變速箱體組合機(jī)床及加工底面4個(gè)孔夾具設(shè)計(jì)【4-φ13孔】

變速箱體組合機(jī)床及加工底面4個(gè)孔夾具設(shè)計(jì)【4-φ13孔】,4-φ13孔,變速,箱體,組合,機(jī)床,加工,底面,夾具,設(shè)計(jì),13 XX大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 變速箱體組合機(jī)床及加工底面4個(gè)孔夾具設(shè)計(jì) 所在學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)老師 年 月 日 摘 要 本課題設(shè)計(jì)了變速箱箱體鉆孔工位移動(dòng)工作臺(tái)臥式組合機(jī)床多軸箱。在設(shè)計(jì)中，根據(jù)被加工的零件圖計(jì)算確定了箱體的尺寸大小，通過(guò)鉆孔工序切削用量的確定，再計(jì)算出鉆孔工序的切削參數(shù)，進(jìn)而計(jì)算動(dòng)力參數(shù)，由動(dòng)力參數(shù)選擇了動(dòng)力箱。然后制定傳動(dòng)方案。根據(jù)傳動(dòng)方案及設(shè)計(jì)需求選定所用的軸、軸承、齒輪、油泵和其它與之配套的零件，并計(jì)算出主軸和傳動(dòng)軸的坐標(biāo)。最后對(duì)本設(shè)計(jì)選用的軸、軸承、齒輪進(jìn)行了校核。通過(guò)本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)鉆孔在同一機(jī)床上加工，同時(shí)使用多把刀具并在幾個(gè)方面對(duì)工件進(jìn)行加工，達(dá)到較高的工序集中程度，從而獲得較高的生產(chǎn)率。 多軸箱是組合機(jī)床的核心部件。它是選用通用零件，按專(zhuān)用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的，在組合機(jī)床設(shè)計(jì)的過(guò)程中，是工作量較大的部件之一。它是根據(jù)工序圖和加工示意圖所確定的工件加工孔的數(shù)量和位置，切削用量和主軸類(lèi)型設(shè)計(jì)的傳遞各主軸運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。其動(dòng)力來(lái)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，絞等加工工序。本設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)了多孔的一次加工完成，提高了工作效率。 關(guān)鍵詞：組合機(jī)床；多軸箱；鉆孔；齒輪；軸 Abstract This subject has certain parts design of drilling horizontal combination machine tools moving workbench workstation Multi-axle Box. In the design, according to the calculated by processing components determines the size of the box, through the drilling process of cutting parameter determination, then calculates the cutting parameters of drilling process, and then calculating dynamic parameters of the dynamic parameter selection, power box. Then driving scheme. According to the transmission scheme and design requirements of shaft, selected bearings, gears, pumps and other ancillary components, and calculate transmission shaft and the coordinates. Through the design on the same machine processing drilling tools, use more in aspects of the work piece machining, achieve high concentration process, so as to achieve higher productivity. Multi-axle box is a combination of the core components of machine tools. It is the choice of generic parts, according to specific design requirements, in combination of machine tool design process, is the workload of one of the larger components. It is based on processes and process schematic diagram of the work piece determined by the number and location of holes, cutting consumption and spindle type of design momentum of our campaign to pass the spindle parts. Its power comes from a common power boxes and power boxes are installed on the feed slide units, to be completed by drilling, twisting and other manufacturing processes. This design can be achieved through a porous enough for processing and increase working efficiency. Key words ：Modular machine tool；Multi-axle Box；Drilling；Gear；Axis 目 錄 摘 要 II Abstract 1 1 緒論 4 1前 言 4 1.1 本課題研究現(xiàn)狀、研究目的 4 1.2 國(guó)內(nèi)外狀況 5 1.2 本課題主要研究?jī)?nèi)容及意義 7 1.3 主要技術(shù)指標(biāo) 7 2.1 組合機(jī)床的組成 8 2.2 組合機(jī)床的特點(diǎn) 9 2.3 組合機(jī)床的工藝范圍 9 2.4 組合機(jī)床的配置形式及多工位組合機(jī)床 9 2 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 11 2.1 組合機(jī)床方案的制定 11 2.1.1制定工藝方案 11 2.1.2確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案 12 2.2 確定切削用量及選擇刀具 13 2.2.1確定工序間余量 13 2.2.2選擇切削用量 13 2.2.3確定切削力、切削扭矩、切削功率 14 2.2.4選擇刀具結(jié)構(gòu) 15 2.3 鉆孔組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制 15 2.3.1 被加工零件工序圖 15 2.3.2 加工示意圖 16 2.3.3機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 20 2.3.4生產(chǎn)率計(jì)算卡 23 3 多軸箱的設(shè)計(jì) 25 3.1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 25 3.2齒輪模數(shù)選擇 26 3.3多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 26 3.4繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 28 4 傳動(dòng)元件的校核 30 4.1 驗(yàn)算傳動(dòng)軸的直徑 30 4.2 傳動(dòng)軸的校核及其配件校核 31 4.2.1 軸的彎扭強(qiáng)度校核 31 4.2.2 軸承的校核： 35 4.2.3 齒輪的校核 37 5 夾具設(shè)計(jì) 41 5.1 研究原始質(zhì)料 41 5.2 定位、夾緊方案的選擇 41 5.3切削力及夾緊力的計(jì)算 41 5.4 誤差分析與計(jì)算 47 5.5 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 49 結(jié) 論 50 致謝 51 參考文獻(xiàn) 52 1 緒論 1前 言 1.1 本課題研究現(xiàn)狀、研究目的 組合機(jī)床是以大量的通用機(jī)床為基礎(chǔ)，配以少量的專(zhuān)用部件所組成的高效專(zhuān)用機(jī)床，主軸箱是組合機(jī)床主要的傳動(dòng)部件之一。 我國(guó)加入WTO以后 ,制造業(yè)所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。組合機(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(xiāo)兩旺的良好勢(shì)頭 ,截至2 0 0 9年 9月份 ,組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)僅組合機(jī)床產(chǎn)品一項(xiàng) ,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量已達(dá) 180 0余臺(tái) ,產(chǎn)值達(dá) 10個(gè)億以上。 近幾年來(lái)，由于國(guó)家加大基礎(chǔ)設(shè)施的投入，工程機(jī)械需求呈現(xiàn)了強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭，部分生產(chǎn)廠家呈現(xiàn)出一年翻一番的發(fā)展形勢(shì)，雖然國(guó)家因出現(xiàn)局部經(jīng)濟(jì)過(guò)熱而采取對(duì)鋼材、建材、電解鋁等行業(yè)進(jìn)行調(diào)控，但許多重點(diǎn)工程都陸續(xù)開(kāi)工上馬，工程機(jī)械雖不會(huì)出現(xiàn)去年過(guò)熱現(xiàn)象，但今后幾年仍然會(huì)維持較大程度的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。國(guó)內(nèi)工程機(jī)械同進(jìn)口產(chǎn)品相比，其特點(diǎn)是價(jià)位低、產(chǎn)品穩(wěn)定性、可靠性差、零件加工手段落后。隨著國(guó)家對(duì)世貿(mào)承諾的逐步實(shí)現(xiàn)，價(jià)格的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)也逐漸減少以裝載機(jī)為例：目前大多數(shù)的主機(jī)生產(chǎn)廠及部件配套廠家對(duì)變速箱箱體、變矩器殼體前車(chē)架、后車(chē)架、動(dòng)臂、驅(qū)動(dòng)橋等關(guān)鍵零件，大多采用通用設(shè)備加工，這種加工方式的缺點(diǎn)有：生產(chǎn)能力難以擴(kuò)大，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，在制品積壓嚴(yán)重，經(jīng)濟(jì)效益不夠顯著。值得慶幸的是國(guó)內(nèi)比較大的裝載機(jī)生產(chǎn)廠家都已逐步認(rèn)識(shí)到這一問(wèn)題。 組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要以獨(dú)立的系列化、標(biāo)準(zhǔn)話設(shè)計(jì)的通用部件為基礎(chǔ)，配以部分專(zhuān)用部件組成的專(zhuān)用機(jī)床。它適用于大批和大量生產(chǎn)企業(yè)，多用于加工量大的大中型箱體和箱體類(lèi)工件，完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、加工各種螺紋、鏜孔、車(chē)斷面和凸臺(tái)、在空內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成型面等。組合機(jī)床是用總的電氣控制系統(tǒng)將各個(gè)部件的工作連成一個(gè)統(tǒng)一的循環(huán)。各個(gè)部件都設(shè)計(jì)成獨(dú)立存在的，可以按合理的規(guī)格尺寸系列，實(shí)現(xiàn)高度系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化。組合機(jī)床是按自動(dòng)循環(huán)工作的。通常工件在加工中是不變的，由刀具作主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，則可以保證最大的工藝可能性。這種機(jī)床可以同時(shí)使用多把刀具，并可以在幾個(gè)方面對(duì)工件進(jìn)行加工，達(dá)到較高的工序集中程度，從而獲得較高的生產(chǎn)率。 實(shí)現(xiàn)加工對(duì)象的連續(xù)自動(dòng)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化有效的自動(dòng)生產(chǎn)過(guò)程，加快生產(chǎn)投入物的加工變換和流動(dòng)速度。機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，是機(jī)械制造業(yè)技術(shù)改造、技術(shù)進(jìn)步的主要手段和技術(shù)發(fā)展的主要方向。機(jī)械自動(dòng)化的技術(shù)水準(zhǔn)，不僅影響整個(gè)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，而且對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)的技術(shù)進(jìn)步有很大的直接影響。因此，發(fā)展我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)自動(dòng)化技術(shù)，符合我國(guó)社會(huì)主義的基本原則，符合我國(guó)現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展規(guī)律。 組合機(jī)床正是考慮到加工的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率的提高，采用多軸箱實(shí)現(xiàn)多軸同時(shí)加工，可以一次性裝夾零件，采用多工位方法實(shí)現(xiàn)零件的一些工序加工。減少生產(chǎn)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)高效高質(zhì)量生產(chǎn)，可以將幾個(gè)機(jī)床的功能融為一體，實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的加工，大大降低了生產(chǎn)成本和勞動(dòng)工作量。 多軸箱是組合機(jī)床的重要專(zhuān)用部件。它是根據(jù)加工示意圖所確定的工件加工孔的數(shù)量和位置、切削用量和主軸類(lèi)型設(shè)計(jì)的傳遞各主軸運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。其動(dòng)力來(lái)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 多軸箱的設(shè)計(jì)主要依據(jù)被加工零件上被加工孔的相對(duì)位置及被加工零件的材質(zhì)對(duì)傳動(dòng)件和箱體進(jìn)行設(shè)計(jì)。 1.2 國(guó)內(nèi)外狀況 組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專(zhuān)用部件組成的一種高效專(zhuān)用機(jī)床。多軸箱是組合機(jī)床的重要專(zhuān)用部件，一般具有多根主軸同時(shí)對(duì)一系列孔系進(jìn)行加工。它根據(jù)加工示意圖所確定的工件加工孔的數(shù)量和位置、切削用量和主軸類(lèi)型設(shè)計(jì)的傳遞各主軸運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。其動(dòng)力來(lái)自通用的多軸箱，與動(dòng)力箱一起安裝與進(jìn)給滑臺(tái)，可完成鉆、擴(kuò)、絞、鏜孔等加工工序。 多年來(lái)機(jī)械產(chǎn)品加工采用萬(wàn)能機(jī)床。但隨著生產(chǎn)的發(fā)展，很多企業(yè)的產(chǎn)品產(chǎn)量越來(lái)越大，精度越來(lái)越高，如拖拉機(jī)，汽車(chē)行業(yè)的汽缸體、汽缸蓋、變速箱、后橋等零件，采用萬(wàn)能機(jī)床加工就不能很好的滿足要求。因?yàn)樵谀骋慌_(tái)機(jī)床上加工一種工件，使萬(wàn)能機(jī)床的很多部分和機(jī)構(gòu)變得作用不大，工人整天忙于裝夾工件、起動(dòng)機(jī)床、進(jìn)刀退刀、停車(chē)及卸工件等，不僅工人勞動(dòng)強(qiáng)度很大，而且生產(chǎn)效率也不高，不利于保證產(chǎn)品加工精度。為了解決這個(gè)問(wèn)題，就創(chuàng)造出了專(zhuān)用機(jī)床，專(zhuān)用機(jī)床是專(zhuān)門(mén)用于加工一種工件或一種工件的一定工序的機(jī)床，它可以同時(shí)用許多刀具進(jìn)行切削，機(jī)床的輔助動(dòng)作部分地實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，結(jié)構(gòu)也比萬(wàn)能機(jī)床簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率提高了。但專(zhuān)用機(jī)床有一個(gè)最大的弱點(diǎn)：就是被加工零件稍有一點(diǎn)變動(dòng)，它就用不上了，需要另造新的機(jī)床，不能適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)技術(shù)迅速發(fā)展、產(chǎn)品經(jīng)常革新的需要，而且這種機(jī)床設(shè)計(jì)制造周期長(zhǎng)，造價(jià)高。 廣大工人和技術(shù)人員在總結(jié)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出創(chuàng)造這樣的高效率機(jī)床：它既有專(zhuān)用機(jī)床效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，又有萬(wàn)能機(jī)床能夠重新調(diào)整，以適應(yīng)新工件加工的特點(diǎn)。為此，將機(jī)床上帶動(dòng)刀具對(duì)工件產(chǎn)生切削運(yùn)動(dòng)的部分以及床身、立柱、工作臺(tái)等設(shè)計(jì)制造成通用的獨(dú)立部件，稱(chēng)為“通用部件”，根據(jù)加工的需要，用這些通用部件配以部分專(zhuān)用部件就可組成機(jī)床，這就是組合機(jī)床。當(dāng)工件改變了，還是用這些通用部件，只將部分專(zhuān)用部件改裝，又可以組成加工新工件的機(jī)床。 由于組合機(jī)床是由70%～90%的通用零，部件組成，在需要的時(shí)候，他可以部分或全部的進(jìn)行改裝，以組成適應(yīng)新的加工要求的新設(shè)。這就是說(shuō)，組合機(jī)床有重新改裝的優(yōu)越性，其通用零，部件可以多次重復(fù)利用。 組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此，組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。 世界科技的發(fā)展日新月異，速度令人目不暇接。隨著我國(guó)加入WTO后與世界機(jī)床行業(yè)進(jìn)一步接軌，我國(guó)的制造業(yè)所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。在這種充滿競(jìng)爭(zhēng)與機(jī)遇的大環(huán)境下，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)適時(shí)自我調(diào)整戰(zhàn)略，采取了積極的應(yīng)對(duì)策略。組合機(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。從近兩年的企業(yè)生產(chǎn)情況看，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、銑組合機(jī)床則有下降趨勢(shì)。 我國(guó)組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國(guó)家要相對(duì)落后，國(guó)內(nèi)所需的一些高水平組合機(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,滿足用戶需求,真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。但隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇和對(duì)產(chǎn)品需求的提高,高精度、高生產(chǎn)率、柔性化、多品種、短周期、數(shù)控組合機(jī)床及其自動(dòng)線正在沖擊著傳統(tǒng)的組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)，因此組合機(jī)床裝備的發(fā)展思路必須是以提高組合機(jī)床加工精度、組合機(jī)床柔性、組合機(jī)床工作可靠性和組合機(jī)床技術(shù)的成套性為主攻方向。一方面，加強(qiáng)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，提高組合機(jī)床產(chǎn)品數(shù)控化率；另一方面，進(jìn)一步發(fā)展新型部件，尤其是多坐標(biāo)部件，使其模塊化、柔性化 ,適應(yīng)可調(diào)可變、多品種加工的市場(chǎng)需求。 從 2002 年年底第 21 屆日本國(guó)際機(jī)床博覽會(huì)上獲悉，在來(lái)自世界10 多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的500多家機(jī)床制造商和團(tuán)體展示的最先進(jìn)機(jī)床設(shè)備中，超高速和超高精度加工技術(shù)裝備與復(fù)合、多功能、多軸化控制設(shè)備等深受歡迎。據(jù)專(zhuān)家分析，機(jī)床裝備的高速和超高速加工技術(shù)的關(guān)鍵是提高機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度。該屆博覽會(huì)上展出的加工中心 ,主軸轉(zhuǎn)速 10000～20000r/min ,最高進(jìn)給速度可達(dá)0～60m/min；復(fù)合、多功能、多軸化控制裝備的前景亦被看好。在零部件一體化程度不斷提高、數(shù)量減少的同時(shí),加工的形狀卻日益復(fù)雜。多軸化控制的機(jī)床裝備適合加工形狀復(fù)雜的工件。另外 ,產(chǎn)品周期的縮短也要求加工機(jī)床能夠隨時(shí)調(diào)整和適應(yīng)新的變化,滿足各種各樣產(chǎn)品的加工需求。然而更關(guān)鍵的是現(xiàn)代通信技術(shù)在機(jī)床裝備中的應(yīng)用,信息通信技術(shù)的引進(jìn)使得現(xiàn)代機(jī)床的自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高,操作者可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或手機(jī)對(duì)機(jī)床的程序進(jìn)行遠(yuǎn)程修改,對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行監(jiān)控并積累有關(guān)數(shù)據(jù)；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)遠(yuǎn)程的設(shè)備進(jìn)行維修和檢查、提供售后服務(wù)等。在這些方面我國(guó)組合機(jī)床裝備還有相當(dāng)大的差距,因此我國(guó)組合機(jī)床技術(shù)裝備高速度、高精度、柔性化、模塊化、可調(diào)可變、任意加工性以及通信技術(shù)的應(yīng)用將是今后的發(fā)展方向。 1.2 本課題主要研究?jī)?nèi)容及意義 在本文中主要介紹了組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)步驟，重點(diǎn)論述了組合機(jī)床多軸箱的設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)的具體過(guò)程。在多軸箱設(shè)計(jì)過(guò)程中，還是采用以人工設(shè)計(jì)為主，其中包括多軸箱設(shè)計(jì)的原始依據(jù)圖的繪制、傳動(dòng)路線的設(shè)計(jì)確定、主軸和傳動(dòng)軸坐標(biāo)的計(jì)算及坐標(biāo)檢查圖、裝配圖和展開(kāi)圖還有部分零件圖的具體繪制。 本課題主要對(duì)多軸箱進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足所給零件的鉆擴(kuò)加工。首先要從所加工的零件入手，確定各軸的分布，設(shè)計(jì)出總體傳動(dòng)方案，然后對(duì)多軸箱的整體布局和輪廓尺寸進(jìn)行計(jì)算，再對(duì)各軸和齒輪尺寸進(jìn)行計(jì)算和應(yīng)力計(jì)算。最后對(duì)所設(shè)計(jì)的多軸箱進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析并寫(xiě)出結(jié)論。 擬解決的主要問(wèn)題有： 1） 多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)。 2） 多軸箱傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)分析 3） 確定切削用量、計(jì)算切削力、選擇動(dòng)力箱型號(hào) 4） 軸和齒輪強(qiáng)度的校核 5） 裝配圖，展開(kāi)圖以及主要零件圖、變位齒輪圖的繪制 1.3 主要技術(shù)指標(biāo) 1）鉆盲孔，被加工零件孔的直徑及相對(duì)坐標(biāo)尺寸（見(jiàn)零件示意圖） 2）被加工零件的材料為HT200 4）工件對(duì)稱(chēng)中心線與工作臺(tái)中心線重合（鉆孔工位） 5）熟悉組合機(jī)床的基本形式形式 6）確定切削用量、計(jì)算切削力、選擇動(dòng)力箱型號(hào) 7）設(shè)計(jì)多軸箱裝配圖及主要零件圖、變位齒輪圖 2.1 組合機(jī)床的組成 組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專(zhuān)用部件組成的一種高效專(zhuān)用機(jī)床。 以典型的雙面復(fù)合式單工位組合機(jī)床為例，其組成是：側(cè)底座、滑臺(tái)、鏜削頭、夾具、多軸箱、動(dòng)力箱、立柱、墊鐵、立柱底座、中間底座、液壓裝置、電氣控制設(shè)備、刀工具等。通過(guò)控制系統(tǒng)，在兩次裝缷工件間隔時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)自動(dòng)工作循環(huán)。組合機(jī)床的各個(gè)部件都是具有一定獨(dú)立功能的部件，并且大都已經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的通用部件。通常夾具、中間底座和多軸箱是根據(jù)工件的尺寸形狀和工藝要求設(shè)計(jì)的專(zhuān)用部件，但其中的絕大多數(shù)零件如定位夾壓元件、傳動(dòng)件等也都是標(biāo)準(zhǔn)件和通用件。 通用部件是組合機(jī)床的基礎(chǔ)。用來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床切削和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的通用部件，如單軸工藝切削頭（即鏜削頭、鉆削頭、銑削頭等）、傳動(dòng)裝置（驅(qū)動(dòng)切削頭）、動(dòng)力箱（驅(qū)動(dòng)多軸箱）、進(jìn)給滑臺(tái)（機(jī)械或液壓滑臺(tái)）等為動(dòng)力部件。用以安裝動(dòng)力部件和通用部件如側(cè)底座、立柱、立柱底座等支撐部件。 通用部件按功能可分為動(dòng)力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類(lèi)。 動(dòng)力部件是用于傳遞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)工作運(yùn)動(dòng)的通用部件。它為刀具提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，使組合機(jī)床及其自動(dòng)線的主要通用部件。它包括動(dòng)力滑臺(tái)、動(dòng)力箱、具有各種工藝性能的動(dòng)力頭等。 支承部件是用以安裝動(dòng)力滑臺(tái)、帶有進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件，有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。它是組合機(jī)床的基礎(chǔ)部件，機(jī)床上各部件之間的相對(duì)位置精度、機(jī)床的剛度等主要依靠它來(lái)保證。 輸送部件是具有定位和夾緊裝置、用于安裝工件并運(yùn)送到預(yù)定工位的通用部件。主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、環(huán)行分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、分度鼓輪和往復(fù)移動(dòng)工作臺(tái)等，通常具有較高的定位精度。 控制部件用來(lái)控制具有運(yùn)動(dòng)動(dòng)作的各個(gè)部件，以保證實(shí)現(xiàn)組合機(jī)床工作循環(huán)。它包括可編程序控制器、液壓傳動(dòng)裝置、分級(jí)進(jìn)給機(jī)構(gòu)、自動(dòng)檢測(cè)裝置及操縱臺(tái)電柜等。 輔助部件包括定位、夾緊、潤(rùn)滑、冷卻、排屑以及自動(dòng)線的清洗機(jī)等各種輔助裝置。 2.2 組合機(jī)床的特點(diǎn) 1.主要用于棱體類(lèi)零件和雜件的孔面加工。 2.生產(chǎn)率高。因?yàn)楣ば蚣?，可多面，多工位，多軸，多刀同時(shí)自動(dòng)加工。 3.加工精度穩(wěn)定。因?yàn)楣ば蚬潭?，可選用成熟的通用部件，精密夾具和自動(dòng)工作循環(huán)來(lái)保證加工精度的一致性。 4.研制周期短，便于設(shè)計(jì)、制造和使用維護(hù)，成本低。因?yàn)橥ㄓ没?，系? 化、標(biāo)準(zhǔn)化程度高，通用零件占70%—90%，通用件可組織批量生產(chǎn)進(jìn)行預(yù)制或外購(gòu)。 5.自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低。 6.配置靈活。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)模塊化，組合化?？砂垂ぜ蚬ば蛞螅么罅客? 用部件和少量專(zhuān)用部件靈活組成各種類(lèi)型的組合機(jī)床及自動(dòng)線；機(jī)床易于改裝；產(chǎn)品或工藝變化時(shí)，通用部件一般還可以重復(fù)利用。 2.3 組合機(jī)床的工藝范圍 目前，組合機(jī)床主要用于平面加工和孔加工兩類(lèi)工序。平面加工包括銑平面，刮平面，車(chē)端面；孔加工包括鉆.，擴(kuò)，鉸，鏜孔以及倒角，切槽，攻螺紋，滾壓孔等。隨著綜合自動(dòng)化 的發(fā)展，其工藝范圍正擴(kuò)大到車(chē)外圓，行星銑削，拉削，推削，磨削等工序。此外，還可以完成焊接，熱處理，自動(dòng)裝配和檢測(cè)，清洗和零件分類(lèi)幾打印等非切削工作。 組合機(jī)床在汽車(chē)，拖拉機(jī)，柴油機(jī)，電機(jī)，儀器儀表及軍工及縫紉機(jī)，自行車(chē)等輕工業(yè)大批大量生產(chǎn)中已得到廣泛應(yīng)用；一些中小批量生產(chǎn)的企業(yè)，如機(jī)床，機(jī)車(chē)，工程機(jī)械等制造業(yè)中也已推廣應(yīng)用。組合機(jī)床最適宜于加工各種大中型箱體類(lèi)零件，如汽缸蓋，汽缸體，變速箱體，電機(jī)座及儀表殼等零件；也可用來(lái)完成軸套類(lèi)，輪盤(pán)類(lèi)，叉架類(lèi)和蓋板類(lèi)零件的部分或全部工序的加工。 2.4 組合機(jī)床的配置形式及多工位組合機(jī)床 組合機(jī)床的通用部件分大型和小型兩大類(lèi)。用大型通用部件組成的機(jī)床稱(chēng)為大型組合機(jī)床。用小型通用部件組成的機(jī)床稱(chēng)為小型組合機(jī)床。大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床在結(jié)構(gòu)上有較大的差別。 多工位組合機(jī)床按刀具對(duì)工件的加工順序可以分為：平行順序加工和平行加工與順序加工相結(jié)合。按配置形式分：回轉(zhuǎn)輸送方式（分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、鼓輪式、中央立柱式或環(huán)形回轉(zhuǎn)工作臺(tái)）和直線輸送方式（移動(dòng)工作臺(tái)） 在多工位組合機(jī)床回轉(zhuǎn)輸送方式中，分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)主要通過(guò)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)分度，將裝在工作臺(tái)上的工件順次送往各工位進(jìn)行加工。動(dòng)力部件可以立式、臥式或傾斜式安裝。工作臺(tái)臺(tái)面直徑一般在1600mm以下，工位數(shù)2~12。這種工作臺(tái)主要適用范圍：各種中、小工件復(fù)雜形狀的孔、精密孔及面。通常只從一個(gè)方向進(jìn)行加工。除雙工位回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式機(jī)床外，通常設(shè)有單獨(dú)的上下料工位，生產(chǎn)效率較高。每個(gè)工位分別采用獨(dú)立的動(dòng)力部件形式，適用于大型工件的加工，也可用于幾個(gè)方向的同時(shí)加工。 鼓輪式工件裝夾在鼓輪的棱面或端面上，通過(guò)鼓輪的分度回轉(zhuǎn)，將工件順次送往各個(gè)工位進(jìn)行加工，通用部件通常都是臥式安裝。鼓輪外徑通常在1000mm以內(nèi)，工位數(shù)3~8。這種工作臺(tái)的適用范圍：各種中小件復(fù)雜形狀孔、精密孔及面，甚至大型工件。特別適用于有相互垂直要求的復(fù)雜工件。一般設(shè)有單獨(dú)的上下料工位。 中央立柱式或環(huán)形回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的機(jī)床帶有環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，通過(guò)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)分度將工件順次送往各工位進(jìn)行加工。可在中央柱上布置立式動(dòng)力部件，可在工作臺(tái)周?chē)贾门P式或傾斜式動(dòng)力部件，不用中央立柱時(shí)也可以在中央布置臥式動(dòng)力部件。環(huán)形工作臺(tái)外徑通常在3000mm以內(nèi)，工位數(shù)4~10.這種工作臺(tái)的適用范圍：各種中小型復(fù)雜形狀孔、精密孔及面，甚至大型工件。特別適用于有相互垂直要求的孔和面的復(fù)雜工件。一般設(shè)有單獨(dú)的上下料工位。 2 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 2.1 組合機(jī)床方案的制定 2.1.1制定工藝方案 零件加工工藝將決定組合機(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)被加工零件（汽車(chē)變速箱）的零件圖（圖2.1），加工7個(gè)孔的工藝過(guò)程： (1) 加工孔的要技術(shù)要求。 4個(gè)直徑均為Φ13mm。 工件材料為HT200，HB170-241HBS 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， 假設(shè)2班制生產(chǎn)，每班6小時(shí)，每年工作300天。 (2) 工藝分析 加工該孔時(shí)，孔的位置度公差為0.05mm。 根據(jù)組合機(jī)床的工藝方法及能達(dá)到的精度，可采用如下的加工方案： 一次性加工通孔，孔徑為Φ13mm。 (3) 定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇 加工此零件上的孔，以上表面限制三個(gè)自由度和右端面限制三個(gè)自由度，位于中間的孔通過(guò)螺桿起到了很好的夾緊作用。 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，由于工件是大批量生產(chǎn)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)就認(rèn)為是液壓夾緊。 2.1.2確定組合機(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 被加工零件需要在組合機(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)床方案的要依據(jù)。汽車(chē)變速箱鉆孔的精度要求較高，可采用鉆孔組合機(jī)床。為了加工出表面粗糙度為Ra1.6um的孔，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)，被加工零件圖如圖2.1所示 圖2.1 汽車(chē)變速箱 (2) 被加工零件的特點(diǎn) 這要指零件的材料、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。此汽車(chē)變速箱的材料是HT200、硬度HB170～241、孔的直徑為Φ13mm。采用多孔同步加工，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)床適宜加工定位基準(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，工件較小，其孔分布較密集，多軸箱體積較大，一次鉆孔，選擇鉆床。 (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)組合機(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5萬(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 根據(jù)使用組合機(jī)床對(duì)車(chē)間布置情況、工序間的聯(lián)系、技術(shù)能力和自然條件等的要求來(lái)選擇適合的組合機(jī)床。 綜合以上所述：通過(guò)對(duì)汽車(chē)變速箱零件的結(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)臥式鉆床。 2.2 確定切削用量及選擇刀具 2.2.1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)中常用查表給出的組合機(jī)床對(duì)孔加工的工序余量，以消除轉(zhuǎn)、定位誤差的影響。Φ13mm的孔在鉆孔時(shí)，直徑上工序間余量均為0.2mm。 2.2.2選擇切削用量 確定了在組合機(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)的組合機(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/min）應(yīng)是適合有刀具的平均值。因此，同一軸箱上的刀具軸可設(shè)計(jì)成同轉(zhuǎn)速和同的每轉(zhuǎn) 進(jìn)給量（mm/r）與其適應(yīng)。以滿足直徑的加需要，即： …………………………………2.1 式中： … ——各軸轉(zhuǎn)速（r/min） ——各軸進(jìn)給量（mm/r） ——?jiǎng)恿_(tái)每分鐘進(jìn)給量（mm/min） 由于汽車(chē)變速箱鉆孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求等，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：孔鉆頭直徑D=13mm，進(jìn)給量f=0.2mm/r、切削速度v=17m/min 2.2.3確定切削力、切削扭矩、切削功率 根據(jù)選定的切削用量（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)）；確定切削扭矩，用以確定軸及其它傳動(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： 切削力： =26…………………………2.2 =26×13×× =4372N 切削扭矩： =10………………………2.3 =10××× =30463.4N·mm 切削功率： =……………………………2.4 =30463.4×17/(9740×3.14×13) =0.717kw 式中： HB——布氏硬度 F——切削力（N） D——鉆頭直徑（mm） f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r） T——切削扭矩(N·mm) V——切削速度（m/min） P——切削功率(kw) 2.2.4選擇刀具結(jié)構(gòu) 汽車(chē)變速箱的布氏硬度在HB170-241，孔徑D為13mm刀具的材料選擇高速鋼鉆頭（W17Cr4V），為了使工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、刃磨簡(jiǎn)單，選擇標(biāo)準(zhǔn)Φ13mm的麻花鉆?？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)向套之間有30～50mm的距離，以便排出切屑和刀具磨損后有一定的向前的調(diào)整量。 2.3 鉆孔組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制 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。 2.3.1 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)組合機(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、硬度等狀況的圖紙。它是在原零件圖基礎(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，是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的要依據(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。汽車(chē)變速箱鉆孔組合機(jī)床的被加工零件工序圖如2.2所示。 圖上要內(nèi)容： （1）被加工零件的形狀，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）被加工零件的名稱(chēng)、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位視圖，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)粗實(shí)線標(biāo)記。如圖2.2中定位基準(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)部（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)值下方面用表示出來(lái)。 圖2.2汽車(chē)變速箱工序圖 （2）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，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。 2.3.2 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)力部件的要依據(jù)，是整臺(tái)組合機(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為汽車(chē)變速箱鉆孔的加工示意圖 圖2.3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）軸的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，尺寸及外伸長(zhǎng)度；刀具類(lèi)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、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 在組合機(jī)床上加工孔，除用剛性軸的方案外，工件的尺寸、位置精度要取決于夾具導(dǎo)向。因此正確選擇導(dǎo)向裝置的類(lèi)型，合理確定其尺寸、精度，是設(shè)計(jì)組合機(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(lèi)型 根據(jù)刀具導(dǎo)向部分直徑和刀具導(dǎo)向的線速度v=17m/min，選擇固定式導(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 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 d1 D D1 D2 l l1 l2 l3 l4 L5 13 13 40 30 34 150 40 13 12 17 46 固定裝置的配合如下表： 表2.2 固定裝置的配合 導(dǎo)向 類(lèi)別 工藝 方法 D D D1 刀具導(dǎo)向 部分外徑 固定 導(dǎo)向 鉆孔 G7（或F7） H7/g6 H7/n6 g6 固定導(dǎo)向裝置的布置如圖2.4所示 圖2.4 固定導(dǎo)向裝置的布置 （3）初定軸類(lèi)型、尺寸、外伸長(zhǎng)度 因?yàn)檩S的材料為40Cr，剪切彈性模量G=71.0GPa,剛性軸取ψ＝1／4（0）／m,所以B取2.316， 根據(jù)剛性條件計(jì)算軸的直徑為： dB……………………………………2.59 式中： d——軸直徑（mm）（24.65） T——軸所承受的轉(zhuǎn)矩（N·mm） B——系數(shù) 本設(shè)計(jì)中軸直徑d=13mm,軸外伸長(zhǎng)度為：L=115mm，D/為40/27。 （4）選擇刀具接桿 由以上可知，多軸箱各軸的外伸長(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)在組合機(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2.5所示， 圖2.5 可調(diào)連接桿 連接桿上的尺寸d與軸外伸長(zhǎng)度的內(nèi)孔D配合，因此，根據(jù)接桿直徑d選擇刀具接桿參數(shù)如表2.3所示： 表2.3 可調(diào)接桿的尺寸 d D1(h6) d2 d3 L l1 l2 l3 螺母 厚度 27 Tr27×2 莫氏1號(hào) 12.061 36 135 51 42 50 12 （5）確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸 從保證加工終了時(shí)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321mm）,它等于刀具懸伸長(zhǎng)度、螺母厚度、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2.6工作進(jìn)給長(zhǎng)度應(yīng)等于工件加工部位長(zhǎng)度L與刀具切入長(zhǎng)度和切出長(zhǎng)度之和。切入長(zhǎng)應(yīng)應(yīng)根據(jù)工件端面誤差情況在5～10mm之間選擇，誤差大時(shí)取大值，因此取=7mm，切出長(zhǎng)度=1/3d+(3～7)= x13+712mm，所以=7+12+12=32mm. （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120mm，快退長(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120-45=75mm. 2.3.3機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 圖2.7 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)，組合機(jī)床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用部件——?jiǎng)恿ο?、?dòng)力滑臺(tái)、立柱、立柱底座加上專(zhuān)用部件組合而成。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)展軸箱、夾具等專(zhuān)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2.7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)的要參數(shù)、工件與各部件間的要聯(lián)系尺寸，專(zhuān)用部件的輪廓尺寸等。 2、選用動(dòng)力部件 選用動(dòng)力部件要選擇型號(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)合具體的加工要求，使用條件選擇HY系列液壓滑臺(tái)。 2）確定軸向進(jìn)給力 滑臺(tái)所需的進(jìn)給力 =∑=4×4372=34976N 式中： ——各軸加工時(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＝34.976KN。 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0.5～1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=n·f=17mm/min。所以選擇1HY32ⅡA液壓滑臺(tái)，工作進(jìn)給速度范圍20～650mm/min，快速速度10m/min。 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20mm，后備量的作用是使動(dòng)力部件有一定的向后移動(dòng)的余地，為方便裝卸刀具，這里取70mm,所以滑臺(tái)總行程應(yīng)大于工作行程，前備量，后備量之和。 即：行程L＞120+20+70=220mm，取L＝630mm。綜合上述條件，確定液壓動(dòng)力滑臺(tái)型號(hào)1HY32ⅡA,以及相配套的滑臺(tái)底座（1CC321型）。 （2）由下式確定動(dòng)力箱的選用 動(dòng)力箱要依據(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，可算 ＝／η……………………………2.6 ＝4*0.717／0.7 ＝7.1 KW 式中：η——多軸箱傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí)η＝0.7～0.9；有色金屬時(shí)η＝0.7～0.7，本系統(tǒng)加工HT200，取η＝0.7． 動(dòng)力箱的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)大于計(jì)算功率，并結(jié)合軸要求的轉(zhuǎn)速大小選擇。因此，選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M1-6的1TD32I型動(dòng)力箱，動(dòng)力箱輸出軸至箱底面高度為170mm。要技術(shù)參數(shù)如下表： 表2.4電機(jī)型號(hào)及參數(shù) 電機(jī)傳動(dòng)型號(hào) 轉(zhuǎn)速范圍（r/min） 電機(jī)功率（） 配套軸部件型號(hào) 電機(jī)轉(zhuǎn)速 輸出轉(zhuǎn)速 D50 Y160M-6 970 470 7.5 1HY32ⅡA,1CC321,1CD321 3、配套支承部件的選用 立柱底座1CD322。 4、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)組合機(jī)床時(shí)，裝料高度可視具體情況在H＝570～1060mm之間選取，本系統(tǒng)取裝料高度為700mm。 5、中間底座輪廓尺寸 中間底座的輪廓尺寸要滿足滑臺(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1CD321。 6、確定多軸箱輪廓尺寸 本機(jī)床配置的多軸箱總厚度為630mm，寬度和高度按標(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=630，H=400 根據(jù)上述計(jì)算值，按軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，最后確定軸箱輪廓尺寸B×H=630×400mm。 2.3.4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?！?.7 = 45/74.7＋10/415 =0.613 min 式中： T切——機(jī)加工時(shí)間（min） L——工進(jìn)行程長(zhǎng)度（mm） vf—— 刀具進(jìn)給量（mm/min） 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)5～10 r所需要時(shí)間。這里取10r 輔助時(shí)間 T輔 = +t移+t裝……………………2.7 = （75＋120）/1000+0.13+2 = 2.313min 式中： L3、L4 ——分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退長(zhǎng)度（mm） vfk ——快速移動(dòng)速度（mm/min） t移 ——工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)間（min）,一般為0.05～0.13min,取0.13 min t裝 ——裝卸工件時(shí)間（min）一般為0.5～1.5min,本例取2min 機(jī)床生產(chǎn)率 Q1 = 60/T單…………………………………2.9 = 60/（T切+T輔） =60/（0.613+3.295） =15.3 件/h 機(jī)床負(fù)荷率按下式計(jì)算 η = Q / Q1×100%…………………………2.10 = A / Q1tk×100% =20000/15.3×1950×100% =67.04% 式中：Q——機(jī)床的理想生產(chǎn)率（件/h） A——年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件） tk——年工作時(shí)間，單班制工作時(shí)間tk =1950h 表2.5 生產(chǎn)率計(jì)算卡 3 多軸箱的設(shè)計(jì) 3.1 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3.1所示: 圖3.1 鉆孔組合機(jī)床多軸箱 圖中多軸箱的兩定位銷(xiāo)孔中心連線為橫坐標(biāo)，工件加工孔對(duì)稱(chēng)，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。軸部為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（面對(duì)軸看）。 軸的工序內(nèi)容，切削用量及軸尺寸及動(dòng)力部件的型號(hào)和性能參數(shù)如表3.1所示 表3.1 軸外尺寸及切削用量 軸號(hào) 軸外伸尺寸 工序 內(nèi)容 切削用量 D/d L N （r/min） V (m/min) f (mm/r) Vf (mm/min) 1、2、 3、4 5、6 7、7 40/27 115 鉆Φ13 415 17 0.17 74.7 注：1．被加工零件編號(hào)及名稱(chēng)：箱體材料：HT200 JB297-62；硬度: HB170-241， 前、后、側(cè)蓋等材料為HT150 2．動(dòng)力部件型號(hào)：1TD32I動(dòng)力箱，電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y160M-6；功率P＝7.5kw。 3.2齒輪模數(shù)選擇 本組合機(jī)床要用于鉆孔，因此采用滾珠軸承軸。 齒輪模數(shù)m可按下式估算： m=(30～32)=32×≈2.13……………2.11 式中：m——估算齒輪模數(shù) P——齒輪所傳遞的功率（kw） Z——對(duì)嚙合齒中的小齒輪數(shù) N——小齒輪的轉(zhuǎn)速（r/min） 為了模數(shù)計(jì)算還需要滿足中心距的關(guān)系 多軸箱輸入齒輪模數(shù)取m=2.5。取m=2.5齒輪分配可以圓整 3.3多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì) （1）根據(jù)原始依據(jù)圖（圖3.2），畫(huà)出驅(qū)動(dòng)軸、軸坐標(biāo)位置。如下表： 表3.2 驅(qū)動(dòng)軸、軸坐標(biāo)值 坐標(biāo) 銷(xiāo)O1 驅(qū)動(dòng)軸O 軸1 軸2 軸3 軸4 X －175 0 37 37 -37 -37 Y 0 76.5 103.5 139.5 139.5 103.5 （2）確定傳動(dòng)軸位置及齒輪齒數(shù) 圖3.2 齒輪的最小壁厚 2）傳動(dòng)軸2為軸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)軸齒輪估算 ………………………2.13 多軸箱輸入齒輪模數(shù)取m=2.5。軸1，2，3，4要求的轉(zhuǎn)速一致且較高，所以采用降速傳動(dòng)。軸齒數(shù)選取Z=25，傳動(dòng)齒輪采用z=25齒的齒輪，變位系數(shù)。傳動(dòng)軸的 由于前面選取了軸直徑為40，顯然傳動(dòng)軸直徑都選取40，這樣為了減少傳動(dòng)軸種類(lèi)和 所以選擇兩級(jí)傳動(dòng)，且傳動(dòng)比分配為：一級(jí)為1.0×1.0;二級(jí)為1.4×1.0。 驅(qū)動(dòng)軸的直徑為40mm，由《組合機(jī)床簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得知：t=33.3mm,當(dāng)m=3時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸上的齒數(shù)為： Zmin≥………2.17 去驅(qū)動(dòng)齒輪齒數(shù)Z=24。 通用的齒輪有三種，即傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力箱齒輪和電機(jī)齒輪。材料均為45鋼，熱處理為齒部高頻淬火G54。本機(jī)床齒輪的選用按照下表選用 表2.7齒輪種類(lèi)及參數(shù) 齒輪種類(lèi) 寬度（mm） 齒 數(shù) 模數(shù)（mm） 孔徑（mm） 驅(qū)動(dòng)軸齒輪 24 32 17～50連續(xù) 17～70 2、2.5、3 2、2.5、3、4 15、20、30、35、40 13、30、35、40、50 傳動(dòng)軸齒輪 44（B型） 21-24 3 13、30、35、40、50 輸出軸齒輪 32 21-24 3 17、22、27、32、36 計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速 使各軸轉(zhuǎn)速的相對(duì)轉(zhuǎn)速損失在5%以內(nèi)，由公式：V= 知： n1=n2=n3=n4=17x1000/3.13/13=415r/min…………………2.17 3.4繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 傳動(dòng)系統(tǒng)圖是表示傳動(dòng)關(guān)系是示意圖，即用以確定的傳動(dòng)軸將驅(qū)動(dòng)軸和各軸連接起來(lái)，繪制在多軸箱輪廓內(nèi)的傳動(dòng)示意圖，如圖3.3所示 圖3.3 鉆孔多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)圖 圖中傳動(dòng)軸齒輪和驅(qū)動(dòng)軸齒輪為第Ⅰ排。在圖中標(biāo)出齒輪的齒數(shù)、模數(shù)、變位系數(shù)，以校核驅(qū)動(dòng)軸是否正確。另外，應(yīng)檢查同排的非嚙合齒輪是否齒頂干涉；還畫(huà)出軸直徑和軸套直徑，以避免齒輪和相鄰的軸軸套相碰。 4 傳動(dòng)元件的校核 4.1 驗(yàn)算傳動(dòng)軸的直徑 按下式計(jì)算傳動(dòng)軸所承受的總轉(zhuǎn)矩： = T1U1+T2U2+···+TnUn (7-1-1) 式中----作用在第n個(gè)主軸上的轉(zhuǎn)矩，單位為N·m。 ----傳動(dòng)軸至第n個(gè)主軸之間的傳動(dòng)比 注意上式中不包括對(duì)于只有一排傳動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)矩的計(jì)算，這是因?yàn)閭鲃?dòng)軸上只有一排齒輪時(shí)，其承受的轉(zhuǎn)矩理論上等于零。對(duì)于這種傳動(dòng)軸，一般按其承受的彎矩來(lái)計(jì)算?？傓D(zhuǎn)矩算出來(lái)后按照《組合機(jī)床簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》P65表3-4公式驗(yàn)算所選的傳動(dòng)軸直徑是否滿足要求。 本次設(shè)計(jì)中各個(gè)主軸的轉(zhuǎn)速和傳動(dòng)比在以上的計(jì)算中已經(jīng)知道，由公式 = T1U1+T2U2+···+TnUn可以算得每個(gè)傳動(dòng)軸所承受的轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速相同的軸計(jì)算其中一個(gè)。 此次設(shè)計(jì)中各個(gè)主軸的轉(zhuǎn)速和傳動(dòng)比在以上的計(jì)算中已經(jīng)知道，由公式可以算得每個(gè)傳動(dòng)軸所承受的轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速相同的軸計(jì)算其中一個(gè)。傳動(dòng)軸13,14,上都只有一排齒輪，其承受的轉(zhuǎn)矩理論上等于零。按其承受的彎矩來(lái)計(jì)算。 T13=3×5.86=17.58