裝配圖車床尾座體機械加工工藝及夾具設計（含cad源圖）,裝配,車床,尾座體,機械,加工,工藝,夾具,設計,cad,源圖 湖 南 科 技 大 學 畢業(yè)設計(論文) 課題名稱 精鏜CK-V型主軸箱Φ88.5、2－Φ68.5 三孔雙向臥式 組合鏜床SWT-5 專業(yè)名稱 機械設計制造及其自動化 所在班級 2003級機制二班 學生姓名 王 成 志 學生學號 2003181208 指導老師 伍 利 群 完 成 日 期： 2007年5月 摘要 該篇論文是對粗鏜CK-V型主軸箱Φ88.5、2－Φ68.5三孔雙向臥式組合鏜床 SWT-5的設計。本設計說明書主要包括組合機床總體設計和專題設計兩個部分。其中第一部分的內容有產品工序分析、組合機床總體布置以及“三圖一卡”（被加工零件工序圖、加工示意圖，機床聯(lián)系尺寸總圖、機床生產效率計算卡）的設計；第二部分是主軸箱體的設計和傳動系統(tǒng)的設計，并校核軸與齒輪的強度。 通過此次設計，真正了解鏜床的內部結構，把所學的知識運用到生產實踐中去。 關鍵字： 組合機床、工序分析、三圖一卡、主軸箱體、傳動系統(tǒng) Abstract This paper is to exactitude boring the CK-V headstockΦ88.5、2－Φ68.5 threebidirectional horizontal-type combinations boring lathe SWT- 5 design. This design instruction booklet mainlyincludes the aggregate machine-tool system design and the topicdesigns two parts. First part of content has the product workingprocedure analysis, the aggregate machine-tool general arrangement aswell as "a three charts card" (processes components working procedurechart, processing schematic drawing, engine bed relation size assemblydrawing, engine bed production efficiency computation card) thedesign; The second part is the headstock body design and thetransmission system design, and school epipolar axis and gearintensity. Through this design, truly understood the boring lathe the internalstructure, the knowledge which studies utilizes in the productionpractice. Essential character: Aggregate machine-tool working procedureanalysis a three charts card headstock body transmission system 前 言 大學四年的學習生活即將結束，大學生活中的最后一個環(huán)節(jié)也是最重要的一個環(huán)節(jié)——畢業(yè)設計，是對所學知識和技能的綜合運用和檢驗，也是我們完成學業(yè)走向工作崗位必不可少的一步。 為了順利完成此次設計任務，我們不但復習了以前所學的專業(yè)知識，而且還查閱了大量相關的技術手冊，獲得了大量數(shù)據(jù)，并結合實習時對組合鏜床的產品生產過程，對組合鏜床的結構構造，工件的加工工藝過程的了解來完成此次設計。組合機床是由按系列化，標準化設計的通用部件已及按工件的形狀和加工工藝要求設計的專用部件所組成的一種高效機床。組合機床是根據(jù)特定工件規(guī)定的加工工藝要求而設計制造的專用機床。常采用多刀（多軸），多面，多工位同時加工等工序高度集中的高效加工方法，因而與一般專用機床主軸箱一樣。可獲得很高的生產率 ，且自動化程度很高，加工精度穩(wěn)定。 在老師的悉心指導下，我圓滿的完成了此次設計，也從中受益匪淺，對自己的專業(yè)知識有了更深一層的了解。 此次畢業(yè)設計是我們完成了四年學習之后，對自己所掌握的知識進行一次系統(tǒng)的復習，是我們走進社會前的一次鍛煉，由于自己缺少實踐知識，理論知識結構的步完善。錯誤之處在所難免，請各位老師批評指正。 設計者：夏楚文 2007年 5月19日 目 錄 設計任務書 1. 組合機床總體設計 ………………………………………… 1.1 產品工序分析………………………………… 1.1.1 被加工零件圖要求…………………………… 1.1.2 CK-V型數(shù)控機床主軸箱產品的工藝過程………… 1.2 組合機床總體布置………………………… 1.2.1 定位基準對總體設計的影響…………… 1.2.2 加工精度對總體設計的影響………… 1.2.3 工件大小,形狀和加工部位特點的影響 1.2.4 總結…………… 1.3 “三圖一卡”的設計………………………… 1.3.1 繪制主軸箱工序圖………….. 1.3.2 繪制加工示意圖………………………………………… 1.3.3 通用件選擇………………………………………… 1.3.4 高度計算………………………………………… 1.3.5 繪制機床總圖………………………………………… 1.3.6 生產率計算卡…………………………………………… 2. 專題設計 2.1 主軸箱的設計 ……………… 2.1.1 作用………………………… 2.1.2 主要組成部件………………………………………… 2.1.3 多軸箱箱體的設計………………………………………… 2.1.4 主軸外型的結構尺寸………………………………………… 2.1.5 軸承的選擇………………………………………… 2.1.6 軸套的選擇………………………………………… 2.1.7. 軸承內外圓的外徑與軸承座的公差配合選擇……………………… 2.1.8 主軸的強度校核………………………………………… 2.1.9 箱體補充加工圖………………………………………… 2.2 傳動系統(tǒng)的設計……………… 2.2.1 傳動系統(tǒng)的一般要求………………………………………… 2.2.2 擬定傳動系統(tǒng)………………………………………… 2.2.3 主軸的傳動齒輪獲得的實際轉速的核定………………………… 2.2.4 傳動齒輪強度校核設計……………………………… 2.2.5潤滑系統(tǒng)齒輪泵上齒輪參數(shù)的確定……………………………… 2.2.6 設置傳動系統(tǒng)圖與計算坐標………………………………… 致謝…………………………………………… 參考文獻檢索…………………………………………… 畢業(yè)設計任務書 （一）設計課題：粗鏜CK-V型主軸箱Φ88.5、2－Φ68.5三孔雙向臥式組合鏜床SWT—5 （二）原始數(shù)據(jù)：1、產品圖 2、生產綱領：6萬臺∕年（一年按252天算） （三）設計要求： 需要完成以下設計任務 1、 工序圖（3號圖） 2、 加工示意圖（2號圖） 3、 機床示意圖（0號圖） 4、 加工效率計算卡 5、 多軸箱總圖（1號圖） 6、 多軸箱補充圖（1號圖） 7、 傳統(tǒng)系統(tǒng)圖 （2號圖） 8、 零件圖一張（A3圖） 9、 設計說明書 1.組合機床總體設計 1.1 產品工序分析 1.1.1被加工零件圖要求 由圖可知如下 被加工零件名稱: 粗鏜CK-Ⅱ型機床主軸箱箱體. 加工孔的尺寸：大孔Ф88.5 小孔Ф68.5 材料：HT200 硬度：HB170—200 加工精度：各孔與底面平行度為0.02 各孔之間的平行度為0.02 粗糙度： 機床自身能達到的精度 1.1.2 CK-V型數(shù)控機床主軸箱產品的工藝過程 CK-V型數(shù)控機床主軸箱產品的工藝過程分析如下： 1.木模：確定造型的分型面，拔模斜度、型芯芯盒的幾何尺寸、內外模澆口、直澆口的幾何形狀及尺寸、澆注后的縮水量等工步。木模為機械制造的第一道工序。 2.造型：采用滲加固化劑膚腩樹脂砂造型。在造型機上制造外型與泥芯，經氧化滲碳后進行脫模，在外模中下泥芯，然后經合箱，扣箱工步，制作澆口杯，冒口杯等。 3.澆注：先進行點火，將砂型中有機原燃燒排氣，設置澆冒口，將熔化溫度在1400°C左右的鑄鐵水凈化，經氣孔，渣子上浮清除干凈后，冷卻在1300°C左右時進行澆注。 4.清砂：鑄件冷卻1－2小時后，開箱送入振動落砂，上清砂，除去鑄件的澆冒口系統(tǒng)，并對坯件進行打磨去刺。 5.退火：消除坯件凝固的內應力，加溫在350°C左右保溫4－6小時，并隨爐冷卻。 6.刷涂料：在需要加工的表面上刷上帶色（紅色）涂料。 7.鉗：以三個大孔為基準，劃四周平面的加工線。 8.龍門銑：找正工件，一次粗銑4－5個主軸箱體的外表面，并在箱體底平面及兩側留0.5mm的精刨余量。 9.龍門刨：精刨工件底平面，使之達到圖紙要求，精刨孔系兩側平面臺圖。 10.搖臂鉆：以鉆模為夾具鉆加工8－Φ20孔，并鉆鉸2－Φ16兩銷孔。 11.粗鏜：以臥式單工位，雙面組合鏜床粗鏜Φ88。5、2－Φ68。5三大孔，并留單邊加工余量0.5mm。 12.精鏜：以臥式單工位，雙面組合鏜床，精鏜上述三大孔位置如圖，并倒角1×45°。 13.鉗：去除加工毛刺。 14.檢驗：檢查各加工平面與空的尺寸是否合圖。 15.鉗：在CK-V型數(shù)控主軸箱上打印標記。 16.入庫：涂防銹油，分類堆放。 本機床設計屬于第11道工序。 1.2 組合機床總體布置設計 1.2.1定位基準對總體設計的影響 本工序采用“一面兩孔”的定位方案，其特點為：“一面兩孔”的定位方案，廣泛用于機加工的面與面的定位，它符合六點定位的原則，但由于一面兩孔中有兩個圓孔面作定位基準面，易出現(xiàn)過定位現(xiàn)象，為了消除孔的大小，長度的誤差，常采用以一孔為定位銷，另一孔為輔助定位的削邊銷方法。 1.2.2加工精度對總體設計的影響 當工件的加工精度要求較高時，應采用具有固定夾具的單工位組合機床；加工精度較低時，可采用具有移動夾具的多工位組合機床。此外，還要考慮到不同布置形式的機床所能達到的加工精度。例如，對于同軸度要求較高的各孔，應采用從同一面對工件進行加工的機床布置形式。 由所需孔的位置精度為±0.02，再考慮工件裝卸方便,故應采用與夾具以定位銷定位的活動鉆模板。 1.2.3 工件大小,形狀和加工部位特點的影響 對于較大的工件，宜采用單工位機床，反之，宜采用多工位機床；對于大直徑深孔的工件，宜采用具有剛性主軸結構的立式機床； 對于小直徑深孔的工件，通常采用專門的深孔加工機床；對于被加工孔的中心線與定位基準平行，或需從幾個面同時加工的工件，一般采用臥式機床；對于被加工孔的中心線與定位基準垂直的工件，一般采用立式機床。本工序加工時，必須保證的幾何尺寸大孔的深度為41mm,小孔的深度為36mm，兩小孔的距離為160mm?？椎拇笮〕叽鐬棣?8.5、Φ68.5。基面到孔中心高度為200mm。形位公差、大孔的垂直度保證，孔之間平行度為0.02，孔內表面粗糙度為3.2。 工件的材料為HT200。硬度為HBS170－200，生產的鑄件不得有氣孔，砂孔等鑄造缺陷。同時保證鑄件毛坯孔的加工余量為5mm。 1.2.4機床總體布置的確定 綜上所述，并結合本工序加工的孔的中心線與定位基準平行且工件兩個垂直側面上的孔系為同軸度的相互對應孔，故此在選擇鏜床工件時的組合機床應選用臥式單工位雙面組合鏜床，所標型號：臥式單工位雙面組合鏜床SWT(其中S－雙面, W－臥式, T－鏜床)。 本工序采用的夾緊方式為液壓夾緊，其特點是快捷、省力可靠、夾緊力大，適合于批量生產。動力滑臺傳動形式宜采用液壓傳動。 1.3“三圖一卡”的設計 繪制“三圖一卡”就是將已確定的工藝方案和機床的總體布置方案繪在圖紙上。 1.3.1 繪制主軸箱工序圖 1、工序圖的作用和內容： 被加工零件工序圖是指根據(jù)已確定的工藝方案，表示一臺組合機床或自動線對該加工零件應完成的工藝內容的示意圖，它包括加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技術要求等內容。它不能用產品的零件圖代替，而須在原零件圖的基礎上突出本機床或自動線的加工內容及必要的說明進行重新繪制。它是進行組合機床設計的主要依據(jù)，也是制造、使用、檢驗和調整機床的重要技術文件。其內容應包括如下幾個方面： ①表示出被加工零件的形狀和輪廓尺寸及本機床設計有關的部位的結構形狀和尺寸。尤其是當需要設置中間導向套時，應表示出零件內部的筋、壁布置及有關結構的形狀和尺寸，以便檢查工件、夾具、刀具是否發(fā)生干涉。 ②表示出加工用定位基準，夾緊部位及夾緊方向，以便依此夾具的定位支承、限位、夾緊及導向系統(tǒng)的設計。 ③表示出本道工序加工部位的尺寸、尺寸精度、表面粗糙度、形狀位置精度及技術要求，另外還應表示出本道工序對前道工序的技術要求（主要指定位基準）。 ④表示出必要的文字說明，如被加工零件的編號、名稱、材料、硬度、重量及加工部位的余量等。 2、繪制工序圖必須注意的問題： ①加工部位用粗實線畫出，其余細實線。 ②只表示與加工有關的尺寸及輪廓尺寸。 ③尺寸公差改為對稱公差所加工的尺寸用方框。 ④夾緊力的性質，力的方向作用點。  ⑤定位基準要表示清楚。 3、工序圖見圖紙（CK－V型精密車床主軸箱箱體精鏜工序圖） 1.3.2 繪制加工示意圖 1、加工示意圖的作用和內容： 被加工零件在機床上的加工過程刀具,輔具的布置情況,工件與夾具,刀具等機床各部件間的核對位置關系,與機床的工作過程和工作循環(huán)等，因此它是刀具，輔具，夾具，主軸箱，液壓和電氣裝配設計通用部件選擇的主要原始資料，也是對整臺組合機床布置和技卡性能的原如要求，同時還是調節(jié)機床刀具和試車的依據(jù)。 繪制加工示意圖時應注意如下內容： ①應反映機床的加工方法、加工條件及加工過程。 ②根據(jù)加工部位特點及加工要求，決定刀具類型、數(shù)量、結構、尺寸（直徑和長度），包括鏜削時鏜桿直徑和長度。 ③決定主軸的結構類型、規(guī)格尺寸及外伸長度。 ④選擇標準或設計專用的接桿、浮動卡頭、導向裝置、攻絲靠模裝置、刀桿托架等，并決定他們的結構、參數(shù)及尺寸。 ⑤標明主軸、接桿（卡頭）、夾具（導向）與工件之間的聯(lián)系尺寸、配合及精度。 ⑥根據(jù)機床要求的生產率及刀具、材料特點等，合理確定并標注各主軸的切削用量。 ⑦ 決定機床動力部件的工作循環(huán)和工作進程。 2、選擇刀具，切削用量 ① 刀具的選擇： 查組合機床設計書表3-11可知刀具材料為硬質合金：YG8，刀具的角度選擇前角γ0=6°，后角α0=6°，主偏角kγ＝60°。 因為鏜孔直徑為Φ88.5 ，2－Φ68.5。選擇αp＝4.5。 ② 切削用量的選擇： 切削用量包括ap、f、v、n的選擇。查組合機床設計書表3-11可知，其中取ap＝4.5 (其中ap 表示切削深度，f 表示進給量，v表示進給速度 ，n 表示主軸轉速.) 鏜大孔時 v＝40m/min；f1=0.6mm/r；d1=88.5mm。 ` 3、切削功率、扭矩、徑向力、軸向力計算： 在確定機床所加工時必須注意的要素時：首先考慮在加工時的受力情況，才能在規(guī)定的范圍內選取各種配件，以保證加工面條件要求。 加工條件為鏜孔、刀具材料為硬質合金而工件材料為灰鑄鐵HT200。 依據(jù)組合機床設計簡明手冊書中表6-20得： 周向力Fz=51.4 軸向力Fx=0.51 扭矩T=25.7D 切削功率P=FzV/60000 HB＝HBmax－1/3（HBmax－HBmin）＝200-1（200-170）/3=190 鏜Φ88.5孔時： 主切削力: Fz1=51.4 =51.44.5 =2825.47N 功 率: P1=Fz1.V/60000=1.88KW 軸向力: Fx1=0.51 =0.51 =3446.4N 扭矩: T1=25.7D =25.7 =123303N.mm 鏜大孔的主軸箱主軸: 取d1=37mm 對于φ68.5的小孔： 知f2=0.46mm/r Fz2=51.4 =51.4x4.5 =2314.4N P2=Fz2V/60000=1.54KW Fx2=0.51 = =3026.8N 扭距T2=25.7D =25.7 =77971.6N.mm 總功率：P總=P1+2P2=4.96KW 小孔主軸直徑： 取整d2=33mm 4、導向裝置的確定 ①導向裝置的作用、類型及結構形式： 作用： 保證刀具相對工件的正確位置，保證各刀具系統(tǒng)的支承剛性。 類型：導向通常分為兩類：一類是刀具導向部分與夾具導套之間既有相對移動又有相對轉動的第一類導向，或稱固定式導向。另一類是刀具導向部分與夾具之間只有相對移動而無相對轉動的第二類導向，或稱旋轉式導向。其相對轉動部分通常以各種型式設置在刀桿上則稱內滾式旋轉導向；若相對轉動部分設置在夾具上則稱外滾式旋轉導向。 本道工序因為是鏜孔，所以選用固定式導向裝置，這種導向精度較高，可以較好地滿足鏜孔的精度要求。設裝置由中間套、可換導套和壓套螺釘組成。中間導套采用間隙配合。在導套磨損后，可以較為方便地更換。由于CK-V型數(shù)控機床主軸箱Φ88.5，2-Φ68.5孔的精度要求較高，故選用固定式導向裝置，此種導向裝置精度較高，可以滿足加工要求。此導向裝置由中間套，可換導套和壓套螺釘組成。如圖1-1： 圖1-1 ②導向裝置配合的選擇： 考慮到以上各種因素，最后選擇臥式單列圓錐滾子軸承導向套（T0605-05），導套內徑100mm，中間導套采用H7/js6的間隙配合，可換導套采用H7/k6的過盈配合，軸與中間導套配研。 ③ 與導套有關的尺寸 導向長度的確定必須保證刀具剛切入工件時，已進入導套內的導向長度L不小于一個導向部分的直徑d，再考慮到加工完畢，退刀后，取出工件的方便，最后確定導套的長度為260mm。固定導向支座與工件支承座因相距很遠，使用同一支承座，其尺寸為兩導套的距離為380mm。 查表8-6①，根據(jù)工件形狀取： 鏜大孔Φ70時：ｄ＝100；D=112;D1=132. 鏜小孔Φ55時：ｄ＝65；D＝75；D2＝83。 其配合公差為： (間隙配合) (過盈配合) 與的配合均是配研，使之達到鏜孔所能達到的位置精度。 查表4-3 ①，鏜孔Φ70時，L1取210?。?取8　ｆ1取40　。 鏜孔Φ55的固定異向套順序與鏜Φ70導向套相同。 故L2、ｅ２、ｆ２均與L１、ｅ１、ｆ１的長度相同。 5、初定主軸的類型、外伸長度及選擇浮動卡頭 ①確定主軸形式： 多軸箱主軸選用向心球軸承主軸，前支撐選用推力球軸承或深溝球軸承，后支承受選用深溝球軸承或圓錐滾子軸承。此類軸承可承受較大的徑向力和軸向力，且結構簡單、裝配調整方便，適用于兩個方向都有軸向力時宜采用此結構。主軸材料宜用40Cr熱處理，通用傳動軸用45鋼調質。 ②初定主軸直徑d: 查《指導書》P38表4-8得 鏜小孔時主軸直徑d=30主軸外伸部分尺寸為D/d1=50/36；鏜大孔時主軸直徑d=35mm，主軸外伸部分尺寸D/d2=50/36；外伸長度為75。 ③鏜桿的確定： 組合機床上的鏜孔，大多采用硬質合金鏜刀頭裝在鏜桿上，鏜孔直徑，鏜桿直徑及鏜刀截面尺寸，查①表3-16得：（①《組合機床設計》p66） 鏜小孔時，鏜桿直徑取45，鏜刀截面12x12，長為40mm, 鏜大孔時，鏜桿直徑取65，鏜刀截面16x16，長為55mm. 考慮到刀具的夾緊，在鏜桿頭部設計一個M10的方頭平端緊定螺釘（GB82-76）查資料③長度從優(yōu)先系列中選取30mm；（③《機械設計手冊二分冊》第2版p608） ④ 浮動卡頭的選擇： 見圖8-2③①選用大浮動量卡頭，型號均為T6112 見圖8-5④① 鏜大孔Φ70的夾緊螺母?。篢r44×2。 鏜小孔Φ55的夾緊螺母?。篢r36×2 見表8-9⑤ 鏜大孔Φ70的圓螺母取M44×1.5。 鏜小孔Φ55的圓螺母取M36×1.5、 根據(jù)d=36查《設計圖冊》p135，大小軸浮動卡頭均 用T6112型。兩主軸箱的總距離（加工完畢時） L=300+2x(200+260+40+70)=1440 6、動力部件的工作循環(huán)及工作行程計算： 動力部件的工作行程指加工時動力部件從原始位置開始運動到加工終了位置又返回到原來的動作過程，包括快進―工進－快退。 ①動力部件的進給長度： L工進＝L1+L加工長+L2 L加工長－加工部位長度（以最深孔來計算） L1－刀具切入量。 L2－刀具的切出長度。 L加工長＝40 L1取5 查組合機床設計書中表3-24 ?。篖2＝10。 則L工進＝5+40+10＝55。 ②動力部件快速退回長度（L快退） L快退＝L工進+L快進 為了裝卸工件方便，取　L快進＝95　即L快退＝55+95=150 動力部件快速退回的長度L快退必須保證有所有刀具均退回夾具的刀套內，而不影響工件的裝卸。所繪的加工示意圖：L＝10+40+40＝90＜150 即L＜L快退，則刀具可完全退回導套內，即設計合理。 ③動力部件的總行程的確定： L總≥L工作行程+L前備量+L后備量。 L工作行程－動力部件的工作行程，即L快退。 L前備－動力部件尚可調節(jié)的距離。 L后備－刀具從接桿中或接桿連同刀具一起從主軸孔中得到所需的軸向距離。 L工作行程＝150 L前備＝30 L后備＝200 L總＝200+150+30=380 工作循環(huán)圖1-2如下所示： 7、總結：繪制加工示意圖時應注意的問題： ①加工示意圖應與機床實際加工狀況一致，刀具應畫在終了位置。 ②尺寸應完整，尤其是從主軸箱端面到刀尖的軸向尺寸應完整。 ③加工示意圖上應標出各主軸的切削用量和被加工零件的圖號，材料硬度，加工余量以及是否冷卻液等。 ④加工示意圖上應表示加工過程的工作循環(huán)及各行程的長度。 加工示意圖見圖紙（CK－V型數(shù)控鏜床主軸箱體加工示意圖）。 1.3.3通用部件型號、規(guī)格的選擇： 前面第12頁已經算出削功率為=4。98kw P電=P切/K（K=0.8） 則有P電=6.2kw 查表5-38（組合機床設計簡明手冊）： 動力箱所取的型號為ITD50-I， 電動機型號為：Y132M-4 電動機功率：P＝7.5kw 寬度B=400 L3=320 查表4-11②表5-2③ ① 液壓滑臺所選型號為1HY32IA型 長度630，寬度320，行程L=400 ② 側底座所選型號為ICC3211型，長度320 ③ 中間底座長度為1600、高為560。 ④ 支撐臺高度取217.5、長為800。 ⑤ 中間底座的輪廓尺寸，在長度方向應滿足夾具的安裝需要?？紤]到加工示意圖所確定的加工方向的尺寸。根據(jù)選定的動力箱，滑臺，側底座等標準的位置關系，并考慮滑臺的前備量，通過尺寸鏈裝配算得中間底座長度尺寸為1600mm，中間底座寬度尺寸查資料①表2-5得，中間底座寬710mm（①p27）。支承座在長度方向與兩個導套平齊，且與工件及夾具是同一個支承座，其長度為900mm，支承座的高度方向尺寸根據(jù)滑臺高度280mm，側底座高度以及多軸箱中主軸的位置以及對座的工件位置，由尺寸鏈計算得： H=320+560+217.5-180=897.5mm 支承座的寬度取限中間底座相同的寬度，也為710mm. ⑥ 液壓夾具的結構設計及其液壓圖： 液壓夾緊設備 1． 油缸的向下壓力F油 F油＝2P(S1-S2) P-----單位液壓力（15-20kg/cm2） S1----活塞面積(60-80cm2) S2----活塞桿面積（30-40cm2） F油＝2×20×(80-30)＝2000kg 2． 若一邊的多軸箱的刀具先接觸工件，此時該邊刀具切削所產生的軸向力，將對工件產生顛覆力矩，與之同時作用工件的上面，兩油缸產生的正壓力所形成的壓力矩應與之平衡，該壓力矩應大于顛覆力矩，工件才能牢固可靠地被加工，其中F切削軸向力某一邊先切削時產生的推倒工件的顛覆力。 3． 作用于工件的正壓力： 按作用臂力臂的比例距離計算可以得到： F油＝2000kg　　F正壓力＝F油·g＝2000·g kg 受力圖如下：（以鏜大孔為例） 其中F切削力＝F軸向力 h－合力作用線至工件底面高度 h＝200 P＝300 M1＝2F正壓力×P/2＝2×2000×9.8×150＝5.88×106N·mm M2=F切×h＝2857.7×200＝5.71×105N·mm M1>>M2 則不會產生顛覆現(xiàn)象。即所選液壓設備合理。 1.3.4裝料高度的計算 裝料高度一般是指工件安裝基面至地面的垂直距離，在確定機床裝料高度時，首先要考慮工人操作的方便性，對于流水線要考慮車間運送工件的滾道高度，對于自動線要考慮中間底座的足夠高度，以便允許內腔通過隨行夾具返回系統(tǒng)或冷卻排屑系統(tǒng)。 其次是機床內部結構尺寸限制和剛度要求，如工件最低孔位置多軸箱允許的最低主軸高度和通用部件，中間底座及夾具底座基本尺寸的限制等，考慮上述剛度，結構功能和使用要求等因素，工件最低孔距h=159.5mm，滑臺高度為320mm，側底座高度為560mm，對于自動線裝料高度較高，一般取1m左右；對回轉輪轂式組合機床，裝料高度一般為1.2m~1.4m，但常增加操作者腳踏板，便于裝卸操作； h裝料高=多軸箱刀具中心線至多軸箱箱底的高度+滑臺滑 座高度+側底座高度 h=217.5mm+280mm+560mm=1097.5mm 確定總圖中機床的長x寬x高 總圖中的長度確定：由于該機床為單工位雙面臥式機床，由中間底座，兩側面的側底座組成， 所以L=1180x2+1600+80x2=4120 寬度等于中間底座的寬度， 所以d=710mm 高度的確定為：h=多軸箱的高度+滑臺高度+側底座高度 所以h1=400+320+560=1280 1.3.5繪制機床總圖 （1）繪制機床總圖時應注意的問題： ① 機床總圖要按照加工終了時的狀態(tài)畫出。 ② 應注明電動機型號、功率、轉速、應注明動力部件的總行程。 ③ 應表明液壓系統(tǒng)和電氣控制按鈕等的安裝位置 ④ 當工件上加工部位對其中心線不對稱時，而使動力部件對夾具和中心底座不對稱時，應注明動力部件中心線與夾具中心線之間的偏移量。 （2）本機床總圖需要的技術要求： ① 本機床為批量生產CK-V型主軸箱專用雙面臥式組合鏜床。 ② 本機床在安裝調試時，其導軌水平面控制在百分之0.5mm之內。如鏜孔：安裝在主軸箱定位導柱中心軸線的同軸度控制在±0.5內。 ③ 本機床的夾具和工作臺進給液壓系統(tǒng)采用2.5-8μm。壓力工作進給速度為12.5-500mm/min，但不小于4mm/min，以免油路系統(tǒng)產生爬行，影響工件的加工質量。 ④ 本機床20＃－40＃機油潤滑，每三年定期更換一次。 ⑤ 本機床內表面涂上紅色硝基防銹漆，其外表面涂上三遍油漆和底漆進行三次打磨，一次水磨拋光烘干后進行噴漆烤干，主色為淺綠色。 ⑥ 本機床生產一件產品所需時間為一分鐘，機床的年產量為六萬臺。 機床裝配圖見圖紙（臥式組合雙面鏜床總裝圖） 1.3.6生產率計算卡 1. 實際生產率Q Q=A/TK=60000/2248=26.69件/h 2. 理想生產率Q1 Q1=60/T單=60/T機+T輔 （ 件/h） 式中，T單------生產一個零件所需時間,可按下式進行計算： T單=(T切+T輔=L1/vf1+ L2/vf2+ T停)+{(L快進+L快退)/vfk+T移+T裝)} 式中，L1,L2-----分別為刀具節(jié),節(jié)工作進給長度,單位為mm vf1, vf2--------分別為刀具節(jié),節(jié)工作進給量,單位為mm/min T停-----------當加工沉孔,止口.倒角光態(tài)表面時,滑臺在死擋鐵上的停留時間,通常指刀具在加工終了時無進給狀態(tài)下旋轉5～10轉需時間,單位為min L快進，L快退---------分別為動力部件快進,快退,行程長度,單位mm vfK ———動力部件快速行程進度,用機械動力部件時取5～6m/min；用液壓動力部件時取3~10m/min T移----直線移動或回轉工作臺進行一次工位轉換時間，一般取0.1min T裝卸---工件裝卸（包括定位或撤消定位，夾緊或松開，清理基面或切屑與吊運工件等）時間，它取決于裝卸自動化程度，工件重量大小，裝卸是否方便與工人的熟練程度。通常取0.5～1.5min T機——機加工時間（min），（包括動力部件工作進給時間和死擋鐵停留時間） T輔————輔助時間（min），（包括快進時間，快退時間，工作臺直線移動或轉位時間，工件裝卸時間等） 查表得：T機＝0.54min T輔＝1.16min則 Q1=60/（0.54+1.16） =35.29（ 件/h） 3. 機床負荷率η負 η負=Q/ Q1=26.69/35.29 ≈76% 式中，Q1——機床的理想生產率； Q——使用單位的生產率，當全年工時為2248h（一班制）時，Q2=N/2448（件/h），當全年工時為4600h（雙班制）時，Q2=N/4600（件/h），其中N為被加工零件的年產量（生產綱領） 機床η負一般取75～90%為宜。當機床結構復雜時，應取小值，反之取大值。 T機＝機加工時間（包括快進時間、快退時間、工作臺直線移動或轉位時間、工件裝卸時間等） 查表得：T機＝0.71T輔＝1.83 2、生產效率計算卡如下： 被加工零件 圖號 毛坯種類 鑄件 名稱 CK-I型精鏜車床主軸箱箱體 毛坯重量 材料 HT200 硬度 HBS170—200 工序名稱 左右面鏜孔 工序號 序號 工步名稱 被加工零件數(shù) 加工直徑mm 長度mm 工作行程mm 切削速度m/min 轉速 r/min 進給量 mm/r 進給速度 mm/min 工時 機加工時間 輔助時間 共計 1 裝卸工件 1 1 1 2 滑臺快進 95 0.017 0.017 3 多軸箱工進1 88.5 40 55 40 144 0.6 86 2.5 2.52 4 多軸箱工進2 68.5 35 55 40 187 0.46 86 5 滑臺快退 150 0.028 0.028 1． 雙班制：7.521萬臺/年 。滿足6萬臺/年的要求 2． 裝卸工件時間取決于操作者熟練程度，本機床計算時取1分鐘 總計 3.7 單件工時 3.7 機床生產效率 16.35件/小時 機床負荷率 76% 2.專題設計 2.1多軸箱設計 2.1.1 主要作用： 根據(jù)被加工的零件的加工要求，安排各主軸位置，并將動力和運動由電機 動力部件給各工作主軸，使之得到要求的轉速和轉向，其原始依據(jù)是“三圖一卡”。 2.1.2 主要組成部件： a) 通用零件：箱體，主軸，傳動軸，齒輪，和附加機構等。 b) 傳動類零件：主軸1~6，傳動軸7，驅動軸0，油泵傳動軸8，傳動齒輪，動力箱，電動機齒輪等。 c) 潤滑與防油元件：葉片泵9，分油器，注油標，排油基，油盤，防油套。 d) 箱體類零件：箱體，前蓋，后蓋。 在多軸箱箱體內腔，安排兩排齒輪，箱體后壁與后蓋之間安排一排齒輪，包括驅動齒輪和轉動齒輪。 2.1.3多軸箱箱體的設計 箱體材料為HT200，前后蓋材料為HT150。多軸箱的厚度標準為180mm,臥式多軸箱的前后蓋厚度分別為55mm，90mm。根據(jù)《組合機床簡明的設計手冊》表7-1可選擇箱體尺寸為BⅹH=400mmⅹ400mm。 2.1.4主軸的結構及代號 多軸箱主軸選用向心球軸承主軸，前支撐選用推力球軸承或深溝球軸承，后 承受選用深溝球軸承或圓錐滾子軸承。此類軸承可承受較大的徑向力和軸向力，且結構簡單、裝配調整方便，適用于兩個方向都有軸向力時宜采用此結構。主軸材料宜用40Cr熱處理，通用傳動軸用45鋼調質。 主軸鏜￠88.5孔的軸，該軸參考《簡明手冊》p141圖（7-4），其代號：35-IT0721-41鏜￠55時，其代號為：30-1T0721-41 2.1.5軸承的選擇 向心球軸承型號： 鏜￠88.5孔時，代號為：6207 鏜￠68.5孔時，代號為：6206 推力球軸承型號： 鏜￠88.5孔時，代號為：8106 鏜￠68.5孔時，代號為：8107 2.1.6軸套的選擇 a)軸套長度L按下列數(shù)值選?。? 50，60，70，80，90，100，110，120，130，140，150，160，170，180，190，200，225，250，275，300，325。 b) 直徑D允許采用ga，gc配合，d允許采用D配合，而直徑D用gc配合的軸套應有附加的連接，用ga配合長度L在1.5內的軸套應有附加的連接。用jc4配合的軸套不需要附加的連接； c) 壓合后軸套直徑d可能縮小，因此裝配后必須檢查，必要時用各種方法精加工； d) 為了取消壓合后的精加工工序，軸套的直徑d允許制定保證壓合后能得到D4精度要求之公差； e) 各段軸套的基本尺寸的確定參見組合機床設計簡明手冊圖7-4：伸出前端部分長為40mm，后端為35mm，齒輪寬為24mm，無安裝套長26mm，距前端套距為4.5mm，后端距為9.5mm，在兩齒輪之間套長為2mm，計算如下（參考其裝配圖）鏜￠70孔時，軸套代號為：35-1T0722-61；鏜￠55孔時，軸套代號為：30-1T0722-61 對軸 1：套筒 1：9.5（35-24）=20.5mm； 2：規(guī)定為24mm； 3：4.5（40-24）=20.5mm； 4：規(guī)定為2mm； 對軸 2：套筒 1：24+9.5+（35-17）=51.5mm；2：24+2=26mm； 3：4.5+（40-17）=27.5mm； 1′：9.5+（35-18）=26.5mm； 3′：4.5+40-18=26.5mm； 對軸 3、4：套筒1：（35-16）+9.5=28.5mm； 2：24+2=26mm； 3：4.5（40-16）=28.5mm； 對軸 5：套筒1：9.5+24+（35-15）=53.5mm； 2：規(guī)定為24mm； 3：（40-15）+4.5=29.5mm； 4：規(guī)定為2mm。 2.1.7軸承內外圓的外徑與軸承座的公差配合選擇 軸承外圓外徑與軸承座采用間隙配合，內圓外徑采用基軸制 過盈配合，參見p141圖，及p142表7-6 主軸各組件尺寸配合如下： D（f7），d1（H7），d2（jsd），d4（H7/n6），d5（H8/n7），db（H8/t7） 2.1.8主軸的強度校核 對1軸進行強度校核： 1) 按扭轉強度條件計算： 2) 作出軸的計算簡圖 軸所受載荷是從軸上零件傳來的計算時，常將軸上各力載荷簡化為集中力，其作用點取為載荷分布段的中心點，作用在軸上的扭矩一般從傳動輪輪榖寬度的中心算。 3) 作出彎矩圖： 分別按水平面和垂直面計算各力產生的彎矩，并按照計算結果分別作出水平面的彎矩MH和垂直面上的彎矩Mr圖，按下式作M圖： 2.1.9箱體補充加工圖 主軸箱一般為鑄件，材料為HT200，為通用鑄件，但由于加工對象不同，需要在通用鑄件的基礎上進行加工： 根據(jù)設計的不同要求，需要在箱體鑄件的兩個地方修改模型或鉆孔。 在繪制中凡需要補充的部分用粗實線劃出，通用鑄件原有部分的輪廓一律用細實線劃出。 安裝軸承外徑的孔公差去K7。 2.2 傳動系統(tǒng)設計 2.2.1傳動系統(tǒng)的一般要求 a)用一根傳動軸帶動多根主軸，當齒輪中心距不符合標準時，可采用變位齒輪。 b)避免用主軸兼?zhèn)鲃虞S。 c)加工主軸上的齒輪盡可能分布在第Ⅰ排，以減少主軸扭轉變形。 d)箱傳動齒輪傳動比一般單與1/2,最佳傳動比為1－1.5，后蓋內傳動比大于1/3－1/3.5，盡可能避免升速傳動，若采用其傳動比應小于2,且傳動比最好放在傳動鏈的最末一、二級上，以減少功率損失。 2.2.2擬定傳動系統(tǒng) 1．示意圖 傳動系統(tǒng)示意圖 主軸箱所選用尺寸為400×400。查表5-20①得到驅動軸在主軸箱內距離底座高度 159.5。電動機輸出轉速n0=470r/min。鏜大孔轉速n1=319r/min。鏜小孔φ55的轉速n2=405 r/min。查表7-22②取動力箱齒輪 m1＝3, z0＝21 ；由傳動系統(tǒng)圖可知： 設各齒輪編號：驅動齒輪z0，傳動齒輪z1，z1’， z1”，主軸齒輪鏜大孔z2，兩個鏜小孔分別為z3，z4，泵傳動齒輪z5 、z5’，泵齒輪z6 計算各齒輪，模數(shù)：由《簡明手冊》p60知： 470×z0/z1×z2/z3=319 m2（z2+z3）/2=120 設m2=2，m1=3，z1=41 ∴ z2/z3=319.87/470×41/21=0.875 z2+z3=120 ∴ z2=64， z3=46， m3=2 由z1與z5’咬合，z5與z6咬合， 720×z0/z1×z5/z6=405.3 m4（z5+z6）/2=160 （其中兩個小軸距主軸中心距為80mm） 設 m5=2 即： z5/z6=405.3/470×41/21=0.95954 z4+z5=160 ∴ z5=29，z6=23，m4=m5=2 3齒輪與4齒輪是一樣的。z3= z4=46，m3= m4=2 各數(shù)據(jù)整理如下表： 軸的齒輪號 齒數(shù)Zn 模數(shù)Mn 分度圓直徑 0 21 3 63 1′ 44 2 88 1 41 3 123 1” 42 2 84 2 64 2 128 3 46 2 92 4 46 2 92 5 29 2 58 5′ 21 3 63 6 23 2 46 2.2.3主軸的傳動齒輪獲得的實際轉速的核定： 因為齒數(shù)必須取整數(shù)，故此在加工示意圖中所確定的轉速n與實際轉速有一定的誤差，但誤差率不得超過±5％。 即： n4實際＝n0·Z0/Z1·Z4/ z1’=470×21/41×46/44＝275.6 n2實際＝n0·Z0/Z1·Z2/ z1”=470×21/41×64/42＝366.8 ∵Δ1、Δ2均小于5％。 ∴齒輪設計合理。 2.2.4傳動齒輪強度校核設計 Ⅰ、由公式計算：驗證Z0的強度（Z0為最薄弱齒輪所受扭轉最大） a)取最大齒輪材料為40Cr，并經調質及表面淬火。大小齒輪均選硬齒面，齒面硬度為48-55HRC。 b)因為從齒輪傳遞的功率小，所選用直齒圓柱齒輪。 c)選取7級精度齒輪。 d)小齒輪Z0＝21大齒輪Z1＝41 e)初選Kt＝1.3。 f)計算小齒輪傳遞的扭矩： T1＝95.5×105·P1/Np＝95.5×105×5.5/480＝1.09×105N·mm。 g)φd取0.4。 h)查得ZE=189.8MPa。 i)查得〔δ〕H(lim1)＝〔δ〕H（lim2）＝1170MPa。 j)查得KHN1＝0.88 KHN2＝0.90。 k)計算接觸疲勞需用應力（取失效率為1％、安全系數(shù)S＝1） 〔δ〕H1＝KHN1·δH（lim1）＝1030Mpa 〔δ〕H2＝KHN2·δH（lim2）＝1053Mpa Ⅱ、計算： 1) 2) 計算圓周速度： 3) 計算寬度： b＝φd·d1t＝0.4×61.85＝24.74mm。 4) 計算齒寬與齒高之比b/h： 模數(shù) mt＝d1t/Z0=61.85/23＝2.69。 齒高 h＝2.25mt＝2.25×2.69＝6.05。 b/h＝24.74/6.05＝4.09。 5) 計算載荷系數(shù)： 根據(jù)v＝1.82m/s 7級精度 查得：Kv＝1.03. 直齒輪，假設KAFt/b≥100N/mm 查得：KHa＝KFa＝1.1 由表查得：KA＝1 KHβ＝0.43 KFβ＝1.3。 故載荷系數(shù)：K＝KA·KV·Kα·KAβ＝1×1.03×1.1×1.43＝1.62。 6) 按實際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑： 7) 計算模數(shù)： m＝d1/Z0＝69.04/23＝3.00 一、 按齒根彎曲疲勞強度設計校核： 由公式： 1、 確定公式內個計算值： 1) 查得δFE1＝δFE2＝680MPa。 2) 查得KFN2＝0.9 KFN1＝0.88。 3) 計算疲勞許用應力： 取彎曲疲勞安全系數(shù)S＝1.4 由公式： MP 〔δ〕F1＝KFN1δFE1 /S＝0.88×680/1.4＝427.4a 〔δ〕F2＝437.14Mpa 4) 計算載荷系數(shù)： K＝KAKVKαKFβ＝1×1.2×1.1×1.3＝1.72 5) 查得齒形系數(shù)： YFa1=2.69 YFa2＝2.40。 6) 查得應力校正系數(shù)： YSa1=1.575 YSa2=1.67。 7) 計算并比較大小齒輪： ＝ ＝ 小齒輪數(shù)值大。 2、 設計計算： 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m略大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)。由于齒輪模數(shù)m的大小取決于彎曲強度所確定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力僅與齒輪直徑有關。可取由彎曲強度算得的模數(shù)2.60，并就近圓整m＝3。按接觸強度算得的分度圓直徑d1＝69.04。 由：Z＝d1/m＝69.04/3＝23.01 取Z0＝23 Z1＝u·Z0＝40。 模數(shù)即為3。 二、 幾何尺寸計算： 模數(shù)圓整m＝3。 1. 計算分度圓直徑： d1＝m·Z0=3×21＝63 Z1=41 d2＝m·Z2＝3×41＝123 2. 計算中心距： a＝（d1+d2）/2＝（63＋123）/2＝93。 3. 計算齒輪寬度： b＝φd·d1＝0.4×69＝27.6。 圓整B1＝28 B2也可取28。 4. 驗算： Ft＝2π/d1＝2×1.09×105/69＝3159.4N。 ∴選擇合適。 因為齒輪傳遞的扭矩較小，故齒根彎曲強度可略去不計。 經上分析計算Z0＝21 Z1＝41所選合適。 2.2.5潤滑系統(tǒng)齒輪泵上齒輪參數(shù)的確定 潤滑用齒輪泵的傳動系統(tǒng)由5、6軸傳入 Z5＝23 Z5齒輪與Z1＝41齒輪嚙合，且與Z0/Z1處于同一排 d5＝m·Z5＝3×23＝69。 ∵1、2軸之間的距離為60。 d5>60 故第5軸需偏移一段距離。 取5軸偏移30°。 n泵在400－800r/min范圍之內所選。 YB型葉片泵，滿足要求。 2.2.6 設置傳動系統(tǒng)圖與計算坐標:(如下圖所示) 1. 主軸箱傳動原理： 1)用傳動軸1帶動3根主軸(軸2、3、4)，形成同心圓，齒輪中心距是標準的。 2)傳動軸是軸1和 軸 5。把3根主軸和1根泵軸與驅動軸連接起來。