6110 連桿鉆小頭孔組合機(jī)床設(shè)計0一、 前 言1.1 組合機(jī)床的發(fā)展及概況 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)，配以少量專用部件并按工序高度集中的原則設(shè)計的。它是可以同時完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、車端面、車削和銑削等工序的高效率的專用機(jī)床，它一般采用多軸、多刀、多工序、多面、多工位同時加工。與萬能機(jī)床和專用機(jī)床相比，組合機(jī)床有重新改裝的優(yōu)越性，其通用零、部件可以多次重復(fù)利用。加工過程中采用多軸對被加工零件一個面上的許多孔同時進(jìn)行加工，這樣不僅較好地保證各孔之間的精度、提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少工件工序間的搬運(yùn)、改善勞動條件，也減少了機(jī)床占地面積。由于組合機(jī)床大多數(shù)零、部件是同類的通用部件，這就縮短了設(shè)計和制造周期，簡化了機(jī)床的維護(hù)和修理。必要時甚至可以更換整個部件，以提高機(jī)床的維修速度?，F(xiàn)代化的大生產(chǎn)使組合機(jī)床得到了較為廣泛的應(yīng)用, 但也對組合機(jī)床的使用周期提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),糾其原因主要是機(jī)械行業(yè)特別是汽車產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品更新?lián)Q代不斷加快, 生產(chǎn)作業(yè)線日趨柔性化。由于產(chǎn)品生產(chǎn)工藝及流程經(jīng)常變化, 需靈活地改變控制程序, 以使機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程按預(yù)定的條件和順序來運(yùn)行或執(zhí)行。在控制系統(tǒng)方案中, PLC 已成為當(dāng)今增長速度最快的工業(yè)控制設(shè)備, 它具備了許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn), 能較好地解決工業(yè)控制領(lǐng)域普遍關(guān)心的可靠性、安全性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性、方便性等問題。操作員可以通過命令監(jiān)控相關(guān)部分的運(yùn)行狀態(tài), 根據(jù)具體的工藝要求, 對進(jìn)給控制、調(diào)整定時等進(jìn)行詳細(xì)設(shè)定, 從而實(shí)現(xiàn)“集中管理, 分散控制” 。因此采用了 PLC 來實(shí)現(xiàn)對主軸孔加工用機(jī)床操作過程的自動控制。1.2 組合機(jī)床的工藝范圍及特點(diǎn)組合機(jī)床適宜于各種大中型箱體類零件，目前組合機(jī)床主要用于平面加工和孔加工兩類工序。其中孔加工包括鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔及倒角、切槽、攻螺紋、锪沉孔、滾壓孔等。隨著自動化的發(fā)展，組合機(jī)床的工藝范圍已擴(kuò)展到了車外圓等工序。組合機(jī)床具有如下特點(diǎn)：1） 主要用于加工箱體類零件和雜件的平面和孔。2）生產(chǎn)率高。可多面、多工位、多軸、多刀同時自動加工。3）加工精度穩(wěn)定?？蛇x用成熟的通用部件、精密夾具來保證加工精度。4）研制周期短，便于設(shè)計、制造和使用維護(hù)，成本低。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，機(jī)床易于改裝；產(chǎn)品或工藝變化時，通用部件還可以重復(fù)利用。1.3 機(jī)床設(shè)計的課題來源、設(shè)計內(nèi)容及要求1.3.1 課題來源1該畢業(yè)設(shè)計課題是 6110 連桿鉆小頭孔組合機(jī)床設(shè)計，來源于江蘇高精機(jī)電設(shè)備有限公司，主要為了解決以前工作效率低，加工精度不高，勞動強(qiáng)度大的問題。這次畢業(yè)設(shè)計是在實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。在工程技術(shù)人員的帶領(lǐng)下，深入車間，了解被加工零件的加工特點(diǎn)、精度和技術(shù)要求以及生產(chǎn)率的要求等，確定在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容及其加工方法。我們小組通過討論，協(xié)調(diào)，既考慮工藝方案的實(shí)現(xiàn)，保證加工精度、技術(shù)要求及其生產(chǎn)效率，又考慮機(jī)床操作、維護(hù)、修理是否方便，排屑情況是否良好，還注意被加工零件的生產(chǎn)批量等。最后確定了機(jī)床各部件間的相互關(guān)系，選擇通用部件和刀具的導(dǎo)向，計算切削用量等以便使設(shè)計的組合機(jī)床符合多快好省的要求。1.3.2 設(shè)計內(nèi)容1）運(yùn)動設(shè)計 根據(jù)給定的被加工零件，確定機(jī)床的切削用量，通過分析比較擬定傳動方案和傳動系統(tǒng)圖，確定傳動副的傳動比及齒輪的齒數(shù)。2）動力設(shè)計 根據(jù)給定的工件，初算傳動軸的直徑、齒輪的模數(shù)；確定動力箱；計算多軸箱尺寸及設(shè)計傳動路線。完成裝配草圖后，要驗(yàn)算傳動軸的直徑，齒輪模數(shù)否在允許范圍內(nèi)。3）結(jié)構(gòu)設(shè)計 進(jìn)行主運(yùn)動傳動軸系、變速機(jī)構(gòu)、主軸部件、箱體、潤滑與密封等的布置和機(jī)構(gòu)設(shè)計。4）編寫設(shè)計說明書1.3.3 設(shè)計要求本次課題所設(shè)計的組合機(jī)床總體應(yīng)滿足零件的加工要求，保證加工精度；機(jī)床應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、裝卸方便、便于維修、調(diào)整；機(jī)床盡量能用通用件以便降低制造成本。6110 連桿鉆小頭孔組合機(jī)床設(shè)計2二、 組合機(jī)床總體設(shè)計2.1 組合機(jī)床工藝方案的擬訂2.1.1 制定工藝方案零件加工工藝將決定組合機(jī)床的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、總體布局和夾具結(jié)構(gòu)等。所以，在制定工藝方案時，必須計算分析被加工零件圖，并深入了解零件的形狀、大小、材料、硬度、剛度，加工部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)加工精度，表面粗糙度，以及定位，夾緊方法，工藝過程，所采用的刀具及切削用量，生產(chǎn)率要求等等。并查閱有關(guān)技術(shù)資料，制定出合理的工藝方案。根據(jù)被加工被零件（箱體）的零件圖（圖 2-1） ，加工四個螺紋底孔的工藝過程。1） 加工孔的主要技術(shù)要求：加工 1 個 Φ32.5 的孔；孔的位置度公差為 Φ0.1mm；工件材料為 HT200，HB170～241；要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為（考慮廢品及備品率）年產(chǎn)量 25 萬件，單班制生產(chǎn)。2）工藝分析加工該孔時，孔的位置度公差為 0.1mm根據(jù)組合機(jī)床用的工藝方法及能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，可采用如下的加工方案：一次性加工通孔，孔徑為 Φ32mm3） 定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇選擇定位基準(zhǔn)的原則及應(yīng)注意的問題：a)盡量選擇零件設(shè)計基準(zhǔn)作為組合機(jī)床加工的定位基準(zhǔn)，保證加工精度b)選擇定位基準(zhǔn)應(yīng)確保工件穩(wěn)定定位c)基面統(tǒng)一原則通過分析，對該機(jī)體的加工可采用兩種定位方式。一種是“三面定位” （底面、后面、側(cè)面） ，底面限制三個自由度，右面限制兩個自由度，后面限制一個自由度。還有一種是“一面兩孔”定位。在此選三面定位方式為該加工中的主要工藝基準(zhǔn)。2.1.2 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案。1)被加工零件的加工精度被加工零件需要在組合機(jī)床上完成的加工工序及應(yīng)保證的加工精度，工件各孔間的位置精度為 0.1mm,它的位置精度要求不是很高，安排加工時可以在下一個安裝工位上對所有孔進(jìn)行最終精加工。為了加工出表面粗糙度為 Ra3.2um 的孔。采取提高機(jī)床原始制造精度和工件定位基準(zhǔn)精度并減少夾壓變形等措施就可以了。被加工零件圖如圖 2-1 所示：3圖 2－1 被加工零件圖2) 被加工零件的特點(diǎn)此箱體的材料是 HT200、硬度 HB170-241，孔的位置分配不規(guī)則，孔的直徑為Φ8.5mm。采用多孔同步加工，此零件的加工特點(diǎn)是中心線與定位基準(zhǔn)平面是垂直的，并且定位基準(zhǔn)面是水平的?？椎姆植疾灰?guī)則，工件比較小，可一次鉆完，因而適合選擇立式單工位鉆床。3) 零件的生產(chǎn)批量零件的生產(chǎn)批量是決定采用單工位、多工位、自動線或按中小批量生產(chǎn)特點(diǎn)設(shè)計組合機(jī)床的重要因素。按設(shè)計要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為年生產(chǎn)量為 25 萬件，從工件外形及輪廓尺寸，為了減少加工時間，采用多軸頭以提高利用率。綜上所述：通過對箱體零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術(shù)要求、定位、夾緊方式、工藝方法，并定出影響機(jī)床的總體布局和技術(shù)性能等方面的考慮，最終決定設(shè)計四軸頭單工位同步鉆床。根據(jù)任務(wù)書的要求：設(shè)計的組合機(jī)床要滿足加工要求、保證加工精度；盡可能用通用件、以降低成本；各動力部件用電氣控制、液壓驅(qū)動。因此根據(jù)任務(wù)書要求和機(jī)體的特點(diǎn)初定兩種設(shè)計方案：A．臥式組合機(jī)床6110 連桿鉆小頭孔組合機(jī)床設(shè)計4圖 2-2 臥式組合機(jī)床結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：臥式組合機(jī)床重心低，振動小，運(yùn)作平穩(wěn)，加工精度高，占地面積大。B．立式組合機(jī)床 圖 2-3 立機(jī)床結(jié)構(gòu)式組合特點(diǎn)：立式組合機(jī)床重心高，振動較大，加工精度高，占地面積小。通過以上比較，故選用臥式組合機(jī)床。2.2 確定切削用量及選擇刀具2.2.1 選擇切削用量合理地選擇切削用量，即確定合理的切削速度和工作進(jìn)給量，能使組合機(jī)床以最少的停車損失，最高的生產(chǎn)效率，最長的刀具壽命和最好的加工質(zhì)量也就是多、快、好、省地進(jìn)行生產(chǎn)。在組合機(jī)床上所有的刀具共用一個進(jìn)給系統(tǒng)，因此，同一滑臺帶動的所有刀具每分鐘進(jìn)給量相同，即等于滑臺的工進(jìn)速度，即n1f1=n2f2=……=nifi=vf (2-1)其中: n 1，n 2，……n i為各主軸轉(zhuǎn)速，r/min ；f1，f 2， ……fi為各主軸進(jìn)給量，mm/s；vf為動力滑臺每分鐘進(jìn)給量， mm/min。本設(shè)計只需要加工一個空。按照經(jīng)濟(jì)地選擇滿足加工要求的原則，采用查表的方法查得：5小孔為 Φ32.5mm 的光孔，鉆通，l=32mm。由 d＞30～40，硬度 223～280HBS， 初選 v=81.5m/min,f=0.10mm/r,n 根據(jù)分組齒輪不同分別選擇，在滿足需要的情況下盡量使用低速組。2.2.2 切削力及功率的計算根據(jù)選定的切削用量（主要指切削速度 v 及進(jìn)給量 f）確定切削力，作為選擇動力部件（滑臺）及夾具設(shè)計的依據(jù)；確定切削扭矩，用以確定主軸及其它傳動件（齒輪，傳動軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動電動（一般指動力箱）功率，通過查文獻(xiàn) 表 2-6 計算如下：??1布氏硬度：HB =HBmin－ (HBmax－HB min) （2-32）=170－ (241－170)1=146.33切削力： =26 （2-FD8.0f6.HB3）=26×16× ×8.010.643=1313.09N切削扭矩：=10 （2-9.1D8.0f6.HB4）=10× × ×9.1T8.00.6143=6123.90N·mm切削功率： = （2-PD974v?5）=6123.90×12/(9740×3.14×16)=0.15 kw式中：HB——布氏硬度F——切削力，N；D——鉆頭直徑，mm；f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，mm/r；6110 連桿鉆小頭孔組合機(jī)床設(shè)計6T——切削扭矩，N·mm；V——切削速度，m/min；P——切削功率，kw。2.2.3 刀具的選擇 A．確定刀具的耐用度。刀具開始切削起，至磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)止的切削時間稱為刀具的耐用度。刀具耐用度反映了刀具磨損的速率，影響刀具耐用度的主要因素有切削用量，工件材料等。根據(jù)上面已經(jīng)求得的機(jī)床進(jìn)給速度和已經(jīng)知道的工件材料，通過查文獻(xiàn)[4]中表 2-9，確定刀具的耐用度需要達(dá)到 90-180min。B．確定刀具的類型。確定刀具類型應(yīng)考慮加工精度、表面粗糙度、排屑及生產(chǎn)率等要求，只要條件允許應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)刀具?？准庸さ毒撸ㄣ@、鏜、鉸等）的直徑應(yīng)與加工部位尺寸、精度相適應(yīng)，其長度應(yīng)保證加工終了時刀具螺旋槽尾端離導(dǎo)向套外端 30~50mm，以利排屑和刀具磨損后有一定向前調(diào)整量。刀具錐柄插入接桿孔內(nèi)長度，在繪制加工示意圖是應(yīng)注意從刀具總長中減去。 根據(jù)已知條件初步?jīng)Q定選擇復(fù)合刀具。所謂復(fù)合刀具，就是指同時或先后順序完成兩個或兩個以上的加工工序或工步的刀具。復(fù)合刀具之所以在組合機(jī)床上大量使用，是由于它有很多優(yōu)點(diǎn)：a)集中工序，可減少加工工位數(shù)和機(jī)床數(shù)，有時也就減少了加工工件的機(jī)動時間和輔助時間，減少機(jī)床占地面積，節(jié)省設(shè)備投資。b)減少工件安裝和夾具轉(zhuǎn)位次數(shù)，在一個工位上孔進(jìn)行粗精加工，減少精加工余量，提高加工精度，降低粗糙度。c)在一個工位上同時加工幾個加工表面，可以提高加工表面相互間的位置精度。如同一軸線的幾個孔的同軸度，端面與孔的垂直度等。箱體的布氏硬度在 HB170～241，孔徑 D 為 16mm，刀具的材料選擇高速鋼鉆頭（W18Cr4V） ，為了使工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、刃磨簡單，選擇標(biāo)準(zhǔn) Φ16 的麻花鉆。2.3 組合機(jī)床總體設(shè)計——“三圖一卡”繪制組合機(jī)床“三圖一卡” ，就是針對具體零件，在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行組合機(jī)床總體方案圖樣文件設(shè)計。其內(nèi)容包括:繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖和編制生產(chǎn)率計算卡。2.3.1 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，表示在一臺機(jī)床上或一條自動線上完成的工藝內(nèi)容、加工部位的尺寸及精度、技術(shù)要求、加工用定位基準(zhǔn)、夾壓部位7以及被加工零件的材料、硬度和在本機(jī)床加工前毛坯情況的圖紙。它是在原有零件圖基礎(chǔ)上，以突出本機(jī)床或自動線加工內(nèi)容，加上必要的說明繪制的。它是組合機(jī)床設(shè)計的主要依據(jù)，也是制造使用時調(diào)整機(jī)床、檢查精度的重要技術(shù)文件。繪制的被加工零工序圖如圖 2-4 所示。圖 2-4 被加工零件工序圖其原始數(shù)據(jù)其主要內(nèi)容包括：A．被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序機(jī)床設(shè)計有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。B．本工序所選用的定位基準(zhǔn)、夾緊部位及夾緊方向。以便根據(jù)此進(jìn)行夾具的支承、定位、夾緊和導(dǎo)向等機(jī)構(gòu)設(shè)計。C．本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技術(shù)要求以及對上道工序的技術(shù)要求。D．注明被加工零件的名稱、編號、材料、硬度以及加工部位的余量。a)在圖中注明被加工零件的名稱及編號：7170316KZ 后橋殼；材料：QT590-10；硬度：HB180~260。b)圖中符號, ---為夾緊位置 為定位基準(zhǔn)。為使被加工零件工序圖表達(dá)清晰明了，突出本工序內(nèi)容，繪制時規(guī)定：應(yīng)按一定的比例，繪制足夠的視圖；本工序加工部位用粗實(shí)線表示，保證的加工部位尺寸及位置尺寸數(shù)值下方畫“__”粗實(shí)線，其余部位用細(xì)實(shí)線表示。2.3.2 加工示意圖1）加工示意圖的作用和內(nèi)容6110 連桿鉆小頭孔組合機(jī)床設(shè)計8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)床上的加工過程，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)床和刀具所必需的重要文件。圖2－3 為箱體上 4 孔立式鉆床加工示意圖。在圖上應(yīng)標(biāo)注的內(nèi)容：①機(jī)床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程。②工件、夾具、刀具及多軸箱端面之間的距離等。③主軸的結(jié)構(gòu)類型，尺寸及外伸長度；刀具類型，數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸、接桿、導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)尺寸。2）繪制加工示意圖之前的有關(guān)計算①刀具的選擇 刀具選擇考慮加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素。 （刀具的選擇前面已有說明。 ）2－3 加工示意圖②導(dǎo)向套的選擇 在組合機(jī)床上加工孔，除用剛性主軸的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取決于夾具導(dǎo)向。因此正確選擇導(dǎo)向裝置的類型，合理確定其尺寸、精度，是設(shè)計組合機(jī)床的重要內(nèi)容。Ⅰ選擇導(dǎo)向類型 根據(jù)刀具導(dǎo)向部分直徑 d=16mm 和刀具導(dǎo)向的線速度v=12m/min，選擇固定式導(dǎo)向。Ⅱ?qū)蛱椎膮?shù) 根據(jù)刀具的直徑選擇固定導(dǎo)向裝置，如圖 2－4 所示：固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺寸如表 2-1 所示：9表 2－1 固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺d D D1 D2 L L1 m R d1 d2 L016 26 35 39 36 45 18 22 M16 32 32圖 2－4 固定導(dǎo)向裝置固定裝置的配合如表 2-2：表 2－2 固定裝置的配合導(dǎo)向類別 工藝方法 1DD 刀具導(dǎo)向部分外徑固定導(dǎo)向 鉆孔 67nH67gg6③初定主軸類型、尺寸、外伸長度因?yàn)檩S的材料為 40Cr，剪切彈性模量 G=81.0GPa,剛性主軸取 ψ＝1／4,所以 B取 2.216，根據(jù)剛性條件計算主軸的直徑為：d B =2.216× =19.61mm （2-6）?4T490.6123式中：d——軸直徑，mm；T——軸所承受的轉(zhuǎn)矩，N·mm；6110 連桿鉆小頭孔組合機(jī)床設(shè)計10B——系數(shù)。本設(shè)計中所有主軸直徑皆取 d=20mm,主軸外伸長度為：L=115mm，D/ 為1d32/20，內(nèi)孔長度為：l 1 =77mm.④選擇刀具接桿 由以上可知，多軸箱各主軸的外伸長度為一定值，而刀具的長度也是一定值，因此，為保證多軸箱上各刀具能同時到達(dá)加工終了位置，就需要在主軸與刀具之間設(shè)置可調(diào)環(huán)節(jié)，這個可調(diào)節(jié)在組合機(jī)床上是通過可調(diào)整的刀具接桿來解決的,連接桿如圖 2－5 所示，圖 2－5 可調(diào)連接桿連接桿上的尺寸 d 與主軸外伸長度的內(nèi)孔 D 配合，因此，根據(jù)接桿直徑 d 選擇刀具接桿參數(shù)如表 2－3 所示：表 2－3 可調(diào)接桿的尺寸d(h6) D1(h6) d2 d3 L l1 l2 l3螺母厚度20 Tr20×6 莫氏 1 號 12.061 17 188 46 42 100 12⑤確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸從保證加工終了時主軸箱端面到工件端面間距離最小來確定全部聯(lián)系尺寸，加工示意圖聯(lián)系尺寸的標(biāo)注如圖 2－3 所示。其中最重要的聯(lián)系尺寸即工件端面到多軸箱端面之間的距離（圖中的尺寸 314mm）,它等于刀具懸伸長度、螺母厚度、主軸外伸長度與接桿伸出長度（可調(diào)）之和，再減去加工孔深度和切出值。⑥工作進(jìn)給長度的確定 如圖 2-6 工作進(jìn)給長度 應(yīng)等于工件加工部位長度工LL 與刀具切入長度 和切出長度 之和。切入長 應(yīng)根據(jù)工件端面誤差情況在1L2L15～10mm 之間選擇，誤差大時取大值，因此取 =7mm，切出長度 =1/3d+(3～8)=211+8 9mm,所以 =10+7+8=25mm.5.831??工L⑦快進(jìn)長度的確定 考慮實(shí)際加工情況，在未加工之前，保證工件表面與刀尖之間有足夠的工作空間，也就是快速退回行程須保證所有刀具均退至夾具導(dǎo)套內(nèi)而不影響工件裝卸。這里取快速退回行程為 155mm，快退長度等于快速引進(jìn)與工作工進(jìn)之和，因此快進(jìn)長度 155－25=130mm.圖 2－6 工作進(jìn)給長度2.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖圖 2－7 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖1）聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容6110 連桿鉆小頭孔組合機(jī)床設(shè)計12聯(lián)系尺寸圖用來表示機(jī)床各組成部件的相互裝配和運(yùn)動關(guān)系，以檢驗(yàn)機(jī)床各部件的相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿足要求，通用部件的選擇是否合適，并為進(jìn)一步開展主軸箱、夾具等專用部件、零件的設(shè)計提供依據(jù)。聯(lián)系尺寸圖也可以看成是簡化的機(jī)床總圖，它表示機(jī)床的配置型式及總體布局。如圖 2－7 所示，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的內(nèi)容包括機(jī)床的布局形式，通用部件的型號、規(guī)格、動力部件的運(yùn)動尺寸和所用電動機(jī)的主要參數(shù)、工件與各部件間的主要聯(lián)系尺寸，專用部件的輪廓尺寸等。2）選用動力部件選用動力部件主要選擇型號、規(guī)格合適的動力滑臺、動力箱。①滑臺的選用 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。Ⅰ驅(qū)動形式的確定 根據(jù)對液壓滑臺和機(jī)械滑臺的性能特點(diǎn)比較，并結(jié)合具體的加工要求，使用條件選擇 HY 系列液壓滑臺。Ⅱ確定軸向進(jìn)給力 滑臺所需的進(jìn)給力 = ∑ =4×1313.09=5252.36N進(jìn)Fi式中： ——各主軸加工時所產(chǎn)生的軸向力i由于滑臺工作時，除了克服各主軸的軸的向力外，還要克服滑臺移動時所產(chǎn)生的摩擦力。因而選擇滑臺的最大進(jìn)給力應(yīng)大于 ＝5.30KN。進(jìn)FⅢ確定進(jìn)給速度 液壓滑臺的工作進(jìn)給速度規(guī)定一定范圍內(nèi)無級調(diào)速，對液壓滑臺確定切削用量時所規(guī)定的工作進(jìn)給速度應(yīng)大于滑臺最小工作進(jìn)給速度的 0.5～1 倍;液壓進(jìn)給系統(tǒng)中采用應(yīng)力繼電器時，實(shí)際進(jìn)給速度應(yīng)更大一些。本系統(tǒng)中進(jìn)給速度=n·f=800×0.1=80mm/min。所以選擇 HY80Ⅲ液壓滑臺，工作進(jìn)給速度范圍vf4～250mm/min，快進(jìn)速度 4m/min。Ⅳ確定滑臺行程 滑臺的行程除保證足夠的工作行程外，還應(yīng)留有前備量和后備量。前后備量的作用是動力部件有一定的向前后移動的余地，以彌補(bǔ)機(jī)床的制造誤差以及刀具磨損13后能向前調(diào)整。本系統(tǒng)前備量為 20mm， HY80Ⅲ液壓滑臺的工作行程由查表可取250mm，工作行程=快進(jìn)行程+工進(jìn)行程+前備量+后備量，即 250=130+25+20+后備量，所以后備量取 75mm。②由下式估動力箱的選用 動力箱主要依據(jù)多軸所需的電動機(jī)功率來選用，在多軸箱沒有設(shè)計之前， 可算主P＝ ／η （2-主 切7）＝4×0.15／0.8＝0.75KW式中：η——多軸箱傳動效率，加工黑色金屬時 η＝0.8～0.9；有色金屬時η＝0.7～0.8，本系統(tǒng)加工 HT200，取 η＝0.8．動力箱的電動機(jī)功率應(yīng)大于計算功率，并結(jié)合主軸要求的轉(zhuǎn)速大小選擇。因此，選用電動機(jī)型號為 Y100L—6B5 的 1TD16 IA 型動力箱，動力箱輸出軸至箱底面高度為 125mm。主要技術(shù)參數(shù)如表 2-4：表 2-4 Y90S 電機(jī)的技術(shù)參數(shù)轉(zhuǎn)速范圍（r/min）主電機(jī)傳動型號電機(jī)轉(zhuǎn)速 輸出轉(zhuǎn)速主電機(jī)功率（）kw配套主軸部件型號Y90S-6 910 600 0.751TA32、1TA32M、1TZ32~1TG32③Y 軸液壓滑臺的選用摩擦系數(shù)：f=0.07～0.12 取 f=0.1F=f·N=0.1mg=0.1×9.156×10=9.156N （2-8）3）確定多軸箱輪廓尺寸本機(jī)床配置的多軸箱總厚度為 220mm，寬度和高度按標(biāo)準(zhǔn)尺寸中選取。計算時，多軸箱的寬度 B 和高度 H 可確定為：B=600mm H=860mm根據(jù)上述計算值，按主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，最后確定主軸箱輪廓尺寸B×H=600 mm×860 mm。2.3.4 生產(chǎn)率計算卡6110 連桿鉆小頭孔組合機(jī)床設(shè)計14生產(chǎn)率計算卡是反映所設(shè)計機(jī)床的工作循環(huán)過程、動作時間、切削用量、生產(chǎn)率、負(fù)荷率等技術(shù)文件，通過生產(chǎn)率計算卡，可以分析擬定的方案是否滿足用戶對生產(chǎn)率及負(fù)荷率的要求。1)理想生產(chǎn)率理想生產(chǎn)率 Q(件/小時)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(jī)床生產(chǎn)率。根據(jù)文獻(xiàn) 第 51 頁??1Q=A/tk (2-9)式中，t k——全年工時總數(shù)，h；A——年生產(chǎn)綱領(lǐng)，件。一年按 250 個工作日、兩班制，則全年工時為 4600 小時，年制造 105000 臺機(jī)床（每臺車床需一個主軸箱） ，加上 5%的備品及廢品率，則年生產(chǎn)綱領(lǐng) A 為 110000件，所以：Q= 110000/4600=24(件/小時)2)實(shí)際生產(chǎn)率實(shí)際生產(chǎn)率 Q(件/小時)是指所設(shè)計的機(jī)床每小時實(shí)際可生產(chǎn)的零件數(shù)量。根據(jù)文獻(xiàn)[1]第 51 頁Q=60/ (2-10)T單式中： ——生產(chǎn)一個零件所需時間（ min） ，可按下式計算：T單(2-11)T??輔單 機(jī)式中： ——機(jī)加工時間（ min） ， ——輔助時間（ min） ，可按下式計算：機(jī) 輔(2-12)IVL工 進(jìn)工 進(jìn)機(jī)(2-13)裝 卸快 快 退快 進(jìn)輔 TT??式中： —刀具工作進(jìn)給長度，mm；L工 進(jìn)—動力頭快進(jìn)行程長度，mm；快 進(jìn)—動力頭快退行程長度，mm；快 退—刀具工作進(jìn)給速度，mm/min；V工 進(jìn)—動力頭快進(jìn)、快退速度，mm/min；快—工件裝卸、定位、夾緊的時間，min；T裝 卸—死擋鐵停留時間， min。I（1）機(jī)加工時間 機(jī)根據(jù)公式（2-17） ，計算鉆孔的 ：T機(jī)15T 機(jī) =50/80+0.05=0.63min（2）輔助加工時間 輔根據(jù)公式（2-18） ，計算鉆孔的 ：輔T 輔 =（100+150）/3000+1.5=1.57min由此可算得單件工時 T 單=（T 總+T 輔）=（0 .63+1.57）/4=0.56 分/件Q=60/ =60/0.56=107(件/小時)單3)機(jī)床負(fù)荷率計算根據(jù)文獻(xiàn) 第 51 頁得：負(fù)荷率為??1=83% (2-14) 1Q?負(fù)?4)機(jī)床的生產(chǎn)率計算卡由上面的計算可以繪制出鉆孔的生產(chǎn)率計算卡,如圖 2-5 所示。表 2－5 生產(chǎn)率計算卡圖號 毛坯種類 鑄件名稱 箱體 毛坯重量被加工零件材料 HT200 JB297-62 硬度 HB170-241工序名稱 鉆壓盤連接孔 工序號 工時/min序號工步名稱工作行程/mm切速/（m·min -1）進(jìn)給量/（mm·r -1）進(jìn)給量/（mm·min -1）工進(jìn)時間輔助時間1 按卸工件 12 夾 緊 10 0.0023 快 進(jìn) 100 3000 0.0334 鉆 孔 50 81.5 0.1 80 0.6255 死檔鐵停留 0.056 快 退 150 3000 0.057 卸下工件 10 0.5累計 0.758 1.502單件總工時 2.26/4=0.56分/件機(jī)床生產(chǎn)率 107 件/h備注1、主軸轉(zhuǎn)速 706r/min2、一次安裝加工完一個工件理論生產(chǎn)率 128.2 件/h6110 連桿鉆小頭孔組合機(jī)床設(shè)計16負(fù)荷率 83%三、主軸箱設(shè)計主軸箱是組合機(jī)床的重要專用部件，它是根據(jù)機(jī)床總體設(shè)計所確定的工件加工孔的數(shù)量、切削用量等加工要求，安排各主軸位置，將動力和運(yùn)動遞給各工作主軸，使之得到要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的動力部件。其動力來自通用的動力箱，與動力箱一起安裝于進(jìn)給滑臺，完成鉆、擴(kuò)、鏜、攻絲等加工工序。其特點(diǎn)是按專用要求設(shè)計，由通用部件組成，靠夾具的導(dǎo)向裝置來保證孔加工的位置精度。本人的主軸箱部分設(shè)計是連桿鉆小頭孔組合機(jī)床主軸箱的設(shè)計。由總體設(shè)計部分可知，需設(shè)計的主軸箱輪廓尺寸為 600mm 220mm；該類型的主軸箱結(jié)構(gòu)典型，能?利用通用的箱體和傳動件；采用標(biāo)準(zhǔn)主軸，借助導(dǎo)向套引導(dǎo)刀具來保證被加工孔的位置精度。本課題中主軸箱由箱體、前蓋和側(cè)蓋三個部分組成。箱體材料為 HT200，前蓋等材料為 HT200；箱體的標(biāo)準(zhǔn)厚度為 35mm，前蓋厚度為 10mm，側(cè)蓋厚度為 15mm。主軸的類型為圓錐滾子軸承長主軸，主軸材料采用 40Cr 鋼，熱處理 C42。通用傳動軸一般用 45 鋼，調(diào)質(zhì) T235。 通用齒輪有傳動齒輪、動力箱齒輪和電動機(jī)齒輪三種。在主軸箱箱體內(nèi)腔，可安排三排齒輪；箱體后壁與后蓋之間安排一排齒輪。通用主軸箱設(shè)計的順序是：繪制主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖；確定主軸結(jié)構(gòu)、軸徑及模數(shù)；擬訂傳動系統(tǒng)；計算主軸、傳動軸坐標(biāo)，繪制坐標(biāo)檢查圖；繪制主軸箱總圖，零件圖及編制組件明細(xì)表。具體內(nèi)容如下所示。3.1 繪制主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖，是根據(jù)“三圖一卡”整理編繪出來的，其內(nèi)容包括主軸箱設(shè)計的原始要求和已知條件。（1）主軸箱輪廓尺寸 600×220mm。（2）機(jī)體對輪廓尺寸以及每個孔的位置尺寸。（3）機(jī)體對與主軸箱相對位置尺寸。17根據(jù)這些數(shù)據(jù)可編制出主軸箱設(shè)計原始依據(jù)如圖 3-1 所示。圖 3-1 主軸箱設(shè)計原始依據(jù)3.2 確定主軸、齒輪及動力計算3.2.1 主軸結(jié)構(gòu)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，刀具主軸連接結(jié)構(gòu)、刀具進(jìn)給抗力和切削轉(zhuǎn)矩。如鉆孔時常采用滾珠軸承主軸，擴(kuò)、鏜孔等工序常采用滾錐軸承主軸；主軸間距較小是常采用滾針軸承主軸。齒輪模數(shù) （單位 mm）一般用類比法確定，也可按文獻(xiàn)[1]公式估算，即m（3-1）3(0~2)Pzn?式中， —齒輪所傳遞的功率， kw；P—一對嚙合齒輪中的小齒輪齒數(shù)；Z—小齒輪的轉(zhuǎn)速，r/min。N主軸箱中的齒輪模數(shù)常用 2、2.5、3、3.5、4 幾種。為了便于生產(chǎn)，同一主軸箱中的模數(shù)規(guī)格不要多于兩種。由于本主軸箱為鉆孔主軸箱，主軸轉(zhuǎn)速誤差較小，且加工孔的位置比較集中，可以根據(jù)實(shí)際需要選出齒輪模數(shù)為 2、3、4 三種。3.2.2 主軸箱所需動力的計算6110 連桿鉆小頭孔組合機(jī)床設(shè)計18主軸箱的動力計算包括主軸箱所需要的功率和進(jìn)給力兩項(xiàng)。 （3-2）PP??切 削 損 失主 軸 箱 空 轉(zhuǎn)式中， ——切削功率，kw；P切 削——空轉(zhuǎn)功率，kw；空 轉(zhuǎn)——與負(fù)荷成正比的功率損失，kw。損 失根據(jù)文獻(xiàn) 表 4-6 得??6=0.018kw空 轉(zhuǎn)=1188w P切 削=1188ｘ1%=11.88 w 損 失所以可得到 = 0.018 +1.188+0.01188=1.218kw主 軸 箱主軸箱所需進(jìn)給力 （單位 N）可按式 3-3 計算F主 軸 箱（3-3）1niF??主 軸 箱式中： ——各主軸所需的軸向切削力，單位為 N；iF=3765N。主 軸 箱3.3 主軸箱傳動系統(tǒng)的設(shè)計主軸箱傳動系統(tǒng)設(shè)計是根據(jù)動力箱驅(qū)動軸位置和轉(zhuǎn)速、各主軸位置及其轉(zhuǎn)速要求，設(shè)計傳動鏈，把驅(qū)動軸和各主軸連接起來，使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。3.3.1 對主軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求對主軸箱傳動系統(tǒng)設(shè)計的一般要求有：A.在保證主軸的強(qiáng)度﹑剛度﹑轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向要求的前提下，力求使傳動軸和齒輪為最少；B.主軸﹑傳動軸和齒輪的規(guī)格要盡可能少；C.最佳傳動比為 1～1.5；D.盡可能避免升速傳動。3.3.2 擬定主軸箱系統(tǒng)的基本方法主軸的分布通常可以分為：同心圓分布、直線分布和任意分布三種。擬定多軸箱傳動系統(tǒng)的基本方法是：先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（如一根傳動軸帶兩根或三根主軸） ，然后根據(jù)已選定的各中心傳動軸再作同心圓，并用最少的傳動軸帶動這些中心傳動軸，最后通過合攏傳動軸與動力箱驅(qū)動軸使之連接起來。19（1）根據(jù)工序圖，采用任意分布；（2）驅(qū)動軸的設(shè)置驅(qū)動軸直接帶動的軸數(shù)不能超過兩根，以免給裝配帶來困難。驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)方向可任意選擇；動力箱與多軸箱連接時，應(yīng)注意驅(qū)動軸中心一般設(shè)置于多軸箱箱體寬度的中心線上，其中心高度則決定于所選動力箱的型號規(guī)格。3.3.3 確定傳動軸的位置及齒輪齒數(shù)傳動方案擬訂之后，通過“計算、作圖和多次試湊”相結(jié)合的方法，確定齒輪齒數(shù)和中間傳動軸的位置及轉(zhuǎn)速。由各主軸幾驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速求驅(qū)動軸到各主軸之間的傳動比主軸 n 8=n9=……=n19=800r/min驅(qū)動軸 970r/min470/minor?各主軸總傳動比 i =800/970=0.825為使結(jié)構(gòu)緊湊，主軸箱體內(nèi)的齒輪傳動副的最佳傳動比為 1～1.5；另外，主軸與驅(qū)動軸轉(zhuǎn)向相同時，經(jīng)過偶數(shù)個傳動副。3.3.4 擬訂主軸箱傳動路線該主軸箱有 7 根主軸，由傳動軸 0 傳動。具體傳動路線見圖 3-2。圖 3-2 傳動樹形圖6110 連桿鉆小頭孔組合機(jī)床設(shè)計203.4 各零件的設(shè)計選用與校核主軸箱零件校核：a）軸承校核：設(shè)計中所用的所有重要軸承都要經(jīng)過壽命校核。在滿足尺寸和強(qiáng)度要求的情況下，盡可能地選用國產(chǎn)軸承。b）軸的校核：設(shè)計中所用的所有較重要的軸都要經(jīng)過強(qiáng)度校核和剛度校核。c）齒輪校核：設(shè)計中所用的所有齒輪都要經(jīng)過強(qiáng)度校核。d）鍵及花鍵：設(shè)計中所用的所有較重要的鍵及花鍵都要經(jīng)過強(qiáng)度校核。e）銷與螺釘：設(shè)計中所用的所有較重要的銷與螺釘都要經(jīng)過強(qiáng)度校核。3.4.1 主軸箱中軸的強(qiáng)度校核A.軸系零件的軸向固定為使軸和軸上零件在機(jī)器中有正確的位置，防止軸系軸向竄動和正確傳遞軸向力，軸系零件應(yīng)予軸向固定。常見的軸向固定方式有三種：a)兩端單向固定的支承結(jié)構(gòu)；b)一端雙向固定，一端游動的支承結(jié)構(gòu)；c)兩端游動的支承結(jié)構(gòu)。軸系零件不論采取哪種固定方式，都是根據(jù)具體情況通過選擇軸承的內(nèi)圈與軸，外圈與軸承座孔的固定方式來實(shí)現(xiàn)的。軸承內(nèi)外圈的周向固定主要由配合來保證，軸承內(nèi)圈和軸的軸向固定，其原則及方法與一般軸系的軸向固定方式基本相同，外圈與軸承座孔的軸向固定形式主要是利用軸承蓋、孔用彈性墊圈、套孔的凸肩以及軸承座孔的凸肩。具體選擇時要考慮軸向載荷的大小，方向，轉(zhuǎn)速高低，軸承的類型，支承的固定型式等情況。根據(jù)上面的要求，結(jié)合本設(shè)計情況，主軸箱內(nèi)的軸系零件的軸向固定方式采用兩端單向固定的支承結(jié)構(gòu)。B.軸的結(jié)構(gòu)軸的結(jié)構(gòu)主要取決于：軸在機(jī)器中的安裝位置及形式；軸上零件的類型，尺寸及配置，定位和固定方式；載荷的性質(zhì)，大小，方向及分布情況；軸的加工和裝配工藝性等。由于影響軸結(jié)構(gòu)的因素較多，其結(jié)構(gòu)隨具體條件不同而靈活變化，所以軸一般并無標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式。但不論何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)均須滿足：足夠的強(qiáng)度和剛度；軸和裝在軸上的零件應(yīng)有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)該具有良好的制作工藝性。 C. 計算各軸扭矩，確定各軸直徑 為設(shè)計計算方便，將各根軸分別編號為 0、1、2、3……6。根據(jù)主軸位置和轉(zhuǎn)速要求，設(shè)計齒輪傳動系統(tǒng)。已知驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速為 970r/min，則可通過各齒輪的嚙合關(guān)系求出各軸的轉(zhuǎn)速:n0=970r/minn1=970*32/45=689.8r/minn2=689.8*45/45=689.8r/minn3=689.8*38/46=569.8r/min21n4=569.8*45/23=1114.9r/minn5=1114.9*40/43=1037.1r/min根據(jù)文獻(xiàn) 第 66 頁??1(3-4)nUTT???21總 Nm41.910.986323 ????總根據(jù)文獻(xiàn)[2]表 5-10 選 d1=d2=……d7=25mm同樣通過計算查表 5-10 選得d0=55mm,d1=50mm,d2=50mm,d3=60mm.d4=60mm,d5=d6=110mmd.軸的校核根據(jù)裝配圖上各軸的受載情況知，軸 0 在所有軸種受到的載荷最大，所以校核軸 0。根據(jù)文獻(xiàn) 公式 7-6 輪齒的受力大小可算得：??82ｘ 9141.41/40=457.07N307.8.5tTFNd???總tg =457.07×tg20°=166.36Nrt?/cos =457.07/cos20°=486.40Nnt?457.07ｘ40/2=9141.4Nmm708.5203782tHFDMN??486.40ｘ40/2=9728N mm14.9.165.nV?166.36ｘ40/2=3327.2Nmm257.8.4.92rFm??6400.8 Nmm126.VVMN?=9362.81 NmmH??Wcac???P1??根據(jù)文獻(xiàn)[8]表 10-5 抗彎截面系數(shù)(3-5)31.0dW?MPaca 47.)3(1.089623?????6110 連桿鉆小頭孔組合機(jī)床設(shè)計22根據(jù)文獻(xiàn) 表 10-1 軸的許用彎曲應(yīng)力表可得 45 號正火鋼的 。??8 1[]5MPa???1[]ca???因此，該軸的強(qiáng)度滿足設(shè)計要求。3.4.2 主軸箱中齒輪的校核計算一般只對主軸箱中承受載荷最大，最薄弱的齒輪進(jìn)行接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度的驗(yàn)算。由于軸 2 上的小齒輪和軸 3 上的大齒輪嚙合，軸 3 上的小齒輪又和軸 4 上的模數(shù)更大的齒輪嚙合，所以軸 2 上的小齒輪承受的扭矩最大，故校核軸 2 與軸 3 上嚙合的模數(shù) m 為 3 的一對齒輪。(1)齒輪的材料、精度和齒數(shù) 因傳遞功率不大，轉(zhuǎn)速不高，材料按文獻(xiàn)[8]表 7-1 選取，都采用 45 鋼，鍛造毛坯，大齒輪正火處理，小齒輪調(diào)質(zhì)，均用軟齒面。齒輪精度用 8 級，輪齒表面粗糙度為 =1.6。軟齒面閉式傳動，失效形式為點(diǎn)蝕，考慮傳動平穩(wěn)性，齒數(shù)宜取多aR些，取 =38， Z2=46。1Z(2)校核計算(a)設(shè)計準(zhǔn)則 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。(b)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 已知 32479.8MNm?4 201453.6i Nm???根據(jù)文獻(xiàn) 圖 7-6 齒面接觸疲勞極限選取材料的接觸疲勞極限應(yīng)力為??8MPaPaHH60li2lim1??，根據(jù)文獻(xiàn) 圖 7-7 選取的彎曲疲勞極限應(yīng)力為：??MFF1230limli ??，應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N 根據(jù)文獻(xiàn) 公式（7-3）計算??888121 1024.6./09./ 96)3(26???uatn則根據(jù)文獻(xiàn) 圖 7-8 查得接觸疲勞壽命系數(shù) 。??8 2.5NZ，根據(jù)文獻(xiàn) 圖 7-9 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 。1Y，根據(jù)文獻(xiàn) 表 7-2 查得接觸疲勞安全系數(shù) ，彎曲疲勞安全系數(shù)?? minHS?又 試選 。min1.4FS?2.0STY1.3tK?根據(jù)文獻(xiàn)[8]式（7-1） 、 （7-2）求許用接觸應(yīng)力和許用彎曲應(yīng)力：23???? MPaYSPaZSNFTFNH304.1208.3695802minl21il12minl21il1 ???????smdv /.6.31061??sz /23.0/4.2/1 ??根據(jù)文獻(xiàn) 圖 7-10 得 ；??81vK根據(jù)文獻(xiàn) 表 7-3 查得 ；A根據(jù)文獻(xiàn) 表 7-4 查得 ；??.8?取 則 。，1??K1.0.3????V根據(jù)文獻(xiàn) 表 7-6 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) =3mm ；??8m根據(jù)文獻(xiàn) 表 7-5，得彈性影響系數(shù) 。8.9EZMPa又 b=24mm,K=1.1, mm16dz(3-6)???21)(bdKTEH??=2.5×188.9×0.9× 64.1)(253.??=276.1MPa][limH??因此，滿足強(qiáng)度要求。(3)校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度根據(jù)文獻(xiàn) 圖 7-18 查得 ， ，取??814.2FSY?.0FS.7Y??根據(jù)文獻(xiàn) 式（ 7-12）校核大小齒輪的彎曲強(qiáng)度(3-7)MPamZKTFSdF .35.0.22131 ??????][.1MPa??][74.12.432122 FFSF PaY?????6110 連桿鉆小頭孔組合機(jī)床設(shè)計24因此，此齒輪適合要求3.4.3 主軸箱中軸承的校核計算因主軸上的軸承承受的軸向力最大，且承受的扭矩也較大，故校核主軸 1 上的一對軸承。已知 。2384.aFN?（1）計算軸承所受徑向力主軸 1 上的受力情況如圖 3-3 所示。圖 3-3 主軸 1 的受力圖根據(jù)文獻(xiàn) 公式 7-6 主軸 1 上輪齒的受力大小可算得??8(3-8)12063.54.tTFNd???tg =354.4×tg20=129N (3-9) rt?根據(jù)力矩平衡關(guān)系可知 NFrr12921??03.7(03.746)rr??經(jīng)計算得 =39.64N， =89.36N。12r根據(jù)力矩平衡關(guān)系可知 NFtH.521??03.7(03746)t??經(jīng)計算得 =108.9N， =245.5N12H可得2221108.93.6415.9RrFN????25H?（2）計算派生軸向力對 30204 型軸承，根據(jù)文獻(xiàn)[9]表 7-2-79，有 e=0.35，Y=1.7。則(3-10) NYFRS 1.347.2951????25NYFRS 84.76.122????（3）計算軸承所收的軸向載荷 =76.84Nsa 5.21.3.1??2SF故軸承 1 有被“放松”的趨勢，軸承 2 有被“壓緊”的趨勢，于是=2418.5N?2AF1SaFS1=34.1N（4）計算當(dāng)量動載荷已查得 e=0.35，故eRA??29.015/.34/1F?6282再根據(jù)文獻(xiàn) 表 7-2-79，有 = 1、 =0、 =0.4、 =1.7；又根據(jù)文獻(xiàn)??9XY2X2Y表 11-8 得 =1.2～1.8，取中央值 =1.5。軸承的當(dāng)量動負(fù)荷為??8pf pfNYXPAR 85.739.5.)(111 ?????NFfp 9.632).4126140(222 ???（5）計算軸承壽命根據(jù)文獻(xiàn) 表 11-6 得 =0.95，根據(jù)文獻(xiàn)[9]表 7-2-79 得 =28200N。又??8tf rCε=10/3。得hPCfnLrth 63/1011 8.9)85.7290(86)(67 ??????frth ).()( 3/1022?故軸承 1 的壽命為 ，軸承 2 的壽命為 。這對軸承的工作壽命69.810h?9h為 。根據(jù)組合機(jī)床的壽命要求，此對軸承滿足要求。3903.5 多軸箱坐標(biāo)計算（1） 選擇加工基準(zhǔn)坐標(biāo)系 X0Y主軸箱是安裝在動力頭上的，坐標(biāo)原點(diǎn)放在靠近主軸箱左側(cè)的定位銷上，如圖3-4 所示：6110 連桿鉆小頭孔組合機(jī)床設(shè)計26圖 3-4 基準(zhǔn)坐標(biāo)系定位銷的尺寸是距離主軸箱側(cè)面 E=50mm，距主軸箱底邊 H=30.5mm。下面分別計算各主軸及傳動軸的坐標(biāo)。（2）計算每根軸的坐標(biāo)主軸 0 的坐標(biāo)已知為 =0mm， =0mm；1X1Y計算傳動軸坐標(biāo)時，先算出與主軸有直接傳動關(guān)系的傳動軸坐標(biāo)，然后計算其它傳動軸坐標(biāo)。根據(jù)文獻(xiàn) 第 71 頁圖 4-25，其計算方法如下，結(jié)合圖 3-5:??6jiA123B 1JC0ILabc(,)R圖 3-5 主軸和傳動軸坐標(biāo)關(guān)系設(shè) ABX??27ABY??則 2L???21IRJI??因?yàn)?00siniaBcL?Ao所以 LBJAIcJI????00231 sincoB????asin還原到 X0Y 坐標(biāo)系中去，則 c 點(diǎn)坐標(biāo)：LAJBIYXA????1各主軸、傳動軸及驅(qū)動軸的坐標(biāo)如下表所示。表 3-1 各主軸、傳動軸及驅(qū)動軸的坐標(biāo)坐 標(biāo) X（mm） Y(mm)軸 0 0.000 0.000軸 1 -72.826 -94.838軸 2 -39.046 -230.457軸 3 63.403 -311.204軸 4 0.000 -436.918軸 5 -150.000 -520.790軸 6 150.000 -520.790軸 7 88.000 35.791軸 8 250.000 154.210軸 9 -275.000 -630.7903.6 繪制軸坐標(biāo)檢查圖3.6.1 坐標(biāo)檢查圖的主要內(nèi)容6110 連桿鉆小頭孔組合機(jī)床設(shè)計28(1)通過齒輪嚙合，檢查坐標(biāo)位置是否正確，檢查主軸轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向；(2)進(jìn)一步檢查各零件間有無干涉現(xiàn)象；(3)查潤滑油泵、分油器等附加機(jī)構(gòu)的位置是否合適。3.6.2 坐標(biāo)檢查圖繪制的順序及要求繪出多軸箱輪廓尺寸和坐標(biāo)系 XOY。按計算出的坐標(biāo)值繪制各主軸、傳動軸軸心位置及及主軸外伸部分直徑，并注明軸號及主軸、驅(qū)動軸、液壓泵軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向等。用點(diǎn)劃線繪制各齒輪的分度圓、注明各齒輪齒數(shù)、模數(shù)、所處排數(shù)及變位齒輪的變位量。為了醒目和易于檢查，可用不同顏色細(xì)線條畫出 。29四、PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計4.1 裝置簡介參照設(shè)計圖紙，本組合機(jī)床需要完成鉆削、快進(jìn)、工進(jìn)、快退、液壓啟停、冷卻啟停等操作，其中最主要的是滑臺需要完成如圖 4-1 所示的運(yùn)動。圖 4-1 滑臺需要完成的工作示意圖機(jī)床的控制及工作過程如下：（1）原始狀態(tài)下，按下液壓啟動按鈕，液壓泵開始工作；（2）按下冷卻排屑系統(tǒng)開按鈕，冷卻排屑系統(tǒng)啟動；（3）按下主軸旋轉(zhuǎn)按鈕，主軸電機(jī)啟動；（4）按下快進(jìn)開始按鈕，控制滑臺運(yùn)動的電機(jī)啟動并加速；（5）滑臺運(yùn)行壓倒行程開關(guān) SQ1，滑臺開始工進(jìn)；（6）滑臺運(yùn)行壓倒行程開關(guān) SQ2，滑臺開始快退；（7）滑臺運(yùn)行壓倒行程開關(guān) SQ3，滑臺停止運(yùn)動；（8）按下主軸停止按鈕，主軸停止運(yùn)動；該機(jī)床還設(shè)有緊急停止按鈕、主軸與進(jìn)給停止按鈕、點(diǎn)動快進(jìn)按鈕、點(diǎn)動快退按鈕、進(jìn)給停止按鈕、液壓停止按鈕、冷卻排屑系統(tǒng)停止按鈕，該機(jī)床還配有照明燈及其開關(guān)、控制顯示燈等。4.2 輸入/輸出分析（1）輸入信號為 14 個開關(guān)量信號，分別是：主軸旋轉(zhuǎn)、緊急停止、主軸停止、快進(jìn)開始、SQ1、SQ2、SQ3、點(diǎn)動快進(jìn)、點(diǎn)動快退、液壓啟動、進(jìn)給停止、主軸與進(jìn)給停止、冷卻排屑開和冷卻排屑關(guān)。（2）輸出信號為 6 個開關(guān)量信號，分別是 KM0、KM1、KM2、KM3、KM4、KM5。4.3 用戶程序容量估計分析系統(tǒng)控制要求，控制用的程序估計較短。