汽車差速器體6孔精加工專用機(jī)床設(shè)計(jì)【9張CAD圖紙+畢業(yè)論文+任務(wù)書】

汽車差速器體6孔精加工專用機(jī)床設(shè)計(jì)

43頁(yè) 21000字?jǐn)?shù)+論文說(shuō)明書+任務(wù)書+9張CAD圖紙【詳情如下】

6孔夾具裝配圖.dwg

任務(wù)書.doc

加工示意圖 A2.dwg

多軸箱裝配圖.dwg

夾具體零件圖.dwg

差速器殼.dwg

差速器殼毛坯.dwg

機(jī)床總裝配圖.dwg

汽車差速器體6孔精加工專用機(jī)床設(shè)計(jì)論文.doc

液壓原理圖.dwg

聯(lián)系尺寸總圖.dwg

 目 錄

1  緒論 - 2 -

1.1 機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的地位及其發(fā)展簡(jiǎn)史 - 2 -

1.2  專用機(jī)床的國(guó)內(nèi)、外現(xiàn)狀 - 4 -

1.2.2  國(guó)外專用機(jī)床現(xiàn)狀 - 5 -

1.3  機(jī)床設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容、要求 - 6 -

1.3.1設(shè)計(jì)的目的 - 6 -

1.3.2  設(shè)計(jì)內(nèi)容 - 7 -

1.3.3  設(shè)計(jì)要求 - 7 -

1.4  機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟 - 7 -

1.4.1調(diào)查研究 - 7 -

1.4.2  擬定方案 - 7 -

1.4.3  工作圖設(shè)計(jì) - 8 -

2  專用機(jī)床的總體設(shè)計(jì) - 9 -

2.1  專用機(jī)床方案的制定 - 9 -

2.1.1制定工藝方案 - 9 -

2.1.2  確定專用機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案。 - 10 -

2.2  確定切削用量及選擇刀具 - 11 -

2.2.1  確定工序間余量 - 11 -

2.2.2  選擇切削用量 - 11 -

2.2.3  確定切削力、切削扭矩、切削功率 - 12 -

2.2.4  選擇刀具結(jié)構(gòu) - 13 -

2.3鉆孔專用機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制 - 13 -

2.3.1  被加工零件工序圖 - 13 -

2.3.2  加工示意圖 - 14 -

2.3.3  機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 - 18 -

2.3.4  生產(chǎn)率計(jì)算卡 - 21 -

2.4  多軸箱的設(shè)計(jì) - 22 -

2.4.1  繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 - 22 -

2.4.2  齒輪模數(shù)選擇 - 23 -

2.4.3  多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì) - 23 -

2.44  繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 - 25 -

2.4.5  傳動(dòng)零件的校核 - 26 -

2.5  確定機(jī)械重塊平衡機(jī)構(gòu) - 30 -

2.6  液壓系統(tǒng) - 32 -

2.6.1  Z軸液壓泵的確定 - 32 -

2.6.2  Y軸液壓動(dòng)力的確定 - 33 -

2.6.3  擬定液壓系統(tǒng)圖 - 34 -

3.1  機(jī)床夾具的概述 - 36 -

3.1.1機(jī)床夾具的組成 - 36 -

3.1.2機(jī)床夾具的類型 - 36 -

3.2工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析 - 37 -

3.3工件定位方案和定位元件的設(shè)計(jì) - 37 -

3.4夾緊方案和夾緊元件的設(shè)計(jì) - 37 -

3.5夾具的性能及優(yōu)點(diǎn) - 37 -

3.6夾具體的設(shè)計(jì) - 38 -

3.7誤差的分析與計(jì)算 - 38 -

3.8夾具精度分析計(jì)算 - 39 -

3.9 夾具操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 - 40 -

4 結(jié)論 - 41 -

參考文獻(xiàn) - 42 -

致  謝 - 43 -

1  緒論

1.1 機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的地位及其發(fā)展簡(jiǎn)史

現(xiàn)代社會(huì)中，人們?yōu)榱烁咝?、?jīng)濟(jì)地生產(chǎn)各種高質(zhì)量產(chǎn)品，日益廣泛的使用各種機(jī)器、儀器和工具等技術(shù)設(shè)備與裝備。為制造這些技術(shù)設(shè)備與裝備，又必須具備各種加工金屬零件的設(shè)備，諸如鑄造、鍛造、焊接、沖壓和切削加工設(shè)備等。由于機(jī)械零件的形狀精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法來(lái)達(dá)到，特別是形狀復(fù)雜、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在機(jī)床上經(jīng)過(guò)幾道甚至幾十道切削加工工藝才能完成。因此，機(jī)床是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中最重要的加工設(shè)備。在一般機(jī)械制造廠中，機(jī)床所擔(dān)負(fù)的加工工作量，約占機(jī)械制造總工作量的40%～60%，機(jī)床的技術(shù)性能直接影響機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量及其制造的經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而決定著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平?？梢赃@樣說(shuō)，如果沒(méi)有機(jī)床的發(fā)展，如果不具備今天這樣品種繁多、結(jié)構(gòu)完善和性能精良的各種機(jī)床，現(xiàn)代社會(huì)目前所達(dá)到的高度物質(zhì)文明將是不可想象的。

一個(gè)國(guó)家要繁榮富強(qiáng)，必須實(shí)現(xiàn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化，這就需要一個(gè)強(qiáng)大的機(jī)械制造業(yè)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門提供現(xiàn)代化的先進(jìn)技術(shù)設(shè)備與裝備，即各種機(jī)器、儀器和工具等。然而，一個(gè)現(xiàn)代化的機(jī)械制造業(yè)必須要有一個(gè)現(xiàn)代化的機(jī)床制造業(yè)做后盾。機(jī)床工業(yè)是機(jī)械制造業(yè)的“裝備部”、“總工藝師”，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重大作用。因此，許多國(guó)家都十分重視本國(guó)機(jī)床工業(yè)的發(fā)展和機(jī)床技術(shù)水平的提高，使本國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展建立在堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)上。

機(jī)床是人類在長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐中，不斷改進(jìn)生產(chǎn)工具的基礎(chǔ)上生產(chǎn)的，并隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而漸趨完善。最原始的機(jī)床是木制的，所有運(yùn)動(dòng)都是由人力或畜力驅(qū)動(dòng)，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它們實(shí)際上并不是一種完整的機(jī)器?，F(xiàn)代意義上的用于加工金屬機(jī)械零件的機(jī)床，是在18世紀(jì)中葉才開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的。當(dāng)時(shí)，歐美一些工業(yè)最發(fā)達(dá)的國(guó)家，開(kāi)始了從工場(chǎng)手工業(yè)向資本主義機(jī)器大工業(yè)生產(chǎn)方式的過(guò)度，需要越來(lái)越多的各種機(jī)器，這就推動(dòng)了機(jī)床的迅速發(fā)展。為使蒸汽機(jī)的發(fā)明付諸實(shí)用，1770年前后創(chuàng)制了鏜削蒸汽機(jī)汽缸內(nèi)孔用的鏜床。1797年發(fā)明了帶有機(jī)動(dòng)刀架的車床，開(kāi)創(chuàng)了用機(jī)械代替人手控制刀具運(yùn)動(dòng)的先聲，不僅解放了人的雙手，并使機(jī)床的加工精度和工效起了一個(gè)飛躍，初步形成了現(xiàn)代機(jī)床的雛型。續(xù)車床之后，隨著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，其他各種機(jī)床也陸續(xù)被創(chuàng)制出來(lái)。至19世紀(jì)末，車床、鉆床、鏜床、刨床、拉床、銑床、磨床、齒輪加工機(jī)床等基本類型的機(jī)床已先后形成。

上世紀(jì)初以來(lái)，由于高速鋼和硬質(zhì)合金等新型刀具材料相繼出現(xiàn)，刀具切削性能不斷提高，促使機(jī)床沿著提高主軸轉(zhuǎn)速、加大驅(qū)動(dòng)功率和增強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度的方向發(fā)展。與此同時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)、齒輪、軸承、電氣和液壓等技術(shù)有了很大的發(fā)展，使機(jī)床的轉(zhuǎn)動(dòng)、結(jié)構(gòu)和控制等方面也得到相應(yīng)的改進(jìn)，加工精度和生產(chǎn)率顯著提高。此外，為了滿足機(jī)械制造業(yè)日益廣闊的各種使用要求，機(jī)床品種的發(fā)展也與日俱增，例如，各種高效率自動(dòng)化機(jī)床、重型機(jī)床、精密機(jī)床以及適應(yīng)加工特殊形狀和特殊材料需要的特種加工機(jī)床相繼問(wèn)世。50年代，在綜合應(yīng)用電子技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、自動(dòng)控制和機(jī)床設(shè)計(jì)等各個(gè)領(lǐng)域最新成就的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的數(shù)控機(jī)床，使機(jī)床自動(dòng)化進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段，與早期發(fā)展的僅適用于大批大量生產(chǎn)的純機(jī)械控制和繼電器接觸器控制的自動(dòng)化相比，它具有很高柔性，即使在單件和小批生產(chǎn)中也能得到經(jīng)濟(jì)的使用。

綜觀機(jī)床的發(fā)展史，它總是隨著機(jī)械工業(yè)的擴(kuò)大和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展，并始終圍繞著不斷提高生產(chǎn)效率、加工精度、自動(dòng)化程度和擴(kuò)大產(chǎn)品品種而進(jìn)行的，現(xiàn)代機(jī)床總的趨勢(shì)仍然是繼續(xù)沿著這一方向發(fā)展。

我國(guó)的機(jī)床工業(yè)是在1949年新中國(guó)成立后才開(kāi)始建立起來(lái)的。解放前，由于長(zhǎng)期的封鎖統(tǒng)治和19世紀(jì)中葉以后帝國(guó)主義的侵略和掠奪，我國(guó)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)非常落后，既沒(méi)有獨(dú)立的機(jī)械制造業(yè)，更談不上機(jī)床制造業(yè)。至解放前夕，全國(guó)只有少數(shù)城市的一些規(guī)模很小的機(jī)械廠，制造少量簡(jiǎn)單的皮帶車間、牛頭刨床和砂輪等；1949年全國(guó)機(jī)床產(chǎn)量?jī)H1000多臺(tái)，品種不到10個(gè)。

解放后，黨和人民政府十分重視機(jī)床工業(yè)的發(fā)展。在解放初期的三年經(jīng)濟(jì)恢復(fù)時(shí)期，就把一些原來(lái)的機(jī)械修配廠改建為專業(yè)廠；在隨后開(kāi)始的幾個(gè)五年計(jì)劃期間，又陸續(xù)擴(kuò)建、新建了一系列機(jī)床廠。經(jīng)過(guò)50多年的建設(shè)，我國(guó)機(jī)床工業(yè)從無(wú)到有，從小到大，現(xiàn)在已經(jīng)成門類比較齊全，具有一定實(shí)力的機(jī)床工業(yè)體系，能生產(chǎn)5000多種機(jī)床通用品種，數(shù)控機(jī)床1500多種；不僅裝備了國(guó)內(nèi)的工業(yè)，而且每年還有一定數(shù)量的機(jī)床出口。

我國(guó)機(jī)床行業(yè)的發(fā)展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，與世界先進(jìn)水平相比，還有較大差距。為了適應(yīng)我國(guó)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的需要，為了提高機(jī)床產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力，必須深入開(kāi)展機(jī)床基礎(chǔ)理論研究，加強(qiáng)工藝試驗(yàn)研究，大力開(kāi)發(fā)精密、重型和數(shù)控機(jī)床，使我國(guó)的機(jī)床工業(yè)盡早躋身于世界先進(jìn)行列。

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對(duì)于夾具位置不準(zhǔn)確引起的誤差，或刀具與導(dǎo)向、對(duì)刀元件間的配合間隙引起的導(dǎo)向或?qū)Φ墩`差，這項(xiàng)誤差又稱刀具調(diào)整誤差，則Δt=0.07mm。

4） 加工方法誤差Δg，因?yàn)榧庸し椒ㄕ`差具有很大的偶然性，很難進(jìn)行精確的計(jì)算，因此常?。?/3~1/2）Δk作為加工方法和精度儲(chǔ)備之用，則Δg=0.62=0.3m。

所以,按概率法相加得           

經(jīng)過(guò)計(jì)算則這個(gè)定位方式是可行的，滿足夾具精度要求，整個(gè)夾具設(shè)計(jì)合理。

3.9 夾具操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明

如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該請(qǐng)注意在保證加工要求的前題下，盡量提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。

為此，根據(jù)本夾具的特點(diǎn)，應(yīng)采用手動(dòng)夾緊較為方便。所以基本的操作為：

將工件裝在心軸上，并保證擋銷和工件凸塊接觸，然后放上壓環(huán)，擰緊螺母。從而達(dá)到夾緊的要求。加工完后取工件時(shí)，則和前面的步驟剛好相反。

夾具的裝配圖見(jiàn)附錄。

4 結(jié)論

本課題開(kāi)發(fā)研制的鉆孔專用機(jī)床，用于加工離合器壓盤的四個(gè)孔。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，針對(duì)加工過(guò)程中存在的難點(diǎn)進(jìn)行了攻關(guān)。在鉆床的設(shè)計(jì)上采取了一系列的措施，保證了被加工孔的加工精度。主要完成了以下工作：

1、對(duì)離合器壓盤的四個(gè)孔的加工工藝進(jìn)行了分析研究，明確了四個(gè)孔加工的技術(shù)要求和工藝要點(diǎn)。

2、恰當(dāng)?shù)剡x擇了機(jī)床的切削參數(shù)，動(dòng)力頭及液壓滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。

3、采用Z軸液壓滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭和多軸箱實(shí)現(xiàn)進(jìn)給，Y軸驅(qū)動(dòng)工件實(shí)現(xiàn)兩工位運(yùn)動(dòng)。制定了Y、Z軸液壓滑臺(tái)的進(jìn)給工作循環(huán)。經(jīng)分析證明可以滿足工藝要求。

4、設(shè)計(jì)了穩(wěn)定可靠的多軸箱和鉆模板，從而保證了被加工孔的精度要求。

5、根據(jù)通用、經(jīng)濟(jì)的原則，選擇了刀具，滿足了工藝的需要。

設(shè)計(jì)的鉆孔專用機(jī)床，保證了加工孔的生產(chǎn)質(zhì)量，提高工效3倍以上，加工成本大幅下降。

本項(xiàng)工作還有許多值得完善的地方，例如：裝夾、定位由人工完成，效率較低；自動(dòng)化程度有待提高等問(wèn)題。這些問(wèn)題通過(guò)改進(jìn)設(shè)計(jì)、完善工藝、現(xiàn)場(chǎng)的不斷實(shí)踐、總結(jié)，必將會(huì)得到進(jìn)步的提高。

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[17]王明亮  中國(guó)學(xué)術(shù)期刊標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)工程的［EB/OL］

致  謝

本次畢業(yè)設(shè)計(jì)涉及的全部?jī)?nèi)容是在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)下完成的。感謝給我提供了良好的課題條件，讓我從這次設(shè)計(jì)中得到了很好的鍛煉。同時(shí)也為我講解了不少難題，在此特別感謝。老師淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、平易近人的作風(fēng)和認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度讓我們受益非淺。從老師處我們學(xué)到了許多的專業(yè)知識(shí)和相關(guān)的設(shè)計(jì)方法。在此，謹(jǐn)向恩師表示最真誠(chéng)的感謝。感謝他在百忙中給予我們的指導(dǎo)

在這次的設(shè)計(jì)過(guò)程中也得到了老師的指導(dǎo)。當(dāng)然還有本院其他老師的指導(dǎo)。在此我向各位給予我指導(dǎo)的老師表示忠心的感謝和致敬。

最后還要感謝的，也是最應(yīng)該感謝的是學(xué)院，學(xué)院讓我們有這么好的學(xué)習(xí)條件。通過(guò)四年的學(xué)習(xí)，讓我們成為有用之才；也是學(xué)院給我們了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)機(jī)會(huì)，讓我們?cè)谧呱瞎ぷ鲘徫恢昂煤玫腻憻捯幌伦约骸?/p> 淮海工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 題 目 汽車差速器體 6 孔精加工專用機(jī)床設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 械 075 學(xué)生姓名 彭 程 學(xué) 號(hào) 510701523 論文 ） 應(yīng)達(dá)到的目的 畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能去分析和解決本專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問(wèn)題；建立正確的設(shè)計(jì)思想；掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序和方法。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行工程實(shí)踐能力的綜合訓(xùn)練，使學(xué)生走上工作崗位時(shí)基本具備應(yīng)用技術(shù)解決工程實(shí)際問(wèn)題 的能力。因此，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，應(yīng)使學(xué)生獲得以下能力的訓(xùn)練： 1、 培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力和獨(dú)立思考的能力； 2、 訓(xùn)練學(xué)生查閱資料，正確運(yùn)用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)語(yǔ)言闡述理論和技術(shù)問(wèn)題的能力； 3、 培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)借鑒前人成果的能力，借鑒成功經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)初步科研工作能力； 4、 鍛煉學(xué)生翻譯外文資料、撰寫科技論文和技術(shù)、學(xué)術(shù)報(bào)告的能力； 5、培養(yǎng)學(xué)生對(duì)工作認(rèn)真負(fù)責(zé)、團(tuán)結(jié)協(xié)作、嚴(yán)肅認(rèn)真的治學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)。 文）的內(nèi)容和要求〔 包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等 〕 本設(shè)計(jì)課題任務(wù)的內(nèi)容包括： 1． 機(jī)床 總體設(shè)計(jì)； 2． 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)； 3． 各部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)； 4． 各零部件的選擇與設(shè)計(jì)； 5． 完成設(shè)計(jì)圖樣的繪制。 本設(shè)計(jì)課題任務(wù)的要求： 該機(jī)床用于加工汽車差速器體上 6-?24 的精加工工序。加工條件是： 1、 加工前孔的尺寸精度為 ?23 2、 工件材料為 度為 156 3、 生產(chǎn)綱領(lǐng)為 18000 件 /年，一班制生產(chǎn)。 淮海工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 文） 的 成果要求〔包括圖表 、實(shí)物等硬件要求〕 （ 1） 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書，字?jǐn)?shù)不少于 2 萬(wàn)字； （ 2） 設(shè)計(jì)總圖紙量折合約 2 張 紙，其中不少于 1/4 的圖紙采用計(jì)算機(jī)繪制； （ 3） 外文資料翻譯，不少于 3000 漢字。 [1] 孔凌嘉，王曉力 北京：北京理工大學(xué)出版社， 2006 [2] 王忠 北京：清華大學(xué)出版社， 2005 [3] 凌武寶 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2006 [4] 《現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)手冊(cè)》編輯委員會(huì) . 現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)手冊(cè) 械工業(yè)出版社， 1995 [5] 黃平 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 1999 [6] 黃鎮(zhèn)昌 廣州：華南理工大學(xué)出版社， 2005 [7] 符煒 長(zhǎng)沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社， 2006 [8] （美） ，鄒平譯 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2007 [9] 張德泉，陳思夫，林彬 天津：天津大學(xué)出版社，2003 [10] （日）小粟富仕雄等著，陳祝同，劉光臣譯 計(jì)禁忌手冊(cè) 械工業(yè)出版社， 2007 [11] 《實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》編寫組 . 實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版） 械工業(yè)出版社， 1994 [12] 李云 . 機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè) 械工業(yè)出版社，1997 淮海工學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文）任務(wù)書 文）工作進(jìn)度計(jì)劃 序號(hào) 起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 容 1 2010 年 10 月 11 日 7 日 調(diào)研、查資料、外文翻譯 2 11 月 8 日 14日 完成開(kāi)題報(bào)告 3 11 月 15 日 30 日 加工零件工藝分 析，機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)，繪制加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖等 4 12 月 1 日 31日 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5 2011 年 1 月 1 日 3 日 進(jìn)行各部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制各部件裝配草圖，對(duì)設(shè)計(jì)功能的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行校核 6 3 月 14 日 24日 繪制詳細(xì)裝配圖、主要零件工作圖 7 4 月 25 日 22日 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 8 5月 23日 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)成果整理，答辯準(zhǔn)備 9 6月 6日 2日 畢業(yè)答辯 指導(dǎo)教師 王彥峰 日 期： 2010 年 10 月 8 日 系審查意見(jiàn)： 系主任 (簽名 )： 年 月 日 注：畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中 期 檢 查工 作 結(jié) 束后，請(qǐng)將文件 與 目 錄中 各 材 料合訂成冊(cè) ，并 統(tǒng) 一 存放 在 學(xué) 生“ 畢 業(yè) 設(shè)計(jì)（論文）資料袋 ”中（ 一 律 用）。 - 1 - 目 錄 1 緒論 ......................................................... - 2 - 床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的地位及其發(fā)展簡(jiǎn)史 ........................ - 2 - 專用機(jī)床的國(guó)內(nèi)、外現(xiàn)狀 ................................. - 4 - 國(guó)外專用機(jī)床現(xiàn)狀 .................................. - 5 - 機(jī)床設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容、要求 ............................. - 6 - ............................................ - 6 - 設(shè)計(jì)內(nèi)容 .......................................... - 7 - 設(shè)計(jì)要求 .......................................... - 7 - 機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟 ......................................... - 7 - ........................................... - 7 - 擬定方案 .......................................... - 7 - 工作圖設(shè)計(jì) ........................................ - 8 - 2 專用機(jī)床的總體設(shè)計(jì) ........................................... - 9 - 專用機(jī)床方案的制定 ..................................... - 9 - ....................................... - 9 - 確定專用機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案。 ................ - 9 - 確定切削用量及選擇刀具 ................................ - 11 - 確定工序間余量 ................................... - 11 - 選擇切削用量 ..................................... - 11 - 確定切削力、切削扭矩、切削功率 ................... - 12 - 選擇刀具結(jié)構(gòu) ..................................... - 12 - 圖一卡”的編制 .................... - 13 - 被加工零件工序圖 ................................. - 13 - 加工示意圖 ....................................... - 14 - 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 ................................... - 18 - 生產(chǎn)率計(jì)算卡 ..................................... - 20 - 多軸箱的設(shè)計(jì) .......................................... - 21 - 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 ......................... - 21 - 齒輪模數(shù)選擇 ..................................... - 23 - 多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì) ................................. - 23 - 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 .................................... - 25 - 傳動(dòng)零件的校核 ................................... - 26 - 確定機(jī)械重塊平衡機(jī)構(gòu) .................................. - 30 - 液壓系統(tǒng) .............................................. - 32 - ................................. - 32 - ............................... - 33 - 擬定液壓系統(tǒng)圖 ................................... - 34 - 機(jī)床夾具的概述 ........................................ - 36 - .................................... - 36 - .................................... - 36 - ....................................... - 37 - ........................... - 37 - - 2 - ............................... - 37 - .................................... - 37 - ........................................... - 38 - ....................................... - 38 - ....................................... - 39 - 具操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 ..................................... - 40 - 4 結(jié)論 ......................................................... - 41 - 參考文獻(xiàn) ....................................................... - 42 - 致 謝 ......................................................... - 43 - 1 緒論 床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的地位及其發(fā)展簡(jiǎn)史 現(xiàn)代社會(huì)中，人們?yōu)榱烁咝А⒔?jīng)濟(jì)地生產(chǎn)各種高質(zhì)量產(chǎn)品，日益廣泛的使用各種機(jī)器、儀器和工具等技術(shù)設(shè)備與裝備。為制造這些技術(shù)設(shè)備與裝備，又必須具備各種加工金屬零件的設(shè)備，諸如鑄造、鍛造、焊接、沖壓和切削加工設(shè)備等。由于機(jī)械零件的形狀精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法來(lái)達(dá)到，特別是形狀復(fù)雜、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在機(jī)床上經(jīng)過(guò)幾道甚至幾十道切削加工工藝才能完成。因此，機(jī)床是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中最重要的加工設(shè)備。在一般機(jī)械制造廠中，機(jī)床所擔(dān)負(fù)的加工工 作量，約占機(jī)械制造總工作量的 40%～ 60%，機(jī)床的技術(shù)性能直接影響機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量及其制造的經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而決定著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平?？梢赃@樣說(shuō)，如果沒(méi)有機(jī)床的發(fā)展，如果不具備今天這樣品種繁多、結(jié)構(gòu)完善和性能精良的各種機(jī)床，現(xiàn)代社會(huì)目前所達(dá)到的高度物質(zhì)文明將是不可想象的。 一個(gè)國(guó)家要繁榮富強(qiáng)，必須實(shí)現(xiàn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化，這就需要一個(gè)強(qiáng)大的機(jī)械制造業(yè)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門提供現(xiàn)代化的先進(jìn)技術(shù)設(shè)備與裝備，即各種機(jī)器、儀器和工具等。然而，一個(gè)現(xiàn)代化的機(jī)械制造業(yè)必須要有一個(gè)現(xiàn)代化的機(jī)床制造業(yè)做后盾。機(jī)床工業(yè)是機(jī) 械制造業(yè)的“裝備部”、“總工藝師”，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重大作用。因此，許多國(guó)家都十分重視本國(guó)機(jī)床工業(yè)的發(fā)展和機(jī)床技術(shù)水平的提高，使本國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展建立在堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)上。 機(jī)床是人類在長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐中，不斷改進(jìn)生產(chǎn)工具的基礎(chǔ)上生產(chǎn)的，并隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而漸趨完善。最原始的機(jī)床是木制的，所有運(yùn)動(dòng)都是由人力或畜力驅(qū)動(dòng)，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它們實(shí)際上并不是一種完整的機(jī)器?，F(xiàn)代意義上的用于加工金屬機(jī)械零件的機(jī)床，是在 - 3 - 18 世紀(jì)中葉才開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的。當(dāng)時(shí)，歐美一些工業(yè)最發(fā)達(dá)的國(guó)家， 開(kāi)始了從工場(chǎng)手工業(yè)向資本主義機(jī)器大工業(yè)生產(chǎn)方式的過(guò)度，需要越來(lái)越多的各種機(jī)器，這就推動(dòng)了機(jī)床的迅速發(fā)展。為使蒸汽機(jī)的發(fā)明付諸實(shí)用， 1770 年前后創(chuàng)制了鏜削蒸汽機(jī)汽缸內(nèi)孔用的鏜床。 1797 年發(fā)明了帶有機(jī)動(dòng)刀架的車床，開(kāi)創(chuàng)了用機(jī)械代替人手控制刀具運(yùn)動(dòng)的先聲，不僅解放了人的雙手，并使機(jī)床的加工精度和工效起了一個(gè)飛躍，初步形成了現(xiàn)代機(jī)床的雛型。續(xù)車床之后，隨著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，其他各種機(jī)床也陸續(xù)被創(chuàng)制出來(lái)。至 19 世紀(jì)末，車床、鉆床、鏜床、刨床、拉床、銑床、磨床、齒輪加工機(jī)床等基本類型的機(jī)床已先后形成。 上世紀(jì)初以來(lái) ，由于高速鋼和硬質(zhì)合金等新型刀具材料相繼出現(xiàn)，刀具切削性能不斷提高，促使機(jī)床沿著提高主軸轉(zhuǎn)速、加大驅(qū)動(dòng)功率和增強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度的方向發(fā)展。與此同時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)、齒輪、軸承、電氣和液壓等技術(shù)有了很大的發(fā)展，使機(jī)床的轉(zhuǎn)動(dòng)、結(jié)構(gòu)和控制等方面也得到相應(yīng)的改進(jìn)，加工精度和生產(chǎn)率顯著提高。此外，為了滿足機(jī)械制造業(yè)日益廣闊的各種使用要求，機(jī)床品種的發(fā)展也與日俱增，例如，各種高效率自動(dòng)化機(jī)床、重型機(jī)床、精密機(jī)床以及適應(yīng)加工特殊形狀和特殊材料需要的特種加工機(jī)床相繼問(wèn)世。 50 年代，在綜合應(yīng)用電子技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、自動(dòng)控制和機(jī) 床設(shè)計(jì)等各個(gè)領(lǐng)域最新成就的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的數(shù)控機(jī)床，使機(jī)床自動(dòng)化進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段，與早期發(fā)展的僅適用于大批大量生產(chǎn)的純機(jī)械控制和繼電器接觸器控制的自動(dòng)化相比，它具有很高柔性，即使在單件和小批生產(chǎn)中也能得到經(jīng)濟(jì)的使用。 綜觀機(jī)床的發(fā)展史，它總是隨著機(jī)械工業(yè)的擴(kuò)大和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展，并始終圍繞著不斷提高生產(chǎn)效率、加工精度、自動(dòng)化程度和擴(kuò)大產(chǎn)品品種而進(jìn)行的，現(xiàn)代機(jī)床總的趨勢(shì)仍然是繼續(xù)沿著這一方向發(fā)展。 我國(guó)的機(jī)床工業(yè)是在 1949 年新中國(guó)成立后才開(kāi)始建立起來(lái)的。解放前，由于長(zhǎng)期的封鎖統(tǒng)治和 19 世紀(jì)中葉以后帝 國(guó)主義的侵略和掠奪，我國(guó)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)非常落后，既沒(méi)有獨(dú)立的機(jī)械制造業(yè)，更談不上機(jī)床制造業(yè)。至解放前夕，全國(guó)只有少數(shù)城市的一些規(guī)模很小的機(jī)械廠，制造少量簡(jiǎn)單的皮帶車間、牛頭刨床和砂輪等； 1949 年全國(guó)機(jī)床產(chǎn)量?jī)H 1000 多臺(tái)，品種不到 10 個(gè)。 解放后，黨和人民政府十分重視機(jī)床工業(yè)的發(fā)展。在解放初期的三年經(jīng)濟(jì)恢復(fù)時(shí)期，就把一些原來(lái)的機(jī)械修配廠改建為專業(yè)廠；在隨后開(kāi)始的幾個(gè)五年計(jì)劃期間，又陸續(xù)擴(kuò)建、新建了一系列機(jī)床廠。經(jīng)過(guò) 50 多年的建設(shè)，我國(guó)機(jī)床工業(yè)從無(wú)到有，從小到大，現(xiàn)在已經(jīng)成門類比較齊全，具有一定實(shí)力的機(jī)床工業(yè) 體系，能生產(chǎn) 5000 多種機(jī)床通用品種，數(shù)控機(jī)床 1500 多種；不僅裝備了國(guó)內(nèi)的工業(yè)，而且每年還有一定數(shù)量的機(jī)床出口。 我國(guó)機(jī)床行業(yè)的發(fā)展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，與 - 4 - 世界先進(jìn)水平相比，還有較大差距。為了適應(yīng)我國(guó)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的需要，為了提高機(jī)床產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力，必須深入開(kāi)展機(jī)床基礎(chǔ)理論研究，加強(qiáng)工藝試驗(yàn)研究，大力開(kāi)發(fā)精密、重型和數(shù)控機(jī)床，使我國(guó)的機(jī)床工業(yè)盡早躋身于世界先進(jìn)行列。 專用機(jī)床的國(guó)內(nèi)、外現(xiàn)狀 世界上第一臺(tái)專用機(jī)床于 1908年在美國(guó)問(wèn)世， 30年代 后專用機(jī)床在世界各國(guó)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。 現(xiàn)代制造工程從各個(gè)角度對(duì)專用機(jī)床提出了愈來(lái)愈高的要求，而專用機(jī)床也在不斷吸取新技術(shù)成果而完善和發(fā)展。 [1] 國(guó)內(nèi)專用機(jī)床現(xiàn)狀 我國(guó)加入 后，制造業(yè)所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存、專用機(jī)床行業(yè)企業(yè)適時(shí)調(diào)整戰(zhàn)略，采取了積極的應(yīng)對(duì)策略，出現(xiàn)了產(chǎn)、銷兩旺的良好勢(shì)頭，截至2005 年 4 月份，專用機(jī)床行業(yè)企業(yè)僅專用機(jī)床一項(xiàng)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量已達(dá) 1000余臺(tái)，產(chǎn)值達(dá) 億以上，較 2004 年同比增長(zhǎng)了 10%以上，另外專用機(jī)床行業(yè)增加值、產(chǎn)品銷售率、全員工資總額、出口交費(fèi)值等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均有不同程度的增長(zhǎng)，新產(chǎn)品、新技術(shù)較去年年均有大幅度提高，可見(jiàn)行業(yè)企業(yè)運(yùn)營(yíng)狀況良好。 （ 1）行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化 專用機(jī)床行業(yè)企業(yè)主要針對(duì)汽車、摩托車、內(nèi)燃機(jī)、農(nóng)機(jī)、工程機(jī)械、化工機(jī)械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專用設(shè)備，隨著我國(guó)加入 與世界機(jī)床進(jìn)一步接軌，專用機(jī)床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開(kāi)始向數(shù)控化、柔性化轉(zhuǎn)變。從近兩年是企業(yè)生產(chǎn)情況來(lái)看，數(shù)控機(jī)床與加工中心的市場(chǎng)需求量在上升，而傳統(tǒng)的鉆、鏜、銑 專用機(jī)床則有下降趨勢(shì)，中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)學(xué)會(huì)的《機(jī)床工具行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)報(bào)表》是統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，僅從幾個(gè)全國(guó)大型重點(diǎn)企業(yè)生產(chǎn)情況看， 2003年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床 890 臺(tái)，產(chǎn)值 16187 萬(wàn)元，生產(chǎn)加工中心 148 臺(tái)，產(chǎn)值 5770 萬(wàn)元； 2004 年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床 985 臺(tái)，產(chǎn)值 25838 萬(wàn)元，生產(chǎn)加工中心 159 臺(tái)，產(chǎn)值 7099 萬(wàn)元；而 2005 年，截至 4 月份，數(shù)控機(jī)床、加工中心、產(chǎn)值已接近 2003年全年水平，故市場(chǎng)在向數(shù)控、高精制造技術(shù)和成套工藝裝備方面發(fā)展。 （ 2）行業(yè)企業(yè)的快速轉(zhuǎn)變 “九五”后期，在專用機(jī)床行業(yè)企業(yè)的 50 多 家專用機(jī)床分會(huì)會(huì)員中，僅有兩家企業(yè)實(shí)行了股份改造，一家企業(yè)退出國(guó)有轉(zhuǎn)為民營(yíng)，其余的都是國(guó)有企業(yè)。而從 2001 至 2002 年，不到兩年的時(shí)間，就先后有十幾家企業(yè)實(shí)行股份制改造， - 5 - 一些小廠幾乎全部退出國(guó)有轉(zhuǎn)為民營(yíng)，現(xiàn)在一些國(guó)家重點(diǎn)國(guó)有企業(yè)也在醞釀股份制改造，轉(zhuǎn)制已勢(shì)不可檔，“民營(yíng)經(jīng)濟(jì)在經(jīng)歷了從被歧視，被藐視到不可小視和現(xiàn)在高度重視 4 個(gè)階段后，煥發(fā)勃勃生機(jī)?！睂Ｓ脵C(jī)床行業(yè)企業(yè)正在以股份制、民營(yíng)化等多種形式快速發(fā)展。 （ 3）專用機(jī)床技術(shù)裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 專用機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體是綜合自動(dòng)化度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用與工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電行業(yè)。我國(guó)的傳統(tǒng)的專用機(jī)床及專用機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型的箱體類和軸類零件（近年研制的專用機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺(tái)，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成型面等。專用機(jī)床的分類繁多，有大型專用機(jī)床和小型專用機(jī)床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)專用機(jī)床等；隨著技 術(shù)的不斷是進(jìn)步，一種新型的專用機(jī)床 —— 柔性專用機(jī)床越來(lái)越受人們是親昧，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)更換，配以可編程序控制器（ 數(shù)字控制（ ，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多種加工的可調(diào)可變的專用機(jī)床。另外，近年來(lái)專用機(jī)床加工中心、數(shù)控專用機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)等在專用機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來(lái)越大。 由于專用機(jī)床及其自動(dòng)線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶特殊要求而設(shè)計(jì)的，它涉及到加工工藝、刀具、測(cè)量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國(guó)專 用機(jī)床及其專用機(jī)床自動(dòng)線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國(guó)家相對(duì)落后，國(guó)內(nèi)所需的一些高水平專用機(jī)床及自動(dòng)線幾乎都從國(guó)外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢(shì)必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，市場(chǎng)要求我們不斷開(kāi)發(fā)新技術(shù)、新工藝、研制新產(chǎn)品，由過(guò)去的“剛性”機(jī)床結(jié)構(gòu)，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需要，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。 國(guó)外專用機(jī)床現(xiàn)狀 ]2[ 80 年代以來(lái)，國(guó)外專用機(jī)床技術(shù)在滿足精度和效率要求的基礎(chǔ)上，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。專用機(jī)床的加工精 度、多品種加工的柔性以及機(jī)床配置的靈活多樣方面均有新的突破性進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床工作程序軟件化、工序高度集中、高效短節(jié)拍和多功能知道監(jiān)控。專用機(jī)床技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是： （ 1）廣泛應(yīng)用數(shù)控技術(shù) 國(guó)外主要的專用機(jī)床生產(chǎn)廠家都有自己的系列化完整的數(shù)控專用機(jī)床通用部件 ,在專用機(jī)床上不僅一般動(dòng)力部件應(yīng)用數(shù)控技術(shù) ,而且?jiàn)A具的轉(zhuǎn)位或轉(zhuǎn)角、換 - 6 - 箱裝置的自動(dòng)分度與定位也都應(yīng)用數(shù)控技術(shù) ,從而進(jìn)一步提高了專用機(jī)床的工作可靠性和加工精度。廣州標(biāo)致汽車公司由法國(guó)雷諾公司購(gòu)置的缸蓋加工生產(chǎn)線 ,就是由三臺(tái)自動(dòng)換箱專用機(jī)床組成的 ,其全部動(dòng)作均為數(shù) 控 ,包括自動(dòng)上下料的交換工作臺(tái)、環(huán)形主軸箱庫(kù)、動(dòng)力部件和夾具的運(yùn)動(dòng) ,其節(jié)拍時(shí)間為 58 秒。 (2)發(fā)展柔性技術(shù) 80 年代以來(lái) ,國(guó)外對(duì)中大批量生產(chǎn) ,多品種加工裝備采取了一系列的可調(diào)、可變、可換措施 ,使加工裝備具有了一定的柔性。如先后發(fā)展了轉(zhuǎn)塔動(dòng)力頭、可換主軸箱等組成的專用機(jī)床 ;同時(shí)根據(jù)加工中心的發(fā)展 ,開(kāi)發(fā)了二坐標(biāo)、三坐標(biāo)模塊化的加工單元 ,并以此為基礎(chǔ)組成了柔性加工自動(dòng)線 (這種結(jié)構(gòu)的變化 ,既可以實(shí)現(xiàn)多品種加工要求的調(diào)整變化快速靈敏 ,又可以使機(jī)床配置更加靈活多樣。 (3)發(fā)展綜合自動(dòng)化技術(shù) 汽車工業(yè)的大發(fā) 展 ,對(duì)自動(dòng)化制造技術(shù)提出了許多新的需求 ,大批量生產(chǎn)的高效率 ,要求制造系統(tǒng)不僅能完成一般的機(jī)械加工工序 ,而且能完成零件從毛坯進(jìn)線到成品下線的全部工序 ,以及下線后的自動(dòng)碼垛、裝箱等。德國(guó)大眾汽車公司987年投入使用的造價(jià) 9000萬(wàn)馬克的齒輪箱和離合器殼生產(chǎn)線 ,就是這種綜合自動(dòng)化制造系統(tǒng)的典范。該系統(tǒng)由兩條相似對(duì)稱布置的自動(dòng)線組成 ,三班制工作 ,每條線日產(chǎn) 2000 件 ,節(jié)拍時(shí)間為 40 秒。全線由 12 臺(tái)雙面專用機(jī)床、 18 臺(tái)三坐標(biāo)加工單元、空架機(jī)器人、線兩端的毛坯庫(kù)和三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)組成 ,可實(shí)現(xiàn) 3 種零件的 加工。空架機(jī)器人完成工件下線的碼垛裝箱工作。隨著綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展 ,出現(xiàn)了一批專門從事裝配、試驗(yàn)、檢測(cè)、清洗等裝備的專業(yè)生產(chǎn)廠家 ,進(jìn)一步提高了制造系統(tǒng)的配套水平。 (4)進(jìn)一步提高工序集中程度 國(guó)外為了減少機(jī)床數(shù)量 ,節(jié)省占地面積 ,對(duì)專用機(jī)床這種工序集中程度高的產(chǎn)品 ,繼續(xù)采取各種措施 ,進(jìn)一步提高工序集中程度。如采用十字滑臺(tái)、多坐標(biāo)通用部件、移動(dòng)主軸箱、雙頭鏜孔車端面頭等組成機(jī)床或在夾具部位設(shè)置刀庫(kù) ,通過(guò)換刀加工實(shí)現(xiàn)工序集中 ,從而可最大限度地發(fā)揮設(shè)備的效能 ,獲取更好的經(jīng)濟(jì)效益。 機(jī)床設(shè)計(jì)的目的、內(nèi) 容、要求 計(jì)的目的 機(jī)床設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)，其目的在于通過(guò)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使我們?cè)跀M定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)方案過(guò)程中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案的分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計(jì)算、編寫技術(shù)文件和查閱資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)基本的設(shè)計(jì)方法，并培養(yǎng)了自 - 7 - 己具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。 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(guò)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(rùn)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(shuō)明書 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(lái)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(guó)內(nèi)和國(guó) 際市場(chǎng)上才有競(jìng)爭(zhēng)力。機(jī)床設(shè)計(jì)的技術(shù) — 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。 機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟 查研究 研究市場(chǎng)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(cè)、實(shí)驗(yàn)研究成果、發(fā)展趨勢(shì)、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(guò)網(wǎng)絡(luò)檢索技術(shù)查閱先進(jìn)國(guó)家的有關(guān)資料和專利等。通過(guò)對(duì)上述資料的分析研究，擬訂適當(dāng)?shù)姆桨福员ＷC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。 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)、液壓系統(tǒng)、控制操作系統(tǒng)、電系統(tǒng)、主要部件的結(jié)構(gòu)草圖、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等。 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(guò)實(shí)驗(yàn)證明可靠后才能用于設(shè)計(jì)； - 8 - （ 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(guó)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。 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)。這些圖子包括：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、液壓系統(tǒng)圖、 線圖和梯形圖。 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(shuō)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。 - 9 - 2 專用機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 專用機(jī)床方案的制定 定工藝方案 零件加工工藝將決定專用機(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(chǎng)了解零件的形狀、大小、材料、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(guò)程，所采用的刀具及切削用量，生產(chǎn)率要求，現(xiàn)場(chǎng)所采用的環(huán)境和條件等等。并收集國(guó)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（減速箱箱蓋）的零件圖（圖 2加工八個(gè)螺栓孔的工藝過(guò) 程。 (1) 加工孔的主要技術(shù)要求。 加工 4 個(gè) 紋底孔的孔。 孔的位置度公差為 Φ12 孔同心。 工件材料為 241 要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為（考慮廢品及備品率）年產(chǎn)量 6 萬(wàn)件，單班制生產(chǎn) (2) 工藝分析 加工該孔時(shí)，孔的位置度公差為 據(jù)專用機(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。 一次性加工螺紋底孔，孔徑為 3) 定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇 加工此離合器壓蓋的孔，以底面的兩個(gè)支承點(diǎn)限制 X 、 Y 和 X 、 Y? 四個(gè)自由度，位于中間的心軸起到了很好的定位作用。 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)，由于夾具在本設(shè)計(jì)中沒(méi)有考慮，因此在設(shè)計(jì)時(shí)就認(rèn)為是人工夾緊。 確定專用機(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 被加工零件需要在專用機(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)。離合器壓盤加 工孔的精度要求不高，可采用鉆孔組合機(jī) 床，工件各孔間的位置精度為 的位置精度要求不是很高，安排加工時(shí) 可以在下一個(gè)安裝工位上對(duì)所有孔進(jìn)行最終精加工。為了加工出表面粗糙度為 - 10 - ? 22 凸臺(tái)4 個(gè)均布孔? 12 位置準(zhǔn)確度0 . 1圖 2－ 1 被加工零件圖 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。為此，機(jī)床通常采用尾置式齒輪動(dòng)力裝置，進(jìn)給采用液壓系統(tǒng)，人工夾緊。被加工零件圖如圖 2示。 (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。此離合器壓盤的材料是 度 在整個(gè)壓盤上呈 90 度均度分配，孔的直徑為 用多孔同步加工，零件的剛度足夠，工件受力不大，振動(dòng)，及發(fā)熱變形對(duì)工件影響可以不計(jì)。 一般來(lái)說(shuō)，孔中心線與定位基準(zhǔn)面平行且需由一面或幾面加工的箱體宜用臥式機(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(zhǎng)工件。對(duì)大型箱體件采用單工位機(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?？椎姆植挤秶侵本€形狀，工件比較長(zhǎng)，一次鉆完，多軸箱體積較大，采用兩工位以減小多軸箱的體積，使整個(gè)鉆床瘦身，因而適合選擇立式多工位鉆床。 - 11 - (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)專用機(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 6 萬(wàn)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 使用專用機(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(lái)選擇什么樣的專用機(jī)床。 綜合以上所述：通過(guò)對(duì)箱蓋零件的結(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)四軸頭多工位同步鉆床。 確定切削用量及選擇刀具 確定工序間余量 為使加工過(guò)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)中常用查表給出的專用機(jī)床對(duì)孔 加工的工序余量，由于在本鉆床上鉆孔后重新安裝或在其他多工位機(jī)床上加工下道工序，應(yīng)適當(dāng)加大余量，以消除轉(zhuǎn)、定位誤差的影響。Φ 孔在鉆孔后擴(kuò)孔，直徑上工序間余量 1 選擇切削用量 確定了在專用機(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)的專用機(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/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： f1= = fi= ? —— 各主軸轉(zhuǎn)速（ r/ ? 各主軸進(jìn)給量（ mm/r） — 動(dòng)力滑臺(tái)每分鐘進(jìn)給量（ mm/ 由于離合器壓盤孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求都是相同的。 - 12 - 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=鐵 255、進(jìn)給量 f=r、切削速度 v=15m/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(guò)查表計(jì)算如下： 布氏硬度： 1(=170－31(241－ 170) =削 力： F =26D =26× = 切削扭矩： T =10 =10× =削功率： P = =15/(9740× 10) =中 ： 布氏硬度 F—— 切削力 （ N） D—— 鉆頭直徑（ f—— 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（ mm/r） T—— 切削扭矩 (N· V—— 切削速度 （ m/ P—— 切削功率 (選擇刀具結(jié)構(gòu) 離合器壓盤的布氏硬度在 241，孔徑 D 為 具的材料選擇高速鋼鉆頭（ 為了使工作可 靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、刃磨簡(jiǎn)單，麻花鉆?？准庸さ毒叩拈L(zhǎng)度應(yīng)保證加工終了時(shí)刀具螺旋槽尾端與導(dǎo)向套之 - 13 - 間有 30～ 50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。 孔專用機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制 前面對(duì)四軸頭多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(wèn)題，它是鉆床總體設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。下面就以鉆床加工箱蓋總體設(shè)計(jì)的另一個(gè)問(wèn)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。 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)專用機(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(shuō)明繪制成的。它是專用機(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。離合器壓盤用 鉆孔專用機(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）加工時(shí)如需要中間向?qū)?，?yīng)表示出工件與中間向?qū)в嘘P(guān)部位結(jié)構(gòu)和尺寸，以便檢查工件、夾具、刀具之間是否相互干涉。 （ 4）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) （ 1）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。如圖 2－ 2 中 4－Φ 12 加工用定位基準(zhǔn)，機(jī)械夾壓位置及方向，輔助支承均須用規(guī)定的符號(hào)表示出來(lái)。 加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基準(zhǔn)注起，為便于加工及檢查，尺寸應(yīng)采用直 - 14 - 角坐標(biāo)系標(biāo)出，而不采用極坐標(biāo)，但有時(shí)因所選定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，則須對(duì)加工部位要求位置尺寸精度進(jìn)行分析換算。 加工示意圖 主軸多軸箱端面圖 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(guò)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)專用機(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 為箱蓋上 4 孔立式鉆床加工示意圖。 在圖上應(yīng)標(biāo)注的內(nèi)容： （ 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(zhǎng)度；刀具類型，數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸、接桿、導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)尺寸；刀具與導(dǎo)向置的配合，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。刀具的選擇前已述及，此處就不在追述了。 （ 2）導(dǎo)向套的選擇 在專用機(jī)床上加工孔，除用剛性主軸的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取決于夾具導(dǎo)向。因此正確選擇導(dǎo)向裝置的類型，合理確定其尺寸、精度，是設(shè)計(jì)專用機(jī)床的重要內(nèi)容， 也是繪制加工示意圖時(shí)必須解決的內(nèi)容。 1）選擇導(dǎo)向類型 根據(jù)刀具導(dǎo)向部分直徑 d=10刀具導(dǎo)向的線速度 - 15 - v=15m/擇固定式導(dǎo)向。 2）導(dǎo)向套的參數(shù) 根據(jù)刀具的直徑選擇固定導(dǎo)向裝置，如圖 2－ 4 所示： 圖 2－ 4 固定導(dǎo)向裝置 固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺寸如下表： 表 2－ 1 固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺 d D 2 L l1 m R d1 d2 2 22 30 28 38 13 18 6 16 固定裝置的配合如下表： 表 2－ 2 固定裝置的配合 導(dǎo)向 類別 工藝 方法 D D 具導(dǎo)向 部分外徑 固定 導(dǎo)向 鉆孔 6767定導(dǎo)向裝置的布置如圖 2－ 5 所示 導(dǎo)向裝置的布置如表 2－ 3 所示： 表 2－ 3 導(dǎo)向裝置的參數(shù) (尺寸 項(xiàng)目 l1 l2 直徑 d 的關(guān)系 (2～ 3)d 加工鑄鐵 d d/3+(3～ 8) 計(jì)算值 3× d=30 25． 4 +8=- 16 - 圖 2－ 5 固定導(dǎo)向裝置的布置 （ 3）初 定主軸類型、尺寸、外伸長(zhǎng)度 因?yàn)檩S的材料為 40切彈性模量 G=性主軸取ψ＝ 1／ 4（ 0）／ m,所以 B 取 根據(jù)剛性條件計(jì)算主軸的直徑為： d? 4 中： d—— 軸直徑（ T—— 軸所承受的轉(zhuǎn)矩（ N· B—— 系數(shù) 本設(shè)計(jì)中所有主軸直徑皆取 d=20軸外伸長(zhǎng)度為： L=115D/ 1d 為32/20，內(nèi)孔長(zhǎng)度為： 77（ 4）選擇刀具接桿 由以上可知，多軸箱各主軸的外伸長(zhǎng)度為一定值，而刀具的長(zhǎng)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)在專用機(jī)床上是通過(guò)可調(diào)整的刀具接桿來(lái)解決的 ,連接桿如圖 2－ 6 所示， - 17 - 圖 2－ 6 可調(diào)連接桿 連接桿上的尺寸 d 與主軸外伸長(zhǎng)度的內(nèi)孔 D 配合，因此，根據(jù)接桿直徑 － 4 所示： 表 2－ 4 可調(diào)接桿的尺寸 d(D1(d2 l1 l2 母 厚度 20 6 莫氏 1 號(hào) 7 188 46 40 100 12 （ 5）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(lái)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 2－ 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（圖中的尺寸 333,它等于刀具懸伸長(zhǎng)度、螺母厚度、主軸外伸長(zhǎng)度與接桿伸出長(zhǎng)度（可調(diào)）之和，再減去加工孔深度和切出值。 （ 6）工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定 如圖 2－ 7 工作進(jìn)給 長(zhǎng)度工 與刀具切入長(zhǎng)度 1L 和切出長(zhǎng)度 2L 之和。切入長(zhǎng)應(yīng) 1L 應(yīng)根據(jù)工件端面誤差情況在 5～ 10間選擇，誤差大時(shí)取大值，因此取 1L =7出長(zhǎng)度2L =1/3d+(3～ 8)= 1031? +8 ? 9以 工L =10+7+9=26（ 7）快進(jìn)長(zhǎng)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 156退長(zhǎng)度等于快速引進(jìn)與工作工進(jìn)之和，因此快進(jìn)長(zhǎng)度 156－ 26=130圖 2－ 7 工作進(jìn)給長(zhǎng)度 - 18 - 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 6002752460600360130 3501010 205－ 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(lái)說(shuō)，專用機(jī)床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用部件 —— 動(dòng)力箱、動(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(rùn)滑、排屑系統(tǒng)組合而成。聯(lián)系尺寸圖用來(lái)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(kāi)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(jiǎn)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(zhǎng)度和加工精度等因素來(lái)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 - 19 - 具體的加工要求，使用條件選擇 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 進(jìn)F= ∑ 4× 中： — 各主軸加工時(shí)所產(chǎn)生的軸向力 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)大于進(jìn)F＝ 3）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(wú)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 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 vf=n· f=以選擇 壓滑臺(tái)，工作進(jìn)給速度范圍 32～ 800mm/速速度 12m/ 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 20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 40以滑臺(tái)總行程應(yīng)大于工作行程，前備量，后備量之和。 即：行程 L＞ 156+20+40=236 L＝ 250合上述條件，確定液壓動(dòng)力滑臺(tái)型號(hào) （ 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(lái)選用，在多軸箱沒(méi)有設(shè)計(jì)之前，主主P＝切P／η ＝ 4× 中：η —— 多軸箱傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí)η＝ 色金屬時(shí)η＝ 系統(tǒng)加工 η＝ 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 6 1動(dòng)力箱，動(dòng)力箱輸出軸至箱底面高度為 125要技術(shù)參數(shù)如下表： 主電機(jī)傳動(dòng)型號(hào) 轉(zhuǎn)速范圍（ r/ 主電機(jī)功率（ 配套主軸部件型號(hào) 電機(jī)轉(zhuǎn)速 輸出轉(zhuǎn)速 - 20 - 430 706 11 3） Y 軸液壓滑臺(tái)的選用 工件質(zhì)量計(jì)算 V=420× 240× 10＋ (2× 160＋ 2× 340)× 10× 30 =10m = ρ v=103× 10擦系數(shù)： f= f==f· N=10=、配套支承部件的選用 立柱 1，立柱底座 1、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)專用機(jī)床時(shí)，裝料高度可視具體情況在 H＝ 580～ 1060間選取，本系統(tǒng)取裝料高度為 976 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 1 5、確定多軸箱輪廓尺寸 本機(jī)床配置的多軸箱總厚度為 301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=500 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(guò)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(guò)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 = 2× 26/2× 15/478 =中： T 切 —— 機(jī)加工時(shí)間（ L—— 工進(jìn)行程長(zhǎng)度（ 刀具進(jìn)給量（ mm/ 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 - 21 - 輔助時(shí)間 T 輔 = 3 ? +t 移 +t 裝 = （ 150＋ 176）× 2/12000+ 中： — 分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退長(zhǎng)度（ — 快速移動(dòng)速度（ mm/ t 移 —— 工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)間（ ,一般為 0.1 t 裝 —— 裝卸工件時(shí)間（ 般為 床生產(chǎn)率 60/T 單 = 60/（ T 切 +T 輔 ） =60/（ = /h 機(jī)床負(fù)荷率按下式計(jì)算 η = × 100% = × 100% =1950/60000× 100% =70% 式中： Q—— 機(jī)床的理想生產(chǎn)率（件 /h） A—— 年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件） 年工作時(shí)間，單班制工作時(shí)間 1950h 多軸箱的設(shè)計(jì) 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 : - 22 - 如圖 2－ 9 鉆孔專用機(jī)床多軸箱原始依據(jù)圖 圖中多軸箱的兩定位銷孔中心連線為橫坐標(biāo)，工件加工孔對(duì)稱，選擇箱體中垂線為縱坐標(biāo)，在建立的坐標(biāo)系中標(biāo)注輪廓尺寸及動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸的相對(duì)位置尺寸。主軸部為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（面對(duì)主軸看）。 主軸的工序 內(nèi)容，切削用量及主軸尺寸及動(dòng)力部件的型號(hào)和性能參數(shù)如表 2－ 6 所示： 表 2－ 6 主軸外尺寸及切削用量 軸號(hào) 主軸外伸尺寸 工序 內(nèi)容 切削用量 D/d L N （ r/ V (m/f (mm/r) mm/1、 2、3、 4 20/12 115 鉆Φ 78 15 ： 1．被加工零件編號(hào)及名稱：箱蓋；材料： 度 : ．動(dòng)力部件型號(hào)： 1力箱，電動(dòng)機(jī)型號(hào) 率 P＝ - 23 - 齒輪模數(shù)選擇 本專用機(jī)床主要用于鉆孔，因此采用滾珠軸承主軸。 齒輪模數(shù) m 可按下式估算： m=(30～ 32) 3 )/(32× 3 )47819/( =中： m—— 估算齒輪模數(shù) P—— 齒輪所傳遞率（ Z—— 對(duì)嚙合齒中的小齒輪數(shù) N—— 小齒輪的轉(zhuǎn)速（ r/ 多軸箱輸入齒輪模 數(shù)取 ，其余齒輪模數(shù)取 。 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) 銷 動(dòng)軸 O 主軸 1 主軸 2 主軸 3 主軸 4 X － 175 0 － 95 95 95 － 95 Y 0 80 180 80 80 （ 2）確定傳動(dòng)軸位置及齒輪齒數(shù) 圖 2－ 10 齒輪的最小壁厚 1）最小齒數(shù)的確定 為保證齒輪齒根強(qiáng)度，應(yīng)使齒根到孔壁或鍵槽的厚度 a? 2m,驅(qū)動(dòng)軸的直徑為d=30《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》知，如圖 2－ 10 所示齒輪 t= 時(shí)。驅(qū)動(dòng)軸上最小齒輪齒數(shù)為： - 24 - 2（ t/+ d0/2× (+2+ 30/3 =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 30當(dāng) ， d=20 時(shí)，齒輪 t=軸上最小齒輪齒數(shù)為： 2（ t/+ d0/2×（ +2+ 20/2 =以主軸齒數(shù)要大于等于 20。 2）傳動(dòng)軸 11 為主軸 1， 2， 3 ， 4 都各自在同一同心圓上。 多軸箱的齒 輪模數(shù)按驅(qū)動(dòng)軸出輪估算 m≥33 1 . 53 2 3 2 1 . 7 11 9 5 2 0 ′多軸箱輸入出輪模數(shù)取 ，其余齒輪模數(shù)取 。主軸 1， 2， 3 要求的轉(zhuǎn)速一致且較高，所以采用升速傳動(dòng)。主軸齒數(shù)選取 Z=45，傳動(dòng)齒輪采用 z=45齒的齒輪，變位系數(shù)