汽車變速箱兩端面液壓雙頭組合銑床的設(shè)計(jì)

PAGE49汽車變速箱兩端面液壓雙頭組合銑床的設(shè)計(jì)摘要本課題設(shè)計(jì)一臺(tái)粗銑汽車變速箱兩端面液壓雙頭組合銑床,主要完成組合銑床的總體設(shè)計(jì)、主軸箱及設(shè)計(jì)及其液壓部分的設(shè)計(jì)。根據(jù)汽車變速箱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度及生產(chǎn)率等要求，確定該機(jī)床為雙工位臥式組合機(jī)床；考慮工件尺寸精度，表面粗糙度，切屑的排除及生產(chǎn)率等因素，選用硬質(zhì)合金套式面銑刀；根據(jù)工件的尺寸、特點(diǎn)及其材料選擇切削用量；然后,再經(jīng)過切削用量來確定組合機(jī)床的通用部件；最后進(jìn)行組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)。由于是粗銑柴油機(jī)汽缸體兩端面,則夾具的設(shè)計(jì)采用“一面兩銷”定位,液壓夾緊，一次裝夾加工柴油機(jī)汽缸體的兩個(gè)端面，保證了加工精度，提高了生產(chǎn)效率。在設(shè)計(jì)之中，盡量選用通用件，減少了制造成本，增加了經(jīng)濟(jì)效益。通過本次設(shè)計(jì)可以達(dá)到效果是：所設(shè)計(jì)的組合銑床和夾具能滿足其工作狀態(tài)的質(zhì)量要求,使用時(shí)安全可靠,易于維修。關(guān)鍵詞：組合銑床汽車變速箱銑刀主軸箱AbstractThistopicdesignaroughmillingautomobilegearboxtwoendmillingmachine,hydraulicdoublecombinationofmainmachinecombinationoveralldesign,spindleboxanddesignandthedesignofhydraulicparts.Accordingtothestructurecharacteristicsoftheautomobilegearbox,machiningpartsandprecisionandsurfaceroughnessandproductivity,determinethemachinefordouble-positionhorizontalcombinationmachinetools.Consideredtothefactorofthesizeprecision,surfaceroughness,scrapremovesandproductivityandsoonoftheworkpiece,selectstheHardalloynotgrindtypesurfacemillingcutter.Accordingtoworkpiecesize,characteristicanditsmaterialchoicecuttingspecifications;Becauseofthethickmilldieselenginecylinderbodytwosides,thenthejigdesignuse"twosellsthelocalizationatthesametime",Manualclamps,anattireclampsprocessesthedieselenginetobemadthecylinderbodytwosides;accordingtowillworkreceivesthecuttingforcetocalculateclampsthestrength;againaccordingtoclampsthestrength,choosethedeterminationclampthespecial-purposepart.Duringthedesign,thestandardpartsareselectedasfaraspossible,toreducedtheproductioncost,increasedtheeconomicefficiency.Thisdesignmayachievetheeffectsasfowllows:themodularmillingmachineandthejigcansatisfyitsthequalityrequirementatworkingstatus,it’ssafe,andeasytoservice.Keyword:themodularmillingmachineAutogearboxmillingcuttermainspindle目錄摘要 iAbstract ii1引言 52總體方案論證 52.1被加工零件分析 52.2工藝方案的制定 52.3加工設(shè)備方案選擇 62.4確定機(jī)床總體布局 63切削用量的選擇及計(jì)算 83.1切削刀具的選擇 83.2切削用量的選擇 83.3切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率的確定 94組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 124.1被加工零件工序圖 134.2加工示意圖 144.3機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 154.3.1動(dòng)力部件的選擇 154.3.2滑臺(tái)及相配底座的選擇 154.3.3確定機(jī)床的裝料高度H 164.4機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 164.4.1理想生產(chǎn)率Q 164.4.2實(shí)際生產(chǎn)率Q1 174.4.3機(jī)床負(fù)荷率?負(fù) 184.4.4編寫機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 195主軸箱設(shè)計(jì) 215.1主軸及傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 215.2主軸箱傳動(dòng)計(jì)算 235.2.1傳動(dòng)比分配 235.2.2傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及齒輪的排布 245.3主軸箱的潤(rùn)滑及油泵軸的確定 265.4軸的計(jì)算及主軸校核 265.5齒輪的校核 295.6軸承的選擇與校核 326液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 356.1負(fù)載分析 356.2負(fù)載圖和速度圖的繪制 366.3液壓缸主要參數(shù)的確定 366.4擬定液壓系統(tǒng)原理圖 406.4.1液壓系統(tǒng)的工作要求的確定 406.4.2擬定液壓系統(tǒng)圖 406.5計(jì)算和選擇液壓元件 446.5.1確定液壓泵的最高工作壓力 446.5.2確定液壓泵流量 446.5.3選擇液壓泵規(guī)格 446.6閥類元件的選擇 456.7油管的確定 456.8確定其它輔助裝置 466.9發(fā)熱及油箱容量計(jì)算 46結(jié)論 47致謝 48參考文獻(xiàn) 491引言組合機(jī)床是根據(jù)工件加工要求，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種高效專用機(jī)床。組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，有以下兩種情況：其一，是根據(jù)具體加工對(duì)象的具體情況進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。其二，隨著組合機(jī)床在我國(guó)機(jī)械行業(yè)的廣泛使用，廣大工人總結(jié)自己生產(chǎn)和使用組合機(jī)床的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)組合機(jī)床不僅在其組成部件方面有共性，可設(shè)計(jì)成通用部件，而且一些行業(yè)的在完成一定工藝范圍的組合機(jī)床是極其相似的，有可能設(shè)計(jì)為通用機(jī)床，這種機(jī)床稱為“專能組合機(jī)床”。這種組合機(jī)床就不需要每次按具體加工對(duì)象進(jìn)行專門設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，而是可以設(shè)計(jì)成通用品種，組織成批生產(chǎn)，然后按被加工的零件的具體需要，配以簡(jiǎn)單的夾具及刀具，即可組成加工一定對(duì)象的高效率設(shè)備。近10年來，許多汽車制造廠商都在推行并行政策，并有不少組合機(jī)床制造廠與汽車廠密切合作應(yīng)用這一方法來加速專用裝備的設(shè)計(jì)制造。我國(guó)機(jī)械制造業(yè)各企業(yè)有大量的通用設(shè)備，在發(fā)展現(xiàn)代機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)時(shí)，若以原有的設(shè)備為主，合理調(diào)整機(jī)床布局，添加少量的數(shù)控設(shè)備，引入CAD／CAM技術(shù)，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)自動(dòng)化管理的優(yōu)勢(shì)和人的創(chuàng)造性，共同構(gòu)成一個(gè)以人為中心、以信息自動(dòng)化為先導(dǎo)、樹立自主的單元化生產(chǎn)系統(tǒng)，為我國(guó)機(jī)械制造業(yè)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用提供了一條投資少、見效快、效益高、符合我國(guó)國(guó)情的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用新途徑。特別是近20年來，隨著組合機(jī)床的發(fā)展，作為組合機(jī)床主要用戶的汽車和內(nèi)燃機(jī)等行業(yè)也有很大的變化，起產(chǎn)品市場(chǎng)壽命不斷縮短，品種日益增多且質(zhì)量不斷提高。這些因素同時(shí)也有力地推動(dòng)和激勵(lì)了組合機(jī)床的不斷發(fā)展。組合機(jī)床的發(fā)展主要有以下2點(diǎn):(1)組合機(jī)床品種的發(fā)展；(2)組合機(jī)床柔性化的發(fā)展。組合機(jī)床是一項(xiàng)發(fā)展投資少、見效快的低成本自動(dòng)化技術(shù)，它的興起會(huì)帶動(dòng)我國(guó)企業(yè)的發(fā)展，為市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)帶來明顯的效益；它的發(fā)展促進(jìn)了我國(guó)工業(yè)的自動(dòng)化程度的日益完善，同時(shí)帶來技術(shù)和裝備上的革新。組合機(jī)床的使用能夠使生產(chǎn)過程全盤自動(dòng)化，全面提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，大幅度的節(jié)省了勞動(dòng)力，機(jī)床上的標(biāo)準(zhǔn)零件和通用部件占全部機(jī)床零件總量的70%--80%，設(shè)計(jì)周期短，易于改裝和維修。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是汽車變速箱兩端面銑削液壓組合機(jī)床設(shè)計(jì)。根據(jù)汽車變速箱兩側(cè)面的位置、加工精度等主要的設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)出技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理和工作上可靠的雙面粗銑的組合機(jī)床。組合機(jī)床的加工精度基本上是由夾具來保證的,因此它與一般機(jī)床夾具不同。本次設(shè)計(jì)的組合機(jī)床夾具主要對(duì)汽車變速箱兩端面的粗銑，因此采用面兩銷定位方式,即利用零件上的一個(gè)平面和該平面上的兩個(gè)孔作為定位基準(zhǔn)。一個(gè)孔插圓柱銷,另一個(gè)孔插菱形銷。這種定位方法保證了理論上的六點(diǎn)定定位原則(平面上三個(gè)點(diǎn),圓柱銷兩個(gè)點(diǎn)和菱形銷一個(gè)點(diǎn))。要設(shè)計(jì)出這種組合機(jī)床，要先對(duì)汽車變速箱體結(jié)構(gòu)進(jìn)行工藝性分析,確定整體的設(shè)計(jì)方案，提出一到兩種可行性比較高的初步設(shè)計(jì)方案；根據(jù)目前所提供的工況條件，每天的工作時(shí)間、強(qiáng)度等對(duì)初步設(shè)計(jì)方案進(jìn)行論證，最后根據(jù)論證結(jié)果選擇最合適的設(shè)計(jì)方案；再進(jìn)行組合機(jī)床方案圖樣文件設(shè)計(jì)：被加工零件加工工序圖，加工示意圖，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖以及生產(chǎn)率計(jì)算卡。本次設(shè)計(jì)的組合機(jī)床能同時(shí)粗銑汽車變速箱體的兩端面，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，從而降低了零件的加工成本。2總體方案論證設(shè)計(jì)的機(jī)床要滿足加工要求、保證加工精度；盡可能選用通用件、以降低成本。因此根據(jù)上述要求和汽車變速箱體的加工特點(diǎn)來確定設(shè)計(jì)方案。2.1被加工零件分析被加工零件：汽車變速箱體材料：HT250硬度：HT150 年產(chǎn)量：70000件加工部位：兩端面加工要求：汽車變速箱體兩端面糙度度被加工到6.3，兩端面尺寸至371±0.25mm。2.2工藝方案的制定工藝方案的擬訂是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步。組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)要注重工件及其加工的工藝分析，只有制定出先進(jìn)合理的工藝方案,才能設(shè)計(jì)出先進(jìn)合理的組合機(jī)床。根據(jù)指定的加工要求,提出若干個(gè)工藝方案,擇其佳者。工藝方案確定了,組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)、性能、運(yùn)動(dòng)、傳動(dòng)、布局等一系列問題也就解決了。所以，工藝方案設(shè)計(jì)是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。而且工藝方案在很大程度上決定了組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)配置和使用性能。因此，必須認(rèn)真分析被加工零件圖紙,深入了解被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術(shù)要求及生產(chǎn)率要求等一些因素。擬定組合機(jī)床工藝方案的一般步驟如下：1．分析、研究加工要求和現(xiàn)場(chǎng)工藝，在制訂組合機(jī)床工藝方案時(shí)，首先要分析、研究被加工零件，如被加工零件的用途及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工部位及其精度、表面粗糙度、技術(shù)要求及生產(chǎn)綱領(lǐng)；其次深入現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析零件的加工工藝方法、定位夾緊方式、所采用的設(shè)備、刀具及切用量、生產(chǎn)率情況等。2．定位基準(zhǔn)和夾壓部位的選擇組合機(jī)床一般為工序集中的多刀加工，不但切削負(fù)荷大，而且工件受力方面變化。因此，正確選擇定位基準(zhǔn)和夾壓部位是保證加工精度的重要條件。本道工序主要是加工毛坯，因此，還要對(duì)毛坯基準(zhǔn)選擇考慮有關(guān)工序加工余量的均勻性。定位夾壓部位的選擇應(yīng)在有足夠的夾緊力下工件產(chǎn)生的變形最小，并且夾具易于設(shè)置導(dǎo)向和能過刀具。本道工序：粗銑汽車變速箱體兩端面。2.3加工設(shè)備方案選擇在機(jī)械制造業(yè)中，金屬切削機(jī)床占機(jī)械設(shè)備總臺(tái)數(shù)的50%～70%，它負(fù)擔(dān)的工作量約占一半左右，其中有30%～50%的工作量是由組合機(jī)床來完成的，同時(shí)，機(jī)械加工方法是機(jī)電產(chǎn)品及零部件生產(chǎn)的主要方法，且機(jī)械加工質(zhì)量又是提高整個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。因此，組合機(jī)床的開發(fā)、設(shè)計(jì)，是機(jī)械制造行業(yè)一項(xiàng)非常重要的工作。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)，配以少量專用部件組成的一種高效專用機(jī)床，具有如下特點(diǎn)：1．生產(chǎn)率高；2．加工精度穩(wěn)定；3．研制周期快，便于設(shè)計(jì)、制造和使用、維護(hù)；4．自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低；5．配置靈活，可按工件或工序要求靈活組成機(jī)床自動(dòng)線，易于改裝，產(chǎn)品或工藝變化時(shí)，通用部件還可以重復(fù)利用；6．使用穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)床費(fèi)用低。由于被加工零件已定型，生產(chǎn)批量較大，加工要求較高，所以必須采用組合機(jī)床來進(jìn)行生產(chǎn)，同時(shí)又是針對(duì)雙面加工。因此，采用組合機(jī)床來進(jìn)行加工是較適宜、理想的生產(chǎn)方案。2.4確定機(jī)床總體布局根據(jù)上述確定的加工工藝方案，按照工序集中程度和生產(chǎn)批量大小，機(jī)床總體布局主要有如下配制型式：1．多工位組合機(jī)床多工位組合機(jī)床：主要用于中、小零件加工。生產(chǎn)占地面積大，但生產(chǎn)率高。這種方式若配合工作臺(tái)的移動(dòng)和精確定位，可以組成組合機(jī)床自動(dòng)線，則自動(dòng)化程度和生產(chǎn)率均很高。2.單工位組合機(jī)床各種型式的單工位組合機(jī)床，通常可安裝一個(gè)工件，特別適宜于大、中型箱體類零件的加工。根據(jù)配置動(dòng)力部件的型式和數(shù)量，這類機(jī)床可分為單面、多面及復(fù)合式。這種方式組成靈活，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由于單工位加工，其機(jī)動(dòng)時(shí)間與輔助時(shí)間不能重合，因而生產(chǎn)率比多工位機(jī)床低。根據(jù)以上所述,汽車變速箱體的結(jié)構(gòu)是比較規(guī)則的長(zhǎng)方體，從裝夾的角度來看，臥式平放比較方便，采用臥式組合機(jī)床加平面，有利于排屑，也減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。且汽車變速箱體屬于中型加工零件，在本次設(shè)計(jì)中，銑平面工序是主要工序內(nèi)容。因此為了保證銑平面的加工精度和結(jié)合被加工零件加工特點(diǎn)，臥式單工位組合機(jī)床是較好的選擇。臥式單工位組合機(jī)床又可分為臥式單面組合機(jī)床，臥式多面組合機(jī)床等。若采用臥式單面組合機(jī)床，加工兩端面需經(jīng)過兩次裝夾，增加輔助時(shí)間，成本高，生產(chǎn)效率低，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。因此，采用臥式雙面組合機(jī)床是合理的選擇。其特點(diǎn)：工件安裝在夾具里，工件和夾具裝在銑削工作臺(tái)上，刀具相對(duì)固定，銑削工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。生產(chǎn)占地面積小，加工精度高。3切削用量的選擇及計(jì)算3.1切削刀具的選擇在生產(chǎn)線上，由于銑削平面的走刀長(zhǎng)度一般比孔加工的走刀長(zhǎng)度長(zhǎng)的多，為了提高切削用量應(yīng)采用硬質(zhì)合金套式面銑刀。由參考文獻(xiàn)[3]，粗齒﹑中齒﹑細(xì)齒面銑刀刀片材料為YG6(銑鑄鐵)及YT14(銑鋼)，密齒面銑刀刀片材料為YG6，銑鋁合金面銑刀刀片材料為YT14。由加工箱體外形尺寸，結(jié)合參考文獻(xiàn)[4]表14-67，箱體端面為371×308.5，為大平面，以及被加工零件材料為HT250，因此選用刀片材料為YG6，刀盤直徑為315mm的硬質(zhì)合金套式面銑刀。又因?yàn)楸镜拦ば蚴谴帚?，粗糙度要求不高，選中齒銑刀。齒數(shù)選擇由參考文獻(xiàn)[3]表7-25，得中齒銑刀的齒數(shù)為18。故設(shè)計(jì)的組合銑床選擇的刀具為：硬質(zhì)合金套式中齒面銑刀，材料為YG6，齒數(shù)為18。3.2切削用量的選擇在組合機(jī)床工藝方案確定過程中，工藝方法和切削用量選擇是否合理，對(duì)組合機(jī)床的加工精度，生產(chǎn)率，刀具耐用度，機(jī)床的結(jié)構(gòu)形式及工作可靠性均有較大的影響。在大多情況下，組合機(jī)床為多軸、多刀、多面同時(shí)切削，為盡量減少時(shí)間和刀具的損耗，保證機(jī)床生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)效果，因此，切削用量比一般機(jī)床單刀加工低30%左右。組合機(jī)床通常用動(dòng)力滑臺(tái)來帶動(dòng)刀具進(jìn)給，由于多軸箱上同時(shí)工作的刀具種類不同且直徑大小不同，其切削用量也各有特點(diǎn)。因此，一般先按各刀具選擇較合理的切削速度v(m/min)和每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f(mm/r)，再根據(jù)其中工作時(shí)間最長(zhǎng)，負(fù)荷最重，刃磨較困難的刀具來確定并調(diào)整每轉(zhuǎn)進(jìn)給量和轉(zhuǎn)速，通常用試湊法來滿足每分鐘進(jìn)給量相同的要求。從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求等進(jìn)行分析，按照經(jīng)濟(jì)地滿足加工要求的原則，合理的選擇切削用量。本次設(shè)計(jì)中，采用查表法選擇加工汽車變速箱體體量端面的切削用量。由參考文獻(xiàn)[4]表14-70，查得：銑削深度為2-5mm，在這里取銑削深度ap=4.5mm銑削速度為50-80m/min，取銑削速度vc=110m/min每齒進(jìn)給量fz為為0.2-0.4mm/z，取fz=0.2mm/z主軸轉(zhuǎn)速n===111.2r/min取n=111.2r/min進(jìn)給速度：vf=160mm/min3.3切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率的確定 根據(jù)選擇的切削用量，確定切削力，作為選擇動(dòng)力部件（滑臺(tái)）設(shè)計(jì)的依據(jù)；確定切削扭矩，用以確定主軸及其他傳動(dòng)件的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動(dòng)電機(jī)功率。從不同的工作循環(huán)，現(xiàn)分兩種方案進(jìn)行討論。方案Ⅰ：進(jìn)料——加工——下料具體的加工過程：首先工件進(jìn)料，溜板箱快速進(jìn)給，然后工件進(jìn)行加工（工進(jìn)），最后工件直接下料。備注：需要2個(gè)操作工即可完成進(jìn)料、出料的工作，不需要退刀方案Ⅱ：進(jìn)料——加工——退刀——下料具體的加工過程：首先工件進(jìn)料，溜板箱快速進(jìn)給，然后工件進(jìn)行工進(jìn)（即加工工件），再兩主軸往外移動(dòng)一點(diǎn)（實(shí)現(xiàn)退刀），最后溜板箱回到原位，工件下料。備注：只需1個(gè)操作工即可完成進(jìn)料、出料的工作，需要退刀。方案分析：方案Ⅰ：優(yōu)點(diǎn)：機(jī)床結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期較快，效率高，易融于自動(dòng)生產(chǎn)線上利用缺點(diǎn)：需要2個(gè)操作工即可完成進(jìn)料、出料的工作，人力投資比較大。方案Ⅱ：優(yōu)點(diǎn)：需要的人力資源較少缺點(diǎn)：由于考慮退刀，故機(jī)床結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，生產(chǎn)周期較慢，效率不高整體綜上分析，由于現(xiàn)代組合機(jī)床用于自動(dòng)生產(chǎn)線上，故本次選方案Ⅰ。方案Ⅰ銑削力的計(jì)算：由參考文獻(xiàn)[13]表4-6查得：F=513×ap0.9×fz0.74×D-1.0×ae1.0×z×K（3-1）式中P-銑削力(N)；ap-銑削深度(mm)；fz-每齒進(jìn)給量(mm/z)；D-銑刀直徑(mm)；ae-銑削寬度(mm)；z-銑刀的齒數(shù)。K==0.878由前面計(jì)算的切削用量得，ap=4.5mm；fz=0.2mm/z；D=315mm；ae=308.5mm；z=18。將上述數(shù)值代入式（3-1）得：F=513×ap0.9×fz0.74×D-1.0×ae1.0×z×K=513×4.50.9×0.20.74×315-1.0×308.51.0×18×0.878=8343(N)切削功率：P切==8343×/1000=15.3kw主軸轉(zhuǎn)矩：T=9.55×106×P/n=9.55×106×15.3/111.2=1.32×106N.mm4組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)，通常是針對(duì)具體加工零件，擬訂工藝和結(jié)構(gòu)方案，并進(jìn)行方案圖樣和有關(guān)技術(shù)文件設(shè)計(jì)。并且在選取定加工方法和機(jī)床總體布局結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上繪制組合機(jī)床“三圖一卡”。其內(nèi)容包括：繪制被加工零件工序圖，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，加工示意圖和編制機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡等。4.1被加工零件工序圖本次設(shè)計(jì)的組合機(jī)床主要對(duì)汽車變速箱體兩端面的粗銑。因此采用一面兩銷定位方式，即利用零件上的一個(gè)平面和該平面上的兩個(gè)孔作為定位基準(zhǔn)。一個(gè)孔插圓柱銷，另一個(gè)孔插菱形銷。這種定位方法保證了理論上的六點(diǎn)定定位原則(平面上三個(gè)點(diǎn),圓柱銷兩個(gè)點(diǎn)和菱形銷一個(gè)點(diǎn))，但是在實(shí)踐中，在大多數(shù)情況下，工件的一個(gè)平面，在夾具中不是支承在三個(gè)點(diǎn)上，而是支承在四個(gè)或者更多一些的支承點(diǎn)上，有時(shí)放在兩條長(zhǎng)的支承板上，這樣可以提高“機(jī)床-夾具-刀具-工件”系統(tǒng)的剛性，避免夾壓力和切削力超出支承點(diǎn)，引起工件的彈性變形，這種變形不僅影響加工精度，還會(huì)引起振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)造成刀具的折斷。由于本次的加工的工序是在加工好汽車變速箱體頂?shù)酌娴那闆r下進(jìn)行的，因此被加工零件的頂、底面是較光滑的，因此采用汽車變速箱體的下底面作為定位基準(zhǔn)，再在該面鉆兩個(gè)銷孔，這樣就保證了理論上的六點(diǎn)定位原則。被加工零件圖是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是制造、使用、檢驗(yàn)和調(diào)整機(jī)床的重要技術(shù)文件。它的要求被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸及與本機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)的部位的結(jié)構(gòu)開頭及尺寸相符。加工用定位基準(zhǔn)、夾緊部位及夾緊方向，以便依次進(jìn)行夾具定位支承、夾緊、導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)。本道工序加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形狀位置尺寸精度及技術(shù)要求，還包括本道工序?qū)η暗拦ば蛱岢龅囊蟆１窘M合機(jī)床以汽車變速箱體為加工對(duì)象進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)工序圖簡(jiǎn)要說明及與本機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)的技術(shù)指標(biāo)如下：1．定位方法：采用一面兩銷定位方式，即利用汽車變速箱體底面和該平面上的兩個(gè)孔作為定位基準(zhǔn)。一個(gè)孔插圓柱銷，另一個(gè)孔插菱形銷；2．零件材料：HT250；3．硬度：HT150；4．方框內(nèi)尺寸及相應(yīng)粗糙度為本機(jī)床所保證，其余尺寸及相應(yīng)光潔度為前序保證；5．單邊加工余量：4.5mm。本汽車變速箱體的被加工零件工序圖如下：圖4-1被加工零件工序圖4.2加工示意圖零件的加工方案要通過加工示意圖反映出來，加工示意圖表示被加工零件在機(jī)床上的加工過程中工件、夾具、刀具等機(jī)床各部件間的相對(duì)位置關(guān)系。因此，加工示意圖是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要圖樣之一，在總體設(shè)計(jì)中占據(jù)重要地位。其主要內(nèi)容為：1．反映機(jī)床的加工方法，切削用量及工作循環(huán)。2．決定刀具類型、數(shù)量、結(jié)構(gòu)、尺寸。3．決定主軸的結(jié)構(gòu)類型，規(guī)格尺寸及外伸長(zhǎng)度。4．選擇標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)專用的接桿，浮動(dòng)卡頭，導(dǎo)向裝置，刀桿托架等。5．標(biāo)明主軸、接桿、夾具與工件之間的聯(lián)系尺寸，配合及精度。加工示意圖的畫法有如下要求：1．加工示意圖的繪制順序是：先按比例用細(xì)實(shí)線繪出工作加工部位和局部結(jié)構(gòu)的展開圖。加工表面用粗實(shí)線畫。為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，相同加工部位的加工示意圖只需表示其中之一，即同一主軸箱里結(jié)構(gòu)尺寸相同的主軸可只畫一根。2．一般情況下，在加工示意圖上，主軸分布可不按真實(shí)距離繪制。3．主軸應(yīng)從多軸箱端面畫起。刀具應(yīng)處于加工終了位置。標(biāo)準(zhǔn)的通用結(jié)構(gòu)只畫外輪廓，但需加注規(guī)格代號(hào)。本組合機(jī)床加工示意圖如下：圖4-2機(jī)床加工示意圖4.3機(jī)床聯(lián)系尺寸圖機(jī)床聯(lián)系尺寸圖用來表示機(jī)床各組成部件的相互裝配聯(lián)系和運(yùn)動(dòng)關(guān)系，可用以檢驗(yàn)機(jī)床各部件相對(duì)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(jìn)一步開展主軸箱等專用部件的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。聯(lián)系尺寸圖，它表示機(jī)床的配置型式及總體布局。繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖有以下要求：1.以適當(dāng)數(shù)量的視圖按同一比例畫出機(jī)床各主要組成部件的外形輪廓及相關(guān)位置，表明機(jī)床的配置型式及總體布局，主視圖應(yīng)與機(jī)床實(shí)際加工狀態(tài)一致。2.圖上應(yīng)盡量減少不必要的線條及尺寸，但反映各部件的聯(lián)系尺寸，專用部件的主要輪廓尺寸，運(yùn)動(dòng)部件的極限位置及行程尺寸，必須完整齊全，至于各部件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)不必畫出，可留在具體設(shè)計(jì)部件時(shí)完成。3.為便于開展部件設(shè)計(jì)，聯(lián)系尺寸圖上應(yīng)標(biāo)注通用部件的規(guī)格代號(hào)，電動(dòng)機(jī)型號(hào)，功率及轉(zhuǎn)速，并注明機(jī)床部件的分組情況及總行程。4.3.1動(dòng)力部件的選擇由于功率損耗，取=0.9；P==16.2KW取功率儲(chǔ)備系數(shù)為12%，P＇=16.2（1+12%）=18.1KW；取P＇≈18.5KW。由參考文獻(xiàn)[4]表5-39查得：選用1TD63-=5\*ROMANV動(dòng)力箱；選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)：Y180M-4；同步轉(zhuǎn)速n=1470r/min，輸出軸轉(zhuǎn)速n1=730r/min，P電機(jī)=18.5KW。4.3.2滑臺(tái)及相配底座的選擇根據(jù)選定量及工作行程和工件尺寸大小，由參考文獻(xiàn)[4]表5-2查知應(yīng)選擇1HY63系列液壓滑臺(tái)，相應(yīng)的側(cè)底座為1CC631。表5-11HY63型液壓滑臺(tái)主要技術(shù)性能型號(hào)臺(tái)面寬度臺(tái)面長(zhǎng)度行程快進(jìn)速度(m/min)工進(jìn)速度(mm/min)最大進(jìn)給力（N）1HY505001000Ⅱ型6306.310-350320004.3.3確定機(jī)床的裝料高度H裝料高度一般是指工件安裝基面至地面的垂直距離?？紤]剛度，結(jié)構(gòu)要功能和使用要求等因素，新頒國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)裝料高度為1060mm，與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO一致。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)常在850~1060由于滑臺(tái)高度為400mm，滑臺(tái)底座高度為630mm，夾具底座高度為220mm，則裝料高度為：H=400mm+630mm+220mm=1250mm。圖4-3機(jī)床總聯(lián)系尺寸圖4.4機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡根據(jù)加工示意圖所確定的工作循環(huán)及切削用量等，就可以計(jì)算出機(jī)床生產(chǎn)率度編制生產(chǎn)率計(jì)算卡。組合機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡是按一定格式要求編制的，反映零件在機(jī)床上的加工過程，工作時(shí)間，機(jī)床生產(chǎn)率，機(jī)床負(fù)荷率的簡(jiǎn)明表格。它是用戶驗(yàn)收機(jī)床生產(chǎn)效率的重要依據(jù)。4.4.1理想生產(chǎn)率Q理想生產(chǎn)率Q（單件為件/h）是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)A（包括備品及廢品率）所要求的機(jī)床生產(chǎn)率。它與全年工時(shí)總數(shù)tk有關(guān)，一般情況下，單班制取2350h,兩班制取4600h，則：Q=有已知條件知，A=70000件，tk=4600h則由上式得Q==15.2（件）4.4.2實(shí)際生產(chǎn)率Q1實(shí)際生產(chǎn)率（單位為件/h）是指所設(shè)計(jì)機(jī)床每小時(shí)實(shí)際可生產(chǎn)的零件數(shù)量。則：Q1=式中，T單—生產(chǎn)一個(gè)零件所需時(shí)間（min），可按下式計(jì)算：T單=t切+t輔=(+t停)+（+t移+t裝卸）式中L1—分別為刀具第Ⅰ工作進(jìn)給長(zhǎng)度，單位為mm；vf1﹑vf2—分別為刀具第Ⅰ﹑第Ⅱ工作進(jìn)給量，單位為mm/min；t?！?dāng)加工沉孔﹑止口﹑锪窩﹑倒角﹑光整表面時(shí)，滑臺(tái)在死擋鐵上的停留時(shí)間，通常指刀具在加工終了時(shí)無進(jìn)給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)5~10轉(zhuǎn)所需的時(shí)間，單位為min；L快進(jìn)﹑L快退—分別為動(dòng)力部件快進(jìn)，快退行程長(zhǎng)度，單位為mm；vfk—?jiǎng)恿Σ考煨谐趟俣?。用機(jī)械動(dòng)力部件時(shí)取5~6m/min；用液壓動(dòng)力部件時(shí)取3~10m/min；t移—直線移動(dòng)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行一次工位轉(zhuǎn)換時(shí)間，一般取0。1min；t裝卸—工件裝﹑卸（包括定位或撤消定位﹑夾緊或松開﹑清理基面或切屑及吊運(yùn)工件等）時(shí)間。它取決于裝卸自動(dòng)化程度﹑工件重量大小﹑裝卸是否方便及工人的熟練程度。通常取0.5~1.5min。由已知條件知，L1=320mm；vf1=160mm/min；t停=0；L快進(jìn)=310mm；t移=0.1min；L快退=310mm+320mm=630mm；vfk=6.3m/min=6300mm/min；t移=0.1min；t裝卸=0.5min。所以，由公式得：T單=++0.1+0.55=2.8（min）則實(shí)際生產(chǎn)率為：Q1===21.4（件/h）由于Q1>Q，即機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率滿足理想生產(chǎn)率，則所選擇的切削用量符合機(jī)床設(shè)計(jì)。4.4.3機(jī)床負(fù)荷率?負(fù)當(dāng)Q1>Q，機(jī)床負(fù)荷率為二者之比。即：?負(fù)===0.71=71%對(duì)照組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表3-8知，負(fù)荷率滿足組合機(jī)床要求。（組合機(jī)床負(fù)荷率一般在0.70-0.9）。4.4.4編寫機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡被加工零件圖號(hào)A1毛坯種類鑄件名稱汽車變速箱兩端面液壓雙頭組合銑床的設(shè)計(jì)毛坯重量15kg材料灰鑄鐵硬度HT150工序名稱粗銑前后端面工序號(hào)15序號(hào)工序名稱被加工件數(shù)量加工長(zhǎng)度（mm）工作行程（mm）切削速度（m/min）轉(zhuǎn)速（r/min）進(jìn)給量（mm/min）機(jī)動(dòng)時(shí)間輔助時(shí)間共計(jì)1裝卸工件10.500.502左滑臺(tái)銑端面快進(jìn)31063000.050.05對(duì)刀0.0100.010銑左端面4.532011046.716022快退63063000.10.13右滑臺(tái)銑端面快進(jìn)31063000.025對(duì)刀0.010銑右端面4.532011046.71602快退63063000.1備注裝卸工件時(shí)間取決于操作者的熟練程度。本機(jī)床計(jì)算時(shí)安裝卸一次為0.5min計(jì)算。共計(jì)2.8min單位工時(shí)2.8min機(jī)床生產(chǎn)率21.4件/小時(shí)機(jī)床負(fù)荷率71%5主軸箱設(shè)計(jì)多軸箱是組合機(jī)床的重要專用部件。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、切削用量和主軸類型設(shè)計(jì)的傳遞個(gè)主軸運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。其動(dòng)力來自通用的動(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)、較、鏜、銑等加工工序。多軸箱由通用零件如箱體、主軸、傳動(dòng)軸、齒輪和附加機(jī)構(gòu)組成。目前主軸箱設(shè)計(jì)有一般設(shè)計(jì)法和電子計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)法兩種。在此用一般設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)多軸箱。一般設(shè)計(jì)法的順序是：繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖；確定主軸結(jié)構(gòu)、齒輪齒數(shù)及模數(shù)；擬訂傳動(dòng)系統(tǒng)，計(jì)算主軸、傳動(dòng)軸，繪制坐標(biāo)檢查圖；繪制主軸箱總圖，零件圖及編制組件明細(xì)表。5.1主軸及傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主軸結(jié)構(gòu)形式由零件加工工藝決定，并考慮主軸的工作條件和受力情況。軸承形式是主軸部件結(jié)構(gòu)的主要特征，該機(jī)床是進(jìn)行端面粗銑加工的主軸，為臥式雙工位機(jī)床，軸向切削力和徑向切削力都較大，使用圓錐滾子軸承承受軸向力和徑向力。主軸材料選用調(diào)質(zhì)處理的45鋼，查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-2有：δb=640Mpa,δs=355Mpa,δ-1=275Mpa, τ-1=155Mpa,ψδ=0.2,ψτ=0.1,C=110主軸切削力：F=513×ap0.9×fz0.74×D-1.0×ae1.0×z×K=513×4.50.9×0.20.74×315-1.0×308.51.0×18×0.878=8343(N)主軸轉(zhuǎn)矩：T=9.55×106×P/n=9.55×106×15.3/111.2=1.32×106N.mm由扭矩初算主軸軸徑：D=7.3=7.3=78.25由于該主軸上開有鍵槽，對(duì)軸的強(qiáng)度有削弱，軸徑需增大5%，則d=78.25×（1+5%）≈80mm故取主軸軸徑為80mm。2.各傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)取連接電動(dòng)機(jī)用聯(lián)軸器的效率0.99，選用圓錐滾子軸承取傳動(dòng)效率為0.99，8級(jí)精度齒輪傳動(dòng)取傳動(dòng)的效率0.97。則多軸箱的傳動(dòng)總效率=0.99×0.994×0.973=0.868。第=3\*ROMANIII根傳動(dòng)軸=kwN.mmmm故取為：60mm第=2\*ROMANII根傳動(dòng)軸=kwN.mmmm故取為：50mm第=1\*ROMANI根傳動(dòng)軸=kwN.mmmm故取為：45mm由上取動(dòng)力箱輸出軸徑d1=45mm,其他傳動(dòng)軸取整：d2=50mm，d3=60mm，d5=30mm。5.2主軸箱傳動(dòng)計(jì)算5.2.1傳動(dòng)比分配主軸箱內(nèi)的傳動(dòng)比最佳為1~1.5,在主軸箱后蓋內(nèi)的齒輪傳動(dòng)比，根據(jù)需要，其傳動(dòng)比可以取大些，但一般不超過3~3.5；齒輪模數(shù)，一般取2，2.5,3或3.5，齒數(shù)一般在17~70，齒寬b取32mm或24mm總得傳動(dòng)比：i總===12.95 i動(dòng)力箱=2則主軸箱內(nèi)傳動(dòng)比i主==6.475主軸箱次輪的模數(shù)一般有類比法確定亦可按下式估算，即：M≥（30-32）上式中：p為齒輪所傳遞的功率（kw）z為一對(duì)齒合齒輪中的小齒輪齒數(shù)n為小齒輪轉(zhuǎn)速（r/min）那么：M≥（30-32）=3.63取模數(shù)為4。5.2.2傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及齒輪的排布初步定軸1、2的傳動(dòng)比i12=2.37軸2、3的傳動(dòng)比i23=1.78軸3、4的傳動(dòng)比i34=1.5軸1、5的傳動(dòng)比i15=1.2（軸5為潤(rùn)滑泵驅(qū)動(dòng)軸）則各個(gè)軸轉(zhuǎn)速計(jì)算如下:i34=n3=170.7r/mini23=n2=304r/mini12=n1=720r/minn5=查《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表2-7傳動(dòng)軸3--傳動(dòng)軸4:i34=1.5，取，傳動(dòng)軸2--傳動(dòng)軸3:i23=1.78,取，驅(qū)動(dòng)軸1--傳動(dòng)軸2:i12=2.37，取，驅(qū)動(dòng)軸1--傳動(dòng)軸5:i15=1.2，z5=z1×i15=19×1.2=22.18約取z5=23中心距：a12=（z1+z2主）=4/2(21+51)=144a23=(z2從+z3主)=4/2(26+46)=144a34=(z3從+z4)=4/2(29+43)=144a15=(z1+z5)=4/2(19+23)=84齒輪排布如下圖5-1所示：圖5-1主軸箱齒輪排布5.3主軸箱的潤(rùn)滑及油泵軸的確定1、潤(rùn)滑大型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱采用葉片潤(rùn)滑油泵進(jìn)行潤(rùn)滑，油泵打出的油經(jīng)分油器分向各潤(rùn)滑部分；軸承采用油潤(rùn)滑；齒輪用油潤(rùn)滑，由分油器分出的油管潤(rùn)滑。2、油泵軸的確定葉片泵用來潤(rùn)滑時(shí)，轉(zhuǎn)速n泵應(yīng)在400~800轉(zhuǎn)/分范圍之內(nèi)，而軸1的轉(zhuǎn)速n1=720r/min，故根據(jù)需要再加一級(jí)傳動(dòng)后，n5=625r/min,符合要求。5.4軸的計(jì)算及主軸校核選主軸4來校核。選擇主軸做力學(xué)模型，畫出受力計(jì)算簡(jiǎn)圖。取集中載荷作用于齒輪及軸承的中點(diǎn)。1.軸的材料：45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。其機(jī)械特性查得： δb=640Mpa,δs=355Mpa,δ-1=275Mpa, τ-1=155Mpa,ψδ=0.2,ψτ=0.1,C=110由前述可得：n=111.2r/mind=80mm=172mm2.計(jì)算齒輪上的作用力大小:低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為則圓周力Ft、徑向力Fr的方向如圖所示，臥式機(jī)床軸向力記為0。3．軸承的支反力a、水平面上的支反力如圖1b、垂直方向上的支反力3）畫彎矩圖a、水平上的彎矩圖如圖2b、垂直方向上的彎矩圖如圖34）合成彎矩圖如圖45）畫扭矩圖如圖5T=1.32×1066）畫計(jì)算彎矩圖如圖6應(yīng)單向回轉(zhuǎn)，視扭矩為脈動(dòng)循環(huán)，，則截面C處的當(dāng)量彎矩為7）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度由圖可知截面C的當(dāng)量彎矩最大，故校核該截面的強(qiáng)度。對(duì)于實(shí)心軸：，故軸安全。圖5-25.5齒輪的校核選擇齒輪材料、熱處理方式和精度等級(jí)考慮到該減速箱功率較大，且載荷有種等沖擊，故大、小齒輪均選用40Cr鋼表面淬火，平均齒面硬度為52HRC。選用8級(jí)精度。按齒面彎曲疲勞強(qiáng)度初步計(jì)算齒輪參數(shù)因?yàn)槭情]式硬齒面齒輪傳動(dòng)，故先按齒面疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，即按式（6-16）進(jìn)行試算，即式中各參數(shù)為：試選載荷系數(shù)=1.6；計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)速N.mm按表6-7取齒寬系數(shù)=0.7；取=29，則=u=1.5×29=43；查表6-4得齒形系數(shù)=2.53，=2.38，應(yīng)力校正系數(shù)=1.62，=1.69；許用彎曲應(yīng)力由式（6-19），即按計(jì)算。查圖6-15（e）得彎曲疲勞極限==310MPa。由=2.0，取安全系數(shù)=1.4。由式（6-20）得小齒輪與大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分別為=/u=查圖6-17得彎曲疲勞壽命系數(shù)==1.0====443MPa==所以=0.00925==3.55mm確定傳動(dòng)尺寸計(jì)算圓周速度。故8級(jí)精度合用。計(jì)算載荷系數(shù)K。各系數(shù)選擇如下：查表6-1得使用系數(shù)=1.5；由v=0.91m/s,8級(jí)精度查圖6-6得動(dòng)載荷系數(shù)；查表6-2得齒間載荷分配系數(shù)=1.2；查表6-10得齒向載荷分布系數(shù)=1.05，由式（6-2）得。對(duì)進(jìn)行修正。mm（4）計(jì)算中心距（5）計(jì)算分度圓直徑。。（6）計(jì)算齒寬。取=58mm，則=。校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度由式（6-9）得式中各參數(shù)為：（1）K、、、、u值同前；（2）區(qū)域系數(shù)=2.5；（3）由表6-3查彈性影響系數(shù)=189.8；（4）許用接觸應(yīng)力由式（6-18），即按計(jì)算。查6-14（e）得接觸疲勞極限查6-16（曲線1）的接觸疲勞壽命系數(shù)，取安全系數(shù)，則=925MPa＜故滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度。同理可知軸1與軸2、軸2與軸3齒輪模數(shù)取4。5.6軸承的選擇與校核1、選軸承、確定額定動(dòng)負(fù)荷選擇軸4上的一對(duì)軸承進(jìn)行校核。軸5直徑Ф=80mm，軸承選用圓錐滾子軸承，軸承型號(hào)為：30316。額定負(fù)荷Cr=278KN,e=0.35.設(shè)計(jì)軸承壽命為L(zhǎng)h=20000h，取負(fù)荷系數(shù)fp=1.5，溫度系數(shù)ft=1.02、求軸承受的徑向力（受力見下圖5-3）軸承所受的徑向力:FR1=FR2= 圖5-33、求軸承受的軸向力FA查表知圓錐滾子軸承產(chǎn)生的軸向力:查手冊(cè)知道：FA/FR≤e時(shí)，X=1，Y=0.45=0.45=1.93FA/FR＞e時(shí)，X=0.67,Y=0.67=2.87==2420.2N==1533.9NFS1＞FS2故軸承2壓緊，軸承1放松。FA2=FA1=FS1=2420.2N4、軸承壽命的校核又∵X=1,Y=1.93PR1=fp(X1R1+Y1A1)=1.5×(1×9342+1.93×2420.2)=21019負(fù)荷系數(shù)fp=1.5，溫度系數(shù)ft=1.0則：Lh===212266h＞20000hX=0.67,Y=2.87PR2=fp(X2R2+Y2A2)=1.5×(0.67×5920.8+2.87×2420.2)=16369負(fù)荷系數(shù)fp=1.5，溫度系數(shù)ft=1.0則：Lh===488482h＞20000h由以上計(jì)算可知：該對(duì)軸承均滿足要求。6液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.1負(fù)載分析受到的外負(fù)載為：F=FL+Ff+Fa1.工作負(fù)載：FL==2.摩擦負(fù)載：假設(shè)工作臺(tái)重量為500Kg，工件以及夾具重量為100Kg，工作臺(tái)采用的是平導(dǎo)軌，設(shè)定摩擦系數(shù)fs=0.2，fd=0.1。靜摩擦負(fù)載Ffs=fs（G1+G2）=0.2(5000+1000)=1200N動(dòng)摩擦負(fù)載：Ffd=fd（G1+G2）=0.1(5000+1000)=600N3.慣性負(fù)載：加速減速制動(dòng)反向加速反向制動(dòng)=1285.7N液壓缸各階段中的負(fù)載表如下表6-1所示：表6-1液壓缸個(gè)階段中負(fù)載（液壓缸機(jī)械效率η=0.91）工況計(jì)算公式液壓缸負(fù)載F/N缸推力F/N啟動(dòng)F=Ffs12001318.7加速F=Ffd+Fa11885.72072.2快進(jìn)F=Ffd600659.3減速F=Ffd-Fa2-649-713.2工進(jìn)F=Ffd+FL8946.49831.2制動(dòng)F=Ffd+FL-Fa38909.79790.9反向加速F=Ffd+Fa41885.72072.2快退F=Ffd600659.3反向制動(dòng)F=FfdL-Fa5-1285.7-1412.86.2負(fù)載圖和速度圖的繪制根據(jù)前面的負(fù)載分析結(jié)果以及已知的速度行程要求，繪制液壓缸速度圖及負(fù)載圖如下圖6-1所示：圖6-1液壓缸負(fù)載圖及速度圖6.3液壓缸主要參數(shù)的確定1.初選液壓缸的工作壓力該設(shè)備屬于機(jī)床類，且負(fù)載不大，根據(jù)參考文獻(xiàn)[13]表9-1和9-2初選液壓缸的工作壓力為2.0Mpa。2.計(jì)算液壓缸的尺寸由于快進(jìn)采用差動(dòng)連接實(shí)現(xiàn)，故有桿腔和無桿腔有效的工作面積，回油管路壓力損失，回油腔壓力A2=A1A===4.9×10-3m2D==7.9×10-2m取液壓缸徑D=80mm.活塞桿直徑d=0.7D=0.7×80=56mm則液壓缸有效作用面積：A1=1/4×3.14×D2=1/4×3.14×802=5024mm2有桿腔作用面積：A2=1/4×3.14×(D2-d2)=1/4×3.14×（802-562）=2562mm23.工作臺(tái)液壓缸最大流量：Q快進(jìn)=(A1-A2)V快=(5024-2562)×10-6×6.3=1.55×10-2m3/min=15.5L/minQ工進(jìn)=A1V工進(jìn)=5024×10-6×160×10-3=8×10-4m3/min=0.8L/minQ快退=A2V快=2562×10-6×6.3=1.61×10-2m3/min=16.1L/min4.繪制工況圖1.快進(jìn)：P快=Q快進(jìn)=(A1-A2)V快=(5024-2562)×10-6×6.3=1.55×10-2m3/min=15.5L/min2.工進(jìn)：型液壓滑臺(tái)油缸的壓強(qiáng)在工進(jìn)時(shí)壓強(qiáng)有工作壓力Q工進(jìn)=A1V工進(jìn)=5024×10-6×160×10-3=8.04×10-4m3/min=0.8L/min3.快退：P退=Q快退=A2V快=2562×10-6×6.3=0.0161m3/min=16.1L/min工作循環(huán)中各個(gè)階段的壓力、流量和功率如表6-2所示：表6-2液壓缸各階段的壓力流量和功率工況壓力p/Mpa流量q/Lmin-1功率P/W快進(jìn)0.78815.5203.57工進(jìn)2.360.831.47快退1.2416.1332.73由表6-2繪制液壓缸工況圖如圖6-2所示：圖6-2液壓缸工況圖6.4擬定液壓系統(tǒng)原理圖6.4.1液壓系統(tǒng)的工作要求的確定 本機(jī)床為臥式雙工位組合機(jī)床，其液壓系統(tǒng)的基本要求為：1、為了完成兩端面銑削加工任務(wù)，要求主油缸驅(qū)動(dòng)液壓滑臺(tái)能實(shí)現(xiàn)“快進(jìn)—工進(jìn)—快退—原位停止”的工作循環(huán)。2、要有二個(gè)油缸來控制“定位—拔銷”和“夾緊—松開”。單缸定位，單缸夾緊，并且是先定位后夾緊。6.4.2擬定液壓系統(tǒng)圖1.液壓滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)部分（1）供油方式的確定銑刀工作進(jìn)給時(shí)需要供油的壓力較高，但流量較?。豢焖傩谐虝r(shí)需要流量大，但壓力較低。這時(shí)如果選用一個(gè)大流量的定量泵，雖也可滿足要求，但當(dāng)工作進(jìn)給時(shí)必然會(huì)有大部分壓力較高的油液經(jīng)過溢流閥流回油箱，不僅浪費(fèi)了功率，而且會(huì)引起液壓系統(tǒng)的發(fā)熱。在這臺(tái)組合機(jī)床的設(shè)計(jì)中采用帶壓力反饋的限壓式變量葉片泵，在低壓時(shí)（快速行程）能產(chǎn)生大流量，而在壓力較高時(shí)（工作進(jìn)給）流量能自動(dòng)減小，以避免過多的損失。（2）擬定基本回路和確定閥類元件為了液壓滑臺(tái)能實(shí)現(xiàn)能“快進(jìn)—工進(jìn)—快退—原位停止”的工作循環(huán)，設(shè)有三位五通電磁換向閥4實(shí)現(xiàn)換向。液壓滑臺(tái)的快進(jìn)采用差動(dòng)連接，用二位二通行程14進(jìn)行控制；在快進(jìn)時(shí)，液壓缸上腔的回油經(jīng)單向閥12可以流到缸下腔實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接。采用了進(jìn)油調(diào)速回路，由調(diào)速閥13來調(diào)節(jié)工作進(jìn)給速度。（3）確定輔助裝置為了避免鐵屑等物損壞液壓泵，在泵進(jìn)口處加一粗濾油器。2.整個(gè)液壓系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)（1）定位、夾緊：所有電磁鐵均不帶電，電液換向閥處于中位，液壓油經(jīng)二位四通電磁換向閥7，進(jìn)入定位液壓缸下腔，完成定位，此時(shí)系統(tǒng)壓力較低，單向順序閥8處于閉合狀態(tài)。定位結(jié)束后，系統(tǒng)壓力升高，單向順序閥8打開，夾緊缸上腔進(jìn)油，實(shí)現(xiàn)夾緊。夾緊力由減壓閥5保證，夾緊結(jié)束后，系統(tǒng)壓力進(jìn)一步升高，使壓力繼電器9發(fā)出信號(hào)讓電磁鐵1YA帶電。（2）快進(jìn)：電磁鐵1YA帶電后，壓力油經(jīng)過電磁換向閥進(jìn)入三位五通電磁換向閥4的左控制腔，換向閥左位工作，液壓油經(jīng)行程閥14進(jìn)入滑臺(tái)無桿腔。但由于順序閥10的開啟壓力高于快進(jìn)時(shí)所需的壓力，所以這時(shí)順序閥10不打開。由液壓缸有活塞桿腔排出的油經(jīng)過換向閥4和單向閥12也流入液壓缸無活塞桿腔，所以這時(shí)液壓缸為差動(dòng)連接，得快速前進(jìn)。（3）工進(jìn)：滑臺(tái)快速行程終了時(shí)，壓下行程開關(guān)14。行程閥14上位工作。液壓泵排出的油經(jīng)換向閥4和調(diào)速閥13流入液壓缸無活塞桿腔。調(diào)節(jié)調(diào)速閥13的開口量，就能得到所需要的工作進(jìn)給速度。由液壓缸有桿腔排出的油經(jīng)換向閥4、順序閥10（此時(shí)由于壓力升高順序閥已經(jīng)打開）和背壓閥11流回油箱。（4）快退：加工結(jié)束后壓下行程開關(guān)，壓力繼電器16發(fā)出信號(hào)，電磁鐵1YA斷電，2YA帶電，換向閥4換向，其右位工作。壓力油通過換向閥4進(jìn)入液壓缸有桿腔，無桿腔的液壓油通過單向閥15和換向閥4流回油箱，完成快退。（5）拔銷、松開：滑臺(tái)退到原位，壓下行程開關(guān)發(fā)出信號(hào)，使電磁鐵2YA斷電，換向閥4回到中位，液壓缸兩腔封閉，滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)；同時(shí)電磁鐵3YA帶電，二位四通電磁換向閥7右位工作，液壓泵排出的油流進(jìn)定位液壓缸上腔和夾緊液壓缸的下腔，完成拔銷和松開動(dòng)作。(6)工件裝夾：此動(dòng)作結(jié)束后，變量泵不停止，系統(tǒng)壓力升高，壓力繼電器18接通發(fā)出信號(hào)，電磁鐵3YA斷電，電磁鐵4YA得電，變量泵卸荷。待裝夾完成，電磁鐵4YA斷電，重復(fù)以上操作。液壓系統(tǒng)圖、工作進(jìn)給油路和定位夾緊油路液壓系統(tǒng)圖如下6-3和6-4所示：圖6-3液壓系統(tǒng)圖1.濾油器2.油泵3.單向閥4.三位五通電磁換向閥5.減壓閥6.單向閥7.二位四