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目錄 摘要 Abstract 第 1 章 緒論 1 第 2 章 組合機(jī)床概述 2 2 1 組合機(jī)床的基本概述 2 2 2 組合機(jī)床的發(fā)展概況 2 2 3 組合機(jī)床的特點(diǎn) 3 2 4 組合機(jī)床的分類和組成 4 第 3 章 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 6 3 1 組合機(jī)床總體方案的選擇 6 3 2 組合機(jī)床配置形式的選擇 7 3 3 被加工零件工序圖的繪制 7 3 4 加工示意圖的繪制 9 3 5 組合機(jī)床總體尺寸聯(lián)系圖的繪制 15 3 6 組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 17 3 7 生產(chǎn)效率卡的計(jì)算和編寫 21 第 4 章 組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì) 23 4 1 概述 23 4 2 主軸箱設(shè)計(jì)原始資料 23 4 3 主軸形式及其各部分尺寸的確定 24 4 4 主軸和傳動軸直徑的確定與校核 24 4 5 齒輪傳動路線的設(shè)計(jì) 26 4 6 多軸箱坐標(biāo)設(shè)計(jì) 29 4 7 主軸箱的潤滑 變速和手柄軸的設(shè)置 31 4 8 組合機(jī)床主軸箱總圖的設(shè)計(jì) 39 第 5 章 產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性分析 40 結(jié)論 41 致謝 42 參考文獻(xiàn) 43 專題 液壓鉆機(jī)本體工藝規(guī)程的編制 44 附錄 55 附錄 80 I 摘要 本設(shè)計(jì)的說明書是按照所設(shè)計(jì)的 TXU 75 鉆機(jī)本體組合機(jī)床所撰寫的 主 要包括零件的工藝性分析 總體方案的確定 三圖一卡的設(shè)計(jì)以及主軸箱的設(shè) 計(jì) 該組合機(jī)床主要針對 TXU 75 鉆機(jī)本體上的雙面 5 孔進(jìn)行粗加工而設(shè)計(jì)的 由于組合機(jī)床自身的特點(diǎn)可以提高生產(chǎn)效率 減輕工人的勞動強(qiáng)度 便于管理 和集中生產(chǎn) 能提高加工精度 提高自動化程度 擴(kuò)大工藝范圍 所以設(shè)計(jì)制 造組合機(jī)床是機(jī)械制造業(yè)的必備的工作母機(jī) 關(guān)鍵詞 組合機(jī)床 加工工序圖 機(jī)床尺寸聯(lián)系圖 生產(chǎn)效率卡 主軸箱 II Abstract This graduation design is designed according to the TXU 75 drills tool machine Mainly include the craft analysis of the spare parts the total project really settled three the figures in one design of the card and the design of the principal axis box The two sided boreses should combine tool machine to mainly drill the machine essence to TXU 75s carry on thick process but design of because of combine the tool machine oneself of the characteristics can raise the production efficiency easing the worker s labor strength easy to management and concentrate production can raise to process accuracy exaltation automation degree extend craft scope So design manufacturing combination the tool machine is the essential machine tool of the machine manufacturing industry Keyword Combine tool machine process work preface diagram the tool machine size contact diagram produce efficiency card principal axis box 1 第 1 章 緒論 大學(xué)生活就要和我們揮手說再見了 在回首這四年的生活留下的是許多美 好的回憶 四年中有過許多的收獲 當(dāng)然也失去了很多 無論是年齡還是思想 上 我都成熟了不少 也正是有這次機(jī)會在大學(xué)這座象牙塔上學(xué)習(xí) 才能使我 在以后的日子里能更好的工作 走向時社會有更多的知識豐富頭腦來適應(yīng)今天 這個競爭激烈的天地 四年的大學(xué)生活即將結(jié)束 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對我們四年學(xué)習(xí)收獲的最好檢驗(yàn) 同時也是一次很好的鍛煉機(jī)會 這次設(shè)計(jì)與以前的不同的是 這是在我們以前 所學(xué)的理論課和專業(yè)課的基礎(chǔ)上所完成的 不是某一課程的單獨(dú)檢驗(yàn) 通過這 次設(shè)計(jì) 鍛煉了我分析問題的能力 也促使我更好的利用圖書館這一書海世界 翻閱了各種資料 手冊 期刊等 本方案是根據(jù) TXU 75 米鉆機(jī)上的部件 本體的圖紙要求 所設(shè)計(jì)的用來 加工其本體的組合機(jī)床 設(shè)計(jì)前 我通過去具體地點(diǎn)進(jìn)行調(diào)研 收集了第一手資料 同時也得到了 工廠師傅以及技術(shù)人員的熱心指導(dǎo) 在整個設(shè)計(jì)過程中 知道老師不僅耐心指 導(dǎo) 同時也給予我很多啟發(fā) 雖然四年中我們學(xué)習(xí)了不少理論知識 但我的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)卻很有限 而且理 論不能和實(shí)踐很好的相聯(lián)系 因此在這次設(shè)計(jì)中不免有許多的錯誤和缺點(diǎn) 懇 請廣大老師和同學(xué)們給予指導(dǎo) 以鑒今后 2 第 2 章 組合機(jī)床概述 2 1 組合機(jī)床的基本概述 組合機(jī)床是為了完成一種 或多種 被加工零件的一道或多道工序 由大 量通用部件和少量專用部件組合而成的工序集中的專用機(jī)床 他可以同時進(jìn)行 多刀 多軸 多工位 多面加工的專用機(jī)床 在組合機(jī)床上可以完成鉆空 擴(kuò) 孔 攻絲 車削 銑削及滾壓等工序 生產(chǎn)效率高 加工穩(wěn)定 組合機(jī)床是隨著生產(chǎn)的發(fā)展 由通用機(jī)床和專用機(jī)床發(fā)展而來的 多年來 機(jī)械產(chǎn)品加工中廣泛地采用了萬能機(jī)床 但隨著生產(chǎn)的發(fā)展 很多企業(yè)的產(chǎn)量 越來越大 采用萬能機(jī)床不能很好的滿足要求 因?yàn)樵谝慌_機(jī)床上總加工一種 工件 使萬能機(jī)床不能很好的滿足要求 因?yàn)樵谝慌_機(jī)床總加工一種工件 使 萬能機(jī)床很多零件不能發(fā)揮作用 工人每天總是忙于裝夾工件 操縱機(jī)床 進(jìn) 刀 退刀 停車 卸件等 勞動強(qiáng)度大 生產(chǎn)效率低 并且也不利于保證產(chǎn)品 精度 要求操縱者有很高的技術(shù)水平 專用機(jī)床的生產(chǎn)與使用就是為了解決這 個矛盾 專用機(jī)床是用于加工一種工件或一種工件的某一表面的某一工序的 它可采用多刀 多工序加工 機(jī)床輔助部分或全部實(shí)現(xiàn)了自動化循環(huán) 但專用 機(jī)床有一個最大的弱點(diǎn) 就是當(dāng)更換工件或工序時 它就無法使用 不能實(shí)現(xiàn) 現(xiàn)代化機(jī)械工業(yè)技術(shù)迅速發(fā)展 產(chǎn)品經(jīng)常更新的需要 并且該種機(jī)床設(shè)計(jì)周期 長 造價高 同通用機(jī)床相比 組合機(jī)床同時具備了萬能機(jī)床便于調(diào)整 適應(yīng)于不同工件加 工的特點(diǎn)和專用機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單 生產(chǎn)效率高的特點(diǎn) 為此 將機(jī)床上帶動刀具 對工件生產(chǎn)切削運(yùn)動的部分及床身 立柱 工作臺等設(shè)計(jì)成通用部件 根據(jù)不 同工件加工需要 用這些通用部件和部分專用部件組成組合機(jī)床 當(dāng)工件變化 了 還用這種通用部件和新的專用部件改裝成新的組合機(jī)床 加新的輔助工具 用新的夾具 按新的循環(huán)加工新的工件 2 2 組合機(jī)床的發(fā)展概況 自一九八二年由美國克勞斯公司生產(chǎn)出世界第一臺組合機(jī)床到現(xiàn)在 組合 機(jī)床已有六十多年的歷史 組合機(jī)床的發(fā)展可分為以下幾個階段 三十年代到四十年代 初期發(fā)展階段 各國先后生產(chǎn)組合機(jī)床幾生產(chǎn)線 并把他們應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中 五十年代到六十年代 為結(jié)構(gòu)改造階段新技術(shù)不斷應(yīng)用 各國努力把液 3 壓 數(shù)控和計(jì)算機(jī)應(yīng)用到組合機(jī)床中 極大的提高組合機(jī)床的進(jìn)給速度和控制 技術(shù) 七十年代到八十年代 屬于完善改進(jìn)階段 其主要表現(xiàn)如下 1 組合機(jī)床使用了 ISO 標(biāo)準(zhǔn) 這樣便于國際交流 2 通用部件的技術(shù)水平的標(biāo)志 品種規(guī)格極大豐富了 使大型 中型 小 型和超小型組合機(jī)床都能配套 3 結(jié)構(gòu)參數(shù)和動靜性能的提高 如國外生產(chǎn)的組合機(jī)床快移速度可達(dá)每分 鐘幾十米 4 結(jié)構(gòu)工藝性 精度 精度保持性提高了很多 我國的組合機(jī)床的研究和生產(chǎn)起步晚 從一九五六年開始的 一九六二年 建立了大連組合機(jī)床研究所 并將組合機(jī)床應(yīng)用于汽車 拖拉機(jī)等機(jī)械制造行 業(yè)中 并建立了我國組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)格 型號供設(shè)計(jì)者及生產(chǎn)廠家 使用 但是我們也要看到 由于我國實(shí)際情況 尤其是十年動亂的影響 使組 合機(jī)床發(fā)展到今天 與其他國家相比 仍然有很多差距 表現(xiàn)在通用部件的品 種不夠齊全 特別是小型和超小型組合機(jī)床 液壓滑臺的結(jié)構(gòu)工藝性差 快 進(jìn)速度底車削工序難以實(shí)現(xiàn) 這就要求我們不斷更新這些不足之處 2 3 組合機(jī)床的特點(diǎn) 同通用機(jī)床和專用機(jī)床相比 組合機(jī)床有如下特點(diǎn) 2 3 1 由于組合機(jī)床是由 70 90 的通用部件組合而成 必要時要進(jìn)行改 裝組成新的機(jī)床 這就是說組合機(jī)床有改進(jìn)更新的優(yōu)越性 通用部件重復(fù)使用 2 3 2 組合機(jī)床可以同時在各個方向采用幾把刀具加工不同的表面 這樣 在孔隙加工中能很好的保證各孔之間相互位置精度的準(zhǔn)確性 是實(shí)現(xiàn)工序集中 的最好途徑 也是提高生產(chǎn)率的有效設(shè)備 2 3 3 組合機(jī)床是按具體加工對象設(shè)計(jì)的 因而可以按最合理的工藝規(guī)程 進(jìn)行加工 而在通用機(jī)床上很難實(shí)現(xiàn) 2 3 4 多數(shù)組合機(jī)床是采用了多軸設(shè)計(jì) 對箱體類零件或類似于箱體類零 件進(jìn)行加工 這樣保證了產(chǎn)品質(zhì)量 減少了工序間搬運(yùn) 改善了勞動條件 減 4 少所用設(shè)備數(shù)量 同時組合機(jī)床占地面積小 能合理應(yīng)用空間 2 3 5 由于組合機(jī)床大多數(shù)是通用部件 而只有少數(shù)專用部件 這樣可減 少機(jī)床生產(chǎn)時間和費(fèi)用 維護(hù)和維修也簡單方便 2 3 6 組合機(jī)床通用部件可以組織指定的專門廠家生產(chǎn) 由于采用精密高 效設(shè)備 有利于提高部件性能 降低成本 2 4 組合機(jī)床的分類和組成 2 4 1 分類 1 按通用部件電機(jī)功率分 1 大型組合機(jī)床 1 5 3 0KM 2 小型組合機(jī)床 0 1 2 2KM 2 按配置形式分 1 單工位 單面 雙面 2 多共位 移動工作臺 回轉(zhuǎn)工作臺 中央立柱式 回轉(zhuǎn)鼓輪式 2 4 2 組合機(jī)床的組成 組合機(jī)床常用通用部件有 床身 側(cè)底座 中間底座和立柱底座 立柱 動力箱 動力滑臺等 現(xiàn)在組合機(jī)床上可以完成鉆 擴(kuò) 鉸孔 攻絲 鏜孔 車端面 銑削和車 削等工序 往往一太組合機(jī)床可以完成以上所述的幾個工序甚至是全部工序 但目前車削很難實(shí)現(xiàn) 組合機(jī)床自生產(chǎn)以來 得到了廣泛的應(yīng)用 在機(jī)床 汽車 飛機(jī) 拖拉機(jī) 等行業(yè)應(yīng)用較多 礦山機(jī)械制造業(yè)目前應(yīng)用不多 這一點(diǎn)受我國目前煤炭行業(yè) 的發(fā)展?fàn)顩r所限制 隨著綜采的普及 組合機(jī)床也不斷為礦山機(jī)械行業(yè)所采用 從理論上看 組合機(jī)床的發(fā)展方向?yàn)?1 提高生產(chǎn)效率 2 擴(kuò)大工藝范圍 3 提高加工精度 4 提高自動化程度 5 5 提高組合機(jī)床及其自動線的可調(diào)性 6 創(chuàng)新超小型組合機(jī)床 7 發(fā)展專能組合機(jī)床為多能組合機(jī)床 從實(shí)踐來審視 組合機(jī)床又最初一般專用機(jī)床發(fā)展到今天特殊的專用機(jī) 床 今后將被加工中心所取代 這一點(diǎn)是隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展和普及 給機(jī)床制 造工業(yè)帶來的必然趨勢 因?yàn)椴捎媒M合機(jī)床計(jì)算機(jī)控制會更進(jìn)一步提高加工精 度 更進(jìn)一步提高生產(chǎn)率 并且就大批量 特型件的生產(chǎn)而言 會更大的降低 成本 也會更進(jìn)一步提高機(jī)床自動化程度 6 第 3 章 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 3 1 組合機(jī)床總體方案選擇 3 1 1 對現(xiàn)場生產(chǎn)能力和工藝狀況的分析 就黑龍江科技學(xué)院校辦工廠來看 本體上面的五個孔是在坐標(biāo)鏜床上進(jìn) 行加工的 這樣的加工對于小批量生產(chǎn)即可保證精度 又可滿足要求 但對于 大批量生產(chǎn)就不能滿足要求了 因此 為了滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求 我們開始 設(shè)計(jì)組合機(jī)床 就雞西煤礦機(jī)械廠的現(xiàn)有設(shè)備和技術(shù)力量 就可以生產(chǎn)出適合本體加工 的組合機(jī)床 該廠有液壓車間可以生產(chǎn)泵 缸 閥等精密液壓元件 并能對液 壓裝置進(jìn)行維修和修理 刀具車間生產(chǎn)各種精密件和特行件 一些通用部件在 國內(nèi) 像大連 長春等地可以買到 所以如果進(jìn)行大批量生產(chǎn) 采用組合機(jī)床 加工是完全可行的 也是必要的 由于每部工件的技術(shù)要求各不相同 因此所 設(shè)計(jì)的組合機(jī)床也只能用來加工某些特定工序 因此可以解決某些廠家可以自 行生產(chǎn)某些專用主軸箱內(nèi)的附件 而不是都到廠家去訂購 3 1 2 組合機(jī)床工藝方案的確定 在組合機(jī)床上 一次粗鏜 135 115 2 61 2 32 五孔 精度可達(dá) IT11 113 表面粗糙度為 Ra25 50 1 分析被加工零件 TXU 75 鉆機(jī)本體 材料 ZG35 硬度 HB 190 本體為一箱體件 壁薄 剛性差 尺寸位置精度高 在設(shè)計(jì)夾具時 定位 和夾緊都要認(rèn)真安排 以保證工件的設(shè)計(jì)要求 3 1 3 定位基準(zhǔn)的選擇 箱體件是機(jī)械制造業(yè)中加工工序多 勞動量大 進(jìn)度要求高的關(guān)鍵零件 一面兩孔 是這類箱體零件在組合機(jī)床現(xiàn)場是常用的典型定位方法 由于該 7 零件不具備 一面兩孔 的定位基準(zhǔn) 這時采用大平面短銷以及一小擋銷定位 其中主要定位面最好采用箱體的設(shè)計(jì)基面 由大平面限制 3 個自由度 短銷限 制 2 個自由度 一小擋銷限制一個自由度 則為六點(diǎn)定位 符合加工要求 3 1 4 夾緊裝置的選擇 夾緊時夾緊力有助于定位 而不應(yīng)該破壞定位 為此 在夾緊力作用下工 件不應(yīng)該離開支撐點(diǎn) 首先要保證第一定位基準(zhǔn)與定位元件可靠接觸 由五孔的尺寸大小分析而知各孔均可進(jìn)行鏜削加工 其軸向力不大 因此 對該零件分析后采用機(jī)械夾緊 夾緊定位選在圖示位置 在零件的加工工序圖 上可見 因此 用兩螺桿和一壓片壓緊 3 2 組合機(jī)床配置形式選擇 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 但有其特殊 性 無論是使用范圍 配置型式 通用部件和驅(qū)動方式都各有特點(diǎn) 單工位組 合機(jī)床分為臥式單面組合機(jī)床 立式單工位組合機(jī)床 臥式雙面組合機(jī)床 復(fù) 合式雙面組合機(jī)床 臥式三面組合機(jī)床 復(fù)合式三面組合機(jī)床 臥式四面組合 機(jī)床 復(fù)合式四面組合機(jī)床 多工位組合機(jī)床分為固定式多工位夾具組合機(jī)床 包括單面雙工位組合機(jī)床 雙面多工位組合機(jī)床 臥式三面雙工位組合機(jī)床 復(fù)合式四面雙工位組合機(jī)床 移動工作臺組合機(jī)床 包括臥式單面雙工位移 動工作臺組合機(jī)床 立式單面雙工位移動工作臺組合機(jī)床 臥式雙面雙工位移 動工作臺組合機(jī)床 復(fù)合式雙工位移動工作臺組合機(jī)床 回轉(zhuǎn)工作臺組合機(jī) 床 包括臥式單面回轉(zhuǎn)工作臺組合機(jī)床 立式回轉(zhuǎn)工作臺組合機(jī)床 臥式多面 回轉(zhuǎn)工作臺組合機(jī)床 復(fù)合式多工位回轉(zhuǎn)工作臺組合機(jī)床 回轉(zhuǎn)鼓輪組合機(jī) 床 單工位組合機(jī)床通常是用于加工一個或兩個工件 特別適用于大中型箱體 件的加工 根據(jù)配置動力部件的數(shù)量 這類機(jī)床可以從單面或同時從幾個方面 對工件進(jìn)行加工 分析被加工零件 液壓鉆機(jī)本體的技術(shù)要求和工藝性以后 本設(shè)計(jì)可以選擇臥式單面組合機(jī)床及臥式雙面組合機(jī)床 由于被加工零件兩面 都具有五孔 但并不完全相同 因此采用雙面組合機(jī)床 可以進(jìn)行一次裝夾 多次加工 3 3 被加工零件工序圖的繪制 被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案 表示在一臺機(jī)床上或一條自動 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) 8 夾壓部位 以及被加工零件的材料 硬度和本機(jī)床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) 也是制造使用時調(diào)整機(jī)床 檢查精度 的重要技術(shù)條件 被加工零件圖應(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 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 的支撐 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 材料 硬度以及被加工部位 的余量 5 必要的文字說明 編制被加工零件工序圖的注意事項(xiàng) 1 本機(jī)床加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基面標(biāo)起 尤其在本機(jī)床加工 所選用的定位基面與設(shè)計(jì)基面不一致時 還必須對各孔要求的位置尺寸精度進(jìn) 行分析和換算 即把不對稱公差的尺寸換算為對稱公差尺寸 2 對孔的加工余量要認(rèn)真分析 在鏜階梯孔時 其大直徑孔的單邊余量 應(yīng)小于相鄰兩孔半徑之差 以便鏜刀能通過 在加工毛坯孔時 不僅要弄清加 工余量 還必須注意孔的鑄造偏心及鑄造毛刺的大小 以便設(shè)計(jì)相應(yīng)尺寸的鏜 桿 保證加工能正常進(jìn)行 3 對精鏜機(jī)床必須注明是否允許留有退刀痕跡 以及允許退刀痕跡的形 狀 直線或螺旋退刀痕 9 3 1 本體零件工序圖 3 4 加工示意圖的繪制 加工示意圖是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的重要圖紙之一 在機(jī)床總體設(shè)計(jì)中占有重要 地位 它是設(shè)計(jì)刀具 夾具 主軸箱以及選擇動力部件的主要資料 同時也是 調(diào)整機(jī)床和刀具的依據(jù) 加工示意圖 要反映機(jī)床的加工過程和加工方法 并決定浮動卡頭或接桿 的尺寸 鏜桿長度 刀具種類及數(shù)量 刀具長度及加工尺寸 主軸尺寸及伸出 長度 主軸 刀具 導(dǎo)向與工件間的聯(lián)系尺寸等 根據(jù)機(jī)床要求的生產(chǎn)率及刀 具特點(diǎn) 合理地選擇切削用量 決定動力頭的工作循環(huán) 加工示意圖應(yīng)繪制成展開圖 其繪制順序是 首先按比例繪制工件的外形 及加工部位的展開圖 特別注意將那些距離很近的孔嚴(yán)格按比例相鄰繪制 以 便清晰地看出相鄰刀具 導(dǎo)向及刀具 主軸是否相碰 然后 根據(jù)工件加工要 求及選定的加工方法繪制刀具 并確定導(dǎo)向形式 位置及尺寸 選擇主軸和接 桿 10 3 4 1 刀具的選擇 刀具的選擇應(yīng)在條件允許的前提下 為使工件可靠 結(jié)構(gòu)簡單 刃磨容易 應(yīng)盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)刀具和簡單刀具 根據(jù)五孔的加工精度 光潔度 加工尺寸 切屑排除以及生產(chǎn)效率等因素選擇硬質(zhì)合金鏜刀 對于鏜 115 和 135 的孔 選擇鏜桿直徑為 65mm 鏜刀方截面尺寸 16 16mm 鏜刀圓截面直徑 20mm 對于鏜 2 61mm 的孔選擇鏜桿直徑 40mm 鏜刀方截面尺寸 16 16mm 鏜刀圓截面直徑 20mm 對于鏜 2 32mm 的孔 選 擇鏜桿直徑 20mm 鏜刀方截面尺寸 8 8mm 鏜刀圓截面直徑 10mm 取硬質(zhì)合 金刀頭 3 4 2 選擇切削用量 組合機(jī)床切削用量是綜合考慮刀具壽命 生產(chǎn)率和加工精度等許多因素后 指定的 一般切削用量較萬能機(jī)床的切削用量低 30 查 專用機(jī)床設(shè)備設(shè)計(jì) 表 7 22 表 7 25 對于鏜孔加工 取 v 50m min f 0 4mm r 則 n 151 6 轉(zhuǎn) 分10vdp501 n 248 8 轉(zhuǎn) 分2 64 n 612 轉(zhuǎn) 分3 10dv502 圓整為 n 150 轉(zhuǎn) 分 n 250 轉(zhuǎn) 分 n 610 轉(zhuǎn) 分 滑臺的進(jìn)給速度 123 v n f 150 0 4 60mm min1f 保證精度 取 v 60mm minf 式中 v 切削速度 n 主軸轉(zhuǎn)速 f 每分鐘進(jìn)給量 11 d 鏜刀直徑 v 滑臺進(jìn)給速度f 3 4 3 確定切削力 切削力矩 切削功率及刀具耐用度 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 用以確定主軸及其它傳動件的 尺寸 確定切削功率 用以選擇主傳動電機(jī)功率 確定刀具耐用度 用以驗(yàn)證 所選刀具是否合理 參考 專用機(jī)床設(shè)備設(shè)計(jì) 許小旸 主編 重慶大學(xué)出版社 表 7 24 組合機(jī)床切削用量計(jì)算圖中推薦的切削力 轉(zhuǎn)矩及功率公式 圓周力 F 35 7a f HB 35 7 2 0 4 HBzp75 0 75 05 0 軸向切削力 F 0 212 a f HB 0 212 2 0 4 190 x2 165 12 16 5 1 切削轉(zhuǎn)矩 T 17 9Da f HB 94 9KN mmp75 0 切削功率 P f 0 75612 Fzvmax a 切削深度 2mm f 進(jìn)給量取 f 0 4mm D 加工直徑 HB 零件的布氏p 硬度 取 190 則 F 639 03N F 639 03N F 639 03N1z2z3z F 699N F 699N F 699Nxxx T 96 2KN mm T 58 6KN mm T 23 8KN mm123 P 0 63KW P 0 63KW P 0 63KW 3 4 4 動力頭行程的確定 動力滑臺的工作循環(huán)一般包括快速引進(jìn) 工作進(jìn)給 快速退回 停止四個 動作 同夾具連接起來也不十分復(fù)雜 在加工示意圖中可見 滑臺快進(jìn)距離為 12 100mm 滑臺總行程為 630mm 前備量是考慮因刀具磨損或補(bǔ)償制造安裝誤差 動力部件能夠向前調(diào)整的距離 后備量為刀具離夾具導(dǎo)套外端面的距離應(yīng)大于 接桿插入主軸孔內(nèi)或刀具插入接桿內(nèi)的長度 3 2 機(jī)床工作循環(huán)過程 3 4 5 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇 組合機(jī)床上加工孔時 除用剛性主軸加工的方案外 其尺寸和位置精度都 是依靠夾具導(dǎo)向來保證的 如何正確地選擇導(dǎo)向結(jié)構(gòu) 確定導(dǎo)向的參數(shù)和精度 是設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要內(nèi)容 也是繪制加工示意圖時要解決的問題 導(dǎo)向裝置的作用在于 保證刀具對于工件的正確位置和提高刀具系統(tǒng)的支 撐剛性 因此 它對于保證加工精度和機(jī)床的可靠工作有著重要的影響 本次設(shè)計(jì)根據(jù)具體設(shè)計(jì)情況選用內(nèi)滾式導(dǎo)向 導(dǎo)向裝置的旋轉(zhuǎn)部分設(shè)置在 刀桿上 并且成為整個刀桿的一個組成部分 它有裝滾珠軸承 滾錐軸承 滾 針軸承的和滑動軸承等多種形式 如圖所示 由于旋轉(zhuǎn)部分設(shè)置在導(dǎo)向滑動套 的內(nèi)部 因此通常稱為 內(nèi)滾式 導(dǎo)向 此時安裝在夾具鏜模上的導(dǎo)套是固定 不動的 其結(jié)構(gòu)和第一類導(dǎo)向裝置中的導(dǎo)套相同 但一般導(dǎo)套直徑都比較大 13 3 3 內(nèi)滾式導(dǎo)向裝置 3 4 6 確定主軸類型 尺寸 外伸長度 主軸類型主要依靠工藝方法和刀桿于主軸的聯(lián)結(jié)進(jìn)行確定主軸軸徑及軸端 尺寸主要取決于進(jìn)給抗力和主軸 刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 查 組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手 冊 表 3 4 初步確定為軸直徑 d 40mm 30mm 25mm 由表查主軸類型123d 為滾錐短主軸 主軸外伸長度為 75mm 3 4 7 選擇連桿 浮動卡頭 為提高加工精度 減少主軸位置誤差和主軸振擺對加工精度的影響 在采 用長導(dǎo)向或多個導(dǎo)向進(jìn)行鏜孔或擴(kuò) 鉸孔時 鏜桿與主軸均采用浮動卡頭相連 接 避免主軸與夾具導(dǎo)套不同軸而引起的刀桿 別勁 現(xiàn)象影響加工精度 由 于所設(shè)計(jì)為臥式組合機(jī)床則采用浮動卡頭 根據(jù) 組合機(jī)床設(shè)計(jì) 圖 5 2 選擇 D 38 26 D 65 44 D 50 36 1d2d3d 3 4 8 動力部件的選擇 動力部件用以實(shí)現(xiàn)切削刀具的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給運(yùn)動或只用于進(jìn)給運(yùn)動 是組合 機(jī)床最主要的通用部件 其選擇主要是根據(jù)加工鉆機(jī)本體兩側(cè)五孔時 每個刀 具切削時產(chǎn)生的切削力所需切削功率來選擇的 14 3 4 9 電動機(jī)的選擇 電動機(jī)的選擇主要是按照加工時所需功率來選的 根據(jù)所選的切削用量 確定進(jìn)給功率 迭加后進(jìn)行初選 并適當(dāng)考慮切削刀具的可行性 一般按通用 機(jī)床切削用量降低 30 來考慮 由前計(jì)算 切削功率 0 63KW 0 63KW 0 63KW1p2P3 則 p 3 15KW 4 6KW動 pn 切 進(jìn) 1509 動力頭電動機(jī)功率P動 切削功率p切 進(jìn)給功率 對于液壓動力頭就是進(jìn)給油泵所消耗的功率 一般進(jìn) 為 0 8 2 千瓦 N 傳動功率 對于主軸箱主軸少于 15 根 n 0 9 多于 15 根時 n 0 8 則 4 6KW 由 組合機(jī)床簡明手冊 表 5 39 初步選定 ITD40 型P動 動力箱 其各項(xiàng)參數(shù)如下 電機(jī)功率 5 5KW 電機(jī)轉(zhuǎn)速 960KW 輸出軸轉(zhuǎn)速 480r min 其它祥見機(jī)床尺寸聯(lián)系圖 3 4 10 動力滑臺的選擇 查表 5 41 動力滑臺的選擇是根據(jù)進(jìn)給力來選擇的 在組合機(jī)床中一般動力滑臺與動 力箱配套使用 故選 IH40 型 15 3 4 加工示意圖 3 5 組合機(jī)床總體聯(lián)系尺寸圖的繪制 機(jī)床總體尺寸聯(lián)系圖是在被加工零件的工序圖 加工示意圖的基礎(chǔ)上繪制 的 表示機(jī)床各部件及夾具之間相互尺寸關(guān)系的圖紙 它表示出各部件之間的關(guān) 系 檢查各部件間相互空間位置關(guān)系 通用部件的適應(yīng)性 為進(jìn)一步設(shè)計(jì)主軸箱 夾具等專用設(shè)備提供依據(jù) 它還可以定出主軸箱的占地面積與液壓系統(tǒng)的配合 關(guān)系 下面是繪制機(jī)床總體尺寸聯(lián)系圖的及各個主要尺寸的計(jì)算 3 5 1 確定機(jī)床裝料高度 H 裝料高度一般是指工件安裝基面至地面的垂直距離 確定裝料高度要考慮 工人操作方便 對于流水線要考慮車間運(yùn)送工件的滾道高度 以及機(jī)床內(nèi)部結(jié)構(gòu) 尺寸限制和高度要求 實(shí)際設(shè)計(jì)時常在 850 1060mm 之間選取 選取裝料高度為 880mm 符合國際標(biāo)準(zhǔn) 3 5 2 夾具輪廓尺寸的確定 16 根據(jù)機(jī)床上的空間及夾具的初步方案 取夾具的輪廓尺寸聯(lián)系圖所示 3 5 3 確定中間底座的尺寸 中間底座在長寬方向應(yīng)滿足夾具的安裝需要 根據(jù)所選定的動力箱 滑臺 側(cè)底座等標(biāo)準(zhǔn)位置關(guān)系 并考慮滑臺的前備量 通過尺寸鏈計(jì)算確定中間底座 加工方向的尺寸 3 5 4 確定多軸箱輪廓尺寸 標(biāo)準(zhǔn)通用鉆 鏜類多軸箱的厚度是一定的 臥式 325mm 如圖所示 被 加工零件以點(diǎn)劃線表示 多軸箱輪廓尺寸用輪廓尺寸用粗實(shí)線表示 則 B b 2b H h b11 B 工件在寬度方向距離最遠(yuǎn)的兩孔的距離 單位是 mm 由零件加工示 意圖所示 b 170mm b 最邊緣主軸中心至箱體外壁距離 為保證多軸箱內(nèi)有足夠安排齒輪1 的空間 b 70 100mm 取 b 125mm1 工件在高度方向距離最遠(yuǎn)的兩孔距離 h 80mmh 最底主軸高度 對于臥式組合機(jī)床 要保證潤滑不致從主軸襯套1 1h 泄露到箱外 推薦 85 140mm1h 取 250mm1 則 H B 500 500 17 3 5 主軸分布圖 3 6 組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 3 6 1 組合機(jī)床夾具概述 夾具是組合機(jī)床的重要部件 是根據(jù)機(jī)床工藝和結(jié)構(gòu)方案的具體要求而專 門設(shè)計(jì)的 它用于實(shí)現(xiàn)被加工零件的準(zhǔn)確定位 夾壓 刀具的導(dǎo)向 以及裝卸 工件時的限位等等作用的 組合機(jī)床夾具和一般夾具所起的作用看起來好像很相近 但其結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì) 要求卻有著很顯著的甚至根本的區(qū)別 組合機(jī)床夾具的結(jié)構(gòu)和性能 對組合機(jī) 床配置方案的選擇 有很大的影響 下面介紹一下組合機(jī)床夾具的一些主要特 點(diǎn) 1 一般的機(jī)床夾具是作為機(jī)床的輔助機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的 而組合機(jī)床夾具是機(jī)床 的主要組成部分 其設(shè)計(jì)工作是整個組合機(jī)床設(shè)計(jì)的重要部分之一 2 組合機(jī)床夾具和機(jī)床其他部件有極其密切的聯(lián)系 如回轉(zhuǎn)或移動工作臺 回轉(zhuǎn)鼓輪 主軸箱 刀具和輔具 鉆模板和托架 以及支承部件等 正確地解 18 決它們之間的關(guān)系 是保證組合機(jī)床的工作可靠和使用性能良好的重要條件之 一 而夾具的結(jié)構(gòu)也要按這些部件的具體要求來確定 3 由于組合機(jī)床常常是多刀 多面和多工序同時加工 會產(chǎn)生很大的切削 力和振動 因此組合機(jī)床夾具必須具有很好的剛性和足夠的夾壓力 以保證在 整個加工過程中工件不產(chǎn)生任何位移 同時 也不應(yīng)使工件產(chǎn)生不容許的變形 4 組合機(jī)床夾具是保證加工精度 尺寸精度 幾何精度和位置精度等 的 關(guān)鍵部件 其設(shè)計(jì) 制造和調(diào)整都必須有嚴(yán)格的要求 使其能持久地保持精度 5 組合機(jī)床夾具應(yīng)便于實(shí)現(xiàn)定位和夾壓的自動化 并有動作完成的檢查信 號 以保證切屑從加工空間自動排除 便于觀察 和檢查 以及在不從機(jī)床上 拆下夾具的情況下 能夠更換易損件和維護(hù)調(diào)整 此外 不要把組合機(jī)床夾具和一般的組合夾具混淆起來 組合夾具是在萬 能機(jī)床上為了完成某一道工序的加工 用一些標(biāo)準(zhǔn)的和通用的元件組裝成的定 位夾壓裝置 用完后 可用這些元件重新組裝成新的夾壓裝置 而組合機(jī)床則 以部分的通用部件加上專用件組成的專用夾具 它不便改裝 按結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 組合機(jī)床夾具分為單工位和多工位夾具兩大類 單工位夾具 是指工件在一個工位上完成加工工序的機(jī)床夾具 按被加工零件的結(jié)構(gòu)和加工 要求 單工位夾具具有固定的 帶滾道或浮動滾道的 帶水盆和小車 或拖板 等形式 多工位組合夾具是指工件需要在幾個工位上順序或平行 順序加工 的機(jī)床夾具 按移位方法它又分為 固定式多位夾具 回轉(zhuǎn)夾具 移動工作臺 夾具 回轉(zhuǎn)工作臺夾具和回轉(zhuǎn)鼓輪夾具等 組合機(jī)床夾具是組合機(jī)床的組成部件 其設(shè)計(jì)應(yīng)按如下的程序進(jìn)行 1 認(rèn)真研究分析所設(shè)計(jì)夾具的原始數(shù)據(jù)和要求 因?yàn)樵跀M訂組合機(jī)床的工 藝和結(jié)構(gòu)方案時 對夾具的結(jié)構(gòu)型式和主要性能已提出了原則要求 在具體開 展夾具設(shè)計(jì)時 必須認(rèn)真分析這些要求并研究影響夾具設(shè)計(jì)的所有因素 也就 是被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 工藝安排和加工方法 機(jī)床特點(diǎn) 刀具及其導(dǎo)向的 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和要求等 此外 還必須考慮裝卸方式 夾壓方法 有無冷卻液以及 切屑排除等具體要求 2 擬訂夾具結(jié)構(gòu)方案和進(jìn)行必要的計(jì)算 根據(jù)機(jī)床總體設(shè)計(jì)中確定的工件 定位基面 夾壓位置 加工方法和刀具導(dǎo)向方式等 制定夾具的總體方案 為 此 首先繪制工件的外形 并有必要的投影 其主要投影應(yīng)和工件在機(jī)床上的 加工位置一致 然后 在工件四周的相應(yīng)位置上簡單表示出夾具的結(jié)構(gòu) 這時 19 只需要畫出工件的定位元件 夾壓機(jī)構(gòu)的位置 刀具導(dǎo)向的安排 以及它們相 互間的聯(lián)系 最后進(jìn)行計(jì)算和夾具元件的強(qiáng)度計(jì)算 為了提高質(zhì)量和縮短設(shè)計(jì) 制造周期 在擬訂夾具結(jié)構(gòu)方案時 應(yīng)當(dāng)盡量采用通用的部件和零件 3 組合機(jī)床夾具的總圖和零件設(shè)計(jì) 在已確定的夾具結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上 設(shè) 計(jì)生產(chǎn)用的夾具總圖和零件圖 通常是用紅色線條 或細(xì)線 先畫出工件外形 然后按順序繪制定位和限位元件 夾緊機(jī)構(gòu) 刀具導(dǎo)向 支架和夾具體 以及 潤滑 冷卻 排屑 操縱 如按扭臺 起吊元件等 等部位和結(jié)構(gòu) 組合機(jī)床夾具的機(jī)構(gòu)往往比較復(fù)雜 其總圖必須有足夠的投影和拋視 尺 寸標(biāo)注齊全和合理 并嚴(yán)格按比例繪制 還要注有必要的裝配和檢查的技術(shù)要 求 最后 進(jìn)行夾具的零件及校對等工作 按照組合機(jī)床夾具的主要功能 其結(jié)構(gòu)可以分為三大部分 即定位支承系 統(tǒng) 夾緊機(jī)構(gòu)和刀具導(dǎo)向裝置 3 6 2 定位支承系統(tǒng) 在組合機(jī)床上加工時 必須使被加工零件對刀具及其導(dǎo)向保持保持正確的 相對位置 這是靠夾具的定位支承來實(shí)現(xiàn)的 定位支承系統(tǒng)除用已確定被加工 零件的位置外 還要承受被加工零件的重量和夾壓力 有時還要承受切削力 定位支承系統(tǒng)主要有定位支承 輔助支承和一些限位元件組成 定位支承 是指在加工過程中維持被加工零件有一定位置的元件 輔助支承使勁作用增加 被加工零件在加工過程中的剛度及穩(wěn)定性的一種活動式支承元件 在組合機(jī)床上加工箱體零件大多數(shù)采用一面兩銷 一個圓銷和一個菱形銷 的定位方法 這種定位方法保證了理想的六點(diǎn)定位原則 平面三點(diǎn) 圓銷兩點(diǎn) 和菱形銷一點(diǎn) 但需要說及的是在實(shí)踐中 大多數(shù)情況下工件在夾具中不是 用三點(diǎn)支承的 而常常是放在四個或更多一些的支承板上 不少情況下還是放 在兩個長的支承板上 這樣可以增加定位系統(tǒng)的剛性 防止當(dāng)夾壓了和切削力 不是對準(zhǔn)支承時 而引起振動的原因 甚至?xí)斐傻毒叩恼蹟?誠然 才采用 四個支承板時 由于工件定位基面的不平直度誤差 一般在 0 05 0 1 毫米 和支承板間的不共面度誤差 通常為 0 01 0 03 毫米 工件在夾壓力和切削力 的作用下也會產(chǎn)生變形 但變形量較小 對于粗加工 半精加工以及一般要求 的精加工還是在允許范圍內(nèi) 并不會引起振動 3 6 3 夾緊機(jī)構(gòu) 20 在組合機(jī)床上加工時 工件依靠夾具上的定位支承系統(tǒng) 獲得對于刀具及其 導(dǎo)向的正確相對位置 還需依靠夾具上夾緊機(jī)構(gòu) 來消除工件因受切削力或工件 自重的作用而產(chǎn)生的位移或振動 使工件在加工過程中能繼續(xù)保持定位所得到 的正確位置 夾緊機(jī)構(gòu)通常由三個部分組成 夾緊動力部分 中間傳動和夾緊元件 這 三個部分起著不同的作用 夾緊動力部分用于產(chǎn)生力源 并將作用力傳給中間 傳動機(jī)構(gòu) 中間傳動機(jī)構(gòu)能夠改變作用力的方向和大小 即作為增力機(jī)構(gòu) 同 時能產(chǎn)生自鎖作用 以保證在加工過程中 當(dāng)動力源消失時 工件在切削力或 振動的作用下仍能可靠夾緊 夾緊元件則用以承受由中間傳動機(jī)構(gòu)傳遞的夾緊 力 并與工件直接接觸而執(zhí)行夾緊動作 組合機(jī)床夾具的夾緊機(jī)構(gòu) 就其夾緊特性而言 可以分為直接夾緊機(jī)構(gòu)和 自鎖夾緊機(jī)構(gòu)兩大類 如果按加緊力的來源區(qū)分 可以分為手動夾緊夾緊機(jī)構(gòu) 和自動夾緊機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)時 應(yīng)注意滿足以下基本要求 1 保證加工精度 2 保證生產(chǎn)率 3 保證工作可靠 具有自鎖性能 4 結(jié)構(gòu)緊湊簡單 5 操作方便 使用安全 本機(jī)床根據(jù)被加工零件的特點(diǎn)采用液壓夾緊 液壓夾緊具有操作簡單 動 作迅速 易于集中控制 程序控制和實(shí)現(xiàn)工序自動化 工作壓力高 油缸結(jié)構(gòu) 尺寸小 便于實(shí)現(xiàn)過載自動保護(hù)和元件便于標(biāo)準(zhǔn)化等一系列優(yōu)點(diǎn) 此外 由于 油液具有不可壓縮性 因此液壓夾緊能夠維持的剛性比氣動夾緊所維持的剛性 高 3 6 4 導(dǎo)向裝置 在組合機(jī)床上完成的孔加工工序中 除采用 剛性主軸 加工方法外 在 大多數(shù)情況下 切削刀具都在導(dǎo)向裝置中工作 因此 具有精密的導(dǎo)向便成為 組合機(jī)床刀具工作的顯著特點(diǎn)之一 組合機(jī)床夾具上的導(dǎo)向裝置是作為引導(dǎo)刀 具多工件進(jìn)行切削加工的重要裝置 導(dǎo)向裝置的作用在于 保證刀具對于工件的正確位置 保證各刀具相互間 的正確位置和提高刀具系統(tǒng)的支承剛性 因此 它對于保證加工精度和機(jī)床的 可靠工作有著重要的影響 21 根據(jù)被加工零件的特點(diǎn) 采用 內(nèi)滾式 導(dǎo)向 這種導(dǎo)向裝置的旋轉(zhuǎn)部分 設(shè)置在刀桿上 并且成為整個刀桿的一個組成部分 它裝有滾珠軸承 滾錐軸 承 滾針軸承和滑動軸承等多種形式 本機(jī)床采用的是滾錐軸承 也就是圓錐 滾子軸承 3 7 生產(chǎn)效率卡 根據(jù)加工示意圖所選定的工作循環(huán)及切削用量等 就可以計(jì)算生產(chǎn)率并編 制生產(chǎn)率計(jì)算卡 生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映機(jī)床節(jié)拍或?qū)嶋H生產(chǎn)率和切削用量 動 作時間 生產(chǎn)綱領(lǐng)及負(fù)荷率等關(guān)系的技術(shù)文件 是用戶驗(yàn)收機(jī)床生產(chǎn)效率的重 要依據(jù) 3 7 1 理想生產(chǎn)率 Q Q kAt A 完成年生產(chǎn)綱領(lǐng) 4600h 取兩班制k 3 7 2 實(shí)際生產(chǎn)率 Q 實(shí)際生產(chǎn)率 Q 是指所設(shè)計(jì)機(jī)床每小時實(shí)際可生11 產(chǎn)的零件個數(shù) Q 60T單 生產(chǎn)一個零件所需時間T單 12ff fkLLt ttVV 快 進(jìn) 快 退切 移輔 停 裝單 分別為刀具第 第 工作進(jìn)給長度1L2 分別為刀具第 第 工作進(jìn)給長度fVf 當(dāng)加工深孔 止口锪窩 倒角 光整表面時 滑臺在死擋鐵上的停留t停 時間 通常指刀具在加工終了時無進(jìn)給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn) 5 10 裝所需時間 22 分別為動力部件快進(jìn) 快退行程長度L快 進(jìn) 快 退 動力部件快速行程速度 用液壓動力部件時取 3 10m minfkV 直線移動或回轉(zhuǎn)工作臺進(jìn)行一次工位轉(zhuǎn)換時間取 0 1mint移 工件裝 卸時間 取 0 5 1 5min裝 卸 取 L 50mm 60mm min 分 100mm 160mm 7m min fVt停 105L快 進(jìn) L快 退 fkV 1 2min 0 1mint裝 t移 則 T 501601 2 4min67 Q 2 4 件 小 時 每天按 8 小時 Q 8 26 7 214 件 班 機(jī)床負(fù)荷 100 負(fù) 0Q 要求的生產(chǎn)率0Q 根據(jù)組合機(jī)床的使用經(jīng)驗(yàn) 適宜的機(jī)床負(fù)荷率為 0 75 90 設(shè)負(fù) 計(jì)時參照 組合機(jī)床設(shè)計(jì) 叢鳳廷 遲建山主編 表 3 25 取 0 9 負(fù) 23 第 4 章 組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì) 4 1 概述 主軸箱是組合機(jī)床的組成重要部件 它是選用通用部件 按專用要求進(jìn)行 設(shè)計(jì)的 在組合機(jī)床設(shè)計(jì)過程中 是工作量較大的部件之一 主軸箱是用于布置 按所要求的坐標(biāo)位置 機(jī)床工作主軸及其傳動零件和 相應(yīng)的附加機(jī)構(gòu)的 它通過按一定速比排布傳動齒輪 把動力從動力部件 動力頭 動力箱 電動機(jī)等 傳遞給各工作主軸 使之獲得所要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn) 向等 由于機(jī)床是根據(jù)不同加工對象而制訂總體結(jié)構(gòu)方案 故有的主軸箱是安 或裝在動力頭動力箱上 有的則是安裝在動力滑臺或床身上 組合機(jī)床主軸箱 按其組成和用途分為 大型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱 小型標(biāo)準(zhǔn)主 軸箱和專用主軸箱三大類 而每一類里 按其加工性質(zhì)或結(jié)構(gòu)型式的不同 又 可分為幾種 4 2 主軸箱設(shè)計(jì)的原始依據(jù) 4 2 1 主軸箱設(shè)計(jì)的原始依據(jù)是根據(jù) 三圖一卡 即機(jī)床聯(lián) 系尺寸圖 被加工零件工序圖 加工示意圖和生產(chǎn)效率卡 主軸箱設(shè)計(jì)的原始依據(jù)圖 要包括下述的全部或部分內(nèi)容 1 所有的主軸的位置尺寸 2 要求的主軸轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向 這是指左轉(zhuǎn)向 對右轉(zhuǎn)向一般不需要注明 3 主 軸的工序內(nèi)容和主軸外伸部分尺寸 4 主軸箱的外形尺寸以及與其他相關(guān)部件的聯(lián)系尺寸 5 動力部件 包括主電機(jī) 的型號 6 托架或鉆模板的支桿在主軸箱上的安裝位置及有關(guān)要求 7 工藝上的要求 8 其他要求 24 4 3 主軸的形式及各部分尺寸確定 4 3 1 主軸形式的選擇 由于本機(jī)床為專用機(jī)床 用來加工鉆機(jī)本體 所以主軸形式選擇 dT0721 42 裝有圓錐滾子軸承的鏜孔用主軸 草圖如圖所示 4 1 dT0721 42 型鏜孔用主軸 4 3 2 主軸支承形式及間隙調(diào)整 這種主軸的前后支撐都采用圓錐滾子軸承 布置時為了提高主軸系統(tǒng)的剛 性 采用 反裝 的結(jié)構(gòu) 其采用內(nèi)圈調(diào)整 即只要主軸后端的背帽 即可達(dá) 到調(diào)整的目的 由前面示圖可知 主軸后端一端螺紋 裝配 M24 1 5 的螺母 即墊圈來調(diào)整軸向和徑向間隙 不難看出軸向間隙的調(diào)整是螺母直接作用的 徑向間隙的調(diào)整是通過圓錐滾子軸承的傾角來作用的 把一部分分為徑向力來 調(diào)整 4 4 主軸和傳動軸直徑的確定和校核 4 4 1 各軸扭矩的確定 在查 組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊 得動力箱電動機(jī)功率為 0 995 8 級精度vh 齒輪傳動 稀油潤滑 效率為 0 975 則主軸箱驅(qū)動軸輸出功率為 0 97 則s 主軸箱驅(qū)動軸輸出功率為 P 5 5 0 995 5 31KW 傳動軸輸出功率為 25 5 31 0 995 5 12KW1P 5 12 0 995 0 97 4 94KW2 以上所求各主軸功率為最大理論功率 所以比以前估算的大 按上述數(shù)據(jù) 在下面進(jìn)行驗(yàn)算 如能滿足要求 所選主軸便合理 9550 9550 5 28 N0T0pn 5 319604mA 411 295 48P 411 90505 10IITNmn A 4224 9 38IIP 433 950505 106IITNmn A 則同初選扭矩相比 設(shè)計(jì)合理 切削扭矩均小于最大理論扭矩 滿足要求 4 4 2 主軸和傳動軸軸徑的確定 主軸的軸徑的確定 由前邊設(shè)計(jì)可知 1IT 425 0Nm A2IT415 30Nm A3IT45 10Nm A 查 組合機(jī)床設(shè)計(jì) 表 5 10 T 取 d 30mm 而K d 30mm 的軸所能承受的扭矩為 T 56KN 同理 T 153 1KN 取 d 40mm 而 d 40mm 的軸所能承受的扭矩為 T 178KN T 255KN 取 d 45mm 而 d 45mm 的軸所能承受的扭矩AA 為 T 178KN m 26 傳動軸選用同主軸形式相同 材料一般為 鋼 調(diào)質(zhì)處理 T215 查表 45 4 2 組合機(jī)床設(shè)計(jì) 取 d 35mm 手柄軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸如下所示 組合機(jī)床主軸箱上一般都有較多的刀 具 為了便于更換刀具和調(diào)整刀具 或是裝配和維修時檢查主軸精度 一般每 個主軸箱上都要設(shè)置一個手柄軸 以便手動回轉(zhuǎn)主軸 為了扳動起來輕便 手 柄軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)盡可能高一些 其所處位置靠近機(jī)床操作者的一側(cè) 并且是便于 下扳手的地方 另外還必須注意 手柄軸的周圍應(yīng)有較大的空間 以便扳動一 次手柄軸的轉(zhuǎn)角不小于 取 d 30mm 06 4 2 標(biāo)準(zhǔn)中間傳動軸 4 5 傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是主軸箱 特別是大型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱設(shè)計(jì)最關(guān)鍵的一環(huán) 所 謂傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 就是通過一定的傳動鏈 按要求把動力部件的驅(qū)動軸傳遞 到主軸上去 同時 滿足主軸箱其他結(jié)構(gòu)和傳動的要求 一般來說 同一個主軸箱的傳動系統(tǒng) 可以設(shè)計(jì)出幾種方案來 因此 設(shè) 計(jì)時必須對各種傳動方案進(jìn)行分析 從中選出最佳方案 因?yàn)?傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì) 得好與不好 將直接影響主軸箱的質(zhì)量 通用化程度 設(shè)計(jì)和制造工作量的大 小 以及其成本的高低等等 4 5 1 傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般要求 27 1 在保證主軸的強(qiáng)度 剛度 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向要求的前提下 力求使傳動軸和 齒輪為最少 應(yīng)盡量用一根傳動軸帶動多根主軸 當(dāng)齒輪嚙合中心距不符合標(biāo) 準(zhǔn)時 可采用齒輪變位的方法來湊中心距 2 在保證有足夠強(qiáng)度的前提下 主軸 傳動軸和齒輪的規(guī)格要盡可能少 以減少各類零件的品種 3 通常應(yīng)避免通過主軸帶動主軸 否則將增加主動主軸的負(fù)荷 4 最佳傳動比為 1 1 5 但允許采用到 3 3 5 5 粗加工主軸上的齒輪 應(yīng)盡可能靠近前支撐 以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形 6 剛性鏜削主軸上的齒輪 其分度圓直徑要盡可能大于被加工孔的直徑 以減輕振動 提高傳動的平穩(wěn)性 7 盡可能避免升速傳動 必要的升速最好放在傳動鏈的最末一 二級 以 減少功率損失 4 5 2 傳動路線的設(shè)計(jì) 1 總傳動比的確定和傳動比的分配 TD40 型動力箱驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速為 720r min 主軸轉(zhuǎn)速為 150 minnr 250 inr 3610 minr 則 174 8總 20 i總 65 3總 2 各軸傳動比分配 取 0 30 2ii 9 51 4 3 6i02 3 確定中間傳動軸 2 3 的位置并配對各對齒輪 確定中間傳動軸 3 的位置 配 3 軸與 9 6 軸聯(lián)結(jié)的齒輪粗略確定軸 3 的 28 位置 取 m 3 則 1201 2mZ2 1R 3 6i1 4 則取 56 241Z2 803 mZ4 2R 1 443 9i 取 22 31 2Z4 則中間軸 2 的位置與 3 軸對稱布置 同上 將電機(jī)軸布置在中間位置 則 85 2 445 mZ7 57Z 40 17 57 同理 178Z 4 驗(yàn)算各主軸轉(zhuǎn)速 驗(yàn)算如下 720 154r min6n2456 720 255r min931 720 601r min8n2407 轉(zhuǎn)速相對損失在 5 以內(nèi) 符合設(shè)計(jì)要求 29 5 軸 4 作調(diào)整手柄軸 其轉(zhuǎn)速如下 取 3210Z 610 324r min10n732 6 采用 R12 2 型葉片泵 由中間傳動軸 3 經(jīng)一對齒輪 51Z4 720 720r minn泵 2 在 400 800r min 范圍內(nèi) 滿足要求 n泵 4 6 多軸箱坐標(biāo)計(jì)算 坐標(biāo)計(jì)算是組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì)的一個特殊問題 坐標(biāo)計(jì)算就是根據(jù)已知 的驅(qū)動軸和主軸的位置及傳動關(guān)系 計(jì)算出中間傳動軸的坐標(biāo) 以便在繪制多 軸箱加工零件圖示 將各孔的坐標(biāo)尺寸完整的標(biāo)出來 并用以繪制坐標(biāo)檢查圖 作用是對傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全面檢查 4 6 1 加工基準(zhǔn)坐標(biāo)的選擇及確定各主軸坐標(biāo) 主軸箱是安裝在動力頭上的 坐標(biāo)原點(diǎn)選在靠主軸箱左側(cè) 對著主軸箱正 面的定位銷上 其尺寸距主軸箱左側(cè)邊 50mm 距立軸箱底邊 H 30mm 下面分別 計(jì)算主軸坐標(biāo)和傳動軸坐標(biāo) 在主軸箱正面圖可看到主軸位置如下 考慮動力箱驅(qū)動軸位置及傳動齒輪 分度圓直徑大小和相互關(guān)系 可確定坐標(biāo)如下 則 100 2255x5y 100 115 215 2256 6 100 115 115 330 2259x9y 100 115 85 130 225 80 3057 7 30 2 85 300 3058x7 8y7 確定傳動軸的坐標(biāo) 31 79 52R m4Z3 2 由上圖三角關(guān)系 120122363 x y 79 52R99 解之得 307 6293 143 71233x3y 由于傳動軸 2 與對稱布置 則 143 71232 79 53R2253 x y 解之得 122 3735x 4 6 2 驗(yàn)算 多軸箱箱體零件上的孔系是按計(jì)算的坐標(biāo)加工的 而裝配時 要求兩軸上 的齒輪能正常嚙合 因此必須驗(yàn)算 根據(jù)坐標(biāo)計(jì)算確定的兩軸坐標(biāo)中心距 A 是 否符合兩軸嚙合齒輪要求的中心距 R R 與 A 的差值 即 R A 演算標(biāo)準(zhǔn)為 中心距允差 0 001 0 009mm 1 傳動軸與 6 軸定距驗(yàn)算 如上所示 R A R 22xyD x y 6x363 則 120 120 0000016 0 0000016 2 傳動軸 2 與主軸 5 定距驗(yàn)算同上 1 79 500859 79 5 0 0007163 由上計(jì)算可知驗(yàn)算和合理 31 4 3 主軸箱坐標(biāo)圖 4 7 主軸箱的潤滑 變速和手柄軸的設(shè)置 4 7 1 潤滑 大型標(biāo)準(zhǔn)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 對于臥式標(biāo)準(zhǔn)主軸箱 主軸箱體前后壁間的齒輪和壁上的軸承 用油盤潤滑 箱體和后蓋以及和前蓋間的齒輪用油管潤滑 對于立式主軸箱 則將油管分散引至最高排齒輪上面 使主軸箱體內(nèi)的傳動件得到潤滑 通常采 用葉片泵 葉片泵的傳動方式有兩種 一種是借助油泵傳動軸傳動的 另一種 是通過直接裝在泵軸上的齒輪直接傳動的 葉片潤滑泵使用可靠 對一般前蓋 易于拆卸的主軸箱 可不設(shè)置專攻柴修油泵用的油泵蓋 4 7 2 變速 大型組合機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速 通常是不要求改變的 但從這一點(diǎn)來說 設(shè) 計(jì)時可以不必特意留出變速環(huán)節(jié) 但從長遠(yuǎn)考慮 比如 考慮到將來道具的改 32 進(jìn) 或考慮到設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速可能確定的不盡合適等 在設(shè)計(jì)是有意識地試一隊(duì)獲 兩對齒輪能起交換齒輪作用 是主軸的轉(zhuǎn)速能有一定調(diào)整范圍 有時還是必要 的 在大型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱上 通常是選擇分路傳動前的一對或兩對處于 排的齒輪作為交換齒輪 以便獲得一定的變速范圍 小型主軸箱的傳動系統(tǒng)設(shè) 計(jì) 是不用考慮變速齒輪的 因?yàn)樵谛⌒蛣恿︻^的傳動系統(tǒng)中已設(shè)有變速環(huán)節(jié) 減速器 4 7 3 手柄軸的設(shè)置 組合機(jī)床主軸箱上一般都有較多的刀具 為了便于更換和調(diào)整刀具 或 是裝配和維修時檢查主軸精度 一般每個主軸箱上都要設(shè)置一個手柄軸 一邊 手動回轉(zhuǎn)主軸 為了扳動起來輕便 手柄軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)盡可能高一些 其所處位置要靠近 機(jī)床操作者的一側(cè) 并且是便于下扳手的地方 另外還必須注意 手柄軸的周 圍應(yīng)有較大的空間 以便扳動一次手柄軸的轉(zhuǎn)角不小于 06 一般在設(shè)計(jì)傳動系統(tǒng)時 暫可不考慮手柄軸的設(shè)置問題 而在傳動系統(tǒng) 排好之后 按簽署要求從傳動軸中選擇一根作為手柄軸 小型和專用主軸箱 通常都不設(shè)手柄軸 33 4 7 4 軸和齒輪的校核 1 主軸的力學(xué)計(jì)算模型 A B 刀M刀aF rAF1nFrBFaBF 4 4 理想的圓錐滾子軸承主軸力學(xué)計(jì)算模型 受力分析 在第 2 章依據(jù)選定的切削用量 計(jì)算出了刀具加工時受到的扭矩 M 及軸刀 向力 由經(jīng)驗(yàn)公式 刀aF D HB S 刀M刀 34 D HB S 刀aF刀 式中 刀具工作時受到的轉(zhuǎn)矩 刀M 刀具工作時受到的軸向力 刀aF 為刀具切削處直徑 D 切削用量 S 刀 刀a 布氏硬度 HB 的函數(shù) 根據(jù)圖 3 4 得 刀M12tFd 式中 F 承載齒輪所受的圓周力 1t d 承載齒輪的分度圓直徑 對圖 3 4 而言 軸向載荷為 B 點(diǎn)支承處推力球軸承所受到的軸向力 D HB S aF刀 B 點(diǎn)支承處深溝球軸承所受到的軸向力 aBs A B 支承處深溝球軸承的徑向載荷 的求法 rAFrB 徑向載荷由力的平衡方程得 10rABnOL rAF 35 求得 1nOBrAFL 1nArB 式中 F 齒輪工作時所受到的法向力 1n 軸承工作的當(dāng)量動載荷 對于工作時受軸向載荷的深溝球軸承而言 當(dāng)量動載荷為 rpraPfXYF 對于受純徑向載荷的深溝球軸承 滾針軸承 當(dāng)量動載荷為 r 對于受純軸向載荷的推力球軸承 當(dāng)量動載荷為 aPF 式中的 取 1 2 1 5 pf 在按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和估算選好的主軸各參數(shù)后 為確定主軸剛性 有時還要根 據(jù)受力情況 進(jìn)行驗(yàn)算 一般來說 主軸只要其剛度能滿足 強(qiáng)度大多是足夠 的 主軸剛度的驗(yàn)算 主要是驗(yàn)算在受力時的彎曲變形 既主軸前端的撓度 X 和前支撐的傾角 取其許用 X 0 0002L mm 0 001 rad 221 0 5 3aXPaLQCMLEj 2 q 式中 E 主軸材料的彈性模量 kg mm 鋼的模量 36 E kg mm 4102 J 前支承處的截面慣性矩 實(shí)心軸 J 4Rp 經(jīng)計(jì)算兩端主軸箱內(nèi)的主軸及中間主軸箱內(nèi)的主軸的撓度和傾角均符 合要求 1 齒輪疲勞強(qiáng)度校核 主軸箱齒輪校核 主軸箱內(nèi)齒輪的設(shè)計(jì)是按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核公式 1 FQFkYsabm Aya 式中 工作情況系數(shù) 取 1 25 Ak 動載系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊取 1 17 V Vk 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊取 1 k k 載荷分配不均系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊取 1 4 k 得 1 2571 4205k 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊取 6FaSaY 得 b 24 m 330 tTNd 由于 KN Slim 其中 K