677 離合器壓盤(pán)螺紋孔攻絲組合機(jī)床及專用夾具設(shè)計(jì)【全套6張CAD圖】
677 離合器壓盤(pán)螺紋孔攻絲組合機(jī)床及專用夾具設(shè)計(jì)【全套6張CAD圖】,全套6張CAD圖,677,離合器壓盤(pán)螺紋孔攻絲組合機(jī)床及專用夾具設(shè)計(jì)【全套6張CAD圖】,離合器,螺紋,羅紋,孔攻絲,組合,機(jī)床,專用,夾具,設(shè)計(jì),全套,cad
摘 要
機(jī)械制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱。而制造業(yè)的生產(chǎn)能力主要取決于制造裝備——機(jī)床的先進(jìn)程度。組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。
本文對(duì)離合器壓盤(pán)螺紋孔的加工工藝進(jìn)行了詳細(xì)的分析，就其孔的加工提出了“一次裝夾，單工位加工，達(dá)到產(chǎn)品圖樣的精度要求”的思路。根據(jù)這一思路設(shè)計(jì)了四軸頭單工位攻絲組合機(jī)床。
該組合機(jī)床由立柱、立柱底座、中間底座、液壓滑臺(tái)、動(dòng)力箱、多軸箱等組成。本文對(duì)各部分的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算和論證。
關(guān)鍵詞 組合機(jī)床,離合器壓盤(pán),主軸箱,夾具
I
ABSTRACT
The machinery Manufacture is an important pillar of economic development in a country. While the capability of production in trade of manufacture mostly depends on the advanced producing equipment－machine tool .modular machine tools have advantages of high efficiency and low cost. It is widely used in large batch production and can be consisted automatic production line
This paper analyzes the manufacturing process detail of threading holes of a disc. The idea is once clamping the work. The accuracy can be satisfied the demand of drawing. According above idea, the 4-spindle modular machine tool has been designed.
This paper presents the design and calculating of each part of this machine tool.
Key words Modular machine tool, Clutch plate
33
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
1 緒論 1
1.1 機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的地位及其發(fā)展簡(jiǎn)史 1
1.2 組合機(jī)床的國(guó)內(nèi)、外現(xiàn)狀 2
1.2.1 國(guó)內(nèi)組合機(jī)床現(xiàn)狀 3
1.2.2 國(guó)外組合機(jī)床現(xiàn)狀 4
1.3 機(jī)床設(shè)計(jì)的目的、要求 5
1.3.1 設(shè)計(jì)的目的 5
1.3.2 設(shè)計(jì)要求 5
2 總體方案設(shè)計(jì) 6
2.１ 工藝方案 6
2.2 配置形式 6
2.2.1 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案 6
2.3 “三圖一卡”的編制 7
2.3.1.被加工零件圖 7
2.3.2 加工示意圖 8
2.3.3 繪制加工示意圖的有關(guān)計(jì)算 8
2.3.5 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 12
2.3.6 生產(chǎn)率卡 16
3. 主軸箱設(shè)計(jì) 20
3.1 繪制主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 20
3.2主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇及動(dòng)力計(jì)算 22
3.2.1初步確定齒輪模數(shù) 22
3.2.2主軸箱的動(dòng)力計(jì)算 22
3.3傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 23
3.3.1傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23
3.3.2 驗(yàn)算各主軸轉(zhuǎn)速 24
3.4主軸箱的坐標(biāo)計(jì)算 25
3.4.1 計(jì)算各傳動(dòng)軸的坐標(biāo) 25
3.4.2繪制坐標(biāo)檢查圖 25
3.5 主軸箱總圖設(shè)計(jì) 26
3.5.1 主視圖和側(cè)視圖 26
3.5.2 展開(kāi)圖 27
3.5.3主軸和傳動(dòng)軸裝配表 27
4 夾具設(shè)計(jì) 29
4.1 機(jī)床夾具的概述 29
4.1.1 機(jī)床夾具的組成 29
4.1.2 機(jī)床夾具的類(lèi)型 29
4.2 工件的定位和夾具的定位設(shè)計(jì) 29
4.3 夾緊方案的設(shè)計(jì) 29
結(jié)論 31
參考文獻(xiàn) 32
致謝 33
1 緒論
1.1 機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的地位及其發(fā)展簡(jiǎn)史
現(xiàn)代社會(huì)中，人們?yōu)榱烁咝А⒔?jīng)濟(jì)地生產(chǎn)各種高質(zhì)量產(chǎn)品，日益廣泛的使用各種機(jī)器、儀器和工具等技術(shù)設(shè)備與裝備。為制造這些技術(shù)設(shè)備與裝備，又必須具備各種加工金屬零件的設(shè)備，諸如鑄造、鍛造、焊接、沖壓和切削加工設(shè)備等。由于機(jī)械零件的形狀精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法來(lái)達(dá)到，特別是形狀復(fù)雜、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在機(jī)床上經(jīng)過(guò)幾道甚至幾十道切削加工工藝才能完成。因此，機(jī)床是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中最重要的加工設(shè)備。在一般機(jī)械制造廠中，機(jī)床所擔(dān)負(fù)的加工工作量，約占機(jī)械制造總工作量的40%～60%，機(jī)床的技術(shù)性能直接影響機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量及其制造的經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而決定著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平?？梢赃@樣說(shuō)，如果沒(méi)有機(jī)床的發(fā)展，如果不具備今天這樣品種繁多、結(jié)構(gòu)完善和性能精良的各種機(jī)床，現(xiàn)代社會(huì)目前所達(dá)到的高度物質(zhì)文明將是不可想象的。
一個(gè)國(guó)家要繁榮富強(qiáng)，必須實(shí)現(xiàn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化，這就需要一個(gè)強(qiáng)大的機(jī)械制造業(yè)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)提供現(xiàn)代化的先進(jìn)技術(shù)設(shè)備與裝備，即各種機(jī)器、儀器和工具等。然而，一個(gè)現(xiàn)代化的機(jī)械制造業(yè)必須要有一個(gè)現(xiàn)代化的機(jī)床制造業(yè)做后盾。機(jī)床工業(yè)是機(jī)械制造業(yè)的“裝備部”、“總工藝師”，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重大作用。因此，許多國(guó)家都十分重視本國(guó)機(jī)床工業(yè)的發(fā)展和機(jī)床技術(shù)水平的提高，使本國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展建立在堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)上。
機(jī)床是人類(lèi)在長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐中，不斷改進(jìn)生產(chǎn)工具的基礎(chǔ)上生產(chǎn)的，并隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而漸趨完善。最原始的機(jī)床是木制的，所有運(yùn)動(dòng)都是由人力或畜力驅(qū)動(dòng)，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它們實(shí)際上并不是一種完整的機(jī)器?，F(xiàn)代意義上的用于加工金屬機(jī)械零件的機(jī)床，是在18世紀(jì)中葉才開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的。當(dāng)時(shí)，歐美一些工業(yè)最發(fā)達(dá)的國(guó)家，開(kāi)始了從工場(chǎng)手工業(yè)向資本主義機(jī)器大工業(yè)生產(chǎn)方式的過(guò)渡，需要越來(lái)越多的各種機(jī)器，這就推動(dòng)了機(jī)床的迅速發(fā)展。為使蒸汽機(jī)的發(fā)明付諸實(shí)用，1770年前后創(chuàng)制了鏜削蒸汽機(jī)汽缸內(nèi)孔用的鏜床。1797年發(fā)明了帶有機(jī)動(dòng)刀架的車(chē)床，開(kāi)創(chuàng)了用機(jī)械代替人手控制刀具運(yùn)動(dòng)的先聲，不僅解放了人的雙手，并使機(jī)床的加工精度和工效起了一個(gè)飛躍，初步形成了現(xiàn)代機(jī)床的雛型。續(xù)車(chē)床之后，隨著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，其他各種機(jī)床也陸續(xù)被創(chuàng)制出來(lái)。至19世紀(jì)末，車(chē)床、鉆床、鏜床、刨床、拉床、銑床、磨床、齒輪加工機(jī)床等基本類(lèi)型的機(jī)床已先后形成。
上世紀(jì)初以來(lái)，由于高速鋼和硬質(zhì)合金等新型刀具材料相繼出現(xiàn)，刀具切削性能不斷提高，促使機(jī)床沿著提高主軸轉(zhuǎn)速、加大驅(qū)動(dòng)功率和增強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度的方向發(fā)展。與此同時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)、齒輪、軸承、電氣和液壓等技術(shù)有了很大的發(fā)展，使機(jī)床的轉(zhuǎn)動(dòng)、結(jié)構(gòu)和控制等方面也得到相應(yīng)的改進(jìn)，加工精度和生產(chǎn)率顯著提高。此外，為了滿足機(jī)械制造業(yè)日益廣闊的各種使用要求，機(jī)床品種的發(fā)展也與日俱增，例如，各種高效率自動(dòng)化機(jī)床、重型機(jī)床、精密機(jī)床以及適應(yīng)加工特殊形狀和特殊材料需要的特種加工機(jī)床相繼問(wèn)世。50年代，在綜合應(yīng)用電子技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、自動(dòng)控制和機(jī)床設(shè)計(jì)等各個(gè)領(lǐng)域最新成就的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的數(shù)控機(jī)床，使機(jī)床自動(dòng)化進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段，與早期發(fā)展的僅適用于大批大量生產(chǎn)的純機(jī)械控制和繼電器接觸器控制的自動(dòng)化相比，它具有很高柔性，即使在單件和小批生產(chǎn)中也能得到經(jīng)濟(jì)的使用。
綜觀機(jī)床的發(fā)展史，它總是隨著機(jī)械工業(yè)的擴(kuò)大和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展，并始終圍繞著不斷提高生產(chǎn)效率、加工精度、自動(dòng)化程度和擴(kuò)大產(chǎn)品品種而進(jìn)行的，現(xiàn)代機(jī)床總的趨勢(shì)仍然是繼續(xù)沿著這一方向發(fā)展。
我國(guó)的機(jī)床工業(yè)是在1949年新中國(guó)成立后才開(kāi)始建立起來(lái)的。解放前，由于長(zhǎng)期的封鎖統(tǒng)治和19世紀(jì)中葉以后帝國(guó)主義的侵略和掠奪，我國(guó)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)非常落后，既沒(méi)有獨(dú)立的機(jī)械制造業(yè)，更談不上機(jī)床制造業(yè)。至解放前夕，全國(guó)只有少數(shù)城市的一些規(guī)模很小的機(jī)械廠，制造少量簡(jiǎn)單的皮帶車(chē)間、牛頭刨床和砂輪等；1949年全國(guó)機(jī)床產(chǎn)量?jī)H1000多臺(tái)，品種不到10個(gè)。
解放后，黨和人民政府十分重視機(jī)床工業(yè)的發(fā)展。在解放初期的三年經(jīng)濟(jì)恢復(fù)時(shí)期，就把一些原來(lái)的機(jī)械修配廠改建為專業(yè)廠；在隨后開(kāi)始的幾個(gè)五年計(jì)劃期間，又陸續(xù)擴(kuò)建、新建了一系列機(jī)床廠。經(jīng)過(guò)50多年的建設(shè)，我國(guó)機(jī)床工業(yè)從無(wú)到有，從小到大，現(xiàn)在已經(jīng)成門(mén)類(lèi)比較齊全，具有一定實(shí)力的機(jī)床工業(yè)體系，能生產(chǎn)5000多種機(jī)床通用品種，數(shù)控機(jī)床1500多種；不僅裝備了國(guó)內(nèi)的工業(yè)，而且每年還有一定數(shù)量的機(jī)床出口。
我國(guó)機(jī)床行業(yè)的發(fā)展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，與世界先進(jìn)水平相比，還有較大差距。為了適應(yīng)我國(guó)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的需要，為了提高機(jī)床產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力，必須深入開(kāi)展機(jī)床基礎(chǔ)理論研究，加強(qiáng)工藝試驗(yàn)研究，大力開(kāi)發(fā)精密、重型和數(shù)控機(jī)床，使我國(guó)的機(jī)床工業(yè)盡早躋身于世界先進(jìn)行列。
1.2 組合機(jī)床的國(guó)內(nèi)、外現(xiàn)狀
世界上第一臺(tái)組合機(jī)床于1908年在美國(guó)問(wèn)世，30年代后組合機(jī)床在世界各國(guó)得到迅速發(fā)展。至今，它已成為現(xiàn)代制造工程（尤其是箱體零件加工）的關(guān)鍵設(shè)備之一。
現(xiàn)代制造工程從各個(gè)角度對(duì)組合機(jī)床提出了愈來(lái)愈高的要求，而組合機(jī)床也在不斷吸取新技術(shù)成果而完善和發(fā)展。
1.2.1 國(guó)內(nèi)組合機(jī)床現(xiàn)狀
我國(guó)加入WTO以后，制造業(yè)所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存、組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)適時(shí)調(diào)整戰(zhàn)略，采取了積極的應(yīng)對(duì)策略，出現(xiàn)了產(chǎn)、銷(xiāo)兩旺的良好勢(shì)頭，截至2005年4月份，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)僅組合機(jī)床一項(xiàng)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量已達(dá)1000余臺(tái)，產(chǎn)值達(dá)3.9個(gè)億以上，較2004年同比增長(zhǎng)了10%以上，另外組合機(jī)床行業(yè)增加值、產(chǎn)品銷(xiāo)售率、全員工資總額、出口交費(fèi)值等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均有不同程度的增長(zhǎng)，新產(chǎn)品、新技術(shù)較去年年均有大幅度提高，可見(jiàn)行業(yè)企業(yè)運(yùn)營(yíng)狀況良好。
⑴行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化
組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)主要針對(duì)汽車(chē)、摩托車(chē)、內(nèi)燃機(jī)、農(nóng)機(jī)、工程機(jī)械、化工機(jī)械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專用設(shè)備，隨著我國(guó)加入WTO后與世界機(jī)床進(jìn)一步接軌，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開(kāi)始向數(shù)控化、柔性化轉(zhuǎn)變。從近兩年是企業(yè)生產(chǎn)情況來(lái)看，數(shù)控機(jī)床與加工中心的市場(chǎng)需求量在上升，而傳統(tǒng)的鉆、鏜、銑組合機(jī)床則有下降趨勢(shì)，中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)學(xué)會(huì)的《機(jī)床工具行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)報(bào)表》是統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，僅從幾個(gè)全國(guó)大型重點(diǎn)企業(yè)生產(chǎn)情況看，2003年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床890臺(tái)，產(chǎn)值16187萬(wàn)元，生產(chǎn)加工中心148臺(tái)，產(chǎn)值5770萬(wàn)元；2004年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床985臺(tái)，產(chǎn)值25838萬(wàn)元，生產(chǎn)加工中心159臺(tái)，產(chǎn)值7099萬(wàn)元；而2005年，截至4月份，數(shù)控機(jī)床、加工中心、產(chǎn)值已接近2003年全年水平，故市場(chǎng)在向數(shù)控、高精制造技術(shù)和成套工藝裝備方面發(fā)展。
⑵行業(yè)企業(yè)的快速轉(zhuǎn)變
“九五”后期，在組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)的50多家組合機(jī)床分會(huì)會(huì)員中，僅有兩家企業(yè)實(shí)行了股份改造，一家企業(yè)退出國(guó)有轉(zhuǎn)為民營(yíng)，其余的都是國(guó)有企業(yè)。而從2001至2002年，不到兩年的時(shí)間，就先后有十幾家企業(yè)實(shí)行股份制改造，一些小廠幾乎全部退出國(guó)有轉(zhuǎn)為民營(yíng)，現(xiàn)在一些國(guó)家重點(diǎn)國(guó)有企業(yè)也在醞釀股份制改造，轉(zhuǎn)制已勢(shì)不可檔，“民營(yíng)經(jīng)濟(jì)在經(jīng)歷了從被歧視，被藐視到不可小視和現(xiàn)在高度重視4個(gè)階段后，煥發(fā)勃勃生機(jī)。”組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)正在以股份制、民營(yíng)化等多種形式快速發(fā)展。
⑶組合機(jī)床技術(shù)裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
組合機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體是綜合自動(dòng)化度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用與工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電行業(yè)。我國(guó)的傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型的箱體類(lèi)和軸類(lèi)零件（近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車(chē)端面和凸臺(tái)，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成型面等。組合機(jī)床的分類(lèi)繁多，有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)組合機(jī)床等；隨著技術(shù)的不斷是進(jìn)步，一種新型的組合機(jī)床——柔性組合機(jī)床越來(lái)越受人們是親昧，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)更換，配以可編程序控制器（PLC）、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。另外，近年來(lái)組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來(lái)越大。
由于組合機(jī)床及其自動(dòng)線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶特殊要求而設(shè)計(jì)的，它涉及到加工工藝、刀具、測(cè)量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國(guó)組合機(jī)床及其組合機(jī)床自動(dòng)線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國(guó)家相對(duì)落后，國(guó)內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動(dòng)線幾乎都從國(guó)外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢(shì)必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，市場(chǎng)要求我們不斷開(kāi)發(fā)新技術(shù)、新工藝、研制新產(chǎn)品，由過(guò)去的“剛性”機(jī)床結(jié)構(gòu)，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需要，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。
1.2.2 國(guó)外組合機(jī)床現(xiàn)狀
80年代以來(lái)，國(guó)外組合機(jī)床技術(shù)在滿足精度和效率要求的基礎(chǔ)上，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機(jī)床的加工精度、多品種加工的柔性以及機(jī)床配置的靈活多樣方面均有新的突破性進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床工作程序軟件化、工序高度集中、高效短節(jié)拍和多功能知道監(jiān)控。組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是：
⑴廣泛應(yīng)用數(shù)控技術(shù)
國(guó)外主要的組合機(jī)床生產(chǎn)廠家都有自己的系列化完整的數(shù)控組合機(jī)床通用部件,在組合機(jī)床上不僅一般動(dòng)力部件應(yīng)用數(shù)控技術(shù),而且?jiàn)A具的轉(zhuǎn)位或轉(zhuǎn)角、換箱裝置的自動(dòng)分度與定位也都應(yīng)用數(shù)控技術(shù),從而進(jìn)一步提高了組合機(jī)床的工作可靠性和加工精度。廣州標(biāo)致汽車(chē)公司由法國(guó)雷諾公司購(gòu)置的缸蓋加工生產(chǎn)線,就是由三臺(tái)自動(dòng)換箱組合機(jī)床組成的,其全部動(dòng)作均為數(shù)控,包括自動(dòng)上下料的交換工作臺(tái)、環(huán)形主軸箱庫(kù)、動(dòng)力部件和夾具的運(yùn)動(dòng),其節(jié)拍時(shí)間為58秒。
⑵發(fā)展柔性技術(shù)
80年代以來(lái),國(guó)外對(duì)中大批量生產(chǎn),多品種加工裝備采取了一系列的可調(diào)、可變、可換措施,使加工裝備具有了一定的柔性。如先后發(fā)展了轉(zhuǎn)塔動(dòng)力頭、可換主軸箱等組成的組合機(jī)床;同時(shí)根據(jù)加工中心的發(fā)展,開(kāi)發(fā)了二坐標(biāo)、三坐標(biāo)模塊化的加工單元,并以此為基礎(chǔ)組成了柔性加工自動(dòng)線(FTL)。這種結(jié)構(gòu)的變化,既可以實(shí)現(xiàn)多品種加工要求的調(diào)整變化快速靈敏,又可以使機(jī)床配置更加靈活多樣。
⑶發(fā)展綜合自動(dòng)化技術(shù)
汽車(chē)工業(yè)的大發(fā)展,對(duì)自動(dòng)化制造技術(shù)提出了許多新的需求,大批量生產(chǎn)的高效率,要求制造系統(tǒng)不僅能完成一般的機(jī)械加工工序,而且能完成零件從毛坯進(jìn)線到成品下線的全部工序,以及下線后的自動(dòng)碼垛、裝箱等。德國(guó)大眾汽車(chē)公司KASSEL變速箱廠1987年投入使用的造價(jià)9000萬(wàn)馬克的齒輪箱和離合器殼生產(chǎn)線,就是這種綜合自動(dòng)化制造系統(tǒng)的典范。該系統(tǒng)由兩條相似對(duì)稱布置的自動(dòng)線組成,三班制工作,每條線日產(chǎn)2000件,節(jié)拍時(shí)間為40秒。全線由12臺(tái)雙面組合機(jī)床、18臺(tái)三坐標(biāo)加工單元、空架機(jī)器人、線兩端的毛坯庫(kù)和三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)組成,可實(shí)現(xiàn)3種零件的加工?？占軝C(jī)器人完成工件下線的碼垛裝箱工作。隨著綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了一批專門(mén)從事裝配、試驗(yàn)、檢測(cè)、清洗等裝備的專業(yè)生產(chǎn)廠家,進(jìn)一步提高了制造系統(tǒng)的配套水平。
⑷進(jìn)一步提高工序集中程度
國(guó)外為了減少機(jī)床數(shù)量,節(jié)省占地面積,對(duì)組合機(jī)床這種工序集中程度高的產(chǎn)品,繼續(xù)采取各種措施,進(jìn)一步提高工序集中程度。如采用十字滑臺(tái)、多坐標(biāo)通用部件、移動(dòng)主軸箱、雙頭鏜孔車(chē)端面頭等組成機(jī)床或在夾具部位設(shè)置刀庫(kù),通過(guò)換刀加工實(shí)現(xiàn)工序集中,從而可最大限度地發(fā)揮設(shè)備的效能,獲取更好的經(jīng)濟(jì)效益。
1.3 機(jī)床設(shè)計(jì)的目的、要求
1.3.1 設(shè)計(jì)的目的
機(jī)床設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)，其目的在于通過(guò)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使我們?cè)跀M定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)方案過(guò)程中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案的分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計(jì)算、編寫(xiě)技術(shù)文件和查閱資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)基本的設(shè)計(jì)方法，并培養(yǎng)了自己具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。
1.3.2 設(shè)計(jì)要求
評(píng)價(jià)機(jī)床性能的優(yōu)劣，主要是根據(jù)技術(shù)—經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)判定的。技術(shù)先進(jìn)合理，亦即“質(zhì)優(yōu)價(jià)廉”才會(huì)受到用戶的歡迎，在國(guó)內(nèi)和國(guó)際市場(chǎng)上才有競(jìng)爭(zhēng)力。機(jī)床設(shè)計(jì)的技術(shù)—經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可以從滿足性能要求、經(jīng)濟(jì)效益和人機(jī)關(guān)系等方面進(jìn)行分析。
總體方案設(shè)計(jì)
2 總體方案設(shè)計(jì)
2.１ 工藝方案
根據(jù)工件示意圖，工件材料HT20～40，HB170～241。該零件主要是在工件單面進(jìn)行多孔加工，屬大批量的中、小零件加工，因?yàn)槭侵煌瓿晒ソz工序，所以選擇單工位組合機(jī)床。工件安裝在機(jī)床的固定夾具里，夾具和工件都固定不動(dòng)。因?yàn)楸患庸ち慵睆捷^大，厚度卻較小。所以選擇立式機(jī)床。
機(jī)床工作循環(huán)如下：
上料——工件夾緊——滑臺(tái)快進(jìn)——滑臺(tái)鎖緊——主軸啟動(dòng)——攻絲靠模帶動(dòng)絲錐工進(jìn)——主軸反轉(zhuǎn)——進(jìn)給滑臺(tái)快退——絲錐后退——滑臺(tái)快退——工件松開(kāi)——下料
本設(shè)計(jì)是攻絲這一單一工序。
2.2 配置形式
零件加工工藝方案將決定組合機(jī)床的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、總體布局和夾具結(jié)構(gòu)等?？紤]到被加工的零件是鉆4個(gè)M8螺孔，而且這4個(gè)螺孔是沿φ301圓周方向性三等分平均分布，并針對(duì)零件的形狀、大小、材料、硬度、剛性、加工部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工精度、表面粗糙度以及定位、夾緊方法、工藝過(guò)程、所采用的刀具及切削用量、現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境和條件、生產(chǎn)率要求等?！∮捎诖嗽O(shè)計(jì)是對(duì)4個(gè)孔攻絲，用一個(gè)工位完成。
制定工藝方案
1)裝卸、夾緊；2)攻絲。
2.2.1 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案
通常，在確定工藝方案的同時(shí)，也就大體上確定了組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案。但是還要考慮下列因素的影響。
⑴. 加工精度的影響
工件的加工精度要求，往往影響組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案，例如，加工精度要求高時(shí)，應(yīng)采用固定夾具的單工位組合機(jī)床，加工精度要求低時(shí)，可采用移動(dòng)夾具的多工位組合機(jī)床；工件各孔間的位置精度要求高時(shí)，應(yīng)采用在同一工位上對(duì)各孔同時(shí)精加工的方法；工件各孔同軸度要求高時(shí)，應(yīng)單獨(dú)采用精加工等。
⑵. 工件結(jié)構(gòu)狀況影響
工件的形狀、大小和加工部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)方案也有一定的影響。例如，對(duì)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(jī)床，對(duì)多工序的中小型零件，則宜采用移動(dòng)夾具的多工位組合機(jī)床；對(duì)于大直徑的深孔加工，宜采用具有剛性主軸的立式組合機(jī)床等。
⑶. 生產(chǎn)率的影響
生產(chǎn)率往往是決定采用單工位組合機(jī)床、多工位組合機(jī)床還是組合機(jī)床自動(dòng)線的重要因素。例如，從其他因素考慮應(yīng)采用單工位組合機(jī)床，但由于滿足不了生產(chǎn)率的要求，就不得不采用多工位組合機(jī)床，甚至自動(dòng)線來(lái)進(jìn)行加工。而在多工位組合機(jī)床時(shí)，還要考慮：工位數(shù)不超過(guò)23個(gè)，并能滿足生產(chǎn)率要求時(shí)，應(yīng)選用移動(dòng)工作臺(tái)式組合機(jī)床；工位數(shù)超過(guò)4個(gè)時(shí)才選用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)或鼓輪式組合機(jī)床。
⑷. 現(xiàn)場(chǎng)條件的影響
使用組合機(jī)床的現(xiàn)場(chǎng)條件對(duì)組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)方案也有一定的影響。例如使用單位的氣候炎熱，車(chē)間溫度過(guò)高，使用液壓傳動(dòng)機(jī)床不夠穩(wěn)定，則宜采用機(jī)械傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式；使用單位刃磨刀具、維修、調(diào)整能力以及車(chē)間布置得情況，都將影響組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)方案。
2.3 “三圖一卡”的編制
編制“三圖一卡”的工作內(nèi)容包括：繪制被加工零件圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，編制生產(chǎn)率計(jì)算卡?！叭龍D一卡”是組合機(jī)床總體方案的具體體現(xiàn)。
2.3.1.被加工零件圖
被加工零件圖是根據(jù)選定的工藝方案，表明零件的形狀、尺寸、硬度、以及在所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容和所采用的定位基準(zhǔn)、夾壓點(diǎn)的圖紙。是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是制造、驗(yàn)收和調(diào)整機(jī)床的重要技術(shù)條件。
⑴.在被加工零件圖上標(biāo)注的內(nèi)容有：
a）加工零件的形狀、主要輪廓尺寸和本機(jī)床要加工部位的尺寸、精度 、表面粗燥度、形位精度等技術(shù)要求，以及對(duì)上道工序的技術(shù)要求等。
b）本工序所選定的定位基準(zhǔn)，夾緊部位及夾緊方向。
c）被加工零件的名稱、編號(hào)、材料、硬度及被加工部位的加工余量等。
遵循繪制被加工零件圖的規(guī)定畫(huà)出零件圖見(jiàn)圖2.1。
圖2.1
2.3.2 加工示意圖
加工示意圖是被加工零件工藝方案在圖案上的反應(yīng)，表示被加工零件在機(jī)床上的加工過(guò)程，刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對(duì)位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等，使刀具、夾具、多軸箱、電氣和液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇動(dòng)力部件的主要依據(jù)，是整臺(tái)組合機(jī)床布局形式的原始要求，也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需的重要技術(shù)文件。
在加工示意圖在標(biāo)注的內(nèi)容有：
⑴機(jī)床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程。
⑵工件、夾具、刀具及多軸箱之間的相對(duì)位置及其聯(lián)系尺寸。
⑶主軸的結(jié)構(gòu)類(lèi)型、尺寸及外伸長(zhǎng)度；刀具類(lèi)型、數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸；導(dǎo)向裝置、攻螺紋靠模裝置的結(jié)構(gòu)尺寸；刀具與導(dǎo)向裝置的配合，刀具、主軸之間連接方式。
2.3.3 繪制加工示意圖的有關(guān)計(jì)算
⑴.刀具的選擇
選擇刀具，應(yīng)考慮工藝要求與加工尺寸精度、工件材質(zhì)、表面粗糙度及生產(chǎn)率的要求。只要條件允許應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)刀具。為了提高工序集中程度或滿足精度要求，可以采用復(fù)合刀具。孔加工刀具的長(zhǎng)度應(yīng)保證加工終了時(shí)刀具螺旋槽尾端與導(dǎo)向套之間有3050mm距離，以便于排出切削和刀具磨損后又一定的向前調(diào)整量。
所以，根據(jù)零件要加工的孔是4個(gè)M8螺孔，參照以上要求，依據(jù)加工M8螺孔選擇M8絲錐。
⑵ 導(dǎo)向套的選擇
a) 選擇導(dǎo)向類(lèi)型
組合機(jī)床加工孔時(shí)，除采用剛性主軸加工方案外，零件上孔的位置精度主要靠刀具的導(dǎo)向裝置來(lái)保證。因此，正確選擇導(dǎo)向裝置的類(lèi)型，合理確定其尺寸、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(shí)必須解決的問(wèn)題。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40mm或摩擦表面線速度小于20m/min時(shí)，一般采用固定式導(dǎo)向，刀具或刀桿的導(dǎo)向部分，在導(dǎo)向套內(nèi)即轉(zhuǎn)動(dòng)又作軸向移動(dòng)。固定導(dǎo)向裝置一般由中間套、可換導(dǎo)套華人壓套螺釘組成。中間套的作用是在可換導(dǎo)套磨損后，可較為方便的更換，不會(huì)破壞鉆模體上的孔的精度。所以本設(shè)計(jì)選擇固定式導(dǎo)向套。
b) 確定導(dǎo)向數(shù)量、選擇導(dǎo)向參數(shù)
導(dǎo)向數(shù)量應(yīng)根據(jù)刀件形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、刀具剛性、加工精度及具體加工情況決定。通常對(duì)于小孔加工用單個(gè)導(dǎo)向加工。
導(dǎo)向的主要參數(shù)包括：導(dǎo)套的直徑及公差配合，導(dǎo)套的長(zhǎng)度、導(dǎo)套離工件端面的距離等。導(dǎo)套的直徑為8mm，導(dǎo)套長(zhǎng)度為（2～4）=16～32，取16導(dǎo)套到工件端面的距離==8（工件材料為鑄鐵時(shí)）
⑶ 初定切削用量
查表2.1攻絲切削速度：
表2.1
加工材料
鑄鐵
鋼及其合金
鋁及其合金
切削速度（米/分）
2.5～5
1.5～5
5～15
因?yàn)榧庸げ牧鲜氰T鐵，所以初選v為3米/分。
由 計(jì)算出=119.37
各主軸轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）
各主軸進(jìn)給量（毫米/轉(zhuǎn)）
絲錐每分進(jìn)給量（毫米/分）
得到 =119.37
切削功率
查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》書(shū)表3-19，3-20，3-21，3-22。得：加工M8螺紋，被加工材料是鑄鐵時(shí)，攻絲主軸的直徑是17 ，扭矩是5000
由此得：=0.192
⑷初定主軸類(lèi)型、尺寸、外伸長(zhǎng)度和選擇接桿、浮動(dòng)卡頭
a)主軸類(lèi)型
主軸型式主要取決于進(jìn)給抗力和主軸-刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的需要。主軸尺寸規(guī)格應(yīng)根據(jù)選定的切削用量計(jì)算出切削扭矩M，查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》書(shū)表3-19，3-20，3-21，3-22。得：加工M8螺紋，被加工材料是鑄鐵時(shí)，攻絲主軸的直徑是17mm，扭矩是5000主軸類(lèi)型為前后支承均為圓錐滾子軸承的主軸。攻絲靠模規(guī)格為1。主軸外伸選長(zhǎng)主軸。，接桿莫氏圓錐號(hào)為1。
b) 接桿連接
選擇接桿主要是決定其號(hào)數(shù)，應(yīng)根據(jù)刀具莫氏錐號(hào)和主軸外伸部分的內(nèi)孔直徑d1而定。選擇接桿1（接桿1-L T0635-41，螺母23 T0642-41，墊22 T0654-41，平鍵4×20 GB1096-72）.
c) 攻絲卡頭和攻絲靠模裝置
攻絲卡頭主要型式：絲錐超前進(jìn)給的單向補(bǔ)償攻絲卡頭和主軸超前進(jìn)給的單向補(bǔ)償攻絲卡頭。選主軸超前進(jìn)給的攻絲卡頭。
攻絲靠模裝置的原理是“自引法”攻絲。選通用的TO281型攻絲靠模裝置。這種裝置易于調(diào)整。
圖2.2 攻絲靠模裝置
如圖2.2所示，攻絲靠模裝置由靠模桿1、靠模螺母7及支承套筒2等元件組成。絲錐通過(guò)心桿和攻絲卡頭8裝在靠模桿1的前端。靠模桿的中部支承在襯套4上，并與靠模螺母7相嚙合。靠模桿的尾部與攻螺紋主軸相連接。攻螺紋主軸借助雙鍵將主運(yùn)動(dòng)傳給靠模桿，靠模桿隨著轉(zhuǎn)動(dòng)可在主軸孔內(nèi)移動(dòng)一段距離，即攻螺紋靠模的工作行程。套筒裝在靠模頭前壁上，并用兩個(gè)壓板3固定，兩個(gè)壓板之連的布置角度決定于多軸箱的主軸數(shù)和主軸的分布情況。靠模螺母借助結(jié)合子6與套筒相連接，當(dāng)靠模桿回轉(zhuǎn)時(shí)，因靠模螺母固定不動(dòng)而迫使靠模桿向前進(jìn)給，并推動(dòng)絲錐切人工件。帶絲錐遇故障使靠模桿不能前進(jìn)時(shí)，轉(zhuǎn)矩增大導(dǎo)致壓板打滑靠模螺母跟隨靠模桿同步回轉(zhuǎn)而停止進(jìn)給，避免機(jī)構(gòu)或絲錐損壞。所以裝配時(shí)壓板的壓力要適當(dāng)。
為了保證絲錐穩(wěn)定可靠地攻入工件，又不干擾絲錐的自行引進(jìn)，應(yīng)使靠模桿每轉(zhuǎn)進(jìn)給量與絲錐的自行引進(jìn)量一致，即保證靠模桿螺距與絲錐螺距名義尺寸相同。而靠模螺距和絲錐螺距的制造誤差，可以通過(guò)套筒2內(nèi)壓簧5和配用攻螺紋卡頭的方法進(jìn)行補(bǔ)償。
⑸確定動(dòng)力部件的工作循環(huán)及工作行程
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始位置的動(dòng)作過(guò)程。
工作進(jìn)給長(zhǎng)度應(yīng)等于工件加工部位長(zhǎng)度與刀具切人長(zhǎng)度和切出長(zhǎng)度之和。因?yàn)槭敲た?，所?0，=5～10=10,=12-4=8，再多加上一部分余量，
得工件進(jìn)給長(zhǎng)度=18
快退長(zhǎng)度等于快速引進(jìn)與工件進(jìn)給長(zhǎng)度之和。快速引進(jìn)是指動(dòng)力部件把主軸箱連同刀具從原始位置送進(jìn)到工作進(jìn)給開(kāi)始位置，其長(zhǎng)度按加工具體情況確定?？焱?38=120+18
動(dòng)力部件總行程長(zhǎng)度除了應(yīng)保證要求的工作循環(huán)工作行程外，還要考慮裝卸和調(diào)整刀具方便，即前后備量。
總行程138+82=220
圖2.3 加工示意圖
2.3.5 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
一般來(lái)說(shuō)，組合機(jī)床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用部件——?jiǎng)恿_(tái)，動(dòng)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——主軸箱，刀、輔具系統(tǒng)，夾具，液、電、冷卻、潤(rùn)滑、排屑系統(tǒng)組合裝配而成。聯(lián)系尺寸圖用來(lái)表示機(jī)床各組成部件的相互裝配聯(lián)系和運(yùn)動(dòng)關(guān)系，以檢驗(yàn)機(jī)床各部件相對(duì)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(kāi)張主軸箱、夾具設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
⑴動(dòng)力滑臺(tái)的選擇
通常根據(jù)滑臺(tái)的驅(qū)動(dòng)方式所需進(jìn)給力、進(jìn)給速度、最大行程長(zhǎng)度和加工精度等因素來(lái)選用合適的滑臺(tái)。初選1HY型液壓滑臺(tái)：
a) 選擇動(dòng)力滑臺(tái)及附屬部件
根據(jù)動(dòng)力滑臺(tái)中，液壓滑臺(tái)與機(jī)械滑臺(tái)的優(yōu)缺點(diǎn)的比較：快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)時(shí)，轉(zhuǎn)換位置精度較低且考慮到過(guò)載保護(hù)方面的原因，選擇液壓滑臺(tái)，根據(jù)前面計(jì)算得到的動(dòng)力滑臺(tái)每分鐘進(jìn)給量應(yīng)比滑臺(tái)的最小進(jìn)給量大50%，選擇1HY25Ⅱ型系列液壓滑臺(tái)。
具體液壓滑臺(tái)的主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)下表2.2：
表2.2
型號(hào)
臺(tái)面寬
臺(tái)面長(zhǎng)
行程
進(jìn)給力
快進(jìn)速度
最小進(jìn)給量
1HY25
250
500
400
10000
10
25
根據(jù)1HY25系列液壓滑臺(tái)，選擇該系列滑臺(tái)的附屬部件、支承部件以及配套設(shè)施部件，經(jīng)過(guò)查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》可知，如下表2.3所示：
表2.3
部件
型號(hào)
立柱
滑臺(tái)側(cè)底座
立柱側(cè)底座
1HY25
1HY25M
1HY25G
ⅠA
ⅠB
ⅡA
ⅡB
250
400
1CL25
1CL25M
1CC251
1CC252
1CC251M
1CC252M
1CD251
1CD252
1CD251M
1CD252M
由于該機(jī)床所選擇的加工方式是立式單面，則該液壓滑臺(tái)的配置型式為立式。其具體配置時(shí)聯(lián)系尺寸以及相關(guān)部件的位置關(guān)系根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》中表5—3來(lái)確定，相關(guān)的圖紙亦見(jiàn)參考書(shū)。
b) 確定進(jìn)給速度
液壓滑臺(tái)是靠液壓系統(tǒng)中變量葉片泵供油，進(jìn)口節(jié)流調(diào)速來(lái)實(shí)現(xiàn)液壓滑臺(tái)的工作進(jìn)給速度在一定范圍內(nèi)的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。液壓在確定刀具的切削用量是所規(guī)定的工作進(jìn)給速度應(yīng)大于滑臺(tái)最小進(jìn)給速度，1HY型滑臺(tái)為無(wú)級(jí)變速，工作進(jìn)給速度為4～800范圍內(nèi)快速移動(dòng)速度為定值。則選取滑臺(tái)的型號(hào)為 1HY25型
c) 確定滑臺(tái)進(jìn)程
由于滑臺(tái)的行程除保證足夠的工作行程外還應(yīng)留有前備量和后備量。前備量的作用是使動(dòng)力部件有一定的向前移動(dòng)的余地，以彌補(bǔ)機(jī)床的制造誤差及刀具磨損后能向前調(diào)整，前備量一般取值范圍為10～20 本設(shè)計(jì)取前備量為20，后備量的作用是使動(dòng)力部件有一定的向后移動(dòng)的余地以方便裝卸刀具，后備量一般不小于40～50本設(shè)計(jì)取為50 所以總行程為：
工作行程+前備量+后備量=138+20+62=220
⑵ 動(dòng)力箱的選用
動(dòng)力箱主要依據(jù)主軸箱所需的電動(dòng)機(jī)功率來(lái)選用。主軸箱所需的電動(dòng)機(jī)功率為
主=切+空+附
切=4×=4×0.192=0.768
空可根據(jù)軸的直徑及轉(zhuǎn)速查資料，得0.008
附是所傳功率的1%。
得P主=0.784
估算主===0.90
查組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)，選擇1TD40Ⅰ型動(dòng)力箱。電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y100L-6，電動(dòng)機(jī)功率3.0，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速960，驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速為480，動(dòng)力箱輸出軸至箱底面高度為170.
⑶ 確定裝料高度
裝料高度是指及穿個(gè)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 H=850。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)襖安裝夾具輸送、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H=1060，與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）一致。在現(xiàn)階段，設(shè)計(jì)組合機(jī)床時(shí)，裝料高度視具體情況在H=850 ～1060之間選取。本機(jī)床裝料高度取H=935。
⑷ 確定夾具輪廓尺寸
根據(jù)工件尺寸和形狀，考慮工件的定位件、夾緊機(jī)構(gòu)、刀桿導(dǎo)向裝置的要求空間；并應(yīng)滿足排屑和安裝的需要
夾具底座的輪廓尺寸由與之配合的滑臺(tái)底座輪廓尺寸，工件的輪廓尺寸形狀，具體結(jié)構(gòu)為：底座直徑為700，高為356。
⑸ 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安裝連接的需要。其長(zhǎng)度方向尺寸要根據(jù)所選動(dòng)力部件（滑臺(tái)和滑座）及其配套部件（側(cè)底座）的位置關(guān)系，照顧各部件聯(lián)系尺寸的合理性來(lái)確定。非常重要的是，一定要保證加工終了位置時(shí)，工件端面至主軸箱前端面的距離不小于加工示意圖上要求的距離。同時(shí)，要考慮動(dòng)力部件處于加工終了位置時(shí)，主軸箱與夾具輪廓間應(yīng)有便于機(jī)床調(diào)整、維修的距離。為便于切屑及冷卻液回收，中間底座周邊須有足夠?qū)挾鹊臏喜?。因此，中間底座采用側(cè)底座1CC32。
⑹ 初步確定多軸箱輪廓尺寸
標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定立式配置的多軸箱總厚度為340 寬度和高度按標(biāo)準(zhǔn)尺寸系列表選取，通用主軸箱箱體的前蓋厚度為70，基型后蓋厚度為90，其余三種后蓋厚度為50，100，125，繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖時(shí)，著重要確定的尺寸是主軸箱的寬度B和高度H及最低主軸高度。主軸箱寬度B、高度H的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關(guān)，可按下式確定：
B=b+2b
H=++
式中：b——工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（）；
——最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（）；
——工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（）；
——最低主軸高度（）。
b和h為已知尺寸。為保證主軸箱由排布齒輪的足夠空間，取 =100。
主軸箱最低主軸高度須考慮到與工件最低孔位置、機(jī)床裝料高度（H=900 ）、滑臺(tái)滑座總高（=250）、側(cè)底座高度（560）、滑座與側(cè)底座之間調(diào)整墊高度（5）等尺寸之間的關(guān)系來(lái)確定。對(duì)于該組合機(jī)床，要保證潤(rùn)滑不致從主軸襯套處泄漏箱外，則：
﹥85~140
對(duì)于本組合機(jī)床的設(shè)計(jì)為：
=150
若取100毫米，則可求出主軸箱輪廓尺寸為：
B=b+2=305+2100=515
H=h++=305+150+100=550.5
根據(jù)上述計(jì)算值，按主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，最后確定主軸箱輪廓尺寸為：
BH=630630
⑺ 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的畫(huà)法和步驟
a）畫(huà)主視圖 主視圖的圖形布置應(yīng)與實(shí)際機(jī)床工作位置一致，并應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)谋壤?。
b）畫(huà)左（右）視圖 重點(diǎn)在于表示清楚組合機(jī)床各部件在寬度方向的輪廓尺寸及相關(guān)位置，配合知識(shí)圖完成聯(lián)系尺寸圖所要求表達(dá)的內(nèi)容。
c）在聯(lián)系尺寸圖上標(biāo)注尺寸
具體的要求是：①完整、恰當(dāng)?shù)貥?biāo)注機(jī)床各主要組成部件的輪廓尺寸及相關(guān)聯(lián)系尺寸，應(yīng)使機(jī)床在長(zhǎng)、寬、高三個(gè)方向的尺寸鏈封閉。
②應(yīng)表示清楚運(yùn)動(dòng)部件的原位、終點(diǎn)狀態(tài)及運(yùn)動(dòng)過(guò)程情況（可用工作循環(huán)圖表示），以確定機(jī)床最大輪廓尺寸。
③應(yīng)注明工件、夾具、動(dòng)力部件、中間底座對(duì)稱中心線間的位置關(guān)系。
④應(yīng)注明電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、功率、轉(zhuǎn)速及所選標(biāo)準(zhǔn)通用部件的型號(hào)規(guī)格和其主要輪廓尺寸，并對(duì)組成機(jī)床的所有部件進(jìn)行分組編號(hào)，作為部件和零件設(shè)計(jì)的原始依據(jù)。
在機(jī)床各組成部件的設(shè)計(jì)完成之后，以聯(lián)系尺寸圖為基礎(chǔ)進(jìn)行細(xì)化，填加必要的電氣、液壓控制裝置、潤(rùn)滑、冷卻、排屑裝置等，并加注技術(shù)要求等文字說(shuō)明，便成為機(jī)床總圖。
2.3.6 生產(chǎn)率卡
⑴ 理想生產(chǎn)率
指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)（包括備品及廢品率在內(nèi)）所要求的機(jī)床生產(chǎn)率。它與全年工時(shí)數(shù)有關(guān)，一般情況下，單班制生產(chǎn)取2350h，兩班制生產(chǎn)取4600h，則本機(jī)床的生產(chǎn)率
===30.43（件/小時(shí)）
⑵ 實(shí)際生產(chǎn)率
指所設(shè)計(jì)機(jī)床每小時(shí)實(shí)際可以生產(chǎn)的零件數(shù)量。
= (件/小時(shí))
式中：——生產(chǎn)一個(gè)零件所需要的時(shí)間（min），它可根據(jù)下式計(jì)算：=+=（++）+（）
式中：、——分別為刀具第Ⅰ、第Ⅱ工作進(jìn)給行程長(zhǎng)度（）；
、——分別為刀具第Ⅰ、第Ⅱ工作進(jìn)給量（）；
——當(dāng)工件沉孔、止口、锪窩、倒角、光整表面時(shí)，動(dòng)力滑臺(tái)
在死擋鐵上的停留時(shí)間，通常指刀具在加工終了時(shí)無(wú)進(jìn)給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)5～10轉(zhuǎn)所需時(shí)間（）；
總體方案設(shè)計(jì)
圖2.4 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
——分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退行程長(zhǎng)度（）；
——?jiǎng)恿Σ考焖傩谐趟俣取２捎脵C(jī)械動(dòng)力部件取5~6；液壓動(dòng)力部件取3~10；
——直線移動(dòng)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行一次工位轉(zhuǎn)換的時(shí)間，一般可取0.1；
——工件裝、卸（包括定位、夾壓及清除鐵屑等）時(shí)間，它取決于工件重量大小、裝卸是否方便及工人的熟練程度。根據(jù)各類(lèi)組合機(jī)床的統(tǒng)計(jì)，一般取0.5~1.5。
則=+=（++）+（）
=（++）+（）
=
=1.2866
經(jīng)過(guò)計(jì)算得 ==46.63
經(jīng)過(guò)計(jì)算比較，本機(jī)床的設(shè)計(jì)生產(chǎn)率滿足理想生產(chǎn)率要求＞。
⑶ 機(jī)床負(fù)荷率
當(dāng)＞時(shí)，計(jì)算二者的比值為負(fù)荷率
根據(jù)下表2.3進(jìn)行比較所得：
表2.3
機(jī)床復(fù)雜程度
主軸數(shù)
負(fù)荷率
單面或雙面
15
=0.901
16～40
0.90～0.86
41～80
0.80～0.75
三面或四面
15
=0.86
16～40
0.86～0.80
41～80
0.80～0.75
本機(jī)床的負(fù)荷率為
===0.65
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=0.65～0.75。
4 生產(chǎn)率計(jì)算卡
它是按一定格式編制，反映該零件在機(jī)床上加工過(guò)程、工作時(shí)間、機(jī)床生產(chǎn)率、機(jī)床負(fù)荷率的簡(jiǎn)明表格。表2.4為該零件加工雙面鉆組合機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡
鑄件
HB170～241
工時(shí)（分）
輔助時(shí)間
0.5
0.05
0.02
0.5
1．2866
46.63
30.43
0.65
機(jī)動(dòng)時(shí)間
0.15
毛坯種類(lèi)
毛坯重量
硬度
工序號(hào)
每分鐘進(jìn)給量（毫米/分）
119.37
單件總工時(shí)
機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率
機(jī)床理論生產(chǎn)率
負(fù)荷率
每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（毫米/轉(zhuǎn)）
1
每分鐘轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）
119．37
離合器壓盤(pán)
HT21-40
攻螺紋
切削速度（米/分）
3
本機(jī)床裝卸工件時(shí)間取1分
工作進(jìn)程（毫米）
132
18
150
加工直徑（毫米）
被加工零件（個(gè)）
1
圖號(hào)
名稱
材料
工序名稱
工步名稱
裝人工件
工件定位夾緊
動(dòng)力部件快進(jìn)
動(dòng)力部件工進(jìn)
死擋鐵停留
動(dòng)力部件快退
松開(kāi)工件
卸下工件
被加工零件
序號(hào)
1
2
3
4
5
6
7
8
備注
表2.4
主軸箱設(shè)計(jì)
3. 主軸箱設(shè)計(jì)
主軸箱是組合機(jī)床的主要部件之一，按專用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，由通用零件組成。其主要作用是，根據(jù)被加工零件的加工要求，安排各主軸位置，并將動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)或者動(dòng)力部件傳給各工作主軸，使之得到要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。主軸箱按結(jié)構(gòu)大小分為大型主軸箱和小型主軸箱。按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為通用（標(biāo)準(zhǔn)）和專用主軸箱。
1 通用零件選擇
本設(shè)計(jì)選用通用主軸箱。被加工零件最大直徑305，所以選擇500×500T0711-11。（立式）動(dòng)力箱型號(hào)：1TD40A
2 箱體類(lèi)零件
主軸箱箱體標(biāo)準(zhǔn)厚度為180,立式的前蓋厚度為70（兼作油池）基型后蓋厚度為90,變型后蓋厚度為50、100、125三種，可根據(jù)主軸箱內(nèi)傳動(dòng)系統(tǒng)安排等合理選用。
3 軸類(lèi)零件
a）攻絲主軸：選擇前后支承均為圓錐滾子軸承的主軸。（組合機(jī)床設(shè)計(jì)pg83）主軸材料為40Cr鋼，熱處理C42。
b）傳動(dòng)軸：選擇攻螺紋用蝸桿軸。傳動(dòng)軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理T215。
c）齒輪：通用齒輪有三種，傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力箱齒輪和電機(jī)齒輪。材料均為45鋼，熱處理為齒部高頻淬火G54。查通用齒輪的系列參數(shù)表。
通用的齒輪有三種，即傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力箱齒輪和電機(jī)齒輪。材料均為45鋼，熱處理為齒部高頻淬火G54。本機(jī)床齒輪的選用按照下表3.1選用
3.1 繪制主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖
主軸箱是組合機(jī)床的重要部件之一，它關(guān)系到整個(gè)組合機(jī)床質(zhì)量的好壞。
主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖，是根據(jù)“三圖一卡”整理編繪出來(lái)的 ，其內(nèi)容包括主軸箱設(shè)計(jì)的原始要求和已知條件。本組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)的原始依據(jù)圖應(yīng)包括的主要內(nèi)容如下：
在編制下圖時(shí)從“三圖一卡”中已知：
（1）主軸箱輪廓尺寸630×630
（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。
表3.1
齒輪種類(lèi)
寬度（）
齒 數(shù)
模數(shù)（）
孔徑（）
數(shù)量
傳動(dòng)齒輪
24
32
16～50連續(xù)
16～70
2、2.5、3
2、2.5、3、4
15、20、30、35、40
25、30、35、40、50
395
507
動(dòng)力箱齒輪
84（A型）
44（B型）
21～26
3、4
25、30、40、50
40
電機(jī)齒輪
79
21～26
3
18、22、28、32、36
20
附表：
a） 被加工零件
名稱：離合器壓盤(pán)
材料：HT21-40
硬度：HB170～241
b) 主軸外伸尺寸及切削用量,見(jiàn)表3.2
c） 動(dòng)力部件
1TD40型動(dòng)力箱，電機(jī)功率3.0,轉(zhuǎn)速940，驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速480，驅(qū)動(dòng)軸到滑臺(tái)表面距離為170，其他尺寸可查動(dòng)力箱裝配圖。
表3.2
軸號(hào)
工序內(nèi)容
加工直徑
Ф（mm）
主軸直徑 (mm)
主軸外伸尺寸D/（mm）L=85(mm)
（m/min）
(r/min)
(mm/r)
(mm/min)
1、2、3、4
攻M8螺紋
8
Ф20
Ф30/Ф14
3
119．37
1
119．37
3.2主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇及動(dòng)力計(jì)算
3.2.1初步確定齒輪模數(shù)
初選模數(shù)：由下式估算，再通過(guò)類(lèi)比確定
≥（30～32）（）
式中：——齒輪傳遞功率（）；
——一對(duì)齒輪中小齒輪的齒數(shù)；
——小齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)（）。
由于目前大型組合機(jī)床通用的主軸箱中常用的齒輪模數(shù)有2、2.5、3、3.5、4等幾種，為了便于組織生產(chǎn)，本機(jī)床主軸箱中齒輪模數(shù)選=2。
3.2.2主軸箱的動(dòng)力計(jì)算
主軸箱的動(dòng)力計(jì)算，應(yīng)包括計(jì)算主軸箱所需功率和進(jìn)給力兩項(xiàng)。
主軸箱所需要的功率，應(yīng)等于切削功率、空載消耗功率及與負(fù)載成正比的功率損失之和，即：=++
式中：——主軸箱總功率；
——各主軸切削功率的總和；
——各軸空載消耗功率的總和；
——各軸損失功率的總和。
式中根據(jù)各主軸的切削用量查《組合機(jī)床切削力及功率計(jì)算圖》得到，的確定可查表4-4。與負(fù)載成正比的功率損失，取所傳遞功率的1%。和的計(jì)算在傳動(dòng)結(jié)構(gòu)確定以后才進(jìn)行。
傳動(dòng)系統(tǒng)確定前按照下式初步估算主軸箱所需功率。
=
式中：——各主軸切削功率總和；
——組合機(jī)床主軸箱傳遞效率。
由于在加工黑色金屬時(shí)取=0.8~0.9；加工有色金屬時(shí)，取=0.7~0.8。
所以取=0.8。
所以 ==0.768/0.8=0.96kw
取 =1
主軸箱所需的進(jìn)給力，就是動(dòng)力滑臺(tái)所需的進(jìn)給力，按下式計(jì)算：
==++……+（N）
式中： 、…——各主軸切削時(shí)產(chǎn)生的軸向力，實(shí)際上動(dòng)力滑臺(tái)的進(jìn)給力應(yīng)大于各主軸切削產(chǎn)生的軸向力的總和，這是因?yàn)檫€要克服滑臺(tái)移動(dòng)引起的摩擦阻力的緣故。
3.3傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
3.3.1傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
⑴ 已知各主軸轉(zhuǎn)速及驅(qū)動(dòng)軸到主軸之間的傳動(dòng)比：
主軸 =119.37轉(zhuǎn)/分
驅(qū)動(dòng)軸 =480轉(zhuǎn)/分
各主軸總傳動(dòng)比：==4
⑵各軸傳動(dòng)比分配
可以將傳動(dòng)比分配為：4=2×2
即傳動(dòng)比為：=2
=2
采用兩根主軸11進(jìn)行轉(zhuǎn)速的傳遞。
⑶驅(qū)動(dòng)軸到中間傳動(dòng)軸11的傳動(dòng)比及齒輪分配
=2
經(jīng)過(guò)初步排齒輪，取驅(qū)動(dòng)軸到中間傳動(dòng)軸11的距離為172.5（Y方向距離172.5）
=172.5 =2
代入公式 A=
得（）=172.5
==2
解得： =66
則 =132齒
11軸同時(shí)作為手柄軸。
⑷中間傳動(dòng)軸11到各攻絲主軸的傳動(dòng)比及齒輪分配
=2
R=152.5 =2
代入公式 A=
得（）=152.5
==2
解得：=102 齒
=51 齒
3.3.2 驗(yàn)算各主軸轉(zhuǎn)速：
=480≈120轉(zhuǎn)/分
轉(zhuǎn)速相對(duì)損失約為0.5%，在5%以內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求。
由于潤(rùn)滑器件的位置度沒(méi)有較高的要求，所以在設(shè)計(jì)時(shí)就不需要和傳動(dòng)軸、中間軸齒輪那樣設(shè)計(jì)。該組合機(jī)床采用R12-2型葉片泵，由中間軸12，經(jīng)過(guò)一對(duì)齒輪傳遞給葉片泵，其具體的配對(duì)形式為：
480×=360轉(zhuǎn)/分
3.4主軸箱的坐標(biāo)計(jì)算
坐標(biāo)計(jì)算是組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)中的一個(gè)特殊問(wèn)題，就是根據(jù)已知的驅(qū)動(dòng)軸和主軸的位置及傳動(dòng)關(guān)系，計(jì)算出中間傳動(dòng)軸的坐標(biāo)，以便在繪制主軸箱體零件加工圖時(shí)，將各孔的坐標(biāo)尺寸完整地標(biāo)注出來(lái)，并用以繪制坐標(biāo)檢查圖，作為對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的全面檢查。
3.4.1 計(jì)算各傳動(dòng)軸的坐標(biāo)
⑴．加工基準(zhǔn)坐標(biāo)架的選擇及確定各軸坐標(biāo)
坐標(biāo)架的橫軸（X軸）選在箱體的底面，縱軸（Y軸）通過(guò)定位銷(xiāo)釘孔。
⑵．繪出各主軸及驅(qū)動(dòng)軸的坐標(biāo)
坐標(biāo)原點(diǎn)確定以后，根據(jù)主軸箱設(shè)計(jì)依據(jù)原始圖，在基準(zhǔn)坐標(biāo)架XOY上繪出各主軸及驅(qū)動(dòng)軸的坐標(biāo)，主軸坐標(biāo)計(jì)算精度要求到小數(shù)點(diǎn)后第三位，如果被加工零件孔距尺寸要求帶有公差，則需要把公差考慮進(jìn)去，使主軸的名義尺寸恰好在公差帶的中央；而本組合機(jī)床加工的零件的大部分尺寸不帶公差，即使帶公差也是正負(fù)公差，所以不需要考慮公差，該主軸箱各主軸坐標(biāo)見(jiàn)圖及下表3.1：
表3.1
0銷(xiāo)
10銷(xiāo)
1軸
X
Y
X
Y
X
Y
0
0
580
0
397.5
419.5
2軸
3軸
4軸
X
Y
X
Y
X
Y
182.5
419.5
182.5
204.5
397.5
204.5
軸
11軸
12軸
X
Y
X
Y
X
Y
290
140
290
312.5
290
392.5
3.4.2繪制坐標(biāo)檢查圖
繪制坐標(biāo)檢查圖及傳動(dòng)關(guān)系檢查圖，用以檢查傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的正確性。通過(guò)齒輪嚙合，檢查坐標(biāo)位置是否正確，檢查各零件有無(wú)碰撞現(xiàn)象，檢查附加機(jī)構(gòu)的位置是否合適等。
根據(jù)計(jì)算得出的各軸坐標(biāo)，建立箱體坐標(biāo)，在圖上畫(huà)出各軸所在位置按 1：2畫(huà)出，畫(huà)出齒輪的分度圓，標(biāo)明各齒輪的排數(shù)、齒數(shù)、模數(shù)，繪圖順序?yàn)椋?
1 畫(huà)出選定的外輪廓尺寸，并根據(jù)坐標(biāo)計(jì)算選定的基準(zhǔn)坐標(biāo)架，畫(huà)出箱體的橫縱坐標(biāo)。
⑵ 按計(jì)算的坐標(biāo)值，在圖上標(biāo)出各軸的位置，注明軸號(hào)、轉(zhuǎn)速等。
⑶ 畫(huà)出各軸上的齒輪的分度圓，注明各齒輪齒數(shù)、模數(shù)等。
經(jīng)過(guò)檢查檢查圖，可以得出：該傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)正確。
3.5 主軸箱總圖設(shè)計(jì)
主軸箱總圖的設(shè)計(jì)包括繪制主視圖、展開(kāi)圖、側(cè)視圖以及編制裝配表和制定技術(shù)條件。
3.5.1 主視圖和側(cè)視圖
主視圖重要用以表明主軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)、齒輪排列位置，附加機(jī)構(gòu)及潤(rùn)滑油泵的位置，潤(rùn)滑點(diǎn)的配置和各軸的編號(hào)。其實(shí)只要在原來(lái)的傳動(dòng)系統(tǒng)圖的基礎(chǔ)上，加上潤(rùn)滑系統(tǒng)、軸的編號(hào)即可。畫(huà)出主軸箱輪廓，注上主軸箱聯(lián)系尺寸等，便完成了主視圖，本組合機(jī)床的主軸箱總裝圖見(jiàn)下圖。
圖3.1 多軸箱主視圖
3.5.2 展開(kāi)圖
組合機(jī)床通用主軸箱與普通機(jī)床變速箱相比，一方面主軸多，齒輪嚙合關(guān)系比較復(fù)雜，另一方面主軸箱中各主軸和傳動(dòng)軸及其上的零件大多通用化，且排列是有規(guī)律的，因此除很簡(jiǎn)單的主軸箱外
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