2584 閥腔立式組合鉆床設(shè)計(jì)

2584 閥腔立式組合鉆床設(shè)計(jì),立式,組合,鉆床,設(shè)計(jì) 1本 科 畢 業(yè) 論 文閥腔立式組合鉆床設(shè)計(jì)學(xué)院名稱： 專業(yè)班級(jí)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師姓名： 指導(dǎo)教師職稱： 2012 年 6 月目 錄第一章 緒論………………………………………………………………………………41.1 組合機(jī)床的概論……………………………………………………………………41.2 組合機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢………………………………………………………41.3 機(jī)床設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容、要求……………………………………………………51.3.1 設(shè)計(jì)的目的………………………………………………………………………521.3.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容…………………………………………………………………………51.3.3 設(shè)計(jì)要求…………………………………………………………………………61.4 機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟……………………………………………………………………61.4.1 調(diào)查研究…………………………………………………………………………61.4.2 擬定方案…………………………………………………………………………61.4.3 工作圖設(shè)計(jì)………………………………………………………………………7第二章 零件分析2.1 零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其技術(shù)要求…………………………………………………72.1.1 零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)……………………………………………………………………72.1.2 技術(shù)要求…………………………………………………………………………82.2 零件的生產(chǎn)批量及其機(jī)床的使用…………………………………………………92.2.1 零件的生產(chǎn)批量 …………………………………………………………………92.2.2 機(jī)床的使用條件 …………………………………………………………………92.3 零件工藝方案………………………………………………………………………92.3.1 生產(chǎn)工藝方案 ……………………………………………………………………9第三章 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) ………………………………………………………103.1 組合機(jī)床方案的制定………………………………………………………………103.1.1 制定工藝方案……………………………………………………………………103.1.2 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案…………………………………………113.2 確定切削用量及選擇刀具 ……………………………………………………… 123.2.1 確定工序間余量 ……………………………………………………………… 123.2.2 選擇切削用量…………………………………………………………………123.2.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率…………………………………………123.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu)…………………………………………………………………133.3 鉆孔組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制……………………………………143.3.1 被加工零件工序圖……………………………………………………………153.3.2 加工示意圖……………………………………………………………………163.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖………………………………………………………………193.3.4 生產(chǎn)率計(jì)算卡…………………………………………………………………2133.4 多軸箱的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………233.4.1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖……………………………………………… 233.4.2 多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì)………………………………………………………… 243.4.3 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖……………………………………………………………263.4.4 傳動(dòng)零件的校核……………………………………………………………26第四章 夾具設(shè)計(jì)……………………………………………………………………314.1 機(jī)床夾具的概述…………………………………………………………… 314.1.1 機(jī)床夾具的組成……………………………………………………………314.1.2 機(jī)床夾具的類型……………………………………………………………314.2 夾緊方案和夾緊元件的設(shè)計(jì)…………………………………………………314.3 夾具的性能及優(yōu)點(diǎn)……………………………………………………………324.4 夾具體的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………324.5 夾具精度分析計(jì)算……………………………………………………………334.6 夾具操作的簡要說明…………………………………………………………34結(jié)論…………………………………………………………………………………… 34參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………35致謝…………………………………………………………………………………… 361 緒論1.1 組合機(jī)床的概論組合機(jī)床是以系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量的專用部件組成的專用機(jī)床。它適宜于在大批、大量生產(chǎn)中對(duì)一種或幾種類似零件的一道或幾道工序進(jìn)行加工。這種機(jī)床既有專用機(jī)床的結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)率和自動(dòng)程度較高的特點(diǎn)，又具有一定的重新調(diào)整能力，以適應(yīng)工件變化的需要。組合機(jī)床廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的行業(yè)，如；汽車、拖拉機(jī)、電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、閥門、縫紉機(jī)等制造業(yè)。41.2 組合機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢世界上第一臺(tái)組合機(jī)床于 1908 年在美國問世，30 年代后組合機(jī)床在世界各國得到迅速發(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。 近年來，隨著數(shù)控技術(shù)，電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床的服務(wù)對(duì)象已經(jīng)由過去的農(nóng)用機(jī)械，載貨汽車向以轎車工業(yè)為重點(diǎn)的轉(zhuǎn)移，組合機(jī)床行業(yè)開展了針對(duì)轎車零件關(guān)鍵工藝研究開發(fā)的科研攻關(guān)，采取引進(jìn)技術(shù)，合作生產(chǎn)和自行開發(fā)相結(jié)合；組合機(jī)床也由過去的剛性組合機(jī)床向具有一定柔性，可實(shí)現(xiàn)多品種加工方向的變化,同時(shí)又應(yīng)用數(shù)控技術(shù)發(fā)展了三坐標(biāo)加工單元等數(shù)控組合機(jī)床,把純剛性的設(shè)備變?yōu)榭勺兛烧{(diào)的裝備；組合機(jī)床的加工精度由半精加工向精加工方向轉(zhuǎn)化,還開發(fā)了針對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)五大件加工的關(guān)鍵工藝設(shè)備，使行業(yè)在精加工機(jī)床的品種上有了較大擴(kuò)充，為提供成套設(shè)備創(chuàng)造了條件；組合機(jī)床制造技術(shù)由過去的以機(jī)加工為主的單機(jī)及自動(dòng)化向綜合成套方向轉(zhuǎn)換，加強(qiáng)了相應(yīng)配套技術(shù)與產(chǎn)品的研究開發(fā)；組合機(jī)床的控制技術(shù)由傳統(tǒng)的程序控制技術(shù)向數(shù)控，計(jì)算機(jī)管理與監(jiān)控方向發(fā)展；組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)生產(chǎn)的組合機(jī)床的控制技術(shù)，已完成了由接觸繼電器控制向可編程控制的轉(zhuǎn)變，大大的提高了組合機(jī)床的可靠性，故障率大為降低；組合機(jī)床的開發(fā)已經(jīng)又過去的人工設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，大力推行 CAD，為提高設(shè)計(jì)速度，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短供貨周期創(chuàng)造了有利的條件。 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) 高速化：由于機(jī)構(gòu)各組件分工的專業(yè)化，在專業(yè)主軸廠的開發(fā)下，主軸高速化日益普及。過去只用于汽車工業(yè)高速化的機(jī)種（每分鐘 1.5 萬轉(zhuǎn)以上的機(jī)種） ，現(xiàn)在已成為必備的機(jī)械產(chǎn)品要件。 (2) 精密化：由于各組件加工的精密化，微米的誤差已不是問題。以電腦輔助生產(chǎn)（CAM）系統(tǒng)的發(fā)展帶動(dòng)數(shù)控控制器的功能越來越多。 (3) 高效能：對(duì)機(jī)床高速及精密化要求的提高導(dǎo)致了對(duì)加工工件制造速度的要求提高。同時(shí)，由于產(chǎn)品競爭激烈，產(chǎn)品生命周期縮短，模具的快速加工已成為縮短產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間所必須具備的條件。對(duì)制造速度的要求致使加工模具的機(jī)床向著高效能專業(yè)化機(jī)種發(fā)展。 (4) 系統(tǒng)化：機(jī)床已逐漸發(fā)展成為系統(tǒng)化產(chǎn)品?，F(xiàn)在可以用一臺(tái)電腦控制一條生產(chǎn)線的作業(yè)，不但可縮短產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間，還可以提高產(chǎn)品的加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量。 (5) 復(fù)合化：產(chǎn)品外觀曲線的復(fù)雜化致使模具加工技術(shù)必須不斷升級(jí)，機(jī)床五軸加工、六軸加工已日益普及，機(jī)床加工的復(fù)合化已是不可避免的發(fā)展趨勢。51.3 機(jī)床設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容、要求1.3.1 設(shè)計(jì)的目的機(jī)床工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)特別是現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要的戰(zhàn)略地位。機(jī)床工業(yè)與一個(gè)國家的工業(yè)競爭力、制造業(yè)發(fā)展水平緊密相關(guān)，本國的機(jī)床工業(yè)水平越高，工業(yè)和制造業(yè)競爭力越強(qiáng)。對(duì)我國而言，機(jī)床工業(yè)不僅僅具有重要的經(jīng)濟(jì)意義，而且還具有重要的國防戰(zhàn)略意義。研究機(jī)床工業(yè)的特點(diǎn)，有助于我們了解機(jī)床工業(yè)的特殊規(guī)律，從而找到適合我國國情的機(jī)床工業(yè)發(fā)展之路。我國工業(yè)競爭力和制造業(yè)發(fā)展水平不高，一定程度上是與我國機(jī)床工業(yè)發(fā)展水平不高相聯(lián)系的，加快我國機(jī)床工業(yè)的發(fā)展，提高我國機(jī)床工業(yè)技術(shù)和管理水平，將有利于我國工業(yè)和制造業(yè)發(fā)展。所以對(duì)機(jī)床的研究設(shè)計(jì)意義是極其重大的。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是高等教育體系中非常重要的環(huán)節(jié)，它可以檢驗(yàn)自己對(duì)專業(yè)知識(shí)理解與掌握的程度，也可以提高自己綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，也能在分析問題和解決問題的過程中學(xué)到更多新的知識(shí)。 1.3.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容(1)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 根據(jù)給定的被加工零件，確定機(jī)床的切削用量，通過分析比較擬定傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖，確定傳動(dòng)副的傳動(dòng)比及齒輪的齒數(shù)，并計(jì)算主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)的相對(duì)誤差。(2)動(dòng)力設(shè)計(jì) 根據(jù)給定的工件，初算傳動(dòng)軸的直徑、齒輪的模數(shù)；確定動(dòng)力箱；計(jì)算多軸箱尺寸及設(shè)計(jì)傳動(dòng)路線。完成裝配草圖后，要驗(yàn)算傳動(dòng)軸的直徑，齒輪模數(shù)否在允許范圍內(nèi)。還要驗(yàn)算主軸主件的靜剛度。(3)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 進(jìn)行主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)軸系、變速機(jī)構(gòu)、主軸主件、箱體、潤滑與密封等的布置和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。即繪制裝配圖和零件工作圖。(4)編寫設(shè)計(jì)說明書1.3.3 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，在國內(nèi)和國際市場上才有競爭力。機(jī)床設(shè)計(jì)的技術(shù)—6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。1.4 機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟1.4.1 調(diào)查研究研究市場和用戶對(duì)設(shè)計(jì)機(jī)床的要求，然后檢索有關(guān)資料。其中包括情報(bào)、預(yù)測、實(shí)驗(yàn)研究成果、發(fā)展趨勢、新技術(shù)應(yīng)用以及相應(yīng)的圖紙資料等。甚至還可以通過網(wǎng)絡(luò)檢索技術(shù)查閱先進(jìn)國家的有關(guān)資料和專利等。通過對(duì)上述資料的分析研究，擬訂適當(dāng)?shù)姆桨?，以保證機(jī)床的質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，使用戶有較好的經(jīng)濟(jì)效益。1.4.2 擬定方案通?？梢詳M定出幾個(gè)方案進(jìn)行分析比較。每個(gè)方案包括的內(nèi)容有：工藝分析、主要技術(shù)參數(shù)、總布局、傳動(dòng)系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)草圖等。在制定方案時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：（1） 當(dāng)使用和制造出現(xiàn)矛盾時(shí)，應(yīng)先滿足使用要求，其次才是盡可能便于制造。要盡量用先進(jìn)的工藝和創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)；（2） 設(shè)計(jì)必須以生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，凡是未經(jīng)實(shí)踐考驗(yàn)的方案，必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明可靠后才能用于設(shè)計(jì)；（3） 繼承與創(chuàng)造相結(jié)合，盡量采用先進(jìn)工藝，迅速提高生產(chǎn)力，為實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化服務(wù)。注意吸取前人和國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上有所創(chuàng)造和發(fā)展。1.4.3 工作圖設(shè)計(jì)首先，在選定工藝方案并確定機(jī)床配置形式、結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案圖紙的設(shè)計(jì)。這些圖紙包括：被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計(jì)算卡，統(tǒng)稱“三圖一卡”設(shè)計(jì)。并初定出主軸箱輪廓尺寸，才能確定機(jī)床各部件間的相互關(guān)系。其次，繪制機(jī)床的總裝圖、部分部件裝配圖。然后，整理機(jī)床有關(guān)部件與主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算書，編制各類零件明細(xì)表，編寫機(jī)床說明書等技術(shù)文件。最后，對(duì)有關(guān)圖紙進(jìn)行工藝審查和標(biāo)準(zhǔn)化審查。72 零件分析2.1 零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其技術(shù)要求2.1.1 零件分析設(shè)計(jì)中所給定的閥腔是普通油閥中的閥腔，從零件圖上分析，大體作用為：通過閥腔做為油的分油岔口，將液壓油輸送到閥體，其中 φ100mm 的內(nèi)孔與閥體結(jié)合，φ100mm 的內(nèi)孔有 φ110mm 的凹槽，用于墊密封膠圈，閥腔底部孔 φ65mm 外圓有寬 73mm 深 3.5mm 的凹槽與閥座配合，用于墊密封橡膠圈，保證密封性，防止漏油。設(shè)計(jì)“閥腔”零件機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝設(shè)備 通過零件工序圖的繪制（圖 1）分析、研究。該零件的結(jié)構(gòu)要求合理，符合工藝要求。從零件圖上可以看出，閥腔零件還算比較規(guī)則，屬于箱體零件，上、下端面通過粗銑、精銑即可達(dá)到所需表面粗糙度。φ100H8mm 孔、φ65mm 孔、φ76mm 孔通過銑削加工可以達(dá)到所需技術(shù)要求，與 φ76mm 孔端面有平行度要求，加工精度要求較高。6×M12-6H 的螺紋孔相對(duì) φ100mmH8 孔的軸線互成 60°分布，其徑向設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為φ110H11mm 孔的軸線，軸向設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是 φ100mmH8 孔外圓的左端面，2×φ20mm 孔分布于φ100mmH8 孔兩側(cè)，加工要求在閥腔的對(duì)稱中心線上。8圖（1）2.1.2 技術(shù)要求根據(jù)本次加工零件的零件圖,技術(shù)要求有以下幾點(diǎn):1)：鑄件應(yīng)符合 JB9140-1999《容積式壓縮機(jī)球墨鑄鐵技術(shù)條件》的規(guī)定；2): 殼體鑄成后,應(yīng)清理并進(jìn)行時(shí)效處理，消除內(nèi)應(yīng)力；3)：未注明的鑄造圓角半徑為 3~8mm；4)：鑄件需進(jìn)行回火處理；5)：零件的材料為 QT450-10。零件的材料為 QT450-10，力學(xué)性能 σb≤450，硬度：160～210HBS，基本組織碳素體，能承受沖擊、振動(dòng)。從提高生產(chǎn)效率和保證加工精度方面考慮，由于零件的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，零件的輪廓不大，選用砂型鑄造，采用機(jī)器造型，鑄造精度 2 級(jí)，鑄件應(yīng)符合JB9140-1999《容積式壓縮機(jī)球墨鑄鐵技術(shù)條件》的規(guī)定，能夠保證鑄件的尺寸要求，由于鑄件的主要缺點(diǎn)是力學(xué)性能差，閥體在控制液壓油時(shí)，在閥腔內(nèi)壁會(huì)產(chǎn)生壓力，故鑄件需進(jìn)行回火處理。2.2. 零件的生產(chǎn)批量及其機(jī)床的使用2.2.1 零件的生產(chǎn)批量本次課題要求，零件的生產(chǎn)批量以年產(chǎn) 1-5 萬件計(jì)。2.2.2 機(jī)床的使用條件本次課題要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為年產(chǎn) 1-5 萬件,而機(jī)床的使用設(shè)備為：大部分工藝采用通用機(jī)床,部分采用專用機(jī)床,機(jī)床按流水線生產(chǎn)布置,也可以廣泛使用專用夾具,采用部分專用刀具,部分采用專用量具.92.3 零件工藝方案2.3.1 生產(chǎn)工藝方案3 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)3.1 組合機(jī)床方案的制定3.1.1 制定工藝方案零件加工工藝將決定組合機(jī)床的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、總體布局和夾具結(jié)構(gòu)等。所以，在制定工藝方案時(shí)，必須計(jì)算分析被加工零件圖，并深入現(xiàn)場了解零件的形狀、大小、材序號(hào) 工序內(nèi)容 定位基準(zhǔn)1 鑄造毛坯2 回火處理3 粗銑下端面4 粗銑上端面5 鉆，擴(kuò) 4-￠18 底面6 粗鏜￠100，￠110，￠65，￠85 和￠76 孔 一面?zhèn)z銷7 精銑底面 一面?zhèn)z銷8 擴(kuò) 2*￠20 孔 一面?zhèn)z銷9 鉆頂面 10-M12 螺紋孔 一面?zhèn)z銷10 攻絲螺紋孔 一面?zhèn)z銷11 清洗，去毛刺，倒角12 檢驗(yàn)13 入庫10料、硬度、剛度，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，工藝過程，所采用的刀具及切削用量，生產(chǎn)率要求，現(xiàn)場所采用的環(huán)境和條件等等。并收集國內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料，制定出合理的工藝方案。根據(jù)被加工被零件的零件圖，加工 10 個(gè)頂面 M12 螺紋孔的工藝過程。(1) 加工孔的主要技術(shù)要求。加工 10 個(gè) M12 孔。工件材料為 QT450-10要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為（考慮廢品及備品率）年產(chǎn)量 5 萬件，單班制生產(chǎn)(2) 工藝分析加工該孔時(shí)，孔的表面粗糙度為 Ra6.3根據(jù)組合機(jī)床用的工藝方法及能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，可采用如下的加工方案。一次性加工孔，孔徑為 Φ10.2,然后攻絲 M12。(3) 定位基準(zhǔn)的選擇加工此箱體的孔時(shí)，通過以底平面和 2 個(gè)￠18 孔來定位并通過夾具壓緊來限制六個(gè)自由度。在保證加工精度的情況下，提高生產(chǎn)效率減輕工人勞動(dòng)量，而工件也是大批量生產(chǎn)，夾具的具體設(shè)計(jì)見裝配圖。3.1.2 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案。(1)被加工零件的加工精度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，是制造機(jī)床 方案的主要依據(jù)。箱體頂面加工孔的精度要求不高，可采用鉆孔組合機(jī)床,它的位置精度要求不是很高，安排加工時(shí)可以直接通過夾具定位、夾緊，并對(duì)所有孔進(jìn)行最終精加工。為了加工出表面粗糙度為 Ra6.3um 的孔。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措施就可以了。(2) 被加工零件的特點(diǎn)這主要指零件的材料、硬度加工部位的結(jié)構(gòu)形狀，工件剛度定位基準(zhǔn)面的特點(diǎn)，它們對(duì)機(jī)床工藝方案制度有著重要的影響。此箱體的材料是 QT450-10、孔在頂面上的分布有一定的規(guī)律，螺紋孔為 M12。采用多孔同步加工，零件的剛度足夠，工件受力不大，振動(dòng)，及11發(fā)熱變形對(duì)工件影響可以不計(jì)。一般來說，孔中心線與定位基準(zhǔn)面平行且需由一面或幾面加工的工件宜用臥式機(jī)床，立式機(jī)床適宜加工定基準(zhǔn)面是水平的且被加工孔與基準(zhǔn)面垂直的工件，而不適宜加工安裝不方便或高度較大的細(xì)長工件。對(duì)大型工件采用單工位機(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。此零件的加工特點(diǎn)是中心線與定位基準(zhǔn)平面是垂直的，并且定位基準(zhǔn)面是水平的。孔的分布范圍是非直線形狀，工件比較長，只能一次鉆完，多軸箱體積較大，因而適合選擇立式單工位鉆床。(3) 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、自動(dòng)線或按中小批量生產(chǎn)特點(diǎn)設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要因素。按設(shè)計(jì)要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為年生產(chǎn)量為 2 萬件，從工件外形及輪廓尺寸，為了減少加工時(shí)間，采用多軸頭，為了減少機(jī)床臺(tái)數(shù)，此工序盡量在一臺(tái)機(jī)床上完成，以提高利用率。(4) 機(jī)床使用條件使用組合機(jī)床對(duì)對(duì)車間布置情況、工序間的聯(lián)系、使用廠的技術(shù)能力和自然條件等一定的要求。在根據(jù)使用戶實(shí)際情況來選擇什么樣的組合機(jī)床。綜合以上所述：通過對(duì)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術(shù)要求、定位、夾緊方式、工藝方法，并定出影響機(jī)床的總體布局和技術(shù)性能等方面的考慮，最終決定設(shè)計(jì)三軸頭單工位同步鉆床。3.2 確定切削用量及選擇刀具3.2.1 確定工序間余量為使加工過程順利進(jìn)行并穩(wěn)定的保證加工精度，必須合理地確定工序余量。生產(chǎn)中常用查表給出的組合機(jī)床對(duì)孔加工的工序余量，以消除轉(zhuǎn)、定位誤差的影響。但箱體頂面上10-M12mm 的螺紋孔為最后一道工序，不會(huì)影響到其他工序的加工，M12 的底孔為￠10.2，孔徑較小，因此可以一次性鉆孔到位，然后攻絲。123.2.2 選擇切削用量確定了在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容了，就可以著手選擇切削用量了。因?yàn)樗O(shè)計(jì)的組合機(jī)床為多軸同步加工在大多數(shù)情況下，所選切削用量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)比一般通用機(jī)床單刀加工要低 30%左右．多軸主軸箱上所有刀具共用一個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)，通常為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái)，工作時(shí)，要求所有刀具的每分鐘進(jìn)給量相同，且等于動(dòng)力滑臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量（mm/min）應(yīng)是適合有刀具的平均值。因此，同一主軸箱上的刀具主軸可設(shè)計(jì)成不同轉(zhuǎn)速和不同的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r）與其適應(yīng)。以滿足不同直徑的加需要，即： · = · =…= ·n1f2ni=fivf式中： … ——各主軸轉(zhuǎn)速（r/min）n1、 2、 i… ——各主軸進(jìn)給量（mm/r）f1、 2、 fi——?jiǎng)恿_(tái)每分鐘進(jìn)給量（mm/min）vf由于箱體頂面孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求都是相同的。按照經(jīng)濟(jì)地選擇滿足加工要求的原則，采用查表的方法查得：鉆頭直徑 D=10.2mm, QT450-10 HB160～210、進(jìn)給量 f=0.15mm/r、切削速度 v=16m/min.3.2.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率根據(jù)選定的切削用量（主要指切削速度 v 及進(jìn)給量 f）確定切削力，作為選擇動(dòng)力部件（滑臺(tái)）及夾具設(shè)計(jì)的依據(jù)；確定切削扭矩，用以確定主軸及其它傳動(dòng)件（齒輪，傳動(dòng)軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動(dòng)電動(dòng)（一般指動(dòng)力箱）功率，通過查表計(jì)算如下：布氏硬度：HB =HB min－ (HBmax－HB min)31=160－ (210－160)=143.3切削力： =26FD8.0f6.HB=26×10.2× ×143.38.0156.013=1143.6N切削扭矩： =10T9.1D8.0f6.HB=10× × ×143.3.28.056.0=3556N·mm切削功率： =P974Tv?=3556×16/(9740×3.14×10.2)=0.18kw式中：HB——布氏硬度F——切削力（N）D——鉆頭直徑（mm）f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r）T——切削扭矩(N·mm)V——切削速度（m/min）P——切削功率(kw)3.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu)閥腔的布氏硬度在 HB160～210，孔徑 D 為 10.2mm，刀具的材料選擇高速鋼鉆頭（W18Cr4V） ，為了使工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、刃磨簡單，選擇標(biāo)準(zhǔn) Φ10.2 的麻花鉆。孔加工刀具的長度應(yīng)保證加工終了時(shí)刀具螺旋槽尾端與導(dǎo)向套之間有 30～50mm 的距離，以便排出切屑和刀具磨損后有一定的向前的調(diào)整量。3.3 鉆孔組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制前面對(duì)三軸頭單工位同步鉆床工藝方案及配置型式、結(jié)構(gòu)方案確定的有關(guān)問題，它是鉆床總體設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。下面就以鉆床加工變速箱體總體設(shè)計(jì)的另一個(gè)問題，既總體設(shè)計(jì)方案的圖紙表達(dá)形式——“三圖一卡”設(shè)計(jì)，其內(nèi)容包括：繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖、編制生產(chǎn)率卡。143.3.1 被加工零件工序圖1、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(tái)組合機(jī)床完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準(zhǔn)、夾具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成品狀況的圖紙，它不能用用戶提供的圖紙代替，而是在原零件圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床的加工的內(nèi)容，加上必要的說明繪制成的。它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)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。殼體用鉆孔組合機(jī)床的被加工零件工序圖如 2－2 所示。圖上主要內(nèi)容：（1）被加工零件的形狀，主要外廓尺寸和本機(jī)床要加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、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。（2）本工序所選定的定位基準(zhǔn)、夾緊部位及夾緊方向。（3）被加工零件的名稱、編號(hào)、材料、硬度及被加工部位的加上余量等。2、繪制被加工零件工序圖的注意事項(xiàng)為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定要圖出被本機(jī)床的加工內(nèi)容。繪制時(shí)，應(yīng)按一定的比例，選擇足夠的視圖及剖視圖，突出加工部位（用粗實(shí)線） ，并把零件輪廓及與機(jī)床、夾具設(shè)計(jì)有關(guān)部位（用細(xì)實(shí)線）表清楚，凡本道工序保證的尺寸、角度等，均應(yīng)在尺寸數(shù)值下方面用粗實(shí)線標(biāo)記。15圖 2－2 被加工零件工序圖附注：1.被加工零件：閥腔；2.材料及硬度：QT450-10 HB160~210；3.3.2 加工示意圖圖 2－3 加工示意圖1、加工示意圖的作用和內(nèi)容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(jī)床上的加工過程，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，是刀具、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文件。圖 2－3 為閥腔上 10 個(gè)孔立式鉆床加工示意圖。在圖上應(yīng)標(biāo)注的內(nèi)容：16（1）機(jī)床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程。（2）工件、夾具、刀具及多軸箱端面之間的距離等。（3）主軸的結(jié)構(gòu)類型，尺寸及外伸長度；刀具類型，數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸、接桿的結(jié)構(gòu)尺寸；刀具、接桿、主軸之間的連接方式，刀具應(yīng)按加工終了位置繪制。2、繪制加工示意圖之前的有關(guān)計(jì)算（1）刀具的選擇 刀具選擇考慮加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素。（2）初定主軸類型、尺寸、外伸長度因?yàn)檩S的材料為 40Cr，剪切彈性模量 G=81.0GPa,剛性主軸取 ψ＝1／4（ 0）／m,所以B 取 2.316，根據(jù)剛性條件計(jì)算主軸的直徑為：d B =2.316× =17.8mm?4T4356式中：d——軸直徑（mm）T——軸所承受的轉(zhuǎn)矩（N·mm）B——系數(shù)本設(shè)計(jì)中所有主軸直徑皆取 d=20mm,主軸外伸長度為：L=115mm，D/ 為 30/10.2，1d（3）選擇刀具接桿 由以上可知，多軸箱各主軸的外伸長度為一定值，而刀具的長度也是一定值，因此，為保證多軸箱上各刀具能同時(shí)到達(dá)加工終了位置，就需要在主軸與刀具之間設(shè)置可調(diào)環(huán)節(jié)，這個(gè)可調(diào)節(jié)在組合機(jī)床上是通過可調(diào)整的刀具接桿來解決的,連接桿如圖 3-3 所示圖 3-3 可調(diào)連接桿連接桿上的尺寸 d 與主軸外伸長度的內(nèi)孔 D 配合，因此，根據(jù)接桿直徑 d 選擇刀具接17桿參數(shù)如表 2－4 所示：表 2－4 可調(diào)接桿的尺寸d(h6) D1(h6) d2 d3 L l1 l2 l3螺母厚度20 Tr20×6 莫氏 1 號(hào) 12 20 186 46 40 100 12（4）確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸從保證加工終了時(shí)主軸箱端面到工件端面間距離最小來確定全部聯(lián)系尺寸，加工示意圖聯(lián)系尺寸的標(biāo)注如圖 3-3 所示。其中最重要的聯(lián)系尺寸即工件端面到多軸箱端面之間的距離,它等于刀具懸伸長度、螺母厚度、主軸外伸長度與接桿伸出長度（可調(diào)）之和，再減去加工孔深度和切出值。（5）工作進(jìn)給長度的確定 如圖 3-4 工作進(jìn)給長度 應(yīng)等于工件加工部位長度 L 與工L刀具切入長度 和切出長度 之和。切入長應(yīng) 應(yīng)根據(jù)工件端面誤差情況在 5～10mm 之間1L2L1選擇，誤差大時(shí)取大值，因此取 =5mm，切出長度 =1/3d+(3～8)= +8 8mm,所12 2.103??以 =19.8+5+8=32.8mm.工（6）快進(jìn)長度的確定 考慮實(shí)際加工情況，在未加工之前，保證工件表面與刀尖之間有足夠的工作空間，也就是快速退回行程須保證所有刀具均退至夾具導(dǎo)套內(nèi)而不影響工件裝卸。這里取快速退回行程為 160mm，快退長度等于快速引進(jìn)與工作工進(jìn)之和，因此快進(jìn)長度 160－32.8=127.2mm.183.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖圖 2-8 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖1、聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容一般來說，組合機(jī)床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用部件——?jiǎng)恿ο?、?dòng)力滑臺(tái)、立柱、立柱底座加上專用部件——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和運(yùn)動(dòng)關(guān)系，以檢驗(yàn)機(jī)床各部件的相對(duì)位置及尺寸聯(lián)系是否滿足要求，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(jì)提供依據(jù)。聯(lián)系尺寸圖也可以看成是簡化的機(jī)床總圖，它表示機(jī)床的配置型式及總體布局。如圖 2－8 所示，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的內(nèi)容包括機(jī)床的布局形式，通用部件的型號(hào)、規(guī)格、動(dòng)力部件的運(yùn)動(dòng)尺寸和所用電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)、工件與各部件間的主要聯(lián)系尺寸，專用部件的輪廓尺寸等。2、選用動(dòng)力部件選用動(dòng)力部件主要選擇型號(hào)、規(guī)格合適的動(dòng)力滑臺(tái)、動(dòng)力箱。（1）滑臺(tái)的選用 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、最大行程長度和加工精度等因素來選用合適的滑臺(tái)。1）驅(qū)動(dòng)形式的確定 根據(jù)對(duì)液壓滑臺(tái)和機(jī)械滑臺(tái)的性能特點(diǎn)比較，并結(jié)合具體的加19工要求，使用條件選擇 HY 系列液壓滑臺(tái)。2）確定軸向進(jìn)給力 滑臺(tái)所需的進(jìn)給力= ∑ =6×1143.6=8KN進(jìn)Fi式中： ——各主軸加工時(shí)所產(chǎn)生的軸向力i由于滑臺(tái)工作時(shí)，除了克服各主軸的軸的向力外，還要克服滑臺(tái)移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的摩擦力。因而選擇滑臺(tái)的最大進(jìn)給力應(yīng)大于 ＝8KN。進(jìn)F3）確定進(jìn)給速度 液壓滑臺(tái)的工作進(jìn)給速度規(guī)定一定范圍內(nèi)無級(jí)調(diào)速，對(duì)液壓滑臺(tái)確定切削用量時(shí)所規(guī)定的工作進(jìn)給速度應(yīng)大于滑臺(tái)最小工作進(jìn)給速度的 0.5～1 倍;液壓進(jìn)給系統(tǒng)中采用應(yīng)力繼電器時(shí)，實(shí)際進(jìn)給速度應(yīng)更大一些。本系統(tǒng)中進(jìn)給速度=n·f=37.5mm/min。所以選擇 HY25IA 液壓滑臺(tái)，工作進(jìn)給速度范圍 32～800mm/min，快vf速速度 12m/min。4）確定滑臺(tái)行程 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)床的制造誤差以及刀具磨損后能向前調(diào)整。本系統(tǒng)前備量為 20mm，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，為方便裝卸刀具，這是取 40mm,所以滑臺(tái)總行程應(yīng)大于工作行程，前、后備量，后備量之和。即：行程 L＞160+20+40=220mm，取 L＝250mm。綜合上述條件，確定液壓動(dòng)力滑臺(tái)型號(hào)HY25IA。（2）由下式估動(dòng)力箱的選用 動(dòng)力箱主要依據(jù)多軸所需的電動(dòng)機(jī)功率來選用，在多軸箱沒有設(shè)計(jì)之前， 可算主P＝ ／η主 切＝10×0.21／0.7＝3.0KW式中：η——多軸箱傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí) η＝0.8～0.9；有色金屬時(shí)η＝0.7～0.8，本系統(tǒng)加工 ZL102 JB307-62，取 η＝0.7．動(dòng)力箱的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)大于計(jì)算功率，并結(jié)合主軸要求的轉(zhuǎn)速大小選擇。因此，選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y100L —6B5 的 1TD32A 型動(dòng)力箱，動(dòng)力箱輸出軸至箱底面高度為 125mm。1203、確定裝料高度裝料高度指工件安裝基面至機(jī)床底面的垂直距離，在現(xiàn)階段設(shè)計(jì)組合機(jī)床時(shí)，裝料高度可視具體情況在 H＝580～1060mm 之間選取，本系統(tǒng)取裝料高度為 850m。4、中間底座輪廓尺寸中間底座的輪廓尺寸要滿足 Y 軸滑臺(tái)在其上面聯(lián)接安裝的需要，又考慮到與立柱底座相連接。因此，中間底座采用側(cè)底座 1CC32。5、確定多軸箱輪廓尺寸本機(jī)床配置的多軸箱總厚度為 340mm，寬度和高度按標(biāo)準(zhǔn)尺寸中選取。計(jì)算時(shí)，多軸箱的寬度 B 和高度 H 可確定為：B=500 H=500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B×H=500X500mm。3.3.4 生產(chǎn)率計(jì)算卡生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映所設(shè)計(jì)機(jī)床的工作循環(huán)過程、動(dòng)作時(shí)間、切削用量、生產(chǎn)率、負(fù)荷率等技術(shù)文件，通過生產(chǎn)率計(jì)算卡，可以分析擬定的方案是否滿足用戶對(duì)生產(chǎn)率及負(fù)荷率的要求。計(jì)算如下：切削時(shí)間： T 切 = L/vf+t 停= 32.8/37.5＋2×15/250=0.875＋0.12=0.995 min式中：T 切 ——機(jī)加工時(shí)間（min）L——工進(jìn)行程長度（mm）vf—— 刀具進(jìn)給量（mm/min）t 停 ——死擋鐵停留時(shí)間。一般為在動(dòng)力部件進(jìn)給停止?fàn)顟B(tài)下，刀具旋轉(zhuǎn)5～15 r 所需要時(shí)間。這里取 15r輔助時(shí)間 T 輔 = +t 移 +t 裝fkvL43?= （127.2＋160）×2/12000+0.1+1.5= 1.65min式中：L 3、L 4 ——分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退長度（mm）21vfk ——快速移動(dòng)速度（mm/min）t 移 ——工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)間（min）,一般為 0.05～0.13min,取 0.1 mint 裝 ——裝卸工件時(shí)間（min）一般為 0.5～1.5min,取 1.5min機(jī)床生產(chǎn)率 Q 1 = 60/T 單= 60/（T 切 +T 輔 ）=60/（0.995+1.65）=23 件/h機(jī)床負(fù)荷率按下式計(jì)算 η= Q 1/Q×100%= A/ Q1tk×100%=20000/20×1950×100%=51.3%式中：Q——機(jī)床的理想生產(chǎn)率（件/h）A——年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件）tk——年工作時(shí)間，單班制工作時(shí)間 tk =1950h表 2－5 生產(chǎn)率計(jì)算卡圖號(hào) 毛坯種類 鑄件名稱 閥腔 毛坯重量被加工零件材料 QT450-10 硬度 HB160～210工序名稱 閥腔鉆孔 10-M12 工序號(hào) 工時(shí)/min序號(hào)工步名稱工作行程/mm切速/（r·min -1）進(jìn)給量/（mm·r -1）進(jìn)給量/（mm·min -1）工進(jìn)時(shí)間輔助時(shí)間1 按裝工件 0.52 工件定位夾緊 0.253 Z 軸快下 127.2 12000 0.0094 Z 軸工進(jìn) 32.8 250 0.15 37.5 0.9955 Z 軸暫停 0.1196 Z 軸快上 160 12000 0.013227 Z 軸暫停 0.1198 工件松開 0.259 卸下工件 0.5累計(jì) 0.995 1.76單件總工時(shí) 2.755機(jī)床生產(chǎn)率 23 件/h理論生產(chǎn)率 20 件/h備注1、主軸轉(zhuǎn)速 500r/min2、一次安裝加工完一個(gè)工件負(fù)荷率 51.3%3.4 多軸箱的設(shè)計(jì)3.4.1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的如圖 2－9 所示:23如圖 2－9 鉆孔組合機(jī)床多軸箱原始依據(jù)圖3.4.2 多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì)（1）根據(jù)原始依據(jù)圖（圖 2－9） ，畫出驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)位置。如下表：表 2—7 驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)值坐標(biāo) 驅(qū)動(dòng)軸 O 主軸 1 主軸 2 主軸 3 主軸 4 主軸 5X 0 35 －35 -70 -35 35Y 169.5 43 43 104 164 164坐標(biāo) 主軸 6 主軸 7 主軸 8 主軸 9 主軸 10X 70 -35 35 -35 35Y 104 225 225 324 324（2）確定各軸位置及齒輪齒數(shù)1）主軸型式和直徑、齒輪模數(shù)的確定主軸的型式和直徑，主要取決于工藝方法、刀具主軸聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)、刀具的進(jìn)給抗力和切削轉(zhuǎn)矩。鉆孔采用滾珠軸承主軸。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(dòng)軸的直徑也可參考主軸直徑大小初步選定。 齒輪模數(shù) m（單位為 mm）按下列公式估算： 2（t/m 1+2+1.25）－d0/m 1Zmin?=2×(33.3/3+2+1.25)－30/3=18.924所以驅(qū)動(dòng)軸齒數(shù)要大于等于 19。為減小傳動(dòng)軸的種類，所有傳動(dòng)軸的直徑取 22mm.2）傳動(dòng)軸 11 為主軸 1，2，3 ，4，5，6 都各自在同一同心圓上。計(jì)算如下：① 驅(qū)動(dòng)軸 O---傳動(dòng)軸 11取 m=3 A=66 u=1Z 驅(qū) + Z11 =2A/m= 2×66/3=44 取 Z 驅(qū) =22 Z11=22d 驅(qū) =66mm d11=66mmn 驅(qū) =720r/min n11=720r/min② 傳動(dòng)軸 11---主軸 1取 m=2 A=70 u=0.69Z11 + Z1 =2A/m= 2×70/2=70 取 Z11 =41 Z1=29d 驅(qū) =82mm d11=58mmn11=720r/min n1=500r/min主軸 2，3，4，5，6 和主軸 1 相同，由傳動(dòng)軸 11 帶動(dòng)③ 傳動(dòng)軸 13---手柄軸 14取 m=3 A=66 u=1Z13 + Z14 =2A/m= 2×66/3=44 取 Z13 =22 Z14=22D13=66mm d14=66mmn13=720r/min n14=720r/min④ 手柄軸 14---油泵 15取 m=3 A=66 u=1Z14 + Z 油泵 =2A/m= 2×66/3=44 取 Z14 =22 Z 油泵 =22d14=66mm d 油泵 =66mmn14=720r/min n 油泵 =720r/min⑤ 油泵 15---傳動(dòng)軸 12取 m=3 A=66 u=1Z 油泵 + Z12 =2A/m= 2×66/3=44 取 Z 油泵 =22 Z12=22D 油泵 =66mm d12=66mm25N 油泵 =720r/min n12=720r/min⑥ 傳動(dòng)軸 12---主軸 7取 m=2 A=70 u=0.69Z12 + Z7 =2A/m= 2×70/2=70 取 Z12=41 Z7=29d12=82mm d17=58mmn12=720r/min n7=500r/min主軸 8,9,10 和主軸 7 相同，由傳動(dòng)軸 12 帶動(dòng)本機(jī)床齒輪的選用按照下表選用齒輪種類 寬度（mm） 齒 數(shù) 模數(shù)（mm） 孔徑（mm）驅(qū)動(dòng)軸齒輪 243216～50 連續(xù)16～702、2.5、32、2.5、3、415、20、30、35、4025、30、35、40、50傳動(dòng)軸齒輪44（B 型） 45 225、30、40、50輸出軸齒輪 32 37 3 18、22、28、32、363.4.3 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖傳動(dòng)系統(tǒng)圖是表示傳動(dòng)關(guān)系是示意圖，即用以確定的傳動(dòng)軸將驅(qū)動(dòng)軸和各主軸連接起來，繪制在多軸箱輪廓內(nèi)的傳動(dòng)示意圖（見多軸箱裝配圖） 263.4.4 傳動(dòng)零件的校核（1）驗(yàn)算傳動(dòng)軸的直徑校核傳動(dòng)軸以承受的總扭矩最大傳動(dòng)軸 12，由它驅(qū)動(dòng)的有主軸 7、8、9、10 和油泵軸15。主軸扭矩：T 7=T8=T9= T10 =T 油泵 =3556N·mm液壓泵軸的扭矩：查得 R12-1A 液壓泵的最高壓力為 0.3MPa、排量為 5.88ml/r。假設(shè)在理想無泄漏狀態(tài)，即：P·q=T·ω式中：P——液壓泵的壓力 N/㎡q——液壓泵的排量 m3/sT——輸入扭矩 N·m27ω——輸入角速度 rad/s單位換算：P=0.3MPa=0.3×10 6Pan =720r/min=12r/sq=5.88×12=70.56ml/r=70.56×10-6m3/sω=2πn/60=2×3.14×720/60=75.4rad/s代入公式：P·q=T·ω70.56×10-6×0.3×106=68.56T7解得：T 7=308.8N·mmT5=T1/i5-1+T4/i5-4+T7/i5-7=2×3274.45/0.914+308.8/0.667=7628N·mm根據(jù) d=B =2.316× =21.6mm<22mm4T47628因此傳動(dòng)軸 11,12,13,14，15 是符合要求的。（2）齒輪模數(shù)的驗(yàn)算對(duì)多軸箱中承受載荷最大、最薄弱的軸 12 上的齒輪進(jìn)行接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算。齒輪的材料為 45 鋼，表面淬火，布氏硬度 HB=229～286，平均值 240HB。設(shè)使用壽命10 年。齒輪 Z12=23、Z 14=23、寬度 B=37mm，傳動(dòng)比 i5-1=1,工作時(shí)間比 1.088/2.804=0.39。注：在校核計(jì)算的過程中所要見的表和圖在《機(jī)械設(shè)計(jì)》一書中，邱宣懷等編著，2003 年高等教育出版社。校核計(jì)算：接觸疲勞極限 б Hlim 由圖 12.17c 得 б Hlim =410MPa齒輪 5 的圓周速度 v5 v12= = =1.37m/s1065?nd?106892.43.?精度等級(jí) 選 9 級(jí)精度使用系數(shù) KA 由表 12.9 KA=1.1動(dòng)載系數(shù) KV 由圖 12.9 KV=1.24齒間載荷分配系數(shù) KHα 由表 12.10 先求28Ft=2T5/d5=2×7584.89/60=252.83NKAFt/b=1.1×252.83/37=7.52N/mm<100N/mmε α =[1.88－3.2×( + )]cosβ (β=0)51Z=1.88－3.2×( + )3028=1.67Zε= = =0.8834???67.1由此得 KHα = = =1.2921?Z28.0齒向載荷分布系數(shù) KHβ 由表 12.11 知KBβ =A+B[1+0.6·（ ）·2]（ ）·2+C·10 -3b5db5db=1.17+0.16×[1+0.6×(37/60)×2] ×(37/60)×2+0.61×10-3×37=1.28載荷系數(shù) K K=KAKVKHα KHβ=1.1×1.24×1.29×1.28=2.25彈性系數(shù) ZE 由表 12.12 ZE=189.8 MPa節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ZH 由圖 12.16 （X 1 X2）/(Z 1 Z2)=0.005?ZH=2.62接觸最小安全系數(shù) SHmin 由表 12.14 SHmin=1.25總工作時(shí)間 th th=10×365×8×0.39=11481.6h應(yīng)力循環(huán)次數(shù) NL1=60γn 5th= 60×3×436.892×11481.6=9.03×108NL2=60γn 1th =60×1×478×11481.6=3.2×10829接觸壽命系數(shù) ZN 由圖 12.18 ZN1=1.14ZN2=1.24許用接觸應(yīng)力[σ H] [σ H1]= = =373.92MPamin1lHNS?25.40?[σ H2]= = =406.7MPain2l .驗(yàn)算 σ H=ZE·ZH·Zε ubdkT125??=189.8×2.62×0.88× 07.163789.54.2???=301.95MPa<373.92 MPa計(jì)算表明：接觸疲勞強(qiáng)度是合適是，齒輪尺寸無須調(diào)整。齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算重合度系數(shù) Yε Yε= 0.25+0.75/ε α =0.25+0.75/1.67=0.7齒間載荷分配系數(shù) KFα 由表 12.10 KFα =1/Yε =1/0.7=1.43齒向載荷分配系數(shù) KFβ b/h=37/(2.25×2)=8.22由圖 12.14 KFβ =1.2載荷系數(shù) K K=KAKVKFα KFβ=1.1×1.24×1.43×1.2=2.34齒形系數(shù) YFα 由圖 12.21 YFα1 =2.37YFα2 =2.56應(yīng)力修正系數(shù) YSα 由圖 12.22 YSα1 =1.68YSα2 =1.62彎曲疲勞極限 σ Flim 由圖 12.23c σ Flim=380MPa彎曲最小安全系數(shù) SFmin 由表 12.14 SFmin=1.25應(yīng)力循環(huán)系數(shù) NL NL1=60γn 5th=9.03×108NL2=60γn 1th =3.2×108彎曲壽命系數(shù) YN 由圖 12.24 YN1=0.9830YN2=1.0尺寸系數(shù) Yx 由圖 12.25 Yx=0.85許用彎曲應(yīng)力[σ F] [σ F1] = min1lFXNS?=380×0.98×0.85/1.25=253.25MPa[σ F2]= min21lFXNSY?=380×1×0.85/1.25=258.4MPa驗(yàn)算 σ f1= YFα1 YSα1 YεmbdkT52= ×2.37×1.63×0.7603789.4.?=21.62MPa<[σ f1]σ f2=σ f1 12?SFY=21.62× 68.375?=22.52MPa<[σ f2]傳動(dòng)無嚴(yán)重過載，故不做靜強(qiáng)度校核。4 夾具設(shè)計(jì) 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)在組合機(jī)床設(shè)計(jì)中占有重要的地位。它的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度。本夾具主要是用來鉆閥腔箱體上端十個(gè) M12 螺紋孔底孔，整個(gè)需要加工的孔的位置尺寸用機(jī)床和夾具就能直接保證。因此，在本道工序加工時(shí)，主要應(yīng)考慮如何保證垂直度要求的前題下，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。為了很好利用工廠實(shí)際設(shè)備和提高生產(chǎn)率，設(shè)計(jì)專用夾具進(jìn)行加工。314.1 機(jī)床夾具的概述4.1.1 機(jī)床夾具的組成(1)定位元件和定位裝置 用于確定工件正確位置的元件或裝置，如 V 形塊，定位銷，凡是夾具都有定位元件，它是實(shí)現(xiàn)夾具基本功能的元件。(2)夾緊元件和夾緊裝置 用于固定工件以獲得的正確位置的元件或裝置。工件在夾具定位之后引進(jìn)加工之前必須將工件夾緊，使其在加工時(shí)在切削力的作用下不離開已獲得的定位，有時(shí)同一個(gè)元件既能定位，也具有夾緊的雙重功效。(3)導(dǎo)向元件 確定刀具的位置并引導(dǎo)刀具的元件，它也可以供鉆鏜類夾具在機(jī)床上安裝時(shí)做基準(zhǔn)找正用。(4)夾具體 夾具體也稱為夾具本體，用于將各種元件，裝置連于一體，并通過它將整個(gè)夾具安裝在機(jī)床上，一般采用鑄鐵制造，它是保證夾具的剛度和改善夾具動(dòng)力學(xué)特性的重要部分。如果夾具體的剛性不好，加工時(shí)將要引起較大的變形和震動(dòng)，產(chǎn)生較大的加工誤差。4.1.2 機(jī)床夾具的類型機(jī)床夾具的種類很多，形狀千差萬別，為了設(shè)計(jì)和制造方便，一般按某一屬性進(jìn)行分類，如按所使用的機(jī)床分：車床夾具，銑床夾具，鏜床夾具，磨床夾具和鉆床夾具。4.2 夾緊方案和夾緊元件的設(shè)計(jì)工件在切削過程中會(huì)受到切削力、慣性力等作用，因此必須夾緊以保證定位，典型的夾緊裝置是由夾緊元件、中間傳力機(jī)構(gòu)和動(dòng)力源裝置所組成。夾緊元件是執(zhí)行夾緊的最終元件，是直接與零件接觸來完成夾緊的。中間傳力機(jī)構(gòu)是傳傳遞動(dòng)力源裝置的力到夾緊元件來完成夾緊，它可以改變夾緊力的大小、方向和使夾緊具有自鎖性能。動(dòng)力裝置是產(chǎn)生夾緊力的動(dòng)力源，所產(chǎn)生的力稱為原始力。夾緊裝置在夾緊過程中有一定的要求：(1)夾緊裝置應(yīng)保證工件定位，而不能破壞工件的定位。(2)夾緊力的大小應(yīng)能保證工件在加工時(shí)的位置不變，同時(shí)又不能使工件產(chǎn)生變形。(3)夾緊力的方向應(yīng)和切削力方向相應(yīng)，使夾緊力減小。(4)夾緊裝置的動(dòng)作應(yīng)迅速、方便、安全。32(5)夾緊裝置的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、合理、制造方便。由于該道工序是鉆 φ12 孔，此零件屬于大批量生產(chǎn)，并且切削力較小，所以力求夾具設(shè)計(jì)簡單，降低成本的原則。則本夾具采用壓板夾緊。4.3 夾具的性能及優(yōu)點(diǎn)（1）剛性好該夾具在高轉(zhuǎn)速的情況下不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)， 。套筒用鑄鐵件制造，無薄弱環(huán)節(jié)。整個(gè)機(jī)構(gòu)不存在剛性不足、偏載和偏心現(xiàn)象。（2）應(yīng)用范圍廣此夾具更換不同直徑的彈簧套筒，可以加工不同直徑的同類產(chǎn)品，通用性好。（3）精度保證較高使用一面?zhèn)z銷定位，消除了工件的定位間隙，有效地保證了被加工零件的位置精度。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明其定位精度可達(dá) 0.01mm。4.4 夾具體的設(shè)計(jì)夾具體的設(shè)計(jì)是整個(gè)夾具的基礎(chǔ)零件，定位元件、夾緊裝置、連接元件、導(dǎo)向元件或?qū)Φ堆b置等都要求裝在它上面，因此夾具體是一個(gè)復(fù)雜而又重要的零件，而且必須滿足一定的要求：1）夾具體要有足夠的剛度，承受夾緊力及加工時(shí)的切削力，一般夾具體為鑄件，但也可是焊接件。2）夾具體一般應(yīng)考慮搬運(yùn)的吊裝問題，以方便夾具的安裝對(duì)于小規(guī)模當(dāng)然可以不考慮吊裝，但也應(yīng)該考慮搬運(yùn)的問題。3）夾具體上應(yīng)考慮排屑和清理切屑方便。4）夾具體的結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)考慮夾具體的穩(wěn)定性，夾具底面可以做的稍大些。5）由于夾具體一般都比較復(fù)雜，故要考慮結(jié)構(gòu)工藝性，對(duì)加工和安裝都應(yīng)該合理、方便。4.5 夾具精度分析計(jì)算夾具精度計(jì)算是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，它是檢驗(yàn)夾具是否合乎零件加工要求。利用夾具在機(jī)床上加工工件時(shí)，機(jī)床、夾具、工件、刀具等形成一個(gè)封閉的加工系統(tǒng)，它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關(guān)系，從而保證工序尺寸的要求。這些聯(lián)系環(huán)節(jié)中的任何誤差，都將以加工誤差的形式直接影響工件的加工精度，這些誤差主要有：331）因工件在夾具中定位不準(zhǔn)確，使工件的原始基準(zhǔn)偏離規(guī)定位置而產(chǎn)生工件定位誤差Δdw。2）因夾具在機(jī)床上安裝不準(zhǔn)確，使夾具的安裝面偏離規(guī)定位置而產(chǎn)生夾具安裝誤差Δa。3）因刀具相對(duì)夾具位置不準(zhǔn)確，或刀具與導(dǎo)向、對(duì)刀元件之間的配合間隙引起的導(dǎo)向或?qū)Φ墩`差 Δt。4）因機(jī)床精度、刀具制造精度和磨損，加工調(diào)整、加工變形等因素引起的與加工方法有關(guān)的加工方法誤差 Δg。為了使夾具能加工出合格的工件，上述各項(xiàng)誤差的總和應(yīng)不超過工序尺寸（或位置要求）的公差 Δk。即Δdw+Δa+Δt+Δg〈Δk 上式稱為誤差計(jì)算不等式，其中各項(xiàng)誤差都是在工序尺寸方向上的分量，如果工序尺寸（包括位置精度要求）不止一個(gè)，則只有在每個(gè)工序尺寸的誤差計(jì)算不等式都能滿足要求時(shí)，所設(shè)計(jì)的夾具才能保證加工要求。對(duì)夾具而言，1）工件在夾具中的定位誤差在前面已經(jīng)分析。即 Δdw=0.07mm。2）夾具的安裝誤差 Δa，夾具的安裝誤差是夾具在機(jī)床上安裝時(shí)，因夾具的安裝面偏離了規(guī)定的位置，從而使原始基準(zhǔn)發(fā)生移動(dòng)而在工序尺寸產(chǎn)生的偏差，采用定位鍵進(jìn)行定位，則安裝誤差 Δa=0.005mm。3）刀具位置誤差 Δt 的確定，刀具位置誤差是刀具相