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長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 編號(hào) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)機(jī)座底面組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì) The Multi-axle Box Design of Combination Machine Tool for Underside of the Electric Motor Frame 2013 年 6 月 學(xué) 生 姓 名 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 教 師 分 院 機(jī)電工程分院 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘 要 本文通過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)機(jī)座底面孔位的研究，為保證其底面上 4 個(gè)孔的位置公差，結(jié) 合對(duì)組合機(jī)床的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出了專(zhuān)門(mén)用來(lái)加工該型號(hào)電動(dòng)機(jī)機(jī)座底面底孔組合機(jī)床的 多軸箱。 通過(guò)對(duì)通用機(jī)床多軸箱零件的研究，設(shè)計(jì)出了組合機(jī)床專(zhuān)用多軸箱，具有成本低， 效率高的特點(diǎn)。組合機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)采用了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則，以上一道加工工序的基 準(zhǔn)面為定位基準(zhǔn)面，保證機(jī)座底面孔位的形狀、位置精度的同時(shí)又降低了機(jī)座整體的 累積誤差。組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)時(shí)采用了“三圖一卡”的設(shè)計(jì)原則，既滿足了加工要求， 又保證了機(jī)床的相對(duì)生產(chǎn)率。 關(guān)鍵詞：電動(dòng)機(jī)機(jī)座 組合機(jī)床 多軸箱 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) ABSTRACT Based on the study of position of underside of the electric motor frame, in order to ensure position tolerances of the 4 holes, combined with the characteristics of combination machine tool, this paper designs the multi-axle box of combination machine tool for underside of the electric motor frame. Through the study of general machine tool spindle parts, the multi-axle box is designed with the advantages of low cost, high efficiency. The "Unification Datum" principle is taken into account the datum of the fixture is the one that last machining process used. In this way, the shape and position precision is ensured and reduces the accumulated error of the whole. The design principle of "three charts and a card" of the overall design of machine tool is used , not only to meet the processing requirements, but also to ensure the relative productivity of the machine tool. Keyword: Electric motor frame Combination machine tool Multi-axle box 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) I 目 錄 第一章 緒 論 ...........................................................................................................................1 1.1 課題的背景、目的及意義 .............................................................................................1 1.2 國(guó)內(nèi)外組合機(jī)床的應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀 .............................................................................2 1.3 本文要解決的問(wèn)題、研究思路與基本框架 .................................................................4 第二章 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) ...................................................................................................6 2.1 機(jī)座底面加工工藝路線的制定 .....................................................................................6 2.2 機(jī)座底面孔加工刀具的選擇及切削用量的確定 .........................................................8 2.2.1 刀具的選擇 .............................................................................................................9 2.2.2 切削用量的確定 .....................................................................................................9 2.3 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)—— 三圖一卡 ...............................................................................10 2.3.1 被加工零件圖的繪制 ..........................................................................................10 2.3.2 加工示意圖的繪制 ..............................................................................................10 2.3.3 聯(lián)系尺寸圖的繪制 ..............................................................................................13 2.3.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡的繪制 ..................................................................................16 第三章 組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì) .............................................................................................19 3.1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 ......................................................................................19 3.2 主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇及動(dòng)力計(jì)算 ..............................................................................19 3.2.1 主軸結(jié)構(gòu)型式和直徑的選擇 ..............................................................................19 3.2.2 齒輪模數(shù)的初步確定 ..........................................................................................20 3.2.3 多軸箱的動(dòng)力計(jì)算 ..............................................................................................20 3.3 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ..............................................................................................21 3.3.1 主軸分布類(lèi)型及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) ..........................................................................21 3.3.2 各傳動(dòng)齒輪參數(shù)的計(jì)算 ......................................................................................22 3.3.3 傳動(dòng)軸尺寸的確定 ..............................................................................................22 3.3.4 傳動(dòng)系統(tǒng)的校核 ..................................................................................................23 總 結(jié) .....................................................................................................................................25 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................25 致 謝 .....................................................................................................................................27 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第一章 緒 論 1.1 課題的背景、目的及意義 隨著現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，特別是隨著它在自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)的快速發(fā)展，組 合機(jī)床的研究已經(jīng)成為當(dāng)今機(jī)器制造界的一個(gè)重要方向，在現(xiàn)代工業(yè)運(yùn)用中，大多數(shù) 機(jī)器的設(shè)計(jì)和制造都是用機(jī)床大批量完成的?，F(xiàn)代大型工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，降低了 組合機(jī)床的實(shí)現(xiàn)成本，軟件支持機(jī)制也使得實(shí)現(xiàn)變得更為簡(jiǎn)單，因此，研究組合機(jī)床 的設(shè)計(jì)具有十分重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。在工業(yè)高速發(fā)展的現(xiàn)代化浪潮中，各種 機(jī)械設(shè)計(jì)和制造業(yè)中，組合機(jī)床的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，越來(lái)越轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，這也從另 一方面說(shuō)明，對(duì)組合機(jī)床的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要，以通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專(zhuān)用部件組成的一 種高效專(zhuān)用機(jī)床。組合機(jī)床是按系列化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的通用部件和按被加工零件的形狀 及加工工藝要求設(shè)計(jì)的專(zhuān)用部件組成的專(zhuān)用機(jī)床。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化， 可根據(jù)需要靈活配置，從而縮短了設(shè)計(jì)和制造的周期，因此，組合機(jī)床兼有低成本和 高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。 本課題組合機(jī)床總體方案的設(shè)計(jì)主要包括制定工藝方案（確定零件在組合機(jī)床上 完成工藝內(nèi)容及加工方法，選擇定位基準(zhǔn)和夾緊部位，決定工步和刀具種類(lèi)及其結(jié)構(gòu) 形式，選擇切削用量等） 、確定機(jī)床配置形式、制定影響機(jī)床總體布局和技術(shù)性能的 主要部件的結(jié)構(gòu)方案?？傮w方案的擬定是設(shè)計(jì)組合機(jī)床最關(guān)鍵的一步。方案制定得正 確與否，將直接影響機(jī)床能否達(dá)到合同要求，保證加工精度和生產(chǎn)率，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 成本較低和使用方便。對(duì)于同一加工內(nèi)容，有各種不同的工藝方案和機(jī)床配置方案， 在最后決定采用哪種方案時(shí)，必須對(duì)各種可行的方案作全面分析比較，根據(jù)工件的加 工要求和特點(diǎn)，按一定的原則、結(jié)合組合機(jī)床常用工藝方法、充分考慮各種影響因素， 并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后擬訂出先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)、可靠的工藝方案。 在組合機(jī)床諸多零件中，多軸箱和夾具與組合機(jī)床密切相關(guān)，是組合機(jī)床的重要 組成部件。它是選用通用零件按專(zhuān)用要求設(shè)計(jì)的，所以在本課題的組合機(jī)床設(shè)計(jì)過(guò)程 中工作量較大的零部件是多軸箱和夾具。就多軸箱設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，工作量主要集中在傳動(dòng) 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，軸的設(shè)計(jì)必須保證各軸的轉(zhuǎn)速、旋向、強(qiáng)度和剛度，而且應(yīng)當(dāng)考慮有 無(wú)讓刀，有無(wú)調(diào)位機(jī)構(gòu)等。夾具是組合機(jī)床的重要組成部件，是根據(jù)機(jī)床的工藝和結(jié) 構(gòu)方案的具體要求而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的。它是用于實(shí)現(xiàn)被加工零件的準(zhǔn)確定位，夾壓，刀具 的導(dǎo)向，以及裝卸工件時(shí)的限位等作用的。組合機(jī)床夾具和一般夾具所起的作用看起 來(lái)好象很接近，但是其結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求卻有著很顯著的甚至是很根本的區(qū)別。組合機(jī) 床夾具的結(jié)構(gòu)和性能，對(duì)組合機(jī)床配置方案的選擇，有很大的影響。 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 因此，本課題的主要目的就是，設(shè)計(jì)出專(zhuān)門(mén)用來(lái)加工電動(dòng)機(jī)機(jī)座底面孔的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單、使用方便、效率高、質(zhì)量好的組合機(jī)床。本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容在于著重選擇最佳的 工藝方案，合適地確定機(jī)床工序集中程度，合理地選擇組合機(jī)床的通用部件，恰當(dāng)?shù)?組合機(jī)床的配置型式，合理地選擇切削用量，以及設(shè)計(jì)高效率的夾具、工具、刀具及 主軸箱。具體的工作就是要制定工藝方案，進(jìn)行機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的分析和確定，進(jìn)行組 合機(jī)床總體設(shè)計(jì)，組合機(jī)床的部件設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)，使其具有工程意義，實(shí)現(xiàn)其在實(shí) 際應(yīng)用中的價(jià)值。 本課題的意義在于組合機(jī)床是按系列化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的、由大量的通用部件和少量 的專(zhuān)用部件組合的工序集中的高效率專(zhuān)用機(jī)床。它能對(duì)工件進(jìn)行多刀，多軸，多面， 多工位，同時(shí)加工。隨著組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展，它以工藝范圍日益擴(kuò)大。組合機(jī)床與 通用機(jī)床，其它專(zhuān)用機(jī)床比較，具有以下特點(diǎn)：組合機(jī)床上的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件約 點(diǎn)全部機(jī)床零部件總量的 70％―80％，因此設(shè)計(jì)和制造周期短，經(jīng)濟(jì)效益好。由于組 合機(jī)床目的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件自動(dòng)化程度高，因而比通用機(jī)床生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì) 量穩(wěn)定勞動(dòng)強(qiáng)度低。組合機(jī)床的通用部件是經(jīng)過(guò)周密設(shè)計(jì)和長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的，又 有專(zhuān)門(mén)廠家成批生產(chǎn)，它與一般專(zhuān)用機(jī)床比較，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，工作可靠，使用和維修 方便。組合機(jī)床加工工件，由于采用專(zhuān)用夾具組合刀具和導(dǎo)向裝置等，產(chǎn)品加工質(zhì)量 靠工藝裝備保證，對(duì)操作工人的技術(shù)水平要求不高。當(dāng)機(jī)床被加工的產(chǎn)品更新時(shí)，專(zhuān) 用機(jī)床的大部件要報(bào)廢。組合機(jī)床的通用部件是根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，并等效于國(guó)際 標(biāo)準(zhǔn)，因此，其通用部件可以重復(fù)使用。不必加行設(shè)計(jì)和制造。組合機(jī)床易于聯(lián)成結(jié) 合機(jī)床自動(dòng)線，以適應(yīng)大規(guī)模和自動(dòng)化生產(chǎn)需要。 1.2 國(guó)內(nèi)外組合機(jī)床的應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)加入 WTO 以后，制造業(yè)所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存、組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)適時(shí) 調(diào)整戰(zhàn)略，采取了積極的應(yīng)對(duì)策略，出現(xiàn)了產(chǎn)、銷(xiāo)兩旺的良好勢(shì)頭，截至 2005 年 4 月份，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)僅組合機(jī)床一項(xiàng)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量已達(dá) 1000 余臺(tái)，產(chǎn)值 達(dá) 3.9 個(gè)億以上，較 2004 年同比增長(zhǎng)了 10%以上，另外組合機(jī)床行業(yè)增加值、產(chǎn)品 銷(xiāo)售率、全員工資總額、出口交費(fèi)值等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均有不同程度的增長(zhǎng)，新產(chǎn)品、新技 術(shù)較去年年均有大幅度提高，可見(jiàn)行業(yè)企業(yè)運(yùn)營(yíng)狀況良好。 ⑴行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化 組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)主要針對(duì)汽車(chē)、摩托車(chē)、內(nèi)燃機(jī)、農(nóng)機(jī)、工程機(jī)械、化工機(jī)械、 軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專(zhuān)用設(shè)備，隨著我國(guó)加入 WTO 后與世界機(jī)床進(jìn)一 步接軌，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開(kāi)始向數(shù)控化、柔性化轉(zhuǎn)變。從近兩年是企業(yè)生產(chǎn)情 況來(lái)看，數(shù)控機(jī)床與加工中心的市場(chǎng)需求量在上升，而傳統(tǒng)的鉆、鏜、銑組合機(jī)床則 有下降趨勢(shì)，中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)學(xué)會(huì)的《機(jī)床工具行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)報(bào)表》是統(tǒng) 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 計(jì)數(shù)據(jù)顯示，僅從幾個(gè)全國(guó)大型重點(diǎn)企業(yè)生產(chǎn)情況看，2003 年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床 890 臺(tái)， 產(chǎn)值 16187 萬(wàn)元，生產(chǎn)加工中心 148 臺(tái)，產(chǎn)值 5770 萬(wàn)元；2004 年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床 985 臺(tái)，產(chǎn)值 25838 萬(wàn)元，生產(chǎn)加工中心 159 臺(tái)，產(chǎn)值 7099 萬(wàn)元；而 2005 年，截至 4 月 份，數(shù)控機(jī)床、加工中心、產(chǎn)值已接近 2003 年全年水平，故市場(chǎng)在向數(shù)控、高精制 造技術(shù)和成套工藝裝備方面發(fā)展。 ⑵行業(yè)企業(yè)的快速轉(zhuǎn)變 “九五”后期，在組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)的 50 多家組合機(jī)床分會(huì)會(huì)員中，僅有兩家 企業(yè)實(shí)行了股份改造，一家企業(yè)退出國(guó)有轉(zhuǎn)為民營(yíng)，其余的都是國(guó)有企業(yè)。而從 2001 至 2002 年，不到兩年的時(shí)間，就先后有十幾家企業(yè)實(shí)行股份制改造，一些小廠幾乎 全部退出國(guó)有轉(zhuǎn)為民營(yíng)，現(xiàn)在一些國(guó)家重點(diǎn)國(guó)有企業(yè)也在醞釀股份制改造，轉(zhuǎn)制已勢(shì) 不可檔， “民營(yíng)經(jīng)濟(jì)在經(jīng)歷了從被歧視，被藐視到不可小視和現(xiàn)在高度重視 4 個(gè)階段 后，煥發(fā)勃勃生機(jī)。 ”組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)正在以股份制、民營(yíng)化等多種形式快速發(fā)展。 ⑶組合機(jī)床技術(shù)裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 組合機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體是綜合自動(dòng)化度較高的制造技術(shù)和成套工藝 裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用與工程機(jī)械、交通、能源、 軍工、輕工、家電行業(yè)。我國(guó)的傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、 氣、液壓控制，它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型的箱體類(lèi)和軸類(lèi)零件 （近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額） ，完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔， 加工各種螺紋、鏜孔、車(chē)端面和凸臺(tái)，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成型面 等。組合機(jī)床的分類(lèi)繁多，有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床，有單面、雙面、三面、 臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)組合機(jī)床等；隨著技術(shù)的不斷是進(jìn) 步，一種新型的組合機(jī)床——柔性組合機(jī)床越來(lái)越受人們是親昧，它應(yīng)用多位主軸箱、 可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)更換，配以可編程序控制器（PLC） 、數(shù)字 控制（NC ）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多種加工的可 調(diào)可變的組合機(jī)床。另外，近年來(lái)組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)等在 組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來(lái)越大。 由于組合機(jī)床及其自動(dòng)線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專(zhuān)用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶 特殊要求而設(shè)計(jì)的，它涉及到加工工藝、刀具、測(cè)量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配 和試漏等技術(shù)。我國(guó)組合機(jī)床及其組合機(jī)床自動(dòng)線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國(guó)家相對(duì)落后， 國(guó)內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動(dòng)線幾乎都從國(guó)外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢(shì) 必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，市場(chǎng)要求我們不斷開(kāi)發(fā)新技 術(shù)、新工藝、研制新產(chǎn)品，由過(guò)去的“剛性”機(jī)床結(jié)構(gòu)，向“柔性”化方向發(fā)展，滿 足用戶需要，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 80 年代以來(lái)，國(guó)外組合機(jī)床技術(shù)在滿足精度和效率要求的基礎(chǔ)上，正朝著綜合成 套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機(jī)床的加工精度、多品種加工的柔性以及機(jī)床配置的 靈活多樣方面均有新的突破性進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床工作程序軟件化、工序高度集中、高 效短節(jié)拍和多功能知道監(jiān)控。組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是： ⑴廣泛應(yīng)用數(shù)控技術(shù) 國(guó)外主要的組合機(jī)床生產(chǎn)廠家都有自己的系列化完整的數(shù)控組合機(jī)床通用部件,在 組合機(jī)床上不僅一般動(dòng)力部件應(yīng)用數(shù)控技術(shù),而且?jiàn)A具的轉(zhuǎn)位或轉(zhuǎn)角、換箱裝置的自動(dòng) 分度與定位也都應(yīng)用數(shù)控技術(shù),從而進(jìn)一步提高了組合機(jī)床的工作可靠性和加工精度。 廣州標(biāo)致汽車(chē)公司由法國(guó)雷諾公司購(gòu)置的缸蓋加工生產(chǎn)線,就是由三臺(tái)自動(dòng)換箱組合機(jī) 床組成的,其全部動(dòng)作均為數(shù)控,包括自動(dòng)上下料的交換工作臺(tái)、環(huán)形主軸箱庫(kù)、動(dòng)力 部件和夾具的運(yùn)動(dòng),其節(jié)拍時(shí)間為 58 秒。 ⑵發(fā)展柔性技術(shù) 80 年代以來(lái),國(guó)外對(duì)中大批量生產(chǎn),多品種加工裝備采取了一系列的可調(diào)、可變、 可換措施,使加工裝備具有了一定的柔性。如先后發(fā)展了轉(zhuǎn)塔動(dòng)力頭、可換主軸箱等組 成的組合機(jī)床;同時(shí)根據(jù)加工中心的發(fā)展,開(kāi)發(fā)了二坐標(biāo)、三坐標(biāo)模塊化的加工單元 ,并 以此為基礎(chǔ)組成了柔性加工自動(dòng)線(FTL)。這種結(jié)構(gòu)的變化,既可以實(shí)現(xiàn)多品種加工要 求的調(diào)整變化快速靈敏,又可以使機(jī)床配置更加靈活多樣。 ⑶發(fā)展綜合自動(dòng)化技術(shù) 汽車(chē)工業(yè)的大發(fā)展,對(duì)自動(dòng)化制造技術(shù)提出了許多新的需求,大批量生產(chǎn)的高效率, 要求制造系統(tǒng)不僅能完成一般的機(jī)械加工工序,而且能完成零件從毛坯進(jìn)線到成品下線 的全部工序,以及下線后的自動(dòng)碼垛、裝箱等。德國(guó)大眾汽車(chē)公司 KASSEL 變速箱廠 1987 年投入使用的造價(jià) 9000 萬(wàn)馬克的齒輪箱和離合器殼生產(chǎn)線,就是這種綜合自動(dòng)化 制造系統(tǒng)的典范。該系統(tǒng)由兩條相似對(duì)稱(chēng)布置的自動(dòng)線組成,三班制工作,每條線日產(chǎn) 2000 件,節(jié)拍時(shí)間為 40 秒。全線由 12 臺(tái)雙面組合機(jī)床、18 臺(tái)三坐標(biāo)加工單元、空架 機(jī)器人、線兩端的毛坯庫(kù)和三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)組成,可實(shí)現(xiàn) 3 種零件的加工?？占軝C(jī)器人完 成工件下線的碼垛裝箱工作。隨著綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了一批專(zhuān)門(mén)從事裝配、 試驗(yàn)、檢測(cè)、清洗等裝備的專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠家,進(jìn)一步提高了制造系統(tǒng)的配套水平。 ⑷進(jìn)一步提高工序集中程度 國(guó)外為了減少機(jī)床數(shù)量,節(jié)省占地面積,對(duì)組合機(jī)床這種工序集中程度高的產(chǎn)品,繼 續(xù)采取各種措施,進(jìn)一步提高工序集中程度。如采用十字滑臺(tái)、多坐標(biāo)通用部件、移動(dòng) 主軸箱、雙頭鏜孔車(chē)端面頭等組成機(jī)床或在夾具部位設(shè)置刀庫(kù),通過(guò)換刀加工實(shí)現(xiàn)工序 集中,從而可最大限度地發(fā)揮設(shè)備的效能,獲取更好的經(jīng)濟(jì)效益。 1.3 本文要解決的問(wèn)題、研究思路與基本框架 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 本次設(shè)計(jì)工作將設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式攻絲組合機(jī)床，來(lái)完成電動(dòng)機(jī)機(jī)座底面孔的加工。 因此，目的是使設(shè)計(jì)出的機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、效率高、質(zhì)量好。從而選擇最佳 的工藝方案，合適地確定機(jī)床工序集中程度，合理地選擇組合機(jī)床的通用部件，恰當(dāng) 的組合機(jī)床的配置型式，合理地選擇切削用量，以及設(shè)計(jì)高效率的夾具、工具、刀具 及主軸箱就是本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容。具體的工作就是要制定工藝方案，進(jìn)行機(jī)床結(jié)構(gòu)方 案的分析和確定，進(jìn)行組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)，組合機(jī)床的部件設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)。 摘要部分，指出了本課題的研究概況，本課題的研究方法，第一部分是緒論，主 要介紹了本課題的研究背景及意義，指出本課題在國(guó)內(nèi)外的研究概況，并給出了本論 文的主要工作及結(jié)構(gòu)。 第二部分是本論文的主體部分，主要給出了本次課題研究對(duì)象，即攻電動(dòng)機(jī)機(jī)座 底面孔臥式攻絲組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)、多軸箱設(shè)計(jì)。 在接下去的幾個(gè)部分分別給出了通過(guò)本課題的研究之后得出的結(jié)論，并對(duì)此方向 的課題進(jìn)行展望，表達(dá)了對(duì)學(xué)院老師特別是導(dǎo)師的感謝，給出完成本論文所需要的參 考文獻(xiàn)，最后，附上相關(guān)的設(shè)計(jì)圖及一張生產(chǎn)效率卡。 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 第二章 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 2.1 機(jī)座底面加工工藝路線的制定 工藝路線的制定是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步。因?yàn)楣に嚶肪€在很大程度上決定了 組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)配置和使用性能。因此，應(yīng)根據(jù)工件的加工要求和特點(diǎn)，按一定的原 則、結(jié)合組合機(jī)床常用工藝方法、充分考慮各種影響因素，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后擬出 先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)、可靠的工藝路線。 設(shè)計(jì)組合機(jī)床之前， [1]首先應(yīng)根據(jù)組合機(jī)床完成工藝的一些限制及組合機(jī)床各種 工藝方法能達(dá)到的加工精度，表面粗糙度及技術(shù)要求，解決零件是否可以利用組合機(jī) 床加工以及采用組合機(jī)床加工是否合理。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是機(jī)座鉆孔（4—Φ14） ，符合 組合機(jī)床加工的特點(diǎn)，因此適合于利用組合機(jī)床加工。那么，為了是加工過(guò)程順利進(jìn) 行，并達(dá)到要求的生產(chǎn)率，本文在掌握大量的零件加工工藝基礎(chǔ)上，統(tǒng)盤(pán)考慮影響制 定零件工藝方案、機(jī)床配置形式、結(jié)構(gòu)方案的各種因素及應(yīng)注意的問(wèn)題，分析了它們 的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，擬訂工藝路線如下： 工序1：鑄造，以Φ175毛坯孔定位。 工序2：銑底面，保證中心高112，如圖1-1所示。 圖 1-1 鑄造，銑底面 工序3：鏜孔φ175H8，φ178H11，φ179.3H10,Φ180H8，如圖1-2所示。 圖 1-2 鏜孔 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 工序4：以鏜孔及底面定位，鉆孔攻絲兩端6—M8，如圖1-3所示。 圖 1-3 以鏜孔及底面定位 工序5：銑上平面Φ30，鉆孔M8，如圖1-4所示。 圖 1-4 銑上平面 工序6：銑90×90平面，如圖1-5所示。 圖1-5 銑90×90平面 工序7：鉆孔功絲4—M8以鏜孔面為基準(zhǔn)定位，如圖1-6所示。 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 圖1-6 鉆孔功絲 工序8：鉆底面螺栓孔4—φ14孔，如圖1-7所示。 圖1-7鉆孔功絲 本次設(shè)計(jì)要完成的加工是第8道工序，鉆4—φ14孔。加工精度的要求，因?yàn)榧庸?孔之間軸線的平行度要求較高，所以采用單工位方法一次定位，可以減少一部分定位 誤。 [2]由于生產(chǎn)批量不大，采用單面加工。被加工零件大小、形狀特點(diǎn)、加工部位特 點(diǎn)要求，這些特點(diǎn)在很大程度上決定采用臥式、立式、還是傾斜式機(jī)床。由于加工孔 中心線和定位基準(zhǔn)面平行，因而采用臥式機(jī)床，采用固定式鉆摸板。由于本道工序是 最后一道工序，定位夾緊都比較方便，可以用前道工序加工過(guò)的兩側(cè)面和內(nèi)壁的圓柱 面定位以及上面的突臺(tái)進(jìn)行定位。上面夾緊，定位可靠，夾緊方便，裝卸亦方便，工 藝裝備簡(jiǎn)單。定位基準(zhǔn)選擇為“一面一短圓柱銷(xiāo)加一V型塊”的定位方法如圖1-8所示， 可以簡(jiǎn)便地消除工件的六個(gè)自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠的定位，并可作其他工序的 定位基準(zhǔn)，使零件整個(gè)工藝過(guò)程基準(zhǔn)統(tǒng)一，減少由基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來(lái)的累積誤差，有利于 保證零件的加工精度。 2.2 機(jī)座底面孔加工刀具的選擇及切削用量的確定 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 2.2.1 刀具的選擇 根據(jù)工藝要求及加工精度的不同，組合機(jī)床采用的刀具有：簡(jiǎn)單刀具（標(biāo)準(zhǔn)刀具） 、復(fù)合刀具及特種刀具。本次設(shè)計(jì)選擇孔用φ14的標(biāo)準(zhǔn)錐柄麻花鉆，刀具材料為高速 鋼。 選擇標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆具有下述優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、刃磨容易。 2.2.2 切削用量的確定 為了使加工過(guò)程順利進(jìn)行并穩(wěn)定保證加工精度，必須合理地確定工序間余量。 [3] 確定了在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容之后，就可以著手選擇切削用量，切削用量的選 擇是否合理對(duì)機(jī)床的基價(jià)工精度，生產(chǎn)率，刀具耐用度，機(jī)床的布局及正常工作均有 很大影響。 同一多軸箱上的刀具主軸可設(shè)計(jì)成不同轉(zhuǎn)速和選擇不同的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(mm/r)與其 相適應(yīng)，以滿足不同直徑工件的加工需要，即：n 1f1=n2f2=n3f3=……=nifi=vi； 式中:n 1,n2,n3……ni——各主軸的轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） f1,f2,f3……fi——個(gè)主軸進(jìn)給量（min/轉(zhuǎn)） Vu——?jiǎng)恿_(tái)每分鐘進(jìn)給量（mm/分） 用高速鋼鉆頭加工鑄鐵件的切削用量參考《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》 【3】 表3—7， 被加工工件材料HT100,硬度為HB=143-229，加工直徑φ14。 由表3—7選V 公稱(chēng) =20m/min，f=0.2mm/r 所以主軸轉(zhuǎn)速： n=1000v/πd= =450r/min (2-1) 14.320? 進(jìn)給速度： Vf=nf=450 0.2=90mm/min 根據(jù)所選鉆頭直徑為φ14mm，加工材料為鑄鐵 HB=143—229，孔深 L=15mm，D=14。由L/D=15/14=1.07查《金屬切削手冊(cè)》 【2】 表3-14得k v=0.9 則 V= V公稱(chēng) kv=20 0.9 =18mm/min (2-2)? 計(jì)算硬度 HB=229- =22714329 （1）切削力F由《金屬切削手冊(cè)》 【2】 公式（3-1）得： F=26 D f0.8×HB0.6=26×14×0.20.8×2270.6=2642N? ∑F=2642 4=10568 N （2）切削轉(zhuǎn)矩M由《金屬切削手冊(cè)》 【2】 公式（3-2）得: M=10×D1.9×f0.8×HB0.6 =10×141.9×0.20.8×2270.6=10925.6N.M 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 (3）切削功率P由《金屬切削手冊(cè)》 【2】 公式（3-3）得： P= =0.46k?DMV?974014.3861925?? P總 =0.46×4=1.84kw (4) 刀具耐用度T由《金屬切削手冊(cè)》 【2】 公式（3-4）得： T=（ ） 8=（ ） 8=612min3.15.0 26HBfv?3.15.02796? 2.3 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)——三圖一卡 2.3.1 被加工零件圖的繪制 被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示一臺(tái)組合機(jī)床或自動(dòng)線完成的工 藝內(nèi)容、加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求、加工用定位基準(zhǔn)、夾壓部位 及被加工零件的材料、硬度、重量、和在本道工序加工前毛坯或半成品情況的圖紙。 它不能用用戶提供的產(chǎn)品圖紙代替，而須在原零件圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床或自動(dòng)線的 加工內(nèi)容，加上必要的說(shuō)明而繪制的。它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是制造、使 用、檢驗(yàn)、和調(diào)整機(jī)床的重要技術(shù)文件。圖上應(yīng)表示出： (1) 被加工零件的形狀和輪廓尺寸及本機(jī)床設(shè)計(jì)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。 (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蟆?(4) 必要的文學(xué)說(shuō)明。 繪制被加工零件圖時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： (1) 應(yīng)按一定比例，選擇足夠視圖，突出加工部位（用粗實(shí)線） ，為了使被加工 零件工序圖清晰明了，一定要突出該機(jī)床的加工內(nèi)容，繪制時(shí)，機(jī)床，夾具設(shè)計(jì)有關(guān) 的部位（用細(xì)實(shí)線）表示清楚。 (2) 加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基準(zhǔn)注起，為了便于加工及檢查，尺寸應(yīng)采用 直角坐標(biāo)系標(biāo)準(zhǔn)，而不采用極坐標(biāo)系，但有時(shí)因所選定位基準(zhǔn)及設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，則 須對(duì)加工部位要求的位置尺寸精度進(jìn)行分析計(jì)算。此外，應(yīng)將零件圖上的不對(duì)稱(chēng)位置 尺寸公差換算成對(duì)稱(chēng)尺寸公差，其公差數(shù)值的確定要考慮兩方面。一是能達(dá)到產(chǎn)品圖 紙要求的精度，二是采用組合機(jī)床能夠加工出來(lái)。 (3) 應(yīng)注明零件加工對(duì)機(jī)床提出的某些特殊要求。 2.3.2 加工示意圖的繪制 零件加工的工藝方案要通過(guò)加工示意圖反映出來(lái)。加工示意圖表示被加工零件在 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 機(jī)床上的加工過(guò)程，刀具，輔具的布置狀況以及工件、夾具、刀具等機(jī)床各部件相對(duì) 位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等。它是刀具、夾具、多軸箱、液壓電氣裝置 設(shè)計(jì)及通用不見(jiàn)選擇的主要原始資料，也是整臺(tái)組合機(jī)床布局和性能的原始要求，同 時(shí)還是調(diào)整機(jī)床、刀具及試車(chē)的依據(jù)。 （1) 刀具選擇：選擇φ14高速鋼標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆。 圖2-1 刀具選擇 （2）導(dǎo)向選擇：工件的尺寸位置精度主要取決于夾具的導(dǎo)向。 1） 導(dǎo)向的類(lèi)型：形式和結(jié)構(gòu)選擇第一類(lèi)導(dǎo)向，即固定式導(dǎo)向。第一類(lèi)導(dǎo)向的允 許線速度V<20m/min ，如圖 2-2所示。 2） 確定導(dǎo)向速量：選擇導(dǎo)向數(shù)據(jù)，本道工序鉆底面4-Φ14孔，選取單個(gè)導(dǎo)向。 導(dǎo)向長(zhǎng)度l1=32，導(dǎo)向至工件端面的距離 l2=9，如圖 2-3所示。 導(dǎo)向的類(lèi)型： 圖2-2 導(dǎo)向的類(lèi)型 定位襯套： 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 圖2-3 定位襯套 （3）初定主軸類(lèi)型、尺寸、外伸長(zhǎng)度和選擇接桿 主軸尺寸規(guī)格應(yīng)根據(jù)選頂?shù)那邢饔昧坑?jì)算出切削轉(zhuǎn)矩，查<> 【3】 表3—19和表3—20初定主軸直徑，通常主軸允許最大扭轉(zhuǎn)角為1/2 ，則B=6.2m/? 所以 mm (2-3) 3.1507.2.61/44 ???mBd 所以 d取20mm 由<> 【3】 表3—21和表3—22決定主軸外伸部分尺寸：直徑 D/d=30/20，長(zhǎng)度L=115mm與其配套的刀具接桿為3—115T0635—41，長(zhǎng)L=115mm，1號(hào) 莫式錐度A型。 圖2-4 主軸 多軸箱端面至工作端面之間的軸向距離是加工示意圖上最重要的聯(lián)系尺寸，主軸 箱端面到工件端面的軸向距離為325mm。 由于主軸箱刀具接桿與主軸直徑都相同，進(jìn)給量和切削速度均相同，四把刀具可 以選擇相同的，四根主軸設(shè)計(jì)也是相同的，因而加工示意圖上可以畫(huà)一把刀具，代表 主軸箱上的四把刀具。 （4） 確定動(dòng)力部件的工作循環(huán)與工作行程。 動(dòng)力不見(jiàn)的工作循環(huán)是指：加工時(shí)動(dòng)力部件從原始位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到加工終了的位 置有返回到原始位置的動(dòng)作過(guò)程，一般包括快速引進(jìn)，工作進(jìn)給，快速退回，死擋鐵 停留等動(dòng)作。 工作行程長(zhǎng)度的確定，如圖2-5所示。 （1） 工作進(jìn)給長(zhǎng)度L等于工件加工部位長(zhǎng)度L與刀具切入長(zhǎng)度L 1=9mm切出長(zhǎng)度 L2=12mm，加工部位長(zhǎng)度l=15mm，則工件進(jìn)給長(zhǎng)： mm3625921????L? 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 圖2-5 工作行程長(zhǎng)度的確定 （2） 快速退回長(zhǎng)度等于快速引進(jìn)與工作進(jìn)給長(zhǎng)度之和，快退長(zhǎng)度L=142mm，工 作進(jìn)給長(zhǎng)度 mm,則快進(jìn)長(zhǎng)度l=106mm。36??L 圖2-6 工作循環(huán) （3） 動(dòng)力部位總行程長(zhǎng)度為快速行程長(zhǎng)度與前后備量之和。前備量指的是由于 刀具磨損或者補(bǔ)償制造，安裝的誤差，動(dòng)力不見(jiàn)尚可向前調(diào)節(jié)的距離。后備量指的是 考慮刀具從接桿中或接桿連同刀具一起從主軸孔中取出所需要的軸向距離，去前備量 為20mm，后備量為238mm，則總L=20+142+238=400mm。 2.3.3 聯(lián)系尺寸圖的繪制 聯(lián)系尺寸圖用來(lái)表示機(jī)床各組成部件的相互裝配聯(lián)系和運(yùn)動(dòng)關(guān)系，以檢驗(yàn)機(jī)床各 部件相對(duì)位置及尺寸聯(lián)系是否滿足加工需要；通用部件的選擇是否合適；并為進(jìn)一步 開(kāi)展多軸箱、家具等通用部件、零件的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。聯(lián)系尺寸圖也可看成是簡(jiǎn)化的 機(jī)床總圖，它表示機(jī)床的配置型式及總體布局。 首先，應(yīng)以適當(dāng)數(shù)量的視圖按同一比例畫(huà)出機(jī)床各主要組成部件的外形輪廓及相 關(guān)位置。表明機(jī)床的培植形式及總體布局，主視圖的選擇應(yīng)與機(jī)床實(shí)際加工狀態(tài)一致。 （1） 動(dòng)力箱：1TD32—1，電動(dòng)機(jī)為Y100L1—4，額定功率2.2W，動(dòng)力箱輸出軸 轉(zhuǎn)速n 型 =715r/min，動(dòng)力箱輸出軸距箱底高度125mm。 （2） 動(dòng)力滑臺(tái)：1HY32—IA型液壓滑臺(tái)，臺(tái)面寬320mm，臺(tái)面長(zhǎng)630mm，行程長(zhǎng) 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 400mm，導(dǎo)軌鑄鐵，滑臺(tái)滑座總高250mm,滑座長(zhǎng)1070mm，允許最大進(jìn)給力12500N，快 速行程速度12m/min,工進(jìn)速度32～800m/min。 （3）進(jìn)給速度： Vf=n*f=450*0.2=90mm/min （4）配用通用部件：側(cè)底座(1CC321)，其高度H=560mm，寬度B 1=450mm，長(zhǎng)度 L=900mm。 （5）動(dòng)力箱總行程為400mm，等于動(dòng)力滑臺(tái)最大行程400mm。 （6）多軸箱輪廓尺寸：400*400mm 2. 其次圖上應(yīng)盡量減少不必要的線條及尺寸。但反映各部件的聯(lián)系尺寸、專(zhuān)用部件 的主要輪廓尺寸、運(yùn)動(dòng)部件的極限位置及行程尺寸，必須完整齊全。應(yīng)考慮的主要問(wèn) 題有： （1） 夾具輪廓尺寸的確定。 （2） 機(jī)床裝料高度H：裝料高度是指機(jī)床上工件的定位基準(zhǔn)面到地面的垂直距 離，可視具體情況在H=850～1060mm之間選取，工件最底孔位置h 2=12mm，多軸箱最底 主軸高度h 1=150mm，滑臺(tái)與滑座總高h(yuǎn) 3=280mm，側(cè)底座高h(yuǎn) 4=560mm，夾具底座高 h5=37.5mm，中間底座高h(yuǎn) 0=560mm，墊片厚h 7=5mm，綜合上述因素，機(jī)床裝料高度為 970mm。 （3） 中間底座輪廓尺寸：要滿足夾具在機(jī)床上面連接安裝的需要，其長(zhǎng)度方向 尺寸要根據(jù)所選動(dòng)力部件及其配套部件中側(cè)底座的位置關(guān)系，照顧各部件聯(lián)系尺寸的 合理性來(lái)確定，非常重要的是： [4]一定要保證加工終了位置時(shí)工件端面至多軸箱端面 的距離不小于加工示意圖上要求的距離L 1=325mm，長(zhǎng)度方向的尺寸為L(zhǎng)=（L 1+L2+L3）- (l1+l2+l3) L1 — 多軸箱端面至工件端面間的距離，L 1=325mm。 L2 — 多軸箱厚度，L 2=325mm。 L3 — 其中心線到被加工工件端面的距離，L 3=105mm。 l1—機(jī)床長(zhǎng)度方向上，多軸箱與動(dòng)力滑臺(tái)的重合長(zhǎng)度，l 1=180mm。 l2 — 加工終了位置，滑臺(tái)前端到滑座前端面的距離l 2=40mm。 l3 — 滑座前端面至側(cè)底座錢(qián)端面的距離，l 3=100mm。 L’ — 夾具中心線與床身前端距離。 L’ — (L1+L2+L3)-(l1+l2+l3)=(325+325+105)-(180+40+100)=395mm. 因夾具底座的邊距438mm， （1/2）*438=219mm L=325+325+2X325+105-2(180+40+100) =765 中間底座左側(cè)到夾具體的距離a a=（765-395）-297 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 =73mm, 滿足了采用切削液與不采用切削液時(shí)在中間底座上的相對(duì)安裝位置來(lái)檢查尺寸a 的大小20～100mm. （4） 多軸箱輪廓尺寸： 1）多軸箱厚度325mm， 2）確定多軸箱寬度B，高度H 和最低主軸箱高度h，如圖3-1所示。 式中:b — 工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離，b=124mm。 b1 — 最邊緣主軸中心距箱外壁的距離，b 1=100mm。 h — 工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離，h=72mm。 多軸箱最低主軸高度h 1須考慮到與工件最低孔位置h 2，機(jī)床裝料高度H，滑臺(tái)滑座 總高h(yuǎn) 3，側(cè)底座高度h 4，滑座與側(cè)底座之間調(diào)整墊高度h 7等尺寸之間的關(guān)系而確定。 對(duì)于組合機(jī)床，h 1要保證潤(rùn)滑不致從主軸襯套處泄漏外，通常推薦h 1>85～140mm. h1= h2+H-(0.5+ h3+ h7+ h4) H=970mm，h 2=12mm 圖2-7多軸向輪廓尺寸 選取床身底座型號(hào)為 25c h3=250mm，h 7=5mm，h 4=560mm h’=4.5mm h1 =H-(0.5+ h3+ h7+ h4+ h’) =970-(0.5+250+5+560+45) =150mm H =h+h1+b1 H — 主軸箱高度 =72+150+100=322mm 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 B =b+2b1 =124+2*100=324mm 以上數(shù)據(jù)選取主軸箱標(biāo)準(zhǔn)值400*400mm 2 除以上幾點(diǎn)外，為方便于開(kāi)展部位設(shè)計(jì)，聯(lián)系尺寸圖上應(yīng)標(biāo)注通用部件的規(guī)格代 號(hào)，電動(dòng)機(jī)型號(hào)，功率及轉(zhuǎn)速并注明機(jī)床部件的分組情況及總行程。 2.3.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡的繪制 根據(jù)選定的機(jī)床工作循環(huán)所需要的工作行程長(zhǎng)度，切削用量，動(dòng)力部件的快進(jìn)及 工進(jìn)速度等，就可以計(jì)算機(jī)床生產(chǎn)率并編寫(xiě)生產(chǎn)率計(jì)算卡，以反映機(jī)床的加工過(guò)程， 完成每一動(dòng)作所需要的時(shí)間，切削用量，機(jī)床生產(chǎn)率及機(jī)床負(fù)荷率等。 （1）實(shí)際生產(chǎn)率Q1 年生產(chǎn)綱領(lǐng) A=5.6萬(wàn)件/年 全年工時(shí)總數(shù) K=2350h，單班制生產(chǎn)。 則 Q1=A/K =56000/2350 =23.8件/h （2）理想生產(chǎn)率Q Q=60/T單 （件/h） T單 =t切 +t輔 = （min） (2-4)?????????????? 裝 卸移快 退快 進(jìn)停 tvLtvLfKff21 式中：L 1、L 2分別為刀具1、2工作進(jìn)給行程長(zhǎng)度 L1=36mm L2=0 Vf1、V f2 — 刀具1、2工作進(jìn)給量 Vf1=90mm/min t停 — 死擋鐵停留時(shí)間 t停 =0 L快進(jìn) 、L 快退 — 快進(jìn)與快退行程長(zhǎng)度 L快進(jìn) =106mm L快退 =142mm Vfk — 動(dòng)力部件快速行程速度 Vfk=4m/min t移 — 直線移動(dòng)的時(shí)間 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 t移 =0.1min t裝卸 — 工件裝卸時(shí)間一般為1.5min 則 t單 =36/90+[（106+142）/4×1000+0.1+1.5] =2.06min 所以 Q=60/T單 =60/2.06 =29.1（件/h） （3）機(jī)床負(fù)荷率 ? 當(dāng)Q 1175 kg.mm 查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》 【3】 P607 表 5-10：選取直徑 d=15mm，為了提高軸的剛度，并 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 減小傳動(dòng)件的規(guī)格，選取軸徑 d=20mm。 軸 7: M7 =6*M1-6 (46/25) = 2344.56 kg.mm > 2300 kg.mm 直徑?。?25mm 軸 8： M8 =2344.56* 30/24 =2930.7 kg.mm > 2700 kg.mm 直徑取： 30mm 軸 9： M 9 =2930.7* 22/30 =2149.18 kg.mm > 710 kg.mm 直徑取：20mm 表 4-2 各軸軸徑及齒輪參數(shù) Table4-2 Parameters of the axle shaft and gear 軸徑 齒數(shù) 扭矩 轉(zhuǎn)速 1 20 25 212.37 820 2 20 25 212.37 820 3 20 25 212.37 820 4 20 25 212.37 820 5 20 25 212.37 820 6 20 25 212.37 820 7 25 24 / 46 2344.56 455 8 30 30 2930.7 364 9 20 22 2149.18 497 3.3.4 傳動(dòng)系統(tǒng)的校核 (1)齒輪模數(shù)校核： 分析：傳動(dòng)過(guò)程中，齒輪嚙合會(huì)產(chǎn)生很大的彎曲疲勞強(qiáng)度，在所有齒輪嚙合過(guò)程 中，以動(dòng)力頭齒輪和齒輪 7 嚙合產(chǎn)生的應(yīng)力最大。因此選取動(dòng)力頭齒輪進(jìn)行模數(shù)計(jì)算： 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P209，公式 10-5 有： (3-2)132[]FaSdYKTmZ???? 公式中： 為載荷系數(shù)AVK????? ：使用系數(shù)，查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》 【3】 P201 ，表 10-2，取 =1.25A AK ：動(dòng)載系數(shù)，查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》 【3】 P202 ，圖 10-8，取 =1.25V V ：齒間載荷分布系數(shù)，查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》 【3】 P203 ，表 10-3，取 =1.0? ? ：齒間載荷分布系數(shù), 查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》 【3】 P204 ，表 10-4，取 =1.117? ? T：傳遞扭矩； 5519.10.89.09732PTNmn?????? 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 因?yàn)閭鬟f的功率較小，選取 ， ，0.5d??021Z 、 查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》 【3】 P209，表 10-5FaYS .76;.5FaSaY? 查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》 【3】 P216，圖表 10-20c， =427[]? []F?53221.5.10.26.5047m??? 由于齒輪模數(shù)大小取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力。m=3>2.52，完全滿足疲勞 強(qiáng)度要求。因此所取齒輪模數(shù)滿足使用及性能要求。 （2）軸的強(qiáng)度校核： 從上述可知，各軸所能承受的扭矩： 軸 1、2、3、4 d=20 '10.Mkgm? 軸 5 d=25 '27 通過(guò)計(jì)算各軸所承受載荷的情況： 軸 1、2 190Kg? 軸 3、4 26? 軸 5 5m? 由此可以得出，各軸實(shí)際承受的扭矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于軸所能承受的扭矩最大值。因此其 強(qiáng)度完全滿足要求。 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 總 結(jié) 本設(shè)計(jì)題目為“電動(dòng)機(jī)機(jī)床底座組合機(jī)床設(shè)計(jì)”,本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容大致分為三個(gè) 部分：第一部分為前言及擬定工藝方案；第二部分為組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)即三圖一卡 的設(shè)計(jì)；第三部分為組合機(jī)床主軸箱的繪制。 第一部分主要是本設(shè)計(jì)的前期裝備內(nèi)容，其中包括對(duì)組合機(jī)床的簡(jiǎn)單介紹及國(guó)內(nèi) 外組合機(jī)床的發(fā)展形勢(shì)，另外選擇制定了本設(shè)計(jì)的工藝方案。確定了切削用量，切削 力，切削扭矩，切削功率及刀具的耐用度等。第二部分內(nèi)容為組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)， 其中包括三圖一卡的設(shè)計(jì)，即被加工零件圖，加工示意圖，聯(lián)系尺寸圖，機(jī)床生產(chǎn)率 計(jì)算卡的設(shè)計(jì)及繪制。第三部分是機(jī)床主軸箱的設(shè)計(jì)及繪制，其中包括繪制多軸箱原 始依據(jù)圖，主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇及動(dòng)力計(jì)算，傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算。以上為本設(shè)計(jì) 的主要內(nèi)容，最后還有參考文獻(xiàn)，致謝，英文文獻(xiàn)翻譯等內(nèi)容。經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的努力， 在導(dǎo)師的指導(dǎo)和幫助下我最終完成了電動(dòng)機(jī)機(jī)床底座組合機(jī)床的設(shè)計(jì)。為大學(xué)四年的 學(xué)習(xí)畫(huà)上一個(gè)圓滿的句號(hào)。 參考文獻(xiàn) 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 [1]浦林祥． 《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》[S] ．機(jī)械工業(yè)出版社，1995. [2]上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會(huì)． 《金屬切削手冊(cè)》[S] ．上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1984. [3]叢鳳廷，遲建山． 《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》[M] ．上海科學(xué)技術(shù)出版社， 1993. [4]大連組合機(jī)床研究所． 《組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè)》[M] ．機(jī)械工業(yè)出版社， 1985.