畢業(yè)設(shè)計(jì)論文轉(zhuǎn)向蝸桿箱鉆孔組合機(jī)床設(shè)計(jì)

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1、轉(zhuǎn)向蝸桿箱鉆孔組合機(jī)床設(shè)計(jì) 摘 要 組合機(jī)床是根據(jù)工件的加工需要，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量的專(zhuān)用部件組成的一種高效專(zhuān)用部件，同時(shí)組合機(jī)床自動(dòng)線是一種專(zhuān)用高效自動(dòng)化技術(shù)裝備，目前，由于它仍是大批量機(jī)械產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)高效、 高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)的關(guān)鍵裝備，因而被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、內(nèi)燃機(jī)和壓縮機(jī)等許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。本次設(shè)計(jì)的是一臺(tái)轉(zhuǎn)向蝸桿箱端面鉆孔組合機(jī)床，主要完成組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)和主軸箱的設(shè)計(jì)。根據(jù)轉(zhuǎn)向蝸桿箱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度及生產(chǎn)率等要求，確定該機(jī)床為立式組合機(jī)床；為確保加工精度，采用一面兩銷(xiāo)的定位方式；為實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，安全可靠，選擇液壓滑臺(tái)；根據(jù)零件的大小及被加

2、工孔的位置確定主軸箱的輪廓尺寸；由加工工藝選擇深溝球軸承，推力球軸承主軸和圓錐滾子軸承，通過(guò)計(jì)算確定主軸和傳動(dòng)軸的直徑；齒輪的模數(shù)通常采用計(jì)算和類(lèi)比的方法取得，齒輪齒數(shù)和中間傳動(dòng)軸大的位置是由計(jì)算、作圖和多次試湊相合；計(jì)算主軸，傳動(dòng)軸的坐標(biāo)并進(jìn)行中心距的驗(yàn)算確定部分軸上采用變位齒輪；軸上的齒輪套、鍵等零件按軸號(hào)選擇相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)件。 關(guān)鍵字：組合機(jī)床，主軸箱，主軸，傳動(dòng)軸，齒輪 1 緒論 1.1本課題研究目的 通過(guò)加工轉(zhuǎn)向蝸桿箱底面鉆孔組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，了解組合機(jī)床設(shè)計(jì)的過(guò)程和加工工藝的制定方法，切削用量的選擇、刀具的選擇、組合機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)件的正確選擇、以及主軸箱的設(shè)計(jì)過(guò)程。轉(zhuǎn)向蝸桿箱鉆孔組合機(jī)

3、床是以通用部件作為基礎(chǔ)，配以按工件特定形狀和加工工藝設(shè)計(jì)的專(zhuān)用夾具，組成的半自動(dòng)或自動(dòng)專(zhuān)用機(jī)床。組合機(jī)床多采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方式，生產(chǎn)效率比通用通用機(jī)床高幾十倍，因而對(duì)鉆孔組合機(jī)床的設(shè)計(jì)對(duì)制造業(yè)生產(chǎn)水平的提高起著舉足輕重的作用和地位，同時(shí)通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)向蝸桿箱鉆孔組合機(jī)床設(shè)計(jì)也可以使得我們機(jī)械專(zhuān)業(yè)的學(xué)生對(duì)組合機(jī)床有了深刻的認(rèn)識(shí)了解，畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程可以讓我們把大學(xué)四年的專(zhuān)業(yè)知識(shí)融會(huì)貫通，學(xué)以致用，并且可以通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)使我們能夠?qū)⑺鶎W(xué)的專(zhuān)業(yè)課知識(shí)與社會(huì)實(shí)踐緊密相結(jié)合達(dá)到理論充分聯(lián)系實(shí)踐的效果。讓我們得到一個(gè)很好的實(shí)際鍛煉機(jī)會(huì)。 1.2本課題的研究意義 我國(guó)是發(fā)展中國(guó)家，發(fā)展

4、低成本自動(dòng)化技術(shù)，潛力大，前景廣，投資省，見(jiàn)效快，提高自動(dòng)化程度，可以收到事半功倍的經(jīng)濟(jì)效果，適合我國(guó)現(xiàn)階段的發(fā)展需要和國(guó)情。組合機(jī)床與通用機(jī)床和專(zhuān)用機(jī)床相比，有以下特點(diǎn)： （1）組合機(jī)床上的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件約占全部機(jī)床零、部件總量的70%~80%，設(shè)計(jì)和制造周期短，經(jīng)濟(jì)效益高。 （2）生產(chǎn)效率高。是普通機(jī)床工作效率的十幾倍。 （3）組合機(jī)床加工零件對(duì)操作工人的技術(shù)水平要求不高，但是可以達(dá)到加工的精度比普通機(jī)床要高很多，可以實(shí)現(xiàn)很精密零件的加工。 （4）組合機(jī)床易于連成組合機(jī)床自動(dòng)線，適合大規(guī)模和自動(dòng)化生產(chǎn)。組合機(jī)床的以上特點(diǎn)適合我國(guó)國(guó)情，故得到廣泛應(yīng)用。而且伴隨著現(xiàn)代科技化的大力發(fā)

5、展，組合機(jī)床是時(shí)代的需求。 轉(zhuǎn)向蝸桿箱是汽車(chē)的重要零件，它的加工精度直接影響到汽車(chē)的轉(zhuǎn)向系的整體機(jī)能，且作為轉(zhuǎn)向蝸桿箱在汽車(chē)零部件行業(yè)中應(yīng)用十分廣泛，屬于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。所以，在考慮零件的加工工藝時(shí)，應(yīng)采用流水線的加工方式，盡量使加工工序集中，以縮短生產(chǎn)線的長(zhǎng)度，減少設(shè)備的投入。綜合考慮以上因素，組合機(jī)床成為流水線布置的首選設(shè)備之一。因而通過(guò)這次對(duì)鉆孔組合機(jī)床的設(shè)計(jì)雖然是對(duì)轉(zhuǎn)向蝸桿箱鉆孔的特別需求，但是這樣一來(lái)既可以讓我對(duì)轉(zhuǎn)向蝸桿箱有個(gè)全方位的了解，更重要的是通過(guò)這個(gè)鉆孔組合機(jī)床的設(shè)計(jì)可以將各方面的機(jī)械知相結(jié)合，對(duì)我們本科生而言是一次很好鍛煉自己的好機(jī)會(huì)，有利于提高我們的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)，對(duì)我們今

6、后的就業(yè)有著很大的幫助，因而這次轉(zhuǎn)向蝸桿箱鉆孔組合機(jī)床的設(shè)計(jì)和主軸箱的設(shè)計(jì)對(duì)我們復(fù)習(xí)和鞏固專(zhuān)業(yè)知識(shí)甚至就業(yè)工作都起著很好的引導(dǎo)作用。 多軸箱是組合機(jī)床的重要組成部件，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(dòng)零件和相應(yīng)的附加機(jī)構(gòu)。多軸箱的設(shè)計(jì)是組合機(jī)床設(shè)計(jì)過(guò)程中至關(guān)重要的一環(huán)，其多軸箱的內(nèi)部主要包含了鉆孔的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，因而其設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞，將直接影響到組合機(jī)床的設(shè)計(jì)質(zhì)量以及最終孔的加工精度，而且多軸箱的設(shè)計(jì)讓我們進(jìn)一步對(duì)箱體內(nèi)部齒輪哦排布，軸的排布分配，傳動(dòng)比的分配，以及箱體內(nèi)部各齒輪的傳動(dòng)有了更深的了解。 2 工藝方案的擬定 工藝方案的擬定是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步，因?yàn)?/p>

7、工藝方案在很大程度上決定了組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)配置和使用性能。同時(shí)工藝方案的制定對(duì)零件加工精度有很大的影響，因而要對(duì)零件的功效，材料要有很全面的理解。 2.1 被加工零件的特點(diǎn) 本次加工的零件為轉(zhuǎn)向蝸桿箱，而主要的加工工序?yàn)殂@4xM10的螺紋孔，要求采用一次性加工完成，同時(shí)對(duì)加工的孔也有精度的要求。 加工部位為：底孔4xM10-2 加工的零件材料為：KTZ450—06 加工孔的位置準(zhǔn)確度度為：0.25 加工材料的硬度為：180HBS 2.2工藝路線的制定 粗基準(zhǔn)選擇的原則： 1）如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面之間的位置要求

8、 ，應(yīng)以不加工表面作為粗基準(zhǔn)。如果在工件上有很多不需加工的表面，則應(yīng)以其中與加工面的位置精度要求較高的表面作粗基準(zhǔn)。 2）如果必須首先保證工件某重要表面的余量均勻，應(yīng)選擇該表面作粗基準(zhǔn)。 3）選作粗基準(zhǔn)的表面，應(yīng)平整，沒(méi)有澆口、冒口或飛邊等缺陷，以便定位可靠。 4）粗基準(zhǔn)一般只能使用一次，特別是主要定位基準(zhǔn)，以免產(chǎn)生較大的位置誤差。 精基準(zhǔn)的選擇的原則： 1）用工序基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”，以免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。 2）當(dāng)工件以某一組精基準(zhǔn)定位可以較方便的加工其他各表面時(shí)，應(yīng)盡可能在多數(shù)工序中采用此組精基準(zhǔn)定位，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)統(tǒng)一”，以減少工裝設(shè)計(jì)制造費(fèi)用，提高生產(chǎn)率，避免基準(zhǔn)

9、轉(zhuǎn)換誤差。 3）當(dāng)精加工或光整加工工序要求余量盡量小而均勻時(shí)，應(yīng)選擇加工表面本身作為精基準(zhǔn)，即遵循“自為基準(zhǔn)”原則。該加工表面與其他表面間的位置精度要求由先行工序保證。 4）為了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，可遵循互為基準(zhǔn)、反復(fù)加工的原則。 該工藝路線符合以上基準(zhǔn)選擇的原則，而且也選用了合適的表面加工方法，加工階段的劃分與工序的組織都很合理。機(jī)械加工工序順序的安排也符合了先基準(zhǔn)面，后其他面，先主要表面，后次要表面，先主要平面，后主要孔，先安排粗加工工序，后安排精加工工序的原則。 綜上，其工藝路線如下： 工序號(hào) 工序內(nèi)容 01 以Φ66端面和Φ92端面互為基準(zhǔn)

10、面粗銑各自端面 02 以Φ65端面和Φ134端面互為基準(zhǔn)面粗銑各自端面 03 以Φ134端為定位基準(zhǔn)粗鏜Φ44孔和Φ72孔 04 半精鏜Φ44孔和Φ72孔 05 以Φ92端面為定位基準(zhǔn)面粗鏜Φ41孔，Φ54孔, Φ110孔 06 利用立式車(chē)床倒Φ66，Φ72, Φ41, Φ54, Φ110孔的倒角 07 精鏜Φ41孔，Φ54孔 08 以Φ134端面為精基準(zhǔn)精銑Φ92端面 09 以Φ134端面為定位基準(zhǔn)鉆Φ26的通孔 10 以Φ134面為基準(zhǔn)面，在Φ92端面上指定位置鉆4—M10的孔并攻絲 11 以端面Φ92面為基準(zhǔn)，在Φ134端面上指定位置鉆5-M10的

11、孔并攻絲 12 鉆上端圓柱面凸臺(tái)Φ28端面處的孔并攻絲 3.三圖一卡的擬定 3.1被加工零件工序圖 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)、夾緊部位及被加工零件的材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或半成品情況的圖紙。 轉(zhuǎn)向蝸桿箱底面鉆4xM10-2孔加工工序圖： 圖3-1 轉(zhuǎn)向蝸桿箱底端面鉆4xM10的工序圖 上圖中采用了直徑為135mm的大端面為定位基準(zhǔn)面，采用一面兩銷(xiāo)的方案進(jìn)行定位，在該面上有一直徑為110的圓柱孔，

12、可以用一圓柱銷(xiāo)和該面進(jìn)行配合工限制了工件的5個(gè)自由度，同時(shí)利用一銷(xiāo)邊銷(xiāo)早直徑為13的孔上進(jìn)行定位限制一個(gè)自由度，最終整體限制了六個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)了工件的完全定位，所選擇的定位基準(zhǔn)面符合設(shè)計(jì)的要求。 3.2 加工示意圖 零件加工的工藝方案要通過(guò)加工示意圖反映出來(lái)。加工示意圖表示被加工零件在機(jī)床上的加工過(guò)程，刀具、輔具的布置情況以及工件、夾具、刀具等機(jī)床各部件間的相對(duì)位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等。因此，加工示意圖是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要圖紙之一，在總體設(shè)計(jì)中占據(jù)重要地位。它是刀具、輔具、夾具、主軸箱、液壓電器裝置設(shè)計(jì)及通用部件選擇的主要原始資料，也是整臺(tái)組合機(jī)床布局和性能的原始要求，同

13、時(shí)還是調(diào)整機(jī)床、刀具及試車(chē)的依據(jù)。同時(shí)加工示意圖應(yīng)該表達(dá)和標(biāo)注的內(nèi)容有； 機(jī)床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程；工件，刀具類(lèi)型，數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸；接桿，浮動(dòng)卡頭，導(dǎo)向套等等以及主軸之間的連接方式和配合尺寸。 3.2.1 刀具的選擇 由前面可知，選用的刀具是標(biāo)準(zhǔn)高速錐柄麻花鉆。而刀具的直徑則需要通過(guò)加工的螺紋孔的底孔孔徑來(lái)確定，本次工序需要孔的直徑為10的螺紋孔，而本次工序只需要鉆孔，因而查表可知道選擇的刀具直徑為8.6mm,刀具總長(zhǎng)度為184，莫斯錐度為一號(hào)，孔加工刀具的直徑應(yīng)與加工部位尺寸、精度相適應(yīng)，其長(zhǎng)度應(yīng)保證加工終了時(shí)刀具螺旋槽尾端離導(dǎo)向套外斷面30~50mm，以利排屑和刀

14、具磨損后有一定的向前調(diào)整量。 3.2.2 導(dǎo)向套的選擇 導(dǎo)向裝置的作用是：保證刀具相對(duì)于工件的正確位置，保證各刀具相互間的正確位置，提高刀具系統(tǒng)的支撐剛度，從而保證加工孔的位置精度，達(dá)到設(shè)計(jì)的最終要求。 1,選擇導(dǎo)向類(lèi)型、形式和結(jié)構(gòu) 導(dǎo)向裝置有兩大類(lèi)，即固定式導(dǎo)向和旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向，在加工孔徑不大于40毫米或摩擦表面的線速度小于20m/min的時(shí)候，一般選用固定式刀具，而加工的孔徑較大或者線速度大于20m/min,一般采用旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向裝置，于是按照上式方法通常根據(jù)刀具導(dǎo)向部分直徑d和刀具轉(zhuǎn)速n折算出導(dǎo)向的線速度v 其中n=590r/min

15、 再結(jié)合加工部位尺寸精度、精度、工藝方法及刀具的具體工作條件來(lái)選擇導(dǎo)向類(lèi)型、形式和結(jié)構(gòu) 利用上公式可知v=15.4m/min 由于v=15.4m/min<20m/min，應(yīng)此選擇固定式導(dǎo)向。 2,定導(dǎo)向數(shù)量、選擇導(dǎo)向參數(shù) 導(dǎo)向數(shù)量應(yīng)根據(jù)工件形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、刀具剛度、加工精度及具體加工情況決定。通過(guò)鉆、擴(kuò) 鉸單壁小孔或用懸伸量不大的鏜、擴(kuò)、鉸深度不大的大孔時(shí)，選取單個(gè)導(dǎo)向加工。導(dǎo)向的具體參數(shù)包括：導(dǎo)套的直徑及公差配合、導(dǎo)套長(zhǎng)度、導(dǎo)套離工件端面的距離等。查《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表4-8可知： 導(dǎo)向長(zhǎng)度 導(dǎo)向至工件端面的距離L為2

16、0~50mm 通過(guò)查固定式導(dǎo)向裝置的部分標(biāo)準(zhǔn)尺寸可知道： 根據(jù)加工的孔徑來(lái)選擇導(dǎo)向套的相關(guān)尺寸: L1=10+L=10+28=38mm D=15，D1=22，D2=26 而其它具體尺寸可以參考《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表4-7. 而鉆孔時(shí)的d配合為G7，D的配合為H7/g6，D1的配合為H7/k6。 3.2.3 確定主軸類(lèi)型、尺寸、外伸長(zhǎng)度 主軸類(lèi)型主要依據(jù)工藝方法和刀桿與主軸的連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定。主軸軸頸及軸端尺寸主要取決于進(jìn)給抗力和主軸——刀具系統(tǒng)機(jī)構(gòu)。與刀桿有浮動(dòng)連接或剛性連接，如主軸則有短懸伸鏜孔主軸和長(zhǎng)懸伸鉆孔主軸。主軸軸頸尺寸規(guī)格應(yīng)根據(jù)選定的切削用量計(jì)算出切

17、削轉(zhuǎn)矩M，初定主軸直徑d，并考慮便于生產(chǎn)管理，適當(dāng)簡(jiǎn)化規(guī)格。 （3-4） 式中——軸的直徑（mm）； d=8.6mm ——軸的切削轉(zhuǎn)矩（）；M=2948.38N*mm ——系數(shù)。=7.3 帶入數(shù)據(jù)計(jì)算可以得知： =17.01mm 綜合考慮加工精度和具體工作條件，按表選定主軸外伸長(zhǎng)度、外徑和內(nèi)徑及配套的刀具可調(diào)接桿莫氏錐度或攻螺紋靠模規(guī)格代號(hào)等。 d（h6） d1（h6） d2 d3 L

18、 l1 l2 l3 螺母厚度 錐度 基準(zhǔn)直徑 20 Tr202 莫氏1號(hào) 12.061 17 113 46 40 75 12 表3-1 可調(diào)接桿尺寸 綜合以上數(shù)據(jù)查《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表34-12可知： 選擇主軸直徑為，外伸長(zhǎng)度為，接桿為莫氏錐柄接桿1-250T0635-01 對(duì)選取的主軸進(jìn)行強(qiáng)度校核： 校核公式為： ----許用剪切應(yīng)力（Pa） 此為45號(hào)鋼編制，=31Mpa

19、 W---軸的抗彎扭截面模數(shù)。實(shí)心軸的W= T----軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩（N.m） 則，帶入上式公式進(jìn)行軸的校核可以知道： 因而所選擇的軸符合選取的要求。 3.2.4 確定動(dòng)力部件行程 動(dòng)力部件的工作循環(huán)是指加工時(shí)，動(dòng)力部件從原始位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到加工終了位置，又返回到原位的動(dòng)作過(guò)程。一般包括快速引進(jìn)、工作進(jìn)給和快速退回等動(dòng)作。有時(shí)還有中間停止、多次往復(fù)進(jìn)給、跳躍進(jìn)給、死擋鐵停留等特殊要求。 工作進(jìn)給長(zhǎng)度L應(yīng)等于加工部位長(zhǎng)度L2（多軸加工時(shí)按最長(zhǎng)孔計(jì)算）與刀具切入長(zhǎng)度L1和切出長(zhǎng)度L3之

20、和。切入長(zhǎng)度L1一般為5-10mm，根據(jù)工件端面的誤差情況確定。切出長(zhǎng)度在采用一般刀具時(shí)可按公式 確定 因而本次加工時(shí)取L1=10mm L3=10mm L2=25mm則工作進(jìn)給長(zhǎng)度為 當(dāng)然這個(gè)長(zhǎng)度可以根據(jù)具體的加工距離進(jìn)行更改，本工序的工進(jìn)最終選擇為55mm. 快速退回長(zhǎng)度等于快速引進(jìn)與工作進(jìn)給長(zhǎng)度之和?？焖偻嘶亻L(zhǎng)度等于快速引進(jìn)與工作進(jìn)給長(zhǎng)度之和?？焖僖M(jìn)是指動(dòng)力部件把主軸箱連同刀具從原始位置送到工進(jìn)開(kāi)始位置，其長(zhǎng)度按加工具體情況確定。一般在固定式夾具鉆孔或擴(kuò)孔的機(jī)床上，動(dòng)力部件快速退回的行程，只要把所有刀具都退至導(dǎo)套內(nèi)，不影響工件的裝卸就行了。但對(duì)于夾具需要回轉(zhuǎn)或移動(dòng)的機(jī)

21、床，動(dòng)力部件快速退回行程必須把刀具、托架?；顒?dòng)鉆模板及定位銷(xiāo)都退回到夾具運(yùn)動(dòng)可能碰到的范圍之外。 本次加工的快進(jìn)長(zhǎng)度取L4=180mm 快退長(zhǎng)度則取L5=235mm 本次加工的加工示意圖如下： 圖3-2 加工示意圖 3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖是用來(lái)表示機(jī)床的配置形式，機(jī)床各部件之間相對(duì)位置關(guān)系和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的總體布局圖，同時(shí)它是進(jìn)行多軸箱和所用電機(jī)的主要參數(shù)，工件與各部件之間的主要聯(lián)系尺寸等等，而機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是以以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù)，并按初步選定的主要通用部件以及確定的專(zhuān)用部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的。用以檢驗(yàn)各部件相對(duì)位置及尺寸聯(lián)系能否

22、滿(mǎn)足加工要求和通用部件選擇是否合理；它為多軸箱、夾具等專(zhuān)用部件設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)；它可以看成是機(jī)床總體外觀簡(jiǎn)圖。由其輪廓尺寸、占地面積、操作方式等可以檢驗(yàn)是否適應(yīng)用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境。 3.3.1 選擇動(dòng)力部件 組合機(jī)床的動(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 通常，根據(jù)滑臺(tái)的驅(qū)動(dòng)形式，所需要的進(jìn)給力，進(jìn)給速度，最大行程長(zhǎng)度和加工精度等相關(guān)因素來(lái)選擇合適的滑臺(tái)。 驅(qū)動(dòng)方式的確定 采用液壓驅(qū)動(dòng)還是選用機(jī)械驅(qū)動(dòng)的滑臺(tái)，可以參照通用部件介紹時(shí)對(duì)液壓滑臺(tái)和機(jī)械滑臺(tái)的性能特點(diǎn)比較，并結(jié)合具體的加工要求，

23、使用條件等來(lái)確定，本次選用的滑臺(tái)為液壓滑臺(tái)，根據(jù)要求，通過(guò)聯(lián)系前面的加工示意圖可知道刀具的工作總行程為235mm,工進(jìn)為55mm,快進(jìn)為180mm,綜合比較查詢(xún)組合機(jī)床簡(jiǎn)明手冊(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)做全面的分析。 確定軸向進(jìn)給力 滑臺(tái)所需要的進(jìn)給力可按下式計(jì)算： =1105.37x4=4421.48N 式中--表示各主軸加工時(shí)產(chǎn)生的軸向力。 由于滑臺(tái)工作時(shí)，除了克服各主軸的軸向力外還要克服滑臺(tái)移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的摩擦力，因而所選滑臺(tái)的最大進(jìn)給力應(yīng)大于。 2,進(jìn)給速度 各種規(guī)格的動(dòng)力滑臺(tái)都有規(guī)定的快速行程速度及最小進(jìn)給量的限制。所選擇的快速行程速度應(yīng)小于動(dòng)力滑臺(tái)規(guī)定的快速行程速度及最小進(jìn)給量限制。所選

24、擇的快速行程速度應(yīng)小于動(dòng)力滑臺(tái)規(guī)定的快速行程速度。所選切削用量的每分鐘工作進(jìn)給速度應(yīng)大于動(dòng)力滑臺(tái)額定的最小進(jìn)給量。 3,切削功率 根據(jù)各刀具主軸的切削用量，計(jì)算出總切削功率，在考慮傳動(dòng)效率或空載功率損耗及載荷附加功率損耗，作為選擇組合機(jī)床主傳動(dòng)用動(dòng)力箱型號(hào)規(guī)格的依據(jù)。每種型號(hào)的動(dòng)力箱可配有兩種規(guī)格的電動(dòng)機(jī)，這兩種電機(jī)除功率大小不同外，轉(zhuǎn)速也不同。因此動(dòng)力箱輸出軸轉(zhuǎn)速也有高低兩種，應(yīng)根據(jù)主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，并要求主軸箱傳動(dòng)鏈短來(lái)選用。動(dòng)力箱規(guī)格要與滑臺(tái)匹配，其驅(qū)動(dòng)功率主要依據(jù)多軸箱所需傳遞的切削功率來(lái)選用。在不需要精確計(jì)算多軸箱功率或多軸箱尚未設(shè)計(jì)出來(lái)之前，可按下列簡(jiǎn)化公式進(jìn)行估算：

25、 （3-6） 式中——消耗于各主軸的切削功率的總和，單位為kW； ——多軸箱的傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí)取，加工有色金屬時(shí)取，主軸數(shù)多、傳動(dòng)復(fù)雜時(shí)取小值，反之取大值 而本次多軸箱所需要的電動(dòng)機(jī)功率為： 4）行程的確定 選用動(dòng)力滑臺(tái)時(shí)，必須考慮其允許的最大行程。設(shè)計(jì)時(shí)，所確定的動(dòng)力部件總行程應(yīng)小于動(dòng)力滑臺(tái)的最大行程。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的立式組合機(jī)床的設(shè)計(jì)要求，既要保證能夠完成加工工序的具體內(nèi)容，同時(shí)也要保證便于刀具的安裝和拆卸，通過(guò)估算可以得知設(shè)計(jì)中所需的前備量是115mm，后備量是50mm。 5）精度的選擇 “1字頭”系列滑

26、臺(tái)分為普通，精密，高精度三種精度等級(jí)，根據(jù)加工精度的要求選擇不同精度等級(jí)的滑臺(tái)。 通過(guò)以上面五點(diǎn)的闡述和相關(guān)計(jì)算并查閱機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)最終確定滑臺(tái)型號(hào)為: 1HY32—I型液壓滑臺(tái)。 液壓滑臺(tái)選用1HY32-ⅠA，其參數(shù)：臺(tái)面寬，臺(tái)面長(zhǎng)，行程長(zhǎng)，滑臺(tái)及滑臺(tái)底座高，滑座長(zhǎng)，允許最大進(jìn)給力，快速行程速度為，工進(jìn)速度。 動(dòng)力箱的選用 動(dòng)力箱主要依據(jù)多軸箱所需的電機(jī)功率來(lái)選用。多軸箱所需的電機(jī)功率為： 可根據(jù)軸的直徑及轉(zhuǎn)速查閱《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表4-9； 一般取所傳遞功率的1%。 多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，無(wú)法確定，則可由下式估算：

27、 式中η——多軸箱傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí)η=0.8 ~ 0.9。 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得： =0.18 / 0.8 =0.225KW 每種型號(hào)的動(dòng)力箱可配有兩種規(guī)格的電動(dòng)機(jī)，這兩種電機(jī)除功率大小不同外，轉(zhuǎn)速也不同。因此動(dòng)力箱輸出軸轉(zhuǎn)速也有高低兩種，應(yīng)根據(jù)主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，并要求主軸箱傳動(dòng)鏈短來(lái)選用。 為使加工過(guò)程中動(dòng)力部件有良好的穩(wěn)定性，不同規(guī)格的動(dòng)力滑臺(tái)與何種規(guī)格的動(dòng)力箱配套使用，其上能安裝多大輪廓尺寸的主軸箱是有一定限制的。為使加工過(guò)程中動(dòng)力部件有良好的穩(wěn)定性，不同規(guī)格的動(dòng)力滑臺(tái)與何種規(guī)格

28、的動(dòng)力箱配套使用，其上能安裝多大輪廓尺寸的主軸箱是有一定限制的。設(shè)計(jì)時(shí)可查組合機(jī)床通用部件相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的推薦值。 綜上，本次設(shè)計(jì)選用的動(dòng)力部件如下： 動(dòng)力箱選用1TD25-ⅠA,電動(dòng)機(jī)為Y100-6，電動(dòng)機(jī)功率P=1.5KW千瓦，電機(jī)轉(zhuǎn)速n=940r/min，輸出軸轉(zhuǎn)速n=520r/min動(dòng)力箱與動(dòng)力滑臺(tái)結(jié)合面尺寸：長(zhǎng)400mm，寬320mm. 在確定好滑臺(tái)和動(dòng)力箱體之后可以查閱機(jī)床簡(jiǎn)明手冊(cè)1HY系列液壓滑臺(tái)立式配置時(shí)聯(lián)系尺寸表，通過(guò)查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表5-4可知道立柱型號(hào)為1CL32，立柱側(cè)底座為1CD321.當(dāng)然這些型號(hào)可以得知該部件的相關(guān)數(shù)據(jù)。 3.3.2 確定機(jī)床裝料高度

29、 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。我國(guó)過(guò)去設(shè)計(jì)組合機(jī)床一般取裝料高度。為提高通用部件及支撐部件的剛度并考慮自動(dòng)線設(shè)計(jì)時(shí)中間底座內(nèi)要安裝夾具輸送、冷卻排屑裝置，新頒布的組合機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)推薦裝料高度900mm。在現(xiàn)階段，設(shè)計(jì)組合機(jī)床時(shí)，裝料高度可視具體情況在之間選取。 根據(jù)上面數(shù)據(jù)可知道，本次加工的裝料高度為H=860mm。 綜上所述，最后選擇各部件后設(shè)計(jì)出了機(jī)床聯(lián)系尺寸圖；圖如下所示： 圖4-3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 4 主軸箱的設(shè)計(jì) 多軸箱是組合機(jī)床的重要專(zhuān)用部件，根據(jù)

30、加工示意圖所確定的工件加工孔數(shù)和配置，切削用量和主軸類(lèi)型而設(shè)計(jì)，由通用零部件組成，能將動(dòng)力箱的動(dòng)力傳遞給主軸，使之按要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)，提供切削動(dòng)力，多軸箱與動(dòng)力箱一起安裝在進(jìn)給滑臺(tái)上，可以完成鉆，擴(kuò)，絞，鏜等工序。 4.1 繪制主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 在編制此圖時(shí)從“三圖一卡”中已知： 1）主軸箱輪廓尺寸400400毫米。 2）工件輪廓尺寸及各孔位置尺寸。 3）工件與主軸箱相對(duì)位置尺寸。 根據(jù)這些數(shù)據(jù)可編制出主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖: 圖 4-1主軸箱原始依據(jù)圖 附表： （1）被加工零件 名稱(chēng)：轉(zhuǎn)向蝸桿箱 材料：KTZ450-06 硬度

31、：180HBS （2）動(dòng)力部件 ITD25-ⅠA型動(dòng)力箱，電動(dòng)機(jī)為Y100L-6型，功率P=1.5KW轉(zhuǎn)速n=520r/min,輸入轉(zhuǎn)速520r/min，動(dòng)力箱輸出軸距箱底面的距離為124.5mm，其它尺寸可查動(dòng)力箱裝備圖。 （3）主軸箱外伸尺寸及切削用量 軸號(hào) 工序內(nèi)容 主軸外伸尺寸） 切削用量 D/d L n(r/min) v(mm/min) f(mm/r) 1-4 鉆4xM10 32/20 115 590 16 0.15 88 4.2 主軸結(jié)構(gòu)型式選擇及動(dòng)力計(jì)算 4.2.1 主軸結(jié)構(gòu)型式選擇 鉆削類(lèi)主軸采用兩端軸向定位方式，按

32、支承形式可分為圓錐滾子主軸、，球軸承主軸、滾珠軸承主軸三種。圓錐滾子軸承主軸，前后支承均為圓錐滾子軸承，可以承受較大的徑向力和軸向力，軸承數(shù)量少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝配調(diào)整方便。滾珠軸承主軸，前支承為向心球軸承和推力軸承，后支承為向心球軸承或圓錐滾子軸承，前支承的推力球軸承設(shè)置在深溝球軸承的前邊，承受的軸向力大。滾針軸承主軸，前后支承均為無(wú)內(nèi)圈滾針軸承和推力球軸承，徑向尺寸小。根據(jù)本工序主軸的受力及尺寸要求，選用單向推力球軸承和深溝球軸承主軸而傳動(dòng)軸選用圓錐滾子軸承為主。 4.2.2 主軸直徑和齒輪模數(shù)的確定 初選模數(shù)可由下式估算，在通過(guò)類(lèi)比確定： 式中： P——齒輪傳遞功率（KW），可

33、取P=1.5kw Z—一對(duì)齒輪中小齒輪的齒數(shù)，取Z=19； n——小齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)（r/min），其中n=520r/min 代入上式計(jì)算可知： m>1.5 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，0軸傳動(dòng)采用模數(shù)為m=3而其他的傳動(dòng)模數(shù)采用m=2; 4.3 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與計(jì)算 4.3.1擬定傳動(dòng)路線 把主軸1-4作為一組同心圓，在其圓心上布置中心傳動(dòng)軸。把主軸1-4作為一組同心圓，在其圓心上布置中心傳動(dòng)軸5。油泵軸由埋頭傳動(dòng)軸7驅(qū)動(dòng)，手柄軸由傳動(dòng)軸5驅(qū)動(dòng)。最后將傳動(dòng)軸5與驅(qū)動(dòng)軸連接起來(lái)，形成多軸想的傳動(dòng)系統(tǒng)圖如下: 4.3.2確定驅(qū)動(dòng)軸、主軸位置 驅(qū)動(dòng)軸的高度由動(dòng)力箱聯(lián)系

34、尺寸圖中查出：距離箱體底面為124.5mm。根據(jù)多軸箱原始依據(jù)圖算出驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)值，見(jiàn)表4-2. 坐標(biāo) 左削孔 驅(qū)動(dòng)軸 主軸1 主軸2 主軸3 主軸4 x -175 0 -32.5 -32.5 32.5 32.5 y 0 94.5 163.5.5 228.5 228.5 163.5 表4-2 多軸箱主軸、驅(qū)動(dòng)軸坐標(biāo)值 4.3.3確定傳動(dòng)軸位置及齒輪齒數(shù) 1）確定傳動(dòng)軸5,分別與主軸1、2、3,4間的齒輪副齒數(shù) 傳動(dòng)軸5的位置為主軸1-4同心圓的圓心，由于主軸1-4是一個(gè)直徑92的圓上， 所以傳動(dòng)軸5的坐標(biāo)為：

35、 X=0 Y=201 (由作圖和相關(guān)計(jì)算得出最終結(jié)果) 由上面數(shù)據(jù)可知，傳動(dòng)軸5與主軸1-4之間的中心距都為46，而傳動(dòng)軸與主軸1-4間的傳動(dòng)比都是i=1傳動(dòng)，而且其模數(shù)m=2，，根據(jù)其數(shù)據(jù)可的到其齒輪齒數(shù)均為z=23。傳動(dòng)軸和各主軸轉(zhuǎn)速均為590r/min。 2）驅(qū)動(dòng)軸與5軸齒輪間齒輪副齒數(shù) 驅(qū)動(dòng)軸與傳動(dòng)軸5的軸心距通過(guò)計(jì)算得： D=76.5mm 驅(qū)動(dòng)軸與傳動(dòng)軸之間的傳動(dòng)比為： i=520/590=1/1.13 由于： D=m/2 *(z0+z5)=76.5mm 而且m=3 那么查表選擇標(biāo)準(zhǔn)

36、的齒數(shù)和知道： Z0=27 Z5=24 3）確定手柄軸上與傳動(dòng)軸的相互嚙合的齒輪的齒數(shù)和相關(guān)的傳動(dòng)參數(shù) 根據(jù)油泵軸轉(zhuǎn)速的需要，確定手柄與傳動(dòng)軸之間的傳動(dòng)比也為i=1，而且手柄軸與傳動(dòng)軸5之間的中心距為72mm,傳動(dòng)軸5驅(qū)動(dòng)手柄軸的齒輪模數(shù)為m=3,而齒輪的安排在第四排區(qū)域布置安裝。那么手柄軸上與傳動(dòng)軸5相互嚙合的齒輪齒數(shù)和模數(shù)也就得到了確定，m=3,z=24 其中手柄軸的位置坐標(biāo)為： X=-72mm Y= 201mm 通過(guò)他們之間的傳動(dòng)可以知道手柄軸的轉(zhuǎn)速n=590r/min

37、 4）確定手柄軸與埋頭傳動(dòng)軸之間齒輪的位置和相關(guān)的模數(shù)的選取 根據(jù)油泵軸安裝位置與埋頭傳動(dòng)軸之間有比較合適的位置，以至于不會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象的產(chǎn)生，于是查表確定埋頭傳動(dòng)軸與手柄軸之間的中心距為d=60mm,讓彼此之間有合適的裝配空間，但是同時(shí)也要考慮到傳動(dòng)比不能過(guò)大，而油泵軸的轉(zhuǎn)速大致為610r/min，因而采用先將手柄軸的速度降速到埋頭傳動(dòng)軸上，然后再由埋頭傳動(dòng)軸升速到油泵軸上，同時(shí)也要合理分配傳動(dòng)比，使得結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)方案得到執(zhí)行。 而通過(guò)計(jì)算確定由手柄軸傳動(dòng)到埋頭傳動(dòng)軸之間采用降速處理，傳動(dòng)比i=1/1.44,相互嚙合的兩個(gè)齒輪都采用模數(shù)m=2，通過(guò)計(jì)算處理后，手柄軸與埋頭傳動(dòng)軸之間的中心距

38、確定為d=61mm,那么安裝在手柄軸上的傳動(dòng)齒輪m=2,z=25,安排在第一排傳動(dòng)。而埋頭傳動(dòng)軸上的傳動(dòng)齒輪m=2,z=36.那么埋頭傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速n=590/1.44=409r/min 埋頭傳動(dòng)軸的位置坐標(biāo)通過(guò)作圖和計(jì)算可以得知： X=-93.235mm Y=258.412mm 5）確定油泵軸與手柄軸之間齒輪副齒數(shù)以及油泵軸的位置 油泵軸由埋頭傳動(dòng)軸帶動(dòng)，選取R12-1A液壓泵推薦轉(zhuǎn)速為550-800r/min,因而，傳動(dòng)比為：而埋頭傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速n=409r/min,而油泵軸的轉(zhuǎn)速初步選擇為n=610r/min,并且油泵軸與埋頭傳動(dòng)軸之

39、間的中心距為d=60mm,于是可以得知傳動(dòng)比i=1.5, 就可以達(dá)到傳動(dòng)的要求 那么可以得知 油泵軸的模數(shù)和齒數(shù)得知：m=2,z=24 同樣油泵軸的坐標(biāo)值也就得到準(zhǔn)確的確定： X=-50.7mm Y=300.7mm 6）驗(yàn)算各主軸的轉(zhuǎn)速，使個(gè)主軸轉(zhuǎn)速的相對(duì)轉(zhuǎn)速損失在以?xún)?nèi)。 N1=n2=n3=n4=520x27/24=585r/min 其相對(duì)損失為：a=(590-585)/590=0.0084 因而符合主軸轉(zhuǎn)速的要求。 4.4繪制多軸箱總圖 傳動(dòng)系統(tǒng)圖是表示傳動(dòng)關(guān)系的是以圖，即用已確定的傳動(dòng)件

40、將驅(qū)動(dòng)軸和各主軸連接起來(lái)，繪制在多軸箱輪廓內(nèi)的傳動(dòng)示意圖。組合機(jī)床主軸數(shù)量多，為使傳動(dòng)系統(tǒng)圖傳動(dòng)路線清晰可辨，必須標(biāo)出傳動(dòng)齒輪在多軸箱體內(nèi)的軸向位置。一般情況下，多軸箱箱體內(nèi)腔可排放兩排32mm寬或24mm寬的齒輪。本工序選用24mm寬的齒輪。傳動(dòng)軸5與驅(qū)動(dòng)軸嚙合，液壓泵與埋頭傳動(dòng)軸嚙合，驅(qū)動(dòng)軸與傳動(dòng)軸5相互嚙合的齒輪安排在第四排；手柄軸與傳動(dòng)軸齒輪的嚙合排在第四排；手柄軸與埋頭傳動(dòng)軸齒輪嚙合排在第一排；埋頭傳動(dòng)軸與油泵軸齒輪嚙合放在第一排，傳動(dòng)軸5 與主軸1,2齒輪嚙合放在三排。而傳動(dòng)軸5與主軸3，4齒輪嚙合放在第二排，根據(jù)圖4-3所示，同排的非嚙合齒輪之間沒(méi)有干涉，軸與齒輪間也沒(méi)有任何干涉

41、現(xiàn)象產(chǎn)生，所有齒輪與相鄰的主軸套也不相碰。完全符合設(shè)計(jì)的相關(guān)要求。 圖4-3多軸箱總圖 參考文獻(xiàn) [1] 曾正明主編. 機(jī)械工程材料手冊(cè)金屬手冊(cè)（第六版）. 機(jī)械工業(yè)出版社，2003 [2] 孟少農(nóng)主編. 機(jī)械加工工藝手冊(cè)第三卷. 機(jī)械工業(yè)出版社，1992 [3] 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 大連鐵道學(xué)院 吉林工學(xué)院編. 組合機(jī)床設(shè)計(jì). 上海科學(xué)技術(shù)出版社，1985 [4] 孟少農(nóng)主編. 機(jī)械加工工藝手冊(cè)第二卷. 機(jī)械工業(yè)出版社，1991 [5] 李慶余 張佳主編. 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì). 機(jī)械工業(yè)出版社，2003 [6] 徐鴻本主編. 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè). 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2004 [7] 謝家瀛主編. 組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè). 機(jī)械工業(yè)出版社，1992