汽車減速器殼加工工藝及專用機床設計【鉆8φ20H7孔及鉆14-φ12H7孔】【說明書+CAD+3D】

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驗算主軸的扭轉強度…………………………………………………………39 設計總結……………………………………………………………………………41 致謝…………………………………………………………………………………42 參考資料……………………………………………………………………………43 1 組合機床概述 1.1 課題來源 隨著中國制造業(yè)的發(fā)展，組合機床在大批量生產中已經顯示出其巨大優(yōu)越性，應用也越來越廣泛。組合機床與其它機床相比其優(yōu)越性為： （1）組合機床上通用部件和標準件約占機床全部零部件的70——90%，因此設計制造的周期短，投資少。 （2）組合機床的生產效率高，產品質量穩(wěn)定，勞動強度低。 （3）組合機床結構穩(wěn)定，工作可靠，使用和維修方便。 （4）組合機床對操作人員的技術要求不高。 （5）產品更新時，其通用部件和標準件可以多次重復使用。 （6）組合機床易于聯成組合機床自動線，以適應大規(guī)模的生產需要。 本設計所選課題來源于工廠生產實際，生產零件是汽車減速器殼殼體。由于工序集中及產品精度等工藝要求，經過綜合分析決定采用組合機床進行加工。在組合機床設計過程中關鍵在于主軸箱的設計，選擇合適的主軸箱體，合理排布各軸的位置，合理分配各級傳動比等。 1.2 組合機床簡介 組合機床是按系列化標準化設計的通用部件和按被加工零件的形狀及加工工藝要求設計的專用部件組成的專用機床。 組合機床是隨著生產的發(fā)展，由萬能機床和專用機床發(fā)展來的。廣大工人和技術人員，在總結生產經驗的基礎上，提出創(chuàng)造這樣的高效率機床：它既有專用機床效率高結構簡單的特點，又有萬能機床能夠重新調整，以適應新工件加工的特點。為此，將機床上帶動刀具對工件產生切削運動的部分以及床身、立柱、工作臺等設計制造成通用的獨立部件，稱為“通用部件”。根據工件加工的需要，用這些通用部件配以部分專用部件就可以組成機床，這就是組合機床。當工件改變了，還是用這些通用部件，只將部分專用部件改裝，又可以組成加工新工件的機床。 我國已創(chuàng)造了一整套通用部件，大致分為如下幾類：動力部分——動力頭、動力滑臺和動力箱；工件運送部件——回轉工作臺、移動工作臺和回轉鼓輪；支撐部件——立柱、床身、底座和滑坐等；控制系統(tǒng)有通用的液壓傳動裝置、電器柜、傳動臺等。 組合機床對通用部件的一般要求： 1. 在小的外型尺寸的條件下能獲得大的進給力和功率。這是實現集中工序的重要條件。 2. 動力部件的結構必須有高的剛度，以便能采用合理的切削用量。 3. 動力部件的主運動和進給運動應具有較大的變速范圍，以便能充分發(fā)揮切削刀具的性能。 4. 動力部件是帶動工具實現切削運動（主運動和進給運動）的部件。及進給機構必須保證進給的穩(wěn)定性。 5. 動力部件應有較高的空行程速度，一般大于6——8米/分，并保證較高的從快進到工作進給的轉換精度，一般應在1毫米以內。 6. 通用部件一概有同一的聯系尺寸，應能適用于各種不同狀態(tài)下的安裝。 1.3 組合機床的特點 組合機床是根據具體加工對象，用預先設計好的通用部件和通用零件，加上少量的專用部件或零件組成的，而通用部件和通用零件占整臺機床的70——90%，這就大大縮短了設計制造周期，減少了制造中的問題，提高了機床工作的可靠性，降低了機床制造成本。 組合機床和專用機床與萬能機床相比，有如下特點： 1. 由于組合機床是由70——90%的通用零件、部件組成，在需要的時候，它可以部分或全部進行改裝，以組成適應新的加工要求的新設備。這就是說，組合機床有重新組裝的優(yōu)越性。 2. 組合機床是按具體加工對象專門設計的。因而可以按最合理的工藝過程進行加工。這在萬能機床上往往是不易實現的。 3. 在組合機床上可以同時從幾個方向采用多把刀具對幾個工件進行加工。它是實現集中工序的最好途徑，是提高生產率的有效設備。 4. 組合機床能比較好的保證各孔之間的相互精度要求，提高產品質量；減少了工件工序間的般運，改善勞動條件；也減少了機床占地面積。 5. 由于組合機床的通用部件可以是同類的通用部件，這就簡化了機床的維護和修理。在必要時可更換整個部件。 6. 組合機床通用部件可以組織專門工廠集中生產。這樣可以采用高效設備進行加工，有利于提高通用部件的性能，降低制造生產成本。 1.4 組合機床的分類和組成 組合機床的通用部件分大型和小型兩大類。大型通用部件是指電機功率為1.5——30千瓦的動力部件及其配套部件。這類動力部件多為箱體移動的結構形式。小型通用部件是指電機功率在0.1——2.0千瓦的動力部件及其配套部件。這類動力部件多為套筒移動的結構形式。用大型通用部件組成的機床稱為大型組合機床。用小型通用部件組成的機床成為小型組合機床。 組合機床除分為大型和小型外，按配置形式又分為單工位和多工位機床兩大類。單工位機床又有單面、雙面、三面和四面幾種，多工位機床則有移動工作臺式、回轉工作臺式、中央工作臺式和回轉鼓輪式等工作形式。 1.5 組合機床的工藝范圍及發(fā)展方向 組合機床在汽車、拖拉機、柴油機、電機、儀器、儀表、縫紉機、自行車、閥門、礦山機械、冶金、航空、紡織機械及軍工等部門已獲得廣泛的使用，一些中小批量生產部門也在推廣使用。 組合機床及其自動線將獲得更加迅速的發(fā)展。其發(fā)展方向為： 1. 提高生產率 目前組合機床及其自動線的生產效率不斷提高，循環(huán)時間一般是1——2分鐘，有的只用10——30秒。提高生產效率的主要方法是改善機床布局，增加同時工作的刀具，減少加工余量，提高切削用量，提高工作可靠性能以及縮短輔助時間等。 2. 擴大工藝范圍 現在組合機床及其自動線一般已不是完成一個工件的某幾道工序，而常常是用于完成工件的全部加工工序。 3. 提高加工精度 現在組合機床及其自動線上又納入了很多精加工工序，為了使自動線能穩(wěn)定的保證加工精度，已廣泛采用自動測量和刀具自動補償技術，作到調刀不調車。 4. 提高自動化程度 組合機床發(fā)展十分迅速，越來越多的組合機床用于組成自動線。組合機床本身則是向全自向發(fā)展。為此，重點是解決工件夾壓自動化和裝卸自動化。 5. 提高組合機床及其自動線的可調性 為了提高中小批量生產的一些箱體件的生產效率，發(fā)展了可調的多工序多刀具的組合機床及其自動線，它們大多采用數字程序控制。除早期發(fā)展的多品種、組成加工的組合機床及其自動線外，還創(chuàng)造了自動換刀和自動控制切削用量的組合機床，還用于加工中小批生產箱體零件的可自動更換主箱的組合機床。用一臺這樣的機床就能完成一種工件的全部加工，能起到一條流水線的作用。 6. 創(chuàng)制超小型組合機床 為了適應儀器儀表工業(yè)小箱體加工需要，創(chuàng)制超小型組合機床。這種機床多由超小型氣動或液壓動力頭配置而成，體積小，效率高，并能達到高的加工精度。 7. 發(fā)展專用組合機床及其自動線 隨著組合機床技術的發(fā)展，過去一直被認為需要按具體加工對象專門設計的組合機床，現在可以為一些行業(yè)一定范圍的工件創(chuàng)制專用組合機床。這種機床不需要每次按具體加工對象進行專門設計，而是可以作為通用品種進行成批生產，用戶根據自己加工產品的需要，配上刀具及工藝裝備，即可組成加工一定對象的高效機床。 組合機床及其自動線在很多行業(yè)得到了廣泛的應用。隨著生產的發(fā)展，組合機床技術必將獲得更快的發(fā)展。 2 零件的工藝分析與制定 2.1 工藝方案的擬訂 2.1.1 確定工藝方案的基本原則 1. 粗精加工分開原則 粗加工時的切削負荷較大，切削產生的熱變形、較大壓力引起的工件變形以及切削震動等，對精加工工序十分不利，影響加工尺寸精度和表面粗糙度。 2. 工序集中原則 （1） 適當考慮相同類型工序的集中 在條件允許時，把相同工序集中在一臺機床或同一工位上加工，能簡化循環(huán)和結構。 （2） 有相對位置精度要求的工序應集中加工 如箱體各面上主要的傳動軸孔，相互間有嚴格的位置精度，為避免二次安裝誤差影響和便于機床精度的調整與找正，這類孔的精密加工應集中在一臺機床上一次安裝下完成。 2.1.2 確定組合機床工藝方案應注意的問題 1. 按一般原則擬訂工藝方案時的一些限制 （1） 孔間中心距的限制 根據切削扭距計算要求，主軸軸徑和軸承外徑有一最小許用尺寸；當孔間距小于相應主軸軸間距許用值時，如果孔系相應位置精度要求不甚嚴格，則可將近距孔分散在幾個工位或幾抬機床上分別加工。 （2） 工件結構工藝性不好的限制 有些工件結構工藝性不好，如箱體多層壁上的同軸線的孔徑中間大兩頭小時，則進刀困難。 2. 其他應注意的問題 （1） 精鏜孔時應注意孔表面是否允許留有退刀刀痕。 （2） 對相互結合的兩殼體零件，均應分別從結合面加工連接孔。 （3） 鉆階梯孔時，應先鉆大孔后鉆小孔。 （4） 平面一般采用銑削加工。 （5） 在制定一個加工工件的幾臺成套機床或流水線的工藝方案時，應盡可能使精加工集中在所有粗加工之后，以減少內應力變形影響，有利于保證加工精度。 2.1.3 擬訂組合機床工藝方案的步驟 1. 分析、研究加工要求和現場工藝 2. 定位基準和夾壓部位的選擇 組合機床一般為工序集中的多刀加工，不但切削負荷大，而且工件受力方向變化。對于毛坯基準選擇要考慮有關工序加工余量的均勻性；對于光面定位基準的選擇要考慮基面與加工部位間位置尺寸關系。定位夾壓部位的選擇應在有足夠的夾緊力下工件產生的夾緊力最小，并且夾具易于設置導向和通過刀具。 3. 影響工藝方案的主要因素 （1） 加工的工序內容和加工精度 （2） 被加工零件的特點 a. 工件材料及硬度 b. 加工部位的結構形狀 c. 工件的剛性 （3） 零件的生產批量 （4） 使用廠后方車間制造能力 4. 確定工序間余量 為可靠地保證加工質量，必須合理確定工序間余量。組合機床孔加工常用工序間余量參見下表， 加工工序 加工孔徑 工序特點 直徑上工序間余量 擴孔 φ10～φ20 鉆孔后擴孔 1.5～2.0 粗擴后精擴 0.5～1.0 φ20～φ50 鉆孔后擴孔 2.0～2.5 粗擴后精擴 1.0～1.5 鉸孔 φ10～φ20 0.10～0.20 φ20～φ30 0.15～0.25 φ30～φ50 0.20～0.30 φ50～φ80 0.25～0.35 φ80～φ100 0.30～0.40 5.刀具結構的選擇 (1) 只要條件許可,應盡量選擇標準刀具和一般簡單刀具。 (2) 為提高工序集中程度或保證加工精度,可采用先后加工或同時加工兩個或兩個以上表面的復合刀具。 (3) 采用鏜床和絞刀的原則: 下列情況選用絞刀有利:孔面不連續(xù),鏜削時易產生震動,影響孔的圓度；在機床上對刀不夠方便；加工孔徑小于φ40mm且要求較高的同心孔系；加工節(jié)拍短,要求不常調刀且尺寸精度較穩(wěn)定。除上述情況外,應優(yōu)先選用鏜削工藝。 (4) 選擇刀具結構必須考慮工件材料特點. 2.1.4 確定組合機床配置形式及結構方案應考慮的問題 1. 要注意排屑通暢 2. 注意相關連的機床夾具結構的同一性 3. 應注意機床使用條件 2.1.5 組合機床方案分析比較的主要指標 1. 機床加工精度和生產率 2. 機床使用方便性和自動化程度 3. 經濟性與可靠性 2.2 零件的分析 2.2.1 零件的用途 該零件是汽車后輪的一個重要組成部分，因考慮到汽車在行駛過程中允許頻繁震動，故要求抗磨高，減震性好，所以選用球墨鐵作為材料。因年產量4000件，屬大批量生產。要保證生產效率，需從精度面來選擇加工方法。此外該零件采用鑄件做毛坯。 2.2.2 零件的技術要求 1. 未注明的鑄造圓角半徑R為2-3mm。 2. 鑄造的拔模斜度不大于2°。 3. 未注命的倒角為1×45°，粗糙度為Ra=50。 4. 不允許有影響質量和使用性能的裂紋，氣孔及夾渣。 5. 允許用焊補的方法對鑄件的缺陷做工藝上的合理修補，但修補后零件的 機械強度和使用性能不得降低并符合圖樣要求，螺釘及其附近不允許有焊補。 6. 非加工面涂防銹漆。 2.2.3 零件的工藝分析 零件的主要加工為小端面14個孔和大端面8個孔。這些孔與內腔孔的位置精度要求比較高，且要求與端面的垂直度保證。加工時得把內腔孔和端面作為其精度依據。 2.2.4 確定工序間余量 根據上表,該工位的余量分別為: 小孔鉆φ10.1mm、擴φ12.0mm 大孔鉆φ17.3mm、擴φ19.8mm 2.2.5 零件的工藝方案 1. 粗，精車φ40mm的凸臺面和待加工零件右端面，以左端面定位，在專用立式車床進行加工，采用專用夾具； 2. 粗, 精車φ180mm和φ213mm，φ330mm外圓柱面，以右側外圓柱面定位在CA6140普通車床上加工，采用專用夾具； 3. 粗，精銑待加工零件左端面和φ330mm左端面，以心軸定位，在專用銑床上加工，采用專用夾具 ； 4. 粗，半精鏜右φ135mm和φ140mm的內圓孔面，以φ180mm外圓柱面及左端面定位，在專用臥式鏜床上進行加工，采用專用夾具； 5. 粗，半精鏜左φ135和φ136mm的內圓孔面，以右φ135mm內圓孔面及φ40mm的凸臺面定位，在專用臥式鏜床上進行加工，采用專用夾具； 6. 鉆、擴加工8個φ20mm連接孔和14個M12-6H螺紋孔，在專用臥式雙面組合機床上加工，采用專用夾具； 7. 鉸加工8個φ20mm連接孔，在專用組合機床上加工，采用專用夾具； 8. 攻絲14個M12-6H螺紋孔，在專用組合機床上加工，采用專用夾具； 9. 銑削寬為23mm的圓環(huán)槽，在專用銑床上加工，采用專用夾具； 10. 倒角C1、C2； 11. 熱處理； 12. 去毛刺； 13. 研磨φ135mm和φ136mm的內圓孔面，在專用臥式雙面鏜床上進行加工，采用專用夾具； 14. 去毛刺，清理； 15. 終檢； 現就針對雙面鉆孔這道工序設計一臺組合機床。這些要加工的孔都是按圓周分布的，那么采用同一工位上對各個孔同時精加工比較理想?？椎奈恢镁纫蟊容^高，所以采用固定夾具的單工位組合機床?？紤]到若用一個多軸箱，勢必要把這么多的兩組鉆頭裝到一起，這樣對多軸箱的設計、零件加工還是鉆模的設計都帶來很多麻煩，所以綜合下來選用兩個多軸箱兩個方向同時加工，加工時的受力也會平衡一點，這樣最理想的就是臥式雙面鉆孔組合機床了。 夾具結構通常有液壓試、電動式、翻轉式等幾種常用形式。由于本零件尺寸、質量都較大，采用電動式不太方便，而采用翻轉式，使用手動來夾緊不太方便且效率低。故采用液壓式夾具，既省力，又節(jié)約了時間，利于提高生產率。 2.3 切削用量的確定 2.3.1 切削用量的選擇方法 1. 應盡量做到合理選用所有刀具，充分發(fā)揮其使用性能。 2. 復合刀具切削用量選擇應考慮刀具的使用壽命。保證刀具應有的使用壽命，進給量按復合刀具最小直徑選擇，切削速度按復合刀具最大直徑選擇。 3. 多軸鉆孔主軸刀頭均需定向快速進退，各鉆軸轉速應相等或成整數倍。 4. 選擇切削用量時要注意既要保證生產批量要求，又要保證刀具一定的耐用度。 5. 確定切削用量時，還需考慮動力滑臺的性能。 2.3.2 切削用量的確定 (1) 大孔的切削用量： 切削力： 切削轉矩： 切削功率： (2) 小孔的切削用量： 切削力： 切削轉矩： 切削功率： 3 組合機床總體設計——“三圖一卡” 3.1被加工零件工序圖 3.1.1 被加工零件工序圖的作用和要求 被加工零件工序圖是根據選定的工藝方案，表示在一臺機床上或一條自動 上完成的工藝內容、加工部位的尺寸精度、技術要求、加工用定位基準、夾壓部位、以及被加工零件的材料、硬度和在和在本機床加工前毛胚情況的圖紙。它是原有的工件圖基礎上，以突出本機床或自動線加工內容，加上必要的說明繪制的。它是組合機床設計的主要依據。被加工零件工序圖應包括以下內容： 1） 在圖上應表示出加工零件的形狀，尤其是要設置中間導向時，應表示出工件內部筋的布置和尺寸，以便檢查工件裝進夾具是否相碰，以及刀具通過的可能性。 2） 在圖上應表示出工件加工用基面和加壓的方向和位置，以便依次進行夾具的支撐、定位及夾壓系統(tǒng)的設計。 3） 在圖上應表示出加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、位置尺寸及精度和技術條件（包括上道工序的要求及本機床保證的部分）。 4） 圖中應表示出加工零件的名稱、材料、編號、硬度及被加工部位的余量。 3.1.2 編制被加工零件工序圖的注意事項 1．本機床加工部位的位置尺寸應由定位基準直接發(fā)生關系。當本工序定位基準與設計基準不符時，必須對加工部位的位置精度進行分析和換算，并把不對稱公差換算成對稱公差。 2． 對工件毛坯應有要求，對孔的加工余量要認真分析。 3． 當本工序有特殊要求時必須注明。 根據本零件的綜合分析，零件的加工工序圖為： 3.2 加工示意圖 3.2.1 加工示意圖的作用和內容 加工示意圖是在工藝方案和機床總體方案初步確定的基礎上繪制的。是表示工藝方案具體內容的機床工藝方案圖。它是設計刀具、輔具、夾具、多軸箱和液壓、電氣系統(tǒng)以及選擇動力部件、繪制機床總聯系尺寸圖的主要依據；是對機床總體布局和性能的原始要求；也是調整機床和刀具所必須的重要技術文件。 加工示意圖應表達和標注的內容有：機床的加工方法 ，切削用量，工作循環(huán)和工作行程；工件、刀具及導向、拖架及多軸箱之間的相對尺寸；主軸結構類型、尺寸及外伸長度；刀具類型、數量及結構尺寸；接桿、浮動卡頭、導向裝置、攻絲紋靠模裝置等結構尺寸；刀具、導向套間的配合，刀具接桿主軸之間的連接方式及配合尺寸等。 3.2.2 繪制加工示意圖的注意事項 加工示意圖應繪制成展開圖。按比例用細實線繪制出工件外形。加工部位、加工表粗實線。必須使工件和加工方法與機床布局相吻合。為簡化設計，同一多軸箱上結構尺寸完全相同的主軸只畫一根，但必須在主軸上標明上標注與工件孔號相對應的軸號。一般主軸的分布不受真實距離的限制。當主軸彼此間很近或需要設置結構尺寸較大的導向裝置時，必須以實際中心距嚴格按比例畫，以便檢查相臨主軸、刀具輔具導向等是否相互干涉。主軸應從多軸箱端面畫起；刀具畫加工終了位置。采用標準通用結構只畫外輪廓，但必須加注規(guī)格代號；對一些專用結構，如專用的刀具、導向、刀桿拖架專用接桿或浮動卡頭等，須用剖視圖表示其結構，并標注尺寸、配合及精度。 當軸數較多時，加工示意圖必須用細實線畫出工件加工部位分布情況簡圖，并在孔旁標明相應的代碼，以便于設計和調整機床。多面多工位的加工示意圖一定要分工位，按每個工位的加工內容順序進行繪制。并應畫出工件在回轉工作臺或鼓輪上的位置示意圖，以便清楚地看出工件及在不同工位與相應多軸箱主軸的相對位置。 3.2.3 選擇刀具、導向及有關計算 1．刀具的選擇 選擇刀具應考慮工件材質、加工精度、表面粗糙度、排屑及生產率等要求。只要條件允許，應盡量選用標準刀具。為提高工序集中程度或滿足精度要求，可以采用復合刀具。孔加工刀具的直徑應與加工部位尺寸、精度相適應，其長度應保證加工終了時刀具螺旋槽離導向套外端面30～50mm，以利排屑和刀具磨損后有一定的向前調整量。刀具椎柄插入接桿孔內長度，在繪制加工示意圖時應注意從刀具總長中減去。 本零件加工時刀具選用如下： 小孔鉆：錐柄鉆-擴復合刀具 刀具直徑鉆部分10.1mm，擴部分12.00mm ，刀具總長度208mm，工作長度鉆部分31.6mm，擴部分20mm。 大孔鉆：錐柄鉆-擴復合刀具 刀具直徑擴部分19.8mm，鉆部分17.3mm，刀具總長度336mm，工作長度擴部分54mm，鉆部分40mm。 2．導向結構的選擇 組合機床加工孔時，除采用剛性主軸加工方案外，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導向裝置來保證的。因此，正確選擇導向結構和確定導向類型、參數、精度，是設計組合機床的重要內容，也是繪制加工示意圖時必須解決的問題。 大孔加工示意： 小孔加工示意： 3．確定主軸類型、尺寸、外伸長度 主軸類型主要依據工藝方法和刀桿與主軸的聯系結構進行確定。主軸軸頸及軸端尺寸主要取決于進給抗力和主軸——刀具系統(tǒng)結構。如刀桿有浮動連接或剛性連接，主軸則有短懸伸鉆孔主軸和長懸伸鉆孔主軸。主軸軸頸尺寸規(guī)格應根據選定的切削用量計算出切削轉矩T，根據公式初定直徑d，并考慮便于生產管理，適當簡化規(guī)格。綜合考慮加工精度和具體工作條件，選定外伸長度L、外徑D和內徑d1及配套的刀具接桿模氏錐度號等。對于精鏜類主軸，因其切削轉矩T較小，如按T值確定主軸直徑，則剛性不足。因此，應按加工孔徑——鏜桿直徑——浮動卡頭規(guī)格——主軸直徑的順序，逐步推定主軸直徑。 大多軸箱主軸： 取30mm 大主軸選用：滾珠軸承主軸 參數：D=50mm d=36mm L=115mm 孔深 接桿莫式錐號為2 小多軸箱主軸： 由于主軸間距比較小，所以主軸取20mm 參數：D=30mm d=20mm L=115mm 孔深 接桿莫式錐號為1 4．選擇接桿 大主軸接桿： 莫氏2 小主軸接桿： 莫氏1 5．聯系尺寸 首先從同一多軸箱上所有刀具中找出影響連系尺寸的關鍵刀具，是其接桿最短，以獲得加工終了時多軸箱前端面到工件端面之間所需的最小距離，并據此確定全部刀具、接桿、導向拖架及工件之間的聯系尺寸。主軸端部須標注直徑、長度、（D/d）、外伸長度L；刀具結構尺寸需標注直徑和長度；導向結構尺寸應標注直徑、長度、配合；工件至夾具之間的尺寸需標注工件離導套端面的距離；還需標注托架與刀具之間的尺寸、工件本身以及加工部位的尺寸和精度等。 多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系尺寸。為使所設計的機床結構緊湊，應盡量縮小這一距離。這一距離取決于兩個方面：一是多軸箱上刀具、接桿、主軸等結構和相互聯系所需的最小聯系尺寸；二是機床布局所需要的最小聯系尺寸。 6．切削用量 各主軸的切削用量應標注在相應主軸后端。其內容包括：主軸轉速ni、相應刀具的切削速度vi、每轉進給量fi和每分鐘進給量fM。同一多軸箱各主軸的每分鐘進給量是相等的，等于動力滑臺的工進速度Vf,及fM=Vf。 7．動力部件工作循環(huán)及行程的確定 1）工作進給長度的確定 大孔：mm 小孔：mm 2） 快速引進長度的確定 快速引進是指動力部件把刀具送到工件進給位置，其長度按具體長度確定。本工序中大小孔都確定為200mm 3） 快速退回長度的確定 快速退回的長度等于快速引進和工作進給長度之和。大孔為303mm，小孔為246mm。 4） 動力部件總行程的確定 動力部件總行程除了滿足工作循環(huán)向前和向后所需的行程外，還要考慮因刀具磨損或補償制造、安裝誤差，動力部件能夠向前調節(jié)的距離和刀具裝夾時及刀具從接桿中或接桿連同刀具一起從主軸中取出時，動力部件需后退的距離。因此，動力部件總行程為快退行程與前后備量之和。 本工序中大孔前備量為50mm，后備量為300mm，總行程為653mm。 小孔前備量為50mm，后備量為300mm，總行程為596mm。 加工示意圖： 3.3 機床聯系尺寸總圖 3.3.1 機床聯系尺寸總圖的作用和內容 機床聯系尺寸總圖是以被加工零件的工序圖和加工示意圖為依據，并按初步選定的主要通用部件以及確定的專用部件的總體結構而繪制的。是用來表示機床的配置形式、主要構成及各部件的安裝位置、相互關系、運動關系和操作防衛(wèi)的總體布局圖。用以檢驗各部件相對位置及尺寸聯系能否滿足加工要求和通用部件選擇是否合適。它可以看成是機床總體外觀總圖。 機床聯系尺寸總圖表示的內容： 1） 表明機床的配置形式和總布局。以適當數量的視圖，用統(tǒng)一比例畫出各主要部件的外廓形狀和相互位置。表明機床基本形式及操作者位置等。 2） 完整齊全地反映各部件的主要的裝配關系和聯系尺寸、專用部件的主要輪廓尺寸、運動部件的運動極限位置及各滑臺工作循環(huán)總的工作行程和前后備量尺寸。 3） 標注主要通用部件的規(guī)格代號和電動機的型號、功率及轉速，并標出機床分組編號及組件名稱，全部組件應包括機床全部通用及專用零部件，不得遺漏。 4） 標明機床驗收標準及安裝規(guī)程。 3.3.2 繪制機床聯系尺寸總圖之前應確定的內容 1．選擇動力部件 動力部件的選擇主要是確定動力箱和動力滑臺。根據一定的工藝方案和機床配置形式并結合修理等因素，確定機床為臥式雙面液壓傳動組合機床，液壓滑臺實現工作進給運動，選用配套的動力箱驅動多軸箱。 動力箱規(guī)格要與滑臺匹配，其驅動功率主要依據多軸箱所需傳遞的切削功率來選用。在不需要精確計算多軸箱功率或多軸箱尚未設計出來之前，按下列簡化公式進行估算： P多軸箱=P切削/η P切削――消耗于個主軸的切削功率的總和，單位為KW η――多軸箱的傳動效率，加工黑色金屬取0.8～0.9,加工有色金屬使取0.7～0.8；主軸數多、傳動復雜時取小值，反之取大值。 這里取η=0.8 (1) 大孔： 選擇動力箱： 功率7.5KW 輸出轉速為720 (2) 小孔： 選擇動力箱： 功率5.5KW 輸出轉速為480 2．確定機床裝料高度H 裝料高度一般是自工件安裝基面至地面的垂直距離。在確定機床裝料高度時，首先要考慮工人操作的方便性；對于流水線要考慮車間運送工件的滾道高度；對于自動線要考慮中間底座的足夠高度，以便允許內腔通過隨行夾具返回系統(tǒng)或冷卻排屑系統(tǒng)。其次是機床內部結構尺寸限制和剛度要求。實際設計時常在850～1060之間選取。本次機床裝料高度取1192mm，并采用踏板形式。 3．確定夾具輪廓尺寸 工件的輪廓尺寸和形狀是確定夾具底座輪廓尺寸的基本依據。具體要考慮布置工件的定位、限位、夾緊機構、刀具導向裝置以及夾具底座排屑和安裝等方面和面積需要。本夾具輪廓尺寸為長600mm，寬600mm，高950mm。 4．確定中間底座尺寸 中間底座的輪廓尺寸，在長寬向應滿足夾具的安裝需求。它在加工方向的尺寸，由加工示意圖確定，本工序的中間底座尺寸為長650mm,寬650mm,高630mm。 5．確定多軸箱輪廓尺寸 標準通用鉆、鏜類多軸箱的厚度是一定的，臥式為325mm，立式為340mm。因此，確定多軸箱尺寸，主要是確定多軸箱的寬度B和高度H及最低主軸高度h。根據實際情況，由于動力箱的選擇，我們可以初定大小多軸箱的輪廓尺寸了，大孔用多軸箱規(guī)格為630x630，小孔用多軸箱規(guī)格為630x500。 3.4 生產率計算卡 根據加工示意圖所確定的工件循環(huán)及切削用量等，就可以計算機床生產率并編制生產率計算卡。生產率計算卡是反映機床生產節(jié)拍或實際生產率和切削用量、動作時間、生產綱領既負荷率等關系的技術文件。它是用戶驗收機床生產率的重要依據。 1．理想生產率Q 指完成年生產綱領A（包括備品及廢品率在內）所要求的機床生產率。它與全年工時數有關，一般情況下，單班制工作時=1950h；兩班制=3900h； Q= （件/h） 2．實際生產率 指所設計機床每小時實際可以生產的零件數量。 （件/h） 式中：——生產一個零件所需的時間（min）； ——機加工時間（min），包括動力部件工作進給和死擋鐵停留時間。即 式中： ， ——分別為刀具第一，第二工作進給行程長度(mm)； ， ——分別為刀具第一，第二工作進給量(mm/min)； ——當加工沉孔，止孔，倒角等時，動力滑臺在死擋鐵上的停留時間，通常指刀具在加工終了時無進給狀態(tài)下旋轉5—10轉所需要的時間 (min) ； —— 輔助時間（min），包括快進時間，快退時間，工作臺移動或轉位時間裝卸工件時間；即 ，——分別為動力部件快行程長度，快退行程長度（mm）； ——動力部件的快速移動速度（mm/min）； ——工作臺移動或轉位時間（min），一般為0.05——0.13； ——裝卸時間（min），一般為0.5——1.5 。 3．機床負荷率 機床負荷率按下式 式中 Q——機床理想生產率（件/h）； A——年生產綱領（件）； ——年工作時間（h）；單班制工作時=1950h；兩班制=3900h； 機床負荷率一般以75%——90%為宜。機床復雜時取小值，反之取大值。 本題生產率的計算列表 生產率計算卡 被加工零件 圖號 毛坯種類 鑄鐵 名稱 汽車減速器殼 毛坯重量 材料 QT400-17 硬度 175-255HBS 工序名稱 鉆，擴 工序號 序號 工步 名稱 工作行程 mm 轉速 r/min 進給量 mm/r 進給量 mm/min 工時/min 工進時間 輔助時間 1 安裝工件 0.3 2 工件定位，夾緊 0.05 3 左滑臺快進 200 5000 0.04 4 右滑臺快進 200 5000 0.04 5 左滑臺工進 100 240 0.25 60 1.67 6 右滑臺工進 40 480 0.18 86.4 0.46 7 左死擋鐵停留 0.01 8 右死擋鐵停留 0.01 9 左滑臺快退 300 5000 0.06 10 右滑臺快退 240 5000 0.048 11 工件松開 0.05 12 卸下工件 0.3 備注 累計 1.67 0.81 單位總工時 2.48 機床生產率 24.19(件/小時) 理論生產率 30(件/小時) 機床負荷率 81% 4 多軸箱設計 4.1 大多軸箱的設計 4.1.1 繪制多軸箱設計原始依據圖 多軸箱設計的原始依據圖是根據“三圖一卡”繪制的。 圖示1-2為本組合機床多軸箱設計原始依據圖。 采用的是通用多軸箱，根據孔的位置也就確定了多軸箱主軸的分布形式。 大端面多軸箱選的規(guī)格為630×630mm，小端面多軸箱的規(guī)格為630×500mm。 大多軸箱原始依據圖： 軸號 主軸外伸尺寸（mm） 切削用量 D/d L 工序內容 n(r/min) v(m/min) f(mm/r) 1-8 50/36 115 鉆φ17.3、擴φ19.8 240 15 0.25 各主軸外伸尺寸量及切削用量如下表： 4.1.2 主軸，齒輪的確定及動力計算 1． 主軸型式和直徑，齒輪模數的確定 主軸的型式和直徑，主要取決于工藝方法，刀具主軸聯接結構，刀具的進給抗力和切削轉距。鉆孔常采用滾珠軸承主軸。長主軸采用接桿與刀具連接，靠鉆套導向。 齒輪模數m（單位mm）一般用類比法確定，也可按公式估算， 以驅動軸齒輪估算： 式中 P —— 齒輪所傳遞的功率，單位為kW； z —— 一對嚙合齒輪中小齒輪齒數； n —— 小齒輪轉速，單位為r/min。 多軸箱中齒輪模數常用2，2.5，3，3.5，4幾種。為便于組織生產，同一多軸箱中的模數規(guī)格最好不要多于兩種。 本設計的多軸箱中輸入齒輪模數采用4mm，其余齒輪模數采用3mm。 2．多軸箱所需動力的計算 由上面切削用量計算時得出的數據 切削力： 切削轉矩： 切削功率： 3．選擇主軸支承的配置形式 滾珠軸承主軸，前支撐為向心球軸承和推力軸承，后軸承為向心球軸承或圓錐滾子軸承，前支撐的推力球軸承設置在深溝球軸承的前邊，承受的軸向力大，適合于鉆孔工序。 4.1.3 傳動件設計 對多軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求： 1．在保證主軸的強度，剛度，轉速和轉向的前提下，力求使傳動軸和齒輪的規(guī)格，數量最少。為此，應盡量用一根中間傳動軸帶動多根主軸，并將齒輪布置在同一排上。當中心距不符合標準時，可采用變位齒輪或微略改變傳動比的方法解決。 2．盡量不用主軸帶動主軸的方案。 3．為使結構緊湊，多軸箱內齒輪副的傳動比一般要大于1/2（最佳傳動比為1— 1/1.5），后蓋內齒輪傳動比允許取至1/3——1/3.5；盡量避免用升速運動。 4．驅動軸直接帶動的轉動軸數不能超過兩根，以免給裝配帶來麻煩。 擬訂多軸箱傳動系統(tǒng)的基本方法是： 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置中心傳動軸；非同心圓分布的一些主軸，也宜設置中間傳動軸；然后根據已經選定的各中心傳動軸再取同心圓，并用最少的傳動軸帶動這些傳動軸；最后通過合攏傳動軸與動力箱驅動軸連接起來。 4.1.4 擬訂傳動路線 大多軸箱：（如果采用中間設定一傳動軸，直接帶動4根主軸，分成兩排交錯，共帶動8根主軸的話，那么我想要的傳動比1/3就沒法實現了，所以只有采用在中間環(huán)節(jié)再設定傳動軸的方案） 由于1-8軸在同心圓上面均布，可以在中心處設置一傳動軸同時帶動8根主軸，但是考慮到要求傳動比控制在1—1/1.5，所以在中心軸與主軸之間在設置一圈4根傳動軸，以達到比較理想的傳動比。根據所選擇的動力箱的規(guī)格，其輸出轉速為720r/min，和主軸所需要的轉速240r/min，得出總的傳動比為1：3。 共有8根主軸，為了減少傳動軸使整個多軸箱內結構比較緊湊，用一根傳動軸帶動兩根主軸，中間傳動環(huán)節(jié)共設置4根傳動軸，傳動軸1帶動主軸1、2；傳動軸2帶動主軸3、4；傳動軸3帶動主軸5、6；傳動軸4帶動主軸7、8。再把傳動軸1、2、3、4連到傳動軸9上，成同心均布，傳動軸0由驅動軸帶動。 （2）根據原始依據圖，算出驅動軸，主軸坐標，如表： 主軸坐標和驅動軸坐標尺寸 坐標 銷O1 驅軸O 主軸1 主軸2 主軸3 主軸4 主軸5 主軸6 主軸7 主軸8 X 0.000 256.000 256.000 362.230 402.500 362.230 265.000 167.770 127.500 167.770 Y 0.000 129.500 415.000 374.630 277.500 180.270 140.000 180.270 277.500 374.630 4.1.5 確定傳動軸位置及齒輪數 1．確定傳動軸9上的齒輪 驅動軸0的位置已固定了，總的傳動比為1/3，考慮到本多軸箱的特殊性，主軸和傳動軸的分布比較的集中，到最后設置油泵位置的時候不可能考慮由中間的傳動軸帶動，也不能用主軸來帶動，所以只能在外圍另外設置傳動軸來帶動。 但是還要考慮到不能和其他軸產生在箱體上的干涉，所以要求第一級傳動的齒輪不能太小，以免影響到油泵軸在箱體上的布置。油泵軸的理想轉速為550-800r/min，驅動軸的轉速為720r/min，通過適當的傳動比可以達到理想的效果。 因為主軸的位置成圓周均布，所以在其中心設置傳動軸是最理想的方式，為使箱內的結構緊湊，盡量避免使用升速傳動，所以預定的設計是在其中心設一根傳動軸，再用這根傳動軸來帶動4根傳動軸，這4根傳動軸每一根都帶動兩根主軸。 為使主軸齒輪不至于過大，往往最后一級采用升速傳動，固在這個多軸箱內采用的傳動是先降速再升速?？偟膫鲃颖葹?/3，為了使箱內的傳動比簡單一些，在第一級傳動上面可以采用傳動比大一些，后蓋內允許采用傳動比1/3—1/3.5。初定一級上大齒輪的齒數為52，已知驅動軸齒輪齒輪為22，模數為4，分度圓直徑為88mm。傳動比，則余下的傳動比為。其他的齒輪采用的模數為3，初定傳動軸9上的小齒輪齒數為23，則分度圓直徑為69mm，先試一下能不能再這一級傳動中把取下的傳動比都消化掉，按這樣計算的話，,選齒數為29，則Z1`的分度圓直徑為87mm，確切的傳動比為，可以滿足傳動比的要求了，那么最后一級傳動比可以設定為1：1。從圖中測得傳動軸1`與主軸一的中心距為71.92mm，近為72mm，則正好符合齒輪模數為3的要求，也就得出傳動軸1`上的齒輪和主軸的齒輪齒數均為24，但是又考慮到后面油泵軸位置的時候，為了不使其產生干涉，把最后一級齒輪做了下調整，采用75：69的方式，在所要的速度方面也可以接受。 2．確定油泵軸的位置和齒數 縱觀多軸箱的齒輪分布圖，可以在傳動軸9的大齒輪上帶動一根傳動軸10，把油泵軸與軸10連接，這樣就解決了空間布置部件干涉的問題了。首先要合理安排傳動軸10的位置，為使其在箱體上占用的位置不與主軸發(fā)生干涉，有作圖初定其分度圓直徑為168mm，齒數為42。其轉速為，再設一個升速的傳動與油泵軸齒輪相連，查閱油泵軸的資料，這里選用油泵的齒數為16，模數3，把傳動比設為2之后，油泵軸的轉速為754r/min.油泵軸的理想轉速為550-800r/min,符合要求。 3．確定手柄軸的位置 從上面可知，把傳動軸10正好做為手柄軸了，齒數為42，模數4。 綜所上述： d(mm) m z 位置 驅動軸齒輪 88 4 22 固定 傳動軸9大齒輪 208 4 52 與驅動軸齒輪配合在其中心線上 傳動軸9小齒輪 69 3 23 傳動軸1`-4`齒輪1 87 3 29 均布在以傳動軸9為中心的直徑156mm的圓上 傳動軸1`-4`齒輪2 75 3 25 主軸1-8齒輪 69 3 23 均布在以傳動軸9為中心的直徑275mm的圓上 油泵軸齒輪 48 3 16 以軸9為原點，其坐標為x71.94 、y173.69 輸出的主軸轉速為，符合要求。 4.1.6 主軸和傳動軸裝配表： 主軸和傳動軸裝配表 軸號 軸徑 軸的型號 齒輪（Mzd-1T0741-42） 外購件 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 滾動軸承 GB/T297-94 1 30 30-T0722-41 32324 8206K、206（2） 2 30 30-T0722-41 32324 8206K、206（2） 3 30 30-T0722-41 32324 8206K、206（2） 4 30 30-T0722-41 32324 8206K、206（2） 5 30 30-T0722-41 32324 8206K、206（2） 6 30 30-T0722-41 32324 8206K、206（2） 7 30 30-T0722-41 32324 8206K、206（2） 8 30 30-T0722-41 32324 8206K、206（2） 9 30 30-T0731-43 32524 32924 7506(2) 10 30 30-T0731-43 32524 32924 7506(2) 11 30 30-T0731-43 32524 32924 7506(2) 12 30 30-T0731-43 32524 32924 7506(2) 13 35 35-T0731-44 32324 32324 7506(2) 14 30 30-T0736-44 32324 21624 44232 7506(2) 15 油泵軸（B-Z1R12-2）及齒輪（31612） 軸號 套（標記①——⑤見注1） 標準件 1 2 3 4 5 GB1096-79 鍵 GB821-83螺母 GB858-88 墊圈 1 3029① 3018① 3026① B820 M281.5 28 2 3029① 3018① 3026① B820 M281.5 28 3 3029① 3018① 3026① B820 M281.5 28 4 3029① 3018① 3026① B820 M281.5 28 5 3029① 3018① 3026① B820 M281.5 28 6 3029① 3018① 3026① B820 M281.5 28 7 3029① 3018① 3026① B820 M281.5 28 8 3029① 3018① 3026① B820 M281.5 28 9 3024.5① 3024.5① 3026① 302③ B820(2) 2-M281.5 2-28 10 3024.5① 3024.5① 3026① 302③ B820(2) 2-M281.5 2-28 11 3024.5① 3024.5① 3026① 302③ B820(2) 2-M281.5 2-28 12 3024.5① 3024.5① 3026① 302③ B820(2) 2-M281.5 2-28 13 3521.5② 3521.5② 3526② 3516② 352④ B1020(2) B1028 2-M331.5 2-33 14 3024.5① 3024.5① 3026① 3016① 302③ B1020 B1028 2-M281.5 2-28 15 B620 注：1.套的標記分別為：①—30-1T0721-51；②—35-1T0721-51；③—30-1T0721-67； ④—35-1T0721-67 2.鍵，軸承欄中（ ）內表示數量。 4.2 小多軸箱的設計 4.2.1 繪制多軸箱設計原始依據圖 多軸箱設計的原始依據圖是根據“三圖一卡”繪制的。 圖示1-2為本組合機床多軸箱設計原始依據圖。 采用的是通用多軸箱，根據孔的位置也就確定了多軸箱主軸的分布形式。小端面多軸箱的規(guī)格為630×500mm。 小多軸箱原始依據圖： 軸號 主軸外伸尺寸（mm） 切削用量 D/d L 工序內容 n(r/min) v(m/min) f(mm/r) 1-14 22/18 85 鉆φ10.1、擴12.0 480 15 0.18 各主軸外伸尺寸量及切削用量如下表： 主軸外伸尺寸量及切削用量 4.2.2 主軸，齒輪的確定及動力計算 1．主軸型式和直徑，齒輪模數的確定 以驅動軸齒輪估算： 式中 P —— 齒輪所傳遞的功率，單位為kW； z —— 一對嚙合齒輪中小齒輪齒數； n —— 小齒輪轉速，單位為r/min。 本設計的多軸箱中輸入齒輪模數采用4，其余齒輪模數采用2。 2．多軸箱所需動力計算 由上面切削用量計算時得出的數據 切削力： 切削轉矩： 切削功率： 3．選擇主軸支承的配置形式 滾針軸承主軸，前后支撐都為滾針軸承和推力軸承，適用于軸間距離比較小的情況。 4.2.3 傳動件設計 對多軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求： 1）在保證主軸的強度，剛度，轉速和轉向的前提下，力求使傳動軸和齒輪的規(guī)格，數量最少。為此，應盡量用一根中間傳動軸帶動多根主軸，并將齒輪布置在同一排上