學(xué)位論文--變速箱殼體孔系加工專用機(jī)床設(shè)計(jì)(左主軸箱)

前言組合機(jī)床是以系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，再配以少量專用部件而組成的專用機(jī)床，具有一般專用機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率及自動(dòng)化程度高，易保證加工精度的特點(diǎn)，又能適應(yīng)工件的變化，具有一定的重新調(diào)整、重新組合的能力。組合機(jī)床可以對(duì)工件采用多刀、多面及多方位加工，特別適于在大批、大量生產(chǎn)中對(duì)一種或幾種類似零件的一道或幾道工序進(jìn)行加工。組合機(jī)床可完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔、攻螺紋、車、銑、磨削以及滾壓等工序。在本文中主要介紹了組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)步驟，重點(diǎn)論述了組合機(jī)床多軸箱的設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)的具體過(guò)程。在多軸箱設(shè)計(jì)過(guò)程中，還是采用以人工設(shè)計(jì)為主，其中包括多軸箱設(shè)計(jì)的原始依據(jù)圖的繪制、傳動(dòng)路線的設(shè)計(jì)確定、主軸和傳動(dòng)軸坐標(biāo)的計(jì)算及坐標(biāo)檢查圖、裝配圖和展開(kāi)圖還有部分零件圖的具體繪制。本課題主要對(duì)多軸箱進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足所給零件的鉆擴(kuò)加工。首先要從所加工的零件入手，確定各軸的分布，設(shè)計(jì)出總體傳動(dòng)方案，然后對(duì)多軸箱的整體布局和輪廓尺寸進(jìn)行計(jì)算，再對(duì)各軸和齒輪尺寸進(jìn)行計(jì)算和應(yīng)力計(jì)算。最后對(duì)所設(shè)計(jì)的多軸箱進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析并寫(xiě)出結(jié)論。第1章緒論§1.1組合機(jī)床的發(fā)展史組合機(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。最早的組合機(jī)床是1911年在美國(guó)制成的，用于加工汽車零件。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，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，即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對(duì)部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。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)0.03～0.02微米。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?！?.2組合機(jī)床的國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種高效專用機(jī)床。多軸箱是組合機(jī)床的重要專用部件，一般具有多根主軸同時(shí)對(duì)一系列孔系進(jìn)行加工。它根據(jù)加工示意圖所確定的工件加工孔的數(shù)量和位置、切削用量和主軸類型設(shè)計(jì)的傳遞各主軸運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。其動(dòng)力來(lái)自通用的多軸箱，與動(dòng)力箱一起安裝與進(jìn)給滑臺(tái)，可完成鉆、擴(kuò)、絞、鏜孔等加工工序。多年來(lái)機(jī)械產(chǎn)品加工采用萬(wàn)能機(jī)床。但隨著生產(chǎn)的發(fā)展，很多企業(yè)的產(chǎn)品產(chǎn)量越來(lái)越大，精度越來(lái)越高，如拖拉機(jī)，汽車行業(yè)的汽缸體、汽缸蓋、變速箱、后橋等零件，采用萬(wàn)能機(jī)床加工就不能很好的滿足要求。因?yàn)樵谀骋慌_(tái)機(jī)床上加工一種工件，使萬(wàn)能機(jī)床的很多部分和機(jī)構(gòu)變得作用不大，工人整天忙于裝夾工件、起動(dòng)機(jī)床、進(jìn)刀退刀、停車及卸工件等，不僅工人勞動(dòng)強(qiáng)度很大，而且生產(chǎn)效率也不高，不利于保證產(chǎn)品加工精度。為了解決這個(gè)問(wèn)題，就創(chuàng)造出了專用機(jī)床，專用機(jī)床是專門用于加工一種工件或一種工件的一定工序的機(jī)床，它可以同時(shí)用許多刀具進(jìn)行切削，機(jī)床的輔助動(dòng)作部分地實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，結(jié)構(gòu)也比萬(wàn)能機(jī)床簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率提高了。但專用機(jī)床有一個(gè)最大的弱點(diǎn)：就是被加工零件稍有一點(diǎn)變動(dòng)，它就用不上了，需要另造新的機(jī)床，不能適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)技術(shù)迅速發(fā)展、產(chǎn)品經(jīng)常革新的需要，而且這種機(jī)床設(shè)計(jì)制造周期長(zhǎng)，造價(jià)高。廣大工人和技術(shù)人員在總結(jié)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出創(chuàng)造這樣的高效率機(jī)床：它既有專用機(jī)床效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，又有萬(wàn)能機(jī)床能夠重新調(diào)整，以適應(yīng)新工件加工的特點(diǎn)。為此，將機(jī)床上帶動(dòng)刀具對(duì)工件產(chǎn)生切削運(yùn)動(dòng)的部分以及床身、立柱、工作臺(tái)等設(shè)計(jì)制造成通用的獨(dú)立部件，稱為“通用部件”，根據(jù)加工的需要，用這些通用部件配以部分專用部件就可組成機(jī)床，這就是組合機(jī)床。當(dāng)工件改變了，還是用這些通用部件，只將部分專用部件改裝，又可以組成加工新工件的機(jī)床。由于組合機(jī)床是由70%～90%的通用零，部件組成，在需要的時(shí)候，他可以部分或全部的進(jìn)行改裝，以組成適應(yīng)新的加工要求的新設(shè)。這就是說(shuō)，組合機(jī)床有重新改裝的優(yōu)越性，其通用零，部件可以多次重復(fù)利用。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。世界科技的發(fā)展日新月異，速度令人目不暇接。隨著我國(guó)加入WTO后與世界機(jī)床行業(yè)進(jìn)一步接軌，我國(guó)的制造業(yè)所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。在這種充滿競(jìng)爭(zhēng)與機(jī)遇的大環(huán)境下，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)適時(shí)自我調(diào)整戰(zhàn)略，采取了積極的應(yīng)對(duì)策略。組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開(kāi)始向數(shù)控化、柔性化轉(zhuǎn)變。從近兩年的企業(yè)生產(chǎn)情況看，數(shù)控機(jī)床與加工中心的市場(chǎng)需求量在上升，而傳統(tǒng)的鉆、鏜、銑組合機(jī)床則有下降趨勢(shì)。我國(guó)組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國(guó)家要相對(duì)落后，國(guó)內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動(dòng)線幾乎都從國(guó)外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢(shì)必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)大,并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此,市場(chǎng)要求我們不斷開(kāi)發(fā)新技術(shù)、新工藝,研制新產(chǎn)品,由過(guò)去的“剛性”機(jī)床結(jié)構(gòu),向“柔性”化方向發(fā)展,滿足用戶需求,真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。但隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇和對(duì)產(chǎn)品需求的提高,高精度、高生產(chǎn)率、柔性化、多品種、短周期、數(shù)控組合機(jī)床及其自動(dòng)線正在沖擊著傳統(tǒng)的組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)，因此組合機(jī)床裝備的發(fā)展思路必須是以提高組合機(jī)床加工精度、組合機(jī)床柔性、組合機(jī)床工作可靠性和組合機(jī)床技術(shù)的成套性為主攻方向。一方面，加強(qiáng)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，提高組合機(jī)床產(chǎn)品數(shù)控化率；另一方面，進(jìn)一步發(fā)展新型部件，尤其是多坐標(biāo)部件，使其模塊化、柔性化,適應(yīng)可調(diào)可變、多品種加工的市場(chǎng)需求。從2002年年底第21屆日本國(guó)際機(jī)床博覽會(huì)上獲悉，在來(lái)自世界10多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的500多家機(jī)床制造商和團(tuán)體展示的最先進(jìn)機(jī)床設(shè)備中，超高速和超高精度加工技術(shù)裝備與復(fù)合、多功能、多軸化控制設(shè)備等深受歡迎。據(jù)專家分析，機(jī)床裝備的高速和超高速加工技術(shù)的關(guān)鍵是提高機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度。該屆博覽會(huì)上展出的加工中心,主軸轉(zhuǎn)速10000～20000r/min,最高進(jìn)給速度可達(dá)0～60m/min；復(fù)合、多功能、多軸化控制裝備的前景亦被看好。在零部件一體化程度不斷提高、數(shù)量減少的同時(shí),加工的形狀卻日益復(fù)雜。多軸化控制的機(jī)床裝備適合加工形狀復(fù)雜的工件。另外,產(chǎn)品周期的縮短也要求加工機(jī)床能夠隨時(shí)調(diào)整和適應(yīng)新的變化,滿足各種各樣產(chǎn)品的加工需求。然而更關(guān)鍵的是現(xiàn)代通信技術(shù)在機(jī)床裝備中的應(yīng)用,信息通信技術(shù)的引進(jìn)使得現(xiàn)代機(jī)床的自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高,操作者可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或手機(jī)對(duì)機(jī)床的程序進(jìn)行遠(yuǎn)程修改,對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行監(jiān)控并積累有關(guān)數(shù)據(jù)；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)遠(yuǎn)程的設(shè)備進(jìn)行維修和檢查、提供售后服務(wù)等。在這些方面我國(guó)組合機(jī)床裝備還有相當(dāng)大的差距,因此我國(guó)組合機(jī)床技術(shù)裝備高速度、高精度、柔性化、模塊化、可調(diào)可變、任意加工性以及通信技術(shù)的應(yīng)用將是今后的發(fā)展方向?！?.3組合機(jī)床的分類和組成組合機(jī)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(jī)功率為1.5-30千瓦的動(dòng)力部件及其配套部件。這類動(dòng)力部件多為箱體移動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式。小型通用部件是指電機(jī)功率為1.1-2.2千瓦的動(dòng)力部件及其配套部件。這類動(dòng)力部件多為套筒移動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式。用大型通用部件組成的機(jī)床稱為大型組合機(jī)床。用小型通用部件組成的機(jī)床稱為小型組合機(jī)床。按設(shè)計(jì)的要求本次設(shè)計(jì)的機(jī)床為大型通用機(jī)床。組合機(jī)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(jī)床兩大類。單工位機(jī)床又有單面、雙面、三面和四面幾種，多工位機(jī)床則有移動(dòng)工作臺(tái)式、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式、中央立柱式和回轉(zhuǎn)鼓輪式等配置形式。本次設(shè)計(jì)的機(jī)床為單工位雙面鉆床。組合機(jī)床部件分類通用部件按功能可分為動(dòng)力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動(dòng)力部件是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。主要有動(dòng)力箱、切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)。支承部件是用以安裝動(dòng)力滑臺(tái)、帶有進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件，有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、分度鼓輪和往復(fù)移動(dòng)工作臺(tái)等。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?！?.4組合機(jī)床的特點(diǎn)組合機(jī)床是由大量的通用部件和少量專用部件組成的工序集中的高效率專用機(jī)床。它能夠?qū)σ环N（或幾種）零件進(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位加工。在組合機(jī)床上可以完成鉆孔、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工序，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍，且加工精度十分穩(wěn)定。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)。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。組合機(jī)床與通用機(jī)床、其他專用機(jī)床比較，具有以下特點(diǎn)：(1）組合機(jī)床上的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件約占全部機(jī)床零、部件總量的70～80%，因此設(shè)計(jì)和制造的周期短，投資少，高效率，經(jīng)濟(jì)效果好。(2）由于組合機(jī)床采用多刀加工，并且自動(dòng)化程度高，因此比通用機(jī)床生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動(dòng)強(qiáng)度低。(3）組合機(jī)床的通用部件是經(jīng)過(guò)周密設(shè)計(jì)和長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的，又有廠成批制造，因此結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、工作可靠，使用和維修方便。(4）在組合機(jī)床上加工零件時(shí)，由于采用專用夾具、刀具和導(dǎo)向裝置等，加工質(zhì)量靠工藝裝備保證，對(duì)操作工人水平要求不高。(5）當(dāng)被加工產(chǎn)品更新時(shí)，采用其他類型的專用機(jī)床時(shí)，其大部分件要報(bào)廢。用組合機(jī)床時(shí)，其通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件可以重復(fù)利用，不必另行設(shè)計(jì)和制造。(6）組合機(jī)床易于聯(lián)成組合機(jī)床自動(dòng)線，以適應(yīng)大規(guī)模的生產(chǎn)需要。組合機(jī)床常用的通用部件有：機(jī)身、底座、立柱、動(dòng)力箱、動(dòng)力滑臺(tái)，各種工藝切削頭等。對(duì)于一些按循序加工的多工位組合機(jī)床，還具有移動(dòng)工作臺(tái)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。動(dòng)力箱、各種工藝切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)是組合機(jī)床完成切削主運(yùn)動(dòng)或進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。其中還有能同時(shí)完成切削主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力頭。機(jī)身、立柱、中間底座等是組合機(jī)床的支承部件，起著機(jī)床的基礎(chǔ)骨架作用。組合機(jī)床的剛度和部件之間的精度保持性，主要是由這些部件保證。§1.5本課題研究的內(nèi)容及意義在本文中主要介紹了組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)步驟，重點(diǎn)論述了組合機(jī)床多軸箱的設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)的具體過(guò)程。在多軸箱設(shè)計(jì)過(guò)程中，還是采用以人工設(shè)計(jì)為主，其中包括多軸箱設(shè)計(jì)的原始依據(jù)圖的繪制、傳動(dòng)路線的設(shè)計(jì)確定、主軸和傳動(dòng)軸坐標(biāo)的計(jì)算及坐標(biāo)檢查圖、裝配圖和展開(kāi)圖還有部分零件圖的具體繪制。本課題主要對(duì)多軸箱進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足所給零件的鉆擴(kuò)加工。首先要從所加工的零件入手，確定各軸的分布，設(shè)計(jì)出總體傳動(dòng)方案，然后對(duì)多軸箱的整體布局和輪廓尺寸進(jìn)行計(jì)算，再對(duì)各軸和齒輪尺寸進(jìn)行計(jì)算和應(yīng)力計(jì)算。最后對(duì)所設(shè)計(jì)的多軸箱進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析并寫(xiě)出結(jié)論。擬解決的主要問(wèn)題有：(1)多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)。(2)多軸箱傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)分析(3)確定切削用量、計(jì)算切削力、選擇動(dòng)力箱型號(hào)(4)軸和齒輪強(qiáng)度的校核(5)主視圖，展開(kāi)圖以及主要零件圖的繪制§1.6組合機(jī)床設(shè)計(jì)步驟§1.6.1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?！?.6.2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?！?.6.3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)。這些圖紙包括：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。本課題重點(diǎn)是對(duì)多軸箱的研究設(shè)計(jì)，需要完成多軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，傳動(dòng)方案的制定設(shè)計(jì)，多軸箱主要零件設(shè)計(jì)等。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(shū)和編寫(xiě)組合機(jī)床多軸箱的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。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2章組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)§2.1組合機(jī)床工藝方案工藝分析是設(shè)計(jì)組合機(jī)床最重要的一步，必須認(rèn)真分析被加工零件的工藝過(guò)程。深入現(xiàn)場(chǎng)全面了解被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加工部位，夾緊方式，工藝方法和加工過(guò)程所用的刀具，切削用量及生產(chǎn)率等?！?.1.1被加工零件特點(diǎn)零件名稱：變速箱殼體孔系加工本工序所要加工孔的數(shù)量較少，且是在相對(duì)稱位置處的相同形狀的孔,都是直徑6.8mm的孔，且孔深也同為18mm。孔內(nèi)表面粗糙度要求為Ra12.5。因此，直接鉆孔即可滿足次精度要求。該零件材料為HT250，其硬度為180-225HB。尺寸、相對(duì)尺寸見(jiàn)零件圖圖2.1零件左視圖§2.1.2定位基準(zhǔn)的選擇加工時(shí)，采用一面兩銷的定位方式限制六個(gè)自由度實(shí)現(xiàn)完全定位。即一面，限制了3個(gè)自由度，沿Z移動(dòng)、繞X轉(zhuǎn)動(dòng)、繞Y轉(zhuǎn)動(dòng)。一個(gè)圓柱銷，一個(gè)菱形銷，限制另外三個(gè)自由度。并以頂面夾壓?！?.1.3組合機(jī)床配置形式根據(jù)以上工藝特點(diǎn)選用單工位的左端面臥式組合鉆床進(jìn)行加工。這樣不僅提高了加工效率，而且多個(gè)孔一次走刀即加工成形，能夠較好的保證其位置精度。此外，在組合機(jī)床上加工零件時(shí)，由于采用專用夾具、刀具和導(dǎo)向裝置等，加工質(zhì)量靠工藝裝備保證，對(duì)操作工人水平要求也不高?！?.2選擇刀具和切削用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(duì)于鉆頭來(lái)說(shuō)，常見(jiàn)材料有高速鋼和硬質(zhì)合金兩種。高速鋼鉆頭主要用于切削硬度在250-280HBS的部分結(jié)構(gòu)鋼和鑄鐵；硬質(zhì)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灰鑄鐵，硬度為180-225HBS。所以，選用高速鋼鉆頭。同時(shí)查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表6-11選擇切削用量并計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)給速度，刀具類型：φ6.8mm麻花鉆切削速度：10m/min進(jìn)給量：0.15mm/r主軸轉(zhuǎn)速：468r/min進(jìn)給速度：70.2mm/min§2.3切削力、切削扭矩、切削功率的確定根據(jù)選定的切削用量，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，用以確定主軸及其他傳動(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)電機(jī)功率。參照《組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》p134表6-20組合機(jī)床切削用量計(jì)算圖中推薦的切削力、轉(zhuǎn)矩及功率公式如表2.1表2.1鉆擴(kuò)鉸切削力、轉(zhuǎn)矩及功率公式工序內(nèi)容刀具材料切削力F(N)切削轉(zhuǎn)矩T(N*mm)切削功率P(kw)備注鉆孔灰鑄鐵F=26Df0.8HB0.6T=10D1.9f0.8HB0.6P=TV/9740∏Dfmax=0.45切削力:式中切削扭矩切削功率表2.2鉆擴(kuò)鉸的切削力，切削轉(zhuǎn)矩和切削功率數(shù)據(jù)工序內(nèi)容直徑D(mm)切削力F(N)切削轉(zhuǎn)矩T(N*mm)切削功率P(kw)鉆孔6.8958.702070.010.0995§2.4組合機(jī)床總體分析——三圖一卡§2.4.1被加工零件工序圖被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工藝方案，表示設(shè)計(jì)的組合機(jī)床所完成的工藝內(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)、夾壓部位以及被加工零件的材料、硬度和在機(jī)床加工前加工余量、毛坯或半成品情況的圖樣。除了設(shè)計(jì)研制合同外，它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的具體依據(jù)，也是制造、使用、調(diào)整和檢驗(yàn)機(jī)床精度的重要文件。被加工零件工序圖是在被加工零件圖的基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床或自動(dòng)線的加工內(nèi)容，并作必要的說(shuō)明而繪制的。其主要內(nèi)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(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。尤其是當(dāng)需要設(shè)置中間導(dǎo)向套時(shí)，應(yīng)表示出零件內(nèi)部的肋、壁布置及有關(guān)結(jié)構(gòu)的形狀及尺寸。以便檢查工件、夾具、刀具是否發(fā)生干涉。2）加工用定位基準(zhǔn)、夾壓部位及夾壓方向。以便依此進(jìn)行夾具的定位支承（包括輔助定位支承）、限位、夾緊、導(dǎo)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。3）本道工序加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形狀位置尺寸精度及技術(shù)要求，還包括本道工序?qū)η暗拦ば蛱岢龅囊螅ㄖ饕付ㄎ换鶞?zhǔn)）。4）必要的文字說(shuō)明。如被加工零件編號(hào)、名稱、材料、硬度、重量及加工部位的余量等。被加工零件工序圖如圖2.2所示圖2.2為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定要突出本機(jī)床的加工內(nèi)容。繪制時(shí)，應(yīng)按一定比例，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)的部位（用細(xì)實(shí)線）表示清楚。凡本道工序保證的尺寸、角度等，均應(yīng)在尺寸數(shù)值下方畫(huà)粗實(shí)線標(biāo)記。加工用定位基準(zhǔn)、機(jī)械夾壓位置及方向、輔助支承均須使用規(guī)定的符號(hào)表示出來(lái)。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)注，而不采用極坐標(biāo)系。但有時(shí)因所選定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合,則需對(duì)加工部位要求的位置尺寸精度進(jìn)行分析換算。此外，應(yīng)將零件圖上的不對(duì)稱位置尺寸公差應(yīng)換算成對(duì)稱尺寸公差，其公差數(shù)值的決定要考慮兩方面，一是要能達(dá)到產(chǎn)品圖紙要求的精度，二是采用組合機(jī)床能夠加工出來(lái)。§2.4.2加工示意圖1．加工示意圖的作用和內(nèi)容加工示意圖是在工藝方案和機(jī)床總體方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的。是表達(dá)工藝方案具體內(nèi)容的機(jī)床工藝方案圖。它是設(shè)計(jì)刀具、輔具、夾具、多軸箱和液壓、電氣系統(tǒng)以及選擇動(dòng)力部件、繪制機(jī)床總聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)；是對(duì)機(jī)床總體布局和性能的原始要求；也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需的重要技術(shù)文件。加工示意圖應(yīng)表達(dá)和標(biāo)注的內(nèi)容有：（1）機(jī)床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作進(jìn)程；（2）工件、刀具及導(dǎo)向、托架及多軸箱之間的相對(duì)位置尺寸聯(lián)系；（3）主軸結(jié)構(gòu)類型、尺寸及外伸長(zhǎng)度；（4）刀具類型、數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸（直徑和長(zhǎng)度）；（5）接桿、浮動(dòng)卡頭、導(dǎo)向裝置、攻螺紋靠模裝置等尺寸結(jié)構(gòu)；（6）刀具、導(dǎo)向套間的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接方式及配合尺寸；2選擇刀具、導(dǎo)向及有關(guān)計(jì)算（1）刀具的選擇變速箱殼體的材料為HT250，孔徑D為6.8mm，刀具的材料選擇刀具的材料選擇高速鋼鉆頭，為了使工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、刃磨簡(jiǎn)單，選擇φ6.8的錐柄麻花鉆，莫氏錐度1?？准庸さ毒叩拈L(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。（2）導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇組合機(jī)床加工孔時(shí)，除采用剛性主軸加工方案外，零件上的孔的位置進(jìn)度主要是靠刀具的導(dǎo)向裝置來(lái)保證的。因此，正確選擇導(dǎo)向結(jié)構(gòu)和確定導(dǎo)向類型、參數(shù)、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)必須解決的問(wèn)題。由于要加工的孔徑較小且其線速度（切削速度）<20m/min，因此，選用固定式導(dǎo)向裝置。（3）確定主軸類型、尺寸、外伸長(zhǎng)度初定主軸直徑D根據(jù)已選擇的切削用量，由《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3-4公式計(jì)算得：mm根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3-6取d=20mm并帶入公式（?。?yàn)算滿足要求，即主軸軸頸合適根據(jù)主軸軸頸d，查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3-6，得：主軸外伸尺寸L=115mmD/d=32/20（4）選擇接桿除剛性主軸外，組合機(jī)床主軸與刀具間常用接桿連接。在鉆小孔時(shí)通常采用接桿連接，為保證多軸箱上多刀具同時(shí)到達(dá)終了位置，須采用軸向可調(diào)整的接桿來(lái)協(xié)調(diào)各軸的軸向長(zhǎng)度，以滿足同時(shí)加工完各孔的要求。根據(jù)主軸參數(shù)，選擇接桿為可調(diào)接桿，查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表8-1，選擇接桿型號(hào)為Tr16×1.5，錐度為莫氏1號(hào)，類型為A型—短接桿；查表8-5選擇相應(yīng)的夾緊螺母型式及尺寸?！?.4.3組合機(jī)床聯(lián)系尺寸圖1．機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的作用與內(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_(tái)、動(dòng)力箱、各種工藝切削頭、側(cè)底座、立柱、立柱底座及中間底座加上專用部件——主軸箱、輔具系統(tǒng)、夾具、液、電、冷卻、潤(rùn)滑、排屑系統(tǒng)組合裝配而成。聯(lián)系尺寸圖用來(lái)表示機(jī)床各組成部件的相互裝配聯(lián)系和運(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)系是否滿足加工要求，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。聯(lián)系尺寸圖的主要內(nèi)容如下：1）以適當(dāng)數(shù)量的視圖（一般為主、左、右視圖）按同一比例畫(huà)出機(jī)床各主要組成部件的外形輪廓及相對(duì)位置，表明機(jī)床的配置型式及總體布局，主視圖的選擇應(yīng)與機(jī)床實(shí)際加工狀態(tài)一致。2）圖上應(yīng)盡量減少不必要的線條及尺寸，但反映各部件的聯(lián)系尺寸、專用部件的主要輪廓尺寸、運(yùn)動(dòng)部件的極限位置及行程尺寸，必須完整齊全。各部件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)不必畫(huà)出，留在具體設(shè)計(jì)部件時(shí)完成。3）為便于部件設(shè)計(jì)，聯(lián)系尺寸圖上應(yīng)標(biāo)注通用部件的規(guī)格代號(hào)、電動(dòng)機(jī)型號(hào)、功率及轉(zhuǎn)速，并注明機(jī)床部件的分組情況及總行程。2．動(dòng)力部件的選擇動(dòng)力滑臺(tái)選擇液壓滑臺(tái)，原因如下：液壓滑臺(tái)在相當(dāng)大的范圍內(nèi)進(jìn)給量可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速；可以獲得較大的進(jìn)給力；由于液壓驅(qū)動(dòng)，零件磨損小，使用壽命長(zhǎng)；過(guò)載保護(hù)簡(jiǎn)單可靠；由行程調(diào)速閥來(lái)控制滑臺(tái)的快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)，轉(zhuǎn)換精度高，工作可靠。進(jìn)給速度：V=10m/min根據(jù)進(jìn)給力及進(jìn)給速度，查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表5-1，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)。多軸箱所需功率按下列公式計(jì)算：P多軸箱=Ｐ切削＋Ｐ空轉(zhuǎn)＋Ｐ損失＝∑ni=1P切削i+∑ni=1P空轉(zhuǎn)i+∑ni=1P損I式中P切削—切削功率，單位為kw;P空轉(zhuǎn)—空轉(zhuǎn)功率，單位為kw;P損失—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；每根軸上的空轉(zhuǎn)功率由表2.3確定；每根軸上的功率損失，一般可取所傳遞功率的1%。表2.3軸的空轉(zhuǎn)功率Ｐ空（kw）軸徑轉(zhuǎn)速(r/min)15mm20mm25mm30mm1000.0040.0070.0120.0171600.0070.0120.0180.0272500.0100.0180.0280.0424000.0170.0300.0460.0676300.0260.0460.0730.105（節(jié)選自《組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》p62表4—6）由于軸的空轉(zhuǎn)功率的選取要用到軸的直徑，故先由主軸類型及外伸尺寸初步確定主軸直徑。傳動(dòng)軸的直徑也可以參考主軸直徑大小初步選定。待齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)完后再來(lái)驗(yàn)算某些關(guān)鍵的軸頸。表2.4軸的外伸尺寸及切削用量軸號(hào)主軸外伸尺寸（mm）切削用量D/dL工序內(nèi)容n(r/min)V（m/min）f（mm/r）軸1.2.3.4.5.632/20115鉆孔468100.15初步選取主軸1～6的軸徑為30mm.由表3.9選取各軸的空轉(zhuǎn)功率。直徑6.8鉆孔：選軸的空轉(zhuǎn)功率P空=0.067（kw）P損失一般可取所傳遞功率的1%，P損失=6×0.0995×1%=0.00597（kw）P多軸箱=Ｐ切削＋Ｐ空轉(zhuǎn)＋Ｐ損失鉆時(shí)：P=6×0.0995+6×0.067+0.00597=1.00497（kw）鉆孔時(shí)P多軸箱=kw。由此查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》p114表5—38動(dòng)力箱性能知選取1TD25，型式為ⅠA、ⅡA，電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y100L-6電動(dòng)機(jī)功率為1.5kw，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速940r/min，輸出軸轉(zhuǎn)速520r/min。3．裝料高度的確定機(jī)床裝料高度是指機(jī)床上工件的安裝基面到地面的垂直距離。為提高通用部件及支承部件的剛度并考慮自動(dòng)線設(shè)計(jì)時(shí)中間底座內(nèi)要安裝夾具輸送裝置、冷卻排屑裝置，新頒布的組合機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)推薦裝料高度，與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)一致。在現(xiàn)階段設(shè)計(jì)組合機(jī)床時(shí)，裝料高度可根據(jù)具體情況在之間選取。本設(shè)計(jì)的機(jī)床裝料高度取H=1000mm。4．初定中間底座尺寸中間底座的輪廓尺寸要滿足夾具在其上面安裝連接的需要。根據(jù)選定的動(dòng)力箱滑臺(tái)、側(cè)底座等標(biāo)準(zhǔn)的位置關(guān)系，并考慮到毛坯誤差和裝配偏移，中間底座支承夾具底座的空余邊緣尺寸，算出的長(zhǎng)度應(yīng)圓整，并按優(yōu)選數(shù)系選用。應(yīng)使空余邊緣尺寸不小于。確定中間底座的高度方向尺寸時(shí)，應(yīng)該注意機(jī)床的剛性要求，冷卻排屑系統(tǒng)要求以及側(cè)底座連接尺寸要求。裝料高度和夾具體底座高度（含支承塊）確定后，中間底座高度就已經(jīng)確定。本設(shè)計(jì)方案中，中間底座高度為。5．多軸箱輪廓尺寸的確定標(biāo)準(zhǔn)通用多軸箱的厚度是一定的，臥式為，立式為。因此，確定多軸箱尺寸，主要是確定多軸箱寬度和高度及最低主軸高度。多軸箱寬度、高度的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關(guān)，可按下式確定：式中：——工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（）?！钸吘壷鬏S中心距箱外壁的距離（）?！ぜ诟叨确较蛳嗑嘧钸h(yuǎn)的兩孔距離（）?！畹椭鬏S高度（）。為保證多軸箱有排布齒輪的足夠空間，推薦。主軸箱最低主軸高度須考慮到與工件最低孔位置（）、機(jī)床裝料高度（）、滑臺(tái)滑座總高（）、側(cè)底座高度（）等尺寸之間的關(guān)系而確定。對(duì)于臥式組合機(jī)床，要保證潤(rùn)滑油不致從主軸襯套處泄露，通常推薦：h1=(h2+H)-(h6+h3+h4+h5)=94.5B=b+2b1=272+2x100=472mmH=h+h1+b1=260+94.5+100=454.5mm根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)取BxH=500mmx500mm的多軸箱。第3章組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì)多軸箱是組合機(jī)床的重要部件之一，它關(guān)系到整臺(tái)組合機(jī)床質(zhì)量的好壞。具體設(shè)計(jì)時(shí)，除了要熟悉多軸箱本身的一些設(shè)計(jì)規(guī)律和要求外，還須依據(jù)“三圖一卡”，仔細(xì)分析研究零件的加工部位，工藝要求，確定多軸箱與被加工零件、機(jī)床其他部分的相互關(guān)系。本機(jī)床有左、右兩個(gè)主軸箱，它們的結(jié)構(gòu)基本相同，只是主軸的數(shù)量和位置不同。現(xiàn)重點(diǎn)以一個(gè)為例，說(shuō)明其設(shè)計(jì)方法?！?.1多軸箱的組成及表示方法多軸箱按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為通用（即標(biāo)準(zhǔn)）和專用多軸箱兩大類。前者結(jié)構(gòu)典型，能利用同用的箱體和傳動(dòng)件；后者結(jié)構(gòu)特殊，往往需要加強(qiáng)主軸系統(tǒng)剛性，而使主軸及某些傳動(dòng)件必須專門設(shè)計(jì)，故專用主軸箱通常指“剛性主軸箱”，即采用不需要刀具導(dǎo)向裝置的剛性主軸和用精密滑臺(tái)導(dǎo)軌來(lái)保證加工孔的位置精度。通用主軸箱則采用標(biāo)準(zhǔn)主軸，借助導(dǎo)向套引導(dǎo)刀具來(lái)保證被加工孔的位置精度。本設(shè)計(jì)中所采用的就是通用主軸箱?！?.1.1多軸箱的組成多軸箱由通用零件如箱體、主軸、傳動(dòng)軸、齒輪和附加機(jī)構(gòu)等組成。其基本結(jié)構(gòu)中，箱體、前蓋、后蓋、上蓋、側(cè)蓋等為箱體類零件；主軸、傳動(dòng)軸、傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力箱和電動(dòng)機(jī)齒輪等為傳動(dòng)類零件；分油器、注油標(biāo)、排油塞、和防油套等為潤(rùn)滑及防油元件?！?.1.2多軸箱總圖繪制方法特點(diǎn)（1）主視圖用點(diǎn)劃線表示齒輪節(jié)圓，標(biāo)注齒輪齒數(shù)和模數(shù)，兩嚙合齒輪相切處標(biāo)注羅馬字母，表示齒輪所在排數(shù)。標(biāo)注各軸軸號(hào)及主軸和驅(qū)動(dòng)軸、液壓泵軸的轉(zhuǎn)速和方向。（2）展開(kāi)圖每根軸、軸承、齒輪等組件只畫(huà)軸線上邊或下邊（左邊或右邊）一半，對(duì)于結(jié)構(gòu)尺寸完全相同的軸組件只畫(huà)一根，但必須在軸端注明相應(yīng)的軸號(hào)；齒輪可不按比例繪制，在圖形一側(cè)用數(shù)碼箭頭標(biāo)明齒輪所在排數(shù)?！?.2多軸箱通用零件多軸箱的通用零件的編號(hào)方法如下：T07或1T07系指與TD或與1TD系列動(dòng)力箱配套的主軸箱同用零件，其標(biāo)記方法詳見(jiàn)組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)中表4-1、表4-2、表4-4、表4-5和第七章相應(yīng)的配套零件表。順序號(hào)和零件順序號(hào)表示的內(nèi)容隨類別號(hào)和小組號(hào)的不同而不同。例如：800×630T0711-11，表示寬800mm，高400mm的主軸箱體；30T0731-42，表示有Ⅳ排齒輪，用圓錐滾子軸承、直徑為φ40mm的傳動(dòng)軸；3×40×40T0741-41表示模數(shù)為3、齒數(shù)為40、孔徑為φ20mm和寬度為32mm的齒輪?！?.2.1通用箱體類零件多軸箱的通用箱體類零件配套表詳見(jiàn)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》中表7-4；箱體材料為HT200。多軸箱體基本尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)（GB3668.1-83）規(guī)定，9種名義尺寸用相應(yīng)滑臺(tái)的滑鞍寬度表示，多軸箱體寬度和高度是根據(jù)配套滑臺(tái)的規(guī)格按規(guī)定的系列尺寸（組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)中表7-1）選擇；多軸箱后蓋與動(dòng)力箱法蘭尺寸見(jiàn)組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)中表7-2，其結(jié)合面上聯(lián)接螺孔、定位銷孔及其位置與動(dòng)力箱聯(lián)系尺寸相適應(yīng)（參見(jiàn)組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)中表5-40）；通用多軸箱體結(jié)構(gòu)尺寸及螺孔位置詳見(jiàn)組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)中表7-1及表7-3。多軸箱的標(biāo)準(zhǔn)厚度為180mm，用于臥式主軸箱的前蓋厚度為55mm，用于立式的因兼作油池用，故加后到70mm，基型后蓋的厚度為90mm，變形后蓋厚度為50mm，100mm和125mm三種，應(yīng)根據(jù)多軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)安排和動(dòng)力部件與多軸箱的連接情況合理選用?！?.2.2通用主軸、齒輪和套本設(shè)計(jì)中，通用主軸的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，配套零件及聯(lián)系尺寸，詳見(jiàn)組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)中第七章第二節(jié)。多軸箱通用齒輪有：動(dòng)力箱齒輪和電機(jī)齒輪兩種（見(jiàn)組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4-5），其結(jié)構(gòu)型式、尺寸參數(shù)及制造裝配要求詳見(jiàn)組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表7-24~7-23。多軸箱用套和防油套綜合表參閱組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表7-24、表7-23?！?.3多軸箱的原始數(shù)據(jù)的計(jì)算§3.3.1被加工的零件的特點(diǎn)見(jiàn)圖2.2§3.3.2箱體尺寸的確定標(biāo)準(zhǔn)主軸箱的厚度由主軸箱體、前蓋和后蓋三層尺寸構(gòu)成。主軸箱厚度為180mm。前蓋有兩種尺寸，臥式為55mm，立式為70mm.后蓋厚度有90mm和50mm兩種尺寸，通常采用90mm的后蓋。因此。主軸箱總厚度臥式通常為325mm，立式主軸箱通常為340mm。下面是主軸箱的寬度B、高度H和最低主軸高度尺寸的確定。B＝b+2b1(3-1-1)H=h+h1+h2(3-1-2)式中b1——最邊緣主軸中心至主軸箱外壁的距離；b——工件上要加工的在寬度方向上相隔最遠(yuǎn)的兩孔距離；h——工件上要加工的在高度方向上相隔最遠(yuǎn)的兩孔距離；h1——最低主軸中心至主軸箱底平面的距離，即最低主軸高度；h2——最上邊主軸中心至主軸箱外壁的距離。為了保證主軸箱內(nèi)有足夠的空間安排傳動(dòng)齒輪，推薦b1＞70~100mm對(duì)于臥式組合機(jī)床，h1要保證潤(rùn)滑油不致從主軸襯套處泄露到箱外，推薦h1＞85~140mm由所加工零件圖中孔的位置關(guān)系取得b=272，h=260,b1=100，h1=94.5,h2=10B＝b+2b1H=h+h1+b1B＝272+2*100=472(mm)H=260+94.5+100=454.5(mm)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)取BxH=500mmx500mm的多軸箱?！?.3.3鉆孔切削參數(shù)的確定表3.1鉆孔推薦切削用量加工材料加工直徑d(mm)切削速度v（m/min）進(jìn)給量f(mm/r)鑄鐵200～241HBS1～610～180.05～0.1﹥6～12﹥0.1～0.18﹥12～22﹥0.18～0.25﹥22～50﹥0.25～0.4（節(jié)選自《組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》p130表6-11）鉆孔的切削用量還與鉆孔深度有關(guān)。當(dāng)加工鑄鐵件孔深為鉆孔直徑的6~8倍時(shí)，在組合機(jī)床上通常都是和其他淺孔一樣采取一次走刀的辦法加工出來(lái)，不過(guò)加工這種較深孔的切削用量要適當(dāng)降低一些。其切削用量與多軸箱鉆削淺孔時(shí)切削用量的關(guān)系大致按表3.2所示遞減規(guī)律，根據(jù)具體情況適當(dāng)選擇。降低進(jìn)給量的目的是為了減小軸向切削力，以避免鉆頭折斷。鉆孔深度較大時(shí)，由于冷卻排屑條件都較差，使刀具壽命有所降低。降低切削速度主要是為了提高刀具壽命，并使加工較深孔時(shí)鉆頭的壽命與加工其它淺孔時(shí)鉆頭的壽命比較接近。表3.2深孔鉆切削用量遞減表孔深（mm）3d(3～4)d(4～5)d切削速度v（m/min）v(0.8～0.9)v(0.7～0.8)v進(jìn)給量f（mm/r）f0.9f0.9f（節(jié)選自《組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》p131表6-13）所加工零件的材料為HT200，所加工的孔的直經(jīng)為5mm.確定切削用量應(yīng)注意：盡量做到合理使用所有刀具，充分發(fā)揮其使用性能。復(fù)合刀具切削用量選擇應(yīng)考慮刀具的使用壽命。切削用量選擇時(shí)既要保證生產(chǎn)批量的要求，又要保證刀具一定的耐用度。另外，確定切削用量時(shí)，還需考慮所選動(dòng)力滑臺(tái)的性能。如采用液壓滑臺(tái)時(shí)，選擇每分鐘進(jìn)給量f應(yīng)比該滑臺(tái)最小工進(jìn)速度大50%，否則會(huì)受溫度和其他原因?qū)е逻M(jìn)給不穩(wěn)定。在組合機(jī)床工藝方案確定過(guò)程中，工藝方法和關(guān)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(duì)組合機(jī)床的加工精度、生產(chǎn)率、刀具耐用度、機(jī)床的結(jié)構(gòu)型式及工作可靠性均有較大的影響。綜合以上因素選取鉆孔的切削用量如下表3.3：表3.3鉆孔切削參數(shù)工序v（m/min）f（mm/r）n(r/min)鉆100.15468§3.3.4鉆孔的切削力，切削轉(zhuǎn)矩和切削功率等動(dòng)力參數(shù)計(jì)算詳見(jiàn)第2章切削力、切削扭矩、切削功率的確定§3.3.5多軸箱所需動(dòng)力計(jì)算詳見(jiàn)第2章中組合機(jī)床尺寸聯(lián)系圖中的動(dòng)力部件的選擇§3.3.6軸的初步選定在多軸箱動(dòng)力計(jì)算中對(duì)主軸的軸徑進(jìn)行了初步計(jì)算。初步選取主軸1～6的軸徑為20mm。軸的結(jié)構(gòu)主要以下因素：軸在機(jī)器中的安裝位置及形式，軸上安裝零件的類型.尺寸.數(shù)量以及和軸連接的方法，載荷的性質(zhì).大小.方向及分布情況：軸的加工工藝等。軸的結(jié)構(gòu)的因素較多，且結(jié)構(gòu)形式又要隨著具體情況的不同而異，所以軸沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)時(shí)，必須針對(duì)不同情況進(jìn)行具體的分析。但是，不論何種具體條件，軸的結(jié)構(gòu)都應(yīng)滿足：軸和裝在軸上的零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸上的零件應(yīng)便于裝拆和調(diào)整.通用鉆削類主軸按支承方式可以分為三種：1）滾錐軸承主軸：前后支承均為圓錐滾子軸承。這種支承可以承受較大的徑向和軸向力，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝配調(diào)整方便，廣泛應(yīng)用于擴(kuò)、鏜、鉸孔和攻螺紋等加工；當(dāng)?shù)毒哌M(jìn)退兩個(gè)方向都有軸向力切削力時(shí)常用此種結(jié)構(gòu)。2）滾珠軸承主軸：前支承為推力軸承和向心球軸承、后支承為向心球軸承或圓錐滾子軸承。因推力球軸承設(shè)置在前端，能承受較大的軸向力，適應(yīng)于鉆孔主軸。3）滾錐軸承主軸：前后支承均采用無(wú)內(nèi)環(huán)滾針軸承和推力軸承。當(dāng)主軸間距較小時(shí)采用。主軸的型式主要取決于工藝方法、刀具主軸聯(lián)接結(jié)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。滾針軸承精度較低、結(jié)構(gòu)剛度及裝配工藝性都較差，除非軸間距限制，一般不選用。對(duì)于本設(shè)計(jì)而言，主要實(shí)現(xiàn)鉆孔。主軸選用推薦的滾珠軸承主軸，結(jié)構(gòu)如圖3.1所示：圖3.1§3.4多軸箱傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)§3.4.1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，力求使傳動(dòng)軸和齒輪的規(guī)格、數(shù)量為最少。為此，應(yīng)盡量用一根中間軸帶動(dòng)多根主軸，并將齒輪布置在同一排上。當(dāng)中心距不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可采用變位齒輪或略微改變傳動(dòng)比的方法來(lái)解決。（2）盡量不使用主軸帶動(dòng)主軸的方案，以免增加主軸的負(fù)荷，影響加工質(zhì)量。遇到主軸分布較密，布置齒輪空間受到限制或主軸負(fù)荷較小、加工精度要求不高時(shí)，也可用一根強(qiáng)度較高的主軸帶動(dòng)1或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)比一般不要大于1/2（最佳傳動(dòng)比為1～1/1.5），后蓋內(nèi)齒輪傳動(dòng)比允許至1/3～1/3.5；盡量避免用升速傳動(dòng)。但是為了使主軸上的齒輪不至于過(guò)大，最后一級(jí)經(jīng)常采用升速傳動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速較低時(shí)，允許先升速后再降一些，使傳動(dòng)鏈前面的軸、齒輪轉(zhuǎn)矩較小，結(jié)構(gòu)緊湊，但空轉(zhuǎn)功率損失隨之增加，故要求升速傳動(dòng)比小于或等于2；為使主軸上的齒輪不過(guò)大，最后一級(jí)經(jīng)常采用升速傳動(dòng)。（4）用于粗加工主軸上的齒輪，應(yīng)盡量設(shè)在靠近前蓋處，以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形；精加工主軸上的齒輪，應(yīng)設(shè)置在第3排，以減少主軸端的彎曲變形。（5）多軸箱內(nèi)具有粗精加工主軸時(shí)，最好從動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸齒輪傳動(dòng)開(kāi)始，就分兩條傳動(dòng)路線，以免影響加工精度。（6）驅(qū)動(dòng)軸直接帶動(dòng)的傳動(dòng)軸數(shù)不要超過(guò)兩根，以免給裝配帶來(lái)困難?！?.4.2主軸分布類型及傳動(dòng)方案被加工零件上加工孔的位置分布是多樣的，但大致可以分為：同心圓分布、直線分布和任意分布三種類型。對(duì)于同心圓分布，可在同心圓處分別設(shè)置中心傳動(dòng)軸，由其上一個(gè)或幾個(gè)（不同排數(shù)）齒輪來(lái)帶動(dòng)各軸。對(duì)于直線分布，可在兩主軸中心連線的垂直平分線上設(shè)傳動(dòng)軸，由其上一個(gè)或幾個(gè)齒輪來(lái)帶動(dòng)各主軸。對(duì)于任意分布，可以根據(jù)“三點(diǎn)共圓”原理，將主軸三個(gè)一組放在同心圓上。其余的采取直線分布。即任意分布可以看做是同心圓和直線分布的混合分布形式。由所加工零件的孔的大小和位置特征，左側(cè)六孔多軸箱傳動(dòng)方案圖3.2傳動(dòng)方案圖§3.5傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算§3.5.1傳動(dòng)方案圖分析傳動(dòng)圖如圖3.2所示，軸1～6為主軸。I,II,III為傳動(dòng)軸。圖中驅(qū)動(dòng)軸II傳動(dòng)到主軸3～6直接加工四孔，驅(qū)動(dòng)軸III傳動(dòng)到1～2加工兩孔?！?.5.2齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算本工序孔位較少，主軸轉(zhuǎn)速相同為468r/min，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為940r/min，驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速為520r/min.齒輪模數(shù)的確定：齒輪的模數(shù)m一般用類比法確定，也可按公式估算，即M≥（30～32）式中P——齒輪所傳遞的功率，單位為KW；z——一對(duì)嚙合齒輪中小齒輪的齒數(shù)；n——小齒輪的轉(zhuǎn)速，單位為r/min.多軸箱中的齒輪模數(shù)常用1.5、2、2.5、3、3.5、4幾種。為便于生產(chǎn)，同一多軸箱中的模數(shù)規(guī)格最好不多于兩種。小齒輪最小齒數(shù)不能小于17，小于17會(huì)發(fā)生根切現(xiàn)象。把鉆孔轉(zhuǎn)速代入下面公式。經(jīng)計(jì)算：鉆：M≥（≥1.37經(jīng)比較，選取齒輪模數(shù)為m=2從圖中計(jì)算可知5軸和II軸的中心距A=140.764mm，取A=140mm,若取m=2，z5=50,則=/=842.8r/min另外對(duì)于1，2軸，取m=2,Z1=50,傳動(dòng)軸III與1，2軸傳動(dòng)比取1.5,則=1.550=75=702r/min則中心距=2/2(50+75)=125mm依據(jù)圖3.4坐標(biāo)系得II（-53.980,262.500）III（79.000，262.500）確定合攏軸I的位置:根據(jù)總傳動(dòng)比，考慮軸O與軸II，III間的距離及排列齒輪等因素，宜設(shè)置講將驅(qū)動(dòng)軸與軸II，III連接起來(lái)。經(jīng)計(jì)算作和作圖取U0-8=Z0/Z8=1/1.48I軸中心取在II，III軸中心連線的中線上，同時(shí)兼顧II，III，O軸的距離，驅(qū)動(dòng)軸上齒輪取m=3,得出：I（12.510,183.626）==103mm=90mm=21,=34=61,=42§3.6主軸坐標(biāo)的計(jì)算§3.6.1主軸坐標(biāo)計(jì)算綜上計(jì)算，將各軸坐標(biāo)列入表格。如下表主軸X軸坐標(biāo)（mm）Y軸坐標(biāo)(mm)1136376.92136148.130392.540132.55-136373.56-136151.5Ｏ094.5Ｉ12.510183.626ＩＩ-53.980262.500III79.000262.500§3.6.2驗(yàn)算中心距誤差多軸箱箱體上的孔系是按計(jì)算的坐標(biāo)加工的，而裝配要求兩軸間齒輪能正常嚙合。因此，必須驗(yàn)算根據(jù)坐標(biāo)計(jì)算確定的實(shí)際中心距A，是否符合兩軸間齒輪嚙合要求的標(biāo)準(zhǔn)中心距R，R與A之間的誤差為：=R-A。驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)：中心距允許誤差≤（0.001～0.009）mm以下為幾種傳動(dòng)軸的驗(yàn)算公式：傳動(dòng)軸與一軸定距驗(yàn)算公式：=R-A=R-x2+y2傳動(dòng)軸與二軸定距驗(yàn)算公式：1=R1-A1=R1-(X-XA)2+(Y-YA)22=R2-A2=R2-(X-XB)2+(Y-YB)2若中心距不滿足要求則要用到變位齒輪來(lái)調(diào)節(jié)其中心距。具體計(jì)算如下：對(duì)于多軸箱：標(biāo)準(zhǔn)中心距如下：=m/2()=2/2(50+75)=125m/2()=2/2(50+91)=141==2/2(41+61)=102=3/2(21+34)=90實(shí)際中心距如下：===124.780==140.764==103.160===90.000則中心距誤差分別為：