒輪齒數(shù).23 4.4.3 繪制傳動系統(tǒng)圖.24 4.5 液壓滑臺結(jié)構(gòu)的設(shè)計.255 夾具的設(shè)計 .26 5.1 定位基準(zhǔn)的選擇：.26 5.2 夾緊方案的確定.26 5.3 夾緊力的計算.26 5.4 定位誤差分析.26 5.5 組合機(jī)床“一卡”的編制.276 結(jié)論 .29 6.1 結(jié)論.29 6.2 不足之處及未來展望.29致 謝 .30參考文獻(xiàn)： .31皮套圈座多軸鉆孔專機(jī)設(shè)計01 緒論緒論1.1 課題的來源及意義課題的來源及意義 無錫市江泰機(jī)械制造廠是一家專業(yè)從事外協(xié)件加工的企業(yè)，公司現(xiàn)采用加工中心加工紡織機(jī)械零件-皮圈架座上的三個孔，工裝時間長，加工成本高，效率不高。因而需要設(shè)計一臺專機(jī)達(dá)到提高工作效率，降低生產(chǎn)成本，同時保證加工質(zhì)量的目的。傳統(tǒng)機(jī)床只能對一種零件進(jìn)行單刀，單工位，單面，單軸加工，成產(chǎn)效率低而且加工精度不穩(wěn)定，組合機(jī)床能夠?qū)σ环N或幾種零件進(jìn)行多刀、多面、多軸、多工位加工。在組合機(jī)床上可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、銑削磨削等工序，生產(chǎn)效率高，加工精度穩(wěn)定。本課題針對皮套圈座設(shè)計專用多孔鉆機(jī)，有利于提高大批量的生產(chǎn)效率，提高加工精度穩(wěn)定性，節(jié)約資源。從而可以提高企業(yè)業(yè)內(nèi)的競爭力與生產(chǎn)效率1-3。1.2 組合機(jī)床及特點組合機(jī)床及特點 組合機(jī)床是用按系列化標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的通用部件和被加工零件的形狀及加工工藝要求設(shè)計的部件組成的高效率組合機(jī)床。 組合機(jī)床常用的通用部件有：床身、立柱、底座、動力箱、動力滑臺、各種工藝切削頭等。對于一些按順序加工的多工位組合機(jī)床，還具有移動工作臺或回轉(zhuǎn)工作臺。根據(jù)工件加工的需要，用這些通用部件配以部分專用部件就可組成組合機(jī)床。當(dāng)工件改變了，還是用這些通用部件，只將部分部件改裝，又可以組成加工新工件的機(jī)床4。 普通機(jī)床加工零件時，不僅工人勞動強(qiáng)度很大，效率也不高，而且不利于保證產(chǎn)品加工精度。組合機(jī)床是按高度工序集中原則設(shè)計的，即在一臺機(jī)床上可以同時完成許多同一種工序或多種不同工序的加工，它可以同時用多個刀具進(jìn)行切削，機(jī)床的輔助動作實現(xiàn)了自動化，結(jié)構(gòu)比普通機(jī)床簡單，提高了生產(chǎn)效率。1.3 國內(nèi)外該研究技術(shù)現(xiàn)狀國內(nèi)外該研究技術(shù)現(xiàn)狀 組合機(jī)床自1911年在美國研制成功后便廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的汽車工業(yè)中，并且隨著汽車工業(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)，配以少量專用部件而組成的專用設(shè)備，并配以專用夾具，采用多把刀具同時進(jìn)行加工。隨著國家對世貿(mào)承諾的逐步實現(xiàn)，價格的競爭優(yōu)勢也逐漸減少，在機(jī)構(gòu)件方面，廈工、臨工、宜工、龍工紛紛采用組合機(jī)床對動臂、前車架、后車架，前后鉸接架的孔系進(jìn)行加工，零件一次裝夾，多頭同時加工，比通用機(jī)床單孔逐個加工，效率提高了 36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1mm 提高到0.2mm，同軸度0.5mm 提高到008mm,孔系平行度由 0.7mm 提高到0.1mm,而且所有精度均靠機(jī)床本身的裝配精度保證，為提高整車的質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)。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，同一工序需要多臺機(jī)床加工的難題。皮套圈座多軸鉆孔專機(jī)設(shè)計12 組合機(jī)床總體方案設(shè)計組合機(jī)床總體方案設(shè)計2.1 組合機(jī)床的設(shè)計步驟組合機(jī)床的設(shè)計步驟 擬定方案階段 制定工藝方案，這是設(shè)計組合機(jī)床最重要一步，所以必須認(rèn)真分析被加工零件圖紙，全面了解其結(jié)構(gòu)特點、加工部位、尺寸精度、定位、夾緊方式、工藝方法和加工過程所用的刀具、輔具，切削用量等，分析總結(jié)后確定工藝方案；確定機(jī)床配置形式及結(jié)構(gòu)方案；總體設(shè)計-三圖一卡；在選好工藝方案并確定機(jī)床配置形式及結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案圖紙設(shè)計：被加工零件工序圖，加工示意圖，機(jī)床尺寸聯(lián)系圖和生產(chǎn)率計算卡，統(tǒng)稱“三圖一卡” 。 技術(shù)設(shè)計階段根據(jù)確定的工藝和結(jié)構(gòu)方案，按照加工示意圖和機(jī)床聯(lián)系尺寸圖等展開部件設(shè)計，繪制夾具、主軸箱等的裝配圖。 工作設(shè)計階段 繪制零件圖；編制機(jī)床說明書，制定機(jī)床精度檢驗、調(diào)整試車規(guī)范等相關(guān)驗收標(biāo)準(zhǔn)。 制定工藝方案組合機(jī)床是針對被加工零件的特點及工藝要求，按高度集中工序原則設(shè)計的一種高效率專用機(jī)床。組合機(jī)床方案制定的主要內(nèi)容：經(jīng)過分析比較，確定可行的加工方法確定工序間加工余量、選擇合適的切削用量、相應(yīng)的刀具結(jié)構(gòu)，確定機(jī)床配置形式等。2.2 編制工藝規(guī)程的原始資料編制工藝規(guī)程的原始資料2.2.1 被加工零件圖一張被加工零件圖一張皮圈架座是紡機(jī)卷繞機(jī)構(gòu)中安裝皮圈架的一個重要零件，材料為 ZL101，硬度為50HBS。分析圖紙可知，三個待加工孔之間的位置精度要求不是很高，而單個孔的尺寸精度和粗糙度要求比較高，分別為12U6（-0.033/-0.044mm） ，11H7（+0.018/0mm） ，10H7（+0.015/0mm） ，粗糙度 Ra 都為 1.6m。另外12 孔的軸線和底面的平行度要求為 0.1mm，因而12 孔的要求最高。在本道工序前，底面已經(jīng)過銑削加工，平面度為 0.1mm。三個待加工孔為鑄孔，毛坯上孔尺寸為：9.4-9.0mm,10.4-10.0mm,11.4-11.0mm。無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文2圖 2.1 皮套圈座零件三維圖圖 2.2 皮套圈座機(jī)加工圖 零件圖上的技術(shù)要求： 材料為 ZL101; 零件硬度 50HBS; 生產(chǎn)綱領(lǐng)的計算 要求：批量生產(chǎn) 10000 件/年，備品率 1%，廢品率 2% （2.1）)/%)(1%)(1 (年件banQN 式中：N：零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年） Q：產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺/年） n：每臺產(chǎn)品中，該零件的數(shù)量（件/臺） a%：備品率 b%：廢品率皮套圈座多軸鉆孔專機(jī)設(shè)計3 零件年生產(chǎn)綱領(lǐng)的計算： 年件年件/5000)/(10302%)21 (%)11 (110000N 故該零件的生產(chǎn)屬于大量生產(chǎn)。 2.2.2 零件機(jī)械加工工藝路線的擬定零件機(jī)械加工工藝路線的擬定通過圖紙的要求，對該零件進(jìn)行加工工藝分析如下：該零件為皮套圈座，材料為鑄鋁，其毛坯為鑄造出來的，所以需要安排人工時效，進(jìn)行熱處理以改善性材料性能和消除內(nèi)應(yīng)力。該工件的主要加工為鉆孔，鉸孔，考慮加工零件的結(jié)構(gòu)特點、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術(shù)要求，按照先粗后精，先主后次，先基面后其他，先面后孔的工序安排原則，生產(chǎn)效率要求制定初步的設(shè)計方案、零件加工的工藝過程，初步確定了工藝路線5。工藝規(guī)程的初步制定： 工序 0：熱處理 工序 5：車底端面 工序 10：銑底端面 工序 15：加工底端兩孔（鉆，鉸） 工序 20：鉆孔，鉸孔 工序 25：尺寸檢驗 工序 30：零件要求檢驗對該工藝分析：先加工下端面，然后再加工下端部兩孔，再加工剩下的三個孔，這樣就可以保證孔的位置精度，并且可以為后的加工提供定位基準(zhǔn)；而且最大程度地采取了工序集中得原則，以便提高每一臺機(jī)床的利用率，該規(guī)程經(jīng)老師指導(dǎo)后將工藝路線制定為表 2-1：表 2-1 機(jī)械加工工藝規(guī)程工序號工步名稱工步名稱工藝設(shè)備0熱處理退火退火設(shè)備5車底端面以毛坯預(yù)留孔為粗基準(zhǔn)，粗車下端面車床10銑底端面以達(dá)到零件所要平面度誤差 0.05 銑床15鉆孔鉆 7 的孔鉆床20鉸孔鉸 7，達(dá) 7H7鉸刀25鉆孔鉆 10，達(dá)圖要求組合機(jī)床30鉆 11，達(dá)圖要求銑鉸刀具35鉆 12，達(dá)圖要求40終檢按圖紙要求檢驗 2.2.3 工序的加工余量及切削刀具的選擇工序的加工余量及切削刀具的選擇加工余量的確定鉆孔加工不留余量一次加工完成。無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文42.2.4 切削刀具的選擇切削刀具的選擇 刀具用廠方提供的硬質(zhì)合金銑鉸復(fù)合刀具。2.3 組合機(jī)床切削用量選擇及計算組合機(jī)床切削用量選擇及計算 查1表 6-14 并結(jié)合其它參數(shù)，確定主軸轉(zhuǎn)速的確定 n=1000rmin，f=0.6mmr 切削力 F，切削轉(zhuǎn)矩 M，切削功率 P 的計算公式由1可知計算公式如下： （2.1）DTF/6 . 0 （2.2）6 . 068. 083. 079. 06 .80HBafDTp （2.3）DMvP9740 式中：F切削軸向力（N） ； D鉆頭直徑（mm） ； f每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mmr） ； T切削轉(zhuǎn)矩（N.mm） ； P切削功率（KW） ； pa切削深度（mm） ； v切削速度（mmin） ； HB零件的布氏硬度值，通常給出一個范圍。對于公式（2.1）（2.3）取最大值，對于（2.4）取最大值減去硬度偏差值的三分之一。用直徑 D=12mm 的硬質(zhì)合金銑鉸復(fù)合刀具鉆 22.2mm 深的孔，根據(jù)刀具直徑和工件，刀具材料，查1可知: D=12mm， n=1000rmin，f=0.6mmr。硬度 HB 50 由公式 2.2 得 mmNT.2709505 . 06 . 0126 .806 . 079. 068. 083. 01由公式 2.1 得 mmNF.45.1351227096 . 0由公式 2.3 得 KWDDP28. 0100019740n2709滑臺每分鐘進(jìn)給量的計算 由3 知 fvfn式中：n主軸轉(zhuǎn)速（rmin） f主軸進(jìn)給量（mmr）皮套圈座多軸鉆孔專機(jī)設(shè)計5 滑臺每分鐘進(jìn)給量（mmmin）fvmin/6006 . 01000mmvf主軸直徑的確定由1表 3-4，軸能承受的轉(zhuǎn)矩計算： 41)100(MBd 式中：d軸的直徑（mm） ； M軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩（N.mm） ； B系數(shù)。B 與扭矩角有關(guān)，當(dāng)為剛性主軸時，B=7.3 mmMBd7 .16)100(25. 0取 d=20mm用直徑 D=10mm 的硬質(zhì)合金銑鉸復(fù)合刀具鉆 19mm 深的孔，根據(jù)刀具直徑和工件，刀具材料，查1可知:D=10mm， n=1000rmin，f=0.6mmr。硬度 HB 50由公式 2.2 得 mmNT.4 .2328505 . 06 . 0106 .806 . 079. 068. 083. 02由公式 2.1 得 mmNF.140104 .23286 . 0由公式 2.3 得 KWDDP24. 0100019740n4 .2328滑臺每分鐘進(jìn)給量的計算 由3 知 fvfn 式中：n主軸轉(zhuǎn)速（rmin） f主軸進(jìn)給量（mmr） 滑臺每分鐘進(jìn)給量（mmmin）fv min/6006 . 01000mmvf主軸直徑的確定由1表 3-4 軸能承受的轉(zhuǎn)矩計算：41)100(MBd 式中：d軸的直徑（mm） ；無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文6 M軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩（N.mm） ； B系數(shù)。B 與扭矩角有關(guān)，當(dāng)為剛性主軸時，B=7.3 mmMBd1 .16)100(25. 0取 d=20mm用直徑 D=11mm 的硬質(zhì)合金銑鉸復(fù)合刀具鉆 19mm 深的孔，根據(jù)刀具直徑和工件，刀具材料，查1可知:D=11mm， n=1000rmin，f=0.6mmr。硬度 HB 50 v=nd由公式 2.2 得 mmNT.2520505 . 06 . 0116 .806 . 079. 068. 083. 03由公式 2.1 得 mmNF.1381125206 . 0由公式 2.3 得 KWDDP26. 0100019740n2520滑臺每分鐘進(jìn)給量的計算 由3 知 fvfn 式中：n主軸轉(zhuǎn)速（rmin） f主軸進(jìn)給量（mmr） 滑臺每分鐘進(jìn)給量（mmmin）fv min/6006 . 01000mmvf主軸直徑的確定由1表 3-4 軸能承受的轉(zhuǎn)矩計算： 41)100(MBd 式中：d軸的直徑（mm） ； M軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩（N.mm） ； B系數(shù)。B 與扭矩角有關(guān)，當(dāng)為剛性主軸時，B=7.3 mmMBd4 .16)100(25. 0取 d=20mm2.4 確定機(jī)床的配置形式確定機(jī)床的配置形式由前文中的工藝可知，可采取單面或雙面單工序配置形式，一次進(jìn)給，不留余量，皮套圈座多軸鉆孔專機(jī)設(shè)計7其配置形式如下： 圖 2.3 單面配置圖 2.4 雙面配置 采用圖 2.3 單面配置可實現(xiàn)三個孔的位置精度與技術(shù)要求，但由于孔 12 與孔 10位置較為靠近，主軸的軸承須采用滾針軸承，無保持架的滾針軸承在使用過程中可靠性差，易發(fā)生抱軸、過熱，穩(wěn)定性能較差。同時，孔 12 的精度要求最高和相對底平面要有一定的平行度要求，則采用圖 2.4 雙面配置。一面加工孔 12，另一面同時加工孔10 與孔 11，故機(jī)床為單工位雙面臥式組合機(jī)床5-6。2.5 “三圖三圖”的編制的編制 組合機(jī)床的三圖的編制，也就是為皮套圈座鉆孔進(jìn)行設(shè)計，提供總體方案圖樣以及設(shè)計，為機(jī)床的設(shè)計提供依據(jù)。 2.5.1 被加工零件工序圖被加工零件工序圖 由零件的工藝流程為基礎(chǔ)來確定零件的工序圖，圖如下：無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文8 圖 2.5 皮套圈座工序圖 2.5.2 加工示意圖加工示意圖 2.5.2.1 主軸外伸直徑的確定主軸外伸直徑的確定 由“2.5 組合機(jī)床切削用量選擇及計算 ”可知，鉆 12 孔的主軸直徑選取為20mm，鉆 11 孔的主軸直徑選取為 20mm，鉆 10 孔的主軸直徑選取為20mm，則查組合機(jī)床簡明手冊表 3-6 通用主軸的系列參數(shù)，又由于主軸為剛性主軸，則主軸參數(shù)如下： 表 2-1 各主軸尺寸參數(shù) 2.5.2.2 刀柄的選擇刀柄的選擇 現(xiàn)有的銑鉸刀為圓柱刀柄，三軸均采用 ER20 彈簧夾頭直接裝在主軸孔中，剛性好，加工零件精度高。查閱資料，刀柄采用 BT30-ER20-060 系列。 2.5.2.3 動力部件工作循環(huán)及行程的確定動力部件工作循環(huán)及行程的確定動力部件的工作循環(huán)是指：加工時動力部件從原始位置開始運(yùn)動到加工終了位置又 鉆孔（mm） 直徑 d （mm）外伸長度L（mm）外伸部分的直徑 d外（mm）102011532112011532122011532皮套圈座多軸鉆孔專機(jī)設(shè)計9返回原始位置的動作過程。一般包括快速引進(jìn)，工作進(jìn)給，快速退回等動作。有時還有中間停止，多次往復(fù)進(jìn)給，跳躍進(jìn)給，死擋鐵停留等特殊要求，這是根據(jù)具體的加工工藝需要確定的。由工藝方案可得到兩個動力部件的工作循環(huán)均為： 快進(jìn)-工進(jìn)-快退 工作進(jìn)給長度 的確定工L 圖 2.6 工作進(jìn)給長度 21LLLL工 其中L1切入長度，一般取510mm L加工孔長度（mm） L2 切出長度（mm）查1表 3-7，從而確定切出長度2L鉆 10 孔與 11 孔處的工作行程均為： mmLLLL371219621工鉆 12 孔處的工作行程為： mmLLLL40122 .228 . 521工 動力部件總行程的確定：取兩頭動力部件的前備量都為 10mm；后備量左頭為 58，右頭為 55。則總行程都為 150mm。 2.5.2.4 確定聯(lián)系尺寸確定聯(lián)系尺寸 工件端面到雙軸動力箱端面的距離為： 115+60+70-19-12=214mm工件另一端面到單軸動力頭端面的距離為：無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文10 115+60+70-22.2-12=210.8mm其它注意問題 加工示意圖上應(yīng)有足夠的聯(lián)系尺寸，并標(biāo)注恰當(dāng)。尤其是從多軸箱端面到刀尖的軸向尺寸應(yīng)齊全，以備檢查行程和調(diào)整機(jī)床使用。圖上應(yīng)標(biāo)注各主軸的切削用量及必要說明。 加工示意圖應(yīng)按加工終了狀態(tài)繪制。 加工示意圖上應(yīng)有表示加工過程的工作循環(huán)圖及各行程長度。 由上可知加工示意圖如下： BT30-ER20-060右鉆削頭箱端面快進(jìn)45工進(jìn)40快退85右頭工作循環(huán)左頭工作循環(huán)快退82工進(jìn)37快進(jìn)45左多軸箱端面圖 2.7 皮套圈座加工示意圖2.5.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖機(jī)床聯(lián)系尺寸總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的專用部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的。是用來表示機(jī)床的配置型式，主要構(gòu)成級各部件安裝位置，相互聯(lián)系，運(yùn)動關(guān)系和操作方位的總體布局圖1。 組合機(jī)床的動力部件是配置組合機(jī)床的基礎(chǔ)。它主要包括用以實現(xiàn)刀具主軸旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動的動力箱，各種工藝切削用頭及實現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動的動力滑臺。具體動力部件的選擇： 選擇動力部件 機(jī)床已確定為單工位雙面臥式組合機(jī)床，液壓滑臺實現(xiàn)工作進(jìn)給運(yùn)動，選用配套的動力頭驅(qū)動主軸。 左多軸箱動力部件的選用：KWPP625. 08 . 0/ )26. 024. 0(/切削左多軸箱 消耗于各主軸的切削功率的總和（KW）切削P 多軸箱的傳動效率，加工有色金屬時取 0.7-0.8皮套圈座多軸鉆孔專機(jī)設(shè)計11 考慮到轉(zhuǎn)速損失，采用驅(qū)動軸到主軸為降速傳動。故動力箱 n1000r/min 查閱1和3等相關(guān)資料，選用不到合適的動力箱，經(jīng)與導(dǎo)師商量，決定亦自行設(shè)計。 右多軸箱動力部件的選用：KWPP35. 08 . 0/28. 0/切削右多軸箱 消耗于各主軸的切削功率的總和（KW）切削P 多軸箱的傳動效率，加工有色金屬時取 0.7-0.8 考慮到轉(zhuǎn)速損失，采用驅(qū)動軸到主軸為降速傳動。故動力箱 n1000r/min 查閱1和3等相關(guān)資料，選用不到合適的動力箱，經(jīng)與導(dǎo)師商量，決定亦自行設(shè)計。 由于資料有限，沒有找到合適的小型組合機(jī)床用 HYA 液壓滑臺。故將在動力頭設(shè)計的基礎(chǔ)上自行設(shè)計。 底座、工作臺和夾具全部自行設(shè)計 機(jī)床總圖的繪制 由于查找資料找不到合適的動力箱，則自行設(shè)計，把傳統(tǒng)的動力箱-多軸箱組合結(jié)構(gòu)改造設(shè)計為電機(jī)直接驅(qū)動式多軸箱，多軸箱安裝在滑鞍上的結(jié)構(gòu)；由于找不到適用于小型組合機(jī)床上的 HYA 液壓滑臺，則亦不遵循傳統(tǒng)的雙面組合機(jī)床一邊一滑臺結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新使用“合二為一”思想，整體滑臺，此方案又省略設(shè)計了中間底座，工作臺直接安裝在導(dǎo)軌上；參考 CA6140 配置，在兩側(cè)底座中間設(shè)置托盤，用以切屑和冷卻液的收集。結(jié)合這些設(shè)計思想，可以在加工示意圖的基礎(chǔ)上繪制出機(jī)床聯(lián)系總圖7-10。無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文12 圖 2.8 機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖皮套圈座多軸鉆孔專機(jī)設(shè)計133 左多軸箱的設(shè)計左多軸箱的設(shè)計3.1 電動機(jī)的選擇電動機(jī)的選擇多軸箱需要的驅(qū)動功率為：0.625KW，驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速不小于 1000r/min， 故選用 Y90L-4 電動機(jī)，同步轉(zhuǎn)速為 1400r/min。3.2 繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖由“三圖”中初定的電機(jī)輸入軸 O 和兩主軸 1、2 相對與底面的位置可繪制出： 圖 3.1 左多軸箱原始依據(jù)圖切削用量見表 3-1 表 3-1 兩主軸外伸尺寸及切削用量主軸外伸尺寸切削用量軸號 Dl工序內(nèi)容nv(m/min)f(mm/r)Vf(m/min)132115銑鉸 10H7孔100031.40.6600232115銑鉸 11H7孔100034.50.66003.3 確定主軸結(jié)構(gòu)型式及齒輪模數(shù)確定主軸結(jié)構(gòu)型式及齒輪模數(shù) 兩主軸均完成銑鉸加工，由前計算得切削力都很小，故參照通用主軸支承型式選無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文14用前后支承都是圓錐滾子軸承的主軸結(jié)構(gòu)11； 由8知，傳動軸直徑初估： 傳動軸上最大轉(zhuǎn)矩 Mmax=（M2+M3 ）/1.1=（2328.4+2520）/1.1=4407.5N.mm 則軸徑： mmMd9 .185 .4407316. 2316. 244max傳動取直徑為 20mm 齒輪模數(shù) m 的的估算：（所有齒輪采用直齒圓柱齒輪） 33230znPm p齒輪所傳遞的功率（ KW） z對嚙合齒輪中小齒輪齒數(shù) n小齒輪轉(zhuǎn)速 （r/min） 按所需最大 m 算：取 P=1.5KW，Zmin=20，n=1400r/min 2 . 113. 11400205 . 132303m 取 m=23.4 多軸箱傳動系統(tǒng)設(shè)計多軸箱傳動系統(tǒng)設(shè)計傳動系統(tǒng)設(shè)計就是用一定數(shù)量的傳動元件，把電機(jī)輸入軸和 1、2 兩主軸連接起來，組成一定的傳動鏈并滿足各軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向要求。3.4.1 擬定傳動路線擬定傳動路線 整個多軸箱就 1、2 兩根主軸，且轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向相同，看作直線分布，在兩主軸中心連線的垂直平分線上布置傳動軸 3，再將 3 與電機(jī)軸 O 連接起來；由于空間位置的限制，油泵軸 5 由 3 軸經(jīng)中間傳動軸 4 傳給的。這樣形成了多軸箱傳動系統(tǒng)（圖 3.2） 。確定電機(jī)軸、主軸位置如下表： 表 3-2 多軸箱主軸、驅(qū)動軸坐標(biāo)值 單位：mm坐標(biāo)左銷孔電機(jī)軸主軸1主軸2x06565.7648.26y0100178129皮套圈座多軸鉆孔專機(jī)設(shè)計15 圖 3.2 多軸箱傳動數(shù)形圖3.4.2 確定傳動軸位置及齒輪齒數(shù)確定傳動軸位置及齒輪齒數(shù) 確定傳動軸 3 的位置及其與主軸 1、2 間的齒輪副齒數(shù) 3 軸位于主軸 1、2 中心連線的中垂線上，為了避免 3 軸軸承孔和主軸干涉，用試湊法最終確定傳動軸 3 的坐標(biāo)為：（95，140） 3 與主軸 1、2 的軸心距為： min/100028202525140034.402143rnnmmA 則主軸 1、2 齒輪副的齒數(shù)均為 28，主軸 1、2 采用降速傳動，傳動比取為 1.4。3 軸轉(zhuǎn)速為 1400r/min。 確定傳動軸 3 與電機(jī)軸 O 間距離： 3 與電機(jī)軸 O 間的軸心距： mmA50031:103i 確定中間傳動軸 3 的位置及與軸 4 間的傳動比 中間軸 4 的位置由作圖試湊法確定為（89.5，90） 4 軸與 3 軸間的軸心距：無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文16 mmA50436:5302543i 確定液壓泵軸 5 的位置及與 4 軸間的傳動比 葉片泵軸 5 的位置確定由于考慮到泵體的安裝。其位置為（47，52.67） 。 5 軸與 4 軸中心距為：mmA5445采用 R12-1A 液壓泵因，而傳動比，則轉(zhuǎn)速為 1120r/min。5:4302445i 確定手柄軸 由于軸 3 的轉(zhuǎn)速最高，用 3 軸兼做調(diào)整的手柄軸，對刀或機(jī)床調(diào)整時較為省力。3.4.3 繪制傳動系統(tǒng)圖繪制傳動系統(tǒng)圖 考慮到各齒輪不干涉，箱體內(nèi)腔排放 4 排齒輪，后蓋內(nèi)放電機(jī)齒輪；且泵驅(qū)動齒輪必須為第一排。 圖 3.3 多軸箱傳動系統(tǒng)圖 由系統(tǒng)圖檢驗得到：所設(shè)計的傳動系統(tǒng)符合要求，沒有干涉現(xiàn)象存在。3.5 繪制多軸箱總圖繪制多軸箱總圖 箱體為一種新型結(jié)構(gòu),與傳統(tǒng)多軸箱相比具有以下好處:電機(jī)直接與箱體聯(lián)接,節(jié)省了動力箱裝置;箱體直接用螺釘緊固在滑臺上,采用銷定位,使聯(lián)接可靠,定位準(zhǔn)確。箱體采用分體式,使加工更加方便。皮套圈座多軸鉆孔專機(jī)設(shè)計173.5.1 多軸箱零件設(shè)計多軸箱零件設(shè)計 主軸 2 的設(shè)計 主軸 1、2 的結(jié)構(gòu)除端部與刀具連接處采用特殊結(jié)構(gòu)外,其余參考多軸箱通用主軸結(jié)構(gòu)軸結(jié)構(gòu)圖 圖 3.4 軸的尺寸圖 計算齒輪受力 大齒輪直徑：由前面部分得 mmd562大齒輪受力：轉(zhuǎn)矩 T T=2520N.mm 圓周力 tFNdTFt90562520222 徑向力 rFNFFtr8 .3220tan90tan0 畫軸受力圖 圖 3.5 軸受力圖無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文18 計算支承反力水平面反力 齒輪作用在軸上的水平力 4 .5217.13cos8 .3217.13sin9000 齒輪作用在軸上的垂直力力 16.8017.13sin8 .3217.139000COS 水平面反力 Fr1“=16N Fr2“=36.4N 水平面（xy）受力圖 圖 3.6 水平受力圖垂直面反力 Fr1=-24N Fr2=-56.16N垂直面（xz）受力圖 圖 3.7 垂直受力圖 水平面彎矩圖 圖 3.8 水平面彎矩圖垂直面彎矩圖皮套圈座多軸鉆孔專機(jī)設(shè)計19圖 3.9 垂直彎矩圖合成彎矩圖 22XZXYMMM圖 3.10 合成彎矩圖 轉(zhuǎn)矩圖與當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 T=0.59x5042.4 T=1487N.mm圖 3.11 轉(zhuǎn)矩圖與當(dāng)量彎矩圖 許用應(yīng)力許用應(yīng)力值 查4得： 0b=102.5MPa， -1b=60MPa應(yīng)力校正系數(shù) = =0.59 - 1b0b60102.5當(dāng)量彎矩 齒輪中間截面處 mmNaTMM.3 .4559148743102222當(dāng)量彎矩圖 圖 3.12 當(dāng)量彎矩圖無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文20 校核軸徑軸徑 mmMdb125. 9601 . 0/3 .45591 . 0/ 3311 mmd20125. 91 故軸徑滿足要求 左多軸箱圖見圖 3.13 圖 3.13 左多軸箱設(shè)計圖皮套圈座多軸鉆孔專機(jī)設(shè)計214 右多軸箱設(shè)計右多軸箱設(shè)計4.1 電動機(jī)的選擇電動機(jī)的選擇多軸箱需要的驅(qū)動功率為：0.35KW，驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速不小于 1000r/min， 故選用 Y90S-4電動機(jī)，同步轉(zhuǎn)速為 1400r/min。4.2 繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖由“三圖”中初定的電機(jī)輸入軸 O 和兩主軸 1 相對與底面的位置可繪制出： 圖 4.1 右多軸箱原始依據(jù)圖 切削用量見表4-1表 4-1 主軸外伸尺寸及切削用量主軸外伸尺寸切削用量軸號 Dl工序內(nèi)容nv(m/min)f(mm/r)Vf(m/min)132115銑鉸 12U8孔100031.40.6600 4.3 確定主軸結(jié)構(gòu)型式及齒輪模數(shù)確定主軸結(jié)構(gòu)型式及齒輪模數(shù) 兩主軸均完成銑鉸加工，由前計算得切削力都很小，故參照通用主軸支承型式選用前后支承都是圓錐滾子軸承的主軸結(jié)構(gòu)； 傳動軸直徑初估： 傳動軸上最大轉(zhuǎn)矩 Tmax=T1/1.1=2709/1.1=2463N.mm無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文22 則軸徑： mmMd3 .162463316. 2316. 244max傳動取直徑為 20mm 齒輪模數(shù) m 的的估算：（所有齒輪采用直齒圓柱齒輪） 33230znPm p齒輪所傳遞的功率（ KW） z對嚙合齒輪中小齒輪齒數(shù) n小齒輪轉(zhuǎn)速 （r/min） 按所需最大 m 算：取 P=1.1KW，Zmin=20，n=1400r/min 取 m=209. 10 . 11400201 . 132303m4.4 多軸箱傳動系統(tǒng)設(shè)計多軸箱傳動系統(tǒng)設(shè)計 傳動系統(tǒng)設(shè)計就是用一定數(shù)量的傳動元件，把電機(jī)輸入軸和 1、2 兩主軸連接起來，組成一定的傳動鏈并滿足各軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向要求。4.4.1 擬定傳動路線擬定傳動路線 整個多軸箱就一根主軸，軸 1 由軸 2 傳動，再將 2 與電機(jī)軸 O 連接起來；由于空間位置的限制，油泵軸 4 由 2 軸經(jīng)中間傳動軸 3 傳給的。這樣形成了多軸箱傳動系統(tǒng)（圖 4-2） 。確定電機(jī)軸、主軸位置如下表： 表 4-2 多軸箱主軸、驅(qū)動軸坐標(biāo)值 單位：mm坐標(biāo)左銷孔電機(jī)軸主軸 1x06542.24y0116.84160.14 皮套圈座多軸鉆孔專機(jī)設(shè)計23 圖 4.2 多軸箱傳動數(shù)形圖4.4.2 確定傳動軸位置及齒輪齒數(shù)確定傳動軸位置及齒輪齒數(shù) 確定傳動軸 2 的位置及其與主軸 1 間的齒輪副齒數(shù)用試湊法最終確定傳動軸 2 的坐標(biāo)為：（90.12，160） 2 與主軸 1 的軸心距為： min/100028202525140034.40110rnmmA 則主軸 1 齒輪副的齒數(shù)均為 28，主軸 1 采用降速傳動，傳動比取為 1.4。2 軸轉(zhuǎn)速為1400r/min。 確定傳動軸 2 與電機(jī)軸 O 間距離及傳動比： 軸 2 與電機(jī)軸 O 間的軸心距： mmA50031:103i 確定中間傳動軸 2 的位置及與軸 3 間的傳動比中間軸 3 的位置由作圖試湊法確定為（93.1，105.15） 3 軸與 2 軸間的軸心距： mmA50326:5302532i 確定液壓泵軸 4 的位置及與 3 軸間的傳動比無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文24 葉片泵軸 4 的位置確定由于考慮到泵體的安裝。其位置為（49，74） 。 4 軸與 3 軸中心距為：mmA5434采用 R12-1A 液壓泵因，而傳動比，則轉(zhuǎn)速為 1120r/min5:4302434i 確定手柄軸 由于軸 2 的轉(zhuǎn)速最高，用 2 軸兼做調(diào)整的手柄軸，對刀或機(jī)床調(diào)整時較為省力。4.4.3 繪制傳動系統(tǒng)圖繪制傳動系統(tǒng)圖 考慮到各齒輪不干涉，箱體內(nèi)腔排放 4 排齒輪，后蓋內(nèi)放電機(jī)齒輪；且泵驅(qū)動齒輪必須為第一排。 圖 4.3 多軸箱傳動系統(tǒng)圖 由系統(tǒng)圖檢驗得到：所設(shè)計的傳動系統(tǒng)符合要求，沒有干涉現(xiàn)象存在。 右多軸箱設(shè)計圖見圖 4.4皮套圈座多軸鉆孔專機(jī)設(shè)計25 圖 4.4 右多軸箱設(shè)計圖4.5 液壓滑臺結(jié)構(gòu)的設(shè)計液壓滑臺結(jié)構(gòu)的設(shè)計液壓滑臺已確定設(shè)計成總體式，參照組合機(jī)床通用部件中 1HYA160 型液壓滑臺的尺寸進(jìn)行改造設(shè)計。在滿足行程的條件下，液壓滑臺結(jié)構(gòu)如圖 4.5 所示。 圖 4.5 液壓滑臺無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文265 夾具的設(shè)計夾具的設(shè)計5.1 定位基準(zhǔn)的選擇：定位基準(zhǔn)的選擇： 由擬定工藝方案時已確定了本夾具的第一定位基準(zhǔn)為底面，與工件的設(shè)計基準(zhǔn)相重合，保證 3 個孔的位置精度要求，用凸臺限制了工件的 3 個自由度；第二基準(zhǔn)選擇為底面 1 孔，用 1 個定位限制 2 個自由度；最后在底面使用另外 1 孔，用菱形銷擋銷限制最后一個自由度，工件屬于完全定位方式12-14。5.2 夾緊方案的確定夾緊方案的確定 為了節(jié)約成本，此夾具采用壓板夾緊，實現(xiàn)生產(chǎn)，另外此機(jī)械夾具利于維修，壓緊力較強(qiáng)并能維持好的夾緊剛度，有利于保證加工質(zhì)量和采用大的切削用量。從加工示意圖從而確定夾具的位置尺寸，夾具通過銷定位螺栓緊固在液壓滑臺上。5.3 夾緊力的計算夾緊力的計算 由前面計算知：左多軸頭的總切削力為 277.2N 右單軸頭的切削力為 135.4N 由已確定的夾具總體方案得：夾緊力的方向與切削力的方向相垂直。為克服水平的切削力，夾緊裝置需要產(chǎn)生平衡水平切削力的力，則由夾緊力所產(chǎn)生的摩擦力實現(xiàn)，估算夾緊力為（277.2-135.4）/0.3=473N，取為 500N。使用螺栓外加墊圈與彈簧，完全可實現(xiàn)此夾緊力。5.4 定位誤差分析定位誤差分析 定位元件尺寸及公差的確定 夾具主要的定位方式為凸臺和二定位銷，故兩支承板確定的平面要求的平面度為0.05mm。另外銷的位置尺寸精度較高為 0.05。 定位誤差計算 工件上單個孔的尺寸精度要求較高，位置精度要求不高。夾具按以上要求設(shè)計制造，則完成滿足要求，且定位精度高15-16。則夾具圖為：皮套圈座多軸鉆孔專機(jī)設(shè)計27圖 5.1 夾具圖5.5 組合機(jī)床組合機(jī)床“一卡一卡”的編制的編制 按照右鉆削頭計算，因為其工進(jìn)行程長,則機(jī)床生產(chǎn)率計算卡見表 6-1:無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文28表 5-1 機(jī)床生產(chǎn)率計算卡圖號毛胚種類壓鑄件名稱皮圈架座毛胚重量被加工零件材料ZL101硬度50-70HBS工序名稱銑、鉸10、11、12 三個孔工序號工時/min序號工步名稱工作行程mm主軸轉(zhuǎn)速r/min進(jìn)給量mm/r進(jìn)給速度mm/min機(jī)加工時間輔助時間1安裝工件并定位0.1332壓板夾緊0.53右滑臺快進(jìn)4564000.0074右滑臺工進(jìn)，銑、鉸 12 孔4010000.606000.0535死擋鐵停留0.0206右滑臺快退8564000.01337壓板松開0.58卸下工件0.06累計1.2863單位總工時1.2863機(jī)床生產(chǎn)率40 件/h理論生產(chǎn)率35 件/h備注本機(jī)裝工件前要吹屑，且時間取決于操作者的熟練程度。計算時取安裝時間為1.5min。機(jī)床負(fù)荷率87.5%皮套圈座多軸鉆孔專機(jī)設(shè)計296 結(jié)論結(jié)論6.1 結(jié)論結(jié)論 通過總體設(shè)計、左右動力頭設(shè)計及滑臺的設(shè)計基本完成了本次課題皮圈架座 3 孔銑、鉸專用組合機(jī)床的設(shè)計。整個設(shè)計過程參照相關(guān)資料結(jié)合自身的思想，抱著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度進(jìn)行，每個重要部件和零件都反復(fù)思考驗證， 。由整個設(shè)計論證得到的結(jié)論：整機(jī)性能良好，加工成本低，加工質(zhì)量能滿足要求，采用了半自動化控制，提高了加工效率，故能滿足設(shè)計的要求。 此次設(shè)計中，滑臺和多軸頭的設(shè)計是本機(jī)的一大亮點，沒有采用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，是本機(jī)區(qū)別與通用組合機(jī)床的特殊之處。但是本機(jī)不具備柔性，工藝范圍窄，這與當(dāng)今提倡的“柔性化”不符，這點是以后設(shè)計中值得注意的問題。 由于時間、知識和資料的限制，整個設(shè)計存在問題是難免的。側(cè)底座、冷卻系統(tǒng)及液壓站等輔助部件亦沒有設(shè)計，廠方會根據(jù)實際情況進(jìn)行設(shè)計制造。 此次設(shè)計的機(jī)床對于單品種、大批量的工件加工具有很好的前景和經(jīng)濟(jì)效益。6.2 不足之處及未來展望不足之處及未來展望畢業(yè)設(shè)計所設(shè)計的組合機(jī)床，在快速發(fā)展的中國有很大的應(yīng)用前景。但組合機(jī)床加工精度問題一直存在問題。這也使組合機(jī)床向更高加工精度方向發(fā)展。但本文所設(shè)計組合機(jī)床還有較多的方面有待優(yōu)化，使其結(jié)構(gòu)更加簡單。在未來組合機(jī)床還是有很大的市場空間，只要與時俱進(jìn)發(fā)展更加先進(jìn)的組合機(jī)床，這一項目才能滿足未來的要求。無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文30致致 謝謝畢業(yè)設(shè)計是對我們大學(xué)四年學(xué)習(xí)生活的一次綜合檢驗，是對我們四年學(xué)習(xí)成果的認(rèn)同，在畢業(yè)設(shè)計的過程中，我們不但可以跟老師學(xué)習(xí)新的知識，還能拓寬我們的見識，對以往學(xué)過的內(nèi)容也起到復(fù)習(xí)的作用。 在此次畢業(yè)設(shè)計中，指導(dǎo)老師給了我極大的幫助，老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣，在這，我衷心地向老師表示感謝。同時還要感謝跟我一組的同學(xué)們，他們的支持也給予了我很大的幫助，同學(xué)們之間經(jīng)常探討一些問題，也讓我在此次設(shè)計中學(xué)到更多的專業(yè)知識。在此，由衷感謝各位老師以及各位同學(xué)對我的幫助。皮套圈座多軸鉆孔專機(jī)設(shè)計31參考文獻(xiàn)：參考文獻(xiàn)：1謝家瀛. 組合機(jī)床設(shè)計簡明手冊M. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1994.2李慶余. 機(jī)械制造裝備設(shè)計M. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2003.3楊叔子. 機(jī)械加工工藝師手冊M. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2002.4邱宣懷. 機(jī)械設(shè)計M. 第四版, 高等教育出版社出版, 1997.5吳宗澤. 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊M. 第二版, 高等教育出版社出版, 1999.6張鐵華. 液壓傳動與氣壓傳動M. 第二版, 華中科技大學(xué)出版社, 2000.7成大先. 機(jī)械設(shè)計手冊M. 第四版, 第一至五卷, 化學(xué)工業(yè)出版社出版, 2002.8楊培元. 液壓系統(tǒng)設(shè)計手冊M. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1995.9黃弈振. 實用液壓回路M. 上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社, 1982.10 天津大學(xué), 哈爾濱工業(yè)大學(xué). 機(jī)床設(shè)計圖冊Q. 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社, 1979: 16-20.11 陳立德. 工裝設(shè)計M. 上海交通大學(xué)出版社 , 1986.12 Ilo, S. and Berghofer, E. 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