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1 中 文 摘 要 應(yīng)用組合機(jī)床加工大批量零件 快捷高效 生產(chǎn)效率高是機(jī)械加工的發(fā)展方向 本 次設(shè)計(jì)任務(wù)是制定梳棉機(jī)箱體結(jié)合件的加工工藝 組合鉆孔工序的工裝設(shè)計(jì) 液壓控 制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 組合機(jī)床設(shè)計(jì) 在工藝制定過程中 通過生產(chǎn)批量的分析確定梳棉機(jī)箱體結(jié)合件的加工方案 并尋 求最佳的工藝方案 借此說明了工藝在生產(chǎn)過程中的重要性 在組合鉆孔工序的工裝 設(shè)計(jì)過程中 結(jié)合實(shí)例 介紹了夾具設(shè)計(jì)方法 特別是對(duì)孔的加工精度進(jìn)行了探討 在液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中 以雙面鉆孔組合機(jī)床為對(duì)象 依據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本 原理 擬出合理的液壓系統(tǒng)圖 通過系統(tǒng)主要參數(shù)的計(jì)算確定了液壓元件的規(guī)格 在 組合機(jī)床設(shè)計(jì)過程中 結(jié)合具體實(shí)例和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn) 闡述了通用件 如液壓滑臺(tái) 動(dòng)力箱 等 的選取及專用部件 如主軸箱 的設(shè)計(jì)計(jì)算 關(guān)鍵詞 組合機(jī)床 多軸箱 工藝 鉆夾具 液壓傳動(dòng) 2 Abstract This paper introduces the design of the box joint part of carding machine drill combination machine which is widely used for its high efficiency This design task includes five parts working out processing technology of joint part of carding machine design and assemble of drilling jig design and assemble of main spindle box design hydraulic control parts design combination machine tool During process planning define the productive process of joint part of carding machine and find out the best process plan by analyzing production lot which show process planning is very important in product process this paper introduces experiences of attachment design by using a practical example It focuses on discussing how to improve the precision of hole position using two sides bore modular machine tool as an object according to the basic principle of the hydraulic system design formulates the reasonable schematic diagram the hydraulic pressure part specification through computation of the system main parameters is determined Some designing examples are analyzed in this paper and the considerations are discussed for designing compo site tools for machining holes during designing combination machine tool such as general parts hydraulic slippery platform driving force box etc selection and special use components main spindle box design Key words combination machine tool hydraulic transmission axle boxes handicraft drills clamp 3 目 錄 文摘 1 英文文摘 2 主要符號(hào)表 5 第一章 引言 6 1 1 本課題提出的背景及意義 6 1 2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 6 1 3本論文的主要內(nèi)容 6 第二章 工藝方案的擬定 7 2 1 梳棉機(jī)箱體結(jié)合件零件的工藝技術(shù)分析 7 2 2 定位分析 基準(zhǔn)選取及制定工藝路線 8 第三章 鉆夾具設(shè)計(jì) 11 3 1 梳棉機(jī)箱體結(jié)合件鉆孔組合機(jī)床夾具分析 11 3 2 定位夾緊方案的確定 11 3 3 刀具選擇及切削用量的選取 11 3 4 夾具體設(shè)計(jì) 13 第四章 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 17 4 1 被加工零件工序圖 17 4 2 加工示意圖 18 4 3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 19 4 4 機(jī)床分組 21 第五章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 5 1 液壓壓緊系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 5 2 鉆削進(jìn)給液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 第六章 多軸箱 右主軸箱設(shè)計(jì) 30 6 1 引言 30 6 2 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 30 第七章 經(jīng)濟(jì)性分析 39 7 1 箱體結(jié)合件加工工藝的制定 39 4 7 2 夾具定位加緊分析 39 7 3 組合機(jī)床應(yīng)用分析 39 第八章 結(jié)論和展望 41 參考文獻(xiàn) 42 致謝 43 附件圖紙 44 主要符號(hào)表 符 號(hào) 單 位 意 義 5 M 牛 米 彎矩 F 牛 力 n 轉(zhuǎn)每分 轉(zhuǎn)速 Z 齒數(shù) m 模數(shù) d 毫米 直徑 v 米每秒 速度 S 轉(zhuǎn)每毫米 進(jìn)給量 L 毫米 長度 P 千瓦 功率 T 牛 米 扭矩 q 升每分 流量 p 帕 壓力 t 秒 時(shí)間 第一章 引言 1 1 本課題提出的背景和意義 梳棉機(jī)是棉紡工藝流程中的關(guān)鍵性機(jī)臺(tái) 被稱為紡紗工藝的 心臟 設(shè)備 進(jìn)入九 6 十年代 我國的梳棉機(jī)主要是在吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行研制 國內(nèi)梳棉機(jī)的 科研力量比較薄弱 國外各公司先后推出了具有國際先進(jìn)水平的梳棉機(jī)C50 C51 DK760 DK788 DK803 DK903 CX400 MK5等超高產(chǎn)梳棉機(jī) 產(chǎn)量為50 120kgtho 2004年國外又推出了TC03 C60 MK6等超高產(chǎn)梳棉機(jī) 在消化吸收并結(jié)合我國研究高 產(chǎn)梳棉機(jī)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上 2004年中國紡機(jī)集團(tuán)清梳機(jī)械事業(yè)部推出了JFW1201 202型 高產(chǎn)梳棉機(jī) 可以被認(rèn)為是我國的第四代梳棉機(jī) 主要滿足國產(chǎn)清梳聯(lián)的要求 在第四代梳棉機(jī)生產(chǎn)過程中 先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設(shè)備被引入 本文針對(duì)組合機(jī) 床在梳棉機(jī)制造過程中的應(yīng)用現(xiàn)狀 以梳棉機(jī)箱體結(jié)合件的加工為例 闡述了工藝 工裝 組合機(jī)床的設(shè)計(jì)過程及其與經(jīng)濟(jì)效益之間的關(guān)系 1 2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 國內(nèi) 曾 有 過以下記載 1 青島紡機(jī)廠宮業(yè)全1984年主編的 梳棉機(jī)現(xiàn)狀及發(fā)展 前景 一書介紹了八十年代以前國內(nèi)外梳棉機(jī)的概況 現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì) 2 由山東 紡織工程學(xué)會(huì)1987年編寫的 高產(chǎn)梳棉機(jī)研制工作組三十周年紀(jì)念?？?介紹了工作 組部分人員的一些研究體會(huì)和經(jīng)驗(yàn)總結(jié) 3 2003年青島紡機(jī)廠編寫的 梳棉技術(shù)發(fā)展 與創(chuàng)新文獻(xiàn)匯編 收錄了關(guān)于梳理技術(shù)方面的較有價(jià)值的文章近30篇 其中 資 料 1 和 2 都是針對(duì)某一特定時(shí)期內(nèi)情況進(jìn)行編寫的 而且主要介紹的是高產(chǎn)梳棉機(jī)試驗(yàn)工作 組的研究情況 內(nèi)容也主要局限于梳棉機(jī)的工藝技術(shù)理論方面 而對(duì)梳棉機(jī)加工設(shè)備 的發(fā)展現(xiàn)狀沒有系統(tǒng)的總結(jié) 本文結(jié)合前有文章 以梳棉機(jī)箱體結(jié)合件為例進(jìn)行了工 藝技術(shù)及加工設(shè)備 裝夾設(shè)備的簡單設(shè)計(jì) 1 3本論文的主要內(nèi)容 本文從五個(gè)方面即梳棉機(jī)箱體結(jié)合件的加工工藝 組合鉆孔工序的工裝設(shè)計(jì) 液壓 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 組合機(jī)床設(shè)計(jì)對(duì)梳棉機(jī)箱體結(jié)合件的制造做了詳細(xì)的闡述 簡要說明 了現(xiàn)代制造工藝和制造設(shè)備與梳棉機(jī)的關(guān)系 第二章 工藝方案的擬定 2 1 梳棉機(jī)箱體結(jié)合件零件的工藝技術(shù)分析 梳棉機(jī)箱體結(jié)合件零件如圖1 1 7 圖2 l 梳棉機(jī)箱體結(jié)合件圖 主要技術(shù)參數(shù)如下 2 1 1 面 1 上下兩平面的光潔度 2 兩側(cè)面 兩端面及結(jié)合面的光潔度 2 1 2 孔 1 光潔度 軸向中心孔 橫向孔及其余 2 平行度 3 同軸度 4 垂直度 2 1 3 螺紋孔 6 M6 6H M10 6H M12X1 25 6H M12 6H 2 1 4 位置度 一般公差為 即可 0 5 2 1 5 技術(shù)要求 1 時(shí)效處理 2 涂防銹漆 通過對(duì)圖上眾多標(biāo)準(zhǔn)及要求分析 可找出此工件上重要的加工表面和孔 底面 B 結(jié) 合面 F 端面 M 軸向孔 52 橫向孔 47 62 90 這樣在分析選取時(shí)就以保 證這些部位的技術(shù)要求為前提 2 2 定位分析 基準(zhǔn)選取及制定工藝路線 根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng) 該零件屬于大批大量生產(chǎn) 因此采用砂型鑄造的方法來進(jìn)行毛坯生 8 產(chǎn) 該零件的各個(gè)表面均為毛坯面 為加工需要 先加工一基準(zhǔn)面為后備工序做準(zhǔn)備 該箱體結(jié)合件分為箱體和箱蓋兩部分 箱體外形面有側(cè)面 A 端面 M 底面 B 依據(jù) 便于裝夾的原則及利于后續(xù)加工的原則 確定箱體底面 B 作為多道工序加工的基準(zhǔn)面 有以上分析 2 2 1 粗基準(zhǔn)的選擇 以 F 面為粗基準(zhǔn) 定位裝夾簡單可靠 2 2 2 選擇精基準(zhǔn) 從各個(gè)表面的精度位置進(jìn)行分析 以 B 面作為精基準(zhǔn) 這樣在后續(xù)加工過中 裝夾方便可靠 又能滿足加工要求 其它各面的加工精度 雖然比基準(zhǔn)面要高 但與基準(zhǔn)面無特殊的形位公差 因此只需一次粗加工即可 2 2 3 重要工序分析 1 箱體結(jié)合面 F 的粗糙度為 3 2 以 B 面和 A 面及端面為定位基準(zhǔn) 進(jìn)行加工 9 2 主軸孔 52 的定位 該孔有同軸度和平行度要求 因此 定位時(shí)以基準(zhǔn)面 B 為主定位面 側(cè)面 A 為副定位面 為防止軸向竄動(dòng)在端部加一定位銷 3 孔 47 62 90 的定位 此三孔中 62 90 有嚴(yán)格的位置要求 這 兩孔的加工應(yīng)以 B 面為主定位面 端面為輔助定位面 采用臥式組合鏜床進(jìn)行加工 47 加工方法類似 4 工序前后分配的注意事項(xiàng) 在大批大量生產(chǎn)過程中 粗精加工應(yīng)分開進(jìn)行 這樣工件能得到較好的冷卻 減少熱應(yīng)變及內(nèi)應(yīng)力變形的影響 有利于保證加工精度 同時(shí)可以避免粗加工產(chǎn)生振動(dòng)等不利因素 也有利于精加工機(jī)床精度的保持 2 2 4 工藝路線 基于以上分析 工藝路線制定如下 0 鑄造 5 時(shí)效處理 10 漆底漆 15 劃線 20 粗銑箱體底面 25 粗 精銑箱體結(jié)合面 30 粗 精銑箱蓋結(jié)合面 35 鉆 5 2 光孔 鉸制兩銷孔 40 鉆 5 2 光孔 攻制 6 螺釘 M6X30 螺紋孔 45 粗 精銑兩側(cè)面 50 粗 精銑兩端面 55 粗 半精 精鏜 52 孔 刮環(huán)槽 55 60 粗 半精 精鏜 62 90 孔 65 粗 半精 精鏜 47 孔 刮環(huán)槽 49 5 70 鉆兩端面 6X 5 2 孔 攻制 6 M6 6H 螺紋孔 75 鉆 攻制箱體底面螺紋孔 80 鉆 鉸 6H12 通孔 85 锪 20 孔 鉆 攻制 M10 螺紋孔 90 锪 25 孔 鉆 攻制 M12 螺紋孔 95 鉆 攻制側(cè)面 M12 螺紋孔 100 清洗去毛刺 10 105 檢驗(yàn) 110 涂防銹漆 注 1 工藝路線中 45 50 兩工序采用雙面復(fù)合式多工位銑刀 一次加工完成 2 鉆孔和攻制螺紋孔的工序建議采用組合機(jī)床 可以大大提高加工效率 3 鏜孔工序采用多工位鏜刀 一次完成加工 第三章 鉆夾具設(shè)計(jì) 3 1 梳棉機(jī)箱體結(jié)合件鉆孔組合機(jī)床夾具分析 3 1 1 根據(jù)工件不同的生產(chǎn)條件 可以有各種不同的安裝方法 a 找正安裝法 b 11 夾具安裝法 3 1 2 基本定位原理分析 這里討論6點(diǎn)定位中 6個(gè)自由度的消除 以便找出較合適的定位夾緊方案 一個(gè) 物體在空間可以有6個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng) 即沿X y Z軸的平移運(yùn)動(dòng) 分別記為 X1 Y1 Z1 繞X y Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng) 記為x y z 習(xí)慣上 把上述6個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng) 稱作6個(gè)自由度 如果采用一定的約束措施 消除物體的6個(gè)自由度 則物體被完全定 位 例如討論長方體工件時(shí) 可以在底面布置3個(gè)不共線的約束點(diǎn) 在側(cè)面布置2個(gè)約 束點(diǎn) 在端面布置一個(gè)約束點(diǎn) 則底面約束點(diǎn)可以限制X2 Y2 Z2 3個(gè)自由度 側(cè)面 約束點(diǎn)限制X1 Z12個(gè)自由度 端面約束點(diǎn)限制y 這個(gè)自由度 就完全限制了長方體 工件6個(gè)自由度 3 1 3 夾緊力 兩要素 方向與作用點(diǎn) 夾緊力方向應(yīng)朝向定位元件 并使所需的夾緊力最小 確定夾緊力作用點(diǎn)的位置時(shí) 應(yīng)不破壞定位 夾緊力作用點(diǎn)的位置應(yīng)盡可能靠近加工部位 以減小切削力繞夾緊力 作用點(diǎn)的力矩 防止工件在加工過程中產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)或震動(dòng) 應(yīng)保證夾緊變形不影響加工 精度 夾緊力作用點(diǎn)數(shù)目應(yīng)使工件在整個(gè)接觸面上受力均勻 接觸變形小 3 2 定位夾緊方案的確定 如圖1 1所示 此元件屬于箱體類元件 一般的定位方法有 一面兩銷定位法和兩面 一銷定位法 通過比較分析決定采用兩面一銷定位法 在鉆孔加工時(shí) 底面和側(cè)面采 用定位板進(jìn)行定位 端面采用定位釘來限制工件自由度 通過分析發(fā)現(xiàn) 該工件被完 全定位 3 3 刀具選擇及切削用量的選取 3 3 1 技術(shù)分析 孔的類型 螺紋孔M6 精度等級(jí) 6H 材料 灰鑄鐵 硬度 HB190 左端面為通孔 加工深度L 10mm 右端面為盲孔 加工深度L 15mm 3 3 2 刀具選擇 一般的鉆頭類型決定于加工性質(zhì) 被加工孔的位置 工件材料 生產(chǎn)批量及經(jīng)濟(jì) 性等 此工序中的螺紋孔無特別加工要求 屬于直徑小 深度淺 生產(chǎn)批量大 材料 為常用鑄鐵 參考 組合機(jī)床設(shè)計(jì) P500所述 推薦使用標(biāo)準(zhǔn)高速錐柄麻花鉆 但采 用這種鉆頭 由于其倒錐度大 鉆頭與鉆套間隙也較大 股組合機(jī)床上的位置精度較 低 大約0 2左右 若想提高精度 可采用以下幾項(xiàng)措施 12 1 適當(dāng)選取導(dǎo)向套到工件表面距離及導(dǎo)套長度 2 減少導(dǎo)向套和鉆頭間隙 3 減少鉆頭的制造公差和倒錐度 此外 還可采用硬質(zhì)合金錐柄锪直柄麻花鉆 這可提高鉆頭的耐用度 但其切削速 度要提高 走刀量也比高速鋼鉆頭低 3 3 3 切削用量的選取 由于組合機(jī)床有大量刀具同時(shí)工作 為了使機(jī)床正常工作 不經(jīng)常停車換刀 而達(dá) 到較高的生產(chǎn)率 所選擇的切削用量比一般通用機(jī)床的切削用量要低一些 總體上說 在采用多軸加工的組合機(jī)床的切削用量和切削速度要低一些 根據(jù)現(xiàn)有組合機(jī)床使用 情況 多軸加工的切削用量比通用機(jī)床單刀加工的切削用量約30 左右 查閱 組合機(jī)床設(shè)計(jì) P47表2 7 加工直徑 d 5 2mm 切削速度 v 12m min n 732r min 進(jìn)給量 f 0 1mm r 鉆頭的實(shí)際參數(shù) 查閱 金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè) P838表10 22續(xù) 3 3 4 工作行程的確定和鉆模板的設(shè)計(jì) 1 鉆模板設(shè)計(jì) 鉆模是用來保證工件孔系的位置精度的 他應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度 避免因變形而 影響鉆套的導(dǎo)向精度 在組合機(jī)床孔加工工序中 除采用剛性主軸加工方法外 多數(shù) 情況下多數(shù)情況下都讓切削刀具在導(dǎo)向裝置中工作 在本道孔加工工序中因主軸為非 剛性主軸 故采用鉆模導(dǎo)向裝置 其作用是 1 保證刀具對(duì)工件的正確位置 2 保證各刀具相互間的正確位置 3 提高刀具系統(tǒng)的支承剛度 已知鉆頭直徑d 5 2mm 參照 組合機(jī)床設(shè)計(jì) P221表3 3 選擇鉆模板厚度為 L 22mm 鉆模板形式為固定式鉆模板 鉆套采用可換式鉆套 這樣便于磨損后可以快 速更換 鉆套 襯套 鉆套螺釘其具體參數(shù)具體參數(shù) 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) P298 可換鉆套 圖2 1 46 P308 鉆套用襯套 圖2 1 85 內(nèi)徑 d 12mm 外徑 D 16mm P310 鉆套用螺釘 圖2 1 60 M6 鉆模板與被加工零件之間的距離不宜過大 取4mm 13 3 工作行程的確定 在本道工序加工過程中 采用組合機(jī)床進(jìn)行加工 各動(dòng)力頭工作情況一樣 故其工 作循環(huán)也一樣 由于被加工孔無特殊要求 故采用圖示工作循環(huán)方式 圖3 1 工作行程圖 設(shè)計(jì)過程中注意的因素 1 工件為大批大量生產(chǎn) 加工效率要求很高 要求每次加工耗時(shí)少 因此 快進(jìn) 距離不宜過長 2 鉆孔過程中 無需考慮孔內(nèi)壁是否有直線痕或螺旋痕 3 每次鉆孔前至少在加工表面前3mm處開始工進(jìn) 從而確定 工進(jìn)距離 1538Lm 切 考慮到大批量生產(chǎn) 導(dǎo)向原因等因素取 0L 切 快退距離 48m切 3 3 5 主軸尺寸類型及接桿選擇 主軸尺寸詳見第五章主軸箱設(shè)計(jì) 接桿 查 組合機(jī)床簡明設(shè)計(jì)手冊(cè) P174 表8 2 采用特長可調(diào)接桿 3 4 夾具體設(shè)計(jì) 3 4 1 定位支撐的選擇 根據(jù)前面所述 本工序采用兩面一銷的定位方式 即底面限制三個(gè)自由度 側(cè)面為 一窄長平面限制兩個(gè)自由度 端面為一定位銷限制一個(gè)自由度 結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況 批量大 生產(chǎn)率高 這樣的話 加工過程中 會(huì)頻繁的移動(dòng)工 件位置 對(duì)定位表面產(chǎn)生摩擦 定位精度減低 夾具體使用壽命減低 基于這種情況 在實(shí)際過程中 采用面支撐板代替底面定位支撐 這樣更換較方便 成本較低 同樣 側(cè)面用以支撐板代替 端面仍是用定位銷定位 選用支撐板及銷的情況如下圖 14 圖 3 2 定位元件 支撐板的選用參照 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) P272 圖 2 1 10 支撐釘?shù)倪x用參照 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) P271 圖 2 1 9 3 4 2 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸確定 1 設(shè)計(jì)原則 由于此工件為大批大量生產(chǎn) 需滿足以下幾點(diǎn)要求 1 安裝方便 夾緊迅速可靠 2 結(jié)構(gòu)剛度好 3 夾具設(shè)計(jì)誤差小最好采用一體結(jié)構(gòu) 2 方案確定 15 圖 3 3 鉆孔工序的定位與夾緊示意圖 基于以下設(shè)計(jì)原則及定位夾緊情況 結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)中所使用的組合夾具情況 采用箱式夾具體結(jié)構(gòu) 并采用液壓夾緊機(jī)構(gòu) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1 各定位面之間的位置精度好 由于夾具采用箱體式結(jié)構(gòu) 個(gè)面之間的精度要求可通過后期加工來保證 可消除 分散機(jī)構(gòu)因裝配產(chǎn)生的裝配誤差 2 結(jié)構(gòu)簡單 采用這種結(jié)構(gòu) 鉆模板可以直接安裝在箱壁上 液壓壓緊裝置置于頂部 向下壓緊 工件 操作方便 3 尺寸的確定 由上述可知 箱體側(cè)壁與工件加工表面之間的距離為 4mm 具體結(jié)構(gòu)如下 圖 3 4 夾具結(jié)構(gòu)圖 箱體壁厚 經(jīng)驗(yàn)值推薦 25 30mm 由于箱體頂部承受工件壓緊力反作用力 選用 26mm 壁厚來保證其強(qiáng)度 兩側(cè)厚度根據(jù)鉆模板類型選取 25mm 壁厚 被保證其強(qiáng)度 要求采用加強(qiáng)肋板結(jié)構(gòu) 液壓缸的選取詳見第五章 16 第四章 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 機(jī)床的總體設(shè)計(jì)就是繪制組合機(jī)床 三圖一卡 就是針對(duì)具體零件 在選定的工藝 和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上 進(jìn)行組合機(jī)床總體方案圖樣設(shè)計(jì) 其內(nèi)容包括 繪制加工零件 工序圖 加工示意圖 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和繪制生產(chǎn)功率計(jì)算卡等 4 1 被加工零件工序圖 4 1 1 被加工零件工序圖的作用與內(nèi)容 被加工零件工序圖是在被加工零件圖基礎(chǔ)上 突出本機(jī)床或自動(dòng)線的加工內(nèi)容 并 作必要說明而繪制的 其主要內(nèi)容包括如下 1 被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀和尺寸 2 本工序選用的定位基準(zhǔn) 夾緊部位及方向 3 本工序加工表面的尺寸 精度 表面粗糙度 形位公差等技術(shù)要求以及上道工 序的技術(shù)要求 4 注明加工零件的名稱 編號(hào) 材料 硬度以及加工部位的余量 鉆梳棉機(jī)箱體結(jié)合件兩端面孔的被加工零件工序圖如圖 3 1 所示 17 圖 4 1 被加工零件工序圖 4 1 2 繪制被加工零件圖的規(guī)定及注意事項(xiàng) 1 繪制被加工零件工序圖的規(guī)定 為使被加工零件工序圖表達(dá)清晰明了 突出本工 序內(nèi)容 繪制時(shí)規(guī)定 應(yīng)按一定比例 繪制足夠的視圖以剖面 本工序加工部位用粗 實(shí)線表示 其余部位用細(xì)實(shí)線表示 定位基準(zhǔn)符號(hào)用 并下標(biāo)數(shù)表明消除自由 度量 2 繪制被加工零件工序圖注意事項(xiàng) 1 本工序加工部位的位置尺寸應(yīng)與定位基準(zhǔn)直接發(fā)生關(guān)系 2 對(duì)工件毛坯應(yīng)有要求 對(duì)孔的加工余量應(yīng)認(rèn)真分析 3 當(dāng)本工序有特殊要求時(shí)必須注明 4 2 加工示意圖 4 2 1 加工示意圖的作用和內(nèi)容 加工示意圖是在工藝方案和機(jī)床整體方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的 是表達(dá)工藝方 案具體內(nèi)容的機(jī)床工藝方案圖 它是繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù) 是對(duì)機(jī)床總體 布局和性能的原始要求 也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需的重要技術(shù)文件 4 2 2 選擇刀具 導(dǎo)向及有關(guān)計(jì)算 1 刀具的選擇 工件材料為 HT200 鉆孔加工 選用錐柄麻花鉆 18 2 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇 夾具選用可換鉆套 軸采用剛性軸來保證孔的位置精度 3 確定主軸類型 尺寸 外伸長度 見第五章主軸箱設(shè)計(jì) 4 選擇接桿 除剛性主軸外 組合機(jī)床主軸與刀具間常用接桿連接 根據(jù)選用原則選取特長可調(diào) 接桿 5 標(biāo)注聯(lián)系尺寸 6 標(biāo)注切削用量 各主軸的切削用量應(yīng)標(biāo)注在相應(yīng)主軸后端 其內(nèi)容包括 主軸轉(zhuǎn)速 相應(yīng)刀具的切削 速度 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 7 動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程的確定 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始運(yùn)動(dòng)到終了位置 又返 回到原位的動(dòng)作過程 1 工作進(jìn)給長度 的確定L切 18mm 12 工作進(jìn)給長度 切入長度 加工長度 切出長度L切 LL2 2 快速引進(jìn)長度的確定 快速引進(jìn)是指動(dòng)力部件把刀具送到工作進(jìn)給位置 其長度 由具體情況確定 本工序選取快速引進(jìn)長度為 30mm 3 快速退回長度的確定 快速退回長度是快速引進(jìn)長度和工作進(jìn)給長度之和 本工 序?yàn)?48mm 4 動(dòng)力部件總行程的確定 動(dòng)力部件總行程為快退行程和前后備量之和 總行程為 215mm 前備量為 30mm 后備量為 137mm 圖 4 2 加工示意圖 4 3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 19 4 3 1 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖作用和內(nèi)容 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù) 并按初步選定的主要通 用部件以及確定專用部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的 是用來表示機(jī)床的配置形式 主要構(gòu) 成及各部件安裝位置 相互關(guān)系 運(yùn)動(dòng)關(guān)系和操作方位的總體布局圖 機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖表示的內(nèi)容 1 表示機(jī)床的配置形式和總布局 2 完整齊全的反映各部件之間的主要裝配關(guān)系和聯(lián)系尺寸 專用部件的主要輪廓尺 寸 運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)極限位置及滑臺(tái)工作循環(huán)總的工作行程和前后備量尺寸 3 標(biāo)注主要通用部件的規(guī)格代號(hào)和電動(dòng)機(jī)型號(hào) 功率及轉(zhuǎn)速 并標(biāo)出機(jī)床分組編號(hào) 及組件名稱 全部組件應(yīng)包括機(jī)床全部通用及專用零部件 4 標(biāo)明機(jī)床驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及安裝規(guī)程 4 3 2 繪制機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖之前應(yīng)確定的內(nèi)容 1 選擇動(dòng)力部件 動(dòng)力部件的選擇主要是確定動(dòng)力箱和動(dòng)力滑臺(tái) 根據(jù)已定的工 藝方案和機(jī)床配置形式并結(jié)合使用及修理因素 確定機(jī)床為臥式單工位液壓傳動(dòng)組合 機(jī)床 選用配套的動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)多軸箱鉆孔 動(dòng)力箱規(guī)格與滑臺(tái)要匹配 其驅(qū)動(dòng)功率主要依據(jù)是根據(jù)多軸箱所傳遞的且學(xué)功率來 選用 本機(jī)床左右多軸箱均采用 TD25 B 型動(dòng)力箱 785r min 電動(dòng)機(jī)選 Y100L1 4qn 型 功率為 2 2KW 根據(jù)選定的切削用量 計(jì)算總的進(jìn)給力 根據(jù)所需的最小進(jìn)給速度 工作行程 結(jié) 合多軸箱輪廓尺寸 考慮工作穩(wěn)定性 選用 HY25B I 型液壓滑臺(tái) 以及相配套的側(cè)底 座 1CC251 型 查 組合機(jī)床簡明設(shè)計(jì)手冊(cè) P91 表 5 1 滑鞍寬度 w 250mm 滑鞍長度 L1 500mm 行 程 S 250mm 滑座長度 L2 790mm 高 度 H 250mm 工進(jìn)速度 32 800mm min 快進(jìn)速度 12m min 2 確定機(jī)床裝料高度 H 裝料高度是指工件安裝基面至地面的垂直距離 考慮 上述剛度結(jié)構(gòu)功能和使用要求等因素選取計(jì)算 側(cè)底座高度 560mm 滑臺(tái)高度 250 20 主軸箱的最低主軸高度為 275mm 工件最低孔中心距底面距離 92 5mm H 560 250 275 92 5 992 5mm 3 確定夾具輪廓尺寸 參照夾具設(shè)計(jì) 4 確定中間底座尺寸 中間底座尺寸在長度和寬度上滿足夾具的安裝要求 他在 加工方向上的尺寸 實(shí)際已由加工示意圖確定 由此根據(jù)選定的動(dòng)力箱 滑臺(tái) 側(cè)底 座等標(biāo)準(zhǔn)的位置關(guān)系計(jì)算長度為 974mm 裝料高度和夾具底座高度確定后 中間底座高 度已確定為 560mm 5 確定多軸箱輪廓尺寸 標(biāo)準(zhǔn)通用鉆類多軸箱厚度是一定的 臥式 325mm 因 此 確定多軸箱 主要是確定多軸箱的寬度和高度及最低主軸高度 如圖 3 3 所示 圖 4 3 多軸箱輪廓尺寸確定 被加工零件輪廓以點(diǎn)化線表示 多軸箱輪廓以粗實(shí)線表示 查 組合機(jī)床簡明設(shè)計(jì) 手冊(cè) P135 表 7 1 選取多軸箱體規(guī)格尺寸 400 400 4 4 機(jī)床分組 為了便于設(shè)計(jì)和組織生產(chǎn) 組合機(jī)床各部件和裝置按不同功能劃分編組 本機(jī)床編組 如下 1 第 10 組 左側(cè)床身 2 第 20 組 夾具 3 第 11 組 右側(cè)床身 4 第 12 組 中間底座 5 第 30 組 電氣裝置 6 第 40 組 傳動(dòng)裝置 7 第 50 組 潤滑裝置 21 8 第 60 組 刀具 9 第 61 組 工具 10 第 71 組 左多主軸箱 11 第 72 組 右多主軸箱 圖 4 4 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 22 第五章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 1 液壓壓緊系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 1 1 作 F t 與 V t 圖 1 計(jì)算壓緊力 鉆鑄鐵孔時(shí)鑄件受到軸向切削力和扭矩作用 查看 機(jī)床專用夾具手冊(cè) P34 根據(jù)公式 20 8 1MDSKp 49F 公式中符號(hào)的意義 D 鉆頭直徑 S 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 Kp 修正系數(shù) 已知 D 5 2mm S 0 1mm r Kp 10 619 得 M 900N mm F 345 3N 進(jìn)行受力分析 兩組鉆頭同時(shí)工作時(shí) 因?yàn)閮山M鉆頭對(duì)稱分布軸向力相互抵消 而此工件的扭矩作 用的結(jié)果并不產(chǎn)生軸向力 因此工件總體受力較小 隨著行程增加 工進(jìn) 10mm 處 右側(cè)鉆頭開始空轉(zhuǎn) 即對(duì)工件無進(jìn)給力作用 左側(cè) 繼續(xù)工進(jìn) 產(chǎn)生力和力矩作用 力的大小如下 Fc Fc 圖 5 1 鉆頭受力分析 23 左圖可視做某一時(shí)刻徑向力的作用情況 因此 290 dFcNm 即主切削力為 173N 假如只考慮向上的力的作用 那么三根主軸的合力 351切 查閱 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)手冊(cè) P354 表 2 3 32 考慮到更為安全的夾緊狀態(tài) 選用雙 向作用法蘭式小型液壓缸 工作行程 l 40mm 推力 F 1448N 活塞直徑 D 60mm 2 計(jì)算夾緊和松開時(shí)間 夾緊和松開時(shí)液壓缸速度 10 vms 20 1 vms 夾緊時(shí)間 s 314 lt 松開時(shí)間 s 320 4 ltv 3 根據(jù)上述數(shù)據(jù)繪液壓缸 F t 與 V t 圖 t t 519 F N t2 V mm sv1 t1 t2t1 圖 5 2 圖 5 3 5 1 2 確定液壓系統(tǒng)參數(shù) 1 初選液壓缸工作壓力 由工況分析中可知 夾緊階段壓力最大 所以 液壓缸的工作壓力按此負(fù)載力計(jì)算 根據(jù)液壓缸與負(fù)載的關(guān)系 選 P1 0 2MPa 2 液壓缸尺寸 液壓缸取標(biāo)準(zhǔn)直徑 D 60mm 24 5 1 3 擬定液壓系統(tǒng)圖 1 選擇液壓回路 1 調(diào)速方式 由工況可知該液壓系統(tǒng)功率小 工作負(fù)載變化小 采用單向閥和二 位四通閥 2 液壓泵形式的選擇 根據(jù)工況要求選用變量葉片泵適宜 5 2 鉆削進(jìn)給液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 2 1 作 F t 與 V t 圖 1 計(jì)算切削力 鉆鑄鐵孔時(shí) 其軸向力的切削力 根據(jù)公式 20 8 1MDSKp 49F 公式中符號(hào)的意義 D 鉆頭直徑 S 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 Kp 修正系數(shù) 已知 D 5 2mm S 0 1mm r Kp 10 619 得 M 0 9N m F 345 5N345 1036zFN 2 計(jì)算摩擦阻力 靜摩擦阻力 9 280sfG 動(dòng)摩擦阻力 4d 3 計(jì)算慣性阻力 490 1258ivFNgt 4 計(jì)算工進(jìn)速度 工進(jìn)速度按加工 5 2 的切削用量計(jì)算 即 321730 12 6vnsms 5 根據(jù)以上分析計(jì)算各工況負(fù)載 如表 4 1 25 表 5 1 液壓缸負(fù)載的計(jì)算 工 況 計(jì)算公式 液壓缸負(fù)載 F N 液壓缸驅(qū)動(dòng)力 F0 N 啟 動(dòng) sFfG 980 1090 加 速 dvgt 740 825 快 進(jìn) f 490 545 工 進(jìn) cdF 1526 1695 反向啟動(dòng) sfG 980 1090 加 速 dvgt 740 825 快 退 Ff 490 545 制 動(dòng) dvGt 240 270 其中 取液壓缸機(jī)械效率 0 9cm 6 計(jì)算快進(jìn) 工進(jìn)和快退時(shí)間 快進(jìn) 31 17 2Lt sv 工進(jìn) 32508 t 快退 31234 24 Lt sv 7 根據(jù)上述數(shù)據(jù)描繪液壓缸 F t 與 V t 圖 26 t t F N t2 V mm sv1 t1 t2t1 t3 1526 t3 圖 5 4 圖 5 5 5 2 2 確定液壓系統(tǒng)參數(shù) 1 初選液壓缸工作壓力 由工況分析中可知 工進(jìn)階段的負(fù)載力最大 所以 液 壓缸的工作壓力按此負(fù)載力計(jì)算 根據(jù)液壓缸與負(fù)載的關(guān)系 選 本機(jī)5140Pa 床是鉆孔組合機(jī)床 為防止鉆通時(shí)發(fā)生前沖現(xiàn)象 液壓缸回油腔應(yīng)有背壓 設(shè)背壓 為使快進(jìn) 快退速度相等 選用 的差動(dòng)液壓缸 假定快進(jìn) 520 6Pa 12A 快退的回油壓力損失為 50 71P 2 計(jì)算液壓缸尺寸 由式 得 2 cmAF 421 5216310 9 4 cmFA 液壓缸直徑 136 7ADc 取標(biāo)準(zhǔn)直徑 D 70mm 5 2 3 擬定液壓系統(tǒng)圖 1 選擇液壓回路 1 調(diào)速方式 由工況圖知 該液壓系統(tǒng)功率小 工作負(fù)載變化小 可用進(jìn)油路節(jié) 流調(diào)速 為防止鉆通孔時(shí)的前沖現(xiàn)象 在回油路上加背壓閥 2 液壓泵形式的選擇 通過工況分析選用變量葉片泵比較適宜 3 速度換接方式 因鉆孔工序?qū)ξ恢镁燃肮ぷ髌椒€(wěn)性要求不高 可選用行程調(diào) 速閥和電磁換向閥 2 組成系統(tǒng) 27 圖 5 6 液壓系統(tǒng)圖 5 2 4 選擇液壓元件 1 選擇液壓泵和電動(dòng)機(jī) 1 確定液壓泵的工作壓力 前面已確定液壓缸的最大工作壓力為 5410Pa 選取進(jìn)油管路壓力損失 其調(diào)整壓力比系統(tǒng)最大壓力大 所50 81Pa 以泵的工作壓力 59 BM 2 液壓泵的流量 由圖 4 6 可知 快進(jìn)時(shí)的流量最大 其值為 26L min 工 進(jìn)時(shí)最小 為 0 26L min 根據(jù) 液壓技術(shù) 公式 9 20 取 則 1 2K 1 256 4 minBqL 3 選取電動(dòng)機(jī) P 0 8KW 2 選擇其他元件 28 圖 5 7 液壓元件選擇表 3 確定管道尺寸 略 4 確定油箱容量 油箱容量可按經(jīng)驗(yàn)公式估算 取 57 6321VqL 29 第六章 多軸箱 右主軸箱設(shè)計(jì) 6 1 引言 多軸箱是組合機(jī)床的重要專用部件 他是根據(jù)加工示意圖所確定的工件加工孔數(shù)和 位置 切削用量和主軸類型設(shè)計(jì)的傳動(dòng)各主軸運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件 其動(dòng)力來自通用的動(dòng) 力箱 與動(dòng)力箱一起安裝于進(jìn)給滑臺(tái) 可完成鉆 擴(kuò) 鉸 鏜孔等加工工序 多軸箱一般具有多根主軸同時(shí)對(duì)一列孔進(jìn)行加工 但也有單獨(dú)的 用于鏜孔居多 多軸箱的通用箱體材料為 HT200 前 后 側(cè)蓋等材料為 HT150 多軸箱體基本尺 寸系列標(biāo)準(zhǔn) GB3668 1 83 規(guī)定 9 種名義尺寸用相應(yīng)滑臺(tái)的滑鞍寬度表示 目前 多軸設(shè)計(jì)有一般設(shè)計(jì)法和電子計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)法兩種 6 2 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 其主要內(nèi)容及注意事項(xiàng)如下 圖 6 1 主軸位置關(guān)系尺寸圖 6 2 1 根據(jù)機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 繪制多軸箱外形圖 并標(biāo)注輪廓尺寸及動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸的相 對(duì)位置尺寸 6 2 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(dòng)軸的相關(guān)位置尺寸 6 2 3 根據(jù)加工示意圖標(biāo)注各主軸轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向主軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)向 6 2 4 列表標(biāo)明各主軸的工序內(nèi)容 切削用量及主軸外伸尺寸 6 2 5 標(biāo)明動(dòng)力件型號(hào)及其性能參數(shù) 30 表 6 1 主軸外伸尺寸及切削用量 主軸外伸尺寸 mm 切 削 用 量軸號(hào) D d L 工序內(nèi) 容 n r min v m min f mm r 備注 1 30 20 115 鉆 5 2 孔 732 13 0 1 2 30 20 115 鉆 5 2 孔 732 13 0 1 3 32 25 115 鉆 5 2 孔 732 13 0 1 注 1 被加工零件編號(hào)及名稱 ZFA211 3600 7 箱體結(jié)合件 材料及硬度 鑄鐵 200HBS 2 動(dòng)力部件 1TD25 A 1HY 25 N 2 2KW n 1420 圖 6 2 多軸箱設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)圖 6 2 6 主軸 齒輪的確定及動(dòng)力運(yùn)算 1 主軸型式和直徑 31 主軸的型式和直徑 主要取決與工藝方法 刀具主軸聯(lián)接機(jī)構(gòu) 刀具的進(jìn)給抗力和 切削轉(zhuǎn)矩 如鉆孔時(shí)常采用滾珠軸承主軸 擴(kuò) 鏜 鉸孔等工序工序常采用滾錐軸承 主軸 主軸間距較小時(shí)常選用滾針軸承主軸 設(shè)計(jì)時(shí) 盡可能不選用 15mm 直徑的主 軸和滾針主軸 因?yàn)闈L針軸承精度低 結(jié)構(gòu)剛度及裝配工藝性都較差 既不便于制造 又不便于維修 首先 根據(jù)切削用量 查 機(jī)床夾具手冊(cè) P34 表 1 2 7 由計(jì)算公式計(jì)算扭矩 20 8 1MDSKp D 鉆頭直徑 S 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 已知 D 5 2mm S 0 1mm r 得 M 900N mm 從表 5 10 可選擇軸徑 d 12mm 由 組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊(cè) P56 表 4 1 選取主軸 直徑 d 20mm 滿足設(shè)計(jì)要求 2 多軸箱所需動(dòng)力計(jì)算 多軸箱的動(dòng)力計(jì)算包括多軸箱所需要的功率和進(jìn)給力兩項(xiàng) 傳動(dòng)系統(tǒng)確定之后 多軸箱所需要的功率按下列公式計(jì)算 111 nnniiiPPP 切切 式中 切削功率 單位為 KW切 空轉(zhuǎn)功率 單位為 KW 與負(fù)荷成正比的功率損失 單位為 KW切 每根主軸的切削功率 由選定的切削用量按公式計(jì)算或查圖表獲得 每根主軸的空 轉(zhuǎn)功率按 組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊(cè) P62 表 4 6 確定 每根主軸上的功率損失 一般取 所傳遞功率的 1 根據(jù) 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) 功率計(jì)算公式得 主軸切削功率 306MvPD 切 M 扭矩 V 切削速度 D 鉆頭直徑 則有 9021 8365PKW 切1 0356 切 32 空轉(zhuǎn)功率 由于主軸直徑為 20mm 25mm 根據(jù) 組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊(cè) P62 表 4 6 轉(zhuǎn)速 n 630r min 軸徑為 20mm 時(shí) 軸徑為 25mm 時(shí) 0 46PKW切 0 73PKW切 n 1000r min 軸徑為 20mm 時(shí) 軸徑為 25mm 時(shí) 7切 16切 而主軸轉(zhuǎn)速為 n 732r min 根據(jù)插值法 732 0 74 06 40 57PKW 切 6 1 3 891切 因此 0 572 89 0K 切z 功率損失 每根軸上的功率損失 一般可取所傳遞功率的 1 因此 3 61 WP切 0 203 0 356 0 006 0 565KW111 nnniiiPP 切切 多軸箱所需的進(jìn)給力 可按下式計(jì)算 F切 i 1Fn切 式中 各主軸所需的軸向切削力 單位為 NiF 0 8419DSKp D 鉆頭直徑 S 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 Kp 修正系數(shù) 已知 D 5 2mm S 0 1mm r Kp 10 619 F 345 3N i 1 F345 106nN 切 6 2 7 多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì) 多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì) 是根據(jù)動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸位置和轉(zhuǎn)速 各主軸位置及其轉(zhuǎn)速要求 設(shè) 計(jì)傳動(dòng)鏈 把驅(qū)動(dòng)軸和主軸聯(lián)系起來 使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向 1 對(duì)多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的一般要求 33 1 在保證主軸的強(qiáng)度 剛度 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的條件下 力求傳動(dòng)軸和齒輪規(guī)格 數(shù)量為最少 為此 應(yīng)盡量用一根中間傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸 并將齒輪布置在同一排 上 2 盡量不用主軸帶動(dòng)主軸的方案 以免增加主軸負(fù)荷 遇到主軸較密時(shí) 布置 齒輪的空間受到限制或主軸負(fù)荷較小 加工精度要求不高 也可用一根強(qiáng)度較高的主 軸帶動(dòng) 1 2 根主軸的傳動(dòng)方案 3 為使結(jié)構(gòu)緊湊 多軸箱內(nèi)齒輪副的傳動(dòng)比一般要大于 1 2 后蓋內(nèi)齒輪齒輪傳 動(dòng)比允許至 1 3 盡量避免用升速傳動(dòng) 當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速較低時(shí) 允許先升速然后再降一 些 4 驅(qū)動(dòng)軸直接帶動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸數(shù)不能超過兩根 以免給裝配帶來困難 2 擬定多軸箱傳動(dòng)的基本方法 擬定多軸箱傳動(dòng)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(gè)同心圓上 在各個(gè)同心圓的圓心上分別設(shè)置中心傳動(dòng)軸 非同心圓分布的一些主軸 也宜設(shè)置中 間傳動(dòng)軸 然后根據(jù)已經(jīng)選定的中心傳動(dòng)軸再取同心圓 并用最少的傳動(dòng)軸帶動(dòng)這些 中心傳動(dòng)軸 最后通過合攏傳動(dòng)軸與動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸連接起來 1 主軸分布類型 圖 6 3 主軸分布示意圖 單組圓周分布 但各軸心間距較小 2 根據(jù)此種類型設(shè)計(jì)出三種傳動(dòng)聯(lián)系方案 34 圖 6 4 設(shè)計(jì)方案圖 第一種傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案分析 第一種傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案十分符合主軸箱設(shè)計(jì)的各項(xiàng)原則 a 傳動(dòng)軸 齒輪數(shù)最少 用一根傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸 b 主軸齒輪規(guī)格相同 從理論上來說是一種經(jīng)濟(jì)有效的傳動(dòng)方案 但在進(jìn)一步設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)該傳動(dòng)方案有以下 缺陷 主軸直徑 d 20mm 中心傳動(dòng)軸軸線與最下軸軸心線距離為 32 5mm 若兩軸真的 實(shí)現(xiàn)傳動(dòng) 兩軸所配套軸承的外徑尺寸 D 47mm 然而 為使兩軸承間安裝不發(fā)生沖 35 突 其間距最少為 47mm 而 32 5 47mm 軸承不能進(jìn)行安裝 第二種傳動(dòng)方案分析 第二種傳動(dòng)方案采用了一種完全不同的方法 避免了第一種傳動(dòng)方案的結(jié)構(gòu)沖突 滿足傳動(dòng)要求 但該傳動(dòng)方案并不適合于該工序 本工序加工扭矩小 因此在傳動(dòng)過 程中負(fù)載小 對(duì)軸和齒輪的要求不高 傳動(dòng)方式應(yīng)盡求簡單 而該傳動(dòng)方案形式復(fù)雜 齒輪選擇多坐標(biāo)確立煩瑣不適于設(shè)計(jì) 第三種傳動(dòng)方案分析 此方案采用對(duì)稱分布 其中 4 3 兩傳動(dòng)軸無論軸還是齒輪規(guī)格均相同 此種結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)緊湊 相對(duì)位置關(guān)系容易確立 與方案 2 相比還減少了軸和齒輪的數(shù)量和規(guī)格 但該方案把一根主軸同時(shí)做傳動(dòng)軸 向另外兩主軸傳動(dòng)動(dòng)力 增加了負(fù)荷 通過比較 方案 1 結(jié)構(gòu)不合理 不能采用 方案 2 3 符合設(shè)計(jì)要求 然而 通過 進(jìn)一步比較發(fā)現(xiàn) 方案 3 更合理一些 在結(jié)構(gòu)布局和成本方面方案 3 都是合理的 但它與設(shè)計(jì)原則中 通過主軸傳動(dòng)帶動(dòng) 主軸將增加主動(dòng)主軸的負(fù)荷 通過計(jì)算 每根主軸實(shí)際切削扭矩 M 90kg mm 軸徑為 20mm 查 組合機(jī)床設(shè)計(jì) p607 表 5 10 知軸徑 d 20mm 的軸能承受的扭矩為 M 1100kg mm 而本傳動(dòng)系統(tǒng)中只有三 根主軸 設(shè)其中兩根從動(dòng)主軸與主動(dòng)主軸之間有扭矩?fù)p失 5 那么 主動(dòng)軸所能承受 的全部扭矩為 2905 9027 kgm 279 2 52 完全滿足疲勞 強(qiáng)度要求 因此所取齒輪模數(shù)滿足使用及性能要求 2 軸的強(qiáng)度校核 從上述可知 各軸所能承受的扭矩 軸 1 2 3 4 d 20 10 Mkgm 軸 5 d 25 27 通過計(jì)算各軸所承受載荷的情況 軸 1 2 190Kg 軸 3 4 26 軸 5 5m 由此可以得出 各軸實(shí)際承受的扭矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于軸所能承受的扭矩最大值 因此其強(qiáng)度 完全滿足要求 38 第七章 經(jīng)濟(jì)性分析 任何一個(gè)較為復(fù)雜的機(jī)械零件 都有不同的加工工藝方案 特別是一個(gè)新產(chǎn)品 從開發(fā)設(shè)計(jì) 試制 小批量投產(chǎn)到產(chǎn)品發(fā)展和成熟時(shí)期的大批量生產(chǎn) 都要經(jīng)歷不同 的生產(chǎn)批量過程 作為組成這一產(chǎn)品的機(jī)械零件必須根據(jù)生產(chǎn)批量來確定其工藝方案 現(xiàn)以梳棉機(jī)箱體結(jié)合件為例 說明在不同生產(chǎn)批量情況下 如何合理選擇定位基準(zhǔn) 采用適宜的生產(chǎn)設(shè)備和工藝手段 以保證加工質(zhì)量可靠 滿足市場的需求 達(dá)到生產(chǎn) 批量的能力 同時(shí)投資小 見效快 成本低 從而獲得企業(yè)的最大經(jīng)濟(jì)效益 7 1箱體結(jié)合件加工工藝的制定 對(duì)箱體的加工 以前采用的是分散加工法 人工操作復(fù)雜 單件加工耗時(shí)時(shí)間長 占用機(jī)床 勞動(dòng)強(qiáng)度大 目前 采用組合加工工藝 一次裝夾 可加工多個(gè)部位 既 保證了加工精度 還大大提高了生產(chǎn)效率 節(jié)省了加工時(shí)間 例如以下工藝路線 40 鉆 5 2 光孔 攻制 6 螺釘 M6X30 螺紋孔 65 粗 半精 精鏜 47 孔 刮環(huán)槽 49 5 70 鉆兩端面 6X 5 2 孔 攻制 6 M6 6H 螺紋孔 55 粗 半精 精鏜 52 孔 刮環(huán)槽 55 60 粗 半精 精鏜 62 90 孔 85 锪 20 孔 鉆 攻制 M10 螺紋孔 90 锪 25 孔 鉆 攻制 M12 螺紋孔 95 鉆 攻制側(cè)面 M12 螺紋孔 大大節(jié)省了裝夾時(shí)間 換刀時(shí)間 對(duì)正時(shí)間 降低了單位時(shí)間成本 7 2 夾具定位加緊分析 初步設(shè)計(jì)時(shí)有兩種方案 或者說是兩種類型的夾具代表 1 整體鑄造 采用箱體鑄造樣式 液壓夾緊裝置 這種夾緊方案成本較高 加工精度高 裝夾方 便 2 組合結(jié)構(gòu) 各部分單獨(dú)設(shè)計(jì) 單獨(dú)制造 最后裝配 本次夾具設(shè)計(jì)中 壓塊與液壓缸之間及壓 塊與工件之間就是采用組合結(jié)構(gòu) 這種設(shè)計(jì)方案成本低 但由于通過螺栓聯(lián)接 加工 過程中的振動(dòng)容易產(chǎn)生松動(dòng) 定位精度較低 7 3 組合機(jī)床應(yīng)用分析 以鏜 52 孔為例 共有粗 半精 精鏜 52 孔 刮環(huán)槽 55 等加工步驟 如果單獨(dú) 39 采用多步驟鏜削 必須經(jīng)過 16 次鏜削 假設(shè)每次的鏜削成本為 5 元 共計(jì) 80 元每加 工完一個(gè)零件 如果采用組合機(jī)床 組合機(jī)床設(shè)計(jì)制造成本為 8 萬元 每件加工成本 以 10 元計(jì) 年產(chǎn)量按 10000 件計(jì)算 則每年減少加工成本 70 萬元 扣除組合機(jī)床的 制造成本 每年節(jié)省 60 萬元 通過以上分析可以得出 在本次設(shè)計(jì)中 組合機(jī)床的廣泛應(yīng)用大大減少生產(chǎn)了成本 生產(chǎn)批量決定工藝方案 工藝方案決定經(jīng)濟(jì)效益 合理選擇定位基準(zhǔn)可以降低加工時(shí) 間 第八章 結(jié)論和展望 40 由本文的論述 我們了解到 通過對(duì)梳棉機(jī)箱體結(jié)合件加工設(shè)備及工藝的研究與 應(yīng)用 在機(jī)床 夾具 刀具 工藝流程等方面進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和選擇 有效提高了加工 效率和產(chǎn)品質(zhì)量 擴(kuò)大了加工適應(yīng)范圍 提高了可靠性 具備一定的先進(jìn)性 取得了 良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益 為解決此類多孔同時(shí)加工問題舉了一件實(shí)例 本成果設(shè)計(jì)制造的機(jī)床為六軸鉆孔雙面臥式組合機(jī)床 我們將鉆削主軸設(shè)為機(jī)械 傳動(dòng) 而進(jìn)給系統(tǒng)為液壓控制 使在滿足使用要求的前提下降低了成本 作為關(guān)鍵部 件的液壓滑臺(tái)采用國產(chǎn)通用部件 以比較簡單的方式完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)的同步 進(jìn)行 非常實(shí)用 本機(jī)床所用夾具的通用性強(qiáng) 工件采用液壓定位夾緊 快速方便 定位采用兩面 一銷的定位方式 夾緊采用液壓加緊 采用這種方式完全能夠滿足精度要求 而且簡 易方便 制造成本低 通用性好 在刀具方面 由于所加工孔的尺寸精度和表面粗糙度要求都不算高 采用麻花鉆 這種鉆頭采購比較方便 而且價(jià)格比深孔鉆頭也要便宜 在刀具的幾何角度方面 麻 花鉆頭的螺旋角即是其軸向前角 當(dāng)加工工件時(shí) 切削力和切削熱隨鉆頭螺旋角的增 大而減小 減 少 切削輕快 刀具耐用度高 為此 我們選取鉆頭螺旋角為32 在保 證強(qiáng)度的前提下 有效降低了切削力和切削溫度 提高了刀具使用壽命和生產(chǎn)效率 通過本成果的實(shí)施 進(jìn)排氣搖臂的深孔加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率得到較大幅度提高 經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著 而且加工精度也完全能夠滿足設(shè)計(jì)要求 則在直接經(jīng)濟(jì)效益方 面 節(jié)省了大量加工工時(shí) 參考文獻(xiàn) 1 孟少農(nóng)主編 機(jī)械加工工藝手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1992 41 2 候世增主編 裝配圖的畫法機(jī)械制圖 北京 高教出版社 1989 3 陳隆德主編 互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ) 北京 高教出版社 1988 4 樊瑞 李建華主編 液壓技術(shù) 北京 中國紡織出版社 1999 5 李天無主編 簡明工程師手冊(cè) 昆明 云南科技出版社 1992 6 曹龍華主編 機(jī)械原理 北京 高教出版社 1986 7 沈陽工學(xué)院等主編 組合機(jī)床設(shè)計(jì) 上海 上海科技出版社 1985 8 謝家瀛 組合機(jī)床簡明設(shè)計(jì)手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1994 9 牛永生 吳隆 李力 姜春英主編 機(jī)械制造技術(shù) 西安 陜西科技 出版社 2002 致 謝 42 本文承蒙中原工學(xué)院機(jī)電學(xué)院吳隆教授指導(dǎo) 吳教授從本文的寫作內(nèi)容 版式編 排等各方面多次給予了詳細(xì)的指導(dǎo) 對(duì)本文所涉及項(xiàng)目的實(shí)施 機(jī)床的設(shè)計(jì) 工藝的 改進(jìn)及組合機(jī)床的設(shè)計(jì)制造等給予了大量的幫助 并向我們提供了相關(guān)參考資料提出 了很好的意見和建議 使得本文得以成稿 在此表示衷心的感謝 另外 向本文引用 轉(zhuǎn)載過資料的文獻(xiàn)作者表示感謝 向其他所有對(duì)于本文的完成做出過幫助的人表示感 謝 43 附件圖紙 主軸箱裝配圖 44 液壓控制原理圖 45 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 46 夾具體