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目錄 摘要 Abstract 第 1 章 緒論 1 第 2 章 組合機床概述 2 2 1 組合機床的基本概述 2 2 2 組合機床的發(fā)展概況 2 2 3 組合機床的特點 3 2 4 組合機床的分類和組成 4 第 3 章 組合機床總體設計 6 3 1 組合機床總體方案的選擇 6 3 2 組合機床配置形式的選擇 7 3 3 被加工零件工序圖的繪制 7 3 4 加工示意圖的繪制 9 3 5 組合機床總體尺寸聯(lián)系圖的繪制 15 3 6 組合機床夾具設計 17 3 7 生產效率卡的計算和編寫 21 第 4 章 組合機床多軸箱設計 23 4 1 概述 23 4 2 主軸箱設計原始資料 23 4 3 主軸形式及其各部分尺寸的確定 24 4 4 主軸和傳動軸直徑的確定與校核 24 4 5 齒輪傳動路線的設計 26 4 6 多軸箱坐標設計 29 4 7 主軸箱的潤滑 變速和手柄軸的設置 31 4 8 組合機床主軸箱總圖的設計 39 第 5 章 產品的經濟性分析 40 結論 41 致謝 42 參考文獻 43 專題 液壓鉆機本體工藝規(guī)程的編制 44 附錄 55 附錄 80 I 摘要 本設計的說明書是按照所設計的 TXU 75 鉆機本體組合機床所撰寫的 主 要包括零件的工藝性分析 總體方案的確定 三圖一卡的設計以及主軸箱的設 計 該組合機床主要針對 TXU 75 鉆機本體上的雙面 5 孔進行粗加工而設計的 由于組合機床自身的特點可以提高生產效率 減輕工人的勞動強度 便于管理 和集中生產 能提高加工精度 提高自動化程度 擴大工藝范圍 所以設計制 造組合機床是機械制造業(yè)的必備的工作母機 關鍵詞 組合機床 加工工序圖 機床尺寸聯(lián)系圖 生產效率卡 主軸箱 II Abstract This graduation design is designed according to the TXU 75 drills tool machine Mainly include the craft analysis of the spare parts the total project really settled three the figures in one design of the card and the design of the principal axis box The two sided boreses should combine tool machine to mainly drill the machine essence to TXU 75s carry on thick process but design of because of combine the tool machine oneself of the characteristics can raise the production efficiency easing the worker s labor strength easy to management and concentrate production can raise to process accuracy exaltation automation degree extend craft scope So design manufacturing combination the tool machine is the essential machine tool of the machine manufacturing industry Keyword Combine tool machine process work preface diagram the tool machine size contact diagram produce efficiency card principal axis box 1 第 1 章 緒論 大學生活就要和我們揮手說再見了 在回首這四年的生活留下的是許多美 好的回憶 四年中有過許多的收獲 當然也失去了很多 無論是年齡還是思想 上 我都成熟了不少 也正是有這次機會在大學這座象牙塔上學習 才能使我 在以后的日子里能更好的工作 走向時社會有更多的知識豐富頭腦來適應今天 這個競爭激烈的天地 四年的大學生活即將結束 畢業(yè)設計是對我們四年學習收獲的最好檢驗 同時也是一次很好的鍛煉機會 這次設計與以前的不同的是 這是在我們以前 所學的理論課和專業(yè)課的基礎上所完成的 不是某一課程的單獨檢驗 通過這 次設計 鍛煉了我分析問題的能力 也促使我更好的利用圖書館這一書海世界 翻閱了各種資料 手冊 期刊等 本方案是根據 TXU 75 米鉆機上的部件 本體的圖紙要求 所設計的用來 加工其本體的組合機床 設計前 我通過去具體地點進行調研 收集了第一手資料 同時也得到了 工廠師傅以及技術人員的熱心指導 在整個設計過程中 知道老師不僅耐心指 導 同時也給予我很多啟發(fā) 雖然四年中我們學習了不少理論知識 但我的實踐經驗卻很有限 而且理 論不能和實踐很好的相聯(lián)系 因此在這次設計中不免有許多的錯誤和缺點 懇 請廣大老師和同學們給予指導 以鑒今后 2 第 2 章 組合機床概述 2 1 組合機床的基本概述 組合機床是為了完成一種 或多種 被加工零件的一道或多道工序 由大 量通用部件和少量專用部件組合而成的工序集中的專用機床 他可以同時進行 多刀 多軸 多工位 多面加工的專用機床 在組合機床上可以完成鉆空 擴 孔 攻絲 車削 銑削及滾壓等工序 生產效率高 加工穩(wěn)定 組合機床是隨著生產的發(fā)展 由通用機床和專用機床發(fā)展而來的 多年來 機械產品加工中廣泛地采用了萬能機床 但隨著生產的發(fā)展 很多企業(yè)的產量 越來越大 采用萬能機床不能很好的滿足要求 因為在一臺機床上總加工一種 工件 使萬能機床不能很好的滿足要求 因為在一臺機床總加工一種工件 使 萬能機床很多零件不能發(fā)揮作用 工人每天總是忙于裝夾工件 操縱機床 進 刀 退刀 停車 卸件等 勞動強度大 生產效率低 并且也不利于保證產品 精度 要求操縱者有很高的技術水平 專用機床的生產與使用就是為了解決這 個矛盾 專用機床是用于加工一種工件或一種工件的某一表面的某一工序的 它可采用多刀 多工序加工 機床輔助部分或全部實現(xiàn)了自動化循環(huán) 但專用 機床有一個最大的弱點 就是當更換工件或工序時 它就無法使用 不能實現(xiàn) 現(xiàn)代化機械工業(yè)技術迅速發(fā)展 產品經常更新的需要 并且該種機床設計周期 長 造價高 同通用機床相比 組合機床同時具備了萬能機床便于調整 適應于不同工件加 工的特點和專用機床結構簡單 生產效率高的特點 為此 將機床上帶動刀具 對工件生產切削運動的部分及床身 立柱 工作臺等設計成通用部件 根據不 同工件加工需要 用這些通用部件和部分專用部件組成組合機床 當工件變化 了 還用這種通用部件和新的專用部件改裝成新的組合機床 加新的輔助工具 用新的夾具 按新的循環(huán)加工新的工件 2 2 組合機床的發(fā)展概況 自一九八二年由美國克勞斯公司生產出世界第一臺組合機床到現(xiàn)在 組合 機床已有六十多年的歷史 組合機床的發(fā)展可分為以下幾個階段 三十年代到四十年代 初期發(fā)展階段 各國先后生產組合機床幾生產線 并把他們應用于生產實踐中 五十年代到六十年代 為結構改造階段新技術不斷應用 各國努力把液 3 壓 數控和計算機應用到組合機床中 極大的提高組合機床的進給速度和控制 技術 七十年代到八十年代 屬于完善改進階段 其主要表現(xiàn)如下 1 組合機床使用了 ISO 標準 這樣便于國際交流 2 通用部件的技術水平的標志 品種規(guī)格極大豐富了 使大型 中型 小 型和超小型組合機床都能配套 3 結構參數和動靜性能的提高 如國外生產的組合機床快移速度可達每分 鐘幾十米 4 結構工藝性 精度 精度保持性提高了很多 我國的組合機床的研究和生產起步晚 從一九五六年開始的 一九六二年 建立了大連組合機床研究所 并將組合機床應用于汽車 拖拉機等機械制造行 業(yè)中 并建立了我國組合機床通用部件標準和規(guī)格 型號供設計者及生產廠家 使用 但是我們也要看到 由于我國實際情況 尤其是十年動亂的影響 使組 合機床發(fā)展到今天 與其他國家相比 仍然有很多差距 表現(xiàn)在通用部件的品 種不夠齊全 特別是小型和超小型組合機床 液壓滑臺的結構工藝性差 快 進速度底車削工序難以實現(xiàn) 這就要求我們不斷更新這些不足之處 2 3 組合機床的特點 同通用機床和專用機床相比 組合機床有如下特點 2 3 1 由于組合機床是由 70 90 的通用部件組合而成 必要時要進行改 裝組成新的機床 這就是說組合機床有改進更新的優(yōu)越性 通用部件重復使用 2 3 2 組合機床可以同時在各個方向采用幾把刀具加工不同的表面 這樣 在孔隙加工中能很好的保證各孔之間相互位置精度的準確性 是實現(xiàn)工序集中 的最好途徑 也是提高生產率的有效設備 2 3 3 組合機床是按具體加工對象設計的 因而可以按最合理的工藝規(guī)程 進行加工 而在通用機床上很難實現(xiàn) 2 3 4 多數組合機床是采用了多軸設計 對箱體類零件或類似于箱體類零 件進行加工 這樣保證了產品質量 減少了工序間搬運 改善了勞動條件 減 4 少所用設備數量 同時組合機床占地面積小 能合理應用空間 2 3 5 由于組合機床大多數是通用部件 而只有少數專用部件 這樣可減 少機床生產時間和費用 維護和維修也簡單方便 2 3 6 組合機床通用部件可以組織指定的專門廠家生產 由于采用精密高 效設備 有利于提高部件性能 降低成本 2 4 組合機床的分類和組成 2 4 1 分類 1 按通用部件電機功率分 1 大型組合機床 1 5 3 0KM 2 小型組合機床 0 1 2 2KM 2 按配置形式分 1 單工位 單面 雙面 2 多共位 移動工作臺 回轉工作臺 中央立柱式 回轉鼓輪式 2 4 2 組合機床的組成 組合機床常用通用部件有 床身 側底座 中間底座和立柱底座 立柱 動力箱 動力滑臺等 現(xiàn)在組合機床上可以完成鉆 擴 鉸孔 攻絲 鏜孔 車端面 銑削和車 削等工序 往往一太組合機床可以完成以上所述的幾個工序甚至是全部工序 但目前車削很難實現(xiàn) 組合機床自生產以來 得到了廣泛的應用 在機床 汽車 飛機 拖拉機 等行業(yè)應用較多 礦山機械制造業(yè)目前應用不多 這一點受我國目前煤炭行業(yè) 的發(fā)展狀況所限制 隨著綜采的普及 組合機床也不斷為礦山機械行業(yè)所采用 從理論上看 組合機床的發(fā)展方向為 1 提高生產效率 2 擴大工藝范圍 3 提高加工精度 4 提高自動化程度 5 5 提高組合機床及其自動線的可調性 6 創(chuàng)新超小型組合機床 7 發(fā)展專能組合機床為多能組合機床 從實踐來審視 組合機床又最初一般專用機床發(fā)展到今天特殊的專用機 床 今后將被加工中心所取代 這一點是隨著計算機的發(fā)展和普及 給機床制 造工業(yè)帶來的必然趨勢 因為采用組合機床計算機控制會更進一步提高加工精 度 更進一步提高生產率 并且就大批量 特型件的生產而言 會更大的降低 成本 也會更進一步提高機床自動化程度 6 第 3 章 組合機床總體設計 3 1 組合機床總體方案選擇 3 1 1 對現(xiàn)場生產能力和工藝狀況的分析 就黑龍江科技學院校辦工廠來看 本體上面的五個孔是在坐標鏜床上進 行加工的 這樣的加工對于小批量生產即可保證精度 又可滿足要求 但對于 大批量生產就不能滿足要求了 因此 為了滿足現(xiàn)代化生產的要求 我們開始 設計組合機床 就雞西煤礦機械廠的現(xiàn)有設備和技術力量 就可以生產出適合本體加工 的組合機床 該廠有液壓車間可以生產泵 缸 閥等精密液壓元件 并能對液 壓裝置進行維修和修理 刀具車間生產各種精密件和特行件 一些通用部件在 國內 像大連 長春等地可以買到 所以如果進行大批量生產 采用組合機床 加工是完全可行的 也是必要的 由于每部工件的技術要求各不相同 因此所 設計的組合機床也只能用來加工某些特定工序 因此可以解決某些廠家可以自 行生產某些專用主軸箱內的附件 而不是都到廠家去訂購 3 1 2 組合機床工藝方案的確定 在組合機床上 一次粗鏜 135 115 2 61 2 32 五孔 精度可達 IT11 113 表面粗糙度為 Ra25 50 1 分析被加工零件 TXU 75 鉆機本體 材料 ZG35 硬度 HB 190 本體為一箱體件 壁薄 剛性差 尺寸位置精度高 在設計夾具時 定位 和夾緊都要認真安排 以保證工件的設計要求 3 1 3 定位基準的選擇 箱體件是機械制造業(yè)中加工工序多 勞動量大 進度要求高的關鍵零件 一面兩孔 是這類箱體零件在組合機床現(xiàn)場是常用的典型定位方法 由于該 7 零件不具備 一面兩孔 的定位基準 這時采用大平面短銷以及一小擋銷定位 其中主要定位面最好采用箱體的設計基面 由大平面限制 3 個自由度 短銷限 制 2 個自由度 一小擋銷限制一個自由度 則為六點定位 符合加工要求 3 1 4 夾緊裝置的選擇 夾緊時夾緊力有助于定位 而不應該破壞定位 為此 在夾緊力作用下工 件不應該離開支撐點 首先要保證第一定位基準與定位元件可靠接觸 由五孔的尺寸大小分析而知各孔均可進行鏜削加工 其軸向力不大 因此 對該零件分析后采用機械夾緊 夾緊定位選在圖示位置 在零件的加工工序圖 上可見 因此 用兩螺桿和一壓片壓緊 3 2 組合機床配置形式選擇 組合機床有大型和小型兩種 大 小型組合機床雖有其共性 但有其特殊 性 無論是使用范圍 配置型式 通用部件和驅動方式都各有特點 單工位組 合機床分為臥式單面組合機床 立式單工位組合機床 臥式雙面組合機床 復 合式雙面組合機床 臥式三面組合機床 復合式三面組合機床 臥式四面組合 機床 復合式四面組合機床 多工位組合機床分為固定式多工位夾具組合機床 包括單面雙工位組合機床 雙面多工位組合機床 臥式三面雙工位組合機床 復合式四面雙工位組合機床 移動工作臺組合機床 包括臥式單面雙工位移 動工作臺組合機床 立式單面雙工位移動工作臺組合機床 臥式雙面雙工位移 動工作臺組合機床 復合式雙工位移動工作臺組合機床 回轉工作臺組合機 床 包括臥式單面回轉工作臺組合機床 立式回轉工作臺組合機床 臥式多面 回轉工作臺組合機床 復合式多工位回轉工作臺組合機床 回轉鼓輪組合機 床 單工位組合機床通常是用于加工一個或兩個工件 特別適用于大中型箱體 件的加工 根據配置動力部件的數量 這類機床可以從單面或同時從幾個方面 對工件進行加工 分析被加工零件 液壓鉆機本體的技術要求和工藝性以后 本設計可以選擇臥式單面組合機床及臥式雙面組合機床 由于被加工零件兩面 都具有五孔 但并不完全相同 因此采用雙面組合機床 可以進行一次裝夾 多次加工 3 3 被加工零件工序圖的繪制 被加工零件工序圖是根據選定的工藝方案 表示在一臺機床上或一條自動 線上完成的工藝內容 加工部位的尺寸及精度 技術要求 加工用定位基準 8 夾壓部位 以及被加工零件的材料 硬度和本機床加工前毛坯情況的圖紙 它 是在原有的工件圖基礎上 以突出本機床或自動線加工內容 加上必要的說明 繪制的 它是組合機床設計的主要依據 也是制造使用時調整機床 檢查精度 的重要技術條件 被加工零件圖應包括下列內容 1 在圖上應表示出被加工零件的形狀 尤其是要設置中間導向時 應表 示出工件內部筋的布置和尺寸 以便檢查工件裝進夾具是否相碰 以及刀具通 過的可能性 2 在圖上應表示出加工用基面和夾壓的方向及位置 以便依此進行夾具 的支撐 定位及夾壓系統(tǒng)的設計 3 在圖上應表示出加工表面的尺寸 精度 光潔度 位置尺寸及精度和 技術條件 包括對上道工序的要求及本機床保證的部分 4 圖中還應注明被加工零件的名稱 編號 材料 硬度以及被加工部位 的余量 5 必要的文字說明 編制被加工零件工序圖的注意事項 1 本機床加工部位的位置尺寸應由定位基面標起 尤其在本機床加工 所選用的定位基面與設計基面不一致時 還必須對各孔要求的位置尺寸精度進 行分析和換算 即把不對稱公差的尺寸換算為對稱公差尺寸 2 對孔的加工余量要認真分析 在鏜階梯孔時 其大直徑孔的單邊余量 應小于相鄰兩孔半徑之差 以便鏜刀能通過 在加工毛坯孔時 不僅要弄清加 工余量 還必須注意孔的鑄造偏心及鑄造毛刺的大小 以便設計相應尺寸的鏜 桿 保證加工能正常進行 3 對精鏜機床必須注明是否允許留有退刀痕跡 以及允許退刀痕跡的形 狀 直線或螺旋退刀痕 9 3 1 本體零件工序圖 3 4 加工示意圖的繪制 加工示意圖是組合機床設計的重要圖紙之一 在機床總體設計中占有重要 地位 它是設計刀具 夾具 主軸箱以及選擇動力部件的主要資料 同時也是 調整機床和刀具的依據 加工示意圖 要反映機床的加工過程和加工方法 并決定浮動卡頭或接桿 的尺寸 鏜桿長度 刀具種類及數量 刀具長度及加工尺寸 主軸尺寸及伸出 長度 主軸 刀具 導向與工件間的聯(lián)系尺寸等 根據機床要求的生產率及刀 具特點 合理地選擇切削用量 決定動力頭的工作循環(huán) 加工示意圖應繪制成展開圖 其繪制順序是 首先按比例繪制工件的外形 及加工部位的展開圖 特別注意將那些距離很近的孔嚴格按比例相鄰繪制 以 便清晰地看出相鄰刀具 導向及刀具 主軸是否相碰 然后 根據工件加工要 求及選定的加工方法繪制刀具 并確定導向形式 位置及尺寸 選擇主軸和接 桿 10 3 4 1 刀具的選擇 刀具的選擇應在條件允許的前提下 為使工件可靠 結構簡單 刃磨容易 應盡量選擇標準刀具和簡單刀具 根據五孔的加工精度 光潔度 加工尺寸 切屑排除以及生產效率等因素選擇硬質合金鏜刀 對于鏜 115 和 135 的孔 選擇鏜桿直徑為 65mm 鏜刀方截面尺寸 16 16mm 鏜刀圓截面直徑 20mm 對于鏜 2 61mm 的孔選擇鏜桿直徑 40mm 鏜刀方截面尺寸 16 16mm 鏜刀圓截面直徑 20mm 對于鏜 2 32mm 的孔 選 擇鏜桿直徑 20mm 鏜刀方截面尺寸 8 8mm 鏜刀圓截面直徑 10mm 取硬質合 金刀頭 3 4 2 選擇切削用量 組合機床切削用量是綜合考慮刀具壽命 生產率和加工精度等許多因素后 指定的 一般切削用量較萬能機床的切削用量低 30 查 專用機床設備設計 表 7 22 表 7 25 對于鏜孔加工 取 v 50m min f 0 4mm r 則 n 151 6 轉 分10vdp501 n 248 8 轉 分2 64 n 612 轉 分3 10dv502 圓整為 n 150 轉 分 n 250 轉 分 n 610 轉 分 滑臺的進給速度 123 v n f 150 0 4 60mm min1f 保證精度 取 v 60mm minf 式中 v 切削速度 n 主軸轉速 f 每分鐘進給量 11 d 鏜刀直徑 v 滑臺進給速度f 3 4 3 確定切削力 切削力矩 切削功率及刀具耐用度 根據選定的切削用量 主要指切削速度及進給量 確定切削力 作為選 擇動力部件及夾具設計的依據 確定切削轉矩 用以確定主軸及其它傳動件的 尺寸 確定切削功率 用以選擇主傳動電機功率 確定刀具耐用度 用以驗證 所選刀具是否合理 參考 專用機床設備設計 許小旸 主編 重慶大學出版社 表 7 24 組合機床切削用量計算圖中推薦的切削力 轉矩及功率公式 圓周力 F 35 7a f HB 35 7 2 0 4 HBzp75 0 75 05 0 軸向切削力 F 0 212 a f HB 0 212 2 0 4 190 x2 165 12 16 5 1 切削轉矩 T 17 9Da f HB 94 9KN mmp75 0 切削功率 P f 0 75612 Fzvmax a 切削深度 2mm f 進給量取 f 0 4mm D 加工直徑 HB 零件的布氏p 硬度 取 190 則 F 639 03N F 639 03N F 639 03N1z2z3z F 699N F 699N F 699Nxxx T 96 2KN mm T 58 6KN mm T 23 8KN mm123 P 0 63KW P 0 63KW P 0 63KW 3 4 4 動力頭行程的確定 動力滑臺的工作循環(huán)一般包括快速引進 工作進給 快速退回 停止四個 動作 同夾具連接起來也不十分復雜 在加工示意圖中可見 滑臺快進距離為 12 100mm 滑臺總行程為 630mm 前備量是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整的距離 后備量為刀具離夾具導套外端面的距離應大于 接桿插入主軸孔內或刀具插入接桿內的長度 3 2 機床工作循環(huán)過程 3 4 5 導向結構的選擇 組合機床上加工孔時 除用剛性主軸加工的方案外 其尺寸和位置精度都 是依靠夾具導向來保證的 如何正確地選擇導向結構 確定導向的參數和精度 是設計組合機床的重要內容 也是繪制加工示意圖時要解決的問題 導向裝置的作用在于 保證刀具對于工件的正確位置和提高刀具系統(tǒng)的支 撐剛性 因此 它對于保證加工精度和機床的可靠工作有著重要的影響 本次設計根據具體設計情況選用內滾式導向 導向裝置的旋轉部分設置在 刀桿上 并且成為整個刀桿的一個組成部分 它有裝滾珠軸承 滾錐軸承 滾 針軸承的和滑動軸承等多種形式 如圖所示 由于旋轉部分設置在導向滑動套 的內部 因此通常稱為 內滾式 導向 此時安裝在夾具鏜模上的導套是固定 不動的 其結構和第一類導向裝置中的導套相同 但一般導套直徑都比較大 13 3 3 內滾式導向裝置 3 4 6 確定主軸類型 尺寸 外伸長度 主軸類型主要依靠工藝方法和刀桿于主軸的聯(lián)結進行確定主軸軸徑及軸端 尺寸主要取決于進給抗力和主軸 刀具系統(tǒng)結構 查 組合機床設計簡明手 冊 表 3 4 初步確定為軸直徑 d 40mm 30mm 25mm 由表查主軸類型123d 為滾錐短主軸 主軸外伸長度為 75mm 3 4 7 選擇連桿 浮動卡頭 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 用長導向或多個導向進行鏜孔或擴 鉸孔時 鏜桿與主軸均采用浮動卡頭相連 接 避免主軸與夾具導套不同軸而引起的刀桿 別勁 現(xiàn)象影響加工精度 由 于所設計為臥式組合機床則采用浮動卡頭 根據 組合機床設計 圖 5 2 選擇 D 38 26 D 65 44 D 50 36 1d2d3d 3 4 8 動力部件的選擇 動力部件用以實現(xiàn)切削刀具的旋轉和進給運動或只用于進給運動 是組合 機床最主要的通用部件 其選擇主要是根據加工鉆機本體兩側五孔時 每個刀 具切削時產生的切削力所需切削功率來選擇的 14 3 4 9 電動機的選擇 電動機的選擇主要是按照加工時所需功率來選的 根據所選的切削用量 確定進給功率 迭加后進行初選 并適當考慮切削刀具的可行性 一般按通用 機床切削用量降低 30 來考慮 由前計算 切削功率 0 63KW 0 63KW 0 63KW1p2P3 則 p 3 15KW 4 6KW動 pn 切 進 1509 動力頭電動機功率P動 切削功率p切 進給功率 對于液壓動力頭就是進給油泵所消耗的功率 一般進 為 0 8 2 千瓦 N 傳動功率 對于主軸箱主軸少于 15 根 n 0 9 多于 15 根時 n 0 8 則 4 6KW 由 組合機床簡明手冊 表 5 39 初步選定 ITD40 型P動 動力箱 其各項參數如下 電機功率 5 5KW 電機轉速 960KW 輸出軸轉速 480r min 其它祥見機床尺寸聯(lián)系圖 3 4 10 動力滑臺的選擇 查表 5 41 動力滑臺的選擇是根據進給力來選擇的 在組合機床中一般動力滑臺與動 力箱配套使用 故選 IH40 型 15 3 4 加工示意圖 3 5 組合機床總體聯(lián)系尺寸圖的繪制 機床總體尺寸聯(lián)系圖是在被加工零件的工序圖 加工示意圖的基礎上繪制 的 表示機床各部件及夾具之間相互尺寸關系的圖紙 它表示出各部件之間的關 系 檢查各部件間相互空間位置關系 通用部件的適應性 為進一步設計主軸箱 夾具等專用設備提供依據 它還可以定出主軸箱的占地面積與液壓系統(tǒng)的配合 關系 下面是繪制機床總體尺寸聯(lián)系圖的及各個主要尺寸的計算 3 5 1 確定機床裝料高度 H 裝料高度一般是指工件安裝基面至地面的垂直距離 確定裝料高度要考慮 工人操作方便 對于流水線要考慮車間運送工件的滾道高度 以及機床內部結構 尺寸限制和高度要求 實際設計時常在 850 1060mm 之間選取 選取裝料高度為 880mm 符合國際標準 3 5 2 夾具輪廓尺寸的確定 16 根據機床上的空間及夾具的初步方案 取夾具的輪廓尺寸聯(lián)系圖所示 3 5 3 確定中間底座的尺寸 中間底座在長寬方向應滿足夾具的安裝需要 根據所選定的動力箱 滑臺 側底座等標準位置關系 并考慮滑臺的前備量 通過尺寸鏈計算確定中間底座 加工方向的尺寸 3 5 4 確定多軸箱輪廓尺寸 標準通用鉆 鏜類多軸箱的厚度是一定的 臥式 325mm 如圖所示 被 加工零件以點劃線表示 多軸箱輪廓尺寸用輪廓尺寸用粗實線表示 則 B b 2b H h b11 B 工件在寬度方向距離最遠的兩孔的距離 單位是 mm 由零件加工示 意圖所示 b 170mm b 最邊緣主軸中心至箱體外壁距離 為保證多軸箱內有足夠安排齒輪1 的空間 b 70 100mm 取 b 125mm1 工件在高度方向距離最遠的兩孔距離 h 80mmh 最底主軸高度 對于臥式組合機床 要保證潤滑不致從主軸襯套1 1h 泄露到箱外 推薦 85 140mm1h 取 250mm1 則 H B 500 500 17 3 5 主軸分布圖 3 6 組合機床夾具設計 3 6 1 組合機床夾具概述 夾具是組合機床的重要部件 是根據機床工藝和結構方案的具體要求而專 門設計的 它用于實現(xiàn)被加工零件的準確定位 夾壓 刀具的導向 以及裝卸 工件時的限位等等作用的 組合機床夾具和一般夾具所起的作用看起來好像很相近 但其結構和設計 要求卻有著很顯著的甚至根本的區(qū)別 組合機床夾具的結構和性能 對組合機 床配置方案的選擇 有很大的影響 下面介紹一下組合機床夾具的一些主要特 點 1 一般的機床夾具是作為機床的輔助機構設計的 而組合機床夾具是機床 的主要組成部分 其設計工作是整個組合機床設計的重要部分之一 2 組合機床夾具和機床其他部件有極其密切的聯(lián)系 如回轉或移動工作臺 回轉鼓輪 主軸箱 刀具和輔具 鉆模板和托架 以及支承部件等 正確地解 18 決它們之間的關系 是保證組合機床的工作可靠和使用性能良好的重要條件之 一 而夾具的結構也要按這些部件的具體要求來確定 3 由于組合機床常常是多刀 多面和多工序同時加工 會產生很大的切削 力和振動 因此組合機床夾具必須具有很好的剛性和足夠的夾壓力 以保證在 整個加工過程中工件不產生任何位移 同時 也不應使工件產生不容許的變形 4 組合機床夾具是保證加工精度 尺寸精度 幾何精度和位置精度等 的 關鍵部件 其設計 制造和調整都必須有嚴格的要求 使其能持久地保持精度 5 組合機床夾具應便于實現(xiàn)定位和夾壓的自動化 并有動作完成的檢查信 號 以保證切屑從加工空間自動排除 便于觀察 和檢查 以及在不從機床上 拆下夾具的情況下 能夠更換易損件和維護調整 此外 不要把組合機床夾具和一般的組合夾具混淆起來 組合夾具是在萬 能機床上為了完成某一道工序的加工 用一些標準的和通用的元件組裝成的定 位夾壓裝置 用完后 可用這些元件重新組裝成新的夾壓裝置 而組合機床則 以部分的通用部件加上專用件組成的專用夾具 它不便改裝 按結構特點 組合機床夾具分為單工位和多工位夾具兩大類 單工位夾具 是指工件在一個工位上完成加工工序的機床夾具 按被加工零件的結構和加工 要求 單工位夾具具有固定的 帶滾道或浮動滾道的 帶水盆和小車 或拖板 等形式 多工位組合夾具是指工件需要在幾個工位上順序或平行 順序加工 的機床夾具 按移位方法它又分為 固定式多位夾具 回轉夾具 移動工作臺 夾具 回轉工作臺夾具和回轉鼓輪夾具等 組合機床夾具是組合機床的組成部件 其設計應按如下的程序進行 1 認真研究分析所設計夾具的原始數據和要求 因為在擬訂組合機床的工 藝和結構方案時 對夾具的結構型式和主要性能已提出了原則要求 在具體開 展夾具設計時 必須認真分析這些要求并研究影響夾具設計的所有因素 也就 是被加工零件的結構特點 工藝安排和加工方法 機床特點 刀具及其導向的 結構特點和要求等 此外 還必須考慮裝卸方式 夾壓方法 有無冷卻液以及 切屑排除等具體要求 2 擬訂夾具結構方案和進行必要的計算 根據機床總體設計中確定的工件 定位基面 夾壓位置 加工方法和刀具導向方式等 制定夾具的總體方案 為 此 首先繪制工件的外形 并有必要的投影 其主要投影應和工件在機床上的 加工位置一致 然后 在工件四周的相應位置上簡單表示出夾具的結構 這時 19 只需要畫出工件的定位元件 夾壓機構的位置 刀具導向的安排 以及它們相 互間的聯(lián)系 最后進行計算和夾具元件的強度計算 為了提高質量和縮短設計 制造周期 在擬訂夾具結構方案時 應當盡量采用通用的部件和零件 3 組合機床夾具的總圖和零件設計 在已確定的夾具結構方案基礎上 設 計生產用的夾具總圖和零件圖 通常是用紅色線條 或細線 先畫出工件外形 然后按順序繪制定位和限位元件 夾緊機構 刀具導向 支架和夾具體 以及 潤滑 冷卻 排屑 操縱 如按扭臺 起吊元件等 等部位和結構 組合機床夾具的機構往往比較復雜 其總圖必須有足夠的投影和拋視 尺 寸標注齊全和合理 并嚴格按比例繪制 還要注有必要的裝配和檢查的技術要 求 最后 進行夾具的零件及校對等工作 按照組合機床夾具的主要功能 其結構可以分為三大部分 即定位支承系 統(tǒng) 夾緊機構和刀具導向裝置 3 6 2 定位支承系統(tǒng) 在組合機床上加工時 必須使被加工零件對刀具及其導向保持保持正確的 相對位置 這是靠夾具的定位支承來實現(xiàn)的 定位支承系統(tǒng)除用已確定被加工 零件的位置外 還要承受被加工零件的重量和夾壓力 有時還要承受切削力 定位支承系統(tǒng)主要有定位支承 輔助支承和一些限位元件組成 定位支承 是指在加工過程中維持被加工零件有一定位置的元件 輔助支承使勁作用增加 被加工零件在加工過程中的剛度及穩(wěn)定性的一種活動式支承元件 在組合機床上加工箱體零件大多數采用一面兩銷 一個圓銷和一個菱形銷 的定位方法 這種定位方法保證了理想的六點定位原則 平面三點 圓銷兩點 和菱形銷一點 但需要說及的是在實踐中 大多數情況下工件在夾具中不是 用三點支承的 而常常是放在四個或更多一些的支承板上 不少情況下還是放 在兩個長的支承板上 這樣可以增加定位系統(tǒng)的剛性 防止當夾壓了和切削力 不是對準支承時 而引起振動的原因 甚至會造成刀具的折斷 誠然 才采用 四個支承板時 由于工件定位基面的不平直度誤差 一般在 0 05 0 1 毫米 和支承板間的不共面度誤差 通常為 0 01 0 03 毫米 工件在夾壓力和切削力 的作用下也會產生變形 但變形量較小 對于粗加工 半精加工以及一般要求 的精加工還是在允許范圍內 并不會引起振動 3 6 3 夾緊機構 20 在組合機床上加工時 工件依靠夾具上的定位支承系統(tǒng) 獲得對于刀具及其 導向的正確相對位置 還需依靠夾具上夾緊機構 來消除工件因受切削力或工件 自重的作用而產生的位移或振動 使工件在加工過程中能繼續(xù)保持定位所得到 的正確位置 夾緊機構通常由三個部分組成 夾緊動力部分 中間傳動和夾緊元件 這 三個部分起著不同的作用 夾緊動力部分用于產生力源 并將作用力傳給中間 傳動機構 中間傳動機構能夠改變作用力的方向和大小 即作為增力機構 同 時能產生自鎖作用 以保證在加工過程中 當動力源消失時 工件在切削力或 振動的作用下仍能可靠夾緊 夾緊元件則用以承受由中間傳動機構傳遞的夾緊 力 并與工件直接接觸而執(zhí)行夾緊動作 組合機床夾具的夾緊機構 就其夾緊特性而言 可以分為直接夾緊機構和 自鎖夾緊機構兩大類 如果按加緊力的來源區(qū)分 可以分為手動夾緊夾緊機構 和自動夾緊機構 設計夾緊機構時 應注意滿足以下基本要求 1 保證加工精度 2 保證生產率 3 保證工作可靠 具有自鎖性能 4 結構緊湊簡單 5 操作方便 使用安全 本機床根據被加工零件的特點采用液壓夾緊 液壓夾緊具有操作簡單 動 作迅速 易于集中控制 程序控制和實現(xiàn)工序自動化 工作壓力高 油缸結構 尺寸小 便于實現(xiàn)過載自動保護和元件便于標準化等一系列優(yōu)點 此外 由于 油液具有不可壓縮性 因此液壓夾緊能夠維持的剛性比氣動夾緊所維持的剛性 高 3 6 4 導向裝置 在組合機床上完成的孔加工工序中 除采用 剛性主軸 加工方法外 在 大多數情況下 切削刀具都在導向裝置中工作 因此 具有精密的導向便成為 組合機床刀具工作的顯著特點之一 組合機床夾具上的導向裝置是作為引導刀 具多工件進行切削加工的重要裝置 導向裝置的作用在于 保證刀具對于工件的正確位置 保證各刀具相互間 的正確位置和提高刀具系統(tǒng)的支承剛性 因此 它對于保證加工精度和機床的 可靠工作有著重要的影響 21 根據被加工零件的特點 采用 內滾式 導向 這種導向裝置的旋轉部分 設置在刀桿上 并且成為整個刀桿的一個組成部分 它裝有滾珠軸承 滾錐軸 承 滾針軸承和滑動軸承等多種形式 本機床采用的是滾錐軸承 也就是圓錐 滾子軸承 3 7 生產效率卡 根據加工示意圖所選定的工作循環(huán)及切削用量等 就可以計算生產率并編 制生產率計算卡 生產率計算卡是反映機床節(jié)拍或實際生產率和切削用量 動 作時間 生產綱領及負荷率等關系的技術文件 是用戶驗收機床生產效率的重 要依據 3 7 1 理想生產率 Q Q kAt A 完成年生產綱領 4600h 取兩班制k 3 7 2 實際生產率 Q 實際生產率 Q 是指所設計機床每小時實際可生11 產的零件個數 Q 60T單 生產一個零件所需時間T單 12ff fkLLt ttVV 快 進 快 退切 移輔 停 裝單 分別為刀具第 第 工作進給長度1L2 分別為刀具第 第 工作進給長度fVf 當加工深孔 止口锪窩 倒角 光整表面時 滑臺在死擋鐵上的停留t停 時間 通常指刀具在加工終了時無進給狀態(tài)下旋轉 5 10 裝所需時間 22 分別為動力部件快進 快退行程長度L快 進 快 退 動力部件快速行程速度 用液壓動力部件時取 3 10m minfkV 直線移動或回轉工作臺進行一次工位轉換時間取 0 1mint移 工件裝 卸時間 取 0 5 1 5min裝 卸 取 L 50mm 60mm min 分 100mm 160mm 7m min fVt停 105L快 進 L快 退 fkV 1 2min 0 1mint裝 t移 則 T 501601 2 4min67 Q 2 4 件 小 時 每天按 8 小時 Q 8 26 7 214 件 班 機床負荷 100 負 0Q 要求的生產率0Q 根據組合機床的使用經驗 適宜的機床負荷率為 0 75 90 設負 計時參照 組合機床設計 叢鳳廷 遲建山主編 表 3 25 取 0 9 負 23 第 4 章 組合機床多軸箱設計 4 1 概述 主軸箱是組合機床的組成重要部件 它是選用通用部件 按專用要求進行 設計的 在組合機床設計過程中 是工作量較大的部件之一 主軸箱是用于布置 按所要求的坐標位置 機床工作主軸及其傳動零件和 相應的附加機構的 它通過按一定速比排布傳動齒輪 把動力從動力部件 動力頭 動力箱 電動機等 傳遞給各工作主軸 使之獲得所要求的轉速和轉 向等 由于機床是根據不同加工對象而制訂總體結構方案 故有的主軸箱是安 或裝在動力頭動力箱上 有的則是安裝在動力滑臺或床身上 組合機床主軸箱 按其組成和用途分為 大型標準主軸箱 小型標準主 軸箱和專用主軸箱三大類 而每一類里 按其加工性質或結構型式的不同 又 可分為幾種 4 2 主軸箱設計的原始依據 4 2 1 主軸箱設計的原始依據是根據 三圖一卡 即機床聯(lián) 系尺寸圖 被加工零件工序圖 加工示意圖和生產效率卡 主軸箱設計的原始依據圖 要包括下述的全部或部分內容 1 所有的主軸的位置尺寸 2 要求的主軸轉速和轉向 這是指左轉向 對右轉向一般不需要注明 3 主 軸的工序內容和主軸外伸部分尺寸 4 主軸箱的外形尺寸以及與其他相關部件的聯(lián)系尺寸 5 動力部件 包括主電機 的型號 6 托架或鉆模板的支桿在主軸箱上的安裝位置及有關要求 7 工藝上的要求 8 其他要求 24 4 3 主軸的形式及各部分尺寸確定 4 3 1 主軸形式的選擇 由于本機床為專用機床 用來加工鉆機本體 所以主軸形式選擇 dT0721 42 裝有圓錐滾子軸承的鏜孔用主軸 草圖如圖所示 4 1 dT0721 42 型鏜孔用主軸 4 3 2 主軸支承形式及間隙調整 這種主軸的前后支撐都采用圓錐滾子軸承 布置時為了提高主軸系統(tǒng)的剛 性 采用 反裝 的結構 其采用內圈調整 即只要主軸后端的背帽 即可達 到調整的目的 由前面示圖可知 主軸后端一端螺紋 裝配 M24 1 5 的螺母 即墊圈來調整軸向和徑向間隙 不難看出軸向間隙的調整是螺母直接作用的 徑向間隙的調整是通過圓錐滾子軸承的傾角來作用的 把一部分分為徑向力來 調整 4 4 主軸和傳動軸直徑的確定和校核 4 4 1 各軸扭矩的確定 在查 組合機床設計簡明手冊 得動力箱電動機功率為 0 995 8 級精度vh 齒輪傳動 稀油潤滑 效率為 0 975 則主軸箱驅動軸輸出功率為 0 97 則s 主軸箱驅動軸輸出功率為 P 5 5 0 995 5 31KW 傳動軸輸出功率為 25 5 31 0 995 5 12KW1P 5 12 0 995 0 97 4 94KW2 以上所求各主軸功率為最大理論功率 所以比以前估算的大 按上述數據 在下面進行驗算 如能滿足要求 所選主軸便合理 9550 9550 5 28 N0T0pn 5 319604mA 411 295 48P 411 90505 10IITNmn A 4224 9 38IIP 433 950505 106IITNmn A 則同初選扭矩相比 設計合理 切削扭矩均小于最大理論扭矩 滿足要求 4 4 2 主軸和傳動軸軸徑的確定 主軸的軸徑的確定 由前邊設計可知 1IT 425 0Nm A2IT415 30Nm A3IT45 10Nm A 查 組合機床設計 表 5 10 T 取 d 30mm 而K d 30mm 的軸所能承受的扭矩為 T 56KN 同理 T 153 1KN 取 d 40mm 而 d 40mm 的軸所能承受的扭矩為 T 178KN T 255KN 取 d 45mm 而 d 45mm 的軸所能承受的扭矩AA 為 T 178KN m 26 傳動軸選用同主軸形式相同 材料一般為 鋼 調質處理 T215 查表 45 4 2 組合機床設計 取 d 35mm 手柄軸的結構設計尺寸如下所示 組合機床主軸箱上一般都有較多的刀 具 為了便于更換刀具和調整刀具 或是裝配和維修時檢查主軸精度 一般每 個主軸箱上都要設置一個手柄軸 以便手動回轉主軸 為了扳動起來輕便 手 柄軸的轉速應盡可能高一些 其所處位置靠近機床操作者的一側 并且是便于 下扳手的地方 另外還必須注意 手柄軸的周圍應有較大的空間 以便扳動一 次手柄軸的轉角不小于 取 d 30mm 06 4 2 標準中間傳動軸 4 5 傳動系統(tǒng)的設計與計算 傳動系統(tǒng)的設計是主軸箱 特別是大型標準主軸箱設計最關鍵的一環(huán) 所 謂傳動系統(tǒng)的設計 就是通過一定的傳動鏈 按要求把動力部件的驅動軸傳遞 到主軸上去 同時 滿足主軸箱其他結構和傳動的要求 一般來說 同一個主軸箱的傳動系統(tǒng) 可以設計出幾種方案來 因此 設 計時必須對各種傳動方案進行分析 從中選出最佳方案 因為 傳動系統(tǒng)設計 得好與不好 將直接影響主軸箱的質量 通用化程度 設計和制造工作量的大 小 以及其成本的高低等等 4 5 1 傳動系統(tǒng)設計的一般要求 27 1 在保證主軸的強度 剛度 轉速和轉向要求的前提下 力求使傳動軸和 齒輪為最少 應盡量用一根傳動軸帶動多根主軸 當齒輪嚙合中心距不符合標 準時 可采用齒輪變位的方法來湊中心距 2 在保證有足夠強度的前提下 主軸 傳動軸和齒輪的規(guī)格要盡可能少 以減少各類零件的品種 3 通常應避免通過主軸帶動主軸 否則將增加主動主軸的負荷 4 最佳傳動比為 1 1 5 但允許采用到 3 3 5 5 粗加工主軸上的齒輪 應盡可能靠近前支撐 以減少主軸的扭轉變形 6 剛性鏜削主軸上的齒輪 其分度圓直徑要盡可能大于被加工孔的直徑 以減輕振動 提高傳動的平穩(wěn)性 7 盡可能避免升速傳動 必要的升速最好放在傳動鏈的最末一 二級 以 減少功率損失 4 5 2 傳動路線的設計 1 總傳動比的確定和傳動比的分配 TD40 型動力箱驅動軸轉速為 720r min 主軸轉速為 150 minnr 250 inr 3610 minr 則 174 8總 20 i總 65 3總 2 各軸傳動比分配 取 0 30 2ii 9 51 4 3 6i02 3 確定中間傳動軸 2 3 的位置并配對各對齒輪 確定中間傳動軸 3 的位置 配 3 軸與 9 6 軸聯(lián)結的齒輪粗略確定軸 3 的 28 位置 取 m 3 則 1201 2mZ2 1R 3 6i1 4 則取 56 241Z2 803 mZ4 2R 1 443 9i 取 22 31 2Z4 則中間軸 2 的位置與 3 軸對稱布置 同上 將電機軸布置在中間位置 則 85 2 445 mZ7 57Z 40 17 57 同理 178Z 4 驗算各主軸轉速 驗算如下 720 154r min6n2456 720 255r min931 720 601r min8n2407 轉速相對損失在 5 以內 符合設計要求 29 5 軸 4 作調整手柄軸 其轉速如下 取 3210Z 610 324r min10n732 6 采用 R12 2 型葉片泵 由中間傳動軸 3 經一對齒輪 51Z4 720 720r minn泵 2 在 400 800r min 范圍內 滿足要求 n泵 4 6 多軸箱坐標計算 坐標計算是組合機床多軸箱設計的一個特殊問題 坐標計算就是根據已知 的驅動軸和主軸的位置及傳動關系 計算出中間傳動軸的坐標 以便在繪制多 軸箱加工零件圖示 將各孔的坐標尺寸完整的標出來 并用以繪制坐標檢查圖 作用是對傳動系統(tǒng)設計的全面檢查 4 6 1 加工基準坐標的選擇及確定各主軸坐標 主軸箱是安裝在動力頭上的 坐標原點選在靠主軸箱左側 對著主軸箱正 面的定位銷上 其尺寸距主軸箱左側邊 50mm 距立軸箱底邊 H 30mm 下面分別 計算主軸坐標和傳動軸坐標 在主軸箱正面圖可看到主軸位置如下 考慮動力箱驅動軸位置及傳動齒輪 分度圓直徑大小和相互關系 可確定坐標如下 則 100 2255x5y 100 115 215 2256 6 100 115 115 330 2259x9y 100 115 85 130 225 80 3057 7 30 2 85 300 3058x7 8y7 確定傳動軸的坐標 31 79 52R m4Z3 2 由上圖三角關系 120122363 x y 79 52R99 解之得 307 6293 143 71233x3y 由于傳動軸 2 與對稱布置 則 143 71232 79 53R2253 x y 解之得 122 3735x 4 6 2 驗算 多軸箱箱體零件上的孔系是按計算的坐標加工的 而裝配時 要求兩軸上 的齒輪能正常嚙合 因此必須驗算 根據坐標計算確定的兩軸坐標中心距 A 是 否符合兩軸嚙合齒輪要求的中心距 R R 與 A 的差值 即 R A 演算標準為 中心距允差 0 001 0 009mm 1 傳動軸與 6 軸定距驗算 如上所示 R A R 22xyD x y 6x363 則 120 120 0000016 0 0000016 2 傳動軸 2 與主軸 5 定距驗算同上 1 79 500859 79 5 0 0007163 由上計算可知驗算和合理 31 4 3 主軸箱坐標圖 4 7 主軸箱的潤滑 變速和手柄軸的設置 4 7 1 潤滑 大型標準主軸箱采用葉片潤滑油泵進行潤滑 油泵打出的油經分油器分 向各潤滑部位 對于臥式標準主軸箱 主軸箱體前后壁間的齒輪和壁上的軸承 用油盤潤滑 箱體和后蓋以及和前蓋間的齒輪用油管潤滑 對于立式主軸箱 則將油管分散引至最高排齒輪上面 使主軸箱體內的傳動件得到潤滑 通常采 用葉片泵 葉片泵的傳動方式有兩種 一種是借助油泵傳動軸傳動的 另一種 是通過直接裝在泵軸上的齒輪直接傳動的 葉片潤滑泵使用可靠 對一般前蓋 易于拆卸的主軸箱 可不設置專攻柴修油泵用的油泵蓋 4 7 2 變速 大型組合機床主軸的轉速 通常是不要求改變的 但從這一點來說 設 計時可以不必特意留出變速環(huán)節(jié) 但從長遠考慮 比如 考慮到將來道具的改 32 進 或考慮到設計轉速可能確定的不盡合適等 在設計是有意識地試一隊獲 兩對齒輪能起交換齒輪作用 是主軸的轉速能有一定調整范圍 有時還是必要 的 在大型標準主軸箱上 通常是選擇分路傳動前的一對或兩對處于 排的齒輪作為交換齒輪 以便獲得一定的變速范圍 小型主軸箱的傳動系統(tǒng)設 計 是不用考慮變速齒輪的 因為在小型動力頭的傳動系統(tǒng)中已設有變速環(huán)節(jié) 減速器 4 7 3 手柄軸的設置 組合機床主軸箱上一般都有較多的刀具 為了便于更換和調整刀具 或 是裝配和維修時檢查主軸精度 一般每個主軸箱上都要設置一個手柄軸 一邊 手動回轉主軸 為了扳動起來輕便 手柄軸的轉速應盡可能高一些 其所處位置要靠近 機床操作者的一側 并且是便于下扳手的地方 另外還必須注意 手柄軸的周 圍應有較大的空間 以便扳動一次手柄軸的轉角不小于 06 一般在設計傳動系統(tǒng)時 暫可不考慮手柄軸的設置問題 而在傳動系統(tǒng) 排好之后 按簽署要求從傳動軸中選擇一根作為手柄軸 小型和專用主軸箱 通常都不設手柄軸 33 4 7 4 軸和齒輪的校核 1 主軸的力學計算模型 A B 刀M刀aF rAF1nFrBFaBF 4 4 理想的圓錐滾子軸承主軸力學計算模型 受力分析 在第 2 章依據選定的切削用量 計算出了刀具加工時受到的扭矩 M 及軸刀 向力 由經驗公式 刀aF D HB S 刀M刀 34 D HB S 刀aF刀 式中 刀具工作時受到的轉矩 刀M 刀具工作時受到的軸向力 刀aF 為刀具切削處直徑 D 切削用量 S 刀 刀a 布氏硬度 HB 的函數 根據圖 3 4 得 刀M12tFd 式中 F 承載齒輪所受的圓周力 1t d 承載齒輪的分度圓直徑 對圖 3 4 而言 軸向載荷為 B 點支承處推力球軸承所受到的軸向力 D HB S aF刀 B 點支承處深溝球軸承所受到的軸向力 aBs A B 支承處深溝球軸承的徑向載荷 的求法 rAFrB 徑向載荷由力的平衡方程得 10rABnOL rAF 35 求得 1nOBrAFL 1nArB 式中 F 齒輪工作時所受到的法向力 1n 軸承工作的當量動載荷 對于工作時受軸向載荷的深溝球軸承而言 當量動載荷為 rpraPfXYF 對于受純徑向載荷的深溝球軸承 滾針軸承 當量動載荷為 r 對于受純軸向載荷的推力球軸承 當量動載荷為 aPF 式中的 取 1 2 1 5 pf 在按經驗數據和估算選好的主軸各參數后 為確定主軸剛性 有時還要根 據受力情況 進行驗算 一般來說 主軸只要其剛度能滿足 強度大多是足夠 的 主軸剛度的驗算 主要是驗算在受力時的彎曲變形 既主軸前端的撓度 X 和前支撐的傾角 取其許用 X 0 0002L mm 0 001 rad 221 0 5 3aXPaLQCMLEj 2 q 式中 E 主軸材料的彈性模量 kg mm 鋼的模量 36 E kg mm 4102 J 前支承處的截面慣性矩 實心軸 J 4Rp 經計算兩端主軸箱內的主軸及中間主軸箱內的主軸的撓度和傾角均符 合要求 1 齒輪疲勞強度校核 主軸箱齒輪校核 主軸箱內齒輪的設計是按接觸疲勞強度設計 齒根彎曲疲勞強度校核公式 1 FQFkYsabm Aya 式中 工作情況系數 取 1 25 Ak 動載系數 查機械設計手冊取 1 17 V Vk 查機械設計手冊取 1 k k 載荷分配不均系數 查機械設計手冊取 1 4 k 得 1 2571 4205k 查機械設計手冊取 6FaSaY 得 b 24 m 330 tTNd 由于 KN Slim 其中 K