CPQ-1叉車驅動橋殼體加工工藝及夾具設計含6張CAD圖

CPQ-1叉車驅動橋殼體加工工藝及夾具設計含6張CAD圖,cpq,叉車,驅動,殼體,加工,工藝,夾具,設計,cad 1 CPQ-1 叉車驅動橋殼體加工工藝及夾具設計 摘 要 零件的加工工藝在機械加工中占有很重要的地位，零件工藝編制得是否合 理，直接關系到零件最終是否能達到到質量要求;同時夾具的設計也很重要，它 關系到能否提高其加工效率的問題。因此零件的加工工藝編制和夾具的設計在 機械加工中就由為重要。 箱體的加工表面主要就是孔和外圓表面。外圓表面加工通常選擇車削和磨 削?？准庸し椒ㄏ鄬碚f就要麻煩，需要考慮零件的結構特點、孔徑大小、精 度和粗糙度等各個方面，然后還要考慮及生產規(guī)模等因素。精度要去越高的孔 通常要采用多種不同的加工方法依次進行加工。本人這次設計的閥蓋及相關夾 具，要保證孔的精度和表面質量就必須依次經過粗鏜，半精鏜，精鏜和滾壓這 四道工序。 在機床上加工時，要確保工件的加工精度，首先要保證工件在機床上占有 正確的位置，這個比較關鍵，只有工件的位置正確了才能加工出所需要的零件， 然后將工件在正確的位置上固定不動，而要使工件在確定的位置不動這一任務 就是由機床夾具完成。為了降低生產成本，在單件、小批量生產過程中，一般 使用通用夾具。通用工件故名思意就是可以適用于各種工件的裝夾工作，但它 的缺點就是夾緊時比較浪費時間，操作起來也有些復雜也就比較耗時間，因此 生產率就難免降低，因此需要設計專用的夾具。 關鍵詞:定位基準 基準選擇 切削用量 切削速度 進給量 定位誤差 2 ABSTRACT Processing technology of parts in the mechanical processing occupies a very important position, part preparation process was reasonable, is directly related to the final part can reach t o the quality requirements; at the same time the fixture design is also very important, i t is related to whether can improve its processing efficiency problem. So the preparati on of parts of the processing technology and fixture design in mechanical processing b y important. The valve cover is the main processing surface and the cylindrical hole surface. The outer circle surface processing usually choose the cutting and grinding. Method f or processing hole relatively to trouble, need to consider the structure characteristics o f the spare parts, pore size, accuracy and surface roughness and other aspects, and the n consider and scale of production factors. Precision to higher hole usually adopt diffe rent processing methods in order processing. I the design of the valve cover and associ ated fixture, to ensure the accuracy and surface quality of hole must be processed by r ough boring, semi-fine boring, boring and rolling the four processes. In the machine tool, to ensure the machining accuracy, we must first ensure that the w orkpiece in the machine tool has the correct position, the key, only the position of the workpiece correctly to the required processing parts, then put the workpiece in the cor rect position is fixed, and should make the workpiece in the determination of the posit ion the task is completed by the machine tool fixture. In order to reduce the cost of pr oduction, in a single, small batch production process, the general use of the universal f ixture. Universal job named think Italy is can be applied to a variety of workpiece cla mping work, but its shortcoming is the comparison of a waste of time, the operation is also somewhat complex and time consuming, so the productivity is lower, so it is nec essary to design a special fixture. Key words: positioning datum selection of cutting parameters cutting speed feed posii 3 oning error 目 錄 摘要 ..............................................................1 1 前 言 ...........................................................1 1.1 組合機床的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 ..................................1 1.2 組合機床的組成部分 ........................................2 1.3 組合機床的特點 ............................................3 2 組合機床的總體設計（三圖一卡） ..................................4 2.1 組合機床工藝方案的制定 ......................................5 2.1.1 被加工零件的特點 ........................................5 2.1.2 基準的選擇 ..............................................6 2.1.3 被加工零件的工藝分析 ....................................7 2.1.4 機床使用條件的影響 ......................................9 2.2 機床配置形式和總體布局的選擇 ...............................11 2.3 被加工零件的加工精度和加工工序圖 ...........................13 2.4 加工示意圖 .................................................14 2.4.1 組合機床切削用量的選擇 ................................16 2.4.2 選擇切削深度 ..........................................16 2.4.3 確定進給量 ............................................17 2.4.4 確定鉆削速度 .........................................17cv 2.4.5 切削功率，切削力，轉矩以及刀具耐用度的選擇 .............18 2.4.6 組合機床生產率的計算 ...................................19 2.5 機床聯(lián)系尺寸圖及相關計算 ...................................21 3 工裝夾具的設計 .................................................29 3.1 工裝夾具的介紹 .............................................29 3.1.1 工裝夾具的用途 .........................................29 3.1.2 工裝夾具檢查保養(yǎng)內容 ...................................30 3.2 工裝夾具的分類 .............................................31 4 3.2.1 工裝夾具-氣控 ..........................................31 3.2.2 工裝夾具-電控 ..........................................35 3.2.3 調壓閥 .................................................37 3.2.4 氣的產生 ...............................................38 3.2.5 手動閥 .................................................40 3.3 氣缸 .......................................................40 3.3.1 氣缸的結構動作介紹 .....................................42 3.3.2 氣缸力的計算 ...........................................44 3.4 伺服電機 ...................................................45 3.5 本文工裝的用處和工作方式 ...................................46 4 工裝的加工和材料 ...............................................47 4.1 固定底板的材料 .............................................47 4.2 固定底板的加工工藝及設備 ...................................48 4.3 固定底板的加工刀具 .........................................50 4.4 其余材料 ...................................................51 4.5 壓頭 .......................................................54 5 工裝定位方式及定位點 ...........................................56 6 標準件和導軌 ...................................................58 7 工裝夾具的發(fā)展方向 .............................................60 8 自動化的發(fā)展方向 ...............................................61 結 論 ...........................................................62 參 考 文 獻 ......................................................64 致 謝 .........................................................78 1 1 前 言 1.1 組合機床的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 世界上第一臺組合機床于 1908 年在美國問世，用于加工汽車整機。隨后， 西德、蘇聯(lián)、英國、法國等國家相繼生產出了組合機床，它的應用領域也不斷 地擴大。為了規(guī)范組合機床的生產，在 1953 年，美國福特汽車公司和通用汽車 公司與美國機床制造廠協(xié)商，斷定了組合機床通用部件標準化的準則。之后不 久，為了提高分歧制造廠的通用部件的調換性，便于用戶使用和維修。1973 年,國 際標準化組織（ISO）頒布了第一批組合機床通用部件標準。 專用機床是隨著汽車產業(yè)的崛起而發(fā)展起來的。在專用機床中某些部件因 反復應用，逐漸發(fā)展成為通用部件，因此發(fā)生了組合機床。 對于西方國家來說，我國組合機床的生產相對起步較晚，是從 1956 年開始 的，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，其加 工對象主要是生產批量大的大中型的軸類和箱體類零件。進入 70 年代以后，隨 著刀具、檢測技術和控制技術的發(fā)展，組合機床的精度也有了顯著地提高。然 后在 1975 年，中國第一機械工業(yè)部頒布了第一部組合機床通用部件標準。進入 90 年代，我國組合機床行業(yè)迎來了快速發(fā)展的春天，行業(yè)的整體實力和產品質 量都有了顯著地提高。在加入世界貿易組織后，制造行業(yè)面臨著挑戰(zhàn)與機遇并 存的局面，如何生存和發(fā)展成為包括組合機床企業(yè)在內的新課題，為此，我國 機床行業(yè)采取了積極的應對措施，自 2000 年以來，行業(yè)的發(fā)展呈現(xiàn)出來良好的 勢頭。 目前，伴隨著新興技術的發(fā)展，國外的組合機床技術也隨之不斷的進行改 進，它與信息技術、控制技術結合如 CNC 組合機床，不斷向著柔性化、高質量 和高可靠性的方向調整。并且，國外的數(shù)控系統(tǒng)一直占據(jù)主導位置，智能數(shù)控 組合機床的發(fā)展成為主流。同時，跟著可轉位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動 檢測和刀具自動彌補技巧的成長，組合機床的加工精度也有所進步。銑削平面 的平面度可達 0.05mm1000mm，粗糙度可低達 2.50.63m,鏜孔精度可達 IT76 級，孔距精度可達 O.03O.02m。國外先進的組合機床的進給速度和 主軸轉速大，主軸轉速可達 1000020000r/min，進給速度可達到 20- 2 60m/min。以超高速和超高精度加工技術與復合、多功能、多軸化為特色，由剛 性的機床結構應用多位主軸、可換主軸箱，能靈活適用于多種產品的加工。 近年來，國內部分企業(yè)及研究所在組合機床設計中，普遍應用 CAD 技術。 隨著專業(yè) CAD 技術的日益成熟，Pro/E、UG、Solid Edge、AutoCAD 等多種專業(yè) CAD 軟件已廣泛應用于組合機床設計。雖然，國內已經研制出較多有效的軟件 系統(tǒng)，但相比于國外，大部分為經濟型數(shù)控系統(tǒng)，功能簡單，不能用于數(shù)控組 合機床上。國產高檔數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展尚處于起步階段，而數(shù)控組合機床的專用 數(shù)控系統(tǒng)在國內研發(fā)方面還沒有形成成熟的產品。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。 為了提高競爭力，組合機床行業(yè)必須不斷縮短新產品開發(fā)時間、提高質量、 降低成本、改進服務、并增強環(huán)境保護意識，只有這樣才能在激烈的市場競爭 中立于不敗之地。面臨著這些嚴峻的挑戰(zhàn)，將信息技術、控制技術等應用于傳 統(tǒng)組合機床行業(yè)并對之進行改造，是現(xiàn)代組合機床行業(yè)發(fā)展的必由之路。 今天,市場需求的多樣性促使制造業(yè)向柔性化生產進行轉變,傳統(tǒng)的組合機 床生產線因其“專用性”已經不能適應這種市場變化。因此,組合機床應該如何 應對生產柔性化的要求,傳統(tǒng)制造企業(yè)應該如何拓展原有剛性生產線的生產空間,成 為生產企業(yè)和研究機構的一個重要研究方向。 歸結起來，組合機床及其自動線的發(fā)展趨勢： a 提高生產率； b 擴大工藝范圍； c 提高加工精度； d 提高自動化程度； e 提高組合機床及其自動線的可調性； 1.2 組合機床的組成部分 組合機床的通用部件分大型和小型兩大類。大型通用部件是指電機功率為 1.5-30 千瓦的動力部件及其配套部件。這類動力部件多為箱體移動的結構形式。 小型通用部件是指電機功率為 1.1-2.2 千瓦的動力部件及其配套部件。這類動 力部件多為套筒移動的結構形式。用大型通用部件組成的機床稱為大型組合機 床。用小型通用部件組成的機床稱為小型組合機床。按設計的要求本次設計的 3 機床為大型通用機床。組合機床除分為大型和小型外，按配置形式又分為單工 為和多工位機床兩大類。單工位機床又有單面、雙面、三面和四面幾種，多工 位機床則有移動工作臺式、回轉工作臺式、中央立柱式和回轉鼓輪式等配置形 式。本次設計的機床為單工位雙面鉆床。 組合機床的基礎部件是通用部件。通用部件是具有特定功能，按標準化、 系列化和通用化原則來設計和制造的。在各種通用部件之間有配套關系，在組 成各種組合機床時，可以互相通用。按功能來分，通用部件可分為動力部件、 支撐部件、輸送部件、控制部件、輔助部件等。 a 動力部件。動力部件是傳遞動力并實現(xiàn)主運動或進給運動 的通用部件，它是通用部件中最基本的部件，實現(xiàn)主運動的動力部件有 動力箱和各種完成專門功能的切削頭，如鉆削頭、銑削頭、鏜削頭等。 動力箱常與專用部件多軸箱配合使用，以實現(xiàn)主運動。實現(xiàn)進給運動的 動力部件為動力滑臺。 b 支撐部件。支撐部件是用來安裝動力部件、輸送部件等的 通用部件，包括側底座、立柱、立柱底座、中間底座等。中間底座用來 安裝夾具和輸送部件，側底座用來安裝動力滑臺及各種切削頭，組成臥 式機床。若用立柱代替底座，便可組成立式機床。 c 輸送部件。輸送部件是多工位組合機床的通用部件，用來 安裝工件并將其輸送到預定的工位，如移動工作臺、分度回轉工作臺以 及分度回轉鼓輪等。 d 控制部件。控制部件包括各種液壓控制元件、操縱板、電 氣擋鐵、按鈕站等，用來控制組合機床按規(guī)定程序實現(xiàn)工作循環(huán)。 e 輔助部件。輔助部件主要包括冷卻、潤滑、排屑等輔助裝 置，以及各種實現(xiàn)自動夾緊的機械扳手等。 多軸箱是組合機床的一個專用部件它由專用零件和通用零件組成。多軸 箱各主軸位置是按被加工零件上的孔設計的，其作用是將運動由動力箱傳至各 主軸，使其獲得所要求的轉速和轉向。多軸箱分為通用多軸箱和專用多軸箱兩 大類，通用多軸箱的零件大部分是通用零件，采用非剛性主軸，由導向套來引 導刀具，保證被加工零件的精度；專用多軸箱的零件大部分是專用零件，采用 4 剛性主軸，靠主軸組件來保證加工孔的精度。 1.3 組合機床的特點 目前，組合機床在機械制造工業(yè)中應用越來越普遍，并已顯示出其巨大的 優(yōu)勢。 組合機床與萬能機床和專用機床相比，有如下特點： a組合機床由 70%90%的通用部件組成，可以縮短設計和制造周期；而 且在需要的時候，還可以部分或者全部進行改裝，以組成適應新加工要求的新 設備。這就是說組合機床有重新改裝的優(yōu)越性，其通用零部件可以多次重復利 用。 b組合機床是按照具體加工對象專門設計的，可以按最佳工藝方案進行加 工。 c在組合機床上可以同時從幾個方向采用多把刀具對幾個工件進行加工， 是實現(xiàn)工序集中，提高生產率的最好途徑。 d組合機床是在工件一次裝夾下，用多軸實現(xiàn)多孔同時加工有利于保證各 孔相互之間的精度要求，提高產品質量；減少了工序工件間的搬運，改善了勞 動條件；減少了占地面積。 e由于組合機床大多數(shù)零部件是同類的通用部件，簡化了機床的維護和管 理。 f組合機床的通用部件可以組織專門工廠集中生產，有利于提高產品質量 和技術水平，降低制造成本。 組合機床的設計，主要是針對被加工工件的加工工藝要求來設計主軸箱的 傳動系統(tǒng)。根據(jù)被加工工件的特點，按一定的設計原理，結合各種影響機床性 能的因素，經分析后擬訂出可靠的工藝設計方案。在設計主軸箱時，根據(jù)被加 工的工件工序圖設計的組合機床。需完成工藝內容確定、加工部件的尺寸、精 度、表面粗糙度及技術要求、定位基準、壓緊部件以及被加工零件的材料的確 定。認真分析并初步確定設計方案，估計所需的功率，設計出符合本工序加工 的組合機床。 5 2 組合機床的總體設計（三圖一卡） 本次設計的課題為 CPQ-1 型叉車驅動橋殼體加工工藝及雙面鉆孔組合機床 主軸箱設計。本次設計主要是針對驅動橋殼體左右面的孔系加工，按高度集中 工序的原則，根據(jù)被加工零件的特點及工藝要求設計，來提高生產率和生產效 益的專用機床。 機床設計畢業(yè)設計，其目的在于通過機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)的結構 設計，使我們在擬定傳動和變速的結構方案過程中，得到設計構思、方案的分 析、結構工藝性、機械制圖、零件計算、編寫技術文件和查閱資料等方面的綜 合訓練，樹立正確的設計思想，掌握基本的設計方法，培養(yǎng)基本的設計方法， 并培養(yǎng)了自己具有初步的結構分析、結構設計和計算能力。 2.1 組合機床工藝方案的制定 制定組合機床工藝方案是設計組合機床最重要的步驟之一。工藝方案制定 的正確與否，將決定機床能否達到“重量輕、體積小、結構簡單、使用方便、 效率高、質量好”的要求。 為了使機床方案制定的合理、先進，制定機床的工藝方案之前，必須開展 以工人為主體的“三結合”設計，應分析用戶提供的產品圖紙及其工藝卡片和 有關資料，有條件時應進行現(xiàn)場調研，了解被加工零件的加工特點、精度和技 術要求，用戶加工的情況、定位夾緊情況及有關切削參數(shù)和存在的問題。在此 基礎上再確定機床完成的工藝內容及其加工方法，密切聯(lián)系實際，總結生產實 踐經驗，全面了解被加工零件的加工情況和影響機床方案制定的因素。 2.1.1 被加工零件的特點 被加工零件特點主要指零件的材料、硬度、加工部位的結構形狀、零件剛 性、定位基準面的特點等。它們對機床工藝方案制定有著重要的影響。同樣精 度孔，因材料、硬度的不同，其工藝方案也不同。如鋼件一般比鑄鐵件的加工 工步數(shù)多。加工薄壁易振的工件，安排工序時，必須考慮防止共振。否則，將 6 嚴重影響加工精度。當工件內壁孔徑大于外壁孔徑時，只能采用鉆孔的加工方 法，加工時工件讓刀，使鉆頭定向后送進工件，方能加工。若工件剛性不足， 安排工序就不能過于集中。對加工余量大或鑄造質量較差的零件，應安排預加 工工序。被加工零件的特點很大程度上決定了機床采取的配置型式。一般孔中 心線與定位基面平行且需由一面或幾面加工的箱體件宜采用臥式機床；被加工 孔與基面垂直且定位基面水平的宜采用立式機床，大型箱體件采用單工位機床 加工比較適宜，中小型零件則多采用多工位機床加工。 有時為了減少機床臺數(shù)，必須采取高度集中工序時，從安排上，也必須把 一些工序從時間上錯開加工，以免同時加工時因工件受力變形、發(fā)熱變形以及 振動而影響加工精度。 必須重視工件在組合機床加工前已完成的工序以及毛坯孔的質量。當毛坯 孔余量很大或鑄造質量較差，有大毛刺時，有時則安排粗拉荒工序，對幾個同 心孔常采用粗擴的加工方法。工件有無適當?shù)墓に嚮嬉彩怯绊懝に嚪桨钢贫?的重要因素。 2.1.2 基準的選擇 定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定粗基準，然后確定精基準。 a)粗基準的選擇 粗基準的選擇主要影響不加工表面與加工表面的相互位置精度，以及加工 表面的余量分配。選擇粗基準時必須注意以下幾個問題 1.如果必須首先保證工件上加工表面與不加工表面之間的位置精度要求應 以不加工表面作為粗基準。如果工件上由很多不加工的表面，則應以其中與加 工表面的位置精度要求較高的表面作為粗基準。 2.必須首先保證工件上的某種要表面的加工余量均勻，則應選擇該表面作 為粗基準。 3.選作粗基準的表面應盡量平整光潔不應有飛邊口中等缺陷 4.粗基準一般 只能使用一次。 對于一般的軸類零件而言，以外圓做為粗基準是完全合理的但對本零件來 說，以橋殼體的下底面作為粗基準。 b)精基準的選擇 7 精基準的選擇應重保證零件的加工精度，特別是加工表面的相互位置精度 來考慮，同時也要考慮到裝夾方便，夾具結構方便。選擇精基準應遵循下列原 則: 1.“基準重合”原則 即應盡可能選用設計基準作為精基準。這樣可以避免 由于基準不重合而引起的誤差。 2.“基準統(tǒng)一”原則 即應盡可能選擇加工工件的多個表面時都能使用的一 組定位基準作為精基準。這樣就便于保證各加工表面的相互位置精度，避免基 準變換說產生的誤差，并能簡化夾具的設計制造。 3.“互為基準”原則 當兩個表面相互位置精度以及他們自身的尺寸與形狀 精度都要求很高時，可以采取互為基準的原則，反復多次進行加工。 4.“自為基準”原則 有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均勻， 再加工時就應盡量選擇加工表面本身作為精基準，而該表面與其他表面之間的 位置精度則有先行工序保證。 精基準的選擇主要應該考慮基準重合問題，當 設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算。 2.1.3 被加工零件的工藝分析 被加工的零件是個叉車驅動橋殼體，此殼體雙面有 14 個孔要加工：左側面 鉆 6 個孔，右側面鉆 8 個孔。設計一臺雙面鉆孔的組合機床。 組合機床的總體設計要注重工件及其加工的工藝分析，只有制定出先進合 理的工藝方案，才能設計出先進合理的組合機床。根據(jù)指定加工要求，提出若 干個工藝方案，擇其佳者。工藝方案確定了，組合機床的結構、性能運動、傳 動、布局等系列問題也就解決了。所以，工藝方案設計是組合機床設計的重要 環(huán)節(jié)。 根據(jù)先粗加工后精加工、先基準而后其它表面、先主要表面后次要表面的 機械加工工序安排的加工原則，對 CPQ-1 型叉車驅動橋殼體的工藝路線作如下 設計 加工工藝卡 8 9 本道工序:鉆左右兩側面的孔，由本設備雙面鉆孔組合機床完成，因此，本 設備的主要功能是完成叉車驅動橋殼體左，右兩個面上 14 個孔的 加工體加工內容及加工精度是： A鉆左側面上 6 個孔:鉆 6 個 M6 的螺紋底孔至 4.9mm，深 10mm，Ra12.5m，孔位置度公差為 0.25mm； B. 鉆右側面上 8 個孔:鉆 8 個 M6 的螺紋底孔至 4.9mm，深 10mm，Ra12.5m，孔位置度公差為 0.25mm； C攻絲左側面上 6 個孔:鉆 6 個 M6 的螺紋孔至 6mm，深 10mm，Ra12.5m，孔位置度公差為 0.25mm； B. 攻絲右側面上 8 個孔:鉆 8 個 M6 的螺紋孔至 6mm，深 10mm，Ra12.5m，孔位置度公差為 0.25mm； 2.1.4 組合機床運動介紹 電機固定在工裝上面，機床只給一個向前的脈沖推力，機床脈沖推力裝置 結構采用，伺服電機加絲桿絲桿螺母裝置 絲桿是將回轉運動轉化為直線運動，或將直線運動轉化為回轉運動的理想 的產品。滾珠絲桿由螺桿、螺母和滾珠組成。它的功能是將旋轉運動轉化成直 線運動，這是滾珠螺絲的進一步延伸和發(fā)展，這項發(fā)展的重要意義就是將軸承 從滾動動作變成滑動動作。由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠被廣泛應用于 各種工業(yè)設備和精密儀器。 滾珠絲杠軸承為適應各種用途，提供了標準化種類繁多的產品。廣泛應用 與機床，滾珠的循環(huán)方式有循環(huán)導管式、循環(huán)器式、端蓋式。 預壓方式有定位預壓（雙螺母方式、位預壓方式）、定壓預壓。可根據(jù)用 途選擇適當類型。絲桿有高精度研磨加工的精密滾珠絲杠（精度分為從 CO-C7 的 6 個等級）和經高精度冷軋加工成型的冷軋滾珠絲杠軸承（精度分為從 C7- C10 的 3 個等級）。另外，為應付用戶急需交貨的情況，還有已對軸端部進行 了加工的成品，可自由對軸端部進行追加工的半成品及冷軋滾珠絲杠軸承。作 為此軸承的周邊零部件，在使用所必要的絲杠支撐單元、螺母支座、鎖緊螺母 等也已被標準化了，可供用戶選擇使用。 10 滾珠絲杠軸承以多年來所累積制品技術為基礎，從材料、熱外理、制造、 檢查至出貨，都是以嚴謹?shù)钠繁Ｖ贫葋砑右怨芾?，因此具有高信賴性? 上述介紹，機床的絲桿設計采用上銀滾珠絲桿 ，由于主軸箱加工螺紋孔 為通孔，所以絲桿精度要求不高，剛性要強，所以選擇一款 R32-6B2-FSW-365- 515-0.018 一款上銀絲桿，絲桿精度要求為 5，旋向為右旋，導程 6mm，導程角 3.33 度，根徑為 28.744mm，動負載為 1610KGF，靜負載為 3510KGF 的一款絲桿。 電機采用三菱伺服電機 伺服電機是指在伺服系統(tǒng)中控制機械元件運轉的發(fā)動機，是一種補助馬達 間接變速裝置?？墒箍刂扑俣?，位置精度非常準確，可以將電壓信號轉化為轉 矩和轉速以驅動控制對象。轉子轉速受輸入信號控制，并能快速反應，在自動 控制系統(tǒng)中作執(zhí)行元件，且具有機電時間常數(shù)小、線性度高。產生電磁干擾， 對環(huán)境有要求。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用場合。伺服系統(tǒng) 是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標（或給定值）的 任意變化的自動控制系統(tǒng)。 1 伺服電動機與單機異步電動機相比，有起動轉矩大、運行范圍較廣、無自 轉現(xiàn)象等三個顯著特點。 2.1.5 機床使用條件的影響 a車間布置情況 如工件輸送滾道的高度就直接影響機床的裝料高度。當工件輸送滾道穿過 機床時，機床就得設計為通過式的，配置面數(shù)就不能超過三面，同時裝卸工件 11 只能推進拉出，機床通常不能安置中間導向。如果車間面積有限，常常使機床 的輪廓尺寸受到限制。有的機床安裝在樓上，因而對機床單位面積的重量也有 嚴格要求。此外，生產線的流水方向，機床在車間的安裝位置等也對機床配置 方案有一定的影響。 b. 工藝間的聯(lián)系情況 工件在到組合機床加工之前，工件的毛坯或半成品必須達到一定的要求， 否則將使在機床夾具上定位夾緊不可靠，以至造成刀具的損壞，或者不能保證 要求的加工精度。 c. 使用廠的技術后方和自然條件 如果使用廠沒有相當能力的工具車間，對于造成刃磨復雜的整體復合 刀具有困難，擬訂方案時，應當避免采用這類刀具。工廠所處地方氣候過于炎 熱，車間溫度過高，使用液壓傳動機床工作性能不穩(wěn)定時，則可選用機械通用 部件配置機床。 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：繪制被零件 工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸總圖和編制生產率計算卡等。 2.2 機床配置形式和總體布局的選擇 機床的配置型式主要有臥式和立式兩種。臥式組合機床床身由滑座、側底 座及中間底座組合而成。其優(yōu)點是加工和裝配工藝性好，無漏油現(xiàn)象；同時， 安裝、調試與運輸也都比較方便；而且，機床重心較低，有利于減小振動。其 缺點是削弱了床身的剛性，占地面積大。立式組合機床床身由滑座、立柱及立 柱底座組成。其優(yōu)點是占地面積小，自由度大，操作方便。其缺點是機床重心 高，振動大。 被加工零件的特點在很大程度也決定了機床的配置型式。 確定機床總體布局 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批量大小，機床 總體布局主要有如下配制型式 A.多工位組合機床 多工位組合機床:主要用于中、小零件加.生產占地面積大，但生產率高。 12 這種方式若配合工作臺的移動和精確定位，可以組成組合機床自動線，則自動 化程度和生產率均很高 B.單工位組合機床 各種型式的單工位組合機床，通?？砂惭b一工件，特別適宜于大、中型箱 體類零件的加工。根據(jù)配置動力部件的型式和數(shù)量，這類機床可分為單面，多 面及復合式。這種方式組成靈活，結構簡單，由于單工位加，其機動時間與輔 助時間不能重合，因而生產率比多工位機床低。 根據(jù)以上所述，拖拉機變速箱體的結構是比較規(guī)則的長方體，從裝來的角 度來看，臥式平放比較方便，采用臥式組合機床加工孔，有利于排屑，也減輕 了工人的勞動強度。且叉車驅動橋殼體屬于中型加工零件，在本次設計中，鉆 孔工序是主要工序內容。因此為了保證鉆孔的加工精度和結合被加工零件加工 特點，臥式單工位組合機床是較好的選擇。 臥式單工位組合機床又可分為臥式單面組合機床，臥式多面組合機床等。 若采用臥式單面組合機床，加工兩端面需經過兩次裝夾，增加輔助時間，成本 高，生產效率低，工人勞動強度大。因此，采用臥式雙面組合機床是合理的選 擇。其特點:工件安裝在夾具里夾具和工件相對固定，動力滑臺實現(xiàn)進給運動， 滑臺上的動力箱連同主軸箱實現(xiàn)切削主運動。生產占地面積小，加工精度高。 2.3 被加工零件的加工精度和加工工序圖 被加工零件需要在組合機床上完成的加工工序及應保證的加工精度，是制 定機床方案的主要依據(jù)。例如 H7 的孔加工工序，不但工步數(shù)多（通常 34 個）， 而且對不同尺寸的孔徑，采取的工藝方法也不同。但孔與孔之間有較高位置精 度要求（如0.05mm）時,安排工藝應考慮在同一安裝工位上對所有孔同時進行 最終精加工。如加工精度為 H6H7、直徑為 80150mm 的氣缸孔，機床一般 采用立式剛性主軸結構，而不采用浮動主軸帶導向加工。在采用剛性主軸結構 方案時，必須根據(jù)被加工零件的材料、加工部位特點及加工精度要求來選擇主 軸結構型式及具體參數(shù)，以使主軸油足夠的剛性及抗振性。還必須合理布置鏜 刀位置來減少切削徑向力在加工過程中產生的振動。 為使加工過程順利進行并穩(wěn)定保證加工精度，可查看有關的工藝設計資料 合理地確定工序間余量。確定工序間余量 時，要注意在易損壞刀具，有轉、定 13 位誤差時要加大余量，精鏜時要控制直徑上余量，還要注意其對鏜桿直徑大小 的影響。 被加工零件加工工序圖是根據(jù)制訂的工藝方案，表示所設計的組合機床上 完成的工藝內容，加工部件的尺寸、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具體依據(jù)， 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 加工零件圖基礎上，突出本機床或自動線的加工內容，并做必要的說明而繪制 的。其主要內容包括： a.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。當需要設置中間導向時，則應把設置中間導向臨近的工件內部助、 壁部助及有關結構形狀和尺寸表示清楚，以便檢查工作、夾具、刀具之間是否 相互干涉。 b.本工序所選用的定位基準、夾壓部位及夾緊方向。后橋殼體的定位方案 為一面兩銷。 c.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。 d.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。 繪制被加工零件工序圖的規(guī)定及注意事項： a. 為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定要圖出被本機床的加工內容。 繪制時，應按一定的比例，選擇足夠的視圖及剖視圖，突出加工部位（用粗實 線），并把零件輪廓及與機床、夾具設計有關部位（用細實線）表清楚，凡本 道工序保證的尺寸、角度等，均應在尺寸數(shù)值下方面用粗實線標記。 b.應注明零件加工對機床提出的某些特殊要求。 c.本工序加工部位的位置尺寸應與定位基準直接發(fā)生關系。當本工序定位 基準與設計基準不符時，必須對加工部位的位置精度進行分析和換算，并把不 對稱公差換算為對稱公差。有時也可將工件某一主要孔的位置尺寸從定位基準 面開始標注，其余各孔則以該孔為基準標注。 驅動橋殼體雙面鉆床的被加工零件的工序圖如圖 2-1 所示。 14 圖 2-1被加工零件工序圖 2.4 加工示意圖 A.加工示意圖的作用和內容 加工示意圖是在工藝方案和機床總體方案逐步確定的基礎上繪制的。它是 表達工藝方案具體內容的機床工藝方案圖。它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床上的加工過程，刀具的布置以及工件、夾具、 刀具的相對位置關系，機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)設計選擇動力部件的主要依據(jù)，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的重要文件。 加工示意圖應表達和標注的內容有： a.機床的加工方法、切削用量、工作循環(huán)和工作行程； b.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； c.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；接桿、 浮動卡頭、導向裝置、攻螺紋靠模裝置等結構尺寸；刀具、導向套間的配合， 刀具、接桿、主軸之間的連接方式及配合尺寸等。 B.繪制加工示意圖的注意事項 15 加工示意圖應繪制成展開圖，按比例用細實線畫出工件外形。加工部位、 加工表面畫粗實線。必須使工件和加工方位與機床布局相吻合。為簡化設計， 對同一多軸箱上結構尺寸完全相同的主軸只畫一根，但必須在主軸上標注與工 件孔號相對應的軸號。一般主軸的分布不受真實距離的限制。當主軸彼此間很 近或需設置結構尺寸較大的導向裝置時，必須以實際中心距嚴格按比例畫，以 便檢查相鄰主軸、刀具、輔具、導向等是否相互干涉。主軸應從多軸箱端面畫 起；刀具畫加工終了位置。對采用浮動卡頭的鏜孔刀桿，為避免刀桿退出導向 時下垂，常選用托架支撐退出的刀桿。這時必須畫出托架并標出聯(lián)系尺寸。采 用標準通用結構只畫外輪廓，但須加注規(guī)格代號；對一些專用結構，如專用的 刀具、導向、刀桿托架、專用接桿或浮動卡頭等，須用剖視圖表示其結構，并 標注尺寸、配合及精度。 繪制的加工示意圖如圖 2-2 所示。 圖 2-2 加工示意圖 2.4.1 組合機床切削用量的選擇 16 合理地選擇切削用量，可提高鉆孔生產率，并能降低成本。選擇用量的一 般原則與車削相同：先選擇切削深度，再選進給量，最后確定切削速度。 表 2-3 切削用量 HB=160200 HB=200241 HB=300400加 工直徑 d ( 毫米) V( 米/分) 轉 ）（ 毫 米轉 /fV (米/ 分) 轉 ）（ 毫 米轉 /fV (米/ 分) 轉 ）（ 毫 米轉 /f 1 6 0.070. 12 0.050. 1 0.030. 08 6 12 0.120. 2 0.10.1 8 0.080. 15 12 22 0.20.4 0.180. 25 0.150. 20 22 50 16 24 0.40.8 1 018 0.250. 4 5 12 0.200. 30 2.4.2 選擇切削深度 這是根據(jù)被加工孔的直徑來選擇的。加工的孔直徑為 5mm。14 個孔都深 10mm。 2.4.3 確定進給量 本工序加工所需刀具為鉆頭。選擇刀具首先是選擇刀具材料，對于鉆頭來 說，常見材料有高速鋼和硬質合金兩種。高速鋼鉆頭主要用于切削硬度在 250- 280HBS 的部分結構鋼和鑄鐵:硬質合金鉆頭則主要用于加工硬度較高的鋼件。 被加工零件的材料為鑄鐵硬度為 200-241HBS。所以，選用高速鋼鉆頭。查機 械加工工藝手冊（GB/T6135.31996）選擇刀具類型為錐柄心花鉆，同時查 組合機床設計簡明手冊表 6-11 選擇切削用量并計算主軸轉速進給速度。 進給量：孔 16 =0.36mm/rf 17 孔 18 =0.36mm/rf 2.4.4 確定鉆削速度 cv 同上確定 孔 16 =40mm/min 孔 18 =40mm/minv 由文獻 5可知： （2-1）01vnd （2-2）fn 式中： 切削速度（ m/min）； 刀具直徑（mm）；v0 刀具每分鐘轉數(shù)（r/min）； 進給量（mm/r）；nf 圓整后的切削速度（m/min ）； 刀具每分總的進給量（mm/min）。所cv fv 以由公式（3-1）得： 16 孔轉速 r/min 104.73.5n 18 孔轉速 r/min 可由文獻52.17 可知圓整為 110r/min，375r/min。 由公式（2-1）變換得實際切削速度： 16 孔 m/min3.145040cDnv 18 孔 m/min3.4.2750cDnv 由公式（2-2）得工進速度： 16 孔 mm/min0.3619.fvn 18 孔 mm/minf 2.4.5 切削功率，切削力，轉矩以及刀具耐用度的選擇 18 查文獻1表 6-20 得公式： 切削力 (2-3）1.408.752bFDfk 切削轉矩 (2-4）.3T 切削功率 (2-5）9740VP 式中： 切削力（N）；V切削速度（ m/min）；CF 鉆頭直徑（mm）；k修正系數(shù) 0.1；D 進給量（ mm/r）；Vf 每分鐘進給量（mm/min）；f 抗拉強度（ MPa）。b D=5mm =0.36mm =600Mpa V=47.1m/minfb 由公式（2-3）得： 16 孔 N1.40.80.75205361329F 18 孔 N...684 由公式（2-4）得： 16 孔 kN.m20.7. 5T 18 孔 kN.m20.7305.6195T 由公式（2-5）得： 16 孔 kW81629.43.4705VPD 18 孔 kW79501.3.9402VPD 傳動系統(tǒng)確定以后，主軸箱所需功率 按下列公式計算：主 (2-6)111 niinini PPPP ===++= 主主主主主主主 式中： 切削功率，單位為 KW；主 空轉功率，單位為 KW；主 與負荷成正比的功率損失，單位為 KW。主P 每根主軸的切削功率，由選定的切削用量按公式計算或查圖表獲得；每根 19 軸的空轉功率按文獻 1表 4-6 得確定；每根軸上的功率損失，一般可取所傳遞 功率的 1%。 則在本課題中主軸箱所需的功率計算如下：(前面算出切削功率為 1.296KW) = (2-7)主P1 nii主 =40.046+0.0324 =0.904KW =0.1 (2-8)主P主 =0.1 =0.737KW37. 則 =0.904+7.37+0.737=9.011KW主P 主軸箱所需的進給力 （單位為 N）可按下式計算：主F 1 niF=主 (2-9) 式中: 各主軸所需的軸向切削力，單位為 N。iF 在本課題中主軸箱所需的進給力計算如下： 由于各主軸所需的軸向切削力在前面已經計算得出，則： 1niF=主 =30229+67834+5005 =103068N 2.4.6 組合機床生產率的計算 根據(jù)加工示意圖所確定的工作循環(huán)及切削用量等，就可以計算機床生產率 并編制生產率計算卡。生產率計算卡是反映機床生產節(jié)拍或實際生產率和切削 用量、動作時間、生產綱領及負荷等關系的技術文件。它是用戶驗收機床生產 20 效率的重要依據(jù)。 a.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)Q 所要求的機床生產率。它與全年工時總數(shù) tk有關,這里兩班制 tk取 4600h，由 文獻1的第 51 頁公式： （2-10）ktAQ 得出： =80000/4600=19.39 件/時 b.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1 單TQ601 （2-11） 式中: 生產一個零件所需時間(min)，可按下式計算：單T （2 裝移快 退快 進停輔切單 tVLtVLt kfff21 -12） 式中: 分別為刀具工作進給長度,單位為 mm；21L、 分別為刀具工作進給量 ,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t 停留時間，通常指刀具在加工終了時無進給狀態(tài)下旋轉 510 轉所需的時間， 單位為 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kfV 動力部件時取 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、清理基面或切裝 卸 21 屑及吊運工件）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 Q Q 時候，機床負荷率為二者之比。1 組合機床負荷率一般為 0.750.90,自動線負荷率為 0.60.7。典型的鉆、 鏜、攻螺紋類組合機床，按其復雜程度確定；對于精度較高、自動化程度高或 加工多品種組合機床，宜適當降低負荷率。 （2-14）1Q 則 19.384.%26 具體請見表 2-8 生產率計算卡。 2.5 機床聯(lián)系尺寸圖及相關計算 機床聯(lián)系尺寸圖的作用 22 一般來說，組合機床是由標準的通用部件動力箱、動力滑臺立柱、立柱底 座加上專用部件多軸箱、刀、輔具統(tǒng)、夾具、液、電、冷卻、潤滑排屑系統(tǒng)組 合而成。聯(lián)系尺寸圖用來表示機床各組成部件的相互裝配和運動關系，以檢驗 機床各部件的相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿足要求通用部件的選擇是否合適，并 為進一步開展主軸箱、夾具等專用部件、零件的設計提供依據(jù)。聯(lián)系尺寸圖也 可以看成是簡化的機床總圖，它表示機床的配置型式及總體布局。 機床聯(lián)系尺寸總圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù)，并按初步 選定的主要通用部件以及確定的專用部件的總體結構而繪制的。 機床聯(lián)系尺寸圖表示的內容有： 1）表明機床的配置型式和總布局。 2）完整齊全地反映各部件的主要裝配關系和聯(lián)系尺寸、專用部件的主要輪 廓尺寸、運動部件的運動極限位置及各滑臺工作循環(huán)總的工作行程和前后行程 備量尺寸。 3）標注主要通用部件的規(guī)格代號和電動機的型號、功率及轉速，并標出機 床分組編號及組件名稱，全部組件應包括機床全部通用及專用零部件，不得遺 漏。 4）表明機床驗收標準及安裝規(guī)程。 5）選擇動力部件等。 A 選擇動力部件 動力部件的選擇主要是確定動力箱和動力滑臺。本次設計的是根據(jù)以定的 工藝方案和機床配置型式并結合使用及修理等因素，確定機床為臥式雙面機械 傳動組合機床，機械滑臺實現(xiàn)工作進給運動。 根據(jù)文獻 5表 2.22 高速剛鉆頭鉆鋼時消耗的功率得 Pc 左=9.01kW Pc 右=7.8kW (2-15)P主主 式中 為主軸箱的傳動效率，加工黑色金屬時取 0.80.9，加工有色金屬 時取 0.70.8；主軸數(shù)多、傳動復雜時取小值，反之取大值。本課題中被加工 23 零件材料為 42CrMo，故取 =0.9 所以 kW9.01.P主c主 kW7.809主c主 根據(jù)所算出的功率，查文獻1表 5-20 我們可選用 1TA40 型號的動力頭， 經過改制都能滿足功率的需要。 表 2-4 動力電動機型號 根據(jù)動力頭尺寸選定滑臺與其配合，由于選用的是帶傳動動