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中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 1 1 組合機(jī)床方案 1 1 1 組合機(jī)床的制定方案制定的主要因素 一 被加工零件的加工精度和加工工序 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 是 制定機(jī)床方案的主要依據(jù) 例如精度為 H7 的孔加工工序 不僅工步數(shù)較多 通常為 3 4 個(gè) 而且對于不同尺寸的孔徑 也須采取不同的工藝方法 鏜或鉸 當(dāng)孔與孔之間有較高的位置精度要求時(shí) 安排工藝應(yīng)考慮在一 個(gè)安裝工位上對所有孔同時(shí)進(jìn)行最終精加工 如果同一軸線上幾個(gè)孔的同 軸度要求較高時(shí) 其最后精加工應(yīng)從一面進(jìn)行 又如 為了加工精度為 H6 表面粗糙度 R 0 4 m 的孔 除采取提高機(jī)床原始制造精度和工件定位a 基準(zhǔn)精度并減少夾壓變形等一般措施外 機(jī)床須采取主軸高速 低進(jìn)給量 的加工方法 以使切削力盡量小 還須盡量消除主軸振動(dòng)的影響 并確保 穩(wěn)定的小進(jìn)給量 一般 f 0 01mm r 為此 機(jī)床通常采用皮帶傳動(dòng)的精 鏜頭 主軸設(shè)卸載裝置 進(jìn)給采用液壓增穩(wěn)系統(tǒng) 又如加工精度為 H6 H7 直徑為 80 150mm 的氣缸孔 機(jī)床一般采用立式剛性主軸結(jié)構(gòu) 而不采 用浮動(dòng)主軸帶導(dǎo)向加工 因?yàn)椴捎们?后導(dǎo)向加工 不僅機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜 龐大 還常因氣缸孔間距較小而不便安置導(dǎo)向套 同時(shí)立式加工時(shí) 切屑 也易落入下導(dǎo)向 造成導(dǎo)向精度早期走失 不利于保證加工精度 采用剛性主軸結(jié)構(gòu)方案時(shí) 必須根據(jù)被加工零件的材料 加工部隊(duì)特 點(diǎn)及加工精度要求來選擇主軸結(jié)構(gòu)型式及具體參數(shù) 以使主軸有足夠的剛 性及抗振性 還必須合理布置鏜刀位置 力求減少切削徑向力在加工過程 中產(chǎn)生的振動(dòng) 當(dāng)氣缸體缸孔孔間距及平等度要用由單個(gè)精鏜頭組成的多 軸機(jī)床結(jié)構(gòu)方案 目的是各精鏜頭可單獨(dú)調(diào)整位置 為提高機(jī)床工作過程 中的穩(wěn)定性 鏜頭應(yīng)配置高精度動(dòng)力力滑臺 并把機(jī)床設(shè)計(jì)成 10 或 45 傾斜型式 二 被加工零件特點(diǎn) 被加工零件特點(diǎn)主要指零件的材料 硬度 加工部位的結(jié)構(gòu)形狀 零 件 剛性 定位基準(zhǔn)面的特點(diǎn)等 它們對機(jī)床工藝方案制定有著重要的影響 同樣精度的孔 因材料 硬度的不同 其工藝方案也不同 如鋼件一般比 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁 鑄件的加工工步多 加工薄壁易振的工件 安排工序時(shí) 必須考慮防止共 振 加工箱體零件多層壁同軸線等直徑孔 通常在一根鏜桿上安裝多個(gè)鏜 刀頭進(jìn)行鏜削 退刀時(shí) 要求工件 夾具 讓刀 鏜刀頭周向定位 若工件剛性不足 安排工序就不能過于集中 以免因同時(shí)加工表面多 造成工件受力大 振動(dòng)及發(fā)熱變形而影響加工精度 還必須十分重視被加工零件在組合機(jī)床加工前所完成的工序及毛坯或 半成品質(zhì)量 對加工余量很大或鑄造質(zhì)量較差的零件應(yīng)安排預(yù)加工工序 被加工零件的特點(diǎn)在很大程度上決定了機(jī)床采取的配置形式 一般來 說 孔中心線與定位基面平行且需由一面或幾面加工的箱體件宜采用臥式 機(jī)床 立工機(jī)床適宜加工定位基面是水平的且被加工孔與基面相垂直的工 件 而不適宜加工安裝不方便或高度較大的細(xì)長工件 對在型箱體件 采 用單工位機(jī)床加工較適宜 而中小型零件則多采用多工位機(jī)床加工 三 被加工零件的生產(chǎn)批量 零件的生產(chǎn)批量是決定采用單工位 多工位或自動(dòng)線 還是按中小批 生產(chǎn)特點(diǎn)設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要因素 有時(shí)從工件外形及輪廓尺寸看 本來 可以采取單工位固定式夾具的機(jī)床配置形式 但由于生產(chǎn)批量較大 就不 得不采取多工位的機(jī)床方案以使裝卸工件時(shí)間與機(jī)動(dòng)時(shí)間重合 被加工零件的生產(chǎn)批量越大 工序安排一般趨于分散 而且 其粗 半精 精加工慶分別在不同機(jī)床上完成 對于中小批量生產(chǎn)情況 則要力求減少機(jī)床臺數(shù) 此時(shí)應(yīng)將工序盡量集 中在一臺 多工位 或多數(shù)幾臺機(jī)床上加工 以提高機(jī)床利用率 四 機(jī)床使用條件 1 車間布置情況 車間內(nèi)零件輸送滾道的高度將直接影響機(jī)床裝 料高度 當(dāng)工件輸送滾道穿過機(jī)床時(shí) 機(jī)床應(yīng)設(shè)計(jì)成通過式 且配置不能 超過三面 同時(shí) 裝卸工件只能推進(jìn)拉出 機(jī)床通常不能安置中間導(dǎo)向 采取特殊機(jī)構(gòu)時(shí)除外 如果車間面積有限 則要限制機(jī)床輪廓尺寸 有 的機(jī)床安裝在樓上 則對機(jī)床單位面積重量有嚴(yán)格要求 此外 生產(chǎn)線的 工藝流程方向 機(jī)床在車間的安裝位置等也對機(jī)床配置方案有一定影響 2 工藝間的聯(lián)系 工件到組合機(jī)床加工前 其毛坯或半成品必須 達(dá)到一定要求 否則 會造成工件在機(jī)床夾具上定位和夾緊不可靠 甚至 造成刀具損壞 或者不能保證要求的加工精度 如果在組合機(jī)床上加工以 后 還要轉(zhuǎn)到其他機(jī)床上加工 而工件沒有預(yù)先加工出保證精度的有關(guān)定 位基面 那么組合機(jī)床應(yīng)考慮為下道工序加工出定位基面 3 使用廠的技術(shù)能力和自然條件 如果使用廠沒有相當(dāng)能力的工 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁 具車間 制造 刃磨復(fù)雜刀具有困難 則制定方案時(shí) 就避免采用此類刀 具 必要時(shí) 可增加機(jī)床工位 以便采用一般刀具分散加工 若使用廠處于火熱地區(qū) 車間溫度偏高 使用液壓傳動(dòng)機(jī)床往往造成 工作性能不穩(wěn)定 則可選用配置機(jī)械動(dòng)力部件的機(jī)床 1 1 2 分析被加工工件 被加工工件的各部分尺寸如下圖所示 圖 1 1 從圖中可知 該電動(dòng)機(jī)為地腳式安裝 安裝孔直徑 d 12mm 其精度沒 有具體要求 按一般加工情況即可 1 1 3 制定本設(shè)計(jì)的機(jī)床方案 根據(jù)以上各考慮因素 可制定出本設(shè)計(jì)的組合機(jī)床的配置型式 大致 方案如下圖所示 圖 1 2 從 圖 1 2 可知 本設(shè)計(jì)中 采用單工位配置型式的組合機(jī)床 具有 固定式夾具 這類機(jī)床可達(dá)到的加工精度最高 對于精加工的機(jī)床的夾具 公差 一般取被加工零件公差的 1 3 1 5 對粗加工機(jī)床 由于其他因素 的影響 其夾具精度也不可太低 這種機(jī)床加工零件的位置精度為 鉆孔位置精度 指孔與孔或孔與基準(zhǔn)面間的相關(guān)位置精度 通常 1 采用固定式導(dǎo)向能達(dá) 0 2mm 若嚴(yán)格要求機(jī)床主軸和夾具導(dǎo)向的同軸度 減少刀具與導(dǎo)向間隙 導(dǎo)向盡量靠近工件等 可達(dá) 0 15mm 當(dāng)采用與夾具 以定位銷定位的活動(dòng)活動(dòng)鉆模板時(shí) 精度可達(dá) 0 2 0 25mm 其孔中心距對基面或孔相對另一孔中心線的垂直度通常可達(dá) 0 02 m 2 100mm 1 2 確定切削用量及選擇刀具 1 2 1 根據(jù)工件的材料及加工孔直徑確定切削用量 已知工件材料為 ZG230 450 其屈服強(qiáng)度 230Mpa 450Mpa 含 sb 炭量 C 0 25 硬度為 HB125 175 則 查手冊可知 選用高速鋼主要麻花鉆鉆削時(shí) 切削速度 v 和進(jìn)給 量 f 可定為 v 20m min f 0 2mm r 1 2 2 確定切削力 切削轉(zhuǎn)矩 切削功率及刀具耐用度 一 切削力 F 切削轉(zhuǎn)矩 M 切削功率 P 刀具耐用度 T 的計(jì)算公式如 下 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁 1 1 0 8 62 FDfHB 1 2 1 9 M 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁 圖 1 1 Y 系列籠型三相異步電動(dòng)機(jī) 機(jī)座號 132M 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁 1 底座 2 夾具 3 工件 4 多軸箱 5 動(dòng)力箱 6 液壓滑臺 7 立柱 圖 1 2 立式組合機(jī)床及其組成部分 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 1 3 9740 MvPD 1 4 25 136 TvfHB 式中 F 切削軸向力 D 鉆頭直徑 mm F 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 mm r M 切削轉(zhuǎn)矩 N mm P 切削功率 KW T 刀具耐用度 min V 切削速度 m min 通常根據(jù)鉆孔深度 L 考慮修正系數(shù) K v vv K 公 稱 v HB 零件的布氏硬度值 通常給出一個(gè)范圍 如 HB125 175 對于公 式 1 2 1 1 2 3 取最大值 對公式 1 2 4 取最大硬度值減去硬度偏差 值的 1 3 二 求 F M T P 值 已知鉆頭直徑 D 12mm 硬度 HB125 175 孔深 L 20mm 解 由前可知 v 20m min f 0 2mm r 由 L D 27 12 2 2 查表得 K 1v 則 20 min公 稱 v 由公式 1 2 1 可知 1597 N0 8 6 FDfHB 由公式 1 2 可知 6265 N m1 90 8 6 Mf 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 由公式 1 3 可知 0 341974 MvPKWD 由公式 1 4 可知 11282 min 188 h 8 h 0 25 136 TvfHB 組合機(jī)床通常要求切削用量的選擇使刀具耐用度不低于一個(gè)工作班 最少不低于 8h 則根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知 選擇的切削用量符合要求 1 2 3 刀具的選擇 根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù) 可選擇錐直柄長麻花鉆 12 GB1439 85 其直 徑 12mm 總長度 215mm 工作長度 134mm dl1l 1 3 初步確定主軸及傳動(dòng)軸直徑 根據(jù)加工對象可知 多軸箱上各刀具主軸的軸向切削力 F 相等 則多 軸加工總的軸向力 F41597638 N 此值可作為選擇進(jìn)給動(dòng)力滑臺及夾具設(shè)計(jì)的依據(jù) 當(dāng)確定了切削轉(zhuǎn)矩 M 以后 便可根據(jù)扭轉(zhuǎn)剛度初定出主軸及傳動(dòng)軸直 徑 計(jì)算公式為 cm 1 5 4 dB 式中 M 切削轉(zhuǎn)矩 Ncm B 系數(shù) 根據(jù)主軸或傳動(dòng)軸在 m 長度上允許最大扭轉(zhuǎn)角從手冊中 選擇 則 主軸 1 主軸允許最大扭轉(zhuǎn)角為 則 B 0 351 2m 75主 dc 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 傳動(dòng)軸 2 傳動(dòng)軸允許最大扭轉(zhuǎn)角為 則 B 0 261 2 m 3傳 dc 1 4 三圖一卡 1 4 1 被加工零件工序圖 一 被加工零件工序圖的作用及內(nèi)容 被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案 表示一臺組合機(jī)床或自動(dòng) 線完成的工藝內(nèi)容 加工部位尺寸 精度 表面粗糙度及技術(shù)要求 加工 用定位基準(zhǔn) 夾壓部位及被加工零件的材料 硬度 重量和在本道工序加 工前毛坯或半成品情況的圖紙 它不能用用戶提供的產(chǎn)品圖紙代替 而須 在原零件圖基礎(chǔ)上 突出本機(jī)床或自動(dòng)線的加工內(nèi)容 加上必要的說明而 繪制的 它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù) 也是制造 使用 檢驗(yàn)和調(diào)整機(jī) 床的重要技術(shù)文件 圖上就表示出 1 被加工零件的形狀和輪廓尺寸及與本機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)的部位的結(jié)構(gòu) 開關(guān)及尺寸 尤其是當(dāng)須要設(shè)置中間導(dǎo)向套時(shí) 應(yīng)表示出零件內(nèi)部的肋 壁布置及有關(guān)結(jié)構(gòu)的開關(guān)和尺寸 以便檢查工件 夾具 刀具是否發(fā)生干 涉 2 加工用定位基準(zhǔn) 夾壓部位及夾壓方向 以便依此進(jìn)行夾具的定 位支承 包括輔助定位支承 限位 夾緊 導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì) 3 本道工序加工部位的尺寸 精度 表面粗糙度 形狀位置尺寸精 度及技術(shù)要求 還包括本道工序?qū)η暗拦ば蛱岢龅囊?主要指定位基準(zhǔn) 4 必要的文字說明 如被加工零件編號 名稱 材料 硬度 重量 及加工部位的余量等 二 零件工序圖如下所示 圖 1 3 1 4 2 加工示意圖 一 加工示意圖的作用和內(nèi)容 零件加工的工藝方案要通過加工示意圖反映出來 加工示意圖表示被 加 工零件在機(jī)床上的加工過程 刀具 輔具的布置狀況以及工件 夾具 刀 具等機(jī)床各部件間的相對位置關(guān)系 機(jī)床的工作過程及工作循環(huán)等 因此 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁 加 工示意圖是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要圖紙之一 在總體設(shè)計(jì)中占據(jù)重要地位 它 圖 1 3 被加工零件工序圖 是刀具 輔具 夾具 多軸箱 液壓電氣裝置設(shè)計(jì)及通用部件選擇的主要 原始資料 也是整臺組合機(jī)床布局和性能的原始要求 同時(shí)還是調(diào)整機(jī)床 刀具及試車的主要依據(jù) 其內(nèi)容為 1 應(yīng)反映機(jī)床的加工方法 加工條件及加工過程 2 根據(jù)加工部位特點(diǎn)及加工要求 決定刀具類型 數(shù)量 結(jié)構(gòu) 尺寸 直徑和長度 包括鏜削加工時(shí)鏜桿的直徑和長度 3 決定主軸的類型 規(guī)格尺寸及外伸長度 4 選擇標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)專用的接桿 浮動(dòng)卡頭 導(dǎo)向裝置 攻絲靠模裝置 刀桿托架等 并決定它們的結(jié)構(gòu) 參數(shù)和尺寸 5 標(biāo)明主軸 接桿 卡頭 夾具 導(dǎo)向 與工件之間的聯(lián)系尺寸 配合及精度 6 根據(jù)機(jī)床要求的生產(chǎn)率及刀具 材料特點(diǎn)等 合理確定并標(biāo)注各主 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁 軸的切削刀具 7 決定機(jī)床動(dòng)力部件的工作循環(huán)及工作行程 二 向裝置的選擇 在組合機(jī)床加工孔時(shí) 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)向類型 參數(shù) 精度 不但是繪制加工示意圖必須解決 的問題 也是設(shè)計(jì)組合機(jī)床不可忽視的重要內(nèi)容 導(dǎo)向通常分為兩類 一類是刀具導(dǎo)向部分與夾具導(dǎo)套之間既有相對移 動(dòng)又有相對轉(zhuǎn)動(dòng)的第一類導(dǎo)向 或稱固定式導(dǎo)向 另一類是刀具導(dǎo)向部分 與夾具導(dǎo)套之間只有相對移動(dòng)而無相對轉(zhuǎn)動(dòng)的第二類導(dǎo)向 或稱旋轉(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 再結(jié)合加工部位尺寸精度 工藝方法及刀具的具體 min 10 dv 工作條件來選擇導(dǎo)向類型 型式和結(jié)構(gòu) 由于 19 97 m min10 dnv 根據(jù)第一類導(dǎo)向 固定式導(dǎo)向 的允許線速度 m min 因此 20 v 此處選擇第一類導(dǎo)向比較合適 具體型式及參數(shù)如下圖所示 圖 圖中 L1 2 4 d 2 4 12 24 48mm 取 L1 45mm L2 1 1 5 d 1 1 5 12 12 18mm 取 L2 15mm d 12G7 D 22H7 g6 D 31H7 js6 1 三 主軸類型 直徑及外伸尺寸的確定 主軸直徑的確定可根據(jù)如下經(jīng)驗(yàn)公式 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁 1 6 4 10 dBM 1 7 Wp 圖 1 4 導(dǎo)向裝置 式中 d 主軸直徑 mm M 軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩 N mm Wp 軸的抗扭截面模數(shù) mm 實(shí)心軸 Wp 0 2 33d 許用剪應(yīng)力 N mm 45 鋼的 N mm 2 B 系數(shù) 當(dāng)材料的剪切彈性模數(shù) G 8 10 10 N mm 時(shí) B 值如 4 下 軸類型 剛性主軸 非剛性主軸 傳動(dòng)軸 m 1 4 1 2 1 B 7 3 6 2 5 2 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁 此設(shè)計(jì)中 采用的是非剛性主軸 則 B 6 2 已知 M 22650N mm 則 4625 107 4 dBm 取 20 dm 365 92 31 0 MWpN 經(jīng)校核 該軸符合要求 主軸由于受軸向力較大 則主軸類型定為 用推力球軸承承受軸向力 而用向心球軸承承受徑向力 又因鉆削時(shí)軸向力是單向的 因此推力球軸 承只須在主軸前端安排即可 考慮到具體的結(jié)構(gòu)情況 選擇長主軸 主軸的外伸尺寸為 1 30 2 Ddm 5L 四 接桿的選擇 根據(jù)主軸的外伸尺寸 莫氏圓錐號 1 則選用 2 1 30 2d 300T0635 41 A 型接桿 五 確定動(dòng)力部件的工作循環(huán)及工作行程 1 工作進(jìn)給的長度 L 應(yīng)等于工件加工部位長度 L 與刀具切入長度 L工1 和切出長度 L 之和 切入長度 L 應(yīng)根據(jù)工作端面的誤差情況在 5 10 之21 間選擇 誤差大時(shí)取大值 取 L 8mm 切出長度 L d 3 3 8 mm 4 32 8 取 L 12mm 則 L 20 8 12 40mm工 考慮到具體結(jié)構(gòu)問題 取 L 50mm 工 2 快速退回長度等于快速引進(jìn)與工作進(jìn)給長度之和 用類比法取快 速引進(jìn)長度為 75mm 則 L 75 55 130mm退 3 動(dòng)力部件總行程長度 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 還要考慮裝卸和高速刀具方便 即考慮 前 后備量 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁 前備量是指因刀具磨損或補(bǔ)償制造 安裝誤差 動(dòng)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中或接桿連同刀具一起從主軸孔中 取出所需要的軸向距離 理想情況是保證刀具退離夾具導(dǎo)套外端面的距離 大于接桿插入主軸孔內(nèi)的長度 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁 圖 1 5 加工示意圖 因此 動(dòng)力部件的總行程為快退行程長度與前后備量之和 取前備量 20mm 后備量 100mm 則 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁 總行程 L 20 100 130 250mm 六 繪制加工示意圖 如圖 1 5 1 4 3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 一 聯(lián)系尺寸圖的作用及內(nèi)容 一般來說 組合機(jī)床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用部件 動(dòng)力滑臺 動(dòng)力箱 各 種工藝切削頭 側(cè)底座 立柱 立柱底座及中間底座加上專用部件 多 軸箱 刀 輔具系統(tǒng) 夾具 液 電 冷卻 潤滑 排屑系統(tǒng)組合裝配而 成 聯(lián)系尺寸圖用來表示機(jī)床各組成部件的相互裝配聯(lián)系和運(yùn)動(dòng)關(guān)系 以 檢驗(yàn)機(jī)床各部件相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿足加工要求 通用部件的選擇 是否合適 并為進(jìn)一步開展多軸箱 夾具等專用部件 零件的設(shè)計(jì)提供依 據(jù) 聯(lián)系尺寸圖也可看成是簡化的機(jī)床總圖 它表示機(jī)床的配置型式及總 體布局 聯(lián)系尺寸圖的主要內(nèi)容如下 1 以適當(dāng)數(shù)量的視圖 一般為主 左 右視圖 按同一比例畫出機(jī) 床各主要組成部件的外形輪廓及相關(guān)位置 表明機(jī)床的配置型式及總體布 局 主視圖的選擇應(yīng)與機(jī)床實(shí)際加工狀態(tài)一致 2 圖上就盡量減少不必要的線條及尺寸 但反映各部件的聯(lián)系尺寸 專用部件的主要輪廓尺寸 運(yùn)動(dòng)部件的極限位置及行程尺寸 必須完整齊 全 至于各部件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)不必畫出 留在具體設(shè)計(jì)部件時(shí)完成 3 為便于開展部件設(shè)計(jì) 聯(lián)系尺寸圖上應(yīng)標(biāo)注通用部件的規(guī)格代號 電動(dòng)機(jī)型號 功率及轉(zhuǎn)速 并注明機(jī)床部件的分組情況及總行程 二 機(jī)床各部件的選用 1 影響動(dòng)力部件選擇的主要因素 a 切削功率 40 31 64切 KWP b 進(jìn)給力 5978FN c 進(jìn)給速度 minfV d 行程 總行程長度 20 L 2 動(dòng)力滑臺的選擇 根據(jù)以上各點(diǎn) 可作如下選擇 動(dòng)力滑臺選用液壓滑臺 型號為 1HY25 臺面寬度 250mm 最大進(jìn)給力 8000N 工進(jìn)速度 32 800mm min 快移動(dòng)速度 12m min 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁 3 動(dòng)力箱的選擇 動(dòng)力箱規(guī)格要與滑臺匹配 其驅(qū)動(dòng)功率主要依據(jù)多軸箱所需傳遞的切 削功率來選用 在不需要精確計(jì)算多軸箱功率或多軸箱尚未設(shè)計(jì)出來之前 可按下列簡化公式進(jìn)行估算 1 8 切 削多 軸 箱 P 式中 消耗于各主軸的切削功率總和 單位為 KW 切 削 多軸箱的傳動(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 主軸箱多 傳動(dòng)復(fù)雜時(shí)取小值 反之取大值 則 動(dòng)力箱電動(dòng)機(jī)功率 0 314 85124動(dòng) Nkw 取 2 動(dòng) kw 選擇 1TD25 型動(dòng)力箱 電動(dòng)機(jī)型號 電動(dòng)機(jī)功率 2 2KW 10 YLIB 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 1420r min 輸出軸轉(zhuǎn)速 785r min 35Lm 4 與動(dòng)力滑臺配套的附屬部件 支承部件的選擇 查手冊 與動(dòng)力滑臺配套的附屬部件 支承部件的型號如下所示 導(dǎo)軌防護(hù)裝置 1HY25 F81 立柱 1CL 25 立柱側(cè)底座 1CD251 三 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的繪制 如附錄 1 1 4 4 組合機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 一 機(jī)床生產(chǎn)率的計(jì)算 1 機(jī)床理想生產(chǎn)率 可按下列公式計(jì)算 件 時(shí) 1 9 60 單 QT 分 1 10 輔單 機(jī) t 式中 單件工時(shí) 單T 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁 和 可按下列公式確定 機(jī)t輔 1 11 12 工分 分機(jī) tLSt 1 12 移輔 快 裝 卸 快 進(jìn) 快 退 快 裝 卸 tvt 式中 分別為刀具第一工作進(jìn)給和第二進(jìn)給的行程長度 mm 12和L 分別為動(dòng)力頭第一工作進(jìn)給和第二工作進(jìn)給的每分鐘進(jìn)分 分和 S 給量 mm min 當(dāng)加工沉孔時(shí)動(dòng)力頭在死擋鐵上停留時(shí)間 也就是考慮刀具在工t 終點(diǎn)無進(jìn)給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn) 5 10 轉(zhuǎn)所需要的時(shí)間 min 動(dòng)力頭快進(jìn)和快退行程長度 m 快 進(jìn)L快 退 動(dòng)力頭快速行程速度 一般在 4 7 10m min 范圍 快v 工作臺的回轉(zhuǎn)或移動(dòng)時(shí)間 組合機(jī)床研究所通用回轉(zhuǎn)工作臺每移t 轉(zhuǎn)一個(gè)工位時(shí)間為 3 到 8 秒 工件裝卸 定位 夾緊以及清除定位基面切屑時(shí)間 它取決于裝 卸t 工件大小 裝卸方便性及操作人員的熟練程度等 一般為 0 5 1 5 分鐘 2 機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率 1 13 1負(fù) Q 式中 機(jī)床負(fù)荷率 單面機(jī)床主軸數(shù)小于 15 時(shí)取 0 9 負(fù) 負(fù) 二 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡如下所示 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁 表 圖號 名稱 電動(dòng)機(jī)底座 被加 工零 件 材料 ZG200 400 工序名稱 鉆孔 序號 工步名 稱 被加工零 件數(shù) 個(gè) 加工直徑 mm 加工長 度 mm 工作行 程 mm 切削速度 m min 裝入工 件 1 工件定 位 夾 緊 10 動(dòng)力部 件快進(jìn) 75 動(dòng)力部 件工進(jìn) 19 27 55 20 死擋鐵 停留 動(dòng)力部 件快退 130 松開工 件 10 卸下工 件 備注 本機(jī)床裝卸時(shí)間取為 1min 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁 續(xù)表 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁 1 理想生產(chǎn)率 根據(jù)機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 計(jì)算機(jī)床的單件工時(shí) 毛坯種類 鑄鋼 毛坯重量 被加工 零件 硬度 HB 125 175 工序號 工時(shí) min 序號 工步名稱 每分 鐘轉(zhuǎn) 速 r min 每轉(zhuǎn) 進(jìn)給 量 mm r 每分 鐘進(jìn) 給量 mm min 機(jī)動(dòng)時(shí) 間 輔助時(shí) 間 共計(jì) 裝入工件 0 5 工件定位 夾緊 0 002 動(dòng)力部件 快進(jìn) 12000 0 00625 動(dòng)力部件 工進(jìn) 530 0 2 106 0 519 死擋鐵停 留 0 02 動(dòng)力部件 快退 12000 0 0108 松開工件 0 002 卸下工件 0 5 單件總工時(shí) 0 519 1 04105 1 56005 機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率 機(jī)床理想生產(chǎn)率 備注 負(fù)荷率 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁 5751300 2168 5輔單 機(jī) 分 件 時(shí) TtQ 2 實(shí)際生產(chǎn)率 一般情況下 單班制生產(chǎn)的全年工時(shí)總數(shù) 則年生產(chǎn)綱領(lǐng)2350 kh 56000 件 1 6 23 8 件 時(shí) QA 3 機(jī)床負(fù)荷率 1 23 8 5 2 多軸箱的設(shè)計(jì) 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁 2 1 多軸箱材料的選擇 大型通用多軸箱箱體類零件采用灰塵鑄鐵材料 箱體用牌號為 HT200 前后蓋用牌號為 HT150 2 2 多軸箱輪廓尺寸的確定 標(biāo)準(zhǔn)的通用鉆削類多軸箱的厚度有兩種尺寸規(guī)格 臥式為 325mm 立式 為 340mm 箱體厚度為 180mm 用于立式的多軸箱前蓋 兼作油池 加厚為 70mm 基型后蓋厚度為 90mm 即總厚度為 180 70 90 340mm 多軸箱寬度 B 高度 H 的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關(guān) 可 按下式確定 2 1 12b 2 2 h 式中 工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離 mm b 最邊緣主軸中心距箱外壁的距離 mm 1 工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離 mm h 最低主軸高度 通常 取 111mm 18540 m1h 取 92mm 7bb 則 可求出多軸箱輪廓尺寸為 1269240 Bm7838 Hh 根據(jù)上述計(jì)算值 按多軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn) 最后確定多軸箱輪廓 尺寸為 40 2 3 軸類零件的選用 2 3 1 鉆削類主軸 按支承型式不同可分為三種 a 滾錐主軸 b 滾珠主軸 c 滾針主軸 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁 此設(shè)計(jì)中 考慮到受軸向力比較大 所以選用滾珠主軸 用推力球軸 承承受軸向力 深溝球軸承承受徑向力 2 3 2 傳動(dòng)軸 按其用途和支承型式不同 有以下六種 a 圓錐滾子軸承傳動(dòng)軸 b 滾針軸承傳動(dòng)軸 c 埋頭式傳動(dòng)軸 d 手柄軸 e 油泵傳動(dòng)軸 f 攻絲用蝸桿軸 2 3 3 軸的材料 a 主軸材料 一般為 40Cr 鋼 熱處理 C42 b 傳動(dòng)軸的材料一般為 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 T215 2 4 齒輪型式的選擇 通用齒輪有三種 即傳動(dòng)齒輪 動(dòng)力箱齒輪 電動(dòng)機(jī)齒輪 材料均采 用 45 鋼 熱處理為齒輪高頻淬火 G54 動(dòng)力箱齒輪有 B 型 寬度為 84mm 和 B 型 寬度為 44mm 當(dāng)采用 90mm 厚的基型后蓋時(shí) 選 B 型 2 5 設(shè)計(jì)計(jì)算 2 5 1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 從前述已知 a 多軸箱輪廓尺寸為 40 m b 工件輪廓尺寸及各孔位置尺寸 如圖 2 1 c 工件與多軸箱相對位置尺寸 如圖 2 1 根據(jù)這些數(shù)據(jù)可編制出多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 見圖 3 1 所示和附表 如下 附表 1 被加工零件 名稱 電動(dòng)機(jī)底座 材料 ZG230 450 硬度 HB125 175 2 主軸外伸尺寸及切削用量 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁 主軸外伸尺寸 115mm 切削速度 v 20r min 進(jìn)給速度 f 0 2mm r 3 動(dòng)力部件 型動(dòng)力箱 電動(dòng)機(jī)型號為 功率125 TDB1042 YLB 為 P 2 2Kw 動(dòng)力箱輸出軸轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速 n 1420r min 輸出785 min驅(qū) nr 軸距箱底面距離為 129 5mm 表 2 1 軸 號 工 序 內(nèi) 容 加工 直徑 主軸 直徑 主軸外伸尺寸 L 115mm v m min n r min f mm r Vf mm min 1 2 3 4 鉆 20 130 2Dd 20 530 0 2 106 2 5 2 主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇 主軸結(jié)構(gòu)型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 軸承型式是主軸部件結(jié)構(gòu)的主要特征 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 而用向心球軸承承受徑向力 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 即選 用前述的滾珠主軸 另外 主軸選擇長主軸 其軸頭內(nèi)孔較長 可增大與刀具尾部連接的 接觸面 因而增強(qiáng)刀具與主軸的連接剛度 減少刀具前端下垂 用標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo) 套導(dǎo)向 2 5 3 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 一 對傳動(dòng)系統(tǒng)的一般要求 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 體積小 因 此 在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí) 要注意下面幾點(diǎn) 1 盡量用一根中間傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸 當(dāng)齒輪嚙合中心距不符合 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁 標(biāo)準(zhǔn)時(shí) 可用變位齒輪或略變傳動(dòng)比的方法解決 圖 2 1 多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 2 一般情況下 盡量不采用主軸帶動(dòng)主軸的方案 因?yàn)檫@會增加主 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 1 2 根主軸或更多根主軸的傳動(dòng)方案 3 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 IV 排 或第 V 排 齒輪 根據(jù)需要 其傳動(dòng)比可以取大 些 但一般不超過 3 3 5 4 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)可先使速度升高一點(diǎn)再降速 這樣可使傳動(dòng)鏈前面幾根軸 齒輪等在較高轉(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)常是一中間傳動(dòng)軸帶多根主軸 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 采用升速傳動(dòng) 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁 5 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 6 齒輪排數(shù)可按下面方法安排 a 不同軸上齒輪不相碰 可放在箱體內(nèi)同一排上 b 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 c 齒輪與軸相碰 可放在后蓋內(nèi) 另外 應(yīng)注意驅(qū)動(dòng)軸直接帶動(dòng)的傳動(dòng)軸數(shù)不要超過兩根 否則會給裝 配 帶來困難 如遇粗 精加工合一的多軸箱 其粗 精傳動(dòng)路線最好分開 二 主軸分布類型 根據(jù)加工零件的孔的位置 可將其分布類型定為同心圓分布 如圖 2 2 所示 三 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 傳動(dòng)方案的確定 如圖 2 3 所示 2 已知各主軸轉(zhuǎn)速及驅(qū)動(dòng)軸到主軸之間的傳動(dòng)比 123450 min nnr 驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速 0785 ir 3 各主軸傳動(dòng)比 012341 8 i 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 28 頁 圖 2 2 主軸分布類型 4 驅(qū)動(dòng)軸到主軸的中心距 22102813 508 4 Am22304 96 7 5 各傳動(dòng)比的分配 因?yàn)橐笾鬏S上齒輪不過大 所以最后一對齒輪取升速 1324 i 驅(qū)動(dòng)軸 O 到傳動(dòng)軸 13 的傳動(dòng)為降速 由上得 013 87 考慮到結(jié)構(gòu)的緊湊 取 012 6 i 則 123 5 i 6 確定中間軸 12 的位置 配 12 軸與 O 軸聯(lián)接的 齒輪 012 z 考慮結(jié)構(gòu)簡單和緊湊 定 12 軸的位置在多軸箱的中心位置 即離底面 距離為 200mm 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 29 頁 則 12 軸與 O 軸的中心距為 1750 Rm 取齒輪模數(shù)為 3 則 012012 75 346又 ziz 解之 0128 z 圖 2 3 傳動(dòng)方案 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 30 頁 從計(jì)算結(jié)果可知 21 符合驅(qū)動(dòng)軸上齒輪齒數(shù)的限制 即驅(qū)動(dòng)軸0z 齒輪的齒數(shù)為 216 7 確定中間軸 13 的位置 并配軸 13 與軸 12 聯(lián)接的各對齒輪 取 模數(shù) m 3 125z 又 3124 1 且 12341234122 5 890Rzmz 解之 123480z 則 12345860dm 根據(jù)中間傳動(dòng)軸和四根主軸的位置 可通過作圖的方法確定 13 軸的具 體位置 如圖 2 3 所示 8 驗(yàn)算各主軸轉(zhuǎn)速12341827509 minnr 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 31 頁 9 用中間傳動(dòng)軸 12 兼作調(diào)整手柄軸 其轉(zhuǎn)速如下 12785 75 minnr 軸 12 轉(zhuǎn)速較高 操作省力 位置適當(dāng) 可滿足使用要求 10 葉片泵的選擇 采用 ZIR 12 2 型葉片液壓泵 由傳動(dòng)軸 13 經(jīng)一對齒輪 28 24134 z 傳動(dòng) 其中 為液壓泵齒輪 14z1428754 6 minnr 在 400 800r min 的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi) 滿足要求 四 多軸箱坐標(biāo)計(jì)算 1 加工基準(zhǔn)坐標(biāo)架的選擇及確定各主軸坐標(biāo) 為了便于多軸箱體的加工 將基準(zhǔn)坐標(biāo)架原點(diǎn)選在定位銷孔上 如下 圖 所示 圖 2 4 圖 2 4 加工基準(zhǔn)坐標(biāo) 則可根據(jù)多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 在基準(zhǔn)坐標(biāo) XOY 上注出各主軸與驅(qū) 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 32 頁 動(dòng)軸的坐標(biāo) 如下表所示 表 2 2 O 銷 10 銷 1 軸 2 軸 3 軸 4 軸 軸1O0XY10XYXY0XY 0 0 350 0 283 81 67 81 67 259 283 259 175 94 5 2 中間軸 12 的坐標(biāo)的確定 如前所述 12 軸位于多軸箱的中心位置 則其坐標(biāo)為 1205173XmY 3 傳動(dòng)軸 13 1 13 2 13 3 13 4 的坐標(biāo)的確定 傳動(dòng)軸 13 屬于與二軸定距的傳動(dòng)軸坐標(biāo)計(jì)算 傳動(dòng)軸與二軸定距 即 在一傳動(dòng)軸上用兩對齒輪分別帶動(dòng)兩已知軸 其坐標(biāo)可根據(jù)兩已知軸的坐 標(biāo)和兩對齒輪嚙合的中心距計(jì)算求得 如圖 2 5 所示 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 33 頁 圖 2 5 坐標(biāo)計(jì)算 圖中 O A 為已知軸 B 為要計(jì)算的傳動(dòng)軸 13 R1 R2 為嚙合齒輪的 中心距 通過 B 點(diǎn)作 用 L 表示 的垂線 垂足為 C C 點(diǎn)坐標(biāo)值 u v 用 h 表示 h 在 X 軸上的投影長度為 x1 在 Y 軸上的投影長度為 x2 垂C 足 C 到原點(diǎn) O 的距離 用 d 表示 x y 數(shù)值由 u v x1 y1 組成 見圖 2 5 所示 則 x u x1 y v x2 2 3 u v x1 x2 都用絕對值代入 由圖可知 2 4 2Lab 2 5 1hRd 中 OAB 2 6 2211cosL 2 7 221cos RL 中 OCB 2 8 1 cosd 代入上式得 2 9 2212 RL 由 和 相似得 OAE CD 2 10 dLvbua 2 11 uadL 又由于 和 相似得 FB 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 34 頁 2 12 1 2 hLxba 2 13 2 14 2a 計(jì)算有 2108913 46Lm 67 4d 212698 hRm 41039752 8udaL 6 41397 58vdaLm 6139475 xhbL 2 8 6103947 xhaLm 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 35 頁 152 83 479xum 6 50187yvx 另外三根軸的計(jì)算方法同上 由于對稱 其結(jié)果一樣 則這四根軸的坐標(biāo)為 13 1 1312547 32 53xx 0189yy 13 2 1321 6xx 93yy 13 3 13127 4xx 051820 7yy 13 4 13412 3xx 7yy 4 驗(yàn)算1226947 350 1870RAxy 則 符合要求 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 36 頁22222 74 351085 789 0 RAxayb 則 符合要求 2 5 4 多軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 多軸箱規(guī)格尺寸及動(dòng)力箱法蘭尺寸 如圖 2 6 圖 2 6 a 多軸箱規(guī)格尺寸及動(dòng)力箱法蘭尺寸 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 37 頁 圖 2 6 b 多軸箱規(guī)格尺寸及動(dòng)力箱法蘭尺寸 2 多軸箱螺孔位置 如圖 2 7 所示 3 多軸箱和系列配套零件表 如表 2 3 所示 4 多軸箱連接用定位銷 a 動(dòng)力箱與多軸箱后蓋連接用定位銷 12 ZHBQ45 3 31 b 多軸箱體與前蓋 后蓋連接用定位銷 定位銷銷選擇為 12ZIQ45 4 32 A 型 套選擇為 12ZIQ45 4 31 4 分油器的選擇 由于立式組合機(jī)床不需要沒盤 則選擇無徑向油管 86d 分油器型號為 ZIR31 2 A 型 金屬內(nèi)支管 5 注油油杯的選擇 根據(jù)需要 選擇 ZIR75 8 91 的黑色尼龍彎頭注油油杯 零件號為 91 材料為 HT150 結(jié)構(gòu)如下圖所示 圖 2 8 2 5 5 主軸的設(shè)計(jì) 1 主軸組件裝配結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 38 頁 如前所述 主軸選用滾珠主軸 主軸組件裝配結(jié)構(gòu)及聯(lián)系尺寸如圖 2 9 所示 2 軸上零部件的選用 從左到右依次排列序號 軸承 1 根據(jù)軸的直徑 d 20mm 選擇深溝球軸承 6204 型 GB T 276 1994 d 20mm D 47mm B 14mm 軸承 2 為了達(dá)到加工 裝配方便 選擇軸承 2 的型號與軸承 1 的型 號 相同 即深溝球軸承 6204 型 GB T 276 1994 軸承 3 如前所述 主軸上用推力球軸承承受軸向力 則根據(jù)軸的直徑 d 20mm 選用推力球軸承 51304 型 GB T 301 1995 d 20mm D 47mm T 18mm 齒輪 已知齒輪的模數(shù) m 3 齒數(shù) z 20 則有 分度圓直徑 3206dmz 齒頂高 1ah 齒根高 75f c 圖 2 7 a 上蓋螺孔距 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 39 頁 圖 2 7 b 前壁螺孔距 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 40 頁 圖 2 7 c 后壁螺孔距 圖 2 7 d 側(cè)蓋螺孔距 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 41 頁 圖 2 8 彎頭注油油杯 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 42 頁 表 2 3 多軸箱系列配套零件 規(guī)格 BH 40 多軸箱體 型號 1T0711 11 適用動(dòng)力箱代號 25 型號 1T0711 12 規(guī)格 1280M 前蓋 GB70 數(shù)量 10 型號 1T0711 13 規(guī)格 后蓋 GB70 數(shù)量 8 型號 1T0712 17 規(guī)格 25016 規(guī)格 2 上蓋 GB70 數(shù)量 6 型號 1T0712 17 規(guī)格 4 規(guī)格 0M 側(cè)蓋 GB70 數(shù)量 4 ZIJ29 7 螺釘堵 M16 注油量 4L 齒全高 6 75afhm 齒頂圓直徑 2adh 齒根圓直徑 f f 鍵 根據(jù)軸的直徑及受力特點(diǎn) 選擇圓頭普通平鍵 A 型 其型號為 鍵 GB T 1096 2003 其中 b 6mm h 6mm L 20mm 620 套 1 根據(jù)軸的直徑 d 20mm 可選用 20 1T0721 62 型軸套 其中 d 20mm D 25mm L 74 5mm 套 2 根據(jù)軸的直徑 d 20mm 可選用 20 1T0723 61 型軸套 其中 d 20mm D 25mm L 17mm 防油套 根據(jù)軸的直徑 d 32mm 可選用 32 1T0721 81 型防油套 其中 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 43 頁 圖 2 9 主軸組件 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 44 頁 d 32mm 44mm 40mm 33mm 1D21d 圓螺母 根據(jù)軸的直徑 d 20mm 可選用 GB812 型圓螺母 81 5M 墊圈 根據(jù)軸的直徑 d 18mm 可選用 GB T 93 16 墊圈 材料為 65Mn 2 5 6 手柄軸的設(shè)計(jì) 1 手柄軸組件裝配結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 手柄軸組件裝配結(jié)構(gòu)及聯(lián)系尺寸如下圖所示 圖 2 10 2 軸上零部件的選用 相同零件從左到右依次排列序號 齒輪 1 已知模數(shù) m 3mm 齒數(shù) z 28 則有 分度圓直徑 84dmz 齒頂高 3ah 齒根高 75f c 齒全高 6af 齒頂圓直徑 290adhm 齒根圓直徑 7 5f f 齒輪 2 已知模數(shù) m 3mm 齒數(shù) z 18 則有 分度圓直徑 4dz 齒頂高 3ah 齒根高 75f cm 齒全高 6af 齒頂圓直徑 20adh 齒根圓直徑 4 5f f 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 45 頁 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 46 頁 圖 2 10 手柄軸組件 鍵 1 根據(jù)軸的直徑 d 30mm 選用 A 型圓頭普通平鍵 型號為 鍵 GB T 1096 2003 其中 b 8 mm h 7 mm L 25 mm 825 鍵 2 根據(jù)軸的直徑 d 30mm 選用 A 型圓頭普通平鍵 型號為 鍵 GB T 1096 2003 其中 b 8 mm h 7 mm L 25 mm 軸承 1 根據(jù)軸的直徑 d 30mm 選用 32206 型圓錐滾子軸承 GB T 297 1994 其中 d 30mm D 62mm T 21 25mm B 20mm C 17mm 套 1 根據(jù)軸的直徑 d 30mm 選用 30 1T0721 61 軸套 其中 d 30mm D 35mm L 16mm 套 2 根據(jù)軸的直徑 d 30mm 選用 30 1T0721 62 軸套 其中 d 30mm D 35mm L 68 5mm 套 3 根據(jù)軸的直徑 d 30mm 選用 30 1T0721 61 軸套 其中 d 30mm D 35mm L 24 5mm 防油套 根據(jù)軸的直徑 D 40mm 選用 40 1T0721 81 型防油套 其中 材料為 45 鋼 D 40mm 52mm 42mm 41mm 1D21d 圓螺母 根據(jù)軸的直徑 d 40mm 可選用 M30 1 5 GB812 型圓螺母 墊圈 根據(jù)軸的直徑 d 40mm 可選用 30 GB858 型墊圈 密封件 氈圈 根據(jù)軸的直徑 D 40mm 選用 50G51 1 型氈襯圈 2 5 7 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 1 傳動(dòng)軸組件裝配結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 傳動(dòng)軸組件裝配結(jié)構(gòu)及聯(lián)系尺寸如下圖所示 圖 2 11 2 軸上零部件的選用 相同零件從左到右依次排列序號 齒輪 已知模數(shù) m 3mm 齒數(shù) z 28 則有 分度圓直徑 84dmz 齒頂高 3ah 齒根高 75f c 齒全高 6af 齒頂圓直徑 290adhm 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 47 頁 齒根圓直徑 276 5f fdhm 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 48 頁 圖 2 11 傳動(dòng)軸組件 軸承 1 根據(jù)軸的直徑 d 25mm 選用 30205 型圓錐滾子軸承 TB T 297 94 其中 d 25mm D 52mm T 16 25mm B 15mm C 13mm E 41 1mm 軸承 2 根據(jù)軸的直徑 d 25mm 選用 30205 型圓錐滾子軸承 TB T 297 94 其中 d 25mm D 52mm T 16 25mm B 15mm C 13mm E 41 1mm 鍵 根據(jù)軸的直徑 d 25mm 選用鍵 型圓82 10967GBT 形普通平鍵 其中 b 8mm h 7mm L 22mm 套 1 根據(jù)軸的直徑 d 25mm 選用 25 0721 61 軸套 其中 d 25mm D 30mm L 73 5mm 套 2 根據(jù)軸的直徑 d 25mm 選用 25 0721 62 軸套 其中 d 25mm D 30mm L 29 5mm 圓螺母 1 根據(jù)軸的直徑 d 25mm 可選用 M24 105 GB812 型圓螺母 圓螺母 2 根據(jù)軸的直徑 d 25mm 可選用 M24 105 GB812 型圓螺母 墊圈 1 根據(jù)軸的直徑 d 25mm 可選用 24 GB858 型墊圈 墊圈 2 根據(jù)軸的直徑 d 25mm 可選用 24 GB858 型墊圈 2 5 8 葉片泵軸的設(shè)計(jì) 1 葉片泵軸組件裝配結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 葉片泵軸組件裝配結(jié)構(gòu)及聯(lián)系尺寸如圖 2 12 所示 2 軸上零部件的選用 相同零件從左到右依次排列序號 齒輪 已知模數(shù) m 2mm 齒數(shù) z 24 則有 分度圓直徑 48dmz 齒頂高 2ah 齒根高 5f c 齒全高 4af 齒頂圓直徑 2adhm 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 49 頁 齒根圓直徑 243f fdhm 鍵 選用 A 型圓頭普通平鍵 型號為 鍵 6 8 GB T 1096 2003 其中 b 6mm h 6mm L 18mm 圖 2 12 泵軸組件 2 5 9 動(dòng)力箱輸出軸的設(shè)計(jì) 1 動(dòng)力箱輸出軸組件裝配結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 動(dòng)力箱輸出軸組件裝配結(jié)構(gòu)及聯(lián)系尺寸如下圖所示 圖 2 13 2 軸上零部件的選用 相同零件從左到右依次排列序號 齒輪 已知模數(shù) m 3mm 齒數(shù) z 21 則有 分度圓直徑 63dmz 齒頂高 ah 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 50 頁 齒根高 3 75fadhcm 齒全高 6f 齒頂圓直徑 29aa 齒根圓直徑 5 f fdh 螺釘 根據(jù)軸的直徑 d 30mm 可選螺釘 M10 1 GB72 鍵 根據(jù)軸的直徑 d 30mm 可選 A 型圓頭普通平鍵 其型號為 鍵 8 36 GB T 1096 2003 其中 b 8mm h 7mm L 36mm 鎖圈 根據(jù)直徑 D 55mm 可選 55 GB921 鎖圈 圖 2 13 動(dòng)力箱輸出軸組件 2 6 軸的校核 2 6 1 求各軸的功率及轉(zhuǎn)矩 1 動(dòng)力箱輸出軸 軸01O 轉(zhuǎn)速 01785 minnr 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 51 頁 功率 012 PKw 轉(zhuǎn)矩 60195 TPn 74 3Nm 2 手柄軸 12 軸 轉(zhuǎn)速 128 258 7 inr 功率 0092 156PKw 轉(zhuǎn)矩 612129 5 34TPnNm 3 傳動(dòng)軸 13 軸 功率 132 2 560 984 Kw 轉(zhuǎn)速 132 37 minnr 轉(zhuǎn)矩 6139 50 TP 58 47 4N 4 主軸 1 2 3 4 軸 轉(zhuǎn)速 132 09 7 minnr 功率 25180 49PKw 轉(zhuǎn)矩 6119 TPN 2 6 2 主軸的校核 1 求軸的的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡圖 見圖 2 13a 主軸的軸承都 是深溝球軸承 因此 其支承點(diǎn)的位置是寬度方向的中心位置 齒輪亦同 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 52 頁 因此 軸的支承跨距 L 137 5mm 根據(jù)軸的計(jì)算簡圖作出軸的彎矩圖 扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖 見圖 2 13b c d 從軸的結(jié)構(gòu)圖和當(dāng)量彎矩圖中可看出 B 截面的當(dāng)量彎矩最大 是軸的危險(xiǎn)截面 B 截面處的 M T 及 的數(shù)值如下 ca 圓周力 112 30298 5tFdN 支反力 86 RN2 73 彎矩 4 5Mm 扭矩 89T 當(dāng)量彎矩 22 103 caTNm 2 校核軸的強(qiáng)度 主軸的材料一般為 40Cr 鋼 熱處理 C42 查手冊有 835bMPa 則 取 軸的計(jì)算應(yīng)力為 0 9 1b 832MPa 20 1 4 6 caWNm 根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知 該軸滿足強(qiáng)度要求 2 6 3 手柄軸的校核 1 求軸的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡圖 如圖 2 14a 在確定軸承的 支 點(diǎn)位置時(shí) 從手冊中查取 a 值 對 32206 型圓錐滾子軸承 查得 因15 6a 此軸的支承跨距 L 92 1 56 1 148 2mm 根據(jù)軸的計(jì)算簡圖作出軸的彎矩圖 扭矩圖 和當(dāng)量彎矩圖 如圖 2 14b c d 所示 B C 截面處的 及 的計(jì)算數(shù)值如下 MTca 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 53 頁 軸向力 123497 182 67tTFNd 2 5 t 支反力 1546 87RN 209 彎矩 13 Mm 2567N 扭矩 49 T 合成彎矩 138ca 260 MNm 2 校核軸的強(qiáng)度 傳動(dòng)軸的材料選擇 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 由手冊查得 2650 BNm 則 即 取 0 9 1B 2 586 軸的計(jì)算應(yīng)力為 2 6 Nm23 7 01caMNmW 2 根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知 該軸滿足強(qiáng)度要求 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 54 頁 圖 2 13 主軸的校核 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 55 頁 圖 2 14 傳動(dòng)軸的校核 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 56 頁 2 7 軸承的校核 2 7 1 主軸上推力軸承軸承的校核 查手冊有 51304 軸承的主要性能參數(shù)為 Ca 35KN Coa 55 8KN 由于 推力球軸承只承受軸向載荷 故當(dāng)量動(dòng)載荷 Pa A 軸向載荷 A 即為進(jìn)給力 即 A 1597N 則 Pa A 1597N 由手冊中查得溫度系數(shù) 載荷系數(shù) 則軸承壽命為 1tf 1 2pf 6310 956tahpfCLhnP 由于機(jī)床為每天 8 小時(shí)工作 則查手冊知軸承正常使用壽命尖為 12000 20000h 從計(jì)算結(jié)果可知 該軸承符合壽命要求 2 7 2 主軸上深溝球軸承的校核 查手冊 6204 型深溝球軸承的主要性能參數(shù)為 Cr 12 8KN Cor 6 65KN 由前述可知 軸承所承受的徑向力 N 186 RN 2 1 73 由 于軸承不承受軸向載荷 則徑向當(dāng)量動(dòng)載荷 Pr R 即 r1P86 N r273 則用 校驗(yàn) r1r r2 由前述可知 可得軸承壽命 1tf pf630 4079tahpCLhnfP 由于機(jī)床為每天 8 小時(shí)工作 則查手冊知軸承正常使用壽命尖為 12000 20000h 從計(jì)算結(jié)果可知 該軸承符合壽命要求 中國礦業(yè)大學(xué) 2007 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 57 頁 3 夾具的設(shè)計(jì) 3 1 機(jī)床夾具介紹 3 1 1 夾具的分類 一 通用夾具 通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的 在一定范圍內(nèi)可用于加工不同工件的夾 具 例如 車床上的三爪和四爪卡盤 頂尖 雞心夾頭 銑床上的平口鉗 分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺等 它們有很大的通用性 無需調(diào)整或稍加調(diào)整就可 以用于裝夾不同的工件 這類夾具一般已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化 由專業(yè)工廠生產(chǎn) 作 為機(jī)床附件供給用戶 二 專用夾具 專用夾具是指專為某一工件的某道工序的加工而專門設(shè)計(jì)的夾具 具 有 結(jié)構(gòu)緊湊 操作迅速 方便等特點(diǎn) 專用夾具通常由使用廠根據(jù)要求自行 設(shè)計(jì)和制造 適用于產(chǎn)品固定縣城批量較大的生產(chǎn)中 三 組合機(jī)床 組合夾具是指按某一工件的某道工序的加工要求 由一套事件制造好 的 標(biāo)準(zhǔn)元件和部件組裝而成的專用夾具 這種夾具用完之后可以拆卸存放 或供重新組裝新夾具時(shí)使用 故具有組裝迅速 周期短 能反復(fù)使用的特 點(diǎn) 適用于小批量生產(chǎn)或新產(chǎn)品試制中 四 拼裝夾具 拼裝夾具是指按某一工件的某道工序的加工要求 由標(biāo)準(zhǔn)化 系列化 夾具元件 直接按專用夾具的裝配方