粉碎機下機體專用銑床設計-銑兩端面液壓夾具【含6張CAD圖紙】【GJ系列】

粉碎機下機體專用銑床設計-銑兩端面液壓夾具【含6張CAD圖紙】【GJ系列】,含6張CAD圖紙,GJ系列,粉碎機,機體,專用,銑床,設計,兩端,液壓,夾具,cad,圖紙,gj,系列 被加工 零件 圖號 毛坯種類 鑄件 名稱 粉碎機下機體 毛坯重量 材料 HT200 硬度 HBS160~220 工序名稱 工序號 工時/min 序號 工步 名稱 工作行程/mm 切速/（m·min-1） 進給量/（mm·r-1） 進給量/（mm·min-1） 工進時間 輔助時間 1 裝卸工件 1.5 2 動力部件 3 滑臺快進 47 6.3 0.0075 4 多軸向工進 73 0.06 500 20.41 1.22 5 滑臺快退 120 6.3 0.019 6 7 8 9 備注 裝卸工件時間取決于操作者熟練程度，本機計算時取1.5min 累計 1.22 1.53 單件總工時 2.75 機床生產率 17.02件/h 理論生產率 20.966件/h 負荷率 81.4% 鄭州科技學院 附表5： 鄭州科技學院畢業(yè)設計（論文）任務書 題目 粉碎機下機體專用銑床設計 專業(yè) 學號 姓名 主要內容、基本要求、主要參考資料等： 畢業(yè)設計主要內容：（注：2人，1人總體設計，1人部件設計，用副標題區(qū)分） １．完成下機體零件加工機床工序圖、刀具調整圖、機床總圖、專用銑削主軸箱等的設計 設計要求： 根據設計任務書的要求，首先需要認真研究被加工零件圖，并通過畢業(yè)實習和調查研究，了解下機體在粉碎機中的重要地位和作用，及其下機體零件的加工精度對粉碎機整體質量的影響。了解大批量生產模式下工藝方案的制定原則和工藝裝備的設計原則。在完成設備的設計后，對新設計的設備進行功能分析。 1.被加工零件的工藝分析 2.繪制下機體加工的工序圖 3.機床總體方案的分析與確定 (1)方案比較。 (2)確定主要技術參數。 (3)繪制下機體的加工示意圖。 (4)編制機床生產率計算卡。 4.機床總圖、專用銑削主軸箱設計 5.撰寫設計說明書 (1) 說明新設計設備的主要用途，論證本設計的必要性。 (2) 工藝方案設計。 (3) 機床、主軸箱設計方案論證。 (4) 主要技術參數的確定。 (5) 設備電－液聯合自動控制方法。 主要參考資料 1.《組合機床設計》 2.《機床設計手冊》 3.《機械工藝師手冊》 4.《組合機床與自動化加工技術》 5.《組合機床通用部件圖冊》 6.《組合機床及其調整與應用》 完 成 期 限： 指導教師簽名： 專業(yè)負責人簽名： 年 月 日 1 本科畢業(yè)設計（論文） 題 目 粉碎機下機體專用銑床設計 姓 名 專 業(yè) 學 號 指導教師 鄭州科技學院電氣工程學院 二○一六年四月 46 目 錄 1 緒論 1 2 組合機床總體設計-三圖一卡 2 2.1被加工零件工序圖 2 2.1.1 被加工零件工序圖的作用和內容 2 2.1.2 繪制被加工零件工序圖的規(guī)定及注意事項 2 2.1.3工序圖CAD 3 2.2加工示意圖 3 2.2.1 加工示意圖的內容和作用 3 2.2.2 繪制加工示意圖的注意事項 4 2.2.3 選擇刀具，導向及有關計算 4 2.2.4 加工示意圖CAD 6 2.3機床聯系尺寸圖 7 2.3.1 機床聯系總圖的內容和作用 7 2.3.2 繪制機床聯系總圖注意事項 8 2.3.3 機床的分組 8 2.3.4 機床聯系尺寸總圖 9 2.3.5 機床生產率計算卡 9 3 專用銑削主軸箱部件設計 11 3.1 機床主要技術參數的確定 11 3.1.1 確定工件余量 11 3.1.2 選擇切削用量 11 3.1.3 運動參數 11 3.1.4動力參數—主運動驅動電動機功率的確定 13 3.2 進給驅動電動機功率的確定 14 3.3 主軸組件的計算 15 3.3.1 主軸直徑的選擇 15 3.3.2 主軸前后支承軸承的選擇 16 3.3.3 主軸內孔直徑 17 3.3.4 主軸前端懸伸量 19 3.3.5 主軸支承跨距 20 3.4 主軸結構圖 20 3.5 主軸組件的驗算 21 3.6 主軸組件的潤滑和密封 24 3.6.1 主軸軸承的潤滑 24 3.6.2 主軸組件的密封 25 3.7 主軸組件中相關部件 26 3.7.1 軸肩擋圈 26 3.7.2 擋圈 26 3.7.3 圓螺母 27 3.7.4 套筒 28 3.7.5 前、后支承的軸承蓋 29 3.7.6 主軸用套筒及其鎖緊部分 30 3.7.7 主軸尾部的內花鍵 32 3.8 主軸組件軸向調節(jié)機構 32 4 銑兩端面夾具設計 34 4.1研究原始質料 34 4.2定位基準的選擇 34 4.3切削力及夾緊力的計算 34 4.4定位誤差的分析 39 4.5 確定夾具體結構和總體結構 40 4.6 夾具設計及操作的簡要說明 41 總結 43 參考文獻 45 致謝 46 摘 要 在生產過程中，通過一定的手段使生產對象（原材料，毛坯，零件或總成等）的質和量的狀態(tài)發(fā)生直接變化的過程叫工藝過程。粉碎機下機體機殼體側面銑削加工工藝裝備的設計應該包括確定減速器整體工藝方案的確定，繪制相應的工序圖，加工示意圖，機床聯系尺寸圖。被加工零件工序圖是根據制定的工藝方案，表示所設計的組合機床上完成的工藝內容，加工部位的尺寸，精度，表面粗糙度及技術要求，加工用的定位基準，夾壓部位以及被加工零件的材料，硬度和在本機床加工前加工余量，毛坯的圖樣，工序圖是組合機床設計的具體依據，也是制造，使用，調整和檢驗機床精度的重要文件。 加工示意圖是在工藝方案和機床總體方案初步確定的基礎上繪制的。是表達工藝方案具有內容的機床工藝方案圖。它是設計刀具，輔具，夾具，多軸箱和液壓，電器系統以及選擇動力部件，繪制機床總聯系尺寸圖的主要依據；是對機床總體布局和性能的原始要求；也是調整機床和刀具所必須的重要技術文件。 機床聯系尺寸圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據，并按初步選定的主要通用部件以及確定的專業(yè)部件的總體結構而繪制的。是用來表示機床的配置型式，主要構成及各部件安裝位置，相互聯系，運動關系和操作方位的總體布局圖。用來檢驗各部件相對位置及尺寸聯系能否滿足加工要求和通用部件選擇是否合適；它為多軸箱，夾具等專用部件設計提供重要依據；它可以看成是機床總體外觀簡圖。由輪廓尺寸，占地面積，操作方法等可以檢驗是否適應用戶現場使用環(huán)境。夾具圖是對組合機床加工布局的完整描述，夾具圖反映了工件加工采用定位的方式，夾具方式等一些重要的參數。工藝方案，工序圖，加工示意圖，機床聯系尺寸圖，夾具圖，工序卡基本構成了完整的加工工藝裝備設計。 關鍵詞：工序，工藝分析，定位方案，夾具設計 ABSTRACT In the production process, through certain means of production object ( raw materials, the blank, part becomealways ) state of quality and quantity directly change process is called process. General reducer casing body side milling technology and equipment design should include identification of reducer overall technology scheme, draw the milling speed reducer side corresponding to the process map, diagram processing, machine tool contact size diagram Is processed the components working procedure chart is formulated according to the process, said the combinatorial machine to complete the process content, processing parts of the size, precision, surface roughness and technical requirements for processing, positioning, clamping part and the part to be machined materials, hardness and in the present before machining allowance, rough pattern, working procedure chart is a combination of machine tool design specific basis, but also manufacturing, use, adjustment and testing accuracy of machine tools and important document. The processing diagram is in process planning and machine overall plan initially identified on the basis of drawing. Machine tool contact size diagram is processed the components working procedure chart and diagram processing as the basis, and according to the preliminary selected major general components and determining the overall structure of the major components and rendering. Is used to indicate the machine configuration type, main components and each component mounting position, mutual connection, movement relation and the operation range of the overall layout. Used to test each component relative position and size of contact can meet the processing requirements and general component selection is appropriate; it is a multiple spindle, fixtures and other special components designed to provide important basis; it can be regarded as the general appearance of machine tool. By the contour size, covers an area of, operation method can test whether adapt to the user application environment on the spot. On the combination of machining fixture graph is a complete description of the layout, fixture graph reflects the workpiece processing using the positioning mode, clamps and some important parameters. Process scheme, process map, diagram processing, machine tool fixture contact size diagram, diagram, working procedure card basic form a complete process equipment design. Key words: process, process analysis, a positioning scheme, fixture design 粉碎機下機體專用銑床設計 1 緒論 粉碎機下機體加工工藝裝備設計是我們貫徹四年所學的知識，將理論與實踐相結合，對專業(yè)知識的綜合運用訓練，為我們即將走向自己的工作崗位打下堅實的基礎。 機械加工工藝師規(guī)定產品或零件機械加工工藝過程和操作方法，是指導生產的重要的技術性文件。它直接關系到產品經濟效益，生產規(guī)模的大小，工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機械加工工藝來體現，因此工藝規(guī)程的編制的好壞是生產該產品質量的重要保證。在編制工藝方案是須保證其合理性，科學性和完善性。 加工示意圖是在工藝方案和機床總體方案初步確定的基礎上繪制的。是表達工藝方案具有內容的機床工藝方案圖。它是設計刀具，輔具，夾具，多軸箱和液壓，電器系統以及選擇動力部件，繪制機床總聯系尺寸圖的主要依據；是對機床總體布局和性能的原始要求；也是調整機床和刀具所必須的重要技術文件。 機床聯系尺寸圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據，并按初步選定的主要通用部件以及確定的專業(yè)部件的總體結構而繪制的。是用來表示機床的配置型式，主要構成及各部件安裝位置，相互聯系，運動關系和操作方位的總體布局圖。用來檢驗各部件相對位置及尺寸聯系能否滿足加工要求和通用部件選擇是否合適；它為多軸箱，夾具等專用部件設計提供重要依據；它可以看成是機床總體外觀簡圖 機床夾具是為了保證產品的質量的同時提高生產的效率，改善工人的勞動強度，降低生產的成本而在機床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對于機床或刀具有個正確的位置，即使工件保證正確的加工位置不變的裝置。 本次減速器機殼體側面銑削加工工藝裝備設計，通過對圖紙的分析，首先應該先制定出合理的整體加工工藝方案，再結合工藝方案繪制出側面銑削這道工序的工序圖，加工示意圖，夾具圖，最后繪制出機床聯系尺寸圖，并做相應的設計計算。 2 組合機床總體設計-三圖一卡 繪制組合機床“三圖一卡”，就是針對具體零件，在選用的工藝和結構方案的基礎上，進行組合機床總體方案圖樣文件設計。其內容包括：繪制被加工零件工序圖，加工示意圖，機床聯系尺寸圖和編制生產率計算卡。 2.1被加工零件工序圖 2.1.1 被加工零件工序圖的作用和內容 （1）被加工零件工序圖是根據制訂的工藝方案，表示所設計的組合機床上完成的工藝內容，加工部位的尺寸，精度，表面粗糙度及技術要求，加工用的定位基準，夾壓部位以及被加工零件的材料，硬度和在本機床加工前加工余量，毛坯或半成品情況的圖樣。它是組合機床設計的具體依據，也是制造，使用，調整和檢驗機床精度的重要文件。被加工零件工序圖是在被加工零件圖基礎上，突出本機床或自動線的加工內容，并作必要的說明繪制的。其包括的主要內容： 1）被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序機床設計有關部位結構形狀和尺寸。當需要設置中間導向時，則應把設置中間導向臨近的工件內部肋，壁布置及有關結構形狀和尺寸表示清楚，以便檢查工件，夾具，刀具之間是否相互干涉。 2）本工序所選用的定位基準，夾壓部位及夾緊方向。以便據此進行夾具的支承，定位，夾緊和導向等機構設計。 3）本工序加工表面的尺寸，精度，表面粗糙度，形位公差等技術要求以及對上道工序的技術要求。 4）注明被加工零件的名稱，編號，材料，硬度以及加工部位的余量。 2.1.2 繪制被加工零件工序圖的規(guī)定及注意事項 （1） 繪制加工零件工序圖的規(guī)定 為使被加工零件工序圖表達清晰明了，突出本工序內容，繪制時規(guī)定，應按一定比例，繪制足夠的視圖以及剖面；本工序加工部位用粗實線表示，要求保證的加工部位尺寸及位置尺寸數值下方畫粗實線。 （2） 繪制被加工零件工序圖注意事項 1）本工序加工部位的位置尺寸應與定位基準直接發(fā)生關系。當本工序定位基準與設計基準不符時，必須對加工部位的位置精度進行分析和換算，并把不對稱公差換算為對稱公差 2）對工件毛培應有要求，對孔的加工余量要認真分析。在鏜階梯孔時，其大孔單邊余量應小于相鄰兩孔的半徑之差，以便鏜刀能夠通過。 3）當本工序有特殊要求時必須注明。如精鏜孔時，當不允許有退刀痕跡或只允許有某種形狀的刀痕時必須注明。又如薄壁或孔底部壁薄，加工螺孔時螺孔底孔深度不夠及能否鉆通等。 2.1.3工序圖CAD 2.2加工示意圖 2.2.1 加工示意圖的內容和作用 加工示意圖是在工藝方案和機床總體方案初步確定的基礎上繪制的。是表達工藝方案具體內容的機床工藝方案圖。它是設計刀具，輔具，夾具，多軸箱和液壓，電器系統以及選擇動力部件，繪制機床總聯系尺寸圖的主要依據；是對機床總體布局和性能的原始要求；也是調整機床和刀具所必須的重要技術文件。 加工示意圖應表達和標注的內容有：機床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程；工件，刀具及導向，托架及多軸箱之間的相對位置及其聯系尺寸；主軸結構類型，尺寸及外伸長度；刀具類型，數量和結構尺寸；接桿（包括鏜桿），浮動卡頭，導向裝置，攻螺紋靠模裝置等結構尺寸；刀具，導向套間的配合，刀具，接桿，主軸之間的連接方式及配合尺寸等。 2.2.2 繪制加工示意圖的注意事項 加工示意圖應繪制成展開圖。按比例用細實線畫出工件外形，加工部位，加工表面畫粗實線。必須使工件和加工方位與機床布局相吻合，為簡化設計，同一多軸箱上結構尺寸完全相同的主軸只畫一根，但必須在主軸上標注與工件孔號相對應的軸號。一般主軸的分布不受真實距離的限制。當主軸彼此間很近或需設置結構尺寸較大的導向裝置時，必須以實際中心距嚴格按比例畫，以便檢查相鄰主軸，刀具，輔具，導向等是否相互干涉。主軸應從多軸箱端面畫起；刀具畫加工終了位置,攻螺紋則應畫加工開始位置。對采用浮動卡頭的鏜孔刀桿，為避免刀桿退出導向時下垂，常選用托架支撐退出的刀桿。這時必須畫出托架并標注聯系尺寸。常用標準通用結構只畫外輪廓，但須加注規(guī)格代號；對一些專用結構，如專用的刀具，導向，刀桿托架，專用接桿或浮動卡頭等，須用剖視圖表示其結構，并標注尺寸，配合及精度。 2.2.3 選擇刀具，導向及有關計算 1） 刀具的選擇 選擇刀具應考慮工件材質，加工精度，表面粗糙度，排屑及生產率等要求。只要條件允許，應盡量選用標準刀具，為提高工序集中程度或滿足精度要求，可以采用復合刀具?？准庸さ毒叩闹睆脚c加工部位尺寸，精度相適應，其長度應保證加工終了時刀具螺旋槽尾端離導向套外端面30-50mm，以利于排屑和刀具磨損后有一定的向前調整量。 2） 導向結構的選擇 組合機床加工孔時，除采用剛性主軸加工方案外，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導向裝置來保證的。因此，正確選擇導向結構和確定導向類型，參數，精度，是設計組合機床的重要內容，也是繪制加工示意圖時必須考慮的問題。 3） 確定主軸類型，尺寸，外伸長度 主軸類型主要依據工藝方法和刀桿與主軸的聯結結構進行確定。主軸軸頸及軸端尺寸主要取決于進給抗力和主軸-刀具系統結構。如與刀桿有浮動聯接，主軸則有短懸伸鏜孔主軸和長懸伸鏜孔主軸。主軸軸頸尺寸規(guī)格應按照選定的切削用量計算切削轉矩 4） 選擇接桿，浮動卡頭 除剛性主軸外，組合機床主軸與刀具間常用接桿連接和浮動卡頭連接，在鉆擴鉸，锪孔及倒角等加工小孔時，通常都采用接桿。因多軸箱各主軸的外伸長度和刀具長度都為定值，為保證多軸箱上各刀具能同時到達加工終了位置，須采用軸向可調整的接桿來協調各軸的軸向長度，以滿足同時加工完各孔的要求。為使工件端面至多軸箱端面為最小距離，首先應按加工部位在外壁，加工孔深最淺，孔徑又最大的主軸選定接桿，由此選用其他接桿。接桿已標準化，通用標準接桿號可根據刀具尾部結構和主軸頭部內孔直徑選取 為提高加工精度，減少主軸位置誤差和主軸振擺對加工精度的影響，在采用長導向或雙導向進行鏜，擴，鉸孔時，一般孔的位置精度靠夾具保證。為避免主軸與夾具導套不同軸而引起的刀桿別勁現象而影響加工精度，均可采用浮動卡頭連接 加工螺紋時，常采用攻螺紋靠模裝置和攻螺紋卡頭及相配套的攻螺紋接桿，絲錐用相應的彈簧夾頭裝在攻螺紋接桿上。 5） 標注聯系尺寸 首先從同一多軸箱上所有刀具中找出影響聯系尺寸的關鍵刀具，使其接桿最短，以獲得加工終了時多軸箱前端面到工件端面之間所需最小距離，并據此確定全部刀具，接桿，導向托架及工件之間的聯系尺寸。多軸箱端面到工件端面之間的距離是加工示意圖上最重要的聯系尺寸，為使所設計的機床結構緊湊，應盡量縮小這一距離。這一距離取決于兩方面：一是多軸箱上刀具，接桿，主軸等結構和相互聯系所需的最小軸向尺寸；二是機床總布局所需求的聯系尺寸。兩方面是相互制約的 6） 標注切削用量 各主軸切削用量應標注在相應主軸右端。其內容包括：主軸轉速NI，相應刀具的切削速度VI，每轉進給量fi和每分鐘進給量fm.同一多軸箱上各主軸的每分鐘進給量是相等的，等于動力滑臺的工進速度Vf 7） 動力部件工作循環(huán)及行程確定 動力部件的工作循環(huán)是指加工時，動力部件從原始位置開始運動到加工終了位置，又返回到原位的動作過程。一般包括快速引進，工作進給和快退等動作。有時還有中間停止，多次往復進給，跳躍進給，死檔鐵停留等特殊要求、 1 工作進給長度L的確定，組合機床上有第一工作進給和第二工作進給之分。前者用于鉆，擴，鉸和鏜孔等工序；后者常用于鉆或擴孔之后需要進行锪平面，倒大角等工序。工作進給長度等于加工部位長度與刀具切入，刀具切出長度之和。 2 快速引進長度的確定 快速引進是指動力部件把刀具送到工作進給位置，其長度按具體情況確定。在加工雙層或多層的同軸孔系時，可采用跳躍進給循環(huán)進行加工，既在加工完一層壁厚，動力部件再次快速引進到位，再加工第二層壁孔，以縮短循環(huán)時間。 3 快速退回長度的確定 快速退回的長度等于快速引進和工件進給長度之和。一般在固定式夾具鉆孔或擴孔的機床上，動力部件快速退回的行程，只要把所有刀具都退回至導套內，不影響工作的裝卸就行。但對于夾具需要回轉或移動的機床，動力部件快速退回行程必須把刀具，托架，活動鉆模板及定位銷都 推離到夾具運動可能碰到的范圍之外。 4 動力部件總行程的確定 動力部件的總行程除了滿足工作循環(huán)向前和向后所需的行程外，還要考慮因刀具磨損或補償制造，安裝誤差，動力部件能夠向前調節(jié)的距離和刀具裝卸以及刀具從接桿中或接桿連同刀具一起從主軸孔中取出時，動力部件需后退的距離。動力部件的總行程為快退行程與前后備量之和。 8 其他應注意的問題 1） 加工示意圖與機床實際加工狀態(tài)一致。表示出工件安裝狀態(tài)機主軸加工的方法 2） 圖中尺寸應標注完整，尤其是從多軸箱端面至刀尖的軸向尺寸鏈應全，以便于檢查行程和調整機床。圖中應表示出機床動力部件的工作循環(huán)圖及各行程長度。注意攻螺紋循環(huán)絲錐提前退出工件后，動力部件才能開始退回。 3） 加工示意圖應有必要的說明 2.2.4 加工示意圖CAD 2.3機床聯系尺寸圖 2.3.1 機床聯系總圖的內容和作用 機床聯系尺寸圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據，并初步選定的主要通用部件以及確定的專業(yè)部件的總體結構而繪制的。是用來表示機床的配置形式，主要結構及各部件以及確定的專用部件的總體結構而繪制的。是用來表示機床的配置型式，主要構成，各部件安裝位置，相互聯系，運動關系和操作方位的總體布局圖。用以檢驗各部件相互位置及尺寸聯系能否滿足加工要求和通用部件是否合理；它為多軸箱，夾具等專業(yè)部件設計提供依據；它可以看成是機床聯系總體外觀簡圖。由其輪廓尺寸，占地面積，操作方式等可以檢驗是否適合影虎現場使用環(huán)境。 機床聯系尺寸圖的內容 1） 表明機床的配置型式和總布局。以適當數量的視圖（一般至少兩個視圖，主視圖應選擇機床實際加工狀態(tài)），用同一比例畫出各部件的外廓形狀和相關位置。表明機床基本形式及操作者的位置等。 2） 完整全地反映各部件間的主要裝配關系和聯系尺寸，專業(yè)部件的主要輪廓尺寸，運動部件的運動極限位置及各滑臺工作循環(huán)總的工作行程和前后行程后量尺寸。 3） 標注主要通用部件的規(guī)格代號和電動機的型號，功率及轉速，并標出機床分組編號及組件名稱，全部組件應包括機床全部通用及專用零部件，不得遺漏。 4） 標明機床驗收標準及安裝規(guī)格。 2.3.2 繪制機床聯系總圖注意事項 機床聯系尺寸總圖應按機床加工終了狀態(tài)繪制。圖中應畫出機床各部件在長，寬，高方向的相對位置聯系尺寸及動力部件退至起始位置尺寸；畫出動力部件的總行程和工作循環(huán)；應注明通用部件的型號，規(guī)格和電動機型號，功率及轉速；對機床各組成部分標注分組編號。 2.3.3 機床的分組 1) 第10-19組-支承部件。一般用通用的側底座，立柱及其底座和專業(yè)中間底座等組成。 2) 第20-29組-夾具及輸送設備。夾具是組合機床主要的專業(yè)部件，常編為20組，包含工件定位夾緊及固定導向部分。對一些獨立性較強的活動鉆模板，攻螺紋模板，自動夾壓機構，自動上下料裝置常單獨 編組。移動工作臺，回轉臺等輸送設備，如果屬通用部件，則可納入夾具組，明細表中列出通用部件型號型號即可，如果專業(yè)則單獨成組編號。 3) 第30-39組-電氣設備。電氣設計常編為30組，包括原理圖，接線圖和安裝圖等設計，專用操縱臺，控制柜等則另編組號。 4) 第40-49組-傳動裝置。包括機床中所有動力部件如動力滑臺，動力箱等通用部件，編號40組，其余須修改部分內容或專用的傳動設備則單獨編組。 5) 第50-59組-液壓和氣動裝置。 6) 第60-69組 刀具，工具，量具和輔助工具等。 7) 第70-79組-多軸箱及其附屬部件 8) 第80-89組-冷卻，排屑及潤滑裝置 9) 第90-99組-電氣，液壓，氣動等各種控制擋鐵。 2.3.4 機床聯系尺寸總圖 2.3.5 機床生產率計算卡 被加工零件 圖號 毛坯種類 鑄件 名稱 粉碎機下機體 毛坯重量 材料 HT200 硬度 HBS160~220 工序名稱 通用減速機殼體側面銑削加工 工序號 工時/min 序號 工步 名稱 工作行程/mm 切速/（m·min-1） 進給量/（mm·r-1） 進給量/（mm·min-1） 工進時間 輔助時間 1 裝卸工件 1.5 2 動力部件 3 滑臺快進 47 6.3 0.0075 4 多軸向工進 73 0.06 500 20.41 1.22 5 滑臺快退 120 6.3 0.019 6 7 8 9 備注 裝卸工件時間取決于操作者熟練程度，本機計算時取1.5min 累計 1.22 1.53 單件總工時 2.75 機床生產率 17.02件/h 理論生產率 20.966件/h 負荷率 81.4% 3 專用銑削主軸箱部件設計 3.1 機床主要技術參數的確定 機床主要技術參數包括主參數和基本參數，基本參數又包括尺寸參數，運動參數，動力參數。 3.1.1 確定工件余量 粉碎機下機體，零件材料為HT200，硬度190—210HB，生產類型為大批量，鑄造毛坯。 查《機械制造工藝設計簡明手冊》表2.2～2.5,取加工余量為2.5mm(此為雙邊加工)。 3.1.2 選擇切削用量 由于被加工零件的銑削寬度為175mm,需進行二次走刀，故一次走刀為90mm(寬度)，二次走刀為175-90=85mm，即：a=90mm。 根據《組合機床設計簡明手冊》第132～133頁，選擇銑削切削用量。 銑削用量的選擇與要求的加工表面粗糙度值及其生產率有關系。當銑削表面粗糙度數值要求較低時，銑削速度應選高一些，每齒走刀量應小些。若生產率要求不高，可以取很小的每齒走刀量，一次銑削4～5mm的余量達到R=1.6μm的表面粗糙度。這時每齒的進給量一般為0.02～0.03mm。 根據本次設計所加工的零件要求，其表面粗糙度數值較高，加工材料為鑄鐵，查表6-16得： a=0.2～0.4mm/z,V=50～80m/min,取a=0.2mm/z。 3.1.3 運動參數 機床的運動參數包括主運動轉速和轉速范圍、進給量范圍、進給量數列以及空行程速度等。此次設計主要確定主運動的運動參數。 3.1.3.1 主軸最高，最低轉速 按照典型工序的切削速度和刀具(或工件)直徑、計算主軸最高轉速n、最低轉速n。計算公式如下： n= ， n= 式中：n、n—主軸最高、最低轉速(r/min) V、V—最高、最低切削速度(m/min) d、d—最大、最小計算直徑(mm) 根據《機械制造工藝金屬切削機床設計指導》第69～70頁，可查出以下數據： 查表2.2-3 取最大，最小切削速度： V=200～300m/min， 取V=250m/min V=15～20m/min, 取V=20m/min 銑床的d、d可取使用的刀具最大、最小直徑，即： d=110mm, d=75mm 則主軸最高轉速為 n== =1061.6r/min 取標準數列值： n=1000r/min 最低轉速為： n== =57.9r/min 取標準數列值： n=56r/min 3.1.3.2 主軸轉速的合理排列 最高、最低轉速確定后，還需確定中間轉速，選擇公比Φ，轉速級數Z，則轉速數列為： n= n=56r/min, n= nΦ, n= nΦ, n= nΦ 查標準數列，取公比Φ=1.78 (1＜Φ≤2) 轉速范圍： R===17.8 轉速級數： Z=+1=5.99 取Z=6 由于本次設計的要求，主軸轉速級數只需設計四級就能滿足要求，故取Z=4。即： n=56， n=100, n=180, n=315 (r/min) 3.1.4動力參數—主運動驅動電動機功率的確定 3.1.4.1 切削力的計算 由前面已知，本次設計的組合機床的最高轉速為n=315r/min，則此時的切削速度為： V===108.8m/min<200m/min 由此可見，切削速度滿足要求。 計算銑削工件時的切削力 F=9.18×54.5a×a×a×Z×d 式中：a—銑削寬度，a=90mm a—銑削深度，由于是一次銑削就能達到設計尺寸，則銑削深度為工件加工余量，即a=2.5mm。 a—每齒進給量，a=0.2mm/r Z—轉數級數，取Z=4 則銑削力的大小為： F=9.18×54.5×90×0.2×2.5×4×110=1213.1N 3.1.4.2 切削功率的計算 根據《機械制造工藝金屬機床設計指導》第72頁，可得切削功率公式為： P===2.2KW 3.1.4.3 估算電動機功率 根據《機械制造工藝金屬機床設計指導》第72頁，有 P===3.14KW 式中：η—主傳動系統的機械效率，回轉運動的機床η=0.7～0.85。 3.1.4.4 選擇主電機 查《機械設計課程設計手冊》第155頁表12-1，選Y112-4電機，主要參數有： 額定功率P=4KW，滿載轉速 n=1440r/min，同步轉速n=1500r/min，級數P=4，質量m=43kg。 3.2 進給驅動電動機功率的確定 查《金屬切削機床設計》第41頁，可知：進給驅動電動機功率取決于進給的有效功率和傳動件的機械效率，即：N= 式中：N—進給驅動電動機功率(KW) Q —進給抗力(N) V—進給速度(m/min) η—進給傳動系統的總機械效率(一般取0.15～0.2) 粗略計算時，可根據進給傳動與主傳動所需功率之比值來估算進給驅動電機功率。 對于銑床： N=0.2×N=0.2×4=0.8KW 查《機械設計課程設計手冊》第155頁表12-1，選Y90S-4電機，主要參數有： 額定功率P=1.1KW，滿載轉速n=1440r/min，同步轉速n=1500r/min，級數P=4，質量m=22kg。 3.3 主軸組件的計算 主軸組件的結構參數主要包括：主軸的平均直徑D（初選時常用主軸前軸頸的直徑D來表示）；主軸內孔直徑d；主軸前端部的懸伸量a；以及主軸支承跨距L等。一般步驟是：首先根據機床主電機功率或機床的主參數來選取D，在滿足主軸本身剛度的前提下，按照工藝要求來確定d，根據主軸前端部結構形狀和前支承的結構型式來確定a,最后根據D、a和主軸前支承的支承剛度來確定L。 主軸軸承的配置型式，對主要結構參數的確定很有關系，故在設計過程中常需交叉進行，最終以主軸組件剛度等性能來衡量其設計的合理性。 3.3.1 主軸直徑的選擇 主軸直徑對主軸組件剛度的影響很大，直徑越大，主軸本身的變形和軸承變形引起的主軸前端位移越小，即主軸組件的剛度越高。 但主軸前端軸頸直徑D越大，與之相配的軸承等零件的尺寸越大，要達到相同的公差則制造越困難，重量也增加。同時，加大直徑還受到軸承所允許的極限轉速的限制，甚至為機床結構所不允許。 通常，主軸前軸頸直徑D可根據傳遞功率，并參考現有同類機床的主軸軸頸尺寸確定。查《金屬切削機床設計》第157頁表5-12中，幾種常見的通用機床鋼質主軸前軸頸的直徑D，可供參考，如下表2-3所示： 已知主電機功率P=4KW，機床類型是銑床，查上表中對應項，初取D=80。 主軸后軸頸直徑D和前軸頸直徑D的關系，可根據下列經驗公式來定： D=（0.7～0.85）D 因此，有 D=（0.7～0.85）D=（0.7～0.85）×80=56～68，取D=65。 表2-3 主軸前軸頸直徑D的選擇 機床 機 床 功 率 （千瓦） 1.47～2.5 2.6～3.6 3.7～5.5 5.6～7.3 7.4～11 11～14.7 車床 60～80 70～90 70～105 95～130 110～145 140～165 銑床 50～90 60～90 60～95 75～100 90～105 100～115 外圓磨床 — 50～90 55～70 70～80 75～90 75～100 3.3.2 主軸前后支承軸承的選擇 3.3.2.1 主軸前支承軸承的選擇 根據前述關于軸承的選擇原則，查《金屬切削機床設計簡明手冊》第375頁，選取主軸前支承的雙列向心短圓柱滾子軸承型號為3182116。其中，d=80，D=125，B=34，D=91，D=117，D=117，r=1。具體結構參數如圖2-4所示： 圖2-4 雙列向心短圓柱滾子軸承（GB285-87）結構參數及安裝尺寸 再查《金屬切削機床設計簡明手冊》第365頁，選取主軸前支承的推力球軸軸承型號為8215。其中，d=75，d=75.2，D=110，H=27, D=86, D=99，r=1。具體結構參數如圖2-5所示： 3.3.2.2 主軸后支承軸承的選擇 查《金屬切削機床設計簡明手冊》第368頁，選取主軸后支承的圓柱滾子軸承型號為2213。其中：d=65，D=120，B=23，D=77，D=110，r=1.5。具體結構參數如圖2-6所示： 3.3.3 主軸內孔直徑 該組合機床用于銑削加工，其主軸需有一通過銑刀拉桿的孔，該主軸內孔直徑應取在一定范圍內，才不致影響主軸剛度。一般，主軸內孔直徑受到主軸后軸頸的直徑所限制。 圖2-5 推力球軸承（GB301-84）結構參數及安裝尺寸 圖2-6 圓柱滾子軸承（GB283-87）結構參數及安裝尺寸 由材料力學可知，剛度K正比于截面慣性矩I，它與直徑之間有下列關系： ===1-（）=1- 根據此式可得：當<0.3時，空心與實心截面主軸的剛度很接近；當=0.5時，空心主軸的剛度為實心主軸剛度的90%，對剛度影響不大；≥0.7時，則主軸剛度急劇下降，故一般應使<0.7，即d<0.7D。 由以上分析可得： d<0.7 D=0.7×65=45.5 考慮到此組合機床主軸為銑削主軸，銑刀拉桿的直徑比較小，故可將取小些，即取=0.5，即： d<0.5 D=0.5×65=32.5 將其圓整，d最后取為30。 3.3.4 主軸前端懸伸量 主軸前端懸伸量a指的是主軸前支承支反力的作用點到主軸前端受力作用點之間的距離，它對主軸組件剛度的影響較大。懸伸量越小，主軸組件剛度越好。 主軸前端懸伸量a取決于主軸端部的結構形狀及尺寸，一般應按標準選取，有時為了提高主軸剛度或定心精度，也可不按標準取。 另外，主軸前端懸伸量a還與前支承中軸承的類型及組合型式、工件或夾具的夾緊方式以及前支承的潤滑與密封裝置的結構尺寸等有關。 因此，在滿足結構要求的前提下，應盡可能減小懸伸量a，以利于提高主軸組件的剛度。 初算時，可查《金屬切削機床設計》第158頁表5-14，如下表2-4所示： 表2-4 主軸的懸伸量與直徑之比 類 型 機 床 和 主 軸 的 類 型 a/ D Ⅰ 通用和精密車床，自動車床和短主軸端銑床，用滾動軸承支承，適用于高精度和普通精度要求 0.6～1.5 Ⅱ 中等長度和較長主軸端的車床和銑床，懸伸量不太長（不是細長）的精密鏜床和內圓磨，用滾動和滑動軸承支承，適用于絕大部分普通生產的要求 1.25～2.5 Ⅲ 孔加工機床，專用加工細長深孔的機床，由加工技術決定需要有長的懸伸刀桿或主軸可移動，由于切削較重而不適用于有高精度要求的機床 >2.5 根據上表所列，所設計的組合機床屬于Ⅱ型，所以取a/ D為1.25～2.5，即： a=（1.25～2.5）D=（1.25～2.5）×80=100～200 初取a=120。 3.3.5 主軸支承跨距 主軸支承跨距L是指主軸前、后支承支承反力作用點之間的距離。 合理確定主軸支承跨距，可提高主軸部件的靜剛度?？梢宰C明，支承跨距越小，主軸自身的剛度越大，彎曲變形越小，但支承的變形引起的主軸前端的位移量將增大；支承跨距大，支承的變形引起的主軸前端的位移量較小，但主軸本身的彎曲變形將增大。可見，支承跨距過大或過小都會降低主軸部件的剛度。 有關資料對合理跨距選擇的推薦值可作參考： （1） L=（4～5）D； （2） L=（3～5）a，用于懸伸長度較小時； （3） L=（1～2）a，用于懸伸長度較大時。 根據此次設計的組合機床剛性主軸的懸伸量較大，取L≤2.5a為宜。即此次設計的主軸兩支承的合理跨距 L≤2.5a=2.5×120=300 初取L=280。 3.4 主軸結構圖 根據以上的分析計算，可初步得出主軸的結構如圖2-7所示： 3.5 主軸組件的驗算 主軸在工作中的受力情況嚴重，而允許的變形則很微小，決定主軸尺寸的基本因素是所允許的變形的大小，因此主軸的計算主要是剛度的驗算，與一般軸著重于強度的情況不一樣。通常能滿足剛度要求的主軸也能滿足強度的要求。 剛度乃是載荷與彈性變形的比值。當載荷一定時，剛度與彈性變形成反比。因此，算出彈性變形量后，很容易得到靜剛度。主軸組件的彈性變形計算包括：主軸端部撓度和主軸傾角的計算。 3.5.1 主軸端部撓度 主軸端部撓度直接影響加工精度和表面粗糙度，因此必須加以限制，一般計算主軸端部最大撓度。 3.5.1.1 支承的簡化 對于兩支承主軸，若每個支承中僅有一個單列或雙列滾動軸承，或者有兩個單列球軸承，則可將主軸組件簡化為簡支梁，如下圖2-8所示；若前支承有兩個以上滾動軸承， 圖2-8 主軸組件簡化為簡支梁 可認為主軸在前支承處無彎曲變形，可簡化為固定端梁，如下圖2-9所示： 圖2-9 主軸組件簡化為固定端梁 此次設計的主軸，前支承選用了一個雙列向心短圓柱滾子軸承和兩個推力球軸承作為支承，即可認為主軸在前支承處無彎曲變形，可簡化為上圖2-9所示。 3.5.1.2 主軸的撓度 查《材料力學I》第188頁的表6.1，對圖2-9作更進一步的分析，如下圖2-10所示： 根據圖2-10，可得此時的最大撓度 =- 其中， F—主軸前端受力。此處，F=F=1213.1N l—A、B之間的距離。此處，l=a=12cm 圖2-10 固定端梁在載荷作用下的變形 E—主軸材料的彈性模量。45鋼的E=2.1×10N/cm I—主軸截面的平均慣性矩。當主軸平均直徑為D，內孔直徑為d時， I=。此處，D==133 故可計算出，主軸端部的最大撓度： =-1.87×10 mm 3.5.1.3 主軸傾角 主軸上安裝主軸和安裝傳動齒輪處的傾角，稱為主軸的傾角。此次設計的主軸主要考慮主軸前支承處的傾角。若安裝軸承處的傾角太大，會破壞軸承的正常工作，縮短軸承的使用壽命。 根據圖2-10，可得此時的最大傾角 =- 其中， F—主軸前端受力。此處，F=F=1213.1N l—A、B之間的距離。此處，l=a=12cm E—主軸材料的彈性模量。45鋼的E=2.1×10N/cm I—主軸截面的平均慣性矩。當主軸平均直徑為D，內孔直徑為d時， I=。此處，D==133 故可計算出，主軸傾角為： =-2.3×10 rad 查《組合機床設計》第一冊中機械部分的第670頁，可知： 當 x≤0.0002L mm ≤0.001 rad 時，剛性主軸的剛度滿足要求。 此處的x，即為最大撓度和最大傾角，L為主軸支承跨距。 將已知數據和代入，即可得： 初步設計的主軸滿足剛度要求。 3.6 主軸組件的潤滑和密封 3.6.1 主軸軸承的潤滑 潤滑的作用是降低摩擦，減小溫升，并與密封裝置在一起，保護軸承不受外物的磨損和防止腐蝕。潤滑劑和潤滑方式決定于軸承的類型、速度和工作負荷。如果選擇得合適，可以降低軸承的工作溫度和延長使用期限。 滾動軸承可以用潤滑油或潤滑脂來潤滑。試驗證明，在速度較低時，用潤滑脂比用潤滑油溫升低。所以，此次設計的主軸支承均采用潤滑脂。同時，主軸是裝在主軸套筒內的，為防止使用潤滑油時泄漏，也應采用潤滑脂潤滑。 加潤滑脂時，應該注意潤滑脂的充填量不能過多，不能把軸承的空間填滿，否則會引起過高的發(fā)熱，并使?jié)櫥刍鞒龆鴲夯瘽櫥Ч? 3.6.2 主軸組件的密封 密封對主軸組件的工作性能與潤滑影響也較大。機床主軸密封不好，將使?jié)櫥瑒┩饬?，造成浪費，加速零件的磨損，還會嚴重地影響到工作環(huán)境及機床的外觀。 3.6.2.1 主軸組件密封裝置的功用 密封裝置的功用是：防止?jié)櫥瑒闹鬏S組件及傳動部件中泄漏，從而避免浪費，保護工作環(huán)境，防止冷卻液及雜物（如灰塵、臟物、水氣和切屑等）從外面進入部件內，以減少機床零件的腐蝕及磨損，延長其使用壽命。 3.6.2.2 對主軸組件密封裝置的要求 對主軸組件密封裝置的要求是：在一定的壓力、溫度范圍內具有良好的密封性能；由密封裝置所形成的摩擦力應盡量小，摩擦系數應盡量穩(wěn)定；耐腐蝕、磨損小、工作壽命長，磨損后，在一定程度上能自動補償；結構簡單、裝卸方便。對具體的主軸組件及傳動部件，應根據實際情況選擇有效而又經濟密封裝置。 3.6.2.3主軸組件密封裝置的類型 主軸組件密封裝置的類型，主要有以下幾種：具有彈性元件的接觸式密封裝置；皮碗（油封）式密封裝置；具有金屬和石墨元件的接觸式密封裝置；擋油圈式和螺旋溝式密封裝置；圈形間隙式、油溝式和迷宮式密封裝置；立式主軸的密封裝置等。 3.6.2.4 主軸組件密封裝置的選擇 選用密封裝置時，應考慮到主軸組件的下列具體工作條件：密封處主軸頸的線速度；所用潤滑劑的種類及其物理化學性質；主軸組件的工作溫度；周圍介質的情況；主軸組件的結構特點；密封裝置的主要用途等。 綜合考慮上述因素，主軸前支承處，為了更好地防止外界的灰塵屑末等雜物進入，故考慮選用迷宮式密封，形成一條長而曲曲折折的通道，徑向尺寸不超過0.3mm，中填潤滑脂，軸向尺寸不超過1.5mm。 查《機械設計課程設計手冊》第87頁表7-17，可得此次選用的迷宮式密封裝置的結構參數如下圖2-11所示： 圖2-11 迷宮式密封裝置的結構參數 其中， d=80，D=130，e=1 3.7 主軸組件中相關部件 3.7.1 軸肩擋圈 前支承雙列向心短圓柱滾子軸承和推力球軸承之間所用的擋圈，可查《機械設計課程設計手冊》第56頁表5-1，可得此次選用的擋圈的結構參數如下圖2-12所示： 圖2-12 軸肩擋圈的結構參數 其中， D=95，d=80，H=6 3.7.2 擋圈 兩推力球之間用的擋圈為非標準件，徑向尺寸依主軸套筒尺寸而定，軸向尺寸可初取為6mm。 3.7.3 圓螺母 鎖緊靠主軸后支承一邊的推力球軸承以及鎖緊兩推力球軸承內的套筒，分別采用兩個圓螺母，為了增加可靠性，再加一止動螺釘。圓螺母具體的參數可查《機械設計課程設計手冊》第60頁表5-6，結構如下圖2-13所示： 圖2-13 圓螺母（GB812-88） 其中，鎖緊靠主軸后支承一邊的推力球軸承用的圓螺母， D×p=M80×2，d=115，d=103，m=15，h=10.36，h=10，t=4.75，t=4，C=1.5，C=1 鎖緊兩推力球軸承內的套筒用的圓螺母， D×p=M72×2，d=105，d=93，m=15，h=10.36，h=10，t=4.75，t=4，C=1.5，C=1 3.7.4 套筒 兩推力球軸承之間用的套筒，根據以上計算，可知，軸向尺寸取為92，徑向厚度取為2.5mm，一端加工出長為26的外螺紋M80×1.5，一端用一緊定螺釘鎖緊在主軸上，套筒結構如圖2-14所示；緊定螺釘的結構參數可查《機械設計課程設計手冊》第43頁表3-17，如圖2-15所示；主軸上的小孔的結構參數可查《機械設計課程設計手冊》第61頁表5-8，如圖2-16所示： 其中，緊定螺釘的參數有： M8×1.25，l=10，d=5.5，n=1.2 , t=2 圖2-14 兩推力球軸承內用套筒結構參數 軸上固定螺釘用的孔的參數有： d=6，c=5，h≥5 圖2-15 開槽平端緊定螺釘 圖2-16 軸上固定螺釘用的孔 3.7.5 前、后支承的軸承蓋 為了保證軸承的正常運轉，防止外界雜物進入影響軸承的使用壽命，前、后軸承應安裝上軸承蓋，并將其固定在套筒上，與主軸配合處采用間隙配合，初步設計如下圖2-17、2-18所示： 圖2-17 前支承用軸承蓋 其中， d=124，D=153 圖2-18 后支承用軸承蓋 其中， d=64，D=153，a=5，b=55 3.7.6 主軸用套筒及其鎖緊部分 根據前面的計算和設計，可以直接得到主軸用套筒的結構及參數如圖2-19所示： 套筒的鎖緊部分采用彈性套，當調節(jié)螺栓時，彈性套就會隨之變形，從而鎖緊或松開套筒。主軸需要軸向移動（調節(jié)）時，便松開螺栓，彈性套也隨之松開套筒，調節(jié)完主軸軸向位置后，應擰緊螺栓以鎖緊主軸。 同時，彈性套和螺栓固定在主軸組件的箱體上，彈性套的結構及其參數如下圖2-20所示： 鎖緊螺栓的結構及其參數可查《簡明機械設計手冊》第102頁表6-9，取M24螺栓， 圖2-19 主軸用套筒的結構及參數 結構如下圖2-21所示，參數有： l=100，b=54，c=0.2，d=26.4，d=24，d=33.6，e=40，f=4，k=15，k′=10.3，r=0.8，s=36，l=31，l=46 圖2-20 彈性套結構及參數 3.7.7 主軸尾部的內花鍵 組合銑床的主軸組件和傳動裝置采用花鍵連接，查《金屬切削機床設計簡明手冊》第468頁表8-6，花鍵采用外徑定心方式，其特點是：定心精度高，加工方便，外花鍵的外徑可在普通機床上加工至所需的精度。內花鍵的硬度不高時，可由拉刀保證其外徑精度。結構如圖2-22所示，參數可查《金屬切削機床設計簡明手冊》第468頁表8-7，有： d=42，N=8，D=46，B=8 圖2-21 鎖緊螺栓的結構及參數 圖2-22 主軸尾部的內花鍵結構及參數 3.8 主軸組件軸向調節(jié)機構 主軸組件的軸向調節(jié)機構采用一對圓錐齒輪并經絲杠螺母手動調節(jié)。它具有傳動比小，傳動精度高，運動平穩(wěn)，能自鎖等特點。絲杠主要承受軸向力，故采用兩推力球軸承作為絲杠的支承，螺母支承的軸和主軸套筒上的孔相配合，實現主軸的軸向調節(jié)。該絲杠螺母支承簡圖如圖2-23所示： 4 銑兩端面夾具設計 4.1研究原始質料 利用本夾具主要用來銑位于銑左右凸臺端面，在銑位于兩側面）時，為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產率和降低勞動強度。 4.2定位基準的選擇 為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對進行加工，準備采用手動夾緊。 由零件圖可知：在對進行加工前，粗銑箱體底面 ，已經完成了加工因此，定位、夾緊方案有： 采用一面2孔定位，一面就是底面，2孔兩底孔Φ17兩孔。 進行定位 為了使定位誤差達到要求的范圍之內，這種定位在結構上簡單易操作。 4.3切削力及夾緊力的計算 刀具：銑刀（硬質合金）