0205-銑東方紅-75拖拉機變速箱體上四個定位平面的組合銑床及其專用夾具設計【CAD圖+說明書】,CAD圖+說明書,東方紅,75,拖拉機,變速,箱體,四個,定位,平面,組合,銑床,及其,專用,夾具,設計,cad,說明書,仿單 銑東方紅—75拖拉機變速箱體上四個定位平面的組合銑床及其專用夾具設計 摘 要： 根據設計任務書的要求，本設計說明書針對東方紅—75拖拉機變速箱體上四個定位平面專用夾具及組合機床進行設計說明。主要內容包括組合機床的特點、發(fā)展現(xiàn)狀及其方向，銑東方紅—75拖拉機變速箱體定位平面機床的機械結構、主軸箱及該組合機床總體方案設計，并對該機床專用夾具設計。 關鍵字：組合機床；專用夾具；定位平面；設計； On milling The Red East -75 tractors gear boxes body four localizations planes combination milling machine and its unit clamp design Specialized: Machine design manufacture and Automation Author: Xiangwei He The instructs teacher: Jingcheng Yan (professor) Abstract: According to the requirement of the design, this design aims at the machining of four localizations planes unit clamp and the transfer and unit machine explanation in view of the Red East -75 tractors gear boxes body on. Main content including transfer and unit machine characteristic, development present situation and its direction, mill the Red East -75 tractors gear boxes body localization plane engine bed mechanism, headstock and this transfer and unit machine overall plan design, and to this engine bed unit clamp design. Keywords: Transfer and unit machine; Unit clamp; Localization plane; Design 目錄 前言 4 1 組合機床總體設計 5 1.1 組合機床的概述 5 1.2 組合機床的技術發(fā)展趨勢 6 1.3 拖拉機變速箱體毛坯及工藝特點 7 1.4 拖拉機變速箱體的主要技術要求如下 7 1.5 變速箱體的材料和毛坯 8 1.6 組合機床的總體設計 8 1.6.1被加工零件工序圖 8 1.6.2 加工示意圖 10 1.7 機床聯(lián)系尺寸圖的繪制 10 1.7.1 機床裝料高度的確定 11 1.7.2 夾具輪廓尺寸的確定 11 1.7.3 動力滑臺的選用 12 1.7.4 電動機功率的確定 13 1.7.5 主軸箱輪廓尺寸的確定 14 1.7.6 傳動裝置的潤滑 15 1.7.7 機床的冷卻 15 2 主軸箱體的設計 15 2.1 銑削切削用量的選擇 15 2.2 主傳動方案擬定 16 2.3 變速箱體布局 18 2.4 電動機的選用 19 2.5 聯(lián)軸器的選用 20 2.6 齒輪模數(shù)的估算與驗算 21 2.6.1第一對齒輪的計算 21 2.6.2 第二對齒輪的計算 25 2.6.3 第三對齒輪的計算 26 2.6.4 第四對齒輪的計算 27 2.7 軸的計算 29 2.8 第四根軸的強度校核 30 3 機床夾具 32 3.1 組合機床夾具的主要特點 32 3.2 定位 33 3.3 壓緊力計算 35 3.3.1磨擦系數(shù) 35 3.3.2夾緊力計算公式 36 3.4 該銑床夾具的工作原理說明 38 4 設計的體會及總結 39 5 致謝 40 6 參考文獻 41 前言 畢業(yè)設計是完成工程師基本訓練的重要環(huán)節(jié)，亦是工科學生在校學習的最后一個重要的環(huán)節(jié)，其目的在于培養(yǎng)學生綜合運用所學的專業(yè)知識和理論知識，獨立解決本專業(yè)一般工程技術問題的能力，樹立良好的設計思想和工作作風。 就個人而言，畢業(yè)設計不僅是對我們所學知識的一次總結，而且是我們走向工作崗位之前一次重要預習。這就好比軍隊在訓練過后進行的軍事演習一樣，來檢驗我們的知識掌握程度，提出問題，分析問題，解決問題的能力，是否具有正確的設計思想和良好工作作風及工作協(xié)作，團結精神，能否借鑒前人的經驗及文獻資料的查閱，自學能力等等，這也是我們大學生綜合素質的具體體現(xiàn)和檢閱。 隨著中國日趨的發(fā)展，中國機械行業(yè)面臨著日益嚴峻的挑戰(zhàn)。面對遭受國內外科技重圍的境地。中國機械重振雄風，讓我們的機械產品走向世界毫無疑問，這個重擔即將由我們這些機械專業(yè)畢業(yè)生來挑。 組合機床是以通用部件為基礎，配以按工件特定形狀和加工工藝設計的專用部件和夾具，組成的半自動或自動專用機床。 組合機床一般采用多軸、多刀、多序、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，可根據需要靈活配置，能縮短設計和制造周期。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。組合機床在汽車、摩托車和壓縮機等制造部門有廣闊的發(fā)展前景。 夾具是組合機床的重要級成部件是保證加工精度的關鍵部件，其設計工作是整個組合機床設計的重要部分之一。 本設計說明書以大量圖例來說明組合銑床及夾具設計的思路。設計中得到顏竟成教授的悉心指導，在此向他表示誠摯的感謝。由于編者的水平和經驗有限，加之設計時間較短、資料收集較困難，說明書中難免有缺點和錯誤，在此懇請讀者諒解，并衷心希望廣大讀者提出批評意見，使本設計說明書能有所改進  1 組合機床總體設計 1.1 組合機床的概述 組合機床（transfer and unit machine）是以系列化和標準化的通用部件為基礎，配以少量專用部件對一種或多種工件按預先確定的工序進行切削加工的機床。兼有萬能機床和專用機床的優(yōu)點。通用零部件通常占整個機床零部件的70％～90％，只需要根據被加工零件的形狀及工藝改變極少量的專用部件就可以部分或全部進行改裝，從而組成適應新的加工要求的設備。由于在組合機床上可以同時從幾上方向采用多把刀具對一個或數(shù)個工件進行加工，所以可減少物料的搬運和占地面積，實現(xiàn)工序集中，改善勞動條件，提高生產效率和降低成本。將多臺組合機床聯(lián)在一起，就成為自動生產線。組合機床廣泛應用于需大批量生產的零部件，如汽車等行業(yè)中的箱體等。另外在中小批量生產中也可應用成組技術將結構和工藝相似的零件歸并在一起，以便集中在組合機床上進行加工。 組合機床一般可完成的工藝范圍有：銑平面、刮平面、車端面、車錐面、鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔、倒角、切槽、以及加工螺紋、滾壓、拉削、磨削、拋光工序。 組合機床一般采用多軸、多刀、多序、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，可根據需要靈活配置，能縮短設計和制造周期。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。 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。 組合機床的通用部件按功能分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件5類。動力部件為機床提供主運動和進給運動，主要有動力箱（將電動機的旋轉運動傳遞給主軸箱）、切削頭（裝在各個主軸上，用于各單一工序的加工）、動力滑臺（用于安裝動力箱或切削頭，以實現(xiàn)進給運動）；支承部件用以安裝動力滑臺、帶有進給機構的切削頭或夾具等的部件，有側底座、中間底座、支架、可調支架、立柱和立柱底座等；輸運部件用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉工作臺、環(huán)形分度回轉工作臺、分度鼓輪和往復移動工作臺等；控制部件用以控制機床的自動工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺等；輔助部件包括潤滑、冷卻和排屑裝置等。根據配置型式，組合機床可分為單工位和多工位兩大類。其中單工位組合機床按被加工面的數(shù)量又有單面、雙面、三面和四面4種，通常只能對各個加工部位同時進行一次加工；多工位組合機床則有回轉工作臺式、往復工作臺式、中長立柱式和回轉鼓輪式4種，能對加工部位進行多次加工。通用部件按功能可分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。 1.2 組合機床的技術發(fā)展趨勢 最早的組合機床于1911年在美國制成，用于加工汽車零件。1953年，美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機床制造廠協(xié)商，確定了組合機床通用部件標準化的原則。1973年，國際標準化組織（ISO）公布了第一批組合機床通用部件標準。1975年，中國第一機械工業(yè)部頒布了中國的第一批組合機床通用部件標準。組合機床現(xiàn)代發(fā)展的方向主要有以下幾個特點： a、組合機床品種的發(fā)展重點。在組合機床這類專用機床中，回轉式多工位組合機床和自動線占有很重要的地位。因為這兩類機床可以把工件的許多加工工序分配到多個加工工位上，并同時能從多個方向對工件的幾個面進行加工，此外，還可以通過轉位夾具(在回轉工作臺機床上)或通過轉位、翻轉裝置(在自動線上)實現(xiàn)工件的五面加工或全部加工，因而具有很高的自動化程度和生產效率，被汽車、摩托車和壓縮機等工業(yè)部門所采用。 b、自動線節(jié)拍時間進一步縮短。目前，以大批量生產為特征的轎車和輕型載貨車，其發(fā)動機的年產量通常為60萬臺左右，實現(xiàn)這樣大的批量生產，回轉式多工位組合機床和自動線在三班運行的情況下，其節(jié)拍時間一般為20～30秒，當零件生產批量更大時，機床的節(jié)拍時間還要更短些。自動線的短節(jié)拍，主要是通過縮短基本時間和輔助時間來實現(xiàn)的。縮短基本時間的主要途徑是采用新的刀具材料和新穎刀具，以通過提高切削速度和進給速度來縮短基本時間。縮短輔助時間主要是縮短包括工件輸送、加工模塊快速引進以及加工模塊由快進轉換為工進后至刀具切入工件所花的時間。為縮短這部分空行程時間，普遍采用提高工件(工件直接輸送)或隨行夾具的輸送速度和加工模塊的快速移動速度。目前，隨行夾具的輸送速度可達60m/min或更高些，加工模塊快速移動速度達40m/min。 c、組合機床柔性化進展迅速。十多年來，作為組合機床重要用戶的汽車工業(yè)，為迎合人們個性化需求，汽車變型品種日益增多，以多品種展開競爭已成為汽車市場競爭的特點之一，這使組合機床制造業(yè)面臨著變型多品種生產的挑戰(zhàn)。為適應多品種生產，傳統(tǒng)以加工單一品種的剛性組合機床和自動線必須提高其柔性。組合機床的柔性化主要是通過采用數(shù)控技術來實現(xiàn)的。開發(fā)柔性組合機床和柔性自動線的重要前提是開發(fā)數(shù)控加工模塊，而有著較長發(fā)展歷史的加工中心技術為開發(fā)數(shù)控加工模塊提供了成熟的經驗。由數(shù)控加工模塊組成的柔性組合機床和柔性自動線，可通過應用和改變數(shù)控程序來實現(xiàn)自動換刀、自動更換多軸箱和改變加工行程、工作循環(huán)、切削參數(shù)以及加工位置等，以適應變型品種的加工。 組合機床自動線柔性化的迅速發(fā)展和節(jié)拍時間的日益縮短，充分顯示了CNC技術和刀具技術給組合機床自動線帶來的巨大技術進步，使柔性自動線在多品種、大批量生產中成為重要的技術裝備。但在這里必須指出，在組合機床和自動線實現(xiàn)柔性化發(fā)展的同時，加工中心高速化發(fā)展異常迅速。加工中心與組合機床的競爭日趨激烈。 d、加工精度日益提高。特別自80年代中期以來，汽車制造業(yè)為增強其汽車的競爭力，不斷地加嚴其發(fā)動機的關鍵件的制造公差，并通過計算機輔助測量和分析方法，以及通過設備能力檢驗來提高其產品的質量。這無疑是對組合機床和自動線提出了更高的要求。組合機床制造廠為了滿足用戶對工件加工精度的高要求，除了進一步提高主軸部件、鏜桿、夾具(包括鏜模)的精度，采用新的專用刀具，優(yōu)化切削工藝過程，采用刀具尺寸測量控制系統(tǒng)和控制機床及工件的熱變形等一系列措施外，目前，空心工具錐柄(HSK)和過程統(tǒng)計質量控制(SPC)的應用已成為自動線提高和監(jiān)控加工精度的新的重要技術手段。 e、綜合自動化程度日益提高。近十年來，為進一步提高工件的加工精度和減少工件在生產過程中的中間儲存、搬運以及縮短生產流程時間，將工件加工流程中的一些非切削加工工序(如工序間的清洗、測量、裝配和試漏等)集成到自動線或自動線組成的生產系統(tǒng)中，以實現(xiàn)工件加工、表面處理、測量和裝配等工序的綜合自動化。 f、其它技術的應用動向。在工業(yè)發(fā)達國家的組合機床行業(yè)中，下列技術得到了較為廣泛的應用。組合機床設計普及CAD技術在國外許多公司中，組合機床設計已普遍采用CAD工作站，在設計室?guī)缀鹾茈y見到傳統(tǒng)的繪圖板。CAD除應用于繪圖工作外，并在構件的剛度分析(有限元方法)、組合機床及自動線設計方案比較和選擇，以及方案報價等方面均已得到廣泛應用，從而顯著地提高了設計質量和縮短了設計周期。加之國外許多公司在組合機床和自動線組成模塊方面的系列化和通用化程度很高(一般達90%以上)，使組合機床和自動線的交貨期進一步縮短。 1.3 拖拉機變速箱體毛坯及工藝特點 由拖拉機變速箱體裝配圖可知，變速箱體內裝有輸入軸、輸出軸以及其它傳動軸和齒輪等。通過改變安裝在這些軸上的滑移齒輪和固定齒輪的傳動比，來改變拖拉機的行進速度。從而可知，變速箱體的主要功用就是支承各傳動軸，保證各軸之間的中心距及平行度，并且保證拖拉機變速箱體部件與其相連接的其它部件的正確安裝。 變速箱的零件圖所示，從結構工藝特點來看，它是一個薄壁殼體腔形零件，形狀復雜，鑄造困難，剛度差，易變形，加工精度要求較高。它的外表面有多個聯(lián)接平面需要加工，支承孔系分布在前、后端面上，為了更好的滿足加工要求，特別加工出了四個定位平面為輔助基準，除支承孔外，在各聯(lián)接面上還有一系列螺紋孔。 1.4 拖拉機變速箱體的主要技術要求如下 軸承孔的尺寸精度及幾何形狀精度 它是用來安裝軸承的，其尺寸誤差和幾何形狀誤差造成軸承與孔的配合不良，使軸承滾道變形，回轉精度下降和軸承工作溫度升高。其孔徑公差等級為IT7，形狀公差未作特殊規(guī)定，其數(shù)值應在孔徑公差范圍內。 軸承孔孔距公差 它由齒輪傳動中心距偏差標準規(guī)定。它影響齒輪副的側隙，過大時造成傳動時非工作面的撞擊，過小時不能保證齒輪正常潤滑甚至收起傳動卡死。拖拉機變速箱體孔中心距公差為0.12mm約為IT9級。 軸承孔中心線間的平行度公差 它與齒輪的傳動精度及齒寬等因素有關。其誤差大小影響齒的載荷分布均勻，導致傳動沖擊、噪音及齒輪壽命下降等不良影響。該變速箱體軸承孔中心線間平行度公差未單獨列出。應在孔距公差范圍之內，其公差等級約為10-11級。 端面對軸承孔的垂直度公差 變速箱體后端面與后橋殼體相聯(lián)接，它們之間有一對中央齒輪傳動副傳動，后端面是安裝基面，所以它與￠160-￠120軸承孔有垂直度要求，否則造成中央傳動齒輪嚙合不良，承負荷增加，磨損加劇，工作溫度升高等不良影響，其垂直度公差為100：0.05mm其公差等級約為7-8級。 軸承孔的同軸度公差 為保證箱體內各齒輪的嚙合精度和載荷分布的均勻性，對變速箱四對軸承孔規(guī)定了同軸度公差，其公差為￠0.015mm。 裝配基面的平面度公差 為保證裝配基面間的貼合度和相關表面間的位置精度，規(guī)定了后端面的平面度公差為0.1mm，公差等級約為9級。 各主要加工表面的粗糙度 主要軸承孔表面的粗糙度為Ra3.2um,上平面和前、后平面粗糙度為Ra6.3。 各螺紋孔的位置度 一般作聯(lián)接用的螺紋孔的位置度公差為0.2mm時即可保證聯(lián)接精度的要求。 1.5 變速箱體的材料和毛坯 由于灰鑄鐵具有良好的鑄造性和切削性以及較好的耐磨性和減振性，同時價格低廉，因此箱體的毛坯通常采用鑄鐵件，本東方紅——75拖拉機箱體材料選用HT150。 東方紅——75變速箱體毛坯如附圖所示。圖中表示了分型面的分芯面的位置。前后平面拔模斜度為0°20′。上平面余量為5mm，前、后平面余量3.2～3.6mm，最大余量為4.5mm，除￠80mm軸承孔直徑余量為10mm外，全部軸承孔的直徑余量為9mm。定位凸臺和檢查窗口的余量為3～4mm，濺油齒輪孔及拔叉軸孔直徑在30mm以下均不鑄出。未注明的圓角半徑為3～5mm，未注明的拔模斜度為　　1°～1°30′。分型面錯移允許至1mm，鑄件壁厚公差為2mm。鑄件非加工表面上允許有單個孔眼深至2mm，最大尺寸至5mm，總數(shù)不超過10個。所有肋條上孔眼深不超過3mm。鑄件加工表面上允許有深達加工余量三分之二范圍以內的鑄造缺陷。超出上述范圍的鑄造缺陷可根據鑄鐵件焊補工藝規(guī)程進行焊補。 鑄件表面涂以醇酸底漆。 1.6 組合機床的總體設計 組合機床的總體設計，就是針對具體的被加工零件，在先定的工藝和結構方案的基礎上，進行方案設計、圖紙繪制。這些圖紙包括被加工零件工序圖、加工示意圖、機床尺寸聯(lián)系圖和產率計算卡。 1.6.1被加工零件工序圖 被加工零件工序圖是根據選定的工藝方案，在一臺機床上或一條自動線上完成的工藝內容。加工部分的尺寸及精度、技術要求。加工用定位基準，夾具部位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。它是在原有的工件圖的基礎上，以突出機床或自動線的加工內容，加上必要的說明繪制的。它是機床設計的主要依據，也是制造和使用時調整機床，檢查精度的重要條件。被加工零件工序圖包括如下內容： a. 在圖上應表示出被加工零件的形狀，尤其是要設置中間導向時，應表示出內部箱的位置和尺寸，以檢查工件進夾具是否相碰，以及也具通過時的可能性。 b. 在圖上應表示出加工基面和夾壓的方向及位置以便以此進行夾具的支承和夾壓系統(tǒng)的設計； c. 在圖上應該表示被加工零件表面尺寸，精度，光潔度，位置尺寸及精度和技術條件（包括對上道工序的要求及本床的保證部分） d. 為了使被加工零件工序圖清晰明了，能突出機床的加工內容，繪制時，對本機床加工部位使用粗實線表示，定位基面用符號￣V￣,表示,夾壓位置用符號⊕表示。 通過調查，我們得知銑削東方紅—75拖拉機的工序為以下： a、 銑四個定位平面 圖一 銑四個定位平面的工序簡圖 b、銑前后平面 c、銑上平面 d、粗鏜孔并鉆孔 e、粗鏜孔 f、在三個平面上鉆孔 g、倒角 h、鉸孔及锪沉孔 i、三面攻螺紋 j、鉆孔及攻螺紋 k、鉆孔攻螺紋锪球面 l、锪內平面 m、去毛刺、刻線打號 n、檢驗 o、清洗吹凈 　　我以下將要對第一道工序銑四個定位平面中的組合機床及其夾具進行設計。 1.6.2 加工示意圖 零件加工的工藝方案通過加工示意圖反映出來，加工示意圖是組合機床設計的重要圖紙之一，在機床總體設計中占重要地位，它表示被加工零件在機床上的加工過程、刀具、輔具的布置狀況以及其夾具、刀具等機床各個部件的相對位置關系，機床的工作行程等，它也是設計夾具，主軸箱及選擇刀具動力部件的主要依據，同時也是調整機床刀具的依據。 其內容為： a．反映機床的加工方法，加工條件及加工過程。 b．根據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）， c．決定主軸的結構類型，規(guī)格尺寸及外伸長度。 d．選擇標準或設計專用的接桿，浮動卡頭，導向裝置。 e．決定機床動力部件的工作行程及工作循環(huán)。 圖二 機床加工示意圖 1.7 機床聯(lián)系尺寸圖的繪制 機床聯(lián)系尺寸是決定各部件的輪廓尺寸及相互間聯(lián)系關系的，是開展各專用部件設計和確定機床最大占地面積的指導圖紙。以檢查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理，并進一步開展主軸箱，夾具等專用部件，零件的設計提供依據。組合機床是由一些通用部件和專用部件組成的。為了使設計的組合機床既能夠滿足預期的性能要求，又能做到配置上勻稱合理，符合多快好省的精神，必須對所設計的組合機床各個部件之間的關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。 機床聯(lián)系尺寸圖是在被加工零件工序圖與加工示意圖繪制之后，根據初步選定的主要的通用部件（動力部件及配套的滑座，床身或立柱等），以及確定的專用部件的結構原理而繪制的。 繪制機床聯(lián)系尺寸圖應考慮的主要問題 1.7.1 機床裝料高度的確定 在確定機床裝料高度時，要考慮車間運送工件的滾道的高度，工件最底孔的位置主軸箱最底主軸高度和通用部件高度的尺寸的限制。根據我國具體情況，為便于操作和省力，對于本臥式雙面組合銑床，裝料高度為850毫米。 1.7.2 夾具輪廓尺寸的確定 夾具是用來定位和加緊工件的，所以工件的輪廓尺寸和性質是確定夾具輪廓尺寸的依據在加工示意圖中對工件和銑刀都有了規(guī)定。 在掌握了工件寬度，工件和夾具距離和夾具本體厚度后，即可確定夾具底座的總長尺寸。夾具底座的高度應視夾具的大小而定，即要保證有足夠的剛性，又要考慮工件裝料高度。為了便于布置定位元件，一般夾具底座高度不小于240毫米。 中間底座輪廓尺寸的確定。中間底座的輪廓尺寸要滿足夾具在其上安裝連接的需要。其長度方向尺寸要根據所選動力部件（滑臺和滑座）及其配套部件（側底座）的位置關系，照顧各個部件聯(lián)系尺寸的合理性來確定。非常重要的是，一定要保證在加工終了位置時，工件端面至主軸箱端面的距離不少于加工示意圖上要求的距離。同時，要考慮動力部件處于加工終了位置時，主軸箱與夾具外輪廓間應有便于機床維修的距離。以及便于切屑及冷卻液回收，中間底座周邊須有足夠寬度的溝漕。尺寸a要足夠。通常，當機床不采用冷卻液時，a尺寸最小可取為10~15毫米，當機床采用冷卻液時，要考慮中間底座周邊應有一定寬度的回收泠卻液及排屑溝槽，a尺寸一般不少余70~100毫米。對于一些結構復雜的組合機床，為調整，維修和對刀方便，a尺寸還須根據具體情況加大。中間底座輪廓尺寸的長度方向尺寸可按下式確定： L=(L+L+2L+L)－2（l+l+l） 式中：L——加工終了位置，主軸箱端面至工件端面)－的距離， L——主軸箱厚度， L——工件沿機床長度方向的尺寸， l——機床長度方向上，主軸箱動力滑臺的重合長度， l——加工終了位置，滑臺前端面至滑座前端面前的距離， l——滑座前端面至冊底座前端面的距離， 如果計算出的中間底座長度L值不能滿足A和a尺寸的要求，可采取改變加工終了位置時主軸端面到工件端面的距離L1尺寸進行調節(jié)，此時須同時修改加工示意圖，以達到L和a尺寸加大，或者減少l尺寸，但必須保證滑臺有足夠的前備量15~20毫米。 1.7.3 動力滑臺的選用 滑臺在滑座導軌上移動，實現(xiàn)機床的進給運動?；_上可以安裝各種功用的單軸工藝頭或安裝動力箱和主軸箱?；_的主要參數(shù)規(guī)定為臺面寬度尺寸。組合機床各種通用部件的品種，規(guī)格及其配套關系也滑臺寬度尺寸為標準，其理由是： a、直接反映滑臺上安裝工藝切削頭的能力，在安裝主軸箱時，可以反映出被加工零件加工位置的分布面積等。 b、滑臺臺面寬是一個主要結合尺寸，結合面尺寸的標準化能使組合機床外型協(xié)調。 c、滑臺臺面寬作為通用部件配套標準，使機床受力合理，提高機床的剛度。 對于本機床 圖三 工件進給運動 工作行程長度=快速快退回=快速引進+工作進給 740=740=370+80+50+240 所確定的動力部件總行程應小于所選滑臺的最大行程 動力部件用以實現(xiàn)切削刀具的旋轉和進給運動（動力頭）或只用于進給運動（動力滑臺）是組合機床最主要的通用部件。設計一臺機床，選用何種動力部件，應當根據具體的加工工藝，機床形式，使用條件，生產條件等來確定。選用合適的動力部件，能夠使機床具有先進的工藝水平和技術水平，以及良好的經濟效果。 1.7.4 電動機功率的確定 每一種規(guī)格動力頭（機械或液壓動力頭）都有一定的功率范圍，根據所選切削用量計算的切削功率及進給功率之需要，并適當考慮提高切削用量的可能性（一般按30%考慮），選用相應規(guī)格的動力頭?？砂聪铝泄竭M行計算： >(千瓦) 式中： ——動力頭電機功率； ——切削功率，按各刀選用的切削用量，從“組合機床切削力及功率計算圖”中求出； ——進給功率。對于液壓動力頭就是進給油泵所消耗的功率，一般為0.8—2千瓦； ——傳動效率，當主軸箱主軸少于15根時，=0.9，主軸多于15根時，=0.8 進給力的選擇 每一型號動力頭都有其最大允許的進給力。選用時計算的切削進給力必須稍小于動力頭允許的最大進給力，并注意各主軸切削力的中心應處在動力頭接合面范圍內，力求使其處在動力頭接合面的下方，為此應將重負荷的粗加工工序安排在主軸箱的下部。 當遇到動力頭的功率和進給力不能滿足要求，而又相差不多時，不應輕易選用大一號動力頭，這時可采取下列措施： （a） 降低所需進給力和功率。在生產率允許的條件下，適當降低切削用量，或將部分安排為順序先后加工，即將同一動力頭上的刀具前后錯開，在同一循環(huán)中先加工一些通孔后，再加工另一部分孔，以降低所需進給力和功率。有時還可以 改變加工方法，如將負荷重的端面刮削端面改為徑向車端面等。 （b） 對于液壓動力頭可采用油泵單獨驅動機構，既增加一個電動機，轉用于進給油泵的驅動，使動力頭電動機的全部功率用于切削加工。 （c） 對于短時間工作的工序，可在超負荷下工作，但超負荷不得大于25﹪。 每種規(guī)格的動力滑臺都有其最大進給力P的限制。選用時，可根據確定的切削用量計算出各主軸向切削合力，以﹤P來確定動力滑臺的型號和規(guī)格。 進給速度的選擇 每一種型號動力頭有快速行程速度及最小進給量的規(guī)定。液壓動力頭的進給是可以無級調整的，為了避免由于氣溫，制造誤差等影響，造成動力頭進給速度不穩(wěn)定，不宜選用動力頭技術性能中規(guī)定的最少進給量，實際的進給量應大余其0.5-1倍。 最大行程的確定 選用動力頭時必須考慮其最大允許行程，除滿足機床工作循環(huán)的要求外還必須保證調試和裝卸刀具的方便性。 主軸箱最大輪廓尺寸的影響 為了使動力頭在加工過程中有良好的穩(wěn)定性，需要根據主軸箱的輪廓尺寸選擇相適宜規(guī)格的動力頭，同時要考慮主軸箱聲的刀具分布情況，力求使各刀具的進給抗力的合力中心不超過主軸箱和動力頭的結合面，并使其在垂直方向上盡量接近油缸的中心。 動力滑臺導軌型式 動力滑臺導軌組合有“矩-矩”和“矩-山”兩種形式。前者一般多用于帶導向引導刀具進行加工的機床及其他粗加工機床，后者導向性好，精度高，主要用于不帶導向的剛性主軸加工及其他精加工機床。本題機床為粗加工，由“矩-矩”導軌保證。 根據以上條件選出液壓滑臺HY50B-Ⅱ臺面長1630mm,臺面寬500mm,允許最大進給力P=40000N,快速行程速度為5m/min，最小進給量為10mm/min。動力箱與主軸箱結合面尺寸，長400 mm，高415 mm，動力箱輸出軸距離箱體后面高度為250 mm。液壓泵功率2.2kw。 配套通用部件 側底座CC50A, 其高度H=560mm, 寬度L=400mm, 長度B=710mm, 中間底座輪廓尺寸：其高度H=560mm, 寬度B=710mm, 長度L=1630mm, 1.7.5 主軸箱輪廓尺寸的確定 標準的通用銑類主軸箱的厚由主軸箱體，前蓋，和后蓋三層尺寸構成。主軸箱體厚為180毫米，前軸有兩種尺寸規(guī)格，臥式厚為55毫米；立式厚為70毫米，后蓋厚有90毫米和50毫米兩種尺寸，通常用90毫米的后蓋。因此，主軸總厚度臥式主軸箱通常為325毫米，立式為340毫米。 主軸箱的寬度B,高度H的大小主要與要加工的零件孔的分布有關，可按下式確定： B=b+2b H=h+h+b 式中： b——工件在寬度方向相距最遠的兩孔距離； b——最邊緣主軸中心距箱外壁的距離,推薦b﹤70～100； h——工件在高度方向相距最遠的兩孔距離； h——最底主軸高度，h﹤85～140。 h=h+H－(0.5+h+h+h) h——工件最底孔位置 H——機床裝料高度 h——滑座臺總高度; h——滑座與側底座之間調整墊高度; h——側底座高度. h=h+H－(0.5+h+h+h)=10+980－(0.5+320+5+560)=104.5 B=b+2b=288+100×2=800 H=h+h+b=136+104.5+100=310 根據上述計算值,按主軸箱輪廓尺寸系列標準,最后確定主軸箱輪廓尺寸為: B×H=800×400mm 1.7.6 傳動裝置的潤滑 采用自動潤滑，主軸箱內裝有葉片油泵，將油供應到齒輪運動和動力箱、滑臺導軌上。 油泵裝置 TY0-6.3/1.6 油箱裝置 TYX-200 1.7.7 機床的冷卻 由于本機床加工工件為鑄鐵件，加工時需冷卻。本機床裝冷卻泵，N=0.7kw, 將工作液供應到工作部件進行冷卻以提高表面光潔度，減少功率損耗，其型號定為T40A, 采用冷卻泵集中連續(xù)潤滑的方式。 2 主軸箱體的設計 2.1 銑削切削用量的選擇 銑削切削用量的選擇與我們所要求的加工粗糙度及其效率有很大關系。當要求較高的銑削光潔度時，銑削速度應高一些，每齒走刀量應小一些。若在生產率要求不高，可以取很小的每齒走刀量，一次銑削4~5毫米的余量可以達到3.2的粗糙度。這時每齒走刀量一般為0.02~0.03毫米。 根據表一，我所要加工的零件材料為鑄鐵HT150，銑削深度為4mm,表面的粗糙度為12.5，只要求粗銑就可以滿足粗糙度要求。因此，選用硬質合金的端銑刀，銑刀直徑為，齒數(shù)為20，銑削速度為52.2m/min，進給量S=0.09mm/齒。 已知主運動的切削速度，刀具的直徑的情況下，可以求出機床的最佳轉速。 因此，我們選取機床的主軸的轉速為95r/min。 加工材料 工序 銑削深度（毫米） 銑削速度（米/分） 每齒走刀量（毫米/齒） 鋼=52~70（公斤/） 粗 2~4 80~120 0.2~0.4 精 0.5~1 100~180 0.05~0.20 鋼=70~90（公斤/） 粗 2~4 60~100 0.2~0.4 精 0.5~1 90~150 0.05~0.15 鋼=100~110（公斤/） 粗 2~4 40~70 0.1~0.3 精 0.5~1 60~100 0.05~0.10 鑄鐵 粗 2~5 50~80 0.2~0.4 精 0.5~1 80~130 0.05~0.2 鋁及其合金 粗 2~5 300~700 0.10~0.4 精 0.5~1 500~1500 0.05~0.3 表一 用硬質合金端銑刀的銑削用量 2.2 主傳動方案擬定 實現(xiàn)機床主運動的傳動系統(tǒng)，稱為機床的主傳動系統(tǒng)，它和機床的傳動方案和總體布局有關，對機床的使用性能、結構都有明顯的影響。機床的主傳動系統(tǒng)往往設置變速機構，以適應不同的工藝要求。設計機床時，應該充分重視主傳動系統(tǒng)的變速系統(tǒng)。變速箱就是用來使機床主運動變換速度，在實現(xiàn)變速的同時，還要傳遞扭矩。變速可以是有級變速，也可以是無級的。目前廣泛使用的是有級變速，特別是以齒輪作有級變速的齒輪變速箱。 擬定傳動方案，包括傳動型式的選擇以及開停、換向、制動、操縱等整個傳動系統(tǒng)的確定。傳動型式則指傳動和變速的元件、機構以及其組成、安排不同特點的傳動型式、變速類型。 傳動方案和型式與結構的復雜程度密切相關，和工作性能也有關第。因此，確定傳動方案和型式，要從結構、工藝、性能及經濟性等多方面統(tǒng)一考慮。 傳動方案有多種，傳動型式理是式樣眾多，比如：傳動型式上有集中傳動的主軸變速箱，分離傳動的主軸箱；擴大變速范圍可以用增加傳動組數(shù)，也可以用背輪機構、分支傳動等型式；變速型式上既可用多速電機，也可以用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。 一般機床多種級數(shù)，變速范圍不太多、太大，一般均可用串聯(lián)式傳動就能獲得連續(xù)不重復的轉速數(shù)列。通常情況下對結構式、結構網作分析，以確定最佳傳動方案 對于中間傳動軸的轉速的考慮原則是：妥善解決結構尺寸大小與噪音、振動等性能要求之間的矛盾。中間傳動軸的轉速較高時，中間傳動軸和齒輪承受扭矩小，可以使軸徑和齒輪模數(shù)小些；、，從而可以使結構緊湊。但是，這將引起空載功率和噪音加大： 式中： 系數(shù)，兩支承滾動或滑動軸承，三支承滾動軸承 所有中間軸軸頸的平均直徑（mm） 主軸前后軸頸的平均直徑（mm） 中間傳動軸的轉速之和 主軸轉速 dB 所有中間傳動齒輪的分度圓直徑的平均值mm 主軸上齒輪的分度圓直徑的平均值 傳到主軸所經過的齒輪對數(shù) 主軸齒輪螺旋角 、系數(shù)，我國中型銑床=3.5， =50.5。 該組合銑床為專用機床，只需提供一種轉速就是以滿足銑定位平面的要求，因此，仿照X6132萬能升降臺式銑床轉速圖作該組合機床的轉速。 圖四 X6132萬能升降臺式銑床轉速圖 選用的電機為Y100L1-4型（選擇方法見后），該電機的轉速為1430r/min，因此，我們可以選取第一個齒輪齒數(shù)為30齒，第二個齒輪齒數(shù)為58齒，第三個齒輪齒數(shù)為22齒，第四個齒輪齒數(shù)為33齒，第五個齒輪齒數(shù)為27齒，第六個齒輪齒數(shù)為37齒，第七個齒輪齒數(shù)為19齒，第八個齒輪齒數(shù)為71齒。 速度從1430r/min---à750 r/min ----à500r/min -------à365 r/min -----à95 r/min。 號 制造廠 規(guī)格 級數(shù) 轉速范圍 公比 進給量 主電機 C616 濟南機床 320 12 45~1930 1.41 0.03~3.34 4 C615 山西新峰機床廠 320 8 44~1000 1.58 0.025~1.1 2.8 S32 捷克 320 18 32~1600 1.28 3 Sag12 意大利 306 8 80~2000 1.58 0.06~0.48 7.5 CA6140 沈陽機床 400 24 10.5~1400 1.26 0.08~1.59 DUE400 西德 425 24 11.2~2240 1.26 0.1~9 11 D20 日本 450 16 16~2000 1.4 7.5 LEO-30 日本 510 12 30~1800 1.5 0.05~0.7 5.5 表二 國內外一些臥升降臺式銑床的參數(shù) 2.3 變速箱體布局 設計機床主傳動的部件時，首先要分析主傳動系統(tǒng)中各機構的布局。機床的變速機構的所在位置的選擇或確定，就是布局的問題之一。主傳動系統(tǒng)的布局，變速系統(tǒng)的全部變速機構和主軸部件都安放在同一變速箱內；另一種是分離傳動式布局，主要變速機構和主軸部件分別裝在變速箱和主軸箱兩個箱體內，中間用皮帶、鏈條或其它方式傳動。 圖五 機床的結構方案圖 集中布局這種傳動方式結構緊湊，主軸和全部傳動元件都裝在一個箱體內，但于集中操縱；箱體數(shù)目少，便于調整維修。但是變速機構運轉中的振動和發(fā)熱會直接影響主軸的工作精度?？紤]到該機床只是用來粗加工，所以還是采用集中方式布局。通過加裝彈性聯(lián)軸器來減輕不利影響。 2.4 電動機的選用 電動機功率的計算： 主切削力F 高速鋼端銑刀銑削灰鑄鐵時銑削力的經驗公式： 式中： 系數(shù) 銑削接觸弧深（mm） 每齒進給量（mm/齒） 銑刀直徑（mm） 銑削深度 銑刀齒數(shù) = =640.59 圖六 電機安裝尺寸 選用電動機型，功率為2.2KW 轉速為1430r/min。 2.5 聯(lián)軸器的選用 為了隔離振動與沖擊，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。 載荷計算： 公稱轉矩 查工作情況系數(shù)表，得 主要尺寸故由 式中為公稱轉矩，單位為；為工作情況系數(shù) 計算轉矩為 從GB 4323-84中查得TL5型彈性套柱銷聯(lián)軸器的許用轉矩為125，許用最大轉速為3600r/min，軸徑為25~35mm之間。故合用。 選用TL5聯(lián)軸器 GB4323-84 圖七 TL5聯(lián)軸器 2.6 齒輪模數(shù)的估算與驗算 按接確疲勞和彎曲強度計算齒輪模數(shù)比較復雜，而且有些系數(shù)只有在齒輪各參數(shù)都已知道后方可確定，所以只在畫草圖畫完后校核用。在畫草圖之前，先估算，再選用標準齒輪模數(shù)。 齒輪彎曲疲勞的估算： 齒面點蝕的估算： 其中為大齒輪的計算轉速，A為齒輪中心距。 同中心距A及齒數(shù)，求出模數(shù)： 2.6.1第一對齒輪的計算 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 選用直齒圓柱齒輪傳動 變速箱為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度（GB10095-88）。 材料選擇。由常用齒輪材料及其力學特性表，選擇小齒輪材料為45鋼（調質），硬度為240HBS，大齒輪材料為45鋼，硬度為200HBS，二者材料硬度差為40HBS。 選小齒輪齒數(shù)=30，大齒輪齒數(shù)=58。 齒輪彎曲疲勞的估算： 齒面點蝕的估算： = 根據估算所得，中較大的值，取模數(shù)m=1.5 。 計算（驗算） 結構確定以后，齒輪的工作條件、空間安排、材料和精度等級都已確定，才可能核驗齒輪的接觸疲勞和彎曲疲勞強度值是否滿足要求。 根據接確疲勞計算齒輪模數(shù)公式為： 根據彎曲疲勞計算齒輪模數(shù)公式為： 式中： N 計算齒輪傳遞的額定功率 計算齒輪（小齒輪）的計算轉速 r/mm 齒寬系數(shù)常取6~10 計算齒輪的齒數(shù)，一般取傳動中最小齒輪的齒數(shù) i 大齒輪與小齒輪的齒數(shù)，；“+”用于外嚙合，“-”用于內嚙合 壽命系數(shù) 工作期限系數(shù)， 齒輪等傳動件在接確和彎曲交變載荷下的疲勞曲線指數(shù)和基準循環(huán)次數(shù) 齒輪的最低轉速r/min T 預定的齒輪工作期限，中型機床推薦：T=15000~20000H 轉速變化系數(shù) 功率利用系數(shù) 材料強化系數(shù) 工作情況系數(shù)。中等沖擊的主運動： 動載荷系數(shù) 齒向載荷分布系數(shù) 齒形系數(shù) 許用彎曲、接確應力Mpa 已知，N=2.2KW 精度等級 齒面硬度 直齒輪 斜齒及人字齒輪 線速度 v m/s <1 1~3 3~8 8~12 12~18 18~25 <2 2~3 3~8 8~12 12~18 18~25 6 HB350 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1 1 1 1 1 1.2 7 HB350 1 1.2 1.3 1.4 1 1 1 1 1.2 1.3 8 HB350 1 1.3 1.4 1 1.1 1.2 1.3 - - 9 HB350 1.1 1.4 1 1.2 1.3 - - - 表三 鋼制圓柱齒輪運載荷系數(shù) 齒輪對稱布置于兩軸之間 齒輪非對稱布置于兩軸之間 齒輪懸臂安裝 軸的剛度高 軸的剛度較低 0.2 1 1 1.05 1.08 0.4 1 1.04 1.12 1.15 0.6 1.03 1.10 1.22 1.22 0.8 1.05 1.16 1.28 1.30 1.0~1.5 1.08 1.30~1.40 1.45~1.55 - 1.5~2.2 1.15 - - - 表四 齒向載荷分布系數(shù) Z Y Z Y Z Y 14 0.345 22 0.408 39 0.470 15 0.355 24 0.420 42 0.475 16 0.362 26 0.430 45 0.481 17 0.370 28 0.438 50 0.488 18 0.378 30 0.444 65 0.502 19 0.386 33 0.454 80 0.510 21 0.395 36 0.463 〉100 0.513 表五 標準齒輪的齒形系數(shù) 綜合以上計算，取m=3。 齒輪材料 許用應力 材料 熱處理 機械性能 接觸應力 彎曲應力 強度限 屈服限 硬度 45 正火 >610 >360 HC<229 750 190 45 調質 750 450 HB=220~250 600 220 45 整淬 1200 1000 HRC=40~50 1100 320 45 高頻淬火 HRC=52~57 1370 280 40Cr 調質 1000 800 HB=250~280 650 275 40Cr 整淬 1500 1300 HRC=46~51 1250 385 40Cr 高頻淬火 HRC=50~55 1370 354 20Cr 滲碳淬硬 800 600 HB=180~250 1650 297 20CrMnTi S-C59 1000 800 HB=240~380 1750 354 12CrNi3 S-C59 950 700 HB=220~300 1750 340 HT20-30 200 HB=170~241 340 82 HT30-54 300 HB187~255 340 111 表六 許用應力 2.6.2 第二對齒輪的計算 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 選用直齒圓柱齒輪傳動 變速箱為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度（GB10095-88）。 材料選擇。由常用齒輪材料及其力學特性表，選擇小齒輪材料為45鋼（調質），硬度為240HBS。大齒輪材料為45鋼，硬度為200HBS，二者材料硬度差為40HBS。 選小齒輪齒數(shù)=22，大齒輪齒數(shù)=33。 齒輪彎曲疲勞的估算： 齒面點蝕的估算： = 根據估算所得，中較大的值，取模數(shù)m=2.25 。 計算（驗算） 已知，N=2.2KW 綜合以上計算，取m=3。 2.6.3 第三對齒輪的計算 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 選用直齒圓柱齒輪傳動 變速箱為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度（GB10095-88）。 材料選擇。由常用齒輪材料及其力學特性表，選擇小齒輪材料為45鋼（調質），硬度為240HBS。大齒輪材料為45鋼，硬度為200HBS，二者材料硬度差為40HBS。 選小齒輪齒數(shù)=27，大齒輪齒數(shù)=37。 齒輪彎曲疲勞的估算： 齒面點蝕的估算： = 根據估算所得，中較大的值，取模數(shù)m=2.25 。 1． 計算（驗算） 已知，N=2.2KW 綜合以上計算，取m=2.25。 2.6.4 第四對齒輪的計算 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 選用直齒圓柱齒輪傳動 變速箱為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度（GB10095-88）。 材料選擇。由常用齒輪材料及其力學特性表，選擇小齒輪材料為45鋼（調質），硬度為240HBS。大齒輪材料為45鋼，硬度為200HBS，二者材料硬度差為40HBS。 選小齒輪齒數(shù)=19，大齒輪齒數(shù)=71。 齒輪彎曲疲勞的估算： 齒面點蝕的估算： = 根據估算所得，中較大的值，取模數(shù)m=3.5 。 計算（驗算） 已知，N=2.2KW 綜合以上計算，取m=3.5mm。 2.7 軸的計算 軸的計算通常都是在初步完成結構設計之后進行校核計算，計算準則是滿足軸的強度或剛度要求，必要時還應校核軸的振動穩(wěn)定性。 進行軸的強度校核計算時，應根據軸的具體受載及應力情況，采取相應的計算方法，并恰當?shù)倪x取其許用應力。對于僅僅承受扭矩的軸，應按扭轉強度條件計算；對于具體承受彎矩的軸，應按彎曲強度條件計算，需要時還應按疲勞強度條件進行精確校核。 按扭轉強度條件計算。這種方法是只按軸所受的扭矩來計算軸的強度；如果還受有不大的彎矩里，則用降低許用扭轉切應力的辦法予以考慮。在作軸的結構設計時，通常用這種方法初步估算軸徑。 式中： 扭轉切應力，單位為Mpa 軸所受的扭矩，單位為 軸的抗扭截面系數(shù)，單位為 軸的轉速，單位為 軸傳遞的功率，單位為mm 計算截面處軸的直徑，單位為mm 許用扭轉切應力，單位為Mpa 由上式可得軸1的直徑 軸2的直徑 軸3的直徑 軸4的直徑 軸5的直徑 當軸截面上開有鍵槽時，應增大軸徑以考慮鍵槽對軸的強度削弱。對于直徑d>100mm的軸，有個鍵槽時，軸徑增大3%；有兩個鍵槽時，應增大7%。對于直徑的軸，有一個鍵槽時，軸徑增大5%~7%。然后將軸徑圓整。 對第一軸取軸徑為30mm, 對第二軸取軸徑為35mm，對第三軸取軸徑為35mm，對第四軸取軸徑為35mm，對第主軸取軸徑為80mm。 2.8 第四根軸的強度校核 第四根軸的結構設計如圖所示 圖八 第四軸的結構圖 1求出軸上的功率、轉速和轉矩 若取每級齒輪傳動的效率，則 2求出作用在齒輪上的力 因已知低速級大齒輪的分度圓直徑為 求得： 校核最大彎矩和扭矩的危險截面 取 前已確定軸的材料為45鋼，調質處理，查得=60Mpa,l因此，<,故安全。 圖九 彎矩扭矩圖 3 機床夾具 在機床上加工工件時，為了保證加工精度，首先需要使用工件在機床上占有正確的位置，然后將工件夾緊。這種使工件占有正確的加工位置并使工件夾緊的過程稱為工件的安裝。用于安裝工件的工藝裝備稱為機床夾具。 夾具是組合機床的重要級成部件，是根據機床的工藝和結構方案的具體要求而專門設計的。它是