組合專(zhuān)機(jī)-臥式組合鉆床畢業(yè)設(shè)計(jì),組合,專(zhuān)機(jī),臥式,鉆床,畢業(yè)設(shè)計(jì)
N/C Machine Tool Elements
N/C machine tool elements consist of dimensioning systems, control systems, servomechanisms and open-or close-loop systems. It is important to understand each element prior to actual programming of a numerically controlled part.
The team measuring system in N/C refers to the method a machine tool uses to move a part from a reference point to a target point. A target point may be a certain location for drilling a slot, or other machining operation. The two measuring systems used on N/C machines are the absolute and incremental. The absolute (also called coordinate) measuring system uses a fixed reference point (origin). It is on this point that all positional information is based. In other words, all the locations to which a part will be moved must be given dimensions relating to that original fixed reference point. The incremental measuring system (also called delta) has a floating coordinating system. With the inference point each time the part is moved .Notice that with this system, each new location bases its values in X and Y from the preceding location. One disadvantage to this system is that any errors made will be repeated throughout the entire program, if not detected and corrected.
There are two types of control systems commonly used on N/C equipment: point-to-point and continuous path. A point-to-point controlled N/C machine tool, sometimes referred to as a positioning control type, has the capability of moving only along a straight line. However, when two axes are programmed simultaneously with equal values a 45°angle will be generated .Point-to-point systems are generally found on drilling and simple milling machine where hole location and straight milling jobs are performed. Point-to-point systems can be utilized to generate arcs and angles by programming the machine to move in a series of small steps. Using this technique, however, the actual path machined is slightly different from the cutting path specified.
Machine tools that have the capability of moving simultaneously in two or more axes are classified as continuous-path or contouring. These machines are used for machining arcs, radii, circles, and angles of any size in two or three dimensions. Continuous-path machines are more expensive than point-to-point systems and generally require a computer to aid programming when machining complex contours.
N/C servomechanisms are devices used for producing accurate movement of a table or slide along an axis. Two types of servos are commonly used on N/C equipment: electric stepping motors and hydraulic motors. Stepping motor servos are frequently used on less expensive N/C equipment. These motors are generally high-torque power servos and mounted directly to a lead screw of a table or tool slide. Most stepping motors are actuated by magnetic pulses from the stator and rotor assemblies. The net result of this action is that one rotation of the motor shaft produces 200 steps. Connecting the motor shaft to a 10-pitch lead screw allows 0.0005-in, movements to be made (1/200×1/10=0.0005 in.).Hydraulic servos produce a fluid pressure that flows through gears or pistons to effect shaft rotation. Mechanical motion of lead screws and slides is accomplished through various valves and controls from these hydraulic motors. Hydraulic servos produce more torque than stepping motors. However, they are more expensive and very noisy. Larger N/C machines use hydraulic servos.
N/C machines that use an open-loop system contain no-feedback signal to ensure that a machine axis has traveled the required distance. That is, if the input received was to move a particular table 1.000 in, the servo unit generally moves the table 1.000 in. There is no means for comparing the actual table movement with the input signal, however. The only assurance that has actually moved 1.000 in is the reliability of the servo system used. Open- loop systems are, of course, less expensive than close-loop systems. A close-loop system compares the actual output (the table movement of 1.000 in.) with the input signal and compensates for errors. A feedback unit actually compares the amount the table has been moved with the input signal. Some feedback units on close-loop systems are transducers, electrical or magnetic scales, and synchros. Close-loop systems greatly increase the reliability of N/C machines.
數(shù)控機(jī)床的組成部分
數(shù)控機(jī)床的組成部分包括測(cè)量系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)及開(kāi)環(huán)或閉環(huán)系統(tǒng)，在對(duì)數(shù)控零件進(jìn)行程序設(shè)計(jì)之前，了解各組成部分是重要的。
數(shù)控中，測(cè)量系統(tǒng)這一術(shù)語(yǔ)指的是機(jī)床將一個(gè)零件從基準(zhǔn)點(diǎn)移動(dòng)到目標(biāo)點(diǎn)的方法。目標(biāo)點(diǎn)可以是鉆一個(gè)孔，銑一個(gè)槽或其它加工操作的一個(gè)確定的位置。用于數(shù)控機(jī)床的兩種測(cè)量系統(tǒng)是絕對(duì)測(cè)量系統(tǒng)和增量測(cè)量系統(tǒng)。絕對(duì)測(cè)量系統(tǒng)（亦稱(chēng)坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)）采用固定基準(zhǔn)點(diǎn)（原點(diǎn)），所有位置信息正是以這一點(diǎn)為基準(zhǔn)。換句話(huà)說(shuō)，必須給出一個(gè)零件運(yùn)動(dòng)的所有位置相對(duì)于原始固定基準(zhǔn)點(diǎn)的尺寸關(guān)系。增量測(cè)量系統(tǒng)有一個(gè)移動(dòng)的坐標(biāo)系統(tǒng)。運(yùn)用增量系統(tǒng)時(shí)，零件每移動(dòng)一次，機(jī)床就建立一個(gè)新的原點(diǎn)（基準(zhǔn)點(diǎn)）。注意，使用這個(gè)系統(tǒng)時(shí)，每個(gè)新的位置在X和Y軸上的值都是建立在前一個(gè)位置之上的。這種系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)是，如果產(chǎn)生的任何錯(cuò)誤沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)與校正，則錯(cuò)誤會(huì)在整個(gè)過(guò)程中反復(fù)存在。
用于數(shù)控設(shè)備的控制系統(tǒng)通常有兩類(lèi)，即點(diǎn)位控制系統(tǒng)和連續(xù)控制系統(tǒng)。點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床（有時(shí)稱(chēng)為位置控制型數(shù)控機(jī)床）只有沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的能力。然而，當(dāng)沿兩軸以等值同時(shí)編程時(shí)，會(huì)形成45°斜線(xiàn)。點(diǎn)位控制系統(tǒng)常用于需確定孔位的鉆床和需進(jìn)行直線(xiàn)銑削加工的簡(jiǎn)單銑床上。點(diǎn)位控制系統(tǒng)可通過(guò)程序控制機(jī)床，以一系列小步運(yùn)動(dòng)形成弧線(xiàn)和斜線(xiàn)。然而，用這種方法時(shí)，實(shí)際加工軌跡與規(guī)定的切削軌跡略有不同。
具有在兩個(gè)或多個(gè)坐標(biāo)軸方向同時(shí)運(yùn)動(dòng)的能力的機(jī)床，歸屬連續(xù)軌跡控制或輪廓類(lèi)機(jī)床。這些機(jī)床用于加工兩維或三維空間中各種不同大小的弧形，圓角圓及斜角。連續(xù)軌跡控制的數(shù)控機(jī)床比點(diǎn)位控制的機(jī)床貴得多，在加工復(fù)雜輪廓時(shí)，一般需要計(jì)算機(jī)輔助程序設(shè)計(jì)。
數(shù)控伺服機(jī)構(gòu)是使工作臺(tái)或滑座沿坐標(biāo)軸準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)的裝置。用于數(shù)控設(shè)備的伺服機(jī)構(gòu)通常有兩種：步進(jìn)電機(jī)和液壓馬達(dá)。步進(jìn)電機(jī)伺服機(jī)構(gòu)常用于不太貴重的數(shù)控設(shè)備上。這些電機(jī)通常是大轉(zhuǎn)矩的伺服機(jī)構(gòu)，直接安裝在工作臺(tái)或刀座的絲杠上。大多數(shù)步進(jìn)電機(jī)是來(lái)自定子和轉(zhuǎn)子組件的磁力脈沖驅(qū)動(dòng)的，這種作用的結(jié)果是電機(jī)軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)產(chǎn)生200步距。把電機(jī)軸接在10扣/英寸的絲杠上，每步能產(chǎn)生0.0005英寸的移動(dòng)（1/200×1/10=0.0005英寸）。液壓伺服馬達(dá)使壓力液體流過(guò)齒輪或柱塞，從而使軸轉(zhuǎn)動(dòng)。絲杠和滑座的機(jī)械運(yùn)動(dòng)是通過(guò)各種閥和液壓馬達(dá)的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。液壓伺服馬達(dá)產(chǎn)生比步進(jìn)電機(jī)更大的轉(zhuǎn)矩，但比步進(jìn)電機(jī)貴，且噪音很大。大多數(shù)大型數(shù)控機(jī)床使用液壓伺服機(jī)構(gòu)。
使用開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，沒(méi)有反饋信號(hào)來(lái)確保機(jī)床的坐標(biāo)軸是否運(yùn)動(dòng)了所需的距離。即，如果接收的輸入信號(hào)是使一特定坐標(biāo)軸移動(dòng)1.000英寸，伺服裝置通常使工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)1.000英寸，但無(wú)法將工作臺(tái)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)與輸入信號(hào)加以比較。使工作臺(tái)實(shí)際了1.000英寸的唯一保證是所用的伺服機(jī)構(gòu)的準(zhǔn)確性。當(dāng)然，開(kāi)環(huán)系統(tǒng)比閉環(huán)系統(tǒng)便宜。閉環(huán)系統(tǒng)能將實(shí)際輸出（工作臺(tái)一英寸的運(yùn)動(dòng)量）與輸入信號(hào)加以比較，并對(duì)任何誤差進(jìn)行補(bǔ)償。反饋裝置真實(shí)地將工作臺(tái)已運(yùn)動(dòng)的量與輸入信號(hào)進(jìn)行了比較。用于閉環(huán)系統(tǒng)的一些反饋裝置是傳感器，電尺或磁尺以及同步器。閉環(huán)系統(tǒng)大大增加了數(shù)控機(jī)床的準(zhǔn)確性。
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臥式組合鉆床設(shè)計(jì)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)
設(shè)計(jì)題目 臥式組合鉆床設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
指導(dǎo)老師
目 錄
一、 前言……………………………………………1
二、設(shè)計(jì)任務(wù)及組合機(jī)床介紹
1、加工內(nèi)容及要求……………………………………… 2
2、工作循環(huán)……………………………………………… 2
3、夾具設(shè)計(jì)方案………………………………………… 2
4、確定切削用量及刀具………………………………… 2
5、確定切削力扭矩、功率及刀具耐用度……………… 3
6、初定主軸直徑………………………………………… 4
7、主軸箱所需動(dòng)力……………………………………… 5
三、組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)…………………………………… 6
Ⅰ、三圖一卡設(shè)計(jì)………………………………………… 6
Ⅱ、主軸箱輪廓尺寸……………………………………… 9
Ⅲ、傳動(dòng)裝置潤(rùn)滑………………………………………… 10
Ⅳ、機(jī)床技術(shù)特性………………………………………… 10
Ⅴ、計(jì)算生產(chǎn)率…………………………………………… 10
四、組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)………………………………… 12
1、原始依據(jù)圖……………………………………………… 12
2、主軸結(jié)構(gòu)形式及動(dòng)力計(jì)算……………………………… 13
3、傳動(dòng)方案?！?4
4、主軸箱的坐標(biāo)計(jì)算………………………………………19
5、主軸箱的潤(rùn)滑及手柄軸位置……………………………20
6、繪制裝配圖主軸箱………………………………………21
五、總結(jié)…………………………………………………… 30
六、參考資料……………………………………………… 31
前 言
畢業(yè)設(shè)計(jì)是完成工程技術(shù)人員基本訓(xùn)練的最后一個(gè)重要環(huán)節(jié)，目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)和基礎(chǔ)知識(shí)、獨(dú)立解決本專(zhuān)業(yè)一般工程技術(shù)問(wèn)題的能力。在設(shè)計(jì)方案的選定、設(shè)計(jì)資料的收集、手冊(cè)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的運(yùn)用，設(shè)計(jì)方案的應(yīng)用、零件圖及總裝圖的繪制等方面有一定較全面的鍛煉，并使每個(gè)學(xué)生樹(shù)立起正確的設(shè)計(jì)思路和良好的工作風(fēng)。
一個(gè)零件的同一面上，往往有多個(gè)孔，如果在普通機(jī)床上加工。通常要一個(gè)一個(gè)孔的鉆，生產(chǎn)率低下，同時(shí)，各加工孔的形狀和它的位置公差以及尺寸精度都難以保證，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。特別是大批大量生產(chǎn)的工藝，更是大大地增加了生產(chǎn)周期，而且成本也很高。
為了克服多孔零件普通機(jī)床加工不利的一面，行之有效的方案就是在普通機(jī)床的主軸上裝上多頭軸，但是對(duì)于大型箱體零件，采用變種方案也不行，而采用組合鉆床才是最佳方案。
組合機(jī)床是按系列化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的通用部件與按被加工零件的形狀及加工工藝要設(shè)計(jì)的專(zhuān)用部件所組成的專(zhuān)用機(jī)床。
二 設(shè)計(jì)任務(wù)及組合機(jī)床介紹
1、加工內(nèi)容及要求
要求設(shè)計(jì)一臺(tái)組合鉆床，加工175－Ⅱ型柴油機(jī)一面上的六個(gè)孔（詳見(jiàn)加工工序圖）。被加零件其材料為HT200，硬度HB170－220。毛坯為鑄件機(jī)械性能GB5675－85中有關(guān)于HB200的規(guī)定，年產(chǎn)量為5萬(wàn)件/年。
2、本臺(tái)機(jī)床為臥式單面組合鉆床，工作循環(huán)為：
3、夾具設(shè)計(jì)方案
全生產(chǎn)線(xiàn)采用通過(guò)式滾道輸送帶，根據(jù)被加工零件的特定結(jié)構(gòu)以及考慮便于輸送和裝夾方便，從提高零件的加工精度出發(fā)，生產(chǎn)線(xiàn)采用隨行夾具。
隨行夾具以?xún)蓚€(gè)銷(xiāo)孔和隨行夾具體6的基面在機(jī)床固定夾具上定位。工件與機(jī)腳面和機(jī)腳面上的兩孔在隨行夾具 上，由于工件定位平面不連續(xù)，因此隨行夾具的關(guān)部位必具有硬度和高耐磨性?？紤]該機(jī)床工件加工面的不同，要從夾具的兩個(gè)垂直方向輸送工件。幫夾具采用敞開(kāi)式四立柱結(jié)構(gòu)，隨行夾具輸送方向的兩側(cè)固定夾具上設(shè)置定位板，而在輸送導(dǎo)板上設(shè)置
輸送方向上的限位裝置，使隨行夾具上定位準(zhǔn)確，插銷(xiāo)順利，隨行夾具以其底面在兩塊等定位塊所構(gòu)成的平面上，并以?xún)射N(xiāo)孔（一個(gè)賀柱銷(xiāo)和一個(gè)錐銷(xiāo)定位）實(shí)現(xiàn)一面兩銷(xiāo)方式夾緊裝置采用浮動(dòng)壓塊直接壓在工件上。
采用一面兩銷(xiāo)定位消除了六個(gè)自由度， 一個(gè)圓柱銷(xiāo)消除2個(gè)自由度x、z，削邊銷(xiāo)消除y、自由度，一面消除三y、x、z個(gè)自由度。
4、確定切削用具量及選擇刀
根據(jù)本道工序的要求，刀具選擇Φ6.7和Φ8.5的麻花鉆頭，材料為高速鋼，鋼號(hào)為W6Mn5Cr4V2
查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》，確定切削用量：
工序
V (m/min)
S (mm/r)
N(r/min)
鉆Φ6.7
16
0.13
760
鉆Φ8.5
17.6
0.15
659
5、確定切削用量、切削扭矩、切削功率及刀具耐用度
p=26·D·f0.8?HB0.6 m=10?D?fo.8?HB0.6 N=m??v/(9740·∏·D)
式中
p—切削軸向力
d—鉆頭直徑
f—每轉(zhuǎn)進(jìn)給量
m—切削扭矩
N—切削功率
V —切削速度。通常根據(jù)鉆孔深度考慮修正系數(shù), v= B公稱(chēng)·KV
HB—布氏
鉆φ6.7孔時(shí)
P=26×6.7×0.130.8×2000.6=818.1N
M=10×6.71.9×0130.8×2000.6=1743N·mm
L/p=16/6.7=2.388 取 KV=1
V=1·61=16m/min
N=1743×16÷9740∏÷6.7=0.136kw
T=(9600×6.70.25×16÷0.130.55÷2001.3)8=7003
鉆φ8.5孔時(shí)
P=26×8.5×0.150. 8×2000.6=1164N
M=10×8.51.9×0.13×2000.6=3072Mmm
L/D=28÷8.5=3.8 KV=0.9
N=3072×17.60.9÷9740÷8.5÷∏=0.21Kw
T=(9600×8.50.25÷17.60.55÷2001.3=2802min
6初定主軸直徑：
查《畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》p36公式
d=0.1B4√m
鉆6.7時(shí)即1、2軸
d=0.624√1743
取d1、2=15
鉆時(shí)即3、4、5、6軸
d=0.624√3072=18.6mm
由于便于統(tǒng)一，取d3.4.5.6=20mm，使傳動(dòng)軸和主軸都取d=20便于選取軸承。
7、主軸箱所需動(dòng)力
W＝N·n=2×0.136+4×0.208=1.104Kw
P=2818+41164=6292KN
η=0.9
N動(dòng)=N主+N進(jìn) N進(jìn)=1.2Kw
N動(dòng)=2.5kw
選取JT4033機(jī)械動(dòng)力頭，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分，動(dòng)力滑臺(tái)選3號(hào)液壓滑臺(tái)HY32B，電機(jī)功率N＝3Kw。
三、 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)
Ⅰ、三圖一卡的設(shè)計(jì)
1)工零件工序圖是組合機(jī)床的主要依據(jù)。細(xì)實(shí)線(xiàn)表示與本道工序加工無(wú)關(guān)的部分，粗實(shí)線(xiàn)表示被加工部位精度、粗糙度、位置精度定位及夾壓方向?！督M合機(jī)設(shè)計(jì)》P61
2)加工示意圖
標(biāo)記出夾具、刀具、工件的相互位置關(guān)系。
《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》P63－P73
3）聯(lián)系尺寸圖
4) 生產(chǎn)計(jì)算卡
A、繪制被加工零件工序圖
被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示一臺(tái)組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸精度、技術(shù)要求、定位基準(zhǔn)、夾壓部位。以及被加工零件的材料、硬度和本機(jī)床加工毛坯情況的圖紙。它是在原有工件圖的基礎(chǔ)上，以突出本機(jī)床或自動(dòng)線(xiàn)加工內(nèi)容。工序圖是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是制造、調(diào)試機(jī)床、檢查精度的重要技術(shù)資料。內(nèi)容主要包括：
a、兩個(gè)視圖反映被加工零件形狀。
b、表示出以箱體隨行夾具的底面和底面上兩孔作為定位方式，以隨行夾具兩側(cè)凸臺(tái)上平面作為夾緊用四爪夾壓。
c、表示出加部位尺寸、位置精度及技術(shù)要求。
d、表示出需加工孔的深度、箱體材料
以上所述詳見(jiàn)加工工序圖。
B、繪制加工示意圖
它是刀具的布置圖，是刀具輔具、電氣液壓、主軸箱等設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。繪制所注意以下內(nèi)容：
a、導(dǎo)向裝置的布置與參數(shù)做選擇《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》表3－17
b、導(dǎo)向裝置配合 表3－17
c、主軸系列到參數(shù) 表3－22
d、連接桿選擇 表3－23
以上所述詳見(jiàn)附圖加工示意圖
C、繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
它是用來(lái)表示機(jī)床組成部件的相互裝配聯(lián)系以檢驗(yàn)機(jī)床各部件相對(duì)位置及尺寸聯(lián)是否滿(mǎn)足加工要求,通用部件的選擇是否合適,并進(jìn)一步為主軸箱、夾具等專(zhuān)用部件,零件的設(shè)計(jì)提供依據(jù)，聯(lián)系尺寸圖也可看成簡(jiǎn)化的機(jī)床總圖,它表示機(jī)床的配置形式及總體布局。
a、動(dòng)力部件的選擇
由前面計(jì)算N動(dòng)＝2.5kw,根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》表2－6取N動(dòng)＝3kw選電動(dòng)機(jī)功率
選動(dòng)力箱 TD32A
公稱(chēng)尺寸 B=320mm 動(dòng)力箱長(zhǎng)度L=400mm
動(dòng)力箱寬度B1=400mm 動(dòng)力箱高度H=320mm
驅(qū)動(dòng)軸距動(dòng)力箱底面高度h0=125mm
驅(qū)動(dòng)軸直徑d=30mm 驅(qū)動(dòng)軸外伸長(zhǎng)度L=45mm
驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速：推薦驅(qū)動(dòng)與電機(jī)傳動(dòng)比為I=1/2，取n 驅(qū)=710轉(zhuǎn)/分。
b、行程：所確定的中部件的總行程應(yīng)小于所選擇動(dòng)力滑的最大行程,要求刀具長(zhǎng)與工件行程越小越好。
c、主軸箱端面至工件端面之間的軸向寸是加工示意圖上最重要的聯(lián)系寸。
d、動(dòng)力滑臺(tái)導(dǎo)軌形式采用“矩—山”型
e、工作行程.
L工進(jìn)=L1+L加工長(zhǎng)度+L2
取L1=5mm L2=2mm
L工進(jìn)=5+28+20+35mm
L快進(jìn)=L工作行程=L工進(jìn)+L快退
L快進(jìn)=155mm L工進(jìn)=35+155=190mm
動(dòng)力部總行程
L總≧L工作行程+L前備+L后備
=190+20+130=340mm
Ⅱ、主軸箱輪廓尺寸
主軸箱寬度B，高度H的大小主要與被加工零件孔的分布信置有關(guān)可按下式確定：
B=b2+2b1
H=h+h1+h2
式中
B—主軸箱寬度
H—主軸箱高度
b1—最邊緣主軸中心
b2—工件上要加工的寬度方向上相隔最遠(yuǎn)的兩孔距離
h—工件上要加工高度方向上相隔遠(yuǎn)的兩孔距離
h1—最低主軸中心至主軸箱底平面距離
h2—最高主軸中心 至主軸箱底平面距離。
根據(jù)被加工零 件工序圖得
b2=134 h=153
最 h2=72.5 b1=125 h1=174.5
B=b2+2b1=384
H=h+h1+h2=400
取1號(hào)主軸箱，其外廓尺寸為。
厚度T=325mm
夾具輪廓尺寸： 388×220×95
機(jī)床裝料高度H=890mm 《組合機(jī)床設(shè)》P25
Ⅲ、傳動(dòng)裝置的潤(rùn)滑
采用自潤(rùn)滑,主軸箱內(nèi)有葉片油泵，將油供應(yīng)至齒輪傳動(dòng)和動(dòng)力箱、滑臺(tái)導(dǎo)軌上。
Ⅳ機(jī)技術(shù)特性
1、滑臺(tái)工作 面尺寸：630×320(mm2)
2、動(dòng)力箱滑臺(tái)快進(jìn)速度：V快=5m/min
Ⅴ計(jì)算生產(chǎn)率 (表格見(jiàn)下一頁(yè))
被加工零件
圖 號(hào)
毛坯
種類(lèi)
鑄件
名 稱(chēng)
175-Ⅱ型柴油機(jī)曲軸箱
毛坯
重量
材料
HT200
硬度
HB170~200
工序名稱(chēng)
單面鉆孔并倒角
工序號(hào)
序
號(hào)
工 步
名 稱(chēng)
被加工零直徑數(shù)
加工直徑mm
加工長(zhǎng)度mm
工作行程
mm
切削速度m/m
轉(zhuǎn)速r/min
進(jìn)給量
工時(shí)min
R/min
mm/min
機(jī)動(dòng)時(shí)間
輔助時(shí)間
共
計(jì)
裝卸工件
1
1.5
1.5
動(dòng)力部件
滑臺(tái)快進(jìn)155mm
0.031
0.031
鉆4個(gè)Φ8.5孔并倒1×60○角
85
28
35
17.6
659
0.15
98.8
0.355
0.355
鉆2個(gè)Φ6.7孔并倒1×60○角
6.7
16
35
16
760
0.13
98.8
0.355
0.355
滑臺(tái)快退190mm
0.038
0.038
備 注
1、 單班制：5.5件/年，滿(mǎn)足5萬(wàn)件年的要求
2、 裝卸工時(shí)取決于操作者的熟練程度，對(duì)于本機(jī)床，計(jì)算時(shí)取1.5min生產(chǎn)一件。
總計(jì)
1.924min
單件工時(shí)
1.924min
機(jī)床生產(chǎn)率
31件/小時(shí)
機(jī)床負(fù)荷率
77.4﹪
四、組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)
1、繪制主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖
主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖，是根據(jù)“三圖一卡”整理編繪出來(lái)的，其內(nèi)容括主軸箱設(shè)計(jì)的原始要求和已知條件。
在繪制此圖時(shí)從“三圖一卡”中已知：
(1)主軸箱輪廓尺寸毫米。
(2)工件與主軸箱相對(duì)位置尺寸。
根據(jù)這些數(shù)據(jù)可繪制出主軸原始依據(jù)圖。
a)被加工零件
名稱(chēng)：175－F－型柴油機(jī)曲軸箱
材料：HT200 硬度：HB170－220
軸號(hào)
工序內(nèi)容
加工直徑
主軸直徑
主軸外伸尺寸
D/d(mm) L(mm)
V
m/min
N
r/min
f
mm/r
Vf
Mm/
min
1
2
Ф6.7
Ф32
Ф22/Ф14
85
16
760
89.8
3、 4
5、6
Ф8.5
Ф30
Ф30/Ф14
115
17.6
659
98.8
(b)主軸外伸尺寸及切削用量
(c)動(dòng)力部件
TD32A型動(dòng)力箱電動(dòng)機(jī)功率3千瓦。轉(zhuǎn)速145轉(zhuǎn)/分。驅(qū)動(dòng)軸到滑臺(tái)表面距離為100毫米，其他尺寸可查動(dòng)力箱裝配圖。
2、主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇及動(dòng)力計(jì)算
（1）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來(lái)決定，并應(yīng)考慮主軸的工作條作件和力情況。軸承型式是主軸部件結(jié)構(gòu)的主要特征。由于鉆削加工的主軸，需承受徑向力和軸向力，因此選擇圓錐滾子軸承。
（2）齒輪模數(shù)的確定：
初定直徑一般在繪制“三圖一卡”時(shí)進(jìn)行同由公式
d≧B4√m/100
根據(jù)前面計(jì)算，1、2軸取Ф15，3、4、5、6軸取Ф20，初選模數(shù)可以由下式計(jì)算，再通過(guò)類(lèi)比確定：
m≧(30~32)3√N(yùn)÷Z÷n(mm) m=2mm
（3）主軸的動(dòng)力計(jì)算：
由機(jī)床“三圖一卡”已知，N動(dòng)＝3kw，P=6292N
3、傳動(dòng)方案的確定，各種受力分析，強(qiáng)度、壽命校核
根據(jù)切削速度和刀具直徑，求主軸所需轉(zhuǎn)速。
鉆Ф6.7
n1、2=1000v÷D=1000×16÷6.7÷Л=760r/min
鉆Ф8.5
n3、4、5、6=1000v÷D=1000×17.6÷8.5÷Л=659r/min
而動(dòng)力驅(qū)動(dòng)軸n驅(qū)=710r/min
傳動(dòng)比i1=710/760=0.935 i2=710/659=1.07
選動(dòng)力頭矢量Zp=34 m=2
定傳動(dòng)路線(xiàn)如下：
傳動(dòng)方案Ⅰ
如圖，動(dòng)力軸n=710r/min。分兩條路線(xiàn)向主軸傳遞：（1）首先傳給8軸，然后7軸，最后至1、2軸I=0.935。（2）首先傳給9軸然后10軸，再12，最后傳至3、4、5、6軸。
首先考慮路線(xiàn)Ⅰ：
齒輪1、2 Z=24 m=2
齒輪7 Z7、1=25 Z7、2=33 m=2
齒輪8 Z8=41 m=2 I=24×33×41÷25÷41÷34=0.935
再驗(yàn)算傳動(dòng)路線(xiàn)Ⅱ：
軸9 Z9=27 m=2
軸10 Z10=34 m=2
軸11 Z11、0=34 Z11、6=41 m=2
軸12 Z12、0=25 Z12、6=39 m=2
軸3、4、5、6 Z=29 則
i=29×39×34×31×27÷25÷41÷31÷27÷34=1.07
其中第八軸為手柄軸。
驗(yàn)算主軸轉(zhuǎn)速
1－2軸：n=710×1/i=710÷0,935=763r/min
3－4軸：n=710×1/i710÷1.07=658.7r/min
(763-760)÷760=0.3%<5%
(658.7-659)÷859=0.04%<5%
傳動(dòng)方案Ⅰ：
傳動(dòng)方案Ⅱ
比較兩種方案，第一種方案比第二種方案少一根傳動(dòng)軸。但在0到7軸至出現(xiàn)升速，這是應(yīng)該避免，所以應(yīng)選擇第一種傳動(dòng)方案。
B、傳動(dòng)軸的確定：
根據(jù)公式
式中為作用在主軸上的總力矩
為作用在軸傳來(lái)的扭矩
為第軸上齒輪傳動(dòng)比。
根據(jù)上述公式。
12軸 有 m12=4×307.2×25/29=1059.31kg
查表《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》表5－10 d=20mm
11軸 有 m11=m12×41/39=1059.3141/39=1113.63kg
查表5－10 d=22mm
10軸 有 m10=m11×31/34=1015.37kg
查表5－10 d=20mm
9軸 有 m9=m10×27/37=884.35kg
查表5－10 d=20mm
7軸 有 m7=2174.35×25/24=363.125kg
查表5－10 d=20mm
8軸 有 m8=m7×41/25=595.25kg
查表5－10 d=20mm
取 d7=20mm d8=20mm
傳動(dòng)軸和主軸支承形式的確定：
主軸采用圓錐滾子軸承，傳動(dòng)軸可以采用圓錐滾子軸承。
4、軸8兼作調(diào)整手柄，其轉(zhuǎn)速如下：
n 8=710×34/41=589r/min
5、采用R12-2型葉片泵，用軸13傳動(dòng)
n泵=710×34/27×27/31×23/24=746r/min
n泵在400800r/min范圍之內(nèi)，滿(mǎn)足要求。
4、主軸箱坐標(biāo)計(jì)算：
選取主軸箱平面的平面與通過(guò)其定位銷(xiāo)孔的垂直線(xiàn)交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)（坐標(biāo)尺寸中單位為）。
A、 坐標(biāo)計(jì)算
在x o y坐標(biāo)系中
4有 x4=234.28 y4=295
軸5軸1有 x1=100 y1=196
軸2有 x2=100 y2=140
軸3有 x3=157.82 y3=295
軸5有 x5=157.82 y5=218.80
軸6有 x6=234.28 y6=218.80
1、 傳動(dòng)軸坐標(biāo)計(jì)算
軸7 如圖， 則
x 7=100-492-282=59.79
y 7=140+28=168
軸8 設(shè)動(dòng)力軸0軸
則 x 8=66.37 y8 =94.29
軸12為軸3、4、5、6中心，則
x 12=196.05 y12=256.9
軸9可任意選是
設(shè) x 9=200 y9=91
軸10有
x 10=242.01 y10=130.99
軸11有 x 11=196 y11=y12-80=176.9
油泵軸13坐標(biāo)計(jì)
x13=261.866 y13=88.3
繪制主軸箱檢查圖：
注：點(diǎn)劃線(xiàn)表示齒輪分度圓直徑
細(xì)實(shí)線(xiàn)表示軸承外圈
粗實(shí)線(xiàn)表示軸套外圈
5、主軸箱的潤(rùn)滑和手柄的位置：
本主軸箱采用ZR12－2葉片潤(rùn)滑泵進(jìn)行潤(rùn)，油泵打出的油經(jīng)分油器潤(rùn)各部分，對(duì)于臥式標(biāo)準(zhǔn)主軸箱體前、后壁之間的齒輪和壁上的軸承用油盤(pán)潤(rùn)滑，箱體和后蓋中潤(rùn)滑的齒輪用油管潤(rùn)滑，油管是通過(guò)0軸帶動(dòng)10軸，再通過(guò)10軸帶動(dòng)油泵上矢輪進(jìn)行傳動(dòng)，泵輪上的齒輪為24/2，裝在主軸箱的第一排，主軸箱中盛滿(mǎn)30＃機(jī)油，由于組合機(jī)床的主軸箱上裝有多個(gè)刀具，為了調(diào)整及更換刀具或裝配和維修與檢查主軸精度，一般來(lái)說(shuō)主軸箱上都要設(shè)有一手柄軸，手柄的轉(zhuǎn)速可高一些，在傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以不考慮其位置，傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)好后，根據(jù)其要求，選擇軸8為手柄軸。
6、繪制主軸箱裝配圖（見(jiàn)附圖）
A、組合機(jī)床主軸箱用途和分類(lèi)
主軸箱改變主軸的轉(zhuǎn)速和位置，通過(guò)主軸箱可得到正確的加工位置和轉(zhuǎn)速，按其結(jié)構(gòu)大小，可分為大型主軸箱和小型主軸箱。
B、確定主軸外伸尺寸和接桿莫氏錐號(hào)，類(lèi)型和具本尺寸
選 D/d1=22/14 L=85 3 號(hào) D/d1=30/20 L=115 2號(hào)莫氏錐號(hào)
接桿號(hào)
D×t
莫氏錐號(hào)
類(lèi)型
D1
D2
B
B1
L
4
2
A
20
30
12
1
110
1
T14×2
1
A
20
23
10
1
85
B、軸箱的規(guī)格和組成。
由前面計(jì)算已知，主軸箱所采用的規(guī)格為400×400，動(dòng)力源傳入動(dòng)力通過(guò)傳動(dòng)軸齒相嚙合，然后傳給主軸和油泵軸其中元件有：傳動(dòng)軸、矢輪、軸套、葉片泵，分油器、注油杯、排油塞、通用油盤(pán)和防油套。
通用主軸箱體基型后蓋90mm，前蓋厚為55mm。
C、主軸箱材料
大型主軸箱通常用灰鑄鐵，代號(hào)HT20－40，前后蓋為HT15－33。
D、軸類(lèi)零件
1）鉆削類(lèi)主軸
按支承型式平同分三種，本機(jī)床選用，圓錐滾子軸承。
2）傳動(dòng)軸也采用圓錐滾子軸承。
3）確定主軸和傳動(dòng)軸的材料。 主軸材料采用40Cr鋼，熱處理C42。
傳動(dòng)軸采用45＃鋼，調(diào)質(zhì)處理T215。
4）齒輪
齒輪材料均用45＃鋼，齒輪高頻淬火G54，齒輪寬度選24mm。
a) 軸承的選擇
主軸（1－6）和傳動(dòng)軸均采用圓錐滾子軸承
1－2軸 d=15 選7302E
3－6軸 d=20 選7204
傳動(dòng)軸 d=20 選7204
7320E有 D=42 b=143 c=11 T=11.25
7204 有 D=47 b=14 c=12 T=15
6、繪制主軸箱裝配圖
通用主軸箱總圖設(shè)計(jì)包括主視圖、展開(kāi)圖側(cè)視圖以及編制裝配表和制定技術(shù)條件。
a)通用主軸箱的主視圖和則視圖
主視圖主要用以表明主軸箱、傳動(dòng)正負(fù)、矢輪排列位置、附加機(jī)構(gòu)及潤(rùn)滑位置，潤(rùn)滑泵和配置，手柄軸位置 和多軸編號(hào)，注出主軸箱聯(lián)系尺寸，便構(gòu)成主視視圖，設(shè)計(jì)潤(rùn)滑系統(tǒng)時(shí)，分油器的位置應(yīng)靠操作者一側(cè)，以便觀(guān)察和檢查潤(rùn)滑泵工作情況。
b)展開(kāi)圖
組合機(jī)床通用主軸箱和普通機(jī)床變速箱比，一方面主軸多，齒輪嚙合關(guān)系復(fù)雜，另一方面，主軸箱中各主軸和傳動(dòng)軸及其上的零件大多通用化且排列有規(guī)律的，而除簡(jiǎn)單的主軸外，一般采用簡(jiǎn)化展開(kāi)圖，并配合裝配表來(lái)表達(dá)主軸箱的裝配結(jié)構(gòu)，其內(nèi)容和畫(huà)法簡(jiǎn)述如下：
A 主要表達(dá)多軸裝配關(guān)系，主軸、傳動(dòng)軸和矢輪隔套、防油套、軸承等的相對(duì)位置.
B 對(duì)結(jié)構(gòu)相同的同類(lèi)型 主軸和傳動(dòng)軸可只畫(huà)軸，主軸頭上注以相同軸的軸號(hào)，對(duì)于 軸向裝配桔構(gòu)基本相同，只是矢輪大小及排列位置不同的兩根（或兩組）軸可以畫(huà)在一起，即軸心線(xiàn)兩邊各表示一根。
7、 軸的強(qiáng)度校核
在此機(jī)床的主軸箱設(shè)計(jì)中，由于采用第排齒輪，所以對(duì)軸的校核只要校核其剪切強(qiáng)度，對(duì)彎曲強(qiáng)度撓度可以不考慮。傳動(dòng)齒輪均為45＃鋼，齒部行高頻淬火達(dá)G54，心部有好的機(jī)械性能。精度等級(jí)均為8－7－7DC.矢部淬火后經(jīng)滲碳淬火可獲較好的齒面硬度，心部有足夠韌。剛度和抗彎曲疲勞強(qiáng)度。
齒輪的強(qiáng)度、剛度和壽命校核：
1） 接觸疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算齒輪強(qiáng)度
公式 d0=640/[δk]√m·(I+i)bi
式中 d0 —齒輪分度圓直徑
[δk]－允許接觸應(yīng)力[kg/cm2對(duì)于材料為45鋼值
[δk]=1500kg/cm2 m－齒輪的扭矩(kgf·cm)
i－傳動(dòng)比
b－齒寬
對(duì)于1－2軸上兩齒輪(m=2 Z=24)
d 0=640/1500×√174.3×(1+25/24)÷24÷25/24=16mm
d 0、=16
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