拖拉機變速箱體雙面粗鏜床總體設計及左主軸箱設計含開題及12張CAD圖

拖拉機變速箱體雙面粗鏜床總體設計及左主軸箱設計含開題及12張CAD圖,拖拉機,變速,箱體,雙面,鏜床,總體,整體,設計,主軸,開題,12,十二,cad 1 箱體雙面粗鏜床總體設計及左主軸箱設計 摘要：為了提高加工效率和質量以及滿足拖拉機變速箱體相應粗鏜孔的尺寸精度 及位置精度的要求，需要設計一臺雙面粗鏜床。 因此我進行了箱體雙面粗鏜床總體設計及左主軸箱設計。在分析了工件特點的 基礎上，按組合機床的設計方法和步驟，進行了組合機床的總體設計。繪制了被加 工零件的工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖和生產率計算卡。在此基礎上，擬 訂了主軸箱的傳動路線，應用最優(yōu)化方法布置齒輪，確定傳動參數(shù)。最后繪制了主 軸箱裝配圖、箱體圖、前蓋及后蓋的補充加工圖，進行了軸、齒輪等零件的強度校 核。該組合機床機較好地完成了設計要求，大大提高了工作效率。 關鍵詞：雙面粗鏜；主軸箱；組合機床 箱體雙面粗鏜床總體設計及左主軸箱設計 2 The Overall Design of Box Two-Side Rough Boring machines And The Left Headstock Design Abstract:. To improve the efficiency of processing , quality assurance of tractor transmission gear and cylinder block three rough surface corresponding Boring. Therefore I overall designed a two-sided rough boring machine and left spindle box design.On the base of analyzing the characteristics of the workpiece ,as the methods and procedures of the modular machine tool desgn , I overall designed the two-sided rough boring machine. By the process of drawing ,the schematic diagram of machining ,the relationship of the machine size and the card of the productivity were drawn. Then the primitive chart for the design of the left-side spindle box was given out. The transmission route was confirmed and the transmission parameter was made. The assembly diagram of the spindle box was drawn. After arranging the gears ,we used the optimized design. The supplement processing diagram of the front side and behind side plate were also made. The intensity of the axises and gears was checked. The machine can satisfy the requirement of the design and the controlling precision was wholly improved. Keywords： two-side Rough Boring ; spindle box; modular machine tool. 3 目 錄 1 緒論..............................................................1 2 組合機床總體設計..................................................2 2.1 被加工零件的特點................................................2 2.2 工藝方案的確定.................................................2 2.3 切削用量的確定..................................................3 2.4 選擇刀具結構....................................................6 3 組合機床總體設計三圖一卡.......................................6 3.1 被加工零件工序圖................................................6 3.2 加工示意圖.....................................................8 3.3 機床尺寸聯(lián)系總圖..............................................11 3.4 機床生產率計算卡..............................................13 4 左主軸箱設計....................................................15 4.1 左主軸箱箱體零件的設計.........................................15 4.2 確定傳動軸的位置和齒輪齒數(shù).....................................18 4.3 坐標計算......................................................20 4.4 主軸等有關零件的設計...........................................20 4.5 主軸箱坐標計算、繪制坐標檢查圖.................................20 4.6 齒輪的校核及參數(shù)的確定.........................................22 4.7 箱體或前蓋補充加工圖...........................................24 5 設計總結.........................................................26 參考文獻...........................................................26 致 謝...........................................................27 附 錄...........................................................28 箱體雙面粗鏜床總體設計及左主軸箱設計 4 1 緒論 課題來源于鹽城市寶利來精密機械制造有限公司，設計的目的是總體設計雙面 粗鏜床及進行左主軸箱設計，主要完成左主軸箱裝配圖和零件圖設計任務，所設計 的機床主要用于加工拖拉機變速箱體。要達到的設計要求是： 1.機床能滿足加工要求，保證加工精度； 2.機床應運轉平穩(wěn)，工作可靠，結構簡單，裝卸方便，便于維修、調整； 3.機床盡量能用通用件，以便降低制造成本； 4.機床各動力部件用電氣控制。 在此次設計中我的任務主要是總體設計雙面粗鏜床及進行左主軸箱設計,零件 材料為 HT200，設計要求粗鏜 78、70H9、60H9、60H9、60H9 的孔。設計 組合機床為雙面臥式結構，夾具裝在中心底坐上，兩側為剛性鏜頭裝在 HY40B 液壓 滑臺上，滑臺安裝在 CC40 側底坐上。要求進行大規(guī)模生產。 我國傳統(tǒng)的組合機床及組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制，它的 加工對象主要是生產批量比較大的大中型箱體類和軸類零件。由于組合機床是一種 技術綜合性很高的高技術專用產品，是根據用戶特殊要求而設計的，它涉及到加工 工藝、刀具、測量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術。我國組合機床及 組合機床自動線總體技術水平比發(fā)達國家要相對落后，國內所需的一些高水平組合 機床及自動線幾乎都從國外進口。 在國外，制造業(yè)為了具有更快的市場反應速度，組合機床正在向模塊化方向發(fā) 展，在制造不同的產品時只要更換不同的部件，就能適應不同的生產需要。這樣能 夠使生產的反應速度更快，制造成本更低，更能適應市場的需求。 組合機床的設計，目前基本上有兩種方式：其一，是根據具體加工對象的特征 進行專門設計，這是當前最普遍的做法。其二，隨著組合機床在我國機械行業(yè)的廣 泛使用，廣大工人和技術人員總結出生產和使用組合機床的經驗，發(fā)現(xiàn)組合機床不 僅在其組成部件方面有共性，可設計成通用部件，而且一些行業(yè)在完成一定工藝范 圍內的組合機床是極其相似的，有可能設計為通用機床，這種機床稱為“專能組合 機床”。這種組合機床不需要每次按具體加工對象進行專門設計和生產，而是設計 成通用品種，組織成批生產，然后按被加工零件的具體需要，配以簡單的夾具及刀 具，即可組成加工一定對象的高效率設備。 限于本人知識水平有限，又沒有工作的實踐經驗，本設計中定存在不到之處， 敬請老師同學批評指正，提出寶貴意見，以便及時糾正。 5 2 組合機床總體設計 2.1 被加工零件的特點 圖 2-1 被加工零件圖 箱體的總體結構較為簡單，裝夾定位較為方便，主要的難度在左右兩側的鏜孔 上。左右兩側的孔均為階梯孔，孔的直徑大小不同，但是為了較高的零件質量和加 工效率，需要進行一次切削就能完成同一軸線上兩孔的加工，因此需要使用復合粗 鏜刀來進行切削。 左側孔之間的距離相對較近，可以用一次進給完成兩孔的加工。而右側孔之間 的距離相對較遠，可以采用先工進快進再工進的進給方式完成切削加工。 2.2 工藝方案的確定 工藝方案的確定是組合機床設計的關鍵一步。因為工藝方案在很大程度上決定 了組合機床的結構配置和使用性能。因此，應根據加工要求和特點，按一定得原則、 結合組合機床常用的工藝方法、充分考慮各種影響因素，擬定出先進、合理、經濟、 可靠的工藝方案。 2.2.1 確定組合機床工藝方案的基本原則及注意問題 1.確定組合機床工藝方案的基本原則 （1）粗精加工分開原則 粗加工時切削負荷較大，切削產生的熱變形、較大夾壓 力引起的工件變形以及切削振動等，對精加工十分不利，影響加工尺寸精度和表面 粗糙度。 （2）工序集中原則 鏜孔時直徑一般較大，精度較高，要求主軸和機床剛度較好。 因此鏜孔是工序常集中進行。 箱體雙面粗鏜床總體設計及左主軸箱設計 6 2.確定組合機床工藝方案時應注意的一些問題 1）孔間中心距地限制 根據切削扭矩計算要求，主軸軸頸和軸承外經有一許用尺 寸。對于鏜孔，要考慮浮動卡頭和導向尺寸或剛性主軸尺寸限制。所以近距離孔能 否在同一多軸箱上同一工位進行加工，要受各類主軸最小中心距限制。 2）工件結構工藝性不好的限制 2.2.2 組合機床工藝方案的擬定 擬定組合機床工藝方案的一般步驟： 1.分析、研究加工要求和現(xiàn)場工藝 被加工零件是拖拉機變速箱體，主要加工部位為左側大小分別為 78、70H9、60H9、60H9 的孔，其表面粗糙度為 3.2，要求鏜孔單邊余量不 大于 0.3，生產綱領是大批大量生產。 2.定位基準和加壓部位的選擇 組合機床一般為工序集中地多刀加工，不但切削負荷大，而且受力方向變化。 為了將工件固定工件上下要用夾具固定；為防止軸向竄動，左右兩側需用擋板固定； 為了防止前后移動，前后也需要用擋板固定。 3.工序間余量的確定 因為這次設計的是粗鏜床，只進行粗鏜加工，所以必須為下步的工序留下足夠 的加工余量。加工孔徑在 2080 之間，下一步進行的是半精鏜或其他工序， 所以預留加工余量為 1. 4.刀具結構的選擇 正確選擇刀具結構，對保證組合機床正常工作極為重要。根據零件特點和工藝 要求選擇復合粗鏜刀。 2.3 切削用量的確定 在組合機床工藝方案的確定過程中，關鍵工序的切削用量選擇十分重要。切削 用量選擇是否合理，對組合機床的加工精度、生產率、刀具耐用度、機床的結構形 式及工作可靠性均有較大的影響。 在左側的 4 個孔需要粗鏜孔加工，所以選擇切削用量時應綜合考慮，鏜孔切削 用量從文獻9 的 130 頁表 6-15 中選取。 1、對左側面上 4 個孔的切削用量的選擇：保證進給速度相等 1)鏜孔 1、2：70，78 由于刀具采用硬質合金，加工材料為鑄鐵，v=35-50m/min,f0.4-1.5mm/r 中選 擇,考慮到刀具壽命以及進給速度的一致性，取 v=35m/mim,f=1.0mm/r，則 =100035/60=143r/min dvn10 2)鏜孔 3、4:60 通孔 由 d22-50，硬度大于 190-240HBS，選擇 v=35-50m/min,f0.4-1.5mm/r,又 d=78mm,取定 v=35m/min,f=0.6mm/r。 dvn10 7 得： n=100035/78=186r/min 2.3.1 組合機床切削用量選擇的特點、方法及注意問題 1.組合機床切削用量選擇的特點 1）組合機床常采用多刀多刃同時切削，為盡量減少換刀時間和刀具的消耗，保證 機床的生產率及經濟效果，選用的切削用量應比通用機床單刀加工時低 30%左右。 2）組合機床通常用動力滑臺帶動多軸箱上的所有刀具的每分鐘進給量相同，即等 于滑臺的工進速度。 2.組合機床切削用量選擇方法及應注意的問題 目前常用查表法，參照生產現(xiàn)場同類工藝，必要時經工藝試驗確定切削用量。 確定切削用量時應注意以下問題： 1）應盡量做到合理使用所有刀具，充分發(fā)揮其使用性能。 2）復合刀具切削用量選擇應考慮刀具的使用壽命。保證刀具應有的使用壽命，進 給量按復合刀具最小直徑選擇，切削速度按復合刀具最大直徑選擇。 3）多軸鏜孔主軸刀頭定向快速進退時（刀頭處于同一角度位置進入或退出工件孔） ， 各鏜軸轉速應相等后成整數(shù)倍。 4）選擇切削用量時要注意既要保證生產批量要求，又要保證刀具一定得耐用度。 5）確定切削用量時，還須考慮所選用的動力滑臺的性能。 2.3.2 確定切削力、切削轉矩、切削功率 根據文獻9的 134 頁表 6-20 中公式計算鏜孔 5.07.4.51HBfaFpZ 1.6.2.0X 5.07..fDTp 612vFPZ 式中， F、 Fz-切削力（N） ；T-切削轉矩（N） ；P- 切削功率（Kw） ；v-切削 速度（m/min） ；f- 進給量（mm/r） ；ap- 切削深度（ mm） ； D-加工（或鉆頭）直徑 （mm） ； HB-布氏硬度， 得 HB=223。 由以上公式可得： 左面 1 軸 5.07.4.51HBfaFpZ .0.532329.N 1.65.0.1fapX 箱體雙面粗鏜床總體設計及左主軸箱設計 8 1.20.651.0.5373 8N 5.07..HBfDaTp .70.525.614323 089m vFPZ 23.5610 .7kw 2 軸 5.07.4.5HBfaFpZ ..1323.N 1.20.651.33...0.544Xpaf 0.75.33.0.52.6237.8pTDfHBNm 1205.36.8ZFVPKW 2.4 選擇刀具結構 根據加工精度、工件材料、工件條件、技術要求等進行分析，按照經濟地滿足 加工要求的原則，合理地選擇刀具。只要所選工藝方案可以采用剛性較好的鏜桿， 還是采用鏜削方法，這是因為鏜刀制造簡單，刃磨方便。 9 3 組合機床總體設計三圖一卡 繪制組合機床“三圖一卡” ，就是針對具體零件，在選定的工藝和結構方案的 基礎上，進行組合機床總體方案圖樣文件設計。其內容包括：被加工零件工序圖、 加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸總圖和生產率計算卡。 3.1 被加工零件工序圖 被加工零件工序圖是根據制定的工藝方案，表示所設計的組合機床上完成的工 藝內容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術要求，加工用的定位基準、夾 壓部位以及被加工零件的材料、硬度和在本機床加工前加工余量、毛坯或半成品情 況的圖樣。除了設計研制合同外，它是組合機床設計的重要依據，也是制造、使用、 調整和檢驗機床精度的重要文件。被加工零件工序圖是在被加工零件的基礎上，突 出本機床或自動線的加工內容，并作必要的說明而繪制的。其主要內容包括： 1、被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序機床設計有關部位結構形 狀和尺寸。 2、本工序所選用的定位基準、夾壓部位及夾緊方向。 3、本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技術要求以及對 上道工序的技術要求。 4、注明被加工零件的名稱、編號、材料、硬度以及加工部位的余量。 箱體雙面粗鏜床總體設計及左主軸箱設計 10 圖 3-1 被加工零件工序圖 11 3.2 加工示意圖 加工示意圖是在工藝方案和機床總體方案初步確定的基礎上繪制的。是表達工 藝方案具體內容的機床工藝方案圖。它是設計刀具、輔具、夾具、多軸箱和液壓、 電氣系統(tǒng)以及選擇動力部件、繪制總聯(lián)系尺寸圖的主要依據；是對機床總體布局和 性能的原始要求；也是調整機床和刀具所必須得重要技術文件。 加工示意圖應表達和標注的內容有：機床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和 工作行程；工件、刀具及導向、托架及多軸箱之間的相對位置及聯(lián)系尺寸；主軸結 構類型、尺寸及外伸長度；刀具類型、數(shù)量和結構尺寸（直徑和長度） ；連桿（包 括鏜桿） 、浮動卡頭、導向裝置、攻螺紋靠模裝置等結構尺寸；刀具、導向套之間 的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接方式及配合尺寸等。 3.2.1 導向結構的選擇 組合機床鉆孔時，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導向裝置來保證的。導 向裝置的作用是：保證刀具相對工件的正確位置；保證刀具相互間的正確位置；提 高刀具系統(tǒng)的支承剛性。 本課題中鏜孔采用旋轉套導向，鉆孔采用固定套導向。 1).尺寸規(guī)格的選用 2).導向套的布置 3).導向套配合的選擇 3.2.2 確定主軸、尺寸、外伸尺寸 在該課題中，主軸用以于鏜孔，鏜孔選用滾錐軸承主軸，鉆孔選用滾珠軸承主 軸。鏜孔時主軸與刀具采用浮動卡頭連接，主軸屬于短主軸；鉆孔時主軸與刀具采 用接桿連接。 根據由選定的切削用量計算得到的切削轉矩 T，由文獻 9的 43 頁公式 410Bd 式中，d軸的直徑（） ；T軸所傳遞的轉矩（ Nm） ；B系數(shù)，本課題中 鏜孔主軸為剛性主軸，取 B=7.3；鉆孔主軸為非剛性主軸，取 B=6.2。 由公式可得： 左面 軸 1 d 30 取定 d=60 軸 2 d 30mm 取定 d=40 根據主軸類型及初定的主軸軸徑，文獻9的 44 頁表 3-6 可得到主軸外伸尺寸 幾接桿莫氏圓錐號。滾錐主軸軸徑 d=40時，主軸外伸尺寸為： D/d1=67/48,L=135。滾錐主軸軸徑 d=35時，主軸外伸尺寸為： D/d1=50/36,L=115。滾珠主軸軸徑 d=30時，主軸外伸尺寸為： D/d1=50/36,L=115；接桿莫氏圓錐號為 4。滾珠主軸軸徑 d=30時，主軸外伸尺 寸為：D/d1=50/36,L=115 ；接桿莫氏圓錐號為 3。 箱體雙面粗鏜床總體設計及左主軸箱設計 12 3.2.3 動力部件工作循環(huán)及行程的確定 1、工作進給長度 L 工 的確定 工作進給長度 L 工 ，應等于加工部位長度 L（多軸加工時按最長孔計算）與刀 具切入長度 L1 和切出長度 L2 之和。切入長度一般為 5-10，根據工件端面的誤差 情況確定；鏜孔時，切出長度一般為 5-10mm。 當采用復合刀具時,應根據具體情況決定。所以得出以下結果: 左主軸箱：工進長度:55mm 右主軸箱：工進長度:95mm 2、快速進給長度的確定 快速進給是指動力部件把刀具送到工作進給位置。初步選定三個主軸箱上刀具 的快速進給長度分別為 215，255。 3、快速退回長度的確定 快速退回長度等于快速進給和工作進給長度之和。由已確定的快速進給和工作 進給長度可知，三面快速退回長度分別為 270，350mm。圖 2-3 為加工示意圖。 13 圖 3-2 加工示意圖 箱體雙面粗鏜床總體設計及左主軸箱設計 14 3.3 機床尺寸聯(lián)系總圖 3.3.1 選擇動力部件 動力滑臺型號的選擇 根據選定的切削用量計算得到的單根主軸的進給力，按文獻9的 62 頁公式 niF1多 軸 箱 計算。 式中，F(xiàn)i各主軸所需的 向切削力，單位為 N。 則 右主軸箱： 27305.42.361.07.3F多 主 軸 箱 左主軸箱： 810546多 主 軸 箱 實際上,為克服滑臺移動引起的摩擦阻力，動力滑臺的進給力應大于 F。又考慮 到所需的最小進給速度、切削功率、行程、主軸箱輪廓尺寸等因素，為了保證工作 的穩(wěn)定性，由文獻9的 91 頁表 5-1，左、右、后面分別選用機械滑臺 HJ40A 型、 HJ40A 型、HJ40A 型，臺面長 4120mm，滑臺及滑座總高為 880mm，允許最大 進給力為 20000N。 3.3.2 動力箱型號的選擇 由切削用量計算得到的各主軸的切削功率的總和 ，根據文獻9的 47 頁公切 削P 式計算： 切 削多 軸 箱 P 式中, 消耗于各主軸的切削功率的總和（Kw） ；切 削 多軸箱的傳動效率。 主軸箱： =7.5kwp 根據液壓滑臺的配套要求，滑臺額定功率應大于電機功率的原則，查文獻9的 頁表 5-38 得出動力箱及電動機的型號,見表 2-1。154 表 3-1 動力箱及電動機的型號 動力箱型號 電動機型號 電動機功率 (Kw) 電動機轉速 (r/PM) 輸出軸轉速 (r/min) 左主軸箱 1TD63-I Y160L-8B5 7.5 720 350 右主軸箱 1TD50-I Y160L-8B5 7.5 720 480 15 3.3.3 確定夾具輪廓尺寸 夾具是用于定位和夾緊工件的，所以工件輪廓尺寸和形狀是確定夾具輪廓尺寸 的依據，由于加工示意圖中對工件和靠模桿的距離，以及導套尺寸都作了規(guī)定，掌 握了以上尺寸后，確定夾具總長尺寸 A，A=590 mm。夾具底座高度應視夾具大小 而定，既要求保證有足夠的剛性，又要考慮工件的裝料高度，一般夾具底座高度不 小于 240mm。根據具體情況，本夾具底座取高度為 345mm。 3.3.4 確定中間底座尺寸 在加工示意圖中，已經確定了工件端面至主軸箱在加工終了時距離： L1 左 =650mm，L 2 右 =800mm 根據選定的動力部件及其配套部件的位置關系，并考慮動力頭的前備量因素， 通過尺寸鏈就可確定中間底座尺寸 L L=2（L 1 左 +L2 右 +2L2+L3）-2 （L 1+ L 2+ L 3） 其中 L1動力頭支承凸臺尺寸。 L2動力頭支承凸臺端面到滑座前端面加工完了時距離，由于動力頭支 承凸臺端面到滑座端面最小尺寸和動力頭向前備量組成。 L3滑座前端面到床身端面距離取 L=585mm。 確定中間底高度尺寸時，應考慮鐵屑的儲存及排除電氣接線安排，中間底座高 度一般不小于 540mm。 本機床確定中間底座高度為 600mm。 3.3.5 確定主軸箱輪廓尺寸 主要需確定的尺寸是主軸箱的寬度 B 和高度 H 及最低主軸高度 h1。主軸箱寬 度 B、高度 H 的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關，可按文獻 9的 49 頁公 式計算： B=b+2b1 H=h+h1+b1 式中，b工件在寬度方向相距最遠的兩孔距離（） ； b1最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（） ； h工件在高度方向相距最遠的兩孔距離（） ； h1最低主軸高度（） 。 其中，h1 還與工件最低孔位置（h2=70.52） 、機床裝料高度（H=1005） 、滑 臺滑座總高（h3=320） 、側底座高度（h4=560 ）等尺寸有關。對于臥式組合機床， h1 要保證潤滑油不致從主軸襯套處泄漏箱外，通常推薦 h185-140，本組合機床 按文獻9的 50 頁公式 h1=h2+H-(0.5+h3+h4) 箱體雙面粗鏜床總體設計及左主軸箱設計 16 計算，得： h1=150.52。 b=212.33,h=186.48,取 b1=100，則求出主軸箱輪廓尺寸： B=b+2b1=212.33+2100=412.33 H=h+h1+b1=186.48+150.52+100=437 根據上述計算值,按主軸箱輪廓尺寸系列標準，左、右主軸箱輪廓尺寸都預定為 BH=500500。 3.4 機床生產率計算卡 1理想生產率 (單位為件/h)是指完成年生產綱領 A(包括備品及廢品率)所要Q 求的機床生產率。它與全年工時總數(shù) tk 有關,一般情況下 ,單班制 tk 取 2350h,兩班制 tk 取 4600h,由文獻9的 51 頁公式 ktAQ 得： h/2640/12件 2實際生產率 (單位為件/h)是指所設計機床每小時實際可生產的零件數(shù) 1Q 單TQ1 式中: 生產一個零件所需時間(min)，可按下式計算：單T 裝移快 退快 進停輔切單 tVLtVLt kfff21 式中: 分別為刀具第、工作進給長度,單位為 mm;21L、 分別為刀具第、工作進給量,單位為 mm/min;ffV、 當加工沉孔、止口、锪窩、倒角、光整表面時，滑臺在死擋鐵上的停留停t 時間，通常指刀具在加工終了時無進給狀態(tài)下旋轉 轉所需的時間，單位 min; 分別為動力部件快進、快退行程長度，單位為 mm; 快 退快 進 、 L 動力部件快速行程速度。用機械動力部件時取 56m/min;用液壓動力kf 部件時取 310m/min; 直線移動或回轉工作臺進行一次工位轉換時間，一般取 0.1min;移t 工件裝、卸（包括定位或撤銷定位、夾緊或松開、清理基面或切屑及裝 卸 吊運工件）時間。它取決于裝卸自動化程度、工件重量大小、裝卸是否方便及工人 的熟練程度。通常取 0.51.5min。 如果計算出的機床實際生產率不能滿足理想生產率要求,即 ,則必須重新選Q1 擇切削用量或修改機床設計方案。 已知: 粗鏜左面孔 min/12;951VLf 快 進 L70快 退 17 粗鏜右面孔 ; ;mL51in/180Vf 242f快 進 mL35快 退 左側面孔 in78.0129fVt工 進機 右側面孔 min3.0185fLt工 進機 共計所用時間如下: min9..輔機總 tT 實際生產率: hQ/2.309.161件總 1當 Q Q 時候，機床負荷率為二者之比。1 2由文獻9的 51 頁公式得機床負荷率: %2.86.301 箱體雙面粗鏜床總體設計及左主軸箱設計 18 左主軸箱設計 4.1 左主軸箱箱體零件的設計 4.1.1 箱體的選用 左主軸箱是組合機床的重要部件之一，它是選用通用零件，是按專用要求進行 設計的，它關系到整臺組合機床質量的好壞。具體設計時，除了要熟悉主軸箱本身 的一些設計規(guī)律和要求外，還須依據“三圖一卡” 仔細分析研究零件的加工部位，工 藝要求，確定主軸箱與被加工零件、機床其它部分的相互關系。 大型通用主軸箱箱體類零件采用灰鑄鐵材料，箱體用牌號 HT200。 4.2 確定傳動軸的位置和齒輪齒數(shù) 傳動方案擬訂之后，通過“計算、作圖和多次試湊” 相結合的方法，確定齒輪齒 數(shù)和中間傳動軸的位置及轉速。 1由各主軸及驅動軸轉速求驅動軸到各主軸之間的傳動比 主軸： min/1604rn25i/36 驅動軸： 80r 各主軸總傳動比： 1640i9.2583060i 為使結構緊湊，主軸箱體內的齒輪傳動副的最佳傳動比為 11.5；另外，主軸 與驅動軸轉向相同時,經過偶數(shù)個傳動副。 2各軸傳動比分配 4 軸： 81.0i8.7i8.047i 5 軸： 59 6 軸： .8i.98i23.169i 3確定傳動軸匹配的各對齒輪 19 見組合機床設計 2P50 的計算公式： 從主主從 nzu zSmA2)(2從主 主從從從主 nu 從主主主從 zn )1(2)(2umAnmAz 從主從主 )()1(2zz主從主從 式中： 嚙合齒輪副傳動比；u 嚙合齒輪副齒數(shù)和；zS 分別為主動和從動齒輪齒數(shù)；從主 、 分別為主動和從動齒輪轉速，單位為 r/min；從主 、 n 齒輪嚙合中心距，單位為 mm；A 齒輪模數(shù)，單位為 mm。m 1）確定傳動軸 7 配與主軸 4 和 5 嚙合的兩對齒輪 由于齒輪嚙合的要求及齒輪空間、位置的需要，選取齒輪模數(shù)為 3，選取傳動 軸 7 和主軸 4 的齒輪嚙合中心距為 115.5mm，和主軸 5 的齒輪嚙合中心距為 100.5mm。 根據上列計算式可得： 2)(5.14zm)(.058.47zi 箱體雙面粗鏜床總體設計及左主軸箱設計 20 59.057zi 可得： ； ； ； ； 模數(shù)為 3。36441z25z425z 2）確定傳動軸 8 配與驅動軸 0 和傳動軸 7 嚙合的兩對齒輪 由于齒輪嚙合的要求及齒輪空間、位置的需要，選取齒輪模數(shù)為 3、4，選取傳 動軸 8 和驅動軸 0 的齒輪嚙合中心距為 160mm，和傳動軸 7 的齒輪嚙合中心距為 91.5mm。 2 )(160zm2)(5.917zm81.208zi 18.7zi 可得： 模數(shù)為 4；00 模數(shù)為 3。 37z37z 用同樣的方法可以求得其它齒輪的齒數(shù)。 3)驗算各主軸轉速 min/1583642591480rn5 i/29706 r 轉速相對損失在 5%以內，符合設計要求。 4.3 坐標計算 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精確計算各中間傳動 軸的坐標。其目的是為多軸箱箱體零件補充加工圖提供孔的坐標尺寸，并用于繪制 坐標檢查圖來檢查齒輪排列結構布置是否正確合理。 已知坐標 :0 (315.000,200.000) 4(192.600,271.200) 5(266.000,175.000) 6(385.310,162.741) 傳動軸與二軸定距離，即在一傳動軸上用兩對齒輪分別帶動兩根已知軸，其坐 標可以根據已知兩軸坐標和兩對齒輪中心距求得。 傳動軸 7 與二軸定距圖（見圖 4-1） 21 圖 4-1 坐標計算圖 根據前面的已知條件: L= = 2ba 04.12).715)6.92( d= 93.89 )(12LR h= 7.821d x= =115.4 LbhaxU y= =4.9 21R 經計算可得:傳動軸 7 的絕對坐標為(307.996,266.3)。 傳動軸 8 與二軸定距圖（見圖 4-2） 圖 4-2 坐標計算圖 根據前面的已知條件: L= =2ba 47.105)3.26170()96.305( 22 d= 25.95)(12LR 箱體雙面粗鏜床總體設計及左主軸箱設計 22 h= 85.621dR x= =91.06LbhaxU y= =8.9621 經計算可得:傳動軸 8 的絕對坐標為(399.056,257.344 )。 傳動軸 9 與二軸定距圖（見圖 4-3） 圖 4-3 坐標計算圖 表 4-1 傳動軸的坐標位置 孔號 X Y 0 0.000 0.000 2 192.600 267.950 3 266.000 175.000 4 385.310 162.050 5 307.996 266.305 6 399.056 257.649 7 472.896 211.335 8 172.980 175.000 8 169.585 93.974 10 69.552 139.071 11 69.058 234.810 根據前面的已知條件: L= =2ba 28.96)34.2571.6()05.391.85(2 23 d= 34.99)(21 2LR h= 65.7921d x= =73.84LbhaxU y= =46.0121R 經計算可得:傳動軸 9 的絕對坐標為(472.896，211.335)。 同理計算可得其它傳動軸的坐標位置。 4.4 主軸等有關零件的設計 4.4.1 主軸直徑的確定 由于主軸不是用于鏜孔就是用于鉆孔，所以均選用圓錐滾子軸承的主軸。各主 軸的直徑選定如下： 主軸直徑按照加工示意圖所示類型及外伸尺寸可初步確定，傳動軸的直徑也可 參考主軸直徑大小初步選定。也可由機械設計中用公式 初估軸徑。3/npcd 式中 c由軸的材料和承載情況確定的常數(shù)；P 軸所傳遞的功率，單位為 kw；N軸的轉速，單位為 r/min。考慮到經濟、實用的需要，我們選軸的材料為 45 鋼，則取 c=106。見 組合機床設計簡明手冊 P44 表 3-6 主軸 4：主軸直徑 35mm 外伸尺寸 D/d 67/48；L=135mm 主軸 5：主軸直徑 40mm 外伸尺寸 D/d 50/36；L=115mm 主軸 6：主軸直徑 40mm 外伸尺寸 D/d 67/48；L=135mm 4.4.2 主軸結構的選定 見組合機床設計簡明手冊 P141 表 7-5 主軸 4：16385T603501 主軸 5：13415T603501 主軸 6：T16104 4.4.3 傳動軸的選定 參考主軸直徑初步選定系列參數(shù)及型號，見組合機床設計簡明手冊 P59 表 4-4。傳動軸 7，直徑 d=40mm、型號：40-T0746-42；傳動軸 8，直徑 d=40mm、 型號：40-T0746-42；傳動軸 9，直徑 d=40mm、型號：40-T0746-42；傳動軸 11， 箱體雙面粗鏜床總體設計及左主軸箱設計 24 直徑 d=30mm、型號：30-T0736-42。 4.5 主軸箱坐標計算、繪制坐標檢查圖 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，精確計算各中間傳 動軸的坐標。其目的是為主軸箱箱體零件補充加工圖提供孔的坐標尺寸，并用于繪 制坐標檢查圖來檢查齒輪排列、結構布置是否正確合理。 4.5.1 計算傳動軸的坐標 計算傳動軸坐標時，先算出與主軸有直接傳動關系的傳動軸坐標，然后計算其 它傳動軸坐標。根據傳動軸的傳動形式，傳動軸的坐標計算可分為三種類型：與一 軸定距的坐標計算；與兩軸定距的坐標計算；與三軸等距的坐標計算。 在本主軸箱 18 根傳動軸（軸 1633）與 1 根油泵軸（軸 34）中，傳動軸、油 泵軸之間可按與一軸定距的坐標計算方法計算，可按與兩軸定距的坐標計算方法計 算，可按與三軸等距的坐標計算方法計算。 由于與二軸定距的傳動軸坐標計算方法運用較多，下面簡單介紹其計算步驟： 計算公式如下：（如圖 4-4）文獻9的 171 頁。 設 ABXABYji1231JC0ILabc(,)R 圖 4-4 軸和傳動軸坐標關系 則 2BAL 212IRJLI 因為 Bac00sini LAac00os 所以 BJIcJIA231 in00ssi 還原到 X0Y 坐標系中去，則 c 點坐標： 25 LAJBIYXA1 根據文獻9的 70-74 頁三種計算傳動軸坐標的方法，計算得到中間傳動軸與 油泵軸的坐標。 左主軸箱傳動軸坐標計算結果 5.8)324()(21010 ZmR1533 .)(2)(121 344 ZmR147)65(3)(26161 8255 3)()( 76760 ZmR 4.5.2 繪制坐標檢查圖 在坐標計算完成后，繪制坐標及傳動關系檢查圖，用以全面檢查傳動系統(tǒng)的正 確性。坐標檢查圖的主要內容有：通過齒輪嚙合，檢查坐標位置是否正確；檢查主 軸轉速及轉向；進一步檢查各零件間有無干涉現(xiàn)象；檢查液壓泵、分油器等附加機 構的位置是否合適。 4.6 齒輪的校核及參數(shù)的確定 4.6.1 齒輪的校核 我們就以軸 0 和軸 10 嚙合的一對齒輪為例。 1. 齒輪的材料，精度和齒數(shù)的選擇 因傳遞功率不大，轉速不高，材料都采用 45 鋼，鍛造毛坯，大齒輪正火處理， 小齒輪調質，均用軟齒面。 齒輪精度用 8 級，輪齒表面粗糙度為 Ra1.6。 軟齒面閉式傳動，失效形式為點蝕，考慮傳動平穩(wěn)性，齒數(shù)宜取多些，取 z=29 則與其嚙合的齒數(shù) =嚙 合Z30.1iz 2.設計計算 箱體雙面粗鏜床總體設計及左主軸箱設計 26 1） 、設計準則 按齒面接觸疲勞強度設計，再按齒根彎曲疲勞強度校核。 2） 、按齒面接觸疲勞強度設計 1231 dHEt KTZd mNnPT 738409605.7.05.961 選取材料的接觸疲勞極限應力為： MaH8lim1 MPaHlim2 選取材料的彎曲疲勞極限應力為： PF230li1F30li2 應力循環(huán)次數(shù) N 由下式計算： N1=60n1at=609601(163008)=2.23x109 則 N2=N1/u=2.23x109/1.03=2.16x109 選取接觸疲勞壽命系數(shù) 21NZ， 選取彎曲疲勞壽命系數(shù) Y， 選取接觸疲勞安全系數(shù) ，彎曲疲勞安全系數(shù) ,又 。minHS 4.1minFS0.2stY 選取 =1.3tK 按下式求許用接觸應力和許用彎曲應力： MPaZSNH58011minl11 2inl22 PaYSNFst 32814.01minl11 MFst2inl22 將有關值代入下式得： 31 21 dtHEt TKZd = m3 203.17843.5809.. =58.97mm 27 則： smndvt /94.21067.5894.3106 ssmZ/./29.1 選取 =1.12；選取 =1.25；選取 =1.05；取 =1，則：VKAK = =1.121.251.051=1.47 HA 修正 mdt 4.63.179.583.1471 mZm026 選取標準模數(shù) m=3mm。 3) 計算幾何尺寸 zd872931mm02 za5.21 db87 取 =90mm2 m101 4) 校核齒根彎曲疲勞強度 選取 =4.35； =4.1； =0.71FSY2FSY 由下式校核大小齒輪的彎曲疲勞強度 Mpa 7.03549178.21321 mZKTFSdF =30.13MPa MPa MPaaYFFSF 304.2935.4102212 所以 合適。 4.7 箱體或前蓋補充加工圖 大型標準主軸箱的大部分零件都是通用的，根據需要進行合理選用就行了。其 箱體雙面粗鏜床總體設計及左主軸箱設計 28 箱體類零件（前蓋，后蓋，主軸箱箱體）雖然也是按系列化和通用原則設計的，但 需要根據每個主軸箱的具體需要進行補充加工或修改模型及補充加工。 所謂補充加工圖，則是對基本零件圖-----主要是通過箱體零件圖 -----的補充圖或 對已成型零件提出補充加工要求的圖紙，僅補充機械加工內容的補充圖叫作補充加 工圖。對于那些標準的或外購零，部件，當其局部不適用本主軸箱時，也可以采取 補充加工的方法。 其畫法：用細實線把基本零件圖上的主要圖形畫出，次要的圖形、投影和一般 的尺寸原則上可以不畫和不標注。但是，為了表明零件的輪廓及與補充內容有關的 位置尺寸關系，通常要把輪廓尺寸和有關位置尺寸標上。需要補充加工和修改模型 的部位，要用粗實線畫出，并標上要求的尺寸、粗糙度、技術要求等。 29 5.設計總結 本次畢業(yè)設計的課題是“ 總體設計雙面粗鏜床及進行左主軸箱設計” 。為了在設 計中更好的解決問題，同時為了增長見識，使理論更好地聯(lián)系實際，我進行了畢業(yè) 實習。在實習的過程中，我深入一線和工人師傅探討有關問題，向工人師傅取經， 收集了一些技術資料。本次設計的時間總共為三個多月，設計的內容包含了本專業(yè) 的全部課程，是專業(yè)知識的一次較高質量的鞏固和提高。 通過這次設計，我基本上掌握了工程設計的一般方法和步驟，培養(yǎng)了自己的獨 立思考分析問題的能力。通過掌握的知識，結合參考大量的文獻資料解決了所面對 的問題。最大的設計體會是：在開始設計前首先一定要有個設計的方案，考慮的東 西一定要全面，不能簡單的羅列出來就行，要綜合地考慮它的合理性、經濟性、工 藝性、實用性等要求。其次是要有扎實的專業(yè)基礎知識，只有扎實的基礎知識，才 不至于出現(xiàn)很多錯誤。此次畢業(yè)設計幾乎涉及到我所學的所有知識，而且還有許多 的新知識。最后要有豐富的實踐經驗，如果沒有指導老師的認真指導和自己在工廠 中畢業(yè)實習，我想在設計的時候會遇到更多的困難。在此次的畢業(yè)設計中，我也學 到了以前很多沒有學到的東西，鞏固了自己的專業(yè)知識，特別是學會了如何從眾多 的文獻資料中選擇自己所需要的知識，這所有的一切對我以后的工作都有很好的幫 助。 總之，通過這次設計，使我在基本理論的綜合運用以及正確解決實際問題等方 面得到了一次較好的鍛煉，提高了我獨立思考問題、解決問題以及創(chuàng)新設計的能力， 縮短了我與工廠工程技術人員的差距，為我以后從事實際工程技術工作奠定了一個 堅實的基礎。 本次設計任務已順利完成，但由于本人水平有限，缺乏經驗，難免會留下一些 錯誤，在此懇請各位專家、老師及同學們不吝賜教。 箱體雙面粗鏜床總體設計及左主軸箱設計 30 參考文獻 1謝家瀛. 組合機床設計簡明手冊M. 機械工業(yè)出版社， 1992. 2范云漲等.金屬切削機床設計簡明手冊J. 機械工業(yè)出版社， 1993. 3葉偉昌.機械工程及自動化簡明設計手冊( 上冊)M. 機械工業(yè)出版社， 2001. 4葉偉昌.機械工程及自動化簡明設計手冊( 下冊)M. 機械工業(yè)出版社， 2001. 5艾興.金屬切削用量手冊M. 機械工業(yè)出版社，1996. 6李益民.機械制造工藝設計手冊M. 機械工業(yè)出版社，1995. 7孟憲椅等.機床夾具圖冊M. 機械工業(yè)出版社，1991. 8韓敬禮等.機械電氣設計簡明手冊M. 機械工業(yè)出版社， 1994. 9胡家秀.機械零件設計實用手冊M. 機械工業(yè)出版社，1999. 10楊培元等.液壓系統(tǒng)設計手冊M. 機械工業(yè)出版社，1995. 11徐錦康.機械設計M.機械工業(yè)出版社， 2001. 12陳秀寧、施高義機械設計課程設計M. 浙江大學出版社， 1995. 31 致謝 本次畢業(yè)設計歷時近四個月，在指導老師朱效波的細心指導下，在本組設計人 員的共同努力下，我們的畢業(yè)設計得以按時圓滿地完成。 在設計過程中，朱效波老師及時的了解我設計中遇到的難題，幫助我解決了不 少問題。由于本人對組合機床了解不多，實踐知識更是不足，朱老師耐心地給我們 講解有關方面的知識，使我得以在短時間內完成設計工作。同時，他教導我們不管 是在以后的工作還是學習中，都要保持治學嚴謹?shù)膽B(tài)度，以及教導我們在面對困難 時不退縮，勇于克服困難。在設計期間，得到了朱老師的熱心指導及同學們的支持， 在此我向他們表示衷心的感謝！ 箱體雙面粗鏜床總體設計及左主軸箱設計 32 附 錄 序號 名 稱 圖樣大小 張 數(shù) 備注 1 加工示意圖 A1 1 2 工序圖 A1 1 3 尺寸聯(lián)系圖 A0 1 4 生產力計算卡 A4 1 5 左側剛性鏜頭 A0 1 6 箱體 A0 1 7 零件圖 A3 7