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YZ4110 柴油機氣缸體三面鉆削組合機床總體設(shè)計及右主軸箱設(shè)計 摘 要 這次設(shè)計是以 XK715C 1060 的主軸箱體為主要加工對象 主要任務(wù)有兩項 第一項是加工箱體的組合機床的總體設(shè)計 第二項是組合機床中的主軸箱內(nèi)部傳動 組件和結(jié)構(gòu)的設(shè)計 由于組合機床可以同時進行多刀位加工 實行工序高度集中 這樣就大大縮短 了輔助時間和加工時間 組合機床在自動化生產(chǎn)中得到越來越多的使用 根據(jù)本設(shè)計的要求 首先仔細分析被加工零件的特征 將工序適當集中在一起 其次有步驟的進行總體設(shè)計 工藝方案的擬訂 切削用量的確定 三圖的設(shè)計 最 后進行主軸箱的設(shè)計和進行有關(guān)齒輪及軸的校核 關(guān)鍵詞 組合機床 主軸箱 主軸 Abstract The design is based on the spindle box XK715C 1060 processing as the main object there are two main task the first is a combination of box processing machine design The second is the combination of machine tool spindle box in the internal transmission group parts and structural design At the same time as a result of combination of tools can be multi knife bit processing the implementation process highly concentrated thus greatly reducing the time and processing aids In accordance with the requirements of this design first of all a careful analysis of the characteristics of part to be machined to the appropriate processes together followed by steps to carry out the design programming process the determination of cutting parameters the three design plans the end of the spindle box design and carry out the checking gear and shaft Key words combination of machine tool spindle box spindle 1 前 言 畢業(yè)設(shè)計是完成了大學(xué)的全部課程之后進行的一次理論與實際的綜合運用 是 工科學(xué)生在校學(xué)習(xí)的最后一個重要環(huán)節(jié) 其目的在于培養(yǎng)學(xué)生綜合運用專業(yè)知識和 理論知識 使其對專業(yè)知識 技能有進一步的提高 通過設(shè)計實踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生運 用設(shè)計資料 手冊及熟悉國家標準和規(guī)范的能力 學(xué)會編寫設(shè)計說明書 提高綜合 素質(zhì) 培養(yǎng)學(xué)生獨立解決本專業(yè)一般工程技術(shù)問題的能力 使學(xué)生具有一定的機械 設(shè)計技能和掌握機械設(shè)計的一般方法和步驟 樹立良好的設(shè)計思想和工作作風(fēng) 為 以后從事專業(yè)技術(shù)工作打下基礎(chǔ) 本設(shè)計的主要內(nèi)容有 組合機床的概述 組合機床通用部件及其選用 組合機 床總體設(shè)計 組合機床主軸箱設(shè)計 組合機床技術(shù)設(shè)計五個部分 本設(shè)計以提高生產(chǎn)率和保證加工精度為目的 以較充足的專業(yè)課知識為基礎(chǔ) 結(jié)合畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 在收集和參考大量資料的前提下獨立完成 設(shè)計基本上做到 圖紙繪制基本符合國家標準 做到布局合理 圖紙也基本能夠正確 完整 清晰的 表達出零件的形狀及尺寸 計算說明書的條理較清晰 語言通順流暢 圖表和公式 的編輯也基本符合畢業(yè)論文撰寫規(guī)范 在設(shè)計過程中 盡量采用通用部件 為組合機床的生產(chǎn)提供便利條件 其中主 軸箱的設(shè)計是重點 也是難點 主軸箱設(shè)計應(yīng)充分考慮被加工零件的形狀及加工要 求 合理布置傳動及齒輪的位置 尤其在齒輪設(shè)計上 更要反復(fù)驗算轉(zhuǎn)速 努力作 出最合理的設(shè)計方案 在這次設(shè)計中 張老師給予了我們很大的幫助 在她的指導(dǎo)下 一個又一個的 難題被攻克 我們的設(shè)計水平有了很大的提高 2 目 錄 摘要 1 緒論 3 2 組合機床總體設(shè)計 5 2 1 總體方案論證 5 2 1 1 工藝路線的確立 5 2 1 2 機床配置型式的選擇 6 2 1 3 定位基準的選擇 7 2 1 4 滑臺型式的選擇 9 2 2 切削用量的確定及刀具選擇 10 2 2 1 選擇切削用量 10 2 2 2 切削力 切削扭矩及切削功率的計算 12 2 3 組合機床總體設(shè)計 三圖一卡 14 2 3 1 被加工零件工序圖 14 2 3 2 加工示意圖 15 2 3 3 機床尺寸聯(lián)系總圖 20 2 3 4 機床生產(chǎn)率計算卡 24 3 組合機床右主軸箱設(shè)計 26 3 1 主軸箱原始依據(jù)圖 27 3 2 主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇和動力計算 27 3 2 1 主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇 27 3 2 2 主軸直徑和齒輪模數(shù)的確定 28 3 3 主軸箱傳動系統(tǒng)的設(shè)計與計算 28 3 3 1 根據(jù)原始依據(jù)圖計算坐標尺寸 29 3 3 2 擬訂主軸箱傳動路線 29 3 3 3 確定傳動軸位置及齒輪齒數(shù) 29 3 3 4 傳動軸的選擇 32 3 3 5 軸承的壽命校核 34 3 3 6 齒輪的選擇 35 3 3 7 平鍵的選擇 38 3 3 8 坐標檢查圖 39 4 零部件的設(shè)計 40 4 1 主軸箱的裝配圖及零件圖 40 4 2 主軸箱的選擇設(shè)計 40 4 3 潤滑系統(tǒng)的設(shè)計 41 5 結(jié)論 42 參 考 文 獻 43 外文資料及譯文 44 SPECIAL PROCESSING GENERALITY 44 特種加工概論 50 TOYOTA PRADO FOUR WHEEL DRIVE SYSTEM 55 豐田普拉多全時四驅(qū)系統(tǒng) 58 致 謝 62 附 錄 63 3 1 緒論 本次畢業(yè)設(shè)計的課題是來源于鹽城市江動集團的關(guān)于 YZ4110 柴油機氣缸體三 面鉆削組合機床設(shè)計 YZ4110 柴油機是該集團大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品之一 為保證柴油 機氣缸體三面孔的加工和相應(yīng)的位置精度 提高生產(chǎn)效率而設(shè)計一臺三面鉆孔的臥 式組合機床 組合機床是根據(jù)工件加工需要 以大量通用部件為基礎(chǔ) 配以少量專用部件組 成的一種高效專用機床 1 組合機床沒有定型產(chǎn)品 必須根據(jù)所加工的零件工藝要 求進行專門設(shè)計 13 這種機床既具有結(jié)構(gòu)簡單 生產(chǎn)率和自動化程度較高等特點 又具有一定的重新調(diào)整能力 以適應(yīng)工件變化的需要 它還可以對工件進行多面 多主軸同時加工 組合機床應(yīng)盡可能選用標準件 降低制造成本 同時需考慮實際 生產(chǎn)條件 并從機床的合理性 經(jīng)濟性 工藝性 實用性及對被加工零件的具體要 求出發(fā) 確定設(shè)計方案 本機床設(shè)計吸取了現(xiàn)有機床加工優(yōu)點 設(shè)計布局合理 滿 足機體孔系加工質(zhì)量要求 組合機床行業(yè)雖然取得了較大的進步與發(fā)展 但是 在 制造技術(shù)高速發(fā)展的今天 由于自身的基礎(chǔ)比較薄弱 從整體上看 國外的先進水 平 與國內(nèi)用戶的要求還存在著一定的差距 滿足不了用戶要求 80 年代以來 國 外組合機床技術(shù)在滿足精度和效率要求的基礎(chǔ)上 正朝著綜合成套和具備柔性的方 向發(fā)展 由組合機床組成可以明顯地了解其特點 與通用機床及其它的專用機床比較 具有如下特點 1 要用于加工箱體類零件和雜件的平面和孔 2 生產(chǎn)率高 因為工序集中 可多面 多軸 多刀同時自動加工 3 加工精度穩(wěn)定 因為工序固定 可選用成熟的通用部件 精密夾具合作的 工作循環(huán)來保證加工精度的一致性 4 研制周期短 便于設(shè)計 制造和使用維護 成本低 因為通用化 系列化 標準化程度高 而且通用部件可組織批量生產(chǎn) 5 自動化程度高 勞動強度低 6 配置靈活 因為結(jié)構(gòu)模塊化 組合化 可按工件或工序要求 用大量通用 部件和少量專用部件靈活組成各種類型的組合機床及自動線 機床易于改裝 產(chǎn)品 4 或工藝變化時 通用部件一般還可以重復(fù)利用 目前 組合機床主要用于平面加工和孔加工兩類工序 平面加工包括銑平面 锪 刮 平面 車端面 孔加工包括鉆 闊 鉸 鏜孔以及倒角 切槽 攻螺紋 锪沉孔 滾壓孔等 隨著綜合自動化的發(fā)展 其工藝范圍正擴大到車外圓 行星銑 削 拉削 推削 磨削 珩磨及拋光 沖壓等工序 此外 還可以完成焊接 熱處 理 自動裝配和建材 清洗和零件分類及打印等非切削工作 組合機床在汽車 拖拉機 柴油機 電機 儀器儀表 軍工 縫紉機和自行車 等工業(yè)領(lǐng)域的大批 大量生產(chǎn)中已獲得廣泛應(yīng)用 一些中小批量生產(chǎn)的企業(yè) 如機 床 機車 工程機械扽制造業(yè)中也亦推廣應(yīng)用 組合機床最適宜加工各種大中型箱 體類零件 如氣缸蓋 氣缸體 變速箱體 電機座及儀表殼等零件 也可以用來完 成軸套類 輪盤類 叉架類和蓋板類零件的部分或全部工序的加工 組合機床的設(shè)計 目前基本上有兩種情況 其一 是根據(jù)具體加工對象的具體 情況進行專門設(shè)計 這是當前最普遍的做法 其二 隨著組合機床在我國機械行業(yè) 的廣泛使用 廣大工人總結(jié)自己生產(chǎn)和使用組合機床的經(jīng)驗 發(fā)現(xiàn)組合機床不僅在 其組成部件方面有共性 可設(shè)計成通用部件 而且一些行業(yè)在完成一定工藝范圍內(nèi) 組合機床是極其相似的 有可能設(shè)計為通用機床 這種機床稱為 專能組合機床 這種組合機床不需要每次按具體加工對象進行專門設(shè)計和生產(chǎn) 可以設(shè)計成通用品 種 組織成批生產(chǎn) 然后按被加工零件的具體需要 配以簡單的夾具及刀具 即可 組成加工一定對象的高效率設(shè)備 組合機床的發(fā)展思路是以提高組合機床加工精度 組合機床柔性 組合機床工作可靠性和組合機床技術(shù)的成套性為主攻方向 一方面 加強數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用 提高組合機床產(chǎn)品數(shù)控化率 另一方面 進一步發(fā)展新型部 件 尤其是多坐標部件 使其模塊化 柔性化 適應(yīng)可調(diào)可變 多品種加工的市場 需求 復(fù)合 多功能 多軸化控制裝備的前景亦被看好 然而更關(guān)鍵的是現(xiàn)代通信 技術(shù)在機床裝備中的應(yīng)用 信息通信技術(shù)的引進使得現(xiàn)代機床的自動化程度進一步 提高 在這些方面組合機床裝備還有相當大的差距 因此組合機床技術(shù)裝備高速度 高精度 柔性化 模塊化 可調(diào)可變 任意加工性以及通信技術(shù)的應(yīng)用將是今后的 發(fā)展方向 目前 我國組合機床的研究涉及機床設(shè)計研究 2 3 加工工藝 4 5 加工質(zhì)量改進 6 等 在機床自動化 柔性化等方面的研究與國際發(fā)展水平相比還有 不小的差距 對于該課題 我主要進行組合機床的總體設(shè)計及右主軸箱設(shè)計 在對組合機床 5 的主軸箱設(shè)計之前 需對被加工零件孔的分布情況及所要達到的技術(shù)要求進行具體 分析 7 如各部件尺寸 材料 形狀 硬度及加工精度和表面粗糙度等內(nèi)容 充 分了解組合機床的特點 通過分析主軸箱的工作原理 進行機床的總體方案設(shè)計 首先是總體方案論證 組合機床總體設(shè)計的具體工作是編制 三圖一卡 即繪制 被加工零件工序圖 加工示意圖 機床聯(lián)系尺寸圖 編制生產(chǎn)率計算卡 其次是部 件設(shè)計和零件設(shè)計 在主軸箱設(shè)計時 需要繪制主軸箱原始依據(jù)圖 選擇主軸箱的 規(guī)格 型號 選擇切削用量 8 計算切削功率 確定各軸的結(jié)構(gòu) 排布 配合關(guān)系 1 10 軸的強度 剛度校核等 還需對主軸箱前蓋 后蓋 箱體及附件的設(shè)計 11 12 在主軸箱設(shè)計中 設(shè)計的主要思路是把原有的多道工序的單孔加工改為多孔同 時加工 這樣設(shè)計主要是為了解決由多次裝夾引起的定位誤差問題 保證孔的位置 精度 2 組合機床總體設(shè)計 組合機床總體設(shè)計 通常是根據(jù)與用戶簽訂的合同和協(xié)議書 針對具體加工零 件 擬定工藝和結(jié)構(gòu)方案 并進行方案圖樣和有關(guān)技術(shù)文件的設(shè)計 2 1 總體方案論證 零件的加工工藝方案將決定組合機床的加工質(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 我們必須認真分析被加工零件圖 并深入現(xiàn)場了 解相關(guān)零件的形狀 大小 材料 硬度 剛性 加工部位的結(jié)構(gòu)特點 加工精度 表面粗糙度 以及現(xiàn)場所采用的定位 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)資料 制定合理的工藝方案 2 1 1 工藝路線的確立 A 本機床被加工零件特點 6 該加工零件為柴油機機體 材料HT250 其硬度為HB190 240 在本工序之前 各主要表面 主要孔已加工完畢 B 本機床被加工零件的加工工序及加工精度 本道工序 鉆左面 右 后三面的孔 由本設(shè)備 氣缸體三面鉆削組合機床 完成 因此 本設(shè)備的主要功能是完成柴油機機體左 右 后三個面上15個孔的加 工 具體加工內(nèi)容及加工精度是 a 右面 5 個孔 鉆削 3 6 8 4 的孔 表面粗糙度 12 5 m 各孔位 置度公差為 0 02mm b 左面 5 個孔 鉆削 4 4 3 的孔 表面粗糙度 12 5 m 各孔位置度 公差為 0 02mm c 后面 5 個孔 鉆削 3 4 2 10 孔 表面粗糙度 12 5 m 各孔位置度 公差為 0 02mm 2 1 2 機床配置型式的選擇 通常 在確定工藝方案的同時 也就大體上確定了組合機床的配制形式和結(jié)構(gòu) 方案 但是還要考慮下列因素的影響 影響組合機床配置形式及結(jié)構(gòu)方案的因素 1 工件加工精度的影響 工件的加工精度要求 往往影響組合機床的配制形式 和結(jié)構(gòu)方案 例如 加工精度要求高時 應(yīng)采用固定夾具的單工位組合機床 加工 精度要求較低時 可采用移動夾具的多工位組合機床 工件各孔之間的位置精度要 求高時 應(yīng)采用在同一工位上對各孔同時精加工的方法 工件各孔間同軸度要求較 高時 應(yīng)單獨進行精加工等等 2 工件結(jié)構(gòu)形狀的影響 工件的形狀 大小和加工部位的結(jié)構(gòu)特點 對機床的 結(jié)構(gòu)方案也有一定的影響 例如 對外形尺寸和重量較大的工件 一般采用固定夾 具的單工位組合機床 對多工序的中小型零件 則宜采用移動夾具的多工位組合機 床 對大直徑的深孔加工 宜采用剛性主軸的立式組合機床等等 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床 多工位組合機床還 是組合機床自動線的重要因素 例如 從其它因素考慮應(yīng)采用單工位組合機床 但 由于滿足不了生產(chǎn)率的要求時 應(yīng)選用移動工作臺式的組合機床 工位數(shù)超過 4 個 7 時才選用回轉(zhuǎn)工作臺或鼓輪式組合機床 4 現(xiàn)場條件的影響 使用組合機床的現(xiàn)場條件對組合機床的結(jié)構(gòu)方案也有一定 的影響 例如 使用單位的氣候炎熱 車間溫度過高 使用液壓傳動機床不夠穩(wěn)定 側(cè)宜采用機械傳動的結(jié)構(gòu)形式 使用刀位刃磨刀具 維修 調(diào)整能力以及車間布置 的情況 都將影響組合機床的結(jié)構(gòu)方案 組合機床的配置型式有立式 臥式 傾斜式和復(fù)合式四種 立式和臥式是組合 機床的主要配置形式 立式機床的優(yōu)點是占地面積小 自由度大 操作方便 其缺點是機床重心高 振動大 臥式機床的優(yōu)點是加工和裝配工藝性好 振動小 運動平穩(wěn) 機床重心較 低 精度高 安裝方便 其缺點是削弱了床身的剛性 占地面積大 機床的配置型 式在很大程度上取決于被加工零件的大小 形狀及加工部位等因素 通過以上的比較 針對 YZ4110 柴油機氣缸體的結(jié)構(gòu)特點和需要被加工的部位 考慮鉆孔工序是主要工序內(nèi)容 為了保證鉆孔的加工精度和符合被加工零件的加工 特點 我們選擇用臥式組合機床 2 1 3 定位基準的選擇 箱體零件的定位方案一般有兩種 一面兩銷 和 三平面 定位方法 A 一面兩銷 的定位方法的特點是 a 可以簡便地消除工件的六個自由度 使工件獲得穩(wěn)定可靠定位 b 有同時加工零件五個表面的可能 既能高度集中工序 又有利于提高各面上 孔的位置精度 c 一面兩銷 可作為零件從粗加工到精加工全部工序的定位基準 使零件整 個工藝過程基準統(tǒng)一 從而減少由基準轉(zhuǎn)換帶來的累積誤差 有利于保證零件的加 工精度 同時 使機床各個工序的許多部件實現(xiàn)通用化 有利于縮短設(shè)計 制造周 期 降低成本 d 易于實現(xiàn)自動化定位 夾緊 并有利于防止切削落于定位基面上 B 三平面 定位方法的特點是 a 可以簡便地消除工件的六個自由度 使工件獲得穩(wěn)定可靠定位 b 有同時加工零件兩個表面的可能 能高度集中工序 8 在選擇定位基準時 應(yīng)盡量選擇設(shè)計基準作為定位基準 即遵循基準統(tǒng)一原則 通過對零件的分析 最后選擇柴油機機體的底面作為定位的基準面 這樣就有利于 保證了被加工孔相互間的位置精度 柴油機機體要很好的固定在機床上 就必須限 制六個自由度 這樣才可以保持加工精度 根據(jù)切削力的方向和夾具夾緊力的方向 選擇柴油機機體的底面確立一個平面來限制 3 個自由度 側(cè)面定位限制 2 個自由度 端面定位限制 1 個自由度 這樣就更能保證工件的加工精度 在本次設(shè)計中我們采 用的就是 一面兩銷 定位 選擇定位基面還需要考慮三個問題 1 用定位基準面作為加工的精基準面時 才有利于經(jīng)濟合理的達到零件的加 工精度要求 2 為加工精基準面 應(yīng)采用定位基準面作為粗基準 1 粗基準的選擇 一般情況下 粗基準的選擇也就是第一道工序的定位基準的選擇 這個工序 是加工后續(xù)工序的精基準 在粗基準選擇時 主要考慮四個方面 1 選擇要求加工表面的余量小而均勻的重要表面為粗基準 以保證該表面有 足夠而均勻的加工余量 2 某些表面不需要加工 則應(yīng)選擇其中與加工表面有相互位置關(guān)系要求的表 面為粗基準 3 選擇比較平整 光滑 有足夠大面積的表面為粗基準 不允許有澆注冒口 的殘跡和飛邊 以確保安全 可靠 誤差小 4 粗基準在一般情況下只允許在第一道工序中使用一次 盡量避免重復(fù)使用 2 精基準的選擇 1 精基準的選擇原則 選擇精基準時 應(yīng)盡量將重點放在如何減小定位誤差 提高加工精度 以及 使工件安裝準確 可靠 方便 因此精基準選擇應(yīng)遵循下列原則 1 基準重合的原則 應(yīng)盡量選擇設(shè)計基準作為精基準 這樣可以避免因基 準不重合而產(chǎn)生的誤差 影響工件的加工精度特別是零件的最后精加工工序 為 保證加工精度要求 更應(yīng)該注意這一點 2 基準統(tǒng)一的原則 應(yīng)用統(tǒng)一的基準進行各個工序的加工 采用統(tǒng)一的基 9 準有一系列優(yōu)點 使用同一基準定位加工大多數(shù)表面 避免因基準轉(zhuǎn)換而帶來的 誤差 有利于保證各個基面的相互位置精度 而且簡化了夾具的設(shè)計制造工作 從而簡化了夾具的生產(chǎn)周期 3 互為基準 反復(fù)加工的原則 當兩個表面相互位置精度要求較高時 兩 個表面互為基準反復(fù)加工 可以不斷提高定位基準的精度 保證兩個表面之間的 相互位置精度 4 自為基準的原則 當精加工或光整加工工序要求余量小而均勻時 可以 選擇加工表面本身為精基準以保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率 此外 還應(yīng)能使工件裝夾穩(wěn)定可靠 夾具簡單 2 精基準的確定 為了方便加工和保證位置度要求 箱體類零件一般采用一面兩孔的基本定位 方式 經(jīng)過分析零件圖可以看出 本箱體的設(shè)計基準有兩個 第一 中心孔的設(shè)計基準都是以兩個工藝孔為設(shè)計基準的 其次 中心孔附近的螺紋孔都是以中心孔為設(shè)計基準的 所以 在加工箱體時 應(yīng)該先以兩個工藝孔和其所在的面為基準 加工出中 心孔 再根據(jù)中心孔的位置 在鉆模板上做出以中心孔為設(shè)計基準的螺紋孔 然 而在加工這些螺紋孔時仍然要以兩個工藝孔和其所在的面為基準 這樣做不僅符 合基準統(tǒng)一原則 保證了中心孔之間和中心孔與工藝孔之間的位置度要求 而且 符合基準重合原則 有效的保證了軸的同軸度的要求和軸與面的垂直度要求 簡 化了夾具 并且使裝夾的位置有利于組合機床一次加工出更多的有相互位置關(guān)系 的孔 提高了生產(chǎn)率 4 加工方法的確定 加工方法的確定要根據(jù)每個加工表面的技術(shù)要求 選擇零件的加工方案 方 法的選擇必須在保證零件達到圖紙要求方面是合理的 在生產(chǎn)率方面是高效的 加工成本方面是經(jīng)濟合理的 一般平面的加工 精度不是要求很高 用銑削加工完全可以達到技術(shù)要求 不重要的孔 如連接孔等 用鉸削即可達到要求 所以在鉆出工藝孔后要進行擴 鉸 以提高其定位精度 2 1 4 滑臺型式的選擇 10 與機械滑臺相比較 液壓滑臺的進給量可以無級調(diào)速 可以獲得較大的進給力 零件磨損小 使用壽命長 工藝上要求多次進給時 通過液壓換向閥 很容易實現(xiàn) 過載保護簡單可靠 工作可靠 但采用液壓滑臺的不足之處在于進給量由于載荷的 變化和溫度的影響而不夠穩(wěn)定 液壓系統(tǒng)漏油影響工作環(huán)境 浪費能源 調(diào)整維修 比較麻煩 具體對比如下表 2 1 表 2 1 機械滑臺和液壓滑臺性能的特點對比 滑臺類型 優(yōu) 點 缺 點 機械滑臺 1 進給量穩(wěn)定 慢速無爬行 高速無 振動 可以降低工件的表面粗糙度 2 具有較好的抗擊性能 3 運行安全可靠 調(diào)整維修方便 4 沒有液壓驅(qū)動的管路漏油 噪聲和 液壓占地問題 1 只能有級變 速 變速比較麻煩 2 一般沒有可 靠的過載保護 快 進轉(zhuǎn)工進時轉(zhuǎn)位精 度低 液壓滑臺 1 液壓滑臺在相當大的范圍內(nèi)進給量 可以無級調(diào)速 2 可以獲得較大的進給力 3 由于液壓驅(qū)動零件磨損小 使用壽 命長 4 工藝上要求多次進給時通過液壓換 向閥很容易實現(xiàn) 5 過載保護簡單可靠 6 由行程調(diào)速閥來控制滑臺的快進轉(zhuǎn) 工進轉(zhuǎn)位精度高 工作可靠 1 進給量由于 載荷的變化和溫度 的影響而不夠穩(wěn)定 2 液壓漏油現(xiàn) 象影響工作環(huán)境 能源浪費 3 調(diào)整維修比 較麻煩 本課題的加工對象是 YZ4110 柴油機氣缸體 為了提高加工效率 降低生產(chǎn)成 本 所以選用了液壓滑臺 2 2 切削用量的確定及刀具選擇 2 2 1 選擇切削用量 11 對于15個被加工孔 采用查表法選擇切削用量 從文獻 14 表3 4 1中選取 降 低進給量的目的是為了減小軸向切削力 以避免鉆頭折段 鉆孔深度較大時 由于 冷卻排屑條件都較差 是刀具壽命有所降低 降低切削速度主要是為了提高刀具壽 命 并使加工較深孔時鉆頭的壽命與加工其他淺孔時鉆頭的壽命比較接近 切削用量選擇是否合理 對組合機床的加工精度 生產(chǎn)率 刀具耐用度 機床 的布局形式及正常工作均有很大影響 組合機床多軸箱上所以的刀具共用一個進給 系統(tǒng) 通常為標準動力滑臺 查文獻 14 得硬度HB200 240時 高速鋼鉆頭的切削用 量如表2 2 表 2 2 高速鋼鉆頭切削用量 加工材料 加工直徑1d mm 切削速度v m min 進給量f mm r 200 241HBS 1 6 0 05 0 1 鑄鐵 6 12 10 18 0 1 0 18 A 對右面 5 個孔的切削用量選擇 a 鉆孔 1 2 3 6 孔 h 10mm 查上表高速鉆頭切削用量得 由 d 1 6 硬度大于 200 241HBS 選擇 v 10 18m min f 0 05 0 1mm r 取定 v 10 48m min f 0 1mm r 則由文獻 1 的公式 2 d vn 10 1 得 n 1000 10 48 6 525r min b 鉆孔 4 8 孔 h 12mm 查上表高速鉆頭切削用量得 由 d 6 12 硬度大于 200 241HBS 選擇 v 10 18m min f 0 1 0 18mm r 取 定 v 13 188m min f 0 1mm r 得 n 1000 13 188 8 525r min 12 c 鉆孔 5 4 孔 h 8mm 查上表高速鉆頭切削用量得 由 d 1 6 硬度大于 200 241HBS 選擇 v 10 18m min f 0 05 0 1mm r 取定 v 10 26m min f 0 058mm r 得 n 1000 10 26 4 900r min B 對左側(cè)面上 5 個孔的切削用量的選擇 a 鉆孔 6 7 8 9 4 孔 h 8mm 查上表高速鉆頭切削用量得 由 d 1 6 硬度大于 200 241HBS 選擇 v 10 18m min f 0 05 0 1mm r 取定 v 14 821m min f 0 08mm r 得 n 1000 14 821 4 1180r min b 鉆孔 10 3 孔 h 8mm 查上表高速鉆頭切削用量得 由 d 1 6 硬度大于 200 241HBS 選擇 v 10 18m min f 0 05 0 1mm r 取定 v 10 136m min f 0 088mm r 得 n 1000 10 136 3 1076r min C 對后面上 5 個孔的切削用量的選擇 a 鉆孔 11 12 4 孔 h 8mm 查上表高速鉆頭切削用量得 由 d 1 6 硬度大于 200 241HBS 選擇 v 10 18m min f 0 05 0 1mm r 取定 v 11 304m min f 0 084mm r 得 n 1000 11 304 4 900r min b 鉆孔 13 14 15 10 孔 h 12mm 查上表高速鉆頭切削用量得 由 d 6 12 硬度大于 200 241HBS 選擇 v 10 18m min f 0 1 0 18mm r 取 定 v 16 956m min f 0 140mm r 得 n 1000 16 956 10 540r min 2 2 2 切削力 切削扭矩及切削功率的計算 根據(jù)文獻 14 表 3 4 10 中公式計算鉆孔 2 2 F 2 3 2 4 DTvP30 13 式中 F 切削力 N T 切削轉(zhuǎn)矩 N P 切削功率 Kw v 切削速 度 m min f 進給量 mm r 切削深度 mm D 加工 或鉆頭 直徑pa mm HBS 布氏硬度 取 HBS 225 由以上公式可得 A 右面 a 鉆孔 1 2 3 6 孔 h 10mm 519 3NF 1 316N mm KW073 DTvP b 鉆孔 4 8 孔 h 12mm 692 28NF 2 34N mm KW128 03 DTvP c 鉆孔 5 4 孔 h 8mm 223 87NF 0 378N mm KW032 3 DTvP B 左面 a 鉆孔 6 7 8 9 4 孔 h 8mm 289 55NF 0 489N mm KW06 3 DTvP b 鉆孔 10 3 孔 h 8mm 14 234 37NF 0 297N mm KW03 3 DTvP C 后面 a 鉆孔 11 12 13 4 孔 h 8mm 301 88NF 0 509N mm KW048 3 DTvP b 鉆孔 14 15 10 孔 h 12mm 1132 65NF 4 786N mm KW271 03 DTvP 2 3 組合機床總體設(shè)計 三圖一卡 2 3 1 被加工零件工序圖 A 被加工零件工序圖的作用和內(nèi)容 被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工藝方案 表示所設(shè)計的組合機床上完成的工 藝內(nèi)容 加工部位的尺寸 精度 表面粗糙度及技術(shù)要求 加工用的定位基準 夾 壓部位以及被加工零件的材料 硬度和在本機床加工前加工余量 毛坯或半成品情 況的圖樣 除了設(shè)計研制合同外 它是組合機床設(shè)計的重要依據(jù) 也是制造 使用 調(diào)整和檢驗機床精度的重要文件 被加工零件工序圖是在被加工零件的基礎(chǔ)上 突 出本機床或自動線的加工內(nèi)容 并作必要的說明而繪制的 其主要內(nèi)容包括 1 被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序機床設(shè)計有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀 和尺寸 當需要設(shè)置中間導(dǎo)向時 則應(yīng)把設(shè)置中間導(dǎo)向臨近的工件內(nèi)部肋 壁布置 及有關(guān)結(jié)構(gòu)形狀和尺寸表示清楚 以便檢查工件 夾具 刀具之間是否相互干涉 15 2 本工序所選用的定位基準 夾壓部位及夾緊方向 以便據(jù)此進行夾具的支承 定位 夾緊和導(dǎo)向等機構(gòu)設(shè)計 3 本工序加工表面的尺寸 精度 表面粗糙度 形位公差等技術(shù)要求以及對上 道工序的技術(shù)要求 4 注明被加工零件的名稱 編號 材料 硬度以及加工部位的余量 B 繪制被加工零件工序圖的規(guī)定及注意事項 1 繪制被加工零件加工工序圖的規(guī)定 為使被加工零件工序表達清晰明了 突出本工序圖內(nèi)容 繪制時規(guī)定 應(yīng)按一 定的比例繪制足夠的視圖以剖面 本工序加工部位用粗實線表示 保證的加工部位 尺寸及位置尺寸數(shù)值下方畫 粗實線 其余部位用細實線表示 定位基準符號 用 并用下標數(shù)表明消除自由度數(shù) 夾壓部位用 或 輔助支 承符號用 表示 2 繪制被加工零件工序圖注意事項 a 本工序加工部位的位置尺寸應(yīng)與定位基準直接發(fā)生關(guān)系 b 對工件毛坯應(yīng)有要求 對孔的加工余量要認真分析 在鉆孔時 其大孔單邊 余量應(yīng)小于相鄰兩孔半徑之差 以便鉆頭能通過 c 當本工序有特殊要求時必須注明 如精鉆孔時 當不允許有退刀痕跡或者允 許有某種形狀的刀痕時必須注明 有如薄壁或孔底部壁薄 加工螺紋時螺紋底孔深 度不夠及能否鉆通等 1 2 3 2 加工示意圖 加工示意圖是在工藝方案和機床總體方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的 是表達工 藝方案具體內(nèi)容的機床工藝方案圖 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 刀具等機床各部件間的相對位置關(guān)系 機床的工作行程及工作循環(huán)等 加工示意圖見附錄 A 刀具的選擇 在編制加工示意圖的過程中 首先是對刀具進行選擇 一臺機床刀具的選擇是 否合理 直接影響到機床的加工精度 生產(chǎn)率和工作情況 因而正確選擇刀具是一 個相當重要的工作 刀具的選擇要考慮到工件加工尺寸精度 表面粗糙度 切屑的 16 排除及生產(chǎn)率要求等因素 鉆孔刀具其直徑應(yīng)與加工終了時刀具螺紋螺旋槽后端和 導(dǎo)向套外端有一定的距離 1 刀具直徑的選擇 刀具直徑的選擇應(yīng)與加工部位尺寸 精度相適應(yīng) 根據(jù)工藝要求及加工精度的 要求 孔 8選擇刀具 8h8錐柄麻花鉆 孔 6選擇刀具 6h8錐柄麻花鉆 孔 4 選擇刀具 4h8錐柄麻花鉆 其尺寸如下表 單位 mm d 4 6 8 L 124 138 156 L 1 43 67 75 2 刀具耐用度的計算 確定刀具耐用度 用以驗證選用量或刀具是否合理 刀具的耐用度至少大于 4 個 小時 2 83 15 0296 HBvfDT 5 式中 刀具耐用度 單位 min T 鉆頭直徑 單位 mm D 切削速度 單位 m min v 每轉(zhuǎn)進給量 單位 mm r f 17 布氏硬度 HB 選擇 6mm的鉆頭進行計算 0 258 1 396 649 min10 48T 根據(jù)計算 所得刀具耐用度滿足要求 B 確定主軸 尺寸 外伸尺寸 在該課題中 主軸用于鉆孔 選用滾珠軸承主軸 又因為浮動卡頭與刀具剛性 連接 所以本課題中的主軸均為滾珠軸承長主軸 根據(jù)由選定的切削用量計算得到的切削轉(zhuǎn)矩T 由文獻 1 P43公式 2 6 46 210dT 式中 d 軸的直徑 T 軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩 N m B 系數(shù) 本課題中主軸為非剛性主軸 取 B 6 2 由公式可得 左主軸箱 軸 1 3 5 取 d 20 軸 4 取 d 15 右主軸箱 軸 6 10 取 d 20 后主軸箱 軸 11 13 取 d 20 軸 14 15 取 d 20 根據(jù)主軸類型及初定的主軸軸徑 文獻 1 表 3 6 可得到主軸外伸尺寸及接桿莫 氏圓錐號 滾珠長主軸軸徑 d 15 時 主軸外伸尺寸為 D d1 25 16 L 85 接桿莫氏 圓錐號為 1 18 滾珠長主軸軸徑 d 20 時 主軸外伸尺寸為 D d1 32 20 L 115 接桿莫氏 圓錐號為 1 C 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇 組合機床鉆孔時 零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導(dǎo)向裝置來保證的 導(dǎo) 向裝置的作用是 保證刀具相對工件的正確位置 保證刀具相互間的正確位置 提 高刀具系統(tǒng)的支承剛性 本課題中加工15個孔時 由于是大批大量生產(chǎn) 考慮到當導(dǎo)套磨損時 便于更 換 避免使整個鉆模板報廢 以節(jié)約成本 所以導(dǎo)向裝置選用可換導(dǎo)套 對于加工 10孔 選擇的導(dǎo)套尺寸為 D 18mm D1 26mm D2 30mm L 16mm 對于加工 8孔 選擇的導(dǎo)套尺寸為 D 15mm D1 22mm D2 26mm L 16mm 對于加工 6孔 選擇的導(dǎo)套尺寸為 D 12mm D1 18mm D2 22mm L 12mm 對于加工 4孔 選擇的導(dǎo)套尺寸為 D 10mm D1 15mm D2 18mm L 12mm 對于加工 3孔 選擇的導(dǎo)套尺寸為 D 8mm D1 12mm D2 15mm L 8mm D 動力部件工作循環(huán)及行程的確定 a 工作進給長度L I的確定 工作進給長度L 工 應(yīng)等于加工部位長度 多軸加工時按最長孔計算 與刀具 19 切入長度L 1和切出長度L 2之和 即 2 7 12L 工 式中 切入長度 一般為 5 10 根據(jù)工件端面的誤差情況確定 1 由于該工序是切削盲孔 故 L2 0 式中 d 為鉆頭直徑 三個面上鉆孔時的工作進給長度見表 2 3 工 作 進 給 切 出加 工切 入 表 2 3 工作進給長度 L 1d 2L工L 左主軸箱 8 9 4 0 17 右主軸箱 12 5 8 0 17 后主軸箱 12 5 10 0 17 b 快速進給長度的確定 快速進給是指動力部件把刀具送到工作進給位置 初步選定左 右 后主軸箱 上刀具的快速進給長度分別為16mm 16mm 16mm c 快速退回長度的確定 快速退回長度等于快速進給和工作進給長度之和 左 右 后主軸箱上刀具的 快速退回長度分別為33mm 33mm 33mm d 動力部件總行程的確定 動力部件總行程除了滿足工作循環(huán)向前和向后所需的行程外 還要考慮因刀具 磨損或補償制造 安裝誤差 動力部件能夠向前調(diào)節(jié)的距離 即前備量 和刀具裝 20 卸以及刀具從接桿中或接桿連同刀具一起從主軸孔中拿出時 動力部件需要后退的 距離 刀具退離夾具導(dǎo)套外端面的距離應(yīng)大于接桿插入主軸孔內(nèi)或刀具插入接桿孔 的長度 即后備量 因此 動力部件的總行程為快退行程與前后備量之和 三面 的前備量取40mm 后備量取80mm 則總行程為153mm 2 3 3 機床尺寸聯(lián)系總圖 機床聯(lián)系尺寸圖是用來表示機床的配置型式 主要構(gòu)成及各部件安裝位置 相 互聯(lián)系 運動關(guān)系和操作方位的總體布局 用以檢驗各部件相對位置及尺寸聯(lián)系是 否滿足加工要求和通用部件選擇是否合適 它為多軸箱 夾具等專用部件設(shè)計提供 重要依據(jù) 它可以看成是簡化的機床總圖 A 選擇動力部件 a 動力箱型號的選擇 由切削用量計算得到的各主軸的切削功率的總和 根據(jù)文獻 1 公式 47P切 削P 2 9 主主P 式中 消耗于各主軸的切削功率的總和 kW 切 削P 多軸箱的傳動效率 加工黑色金屬時取 0 8 0 9 加工有色金屬 21 時取 0 7 0 8 主軸數(shù)多 傳動復(fù)雜時取小值 反之取大值 本課題中 被加工零件材料為灰鑄鐵 屬黑色金屬 又主軸數(shù)量較多 傳動復(fù) 雜 故取 0 85h 右主軸箱 切削 0 034 0 073 3 0 128 0 381 則 主 軸 箱 0 3810 85 0 448 左主軸箱 切削 0 060 4 0 033 0 273 則 主 軸 箱 0 2730 85 0 448 后主軸箱 切削 0 048 3 0 271 2 0 686 則 主 軸 箱 0 6860 85 0 807 b 動力滑臺型號的選擇 根據(jù)選定的切削用量計算得到的單根主軸的進給力 按文獻 1 的 62 頁公式 2 10 niF1主 式中 Fi 各主軸所需的軸向切削力 單位為 N 則 右主軸箱 右主 軸 箱 3 519 3 692 28 223 87 2474 05 左主軸箱 左主 軸 箱 4 289 55 234 37 1392 57 后主軸箱 右主 軸 箱 3 301 08 2 1132 65 3168 54 根據(jù)選定的切削用量 計算總的進給力 并據(jù)所需的最小進給速度 工作行程 結(jié)合主軸箱輪廓尺寸 考慮工作穩(wěn)定性 由文獻 1 表 5 1 左 右 后面都選用液 壓滑臺 1HY32IA 型 臺面寬 320mm 臺面長 630mm 滑臺及滑座總高為 280mm 允許 最大進給力為 12500N 其相應(yīng)的側(cè)底座型號為 1CC321 根據(jù)液壓滑臺的配套要求 滑臺額定功率應(yīng)大于電機功率的原則 查文獻 1 表 5 38 得出動力箱及電動機的型 號 下表為動力箱及電動機的型號 22 主軸箱 動力箱型號 電動機型號 電動機功率 KW 電動機轉(zhuǎn)速 r min 輸出軸轉(zhuǎn)速 r min 后主軸箱 1TD16 Y90s 4 1 1 1400 920 右主軸箱 1TD16 Y90s 4 1 1 1400 920 左主軸箱 1TD16 Y90s 4 1 1 1400 920 表 2 4 動力箱及電動機的型號 c 配套通用部件的選擇 側(cè)底座 1CC321 型號 其高度 H 560mm 寬度 B 520mm 長度 L 1180mm B 確定機床裝料高度 H 裝料高度是指機床上工件的定位基準面到地面的垂直距離 本課題中 工件最 低孔位置 h2 128 主軸箱最低主軸高度 h1 127 5 所選滑臺與滑座總高 h3 320 側(cè)底座高度 h4 560 夾具底座高度 h5 300 中間底座高度 h6 560 綜合上述因素 該組合機床裝料高度取 H 880 C 確定夾具輪廓尺寸 主要確定夾具底座的長 寬 高尺寸 工件的輪廓尺寸和形狀是確定夾具底座 輪廓尺寸的基本依據(jù) 具體要考慮布置工件的定位 限位 夾緊機構(gòu) 刀具導(dǎo)向裝 置以及夾具底座排屑和安裝等方面的空間和面積需要 夾具底座的高度尺寸 一方 面要保證其有足夠的高度 同時考慮機床的裝料高度 排屑的方便性和便于設(shè)置定 位 夾緊機構(gòu) 一般不小于 240 mm 本機床夾具的長度為 660mm 寬度為 560mm 高度為 925mm D 確定中間底座尺寸 中間底座的輪廓尺寸 在長寬方向應(yīng)滿足夾具的安裝需要 它在加工方向的尺 寸 實際已由加工示意圖所確定 機床在加工終了時工件端面至主軸箱前端面的距 離 總之 中間底座的結(jié)構(gòu) 尺寸需根據(jù)工件的大小 形狀以及組合機床的配置形 式等來確定 因此 中間底座一般按專用部件進行設(shè)計 但為了不致使組合機床的 外廓尺寸過分繁多 中間底座的主要尺寸應(yīng)符合國家標準規(guī)定 確定中間底高度尺寸時 應(yīng)注意機床的剛性要求 冷卻排屑系統(tǒng)要求以及側(cè)底 座連接尺寸要求 裝料高度和夾具底座高度確定后 中間底座高度就已確定 本機 床確定中間底座高度為 560mm 23 E 確定主軸箱輪廓尺寸 主要需確定的尺寸是主軸箱的寬度 B 和高度 H 及最低主軸高度 h1 主軸箱寬度 B 高度 H 的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關(guān) 可按文獻 1 P49 公式計算 1 b 2 2 11 h 式中 工件在寬度方向相距最遠的兩孔距離 b 最邊緣主軸中心距箱外壁的距離 1 工件在高度方向相距最遠的兩孔距離 h 最低主軸高度 1 其中 h 1還與工件最低孔位置 h2 128 機床裝料高度 H 880 滑臺 滑座總高 h3 320 側(cè)底座高度 h4 560 等尺寸有關(guān) 對于臥式組合機床 h1要保證潤滑油不致從主軸襯套處泄漏箱外 通常推薦 h1 85 140 本組合機 床按文獻 1 P50 公式 2 1234h H 0 5 12 計算 得 h 1 127 5 b 100 h 125 125 取 b1 100 則求出主軸箱輪廓尺寸 B 201 30 1Hh5 285 92 根據(jù)上述計算值 按主軸箱輪廓尺寸系列標準 左 右 后主軸箱輪廓尺寸都 預(yù)定為 B H 400 400 2 3 4 機床生產(chǎn)率計算卡 A 理想生產(chǎn)率 單位為件 h 是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng) A 包括備品及廢品率 所要Q 求的機床生產(chǎn)率 它與全年工時總數(shù) tk有關(guān) 一般情況下 單班制 tk取 2360h 兩班 制 tk取 4650h 由文獻 1 的 51 頁公式 24 2 13 ktAQ 得 Q 540002360 22 88件 B 實際生產(chǎn)率 單位為件 h 是指所設(shè)計機床每小時實際可生產(chǎn)的零件數(shù) 1 2 14 單T601 式中 生產(chǎn)一個零件所需時間 min 可按下式計算 單T 裝移快 退快 進停輔切單 tVLtVLt kfff21 式中 分別為刀具第 工作進給長度 單位為 mm 21L 分別為刀具第 工作進給量 單位為 mm min ffV 當加工沉孔 止口 锪窩 倒角 光整表面時 滑臺在死擋鐵上的停留停t 時間 通常指刀具在加工終了時無進給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)所需的時間 單位 min 分別為動力部件快進 快退行程長度 單位為 mm 快 退快 進 L 動力部件快速行程速度 用機械動力部件時取 5 6m min 用液壓動力kfV 部件時取 3 10m min 直線移動或回轉(zhuǎn)工作臺進行一次工位轉(zhuǎn)換時間 一般取 0 1min 移t 工件裝 卸 包括定位或撤銷定位 夾緊或松開 清理基面或切屑及裝 卸 吊運工件 時間 它取決于裝卸自動化程度 工件重量大小 裝卸是否方便及工人 的熟練程度 通常取 0 5 1 5min 如果計算出的機床實際生產(chǎn)率不能滿足理想生產(chǎn)率要求 即 則必須重新Q 1 選擇切削用量或修改機床設(shè)計方案 已知 鉆左面孔 17mm 25Lm 工 180 94 minfVn 16mm 33mm1快 進 24快 退 25 17 94 4 0 02 0 20min250 28min94fLttV 機 工 進 停 17 33 5000 140 15 69inkftt 快 進 快 退 移輔 裝 卸 0 1 1 5 1 61min 0 20 1 61 1 81min0 28169 7mintt 輔單 機 鉆右面孔 17mm 5Lm工 3 5025 ifVn 工 16mm 33mm快 進 4快 退 17 52 5 0 02 0 34min20 28in9ftt 機 工 進 停 17 33 5000 1540 15 69minkfLttV 快 進 快 退 移輔 裝 卸 0 1 1 5 1 61min 0 34 1 61 1 95min0 28169 7mintt 輔單 機 鉆后面孔 17mm 5Lm工 3 545 6 ifVn 工 16mm 33mm快 進 快 退 17 75 6 0 02 0 24min20 28in94ftt 機 工 進 停 17 33 5000 1540 15 69minkfLttV 快 進 快 退 移輔 裝 卸 0 1 1 5 1 61min 0 24 1 61 1 85min0 28169 7mintt 輔單 機 對多面和多工位加工機床 在計算時應(yīng)以所有工件單件加工最長的時間作為單 件工時 所以選擇 1 95min 2 31minT單 實際生產(chǎn)率 60 1 95 30 77 件 h 16026 5 QhT 單 件 C 機床負荷率 26 a 當 時候 機床負荷率為二者之比 1Q 組合機床負荷率一般為 0 70 0 90 自動線負荷率為 0 6 0 7 典型的鉆 鏜 攻螺紋類組合機床 按其復(fù)雜程度確定 對于精度較高 自動化程度高或加工多品 種組合機床 宜適當降低負荷率 b 由文獻 1 的 51 頁公式得機床負荷率 74 36 2 15 1Q 3 組合機床右主軸箱設(shè)計 本人的設(shè)計任務(wù)是 YZ4110 柴油機氣缸體三面鉆削孔組合機床右主軸箱部分的 設(shè)計 由總體設(shè)計部分可知 需設(shè)計的主軸箱輪廓尺為 400 400 屬于大型通用主 軸箱 結(jié)構(gòu)典型 能利用通用的箱體和傳動件 采用通用主軸 借助導(dǎo)向套引導(dǎo)刀 具來保證被加工孔的位置精度 大型通用主軸箱由通用零件如箱體 主軸 傳動軸 齒輪和附加機構(gòu)等組成 標準通用臥式鉆孔類主軸箱的厚度是一定的 一般為 325mm 本課題中主軸箱 由箱體 前蓋和后蓋三個部分組成 箱體的標準厚度為 180mm 前蓋厚度為 55mm 后蓋厚度為 90mm 1 主軸材料采用 40Cr 鋼 熱處理 C42 通用傳動軸一般用 45 鋼 調(diào)質(zhì) T235 通用齒輪有傳動齒輪 動力箱齒輪和電動機齒輪三種 通用主軸箱設(shè)計的順序是 繪制主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 確定主軸結(jié)構(gòu) 軸徑及齒 輪模數(shù) 擬訂傳動系統(tǒng) 計算主軸 傳動軸坐標 繪制坐標檢查圖 繪制主軸箱總 圖 零件圖及編制組件明細表 具體內(nèi)容如下 27 圖 3 1 右主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 3 1 主軸箱原始依據(jù)圖 主軸箱依據(jù)圖是根據(jù) 三圖一卡 繪制的 圖 3 1 所示為三面鉆鏜孔組合機床右主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 表 3 1 所示為各 主軸外伸尺寸及各孔的切削用量 表 3 1 主軸外伸尺寸及孔的切削用量 軸 號 D d L 工序內(nèi)容 n r min v m min f mm r 1 32 20 115 鉆 6 525 10 48 0 1 2 32 20 115 鉆 6 525 10 48 0 1 3 32 20 115 鉆 6 525 10 48 0 1 4 32 20 115 鉆 8 525 13 188 0 1 5 32 20 115 鉆 4 900 10 26 0 058 3 2 主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇和動力計算 3 2 1 主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇 主軸結(jié)構(gòu)的選擇包括軸承型式的選擇和軸頭結(jié)構(gòu)的選擇 軸承型式是主軸部件 結(jié)構(gòu)的主要特征 主軸進行鉆削加工 軸向切削力較大 用推力球軸承承受軸向力 用深溝球軸承承受徑向力 又因鉆削時軸向力是單向的 因此推力球軸承應(yīng)安排在 28 主軸前端 主軸采用滾珠主軸 前支承為推力球軸承 深溝球軸承 后支承深溝球 軸承見文獻 3 鉆孔采用滾珠軸承長主軸是因為長主軸其軸頭內(nèi)孔較長 可增大與刀具尾部連 接的接觸面 因而增強刀具與主軸的連接剛度 減少刀具前端下垂 3 2 2 主軸直徑和齒輪模數(shù)的確定 主軸直徑已在總體設(shè)計部分初步確定 見 2 3 2 按同一多軸箱中的模數(shù)規(guī)格最好不多于兩種的原則 用類比法確定齒輪模數(shù) 在次之前可先由文獻 1 的公式估算 3 1 3 2 0 znPm 式中 P 齒輪所傳遞的功率 單位為 KW z 一對嚙合齒輪中的小齒輪齒數(shù) n 小齒輪的轉(zhuǎn)速 單位為 r min 主軸箱中的齒輪模數(shù)常用 2 2 5 3 3 5 4 幾種 為了便于生產(chǎn) 同一主軸箱中 的模數(shù)規(guī)格不要多于兩種 確定本次設(shè)計的右主軸箱內(nèi)齒輪模數(shù)為 3 2 3 3 主軸箱傳動系統(tǒng)的設(shè)計與計算 多軸箱傳動設(shè)計 是根據(jù)動力箱驅(qū)動軸位置和轉(zhuǎn)速 各主軸位置及其轉(zhuǎn)速要求 設(shè)計傳動鏈 把驅(qū)動軸和各主軸連接起來 使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向見文獻 2 多軸箱傳動系統(tǒng)的一般需滿足以下要求 a 在保證主軸的強度 剛度 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的條件下 力求使傳動軸和齒輪的 規(guī)格 數(shù)量為最少 應(yīng)盡量用一根傳動軸帶動多根主軸 當齒輪嚙合中心距不符合 標準時可采用齒輪變位的方法來湊中心距 通常應(yīng)避免主軸帶動主軸 否則將增加 主動主軸的負荷 b 為了使結(jié)構(gòu)緊湊 多軸箱內(nèi)齒輪副的傳動比一般要大于 最佳傳動比21 后蓋內(nèi)傳動比允許取至 避免用升速傳動 1 51 3 5 c 用于粗加工主軸上的齒輪 應(yīng)盡可能設(shè)置在第 排 以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變 29 形 精加工主軸上的齒輪 應(yīng)設(shè)在第 排 以減少主軸端的彎曲變形 d 多軸箱內(nèi)具有粗加工主軸時 最好從動力箱驅(qū)動軸齒輪傳動開始 就分兩 條傳動路線 以免影響加工精度 e 剛性鏜孔主軸上的齒輪 其分度圓直徑應(yīng)盡可能大于被加工孔的孔徑 以 減少振動 提高運動平穩(wěn)性 f 驅(qū)動軸直接帶動的轉(zhuǎn)動軸數(shù)不能超過兩根 以免給裝配帶來困難 3 3 1 根據(jù)原始依據(jù)圖計算坐標尺寸 根據(jù)原始依據(jù)圖 3 1 計算驅(qū)動軸 主軸的坐標尺寸 如表 3 2 所示 表 3 2 右主軸箱驅(qū)動軸 主軸坐標值 坐標 銷 O1 驅(qū)動軸 6 主軸 1 主軸 2 主軸 3 主軸 4 主軸 5 X 0 000 175 000 102 500 175 000 248 050 239 450 235 000 Y 0 000 167 250 209 667 251 400 209 525 167 250 108 050 3 3 2 擬訂主軸箱傳動路線 右主軸箱有 5 根主軸 這 5 根主軸分別為 1 2 3 4 5 傳動軸 6 分別為這 五根軸傳動 其中主軸 1 給油泵軸 7 傳動 具體傳動路線見下圖 圖 3 2 右主軸箱傳動樹形圖 30 3 3 3 確定傳動軸位置及齒輪齒數(shù) 傳動方案擬訂之后 通過 計算 作圖和多次試湊 相結(jié)合的方法 確定齒輪 齒數(shù)和中間傳動軸的位置及轉(zhuǎn)速見文獻 8 A 由各主軸和驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速求驅(qū)動軸到各主軸之間的傳動比 各主軸轉(zhuǎn)速見表 3 3 所示 表 3 3 右主軸箱主軸轉(zhuǎn)速 r min 主 軸 0 1 2 3 4 5 轉(zhuǎn) 速 920 525 525 525 525 900 右主軸箱總傳動比 u0 1 0 579205 u0 4