0192-犁刀變速齒輪箱體鉆孔攻絲雙工位組合機床（雙側4-M8）設計【CAD圖+說明書】,CAD圖+說明書,變速齒輪,箱體,鉆孔,雙工,組合,機床,雙側,兩側,m8,設計,cad,說明書,仿單 摘要 本設計介紹了犁刀變速齒輪箱體多軸箱的設計，其中包含了零件加工工藝的確定，設計中首先要了解工件的加工工藝路線及工序的計算，確定攻螺紋主軸的直徑，初步選用電機型號及機床各部分部件。編制三圖一卡（被加工零件工序圖，加工示意圖，機床聯(lián)系尺寸圖，機床生產率計算卡）。在多軸箱設計中，確定傳動系統(tǒng)，計算主軸坐標，傳動部件的校核及主軸箱的總圖繪制。 本設計將鉆孔、攻絲兩工藝結合為一體，降低了機器成本，而且節(jié)省了加工時間，提高了工作生產效率。 關鍵詞： 齒輪箱體 組合機床 總體設計 攻絲多軸箱 ??????? Abstract The design on the Lidao Biansuchilun Box axlebox more than the design, which includes parts of the processing technology of identification, design is first necessary to understand the workpiece in the processing line and process of calculation to determine Tapping the spindle diameter, the initial choice of motor Model and some parts of the machine. Figure 1 of the three cards (the processing parts process map, diagram processing, machine tools Contact size map, machine tool productivity calculation card). In multi-axle box design, drive system established to calculate coordinates spindle, transmission parts of the spindle box and check the total mapping. This design will be drilling, tapping combination of the two as one and reduce the cost of machinery, processing and save time, improve the work efficiency of production. Key words: Gear Box The Combination of Machine Tools Design multi-axle Box Tapping 目錄 摘要 I Abstract II 第一章 組合機床概述 1 第二章 犁刀變速齒輪箱體工藝分析 5 2.1 被加工零件的功用 5 2.2 編制工藝規(guī)程及分析 5 2.2.1 被加工零件的技術要求 5 2.2.2 計算生產綱領 5 2.2.3 毛坯的選用 6 2.3 零件加工工藝路線的擬定 7 2.3.1 工件定位 7 2.3.2 定位基準的選擇 8 2.3.3 工序的集中和分散 8 2.3.4 加工工序的設計 9 2.3.5 熱處理的安排 9 2.3.6 初步擬定工藝規(guī)程 9 2.4 攻絲切削用量的選擇 10 第三章 鉆孔、攻絲組合機床的結構設計 11 3.1 組合機床的配置形式的選擇 11 3.2 動力部件的選擇 11 3.3 通用部件選擇 12 3.3.1 主軸箱的輪廓尺寸的確定 12 3.3.3 側底座 13 3.3.4 中間底座 14 3.3.5 動力部件工作行程及循環(huán)的確定 14 3.3.7 初步確定裝料高度 15 第四章 繪制“三圖一卡” 16 4.1 繪制被加工零件工序圖 16 4.2 繪制被加工零件加工示意圖 16 4.3 機床聯(lián)系尺寸圖的繪制 18 4.4 專用機床生產率計算卡的編制 18 4.4.1 生產率的計算 18 4.4.2 編寫生產率計算卡 20 第五章 組合機床攻螺紋多軸箱設計 21 5.1 攻螺紋概述 21 5.2.1 內容及注意事項 21 5.2.2 主軸外伸尺寸及切削用量 22 5.3 主軸齒輪的確定及計算 發(fā) 22 5.3.1 主軸形式和直徑，齒輪模數(shù)的確定 22 5.3.2 多軸箱所需動力計算 23 5.4 多軸箱的傳動設計 24 5.4.1 對多軸箱的傳動系統(tǒng)的一般要求 25 5.4.2 擬訂多軸箱傳動系統(tǒng)的方法 25 5.5 主軸、傳動軸坐標計算 28 5.5.1加工基準坐標系xoy，計算主軸驅動軸坐標 28 5.5.2 驗算中心誤差 30 5.5.3制坐標檢查圖 31 5.6 對傳動零件進行校核 32 5.6.1 軸的挍核 32 5.6.2 齒輪的挍核 33 5.7 攻螺紋裝置的設計 35 5.7.1 攻螺紋靠模機構及卡頭 35 5.7.2 攻螺紋裝置 35 5.7.3 攻螺紋行程的控制 36 5.8 多軸箱總圖及零件圖的繪制 37 5.8.1 主視圖 37 5.8.2 展開圖 37 5.9 多軸箱技術條件 38 第六章 結論 40 參考文獻 41 附錄 42 致謝 43 45 第一章 組合機床概述 本設計是對齒輪箱體鉆孔、攻絲組合機床總體及攻螺紋多軸箱設計。通過本次設計掌握組合機床的工作原理，設計方法和了解組合機床的發(fā)展史及未來的發(fā)展前景。 動力箱 、各種工藝切削頭和動力滑臺是組合機床完成切削主運動或進給運動的動力部件，是組合機床通用部件中最基本的部件。其中還有能同時完成切削主運動和進給運動的動力頭。而只能完成進給運動的動力部件稱為動力滑臺。 固定在動力箱上的主軸箱是用來布置切削主軸，并把動力箱輸出軸的旋轉運動傳遞給各主軸的切削刀具。由于各主軸的位置與具體被加工零件有關，因此主軸箱必須根據(jù)被加工零件進行設計。不能制造成完全通用的部件，但其中很多零件（如主軸、中間軸齒輪和箱體等）是通用的。 組合機床在目前被廣泛應用。組合機床是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為基礎，配以少量專用部件組成的一種高效專用機床，它能夠對工件進行多刀，多軸，多面，多工位同時加工。在組合機床上可以完成鉆孔，攻絲，鉸孔，車削，鏜削，磨削及液壓等工序。組合機床結構穩(wěn)定，工作可靠，使用和維修方便，有可重新改裝的優(yōu)越性。其通用零部件可以多次重復使用。它可以同時從幾個方向采用多把道具，對幾個工件進加工，大大提高了生產率，而且他還具有設計制造周期短，占地面積小等特點。所以組合機床越來越廣泛的被廣泛的被應用到各行各業(yè)。 組合機床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式，生產效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經標準化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設計和制造周期。 組合機床的通用部件有：床身（側底座）、底座（包括中間底座和立柱底座）、立柱、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床，還具有移動工作臺和回轉工作臺。 因此，組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產中得到廣泛應用，并可用以組成自動生產線。 圖1-1為各種組合機床配置方案示意圖 圖1-1各種組合機床配置方案示意圖 組合機床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時，工件一般不旋轉，由刀具的旋轉運動和刀具與工件的相對進給運動，來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機床采用車削頭夾持工件使之旋轉，由刀具作進給運動，也可實現(xiàn)某些回轉體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。 近年來組合機床的主要用戶汽車制造廠為了提高產品質量和加強競爭力，對加工設備提出了一些新的要求，如高生產率、縮小加工尺寸的分散度、高可靠性、高利用率和柔性化；此外要求組合機床價格低，交貨期短，售后服務好。這對組合機床行業(yè)是一種新的挑戰(zhàn)，其中有一些要求相當苛刻的。在不斷革新和采用新技術以及一些有關工業(yè)及配套件廠的共同努力下，有不少要求已得到滿足，在技術上取得了一些新的進展。例如，在對組合機床高生產率方面，要求單線（不采用并聯(lián)線）加工大件（指缸體、缸蓋、變速箱體、變速器殼）的生產率達到120-182件/h （100%負荷時），也就是節(jié)拍時間為20-30s 或更短。又如，車削活塞變橢圓裙部的數(shù)控專門化車床，轉速高達5000r/min，生產率可達500件/h。它采用了新穎的往復運動刀架（直線伺服電動機驅動、采用計算機磁盤驅動和定位原理，以及滾動導軌鋁質套筒形密封結構）和高抗振性聚合物人造花崗巖床身等新技術；其加工的外圓公差可達0.0013mm，僅為圖紙要求公差的1/2，可以不必再分組的辦法進行選擇裝備，便可做到互換裝配，從而減少零件的庫存量和分組、保管、配對等手續(xù)和管理上的麻煩，更加便于實現(xiàn)“準時制生產”。對于組合機床來說達到完全互換裝配的加工精度尚有些距離，如精鏜汽缸孔的精度目前還只能達到0.02mm，如能達到0.012-0.015mm就可以達到完全互換裝配了，在高可靠性和利用率方面，部分組合機床自動線可達到三班制常年生產（利用班休間隔進行換刀）。 當前不但有一個國家內各組合機床制造廠之間存在著競爭，同時還在各國著名機床廠之間也出現(xiàn)了競爭。如美國較著名的組合機床廠Cross公司及其參加的Kearney Cross聯(lián)營公司由于連年虧損，于1991年被Giddings Lcwis公司收購而消失了。美國是汽車工業(yè)發(fā)達、需要組合機床及其自動線較多的國家。近年來，德國、意大利的幾個較著名的組合機床制造廠紛紛打入美國市場，1991、1992兩年輸入美國的組合機床及其自動線價錢金額達2.8億美元。 由于柔性制造設備和技術的發(fā)展和廣泛應用，特別是加工箱體件柔性制造單元和柔性制造系統(tǒng)的應用，取代了一部分單一品種生產用的組合機床及其自動線，預計90年代組合機床在機床市場中所占的比例將繼續(xù)降低。一份1990年發(fā)表的美國機床市場調查及預測報告（表1-1）表明，組合機床在機床市場中所占的份額（金額計算），從80年代中期的平均占15%，將到989年的9.3%，預計90年代前半期還將繼續(xù)下降到7.7%。而加工中心所占比例將上升3個百分點（由18%升至21%）。另一份報告（美國Manufacturing Eninineering.1991.102.No1:18）指出，1990-1997年美國柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元的產值將從7.69億美元增至17億美元。美國組合機床市場會進一步縮小，也是一種必然的趨勢。各國情況不同，但適應市場對產品多樣化的要求，利用柔性較大的設備進行多品種生產和易于實現(xiàn)產品的更新?lián)Q代則是一種必然的趨勢，雖然組合機床也在向柔性化發(fā)展，但其柔性畢竟不及柔性制造系統(tǒng)，其應用總是受到一定限制，組合機床市場的縮小將會程度不同地出現(xiàn)。 美國組合機床（其包括內容與我國比較接近）的產值在金切機床產值中占的比例較高，大多數(shù)年份都在20%以上，表明美國組合機床行業(yè)是比較發(fā)達的。從單臺（條）的平均價值金額看，美國較高，表明美國組合機床自動線的產量較多。意、法兩國組合機床的產量和產值雖然較少，但其在金切機床年產值中的比例卻高于德國和日本，表明這兩國重視組合機床的生產。美國組合機床的常量很少，所占比例較低，未受重視。 表1-1美國金屬切削機床市場情況及預測 組合機床的更新情況，可以每隔幾年一次機床擁有量普查中有關各類機床役齡的統(tǒng)計及其所占百分比的數(shù)據(jù)中推算出來。美國是機床普查工作進行得比較好的國家，其分類及役齡統(tǒng)計都比較完整。美國1968-1989年進行了5次機床普查。組合機床（包括自動線）的擁有量、構成比及役齡的百分比表明組合機床的構成比有些變化，但變化不大；70年代后期構成比最大，80年代又逐漸減少，可以認為70年代后期組合機床在美國的應用達到高潮。從役齡的百分比來分析組合機床的更新情況是，1983年和1989年的0-4年役齡的各占16%和14%，而調查是每五年進行一次，大約每年有3%的新組合機床投入使用，總量變化不大，可以認為其更新率約為3%。從其他幾個役齡上看，5-9年役齡的增加了10%，20年以上役齡的減少了16%，組合機床的役齡是更年輕化了。這種情況可以認為有比較普遍的意義。 第二章 犁刀變速齒輪箱體工藝分析 2.1 被加工零件的功用 箱體的功用箱體零件是機械制造中加工工序較多，勞動量較大的，精度要求高的典型零件。 變速箱體是專用機床的關鍵零件，箱體的質量直接影響到機床的使用功能，箱體內裝有許多零件，所以箱體上相應部件作為零件的裝配部件的基礎，它們之間的相對位置基本上是由箱體來保證的，所以箱體的加工表面的尺寸、形狀、位 精度都有非常嚴格的要求。 2.2 編制工藝規(guī)程及分析 2.2.1 被加工零件的技術要求 犁刀變速齒輪箱體材料為HT200。該材料有較高的強度、耐磨性、耐熱性及減振性，適用承受教大應力、要求耐磨的零件。 該零件主要加工表面為N面、R面、Q面和2-Φ80H7孔。N面的平面度為0.05mm，直接影響旋耕機與拖拉機變速箱的接觸精度及密封。 2-Φ80H孔的同軸度Φ0.04mm，與N面的平行度0.07mm，與R面及Q面的垂直度φ0.1mm以及R面相對Q面的平行度0.005mm，直接影響犁刀傳動對N面的平行度及犁刀傳動齒輪的嚙合精度、左臂殼及右臂殼體孔軸線的同軸度。因此，再加工他們時，最好能在一次裝夾下將兩孔或兩面同時加工出來。 2-Φ10F9孔的兩孔距尺寸精度（140.05）mm以及（140.05）mm對R面及N面的平行度0.06mm，影響旋耕機與變速箱連接時的正確定位，從而影響犁刀與變速箱倒擋齒輪的嚙合精度。 2.2.2 計算生產綱領 犁刀變速齒輪箱體，該產品年生產量為50000件，設其備品率為16%，機械加工廢品率為2%，現(xiàn)制定該零件的機加工工藝規(guī)程技術要求： （1） 鑄件消除內應力。 （2） 未注明鑄造圓角為R2~R3。 （3） 鑄件表面不得有粘砂、多肉、裂紋等缺陷。 （4） 允許有非聚集的孔眼存在，其直徑不大于5mm，深度不大于3mm，相距不小于30mm,整個鑄件孔眼不多于10個。 （5） 未注明倒角為0.5×45°。 （6） 所有螺孔锪90錐孔至螺紋外徑。 （7） 去毛刺，銳邊倒角。 （8） 同一加工平面上允許有直徑不大3mm，深度不大于15mm，總數(shù)不超過5個孔眼，兩孔之間不小于3mm。 （9） 涂漆按NJ226-31執(zhí)行。 計算犁刀變速齒輪箱體年產量N： N=Qn(1+a%+b%)=50000×1×1+16%+2%) （2－1） =59000件/年 該零件的質量為7kg。根據(jù)生產類型與生產綱領的關系。查表3-3生產類型可確定為大量生產。 2.2.3 毛坯的選用 根據(jù)零件材料HT200確定毛坯為鑄件，又已知零件生產綱領為59000件/年，該零件約為7kg，可知，其生產類型為大批量生產。毛坯的制造方法選用砂型機器造型。又由于箱替零件的內腔及2-Φ80mm的孔須鑄出。故還應安放型芯。此外，為消除殘余應力，鑄造后安排人工時效。 （1）鑄件尺寸公差分為16級，由于是大量生產，毛坯制造方法采用砂型機器造型。由工藝人員手冊查得，鑄件尺寸公差等級為CT10級，選取鑄件箱值為1.0mm。 （2）鑄件機械加工余量 對成批大量的鑄件加工余量由工藝人員手冊查得，選取 MA為G級，各表的總余量見表2－1。由工藝人員手冊可查得鑄件主要尺寸公差見表2－2。 表2－1 各加工表面總余量/mm 加工表面 基本尺寸 加工余量等級 加工余量數(shù)值 說明 R面 Q面 N面 凸臺面 孔2-φ80 168 168 168 106 80 G H G G H 4 5 5 4 3 底面，雙側加工（取下行數(shù)據(jù)） 頂面降一級，雙側加工 側面，單側加工（取上行數(shù)據(jù)） 側面單側加工 孔降一級，雙側加工 表2－2 主要毛坯尺寸及公差/mm 主要面尺寸 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差CT N面輪廓尺寸 N面輪廓尺寸 N 面距孔Φ80中心尺寸 凸臺面距孔Φ80中心尺寸 孔2-Φ80 168 168 46 100+6 Φ80 — 4+5 5 4 3+3 168 177 51 110 Φ70 4 4 2.8 3.6 3.2 2.3 零件加工工藝路線的擬定 2.3.1 工件定位 工件在夾具中定位的主要任務是：使同一工序中的一批工件都能在夾具中占據(jù)正確的位置。工件位置的正確與否，用加工要求來衡量。能滿足加工要求的為正確，反之不正確。一批工件逐個在夾具上定位時，各個工件在夾具中占據(jù)的位置不可能完全一致，也不必要求其完全一致，但各個工件的位置變動量必須控制在加工要求所允許的范圍內。工件定位定則（六點定則）： 在空間直角坐標系中，工件可以沿X、Y、Z軸有不同的位置，稱工件沿XYZ軸的位置自由度，用、、表示；也可以繞X、Y、Z軸有不動的位置，稱工件繞X、Y、Z軸的角度自由度，用、、表示。用于描述工件不確定性的，稱為工件的六個自由度。 用于限制工件自由度的固定點，稱為定位支承點，簡稱支承點。 用合理分布的六個支承點限制工件六個自由度的法則，稱為六點法則。 對六個自由度的限制可分為以下幾類定位： （1） 工件在夾具中定位，若六個自由度都被限制時，稱為完全定位。 （2） 工件在夾具中定位，若六個自由度沒有被全部限制時，稱為部分定位（不完全定位）。 在工件定位時，以下情況允許不完全定位： ①加工通孔或通槽時，沿貫通的位置自由度可不限制。 ②毛坯（本工序加工前）是軸對稱時，繞對稱軸的角度自由度可不限制。 ③加工貫通的平面時，除可不限制沿兩個貫通的位置自由度外，還可不限制繞垂直加工表面的角度自由度 （3） 工件在夾具中定位時，若實際定位支撐點或實際限制的自由度個數(shù)少于工序加工要求應予限制的自由度個數(shù)，則工件定位不足，稱為欠定位。 （4） 工件在夾具中定位，若幾個支撐點重復限制同一個或幾個自由度時，稱為重復定位。 2.3.2 定位基準的選擇 （1） 精基準的選擇。犁刀變速齒輪箱體的N面和2-Φ10F9孔既是裝配基準，又是設計基準，用它們作為精基準，能使加工遵循“基準重合”原則，實現(xiàn)箱體零件“一孔二面”的典型定位方式；其余各面和孔的加工也能用它定位，這樣工藝路線遵循了“基準統(tǒng)一”的原則。此外，N面的面積較大，定位比較穩(wěn)定、加緊方案也比較簡單、可靠，操作方便。 （2） 粗基準的選擇?？紤]到以下幾點要求，選擇箱體零件的重要孔（2-Φ80mm孔）的與箱體內壁作為粗基準 ① 保證各加工表面均有加工余量的情況下，使重要孔的加工余量盡量均勻； ② 裝入箱內的旋轉零件（如齒輪、軸套等）與箱體內壁有足夠的間隙； ③ 能保證定位夾緊可靠。 2.3.3 工序的集中和分散 （1） 集中工序的特點： ① 減少設備的數(shù)量，減少了操作工人和生產面積。 ② 減少工序的數(shù)目，減少運輸工作量，簡化了生產計劃工序縮短了生產 周期。 ③ 減少裝夾次數(shù)不僅有利于提高生產率，而且由于在一次裝夾加工許多表面，也易于保證這些表面間的位置精度。 ④ 因為采用的專用設備和專用工藝裝備數(shù)量多而復雜，因此機床的工藝 裝備的調整維修也很費事，生產準備工作量很大。 （2） 分散的特點： ① 采用比較簡單的機床和工藝裝備，調整容易。 ② 對工人的技術要求低或只經過較短時間的訓練。 ③ 生產準備工作量小，易于變換產品。 ④ 設備數(shù)量多，生產面積大。 綜上所述攻箱體螺紋可采用集中攻螺紋，即箱體上大量螺紋工序集中在一臺機床上加工，并與鉆床工序分開。這樣便于考慮統(tǒng)一的潤滑、簡化多軸箱傳動 2.3.4 加工工序的設計 確定工序尺寸的一般方法是，由于加工表面的最后工序往前推算，最后工序的尺寸只與工序的加工余量有關。有基準轉換時，工序尺寸用工藝尺寸鏈解算。 2.3.5 熱處理的安排 變速箱體是形狀復雜的鑄件，必須消除內應力，防止加工和裝配以后產生變形，必須合理安排時效處理工序，采用自然或人工時效處理。 2.3.6 初步擬定工藝規(guī)程 工藝規(guī)程：把工藝過程的操作方法按一定的格式用文件的形式規(guī)定下來。 通過對箱體的工藝分析和箱體的技術要求來制定箱體的加工路線，由于箱體的年產量為59000臺/年，為大批量生產，盡量選用專用機床加工，提高生產率。 擬訂的加工工藝: 序號 工序內容 簡要說明 鑄造 時效 消除內應力 涂底漆 防止生銹 10 粗銑N面 先加工基準面 20 鉆擴鉸2-Φ10F9至2-Φ9F7，孔口倒角1×45°。鉆孔4 -Φ13 留精鉸余量 30 粗銑R面及Q面 先加工面 40 銑凸臺面 50 精鏜孔2-Φ80，孔口倒角1×45° 后加工孔粗加工結束 60 精銑N面 精加工開始 70 精鉸孔2-Φ10F9至2-Φ10F7（工藝要求） 提高工藝精準度 80 精銑R面及Q面 先加工面 90 精鉸孔2-Φ80H7 后加工孔 100 鉆Φ20。擴鉸球形孔SΦ30H9,鉆4-M16螺紋底孔，孔口倒角1×45°，攻螺紋4-M6-6H 次要加工面在后面加工 110 锪平面4-φ22 120 鉆8-M12螺紋底孔，空口倒角1×45°，鉆鉸孔2-Φ8N8，孔口倒角1×45° 130 攻螺紋8-M12-6H 工序分散平衡節(jié)拍 140 檢驗 150 入庫 2.4 攻絲切削用量的選擇 查《機械加工工藝手冊》選取所需刀具，選用M12細柄機用絲錐。 攻螺紋切削轉矩： T-切削轉矩（Nmm） D-主軸直徑（mm） -工件螺距（mm） 由已知得螺紋直徑D=12mm ，取 =1.75mm 則=14600Nmm 切削功率 P＝ （2－2） T─ 切削轉矩（N·mm） V─ 切削速度（m/min） 由螺紋直徑和螺距查《機械制造工藝設計手冊》表3-63得切削速度V=8.88m/min 轉速。查《機床設計手冊》表6-19知：高速鋼絲錐攻螺紋切削速度為4~8m/min(加工材料為鑄鐵)，即轉速較大，取實際轉速n=200r/min，則實際切削速度v=nd/1000=7.54m/min P＝×1000=0.3KW 第三章 鉆孔、攻絲組合機床的結構設計 3.1 組合機床的配置形式的選擇 本設計是對犁刀齒輪箱體鉆孔、攻絲的組合機床設計。根據(jù)犁刀齒輪箱體結構和大批量生產采用雙面加工的組合機床和液壓自動加緊結構以便提高生產效率。 圖3-1 機床總體布置圖 其總體布置如圖3－1所示。 3.2 動力部件的選擇 動力部件的選擇主要是確定動力箱和動力滑臺。已經確定為臥式雙面齒輪傳動組合機床，選用配套的動力箱驅動多軸箱攻螺紋主軸。 動力箱規(guī)格要與滑臺匹配，其驅動功率主要依據(jù)多軸箱所傳遞的切削功率來選用。 P＝ （3－1） P─ 消耗主軸的切削功率總和 η ─ 多軸箱的傳動功率 機床共有四根主軸加工工件，故P＝P×4 ＝0.3×4＝1.2kw 傳動功率η加工黑色金屬時取0.8～0.9，加工有色金屬時取0.7～0.8；主軸傳動復雜時取小值，反之取大值。故本設計取η＝0.8。 P＝＝1.5kw 據(jù)《組合機床簡明手冊》表5－39選用動力箱： 1TD32－IV 電動機型號Y100L-6,電動機功率1.5kw電動機轉速n=940r/min,輸出轉速n=470r/min, L =320mm。 3.3 通用部件選擇 選擇通用部件，主要是確定動力部件的驅動方式和規(guī)格（即大?。渌绱采?、立柱、擋鐵等部件根據(jù)動力部件的規(guī)格，按通用部件配套表選用 3.3.1 主軸箱的輪廓尺寸的確定 標準通用鉆、鏜類多軸箱的厚度是一定的、臥式為325mm, 立式為340mm。因此，確定多軸箱尺寸的寬度B和高度 H及最低主軸高度h1。如圖3－2所示： 圖3－2多軸箱尺寸確定 被加工零件輪廓以點畫線表示，多軸箱尺寸用實線表示，多軸箱寬度B、高 度H的大小主要與被加工零件孔的分布有關，多軸箱輪的寬度B和高度H通常按下式確定： B=b1+b+b2 （3－2） H=h+h1+h2 （3－3） b1=100mm, b2=100mm, b=156.3mm h1=124.5mm, h2=160mm, h=131.1mm B=100+156.3+100=256.3mm H=124.5+160+131.1=415.6mm b— 工件在寬度方向相距最遠的兩孔距離 b1、b2— 最邊緣主軸中心至箱體外壁距離 h— 工件在高度方向相距最遠的兩孔距離 h1— 最低主軸高度 h2— 最低孔高度 B和h為已知尺寸。為保證多軸箱內有足夠安排齒輪的空間，推薦>70-100mm。多軸箱最低主軸高度必須考慮與工件最低孔位置、機床裝料高度H、滑臺總高度、側底座高度等尺寸之間的關系而確定。實例中==24.4mm，H=1000mm，查表5-3知滑臺高度=280mm，側底座高度=560mm。實例、B、H的計算如下： =+H-（0.5++）=［24.4+1000-（0.5+280+560+5）］mm=138.9mm 取=100mm，則可求出多軸箱的輪廓尺寸： H=h++=131.1+138.9+100=370mm B= b+2=156.3+2×100=365.3mm 上述計算值，按通用箱體系列尺寸標準，最后確定多軸箱輪廓尺寸為BH=500×500mm。 3.3.2 液壓滑臺選擇 液壓滑臺的結構特點是： ①采用雙矩型導軌結構型式，以單導軌兩側面導向，導向的長寬比較大，導向性好。 ②滑座體為箱形框架納構，滑座底面中間增加了結合面，結構剛度高。 ③導軌淬火，硬度高，使用壽命長。 ④液壓缸活塞和后蓋上分別裝有雙間單向閥和緩沖裝置，可減輕滑臺換向和退至終點時的沖擊。 ⑤滑臺分普通級、精密級和高精度級三個精度等級，可按要求選用，提高經濟性。 已知電機型號，由《組合機床簡明手冊》查得液壓滑臺型號： 1HY32IA,臺面寬 320mm，臺面長度 630mm，行程 400mm，最大進給力 12500N，工進速度 20－650mm/min,快速移動速度 10m/min。 3.3.3 側底座 側底座用于臥式專用機床，其上面安裝滑臺，側面與中間底座相連接時可用鍵或錐銷定位。側底座的長度與滑臺相適應，即滑臺行程有幾種規(guī)格，側底座就有幾種規(guī)格。 側底座有普通級和精密級兩種精度等級，與相同的精度等級的滑臺配套使用。由液壓滑臺選出側底座型號為：1CC321。 3.3.4 中間底座 中間底座其頂面安裝夾具或輸送部件，側面可與側底座或立柱底座相連接，并通過端面鍵或定位銷定位，根據(jù)機床配置形式不同，中間底座有多種形式，如雙面臥式專用機床的中間底座，兩側面都安裝測底座；三面臥式專用機床的中間底座為三面安裝側底座立式回轉工作臺式專用機床，除安裝立往外，還需安裝回轉工作臺?？傊虚g底座的結構、尺才需根據(jù)工件的大小、形狀以及專用機床的配置形式等來確定。根據(jù)設計要求選寬度為800mm的中間底座長度根據(jù)設計而定。 3.3.5 動力部件工作行程及循環(huán)的確定 動力部件的總行程除了滿足工作循環(huán)向前和向后所需的行程外，還要考慮因刀具磨損或補償制造、安裝誤差，動力部件能夠向前調節(jié)的距離(即前備量)和刀具裝卸以及刀具從接桿中或接扦連同刀具一起從主軸孔中取出時，動力部件需后退的距離(刀具退離夾具導套外端面的距離應大于接扦插入主軸孔內或刀具插入接扦孔內的長度，即后備量)。 （1）工作進給長度L的確定 由于本工序的加工孔的攻螺紋深度為22mm，而鉆孔深度為28mm,則L2=0， 取L1=8mm， 則工作進給長度L=L1+L2+L深=8+0+22=30(mm) （2）快速引進長度的確定 快速引進是指動力部件把刀具送到工作進給位置，其長度按具體情況確定。在加工雙層或多層壁孔徑相同的同軸孔系時，可采用跳躍進給循環(huán)進行加工，即在加工完一層壁后，動力部件在次快速引進到位，在加工第二層壁孔，以縮短加工時間。在本次設計中，根據(jù)加工的零件選去快進的長度為120mm。 （3）工退的確定 攻絲結束后刀具需要退出工件，其長度等于工進長度，即30mm. （4）快速退回長度的確定 本工序的快退的長度為120mm。 （5）動力部件總行程的確定 動力部件的總行程除了滿足工作循環(huán)向前和向后所需的行程外，還需考慮刀具的磨損或補償制造、安裝誤差，動力部件能夠向前調節(jié)的距離（即前備量）和刀具裝卸以及刀具從接桿中或連同接桿一起從主軸孔中取出時，動力部件所需后退的距離（刀具退離夾具導套外端面的距離應大于接桿插入主軸孔內或刀具插入接桿孔內的長度，即后備量）。因此，動力部件的總行程為快退行程、工退與前后備量之和。在本次設計的前備量為30mm，后備量為220mm，得出，動力部件的總行程為400mm。死擋鐵停留，選用壓力繼電器。 3.3.6 工作臺的確定 因B×H=500×500,又因為兩工作臺間的距離為280mm，查《簡明手冊》表5-44，選用多工位移動工作臺1AYU50Ⅱ。其聯(lián)系尺寸為：臺面寬500mm，臺面長500mm，行程1000mm 3.3.7 初步確定裝料高度 裝料高度一般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。 裝料高度范圍是 850—1060mm，根據(jù)實際加工條件確定裝料高度H=1000mm。 第四章 繪制“三圖一卡” 4.1 繪制被加工零件工序圖 （1）作用： 被加工零件工序圖是根據(jù)制訂的工藝方案，表示所設計的組合機床上完成的工藝內容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術要求，加工用的定位基準，夾壓部位以及被加工零件的材料、硬度和在本機床加工前的加工余量，毛坯或半成品情況的圖樣。除了設計研制合同外，它是專用機床設計的具體依據(jù)，也是制造、使用、調整和檢驗機床精度的重要文件。被加工零件工序圖是在被加工零件圖基礎上，突出本機床或自動線的加工內容，并作必要的說明而繪制的。 （2）內容： ① 被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序機床設計有關部位結構形狀和尺寸。 ② 本工序所使用的定位基準，夾壓部位以及夾緊方向。 ③ 本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度和形位公差等技術要求以及對上道工序的技術要求。 ④ 注明被加工零件的名稱、編號、材料、硬度以及加工部位的余量。 （3）技術要求 ① 本機床加工前應保證： 除方框內尺寸的所有尺寸； 兩定位銷為8級精度，表面粗糙度3.2mm。 ② 本機床應保證： 所加工中心位置度不大于0.5，并按最大實體原則要求；保證方框內尺寸。 4.2 繪制被加工零件加工示意圖 （1）作用： 加工示意圖是在工藝方案和機床總體方案初步確定的基礎上繪制的。它是表達工藝方案具體內容的機床工藝方案圖。它是設計刀具、輔具、夾具、多軸箱和液壓、電氣系統(tǒng)以及選擇動力部件，繪制機床總聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)；它是對機床總體布局和性能的原始要求；它也是調整機床和刀具所必需的重要技屬文件。 （2）內容 ① 機床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程。 ② 工件、刀具及導向、托架及多軸箱之間的相對位置及其聯(lián)系尺寸。 ③ 主軸結構類型、尺寸及外伸長度。 ④刀具類型、數(shù)量和結構尺寸。 ⑤ 接桿（包括鏜桿）、浮動卡頭、導向裝置攻螺紋靠模裝置等結構尺寸。 ⑥ 刀具、導向套間的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接方式及配合尺寸等 （3）加工示意圖的繪制 ① 刀具的選擇原則 首選標準刀具，為提高工序集中程度或滿足精度要求，可以采用復合刀具；選擇刀具應考慮工件材質加工精度，表面粗糙度，排屑及生產率等工藝要求。 本道工序選擇：標準細柄機用柄絲錐M12作為刀具； M12： L=89mm l=29mm。 ② 導向機構的選擇： 導向裝置的作用是：保證刀具相對工件的正確位置；保證各刀具相互間的正確位置；提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。 選擇導向機構為攻螺紋靠模機構。攻螺紋靠模裝置用于同一方向純攻螺紋工序。由攻螺紋多軸箱和攻螺紋靠模頭組成?？磕Ｂ菽负涂磕Ｂ輻U是經過磨制并精細研配的，因而螺孔加工精度較高?？磕＝Y構簡單，制造成本低，并能在一個攻螺紋裝置上方便的攻制不同規(guī)格的螺紋，而且可各自選用合理的切削用量。 （4）主軸、接桿結構確定 主軸類型主要依據(jù)工藝方法和刀桿與主軸聯(lián)接結構進行確定。主軸軸頸及軸端尺寸主要取決于進給抗力和主軸——刀具系統(tǒng)結構。 ① 主軸直徑 查表3-5，4-2由螺紋直徑M12可得 D/d1=40/20, 主軸直徑25mm，攻絲靠模機構規(guī)格代號3，主軸外伸尺寸L=120mm。 ② 接桿的選擇 除剛性主軸外，專用機床主軸與刀具間常用接桿連接，因多軸箱各主軸的外伸長度和刀具長度都為定值，為保證多軸箱上各刀具能同時到達加工終了位置，須采用軸向可調整的接桿來調整各軸的軸向長度，以滿足同時加工完成各孔的要求。 （5） 切削用量的選擇 組合機床上攻螺紋，是主軸系統(tǒng)帶動絲錐實現(xiàn)主運動和進給運動，即螺紋每轉一轉的同時，絲錐向前進給一個螺距P絲，當絲錐攻入螺孔1～2個扣之后，絲錐便自行引進，主運動和進給運動之間嚴格的相對運動關系由自身保證。所以主軸進給速度 V(mm/min)為： V＝nf （4－2） n－ 轉速m/min f－ 每轉進給量mm/min V＝200×1.75＝350mm/min 4.3 機床聯(lián)系尺寸圖的繪制 （1） 機床聯(lián)系尺寸圖的作用 ① 機床聯(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的總體結構而繪制的。 它是用來表示機床的配置形式，主要構成及各部件安裝位置，相互聯(lián)系，運動關系和操作方位的總體布局圖。 它用以檢驗各部件相對位置及尺寸聯(lián)系能否滿足加工要求和通用部件選擇是否合適。 ④ 它為多主軸箱。夾具等專用部件設計提供重要依據(jù)。 ⑤ 它可以看成是機床總體外觀簡圖，由其輪廓尺寸，占地面積，操作方式等可以檢驗是否適應用戶現(xiàn)場使用環(huán)境。 （2）機床聯(lián)系尺寸圖的作用 ① 機床聯(lián)系尺寸圖表示了機床的結構形式。 ② 機床聯(lián)系尺寸圖表示了所選動力部件，配套部件型號及規(guī)格。 ③ 機床聯(lián)系尺寸圖反映部件間的動態(tài)和靜態(tài)的聯(lián)系尺寸。 ④ 機床聯(lián)系尺寸圖反映專用部件的外形尺寸。 ⑤ 機床聯(lián)系尺寸圖反映主要動力的型號，功率，轉速。 ⑥ 機床聯(lián)系尺寸圖反映總行程。 ⑦ 機床聯(lián)系尺寸圖表示部件的分組及編號。 4.4 專用機床生產率計算卡的編制 4.4.1 生產率的計算 根據(jù)加工示意圖所確定的工作循環(huán)及切削用量等，就可以計算機床生產率并編制生產率計算卡。生產率計算卡是反映機床生產節(jié)拍或實際生產率和切削用量、動作時間、生產綱領及負荷率等關系的技術文件。它是用戶驗收機床生產效率的重要依據(jù)。 （1）理想生產率Q 理想生產率是指完成年生產綱領A（包括廢品率）所要求的機床生產率。 Q=A/T （4－4） Q─ 理想生產率 A─ 年生產綱領 T─ 全年工時總數(shù) 一般情況下，單班制T取2350h,兩班制取4600h，A=59000。本設計取為單班制T＝2350h。 計算得出 Q=25.1件/小時 （2）實際生產率 實際生產率Q1是指所設計機床每小時實際可生產的零件數(shù)量。 即 Q1=60/T單 T單=t切 T單—生產一個零件所需時間（min） T單=t切+t輔=（L1／V+t停）+（L快進+L快退）/VF r +t移+t裝 （4－5） L1 — 刀具工作進給長度（mm） V— 刀具工作進給速度 (mm/min) t停 — 滑臺在死擋鐵上停留時間，通常指刀具在加工終了時無進給狀態(tài)下旋 轉5-10轉所需時間 (min) L快進，L快退— 動力頭快進和快退行程長度 (mm) VFr— 動力部件快進行程速度，用機械動力部件時取5-6m/min，用液壓動力部件時取3-10m/min (m/min) t移—工作臺進行一次工位轉換時間，一般取0.1min (min) t裝— 工件裝卸時間，通常取0.5-1.5min (min) 本設計是和組合鉆床作為同一道工序，工件不拆卸用移動滑臺來轉換工位。故計算生產率計算卡需考慮兩者的情況。 ① 鉆孔用時 取L1=70mm, V =117mm/min, t停=1s=0.01min, L快進=110mm, L快退=180mm,VFr =10m/min, t移=0.1min, t裝=0.5min T=1.247min/件 ② 攻絲用時 取L1＝30mm，V＝350mm/min，t停 ＝0.01min, L快進 =120mm, L快退 = 120mm VFr=10mm/min。 t卸=0.5min T= 0.719min/件 T= T+ T=1.966min/件 實際生產率 Q1 ＝30.518件/小時 （3） 機床負荷率η 當Q1＞Q時，機床負荷率η為二者之比 即η= Q/ Q1，η=25.1/30.472=82.25％ 組合機床負荷率一般為0.75～0.90，自動線負荷率為0.6～0.7。由此計算得出實際生產率滿足理想生產率的要求。 4.4.2 編寫生產率計算卡 編寫生產率計算卡（見附錄） 第五章 組合機床攻螺紋多軸箱設計 5.1 攻螺紋概述 在組合機床上攻螺紋，根據(jù)工件加工部位分布情況和工藝要求，常有攻螺紋動力頭攻螺紋、攻螺紋靠模裝置攻螺紋和活動攻螺紋模板攻螺紋三種方法。 攻螺紋動力頭用于同一方向純攻螺紋工序。利用絲杠進給，攻螺紋行程較大，結構復雜，傳動加工螺紋精度較低（一般低于7H級）目前極少應用。 攻螺紋靠模裝置用于同一方向純攻螺紋工序。 由攻螺紋主軸箱和攻螺紋靠模頭組成?？磕Ｂ菽负涂磕Ｂ輻U是經過磨制并精細研配的，因而螺孔加工精度較高。靠模裝置結構簡單，制造成本低，并能在一個攻螺紋裝置上方便地攻不同規(guī)格的螺紋，且可各自選用合理的切削用量，目前應用很廣泛。 若一個主軸箱在完成攻螺紋的同時還要完成鉆孔等工序時，就要采用攻螺紋模板攻螺紋，即只需在主軸箱的前面附加一個專用的活動攻螺紋模板，便可完成攻螺紋工作 5.2 繪制多軸箱設計原始依據(jù)圖 該圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的。 5.2.1 內容及注意事項 （1） .繪制多軸箱外形圖，并標注輪廓尺寸及動力箱驅動軸的相對位置尺寸。 （2） 根據(jù)機床聯(lián)系尺寸圖，加工示意圖，標注所有主軸位置尺寸及工件與主軸，主軸與主軸的相關位置尺寸。在繪制主軸位置時，要特別注意：主軸和被加工零件是面對面安放的，因此，多軸箱主視圖上的水平方向與零件工序圖上的水平方向尺寸正好相反；其次，多軸箱上的坐標尺寸基準和零件工序圖上的基準經常不重合，應根據(jù)多軸箱與加工零件的相對位置找出同一基準，并標出其相對位置關系尺寸，然后根據(jù)零件分工序圖各孔位置尺寸，算出多軸箱上各主軸坐標值。 （3） 根據(jù)加工示意圖標注各主軸轉速（轉向） （4）列表標明各主軸的工序內容，切削用量及主軸外伸尺寸等。 （5）標明動力部件型號及其性能參數(shù) 圖5－1所示為雙面臥式攻絲組合機床左多軸箱設計原始依據(jù)圖 圖5－1雙面臥式攻絲組合機床多軸箱設計原始依據(jù)圖 被加工零件名稱：犁刀變速齒輪箱 材料及硬度：鑄鐵HT200 HBS180—220HBS 5.2.2 主軸外伸尺寸及切削用量 主軸外伸尺寸及切削用量如表5－1所示 表5－1 主軸外伸尺寸及切削用量 軸號 主軸外伸尺寸 切削用量 備注 D/d （mm） L (mm) 工序內容 n (r/min) v (m/min) f (mm/r) 1─4 40/20 120 攻M12螺紋 200 7.54 1.75 5.3 主軸齒輪的確定及計算 發(fā) 5.3.1 主軸形式和直徑，齒輪模數(shù)的確定 （1） 主軸的形式和直徑，主要取決于工藝方案，刀具主軸連接結構，刀具的進給力和切削轉矩，通常攻絲的主軸有兩種： ① 前后支撐均為圓珠滾子軸承主軸。 ② 前后支撐均為推力球軸承和無內環(huán)滾針軸承的主軸。 在本次設計中，考慮到加工方法和零件的具體結構，我們采用支承形式：前后均為圓錐滾子軸承的主軸 ，主軸的外伸長度為120mm的長主軸。徑向力、軸向力由一對圓錐滾子軸承來承擔。 （2） 主軸直徑的確定： 根據(jù)有前面計算求得的數(shù)據(jù)： 攻M12螺紋時：T=14.6N·m 又考慮到盡量避免選用直徑為15mm的主軸。所以選直徑為25mm的主軸。 齒輪模數(shù)的估算可按公式估算，也可用類比法確定。 公式估算：即： m （5－1） P— 齒輪所傳遞的功率（kw） Z— 對嚙合齒輪中的小齒輪數(shù) N— 小齒輪的轉速（r/min） 由前面已知： P=0.3kw ; Z=24（主軸上的小齒輪）; n=200r/min（主軸轉速） 我們應選擇轉速較低，齒數(shù)最小的齒輪估算： m=1.2 但是在設計過程中，由于主軸轉速的要求和被加工零件孔的位置在結構上的限制；但是處于對整體方按的考慮，我們選擇主軸上齒輪模數(shù)為3，用提高材質和齒輪熱處理的方法來提高小齒輪的強度。 5.3.2 多軸箱所需動力計算 多軸箱動力的計算包括多軸箱所需的功率和進給力兩項傳動系統(tǒng)確定之后，可按下列方法計算： 多軸箱所需功率的計算 P多軸箱 = P切削+P空轉+P損失 = （5－2） P切削— 切削功率（kw） P空轉— 空轉功率（kw） P損失— 與負荷成正比的功率損失，單位：kw 由前面的計算得： 切削功率為：攻M12螺紋孔：N切=0.3kw P切削＝4×N切 =4×0.3 ＝1.2 查表4-6得：P空轉（用插值法求得） 攻M12螺紋孔：N空轉=0.022kw P空轉 =0.022×4 =0.088kw 損失功率： 選擇功率損失最大的主軸計算，主軸1，2，3，4每根軸所傳遞的功率相每根軸上的損失功率可按其所傳遞功率的1％取值。 Pi = 0.3×1％ ＝0.003kw 則功率損失為： P損失 =0.003×4 =0.012kw P多軸箱 = P切削+P空轉+P損 = 1.2+0.088+0.012 =1.3kw 所以所選擇的電機參數(shù)滿足該機床的要求。 5.4 多軸箱的傳動設計 多軸箱的傳動設計就是根據(jù)動力箱驅動軸位置和轉速，各主軸位置及其轉速要求，設計傳動鏈，把驅動軸和各主軸連接起來，使主軸獲得預定的轉速和轉向。 5.4.1 對多軸箱的傳動系統(tǒng)的一般要求 （1）在保證主軸的強度，剛度、轉速和轉向的條件下力求使傳動軸和齒輪規(guī) 格，數(shù)量最少。 （2）盡量不用主軸帶主軸的方案，以免增加主軸負荷，影響加工質量。 （3）為使結構緊湊，多軸箱內齒輪副的傳動比一般要大于1/2，后蓋內齒輪傳動比允許取1/3——1/3.5，盡量避免升速傳動。當驅動軸轉速較低時允許先升速后在降速，使傳動鏈前面的軸、齒輪轉距較小，結構緊湊，但空轉損失功率隨之增加，故要求升速傳動比小于等于2；為使軸上的齒輪不過大，最后一級通常采用升速傳動。 （4） 用于粗加工的主軸齒輪，盡可能設置在第一排，以減少主軸的扭轉變形， （5） 多軸箱內具有粗精加工主軸時，最好從動力箱驅動齒輪開始，就分兩條路線傳動，以免影響加工精度 （6） 剛性鏜孔主軸上的齒輪，其分度圓直徑要盡可能大于被加工孔的直徑， 以減少振動，提高運動的平穩(wěn)性。 （7）驅動軸直接帶動不能超過兩根，以免給裝配帶來困難。 5.4.2 擬訂多軸箱傳動系統(tǒng)的方法 將全部主軸的中心盡可能分布在幾個同心圓上，在各個同心圓的圓心上分別設置中心傳動軸，然后根據(jù)以選定的各中心傳動軸再取同心圓，并用最少的傳動軸帶動這些中心傳動軸，最后用合攏傳動軸與動力箱驅動軸連接起來。 （1） 確定主軸分布類型 將主軸劃分為各種分布類型，被加工零件上加工孔的位置是多種多樣的，但大致可規(guī)納為：同心圓分布、直線分布和任意分布三種類型。本設計為直線分布和同心圓分布相結合。 同心圓分布：可在同心圓處分別設置中心傳動軸，由其上一個或兩個齒輪來帶動各主軸，直線分布：可在兩主軸中心連線的垂直平分線上設置傳動軸，由其上一個或幾個齒輪來帶動。 直線分布：可在同心圓處分別設置中心傳動軸，其上的一個或幾個（不同排數(shù)）齒輪來帶動各主軸。 （2）確定驅動轉速，轉向及在主軸箱上的位置 驅動軸的轉速按動力箱型號選定；當采用動力滑臺時，驅動軸旋轉方向可任意選擇。 查動力部件：動力箱的參數(shù)可知：TD32Ⅳ的驅動軸轉速為：470 r/min 轉向