1E52FM左曲軸箱雙面鉆專用機床左主軸箱設計【說明書+CAD】

1E52FM左曲軸箱雙面鉆專用機床左主軸箱設計【說明書+CAD】,說明書+CAD,e52fm,曲軸,雙面,專用,機床,主軸,設計,說明書,仿單,cad 南京理工大學泰州科技學院 畢業(yè)設計(論文)前期工作材料 學生姓名: 王甫 學 號： 0601510151 學院（系）: 機械工程學院 專 業(yè): 機械工程及自動化 設計(論文)題目: 1E52FM左曲軸箱雙面鉆專用機床 左主軸箱設計 指導教師: 楊正文 高級工程師 材 料 目 錄 序號 名 稱 數量 備 注 1 畢業(yè)設計(論文)選題、審題表 1 教師完成 2 畢業(yè)設計(論文)任務書 1 教師完成 3 畢業(yè)設計(論文)開題報告〔含文獻綜述〕 1 學生完成 4 畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯〔含原文〕 1 學生完成 5 畢業(yè)設計（論文）中期檢查表 1 教師完成 2010年6月 南京理工大學泰州科技學院 畢業(yè)設計（論文）任務書 系　　　部： 機械工程系 專 業(yè)： 機械工程及自動化 學 生 姓 名： 王甫 學 號： 0601510151 設計(論文)題目： 1E52FM雙面鉆專用機床左主 軸箱設計 起 迄 日 期: 設計(論文)地點: 南京理工大學泰州科技學院 指 導 教 師: 楊 正 文 專業(yè)負責人: 發(fā)任務書日期: 2010年 2 月 26 日  開題報告填寫要求 1．開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內完成，經指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效； 2．開題報告內容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見； 3．“文獻綜述”應按論文的格式成文，并直接書寫（或打印）在本開題報告第一欄目內，學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于15篇（不包括辭典、手冊）； 4．有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 7408—94《數據元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數字書寫。如“2008年3月15日”或“2008-03-15”。  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 1．結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據所查閱的文獻資料，每人撰寫 2000字左右的文獻綜述： 文 獻 綜 述 摘要：目前我國機械制造業(yè)的企業(yè)里有各類組合機床多達320多萬臺，其中有不少高性能的生產設備，但由于缺少必要的輔助裝置、控制裝置、實現自動工作循環(huán)裝置等，而使這些設備的自動化程度很低。本文介紹了專用機床的工作原理和應用，討論了國內外組合機床的現狀和發(fā)展，以及組合機床的重要組成部分主軸箱的應用。 關鍵詞： IE52FM汽油機 專用機床 多軸箱 1 序言 目前中國制造業(yè)發(fā)展迅猛，以前的我國制造業(yè)普遍使用剛性專機加工各種各樣的零部件，導致改型和生產個零部件周期較長。隨著我國制造業(yè)發(fā)展和各種各種零件的需求與日俱增，加工設備和工藝也向著柔性化的方向轉變。如：汽油機相比較于柴油機，顯然更符合現在人們的需求。汽油機的優(yōu)點更加突出。汽油機輕巧、制造成本低、工作效率高、節(jié)約能源、噪聲較小、低溫起動性較好、使用和維護方便，已在機械、化工、醫(yī)藥、紡織、微電子、食品、運輸等領域得到了越來越廣泛的運用。在當今的中國社會，經濟發(fā)展方式正由粗放密集型轉向節(jié)約內向型，原來的生產方式必須進行較大的變革。這就要求在最短的時間內，創(chuàng)造出最高的加工效率，而且還要保證較高的生產質量。機械加工中的機床就必須符合這種條件下的生產加工。 2 IE52FM汽油機 IE52FM汽油機為單缸、二沖程、自然風冷汽油機。主要零件可與“YB100”型摩托車發(fā)動機相匹配。其改進型用于林業(yè)及其他工程機械動力。它是江蘇林海動力機械集團生產的一款新式汽油機。林海雅馬哈牌摩托車發(fā)動機主要有50、90、100ml二沖程系列和100、125、150ml四沖程系列，共有10多種型號規(guī)格，主要性能指標均達到或接近國際同類產品先進水平。IE52FM該機吸取了當代摩托車汽油機的先進技術,使汽油機與變速系統(tǒng)合為一體。它在結構上采用轉閥進氣和三氣道掃氣,并利用排氣動力效應以提高汽油機動力經濟性能;與化油器聯(lián)動的機油泵分離潤滑保證汽油機可靠而經濟地潤滑;其簡單而先進的腳踏反沖式起動機構和四個檔位的變速換檔機構等可滿足摩托車在各種條件下運行。該機的最大功率實測達7．91kW,最大扭矩為10．1Nm,最低燃油消耗率為441．8g／KWh,達到當前國內外先進水平。該機的研制成功,實現了100mL摩托車汽油機的國產化。 3 專用機床 IE52FM型汽油機的生產綱領是單班制年產5萬臺。屬于大批量生產，在批量生產中為了提高生產率，必須注意縮短加工時間和輔助時間，而且盡可能使輔助和加工時間重合，使每個工位安裝多個工件同時進行多刀加工，實行工序高度集中，因而廣泛采用組合專用機床。組合機床是根據工件加工需要，以大量系列化、標準化的通用部件為基礎，配以少量專用部件，對一種或數種工件按預先確定的工序進行加工的高效專用機床。專用機床能夠對工件進行多刀、多軸、多面、多工位同時加工；可完成鉆孔、擴孔、鏜孔、攻螺紋、銑削、車孔端面等工序，隨著組合機床技術的發(fā)展，其工藝范圍日益擴大。專用機床廣泛應用于大批量生產的行業(yè)，如：汽車、摩托車、電動機、內燃機等制造業(yè)。主要加工箱體類零件，如汽缸體、主軸箱體、汽缸蓋、閥體等；一些重要零件的關鍵加工工序，雖然生產批量不大，也采用組合機床來保證其加工質量。 4 國內外組合機床的研究 4.1 國外組合機床的研究 二十世紀70年代以來，隨著可轉位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和刀具自動補償技術的發(fā)展，組合機床的加工精度也有所提高。1911年，美國為了加工汽車零件研制了組合機床。1973年ISO公布了第一批組合機床通用部件標準，使機床制造標準化做了行業(yè)性的規(guī)定。在剛過去的20世紀中，對機械制造裝備進行了多次更新?lián)Q代。50年代為“規(guī)模效益”模式，即少品種大批量生產模式；70年代，是“精益生產”模式，以提高質量，減低成本為標志，80年代較多的采用數控機床、機器人、柔性制造單元和系統(tǒng)等高技術的集成機械制造裝備；90年代，機械制造裝備普遍具有“柔性化”、“自動化”和“精密化”的特點，適應多品種小批量和經常更新產品的需要。 4.2 國內組合機床的研究 初期，各機床制造廠都有各自的通用部件標準。通用部件按功能可分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。為了使組合機床能在中小批量生產中得到應用，往往需要應用成組技術，把結構和工藝相似的零件集中在一臺組合機床上加工，以提高機床的利用率。這類機床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機床和轉塔式組合機床?，F在我國已經可以研制并生產出六軸五聯(lián)動的系統(tǒng)，分辨率可以達到1微米，適用于復雜型體的加工。組合機床未來的發(fā)展將更多的采用調速電動機和滾珠絲杠等傳動，以簡化結構、縮短生產節(jié)拍；采用數字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動更換系統(tǒng)，以提高工藝可調性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。 5 多軸箱 主軸箱是工序集中的、高效的組合機床的重要的專用部件之一，是用于布置(按所要求的坐標位置) 機床工作主軸及其傳動零件和相應的附加機構的。主軸箱傳動系統(tǒng)的優(yōu)劣和箱體加工方式、方法直接影響機床的可靠性、耐用性、經濟性、準確性。手工設計其傳動系統(tǒng)往往受主軸數多、轉速各異和空間位置小等因素的影響，不但工作量很大，優(yōu)化性受到限制，而且易出錯;其箱體加工，不論是在坐標鏜床上，還是手工編程在加工中心上，都存在操作人員或編程人員的工作量大、出錯率高、生產率低的弊端。用可視化編程語言—VisualBasic6.0 并解決了以上兩方面的問題。 多軸箱是組合機床的專用部件，它的功用是按照被加工工件上的孔的數量和分布位置布置刀具主軸，并通過傳動件將動力傳給各個主軸.使其按所需轉速和轉向旋轉. 6 結束語 　在箱體零件結構為多孔密集且精度要求高, 又為大批量生產時, 采用專用機床來完成鉆鉸加工, 既保證了加工質量, 又提高了生產率, 還滿足了批量生產的需要。通過這次系統(tǒng)的學習使我認識到自己目前還有很多不足的地方，但我一定會加倍努力，把這次畢業(yè)設計做好并爭取獲得優(yōu)異成績。 參考文獻 [1] 李秀敏.組合機床行業(yè)現狀與發(fā)展思考［J］.專題綜述.2003 年，第4 期. [2] 李慶余.機械制造裝備［M］. 機械工業(yè)出版社，2003. [3] 杜君文.機械制造技術裝備及設計［M］.天津大學出版社.1998. [4] 孔樹平. GN31變速箱體機加工專用機床優(yōu)化設計分析［J］. 裝備制造技術.　2005 .3. 　 [5] 周碧旋.一種專用組合機床［J］.精密制造與自動化.2005.2. [6] 李新，鉆孔.攻絲公用一個主軸箱的組合機床設計［J］.設計與研究.2003年第12期. [7] 張亞慧.鉆攻復合主軸箱的設計［J］.組合機床與自動化加工技術. 2001年第10期. [8] 熊海.專用鉆床結構設計中的若干關鍵技術研究［J］.機械研究與應用. 2006.2.12. [9] 申長宏.機車齒輪箱箱體結構的優(yōu)化設計［J］.電力機車與城軌車輛.2007年5月20日. [10] 濮良貴，紀名剛.機械設計[M].第八版，北京：高等教育出版社，2006. [11] 楊可楨.程光蘊.機械設計基礎[M].第四版，北京：高等教育出版社，2004. [12] 楊君文.機械制造技術及設計［M］.天津：天津大學出版社，2004. [13] 王廣云.法蘭盤孔加工專用鉆床設計［J］.煤礦機械.2007.8. [14] 談武宗.鉆攻組合機床的設計和使用［J］.組合機床與自動化加工技術.2000年第1期. [15] 溫立新.王培坤.柴油機機體三軸孔精鏜床設計［J］.組合機床與自動化加工技術. 2000年，第3期.  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 ２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 通過對參考文獻的閱讀和學習，針對所設計的專用機床設計了一些步驟，針對任務書要求，從以下幾個步驟進行設計： 1 首先收集一些關于專用機床的相關知識，對這些知識加以總結和分析，了解機床的基本知識，為下面的課題開展做好準備。 2 本課題要研究及解決的問題。以現有的IE52FM毛坯件的CAD圖為基礎，和通過查詢分析獲得的箱體設計為工具，對左主軸箱箱進行如下分析： （1） 專用零件結構工藝性分析 （2） 制定加工工藝 （3） 夾具設計 （4） 夾具設計的夾緊 3 本課題擬采用的研究手段（途徑） （1） 在設計過程中，我們必須要認真分析零件圖，了解零件的結構特點和相關的技術要求，對零件的每一個細節(jié)，都應仔細的分析，如加工表面的平行度、粗糙度、垂直度，特別是要注意零件各孔系自身精度（同軸度、圓度、粗糙度等）和它們的相互位置精度（軸線之間的平行度、垂直度以及軸線與平面之間的平行度、垂直度等要求），零件的尺寸是整個零件加工的關鍵，必須弄清零件的每一個尺寸。 （2） 首先要分析零件的結構工藝性，接著制訂工藝路線，選擇合適的加工方案，然后確定加工順序，再進行工序設計，工藝尺寸鏈的計算，最后制訂工藝規(guī)程卡片。 IE52FM左主軸箱體加工工藝研究途徑應該體現質量、生產率和經濟性的統(tǒng)一，達到經濟合理及可行的最優(yōu)方案。 （3） 根據零件圖分析，選擇合適的定位元件和定位基準，然后選擇合適的定位設計，用于實現工件的正確定位，然后進行定位誤差的分析和計算，工件在夾具定位后要夾緊，首先選擇夾緊點和計算夾緊力，最后選擇合適的夾緊機構夾緊。  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 指導教師意見： 1．對“文獻綜述”的評語： 本文綜合介紹了專用機床的工作原理和工藝，討論了如何加工制造組合機床，論述了按照已給定零件設計一系列組合機床的組成部件的方法與步驟，尤其對自已要設計的多軸箱介紹更詳細一些，為本課題的設計打下了基礎，有益于本畢業(yè)設計課題的展開，達到本科畢業(yè)設計文獻綜述的要求。 2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結果的預測： 本課題是為林海集團IE52FM汽油機設計的雙面鉆專用機床左主軸箱，是一種典型的組合機床設計，課題深廣度及工作量均適中，由于設計工作是在學完有關課程的基礎上進行的，根據該學生的現有基礎，只要抓緊時間按進度進行，定能完成設計任務，達到預期的要求。 指導教師： 楊正文 2010年 1月 17日 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日 南京理工大學泰州科技學院 畢業(yè)設計說明書(論文) 作者: 王甫 學號： 0601510151 學院(系): 機械工程學院 專業(yè): 機械工程及自動化 題目: 1E52FM雙面鉆專用機床 左主軸箱設計 指導者： 評閱者： 2010 年 6 月 畢業(yè)設計說明書（論文）中文摘要 隨著機床制造技術的發(fā)展和專用機床制造技術的成熟，?專用機床作為一種專門適用于特定零件和特定工序加工的機床，其應用范圍和技術水平得到了迅速的發(fā)展。 此次設計主要介紹了專用機床的國內外的基本現狀和應用情況，在此基礎上結合林海集團1E52FM雙面鉆專用機床。對此機床的左主軸箱進行了具體的設計。其研究內容主要包括以下兩個方面： a) 總體設計部分主要是機床總體設計方案和機床組成單元以及機床系統(tǒng)運行方式及其控制系統(tǒng)。 b) 根據林海集團1E52FM雙面鉆專用機床總體框架結構，主要完成了對左箱體左主軸箱的設計。 關鍵詞專用機床 主軸箱 左箱 畢業(yè)設計說明書（論文）外文摘要 Title Design of the Right Headstock for left Box left Lid Double Facing Set Special Purpose Machine SPE175 Abstract With the development of the manufacturing technology of the Engine bed and the maturity of the technology of the special purpose machine, The special purpose machine is kind of engine bed which is suitable specially for the specific component and the specific working procedure processing. the application and technological level of special purpose machine have got fast development. This design mainly introduces the basic actuality and the application situation of the special purpose machine. On this basis, combining the relevant work experiences of the design of the product line of facing set special purpose machine SPE175 in Group of LIN HAI, Design of the left headstock. The research contents of this thesis include the following two respects mainly： a) The thesis presents the overall design plan, the compositions of the production line of the special purpose machine, the operation mode of the production line and the control system in the overall design part. b) The thesis fixes on the overall frame structure of the control system according to the control of the facing set special purpose machine SPE175. Mainly has completed to the left box left lid left headstock's design. Keywords special purpose machine Headstock left box left 本科畢業(yè)設計說明書（論文）第 III 頁 共 Ⅱ 頁 目 錄 1 引言（或緒論）………………………………………………………………………… 1 1.1 課題的來源及研究意義 …………………………………………………………… 1 1．2 組合機床發(fā)展的歷史 ……………………………………………………………… 1 1.3 生產加工對象的介紹及用途……………………………………………………… 2 1.4 組合機床的組成 ……………………………………………………………………… 3 1.5 組合機床的特點和分類 …………………………………………………………… 3 1.6 組合機床通用部件分類……………………………………………………………… 4 1.7 本設計主要研究內容……………………………………………………………… 5 1.8 設計任務…………………………………………………………………………………5 2 組合機床的總體設計方案制定…………………………………………………………6 2.1 組合機床的總體設計方案 ………………………………………………………… 6 2.2 組合機床的夾具設計…………………………………………………………………10 3 組合機床主軸箱的設計…………………………………………………………………15 3.1 多軸箱的功用及分類………………………………………………………………… 15 3.2 多軸箱的通用零件…………………………………………………………………… 16 3.3 組合機床主軸箱的種類……………………………………………………………… 17 3.4 主軸結構形式的選擇………………………………………………………………… 17 3.5 主軸直徑和齒輪模數的選擇………………………………………………………… 18 3.6 主軸箱的動力計算及動力箱的選擇…………………………………………………18 3.7 分布形式………………………………………………………………………………… 19 3.8 傳動系統(tǒng)的設計…………………………………………………………………………19 3.9 擬定多軸箱傳動系統(tǒng)的基本方法……………………………………………………20 4 傳動系統(tǒng)的計算……………………………………………………………………………20 4.1 確定出主軸直徑…………………………………………………………………………20 4.2 齒輪設計的具體算………………………………………………………………………21 4.3 主軸箱輪廓尺寸及相關數…………………………………………………………… 22 4.4 強度校核………………………………………………………………………………… 22 5 組合機床主軸箱的裝配………………………………………………………………… 23 5.1 主軸箱裝配時經常遇到的一些問題…………………………………………………23 5.2 主軸箱的裝配……………………………………………………………………………23 5.3 使用說明………………………………………………………………………………… 24 5.4 組合機床及其自動線調整與維護的重要意義……………………………………24 結束語 ………………………………………………………………………………25致謝 ……………………………………………………………………………… 26 參考文獻…………………………………………………………………………… 27 附圖1 左主軸箱裝配圖1張 附圖2 零件圖5張 本科畢業(yè)設計說明書（論文）第30 頁共30 頁 1 引言 1.1 課題的來源及研究意義 畢業(yè)設計是完成工程技術人員基本訓練的最后一個重要環(huán)節(jié)，目的是培養(yǎng)學生綜合運用所學專業(yè)和基礎知識、獨立解決本專業(yè)一般工程技術問題的能力。在設計方案的選定、設計資料的收集、手冊和國家標準、規(guī)范的運用，設計方案的應用、零件圖及總裝圖的繪制等方面有一定較全面的鍛煉，并使每個學生樹立起正確的設計思路和良好的工作風。 一個零件的同一面上，往往有多個孔，如果在普通機床上加工。通常要一個一個孔的鉆，生產率低下，同時，各加工孔的形狀和它的位置公差以及尺寸精度都難以保證，工人勞動強度大。特別是大批大量生產的工藝，更是大大地增加了生產周期，而且成本也很高。 為了克服多孔零件普通機床加工不利的一面，行之有效的方案就是在普通機床的主軸上裝上多頭軸，但是對于大型箱體零件，采用變種方案也不行，而采用組合鉆床才是最佳方案。 組合機床是集機電于一體的綜合自動化程度較高的制造技術和成套工藝裝備,它的特征是高效、高質、經濟實用,因而被廣泛用于工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。本文根據工廠需要,設計一臺能高效、高精度的進行雙面鉆孔的專用組合機床。組合機床一般采用多軸、多刀、多工序、多面、多工位同時加工，是一種工序集中的高效率機床。組合機床加工，刀具是借助于鉆摸板和鏜模架，精加工機床采用高精度的導向，所以能穩(wěn)定的保證產品質量。 組合機床是一種高效率的機床，是機械制造業(yè)高速發(fā)展必不可少的設備之一。組合機床的重要性，在大批量生產的汽車制造業(yè)、柴油機制造業(yè)早已被人們所認識。為了保證產品的質量，實現產量翻番，一些中小批生產廠也越來越多的采用了組合機床?？梢哉f大搞組合機床及其自動線是多快好省地發(fā)展機械工業(yè)的重要措施之一[1]。 1.2 組合機床發(fā)展的歷史 1.2.1 國外組合機床發(fā)展的歷史 1911年，美國為了加工汽車零件研制了組合機床。在發(fā)展初期，各機床制造廠都執(zhí)行自己的通用部件標準。為了方便用戶使用和維護，提高互換性，1953年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機床制造廠協(xié)定，確定了組合機床通用部件標準化的原則，并規(guī)定了部件間聯(lián)系尺寸。1973年ISO公布了第一批組合機床通用部件標準，使機床制造標準化做了行業(yè)性的規(guī)定。在剛過去的20世紀中，對機械制造裝備進行了多次更新?lián)Q代。50年代為“規(guī)模效益”模式，即少品種大批量生產模式；70年代，是“精益生產”模式，以提高質量，減低成本為標志，80年代較多的采用數控機床、機器人、柔性制造單元和系統(tǒng)等高技術的集成機械制造裝備；90年代，機械制造裝備普遍具有“柔性化”、“自動化”和“精密化”的特點，適應多品種小批量和經常更新產品的需要。 1.2.2 國內組合機床發(fā)展的歷史 我國組合機床制造業(yè)發(fā)展非常迅速，僅僅幾十年的時間，某些技術指標項目已經趕上了世界先進水平。但我們面前的困難還很多，我們還必須繼續(xù)地向著尚未研究過的或尚未深入研究過的各種具體的事物進行研究。 在改革開放以來，我國機械制造業(yè)迅猛發(fā)展。已經具備了成套生產加工各種精密的，高度自動化的以及高效率的組合機床和自動生產線，有些機床甚至已經接近世界先進水平。現在我國已經可以研制并生產出六軸五聯(lián)動的系統(tǒng)，分辨率可以達到1微米，適用于復雜型體的加工。組合機床未來的發(fā)展將更多的采用調速電動機和滾珠絲杠等傳動，以簡化結構、縮短生產節(jié)拍；采用數字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動更換系統(tǒng)，以提高工藝可調性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。 1.3 生產加工對象的介紹及用途 IE52FM汽油機是江蘇林海動力機械集團生產的一款新式汽油機。江蘇林海動力機械集團具有五十多條研制和生產小型動力及配套機械的歷史，有著強大的產品開發(fā)研制的能力。先后研制開發(fā)了排量從26ML到520ML的各種類型的二沖程、四沖程汽油機，臥式、立式、風冷、強制風冷、水冷、油冷及各種啟動方式和用途的汽油發(fā)動機以及各類配套動力機械?，F在集團主要的產品有通用發(fā)動機及小型汽油發(fā)電機組、油鋸、風力滅火器、割灌機等配套機械；大批量生產雅馬哈摩托車及摩托車發(fā)動機等；此外ATV、CUV等特種車輛暢銷國內外市場。IE52FM是一款單缸汽油機，主要作為配套機械，適用在如油鋸，割草機，小型水泵等小動力機械工件上，具有良好的市場效益。IE52FM型汽油機的生產綱領是單班制年產5萬臺。屬于大批量生產，在批量生產中為了提高生產率，必須注意縮短加工時間和輔助時間，而且盡可能使輔助和加工時間重合，使每個工位安裝多個工件同時進行多刀加工，實行工序高度集中，因而廣泛采用組合專用機床。組合機床是根據工件加工需要，以大量系列化、標準化的通用部件為基礎，配以少量專用部件，對一種或數種工件按預先確定的工序進行加工的高效專用機床。專用機床能夠對工件進行多刀、多軸、多面、多工位同時加工；可完成鉆孔、擴孔、鏜孔、攻螺紋、銑削、車孔端面等工序，隨著組合機床技術的發(fā)展，其工藝范圍日益擴大，如：焊接、熱處理、自動測量和自動裝配、清洗等非切削工序。組合機床是用已經系列化、標準化的通用部件和少量專用部件組成的多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的高效專用機床，生產效率比通用機床高幾倍至幾十倍。專用機床廣泛應用于大批量生產的行業(yè)，如：汽車、拖拉機、電動機、內燃機、閥門、縫紉機等制造業(yè)。主要加工箱體類零件，如汽缸體、變速箱體、汽缸蓋、閥體等；一些重要零件的關鍵加工工序，雖然生產批量不大，也采用組合機床來保證其加工質量。 1.4 組合機床的組成 組合機床與一般所指的專用機床的最大不同點，在于組合機床是由大量通用部件及少量專用部件所組成。因此，通用部件是組合機床發(fā)展的一個很重要的基礎及標志。所謂組合機床通用部件，通常是泛指在組合機床及其自動線的設計與使用中，可以相互更換使用的一些專能部件。這些部件是經過試制與試驗而最后定型的。因此，相對而言，它的結構較可靠，使用性能是較穩(wěn)定的。同時還可以組織專業(yè)廠進行生產，使用廠可以像買標準設備一樣在市場上買到。這樣便可以大大縮短設備的設計與制造周期，降低設備的制造成本。通用部件之所以能相互更換使用，這就是由于各種通用部件之間均有著統(tǒng)一的聯(lián)系尺寸標準。在組合機床的零件總數中，通用零部件所占有的比重是較大的。一般可達60-70%，最高者則可達到90%以上。不僅如此，而且它的種類也是很多的。大的通用部件可以是個床身、立柱、動力頭及動力滑臺等，小的通用部件則可以是個電氣擋鐵、液壓元件（如單向閥）等。 1.5 組合機床的特點和分類 1.5.1 組合機床的特點 組合機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床。它能夠對一種（或幾種）零件進行多刀、多軸、多面、多工位加工。在組合機床上可以完成鉆孔、擴孔、銑削磨削等工序，生產效率高，加工精度穩(wěn)定。 組合機床與通用機床、其他專用機床比較，具有以下特點： （1） 組合機床上的通用部件和標準零件約占全部機床零、部件總量的70～80%，因此設計和制造的周期短，投資少，經濟效果好。 （2） 由于組合機床采用多刀加工，并且自動化程度高，因此比通用機床生產效率高，產品質量穩(wěn)定，勞動強度低。 （3） 組合機床的通用部件是經過周密設計和長期生產實踐考驗的，又有廠成批制造，因此結構穩(wěn)定、工作可靠，使用和維修方便。 （4） 在組合機床上加工零件時，由于采用專用夾具、刀具和導向裝置等，加工質量靠工藝裝備保證，對操作工人水平要求不高。 （5）當被加工產品更新時，采用其他類型的專用機床時，其大部分件要報廢。用組合機床時，其通用部件和標準零件可以重復利用，不必另行設計和制造。 （6）組合機床易于聯(lián)成組合機床自動線，以適應大規(guī)模的生產需要。 組合機床常用的通用部件有：機身、底座、立柱、動力箱、動力滑臺，各種工藝切削頭等。對于一些按循序加工的多工位組合機床，還具有移動工作臺或回轉工作臺。 動力箱、各種工藝切削頭和動力滑臺是組合機床完成切削主運動或進給運動的動力部件。其中還有能同時完成切削主運動和進給運動的動力頭。 機身、立柱、中間底座等是組合機床的支承部件，起著機床的基礎骨架作用。組合機床的剛度和部件之間的精度保持性，主要是由這些部件保證。 1.5.2 組合機床的分類 組合機床的通用部件分大型和小型兩大類。大型通用部件是指電機功率為1.5-30千瓦的動力部件及其配套部件。這類動力部件多為箱體移動的結構形式。小型通用部件是指電機功率甾.1-2.2千瓦的動力部件及其配套不見。這類動力部件多為套筒移動的結構形式。用大型通用部件組成的機床稱為大型組合機床。用小型通用部件真誠的機床稱為小型組合機床。按設計的要求本次設計的機床為大型通用機床。組合機床除分為大型和小型外，按配置形式又分為單工為和多工位機床兩大類。單工位機床又有單面、雙面、三面和四面幾種，多工位機床則有移動工作臺式、回轉工作臺式、中央立柱式和回轉鼓輪式等配置型式。本次設計的機床為單工位雙面銑床。 1.6 組合機床通用部件分類 1.6.1 按在組合機床中所起作用分 a）動力部件 例如動力頭和動力滑臺等。 b）支承部件 例如滑臺，床身，立柱及中間底座等。 c）輸送部件 例如回轉分度工作臺，回轉鼓輪，自動線工作回轉臺及零件輸送裝置等。 d）控制部件 例如液壓元件，控制板，按鈕臺及電氣擋鐵等。 e）其他部件 例如機械扳手，氣動扳手，排屑裝置及潤滑裝置等。 1.6.2 按動力部件分 a）液壓通用部件 優(yōu)點：1）結構簡單、工作可靠； 2）進給量可無級調整（利用節(jié)流挑速器）； 3）過載保護裝置簡單可靠； 4）容易實現較復雜的工作循環(huán) 。 缺點：1）進給穩(wěn)定性受油溫影響； 2）掌握液壓元件的制造比較慢一些； 3）液壓系統(tǒng)出現故障，尋找較困難。 b）機械通用部件 優(yōu)點：1）進給量穩(wěn)定，不受溫度和氣候影響； 2）掌握制造較快； 3）發(fā)生故障，易于尋找及消除。 缺點：1）不采用先進技術，實現進給量無級調整困難； 2）結構較復雜，使用電機較多。 3）氣動液壓通用部件。 1.6.3 按動力部件實現的進給方式分 a）箱體移動式 它是通過動力部件沿床身導軌的移動來實現刀具進給運動的，通常習慣稱為大型通用部件。 b）套筒移動式 它是通過主軸套筒的移動來實現刀具進給運動的，通常習慣稱為小型通用部。 1.7 本設計主要研究內容 本設計研究內容主要包括以下幾個方面： a） 組合機床的總體設計 b） 組合機床的主軸箱設計 c） 組合機床主軸箱的裝配 1.8 設計任務 通過本設計，使學生熟悉專用機床設計的一般過程，培養(yǎng)學生綜合運用所學基礎理論、專業(yè)知識和各項技能，著重培養(yǎng)設計、計算、分析問題和解決問題的能力，進而總結、歸納和獲得合理結論，進行較為系統(tǒng)的工程訓練，初步鍛煉科研能力，提高論文撰寫和技術表述能力，為實際工作奠定基礎，達到人才培養(yǎng)的目的和要求。下面是原始數據和設計要求： a）工件材質：ADC12 b）加工要求如圖1.1所示； 圖 1.1 設計要求： a）生產綱領：單班制年產5萬臺。 b）根據總體設計所給參數進行左主軸箱設計。 2 組合機床的總體設計方案制定 2.1 組合機床的總體設計方案 在制定工藝方案時，必須認真分析被加工零件圖，并深入現場了解零件的形狀、大小、材料、硬度、剛性、加工部位的結構特點、加工精度、表面粗糙度，以及現場所采用的定位、夾緊方法、工藝過程、所采用的刀具及切削用量、生產率要求、現場的環(huán)境和條件等等。如條件允許，還應廣泛收集國內外有關技術材料，制定出合理的工藝方案。零件加工工藝方案將決定組合機床的加工質量、生產率、總體布局和夾具結構等。指定工藝方案時，還要考慮下列幾點基本原則： a） 選擇合適、可靠的工藝方案 b） 粗、精加工要合理安排 c） 工序集中原則 d） 定位基準及夾緊點的選擇原則 在確定工藝凡案的同時，也就大體上確定了組合機床的 配置形式和結構方案。但還得考慮下列影響因素的影響。 a）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置形式和結構方案，例如，加工精度要求高時，應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；工件各孔間的位置精度要求高時，應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，應單獨進行精加工等等。 b）工件結構狀況的影響 工件的形狀、大小和加工部位的結構特點，對機床的結構方案也有一定的影響。例如，對于外形尺寸和重量較大的工件，一般采用固定夾具的單工位組合機床，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；對于大直徑的深孔加工，宜采用具有剛性主軸的立式組合機床等等。 c）生產率的影響 生產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，從其他因素考慮應采用單工位組合機床，但由于滿足不了生產率的要求，就不得不采用多工位組合機床，甚至自動線來進行加工。而在選擇多工位組合機床時，還要考慮：工位數不超過2-3個，并且能滿足生產率要求時，應選用移動工作臺時組合機床；工位數超過4個時才選用回轉工作臺或鼓輪式組合機床。 d）現場條件影響 使用組合機床的現場條件對組合機床的結構方案也有一定的影響。使用單位刃磨刀具、維修、調整能力以及車間布置的情況，都將會影響組合機床的結構方案。 根據被加工零件的具體要求和生產綱領的需要，相應的機床設計也有區(qū)別，綜合各種情況，決定選用具有固定夾具的臥式單工位組合機床，如圖2.1所示： 圖2.1 臥式單工位組合機床 單工位組合機床特別適用加工大、中型箱體類零件。在整個加工循環(huán)中，夾具和工件固定不動，通過動力部件使刀具從雙面對工件進行加工。這類機床加工精度較高，但生產率低。根據對被加工零件的仔細分析和研究，決定采用左右兩個主軸箱，在左主軸箱上鉆8個孔，右主軸箱鉆14個孔，如圖2.2所示： 圖2.2 左箱體左蓋面 但根據加工對象的不同，左箱和左蓋的孔位置并不一致，而且有些孔的位置甚至相沖突，故在左箱體上不可以直接拍布八個鉆頭。在林海集團的老師指導下，并集合參考了一些書籍，決定對在左主軸箱上加工的八個孔進行如下排布， 圖2.3左箱 由于IE52FM左蓋的8個孔成對稱分布，而左箱的8個孔分布不對稱，所以在左主軸箱上采取對于不同零件采用不同鉆頭的方法，既對于加工箱體時，使用對應于箱體的8個鉆頭，同時拆除加工蓋體的8個鉆頭。這樣在加工時即可以保證加工零件的技術要求，還提高了加工零件的效率。由于加工出來的孔全是通孔，加工完成后還要進行攻絲，即粗加工后還需進行精加工，一般情況下，在大批量生產時，應將粗、精加工工序分開，以利于保證加工精度和保持精加工機床的工作進度，但由于生產綱領要求，所設計的組合機床加工量為中批量，所以在能夠保證加工質量的前提下，也可將粗、精加工集中在同一機床上進行，這樣就可利于減少機床臺數，提高經濟效益。為了提高機床生產率，減少機床臺數，要求盡量貫徹工序集中的原則。但是，工序集中程度過高會使機床結構復雜，調整使用不便，可靠性下降，并有可能由于切削負荷過大而引起工件變形，降低加工精度。在對于工序集中是否過度的問題上，我們經過了仔細的研究，大量的鉆、鏜孔工序則不宜集中在同一主軸箱上完成，因為鉆孔和鏜孔的直徑及加工時所采用的轉速都相差很大，會導致主軸箱的設計困難，且鉆孔的軸向力會影響鏜孔的精度。但由于在加工時，兩邊的鉆頭數量大致一致，所以鉆孔的軸向力大致相等，不會對精度有很大的影響，對隨后要設計的主軸箱沒有太大的影響。在設計夾具時，嚴格遵照定位基準及夾緊點的選擇原則，保證能迅速可靠的加工出精基準，保證各加工表面有足夠的加工余量，并盡量使主要加工表面加工余量均勻，保證各加工表面與不加工表面之間的相互位置精度。同時必須考慮定位準確、夾緊可靠，夾具結構簡單、操作方便。因此，應選擇毛坯上平整、光潔，尺寸較大，沒有澆注系統(tǒng)、冒口的不加工表面或加工余量小的表面做粗基準。由于加工的為箱體類零件，故采用“一面兩孔”為定位基準。最后考慮到該組合機床加工時放置在可以進行大規(guī)模的加工的廠房中，再結合機床制造的最低成本，機床的傳動系統(tǒng)為液壓傳動系統(tǒng)。 2.2 組合機床的夾具設計 夾具是機床和工件之間的聯(lián)結裝置，可以使工件相對于機床或刀具獲得正確位置。機床夾具的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度，所以機床夾具設計是裝備設計中一項重要的工作，是加工過程中最活躍的因素之一。 2.2.1 機床夾具的基本組成 組合機床夾具的組成 a）定位元件及定位裝置 b）夾緊元件及夾緊裝置 c）導向元件 d）對刀元件及定向元件 e）夾具體 f）其他元件及裝置 2.2.2 機床夾具的類型 a）按夾具的通用特性分 1）通用夾具 一般不需要調整就可以適用于相當廣泛的一類工件的加工，稱為通用夾具。例如車床上的卡盤，銑床上的平口鉗等。它們不僅廣泛應用于單件小批量生產中，在大批量生產中也常采用。 2）專用夾具 這類夾具是指專為某個零件的某一道工序專門設計的。專用夾具的設計和制造，工作量大，而且它的結構隨著產品的更新而更新，因此，是一項周期長、投資較大的生產準備工作。 3）可調夾具 可調夾具是指通過調節(jié)或更換裝在通用夾具基礎件上的某些可調或可換元件，達到能適應加工若干不同種類工件的一類夾具。在中小批量生產中，使用可調夾具往往會獲得最佳的經濟效益。 4）成組夾具 成組夾具是根據成組加工工藝的原則，針對一組形狀相近、工藝相似的零件而設計。也是具有通用基礎件和可更換調整元件組成的夾具。 5）組合夾具 這類夾具是由預先制造好的標準元件和部件，按照工序加工的要求組合裝配起來的。使用完成可拆卸存放，其元件和部件可以重復使用。適用于新產品試制或小批量生產。但尺寸過小或過大的工件還沒有相應的組合夾具標準件。位置精度要求過高的工作也不宜采用組合夾具。 6）隨行夾具 這是一類在自動線和柔性制造系統(tǒng)中使用的夾具。它既要完成工件的定位和夾緊，又要作為運載工具將工件在機床間進行輸送，輸送到下一道工序的機床后，隨行夾具應在機床上準確地定位和可靠地夾緊。 7）按所使用的機床劃分 機床夾具也可按使用的機床來劃分。如車床夾具、銑床夾具、鏜床夾具、磨床夾具和鉆床夾具等。 2.2.3 工件的定位 在制定工件的工藝規(guī)程時，已經初步考慮了加工工藝基準問題，有時還繪制了工序簡圖。設計夾具時原則上應該選擇該工藝基準為定位基準。無論是工藝基準還是定位基準，均符合六點定位原理。 六點定位原理是采用六個按一定規(guī)則布置的約束點，限制工件的六個自由度，使工件實現完全定位。每個點都必須起到限制一個運動自由度的作用，而絕 不能用一個以上的點來限制同一個自由度。因此，這六個點絕不能任意布置。 在加工中，有時為了使定位元件幫助承受切削力、加勁力，為了保證一批工件進給長度一致，減少機床的調整和操作，常常會對無位置尺寸要求的自由度也加以限制，只要這種定位方案符合六點定位原理，是允許的，有時也是必要的[3]。 2.2.4 專用夾具設計步驟 a）明確設計任務與搜集設計資料 b）擬訂夾具總體方案，繪制結構草圖 1）確定工件的定位方案，計算定位誤差。 2）確定刀具的對刀或導向方式。 3）確定夾具的夾緊方案，計算夾緊力。 4）確定夾具其他部分的結構方案。 5）確定夾具體結構形式和夾具的總體結構。 根據夾具設計原理，進行各部分和總體的結構方案設計，最后繪出夾具結構草圖。為了便于分析比較，應多考慮幾個總體結構方案，分別繪出結構草圖，從中選擇最佳方案。 c）繪制夾具總裝配圖 d）繪制夾具零件圖 2.2.5 夾具的具體設計 按照設計步驟所要求的進行計算分析，工件定位采用一面兩孔進行定位，進行自由度計算，“一面”的采取可以限制3個自由度，“兩孔”也可以可以限制3個自由度，兩者自由度相加為3+3=6，不超過最大自由度限制，符合工件定位的六點定位原理。 首先進行夾具體設計，考慮到機床為臥式機床，設置的夾具體應樹直放置在基座上，通過參考有關的夾具系列的書籍，選用如此形狀的夾具體，如圖2.4所示： 圖 2.4 夾具體 選定兩孔為定位基準孔，安裝工件時，將工件的基準孔插入安裝在夾具體上的導柱上，再用四個移動座固定。具體的夾具如圖2.5所示： 圖2.5 具體夾具圖 2.2.6 “三圖一卡”的編制 編制“三圖一卡”的工作內容包括：繪制被加工零件圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖，編制生產率計算卡?！叭龍D一卡”是組合機床總體方案的具體表現。 a）被加工零件工序圖 被加工零件工序圖是根據選定的工藝方案，表明零件形狀、尺寸、硬度、以及在所設計的組合機床上完成的工藝內容和所采用的定位基準、夾壓點的圖紙。而且同時它也是組合機床設計的主要依據，也是制造、驗收和調整機床的重要技術條件。 b）加工示意圖 加工示意圖是被加工零件工藝方案在圖樣上的反映，表示被加工零件在機床上是加工過程，刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對位置關系，機床的工作行程以及工作循環(huán)等，是刀具、夾具、多軸箱、電氣和液壓系統(tǒng)設計選擇動力部件的主要依據，是整臺組合機床布局形式的原始要求，也是調整機床和刀具所必須的重要技術文件。 在繪制加工示意圖之前要進行一些相關的計算，主要從下面的幾點來進行考慮： 1）刀具的選擇 2）導向套的選擇 3）切削用量的初定 4）切削轉矩、軸向力和切削功率 5）計算主軸直徑 6）刀具接桿的選取 7）確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸 8）工作進給長度的確定 9）繪制加工示意圖的注意事項 c）機床聯(lián)系尺寸圖 機床聯(lián)系尺寸圖是用來表示機床的配置形式、機床各部件之間相對位置關系和運動關系的總體布局圖。它是進行多軸箱、夾具等專用部件設計的重要依據。 1）選用動力部件包括滑臺的選用和動力箱的選用 通常，根據滑臺的驅動方式、所需進給力、進給速度、最大行程長度和加工精度等因素來選用合適的滑臺。驅動方式的確定，確定軸向進給力，確定進給速度，確定滑臺行程，精度的選擇 動力箱主要依據多軸箱所需的電動機功率選用。多軸箱所需的電動機功率為： P主=P切+P空+P附 （2.1） 當某一規(guī)格的動力部件的功率或進給力不能滿足要求，但又相差不大時，不要輕易選用大一規(guī)格的動力部件，而應根據具體情況適當降低切削用量，或將刀具錯開順序加工，以降低功率和進給力。 2）確定裝料高度 3）確定夾具輪廓尺寸 工件的尺寸和形狀是確定夾具底座尺寸的基本依據。確定夾具底座尺寸時應考慮工件的定位件、夾緊機構、刀桿導向裝置的需求空間，并應滿足排屑和安裝的需要。 一般情況下，加工示意圖中已確定工件至導向套的距離和導向套的尺寸。夾具體底座高度應依據裝料高度、夾具大小和中間底座高度而定，并充分考慮中間底座剛度，以便于布置定位元件和設置加緊機構，便于排屑為原則。 4）中間底座輪廓尺寸 中間底座的輪廓尺寸要滿足夾具在其上面聯(lián)接安裝的需要。中間底座長度尺寸根據所選用動力部件及配套部件的位置關系確定。同時應考慮多軸箱處于終了位置時，多軸箱與夾具體之間應有適當距離，以便機床調整、維修。 5）確定多軸箱輪廓尺寸 d）生產率計算卡 生產率計算卡是反映所設計機床的工作循環(huán)過程、動作時間、切削用量、生產率、負荷率等的技術文件。通過生產率計算率計算卡，可以分析所擬定的方案是否滿足用戶對生產率及負荷率的要求。機床的生產率Q1（件/h）按下式計算 Q1=60/T單=60/（T切+T輔） （2.2） 式中 T單-------- 單件工時（min） T切-----機加工時間（min）,包括動力部件工作進給和死擋鐵停留時間t停。 即 T切=L1/Vf1+L2/Vf2+t停 （2.3） 3 組合機床主軸箱的設計 3.1 多軸箱的功用及分類 多軸箱是組合機床的重要部件。根據加工示意圖所確定的工件加工孔數和配置、切削用量和主軸類型而設計，由通用零件組成。能將動力箱的動力，傳遞給主軸，使之按要求的轉速和轉向旋轉，提供切削動力。多軸箱與動力箱一起安裝于進給滑臺上，可完成鉆、擴、鉸、鏜孔等加工工序。 多軸箱分為通用多軸箱和專用多軸箱兩大類。專用多軸箱根據被加工工件的特點及其加工工藝要求進行設計。專用多軸箱基本上由專用零件組成，采用不需導向裝置的剛性主軸來保證加工孔的位置精度。通用多軸箱按專用要求設計，由通用零件及少量專用零件組成，采用非剛性主軸，加工時，需由導向裝置引導刀具來保證被加工孔的位置精度。 動力部件（動力頭或動力滑臺）是通過主軸箱和被加工零件發(fā)生關系的，具體的說，主軸箱是使各主軸獲得一定的位置和轉速的。主軸的位置決定于被加工零件上的孔的具體位置；而通過按照一定速比布置在主軸箱里的傳動齒輪將運動由驅動箱（減速箱輸出軸或電機軸）傳到主軸上，從而使主軸獲得預定的轉速。 主軸箱通常安裝在動力頭（或減速箱）上，也可固定在滑臺或床身上。其具體結構取決于被加工零件上的孔的數量、形狀和分布位置，以及被加工零件的數量。由于被加工零件上的孔的相互位置、大小尺寸和數量的不同，要使主軸箱全部通用化是不可能的。因此，主軸箱作為一個部件來說，不是通用部件，而僅是按照零件加以分類，實現主軸箱零件的通用化。如主軸箱的箱體和前、后蓋是按輪廓尺寸和外形分類的，以保證鑄件的通用化；主軸是按用途分類的，分為鉆孔、鏜孔和攻絲用的幾種；齒輪則按模數M、齒數Z和孔徑d分類等。通過這些方法，使得主軸箱零件幾乎全部通用化，從而可以采用這些通用化的零件配置成各種不同結構型式的主軸箱[4]。 3.2 多軸箱的通用零件 多軸箱通用零件的編號方法如圖3.1所示： 圖3.1多軸箱通用零件的編號 編號中的T07表示多軸箱的通用零件；小組號分別用1、2、3和4表示箱體類、主軸類、傳動軸類和齒輪類零件；順序號和零件順序號表示的內容隨類別號和小組號的不同而不同。 a） 通用箱體類零件 通用箱體類零件包括多軸箱箱體、前蓋、后蓋、上蓋和側蓋。多軸箱后蓋與動力箱的結合面上聯(lián)接螺孔、定位銷孔的大小、位置應與動力箱聯(lián)系尺寸相適應。 b） 通用軸類零件 1）通用主軸 通用主軸分為鉆削類和攻螺紋類兩種主軸。 鉆削類主軸采用兩端軸向定位方式，按支撐形式可分為圓錐滾子主軸，滾針軸承主軸，滾珠軸承主軸三種。圓錐滾子軸承主軸，前后支撐均為圓錐 滾子軸承，可承受較大的徑向力和軸向力，軸承數量少，結構簡單、裝配調整方便，廣泛用于擴、鏜、鉸孔和攻螺紋工序。滾珠軸承主軸，前支承為向心球軸承和推力球軸承的前邊，承受的軸向力大，適用于鉆孔工序。滾針軸承主軸，前后支承均為無內圈滾針軸承和推力球軸承，徑向尺寸小。使用與主軸間距較小的多軸箱。根據與刀具的連接方式 2）通用傳動軸 常用的通用傳動軸按用途和支承形式可分為圓錐滾子軸承傳動軸、滾針軸承和推力球軸承、潤滑泵軸、手柄軸四種。 3）通用齒輪 4）潤滑泵 5）其他通用零件 3.3 組合機床主軸箱的種類 主軸箱可以分成通用的和專用的兩大類。 通用主軸箱的設計、制造和裝配，基本上是采用標準的零件和部件，如齒輪、主軸、傳動軸、隔套、軸承、箱體、前蓋、后蓋和潤滑部件等。 專用主軸箱的設計、制造和裝配，基本上則是采用專用的零件，有時也采用一系列的標準的零件和部件等。 a）通用主軸箱 1）鉆鏜類主軸箱 該類主軸箱結構是標準的，組成主軸箱的零件大部分是通用零件，所以人們通常把這種主軸箱稱為通用主軸箱。 2）攻絲類主軸箱 這種主軸箱上安裝攻絲用的行程控制機構，對于主軸數量較多的攻絲主軸箱，還應考慮安裝制動器，以保證攻絲返回原位時獲得準確的位置和規(guī)定的攻絲深度。這種主軸箱結構也是標準的。 b）專用主軸箱 1）具有剛性主軸的主軸箱 這種主軸箱主要用于不帶導向時的鏜孔。其結構是專用的，有各種不同的形式，結構上的特點是設計這種主軸箱時，軸承的選擇和布置要保證主軸具有足夠的剛性，這樣才能保證孔精度。 2）銑削主軸箱 這種主軸箱用來完成銑削加工，其結構也是專用的，它的軸承結構和剛性主軸軸承是相似的。 3）可調主軸箱 這種主軸箱上的主軸位置是可調的，以適合多品種加工的需要。所采用的零件大部分是專用的[5~6]。 3.4 主軸結構形式的選擇 主軸結構形式由零件加工工藝決定，并應考慮主軸的工作條件和受力情況。軸承形式是主軸部件結構的主要特征，如進行鉆削加工的主軸，軸向切削力較大，最好用推力球軸承承受軸向力，而用向心力軸承承受徑向力。又因鉆削時軸向力是單向的，因此推力球軸承在主軸前端安排即可。進行鏜削加工的主軸，軸向切削力小，但不能忽略。有時由于工藝要求，主軸進退都要切削，兩個方向都有切削力，一般選用前后支撐均為圓錐滾子軸承的主軸結構。這種軸承可承受較大的軸向力和徑向力，且結構簡單，軸承個數少，裝配調整很方便，廣泛用于擴孔、鏜孔、鉸孔、攻絲等加工，上述兩種主軸結構的徑向尺寸較大，如主軸孔間距較小，只好用滾針軸承和推力球軸承組成前后支承，此種結構無論架構剛度、軸承本身精度和裝配工藝性都較差，除非必要，一般最好不選用。主軸結構型式的選擇，除了軸承外，還應考慮軸頭結構。 攻絲主軸因靠模桿在主軸孔內作軸向運動，為獲得良好的導向性，一般采用雙鍵結構，軸向不定位。 3.5 主軸直徑和齒輪模數的選擇 初定主軸直徑一般在編制“三圖一卡”時進行的。傳動軸直徑可以參考主軸直徑大小初步確定，也可以用下式估算 M≥（30-32）(mm) （3.1） 式中：P－齒輪傳遞功率（KW）； Z－一對齒輪中小齒輪齒數； N－小齒輪的轉數（r/mm） 目前大型組合機床通用多軸箱中常用的齒輪模數有2、2.5、3、3.5、4等幾種，為了方便組織生產，在同一多軸箱中齒輪模數最好不多于兩種。 本次設計模數取m=2 3.6 主軸箱的動力計算及動力箱的選擇 多軸箱所需的功率，應等于切削功率、空載消耗功率成正比的附加之和，即： P主=P切+P空+P附 （3.2） 式中：P主－多軸箱總功率； P切－各主軸切削功率的總和； 　　　　　P空－各軸空載消耗功率的總和； 　　　　　P附－各軸附加功率的總和。 傳動系統(tǒng)確定前可按照下式初步計算多軸箱所需功率P主 P主= （3.3） 式中：P切－各主軸切削功率的總和； －組合機床多軸箱傳動功率。 加工黑色金屬時取=0.8-0.9；加工有色金屬時取=0.7-0.8。當主軸軸書數較多，傳動復雜時取小值，反之取大值。 根據公式： 切削功率P P切= 計算得 P切==1.76（KW） 本次設計中取0.72，所以 P主===2.2（KW） 根據上面的計算得到主軸箱功率選擇電動機和動力箱。查表得，選擇動力箱型號為TD25A型，電動機功率為2.2KW，電動機轉速為1420轉/分，驅動軸轉速為785轉/分，驅動軸直徑為30mm，驅動軸外伸長為45mm，驅動軸高度為125mm，動力箱公稱尺寸為320mm，寬度為320mm，高度為250mm，長度為320mm，電動機型號為Y100L1-4. 3.7 分布形式 組合機床加工的零件是多種多樣的，結構也各不相同，但零件上孔的分布大體可歸納為幾種類型。所以，多軸箱中主軸的分布也可以分為下列幾種類型： a）同心圓分布 b）直線分布 c）任意分布 在設計中盡可能使之形成同心圓分布，用同一根中間傳動軸帶多根主軸。 3.8 傳動系統(tǒng)的設計 多軸箱的傳動系統(tǒng)設計，就是通過一定的傳動鏈把動力箱輸出軸（亦稱多軸箱驅動軸）傳進來的動力和轉速按要求分配到各主軸。傳動系列設計的好壞，將直接影響多軸箱的質量、通用化程度、設計和制造工作量的大小及成本的高低。 設計傳動系統(tǒng)，應在保證主軸強度、剛度、轉速和轉向的前提下，力求使主要傳動件（主軸、傳動軸、齒輪等）的規(guī)格少，數量少，體積小；因此，在設計 傳動系統(tǒng)時，要注意下面幾點： a） 盡量用一根中間傳動軸帶動多根主軸。當齒輪嚙合中心不符合標準時，可用變?yōu)辇X輪或略變傳動比的方法解決。 b）一般情況下，盡量不采用主軸帶動主軸的方案，因為這會增加主動主軸的負荷。如遇到主軸分布密集而切削負荷又不大時，為了減少中間軸，也可用一根主軸帶動1——2根或更多主軸的傳動方案。 c）為使結構緊湊，多軸箱體內的齒輪傳動副的最佳傳動比為1——1.5，在多軸箱后蓋內的第四排（或第五排）齒輪，根據需要，其傳動比可以去大一些，但一般不超過3——3.5。 d）根據轉速與轉矩成反比的道理，一般情況下如驅動軸轉速較高時，可采用逐步降速傳動；如驅動軸轉速較低時可以使速度升高一點在降速；這樣可以使傳動鏈前面幾根軸、齒輪等在高速轉速下工作，結構可小些。組合機床多軸箱的傳動和結構與普通機床差異較大，其一是由于傳動鏈較短，難分前后，另外，經常是以中間傳動軸帶動多根主軸。所以，合理安排結構往往成為設計的主要矛盾。如為了使主軸上的齒輪不過大，最后一級經常使用伸速傳動。 e）粗加工切削力大，主軸上的齒輪應盡量安排靠近前支承，以減少主軸的扭轉變形。 f）齒輪排數可以這樣安排：不同軸上齒輪不相碰，可放在箱體內統(tǒng)一排上；不同軸上齒輪與軸或軸套不相碰，可放在箱體內不同排上；齒輪與軸相碰，可放在后蓋內[7~10]。 3.9 擬定多軸箱傳動系統(tǒng)的基本方法 擬定多軸箱傳動系統(tǒng)的基本方法是：先把所有主軸中心盡可能分布在幾個同心圓上，然后在各個同心圓的圓心上分別設置中心傳動軸；再把各組同心圓上的中心傳動軸再取同心圓，并用最少的傳動軸帶動這些中心傳動軸；把最后的合攏傳動軸與動力箱的驅動軸連接起來。這就是“從主軸的布置開始，最后引到驅動軸上”。注意：驅動軸的中心必須處于多軸箱箱體寬度的中心線上，其中心高度則從選定的動力箱的聯(lián)系尺寸圖中查出。 4 傳動系統(tǒng)的計算 4.1 確定出主軸直徑 主軸直徑通常都是根據扭矩來計算的，計算時采用經驗公式 d=B(厘米) （4.1） 式中 M——扭矩 B ——系數。根據主軸在100厘米長度上允許最大扭轉角的數值來選取B值。 表 4.1 允許最大扭轉角和B值參照表 允許最大扭轉角 1/4 1/2 1 1 2 2 B 0.73 0.62 0.52 0.47 0.44 0.42 通常主軸允許最大扭轉角為1/2度，即B取0.62 故在本次設計中，主軸直徑為 d=B=0.62×=1.5 (cm) 所以主軸的直徑為1.5厘米。 4.2 齒輪設計的具體計算 根據已知條件，驅動軸轉速n=720轉/分.，主軸轉速n=1300轉/分。所以： i==1.996 為了使多軸箱結構緊湊，排數適中，在本次設計設計中設計傳動級數為二級傳動，即： 1.996=1.2*1.66。 由此可以得出：i=1.2 i=1.66 i=1.2,取m=2.5，為了便于生產加工，決定主軸上齒輪使用同樣的規(guī)格，所以選取小齒輪齒數z= z= 25, 所以z= z* i=25*1.2=30 同理 z = 42 所以主軸1與G01軸之間的中心距為A===62.5 (mm)。 同時i=1.5，測的驅動軸中心和G01軸中心的距離為99。 得出： z+z=99 z/ z=1.5 z=35 z=64 所以z= z=25，z=30， z=35，z=64。 驅動軸0和傳動軸12的傳動為i0,12==1.09 傳動軸12和傳動軸11的傳動比為i12，11==1.06 傳動軸11和傳動軸2的傳動比為i11，2==1.2 傳動軸11和傳動軸1的傳動比為i11，1==1.2 傳動軸11和傳動軸7的傳動比為i11，7==1.2 4.3 主軸箱輪廓尺寸及相關系數 動力部件的選擇確定了主軸箱外形輪廓尺寸為320×250mm，根據動力箱輸出軸高度為159.5mm，故主軸箱最低主軸高度為159.5mm，又根據工件定位的設計結果，工件定位中心到滑臺距離為100mm。 4.4 強度校核 本次設計的強度校核包括軸的校核和齒輪的校核。 a）軸的校核：主軸的扭矩為18.9牛/米，查表得直徑為20mm的軸能承受25牛/米的扭矩，所以可以保證安全。主軸在鉆孔加工的主軸箱中承受最大的扭矩，在主軸校核安全的前提下，因為其他軸的直徑也為20mm，所以也可以保證安全。 b）齒輪的校核：根據《機械設計》中齒輪強度校核的方法來計算。在鉆孔加工中，最大扭矩產生在主軸上的齒輪和與之相嚙合的齒輪之間。兩個齒輪齒數分別為ZG01=32，Z2=23，寬均為24mm，模數為2。大小齒輪轉速分別為744轉/分和1191轉/分，根據 σH=ZEZHZZ[σ]H （Mpa） ===1.35 對于鑄鐵和鑄鐵齒輪嚙合，取彈性系數ZE=189.9MPa。查表得斷面重合度系數=0.807，=0.7684，對于壓力角為20度的直齒輪，=0。故=+=1.578,重合度Zt=1.061，ZH=2.5。 又K=KAKVKK 其中KA =1.0；KV =1.05；K=1.2；K=1.1。則K=1.386。根據上面σH的公式得： σH=189.9*1.061*2.5*= 1012.47 (Mpa) 接觸疲勞許用應力[σ]H=。 循環(huán)次數NH=60，齒輪轉速為135轉/分。同側齒面嚙合次數r=2，齒輪總工作時間tn=4600小時。NH=6.8448*107次，ZH=1.1。又已知接觸疲勞強度極限σHLim=120MPa，接觸強度最小安全系數SH=1.25。得[σ]H=1071MPa,而=1012.48MPa，所以<[σ]H，故齒輪安全。 5 組合機床主軸箱的裝配 5.1 主軸箱裝配時經常遇到的一些問題 a）主軸安裝軸承的臺屑不清楚，當其圓角半徑R大于軸承的圓角半徑r時，主軸與軸承靠不好，經常出現震擺超差。 b）隔套公差不合理。 c）隔套與齒輪相碰；齒輪與齒輪相碰；齒輪與箱體壁相碰；軸承外環(huán)相碰；向心軸承與推力軸承相碰；背帽相碰。 d）主軸過細，很容易彎曲。 e) 滾針套偏緊。 f）應當在加工車間完成的孔，而要在裝配時配作。 g）立式組合機床主軸箱的油位受主軸防油套高度的限制，油位太低；如果油位高于防油套高度則要漏油。 5.2 主軸箱的裝配 a） 裝配前，首先在平臺上將主軸的前、后支承支撐在兩塊V形鐵上，檢查主軸的徑向跳動。設計要求主軸的徑向跳動為0.04毫米，根據實際裝配經驗證明，徑向跳動在0.06毫米以內時，經過努力是可以達到最后的精度要求的。對每根主軸找精度時要注意記下最高點位置。 b） 進行分類 配齒輪、配鍵、松緊要符合要求，不能太松。 c） 進行部裝 部裝前要把主軸箱上的孔清理干凈，如果有少量油漆灰塵之類的東西，就會造成主軸裝配后出現較大的徑向跳動。部件要由上而下按順序進行。 d）調整精度 經部裝后，主軸的精度可能超差。根據實際裝配經驗證明，當超差不太大時，采取一定的辦法調整之后，是可以達到最后精度要求的。 1） 主軸的徑向跳動如果超差，可以先調整軸承。如果經調整之后仍然超差，則可以把軸承拆下，將主軸的最高點轉180度。如果還是超差，可再轉90度。 2） 主軸回轉軸線的不平行度如果超差，可以刮主軸箱箱體上支承軸承的端面。實際上，主軸回轉軸線的不平行度超差，是由于主軸箱箱體上的軸承孔和支承軸承的端面的不垂直度造成的。如果平行度超差很大，則須將主軸箱箱體進行返修。調整主軸的不平行度時，應該盡量使所有的主軸向同一個方向傾斜。這樣，在總裝時，可以通過刮主軸箱后蓋上的集合面把主軸的不平行度總的調整過來。 3） 主軸的徑向精度 前面提到，裝在滾錐軸承和滾珠軸承上的主軸，在一定的力的作用下是不允許有徑向間隙的。如果有徑向間隙，裝在滾錐軸承上的主軸，可以通過擰主軸后端的背帽來清除。裝在滾珠軸承上的主軸，徑向間隙很難消除。 e） 試車 精度經檢查合乎要求后，開始試車一小時，試車時打開前蓋檢查傳動軸上的背帽是否松動，軸是否竄動。調整好后，再繼續(xù)試車四小時。最后檢查一次精度，精度合格后即可轉機床總裝[11~18]。 5.3 使用說明 按下電源開關接通電源各滑臺及夾緊裝置，退到原位。裝上工件后按自動按鈕工件夾緊。兩滑臺快進。壓下調速閥后轉為快進，加工結束后壓下行程開關轉為快退，壓下行程開關后原位停止，一個工作循環(huán)結束。 本機床在電器上可實現兩滑臺的點動進退及兩動力箱的點轉。便于機床的調試。 5.4 組合機床及其自動線調整與維護的重要意義 組合機床是一種高效率的專用機床，在生產線上對工件進行大量的切削加工，如果由于組合機床發(fā)生故障而產品質量下降，很難用其它通用設備來代替加工，這樣的組合機床一出故障，就會直接影響生產任務的完成。因此，平日就應該加強對組合機床的調整和維護。 隨著我國現代化建設的發(fā)展，機械工業(yè)技術改造的推進，組合機床及其自動線的使用將有大幅度的增長，并將不斷擴大其使用范圍。因此，提高使用組合機床及其自動線單位對組合機床的調整，維護和維護知識及水平已是一個須待解決的任務。 結束語 本課題的任務是IE52FM雙面鉆專用機床左主軸箱設計。經過努力,基本完成了設計。 在本次畢業(yè)設計中,我雖然花費了不少時間卻也從中學到了很多知識。在設計過程中,我遇到了不少困難,主要是由于對專用機床的相關知識的不了解，不熟悉，一知半解。最后通過自己的努力逐一解決了這些問題。通過這次畢業(yè)設計，我加強了對該課題相關的一些知識。通過這次設計，我了解了組合機床的特點和分類；組合機床的總體設計，包括組合機床方案的制定，選擇切削用量，確定切削力，切削扭矩，切削功率及刀具的耐用度，確定刀具；組合機床總體結構設計——三圖一卡，包括被加工零件工序圖，加工示意圖，機床聯(lián)系尺寸圖，機床生產率計算卡；關鍵是組合機床主軸箱設計。整體上把握了組合機床設計思路。 毫不夸張的說，這次畢業(yè)設計涵蓋了四年大學所學的全部內容，例如機械設計，機械制造，多種軟件的應用能力等等，它是大學四年的一個總結。在設計過程中也遇到了很多困難，諸如有的知識以前沒有學好，給設計進度造成影響，還有許多想要得到資料查不到等問題，在克服一切困難，完成畢業(yè)設計后倍感自己在動手能力方面得到了很大的提高。培養(yǎng)了思考解決困難的好習慣，有利于我今后的進一步學習。在以后遇到困難、挫折的時候就不會害怕，樹立了信心。 致 謝 本課題的研究工作是在導師的關懷和指導下完成的。在做畢業(yè)設計的這段日子里，武老師在學習上給了我悉心的指導，生活上給了我深切的關懷，使我在各方面能力都有了很大提高。在林海集團的這段日子里，楊正文老師給了我莫大的幫助。楊老師嚴謹、求實的治學態(tài)度，深邃的洞察力，高度的責任心和敬業(yè)精神，平易近人的工作作風，一直深深的影響和激勵著我，使得我在學習和生活上受益匪淺。在畢業(yè)設計完成之時，謹向恩師們表示最衷心的感謝，并致以崇高的敬意。 同時，我要感謝給我們畢業(yè)設計提供了良好的工作平臺和工作環(huán)境。 其次，我要感謝在共同奮斗的幾位同學，在林海的日子里，學習和生活上都給了我無微不至的關懷和照顧，我所取得的成績與他們的支持和幫助是分不開的。另外也要感謝所有關心和幫助過我的人。 最后，要特別感謝我的家人在精神和物質上的關心、支持和幫助，使得我能夠安心致力于學習和工作。 參 考 文 獻 [1]?工件夾具的發(fā)展[J].產品與技術，2001，4：63-64. [2]?馬國華．監(jiān)控組態(tài)軟件及其應用[M] .北京:清華大學出版社，2002. [3]?楊可楨．程光蘊. 機械設計基礎[M]. 第四版，北京：高等教育出版社，2004. [4] 張曙.高性能組合機床和高生產率加工中心[J].現代制造，2007，3：42-46 [5] 方和平. 柔性夾具的發(fā)展與應用[J].現代制造工程，2002，1：55-57. [6]?李慶余．張佳等主編.機械制造裝備設計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社,2007. [7] 國外氣動技術發(fā)展的新動向[J].專題報道，2002，16：32-34. [8]?劉朝儒． 彭福蔭，高政．機械制圖[M]．北京：高等教育出版社，2001. [9]?龐懷玉． 機械制造工程學[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1998. [10] 劉守勇．機械制造工藝與機床夾具[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1994 . [11] 劉百才．宋軍.高效氣動夾具[N].1998. [12] 徐玉萍. 薄壁襯套零件加工安排與夾具探討[D].河南紡織科技,2006,27(1):30-31. [13] 趙家齊. 機械制造裝備設計基礎[M]. 上海：上海交通大學出版社，2004. [14] 裘華徠.氣動技術的近期發(fā)展及其影響因素[J].液壓氣動與密封，2002，3：1-3. [15] 周洪.氣動技術的新發(fā)展[J].液壓氣動與密封，1999，5：2-12. [16] 天津電儀職大.自動生產線技術[M].北京: 電子工業(yè)出版社, 1995. [17] 殷洪義.可編程序控制器選擇、設計與維修[M].北京：機械工業(yè)出版社.2003. [18] 汪達開.AGV控制系統(tǒng)[J].機械工業(yè)自動化,1997，19(3).