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1、洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 前 言 組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定形狀和加工工藝設(shè)計(jì)的專用部件和夾具，組成的半自動(dòng)或自動(dòng)專用機(jī)床。 組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多序、多面或多工位同時(shí)加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此，組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。組合機(jī)床在汽車、摩托車和壓縮機(jī)等制造部門有廣闊的發(fā)展前景。 夾具是組合機(jī)床的重要級(jí)成部件是保證加工精度的關(guān)鍵部件，其設(shè)計(jì)工作是整個(gè)組合機(jī)床設(shè)計(jì)的重要部分之一。 編者

2、 2012年4月 第1章 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 1.1 組合機(jī)床的概述 組合機(jī)床（transfer and unit machine）是以系列化和標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件對(duì)一種或多種工件按預(yù)先確定的工序進(jìn)行切削加工的機(jī)床。兼有萬(wàn)能機(jī)床和專用機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)。通用零部件通常占整個(gè)機(jī)床零部件的70％～90％，只需要根據(jù)被加工零件的形狀及工藝改變極少量的專用部件就可以部分或全部進(jìn)行改裝，從而組成適應(yīng)新的加工要求的設(shè)備。由于在組合機(jī)床上可以同時(shí)從幾上方向采用多把刀具對(duì)一個(gè)或數(shù)個(gè)工件進(jìn)行加工，所以可減少物料的

3、搬運(yùn)和占地面積，實(shí)現(xiàn)工序集中，改善勞動(dòng)條件，提高生產(chǎn)效率和降低成本。將多臺(tái)組合機(jī)床聯(lián)在一起，就成為自動(dòng)生產(chǎn)線。組合機(jī)床廣泛應(yīng)用于需大批量生產(chǎn)的零部件，如汽車等行業(yè)中的箱體等。另外在中小批量生產(chǎn)中也可應(yīng)用成組技術(shù)將結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件歸并在一起，以便集中在組合機(jī)床上進(jìn)行加工。 組合機(jī)床一般可完成的工藝范圍有：銑平面、刮平面、車端面、車錐面、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、倒角、切槽、以及加工螺紋、滾壓、拉削、磨削、拋光工序。 組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多序、多面或多工位同時(shí)加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此，

4、組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。 組合機(jī)床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時(shí)，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具與工件的相對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機(jī)床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也可實(shí)現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。 組合機(jī)床的通用部件按功能分為動(dòng)力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件5類。動(dòng)力部件為機(jī)床提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，主要有動(dòng)力箱（將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給主軸箱）、切削頭（裝在各個(gè)主

5、軸上，用于各單一工序的加工）、動(dòng)力滑臺(tái)（用于安裝動(dòng)力箱或切削頭，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)）；支承部件用以安裝動(dòng)力滑臺(tái)、帶有進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件，有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等；輸運(yùn)部件用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、分度鼓輪和往復(fù)移動(dòng)工作臺(tái)等；控制部件用以控制機(jī)床的自動(dòng)工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺(tái)等；輔助部件包括潤(rùn)滑、冷卻和排屑裝置等。根據(jù)配置型式，組合機(jī)床可分為單工位和多工位兩大類。其中單工位組合機(jī)床按被加工面的數(shù)量又有單面、雙面、三面和四面4種，通常只能對(duì)各個(gè)加工部位同時(shí)進(jìn)行一次加工；多工位組合機(jī)床則有回轉(zhuǎn)工

6、作臺(tái)式、往復(fù)工作臺(tái)式、中長(zhǎng)立柱式和回轉(zhuǎn)鼓輪式4種，能對(duì)加工部位進(jìn)行多次加工。通用部件按功能可分為動(dòng)力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。 1.2 組合機(jī)床的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 最早的組合機(jī)床于1911年在美國(guó)制成，用于加工汽車零件。1953年，美國(guó)福特汽車公司和通用汽車公司與美國(guó)機(jī)床制造廠協(xié)商，確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則。1973年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）公布了第一批組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)。1975年，中國(guó)第一機(jī)械工業(yè)部頒布了中國(guó)的第一批組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)。組合機(jī)床現(xiàn)代發(fā)展的方向主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)： a、組合機(jī)床品種的發(fā)展重點(diǎn)。在組合機(jī)床這類專用機(jī)床中，回轉(zhuǎn)式多

7、工位組合機(jī)床和自動(dòng)線占有很重要的地位。因?yàn)檫@兩類機(jī)床可以把工件的許多加工工序分配到多個(gè)加工工位上，并同時(shí)能從多個(gè)方向?qū)ぜ膸讉€(gè)面進(jìn)行加工，此外，還可以通過(guò)轉(zhuǎn)位夾具(在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)機(jī)床上)或通過(guò)轉(zhuǎn)位、翻轉(zhuǎn)裝置(在自動(dòng)線上)實(shí)現(xiàn)工件的五面加工或全部加工，因而具有很高的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率，被汽車、摩托車和壓縮機(jī)等工業(yè)部門所采用。 b、自動(dòng)線節(jié)拍時(shí)間進(jìn)一步縮短。目前，以大批量生產(chǎn)為特征的轎車和輕型載貨車，其發(fā)動(dòng)機(jī)的年產(chǎn)量通常為60萬(wàn)臺(tái)左右，實(shí)現(xiàn)這樣大的批量生產(chǎn)，回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床和自動(dòng)線在三班運(yùn)行的情況下，其節(jié)拍時(shí)間一般為20～30秒，當(dāng)零件生產(chǎn)批量更大時(shí)，機(jī)床的節(jié)拍時(shí)間還要更短些。自動(dòng)線的短節(jié)

8、拍，主要是通過(guò)縮短基本時(shí)間和輔助時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)的?？s短基本時(shí)間的主要途徑是采用新的刀具材料和新穎刀具，以通過(guò)提高切削速度和進(jìn)給速度來(lái)縮短基本時(shí)間?？s短輔助時(shí)間主要是縮短包括工件輸送、加工模塊快速引進(jìn)以及加工模塊由快進(jìn)轉(zhuǎn)換為工進(jìn)后至刀具切入工件所花的時(shí)間。為縮短這部分空行程時(shí)間，普遍采用提高工件(工件直接輸送)或隨行夾具的輸送速度和加工模塊的快速移動(dòng)速度。目前，隨行夾具的輸送速度可達(dá)60m/min或更高些，加工模塊快速移動(dòng)速度達(dá)40m/min。 c、組合機(jī)床柔性化進(jìn)展迅速。十多年來(lái)，作為組合機(jī)床重要用戶的汽車工業(yè)，為迎合人們個(gè)性化需求，汽車變型品種日益增多，以多品種展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)已成為汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的特點(diǎn)

9、之一，這使組合機(jī)床制造業(yè)面臨著變型多品種生產(chǎn)的挑戰(zhàn)。為適應(yīng)多品種生產(chǎn)，傳統(tǒng)以加工單一品種的剛性組合機(jī)床和自動(dòng)線必須提高其柔性。組合機(jī)床的柔性化主要是通過(guò)采用數(shù)控技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。開(kāi)發(fā)柔性組合機(jī)床和柔性自動(dòng)線的重要前提是開(kāi)發(fā)數(shù)控加工模塊，而有著較長(zhǎng)發(fā)展歷史的加工中心技術(shù)為開(kāi)發(fā)數(shù)控加工模塊提供了成熟的經(jīng)驗(yàn)。由數(shù)控加工模塊組成的柔性組合機(jī)床和柔性自動(dòng)線，可通過(guò)應(yīng)用和改變數(shù)控程序來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀、自動(dòng)更換多軸箱和改變加工行程、工作循環(huán)、切削參數(shù)以及加工位置等，以適應(yīng)變型品種的加工。 組合機(jī)床自動(dòng)線柔性化的迅速發(fā)展和節(jié)拍時(shí)間的日益縮短，充分顯示了CNC技術(shù)和刀具技術(shù)給組合機(jī)床自動(dòng)線帶來(lái)的巨大技術(shù)進(jìn)步，使柔性

10、自動(dòng)線在多品種、大批量生產(chǎn)中成為重要的技術(shù)裝備。但在這里必須指出，在組合機(jī)床和自動(dòng)線實(shí)現(xiàn)柔性化發(fā)展的同時(shí)，加工中心高速化發(fā)展異常迅速。加工中心與組合機(jī)床的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。 d、加工精度日益提高。特別自80年代中期以來(lái)，汽車制造業(yè)為增強(qiáng)其汽車的競(jìng)爭(zhēng)力，不斷地加嚴(yán)其發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵件的制造公差，并通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量和分析方法，以及通過(guò)設(shè)備能力檢驗(yàn)來(lái)提高其產(chǎn)品的質(zhì)量。這無(wú)疑是對(duì)組合機(jī)床和自動(dòng)線提出了更高的要求。組合機(jī)床制造廠為了滿足用戶對(duì)工件加工精度的高要求，除了進(jìn)一步提高主軸部件、鏜桿、夾具(包括鏜模)的精度，采用新的專用刀具，優(yōu)化切削工藝過(guò)程，采用刀具尺寸測(cè)量控制系統(tǒng)和控制機(jī)床及工件的熱變形等一系列

11、措施外，目前，空心工具錐柄(HSK)和過(guò)程統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制(SPC)的應(yīng)用已成為自動(dòng)線提高和監(jiān)控加工精度的新的重要技術(shù)手段。 e、綜合自動(dòng)化程度日益提高。近十年來(lái)，為進(jìn)一步提高工件的加工精度和減少工件在生產(chǎn)過(guò)程中的中間儲(chǔ)存、搬運(yùn)以及縮短生產(chǎn)流程時(shí)間，將工件加工流程中的一些非切削加工工序(如工序間的清洗、測(cè)量、裝配和試漏等)集成到自動(dòng)線或自動(dòng)線組成的生產(chǎn)系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)工件加工、表面處理、測(cè)量和裝配等工序的綜合自動(dòng)化。 f、其它技術(shù)的應(yīng)用動(dòng)向。在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的組合機(jī)床行業(yè)中，下列技術(shù)得到了較為廣泛的應(yīng)用。組合機(jī)床設(shè)計(jì)普及CAD技術(shù)在國(guó)外許多公司中，組合機(jī)床設(shè)計(jì)已普遍采用CAD工作站，在設(shè)計(jì)室?guī)缀鹾?/p>

12、難見(jiàn)到傳統(tǒng)的繪圖板。CAD除應(yīng)用于繪圖工作外，并在構(gòu)件的剛度分析(有限元方法)、組合機(jī)床及自動(dòng)線設(shè)計(jì)方案比較和選擇，以及方案報(bào)價(jià)等方面均已得到廣泛應(yīng)用，從而顯著地提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和縮短了設(shè)計(jì)周期。加之國(guó)外許多公司在組合機(jī)床和自動(dòng)線組成模塊方面的系列化和通用化程度很高(一般達(dá)90%以上)，使組合機(jī)床和自動(dòng)線的交貨期進(jìn)一步縮短。 1.3 拖拉機(jī)變速箱體毛坯及工藝特點(diǎn) 由拖拉機(jī)變速箱體裝配圖可知，變速箱體內(nèi)裝有輸入軸、輸出軸以及其它傳動(dòng)軸和齒輪等。通過(guò)改變安裝在這些軸上的滑移齒輪和固定齒輪的傳動(dòng)比，來(lái)改變拖拉機(jī)的行進(jìn)速度。從而可知，變速箱體的主要功用就是支承各傳動(dòng)軸，保證各軸之間的中心距及

13、平行度，并且保證拖拉機(jī)變速箱體部件與其相連接的其它部件的正確安裝。 變速箱的零件圖所示，從結(jié)構(gòu)工藝特點(diǎn)來(lái)看，它是一個(gè)薄壁殼體腔形零件，形狀復(fù)雜，鑄造困難，剛度差，易變形，加工精度要求較高。它的外表面有多個(gè)聯(lián)接平面需要加工，支承孔系分布在前、后端面上，為了更好的滿足加工要求，特別加工出了四個(gè)定位平面為輔助基準(zhǔn)，除支承孔外，在各聯(lián)接面上還有一系列螺紋孔。 1.4 拖拉機(jī)變速箱體的主要技術(shù)要求 軸承孔的尺寸精度及幾何形狀精度 它是用來(lái)安裝軸承的，其尺寸誤差和幾何形狀誤差造成軸承與孔的配合不良，使軸承滾道變形，回轉(zhuǎn)精度下降和軸承工作溫度升高。其孔徑公差等級(jí)為IT7，形狀公差未作特殊規(guī)定，

14、其數(shù)值應(yīng)在孔徑公差范圍內(nèi)。 軸承孔孔距公差 它由齒輪傳動(dòng)中心距偏差標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。它影響齒輪副的側(cè)隙，過(guò)大時(shí)造成傳動(dòng)時(shí)非工作面的撞擊，過(guò)小時(shí)不能保證齒輪正常潤(rùn)滑甚至收起傳動(dòng)卡死。拖拉機(jī)變速箱體孔中心距公差為0.12mm約為IT9級(jí)。 軸承孔中心線間的平行度公差 它與齒輪的傳動(dòng)精度及齒寬等因素有關(guān)。其誤差大小影響齒的載荷分布均勻，導(dǎo)致傳動(dòng)沖擊、噪音及齒輪壽命下降等不良影響。該變速箱體軸承孔中心線間平行度公差未單獨(dú)列出。應(yīng)在孔距公差范圍之內(nèi)，其公差等級(jí)約為10-11級(jí)。 端面對(duì)軸承孔的垂直度公差 變速箱體后端面與后橋殼體相聯(lián)接，它們之間有一對(duì)中央齒輪傳動(dòng)副傳動(dòng)，后端面是安裝基面，所以它與￠160-

15、￠120軸承孔有垂直度要求，否則造成中央傳動(dòng)齒輪嚙合不良，承負(fù)荷增加，磨損加劇，工作溫度升高等不良影響，其垂直度公差為100：0.05mm其公差等級(jí)約為7-8級(jí)。 軸承孔的同軸度公差 為保證箱體內(nèi)各齒輪的嚙合精度和載荷分布的均勻性，對(duì)變速箱四對(duì)軸承孔規(guī)定了同軸度公差，其公差為￠0.015mm。 裝配基面的平面度公差 為保證裝配基面間的貼合度和相關(guān)表面間的位置精度，規(guī)定了后端面的平面度公差為0.1mm，公差等級(jí)約為9級(jí)。 各主要加工表面的粗糙度 主要軸承孔表面的粗糙度為Ra3.2um,上平面和前、后平面粗糙度為Ra6.3。 各螺紋孔的位置度 一般作聯(lián)接用的螺紋孔的位置度公差為0.2mm時(shí)

16、即可保證聯(lián)接精度的要求。 1.5 變速箱體的材料和毛坯 由于灰鑄鐵具有良好的鑄造性和切削性以及較好的耐磨性和減振性，同時(shí)價(jià)格低廉，因此箱體的毛坯通常采用鑄鐵件，本東方紅——75拖拉機(jī)箱體材料選用HT150。 東方紅——75變速箱體毛坯如附圖所示。圖中表示了分型面的分芯面的位置。前后平面拔模斜度為020′。上平面余量為5mm，前、后平面余量3.2～3.6mm，最大余量為4.5mm，除￠80mm軸承孔直徑余量為10mm外，全部軸承孔的直徑余量為9mm。定位凸臺(tái)和檢查窗口的余量為3～4mm，濺油齒輪孔及拔叉軸孔直徑在30mm以下均不鑄出。未注明的圓角半徑為3～5mm，未注明的拔模斜度為　　

17、1～130′。分型面錯(cuò)移允許至1mm，鑄件壁厚公差為2mm。鑄件非加工表面上允許有單個(gè)孔眼深至2mm，最大尺寸至5mm，總數(shù)不超過(guò)10個(gè)。所有肋條上孔眼深不超過(guò)3mm。鑄件加工表面上允許有深達(dá)加工余量三分之二范圍以內(nèi)的鑄造缺陷。超出上述范圍的鑄造缺陷可根據(jù)鑄鐵件焊補(bǔ)工藝規(guī)程進(jìn)行焊補(bǔ)。 鑄件表面涂以醇酸底漆。 1.6 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)，就是針對(duì)具體的被加工零件，在先定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)、圖紙繪制。這些圖紙包括被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床尺寸聯(lián)系圖和產(chǎn)率計(jì)算卡。 1.6.1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，

18、在一臺(tái)機(jī)床上或一條自動(dòng)線上完成的工藝內(nèi)容。加工部分的尺寸及精度、技術(shù)要求。加工用定位基準(zhǔn)，夾具部位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。它是在原有的工件圖的基礎(chǔ)上，以突出機(jī)床或自動(dòng)線的加工內(nèi)容，加上必要的說(shuō)明繪制的。它是機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是制造和使用時(shí)調(diào)整機(jī)床，檢查精度的重要條件。被加工零件工序圖包括如下內(nèi)容： 1) 在圖上應(yīng)表示出被加工零件的形狀，尤其是要設(shè)置中間導(dǎo)向時(shí)，應(yīng)表示出內(nèi)部箱的位置和尺寸，以檢查工件進(jìn)夾具是否相碰，以及也具通過(guò)時(shí)的可能性。 2) 在圖上應(yīng)表示出加工基面和夾壓的方向及位置以便以此進(jìn)行夾具的支承和夾壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)； 3) 在圖上應(yīng)該表示被加工零

19、件表面尺寸，精度，光潔度，位置尺寸及精度和技術(shù)條件（包括對(duì)上道工序的要求及本床的保證部分） 4) 為了使被加工零件工序圖清晰明了，能突出機(jī)床的加工內(nèi)容，繪制時(shí)，對(duì)本機(jī)床加工部位使用粗實(shí)線表示，定位基面用符號(hào)￣V￣,表示,夾壓位置用符號(hào)⊕表示。 通過(guò)調(diào)查，我們得知銑削東方紅—75拖拉機(jī)的工序?yàn)橐韵拢? a、 銑四個(gè)定位平面（圖1-1） 圖1-1 銑四個(gè)定位平面的工序簡(jiǎn)圖 b、銑前后平面 c、銑上平面 d、粗鏜孔并鉆孔 e、粗鏜孔 f、在三個(gè)平面上鉆孔 g、倒角 h、鉸孔及锪沉孔 i、三面攻螺紋 j、鉆孔及攻螺紋 k、鉆孔攻螺紋锪球面 l、锪內(nèi)平面 m、去毛刺、刻線

20、打號(hào) n、檢驗(yàn) o、清洗吹凈 　　我以下將要對(duì)第一道工序銑四個(gè)定位平面中的組合機(jī)床及其夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)。 1.6.2 加工示意圖 零件加工的工藝方案通過(guò)加工示意圖1-2反映出來(lái)，加工示意圖是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的重要圖紙之一，在機(jī)床總體設(shè)計(jì)中占重要地位，它表示被加工零件在機(jī)床上的加工過(guò)程、刀具、輔具的布置狀況以及其夾具、刀具等機(jī)床各個(gè)部件的相對(duì)位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程等，它也是設(shè)計(jì)夾具，主軸箱及選擇刀具動(dòng)力部件的主要依據(jù)，同時(shí)也是調(diào)整機(jī)床刀具的依據(jù)。 其內(nèi)容為： a．反映機(jī)床的加工方法，加工條件及加工過(guò)程。 b．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(zhǎng)度），

21、 c．決定主軸的結(jié)構(gòu)類型，規(guī)格尺寸及外伸長(zhǎng)度。 d．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。 e．決定機(jī)床動(dòng)力部件的工作行程及工作循環(huán)。 圖1-2 機(jī)床加工示意圖 1.7機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的繪制 機(jī)床聯(lián)系尺寸是決定各部件的輪廓尺寸及相互間聯(lián)系關(guān)系的，是開(kāi)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。以檢查各部件相對(duì)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理，并進(jìn)一步開(kāi)展主軸箱，夾具等專用部件，零件的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。組合機(jī)床是由一些通用部件和專用部件組成的。為了使設(shè)計(jì)的組合機(jī)床既能夠滿足預(yù)期的性能要求，又能做到配置上勻稱合理，符合多快好省的精神，必須對(duì)所設(shè)

22、計(jì)的組合機(jī)床各個(gè)部件之間的關(guān)系進(jìn)行全面的分析研究。這是通過(guò)繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖來(lái)達(dá)到的。 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是在被加工零件工序圖與加工示意圖繪制之后，根據(jù)初步選定的主要的通用部件（動(dòng)力部件及配套的滑座，床身或立柱等），以及確定的專用部件的結(jié)構(gòu)原理而繪制的。 繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖應(yīng)考慮的主要問(wèn)題 1.7.1 機(jī)床裝料高度的確定 在確定機(jī)床裝料高度時(shí)，要考慮車間運(yùn)送工件的滾道的高度，工件最底孔的位置主軸箱最底主軸高度和通用部件高度的尺寸的限制。根據(jù)我國(guó)具體情況，為便于操作和省力，對(duì)于本臥式雙面組合銑床，裝料高度為850毫米。 1.7.2 夾具輪廓尺寸的確定 夾具是用來(lái)定位和加緊工件的，

23、所以工件的輪廓尺寸和性質(zhì)是確定夾具輪廓尺寸的依據(jù)在加工示意圖中對(duì)工件和銑刀都有了規(guī)定。 在掌握了工件寬度，工件和夾具距離和夾具本體厚度后，即可確定夾具底座的總長(zhǎng)尺寸。夾具底座的高度應(yīng)視夾具的大小而定，即要保證有足夠的剛性，又要考慮工件裝料高度。為了便于布置定位元件，一般夾具底座高度不小于240毫米。 中間底座輪廓尺寸的確定。中間底座的輪廓尺寸要滿足夾具在其上安裝連接的需要。其長(zhǎng)度方向尺寸要根據(jù)所選動(dòng)力部件（滑臺(tái)和滑座）及其配套部件（側(cè)底座）的位置關(guān)系，照顧各個(gè)部件聯(lián)系尺寸的合理性來(lái)確定。非常重要的是，一定要保證在加工終了位置時(shí)，工件端面至主軸箱端面的距離不少于加工示意圖上要求的距離。同時(shí)，

24、要考慮動(dòng)力部件處于加工終了位置時(shí)，主軸箱與夾具外輪廓間應(yīng)有便于機(jī)床維修的距離。以及便于切屑及冷卻液回收，中間底座周邊須有足夠?qū)挾鹊臏箱睢３叽鏰要足夠。通常，當(dāng)機(jī)床不采用冷卻液時(shí)，a尺寸最小可取為10~15毫米，當(dāng)機(jī)床采用冷卻液時(shí)，要考慮中間底座周邊應(yīng)有一定寬度的回收泠卻液及排屑溝槽，a尺寸一般不少余70~100毫米。對(duì)于一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的組合機(jī)床，為調(diào)整，維修和對(duì)刀方便，a尺寸還須根據(jù)具體情況加大。中間底座輪廓尺寸的長(zhǎng)度方向尺寸可按下式確定： L=(L+L+2L+L)－2（l+l+l） 式中：L——加工終了位置，主軸箱端面至工件端面)－的距離， L——主軸箱厚度， L——工件沿機(jī)床

25、長(zhǎng)度方向的尺寸， l——機(jī)床長(zhǎng)度方向上，主軸箱動(dòng)力滑臺(tái)的重合長(zhǎng)度， l——加工終了位置，滑臺(tái)前端面至滑座前端面前的距離， l——滑座前端面至冊(cè)底座前端面的距離， 如果計(jì)算出的中間底座長(zhǎng)度L值不能滿足A和a尺寸的要求，可采取改變加工終了位置時(shí)主軸端面到工件端面的距離L1尺寸進(jìn)行調(diào)節(jié)，此時(shí)須同時(shí)修改加工示意圖，以達(dá)到L和a尺寸加大，或者減少l尺寸，但必須保證滑臺(tái)有足夠的前備量15~20毫米。 1.7.3 動(dòng)力滑臺(tái)的選用 滑臺(tái)在滑座導(dǎo)軌上移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)?；_(tái)上可以安裝各種功用的單軸工藝頭或安裝動(dòng)力箱和主軸箱。滑臺(tái)的主要參數(shù)規(guī)定為臺(tái)面寬度尺寸。組合機(jī)床各種通用部件的品種，規(guī)格

26、及其配套關(guān)系也滑臺(tái)寬度尺寸為標(biāo)準(zhǔn)，其理由是： 1) 滑臺(tái)上安裝工藝切削頭的能力，在安裝主軸箱時(shí)，可以反映出被加工零件加工位置的分布面積等。 2) 面寬是一個(gè)主要結(jié)合尺寸，結(jié)合面尺寸的標(biāo)準(zhǔn)化能使組合機(jī)床外型協(xié)調(diào)。 3) 寬作為通用部件配套標(biāo)準(zhǔn)，使機(jī)床受力合理，提高機(jī)床的剛度。 對(duì)于本機(jī)床工作行程長(zhǎng)度=快速快退回=快速引進(jìn)+工作進(jìn)給 740=740=370+80+50+240 所確定的動(dòng)力部件總行程應(yīng)小于所選滑臺(tái)的最大行程動(dòng)力部件用以實(shí)現(xiàn)切削刀具的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（動(dòng)力頭）或只用于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（動(dòng)力滑臺(tái)）（圖1-3）是組合機(jī)床最主要的通用部件。設(shè)計(jì)一臺(tái)機(jī)床，選用何種動(dòng)力部件，應(yīng)當(dāng)根據(jù)具

27、體的加工工藝，機(jī)床形式，使用條件，生產(chǎn)條件等來(lái)確定。選用合適的動(dòng)力部件，能夠使機(jī)床具有先進(jìn)的工藝水平和技術(shù)水平，以及良好的經(jīng)濟(jì)效果。 圖1-3 工件進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 1.7.4 電動(dòng)機(jī)功率的確定 每一種規(guī)格動(dòng)力頭（機(jī)械或液壓動(dòng)力頭）都有一定的功率范圍，根據(jù)所選切削用量計(jì)算的切削功率及進(jìn)給功率之需要，并適當(dāng)考慮提高切削用量的可能性（一般按30%考慮），選用相應(yīng)規(guī)格的動(dòng)力頭。可按下列公式進(jìn)行計(jì)算： >(千瓦) 式中： ——?jiǎng)恿︻^電機(jī)功率； ——切削功率，按各刀選用的切削用量，從“組合機(jī)床切削力及功率計(jì)算圖

28、”中求出； ——進(jìn)給功率。對(duì)于液壓動(dòng)力頭就是進(jìn)給油泵所消耗的功率，一般為0.8—2千瓦； ——傳動(dòng)效率，當(dāng)主軸箱主軸少于15根時(shí)，=0.9，主軸多于15根時(shí)，=0.8 進(jìn)給力的選擇 每一型號(hào)動(dòng)力頭都有其最大允許的進(jìn)給力。選用時(shí)計(jì)算的切削進(jìn)給力必須稍小于動(dòng)力頭允許的最大進(jìn)給力，并注意各主軸切削力的中心應(yīng)處在動(dòng)力頭接合面范圍內(nèi)，力求使其處在動(dòng)力頭接合面的下方，為此應(yīng)將重負(fù)荷的粗加工工序安排在主軸箱的下部。 當(dāng)遇到動(dòng)力頭的功率和進(jìn)給力不能滿足要求，而又相差不多時(shí)，不應(yīng)輕易選用大一號(hào)動(dòng)力頭，這時(shí)可采取下列措施： 1) 降低所需進(jìn)給力和功率。在生產(chǎn)率允許的條件下，適當(dāng)降低切削用量，或

29、將部分安排為順序先后加工，即將同一動(dòng)力頭上的刀具前后錯(cuò)開(kāi)，在同一循環(huán)中先加工一些通孔后，再加工另一部分孔，以降低所需進(jìn)給力和功率。有時(shí)還可以 改變加工方法，如將負(fù)荷重的端面刮削端面改為徑向車端面等。 2) 對(duì)于液壓動(dòng)力頭可采用油泵單獨(dú)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，既增加一個(gè)電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)用于進(jìn)給油泵的驅(qū)動(dòng)，使動(dòng)力頭電動(dòng)機(jī)的全部功率用于切削加工。 3) 對(duì)于短時(shí)間工作的工序，可在超負(fù)荷下工作，但超負(fù)荷不得大于25﹪。 每種規(guī)格的動(dòng)力滑臺(tái)都有其最大進(jìn)給力P的限制。選用時(shí)，可根據(jù)確定的切削用量計(jì)算出各主軸向切削合力，以﹤P來(lái)確定動(dòng)力滑臺(tái)的型號(hào)和規(guī)格。 進(jìn)給速度的選擇 每一種型號(hào)動(dòng)力頭有快速行程速度及最小進(jìn)給量的規(guī)

30、定。液壓動(dòng)力頭的進(jìn)給是可以無(wú)級(jí)調(diào)整的，為了避免由于氣溫，制造誤差等影響，造成動(dòng)力頭進(jìn)給速度不穩(wěn)定，不宜選用動(dòng)力頭技術(shù)性能中規(guī)定的最少進(jìn)給量，實(shí)際的進(jìn)給量應(yīng)大余其0.5-1倍。 最大行程的確定 選用動(dòng)力頭時(shí)必須考慮其最大允許行程，除滿足機(jī)床工作循環(huán)的要求外還必須保證調(diào)試和裝卸刀具的方便性。 主軸箱最大輪廓尺寸的影響 為了使動(dòng)力頭在加工過(guò)程中有良好的穩(wěn)定性，需要根據(jù)主軸箱的輪廓尺寸選擇相適宜規(guī)格的動(dòng)力頭，同時(shí)要考慮主軸箱聲的刀具分布情況，力求使各刀具的進(jìn)給抗力的合力中心不超過(guò)主軸箱和動(dòng)力頭的結(jié)合面，并使其在垂直方向上盡量接近油缸的中心。 動(dòng)力滑臺(tái)導(dǎo)軌型式 動(dòng)力滑臺(tái)導(dǎo)軌組合有“矩-矩”和

31、“矩-山”兩種形式。前者一般多用于帶導(dǎo)向引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工的機(jī)床及其他粗加工機(jī)床，后者導(dǎo)向性好，精度高，主要用于不帶導(dǎo)向的剛性主軸加工及其他精加工機(jī)床。本題機(jī)床為粗加工，由“矩-矩”導(dǎo)軌保證。 根據(jù)以上條件選出液壓滑臺(tái)HY50B-Ⅱ臺(tái)面長(zhǎng)1630mm,臺(tái)面寬500mm,允許最大進(jìn)給力P=40000N,快速行程速度為5m/min，最小進(jìn)給量為10mm/min。動(dòng)力箱與主軸箱結(jié)合面尺寸，長(zhǎng)400 mm，高415 mm，動(dòng)力箱輸出軸距離箱體后面高度為250 mm。液壓泵功率2.2kw。 配套通用部件 側(cè)底座CC50A, 其高度H=560mm, 寬度L=400mm, 長(zhǎng)度B=710mm, 中

32、間底座輪廓尺寸：其高度H=560mm, 寬度B=710mm, 長(zhǎng)度L=1630mm, 1.7.5 主軸箱輪廓尺寸的確定 標(biāo)準(zhǔn)的通用銑類主軸箱的厚由主軸箱體，前蓋，和后蓋三層尺寸構(gòu)成。主軸箱體厚為180毫米，前軸有兩種尺寸規(guī)格，臥式厚為55毫米；立式厚為70毫米，后蓋厚有90毫米和50毫米兩種尺寸，通常用90毫米的后蓋。因此，主軸總厚度臥式主軸箱通常為325毫米，立式為340毫米。 主軸箱的寬度B,高度H的大小主要與要加工的零件孔的分布有關(guān)，可按下式確定： B=b+2b H=h+h+b 式中： b——工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離； b——最邊緣主軸中心距箱外壁的距離,

33、推薦b﹤70～100； h——工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離； h——最底主軸高度，h﹤85～140。 h=h+H－(0.5+h+h+h) h——工件最底孔位置 H——機(jī)床裝料高度 h——滑座臺(tái)總高度; h——滑座與側(cè)底座之間調(diào)整墊高度; h——側(cè)底座高度. h=h+H－(0.5+h+h+h)=10+980－(0.5+320+5+560)=104.5 B=b+2b=288+1002=800 H=h+h+b=136+104.5+100=310 根據(jù)上述計(jì)算值,按主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn),最后確定主軸箱輪廓尺寸為: BH=800400mm 1.7.6 傳動(dòng)裝置的潤(rùn)滑

34、 采用自動(dòng)潤(rùn)滑，主軸箱內(nèi)裝有葉片油泵，將油供應(yīng)到齒輪運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力箱、滑臺(tái)導(dǎo)軌上。 油泵裝置 TY0-6.3/1.6 油箱裝置 TYX-200 1.7.7 機(jī)床的冷卻 由于本機(jī)床加工工件為鑄鐵件，加工時(shí)需冷卻。本機(jī)床裝冷卻泵，N=0.7kw, 將工作液供應(yīng)到工作部件進(jìn)行冷卻以提高表面光潔度，減少功率損耗，其型號(hào)定為T40A, 采用冷卻泵集中連續(xù)潤(rùn)滑的方式。 第2章 主軸箱體的設(shè)計(jì) 2.1 銑削切削用量的選擇 銑削切削用量的選擇與我們所要求的加工粗糙度及其效率

35、有很大關(guān)系。當(dāng)要求較高的銑削光潔度時(shí)，銑削速度應(yīng)高一些，每齒走刀量應(yīng)小一些。若在生產(chǎn)率要求不高，可以取很小的每齒走刀量，一次銑削4~5毫米的余量可以達(dá)到3.2的粗糙度。這時(shí)每齒走刀量一般為0.02~0.03毫米。 表2-1 用硬質(zhì)合金端銑刀的銑削用量 加工材料 工序 銑削深度 （毫米） 銑削速度（米/分） 每齒走刀量（毫米/齒） 鋼=52~70（公斤/） 粗 2~4 80~120 0.2~0.4 精 0.5~1 100~180 0.05~0.20 鋼=70~90（公斤/） 粗 2~4 60~100 0.2~0.4 精 0.5~1 90~150

36、 0.05~0.15 鋼=100~110（公斤/） 粗 2~4 40~70 0.1~0.3 精 0.5~1 60~100 0.05~0.10 鑄鐵 粗 2~5 50~80 0.2~0.4 精 0.5~1 80~130 0.05~0.2 鋁及其合金 粗 2~5 300~700 0.10~0.4 精 0.5~1 500~1500 0.05~0.3 根據(jù)表2-1，我所要加工的零件材料為鑄鐵HT150，銑削深度為4mm,表面的粗糙度為12.5，只要求粗銑就可以滿足粗糙度要求。因此，選用硬質(zhì)合金的端銑刀，銑刀直徑為，齒數(shù)為20，銑削速度為52.2m

37、/min，進(jìn)給量S=0.09mm/齒。 已知主運(yùn)動(dòng)的切削速度，刀具的直徑的情況下，可以求出機(jī)床的最佳轉(zhuǎn)速。 因此，我們選取機(jī)床的主軸的轉(zhuǎn)速為95r/min 2.2 主傳動(dòng)方案擬定 實(shí)現(xiàn)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，稱為機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)，它和機(jī)床的傳動(dòng)方案和總體布局有關(guān)，對(duì)機(jī)床的使用性能、結(jié)構(gòu)都有明顯的影響。機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)往往設(shè)置變速機(jī)構(gòu)，以適應(yīng)不同的工藝要求。設(shè)計(jì)機(jī)床時(shí)，應(yīng)該充分重視主傳動(dòng)系統(tǒng)的變速系統(tǒng)。變速箱就是用來(lái)使機(jī)床主運(yùn)動(dòng)變換速度，在實(shí)現(xiàn)變速的同時(shí)，還要傳遞扭矩。變速可以是有級(jí)變速，也可以是無(wú)級(jí)的。目前廣泛使用的是有級(jí)變速，特別是以齒輪作有級(jí)變速的齒輪變速箱。 擬定傳動(dòng)

38、方案，包括傳動(dòng)型式的選擇以及開(kāi)停、換向、制動(dòng)、操縱等整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的確定。傳動(dòng)型式則指?jìng)鲃?dòng)和變速的元件、機(jī)構(gòu)以及其組成、安排不同特點(diǎn)的傳動(dòng)型式、變速類型。 傳動(dòng)方案和型式與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度密切相關(guān)，和工作性能也有關(guān)第。因此，確定傳動(dòng)方案和型式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟(jì)性等多方面統(tǒng)一考慮。 傳動(dòng)方案有多種，傳動(dòng)型式理是式樣眾多，比如：傳動(dòng)型式上有集中傳動(dòng)的主軸變速箱，分離傳動(dòng)的主軸箱；擴(kuò)大變速范圍可以用增加傳動(dòng)組數(shù)，也可以用背輪機(jī)構(gòu)、分支傳動(dòng)等型式；變速型式上既可用多速電機(jī)，也可以用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。 一般機(jī)床多種級(jí)數(shù)，變速范圍不太多、太大，一般均可用串聯(lián)式傳動(dòng)就能獲得連續(xù)不重

39、復(fù)的轉(zhuǎn)速數(shù)列。通常情況下對(duì)結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)作分析，以確定最佳傳動(dòng)方案 對(duì)于中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速的考慮原則是：妥善解決結(jié)構(gòu)尺寸大小與噪音、振動(dòng)等性能要求之間的矛盾。中間傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速較高時(shí)，中間傳動(dòng)軸和齒輪承受扭矩小，可以使軸徑和齒輪模數(shù)小些；、，從而可以使結(jié)構(gòu)緊湊。但是，這將引起空載功率和噪音加大： 式中： --數(shù)，兩支承滾動(dòng)或滑動(dòng)軸承，三支承滾動(dòng)軸承 --所有中間軸軸頸的平均直徑（mm） --軸前后軸頸的平均直徑（mm） --傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速之和 --主軸轉(zhuǎn)速 dB --有中間傳動(dòng)齒輪的分度圓直徑的平均值mm --主軸上齒輪的分度圓直徑的平均值 --傳到主軸所經(jīng)過(guò)的齒輪對(duì)數(shù)

40、 --主軸齒輪螺旋角 、系數(shù)，我國(guó)中型銑床=3.5， =50.5。 該組合銑床為專用機(jī)床，只需提供一種轉(zhuǎn)速就是以滿足銑定位平面的要求，因此，仿照X6132萬(wàn)能升降臺(tái)式銑床轉(zhuǎn)速圖2-1作該組合機(jī)床的轉(zhuǎn)速。 圖2-1 X6132萬(wàn)能升降臺(tái)式銑床轉(zhuǎn)速圖 選用的電機(jī)為Y100L1-4型（選擇方法見(jiàn)后），該電機(jī)的轉(zhuǎn)速為1430r/min，因此，我們可以選取第一個(gè)齒輪齒數(shù)為30齒，第二個(gè)齒輪齒數(shù)為58齒，第三個(gè)齒輪齒數(shù)為22齒，第四個(gè)齒輪齒數(shù)為33齒，第五個(gè)齒輪齒數(shù)為27齒，第六個(gè)齒輪齒數(shù)為37齒，第七個(gè)齒輪齒數(shù)為19齒，第八個(gè)齒輪齒數(shù)為71齒。 速度從1430r/min---750 r/mi

41、n ----500r/min -------365 r/min -----95 r/min，參考表2-2。 表2-2 國(guó)內(nèi)外一些臥升降臺(tái)式銑床的參數(shù) 號(hào) 制造廠 規(guī)格 級(jí)數(shù) 轉(zhuǎn)速范圍 公比 進(jìn)給量 主電機(jī) C616 濟(jì)南機(jī)床 320 12 45~1930 1.41 0.03~3.34 4 C615 山西新峰機(jī)床 320 8 44~1000 1.58 0.025~1.1 2.8 S32 捷克 320 18 32~1600 1.28 3 Sag12 意大利 306 8 80~2000 1.58 0.06~0

42、.48 7.5 CA6140 沈陽(yáng)機(jī)床 400 24 10.5~1400 1.26 0.08~1.59 DUE400 西德 425 24 11.2~2240 1.26 0.1~9 11 D20 日本 450 16 16~2000 1.4 7.5 LEO-30 日本 510 12 30~1800 1.5 0.05~0.7 5.5 2.3 變速箱體布局 設(shè)計(jì)機(jī)床主傳動(dòng)的部件時(shí)，首先要分析主傳動(dòng)系統(tǒng)中各機(jī)構(gòu)的布局（圖2-2）。機(jī)床的變速機(jī)構(gòu)的所在位置的選擇或確定，就是布局的問(wèn)題之一。主傳動(dòng)系統(tǒng)的布局，變速系統(tǒng)的全部變速

43、機(jī)構(gòu)和主軸部件都安放在同一變速箱內(nèi)；另一種是分離傳動(dòng)式布局，主要變速機(jī)構(gòu)和主軸部件分別裝在變速箱和主軸箱兩個(gè)箱體內(nèi)，中間用皮帶、鏈條或其它方式傳動(dòng)。 圖2-2 機(jī)床的結(jié)構(gòu)方案圖 集中布局這種傳動(dòng)方式結(jié)構(gòu)緊湊，主軸和全部傳動(dòng)元件都裝在一個(gè)箱體內(nèi)，但于集中操縱；箱體數(shù)目少，便于調(diào)整維修。但是變速機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)中的振動(dòng)和發(fā)熱會(huì)直接影響主軸的工作精度?？紤]到該機(jī)床只是用來(lái)粗加工，所以還是采用集中方式布局。通過(guò)加裝彈性聯(lián)軸器來(lái)減輕不利影響。 2.4 電動(dòng)機(jī)的選用 電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算： 主切削力F 高速鋼端銑刀銑削灰鑄鐵時(shí)銑削力的經(jīng)驗(yàn)公式： 式中：--系數(shù)

44、 -- 銑刀齒數(shù) --銑削接觸弧深（mm） -- 每齒進(jìn)給量（mm/齒） -- 銑刀直徑（mm） -- 銑削深度 = =640.59 選用電動(dòng)機(jī)型，功率為2.2KW 轉(zhuǎn)速為1430r/min，安裝尺寸見(jiàn)圖2-3。 圖2-3 電機(jī)安裝尺寸 2.5 聯(lián)軸器的選用 為了隔離振動(dòng)與沖擊，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。 載荷計(jì)算： 公稱轉(zhuǎn)矩 查工作情況系數(shù)表，得 主要尺寸故由 式中為公稱轉(zhuǎn)矩，單位為；為工作情

45、況系數(shù) 計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 從GB 4323-84中查得TL5型彈性套柱銷聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為125，許用最大轉(zhuǎn)速為3600r/min，軸徑為25~35mm之間。故合用。 選用TL5聯(lián)軸器 GB4323-84 2.6 齒輪模數(shù)的估算與驗(yàn)算 按接確疲勞和彎曲強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)比較復(fù)雜，而且有些系數(shù)只有在齒輪各參數(shù)都已知道后方可確定，所以只在畫草圖畫完后校核用。在畫草圖之前，先估算，再選用標(biāo)準(zhǔn)齒輪模數(shù)。 齒輪彎曲疲勞的估算： 齒面點(diǎn)蝕的估算： 其中為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速，A為齒輪中心距。 同中心距A及齒數(shù)，求出模數(shù)： 2.6.1第一對(duì)齒輪的計(jì)算 選定齒輪類

46、型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 變速箱為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB10095-88）。 材料選擇。由常用齒輪材料及其力學(xué)特性表，選擇小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，大齒輪材料為45鋼，硬度為200HBS，二者材料硬度差為40HBS。 選小齒輪齒數(shù)=30，大齒輪齒數(shù)=58。 齒輪彎曲疲勞的估算： 齒面點(diǎn)蝕的估算： = 根據(jù)估算所得，中較大的值，取模數(shù)m=1.5 。 計(jì)算（驗(yàn)算） 結(jié)構(gòu)確定以后，齒輪的工作條件、空間安排、材料和精度等級(jí)都已確定，才可能核驗(yàn)齒輪的接觸疲勞和彎曲疲勞強(qiáng)度值是否滿足要求。 根據(jù)接

47、確疲勞計(jì)算齒輪模數(shù)公式為： 根據(jù)彎曲疲勞計(jì)算齒輪模數(shù)公式為： 式中： N --的額定功率 --算齒輪（小齒輪）的計(jì)算轉(zhuǎn)速 r/mm --系數(shù)常取6~10 --算齒輪的齒數(shù)，一般取傳動(dòng)中最小齒輪的齒數(shù) i--輪與小齒輪的齒數(shù)，；“+”用于外嚙合，“-”用于內(nèi)嚙合 --命系數(shù) --期限系數(shù)， 齒輪等傳動(dòng)件在接確和彎曲交變載荷下的疲勞曲線指數(shù)和基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù) --的最低轉(zhuǎn)速r/min T--的齒輪工作期限，中型機(jī)床推薦：T=15000~20000H --變化系數(shù) --利用系數(shù) --強(qiáng)化系數(shù) --情況系數(shù)。中等沖擊的主運(yùn)動(dòng)： --動(dòng)載荷系數(shù)（表

48、2-3） --載荷分布系數(shù)（表2-4） --齒形系數(shù)（表2-5） --許用彎曲、接確應(yīng)力（表2-6） 表2-3 鋼制圓柱齒輪動(dòng)載荷系數(shù) 精度等級(jí) 齒面硬度 直齒輪 斜齒及人字齒輪 線速度 v m/s <1 1~3 3~8 8~12 12~ 18 18~25 <2 2~3 3~8 8~12 12~18 18~25 6 HB350 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1 1 1 1 1 1.2 7

49、B350 1 1.2 1.4 1.5 1 1 1 1.2 1.3 1.4 >HB350 1 1.2 1.3 1.4 1 1 1 1 1.2 1.3 8 HB350 1 1.3 1.4 1 1.1 1.2 1.3 - - 9 HB350 1.1 1.4 1 1.2 1.3 -

50、 - - 已知: N=2.2KW 表2-4 齒向載荷分布系數(shù) 齒輪對(duì)稱布置于兩軸之間 齒輪非對(duì)稱布置于兩軸之間 齒輪懸臂安裝 軸的剛度高 軸的剛度較低 0.2 1 1 1.05 1.08 0.4 1 1.04 1.12 1.15 0.6 1.03 1.10 1.22 1.22 0.8 1.05 1.16 1.28 1.30 1.0~1.5 1.08 1.30~1.40 1.45~1.55 - 1.5~2.2 1.15 - - - 表2-5

51、 標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒形系數(shù) Z Y Z Y Z Y 14 0.345 22 0.408 39 0.470 15 0.355 24 0.420 42 0.475 16 0.362 26 0.430 45 0.481 17 0.370 28 0.438 50 0.488 18 0.378 30 0.444 65 0.502 19 0.386 33 0.454 80 0.510 21 0.395 36 0.463 〉100 0.513

52、綜合以上計(jì)算，取m=3。 表2-6 許用應(yīng)力 齒輪材料 許用應(yīng)力 材料 熱處理 機(jī)械性能 接觸應(yīng)力 彎曲應(yīng)力 強(qiáng)度限 屈服限 硬度 45 正火 >610 >360 HC<229 750 190 45 調(diào)質(zhì) 750 450 HB=220~250 600 220 45 整淬 1200 1000 HRC=40~50 1100 320 45 高頻淬火 HRC=52~57 1370 280 40Cr 調(diào)質(zhì) 1000 800 HB=250~280 650 275 40Cr 整淬 15

53、00 1300 HRC=46~51 1250 385 40Cr 高頻淬火 HRC=50~55 1370 354 20Cr 滲碳淬硬 800 600 HB=180~250 1650 297 20CrMnTi S-C59 1000 800 HB=240~380 1750 354 12CrNi3 S-C59 950 700 HB=220~300 1750 340 HT20-30 200 HB=170~241 340 82 HT30-54 300 HB187~255 340 111 2.6.2

54、 第二對(duì)齒輪的計(jì)算 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 變速箱為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB10095-88）。 材料選擇。由常用齒輪材料及其力學(xué)特性表，選擇小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。大齒輪材料為45鋼，硬度為200HBS，二者材料硬度差為40HBS。 選小齒輪齒數(shù)=22，大齒輪齒數(shù)=33。 齒輪彎曲疲勞的估算： 齒面點(diǎn)蝕的估算： = 根據(jù)估算所得，中較大的值，取模數(shù)m=2.25 。 計(jì)算（驗(yàn)算） 已知，N=2.2KW

55、 綜合以上計(jì)算，取m=3。 2.6.3 第三對(duì)齒輪的計(jì)算 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 變速箱為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB10095-88）。 材料選擇。由常用齒輪材料及其力學(xué)特性表，選擇小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。大齒輪材料為45鋼，硬度為200HBS，二者材料硬度差為40HBS。 選小齒輪齒數(shù)=27，大齒輪齒數(shù)=37。 齒輪彎曲疲勞的估算：

56、 齒面點(diǎn)蝕的估算： = 根據(jù)估算所得，中較大的值，取模數(shù)m=2.25 。 1． 計(jì)算（驗(yàn)算） 已知，N=2.2KW 綜合以上計(jì)算，取m=2.25。 2.6.4 第四對(duì)齒輪的計(jì)算 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 變速箱為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB10095-88）。 材料選擇。由常

57、用齒輪材料及其力學(xué)特性表，選擇小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。大齒輪材料為45鋼，硬度為200HBS，二者材料硬度差為40HBS。 選小齒輪齒數(shù)=19，大齒輪齒數(shù)=71。 齒輪彎曲疲勞的估算： 齒面點(diǎn)蝕的估算： = 根據(jù)估算所得，中較大的值，取模數(shù)m=3.5 。 計(jì)算（驗(yàn)算） 已知，N=2.2KW 綜合以上計(jì)算，取m=3.5mm。

58、 2.7 軸的計(jì)算 軸的計(jì)算通常都是在初步完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后進(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，必要時(shí)還應(yīng)校核軸的振動(dòng)穩(wěn)定性。 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)的計(jì)算方法，并恰當(dāng)?shù)倪x取其許用應(yīng)力。對(duì)于僅僅承受扭矩的軸，應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算；對(duì)于具體承受彎矩的軸，應(yīng)按彎曲強(qiáng)度條件計(jì)算，需要時(shí)還應(yīng)按疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行精確校核。 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算。這種方法是只按軸所受的扭矩來(lái)計(jì)算軸的強(qiáng)度；如果還受有不大的彎矩里，則用降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的辦法予以考慮。在作軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，通常用這種方法初步估算軸徑。 式中： 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為Mpa 軸所

59、受的扭矩，單位為 軸的抗扭截面系數(shù)，單位為 軸的轉(zhuǎn)速，單位為 軸傳遞的功率，單位為mm 計(jì)算截面處軸的直徑，單位為mm 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為Mpa 由上式可得軸1的直徑 軸2的直徑 軸3的直徑 軸4的直徑 軸5的直徑 當(dāng)軸截面上開(kāi)有鍵槽時(shí)，應(yīng)增大軸徑以考慮鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度削弱。對(duì)于直徑d>100mm的軸，有個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大3%；有兩個(gè)鍵槽時(shí)，應(yīng)增大7%。對(duì)于直徑的軸，有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑增大5%~7%。然后將軸徑圓整。 對(duì)第一軸取軸徑為30mm, 對(duì)第二軸取軸徑為35mm，對(duì)第三軸取軸徑為35mm，對(duì)第四軸取軸徑為35mm，對(duì)第主軸取軸徑

60、為80mm。 2.8 第四根軸的強(qiáng)度校核 1求出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 若取每級(jí)齒輪傳動(dòng)的效率，則 第四根軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2-5所示 圖2-5 第四軸的結(jié)構(gòu)圖 2求出作用在齒輪上的力（彎矩扭矩圖見(jiàn)圖2-6） 因已知低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為 求得： 圖2-6 彎矩扭矩圖 校核最大彎矩和扭矩的危險(xiǎn)截面 取 前已確定軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得=60Mpa,l因此，<,故安全。 第3章 機(jī)床夾具 在機(jī)床上加工工件時(shí)，為了保證加工精度，首先需要使用工件在機(jī)床上占有正確的位置，然后將工件夾緊。這種

61、使工件占有正確的加工位置并使工件夾緊的過(guò)程稱為工件的安裝。用于安裝工件的工藝裝備稱為機(jī)床夾具。 夾具是組合機(jī)床的重要級(jí)成部件，是根據(jù)機(jī)床的工藝和結(jié)構(gòu)方案的具體要求而專門設(shè)計(jì)的。它是用于實(shí)現(xiàn)被加工零件的準(zhǔn)確定位，夾壓，刀具的導(dǎo)向，以及裝卸工件時(shí)的限位等等作用的。 組合機(jī)床夾具和一般夾具所起的作用看起來(lái)好像很接近，但其結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求卻有著很顯著的甚至是根本的區(qū)別。組合機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)和性能，對(duì)組合機(jī)床配置方案的選擇，有很大的影響。 3.1 組合機(jī)床夾具的主要特點(diǎn) a.一般的機(jī)床夾具是作為機(jī)床的輔助機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的，而組合機(jī)床夾具是機(jī)床的主要組成部分，其設(shè)計(jì)工作是整個(gè)組合機(jī)床設(shè)計(jì)的重要部分之

62、一。 b.其中機(jī)床夾具和機(jī)床其它部件有極其密切的聯(lián)系。如回轉(zhuǎn)或移動(dòng)工作臺(tái)，回轉(zhuǎn)鼓輪，主軸箱，刀具和輔具，鉆模板和托架，以及支承部件等等。正確地解決它們之間的關(guān)系是保證組合機(jī)床的工作可靠和使用性能良好的重要條件之一。 c.由于組合機(jī)床常常是多刀，多面和多工序同時(shí)加工，會(huì)產(chǎn)生很大的切削力和振動(dòng)。因此，組合機(jī)床夾具必須有很好的剛性和足夠的夾壓力，以保證在整個(gè)加工過(guò)程中工件不產(chǎn)生任何位移。同時(shí)，也不應(yīng)使工件產(chǎn)生不容許的變形。 d.組合機(jī)床夾具是保證加工精度的關(guān)鍵部件，其設(shè)計(jì)，制造和調(diào)整都必須有嚴(yán)格的要求，使其能持久地保持精度。 e.組合機(jī)床夾具應(yīng)便于實(shí)現(xiàn)定位和夾壓的自動(dòng)化，并有動(dòng)作完成的檢查信

63、號(hào)；保證切削從加工空間自動(dòng)排出，便于觀察和檢查，以及在不從機(jī)床上拆下夾具的情況下，能夠更換易損件和維護(hù)調(diào)整。 3.2 定位 工件在夾具中的安裝包括定位和夾緊兩個(gè)過(guò)程。 工件的定位就是使同一批工件依次放置到夾具中都能占據(jù)同一位置。工件的定位是依靠定位裝置，在力的作用下，在工件夾緊之前或夾緊過(guò)程中實(shí)現(xiàn)的。 沒(méi)有采取定位措施時(shí)，每個(gè)工件在夾具中的位置將是任意的。因此，對(duì)一個(gè)工件來(lái)說(shuō)，其位置將是不確定的，而對(duì)一批工件來(lái)說(shuō)，其位置是變動(dòng)的、不一致的，工件空間位置的這種不確定性，均可按一定直角坐標(biāo)分為六個(gè)獨(dú)立方面： 沿X軸方向的不確定，稱為沿X軸的不定度，以表示。 繞X軸方向的不確定，

64、稱為繞X軸的不定度，以表示。 沿Y軸方向的不確定，稱為沿Y軸的不定度，以表示。 繞Y軸方向的不確定，稱為繞Y軸的不定度，以表示。 沿Z軸方向的不確定，稱為沿Z軸的不定度，以表示。 繞Z軸方向的不確定，稱為繞Z軸的不定度，以表示。 六個(gè)方面都不確定，是工件空間位置不確定的最高程度，也就是說(shuō)，工件共有六個(gè)不定度。定位的任務(wù)，首先在于消除工件的這種不定度。 要消除工件的不定度，最典型的方法就是在夾具中放置如圖3-1所示的六個(gè)支承，工件每次都裝到與六個(gè)支承相接確的位置，從而使每個(gè)工件得到確定的位置，一批工件也就獲得了同一位置。其中工件表面A放置在三個(gè)支承上，消除了工件沿Z軸及繞X軸和繞Y軸

65、的三個(gè)不定度；側(cè)面B靠在兩個(gè)支承上，消除了工件沿X軸及繞Z軸的兩個(gè)不定度；最后端面C與一個(gè)支承接觸，消除了沿Y軸的不定度。六個(gè)支承可以抽象為六個(gè)點(diǎn)，故稱為六點(diǎn)定位。 圖3-1 六點(diǎn)定位示意圖 上述的方形的六點(diǎn)定位是最簡(jiǎn)單明了的一種典型情況。 在設(shè)計(jì)的該夾具中，楔鐵提供四個(gè)點(diǎn)（圖3-2），再在工件上找一個(gè)面與夾具體靠緊，在繞X轉(zhuǎn)動(dòng)方向上用一個(gè)定位釘定位，從而實(shí)現(xiàn)了工件的定位。 有時(shí)夾具上增設(shè)支承點(diǎn)，消除余下的不定度為了承受切削力、夾緊力等的需要。在該夾具中，安裝在夾具底部的可調(diào)支承就是一種輔助支承。 圖3-2 楔鐵自動(dòng)定心鎖緊示意圖 3.3 壓緊力計(jì)算 夾緊力與

66、切削力的方向互相垂直，這是一種最常見(jiàn)的情況，大多數(shù)臥式組合機(jī)床都屬于這種情況。此時(shí)，工件在切削力的作用下有產(chǎn)生平移，轉(zhuǎn)動(dòng)和顛覆的趨勢(shì)。 根據(jù)轉(zhuǎn)矩可得： 3.3.1磨擦系數(shù)的確定 在許多情況下，并不是由夾具的定位支承機(jī)構(gòu)或夾緊機(jī)構(gòu)本身來(lái)直接承受工作所受的切削力，而是由工作在夾緊狀態(tài)下，工件與定位支承機(jī)構(gòu)及夾緊機(jī)構(gòu)之間所產(chǎn)生的磨擦力來(lái)防止工作產(chǎn)生平移或轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，在確定夾緊力時(shí)，需要考慮接觸表面間的磨擦系數(shù)。 磨擦系數(shù)主要取決于工作和支承或壓板之間的接觸表面的形式。如圖3-3所示，為定位支承表面的常見(jiàn)形式，(a)所示原支承面為光滑表面。(b)所示的支承表面具有直溝，并且溝的方向與切削力的方向一致。(c)所示的支承表面也有直的溝，但溝的方向與切削力的方向相垂直。（d）所示為具有交錯(cuò)溝的支承表面。 在確定所需的夾緊力時(shí)，當(dāng)工作基面為已加工表面，磨擦系數(shù)可按表3-1 表3-1 不同楔角的與 定位支承表面的形式 磨擦系數(shù) 如圖（a）所示 0.16~0.25 如圖（b）所示 0.3 如圖（c）所示 0.4 如圖（d）所示 0.7~0.8