油泵蓋板鉆孔組合機(jī)床及工裝夾具設(shè)計(jì)【說(shuō)明書+CAD】

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機(jī)械加工工序卡片 產(chǎn)品型號(hào) 零件圖號(hào) 產(chǎn)品名稱 油泵蓋板 零件名稱 油泵蓋板 車 間 工序號(hào) 工序名稱 鉆孔 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 鑄件 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號(hào) 設(shè)備編號(hào) 組合機(jī)床 夾具編號(hào) 夾具名稱 切削液 專用夾具 無(wú) 工位器具編號(hào) 工位器具名稱 工序工時(shí) 準(zhǔn)終 單件 工步號(hào) 工步內(nèi)容 工步設(shè)備 主軸轉(zhuǎn)速(r/min) 切削速度(mm/min) 進(jìn)給量（mm/r） 背吃刀量（mm） 進(jìn)給次數(shù) 機(jī)動(dòng) 輔助 1 鑄造毛坯 描 圖 2 時(shí)效處理 1 3 按毛坯尺寸檢查 4 粗銑頂面 描 校 5 粗、半精銑底面 650 45-90 0.15-0.30 2-5 1 6 半精銑、磨頂面 650 45-90 0.15-0.30 2-5 1-2 7 銑兩端面 900 30-60 0.10-0.15 1.5-2 底圖號(hào) 8 鉆、擴(kuò)、鉸2×圓柱銷孔Φ8 9 鉆、鉸4×Φ9孔 組合機(jī)床 478 47.8 0.10 2 10 鉆、粗、精鏜兩主軸孔Φ20 裝訂號(hào) 11 清洗、去毛刺、倒角 12 檢驗(yàn) 13 入庫(kù) 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 設(shè)計(jì) 日期 審核 日期 標(biāo)準(zhǔn)化日期 會(huì)簽 日期 目 錄 摘 要 2 第一章 緒論 4 1.1組合機(jī)床簡(jiǎn)介 4 1.2組合機(jī)床的歷史 4 1.3組合機(jī)床加工方式 4 1.4組合機(jī)床的部件分類 5 1.5組合機(jī)床的發(fā)展 5 1.6組合機(jī)床的工藝范圍 5 1.7組合機(jī)床的特點(diǎn) 6 第二章 機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 6 2.1設(shè)計(jì)的目的 6 2.2設(shè)計(jì)內(nèi)容 6 2.3設(shè)計(jì)要求 7 2.4機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟 7 第三章 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 8 3.1 組合機(jī)床方案的制定 8 3.1.1制定工藝方案 8 3.1.2 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案 9 3.2確削用量定切及選擇刀具 10 3.2.1 確定工序間余量 10 3.2.1 選擇切削用量 11 3.2.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率 11 3.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu) 12 3.3鉆孔組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制 12 3.3.1 被加工零件工序圖 12 3.3.2 加工示意圖 13 3.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 18 3.3.4 生產(chǎn)率計(jì)算卡 21 第四章 多軸箱的設(shè)計(jì) 23 4.1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 23 4.2 齒輪模數(shù)選擇 24 4.3 多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 24 4.4 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 26 4.5 傳動(dòng)零件的校核 27 總 結(jié) 32 參考文獻(xiàn) 34 外文原文 35 英文翻譯 39 摘 要 制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，其發(fā)展水平標(biāo)志著該國(guó)家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、科技水平、生活水準(zhǔn)和國(guó)防實(shí)力。而制造業(yè)的生產(chǎn)能力主要取決于制造裝備——機(jī)床的先進(jìn)程度。 本文對(duì)油泵蓋板連接孔的加工工藝進(jìn)行了詳細(xì)的分析，就其孔的加工提出了“一次裝夾，多工位加工，達(dá)到產(chǎn)品圖樣的精度要求”的思路。根據(jù)這一思路設(shè)計(jì)了鉆孔組合機(jī)床設(shè)計(jì)。 該組合機(jī)床由立柱、立柱底座、中間底座、液壓滑臺(tái)、動(dòng)力箱、多軸箱等組成。本文對(duì)各部分的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算和論證。 關(guān)鍵詞：組合機(jī)床,油泵蓋板,主軸箱 Abstract The Manufacture is an important support of economic development in a country or area. Its level of development stands for the economic power, technical and scientific level, living standard and national defensive power of the country or area. While the capability of production in trade of manufacture mostly depends on the advanced producing equipment－machine tool . This paper has carried out detailed analysis for the the oil pump processing technology of gear reducer that joins hole, the processing for its hole have put forward the train of thought of " once pack folder, work position is processed , reach the precision requirement of product pattern ".According to this train of thought , have designed the four-axle first work drilling machine of bit alignment. This paper presents the design and calculating of each part of this machine tool. Keyword: Modular machine tool, Oil pump cover，Clutch plate 第1章 緒論 組合機(jī)床，以系列化和標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件對(duì)一種或多種工件按預(yù)先確定的工序進(jìn)行切削加工的機(jī)床。在組合機(jī)床上可以同時(shí)從幾上方向采用多把刀具對(duì)一個(gè)或數(shù)個(gè)工件進(jìn)行加工，可減少物料的搬運(yùn)和占地面積，實(shí)現(xiàn)工序集中，提高了生產(chǎn)效率和降低成本。 1.1組合機(jī)床簡(jiǎn)介 組合機(jī)床transfer and unit machine，以系列化和標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件對(duì)一種或多種工件按預(yù)先確定的工序進(jìn)行切削加工的機(jī)床。兼有萬(wàn)能機(jī)床和專用機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)。通用零部件通常占整個(gè)機(jī)床零部件的70％～90％，只需要根據(jù)被加工零件的形狀及工藝改變極少量的專用部件就可以部分或全部進(jìn)行改裝，從而組成適應(yīng)新的加工要求的設(shè)備。由于在組合機(jī)床上可以同時(shí)從幾上方向采用多把刀具對(duì)一個(gè)或數(shù)個(gè)工件進(jìn)行加工，所以可減少物料的搬運(yùn)和占地面積，實(shí)現(xiàn)工序集中，改善勞動(dòng)條件，提高生產(chǎn)效率和降低成本。將多臺(tái)組合機(jī)床聯(lián)在一起，就成為自動(dòng)生產(chǎn)線。組合機(jī)床廣泛應(yīng)用于需大批量生產(chǎn)的零部件，如汽車等行業(yè)中的箱體等。另外在中小批量生產(chǎn)中也可應(yīng)用成組技術(shù)將結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件歸并在一起，以便集中在組合機(jī)床上進(jìn)行加工。 1.2組合機(jī)床的歷史 最早的組合機(jī)床于1911年在美國(guó)制成，用于加工汽車零件。1953年，美國(guó)福特汽車公司和通用汽車公司與美國(guó)機(jī)床制造廠協(xié)商，確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則。初期，各機(jī)床制造廠都有各自的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修。1973年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）公布了第一批組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)。1975年，中國(guó)第一機(jī)械工業(yè)部頒布了中國(guó)的第一批組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)。 二十世紀(jì)70年代以來(lái)，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動(dòng)檢測(cè)和刀具自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達(dá)0.05毫米／1000毫米，表面粗糙度可低達(dá)2.5～0.63微米；鏜孔精度可達(dá)IT7～6級(jí)，孔距精度可達(dá)O.03～O.02微米。 專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來(lái)的。在專用機(jī)床中某些部件因重復(fù)使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。 1.3組合機(jī)床加工方式 組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。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(jì)和制造周期。因此，組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。 組合機(jī)床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時(shí)，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具與工件的相對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機(jī)床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也可實(shí)現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。 1.4組合機(jī)床的部件分類 組合機(jī)床的通用 部件按功能分為動(dòng)力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件5類。 動(dòng)力部件為機(jī)床提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，主要有動(dòng)力箱（將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給主軸箱）、切削頭（裝在各個(gè)主軸上，用于各單一工序的加工）、動(dòng)力滑臺(tái)（用于安裝動(dòng)力箱或切削頭，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)）； 支承部件用以安裝動(dòng)力滑臺(tái)，包括各種底座和支架；輸運(yùn)部件用以輸送工件或主軸箱至加工工位；控制部件用以控制機(jī)床的自動(dòng)工作循環(huán)； 輔助部件包括潤(rùn)滑、冷卻和排屑裝置等。根據(jù)配置型式，組合機(jī)床可分為單工位和多工位兩大類。其中單工位組合機(jī)床按被加工面的數(shù)量又有單面、雙面、三面和四面 4種，通常只能對(duì)各個(gè)加工部位同時(shí)進(jìn)行一次加工；多工位組合機(jī)床則有回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式、往復(fù)工作臺(tái)式、中長(zhǎng)立柱式和回轉(zhuǎn)鼓輪式4種，能對(duì)加工部位進(jìn)行多次加工。 控制部件是用以控制機(jī)床的自動(dòng)工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺(tái)等。輔助部件有潤(rùn)滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。 1.5組合機(jī)床的發(fā)展 為了使組合機(jī)床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組技術(shù)，把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺(tái)組合機(jī)床上加工，以提高機(jī)床的利用率。這類機(jī)床常見(jiàn)的有兩種，可換主軸箱式組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床。 組合機(jī)床未來(lái)的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠等傳動(dòng)，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動(dòng)更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。 1.6組合機(jī)床的工藝范圍 組合機(jī)床一般可完成的工藝范圍有：銑平面、刮平面、車端面、車錐面、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、倒角、切槽、以及加工螺紋、滾壓、拉削、磨削、拋光等。 1.7組合機(jī)床的特點(diǎn) 同通用機(jī)床和專用機(jī)床相比，組合機(jī)床有如下特點(diǎn)： （1）由于組合機(jī)床是由70-90%的通用部件組合而成，必要時(shí)要進(jìn)行改裝組成新的機(jī)床這就是說(shuō)組合機(jī)床有改進(jìn)更新的優(yōu)越性，通用部件重復(fù)使用。 （2）組合機(jī)床可以同時(shí)在各個(gè)方向采用幾把刀具加工不同的表面。這樣在孔隙加工中能很好的保證各孔之間相互位置精度的準(zhǔn)確性，是實(shí)現(xiàn)工序集中的最好途徑。也是提高生產(chǎn)率的有效設(shè)備。 （3）組合機(jī)床是按具體加工對(duì)象設(shè)計(jì)的。因而可以按最合理的工藝規(guī)程進(jìn)行加工，而在通用機(jī)床上很難實(shí)現(xiàn)。 （4）多數(shù)組合機(jī)床是采用了多軸設(shè)計(jì)。對(duì)箱體類零件或類似于箱體類零件進(jìn)行加工這樣保證了產(chǎn)品質(zhì)量、減少了工序間搬運(yùn)、改善了勞動(dòng)條件、減少所用設(shè)備數(shù)量，同時(shí)組合機(jī)床占地面積小、能合理應(yīng)用空間。 （5）由于組合機(jī)床大多數(shù)是通用部件，而只有少數(shù)專用部件。這樣可減少機(jī)床生產(chǎn)時(shí)間和費(fèi)用，維護(hù)和維修也簡(jiǎn)單方便。 （6）組合機(jī)床通用部件可以組織指定的專門廠家生產(chǎn)。由于采用精密高效設(shè)備，有利于提高部件性能、降低成本。 第二章 機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 2.1設(shè)計(jì)的目的 機(jī)床設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)，其目的在于通過(guò)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使我們?cè)跀M定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)方案過(guò)程中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案的分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計(jì)算、編寫技術(shù)文件和查閱資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)基本的設(shè)計(jì)方法，并培養(yǎng)了自己具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。 2.2設(shè)計(jì)內(nèi)容 (1)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 根據(jù)給定的被加工零件，確定機(jī)床的切削用量，通過(guò)分析比較擬定傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖，確定傳動(dòng)副的傳動(dòng)比及齒輪的齒數(shù)，并計(jì)算主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)的相對(duì)誤差。 (2)動(dòng)力設(shè)計(jì) 根據(jù)給定的工件，初算傳動(dòng)軸的直徑、齒輪的模數(shù)；確定動(dòng)力箱；計(jì)算多軸箱尺寸及設(shè)計(jì)傳動(dòng)路線。完成裝配草圖后，要驗(yàn)算傳動(dòng)軸的直徑，齒輪模數(shù)否在允許范圍內(nèi)。還要驗(yàn)算主軸主件的靜剛度。 (3)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 進(jìn)行主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)軸系、變速機(jī)構(gòu)、主軸主件、箱體、潤(rùn)滑與密封等的布置和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。即繪制裝配圖和零件工作圖。 (4)編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2.3設(shè)計(jì)要求 評(píng)價(jià)機(jī)床性能的優(yōu)劣，主要是根據(jù)技術(shù)—經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)判定的。技術(shù)先進(jìn)合理，亦即“質(zhì)優(yōu)價(jià)廉”才會(huì)受到用戶的歡迎，在國(guó)內(nèi)和國(guó)際市場(chǎng)上才有競(jìng)爭(zhēng)力。機(jī)床設(shè)計(jì)的技術(shù)—經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可以從滿足性能要求、經(jīng)濟(jì)效益和人機(jī)關(guān)系等方面進(jìn)行分析。 2.4機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟 1.調(diào)查研究 研究市場(chǎng)和用戶對(duì)設(shè)計(jì)機(jī)床的要求，然后檢索有關(guān)資料。其中包括情報(bào)、預(yù)測(cè)、實(shí)驗(yàn)研究成果、發(fā)展趨勢(shì)、新技術(shù)應(yīng)用以及相應(yīng)的圖紙資料等。甚至還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)檢索技術(shù)查閱先進(jìn)國(guó)家的有關(guān)資料和專利等。通過(guò)對(duì)上述資料的分析研究，擬訂適當(dāng)?shù)姆桨福员ＷC機(jī)床的質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，使用戶有較好的經(jīng)濟(jì)效益。 2.擬定方案 通?？梢詳M定出幾個(gè)方案進(jìn)行分析比較。每個(gè)方案包括的內(nèi)容有：工藝分析、主要技術(shù)參數(shù)、總布局、傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制操作系統(tǒng)、電系統(tǒng)、主要部件的結(jié)構(gòu)草圖、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等。 在制定方案時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面： （1） 當(dāng)使用和制造出現(xiàn)矛盾時(shí)，應(yīng)先滿足使用要求，其次才是盡可能便于制造。要盡量用先進(jìn)的工藝和創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)； （2） 設(shè)計(jì)必須以生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，凡是未經(jīng)實(shí)踐考驗(yàn)的方案，必須經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明可靠后才能用于設(shè)計(jì)； （3） 繼承與創(chuàng)造相結(jié)合，盡量采用先進(jìn)工藝，迅速提高生產(chǎn)力，為實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化服務(wù)。注意吸取前人和國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上有所創(chuàng)造和發(fā)展。 3.工作圖設(shè)計(jì) 首先，在選定工藝方案并確定機(jī)床配置形式、結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案圖紙的設(shè)計(jì)。這些圖子包括：被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計(jì)算卡，統(tǒng)稱“三圖一卡”設(shè)計(jì)。并初定出主軸箱輪廓尺寸，才能確定機(jī)床各部件間的相互關(guān)系。 其次，繪制機(jī)床的總裝圖、部分部件裝配圖、液壓系統(tǒng)圖、PLC接線圖和梯形圖。 然后，整理機(jī)床有關(guān)部件與主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算書，編制各類零件明細(xì)表，編寫機(jī)床說(shuō)明書等技術(shù)文件。 最后，對(duì)有關(guān)圖紙進(jìn)行工藝審查和標(biāo)準(zhǔn)化審查。 第3章 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 3.1 組合機(jī)床方案的制定 3.1.1制定工藝方案 零件加工工藝將決定組合機(jī)床的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、總體布局和夾具結(jié)構(gòu)等。所以，在制定工藝方案時(shí)，必須計(jì)算分析被加工零件圖，并深入現(xiàn)場(chǎng)了解零件的形狀、大小、材料、硬度、剛度，加工部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)加工精度，表面粗糙度，以及定位，夾緊方法，工藝過(guò)程，所采用的刀具及切削用量，生產(chǎn)率要求，現(xiàn)場(chǎng)所采用的環(huán)境和條件等等。并收集國(guó)內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料，制定出合理的工藝方案。 根據(jù)被加工被零件（油泵蓋板）的零件圖（圖3-1），加工孔的工藝過(guò)程。 圖3-1油泵蓋板零件圖 (1) 加工孔的主要技術(shù)要求。 加工4個(gè)Φ9的孔，滿足最大實(shí)體要球，位置度公差為0.5mm，2個(gè)Φ20H7的孔，滿足包容要求.。 工件材料為HT200-300，HB160～210。 要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為（考慮廢品及備品率）年產(chǎn)量10萬(wàn)件，單班制生產(chǎn) (2) 工藝分析 加工Φ9孔時(shí)，孔的位置度公差為0.5mm，表面粗糙度為Ra3μm，根據(jù)組合機(jī)床用的工藝方法及能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，可采用如下的加工方案。一次性加工Φ9孔和Φ20孔，孔徑為Φ9和Φ20。 (3) 定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇 加工此油泵蓋板的孔，以底面的兩個(gè)圓柱銷孔（一面兩孔）限制6個(gè)自由度。 在保證加工精度的情況下，提高生產(chǎn)效率減輕工人勞動(dòng)量，而工件也是大批量生產(chǎn)，由于夾具在本設(shè)計(jì)中沒(méi)有考慮，因此在設(shè)計(jì)時(shí)就認(rèn)為是人工夾緊。 生產(chǎn)工藝方案： 表3-1生產(chǎn)工藝方案表 工序 工序內(nèi)容 定位基準(zhǔn) 1 鑄造毛坯 2 時(shí)效處理 3 按毛坯尺寸檢查 4 粗銑頂面 5 粗、半精銑底面 6 半精銑、磨頂面 頂面 7 銑兩端面 頂面 8 鉆、擴(kuò)、鉸2×圓柱銷孔Φ8 一面兩空 9 鉆、鉸4×Φ9孔 一面兩孔 10 鉆、粗、精鏜兩主軸孔Φ20 一面兩孔 11 清洗、去毛刺、倒角 12 檢驗(yàn) 13 入庫(kù) 3.1.2 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案 (1)被加工零件的加工精度 被加工零件需要在組合機(jī)床上完成的加工工序及應(yīng)保證的加工精度，是制造機(jī)床方案的主要依據(jù)。油泵蓋板加工孔的精度要求不高，可采用鉆孔組合機(jī) 床，工件各孔間的位置精度為0.5mm,它的位置精度要求不是很高，安排加工時(shí) 可以在下一個(gè)安裝工位上對(duì)所有孔進(jìn)行最終精加工。為了加工出表面粗糙度為Ra3μm的孔，采取提高機(jī)床原始制造精度和工件定位基準(zhǔn)精度并減少夾壓變形等措施就可以了。為此，機(jī)床通常采用尾置式齒輪動(dòng)力裝置，進(jìn)給采用液壓系統(tǒng)，人工夾緊。被加工零件圖如圖2-1所示。 (2) 被加工零件的特點(diǎn) 這主要指零件的材料、硬度加工部位的結(jié)構(gòu)形狀，工件剛度定位基準(zhǔn)面的特點(diǎn)，它們對(duì)機(jī)床工藝方案制度有著重要的影響。此油泵蓋板的材料是HT200-300、硬度HB160-210、孔在整個(gè)蓋板上呈對(duì)稱分配，孔的直徑為Φ9mm和Φ20mm。采用兩工位多孔同步加工，零件的剛度足夠，工件受力不大，振動(dòng)，及發(fā)熱變形對(duì)工件影響可以不計(jì)。 一般來(lái)說(shuō)，孔中心線與定位基準(zhǔn)面平行且需由一面或幾面加工的箱體宜用臥式機(jī)床，立式機(jī)床適宜加工定基準(zhǔn)面是水平的且被加工孔與基準(zhǔn)面垂直的工件，而不適宜加工安裝不方便或高度較大的細(xì)長(zhǎng)工件。對(duì)大型箱體件采用單工位機(jī)床加工較適宜，而中小型零件則多采用多工位機(jī)床加工。 此零件的加工特點(diǎn)是中心線與定位基準(zhǔn)平面是垂直的，并且定位基準(zhǔn)面是水平的。孔的分布范圍是直線形狀，工件比較長(zhǎng)，一次鉆完，多軸箱體積較大，采用兩工位以減小多軸箱的體積，使整個(gè)鉆床瘦身，因而適合選擇立式多工位鉆床。 (3) 零件的生產(chǎn)批量 零件的生產(chǎn)批量是決定采用單工位、多工位、自動(dòng)線或按中小批量生產(chǎn)特點(diǎn)設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要因素。按設(shè)計(jì)要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為年生產(chǎn)量為10萬(wàn)件，從工件外形及輪廓尺寸，為了減少加工時(shí)間，采用多軸頭，為了減少機(jī)床臺(tái)數(shù)，此工序盡量在一臺(tái)機(jī)床上完成，以提高利用率。 (4) 機(jī)床使用條件 使用組合機(jī)床對(duì)對(duì)車間布置情況、工序間的聯(lián)系、使用廠的技術(shù)能力和自然條件等一定的要求。在根據(jù)使用戶實(shí)際情況來(lái)選擇什么樣的組合機(jī)床。 綜合以上所述：通過(guò)對(duì)箱蓋零件的結(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、定位、夾緊方式、工藝方法，并定出影響機(jī)床的總體布局和技術(shù)性能等方面的考慮，最終決定設(shè)計(jì)三軸頭多工位同步鉆床。 3.2確削用量定切及選擇刀具 3.2.1 確定工序間余量 為使加工過(guò)程順利進(jìn)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3用查表給出的組合機(jī)床對(duì)孔加工的工序余量，由于在本鉆床上鉆孔后重新安裝或在其他多工位機(jī)床上加工下道工序，應(yīng)適當(dāng)加大余量，以消除轉(zhuǎn)、定位誤差的影響。Φ9mm的孔在鉆孔后擴(kuò)孔，直徑上下工序間余量0.5～1mm；Φ20mm的孔鉆孔后擴(kuò)孔，直徑上下工序間余量1.5～2.0。 3.2.1 選擇切削用量 確定了在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容了，就可以著手選擇切削用量了。因?yàn)樗O(shè)計(jì)的組合機(jī)床為多軸同步加工在大多數(shù)情況下，所選切削用量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)比一般通用機(jī)床單刀加工低30%左右．多軸主軸箱上所有刀具共用一個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)，通常為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái)，工作時(shí)，要求所有刀具的每分鐘進(jìn)給量相同，且等于動(dòng)力滑臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量（mm/min）應(yīng)是適合有刀具的平均值。因此，同一主軸箱上的刀具主軸可設(shè)計(jì)成不同轉(zhuǎn)速和不同的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r）與其適應(yīng)。以滿足不同直徑的加需要，即： 式中：——各主軸轉(zhuǎn)速（r/min） ——各主軸進(jìn)給量（mm/r） ——?jiǎng)恿_(tái)每分鐘進(jìn)給量（mm/min） 由于油泵蓋板孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求都是相同的，孔的直徑有兩種。按照經(jīng)濟(jì)地選擇滿足加工要求的原則，采用查表的方法查得：第一種鉆頭直徑D=9mm,鑄鐵HB175～255、進(jìn)給量f=0.2mm/r。 3.2.3 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(jìn)給量f）確定切削力，作為選擇動(dòng)力部件（滑臺(tái)）及夾具設(shè)計(jì)的依據(jù)；確定切削扭矩，用以確定主軸及其它傳動(dòng)件（齒輪，傳動(dòng)軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動(dòng)電動(dòng)（一般指動(dòng)力箱）功率，通過(guò)查表計(jì)算如下： 布氏硬度： =160－(210－160) =143.33 切削力：=26 切削扭矩：=10 切削功率：= 式中：HB——布氏硬度 F——切削力（N） D——鉆頭直徑（mm） f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r） T——切削扭矩(N·mm) V——切削速度（m/min） P——切削功率(kw) 3.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu) 油泵蓋板的布氏硬度在HB160～210，孔徑D為9mm和20mm，刀具的材料選擇高速鋼鉆頭（W18Cr4V），為了使工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、刃磨簡(jiǎn)單，選擇標(biāo)準(zhǔn)Φ9和Φ20的麻花鉆。孔加工刀具的長(zhǎng)度應(yīng)保證加工終了時(shí)刀具螺旋槽尾端與導(dǎo)向套之間有30～50mm的距離，以便排出切屑和刀具磨損后有一定的向前的調(diào)整量。 3.3鉆孔組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制 前面對(duì)三軸頭多工位同步鉆床工藝方案及配置型式、結(jié)構(gòu)方案確定的有關(guān)問(wèn)題，它是鉆床總體設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。下面就以鉆床加工箱蓋總體設(shè)計(jì)的另一個(gè)問(wèn)題，既總體設(shè)計(jì)方案的圖紙表達(dá)形式——“三圖一卡”設(shè)計(jì)，其內(nèi)容包括： 繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖、編制生產(chǎn)率卡 3.3.1 被加工零件工序圖 1、被加工零件工序圖的作用及內(nèi)容 被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示一臺(tái)組合機(jī)床完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準(zhǔn)、夾具部位及被加工零件的材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或成品狀況的圖紙，它不能用用戶提供的圖紙代替，而是在原零件圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床的加工的內(nèi)容，加上必要的說(shuō)明繪制成的。它是組合機(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。油泵蓋板用鉆孔組合機(jī)床的被加工零件工序圖如3－2所示。 圖3-2零件工序圖 附注：1.被加工零件名稱及編號(hào)：油泵蓋板 2.材料及硬度：灰鑄鐵 HT200-300 GB4986-85 HB160-210 圖上主要內(nèi)容： （1）被加工零件的形狀，主要外廓尺寸和本機(jī)床要加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形位精度等技術(shù)要求，以及對(duì)上道工序的技術(shù)要求等。 （2）本工序所選定的定位基準(zhǔn)、夾緊部位及夾緊方向。 （3）加工時(shí)如需要中間向?qū)?，?yīng)表示出工件與中間向?qū)в嘘P(guān)部位結(jié)構(gòu)和尺寸，以便檢查工件、夾具、刀具之間是否相互干涉。 （4）被加工零件的名稱、編號(hào)、材料、硬度及被加工部位的加上余量等。 2、繪制被加工零件工序圖的注意事項(xiàng) （1）為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定要圖出被本機(jī)床的加工內(nèi)容。繪制時(shí)，應(yīng)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(shí)線），并把零件輪廓及與機(jī)床、夾具設(shè)計(jì)有關(guān)部位（用細(xì)實(shí)線）表清楚，凡本道工序保證的尺寸、角度等，均應(yīng)在尺寸數(shù)值下方面用粗實(shí)線標(biāo)記。如圖3－2中4－Φ9加工用定位基準(zhǔn)，機(jī)械夾壓位置及方向，輔助支承均須用規(guī)定的符號(hào)表示出來(lái)。 （2）加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基準(zhǔn)注起，為便于加工及檢查，尺寸應(yīng)采用直角坐標(biāo)系標(biāo)出，而不采用極坐標(biāo)，但有時(shí)因所選定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，則須對(duì)加工部位要求位置尺寸精度進(jìn)行分析換算。 3.3.2 加工示意圖 圖3－3加工示意圖 1、加工示意圖的作用和內(nèi)容 加工示意圖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(jī)床上的加工過(guò)程，刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對(duì)位置關(guān)系，機(jī)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(shè)計(jì)選擇動(dòng)力部件的主要依據(jù)，是整臺(tái)組合機(jī)床布局形式的原始要求，也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需的重要文件。圖3－3為蓋板上4孔立式鉆床加工示意圖。 在圖上應(yīng)標(biāo)注的內(nèi)容： （1）機(jī)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(zhǎng)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(jì)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(jī)床上加工孔，除用剛性主軸的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取決于夾具導(dǎo)向。因此正確選擇導(dǎo)向裝置的類型，合理確定其尺寸、精度，是設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要內(nèi)容，也是繪制加工示意圖時(shí)必須解決的內(nèi)容。 1）選擇導(dǎo)向類型 根據(jù)刀具導(dǎo)向部分直徑d=10mm和刀具導(dǎo)向的線速度v=10m/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，如圖2－4所示： 圖3－4 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3－2 固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺 d D D1 D2 L l1 m R d1 d2 l0 9 15 22 26 28 36 13 19 M6 12 12 固定裝置的配合如下表： 表3－3 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） g6 固定導(dǎo)向裝置的布置如圖3－5所示 導(dǎo)向裝置的布置如表2－3所示： 表3－4 導(dǎo)向裝置的參數(shù)(mm) 尺寸 項(xiàng)目 l1 l2 l3 與直徑d的關(guān)系 (2～3)d 加工鑄鐵 d d/3+(3～8) 計(jì)算值1 3×d=27 9 9/3+8=11 圖3－5 固定導(dǎo)向裝置的布置 （3）初定主軸類型、尺寸、外伸長(zhǎng)度 因?yàn)檩S的材料為40Cr，剪切彈性模量G=81.0GPa,剛性主軸取ψ＝1／4（）／m,所以B取2.316， 根據(jù)剛性條件計(jì)算主軸的直徑為： B=2.316×=17,80mm 式中：d——軸直徑（mm） T——軸所承受的轉(zhuǎn)矩（N·mm） B——系數(shù) 本設(shè)計(jì)中主軸直徑取d=20mm,主軸外伸長(zhǎng)度為：L=115mm，D/為32/20，內(nèi)孔長(zhǎng)度為：l1 =77mm. （4）選擇刀具接桿 由以上可知，多軸箱各主軸的外伸長(zhǎng)度為一定值，而刀具的長(zhǎng)度也是一定值，因此，為保證多軸箱上各刀具能同時(shí)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(gè)可調(diào)節(jié)在組合機(jī)床上是通過(guò)可調(diào)整的刀具接桿來(lái)解決的,連接桿如圖3－6所示， 圖3－6 可調(diào)連接桿 連接桿上的尺寸d與主軸外伸長(zhǎng)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2－4所示： 表3－5 可調(diào)接桿的尺寸 d(h6) D1(h6) d2 d3 L l1 l2 l3 螺母 厚度 20 Tr20×2 莫氏1號(hào) 12.065 21.1 188 46 40 100 12 （5）確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸 從保證加工終了時(shí)主軸箱端面到工件端面間距離最小來(lái)確定全部聯(lián)系尺寸，加工示意圖聯(lián)系尺寸的標(biāo)注如圖3－3所示。其中最重要的聯(lián)系尺寸即工件端面到多軸箱端面之間的距離（圖中的尺寸333mm）,它等于刀具懸伸長(zhǎng)度、螺母厚度、主軸外伸長(zhǎng)度與接桿伸出長(zhǎng)度（可調(diào)）之和，再減去加工孔深度和切出值。 （6）工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定 如圖3－7工作進(jìn)給長(zhǎng)度應(yīng)等于工件加工部位長(zhǎng)度L與刀具切入長(zhǎng)度和切出長(zhǎng)度之和。切入長(zhǎng)應(yīng)應(yīng)根據(jù)工件端面誤差情況在5～10mm之間選擇，誤差大時(shí)取大值，因此取=7mm，切出長(zhǎng)度=1/3d+(3～8)=+(3~8) =6~11mm,所以=9+7+9=25mm （7）快進(jìn)長(zhǎng)度的確定 考慮實(shí)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156mm，快退長(zhǎng)度等于快速引進(jìn)與工作工進(jìn)之和，因此快進(jìn)長(zhǎng)度156－25=131mm. 圖3－7 工作進(jìn)給長(zhǎng)度 3.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 圖3－8 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 1、聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容 一般來(lái)說(shuō)，組合機(jī)床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用部件——?jiǎng)恿ο?、?dòng)力滑臺(tái)、立柱、立柱底座加上專用部件——多軸箱、刀、輔具系統(tǒng)、夾具、液、電、冷卻、潤(rùn)滑、排屑系統(tǒng)組合而成。聯(lián)系尺寸圖用來(lái)表示機(jī)床各組成部件的相互裝配和運(yùn)動(dòng)關(guān) 系，以檢驗(yàn)機(jī)床各部件的相對(duì)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(jìn)一步開(kāi)展主軸箱、夾具等專用部件、零件的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。聯(lián)系尺寸圖也可以看成是簡(jiǎn)化的機(jī)床總圖，它表示機(jī)床的配置型式及總體布局。 如圖3－8所示，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的內(nèi)容包括機(jī)床的布局形式，通用部件的型號(hào)、規(guī)格、動(dòng)力部件的運(yùn)動(dòng)尺寸和所用電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)、工件與各部件間的主要聯(lián)系尺寸，專用部件的輪廓尺寸等。 2、選用動(dòng)力部件 選用動(dòng)力部件主要選擇型號(hào)、規(guī)格合適的動(dòng)力滑臺(tái)、動(dòng)力箱。 （1）滑臺(tái)的選用 通常，根據(jù)滑臺(tái)的驅(qū)動(dòng)方式、所需進(jìn)給力、進(jìn)給速度、最大行程長(zhǎng)度和加工精度等因素來(lái)選用合適的滑臺(tái)。 1）驅(qū)動(dòng)形式的確定 根據(jù)對(duì)液壓滑臺(tái)和機(jī)械滑臺(tái)的性能特點(diǎn)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(tái)。 2）確定軸向進(jìn)給力 滑臺(tái)所需的進(jìn)給力 =∑=4×1270.11=5080.44N 式中：——各主軸加工時(shí)所產(chǎn)生的軸向力 由于滑臺(tái)工作時(shí)，除了克服各主軸的軸的向力外，還要克服滑臺(tái)移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的摩擦力。因而選擇滑臺(tái)的最大進(jìn)給力應(yīng)大于＝5.08KN。 3）確定進(jìn)給速度 液壓滑臺(tái)的工作進(jìn)給速度規(guī)定一定范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)速，對(duì)液壓滑臺(tái)確定切削用量時(shí)所規(guī)定的工作進(jìn)給速度應(yīng)大于滑臺(tái)最小工作進(jìn)給速度的0.5～1倍;液壓進(jìn)給系統(tǒng)中采用應(yīng)力繼電器時(shí)，實(shí)際進(jìn)給速度應(yīng)更大一些。本系統(tǒng)中進(jìn)給速度=n·f=47.8mm/min。所以選擇HY25IA液壓滑臺(tái)，工作進(jìn)給速度范圍32～800mm/min，快進(jìn)速度12m/min。 4）確定滑臺(tái)行程 滑臺(tái)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(dòng)力部件有一定的向前移動(dòng)的余地，以彌補(bǔ)機(jī)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(dòng)力部件有一定的向后移動(dòng)的余地，為方便裝卸刀具，這是取40mm,所以滑臺(tái)總行程應(yīng)大于工作行程，前備量，后備量之和。 即：行程L＞156+20+40=236mm，取L＝250mm。綜合上述條件，確定液壓動(dòng)力滑臺(tái)型號(hào)HY25IA。 （2）由下式估動(dòng)力箱的選用 動(dòng)力箱主要依據(jù)多軸所需的電動(dòng)機(jī)功率來(lái)選用，在多軸箱沒(méi)有設(shè)計(jì)之前，可算 ＝／η ＝（4×1270.11）／0.8 ＝0.635KW 式中：η——多軸箱傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí)η＝0.8～0.9；有色金屬時(shí)η＝0.7～0.8，本系統(tǒng)加工HT200-300 GB4986-85，取η＝0.8． 動(dòng)力箱的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)大于計(jì)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(dòng)機(jī)型號(hào)為Y100L—6B5的1TD25IA型動(dòng)力箱，動(dòng)力箱輸出軸至箱底面高度為125mm。主要技術(shù)參數(shù)如下表： 表3-6 動(dòng)力箱計(jì)術(shù)參數(shù)表 主電機(jī)傳動(dòng)型號(hào) 轉(zhuǎn)速范圍（r/min） 主電機(jī)功率（） 配套主軸部件型號(hào) 電機(jī)轉(zhuǎn)速 輸出轉(zhuǎn)速 Y100L-6B5 1430 706 1.5 1TA32、1TA32M、1TZ32~1TG32 （3）確定裝料高度 裝料高度指工件安裝基面至機(jī)床底面的垂直距離，在現(xiàn)階段設(shè)計(jì)組合機(jī)床時(shí)，裝料高度可視具體情況在H＝580～1060mm之間選取，本系統(tǒng)取裝料高度為700mm。 （4）、確定夾具輪廓尺寸 主要是確定夾具底座的長(zhǎng)、寬、高尺寸。工件的輪廓尺寸和形狀是確定夾具底座輪廓尺寸的基本依據(jù)。具體要考慮布置工件的定位、限位、夾緊機(jī)構(gòu)、刀具導(dǎo)向裝置以及夾具底座排屑和安裝等方面的空間和面積需要。加工示意圖中已經(jīng)確定了加工方向的工件與導(dǎo)向間距離以及導(dǎo)向套的尺寸。主要是合理確定設(shè)置導(dǎo)向的鏜模架尺寸，它在加工方向的尺寸一般不小于導(dǎo)向長(zhǎng)度，通常取150~300mm，這里取300mm；至于寬度尺寸可根據(jù)導(dǎo)向分布尺寸及工件限位元件安置需要確定。確定上述尺寸后，夾具底座的上方支架面積尺寸基本確定。夾具底座的高度尺寸，一方面要保證其有足夠的剛度，同時(shí)要考慮機(jī)床的裝料高度、中間底座的剛度、排屑的方便性和便于設(shè)置定位、夾緊機(jī)構(gòu)。高度一般不小于240mm，這里取290mm （5）、中間底座輪廓尺寸 中間底座的輪廓尺寸要滿足Y軸滑臺(tái)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1CC32。 ()、確定多軸箱輪廓尺寸 本機(jī)床配置的多軸箱總厚度為301mm，寬度和高度按標(biāo)準(zhǔn)尺寸中選取。計(jì)算時(shí)，多軸箱的寬度B和高度H可確定為：B=200 H=200 根據(jù)上述計(jì)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=160×160mm。 3.3.4 生產(chǎn)率計(jì)算卡 生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映所設(shè)計(jì)機(jī)床的工作循環(huán)過(guò)程、動(dòng)作時(shí)間、切削用量、生產(chǎn)率、負(fù)荷率等技術(shù)文件，通過(guò)生產(chǎn)率計(jì)算卡，可以分析擬定的方案是否滿足用戶對(duì)生產(chǎn)率及負(fù)荷率的要求。計(jì)算如下： 切削時(shí)間： T切= L/vf+t停 = 2×25/47.8＋2×15/47.8 =1.151 min 式中：T切——機(jī)加工時(shí)間（min） L——工進(jìn)行程長(zhǎng)度（mm） vf—— 刀具進(jìn)給量（mm/min） t?！罁蹊F停留時(shí)間。一般為在動(dòng)力部件進(jìn)給停止?fàn)顟B(tài)下，刀具旋轉(zhuǎn)5～15 r所需要時(shí)間。這里取15r 輔助時(shí)間 T輔 = +t移+t裝 = （150＋176）×2/12000+0.1+1.5 = 1.654min 式中：L3、L4 ——分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退長(zhǎng)度（mm） vfk ——快速移動(dòng)速度（mm/min） t移 ——工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)間（min）,一般為0.05～0.13min,取0.1 min t裝 ——裝卸工件時(shí)間（min）一般為0.5～1.5min,取1.5min 機(jī)床生產(chǎn)率 Q1 = 60/T單 = 60/（T切+T輔） =60/（1.151+1.654） =21.39 件/h 機(jī)床負(fù)荷率按下式計(jì)算 η= Q1/Q×100% = Q1tk/A×100% =21.39×1950/60000×100% =70% 式中：Q——機(jī)床的理想生產(chǎn)率（件/h） A——年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件） tk——年工作時(shí)間，單班制工作時(shí)間tk =1950h 表3－7 生產(chǎn)率計(jì)算卡 被加工 零件 圖號(hào) 毛坯種類 鑄件 名稱 油泵蓋板 毛坯重量 材料 HT200-300 GB4986-85 硬度 HB160-210 工序名稱 鉆蓋板孔 工序號(hào) 工時(shí)/min 序號(hào) 工步 名稱 工作行程/mm 切速/（m·min-1） 進(jìn)給量/（mm·r-1） 進(jìn)給量/（mm·min-1） 工進(jìn)時(shí)間 輔助時(shí)間 1 按裝工件 0.5 2 工件定位夾緊 0.25 3 Z軸快下 131 12000 0.013 4 Z軸工進(jìn) 25 32 0.1 47.8 0.544 5 Z軸暫停 0.03 6 Z軸快上 156 12000 0.015 7 Y軸前進(jìn) 100 10000 0. 01 8 Y軸暫停 0.09 9 Z軸快下 131 12000 0.013 10 Z軸工進(jìn) 25 47.8 0.544 11 Z軸暫停 0.03 12 快退 156 12000 0.015 13 工件松開(kāi) 0.25 14 卸下工件 0.5 備注 1、主軸轉(zhuǎn)速706r/min 2、一次安裝加工完一個(gè)工件 累計(jì) 1.088 1.716 單件總工時(shí) 2.804 機(jī)床生產(chǎn)率 21.39 件/h 理論生產(chǎn)率 30.77件/h 負(fù)荷率 70% 第四章 多軸箱的設(shè)計(jì) 4.1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的如圖4－1所示: 圖4-1 鉆孔組合機(jī)床多軸箱原始依據(jù)圖 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(duì)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(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸的相對(duì)位置尺寸。主軸部為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（面對(duì)主軸看）。 主軸的工序內(nèi)容，切削用量及主軸尺寸及動(dòng)力部件的型號(hào)和性能參數(shù)如表 2－6所示： 表4-1 主軸外尺寸及切削用量 軸號(hào) 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 32/20 115 鉆Φ9 478 12 0.1 47.8 注：1．被加工零件編號(hào)及名稱：蓋板；材料：HT200-300 GB4986-85；硬度: HB160-210 2． 動(dòng)力部件型號(hào)：1TD25IA動(dòng)力箱，電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y100L-6；功率P＝1.5kw。 4.2 齒輪模數(shù)選擇 本組合機(jī)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×=1.76 式中：m——估算齒輪模數(shù) P——齒輪所傳遞率（kw） Z——對(duì)嚙合齒中的小齒輪數(shù) N——小齒輪的轉(zhuǎn)速（r/min） 表4-2機(jī)床齒輪模數(shù)選用表 齒輪種類 寬度（mm） 齒 數(shù) 模數(shù)（mm） 孔徑（mm） 驅(qū)動(dòng)軸齒輪 24 32 16～50連續(xù) 16～70 2、2.5、3 2、2.5、3、4 15、20、30、35、40 25、30、35、40、50 傳動(dòng)軸齒輪 44（B型） 52 2 25、30、40、50 輸出軸齒輪 32 36 3 18、22、28、32、36 多軸箱輸入齒輪模數(shù)取m1=3，其余齒輪模數(shù)取m2=2。 4.3 多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì) （1）根據(jù)原始依據(jù)圖（圖4-1），畫出驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)位置。如下表： 表4-3 驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)值 坐標(biāo) 銷1 銷2 驅(qū)動(dòng)軸O 主軸3 主軸4 主軸5 主軸6 X －19 19 0 －27 -35 35 27 Y -33 33 -67.5 27 -20 20 -27 （2）確定傳動(dòng)軸位置及齒輪齒數(shù) 圖4-2 齒輪的最小壁厚 1）最小齒數(shù)的確定 為保證齒輪齒根強(qiáng)度，應(yīng)使齒根到孔壁或鍵槽的厚度a2m,驅(qū)動(dòng)軸的直徑為d=20mm,有《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》知，如圖3－10所示齒輪t=23.3mm,當(dāng)m1=3時(shí)。驅(qū)動(dòng)軸上最小齒輪齒數(shù)為： 2（t/m1+2+1.25）－d/m1 =2×(23.3/3+2+1.25)－20/3 =15.4 所以驅(qū)動(dòng)軸齒數(shù)要大于等于16。 為減小傳動(dòng)軸的種類，所有傳動(dòng)軸的直徑取30mm. 當(dāng)m2=2，d=30時(shí)，齒輪t=23.3mm。主軸上最小齒輪齒數(shù)為： 所以加工Φ9孔的主軸齒數(shù)要大于等于20 2）各軸齒數(shù)的確定 輸入軸通過(guò)傳動(dòng)軸齒輪與加工Φ9孔的主軸齒輪嚙合，該主軸轉(zhuǎn)速要求為478r/min，電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速，則有，Φ9孔位置度誤差為0.5mm，則可認(rèn)為4孔到中心的距離都為39mm，則可在中間加一根傳動(dòng)軸，可取傳動(dòng)軸齒數(shù)=18，主軸上的齒數(shù)，則傳動(dòng)比，那么輸入軸與傳動(dòng)軸間的齒輪傳動(dòng)比，則輸入軸齒輪齒數(shù)，傳動(dòng)軸齒輪齒數(shù). 3） 各軸實(shí)際轉(zhuǎn)速計(jì)算 電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速，輸入軸與傳動(dòng)軸之間實(shí)際傳動(dòng)比，則傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速為。傳動(dòng)軸小齒輪直徑，有兩主軸與傳動(dòng)軸的中心距為， 則實(shí)際轉(zhuǎn)速為； 另外兩主軸與傳動(dòng)軸中心距為， 則實(shí)際轉(zhuǎn)速為。 理想轉(zhuǎn)速為n=478r/min，可以使各主軸轉(zhuǎn)速的相對(duì)轉(zhuǎn)速損耗在±5%范圍內(nèi)，以上兩轉(zhuǎn)速都在范圍內(nèi)，滿足條件。 4）齒輪種類的選取 通用的齒輪有三種，即傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力箱齒輪和電機(jī)齒輪。材料均為45鋼，熱處理為齒部高頻淬火G54。本機(jī)床齒輪的選用按照表4-2選用 4.4 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 傳動(dòng)系統(tǒng)圖是表示傳動(dòng)關(guān)系是示意圖，即用以確定的傳動(dòng)軸將驅(qū)動(dòng)軸和各主軸連接起來(lái)，繪制在多軸箱輪廓內(nèi)的傳動(dòng)示意圖，如圖4-3所示 圖4-3 箱蓋鉆孔多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)圖 圖中多軸箱箱體內(nèi)只排放一排37mm寬的齒輪，離箱體前壁4.5mm，離箱體后壁9.5mm，傳動(dòng)軸齒輪和驅(qū)動(dòng)軸齒輪為第Ⅱ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(dòng)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。 4.5 傳動(dòng)零件的校核 （1）驗(yàn)算傳動(dòng)軸的直徑 校核傳動(dòng)軸以承受的總扭矩最大傳動(dòng)軸，由它驅(qū)動(dòng)的有加工Φ9孔的兩主軸和液壓泵軸。 主軸扭矩：T=3529.29N·mm 液壓泵軸的扭矩：查得R12-1A液壓泵的最高壓力為0.3MPa、排量為5.88ml/r。假設(shè)在理想無(wú)泄漏狀態(tài)， 即：P·q=T·ω 式中：P——液壓泵的壓力N/㎡ q——液壓泵的排量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 =655.338r/min=10.9223r/s q=5.88×10.9223=64.22ml/r=64.22×10-6m3/s ω=2πn/60=2×3.14×655.338/60 =68.56rad/s 代入公式：P·q=T·ω 64.22×10-6×0.3×106=68.56T 解得：T=280N·mm T5=T1/i5-1+T4/i5-4+T7/i5-7 =2×3529.29/0.914+280/0.667 =8142.53N·mm 根據(jù) d=B=2.316×=22.0mm<30mm 因此傳動(dòng)軸是符合要求的。 （2）齒輪模數(shù)的驗(yàn)算 對(duì)多軸箱中承受載荷最大、最薄弱的軸上的齒輪進(jìn)行接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算。 齒輪的材料為45鋼，表面淬火，布氏硬度HB=229～286，平均值240HB。設(shè)使用壽命10年。齒輪Z5=18、Z1=20、寬度B=37mm，傳動(dòng)比i5-1=1.11,工作時(shí)間比1.088/2.804=0.39。 注：在校核計(jì)算的過(guò)程中所要見(jiàn)的表和圖在《機(jī)械設(shè)計(jì)》一書中，濮良貴等編著，2006年 高等教育出版社。 校核計(jì)算： 接觸疲勞極限бHlim 由圖10-21d得 бHlim =550MPa 齒輪5的圓周速度v5 v5===1.00m/s 精度等級(jí) 選9級(jí)精度 使用系數(shù)KA 由表10-2 KA=1.1 動(dòng)載系數(shù)KV 由圖10-8 KV=1.0 齒間載荷分配系數(shù) Ft=2T5/d5=2×8142.53/40=407.13N KAFt/b=1.1×407.13/20=20.39N/mm<100N/mm εα=[1.88－3.2×(+)]cosβ (β=0) =1.88－3.2×(+) =1.54 ===0.906 由此得KHα===1.22 齒向載荷分布系數(shù)KHβ =A+B[1+0.6·（）·2]（）·2+C·10-3b =1.17+0.16×[1+0.6×(20/40)×2] ×(20/40)×2+0.61×10-3×20 =1.43 載荷系數(shù)K K=KAKVKHαKHβ =1.1×1.0×1.22×1.43 =1.92 彈性系數(shù)ZE 由表10-6 ZE=189.8 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH 由圖12.16 （X1X2）/(Z1Z2)=0.005 ZH=2.62 接觸最小安全系數(shù)SHmin 由表12.14 SHmin=1.25 總工作時(shí)間th th=10×365×8×0.39=11481.6h 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NL1=60γn5th = 60×3×436.892×11481.6 =9.03×108 NL2=60γn1th =60×1×478×11481.6 =3.2×108 接觸壽命系數(shù)ZN 由圖12.18 ZN1=1.14 ZN2=1.24 許用接觸應(yīng)力[σH] [σH1]= ==373.92MPa [σH2]= ==406.7MPa 驗(yàn)算 σH=ZE·ZH·Zε =189.8×2.62×0.90× =301.95MPa<373.92 MPa 計(jì)算表明：接觸疲勞強(qiáng)度是合適是，齒輪尺寸無(wú)須調(diào)整。 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 重合度系數(shù)Yε Yε= 0.25+0.75/εα=0.25+0.75/1.67=0.7 齒間載荷分配系數(shù)KFα 由表12.10 KFα=1/Yε=1/0.7=1.43 齒向載荷分配系數(shù)KFβ b/h=37/(2.25×2)=8.22 由圖12.14 KFβ =1.2 載荷系數(shù)K K=KAKVKFαKFβ =1.1×1.24×1.43×1.2 =2.34 齒形系數(shù)YFα 由圖12.21 YFα1=2.37 YFα2=2.