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攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 摘要 I 摘 要 機械制造業(yè)是一個國家經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱 而制造業(yè)的生產(chǎn)能力主要取決 于制造裝備 機床的先進程度 組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點 在大批 大量生產(chǎn)中得到廣泛應用 并可用以組成自動生產(chǎn)線 本文對離合器壓盤螺紋孔的加工工藝進行了詳細的分析 就其孔的加工提出 了 一次裝夾 單工位加工 達到產(chǎn)品圖樣的精度要求 的思路 根據(jù)這一思路 設(shè)計了四軸頭單工位攻絲組合機床 該組合機床由立柱 立柱底座 中間底座 液壓滑臺 動力箱 多軸箱等組 成 本文對各部分的設(shè)計進行了詳細的計算和論證 關(guān)鍵詞 組合機床 離合器壓盤 主軸箱 夾具 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 ABSTRACT II ABSTRACT The machinery Manufacture is an important pillar of economic development in a country While the capability of production in trade of manufacture mostly depends on the advanced producing equipment machine tool modular machine tools have advantages of high efficiency and low cost It is widely used in large batch production and can be consisted automatic production line This paper analyzes the manufacturing process detail of threading holes of a disc The idea is once clamping the work The accuracy can be satisfied the demand of drawing According above idea the 4 spindle modular machine tool has been designed This paper presents the design and calculating of each part of this machine tool Key words Modular machine tool Clutch plate 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 目錄 1 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 1 緒論 1 1 1 機床在國民經(jīng)濟的地位及其發(fā)展簡史 1 1 2 組合機床的國內(nèi) 外現(xiàn)狀 2 1 2 1 國內(nèi)組合機床現(xiàn)狀 3 1 2 2 國外組合機床現(xiàn)狀 4 1 3 機床設(shè)計的目的 要求 5 1 3 1 設(shè)計的目的 5 1 3 2 設(shè)計要求 5 2 總體方案設(shè)計 6 2 工藝方案 6 2 2 配置形式 6 2 2 1 確定組合機床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案 6 2 3 三圖一卡 的編制 7 2 3 1 被加工零件圖 7 2 3 2 加工示意圖 8 2 3 3 繪制加工示意圖的有關(guān)計算 8 2 3 5 機床聯(lián)系尺寸圖 12 2 3 6 生產(chǎn)率卡 16 3 主軸箱設(shè)計 20 3 1 繪制主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 20 3 2 主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇及動力計算 22 3 2 1 初步確定齒輪模數(shù) 22 3 2 2 主軸箱的動力計算 22 3 3 傳動系統(tǒng)的設(shè)計與計算 23 3 3 1 傳動系統(tǒng)設(shè)計 23 3 3 2 驗算各主軸轉(zhuǎn)速 24 3 4 主軸箱的坐標計算 25 3 4 1 計算各傳動軸的坐標 25 3 4 2 繪制坐標檢查圖 25 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 目錄 2 3 5 主軸箱總圖設(shè)計 26 3 5 1 主視圖和側(cè)視圖 26 3 5 2 展開圖 27 3 5 3 主軸和傳動軸裝配表 27 4 夾具設(shè)計 29 4 1 機床夾具的概述 29 4 1 1 機床夾具的組成 29 4 1 2 機床夾具的類型 29 4 2 工件的定位和夾具的定位設(shè)計 29 4 3 夾緊方案的設(shè)計 29 結(jié)論 31 參考文獻 32 致謝 33 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 緒 論 1 1 緒論 1 1 機床在國民經(jīng)濟的地位及其發(fā)展簡史 現(xiàn)代社會中 人們?yōu)榱烁咝?經(jīng)濟地生產(chǎn)各種高質(zhì)量產(chǎn)品 日益廣泛的使用 各種機器 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 來達到 特別是形狀復雜 精度要求高和表面粗糙度要求小的零件 往往需要在 機床上經(jīng)過幾道甚至幾十道切削加工工藝才能完成 因此 機床是現(xiàn)代機械制造 業(yè)中最重要的加工設(shè)備 在一般機械制造廠中 機床所擔負的加工工作量 約占 機械制造總工作量的 40 60 機床的技術(shù)性能直接影響機械產(chǎn)品的質(zhì)量及其 制造的經(jīng)濟性 進而決定著國民經(jīng)濟的發(fā)展水平 可以這樣說 如果沒有機床的 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床 現(xiàn)代社 會目前所達到的高度物質(zhì)文明將是不可想象的 一個國家要繁榮富強 必須實現(xiàn)工業(yè) 農(nóng)業(yè) 國防和科學技術(shù)的現(xiàn)代化 這 就需要一個強大的機械制造業(yè)為國民經(jīng)濟各部門提供現(xiàn)代化的先進技術(shù)設(shè)備與裝 備 即各種機器 儀器和工具等 然而 一個現(xiàn)代化的機械制造業(yè)必須要有一個 現(xiàn)代化的機床制造業(yè)做后盾 機床工業(yè)是機械制造業(yè)的 裝備部 總工藝師 對國民經(jīng)濟發(fā)展起著重大作用 因此 許多國家都十分重視本國機床工業(yè)的發(fā)展 和機床技術(shù)水平的提高 使本國國民經(jīng)濟的發(fā)展建立在堅實可靠的基礎(chǔ)上 機床是人類在長期生產(chǎn)實踐中 不斷改進生產(chǎn)工具的基礎(chǔ)上生產(chǎn)的 并隨著 社會生產(chǎn)的發(fā)展和科學技術(shù)的進步而漸趨完善 最原始的機床是木制的 所有運 動都是由人力或畜力驅(qū)動 主要用于加工木料 石料和陶瓷制品的泥坯 它們實 際上并不是一種完整的機器 現(xiàn)代意義上的用于加工金屬機械零件的機床 是在 18 世紀中葉才開始發(fā)展起來的 當時 歐美一些工業(yè)最發(fā)達的國家 開始了從工 場手工業(yè)向資本主義機器大工業(yè)生產(chǎn)方式的過渡 需要越來越多的各種機器 這 就推動了機床的迅速發(fā)展 為使蒸汽機的發(fā)明付諸實用 1770 年前后創(chuàng)制了鏜削 蒸汽機汽缸內(nèi)孔用的鏜床 1797 年發(fā)明了帶有機動刀架的車床 開創(chuàng)了用機械代 替人手控制刀具運動的先聲 不僅解放了人的雙手 并使機床的加工精度和工效 起了一個飛躍 初步形成了現(xiàn)代機床的雛型 續(xù)車床之后 隨著機械制造業(yè)的發(fā) 展 其他各種機床也陸續(xù)被創(chuàng)制出來 至 19 世紀末 車床 鉆床 鏜床 刨床 拉床 銑床 磨床 齒輪加工機床等基本類型的機床已先后形成 上世紀初以來 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 促使機床沿著提高主軸轉(zhuǎn)速 加大驅(qū)動功率和增強結(jié)構(gòu)剛度的方 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 緒 論 2 向發(fā)展 與此同時 由于電動機 齒輪 軸承 電氣和液壓等技術(shù)有了很大的發(fā) 展 使機床的轉(zhuǎn)動 結(jié)構(gòu)和控制等方面也得到相應的改進 加工精度和生產(chǎn)率顯 著提高 此外 為了滿足機械制造業(yè)日益廣闊的各種使用要求 機床品種的發(fā)展 也與日俱增 例如 各種高效率自動化機床 重型機床 精密機床以及適應加工 特殊形狀和特殊材料需要的特種加工機床相繼問世 50 年代 在綜合應用電子技 術(shù) 檢測技術(shù) 計算技術(shù) 自動控制和機床設(shè)計等各個領(lǐng)域最新成就的基礎(chǔ)上發(fā) 展起來的數(shù)控機床 使機床自動化進入了一個嶄新的階段 與早期發(fā)展的僅適用 于大批大量生產(chǎn)的純機械控制和繼電器接觸器控制的自動化相比 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)濟的使用 綜觀機床的發(fā)展史 它總是隨著機械工業(yè)的擴大和科學技術(shù)的進步而發(fā)展 并始終圍繞著不斷提高生產(chǎn)效率 加工精度 自動化程度和擴大產(chǎn)品品種而進行 的 現(xiàn)代機床總的趨勢仍然是繼續(xù)沿著這一方向發(fā)展 我國的機床工業(yè)是在 1949 年新中國成立后才開始建立起來的 解放前 由 于長期的封鎖統(tǒng)治和 19 世紀中葉以后帝國主義的侵略和掠奪 我國的工農(nóng)業(yè)生 產(chǎn)非常落后 既沒有獨立的機械制造業(yè) 更談不上機床制造業(yè) 至解放前夕 全 國只有少數(shù)城市的一些規(guī)模很小的機械廠 制造少量簡單的皮帶車間 牛頭刨床 和砂輪等 1949 年全國機床產(chǎn)量僅 1000 多臺 品種不到 10 個 解放后 黨和人民政府十分重視機床工業(yè)的發(fā)展 在解放初期的三年經(jīng)濟恢 復時期 就把一些原來的機械修配廠改建為專業(yè)廠 在隨后開始的幾個五年計劃 期間 又陸續(xù)擴建 新建了一系列機床廠 經(jīng)過 50 多年的建設(shè) 我國機床工業(yè) 從無到有 從小到大 現(xiàn)在已經(jīng)成門類比較齊全 具有一定實力的機床工業(yè)體系 能生產(chǎn) 5000 多種機床通用品種 數(shù)控機床 1500 多種 不僅裝備了國內(nèi)的工業(yè) 而且每年還有一定數(shù)量的機床出口 我國機床行業(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 世界先進水平相比 還有較大差距 為了適應我國工業(yè) 農(nóng)業(yè) 國防和科學技術(shù) 現(xiàn)代化的需要 為了提高機床產(chǎn)品在國際市場上的競爭能力 必須深入開展機床 基礎(chǔ)理論研究 加強工藝試驗研究 大力開發(fā)精密 重型和數(shù)控機床 使我國的 機床工業(yè)盡早躋身于世界先進行列 1 2 組合機床的國內(nèi) 外現(xiàn)狀 世界上第一臺組合機床于 1908 年在美國問世 30 年代后組合機床在世界各 國得到迅速發(fā)展 至今 它已成為現(xiàn)代制造工程 尤其是箱體零件加工 的關(guān)鍵 設(shè)備之一 現(xiàn)代制造工程從各個角度對組合機床提出了愈來愈高的要求 而組合機床也 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 緒 論 3 在不斷吸取新技術(shù)成果而完善和發(fā)展 1 2 1 國內(nèi)組合機床現(xiàn)狀 我國加入 WTO 以后 制造業(yè)所面臨的機遇與挑戰(zhàn)并存 組合機床行業(yè)企業(yè) 適時調(diào)整戰(zhàn)略 采取了積極的應對策略 出現(xiàn)了產(chǎn) 銷兩旺的良好勢頭 截至 2005 年 4 月份 組合機床行業(yè)企業(yè)僅組合機床一項 據(jù)不完全統(tǒng)計產(chǎn)量已達 1000 余臺 產(chǎn)值達 3 9 個億以上 較 2004 年同比增長了 10 以上 另外組合機 床行業(yè)增加值 產(chǎn)品銷售率 全員工資總額 出口交費值等經(jīng)濟指標均有不同程 度的增長 新產(chǎn)品 新技術(shù)較去年年均有大幅度提高 可見行業(yè)企業(yè)運營狀況良 好 行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化 組合機床行業(yè)企業(yè)主要針對汽車 摩托車 內(nèi)燃機 農(nóng)機 工程機械 化工 機械 軍工 能源 輕工及家電行業(yè)提供專用設(shè)備 隨著我國加入 WTO 后與世 界機床進一步接軌 組合機床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開始向數(shù)控化 柔性化轉(zhuǎn)變 從近兩 年是企業(yè)生產(chǎn)情況來看 數(shù)控機床與加工中心的市場需求量在上升 而傳統(tǒng)的鉆 鏜 銑組合機床則有下降趨勢 中國機床工具工業(yè)學會的 機床工具行業(yè)企業(yè)主 要經(jīng)濟指標報表 是統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示 僅從幾個全國大型重點企業(yè)生產(chǎn)情況看 2003 年生產(chǎn)數(shù)控機床 890 臺 產(chǎn)值 16187 萬元 生產(chǎn)加工中心 148 臺 產(chǎn)值 5770 萬元 2004 年生產(chǎn)數(shù)控機床 985 臺 產(chǎn)值 25838 萬元 生產(chǎn)加工中心 159 臺 產(chǎn)值 7099 萬元 而 2005 年 截至 4 月份 數(shù)控機床 加工中心 產(chǎn)值已接 近 2003 年全年水平 故市場在向數(shù)控 高精制造技術(shù)和成套工藝裝備方面發(fā)展 行業(yè)企業(yè)的快速轉(zhuǎn)變 九五 后期 在組合機床行業(yè)企業(yè)的 50 多家組合機床分會會員中 僅有 兩家企業(yè)實行了股份改造 一家企業(yè)退出國有轉(zhuǎn)為民營 其余的都是國有企業(yè) 而從 2001 至 2002 年 不到兩年的時間 就先后有十幾家企業(yè)實行股份制改造 一些小廠幾乎全部退出國有轉(zhuǎn)為民營 現(xiàn)在一些國家重點國有企業(yè)也在醞釀股份 制改造 轉(zhuǎn)制已勢不可檔 民營經(jīng)濟在經(jīng)歷了從被歧視 被藐視到不可小視和 現(xiàn)在高度重視 4 個階段后 煥發(fā)勃勃生機 組合機床行業(yè)企業(yè)正在以股份制 民營化等多種形式快速發(fā)展 組合機床技術(shù)裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 組合機床及其自動線是集機電于一體是綜合自動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)濟實用 因而被廣泛應用與工程機械 交 通 能源 軍工 輕工 家電行業(yè) 我國的傳統(tǒng)的組合機床及組合機床自動線主 要采用機 電 氣 液壓控制 它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型的 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 緒 論 4 箱體類和軸類零件 近年研制的組合機床加工連桿 板件等也占一定份額 完 成鉆孔 擴孔 鉸孔 加工各種螺紋 鏜孔 車端面和凸臺 在孔內(nèi)鏜各種形狀 槽 以及銑削平面和成型面等 組合機床的分類繁多 有大型組合機床和小型組 合機床 有單面 雙面 三面 臥式 立式 傾斜式 復合式 還有多工位回轉(zhuǎn) 臺組合機床等 隨著技術(shù)的不斷是進步 一種新型的組合機床 柔性組合機床 越來越受人們是親昧 它應用多位主軸箱 可換主軸箱 編碼隨行夾具和刀具的 自動更換 配以可編程序控制器 PLC 數(shù)字控制 NC 等 能任意改變工作 循環(huán)控制和驅(qū)動系統(tǒng) 并能靈活適應多種加工的可調(diào)可變的組合機床 另外 近 年來組合機床加工中心 數(shù)控組合機床 機床輔機等在組合機床行業(yè)中所占份額 也越來越大 由于組合機床及其自動線是一種技術(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)計的 它涉及到加工工藝 刀具 測量 控制 診斷監(jiān)控 清 洗 裝配和試漏等技術(shù) 我國組合機床及其組合機床自動線總體技術(shù)水平比發(fā)達 國家相對落后 國內(nèi)所需的一些高水平組合機床及自動線幾乎都從國外進口 工 藝裝備的大量進口勢必導致投資規(guī)模的擴大 并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高 因此 市 場要求我們不斷開發(fā)新技術(shù) 新工藝 研制新產(chǎn)品 由過去的 剛性 機床結(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)涞淖詣踊b備 1 2 2 國外組合機床現(xiàn)狀 80 年代以來 國外組合機床技術(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 組合機床的加工精度 多品種加工的柔性以及機 床配置的靈活多樣方面均有新的突破性進展 實現(xiàn)了機床工作程序軟件化 工序 高度集中 高效短節(jié)拍和多功能知道監(jiān)控 組合機床技術(shù)的發(fā)展趨勢是 廣泛應用數(shù)控技術(shù) 國外主要的組合機床生產(chǎn)廠家都有自己的系列化完整的數(shù)控組合機床通用部 件 在組合機床上不僅一般動力部件應用數(shù)控技術(shù) 而且夾具的轉(zhuǎn)位或轉(zhuǎn)角 換箱 裝置的自動分度與定位也都應用數(shù)控技術(shù) 從而進一步提高了組合機床的工作可靠 性和加工精度 廣州標致汽車公司由法國雷諾公司購置的缸蓋加工生產(chǎn)線 就是由 三臺自動換箱組合機床組成的 其全部動作均為數(shù)控 包括自動上下料的交換工作 臺 環(huán)形主軸箱庫 動力部件和夾具的運動 其節(jié)拍時間為 58 秒 發(fā)展柔性技術(shù) 80 年代以來 國外對中大批量生產(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)塔動力頭 可換主 軸箱等組成的組合機床 同時根據(jù)加工中心的發(fā)展 開發(fā)了二坐標 三坐標模塊化 的加工單元 并以此為基礎(chǔ)組成了柔性加工自動線 FTL 這種結(jié)構(gòu)的變化 既可以 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 緒 論 5 實現(xiàn)多品種加工要求的調(diào)整變化快速靈敏 又可以使機床配置更加靈活多樣 發(fā)展綜合自動化技術(shù) 汽車工業(yè)的大發(fā)展 對自動化制造技術(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械加工工序 而且能完成零件從毛坯進線 到成品下線的全部工序 以及下線后的自動碼垛 裝箱等 德國大眾汽車公司 KASSEL 變速箱廠 1987 年投入使用的造價 9000 萬馬克的齒輪箱和離合器殼生產(chǎn) 線 就是這種綜合自動化制造系統(tǒng)的典范 該系統(tǒng)由兩條相似對稱布置的自動線組 成 三班制工作 每條線日產(chǎn) 2000 件 節(jié)拍時間為 40 秒 全線由 12 臺雙面組合機床 18 臺三坐標加工單元 空架機器人 線兩端的毛坯庫和三坐標測量機組成 可實 現(xiàn) 3 種零件的加工 空架機器人完成工件下線的碼垛裝箱工作 隨著綜合自動化 技術(shù)的發(fā)展 出現(xiàn)了一批專門從事裝配 試驗 檢測 清洗等裝備的專業(yè)生產(chǎn)廠家 進 一步提高了制造系統(tǒng)的配套水平 進一步提高工序集中程度 國外為了減少機床數(shù)量 節(jié)省占地面積 對組合機床這種工序集中程度高的產(chǎn) 品 繼續(xù)采取各種措施 進一步提高工序集中程度 如采用十字滑臺 多坐標通用 部件 移動主軸箱 雙頭鏜孔車端面頭等組成機床或在夾具部位設(shè)置刀庫 通過換 刀加工實現(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)濟效益 1 3 機床設(shè)計的目的 要求 1 3 1 設(shè)計的目的 機床設(shè)計畢業(yè)設(shè)計 其目的在于通過機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè) 計 使我們在擬定傳動和變速的結(jié)構(gòu)方案過程中 得到設(shè)計構(gòu)思 方案的分析 結(jié)構(gòu)工藝性 機械制圖 零件計算 編寫技術(shù)文件和查閱資料等方面的綜合訓練 樹立正確的設(shè)計思想 掌握基本的設(shè)計方法 培養(yǎng)基本的設(shè)計方法 并培養(yǎng)了自 己具有初步的結(jié)構(gòu)分析 結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算能力 1 3 2 設(shè)計要求 評價機床性能的優(yōu)劣 主要是根據(jù)技術(shù) 經(jīng)濟指標來判定的 技術(shù)先進合理 亦即 質(zhì)優(yōu)價廉 才會受到用戶的歡迎 在國內(nèi)和國際市場上才有競爭力 機床 設(shè)計的技術(shù) 經(jīng)濟指標可以從滿足性能要求 經(jīng)濟效益和人機關(guān)系等方面進行分 析 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 總體方案設(shè) 計 6 2 總體方案設(shè)計 2 工藝方案 根據(jù)工件示意圖 工件材料 HT20 40 HB170 241 該零件主要是在工件單 面進行多孔加工 屬大批量的中 小零件加工 因為是只完成攻絲工序 所以選 擇單工位組合機床 工件安裝在機床的固定夾具里 夾具和工件都固定不動 因 為被加工零件直徑較大 厚度卻較小 所以選擇立式機床 機床工作循環(huán)如下 上料 工件夾緊 滑臺快進 滑臺鎖緊 主軸啟動 攻絲靠模帶 動絲錐工進 主軸反轉(zhuǎn) 進給滑臺快退 絲錐后退 滑臺快退 工件 松開 下料 本設(shè)計是攻絲這一單一工序 2 2 配置形式 零件加工工藝方案將決定組合機床的加工質(zhì)量 生產(chǎn)率 總體布局和夾具結(jié) 構(gòu)等 考慮到被加工的零件是鉆 4 個 M8 螺孔 而且這 4 個螺孔是沿 301 圓周 方向性三等分平均分布 并針對零件的形狀 大小 材料 硬度 剛性 加工部 位的結(jié)構(gòu)特點 加工精度 表面粗糙度以及定位 夾緊方法 工藝過程 所采用 的刀具及切削用量 現(xiàn)場的環(huán)境和條件 生產(chǎn)率要求等 由于此設(shè)計是對 4 個 孔攻絲 用一個工位完成 制定工藝方案 1 裝卸 夾緊 2 攻絲 2 2 1 確定組合機床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案 通常 在確定工藝方案的同時 也就大體上確定了組合機床的配置形式和結(jié)構(gòu) 方案 但是還要考慮下列因素的影響 加工精度的影響 工件的加工精度要求 往往影響組合機床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案 例如 加工精度要求高時 應采用固定夾具的單工位組合機床 加工精度要求低時 可 采用移動夾具的多工位組合機床 工件各孔間的位置精度要求高時 應采用在同 一工位上對各孔同時精加工的方法 工件各孔同軸度要求高時 應單獨采用精加 工等 工件結(jié)構(gòu)狀況影響 工件的形狀 大小和加工部位的結(jié)構(gòu)特點 對機床的結(jié)構(gòu)方案也有一定的影響 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 總體方案設(shè) 計 7 例如 對于外形尺寸和重量較大的工件 一般采用固定夾具的單工位組合機床 對多工序的中小型零件 則宜采用移動夾具的多工位組合機床 對于大直徑的 深孔加工 宜采用具有剛性主軸的立式組合機床等 生產(chǎn)率的影響 生產(chǎn)率往往是決定采用單工位組合機床 多工位組合機床還是組合機 床自動線的重要因素 例如 從其他因素考慮應采用單工位組合機床 但由于 滿足不了生產(chǎn)率的要求 就不得不采用多工位組合機床 甚至自動線來進行加 工 而在多工位組合機床時 還要考慮 工位數(shù)不超過 2 3 個 并能滿足生產(chǎn) 率要求時 應選用移動工作臺式組合機床 工位數(shù)超過 4 個時才選用回轉(zhuǎn)工作 臺或鼓輪式組合機床 現(xiàn)場條件的影響 使用組合機床的現(xiàn)場條件對組合機床的結(jié)構(gòu)方案也有一定的影響 例如使 用單位的氣候炎熱 車間溫度過高 使用液壓傳動機床不夠穩(wěn)定 則宜采用機 械傳動的結(jié)構(gòu)形式 使用單位刃磨刀具 維修 調(diào)整能力以及車間布置得情況 都將影響組合機床的結(jié)構(gòu)方案 2 3 三圖一卡 的編制 編制 三圖一卡 的工作內(nèi)容包括 繪制被加工零件圖 加工示意圖 機床 聯(lián)系尺寸圖 編制生產(chǎn)率計算卡 三圖一卡 是組合機床總體方案的具體體現(xiàn) 2 3 1 被加工零件圖 被加工零件圖是根據(jù)選定的工藝方案 表明零件的形狀 尺寸 硬度 以 及在所設(shè)計的組合機床上完成的工藝內(nèi)容和所采用的定位基準 夾壓點的圖紙 是組合機床設(shè)計的主要依據(jù) 也是制造 驗收和調(diào)整機床的重要技術(shù)條件 在被加工零件圖上標注的內(nèi)容有 a 加工零件的形狀 主要輪廓尺寸和本機床要加工部位的尺寸 精度 表面粗 燥度 形位精度等技術(shù)要求 以及對上道工序的技術(shù)要求等 b 本工序所選定的定位基準 夾緊部位及夾緊方向 c 被加工零件的名稱 編號 材料 硬度及被加工部位的加工余量等 遵循繪制被加工零件圖的規(guī)定畫出零件圖見圖 2 1 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 總體方案設(shè) 計 8 圖 2 1 2 3 2 加工示意圖 加工示意圖是被加工零件工藝方案在圖案上的反應 表示被加工零件在機床 上的加工過程 刀具的布置以及工件 夾具 刀具的相對位置關(guān)系 機床的工作 行程及工作循環(huán)等 使刀具 夾具 多軸箱 電氣和液壓系統(tǒng)設(shè)計選擇動力部件 的主要依據(jù) 是整臺組合機床布局形式的原始要求 也是調(diào)整機床和刀具所必需 的重要技術(shù)文件 在加工示意圖在標注的內(nèi)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 夾具 刀具及多軸箱之間的相對位置及其聯(lián)系尺寸 主軸的結(jié)構(gòu)類型 尺寸及外伸長度 刀具類型 數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸 導向裝置 攻螺紋靠模裝置的結(jié)構(gòu)尺寸 刀具與導向裝置的配合 刀具 主軸之間連接方式 2 3 3 繪制加工示意圖的有關(guān)計算 刀具的選擇 選擇刀具 應考慮工藝要求與加工尺寸精度 工件材質(zhì) 表面粗糙度及生產(chǎn) 率的要求 只要條件允許應盡量選用標準刀具 為了提高工序集中程度或滿足精 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 總體方案設(shè) 計 9 度要求 可以采用復合刀具 孔加工刀具的長度應保證加工終了時刀具螺旋槽尾 端與導向套之間有 30 50mm 距離 以便于排出切削和刀具磨損后又一定的向前 調(diào)整量 所以 根據(jù)零件要加工的孔是 4 個 M8 螺孔 參照以上要求 依據(jù)加工 M8 螺 孔選擇 M8 絲錐 導向套的選擇 a 選擇導向類型 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 靠刀具的導向裝置來保證 因此 正確選擇導向裝置的類型 合理確定其尺寸 精度 是設(shè)計組合機床的重要內(nèi)容 也是繪制加工示意圖時必須解決的問題 導 向裝置有兩大類 即固定式導向和旋轉(zhuǎn)式導向 在加工孔徑不大于 40mm 或摩擦 表面線速度小于 20m min 時 一般采用固定式導向 刀具或刀桿的導向部分 在 導向套內(nèi)即轉(zhuǎn)動又作軸向移動 固定導向裝置一般由中間套 可換導套華人壓套 螺釘組成 中間套的作用是在可換導套磨損后 可較為方便的更換 不會破壞鉆 模體上的孔的精度 所以本設(shè)計選擇固定式導向套 b 確定導向數(shù)量 選擇導向參數(shù) 導向數(shù)量應根據(jù)刀件形狀 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 刀具剛性 加工精度及具體加工情況 決定 通常對于小孔加工用單個導向加工 導向的主要參數(shù)包括 導套的直徑及公差配合 導套的長度 導套離工件端 面的距離等 導套的直徑為 8mm 導套長度 為 2 4 16 32 取 161ldm 導套到工件端面的距離 8 工件材料為鑄鐵時 m2ldm 初定切削用量 查表 2 1 攻絲切削速度 表 2 1 加工材料 鑄鐵 鋼及其合金 鋁及其合金 切削速度 米 分 v2 5 5 1 5 5 5 15 因為加工材料是鑄鐵 所以初選 v 為 3 米 分 由 計算出 119 37 10dn minr 12ifff fv 各主軸轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn) 分 i 各主軸進給量 毫米 轉(zhuǎn) f 絲錐每分進給量 毫米 分 v 得到 119 37 fv min 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 總體方案設(shè) 計 10 切削功率 9746TvPD 查 組合機床設(shè)計 書表 3 19 3 20 3 21 3 22 得 加工 M8 螺紋 被 加工材料是鑄鐵時 攻絲主軸的直徑是 17 扭矩是 5000mNm 由此得 0 1929746TvPD kw 初定主軸類型 尺寸 外伸長度和選擇接桿 浮動卡頭 a 主軸類型 主軸型式主要取決于進給抗力和主軸 刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的需要 主軸尺寸規(guī) 格應根據(jù)選定的切削用量計算出切削扭矩 M 查 組合機床設(shè)計 書表 3 19 3 20 3 21 3 22 得 加工 M8 螺紋 被加工材料是鑄鐵時 攻絲主軸的直徑是 17mm 扭矩是 5000 主軸類型為前后支承均為圓錐滾子軸承的主軸 攻絲Nm 靠模規(guī)格為 1 主軸外伸選長主軸 接桿莫氏圓錐130 5104DLmd 號為 1 b 接桿連接 選擇接桿主要是決定其號數(shù) 應根據(jù)刀具莫氏錐號和主軸外伸部分的內(nèi)孔直 徑 d1而定 選擇接桿 1 接桿 1 L T0635 41 螺母 23 T0642 41 墊 22 T0654 41 平鍵 4 20 GB1096 72 121D 0 3 B L854 l c 攻絲卡頭和攻絲靠模裝置 攻絲卡頭主要型式 絲錐超前進給的單向補償攻絲卡頭和主軸超前進給的單 向補償攻絲卡頭 選主軸超前進給的攻絲卡頭 攻絲靠模裝置的原理是 自引法 攻絲 選通用的 TO281 型攻絲靠模裝置 這種裝置易于調(diào)整 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 總體方案設(shè) 計 11 圖 2 2 攻絲靠模裝置 如圖 2 2 所示 攻絲靠模裝置由靠模桿 1 靠模螺母 7 及支承套筒 2 等元件 組成 絲錐通過心桿和攻絲卡頭 8 裝在靠模桿 1 的前端 靠模桿的中部支承在襯 套 4 上 并與靠模螺母 7 相嚙合 靠模桿的尾部與攻螺紋主軸相連接 攻螺紋主 軸借助雙鍵將主運動傳給靠模桿 靠模桿隨著轉(zhuǎn)動可在主軸孔內(nèi)移動一段距離 即攻螺紋靠模的工作行程 套筒裝在靠模頭前壁上 并用兩個壓板 3 固定 兩個 壓板之連的布置角度決定于多軸箱的主軸數(shù)和主軸的分布情況 靠模螺母借助結(jié) 合子 6 與套筒相連接 當靠模桿回轉(zhuǎn)時 因靠模螺母固定不動而迫使靠模桿向前 進給 并推動絲錐切人工件 帶絲錐遇故障使靠模桿不能前進時 轉(zhuǎn)矩增大導致 壓板打滑靠模螺母跟隨靠模桿同步回轉(zhuǎn)而停止進給 避免機構(gòu)或絲錐損壞 所以 裝配時壓板的壓力要適當 為了保證絲錐穩(wěn)定可靠地攻入工件 又不干擾絲錐的自行引進 應使靠模桿 每轉(zhuǎn)進給量與絲錐的自行引進量一致 即保證靠模桿螺距與絲錐螺距名義尺寸相 同 而靠模螺距和絲錐螺距的制造誤差 可以通過套筒 2 內(nèi)壓簧 5 和配用攻螺紋 卡頭的方法進行補償 確定動力部件的工作循環(huán)及工作行程 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 位置又返回到原始位置的動作過程 工作進給長度 應等于工件加工部位長度 與刀具切人長度 和切出長度1LL1L 之和 因為是盲孔 所以 0 5 10 10 12 4 8 再多加2L21mm 上一部分余量 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 總體方案設(shè) 計 12 得工件進給長度 181Lm 快退長度等于快速引進與工件進給長度之和 快速引進是指動力部件把主軸 箱連同刀具從原始位置送進到工作進給開始位置 其長度按加工具體情況確定 快退 138 120 18 動力部件總行程長度除了應保證要求的工作循環(huán)工作行程外 還要考慮裝卸 和調(diào)整刀具方便 即前后備量 總行程 138 82 220m 圖 2 3 加工示意圖 2 3 5 機床聯(lián)系尺寸圖 一般來說 組合機床是由標準的通用部件 動力滑臺 動力箱 各種工藝 切削頭 側(cè)底座 立柱 立柱底座及中間底座加上專用部件 主軸箱 刀 輔 具系統(tǒng) 夾具 液 電 冷卻 潤滑 排屑系統(tǒng)組合裝配而成 聯(lián)系尺寸圖用來 表示機床各組成部件的相互裝配聯(lián)系和運動關(guān)系 以檢驗機床各部件相對位置及 尺寸聯(lián)系是否滿足加工要求 通用部件的選擇是否合適 并為進一步開張主軸箱 夾具設(shè)計提供依據(jù) 動力滑臺的選擇 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 總體方案設(shè) 計 13 通常根據(jù)滑臺的驅(qū)動方式所需進給力 進給速度 最大行程長度和加工精度 等因素來選用合適的滑臺 初選 1HY 型液壓滑臺 a 選擇動力滑臺及附屬部件 根據(jù)動力滑臺中 液壓滑臺與機械滑臺的優(yōu)缺點的比較 快進轉(zhuǎn)工進時 轉(zhuǎn) 換位置精度較低且考慮到過載保護方面的原因 選擇液壓滑臺 根據(jù)前面計算得 到的動力滑臺每分鐘進給量應比滑臺的最小進給量大 50 選擇 1HY25 型系列 液壓滑臺 具體液壓滑臺的主要技術(shù)參數(shù)見下表 2 2 表 2 2 型號 臺面寬 臺面長 行程 進給力 快進速度 最小進給量 1HY25 250 m500 400m10000N10 min25 in 根據(jù) 1HY25 系列液壓滑臺 選擇該系列滑臺的附屬部件 支承部件以及配套 設(shè)施部件 經(jīng)過查 組合機床設(shè)計簡明手冊 可知 如下表 2 3 所示 表 2 3 部件 型號 立柱 滑臺側(cè)底座 立柱側(cè)底座 1HY25 1HY25M 1HY25G A B A B 250 400 1CL25 1CL25M 1CC251 1CC252 1CC251M 1CC252M 1CD251 1CD252 1CD251M 1CD252M 由于該機床所選擇的加工方式是立式單面 則該液壓滑臺的配置型式為立式 其具體配置時聯(lián)系尺寸以及相關(guān)部件的位置關(guān)系根據(jù) 組合機床設(shè)計簡明手冊 中表 5 3 來確定 相關(guān)的圖紙亦見參考書 b 確定進給速度 液壓滑臺是靠液壓系統(tǒng)中變量葉片泵供油 進口節(jié)流調(diào)速來實現(xiàn)液壓滑臺的 工作進給速度在一定范圍內(nèi)的無級調(diào)節(jié) 液壓在確定刀具的切削用量是所規(guī)定的 工作進給速度應大于滑臺最小進給速度 1HY 型滑臺為無級變速 工作進給速度 為 4 800 范圍內(nèi)快速移動速度為定值 則選取滑臺的型號為 1HY25 型 min c 確定滑臺進程 由于滑臺的行程除保證足夠的工作行程外還應留有前備量和后備量 前備量 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 總體方案設(shè) 計 14 的作用是使動力部件有一定的向前移動的余地 以彌補機床的制造誤差及刀具磨 損后能向前調(diào)整 前備量一般取值范圍為 10 20 本設(shè)計取前備量為m 20 后備量的作用是使動力部件有一定的向后移動的余地以方便裝卸刀具 m 后備量一般不小于 40 50 本設(shè)計取為 50 所以總行程為 m 工作行程 前備量 后備量 138 20 62 220 動力箱的選用 動力箱主要依據(jù)主軸箱所需的電動機功率來選用 主軸箱所需的電動機功率 為 主 切 空 附P 切 4 4 0 192 0 768pkw 空 可根據(jù)軸的直徑及轉(zhuǎn)速查資料 得 0 008P 附 是所傳功率的 1 得 P 主 0 784 估算 主 0 90 切 0 7685 查組合機床設(shè)計簡明手冊 選擇 1TD40 型動力箱 電動機型號 Y100L 6 電動機功率 3 0 電動機轉(zhuǎn)速 960 驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速為 480 動力箱kw minr minr 輸出軸至箱底面高度為 170 確定裝料高度 裝料高度是指及穿個上工件的定位基準面到地面的垂直距離 我國過去設(shè)計 組合機床一般取裝料高度 H 850 為提高通用部件及支撐部件的剛度并考慮 自動線設(shè)計時中間底座內(nèi)襖安裝夾具輸送 冷卻排屑裝置 新頒布的組合機床標 準推薦裝料高度 H 1060 與國際標準 ISO 一致 在現(xiàn)階段 設(shè)計組合機m 床時 裝料高度視具體情況在 H 850 1060 之間選取 本機床裝料高度取m H 935 m 確定夾具輪廓尺寸 根據(jù)工件尺寸和形狀 考慮工件的定位件 夾緊機構(gòu) 刀桿導向裝置的要 求空間 并應滿足排屑和安裝的需要 夾具底座的輪廓尺寸由與之配合的滑臺底座輪廓尺寸 工件的輪廓尺寸形 狀 具體結(jié)構(gòu)為 底座直徑為 700 高為 356 m 中間底座輪廓尺寸 中間底座的輪廓尺寸要滿足夾具在其上面安裝連接的需要 其長度方向尺寸 要根據(jù)所選動力部件 滑臺和滑座 及其配套部件 側(cè)底座 的位置關(guān)系 照顧 各部件聯(lián)系尺寸的合理性來確定 非常重要的是 一定要保證加工終了位置時 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 總體方案設(shè) 計 15 工件端面至主軸箱前端面的距離不小于加工示意圖上要求的距離 同時 要考慮 動力部件處于加工終了位置時 主軸箱與夾具輪廓間應有便于機床調(diào)整 維修的 距離 為便于切屑及冷卻液回收 中間底座周邊須有足夠?qū)挾鹊臏喜?因此 中 間底座采用側(cè)底座 1CC32 初步確定多軸箱輪廓尺寸 標準中規(guī)定立式配置的多軸箱總厚度為 340 寬度和高度按標準尺寸系列m 表選取 通用主軸箱箱體的前蓋厚度為 70 基型后蓋厚度為 90 其余三種后 蓋厚度為 50 100 125 繪制機床聯(lián)系尺寸圖時 著重要確定的尺寸是主軸箱的 寬度 B 和高度 H 及最低主軸高度 主軸箱寬度 B 高度 H 的大小主要與被加工1h 零件孔的分布位置有關(guān) 可按下式確定 B b 2b1 H hb 式中 b 工件在寬度方向相距最遠的兩孔距離 m 最邊緣主軸中心距箱外壁的距離 1 工件在高度方向相距最遠的兩孔距離 h 最低主軸高度 1 m b 和 h 為已知尺寸 為保證主軸箱由排布齒輪的足夠空間 取 100 1bm 主軸箱最低主軸高度 須考慮到與工件最低孔位置 機床裝料高度 H 900 1h 滑臺滑座總高 250 側(cè)底座高度 560 滑座與側(cè)底座之間m3 m 調(diào)整墊高度 5 等尺寸之間的關(guān)系來確定 對于該組合機床 要保證潤滑1h 不致從主軸襯套處泄漏箱外 則 85 1401hm 對于本組合機床的設(shè)計為 1501 若取 100 毫米 則可求出主軸箱輪廓尺寸為 1b B b 2 305 2 100 5151b m H h 305 150 100 550 5h 根據(jù)上述計算值 按主軸箱輪廓尺寸系列標準 最后確定主軸箱輪廓尺寸為 B H 630 630 m 機床聯(lián)系尺寸圖的畫法和步驟 a 畫主視圖 主視圖的圖形布置應與實際機床工作位置一致 并應選擇 適當?shù)谋壤?b 畫左 右 視圖 重點在于表示清楚組合機床各部件在寬度方向的輪 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 總體方案設(shè) 計 16 廓尺寸及相關(guān)位置 配合知識圖完成聯(lián)系尺寸圖所要求表達的內(nèi)容 c 在聯(lián)系尺寸圖上標注尺寸 具體的要求是 完整 恰當?shù)貥俗C床各主要組成部件的輪廓尺寸及相關(guān) 聯(lián)系尺寸 應使機床在長 寬 高三個方向的尺寸鏈封閉 應表示清楚運動部件的原位 終點狀態(tài)及運動過程情況 可用工作循環(huán)圖表示 以確定機床最大輪廓尺寸 應注明工件 夾具 動力部件 中間底座對稱中心線間的 位置關(guān)系 應注明電動機的型號 功率 轉(zhuǎn)速及所選標準通用部件的 型號規(guī)格和其主要輪廓尺寸 并對組成機床的所有部件進行分組編號 作為部件 和零件設(shè)計的原始依據(jù) 在機床各組成部件的設(shè)計完成之后 以聯(lián)系尺寸圖為基礎(chǔ)進行細化 填加必 要的電氣 液壓控制裝置 潤滑 冷卻 排屑裝置等 并加注技術(shù)要求等文字說 明 便成為機床總圖 2 3 6 生產(chǎn)率卡 理想生產(chǎn)率 Q 指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng) 包括備品及廢品率在內(nèi) 所要求的機床生產(chǎn)率 它與A 全年工時數(shù) 有關(guān) 一般情況下 單班制生產(chǎn) 取 2350h 兩班制生產(chǎn) 取KKK 4600h 則本機床的生產(chǎn)率 30 43 件 小時 Q1406 實際生產(chǎn)率 1 指所設(shè)計機床每小時實際可以生產(chǎn)的零件數(shù)量 件 小時 1單T0 式中 生產(chǎn)一個零件所需要的時間 min 它可根據(jù)下式計算 單 單 切t輔 1fvL2f停t 裝 卸移快 退快 進 tvLkf min 式中 分別為刀具第 第 工作進給行程長度 12 分別為刀具第 第 工作進給量 fvf i 當工件沉孔 止口 锪窩 倒角 光整表面時 動力滑臺停t 在死擋鐵上的停留時間 通常指刀具在加工終了時無進給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn) 5 10 轉(zhuǎn)所需時間 min 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 總體方案設(shè) 計 17 圖 2 4 機床聯(lián)系尺寸圖 分別為動力部件快進 快退行程長度 快 退快 進 L m 動力部件快速行程速度 采用機械動力部件取kfv 5 6 液壓動力部件取 3 10 min min 直線移動或回轉(zhuǎn)工作臺進行一次工位轉(zhuǎn)換的時間 一般可移t 取 0 1 i 工件裝 卸 包括定位 夾壓及清除鐵屑等 時間 它取裝 卸t 決于工件重量大小 裝卸是否方便及工人的熟練程度 根據(jù)各類組合機床的統(tǒng)計 一般取 0 5 1 5 min 則 單T切t輔 1fvL2f停t 裝 卸移快 退快 進 tvLkf 1f2f停t 裝 卸移快 退快 進 tkf 8 0138 9 37 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 總體方案設(shè) 計 18 1 2866min 經(jīng)過計算得 46 631Q60 28 經(jīng)過計算比較 本機床的設(shè)計生產(chǎn)率滿足理想生產(chǎn)率要求 1Q 機床負荷率 負 當 時 計算二者的比值為負荷率1 根據(jù)下表 2 3 進行比較所得 表 2 3 機床復雜程 度 主軸數(shù) 負荷率 負 15 0 901 16 40 0 90 0 86單面或雙面 41 80 0 80 0 75 15 0 86 16 40 0 86 0 80三面或四面 41 80 0 80 0 75 本機床的負荷率為 0 65負 1Q30 46 根據(jù)組合機床的使用經(jīng)驗 適宜的機床負荷率為 0 65 0 75 負 4 生產(chǎn)率計算卡 它是按一定格式編制 反映該零件在機床上加工過程 工作時間 機床生產(chǎn) 率 機床負荷率的簡明表格 表 2 4 為該零件加工雙面鉆組合機床生產(chǎn)率計算卡 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 總體方案設(shè) 計 19 輔助時間 0 5 0 05 0 02 0 5 鑄件 HB17 0 241 工時 分 機動時 間 0 15 1 286646 6330 430 65 每分鐘進給 量 毫米 分 119 37 每轉(zhuǎn)進給量 毫米 轉(zhuǎn) 1 毛坯種類 毛坯重量 硬度 工序號 每分鐘轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn) 分 119 37 單件總工時 機床實際生產(chǎn)率 機床理論生產(chǎn)率 負荷率 切削速度 米 分 3 工作進程 毫米 132 18 150 加工直徑 毫米 離合器壓盤 HT21 40攻螺紋 被加工零 件 個 1 圖號 名稱 材料 工步名 稱 裝人工 件 工件定 位夾緊 動力部 件快進 動力部 件工進 死擋鐵 停留 動力部 件快退 松開工 件 卸下工 件 本機床裝卸工件時間取 1分 被 加 工 零 件 工序名稱 序 號 1 2 3 4 5 6 7 8 備 注 表 2 4 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 主軸箱設(shè)計 20 3 主軸箱設(shè)計 主軸箱是組合機床的主要部件之一 按專用要求進行設(shè)計 由通用零件組成 其主要作用是 根據(jù)被加工零件的加工要求 安排各主軸位置 并將動力和運動 由電動機或者動力部件傳給各工作主軸 使之得到要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向 主軸箱按 結(jié)構(gòu)大小分為大型主軸箱和小型主軸箱 按結(jié)構(gòu)特點分為通用 標準 和專用主 軸箱 1 通用零件選擇 本設(shè)計選用通用主軸箱 被加工零件最大直徑 305 所以選擇m 500 500T0711 11 立式 動力箱型號 1TD40A 2 箱體類零件 主軸箱箱體標準厚度為 180 立式的前蓋厚度為 70 兼作油池 基型后蓋m 厚度為 90 變型后蓋厚度為 50 100 125 三種 可根據(jù)主軸箱內(nèi)傳動 系統(tǒng)安排等合理選用 3 軸類零件 a 攻絲主軸 選擇前后支承均為圓錐滾子軸承的主軸 組合機床設(shè)計 pg83 主軸材料為 40Cr 鋼 熱處理 C42 b 傳動軸 選擇攻螺紋用蝸桿軸 傳動軸材料為 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 T215 c 齒輪 通用齒輪有三種 傳動齒輪 動力箱齒輪和電機齒輪 材料均為 45 鋼 熱處理為齒部高頻淬火 G54 查通用齒輪的系列參數(shù)表 通用的齒輪有三種 即傳動齒輪 動力箱齒輪和電機齒輪 材料均為 45 鋼 熱處理為齒部高頻淬火 G54 本機床齒輪的選用按照下表 3 1 選用 3 1 繪制主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 主軸箱是組合機床的重要部件之一 它關(guān)系到整個組合機床質(zhì)量的好壞 主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 是根據(jù) 三圖一卡 整理編繪出來的 其內(nèi)容包 括主軸箱設(shè)計的原始要求和已知條件 本組合機床主軸箱設(shè)計的原始依據(jù)圖應包 括的主要內(nèi)容如下 在編制下圖時從 三圖一卡 中已知 1 主軸箱輪廓尺寸 630 630m 2 工件輪廓尺寸及各孔位置尺寸 3 工件與主軸箱相對位置尺寸 根據(jù)這些數(shù)據(jù)可編制出主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 主軸箱設(shè)計 21 表 3 1 齒輪種類 寬度 m齒 數(shù) 模數(shù) m孔徑 m數(shù)量 傳動齒輪 24 32 16 50 連 續(xù) 16 70 2 2 5 3 2 2 5 3 4 15 20 30 35 40 25 30 35 40 50 395 507 動力箱齒 輪 84 A 型 44 B 型 21 26 3 4 25 30 40 50 40 電機齒輪 79 21 26 3 18 22 28 32 36 20 附表 a 被加工零件 名稱 離合器壓盤 材料 HT21 40 硬度 HB170 241 b 主軸外伸尺寸及切削用量 見表 3 2 c 動力部件 1TD40 型動力箱 電機功率 3 0 轉(zhuǎn)速 940 驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速kw minr 480 驅(qū)動軸到滑臺表面距離為 170 其他尺寸可查動力箱裝配圖 minr 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 主軸箱設(shè)計 22 表 3 2 軸 號 工 序 內(nèi) 容 加工直 徑 mm 主軸 直徑 d mm 主軸外伸 尺寸 D mm1 L 85 mm m minV n r min f mm r fv mm min 1 2 3 4 攻 M8 螺 紋 8 20 30 14 3 119 37 1 119 37 3 2 主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇及動力計算 3 2 1 初步確定齒輪模數(shù) 初選模數(shù) 由下式估算 再通過類比確定 30 32 m3nZN m 式中 齒輪傳遞功率 Nkw 一對齒輪中小齒輪的齒數(shù) Z 小齒輪的轉(zhuǎn)數(shù) n ir 由于目前大型組合機床通用的主軸箱中常用的齒輪模數(shù)有 2 2 5 3 3 5 4 等幾種 為了便于組織生產(chǎn) 本機床主軸箱中齒輪模數(shù)選 2 m 3 2 2 主軸箱的動力計算 主軸箱的動力計算 應包括計算主軸箱所需功率和進給力兩項 主軸箱所需要的功率 應等于切削功率 空載消耗功率及與負載成正比的功 率損失之和 即 主N切 空 損 式中 主軸箱總功率 主 各主軸切削功率的總和 切 各軸空載消耗功率的總和 空 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 主軸箱設(shè)計 23 各軸損失功率的總和 損N 式中 根據(jù)各主軸的切削用量查 組合機床切削力及功率計算圖 得到 切 的確定可查表 4 4 與負載成正比的功率損失 取所傳遞功率的 1 空 損N 和 的計算在傳動結(jié)構(gòu)確定以后才進行 空 損 傳動系統(tǒng)確定前按照下式初步估算主軸箱所需功率 主 主N 切 式中 各主軸切削功率總和 切 組合機床主軸箱傳遞效率 由于在加工黑色金屬時取 0 8 0 9 加工有色金屬時 取 0 7 0 8 所以取 0 8 所以 0 768 0 8 0 96kw主N 切 取 1主 kw 主軸箱所需的進給力 就是動力滑臺所需的進給力 按下式計算 進P N 進P 12nP 式中 各主軸切削時產(chǎn)生的軸向力 實際上動力滑臺的進給12 力 應大于各主軸切削產(chǎn)生的軸向力的總和 這是因為還要克服滑臺移動引起的進 摩擦阻力的緣故 3 3 傳動系統(tǒng)的設(shè)計與計算 3 3 1 傳動系統(tǒng)設(shè)計 已知各主軸轉(zhuǎn)速及驅(qū)動軸到主軸之間的傳動比 主軸 119 37 轉(zhuǎn) 分1234nn 驅(qū)動軸 480 轉(zhuǎn) 分o 各主軸總傳動比 41 234i 809 7 各軸傳動比分配 可以將傳動比分配為 4 2 2 即傳動比為 21oi 2 234 采用兩根主軸 11 進行轉(zhuǎn)速的傳遞 驅(qū)動軸到中間傳動軸 11 的傳動比及齒輪分配 21oi 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 主軸箱設(shè)計 24 經(jīng)過初步排齒輪 取驅(qū)動軸到中間傳動軸 11 的距離為 172 5 Y 方向距m 離 172 5 172 5 2Rm 代入公式 A 2 z 得 172 5 z 21oi 1OZ 解得 66 則 132 齒1O 11 軸同時作為手柄軸 中間傳動軸 11 到各攻絲主軸的傳動比及齒輪分配 21 234i R 152 5 2m 代入公式 A z 得 152 5 z 21 234i 1 234Z 解得 102 齒 51 齒1 234 3 3 2 驗算各主軸轉(zhuǎn)速 480 120 轉(zhuǎn) 分1234nn 65320 轉(zhuǎn)速相對損失約為 0 5 在 5 以內(nèi) 符合設(shè)計要求 由于潤滑器件的位置度沒有較高的要求 所以在設(shè)計時就不需要和傳動軸 中間軸齒輪那樣設(shè)計 該組合機床采用 R12 2 型葉片泵 由中間軸 12 經(jīng)過一對 齒輪傳遞給葉片泵 其具體的配對形式為 480 360 轉(zhuǎn) 分 泵n 651320 3 4 主軸箱的坐標計算 坐標計算是組合機床主軸箱設(shè)計中的一個特殊問題 就是根據(jù)已知的驅(qū)動軸 和主軸的位置及傳動關(guān)系 計算出中間傳動軸的坐標 以便在繪制主軸箱體零件 加工圖時 將各孔的坐標尺寸完整地標注出來 并用以繪制坐標檢查圖 作為對 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 主軸箱設(shè)計 25 傳動系統(tǒng)設(shè)計的全面檢查 3 4 1 計算各傳動軸的坐標 加工基準坐標架的選擇及確定各軸坐標 坐標架的橫軸 X 軸 選在箱體的底面 縱軸 Y 軸 通過定位銷釘孔 繪出各主軸及驅(qū)動軸的坐標 坐標原點確定以后 根據(jù)主軸箱設(shè)計依據(jù)原始圖 在基準坐標架 XOY 上繪出 各主軸及驅(qū)動軸的坐標 主軸坐標計算精度要求到小數(shù)點后第三位 如果被加工 零件孔距尺寸要求帶有公差 則需要把公差考慮進去 使主軸的名義尺寸恰好在 公差帶的中央 而本組合機床加工的零件的大部分尺寸不帶公差 即使帶公差也 是正負公差 所以不需要考慮公差 該主軸箱各主軸坐標見圖及下表 3 1 表 3 1 0 銷 10 銷 1 軸 X Y X Y X Y 0 0 580 0 397 5 419 5 2 軸 3 軸 4 軸 X Y X Y X Y 182 5 419 5 182 5 204 5 397 5 204 5 軸1O11 軸 12 軸 X Y X Y X Y 290 140 290 312 5 290 392 5 3 4 2 繪制坐標檢查圖 繪制坐標檢查圖及傳動關(guān)系檢查圖 用以檢查傳動系統(tǒng)設(shè)計的正確性 通過 齒輪嚙合 檢查坐標位置是否正確 檢查各零件有無碰撞現(xiàn)象 檢查附加機構(gòu)的 位置是否合適等 根據(jù)計算得出的各軸坐標 建立箱體坐標 在圖上畫出各軸所在位置按 1 2 畫出 畫出齒輪的分度圓 標明各齒輪的排數(shù) 齒數(shù) 模數(shù) 繪圖順序為 1 畫出選定的外輪廓尺寸 并根據(jù)坐標計算選定的基準坐標架 畫出箱體 的橫縱坐標 按計算的坐標值 在圖上標出各軸的位置 注明軸號 轉(zhuǎn)速等 畫出各軸上的齒輪的分度圓 注明各齒輪齒數(shù) 模數(shù)等 經(jīng)過檢查檢查圖 可以得出 該傳動系統(tǒng)的設(shè)計正確 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 主軸箱設(shè)計 26 3 5 主軸箱總圖設(shè)計 主軸箱總圖的設(shè)計包括繪制主視圖 展開圖 側(cè)視圖以及編制裝配表和制定 技術(shù)條件 3 5 1 主視圖和側(cè)視圖 主視圖重要用以表明主軸箱的傳動系統(tǒng) 齒輪排列位置 附加機構(gòu)及潤滑油 泵的位置 潤滑點的配置和各軸的編號 其實只要在原來的傳動系統(tǒng)圖的基礎(chǔ)上 加上潤滑系統(tǒng) 軸的編號即可 畫出主軸箱輪廓 注上主軸箱聯(lián)系尺寸等 便完 成了主視圖 本組合機床的主軸箱總裝圖見下圖 圖 3 1 多軸箱主視圖 3 5 2 展開圖 組合機床通用主軸箱與普通機床變速箱相比 一方面主軸多 齒輪嚙合關(guān) 系比較復雜 另一方面主軸箱中各主軸和傳動軸及其上的零件大多通用化 且排 列是有規(guī)律的 因此除很簡單的主軸箱外 一般采用簡化的展開圖并配合裝配表 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 主軸箱設(shè)計 27 來表達主軸箱的裝配結(jié)構(gòu) 具體的內(nèi)容包括 1 展開圖主要表示各軸裝配關(guān)系 主軸 傳動軸 齒輪 隔套 防油套 軸承等的形狀和相對位置 圖中各零件的軸向尺寸按照比例畫出 各軸徑向可不 按傳動關(guān)系和展開順序畫 注明齒輪排數(shù) 軸的編號 直徑和規(guī)格 2 對于結(jié)構(gòu)相同的同類型主軸和傳動軸 可以只畫一根 在軸頭上注明相 同軸的編號即可 7 8 9 10 軸和 11 軸就是屬于此種情況 所以只畫出一根軸 來表示 3 展開圖上完整標注主軸箱的厚度尺寸和與厚度有關(guān)的尺寸 主軸外伸部 分長度及內(nèi) 外徑 具體的圖見下圖 3