發(fā)動(dòng)機(jī)支架立式單面組合鉆床設(shè)計(jì)

發(fā)動(dòng)機(jī)支架立式單面組合鉆床設(shè)計(jì),發(fā)動(dòng)機(jī),支架,立式,單面,組合,鉆床,設(shè)計(jì) 黑龍江科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué)生姓名： 盧鵬 任務(wù)下達(dá)日期：2011 年 12 月 19 日 設(shè)計(jì)開題日期：2012 年 4 月 13 日 設(shè)計(jì)開始日期：2012 年 4 月 16 日 中期檢查日期：2012 年 5 月 18 日 設(shè)計(jì)完成日期：2012 年 6 月 4 日 一、設(shè)計(jì)題目：發(fā)動(dòng)機(jī)支架立式單面組合鉆床設(shè)計(jì) 二、設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容： （1）設(shè)計(jì)參數(shù)：材料是HT200，硬度是HB160～210。 （2）設(shè)計(jì)圖紙：主軸箱裝配圖1張，箱體、后蓋、輸出主軸、工件零件圖各1張，機(jī)床尺寸聯(lián)系圖、加工示意圖、零件工序圖各1張。 （3）說明書主要內(nèi)容及字?jǐn)?shù)要求： 說明書主要內(nèi)容：1）中英文摘要；2）組合機(jī)床總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算；3）組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)。 字?jǐn)?shù)：1.5萬字以上 三、設(shè)計(jì)目標(biāo)：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)支架設(shè)計(jì)要求，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，完成相應(yīng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。主要包括：總體設(shè)計(jì)方案的確定；三圖一卡的設(shè)計(jì)；主軸箱的設(shè)計(jì)等。按照工程設(shè)計(jì)規(guī)范要求，繪制工程圖，并編寫設(shè)計(jì)說明書。 指 導(dǎo) 教 師： 于鳳云 院（系）主管領(lǐng)導(dǎo)： 2011 年 12 月 19 日 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 組合機(jī)床綜述 1 1.2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 2 1.2.1 被加工零件的特點(diǎn) 3 1.2.2 工藝路線的確立 3 1.2.3 機(jī)床配置型式的選擇 4 第2章 組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 5 2.1 切削扭矩及切削功率的計(jì)算 5 2.2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 6 2.2.1 被加工零件工序圖 6 2.2.2 加工示意圖 8 2.2.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖 13 2.2.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 15 2.3 確定主軸箱輪廓尺寸 17 2.4 通用部件的選擇 18 第3章 組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì) 20 3.1 繪制主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 20 3.2 主軸、齒輪的確定及動(dòng)力計(jì)算 21 3.3 主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 22 3.3.1 驅(qū)動(dòng)軸、主軸的坐標(biāo)計(jì)算 22 3.3.2 擬訂主軸箱傳動(dòng)路線 22 3.3.3 確定傳動(dòng)軸位置和齒輪齒數(shù) 22 3.4 多軸箱坐標(biāo)計(jì)算、繪制坐標(biāo)檢查圖 24 3.4.1 選擇加工基準(zhǔn)坐標(biāo)系XOY，計(jì)算主軸、驅(qū)動(dòng)軸坐標(biāo) 24 3.4.2 計(jì)算傳動(dòng)軸的坐標(biāo) 24 3.4.3 繪制坐標(biāo)檢查圖 24 3.5 齒輪強(qiáng)度校核 24 3.5.1 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 25 3.5.2 校核接觸疲勞強(qiáng)度 26 3.6 傳動(dòng)軸直徑的確定和軸的強(qiáng)度校核 27 3.6.1 軸的直徑的確定 27 3.6.2 軸的強(qiáng)度校核 27 3.7 主軸箱體及其附件的選擇設(shè)計(jì) 31 3.7.1 主軸箱的選擇設(shè)計(jì) 32 3.7.2 主軸箱上的附件設(shè)計(jì) 32 結(jié) 論 33 致 謝 34 參考文獻(xiàn) 35 CONTENTS Abstract II The 1 chapter of introduction 1 1.1 Combination machine Reviews 1 1.2 Modular machine tool design 2 1.2.1 The characteristics of processed parts 3 1.2.2 Process route is established 3 1.2.3 Machine configuration type selection 4 The 2 chapter of structure design and calculation of combined machine tool 5 2.1 Cutting torque and cutting power calculation 5 2.2 Modular machine tool design 6 2.2.1 Processed the components working procedure chart 6 2.2.2 The processing schematic drawing 8 2.2.3 The engine bedrelation dimensional layout 13 2.2.4 Machine productivity calculation card 15 2.3 Determining the spindle box outline size 17 2.4 The choice of generic components 18 The 3 chapter combined machine tool headstock design 20 3.1 Draw spindle box based on the original design plans 20 3.2 Main shaft, gear determination and power calculation 21 3.3 Spindle box drive system design and calculation 22 3.3.1 Drive shaft, spindle coordinate calculation 22 3.3.2 Elaboration of spindle box transmission line 22 3.3.3 To determine the location and teeth of gear transmission shaft 22 3.4 Multiple spindle coordinate calculation, drawing coordinate test chart 24 3.4.1 Selection of machining datum coordinate system XOY, main shaft, drive shaft coordinates calculation 24 3.4.2 Calculation of transmission axis of coordinates 24 3.4.3 The drawing coordinate test chart 24 3.5 Gear strength 24 3.5.1 Check the tooth root bending fatigue strength 25 3.5.2 Check the contact fatigue strength 26 3.6 Drive shaft diameter is determined and the axis of strength checking 27 3.6.1 Shaft diameter determination 27 3.6.2 The axis of strength checking 27 3.7 Spindle box and accessories selection design 31 3.7.1 The selection and design of spindle box 32 3.7.2 Spindle box attachment material design 32 Conclusion 33 Thanks 34 Reference 35 摘 要 本次設(shè)計(jì)的題目是發(fā)動(dòng)機(jī)支架立式單面組合鉆床設(shè)計(jì)，是在發(fā)動(dòng)機(jī)支架上加工4個(gè)深6mm，尺寸要求17的孔。 本次設(shè)計(jì)分為總體設(shè)計(jì)和主軸箱設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。首先，對(duì)機(jī)床進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，需要確定切削用量、計(jì)算切削力、切削扭矩、切削功率及刀具耐用度,然后以此確定主軸、外伸尺寸等,繪制“三圖一卡”，即被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖，以及生產(chǎn)率計(jì)算卡。其次，對(duì)主軸箱進(jìn)行設(shè)計(jì)，繪制設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖，確定主軸箱及各個(gè)通用部件的選用，計(jì)算各齒輪的傳動(dòng)比和主軸的坐標(biāo)位置。最后，根據(jù)分析的結(jié)果，對(duì)齒輪和軸的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行校核。 本專用機(jī)床能滿足加工要求，保證加工精度，機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸方便，便于維修、調(diào)整、操作，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。 關(guān)鍵詞：組合機(jī)床；鉆孔；主軸箱；傳動(dòng)設(shè)計(jì) Abstract The design topic is Engine bracket of vertical single combination drilling machine design. Aimed at the engine support processing 4 meet the size requirements of the 17 and 6mm deep hole. The design is divided into two parts overall design and the headstock design. Firstly, the overall structure of the machine tools design, need to determine the cutting parameters, calculation of cutting force, cutting torque, cutting power and tool life, and thus determine the main shaft, extended size, etc..Rendering the "three plans for a card", that is, process map parts to be processed, processing diagram, machine sizes contact General Plan, and the productivity calculation card. Secondly, the design of the spindle box, drawing the original design basis, for the identification of various common spindle box and the selection of components, to calculate the transmission gear ratios and the principal axis coordinates. Finally, the results of the analysis, the gear and shaft to check the strength and stiffness. This special machine can meet the processing requirements to ensure the machining accuracy, tool smooth operation, reliable, simple, easy handling, easy maintenance and adjustment. Operation simple, reducing labor intensity and improve labor productivity. Key words：special purpose machine; drilling; spindle box; transmission design 37 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 組合機(jī)床綜述 1 1.2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 2 1.2.1 被加工零件的特點(diǎn) 3 1.2.2 工藝路線的確立 3 1.2.3 機(jī)床配置型式的選擇 4 第2章 組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 5 2.1 切削扭矩及切削功率的計(jì)算 5 2.2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 6 2.2.1 被加工零件工序圖 6 2.2.2 加工示意圖 8 2.2.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖 13 2.2.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 15 2.3 確定主軸箱輪廓尺寸 17 2.4 通用部件的選擇 18 第3章 組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì) 20 3.1 繪制主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 20 3.2 主軸、齒輪的確定及動(dòng)力計(jì)算 21 3.3 主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 22 3.3.1 驅(qū)動(dòng)軸、主軸的坐標(biāo)計(jì)算 22 3.3.2 擬訂主軸箱傳動(dòng)路線 22 3.3.3 確定傳動(dòng)軸位置和齒輪齒數(shù) 22 3.4 多軸箱坐標(biāo)計(jì)算、繪制坐標(biāo)檢查圖 24 3.4.1 選擇加工基準(zhǔn)坐標(biāo)系XOY，計(jì)算主軸、驅(qū)動(dòng)軸坐標(biāo) 24 3.4.2 計(jì)算傳動(dòng)軸的坐標(biāo) 24 3.4.3 繪制坐標(biāo)檢查圖 24 3.5 齒輪強(qiáng)度校核 24 3.5.1 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 25 3.5.2 校核接觸疲勞強(qiáng)度 26 3.6 傳動(dòng)軸直徑的確定和軸的強(qiáng)度校核 27 3.6.1 軸的直徑的確定 27 3.6.2 軸的強(qiáng)度校核 27 3.7 主軸箱體及其附件的選擇設(shè)計(jì) 31 3.7.1 主軸箱的選擇設(shè)計(jì) 32 3.7.2 主軸箱上的附件設(shè)計(jì) 32 結(jié) 論 33 致 謝 34 參考文獻(xiàn) 35 第1章 緒論 1.1 組合機(jī)床綜述 近年來，組合機(jī)床裝備向著提高組合機(jī)床加工精度、組合機(jī)床柔性、組合機(jī)床工作可靠性和組合機(jī)床技術(shù)成套性的方向發(fā)展。一方面，加強(qiáng)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，提高組合機(jī)床產(chǎn)品數(shù)控化率；另一方面，進(jìn)一步發(fā)展新型部件，尤其是多坐標(biāo)部件，使其模塊化、柔性化，適應(yīng)可調(diào)可變、多品種加工的市場(chǎng)需求。據(jù)專家分析，機(jī)床裝備的高速和超高速加工技術(shù)的關(guān)鍵是提高機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度。該屆博覽會(huì)上展出的加工中心，主軸轉(zhuǎn)速10000～20000 r/min，最高進(jìn)給速度可達(dá)20～60m/min，復(fù)合、多功能、多軸化控制裝備的前景亦被看好。在零部件一體化程度不斷提高、數(shù)量減少的同時(shí)，加工的形狀卻日益復(fù)雜。多軸化控制的機(jī)床裝備適合加工形狀復(fù)雜的工件。 另外，產(chǎn)品周期的縮短也要求加工機(jī)床能夠隨時(shí)調(diào)整和適應(yīng)新的變化，滿足各種各樣產(chǎn)品的加工需求。然而更關(guān)鍵的是現(xiàn)代通信技術(shù)在機(jī)床裝備中的應(yīng)用，信息通信技術(shù)的引進(jìn)使得現(xiàn)代機(jī)床的自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高，操作者可以通過網(wǎng)絡(luò)或手機(jī)對(duì)機(jī)床的程序進(jìn)行遠(yuǎn)程修改，對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行監(jiān)控并積累有關(guān)資料；通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)遠(yuǎn)程的設(shè)備進(jìn)行維修和檢查、提供售后服務(wù)等。 在這些方面我國(guó)組合機(jī)床裝備還有相當(dāng)大的差距，因此我國(guó)組合機(jī)床技術(shù)裝備高速度、高精度、柔性化、模塊化、可調(diào)可變、任意加工性以及通信技術(shù)的應(yīng)用將是今后的發(fā)展方向。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是鉆發(fā)動(dòng)機(jī)支架孔專機(jī)總體及主軸箱設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)前認(rèn)真研究被加工零件的圖樣，分析其尺寸、形狀、材料、硬度、重量、加工部位的結(jié)構(gòu)及加工精度和表面粗糙度要求等內(nèi)容，為設(shè)計(jì)提供大量的數(shù)據(jù)，作好充分的、全面的技術(shù)準(zhǔn)備。因?yàn)楣に嚪桨冈诤艽蟪潭壬蠜Q定了組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)配置和使用性能。因此，在確定工藝方案制定合理之前，通過畢業(yè)實(shí)習(xí)深入現(xiàn)場(chǎng)了解了被加工零件的結(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，根據(jù)工件的加工要求和特點(diǎn)，按一定的原則、結(jié)合組合機(jī)床常用的工藝方法、充分考慮各種因素，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后擬訂出先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)、可靠的工藝方案。根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工藝要求、生產(chǎn)率要求、工藝方案等，確定本設(shè)計(jì)的配置型式為立式專用機(jī)床，并采用工序集中進(jìn)行加工。確定機(jī)床總體布局和影響技術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)型式。在選定了工藝方案并確定了機(jī)床配置型式、結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)。其內(nèi)容包括：被加工零件圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計(jì)算卡。主軸箱設(shè)計(jì)的方法是：繪制主軸箱設(shè)計(jì)的原始依據(jù)圖；確定主軸的結(jié)構(gòu)、軸頸及齒輪模數(shù)；擬訂傳動(dòng)系統(tǒng)；計(jì)算主軸、傳動(dòng)軸坐標(biāo)，繪制坐標(biāo)檢查圖；繪制多軸箱總圖，零件圖及編制組件明細(xì)表。在此次的設(shè)計(jì)中采用“三面”定位，液壓夾緊，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)在設(shè)計(jì)中采用了大量的通用零部件，降低了產(chǎn)品的成本。 1.2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)要注重工件及其加工的工藝分析，制訂出合理的工藝方案，才能設(shè)計(jì)出合理的專用機(jī)床。根據(jù)指定的加工要求，提出若干個(gè)工藝方案，選擇最優(yōu)的。工藝方案的確定決定了專用機(jī)床的結(jié)構(gòu)、性能、運(yùn)動(dòng)、傳動(dòng)、布局等一系列問題。所以，工藝方案設(shè)計(jì)是專用機(jī)床的重要環(huán)節(jié)。組合機(jī)床的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)一般可分為臥式（圖1-1）和立式（圖1-2）兩種。 圖1-1臥式組合機(jī)床結(jié)構(gòu) 圖1-2立式組合機(jī)床結(jié)構(gòu) 1.2.1 被加工零件的特點(diǎn) 本次設(shè)計(jì)的組合機(jī)床的被加工對(duì)象是發(fā)動(dòng)機(jī)支架，材料是HT200，硬度是HB160～210。 1.2.2 工藝路線的確立 本工序加工的內(nèi)容是加工路線中的第一道工序。孔的孔徑為17mm，表面粗糙度為Ra=12.5μm。 為了保證其精度要求，將有精度要求的四個(gè)孔安排在同一臺(tái)專機(jī)上進(jìn)行。 1.2.3 機(jī)床配置型式的選擇 機(jī)床的配置型式有立式和臥式兩種。 立式機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)是占地面積小，自由度大，操作方便，其缺點(diǎn)是機(jī)床重心高，振動(dòng)大。臥式機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)是加工和裝配工藝性好，振動(dòng)小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，機(jī)床重心較低，精度高，安裝方便，其缺點(diǎn)是削弱了床身的剛性，占地面積大。機(jī)床的配置型式在很大程度上取決于被加工零件的大小、形狀及加工部位等因素。 臥式機(jī)床多用于加工孔中心線與定位基準(zhǔn)面平行的情況，而立式機(jī)床則適用于加工定位基面是水平的，而加工的孔與基面相垂直的工件。 通過以上的比較，選用立式機(jī)床。 第2章 組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 2.1 切削扭矩及切削功率的計(jì)算 根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]，關(guān)于切削用量的確定按表2-7推薦數(shù)值選取。本設(shè)計(jì)中加工直徑d=17mm，確定切削速度v=18m/min，進(jìn)給量s=0.21mm/r。 根據(jù)已選定的切削用量（主要指切削速度及進(jìn)給量），確定進(jìn)給力，作為選擇動(dòng)力滑臺(tái)及設(shè)計(jì)夾具的依據(jù)；確定切削扭矩，用以確定主軸；確定切削功率，用作選擇主傳動(dòng)電機(jī)（一般指動(dòng)力箱電機(jī)）功率；確定刀具耐用度，用以驗(yàn)證所選用的刀具是否合理。 切削扭矩： (2-1) 式中 ——修正系數(shù)，取1.02； ——刀具直徑，； s ——刀具進(jìn)給量，mm/r； ——抗拉強(qiáng)度，。 則： =2365kg?mm 刀具耐用度驗(yàn)算： (2-2) 式中 v ——切削速度，m/min。 將v=18m/min，s=0.21mm/r，D=17代入公式（2-2）得： 切削功率計(jì)算 ： (2-3) 所以切削功率為： = 2.2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)，就是針對(duì)具體的被加工零件，在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。這些圖紙包括：被加工零件工序圖、加工示意圖、生產(chǎn)率計(jì)算卡片、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖等。 2.2.1 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(tái)機(jī)床上或一條自動(dòng)在線完成的工藝內(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)、夾緊部位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(dòng)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(jì)的主要依據(jù)，也是制造使用時(shí)調(diào)整機(jī)床、檢查精度的重要技術(shù)。 1． 被加工零件工序圖應(yīng)包括以下內(nèi)容： (1) 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(jì)有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。 (2) 本工序所選用的定位基準(zhǔn)、夾緊部位及夾緊方向，以便據(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(jì)。 (3) 本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、幾何公差等技術(shù)要求以及對(duì)上道工序的技術(shù)要求。 (4) 注明被加工零件的名稱、編號(hào)、材料、硬度以及加工部位的余量。 2. 編制零件加工工序圖的注意事項(xiàng)： (1) 加工部位的位置尺寸應(yīng)與定位基準(zhǔn)直接發(fā)生關(guān)系。 (2) 對(duì)工件毛坯應(yīng)有要求，對(duì)孔的加工余量要認(rèn)真分析，保證加工能正常進(jìn)行。 (3) 當(dāng)本工序有特殊要求必須注明。 該加工孔的直徑為17mm，表面粗糙度為12.5，孔深為6mm。以三面定位消除工件的六個(gè)自由度，具體的定位方法是：左端面由支承釘定位，后面由支承板定位，而底面則由專用墊塊完成定位。 支承釘和支承板裝配前要配磨，以保證工件的定位精度。如圖2-1中要求被加工部分用粗實(shí)線表示，其余用細(xì)實(shí)線表示。 圖2-1即為發(fā)動(dòng)機(jī)支架的加工工序圖，材料為45號(hào)鋼。 圖2-1 發(fā)動(dòng)機(jī)支架加工工序圖 2.2.2 加工示意圖 加工示意圖是在工藝方案和機(jī)床總體方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的，是表達(dá)工藝方案具體內(nèi)容的機(jī)床工藝方案圖。它是設(shè)計(jì)刀具、輔具、夾具、多軸箱和液壓、氣壓系統(tǒng)以及選擇動(dòng)力部件、繪制機(jī)床總聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)；是對(duì)機(jī)床總體布局和性能的原始要求；也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必須的重要技術(shù)需求。 加工示意圖的內(nèi)容有：機(jī)床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程；工件、刀具及導(dǎo)向、托架及多軸箱之間的相對(duì)位置及其聯(lián)系尺寸；主軸結(jié)構(gòu)類型、尺寸及外伸長(zhǎng)度；刀具類型、數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸；接桿、浮動(dòng)卡頭、導(dǎo)向裝置；刀具、導(dǎo)套間的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接方式及配合尺寸等。 加工示意圖應(yīng)繪制成展開圖，按比例用細(xì)實(shí)線畫出工件外形，加工部位、加工表面畫粗實(shí)線；必須使工件和加工方位與機(jī)床布局相吻合，一般主軸的分布不受真實(shí)距離的限制。當(dāng)主軸彼此間很近或需設(shè)置結(jié)構(gòu)尺寸較大的導(dǎo)向裝置時(shí)，必須以實(shí)際中心距嚴(yán)格按比例畫，以便檢查相應(yīng)主軸、刀具、輔助、導(dǎo)向等是否相互干涉。主軸應(yīng)從多軸箱端面畫起，刀具畫加工終了位置。 1. 刀具的選擇 選擇刀具應(yīng)考慮工件的材質(zhì)、加工精度、表面粗糙度、排屑及生產(chǎn)率等要求選擇刀具的原則： (1) 只要條件允許，為使工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、刃磨容易，應(yīng)盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)刀具和簡(jiǎn)單刀具。 (2) 為使工序集中或保證加工精度，可采用先后加工或同時(shí)加工兩個(gè)或兩個(gè)以上表面的復(fù)合刀具。 (3) 選擇刀具結(jié)構(gòu)時(shí)，還須認(rèn)真分析被加工零件材料特點(diǎn)。 因?yàn)榭椎闹睆绞?7mm，根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]，所以選用GB1439-85的錐柄麻花鉆。刀具選擇第一系列，d=17mm。莫氏圓錐號(hào)選擇2號(hào)。 2. 切削用量的選擇 根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]，關(guān)于切削用量的確定按表2-7推薦數(shù)值選取。本設(shè)計(jì)中加工直徑d=17mm，確定切削速度v=18m/min，進(jìn)給量s=0.21mm/r。 3. 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇 組合機(jī)床加工孔時(shí)，除用剛性主軸加工的方案外，加工孔的尺寸和位置精度都是依靠夾具導(dǎo)向來保證的。 如何正確的選擇導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，確定導(dǎo)向的參數(shù)和精度，是設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要內(nèi)容，也是繪制加工示意圖時(shí)要解決的問題。 (1) 正確的選擇導(dǎo)向類型 在加工小孔時(shí)，如鉆孔其導(dǎo)向部分直徑較小，旋轉(zhuǎn)線速度一般不小于20m/min，通常使用固定式導(dǎo)向，刀具或刀桿在導(dǎo)套內(nèi)既轉(zhuǎn)動(dòng)又移動(dòng)，這種導(dǎo)向方法精度較好，但容易磨損，不利于持久保持精度。 (2) 正確的選擇導(dǎo)向的形式和結(jié)構(gòu) 必須根據(jù)導(dǎo)向的選擇速度、加工精度、刀具工作條件等具體情況，選擇導(dǎo)向的形式和結(jié)構(gòu)。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，查閱參考文獻(xiàn)[3]，選擇導(dǎo)向長(zhǎng)度為45mm的長(zhǎng)型快換鉆套。 鉆套配合的選擇，查閱參考文獻(xiàn)[4]附表4：d用G6，D用F7/n6，D1用H7/n6。圖2-2即為本設(shè)計(jì)所選用的導(dǎo)套。 (3) 確定導(dǎo)向的數(shù)量 導(dǎo)向數(shù)量應(yīng)根據(jù)工件形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、刀具剛性、加工精度及具體加工情況而定。本設(shè)計(jì)中鉆連桿體孔較小且深度不大，所以選用一個(gè)導(dǎo)向。 (4) 選擇導(dǎo)向的參數(shù) 導(dǎo)向的參數(shù)要根據(jù)導(dǎo)向的形式、工件形狀和加工精度要求及刀具的剛性來決定。根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]（機(jī)械部分）表3-4選出導(dǎo)向長(zhǎng)度和導(dǎo)向至工件端面的距離，公差配合等，導(dǎo)向長(zhǎng)度=45mm，導(dǎo)套到工件端面的距離=20mm。其它具體的數(shù)值間加工示意圖。 圖2-2導(dǎo)套 4. 確定主軸類型、尺寸、外伸長(zhǎng)度 主軸類型主要依據(jù)工藝方法和刀桿與主軸的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定。主軸軸頸及軸端尺寸主要取決于進(jìn)給抗力和主軸——刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。主軸軸頸尺寸規(guī)格應(yīng)依據(jù)選定的切削用量計(jì)算出切削轉(zhuǎn)矩T。查參考文獻(xiàn)[4]表3-4和表3-5初定主軸直徑d，并考慮便于生產(chǎn)管理，適量簡(jiǎn)化規(guī)格。 綜合考慮加工精度和具體工作條件，按參考文獻(xiàn)表3-6和表4-1選定主軸外伸長(zhǎng)度L、外徑D和內(nèi)徑d1及配套的刀具接桿的莫氏錐度號(hào)。具體如下： 查參考文獻(xiàn)[1]表5-10，可取主軸直徑d=35mm 由參考文獻(xiàn)[4]表3-4和表4-1查得： 外伸長(zhǎng)度 L=100mm 外徑 D=50mm 內(nèi)徑 d=36mm 接桿莫氏錐度號(hào) 2 5. 動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程的確定 動(dòng)力頭工作循環(huán)一般包括快速引進(jìn)、工作進(jìn)給和快速退回等動(dòng)作。根據(jù)具體的加工要求，考慮到工藝方案，確定快進(jìn)為100mm，工進(jìn)為24mm，快退為124mm。 (1) 工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定 工作進(jìn)給長(zhǎng)度如圖2-3所示，它應(yīng)等于加工部位長(zhǎng)度L與刀具的切入長(zhǎng)度和切出長(zhǎng)度之和，即： =+L+ (2-4) 式中 ——刀具的切入長(zhǎng)度，mm； ——刀具的切出長(zhǎng)度，mm。 切入長(zhǎng)度一般取5～10mm，本設(shè)計(jì)=8mm。 切出長(zhǎng)度查文獻(xiàn)[4]表3-7： =+（3～8）mm (注：d為鉆頭直徑） (2-5) ?。? =10mm 則： =8+6+10=24mm (2) 快速進(jìn)給長(zhǎng)度的確定 快速進(jìn)給量是指動(dòng)力部件把刀具送到工作進(jìn)給位置，其長(zhǎng)度按具體情況確定。本設(shè)計(jì)快速進(jìn)給長(zhǎng)度 l=100mm。 (3) 快速退回長(zhǎng)度的確定 快速退回的長(zhǎng)度等于快進(jìn)給和工作進(jìn)給長(zhǎng)度之和。一般在固定式夾具鉆、擴(kuò)孔的機(jī)床上，動(dòng)力部件快速退回的行程只要把所有刀具都退至導(dǎo)套內(nèi)，不影響工件裝卸即可。 =+L=100+24=124mm (2-6) 圖2-3刀具 (4) 動(dòng)力部件總行程的確定 動(dòng)力部件的總行程除了滿足工作循環(huán)向前和向后所需要的行程外，還要考慮因刀具磨損或補(bǔ)償制造，安裝誤差，動(dòng)力部件能夠向前調(diào)節(jié)的距離（即前備量）和刀具裝卸以及刀具從接桿中或接桿連同刀具一起從主軸中取出時(shí)，動(dòng)力部件需后退的距離（刀具退離夾具導(dǎo)套外端面的距離應(yīng)大于接桿插入主軸孔內(nèi)或刀具插入接桿孔內(nèi)的長(zhǎng)度，即后備量）。因此，動(dòng)力部件的總行程為快退行程與前后備量之和。 6. 選擇接桿 除剛性主軸外，組合機(jī)床主軸與刀具件常用接桿連接（稱剛性連接），在鉆、絞、锪孔及倒角等加工小孔時(shí)通常用接桿。因?yàn)橹鬏S箱各主軸的外伸長(zhǎng)度都為定值，為保證主軸箱上各刀具能同時(shí)到達(dá)加工終了位置，須采用軸向可調(diào)整的接桿來協(xié)調(diào)各軸的軸向長(zhǎng)度，以滿足同時(shí)加工完各孔的要求。 為了使工件端面至主軸箱端面為最小距離，首先應(yīng)按加工部位在外壁、加工孔深最淺孔徑又最大的主軸選定接桿（通常先按最小長(zhǎng)度選?。纱诉x用其它接桿。接桿已標(biāo)準(zhǔn)化，通用標(biāo)準(zhǔn)接桿號(hào)可根據(jù)刀具尾部結(jié)構(gòu)（莫氏號(hào)）和主軸頭部?jī)?nèi)孔直徑d1，按參考文獻(xiàn)[4]表8-1、表8-2選取B型。 7. 標(biāo)注聯(lián)系尺寸 首先從同一主軸箱上所有刀具中找出影響聯(lián)系尺寸的關(guān)鍵刀具，使其接桿最短，以獲得加工終了時(shí)主軸箱前端面到工件端面之間所需要的最短距離。 本設(shè)計(jì)中由于主軸較少且結(jié)構(gòu)相同，故只需考慮最短接桿即可。并據(jù)此確定全部刀具、接桿、導(dǎo)向托架及工件之間的聯(lián)系尺寸。 主軸端部須標(biāo)注外徑和孔徑（D/d），外伸長(zhǎng)度L；刀具結(jié)構(gòu)尺寸須標(biāo)注直徑和長(zhǎng)度；導(dǎo)向結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)標(biāo)注直徑、長(zhǎng)度、配合；工件至夾具之間的尺寸須標(biāo)注，工件離導(dǎo)套端面的距離；還須標(biāo)注托架與家具之間的尺寸，工件本身以及加工部位的尺寸和精度等。 主軸箱端面到工件端面之間的距離是加工示意圖上最重要的聯(lián)系尺寸。為使所設(shè)計(jì)的機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)盡量縮小這一距離。這一距離取決于兩方面：一是主軸箱上刀具、接桿、主軸等結(jié)構(gòu)和相互聯(lián)系所需的最小尺寸；二是機(jī)床總布局所要求的聯(lián)系尺寸，這兩方面是相互制約的。 8. 其它需注意的問題 (1) 加工示意圖應(yīng)與機(jī)床實(shí)際加工狀態(tài)一致，表示出工件安裝狀態(tài)及主軸加工方法。 (2) 圖中尺寸應(yīng)標(biāo)注完整，尤其是從多軸箱端面至刀尖的軸向尺寸鏈應(yīng)齊全，以便檢查行程和調(diào)整機(jī)床。圖中應(yīng)表示出機(jī)床動(dòng)力部件的工作循環(huán)圖及各行程長(zhǎng)度。 (3) 加工示意圖應(yīng)有必要的說明。如被加工零件的名稱、圖號(hào)、材料、硬度、加工余量、毛坯要求、是否加冷卻液及其它特殊的工藝要求。 2.2.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖 1. 機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖的作用與內(nèi)容 機(jī)床尺寸聯(lián)系圖是決定各部件的輪廓尺寸及相互間聯(lián)系關(guān)系的，是開展各專用部件設(shè)計(jì)和確定機(jī)床最大占地面積的指導(dǎo)圖紙。 組合機(jī)床是由一些通用部件和專用部件組成的。為了使所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床能滿足預(yù)期的性能要求，又能做到配置上均勻合理，符合多快好省的精神，必須對(duì)所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床各部件之間的關(guān)系進(jìn)行全面的分析研究。這是通過繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖來達(dá)到目的。 2. 繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖之前應(yīng)確定的主要內(nèi)容 機(jī)床尺寸聯(lián)系圖是在被加工零件工序圖與加工示意圖繪制之后，根據(jù)初步選定的主要通用部件(動(dòng)力部件及配套的滑座、床身和立柱等)，以及確定的專用部件結(jié)構(gòu)原理而繪制的。 (1) 機(jī)床裝料高度的確定 裝料高度是指工件定位基面與地面的垂直距離。確定機(jī)床裝料高度，要考慮工人操作的方便性。我國(guó)過去設(shè)計(jì)組合機(jī)床一般取裝料高度為H=850mm，新頒國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)裝料高度1060mm，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)常在850～1060mm之間選取。我們選取為927mm。 (2) 夾具輪廓尺寸的確定 夾具是用于定位和夾緊工件的，所以工件的輪廓尺寸和形狀是確定夾具輪廓尺寸的依據(jù)。對(duì)于本設(shè)計(jì)夾具體的輪廓尺寸為360mm、300mm、217mm。夾具體底座高度的確定應(yīng)根據(jù)夾具大小而定，既要保證足夠的剛性，又要考慮工件的裝料高度。 (3) 機(jī)床中間底座的尺寸的確定 在確定中間底座高度的尺寸時(shí)，在長(zhǎng)寬方向應(yīng)滿足夾具的安裝要求。應(yīng)注意機(jī)床的剛性要求；應(yīng)考慮鐵削的儲(chǔ)存及排除，以及冷卻液的儲(chǔ)存。當(dāng)裝料高度取850mm時(shí)，床身和中間底座之間的結(jié)合面的高度，無論哪一型號(hào)的床身都是統(tǒng)一的，定位540mm，所以中間底座大于540mm。 (4) 主軸箱輪廓尺寸的確定 標(biāo)準(zhǔn)主軸箱的厚度由主軸箱體、前蓋和后蓋三層尺寸組成。根據(jù)參考文獻(xiàn)[1](機(jī)械部分)P143，主軸箱厚為180mm，機(jī)床為立式，前蓋厚為70mm，后蓋采用90mm，因此，主軸箱總厚度為340mm，主軸箱的高度和寬度都是400mm。 (5) 滑臺(tái)的選擇 動(dòng)力滑臺(tái)是由滑座、滑鞍和驅(qū)動(dòng)裝置等組成、實(shí)現(xiàn)直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。按驅(qū)動(dòng)和控制方式的不同，滑臺(tái)分為液壓滑臺(tái)、機(jī)械滑臺(tái)和數(shù)控滑臺(tái)。滑臺(tái)的選擇應(yīng)根據(jù)工件的外輪廓尺寸和進(jìn)給抗力，工作循環(huán)來確定。 由參考文獻(xiàn)[6]可查的用1HY40型的液壓滑臺(tái)，行程為400mm，最大進(jìn)給抗力為20000N，快速移動(dòng)速度為8m/min。 (6) 其它的配套部件的選擇 由參考文獻(xiàn)[6]可查的1HY40型滑臺(tái)立式配置時(shí)的其它部件為： 立柱其型號(hào)為1CL40 立柱側(cè)底座其型號(hào)為1CD401 2.2.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 根據(jù)加工示意圖中的工作行程長(zhǎng)度、切削用量、動(dòng)力部件的快進(jìn)及工進(jìn)速度等，就可以計(jì)算機(jī)床的生產(chǎn)率并繪制生產(chǎn)率計(jì)算卡，用以反映機(jī)床達(dá)的加工過程，完成每一動(dòng)作所需的時(shí)間、切削用量、機(jī)床生產(chǎn)率及機(jī)床負(fù)荷率等。 1. 理想生產(chǎn)率Q Q=A/K件/小時(shí) （2-7） 式中 A——年生產(chǎn)綱領(lǐng)，件； K——全年工時(shí)總數(shù)，小時(shí)。 本設(shè)計(jì)中A=80000件，K=2350小時(shí) 則： Q=A/K=34.04件/小時(shí) 表2-1即為所加工零件的生產(chǎn)率計(jì)算卡。 表2-1生產(chǎn)率計(jì)算卡 被加工零件 圖號(hào) 毛坯種類 鑄件 名稱 發(fā)動(dòng)機(jī)支架 毛坯質(zhì)量 材料 45 硬度 工序名稱 鉆孔 工序號(hào) 序號(hào) 1 2 3 4 5 備注 工步名稱 裝卸零件 滑臺(tái)快進(jìn) 道具工進(jìn) 滑臺(tái) 快退 停留 裝卸工件時(shí)間取決于操作者熟練程度，本機(jī)床計(jì)算時(shí)取1min 被加工零件 1 加工直徑（mm） φ17 加工長(zhǎng)度（mm） 工作行程（mm） 100 24 124 切削速度（m·min） 18 每分鐘轉(zhuǎn)速（r·min） 進(jìn)給量（mm·r） 0.21 進(jìn)給速度（mm·min） 71.4 工時(shí) 機(jī)加工時(shí)間 0.34 輔助時(shí)間 1 0.0125 0.0155 0.1 共計(jì) 總計(jì) 1.468 單件工時(shí) 1.468 機(jī)床生產(chǎn)率 40.87 機(jī)床負(fù)荷率 83% 2. 實(shí)際生產(chǎn)率 機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率（件/小時(shí)）指所設(shè)計(jì)的機(jī)床每小時(shí)實(shí)際可生產(chǎn)的零件數(shù)量： =60/ (2-8) 式中 ——生產(chǎn)一個(gè)零件所需時(shí)間，min；可按(2-9)式計(jì)算： (2-9) 式中 ——分別為刀具第I、第II工作進(jìn)給長(zhǎng)度，mm； ——分別為刀具第I、第II工作進(jìn)給量，mm/min； ——當(dāng)锪端面時(shí)，滑臺(tái)在死擋鐵上的停留時(shí)間，通常指刀具在加工終了時(shí)無進(jìn)給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)5～10轉(zhuǎn)所需的時(shí)間，min； ——分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退行程長(zhǎng)度，mm； ——?jiǎng)恿Σ考焖傩谐趟俣?；液壓?dòng)力部件取3～10min； ——直線移動(dòng)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行一次工位轉(zhuǎn)換時(shí)間，一般取0.1min； ——工件裝、卸時(shí)間，一般取0.5min。 =60/1.468=40.87件/小時(shí) 3． 機(jī)床負(fù)荷率 當(dāng)>Q時(shí)，=Q/=34.04/40=0.83 (2-10) 4． 生產(chǎn)率計(jì)算卡，應(yīng)注意以下幾個(gè)問題： (1) 在時(shí)間的選擇上，應(yīng)考慮同時(shí)加工的工序應(yīng)以時(shí)間最長(zhǎng)的作為工進(jìn)時(shí)間。 (2) 在某方向多軸加工時(shí)，也是選擇工進(jìn)時(shí)間最長(zhǎng)的作為此方向的工進(jìn)時(shí)間。 2.3 確定主軸箱輪廓尺寸 主要需確定的尺寸是主軸箱的寬度和高度及最低主軸高度。主軸箱寬度、高度的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關(guān)，可按(2-11)、(2-12)式: (2-11) (2-12) 式中 ——工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離，mm； ——最邊緣主軸中心距箱外壁的距離，mm； ——工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離，mm； ——最低主軸高度，mm。 其中，與工件最低孔位置（mm）、機(jī)床裝料高度（mm）、滑臺(tái)滑座總高（mm）、側(cè)底座高度（mm）、滑座與側(cè)底座之間的調(diào)整墊高度（mm）等尺寸有關(guān)。對(duì)于立式組合機(jī)床，要保證潤(rùn)滑油不致從主軸襯套處泄漏箱外，通常推薦。 本機(jī)床按式： (2-13) 計(jì)算得：mm，h=73mm，取b1=100mm，求出主軸箱輪廓尺寸： mm mm 根據(jù)上述計(jì)算值，按主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，確定主軸箱輪廓尺寸為： 500mm×500mm 2.4 通用部件的選擇 由切削用量計(jì)算得到的各主軸的切削功率的總和，根據(jù)參考文獻(xiàn)[4]有： (2-14) 式中 ——消耗于各主軸的切削功率的總和，kW； ——多軸箱的傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí)取0.8～0.9，加工有色金屬0.7～0.8；主軸數(shù)多、傳動(dòng)復(fù)雜時(shí)取小值，反之取大值。本設(shè)計(jì)中，被加工零件材料為灰鑄鐵，屬黑色金屬，有主軸數(shù)量較少、傳動(dòng)簡(jiǎn)單，故取。 單個(gè)鉆孔功率： kW 則： kW 根據(jù)機(jī)械滑臺(tái)的配套要求，滑臺(tái)額定功率應(yīng)大于電機(jī)功率的原則，查文獻(xiàn)[2]114～115頁的表5-38、表5-39得出動(dòng)力箱及電動(dòng)機(jī)的型號(hào)如表2-2所示： 表2-2動(dòng)力箱及電動(dòng)機(jī)型號(hào)表 動(dòng)力箱型號(hào) 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 電動(dòng)機(jī)功率(kW） 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min） 輸出軸轉(zhuǎn)速(r/min） 主軸箱 1TD50Ⅲ Y132M-6 5.5 960 480 第3章 組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì) 多軸箱是組合機(jī)床的重要專用部件。它是根據(jù)加工示意圖所確定的工件加工孔的數(shù)量和位置、切削用量和主軸類型設(shè)計(jì)的傳遞個(gè)主軸運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。其動(dòng)力來自通用的動(dòng)力箱，與動(dòng)力箱一起安裝于進(jìn)給滑臺(tái)，可完成鉆、擴(kuò)、較、鏜等加工工序。 目前多軸箱設(shè)計(jì)有一般設(shè)計(jì)法和電子計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)法兩種。 電子計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)多軸箱，由人工輸入原始數(shù)據(jù)，按事先編制好的程序，通過人機(jī)交互方式，可迅速、準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)，繪制多軸箱總圖、零件圖和箱體補(bǔ)充加工圖，打印出軸孔坐標(biāo)及組件明細(xì)表。 一般設(shè)計(jì)法的順序是：繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖；確定主軸結(jié)構(gòu)、軸頸及模數(shù)；擬訂傳動(dòng)系統(tǒng)；計(jì)算主軸、傳動(dòng)軸，繪制坐標(biāo)檢查圖；繪制多軸箱總圖，零件圖及編制組件明細(xì)表。 在此用一般設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)多軸箱。 本組合機(jī)床主軸箱應(yīng)滿足加工要求，保證加工精度，機(jī)床運(yùn)行平穩(wěn)，工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸方便，便于維修、調(diào)整。操作應(yīng)盡量簡(jiǎn)便，減輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 3.1 繪制主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 主軸箱的設(shè)計(jì)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(jì)的原始要求和已知條件。 在編制此圖時(shí)從“三圖一卡”中已知： (1) 主軸箱輪廓尺寸500×500； (2) 工件輪廓尺寸及各孔的位置尺寸； (3) 工件和主軸箱相對(duì)位置尺寸。 根據(jù)以上依據(jù)編制出的主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖如圖3-1所示： 圖3-1組合機(jī)床設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 3.2 主軸、齒輪的確定及動(dòng)力計(jì)算 主軸結(jié)構(gòu)型式和直徑主要取決于工藝方法、刀具主軸聯(lián)接結(jié)構(gòu)、刀具的進(jìn)給抗力和切削轉(zhuǎn)矩。如鉆孔是常采用滾珠軸承主軸；擴(kuò)、鏜、鉸孔等工序常采用滾錐軸承主軸；主軸間距較小時(shí)常選用滾針軸承主軸。 因本主軸箱的主軸都是用來攻螺紋，采用滾錐軸承主軸。 主軸直徑在繪制“三圖一卡”時(shí)都已經(jīng)確定好。 齒輪模數(shù)m一般采用模擬法確定，多軸箱中齒輪常用的模數(shù)有2、2.5、3、3.5、4等幾種。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)采用模擬法從通用系列中選取各齒輪模數(shù)。 為便于生產(chǎn)同一多軸箱中的模數(shù)規(guī)格最好不要多于兩種。此多軸箱中齒輪的模數(shù)取3。 3.3 主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 3.3.1 驅(qū)動(dòng)軸、主軸的坐標(biāo)計(jì)算 根據(jù)主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)表3-1，驅(qū)動(dòng)軸、主軸的坐標(biāo)尺寸。如表3-1所示： 表3-1驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)值 坐標(biāo) 主軸2 主軸3 主軸4 主軸5 主軸1 X Y 158.5 219 158.5 146 219 219 219 146 225 100 3.3.2 擬訂主軸箱傳動(dòng)路線 在設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，要盡可能用較少的傳動(dòng)件，使數(shù)量較多的主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，因此在設(shè)計(jì)時(shí)單一的計(jì)算或作圖的方法是難以達(dá)到要求的，現(xiàn)在一般采用“計(jì)算、作圖和試湊”相結(jié)合的辦法來設(shè)計(jì)。 根據(jù)需加工孔的位置情況設(shè)計(jì)主軸箱的傳動(dòng)路線敘述如下： 在實(shí)際設(shè)定傳動(dòng)路線的過程中，為了保證每跟主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致，只能在主軸之間選用一個(gè)傳動(dòng)軸或三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸進(jìn)行傳動(dòng)。同時(shí)，由于所有的主軸轉(zhuǎn)速是n=337r/min，0號(hào)軸的轉(zhuǎn)速為480r/min，在傳到1號(hào)軸時(shí)其轉(zhuǎn)速為267r/min，從0號(hào)軸傳出到軸2、軸3、軸4和軸5時(shí)，轉(zhuǎn)速為340r/min，傳動(dòng)方向最后一致，就不需再調(diào)整軸的轉(zhuǎn)向。 3.3.3 確定傳動(dòng)軸位置和齒輪齒數(shù) 本主軸箱內(nèi)傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是按“計(jì)算、作圖和試湊”的一般方法來確定齒輪齒數(shù)、中間傳動(dòng)軸的位置和轉(zhuǎn)速，在設(shè)計(jì)過程中通過反復(fù)試湊及畫圖，才最后確定了齒輪的齒數(shù)和中間軸的位置。 1. 各主軸及驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速求驅(qū)動(dòng)軸到各主軸之間的傳動(dòng)比 主 軸： r/min 驅(qū)動(dòng)軸： 480r/min 各主軸的總傳動(dòng)比： 2. 傳動(dòng)軸位置、各軸之間的傳動(dòng)比、及嚙合齒輪齒數(shù)的確定 (1) 確定傳動(dòng)軸的位置及其與驅(qū)動(dòng)軸0，主軸間的齒輪副齒數(shù) 取第一次的減速傳動(dòng)比，取1號(hào)軸齒數(shù)為43（排在第Ⅳ排），。從1號(hào)軸到2號(hào)主軸再進(jìn)行一次升速，取1號(hào)軸上的另一小齒輪的齒數(shù)為28，模數(shù)為3，取傳動(dòng)比為0.786，2號(hào)主軸的齒輪齒數(shù)為，取齒輪齒數(shù)為22（排在第Ⅱ排）。 驗(yàn)算各軸的轉(zhuǎn)速： 則轉(zhuǎn)速相對(duì)損失為： 相對(duì)損失在5%以內(nèi)，符合誤差設(shè)計(jì)要求。 (2) 確定手柄軸與主軸1間的齒輪副齒數(shù)。 參考文獻(xiàn)[1]取，Z17=28，m=3；（設(shè)齒輪在第Ⅲ排）。 (3) 葉片泵的設(shè)置 由于葉片泵使用可靠，所以該主軸箱決定采用葉片泵進(jìn)行潤(rùn)滑。油泵打出的油經(jīng)分油器分向各個(gè)需潤(rùn)滑的部位，主軸箱體前后壁之間的齒輪用油盤潤(rùn)滑，箱體和后蓋以及前蓋的齒輪用油管潤(rùn)滑。該葉片潤(rùn)滑泵安裝在箱體的前表壁上，采用油泵傳動(dòng)軸帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的傳動(dòng)方式，計(jì)算出： =r/min 在300~800r/min范圍內(nèi)，滿足要求。 3.4 多軸箱坐標(biāo)計(jì)算、繪制坐標(biāo)檢查圖 坐標(biāo)計(jì)算就是根據(jù)以知的驅(qū)動(dòng)軸和主軸的位置及傳動(dòng)關(guān)系，精確計(jì)算各中間傳動(dòng)軸的坐標(biāo)。其目的是為多軸箱箱體零件補(bǔ)充加工圖提供孔的坐標(biāo)尺寸，并用于繪制坐標(biāo)檢查圖來檢查齒輪排列、結(jié)構(gòu)布置是否正確合理。 3.4.1 選擇加工基準(zhǔn)坐標(biāo)系XOY，計(jì)算主軸、驅(qū)動(dòng)軸坐標(biāo) 加工基準(zhǔn)坐標(biāo)系在前文已經(jīng)選擇好了（請(qǐng)見表3-1），驅(qū)動(dòng)軸及主軸的坐標(biāo)在3.3.1中也已經(jīng)計(jì)算好（請(qǐng)見表3-1）。 3.4.2 計(jì)算傳動(dòng)軸的坐標(biāo) 傳動(dòng)軸1的坐標(biāo)計(jì)算由于傳動(dòng)軸1帶動(dòng)軸2、3、4、5，所以，傳動(dòng)軸1只能在四個(gè)軸的中心點(diǎn)上，坐標(biāo)為（225，100） 3.4.3 繪制坐標(biāo)檢查圖 在坐標(biāo)計(jì)算完成后，要繪制坐標(biāo)及傳動(dòng)關(guān)系檢查圖，用以全面檢查傳動(dòng)系統(tǒng)的正確性。 3.5 齒輪強(qiáng)度校核 在初步確定主軸傳動(dòng)系統(tǒng)后還要對(duì)危險(xiǎn)齒輪進(jìn)行強(qiáng)度校核，尤其對(duì)低速級(jí)齒輪或齒根到鍵槽距離較小的齒輪及受轉(zhuǎn)矩較大的齒輪進(jìn)行校核，以保證傳動(dòng)系統(tǒng)平穩(wěn)準(zhǔn)確，有一定的使用壽命。 通過比較發(fā)現(xiàn)，主軸箱中最薄弱的齒輪是驅(qū)動(dòng)齒輪，因?yàn)槠鋫鲃?dòng)的功率大，如果它能滿足強(qiáng)度要求，則其它的齒輪也應(yīng)滿足要求。 驅(qū)動(dòng)軸上的齒輪齒數(shù)=24，m=3，與其相嚙合的大齒輪的齒數(shù)=43，m=3，驅(qū)動(dòng)軸所傳遞的功率P=5.5kW，轉(zhuǎn)速=480r/min，齒數(shù)比=1.79，齒輪材料為45鋼，大、小齒輪的硬度分別為220HBS、260HBS。 3.5.1 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的校核公式為： (3-1) 確定公式(3-1)中各參數(shù)值： (1) 大、小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 、 查參考文獻(xiàn)[13]圖6.9取MPa，MPa (2) 彎曲疲勞壽命系數(shù)、 查參考文獻(xiàn)[13]圖6.7取， (3) 許用彎曲應(yīng)力、 取定彎曲疲勞系數(shù)SF=1.4， 應(yīng)力修正系數(shù)YST=2.0得： (4) 齒形系數(shù)、和應(yīng)力修正系數(shù)、 查參考文獻(xiàn)[13]表6.4得=2.97，=2.62，=1.52，=1.59 (5) 計(jì)算大、小齒輪的與，并加以比較取其中大值代入公式計(jì)算: 小齒輪的數(shù)值較大，應(yīng)按小齒輪校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 校核計(jì)算： MPa≤ 彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。 3.5.2 校核接觸疲勞強(qiáng)度 接觸疲勞強(qiáng)度由公式： 進(jìn)行校核 確定公式中各參數(shù)值： (1) 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1：N?mm (2) 大、小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限、 按齒面硬度查參考文獻(xiàn)[15]圖6.8得大、小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=600MPa，=560MPa (3) 接觸疲勞壽命系數(shù)、 查參考文獻(xiàn)[15]圖6.6得=0.9，=0.95 (4) 計(jì)算許用接觸應(yīng)力： 取安全系數(shù)， 則： MPa MPa MPa (5) 確定材料系數(shù) 查參考文獻(xiàn)[13]表6.3得=189.8 (6) 計(jì)算圓周速度 m/s (7) 確定載荷系數(shù) 查參考文獻(xiàn)[15]表6.2得使用系數(shù)，根據(jù)v=1.28 m/s，7級(jí)精度查參考文獻(xiàn)[15] 6.10得動(dòng)載系數(shù)，查圖6.13得，則： 校核計(jì)算： MPa≤ 接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求。 所以該齒輪滿足使用要求。 3.6 傳動(dòng)軸直徑的確定和軸的強(qiáng)度校核 3.6.1 軸的直徑的確定 傳動(dòng)軸1軸上有三排齒輪，其直徑由彎距計(jì)算可得，因其承受的彎矩也比較小，參考其它軸，選取d =30mm。 軸2～5：由彎矩計(jì)算及參考其它軸取mm。 油泵軸：選取油泵軸的直徑 mm。 3.6.2 軸的強(qiáng)度校核 軸在初步完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，進(jìn)行校核計(jì)算。計(jì)算準(zhǔn)則是滿足軸的強(qiáng)度或剛度要求。進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計(jì)算時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力，對(duì)于用于傳遞轉(zhuǎn)矩的軸應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算，對(duì)于只受彎矩的軸（心軸）應(yīng)按彎曲強(qiáng)度條件計(jì)算，兩者都具備的按疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行精確校核等。 在本設(shè)計(jì)中軸的直徑是按強(qiáng)度公式計(jì)算進(jìn)行選擇，因此并不是要對(duì)主軸箱內(nèi)所有的軸都進(jìn)行校核，只是對(duì)那些承受彎、扭矩相對(duì)交較大的軸進(jìn)行強(qiáng)度校核。在這里對(duì)傳動(dòng)軸1進(jìn)行強(qiáng)度校核。 1. 傳動(dòng)軸1上的轉(zhuǎn)矩 在工作時(shí)，主軸上所承受的功率P=1.22kW（不計(jì)齒輪的嚙合損耗和軸承損耗的功率）。則： N·m 2. 作用在齒輪上的力 d=mz=2×17=34mm 3. 軸的受力分析 (1) 畫軸的受力分析圖； (2) 計(jì)算支承反力： 在水平面內(nèi)： 式中 。 在垂直平面內(nèi)： N (3) 畫彎矩圖（見圖3-2） 在水平面內(nèi)， a-a剖面左側(cè) N·m a-a剖面右側(cè) N·m 在垂直平面內(nèi)，a-a剖面左側(cè) N·m a-a剖面右側(cè) N·m 合成彎矩，a-a剖面左側(cè) N·m a-a剖面右側(cè) N·m (4) 畫轉(zhuǎn)矩圖 4. 危險(xiǎn)截面的判斷 a-a截面左右的合成彎矩右側(cè)相對(duì)左側(cè)大些，扭矩為，則判斷左側(cè)為危險(xiǎn)截面，只要右側(cè)滿足強(qiáng)度要求即可。 5. 軸的彎扭合成強(qiáng)度校核 由參考文獻(xiàn)[15]表11.2查得MPa， 圖3-2軸的彎矩、扭矩圖 a-a剖面左側(cè) MPa< 6. 軸的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核 根據(jù)參考文獻(xiàn)[13]表11.2查得MPa，MPa，MPa，， a-a截面左側(cè) mm 由參考文獻(xiàn)[15]附表11.2查得，；由附表10-4查得絕對(duì)尺寸系數(shù)，；軸經(jīng)磨削加工，由附表11.4得表面質(zhì)量系數(shù)。則 安全系數(shù)： 查參考文獻(xiàn)[15]表11.8得許用安全系數(shù)，，則剖面安全，即主軸的強(qiáng)度滿足要求。 3.7 主軸箱體及其附件的選擇設(shè)計(jì) 3.7.1 主軸箱的選擇設(shè)計(jì) 該拖拉機(jī)箱體三面攻螺紋組合機(jī)床主軸箱選用500×500的通用主軸箱體，主軸箱體材料為HT200，雖然主軸箱是通用的，但為了滿足具體的使用要求，故在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了一系列的補(bǔ)充加工。 3.7.2 主軸箱上的附件設(shè)計(jì) 1. 分油器 本主軸箱中分油器選用B-ZIR31-2-36型分油器，其作用是把油分成幾路，分別潤(rùn)滑不同排數(shù)的齒輪及軸承，以便于保證軸承，齒輪有一定的使用壽命，減少摩擦和磨損，降低振動(dòng)，消耗發(fā)熱。 2. 油杯 油杯是用來給箱體注油用的，以保證箱體內(nèi)油量滿足使用要求。 3. 油塞 油塞是用來放油用的，應(yīng)該置在箱體的底部，由于該主軸箱是臥式組合機(jī)床，故活塞放置在箱體上，放油孔螺母與凸臺(tái)之間應(yīng)加封油圈密封。 4. 油標(biāo) 油標(biāo)是用來指示油的高度的，應(yīng)該放置在便于檢查及油面較穩(wěn)定處，該主軸箱選用管狀油標(biāo)(GB1162-79)放置在箱體側(cè)面上。 結(jié) 論 本次設(shè)計(jì)的是鉆支架孔專機(jī)總體及主軸箱設(shè)計(jì)，這樣的設(shè)計(jì)大大提高了工作效率、降低了生產(chǎn)成本。 本機(jī)床設(shè)計(jì)合理，符合實(shí)際應(yīng)用，滿足加工要求，且較大部分采用通用件和標(biāo)準(zhǔn)件，制造成本合理，設(shè)備維修方便。在設(shè)計(jì)過程中借鑒了國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的一些組合機(jī)床材料，結(jié)合被加工零件的結(jié)構(gòu)特征，針對(duì)原有的組合機(jī)床的不足進(jìn)行改進(jìn)，解決的主要問題是各動(dòng)力部件的選用，以及夾具和主軸箱的設(shè)計(jì) 但在設(shè)計(jì)過程中，尚不能同時(shí)兼顧到組合機(jī)床的外形美觀、材料節(jié)省等因素。在以后的改進(jìn)中希望能進(jìn)一步完善，以期于完成一部功能好、外形美又節(jié)省成本的機(jī)床。 致 謝 這次設(shè)計(jì)是發(fā)動(dòng)機(jī)支架立式單面組合鉆床，在于鳳云老師指導(dǎo)下及與同組設(shè)計(jì)同學(xué)共同努力下如期完成了任務(wù)。 由于我們還是學(xué)生，所以在設(shè)計(jì)方面還是缺乏經(jīng)驗(yàn)的，但設(shè)計(jì)任務(wù)擺在我們面前，我們不得不想辦法去完成這設(shè)計(jì)任務(wù)。院里也知道我們學(xué)生只懂得一些理論知識(shí)，對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐的內(nèi)容知之甚少，所以在做畢業(yè)設(shè)計(jì)之前給我們安排了為期三個(gè)星期的畢業(yè)實(shí)習(xí)。在實(shí)習(xí)過程中，通過與工廠里的師傅們的交流，我認(rèn)識(shí)到并非所有的理論知識(shí)都能在實(shí)踐中運(yùn)用。總的來說，通過這次畢業(yè)實(shí)習(xí)，我對(duì)所要設(shè)計(jì)的組合機(jī)床有了一個(gè)理性的認(rèn)識(shí)，對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)是有很大的幫助作用，因此在這里對(duì)院里為我們安排的實(shí)習(xí)表示感謝。 為期三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已結(jié)束，回顧這三個(gè)月，我覺得做設(shè)計(jì)并不是十分的容易的事情。它需要我們查閱大量的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，將不同課程的知識(shí)綜合地運(yùn)用起來，它不同于以前單一的課程設(shè)計(jì)，畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)大學(xué)學(xué)習(xí)的一個(gè)總結(jié)，還是對(duì)工作環(huán)境的一種模擬。通過本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)使我能夠?qū)⒗碚撆c實(shí)踐融會(huì)貫通，加深了對(duì)理論知識(shí)理解的同時(shí)對(duì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有了進(jìn)一步的提高。 本次設(shè)計(jì)任務(wù)業(yè)已順利完成，但限于本人的水平和經(jīng)驗(yàn)，且是第一次做這樣的工作，本設(shè)計(jì)中一定有錯(cuò)誤和不妥之處，在此懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，我得到了于鳳云老師的悉心指導(dǎo)，同組同學(xué)的熱心幫助。在這對(duì)設(shè)計(jì)過程中所有幫助過我的人一并致謝。 參考文獻(xiàn) 1. 施華. 通用機(jī)床﹑組合機(jī)床和加工中心在工藝方案中的選用[J].機(jī)械制造與研究，2008，(37):79-81. 2. 王敏. 組合機(jī)床主軸箱的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)[J]. 設(shè)計(jì)與研究，2007，(4)：32-33. 3. 葉偉昌. 機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)(上冊(cè)) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001:35-37. 4. 葉偉昌. 機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)(下冊(cè)) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001:7-19. 5. 胡家秀. 機(jī)械零件設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999:102-117. 6. 王凡. 機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008:45-47.. 7. 艾興. 金屬切削用量手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996:33-34. 8. 范云漲. 金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994:2-6.. 9. 薛源順. 機(jī)床夾具圖冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001:21-22. 10. 韓敬禮. 機(jī)械電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995:17-21. 11. 謝家瀛. 組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994:45-47. 12. 楊培元. 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995:102-110. 13. 大連組合機(jī)床研究所. 組合機(jī)床設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社1995:47-50. 14. 徐錦. 機(jī)械設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社[M].2001:123-124. 15. 王旭，王積森. 機(jī)械設(shè)計(jì)的課程設(shè)計(jì).第2版[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008:58-59. 16. 姚永明. 非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，1999:77-79. 17. 許琰. 組合鉆床加工的研究及其發(fā)展[J].工具技術(shù)，2004，(4)：35-37. 18. 寧黎華，古天龍. 裝配序列規(guī)劃問題求解的一種混合算法[J]．計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，2007，(13)：4-6. 19. 黃春英. 組合鉆床夾具的對(duì)刀裝置[J]