孔系加工立式組合加工機(jī)床設(shè)計

孔系加工立式組合加工機(jī)床設(shè)計,孔系加工立式組合加工機(jī)床設(shè)計,加工,立式,組合,機(jī)床,設(shè)計 中 國 礦 業(yè) 大 學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計 姓 名： 王東安 學(xué) 號： 14030340 學(xué) 院： 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動化　 設(shè)計題目： 孔系加工立式組合加工機(jī)床設(shè)計 專 題： 指導(dǎo)教師： 韓正桐 職 稱： 教授 2007年6月 徐州 中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 學(xué)院 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專業(yè)年級 機(jī)自03-7 學(xué)生姓名 王東安 任務(wù)下達(dá)日期：2007年3月25日 畢業(yè)設(shè)計日期： 2007年 3月 25日至 2007年 6月 15日 畢業(yè)設(shè)計題目：孔系加工立式組合加工機(jī)床設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計專題題目： 畢業(yè)設(shè)計主要內(nèi)容和要求： 在調(diào)研、查閱文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，針對電機(jī)殼安裝孔系（地腳式安裝）的加工，設(shè)計立式組合機(jī)床。主要包括：總體方案設(shè)計；通用部件選型設(shè)計；主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計；夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計等。要求畢業(yè)總圖紙量為3張A0圖，畢業(yè)設(shè)計說明書一份（60頁左右）。 院長簽字： 指導(dǎo)教師簽字： 中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師評閱書 指導(dǎo)教師評語（①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力；③研究內(nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤工作態(tài)度及工作量；⑥總體評價及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）： 成 績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計評閱教師評閱書 評閱教師評語（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力；③工作量的大??；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤寫作的規(guī)范程度；⑥總體評價及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）： 成 績： 評閱教師簽字： 年 月 日 中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計答辯及綜合成績 答 辯 情 況 提 出 問 題 回 答 問 題 正 確 基本 正確 有一般性錯誤 有原則性錯誤 沒有 回答 答辯委員會評語及建議成績： 答辯委員會主任簽字： 年 月 日 學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評定成績： 學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人： 年 月 日 緒　　論 組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件，對一種或若干種工件按預(yù)先確定的工序進(jìn)行加工的機(jī)床。它能夠?qū)ぜM(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位同時加工。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，隨著組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)慌，它能完成的工序的范圍日益擴(kuò)大。在組合機(jī)床自動線上可以完成一些非切削工序，例如：打印、清洗、熱處理、簡單的裝配、試驗(yàn)和在線自動檢查等工序。 組合機(jī)床及其自動線所使用的通用部件是具有特定功能，按標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化原則設(shè)計、制造的組合機(jī)床基礎(chǔ)部件。每種通用部件有合理的規(guī)格尺寸系列，有適用的技術(shù)參數(shù)和完善的配套關(guān)系。組合機(jī)床設(shè)計應(yīng)根據(jù)機(jī)床性能要求配套液壓、氣壓和電控等系統(tǒng)。 許多大型、形狀復(fù)雜的工件，需要的加工工序很多，不可能在一臺組合機(jī)床上全部加工完成，這就需要用多臺組合機(jī)床加工，按工件加工順序依次排列，組成組合機(jī)床流水線，在組合機(jī)床流水線的基礎(chǔ)上，發(fā)展成組合機(jī)床自動線。 組合機(jī)床與通用機(jī)床、其它專用機(jī)床比較，具有以下特點(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、部件問題的70%——80%，因此設(shè)計和制造周期短，經(jīng)濟(jì)效益好。 (2) 由于組合機(jī)床采用多刀加工，機(jī)床自動化程度高，因而比通用機(jī)床生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動強(qiáng)度低。 (3) 組合機(jī)床的通用部件是經(jīng)過周密設(shè)計和長期生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的，又有專門廠家成批生產(chǎn)，它與一般專用機(jī)床比較，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，工作可靠，使用和維修方便。 (4) 組合機(jī)床加工工件，由于采用專用夾具、組合夾具和導(dǎo)向裝置等，產(chǎn)品加工質(zhì)量靠工藝裝備保證，對操作工人的技術(shù)水平要求不高。 (5) 當(dāng)機(jī)床被加工的產(chǎn)品更新時，專用機(jī)床的大部分部件要報廢。組合機(jī)床的通用部件是根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的，并等效于國際標(biāo)準(zhǔn)，因此其通用部件可以重復(fù)使用不必另行設(shè)計和制造。 (6) 組合機(jī)床易于聯(lián)成組合機(jī)床自動線，以適應(yīng)大規(guī)模和自動化生產(chǎn)需求。 目前，我國組合機(jī)床已廣泛應(yīng)用到大批、大量生產(chǎn)的行業(yè)，例如：汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)、電動機(jī)和縫紉機(jī)等。 摘　　要 （一）電機(jī)機(jī)座鉆孔組合機(jī)床是大型組合機(jī)床，它的配置型式具有固定式液壓夾緊的單工位組合機(jī)床，這類組合機(jī)床夾具和工作臺都是固定不動的，動力滑臺實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動?；_上的動力箱實(shí)現(xiàn)切削運(yùn)動，根據(jù)工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及精確要求，采用結(jié)合面為定值基準(zhǔn)面。 在基準(zhǔn)面對應(yīng)的另一圓柱面上，用壓塊壓緊，由于結(jié)合面的加工精度較高，以它為基面，完全可以達(dá)到要求的加工精度。 （二）幾何機(jī)床總體設(shè)計----三圖一卡①“被加工零件工序圖”它是組合機(jī)床的設(shè)計的主要依據(jù)，它是制造使用，檢修和調(diào)整機(jī)床的重要技術(shù)條件②繪制加工示意圖，它是刀具夾具，多軸箱，液壓電器裝置設(shè)計及通用部件選擇主要原始資料，它是調(diào)整機(jī)床，刀具及試車依據(jù)。③繪制聯(lián)系和運(yùn)動關(guān)系及檢驗(yàn)機(jī)床各部件相對于位置及聯(lián)系是否滿足加工要求，通用部件的選擇是否合適，并為進(jìn)一步開展主軸箱，夾具等專用部件，零件的設(shè)計提供依據(jù)。④相對生產(chǎn)率計算卡，它用來反映機(jī)床的加工過程，完成這一動作所需要的時間，切削用量，機(jī)床生產(chǎn)率及機(jī)床負(fù)荷率。 (三)組合機(jī)床主軸箱設(shè)計，按專用要求進(jìn)行設(shè)計，由通用零件組成，其主要作用是根據(jù)被加工零件的要求，安排各主軸位置并將動力和運(yùn)動由電機(jī)或動力部件傳給各主軸，使之得到要求的轉(zhuǎn)速，機(jī)床主軸箱選用400*400,用中間傳動軸帶動主軸傳動。 （四）夾具設(shè)計 在前述定位基準(zhǔn)面選擇的前提下，用擺動式壓板杠桿夾緊結(jié)構(gòu)，夾緊力經(jīng)驗(yàn)算可以保證。 關(guān)鍵字： 　　組合機(jī)床?。粍恿_??；動力箱　；主軸箱??；夾具??； Abstract (一)Combmtvin drilling machine is a large combination machine it adept a dispose form. The form has a fixed fitture’s single working location combination. This kind of combination machine fitture and working bench are all fixed. Powen-sliding plat makes advam cry mourent. The power box on the power sliding plat from made scatting movement.This comgination and agle in instuit and is comvenient in desxging making and operating .Acording to precision demerd it adopt a datum place fixed in side .It is lined light with après lump on the other lylinder side against the datum palne .Itcan read working prelistion indemard a wording to the datum plane. Bacause of it is high working precision in side besides it has a round hole in high precision in side. It has a threaceling hole on the ohassion. It can make full use of the strulture charactlst of the work piece. To design two short round cancel in the round hole in the side. To limit three degrees .To design acutside cancel on the bassface the battom. To limit one free degree. To limit three free degree one the deofimtine datum plane.It definet up a ccnrately and it’s fixture power is depene. (二)To desing the combination machine body-therr draning and one carcl that is ① the working orther draning of the working spares . it’s the major basis of the combination maching body. It’s a important paper in making using excmining and rensing maching .②To draw working schematw. Drawing it’s for design a cutting tool. Assist tool afixture a multiple axle box hydravlive,pressure and a deetric capacity derise and important first hand date of the natirrad. Pants chovced and it’s a rewse machine kinf tool and the mgor basis for the test run.③ To draw the relation dimension drawing the relation dimension drawing is to impress the matual .assembly nelation and the motin redation of the each form spanes of the machine.in order to enamine the relative .Pustion of all the machine spares and if the dimersion nelational .Spares is fix ,in the disigerents of dere loping the main axle box fixtrer’s special purpose pats.④Todesign the machin productirilg planning card .It’swod to report the working process of the machine to finish the need tine the cutting capacity the machine producticity and machine’s rate for the cach activity. (三)To design the comuination machine main axle box .To design it a cocording to the special cemoncl.It’s made up of the mational pants.As magin use is to arrange the position of all the mational axle box and transrnit the power and the motion to all the main axle by the electrical machinery or the power pants .According to the working demands of the worked pants and make it taget the demand transpont speed.The machine main axle is mode in side 400*400. It’sdraved by the mediwm drive. (四)To desing the fixture First to choice the forer word fixed position datum plane.It’s fixed by swing depressor fixtume structure the despower can be assured by checking computations. Kdyword: The combination machine 　；Powen-sliding plat??；The power box??；The main axle box　；The fixture 目 錄 1 組合機(jī)床總體設(shè)計…………………………………………………………1 1.1 組合機(jī)床方案…………………………………………………………1 1.1.1 組合機(jī)床的制定方案制定的主要因素…………………………1 1.1.2 分析被加工工件…………………………………………………3 1.1.3 制定本設(shè)計的機(jī)床方案…………………………………………3 1.2 確定切削用量及選擇刀具……………………………………………3 1.2.1 根據(jù)工件的材料及加工孔直徑確定切削用量…………………3 1.2.2 確定切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率及刀具耐用度……………3 1.2.3 刀具的選擇………………………………………………………7 1.3 初步確定主軸及傳動軸直徑…………………………………………7 1.4 三圖一卡………………………………………………………………8 1.4.1 被加工零件工序圖………………………………………………8 1.4.2 加工示意圖………………………………………………………8 1.4.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖…………………………………………………14 1.4.4 組合機(jī)床生產(chǎn)率計算卡…………………………………………15 2 多軸箱的設(shè)計 ……………………………………………………………20 2.1 多軸箱材料的選擇……………………………………………………20 2.2 多軸箱輪廓尺寸的確定………………………………………………20 2.3 軸類零件的選用………………………………………………………20 2.3.1 鉆削類主軸………………………………………………………20 2.3.2 傳動軸……………………………………………………………21 2.3.3 軸的材料…………………………………………………………21 2.4 齒輪型式的選擇………………………………………………………21 2.5 設(shè)計計算………………………………………………………………21 2.5.1 繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖……………………………………21 2.5.2 主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇……………………………………………22 2.5.3 傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算……………………………………………22 2.5.4 多軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計…………………………………………………32 2.5.5 主軸的設(shè)計………………………………………………………34 2.5.6 手柄軸的設(shè)計……………………………………………………40 2.5.7傳動軸的設(shè)計 ……………………………………………………42 2.5.8 葉片泵軸的設(shè)計 …………………………………………………44 2.5.9 動力箱輸出軸的設(shè)計 ……………………………………………45 2.6 軸的校核 ………………………………………………………………46 2.6.1 求各軸的功率及轉(zhuǎn)矩 ……………………………………………46 2.6.2 主軸的校核 ………………………………………………………47 2.6.3 手柄軸的校核 ……………………………………………………48 2.7 軸承的校核 …………………………………………………………52 2.7.1 主軸上推力球軸承的校核 ………………………………………52 2.7.2 主軸上深溝球軸承的校核 ………………………………………52 3 夾具的設(shè)計…………………………………………………………………53 3.1 機(jī)床夾具介紹 …………………………………………………………53 3.1.1 夾具的分類 ………………………………………………………53 3.1.2 專用夾具的組成 …………………………………………………53 3．2 夾具的設(shè)計……………………………………………………………54 3.2.1 定位裝置的設(shè)計 …………………………………………………54 3.2.2 夾緊裝置的設(shè)計 …………………………………………………55 3.2.3 夾緊方案的制定 …………………………………………………55 3.3.4 夾具圖 ……………………………………………………………56 結(jié) 論 …………………………………………………………………………57 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………58 致 謝 …………………………………………………………………………59 附錄 1 …………………………………………………………………………60 附錄 2 …………………………………………………………………………61 　　　　　　　　　　　　　中國礦業(yè)大學(xué)2007屆本科生畢業(yè)設(shè)計　　　　　　　　　　第64頁 １　組合機(jī)床總體設(shè)計 1.1 組合機(jī)床方案 1.1.1 組合機(jī)床的制定方案制定的主要因素 一、 被加工零件的加工精度和加工工序 被加工零件需要在組合機(jī)床上完成的加工工序及應(yīng)保證的加工精度，是 制定機(jī)床方案的主要依據(jù)。例如精度為H7的孔加工工序，不僅工步數(shù)較多（通常為3－4個），而且對于不同尺寸的孔徑，也須采取不同的工藝方法（鏜或鉸）。當(dāng)孔與孔之間有較高的位置精度要求時，安排工藝應(yīng)考慮在一個安裝工位上對所有孔同時進(jìn)行最終精加工。如果同一軸線上幾個孔的同軸度要求較高時，其最后精加工應(yīng)從一面進(jìn)行。又如，為了加工精度為H6、表面粗糙度R0.4m的孔，除采取提高機(jī)床原始制造精度和工件定位基準(zhǔn)精度并減少夾壓變形等一般措施外，機(jī)床須采取主軸高速、低進(jìn)給量的加工方法，以使切削力盡量小，還須盡量消除主軸振動的影響，并確保穩(wěn)定的小進(jìn)給量（一般f0.01mm/r）。為此，機(jī)床通常采用皮帶傳動的精鏜頭，主軸設(shè)卸載裝置，進(jìn)給采用液壓增穩(wěn)系統(tǒng)。又如加工精度為H6-H7、直徑為80-150mm的氣缸孔，機(jī)床一般采用立式剛性主軸結(jié)構(gòu)，而不采用浮動主軸帶導(dǎo)向加工。因?yàn)椴捎们?、后?dǎo)向加工，不僅機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜、龐大，還常因氣缸孔間距較小而不便安置導(dǎo)向套，同時立式加工時，切屑也易落入下導(dǎo)向，造成導(dǎo)向精度早期走失，不利于保證加工精度。 采用剛性主軸結(jié)構(gòu)方案時，必須根據(jù)被加工零件的材料、加工部隊(duì)特點(diǎn)及加工精度要求來選擇主軸結(jié)構(gòu)型式及具體參數(shù)，以使主軸有足夠的剛性及抗振性。還必須合理布置鏜刀位置，力求減少切削徑向力在加工過程中產(chǎn)生的振動。當(dāng)氣缸體缸孔孔間距及平等度要用由單個精鏜頭組成的多軸機(jī)床結(jié)構(gòu)方案，目的是各精鏜頭可單獨(dú)調(diào)整位置。為提高機(jī)床工作過程中的穩(wěn)定性，鏜頭應(yīng)配置高精度動力力滑臺，并把機(jī)床設(shè)計成10或45傾斜型式。 二、 被加工零件特點(diǎn) 被加工零件特點(diǎn)主要指零件的材料、硬度、加工部位的結(jié)構(gòu)形狀、零件 剛性、定位基準(zhǔn)面的特點(diǎn)等。它們對機(jī)床工藝方案制定有著重要的影響。同樣精度的孔，因材料、硬度的不同，其工藝方案也不同，如鋼件一般比鑄件的加工工步多。加工薄壁易振的工件，安排工序時，必須考慮防止共振。加工箱體零件多層壁同軸線等直徑孔，通常在一根鏜桿上安裝多個鏜刀頭進(jìn)行鏜削，退刀時，要求工件（夾具）“讓刀”，鏜刀頭周向定位。 若工件剛性不足，安排工序就不能過于集中，以免因同時加工表面多造成工件受力大，振動及發(fā)熱變形而影響加工精度。 還必須十分重視被加工零件在組合機(jī)床加工前所完成的工序及毛坯或半成品質(zhì)量，對加工余量很大或鑄造質(zhì)量較差的零件應(yīng)安排預(yù)加工工序。 被加工零件的特點(diǎn)在很大程度上決定了機(jī)床采取的配置形式。一般來說，孔中心線與定位基面平行且需由一面或幾面加工的箱體件宜采用臥式機(jī)床；立工機(jī)床適宜加工定位基面是水平的且被加工孔與基面相垂直的工件，而不適宜加工安裝不方便或高度較大的細(xì)長工件。對在型箱體件，采用單工位機(jī)床加工較適宜；而中小型零件則多采用多工位機(jī)床加工。 三、 被加工零件的生產(chǎn)批量 零件的生產(chǎn)批量是決定采用單工位、多工位或自動線，還是按中小批生產(chǎn)特點(diǎn)設(shè)計組合機(jī)床的重要因素。有時從工件外形及輪廓尺寸看，本來可以采取單工位固定式夾具的機(jī)床配置形式，但由于生產(chǎn)批量較大，就不得不采取多工位的機(jī)床方案以使裝卸工件時間與機(jī)動時間重合。 被加工零件的生產(chǎn)批量越大，工序安排一般趨于分散。而且，其粗、半精、精加工慶分別在不同機(jī)床上完成。 對于中小批量生產(chǎn)情況,則要力求減少機(jī)床臺數(shù)，此時應(yīng)將工序盡量集中在一臺（多工位）或多數(shù)幾臺機(jī)床上加工，以提高機(jī)床利用率。 四、 機(jī)床使用條件 　　(1) 車間布置情況　　車間內(nèi)零件輸送滾道的高度將直接影響機(jī)床裝料高度。當(dāng)工件輸送滾道穿過機(jī)床時，機(jī)床應(yīng)設(shè)計成通過式，且配置不能超過三面；同時，裝卸工件只能推進(jìn)拉出，機(jī)床通常不能安置中間導(dǎo)向（采取特殊機(jī)構(gòu)時除外）。如果車間面積有限，則要限制機(jī)床輪廓尺寸。有的機(jī)床安裝在樓上，則對機(jī)床單位面積重量有嚴(yán)格要求。此外，生產(chǎn)線的工藝流程方向，機(jī)床在車間的安裝位置等也對機(jī)床配置方案有一定影響。 (2) 工藝間的聯(lián)系　　工件到組合機(jī)床加工前，其毛坯或半成品必須達(dá)到一定要求，否則，會造成工件在機(jī)床夾具上定位和夾緊不可靠，甚至造成刀具損壞，或者不能保證要求的加工精度。如果在組合機(jī)床上加工以后，還要轉(zhuǎn)到其他機(jī)床上加工，而工件沒有預(yù)先加工出保證精度的有關(guān)定位基面，那么組合機(jī)床應(yīng)考慮為下道工序加工出定位基面。 (3) 使用廠的技術(shù)能力和自然條件　　如果使用廠沒有相當(dāng)能力的工具車間，制造、刃磨復(fù)雜刀具有困難，則制定方案時，就避免采用此類刀具，必要時，可增加機(jī)床工位，以便采用一般刀具分散加工。 若使用廠處于火熱地區(qū)，車間溫度偏高，使用液壓傳動機(jī)床往往造成工作性能不穩(wěn)定，則可選用配置機(jī)械動力部件的機(jī)床。 1.1.2 分析被加工工件 被加工工件的各部分尺寸如下圖所示(圖1-1)： 從圖中可知，該電動機(jī)為地腳式安裝。安裝孔直徑d=12mm，其精度沒有具體要求，按一般加工情況即可。 1.1.3 制定本設(shè)計的機(jī)床方案 根據(jù)以上各考慮因素，可制定出本設(shè)計的組合機(jī)床的配置型式，大致方案如下圖所示（圖1-2）: 從（圖1-2）可知，本設(shè)計中，采用單工位配置型式的組合機(jī)床，具有固定式夾具，這類機(jī)床可達(dá)到的加工精度最高。對于精加工的機(jī)床的夾具公差，一般取被加工零件公差的1/3—1/5；對粗加工機(jī)床，由于其他因素的影響，其夾具精度也不可太低。這種機(jī)床加工零件的位置精度為： 鉆孔位置精度　　指孔與孔或孔與基準(zhǔn)面間的相關(guān)位置精度。通常，采用固定式導(dǎo)向能達(dá)0.2mm；若嚴(yán)格要求機(jī)床主軸和夾具導(dǎo)向的同軸度，減少刀具與導(dǎo)向間隙，導(dǎo)向盡量靠近工件等，可達(dá)0.15mm。當(dāng)采用與夾具以定位銷定位的活動活動鉆模板時，精度可達(dá)0.2—0.25mm。 其孔中心距對基面或孔相對另一孔中心線的垂直度通?？蛇_(dá)0.02m /100mm。 1.2 確定切削用量及選擇刀具 1.2.1 根據(jù)工件的材料及加工孔直徑確定切削用量 已知工件材料為ZG230-450，其屈服強(qiáng)度＝230Mpa,=450Mpa,含炭量C=0.25%,硬度為HB125—175。 則，查手冊可知，選用高速鋼主要麻花鉆鉆削時，切削速度v和進(jìn)給量f可定為： v=20m/min f=0.2mm/r 1.2.2 確定切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率及刀具耐用度 　　一、切削力F、切削轉(zhuǎn)矩M、切削功率P、刀具耐用度T的計算公式如下： (1-1) (1-2) 圖 1-1 Y系列籠型三相異步電動機(jī)（機(jī)座號132M） 1-底座 2-夾具 3-工件 4-多軸箱 5-動力箱 6-液壓滑臺 7-立柱 圖 1-2 立式組合機(jī)床及其組成部分 (1-3) (1-4) 式中： F——切削軸向力，Ｎ； D——鉆頭直徑，mm； F——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，mm/r； M——切削轉(zhuǎn)矩，Nmm； P——切削功率，KW； T——刀具耐用度，min； V——切削速度，m/min，通常根據(jù)鉆孔深度L考慮修正系數(shù)K，v=vK； HB——零件的布氏硬度值。通常給出一個范圍，如HB125-175。對于公式(1.2-1)—(1.2-3)取最大值，對公式(1.2-4)取最大硬度值減去硬度偏差值的1/3。 二、求F、M、T、P值 已知鉆頭直徑D=12mm,硬度HB125-175，孔深L=20mm。 解： 由前可知： 　　v=20m/min f=0.2mm/r 由L/D=27/12=2.2，查表得K=1 則： 由公式(1.2-1)可知： =1597 N 由公式(1-2)可知： ＝6265 Nm 由公式(1-3)可知： 由公式(1-4)可知： ＝11282 min=188 h > 8 h 組合機(jī)床通常要求切削用量的選擇使刀具耐用度不低于一個工作班，最少不低于8h，則根據(jù)計算結(jié)果可知，選擇的切削用量符合要求。 1.2.3 刀具的選擇 　　根據(jù)以上計算數(shù)據(jù)，可選擇錐直柄長麻花鉆　12 GB1439-85，其直徑=12mm,總長度=215mm，工作長度＝134mm。 1.3 初步確定主軸及傳動軸直徑 根據(jù)加工對象可知，多軸箱上各刀具主軸的軸向切削力F相等，則多軸加工總的軸向力： 此值可作為選擇進(jìn)給動力滑臺及夾具設(shè)計的依據(jù)。 當(dāng)確定了切削轉(zhuǎn)矩M以后，便可根據(jù)扭轉(zhuǎn)剛度初定出主軸及傳動軸直徑，計算公式為： 　　?。╟m） (1-5) 式中： M——切削轉(zhuǎn)矩，； B——系數(shù)，根據(jù)主軸或傳動軸在１m長度上允許最大扭轉(zhuǎn)角從手冊中選擇。 則： 　　主軸: 　　主軸允許最大扭轉(zhuǎn)角為，則B=0.35 　　傳動軸： 　　傳動軸允許最大扭轉(zhuǎn)角為，則B=0.26 　　　　　　 1.4 三圖一卡 1.4.1 被加工零件工序圖 一、被加工零件工序圖的作用及內(nèi)容 被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示一臺組合機(jī)床或自動線完成的工藝內(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)、夾壓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。它不能用用戶提供的產(chǎn)品圖紙代替，而須在原零件圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床或自動線的加工內(nèi)容，加上必要的說明而繪制的。它是組合機(jī)床設(shè)計的主要依據(jù)，也是制造、使用、檢驗(yàn)和調(diào)整機(jī)床的重要技術(shù)文件。圖上就表示出： (1) 被加工零件的形狀和輪廓尺寸及與本機(jī)床設(shè)計有關(guān)的部位的結(jié)構(gòu)開關(guān)及尺寸。尤其是當(dāng)須要設(shè)置中間導(dǎo)向套時，應(yīng)表示出零件內(nèi)部的肋、壁布置及有關(guān)結(jié)構(gòu)的開關(guān)和尺寸，以便檢查工件、夾具、刀具是否發(fā)生干涉。 (2) 加工用定位基準(zhǔn)、夾壓部位及夾壓方向。以便依此進(jìn)行夾具的定位支承（包括輔助定位支承）、限位、夾緊、導(dǎo)向裝置的設(shè)計。 (3) 本道工序加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形狀位置尺寸精度及技術(shù)要求，還包括本道工序?qū)η暗拦ば蛱岢龅囊螅ㄖ饕付ㄎ换鶞?zhǔn)）。 (4) 必要的文字說明。如被加工零件編號、名稱、材料、硬度、重量、及加工部位的余量等。 二、零件工序圖如下所示（圖1-3）： 1.4.2 加工示意圖 一、 加工示意圖的作用和內(nèi)容 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)床各部件間的相對位置關(guān)系，機(jī)床的工作過程及工作循環(huán)等。因此，加 工示意圖是組合機(jī)床設(shè)計的主要圖紙之一，在總體設(shè)計中占據(jù)重要地位。它 圖1-3 被加工零件工序圖 是刀具、輔具、夾具、多軸箱、液壓電氣裝置設(shè)計及通用部件選擇的主要原始資料，也是整臺組合機(jī)床布局和性能的原始要求，同時還是調(diào)整機(jī)床、刀具及試車的主要依據(jù)。其內(nèi)容為： (1)應(yīng)反映機(jī)床的加工方法、加工條件及加工過程。 (2)根據(jù)加工部位特點(diǎn)及加工要求，決定刀具類型、數(shù)量、結(jié)構(gòu)、尺寸（直徑和長度），包括鏜削加工時鏜桿的直徑和長度。 (3)決定主軸的類型、規(guī)格尺寸及外伸長度。 (4)選擇標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計專用的接桿、浮動卡頭、導(dǎo)向裝置、攻絲靠模裝置、刀桿托架等，并決定它們的結(jié)構(gòu)、參數(shù)和尺寸。 (5)標(biāo)明主軸、接桿（卡頭）、夾具（導(dǎo)向）、與工件之間的聯(lián)系尺寸、配合及精度。 (6)根據(jù)機(jī)床要求的生產(chǎn)率及刀具、材料特點(diǎn)等，合理確定并標(biāo)注各主軸的切削刀具。 (7)決定機(jī)床動力部件的工作循環(huán)及工作行程。 二、 向裝置的選擇 在組合機(jī)床加工孔時，工件的尺寸、位置精度主要取決于夾具導(dǎo)向。因此，正確選擇導(dǎo)向類型、參數(shù)、精度，不但是繪制加工示意圖必須解決的問題，也是設(shè)計組合機(jī)床不可忽視的重要內(nèi)容。 導(dǎo)向通常分為兩類：一類是刀具導(dǎo)向部分與夾具導(dǎo)套之間既有相對移動又有相對轉(zhuǎn)動的第一類導(dǎo)向，或稱固定式導(dǎo)向。另一類是刀具導(dǎo)向部分與夾具導(dǎo)套之間只有相對移動而無相對轉(zhuǎn)動的第二類導(dǎo)向，或稱旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向。 通常依據(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,再結(jié)合加工部位尺寸精度、工藝方法及刀具的具體工作條件來選擇導(dǎo)向類型、型式和結(jié)構(gòu)。 由于： ＝19.97 m/min 根據(jù)第一類導(dǎo)向（固定式導(dǎo)向）的允許線速度m/min ，因此，此處選擇第一類導(dǎo)向比較合適。 具體型式及參數(shù)如下圖所示（圖１－４）： 圖中：L1=(24)d=(24)12=2448mm 取L1=45mm； 　　　L2=(11.5)d=(11.5) 12=1218mm 取L2=15mm； d——12G7; 　　　D——22H7/g6; D——31H7/js6. 三、主軸類型、直徑及外伸尺寸的確定 主軸直徑的確定可根據(jù)如下經(jīng)驗(yàn)公式： 　　　　　(1-6) (1-7) 圖1-4 導(dǎo)向裝置 式中： d——主軸直徑，mm； M——軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩，Nmm； Wp——軸的抗扭截面模數(shù)，mm，實(shí)心軸Wp=0.2； ——許用剪應(yīng)力（N/mm），45鋼的＝N/mm； B——系數(shù)。當(dāng)材料的剪切彈性模數(shù)G=8.1010N/mm時，B值如 下： 軸類型 剛性主軸 非剛性主軸 傳動軸 （／m） 1/4 1/2 1 B 7.3 6.2 5.2 此設(shè)計中，采用的是非剛性主軸，則B=6.2。 已知M=22650Nmm，則： 取 　　 經(jīng)校核，該軸符合要求。 主軸由于受軸向力較大，則主軸類型定為：用推力球軸承承受軸向力，而用向心球軸承承受徑向力。又因鉆削時軸向力是單向的，因此推力球軸承只須在主軸前端安排即可。 考慮到具體的結(jié)構(gòu)情況，選擇長主軸，主軸的外伸尺寸為： ； ； 四、接桿的選擇 根據(jù)主軸的外伸尺寸，莫氏圓錐號=1,則選用2-300T0635-41 A型接桿。 五、 確定動力部件的工作循環(huán)及工作行程 (1) 工作進(jìn)給的長度L應(yīng)等于工件加工部位長度L與刀具切入長度L 和切出長度L之和。切入長度L應(yīng)根據(jù)工作端面的誤差情況在510之間選擇，誤差大時取大值。取L=8mm。切出長度L＝d/3+(38)mm=4+(38),取L＝12mm。則： L=20+8+12=40mm 考慮到具體結(jié)構(gòu)問題，取L=50mm。 (2) 快速退回長度等于快速引進(jìn)與工作進(jìn)給長度之和。用類比法取快速引進(jìn)長度為75mm，則： L=75+55=130mm (3) 動力部件總行程長度　　除應(yīng)保證要求的工作循環(huán)工作行程（快速引進(jìn)＋工作進(jìn)給=快速退回）外，還要考慮裝卸和高速刀具方便，即考慮前、后備量。 前備量是指因刀具磨損或補(bǔ)償制造、安裝誤差，動力部件尚可向前調(diào)節(jié)的距離。后備量是指考慮刀具從接桿中或接桿連同刀具一起從主軸孔中取出所需要的軸向距離。理想情況是保證刀具退離夾具導(dǎo)套外端面的距離大于接桿插入主軸孔內(nèi)的長度。 圖 1-5 加工示意圖 因此，動力部件的總行程為快退行程長度與前后備量之和。取前備量=20mm，后備量＝100mm，則： 總行程L=20+100+130=250mm 六、 繪制加工示意圖（如圖1-5） 1.4.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 一、 聯(lián)系尺寸圖的作用及內(nèi)容 一般來說，組合機(jī)床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用部件――動力滑臺、動力箱、各種工藝切削頭、側(cè)底座、立柱、立柱底座及中間底座加上專用部件――多軸箱、刀、輔具系統(tǒng)、夾具，液、電、冷卻、潤滑、排屑系統(tǒng)組合裝配而成。聯(lián)系尺寸圖用來表示機(jī)床各組成部件的相互裝配聯(lián)系和運(yùn)動關(guān)系，以檢驗(yàn)機(jī)床各部件相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿足加工要求；通用部件的選擇是否合適；并為進(jìn)一步開展多軸箱、夾具等專用部件、零件的設(shè)計提供依據(jù)。聯(lián)系尺寸圖也可看成是簡化的機(jī)床總圖，它表示機(jī)床的配置型式及總體布局。 聯(lián)系尺寸圖的主要內(nèi)容如下： (1) 以適當(dāng)數(shù)量的視圖（一般為主、左、右視圖）按同一比例畫出機(jī)床各主要組成部件的外形輪廓及相關(guān)位置，表明機(jī)床的配置型式及總體布局、主視圖的選擇應(yīng)與機(jī)床實(shí)際加工狀態(tài)一致。 (2) 圖上就盡量減少不必要的線條及尺寸。但反映各部件的聯(lián)系尺寸、專用部件的主要輪廓尺寸、運(yùn)動部件的極限位置及行程尺寸，必須完整齊全。至于各部件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)不必畫出，留在具體設(shè)計部件時完成。 (3) 為便于開展部件設(shè)計，聯(lián)系尺寸圖上應(yīng)標(biāo)注通用部件的規(guī)格代號，電動機(jī)型號、功率及轉(zhuǎn)速，并注明機(jī)床部件的分組情況及總行程。 二、 機(jī)床各部件的選用 (1) 影響動力部件選擇的主要因素： a. 切削功率 b. 進(jìn)給力 c. 進(jìn)給速度 d. 行程 總行程長度　 (2) 動力滑臺的選擇 根據(jù)以上各點(diǎn)，可作如下選擇：動力滑臺選用液壓滑臺，型號為1HY25， 臺面寬度250mm，最大進(jìn)給力8000N，工進(jìn)速度32800mm/min,快移動速度12m/min。 (3) 動力箱的選擇 動力箱規(guī)格要與滑臺匹配，其驅(qū)動功率主要依據(jù)多軸箱所需傳遞的切削功率來選用。在不需要精確計算多軸箱功率或多軸箱尚未設(shè)計出來之前，可按下列簡化公式進(jìn)行估算： (1-8) 式中： ——消耗于各主軸的切削功率總和，單位為KW。 ——多軸箱的傳動功率，加工黑色金屬時取0.80.9，加工有色金屬時取0.70.8；主軸箱多、傳動復(fù)雜時取小值，反之取大值。 則： 動力箱電動機(jī)功率 取 選擇1TD25型動力箱，電動機(jī)型號,電動機(jī)功率2.2KW,,電動機(jī)轉(zhuǎn)速1420r/min,輸出軸轉(zhuǎn)速785r/min。 (4) 與動力滑臺配套的附屬部件、支承部件的選擇 查手冊，與動力滑臺配套的附屬部件、支承部件的型號如下所示： 導(dǎo)軌防護(hù)裝置　1HY25-F81 立柱　1CL 25 立柱側(cè)底座　1CD251 三、 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的繪制(如附錄1) 1.4.4 組合機(jī)床生產(chǎn)率計算卡 一、 機(jī)床生產(chǎn)率的計算 (1) 機(jī)床理想生產(chǎn)率Ｑ可按下列公式計算 　　　　（件／時） (1-9) 　　　?。ǚ郑? (1-10) 式中： ——單件工時。 和可按下列公式確定： (1-11) (1-12) 式中： ——分別為刀具第一工作進(jìn)給和第二進(jìn)給的行程長度，mm； ——分別為動力頭第一工作進(jìn)給和第二工作進(jìn)給的每分鐘進(jìn)給量，mm/min； ——當(dāng)加工沉孔時動力頭在死擋鐵上停留時間，也就是考慮刀具在終點(diǎn)無進(jìn)給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)5-10轉(zhuǎn)所需要的時間，min。 、——動力頭快進(jìn)和快退行程長度，m； ——動力頭快速行程速度，一般在4.710m／min范圍； ——工作臺的回轉(zhuǎn)或移動時間。組合機(jī)床研究所通用回轉(zhuǎn)工作臺每轉(zhuǎn)一個工位時間為3到8秒； ——工件裝卸、定位、夾緊以及清除定位基面切屑時間。它取決于工件大小、裝卸方便性及操作人員的熟練程度等。一般為0.51.5分鐘。 (2) 機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率 　　　　?。?-13） 式中： ——機(jī)床負(fù)荷率（單面機(jī)床主軸數(shù)小于15時?。?.9） 二、 機(jī)床生產(chǎn)率計算卡如下所示： 表１－１： 被加工零件 圖號 名稱 電動機(jī)底座 材料 ZG200-400 工序名稱 鉆孔 序號 工步名稱 被加工零件數(shù)（個） 加工直徑（mm） 加工長度（mm） 工作行程（mm） 切削速度（m/min） １ 裝入工件 1 ２ 工件定位、夾緊 10 ３ 動力部件快進(jìn) 75 ４ 動力部件工進(jìn) 19 27 55 20 ５ 死擋鐵停留 ６ 動力部件快退 130 ７ 松開工件 10 ８ 卸下工件 備注 本機(jī)床裝卸時間取為1min 續(xù)表１－１ 被加工零件 毛坯種類 鑄鋼 毛坯重量 硬度 HB 125-175 工序號 序號 工步名稱 每分鐘轉(zhuǎn)速（r/min） 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r） 每分鐘進(jìn)給量（mm/min） 工時（min） 機(jī)動時間 輔助時間 共計 １ 裝入工件 0.5 ２ 工件定位、夾緊 0.002 ３ 動力部件快進(jìn) 12000 0.00625 ４ 動力部件工進(jìn) 530 0.2 106 0.519 ５ 死擋鐵停留 0.02 ６ 動力部件快退 12000 0．0108 ７ 松開工件 0．002 ８ 卸下工件 0．5 備注 單件總工時 0.519 1.04105 1.56005 機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率 機(jī)床理想生產(chǎn)率 負(fù)荷率 （1） 理想生產(chǎn)率Ｑ 根據(jù)機(jī)床生產(chǎn)率計算卡，計算機(jī)床的單件工時： （2） 實(shí)際生產(chǎn)率 一般情況下，單班制生產(chǎn)的全年工時總數(shù)，則年生產(chǎn)綱領(lǐng)56000件： （3） 機(jī)床負(fù)荷率 2 多軸箱的設(shè)計 2.1 多軸箱材料的選擇 大型通用多軸箱箱體類零件采用灰塵鑄鐵材料，箱體用牌號為HT200，前后蓋用牌號為HT150。 2.2 多軸箱輪廓尺寸的確定 標(biāo)準(zhǔn)的通用鉆削類多軸箱的厚度有兩種尺寸規(guī)格，臥式為325mm，立式為340mm。箱體厚度為180mm，用于立式的多軸箱前蓋，兼作油池，加厚為70mm，基型后蓋厚度為90mm，即總厚度為180+70+90=340mm。 多軸箱寬度B、高度H的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關(guān)，可按下式確定： （2-1） （2-2） 式中： ——工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離，mm； ——最邊緣主軸中心距箱外壁的距離，mm； ——工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離，mm； ——最低主軸高度。 通常： ，取＝111mm； ，?。?2mm。 則：可求出多軸箱輪廓尺寸為： 根據(jù)上述計算值，按多軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，最后確定多軸箱輪廓尺寸為。 2.3 軸類零件的選用 2.3.1 鉆削類主軸 按支承型式不同可分為三種： a. 滾錐主軸 b. 滾珠主軸 c. 滾針主軸 　　此設(shè)計中，考慮到受軸向力比較大，所以選用滾珠主軸，用推力球軸承承受軸向力，深溝球軸承承受徑向力。 2.3.2 傳動軸 按其用途和支承型式不同，有以下六種： a. 圓錐滾子軸承傳動軸 b. 滾針軸承傳動軸 c. 埋頭式傳動軸 d. 手柄軸 e. 油泵傳動軸 f. 攻絲用蝸桿軸 2.3.3 軸的材料 a. 主軸材料，一般為40Cr鋼，熱處理C42。 b. 傳動軸的材料一般為45鋼，調(diào)質(zhì)處理T215。 2.4 齒輪型式的選擇 通用齒輪有三種，即傳動齒輪、動力箱齒輪、電動機(jī)齒輪。材料均采用45鋼，熱處理為齒輪高頻淬火G54。 動力箱齒輪有B型（寬度為84mm）和B型（寬度為44mm），當(dāng)采用90mm厚的基型后蓋時，選B型。 2.5 設(shè)計計算 2.5.1 繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 從前述已知： a. 多軸箱輪廓尺寸為； b. 工件輪廓尺寸及各孔位置尺寸（如圖2－1）； c. 工件與多軸箱相對位置尺寸（如圖2－1）。 根據(jù)這些數(shù)據(jù)可編制出多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖，見圖3－1所示和附表 如下。 附表： (1) 被加工零件 名稱：電動機(jī)底座 材料：ZG230-450 硬度：HB125-175 (2) 主軸外伸尺寸及切削用量 主軸外伸尺寸Ｌ＝115mm 切削速度:v=20r/min 進(jìn)給速度：f=0.2mm/r (3) 動力部件 型動力箱，電動機(jī)型號為，功率 為P=2.2Kw，動力箱輸出軸轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速n=1420r/min,輸出軸距箱底面距離為129.5mm。 表2-1 軸號 工序內(nèi)容 加工直徑 主軸直徑 主軸外伸尺寸 L＝115mm v (m/ min) n (r/ min) f (mm/ r) Vf (mm/ min) 1、2、3、4 鉆 20 530 0.2 106 2.5.2 主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇 主軸結(jié)構(gòu)型式由零件加工工藝決定，并應(yīng)考慮主軸的工作條件和受力情 況。軸承型式是主軸部件結(jié)構(gòu)的主要特征，進(jìn)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，而用向心球軸承承受徑向力。又因鉆削時軸向力是單向的，因此推力球軸承在主軸前端安排即可。即選用前述的滾珠主軸。 另外，主軸選擇長主軸，其軸頭內(nèi)孔較長，可增大與刀具尾部連接的接觸面，因而增強(qiáng)刀具與主軸的連接剛度，減少刀具前端下垂。用標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)套導(dǎo)向。 2.5.3 傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算 一、 對傳動系統(tǒng)的一般要求　 設(shè)計傳動系統(tǒng)，應(yīng)在保證主軸強(qiáng)度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)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(shù)量少，體積?。灰虼?，在設(shè)計系統(tǒng)時，要注意下面幾點(diǎn)： 　　(1) 盡量用一根中間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，可用變位齒輪或略變傳動比的方法解決。 圖2-1多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 (2) 一般情況下，盡量不采用主軸帶動主軸的方案，因?yàn)檫@會增加主動主軸的負(fù)荷。如遇到主軸分布密集而切削負(fù)荷又不大時，為了減少中間軸，也可用一根主軸帶1-2根主軸或更多根主軸的傳動方案。 (3) 為使結(jié)構(gòu)緊湊，多軸箱體內(nèi)的齒輪傳動副的最佳傳動比為1-1.5,在多軸箱后蓋內(nèi)的IV排（或第V排）齒輪，根據(jù)需要，其傳動比可以取大些，但一般不超過3-3.5。 (4) 根據(jù)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩成反比的道理，一般情況下如驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速較高時，可采用逐步降速傳動；如驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速較低時可先使速度升高一點(diǎn)再降速；這樣可使傳動鏈前面幾根軸、齒輪等在較高轉(zhuǎn)速下工作，結(jié)構(gòu)可小些。組合機(jī)床多軸箱的傳動和結(jié)構(gòu)與普通機(jī)床差異較大，其一是由于傳動鏈較短，難分前后，另外，經(jīng)常是一中間傳動軸帶多根主軸。所以，合理安排結(jié)構(gòu)往往成為設(shè)計的主要矛盾。如為了使主軸上的齒輪不過大，最后一級經(jīng)常采用升速傳動。 (5) 粗加工切削力大，主軸上的齒輪應(yīng)盡量安排靠近前支承，以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形。 (6) 齒輪排數(shù)可按下面方法安排： a. 不同軸上齒輪不相碰，可放在箱體內(nèi)同一排上。 b. 不同軸上齒輪與軸或軸套不相碰，可放在箱體內(nèi)不同排上。 c. 齒輪與軸相碰，可放在后蓋內(nèi)。 另外，應(yīng)注意驅(qū)動軸直接帶動的傳動軸數(shù)不要超過兩根，否則會給裝配 帶來困難；如遇粗、精加工合一的多軸箱，其粗、精傳動路線最好分開。 二、 主軸分布類型 根據(jù)加工零件的孔的位置，可將其分布類型定為同心圓分布。如圖2－ 2所示： 三、 傳動系統(tǒng)設(shè)計 (1) 傳動方案的確定（如圖2-3所示） (2) 已知各主軸轉(zhuǎn)速及驅(qū)動軸到主軸之間的傳動比 驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速： (3) 各主軸傳動比 圖2－2 主軸分布類型 (4) 驅(qū)動軸到主軸的中心距 (5) 各傳動比的分配 因?yàn)橐笾鬏S上齒輪不過大，所以最后一對齒輪取升速。 驅(qū)動軸O到傳動軸13的傳動為降速，由上得： 考慮到結(jié)構(gòu)的緊湊，?。? 則： (6) 確定中間軸12的位置，配12軸與O軸聯(lián)接的齒輪。 考慮結(jié)構(gòu)簡單和緊湊，定12軸的位置在多軸箱的中心位置，即離底面 距離為200mm。 則12軸與O軸的中心距為： 取齒輪模數(shù)為3，則： 解之： 圖 2-3 傳動方案 從計算結(jié)果可知，=21符合驅(qū)動軸上齒輪齒數(shù)的限制，即驅(qū)動軸齒輪的齒數(shù)為：。 (7) 確定中間軸13的位置，并配軸13與軸12聯(lián)接的各對齒輪。 取 : 模數(shù)m=3 又： 且： 解之： 則： 根據(jù)中間傳動軸和四根主軸的位置，可通過作圖的方法確定13軸的具體位置，如圖2-3所示。 (8) 驗(yàn)算各主軸轉(zhuǎn)速 (9) 用中間傳動軸12兼作調(diào)整手柄軸，其轉(zhuǎn)速如下： 軸12轉(zhuǎn)速較高，操作省力，位置適當(dāng)，可滿足使用要求。 (10) 葉片泵的選擇 采用ZIR-12-2型葉片液壓泵，由傳動軸13經(jīng)一對齒輪=28/24傳動。其中，為液壓泵齒輪。 在400-800r/min的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，滿足要求。 四、多軸箱坐標(biāo)計算 (1) 加工基準(zhǔn)坐標(biāo)架的選擇及確定各主軸坐標(biāo) 為了便于多軸箱體的加工，將基準(zhǔn)坐標(biāo)架原點(diǎn)選在定位銷孔上，如下圖 所示：（圖2-4） 圖 2-4 加工基準(zhǔn)坐標(biāo) 則可根據(jù)多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖，在基準(zhǔn)坐標(biāo)XOY上注出各主軸與驅(qū)動軸的坐標(biāo)，如下表所示： 表2-2 O銷 10銷 1軸 2軸 3軸 4軸 軸 0 0 350 0 283 81 67 81 67 259 283 259 175 94．5 (2) 中間軸12的坐標(biāo)的確定 如前所述，12軸位于多軸箱的中心位置，則其坐標(biāo)為： (3) 傳動軸13-1、13-2、13-3、13-4的坐標(biāo)的確定 傳動軸13屬于與二軸定距的傳動軸坐標(biāo)計算，傳動軸與二軸定距，即 在一傳動軸上用兩對齒輪分別帶動兩已知軸，其坐標(biāo)可根據(jù)兩已知軸的坐標(biāo)和兩對齒輪嚙合的中心距計算求得（如圖2-5所示）。 圖 2-5 坐標(biāo)計算 圖中，O、A為已知軸，B為要計算的傳動軸13。R1、R2為嚙合齒輪的 中心距。 通過B點(diǎn)作（用L表示）的垂線，垂足為C，C點(diǎn)坐標(biāo)值（u,v）。用h表示，h在X軸上的投影長度為x1,在Y軸上的投影長度為x2，垂足C到原點(diǎn)O的距離用d表示。 x 、y數(shù)值由u、v、x1、y1組成，見圖2-5所示。則： x=u+x1, y=v-x2 (2-3) u、v、x1、x2都用絕對值代入。 由圖可知 （2-4） （2-5） 中： （2-6） （2-7） 中： (2-8) 代入上式得： (2-9) 由和相似得： (2-10) (2-11) 又由于和相似得： (2-12) (2-13) (2-14) 計算有： 另外三根軸的計算方法同上，由于對稱，其結(jié)果一樣。 則這四根軸的坐標(biāo)為： 13-1： 13-2: 13-3: 13-4: (4) 驗(yàn)算 則：符合要求。 則：符合要求。 2.5.4 多軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計 (1) 多軸箱規(guī)格尺寸及動力箱法蘭尺寸（如圖2-6） 圖2-6(a) 多軸箱規(guī)格尺寸及動力箱法蘭尺寸 圖2-6（b）多軸箱規(guī)格尺寸及動力箱法蘭尺寸 (2) 多軸箱螺孔位置（如圖2-7所示） (3) 多軸箱和系列配套零件表（如表2-3所示） (4) 多軸箱連接用定位銷 a. 動力箱與多軸箱后蓋連接用定位銷： 12-ZHBQ45-3-31 b. 多軸箱體與前蓋、后蓋連接用定位銷： 定位銷銷選擇為：12ZIQ45-4-32 A型 套選擇為：12ZIQ45-4-31 (4) 分油器的選擇 由于立式組合機(jī)床不需要沒盤，則選擇無徑向油管，。 分油器型號為ZIR31-2，A型，金屬內(nèi)支管。 (5) 注油油杯的選擇 根據(jù)需要，選擇ZIR75-8-91的黑色尼龍彎頭注油油杯，零件號為91， 材料為HT150。結(jié)構(gòu)如下圖所示。（圖2-8） 2.5.5 主軸的設(shè)計 (1) 主軸組件裝配結(jié)構(gòu)的設(shè)計 如前所述，主軸選用滾珠主軸。主軸組件裝配結(jié)構(gòu)及聯(lián)系尺寸如圖2-9 所示。 (2) 軸上零部件的選用 從左到右依次排列序號： 軸承1：根據(jù)軸的直徑d=20mm，選擇深溝球軸承6204型（GB/T 276-1994）,d=20mm，D=47mm，B=14mm。 軸承 2：為了達(dá)到加工、裝配方便，選擇軸承2的型號與軸承1的型號 相同，即深溝球軸承6204型（GB/T 276-1994）。 軸承 3:如前所述，主軸上用推力球軸承承受軸向力，則根據(jù)軸的直徑d=20mm選用推力球軸承51304型（GB/T 301-1995），d=20mm,D=47mm,T=18mm。 齒輪：已知齒輪的模數(shù)m=3，齒數(shù)z=20。 則有： 分度圓直徑： 齒頂高： 齒根高： 圖 2-7 (a.上蓋螺孔距) 圖 2-7 (b.前壁螺孔距) 圖 2-7 (c.后壁螺孔距) 圖 2-7(d. 側(cè)蓋螺孔距) 圖2-8 彎頭注油油杯 表 2-3 多軸箱系列配套零件 多軸箱體 規(guī)格 型號 1T0711-11 適用動力箱代號 25 前蓋 型號 1T0711-12 GB70 規(guī)格 數(shù)量 10 后蓋 型號 1T0711-13 GB70 規(guī)格 數(shù)量 8 上蓋 型號 1T0712-17 規(guī)格 GB70 規(guī)格 數(shù)量 6 側(cè)蓋 型號 1T0712-17 規(guī)格 GB70 規(guī)格 數(shù)量 4 ZIJ29-7螺釘堵 M16 注油量 4L 齒全高： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 鍵：根據(jù)軸的直徑及受力特點(diǎn)，選擇圓頭普通平鍵，A型。其型號為：鍵 GB/T 1096-2003,其中，b=6mm，h=6mm，L=20mm。 套1：根據(jù)軸的直徑d=20mm可選用 20-1T0721-62型軸套。其中，d=20mm，D=25mm，L=74.5mm。 套2：根據(jù)軸的直徑d=20mm可選用 20-1T0723-61型軸套。其中，d=20mm，D=25mm，L=17mm。 防油套：根據(jù)軸的直徑d=32mm可選用 32-1T0721-81型防油套。其中， 圖2-9 主軸組件 d=32mm，=44mm，=40mm，=33mm。 圓螺母：根據(jù)軸的直徑d=20mm，可選用 GB812型圓螺母。 墊圈：根據(jù)軸的直徑d=18mm可選用GB/T 93-16墊圈，材料為65Mn 。 2.5.6 手柄軸的設(shè)計 (1) 手柄軸組件裝配結(jié)構(gòu)的設(shè)計 手柄軸組件裝配結(jié)構(gòu)及聯(lián)系尺寸如下圖所示（圖2-10）： (2) 軸上零部件的選用 相同零件從左到右依次排列序號： 齒輪1：已知模數(shù)m=3mm，齒數(shù)z=28。 則有： 分度圓直徑： 齒頂高： 齒根高： 齒全高： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 齒輪2：已知模數(shù)m=3mm，齒數(shù)z=18。 則有： 分度圓直徑： 齒頂高： 齒根高： 齒全高： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 圖2-10 手柄軸組件 鍵1：根據(jù)軸的直徑d=30mm，選用A型圓頭普通平鍵，型號為：鍵 GB/T 1096-2003，其中，b = 8 mm,h = 7 mm,L = 25 mm。 鍵2：根據(jù)軸的直徑d=30mm，選用A型圓頭普通平鍵，型號為：鍵 GB/T 1096-2003，其中，b = 8 mm,h = 7 mm,L = 25 mm。 軸承1：根據(jù)軸的直徑d=30mm，選用32206型圓錐滾子軸承（GB/T 297-1994）。其中，d=30mm,D=62mm,T=21.25mm,B=20mm,C=17mm。 套1：根據(jù)軸的直徑d=30mm，選用30-1T0721-61軸套，其中，d=30mm,D=35mm,L=16mm。 套2：根據(jù)軸的直徑d=30mm,選用30-1T0721-62軸套，其中， d=30mm,D=35mm,L=68.5mm。 套3:根據(jù)軸的直徑d=30mm，選用30-1T0721-61軸套，其中，d=30mm，D=35mm，L=24.5mm。 防油套：根據(jù)軸的直徑D=40mm選用40-1T0721-81型防油套，其中，材料為45鋼，D=40mm,=52mm，=42mm，=41mm。 圓螺母：根據(jù)軸的直徑d=40mm，可選用M30*1.5 GB812型圓螺母。 墊圈：根據(jù)軸的直徑d=40mm，可選用30 GB858型墊圈。 密封件（氈圈）：根據(jù)軸的直徑D=40mm，選用50G51-1型氈襯圈。 2.5.7傳動軸的設(shè)計 (1) 傳動軸組件裝配結(jié)構(gòu)的設(shè)計 傳動軸組件裝配結(jié)構(gòu)及聯(lián)系尺寸如下圖所示（圖2-11）： (2) 軸上零部件的選用 相同零件從左到右依次排列序號： 齒輪：已知模數(shù)m=3mm，齒數(shù)z=28。 則有： 分度圓直徑： 齒頂高： 齒根高： 齒全高： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 圖 2-11 傳動軸組件 軸承1：根據(jù)軸的直徑d=25mm，選用30205型圓錐滾子軸承（TB/T 297-94）。其中，d=25mm，D=52mm，T=16.25mm，B=15mm，C=13mm，E=41.1mm。 軸承2：根據(jù)軸的直徑d=25mm，選用30205型圓錐滾子軸承（TB/T 297-94）。其中，d=25mm，D=52mm，T=16.25mm，B=15mm，C=13mm，E=41.1mm。 鍵：根據(jù)軸的直徑d=25mm，選用鍵 型圓形普通平鍵。其中，b=8mm，h=7mm，L=22mm。 套1：根據(jù)軸的直徑d=25mm，選用25-0721-61軸套，其中，d=25mm，D=30mm，L=73.5mm。 套2：根據(jù)軸的直徑d=25mm，選用25-0721-62軸套，其中，d=25mm，D=30mm，L=29.5mm。 圓螺母1：根據(jù)軸的直徑d=25mm，可選用M24*105 GB812型圓螺母。 圓螺母2：根據(jù)軸的直徑d=25mm，可選用M24*105 GB812型圓螺母。 墊圈1：根據(jù)軸的直徑d=25mm，可選用24 GB858型墊圈。 墊圈2：根據(jù)軸的直徑d=25mm，可選用24 GB858型墊圈。 2.5.8葉片泵軸的設(shè)計 (1) 葉片泵軸組件裝配結(jié)構(gòu)的設(shè)計 葉片泵軸組件裝配結(jié)構(gòu)及聯(lián)系尺寸如圖2-12所示： (2) 軸上零部件的選用 相同零件從左到右依次排列序號： 齒輪：已知模數(shù)m=2mm，齒數(shù)z=24。 則有： 分度圓直徑： 齒頂高： 齒根高： 齒全高： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 鍵：選用A型圓頭普通平鍵，型號為：鍵 6*8 GB/T 1096-2003，其中， b=6mm，h=6mm，L=18mm。 圖 2-12 泵軸組件 2.5.9動力箱輸出軸的設(shè)計 (1) 動力箱輸出軸組件裝配結(jié)構(gòu)的設(shè)計 動力箱輸出軸組件裝配結(jié)構(gòu)及聯(lián)系尺寸如下圖所示（圖2-13）： (2) 軸上零部件的選用 相同零件從左到右依次排列序號： 齒輪：已知模數(shù)m=3mm，齒數(shù)z=21。 則有： 分度圓直徑： 齒頂高： 齒根高： 齒全高： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 螺釘：根據(jù)軸的直徑d=30mm，可選螺釘M10*1（GB72）。 鍵：根據(jù)軸的直徑d=30mm，可選A型圓頭普通平鍵，其型號為：鍵8*36 GB/T 1096-2003。其中，b=8mm，h=7mm，L=36mm。 鎖圈：根據(jù)直徑D=55mm，可選55 GB921鎖圈。 圖2-13 動力箱輸出軸組件 2.6 軸的校核 2.6.1 求各軸的功率及轉(zhuǎn)矩 (1)動力箱輸出軸，軸 轉(zhuǎn)速： 功率： 轉(zhuǎn)矩： (2)手柄軸，12軸 轉(zhuǎn)速： 功率： 轉(zhuǎn)矩： (3) 傳動軸，13軸 功率： 轉(zhuǎn)速： 轉(zhuǎn)矩： (4) 主軸，1、2、3、4軸 轉(zhuǎn)速： 功率： 轉(zhuǎn)矩： 2.6.2 主軸的校核 (1) 求軸的的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖（見圖2-13a）。主軸的軸承都 是深溝球軸承，因此，其支承點(diǎn)的位置是寬度方向的中心位置，齒輪亦同。因此，軸的支承跨距L=137.5mm。 根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖，扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖(見圖2-13b、c、d)。從軸的結(jié)構(gòu)圖和當(dāng)量彎矩圖中可看出，B截面的當(dāng)量彎矩最大，是軸的危險截面。B截面處的M、T、及的數(shù)值如下： 圓周力： 支反力： 彎矩： 扭矩： 當(dāng)量彎矩： (2) 校核軸的強(qiáng)度 主軸的材料一般為40Cr鋼，熱處理C42，查手冊有， 則，取，軸的計算應(yīng)力為： 根據(jù)計算結(jié)果可知，該軸滿足強(qiáng)度要求。 2.6.3 手柄軸的校核 (1) 求軸的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖（如圖2-14a）。在確定軸承的支 點(diǎn)位置時，從手冊中查取a值，對32206型圓錐滾子軸承，查得,因此軸的支承跨距L=92.1+56.1=148.2mm。 根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖、扭矩圖、和當(dāng)量彎矩圖（如圖2-14b、c、d所示）。B、C截面處的、及的計算數(shù)值如下： 軸向力： 支反力： 彎矩： 扭矩： 合成彎矩： (2) 校核軸的強(qiáng)度 傳動軸的材料選擇45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由手冊查得， 則，即，取，軸的計算應(yīng)力為： 根據(jù)計算結(jié)果可知，該軸滿足強(qiáng)度要求。 圖2-13 主軸的校核 圖 2-14 傳動軸的校核 2.7 軸承的校核 2.7.1 主軸上推力軸承軸承的校核 查手冊有，51304軸承的主要性能參數(shù)為Ca=35KN，Coa=55.8KN，由于推力球軸承只承受軸向載荷，故當(dāng)量動載荷Pa=A，軸向載荷A即為進(jìn)給力，即A=1597N。 則Pa=A=1597N。 由手冊中查得溫度系數(shù)：，載荷系數(shù)，則軸承壽命為： 由于機(jī)床為每天8小時工作，則查手冊知軸承正常使用壽命尖為12000-20000h，從計算結(jié)果可知，該軸承符合壽命要求。 2.7.2 主軸上深溝球軸承的校核 查手冊，6204型深溝球軸承的主要性能參數(shù)為Cr=12.8KN，Cor=6.65KN。 由前述可知，軸承所承受的徑向力，N,由 于軸承不承受軸向載荷，則徑向當(dāng)量動載荷Pr=R,即： ，則用校驗(yàn)。 由前述可知，，，可得軸承壽命： 由于機(jī)床為每天8小時工作，則查手冊知軸承正常使用壽命尖為12000-20000h，從計算結(jié)果可知，該軸承符合壽命要求。 3 夾具的設(shè)計 3.1 機(jī)床夾具介紹 3.1.1 夾具的分類 一、 通用夾具 通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的，在一定范圍內(nèi)可用于加工不同工件的夾 具。例如，車床上的三爪和四爪卡盤、頂尖、雞心夾頭；銑床上的平口鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺等。它們有很大的通用性，無需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用于裝夾不同的工件。這類夾具一般已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，由專業(yè)工廠生產(chǎn)，作為機(jī)床附件供給用戶。 二、 專用夾具 專用夾具是指專為某一工件的某道工序的加工而專門設(shè)計的夾具，具有 結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速，方便等特點(diǎn)。專用夾具通常由使用廠根據(jù)要求自行設(shè)計和制造，適用于產(chǎn)品固定縣城批量較大的生產(chǎn)中。 三、 組合機(jī)床 組合夾具是指按某一工件的某道工序的加工要求，由一套事件制造好的 標(biāo)準(zhǔn)元件和部件組裝而成的專用夾具。這種夾具用完之后可以拆卸存放，或供重新組裝新夾具時使用，故具有組裝迅速、周期短、能反復(fù)使用的特點(diǎn)。適用于小批量生產(chǎn)或新產(chǎn)品試制中。 四、 拼裝夾具 拼裝夾具是指按某一工件的某道工序的加工要求，由標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、 夾具元件，直接按專用夾具的裝配方法（銷釘定位、螺栓緊固）裝配成的專 用夾具。采用拼裝夾具大大縮短了專用夾具的設(shè)計與制造周期，而且當(dāng)產(chǎn)品發(fā)型時原來夾具的大部分元件仍可拆下重新使用，適用于多品種、小批量生產(chǎn)中。 五、 通用可調(diào)夾具 通用可調(diào)夾具是指根據(jù)不同尺寸或種類的工件，調(diào)整或更換個別定位元 或夾緊元件而形成的專用夾具。加工對象不很確定，通用范圍很大，適用于多品種、小批量生產(chǎn)中。 六、 成組夾具 成組夾具是指專為加工成組工藝中某一族零件而設(shè)計的可調(diào)夾具。加工 對象明確，只需調(diào)整或更換個別定位元件或夾緊元件便可使用，調(diào)整范圍只限于本零件族內(nèi)的工件，適用于成組加工。 3.1.2 專用夾具的組成 一、 定位元件 這種裝置包括定位元件及其組合，其作用是確定工件在夾具中的位置， 即通過它使工件加工時對于刀具及切削成形運(yùn)動處于正確的位置，如支承釘、支承板、V形塊、定位銷等。 二、 夾緊裝置 它的作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在定位時所占據(jù)的位置在加工過 程中不因受重力、慣性力以及切削力等外力作用而產(chǎn)生位移，同時防止或減小振動。它通常是一種機(jī)構(gòu)，包括夾緊元件（如夾爪、壓板等），增力及傳動裝置（如杠桿、螺紋傳動副、斜楔、凸輪等）以及動力裝置（如氣缸、油缸）等。 三、 對刀---引導(dǎo)裝置 它的作用是確定夾具相對于刀具的位置，或引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工，如對刀 、鉆套、鏜套等。 四、 其他元件及裝置 如定向件、操作件以及根據(jù)夾具特殊功用需要設(shè)置的一些裝置，如分度 裝置、工件預(yù)出裝置、上下料裝置等。 五、 夾具體 用于連接夾具各元件及裝置，使其成為一個整體的基礎(chǔ)件，并與機(jī)床有 關(guān)部位連接，以確定夾具相對于機(jī)床的位置。 3．2 夾具的設(shè)計 3.2.1 定位裝置的設(shè)計 圖3-1 B型支承釘 由于定位為平面定位，選擇支承釘定位。如圖（1-2）所示，選擇底座的上表面為定位基準(zhǔn)，由于是粗基準(zhǔn)，則支承釘選擇為B型，具體結(jié)構(gòu)尺寸 如圖（3-1）所示。 為實(shí)現(xiàn)六點(diǎn)定位，還需定位底座的兩側(cè)面，如圖（3-4）所示。側(cè)面定位選用C型支承釘，具體結(jié)構(gòu)尺寸如圖（3-2）所示。 圖 3-2 C型支承釘 3.2.2 夾緊裝置的設(shè)計 一、 夾緊裝置的基本要求 (1) 在夾緊過程中，工件應(yīng)能保持在既定位置，即在夾緊力的作用下， 工件不應(yīng)離開定位支承。 (2) 夾緊力的大小要適當(dāng)、可靠。既要使工件在加工過程中不產(chǎn)生移動和振動，又不使工件產(chǎn)生移動和振動，又不使工件產(chǎn)生不允許的變形和損傷。 (3) 夾緊裝置應(yīng)操作安全、方便、安全、省力。 (4) 夾緊裝置的自動化程度和復(fù)雜程度應(yīng)與工件的產(chǎn)量和批量相適應(yīng)。 二、 夾緊力的確定 由于夾緊力與切削力方向一致，這種情況下，主切削力起著幫助夾緊工 件的作用，其它分切削力都比較小，通常可不進(jìn)行計算。由于這時所需的夾緊力只用于防止工件在加工時產(chǎn)生振動和轉(zhuǎn)動，因此僅需要較小的夾緊力就足夠了。 3.2.3夾緊方案的制定 夾緊方案如下圖所示（圖3-3）： 1- 壓板 2、6、7-螺母