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黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 21 頁
1. 緒 論
1.1 課題背景及目的
組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要,以大量通用部件為基礎(chǔ),配以少量的專用部件組成的一種高效專用機(jī)床,是以通用部件為基礎(chǔ),配以按工件特定形狀和加工工藝設(shè)計的專用部件和夾具,組成的半自動或自動專用機(jī)床。通用部件按其功能通常分為五大類。
1) 動力部件。動力部件是用于傳遞動力,實現(xiàn)工作運(yùn)動的通用部件。
2) 支撐部件。支撐部件是用于安裝動力部件、輸送部件等的通用部件。
3) 輸送部件。輸送部件是具有定位和加緊裝置、用于安裝工件并運(yùn)送到預(yù)定工位并運(yùn)送到預(yù)定工位的通用部件。
4) 輔助部件。輔助部件包括定位、加緊、潤滑、冷卻、排屑以及自動線的清洗機(jī)等各種輔助裝置。
主軸箱是組合機(jī)床的重要組成部分。包括通用主軸箱和專用主軸箱,本設(shè)計的是通用主軸箱,包括主軸,傳動軸,動力部件以及其他輔助裝置。
圖1.1
組合機(jī)床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時,工件一般不旋轉(zhuǎn),由刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和刀具與工件的相對進(jìn)給運(yùn)動,來實現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機(jī)床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn),由刀具作進(jìn)給運(yùn)動,也可實現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。
組合機(jī)床具有如下的特點:
(1)主要用于棱體其零件和雜件的孔面加工。
(2)生產(chǎn)率高。因為工序集中,可多面、多工位、多軸、多刀同時自動加工。
(3)加工精度穩(wěn)定。因為工序固定,可選用成孰的通用部件、精密夾具和自動工作循環(huán)來保證加工精度的一至性。
(4)研制周期短,便于設(shè)計、制造和使用維護(hù),成本低。因為通用化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化程度高,通用零部件占70%~90%,通用件可組織批量生產(chǎn)進(jìn)行預(yù)制或外購。
(5)自動化程度高,勞動強(qiáng)度低。
(6)配置靈活。因結(jié)構(gòu)是橫塊化、組合化。可按工件或工序要求,用大量通用部件和少量專用部件靈活組成各種類型的組合機(jī)床及自動線;機(jī)床易于改裝:產(chǎn)品或工藝變化時,通用部件一般還可以重復(fù)利用。
1.2 國內(nèi)外研究狀況
專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機(jī)床中某些部件因重復(fù)使用,逐步發(fā)展成為通用部件,因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。
最早的組合機(jī)床是1911年在美國制成的,用于加工汽車零件。初期,各機(jī)床制造廠都有各自的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性,便于用戶使用和維修,1953年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機(jī)床制造廠協(xié)商,確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則,即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸,但對部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。
二十世紀(jì)70年代以來,隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和刀具自動補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展,組合機(jī)床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達(dá)0.05毫米/1000毫米,表面粗糙度可低達(dá)2.5~0.63微米;鏜孔精度可達(dá)IT7~6級,孔距精度可達(dá)0.03~0.02微米。
組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式,生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化,可根據(jù)需要靈活配置,能縮短設(shè)計和制造周期。因此,組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點,在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用,并可用以組成自動生產(chǎn)線。
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。動力部件是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動的部件。主要有動力箱、切削頭和動力滑臺。
支承部件是用以安裝動力滑臺、帶有進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件,有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。
輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件,主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺、分度鼓輪和往復(fù)移動工作臺等。
控制部件是用以控制機(jī)床的自動工作循環(huán)的部件,有液壓站、電氣柜和操縱臺等。輔助部件有潤滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。
為了使組合機(jī)床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用,往往需要應(yīng)用成組技術(shù),把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺組合機(jī)床上加工,以提高機(jī)床的利用率。這類機(jī)床常見的有兩種,可換主軸箱式組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床。
組合機(jī)床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動機(jī)和滾珠絲杠等傳動,以簡化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍;采用數(shù)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(diào)性;以及納入柔性制造系統(tǒng)等。
1.3 論文構(gòu)成及研究內(nèi)容
目前,組合機(jī)床主要用于平面加工和孔加工兩類工序。其中孔加工包括鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔以及倒角、切槽、攻螺紋等。隨著綜合自動化的發(fā)展,其工藝范圍正在擴(kuò)大到車外圓、行星銑削、拉削等工序。此外還可以完成焊接、熱處理、自動裝配和檢索、清洗等非切削工作。組合機(jī)床在汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)、電機(jī)、儀器儀表、軍工等行業(yè)大批大量生產(chǎn)中以獲得廣泛的應(yīng)用;在一些中小批量生產(chǎn)的企業(yè),如機(jī)床、機(jī)車、工程機(jī)械等制造業(yè)中也已推廣應(yīng)用。組合機(jī)床最適宜于加工各種大中型箱體類零件,如汽缸蓋、汽缸體、變速箱體、電機(jī)座等。我國組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展起步比較晚,但通過不斷引進(jìn)大量先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備,經(jīng)過科技人員的積極消化和吸收,與時俱進(jìn),努力奮斗,使我國的組合機(jī)床技術(shù)有了迅速發(fā)展。
本次畢業(yè)設(shè)計題目為立臥式雙面21軸組合鉆床上主軸箱設(shè)計,主要有以下幾部分組成:緒論、總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、多軸箱設(shè)計。另外論文還包括總體結(jié)構(gòu)圖和主要零件的結(jié)構(gòu)圖。
本次設(shè)計研究的主要是立臥式雙面23軸組合鉆床左主軸箱設(shè)計,本次設(shè)計重點放在多軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計上,同時介紹齒輪位置的設(shè)計和齒輪軸以及其它部件的選用。
2. 加工工藝分析
加工對象:在左面上鉆擴(kuò)孔
材料牌號:HT250
材料硬度:HB190-240
加工內(nèi)容:在左面上鉆孔4個和鉆一個通孔
生產(chǎn)批量:5000萬臺/年
工藝方案的擬定是組合機(jī)床設(shè)計的關(guān)鍵一步。因為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。因此,應(yīng)根據(jù)工件的加工要求和特點,按一定的原則、結(jié)合機(jī)床常用工藝方法、充分考慮各種影響因素,并經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后擬定出先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)、可靠的工藝方案。
本工序中以上左端面面兩個工藝定位銷孔作為基準(zhǔn),同時加工:
本工序中滿足工藝方案基本原則:粗精加工分開原則;工序集中原則(適當(dāng)考慮相同類型工序的集中;有相對位置精度要求的工序應(yīng)集中加工)。滿足在制定加工一個工件的幾臺成套機(jī)床或流水線的工藝方案時,應(yīng)盡可能使精加工集中在所有粗加工之后,以減少內(nèi)應(yīng)力變形影響,有利于保證加工精度。
3.多軸箱的基本結(jié)構(gòu)及表達(dá)方法
多軸箱是組合機(jī)床的重要專用部件。它是根據(jù)加工示意圖所確定的工件加工孔的數(shù)量和位置、切削用量和主軸類型設(shè)計的傳遞各主軸的動力部件。其動力來自通用的動力箱,與動力箱一起安裝于進(jìn)給滑臺,可完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔等加工工序。
多軸箱一般具有多根軸同時對一列孔系進(jìn)行加工。但也有單軸的,用于鏜孔居多。
多軸箱按結(jié)構(gòu)特點分為通用(即標(biāo)準(zhǔn))多軸箱和專用多軸箱兩大類。前者結(jié)構(gòu)典型,能利用通用的箱體和傳動件;后者機(jī)構(gòu)特殊,往往需要加強(qiáng)主軸系統(tǒng)剛性,而使主軸及某些傳動件必須專門設(shè)計,故專用多軸箱通常指“剛性主軸箱”,即采用不需刀具導(dǎo)向裝置的剛性主軸和用精密滑臺導(dǎo)軌來保證加工孔的位置精度。通用多軸箱則采用標(biāo)準(zhǔn)主軸,借助導(dǎo)向套引導(dǎo)刀具的設(shè)計方法基本相同。處于本設(shè)計的考慮,下面僅介紹大型通用多軸箱的設(shè)計。
3.1 多軸箱的組成
大型通用多軸箱由箱體、主軸、傳動軸、齒輪和附加機(jī)構(gòu)等組成,其基本結(jié)構(gòu)包括:箱體、前蓋、后蓋、上蓋、側(cè)蓋等箱體類零件;主軸、傳動軸、手柄軸、傳動齒輪、動力箱或電動機(jī)齒輪13等傳動類零件;葉片泵、分油器、注油標(biāo)、排油塞、油盤(立式多軸箱不用)和防油套等潤滑及防油元件。
在多軸箱箱體內(nèi)腔,可安排兩排32mm寬的齒輪或三排24mm寬的齒輪;箱體后壁與后蓋之間可安排一排或兩排24mm寬的齒輪。
3.2 多軸箱總圖繪制方法特點
(1)主視圖 用點劃線表示齒輪節(jié)圓,標(biāo)注齒輪齒數(shù)和模數(shù),兩嚙合齒輪相切處標(biāo)注羅馬字母,表示齒輪所在排數(shù)。標(biāo)注個軸軸號及主軸和驅(qū)動軸、液壓泵軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。
(2)展開圖 每根軸、軸承、齒輪等組件只畫軸線上邊或下邊(左邊或右邊)一半,對于結(jié)構(gòu)尺寸完全相同的軸組件只畫一根,但必須在軸端注明相應(yīng)的軸號;齒輪可不按比例繪制,在圖形一側(cè)用數(shù)碼箭頭標(biāo)明齒輪所在排數(shù)。
3.3 多軸箱通用零件
多軸箱通用零件包括:通用箱體類零件、通用主軸、通用傳動軸、通用齒輪和套。為節(jié)約時間,把握設(shè)計重點,其詳細(xì)不在此列說。
4.多軸箱的設(shè)計
目前多軸設(shè)計有一般設(shè)計法和電子計算機(jī)輔助設(shè)計法兩種。計算機(jī)設(shè)計多軸箱,由人工輸入原始數(shù)據(jù),按事先編制的程序,通過人機(jī)交互方式,可迅速、準(zhǔn)確的設(shè)計傳動系統(tǒng),繪制多軸箱總圖、零件圖和箱體補(bǔ)充加工圖,打印出軸孔坐標(biāo)及組件明細(xì)表。一般設(shè)計發(fā)的順序是:繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖;確定主軸結(jié)構(gòu)、軸頸及齒輪擬定傳動系統(tǒng);計算主軸、傳動軸坐標(biāo)(也可用計算機(jī)計算和驗算箱體軸孔的坐標(biāo)尺寸)、繪制坐標(biāo)檢查圖;繪制多軸箱總圖,零件圖及編制組件明細(xì)表。具體內(nèi)容和方法簡述如下。
4.1 繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖
多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的。其主要內(nèi)容及注意事項如下:
(1)根據(jù)機(jī)床聯(lián)系尺寸圖,繪制對軸箱外形圖,并標(biāo)注輪廓尺寸及動力箱驅(qū)動軸的相對位置尺寸。
(2)根據(jù)聯(lián)系尺寸圖和加工示意圖,標(biāo)注所有主軸位置尺寸及工件與主軸、主軸與驅(qū)動軸的相關(guān)位置尺寸。擬定多軸箱傳動系統(tǒng)的基本方法是:先把全部主軸中心盡可能分布在幾個同心圓上,在各個同心圓的圓心上分別設(shè)置中心傳動軸;非同心圓分布的一些軸,也宜設(shè)置中間傳動軸;然后根據(jù)選定的各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;最后通過合攏傳動軸與動力箱驅(qū)動軸連接起來。
(3)用最少的傳動軸及齒輪副把驅(qū)動軸和各主軸連接起來 在多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖中確定了主軸的位置、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)上,首先分析主軸位置,擬定傳動方案,選定齒輪模數(shù),再經(jīng)過“計算、作圖和所次試湊”相結(jié)合的方法,確定齒輪齒數(shù)和中間傳動軸的位置及轉(zhuǎn)速。
(4)標(biāo)明動力部件型號及其性能參數(shù)等。
圖4.1 多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖
表4.1 主軸外尺寸及切削用量
軸號
主軸外伸尺寸(mm)
切削用量
D/d
L
工序內(nèi)容
n(r/min)
v(m/min)
f(mm/min)
1
30/20
115
鉆¢11.3螺紋底通孔
380
13.5
50
2,3,4,5
32/20
115
鉆4-¢8.5深24
458
12.5
50
4.2 主軸、齒輪的確定及動力計算
4.2.1 主軸型式和直徑、齒輪模數(shù)的確定
(1)主軸形式的確定 主軸的型式和直徑,主要取決于工藝方法、刀具主軸連接結(jié)構(gòu)、刀具的進(jìn)給抗力和切削轉(zhuǎn)矩。如鉆孔時常采用滾珠軸承主軸;擴(kuò)、鏜、鉸孔等工序常采用滾錐主軸;主軸間距較小時常選用滾針軸承主軸。
根據(jù)零件上的軸與軸之間的距離和軸上的轉(zhuǎn)速以及進(jìn)給,安排軸上的齒輪的大小,根據(jù)齒輪的大小,初步選定軸的軸徑。主軸1——5選半徑為20mm;主軸直徑按加工示意圖所示主軸類型及外伸尺寸可初步確定。傳動軸的直徑也可參考主軸直徑大小初步選定。待齒輪傳動系統(tǒng)設(shè)計完后再檢驗?zāi)承╆P(guān)系軸頸。主軸上選用深溝球軸承外加推力球軸承,配合使用,用來承受軸向力。
(2)齒輪模數(shù)的確定 齒輪模數(shù)m(單位為mm)一般用類比法確定,也可按公式估算。本次設(shè)計多采用類比法。同時為了便于生產(chǎn),同一多軸箱中的模數(shù)規(guī)格一般不多余兩種?,F(xiàn)本設(shè)計中采用的模數(shù)為2mm。
4.2.2 多軸箱所需動力的計算
多軸箱的動力計算包括多軸箱所需要的功率和進(jìn)給力兩項。
傳動系統(tǒng)確定后,多軸箱所需功率P按下列公式計算:
P = P + P + P= P + P + P
式中P——切削功率,單位KW;
P——空轉(zhuǎn)功率,單位KW;
P——與負(fù)荷成正比的功率損失,單位KW。
每根主軸的切削功率,由選定的切削用量按公式計算或查表獲得;每個軸上的空轉(zhuǎn)功率按[1]中的表4-6確定;每個軸上的功率損失,一般可取所傳遞功率的1%。
(1) 切削功率的計算 主軸15加工的工序內(nèi)容和切削用量。
主軸1的切削轉(zhuǎn)矩T=10D1.9fHB。
進(jìn)給量f=50mm/min=(50÷380)mm/r = 0.13mm/r
布氏硬度HB=HB-(HB-HB)=240-(240-190)=223.33
切削轉(zhuǎn)矩T=10D1.9fHB
=10×11.31.9×0.13×223.33
=10×100.20×0.196×25.667=5040.793N.mm
主軸1的切削功率P===0.197KW
主軸2~5加工的工序內(nèi)容和切削用量一樣,主軸2~5的切削功率一樣。主軸2~5的切削轉(zhuǎn)矩T=10DfHB。
進(jìn)給量f=60mm/min=60÷458mm/r = 0.131mm/r
布氏硬度HB=HB-(HB-HB)=240-(240-190)=223.33
切削轉(zhuǎn)矩T=10DfHB
=10×8.5×0.131×223.33
=10×58.33 ×0.197×25.67
= 2949.742N·mm
主軸2~5的切削功率P===0.567KW
切削功率P=P=P+P+ P+ P4+ P5
=2.465KW
(2)空轉(zhuǎn)功率的計算 主軸 1、2、3、4、5 的空轉(zhuǎn)功率按[1]中的表4-6得:P=0.031KW。
主軸1 的空轉(zhuǎn)功率查[1]中的表4-6得:P空轉(zhuǎn)1=0.030KW。
主軸 2,3,4,5空轉(zhuǎn)功率查[1]中的表4-6得:P=0.030KW。
P=P=5×0.030
=0.150KW
(3)損失功率的計算 每根軸上的功率損失,一般可取所傳遞功率的1%,故可忽略不計
多軸箱所需功率P=P + P + P=2.465+0.150+0=2.615KW
4.3 多軸箱傳動設(shè)計
4.3.1 擬定傳動路線
把主軸3、4、5視為一組同心圓主軸,在其圓心(即三主軸軸必組成的三角形外接圓圓心)處設(shè)中心傳動軸7;把主軸1、2視為一組直線分布主軸,在兩主軸中心連線的垂直平分線上設(shè)中心傳動軸6 ;中心傳動軸8 與驅(qū)動軸0連接起來;主軸5通過中心傳動軸9和油泵10相連。
4.3.2 確定驅(qū)動軸、主軸坐標(biāo)尺寸
根據(jù)原始依據(jù)圖4.1,算出驅(qū)動軸、主軸坐標(biāo)尺寸,如表4.2所示。
表4.2 驅(qū)動軸、主軸坐標(biāo)值
坐標(biāo)
銷0
驅(qū)動軸0
主軸1
主軸2
主軸3
主軸4
主軸5
X
0.000
265
334
377
375
280
280
Y
0.000
150
379.5
276
196
196
268
4.3.3 確定傳動軸位置及齒輪齒數(shù)
(1)確定傳動軸7的位置及各齒輪的齒數(shù) 傳動軸7的位置為主軸3、4、5 同心圓圓心,可通過作圖初定。為保證齒輪齒根強(qiáng)度,應(yīng)使齒根到孔壁或鍵槽的壁厚α≥2m(m為齒輪模數(shù))。若取m=2,===20,則從圖中量得中心距=60mm,并按[1]中公式(4-3)、式(4-5)、式(4-6)依次求得 齒數(shù)以及轉(zhuǎn)速。即:
=-=-20=40 (設(shè)在第Ⅰ排)
=n3 =(458×)r/min=916r/min
由 =60,= 60, = =458
則 Z4‘= 40
=40
軸7上的齒輪為惰輪,則只起到傳動的作用,只排在第一排
(2) 8傳動副的確定 中心距A=60mm,模數(shù)m=2,傳動比u=2.335。 按公式得:
z===42
z=- Z8=18 (設(shè)在第Ⅳ排)
(3) 確定傳動軸6的位置及其與主軸1、2間的齒輪副齒數(shù) 傳動軸6中心取在主軸1、2的垂直平分線上,取中心距A1—6=A2—6=56.857mm,從而確定傳動軸6的位置。取模數(shù)m=2,傳動比u=u=0.493。按公式求得:
Z1=Z2===28
Z’1= Z’2=-z=-28=28 (設(shè)在第Ⅲ排)
把Z’1, Z’2 設(shè)在第Ⅲ排
n6=n1 =(380×)r/min=380r/min
(4)確定傳動軸9的位置及各齒輪齒數(shù) 9軸中心取在主軸5和10軸的的按直線分布上。
= n5×= 916r/min (設(shè)在第Ⅰ排)
則知道 =60,取模數(shù)m=2,則由公式
=- =40
(6)確定驅(qū)動軸0的位置 驅(qū)動軸0在箱體的中心線上, 取齒輪0的模數(shù)m=2以及轉(zhuǎn)速為=500取Z0=18 。
將傳動設(shè)計的全部齒輪齒數(shù)、模數(shù)及所在排數(shù),按規(guī)定格式標(biāo)在傳動系統(tǒng)圖(圖001)中。最后計算各主軸的實際轉(zhuǎn)速 (與原始依據(jù)圖的要求基本一至,轉(zhuǎn)速相對損失在5%以內(nèi));潤滑泵轉(zhuǎn)速也符合要求。
4.4 繪制多軸箱總圖及零件圖
4.4.1 多軸箱零件設(shè)計
多軸箱總圖設(shè)計中,大多數(shù)零件是選用通用件、標(biāo)準(zhǔn)件和外購件;對于變位齒輪、專用軸等零件,則設(shè)計零件圖。
4.4.2 多軸箱總圖設(shè)計
通用多軸箱總圖設(shè)計包括繪制主視圖、展開圖,繪制裝配表,制定技術(shù)條件等四部分。
(1)主視圖 主要表明多軸箱主軸位置及齒輪傳動系統(tǒng),齒輪齒數(shù)、模數(shù)及所在排數(shù),潤滑系統(tǒng)等。因此,繪制主視圖就是在設(shè)計的傳動系統(tǒng)圖上標(biāo)出各軸編號,畫出潤滑系統(tǒng),標(biāo)注主軸、油泵軸、驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速、油泵軸轉(zhuǎn)向、驅(qū)動軸轉(zhuǎn)向及坐標(biāo)尺寸、最低主軸高度尺寸及箱體輪廓尺寸等。并標(biāo)注部分件號。
(2)展開圖 其特點是軸的結(jié)構(gòu)圖形多。各主軸、傳動軸、驅(qū)動軸及軸上的零件大多是通用化的,且是有規(guī)則排列的。一般采用簡化的展開圖并以裝配表相互配合,表明多軸箱各軸組件的裝配結(jié)構(gòu)。繪制具體要求如下:
1)展開圖主要表示各軸及軸上零件的裝配關(guān)系。
2)對結(jié)構(gòu)相同的同類型主軸、傳動軸可只畫一根,在軸端注明相同軸的軸號即可。
3)展開圖上應(yīng)完整標(biāo)注多軸箱的三大箱體厚度尺寸及箱壁和內(nèi)腔有關(guān)聯(lián)洗尺寸、主軸外伸長度等。
(3)多軸箱技術(shù)條件 多軸箱總圖上應(yīng)注明多軸箱箱部裝要求。即:
1)多軸箱制造和驗收技術(shù)條件:多軸箱按ZBJ58011-89《組合機(jī)床多軸箱制造技術(shù)條件》進(jìn)行制造,按ZBJ58011-89《組合機(jī)床多軸箱驗收技術(shù)條件》進(jìn)行驗收。
2)主軸精度:按JB3043-82《組合機(jī)床多軸箱精度》標(biāo)注進(jìn)行驗收。
(4)主軸和傳動軸裝配表(表4.3) 把多軸箱中每根軸(主軸、傳動軸、油泵軸)上齒輪套等基本零件的型號規(guī)格、尺寸參數(shù)和數(shù)量及標(biāo)準(zhǔn)件、外購件等,按軸號配套,用裝配表表示。這樣使圖表對照清晰易看,節(jié)省設(shè)計時間,方便裝配。
圖4.3
5.組合機(jī)床CAD系統(tǒng)開發(fā)與研究
5.1. 組合機(jī)床CAD技術(shù)
組合機(jī)床是用按系列化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的通用部件和按工件的形狀及加工工藝要求設(shè)計的專用部件組成的專用機(jī)床,屬于一次性設(shè)計、一次性制造的單件生產(chǎn)產(chǎn)品。因此,設(shè)計量大,設(shè)計工作復(fù)雜。在當(dāng)前競爭激烈的市場經(jīng)濟(jì)中,用戶對機(jī)床的技術(shù)先進(jìn)性、質(zhì)量可靠性以及供貨周期都要求很高,而保證這諸多因素的關(guān)鍵是設(shè)計。過去那種落后的手工設(shè)計方法已不能滿足產(chǎn)品設(shè)計的要求,采用CAD技術(shù),甩掉圖板,已成為當(dāng)前技術(shù)革命的潮流,勢在必行。
5.2 、組合機(jī)床CAD應(yīng)用現(xiàn)狀
國外組合機(jī)床CAD技術(shù)的研究開始得比較早。70年代初,一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家首先在多軸箱CAD方面開始研究。尤其是進(jìn)入90年代以來,隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,交互式繪圖和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等的發(fā)展和應(yīng)用,使組合機(jī)床CAD技術(shù)日益實用且使用范圍不斷擴(kuò)大,發(fā)達(dá)國家在組合機(jī)床設(shè)計中已普遍采用了CAD技術(shù)。目前,正在向CAD/CAM集成系統(tǒng)發(fā)展。
國內(nèi)對組合機(jī)床設(shè)計采用CAD的認(rèn)識也比較早。70年代初,大連組合機(jī)床研究所就開始了這方面的研究工作。1978年國家把組合機(jī)床CAD列為機(jī)械工業(yè)重點項目,并責(zé)成上海交通大學(xué)、大連組合機(jī)床研究所、機(jī)械部自動化研究所負(fù)責(zé),大連理工大學(xué)、清華大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、上海機(jī)電產(chǎn)品研究院等單位參加,對鉆孔組合機(jī)床CAD進(jìn)行了研究,從此揭開了我國組合機(jī)床CAD技術(shù)的序幕。經(jīng)過十多年的努力,取得了初步成果。
但是,組合機(jī)床CAD系統(tǒng)是在VAXⅡ-750和Micro VAXⅡ上開發(fā)的,硬件投資大,不易于推廣應(yīng)用。受當(dāng)時硬件條件及軟件環(huán)境的限制,軟件適用范圍窄,用戶使用不方便。
5.3 、開發(fā)組合機(jī)床CAD系統(tǒng)專用軟件
CAD技術(shù)是當(dāng)代電子信息技術(shù)的重要組成部分,CAD技術(shù)商品化應(yīng)作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中重中之重。在支撐軟件和硬件的基礎(chǔ)上,針對不同行業(yè)、不同專業(yè)進(jìn)行軟件二次開發(fā),開發(fā)出適合本行業(yè)、本專業(yè)的專用商品化軟件,不僅可以取得良好的經(jīng)濟(jì)效益,而且會取得重大的社會效益。
“九五”期間國家把汽車工業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè),給汽車工業(yè)提供技術(shù)裝備的組合機(jī)床行業(yè)得以迅速發(fā)展。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,提高組合機(jī)床設(shè)計質(zhì)量、縮短設(shè)計周期便成為極其迫切的任務(wù)。采用組合機(jī)床CAD技術(shù),能縮短設(shè)計周期,提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量,提高企業(yè)在行業(yè)中的競爭力,給企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
大連是我國重要的工業(yè)基地,作為組合機(jī)床行業(yè)科技開發(fā)中心的大連組合機(jī)床研究所,應(yīng)當(dāng)發(fā)揮行業(yè)的主導(dǎo)作用,為實現(xiàn)設(shè)計自動化、增強(qiáng)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力和產(chǎn)品競爭能力,推動我國組合機(jī)床設(shè)計水平,盡快向組合機(jī)床行業(yè)廠提供功能強(qiáng)、操作靈活、界面友好、技術(shù)含量高的組合機(jī)床CAD軟件。
5.4、開發(fā)軟件的技術(shù)基礎(chǔ)
隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,微機(jī)的性能有了很大的提高。現(xiàn)在PⅡ已經(jīng)主導(dǎo)市場,PⅢ開始上市,其CPU性能指標(biāo)已接近幾年前的工作站指標(biāo)。國外CAD軟件向微機(jī)的Window95/98、Windows NT上移植,如Pro/Engineer、Ⅰ-DEAS、CADDS5等。微機(jī)的圖形加速卡性能在提高,基本上能進(jìn)行實體的移動和旋轉(zhuǎn)。微機(jī)CAD是一個發(fā)展方向,相應(yīng)的硬件比工作站要降低很多。經(jīng)過幾年的努力,我們利用Windows的SDK軟件開發(fā)技術(shù)、Windows環(huán)境下多進(jìn)程間的動態(tài)數(shù)據(jù)交換技術(shù)(DDE)、數(shù)據(jù)庫操作技術(shù)(ODBC)、圖形軟件二次開發(fā)技術(shù)及目標(biāo)鏈接與嵌入技術(shù)(OLE),開發(fā)了集通用機(jī)械CAD和組合機(jī)床CAD于一體的CAD集成系統(tǒng)。
5.5 、組合機(jī)床CAD系統(tǒng)軟件
組合機(jī)床CAD系統(tǒng)軟件采用C++語言,在Windows環(huán)境下開發(fā)的面向組合機(jī)床設(shè)計人員的參數(shù)化圖形信息管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)用C++語言獨立編寫,本軟件融數(shù)據(jù)庫操作系統(tǒng)和參數(shù)化圖形系統(tǒng)于一體,形成功能強(qiáng)大的參數(shù)化圖形信息管理系統(tǒng)。組合機(jī)床CAD系統(tǒng)包括組合機(jī)床夾具CAD系統(tǒng)、組合機(jī)床自動線方案三維圖形CAD系統(tǒng)、組合機(jī)床總圖CAD系統(tǒng)、組合機(jī)床加工示意圖CAD系統(tǒng)和組合機(jī)床多軸箱CAD系統(tǒng)。
組合機(jī)床夾具CAD系統(tǒng)
利用機(jī)械CAD參數(shù)化圖形信息管理技術(shù)和交互設(shè)計方法,開發(fā)組合機(jī)床夾具CAD系統(tǒng),其適用面廣、實用性強(qiáng)、推廣應(yīng)用前景廣闊。組合機(jī)床夾具CAD系統(tǒng)按照其主要功能可分為四大模塊:定位支撐系統(tǒng)CAD系統(tǒng)、夾緊機(jī)構(gòu)CAD系統(tǒng)、導(dǎo)向裝置CAD系統(tǒng)和典型夾具夾緊力的計算機(jī)輔助分析與計算。
定位支撐系統(tǒng)CAD系統(tǒng)
定位支撐系統(tǒng)主要由定位支撐、輔助支撐和限位元件組成。定位支撐是指在加工過程中維持工件有一定位置的元件;輔助支撐是僅用作加工過程中的剛度及穩(wěn)定性的一種活動式支撐元件。建立支撐板、支撐塊、輔助支撐、固定式定位銷、伸縮式定位銷參數(shù)化圖形庫及其性能數(shù)據(jù)庫,通過查詢定位支撐系統(tǒng)性能數(shù)據(jù)庫、修改定位支撐參數(shù)化圖形參數(shù),利用交互設(shè)計方法,實現(xiàn)定位支撐系統(tǒng)CAD。
夾緊機(jī)構(gòu)CAD系統(tǒng)
夾緊機(jī)構(gòu)通常由夾緊力部分、中間傳動機(jī)構(gòu)和夾緊元件三部分組成。夾緊力部分用于產(chǎn)生動力源,并將作用力傳給中間傳動機(jī)構(gòu);中間傳動機(jī)構(gòu)即作為增力機(jī)構(gòu),能改變作用力的方向和大小,能產(chǎn)生自鎖作用,以保證在加工過程中或動力源消失時,工件在切削力作用下仍能可靠夾緊;夾緊元件用以承受由中間傳動機(jī)構(gòu)傳遞的夾緊力,并與工件直接接觸而執(zhí)行夾緊動作。建立夾緊油缸、夾緊元件、直接夾緊機(jī)構(gòu)、自鎖夾緊機(jī)構(gòu)參數(shù)化圖形庫及其性能數(shù)據(jù)庫,通過查詢夾緊機(jī)構(gòu)性能數(shù)據(jù)庫、修改夾緊機(jī)構(gòu)參數(shù)化圖形參數(shù),利用交互設(shè)計方法,實現(xiàn)夾緊機(jī)構(gòu)CAD。
導(dǎo)向裝置CAD系統(tǒng)
導(dǎo)向裝置的作用在于保證刀具與工件及刀具相互間的正確位置,提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。正確選擇、設(shè)計導(dǎo)向裝置,對保證加工精度和機(jī)床的可靠工作有著重要作用。建立固定式導(dǎo)向套、“內(nèi)滾式”導(dǎo)向裝置、“外滾式”導(dǎo)向裝置參數(shù)化圖形庫及其性能數(shù)據(jù)庫,通過查詢導(dǎo)向裝置性能數(shù)據(jù)庫、修改導(dǎo)向裝置參數(shù)化圖形參數(shù),利用交互設(shè)計方法,實現(xiàn)導(dǎo)向裝置CAD。
組合機(jī)床CAD系統(tǒng)已經(jīng)被越來越多的人熟悉并使用,它將會有更大的發(fā)展空間和應(yīng)用范圍,同時也會被跟多的領(lǐng)域使用,發(fā)揮其更大的作用。
結(jié)論
組合機(jī)床的設(shè)計讓我想到大二設(shè)計的二級減速箱的設(shè)計,都設(shè)計到了齒輪的擺放,潤滑等相同的問題。不同的是這次設(shè)計的潤滑是由供油系統(tǒng)賴提供潤滑。齒輪的定位是由定位套筒定位和軸端的擋圈定位。軸承的選用是以往設(shè)計中沒設(shè)計到的,選用了深溝球軸承和推力球軸承的配合使用,因為鉆孔需要的軸向力很到,而深溝球軸承只能承受很小的軸向力,為保證鉆孔時候機(jī)床的正常使用,必須配合推力球軸承。
這次的設(shè)計主要參考的資料是謝家贏主編的機(jī)械設(shè)計手冊,還有機(jī)械手冊。讓我學(xué)會了如何使用手中的參考資料,如何和以往設(shè)計中相同之處和不同之處聯(lián)系起來,通過對比讓我受益匪淺。
此次設(shè)計繪圖先使用手工繪制草圖,然后使用計算機(jī)AutoCAD繪圖,通過這次設(shè)計讓我熟練的使用這個軟件。
致 謝
經(jīng)過半年的努力畢業(yè)設(shè)計終于要結(jié)尾了,此時此刻我感概頗多。首先感謝我的導(dǎo)師賈百合老師,他在機(jī)械方面的才識令人折服。在做畢業(yè)設(shè)計過程中,碰到了很多困難,以前只是在課本或參觀過實習(xí)過組合機(jī)床。但對內(nèi)部結(jié)構(gòu)卻是相當(dāng)?shù)哪:?。在賈老師不厭其煩的指導(dǎo)下改了又改,最終做出了這份設(shè)計。在這過程中,我想到過放棄,現(xiàn)在做設(shè)計什么都得從新開始,原來學(xué)的東西很多都已忘記。還好有賈老師的鼓勵和督促,回頭再看這一路走來,真學(xué)到很多東西,這次設(shè)計是對我專業(yè)知識的一個大總結(jié)。謝您了,賈老師!
另外我要特別感謝本組的同學(xué)們,正是大家的陪伴,才讓我不至于感覺到那么無助,我畢業(yè)設(shè)計能按時按質(zhì)的完成離不開你們的幫助。大家在一起的這些日子我永遠(yuǎn)不會忘記。
感謝為我們畢業(yè)時機(jī)提供幫助的輔導(dǎo)員,還有感謝學(xué)院為我們提供打印機(jī),方便我們出圖。
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