畢業(yè)設(shè)計（論文）-空間多孔加工的組合機床主軸箱設(shè)計（全套圖紙）

摘要摘要 這種空間多空孔加工組合機床是我們常見的一種專用組合機 床，它是由系列化以及標準化的通用部件和按照被加工零件的形狀 以及加工工藝要求、數(shù)據(jù)大小而設(shè)計成的專用部件所組成。 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 設(shè)計中的主軸箱的設(shè)計是這次設(shè)計任務(wù)的重中之重，也是最關(guān) 鍵的部分當然它也是我們常見的組合機床中重要的部件之一。首先 它是由我們所熟悉的通用部件，按照被加工零件的加工要求，根據(jù) 專用要求設(shè)計的。舉個例子就是加工拖拉機側(cè)支架上的 12 個孔，就 是一種加工空間多孔的組合機床的一種體現(xiàn) 。而這次的加工任務(wù)是 機床也是以其為例。主軸箱是組合機床重要的專屬部件，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 型設(shè)計的傳遞各主軸運動的動力部件，與此同時為了提高生產(chǎn)效率 以及降低勞動強度。 本文依據(jù)的主軸箱的設(shè)計原則完成了對結(jié)構(gòu)型式的選擇以及動 力計算，傳動系統(tǒng)的設(shè)計以及計算，主軸箱坐標計算，主軸箱的總 圖設(shè)計和液壓部分的設(shè)計。并以此繪制加工的工序圖，加工示意圖 以及臥式雙面組合機床的各部件的尺寸圖。整篇說明書全部依據(jù)了 現(xiàn)行的國家標準以完成。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞： 組合機床； 主軸箱； 傳動軸 Abstract The pupil hole processing combined machine tool is our common a special combination of machine tool, it is by the series and standardization of the general components and in accordance with the requirements of the processing parts of the shape and processing technology, size of the data and design of special components. Is a new and very useful form of machine tool. And the number of exclusive tractor design in the design of spindle box design is the task of top priority, but also the most important part of the course, it is our common modular machine tool is an important component of. First of all, it is we are familiar with the general parts to be machined parts processing requirements, according to the special requirements of the design. Give an example is the processing side bracket 12 hole, is a kind of processing the porous space combination machine tool of a kind of expression. And the processing task is the machine is also in the case of the spindle box of modular machine tool is an important part, it is based on the processing schematic diagram to determine the workpiece hole position, cutting dosage and Spindle type design of the transfer of the spindle motor power components. At the same time in order to improve production efficiency and reduce labor intensity. This special design the with double- sided drilling and space multi drilling machine combination and corresponding special fixture. On the basis of the spindle box design principles completed the structure type selection and dynamic calculation, design and calculation of transmission system, spindle box coordinate calculation, design of spindle box of general plan design and hydraulic parts. And in order to map graph processing procedure, processing schematic diagram and horizontal double- sided combination of machine tool parts size chart. The whole description all based on the existing national standards in order to complete. Key words： Combined machine tool； spindle box； transmission shaft 目目 錄錄 第一章 組合機床概述 1 1.1 組合機床簡介 . 1 1.2 組合機床的特點 . 2 1.3 組合機床工藝范圍及發(fā)展方向 . 3 1.3.1 組合機床工藝范圍 . 3 1.3.2 組合機床發(fā)展方向 . 4 1.3.3 組合機床的方案選擇 . 5 第二章 被加工零件工藝方案的制定 7 2.1 零件分析 . 7 2.1.1 零件的用途 . 7 2.1.2 零件的技術(shù)要求 . 7 2.2 工藝方案的制定 . 8 2.3 組合機床切削量及切削力的確定 . 9 2.3.1 組合機床切削量和工序余量的確定 10 2.3.2 選擇組合機床切削用量的特點 10 2.3.3 選擇組合機床鉆削切削用量 10 2.3.4 確定切削用量此時應(yīng)注意的問題 11 2.3.5 組合機床切削力的確定 11 2.4 主軸直徑的確定和主軸箱所需動力計算 12 2.4.1 主軸直徑的確定 12 2.4.2 動力箱的選用 13 第三章 主軸箱的設(shè)計 . 15 3.1 主軸箱的基本機構(gòu)及表達方法 15 3.1.1 主軸箱簡介 15 3.1.2 通用主軸箱的組成 15 3.1.3 通用主軸箱的通用零件 16 3.2 繪制主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 17 3.3 確定主軸結(jié)構(gòu)型式及齒輪模數(shù) 18 3.4 主軸箱的傳動系統(tǒng)設(shè)計 19 3.4.1 對主軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求 19 3.4.2 傳動系統(tǒng)的設(shè)計與計算 20 3.5 主軸箱坐標的計算 25 3.5.1 繪制主軸箱總圖及補充加工圖 32 3.5.2 主軸箱補充加工圖設(shè)計 錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。 結(jié)論 錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。 參考文獻 錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。 致謝 錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。 引言 機械制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技 術(shù)基礎(chǔ)課以及所有專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行實際就業(yè)工作或者以后 更遠的發(fā)展學(xué)習(xí)之前對所學(xué)個課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理 論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。 在這次設(shè)計中，我主要設(shè)計側(cè)支架臥式主軸箱，由于要加工的工件批量大， 十二個孔的位置精度高，這就要求在主軸箱設(shè)計中要合理的排出傳動系統(tǒng)，確 保主軸位置精確和傳動穩(wěn)定。由于該零件的十二個孔對位置精度要求很高，必 須非常合理的排出主軸箱的傳動系統(tǒng)，以達到主軸位置準確。其中，盡量減小 傳動誤差，使主軸達到所要求的轉(zhuǎn)速；避免軸與齒輪間的干涉現(xiàn)象；合理的分 布手柄軸和油泵的位置。機械制造行業(yè)的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，精度和性能 要求日趨提高，因此對生產(chǎn)設(shè)備機床也相應(yīng)地提出了高效率、高精度和高 自動化的要求。專用機床，就是為了解決大批量，大量生產(chǎn)的零件加工中用于 加工某一種（或幾種）零件的特定工序的機床 就我而言，我希望通過此次課程設(shè)計對自己未來將要從事的工作進行一次 適應(yīng)性的訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加工作打 下一個良好的基礎(chǔ)。同時，因為設(shè)計需要，得到了老師及同組同學(xué)的大力幫助， 在此先表示真摯的感謝。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章組合機床概述 1 第一章 組合機床概述 1.1 組合機床簡介組合機床簡介 首先組合機床的基礎(chǔ)是通用部件，而它是依據(jù)各自的功能按照國際的標準 化、通用化、系列化等原則設(shè)計和制造的獨立部件，之后依靠它可以組成各種 組合機床時能互相通用的作用。當然組合機床的專用部件當中也有許多零件是 國際的通用零件、標準件和獨立部件。所以，組合機床的設(shè)計、制造、重組和 調(diào)整都很方便。目前，我國當前的組合機床中約有 70%- 90%的零部件是通用零 部件和標準件。 組合機床可以通過對工件進行多刀、多面、多軸、多工位的同時加工，工 序相對來說高度集中，這樣的話就縮短了加工時間以及輔助時間，并且可以使 輔助時間與加工時間恰好重合，這樣的話很容易自然的組成自動線。而且組合 機床多配有液壓、氣壓以及新設(shè)備（電控）等系統(tǒng)，生產(chǎn)過程相對來說比較自 動化或半自動化。 所以才會導(dǎo)致組合機床的生產(chǎn)率以及自動化的普及程度很高。 有的組合機床的生產(chǎn)效率甚至比通用機床高幾倍到幾十倍不止，更多的時候是 其他機床無法替代的，也因為這個原因組合機床更加適宜于大批量的生產(chǎn)。 在這個工作上來說，組合機床上可以完成鉆孔、擴孔、鏜孔、刮平面、各 種車削、磨削及滾壓等加工工序，同時還可以完成熱處理、在線自動檢查等非 切削這些加工工序。其中應(yīng)用最多的是加工工序是平面加工以及孔加工這兩類 工序。當然組合機床最適宜的是于加工各種大中型箱體類的零件，如氣缸體、 氣缸蓋、變速箱箱體、電機座及儀表殼等零件。以上說到的那些零件都可以從 平面到孔的全部加工工序全部都可以在組合機床上完成。而軸套類、盤類、叉 架類和蓋板類零件的部分或全部加工工序的加工，也可以在組合機床上完成， 這是二者之間最大的區(qū)別。 自從二十世紀 70 年代以來，伴隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀以及鏜孔尺寸自 動檢測和刀具自動補償技術(shù)等這些先進的發(fā)展，組合機床的加工精度也有所提 高。加工效率也再增加，甚至銑削平面的平面度可達 0.05 毫米1000 毫米，而 表面粗糙度可低達 2.50.63 微米；鏜孔精度可達 IT76 級，孔距精度可達 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章組合機床概述 2 O.03O.02 微米 。 1.2 組合機床的特點組合機床的特點 現(xiàn)和與此同時進行的進給運動的部件，例如工藝切削頭、主軸動力箱、動 力滑臺等動力部件。以用來動力部件的通用部件的安裝，例如底座或者其他。 其主要分為床身組合機床是依靠工件本身的加工需要,通過大量通用部件為基 礎(chǔ),同時以較少的專用部件二者相組成的一種新式高效專用機床的一種，是機械 制造業(yè)高速發(fā)展必不可少的設(shè)備之一。在組合機床中每一 1 種部件都是具有其 本身特有獨立功能的部件，而且其中的大多數(shù)已經(jīng)國際標準化、系列化和通用 化的部件。然而在工廠的實際生產(chǎn)情況中非常常見，組合機床一般用于加工箱 體類或特殊形式的零件。加工時，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具 與工件的相對進給運動來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削端面、切 削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工圓和端面等。 組合機床是從專業(yè)機床和萬能機床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是用按系列化標 準化設(shè)計的通用部件和按被加工零件的形狀及加工工藝要求設(shè)計的專用部件組 成的專用機床。其他的通用部件是組合機床的基礎(chǔ)并且占據(jù)了很大的比重。目 的是為了機床切削的實、動力頭、主軸箱、夾具等幾部分。而且從單方向或者 幾個方向采用單刀或者多刀對幾個工件同時或者不同時加工，充分反映了高度 工序集中的原則。 與此同時為了更好的了解組合機床的優(yōu)越性，有必要將其設(shè)計制造的情況 和專用機床相進行一下比較。對于一臺專用機床而言，除了一些標準件外，全 部零件都需要一個接著一個地設(shè)計與制造，其中的勞動量大，生產(chǎn)周期長是一 種很大的問題。由于工件全部都是單件生產(chǎn)的性質(zhì)，過程中不僅制造工件的成 本較高，而且工件的生產(chǎn)使用的問題也比較多。而設(shè)計制造一臺這樣組合機床 的情況卻大大不一樣，組合機床是根據(jù)具體加工對象，具體的加工要求，具體 的加工數(shù)據(jù)，用預(yù)定并設(shè)計制造好的通用部件以及通用零件，再加上少量的專 用部件或者零件來組成的，而通用部件和通用零件卻占整臺機床總體零件數(shù)的 70%90%，這不僅大大地縮短了設(shè)計制造的周期，還減少了工件制造中的遇 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章組合機床概述 3 到的種種問題從而提高了機床工作的可靠性，并降低了機床制造的成本。組合 機床具有如下一些特點： 1. 普遍組合機床中有 70% 90% 的零部件是通用部件。 2.這些零部件都是經(jīng)過精心設(shè)計與計算并且經(jīng)過長期生產(chǎn)實踐考驗的，又 有專門國內(nèi)外廠家成批生產(chǎn)，因此工作時穩(wěn)定可靠，使用、維修方便。 3.設(shè)計組合機床時，首選也是最主要的工作是選用通用零、部件，因此， 設(shè)計、制造周期短。 4.被改變時，原有的通用零、部件可以重新利用，組成新的組合機床。 5.由于組合機床多采用多刀、多軸、多面、多工位加工，自動化程度很高， 所以生產(chǎn)率高。 6.組合機床加工工件時采用專用夾具、經(jīng)常采用組合刀具和導(dǎo)向裝置等， 工序固定、工作自動循環(huán)，加工精度靠工藝裝備保證，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。同時對 操作工人技術(shù)水平要求低，勞動強度低。 7.組合機床很容易組成自動線，實現(xiàn)聯(lián)合操縱和控制。 8.其通用部件要有廣泛的適應(yīng)性，其結(jié)構(gòu)稍為復(fù)雜些。 9.可變性差，改裝時有部分零件不能重復(fù)利用，而且改裝時勞動量大。 1.3 組合機床工藝范圍及發(fā)展方向組合機床工藝范圍及發(fā)展方向 1.3.1 組合機床工藝范圍組合機床工藝范圍 首先組合機床既可以完成、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔這些鉆孔類加工又可 以銑削端面、切削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工圓和端面這種刀面的工序，同 時還可以進行對工件的尺寸檢查數(shù)據(jù)整改以及簡單的工件裝備工序。這其中大 部分的工件部件主要用于平面加工和孔加工這兩類的工序。隨著現(xiàn)代的組合機 床綜合自動化技術(shù)的發(fā)展，其加工工件的工藝范圍正擴大到車外圓、行星銑削、 拉削、推削、磨削、衍磨及拋光、沖壓更多工序。此外，還可以完成焊接、熱 處理、自動裝配和檢測、清洗以及零件分類等非切削工作。 組合機床最大的加工方向是加工各種大中型箱體類的零件舉個例子如氣缸 蓋、氣缸體、變數(shù)箱體、電機座及儀表殼這些常用到的零件，當然也可以用來 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章組合機床概述 4 完成軸套類、輪盤類、叉架類和蓋板類零件當中的部分或者全部加工工件工序 的加工。現(xiàn)在來說組合機床也在汽車、拖拉機、柴油機、電機、儀器儀表、軍 工及縫紉機、自行車等輕工業(yè)大批大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用同時也扮演這重要 的角色。 1.3.2 組合機床發(fā)展方向組合機床發(fā)展方向 由于組合機床是針對某一中單個零件或者某一個零件中的一個單部件來設(shè) 計的，因此它的柔性不足甚至很差。而現(xiàn)代無論制造業(yè)還是工業(yè)對機床的要求 不僅限于考慮提高單品種大批量生產(chǎn)方式的生產(chǎn)率，考慮的更多的是不論被加 工工件的幾何形狀和結(jié)構(gòu)如何變化，也不管其批量大小，數(shù)據(jù)多少，機床的加 工設(shè)備都能及時適應(yīng)工件的加工要求的重要性并隨之而改變。既有很高的社會 生產(chǎn)率，又有足夠的滿足需求的靈活性，這是很難得的。 即使是針對大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，雖然組合機床本身有著生產(chǎn)率高、成本低 的特點，其產(chǎn)品在目前市場上也擁有著價格優(yōu)勢。但是在新技術(shù)、新概念日新 月異時刻進步的今天，對一個企業(yè)來說新產(chǎn)品的開發(fā)、新技術(shù)的應(yīng)用、新生產(chǎn) 線的投產(chǎn)以及投入市場當中應(yīng)該是層出不窮的持續(xù)不斷的，這樣企業(yè)才有活力 才會長久，與此同時產(chǎn)品對使用人群來說才有吸引力更加具有性價比。而如果 一個企業(yè)大量使用的組合機床單一性過強，他無論是對舊產(chǎn)品的技術(shù)改造還是 進行新產(chǎn)品的研發(fā)都受到工廠僅有設(shè)備的制約以及技術(shù)的不支持，這就使得新 產(chǎn)品在許許多多的方面不能達到最優(yōu)。如果再加上有些地方不得不設(shè)計制造新 的組合機床而花費大量的時間，精力，金錢，導(dǎo)致使得新產(chǎn)品失去搶占市場的 第一時間，這種損失是巨大的。所以說，企業(yè)不能過分的依賴于組合機床，為 了適應(yīng)生產(chǎn)的需要，組合機床要大力提高其通用性，即其柔性。 隨著電子技術(shù)、信息技術(shù)和控制理論的發(fā)展而出現(xiàn)在大家視野里的數(shù)控機 床為組合機床的柔性化帶來了好消息。而事實上組合機床對制造業(yè)的貢獻根本 在于提出了可以在多軸、多刀、多工序的條件下對工件進行多面、多件、多工 位的同時加工的概念，這是實現(xiàn)加工工序集中的最好途徑之一，這為以后機床 提高生產(chǎn)率指明了方向。而通過這十多年的發(fā)展，數(shù)控機床已和多軸多面加工 的原理緊緊的聯(lián)系在一起了， 現(xiàn)在組合機床和數(shù)控機床已經(jīng)沒有了嚴格的區(qū)分， 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章組合機床概述 5 這使機床的生產(chǎn)率和靈活性大大的提高了。 值得一提的是，由于目前技術(shù)的發(fā)展以及市場的需求，現(xiàn)代化的設(shè)計對于 零件的精度要求越來越高，尤其是高次曲線及高次曲面要素在零件中的大量應(yīng) 用，這是傳統(tǒng)的機床無法做到的，而在在數(shù)控機床中用很簡單的差補法就可以 相對容易的加工出高次曲線以及高次曲面， 如果還想對加工進行封閉環(huán)的控制， 提高工件的加工精度，僅僅需要在機床中引入三維坐標測量儀就可以了。 除了要朝柔性化的方向發(fā)展外，組合機床的發(fā)展還要考慮如下幾個問題： 1.提高生產(chǎn)率。其主要方法是改善了機床布局，與此同時增加同時工作的 刀具并且減少了工件的加工余量，從而提高切削用量，提高工作可靠性及縮短 輔助時間等，目的是為了減少自動生產(chǎn)線停車的損失。 2. 擴大加工的工藝范圍。 3.廣泛采用更加先進的自動測量和刀具補償技術(shù)用來提高加工精度。 4.提高機床的自動化程度，重點在于解決工件的夾壓和夾緊自動化和裝卸 自動化。 5.為適應(yīng)中小工件的批量生產(chǎn)的需要，提高組合機床及其自動化的可調(diào)性。 6.為適應(yīng)小型精密零件的加工需要，創(chuàng)制小型組合機床。 1.3.3 組合機床的方案選擇組合機床的方案選擇 首先制定組合機床的工藝方案是設(shè)計組合機床的第一步也是最重要的步驟 之一。制定的工藝方案正確與否，將直接決定機床是否達到“重量輕、體積小、 使用方便、結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量好、效率高”的基本要求。而影響機床的設(shè)計工藝方 案的主要因素有以下這些： 1. 被加工零件的加工工序要求和加工精度：在組合機床上加工零件需要一 套完整的加工工序以及需要該保證的加工精度，這是制定機床方案的最根本也 是最主要依據(jù)。首先分析工件的精度、尺寸和技術(shù)要求，加工 的孔；精度達 到孔 H6- H7 的加工工序，工步數(shù)多，因此必須采用不同的工藝方法。如按照加 工 8M10 的軸承蓋螺釘孔的精度要求一般只需要保證圓周分布就可以了。 2.被加工零件的特點：機床采取的配置型式很大的程度取決于被加工零件 的特點。一般的說來，孔的中心線與相對應(yīng)的定位基面平行而且需要由一面或 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章組合機床概述 6 幾面同時加工的箱體零件都采用臥式機床；對于箱體零件而言，采用單工位機 床加工就是比較合適的了。注重工件在組合機床中加工前已完成的工序問題和 毛坯孔的質(zhì)量。當毛坯孔的余量很大或者鑄造質(zhì)量較差和大毛刺時，這時候則 需要安排粗加工工序，同時對幾個同心孔粗擴的常見加工方法。工件有無適應(yīng) 的工藝基面也間接影響工藝方案制定的重要因素。 3. 零件的生產(chǎn)批量：零件的生產(chǎn)批量為：30000 件/年。屬于大批量生產(chǎn)， 如果要求減少機床的臺數(shù)，此時將工序盡可能的集中在一臺或多臺機床上來加 工，以提高機床利用率，從而增加工作進度。 4.機床的使用條件:在工件到組合機床中加工之前，它的毛坯或半成品都必 須達到零件圖尺寸要求，否則，則會造成工件在機床夾具上的定位以及夾緊的 不可靠不安全，甚至造成刀具損壞，從而影響工件的生產(chǎn)效率同時也不能保證 要求的加工精度。如果在組合機床上完成加工后，還要轉(zhuǎn)到其他機床上進行加 工，而工件沒有預(yù)先加工出相對應(yīng)的保證精度的，而有關(guān)定位基面，那么組合 機床也會考慮為下一道工序加工出定位基面做鋪墊。 通常鉆削組合機床的車間、 刃磨、制造相對要容易些，條件求也不是很高。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章被加工零件工藝方案的制定 7 第二章 被加工零件工藝方案的制定 2.1 零件分析零件分析 2.1.1 零件的用途零件的用途 首先這次畢業(yè)設(shè)計的是空間六孔的加工組合機床的主軸箱設(shè)計，可以舉出 下面這個例子，就是東方紅- 75 拖拉機全橋式車架的側(cè)面支架的。車架是介于 行走以及拖拉機體之間的骨架并連接著二者。 它支承著整個機體，與行走系相聯(lián)系，使他們成為一個整體，也就是完整 的車架。主車架上的縱深和車軸是用旁邊的側(cè)支架是連接，這樣的話可以讓車 架成為一個完整的工件中的關(guān)鍵零件。 它的 45 的孔是用來連接托輪軸，為了使得托輪更加固定（當然托輪的作 用：用來托住履帶的上方部分，與此同時還防止履帶因為下垂過大而出現(xiàn)的振 跳現(xiàn)象，并防止履帶側(cè)向滑落）。所以說側(cè)支架是一個相當重要的零件。 2.1.2 零件的技術(shù)要求零件的技術(shù)要求 圖 1 側(cè)支架零件圖 如圖 1 所示，側(cè)支架的技術(shù)要求 1.孔 45 表示的工件的相對擺差0.05. 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章被加工零件工藝方案的制定 8 2.E 面對 F 面的垂直度0.4/250. 3. 45 中心線對 B 面垂直度0.6/100. 4.EF 加工表面允許有少些孔眼，尺寸10.0，深度5，距離零件和孔邊緣 分別5，每面不多于 5 個，孔眼尺寸相比允許尺寸略大些。因為可以后期進行 焊補和修正。 5. 20 孔在距離底面范圍內(nèi)直徑允許減少至 19.9. 6. 20 孔各孔中心線相互位置公差不得超過 0.25. 7.E，F(xiàn) 面表面粗糙度不大于 Ra12.5. 8. R 銑表面粗糙度不大于 Ra6.3. 2.2 工藝方案的制定工藝方案的制定 側(cè)支架的加工主要是 10- 20 孔加工，由于其要求精度不是很高，采用一 般的鉆削加工就可以能滿足其加工的要求。因此不需要行擴、鉸的精加工。如 圖 1 所示， E,F 面的加工也是相對來說較重要的加工面也是很繁瑣的加工工序。 它是 20 孔加工的精基準，但是由于對表面粗糙度的要求不高，所以一般的銑 削加工都能達到要求。45 孔的加工要求也不高。但因為孔的深度較大。為了 提高機床的生產(chǎn)率，同時也減少機床的數(shù)量，與此同時達到所要求的生產(chǎn)大綱 領(lǐng)。因此 45 孔的加工采用拉削，這樣它不僅僅容易達到精度要求，而且還大 大提高了生產(chǎn)率。工序： 1. 銑 E,F 面。 2.拉 45 孔。 3.鉆 20 孔。 4.車削 81 以及 60 的圓柱面。 5. R 銑。 按照原有的基準面先加工基面， 之后加工其他面的原則， 所以確定先銑 E,F 面以及拉 45 孔，為了提高機床本身的生產(chǎn)率，銑 E,F 后，可以在雙主軸圓工 作臺上進行加工，這樣既能同時銑削 E,F 面，又可以在在加工的同時，可以裝 卸工件，拆卸夾具，減少輔助時間。在安排鉆削和車削加工的時候，遵循的原 則是先主后次，鉆削加工工件時為滿足工件的生產(chǎn)率的要求，兩個工件可以同 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章被加工零件工藝方案的制定 9 時加工，立臥雙面鉆，一次就可以完成所有孔的加工。 本次設(shè)計是空間多孔加工，所以只需在加工支架底座的同時鉆上的 12 個 20 孔，所以這個工作步驟是可以采用多把刀一次加工完成的方式，這樣大大 提高了勞動生產(chǎn)率。 工序：鉆 12 個 20 孔。本工序應(yīng)用兩個平面和一個外圓面的組合定位， 使工件可以完全定位，外圓可以用 V 形塊來夾緊，中央部分液壓缸壓板壓緊， 如圖 2 所示。就是組合鉆床上加工的完美體現(xiàn)。 圖 2 工序圖 2.3 組合機床切削量及切削力的確定組合機床切削量及切削力的確定 需要準確的并且合理地選用切削用量才可以使組合機床的正常工作，就需 要聯(lián)合確定合理的切削速度以及工件被加工時的工作停車損失，從而達到最高 的生產(chǎn)效率以及保證最長的刀具壽命還有最出色的工件加工質(zhì)量，這些都是為 了達到了多快省為目的地進行設(shè)計以及隨后的生產(chǎn)。這次設(shè)計當中需要的組合 機床大多數(shù)都是采用多刀加工的，而且基本都是多根鉆頭同時的工作。最佳切 削用量的計算工作自然就會復(fù)雜而且繁瑣， 但是要想從理論上來確定最正確的、 是否適用于多刀加工的切削用量，當然這是的很少有簡便可靠的方法。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章被加工零件工藝方案的制定 10 2.3.1 組合機床切削量和工序余量的確定組合機床切削量和工序余量的確定 為了使整個加工過程順利的進行并且有效的穩(wěn)定保證加工工件的加工精 度，必須合理恰當?shù)卮_定每個部分工件彼此之間的工序余量。對于這次的設(shè)計 組合機床主箱體零件上的空間 12 孔的加工余量， 沒有相對應(yīng)的要求而去做嚴格 的要求，恰是用于軸承蓋的安裝，一般都可以滿足其要求。對于本箱體零件上 空間 12 孔的加工余量具體的考慮計算會在， 會在之后的“組合機床設(shè)計”中做出 更加詳細的設(shè)計和介紹。 在確定需要在組合機床上完成的工藝內(nèi)容后，然后就可以根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù) 著手選取切削用量了。 最終選取為：切削速度 v=12.57mmin,進給量 f=0.12mmr. 2.3.2 選擇組合機床切削用量的特點選擇組合機床切削用量的特點: 目前組合機床的切削用量的最佳有效選擇，還是根據(jù)以往前輩專家們多年 來積累的一些經(jīng)驗以及數(shù)據(jù)來判斷和進行的。本身組合機床就上就有幾把同時 工作的刀具，為了保證機床能夠正常的工作，進而達到較高的生產(chǎn)率，所以我 們選取的切削用量比一般通用組合機床的單刀刀具加工量要小一些。這就是所 謂的： “在多軸或者多孔加工的組合機床上不應(yīng)該采用較大的切削速度以及進給 量”，但并不是意味著，在組合機床上就都可以選取一些較低的切削用量。無論 何時何地為了降低切削用量的方法從而來改善工件的加工情況是不明智的。例 如在鑄鐵零件上鉆孔時，如果進給量選取的太小，那么鑄鐵的刀具和鉆頭的壽 命不僅不長，反而會因為很快磨損且磨損情況更加嚴重，所消耗費功率更大， 并且伴隨刺耳的尖叫聲。 所以根據(jù)現(xiàn)階段的各種組合機床的所有使用情況來看， 一般來說多軸加工組合機床的比通用機床的切削用量大概要低 30左右甚至 更多。 2.3.3 選擇組合機床鉆削切削用量選擇組合機床鉆削切削用量 經(jīng)過被加工工件的條件、工作材料以及技術(shù)要求下進行分析，在目前經(jīng)濟 的情況滿足加工要求的原則的情況下，合理、恰當、有效地選擇切削用量。 通過查閱高速鋼鉆頭加工鑄鐵件的切削用量表 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章被加工零件工藝方案的制定 11 表 1 高速鋼鉆頭加工鑄鐵件的切削用量 加工直徑 d(mm) HB=160200 HB=200241 HB=300400 v(m/min) f(mm/r) v(m/min) f(mm/r) v(m/m) f(mm/r) 16 1624 0.070.12 1018 0.050.1 512 0.030.08 612 0.120.2 0.10.18 0.080.15 1222 0.20.4 0.180.25 0.150.20 2250 0.40.8 0.250.4 0.20.30 可查得： HT250(HT25- 47)的硬度為： HB=170241 取 HB217 HBS 因此，取切削用量為： 動力滑臺進給量： v=1018 m/min 主軸進給量: f=0.10.18 mm/r 在組合機床多軸箱或者主軸箱上的所有刀具，都共用一個進給系統(tǒng)，所以 通常選用為標準的動力滑臺。當其工作時，僅僅要求每分鐘所有的刀具的進給 量完全相同，而且等于每分鐘動力滑臺的進給量。 2.3.4 確定切削用量此時應(yīng)注意的問題確定切削用量此時應(yīng)注意的問題 1. 做到合理利用所有刀具，充分發(fā)揮每個刀具的功能，防止過分磨損刀 具 。 2. 選擇復(fù)合刀具的切削用量的時候，應(yīng)該考慮刀具本身的使用壽命。 3. 選擇工件切削用量時，應(yīng)注意該零件的生產(chǎn)批量以及工作效率的影響。 4. 選擇切削用量的主是條件都是要有利于后面的主軸箱設(shè)計。 5. 選擇切削用量時，也要將所選動力滑臺的綜合性能考慮進去。 2.3.5 組合機床切削力的確定組合機床切削力的確定 根據(jù)之前所選定的切削用量，以及確定的切削力，作為選擇動力滑臺及夾 具設(shè)計的基礎(chǔ)；切削扭矩的確定，是方便用來確定主軸以及其他部分的傳動件 包括齒輪、傳動軸等的尺寸大小；得到后的準確切削功率，用以選擇主傳動電 機或者動力箱電機功率；同時確定刀具耐用度，以方便驗證所選刀具是否合理。 根據(jù) v=12.57mmin，f=0.12mmr， 選擇主軸轉(zhuǎn)速為 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章被加工零件工藝方案的制定 12 min/200)(1000r w vnd= （2- 1） 軸向力： 8 . 93 . 3 75 . 0 7 . 0 = bf DFN42.3006= 式中，D鉆頭直徑（mm）； f系數(shù)； b 抗拉強度（kg/mm2 ）。 扭矩： () 7 . 0 8 . 02 7 . 0 8 . 02 90855012 . 0 2000165 . 0 00165 . 0 = b fDM mNmkg=88.19.029 . 2 式中 D鉆頭直徑（mm）； f系數(shù) b 抗拉強度（kg/mm2 ）；; M扭矩（Nmm）。 切削功率： kw D Mv P42 . 0 36 . 1 207162 . 0 57.1203 . 2 36 . 1 7162 . 0 = 式中，M扭矩（Nmm）； v切削速度（m/s）。 2.4 主軸直徑的確定和主軸箱所需動力計算主軸直徑的確定和主軸箱所需動力計算 2.4.1 主軸直徑的確定主軸直徑的確定 剛度條件計算時主軸的直徑為： 4 4 2 100018032 TB G T d= （2- 2） 式中，d軸直徑（mm）； T軸所承受的轉(zhuǎn)矩（N.m ）； B系數(shù)， B=2.316（主軸）；，B=1.948（傳動軸），B=1.638。 所以，主軸軸徑 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章被加工零件工藝方案的制定 13 mmBTBd154.2319960 44 = 初取主軸軸徑為 25mm，主軸外伸長度為 100mm。 2.4.2 動力箱的選用動力箱的選用 動力箱主要根據(jù)主軸箱工作時所需要的電動機功率來選用。主軸箱所需的 電動機功率為 切空附主 PPPP+= 由此計算知動力箱切削功率為 切 P =0.42kw， 空 P 可以根據(jù)軸的直徑以及轉(zhuǎn)速 查表得出， 附 P 一般取所傳遞功率的 1%。主軸箱傳動系統(tǒng)設(shè)計之前， 空 P 無法 確定時，則 主 P 可由下式估算 12p = 切 電 p （2- 3） 式中，主軸箱傳動效率，加工黑色金屬時 =0.8- 0.9，有色金屬時 =0.7- 0.8；主軸數(shù)多，傳動復(fù)雜時取小值，反而反之。本設(shè)計中 取 0.8。 所以，所選電動機功率為 kw3 . 6 8 . 0 1242. 012p = = = 切 電 p 動力箱型號為 TD50,由W 組合機床設(shè)計簡明手冊查得，電動機型號為 Y160M- 6，電動機功率為 7.5kw，電動機轉(zhuǎn)速 970rmin，輸出軸轉(zhuǎn)速 485r/min； 動力箱輸出軸至箱底面高度為 200mm。其中 Y 表示系列代號，160 表示機座中 心高，M 表示中極極座，6 為電動機級數(shù)。 生產(chǎn)率計算卡是反映所設(shè)計機床的工作循環(huán)過程、工作時間、切削用量、 機床生產(chǎn)率和負荷率等的技術(shù)文件。通過生產(chǎn)率計算卡，我們可以分析擬定的 方案是否滿足客戶對產(chǎn)品的生產(chǎn)率及負荷率的要求以及不足， 并憑此加以改進。 (a) 理想生產(chǎn)率：Q=A/t （2- 4） 式中，A年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件）； t年工作時間（h）；雙班制工作時 =3900h； A=N(1+)(1+) =80000（1+2%）（1+1%）=82416 件 式中，年生產(chǎn)零件備品率，取 2%； 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章被加工零件工藝方案的制定 14 年生產(chǎn)零件廢品率，取 1%； 所以， Q=824163900=21.13 件h (b) 實際生產(chǎn)率： () 輔切 TT Q + =60 1 hQ T LT 件 輔 切 70.17)72 . 1 67. 1 (60 min72 . 1 5 . 005 . 0 03 . 0 075 . 0 015 . 0 05 . 0 1 min67 . 1 2440vf 1 =+= =+= = (c) 機床負荷率： % 8 . 8313.2170.17 1 = Q Q 機床負荷率一般以 65%75%為宜，機床復(fù)雜時取小值，反之取大值。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 致謝 15 第三章 主軸箱的設(shè)計 目前應(yīng)用的組合機床的作用是，根據(jù)被加工零件的加工要求，安排其中各 主軸的水平位置，并將動力和運動由電機以及動力箱傳給每個工作主軸，使之 每個主軸都可以能得到要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。 主軸箱是組合機床的重要組成部件之一，主軸箱的設(shè)計也是組合機床設(shè)計 的重要內(nèi)容。主軸箱設(shè)計的步驟大致為：根據(jù)“三圖一卡”，繪制主軸箱設(shè)計原 始依據(jù)圖；確定主軸的結(jié)構(gòu)形式及齒輪模數(shù)；擬定主軸箱的傳動系統(tǒng)；計算主 軸及傳動軸坐標；繪制坐標檢查圖；繪制主軸箱總圖及零件圖。 3.1 主軸箱的基本機構(gòu)及表達方法主軸箱的基本機構(gòu)及表達方法 3.1.1 主軸箱簡介主軸箱簡介 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， 根據(jù)加工示意圖所確定的工件加工孔數(shù)和配置、切削用量和主軸類型而設(shè) 計，由通用零件組成。能將動力箱的動力，傳遞給主軸，使之按要求的轉(zhuǎn)速和 轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)，提供切削動力。主軸箱與動力箱一起安裝于進給滑臺上，可完成鉆、 擴、絞、鏜孔等加工工序。 主軸箱按其結(jié)構(gòu)大小分為大型主軸箱和小型主軸箱這兩大類。大型又分為 通用(標準)主軸箱和專用主軸箱的兩種。專用主軸箱根據(jù)加工零件的特點，以 及其加工工藝的要求進行設(shè)計，由大量標準的專用零件組成，本設(shè)計采用的是 通用主軸箱，它主要由標準的通用零件組成。 3.1.2 通用主軸箱的組成通用主軸箱的組成 通用主軸箱在生產(chǎn)中應(yīng)用甚廣，通常有鉆削類主軸箱等，大型通用主軸箱 主要由箱體類零件，主軸，傳動軸，傳動齒輪和動力箱或電機齒輪以及葉片泵， 分油器，注油標，排油塞，防油套等防油元件組成。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 致謝 16 在主軸箱的箱體的內(nèi)部，可安裝厚度為 24mm 的齒輪三排，或厚度 32mm 的齒輪兩排；在后蓋內(nèi)，可安裝一排（后蓋厚度為 90mm、100mm 時）或兩排 （后蓋厚度為 125mm 時）齒輪。 3.1.3 通用主軸箱的通用零件通用主軸箱的通用零件 1.通用箱體類零件大概有主軸箱箱體、前蓋、后蓋、上蓋和側(cè)蓋這幾種。 箱體材料為 HT200，前、后蓋材料為 HT150，上蓋為 HT150。主軸箱后蓋與動 力箱的接觸面上聯(lián)接螺孔以及定位銷孔的大小、位置應(yīng)與動力箱聯(lián)系尺寸相適 應(yīng)。 主軸箱箱體的標準厚度為 180，而用于臥式組合機床的多軸箱前蓋厚度為 55，用于立式的則兼做油池用，因此加厚到 70；基型后蓋厚度是 90，變型后蓋 厚度為 50、100、125 這三種，可根據(jù)主軸箱內(nèi)傳動系統(tǒng)安排和動力箱與主軸箱 的連接情況合理選用。 2.通用軸類零件 通用主軸 通用主軸一般分為鉆削類和攻螺紋類兩種主軸， 本次設(shè)計中 我們使用的是鉆削類主軸。 通用傳動軸 常用的通用傳動軸按照用途和支承形式的不同可以分為圓錐滾子軸承傳動 軸、滾針軸承和推力球軸承傳動軸、潤滑泵軸、手柄軸四種。通用傳動軸材料 一般用 45 鋼，熱處理 T215；滾針軸承的材料為 20Cr 鋼，熱處理 S0.5- 1，C59. 通用齒輪 通用齒輪包括動力箱齒輪，齒寬 32mm，軸向總寬度 84mm；電動機齒輪， 齒寬 32mm；傳動齒輪，齒寬有 24mm、32mm 兩種。標準齒輪是一種不變位齒 輪的。材料也是 45 鋼，齒部高頻淬火 G54. 潤滑泵 規(guī)格較大的通用主軸箱普遍常采用 R12- 1A 類型的葉片泵進行潤滑。潤滑 泵泵出的油經(jīng)分油器流至各潤滑點。R12- 1A 葉片潤滑泵的每轉(zhuǎn)排油量為 6ml， 推薦轉(zhuǎn)速是 550- 800rmin，如果轉(zhuǎn)速過低，則會導(dǎo)致吸油困難。 其他通用零件 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 致謝 17 除上述零件外，主軸箱上還有隔套、鍵套、防油套、油杯、定位銷以及鎖 緊螺母、防松墊圈等，這些零件都已經(jīng)符合國際標準化或通用化，所以說也是 比較普遍的了。 3.2 繪制主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖繪制主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的，其主要內(nèi)容如下： 1.根據(jù)機床聯(lián)系尺寸圖，繪制主軸箱外形圖，并標注輪廓尺寸和驅(qū)動軸定 位銷孔的位置。 2.根據(jù)聯(lián)系尺寸圖和加工示意圖，畫出工件與主軸箱的對應(yīng)位置尺寸，標 注所有主軸的坐標值和工件輪廓尺寸。在原始依據(jù)圖中應(yīng)注意：主軸箱與工件 的擺放位置，一般情況下來說，工件在主軸箱前面。確定主軸箱的兩定位銷孔 中心連線為橫坐標，因為工件和加工孔對稱，選擇箱體中垂線為縱坐標。 3.標注各主軸的轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)方向。絕大部分主軸為逆時針（面對主軸看）， 故逆時針轉(zhuǎn)向不與標注，只標注順時針轉(zhuǎn)向主軸的。 4.列表說明各主軸的工序內(nèi)容、切削用量以及主軸的外伸尺寸。 5.表明動力部件的型號及其性能參數(shù)。 本設(shè)計中，從“三圖一卡”中可知： 主軸箱輪廓尺寸 800500mm； 工件輪廓尺寸和各孔位置尺寸； 工件和主軸的相對位置尺寸。 根據(jù)這些尺寸數(shù)據(jù)可繪制出主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖和附表。附表： （a）被加工零件 名稱：75 拖拉機側(cè)支架 材料：2G 硬度：HB180227 （b）主軸外伸尺寸及切削用量 主軸外伸長度為 100mm 切削用量：f=0.12mmr， =24mmmin （c）動力部件 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 致謝 18 TD50 型動力箱電機功率 7.5kw，轉(zhuǎn)速 970rmin，驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速 485rmin， 驅(qū)動軸到滑臺表面距離為 200mm. 因此，可初步繪制出原始依據(jù)圖，如下： 圖 3 組合機床立式主軸原始依據(jù)圖 圖 4 主軸箱輪廓尺寸的確定 3.3 確定主軸結(jié)構(gòu)型式及齒輪模數(shù)確定主軸結(jié)構(gòu)型式及齒輪模數(shù) 一般情況下，根據(jù)被加工工件的加工工藝、刀具、主軸的連接結(jié)構(gòu)和刀具 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 致謝 19 的進給抗力以及切削轉(zhuǎn)矩來確定主軸的結(jié)構(gòu)形式。 加工主軸再被鉆削的過程中， 需承受很大的單向軸向力，故最好選用向心球軸承和推力球軸承組合的支承結(jié) 構(gòu)，且推力球軸承配置在主軸前端，這樣的話不僅整個結(jié)構(gòu)更加科學(xué)被壓迫力 也增加；如主軸前進和后退兩個方向都要需要進行切削時，可選用前后支承都 是圓錐滾子軸承的主軸結(jié)構(gòu)，以方便承受兩個方向的軸向力同時保證安全；如 果主軸孔間距較小，可選用滾針軸承和推力球軸承組合的支承結(jié)構(gòu)，但這種結(jié) 構(gòu)的主軸精度和裝配工藝性都比較差，除非必要時一般不選用。這次設(shè)計的是 空間鉆孔，可采用第一種主軸結(jié)構(gòu)型式，即向心球軸承和推力球軸承組合的支 承結(jié)構(gòu)。 齒輪模數(shù)一般用類比法確定，本設(shè)計采用下式估算, 51 . 1 4 . 1 9 . 20020 42 . 0 )3230()3230( 33 = = zn P m 式中，m所估算的齒輪模數(shù)（mm）； P齒輪所傳遞的功率（kw）； z一對嚙合齒輪中的小齒輪齒數(shù)； n小齒輪的轉(zhuǎn)速（rmin）。 主軸箱中的齒輪模數(shù)常用 2、2.5、3、3.5、4 幾種。本設(shè)計中考慮到加工孔 之間的距離，初定模數(shù) m=3mm. 3.4 主軸箱的傳動系統(tǒng)設(shè)計主軸箱的傳動系統(tǒng)設(shè)計 組合機床主軸箱的傳動系統(tǒng)是保證這個加工過程穩(wěn)定進行的首要條件，就 是用一定數(shù)量的傳動元件，把動力箱的輸出軸與各主軸連接起來，組成一定的 傳動鏈，并滿足各軸的轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)向要求。主軸箱的特點就是：針對某零件加 工工序中的特定工序恒速加工，傳動鏈短；多主軸同時進行加工，傳動鏈分支 多。因此，主軸箱的傳動設(shè)計，以獲得需要的主軸轉(zhuǎn)速和旋向為原則，不存在 通用機床前緩沖后急的最小傳動比限制，甚至可用升速傳動副驅(qū)動主軸。 3.4.1 對主軸箱傳動系統(tǒng)的一般