畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）礦山掘進(jìn)機(jī)箱體加工組合機(jī)床設(shè)計(jì)（含全套cad圖紙）

1、由于部分原因，說明書已刪除大部分，完整版說明書，CAD圖紙等，聯(lián)系153893706 礦山掘進(jìn)機(jī)箱體加工組合機(jī)床設(shè)計(jì) 摘 要：本次設(shè)計(jì)任務(wù)是制定礦山掘進(jìn)機(jī)箱體結(jié)合件的加工工藝、組合鉆孔工序的工裝設(shè)計(jì)、液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、組合機(jī)床設(shè)計(jì)。在工藝制定過程中，通過生產(chǎn)批量的分析確定礦山掘進(jìn)機(jī)箱體結(jié)合件的加工方案，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；在組合鉆孔工序的工裝設(shè)計(jì)過程中，結(jié)合實(shí)例，介紹了夾具設(shè)計(jì)方法，特別是對(duì)孔的加工精度進(jìn)行了探討；在液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，以雙面鉆孔組合機(jī)床為對(duì)象，依據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原理，擬出合理的液壓系統(tǒng)圖。通過系統(tǒng)主要參數(shù)的計(jì)算確定了液壓元件的規(guī)格

2、；在組合機(jī)床設(shè)計(jì)過程中，結(jié)合具體實(shí)例和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn), 闡述了通用件(如液壓滑臺(tái)，動(dòng)力箱等)的選取及專用部件（如主軸箱）的設(shè)計(jì)計(jì)算。關(guān)鍵詞：組合機(jī)床 多軸箱 工藝 鉆夾具 液壓傳動(dòng) Mine Tunneling Achine Processing Combined Machine Tool Design (Oriental Science Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128)Abstract： The design task is to develop mine tunneling machine

3、parts processing technology, combined with the combination process of drilling fixture design, the design of hydraulic control system, the design of the modular machine tool.Making process in the process, through the production of bulk analysis of mine tunneling machine combined with a processing pr

4、ogram, and to seek the best technology solutions, which illustrates the process in the importance of the production process; in the combination process of drilling fixture design process, combined with the examples, introduces the fixture design method, especially for hole the processing precision i

5、s discussed; in the hydraulic control system design process, double sided drill hole modular machine tool as the object, on the basis of hydraulic system design of the basic principles, a reasonable hydraulic system diagram. The calculation of the main parameters of the system determine the hydrauli

6、c components of the specification; the combination of machine tool design process, combined with concrete examples and design experience, elaborated the general parts ( such as hydraulic slipway, the power box and so on ) selection and special components ( such as the headstock ) design calculation.

7、Keywords: combination machine tool; hydraulic transmission; axle boxes; handicraft;drills clamp 1 前言 1.1 本課題提出的背景和意義組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定形狀和加工工藝設(shè)計(jì)的專用部件和夾具，組成的半自動(dòng)或自動(dòng)專用機(jī)床。應(yīng)用組合機(jī)床加工大批量零件，快捷高效，生產(chǎn)效率高是機(jī)械加工的發(fā)展方向。本次設(shè)計(jì)具體工作如下：組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)和重要專用部件的設(shè)計(jì)。其總體設(shè)計(jì)主要是繪制組合機(jī)床“三圖一卡”；專用部件則主要是主軸箱的方案和其動(dòng)力參數(shù)的設(shè)計(jì)，結(jié)合具體實(shí)例和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn), 闡述了通用件(

8、如液壓滑臺(tái)，動(dòng)力箱等)的選取及專用部件（如主軸箱）的設(shè)計(jì)計(jì)算。組合機(jī)床出現(xiàn)在世界上只有50多年的歷史。我國組合機(jī)床事業(yè)是從無到有，逐漸發(fā)展起來的。從1956年開始自行設(shè)計(jì)、制造了組合機(jī)床并得到很大發(fā)展。如北京、上海、遼寧、山東、江蘇等發(fā)展很快，西北、西南地區(qū)也又新的發(fā)展。國家又重點(diǎn)安排了一批工廠，如大連機(jī)床廠、常州機(jī)床廠、大河機(jī)床廠、長沙機(jī)床廠、上海第十機(jī)床廠等20多個(gè)工廠生產(chǎn)組合機(jī)床通用部件，為全國各地機(jī)械加工部門用組合機(jī)床自己武裝自己創(chuàng)造了非常有利的條件。許多工廠在大搞技術(shù)改造、設(shè)備更新、質(zhì)量翻新的熱潮中，制造了大量的組合機(jī)床及其自動(dòng)線，成倍地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證了產(chǎn)量和質(zhì)量，降低了成本

9、。目前，我國大多數(shù)省、市、自治區(qū)都能設(shè)計(jì)并制造組合機(jī)床及其自動(dòng)線，產(chǎn)量、質(zhì)量和技術(shù)水平都在不斷提高。我國組合機(jī)床及其自動(dòng)線已占有一定數(shù)量，特別是在汽車制造行業(yè)已有了大量的組合機(jī)床及其自動(dòng)線，生產(chǎn)能力也在不斷提高。用我國自行設(shè)計(jì)與制造的組合機(jī)床及其自動(dòng)線武裝起來的第二汽車制造廠，經(jīng)投產(chǎn)后證明具有規(guī)模、效率高，具有較高的自動(dòng)化程度特點(diǎn)物理從工藝方案和布局，還是從加工精度和質(zhì)量方面看，這些組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線都已達(dá)到國際先進(jìn)水平。近幾年來，組合機(jī)床在汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)、電機(jī)、儀器、儀表、縫紉機(jī)、自行車、閥門、礦山機(jī)械、冶金、航空、紡織機(jī)械及軍工等部門已獲得廣泛的應(yīng)用，甚至一些中小批量生產(chǎn)部門也

10、開始推廣使用。由于組合機(jī)床具有的一系列優(yōu)點(diǎn)，因此在我國機(jī)械加工工業(yè)中廣泛推廣使用組合機(jī)床已成為多、快、好、省地發(fā)展我國機(jī)械加工工業(yè)的一條重要途徑，繼續(xù)發(fā)展和提高組合機(jī)床及自動(dòng)線技術(shù)水平，是當(dāng)前機(jī)械加工工業(yè)的一項(xiàng)重要任務(wù)。隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，機(jī)械加工技術(shù)的不斷發(fā)展，古老的生產(chǎn)方式已不能完全適應(yīng)新形勢的要求。我們傳統(tǒng)的通用機(jī)床，由于它為了適應(yīng)各種零件的通用加工，強(qiáng)調(diào)了加工范圍的廣泛性，使其萬能性增大，并且在加工某一零件的某些加工表面時(shí)，使機(jī)床不能完全發(fā)揮出全部效能。為了克服通用機(jī)床的弊端，工程技術(shù)人員便相應(yīng)地推出了專用機(jī)床。但由于專用機(jī)床是根據(jù)某一工藝要求專門設(shè)計(jì)制造的，且它的組成部件均是專門設(shè)計(jì)

11、制造的，因此，相對(duì)于通用機(jī)床而言，專用機(jī)床的造價(jià)昂貴，設(shè)計(jì)、制造周期長，特別是在飛速發(fā)展的變化之中，一旦產(chǎn)品更新?lián)Q代，產(chǎn)品變型，原有的專用機(jī)床將不能滿足新產(chǎn)品加工工藝的要求，更有甚者是原專用機(jī)床完全不能加工新產(chǎn)品而變成一堆廢鐵，失去了機(jī)床應(yīng)有的作用。為了使產(chǎn)品在市場中立于不敗之地，工程技術(shù)人員不得不重新花費(fèi)時(shí)間，設(shè)計(jì)、制造新的專用機(jī)床。由此可見，專用機(jī)床在一定程度上阻礙著產(chǎn)品的更新?lián)Q代。為了解決以上通用機(jī)床與專用機(jī)床之間的矛盾，同時(shí)盡可能地兼顧通用機(jī)床與專用機(jī)床的優(yōu)越性，于是，組合機(jī)床便在通用機(jī)床與專用機(jī)床的夾縫中悄然興起，并得到了越來越廣泛的應(yīng)用。本課題主要是對(duì)單工序?qū)Ｓ脵C(jī)床進(jìn)行設(shè)計(jì)。1.2

12、 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀我國加入WTO以后，制造業(yè)所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存、組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)適時(shí)調(diào)整戰(zhàn)略，采取了積極的應(yīng)對(duì)策略，出現(xiàn)了產(chǎn)、銷兩旺的良好勢頭，截至2005年4月份，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)僅組合機(jī)床一項(xiàng)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量已達(dá)1000余臺(tái)，產(chǎn)值達(dá)3.9個(gè)億以上，較2004年同比增長了10%以上，另外組合機(jī)床行業(yè)增加值、產(chǎn)品銷售率、全員工資總額、出口交費(fèi)值等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均有不同程度的增長，新產(chǎn)品、新技術(shù)較去年年均有大幅度提高，可見行業(yè)企業(yè)運(yùn)營狀況良好。在目前企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)正發(fā)生變化，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)主要針對(duì)汽車、摩托車、內(nèi)燃機(jī)、農(nóng)機(jī)、工程機(jī)械、化工機(jī)械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專用設(shè)備，隨著我國加入W

13、TO后與世界機(jī)床進(jìn)一步接軌，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開始向數(shù)控化、柔性化轉(zhuǎn)變。從近兩年是企業(yè)生產(chǎn)情況來看，數(shù)控機(jī)床與加工中心的市場需求量在上升。 八十年代以來，國外組合機(jī)床技術(shù)在滿足精度和效率要求的基礎(chǔ)上，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機(jī)床的加工精度、多品種加工的柔性以及機(jī)床配置的靈活多樣方面均有新的突破性進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床工作程序軟件化、工序高度集中、高效短節(jié)拍和多功能知道監(jiān)控。國外組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展趨勢是（1）廣泛應(yīng)用數(shù)控技術(shù)。國外主要的組合機(jī)床生產(chǎn)廠家都有自己的系列化完整的數(shù)控組合機(jī)床通用部件,在組合機(jī)床上不僅一般動(dòng)力部件應(yīng)用數(shù)控技術(shù),而且夾具的轉(zhuǎn)位或轉(zhuǎn)角、換箱裝置的自動(dòng)分度與定位也

14、都應(yīng)用數(shù)控技術(shù),從而進(jìn)一步提高了組合機(jī)床的工作可靠性和加工精度。廣州標(biāo)致汽車公司由法國雷諾公司購置的缸蓋加工生產(chǎn)線,就是由三臺(tái)自動(dòng)換箱組合機(jī)床組成的,其全部動(dòng)作均為數(shù)控,包括自動(dòng)上下料的交換工作臺(tái)、環(huán)形主軸箱庫、動(dòng)力部件和夾具的運(yùn)動(dòng),其節(jié)拍時(shí)間為58秒。(2)發(fā)展柔性技術(shù)。80年代以來,國外對(duì)中大批量生產(chǎn),多品種加工裝備采取了一系列的可調(diào)、可變、可換措施,使加工裝備具有了一定的柔性。如先后發(fā)展了轉(zhuǎn)塔動(dòng)力頭、可換主軸箱等組成的組合機(jī)床;同時(shí)根據(jù)加工中心的發(fā)展,開發(fā)了二坐標(biāo)、三坐標(biāo)模塊化的加工單元,并以此為基礎(chǔ)組成了柔性加工自動(dòng)線。1.3 本論文的主要內(nèi)容 個(gè)方面即礦山掘進(jìn)機(jī)箱體結(jié)合件的加工工藝、

15、組合鉆孔工序的工裝設(shè)計(jì)、液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、組合機(jī)床設(shè)計(jì)對(duì)掘進(jìn)機(jī)箱體結(jié)合件的制造做了詳細(xì)的闡述，簡要說明了現(xiàn)代制造工藝和制造設(shè)備與礦山掘進(jìn)機(jī)的關(guān)系。2 工藝方案的擬定2.1 礦山掘進(jìn)機(jī)箱體結(jié)合件零件的工藝技術(shù)分析 礦山掘進(jìn)機(jī)箱體結(jié)合件零件如圖1：圖l 礦山掘進(jìn)機(jī)體結(jié)合件圖Fig1 Mine tunneling body combined with a map 主要技術(shù)參數(shù)如下1： 面（1）上下兩平面的表面粗糙度為3.6（2）兩側(cè)面、兩端面及結(jié)合面表面粗糙度為3.6 孔（1）表面粗糙度：軸向中心孔、橫向孔及其余孔表面粗糙度為3.6（2）平行度：52孔的內(nèi)表面平行于基準(zhǔn)面C，且誤差不大于0.06mm

16、（3）同軸度：52孔的內(nèi)表面與基準(zhǔn)面C同軸，且誤差不大于0.03mm（4）垂直度：47孔的軸線垂直于基準(zhǔn)面C，且誤差不大于0.03mm 62、90孔的軸線垂直于基準(zhǔn)面C，且誤差不大于0.02mm 螺紋孔M6-6H M10-6H M12-7H 位置度一般公差為即可。 技術(shù)要求：（1）時(shí)效處理 （2）涂防銹漆通過對(duì)圖上眾多標(biāo)準(zhǔn)及要求分析，可找出此工件上重要的加工表面和孔：底面B、結(jié)合面F、端面M、軸向孔52、橫向孔47、62、90，這樣在分析選取時(shí)就以保證這些部位的技術(shù)要求為前提。2.2 定位分析、基準(zhǔn)選取及制定工藝路線根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，該零件屬于大批大量生產(chǎn)，因此采用砂型鑄造的方法來進(jìn)行毛坯生產(chǎn)。該

17、零件的各個(gè)表面均為毛坯面，為加工需要，先加工一基準(zhǔn)面為后備工序做準(zhǔn)備。該箱體結(jié)合件分為箱體和箱蓋兩部分，箱體外形面有側(cè)面A、端面M、底面B，依據(jù)便于裝夾的原則及利于后續(xù)加工的原則，確定箱體底面B作為多道工序加工的基準(zhǔn)面。有以上分析： 粗基準(zhǔn)的選擇 根據(jù)零件圖分析由圖2可知以F面為粗基準(zhǔn)，定位裝夾簡單可靠。圖2 粗基準(zhǔn)Fig.2 A rough benchmark 選擇精基準(zhǔn) 從各個(gè)表面的精度位置進(jìn)行分析：圖3 精基準(zhǔn)Fig.3 Precision reference以B面作為精基準(zhǔn)。 樣在后續(xù)加工過中，裝夾方便可靠，又能滿足加工要求。其它各面的加工精度雖然比基準(zhǔn)面要高，但與基準(zhǔn)面無特殊的形位公

18、差，因此只需一次粗加工即可。 工序分析 （1）箱體結(jié)合面F的粗糙度為3.2，以B面和A面及端面為定位基準(zhǔn)，進(jìn)行加工。此處已刪除圖16 主軸位置關(guān)系尺寸圖Fig.16 Relationship dimensions of spindle position（1）根據(jù)機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，繪制多軸箱外形圖，并標(biāo)注輪廓尺寸及動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸的相對(duì)位置尺寸。（2）根據(jù)聯(lián)系尺寸圖和加工示意圖，標(biāo)注所有主軸位置尺寸及工件與主軸、主軸與驅(qū)動(dòng)軸的相關(guān)位置尺寸。（3）根據(jù)加工示意圖標(biāo)注各主軸轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向主軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)向。（4）列表標(biāo)明各主軸的工序內(nèi)容、切削用量及主軸外伸尺寸（5） 標(biāo)明動(dòng)力件型號(hào)及其性能參數(shù)表3 主軸外伸尺寸及

19、切削用量Table 3 Shaft overhanging size and cutting parameters軸號(hào) 主軸外伸尺寸（mm） 切 削 用 量 D/d L 工序內(nèi)容 n(r/min) v(m/min) f(mm/r)1 30/20 115 鉆5.2孔 732 13 0.12 30/20 115 鉆5.2孔 732 13 0.1 3 32/25 115 鉆5.2孔 732 13 0.11）被加工零件編號(hào)及名稱：ZFA211-3600-7箱體結(jié)合件，。材料及硬度，鑄鐵，200HBS2）動(dòng)力部件1TD25-A，1HY-25，N=2.2KW，n=1420圖17 多軸箱設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)圖Fig

20、.15 The original data of multi-axle box design6.2.1 主軸、齒輪的確定及動(dòng)力運(yùn)算（1）主軸型式和直徑主軸的型式和直徑，主要取決與工藝方法、刀具主軸聯(lián)接機(jī)構(gòu)、刀具的進(jìn)給抗力和切削轉(zhuǎn)矩。如鉆孔時(shí)常采用滾珠軸承主軸；擴(kuò)、鏜、鉸孔等工序工序常采用滾錐軸承主軸；主軸間距較小時(shí)常選用滾針軸承主軸。設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能不選用15mm直徑的主軸和滾針主軸，因?yàn)闈L針軸承精度低、結(jié)構(gòu)剛度及裝配工藝性都較差，既不便于制造又不便于維修。首先，根據(jù)切削用量，查機(jī)床夾具手冊(cè)10P34表1-2-7由計(jì)算公式計(jì)算扭矩： D鉆頭直徑 S每轉(zhuǎn)進(jìn)給量已知 ： D=5.2mm S=0.1m

21、m/r得： M=900N.mm 從表5-10可選擇軸徑d=12mm，由組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)8P56表4-1選取主軸直徑d=20mm滿足設(shè)計(jì)要求。 （2）多軸箱所需動(dòng)力計(jì)算 多軸箱的動(dòng)力計(jì)算包括多軸箱所需要的功率和進(jìn)給力兩項(xiàng)。傳動(dòng)系統(tǒng)確定之后，多軸箱所需要的功率按下列公式計(jì)算18： （12）式中：切削功率，單位為KW 空轉(zhuǎn)功率，單位為KW 與負(fù)荷成正比的功率損失，單位為KW每根主軸的切削功率，由選定的切削用量按公式計(jì)算或查圖表獲得；每根主軸的空轉(zhuǎn)功率按組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)8P62表4-6確定；每根主軸上的功率損失，一般取所傳遞功率的1%。 根據(jù)機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)10功率計(jì)算公式得主軸切削功率： （

22、13）M扭矩V切削速度D鉆頭直徑 則有 空轉(zhuǎn)功率： 由于主軸直徑為20mm、25mm，根據(jù)組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)8P62表4-6： 轉(zhuǎn)速：n=630r/min ,軸徑為20mm時(shí)：;軸徑為25mm時(shí)： n=1000r/min, 軸徑為20mm時(shí)：；軸徑為25mm時(shí)：而主軸轉(zhuǎn)速為n=732r/min，根據(jù)插值法： 因此： 功率損失：每根軸上的功率損失，一般可取所傳遞功率的1%因此： =0.203+0.356+0.006=0.565KW多軸箱所需的進(jìn)給力可按下式計(jì)算： （14）式中 各主軸所需的軸向切削力，單位為N D鉆頭直徑 S每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 Kp修正系數(shù)已知 D=5.2mm S=0.1mm/r Kp

23、=1F=345.3N 6.2.2 多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)，是根據(jù)動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸位置和轉(zhuǎn)速、各主軸位置及其轉(zhuǎn)速要求，設(shè)計(jì)傳動(dòng)鏈，把驅(qū)動(dòng)軸和主軸聯(lián)系起來，使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。（1）對(duì)多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的一般要求1）在保證主軸的強(qiáng)度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的條件下，力求傳動(dòng)軸和齒輪規(guī)格、數(shù)量為最少。為此，應(yīng)盡量用一根中間傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸，并將齒輪布置在同一排上。2）盡量不用主軸帶動(dòng)主軸的方案，以免增加主軸負(fù)荷。遇到主軸較密時(shí)，布置齒輪的空間受到限制或主軸負(fù)荷較小、加工精度要求不高，也可用一根強(qiáng)度較高的主軸帶動(dòng)1-2根主軸的傳動(dòng)方案。3）為使結(jié)構(gòu)緊湊，多軸箱內(nèi)齒輪副的傳動(dòng)比一般要大于1/2，后蓋

24、內(nèi)齒輪齒輪傳動(dòng)比允許至1/3，盡量避免用升速傳動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速較低時(shí)，允許先升速然后再降一些。4）驅(qū)動(dòng)軸直接帶動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸數(shù)不能超過兩根，以免給裝配帶來困難。（2）擬定多軸箱傳動(dòng)的基本方法擬定多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的基本方法是：先把全部主軸中心盡可能分布在幾個(gè)同心圓上，在各個(gè)同心圓的圓心上分別設(shè)置中心傳動(dòng)軸；非同心圓分布的一些主軸，也宜設(shè)置中間傳動(dòng)軸；然后根據(jù)已經(jīng)選定的中心傳動(dòng)軸再取同心圓，并用最少的傳動(dòng)軸帶動(dòng)這些中心傳動(dòng)軸；最后通過合攏傳動(dòng)軸與動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸連接起來。1）主軸分布類型圖 18 主軸分布示意圖Fig.18 Schematic diagram of main distribution單組圓周

25、分布，但各軸心間距較小。2）根據(jù)此種類型設(shè)計(jì)出三種傳動(dòng)聯(lián)系方案：圖19 設(shè)計(jì)方案圖Fig.19 Design plans第一種傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案分析：第一種傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案十分符合主軸箱設(shè)計(jì)的各項(xiàng)原則：a. 傳動(dòng)軸、齒輪數(shù)最少，用一根傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸。b. 主軸齒輪規(guī)格相同。從理論上來說是一種經(jīng)濟(jì)有效的傳動(dòng)方案。但在進(jìn)一步設(shè)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)該傳動(dòng)方案有以下缺陷：主軸直徑d=20mm中心傳動(dòng)軸軸線與最下軸軸心線距離為32.5mm若兩軸真的實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，兩軸所配套軸承的外徑尺寸D=47mm，然而，為使兩軸承間安裝不發(fā)生沖突，其間距最少為47mm而32.5<47mm，軸承不能進(jìn)行安裝。 第二種傳動(dòng)方案分析：第二種

26、傳動(dòng)方案采用了一種完全不同的方法，避免了第一種傳動(dòng)方案的結(jié)構(gòu)沖突，滿足傳動(dòng)要求。但該傳動(dòng)方案并不適合于該工序：本工序加工扭矩小，因此在傳動(dòng)過程中負(fù)載小，對(duì)軸和齒輪的要求不高，傳動(dòng)方式應(yīng)盡求簡單；而該傳動(dòng)方案形式復(fù)雜，齒輪選擇多坐標(biāo)確立煩瑣不適于設(shè)計(jì)。第三種傳動(dòng)方案分析： 此方案采用對(duì)稱分布，其中4、3兩傳動(dòng)軸無論軸還是齒輪規(guī)格均相同。此種結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，相對(duì)位置關(guān)系容易確立，與方案2相比還減少了軸和齒輪的數(shù)量和規(guī)格。但該方案把一根主軸同時(shí)做傳動(dòng)軸，向另外兩主軸傳動(dòng)動(dòng)力，增加了負(fù)荷。通過比較，方案1結(jié)構(gòu)不合理，不能采用。方案2、3符合設(shè)計(jì)要求。然而，通過進(jìn)一步比較發(fā)現(xiàn)，方案3更合理一些。 在結(jié)構(gòu)布

27、局和成本方面方案3都是合理的，但它與設(shè)計(jì)原則中：通過主軸傳動(dòng)帶動(dòng)主軸將增加主動(dòng)主軸的負(fù)荷；通過計(jì)算：每根主軸實(shí)際切削扭矩： M=90kg.mm，軸徑為20mm，查組合機(jī)床設(shè)計(jì)7p607表5-10知軸徑 d=20mm的軸能承受的扭矩為M=1100kg.mm而本傳動(dòng)系統(tǒng)中只有三根主軸，設(shè)其中兩根從動(dòng)主軸與主動(dòng)主軸之間有扭矩?fù)p失5%，那么：主動(dòng)軸所能承受的全部扭矩為 279<1100kg.mm即所受負(fù)荷遠(yuǎn)在其所承受的范圍之內(nèi)，或者說，所增加負(fù)荷對(duì)其運(yùn)行或特性沒有半點(diǎn)影響，因此滿足設(shè)計(jì)要求。所以在小扭矩作用下，方案3是合理的。（3）傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算： 1）各齒輪參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算： 已知：主軸轉(zhuǎn)速

28、 n=732r/min，主軸直徑 d=20mm，主軸齒輪模數(shù) m=2 設(shè)主軸齒輪齒數(shù)Z=25，即 ;傳動(dòng)軸小齒輪齒數(shù) ，m=2;動(dòng)力頭齒輪 ，m=3;對(duì)于傳動(dòng)軸齒輪、由于它們是作為過渡齒輪存在，只要其尺寸結(jié)構(gòu)不影響其他軸及齒輪，其齒輪可以任意選?。涸O(shè) ，m=2因此： 已知：所取動(dòng)力箱型號(hào)1TD25，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1420r/min，驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速785r/min。則： m=3 (2) 軸徑尺寸的確定： 本套傳動(dòng)系統(tǒng)中有三根主軸，三根傳動(dòng)軸，其中一根主軸也起傳動(dòng)作用。 各傳動(dòng)軸的計(jì)算結(jié)果如下： 軸3：查組合機(jī)床設(shè)計(jì)7P607表5-10：選取直徑d=15mm，為了提高軸的剛度，并減小傳動(dòng)件的規(guī)格，選取軸徑

29、d=20mm。軸4: 同上 選取軸徑d=20mm。 軸5： 查表選取軸徑d=20mm；但此軸既是主軸又是傳動(dòng)軸，負(fù)荷較大，為提高軸的剛度，取軸徑d=25mm。 軸6：此軸為主傳動(dòng)軸，由其傳遞的扭矩是由動(dòng)力箱輸出的，扭矩大，此外，該軸還是手柄軸，根據(jù)組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)8表7-19，選取軸徑 d=30mm。表4 各軸軸徑及齒輪參數(shù)Table.4 The shaft diameter and gear parameters 軸徑 齒數(shù) 扭矩 轉(zhuǎn)速1 20 25 90 732 2 20 25 90 732 3 20 30 96 610 4 20 30 96 6105 25 25 250 7326 3

30、0 40 400 4587 30 36 400 458（4）校驗(yàn)：1)齒輪模數(shù)校核：分析：傳動(dòng)過程中，齒輪嚙合會(huì)產(chǎn)生很大的彎曲疲勞強(qiáng)度，在所有齒輪嚙合過程中，以動(dòng)力頭齒輪和齒輪7嚙合產(chǎn)生的應(yīng)力最大。因此選取動(dòng)力頭齒輪進(jìn)行模數(shù)計(jì)算：查機(jī)械設(shè)計(jì)14P201，公式10-5 有： （15） 公式中： 為載荷系數(shù) ：使用系數(shù)，查P193 ，表10-2，取=1.25 ：動(dòng)載系數(shù)，查P194 ，圖10-8，取=1.25 ：齒間載荷分布系數(shù)，查P195 ，表10-3，取=1.0 ：齒間載荷分布系數(shù), 查P196 ，表10-4，取=1.117T：傳遞扭矩； （16） 因?yàn)閭鬟f的功率較小，選取， 、查P209，表

31、10-5 查P216，圖表10-20c，=427 由于齒輪模數(shù)大小取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力。m=3>2.52，完全滿足疲勞強(qiáng)度要求。因此所取齒輪模數(shù)滿足使用及性能要求。2）軸的強(qiáng)度校核：從上述可知，各軸所能承受的扭矩：軸1、2、3、4 d=20 軸5 d=25 通過計(jì)算各軸所承受載荷的情況：軸1、2 軸3、4 軸5 由此可以得出，各軸實(shí)際承受的扭矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于軸所能承受的扭矩最大值。因此其強(qiáng)度完全滿足要求。7 經(jīng)濟(jì)性分析任何一個(gè)較為復(fù)雜的機(jī)械零件，都有不同的加工工藝方案，特別是一個(gè)新產(chǎn)品，從開發(fā)設(shè)計(jì)，試制，小批量投產(chǎn)到產(chǎn)品發(fā)展和成熟時(shí)期的大批量生產(chǎn)，都要經(jīng)歷不同的生產(chǎn)批量過程。作為組成

32、這一產(chǎn)品的機(jī)械零件必須根據(jù)生產(chǎn)批量來確定其工藝方案，現(xiàn)以礦山掘進(jìn)機(jī)箱體結(jié)合件為例，說明在不同生產(chǎn)批量情況下，如何合理選擇定位基準(zhǔn)，采用適宜的生產(chǎn)設(shè)備和工藝手段，以保證加工質(zhì)量可靠，滿足市場的需求。達(dá)到生產(chǎn)批量的能力，同時(shí)投資小，見效快，成本低，從而獲得企業(yè)的最大經(jīng)濟(jì)效益。7.1 箱體結(jié)合件加工工藝的制定：對(duì)箱體的加工，以前采用的是分散加工法，人工操作復(fù)雜，單件加工耗時(shí)時(shí)間長，占用機(jī)床，勞動(dòng)強(qiáng)度大。目前，采用組合加工工藝，一次裝夾，可加工多個(gè)部位，既保證了加工精度，還大大提高了生產(chǎn)效率，節(jié)省了加工時(shí)間。例如以下工藝路線：35# 鉆5.2光孔，鉸制兩銷孔640# 鉆5.2光孔，攻制10-M6-6H

33、深12孔深15均布的螺紋孔55# 粗、半精、精鏜52孔60# 粗、半精、精鏜62、90孔65# 粗、半精、精鏜47孔，70# 鉆端面6的孔75# 鉆箱體底面5.2光孔，攻制6-M6-6H深12孔深15均布的螺紋孔80# 鉆、鉸右側(cè)面3-M6-6H的通孔85# 鉆左側(cè)面5.2光孔，攻制3-M6-6H深12孔深15均布的螺紋孔90# 鉆9.2孔，攻制2-M10-6H深12孔深15的螺紋孔95# 鉆11.2孔，攻制M12-7H深12孔深15的螺紋孔 大大節(jié)省了裝夾時(shí)間、換刀時(shí)間、對(duì)正時(shí)間，降低了單位時(shí)間成本。7.2 夾具定位加緊分析：初步設(shè)計(jì)時(shí)有兩種方案，或者說是兩種類型的夾具代表：（1） 整體鑄造

34、： 采用箱體鑄造樣式，液壓夾緊裝置。這種夾緊方案成本較高，加工精度高，裝夾方便。（2） 組合結(jié)構(gòu)： 各部分單獨(dú)設(shè)計(jì)，單獨(dú)制造，最后裝配。本次夾具設(shè)計(jì)中，壓塊與液壓缸之間及壓塊與工件之間就是采用組合結(jié)構(gòu)。這種設(shè)計(jì)方案成本低，但由于通過螺栓聯(lián)接。加工過程中的振動(dòng)容易產(chǎn)生松動(dòng)，定位精度較低。7.3 組合機(jī)床應(yīng)用分析：以鏜52孔為例：共有粗、半精、精鏜52孔， 等加工步驟。如果單獨(dú)采用多步驟鏜削，必須經(jīng)過16次鏜削，假設(shè)每次的鏜削成本為5元，共計(jì)80元每加工完一個(gè)零件。如果采用組合機(jī)床，組合機(jī)床設(shè)計(jì)制造成本為8萬元，每件加工成本以10元計(jì)。年產(chǎn)量按10000件計(jì)算，則每年減少加工成本70萬元。扣除組合

35、機(jī)床的制造成本，每年節(jié)省60萬元。通過以上分析可以得出，在本次設(shè)計(jì)中，組合機(jī)床的廣泛應(yīng)用大大減少生產(chǎn)了成本；生產(chǎn)批量決定工藝方案，工藝方案決定經(jīng)濟(jì)效益；合理選擇定位基準(zhǔn)可以降低加工時(shí)間。8 總結(jié)由本文的論述，我們了解到，通過對(duì)礦山掘進(jìn)機(jī)箱體結(jié)合件加工設(shè)備及工藝的研究與應(yīng)用，在機(jī)床、夾具、刀具、工藝流程等方面進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和選擇，有效提高了加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量，擴(kuò)大了加工適應(yīng)范圍，提高了可靠性，具備一定的先進(jìn)性，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為解決此類多孔同時(shí)加工問題舉了一件實(shí)例。本成果設(shè)計(jì)制造的機(jī)床為六軸鉆孔雙面臥式組合機(jī)床。我們將鉆削主軸設(shè)為機(jī)械傳動(dòng)，而進(jìn)給系統(tǒng)為液壓控制，使在滿足使用要求的前

36、提下降低了成本。作為關(guān)鍵部件的液壓滑臺(tái)采用國產(chǎn)通用部件。以比較簡單的方式完成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)的同步進(jìn)行，非常實(shí)用。 本機(jī)床所用夾具的通用性強(qiáng)，工件采用液壓定位夾緊，快速方便。定位采用兩面一銷的定位方式，夾緊采用液壓加緊，采用這種方式完全能夠滿足精度要求。而且簡易方便，制造成本低，通用性好。在刀具方面，由于所加工孔的尺寸精度和表面粗糙度要求都不算高，采用麻花鉆。這種鉆頭采購比較方便，而且價(jià)格比深孔鉆頭也要便宜。在刀具的幾何角度方面，麻花鉆頭的螺旋角即是其軸向前角。當(dāng)加工工件時(shí)，切削力和切削熱隨鉆頭螺旋角的增大而減小(減 少)，切削輕快，刀具耐用度高。為此，我們選取鉆頭螺旋角為32，在保證強(qiáng)度的前提下，有效降低了切削力和切削溫度，提高了刀具使用壽命和生產(chǎn)效率。通過本成果的實(shí)施，進(jìn)排氣搖臂的深孔加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率得到較大幅度提高，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。而且加工精度也完全能夠滿足設(shè)計(jì)要求。則在直接經(jīng)濟(jì)效益方面，節(jié)省了大量加工工時(shí)。 參考文獻(xiàn)1 孟少農(nóng).機(jī)械加工工藝手冊(cè)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992：20-40.2 候世增.裝配圖的畫法機(jī)械制圖M. 北京：高教出版社，1989.3 徐學(xué)林.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)M. 長沙：湖南大學(xué)出版社，2009：:51-63.4