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鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2007 目 錄 1 前言 1 2 組合機(jī)床總體方案論證 3 2 1 組合機(jī)床工藝方案的制定 3 2 1 1 工藝路線的確立 3 2 1 2 機(jī)床的選擇 3 2 1 3 定位基準(zhǔn)的選擇 4 2 1 4 滑臺(tái)型式的選擇 4 2 2 組合機(jī)床配置型式的選擇 4 2 2 1 組合機(jī)床的配置型式 4 2 2 2 選擇機(jī)床配置型式和結(jié)構(gòu)方案的一些問題 4 2 3 削用量及選擇刀具 5 2 3 1 選擇切削用量 5 2 3 2 計(jì)算切削力 切削扭矩及切削功率 7 2 3 3 選擇刀具結(jié)構(gòu) 11 2 4 機(jī)床總體設(shè)計(jì) 三圖一卡 11 2 4 1 被加工零件工序圖 11 2 4 2 加工示意圖 12 2 4 3 機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖 14 2 4 4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 17 3 主軸箱設(shè)計(jì) 19 3 1 專用主軸箱設(shè)計(jì) 19 3 2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 19 3 2 1 電動(dòng)機(jī)的選擇 19 3 2 2 電動(dòng)機(jī)功率的選擇 19 3 2 3 傳動(dòng)系統(tǒng)總傳動(dòng)比的確定及各級(jí)分傳動(dòng)比的分 19 3 3 齒輪的設(shè)計(jì)及參數(shù)的確定 20 3 3 1 齒輪的設(shè)計(jì) 20 3 3 2 齒輪參數(shù)的確定 23 3 4 軸承的選擇 26 3 5 主軸箱附件的說明 27 3 5 1 潤滑及潤滑元件 27 3 5 2 其他附件 27 4 結(jié) 論 28 參考文獻(xiàn) 29 致 謝 30 附 錄 31 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2007 1 1 前言 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 加工精度穩(wěn)定 組合機(jī)床具有如下特點(diǎn) a 要用于棱體類零件和雜件的孔面加工 b 產(chǎn)率高 因?yàn)楣ば蚣?可多面 多工位 多軸 多刀同時(shí)自動(dòng)加工 c 加工精度穩(wěn)定 因?yàn)楣ば蚬潭?可選用成熟的通用部件 精密夾具和自動(dòng) 工作循環(huán)來保證加工精度的一致性 d 研制周期短 便于設(shè)計(jì) 制造和使用維護(hù) 成本低 因?yàn)橥ㄓ没?系列化 標(biāo)準(zhǔn)化程度高 通用零部件占 70 90 通用件可組織批量生產(chǎn)進(jìn)行預(yù)制或外購 e 自動(dòng)化程度高 勞動(dòng)強(qiáng)度低 f 配置靈活 因?yàn)榻Y(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(jī)床及自動(dòng)線 機(jī)床易于改裝 產(chǎn)品或 工藝變化時(shí) 通用部件一般還可重復(fù)利用 組合機(jī)床的設(shè)計(jì) 目前基本上有兩種情況 其一 是根據(jù)具體加工對(duì)象的具體 情況進(jìn)行專門設(shè)計(jì) 這是當(dāng)前最普遍的做法 其二 隨著組合機(jī)床在我國機(jī)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(jī)床的經(jīng)驗(yàn) 發(fā)現(xiàn)組合機(jī)床不僅在 其組成部件方面有共性 可設(shè)計(jì)成通用部件 而且一些行業(yè)的在完成一定工藝范圍 的組合機(jī)床是極其相似的 有可能設(shè)計(jì)為通用機(jī)床 這種機(jī)床稱為 專能組合機(jī)床 這種組合機(jī)床就不需要每次按具體加工對(duì)象進(jìn)行專門設(shè)計(jì)和生產(chǎn) 而是可以設(shè)計(jì) 成通用品種 組織成批生產(chǎn) 然后按被加工的零件的具體需要 配以簡單的夾具及 刀具 即可組成加工一定對(duì)象的高效率設(shè)備 對(duì)于本課題的一些設(shè)計(jì)理論思路 a 制定工藝方案 在這之前的一段實(shí)習(xí)期 我們深入現(xiàn)場 了解零件的加工 特點(diǎn) 精度和技術(shù)要求 定位夾壓情況以及生產(chǎn)率的要求等 確定在組合機(jī)床上完 成的工藝內(nèi)容及其加工方法 這里要確定加工工步數(shù) 決定刀具的種類和型式 b 機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的分析和確定 根據(jù)總體方案確定機(jī)床的型式和總體布局 要考慮實(shí)現(xiàn)工藝方案和保證加工精度 技術(shù)要求 生產(chǎn)效率等 c 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖及加工示意圖等 e 組合機(jī)床的部件設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì) 這里要求確定機(jī)床各部件間的關(guān)系 選 擇通用部件和刀具的導(dǎo)向 計(jì)算切削用量及機(jī)床生產(chǎn)率即本人所進(jìn)行的左主軸箱設(shè) 計(jì) 根據(jù)主軸的分布 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)向以及尺寸要求等進(jìn)行設(shè)計(jì) f 采用組合機(jī)床 由于采用多軸多面加工就能大大地縮小占用面積 成倍或 幾十倍地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面粗鏜組合機(jī)床 后主軸箱設(shè)計(jì) 2 發(fā)展組合機(jī)床及其自動(dòng)線 對(duì)于機(jī)械制造業(yè) 特別是汽車 拖拉機(jī) 柴油機(jī) 儀器 儀表 礦山機(jī)械 航空 紡織機(jī)械以及軍工部門等生產(chǎn)的發(fā)展 有著很重要 的意義 在未來 組合機(jī)床及其自動(dòng)線將獲得更加迅速的發(fā)展 其發(fā)展對(duì)象為 a 提高生產(chǎn)率 主要方法是改善機(jī)床的布局 增加同時(shí)工作的刀具 減少工 序加工余量 提高切削用量 提高工作可靠性以及縮短輔助時(shí)間等 b 擴(kuò)大工藝范圍 現(xiàn)在組合機(jī)床及其自動(dòng)線一般不是完成一個(gè)工件的某幾道 工序而通常是用于完成工件的全部加工工序 c 提高加工精度 現(xiàn)代在組合機(jī)床及其自動(dòng)線上又納入了很多精加工工序 并采用自動(dòng)測量和刀具自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù) 做到調(diào)刀不停車 d 提高自動(dòng)化程度 組合機(jī)床本身車則是全自動(dòng)化方向發(fā)展的 為此 重點(diǎn) 是解決工件夾壓自動(dòng)化和裝卸自動(dòng)化 e 提高組合機(jī)床的可調(diào)性 如可調(diào)的多工序多刀具的組合機(jī)床應(yīng)采用數(shù)字程 序控制 另外如自動(dòng)換刀和自動(dòng)控制切削用量的組合機(jī)床 特別是數(shù)字程控的發(fā)展 為發(fā)展這種機(jī)床創(chuàng)造了更有利的條件 f 創(chuàng)造超小型組合機(jī)床 是為了適應(yīng)儀表工業(yè)小箱體的加工需要 這種機(jī)床 體積小 效率高 并能達(dá)到高的加工精度 在設(shè)計(jì)過程中 通過大量的參觀實(shí)習(xí)和相關(guān)資料的查閱 考慮到實(shí)際生產(chǎn)條件 并從機(jī)床的合理性 經(jīng)濟(jì)性 工藝性 實(shí)用性及對(duì)被加工零件的具體要求出發(fā) 確 定了這個(gè)設(shè)計(jì)方案 在指導(dǎo)老師和同學(xué)的幫助下 最終完成了這一課題的設(shè)計(jì) 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2007 3 2 組合機(jī)床總體方案論證 2 1 組合機(jī)床總體方案的制定 本設(shè)計(jì)的加工對(duì)象為 R180 柴油機(jī)氣缸體 材料是 HT250 硬度 HB190 240 重 量 36 5Kg 柴油機(jī)氣缸體如圖 2 1 所示 6 3YHGGCYECBF 圖 2 1 柴油機(jī)氣缸體 2 1 1 工藝路線的確立 根據(jù)先粗后精 先基準(zhǔn)面后其它表面 先主要表面后次要表面的機(jī)械加工工序 安排的設(shè)計(jì)原則 對(duì)柴油機(jī)氣缸體的工藝路線作如下設(shè)計(jì) 工序 1 粗銑底 頂端面 工序 2 粗銑左 右端面 工序 3 粗銑前 后端面 工序 4 半精銑底 頂端面 工序 5 半精銑左 右端面 工序 6 半精銑前 后端面 工序 7 粗鏜孔 工序 8 半精鏜孔 工序 9 精鏜孔 工序 10 鉆左面 右面 后面的孔 工序 11 攻絲 工序 12 鉆上面 下面 前面的孔 工序 13 攻絲 工序 14 最終檢驗(yàn) 2 1 2 機(jī)床的選擇 根據(jù)任務(wù)書的要求 設(shè)計(jì)的組合機(jī)床要滿足加工要求 保證加工精度 盡可能 用通用件 以降低成本 各動(dòng)力部件用電氣控制 液壓驅(qū)動(dòng) 因此根據(jù)任務(wù)書要求 和氣缸體的特點(diǎn)初定臥式組合機(jī)床和立式組合機(jī)床兩種設(shè)計(jì)方案 ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面粗鏜組合機(jī)床 后主軸箱設(shè)計(jì) 4 臥式組合機(jī)床床身由滑座 側(cè)底座及中間底座組合而成 其特點(diǎn)是臥式組合機(jī) 床重心底 振動(dòng)小運(yùn)作平穩(wěn) 加工精度高 占地面積大 立式組合機(jī)床床身由滑座 立柱及立柱底座組成 其特點(diǎn)是立式組合機(jī)床重心高 振動(dòng)大 加工精底 占地面 積小 組合機(jī)床的通用部件分大型和小型兩大類 用大型通用部件組成的機(jī)床稱為大 型組合機(jī)床 用小型通用部件組成的機(jī)床稱為小型組合機(jī)床 機(jī)床帶有一套固定的夾具 根據(jù)所需加工面數(shù)布置動(dòng)力部件 動(dòng)力部件可以是 立式 臥式或斜式安裝 工件安裝在機(jī)床的固定夾具里 夾具和工件固定不動(dòng) 動(dòng) 力滑臺(tái)上的動(dòng)力箱連同多軸箱或單軸切削頭實(shí)現(xiàn)切削運(yùn)動(dòng) 柴油機(jī)氣缸體的結(jié)構(gòu)為臥式長方體 從裝夾的角度來看 臥式平放比較方便 也減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度 考慮到機(jī)床運(yùn)行的平穩(wěn)性 選用單工位臥式組合機(jī)床 2 1 3 定位基準(zhǔn)的選擇 組合機(jī)床是針對(duì)某種零件或零件某道工序設(shè)計(jì)的 正確選擇定位基準(zhǔn) 是確保 加工精度的重要條件 同時(shí)也有利于實(shí)現(xiàn)最大限度的工序集中 本機(jī)床加工時(shí)采用 三面定位 底面為主要定位基準(zhǔn)面 限制 3 個(gè)自由度 右側(cè)面以兩個(gè)支承釘限制兩 個(gè)自由度 后側(cè)面有一個(gè)支承釘 限制剩下的一個(gè)自由度 2 1 4 滑臺(tái)型式的選擇 本組合機(jī)床采用的是液壓滑臺(tái) 與機(jī)械滑臺(tái)相比較 液壓滑臺(tái)具有如下結(jié)構(gòu)特 點(diǎn) a 采用雙矩型導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)型式 以單導(dǎo)軌兩側(cè)面導(dǎo)向 導(dǎo)向的長寬比較大 導(dǎo) 向性好 b 滑座體為箱形框架結(jié)構(gòu) 滑座底面中間增加了結(jié)合面 結(jié)構(gòu)剛度高 c 導(dǎo)軌淬火 硬度高 使用壽命長 d 液壓缸活塞和后蓋上分別裝有雙向單向閥 和緩沖裝置 可減輕滑臺(tái)換向和退至終點(diǎn)時(shí)的沖擊 e 滑臺(tái)分普通級(jí) 精密級(jí)和 高精度級(jí)三個(gè)精度等級(jí) 可按要求選用 提高經(jīng)濟(jì)性 2 2 組合機(jī)床配置型式的選擇 2 2 1 組合機(jī)床的配置型式 組合機(jī)床有大型和小型兩種 大 小型組合機(jī)床雖有其共性 但又都有其特殊 性 無論是適用范圍 配置型式 通用部件和驅(qū)動(dòng)方式都各有特點(diǎn) a 工位組合機(jī)床 單工位組合機(jī)床通常是用于加工一個(gè)或兩個(gè)工件 特別適 合用于大中型箱體的加工 根據(jù)配置動(dòng)力部件的數(shù)量 這類機(jī)床可以從單面或同時(shí) 從幾個(gè)方面對(duì)工件進(jìn)行加工 b 工序組合機(jī)床 很多組合機(jī)床是按工件能夠變位來配置的 工件的變位有 手動(dòng)和機(jī)動(dòng)的方式 這類機(jī)床工序集中程度高 如回轉(zhuǎn)多工位機(jī)床的輔助時(shí)間和機(jī) 動(dòng)時(shí)間相重合 生產(chǎn)效率高 適用于大批量生產(chǎn) 需要多部位加工的中小零件 2 2 2 選擇機(jī)床配置型式和結(jié)構(gòu)方案的一些問題 A 被加工零件的特點(diǎn)對(duì)配置型式和結(jié)構(gòu)方案的影響 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2007 5 a 加工精度要求的影響 b 機(jī)床生產(chǎn)率的影響 c 被加工零件的大小 形狀 加工部位特點(diǎn)的影響 B 機(jī)床配置型式和結(jié)構(gòu)方案應(yīng)注意的其它問題 a 適當(dāng)提高工序集中程度 在確定機(jī)床的配置型式和結(jié)構(gòu)方案時(shí) 要合理 解決工序集中的問題 在一個(gè)動(dòng)力頭上安裝多軸 同時(shí)加工多孔來集中工序 是組 合機(jī)床最基本的方法 在一臺(tái)機(jī)床上主軸數(shù)量有達(dá) 150 根左右的 但是 也不應(yīng)當(dāng) 無限制的增加主軸數(shù)量 要考慮到動(dòng)力頭及主軸箱的性能和尺寸 并保證調(diào)整和更 換刀具的方便性 b 注意排除切削和操作使用的方便性 在多工位機(jī)床上應(yīng)特別注意前一道 工序遺留在孔中的切屑對(duì)后一道工序的影響 在選擇多面機(jī)床時(shí) 應(yīng)慎重考慮操作 的方便性 要合適的確定裝料高度 對(duì)于加工一般箱體件帶固定式夾具的機(jī)床 一 般采取 850 毫米 對(duì)于較小的工件可稍高一些 c 夾具形式對(duì)機(jī)床方案的影響 選擇機(jī)床配置型式時(shí)要考慮夾具結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn) 可能性和工作的可靠性 在決定加工一個(gè)工件的成套機(jī)床或流水線上個(gè)機(jī)床的型式 時(shí) 還應(yīng)當(dāng)注意 使機(jī)床與夾具的形式盡量一致 尤其是粗精加工機(jī)床 這樣不僅 有利于保證加工精度 而且便于設(shè)計(jì) 制造和維修 也提高了機(jī)床之間的通用化程 度 2 3 確定切削用量及選擇刀具 2 3 1 選擇切削用量 16 個(gè)被加工孔中 由于既有鉆孔加工又有鏜孔加工 所以選擇切削用量時(shí)應(yīng)綜 合考慮 鉆孔切削用量從文獻(xiàn) 9 的 130 頁表 6 11 中選取 鏜孔切削用量從文獻(xiàn) 9 的 130 頁表 6 15 中選取 由于鉆孔的切削用量與鉆孔深度有關(guān) 隨孔深的增加而逐漸 遞減 其遞減值按文獻(xiàn) 9 的 131 頁表 6 12 選取 鉆孔時(shí) 降低進(jìn)給量的目的是為 了減小軸向切削力 以避免鉆頭折斷 降低切削速度主要是為了提高刀具壽命 A 對(duì)右側(cè)面上 5 個(gè)孔的切削用量的選擇 保證進(jìn)給速度相等 a 鉆孔 4 36 4 通孔 由 d 22 50 硬度大于 190 240HBS 選擇 v 10 18m min f 0 25 0 4mm r 又 d 36 4mm 取定 v 17 6m min f 0 3mm r 則由文獻(xiàn) 5 的 43 頁知 2 dvn 10 1 得 n 1000 17 6 36 4 154r min b 鉆孔 5 24 4 通孔 由 d 22 50 硬度大于 190 240HBS 選擇 v 10 18m min f 0 25 0 4mm r 又 d 24 4mm 取定 v 17 7m min f 0 3mm r 則由 ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面粗鏜組合機(jī)床 后主軸箱設(shè)計(jì) 6 dvn 10 得 n 1000 17 7 24 4 230r min c 鏜孔 1 2 61 4 由于刀具采用硬質(zhì)合金 加工材料為鑄鐵 v 35 50m min f 0 4 1 5mm r 中選 擇 考慮到刀具壽命以及進(jìn)給速度的一致性 取 v 35m mim f 0 6mm r 則 1000 35 61 4 181 5r min dvn 10 d 鏜孔 6 56 6 由于刀具采用硬質(zhì)合金 加工材料為鑄鐵 v 35 50m min f 0 4 1 5mm r 中選 擇 考慮到刀具壽命以及進(jìn)給速度的一致性 取 v 40m min f 0 5mm r 則 1000 40 56 6 225r min dvn 10 B 對(duì)左側(cè)面上 4 個(gè)孔的切削用量的選擇 由于分兩次進(jìn)給 要同時(shí)考慮進(jìn)給 速度和轉(zhuǎn)速 兩次進(jìn)給轉(zhuǎn)速要相同 同次進(jìn)給保證進(jìn)給速度相同 a 鏜孔 3 194 4 124 4 由于刀具采用硬質(zhì)合金 加工材料為鑄鐵 v 35 50m min f 0 4 1 5mm r 中選 擇 考慮到刀具壽命 加工余量應(yīng)取小一點(diǎn) 故加工 193 8 孔采用分層切削 第一次進(jìn)給主要加工 194 4 孔 取定 v 50m min f1 0 50mm r 則 1000 50 194 4 82r min dvn 10 第二次進(jìn)給要同時(shí)鏜 124 4 孔 考慮到軸向切削力 進(jìn)給量應(yīng)選小一點(diǎn) 取 定 v 37 3m min f2 0 6mm r 則 1000 37 3 124 4 95r min dvn10 b 鏜孔 1 2 2 61 4 由于刀具采用硬質(zhì)合金 加工材料為鑄鐵 v 35 50m min f 0 4 1 5mm r 中選 擇 考慮到刀具壽命以及進(jìn)給速度的一致性 取定 v1 35m mim f1 0 6mm r 則 1000 35 61 4 181 5r min dvn 10 同軸轉(zhuǎn)速相同 進(jìn)給速度一致 取定 v2 35m min f2 0 60mm r c 鉆孔 36 4 通孔 由 d 22 50 硬度大于 190 240HBS 選擇 v 10 18m min f 0 25 0 4mm r 又 d 35 8mm 取定第一次進(jìn)給 v1 17 9m min f1 0 3mm r 則 1000 17 9 36 4 157r min dvn 10 同軸轉(zhuǎn)速相同 進(jìn)給速度一致 取定 v2 17 9m min f2 0 3mm r C 對(duì)后面上 1 個(gè)孔的切削用量的選擇 鏜孔 114 4 115 122 4 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2007 7 由于刀具采用硬質(zhì)合金 加工材料為鑄鐵 在 v 35 50m min f 0 4 1 5mm r 中選擇 考慮轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度的一直性 取定 v 36 40 45m min 第一次進(jìn)給 取定 f1 0 36mm r 第二次進(jìn)給 取定 f2 0 16mm r 則 1000 55 7 114 4 155r min dvn 10 孔的編號(hào)見被加工零件工序圖 2 3 2 計(jì)算切削力 切削扭矩及切削功率 根據(jù)文獻(xiàn) 9 的 134 頁表 6 20 中公式計(jì)算鉆孔 2 6 08 2HBDfF 2 2 6 08 91fT 3 2 DvP 9740 4 根據(jù)文獻(xiàn) 9 的 134 頁表 6 20 中公式計(jì)算鏜孔 2 5 07 51HBfaFpZ 5 2 1 65 02 1fpX 6 2 5 07 HBfDaTp 7 2 6120vFPZ 8 式中 F Fz 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(jìn)給量 mm r ap 切削深度 mm D 加工 或鉆頭 直徑 mm HB 布氏硬度 得 HB 223 由以上公式可得 右面 1 2 軸 5 07 4 51HBfapZ N6 92335 1 5 02 1faFpX ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面粗鏜組合機(jī)床 后主軸箱設(shè)計(jì) 8 1 65 02 1335 0 N6 5 07 HBfDaTp 5 075 02343 612 m 49 0vFPZ 612357 kw 4 軸 08 26HBDfF6 08 0234 N1 58 08 91fT 6 8 9 12343 m 91 TvP 70 4 361 94 kw25 5 軸 6 08 2HBDfF6 08 023 N1 58 6 8 091fT 6 08 0 42 mN 35 D TvP 97 4 21 340 7 kw 6 軸 5 7 5HBfaFpZ N2 1942303 5 07 1 65 0 BfaFpX 1 2 133 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2007 9 N36 5 07 25HBfDaTp 5 07 23 m 9406 12vFPZ 60 7 kw3 左面 1 2 軸 5 7 451HBfaFpZ N 2230 5 0 1 65 0 1fapX 1 2 33 N 5 07 5HBfDaTp 5 07 23438 62 m 419 0vFPZ 6127 5 kw9 3 軸 孔徑 194 4mm mNHBfaDTp 5 8719235 014 97 255 07 33fFpZ 6 5 0750 33 NHBfapX 1423 150 65021 3 3 ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面粗鏜組合機(jī)床 后主軸箱設(shè)計(jì) 10 KWVFPZ732 06125 8903 孔徑 124 4mm mNHBfaDTp 78 1204345 03 127 55 7 7 3 fFpZ 92 4 5 0750 3 NHBfapX 2 3 35101 65 02 KWVFPZ 8 7963 6 軸 0 75 1 49ZpafHBN 1 20 651 37XpFf 39 670 982ZFVPKW 后面 孔徑為 114 4mm mNHBfaDTp 9 1063745 03 17 255 7 7 fFpZ 2 42 4 5 075 0 NHBfapX 3 35101 65 02 1 KWVFPZ7 946 孔徑為 115mm 5 07 3 25HBfaDTp mN 41 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2007 11 NHBfaFpZ 1936245 03 515 07 fpX 46 1 5 021 1 KWVFPZ8 936 孔徑為 122 4mm mNT 5 1849 NHBfaFpZ 19362 03 5 075 fpX 46 511 5 02 1 KWVFPZ96 73 軸編號(hào)與孔編號(hào)相對(duì)應(yīng) 2 3 3 選擇刀具結(jié)構(gòu) 根據(jù)加工精度 工件材料 工件條件 技術(shù)要求等進(jìn)行分析 按照經(jīng)濟(jì)地滿足 加工要求的原則 合理地選擇刀具 只要所選工藝方案可以采用剛性較好的鏜桿 還是采用鏜削方法 這是因?yàn)殓M刀制造簡單 刃磨方便 當(dāng)被加工孔直徑在 40mm 以上時(shí) 組合機(jī)床上多采用鏜削加工 其加工精度 可高達(dá) 1 2 級(jí) 直徑小于 40mm 時(shí) 選用鉆削方法 鉆頭選用高速鋼修磨棱帶及橫刃鉆頭 鏜孔選用合金鏜刀頭 直徑大于 40mm 時(shí) 選用鏜削方法 刀具材料為硬質(zhì)合金 當(dāng)加工階梯孔時(shí) 選用階梯桿 由于多刀加工 扭矩較大 所以要選用強(qiáng)度較好的刀桿材料 41Gr 2 4 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 三圖一卡 2 4 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(jì)的組合機(jī)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(zhǔn) 夾 壓部位以及被加工零件的材料 硬度和在本機(jī)床加工前加工余量 毛坯或半成品情 況的圖樣 除了設(shè)計(jì)研制合同外 它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的重要依據(jù) 也是制造 使用 ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面粗鏜組合機(jī)床 后主軸箱設(shè)計(jì) 12 調(diào)整和檢驗(yàn)機(jī)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(jī)床或自動(dòng)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 a 被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀 和尺寸 b 本工序所選用的定位基準(zhǔn) 夾壓部位及夾緊方向 c 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(duì)上 道工序的技術(shù)要求 d 注明被加工零件的名稱 編號(hào) 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(xiàng) a 繪制被加工零件工序圖的規(guī)定 應(yīng)按一定的比例 繪制足夠的視圖以及剖 面 本工序加工部位用粗實(shí)線表示 定位用定位基準(zhǔn)符號(hào)表示 并用下標(biāo)數(shù)表明消 除自由度符號(hào) 夾緊用夾緊符號(hào)表示 輔助支承用支承符號(hào)表示 b 繪制被加工零件工序圖注意事項(xiàng) a 本工序加工部位的位置尺寸應(yīng)與定位基準(zhǔn)直接發(fā)生關(guān)系 b 對(duì)工件毛坯應(yīng)有要求 對(duì)孔的加工余量要認(rèn)真分析 c 當(dāng)本工序有特殊要求時(shí)必須注明 圖 2 1 所示為被加工零件工序圖 圖 2 1 被加工零件工序圖 2 4 2 加工示意圖 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(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 A 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2007 13 組合機(jī)床鉆孔時(shí) 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(duì)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 本課題中鏜孔采用旋轉(zhuǎn)套導(dǎo)向 鉆孔采用固定套導(dǎo)向 a 尺寸規(guī)格的選用 b 導(dǎo)向套的布置 c 導(dǎo)向套配合的選擇 B 確定主軸 尺寸 外伸尺寸 在該課題中 主軸既有用于鏜孔又有用于鉆孔 鏜孔選用滾錐軸承主軸 鉆孔 選用滾珠軸承主軸 鏜孔時(shí)主軸與刀具采用浮動(dòng)卡頭連接 主軸屬于短主軸 鉆孔 時(shí)主軸與刀具采用接桿連接 主軸屬于長主軸 根據(jù)由選定的切削用量計(jì)算得到的切削轉(zhuǎn)矩 T 由文獻(xiàn) 9 的 43 頁公式 410Bd 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 鏜孔主軸為剛性主軸 取 B 7 3 鉆孔主軸為非剛性主軸 取 B 6 2 由公式可得 左面 軸 1 d 30 取定 d 40 軸 2 d 30mm 取定 d 40 軸 4 d 30 46 取定 d 40 軸 6 d 25 35 取定 d 40 右面 軸 1 2 d 37 取定 d 40 軸 4 d 34 取定 d 35 軸 5 d 28 取定 d 30 軸 6 d 35 取定 d 45 后面 軸徑 d 55mm 軸徑實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)確定 根據(jù)主軸類型及初定的主軸軸徑 文獻(xiàn) 9 的 44 頁表 3 6 可得到主軸外伸尺寸 幾接桿莫氏圓錐號(hào) 滾錐主軸軸徑 d 40 時(shí) 主軸外伸尺寸為 D d1 67 48 L 135 滾錐主軸軸徑 d 35 時(shí) 主軸外伸尺寸為 D d1 50 36 L 115 滾珠主軸軸徑 d 30 時(shí) 主軸外伸尺寸為 D d1 50 36 L 115 接桿莫氏圓錐號(hào)為 4 滾珠主軸軸徑 d 30 時(shí) 主軸外伸尺 寸為 D d1 50 36 L 115 接桿莫氏圓錐號(hào)為 3 C 選擇接桿 浮動(dòng)卡頭 在鉆孔時(shí) 通常都采用接桿 剛性接桿 各主軸的外伸長度和刀具均為定值 為保證主軸箱上各刀具能同時(shí)到達(dá)加工終了位置 須采用軸向可調(diào)整的接桿來協(xié)調(diào) 各軸的軸向長度 以滿足同時(shí)加工完成孔的要求 鏜孔時(shí) 采用浮動(dòng)連接 D 動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程的確定 a 工作進(jìn)給長度 L 工的確定 工作進(jìn)給長度 L 工 應(yīng)等于加工部位長度 L 多軸加工時(shí)按最長孔計(jì)算 與刀具 ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面粗鏜組合機(jī)床 后主軸箱設(shè)計(jì) 14 切入長度 L1和切出長度 L2之和 切入長度一般為 5 10 根據(jù)工件端面的誤差情 況確定 鏜孔時(shí) 切出長度一般為 5 10mm 當(dāng)采用復(fù)合刀具時(shí) 應(yīng)根據(jù)具體情況決定 所以得出以下結(jié)果 左主軸箱 工進(jìn)長度 55mm 右主軸箱 工進(jìn)長度 95mm 后主軸箱 工進(jìn)長度 128mm b 快速進(jìn)給長度的確定 快速進(jìn)給是指動(dòng)力部件把刀具送到工作進(jìn)給位置 初步選定三個(gè)主軸箱上刀具 的快速進(jìn)給長度分別為 215 255 和 125 c 快速退回長度的確定 快速退回長度等于快速進(jìn)給和工作進(jìn)給長度之和 由已確定的快速進(jìn)給和工作 進(jìn)給長度可知 三面快速退回長度分別為 270 350mm 253mm 圖 2 2 為加工示意 圖 190160190 217 174 65185 64 123 8125423 4930 后 主 軸 箱 端 面n 150r mif 2 12T613D4 M0 x2 4T615D4 M2X0GB19675M80X2GB1 673182軸承 GB0 氈 圈125J ZQ460 8MX35GB70 891M6X70GB5 8M16X40GB7 12M6X40GB7 13氈 圈8JB ZQ4615滾 動(dòng) 軸 承 6213GB T 7 94M6X20GB7 85117819 T613 T612M10 x2T64 8X35GB972012M5x1GB80 2GB810 23425262782930M1x5GB6 732M1x0GB65 7653453637389401M30 x2GB81 42 平 衡 軸 孔n 18 5r minf06凸 輪 軸 孔n 95r mif0 6 起 動(dòng) 軸 孔n 154r mif0 3調(diào) 速 軸 孔n 230r mif 曲 軸 孔 n 82r mif0 5n 18 5r minf06 n 57r mif0 3凸 輪 軸 孔平 衡 軸 孔 左 主 軸 箱 端 面 43 170 20 180 210 105 180 75 160 60 198F 215H7 M6M0X2 198H7 G6 85K6M1X2638 235 150 235 456H120K7 475135 2670F8 M30X1 5 70H G641825196520 70H G685 4102450Tr30X 40F8 35 46H7 K 30 25246 142862 70H G6 85H7 M620 20513751036 25K70H M6 15 20 1520 3 70H M63740 滾 動(dòng) 軸 承 圖 2 2 加工示意圖 2 4 3 機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖 A 選擇動(dòng)力部件 a 動(dòng)力滑臺(tái)型號(hào)的選擇 根據(jù)選定的切削用量計(jì)算得到的單根主軸的進(jìn)給力 按文獻(xiàn) 9 的 62 頁公式 niF1多 軸 箱 計(jì)算 式中 Fi 各主軸所需的 向切削力 單位為 N 則 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2007 15 左主軸箱 2361452 3 7164 2F N 多 主 軸 箱 右主軸箱 0 0903197 82 多 主 軸 箱 后主軸箱 5多 主 軸 箱 實(shí)際上 為克服滑臺(tái)移動(dòng)引起的摩擦阻力 動(dòng)力滑臺(tái)的進(jìn)給力應(yīng)大于 F 又考慮 到所需的最小進(jìn)給速度 切削功率 行程 主軸箱輪廓尺寸等因素 為了保證工作 的穩(wěn)定性 由文獻(xiàn) 9 的 91 頁表 5 1 左 右 后面分別選用機(jī)械滑臺(tái) HJ40 A 型 HJ40 A 型 HJ40 A 型 臺(tái)面寬 400mm 臺(tái)面長 800mm 滑臺(tái)及滑座總高為 320mm 允許最大進(jìn)給力為 20000N 其相應(yīng)的側(cè)底座型號(hào)分為 1CC401M 1CC401M 1CC401 b 動(dòng)力箱型號(hào)的選擇 由切削用量計(jì)算得到的各主軸的切削功率的總和 根據(jù)文獻(xiàn) 9 的 47 頁公切 削P 式計(jì)算 切 削多 軸 箱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(dòng)效率 加工黑色金屬時(shí)取 0 8 0 9 加工有色金屬時(shí)取 0 7 0 8 主軸數(shù)多 傳動(dòng)復(fù)雜時(shí)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(dòng)復(fù)雜 故取 5 8 0 右主軸箱 0 8561 270 9682 7194 3KW 主 則 43 PKW主 根據(jù)液壓滑臺(tái)的配套要求 滑臺(tái)額定功率應(yīng)大于電機(jī)功率的原則 查文獻(xiàn) 9 的 頁表 5 38 得出動(dòng)力箱及電動(dòng)機(jī)的型號(hào) 見表 2 1 15 4 表 2 1 動(dòng)力箱及電動(dòng)機(jī)的型號(hào) 動(dòng)力箱型號(hào) 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 電動(dòng)機(jī)功率 Kw 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 r PM 輸出軸轉(zhuǎn)速 r min 左主軸箱 1TD40 I Y132S 812 2 1440 480 右主軸箱 1TD40 I Y132S 822 2 1440 480 后主軸箱 1TD40 I Y100 L8 2 1440 720 c 配套通用部件的選擇 側(cè)底座 1CC401 型號(hào) 其高度 H 560mm 寬度 B 600mm 長度 L 1350mm B 確定機(jī)床裝料高度 H 裝料高度是指機(jī)床上工件的定位基準(zhǔn)面到地面的垂直距離 本課題中 工件最低 孔位置 h2 70 52 主軸箱最低主軸高度 h1 145 02 所選滑臺(tái)與滑座總高 h3 320 側(cè)底座高度 h4 560 夾具底座高度 h5 345 中間底座高度 h6 600 ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面粗鏜組合機(jī)床 后主軸箱設(shè)計(jì) 16 綜合以上因素 該組合機(jī)床裝料高度取 H 1005 C 確定夾具輪廓尺寸 夾具是用于定位和夾緊工件的 所以工件輪廓尺寸和形狀是確定夾具輪廓尺寸 的依據(jù) 由于加工示意圖中對(duì)工件和靠模桿的距離 以及導(dǎo)套尺寸都作了規(guī)定 掌 握了以上尺寸后 確定夾具總長尺寸 A A 590 mm 夾具底座高度應(yīng)視夾具大小而 定 既要求保證有足夠的剛性 又要考慮工件的裝料高度 一般夾具底座高度不小 于 240mm 根據(jù)具體情況 本夾具底座取高度為 345mm D 確定中間底座尺寸 在加工示意圖中 已經(jīng)確定了工件端面至主軸箱在加工終了時(shí)距離 L1 左 650mm L2 右 800mm 根據(jù)選定的動(dòng)力部件及其配套部件的位置關(guān)系 并考慮動(dòng)力頭的前備量因素 通過尺寸鏈就可確定中間底座尺寸 L L 2 L1 左 L2 右 2L2 L3 2 L 1 L 2 L 3 其中 L1 動(dòng)力頭支承凸臺(tái)尺寸 L2 動(dòng)力頭支承凸臺(tái)端面到滑座前端面加工完了時(shí)距離 由于動(dòng)力 頭支承凸臺(tái)端面到滑座端面最小尺寸和動(dòng)力頭向前備量組成 L3 滑座前端面到床身端面距離取 L 585mm 確定中間底高度尺寸時(shí) 應(yīng)考慮鐵屑的儲(chǔ)存及排除電氣接線安排 中間底座高 度一般不小于 540mm 本機(jī)床確定中間底座高度為 600mm 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(xiàn) 9 的 49 頁公式 計(jì)算 B b 2b1 H h h1 b1 式中 b 工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離 b1 最邊緣主軸中心距箱外壁的距離 h 工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離 h1 最低主軸高度 其中 h1 還與工件最低孔位置 h2 70 52 機(jī)床裝料高度 H 1005 滑 臺(tái)滑座總高 h3 320 側(cè)底座高度 h4 560 等尺寸有關(guān) 對(duì)于臥式組合機(jī)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(jī) 床按文獻(xiàn) 9 的 50 頁公式 h1 h2 H 0 5 h3 h4 計(jì)算 得 h1 150 52 b 212 33 h 186 48 取 b1 100 則求出主軸箱輪廓尺寸 B b 2b1 212 33 2 100 412 33 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2007 17 H h h1 b1 186 48 150 52 100 437 根據(jù)上述計(jì)算值 按主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn) 左 右主軸箱輪廓尺寸都預(yù)定 為 B H 500 500 2 4 4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)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(jī)床生產(chǎn)率 它與全年工時(shí)總數(shù) tk有關(guān) 一般情況下 單班制 tk取 2350h 兩班 制 tk取 4600h 由文獻(xiàn) 9 的 51 頁公式 ktAQ 得 h 87 1046 50件 B 實(shí)際生產(chǎn)率 單位為件 h 是指所設(shè)計(jì)機(jī)床每小時(shí)實(shí)際可生產(chǎn)的零件數(shù) 1Q 單TQ1 式中 生產(chǎn)一個(gè)零件所需時(shí)間 min 可按下式計(jì)算 單T 裝移快 退快 進(jìn)停輔切單 tVLtVLt kfff21 式中 分別為刀具第 工作進(jìn)給長度 單位為 mm 21L 分別為刀具第 工作進(jìn)給量 單位為 mm min ffV 當(dāng)加工沉孔 止口 锪窩 倒角 光整表面時(shí) 滑臺(tái)在死擋鐵上的停留停t 時(shí)間 通常指刀具在加工終了時(shí)無進(jìn)給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)所需的時(shí)間 單位 min 分別為動(dòng)力部件快進(jìn) 快退行程長度 單位為 mm 快 退快 進(jìn) L 動(dòng)力部件快速行程速度 用機(jī)械動(dòng)力部件時(shí)取 5 6m min 用液壓動(dòng)力kf 部件時(shí)取 3 10m min 直線移動(dòng)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行一次工位轉(zhuǎn)換時(shí)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(yùn)工件 時(shí)間 它取決于裝卸自動(dòng)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(jì)算出的機(jī)床實(shí)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(jī)床設(shè)計(jì)方案 已知 粗鏜左面孔 min 69 51VLf 2快 進(jìn) L270快 退 粗鏜右面 m91 i 4f min 24 5Vf 5快 進(jìn) 3快 退 粗鏜后面孔 in 2811VLf i 1022f ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面粗鏜組合機(jī)床 后主軸箱設(shè)計(jì) 18 mL253 快 退 mL125 快 進(jìn) 左面孔 in79 06fVt工 進(jìn)機(jī) 右面孔 min02 475 fLt工 進(jìn)機(jī) 后面孔 in3 24518fVt工 進(jìn)機(jī) 共計(jì)所用時(shí)間如下 min8 1 輔機(jī)總 tT 實(shí)際生產(chǎn)率 hQ 7 58 3601件總 C 機(jī)床負(fù)荷率 當(dāng) Q Q 時(shí)候 機(jī)床負(fù)荷率為二者之比 1 組合機(jī)床負(fù)荷率一般為 0 75 0 90 自動(dòng)線負(fù)荷率為 0 6 0 7 典型的鉆 鏜 攻螺紋類組合機(jī)床 按其復(fù)雜程度確定 對(duì)于精度較高 自動(dòng)化程度高或加工多品 種組合機(jī)床 宜適當(dāng)降低負(fù)荷率 由文獻(xiàn) 9 的 51 頁公式得機(jī)床負(fù)荷率 05 837 14 Q 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2007 19 3 主軸箱設(shè)計(jì) 3 1 專用主軸箱設(shè)計(jì) 合機(jī)床及自動(dòng)線上 當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的主軸箱不能滿足加工工藝的要求 如大 直徑深孔加工 平面加工等 或者難以保證精度時(shí) 就應(yīng)設(shè)計(jì)專用主軸箱和專用 頭 要想按計(jì)算來設(shè)計(jì)專用主軸箱箱體 這幾乎是不可能的 應(yīng)充分參考調(diào)查的實(shí) 例進(jìn)行設(shè)計(jì) 對(duì)受力大的地方要適當(dāng)加大剛性 對(duì)受力小的地方應(yīng)酌情減薄壁厚 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮使主軸上受的力盡快的通過軸承傳到箱體上 這就要求組成前支 承的受徑向和軸向載荷的軸承 盡量設(shè)置在靠近主軸的前端 為了縮短前軸承至鏜刀 加工部位 的距離 剛性主軸箱可以不用前蓋 3 2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3 2 1 電動(dòng)機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式可以根據(jù)電源 直流或交流 工作條件 溫度 環(huán)境 空間尺寸等 和載荷特點(diǎn) 性質(zhì) 大小 啟動(dòng)性能和過載情況 來選擇 一般情況下應(yīng)選用交流電動(dòng)機(jī) Y 系列電動(dòng)機(jī)為 80 年代的更新?lián)Q代產(chǎn)品 具 有高效 節(jié)能 振動(dòng)小 噪聲小和運(yùn)行安全可靠的特點(diǎn) 安裝尺寸和功率等級(jí)符合 IEC 國際標(biāo)準(zhǔn) 適合于無特殊要求的各種機(jī)械設(shè)備 電動(dòng)機(jī)容量的選擇須根據(jù)工作機(jī)容量的需要來確定 如所選電動(dòng)機(jī)的容量過大 必然會(huì)增加成本 造成浪費(fèi) 相反容量過小 則不能保證工作機(jī)的正常工作 或使 電動(dòng)機(jī)長期過載 發(fā)熱量大而過早損壞 3 2 2 電動(dòng)機(jī)功率的選擇 1 N 動(dòng) 千瓦 3 進(jìn)切 ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面粗鏜組合機(jī)床 后主軸箱設(shè)計(jì) 20 1 N 進(jìn) 為 0 8 2 千瓦 0 9 N 動(dòng) 4 0 千瓦 動(dòng)力箱的選擇 表 3 1 動(dòng)力箱型號(hào) 型號(hào) 型式 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 電動(dòng)機(jī)的功率 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 r min 1 輸出軸轉(zhuǎn)速 r min 1 1TD40 I Y100 L8 2 1440 720 3 2 3 傳動(dòng)系統(tǒng)總傳動(dòng)比的確定及各級(jí)分傳動(dòng)比的分配 電動(dòng)機(jī)選定之后 根據(jù)電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 及工作機(jī)轉(zhuǎn)速 就可計(jì)算出傳動(dòng)mnwn 系統(tǒng)的總傳動(dòng)比為 3 2 工 作 機(jī) 轉(zhuǎn) 速滿 載 轉(zhuǎn) 速總 wi 由傳動(dòng)方案可知 傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比等于各級(jí)分傳動(dòng)比之積 即 3 3 niii 21總 式中 為各級(jí)傳動(dòng)副的傳動(dòng)比 1i2ni 3 4 從主主從 nZi 由式 3 4 得 06 2381 i 65 1402i min7rminr 由式 3 3 得 39 65 1021 ii總 合理地分配各級(jí)傳動(dòng)比 在傳動(dòng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)中是很重要的 它將直接影響到 傳動(dòng)裝置的外廓尺寸 質(zhì)量 潤滑條件 成本的高低 傳動(dòng)零件的圓周速度大小及 精度等級(jí)的高低 要同時(shí)滿足各方面的要求是不現(xiàn)實(shí)的 也是非常困難的 應(yīng)根據(jù) 具體設(shè)計(jì)要求 進(jìn)行分析比較 首先滿足主要要求 盡量兼顧其他要求 在合理分 配傳動(dòng)比時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn) a 各級(jí)傳動(dòng)比都應(yīng)在常用的合理范圍內(nèi) 以符合各種傳動(dòng)形式的工作特點(diǎn) 能在最佳狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn) 并使結(jié)構(gòu)緊湊 工藝合理 b 應(yīng)使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)尺寸較小 質(zhì)量較輕 c 應(yīng)使各傳動(dòng)件尺寸協(xié)調(diào) 結(jié)構(gòu)勻稱合理 避免相互干擾碰撞 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2007 21 3 3 齒輪的設(shè)計(jì)及參數(shù)的確定 齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要 應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng) 其主要優(yōu)點(diǎn)是 傳動(dòng) 效率高 工作可靠 壽命長 傳動(dòng)比準(zhǔn)確 結(jié)構(gòu)緊湊 其主要缺點(diǎn)是 制造精度要 求高 制造費(fèi)用大 精度低時(shí)振動(dòng)和噪聲大 不宜用于軸間距離較大的傳動(dòng) 3 3 1 齒輪的設(shè)計(jì) 我們就以軸 1 和軸 2 嚙合的一對(duì)齒輪為例 A 齒輪的材料 精度和齒數(shù)的選擇 因傳遞功率不大 轉(zhuǎn)速不高 材料按表 7 1 選取 都采用 45 鋼 鍛造毛坯 大齒輪正火處理 小齒輪調(diào)質(zhì) 均用軟齒面 齒輪精度用 8 級(jí) 輪齒表面粗糙度為 Ra1 6 軟齒面閉式傳動(dòng) 失效形式為點(diǎn)蝕 考慮傳動(dòng)平穩(wěn)性 齒數(shù)宜取多些 取 z 33 則與其嚙合的齒數(shù) z 嚙合 680 23 i B 設(shè)計(jì)計(jì)算 a 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 b 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 3 5 1231 dHEt KTZd 3 6 mNnPT 53067045 905 9661 由圖 7 6 選取材料的接觸疲勞極限應(yīng)力為 MaH8lim1 MPaHlim2 由圖 7 7 選取材料的彎曲疲勞極限應(yīng)力為 PF230li1 F30li2 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N N1 60n1at 60 720 1 16 300 8 1 66 109 則 N 2 N1 u 1 66x109 2 06 1 24 109 由圖 7 8 查得 接觸疲勞壽命系數(shù) ZN1 1 ZN2 1 由圖 7 9 查得 彎曲疲勞壽命系數(shù) YN1 1 YN2 1 由表 7 2 查得 接觸疲勞安全系數(shù) SHmin 1 彎曲疲勞安全系數(shù) SFmin 1 4 又 Yst 2 0 試選 Kt 1 3 求許用接觸應(yīng)力和許用彎曲應(yīng)力 ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面粗鏜組合機(jī)床 后主軸箱設(shè)計(jì) 22 3 7 MPaZSNH58011minl11 3 8 2inl22 3 9 PaYSNFst 32814 01minl11 3 10 MFst2inl22 將有關(guān)值代入式 3 5 得 3121 dtHEt TKZd m3 206 2153 5809 48 07mm 則 3 11 sndvt 81 1067 42 316 smsZ 59 08 查圖 7 10 得 kv 1 09 由表 7 3 查得 kA 1 25 由表 7 4 查得 k 1 05 取 k 1 則 3 12 431 05 129 KVAH 修正 mdt 6 9 7 483 131 m d1 z1 48 07 33 1 467mm 3 13 由表 7 6 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m 3mm c 計(jì)算幾何尺寸 d1 mz1 3 20mm 60mm d2 mz2 3 67mm 201mm a m z1 z2 2mm 130 5mm 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2007 23 b 1 60 60mm 3 14 d 取 b2 60mm C 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 由圖 7 18 查得 YFS1 4 35 YFS2 4 1 取 0 7 校核大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度 3 15 7 035431652 2131 mZKTFSdF MPaPa886 4 3 16 MPaaYFFSF 300 1435 46 12212 合適 3 3 2 齒輪參數(shù)的確定 7 以傳動(dòng)軸 1 上 67 3 0 與 20 3 0 嚙合的齒輪為例 A 確定齒輪的精度等級(jí) 該齒輪是鏜床主軸箱中速度較高的齒輪 主要要求是傳動(dòng)平穩(wěn)性精度 故首先 考慮第 公差組精度等級(jí) 據(jù)圓周速度 3 17 smsdnv 09 1 106 67235 74 3106 由表 12 6 表 12 7 可見 在 3m s 速度分段中 速度不算高 且普通機(jī)床對(duì) 噪聲限制不很嚴(yán)格 因此可選定第 公差組為 級(jí) 由于該齒輪對(duì)傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性 要求不高 可比第 公差組精度降低一級(jí) 故第 公差組選定為 級(jí) 動(dòng)力齒輪對(duì) 齒面載荷分布均勻性有一定要求 第 公差組精度一般不低于第 公差組 故亦定 為 7 級(jí) 所以最后選定小齒輪精度為 8 7 7 B 齒輪誤差檢驗(yàn)組的選擇及其公差值的確定 該齒輪屬中等精度 且為批量生產(chǎn) 故可采用便于批量測量的檢驗(yàn)組 查表 12 3 選定 組成檢驗(yàn)方案 根據(jù) d1 mz1 3 67mm 201mm 及 iF w if F b1 32mm 查表 12 13 表 12 14 表 12 15 可得公差值 第 公差組 63um 40um i w 第 公差組 20um if ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面粗鏜組合機(jī)床 后主軸箱設(shè)計(jì) 24 第 公差組 11um F C 計(jì)算齒輪副側(cè)隙和確定齒厚極限偏差代號(hào) a 計(jì)算齒輪副的最小極限側(cè)隙 jnmin 由表 12 10 按噴油潤滑和 v 1 91m s 查得 j n1 0 01mn 0 01 3mm 0 030mm 由式 12 9 得 sin221tatjn 根據(jù)齒輪和箱體的材料 從材料手冊(cè)上查得 鋼和鑄鐵的線膨脹系數(shù)分別為 a 1 11 5 10 6 C a2 10 5 10 6 C 傳動(dòng)中心距為 3 18 mZm5 1306731 所以 jn2 2 130 5 11 5 80 20 10 5 50 20 10 6sin20 mm 0 017mm jmin jn1 jn2 0 030 0 019 mm 0 047mm 3 19 b 確定齒厚極限偏差代號(hào) 齒厚上偏差 3 20 nbnnas FfjfE cos209 1t 2211 式中 前面已查得 11um f pb由表 12 14 按 級(jí)查得 F f pb1 13um fpb2 13um fpt 14um 由表 12 17 按 a 76 5mm 7 級(jí)精度查得 fa 23um 所以 mEs 20cos19 314920tan32 45 m 由表 12 14 查得 fpt 11um 則 09 415 ptsfE 由圖 12 29 或表 12 9 查得齒厚上偏差代號(hào)為 F 因此 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2007 25 3 21 mfEpts 045 109 4 齒厚下偏差 由可知 查表 12 13 級(jí)精度 Fr 45um 查表 12 2 tan2rs bFT 11 br 1 26IT9 1 26 74um 93um 所以 ms 7593450ta2 得 3 22 TEssi 10 3 9 102 ptsif 23 由圖 12 29 或表 12 9 查得齒厚下偏差代號(hào)為 J 因此 3 24 mfEptsi 14010 3 25 Tsi 95 5 至此 小齒輪的精度為 8 7 7FJ GB10095 88 D 確定齒坯公差 表面粗糙度 齒輪內(nèi)孔是加工 檢驗(yàn)及安裝的定位基準(zhǔn) 對(duì) 7 級(jí)精度的齒輪 由表 12 18 查 得 內(nèi)孔尺寸公差為 IT7 內(nèi)孔直徑為 40mm 偏差按基準(zhǔn)孔 選取 即孔 021 4 內(nèi)孔的形狀公差按 7 級(jí)決定或遵守包容原則 定位端面的端面圓跳動(dòng)公差由表 12 19 查得為 0 018mm 齒頂圓只作為切齒加 工的找正基準(zhǔn) 不作為檢驗(yàn)基準(zhǔn) 故其公差選為 IT11 見表 12 19 的注 頂圓直徑 da1 d1 2ha m 3 40 2 1 3 mm 126mm 偏差按基準(zhǔn)軸 h 選取 即 019 26 齒輪表面粗糙度按 級(jí)查表 12 20 各表面粗糙度 Ra分別為 齒面 Ra 1 6um 內(nèi)孔 Ra 1 6um 基準(zhǔn)端面 Ra 3 2um 齒頂圓 Ra 6 3um E 公法線的公稱長度 W 及其跨齒數(shù) k 可從本書 P 264 查得 跨齒數(shù) k 3 公稱長度 W 7 6884mm 該齒輪為中模數(shù)齒輪 控制側(cè)隙的指標(biāo)宜采用公法線平均長度極限偏差 wsE 可得 wiE 跨齒數(shù) k 3 公稱長度 W 7 6884mm 該齒輪為中模數(shù)齒輪 控制側(cè)隙的指標(biāo)宜采用公法線平均長度極限偏差 ws 可得 wi nrnsmF si72 0co um5 20sin457 02cos45 3 26 ZH1105 柴油機(jī)氣缸體三面粗鏜組合機(jī)床 后主軸箱設(shè)計(jì) 26 nrnsiwmi FE si72 0co um0 12sin4572 0cos14 3 27 3 28 nrnswnT si4 1 3 6si 2s95 中心距極限偏差 得 f a 27um F 齒輪工作圖 下圖為本齒輪零件圖 兩 端 面 圖 3 1 齒輪 以下為齒輪數(shù)據(jù)表 表 3 2 齒輪數(shù)據(jù)表精 度 系 數(shù)公 法 線 長 度 變 動(dòng) 公 差齒 距 極 限 偏 差基 節(jié) 極 限 偏 差齒 圈 徑 向 跳 動(dòng) 公 差中 心 距 及 其 極 限 偏 差 a f齒 頂 高 系 數(shù)模 數(shù)齒 數(shù) 3 4 軸承的選擇 1 目前在剛性主軸設(shè)計(jì)中對(duì)滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承都有采用 但多數(shù)情況下是采用 滾動(dòng)軸承 因?yàn)闈L動(dòng)軸承具有尺寸小 轉(zhuǎn)速高 壽命長 裝配簡單 密封和潤滑也 較簡單 而且可以直接從樣本中選用等優(yōu)點(diǎn) A 類型的選擇 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2007 27 在剛性主軸設(shè)計(jì)中 采用滾動(dòng)軸承的種類很多 根據(jù)主軸所受載荷的大小 方 向和轉(zhuǎn)數(shù)的不同而不同 常用的滾動(dòng)軸承有以下幾種 單列向心球軸承 單列向心 推力球軸承 單列圓錐滾子軸承 雙列向心短圓柱滾子軸承 3182100 型 單向推 力球軸承 單列向心短圓柱滾子軸承等 軸承的徑向剛性 以 3182100 系列軸承為最高 這類軸承滾柱數(shù)量較多 所 以剛性高 承載能力大 這類軸承的滾道制造精密 而且滾柱配合精密 徑向間隙 又可以調(diào)整 所以精度較高 另外 這種軸承還具有磨損小 輪廓尺寸小的優(yōu)點(diǎn) 由于這類軸承具有上述優(yōu)點(diǎn) 目前較多的用于剛性主軸的前支承 有時(shí)前后支 承都采用它 特別是對(duì)一些要求精度較高的鏜削主軸 應(yīng)用更為普遍 由于主軸的轉(zhuǎn)速不十分高 而且軸向力較大 要求軸向剛性比較高 所以本設(shè) 計(jì)采用了 3182100 系列雙列短圓柱滾子軸承和推力球軸承配合使用 B 固定方式 用兩個(gè)螺母把推力球軸承的軸向間隙和 3182100 系列軸承的徑向間隙 分開來 調(diào)整 前螺母用于調(diào)整推力球軸承的軸向間隙 后螺母用于調(diào)整 3182100 軸承的徑 向間隙 這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是 當(dāng)調(diào)整 3182100 軸承間隙時(shí) 不致于使推力軸承的滾 道產(chǎn)生印痕現(xiàn)象 C 軸承的調(diào)整 軸承的間隙是影響主軸剛度和旋轉(zhuǎn)精度的重要因素 減少軸承的間隙 可以提 高主軸部件的精度 但是 軸承間隙過小又會(huì)引起軸承過熱 調(diào)整軸承時(shí) 就是要 選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)拈g隙 使其在這間隙下 軸承工作時(shí) 既不發(fā)熱 指在允許的范圍 內(nèi) 又能保證所要求的旋轉(zhuǎn)精度 向心推力球軸承和我們使用的圓錐滾子軸承的 徑向間隙都是可調(diào)的 圓錐滾子軸承的間隙 通常是用隔套和螺母來進(jìn)行調(diào)整的 3 5 主軸箱附件的說明 3 5 1 潤滑及潤滑元件 本主軸箱采用葉片潤滑油泵進(jìn)行潤滑 油泵打出的油經(jīng)分油器分向各潤滑部位 由于是臥式主軸箱 主軸箱體前后壁間的齒輪和壁上的軸承用油盤來潤滑 箱體和 后蓋以及和前蓋間的齒輪用油管潤滑 一般情況下 對(duì)于中等尺寸以下的主軸箱 用一個(gè)葉片泵即可 由于本主軸箱 為 600 470 所以只要用一個(gè)葉片泵 其選用及傳動(dòng)方式 選用 R21 1 型葉片泵 其結(jié)構(gòu)見 組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手