1E52FM左曲軸箱雙面鉆專(zhuān)用機(jī)床左主軸箱設(shè)計(jì),e52fm,曲軸,雙面,專(zhuān)用,機(jī)床,主軸,設(shè)計(jì) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）第30 頁(yè)共30 頁(yè) 1 引言 1.1 課題的來(lái)源及研究意義 畢業(yè)設(shè)計(jì)是完成工程技術(shù)人員基本訓(xùn)練的最后一個(gè)重要環(huán)節(jié)，目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)和基礎(chǔ)知識(shí)、獨(dú)立解決本專(zhuān)業(yè)一般工程技術(shù)問(wèn)題的能力。在設(shè)計(jì)方案的選定、設(shè)計(jì)資料的收集、手冊(cè)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的運(yùn)用，設(shè)計(jì)方案的應(yīng)用、零件圖及總裝圖的繪制等方面有一定較全面的鍛煉，并使每個(gè)學(xué)生樹(shù)立起正確的設(shè)計(jì)思路和良好的工作風(fēng)。 一個(gè)零件的同一面上，往往有多個(gè)孔，如果在普通機(jī)床上加工。通常要一個(gè)一個(gè)孔的鉆，生產(chǎn)率低下，同時(shí)，各加工孔的形狀和它的位置公差以及尺寸精度都難以保證，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。特別是大批大量生產(chǎn)的工藝，更是大大地增加了生產(chǎn)周期，而且成本也很高。 為了克服多孔零件普通機(jī)床加工不利的一面，行之有效的方案就是在普通機(jī)床的主軸上裝上多頭軸，但是對(duì)于大型箱體零件，采用變種方案也不行，而采用組合鉆床才是最佳方案。 組合機(jī)床是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng)化程度較高的制造技術(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,因而被廣泛用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。本文根據(jù)工廠(chǎng)需要,設(shè)計(jì)一臺(tái)能高效、高精度的進(jìn)行雙面鉆孔的專(zhuān)用組合機(jī)床。組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面、多工位同時(shí)加工，是一種工序集中的高效率機(jī)床。組合機(jī)床加工，刀具是借助于鉆摸板和鏜模架，精加工機(jī)床采用高精度的導(dǎo)向，所以能穩(wěn)定的保證產(chǎn)品質(zhì)量。 組合機(jī)床是一種高效率的機(jī)床，是機(jī)械制造業(yè)高速發(fā)展必不可少的設(shè)備之一。組合機(jī)床的重要性，在大批量生產(chǎn)的汽車(chē)制造業(yè)、柴油機(jī)制造業(yè)早已被人們所認(rèn)識(shí)。為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量翻番，一些中小批生產(chǎn)廠(chǎng)也越來(lái)越多的采用了組合機(jī)床?？梢哉f(shuō)大搞組合機(jī)床及其自動(dòng)線(xiàn)是多快好省地發(fā)展機(jī)械工業(yè)的重要措施之一[1]。 1.2 組合機(jī)床發(fā)展的歷史 1.2.1 國(guó)外組合機(jī)床發(fā)展的歷史 1911年，美國(guó)為了加工汽車(chē)零件研制了組合機(jī)床。在發(fā)展初期，各機(jī)床制造廠(chǎng)都執(zhí)行自己的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了方便用戶(hù)使用和維護(hù)，提高互換性，1953年美國(guó)福特汽車(chē)公司和通用汽車(chē)公司與美國(guó)機(jī)床制造廠(chǎng)協(xié)定，確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，并規(guī)定了部件間聯(lián)系尺寸。1973年ISO公布了第一批組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)，使機(jī)床制造標(biāo)準(zhǔn)化做了行業(yè)性的規(guī)定。在剛過(guò)去的20世紀(jì)中，對(duì)機(jī)械制造裝備進(jìn)行了多次更新?lián)Q代。50年代為“規(guī)模效益”模式，即少品種大批量生產(chǎn)模式；70年代，是“精益生產(chǎn)”模式，以提高質(zhì)量，減低成本為標(biāo)志，80年代較多的采用數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、柔性制造單元和系統(tǒng)等高技術(shù)的集成機(jī)械制造裝備；90年代，機(jī)械制造裝備普遍具有“柔性化”、“自動(dòng)化”和“精密化”的特點(diǎn)，適應(yīng)多品種小批量和經(jīng)常更新產(chǎn)品的需要。 1.2.2 國(guó)內(nèi)組合機(jī)床發(fā)展的歷史 我國(guó)組合機(jī)床制造業(yè)發(fā)展非常迅速，僅僅幾十年的時(shí)間，某些技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目已經(jīng)趕上了世界先進(jìn)水平。但我們面前的困難還很多，我們還必須繼續(xù)地向著尚未研究過(guò)的或尚未深入研究過(guò)的各種具體的事物進(jìn)行研究。 在改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)迅猛發(fā)展。已經(jīng)具備了成套生產(chǎn)加工各種精密的，高度自動(dòng)化的以及高效率的組合機(jī)床和自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)，有些機(jī)床甚至已經(jīng)接近世界先進(jìn)水平。現(xiàn)在我國(guó)已經(jīng)可以研制并生產(chǎn)出六軸五聯(lián)動(dòng)的系統(tǒng)，分辨率可以達(dá)到1微米，適用于復(fù)雜型體的加工。組合機(jī)床未來(lái)的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠等傳動(dòng)，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動(dòng)更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。 1.3 生產(chǎn)加工對(duì)象的介紹及用途 IE52FM汽油機(jī)是江蘇林海動(dòng)力機(jī)械集團(tuán)生產(chǎn)的一款新式汽油機(jī)。江蘇林海動(dòng)力機(jī)械集團(tuán)具有五十多條研制和生產(chǎn)小型動(dòng)力及配套機(jī)械的歷史，有著強(qiáng)大的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)研制的能力。先后研制開(kāi)發(fā)了排量從26ML到520ML的各種類(lèi)型的二沖程、四沖程汽油機(jī)，臥式、立式、風(fēng)冷、強(qiáng)制風(fēng)冷、水冷、油冷及各種啟動(dòng)方式和用途的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)以及各類(lèi)配套動(dòng)力機(jī)械?，F(xiàn)在集團(tuán)主要的產(chǎn)品有通用發(fā)動(dòng)機(jī)及小型汽油發(fā)電機(jī)組、油鋸、風(fēng)力滅火器、割灌機(jī)等配套機(jī)械；大批量生產(chǎn)雅馬哈摩托車(chē)及摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)等；此外ATV、CUV等特種車(chē)輛暢銷(xiāo)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)。IE52FM是一款單缸汽油機(jī)，主要作為配套機(jī)械，適用在如油鋸，割草機(jī)，小型水泵等小動(dòng)力機(jī)械工件上，具有良好的市場(chǎng)效益。IE52FM型汽油機(jī)的生產(chǎn)綱領(lǐng)是單班制年產(chǎn)5萬(wàn)臺(tái)。屬于大批量生產(chǎn)，在批量生產(chǎn)中為了提高生產(chǎn)率，必須注意縮短加工時(shí)間和輔助時(shí)間，而且盡可能使輔助和加工時(shí)間重合，使每個(gè)工位安裝多個(gè)工件同時(shí)進(jìn)行多刀加工，實(shí)行工序高度集中，因而廣泛采用組合專(zhuān)用機(jī)床。組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要，以大量系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專(zhuān)用部件，對(duì)一種或數(shù)種工件按預(yù)先確定的工序進(jìn)行加工的高效專(zhuān)用機(jī)床。專(zhuān)用機(jī)床能夠?qū)ぜM(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位同時(shí)加工；可完成鉆孔、擴(kuò)孔、鏜孔、攻螺紋、銑削、車(chē)孔端面等工序，隨著組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展，其工藝范圍日益擴(kuò)大，如：焊接、熱處理、自動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)裝配、清洗等非切削工序。組合機(jī)床是用已經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件和少量專(zhuān)用部件組成的多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的高效專(zhuān)用機(jī)床，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。專(zhuān)用機(jī)床廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的行業(yè)，如：汽車(chē)、拖拉機(jī)、電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、閥門(mén)、縫紉機(jī)等制造業(yè)。主要加工箱體類(lèi)零件，如汽缸體、變速箱體、汽缸蓋、閥體等；一些重要零件的關(guān)鍵加工工序，雖然生產(chǎn)批量不大，也采用組合機(jī)床來(lái)保證其加工質(zhì)量。 1.4 組合機(jī)床的組成 組合機(jī)床與一般所指的專(zhuān)用機(jī)床的最大不同點(diǎn)，在于組合機(jī)床是由大量通用部件及少量專(zhuān)用部件所組成。因此，通用部件是組合機(jī)床發(fā)展的一個(gè)很重要的基礎(chǔ)及標(biāo)志。所謂組合機(jī)床通用部件，通常是泛指在組合機(jī)床及其自動(dòng)線(xiàn)的設(shè)計(jì)與使用中，可以相互更換使用的一些專(zhuān)能部件。這些部件是經(jīng)過(guò)試制與試驗(yàn)而最后定型的。因此，相對(duì)而言，它的結(jié)構(gòu)較可靠，使用性能是較穩(wěn)定的。同時(shí)還可以組織專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)進(jìn)行生產(chǎn)，使用廠(chǎng)可以像買(mǎi)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備一樣在市場(chǎng)上買(mǎi)到。這樣便可以大大縮短設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造周期，降低設(shè)備的制造成本。通用部件之所以能相互更換使用，這就是由于各種通用部件之間均有著統(tǒng)一的聯(lián)系尺寸標(biāo)準(zhǔn)。在組合機(jī)床的零件總數(shù)中，通用零部件所占有的比重是較大的。一般可達(dá)60-70%，最高者則可達(dá)到90%以上。不僅如此，而且它的種類(lèi)也是很多的。大的通用部件可以是個(gè)床身、立柱、動(dòng)力頭及動(dòng)力滑臺(tái)等，小的通用部件則可以是個(gè)電氣擋鐵、液壓元件（如單向閥）等。 1.5 組合機(jī)床的特點(diǎn)和分類(lèi) 1.5.1 組合機(jī)床的特點(diǎn) 組合機(jī)床是由大量的通用部件和少量專(zhuān)用部件組成的工序集中的高效率專(zhuān)用機(jī)床。它能夠?qū)σ环N（或幾種）零件進(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位加工。在組合機(jī)床上可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、銑削磨削等工序，生產(chǎn)效率高，加工精度穩(wěn)定。 組合機(jī)床與通用機(jī)床、其他專(zhuān)用機(jī)床比較，具有以下特點(diǎn)： （1） 組合機(jī)床上的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件約占全部機(jī)床零、部件總量的70～80%，因此設(shè)計(jì)和制造的周期短，投資少，經(jīng)濟(jì)效果好。 （2） 由于組合機(jī)床采用多刀加工，并且自動(dòng)化程度高，因此比通用機(jī)床生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動(dòng)強(qiáng)度低。 （3） 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，又有廠(chǎng)成批制造，因此結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、工作可靠，使用和維修方便。 （4） 在組合機(jī)床上加工零件時(shí)，由于采用專(zhuān)用夾具、刀具和導(dǎo)向裝置等，加工質(zhì)量靠工藝裝備保證，對(duì)操作工人水平要求不高。 （5）當(dāng)被加工產(chǎn)品更新時(shí)，采用其他類(lèi)型的專(zhuān)用機(jī)床時(shí)，其大部分件要報(bào)廢。用組合機(jī)床時(shí)，其通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件可以重復(fù)利用，不必另行設(shè)計(jì)和制造。 （6）組合機(jī)床易于聯(lián)成組合機(jī)床自動(dòng)線(xiàn)，以適應(yīng)大規(guī)模的生產(chǎn)需要。 組合機(jī)床常用的通用部件有：機(jī)身、底座、立柱、動(dòng)力箱、動(dòng)力滑臺(tái)，各種工藝切削頭等。對(duì)于一些按循序加工的多工位組合機(jī)床，還具有移動(dòng)工作臺(tái)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。 動(dòng)力箱、各種工藝切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)是組合機(jī)床完成切削主運(yùn)動(dòng)或進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。其中還有能同時(shí)完成切削主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力頭。 機(jī)身、立柱、中間底座等是組合機(jī)床的支承部件，起著機(jī)床的基礎(chǔ)骨架作用。組合機(jī)床的剛度和部件之間的精度保持性，主要是由這些部件保證。 1.5.2 組合機(jī)床的分類(lèi) 組合機(jī)床的通用部件分大型和小型兩大類(lèi)。大型通用部件是指電機(jī)功率為1.5-30千瓦的動(dòng)力部件及其配套部件。這類(lèi)動(dòng)力部件多為箱體移動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式。小型通用部件是指電機(jī)功率甾.1-2.2千瓦的動(dòng)力部件及其配套不見(jiàn)。這類(lèi)動(dòng)力部件多為套筒移動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式。用大型通用部件組成的機(jī)床稱(chēng)為大型組合機(jī)床。用小型通用部件真誠(chéng)的機(jī)床稱(chēng)為小型組合機(jī)床。按設(shè)計(jì)的要求本次設(shè)計(jì)的機(jī)床為大型通用機(jī)床。組合機(jī)床除分為大型和小型外，按配置形式又分為單工為和多工位機(jī)床兩大類(lèi)。單工位機(jī)床又有單面、雙面、三面和四面幾種，多工位機(jī)床則有移動(dòng)工作臺(tái)式、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式、中央立柱式和回轉(zhuǎn)鼓輪式等配置型式。本次設(shè)計(jì)的機(jī)床為單工位雙面銑床。 1.6 組合機(jī)床通用部件分類(lèi) 1.6.1 按在組合機(jī)床中所起作用分 a）動(dòng)力部件 例如動(dòng)力頭和動(dòng)力滑臺(tái)等。 b）支承部件 例如滑臺(tái)，床身，立柱及中間底座等。 c）輸送部件 例如回轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)，回轉(zhuǎn)鼓輪，自動(dòng)線(xiàn)工作回轉(zhuǎn)臺(tái)及零件輸送裝置等。 d）控制部件 例如液壓元件，控制板，按鈕臺(tái)及電氣擋鐵等。 e）其他部件 例如機(jī)械扳手，氣動(dòng)扳手，排屑裝置及潤(rùn)滑裝置等。 1.6.2 按動(dòng)力部件分 a）液壓通用部件 優(yōu)點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠； 2）進(jìn)給量可無(wú)級(jí)調(diào)整（利用節(jié)流挑速器）； 3）過(guò)載保護(hù)裝置簡(jiǎn)單可靠； 4）容易實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的工作循環(huán) 。 缺點(diǎn)：1）進(jìn)給穩(wěn)定性受油溫影響； 2）掌握液壓元件的制造比較慢一些； 3）液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障，尋找較困難。 b）機(jī)械通用部件 優(yōu)點(diǎn)：1）進(jìn)給量穩(wěn)定，不受溫度和氣候影響； 2）掌握制造較快； 3）發(fā)生故障，易于尋找及消除。 缺點(diǎn)：1）不采用先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給量無(wú)級(jí)調(diào)整困難； 2）結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，使用電機(jī)較多。 3）氣動(dòng)液壓通用部件。 1.6.3 按動(dòng)力部件實(shí)現(xiàn)的進(jìn)給方式分 a）箱體移動(dòng)式 它是通過(guò)動(dòng)力部件沿床身導(dǎo)軌的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)刀具進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的，通常習(xí)慣稱(chēng)為大型通用部件。 b）套筒移動(dòng)式 它是通過(guò)主軸套筒的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)刀具進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的，通常習(xí)慣稱(chēng)為小型通用部。 1.7 本設(shè)計(jì)主要研究?jī)?nèi)容 本設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面： a） 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) b） 組合機(jī)床的主軸箱設(shè)計(jì) c） 組合機(jī)床主軸箱的裝配 1.8 設(shè)計(jì)任務(wù) 通過(guò)本設(shè)計(jì)，使學(xué)生熟悉專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)的一般過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、專(zhuān)業(yè)知識(shí)和各項(xiàng)技能，著重培養(yǎng)設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，進(jìn)而總結(jié)、歸納和獲得合理結(jié)論，進(jìn)行較為系統(tǒng)的工程訓(xùn)練，初步鍛煉科研能力，提高論文撰寫(xiě)和技術(shù)表述能力，為實(shí)際工作奠定基礎(chǔ)，達(dá)到人才培養(yǎng)的目的和要求。下面是原始數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)要求： a）工件材質(zhì)：ADC12 b）加工要求如圖1.1所示； 圖 1.1 設(shè)計(jì)要求： a）生產(chǎn)綱領(lǐng)：?jiǎn)伟嘀颇戤a(chǎn)5萬(wàn)臺(tái)。 b）根據(jù)總體設(shè)計(jì)所給參數(shù)進(jìn)行左主軸箱設(shè)計(jì)。 2 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)方案制定 2.1 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)方案 在制定工藝方案時(shí)，必須認(rèn)真分析被加工零件圖，并深入現(xiàn)場(chǎng)了解零件的形狀、大小、材料、硬度、剛性、加工部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工精度、表面粗糙度，以及現(xiàn)場(chǎng)所采用的定位、夾緊方法、工藝過(guò)程、所采用的刀具及切削用量、生產(chǎn)率要求、現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境和條件等等。如條件允許，還應(yīng)廣泛收集國(guó)內(nèi)外有關(guān)技術(shù)材料，制定出合理的工藝方案。零件加工工藝方案將決定組合機(jī)床的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、總體布局和夾具結(jié)構(gòu)等。指定工藝方案時(shí)，還要考慮下列幾點(diǎn)基本原則： a） 選擇合適、可靠的工藝方案 b） 粗、精加工要合理安排 c） 工序集中原則 d） 定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇原則 在確定工藝凡案的同時(shí)，也就大體上確定了組合機(jī)床的 配置形式和結(jié)構(gòu)方案。但還得考慮下列影響因素的影響。 a）加工精度的影響 工件的加工精度要求，往往影響組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案，例如，加工精度要求高時(shí)，應(yīng)采用固定夾具的單工位組合機(jī)床，加工精度要求較低時(shí)，可采用移動(dòng)夾具的多工位組合機(jī)床；工件各孔間的位置精度要求高時(shí)，應(yīng)采用在同一工位上對(duì)各孔同時(shí)精加工的方法；工件各孔間同軸度要求較高時(shí)，應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行精加工等等。 b）工件結(jié)構(gòu)狀況的影響 工件的形狀、大小和加工部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)方案也有一定的影響。例如，對(duì)于外形尺寸和重量較大的工件，一般采用固定夾具的單工位組合機(jī)床，對(duì)多工序的中小型零件，則宜采用移動(dòng)夾具的多工位組合機(jī)床；對(duì)于大直徑的深孔加工，宜采用具有剛性主軸的立式組合機(jī)床等等。 c）生產(chǎn)率的影響 生產(chǎn)率往往是決定采用單工位組合機(jī)床、多工位組合機(jī)床還是組合機(jī)床自動(dòng)線(xiàn)的重要因素。例如，從其他因素考慮應(yīng)采用單工位組合機(jī)床，但由于滿(mǎn)足不了生產(chǎn)率的要求，就不得不采用多工位組合機(jī)床，甚至自動(dòng)線(xiàn)來(lái)進(jìn)行加工。而在選擇多工位組合機(jī)床時(shí)，還要考慮：工位數(shù)不超過(guò)2-3個(gè)，并且能滿(mǎn)足生產(chǎn)率要求時(shí)，應(yīng)選用移動(dòng)工作臺(tái)時(shí)組合機(jī)床；工位數(shù)超過(guò)4個(gè)時(shí)才選用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)或鼓輪式組合機(jī)床。 d）現(xiàn)場(chǎng)條件影響 使用組合機(jī)床的現(xiàn)場(chǎng)條件對(duì)組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)方案也有一定的影響。使用單位刃磨刀具、維修、調(diào)整能力以及車(chē)間布置的情況，都將會(huì)影響組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)方案。 根據(jù)被加工零件的具體要求和生產(chǎn)綱領(lǐng)的需要，相應(yīng)的機(jī)床設(shè)計(jì)也有區(qū)別，綜合各種情況，決定選用具有固定夾具的臥式單工位組合機(jī)床，如圖2.1所示： 圖2.1 臥式單工位組合機(jī)床 單工位組合機(jī)床特別適用加工大、中型箱體類(lèi)零件。在整個(gè)加工循環(huán)中，夾具和工件固定不動(dòng)，通過(guò)動(dòng)力部件使刀具從雙面對(duì)工件進(jìn)行加工。這類(lèi)機(jī)床加工精度較高，但生產(chǎn)率低。根據(jù)對(duì)被加工零件的仔細(xì)分析和研究，決定采用左右兩個(gè)主軸箱，在左主軸箱上鉆8個(gè)孔，右主軸箱鉆14個(gè)孔，如圖2.2所示： 圖2.2 左箱體左蓋面 但根據(jù)加工對(duì)象的不同，左箱和左蓋的孔位置并不一致，而且有些孔的位置甚至相沖突，故在左箱體上不可以直接拍布八個(gè)鉆頭。在林海集團(tuán)的老師指導(dǎo)下，并集合參考了一些書(shū)籍，決定對(duì)在左主軸箱上加工的八個(gè)孔進(jìn)行如下排布， 圖2.3左箱 由于IE52FM左蓋的8個(gè)孔成對(duì)稱(chēng)分布，而左箱的8個(gè)孔分布不對(duì)稱(chēng)，所以在左主軸箱上采取對(duì)于不同零件采用不同鉆頭的方法，既對(duì)于加工箱體時(shí)，使用對(duì)應(yīng)于箱體的8個(gè)鉆頭，同時(shí)拆除加工蓋體的8個(gè)鉆頭。這樣在加工時(shí)即可以保證加工零件的技術(shù)要求，還提高了加工零件的效率。由于加工出來(lái)的孔全是通孔，加工完成后還要進(jìn)行攻絲，即粗加工后還需進(jìn)行精加工，一般情況下，在大批量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)將粗、精加工工序分開(kāi)，以利于保證加工精度和保持精加工機(jī)床的工作進(jìn)度，但由于生產(chǎn)綱領(lǐng)要求，所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床加工量為中批量，所以在能夠保證加工質(zhì)量的前提下，也可將粗、精加工集中在同一機(jī)床上進(jìn)行，這樣就可利于減少機(jī)床臺(tái)數(shù)，提高經(jīng)濟(jì)效益。為了提高機(jī)床生產(chǎn)率，減少機(jī)床臺(tái)數(shù)，要求盡量貫徹工序集中的原則。但是，工序集中程度過(guò)高會(huì)使機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)整使用不便，可靠性下降，并有可能由于切削負(fù)荷過(guò)大而引起工件變形，降低加工精度。在對(duì)于工序集中是否過(guò)度的問(wèn)題上，我們經(jīng)過(guò)了仔細(xì)的研究，大量的鉆、鏜孔工序則不宜集中在同一主軸箱上完成，因?yàn)殂@孔和鏜孔的直徑及加工時(shí)所采用的轉(zhuǎn)速都相差很大，會(huì)導(dǎo)致主軸箱的設(shè)計(jì)困難，且鉆孔的軸向力會(huì)影響鏜孔的精度。但由于在加工時(shí)，兩邊的鉆頭數(shù)量大致一致，所以鉆孔的軸向力大致相等，不會(huì)對(duì)精度有很大的影響，對(duì)隨后要設(shè)計(jì)的主軸箱沒(méi)有太大的影響。在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，嚴(yán)格遵照定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇原則，保證能迅速可靠的加工出精基準(zhǔn)，保證各加工表面有足夠的加工余量，并盡量使主要加工表面加工余量均勻，保證各加工表面與不加工表面之間的相互位置精度。同時(shí)必須考慮定位準(zhǔn)確、夾緊可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。因此，應(yīng)選擇毛坯上平整、光潔，尺寸較大，沒(méi)有澆注系統(tǒng)、冒口的不加工表面或加工余量小的表面做粗基準(zhǔn)。由于加工的為箱體類(lèi)零件，故采用“一面兩孔”為定位基準(zhǔn)。最后考慮到該組合機(jī)床加工時(shí)放置在可以進(jìn)行大規(guī)模的加工的廠(chǎng)房中，再結(jié)合機(jī)床制造的最低成本，機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)為液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。 2.2 組合機(jī)床的夾具設(shè)計(jì) 夾具是機(jī)床和工件之間的聯(lián)結(jié)裝置，可以使工件相對(duì)于機(jī)床或刀具獲得正確位置。機(jī)床夾具的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度，所以機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是裝備設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重要的工作，是加工過(guò)程中最活躍的因素之一。 2.2.1 機(jī)床夾具的基本組成 組合機(jī)床夾具的組成 a）定位元件及定位裝置 b）夾緊元件及夾緊裝置 c）導(dǎo)向元件 d）對(duì)刀元件及定向元件 e）夾具體 f）其他元件及裝置 2.2.2 機(jī)床夾具的類(lèi)型 a）按夾具的通用特性分 1）通用夾具 一般不需要調(diào)整就可以適用于相當(dāng)廣泛的一類(lèi)工件的加工，稱(chēng)為通用夾具。例如車(chē)床上的卡盤(pán)，銑床上的平口鉗等。它們不僅廣泛應(yīng)用于單件小批量生產(chǎn)中，在大批量生產(chǎn)中也常采用。 2）專(zhuān)用夾具 這類(lèi)夾具是指專(zhuān)為某個(gè)零件的某一道工序?qū)ｉT(mén)設(shè)計(jì)的。專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)和制造，工作量大，而且它的結(jié)構(gòu)隨著產(chǎn)品的更新而更新，因此，是一項(xiàng)周期長(zhǎng)、投資較大的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作。 3）可調(diào)夾具 可調(diào)夾具是指通過(guò)調(diào)節(jié)或更換裝在通用夾具基礎(chǔ)件上的某些可調(diào)或可換元件，達(dá)到能適應(yīng)加工若干不同種類(lèi)工件的一類(lèi)夾具。在中小批量生產(chǎn)中，使用可調(diào)夾具往往會(huì)獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。 4）成組夾具 成組夾具是根據(jù)成組加工工藝的原則，針對(duì)一組形狀相近、工藝相似的零件而設(shè)計(jì)。也是具有通用基礎(chǔ)件和可更換調(diào)整元件組成的夾具。 5）組合夾具 這類(lèi)夾具是由預(yù)先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件和部件，按照工序加工的要求組合裝配起來(lái)的。使用完成可拆卸存放，其元件和部件可以重復(fù)使用。適用于新產(chǎn)品試制或小批量生產(chǎn)。但尺寸過(guò)小或過(guò)大的工件還沒(méi)有相應(yīng)的組合夾具標(biāo)準(zhǔn)件。位置精度要求過(guò)高的工作也不宜采用組合夾具。 6）隨行夾具 這是一類(lèi)在自動(dòng)線(xiàn)和柔性制造系統(tǒng)中使用的夾具。它既要完成工件的定位和夾緊，又要作為運(yùn)載工具將工件在機(jī)床間進(jìn)行輸送，輸送到下一道工序的機(jī)床后，隨行夾具應(yīng)在機(jī)床上準(zhǔn)確地定位和可靠地夾緊。 7）按所使用的機(jī)床劃分 機(jī)床夾具也可按使用的機(jī)床來(lái)劃分。如車(chē)床夾具、銑床夾具、鏜床夾具、磨床夾具和鉆床夾具等。 2.2.3 工件的定位 在制定工件的工藝規(guī)程時(shí)，已經(jīng)初步考慮了加工工藝基準(zhǔn)問(wèn)題，有時(shí)還繪制了工序簡(jiǎn)圖。設(shè)計(jì)夾具時(shí)原則上應(yīng)該選擇該工藝基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)。無(wú)論是工藝基準(zhǔn)還是定位基準(zhǔn)，均符合六點(diǎn)定位原理。 六點(diǎn)定位原理是采用六個(gè)按一定規(guī)則布置的約束點(diǎn)，限制工件的六個(gè)自由度，使工件實(shí)現(xiàn)完全定位。每個(gè)點(diǎn)都必須起到限制一個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度的作用，而絕 不能用一個(gè)以上的點(diǎn)來(lái)限制同一個(gè)自由度。因此，這六個(gè)點(diǎn)絕不能任意布置。 在加工中，有時(shí)為了使定位元件幫助承受切削力、加勁力，為了保證一批工件進(jìn)給長(zhǎng)度一致，減少機(jī)床的調(diào)整和操作，常常會(huì)對(duì)無(wú)位置尺寸要求的自由度也加以限制，只要這種定位方案符合六點(diǎn)定位原理，是允許的，有時(shí)也是必要的[3]。 2.2.4 專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)步驟 a）明確設(shè)計(jì)任務(wù)與搜集設(shè)計(jì)資料 b）擬訂夾具總體方案，繪制結(jié)構(gòu)草圖 1）確定工件的定位方案，計(jì)算定位誤差。 2）確定刀具的對(duì)刀或?qū)蚍绞健? 3）確定夾具的夾緊方案，計(jì)算夾緊力。 4）確定夾具其他部分的結(jié)構(gòu)方案。 5）確定夾具體結(jié)構(gòu)形式和夾具的總體結(jié)構(gòu)。 根據(jù)夾具設(shè)計(jì)原理，進(jìn)行各部分和總體的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)，最后繪出夾具結(jié)構(gòu)草圖。為了便于分析比較，應(yīng)多考慮幾個(gè)總體結(jié)構(gòu)方案，分別繪出結(jié)構(gòu)草圖，從中選擇最佳方案。 c）繪制夾具總裝配圖 d）繪制夾具零件圖 2.2.5 夾具的具體設(shè)計(jì) 按照設(shè)計(jì)步驟所要求的進(jìn)行計(jì)算分析，工件定位采用一面兩孔進(jìn)行定位，進(jìn)行自由度計(jì)算，“一面”的采取可以限制3個(gè)自由度，“兩孔”也可以可以限制3個(gè)自由度，兩者自由度相加為3+3=6，不超過(guò)最大自由度限制，符合工件定位的六點(diǎn)定位原理。 首先進(jìn)行夾具體設(shè)計(jì)，考慮到機(jī)床為臥式機(jī)床，設(shè)置的夾具體應(yīng)樹(shù)直放置在基座上，通過(guò)參考有關(guān)的夾具系列的書(shū)籍，選用如此形狀的夾具體，如圖2.4所示： 圖 2.4 夾具體 選定兩孔為定位基準(zhǔn)孔，安裝工件時(shí)，將工件的基準(zhǔn)孔插入安裝在夾具體上的導(dǎo)柱上，再用四個(gè)移動(dòng)座固定。具體的夾具如圖2.5所示： 圖2.5 具體夾具圖 2.2.6 “三圖一卡”的編制 編制“三圖一卡”的工作內(nèi)容包括：繪制被加工零件圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，編制生產(chǎn)率計(jì)算卡?！叭龍D一卡”是組合機(jī)床總體方案的具體表現(xiàn)。 a）被加工零件工序圖 被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表明零件形狀、尺寸、硬度、以及在所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容和所采用的定位基準(zhǔn)、夾壓點(diǎn)的圖紙。而且同時(shí)它也是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是制造、驗(yàn)收和調(diào)整機(jī)床的重要技術(shù)條件。 b）加工示意圖 加工示意圖是被加工零件工藝方案在圖樣上的反映，表示被加工零件在機(jī)床上是加工過(guò)程，刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對(duì)位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程以及工作循環(huán)等，是刀具、夾具、多軸箱、電氣和液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇動(dòng)力部件的主要依據(jù)，是整臺(tái)組合機(jī)床布局形式的原始要求，也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必須的重要技術(shù)文件。 在繪制加工示意圖之前要進(jìn)行一些相關(guān)的計(jì)算，主要從下面的幾點(diǎn)來(lái)進(jìn)行考慮： 1）刀具的選擇 2）導(dǎo)向套的選擇 3）切削用量的初定 4）切削轉(zhuǎn)矩、軸向力和切削功率 5）計(jì)算主軸直徑 6）刀具接桿的選取 7）確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸 8）工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定 9）繪制加工示意圖的注意事項(xiàng) c）機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是用來(lái)表示機(jī)床的配置形式、機(jī)床各部件之間相對(duì)位置關(guān)系和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的總體布局圖。它是進(jìn)行多軸箱、夾具等專(zhuān)用部件設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。 1）選用動(dòng)力部件包括滑臺(tái)的選用和動(dòng)力箱的選用 通常，根據(jù)滑臺(tái)的驅(qū)動(dòng)方式、所需進(jìn)給力、進(jìn)給速度、最大行程長(zhǎng)度和加工精度等因素來(lái)選用合適的滑臺(tái)。驅(qū)動(dòng)方式的確定，確定軸向進(jìn)給力，確定進(jìn)給速度，確定滑臺(tái)行程，精度的選擇 動(dòng)力箱主要依據(jù)多軸箱所需的電動(dòng)機(jī)功率選用。多軸箱所需的電動(dòng)機(jī)功率為： P主=P切+P空+P附 （2.1） 當(dāng)某一規(guī)格的動(dòng)力部件的功率或進(jìn)給力不能滿(mǎn)足要求，但又相差不大時(shí)，不要輕易選用大一規(guī)格的動(dòng)力部件，而應(yīng)根據(jù)具體情況適當(dāng)降低切削用量，或?qū)⒌毒咤e(cuò)開(kāi)順序加工，以降低功率和進(jìn)給力。 2）確定裝料高度 3）確定夾具輪廓尺寸 工件的尺寸和形狀是確定夾具底座尺寸的基本依據(jù)。確定夾具底座尺寸時(shí)應(yīng)考慮工件的定位件、夾緊機(jī)構(gòu)、刀桿導(dǎo)向裝置的需求空間，并應(yīng)滿(mǎn)足排屑和安裝的需要。 一般情況下，加工示意圖中已確定工件至導(dǎo)向套的距離和導(dǎo)向套的尺寸。夾具體底座高度應(yīng)依據(jù)裝料高度、夾具大小和中間底座高度而定，并充分考慮中間底座剛度，以便于布置定位元件和設(shè)置加緊機(jī)構(gòu)，便于排屑為原則。 4）中間底座輪廓尺寸 中間底座的輪廓尺寸要滿(mǎn)足夾具在其上面聯(lián)接安裝的需要。中間底座長(zhǎng)度尺寸根據(jù)所選用動(dòng)力部件及配套部件的位置關(guān)系確定。同時(shí)應(yīng)考慮多軸箱處于終了位置時(shí)，多軸箱與夾具體之間應(yīng)有適當(dāng)距離，以便機(jī)床調(diào)整、維修。 5）確定多軸箱輪廓尺寸 d）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(guò)程、動(dòng)作時(shí)間、切削用量、生產(chǎn)率、負(fù)荷率等的技術(shù)文件。通過(guò)生產(chǎn)率計(jì)算率計(jì)算卡，可以分析所擬定的方案是否滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)生產(chǎn)率及負(fù)荷率的要求。機(jī)床的生產(chǎn)率Q1（件/h）按下式計(jì)算 Q1=60/T單=60/（T切+T輔） （2.2） 式中 T單-------- 單件工時(shí)（min） T切-----機(jī)加工時(shí)間（min）,包括動(dòng)力部件工作進(jìn)給和死擋鐵停留時(shí)間t停。 即 T切=L1/Vf1+L2/Vf2+t停 （2.3） 3 組合機(jī)床主軸箱的設(shè)計(jì) 3.1 多軸箱的功用及分類(lèi) 多軸箱是組合機(jī)床的重要部件。根據(jù)加工示意圖所確定的工件加工孔數(shù)和配置、切削用量和主軸類(lèi)型而設(shè)計(jì)，由通用零件組成。能將動(dòng)力箱的動(dòng)力，傳遞給主軸，使之按要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)，提供切削動(dòng)力。多軸箱與動(dòng)力箱一起安裝于進(jìn)給滑臺(tái)上，可完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔等加工工序。 多軸箱分為通用多軸箱和專(zhuān)用多軸箱兩大類(lèi)。專(zhuān)用多軸箱根據(jù)被加工工件的特點(diǎn)及其加工工藝要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。專(zhuān)用多軸箱基本上由專(zhuān)用零件組成，采用不需導(dǎo)向裝置的剛性主軸來(lái)保證加工孔的位置精度。通用多軸箱按專(zhuān)用要求設(shè)計(jì)，由通用零件及少量專(zhuān)用零件組成，采用非剛性主軸，加工時(shí)，需由導(dǎo)向裝置引導(dǎo)刀具來(lái)保證被加工孔的位置精度。 動(dòng)力部件（動(dòng)力頭或動(dòng)力滑臺(tái)）是通過(guò)主軸箱和被加工零件發(fā)生關(guān)系的，具體的說(shuō)，主軸箱是使各主軸獲得一定的位置和轉(zhuǎn)速的。主軸的位置決定于被加工零件上的孔的具體位置；而通過(guò)按照一定速比布置在主軸箱里的傳動(dòng)齒輪將運(yùn)動(dòng)由驅(qū)動(dòng)箱（減速箱輸出軸或電機(jī)軸）傳到主軸上，從而使主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速。 主軸箱通常安裝在動(dòng)力頭（或減速箱）上，也可固定在滑臺(tái)或床身上。其具體結(jié)構(gòu)取決于被加工零件上的孔的數(shù)量、形狀和分布位置，以及被加工零件的數(shù)量。由于被加工零件上的孔的相互位置、大小尺寸和數(shù)量的不同，要使主軸箱全部通用化是不可能的。因此，主軸箱作為一個(gè)部件來(lái)說(shuō)，不是通用部件，而僅是按照零件加以分類(lèi)，實(shí)現(xiàn)主軸箱零件的通用化。如主軸箱的箱體和前、后蓋是按輪廓尺寸和外形分類(lèi)的，以保證鑄件的通用化；主軸是按用途分類(lèi)的，分為鉆孔、鏜孔和攻絲用的幾種；齒輪則按模數(shù)M、齒數(shù)Z和孔徑d分類(lèi)等。通過(guò)這些方法，使得主軸箱零件幾乎全部通用化，從而可以采用這些通用化的零件配置成各種不同結(jié)構(gòu)型式的主軸箱[4]。 3.2 多軸箱的通用零件 多軸箱通用零件的編號(hào)方法如圖3.1所示： 圖3.1多軸箱通用零件的編號(hào) 編號(hào)中的T07表示多軸箱的通用零件；小組號(hào)分別用1、2、3和4表示箱體類(lèi)、主軸類(lèi)、傳動(dòng)軸類(lèi)和齒輪類(lèi)零件；順序號(hào)和零件順序號(hào)表示的內(nèi)容隨類(lèi)別號(hào)和小組號(hào)的不同而不同。 a） 通用箱體類(lèi)零件 通用箱體類(lèi)零件包括多軸箱箱體、前蓋、后蓋、上蓋和側(cè)蓋。多軸箱后蓋與動(dòng)力箱的結(jié)合面上聯(lián)接螺孔、定位銷(xiāo)孔的大小、位置應(yīng)與動(dòng)力箱聯(lián)系尺寸相適應(yīng)。 b） 通用軸類(lèi)零件 1）通用主軸 通用主軸分為鉆削類(lèi)和攻螺紋類(lèi)兩種主軸。 鉆削類(lèi)主軸采用兩端軸向定位方式，按支撐形式可分為圓錐滾子主軸，滾針軸承主軸，滾珠軸承主軸三種。圓錐滾子軸承主軸，前后支撐均為圓錐 滾子軸承，可承受較大的徑向力和軸向力，軸承數(shù)量少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝配調(diào)整方便，廣泛用于擴(kuò)、鏜、鉸孔和攻螺紋工序。滾珠軸承主軸，前支承為向心球軸承和推力球軸承的前邊，承受的軸向力大，適用于鉆孔工序。滾針軸承主軸，前后支承均為無(wú)內(nèi)圈滾針軸承和推力球軸承，徑向尺寸小。使用與主軸間距較小的多軸箱。根據(jù)與刀具的連接方式 2）通用傳動(dòng)軸 常用的通用傳動(dòng)軸按用途和支承形式可分為圓錐滾子軸承傳動(dòng)軸、滾針軸承和推力球軸承、潤(rùn)滑泵軸、手柄軸四種。 3）通用齒輪 4）潤(rùn)滑泵 5）其他通用零件 3.3 組合機(jī)床主軸箱的種類(lèi) 主軸箱可以分成通用的和專(zhuān)用的兩大類(lèi)。 通用主軸箱的設(shè)計(jì)、制造和裝配，基本上是采用標(biāo)準(zhǔn)的零件和部件，如齒輪、主軸、傳動(dòng)軸、隔套、軸承、箱體、前蓋、后蓋和潤(rùn)滑部件等。 專(zhuān)用主軸箱的設(shè)計(jì)、制造和裝配，基本上則是采用專(zhuān)用的零件，有時(shí)也采用一系列的標(biāo)準(zhǔn)的零件和部件等。 a）通用主軸箱 1）鉆鏜類(lèi)主軸箱 該類(lèi)主軸箱結(jié)構(gòu)是標(biāo)準(zhǔn)的，組成主軸箱的零件大部分是通用零件，所以人們通常把這種主軸箱稱(chēng)為通用主軸箱。 2）攻絲類(lèi)主軸箱 這種主軸箱上安裝攻絲用的行程控制機(jī)構(gòu)，對(duì)于主軸數(shù)量較多的攻絲主軸箱，還應(yīng)考慮安裝制動(dòng)器，以保證攻絲返回原位時(shí)獲得準(zhǔn)確的位置和規(guī)定的攻絲深度。這種主軸箱結(jié)構(gòu)也是標(biāo)準(zhǔn)的。 b）專(zhuān)用主軸箱 1）具有剛性主軸的主軸箱 這種主軸箱主要用于不帶導(dǎo)向時(shí)的鏜孔。其結(jié)構(gòu)是專(zhuān)用的，有各種不同的形式，結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)這種主軸箱時(shí)，軸承的選擇和布置要保證主軸具有足夠的剛性，這樣才能保證孔精度。 2）銑削主軸箱 這種主軸箱用來(lái)完成銑削加工，其結(jié)構(gòu)也是專(zhuān)用的，它的軸承結(jié)構(gòu)和剛性主軸軸承是相似的。 3）可調(diào)主軸箱 這種主軸箱上的主軸位置是可調(diào)的，以適合多品種加工的需要。所采用的零件大部分是專(zhuān)用的[5~6]。 3.4 主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇 主軸結(jié)構(gòu)形式由零件加工工藝決定，并應(yīng)考慮主軸的工作條件和受力情況。軸承形式是主軸部件結(jié)構(gòu)的主要特征，如進(jìn)行鉆削加工的主軸，軸向切削力較大，最好用推力球軸承承受軸向力，而用向心力軸承承受徑向力。又因鉆削時(shí)軸向力是單向的，因此推力球軸承在主軸前端安排即可。進(jìn)行鏜削加工的主軸，軸向切削力小，但不能忽略。有時(shí)由于工藝要求，主軸進(jìn)退都要切削，兩個(gè)方向都有切削力，一般選用前后支撐均為圓錐滾子軸承的主軸結(jié)構(gòu)。這種軸承可承受較大的軸向力和徑向力，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸承個(gè)數(shù)少，裝配調(diào)整很方便，廣泛用于擴(kuò)孔、鏜孔、鉸孔、攻絲等加工，上述兩種主軸結(jié)構(gòu)的徑向尺寸較大，如主軸孔間距較小，只好用滾針軸承和推力球軸承組成前后支承，此種結(jié)構(gòu)無(wú)論架構(gòu)剛度、軸承本身精度和裝配工藝性都較差，除非必要，一般最好不選用。主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇，除了軸承外，還應(yīng)考慮軸頭結(jié)構(gòu)。 攻絲主軸因靠模桿在主軸孔內(nèi)作軸向運(yùn)動(dòng)，為獲得良好的導(dǎo)向性，一般采用雙鍵結(jié)構(gòu)，軸向不定位。 3.5 主軸直徑和齒輪模數(shù)的選擇 初定主軸直徑一般在編制“三圖一卡”時(shí)進(jìn)行的。傳動(dòng)軸直徑可以參考主軸直徑大小初步確定，也可以用下式估算 M≥（30-32）(mm) （3.1） 式中：P－齒輪傳遞功率（KW）； Z－一對(duì)齒輪中小齒輪齒數(shù)； N－小齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)（r/mm） 目前大型組合機(jī)床通用多軸箱中常用的齒輪模數(shù)有2、2.5、3、3.5、4等幾種，為了方便組織生產(chǎn)，在同一多軸箱中齒輪模數(shù)最好不多于兩種。 本次設(shè)計(jì)模數(shù)取m=2 3.6 主軸箱的動(dòng)力計(jì)算及動(dòng)力箱的選擇 多軸箱所需的功率，應(yīng)等于切削功率、空載消耗功率成正比的附加之和，即： P主=P切+P空+P附 （3.2） 式中：P主－多軸箱總功率； P切－各主軸切削功率的總和； 　　　　　P空－各軸空載消耗功率的總和； 　　　　　P附－各軸附加功率的總和。 傳動(dòng)系統(tǒng)確定前可按照下式初步計(jì)算多軸箱所需功率P主 P主= （3.3） 式中：P切－各主軸切削功率的總和； －組合機(jī)床多軸箱傳動(dòng)功率。 加工黑色金屬時(shí)取=0.8-0.9；加工有色金屬時(shí)取=0.7-0.8。當(dāng)主軸軸書(shū)數(shù)較多，傳動(dòng)復(fù)雜時(shí)取小值，反之取大值。 根據(jù)公式： 切削功率P P切= 計(jì)算得 P切==1.76（KW） 本次設(shè)計(jì)中取0.72，所以 P主===2.2（KW） 根據(jù)上面的計(jì)算得到主軸箱功率選擇電動(dòng)機(jī)和動(dòng)力箱。查表得，選擇動(dòng)力箱型號(hào)為T(mén)D25A型，電動(dòng)機(jī)功率為2.2KW，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1420轉(zhuǎn)/分，驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速為785轉(zhuǎn)/分，驅(qū)動(dòng)軸直徑為30mm，驅(qū)動(dòng)軸外伸長(zhǎng)為45mm，驅(qū)動(dòng)軸高度為125mm，動(dòng)力箱公稱(chēng)尺寸為320mm，寬度為320mm，高度為250mm，長(zhǎng)度為320mm，電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y100L1-4. 3.7 分布形式 組合機(jī)床加工的零件是多種多樣的，結(jié)構(gòu)也各不相同，但零件上孔的分布大體可歸納為幾種類(lèi)型。所以，多軸箱中主軸的分布也可以分為下列幾種類(lèi)型： a）同心圓分布 b）直線(xiàn)分布 c）任意分布 在設(shè)計(jì)中盡可能使之形成同心圓分布，用同一根中間傳動(dòng)軸帶多根主軸。 3.8 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 多軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，就是通過(guò)一定的傳動(dòng)鏈把動(dòng)力箱輸出軸（亦稱(chēng)多軸箱驅(qū)動(dòng)軸）傳進(jìn)來(lái)的動(dòng)力和轉(zhuǎn)速按要求分配到各主軸。傳動(dòng)系列設(shè)計(jì)的好壞，將直接影響多軸箱的質(zhì)量、通用化程度、設(shè)計(jì)和制造工作量的大小及成本的高低。 設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)，應(yīng)在保證主軸強(qiáng)度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的前提下，力求使主要傳動(dòng)件（主軸、傳動(dòng)軸、齒輪等）的規(guī)格少，數(shù)量少，體積??；因此，在設(shè)計(jì) 傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，要注意下面幾點(diǎn)： a） 盡量用一根中間傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸。當(dāng)齒輪嚙合中心不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可用變?yōu)辇X輪或略變傳動(dòng)比的方法解決。 b）一般情況下，盡量不采用主軸帶動(dòng)主軸的方案，因?yàn)檫@會(huì)增加主動(dòng)主軸的負(fù)荷。如遇到主軸分布密集而切削負(fù)荷又不大時(shí)，為了減少中間軸，也可用一根主軸帶動(dòng)1——2根或更多主軸的傳動(dòng)方案。 c）為使結(jié)構(gòu)緊湊，多軸箱體內(nèi)的齒輪傳動(dòng)副的最佳傳動(dòng)比為1——1.5，在多軸箱后蓋內(nèi)的第四排（或第五排）齒輪，根據(jù)需要，其傳動(dòng)比可以去大一些，但一般不超過(guò)3——3.5。 d）根據(jù)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩成反比的道理，一般情況下如驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速較高時(shí)，可采用逐步降速傳動(dòng)；如驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速較低時(shí)可以使速度升高一點(diǎn)在降速；這樣可以使傳動(dòng)鏈前面幾根軸、齒輪等在高速轉(zhuǎn)速下工作，結(jié)構(gòu)可小些。組合機(jī)床多軸箱的傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)與普通機(jī)床差異較大，其一是由于傳動(dòng)鏈較短，難分前后，另外，經(jīng)常是以中間傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸。所以，合理安排結(jié)構(gòu)往往成為設(shè)計(jì)的主要矛盾。如為了使主軸上的齒輪不過(guò)大，最后一級(jí)經(jīng)常使用伸速傳動(dòng)。 e）粗加工切削力大，主軸上的齒輪應(yīng)盡量安排靠近前支承，以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形。 f）齒輪排數(shù)可以這樣安排：不同軸上齒輪不相碰，可放在箱體內(nèi)統(tǒng)一排上；不同軸上齒輪與軸或軸套不相碰，可放在箱體內(nèi)不同排上；齒輪與軸相碰，可放在后蓋內(nèi)[7~10]。 3.9 擬定多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的基本方法 擬定多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的基本方法是：先把所有主軸中心盡可能分布在幾個(gè)同心圓上，然后在各個(gè)同心圓的圓心上分別設(shè)置中心傳動(dòng)軸；再把各組同心圓上的中心傳動(dòng)軸再取同心圓，并用最少的傳動(dòng)軸帶動(dòng)這些中心傳動(dòng)軸；把最后的合攏傳動(dòng)軸與動(dòng)力箱的驅(qū)動(dòng)軸連接起來(lái)。這就是“從主軸的布置開(kāi)始，最后引到驅(qū)動(dòng)軸上”。注意：驅(qū)動(dòng)軸的中心必須處于多軸箱箱體寬度的中心線(xiàn)上，其中心高度則從選定的動(dòng)力箱的聯(lián)系尺寸圖中查出。 4 傳動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算 4.1 確定出主軸直徑 主軸直徑通常都是根據(jù)扭矩來(lái)計(jì)算的，計(jì)算時(shí)采用經(jīng)驗(yàn)公式 d=B(厘米) （4.1） 式中 M——扭矩 B ——系數(shù)。根據(jù)主軸在100厘米長(zhǎng)度上允許最大扭轉(zhuǎn)角的數(shù)值來(lái)選取B值。 表 4.1 允許最大扭轉(zhuǎn)角和B值參照表 允許最大扭轉(zhuǎn)角 1/4 1/2 1 1 2 2 B 0.73 0.62 0.52 0.47 0.44 0.42 通常主軸允許最大扭轉(zhuǎn)角為1/2度，即B取0.62 故在本次設(shè)計(jì)中，主軸直徑為 d=B=0.62×=1.5 (cm) 所以主軸的直徑為1.5厘米。 4.2 齒輪設(shè)計(jì)的具體計(jì)算 根據(jù)已知條件，驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n=720轉(zhuǎn)/分.，主軸轉(zhuǎn)速n=1300轉(zhuǎn)/分。所以： i==1.996 為了使多軸箱結(jié)構(gòu)緊湊，排數(shù)適中，在本次設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)傳動(dòng)級(jí)數(shù)為二級(jí)傳動(dòng)，即： 1.996=1.2*1.66。 由此可以得出：i=1.2 i=1.66 i=1.2,取m=2.5，為了便于生產(chǎn)加工，決定主軸上齒輪使用同樣的規(guī)格，所以選取小齒輪齒數(shù)z= z= 25, 所以z= z* i=25*1.2=30 同理 z = 42 所以主軸1與G01軸之間的中心距為A===62.5 (mm)。 同時(shí)i=1.5，測(cè)的驅(qū)動(dòng)軸中心和G01軸中心的距離為99。 得出： z+z=99 z/ z=1.5 z=35 z=64 所以z= z=25，z=30， z=35，z=64。 驅(qū)動(dòng)軸0和傳動(dòng)軸12的傳動(dòng)為i0,12==1.09 傳動(dòng)軸12和傳動(dòng)軸11的傳動(dòng)比為i12，11==1.06 傳動(dòng)軸11和傳動(dòng)軸2的傳動(dòng)比為i11，2==1.2 傳動(dòng)軸11和傳動(dòng)軸1的傳動(dòng)比為i11，1==1.2 傳動(dòng)軸11和傳動(dòng)軸7的傳動(dòng)比為i11，7==1.2 4.3 主軸箱輪廓尺寸及相關(guān)系數(shù) 動(dòng)力部件的選擇確定了主軸箱外形輪廓尺寸為320×250mm，根據(jù)動(dòng)力箱輸出軸高度為159.5mm，故主軸箱最低主軸高度為159.5mm，又根據(jù)工件定位的設(shè)計(jì)結(jié)果，工件定位中心到滑臺(tái)距離為100mm。 4.4 強(qiáng)度校核 本次設(shè)計(jì)的強(qiáng)度校核包括軸的校核和齒輪的校核。 a）軸的校核：主軸的扭矩為18.9牛/米，查表得直徑為20mm的軸能承受25牛/米的扭矩，所以可以保證安全。主軸在鉆孔加工的主軸箱中承受最大的扭矩，在主軸校核安全的前提下，因?yàn)槠渌S的直徑也為20mm，所以也可以保證安全。 b）齒輪的校核：根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》中齒輪強(qiáng)度校核的方法來(lái)計(jì)算。在鉆孔加工中，最大扭矩產(chǎn)生在主軸上的齒輪和與之相嚙合的齒輪之間。兩個(gè)齒輪齒數(shù)分別為ZG01=32，Z2=23，寬均為24mm，模數(shù)為2。大小齒輪轉(zhuǎn)速分別為744轉(zhuǎn)/分和1191轉(zhuǎn)/分，根據(jù) σH=ZEZHZZ[σ]H （Mpa） ===1.35 對(duì)于鑄鐵和鑄鐵齒輪嚙合，取彈性系數(shù)ZE=189.9MPa。查表得斷面重合度系數(shù)=0.807，=0.7684，對(duì)于壓力角為20度的直齒輪，=0。故=+=1.578,重合度Zt=1.061，ZH=2.5。 又K=KAKVKK 其中KA =1.0；KV =1.05；K=1.2；K=1.1。則K=1.386。根據(jù)上面σH的公式得： σH=189.9*1.061*2.5*= 1012.47 (Mpa) 接觸疲勞許用應(yīng)力[σ]H=。 循環(huán)次數(shù)NH=60，齒輪轉(zhuǎn)速為135轉(zhuǎn)/分。同側(cè)齒面嚙合次數(shù)r=2，齒輪總工作時(shí)間tn=4600小時(shí)。NH=6.8448*107次，ZH=1.1。又已知接觸疲勞強(qiáng)度極限σHLim=120MPa，接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)SH=1.25。得[σ]H=1071MPa,而=1012.48MPa，所以<[σ]H，故齒輪安全。 5 組合機(jī)床主軸箱的裝配 5.1 主軸箱裝配時(shí)經(jīng)常遇到的一些問(wèn)題 a）主軸安裝軸承的臺(tái)屑不清楚，當(dāng)其圓角半徑R大于軸承的圓角半徑r時(shí)，主軸與軸承靠不好，經(jīng)常出現(xiàn)震擺超差。 b）隔套公差不合理。 c）隔套與齒輪相碰；齒輪與齒輪相碰；齒輪與箱體壁相碰；軸承外環(huán)相碰；向心軸承與推力軸承相碰；背帽相碰。 d）主軸過(guò)細(xì)，很容易彎曲。 e) 滾針套偏緊。 f）應(yīng)當(dāng)在加工車(chē)間完成的孔，而要在裝配時(shí)配作。 g）立式組合機(jī)床主軸箱的油位受主軸防油套高度的限制，油位太低；如果油位高于防油套高度則要漏油。 5.2 主軸箱的裝配 a） 裝配前，首先在平臺(tái)上將主軸的前、后支承支撐在兩塊V形鐵上，檢查主軸的徑向跳動(dòng)。設(shè)計(jì)要求主軸的徑向跳動(dòng)為0.04毫米，根據(jù)實(shí)際裝配經(jīng)驗(yàn)證明，徑向跳動(dòng)在0.06毫米以?xún)?nèi)時(shí)，經(jīng)過(guò)努力是可以達(dá)到最后的精度要求的。對(duì)每根主軸找精度時(shí)要注意記下最高點(diǎn)位置。 b） 進(jìn)行分類(lèi) 配齒輪、配鍵、松緊要符合要求，不能太松。 c） 進(jìn)行部裝 部裝前要把主軸箱上的孔清理干凈，如果有少量油漆灰塵之類(lèi)的東西，就會(huì)造成主軸裝配后出現(xiàn)較大的徑向跳動(dòng)。部件要由上而下按順序進(jìn)行。 d）調(diào)整精度 經(jīng)部裝后，主軸的精度可能超差。根據(jù)實(shí)際裝配經(jīng)驗(yàn)證明，當(dāng)超差不太大時(shí)，采取一定的辦法調(diào)整之后，是可以達(dá)到最后精度要求的。 1） 主軸的徑向跳動(dòng)如果超差，可以先調(diào)整軸承。如果經(jīng)調(diào)整之后仍然超差，則可以把軸承拆下，將主軸的最高點(diǎn)轉(zhuǎn)180度。如果還是超差，可再轉(zhuǎn)90度。 2） 主軸回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的不平行度如果超差，可以刮主軸箱箱體上支承軸承的端面。實(shí)際上，主軸回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的不平行度超差，是由于主軸箱箱體上的軸承孔和支承軸承的端面的不垂直度造成的。如果平行度超差很大，則須將主軸箱箱體進(jìn)行返修。調(diào)整主軸的不平行度時(shí)，應(yīng)該盡量使所有的主軸向同一個(gè)方向傾斜。這樣，在總裝時(shí)，可以通過(guò)刮主軸箱后蓋上的集合面把主軸的不平行度總的調(diào)整過(guò)來(lái)。 3） 主軸的徑向精度 前面提到，裝在滾錐軸承和滾珠軸承上的主軸，在一定的力的作用下是不允許有徑向間隙的。如果有徑向間隙，裝在滾錐軸承上的主軸，可以通過(guò)擰主軸后端的背帽來(lái)清除。裝在滾珠軸承上的主軸，徑向間隙很難消除。 e） 試車(chē) 精度經(jīng)檢查合乎要求后，開(kāi)始試車(chē)一小時(shí)，試車(chē)時(shí)打開(kāi)前蓋檢查傳動(dòng)軸上的背帽是否松動(dòng)，軸是否竄動(dòng)。調(diào)整好后，再繼續(xù)試車(chē)四小時(shí)。最后檢查一次精度，精度合格后即可轉(zhuǎn)機(jī)床總裝[11~18]。 5.3 使用說(shuō)明 按下電源開(kāi)關(guān)接通電源各滑臺(tái)及夾緊裝置，退到原位。裝上工件后按自動(dòng)按鈕工件夾緊。兩滑臺(tái)快進(jìn)。壓下調(diào)速閥后轉(zhuǎn)為快進(jìn)，加工結(jié)束后壓下行程開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)為快退，壓下行程開(kāi)關(guān)后原位停止，一個(gè)工作循環(huán)結(jié)束。 本機(jī)床在電器上可實(shí)現(xiàn)兩滑臺(tái)的點(diǎn)動(dòng)進(jìn)退及兩動(dòng)力箱的點(diǎn)轉(zhuǎn)。便于機(jī)床的調(diào)試。 5.4 組合機(jī)床及其自動(dòng)線(xiàn)調(diào)整與維護(hù)的重要意義 組合機(jī)床是一種高效率的專(zhuān)用機(jī)床，在生產(chǎn)線(xiàn)上對(duì)工件進(jìn)行大量的切削加工，如果由于組合機(jī)床發(fā)生故障而產(chǎn)品質(zhì)量下降，很難用其它通用設(shè)備來(lái)代替加工，這樣的組合機(jī)床一出故障，就會(huì)直接影響生產(chǎn)任務(wù)的完成。因此，平日就應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)組合機(jī)床的調(diào)整和維護(hù)。 隨著我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，機(jī)械工業(yè)技術(shù)改造的推進(jìn)，組合機(jī)床及其自動(dòng)線(xiàn)的使用將有大幅度的增長(zhǎng)，并將不斷擴(kuò)大其使用范圍。因此，提高使用組合機(jī)床及其自動(dòng)線(xiàn)單位對(duì)組合機(jī)床的調(diào)整，維護(hù)和維護(hù)知識(shí)及水平已是一個(gè)須待解決的任務(wù)。 結(jié)束語(yǔ) 本課題的任務(wù)是IE52FM雙面鉆專(zhuān)用機(jī)床左主軸箱設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)努力,基本完成了設(shè)計(jì)。 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中,我雖然花費(fèi)了不少時(shí)間卻也從中學(xué)到了很多知識(shí)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中,我遇到了不少困難,主要是由于對(duì)專(zhuān)用機(jī)床的相關(guān)知識(shí)的不了解，不熟悉，一知半解。最后通過(guò)自己的努力逐一解決了這些問(wèn)題。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我加強(qiáng)了對(duì)該課題相關(guān)的一些知識(shí)。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我了解了組合機(jī)床的特點(diǎn)和分類(lèi)；組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)，包括組合機(jī)床方案的制定，選擇切削用量，確定切削力，切削扭矩，切削功率及刀具的耐用度，確定刀具；組合機(jī)床總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)——三圖一卡，包括被加工零件工序圖，加工示意圖，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡；關(guān)鍵是組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)。整體上把握了組合機(jī)床設(shè)計(jì)思路。 毫不夸張的說(shuō)，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)涵蓋了四年大學(xué)所學(xué)的全部?jī)?nèi)容，例如機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械制造，多種軟件的應(yīng)用能力等等，它是大學(xué)四年的一個(gè)總結(jié)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中也遇到了很多困難，諸如有的知識(shí)以前沒(méi)有學(xué)好，給設(shè)計(jì)進(jìn)度造成影響，還有許多想要得到資料查不到等問(wèn)題，在克服一切困難，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)后倍感自己在動(dòng)手能力方面得到了很大的提高。培養(yǎng)了思考解決困難的好習(xí)慣，有利于我今后的進(jìn)一步學(xué)習(xí)。在以后遇到困難、挫折的時(shí)候就不會(huì)害怕，樹(shù)立了信心。 致 謝 本課題的研究工作是在導(dǎo)師的關(guān)懷和指導(dǎo)下完成的。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段日子里，武老師在學(xué)習(xí)上給了我悉心的指導(dǎo)，生活上給了我深切的關(guān)懷，使我在各方面能力都有了很大提高。在林海集團(tuán)的這段日子里，楊正文老師給了我莫大的幫助。楊老師嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的治學(xué)態(tài)度，深邃的洞察力，高度的責(zé)任心和敬業(yè)精神，平易近人的工作作風(fēng)，一直深深的影響和激勵(lì)著我，使得我在學(xué)習(xí)和生活上受益匪淺。在畢業(yè)設(shè)計(jì)完成之時(shí)，謹(jǐn)向恩師們表示最衷心的感謝，并致以崇高的敬意。 同時(shí)，我要感謝給我們畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了良好的工作平臺(tái)和工作環(huán)境。 其次，我要感謝在共同奮斗的幾位同學(xué)，在林海的日子里，學(xué)習(xí)和生活上都給了我無(wú)微不至的關(guān)懷和照顧，我所取得的成績(jī)與他們的支持和幫助是分不開(kāi)的。另外也要感謝所有關(guān)心和幫助過(guò)我的人。 最后，要特別感謝我的家人在精神和物質(zhì)上的關(guān)心、支持和幫助，使得我能夠安心致力于學(xué)習(xí)和工作。 參 考 文 獻(xiàn) [1]?工件夾具的發(fā)展[J].產(chǎn)品與技術(shù)，2001，4：63-64. 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