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畢業(yè)設(shè)計（論文）專用紙 重 慶 理 工 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 題目 （任務(wù)起止日期 2010年11月 1日～ 2011 年 5 月18日） 應(yīng)用技術(shù) 學(xué)院 機械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè) 班 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 系 主 任 二級學(xué)院院長 1 —————————————————————————————————— 前言 本設(shè)計需要綜合運用大學(xué)三年所學(xué)的知識，同時還需進一步學(xué)習(xí)各方面相關(guān)的知識，發(fā)揮創(chuàng)新能力。本設(shè)計作為一名機械工程學(xué)院機電專業(yè)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計，滿足畢業(yè)設(shè)計的要求，難度及工作量適中，在內(nèi)容上力求簡明扼要、嚴格精選。 本設(shè)計論文包括以下幾大部分內(nèi)容：中英文摘要、緒論、第一章 機床總體設(shè)計、第二章 多軸箱部件設(shè)計、第三章 多軸箱零件校核及總結(jié)和參考文獻。 本設(shè)計全部采用最新的國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，以及標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語和常用術(shù)語。 本設(shè)計全部由機械工程學(xué)院張道德教授指導(dǎo)，在設(shè)計中承蒙張教授和本設(shè)計組中同學(xué)的支持和幫助，為本人提供了許多寶貴的意見和建議、資料，在此表示衷心的感謝！ 由于本人水平有限，在設(shè)計中難免有錯誤和不妥之處，懇請各位老師批評指正！ 目錄 前言………………………………………………………1 中文摘要…………………………………………………Ⅰ 英文摘要…………………………………………………Ⅲ 緒論………………………………………………………1 第一章、組合機床總體設(shè)計……………………………5 1-1、組合機床工藝方案的制定…………………5 1-2、組合機床切削用量的選擇…………………6 1-3、組合機床配置型式的選擇…………………6 1-4、組合機床的總體方案設(shè)計…………………7 第二章、多軸箱部件設(shè)計……………………………13 2-1、多軸箱設(shè)計…………………………………13 2-2、主軸設(shè)計……………………………………13 2-3、齒輪布置……………………………………13 2-4、多軸箱的潤滑，手柄軸的設(shè)置……………17 第三章、多軸箱零件校核……………………………19 3-1、軸的校核…………………………………19 3-2、齒輪的校核………………………………22 3-3、軸承的選擇與校核………………………24 總結(jié)……………………………………………………26 參考文獻………………………………………………27 摘要 本論文主要說明組合機床設(shè)計的基本過程及要求。組合機床是按高度集中原則設(shè)計的，即在一臺機床上可以同時完成同一種工序或多種不同工序的加工。組合機床發(fā)展于工業(yè)生產(chǎn)末期，與傳統(tǒng)的機床相比：組合機床具有許多優(yōu)點：效率高、精度高、成本低。它由床身、立柱、工作臺、及電源一些基本部件及一些特殊部件，根據(jù)不同的工件加工所需而設(shè)計的。 在組合機床上可以完成很多工序，但就目前使用的大多數(shù)組合機床來說，則主要用于平面加工和孔加工兩大類工序。論文主要內(nèi)容包括四大部分： （1）、制定工藝方案 通過了解被加工零件的加工特點、精度和技術(shù)要求、定位夾緊情況、生產(chǎn)效率及機床的結(jié)構(gòu)特點等，確定在組合機床上完成的工藝內(nèi)容及加工方法，并繪制被加工零件工序圖。 （2）、組合機床的總體設(shè)計 確定機床各部件之間的相互關(guān)系，選擇通用部件和刀具的導(dǎo)向，計算切削用量及機床生產(chǎn)效率、繪制機床的尺寸聯(lián)系圖及加工示意圖。 （3）、組合機床部件設(shè)計 包括專用多軸箱的設(shè)計，傳動布局合理，軸與齒輪之間不發(fā)生干涉，保證傳動的平穩(wěn)性和精確性。專用主軸設(shè)計、軸承的選用及電機的選擇等。 （4）、液壓裝置的設(shè)計 液壓滑臺、定位夾緊裝置均為液壓控制。并采用了許多液壓控制閥，保證了運動的平衡性，循環(huán)性和精確性。 另外，本文還涉及到大量的設(shè)計和計算，包括： （1）、主軸的選擇和傳動布置，以保證加工過程中被加工零件的精度； （2）、傳動軸的設(shè)計和校核，以保證軸的剛度； （3）、齒輪的設(shè)計、計算，對齒輪的強度和剛度進行校核； 多軸箱部分是本次設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，本次設(shè)計中它的設(shè)計既要保證工作臺的運動的合理、平衡和準(zhǔn)確，又要滿足工作要求。在本文中的大量設(shè)計、計算使它在理論上滿足了設(shè)計和工作的要求。 關(guān)鍵字：組合機床；設(shè)計；過程；功能 Abstract This thesis mainly elucidates the basic process and requirements that design of the combination machine. Combination machine is designed according the fundamental , which highly centralized ,or , more correctly it can process one working procedure or more different working procedures at one time . Combination machine was developed in the end of industrial production compared with traditional machine; combination machine has many advantages , such as high efficiency , high accuracy and low cost . It is composed of some general parts , such as bed ,column ,work able ,power unit ,and some special parts designed according to different work piece machining need. The preface of a lot of works can be completed on the combination machine, but in regard to the majority current usage of combination machine, then and primarily used for the flat surface to process and the bore to process two big work preface. The main part including :(1) Formulating technological plan We,ve learned the characteristic of the part designed ,accuracy and specification ,locating and fixing ,productivity and machining structure by the practice .Then the technological operation and work order can be determined which can be finished in combination machine.(2) Combination machine frame design determines the interrelation of the different part in the machining tool ,select general parts and tool oriented .Then compute cut feed and productivity finally draw a sketch map of the machine .(3) Combination machine parts design including headstock、proper transmission layout 、shaft and gear move freely without interference which ensure the stability and accuracy during transmission ,then design dedicated select bearings and engine etc.(4)Hydraulic pressure equipment design slipway and locating and fixing device are all controlled by hydraulic pressure .It adopts many hydraulic control valves ,which ensure the stability ,circulation and accuracy . In addition ,the thesis deals with amount of components devices and calculations ,including :(1) Choice of the main shaft and disposal of transmission , by doing so to ensure the accuracy of components machining in process when the main shaft rotating; (2)The device and check of the transmission shaft ,so it can assure the rigidity of the shaft is allowable ;(3) Gear device and calculations ,check the performance in the strength and rigidity of it ;headstock is a very important part in this thesis ,the design of it here not only ensures the rationality 、equipoise and stability of the motion of the slipway ,but also satisfies the requirements of different work environment .So many design and calculations about it in this thesis suggests this system fully meets the requirements in design and work theoretically. Keywords: combination machine ;design ;process ;function 26 —————————————————————————————————— 緒論 一、組合機床及其特點 組合機床是由大量的通用部件和少量專用部件組成的工序集中的高效專用機床。它能夠?qū)σ环N（或多種）零件進行多刀、多軸、多面、多工位加工。在組合機床上可以完成鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔、攻絲、車削、銑削、磨削及滾壓等工序，生產(chǎn)效率高，加工精度穩(wěn)定。 組合機床與通用機床、其他專用機床比較，具有以下特點： (1)組合機床上的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件約占全部機床零、部件總量的70~80%，因此設(shè)計和制造的周期短，投資少，經(jīng)濟效果好。 (2)由于組合機床采用多刀加工，并且自動化程度高，因而比通用機床生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動強度低。 (3)組合機床的通用部件是經(jīng)過周密設(shè)計和長期生產(chǎn)實踐考驗的，又有專門廠成批制造，因此結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、工作可靠，使用和維修方便。 (4)在組合機床上加工零件時，由于采用專用夾具、刀具和導(dǎo)向裝置等，加工質(zhì)量靠工藝裝備保證，對操作工人的技術(shù)水平要求不高。 (5)當(dāng)被加工產(chǎn)品更新時，采用其他類型的專用機床時，其大部部件要報廢。用組合機床時，其通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件可以重復(fù)利用，不必另行設(shè)計和制造。 (6)組合機床易于聯(lián)成組合機床自動線，以適應(yīng)大規(guī)模的生產(chǎn)需要。 組合機床雖然有很多優(yōu)點，但也還有缺點： (1)組合機床的可變性較萬能機床低，重新改裝時有10%~20%的零件不能重復(fù)利用，而且改裝時勞動量較大。 (2)組合機床的通用部件不是為某一種機床設(shè)計的，它是具有較廣的適應(yīng)性。這樣，就使組合機床的結(jié)構(gòu)較專用機床稍為復(fù)雜些。 二、組合機床的分類 組合機床有大型組合機床與小型組合機床兩大類，它們不僅在體積和功率上有大小之別，而且在結(jié)構(gòu)和配置型式等方面也有很大的差異。這里主要說明大型組合機床的配置型式。大型組合機床的配置型式可分為三大類： 1、具有固定式夾具的單工位組合機床 這類組合機床夾具和工作臺都固定不動。動力滑臺實現(xiàn)進給運動，滑臺上的動力箱實現(xiàn)切削主運動。根據(jù)動力箱和多軸箱的安置方式不同，又可分為以下幾種： (1)臥式組合機床（動力箱水平安裝）； (2)立式組合機床（動力箱垂直安裝）； (3)傾斜式組合機床（動力箱傾斜安裝）； (4)復(fù)合式組合機床（動力箱具有上述兩種以上的安裝狀態(tài)）。 2、具有移動式夾具的（多工位）組合機床 這類組合機床的夾具安裝在直線移動工作臺或回轉(zhuǎn)工作臺上，并按照一定的節(jié)拍時間作間歇移動或轉(zhuǎn)動，使工位得到轉(zhuǎn)換。這類機床的配置型式，常見的有以下四種。 (1)具有移動工作臺的機床，這類機床的夾具和工件可作直線往復(fù)移動。 (2)具有回轉(zhuǎn)工作臺的機床，這種機床的夾具和工件可繞垂直軸線回轉(zhuǎn)，在回轉(zhuǎn)工作臺上每個工位通常都裝有工件。 (3)鼓輪式機床，這種機床的夾具和工件可繞水平軸線回轉(zhuǎn)。此種機床一般為臥式單面或臥式雙面，而較少采用三面配置。此外也有輻射式的，它除了安裝臥式動力部件外，還在垂直于鼓輪回轉(zhuǎn)的平面上安裝動力部件。 (4)中央立柱式機床，這種機床具有臺面直徑較大的環(huán)形回轉(zhuǎn)工作臺。在工作臺中央安裝立柱，立柱上安裝動力部件，而在工作臺的周圍還安裝有臥式動力部件，工件和夾具則安裝在回轉(zhuǎn)工作臺上，這種機床一般都是復(fù)合式的。 3、轉(zhuǎn)塔多軸箱式組合機床 轉(zhuǎn)塔多軸箱式組合機床分為兩類：單軸轉(zhuǎn)塔動力頭式組合機床和多軸轉(zhuǎn)塔頭式組合機床。前者轉(zhuǎn)塔頭的每個結(jié)合面可安裝一個剛性主軸。后者轉(zhuǎn)塔頭的每個結(jié)合面可安裝一個多軸箱。這種機床一般配置型式有： (1)轉(zhuǎn)塔式多軸箱只實現(xiàn)切削運動，被加工零件安裝在滑臺上，由滑臺實現(xiàn)進給運動； (2)轉(zhuǎn)塔式多軸箱安裝在滑臺上，轉(zhuǎn)塔式多軸箱既實現(xiàn)切削主運動又實現(xiàn)進給運動。 其中，轉(zhuǎn)塔多軸箱式組合機床可能組成雙面式或三面式，同時對工件的兩、三個平面進行加工。 三、組合機床的工藝范圍 組合機床可完成的工藝有銑平面、刮平面、車端面、鉆孔、擴孔、鏜孔、鉸孔、攻絲、倒锪窩、鉆深孔、切槽等。隨著綜合自動化技術(shù)的發(fā)展，組合機床可完成的工藝范圍也在不斷擴大，除了上述工藝外，還可完成車外圓、車錐面、車弧面、切削內(nèi)外螺紋、滾壓孔、拉削內(nèi)外圓柱面和平面、磨削、拋光、珩磨，甚至還可以進行沖壓、焊接、熱處理、裝配、自動測量和檢查等。 四、組合機床的發(fā)展方向 近幾年組合機床在汽車、拖拉機、柴油機、電機、儀器、縫紉機、自行車、閥門、礦山機械、冶金、航空、紡織機械及軍工等部門已獲得廣泛的使用，一些中小批量生產(chǎn)部門也開始推廣使用。我國在組合機床及其自動線上將獲得較快的發(fā)展，其發(fā)展方向為： 1、提高通用部件的水平 衡量通用部件水平的主要標(biāo)準(zhǔn)是：品種規(guī)格齊全，動、靜態(tài)性能參數(shù)先進，工藝性好，精度高和精度保持性好。 目前應(yīng)注意開發(fā)適應(yīng)強力銑削的大功率動力滑臺，高精度鏜削頭和高精度滑臺，以及適應(yīng)中、小批生產(chǎn)的快調(diào)、速換動力部件和支承部件。 機械驅(qū)動的動力部件具有性能穩(wěn)定，工作可靠等優(yōu)點。目前，機械驅(qū)動的動力部件應(yīng)用了交流變頻調(diào)速電機和直流伺服電機等，使機械驅(qū)動的動力部件增添了新的競爭能力。 動力部件采用鑲鋼導(dǎo)軌、滾珠絲杠、靜壓導(dǎo)軌、靜壓軸承、齒形皮帶等新結(jié)構(gòu)，支承部件采用焊接結(jié)構(gòu)等。由于提高了部件的精度和動、靜態(tài)性能，因而使被加工的工件精度明顯提高，表面粗糙度減小。 2、提高生產(chǎn)率 目前組合機床及其自動線的生產(chǎn)率不斷提高，循環(huán)時間一般是1~2分鐘，有的只用10~30秒。提高生產(chǎn)率的主要方法是改善機床布局，增加同時加工的刀具，減少加工余量，提高切削用量，提高工作可靠性以及縮短輔助時間等。為了減少自動線的停車損失，提高自動線的柔性，采用電子計算機進行自動線的管理。 3、擴大工藝范圍 現(xiàn)在組合機床及其自動線一般已不是完成一個工件的某幾道工序，而常常是用于完成工件的全部加工工序。除過去完成平面銑削、鉆孔、擴孔、锪孔、攻絲、粗鏜孔外，現(xiàn)在已擴大到能完成車削、磨削、拉削、精鏜以及非切削加工（如檢查、自動裝配、清洗、試驗以及打印分類等）工序。 4、提高加工精度 現(xiàn)在在組合機床及其自動線上又納入了很多精加工工序，如進行1級精鏜，保證孔加工位置度在0.02毫米。為了使自動線能穩(wěn)定地保證加工精度，已廣泛采用自動測量和刀具自動補償技術(shù)，保證調(diào)刀不停車。 5、提高自動化程度 目前組合機床及其自動線發(fā)展十分迅速，越來越多的組合機床用于組成自動線，組合機床本身則是全自動方向發(fā)展的。為此，重點是解決工件夾壓自動化和裝卸自動化。 6、提高組合機床及其自動線的可調(diào)性 為了提高中小批生產(chǎn)的一些箱體件的生產(chǎn)率，近幾年來發(fā)展了可調(diào)的多工序多刀具的組合機床及其自動線，它們大多采用數(shù)字程序控制。除早期發(fā)展的多品種、成組加工的組合機床及其自動線外，還創(chuàng)造了自動換刀和自動更換多軸箱的組合機床，還有用于加工中小批生產(chǎn)箱體零件的可自動更換對多軸箱的組合機床。用一臺這樣的機床就能完成一種工件的全部工序加工，能起到一條流水線的作用。特別是數(shù)字程序控制的發(fā)展，為發(fā)展這種機床創(chuàng)造了更有利的條件。 7、創(chuàng)制超小型組合機床 為了適應(yīng)儀器儀表工業(yè)小箱體加工需要，創(chuàng)制超小型組合機床是必需的。這種機床多由超小型氣動液壓頭配置而成，體積小，效率高，并能達到高的加工精度。 8、發(fā)展專用組合機床及其自動線 隨著組合機床技術(shù)的發(fā)展，過去一直被認為需按具體加工對象專門設(shè)計，而是可以作為通用品種進行成批生產(chǎn)的，用戶根據(jù)自己加工產(chǎn)品的需要，配上刀具及工藝裝備，即可組成加工一定對象的高效機床。 第一章、 組合機床總體設(shè)計 1-1 、組合機床工藝方案的制定 組合機床用于鉆削變速箱上端面的8個孔，并且要達到其加工精度。為了滿足其加工精度的要求，我們首先要對加工的零件做工藝方案的分析，制定組合機床工藝方案是設(shè)計組合機床最重要的步驟之一。工藝方案制定的正確與否，將決定機床能否達到“重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、效率高、質(zhì)量好”的要求。 (1)加工工序和加工精度 被加工零件需要在組合機床上完成的工序及加工精度，是制定機床工藝方案的主要依據(jù)。 本組合機床為鉆孔：4個Φ6.7孔 (2)被加工零件特點 工件硬度：HB 170~220 材料：HT 150 鑄件 (3)工件生產(chǎn)方式 被加工零件的生產(chǎn)批量的大小，對機床工藝方案制定也有影響。變速箱的粗加工、半精加工、精加工分別在不同的機床上進行。這樣，機床雖然多一些，但由于生產(chǎn)批量很大，從提高生產(chǎn)率、穩(wěn)定保證加工精度的角度來講仍然是合理的。 1、工藝基面的分析 (1)采用“一面二孔”定位方法， 選擇底面C為工藝基面。 (2)夾緊面為頂面非加工側(cè)的邊緣部分。 2、加工工藝的分析 加工精度：6級 加工余量：擴孔：2.0毫米 刀具選擇：標(biāo)準(zhǔn)鉆頭 3、切削用量的選擇 鉆孔加工直徑為：Φ6.7 切削用量的選取可采用查表法，從附錄一的切削用量表（1）可知：工件材料為HT150，HB為170~220，其切削速度為16~24米/分，走刀量為0.2~0.4毫米/轉(zhuǎn)。 對各主軸轉(zhuǎn)速的選取，當(dāng)取切削速度V為16.3米/分時，8根主軸的轉(zhuǎn)速均為：。 對走刀量的選取，考慮到工件系灰鑄鐵件，材質(zhì)較差，可選用較低的數(shù)值，即取f為0.20毫米/轉(zhuǎn)。 對切削深度的選取，因在實體上鉆孔，故其數(shù)值均為加工孔徑的一半，即取t為0.5D。 1-2、組合機床切削用量的選擇 組合機床的正常工作與合理地選用切削用量，即確定合理的切削速度、工作進給量和切削深度，有很大關(guān)系。切削用量選擇適當(dāng)，能使組合機床以最少的停車損失，最高的生產(chǎn)效率，最長的刀具壽命和最好的加工質(zhì)量，也就是多快多省地進行生產(chǎn)。 組合機床鉆孔時的切削用量的選擇與加工精度及刀具的材料有很大關(guān)系。在確定切削用量時應(yīng)注意的問題如下： (1)盡量做到合理利用所有刀具，充分發(fā)揮其性能； (2)復(fù)合刀具切削用量選擇，應(yīng)考慮刀具的使用壽命； (3)選擇切削用量時，應(yīng)注意零件生產(chǎn)批量的影響； (4)切削用量選擇應(yīng)有利于多軸箱設(shè)計； (5)選擇切削用量時，還必須考慮所選動力滑臺的性能。 1-3、組合機床配置型式的選擇 我們在選擇機床配置方案時，反對貪大求全，應(yīng)正確處理先進性和可靠性的關(guān)系，選擇符合多快好省的機床方案。 現(xiàn)有立式和臥式兩種方案，比較如下： 主要比較指標(biāo)： (1)加工精度：立式加工精度較臥式高； (2)排除鐵屑的方便性：臥式較好； (3)夾具形式的影響：考慮到加工工藝要求，應(yīng)選用立式； (4)占地面積：立式較好。 其余指標(biāo)，如：機床生產(chǎn)率，機床使用方便性和自動化程度，機床結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和通用化程度等，兩種方案之間相差不大。 綜合考慮，應(yīng)選用立式單工位組合機床。 1-4、組合機床的總體方案設(shè)計 組合機床的總體設(shè)計，就是針對具體的被加工零件，在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進行方案圖紙設(shè)計。這些圖紙包括：被加工零件工序圖，加工示意圖，生產(chǎn)率計算卡片，機床聯(lián)系尺寸圖。 1、被加工零件工序圖 被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示在一臺機床上或一條自動線上完成的工藝內(nèi)容，加工部分的尺寸及精度，技術(shù)要求，加工定位基準(zhǔn)，夾壓部位，以及被加工零件的材料，硬度和在本機床加工前毛坯情況的圖紙。它是組合機床設(shè)計的主要依據(jù)，也是制造使用時，調(diào)整機床，檢查精度的重要技術(shù)文件。 被加工零件工序圖應(yīng)包括下列內(nèi)容： (1)被加工零件的形狀和輪廓尺寸及與本機床設(shè)計有關(guān)的部位的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸。 (2)加工用定位基準(zhǔn)，夾壓部位及夾壓方向。以便依此進行夾具的定位支承（包括輔助定位支承），限位夾緊，導(dǎo)向系統(tǒng)的設(shè)計。 (3)本道工序加工部位的尺寸，精度、表面粗糙度、形狀位置尺寸精度及技術(shù)要求，還包括本道工序?qū)η暗拦ば蛱岢龅囊螅ㄖ饕付ㄎ换鶞?zhǔn)）。 (4)必要的文字說明。如被加工零件編號、名稱、材料、硬度、重量及加工部位的余量等。 2、加工示意圖 零件加工的工藝方案要通過加工示意圖反映出來。加工示意圖表示被加零件在機床上的加工過程，刀具、輔具的布置狀況以及工件、夾具、刀具等機床各部件間的相對位置關(guān)系，機床的工作行程及工作循環(huán)余等。因此，加工示意圖是組合機床設(shè)計的主要圖紙之一，在總體設(shè)計中占據(jù)重要地位。它是刀具、輔具、夾具、多軸箱、液壓電氣裝置設(shè)計及通用部件選擇的主要原始資料，也是整臺組合機床布局和性能的原始要求，同時還是調(diào)整機床、刀具及試車的依據(jù)。 (1)刀具的選擇(如下圖) 標(biāo)準(zhǔn)鉆頭Φ6.7mm (2)工序間余量的確定 鉆孔后留2.0mm的加工余量。 (3)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇（如下圖） 采用固定式導(dǎo)向，在每一個主軸上布置一個，位置應(yīng)在靠近工件上端面，距離為15mm。 (4)動力箱工作循環(huán)及其行程的確定 根據(jù)加工尺寸要求，確定工作進給長度為20mm，快速進給可定為200mm。 考慮到加工多層壁上的孔，工作循環(huán)應(yīng)如下： 快進200 工進30 3、組合機床生產(chǎn)率的計算 根據(jù)選定的機床工作循環(huán)所要求的工作行程長度、切削用量、動力部件的快速及工進速度等，就可以計算機床的生產(chǎn)率并編制生產(chǎn)率計算卡，用以反映機床的加工過程、完成每一動作所需的時間、切削用量、機床生產(chǎn)率及機床負荷率等。 （1）單件工時的計算 從加工示意圖看出，工件的加工一次進給完成。 主軸每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)n=519.1轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)進刀量f=0.2mm/r，進給長度L=20mm，所以工進時間T工為： 輔助時間T輔為： T輔=T空+T移+T裝+T停 式中 T空——動力頭空程快進及快退時間，其值為： T空=（L1+L2+L3）/V空 其中，L1——第一次快進長度，L1=200mm； L2——第二次快進長度，L2=0mm； L3——快退長度， L3=230mm; V空——動力頭空程速度，V空=5米/分，故 T移——零件送進及移出時間，其值為： T移=0.1分； T裝——零件的裝卸時間，其值為： T裝=1分 T停=0.05分 綜上述，零件的單件工時T單為： T單=0.3+0.086+0.1+1+0.05=1.536分 (2)機床生產(chǎn)率的計算 (3)編寫機床生產(chǎn)率計算卡 （機床生產(chǎn)率計算卡見下頁） 被 加 工 零 件 圖號 毛坯種類 鑄件 名稱 汽車變速箱上端面鉆孔 毛坯重量 材料 HT150 硬度 170~220HRC 工序名稱 鉆4個孔 工序號 序 號 工 步 名 稱 被 加 工 零 件 數(shù) 量 加 工 直 徑 （mm） 加 工 長 度 （mm） 工 作 行 程 （mm） 切 削 速 度（m/min 每 分 鐘 轉(zhuǎn) 數(shù) （r/min） 進 給 量 （mm/r） 工時（min） 機 動 時 間 輔 助 時 間 共 計 1 裝卸工件 1 1 1 2 Ⅰ快進 200 0.04 0．04 Ⅰ工進 Ф6.7 20 30 16.3 519.1 0.2 0.3 0.3 移動 1 0.1 0.1 停留 0．05 0．05 快退 230 0．046 0．046 備注 裝卸工件時間取于操作者的熟練程度，本機床計算時取1min. ?總計 1.536 單件工時 1.536 機床生產(chǎn)率 39件/時 機床負荷率 82% 4、機床總體聯(lián)系尺寸圖的繪制 聯(lián)系尺寸圖用來表示機床各組成部件的相互裝配聯(lián)系和運動關(guān)系，以檢驗機床各部件相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿足加工要求；通用部件的選擇是否合適；并為進一步開展多軸箱、夾具等專用部件、零件的設(shè)計提供依據(jù)。聯(lián)系尺寸圖也可看成是簡化的機床總圖，它表示機床的配置型式及總體布局。 組合機床是由一些通用部件和專用部件組成的。為了使所設(shè)計的組合機床既能滿足預(yù)期目的性能要求，又能做到配置上勻稱合理、符合多快好省的精神，必須對所設(shè)計的組合機床各部件之間的關(guān)系進行全面的分析研究。這是通過繪制機床聯(lián)系尺寸圖來達到的。 （1）機床多軸頭電動機功率計算 零件材料：HT150，HB170~220 刀具：標(biāo)準(zhǔn)鉆頭Ф6.7mm（4個） 切削用量：n=519.1轉(zhuǎn)/分， f=0.2mm/r 多軸箱動力計算 P=0.303*8=2.424 KW F=1861.067*8=14888.536 N 電動機功率N主 N主=N切/η 按照主軸箱機械傳動效率η=0.8~0.9,當(dāng)主軸數(shù)少于15時取大值，即取η=0.9 N主=N切/η=2.424/0.9=2.693 KW （2）機床有關(guān)部件及尺寸的確定 動力部件用以實現(xiàn)切削刀具的旋轉(zhuǎn)和進給運動，是機床最主要的通用部件。 組合機床動力部件有多種結(jié)構(gòu)型式和不同的傳動方式。該組合機床的主無能運動（旋轉(zhuǎn)運動）采用機械傳動，由動力箱上的電動機通過齒輪傳遞運動和動力；進給運動采用液壓驅(qū)動，即液壓動力。 據(jù)電機功率N主為2.693千瓦，可選用封閉式三相異步電動機（YIP44） 型號：Y132S-6，額定功率3 KW 額定轉(zhuǎn)速：960r/min 動力箱選用1TD40Ⅲ（見圖1），驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速n0=480r/min. 液壓動力滑臺選用1HY40ⅠA，其主要技術(shù)參數(shù)：臺面寬度：400mm，臺面長度：800mm， 行程：400mm，最大進給力：20000N 工進速度：12.5~500mm/min 快速移動速度：8m/min 圖1、 1TD40Ⅲ 多軸箱最大輪廓尺寸，根據(jù)動力箱和工序圖，初選500Х500，立式主軸箱。 導(dǎo)軌由主軸箱或其它油源輸出的壓力油，經(jīng)分油器分別輸送至導(dǎo)軌各個潤滑點進行潤滑。 滑臺的工作循環(huán)采用電氣、液壓聯(lián)合控制，以克服純電氣控制可靠性差與快進向工進轉(zhuǎn)換時位置精度低的缺點。 第二章、多軸箱部件設(shè)計 2-1、多軸箱設(shè)計 多數(shù)的多軸箱都屬于標(biāo)準(zhǔn)多軸箱，多軸箱是組合機床的重要專用部件。它是根據(jù)加工示意圖所確定的工件加工孔的數(shù)量和位置，切削用量和主軸類型設(shè)計的傳遞各主軸運動的動力部件，其動力來自通用的動力箱，與動力箱一起安裝于液壓滑臺，可完成鉆、擴、鉸、鏜孔等加工工序。 多軸箱由通用零件如箱體、主軸、傳動軸、齒輪和附加機構(gòu)組成。 2-2、主軸設(shè)計 主軸結(jié)構(gòu)形式由零件加工工藝決定，并考慮主軸的工作條件和受力情況。軸承形式是主軸部件結(jié)構(gòu)的主要特征，該機床是進行鉆削加工的主軸，軸向切削力較大，最好用推力球軸承承受軸向力，而用向心球軸承承受徑向力。又因鉆削時軸向力是單向的，因此推力球軸承在主軸前端安排即可。 鉆8個Ф10的孔，根據(jù)主軸直徑和加工孔的關(guān)系，查經(jīng)驗手冊，取工作主軸直徑d=25mm，主軸隔套外徑=30mm 2-3、齒輪布置 1、傳動比分配： 主軸箱內(nèi)的傳動比最佳為1~1 .5,在主軸箱后蓋內(nèi)的齒輪傳動比，根據(jù)需要，其傳動比可以取大些，但一般不超過3~3.5；齒輪模數(shù)，一般取2，2.5,3或3.5，齒數(shù)一般在17~70，齒寬b取32mm或24mm；在傳動系統(tǒng)中，最后一級采用升速傳動，為了使主軸上的齒輪不過大。 2、傳動系統(tǒng)設(shè)計 （1） 驅(qū)動軸——傳動軸Ⅰ：m=3，A=92mm，取21，u=21/40 =40，=63mm，=120mm =480r/min，=252r/min （2）傳動軸Ⅰ——主軸3：m=3，A=115.1792mm，u=520/252 取=26，=51，=153mm =78mm，=252r/min，=520r/min 主軸4，5，6均與主軸3相同，由傳動軸Ⅰ帶動 （3）主軸1——傳動軸Ⅱ：m=3，A=96.75mm，=21，u=43/21 =43，=63mm，=129mm =520r/min，=254r/min 主軸2與主軸1一樣 傳動軸Ⅲ和主軸7與8之間的傳動與其一樣 （4）傳動軸Ⅱ——傳動軸Ⅰ：m=3，A=125mm，u=40/43 =40，=43，=120mm，=129mm =252r/min，=234r/min （5）驅(qū)動軸——手柄軸：m=3，A=92mm，u=21/40 =120mm，=63mm =21，=40，=480r/min，=252r/min （6）傳動軸Ⅳ——油泵軸：m=2，A=70mm，u=2.06 =24，=46，=48mm，=92mm，=480r/min，=232r/min （7）手柄軸——傳動軸Ⅳ：m=2，A=70mm，u=0.92 =46 =42，=84mm，=92mm =252r/min，=232r/min 軸9是驅(qū)動軸，軸10是傳動軸I， 軸11是傳動軸II，軸12是傳動軸III 3、傳動軸直徑計算：經(jīng)過公式簡單計算可得各傳動軸直徑均取30mm 4、多軸箱坐標(biāo)計算： 該多軸箱安裝在動力箱上，坐標(biāo)原點靠近主軸箱左側(cè)（對著多軸箱正面看）的定位銷孔上，其尺寸是距多軸箱側(cè)邊E=25mm，距多軸箱低邊H=30mm。下面分別計算并驗算各主軸及傳動軸的坐標(biāo)： 軸[1]： x1=64.5 y1=132 軸]2]： x2=64.5 y2=312 軸[3]： x3=171.5 y3=120 軸[4]： x4=171.5 y4=324 軸[5]： x5=278.5 y5=120 軸[6]： x6=278.5 y6=324 軸[7]： x7=385.5 y7=132 軸[8]： x8=385.5 y8=312 軸[9]： 軸[10]： y10=222 軸[14]： y14=49.45 軸[13]： x13=225 軸[11]： 軸[12]： x12=166 y12=33 5、主軸箱坐標(biāo)驗算 主軸及傳動軸的坐標(biāo)驗算是按齒輪布置圖的齒輪嚙合關(guān)系驗算中心距。按表一列出坐標(biāo)驗算表，表中A實是按坐標(biāo)算出的中心距，A是按傳動齒輪節(jié)徑算出的中心距，ΔA是兩者之差值。 驗算標(biāo)準(zhǔn)為：中心距允許差δ≤0.001~0.009mm,當(dāng)∣ΔA∣不滿足中心距允差范圍時，該嚙合齒輪應(yīng)做成變位齒輪。 坐標(biāo)驗算 由此可知,兩軸相嚙合的齒輪須做成變位齒輪。 2-4、主軸箱的潤滑，手柄軸的設(shè)置 1、潤滑 大型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱采用葉片潤滑油泵進行潤滑，油泵打出的油經(jīng)分油器分向各潤滑部分；軸承采用油潤滑；齒輪用油潤滑，由分油器分出的油管潤滑。 2、手柄軸的設(shè)置 組合機床主軸箱上一般都有較多的刀具，為了便于更換和調(diào)整刀具，或是裝配和維修時檢查主軸精度，一般每個主軸箱上都要設(shè)置一個手柄軸，以便于手動回轉(zhuǎn)主軸。選擇軸13為手柄軸。 3、油泵軸的確定 葉片泵用來潤滑時，轉(zhuǎn)速n泵應(yīng)在400~800轉(zhuǎn)/分范圍之內(nèi)，而軸13的轉(zhuǎn)速n13=252轉(zhuǎn)/分，故根據(jù)需要再加一級傳動。 第三章、主軸箱零件校核 3-1、軸的校核 選主軸3來校核 1、軸的材料： 45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。其機械特性查得： δb=640Mpa, δs=355Mpa, δ-1=275Mpa, τ-1=155Mpa,ψδ=0.2, ψτ=0.1,C=110 2、軸的功率P、轉(zhuǎn)速n、軸徑d、分度圓直徑d2、齒輪寬B P=0.303 KW 由前述可得： n=520r/min d=25mm =78mm B=1.2d=30mm α= ，β= （1）求齒輪上作用力的大小、方向 齒輪上作用力的大?。? (2)求軸承的支反力 水平面上支反力 ==/2=142.6846/2=71.3423N 垂直面上支反力 =(-+67)/134=(-25.1591*78/2+52.7341*67)/134=19.0446N =(+67)/134=(25.1591*78/2+52.7341*67)/134=33.6895N (3)畫彎矩圖 剖面C處的彎矩: 水平面上的彎矩 Mc=67*=4.7799N.m 垂直面上的彎矩 =67*=1.2760 N.m =(67+)* =(1275.9882+981.2049)*=2.2572 N.m 合成彎矩 = =4.9473 N.m = =5.2861 N.m (4)畫轉(zhuǎn)矩圖 =5.5647 N.m (5)畫當(dāng)量彎矩圖 因單向回轉(zhuǎn),視轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán), ,則=59/98=0.602 剖面C處的當(dāng)量彎矩 ==5.9748 N.m ==602582 N.m (6)判斷危險剖面并驗算強度 已知=6.2582 N.m, =59 = = =4.0052< b)水平面的受力 和彎矩圖 a)受力簡圖 A B C 67 67 4.7799N.m f)當(dāng)量彎矩圖 e)轉(zhuǎn)矩圖 d)合成彎矩圖 c)垂直面的受力和彎矩圖 1.2760N.m 2.2572N.m 4.9473 N.m 5.2861N.m 5.9748N.m 6.2582N.m 3-2 、齒輪的校核 選傳動軸I與主軸3齒輪進行校核： 1、 材料、熱處理、許用應(yīng)力 兩齒輪材料均選用40Cr,火焰表面淬火，48~55HRC。 查得： 預(yù)期齒輪壽命5年，每天工作12小時，工作載荷為輕微沖擊，則 查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》圖，得： 2、驗算齒面接觸疲勞強度 載荷系數(shù)，取K=1.5 查得： 接觸應(yīng)力為： 3、驗算齒根彎曲疲勞強度 取 K=1.5 查表： 許用彎曲應(yīng)力： 彎曲疲勞強度的最小安全系數(shù)，取 則： 由上述計算可知，均滿足要求。 3-3 、軸承的選擇與校核 1、選軸承、確定額定動負荷 軸3，直徑Ф25mm，軸承選用圓錐滾子軸承： 左端軸承：30305型， 右端軸承：30205型， 2、求軸承受的徑向力（見圖4） 圖（4） 3、求軸承受的軸向力Fa 查表知圓錐滾子軸承產(chǎn)生的軸向力 查手冊： =19N, =34N, =25N,n=520r/min 動載荷系數(shù)=1.5 30305型 =44800N,e=0.3,Y=2 軸承內(nèi)部的軸向力 S =/2Y=19/4=4.75N =/2Y=34/4=8.5 軸承的軸向載荷:因軸承II被“壓緊”,故 = =4.75N =+ =29.75N 4、求軸承的當(dāng)量動負荷P 軸承I /=4.75/19=0.25e 查有關(guān)設(shè)計手冊,X=0.4,Y=1.6 =(X+Y)=1.5*(0.4*34+1.6*29.75)=91.8N 同軸的結(jié)構(gòu)要求兩端選擇同樣尺寸軸承，而且>,以作為軸承壽命計算的依據(jù)，求軸承的實際壽命。 已知滾子軸承 =10/3 所選軸承合適。 總 結(jié) “鍥而不舍，朽木不折；鍥而不舍，金石可鏤?！苯?jīng)過二個多月的馬拉松式的緊張設(shè)計，隨著這份《設(shè)計說明書》的收筆也即將告捷?；叵肫鹪O(shè)計的過程，酸甜酸苦辣一言難盡。雖然時間的緊迫和就業(yè)的壓力始終徘徊在設(shè)計的過程中，但畢竟收獲的喜悅還是勝過了工作的幸勞。非常慶幸能在畢業(yè)之際交上一份令自己滿意的答卷。 本次畢業(yè)設(shè)計課題內(nèi)容覆蓋面廣。涉及到機械、液壓、電氣控制等多門主干課程，通過認真實習(xí)、調(diào)查、分析、研究、查閱大量參考資料，順利地完成了此次的畢業(yè)設(shè)計。這次的設(shè)計中，我也發(fā)現(xiàn)自己在基礎(chǔ)課和專業(yè)課上存在的缺陷，在張老師的悉心指導(dǎo)和同組同學(xué)的幫助下，我也逐漸地彌補自己的缺陷，努力將自己的設(shè)計做好。 通過此次畢業(yè)設(shè)計，我了解和掌握了組合機床設(shè)計的基本要求、步驟、方法及應(yīng)考慮的有關(guān)問題，并鞏固和深化了大學(xué)三年中幾乎所有專業(yè)知識，培養(yǎng)了科學(xué)的思維、工作方式和理論聯(lián)系實際的能力，更是體會到了相互協(xié)作的工作精神，給即將踏上工作崗位的我們起到一次很好地實戰(zhàn)練兵演習(xí)，為將來的工作打下基礎(chǔ)。 在本次設(shè)計中，全部由張道德教授指導(dǎo)，張老師工作細致，嚴謹治學(xué)，不僅在設(shè)計中給予我極大的幫助，指導(dǎo)我完成工作，還教給我許多做人的道理：“多讀書，求甚解”，“活到老，學(xué)到老”，我感受很深，不懂不可怕，重要努力去弄懂。張老師作為一位碩士生導(dǎo)師，教給我們這些做人做事的道理，在以后的生活工作中都是非常有用的，在此表示深沉地謝意！同時，借此機會謹向教誨過我的老師們表示深深地謝意；向在身后一如既往地支持我的父母表示深深地謝意；向在設(shè)計過程中關(guān)心和幫助我的同學(xué)表示深深地謝意！ 由于本人設(shè)計經(jīng)驗不足，不妥之處在所難免，水平亦有限，懇請各位老師批評指正。 參考文獻 [1] 章宏甲.黃誼主編．液壓傳動. 北京:機械工業(yè)出版社.1993 [2] 謝家瀛主編．組合機床設(shè)計簡明手冊．北京:機械工業(yè)出版社.1994 [3] 大連組合機床研究所編.組合機床設(shè)計第一冊．北京:機械工業(yè)出版社.1975 [4]李天無主編.簡明機械工程師手冊. 北京:北京機械工業(yè)出版社.1984 [5] 大連組合機床研究所編.組合機床參考圖冊.北京:機械工業(yè)出版社.1975 [6] 彭文生等主編．機械設(shè)計．華中理工大學(xué)出版社.2001 [7] 唐增寶等主編．機械設(shè)計課程設(shè)計．華中理工大學(xué)出版社.1999 [8] 上海第二工業(yè)大學(xué)液壓教研室編．液壓傳動與控制. 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.1975 [9]沈陽工學(xué)院等編.組合機床設(shè)計. 上海: 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.1985 [10] 大連組合機床研究所編.組合機床設(shè)計第二冊．北京:機械工業(yè)出版社.1975 [11]孟少農(nóng)主編.機械加工工藝手冊第3卷. 北京:機械工業(yè)出版社.1992 [12]黃鶴汀.金屬切削機床設(shè)計. 上海:上?？茖W(xué)技術(shù)文獻出版社.1986 [13]李鐵堯主編.金屬切削機床(下冊). 北京:機械工業(yè)出版社.1990