0160-P65F上箱體缸體粗鏜孔專機(jī)主軸箱設(shè)計(jì)【全套9張CAD圖+說明書】,全套9張CAD圖+說明書,p65f,箱體,缸體,鏜孔,專機(jī),主軸,設(shè)計(jì),全套,cad,說明書,仿單
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文) 第 34 頁 共 34 頁
1 引言
組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要,以大量系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ),配以少量的專用部件,對(duì)一種或數(shù)種工件按預(yù)先確定的工序進(jìn)行加工的高效專用機(jī)床。組合機(jī)床能夠?qū)ぜM(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位同時(shí)加工;可完成鉆孔、擴(kuò)孔、鏜孔、攻螺紋、銑削、車孔端面等工序,隨著組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展,其工藝范圍日益擴(kuò)大,如:焊接、熱處理、自動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)裝配、清洗等非切削工序。
組合機(jī)床廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的行業(yè),如:汽車、拖拉機(jī)、電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、閥門、縫紉機(jī)等制造業(yè)。主要加工箱體類零件,如氣缸體、變速箱體、汽缸蓋、閥體等;一些重要零件的關(guān)鍵加工工序,雖然生產(chǎn)批量不大,也采用組合機(jī)床來保證其加工質(zhì)量。目前,組合機(jī)床的研制正向高效、高精度、高自動(dòng)化的柔性化方向發(fā)展。
本文根據(jù)工廠需要,設(shè)計(jì)能高效、高精度的進(jìn)行上箱體缸體精鏜孔專機(jī)上的主軸箱。
1.1 組合機(jī)床的概念
組合機(jī)床是一種自動(dòng)化或半自動(dòng)化的機(jī)床。無論是機(jī)械電氣或電氣控制的都能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)。半自動(dòng)化的組合機(jī)床,工人只要將工件裝夾好,按一下按鈕,機(jī)床既可自動(dòng)進(jìn)行加工,加工一個(gè)循環(huán)停止。自動(dòng)化的組合機(jī)床,工人只要將零件放到料斗或上料架上,機(jī)床即可連續(xù)不斷地進(jìn)行加工。
組合機(jī)床的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)件約占70%——80%,這些部件是系列化的,可以進(jìn)行成批生產(chǎn)。其余20%——30%的專用部件是由被加工零件的形狀、輪廓尺寸、工藝和工序來決定,如夾具、主軸箱、刀具和工具等。
1.2 組合機(jī)床的發(fā)展歷史
1.2.1 國外組合機(jī)床的發(fā)展歷史
1911年,美國為了加工汽車零件研制了組合機(jī)床。在發(fā)展初期,各機(jī)床制造廠都執(zhí)行自己的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了方便用戶使用和維護(hù),提高互換性,1953年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機(jī)床制造廠協(xié)定,確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則,并規(guī)定了部件間聯(lián)系尺寸。1973年ISO公布了第一批組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn),使機(jī)床制造標(biāo)準(zhǔn)化做了行業(yè)性的規(guī)定。在剛過去的20世紀(jì)中,對(duì)機(jī)械制造裝備進(jìn)行了多次更新?lián)Q代。50年代為“規(guī)模效益”模式,即少品種大批量生產(chǎn)模式;70年代,是“精益生產(chǎn)”模式,以提高質(zhì)量,減低成本為標(biāo)志,80年代較多的采用數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、柔性制造單元和系統(tǒng)等高技術(shù)的集成機(jī)械制造裝備;90年代,機(jī)械制造裝備普遍具有“柔性化”、“自動(dòng)化”和“精密化”的特點(diǎn),適應(yīng)多品種小批量和經(jīng)常更新產(chǎn)品的需要。
1.2.2 國內(nèi)組合機(jī)床的發(fā)展歷史
在改革開放以來,我國機(jī)械制造業(yè)迅猛發(fā)展。已經(jīng)具備了成套生產(chǎn)加工各種精密的,高度自動(dòng)化的以及高效率的組合機(jī)床和自動(dòng)生產(chǎn)線,有些機(jī)床甚至已經(jīng)接近世界先進(jìn)水平?,F(xiàn)在我國已經(jīng)可以研制并生產(chǎn)出六軸五聯(lián)動(dòng)的系統(tǒng),分辨率可以達(dá)到1微米,適用于復(fù)雜型體的加工。組合機(jī)床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠等傳動(dòng),以簡化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍;采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動(dòng)更換系統(tǒng),以提高工藝可調(diào)性;以及納入柔性制造系統(tǒng)等。
1.3 加工對(duì)象及用途
1P65F上箱體缸體粗鏜孔專機(jī)是江蘇林海動(dòng)力機(jī)械集團(tuán)自主研發(fā)的專機(jī)。江蘇林海動(dòng)力機(jī)械集團(tuán)公司先后研制開發(fā)了排量從26ML到520ML的各種類型的二沖程、四沖程汽油機(jī),臥式、立式、風(fēng)冷、強(qiáng)制風(fēng)冷、水冷、油冷及各種起動(dòng)方式和用途的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)以及各類配套動(dòng)力機(jī)械。主要產(chǎn)品有ATV、CUV等特種車輛;通用發(fā)動(dòng)機(jī)及小型汽油發(fā)電機(jī)組、泵、油鋸、風(fēng)力滅火機(jī)、割灌機(jī)等小動(dòng)力配套機(jī)械;摩托車及摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)等。1P65F上箱體缸體粗鏜孔機(jī)床是林海集團(tuán)為了滿足生產(chǎn)要求,自主研發(fā)的專機(jī)。它用來摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞銷孔的鏜削,生產(chǎn)綱領(lǐng):單班制5萬臺(tái)。摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞銷孔的鏜削具有下列特點(diǎn):1)孔公差要求嚴(yán)格;2)表面光潔度要求高:3)孔的幾何形狀要求較高;4)生產(chǎn)率較高。 本工序一般是在大量生產(chǎn)機(jī)床上進(jìn)行的。通常采用三臺(tái)機(jī)床:一臺(tái)粗鏜孔、一臺(tái)精鏜孔及一臺(tái)切槽。不過,對(duì)于某些情況下的生產(chǎn)來說,分開在三臺(tái)高效率的機(jī)床上加工的投資畢竟是不合算的。所以林海集團(tuán)考慮到大批量生產(chǎn),研發(fā)了專機(jī)。
1P65F上箱體缸體粗鏜孔專機(jī)要求生產(chǎn)單班制年產(chǎn)5萬件零件。屬于大批量生產(chǎn),在批量生產(chǎn)中為了提高生產(chǎn)率,必須注意縮短加工時(shí)間和輔助時(shí)間,而且盡可能使輔助和加工時(shí)間重合,使每個(gè)工位安裝多個(gè)工件同時(shí)進(jìn)行多刀加工,實(shí)行工序高度集中,因而廣泛采用組合專用機(jī)床。組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要,以大量系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ),配以少量專用部件,對(duì)一種或數(shù)種工件按預(yù)先確定的工序進(jìn)行加工的高效專用機(jī)床。專用機(jī)床能夠?qū)ぜM(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位同時(shí)加工;可完成鉆孔、擴(kuò)孔、鏜孔、攻螺紋、銑削、車孔端面等工序,隨著組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展,其工藝范圍日益擴(kuò)大,如:焊接、熱處理、自動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)裝配、清洗等非切削工序。組合機(jī)床是用已經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件和少量專用部件組成的多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的高效專用機(jī)床,生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。專用機(jī)床廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的行業(yè),如:汽車、拖拉機(jī)、電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、閥門、縫紉機(jī)等制造業(yè)。主要加工箱體類零件,如汽缸體、變速箱體、汽缸蓋、閥體等;一些重要零件的關(guān)鍵加工工序,雖然生產(chǎn)批量不大,也采用組合機(jī)床來保證其加工質(zhì)量。
1.4 組合機(jī)床的組成
組合機(jī)床與一般所指的專用機(jī)床的最大不同點(diǎn),在于組合機(jī)床是由大量通用部件及少量專用部件所組成。因此,通用部件是組合機(jī)床發(fā)展的一個(gè)很重要的基礎(chǔ)及標(biāo)志。所謂組合機(jī)床通用部件,通常是泛指在組合機(jī)床及其自動(dòng)線的設(shè)計(jì)與使用中,可以相互更換使用的一些專能部件。這些部件是經(jīng)過試制與試驗(yàn)而最后定型的。因此,相對(duì)而言,它的結(jié)構(gòu)較可靠,使用性能是較穩(wěn)定的。同時(shí)還可以組織專業(yè)廠進(jìn)行生產(chǎn),使用廠可以象買標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備一樣在市場(chǎng)上買到。這樣便可以大大縮短設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造周期,降低設(shè)備的制造成本。通用部件之所以能相互更換使用,這就是由于各種通用部件之間均有著統(tǒng)一的聯(lián)系尺寸標(biāo)準(zhǔn)。在組合機(jī)床的零件總數(shù)中,通用零部件所占有的比重是較大的。一般可達(dá)60-70%,最高者則可達(dá)到90%以上。不僅如此,而且它的種類也是很多種的。大的通用部件可以是個(gè)床身、立柱、動(dòng)力頭、動(dòng)力滑臺(tái)及冷卻系統(tǒng)等,小的通用部件則可以是個(gè)電氣擋鐵、液壓元件(如油缸及單向閥)等。
1.5 組合機(jī)床通用部件分類
1.5.1 按在組合機(jī)床中所起作用分
(1) 動(dòng)力部件 例如動(dòng)力頭和動(dòng)力滑臺(tái)等。
(2) 支承部件 例如滑臺(tái),床身,立柱及中間底座等。
(3) 輸送部件 例如回轉(zhuǎn)分度工作臺(tái),回轉(zhuǎn)鼓輪,自動(dòng)線工作回轉(zhuǎn)臺(tái)及零件輸送裝置等。
(4) 控制部件 例如液壓元件,控制板,按鈕臺(tái)及電氣擋鐵等。
(5) 其他部件 例如機(jī)械扳手,氣動(dòng)扳手,排屑裝置及潤滑裝置等。
1.5.2 按動(dòng)力部件分
(1) 液壓通用部件
優(yōu)點(diǎn):
(a) 結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠;
(b) 進(jìn)給量可無級(jí)調(diào)整(利用節(jié)流挑速器);
(c) 過載保護(hù)裝置簡單可靠;
(d) 容易實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的工作循環(huán)。
缺點(diǎn):
(a) 進(jìn)給穩(wěn)定性受油溫影響;
(b) 掌握液壓元件的制造比較慢一些;
(c) 液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障,尋找較困難。
(2) 機(jī)械通用部件
優(yōu)點(diǎn):
(a) 進(jìn)給量穩(wěn)定,不受溫度和氣候影響;
(b) 掌握制造較快;
(c) 發(fā)生故障,易于尋找及消除。
缺點(diǎn):
(a) 不采用先進(jìn)技術(shù),實(shí)現(xiàn)進(jìn)給量無級(jí)調(diào)整困難;
(b) 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,使用電機(jī)較多。
(3) 氣動(dòng)液壓通用部件。
1.5.3 按動(dòng)力部件實(shí)現(xiàn)的進(jìn)給方式分
(1) 箱體移動(dòng)式 它是通過動(dòng)力部件沿床身導(dǎo)軌的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)刀具進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的,通常習(xí)慣稱為大型通用部件。
(2) 套筒移動(dòng)式 它是通過主軸套筒的移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)刀具進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的,通常習(xí)慣稱為小型通用部件。
1.6 組合機(jī)床的特點(diǎn)和分類
1.6.1 鏜床組合機(jī)床的特點(diǎn)
鏜床組合機(jī)床主要是用鏜刀在工件上鏜孔的機(jī)床,通常,鏜刀旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng),鏜刀或工件的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。它的加工精度和表面質(zhì)量要高于鉆床。鏜床是大型箱體零件加工的主要設(shè)備。
鏜床系指主要用鏜刀在工件上加工已有預(yù)制孔的機(jī)床。通常,鏜刀旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng),鏜刀或工件的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。它主要用于加工高精度孔或一次定位完成多個(gè)孔的精加工,此外還可以從事與孔精加工有關(guān)的其他加工面的加工。
1.6.2 鏜床組和機(jī)床的加工特點(diǎn)
加工過程中工件不動(dòng),讓刀具移動(dòng),將刀具中心對(duì)正孔中心,并使刀具轉(zhuǎn)動(dòng)(主運(yùn)動(dòng))。
1.6.3 組和機(jī)床鏜床的分類
(1) 臥式鏜床
我是鏜床是鏜床中應(yīng)用最廣泛的一種。它主要是孔加工,鏜孔精度可達(dá)IT7,表面粗糙度Ra值為1.6-0.8um.臥式鏜床的主參數(shù)為主軸直徑。
鏜軸水平布置并做軸向進(jìn)給,主軸箱沿前立柱導(dǎo)軌垂直移動(dòng),工作臺(tái)做縱向或橫向移動(dòng),進(jìn)行鏜削加工。這種機(jī)床應(yīng)用廣泛且比較經(jīng)濟(jì),它主要用于箱體(或支架)類零件的孔加工及其與孔有關(guān)的其他加工面加工。
(2) 坐標(biāo)鏜床
坐標(biāo)鏜床是高精度機(jī)床的一種。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是有坐標(biāo)位置的精密測(cè)量裝置。坐標(biāo)鏜床可分為單柱式坐標(biāo)鏜床、雙柱式坐標(biāo)鏜床和臥式坐標(biāo)鏜床。
有精密坐標(biāo)定位裝置的鏜床,它主要用于鏜削尺寸、形狀、特別是位置精度要求較高的孔系,也可用于精密坐標(biāo)測(cè)量、樣板劃線、刻度等工作。
單柱式坐標(biāo)鏜床:主軸帶動(dòng)刀具作旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng),主軸套筒沿軸向作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,特別適宜加工板狀零件的精密孔,但它的剛性較差,所以這種結(jié)構(gòu)只適用于中小型坐標(biāo)鏜床。
雙柱式坐標(biāo)鏜床:主軸上安裝刀具作主運(yùn)動(dòng),工件安裝在工作臺(tái)上隨工作臺(tái)沿床身導(dǎo)軌作縱向直線移動(dòng)。它的剛性較好,目前大型坐標(biāo)鏜床都采用這種結(jié)構(gòu)。雙柱式坐標(biāo)鏜床的主參數(shù)為工作臺(tái)面寬度。
臥式坐標(biāo)鏜床:工作臺(tái)能在水平面內(nèi)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以由工作臺(tái)縱向移動(dòng)或主軸軸向移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。它的加工精度較高。
(3)金剛鏜床
特點(diǎn)是以很小的進(jìn)給量和很高的切削速度進(jìn)行加工,因而加工
的工件具有較高的尺寸精度(IT6),表面粗糙度可達(dá)到0.2微米。
用金剛石或硬質(zhì)合金等刀具,進(jìn)行精密鏜孔的鏜床。
(4)深孔鉆鏜床
深孔鉆鏜床本身剛性強(qiáng),精度保持好,主軸轉(zhuǎn)速范圍廣,進(jìn)給系統(tǒng)由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),能適應(yīng)各種深孔加工工藝的需要。授油器緊固和工件頂緊采用液壓裝置,儀表顯示、安全可靠??蛇x擇下列幾種工作形式:1.工件旋轉(zhuǎn)、刀具旋轉(zhuǎn)和往復(fù)進(jìn)給運(yùn)動(dòng),適用于鉆孔和小直徑鏜孔;2.工件旋轉(zhuǎn)、刀具不旋轉(zhuǎn)只作往復(fù)運(yùn)動(dòng),適用于鏜大直徑孔和套料加工;3.工件不旋轉(zhuǎn)、刀具旋轉(zhuǎn)和往復(fù)進(jìn)給運(yùn)動(dòng),適用于復(fù)雜工件的鉆孔和小直徑的鉆孔和小直徑鏜孔。
(5)落地鏜床
工件安置在落地工作臺(tái)上,立柱沿床身縱向或橫向運(yùn)動(dòng)。用于加工大型工件。組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面、多工位同時(shí)加工,是一種工序集中的高效率機(jī)床。組合機(jī)床加工,刀具是借助于鉆摸板和鏜模架,精加工機(jī)床采用高精度的導(dǎo)向,所以能穩(wěn)定的保證產(chǎn)品質(zhì)量。
在本設(shè)計(jì)中我選用了臥式鏜床,因?yàn)楸镜拦ば虻募庸ひ蟛皇呛芨?。臥式鏜床鏜軸水平布置并做軸向進(jìn)給,主軸箱沿前立柱導(dǎo)軌垂直移動(dòng),工作臺(tái)做縱向或橫向移動(dòng),進(jìn)行鏜削加工。這樣不但方便加工,而且臥式鏜床還比較便宜。同樣的坐標(biāo)鏜床運(yùn)用于高精度的加工,價(jià)格高,就不選用了。精鋼鏜床特點(diǎn)是以很小的進(jìn)給量和很高的切削速度進(jìn)行加工。本道工序要加工的孔徑很大,而且年產(chǎn)5萬件,屬大批量生產(chǎn),容不得我選它。深孔鉆鏜床比較適合鏜孔,但一般的企業(yè)可能沒有,為了生產(chǎn)零件而特意建一條生產(chǎn)線,有點(diǎn)過火了。落地鏜床工件安置在落地工作臺(tái)上,立柱沿床身縱向或橫向運(yùn)動(dòng)。用于加工大型工件,我們加工的是摩托車零件,相對(duì)而言還是比較輕巧的,不利于選擇落地鏜床。
2 本設(shè)計(jì)主要研究內(nèi)容及加工方案的制定
本設(shè)計(jì)研究內(nèi)容是:完成1P65F上箱體缸體粗鏜孔專機(jī)主軸箱設(shè)計(jì)
2.1 原始資料數(shù)據(jù)介紹
(1) 工件材質(zhì):ADC12壓鑄鋁
(2) 工藝內(nèi)容:上箱體要粗鏜一個(gè)孔。要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為單班制年產(chǎn)5萬臺(tái)
上箱體的上端一個(gè)Φ62.5的孔,本課題要求鏜Φ64.5的孔。
2.2 主軸箱的總體設(shè)計(jì)方案
零件加工工藝方案將決定組合機(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),必須認(rèn)真分析被加工零件圖,并深入現(xiàn)場(chǎng)了解零件的形狀、大小、材料、硬度、剛性、加工部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工精度、表面粗糙度,以及現(xiàn)場(chǎng)所采用的定位、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、現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境和條件等等。如條件允許,還應(yīng)廣泛收集國內(nèi)外有關(guān)技術(shù)材料,制定出合理的工藝方案。指定工藝方案時(shí),還要考慮下列幾點(diǎn)基本原則:
(1) 選擇合適、可靠的工藝方案
(2) 粗、精加工要合理安排
(3) 工序集中原則
(4) 定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇原則
在確定工藝方案的同時(shí),也就大體上確定了組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案。但還得考慮下列影響因素的影響。
(1) 加工精度的影響
工件的加工精度要求,往往影響組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案,例如,加工精度要求高時(shí),應(yīng)采用固定夾具的單工位組合機(jī)床,加工精度要求較低時(shí),可采用移動(dòng)夾具的多工位組合機(jī)床;工件各孔間的位置精度要求高時(shí),應(yīng)采用在同一工位上對(duì)各孔同時(shí)精加工的方法;工件各孔間同軸度要求較高時(shí),應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行精加工等等。
(2) 工件結(jié)構(gòu)狀況的影響
工件的形狀、大小和加工部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),對(duì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)方案也有一定的影響。例如,對(duì)于外形尺寸和重量較大的工件,一般采用固定夾具的單工位組合機(jī)床,對(duì)多工序的中小型零件,則宜采用移動(dòng)夾具的多工位組合機(jī)床;對(duì)于大直徑的深孔加工,宜采用具有剛性主軸的立式組合機(jī)床等等。
(3) 生產(chǎn)率的影響
生產(chǎn)率往往是決定采用單工位組合機(jī)床、多工位組合機(jī)床還是組合機(jī)床自動(dòng)線的重要因素。例如,從其他因素考慮應(yīng)采用單工位組合機(jī)床,但由于滿足不了生產(chǎn)率的要求,就不得不采用多工位組合機(jī)床,甚至自動(dòng)線來進(jìn)行加工。而在選擇多工位組合機(jī)床時(shí),還要考慮:工位數(shù)不超過2-3個(gè),并能滿足生產(chǎn)率要求時(shí),應(yīng)選用移動(dòng)工作臺(tái)時(shí)組合機(jī)床;工位數(shù)超過4個(gè)時(shí)才選用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)或鼓輪式組合機(jī)床。
(4) 現(xiàn)場(chǎng)條件影響
使用組合機(jī)床的現(xiàn)場(chǎng)條件對(duì)組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)方案也有一定的影響。使用單位刃磨刀具、維修、調(diào)整能力以及車間布置的情況,都將會(huì)影響組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)方案。
2.3 加工方案制定
總體方案的圖紙表達(dá)形式,三圖一卡的設(shè)計(jì),其內(nèi)容包括:繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖,編制生產(chǎn)率計(jì)算卡。
2.3.1 加工方案
根據(jù)被加工零件的具體要求和生產(chǎn)綱領(lǐng)的需要,我們?cè)O(shè)計(jì)了下列方案,并根據(jù)適合企業(yè)年生產(chǎn)綱領(lǐng)要求,使其達(dá)到加工效率最高,成本最低。
2.4 選擇切削用量
確定了組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容后,就可以著手選擇切削用量。切削用量選擇是否合理,對(duì)組合機(jī)床的加工精度、生產(chǎn)率、刀具耐用度、機(jī)床的布局形式及正常工作均有很大影響[5]。
2.4.1 鏜孔專機(jī)切削用量選擇的特點(diǎn)
(1) 在大多數(shù)情況下,鏜孔專機(jī)為多軸、多刀、多面同時(shí)加工。因此,所選擇切削用量,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)應(yīng)比一般萬能機(jī)床單刀加工低30%左右。
(2) 鏜孔專機(jī)主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),要求所有的刀具的每分鐘進(jìn)給量相同,且等于動(dòng)力滑臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量。這個(gè)每分鐘進(jìn)給量(mm/min)應(yīng)是適合于所有刀具的平均值。因此,同一多軸箱上的刀具主軸可以設(shè)計(jì)成不同轉(zhuǎn)速和選擇不同的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(mm/r)與其相適應(yīng),以滿足于不同直徑工件的加工要求。
2.4.2 確定切削用量應(yīng)注意的問題
(1) 盡量做到合理利用所有刀具,充分發(fā)揮其性能。由于連接動(dòng)力部件的多軸箱上同時(shí)工作的刀具種類不同且直徑大小不等,因此,切削用量選擇也各有特點(diǎn)。如鉆孔要求切削速度高而每轉(zhuǎn)進(jìn)給量??;鉸孔卻要求切削速度低而每轉(zhuǎn)進(jìn)給量大;銑端面則是要求切削速度低而每轉(zhuǎn)進(jìn)給量??;而同一多軸箱上的刀具每分鐘進(jìn)給量是相同的,要使每把刀具都能有合適的切削用量是很困難的。一般情況下,可先按各類刀具選擇較合理的主軸轉(zhuǎn)速n(r/mm)和每分鐘進(jìn)給量f(mm/r),然后進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,使各個(gè)刀具的每分鐘進(jìn)給量相同,皆等于動(dòng)力滑臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量。這樣,各類刀具都不是按最合理的切削用量而是按一個(gè)中間切削用量工作。假如確實(shí)需要,也可按多數(shù)刀具選擇一個(gè)統(tǒng)一的每分鐘進(jìn)給量,對(duì)少數(shù)刀具采取附加機(jī)構(gòu),使之按各自需要的合理的進(jìn)給量工作,一達(dá)到合理使用刀具的目的。
(2) 選擇合理的切削用量時(shí),應(yīng)注意零件生產(chǎn)批量的影響。生產(chǎn)率要求不高時(shí)就沒有必要將切削用量選的過高,以免降低刀具耐用性。對(duì)于要求生產(chǎn)率高的大批量生產(chǎn)用組合機(jī)床,要首先保證那些耐用度低,刃磨困難,造價(jià)高的所謂“限制性”工序刀具的合理切削用量。但須注意不能影響加工精度,也不能使刀具耐用度降低。對(duì)于“非限制性”刀具應(yīng)采取不使刀具耐用度降低的某一極限值,這樣可減少切削功率。鏜孔專機(jī)通常要求切削用量的選擇使刀具耐用度不低于一個(gè)工作班,最少不低于4h。
(3) 切削用量的選擇應(yīng)有利于多軸箱的設(shè)計(jì)。若能做到相鄰主軸轉(zhuǎn)速相近、相等,則可使多軸箱傳動(dòng)鏈簡單。刀具帶導(dǎo)向加工,若不便冷卻潤滑,則應(yīng)適當(dāng)降低切削速度。d) 選擇切削用量時(shí),還必須考慮所選動(dòng)力滑臺(tái)的性能。
2.4.3 粗鏜孔專機(jī)切削用量選擇方法
必須從實(shí)際出發(fā),根據(jù)加工精度、工作材料、工作條件、技術(shù)要求等進(jìn)行分析,按照經(jīng)濟(jì)的滿足加工要求的原則,合理的選擇切削用量,一般常用查表法。
因?yàn)榱慵牧蠟殇X合金,所以選擇硬質(zhì)合金鋼鏜刀具鏜孔。
查機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)表15-37得硬質(zhì)合金鋼鏜鋁合金材料孔時(shí)切削速度為V=100m/min。根據(jù)要加工的孔的直徑可以確定鏜刀的直徑為64mm。根據(jù)得:n =493.75r/min。
根據(jù)機(jī)床說明書(見《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)》表4.2-8),與493.75r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為500r/min和600r/min?,F(xiàn)選取n=500r/min,如果選n=600/min,則速度損失太大。
所以實(shí)際切削轉(zhuǎn)速n=500r/min。
2.5 確定刀具
根據(jù)工藝要求及加工精度的不同,組合機(jī)床采用的刀具有:簡單刀具(標(biāo)準(zhǔn)刀具)、復(fù)合刀具及特種刀具。選擇刀具結(jié)構(gòu)應(yīng)注意下述主要問題:
(1) 要條件允許,為使工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、刃磨容易,應(yīng)盡可能選擇標(biāo)準(zhǔn)刀具或簡單刀具。
(2) 選擇刀具結(jié)構(gòu)時(shí)還需要認(rèn)真分析被加工零件的特點(diǎn)。如加工硬度較高的鑄鐵或鋼件時(shí),為提高刀具耐用度,減少換刀時(shí)間以采用多刃絞刀或多刃鏜刀頭加工,以及解決斷屑及排屑問題。
(3) 在組合機(jī)床上,為了某種特殊的目的,需選用或設(shè)計(jì)特殊刀具的,可參考組合機(jī)床設(shè)計(jì)的有關(guān)資料。
參考資料后,我選擇的刀具為硬質(zhì)合金鋼鏜刀刀具。
查《工藝手冊(cè)》表12-27得φ64.5鏜孔刀具的耐用度為2100min。經(jīng)對(duì)照,所選刀具符合要求。
2.6 確定夾具
在設(shè)計(jì)夾具時(shí),應(yīng)嚴(yán)格遵照定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇原則,保證能迅速可靠的加工出精基準(zhǔn),保證各加工表面有足夠的加工余量,并盡量使主要加工表面加工余量均勻,保證各加工表面與不加工表面之間的相互位置精度。同時(shí)必須考慮定位準(zhǔn)確、夾緊可靠,夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。因此,應(yīng)選擇毛坯上平整、光潔,尺寸較大,沒有澆注系統(tǒng)、冒口的不加工表面或加工余量小的表面做粗基準(zhǔn)。根據(jù)加工的零件圖分析,故采用“一面兩銷”為定位基準(zhǔn),應(yīng)選擇缸體的結(jié)合面做為平面精基準(zhǔn)。定位和定向采用兩裝配銷孔。這樣使得加工基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)重合,能夠保證本工序所加工的孔和其他孔和平面的位置精度。最后考慮到該組合機(jī)床加工時(shí)放置在可以進(jìn)行大規(guī)模的加工的廠房中,再結(jié)合機(jī)床制造的最低成本,機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)為液壓傳動(dòng)系統(tǒng)[6]
3 “三圖一卡”的編制
編制“三圖一卡”的工作內(nèi)容包括:繪制被加工零件圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖,編制生產(chǎn)率計(jì)算卡?!叭龍D一卡”是組合機(jī)床總體方案的具體表現(xiàn)。
3.1 被加工零件圖
被加工零件圖是根據(jù)選定的工藝方案,表明零件形狀、尺寸、硬度、以及在所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容和所采用的定位基準(zhǔn)、夾壓點(diǎn)的圖紙。而且同時(shí)它也是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù),也是制造、驗(yàn)收和調(diào)整機(jī)床的重要技術(shù)條件。
3.1.1 在被加工零件圖上應(yīng)標(biāo)注的內(nèi)容
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)床或自動(dòng)線完成的工藝內(nèi)容、加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求、加工用定位基準(zhǔn)、夾壓部位及被加工的材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或半成品情況的圖紙。它不能用用戶提供的產(chǎn)品圖紙代替,而需在原零件圖基礎(chǔ)上,突出本機(jī)床及自動(dòng)線的加工內(nèi)容,加上必要的說明而繪制的。它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù),也使制造、使用、驗(yàn)收和調(diào)整機(jī)床的重要技術(shù)文件。圖上應(yīng)表示出:
(1) 被加工零件的形狀和輪廓尺寸及預(yù)備機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)的部位的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸。尤其是當(dāng)需要設(shè)置中間導(dǎo)向套時(shí),應(yīng)表示出零件內(nèi)部的肋、壁布置及有關(guān)結(jié)構(gòu)的形狀及尺寸,以便檢查工件、夾具、刀具是否發(fā)生干涉。
(2) 加工用定位基準(zhǔn)、夾壓部位及夾壓方向。以便依次進(jìn)行夾具的定位、支承、限位、夾緊、導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)。
(3) 本道工序加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形狀位置尺寸精度及技術(shù)要求,還包括本道工序?qū)η暗拦ば蛱岢龅囊螅ㄖ饕付ㄎ换鶞?zhǔn))。
(4) 必要的文字說明。如被加工零件編號(hào)、名稱、材料、硬度、重量及加工余量等。
圖3.1 上箱體零件圖
3.2 被加工零件工序圖
3.2.1 被加工零件工序圖的作用及內(nèi)容
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)床或自動(dòng)線完成的工藝內(nèi)容、加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求、加工用定位基準(zhǔn)、夾壓部位及被加工的材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或半成品情況的圖紙。它不能用用戶提供的產(chǎn)品圖紙代替,而需在原零件圖基礎(chǔ)上,突出本機(jī)床及自動(dòng)線的加工內(nèi)容,加上必要的說明而繪制的。它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù),也使制造、使用、驗(yàn)收和調(diào)整機(jī)床的重要技術(shù)文件。圖上應(yīng)表示出:
(1) 被加工零件的形狀和輪廓尺寸及預(yù)備機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)的部位的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸。尤其是當(dāng)需要設(shè)置中間導(dǎo)向套時(shí),應(yīng)表示出零件內(nèi)部的肋、壁布置及有關(guān)結(jié)構(gòu)的形狀及尺寸,以便檢查工件、夾具、刀具是否發(fā)生干涉。
(2) 加工用定位基準(zhǔn)、夾壓部位及夾壓方向。以便依次進(jìn)行夾具的定位、支承、限位、夾緊、導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)。
(3) 本道工序加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形狀位置尺寸精度及技術(shù)要求,還包括本道工序?qū)η暗拦ば蛱岢龅囊螅ㄖ饕付ㄎ换鶞?zhǔn))。
(4) 必要的文字說明。如被加工零件編號(hào)、名稱、材料、硬度、重量及加工部位余量等。
3.2.2 繪制被加工零件工序圖的注意事項(xiàng)
(1) 為了使加工零件工序圖清晰明了,一定要突出該機(jī)床的加工內(nèi)容。繪制時(shí)應(yīng)按一定比例;選擇足夠視圖及剖視,突出加工部位(用粗實(shí)線),并把零件輪廓及機(jī)床、夾具設(shè)計(jì)有關(guān)的部位(用細(xì)實(shí)線)表示清楚。
(2) 加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基準(zhǔn)注起。為便于加工及檢查,尺寸應(yīng)采用直角坐標(biāo)系標(biāo)注,而不采用極坐標(biāo)系。但有時(shí)因所選擇定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合,則需對(duì)加工部位要求的位置精度進(jìn)行分析換算。此外,應(yīng)將零件圖上不對(duì)稱位置尺寸公差換成對(duì)稱位置尺寸公差,其公差數(shù)值的決定要考慮兩個(gè)方面,一是要能達(dá)到產(chǎn)品圖紙要求的精度,二是采用組合機(jī)床能夠加工出來。
(3) 應(yīng)注明零件加工對(duì)機(jī)床提出的某些特殊要求。如對(duì)多層壁同軸線等直徑孔加工,若要求空表面不留退刀痕跡,則圖紙上應(yīng)注明要求“機(jī)床主軸定位,工件(夾具)讓刀”。
加工零件工序圖如圖3.2所示:
圖3.2 粗鏜孔被加工零件工序圖
要加工φ64.5的孔,首先要考慮工件的裝夾。工件上有已加工的面,平面度小于0.05;2個(gè)φ6的孔,表面粗糙度小于1.6。根據(jù)工件上現(xiàn)有的孔和基準(zhǔn)面,我們可以用一面兩銷的方法,一面控制三個(gè)自由度,圓柱銷控制一個(gè)自由度,菱形銷控制一個(gè)自由度。這樣還剩一個(gè)自由度,完全滿足定位準(zhǔn)確,裝夾方便的原則。加工的這個(gè)φ64.5的孔,要保證以C面為基準(zhǔn),達(dá)到小于0.03的垂直度;要保證內(nèi)孔的表面粗糙度小于3.2,倒角的粗糙度小于1.6。倒角為20度,長為0.5mm。
3.3 被加工零件示意圖
加工示意圖是被加工零件工藝方案在圖樣上的反映,表示被加工零件在機(jī)床上的加工過程,刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對(duì)位置關(guān)系,機(jī)床的工作行程以及工作循環(huán)等,是刀具、夾具、電氣和液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇動(dòng)力部件的主要依據(jù),是整臺(tái)組合機(jī)床布局形式的原始要求,也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必須的重要技術(shù)文件。
3.3.1 在加工示意圖上應(yīng)標(biāo)注的內(nèi)容
(1) 機(jī)床的加工方法,切削用量,工作循環(huán)和工作行程。
(2) 工件、夾具、動(dòng)力頭之間的相對(duì)位置及聯(lián)系尺寸。
3.3.2 參數(shù)的確定
(1) 刀具的選擇
上箱體的上端有一個(gè)Φ64.5mm的孔,本課題要求粗鏜Φ64.5mm的孔,考慮到材料為鋁合金鑄造而成,故我們選用主偏角為45。,未涂層的硬質(zhì)合金刀具
(2) 切削用量的初定
表3.1 加工鋁及鋁合金的切削用量
加工直徑d
(毫米)
切削速度
V(毫米/分)
每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f(毫米/轉(zhuǎn))
純鋁
鋁合金長切屑
鋁合金短切屑
64.5
100-150
0.5-1.5
0.5-1.0
0.5-1.5
本課題加工直徑為Φ64.5毫米的孔,根據(jù)上表取鋁合金的切削速度100mm/min,每轉(zhuǎn)進(jìn)給量1mm/r
(3)確定切削轉(zhuǎn)矩、軸向力、徑向力、切向力和切削功率
根據(jù)選定的切削用量(主要指切削速度及進(jìn)給量),確定切削力作為選擇動(dòng)力部件及夾具設(shè)計(jì)的依據(jù);確定切削轉(zhuǎn)矩,用以確定主軸及其他傳動(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)電機(jī)(一般指動(dòng)力箱電機(jī))功率;確定刀具耐用度,用以驗(yàn)證所選刀具是否合格。
本課題中高速鋼鉆頭鉆削切削鋁的計(jì)算公式為
扭矩:
M=0.0589D2f0.633
切削力:
切向力Fz=Cpzts0.75=92x1.5x10.75=138N
徑向力Fy=Cpyt0.9s0.75=92x1.5 0.9x10.75=132.5N
軸向力Fx=Cpxts0.4=92 x1.5x 10.4=138N
鏜孔過程中起主要主用的是切向力
故,切削功率: P切=
(4)計(jì)算主軸直徑
主軸直徑通常都是根據(jù)扭矩來計(jì)算的,計(jì)算時(shí)采用經(jīng)驗(yàn)公式
d=B(mm)
式中 M——扭矩
B ——系數(shù)。根據(jù)主軸在100厘米長度上允許最大扭轉(zhuǎn)角的數(shù)值來選取B值。
允許最大扭轉(zhuǎn)角
1/4
1/2
1
1
2
2
B
0.73
0.62
0.52
0.47
0.44
0.42
通常,主軸允許最大扭轉(zhuǎn)角為1/2度,即B取0.62,故在本次設(shè)計(jì)中,主軸直徑為d=B=0.62×=34.29 mm,由《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表4-7得取主軸最小值35mm,所以主軸最小的直徑為35 mm。
通過對(duì)所加工零件孔的分析,由《工藝手冊(cè)》中表10-2可得,因工件孔徑為64.5 mm,考慮到還要倒角,故采用復(fù)合鏜刀。所以第一把刀鏜桿直徑取50 mm,第二把刀鏜桿直徑取55mm。其中桿部長度為249mm,和主軸連接部分長16 mm,經(jīng)過進(jìn)一步的總體分析,可以依次推出主軸各段的直徑及長度,其如下圖3.3.1所示。
圖3.3.1 主軸及鏜刀形狀圖
圖3.3.2 粗鏜孔加工零件示意圖
根據(jù)孔的加工要求,可知我設(shè)計(jì)的這一步為粗鏜,加工要求不是很高。接著我參考了一些資料后,再加上導(dǎo)師的悉心講解,現(xiàn)決定采用復(fù)合鏜刀來完成本道工序,第一把刀鏜64.5的孔,第二把刀鏜20度的倒角。主軸的轉(zhuǎn)速為500r/min,v=100m/min,f=1r/mm,將鏜刀桿用四個(gè)螺釘固定在主軸上,鏜桿柄部留有一定的間隙,方便調(diào)整刀具。這樣就可以在試刀過程中,調(diào)整了。鏜削加工的整個(gè)過程分為快進(jìn)90mm,工進(jìn)120mm,快退210mm。快進(jìn)和快退的時(shí)候,可以進(jìn)給速度給的大點(diǎn),這樣可以減少加工中浪費(fèi)時(shí)間,從而提高生產(chǎn)效率,為公司創(chuàng)造更多的財(cái)富。
3.4 機(jī)床尺寸聯(lián)系圖
3.4.1 聯(lián)系尺寸圖的作用及內(nèi)容
一般來說,組合機(jī)床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用的部件—?jiǎng)恿_(tái)、動(dòng)力箱、各種工藝切削頭、側(cè)底座、立柱、立柱底座及中間底座加上專用部件—多軸箱、刀、輔助系統(tǒng),夾具,液、電、冷卻、潤滑、排屑系統(tǒng)組合裝配而成。聯(lián)系尺寸圖用來表示機(jī)床各組成部件的相互裝配聯(lián)系的運(yùn)用關(guān)系,以及檢驗(yàn)機(jī)床各部件相對(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適;并為進(jìn)一步開展多軸箱、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化的機(jī)床總圖,它表示機(jī)床的配置形式及總體布局。
聯(lián)系尺寸圖的主要內(nèi)容如下:
(1) 適當(dāng)數(shù)量的視圖(一般為主、左、右視圖)按同一比例畫出機(jī)床各主要組成部件的外行輪廓及相關(guān)位置,表明機(jī)床的配置形式及總體布局、主視圖的選擇應(yīng)與機(jī)床實(shí)際加工狀態(tài)一致。
(2) 圖上應(yīng)盡量減少不必要的線條。但反映各部件的聯(lián)系尺寸、專用部件的主要輪廓尺寸、運(yùn)動(dòng)部位的極限位置及行程的尺寸,必須完整齊全。至于各部件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)不必畫出,留在具體設(shè)計(jì)部件時(shí)完成。
(3)為了方便開展部件設(shè)計(jì),聯(lián)系尺寸圖上應(yīng)注明通用部件的規(guī)格代號(hào),電動(dòng)機(jī)類型、功率及轉(zhuǎn)速,并標(biāo)明機(jī)床部件的分組情況及總行程。
3.4.2 選擇動(dòng)力部件
組合機(jī)床動(dòng)力部件是配置組合機(jī)床的基礎(chǔ)。它主要包括用以實(shí)現(xiàn)刀具主軸旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力箱、各種工藝切削用頭及實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力滑臺(tái)。
滑臺(tái)的選用
液壓動(dòng)力滑臺(tái)型號(hào)為HY32,查表得滑臺(tái)長920mm,臺(tái)面寬度為320mm,行程250mm。
3.4.3 選擇通用部件配套
滑臺(tái)側(cè)底座選用型號(hào)1CC25,其長度為1400mm,寬度為520mm,高度為698mm,滑座與側(cè)底座之間有5mm間隙。
機(jī)床裝料高度1110mm(國際標(biāo)準(zhǔn)ISO),夾具底座高164mm。
3.4.4 電動(dòng)機(jī)的選擇
(1)鏜孔切削用量(鋁合金)
精鏜 V =100-150m/min f=0.5—1.5mm/r
根據(jù)實(shí)際情況取V =100 m/min f=1mm/r
(2)功率的確定
切向力Pz=Cpzts0.75=92x1.5x10.75=138N
徑向力py=Cpy.t0.9s0.75=132.5N
軸向力px=Cpx.ts0.75=138N
鏜孔過程中起主要主用的是切向力
Pm=(Fzv+)x10-3kw
ηm-機(jī)床傳動(dòng)效率,一般為0.75-0.85
Pe≥Pm/ ηm=1.38/(0.75_0.85)=(1.84-1.62)kw
根據(jù)功率取2.2KW的電動(dòng)機(jī)
Y112M-6
額定功率2.2kw
轉(zhuǎn)速
940r/min
電流5.61A
效率80.5%
額定轉(zhuǎn)
矩2.0
凈重
45KG
Y90L-2
額定功率2.2kw
轉(zhuǎn)速2840r/min
電流4.74A
效率82%
額定轉(zhuǎn)矩2.2
凈重25kg
Y132S-8
額定功率2.2kw
轉(zhuǎn)速710r/min
電流5.81A
效率81%
額定轉(zhuǎn)矩2.2
凈重70kg
再根據(jù)同步轉(zhuǎn)速1000 r/min和凈重輕的比較好,綜合考慮選用Y112M-6
機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第三版 第五卷 23-37確定電動(dòng)機(jī)的總體尺寸,最后根據(jù)尺寸畫出電動(dòng)機(jī)。安裝方式用四個(gè)螺釘和皮帶輪箱體連接,而電動(dòng)機(jī)和皮帶輪的連接用緊定螺釘。用M6的緊定螺釘固定,再用鐵絲固定,防止皮帶輪的移動(dòng)。
圖3.4.1 電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖
3.4.5 聯(lián)系尺寸圖的畫法與步驟
(1) 畫主視圖 主視圖的圖形布局一致,并應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)谋壤?
先用雙點(diǎn)劃線或細(xì)實(shí)線畫出被加工零件的長*寬輪廓,以工件兩端面及工件最低孔中心線O1—O1分別為長度與高度方向上的基準(zhǔn),根據(jù)已確定的機(jī)床各組成部件輪廓尺寸及主要相關(guān)尺寸按順序進(jìn)行畫圖。
以一機(jī)床左面為例,以工件左端面為基準(zhǔn),根據(jù)前面已經(jīng)確定的工件端面到主軸箱前端面的最小距離為325mm,確定機(jī)床左面主軸箱前端面的軸向位置。再根據(jù)主軸箱最低主軸高度位置尺寸120mm及主軸箱輪廓尺寸畫出多軸箱外廓。主軸箱以其后蓋與皮帶輪箱定位連接,主軸箱以其底面與動(dòng)力滑臺(tái)定位連接,在機(jī)床長度方向上,通常主軸箱后端面應(yīng)與滑臺(tái)后端面到滑臺(tái)前端面的距離決定。
為了便于機(jī)床的調(diào)整和維修,滑座與側(cè)底座之間須加5mm厚的調(diào)整墊。而滑座與側(cè)底座在機(jī)床長度方向上的相對(duì)位置由滑座前端面到側(cè)底座前端面的距離決定。
(2)應(yīng)注明工件、夾具、動(dòng)力部件、中間底座對(duì)稱中心線間的位置關(guān)系。特別是當(dāng)工件加工部位對(duì)工作中心不對(duì)稱和有某些具體條件時(shí),動(dòng)力部件相對(duì)夾具,夾具相對(duì)中間底座也就不對(duì)稱,此時(shí)應(yīng)表明它們相互間偏置的尺寸。
(3) 應(yīng)標(biāo)注電機(jī)的型號(hào)、功率、轉(zhuǎn)速及所選標(biāo)準(zhǔn)通用部件的型號(hào)規(guī)格和主要輪廓尺寸,并對(duì)組合機(jī)床的所有部件進(jìn)行分組編號(hào),作為部件和零件設(shè)計(jì)的原始依據(jù)。
機(jī)床聯(lián)系尺寸圖如圖3.5所示:
圖3.5 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
機(jī)床聯(lián)系尺寸圖對(duì)無論是對(duì)機(jī)床的總體設(shè)計(jì),還是對(duì)機(jī)床的主軸箱設(shè)計(jì),都有一定的指導(dǎo)意義。聯(lián)系尺寸圖宏觀的為我們指出了機(jī)床中心高,這樣設(shè)計(jì)主軸箱時(shí)就能考慮到實(shí)際使用過程中的問題了。太高了工人加料,操作都會(huì)很不方便的,太低了同樣會(huì)遇到這樣的問題。
機(jī)床聯(lián)系尺寸圖還對(duì)確定工件的裝夾高度有指導(dǎo)意義。確定了中心高,我們就知道自己設(shè)計(jì)的夾具能不能用,會(huì)不會(huì)太高了,超過中心高了,就不能加工了。一般略低一些,可以用調(diào)整墊板調(diào)整,從而達(dá)到理想的加工位置。
機(jī)床聯(lián)系尺寸圖還有個(gè)要考慮的重要問題是滑臺(tái)加工的移動(dòng)距離,如果移動(dòng)距離過小,就會(huì)加工不了工件。所以在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中要選的大一點(diǎn),當(dāng)然也不用過分大,這樣就不經(jīng)濟(jì)了?;_(tái)本身的長度也要考慮下,會(huì)不會(huì)放不下主軸箱,會(huì)不會(huì)撞到皮帶輪箱,鑒于這些問題,實(shí)際設(shè)計(jì)過程中,箱蓋以及皮帶輪箱體高度要比主軸箱稍微高點(diǎn)。
機(jī)床聯(lián)系尺寸圖還要考慮材料的剛性,機(jī)床的床身要能承受主軸箱,工件,夾具體等重量。一般選用鑄鐵,比較便宜,抗壓能力也比較好。
3.5 機(jī)床生產(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)荷率等的技術(shù)文件。通過生產(chǎn)率計(jì)算率計(jì)算卡,可以分析所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。機(jī)床的生產(chǎn)率Q1(件/h)按下式計(jì)算
Q1=60/T單=60/(T切+T輔)
式中 T單-------- 單件工時(shí)(min)
T切-----機(jī)加工時(shí)間(min),包括動(dòng)力部件工作進(jìn)給和定磁閥停留時(shí)間t停。
即 T切=L1/Vf1+L2/Vf2+t停
L1 、L2-----分別為刀具的第Ⅰ、第Ⅱ工作進(jìn)給行程長度(mm)
Vf1 、Vf2-----分別為刀具的第Ⅰ、第Ⅱ工作進(jìn)給量(mm/min)
t停-----定磁閥停留時(shí)間一般在動(dòng)力部件進(jìn)給停止?fàn)顟B(tài)下,刀具切削5-10轉(zhuǎn)所需的時(shí)間(min)
T輔-----輔助時(shí)間(min),包括快進(jìn)時(shí)間、快退時(shí)間t移,裝卸工件時(shí)間t裝;即T輔=( L3 +L4/ Vfk)+t裝+t移
L3 、L4-----分別為動(dòng)力部件快進(jìn)行行程長度、快退行程長度(mm);
Vfk-----動(dòng)力部件的快速移動(dòng)速度(mm/min)
t移-----快進(jìn)時(shí)間、快退時(shí)間(min)
t裝-----裝卸工件時(shí)間(min),一般為0.5-1.5min;
機(jī)床負(fù)荷率按下式計(jì)算
η=Q/Q1= tK/A Q1
式中 Q-----機(jī)床的理想生產(chǎn)率(件/h)
A-----年生產(chǎn)綱領(lǐng)(件)
tK-----年工作時(shí)間(h);單班制工作時(shí)tK=2400h;
機(jī)床負(fù)荷率一般以65%-75%為宜。機(jī)床復(fù)雜時(shí)取小值,反之取大值。
根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),本機(jī)床的裝卸工件時(shí)間為1.4min。工件的定位和夾緊時(shí)間為0.05min。動(dòng)力頭的快進(jìn)的行程為90mm,進(jìn)給量為3000mm/min,用時(shí)為0.03min。動(dòng)力頭的工進(jìn)的行程都為120mm,切速為100m/min(參考鑄鐵),進(jìn)給量為1mm/r,工進(jìn)時(shí)間為0.24min。動(dòng)力頭的快退的行程都為210mm,進(jìn)給量為3000mm/min, 用時(shí)為0.07min。夾具松開工件的時(shí)間為0.05min。
由上述所知:單件總工時(shí)為1.84min。機(jī)床生產(chǎn)率為32.6件/h,理論生產(chǎn)率為22件/h。根據(jù)機(jī)床負(fù)荷率計(jì)算公式:
η=Q/Q1= tK/A Q1
我們得到該機(jī)床的負(fù)荷率為64.4%。
4 組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)
4.1 主軸箱的用途、分類及組成
4.1.1 組合機(jī)床主軸箱的用途及分類
主軸箱是組合機(jī)床的重要部件之一,按專用要求進(jìn)行設(shè)計(jì),由通用零件組成。其主要作用是,根據(jù)被加工零件的加工要求,安排各主軸位置,并將動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)由電機(jī)或動(dòng)力部件船給主軸,使之得到要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。
4.1.2 主軸箱的組成
通用主軸箱主要由箱體、主軸、皮帶輪、軸套的零件和通用(專用)的附加機(jī)構(gòu)組成。
4.2 主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇
主軸結(jié)構(gòu)形式由零件加工工藝決定,并應(yīng)考慮主軸的工作條件和受力情況。軸承形式是主軸部件結(jié)構(gòu)的主要特征,如進(jìn)行鉆削加工的主軸,軸向切削力較大,最好用推力球軸承承受軸向力,而用向心推力軸承承受徑向力。又因鉆削時(shí)軸向力是單向的,因此推力球軸承在主軸前端安排即可。進(jìn)行鏜削加工的主軸,軸向切削力小,但不能忽略。有時(shí)由于工藝要求,主軸進(jìn)退都要切削,兩個(gè)方向都有切削力,一般選用前后支撐均為圓錐滾子軸承的主軸結(jié)構(gòu)。這種軸承可承受較大的軸向力和徑向力,且結(jié)構(gòu)簡單,軸承個(gè)數(shù)少,裝配調(diào)整很方便,廣泛用于擴(kuò)孔、鏜孔、鉸孔等加工,上述兩種主軸結(jié)構(gòu)的徑向尺寸較大,如主軸孔間距較小,只好用滾針軸承和推力球軸承組成前后支承,此種結(jié)構(gòu)無論架構(gòu)剛度、軸承本身精度和裝配工藝性都較差,除非必要,一般最好不選用。主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇,除了軸承外,還應(yīng)考慮軸頭結(jié)構(gòu)。
4.3 主軸箱的動(dòng)力計(jì)算及動(dòng)力箱的選擇
主軸箱所需的功率,應(yīng)等于切削功率、空載消耗功率及負(fù)載成正比的附加功率之和,即:
P主=P切+P空+ P附
式中:P主—主軸箱功率
P切—主軸切削功率
P空—軸空載消耗功率
P附—軸附加功率
上式中P切已在切削用量計(jì)算中的到P切= 1.635kw,P空和P附的計(jì)算都須在傳動(dòng)結(jié)構(gòu)確定以后才能進(jìn)行。
傳動(dòng)系統(tǒng)確定前可按下式初步估算多軸箱所需功率P主
P主=P切/η
式中:P切—各主軸切削功率的總和
Η—組合機(jī)床多軸箱傳動(dòng)效率
加工黑色金屬時(shí)取η=0.8~0.9;加工有色金屬時(shí)取η=0.7~0.8。當(dāng)主軸軸數(shù)多,傳動(dòng)復(fù)雜時(shí)取小值,反之取大值。
4.4 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
4.4.1 V帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(1) 設(shè)計(jì)功率Pd由表33.。1-12查得工況系數(shù)KA=1.1
Pd=Ka.P=1.1x2.2=2.42kw
(2) 選定帶型 根據(jù)Pd=2.42kw和N1=1000r/min,由圖33.1-2,3或圖33.1-4
選取,確定V帶A型。
(3) 傳動(dòng)比
i=n1/n2=1000/500=2
(4) 小帶輪基準(zhǔn)直徑DD1 按表33.1-18 19選定
d1=90mm da1=95.5mm
(5) 大帶輪基準(zhǔn)直徑
d2=180mm da2=185.5mm
(6) 帶速
V=πdp1n1/60x1000
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