組合鏜床設(shè)計(jì)全套畢業(yè)設(shè)計(jì),組合,鏜床,設(shè)計(jì),全套,畢業(yè)設(shè)計(jì) 組合鏜床設(shè)計(jì) 第一章 緒論 1.1 課題來源與意義 S195柴油機(jī)是拖拉機(jī)上的主要零件，屬于大批大量生產(chǎn)。生產(chǎn)中常用組合機(jī)床和專用機(jī)床組成的流水線進(jìn)行組織生產(chǎn)。本設(shè)計(jì)涉及到機(jī)制專業(yè)學(xué)生所學(xué)的主要專業(yè)課和專業(yè)基礎(chǔ)課，能充分得到機(jī)制專業(yè)方面能力的訓(xùn)練。 1.2 課題應(yīng)達(dá)到的要求 （1）畫出加工示意圖。 （2）畫出兩側(cè)面孔精鏜工序的工序圖。 （3）畫出鏜兩側(cè)面孔組合鏜床的尺寸聯(lián)系圖。 （4）多軸箱裝配圖一張。 （5）夾具裝配圖一張。 （6）畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書一份。 在充分熟悉零件的基礎(chǔ)上，編寫加工工藝，設(shè)計(jì)組合機(jī)床及夾具。 1.3 組合機(jī)床的組成及特點(diǎn) 組合機(jī)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(jī)床。 通常組合機(jī)床由以下部件組成：側(cè)底座，滑臺，鏜削頭，夾具，多軸箱，動力箱，中間底座，液壓裝置，電氣設(shè)備，刀工具等。 組合機(jī)床具有以下特點(diǎn)： （1）主要用于箱體類零件和其他不規(guī)則零件的的孔面加工。 （2）生產(chǎn)率高。因?yàn)楣ば蚣?，可多面，多工位，多軸，多刀同時自動加工。 （3）加工精度穩(wěn)定。因?yàn)楣ば蚣校蛇x用成熟的通用部件，精密夾具和自動工作循環(huán)來保證加工精度的一制性。 （4）研制周期短，便于設(shè)計(jì)，制造和使用維護(hù)，成本低。因?yàn)橥ㄓ没?，系列化，?biāo)準(zhǔn)化程度高，通用零部件占70%——90%，通用件可組織批量生產(chǎn)進(jìn)行預(yù)制或外購。 （5）自動化程度高，勞動強(qiáng)度低。 （6）配置靈活，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)模塊化，組合化?？砂垂ぜ蚬ば蛞?，用大量通用部件和少量專用部件靈活組成加工各類零件用的組合機(jī)床及自動線；機(jī)床易于改裝；產(chǎn)品或工藝變化時，通用部件一般還可以重復(fù)使用。 第二章 組合鏜床設(shè)計(jì) 題目：S195柴油機(jī)兩面上半精鏜，精鏜的10個孔。 2.1機(jī)床加工工藝分析 2.1.1機(jī)床的工藝任務(wù) 該機(jī)床用于加工如圖所示零件（見被加工零件圖），S195柴油機(jī)上兩面上8—φ36H7，2—φ50H7孔的半精、精鏜加工工序。加工條件是：加工前孔的尺寸精度為和；工件材料為HB200，硬度為175——255HBS；生產(chǎn)綱領(lǐng)為60000件/年，兩班制生產(chǎn)。 2.1.2 分析零件圖 （1）零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 該零件為箱體結(jié)構(gòu)，各表面的粗糙度比較高，是零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，A面和B面上分別有兩個定位銷孔，被加工的10個孔對稱分布在C面和D面上。（見零件圖） （2）被加工表面的技術(shù)要求分析 工件上被加工孔2—，8—為IT12級精度，表面粗糙度為3.2um，一對對稱孔的位置精度為0.008mm，與B面的垂直度為0.1mm，還要保證各孔軸線間的平行度在φ0.07mm之內(nèi)。 2.1.3 加工方案分析 （1）確定加工方案 對于直徑為φ36H7和φ50H7的孔，采用鏜削，可以通過鏜模有效的提高孔間的位置精度。因此，采用粗鏜——半精鏜——精鏜 。 被加工孔的軸向尺寸比較短（為15mm），可采用工序適當(dāng)集中的原則，將半精鏜——精鏜合并為一道工序，即在刀桿上安裝兩把鏜刀，一次進(jìn)給完成半精鏜——精鏜的加工。這樣可以簡化過程。 五對鏜孔的工序尺寸及公差見表1-3。 （2）定位基準(zhǔn)和夾壓部位的選擇 組合機(jī)床一般為工序集中的多刀加工，不但切削負(fù)荷大，而且工件受力方向變化。因此，正確選擇定位基準(zhǔn)和夾壓部分是保證加工精度的重要條件。 以A面為基準(zhǔn)面，兩個定位銷孔為定位基準(zhǔn)，表面加工采用“一面兩孔”的定位方式，這樣基準(zhǔn)統(tǒng)一，定位穩(wěn)定，夾具結(jié)構(gòu)及操作也比較簡單。 （3）繪制工序圖 選擇A面表面和上面的兩個銷孔做定位基準(zhǔn)。 根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，及夾緊方向?yàn)榇怪倍ㄎ换鶞?zhǔn)面的方向，夾緊點(diǎn)作用在曲面上。 表1-3 鏜孔工序尺寸及公差 加工表面 加工內(nèi)容 加工余量 精度等級 工序尺寸 表面粗糙度 鑄件 6 CT9 粗鏜 4.8 IT7 12.5 半精鏜 0.9 IT9 6.3 精鏜 0.3 IT12 3.2 鑄件 6 CT9 粗鏜 5.0 IT7 12.5 半精鏜 0.8 IT9 6.3 精鏜 0.2 IT12 3.2 2.2機(jī)床的總體方案設(shè)計(jì) 2.2.1確定機(jī)床的布局形式 對于批量較大的多孔加工專用機(jī)床一般設(shè)計(jì)成多軸形式。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和被加工孔的特點(diǎn)，可以直接將機(jī)床設(shè)計(jì)成五軸形式。 2.2.2確定機(jī)床傳動方案 機(jī)床的主傳動及進(jìn)給傳動 由于鏜床主運(yùn)動與進(jìn)給運(yùn)動不需要嚴(yán)格的相對運(yùn)動關(guān)系，所以采用分開傳動的方案。主傳動采用機(jī)械運(yùn)動，由電動機(jī)驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)。進(jìn)給運(yùn)動采用液壓傳動方式，即由液壓傳動使鏜頭作直線運(yùn)動。 2.2.3機(jī)床的總體方案設(shè)計(jì) (1) 確定切削用量 根據(jù)該工序的加工余量合理分配給半精鏜背吃刀量aP1=0.4mm；精鏜背吃刀量aP2=0.1mm；切削速度以滿足精鏜為主，參考表《機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊》 表12-5，確定v=80m/min， =0.1mm/r,= 0.139mm/r，則： 主軸轉(zhuǎn)速： 鏜頭每分鐘進(jìn)給量： (2) 確定機(jī)床動力參數(shù) 1)主運(yùn)動電動機(jī)功率的確定 首先計(jì)算每根主軸的主切削力，計(jì)算公式如下 機(jī)床切削功率（根據(jù)12-6） 式中 FZ——圓周力（N） ap——背吃刀量（mm） f——進(jìn)給量（mm/r） HBS——布氏硬度。 將有關(guān)參數(shù)代入，則 鏜頭主切削力： 機(jī)床切削功率（根據(jù)公式） 電動機(jī)功率計(jì)算 P=P/η=1.33/0.9=1.48 Kw 考慮提高切削用量的可能性，選擇功率大一些的電動機(jī)。查表《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊》表5-38，電動機(jī)的型號為Y132S-6，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n=960r/min，功率P=3.0KW。 2） 確定進(jìn)給運(yùn)動液壓缸牽引力，按手冊《機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊》第九章公式，F(xiàn)= Fq + Fu +Fa + FG + Fm + Fb進(jìn)行計(jì)算。 鏜頭切削阻力Fq 的計(jì)算（按切削力計(jì)算公式） 鏜頭摩擦阻力 Fu =0 鏜頭重力FG 因?yàn)槭撬椒胖茫?所以 FG = 0 鏜頭慣性阻力Fa的計(jì)算， 按Fa = GΔv/gΔt計(jì)算， 式中G=1500，Δv取鏜頭的快速運(yùn)動速度V=5m/min， 取Δt=0.35s， 則 密封阻力 Fm 取Fm =0.1F 背壓阻力 Fb 暫不考慮 液壓缸牽引力為 2.2.4 繪制加工示意圖 （1） 選擇刀具 根據(jù)工件的材料和硬度選擇YT15硬質(zhì)合金鏜刀頭。由于鏜桿直徑與鏜孔直徑差不多，選擇鏜刀體，取其截面尺寸孔φ36的為8mmX8mm，鏜刀圓截面直徑為8 mm；孔φ50的為10mmX10mm，鏜刀圓截面直徑為12 mm （2） 確定導(dǎo)向裝置 在組合機(jī)床上加工孔，除了剛性主軸的方案外，工件的尺寸，位置精度主要取決于夾具導(dǎo)向。 導(dǎo)向通常分為兩類：固定式導(dǎo)向和旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向。通常依據(jù)刀具導(dǎo)向部分直徑D和刀具轉(zhuǎn)速n折算出導(dǎo)向的線速度v，再結(jié)合加工部位尺寸精度，工藝方案及刀具的具體工作條件來選擇。本工序由于鏜桿的速度較高，v=80m/min，故確定為旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向。采用前置單導(dǎo)向的形式，導(dǎo)向結(jié)構(gòu)及參數(shù)按表《機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊》表12-2選取。 （3） 確定鏜桿的結(jié)構(gòu)及直徑 導(dǎo)向套的配合分別為φ40 H6/g5, φ54H6/g5,根據(jù)被加工孔直徑φ36的鏜桿直徑取φ25，φ50孔的鏜桿直徑取φ38；半精鏜和精鏜刀的軸向距離為被加工孔的長度；取15mm。 組合機(jī)床主軸與刀具之間的連接常用兩種：接桿連接和浮動卡頭連接。本工序采用浮動卡頭連接，（用于長導(dǎo)向，雙向?qū)蚝投鄬?dǎo)向進(jìn)行鏜，擴(kuò)，鉸孔以減少主軸位置誤差及主軸徑向跳動對加工精度的影響，避免主軸于夾具導(dǎo)向不同軸而產(chǎn)生“別勁”的現(xiàn)象。）考慮鏜桿尾部與機(jī)床主軸之間為浮動卡頭聯(lián)結(jié)，根據(jù)鏜桿直徑選取,長度L=215的浮動卡頭。 確定鏜桿的軸向尺寸 導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)要求開始加工時鏜桿伸入導(dǎo)向裝置的長度應(yīng)不小于鏜桿的直徑，這里取導(dǎo)套的長度為210mm，鏜模板厚度為180 mm。導(dǎo)套離工件端面的距離為50mm,其他具體參數(shù)見加工示意圖。 （4）初步確定主軸類型，尺寸，外伸長度和選擇接頭，浮動卡頭 主軸型式主要取決于進(jìn)給力和主軸——刀具系統(tǒng)上的需要。主軸尺寸規(guī)格應(yīng)根據(jù)選定的切削用量計(jì)算出切削扭矩M，查表《組合機(jī)床設(shè)計(jì)表》3—19和3—20，初步確定主軸直徑，再綜合考慮加工精度和具體工作條件，根據(jù)表《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》表3—21和3—22，決定主軸外伸部分直徑（直徑D/d，長度L）。對精鏜一類精加工主軸，則不能按扭矩M來選擇主軸直徑。因?yàn)?，鏜孔時，一般余量很小，扭矩M也是很小，由此決定鏜軸直徑往往造成剛性不足。因此這類主軸尺寸的決定程序是：工件加工部位尺寸——鏜桿直徑——浮動卡頭規(guī)格尺寸——主軸尺寸。 （5） 確定動力部件的工作循環(huán)和工作行程 1） 工作進(jìn)給長度L工 的確定 工作進(jìn)給長度應(yīng)等于加工部位長度L（多軸加工時應(yīng)按最長孔計(jì)算）與刀具切入長度L1 和切出長度L2 之和。切入長度L1 應(yīng)根據(jù)工件端面的誤差情況在5——10毫米之間選擇，誤差大時取大值，本工序取L1 =5mm。切出長度L2 ，在采用一般簡單刀具時，可參考表《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》表3—24選取，當(dāng)采用復(fù)合刀具時，應(yīng)根據(jù)具體情況決定，本工序取F2 =15mm。 所以共進(jìn)長度L工=L+ L1+F2 =35mm 2）快速引進(jìn)長度的確定 快速引進(jìn)是指動力部件把刀具送到工作進(jìn)給位置，其長度按具體情況確定。 本工序中快速引進(jìn)長度為 165mm。 3）快速退回長度的確定 快速退回長度等于快速引進(jìn)長度和工作進(jìn)給長度之和。通常，在采用固定式夾具的組合機(jī)床上，快速退回行程長度必須保證所有刀具均退回夾具導(dǎo)套內(nèi)而不影響工件的裝卸。本工序的快速退回長度為165+35=200mm。 4）動力部件總行程長度 動力不見的總行程除應(yīng)保證要求的工作循環(huán)工作行程（快速引進(jìn)+工作進(jìn)給=快速退回）外，還要考慮裝卸和調(diào)整刀具方便，即考慮前，后備量。 前備量是指因刀具磨損或補(bǔ)償制造，安裝誤差，動力部件尚可向前調(diào)節(jié)的距離。后備量是指考慮刀具從接桿或接桿連同刀具一起從主軸孔中取出所需要的軸向距離。本工序的前備量為20mm，后備量為410mm。 根據(jù)以上的設(shè)計(jì)畫出加工示意圖。 2.2.5 繪制機(jī)床聯(lián)系總圖 （1）選擇動力部件 動力部件的選擇主要是確定動力箱和動力滑臺。本工序根據(jù)已定的工藝方案和機(jī)床配置型式并結(jié)合使用及修理等因素，確定機(jī)床為臥式雙面單工位液壓傳動組合機(jī)床，液壓滑臺實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給運(yùn)動，選用配套的動力箱驅(qū)動多軸箱鏜孔主軸。 動力箱前面已經(jīng)計(jì)算和確定，選用的型號為Y132S-6，再根據(jù)已經(jīng)算出的總的進(jìn)給力，最小進(jìn)給速度，工作行程，結(jié)合多軸箱尺寸，考慮工作的穩(wěn)定性，選用1HY40ⅡA型液壓滑臺，以及相配套的側(cè)底座（1CC401型）。 （2）確定機(jī)床裝料高度 裝料高度一般指工件安裝基面至地面的垂直高度。在確定機(jī)床裝料高度時，首先要考慮工人操作的方便性；在現(xiàn)階段，設(shè)計(jì)組合機(jī)床時，裝料高度視具體情況在H=850——1060毫米之間選取。選取裝料高度H還應(yīng)考慮的主要因素是工件最低孔位置（本工件是78毫米），主軸箱最低主軸高度（本例中為178毫米）和所選的通用部件，中間底座，夾具等高度尺寸的限制（本例中所選滑臺與滑座總高為250毫米，側(cè)底座高度為560毫米，夾具底座高度為400毫米，中間底座的高度為560毫米），綜合上述因素，本例機(jī)床的裝料高度取990毫米。 （3）確定夾具輪廓尺寸 主要確定夾具底座的長，寬，高尺寸。工件的輪廓尺寸和形狀是確定夾具底座輪廓尺寸的基本依據(jù)。具體要考慮布置工件的定位，限位，夾緊機(jī)構(gòu)，刀具導(dǎo)向裝置以及夾具底座排屑和安裝等方面的空間和面積的需要。 加工示意圖中已經(jīng)確定了幾個加工方向的工件與導(dǎo)向間距離以及導(dǎo)套的尺寸。這里主要是合理確定設(shè)置導(dǎo)向的鏜模架體尺寸，它在加工方向的儲存一般不小于導(dǎo)向的長度，通常取150——300mm，實(shí)例中取180mm，至于寬度尺寸可以根據(jù)導(dǎo)向分布尺寸及工件限位元件安置需要確定。 夾具底座的高度尺寸，一方面要保證其有足夠的剛度，同時要考慮機(jī)床的裝料高度，中間底座的剛度，排屑的方便性和便于設(shè)置定位，夾緊機(jī)構(gòu)。一般不小于240mm（實(shí)例中為400mm）。 （4）確定中間底座的尺寸 中間底座的輪廓尺寸要滿足夾具在上面的安裝連接的要求。其長度方向尺寸要根據(jù)所選動力部件（滑臺和滑座）及其配套部件（側(cè)底座）的位置關(guān)系，照顧各部件聯(lián)系尺寸的合理性來確定。一定要保證加工終了位置時，工件端面至主軸前端面的距離不小于加工示意圖上要求的距離（實(shí)例中左右均取700mm）。由此，根據(jù)選定的動力箱，滑臺，側(cè)底座等標(biāo)準(zhǔn)的位置關(guān)系，并綠滑臺的前備量，通過尺寸鏈就可以計(jì)算確定中間底座加工方向的尺寸（實(shí)例中前備量為20mm，計(jì)算長度為990 mm）。算出的長度通常應(yīng)圓整，并按R20優(yōu)選數(shù)系選用。 （5）確定多軸箱的輪廓尺寸 標(biāo)準(zhǔn)的 鉆，鏜類主軸箱的厚度為臥式的325mm。 繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖時，著重要確定的尺寸是主軸箱的寬度B和高度H及最低主軸高度h1 。如圖所示，被加工零件輪廓以點(diǎn)劃線，主軸輪廓尺寸用粗實(shí)線表示。主軸箱寬度B，H的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關(guān)，可以按照下式確定： B=b+2b1 H=h+ h1 + b1 式中：——工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩個孔距離（毫米） ——最邊緣主軸中心距離箱外壁的距離（毫米） ——工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（毫米） ——最低主軸高度（毫米） b和h為已知尺寸。為保證主軸箱有排布齒輪的足夠空間，推薦b1大于70——100毫米。 主軸箱最低組合周高度h1 須考慮到工件最低孔位置（本例為h2 =121毫米），滑臺滑座高度（本例為320毫米），側(cè)底座高度（本例為560毫米）。對于臥式組合機(jī)床，h1 要保證潤滑油不致從主軸襯套處泄露箱外，通常推薦：h1 大于85——140毫米 對于本例，h1 = h2 +H—（0.5+ h3 + h4 ） =121+990—(0.5+ 320+560) =230mm 若取b1 =120mm，則主軸箱輪廓尺寸為： B=b+2 b1 =225+2X100=425mm H=h+ h1 + b1 = 121+180+120=421mm 根據(jù)上述計(jì)算值，按主軸箱輪廓只尊系列標(biāo)準(zhǔn)， 最后確定主軸箱輪廓尺寸為B x H=500x500 mm。 最后畫出機(jī)床聯(lián)系尺寸圖。 2.2.6 編制機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映所設(shè)計(jì)機(jī)床的工作循環(huán)過程，動作時間，切削用量，生產(chǎn)率，負(fù)荷率等的技術(shù)文件。通過生產(chǎn)率計(jì)算卡，可以分析所擬訂的方案是否滿足用戶對生產(chǎn)率和負(fù)荷率的要求。 （1）理想生產(chǎn)率Q 指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)A（包括備品及廢品率在內(nèi)）所要求的機(jī)床生產(chǎn)率。它與全年工時數(shù)有關(guān)，一般情況下，單班制工作時=1950h；兩班制=3900h； Q= （件/h） （2）實(shí)際生產(chǎn)率 指所設(shè)計(jì)機(jī)床沒小時實(shí)際可以生產(chǎn)的零件數(shù)量。 （件/h） 式中：——生產(chǎn)一個零件所需的時間（min）； ——機(jī)加工時間（min），包括動力部件工作進(jìn)給和死擋鐵停留時間。即 式中： ， ——分別為刀具第一，第二工作進(jìn)給行程長度(mm)； ， ——分別為刀具第一，第二工作進(jìn)給量(mm/min)； ——當(dāng)加工沉孔，止孔，倒角等時，動力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(jìn)給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)5—10轉(zhuǎn)所需要的時間 (min) ； —— 輔助時間（min），包括快進(jìn)時間，快退時間，工作臺移動或轉(zhuǎn)位時間裝卸工件時間；即 ，——分別為動力部件快行程長度，快退行程長度（mm）； ——動力部件的快速移動速度（mm/min）； ——工作臺移動或轉(zhuǎn)位時間（min），一般為0.05——0.13； ——裝卸時間（min），一般為0.5——1.5 。 （3）機(jī)床負(fù)荷率 機(jī)床負(fù)荷率按下式 式中 Q——機(jī)床理想生產(chǎn)率（件/h）； A——年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件）； ——年工作時間（h）；單班制工作時=1950h；兩班制=3900h； 機(jī)床負(fù)荷率一般以65%——75%為宜。機(jī)床復(fù)雜時取小值，反之取大值。 本題生產(chǎn)率的計(jì)算列表（表1-4）： 表1-4 生產(chǎn)率計(jì)算卡 被加工零件 圖號 毛胚種類 鑄鐵 名稱 拖拉機(jī)減速箱體 毛胚重量 材料 HT200 硬度 175-255HBS 工序名稱 半精，精鏜孔 工序號 序號 工步 名稱 工作行程 mm 轉(zhuǎn)速 m/min 進(jìn)給量 mm/r 進(jìn)給量 mm/min 工時/min 工進(jìn)時間 輔助時間 1 安裝工件 0.5 2 工件定位，夾緊 0.05 3 右滑臺快進(jìn) 165 50000 0.033 4 右滑臺工進(jìn)，鏜φ36，φ40深15 35 510 708 0.10 51 70.8 0.686 5 死擋鐵停留 0.01 6 右滑臺快進(jìn) 200 50000 0.04 7 工件松開 0.05 8 卸下工件 0.5 備注 1，一個安裝加工一個工件 2，本機(jī)床裝卸時間取1min 累計(jì) 0.686 1.183 單位總工時 1.869 機(jī)床生產(chǎn)率 32.10 理論生產(chǎn)率 41.03 符合率 78.2% 2.3主要部件設(shè)計(jì) 多軸箱包括多軸箱箱體，前蓋，后蓋，上蓋和側(cè)蓋。箱體材料為HT200，前，后蓋材料為HT150，上蓋為HT150。 多軸箱箱體的標(biāo)準(zhǔn)厚度為180mm，用語臥式組合機(jī)床的多軸箱前蓋厚度為55mm，后蓋厚度為90mm。 2.3.1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 多軸箱設(shè)計(jì)的原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的。 圖示1-2為本組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖。 圖1-2 各主軸外伸尺寸量及切削用量如下表（表1-5）： 軸號 主軸外伸尺寸（mm） 切削用量 D/d L 工序內(nèi)容 n(r/min) v(m/min) f(mm/r) 1 50/36 75 半精，精鏜φ36 708 80 0.10 2 50/36 75 半精，精鏜φ36 708 80 0.10 3 50/36 75 半精，精鏜φ36 708 80 0.10 4 50/36 75 半精，精鏜φ36 708 80 0.10 5 50/36 75 半精，精鏜φ50 510 80 0.10 表1-5 主軸外伸尺寸量及切削用量 2.3.2 主軸，齒輪的確定及動力計(jì)算 （1） 主軸型式和直徑，齒輪模數(shù)的確定 主軸的型式和直徑，主要取決于工藝方法，刀具主軸聯(lián)接結(jié)構(gòu)，刀具的進(jìn)給抗力和切削轉(zhuǎn)距。而鏜孔常采用滾錐軸承主軸。根據(jù)兩主軸之間的最小距離和減少主軸的種類，選擇主軸直徑為35mm。 短主軸采用浮動卡頭與鏜桿刀具連接，以長導(dǎo)套導(dǎo)向。 齒輪模數(shù)m（單位mm）一般用類比法確定，也可按公式估算，即： 式中 P —— 齒輪所傳遞的功率，單位為kW； z —— 一對嚙合齒輪中小齒輪齒數(shù)； n —— 小齒輪轉(zhuǎn)速，單位為r/min。 多軸箱中齒輪模數(shù)常用2，2.5，3，3.5，4幾種。為便于成產(chǎn)，同一多軸箱中的模數(shù)規(guī)格最好不要多于兩種。 本設(shè)計(jì)的多軸箱中的齒輪模數(shù)采用2和3。 （2）選擇主軸支承的配置形式 根據(jù)精鏜的主軸的特點(diǎn)，承受的軸向力，徑向力都較小，主軸轉(zhuǎn)速相對較高，《機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊》按表12-31，選擇表中如圖1-3的基本形式，支承軸承為圓錐滾子軸承。 主軸支承的配置形式 根據(jù)精鏜主軸的特點(diǎn)，承受的軸向力，徑向力都較小，主軸轉(zhuǎn)速較高（708r/min），按表《機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊》表12-31，選擇表中K的基本配置形式，支承軸承為圓錐滾子軸承（短主軸形式）。主軸支承成為如圖1-3所示的形式。 按《機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊》表12-33，支承選擇/P4級的精度。由《機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊》圖12-5，查出軸承的剛度為。 以為主軸為實(shí)心軸，故慣性矩為 圖1-3 2.3.3 傳動件設(shè)計(jì) 對多軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求 1）在保證主軸的強(qiáng)度，剛度，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的前提下，力求使傳動軸和齒輪的規(guī)格，數(shù)量最少。為此，應(yīng)盡量用一根中間傳動軸帶動多根主軸，并將齒輪布置在同一排上。當(dāng)中心距不符合標(biāo)準(zhǔn)時，可采用變位齒輪或微略改變傳動比的方法解決。 2）盡量不用主軸帶動主軸的方案。 3）為使結(jié)構(gòu)緊湊，多軸箱內(nèi)齒輪副的傳動比一般要大于1/2（最佳傳動比為1— 1/1.5），后蓋內(nèi)齒輪傳動比允許取至1/3——1/3.5；盡量避免用升速運(yùn)動。 4）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徑，以減少振動，提高運(yùn)動平穩(wěn)性。 5）驅(qū)動軸直接帶動的轉(zhuǎn)動軸數(shù)不能超過兩根，以免給裝配帶來麻煩。 擬訂多軸箱傳動系統(tǒng)的基本方法是： 把全部主軸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(shè)置中心傳動軸；非同心圓分布的一些主軸，也宜設(shè)置中間傳動軸；然后根據(jù)已經(jīng)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傳動軸；最后通過合攏傳動軸與動力箱驅(qū)動軸連接起來。 （1）擬訂傳動路線 把主軸3，4，5視為一組同心圓主軸，在其圓心（即 三主軸軸心組成的三角形外接圓圓心）處設(shè)中心傳動軸6；把主軸1，2視為一組直線分布主軸，在兩軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動軸7，并將油泵軸9設(shè)定在與傳動軸7的傳動上。最后在7，9和驅(qū)動軸O作為一組同心圓，在圓心處設(shè)合攏軸8，形成多軸箱傳動樹形圖。如圖1-4： 圖1-4 （2）根據(jù)原始依據(jù)圖，算出驅(qū)動軸，主軸坐標(biāo)，如表（1-6）： 表1-6 主軸坐標(biāo)和驅(qū)動軸坐標(biāo)尺寸，如表所示： 坐標(biāo) 銷O1 驅(qū)動軸O 主軸1 主軸2 主軸3 主軸4 主軸5 X 0.000 205.000 320.625 242.125 163.625 95.625 165.625 Y 0.000 130.000 271.000 271.000 271.000 202.000 150.000 （3）確定傳動軸位置及齒輪數(shù) 1） 確定傳動軸6的位置及各齒輪的齒數(shù)傳動軸6的位置為主軸3，4，5同心圓圓心，可通過作圖確定。由于驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速較低，3，4主軸轉(zhuǎn)速較高，5相對低，為采取最佳傳動比，主軸3，4采用升速傳動，主軸5采用降速傳動。先確定轉(zhuǎn)速較低的主軸5與軸6之間的齒輪齒數(shù)（即z和z）。為保證齒根強(qiáng)度，應(yīng)使齒根到孔壁或鍵槽的壁厚a2m （m為齒輪模數(shù)）。取m=2 ，=34，則從圖中量得中心距A=61mm，并按如下公式 可以依次求出齒數(shù)和轉(zhuǎn)速,齒輪副齒數(shù)和 ，和 。 式中 ——嚙合齒輪副傳動比； ——嚙合齒輪副齒數(shù)和； , ——分別為主動和從動齒輪齒數(shù) ,——分別為主動和從動齒輪轉(zhuǎn)速，單位r/min； A ——齒輪嚙合中心距，單位為mm； m ——齒輪模數(shù)，單位為mm； 從而算出：==61—32=29 再根據(jù)， 和， 求得 為650r/min(與642 r/min很接近)。 確定傳動軸6的坐標(biāo)： 根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊》P72公式，坐標(biāo)如圖1-5： 圖1-5 為計(jì)算簡單，建立如圖所示的小坐標(biāo)系xAy，小坐標(biāo)原點(diǎn)選取應(yīng)使所計(jì)算的軸D坐標(biāo)為正值，軸D坐標(biāo)算式為： 還原到坐標(biāo)XOY中去，則： 將主軸3，4，5的坐標(biāo)代入： =156.150mm =210.360mm 確定傳動軸7的坐標(biāo)，同樣根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊》圖1-6： 圖1-6 將主軸1，2的坐標(biāo)代入，則 =281.375mm =226.484mm 根據(jù)同樣的方法算出： =224.949 mm =199.257 mm 2）確定傳動軸7的位置及其主軸1，2的齒輪副齒數(shù)，傳動軸7的位置在主軸1，2中心線上，垂直方向的位置待齒數(shù)確定便可確定。先確定主軸1或2的齒數(shù)，取軸7與主軸1之間的傳動比為，則軸7的轉(zhuǎn)速為 軸7與主軸2間的傳動比和與主軸1的一樣為。 取主軸1，2上的齒輪齒數(shù)，則 所以，軸7與主軸1，2間的距離A=59mm。 所以可以確定傳動軸7的垂直位置。 3）確定合攏傳動軸8的位置 驅(qū)動軸O與中心傳動軸6，7之間的總傳動比分別為： 根據(jù)傳動比，考慮軸O與軸6，7間的距離及排列齒輪等因素，設(shè)置合攏軸8將驅(qū)動軸與軸6，7連接起來。經(jīng)計(jì)算和作圖。 驅(qū)動軸的直徑為d=40mm，由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》；知 當(dāng)m=3時驅(qū)動軸上最小齒輪齒數(shù)： 取驅(qū)動軸齒輪齒數(shù)為z=23。 取，則軸8上的齒輪齒數(shù)z，軸8轉(zhuǎn)速n及中心距A分別計(jì)算得到 軸8的位置應(yīng)兼顧軸6，7和驅(qū)動軸O的距離，可取軸6，7和驅(qū)動軸O同心圓的中心，考慮6，7傳動軸和驅(qū)動軸O的位置和轉(zhuǎn)速，合攏軸8的位置與傳動軸6，7和驅(qū)動軸O同心圓圓心位置略有偏移， ， ， 。再根據(jù)軸的位置，轉(zhuǎn)速確定合攏軸與轉(zhuǎn)動軸6，7之間的嚙合齒輪副齒數(shù)，模數(shù)。 4）確定油泵軸9的位置 油泵軸直接由傳動軸上的26齒輪驅(qū)動，油泵軸推薦轉(zhuǎn)速為n=550——800r/min，因此，傳動比為： 則：油泵軸齒輪齒數(shù)為 取 油泵軸的理論轉(zhuǎn)速為 油泵軸6與傳動軸7的軸心距為 油泵軸的齒輪與合攏軸8的齒輪在同一截面上，應(yīng)避免干涉，為計(jì)算方便設(shè)兩齒輪齒頂圓在X坐標(biāo)軸上的投影不干涉。 最后取 油泵軸9的縱坐標(biāo)為 5）確定手柄軸 由于傳動軸6的轉(zhuǎn)速較高，用傳動軸6兼作調(diào)整的手柄軸，對刀或機(jī)床調(diào)整時比較省力。 6）驗(yàn)算各主軸的轉(zhuǎn)速 使各主軸轉(zhuǎn)速的相對轉(zhuǎn)速損失在5%以內(nèi)。 經(jīng)過驗(yàn)證得知符合要求。 主軸和傳動軸裝配見表1-6： 2.4 機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 2.4.1 明確設(shè)計(jì)任務(wù)，收集分析原始資料 （1）加工零件的零件圖 （2）零件的主要加工工藝過程 （3）工序簡圖 本工序設(shè)計(jì)半精，精鏜兩的面上的φ36H7和φ50H7五個孔的夾具。要求在組合機(jī)床上一次加工出來。本工序要求如下： 1）孔中心必須保持圖上所標(biāo)注的坐標(biāo)尺寸。 2）孔軸心線的平行度公差為0.07 um， 3）孔表面粗糙度為3.2 um， 2.4.2 確定夾具的結(jié)構(gòu)方案 （1）根據(jù)工件的工序及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，，選擇頂面做基準(zhǔn)面，面上的兩個定位銷空作定位基準(zhǔn)，滿足基準(zhǔn)重合的原則，也滿足基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則，這是典型的一面兩銷定位。 （2）選擇定位元件 設(shè)計(jì)定位裝置 根據(jù)已確定的定位基準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形狀，確定定位元件的類型，結(jié)構(gòu)尺寸。 選擇定位元件的類型 對于端面A，采用非標(biāo)準(zhǔn)定位支撐板作定位元件，定位元件形狀見裝配圖。 銷孔1采用短的圓柱銷定位，銷孔2采用菱形銷定位。 （3）五孔軸心線平行度公差0.07um的定位誤差 由于五個孔在一次安裝中加工，所以此項(xiàng)定位誤差為0。 由上述分析計(jì)算可知，本定位裝置能保證工件加工的精度要求，因此所設(shè)計(jì)的定位裝置是合理的。 （4）確定夾緊裝置 夾緊力的方向應(yīng)指向主要定位基準(zhǔn)面A，為了不使工件產(chǎn)生夾緊變形，夾緊力的作用點(diǎn)落在曲面上（被加工零件工序圖上的箭頭表示夾緊力的作用位置）。考慮到裝卸工件的方便，在上面用螺栓連接V型塊手動夾緊。 （5）底座（夾具體）設(shè)計(jì) 為了減輕底座重量并不降低剛度，底座下部采用十字加工筋。 （6）擬訂本夾具的技術(shù)要求 為了保證加工精度和工件的技術(shù)要求，對本夾鏜模制定了多項(xiàng)技術(shù)要求（包括有關(guān)的配合性質(zhì)），詳見夾具裝配圖。 （7）夾具的精度分析 先對2—φ36H7孔同軸度的精度分析。 根據(jù)誤差不等式，應(yīng)有 1）由于兩孔同軸度與定位方式無關(guān)，所以 2）因夾緊點(diǎn)落在與A面平行的面上，則夾緊誤差不會影響同軸度，故 3）鏜套與鏜桿的配合為H6/g5，其最大間隙為 0.029—0.007=0.022mm 鏜套與鏜桿頭間最大間距為100，故鏜桿最大傾角為 這樣，由于鏜套與鏜桿的配合間隙產(chǎn)生的導(dǎo)向誤差為： 又因?yàn)榍昂髢社M套孔軸線的同軸度公差為0.005mm，故由于兩鏜套位置誤差所產(chǎn)生的導(dǎo)向誤差為 總導(dǎo)向誤差為 4）兩孔同軸度與夾具安裝誤差無關(guān)，故 5）使用該夾具時容易發(fā)生變形的環(huán)節(jié)在鏜桿，但由于鏜套離加工面很近，故可認(rèn)為 綜合以上，可知誤差不等式是滿足的，工件該項(xiàng)精度要求能予以保證。 其他孔同軸度分析同上，經(jīng)檢驗(yàn)最后滿足精度要求。 2.5 傳動件驗(yàn)算 2.5.1 驗(yàn)算齒輪接觸強(qiáng)度 以為鏜頭主傳動為高速輕載傳動，因此只驗(yàn)算接觸強(qiáng)度。選擇電動機(jī)齒輪驗(yàn)算。齒輪全部材料為40Cr，齒面淬火52HRc，齒寬B=32mm。 根據(jù)公式： 式中 p——齒輪傳遞的功率（kW） ； ——電動機(jī)的額定功率（kW）； ——從電動機(jī)到所計(jì)算齒輪的機(jī)械效率； ——齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速 (r/min)； m——初算的齒輪模數(shù) (mm)； B——齒寬（mm ）； u——大齒輪與小齒輪齒數(shù)之比，；“+”號用于外嚙合，“—”用于內(nèi)嚙合； —— 壽命系數(shù)；； ——工作情況系數(shù)，中等沖擊的主運(yùn)動取 =1.2——1.6； ——動載荷系數(shù)，查表12-47； ——齒向載荷分布系數(shù)，查表12-48； ——許用接觸應(yīng)力（MPa），查表12-26； 式中有關(guān)數(shù)據(jù)及系數(shù)如下： m=3mm z= 23 =960r/min 工作情況參數(shù) =1.2 動載系數(shù) ：查表12-47 取 =1.2 齒面載荷分布系數(shù)：因 查表12-48 ，=1.08 ； 壽命系數(shù) ： 其中 速度變化系數(shù) 取=1 功率利用系數(shù) 查表12-44 =0.51 材料強(qiáng)化系數(shù) 查表12-45 =0.83 計(jì)算 =280.510.83=11.85 計(jì)算 查表12-50，=1370 ，故接觸強(qiáng)度足夠。 2.5.2 驗(yàn)算主軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度 因鏜床主軸以扭轉(zhuǎn)為主，因此只對主軸扭轉(zhuǎn)剛度進(jìn)行驗(yàn)算。 根據(jù)公式： 式中：——主軸傳遞的最大轉(zhuǎn)矩（） ——計(jì)算長度，，（mm）； D ——主軸直徑(mm)； G ——剪切彈性模量（），鋼的G= ——主軸抗扭斷面慣性矩（），對于實(shí)心主軸圓斷面。 因?yàn)檩S5的切削力比1，2，3，4大，轉(zhuǎn)速相同，且主軸形式相同，所以如果檢驗(yàn)主軸5的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度符合要求的話，其他主軸也符合要求。 假設(shè)電動機(jī)功率全部作用在主軸5上： 因主軸5在25D長度內(nèi)轉(zhuǎn)角不超過允許值，故扭轉(zhuǎn)剛度足夠。 所以其他主軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度符合要求。 表1-6 主軸和傳動軸裝配表 軸號 軸徑 軸的型號 齒輪（Mxzxd-1T0741-42） 外購件 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 滾動軸承 GB/T297-94 1 35 35-1T0721-41 2X32X35 7207E ⑵ 2 35 35-1T0721-41 2X32X35 7207E ⑵ 3 35 35-1T0721-41 2X29X35 7207E ⑵ 4 35 35-1T0721-41 2X29X35 7207E ⑵ 5 35 35-1T0721-41 2X34X35 7207E ⑵ 6 35 35-1T0731-41 2X27X35 2X27X35 2X28X35 7207E ⑵ 7 35 35-1T0731-41 2X26X35 2X32X35 7207E ⑵ 8 35 35-1T0731-42 2X36X35 2X42X35 3X36X35 7207E ⑵ 9 油泵軸（Z1R12-2）及齒輪（2X24X20） 軸號 套（標(biāo)記①——⑤見注1） 標(biāo)準(zhǔn)件 1 2 3 4 5 GB1096-79 鍵 GB821-83螺母 GB858-88 墊圈 1 35X19① 35X22③ 35X27② B10X22 M33X1.5 33 2 35X19① 35X22③ 35X27② B10X22 M33X1.5 33 3 35X19① 35X22③ 35X27② B10X22 M33X1.5 33 4 35X19① 35X22③ 35X27② B10X22 M33X1.5 33 5 35X19① 35X22③ 35X27② B10X22 M33X1.5 33 6 35X19① 35X22③ 35X3 ⑤ B10X22 ⑶ 2-M33X1.5 2-33 7 35X19① 35X22③ 35X27② 35X3 ⑤ B10X22 ⑶ 2-M33X1.5 2-33 8 35X19① 35X22③ 35X27② 35X24 ④ B10X22 ⑶ 2-M33X1.5 2-33 注：1.套的標(biāo)記分別為：①—35-1T0721-61；②—35-1T0721-65；③—35-1T0721-62 ④—35-1T0721-68；⑤—35-1T0721-67。 2.鍵，軸承欄中（ ）內(nèi)表示數(shù)量。 總結(jié) 緊張而繁忙的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，回顧這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我看到在這次鍛煉中我受益匪淺，不僅鞏固了以往所學(xué)的理論知識，而且學(xué)會如何去運(yùn)用這些知識，并且綜合其它各方面的因素，使理論與實(shí)踐相結(jié)合，設(shè)計(jì)出滿足題目要求的產(chǎn)品來。這不但培養(yǎng)了我科學(xué)認(rèn)真，一絲不茍，吃苦耐勞的鉆研精神，同時也使我感到要成為一名合格的工程技術(shù)人員的不易。在這次設(shè)計(jì)的過程中，我還深深體會到自己知識的困乏，現(xiàn)在學(xué)到的還只是皮毛，應(yīng)用到實(shí)際中去還存在很多難處，在今后的工作學(xué)習(xí)中還要繼續(xù)努力學(xué)習(xí)。 在這在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我的設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)組合機(jī)床半精鏜，精鏜拖拉機(jī)變速箱體上對稱的5對孔，拖拉機(jī)變速箱體是拖拉機(jī)上的主要零件，屬于大批大量生產(chǎn)。生產(chǎn)中常用組合機(jī)床組成的流水線進(jìn)行組織生產(chǎn)。本設(shè)計(jì)涉及到機(jī)制專業(yè)學(xué)生所學(xué)的專業(yè)課，專業(yè)基礎(chǔ)課，能充分得到機(jī)制專業(yè)方面能力的訓(xùn)練。 剛拿到設(shè)計(jì)題目的時候覺得有點(diǎn)困難，畢竟設(shè)計(jì)組合機(jī)床可以說是任務(wù)量比較大的設(shè)計(jì)，這個設(shè)計(jì)包含的專業(yè)知識很多，在設(shè)計(jì)過程中，需要有足夠的耐心和毅力。設(shè)計(jì)主要包括機(jī)床加工工藝分析，機(jī)床的總體方案設(shè)計(jì)，機(jī)床主要部件設(shè)計(jì)，傳動件的校核。經(jīng)過一段時間的查閱資料和老師的知道，終于知道如何下手，慢慢的走上了正軌，開始把加工零件的工藝過程擬定好，為下面的精鏜孔的設(shè)計(jì)做鋪墊。在進(jìn)入正題設(shè)計(jì)機(jī)床后，我對前面的三圖一卡的設(shè)計(jì)還算順利，直到進(jìn)行到多軸箱的設(shè)計(jì)才是我最頭痛的，因?yàn)槲壹庸さ目妆容^多，所以里面的軸，齒輪等傳動件比較多，確定其位置和類型尺寸等都有一定的難度，我先后修改了4遍才算令自己滿意，但是我相信其中還會有一些小的細(xì)節(jié)我沒有考慮到，還需要日后的學(xué)習(xí)認(rèn)識到我的不足。 經(jīng)過這次長達(dá)近四個月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我個人的工程技術(shù)素質(zhì)和綜合運(yùn)用知識的能力都有很大的進(jìn)步，同時在提出問題，分析問題和解決問題方面上的能力都有很大提高，鍛煉了形象思維與抽象思維相結(jié)合的能力，使我的知識結(jié)構(gòu)更加合理化。 致謝 在這次設(shè)計(jì)中，我得到了指導(dǎo)老師薛國詳老師的精心指導(dǎo)，我能順利地完成本次設(shè)計(jì)內(nèi)容是與薛國詳老師的辛勤付出是分不開的，在此表示感謝，同時要感謝的還有那些平時在這次設(shè)計(jì)過程中幫助過我的同學(xué)們，因?yàn)橛辛怂麄兊闹С趾凸膭钜约耙恍┵Y料上的提供才有了這次畢業(yè)的圓滿成功。 參考文獻(xiàn) 謝家瀛.組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ，1994 吳宗澤，羅圣國主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊.北京：高等教育出版社 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