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沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)院
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）
設(shè)計（論文）題目：凹形側(cè)支承板鉆鉸6-Φ20孔組合機床設(shè)計
學(xué) 院 名 稱： 機械工程學(xué)院
專 業(yè)：
班 級：
姓 名： 學(xué) 號
指 導(dǎo) 教 師： 職 稱
定稿日期： 年 月 日
沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文
摘 要
應(yīng)用組合機床加工大批量零件，快捷高效，生產(chǎn)效率高是機械加工的發(fā)展方向。本次畢業(yè)設(shè)計的題目是“凹形側(cè)支承板 鉆鉸6-Φ20孔組合機床設(shè)計”。在工藝制定過程中，通過批量的進行鉆底孔的加工方案，并尋求最佳的工藝方案，借此說明了工藝在生產(chǎn)過程中的重要性。本人的設(shè)計的主要內(nèi)容是：進行了機床總體布局設(shè)計；對機床的進給和傳動部分進行了設(shè)計；結(jié)合實例，介紹了夾具設(shè)計方法；通過此設(shè)計，本機床完全能滿足設(shè)計要求，與傳統(tǒng)的機床相比，本機床具有自動化程度高，生產(chǎn)率高，精度高等優(yōu)點。?
關(guān)鍵詞：組合機床；鉆底孔；夾具設(shè)計；手動
25
沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文
Abstract
Application of combined high-volume machining parts, high efficiency, high productivity is the development direction of machining. The topic of this graduation design is a "design machine tools for processing the pump body bottom hole drilling 8-M10 modular machine tool design". Making process in the process, with a mass of bottom hole drilling processing scheme, and to seek the best technology solutions, which illustrates the importance of process in the production process. The main content of my design is: on the overall layout of machine tools; on the machine feed and transmission parts of the design; combined with the example, introduces the fixture design method; with this design, this machine can meet the design requirements, compared with traditional machine, this machine has high automation, high productivity, advantages higher accuracy.
Key Words: modular machine tool; drilling bottom hole; fixture design; manual
目 錄
摘 要 II
Abstract III
1 緒論 1
1.1 組合機床的簡介 1
1.2本課題國內(nèi)外研究概況 2
2 組合機床的總體設(shè)計 4
2.1 組合機床方案的制定 4
2.1.1 制定工藝方案 4
2.1.2 確定組合機床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案 4
2.2 確定切削用量及選擇刀具 6
2.2.1 確定工序間余量 6
2.2.2 選擇切削用量 6
2.2.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率 6
2.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu) 7
2.3 鉆孔組合機床總設(shè)計“三圖一卡”的編制 7
2.3.1 被加工零件工序圖 7
2.3.2 加工示意圖 8
2.3.3 機床聯(lián)系尺寸圖 12
2.3.4 生產(chǎn)率計算卡 15
2.4 多軸箱的設(shè)計 17
2.4.1 繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 17
2.4.2 齒輪模數(shù)選擇 18
2.4.3 多軸箱的傳動設(shè)計 18
2.4.4 繪制傳動系統(tǒng)圖 20
2.4.5 傳動零件的校核 20
結(jié)論 22
致 謝 23
參考文獻(xiàn) 24
沈陽理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文
1 緒論
1.1 組合機床的簡介
組合機床是以通用部件為基礎(chǔ)，根據(jù)特定的形狀和工件的加工工藝及夾具設(shè)計獨特，組成的半自動或自動機床。
組合機床一般采用多軸，多刀，多進程，多或多級處理，生產(chǎn)效率幾倍比普通機床高幾倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計和制造周期。因此，組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于大批量，大批量生產(chǎn)，并可用于組成自動生產(chǎn)線。
組合機床一般用于加工箱體零件或特殊形狀的。工件的加工，一般不旋轉(zhuǎn)，相對進給運動的刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具和工件，來實現(xiàn)鉆孔，擴孔，鉆孔，擴孔，鉆孔，銑削平面，內(nèi)、外螺紋切削加工圓等。夾緊工件的加工頭旋轉(zhuǎn)組合機床，由刀具作進給運動，也可達(dá)到一定的旋轉(zhuǎn)部件（如飛輪，汽車后橋等）的循環(huán)和過程。
在第二十世紀(jì)70年代，隨著可轉(zhuǎn)位刀具，刀具的發(fā)展密度，孔尺寸自動檢測和自動刀具補償技術(shù)，提高組合機床的加工精度。高達(dá)0.08毫米和1000毫米的銑削平面，表面粗糙度可達(dá)2.8 ~ 0.63微米低；鏜孔精度可以達(dá)到IT7 ~ 6，孔距精度可達(dá)o.03 ~ o.02微型計。專用機床是隨著汽車產(chǎn)業(yè)的興起發(fā)展。在專用機床的某些部分重復(fù)使用，并逐漸發(fā)展成一個通用部件，導(dǎo)致在一個組合機床。組合機床是最早的1911在美國，為汽車零部件加工。在每臺機器的開始，本廠有他們的標(biāo)準(zhǔn)通用部件。為了提高互換性通用不同配件廠，方便了用戶的使用和維修，1983美國福特汽車公司和通用汽車公司和美國機械廠協(xié)商，確定組合機床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，嚴(yán)格的規(guī)定尺寸的組件之間的接觸，但部分結(jié)構(gòu)未指定。組合機床的設(shè)計，基本上有兩種方式：一，目前是根據(jù)處理對象的特點專門設(shè)計的，這是最常見的做法。其次，在組合機床廣泛用于機械行業(yè)在我國，大多數(shù)的工人和技術(shù)人員總結(jié)生產(chǎn)和使用組合機床的經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)不在其組件共同組合機，可設(shè)計成通用的部件，和一些行業(yè)是一個組合機床的加工范圍完成極為相似，它是可能的設(shè)計的，通用機床，機床被稱為“專業(yè)的組合機床”。本機不根據(jù)具體的處理對象都需要特殊的設(shè)計和生產(chǎn)，可設(shè)計為多功能，組織大批量生產(chǎn)，然后根據(jù)加工零件的具體需要，夾具和簡單的切割工具，可以由一個特定的對象的高效加工設(shè)備。
通用部件按功能可分為動力元件，支撐部分，傳輸部分，控制部分和附件五。動力裝置是用于組合機床主運動和進給運動的部件。主電源箱，切削頭和動力滑臺。
支撐組件用于安裝動力滑臺進給機構(gòu)，一頭或夾具切割，側(cè)基，中間底座，支架，可調(diào)支架，立柱和立柱底座等。
傳動部分可用于運輸或主軸箱的加工站組成，主要分度回轉(zhuǎn)臺，環(huán)形分度回轉(zhuǎn)臺，鼓和往復(fù)工作臺等。
控制單元用以控制機床的自動循環(huán)組成，液壓站，電氣柜和控制表。附件有潤滑裝置，冷卻裝置和排屑裝置等。
為了使組合機床能被用在小批量生產(chǎn)中，常常需要應(yīng)用成組技術(shù)，集中在一臺組合機床類似零件的結(jié)構(gòu)和工藝，以提高機床的利用率。本機有兩種常見的，但主軸箱組合機床和機床刀架。
組合機床未來的發(fā)展將更加調(diào)速電動機和滾珠絲杠驅(qū)動，簡化了結(jié)構(gòu)，縮短生產(chǎn)周期時間；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱，夾具自動更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；柔性制造系統(tǒng)和成。
1.2本課題國內(nèi)外研究概況
在過去的20年中，組合機床自動線的技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進步，在精密加工，自動線的生產(chǎn)效率，巨大的進步速度，靈活和綜合自動化，是組合機床自動線技術(shù)的發(fā)展達(dá)到了很高的水平。自動控制技術(shù)的發(fā)展，線切割機，及其他相關(guān)技術(shù)，尤其是數(shù)控技術(shù)的發(fā)展對自動線的結(jié)構(gòu)變化和靈活性起著決定性的作用。隨著市場需求的變化，靈活的將越來越成為在設(shè)備選擇的重要因素。因此，組合機床自動線將面臨激烈的競爭，包括高速加工中心的柔性制造系統(tǒng)。
組合機床是一種專用的高自動化的技術(shù)和設(shè)備，目前，它仍然是一個大量的關(guān)鍵設(shè)備和機械產(chǎn)品實現(xiàn)高效，高質(zhì)量和經(jīng)濟生產(chǎn)，因此被廣泛用于汽車，拖拉機，柴油發(fā)動機和壓縮機等許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。其中，特別是汽車工業(yè)，是組合機床的最大用戶。如德國的大眾汽車廠在該發(fā)動機廠在機械行業(yè)中，大量生產(chǎn)，大量使用的設(shè)備是組合機床。因此，組合機床與自動化水平的技術(shù)性能，工業(yè)部門的生產(chǎn)效率的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品的質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)組織的決定在很大程度上，決定了其產(chǎn)品的競爭力在很大程度上。
現(xiàn)代組合機床和自動線作為機電一體化產(chǎn)品，它是綜合反映驅(qū)動，控制，測量，監(jiān)測，工具和機械組件技術(shù)。在過去的20年中，這些技術(shù)已經(jīng)取得了長足的進步，在組合機床的汽車和內(nèi)燃機行業(yè)的主要用戶同樣也有很大的變化，產(chǎn)品生命周期縮短，增加品種和質(zhì)量改進。這些因素的發(fā)展，促進和刺激組合機床。
組合機床是高效專用機床由大量的通用部件和少量的專用部件組成和工藝。通用機床和專用機床的發(fā)展。由于機械加工的組合是高度集中的，也可完成一個或幾個一機不同的過程，所以為了適應(yīng)生產(chǎn)產(chǎn)量，要求精度高，克服了通用機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，勞動強度大，生產(chǎn)效率低，難以保證精度的缺點，專用設(shè)備通用性差，不適應(yīng)現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展，往往更新的要求。因此，組合機床和自動線已被廣泛應(yīng)用于汽車，柴油機，電機，儀表、軍工產(chǎn)品的生產(chǎn)，并顯示出巨大的優(yōu)越性。
2 組合機床的總體設(shè)計
2.1 組合機床方案的制定
2.1.1 制定工藝方案
加工技術(shù)將確定組合機床的加工質(zhì)量，生產(chǎn)率，夾具的總體布局和結(jié)構(gòu)。因此，在計劃的過程中，我們必須要被加工零件的分析，和現(xiàn)場的形狀，尺寸，材料，硬度，剛度的深入了解，表面粗糙度的加工精度，加工零件的結(jié)構(gòu)特點，和定位，夾緊方法，過程，和切割工具，生產(chǎn)力的場景，環(huán)境和條件等。與國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)資料的收集，制定合理的工藝。
根據(jù)被加工零件（凹形側(cè)支承板）的零件圖（圖2.1），加工過程6孔：
(1) 加工孔的主要技術(shù)要求。
6個直徑均為Φ20mm。
孔的位置度公差為0.08mm。
工件材料為HT200，HB170-241HBS
(2) 工藝分析
加工該孔時，孔的位置度公差為0.3mm。
根據(jù)組合機床和精密加工方案的過程，可以用如下：
一次性加工孔，直徑為Φ20mm
(3) 定位基準(zhǔn)及夾緊點的選擇
部分被加工孔的表面上，上面的三自由度和三個自由度的右端極限的限制，位于中間的孔通過螺釘夾有很好的作用。
為保證加工精度，提高生產(chǎn)效率和降低勞動量，工件是批量生產(chǎn)，所以在設(shè)計，手動夾緊。
2.1.2 確定組合機床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案
(1)被加工零件的加工精度
被加工零件的過程來完成組合機床加工精度應(yīng)保證，是制造機器的主要依據(jù)。較高的凹形側(cè)支承板鉆孔的精度要求，可用于鉆孔組合機床。為了機ra1.6um孔的表面粗糙度，改善原機的制造精度和工件的定位精度和減少夾緊變形的對策研究。因此，該機通常采用的尾部安裝的齒輪傳動裝置，進給使用液壓系統(tǒng)，被加工零件圖如圖2.1所示
圖2.1 凹形側(cè)支承板
(2) 被加工零件的特點
這主要是指結(jié)構(gòu)形狀的材料，零件加工工件硬度工件剛度，定位基準(zhǔn)特征，他們有重要影響的機床工藝方案系統(tǒng)。這個盒子是HT200材料，硬度HB100，Φ20mm孔直徑。多孔同步處理，部分的剛度是足夠的，振動，和工件變形的影響可以忽略不計的加熱。
在一般情況下，孔的中心線與定位基準(zhǔn)平面平行和由一個或多個表面處理身體應(yīng)橫機，該機適用于加工定位面水平和加工孔和垂直參考平面，但不適合加工安裝不方便或高細(xì)長件。一個單一的加工機適用于大箱，和中小型零件則多采用多處理機。
這些組件的加工特點的中心線與定位基準(zhǔn)面是垂直的，和定位基準(zhǔn)水平，工件較小，孔隙分布密集，多軸箱體積較大，選擇鉆床，立式鉆床。
(3) 零件的生產(chǎn)批量
生產(chǎn)批次的部分是由單工位定，在多工位的一個重要因素，在自動線或組合機床設(shè)計的小批量生產(chǎn)的特點。根據(jù)年生產(chǎn)能力的生產(chǎn)程序設(shè)計的要求，從工件的形狀和輪廓尺寸，以減少處理時間，采用多軸，以減少機床數(shù)量，過程在一臺機器上完成，為了提高利用率。
(4) 機床使用條件
根據(jù)車間布局，組合機床的使用選擇合適的組合機床工藝連接，技術(shù)能力和自然條件和要求。
基于上述：凹形側(cè)支承板的結(jié)構(gòu)特點，加工零件，尺寸精度，表面粗糙度和技術(shù)要求，定位，夾緊方法，過程，和機床的總體布局和技術(shù)性能等的影響因素，最終決定設(shè)計四軸頭多工位同步鉆床。
2.2 確定切削用量及選擇刀具
2.2.1 確定工序間余量
為使加工過程順利進行并穩(wěn)定的保證加工精度，必須合理地確定工序余量。生產(chǎn)中常用查表給出的組合機床對孔加工的工序余量，以消除轉(zhuǎn)、定位誤差的影響。Φ8mm的孔在鉆孔時，直徑上工序間余量均為0.2mm。
2.2.2 選擇切削用量
技術(shù)含量決定完成機器的組合，你可以選擇切削參數(shù)。因為在大多數(shù)情況下，多軸聯(lián)動加工機床的設(shè)計組合，切削參數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗，30%低于普通機床的加工單。多軸主軸箱的所有工具都有一個進料系統(tǒng)，通常作為一個標(biāo)準(zhǔn)的電力幻燈片，工作，每分鐘進給量的所有工具的相同，等于每分鐘的動力滑臺的進給（毫米/分鐘）適用于一般的工具。因此，同一主軸箱上的刀具主軸可設(shè)計成同轉(zhuǎn)速和同的每轉(zhuǎn) 進給量（mm/r）與其適應(yīng)。以滿足直徑的加需要，即： …………………………………2.1
式中： … ——各主軸轉(zhuǎn)速（r/min）
——各主軸進給量（mm/r）
——動力滑臺每分鐘進給量（mm/min）
由于凹形側(cè)支承板鉆孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求等，按照經(jīng)濟地選擇滿足加工要求的原則，采用查表的方法查得：孔鉆頭直徑D=8mm，進給量f=0.18mm/r、切削速度v=18m/min
2.2.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率
根據(jù)選定的切削用量（主要指切削速度v及進給量f）確定切削力，作為選擇動力部件（滑臺）；確定切削扭矩，用以確定主軸及其它傳動件（齒輪，傳動軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動電動（一般指動力箱）功率，通過查表計算如下：
切削力： =26…………………………2.2
=26×20××
=2378.8N
切削扭矩： =10………………………2.3
=10×××
=9979N·mm
切削功率： =……………………………2.4
=9979×18/(9740×3.8×20)
=0.43kw
式中： HB——布氏硬度
F——切削力（N）
D——鉆頭直徑（mm）
f——每轉(zhuǎn)進給量（mm/r）
T——切削扭矩(N·mm)
V——切削速度（m/min）
P——切削功率(kw)
2.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu)
在凹形側(cè)支承板的布氏硬度HB100，孔徑d高速鋼鉆頭為20mm的刀具材料（W18Cr4V），為了使工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，加工簡單，Φ20mm的麻花鉆的選擇標(biāo)準(zhǔn)?？准庸さ毒唛L度應(yīng)確保在工具和導(dǎo)套的末端之間的螺旋槽加工結(jié)束30 ~ 80mm范圍，以排出切屑與刀具磨損已調(diào)整了一定量。
2.3 鉆孔組合機床總設(shè)計“三圖一卡”的編制
總體設(shè)計方案的圖紙表達(dá)形式——“三圖一卡”設(shè)計，其內(nèi)容包括：
繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖、編制生產(chǎn)率卡。
2.3.1 被加工零件工序圖
1，通過處理流程圖的作用及內(nèi)容
零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案加工，稱為組合機床的工藝內(nèi)容完整，尺寸，加工零件的精度，表面粗糙度和技術(shù)要求，定位基準(zhǔn)，加工零件和材料零件的夾具加工圖紙，硬度。它是基于原來的繪圖，突出本機床的加工內(nèi)容，再加上畫出必要的說明，主要是基于組合機床的設(shè)計，制造，使用，也是重要的技術(shù)文件，檢查和機床的調(diào)整。凹形側(cè)支承板孔組合機床是加工零件的過程如圖2.2所示。
地圖的主要內(nèi)容：
（1）被加工零件的形狀，主要尺寸和機加工零件的尺寸，精度，表面粗糙度，形狀和位置精度等技術(shù)要求，以及工作程序和技術(shù)要求。
（2）定位基準(zhǔn)選擇定位夾緊，夾緊方向的過程。
（3）加工零件的名稱，數(shù)量，材料，硬度和加工件與津貼。
2，繪制加工零件的工序圖的注意
（1）為了使被加工零件工序圖是明確的，必須通過處理這臺機器的內(nèi)容。繪制時，要按一定比例，選擇足夠的視圖和剖面看，優(yōu)秀的處理站點（用粗實線），和零件和機床的輪廓，重行標(biāo)記的夾具設(shè)計。如在參考2.2位置，機械夾緊位置和方向，輔助支持由符號部規(guī)定（細(xì)實線）表清楚，所有的程序來確保尺寸，角度等，應(yīng)使用尺寸的數(shù)值表示。
圖2.2凹形側(cè)支承板工序圖
（2）加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基準(zhǔn)注起，為了便于加工和檢驗，有時為選定的定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合，應(yīng)處理轉(zhuǎn)換位置精度要求。
2.3.2 加工示意圖
1、加工示意圖的作用和內(nèi)容
（2）和定位基準(zhǔn)加工零件的注射位置大小，為了便于加工和檢驗，有時為選定的定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合，應(yīng)處理網(wǎng)站的轉(zhuǎn)換位置精度要求。
與加工示意含量的作用.
圖式加工是反映在拉深零件加工工藝方案，表示被加工零件在機床，刀具和工件，夾具，布局之間的相對位置的刀具，機床的工作行程和工作周期，是工具，夾具，主軸箱，主要對功率器件依據(jù)電氣和液壓系統(tǒng)的設(shè)計，是整個機床布局原來的需求，重要文件也是必要的調(diào)整工具。圖2.3是凹形側(cè)支承板孔加工示意圖
圖2.3加工示意圖
在圖上應(yīng)標(biāo)注的內(nèi)容：
（1）機床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程。
（2）工件、夾具、刀具及多軸箱端面之間的距離等。
（3）主軸的結(jié)構(gòu)類型，尺寸及外伸長度；刀具類型，數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸、接桿、導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)尺寸；刀具與導(dǎo)向置的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接方式，刀具應(yīng)按加工終了位置繪制。
2、繪制加工示意圖之前的有關(guān)計算
（1）刀具的選擇
刀具選擇考慮加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素。刀具的選擇前已述及，此處就不在追述了。
（2）導(dǎo)向套的選擇
在組合機床主軸孔加工，除了使用剛性方案，工件的尺寸，位置精度主要取決于夾具指南。所以正確的選擇式導(dǎo)向裝置，合理確定規(guī)模，精度，是組合機床設(shè)計的重要內(nèi)容，也是解決必須處理內(nèi)容繪制示意圖。
1）選擇導(dǎo)向類型 根據(jù)刀具導(dǎo)向部分直徑和刀具導(dǎo)向的線速度v=18m/min，選擇固定式導(dǎo)向。
2）導(dǎo)向套的參數(shù) 根據(jù)刀具的直徑選擇固定導(dǎo)向裝置
固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺寸如下表：
表2.1 固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺
d
d1
D
D1
D2
l
l1
l2
l3
l4
L8
8
8
22
30
34
180
40
8
12
17
46
固定裝置的配合如下表：
表2.2 固定裝置的配合
導(dǎo)向
類別
工藝
方法
D
D
D1
刀具導(dǎo)向
部分外徑
固定
導(dǎo)向
鉆孔
G7（或F8）
H7/g6
H7/n6
g6
固定導(dǎo)向裝置的布置如圖2.4所示
圖2.4 固定導(dǎo)向裝置的布置
（3）初定主軸類型、尺寸、外伸長度
因為軸的材料為40Cr，剪切彈性模量G=81.0GPa,剛性主軸取ψ＝1／4（0）／m,所以B取2.316，
根據(jù)剛性條件計算主軸的直徑為：
dB……………………………………2.89
式中： d——軸直徑（mm）（24.68）
T——軸所承受的轉(zhuǎn)矩（N·mm）
B——系數(shù)
本設(shè)計中主軸直徑d=28mm,主軸外伸長度為：L=118mm，D/為40/28。
（4）選擇刀具接桿
由以上可知，多軸箱各主軸的外伸長度為一定值，而刀具的長度也是一定值，因此，為保證多軸箱上各刀具能同時到達(dá)加工終了位置，就需要在主軸與刀具之間設(shè)置可調(diào)環(huán)節(jié)，這個可調(diào)節(jié)在組合機床上是通過可調(diào)整的刀具接桿來解決的,連接桿如圖2.8所示，
圖2.8 可調(diào)連接桿
連接桿上的尺寸d與主軸外伸長度的內(nèi)孔D配合，因此，根據(jù)接桿直徑d選擇刀具接桿參數(shù)如表2.3所示：
表2.3 可調(diào)接桿的尺寸
d
D1(h6)
d2
d3
L
l1
l2
l3
螺母
厚度
28
Tr28×2
莫氏1號
12.061
36
88
81
42
80
12
（8）確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸
從加工結(jié)束主軸箱的端到端的所有鏈接的大小來確定的表面之間的最小距離，加工示意圖連接尺寸如圖2.3所示。面對的工件端面最重要的連接尺寸（多軸箱的大小321mm），它等于刀具懸伸長度，螺母的厚度，主軸伸出長度和連桿長度（可調(diào)）和減去加工，孔的深度和切出值。
（6）工作進給長度的確定
如圖2.6工作進給長度應(yīng)等于工件加工部位長度L與刀具切入長度和切出長度之和。切入長應(yīng)應(yīng)根據(jù)工件端面誤差情況在8～10mm之間選擇，誤差大時取大值，因此取=8mm，切出長度=1/3d+(3～8)= x8+712mm，所以=8+12+12=32mm.
（7）快進長度的確定
考慮實際加工情況，在未加工之前，保證工件表面與刀尖之間有足夠的工作空間，也就是快速退回行程須保證所有刀具均退至夾具導(dǎo)套內(nèi)而不影響工件裝卸。這里取快速退回行程為120mm，快退長度等于快速引進與工作工進之和，因此快進長度120-48=78mm.
圖2.6 工作進給長度
2.3.3 機床聯(lián)系尺寸圖
圖2.7 機床聯(lián)系尺寸圖
1、聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容
在一般情況下，組合機床是由通用部件標(biāo)準(zhǔn)——動力箱，動力滑臺，柱，柱腳及特殊部件的裝配。聯(lián)系尺寸圖是用來表示機床運動部件相互組裝
在該系統(tǒng)中，相對位置和尺寸的機器部件接觸測試是否滿足要求，通用部件的選擇是適當(dāng)?shù)?，并對主軸箱設(shè)計的進一步發(fā)展提供基礎(chǔ)，夾具等專用部件，零件。聯(lián)系尺寸圖也可以被視為一個簡化的設(shè)備布局，它代表了機床的結(jié)構(gòu)類型和總體布局。
如圖2.7所示，機床聯(lián)系尺寸圖包括機床的布局，主要接觸尺寸電機尺寸，規(guī)格，通用組件和電機的主要參數(shù)的動態(tài)組件，工件和各部分之間的特殊部位，外形尺寸。
2、選用動力部件
選用動力部件主要選擇型號、規(guī)格合適的動力滑臺、動力箱。
（1）滑臺的選用 通常，根據(jù)滑臺的驅(qū)動方式、所需進給力、進給速度、最大行程長度和加工精度等因素來選用合適的滑臺。
1）驅(qū)動形式的確定 根據(jù)對液壓滑臺和機械滑臺的性能特點比較，并結(jié)合具體的加工要求，使用條件選擇HY系列液壓滑臺。
2）確定軸向進給力 滑臺所需的進給力
=∑=6×2378.8=988N
式中： ——各主軸加工時所產(chǎn)生的軸向力
由于滑臺工作時，除了克服各主軸的軸的向力外，還要克服滑臺移動時所產(chǎn)生的摩擦力。因而選擇滑臺的最大進給力應(yīng)大于＝9.88KN。
3）確定進給速度 液壓滑臺的工作進給速度規(guī)定一定范圍內(nèi)無級調(diào)速，對液壓滑臺確定切削用量時所規(guī)定的工作進給速度應(yīng)大于滑臺最小工作進給速度的0.8～1倍;液壓進給系統(tǒng)中采用應(yīng)力繼電器時，實際進給速度應(yīng)更大一些。本系統(tǒng)中進給速度=n·f=18mm/min。所以選擇1HY32ⅡA液壓滑臺，工作進給速度范圍20～680mm/min，快速速度10m/min。
4）確定滑臺行程 滑臺的行程除保證足夠的工作行程外，還應(yīng)留有前備量和后備量。前備量的作用是動力部件有一定的向前移動的余地，以彌補機床的制造誤差以及刀具磨損后能向前調(diào)整。本系統(tǒng)前備量為20mm，后備量的作用是使動力部件有一定的向后移動的余地，為方便裝卸刀具，這里取80mm,所以滑臺總行程應(yīng)大于工作行程，前備量，后備量之和。
即：行程L＞120+20+80=220mm，取L＝400mm。綜合上述條件，確定液壓動力滑臺型號1HY32ⅡA,以及相配套的滑臺底座（1CC321型）。
（2）由下式確定動力箱的選用 動力箱主要依據(jù)多軸所需的電動機功率來選用，在多軸箱沒有設(shè)計之前，可算
＝／η……………………………2.6
＝6*0.43／0.8
＝3.228KW
式中：η——多軸箱傳動效率，加工黑色金屬時η＝0.8～0.9；有色金屬時η＝0.7～0.8，本系統(tǒng)加工HT200，取η＝0.8．
動力箱的電動機功率應(yīng)大于計算功率，并結(jié)合主軸要求的轉(zhuǎn)速大小選擇。因此，選用電動機型號為Y132M1-6的1TD32I型動力箱，動力箱輸出軸至箱底面高度為180mm。主要技術(shù)參數(shù)如下表：
表2.4電機型號及參數(shù)
主電機傳動型號
轉(zhuǎn)速范圍（r/min）
主電機功率（）
配套主軸部件型號
電機轉(zhuǎn)速
輸出轉(zhuǎn)速
D80 Y132M1-6
960
470
4
1HY32ⅡA,1CC321,1CD321
3、配套支承部件的選用
立柱底座1CD322。
4、確定裝料高度
裝料高度指工件安裝基面至機床底面的垂直距離，在現(xiàn)階段設(shè)計組合機床時，裝料高度可視具體情況在H＝880～1060mm之間選取，本系統(tǒng)取裝料高度為800mm。
8、中間底座輪廓尺寸
中間底座的輪廓尺寸要滿足滑臺在其上面聯(lián)接安裝的需要，又考慮到與立柱底座相連接。因此，中間底座采用側(cè)底座1CD321。
6、確定多軸箱輪廓尺寸
本機床配置的多軸箱總厚度為340mm，寬度和高度按標(biāo)準(zhǔn)尺寸中選取。計算時，多軸箱的寬度B和高度H可確定為：B=400，H=320
根據(jù)上述計算值，按主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，最后確定主軸箱輪廓尺寸B×H=400×320mm。
2.3.4 生產(chǎn)率計算卡
生產(chǎn)率計算卡是反映所設(shè)計機床的工作循環(huán)過程、動作時間、切削用量、生產(chǎn)率、負(fù)荷率等技術(shù)文件，通過生產(chǎn)率計算卡，可以分析擬定的方案是否滿足用戶對生產(chǎn)率及負(fù)荷率的要求。計算如下：
切削時間： T切= L/vf+t停……………………………2.7
= 48/74.7＋10/418
=0.628 min
式中： T切——機加工時間（min）
L——工進行程長度（mm）
vf—— 刀具進給量（mm/min）
t?！罁蹊F停留時間。一般為在動力部件進給停止?fàn)顟B(tài)下，刀具旋轉(zhuǎn)8～10 r所需要時間。這里取10r
輔助時間 T輔 = +t移+t裝……………………2.8
= （78＋120）/1000+0.13+2
= 2.328min
式中： L3、L4 ——分別為動力部件快進、快退長度（mm）
vfk ——快速移動速度（mm/min）
t移 ——工作臺移動時間（min）,一般為0.08～0.13min,取0.13 min
t裝 ——裝卸工件時間（min）一般為0.8～1.8min,本例取2min
機床生產(chǎn)率 Q1 = 60/T單…………………………………2.9
= 60/（T切+T輔）
=60/（0.628+3.298）
=18.3 件/h
機床負(fù)荷率按下式計算 η = Q / Q1×100%…………………………2.10
= A / Q1tk×100%
=18000/18.3×1980×100%
=67.04%
式中：Q——機床的理想生產(chǎn)率（件/h）
A——年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件）
tk——年工作時間，單班制工作時間tk =1980h
表2.8 生產(chǎn)率計算卡
2.4 多軸箱的設(shè)計
2.4.1 繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖
多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的如圖2.8所示:
圖2.8 鉆孔組合機床多軸箱
圖中多軸箱的兩定位銷孔中心連線為橫坐標(biāo)，工件加工孔對稱，選擇箱體中垂線為縱坐標(biāo)，在建立的坐標(biāo)系中標(biāo)注輪廓尺寸及動力箱驅(qū)動軸的相對位置尺寸。主軸部為逆時針旋轉(zhuǎn)（面對主軸看）。
主軸的工序內(nèi)容，切削用量及主軸尺寸及動力部件的型號和性能參數(shù)如表 2.6所示：
表2.6 主軸外尺寸及切削用量
軸號
主軸外伸尺寸
工序
內(nèi)容
切削用量
D/d
L
N
（r/min）
V
(m/min)
f
(mm/r)
Vf
(mm/min)
1、2、
3、4
40/28
118
鉆Φ20
418
18
0.18
74.7
注：1．被加工零件編號及名稱：箱體材料：HT200 JB297-62；硬度: HB170-241，
前、后、側(cè)蓋等材料為HT180
2．動力部件型號：1TD32I動力箱，電動機型號Y112M-6；功率P＝2.2kw。
2.4.2 齒輪模數(shù)選擇
本組合機床主要用于鉆孔，因此采用滾珠軸承主軸。
齒輪模數(shù)m可按下式估算：
m=(30～32)=32×≈1.3……………2.11
式中：m——估算齒輪模數(shù)
P——齒輪所傳遞的功率（kw）
Z——對嚙合齒中的小齒輪數(shù)
N——小齒輪的轉(zhuǎn)速（r/min）
多軸箱輸入齒輪模數(shù)取m=1.5。
2.4.3 多軸箱的傳動設(shè)計
（1）根據(jù)原始依據(jù)圖（圖2.8），畫出驅(qū)動軸、主軸坐標(biāo)位置。如下表：
表2.7 驅(qū)動軸、主軸坐標(biāo)值
坐標(biāo)
銷O1
驅(qū)動軸O
主軸1
主軸2
主軸3
主軸4
X
－178
0
37
37
-37
-37
Y
0
86.8
103.8
89.8
89.8
103.8
（2）確定傳動軸位置及齒輪齒數(shù)
圖2.9 齒輪的最小壁厚
1）最小齒數(shù)的確定
為保證齒輪齒根強度，根據(jù)《組合機床簡明設(shè)計手冊》可知，驅(qū)動軸齒數(shù)要在21-24之間。
2）傳動軸2為主軸1，2，3，4都各自在同一同心圓上。
多軸箱的齒輪模數(shù)按驅(qū)動軸齒輪估算
………………………2.8
多軸箱輸入齒輪模數(shù)取m=2。主軸1，2，3，4要求的轉(zhuǎn)速一致且較高，所以采用降速傳動。主軸齒數(shù)選取Z=21，傳動齒輪采用z=22齒的齒輪，變位系數(shù)。傳動軸的轉(zhuǎn)速為:
…………………………2.18
由于前面選取了主軸直徑為40，顯然傳動軸直徑都選取40，這樣為了減少傳動軸種類和設(shè)計題目需要由于傳動軸轉(zhuǎn)速是，則驅(qū)動軸至傳動軸的傳動比為:
……………………………2.16
所以選擇兩級傳動，且傳動比分配為：一級為1.0×1.0;二級為1.4×1.0。
去驅(qū)動齒輪齒數(shù)Z=17。
通用的齒輪有三種，即傳動齒輪、動力箱齒輪和電機齒輪。材料均為48鋼，熱處理為齒部高頻淬火G84。本機床齒輪的選用按照下表選用
表2.8齒輪種類及參數(shù)
齒輪種類
寬度（mm）
齒 數(shù)
模數(shù)（mm）
孔徑（mm）
驅(qū)動軸齒輪
24
32
17～80連續(xù)
17～70
2、2.8、3
2、2.8、3、4
18、20、30、38、40
28、30、38、40、80
傳動軸齒輪
44（B型）
21-24
3
28、30、38、40、80
輸出軸齒輪
32
21-24
3
18、22、28、32、36
計算各主軸轉(zhuǎn)速
使各主軸轉(zhuǎn)速的相對轉(zhuǎn)速損失在8%以內(nèi)，由公式：V= 知：
n1=n2=n3=n4=18x1000/3.8/8=418r/min…………………2.18
2.4.4 繪制傳動系統(tǒng)圖
傳動系統(tǒng)圖是表示傳動關(guān)系是示意圖，即用以確定的傳動軸將驅(qū)動軸和各主軸連接起來，繪制在多軸箱輪廓內(nèi)的傳動示意圖，如圖2.10所示
圖2.10 鉆孔多軸箱傳動系統(tǒng)圖
圖中傳動軸齒輪和驅(qū)動軸齒輪為第Ⅰ排。在圖中標(biāo)出齒輪的齒數(shù)、模數(shù)、變位系數(shù)，以校核驅(qū)動軸是否正確。另外，應(yīng)檢查同排的非嚙合齒輪是否齒頂干涉；還畫出主軸直徑和軸套直徑，以避免齒輪和相鄰的主軸軸套相碰。
2.4.5 傳動零件的校核
（1）驗算傳動軸的直徑
校核傳動軸以承受的總扭矩最大傳動軸8，由它驅(qū)動的有主軸1、2、3、4
主軸扭矩：T1=T2=T3=T4=9979N·mm
油泵軸的扭矩：查得R12-1A油泵的最高壓力為0.3MPa、排量為8.88ml/r。假設(shè)在理想無泄漏狀態(tài)，
即： P·q=T·ω
式中：P——油泵的壓力N/㎡
q——油泵的排量m3/s
T——輸入扭矩N·m
ω——輸入角速度rad/s
單位換算： P=0.3MPa=0.3×106Pa
n =880r/min=9.17r/s…………………………………2.19
q=8.88×9.17=83.92ml/r=83.92×10-6m3/s…………………2.20
ω=2πn/60=2×3.8×880/60………………………………2.21
=87.87rad/s
代入公式： P·q=T·ω…………………………………………………2.22
83.92×10-6×0.3×106=87.87T6
解得：T6=281N·mm
T8=T1/i8-1+T2/i8-2+T3/i8-3+T4/i8-4+T6/i8-6……………………………2.23
=4×9979/0.98+281/0.667
=44093.06N·mm
根據(jù) d=B=2.316×=33.6mm<38mm
因此傳動軸4是符合要求的。
結(jié)論
本課題開發(fā)研制的鉆孔組合機床，用于加工凹形側(cè)支承板的6個孔。在開發(fā)過程中，針對加工過程中存在的難點進行了攻關(guān)。在鉆床的設(shè)計上采取了一系列的措施，保證了被加工孔的加工精度。主要完成了以下工作：
1、對凹形側(cè)支承板的6個孔的加工工藝進行了分析研究，明確了6個孔加工的技術(shù)要求和工藝要點。
2、恰當(dāng)?shù)剡x擇了機床的切削參數(shù)，動力頭及液壓滑臺驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
3、采用液壓滑臺驅(qū)動動力頭和多軸箱實現(xiàn)進給，驅(qū)動工件實現(xiàn)兩工位運動。制定了液壓滑臺的進給工作循環(huán)。經(jīng)分析證明可以滿足工藝要求。
4、設(shè)計了穩(wěn)定可靠的多軸箱和鉆模板，從而保證了被加工孔的精度要求。
5、根據(jù)通用、經(jīng)濟的原則，選擇了刀具，滿足了工藝的需要。
設(shè)計的鉆孔組合機床，保證了加工孔的生產(chǎn)質(zhì)量，提高工效3倍以上，加工成本大幅下降。
這項工作還存在許多值得完善的地方，例如：夾緊定位，由人工完成，效率低；自動化程度有待提高等問題。這些問題，通過改進設(shè)計，改進技術(shù)，不斷的實踐，總結(jié)，肯定會有提高。
。
致 謝
本次畢業(yè)設(shè)計涉及的全部內(nèi)容是在指導(dǎo)老師XX老師的悉心指導(dǎo)下完成的。謝謝老師XX提供了良好的條件，讓我在本設(shè)計中得到了很好的鍛煉。同時也說明了很多問題我，謝謝。XX老師淵博的知識，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，平易近人和認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度的風(fēng)格，讓我們受益不淺。從XX老師我們學(xué)到了很多專業(yè)知識和設(shè)計方法。在這里，我想對老師表示最誠摯的感謝。感謝他給我們指引。當(dāng)然，其他老師的指導(dǎo)。我在這里給你我的老師表示感謝和致敬。
最后，感謝，也是最應(yīng)該感謝的是大學(xué)，大學(xué)讓我們有這么好的學(xué)習(xí)條件。通過四年的學(xué)習(xí)，讓我們成為有用之才；同時學(xué)校給了我們這次畢業(yè)設(shè)計的機會，讓我們在去工作來鍛煉自己。
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