組合專機-汽車變速箱兩端面液壓雙頭組合銑床的設(shè)計,組合,專機,汽車,變速箱,兩端,液壓,銑床,設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計論文任務(wù)書 系部 機械工程系 指導(dǎo)教師 周國柱 職稱 教授 學(xué)生姓名 林圣鎮(zhèn) 專業(yè)班級 06機制 1 學(xué)號 0615011106 論文題目 汽車變速箱兩端面液壓雙頭組合銑床的設(shè)計 論文內(nèi)容目標及進度要求 一．設(shè)計任務(wù)內(nèi)容 1. 方案設(shè)計：擬定兩個以上的總體設(shè)計方案分析對比并擇優(yōu) 2. 設(shè)計液壓組合銑床的三圖一卡； 3. 液壓組合銑床的主軸箱總成設(shè)計計算 （1） 傳動系統(tǒng)的擬定及其運動計算 （2） 傳動系統(tǒng)的動力計算及校核 （3） 主軸箱部件裝備圖設(shè)計 4. 液壓組合銑床的液壓系統(tǒng)設(shè)計計算并繪制液壓系統(tǒng)圖 5. 設(shè)計主軸零件工作圖 二．設(shè)計要求 1. 編制本項目的設(shè)計計算說明書，不得少于 40頁 2. 編寫本說明書的英文摘要，不得少于 500字 3. 所設(shè)計的圖紙不得少于 3張零號圖紙 4. 必須以新的國家標準繪圖和標注圖面內(nèi)容 5. 允許使用計算機繪圖，但必須用手工繪制一張圖紙 三. 設(shè)計進度 第一周：完成方案設(shè)計 第二、三周：完成組合機床的三圖一卡 第四、五周：完成主軸箱的設(shè)計計算 第六周：完成液壓系統(tǒng)設(shè)計 第七周：編制設(shè)計計算說明書 第八周：答辯 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 系部 審核 畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)生開題報告 課程名稱 汽車變速箱兩端面液壓雙頭組合銑床的設(shè)計 課程來源 生產(chǎn)實踐 課程類型 AY 指導(dǎo)教師 周國柱 學(xué)生姓名 林圣鎮(zhèn) 學(xué)號 0615011106 專業(yè)班級 06機制本（1） 本課程的研究現(xiàn)狀、研究目的及意義： 我國加入 WTO以后，制造業(yè)所面臨的機遇與挑戰(zhàn)并存。組合機床行業(yè)企業(yè) 適時調(diào)整戰(zhàn)略，采取了積極的應(yīng)對策略，出現(xiàn)了產(chǎn)、銷兩旺的良好勢頭，截至 2002年 9月份，組合機床行業(yè)企業(yè)僅組合機床產(chǎn)品一項，據(jù)不完全統(tǒng)計產(chǎn)量已 達 800余臺，產(chǎn)值達 3個億以上，較 2001年同比增長了 10%以上, 另外組合機 床行業(yè)工業(yè)增加值、產(chǎn)品銷售率、全員工資總額、出口交貨值等經(jīng)濟指標均有 不同程度的增長，新產(chǎn)品、新技術(shù)較去年均有大幅度提高，可見行業(yè)企業(yè)運營 狀況良好。 組合機床自動線一般由機床含少量專用機床、另件輸送裝置、轉(zhuǎn)位裝置、 排屑裝置及電氣和液壓控制系統(tǒng)等組成。機床和所有機構(gòu)按照規(guī)定的動作順序 和節(jié)拍自動地進行加工。 這類自動線分為直接輸送式和間接輸送帶隨行夾具兩種, 前者又可分為通 過式和非通過式外移式, 主要用于有平穩(wěn)、穩(wěn)定的輸送基面的箱體。 組合機床自動線主要用于大批量生產(chǎn)。雖然技術(shù)已很成熟, 但一般利用率 低、缺乏柔性, 難以適應(yīng)現(xiàn)代中批輪番生產(chǎn)的需要?，F(xiàn)代柔性自動化技術(shù)給組 合機床綜合自動化技術(shù)的發(fā)展, 帶來根本性的變革。 動力部件的最大規(guī)格和驅(qū)動功率日趨加大, 例如法國雷諾公司滑臺的徽大 規(guī)裕由 800增至 1000、1250、1600, 銑削頭最大功率由 30~40KW增至 90KW。 現(xiàn)代組合機床自動線和自動加工系統(tǒng)的生產(chǎn)節(jié)拍愈來愈短, 以適應(yīng)高效加 工的需要。為此, 滑臺的工作循環(huán)時間必須相應(yīng)縮短。國外有些廠家中等規(guī)格 滑臺的工作循環(huán)時間已縮短到 5秒。其中, 快速行程速度已達 15米/分, 而最 大工作進給速度由通常 0.7米/分提高到 1.2~1.5米/分, 切入備量有的已可縮 短到 0.25毫米。在提高快進和工作行程應(yīng)仄榮件下, 又福要有高的轉(zhuǎn)換精度, 用伺服驅(qū)動滑臺便能滿足這些要求。 組合機床要求單軸加工的工序遠沒有多軸加工的多, 但也占有重要的地位, 尤其是精加工工序。多軸加工一般只有一個座標運動, 單軸加工則有兩個或三 個座標運動, 其柔性高于前者而效率則低于前者。目前廣泛應(yīng)用的單軸加工用 的單元式機床模塊.雖然為模塊化方式, 但基本上已 “ 加工中心機床化” , 采 用獨立的 CNC控制系統(tǒng)。為了適應(yīng)配置在自動線內(nèi)使用, 盡可能簡化結(jié)構(gòu),縮短 節(jié)拍時間（通用加工中心機床換刀次數(shù)多、節(jié)拍時間長）, 使其能與多軸加工 單元模塊協(xié)調(diào), 使兩者生產(chǎn)效率接近。單軸加工用的參數(shù)特點：為主軸座標高 速移動定位；主軸轉(zhuǎn)數(shù)高；刀庫容量?。?~6 把） ；自動換刀（ATC）時間短。 課題類型： （1）A-工程實踐型； B-理論研究型； C-科研裝置研制型； D-計算機軟件型； E-綜合應(yīng)用型 （2）X-真實課題； Y-模擬課題； (1)、(2)均添，如 AY、BX 等。 一．設(shè)計任務(wù)內(nèi)容 6. 方案設(shè)計：擬定兩個以上的總體設(shè)計方案分析對比并擇優(yōu)； 7. 設(shè)計液壓組合銑床的三圖一卡； 8. 液壓組合銑床的主軸箱總成設(shè)計計算 （4） 傳動系統(tǒng)的擬定及其運動計算 （5） 傳動系統(tǒng)的動力計算及校核 （6） 主軸箱部件裝備圖設(shè)計 9. 液壓組合銑床的液壓系統(tǒng)設(shè)計計算并繪制液壓系統(tǒng)圖 10.設(shè)計主軸零件工作圖 二．設(shè)計要求 1. 編制本項目的設(shè)計計算說明書，不得少于 40頁 2. 編寫本說明書的英文摘要，不得少于 500字 3. 所設(shè)計的圖紙不得少于 3張零號圖紙 4. 必須以新的國家標準繪圖和標注圖面內(nèi)容 5. 允許使用計算機繪圖，但必須用手工繪制一張圖紙 三. 設(shè)計進度 第一周：完成方案設(shè)計 第二周，第三周：完成組合機床的三圖一卡 第四周，第五周：完成主軸箱的設(shè)計計算 第六周：完成液壓系統(tǒng)設(shè)計 第七周：編制設(shè)計計算說明書 第八周：答辯 已查閱的主要參考文獻： 1.機械設(shè)計 王為 王建曉 主編 華中科技大學(xué)出版社，2006 2.組合機床設(shè)計 大連組合機床研究所編 北京：機械工業(yè)出版社，1995 3.實用切屑手冊 張以鵬 主編 遼寧科技技術(shù)出版社，2007 4.機械工人專業(yè)計算 機械工業(yè)出版社，2006 5.組合機床設(shè)計簡明手冊 范云漲 謝家瀛 主編 北京：機械工業(yè)出版社， 2002 6.液壓系統(tǒng)設(shè)計簡明手冊 楊培元 朱福元 主編 北京：機械工業(yè)出版社， 1995 7.機械工程手冊 機械工業(yè)出版社，1997 指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 學(xué) 生 申 請 答 辯 表 課 題 名 稱 汽車變速箱兩端面液壓雙頭組合銑床的設(shè)計 指導(dǎo)教師（職稱） 周國柱（教授） 申 請 理 由 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)已完成，說明書已編好。 學(xué)生所在系部 機械工程系 專業(yè)班級 06gb 機制 1 學(xué)號 0615011106 學(xué)生簽名： 日期： 畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師評審表 序號 評分項目（理工科、管理類） 評分項目(文科) 滿分 評分 1 工作量 外文翻譯 15 2 文獻閱讀與外文翻譯 文獻閱讀與文獻綜述 10 3 技術(shù)水平與實際能力 創(chuàng)新能力與學(xué)術(shù)水平 25 4 研究成果基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識 論證能力 25 5 文字表達 文字表達 10 6 學(xué)習(xí)態(tài)度與規(guī)范要求 學(xué)習(xí)態(tài)度與規(guī)范要求 15 總 分 100 畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱人評審表 評 語 （是否同意參加答辯） 指導(dǎo)教師簽名： 另附《畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)記錄冊》 年 月 日 學(xué)生姓名 林圣鎮(zhèn) 專業(yè)班級 06gb 機制 1 學(xué)號 0615011106 設(shè)計（論文）題目 汽車變速箱兩端面液壓雙頭組合銑床的設(shè)計 評閱人 評閱人職稱 序號 評分項目（理工科、管理類） 評分項目(文科) 滿分 評分 1 工作量 外文翻譯 15 2 文獻閱讀與外文翻譯 文獻閱讀與文獻綜述 10 3 技術(shù)水平與實際能力 創(chuàng)新能力與學(xué)術(shù)水平 25 4 研究成果基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識 論證能力 25 5 文字表達 文字表達 10 6 學(xué)習(xí)態(tài)度與規(guī)范要求 學(xué)習(xí)態(tài)度與規(guī)范要求 15 總 分 100 評 語 評閱人簽名： 年 月 日 5 畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯表 學(xué)生姓名 林圣鎮(zhèn) 專業(yè)班級 06gb 機制 1 學(xué)號 0615011106 設(shè)計（論文）題目 汽車變速箱兩端面液壓雙頭組合銑床的設(shè)計 序號 評審項目 指 標 滿分 評分 1 報告內(nèi)容 思路清新；語言表達準確，概念清楚，論點正確； 實驗方法科學(xué)，分析歸納合理；結(jié)論有應(yīng)用價值。 40 2 報告過程 準備工作充分,時間符合要求。 10 3 創(chuàng) 新 對前人工作有改進或突破，或有獨特見解。 10 4 答 辯 回答問題有理論依據(jù)，基本概念清楚。主要問題回答準確，深入。 40 總 分 100 答 辯 組 評 語 答辯組組長（簽字）： 年 月 日 答 辯 委 員 會 意 見 答辯委員會負責人（簽字）： 年 月 日 6-1 畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯記錄表 學(xué)生姓名 林圣鎮(zhèn) 專業(yè)班級 06gb 機制 1 學(xué)號 0615011106 設(shè)計（論文）題 目 汽車變速箱兩端面液壓雙頭組合銑床的設(shè)計 答辯時間 答辯地點 答辯委員會名單 問題： 問題 1 提問人： 回答（要點）： 問題： 問題 2 提問人： 回答（要點）： 問題： 問題 3 提問人： 回答（要點）： 記錄人簽名 （不足加附頁） 6-2 問題： 問題 4 提問人： 回答（要點）： 問題： 問題 5 提問人： 回答（要點）： 問題： 問題 6 提問人： 回答（要點）： 問題： 問題 7 提問人： 回答（要點）： 問題： 問題 8 提問人： 回答（要點）： 記錄人簽名 7 畢業(yè)設(shè)計（論文）成績評定總表 學(xué)生姓名：林圣鎮(zhèn) 專業(yè)班級： 06gb 機制 1 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 汽車變速箱兩端面液壓雙頭組合銑床的設(shè)計 注：成績評定由指導(dǎo)教師、評閱教師和答辯組分別給分(以百分記)，最后按“優(yōu)(90--100)” 、 “良(80--89)” 、 “中(70--79)” 、 “及格(60--69)” 、 “不及格(60 以下)”評定等級。其中， 指導(dǎo)教師評定成績占 40%，評閱人評定成績占 20%，答辯組評定成績占 40%。 成績類別 成績評定 Ⅰ指導(dǎo)教師評定成績 Ⅱ評閱人評定成績 Ⅲ答辯組評定成績 總評成績 Ⅰ×40%+Ⅱ×20%+Ⅲ×40% 評定等級 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 汽車變速箱兩端面液壓雙頭 組合銑床的設(shè)計 學(xué)生姓名： 林圣鎮(zhèn) 學(xué) 號： 0615011106 所在系部： 機械工程系 專業(yè)班級： 06gb機制 1 指導(dǎo)教師： 周國柱 教授 日 期： 2010 年 5 月 Auto gearbox two end hydraulic double Combination of the milling machine design By Linshengzhen June 2010 i 摘 要 本課題設(shè)計一臺粗銑汽車變速箱兩端面液壓雙頭組合銑床,主要完成組合銑床的總 體設(shè)計、主軸箱及設(shè)計及其液壓部分的設(shè)計。 根據(jù)汽車變速箱的結(jié)構(gòu)特點、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度及生產(chǎn)率等要求， 確定該機床為雙工位臥式組合機床；考慮工件尺寸精度，表面粗糙度，切屑的排除及生 產(chǎn)率等因素，選用硬質(zhì)合金套式面銑刀；根據(jù)工件的尺寸、特點及其材料選擇切削用量； 然后,再經(jīng)過切削用量來確定組合機床的通用部件；最后進行組合機床的總體設(shè)計。由于 是粗銑柴油機汽缸體兩端面,則夾具的設(shè)計采用“一面兩銷”定位, 液壓夾緊，一次裝夾 加工柴油機汽缸體的兩個端面，保證了加工精度，提高了生產(chǎn)效率。 在設(shè)計之中，盡量選用通用件，減少了制造成本，增加了經(jīng)濟效益。通過本次設(shè)計 可以達到效果是：所設(shè)計的組合銑床和夾具能滿足其工作狀態(tài)的質(zhì)量要求,使用時安全可 靠,易于維修。 關(guān)鍵詞：組合銑床 汽車變速箱 銑刀 主軸箱 ii Abstract This topic design a rough milling automobile gearbox two end milling machine, hydraulic double combination of main machine combination overall design, spindle box and design and the design of hydraulic parts. According to the structure characteristics of the automobile gearbox, machining parts and precision and surface roughness and productivity, determine the machine for double-position horizontal combination machine tools . Considered to the factor of the size precision, surface roughness, scrap removes and productivity and so on of the work piece, selects the Hard alloy not grind type surface milling cutter. According to work piece size, characteristic and its material choice cutting specifications; Because of the thick mill diesel engine cylinder body two sides, then the jig design use "two sells the localization at the same time", Manual clamps, an attire clamps processes the diesel engine to be mad the cylinder body two sides; according to will work receives the cutting force to calculate clamps the strength; again according to clamps the strength , choose the determination clamp the special-purpose part. During the design, the standard parts are selected as far as possible, to reduced the production cost, increased the economic efficiency. This design may achieve the effects as fowllows: the modular milling machine and the jig can satisfy its the quality requirement at working status,it’s safe, and easy to service. Keyword: the modular milling machine Auto gearbox milling cutter main spindle I 目 錄 摘 要 ......................................................................I ABSTRACT ...................................................................II 1 引言 ......................................................................5 2 總體方案論證 ..............................................................5 2.1 被加工零件分析 .........................................................5 2.2 工藝方案的制定 .........................................................5 2.3 加工設(shè)備方案選擇 .......................................................6 2.4 確定機床總體布局 .......................................................6 3 切削用量的選擇及計算 ......................................................8 3.1 切削刀具的選擇 .........................................................8 3.2 切削用量的選擇 .........................................................8 3.3 切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率的確定 .......................................9 4 組合機床總體設(shè)計 .........................................................12 4.1 被加工零件工序圖 ......................................................13 4.2 加工示意圖 ............................................................14 4.3 機床聯(lián)系尺寸圖 ........................................................15 4.3.1 動力部件的選擇 ....................................................15 4.3.2 滑臺及相配底座的選擇 ..............................................15 4.3.3 確定機床的裝料高度 H ..............................................16 4.4 機床生產(chǎn)率計算卡 ......................................................16 4.4.1 理想生產(chǎn)率 Q ......................................................16 4.4.2 實際生產(chǎn)率 Q1......................................................17 4.4.3 機床負荷率 ? 負 .....................................................18 4.4.4 編寫機床生產(chǎn)率計算卡 ..............................................19 5 主 軸 箱 設(shè) 計 .............................................................21 5.1 主軸及傳動軸結(jié)構(gòu)設(shè)計 ..................................................21 5.2 主軸箱傳動計算 ........................................................23 5.2.1 傳動比分配 ........................................................23 5.2.2 傳動系統(tǒng)設(shè)計及齒輪的排布 ..........................................24 5.3 主軸箱的潤滑及油泵軸的確定 ............................................26 5.4 軸的計算及主軸校核 ....................................................26 5.5 齒輪的校核 ............................................................29 5.6 軸承的選擇與校核 ......................................................32 6 液 壓 系 統(tǒng) 設(shè) 計 ...........................................................35 II 6.1 負載分析 ..............................................................35 6.2 負載圖和速度圖的繪制 ..................................................36 6.3 液壓缸主要參數(shù)的確定 ..................................................36 6.4 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 ....................................................40 6.4.1 液壓系統(tǒng)的工作要求的確定 ..........................................40 6.4.2 擬定液壓系統(tǒng)圖 ....................................................40 6.5 計算和選擇液壓元件 ....................................................44 6.5.1 確 定 液 壓 泵 的 最 高 工 作 壓 力 .....................................44 6.5.2 確 定 液 壓 泵 流 量 ................................................44 6.5.3 選擇液壓泵規(guī)格 ....................................................44 6.6 閥 類 元 件 的 選 擇 .....................................................45 6.7 油 管 的 確 定 ..........................................................45 6.8 確 定 其 它 輔 助 裝 置 ..................................................46 6.9 發(fā)熱及油箱容量計算 ....................................................46 結(jié)論 .......................................................................47 致 謝 .......................................................................48 參考文獻 ...................................................................49 3 1 引言 組合機床是根據(jù)工件加工要求，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部 件組成的一種高效專用機床。組合機床的設(shè)計，有以下兩種情況：其一，是根 據(jù)具體加工對象的具體情況進行專門設(shè)計。其二，隨著組合機床在我國機械行 業(yè)的廣泛使用，廣大工人總結(jié)自己生產(chǎn)和使用組合機床的經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)組合機床 不僅在其組成部件方面有共性，可設(shè)計成通用部件，而且一些行業(yè)的在完成一 定工藝范圍的組合機床是極其相似的，有可能設(shè)計為通用機床，這種機床稱為 “專能組合機床” 。這種組合機床就不需要每次按具體加工對象進行專門設(shè)計和 生產(chǎn)，而是可以設(shè)計成通用品種，組織成批生產(chǎn)，然后按被加工的零件的具體 需要，配以簡單的夾具及刀具，即可組成加工一定對象的高效率設(shè)備。 近 10年來，許多汽車制造廠商都在推行并行政策，并有不少組合機床制造 廠與汽車廠密切合作應(yīng)用這一方法來加速專用裝備的設(shè)計制造。我國機械制造 業(yè)各企業(yè)有大量的通用設(shè)備，在發(fā)展現(xiàn)代機械自動化技術(shù)時，若以原有的設(shè)備 為主，合理調(diào)整機床布局，添加少量的數(shù)控設(shè)備，引入 CAD／CAM 技術(shù)，充分發(fā) 揮計算機自動化管理的優(yōu)勢和人的創(chuàng)造性，共同構(gòu)成一個以人為中心、以信息 自動化為先導(dǎo)、樹立自主的單元化生產(chǎn)系統(tǒng)，為我國機械制造業(yè)自動化技術(shù)發(fā) 展應(yīng)用提供了一條投資少、見效快、效益高、符合我國國情的機械自動化技術(shù) 發(fā)展應(yīng)用新途徑。特別是近 20年來，隨著組合機床的發(fā)展，作為組合機床主要 用戶的汽車和內(nèi)燃機等行業(yè)也有很大的變化，起產(chǎn)品市場壽命不斷縮短，品種 日益增多且質(zhì)量不斷提高。這些因素同時也有力地推動和激勵了組合機床的不 斷發(fā)展。組合機床的發(fā)展主要有以下 2點:(1) 組合機床品種的發(fā)展；(2) 組合 機床柔性化的發(fā)展。 組合機床是一項發(fā)展投資少、見效快的低成本自動化技術(shù)，它的興起會帶 動我國企業(yè)的發(fā)展，為市場經(jīng)濟帶來明顯的效益；它的發(fā)展促進了我國工業(yè)的 自動化程度的日益完善，同時帶來技術(shù)和裝備上的革新。組合機床的使用能夠 使生產(chǎn)過程全盤自動化，全面提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，大幅度的節(jié)省了勞動 力，機床上的標準零件和通用部件占全部機床零件總量的 70%--80%，設(shè)計周期 4 短，易于改裝和維修。 本次畢業(yè)設(shè)計的課題是汽車變速箱兩端面銑削液壓組合機床設(shè)計。根據(jù)汽 車變速箱兩側(cè)面的位置、加工精度等主要的設(shè)計原始數(shù)據(jù)，設(shè)計出技術(shù)上先進， 經(jīng)濟上合理和工作上可靠的雙面粗銑的組合機床。組合機床的加工精度基本上 是由夾具來保證的,因此它與一般機床夾具不同。 本次設(shè)計的組合機床夾具主 要對汽車變速箱兩端面的粗銑，因此采用面兩銷定位方式,即利用零件上的一個 平面和該平面上的兩個孔作為定位基準。一個孔插圓柱銷,另一個孔插菱形銷。 這種定位方法保證了理論上的六點定定位原則(平面上三個點,圓柱銷兩個點和 菱形銷一個點)。 要設(shè)計出這種組合機床，要先對汽車變速箱體結(jié)構(gòu)進行工藝性分析,確定整 體的設(shè)計方案，提出一到兩種可行性比較高的初步設(shè)計方案；根據(jù)目前所提供 的工況條件，每天的工作時間、強度等對初步設(shè)計方案進行論證，最后根據(jù)論 證結(jié)果選擇最合適的設(shè)計方案；再進行組合機床方案圖樣文件設(shè)計：被加工零 件加工工序圖，加工示意圖，機床聯(lián)系尺寸圖以及生產(chǎn)率計算卡。 本次設(shè)計的組合機床能同時粗銑汽車變速箱體的兩端面，大大提高了生產(chǎn) 效率，降低了勞動強度，從而降低了零件的加工成本。 5 2 總體方案論證 設(shè)計的機床要滿足加工要求、保證加工精度；盡可能選用通用件、以降低 成本。因此根據(jù)上述要求和汽車變速箱體的加工特點來確定設(shè)計方案。 2.1 被加工零件分析 被加工零件：汽車變速箱體 材料：HT250 硬度：HT150 年產(chǎn)量：70000 件 加工部位：兩端面 加工要求：汽車變速箱體兩端面糙度度被加工到 6.3 ，兩端面尺寸至m? 371±0.25mm。 2.2 工藝方案的制定 工藝方案的擬訂是組合機床設(shè)計的關(guān)鍵一步。組合機床的總體設(shè)計要注重 工件及其加工的工藝分析，只有制定出先進合理的工藝方案,才能設(shè)計出先進合 理的組合機床。根據(jù)指定的加工要求,提出若干個工藝方案,擇其佳者。工藝方 案確定了,組合機床的結(jié)構(gòu)、性能、運動、傳動、布局等一系列問題也就解決了。 所以，工藝方案設(shè)計是組合機床設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。而且工藝方案在很大程度上 決定了組合機床的結(jié)構(gòu)配置和使用性能。因此，必須認真分析被加工零件圖紙, 深入了解被加工零件的結(jié)構(gòu)特點、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術(shù)要 求及生產(chǎn)率要求等一些因素。 擬定組合機床工藝方案的一般步驟如下： 1．分析、研究加工要求和現(xiàn)場工藝，在制訂組合機床工藝方案時，首先要 分析、研究被加工零件，如被加工零件的用途及其結(jié)構(gòu)特點、加工部位及其精 度、表面粗糙度、技術(shù)要求及生產(chǎn)綱領(lǐng)；其次深入現(xiàn)場調(diào)查分析零件的加工工 藝方法、定位夾緊方式、所采用的設(shè)備、刀具及切用量、生產(chǎn)率情況等。 2．定位基準和夾壓部位的選擇組合機床一般為工序集中的多刀加工，不但 6 切削負荷大，而且工件受力方面變化。因此，正確選擇定位基準和夾壓部位是 保證加工精度的重要條件。 本道工序主要是加工毛坯，因此，還要對毛坯基準選擇考慮有關(guān)工序加工 余量的均勻性。定位夾壓部位的選擇應(yīng)在有足夠的夾緊力下工件產(chǎn)生的變形最 小，并且夾具易于設(shè)置導(dǎo)向和能過刀具。 本道工序：粗銑汽車變速箱體兩端面。 2.3 加工設(shè)備方案選擇 在機械制造業(yè)中，金屬切削機床占機械設(shè)備總臺數(shù)的 50%～70%，它負擔的 工作量約占一半左右，其中有 30%～50%的工作量是由組合機床來完成的，同時， 機械加工方法是機電產(chǎn)品及零部件生產(chǎn)的主要方法，且機械加工質(zhì)量又是提高 整個產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，組合機床的開發(fā)、設(shè)計，是機械制造行業(yè)一項非 常重要的工作。組合機床是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以 少量專用部件組成的一種高效專用機床，具有如下特點： 1．生產(chǎn)率高；2．加工精度穩(wěn)定；3．研制周期快，便于設(shè)計、制造和使用、 維護；4．自動化程度高，勞動強度低；5．配置靈活，可按工件或工序要求靈 活組成機床自動線，易于改裝，產(chǎn)品或工藝變化時，通用部件還可以重復(fù)利用； 6．使用穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)緊湊，機床費用低。 由于被加工零件已定型，生產(chǎn)批量較大，加工要求較高，所以必須采用組 合機床來進行生產(chǎn)，同時又是針對雙面加工。因此，采用組合機床來進行加工 是較適宜、理想的生產(chǎn)方案。 2.4 確定機床總體布局 根據(jù)上述確定的加工工藝方案，按照工序集中程度和生產(chǎn)批量大小，機床 總體布局主要有如下配制型式： 1．多工位組合機床 多工位組合機床：主要用于中、小零件加工。生產(chǎn)占地面積大，但生產(chǎn)率 高。這種方式若配合工作臺的移動和精確定位，可以組成組合機床自動線，則 自動化程度和生產(chǎn)率均很高。 7 2.單工位組合機床 各種型式的單工位組合機床，通?？砂惭b一個工件，特別適宜于大、中型 箱體類零件的加工。根據(jù)配置動力部件的型式和數(shù)量，這類機床可分為單面、 多面及復(fù)合式。這種方式組成靈活，結(jié)構(gòu)簡單，由于單工位加工，其機動時間 與輔助時間不能重合，因而生產(chǎn)率比多工位機床低。 根據(jù)以上所述, 汽車變速箱體的結(jié)構(gòu)是比較規(guī)則的長方體，從裝夾的角度 來看，臥式平放比較方便，采用臥式組合機床加平面，有利于排屑，也減輕了 工人的勞動強度。且汽車變速箱體屬于中型加工零件，在本次設(shè)計中，銑平面 工序是主要工序內(nèi)容。因此為了保證銑平面的加工精度和結(jié)合被加工零件加工 特點，臥式單工位組合機床是較好的選擇。 臥式單工位組合機床又可分為臥式單面組合機床，臥式多面組合機床等。 若采用臥式單面組合機床，加工兩端面需經(jīng)過兩次裝夾，增加輔助時間，成本 高，生產(chǎn)效率低，工人勞動強度大。因此，采用臥式雙面組合機床是合理的選 擇。其特點：工件安裝在夾具里，工件和夾具裝在銑削工作臺上，刀具相對固 定，銑削工作臺實現(xiàn)進給運動。生產(chǎn)占地面積小，加工精度高。 8 3 切削用量的選擇及計算 3.1 切削刀具的選擇 在生產(chǎn)線上，由于銑削平面的走刀長度一般比孔加工的走刀長度長的多， 為了提高切削用量應(yīng)采用硬質(zhì)合金套式面銑刀。 由參考文獻[3]，粗齒﹑中齒﹑細齒面銑刀刀片材料為 YG6(銑鑄鐵)及 YT14(銑鋼)，密齒面銑刀刀片材料為 YG6，銑鋁合金面銑刀刀片材料為 YT14。 由加工箱體外形尺寸，結(jié)合參考文獻[4]表 14-67，箱體端面為 371×308.5，為大平面，以及被加工零件材料為 HT250，因此選用刀片材料為 YG6，刀盤直徑為 315mm 的硬質(zhì)合金套式面銑刀。又因為本道工序是粗銑，粗 糙度要求不高，選中齒銑刀。 齒數(shù)選擇由參考文獻[3]表 7-25，得中齒銑刀的齒數(shù)為 18。 故設(shè)計的組合銑床選擇的刀具為：硬質(zhì)合金套式中齒面銑刀，材料為 YG6，齒數(shù)為 18。 3.2 切削用量的選擇 在組合機床工藝方案確定過程中，工藝方法和切削用量選擇是否合理，對 組合機床的加工精度，生產(chǎn)率，刀具耐用度，機床的結(jié)構(gòu)形式及工作可靠性均 有較大的影響。 在大多情況下，組合機床為多軸、多刀、多面同時切削，為盡量減少時間 和刀具的損耗，保證機床生產(chǎn)率及經(jīng)濟效果，因此，切削用量比一般機床單刀 加工低 30%左右。 組合機床通常用動力滑臺來帶動刀具進給，由于多軸箱上同時工作的刀具 種類不同且直徑大小不同，其切削用量也各有特點。因此，一般先按各刀具選 擇較合理的切削速度 v(m/min) 和每轉(zhuǎn)進給量 f(mm/r)，再根據(jù)其中工作時間最 長，負荷最重，刃磨較困難的刀具來確定并調(diào)整每轉(zhuǎn)進給量和轉(zhuǎn)速，通常用試 湊法來滿足每分鐘進給量相同的要求。 9 從實際出發(fā)，根據(jù)加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求等進行分析， 按照經(jīng)濟地滿足加工要求的原則，合理的選擇切削用量。本次設(shè)計中，采用查 表法選擇加工汽車變速箱體體量端面的切削用量。 由參考文獻[4]表 14-70，查得： 銑削深度為 2-5mm，在這里取銑削深度 ap=4.5mm 銑削速度為 50-80m/min，取銑削速度 vc=110m/min 每齒進給量 fz 為為 0.2-0.4mm/z，取 fz =0.2mm/z 主軸轉(zhuǎn)速 n= = =111.2r/min dv?103154.0? 取 n=111.2 r/min 進給速度： vf=160mm/min 3.3 切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率的確定 根據(jù)選擇的切削用量，確定切削力，作為選擇動力部件（滑臺）設(shè)計的依 據(jù)；確定切削扭矩，用以確定主軸及其他傳動件的尺寸；確定切削功率，用以 選擇主傳動電機功率。 從不同的工作循環(huán)，現(xiàn)分兩種方案進行討論。 方案Ⅰ：進料——加工——下料 具體的加工過程：首先工件進料，溜板箱快速進給，然后工件進行加工 （工進） ，最后工件直接下料。 備注：需要 2 個操作工即可完成進料、出料的工作，不需要退刀 方案Ⅱ：進料——加工——退刀——下料 具體的加工過程：首先工件進料，溜板箱快速進給，然后工件進行工進 （即加工工件） ，再兩主軸往外移動一點（實現(xiàn)退刀） ，最后溜板箱回到原位， 工件下料。 備注：只需 1個操作工即可完成進料、出料的工作，需要退刀。 10 方案分析： 方案Ⅰ：優(yōu)點：機床結(jié)構(gòu)較簡單，生產(chǎn)周期較快，效率高，易融于自動生 產(chǎn)線上利用 缺點：需要 2 個操作工即可完成進料、出料的工作，人力投資比 較大。 方案Ⅱ：優(yōu)點：需要的人力資源較少 缺點：由于考慮退刀，故機床結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，生產(chǎn)周期較慢，效率 不高 整體綜上分析，由于現(xiàn)代組合機床用于自動生產(chǎn)線上，故本次選方案Ⅰ。 方案Ⅰ銑削力的計算： 由參考文獻[13]表 4-6查得： F=513×ap 0.9×fz 0.74×D-1.0×ae 1.0×z ×K （3-1） 式中 P-銑削力(N)； ap -銑削深度 (mm)； fz -每齒進給量(mm/z)； D-銑刀直徑(mm)； ae -銑削寬度(mm)； z-銑刀的齒數(shù)。 K= =0.878 0.50.519HBS????????????? 由前面計算的切削用量得， ap =4.5mm； fz=0.2mm/z； D=315mm； ae =308.5mm； z=18。 將上述數(shù)值代入式（3-1）得： F=513×ap 0.9×fz 0.74×D-1.0×ae 1.0×z ×K =513×4.5 0.9×0.2 0.74×315-1.0×308.51.0×18 ×0.878 11 =8343(N) 切削功率： P 切 = =8343× /1000=15.3kw/10cFV106 主軸轉(zhuǎn)矩： T= 9.55×106×P/n =9.55×106×15.3/111.2 =1.32×106N.mm 12 4 組合機床總體設(shè)計 組合機床總體設(shè)計，通常是針對具體加工零件，擬訂工藝和結(jié)構(gòu)方案，并 進行方案圖樣和有關(guān)技術(shù)文件設(shè)計。并且在選取定加工方法和機床總體布局結(jié) 構(gòu)的基礎(chǔ)上繪制組合機床“三圖一卡” 。其內(nèi)容包括：繪制被加工零件工序圖， 機床聯(lián)系尺寸圖，加工示意圖和編制機床生產(chǎn)率計算卡等。 4.1 被加工零件工序圖 本次設(shè)計的組合機床主要對汽車變速箱體兩端面的粗銑。因此采用一面兩 銷定位方式，即利用零件上的一個平面和該平面上的兩個孔作為定位基準。一 個孔插圓柱銷，另一個孔插菱形銷。這種定位方法保證了理論上的六點定定位 原則( 平面上三個點,圓柱銷兩個點和菱形銷一個點)，但是在實踐中，在大多數(shù) 情況下，工件的一個平面，在夾具中不是支承在三個點上，而是支承在四個或 者更多一些的支承點上，有時放在兩條長的支承板上，這樣可以提高“機床-夾 具-刀具 -工件 ”系統(tǒng)的剛性，避免夾壓力和切削力超出支承點，引起工件的彈 性變形，這種變形不僅影響加工精度，還會引起振動，嚴重時造成刀具的折斷。 由于本次的加工的工序是在加工好汽車變速箱體頂?shù)酌娴那闆r下進行的， 因此被加工零件的頂、底面是較光滑的，因此采用汽車變速箱體的下底面作為 定位基準，再在該面鉆兩個銷孔，這樣就保證了理論上的六點定位原則。 被加工零件圖是組合機床設(shè)計的主要依據(jù)，也是制造、使用、檢驗和調(diào)整 機床的重要技術(shù)文件。它的要求被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸及與本機床 設(shè)計有關(guān)的部位的結(jié)構(gòu)開頭及尺寸相符。加工用定位基準、夾緊部位及夾緊方 向，以便依次進行夾具定位支承、夾緊、導(dǎo)向裝置的設(shè)計。 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?本組合機床以汽車變速箱體為加工對象進行設(shè)計，對工序圖簡要說明及與 13 本機床設(shè)計有關(guān)的技術(shù)指標如下： 1．定位方法： 采用一面兩銷定位方式，即利用汽車變速箱體底面和該平 面上的兩個孔作為定位基準。一個孔插圓柱銷，另一個孔插菱形銷； 2．零件材料：HT250； 3．硬度：HT150； 4．方框內(nèi)尺寸及相應(yīng)粗糙度為本機床所保證，其余尺寸及相應(yīng)光潔度為前 序保證； 5．單邊加工余量：4.5mm。 本汽車變速箱體的被加工零件工序圖如下： 圖 4-1 被加工零件工序圖 4.2 加工示意圖 零件的加工方案要通過加工示意圖反映出來，加工示意圖表示被加工零件 在機床上的加工過程中工件、夾具、刀具等機床各部件間的相對位置關(guān)系。因 此，加工示意圖是組合機床設(shè)計的主要圖樣之一，在總體設(shè)計中占據(jù)重要地位。 14 其主要內(nèi)容為： 1．反映機床的加工方法，切削用量及工作循環(huán)。 2．決定刀具類型、數(shù)量、結(jié)構(gòu)、尺寸。 3．決定主軸的結(jié)構(gòu)類型，規(guī)格尺寸及外伸長度。 4．選擇標準或設(shè)計專用的接桿，浮動卡頭，導(dǎo)向裝置，刀桿托架等。 5．標明主軸、接桿、夾具與工件之間的聯(lián)系尺寸，配合及精度。 加工示意圖的畫法有如下要求： 1．加工示意圖的繪制順序是：先按比例用細實線繪出工作加工部位和局部 結(jié)構(gòu)的展開圖。加工表面用粗實線畫。為簡化設(shè)計，相同加工部位的加工示意 圖只需表示其中之一，即同一主軸箱里結(jié)構(gòu)尺寸相同的主軸可只畫一根。 2．一般情況下，在加工示意圖上，主軸分布可不按真實距離繪制。 3．主軸應(yīng)從多軸箱端面畫起。刀具應(yīng)處于加工終了位置。標準的通用結(jié)構(gòu) 只畫外輪廓，但需加注規(guī)格代號。 本組合機床加工示意圖如下： 圖 4-2 機床加工示意圖 4.3 機床聯(lián)系尺寸圖 機床聯(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，可 用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 15 是否合適，并為進一步開展主軸箱等專用部件的設(shè)計提供依據(jù)。聯(lián)系尺寸圖， 它表示機床的配置型式及總體布局。 繪制機床聯(lián)系尺寸圖有以下要求： 1.以適當數(shù)量的視圖按同一比例畫出機床各主要組成部件的外形輪廓及相 關(guān)位置，表明機床的配置型式及總體布局，主視圖應(yīng)與機床實際加工狀態(tài)一致。 2.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，專用 部件的主要輪廓尺寸，運動部件的極限位置及行程尺寸，必須完整齊全，至于 各部件的詳細結(jié)構(gòu)不必畫出，可留在具體設(shè)計部件時完成。 3.為便于開展部件設(shè)計，聯(lián)系尺寸圖上應(yīng)標注通用部件的規(guī)格代號，電動 機型號，功率及轉(zhuǎn)速，并注明機床部件的分組情況及總行程。 4.3.1 動力部件的選擇 由于功率損耗，取 =0.9；? P = =16.2KW電 機 9.0315?η 切 取功率儲備系數(shù)為 12%，P ＇=16.2（1+12%）=18.1KW；電 機 取 P ＇≈18.5KW。電 機 由參考文獻[4]表 5-39 查得： 選用 1TD63-V 動力箱； 選用電動機型號：Y180M-4； 同步轉(zhuǎn)速 n=1470r/min，輸出軸轉(zhuǎn)速 n1=730 r/min， P 電機 =18.5KW。 4.3.2 滑臺及相配底座的選擇 根據(jù)選定量及工作行程和工件尺寸大小，由參考文獻[4]表 5-2查知應(yīng)選擇 1HY63系列液壓滑臺 ，相應(yīng)的側(cè)底座為 1CC631。 表 5-1 1HY63型液壓滑臺主要技術(shù)性能 16 型號 臺面 寬度 臺面 長度 行程 快進速度 (m/min) 工進速度 (mm/min) 最大進給力 （N） 1HY50 500 1000 Ⅱ型 630 6.3 10-350 32000 4.3.3 確定機床的裝料高度 H 裝料高度一般是指工件安裝基面至地面的垂直距離?？紤]剛度，結(jié)構(gòu)要功 能和使用要求等因素，新頒國家標準裝料高度為 1060mm，與國際標準 ISO 一 致。實際設(shè)計時常在 850~1060 之間選取。 由于滑臺高度為 400mm，滑臺底座高度為 630mm，夾具底座高度為 220mm，則裝料高度為： H=400mm+630mm+220mm=1250mm。 圖 4-3 機床總聯(lián)系尺寸圖 4.4 機床生產(chǎn)率計算卡 根據(jù)加工示意圖所確定的工作循環(huán)及切削用量等，就可以計算出機床生產(chǎn) 率度編制生產(chǎn)率計算卡。組合機床生產(chǎn)率計算卡是按一定格式要求編制的，反 映零件在機床上的加工過程，工作時間，機床生產(chǎn)率，機床負荷率的簡明表格。 它是用戶驗收機床生產(chǎn)效率的重要依據(jù)。 17 4.4.1 理想生產(chǎn)率 Q 理想生產(chǎn)率 Q（單件為件/h）是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng) A（包括備品及廢品率） 所要求的機床生產(chǎn)率。它與全年工時總數(shù) tk有關(guān)，一般情況下，單班制取 2350h,兩班制取 4600h，則： Q= ktA 有已知條件知，A=70000 件，t k=4600h 則由上式得 Q= =15.2（件）4607 4.4.2 實際生產(chǎn)率 Q1 實際生產(chǎn)率（單位為件/h）是指所設(shè)計機床每小時實際可生產(chǎn)的零件數(shù)量。 則： Q1 = 單T60 式中，T 單 —生產(chǎn)一個零件所需時間（min） ，可按下式計算： T 單= t 切 +t 輔 =( +t 停 )+（ + t 移 +t 裝卸 ） 1fvLkfvL快 退快 進 ? 式中 L1—分別為刀具第Ⅰ工作進給長度，單位為 mm； vf1﹑v f2—分別為刀具第Ⅰ﹑第Ⅱ工作進給量，單位為 mm/min； t 停 —當加工沉孔﹑止口﹑锪窩﹑倒角﹑光整表面時，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(zhuǎn) 5~10 轉(zhuǎn)所需 的時間，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，單位為 mm； vfk—動力部件快行程速度。用機械動力部件時取 5~6m/min；用液壓動 力部件時取 3~10m/min； t 移 —直線移動或回轉(zhuǎn)工作臺進行一次工位轉(zhuǎn)換時間，一般取 0。1min； 18 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 屑及吊運工件等）時間。它取決于裝卸自動化程度﹑工件重量大小﹑裝卸是否 方便及工人的熟練程度。通常取 0.5~1.5min。 由已知條件知， L1=320mm； vf1=160mm/min； t 停 =0； L 快進 =310mm； t 移 =0.1min； L 快退 =310mm+320mm=630mm； vfk=6.3m/min=6300mm/min； t 移 =0.1min； t 裝卸 =0.5min。 所以，由公式得： T 單 = + +0.1+0.55=2.8（min）160323? 則實際生產(chǎn)率為： Q1= = =21.4（件/h）單 8.2 由于 Q1>Q，即機床實際生產(chǎn)率滿足理想生產(chǎn)率，則所選擇的切削用量符合 機床設(shè)計。 4.4.3 機床負荷率 ? 負 當 Q1>Q，機床負荷率為二者之比。 即： ? 負 = = =0.7114.25 =71% 對照組合機床設(shè)計簡明手冊表 3-8 知，負荷率滿足組合機床要求。 （組合機 床負荷率一般在 0.70-0.9） 。 19 4.4.4 編寫機床生產(chǎn)率計算卡 圖 號 A1 毛坯種類 鑄件 名 稱 汽車變速箱兩端面液壓雙頭組合銑床的設(shè)計 毛坯重量 15kg 被 加 工 零 件 材料 灰鑄鐵 硬度 HT150 工序名 稱 粗銑前后端面 工序號 15 序 號 工 序 名 稱 被 加 工 件 數(shù) 量 加工長 度 （ mm ） 工作行 程 （ mm ） 切削速度 （ m/min ） 轉(zhuǎn)速 （ r/min ） 進給量 （mm/min ） 機 動 時 間 輔助 時間 共計 1 裝 卸 工 件 1 0.50 0.50 2 左 滑 臺 銑 端 面 快 進 310 6300 0.05 0.05 對 刀 0.01 0 0.01 0 銑 左 端 面 4.5 320