組合專機(jī)-曲軸箱組合機(jī)床,組合,專機(jī),曲軸,機(jī)床 第一章 緒論 1.1 課題名稱及其具體要求 1.1.1 課題名稱 五工位回轉(zhuǎn)工作臺(tái)組合機(jī)床設(shè)計(jì)之鉆孔工位 1.1.2 課題內(nèi)容 1、熟悉被加工零件及本工序加工要求； 2、進(jìn)行該組合機(jī)床設(shè)計(jì)的指定設(shè)計(jì)任務(wù)； 零件名稱：JS50Q—4 左右曲軸箱； 產(chǎn)品年生產(chǎn)綱領(lǐng)：150000件/年；廢品率2％；備品率2％。 工作制：8小時(shí). 2班制； 零件材料：壓鑄鋁合金Y112(JB3069—82)； 1.1.3 課題任務(wù)要求 1、針對(duì)指定設(shè)計(jì)內(nèi)容撰寫文獻(xiàn)綜述； 2、完成一篇與設(shè)計(jì)相關(guān)的英文文獻(xiàn)翻譯； 3、機(jī)床設(shè)計(jì)：工序圖、加工示意圖、總聯(lián)系尺寸圖、生產(chǎn)率計(jì)算卡、多軸箱裝配圖及指定零件圖； 4、在完成上述工作基礎(chǔ)上，撰寫設(shè)計(jì)說明書； 5、畢業(yè)答辯準(zhǔn)備。 1.1.4 實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的可行性分析 本次設(shè)計(jì)的數(shù)控銑床主軸箱是串聯(lián)在交流調(diào)頻主軸電機(jī)后的無級(jí)變速箱，屬于機(jī)械無級(jí)變速裝置。它是利用摩擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩，通過連續(xù)改變摩擦傳動(dòng)副工作半徑來實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速。由于它的變速范圍小，是恒轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)，適合銑床的傳動(dòng)。 時(shí)間方面：畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間是18周，完成五工位組合機(jī)床設(shè)計(jì)之鉆孔工位的設(shè)計(jì)，只要按照老師和自己所定的進(jìn)度安排，時(shí)間是足夠的，能完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。 技術(shù)方面：通過對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)，互換性，制造，裝配，工藝學(xué)等課程的學(xué)習(xí)，有了一定的基礎(chǔ)知識(shí)，再通過圖書資料和網(wǎng)上的資料，初步了解了五工位組合機(jī)床的工作原理和設(shè)計(jì)原理，了解了設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。以及在老師的指點(diǎn)下能完成對(duì)五工位組合機(jī)床設(shè)計(jì)之鉆孔工位的設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)條件可行性：學(xué)校圖書館有大量的圖書，以及網(wǎng)上豐富的資源，同學(xué)和老師的幫助，所以在設(shè)計(jì)條件上是可行的。 1.2 本課題的研究背景及意義 隨著現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，特別是隨著它在自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)的快速發(fā)展，組合機(jī)床的研究已經(jīng)成為當(dāng)今機(jī)器制造界的一個(gè)重要方向，在現(xiàn)代工業(yè)運(yùn)用中，大多數(shù)機(jī)器的設(shè)計(jì)和制造都是用機(jī)床大批量完成的?，F(xiàn)代大型工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，降低了組合機(jī)床的實(shí)現(xiàn)成本，軟件支持機(jī)制也使得實(shí)現(xiàn)變得更為簡(jiǎn)單，因此，研究組合機(jī)床的設(shè)計(jì)具有十分重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。 在工業(yè)高速發(fā)展的現(xiàn)代化浪潮中，各種機(jī)械設(shè)計(jì)和制造業(yè)中，組合機(jī)床的應(yīng)用越來越廣泛，越來越轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，從這個(gè)意義上講，對(duì)組合機(jī)床的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要，以通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種高效專用機(jī)床。組合機(jī)床是按系列化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的通用部件和按被加工零件的形狀及加工工藝要求設(shè)計(jì)的專用部件組成的專用機(jī)床。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，從而縮短了設(shè)計(jì)和制造的周期，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)中得到了廣泛的應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。 1.3本課題國(guó)內(nèi)外研究概況 近20年來，組合機(jī)床自動(dòng)線技術(shù)取得長(zhǎng)足進(jìn)步，自動(dòng)線在加工精度、生產(chǎn)效率、利用率、柔性化和綜合自動(dòng)化等方面的巨大進(jìn)步，標(biāo)志著組合機(jī)床自動(dòng)線技術(shù)發(fā)展達(dá)到了高水平。自動(dòng)線的技術(shù)發(fā)展，刀具、控制和其他相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，特別是CNC控制技術(shù)發(fā)展對(duì)自動(dòng)線結(jié)構(gòu)的變革及其柔性化起著決定性的作用。隨著市場(chǎng)需求的變化，柔性將愈來愈成為抉擇設(shè)備的重要因素。因此，組合機(jī)床自動(dòng)線將面臨由高速加工中心組成的FMS的激烈競(jìng)爭(zhēng)。 組合機(jī)床是一種專用高效自動(dòng)化技術(shù)裝備，目前，由于它仍是大批量機(jī)械產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)的關(guān)鍵裝備，因而被廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和壓縮機(jī)等許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。其中，特別是汽車工業(yè)，是組合機(jī)床最大的用戶。如德國(guó)大眾汽車廠在Salzgitter的發(fā)動(dòng)機(jī)工廠，在大批量生產(chǎn)的機(jī)械工業(yè)部門，大量采用的設(shè)備是組合機(jī)床。因此，組合機(jī)床的技術(shù)性能和綜合自動(dòng)化水平，在很大程度上決定了這些工業(yè)部門產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)組織的結(jié)構(gòu)，也在很大程度上決定了企業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。 　　現(xiàn)代組合機(jī)床和自動(dòng)線作為機(jī)電一體化產(chǎn)品，它是控制、驅(qū)動(dòng)、測(cè)量、監(jiān)控、刀具和機(jī)械組件等技術(shù)的綜合反映。近20年來，這些技術(shù)有長(zhǎng)足進(jìn)步，同時(shí)作為組合機(jī)床主要用戶的汽車和內(nèi)燃機(jī)等行業(yè)也有很大的變化，其產(chǎn)品市場(chǎng)壽命不斷縮短，品種日益增多且質(zhì)量不斷提高。這些因素有力地推動(dòng)和激勵(lì)了組合機(jī)床的不斷發(fā)展。 組合機(jī)床是由大量的通用部件和少量的專用部件組成且工序集中的高效專用機(jī)床.由萬(wàn)能機(jī)床和專用機(jī)床發(fā)展而來.由于組合機(jī)床工序的高度集中，即在一臺(tái)機(jī)床上可同時(shí)完成一種或幾種不同工序加工，因此適應(yīng)了產(chǎn)量大、精度高的生產(chǎn)要求，并且克服了萬(wàn)能機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低、精度不易保證的缺點(diǎn)，以及專用機(jī)床通用性差、不適應(yīng)現(xiàn)代技術(shù)迅速發(fā)展、產(chǎn)品經(jīng)常更新的要求.所以，組合機(jī)床及其自動(dòng)線已廣泛應(yīng)用到汽車、柴油機(jī)、電動(dòng)機(jī)、儀器儀表以及軍工產(chǎn)品等的生產(chǎn)上，并顯示出巨大的優(yōu)越性。 在組合機(jī)床這類專用機(jī)床中，回轉(zhuǎn)式(回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式和鼓輪式)多工位合機(jī)床和自動(dòng)線占有重要位置。因?yàn)檫@類組合機(jī)床是采用多工位、多軸、多面和多方向同時(shí)加工工件的，因而具有很高的生產(chǎn)率。同時(shí)，這樣的機(jī)床，工件經(jīng)加工出基準(zhǔn)后上機(jī)(線)或毛坯直接上機(jī)(線)，可實(shí)現(xiàn)工件的全部加工。并且，由于工件在加工過程中往往是只需一次裝夾，因而加工精度比較高。因此，這類機(jī)床是內(nèi)燃機(jī)行業(yè)或其它一些大批量生產(chǎn)部門使用的重要技術(shù)裝備。 根據(jù)美國(guó)在1978—1983年這5年間對(duì)所生產(chǎn)的4856臺(tái)組合機(jī)床所作的統(tǒng)計(jì)分析表，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)組合機(jī)床占了1/3，自動(dòng)線41.5%。 回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床，特別適合于加工輪廓尺寸在250mm以內(nèi)的中小零件。這類機(jī)床的應(yīng)用主要集中于汽車、閥門、氣動(dòng)、液壓、制鎖、輕工儀表和電氣等工業(yè)部門。市場(chǎng)銷量大，因此在國(guó)內(nèi)外有許多從事其設(shè)計(jì)和制造的廠家。如歐美的‘rons-hoffen、Diedeoheim、witzig&Frank、Riello、IMAS、AugustWenzler、wiest、Haaf、RinoBerard和Posalux，日本的三協(xié)精機(jī)、巖田工機(jī)，前蘇聯(lián)的哈爾科夫小型組合機(jī)床廠(X3MAC)和我國(guó)的大連組合機(jī)床研究所、大連機(jī)床廠、常州機(jī)床廠和北方精密機(jī)械廠等。其中，北方精密機(jī)械廠是我國(guó)唯一專門從事回轉(zhuǎn)工作臺(tái)組合機(jī)床生產(chǎn)的專業(yè)廠，目前的生產(chǎn)能力為年產(chǎn)約30臺(tái)。 據(jù)估計(jì)目前我國(guó)回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床約占整個(gè)組合機(jī)床的4%，與機(jī)床工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家相比，無論在數(shù)量上還是在技術(shù)上均存在一定差距。因此，加速發(fā)展這類機(jī)床，以滿足四化建設(shè)的需要，是我國(guó)機(jī)床行業(yè)面臨的一項(xiàng)任務(wù)。 1.4本論文的主要工作及結(jié)構(gòu) 本次設(shè)計(jì)工作將設(shè)計(jì)五工位回轉(zhuǎn)工作臺(tái)組合機(jī)床設(shè)計(jì)之鉆孔工位（左、右曲軸箱側(cè)面上的孔）。因此，目的是使設(shè)計(jì)出的機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、效率高、質(zhì)量好。從而選擇最佳的方案，合適地確定機(jī)床工序集中程度，合理地選擇組合機(jī)床的通用部件，恰當(dāng)?shù)慕M合機(jī)床的配置型式，合理地選擇切削用量，以及設(shè)計(jì)高效率的夾具、工具、刀具及主軸箱就是本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容。具體的工作就是要畫出工序圖、加工示意圖、總聯(lián)系尺寸圖、多軸箱裝配圖及指定零件圖和計(jì)算生產(chǎn)率計(jì)算卡 摘要部分，指出了本課題的研究概況，本課題的研究方法，第1章是緒論，主要介紹了本課題的研究背景及意義，指出本課題在國(guó)內(nèi)外的研究概況，并給出了本論文的主要工作及結(jié)構(gòu)。 第2章是本論文的主體部分，主要給出了本次課題研究即加工左、右曲軸箱孔的多工位組合機(jī)床的鉆孔工位設(shè)計(jì)。 在接下去的幾個(gè)部分分別給出了通過本課題的研究之后得出的結(jié)論，并對(duì)此方向的課題進(jìn)行展望，表達(dá)了對(duì)學(xué)院老師特別是指導(dǎo)老師的感謝，給出完成本論文所需要的參考文獻(xiàn)，最后，附上相關(guān)的設(shè)計(jì)圖紙,及一張生產(chǎn)效率卡。 第二章 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 2.1 組合機(jī)床及其特點(diǎn) 組合機(jī)床是由大量的通用部件和少量專用部件組成的工序集中的高效率專用機(jī)床。它能夠?qū)σ环N（或幾種）零件進(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位加工。在組合機(jī)床上可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、攻絲、車削、銑削、磨削及滾壓等工序，生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。 組合機(jī)床與通用機(jī)床，其他專用機(jī)床比較，具有以下特點(diǎn)： （1）組合機(jī)床上的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件約占全部機(jī)床零、部件總量的，因此設(shè)計(jì)和制造的周期短，投資少，經(jīng)濟(jì)效果好。 （2）由于組合機(jī)床用多刀加工，并且自動(dòng)化程度高，因而比通用機(jī)床生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動(dòng)強(qiáng)度低。 （3）組合機(jī)床的通用部件是經(jīng)過周密設(shè)計(jì)和長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的，又有專門廠成批制造，因此結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，工作可靠，使用和維修方便。 （4）在組合機(jī)床上加工零件時(shí)，由于采用專用夾具、刀具和導(dǎo)向裝置加工質(zhì)量靠工藝裝備保證，對(duì)操作工人的技術(shù)水平要求不高。 （5）當(dāng)被加工產(chǎn)品更新時(shí)，采用其他類型的專門機(jī)床時(shí)，其大部分部件要報(bào)廢。用組合機(jī)床時(shí)，其通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件可以重復(fù)利用，不必另行設(shè)計(jì)和制造。 （6）組合機(jī)床易于聯(lián)成組合機(jī)床自動(dòng)線，以適應(yīng)大規(guī)模的生產(chǎn)需要。 圖2-1表示由通用部件和少量專用部件組成的臥式組合機(jī)床。 圖2-1 臥式組合機(jī)床及其組成部件 1—中間底座；2—夾具；3—主軸箱；4—?jiǎng)恿ο? 5—滑臺(tái)；6—滑座；7—床身（側(cè)底座） 組合機(jī)床常用的通用部件有：動(dòng)力部件、輸送部件、支承部件、控制部件和輔助部件。其中動(dòng)力部件有4種：（1）主運(yùn)動(dòng)動(dòng)力部件—?jiǎng)恿ο?、多軸箱、單軸頭；（2） 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件—液壓滑臺(tái)、機(jī)械滑臺(tái)； （3） 既能實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)又能實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件—?jiǎng)恿︻^；為單軸頭變化主軸轉(zhuǎn)速的跨系列通用部件。 動(dòng)力箱、各種工藝切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)是組合機(jī)床完成切削主運(yùn)動(dòng)或進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。其中還有能同時(shí)完成切削主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力頭。而只能完成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件稱為動(dòng)力滑臺(tái)。固定在動(dòng)力箱上的主軸箱是用來布置切削主軸，并把動(dòng)力箱輸出軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給各主軸的切削刀具，由于各主軸的位置與具體被加工零件有關(guān)，因此主軸箱必須根據(jù)被加工零件設(shè)計(jì)，不能制造成完全通用的部件，但其中有很多零件（例如：主軸、傳動(dòng)軸、齒輪和箱體等）是通用的。 床身、立柱、中間底座等是組合機(jī)床的支承部件，起著機(jī)床的基礎(chǔ)骨架作用。組合機(jī)床的剛度和部件之間的精度保持性，主要是由這些部件保證。移動(dòng)的或回轉(zhuǎn)的工作臺(tái)的重復(fù)定位精度直接影響組合機(jī)床的加工精度。 除了上述主要部件之外，組合機(jī)床還有各種控制部件，主要是控制機(jī)床按順序動(dòng)作，以保證機(jī)床按規(guī)定的程序進(jìn)行工作。 組合機(jī)床的通用部件，絕大多數(shù)已頒布成國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的名義尺寸、主參數(shù)、互換尺寸等定型，各通用部件之間有配套關(guān)系。 因此，在進(jìn)行本設(shè)計(jì)時(shí)，主要根據(jù)被加工零件的尺寸、形狀和技術(shù)要求等來完成組合機(jī)床的整體設(shè)計(jì)。 2.2 組合機(jī)床工藝方案的擬定過程 工藝方案的擬訂是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步。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，應(yīng)根據(jù)工件工位的加工要求和特點(diǎn)，按一定的原則、結(jié)合組合機(jī)床常用工藝方法、充分考慮各種影響因素，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后擬出先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)、可靠的工藝方案。 2.2.1 確定組合機(jī)床工藝方案的基本原則 2.2.1.1 零件的工藝分析方法 [1] 產(chǎn)品及零件圖紙的分析 1）充分了解產(chǎn)品圖紙及零件、部件圖紙。 2）明確零件要加工的部位和表面，并找出對(duì)零件的加工技術(shù)要求較高，需采用特殊加工方法才能完成的部位和表面，作為提供在制定工藝路線或機(jī)床方案時(shí)應(yīng)著重考慮和解決的問題。 [2] 零件技術(shù)要求分析 零件技術(shù)要求是保證零件加工精度、表面粗糙度，制訂工藝路線和設(shè)計(jì)組合機(jī)床及自動(dòng)線的最基本的原始依據(jù)。因此，在進(jìn)行組合機(jī)床及自動(dòng)線設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)零件的技術(shù)要求深入分析。 [3]零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)工藝性的分析 在組合機(jī)床及自動(dòng)線加工中，被加工零件的形狀、大小、重量、加工部位的結(jié)構(gòu)、零件剛性等，對(duì)工藝方案的制訂、機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有很大影響。 2.2.1.2本設(shè)計(jì)零件圖分析 現(xiàn)需加工4個(gè)M10深15，鉆深20的螺紋孔，應(yīng)該有以下幾道工序： 圖2-2左、右曲軸箱零件圖 （1）鏜車端面 （2）鉆孔 （3）倒角 （4）攻絲 如圖2-2零件圖本設(shè)計(jì)中主要是鉆孔，在鉆孔之后還要進(jìn)行倒角與攻絲兩道工序所以對(duì)零件的加工精度要求較高所以在設(shè)計(jì)中機(jī)床的部件、刀具等的結(jié)構(gòu)，必須以能穩(wěn)定地保證零件的加工精度要求為準(zhǔn)。 2.2.2工藝方案的擬訂 2.2.2.1制定工藝方案 零件加工工藝將決定組合機(jī)床的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、總體布局和夾具結(jié)構(gòu)等。所以，在制定工藝方案時(shí)，必須計(jì)算分析被加工零件圖，并深入了解零件的形狀、大小、材料、硬度、剛度，加工部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)加工精度，表面粗糙度，以及定位，夾緊方法，工藝過程，所采用的刀具及切削用量，生產(chǎn)率要求等等。并查閱有關(guān)技術(shù)資料，制定出合理的工藝方案。 根據(jù)被加工被零件的零件圖，加工四個(gè)孔的工藝過程。 1） 加工孔的主要技術(shù)要求： 加工4個(gè)Φ9孔； 孔的位置度公差為Φ0.15mm； 工件材料為壓鑄鋁合金Y112(JB3069—82)，HB80～100； 要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為：150000件/年；廢品率2％；備品率2％，工作制：8小時(shí)，. 2班制。 2）工藝分析 本設(shè)計(jì)主要針對(duì)孔加工工位的設(shè)計(jì)，加工該孔時(shí)，孔的位置度公差為0.15mm 根據(jù)組合機(jī)床用的工藝方法及能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，可采用如下的加工方案： 用四根主軸一次性加工孔，孔徑為Φ9。 2.2.2.2確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案 1)被加工零件的加工精度 被加工零件需要在組合機(jī)床上完成的加工工序及應(yīng)保證的加工精度，工件各孔間的位置精度為0.15mm,它的位置精度要求較高，安排加工時(shí)盡量提高加工精度，以便保證后續(xù)工位的加工精度。采取提高機(jī)床原始制造精度和工件定位基準(zhǔn)精度并減少夾壓變形等措施可以實(shí)現(xiàn)。被加工零件圖如圖2-2所示。 2) 被加工零件的特點(diǎn) 此箱體的材料是壓鑄鋁合金Y112(JB3069—82)，硬度HB80～100，孔的位置分配規(guī)則，孔的直徑為Φ9mm。采用多孔同步加工，此零件的加工特點(diǎn)是中心線與定位基準(zhǔn)平面是垂直的，并且定位基準(zhǔn)面是水平的。孔的分布規(guī)則，工件比較小，可一次鉆完，這個(gè)組合機(jī)床要完成銑端面、鉆孔、倒角、攻絲的一系列的工藝，因而適合選擇多工位回轉(zhuǎn)工作臺(tái)臥式組合機(jī)床。 3) 零件的生產(chǎn)批量 零件的生產(chǎn)批量是決定采用單工位、多工位、自動(dòng)線或按中小批量生產(chǎn)特點(diǎn)設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要因素。按設(shè)計(jì)要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為年生產(chǎn)量為15萬(wàn)件，從工件外形及輪廓尺寸，為了減少加工時(shí)間，采用多工位回轉(zhuǎn)工作臺(tái)臥式組合機(jī)床以提高利用率。 綜上所述：通過對(duì)箱體零件的結(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、定位、夾緊方式、工藝方法，并定出影響機(jī)床的總體布局和技術(shù)性能等方面的考慮，最終決定機(jī)床的設(shè)計(jì)方案。 2.3 確定切削用量 2.3.1工藝方案的擬訂 多軸箱上所有刀具共用一個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)，通常為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái)，工作時(shí)，要求所有刀具的每分鐘進(jìn)給量相同，且等于動(dòng)力滑臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量（mm/min）應(yīng)是適合有刀具的平均值。因此，同一多軸箱上的刀具主軸可設(shè)計(jì)成同轉(zhuǎn)速和同的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r）。以滿足同直徑孔的加工需要，即：·=·=…=·= 式中：… ——各主軸轉(zhuǎn)速（r/min） … ——各主軸進(jìn)給量（mm/r） ——?jiǎng)恿_(tái)每分鐘進(jìn)給量（mm/min） 由于箱體孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求都是相同的。按照經(jīng)濟(jì)地選擇滿足加工要求的原則，采用查表的方法查得：鉆頭直徑D=9mm, 壓鑄鋁合金Y112、進(jìn)給量選擇f=0.15mm/r、切削速度v=40m/min. 2.3.2確定切削力、切削扭矩、切削功率 根據(jù)選定的切削用量（主要指切削速度v及進(jìn)給量f）確定切削力，作為選擇動(dòng)力部件（滑臺(tái)）及夾具設(shè)計(jì)的依據(jù)；確定切削扭矩，用以確定主軸及其它傳動(dòng)件（齒輪，傳動(dòng)軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動(dòng)電動(dòng)（一般指動(dòng)力箱）功率，通過查表計(jì)算如下： 布氏硬度：HB =HBmin－(HBmax－HBmin) =80－(100－80) =73.33 切削力：=118 =118×9× =301.9N 切削扭矩：=59 =59×× =1438.14N·mm 切削功率：=×4 （四根主軸） =1438.14×40/(9740×3.14×9) ×4 =0.1045 kw×4=0.418kw 式中：HB——布氏硬度 F——切削力（N） D——鉆頭直徑（mm） f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r） T——切削扭矩(N·mm) V——切削速度（m/min） P——切削功率(kw) 2.4 加工工序圖 被加工零件工序圖具有直觀的作用，此外，它還具有一些特定的要求。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)線上完成的工藝內(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)、夾壓部以及被加工零件的材料、硬度和在本機(jī)床上加工前毛坯情況的圖紙。它是在原有的工件圖基礎(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)文件。被 加工零件工序圖應(yīng)包括下列內(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)表示出工件內(nèi)部筋的布置和尺寸，以便檢查工件裝進(jìn)夾具是否相碰，以及刀具通過的可能性。 [2]在圖上應(yīng)表示出加工用基面和夾壓的方向及位置，以便依此進(jìn)行夾具的支承，定位及夾壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 [3]在圖上應(yīng)表示出加工表面的尺寸、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機(jī)床保證的部分）。 [4]圖中還應(yīng)注明被加工零件的名稱、編號(hào)、材料、硬度以及被加工部位的余量。 此外，為了使被加工零件工序圖清晰明了，能突出本機(jī)床的加工內(nèi)容，繪制時(shí)對(duì)本機(jī)床加工部位用粗實(shí)線表示，其尺寸打上方框，其余部位用細(xì)實(shí)線表示。 本設(shè)計(jì)中，我設(shè)計(jì)的是左、右曲軸箱鉆孔工位設(shè)計(jì)，采用一面兩銷定位，實(shí)現(xiàn)完全定位。由于利用工件的底面作為基面，為了使夾緊可靠以及部件配置合理，采用對(duì)工件的頂面進(jìn)行夾緊。要求加工之后能滿足尺寸的公差范圍之內(nèi)。整體的定位及夾緊的位置及加工位可見圖2-3所示。 圖2-3 加工工序圖 2.5加工示意圖 2.5.1 加工示意圖的作用和內(nèi)容 零件加工的工藝方案要通過加工示意圖反映出來。加工示意圖表示被加工零件在機(jī)床上的加工過程，刀具、輔具的布置狀況以及工件、夾具、刀具等機(jī)床各部件間的相對(duì)位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等。因此，加工示意圖是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要圖紙之一，在總體設(shè)計(jì)中占據(jù)重要地位。它是刀具、輔具、主軸箱、液壓電氣裝置設(shè)計(jì)及通用部件選擇的主要原始資料，也是整臺(tái)組合機(jī)床布局和性能的原始要求，同時(shí)還是調(diào)整機(jī)床、刀具及試車的依據(jù)。其內(nèi)容為： 1）應(yīng)反映機(jī)床的加工方法、加工條件及加工過程。 2）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）。 3）決定主軸的結(jié)構(gòu)類型、規(guī)格尺寸及外伸長(zhǎng)度。 4）選擇標(biāo)準(zhǔn)的或設(shè)計(jì)專用的接桿、浮動(dòng)卡頭、導(dǎo)向裝置、攻絲靠模裝置、刀桿托架等，并決定它們的結(jié)構(gòu)、參數(shù)及尺寸。 5）標(biāo)明主軸、接桿（卡頭）、夾具（導(dǎo)向）與工件之間的聯(lián)系尺寸、配合及精度。 6）根據(jù)機(jī)床要求的生產(chǎn)率及刀具、被加工零件材料特點(diǎn)等，合理確定并標(biāo)注各主軸的切削用量。 7）決定機(jī)床動(dòng)力部件的工作行程及工作循環(huán)。 2.5.2 加工示意圖的畫法及注意事項(xiàng) 1）加工示意圖的繪制順序是：先按比例用細(xì)實(shí)線繪出工件加工部位和局部結(jié)構(gòu)的展開圖，加工表面用粗實(shí)線畫。為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，相同加工部位的加工示意（指對(duì)同一規(guī)格的孔加工，所用刀具、導(dǎo)向、主軸、接桿等的規(guī)格尺寸、精度完全相同），允許只表示其中之一，亦即同一主軸箱上結(jié)構(gòu)尺寸相同的主軸可只畫一根。但必須在主軸上標(biāo)注軸號(hào)（與工件孔號(hào)相對(duì)應(yīng)）。當(dāng)軸數(shù)較多時(shí)，可縮小比例，用細(xì)實(shí)線畫出工件加工部位的外形簡(jiǎn)圖，并在孔旁標(biāo)注孔號(hào)，以便設(shè)計(jì)和調(diào)整機(jī)床。 2）一般情況下，在加工示意圖上，主軸分布可不按真實(shí)距離繪制。當(dāng)被加工孔間距很小或需設(shè)置徑向結(jié)構(gòu)尺寸較大的導(dǎo)向裝置時(shí)，相鄰主軸必須嚴(yán)格按比例繪制，以便檢查相鄰主軸、刀具、輔具、導(dǎo)向是否干涉。 3）主軸應(yīng)從主軸箱端面畫起。刀具畫加工終了位置。標(biāo)準(zhǔn)的通用結(jié)構(gòu)只畫外形輪廓，但須加注規(guī)格代號(hào)。對(duì)一些專用結(jié)構(gòu)，為顯示其結(jié)構(gòu)而必須剖視，并標(biāo)注尺寸、精度及配合。 2.5.3 刀具及導(dǎo)套的選擇 ①刀具的選擇 刀具選擇考慮加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素。 箱體的材料壓鑄鋁合金Y112布氏硬度在HB80～100，孔徑D為9mm，刀具的材料選擇硬質(zhì)合金鋼鉆頭，為了使工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、刃磨簡(jiǎn)單，根據(jù)《機(jī)械切削刀具及應(yīng)用速查手冊(cè)》表4-12選擇Φ9莫氏錐柄麻花鉆（GB/T 1438.1-1996）/mm。（生產(chǎn)廠家上海瀘林機(jī)電有限公司） ②導(dǎo)向套的選擇 在組合機(jī)床上加工孔，除用剛性主軸的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取決于夾具導(dǎo)向。因此正確選擇導(dǎo)向裝置的類型，合理確定其尺寸、精度，是設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要內(nèi)容。 Ⅰ選擇導(dǎo)向類型 根據(jù)刀具導(dǎo)向部分直徑d=9mm和刀具導(dǎo)向的線速度v=50m/min，選擇固定式導(dǎo)向。 圖2－4 固定導(dǎo)向裝置 Ⅱ?qū)蛱椎膮?shù) 根據(jù)刀具的直徑選擇固定導(dǎo)向裝置，如圖2－4所示： 根據(jù)《組合機(jī)床及其調(diào)整與使用》表4-11 通用導(dǎo)套的尺寸規(guī)格選擇固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺寸如下表： 表2－1 固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺 d D D1 D2 L L1 m R d1 d2 L0 9 15 22 26 28 38 9 17.5 M8 16 12 固定裝置的配合如下表： 表2－2 固定裝置的配合 導(dǎo)向類別 工藝方法 D 刀具導(dǎo)向部分外徑 固定導(dǎo)向 鉆孔 g6 2.5.4 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)。 通用鉆孔主軸有(1)圓錐滾子軸承主軸(2)向心球軸承主軸（3）滾針軸承主軸。 根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》表4-2 選用滾針軸承主軸 2.5.4.1 主軸尺寸 根據(jù)公式：d=6.2 (2-2) 可算出本設(shè)計(jì)中攻螺紋主軸的大致直徑 式中：d——主軸直徑（mm） T——轉(zhuǎn)矩（N·m） D——螺距大徑（mm） P——螺距（mm） dB==17.52mm 由于本設(shè)計(jì)中D=9mm，所以主軸直徑的確定直徑d=20mm外伸尺寸L=112mm。 2.5.4.2選擇刀具接桿 由以上可知，多軸箱各主軸的外伸長(zhǎng)度為一定值，而刀具的長(zhǎng)度也是一定值，因此，為保證多軸箱上各刀具能同時(shí)到達(dá)加工終了位置，就需要在主軸與刀具之間設(shè)置可調(diào)環(huán)節(jié)，這個(gè)可調(diào)節(jié)在組合機(jī)床上是通過可調(diào)整的刀具接桿來解決的,可調(diào)連接桿如圖2-5所示， 圖2-5 可調(diào)接桿 接桿上的尺寸d與主軸外伸長(zhǎng)度的內(nèi)孔D配合，因此，根據(jù)接桿直徑d選擇刀具接桿參數(shù)如表2-3所示： 表2-3 可調(diào)接桿尺寸（部分） 根據(jù)表中的數(shù)據(jù)選擇d=16接桿尺寸 2.5.5 動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程的確定 動(dòng)力部件的工作循環(huán)是指加工時(shí)，動(dòng)力部件從原始位置開始運(yùn)動(dòng)到加工終了位置，又返回到原位的動(dòng)作過程如圖2-6所示。 圖2-6 工作循環(huán)圖 2.5.5.1 工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定 ：工作進(jìn)給長(zhǎng)度 ：切入長(zhǎng)度 ：加工長(zhǎng)度 ：切出長(zhǎng)度 =20+10=30mm 切入長(zhǎng)度一般為5~10mm，取10mm。 切出長(zhǎng)度為0。 2.5.5.2 快速引進(jìn)長(zhǎng)度確定 快速引進(jìn)是指動(dòng)力部件把刀具送到工作進(jìn)給位置，其長(zhǎng)度由具體情況確定。本工序選取快速引進(jìn)長(zhǎng)度為135mm。 2.5.5.3動(dòng)力部件總行程的確定 動(dòng)力部件總行程為快退行程和前后備量之和?？傂谐虨?00mm前備量為20mm，后備量為225mm。 2.5.6 活動(dòng)鉆模板的選擇 2.5.6.1 活動(dòng)鉆模板的選擇原理 由于為回轉(zhuǎn)工作臺(tái)臥式組合機(jī)床所以鉆模板不能固定地設(shè)置在機(jī)床夾具上，而是將它連接在主軸箱上并隨主軸箱而運(yùn)動(dòng)，這種就是活動(dòng)鉆模板。 根據(jù)本設(shè)計(jì)的需要選擇剛性鉆模板，剛性鉆模板與主軸箱之間是剛性連接的，工作時(shí)相互間沒有相對(duì)移動(dòng)，因而刀尖與導(dǎo)套端面之間的距離L在加工過程中是固定不變的如圖2-7。采用剛性鉆模板通常能夠保證被加工孔同工件定位基準(zhǔn)之間的位置精度為0.15-0.35毫米。本設(shè)計(jì)的位置精度為0.15mm所以可以使用剛性鉆模板。 圖2-7 剛性活動(dòng)鉆模板 2.5.6.2活動(dòng)鉆模板與多軸箱的連接方式 多軸箱與活動(dòng)鉆模板導(dǎo)桿或托架導(dǎo)桿的連接型式有下述四種： （1） 導(dǎo)桿滑配在主軸箱兩側(cè)。 （2） 導(dǎo)桿固定在主軸箱兩側(cè) （3） 導(dǎo)桿固定在主軸箱前蓋上。 （4） 導(dǎo)桿由主軸箱內(nèi)穿過。 根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》圖5-25 根據(jù)本設(shè)計(jì)的需要主軸箱與活動(dòng)鉆模板或托架倒桿的連接方式 如圖2-8所示活動(dòng)鉆模板與前箱蓋的連接。 圖2-8 活動(dòng)鉆模板與前箱蓋的連接 2.5.7繪制加工示意圖 根據(jù)以上所求出的數(shù)據(jù)繪制出加工示意圖如圖2-9所示： 圖2-9 鉆孔加工示意圖 圖2-10 總尺寸聯(lián)系圖 2.6機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 2.6.1聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容 聯(lián)系尺寸圖用來表示機(jī)床各組成部件的相互裝配和運(yùn)動(dòng)關(guān)系，以檢驗(yàn)機(jī)床各部件的相對(duì)位置及尺寸聯(lián)系是否滿足要求，通用部件的選擇是否合適，并為進(jìn)一步開展主軸箱、夾具等專用部件、零件的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。聯(lián)系尺寸圖也可以看成是簡(jiǎn)化的機(jī)床總圖，它表示機(jī)床的配置型式及總體布局。 如圖2-10所示，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的內(nèi)容包括機(jī)床的布局形式，通用部件的型號(hào)、規(guī)格、動(dòng)力部件的運(yùn)動(dòng)尺寸和所用電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)、工件與各部件間的主要聯(lián)系尺寸，專用部件的輪廓尺寸等。 2.6.2通用部件選型 本課題需選擇的通用部件包括多軸箱、動(dòng)力箱、滑臺(tái)和側(cè)底座。選型的基本思路是： （1）先初步選定多軸箱的尺寸； （2）計(jì)算主軸切削功率，根據(jù)功率選擇電機(jī)和相應(yīng)的動(dòng)力箱（要與多軸箱配套）； （3）根據(jù)動(dòng)力箱確定液壓滑臺(tái)和側(cè)底座的型號(hào)。 2.6.2.1多軸箱 多軸箱是組合機(jī)床上的一個(gè)重要組成部件，主要用來安裝主軸、傳動(dòng)軸、及齒輪等。多軸箱后接動(dòng)力箱，并和動(dòng)力箱一同安裝在液壓滑臺(tái)上。 由于待加工的螺紋孔數(shù)量不多且距離很近，只需設(shè)計(jì)一個(gè)較簡(jiǎn)單的傳動(dòng)系統(tǒng)就能達(dá)到加工目的，所以根據(jù)《組合機(jī)床及其調(diào)整與使用》表6-1，初步選定多軸箱規(guī)格：400×400。 2.6.2.2動(dòng)力箱和電機(jī) 動(dòng)力箱是刀具主運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，即動(dòng)力箱通過多軸箱使刀具做主體運(yùn)動(dòng)。動(dòng)力箱安裝在通用化的多軸箱上。 有兩種動(dòng)力箱。一種是靠鍵與齒輪連接傳動(dòng)的，另一種是靠端面?zhèn)鲃?dòng)鍵傳動(dòng)的。本課題選擇第一種傳動(dòng)方式的動(dòng)力箱。 查閱《組合機(jī)床及其調(diào)整與使用》表2-13，選擇切削速度v=40m/s，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量s=0.15mm/r。 暫定主軸直徑為D=20mm。 單根主軸切削轉(zhuǎn)矩M=59Ds=1438.14N·mm，則4根主軸總切削轉(zhuǎn)矩為4M，即5752.56N·mm。 總功率P==0.1045kW。 動(dòng)力箱（如圖2-11）應(yīng)與多軸箱配合，根據(jù)《組合機(jī)床及其調(diào)整與使用》表6-1，動(dòng)力箱選擇1TD25型，輸出轉(zhuǎn)速785r/min。配套電動(dòng)機(jī)型號(hào)選Y100L1-4，電機(jī)轉(zhuǎn)速1420 r/min，輸出功率2.2kW。實(shí)際生產(chǎn)中可選購(gòu)揚(yáng)州組合機(jī)床動(dòng)力頭有限公司生產(chǎn)的1TD25IB型動(dòng)力頭。主要參數(shù)如下： 圖2-11 動(dòng)力箱 表2-4 尺寸參數(shù) 型號(hào) 名義尺寸 Djs6 Be8 L4 L d1 L1 L2 L3 b3 h H B b1 d2 b2 1TD25 250 Φ30 12 45 320 M12 50 100 325 220 125 250 250 290 M12 90 表2-5 性能參數(shù) 型　號(hào) 型　式 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 電動(dòng)機(jī)功率 （KW） L3（mm） 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 (r/min) 驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速 (r/min) 1TD25 IB Y100L1-4 2.2 325 1420 785 2.6.2.3液壓滑臺(tái)和側(cè)底座 動(dòng)力滑臺(tái)是組合機(jī)床實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的通用部件，安裝在側(cè)底座上。 根據(jù)《組合機(jī)床及其調(diào)整與使用》表3-5，液壓滑臺(tái)選擇HY50A型，相應(yīng)的側(cè)底座選擇CC50I型。部分參數(shù)如下： 表2-6 部分性能尺寸參數(shù)表 滑臺(tái) 側(cè)底座 壓力繼電器 臺(tái)面寬 型號(hào) 行程 500mm HY50A 400 CC50I HY50AF-51 滑臺(tái)型號(hào) 臺(tái)面寬度(mm) 臺(tái)面長(zhǎng)度(mm) 行程(mm) 滾珠絲杠直徑X螺距 最大進(jìn)給力（N） 工進(jìn)電機(jī)功率（KW） 快移電機(jī)功率（KW） 工進(jìn)速度(mm/min) 快移動(dòng)速度(m/min) 1HJT50 500 1000 400 63X10 32000 0.75 1.5 15.3-533.8 6.9 實(shí)際生產(chǎn)中可選用揚(yáng)州市組合機(jī)床廠生產(chǎn)的1HJT系列機(jī)械滑臺(tái)如圖2-12，它可與1HYT系列液壓滑臺(tái)通用。主要參數(shù)如下： 圖2-12 滑臺(tái)尺寸聯(lián)系圖 表2-7 尺寸參數(shù) 型號(hào) 型式 B B1 B2 B3 B4 H L L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9 L10 L11 L12 L13 L14 d 1HJT50 IA 500 500 450 127 150 360 1000 400 1440 190 568 150 300 300 250 ? ? ? ? 250 40-120 M16 2.6.2.4 確定機(jī)床裝料高度H 裝料高度是指工件安裝基面至地面的垂直距離根據(jù)《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》書中第七章所講通常組合機(jī)床有850mm和1060mm兩種裝料高度，綜合考慮選擇1060mm。 2.7生產(chǎn)率計(jì)算卡 生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映所設(shè)計(jì)機(jī)床的工作循環(huán)過程、動(dòng)作時(shí)間、切削用量、生產(chǎn)率、負(fù)荷率等技術(shù)文件，通過生產(chǎn)率計(jì)算卡，可以分析擬定的方案是否滿足用戶對(duì)生產(chǎn)率及負(fù)荷率的要求。計(jì)算如下： 切削時(shí)間： T切= L/vf+t停 = 35/40＋15/450 =0.908 min 式中：T切——機(jī)加工時(shí)間（min） L——工進(jìn)行程長(zhǎng)度（mm） vf—— 刀具進(jìn)給量（mm/min） t?！罁蹊F停留時(shí)間。一般為在動(dòng)力部件進(jìn)給停止?fàn)顟B(tài)下，刀具旋轉(zhuǎn)5～15 r所需要時(shí)間。這里取15r 輔助時(shí)間 T輔 = +t裝 = （120＋155）/6000+1.5 = 1.542min 式中：L3、L4 ——分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退長(zhǎng)度（mm） vfk ——快速移動(dòng)速度（mm/min） t裝 ——裝卸工件時(shí)間（min）一般為0.5～1.5min,取1.5min 機(jī)床生產(chǎn)率 Q1 = 60/T單 = 60/（T切+T輔） =60/（0.908+1.542） =24.49 件/h 機(jī)床負(fù)荷率按下式計(jì)算 η= Q1/Q×100% = Q1tk/A×100% =24.49×4160/150000×100% =82.6% 式中：Q——機(jī)床的理想生產(chǎn)率（件/h） A——年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件） 表2-8 生產(chǎn)率計(jì)算卡 被加工 零件 圖號(hào) 毛坯種類 鋁合金 名稱 左、右曲軸箱 毛坯重量 材料 Y112(JB3069—82) 硬度 HB80-100 工序名稱 鉆孔 工序號(hào) 工時(shí)/min 序號(hào) 工步 名稱 工作行程/mm 切速/（m·min-1） 進(jìn)給量/（mm·r-1） 進(jìn)給量/（mm·min-1） 工進(jìn)時(shí)間 輔助時(shí)間 1 按裝工件 0.5 2 工件定位夾緊 0.25 3 Z軸快下 120 6000 0.020 4 Z軸工進(jìn) 35 40 0.15 40 0.878 5 Z軸暫停 0.03 6 Z軸快退 155 6000 0.022 7 工件松開 0.25 8 卸下工件 0.5 備注 1、主軸轉(zhuǎn)速708r/min 累計(jì) 0.878 1.572 單件總工時(shí) 2.45 機(jī)床生產(chǎn)率 24.49件/h 理論生產(chǎn)率 38.44件/h 負(fù)荷率 82.6% 第三章 多軸箱設(shè)計(jì) 3.1多軸箱的組成及表示方法 多軸箱按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為通用（即標(biāo)準(zhǔn)）和專用多軸箱兩大類。前者結(jié)構(gòu)典型，能利用同用的箱體和傳動(dòng)件；后者結(jié)構(gòu)特殊，往往需要加強(qiáng)主軸系統(tǒng)剛性，而使主軸及某些傳動(dòng)件必須專門設(shè)計(jì)，故專用主軸箱通常指“剛性主軸箱”，即采用不需要刀具導(dǎo)向裝置的剛性主軸和用精密滑臺(tái)導(dǎo)軌來保證加工孔的位置精度。通用主軸箱則采用標(biāo)準(zhǔn)主軸，借助導(dǎo)向套引導(dǎo)刀具來保證被加工孔的位置精度。 本設(shè)計(jì)中所采用的就是通用主軸箱。 3.1.1 多軸箱的組成 多軸箱由通用零件如箱體、主軸、傳動(dòng)軸、齒輪和附加機(jī)構(gòu)等組成。其基本結(jié)構(gòu)中，箱體、前蓋、后蓋、上蓋、側(cè)蓋等為箱體類零件；主軸、傳動(dòng)軸、傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力箱和電動(dòng)機(jī)齒輪等為傳動(dòng)類零件；分油器、注油標(biāo)、排油塞、和防油套等為潤(rùn)滑及防油元件。 在多軸箱箱體內(nèi)腔，可安排兩排32mm寬的齒輪或三排24mm寬的齒輪；箱體后壁與后蓋之間可安排一排（后蓋用90mm厚時(shí)）或兩排（后蓋用125mm厚時(shí)）24mm寬的齒輪。 本多軸箱考慮到實(shí)際情況，在箱體體內(nèi)安排了三排24mm寬的齒輪和 3.1.2 多軸箱總圖繪制方法特點(diǎn) [1]主視圖 用點(diǎn)劃線表示齒輪節(jié)圓，標(biāo)注齒輪齒數(shù)和模數(shù)，兩嚙合齒輪相切處標(biāo)注羅馬字母，表示齒輪所在排數(shù)。標(biāo)注各軸軸號(hào)及主軸和驅(qū)動(dòng)軸、液壓泵軸的轉(zhuǎn)速和方向。 [2]展開圖 每根軸、軸承、齒輪等組件只畫軸線上邊或下邊（左邊或右邊）一半，對(duì)于結(jié)構(gòu)尺寸完全相同的軸組件只畫一根，但必須在軸端注明相應(yīng)的軸號(hào)；齒輪可不按比例繪制，在圖形一側(cè)用數(shù)碼箭頭標(biāo)明齒輪所在排數(shù)。 3.2 箱體通用零件的選擇 3.2.1 通用箱體類零件 多軸箱的通用箱體類零件配套表詳見《組合機(jī)床及其調(diào)整與使用》中表6-1；箱體材料為HT200，前、后、側(cè)蓋等材料為HT150。多軸箱體基本尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)（GB3668.1-83）規(guī)定，多軸箱的標(biāo)準(zhǔn)厚度為180mm，用于臥式主軸箱的前蓋厚度為55mm，用于立式的因兼作油池用，故加后到70mm，基型后蓋的厚度為90mm，變形后蓋厚度為50mm，100mm和125mm三種，應(yīng)根據(jù)多軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)安排和動(dòng)力部件與多軸箱的連接情況合理選用。 3.2.2 通用主軸、通用傳動(dòng)軸、通用齒輪和套 本設(shè)計(jì)中，通用主軸、通用傳動(dòng)軸的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，配套零件及聯(lián)系尺寸，詳見《組合機(jī)床及其調(diào)整與使用》中表6-2、表6-3。 多軸箱通用齒輪有：傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力箱齒輪和電機(jī)齒輪三種（《組合機(jī)床及其調(diào)整與使用》中表6-5 通用齒輪系列參數(shù)與組合機(jī)床及其自動(dòng)化表4-3），其結(jié)構(gòu)型式、尺寸參數(shù)及制造裝配要求。 3.3 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 多軸箱設(shè)計(jì)原始原始依據(jù)圖，是根據(jù)“三圖一卡”整理編繪出來的。其內(nèi)容及注意事項(xiàng)如下： [1] 根據(jù)機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，繪制多軸箱外形圖，并標(biāo)注輪廓尺寸及動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸的相對(duì)位置尺寸。 [2] 根據(jù)聯(lián)系尺寸圖和加工示意圖，標(biāo)注所有主軸位置尺寸及工件與主軸、主軸與驅(qū)動(dòng)軸的相關(guān)位置尺寸。 [3] 根據(jù)加工示意圖標(biāo)注各主軸轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向主軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)向。 [4] 列表標(biāo)明各主軸的工序內(nèi)容、切削用量及主軸外伸尺寸。 [5] 標(biāo)明動(dòng)力件型號(hào)及其性能參數(shù)。 圖3-1 多軸箱的原始依據(jù)圖 3.4軸的選擇及校核 3.4.1主軸的選擇 由于4孔布置比較緊密，之前選定的主軸直徑為20mm。采用滾針軸承主軸，這樣推力球軸承大徑比滾錐軸承要小，可避免由于空間較小導(dǎo)致各軸承之間發(fā)生的干涉。根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè)》圖4-9，選擇T0723-41型主軸，如下圖3-2所示： 圖3-2 T0723-41型主軸 3.4.2傳動(dòng)軸的選擇 傳動(dòng)軸選擇的基本思路如下： （1）由主軸的扭矩計(jì)算出傳動(dòng)軸的扭矩； （2）根據(jù)扭矩變形值來確定傳動(dòng)軸的直徑。 傳動(dòng)軸的扭矩M傳=4M主×Z傳/Z主 =4×59Ds×20/18 =6391.73N·mm 式中：M主——主軸的扭矩，由于有4根主軸，故系數(shù)為4 Z傳——傳動(dòng)軸上齒輪齒數(shù)，此處為20，在后面齒輪的選擇中詳述 Z主——主軸上齒輪齒數(shù)，此處為20，在后面齒輪的選擇中詳述 確定了傳動(dòng)軸上的扭矩M傳，便可根據(jù)允許的扭矩變形值來計(jì)算它的直徑。 傳動(dòng)軸最小直徑d≥5.2 =24.2mm 式中M代表傳動(dòng)軸上的扭矩M傳。 求得傳動(dòng)軸承受來自主軸扭矩的最小直徑d為24.2mm，取25mm。采用滾錐軸承傳動(dòng)軸。根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè)》圖4-9，選擇T0731-44型傳動(dòng)軸，如下圖： 圖3-3 T0731-44型傳動(dòng)軸 3.4.3軸的校核 已知軸的最小直徑和軸的結(jié)構(gòu)，需對(duì)傳動(dòng)軸進(jìn)行校核，參照《機(jī)械設(shè)計(jì)》第377頁(yè)的例題，校核步驟如下： 圖3-4 軸的結(jié)構(gòu)與裝配 （1）求軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 電機(jī)輸出功率為2.2kW，通過兩級(jí)齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)傳動(dòng)軸，設(shè)每級(jí)齒輪傳動(dòng)的效率為0.97，則： 傳動(dòng)軸的功率P=P電 =2.2×0.97×0.97 =2.07kW 式中：P電——電機(jī)輸出功率 ——齒輪傳動(dòng)效率 動(dòng)力頭輸出轉(zhuǎn)速為785r/min。動(dòng)力頭齒輪齒數(shù)為21，傳動(dòng)軸一端齒輪齒數(shù)為29（后面會(huì)細(xì)講）。則： 傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速n=n動(dòng)Z動(dòng)/Z傳 =785×21/29 =568 r/min 式中：n動(dòng)——?jiǎng)恿︻^輸出轉(zhuǎn)速 Z動(dòng)——?jiǎng)恿︻^齒輪齒數(shù) Z傳——傳動(dòng)軸一端上齒輪齒數(shù) 轉(zhuǎn)矩T=9550000P/n =9550000×2.07/568 =34776N·mm （2）求作用在齒輪上的力 傳動(dòng)軸一端與動(dòng)力頭齒輪嚙合的齒輪分度圓直徑為87（后面會(huì)細(xì)講）。由于都是直齒輪，所以軸向力為0。 圓周力Ft=2T/d =2×34776/87 =799N 式中：T——傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩 d——分度圓直徑 徑向力Fr=Fttanα =799×tan20° =291N 式中：Ft——圓周力 α——壓力角。由于此處為標(biāo)準(zhǔn)直齒輪嚙合，故為20° （3）求軸上載荷 根據(jù)圖3-5可確定大齒輪附近的軸承為危險(xiǎn)截面。欲求危險(xiǎn)截面載荷，需先求出支反力，方程如下： 水平面F1+F2=Ft F1·a+F2·b=0 垂直面F3+F4=Fr F3·a+F4·b=0 式中：F1 F2 F3 F4——支反力 a b——軸承到齒輪的距離 解得F1= 1035N F2= -236N F3= 377N F4= -86N 水平面彎矩M1= F1·a =1035×44 =45540N·mm 垂直面彎矩M2= F3·a =377×44 =16588N·mm 所以，總彎矩M= =48467 N·mm 扭矩T即為之前求得的轉(zhuǎn)矩34776N·mm （4）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面）的強(qiáng)度。軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取α=0.6，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》公式15-5，以及之前求得的彎矩、扭矩，可得： 計(jì)算應(yīng)力= =33.77MPa 式中：W——軸的抗彎截面系數(shù)。這里為0.1× 之前選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-1，可查得[]=60 MPa。因此＜[]，故安全。 彎矩圖、扭矩圖如下： 圖3-5彎矩圖、扭矩圖 3.5齒輪的選擇和設(shè)計(jì) 3.5.1動(dòng)力頭齒輪的選擇 動(dòng)力箱與多軸箱連接，動(dòng)力箱的輸出軸伸入多軸箱內(nèi)，上面安裝有齒輪，前面章節(jié)已經(jīng)查到1TD25IB動(dòng)力頭的直徑為30mm，輸出轉(zhuǎn)速為785r/min。根據(jù)《組合機(jī)床及其自動(dòng)化》表4-3，可知φ30動(dòng)力頭用齒輪模數(shù)為3mm，齒數(shù)有21—24四種，取齒數(shù)為21。 3.5.2主軸齒輪的選擇 4根主軸完全相同，直徑為20mm，根據(jù)前面選擇的加工余量，可知主軸轉(zhuǎn)速為706r/min。根據(jù)《組合機(jī)床及其自動(dòng)化》表4-3，選擇模數(shù)2.5mm，齒數(shù)18的齒輪如圖3-6。齒輪寬度統(tǒng)一選24mm。 圖3-6主軸上的齒輪 3.5.3傳動(dòng)軸齒輪的選擇 4個(gè)待加工孔中心線構(gòu)成一個(gè)矩形，長(zhǎng)71mm，寬63mm。傳動(dòng)軸一端上的齒輪應(yīng)該與4根主軸上的齒輪完全嚙合，所以傳動(dòng)軸一端上的齒輪與主軸上的齒輪的中心距為矩形對(duì)角線的一半。 中心距a=/2 =47.46mm 根據(jù)這個(gè)中心距計(jì)算出的齒數(shù)不是整數(shù)，所以此處應(yīng)該采用變位齒輪。就近選擇理想中心距為47.5mm，已知模數(shù)2.5mm，則可計(jì)算出傳動(dòng)軸一端上齒輪的齒數(shù)為20。 變位系數(shù)ξ=（a-a0）/m =（47.46-47.5）/2.5 =-0.016 式中：a——實(shí)際中心距 a0——理想中心距 m——齒輪模數(shù) 根據(jù)《組合機(jī)床及其調(diào)整與使用》表6-9，可查得該齒輪公法線長(zhǎng)度增量為0.016如圖3-7。 圖3-7 傳動(dòng)軸上與主軸齒輪嚙合的變位齒輪 已知主軸齒輪、傳動(dòng)軸一端齒輪、動(dòng)力頭齒輪的模數(shù)，齒數(shù)以及轉(zhuǎn)速，就可以求出傳動(dòng)軸另一端齒輪的參數(shù)。 傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速n傳=n主×Z主/Z傳 =706×18/20 =635.4r/min 式中：n主——主軸轉(zhuǎn)速 Z主——主軸上齒輪齒數(shù) Z傳——傳動(dòng)軸一端上齒輪齒數(shù) 傳動(dòng)軸另一端齒輪齒數(shù)Z=Z動(dòng)×n動(dòng)/n傳 =21×785/635.4 =25.9 取26 式中：Z動(dòng)——?jiǎng)恿︻^齒輪齒數(shù) n動(dòng)——?jiǎng)恿︻^轉(zhuǎn)速 綜上所述，傳動(dòng)軸一端與主軸上齒輪嚙合的齒輪齒數(shù)為20，模數(shù)為2.5mm。傳動(dòng)軸另一端與動(dòng)力頭齒輪嚙合的齒輪齒數(shù)為26，模數(shù)為3mm如圖3-8。齒輪寬度統(tǒng)一選24mm。 圖3-8 傳動(dòng)齒輪 3.6其他通用部件的選擇 其他通用部件的選擇如：套筒、墊圈、滾針套等，根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè)》圖4-11到圖4-14選擇如圖3-9所示： 根據(jù)下表主軸直徑d=20mm，傳動(dòng)軸直徑為d=25mm選擇軸套。 圖3-9 軸套的選擇表 3.7多軸箱的潤(rùn)滑 在臥式組合機(jī)床上，多軸箱采用淋油的方式潤(rùn)滑。箱體頂部放一個(gè)油盤，分配器引出的一根或兩根油管將油引入油盤，再通過油盤上的孔淋到各排齒輪上。對(duì)于潤(rùn)滑油不易淋到而需要潤(rùn)滑的部位，如第VI排齒輪，則將分配器引出的油管單獨(dú)引向這些部位。 潤(rùn)滑油泵安裝在多軸箱體的前壁上。有兩種帶動(dòng)方式。一種是由第I排齒輪直接帶動(dòng)，齒輪的標(biāo)準(zhǔn)可查閱《組合機(jī)床及其自動(dòng)化》表4-9；另一種是通過潤(rùn)滑油泵的傳動(dòng)軸，由第VI排齒輪帶動(dòng)，傳動(dòng)軸上的齒輪則是通用齒輪。 由于本設(shè)計(jì)中第I排并無齒輪，所以只能選擇后一種帶動(dòng)方式，由第VI排齒輪帶動(dòng)。為避免發(fā)生干涉，可選擇傳動(dòng)軸上與動(dòng)力頭齒輪嚙合的齒輪來動(dòng)。使兩個(gè)齒輪軸線在同一高度，這樣可方便計(jì)算和繪圖。齒輪根據(jù)《組合機(jī)床及其自動(dòng)化》表4-3，選擇油泵的傳動(dòng)軸上地齒輪模數(shù)3mm，齒數(shù)40。 查閱《組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè)》圖4-8，可知油泵傳動(dòng)軸的標(biāo)準(zhǔn)以及配件型號(hào)。如圖3-10： 圖3-10油泵傳動(dòng)軸及部件 3.8多軸箱裝配圖 傳動(dòng)方案、軸、齒輪以及潤(rùn)滑均已確定，則可繪制多軸箱裝配圖。多軸箱上的部件選擇可參考《組合機(jī)床及其自動(dòng)化》、《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》和《組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè)》上的多軸箱裝配圖，主軸、傳動(dòng)軸的配件參考圖如圖3-11所示。 圖3-11多軸箱裝配圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) 隨著現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，特別是隨著它在自動(dòng)化領(lǐng)域內(nèi)的快速發(fā)展，組合機(jī)床的研究已經(jīng)成為當(dāng)今機(jī)器制造界的一個(gè)重要方向，在現(xiàn)代工業(yè)運(yùn)用中，大多數(shù)機(jī)器的設(shè)計(jì)和制造都是用機(jī)床大批量完成的，即已經(jīng)規(guī)格化了的，通常由機(jī)械軟件CAD設(shè)計(jì)畫圖而成并且用機(jī)床來實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)代大型工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，降低了組合機(jī)床的實(shí)現(xiàn)成本，軟件支持機(jī)制也使得實(shí)現(xiàn)變得更為簡(jiǎn)單，因此，研究組合機(jī)床的設(shè)計(jì)具有十分重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。 本課題基于使設(shè)計(jì)出的機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、效率高、質(zhì)量好提出的要求，著重選擇最佳的工藝方案，合適地確定機(jī)床工序集中程度，合理地選擇組合機(jī)床的通用部件，恰當(dāng)?shù)慕M合機(jī)床的配置型式，合理地選擇切削用量，以及設(shè)計(jì)高效率的夾具、工具、刀具及主軸箱就是本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容。具體的工作就是要制定工藝方案，進(jìn)行機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的分析和確定，進(jìn)行組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)，組合機(jī)床的部件設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)，使其具有工程意義，實(shí)現(xiàn)其在實(shí)際應(yīng)用中的價(jià)值。 雖然組合機(jī)床的應(yīng)用越來越廣泛，隨之，各種各樣組合機(jī)床的設(shè)計(jì)也經(jīng)常見于報(bào)道，經(jīng)過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)資料的查閱和研讀，可以得出結(jié)論，對(duì)各種組合機(jī)床的設(shè)計(jì)的研究方向隨著自動(dòng)化技術(shù)的飛速發(fā)展而趨于這樣一種研究方向，即組合機(jī)床及其自動(dòng)線方向。 它是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng)化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。由于組合