離合器壓盤連接孔組合機床多軸箱設(shè)計【加工4個M8螺紋底孔】

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Manufacturing production mainly depends on the advanced manufacturing equipment - on the degree of machine tool. Combination machine has the advantages of high efficiency and low cost, widely used in large, large production, and can be used to compose the automatic production line This paper gives a detailed analysis of the clutch pressure plate processing connecting holes, put forward a fixture for processing in the hole, the multi-locations processing requirements, product design to achieve the precision of the method. According to this design thought bore modular machine tool design. The combination of machine tool by the column, column base, intermediate base, hydraulic power sliding table, the power box, box etc. This paper detailed calculation and verification of the design of each part. Keywords: combination machine, clutch pressure plate, a spindle box, clamp 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設(shè)計 II 目 錄 目 錄 .III 第一章 緒論 .1 1.1 機床在國民經(jīng)濟的地位及其發(fā)展簡史 .1 1.2 組合機床的國內(nèi)、外現(xiàn)狀 .2 1.3 組合機床多軸箱概述 .5 1.4 通用多軸箱的工作原理和用途 .5 1.5 機床設(shè)計的目的、內(nèi)容、要求 .6 1.6 機床的設(shè)計步驟 .6 第二章 組合機床的總體設(shè)計 .8 2.1 組合機床方案的制定 .8 2.2 確定切削用量及選擇刀具 .9 2.3 組合機床總設(shè)計 .11 第三章 多軸箱設(shè)計 .20 3.1 繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 .20 3.2 齒輪模數(shù)選擇 .21 3.3 多軸箱的傳動設(shè)計 .21 3.4 繪制傳動系統(tǒng)圖 .23 3.5 傳動零件的校核 .24 第四章 液壓系統(tǒng)設(shè)計 .28 4.1 Z 軸液壓泵的確定 .28 4.2 Y 軸液壓動力的確定 .29 4.3 擬定液壓系統(tǒng)圖 .30 第五章 夾具設(shè)計 .32 5.1 機床夾具概述 .32 5.2 工件結(jié)構(gòu)特點分析 .32 5.3 工件定位的設(shè)計 .32 5.4 夾緊方案的設(shè)計 .32 結(jié) 論 .34 參考文獻 .36 致 謝 .37 第一章 緒論 1.1 機床在國民經(jīng)濟的地位及其發(fā)展簡史 現(xiàn)代社會中，人們?yōu)榱烁咝?、?jīng)濟地生產(chǎn)各種高質(zhì)量產(chǎn)品，日益廣泛的使用各種 機器、儀器和工具等技術(shù)設(shè)備與裝備。為制造這些技術(shù)設(shè)備與裝備，又必須具備加工 各種金屬零件的設(shè)備，諸如鑄造、鍛造、焊接、沖壓和切削加工設(shè)備等。由于機械零 件的形狀精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法來達到，特別是 形狀復雜、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在機床上經(jīng)過幾道甚至 幾十道切削加工工藝才能完成。因此，機床是現(xiàn)代機械制造業(yè)中最重要的加工設(shè)備。 在一般的機械制造廠中，機床所擔負的加工工作量，約占機械制造總工作量的 40%60%，機床的技術(shù)性能直接影響機械產(chǎn)品的質(zhì)量及其制造的經(jīng)濟性，進而決定著 國民經(jīng)濟的發(fā)展水平。可以這樣說，如果沒有機床的發(fā)展，如果不具備今天這樣品種 繁多、結(jié)構(gòu)完善和性能精良的機床，現(xiàn)代社會所達到的高度物質(zhì)文明將是不可想象的。 一個國家要繁榮富強，必須實現(xiàn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學技術(shù)的現(xiàn)代化，這就需 要一個強大的機械制造業(yè)為國民經(jīng)濟各部門提供現(xiàn)代化的先進技術(shù)設(shè)備與裝備，即各 種機器、儀器和工具等。然而，一個現(xiàn)代化的機械制造業(yè)必須要有一個現(xiàn)代化的機床 制造業(yè)做后盾。機床工業(yè)是機械制造業(yè)的“裝備部” 、 “總工藝師” ，對國民經(jīng)濟發(fā)展 起著重大作用。因此，許多國家都十分重視本國機床工業(yè)的發(fā)展和機床技術(shù)水平的提 高，使本國國民經(jīng)濟的發(fā)展建立在堅實可靠的基礎(chǔ)上。 機床是人類在長期生產(chǎn)實踐中，不斷改進生產(chǎn)工具的基礎(chǔ)上生產(chǎn)的，并隨著社會 生產(chǎn)的發(fā)展和科學技術(shù)的進步而漸趨完善。最原始的機床是木制的，所有運動都是由 人力或畜力驅(qū)動，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它們實際上并不是一 種完整的機器?，F(xiàn)代意義上的用于加工金屬機械零件的機床，是在 18世紀中葉才開 始發(fā)展起來的。當時，歐美一些工業(yè)最發(fā)達的國家，開始了從工廠手工業(yè)向資本主義 機器大工業(yè)生產(chǎn)方式的過渡，需要越來越多的各種機器，這就推動了機床的迅速發(fā)展。 為使蒸汽機的發(fā)明付諸實用，1770 年前后創(chuàng)制了鏜削蒸汽機汽缸內(nèi)孔用的鏜床 1。 1797年發(fā)明了帶有機動刀架的車床，開創(chuàng)了用機械代替人手控制刀具運動的先聲，不 僅解放了人的雙手，并使機床的加工精度和工效有了一個新的飛躍，初步形成了現(xiàn)代 機床的雛型。繼車床之后，隨著機械制造業(yè)的發(fā)展，其他各種機床也陸續(xù)被創(chuàng)制出來。 至 19世紀末，車床、鉆床、鏜床、刨床、拉床、銑床、磨床、齒輪加工機床等基本 類型的機床已先后形成。 自上世紀初以來，由于高速鋼和硬質(zhì)合金等新型刀具材料相繼出現(xiàn)，刀具切削性 能不斷提高，促使機床沿著提高主軸轉(zhuǎn)速、加大驅(qū)動功率和增強結(jié)構(gòu)剛度的方向發(fā)展。 與此同時，由于電動機、齒輪、軸承、電氣和液壓等技術(shù)有了很大的發(fā)展，使機床的 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設(shè)計 1 轉(zhuǎn)動、結(jié)構(gòu)和控制等方面也得到相應的改進，加工精度和生產(chǎn)率顯著提高 2。此外， 為了滿足機械制造業(yè)日益廣闊的各種使用要求，機床品種的發(fā)展也與日俱增，例如， 各種高效率自動化機床、重型機床、精密機床以及適應加工特殊形狀和特殊材料需要 的特種加工機床相繼問世。50 年代，在綜合應用電子技術(shù)、檢測技術(shù)、計算技術(shù)、自 動控制和機床設(shè)計等各個領(lǐng)域最新成就的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的數(shù)控機床，使機床自動化 進入了一個嶄新的階段，與早期發(fā)展的僅適用于大批大量生產(chǎn)的純機械控制和繼電器 接觸器控制的自動化相比，它具有很高的柔性，即使在單件和小批生產(chǎn)中也能得到經(jīng) 濟的使用。 縱觀機床的發(fā)展史，它總是隨著機械工業(yè)的擴大和科學技術(shù)的進步而發(fā)展，并始 終圍繞著不斷提高生產(chǎn)效率、加工精度、自動化程度和擴大產(chǎn)品品種而進行的，現(xiàn)代 機床總的趨勢仍然是繼續(xù)沿著這一方向發(fā)展。 我國的機床工業(yè)是在 1949年新中國成立后才開始建立起來的。解放前，由于長 期的封鎖統(tǒng)治和 19世紀中葉以后帝國主義的侵略和掠奪，我國的工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)非常 落后，既沒有獨立的機械制造業(yè)，更談不上機床制造業(yè)。至解放前夕，全國只有少數(shù) 城市的一些規(guī)模很小的機械廠，制造少量簡單的皮帶車間、牛頭刨床和砂輪等，1949 年全國機床產(chǎn)量僅 1000多臺，品種不到 10個。 解放后，黨和人民政府十分重視機床工業(yè)的發(fā)展。在解放初期的三年經(jīng)濟恢復時 期，就把一些原來的機械修配廠改建為專業(yè)廠，在隨后開始的幾個五年計劃期間，又 陸續(xù)擴建、新建了一系列機床廠。經(jīng)過 50多年的建設(shè)，我國機床工業(yè)從無到有，從 小到大，現(xiàn)在已經(jīng)成為門類比較齊全，具有一定實力的機床工業(yè)體系，能生產(chǎn) 5000 多種機床通用品種，數(shù)控機床 1500多種，不僅裝備了國內(nèi)的工業(yè)，而且每年還有一 定數(shù)量的機床出口 3。 我國機床行業(yè)的發(fā)展是迅速的，成就是顯著的。但由于起步晚、底子薄，與世界 先進水平相比，還有較大差距。為了適應我國工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學技術(shù)現(xiàn)代化的 需要，為了提高機床產(chǎn)品在國際市場上的競爭能力，必須深入開展機床基礎(chǔ)理論研究， 加強工藝試驗研究，大力開發(fā)精密、重型的數(shù)控機床，使我國的機床工業(yè)盡早躋身于 世界先進行列。 1.2 組合機床的國內(nèi)、外現(xiàn)狀 世界上第一臺組合機床于 1908年在美國問世，30 年后組合機床在世界各國得到 迅速發(fā)展。至今，它已成為現(xiàn)代制造工程（尤其是箱體零件加工）的關(guān)鍵設(shè)備之一。 現(xiàn)代制造工程從各個角度對組合機床提出了愈來愈高的要求，而組合機床也在不 斷吸取新技術(shù)成果來完善和發(fā)展。 1.2.1 國內(nèi)組合機床現(xiàn)狀 我國加入 WTO以后，制造業(yè)所面臨的機遇與挑戰(zhàn)并存，組合機床行業(yè)企業(yè)適時調(diào) 整戰(zhàn)略，采取了積極的應對策略，出現(xiàn)了產(chǎn)、銷兩旺的良好勢頭，截至 2005年 4月 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設(shè)計 2 份，組合機床行業(yè)企業(yè)僅組合機床一項，據(jù)不完全統(tǒng)計，產(chǎn)量已達 1000余臺，產(chǎn)值 達 3.9個億以上，較 2004年同比增長了 10%以上，另外組合機床行業(yè)增加值、產(chǎn)品銷 售率、全員工資總額、出口交費值等經(jīng)濟指標均有不同程度的增長，新產(chǎn)品、新技術(shù) 較去年年均有大幅度提高，可見行業(yè)企業(yè)運營狀況良好。 （1）行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化 組合機床行業(yè)企業(yè)主要針對汽車、摩托車、內(nèi)燃機、農(nóng)機、工程機械、化工機 械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專用設(shè)備，隨著我國加入 WTO后與世界機床進 一步接軌，組合機床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開始向數(shù)控化、柔性化轉(zhuǎn)變。從近兩年的企業(yè)生產(chǎn) 情況來看，數(shù)控機床與加工中心的市場需求量在上升，而傳統(tǒng)的鉆、鏜、銑組合機床 則有下降趨勢，中國機床工具工業(yè)學會的機床工具行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟指標報表統(tǒng) 計數(shù)據(jù)顯示，僅從幾個全國大型重點企業(yè)生產(chǎn)情況看，2003 年生產(chǎn)數(shù)控機床 890臺， 產(chǎn)值 16187萬元，生產(chǎn)加工中心 148臺，產(chǎn)值 5770萬元；2004 年生產(chǎn)數(shù)控機床 985 臺，產(chǎn)值 25838萬元，生產(chǎn)加工中心 159臺，產(chǎn)值 7099萬元；而 2005年，截至 4月 份，數(shù)控機床、加工中心、產(chǎn)值已接近 2003年全年水平，故市場在向數(shù)控、高精制 造技術(shù)和成套工藝裝備方面發(fā)展 4。 （2）行業(yè)企業(yè)的快速轉(zhuǎn)變 “九五”后期，在組合機床行業(yè)企業(yè)的 50多家組合機床分會會員中，僅有兩家 企業(yè)實行了股份改造，一家企業(yè)退出國有轉(zhuǎn)為民營，其余的都是國有企業(yè)。而從 2001 至 2002年，不到兩年的時間，就先后有十幾家企業(yè)實行股份制改造，一些小廠幾乎 全部退出國有轉(zhuǎn)為民營，現(xiàn)在一些國家重點國有企業(yè)也在醞釀股份制改造，轉(zhuǎn)制已勢 不可檔，民營經(jīng)濟在經(jīng)歷了從被歧視，被藐視，到不可小視和現(xiàn)在高度重視 4個階段 后，煥發(fā)勃勃生機。組合機床行業(yè)企業(yè)正在向股份制、民營化等多種形式快速發(fā)展。 （3）組合機床技術(shù)裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 組合機床及其自動線是集機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)濟實用，因而被廣泛應用于工程機械、交通、 能源、軍工、輕工、家電行業(yè)。我國的傳統(tǒng)組合機床及組合機床自動線主要采用機、 電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型的箱體類零件和軸 類零件（近年研制的組合機床加工連桿、板件等也占一定份額） ，完成鉆孔、擴孔、 鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和 成型面等。組合機床的分類繁多，有大型組合機床和小型組合機床，有單面、雙面、 三面、臥式、立式、傾斜式、復合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺組合機床等；隨著技術(shù)的不 斷進步，一種新型的組合機床柔性組合機床越來越受到歡迎，它應用多位主軸箱、 可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換，配以可編程控制器（PLC） 、數(shù)字控制 （NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動系統(tǒng)，并能靈活適應多種加工的可調(diào)可變 的組合機床。另外，近年來組合機床加工中心、數(shù)控組合機床、機床輔機等在組合機 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設(shè)計 3 床行業(yè)中所占份額也越來越大。 由于組合機床及其自動線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶 特殊要求而設(shè)計的，它涉及到加工工藝、刀具、測量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配 和試漏等技術(shù) 5。我國組合機床及其組合機床自動線總體技術(shù)水平相對發(fā)達國家落后， 國內(nèi)所需的一些高水平組合機床及自動線幾乎都從國外進口。工藝裝備的大量進口勢 必導致投資規(guī)模的擴大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，市場要求我們不斷開發(fā)新技 術(shù)、新工藝、研制新產(chǎn)品，由過去的“剛性”機床結(jié)構(gòu)向“柔性”化方向發(fā)展，滿足 用戶需要，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣踊b備。 1.2.2 國外組合機床現(xiàn)狀 80年代以來，國外組合機床技術(shù)在滿足精度和效率要求的基礎(chǔ)上，正朝著綜合成 套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機床的加工精度、多品種加工的柔性以及機床配置的 靈活多樣方面均有新的突破性進展，實現(xiàn)了機床工作程序軟件化，工序高度集中，高 效短節(jié)拍和多功能監(jiān)控。組合機床技術(shù)的發(fā)展趨勢是： （1）廣泛應用數(shù)控技術(shù) 國外主要的組合機床生產(chǎn)廠家都有自己的系列化完整的數(shù)控組合機床通用部件, 在組合機床上不僅一般動力部件應用數(shù)控技術(shù),而且夾具的轉(zhuǎn)位或轉(zhuǎn)角、換箱裝置的 自動分度與定位也都應用數(shù)控技術(shù),從而進一步提高了組合機床的工作可靠性和加工 精度。廣州標致汽車公司從法國雷諾公司購置的缸蓋加工生產(chǎn)線,就是由三臺自動換 箱組合機床組成的,其全部動作均為數(shù)控,包括自動上下料的交換工作臺、環(huán)形主軸箱 庫、動力部件和夾具的運動,其節(jié)拍時間為 58秒。 （2）發(fā)展柔性技術(shù) 80年代以來,國外對中大批量生產(chǎn)、 多品種加工裝備采取了一系列的可調(diào)、可變、 可換措施,使加工裝備具有了一定的柔性。如先后發(fā)展了轉(zhuǎn)塔動力頭、可換主軸箱等 組成的組合機床。同時根據(jù)加工中心的發(fā)展,開發(fā)了二坐標、三坐標模塊化的加工單 元,并以此為基礎(chǔ)組成了柔性加工自動線(FTL)。這種結(jié)構(gòu)的變化,既可以實現(xiàn)多品種 加工要求的調(diào)整變化快速靈敏,又可以使機床配置更加靈活多樣。 （3）發(fā)展綜合自動化技術(shù) 汽車工業(yè)的不斷發(fā)展,對自動化制造技術(shù)提出了許多新的需求,大批量生產(chǎn)的組合 機床,要求制造系統(tǒng)不僅能完成一般的機械加工工序,而且能完成零件從毛坯進線到成 品下線的全部工序,以及下線后的自動碼垛、裝箱等。德國大眾汽車公司 KASSEL變速 箱廠 1987年投入使用的造價 9000萬馬克的齒輪箱和離合器殼生產(chǎn)線,就是這種綜合 自動化制造系統(tǒng)的典范 6。該系統(tǒng)由兩條相似對稱布置的自動線組成,三班制工作,每 條線日產(chǎn) 2000件,節(jié)拍時間為 40秒。全線由 12臺雙面組合機床、18 臺三坐標加工單 元、空架機器人、線兩端的毛坯庫和三坐標測量機組成,可實現(xiàn) 3種零件的加工?？?架機器人完成工件下線的碼垛裝箱工作。隨著綜合自動化技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了一批專 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設(shè)計 4 門從事裝配、試驗、檢測、清洗等裝備的專業(yè)生產(chǎn)廠家,進一步提高了制造系統(tǒng)的配 套水平。 （4）進一步提高工序集中程度 國外為了減少機床數(shù)量,節(jié)省占地面積,對組合機床這種工序集中程度高的產(chǎn)品, 繼續(xù)采取各種措施,進一步提高工序集中程度。如采用十字滑臺、多坐標通用部件、 移動主軸箱、雙頭鏜孔車端面頭等組成機床或在夾具部位設(shè)置刀庫,通過換刀加工實 現(xiàn)工序集中,從而可最大限度地發(fā)揮設(shè)備的效能,獲取更好的經(jīng)濟效益。 1.3組合機床多軸箱概述 1.3.1 多軸箱的組成 大型通用多軸箱由通用零件如箱體、主軸、傳動軸、齒輪和附加機構(gòu)等組成。 1.3.2 通用箱體類零件 多軸箱的通用箱體類零件箱體材料為 HT200，前、后、側(cè)蓋等材料為 HT150。多 軸箱基本尺寸系列標準（GB3668.1-83）規(guī)定，9 種名義尺寸用相應滑臺的滑鞍寬度表 示，多軸箱寬度和高度是根據(jù)配套滑臺的規(guī)格按規(guī)定的系列尺寸選擇。 1.3.3 通用主軸 （1）通用鉆床類主軸 按支承型式可分為三種：滾錐軸承主軸；滾珠軸承主軸；滾針軸承主軸。 按與刀具的連接是浮動還是剛性連接，又可分為短主軸和長主軸。 （2）攻螺紋類主軸 按支承型式可分為兩種：前后支承均為圓錐滾子軸承主軸；前后支承均為推力球 軸承和無內(nèi)環(huán)滾針內(nèi)軸承的主軸。 主軸材料一般采用 40Cr鋼，熱處理 C42；滾針軸承主軸用 20Cr鋼，S0.5C59 。 1.3.4 通用傳動軸 通用傳動軸按用途和支承型式分為六種。它們分別為：圓錐軸承傳動軸；滾針軸 承傳動軸；埋頭傳動軸；手柄軸；油泵傳動軸；攻螺紋用蝸桿軸 傳動軸一般采用 45 鋼，調(diào)質(zhì) T235；滾針軸承傳動軸用 20Gr 鋼。熱處理 S0.5C59.。 1.3.5 通用齒輪和套 多軸箱用通用齒輪有：傳動齒輪、動力箱齒輪和電動機齒輪三種。 1.4 通用多軸箱的工作原理和用途 通用多軸箱是組合機床中的一個重要的部件，在多軸箱中通過傳動軸和傳動齒輪 的傳動，將動力箱中的電動機軸的動能傳遞給主軸，主軸帶動刀具加工工件。通過對 齒輪嚙合的調(diào)整可得到不同的傳動比，因此主軸就可以獲得不同的轉(zhuǎn)速。多軸箱可安 裝多個不同的主軸，這樣就可以用多個主軸對同一個工件進行不同的加工。多軸箱與 動力箱一起安裝于進給滑臺，可完成鉆、擴、鉸、鏜孔等加工工藝。 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設(shè)計 5 1.5 機床設(shè)計的目的、內(nèi)容、要求 1.5.1設(shè)計的目的 本畢業(yè)設(shè)計，其目的在于通過機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使我們 在擬定傳動和變速的結(jié)構(gòu)方案過程中，得到設(shè)計構(gòu)思、方案的分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機 械制圖、零件計算、編寫技術(shù)文件和查閱資料等方面的綜合訓練，樹立正確的設(shè)計思 想，掌握基本的設(shè)計方法，培養(yǎng)基本的設(shè)計方法，并培養(yǎng)了自己具有初步的結(jié)構(gòu)分析、 結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算能力。 1.5.2 設(shè)計內(nèi)容 （1）運動設(shè)計 根據(jù)給定的被加工零件，確定機床的切削用量，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)，并計算主軸的實際 轉(zhuǎn)速與標準的相對誤差。 （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，要驗算傳動軸的直徑，齒輪 模數(shù)是否在允許范圍內(nèi)，還要驗算主軸主件的靜剛度。 （3）結(jié)構(gòu)設(shè)計 進行主運動傳動軸系、變速機構(gòu)、主軸主件、箱體、潤滑與密 封等的布置和機構(gòu)設(shè)計，即繪制裝配圖和零件工作圖。 （4）編寫設(shè)計說明書 1.5.3 設(shè)計要求 評價機床性能的優(yōu)劣，主要是根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟指標來判定的。技術(shù)先進合理，亦 即“質(zhì)優(yōu)價廉”才會受到用戶的歡迎，在國內(nèi)和國際市場上才有競爭力。機床設(shè)計的 技術(shù)經(jīng)濟指標可以從滿足性能要求、經(jīng)濟效益和人機關(guān)系等方面進行分析。 1.6 機床的設(shè)計步驟 1.6.1調(diào)查研究 研究市場和用戶對設(shè)計機床的要求，然后檢索有關(guān)資料。其中包括情報、預測、 實驗研究成果、發(fā)展趨勢、新技術(shù)應用以及相應的圖紙資料等。甚至還可以通過網(wǎng)絡(luò) 檢索技術(shù)查閱先進國家的有關(guān)資料和專利等，通過對上述資料的分析研究，擬訂適當 的方案，以保證機床的質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，使用戶有較好的經(jīng)濟效益。 1.6.2 擬定方案 通常可以擬定出幾個方案進行分析比較。每個方案包括的內(nèi)容有：工藝分析、主 要技術(shù)參數(shù)、總布局、傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制操作系統(tǒng)、電系統(tǒng)、主要部件的結(jié) 構(gòu)草圖、實驗結(jié)果及技術(shù)經(jīng)濟分析等。 在制定方案時應注意以下幾個方面： （1）當使用和制造出現(xiàn)矛盾時，應先滿足使用要求，其次才是盡可能便于制造， 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設(shè)計 6 要盡量用先進的工藝和創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)。 （2）設(shè)計必須以生產(chǎn)實踐和科學實驗為依據(jù)，凡是未經(jīng)實踐考驗的方案，必須 經(jīng)過實驗證明可靠后才能用于設(shè)計。 （3）繼承與創(chuàng)造相結(jié)合，盡量采用先進工藝，迅速提高生產(chǎn)力，為實現(xiàn)四個現(xiàn) 代化服務(wù)，注意吸取前人和國外的先進經(jīng)驗，并在此基礎(chǔ)上有所創(chuàng)造和發(fā)展。 1.6.3 工作圖設(shè)計 首先，在選定工藝方案并確定機床配置形式、結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上，進行方案圖紙的 設(shè)計。這些圖紙包括：被加工零件圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計算卡， 統(tǒng)稱“三圖一卡”的設(shè)計。并初定出主軸箱輪廓尺寸，確定機床各部件間的相互關(guān)系 7。 其次，繪制機床的總裝圖、部分部件裝配圖、液壓系統(tǒng)圖、PLC 接線圖和梯形圖。 然后，整理機床有關(guān)部件與主要零件的設(shè)計計算書，編制各類零件明細表，編寫 機床說明書等技術(shù)文件。 最后，對有關(guān)圖紙進行工藝審查和標準化審查。 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設(shè)計 7 第二章 組合機床的總體設(shè)計 主軸箱是組合機床的重要部件之一，它關(guān)系到整臺組合機床質(zhì)量的好壞。 具體設(shè)計時，除了要熟悉主軸箱本身的一些設(shè)計規(guī)律和要求外，還需依據(jù)“三圖 一卡” ，仔細分析研究零件的加工部件，工藝要求，確定主軸箱與被加工零件、機床 其他部分的相互關(guān)系。下面按設(shè)計步驟說明組合機床設(shè)計的主要內(nèi)容。 2.1 組合機床方案的制定 2.1.1制定工藝方案 零件加工工藝將決定組合機床的加工質(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，并深入現(xiàn)場了解零件的形狀、 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，現(xiàn)場所采用的環(huán)境和 條件等，并收集國內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料，制定出合理的工藝方案。 根據(jù)被加工零件（離合器壓盤）的零件圖，加工 4個螺栓孔的工藝過程。 （1）加工孔的主要技術(shù)要求 加工 4個 M8螺紋底孔的孔。孔的位置度公差為 0.1mm，與 12 孔同心。工件 材料為 HT2140，HB170241。要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為（考慮廢品及備品率）年產(chǎn)量 6萬件， 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)組合機床用的工藝方法及能達到的 經(jīng)濟精度，可采用如下的加工方案。一次性加工螺紋底孔，孔徑為 6.5。 （3）定位基準及夾緊點的選擇 加工此離合器壓盤的孔，以地面兩個支撐點限制 、 和 、 四個自由度位于XY 中間的芯軸起到很好的定位作用。 在保證加工精度的前提下，提高生產(chǎn)效率減輕工人勞動量，而工件也是大批量生 產(chǎn)，由于夾具在本設(shè)計中沒有考慮，因此在設(shè)計時就認為是人工夾緊。 2.1.2 確定組合機床的配置形式和結(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床上完成加工工序及應保證的加工精度，是制造機床方 案的主要依據(jù)。離合器壓盤孔加工的精度要求不高，可采用鉆孔組合機床，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 位上對所有孔進行最終精加工 7。為了加工出表面粗糙度為 Ra3.2m的孔，采取提高 機床原始制造精度和工件定位基準精度并減少夾壓變形等措施就可以了。為此，機床 通常采用尾置式齒輪動力裝置，進給采用液壓系統(tǒng)，人工夾緊。 （2）被加工零件的特點 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設(shè)計 8 主要指零件的材料、硬度加工部位的結(jié)構(gòu)形狀，工件剛度定位基準面的特點，它 們對機床工藝方案制度有著重要的影響。此離合器壓盤的材料是 HT2140、硬度 HB170241、孔在整個壓盤上呈 90o均勻分配，孔的直徑為 6.5mm，采用多孔同步 加工，零件的剛度足夠大，工件受力不大，振動，及發(fā)熱變形對工件影響可以不計。 一般來說，孔中心線與定位基準面平行且需由一面或幾面加工的箱體宜用臥式機 床，立式機床適宜加工定基準面是水平的且被加工孔與基準面垂直的工件，而不適宜 加工安裝不方便或高度較大的細長工件。對大型箱體件采用單工位機床加工較適宜， 而中小型零件則多采用多工位機床加工。 此零件的加工特點是中心線與定位基準平面是垂直的，并且定位基準面是水平的。 孔的分布范圍是直線形狀，工件比較長，一次鉆完，多軸箱體積較大，采用兩工位以 減小多軸箱的體積，使整個鉆床瘦身，因而適合選擇立式多工位鉆床。 （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)特點設(shè)計 組合機床的重要因素。按設(shè)計要求，生產(chǎn)綱領(lǐng)為年生產(chǎn)量 6萬件，為了減少加工時間， 采用多軸頭，為了減少機床臺數(shù)，此工序盡量在一臺機床上完成，以提高利用率 8。 （4） 機床使用條件 使用組合機床對車間布置情況、工序間的聯(lián)系、使用廠的技術(shù)能力和自然條件等 有一定的要求。在根據(jù)使用戶實際情況來選擇什么樣的組合機床。 綜上所述：通過對箱蓋零件的結(jié)構(gòu)特點、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度、技 術(shù)要求、定位、夾緊方式、工藝方法，并定出影響機床的總體布局和技術(shù)性能等方面 的考慮，最終決定設(shè)計四軸頭多工位同步鉆床。 2.2 確定切削用量及選擇刀具 2.2.1 確定工序余量 為使加工過程順利進行并穩(wěn)定的保證加工精度，必須合理地確定工序余量。生產(chǎn) 中常用查表給出的組合機床對孔加工的工序余量，由于在本鉆床上鉆孔后重新安裝或 在其他多工位機床上加工下道工序，應適當加大余量，以消除轉(zhuǎn)、定位誤差的影響。 6.5mm 的孔在鉆孔后擴孔，直徑上工序間余量 0.51mm。 2.2.2 選擇切削用量 確定了在組合機床上完成的工藝內(nèi)容，就可以著手選擇切削用量了。因為所設(shè)計 的組合機床為多軸同步加工，大多數(shù)情況下，所選切削用量，根據(jù)經(jīng)驗比一般通用機 床單刀加工低 30%左右。多軸主軸箱上所有刀具共用一個進給系統(tǒng)，通常為標準動力 滑臺，工作時，要求所有刀具的每分鐘進給量相同，且動力滑臺的每分鐘進給量 （mm/min）應是適合所有刀具的平均值。因此，同一主軸箱上的刀具主軸可設(shè)計成不 同轉(zhuǎn)速和不同的每轉(zhuǎn)進給量（mm/r）與其適應。以滿足不同直徑的加需要。 由于離合器壓盤孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求都是相同的。按 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設(shè)計 9 照經(jīng)濟地選擇滿足加工要求的原則，通過查閱機械零件設(shè)計手冊 8查得 P335表 10-8查得，鉆頭直徑 D=6.5mm,鑄鐵 HB175255，進給量 f=0.1mm/r，切削速度 v=15m/min。 2.2.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率 根據(jù)選定的切削用量（主要指切削速度 v、進給量 f及被吃刀量 ap）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，通過查閱機械零件設(shè)計手冊 8 P335表 4-11查得： 布氏硬度：HB =HBmin (HBmaxHB min) 31 (2-1) =170 (241170)31 =146.33 切削力： =26 (2-2) FD8.0f6.HB =266.5 8.010.643 =535.16 N 切削扭矩： =10 (2-3)T9.1D8.0f6.HB =10 .5.0.6143 =2452.26Nmm 切削功率： = (2-4)P9740v =2452.2615/(97403.1410) =0.123 kw 式中： HB 布氏硬度； F 切削力（N） ； D 鉆頭直徑（mm） ； F 每轉(zhuǎn)進給量（mm/r） ； T 切削扭矩(Nmm)； V 切削速度（m/min） ； P 切削功率(kw)。 2.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu) 離合器壓盤的布氏硬度在 HB170241，孔徑 D為 6.5mm，刀具的材料選擇高速鋼 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設(shè)計 10 鉆頭（W18Cr4V） ，為了使工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、刃磨簡單，選擇 6.5 的麻花鉆。孔 加工刀具的長度應保證加工終了時刀具螺旋槽尾端與導向套之間有 3050mm 的距離， 以便排出切屑和刀具磨損后有一定的向前的調(diào)整量。 2.3 組合機床總設(shè)計 前面對四軸頭多工位同步鉆床工藝方案及配置型式、結(jié)構(gòu)方案確定的有關(guān)問題， 它是鉆床總體設(shè)計的重要內(nèi)容。下面就鉆床加工箱蓋總體設(shè)計的另一個問題，即總體 設(shè)計方案的圖紙表達形式“三圖一卡”的設(shè)計進行研究，其內(nèi)容包括： 繪制被加工零件圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖、編制生產(chǎn)率卡。 2.3.1 被加工零件圖 （1）被加工零件圖的作用及內(nèi)容 被加工零件圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示一臺組合機床完成的工藝內(nèi)容，加工 部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準、夾具部位及被加工 零件的材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或成品狀況的圖紙，它不能用用戶 提供的圖紙代替，而是在原零件圖基礎(chǔ)上，突出本機床的加工的內(nèi)容，加上必要的說 明繪制成的。它是組合機床設(shè)計的主要依據(jù)，也是制造、使用、檢驗和調(diào)整機床的重 要技術(shù)文件。離合器壓盤用鉆孔組合機床的被加工零件工序圖如圖 21 所示。?2凸 臺 4個 均布 孔?10均布位置 準確度.2 孔 ?12位 置準 確 度 0. 圖 2-1 被加工零件圖 由圖 2-1可見： 1）被加工零件的形狀，主要外廓尺寸和本機床要加工部位的尺寸、精度、表面粗 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設(shè)計 11 糙度、形位精度等技術(shù)要求，以及對上道工序的技術(shù)要求等。 2）本工序所選定的定位基準、夾緊部位及夾緊方向。 3）加工時如需要中間向?qū)?，應表示出工件與中間向?qū)в嘘P(guān)部位結(jié)構(gòu)和尺寸，以便 檢查工件、夾具、刀具之間是否相互干涉。 4）被加工零件的名稱、編號、材料、硬度及被加工部位的加工余量等。 （2）繪制被加工零件圖的注意事項 1）為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定要圖出被本機床的加工內(nèi)容。繪制時， 應按一定的比例，選擇足夠的視圖及剖視圖，突出加工部位（用粗實線） ，并把零件 輪廓及與機床、夾具設(shè)計有關(guān)部位（用細實線）表達清楚，凡本道工序保證的尺寸、 角度等，均應在尺寸數(shù)值下方用粗實線標記 9。如圖 2-2中 12 的加工用定位基準， 機械夾壓位置及方向、輔助支承均須用規(guī)定的符號表示出來。 2）加工部位的位置尺寸應由定位基準注起，為便于加工及檢查，尺寸應采用直角 坐標系標出，而不采用極坐標，但有時因所選定位基準與設(shè)計基準不重合，則須對加 工部位要求位置尺寸精度進行分析換算。 2.3.2 加工示意圖 圖 主 軸 多 軸 箱 端 面 2-2 加工示意圖 （1）加工示意圖的作用和內(nèi)容 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)， 是整臺組合機床布局形式的原始要求，也是調(diào)整機床和刀具所必需的重要文件。圖 23 為箱蓋上 4孔立式鉆床加工示意圖。 在圖上應標注的內(nèi)容如下： 1）機床的加工方法，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。 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設(shè)計 12 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、導向 裝置的結(jié)構(gòu)尺寸；刀具與導向置的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接方式，刀具應 按加工終了位置繪制。 （2）繪制加工示意圖之前的有關(guān)計算 1）刀具的選擇 選擇刀具需考慮加工尺寸精度、表面粗糙度、切屑的排除及生 產(chǎn)率要求等因素。刀具的選擇前已述及，此處就不在追述了。 2）導向套的選擇 在組合機床上加工孔，除了采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向。因此正確選擇導向裝置的類型，合理確定其尺 寸、精度，是設(shè)計組合機床的重要內(nèi)容，也是繪制加工示意圖時必須解決的問題。 a.選擇導向類型 根據(jù)刀具導向部分直徑 d=10mm和刀具導向的線速度 v=15m/min，選擇固定式導向。 b.導向套的參數(shù) 根據(jù)刀具的直徑選擇固定導向裝置，如圖 2-3所示。 圖 2-3 固定導向裝置 固定導向裝置的標準尺寸見表 2-1。 表 2-1 固定導向裝置的標準尺 d D D1 D2 L l1 m R d1 d2 l0 6.5 12 22 30 28 38 13 18 M8 16 16 固定裝置的配合見表 2-2。 表 2-2 固定裝置的配合 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設(shè)計 13 導向 類別 工藝 方法 D D D1 刀具導向 部分外徑 固定 導向 鉆孔 G7（或 F8） 6 7gHjs g6 導向裝置的布置見表 2-3。 表 2-3 導向裝置的參數(shù)(mm) 尺寸 項目 l1 l2 l3 與直徑 d的關(guān)系 (23)d 加工鑄鐵 d d/3+(38) 計算值 3d=30 254 25.4/3+8=16.5 固定導向裝置的布置如圖 2-4所示 圖 2-4 固定導向裝置的布置 3）初定主軸類型、尺寸、外伸長度 因為軸的材料為 40Cr，剪切彈性模量 G=81.0GPa,所以 B取 2.316。 根據(jù)剛性條件計算主軸的直徑為： d B =2.316 =17.52mm (2-5)4T45.327 式中： d 軸直徑（mm） ； T 軸所承受的轉(zhuǎn)矩（Nmm） ； B 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 32/20，1d 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)在組合機床上是通過可調(diào)整的刀具接桿來解決的,連接桿如 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設(shè)計 14 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)見表 2-4。 表 2-4 可調(diào)接桿的尺寸 d(h6) D1(h6) d2 d3 L l1 l2 l3 螺母 厚度 20 Tr206 莫氏 1號 12.061 17 188 46 40 100 12 5)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 333mm）,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)工作進給長度的確定 工作進給長度 L 應等于工件加工部位長度 L與刀具切入長度 L1和切出長度 L2之 和。切入長應 L1應根據(jù)工件端面誤差情況在 510mm 之間選擇，誤差大時取大值，因 此取 L2=7mm，切出長度 L2=1/3d+(38)= +8 9mm,所以103 L =10+7+9=26mm。 7)快進長度的確定 考慮實際加工情況，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套內(nèi)而不影響工件裝卸。這里取快 速退回行程為 156mm，快退長度等于快速引進與工作工進之和，因此快進長度 130mm。 2.3.3 機床聯(lián)系尺寸圖 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設(shè)計 15 60 275 2460603601305 1TD25320976301505 1820102C3 250100.54HYIA CD25CL25 上20上5 上7416 圖 2-6 機床聯(lián)系尺寸圖 （1）聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容 一般來說，組合機床是由標準的通用部件動力箱、動力滑臺、立柱、立柱底座 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 而成。聯(lián)系尺寸圖用來表示機床各組成部件的相互裝配和運動關(guān)系，以檢驗機床各部 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 床總圖，它表示機床的配置型式及總體布局。 如圖 2-6所示，機床聯(lián)系尺寸圖的內(nèi)容包括機床的布局形式，通用部件的型號、 規(guī)格、動力部件的運動尺寸和所用電動機的主要參數(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、所需進給力、進給速度、最大行 程長度和加工精度等因素來選用合適的滑臺。 a.驅(qū)動形式的確定 根據(jù)對液壓滑臺和機械滑臺的性能特點比較，并結(jié)合具體的 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設(shè)計 16 加工要求，選擇 HY系列液壓滑臺。 b.確定軸向進給力 滑臺所需的進給力 = =41071.79=4287.16N (2-6)進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給力應大于 4.29KN。進F c.確定進給速度 液壓滑臺的工作進給速度規(guī)定一定范圍內(nèi)的無級調(diào)速，對液壓 滑臺確定切削用量時所規(guī)定的工作進給速度應大于滑臺最小工作進給速度的 0.51 倍，液壓進給系統(tǒng)中采用應力繼電器時，實際進給速度應更大一些。本系統(tǒng)中進給速 度 =nf=47.8mm/min。所以選擇 HY25IA液壓滑臺，工作進給速度范圍為vf 32800mm/min，快進速度為 12m/min。 d.確定滑臺行程 滑臺的行程除保證足夠的工作行程外，還應留有前備量和后 備量。前備量的作用是動力部件有一定的向前移動的余地，以彌補機床的制造誤差以 及刀具磨損后能向前調(diào)整 10。本系統(tǒng)前備量為 20mm，后備量的作用是使動力部件有 一定的向后移動的余地，為方便裝卸刀具，這是取 40mm,所以滑臺總行程應大于工作 行程、前備量、后備量三者之和。 即：行程 L156+20+40=236mm，取 L250mm。綜合上述條件，確定液壓動力滑 臺型號 HY25IA。 2）動力箱的選用 動力箱主要依據(jù)多軸所需的電動機功率來選用，在多軸箱沒 有設(shè)計之前， 可算主P (2-7)主 切P 40.1230.8 0.615KW 式中： 多軸箱傳動效率，加工黑色金屬時 0.80.9；有色金屬時 0.70.8，本系統(tǒng)加工 HT21-40 JB307-62，取 0.8。 動力箱的電動機功率應大于計算功率，并結(jié)合主軸要求的轉(zhuǎn)速大小選擇。因此， 選用電動機型號為 Y100L6B5的 1TD25IA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)見表 2-5。 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設(shè)計 17 表 2-5 動力箱技術(shù)參數(shù)表 轉(zhuǎn)速范圍（r/min）主電機傳動型 號 電機轉(zhuǎn)速 輸出轉(zhuǎn)速 主電機功率 （ ）kw配套主軸部件型號 Y100L-6B5 1430 706 1.5 1TA32、1TA32M、1TZ32 、1TG32 3)Y軸液壓滑臺的選用 工件質(zhì)量計算 V=42024010(21602340)1030 =1.30810-3m3 m = v=7.010 31.30810-3 =9.156kg 磨擦系數(shù) f=0.070.12 取 f=0.1 F=fN=0.1mg=0.19.15610=9.156N （2）配套支承部件的選用 立柱 1CL25型，立柱底座 1CD25。 （3）確定裝料高度 裝料高度指工件安裝基面至機床底面的垂直距離，在現(xiàn)階段設(shè)計組合機床時，裝 料高度可視具體情況在 H5801060mm 之間選取，本系統(tǒng)取裝料高度為 976mm。 （4）中間底座輪廓尺寸 中間底座的輪廓尺寸要滿足 Y軸滑臺在其上面聯(lián)接安裝的需要，又考慮到與立柱 底座相連接。因此，中間底座采用側(cè)底座 1CC32。 （5）確定多軸箱輪廓尺寸 本機床配置的多軸箱總厚度為 301mm，寬度和高度按標準尺寸中選取。計算時， 多軸箱的寬度 B和高度 H可確定為：B=500 H=500。 根據(jù)上述計算值，按主軸箱輪廓尺寸系列標準，最后確定主軸箱輪廓尺寸 BH=500500mm。 2.3.4 生產(chǎn)率計算卡 生產(chǎn)率計算卡是反映所設(shè)計機床的工作循環(huán)過程、動作時間、切削用量、生產(chǎn)率、 負荷率等的技術(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) 率及負荷率的要求。計算如下： （1）切削時間 切削時間 T 切 = L/vf+t 停 (2-8) = 226/47.8215/478 =1.151 min 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設(shè)計 18 式中： T 切 機加工時間（min） ； L 工進行程長度（mm） ； vf 刀具進給量（mm/min） 。 t 停個 死擋鐵停留時間。一般為在動力部件進給停止狀態(tài)下，刀具旋 轉(zhuǎn) 515 r 所需要時間。這里取 15r。 （2）輔助時間 輔助時間 T 輔 = +t 移 +t 裝 fkvL43 (2-9) = （150176）2/12000+0.1+1.5 = 1.654min 式中：L 3、L 4 分別為動力部件快進、快退長度（mm） ； vfk 快速移動速度（mm/min） ； t 移 工作臺移動時間（min）,一般為 0.050.13min,取 0.1 min。 t 裝 裝卸工件時間（min）一般為 0.51.5min,取 1.5min。 （3）機床生產(chǎn)率 機床生產(chǎn)率 Q1 = 60/T 單 (2- 10) = 60/（T 切 +T 輔 ） =60/（1.151+1.654） =21.39 件/h 機床負荷率按下式計算 = Q 1/Q100% = Q1tk/A100% =21.391950/60000100% =70% 式中：Q 機床的理想生產(chǎn)率（件/h） ； A 年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件） ； tk 年工作時間，單班制工作時間 tk =1950h。 表 2-6 生產(chǎn)率計算卡 圖號 1601A-093 毛坯種類 鑄件 名稱 離合器壓盤 毛坯重量被加工 零件 材料 HT21-40 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 /（mmin 進給量 /（mmr - 進給量 /（mmmin - 工進 時間 輔助 時間 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設(shè)計 19 -1） 1） 1） 1 按裝工件 0.5 2 工件定位夾緊 0.25 3 Z軸快下 150 12000 0.013 表 2-6 生產(chǎn)率計算卡 續(xù)表 4 Z軸工進 26 32 0.1 47.8 0.544 5 Z軸暫停 0.03 6 Z軸快上 176 12000 0.015 7 Y軸前進 100 10000 0. 01 8 Y軸暫停 0.09 9 Z軸快下 150 12000 0.013 10 Z軸工進 26 47.8 0.544 11 Z軸暫停 0.03 12 快退 176 12000 0.015 13 工件松開 0.25 14 卸下工件 0.5 累計 1.088 1.716 單件總工時 2.804 機床生產(chǎn)率 21.39 件/h 備 注 1.主軸轉(zhuǎn)速 706r/min 2.一次安裝加工完一個工件 理論生產(chǎn)率 30.77件/h 第三章 多軸箱設(shè)計 3.1 繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 多軸箱的設(shè)計原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的。如圖 2-7所示。 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設(shè)計 20 如圖 2-7 鉆孔組合機床多軸箱原始依據(jù)圖 圖中多軸箱的兩定位銷孔中心連線為橫坐標，工件加工孔對稱，選擇箱體中垂線 為縱坐標，在建立的坐標系中標注輪廓尺寸及動力箱驅(qū)動軸的相對位置尺寸。主軸為 逆時針旋轉(zhuǎn)（面對主軸看） 。 主軸的工序內(nèi)容、切削用量、主軸尺寸及動力部件的型號和性能參數(shù)見表 2-6。 表 2-7 主軸外尺寸及切削用量 主軸外伸尺寸 切削用量 軸號 D/d L 工序 內(nèi)容 N（r/min） V (m/min) f (mm/r) Vf (mm/min) 1、2 、3、 20/12 115 鉆 6.5 478 15 0.1 47.8 注：1被加工零件編號及名稱：箱蓋；材料：HT21-40 JB297-62；硬度: HB170-241。 2動力部件型號：1TD25IA 動力箱，電動機型號 Y100L-6；功率 P1.5kw。 3.2 齒輪模數(shù)選擇 本組合機床主要用于鉆孔，因此采用滾珠軸承主軸。 齒輪模數(shù) m可按下式估算： m=(3032) =32 =1.76 (2-11）3)/(ZNP3)47819/(5. 式中： m 估算齒輪模數(shù)； P 齒輪所傳遞率（kw） ； Z 對嚙合齒中的小齒輪數(shù)； 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設(shè)計 21 N 小齒輪的轉(zhuǎn)速（r/min） 。 多軸箱輸入齒輪模數(shù)取 m1=3，其余齒輪模數(shù)取 m2=2。 3.3 多軸箱的傳動設(shè)計 （1）根據(jù)原始依據(jù)圖如圖 2-7所示，畫出驅(qū)動軸、主軸坐標位置見表 2-8。 表 2-8 驅(qū)動軸、主軸坐標值 坐標 銷 O1 驅(qū)動軸 O 主軸 1 主軸 2 主軸 3 主軸 4 X 175 0 95 95 95 95 Y 0 94.5 180 180 80 80 （2）確定傳動軸位置及齒輪齒數(shù) 圖 2-8 齒輪的最小壁厚 1）最小齒數(shù)的確定 為保證齒輪齒根強度，應使齒根到孔壁或鍵槽的厚度 a 2m,驅(qū)動軸的直徑為 d=30mm,由機械零件設(shè)計手冊 8 P256 表 10-1查得，如圖 2-8所示齒輪,t=33.3mm, 當 m1=3時。驅(qū)動軸上最小齒輪齒數(shù)為： Zmin 2（t/m 1+2+1.25）d0/m 1 （2- 12） =2(33.3/3+2+1.25)30/3 =18.9 所以驅(qū)動軸齒數(shù)要大于等于 19。 為減小傳動軸的種類，所有傳動軸的直徑取 30mm。 當 m2=2，d=20 時，齒輪 t=23.3mm。主軸上最小齒輪齒數(shù)為： Zmin 2（t/m 2+2+1.25）d 0/m2 （2-13） =2（23.3/2+2+1.25）20/2 =19.8 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設(shè)計 22 所以主軸齒數(shù)要大于等于 20。 2）傳動軸 11為主軸 1，2，3 ，4 都在同一同心圓上。 多軸箱的齒輪模數(shù)按驅(qū)動軸出輪估算 多軸箱輸入輪模數(shù)取 m1=3，其余齒輪模數(shù)取 m2=2。主軸 1，2，3 要求的轉(zhuǎn)速一致 且較高，所以采用升速傳動。主軸齒數(shù)選取 z=45，傳動齒輪采用 z=45的齒輪，變位 系數(shù) 。傳動軸的轉(zhuǎn)速為:0.18x=10/.4in706/inrr= 由于前面選取了主軸直徑為 30，顯然傳動軸直徑都選取 20，這樣為了減少傳動 軸種類和設(shè)計題目需要傳動軸轉(zhuǎn)速是 ，則驅(qū)動軸至傳動軸的傳動比為:/mi7610.42i 所以選擇兩級傳動，且傳動比分配為：一級為 1.21.2;二級為 1.41.0。 驅(qū)動軸的直徑為 30mm，t=33.3m