組合專機(jī)-E52FM左曲軸箱雙面鉆專用機(jī)床設(shè)計(jì),組合,專機(jī),e52fm,曲軸,雙面,專用,機(jī)床,設(shè)計(jì) 摘要 隨著我國現(xiàn)代工業(yè)制造水平的不斷發(fā)展，特別是在制造行業(yè)，由于組合機(jī)床的制造技術(shù)不斷的成熟，組合機(jī)床作為一種專門適用于特定零件和特定工序加工的機(jī)床，其應(yīng)用范圍和技術(shù)水平得到了迅速的發(fā)展。 此次設(shè)計(jì)主要介紹了專用機(jī)床的國內(nèi)外的基本現(xiàn)狀和應(yīng)用情況，在此基礎(chǔ)上結(jié)合林海集團(tuán)1E52FM雙面鉆專用機(jī)床。對此機(jī)床的右主軸箱進(jìn)行了具體的設(shè)計(jì)。其研究內(nèi)容主要包括以下兩個(gè)方面： a) 總體設(shè)計(jì)部分主要是機(jī)床總體設(shè)計(jì)方案和機(jī)床組成單元以及機(jī)床系統(tǒng)運(yùn)行方式及其控制系統(tǒng)。 b) 根據(jù)林海集團(tuán)1E52FM雙面鉆專用機(jī)床總體框架結(jié)構(gòu)，主要完成了對左曲軸箱右主軸箱的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞組合機(jī)床 主軸箱 右箱  Abstract With China's modern industrial manufacture level of development, especially in the manufacturing industry, due to the combination of machine manufacturing technology constantly mature, combination machine tools as a specially adapted to specific parts of the machine and the specific process, its application and technical level has rapidly developed. This design mainly introduces the basic actuality and the application situation of the special purpose machine. On this basis, combining the relevant work experiences of the design of the product line of facing set special purpose machine SPE175 in Group of LIN HAI, Design of the right headstock. The research contents of this thesis include the following two respects mainly： a) The thesis presents the overall design plan, the compositions of the production line of the special purpose machine, the operation mode of the production line and the control system in the overall design part. b) The thesis fixes on the overall frame structure of the control system according to the control of the facing set special purpose machine SPE175. Mainly has completed to the right box right lid right headstock's design. Keywords special purpose machine Headstock right box right 目 錄 1 引言（或緒論）………………………………………………………………………… 1 1.1 課題的來源及研究意義 …………………………………………………………… 1 1．2 組合機(jī)床發(fā)展的歷史 ……………………………………………………………… 1 1.3 生產(chǎn)加工對象的介紹及用途……………………………………………………… 2 1.4 組合機(jī)床的組成 ……………………………………………………………………… 3 1.5 組合機(jī)床的特點(diǎn)和分類 …………………………………………………………… 3 1.6 組合機(jī)床通用部件分類……………………………………………………………… 4 1.7 本設(shè)計(jì)主要研究內(nèi)容……………………………………………………………… 5 1.8 設(shè)計(jì)任務(wù)…………………………………………………………………………………5 2 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)方案制定…………………………………………………………6 2.1 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)方案 ………………………………………………………… 6 2.2 組合機(jī)床的夾具設(shè)計(jì)…………………………………………………………………10 3 組合機(jī)床主軸箱的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………15 3.1 多軸箱的功用及分類………………………………………………………………… 15 3.2 多軸箱的通用零件…………………………………………………………………… 16 3.3 組合機(jī)床主軸箱的種類……………………………………………………………… 17 3.4 主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇………………………………………………………………… 17 3.5 主軸直徑和齒輪模數(shù)的選擇………………………………………………………… 18 3.6 主軸箱的動力計(jì)算及動力箱的選擇…………………………………………………18 3.7 分布形式………………………………………………………………………………… 19 3.8 傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………19 3.9 擬定多軸箱傳動系統(tǒng)的基本方法……………………………………………………20 4 傳動系統(tǒng)的計(jì)算……………………………………………………………………………20 4.1 確定出主軸直徑…………………………………………………………………………20 4.2 齒輪設(shè)計(jì)的具體算………………………………………………………………………21 4.3 主軸箱輪廓尺寸及相關(guān)數(shù)…………………………………………………………… 22 4.4 強(qiáng)度校核………………………………………………………………………………… 22 5 組合機(jī)床主軸箱的裝配………………………………………………………………… 23 5.1 主軸箱裝配時(shí)經(jīng)常遇到的一些問題…………………………………………………23 5.2 主軸箱的裝配……………………………………………………………………………23 5.3 使用說明………………………………………………………………………………… 24 5.4 組合機(jī)床及其自動線調(diào)整與維護(hù)的重要意義……………………………………24 結(jié)束語 ………………………………………………………………………………25致謝 ……………………………………………………………………………… 26 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………… 27 附圖1 右主軸箱裝配圖1張 附圖2 零件圖6張 論文作者：QQ 4013398281 引言 1.1 課題的來源及研究意義 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)專業(yè)和基礎(chǔ)知識、獨(dú)立解決本專業(yè)一般工程技術(shù)問題的能力。在設(shè)計(jì)方案的選定、設(shè)計(jì)資料的收集、手冊和國家標(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)工廠需要,設(shè)計(jì)一臺能高效、高精度的進(jìn)行雙面鉆孔的專用組合機(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)的汽車制造業(yè)、柴油機(jī)制造業(yè)早已被人們所認(rèn)識。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)廠也越來越多的采用了組合機(jī)床?？梢哉f大搞組合機(jī)床及其自動線是多快好省地發(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 國外組合機(jī)床發(fā)展的歷史 1911年，美國為了加工汽車零件研制了組合機(jī)床。在發(fā)展初期，各機(jī)床制造廠都執(zhí)行自己的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了方便用戶使用和維護(hù)，提高互換性，1953年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機(jī)床制造廠協(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。在剛過去的20世紀(jì)中，對機(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 國內(nèi)組合機(jī)床發(fā)展的歷史 我國組合機(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)地向著尚未研究過的或尚未深入研究過的各種具體的事物進(jìn)行研究。 在改革開放以來，我國機(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，高度自動化的以及高效率的組合機(jī)床和自動生產(chǎn)線，有些機(jī)床甚至已經(jīng)接近世界先進(jìn)水平?，F(xiàn)在我國已經(jīng)可以研制并生產(chǎn)出六軸五聯(lián)動的系統(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)床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動機(jī)和滾珠絲杠等傳動，以簡化結(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)加工對象的介紹及用途 1E52FM汽油機(jī)是江蘇林海動力機(jī)械集團(tuán)生產(chǎn)的一款兩沖程汽油機(jī)。江蘇林海動力機(jī)械集團(tuán)具有五十多條研制和生產(chǎn)小型動力及配套機(jī)械的歷史，有著強(qiáng)大的產(chǎn)品開發(fā)研制的能力。先后研制開發(fā)了排量從26ML到520ML的各種類型的二沖程、四沖程汽油機(jī)，臥式、立式、風(fēng)冷、強(qiáng)制風(fēng)冷、水冷、油冷及各種啟動方式和用途的汽油發(fā)動機(jī)以及各類配套動力機(jī)械?，F(xiàn)在集團(tuán)主要的產(chǎn)品有通用發(fā)動機(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)雅馬哈摩托車及摩托車發(fā)動機(jī)等；此外ATV、CUV等特種車輛暢銷國內(nèi)外市場。1E52FM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)，小型水泵等小動力機(jī)械工件上，具有良好的市場效益。1E52FM型汽油機(jī)的生產(chǎn)綱領(lǐng)是單班制年產(chǎn)5萬臺。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)，配以少量專用部件，對一種或數(shù)種工件按預(yù)先確定的工序進(jìn)行加工的高效專用機(jī)床。專用機(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、自動測量和自動裝配、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)加工的高效專用機(jī)床，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。專用機(jī)床廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的行業(yè)，如：汽車、拖拉機(jī)、電動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、閥門、縫紉機(jī)等制造業(yè)。主要加工箱體類零件，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)床及其自動線的設(shè)計(jì)與使用中，可以相互更換使用的一些專能部件。這些部件是經(jīng)過試制與試驗(yàn)而最后定型的。因此，相對而言，它的結(jié)構(gòu)較可靠，使用性能是較穩(wěn)定的。同時(shí)還可以組織專業(yè)廠進(jìn)行生產(chǎn)，使用廠可以像買標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備一樣在市場上買到。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，而且它的種類也是很多的。大的通用部件可以是個(gè)床身、立柱、動力頭及動力滑臺等，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 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用部件組成的工序集中的高效率專用機(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，勞動強(qiáng)度低。 （3） 組合機(jī)床的通用部件是經(jīng)過周密設(shè)計(jì)和長期生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的，又有廠成批制造，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)，采用其他類型的專用機(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)床自動線，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、動力箱、動力滑臺，各種工藝切削頭等。對于一些按循序加工的多工位組合機(jī)床，還具有移動工作臺或回轉(zhuǎn)工作臺。 動力箱、各種工藝切削頭和動力滑臺是組合機(jī)床完成切削主運(yùn)動或進(jìn)給運(yùn)動的動力部件。其中還有能同時(shí)完成切削主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動的動力頭。 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 組合機(jī)床的通用部件分大型和小型兩大類。大型通用部件是指電機(jī)功率為1.5-30千瓦的動力部件及其配套部件。這類動力部件多為箱體移動的結(jié)構(gòu)形式。小型通用部件是指電機(jī)功率甾.1-2.2千瓦的動力部件及其配套不見。這類動力部件多為套筒移動的結(jié)構(gòu)形式。用大型通用部件組成的機(jī)床稱為大型組合機(jī)床。用小型通用部件真誠的機(jī)床稱為小型組合機(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。單工位機(jī)床又有單面、雙面、三面和四面幾種，多工位機(jī)床則有移動工作臺式、回轉(zhuǎn)工作臺式、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 1.6.1 按在組合機(jī)床中所起作用分 a）動力部件 例如動力頭和動力滑臺等。 b）支承部件 例如滑臺，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，回轉(zhuǎn)鼓輪，自動線工作回轉(zhuǎn)臺及零件輸送裝置等。 d）控制部件 例如液壓元件，控制板，按鈕臺及電氣擋鐵等。 e）其他部件 例如機(jī)械扳手，氣動扳手，排屑裝置及潤滑裝置等。 1.6.2 按動力部件分 a）液壓通用部件 優(yōu)點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠； 2）進(jìn)給量可無級調(diào)整（利用節(jié)流挑速器）； 3）過載保護(hù)裝置簡單可靠； 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)給量無級調(diào)整困難； 2）結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，使用電機(jī)較多。 3）氣動液壓通用部件。 1.6.3 按動力部件實(shí)現(xiàn)的進(jìn)給方式分 a）箱體移動式 它是通過動力部件沿床身導(dǎo)軌的移動來實(shí)現(xiàn)刀具進(jìn)給運(yùn)動的，通常習(xí)慣稱為大型通用部件。 b）套筒移動式 它是通過主軸套筒的移動來實(shí)現(xiàn)刀具進(jìn)給運(yùn)動的，通常習(xí)慣稱為小型通用部。 1.7 本設(shè)計(jì)主要研究內(nèi)容 本設(shè)計(jì)研究內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面： a） 組合機(jī)床的主軸箱設(shè)計(jì) b） 組合機(jī)床主軸箱的裝配 1.8 設(shè)計(jì)任務(wù) 通過本設(shè)計(jì)，使學(xué)生熟悉專用機(jī)床設(shè)計(jì)的一般過程，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和各項(xiàng)技能，著重培養(yǎng)設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析問題和解決問題的能力，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）需要加工孔如圖1.1所示； 圖 1.1 設(shè)計(jì)要求： a）生產(chǎn)綱領(lǐng)：單班制年產(chǎn)5萬臺。 b）根據(jù)總體設(shè)計(jì)所給參數(shù)進(jìn)行右主軸箱設(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)場所采用的定位、夾緊方法、工藝過程、所采用的刀具及切削用量、生產(chǎn)率要求、現(xiàn)場的環(huán)境和條件等等。如條件允許，還應(yīng)廣泛收集國內(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 在確定工藝方案的同時(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)，對機(jī)床的結(jié)構(gòu)方案也有一定的影響。例如，對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，對多工序的中小型零件，則宜采用移動夾具的多工位組合機(jī)床；對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)床自動線的重要因素。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，甚至自動線來進(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2-3個(gè)，并且能滿足生產(chǎn)率要求時(shí)，應(yīng)選用移動工作臺時(shí)組合機(jī)床；工位數(shù)超過4個(gè)時(shí)才選用回轉(zhuǎn)工作臺或鼓輪式組合機(jī)床。 d）現(xiàn)場條件影響 使用組合機(jī)床的現(xiàn)場條件對組合機(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)整能力以及車間布置的情況，都將會影響組合機(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、中型箱體類零件。在整個(gè)加工循環(huán)中，夾具和工件固定不動，通過動力部件使刀具從雙面對工件進(jìn)行加工。這類機(jī)床加工精度較高，但生產(chǎn)率低。根據(jù)對被加工零件的仔細(xì)分析和研究，決定采用左右兩個(gè)主軸箱，在左主軸箱上鉆八個(gè)孔，右主軸箱鉆十四個(gè)孔，如圖2.2所示： 圖2.2 主軸箱 但根據(jù)加工對象的不同，右箱和右蓋的孔位置并不一致，而且有些孔的位置甚至相沖突，故在右箱體上不可以直接拍布八個(gè)鉆頭。在.的老師指導(dǎo)下，并集合參考了一些書籍，決定對在右主軸箱上加工的十四個(gè)孔進(jìn)行如下排布，如圖2.2 圖 2.3右箱 傳動軸18帶動主軸1,2,3轉(zhuǎn)動，傳動軸18帶動21，再由傳動軸21帶動傳動軸22，再由傳動軸22帶動主軸4傳動。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，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)床臺數(shù)，要求盡量貫徹工序集中的原則。但是，工序集中程度過高會使機(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)荷過大而引起工件變形，降低加工精度。在對于工序集中是否過度的問題上，我們經(jīng)過了仔細(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，會導(dǎo)致主軸箱的設(shè)計(jì)困難，且鉆孔的軸向力會影響鏜孔的精度。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，不會對精度有很大的影響，對隨后要設(shè)計(jì)的主軸箱沒有太大的影響。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)簡單、操作方便。因此，應(yīng)選擇毛坯上平整、光潔，尺寸較大，沒有澆注系統(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)模的加工的廠房中，再結(jié)合機(jī)床制造的最低成本，機(jī)床的傳動系統(tǒng)為液壓傳動系統(tǒng)。x 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)廣泛的一類工件的加工，稱為通用夾具。例如車床上的卡盤，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）專用夾具 這類夾具是指專為某個(gè)零件的某一道工序?qū)ｉT設(shè)計(jì)的。專用夾具的設(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、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)加工若干不同種類工件的一類夾具。在中小批量生產(chǎn)中，使用可調(diào)夾具往往會獲得最佳的經(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)。但尺寸過小或過大的工件還沒有相應(yīng)的組合夾具標(biāo)準(zhǔn)件。位置精度要求過高的工作也不宜采用組合夾具。 6）隨行夾具 這是一類在自動線和柔性制造系統(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。 b）按所使用的機(jī)床劃分 機(jī)床夾具也可按使用的機(jī)床來劃分。如車床夾具、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)問題，有時(shí)還繪制了工序簡圖。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)動自由度的作用，而絕 不能用一個(gè)以上的點(diǎn)來限制同一個(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)給長度一致，減少機(jī)床的調(diào)整和操作，常常會對無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)樹直放置在基座上，通過參考有關(guān)的夾具系列的書籍，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)床上是加工過程，刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對位置關(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)選擇動力部件的主要依據(jù)，是整臺組合機(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)系尺寸圖是用來表示機(jī)床的配置形式、機(jī)床各部件之間相對位置關(guān)系和運(yùn)動關(guān)系的總體布局圖。它是進(jìn)行多軸箱、夾具等專用部件設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。 1）選用動力部件包括滑臺的選用和動力箱的選用 通常，根據(jù)滑臺的驅(qū)動方式、所需進(jìn)給力、進(jìn)給速度、最大行程長度和加工精度等因素來選用合適的滑臺。驅(qū)動方式的確定，確定軸向進(jìn)給力，確定進(jìn)給速度，確定滑臺行程，精度的選擇 動力箱主要依據(jù)多軸箱所需的電動機(jī)功率選用。多軸箱所需的電動機(jī)功率為： P主=P切+P空+P附 （2.1） 當(dāng)某一規(guī)格的動力部件的功率或進(jìn)給力不能滿足要求，但又相差不大時(shí)，不要輕易選用大一規(guī)格的動力部件，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足夾具在其上面聯(lián)接安裝的需要。中間底座長度尺寸根據(jù)所選用動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)過程、動作時(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足用戶對生產(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 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、切削用量和主軸類型而設(shè)計(jì)，由通用零件組成。能將動力箱的動力，傳遞給主軸，使之按要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)，提供切削動力。多軸箱與動力箱一起安裝于進(jìn)給滑臺上，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用多軸箱兩大類。專用多軸箱根據(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)。專用多軸箱基本上由專用零件組成，采用不需導(dǎo)向裝置的剛性主軸來保證加工孔的位置精度。通用多軸箱按專用要求設(shè)計(jì)，由通用零件及少量專用零件組成，采用非剛性主軸，加工時(shí)，需由導(dǎo)向裝置引導(dǎo)刀具來保證被加工孔的位置精度。 動力部件（動力頭或動力滑臺）是通過主軸箱和被加工零件發(fā)生關(guān)系的，具體的說，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；而通過按照一定速比布置在主軸箱里的傳動齒輪將運(yùn)動由驅(qū)動箱（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力頭（或減速箱）上，也可固定在滑臺或床身上。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)部件來說，不是通用部件，而僅是按照零件加以分類，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的，以保證鑄件的通用化；主軸是按用途分類的，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分類等。通過這些方法，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方法如圖3.1所示： 圖3.1多軸箱通用零件的編號 編號中的T07表示多軸箱的通用零件；小組號分別用1、2、3和4表示箱體類、主軸類、傳動軸類和齒輪類零件；順序號和零件順序號表示的內(nèi)容隨類別號和小組號的不同而不同。 a） 通用箱體類零件 通用箱體類零件包括多軸箱箱體、前蓋、后蓋、上蓋和側(cè)蓋。多軸箱后蓋與動力箱的結(jié)合面上聯(lián)接螺孔、定位銷孔的大小、位置應(yīng)與動力箱聯(lián)系尺寸相適應(yīng)。 b） 通用軸類零件 1）通用主軸 通用主軸分為鉆削類和攻螺紋類兩種主軸。 鉆削類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）通用傳動軸 常用的通用傳動軸按用途和支承形式可分為圓錐滾子軸承傳動軸、滾針軸承和推力球軸承、潤滑泵軸、手柄軸四種。 3）通用齒輪 4）潤滑泵 5）其他通用零件 3.3 組合機(jī)床主軸箱的種類 主軸箱可以分成通用的和專用的兩大類。 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、傳動軸、隔套、軸承、箱體、前蓋、后蓋和潤滑部件等。 專用主軸箱的設(shè)計(jì)、制造和裝配，基本上則是采用專用的零件，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）鉆鏜類主軸箱 該類主軸箱結(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為通用主軸箱。 2）攻絲類主軸箱 這種主軸箱上安裝攻絲用的行程控制機(jī)構(gòu)，對于主軸數(shù)量較多的攻絲主軸箱，還應(yīng)考慮安裝制動器，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 這種主軸箱用來完成銑削加工，其結(jié)構(gòu)也是專用的，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，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。 3.6 主軸箱的動力計(jì)算及動力箱的選擇 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)主軸軸書數(shù)較多，傳動復(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==1.5（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機(jī)和動力箱。查表得，選擇動力箱型號為TD25A型，電動機(jī)功率為2.2KW，電動機(jī)轉(zhuǎn)速為1420轉(zhuǎn)/分，驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速為785轉(zhuǎn)/分，驅(qū)動軸直徑為30mm，驅(qū)動軸外伸長為45mm，驅(qū)動軸高度為125mm，動力箱公稱尺寸為320mm，寬度為320mm，高度為250mm，長度為320mm，電動機(jī)型號為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型。所以，多軸箱中主軸的分布也可以分為下列幾種類型： a）同心圓分布 b）直線分布 c）任意分布 在設(shè)計(jì)中盡可能使之形成同心圓分布，用同一根中間傳動軸帶多根主軸。 3.8 傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 多軸箱的傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)，就是通過一定的傳動鏈把動力箱輸出軸（亦稱多軸箱驅(qū)動軸）傳進(jìn)來的動力和轉(zhuǎn)速按要求分配到各主軸。傳動系列設(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，力求使主要傳動件（主軸、傳動軸、齒輪等）的規(guī)格少，數(shù)量少，體積??；因此，在設(shè)計(jì) 傳動系統(tǒng)時(shí)，要注意下面幾點(diǎn)： a） 盡量用一根中間傳動軸帶動多根主軸。當(dāng)齒輪嚙合中心不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可用變?yōu)辇X輪或略變傳動比的方法解決。 b）一般情況下，盡量不采用主軸帶動主軸的方案，因?yàn)檫@會增加主動主軸的負(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1——2根或更多主軸的傳動方案。 c）為使結(jié)構(gòu)緊湊，多軸箱體內(nèi)的齒輪傳動副的最佳傳動比為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，其傳動比可以去大一些，但一般不超過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)動軸轉(zhuǎn)速較高時(shí)，可采用逐步降速傳動；如驅(qū)動軸轉(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)床多軸箱的傳動和結(jié)構(gòu)與普通機(jī)床差異較大，其一是由于傳動鏈較短，難分前后，另外，經(jīng)常是以中間傳動軸帶動多根主軸。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大，最后一級經(jīng)常使用伸速傳動。 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 擬定多軸箱傳動系統(tǒng)的基本方法 擬定多軸箱傳動系統(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)置中心傳動軸；再把各組同心圓上的中心傳動軸再取同心圓，并用最少的傳動軸帶動這些中心傳動軸；把最后的合攏傳動軸與動力箱的驅(qū)動軸連接起來。這就是“從主軸的布置開始，最后引到驅(qū)動軸上”。注意：驅(qū)動軸的中心必須處于多軸箱箱體寬度的中心線上，其中心高度則從選定的動力箱的聯(lián)系尺寸圖中查出。 4 傳動系統(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厘米長度上允許最大扭轉(zhuǎn)角的數(shù)值來選取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×=1.48 (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)動軸轉(zhuǎn)速n=785轉(zhuǎn)/分，主軸轉(zhuǎn)速n=1274轉(zhuǎn)/分。所以： i==1.62 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)傳動級數(shù)為二級傳動，即： 1.62=1.47*1.10。 由此可以得出：i=1.47 i=1.10 i=1.47,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= z= 19, 驅(qū)動軸0和傳動軸20的傳動為i0,20==0.83 傳動軸20和傳動軸22的傳動比為i20，22==1.04 傳動軸22和傳動軸21的傳動比為i22，21==1.03 傳動軸21和傳動軸18的傳動比為i21，18==1.03 所以主軸1與傳動軸18之間的中心距為A1===58.75 (mm)。 同理由于 主軸2和傳動軸18的的模數(shù)和齒數(shù)都相同，所以中心距為A2=58.75 (mm) 主軸和傳動軸18的的模數(shù)和齒數(shù)也都相同，所以中心距為A3=58.75 (mm) 4.3 主軸箱輪廓尺寸及相關(guān)系數(shù) 動力部件的選擇確定了主軸箱外形輪廓尺寸為320×250mm，根據(jù)動力箱輸出軸高度為125mm，故主軸箱最低主軸高度為125mm，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)常遇到的一些問題 a）主軸安裝軸承的臺屑不清楚，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）主軸過細(xì)，很容易彎曲。 e) 滾針套偏緊。 f）應(yīng)當(dāng)在加工車間完成的孔，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。設(shè)計(jì)要求主軸的徑向跳動為0.04毫米，根據(jù)實(shí)際裝配經(jīng)驗(yàn)證明，徑向跳動在0.06毫米以內(nèi)時(shí)，經(jīng)過努力是可以達(dá)到最后的精度要求的。對每根主軸找精度時(shí)要注意記下最高點(diǎn)位置。 b） 進(jìn)行分類 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的東西，就會造成主軸裝配后出現(xiàn)較大的徑向跳動。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。