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圖書分類號 密 級 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 臥式雙面十軸組合鉆床右主軸箱及中間底座設(shè)計 DESIGN OF RIGHT SPINDLE BOX AND MIDDLE BASE OF HORIZONTAL DOUBLE SIDED 10 AXIS COMBINATION DRILLING MACHINE 學(xué) 生 姓 名 倪 佳 麗 學(xué) 院 名 稱 機 電 工 程 學(xué) 院 專 業(yè) 名 稱 機 械 設(shè) 計 制 造 及 其 自 動 化 指 導(dǎo) 教 師 韓 翔 2008 年 6 月 2 日 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 I 徐州工程學(xué)院學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明 所呈交的學(xué)位論文 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下 獨立進行研 究工作所取得的成果 除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外 本論文不含任何 其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果 對本文的研究做出重要貢 獻的個人和集體 均已在文中以明確方式標注 本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān) 論文作者簽名 日期 年 月 日 徐州工程學(xué)院學(xué)位論文版權(quán)協(xié)議書 本人完全了解徐州工程學(xué)院關(guān)于收集 保存 使用學(xué)位論文的規(guī)定 即 本校學(xué)生在學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位論文的知識產(chǎn)權(quán)歸徐州工程學(xué)院所擁有 徐州工程學(xué)院有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交學(xué)位論文的紙本復(fù)印件 和電子文檔拷貝 允許論文被查閱和借閱 徐州工程學(xué)院可以公布學(xué)位論文的 全部或部分內(nèi)容 可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫進 行發(fā)布和檢索 可以采用影印 縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文 論文作者簽名 導(dǎo)師簽名 日期 年 月 日 日期 年 月 日 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 II 摘要 組合機床是根據(jù)工件加工需要 以大量通用部件為基礎(chǔ) 配以少量專用部件組成的 工序集中的一種高效專用機床 而且其生產(chǎn)效率高 加工精度穩(wěn)定 自動化程度高 使 工人勞動強度降低 本次設(shè)計的是一臺加工 汽車制動室支架 的組合鉆床 主要用來一次性加工完成 汽車制動室支架的二個零件 共計 10 個孔 一次安裝兩個工件 左主軸箱鉆 4 孔 右主 軸箱鉆 6 孔 我負責(zé)設(shè)計的是右主軸箱和中間底座的設(shè)計 根據(jù)所加工孔的位置及速度要求 算出切削速度和主軸轉(zhuǎn)速 確定右主軸箱輪廓尺 寸 主軸的型式和直徑 再根據(jù)驅(qū)動軸位置和轉(zhuǎn)速 各主軸位置及其轉(zhuǎn)速要求 合理布 置傳動軸的位置 把驅(qū)動軸和各主軸連接起來 使各主軸獲得所需轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向 完成鉆 孔 中間底座的結(jié)構(gòu) 尺寸則需要根據(jù)工件的大小 形狀以及組合鉆床的配置形式等來 確定 由于組合鉆床能夠進行多工位加工 提高自動化程度 縮短加工時間和輔助時間 而且組合鉆床大部分都是由通用部件組成 研制周期較短 便于設(shè)計 制造和使用維護 成本低 而且機床易于改造 產(chǎn)品和工藝變化時 通用部件還能重復(fù)利用 經(jīng)濟性較好 所以組合機床在大批量生產(chǎn)中的應(yīng)用十分廣泛 關(guān)鍵詞 組合鉆床 主軸箱 中間底座 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 III Abstract Combination machine is based on the workpiece processing needs take a large number of general part as the foundation with a few of dedicated part which composes the focus on process of a efficient special machine Moreover its production efficiency is high machining accuracy is stable degree of automation is high cause the workers labor intensity to reduce This design is a combination drilling machine of processing automobile brake room stent mainly uses for complete two parts of automobile brake room stent which processing a one time the total 10 holes one time installs two workpieces the left spindle box drills 4 the right spindle box drills 6 what I am responsible to the design of the right spindle box and the middle base According to processes the hole the position and the speed request calculated to cutting speed and the spindle speed determines the right spindle box outline of size the spindle type and the diameter Then according to drive shaft position and speed various spindle position and rotational speed request reasonable arrangement transmission shaft location connects the drive shaft and various spindle causes various spindle to obtains needs the rotational speed and change direction completes the drill hole The middle base s structure size has to be based on the workpiece size the shape as well as the combination drilling machine configuration form and so on to determined Due to the combination drilling machine carries on the multi location processing improves the degree of automation reduces processing time and auxiliary time Moreover the combination drilling machine majority is composed of general part the development cycle is short and is advantageous for the design the manufacture and use maintenance the cost is low Moreover the machine easy to transform when product and process changes the general part can also the reuse the efficiency be good So combination of machine tools is very widespread in production in enormous quantities application Keywords combination drilling machine spindle box middle base 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 I 目 錄 1 組合機床概述 1 1 1 引言 1 1 2 組合機床組成及特點 1 1 3 組合機床的工藝范圍及配置形式 2 1 3 1 組合機床的工藝范圍 2 1 3 2 組合機床的配置形式 3 1 4 組合機床的設(shè)計步驟 5 1 4 1 調(diào)查研究 5 1 4 2 總體方案設(shè)計 5 1 4 3 技術(shù)設(shè)計 6 1 4 4 工作設(shè)計 6 2 組合鉆床設(shè)計 7 2 1 零件分析 7 2 2 組合鉆床設(shè)計的組成及設(shè)計任務(wù) 7 2 2 1 組合鉆床設(shè)計的組成 7 2 2 2 本課題主要任務(wù) 7 2 3 工藝方案及基準的選擇 8 2 3 1 確定組合鉆床工藝方案的機本原則 8 2 3 2 組合鉆床工藝方案的一般步驟 9 2 3 3 確定切削力 切削轉(zhuǎn)矩 切削功率及刀具耐用度 10 2 4 組合鉆床主軸箱概況 10 2 4 1 組成 10 2 4 2 主軸箱的通用零件 10 2 5 工序與計算 11 2 5 1 加工條件 11 2 5 2 計算切削速度 主軸轉(zhuǎn)速 11 3 多軸箱的設(shè)計 13 3 1 多軸箱的基本結(jié)構(gòu)和表達方法 13 3 1 1 多軸箱的簡介 13 3 1 2 多軸箱的組成 13 3 1 3 多軸箱總圖繪制方法 13 3 2 多軸箱通用零件 13 3 2 1 通用箱體類零件 14 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 II 3 2 2 通用主軸 14 3 2 3 通用傳動軸 14 3 2 4 通用齒輪和套 14 3 3 通用多軸箱的設(shè)計分析 15 3 3 1 繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 15 3 3 2 確定多軸箱輪廓尺寸 16 3 3 3 主軸型式和直徑的確定 16 3 3 4 主軸箱所需進給力計算 18 3 3 5 主軸箱所需功率計算 18 3 3 6 動力部件 19 3 3 7 多軸箱傳動設(shè)計 19 3 3 8 計算傳動軸的坐標 23 3 3 9 潤滑油泵和手柄軸的安置 24 4 中間底座的設(shè)計 26 4 1 引言 26 4 2 中間底座的作用及基本要求 26 4 2 1 中間底座的作用 26 4 2 2 對于中間底座的基本要求 26 4 3 中間底座的設(shè)計原則 27 4 3 1 合理選擇截面形狀和尺寸 27 4 3 2 合理布置加強筋 27 4 4 中間底座壁厚 加強筋厚度的選擇 27 4 5 如何提高連接處的局部剛度和接觸剛度 28 4 6 中間底座結(jié)構(gòu)工藝性 28 結(jié)論 29 參考文獻 30 致謝 31 附錄 32 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 1 1 組合機床概述 1 1 引言 隨著生產(chǎn)部門生產(chǎn)批量的增加 如何提高生產(chǎn)效率和加工精度 便成了工廠急待解決 的問題 于是 組合機床便應(yīng)運而生 組合機床是由大量通用部件和少量專用部件組成的 工序集中的高效率專用機床 它能對一種 或幾種 零件進行多刀 多軸 多面 多工位 加工 不僅生產(chǎn)效率高 而且加工精度穩(wěn)定 現(xiàn)在大批量生產(chǎn)企業(yè) 組合機床已被廣泛應(yīng)用 1 2 組合機床組成及特點 組合機床是根據(jù)工件加工需要 以大量通用部件為基礎(chǔ) 配以少量專用部件組成的 一種高效專用機床 通用部件是組成組合機床的基礎(chǔ) 用來實現(xiàn)機床切削和進給運動的通用部件 如單 軸工藝切削頭 即鏜削頭 鉆削頭 銑削頭等 傳動裝置 驅(qū)動切削頭 動力箱 驅(qū)動多 軸箱 進給滑臺 機械或液壓滑臺 等為動力部件 用以安裝動力部件的通用部件如側(cè)底 座 立柱 立柱底座等稱為支承部件 為了更好的了解組合機床的優(yōu)越性 有必要將其設(shè)計制造的情況和專用機床進行一 下比較 一臺專用機床 除一些標準件外 全部零件都要一個一個的設(shè)計和制造 勞動 量大 生產(chǎn)周期長 由于全是單件生產(chǎn)的性質(zhì) 不僅制造成本高 而且生產(chǎn)使用的問題 比較多 而設(shè)計制造一臺組合機床的情況就不一樣 組合機床是根據(jù)具體加工對象 用 預(yù)先設(shè)計制造好的通用部件和通用零件 加上少量的專用部件或零件組成的 而通用部 件和通用零件占整臺機床總零件數(shù)的 70 90 這不僅大大地縮短了設(shè)計制造周期 減少 了制造中的問題 提高了機床工作的可靠性 降低了機床制造成本 而且為組合機床設(shè) 計制造工作創(chuàng)造了有利條件 組合機床與萬能機床和專用機床相比 有如下特點 1 組合機床由 70 90 的通用零件 部件組成 可以縮短設(shè)計和制造周期 而且 在需要的時候 還可以部分或全部進行改裝 以組成適應(yīng)新加工要求的新設(shè)備 這就是 說 組合機床有重新改裝的優(yōu)越性 其通用零 部件可以多次重復(fù)利用 2 組合機床是按具體加工對象專門設(shè)計的 可以按最佳工藝方案進行加工 3 在組合機床上可以同時從幾個方向采用多把刀具對幾個工件進行加工 是實現(xiàn) 集中工序 提高生產(chǎn)效率的最好途徑 4 組合機床是在工件一次裝夾下用多軸實現(xiàn)多孔同時加工 有利于保證各孔相互 之間的精度要求 提高產(chǎn)品質(zhì)量 減少了工件工序間的搬運 改善了勞動條件 減少了 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 2 占地面積 5 由于組合機床大多數(shù)零 部件是同類的通用部件 簡化了機床的維護和修理 6 組合機床的通用部件可以組織專門工廠集中生產(chǎn) 有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù) 水平 降低制造成本 組合機床雖然有很多優(yōu)點 但也還有缺點 1 組合機床的可變性較萬能機床低 重新改裝時有 10 20 的零件不能重復(fù)利用 而且改裝時勞動量比較大 2 組合機床的通用部件不是為某一種機床設(shè)計的 而是具有較廣泛的適應(yīng)性 這 樣 就使組合機床的結(jié)構(gòu)較專用機床稍微復(fù)雜些 這次的設(shè)計 同時裝夾兩個零件 左主軸箱同時加工四個孔 右主軸箱同時加工六 個孔 為了減少加工時間和保證各孔相互之間的精度 提高產(chǎn)品質(zhì)量 因此采用雙面十 軸組合鉆床進行加工 簡圖如圖 1 1 所示 圖 1 1 臥式雙面組合鉆床簡圖 1 3 組合機床的工藝范圍及配置形式 1 3 1 組合機床的工藝范圍 目前 組合機床主要用于平面加工和孔加工兩類工序 平面加工包括銑平面 刮平 面 車端面 孔加工包括鉆 擴 鉸 鏜孔以及倒角 切槽 攻螺紋 拉削 推削 磨 削及拋光 沖壓等工序 此外還可以完成焊接 熱處理 自動裝配和檢測 清洗和零件 分類及打印等非切削工作 組合機床最適宜于加工各種大中型箱體類零件 如氣缸蓋 氣缸體 變速箱體 電 機座及儀表殼等零件 也可用于完成軸套類 輪盤類 叉架類和蓋板類零件的部分或全 部工序的加工 近幾年來組合機床在汽車 拖拉機 柴油機 電機 儀器 儀表 縫紉 機 自行車 閥門 礦山機械 冶金 航空 紡織機械及軍工等部門已獲得廣泛的應(yīng)用 一些小批量的生產(chǎn)部門也開始推廣應(yīng)用 其發(fā)展方向為 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 3 1 提高生產(chǎn)率 目前組合機床機器自動線的生產(chǎn)率不斷提高 循環(huán)時間一般是 1 2 分鐘 有的只用 10 30 秒 提高生產(chǎn)率的主要方法是改善機床布局 增加同時工作的刀具 減少加工余 量 提高切削用量 提高工作可靠性以及縮短輔助時間等 為了減少自動線的停車損失 提高自動線的柔性 采用電子計算機進行自動線的管理 2 擴大工藝范圍 現(xiàn)在組合機床及其自動線一般已不是完成一個工作的某幾道工序 而常常是用于完 成工件的全部加工工序 除過去完成平面銑削 鉆孔 擴孔 鉸孔 攻絲 粗鏜孔外 現(xiàn)在已擴大到能完成車削 磨削 拉削 精鏜以及非切削加工工序 3 提高加工精度 現(xiàn)在在組合機床及其自動線上又納入了很多加工工序 如進行 1 級孔的精鏜 保證孔 加工位置精度在 0 01 毫米 為了使自動線能穩(wěn)定地保證加工精度 已廣泛采用自動測量 和刀具自動補償技術(shù) 做到調(diào)刀不停車 4 提高自動化程度 目前組合機床自動線發(fā)展十分迅速 越來越多的組合機床用于組成自動線 組合機 床本身則是向全自動方向發(fā)展 為此 重點是解決工件夾壓自動化和裝卸自動化 5 提高組合機床及其自動線的可調(diào)性 為了提高中小批生產(chǎn)的一些箱體件的生產(chǎn)效率 近幾年來發(fā)展了可調(diào)的多工序多刀 具的組合機床及其自動線 它們大多采用數(shù)字程序控制 除早期發(fā)展的多品種 成組加 工的組合機床及其自動線外 還創(chuàng)造來了自動換刀和自動控制切削用量的組合機床 還 有用于加工中小批生產(chǎn)箱體零件的可自動更換主軸箱的組合機床 用一臺這樣的機床就 能完成一種工件的全部工序加工 能起到一條流水線的作用 特別是數(shù)字程序的發(fā)展 為發(fā)展這種機床創(chuàng)造了更有利的條件 6 創(chuàng)造超小型組合機床 為了適應(yīng)儀器儀表工業(yè)小箱體加工需要 創(chuàng)造超小型組合機床 這種機床多由超小 型氣動液壓動力頭配制而成 體積小 效率高 并能達到高的加工精度 7 發(fā)展專能組合機床及自動線 隨著組合機床的發(fā)展 過去一直被認為需按具體加工對象專門設(shè)計的組合機床 現(xiàn) 在已可以為一些行業(yè)一定范圍的工件創(chuàng)造專能組合機床 1 3 2 組合機床的配置形式 組合機床的通用部件分大型和小型兩大類 用大型通用部件組成的機床稱為大型組 合機床 用小型通用部件組成的機床稱為小型組合機床 大型組合機床和小型組合機床 在結(jié)構(gòu)和配置型式等方面有較大的差別 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 4 1 3 2 1 大型組合機床的配置型式 大型組合機床的配置型式可分為單工位和多工位兩大類 而每類中又有多種配置形 式 按照工序集中程度和不同批量生產(chǎn)的需要還有其他幾種配置形式 1 工序高度集中的組合機床 在基本配置形式的基礎(chǔ)上 增設(shè)動力部件來加工工 件的更多的表面 這些型式都是結(jié)合工件的特定情況配置的 2 用于大批大量生產(chǎn)的組合機床 為了提高生產(chǎn)率 除了使加工時間和輔助時間 盡可能短 還可考慮在每個工位上安裝幾個工件同時進行加工 或在一個工位 或一臺 機床 上設(shè)置幾套夾具 對工件進行多次安裝 從而加工不同的表面 3 轉(zhuǎn)塔頭式及轉(zhuǎn)塔動力箱式組合機床 有單軸和多軸兩類 并有通用系列化標準 通過帶有各種工藝性能的單軸 或多軸 轉(zhuǎn)塔頭或轉(zhuǎn)塔動力箱轉(zhuǎn)位 實現(xiàn)對工件的順序 加工 單軸轉(zhuǎn)塔主軸設(shè)置在轉(zhuǎn)塔體上 工位有 4 8 個或更多 轉(zhuǎn)塔可布置成臥式和立式 多軸轉(zhuǎn)塔主軸則設(shè)置在多軸箱 或單軸主軸箱 上 工位有 3 4 6 個 可以完成對工 件一個面上的主要加工工序 工件可安裝在滑臺上做進給運動 也可以安裝在回轉(zhuǎn)工作 臺上實現(xiàn)多面加工 轉(zhuǎn)塔頭或轉(zhuǎn)塔動力箱也可以用于組成單面 多面或多工位等各種配 置形式的組合機床 轉(zhuǎn)塔式組合機床可以完成一個工位的多工序加工 并可減少機床臺數(shù)和占地面積 由于轉(zhuǎn)塔各工位主軸順序加工 避免了各工位間切削振動的互相干擾 加工精度高 但 切削時間疊加 而且切削時間與輔助時間不重合 機床生產(chǎn)率低 適宜中小批量生產(chǎn)場 合 除上述各種配置外 還采用可調(diào)式組合機床 以適應(yīng)幾種工件的輪番生產(chǎn) 采用自 動換刀式和自動更換主軸箱式組合機床 以適應(yīng)孔數(shù)較少的工件和孔數(shù)較多外形尺寸較 大的工件 采用工件在機床上多次安裝與采用多工位回轉(zhuǎn)工作臺或移動工作臺相結(jié)合的 方式的組合機床 使一臺組合機床能對工件進行多次加工 還可以采用將若干種加工工 藝相近似的工件合并加工的成組加工組合機床 以增大中批量生產(chǎn)的加工能力 1 3 2 2 小型組合機床配置形式 小型組合機床也是由大量通用部件組成 其配置特點是 常用兩個以上具有主運動 和進給運動的小型動力頭分散布置 組合加工 動力頭有套筒式 滑臺式 橫向尺寸小 配置靈活性大 操作使用方便 易于調(diào)整和改裝 小型組合機床分單工位和多工位兩類 目前在生產(chǎn)中使用較多的是各種多工位小型 機床 其中最常用的是回轉(zhuǎn)工作臺式小型組合機床 組合機床的配置形式是多種多樣的 同一零件的加工可采用不同的配置方案 在確 定組合機床配置形式時 應(yīng)對幾個可行的方案進行綜合分析 從機床負荷率 能達到的 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 5 加工精度 使用和排屑的方便性 機床的可調(diào)性 機床部件的通用化程度 占地面積等 方面作比較 選擇合理的機床總體布局方案 1 4 組合機床的設(shè)計步驟 組合機床一般是根據(jù)和用戶簽訂的設(shè)計 制造合同進行設(shè)計的 合同中規(guī)定了具體 的加工對象 工件 加工內(nèi)容 加工精度 生產(chǎn)率要求 交貨日期及價格等主要的設(shè)計 原始數(shù)據(jù) 在設(shè)計過程中 應(yīng)盡量做到采用先進的工藝方案和合理的機床結(jié)構(gòu)方案 正 確選擇組合機床通用部件及機床布局型式 要十分注意保證加工精度和生產(chǎn)效率的措施 以及操作使用方便性 力爭設(shè)計出技術(shù)上先進 經(jīng)濟上合理和工作可靠的組合機床 組 合機床設(shè)計的步驟大致如下 1 4 1 調(diào)查研究 調(diào)查研究的重要內(nèi)容包括以下幾個方面 1 認真閱讀被加工零件圖樣 研究起尺寸 形狀 材料 硬度 重量 加工部位的 結(jié)構(gòu)及加工精度和表面粗糙度要求等內(nèi)容 通過對產(chǎn)品裝配圖樣和有關(guān)工藝資料的分析 充分認識被加工零件在產(chǎn)品中的地位和作用 同時必須深入到用戶現(xiàn)場 對用戶原來的 生產(chǎn)所采用的加工工藝方法和路徑等作全面的調(diào)查研究 2 深入到組合機床使用和制造單位 全面細致地調(diào)查使用單位車間的面積 機床的 布置 毛坯和在制品流向 工人的技術(shù)水平 刀具制造能力 設(shè)備維修能力 動力和起 重設(shè)備等條件以及制造單位的技術(shù)能力 生產(chǎn)經(jīng)驗和設(shè)備狀況等條件 3 研究分析合同要求 查閱 搜集和分析國內(nèi)外有關(guān)的技術(shù)資料 吸取先進的科學(xué) 技術(shù)成就 對于滿足合同要求的難點擬采用的新技術(shù) 新工藝應(yīng)要求進行必要的試驗 以取得可靠的設(shè)計依據(jù) 總之 通過調(diào)查研究應(yīng)為組合機床總體設(shè)計提供必要的大量的數(shù)據(jù) 資料 作好充 分的 全面的技術(shù)準備 1 4 2 總體方案設(shè)計 總體方案的設(shè)計主要包括制定工藝方案 確定零件在組合機床上完成的工藝內(nèi)容及 加工方法 選擇定位基準和夾緊部位 決定工步和刀具種類及其結(jié)構(gòu)形式 選擇切削用 量等 確定機床配置形式 制訂影響機床總體布局和技術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)方案 總體方案的擬定是設(shè)計組合機床總體方案制定的正確與否 將直接影響機床能否達到合 同要求 保證加工精度和生產(chǎn)率 并且結(jié)構(gòu)簡單 成本較低和使用方便 對于同一加工內(nèi)容 有各種不同的工藝方案和機床配置方案 必須對各種可行的方 案作全面分析比較 并考慮使用單位和制造單位等諸方面因素 綜合評價 選擇最佳方 案或較為合理的方案 總體方案設(shè)計的具體工作是編制 三圖一卡 即繪制被加工零件圖 加工示意圖 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 6 機床聯(lián)系尺寸圖 編制生產(chǎn)率計算卡 在設(shè)計聯(lián)系尺寸圖過程中 不僅要根據(jù)動力計算和功能要求選擇各通用部件 往往 還應(yīng)對機床關(guān)鍵的專用部件結(jié)構(gòu)方案有所考慮 根據(jù)所確定的通用部件和專用部件結(jié)構(gòu) 及加工示意圖 即可繪制機床總體布局聯(lián)系尺寸圖 1 4 3 技術(shù)設(shè)計 技術(shù)設(shè)計就是根據(jù)總體已經(jīng)確定的 三圖一卡 設(shè)計機床各專用部件正式總圖 如 設(shè)計夾具 多軸箱等裝配圖以及根據(jù)運動部件有關(guān)參數(shù)和機床循環(huán)要求 設(shè)計液壓和電 氣控制原理圖 設(shè)計過程中 應(yīng)按設(shè)計程序作必要的計算和驗算等工作 并對第二 三 階段中初定的數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)等作相應(yīng)的調(diào)整或修改 1 4 4 工作設(shè)計 當技術(shù)設(shè)計通過審查 有時還須請用戶審查 后即可開展工作設(shè)計 即繪制各個專 用部件的施工圖樣 編制各部件零件明細表 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 7 2 組合鉆床設(shè)計 2 1 零件分析 本次所設(shè)計零件為汽車制動室支架 左右各一 起支承作用 要求較好的機械強度 和使用性能 毛坯為鑄件 材料為球墨鑄鐵 外形尺寸較小 形狀不規(guī)則 這給定位夾 緊造成了很大的困難 為大批量生產(chǎn) 其工件簡圖如圖 2 1 所示 圖 2 1 工件簡圖 2 2 組合鉆床設(shè)計的組成及設(shè)計任務(wù) 2 2 1 組合鉆床設(shè)計的組成 一臺組合機床設(shè)計由多個設(shè)計部分組成 一般為 1 組合鉆床總體設(shè)計 2 組合鉆床主軸箱設(shè)計 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 8 3 組合鉆床夾具設(shè)計 2 2 2 本課題主要任務(wù) 本次所設(shè)計的組合鉆床是由多名同學(xué)分工設(shè)計完成的 本人所設(shè)計的是這臺組合鉆床右 主軸箱及中間底座的設(shè)計 對工件進行鉆孔的加工 具體設(shè)計內(nèi)容如下 1 主軸箱齒輪確定及動力計算 2 傳動系統(tǒng)的設(shè)計與計算 3 主軸箱坐標計算 4 中間底座的設(shè)計 2 3 工藝方案及基準的選擇 工藝方案的擬定是組合鉆床設(shè)計的關(guān)鍵一步 因為工藝方案在很大程度上決定了組 合鉆床的結(jié)構(gòu)配置和使用性能 因此 在制定組合鉆床工藝方案時 首先要分析 研究 被加工零件 如被加工零件的用途及其結(jié)構(gòu)特點 加工部位及其精度 表面粗糙度 技 術(shù)要求及生產(chǎn)綱領(lǐng) 深入現(xiàn)場調(diào)查分析零件的加工工藝方法 定位和夾緊方式 所采用 的設(shè)備 刀具及切削用量 生產(chǎn)率情況及其工作條件等方面的現(xiàn)行工藝資料 以便制定 出切合實際的合理工藝方案 2 3 1 確定組合鉆床工藝方案的機本原則 1 粗精加工分開原則 粗加工時的切削負荷較大 切削產(chǎn)生的熱變形 較大夾壓 力引起的工件變形以及切削振動等 對精加工工序十分不利 影響加工尺寸精度和表面 粗糙度 因此 在擬定工件一個連續(xù)的多工序工藝過程時 應(yīng)選擇粗精加工工序分開的 原則 粗精加工分開原則有集中含意 其一是在同一臺多工位機床 如回轉(zhuǎn)工作臺式機床 上粗精加工工序分開在相隔工位數(shù)較多的兩個位置上進行 使粗加工切削熱有足夠的冷 卻時間 避免或減輕對精加工的影響 同時粗精加工夾具要分別考慮 注意避免或減輕 粗加工夾壓變形對精加工的影響 必要時精加工前采取松夾或采用雙工位夾具工件重裝 等措施 其二是粗精加工分開在自動線或流水線相離機床 工序數(shù) 較多的兩臺機床上 進行 同樣可使工件粗加工后有足夠?qū)Σ呃鋮s時間 又避免了粗加工時的振動和夾壓變 形對精加工的影響 機床較為簡單可靠 但機床臺數(shù) 占地面積和投資增大 為此要綜 合分析 以滿足加工要求為前題權(quán)衡粗精加工工序不同安排方案的利弊 2 工序集中原則 工序集中是近代機械加工主要發(fā)展方向之一 組合機床正是基 于這一原則發(fā)展而來 即運用多刀 相同或不同刀具 集中在一臺機床上完成一個或幾 個工件的不同表面的復(fù)雜工藝過程 從而有效地提高生產(chǎn)率 因此 擬定工藝方案時 在保證加工質(zhì)量和操作維修方便的前提下 應(yīng)適當提高工序集中程度 以便減少機床臺 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 9 數(shù) 占地面積和節(jié)省人力 取得理想的效益 但是 工序過于集中會使機床結(jié)構(gòu)太復(fù)雜 增加機床設(shè)計和制造難度 機床使用調(diào)整不變 甚至影響機床使用性能 如刀具數(shù)過多 停機率增高 反而會影響機床生產(chǎn)率 切削負荷過大 當工件剛性不足二產(chǎn)生變形會影 響加工質(zhì)量 因此須全面分析多方因素 合理決定工序集中程度 考慮的一般原則如下 1 適當考慮相同類型工序的集中 在條件許可時 把相同工序集中在一臺機床 或同一工位上加工 能簡化循環(huán)和結(jié)構(gòu) 集中攻螺紋 箱體上大量攻螺紋工序集中在一臺機床上加工 并與鉆 鏜孔工序分 開 這樣便于考慮同一的潤滑 簡化多軸箱傳動系統(tǒng)設(shè)計即采用統(tǒng)一的工序循環(huán)方式 工件夾具及機床結(jié)構(gòu)也更簡化 集中深孔加工工序 鉆小直徑深孔與一般淺孔加工分開 以便于單獨針對深孔加工 特點考慮分級進給循環(huán)和特殊的冷卻排屑系統(tǒng) 以及過扭矩保護措施 適當集中一般的鉆鉸工序 集中小孔鉆鉸工序 與鏜孔工序分開 使切削用量 都 是中低轉(zhuǎn)速大進給量 差異小 而鏜孔則是告訴小進給量 這樣能簡化多軸箱傳動鏈和 進給循環(huán) 另外 一些打孔的粗鏜振動對鉸孔也不莉 不僅鏜鉸工序應(yīng)分開 有時鉆鉸 工序也分別集中在不同的機床上進行 適當集中鏜孔工序 鏜孔直徑一般較大 精度較高 要求主軸和機床剛度較好 其 切削用量與小孔孔系加工也有差異 因此鏜孔工序也常集中進行 但是 在擬定工藝方案時 也不應(yīng)片面追求工藝的單一化 應(yīng)分析異類工序相互影 響的程度和改善措施全面考慮 例如加工箱體件基面 一次安裝分兩工位銑平面和鏜孔 或銑后鉆鉸銷孔也是常有的和可行的方案 2 有相對位置精度要求的工序應(yīng)集中加工 如箱體個面上主要的傳動軸孔 相 互間有嚴格的位置精度 為避免二次安裝誤差影響和便于機床精度的調(diào)整與找正 這類 孔的精加工應(yīng)集中在一臺機床上一次安裝下完成 并且孔的粗加工最好集中在一臺機床 上完成 這樣可使精加工余量分布均勻 更利于保證加工質(zhì)量 對一些位置精度要求不甚高的孔 如箱體上聯(lián)接用的緊固孔 在大量生產(chǎn)時 應(yīng)盡 可能集中在同一臺機床上一次安裝下加工 以獲得較高的位置精度 使裝配容易些 對相互位置精度要求較高的孔面也?？紤]集中在一臺機床上加工 如氣缸體底面先 精銑后精鏜定位銷孔 缸體頂面先精銑后精鏜缸孔等 確定工序集中程度時 必須充分考慮加工節(jié)拍要求 如果工作循環(huán)時間滿足不了生 產(chǎn)率要求時 需要對限制性刀具或關(guān)鍵性工序予以恰當處理 如改用高級耐磨刀具材料 提高切削用量 或分散工序 如深孔或多工序孔分工步分散加工 減少迭加的切削時間 但這樣會增加機床臺數(shù)或增加工位 2 3 2 組合鉆床工藝方案的一般步驟 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 10 2 3 2 1 分析研究加工要求和現(xiàn)場工藝 在制定組合鉆床工藝方案時 首先要分析研究被加工零件 如被加工零件的用途及 其結(jié)構(gòu)特點 加工部位及其精度 表面粗糙度 技術(shù)要求及生產(chǎn)綱領(lǐng) 深入現(xiàn)場調(diào)查分 析零件 或同類零件 的加工工藝方法 定位和夾緊方式 所采用的設(shè)備 刀具及切削用量 生產(chǎn)率情況及各種條件等方面的現(xiàn)行工藝資料 以便制定出切合實際的合理工藝方案 2 3 2 2 定位基準的選擇 組合鉆床一般為工序集中的多刀加工 不但切削負荷大 而且工件受力分析變化 因此正確選擇定位基準是保證加工精度的重要條件 對于毛坯基準選擇要考慮有關(guān)工序 加工余量的均勻性 對于光面定位基準的選擇要考慮基面與加工部位間位置尺寸關(guān)系 使它利于保證加工精度 定位夾壓部位的選擇應(yīng)在有足夠的夾緊力下工件產(chǎn)生的變形最 小 并且夾具易于設(shè)置導(dǎo)向和通過刀具 2 3 3 確定切削力 切削轉(zhuǎn)矩 切削功率及刀具耐用度 根據(jù)選定的切削用量 主要指切削速度 v 及進給量 f 確定進給力 作為選擇動力 滑臺及設(shè)計夾具的依據(jù) 確定切削轉(zhuǎn)矩 用以確定主軸及其他傳動件 齒輪 傳動軸 的尺寸 確定切削功率 用作選擇主傳動電機 一般指動力箱電機 功率 確定刀具耐 用度 用以驗證所選用量或刀具是否合理 組合鉆床切削用量選擇方法及應(yīng)注意的問題 1 應(yīng)盡量做到合理使用所有刀具 充分發(fā)揮其使用性能 2 復(fù)合刀具切削用量選擇應(yīng)考慮刀具的使用壽命 保證刀具應(yīng)有的使用壽命 進給 量按復(fù)合刀具最小直徑選擇 切削速度按復(fù)合刀具最大直徑選擇 3 多軸鏜孔主軸刀具均需定向快速進退 個鏜軸轉(zhuǎn)速應(yīng)相等或成整數(shù)倍 4 選擇切削用量時既要保證生產(chǎn)批量要求 又要保證刀具一定的耐用度 5 確定切削用量時 還需考慮所選動力滑臺的性能 2 4 組合鉆床主軸箱概況 2 4 1 組成 通用主軸箱在生產(chǎn)中應(yīng)用甚廣 常見有 1 鉆銷類主軸箱 2 攻絲類主軸箱 3 復(fù)合主軸箱 通用主軸箱主要有箱體 主軸 傳動軸 齒輪 軸套等零件和通用附加機構(gòu)組成 2 4 2 主軸箱的通用零件 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 11 2 4 2 1 箱體類零件 大型通用主軸箱體類零件采用灰鑄鐵材料 箱體的大小根據(jù)寬 高 尺寸不同有多 種規(guī)格 通用主軸箱體厚度 180mm 用于臥式的主軸箱前蓋厚度為 55mm 用于立式主軸 箱后蓋并兼做油池 加厚為 70mm 基型后蓋厚度為 90mm 2 4 2 2 軸類零件 1 鉆銷類主軸 按支承形式不同可分為三種 前后支承全為圓錐滾子軸承主軸 前支承為推力球軸承和向心球軸承 后支承為向心球軸承或圓錐滾子軸承的主軸 前后支承全為推力球軸承和滾針軸承主軸 2 攻絲主軸 按支承形式不同可分為二種 前后支承全為圓錐滾子軸承主軸 前后支承全為推力球軸承和滾針軸承主軸 3 傳動軸 按其用途和支承形式不同有以下六種 圓錐滾子軸承傳動軸 滾針軸承傳動軸 埋頭式傳動軸 手柄軸 油泵傳動軸 攻絲用蝸桿軸 4 齒輪 通用齒輪有三種 即傳動齒輪 動力箱齒輪 電機齒輪 材料均采用 45 鋼 熱處理 為齒部高頻淬火 G54 2 5 工序與計算 2 5 1 加工條件 工件材料 QT400 18 鑄造 刀具 麻花鉆 直徑 d 16 5mm 麻花鉆 直徑 d 18mm 2 5 2 計算切削速度 主軸轉(zhuǎn)速 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 12 1 鉆孔 2 16 5 d 12 22mm 16 5 用麻花鉆直徑 d 16 5mm 切削速度 16 24m min 取 V 20m min 進給量 0 2 0 4mm r 取 F 0 2mm r 式10 wnvd 2 1 26 5 38 mir 取 n 386r min 式中 n 工件或刀具的轉(zhuǎn)速 單位為 r min 工件或刀具選定點的旋轉(zhuǎn)直徑 單位為 mm wd 轉(zhuǎn)矩 3860 2wT 5 inm 2 鉆孔 4 18 d 12 22mm 18 用麻花鉆直徑 d 18mm 切削速度 16 24m min 取 V 20m min 進給量 0 2 0 4mm r 取 F 0 2mm r 由式 2 1 得 10 wnvd 218 35 9minr 取 n 354r min 轉(zhuǎn)矩 40 wT78 i 由上面的計算可得出表 2 1 表 2 1 切削用量 項目 鉆孔 16 5 鉆孔 18 加工直徑 d mm 16 5 18 切削速度 v m min 20 20 進給量 f mm r 0 2 0 2 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 13 3 多軸箱的設(shè)計 3 1 多軸箱的基本結(jié)構(gòu)和表達方法 3 1 1 多軸箱的簡介 多軸箱是組合鉆床的重要部件 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)計的傳遞各主軸運動的動力部件 其動力來自通用的動力 箱 與動力箱一起安裝于進給滑臺 可完成鉆 擴鉸 鏜孔等加工工序 多軸箱一般具有多根主軸同時對一系列進行加工 主軸箱按結(jié)構(gòu)特點分為通用多軸 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 后者結(jié)構(gòu)特殊 往往需要加強主軸系統(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準主軸 借助導(dǎo)向套引導(dǎo)刀具來保證被加工孔的位置 精度 通用多軸箱又分為大型多軸箱和小型多軸箱 這兩種多軸箱的設(shè)計方法基本相同 3 1 2 多軸箱的組成 大型通用多軸箱由通用零件如箱體 主軸 傳動軸 齒輪和附加機構(gòu)等組成 其中 箱體 前蓋 后蓋 側(cè)蓋為箱體類零件 主軸 傳動軸 手柄軸 傳動齒輪 動力箱或 電機齒輪為傳動類零件 葉片泵 分油器 注油標 排油塞 油盤和防油套為潤滑劑防 油元件 大型通用多軸箱由通用零件如箱體 主軸 傳動軸 齒輪和附加機構(gòu)等組成 詳細請看主軸箱裝配圖 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 后蓋用 90mm 時 或兩排 后蓋用 125mm 時 24mm 寬的齒輪 3 1 3多軸箱總圖繪制方法 1 主視圖 用點劃線表示齒輪節(jié)圓 標注齒輪齒數(shù)和模數(shù) 兩嚙合齒輪相切處標注羅馬字母 表示齒輪所在排數(shù) 標注各軸軸號及主軸和驅(qū)動軸 液壓泵軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 14 2 展開圖 每根軸 軸承 齒輪等組件只畫軸線上邊或下邊一半對于結(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 箭頭標明齒輪所在排數(shù) 3 2 多軸箱通用零件 3 2 1 通用箱體類零件 箱體材料為HT200 前 后 側(cè)蓋等材料為HT150 多軸箱體型號為 630 4001T0711 11 多軸箱的厚度為180mm 前蓋厚度為55mm 后蓋厚度為90mm 多軸 箱基本尺寸系列標準 GB3668 1 83 規(guī)定 9種名義尺寸用相應(yīng)滑臺的滑鞍寬度表示 目前 多軸箱設(shè)計有一般設(shè)計法和電子計算機輔助設(shè)計法兩種 3 2 2 通用主軸 1 鉆削類主軸 按支承型式可分為三種 1 滾錐軸承主軸 前后支承均為圓錐滾子軸承 這種支承可承受較大的徑向和軸 向力 且結(jié)構(gòu)簡單 裝配調(diào)整方便 廣泛用于擴 鏜 鉸孔和攻螺紋等加工 當主軸進 退兩個方向都有軸向切削力時常用此種結(jié)構(gòu) 2 滾珠軸承主軸 前支承為推力球軸承和向心球軸承 后支承為向心球軸承或圓 錐滾子軸承 因推力球軸承設(shè)置在前端 能承受單方向的軸向力 適用于孔主軸 3 滾針軸承主軸 前后支承均為無內(nèi)環(huán)滾針軸承和推力球軸承 當主軸間距較小 時采用 按與刀具的連接是浮動還是剛性諒解 又分為短主軸和長主軸 多軸箱前蓋外伸長 度為 75 立式為 60 mm 的滾錐軸承主軸稱為短主軸 采用浮動卡頭與刀具浮動連接 配 以加長導(dǎo)向或雙向?qū)?用于鏜 擴 鉸孔等工序 外伸長度大于 75 立式為 60 mm 的 主軸稱為長主軸 因主軸內(nèi)孔較長 與刀具尾部連接的接觸面積長 增強了刀具與主軸 的連接剛度 減少刀具前端下垂 采用標準套導(dǎo)向或單導(dǎo)向 用于鉆孔 擴孔 倒角 锪平面等工序 2 攻螺紋類主軸 按支承型式分為兩種 1 前后支承均為圓錐滾子軸承主軸 2 前后支承均為推力球軸承和無內(nèi)環(huán)滾針軸承的主軸 主軸材料一般采用 40Cr 鋼 熱處理 C42 滾針軸承主軸用 20Cr 鋼 熱處理 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 15 S0 5 C59 3 2 3 通用傳動軸 通用傳動軸按用途和支承型式分為圓錐軸承傳動軸 滾針軸承傳動軸 埋頭傳動軸 手柄傳動軸 油泵傳動軸 攻螺紋用蝸桿軸這六種 通用傳動軸一般用 45 鋼 調(diào)質(zhì) T235 滾針軸承傳動軸用 20Cr 鋼 熱處理 S0 5 C59 3 2 4 通用齒輪和套 多軸箱用通用齒輪有 傳動齒輪 動力箱齒輪和電動機齒輪三種 3 3 通用多軸箱的設(shè)計分析 目前多軸箱設(shè)計有一般設(shè)計法和電子計算機輔助設(shè)計兩種方法 多軸箱一般設(shè)計法的順序是 繪制多軸箱原始依據(jù)圖 確定主軸結(jié)構(gòu) 軸頸及齒輪模 數(shù) 擬定傳動系統(tǒng) 計算主軸 傳動軸坐標 繪制坐標檢查圖 繪制多軸箱總圖 零件 圖及編制組件明細表 具體內(nèi)容和方法如下 3 3 1 繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 多箱設(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)機床聯(lián)系尺寸圖 繪制多軸箱外形圖 并標注輪廓尺寸及與動力箱驅(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 在繪制主軸位置時 要特別注意 主軸和被加工零件在機床上是 面對面安放的 因此 多軸箱上的水平方向尺寸與零件工序圖上的水平方向尺寸正好相 反 其次 在多軸箱上的坐標尺寸基準和零件工序圖上的基準經(jīng)常不重合 應(yīng)根據(jù)多軸 箱與加工零件的相對位置找出統(tǒng)一基準 并標出其相對位置關(guān)系尺寸 然后根據(jù)零件工 序圖各孔位置尺寸 算出多軸箱上各主軸坐標值 3 根據(jù)加工示意圖標注各主軸轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向主軸逆時針轉(zhuǎn)向 面對主軸看 可不標 只標注順時針轉(zhuǎn)向 4 標明動力部件型號及其性能參數(shù)等 臥式雙面組合鉆床的右主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖如圖 3 1 所示 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 16 圖 3 1 臥式雙面組合鉆床的右主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 表 3 1 主軸外伸尺寸及切削用量 主軸外伸 mm 切 削 用 量軸號 D d1 L 工序內(nèi)容 n r min v m min f mm r 1 2 50 36 115 鉆 2 16 5 孔 386 20 0 2 3 6 50 36 115 鉆 4 18 孔 354 20 0 2 3 3 2 確定多軸箱輪廓尺寸 標準通用鉆 鏜類多軸箱的厚度是一定的 臥式為 180mm 因此多軸箱尺寸 主要是 確定多軸箱的寬度 B 和高度 H 及最低主軸高度 h1 可按式 3 1 和式 3 2 確定 式2Bb 3 1 式1 3 2 式中 工件在寬度方向相距最遠的兩孔距離 單位 mm b 最邊緣主軸中心至箱體外壁距離 單位 mm 1 工件在高度方向相距最遠的兩孔距離 單位 mm h 最低主軸高度 單位 mm 1 b 和 h 為已知尺寸 為保證多軸箱內(nèi)有足夠安排齒輪的空間 推薦 b1 70 100mm 多軸箱最底主軸高度 h1必須考慮與工件最底孔位置 h2 機床裝料高度 H 滑臺總高 h3 測底座高度 h4等尺寸之間的關(guān)系而確定 對于臥式組合機床 h1 要保證潤滑油不至于主 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 17 軸襯套處泄露到箱外 推薦 h1 85 140mm 式min123850 5 0 5H 3 3 min49 h 式中 測底座高度 1H 工件最低孔位置 2 滑臺總高 3 機床裝料高度 min 其中 H 1 5 H2 H3 對于各種號數(shù)的動力部件及配套部件均為定值 可從 組合機床 通用部件圖冊 中查得 2451045737BmH 式中 B 通用箱體的寬度 H 通用箱體的高度 由 組合機床簡明手冊 中表 5 1 通用箱體的系列尺寸選箱 B H 為 630 400 動力頭法蘭尺寸 B1 H1 為 320 250 3 3 3 主軸型式和直徑的確定 主軸的型式和直徑 主要取決于工藝方法 刀具主軸聯(lián)接結(jié)構(gòu) 刀具的進給抗力和 切削轉(zhuǎn)矩 如鉆孔時常采用滾珠軸承主軸 擴 鏜 鉸孔等工序常采用滾錐軸承主軸 主軸間距較小時常選用滾針軸承主軸 滾針軸承主軸精度較低 結(jié)構(gòu)剛度及裝配工藝性 都較差 除非軸距限制 一般不選用 攻螺紋主軸因靠模桿在主軸孔內(nèi)作軸向移動 為 獲得良好的導(dǎo)向性 一般采用雙鍵結(jié)構(gòu) 不用軸向定位 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)計完后在驗算某些關(guān)鍵軸頸 3 3 3 1 主軸型式的確定 本設(shè)計中的主軸均采用滾珠軸承主軸 其前支承為推力球軸承和圓錐滾子軸承 后 支承為深溝球軸承和圓錐滾子軸承 因推力球軸承設(shè)置在前端 能承受單方向的軸向力 3 3 3 2 軸直徑的確定 所選用的刀具材料為高速鋼 工件材料為 QT400 18 HB130 180 根據(jù)經(jīng)驗公式 式1max amx 3HBBH 3 4 164 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 18 式中 HB 布氏硬度 1 計算切削轉(zhuǎn)矩公式 見式 3 5 鉆 式1 908 6TDfHB 3 5 式中 f 進給量 2 由式 3 5 計算各主軸切削轉(zhuǎn)矩 鉆 2 個 16 5 孔 V 20m min f 0 2mm r 1 90 8 5065264T 7Nm 按表 5 10 取主軸 d 30 鉆 4 個 18 孔 V 20m min f 0 2mm r1 90 8 5264T 47 按表 5 10 取主軸 d 30 3 由 T 確定主軸軸徑 表 3 2 表 3 2 主軸直徑 mm 軸號 1 2 3 6 直徑 30 30 3 3 4 主軸箱所需進給力計算 1 進給力計算公式 見式 3 6 式0 8 62FDfHB 3 6 2 由式 3 6 得 主軸所需進給力計算 120 8 66 514 N3456F 0 8 62791 3 主軸箱所需的進給力計算 見式 3 7 式 主 軸 箱 主 軸 3 7 24F 517 6 8N 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 19 實際上 為克服滑臺移動所引起的摩擦阻力 動力滑臺的進給力應(yīng)大于 主 軸 箱F 3 3 5 主軸箱所需功率計算 1 各主軸所需切削功率的計算公式 見式 3 8 式 9740PTVD 3 8 2 由式 3 8 各主軸所需切削功率的計算 1267 90 43 16 5 48kw 3 各主軸的空轉(zhuǎn)功率 由 組合機床設(shè)計簡明手冊 中表 4 6 得 3456P17 20 93 18 k 23456P 4 主軸箱所需功率計算 各主軸上的功率損失 一般取為所傳遞功率的 1 P 切 削 損 失主 軸 箱 空 轉(zhuǎn) 式中 切削功率 單位為 kw P切 削 空轉(zhuǎn)功率 單位為 kw 空 轉(zhuǎn) 與負荷成正比的功率損失 單位為 kw 損 失 因為 20 486 52P 切 削 37kw 1空 轉(zhuǎn) 損 失 切 削 0 3k 故 3 709Pkw 主 軸 箱 3 3 6 動力部件 動力部件的選擇主要是確定動力箱和動力滑臺 動力箱規(guī)格要與滑臺匹配 其驅(qū)動 功率主要依據(jù)主軸箱所需傳遞的切削功率來選用 主 軸 箱P 3 709kw 根據(jù) 組合機床設(shè)計簡明手冊 中表 5 39 動力部件型號 1TD32 電動機型號 Y112M 4 電動機功率 4 0 Kw 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 20 電動機轉(zhuǎn)速 1140 r min 輸出軸轉(zhuǎn)速 720r min L3 340 mm 驅(qū)動軸到滑臺距離為 124 5mm 3 3 7 多軸箱傳動設(shè)計 多軸箱傳動設(shè)計 是根據(jù)動力箱驅(qū)動軸位置和轉(zhuǎn)速 各主軸位置及其轉(zhuǎn)速要求 設(shè) 計傳動鏈 把驅(qū)動軸與各主軸連接起來 使各主軸獲得預(yù)訂的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向 3 3 7 1 對多軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求 1 在保證主軸強度 剛度 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的條件下 力求使傳動軸和齒輪的規(guī)格 數(shù)量為最少 為此 應(yīng)盡量用一根中間傳動軸帶動多根主軸 并將齒輪布置在同一排上 當中心距不符合標準時 可采用變位齒輪或略微改變傳動比的方法解決 2 盡量不用主軸帶動主軸的方案 以免增加主軸負荷 影響加工質(zhì)量 遇到主軸 分布較密 布置齒輪的空間受到限制或主軸負荷較小 加工精度要求不高時 也可用一 根強度較高的主軸帶動 1 2 根主軸的傳動方案 3 為使結(jié)構(gòu)緊湊 多軸箱內(nèi)齒輪副的傳動比一般要大于 1 2 最佳傳動比為 1 1 1 5 后蓋內(nèi)齒輪傳動比允許取至 1 3 1 3 5 盡量避免用升速傳動 當驅(qū)動軸轉(zhuǎn) 速較低時 允許先升速后再降一些 使傳動鏈前面的軸 齒輪轉(zhuǎn)矩較小 結(jié)構(gòu)緊湊 但 空載功率損失隨之增加 故要求升速傳動比小于等于 2 為使主軸上的齒輪不過大 最后 一級經(jīng)常采用升速傳動 4 用于粗加工主軸上的齒輪 應(yīng)盡可能設(shè)置在第 排 以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形 精加工主軸上的齒輪 應(yīng)設(shè)置在第 排 以減少主軸端的彎曲變形 5 多軸箱內(nèi)具有粗精加工主軸時 最好從動力箱驅(qū)動軸齒輪傳動開始 就分兩條 傳動路線以免影響加工精度 6 剛性鏜孔主軸上的齒輪 其分度圓直徑要盡可能大于被加工孔的孔徑 以減少 振動 提高運動平穩(wěn)性 7 驅(qū)動軸直接帶動的轉(zhuǎn)動軸數(shù)不能超過兩根 以免給裝配帶來困難 3 3 7 2 擬定多軸箱傳動系統(tǒng)的基本方法 先把全部主軸中心盡可能分布在幾個同心圓上 在各個同心圓的元欣賞分別設(shè)置中 心傳動軸 非同心圓分布的一些主軸 也宜設(shè)置中間傳動軸 如一根傳動軸帶兩根或三 根主軸 然后根據(jù)已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 1 將主軸劃分為各種分布類型 被加工零件上加工孔的位置分布是多種多樣的 但大致可歸納為 同心圓分布 直線分布和任意分布三種類型 因此 多軸箱上主軸分 布相應(yīng)分為這三種類型 徐 州 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 21 1 同心圓分布 對這類主軸 可在同心圓處分別設(shè)置中心傳動軸 由其上的一個或幾個 不同排數(shù) 齒輪來帶動個主軸 2 直線分布 對此類主軸 可在兩主軸中心連線的垂直平分線上設(shè)傳動軸 由其上一個或幾個齒 輪來帶動各主軸 3 任意分布 對此類主軸可根據(jù) 三點共圓 原理 任意分布可以看作是同心圓和直線的混合分 布形式 2 確定驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向及其在多軸箱上的位置 驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速按動力箱性好選定 當采用動力滑臺時 驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)方向可任意選擇 動力箱與多軸向連接時 應(yīng)注意驅(qū)動 軸中心一般設(shè)置于多軸箱箱體寬度的中心線上 其中心高度則決定于所選動力箱的型號 規(guī)格 驅(qū)動軸中心位置在機床聯(lián)系尺寸圖中已經(jīng)確定 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 中確定了各主軸的位置 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) 估算或類比 再通過 計算 作圖和多次試湊 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 擬定傳動路線 具體看圖 3 2 多軸箱傳動樹形圖 5 根據(jù)原始依據(jù)圖 3 1 算出驅(qū)動軸 主軸坐標如下 軸 0 265 000 94 500 軸 1 185 000 204 500 軸 2 345 000 204 500 軸 3 142 000 134 500 軸 4 227 500 134 500 軸 5 302