組合機床動力箱及其夾具設(shè)計.doc

洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）前 言組合機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)計的專用部件和夾具，組成的半自動或自動專用機床。組合機床一般采用多軸、多刀、多序、多面或多工位同時加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機床高幾倍至幾十倍。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)計和制造周期。因此，組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動生產(chǎn)線。組合機床在汽車、摩托車和壓縮機等制造部門有廣闊的發(fā)展前景。夾具是組合機床的重要級成部件是保證加工精度的關(guān)鍵部件，其設(shè)計工作是整個組合機床設(shè)計的重要部分之一。編者2012年4月 第1章 組合機床總體設(shè)計1.1 組合機床的概述組合機床（transfer and unit machine）是以系列化和標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件對一種或多種工件按預(yù)先確定的工序進行切削加工的機床。兼有萬能機床和專用機床的優(yōu)點。通用零部件通常占整個機床零部件的7090，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。由于在組合機床上可以同時從幾上方向采用多把刀具對一個或數(shù)個工件進行加工，所以可減少物料的搬運和占地面積，實現(xiàn)工序集中，改善勞動條件，提高生產(chǎn)效率和降低成本。將多臺組合機床聯(lián)在一起，就成為自動生產(chǎn)線。組合機床廣泛應(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，以便集中在組合機床上進行加工。組合機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、擴孔、鉸孔、鏜孔、倒角、切槽、以及加工螺紋、滾壓、拉削、磨削、拋光工序。組合機床一般采用多軸、多刀、多序、多面或多工位同時加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機床高幾倍至幾十倍。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)計和制造周期。因此，組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動生產(chǎn)線。組合機床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具與工件的相對進給運動，來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、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。有的組合機床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進給運動，也可實現(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。組合機床的通用部件按功能分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件5類。動力部件為機床提供主運動和進給運動，主要有動力箱（將電動機的旋轉(zhuǎn)運動傳遞給主軸箱）、切削頭（裝在各個主軸上，用于各單一工序的加工）、動力滑臺（用于安裝動力箱或切削頭，以實現(xiàn)進給運動）；支承部件用以安裝動力滑臺、帶有進給機構(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；輸運部件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、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺、分度鼓輪和往復(fù)移動工作臺等；控制部件用以控制機床的自動工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺等；輔助部件包括潤滑、冷卻和排屑裝置等。根據(jù)配置型式，組合機床可分為單工位和多工位兩大類。其中單工位組合機床按被加工面的數(shù)量又有單面、雙面、三面和四面4種，通常只能對各個加工部位同時進行一次加工；多工位組合機床則有回轉(zhuǎn)工作臺式、往復(fù)工作臺式、中長立柱式和回轉(zhuǎn)鼓輪式4種，能對加工部位進行多次加工。通用部件按功能可分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。1.2 組合機床的技術(shù)發(fā)展趨勢最早的組合機床于1911年在美國制成，用于加工汽車零件。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，確定了組合機床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則。1973年，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）公布了第一批組合機床通用部件標(biāo)準(zhǔn)。1975年，中國第一機械工業(yè)部頒布了中國的第一批組合機床通用部件標(biāo)準(zhǔn)。組合機床現(xiàn)代發(fā)展的方向主要有以下幾個特點：a、組合機床品種的發(fā)展重點。在組合機床這類專用機床中，回轉(zhuǎn)式多工位組合機床和自動線占有很重要的地位。因為這兩類機床可以把工件的許多加工工序分配到多個加工工位上，并同時能從多個方向?qū)ぜ膸讉€面進行加工，此外，還可以通過轉(zhuǎn)位夾具(在回轉(zhuǎn)工作臺機床上)或通過轉(zhuǎn)位、翻轉(zhuǎn)裝置(在自動線上)實現(xiàn)工件的五面加工或全部加工，因而具有很高的自動化程度和生產(chǎn)效率，被汽車、摩托車和壓縮機等工業(yè)部門所采用。b、自動線節(jié)拍時間進一步縮短。目前，以大批量生產(chǎn)為特征的轎車和輕型載貨車，其發(fā)動機的年產(chǎn)量通常為60萬臺左右，實現(xiàn)這樣大的批量生產(chǎn)，回轉(zhuǎn)式多工位組合機床和自動線在三班運行的情況下，其節(jié)拍時間一般為2030秒，當(dāng)零件生產(chǎn)批量更大時，機床的節(jié)拍時間還要更短些。自動線的短節(jié)拍，主要是通過縮短基本時間和輔助時間來實現(xiàn)的?？s短基本時間的主要途徑是采用新的刀具材料和新穎刀具，以通過提高切削速度和進給速度來縮短基本時間?？s短輔助時間主要是縮短包括工件輸送、加工模塊快速引進以及加工模塊由快進轉(zhuǎn)換為工進后至刀具切入工件所花的時間。為縮短這部分空行程時間，普遍采用提高工件(工件直接輸送)或隨行夾具的輸送速度和加工模塊的快速移動速度。目前，隨行夾具的輸送速度可達60m/min或更高些，加工模塊快速移動速度達40m/min。c、組合機床柔性化進展迅速。十多年來，作為組合機床重要用戶的汽車工業(yè)，為迎合人們個性化需求，汽車變型品種日益增多，以多品種展開競爭已成為汽車市場競爭的特點之一，這使組合機床制造業(yè)面臨著變型多品種生產(chǎn)的挑戰(zhàn)。為適應(yīng)多品種生產(chǎn)，傳統(tǒng)以加工單一品種的剛性組合機床和自動線必須提高其柔性。組合機床的柔性化主要是通過采用數(shù)控技術(shù)來實現(xiàn)的。開發(fā)柔性組合機床和柔性自動線的重要前提是開發(fā)數(shù)控加工模塊，而有著較長發(fā)展歷史的加工中心技術(shù)為開發(fā)數(shù)控加工模塊提供了成熟的經(jīng)驗。由數(shù)控加工模塊組成的柔性組合機床和柔性自動線，可通過應(yīng)用和改變數(shù)控程序來實現(xiàn)自動換刀、自動更換多軸箱和改變加工行程、工作循環(huán)、切削參數(shù)以及加工位置等，以適應(yīng)變型品種的加工。組合機床自動線柔性化的迅速發(fā)展和節(jié)拍時間的日益縮短，充分顯示了CNC技術(shù)和刀具技術(shù)給組合機床自動線帶來的巨大技術(shù)進步，使柔性自動線在多品種、大批量生產(chǎn)中成為重要的技術(shù)裝備。但在這里必須指出，在組合機床和自動線實現(xiàn)柔性化發(fā)展的同時，加工中心高速化發(fā)展異常迅速。加工中心與組合機床的競爭日趨激烈。d、加工精度日益提高。特別自80年代中期以來，汽車制造業(yè)為增強其汽車的競爭力，不斷地加嚴(yán)其發(fā)動機的關(guān)鍵件的制造公差，并通過計算機輔助測量和分析方法，以及通過設(shè)備能力檢驗來提高其產(chǎn)品的質(zhì)量。這無疑是對組合機床和自動線提出了更高的要求。組合機床制造廠為了滿足用戶對工件加工精度的高要求，除了進一步提高主軸部件、鏜桿、夾具(包括鏜模)的精度，采用新的專用刀具，優(yōu)化切削工藝過程，采用刀具尺寸測量控制系統(tǒng)和控制機床及工件的熱變形等一系列措施外，目前，空心工具錐柄(HSK)和過程統(tǒng)計質(zhì)量控制(SPC)的應(yīng)用已成為自動線提高和監(jiān)控加工精度的新的重要技術(shù)手段。e、綜合自動化程度日益提高。近十年來，為進一步提高工件的加工精度和減少工件在生產(chǎn)過程中的中間儲存、搬運以及縮短生產(chǎn)流程時間，將工件加工流程中的一些非切削加工工序(如工序間的清洗、測量、裝配和試漏等)集成到自動線或自動線組成的生產(chǎn)系統(tǒng)中，以實現(xiàn)工件加工、表面處理、測量和裝配等工序的綜合自動化。f、其它技術(shù)的應(yīng)用動向。在工業(yè)發(fā)達國家的組合機床行業(yè)中，下列技術(shù)得到了較為廣泛的應(yīng)用。組合機床設(shè)計普及CAD技術(shù)在國外許多公司中，組合機床設(shè)計已普遍采用CAD工作站，在設(shè)計室?guī)缀鹾茈y見到傳統(tǒng)的繪圖板。CAD除應(yīng)用于繪圖工作外，并在構(gòu)件的剛度分析(有限元方法)、組合機床及自動線設(shè)計方案比較和選擇，以及方案報價等方面均已得到廣泛應(yīng)用，從而顯著地提高了設(shè)計質(zhì)量和縮短了設(shè)計周期。加之國外許多公司在組合機床和自動線組成模塊方面的系列化和通用化程度很高(一般達90%以上)，使組合機床和自動線的交貨期進一步縮短。1.3 拖拉機變速箱體毛坯及工藝特點由拖拉機變速箱體裝配圖可知，變速箱體內(nèi)裝有輸入軸、輸出軸以及其它傳動軸和齒輪等。通過改變安裝在這些軸上的滑移齒輪和固定齒輪的傳動比，來改變拖拉機的行進速度。從而可知，變速箱體的主要功用就是支承各傳動軸，保證各軸之間的中心距及平行度，并且保證拖拉機變速箱體部件與其相連接的其它部件的正確安裝。變速箱的零件圖所示，從結(jié)構(gòu)工藝特點來看，它是一個薄壁殼體腔形零件，形狀復(fù)雜，鑄造困難，剛度差，易變形，加工精度要求較高。它的外表面有多個聯(lián)接平面需要加工，支承孔系分布在前、后端面上，為了更好的滿足加工要求，特別加工出了四個定位平面為輔助基準(zhǔn)，除支承孔外，在各聯(lián)接面上還有一系列螺紋孔。1.4 拖拉機變速箱體的主要技術(shù)要求軸承孔的尺寸精度及幾何形狀精度它是用來安裝軸承的，其尺寸誤差和幾何形狀誤差造成軸承與孔的配合不良，使軸承滾道變形，回轉(zhuǎn)精度下降和軸承工作溫度升高。其孔徑公差等級為IT7，形狀公差未作特殊規(guī)定，其數(shù)值應(yīng)在孔徑公差范圍內(nèi)。軸承孔孔距公差它由齒輪傳動中心距偏差標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。它影響齒輪副的側(cè)隙，過大時造成傳動時非工作面的撞擊，過小時不能保證齒輪正常潤滑甚至收起傳動卡死。拖拉機變速箱體孔中心距公差為0.12mm約為IT9級。軸承孔中心線間的平行度公差它與齒輪的傳動精度及齒寬等因素有關(guān)。其誤差大小影響齒的載荷分布均勻，導(dǎo)致傳動沖擊、噪音及齒輪壽命下降等不良影響。該變速箱體軸承孔中心線間平行度公差未單獨列出。應(yīng)在孔距公差范圍之內(nèi)，其公差等級約為10-11級。端面對軸承孔的垂直度公差變速箱體后端面與后橋殼體相聯(lián)接，它們之間有一對中央齒輪傳動副傳動，后端面是安裝基面，所以它與160-120軸承孔有垂直度要求，否則造成中央傳動齒輪嚙合不良，承負(fù)荷增加，磨損加劇，工作溫度升高等不良影響，其垂直度公差為100：0.05mm其公差等級約為7-8級。軸承孔的同軸度公差為保證箱體內(nèi)各齒輪的嚙合精度和載荷分布的均勻性，對變速箱四對軸承孔規(guī)定了同軸度公差，其公差為0.015mm。裝配基面的平面度公差為保證裝配基面間的貼合度和相關(guān)表面間的位置精度，規(guī)定了后端面的平面度公差為0.1mm，公差等級約為9級。各主要加工表面的粗糙度主要軸承孔表面的粗糙度為Ra3.2um,上平面和前、后平面粗糙度為Ra6.3。各螺紋孔的位置度一般作聯(lián)接用的螺紋孔的位置度公差為0.2mm時即可保證聯(lián)接精度的要求。1.5 變速箱體的材料和毛坯由于灰鑄鐵具有良好的鑄造性和切削性以及較好的耐磨性和減振性，同時價格低廉，因此箱體的毛坯通常采用鑄鐵件，本東方紅75拖拉機箱體材料選用HT150。東方紅75變速箱體毛坯如附圖所示。圖中表示了分型面的分芯面的位置。前后平面拔模斜度為020。上平面余量為5mm，前、后平面余量3.23.6mm，最大余量為4.5mm，除80mm軸承孔直徑余量為10mm外，全部軸承孔的直徑余量為9mm。定位凸臺和檢查窗口的余量為34mm，濺油齒輪孔及拔叉軸孔直徑在30mm以下均不鑄出。未注明的圓角半徑為35mm，未注明的拔模斜度為1130。分型面錯移允許至1mm，鑄件壁厚公差為2mm。鑄件非加工表面上允許有單個孔眼深至2mm，最大尺寸至5mm，總數(shù)不超過10個。所有肋條上孔眼深不超過3mm。鑄件加工表面上允許有深達加工余量三分之二范圍以內(nèi)的鑄造缺陷。超出上述范圍的鑄造缺陷可根據(jù)鑄鐵件焊補工藝規(guī)程進行焊補。鑄件表面涂以醇酸底漆。1.6 組合機床的總體設(shè)計組合機床的總體設(shè)計，就是針對具體的被加工零件，在先定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進行方案設(shè)計、圖紙繪制。這些圖紙包括被加工零件工序圖、加工示意圖、機床尺寸聯(lián)系圖和產(chǎn)率計算卡。1.6.1被加工零件工序圖被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，在一臺機床上或一條自動線上完成的工藝內(nèi)容。加工部分的尺寸及精度、技術(shù)要求。加工用定位基準(zhǔn)，夾具部位及被加工零件的材料、硬度和在本機床加工前毛坯情況的圖紙。它是在原有的工件圖的基礎(chǔ)上，以突出機床或自動線的加工內(nèi)容，加上必要的說明繪制的。它是機床設(shè)計的主要依據(jù)，也是制造和使用時調(diào)整機床，檢查精度的重要條件。被加工零件工序圖包括如下內(nèi)容：1) 在圖上應(yīng)表示出被加工零件的形狀，尤其是要設(shè)置中間導(dǎo)向時，應(yīng)表示出內(nèi)部箱的位置和尺寸，以檢查工件進夾具是否相碰，以及也具通過時的可能性。2) 在圖上應(yīng)表示出加工基面和夾壓的方向及位置以便以此進行夾具的支承和夾壓系統(tǒng)的設(shè)計；3) 在圖上應(yīng)該表示被加工零件表面尺寸，精度，光潔度，位置尺寸及精度和技術(shù)條件（包括對上道工序的要求及本床的保證部分）4) 為了使被加工零件工序圖清晰明了，能突出機床的加工內(nèi)容，繪制時，對本機床加工部位使用粗實線表示，定位基面用符號V,表示,夾壓位置用符號表示。通過調(diào)查，我們得知銑削東方紅75拖拉機的工序為以下：a、 銑四個定位平面（圖1-1）圖1-1 銑四個定位平面的工序簡圖b、銑前后平面c、銑上平面d、粗鏜孔并鉆孔e、粗鏜孔f、在三個平面上鉆孔g、倒角h、鉸孔及锪沉孔i、三面攻螺紋j、鉆孔及攻螺紋k、鉆孔攻螺紋锪球面l、锪內(nèi)平面m、去毛刺、刻線打號n、檢驗o、清洗吹凈我以下將要對第一道工序銑四個定位平面中的組合機床及其夾具進行設(shè)計。1.6.2 加工示意圖零件加工的工藝方案通過加工示意圖1-2反映出來，加工示意圖是組合機床設(shè)計的重要圖紙之一，在機床總體設(shè)計中占重要地位，它表示被加工零件在機床上的加工過程、刀具、輔具的布置狀況以及其夾具、刀具等機床各個部件的相對位置關(guān)系，機床的工作行程等，它也是設(shè)計夾具，主軸箱及選擇刀具動力部件的主要依據(jù)，同時也是調(diào)整機床刀具的依據(jù)。其內(nèi)容為：a反映機床的加工方法，加工條件及加工過程。b根據(jù)加工部位特點及加工要求，決定刀具類型、數(shù)量、結(jié)構(gòu)、尺寸（直徑和長度），c決定主軸的結(jié)構(gòu)類型，規(guī)格尺寸及外伸長度。d選擇標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計專用的接桿，浮動卡頭，導(dǎo)向裝置。e決定機床動力部件的工作行程及工作循環(huán)。圖1-2 機床加工示意圖1.7機床聯(lián)系尺寸圖的繪制機床聯(lián)系尺寸是決定各部件的輪廓尺寸及相互間聯(lián)系關(guān)系的，是開展各專用部件設(shè)計和確定機床最大占地面積的指導(dǎo)圖紙。以檢查各部件相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿足加工要求，通用部件的選擇是否合理，并進一步開展主軸箱，夾具等專用部件，零件的設(shè)計提供依據(jù)。組合機床是由一些通用部件和專用部件組成的。為了使設(shè)計的組合機床既能夠滿足預(yù)期的性能要求，又能做到配置上勻稱合理，符合多快好省的精神，必須對所設(shè)計的組合機床各個部件之間的關(guān)系進行全面的分析研究。這是通過繪制機床聯(lián)系尺寸圖來達到的。機床聯(lián)系尺寸圖是在被加工零件工序圖與加工示意圖繪制之后，根據(jù)初步選定的主要的通用部件（動力部件及配套的滑座，床身或立柱等），以及確定的專用部件的結(jié)構(gòu)原理而繪制的。繪制機床聯(lián)系尺寸圖應(yīng)考慮的主要問題1.7.1 機床裝料高度的確定在確定機床裝料高度時，要考慮車間運送工件的滾道的高度，工件最底孔的位置主軸箱最底主軸高度和通用部件高度的尺寸的限制。根據(jù)我國具體情況，為便于操作和省力，對于本臥式雙面組合銑床，裝料高度為850毫米。1.7.2 夾具輪廓尺寸的確定夾具是用來定位和加緊工件的，所以工件的輪廓尺寸和性質(zhì)是確定夾具輪廓尺寸的依據(jù)在加工示意圖中對工件和銑刀都有了規(guī)定。在掌握了工件寬度，工件和夾具距離和夾具本體厚度后，即可確定夾具底座的總長尺寸。夾具底座的高度應(yīng)視夾具的大小而定，即要保證有足夠的剛性，又要考慮工件裝料高度。為了便于布置定位元件，一般夾具底座高度不小于240毫米。中間底座輪廓尺寸的確定。中間底座的輪廓尺寸要滿足夾具在其上安裝連接的需要。其長度方向尺寸要根據(jù)所選動力部件（滑臺和滑座）及其配套部件（側(cè)底座）的位置關(guān)系，照顧各個部件聯(lián)系尺寸的合理性來確定。非常重要的是，一定要保證在加工終了位置時，工件端面至主軸箱端面的距離不少于加工示意圖上要求的距離。同時，要考慮動力部件處于加工終了位置時，主軸箱與夾具外輪廓間應(yīng)有便于機床維修的距離。以及便于切屑及冷卻液回收，中間底座周邊須有足夠?qū)挾鹊臏箱?。尺寸a要足夠。通常，當(dāng)機床不采用冷卻液時，a尺寸最小可取為1015毫米，當(dāng)機床采用冷卻液時，要考慮中間底座周邊應(yīng)有一定寬度的回收泠卻液及排屑溝槽，a尺寸一般不少余70100毫米。對于一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的組合機床，為調(diào)整，維修和對刀方便，a尺寸還須根據(jù)具體情況加大。中間底座輪廓尺寸的長度方向尺寸可按下式確定： L=(L+L+2L+L)2（l+l+l）式中：L加工終了位置，主軸箱端面至工件端面)的距離， L主軸箱厚度，L工件沿機床長度方向的尺寸，l機床長度方向上，主軸箱動力滑臺的重合長度，l加工終了位置，滑臺前端面至滑座前端面前的距離，l滑座前端面至冊底座前端面的距離，如果計算出的中間底座長度L值不能滿足A和a尺寸的要求，可采取改變加工終了位置時主軸端面到工件端面的距離L1尺寸進行調(diào)節(jié)，此時須同時修改加工示意圖，以達到L和a尺寸加大，或者減少l尺寸，但必須保證滑臺有足夠的前備量1520毫米。1.7.3 動力滑臺的選用滑臺在滑座導(dǎo)軌上移動，實現(xiàn)機床的進給運動。滑臺上可以安裝各種功用的單軸工藝頭或安裝動力箱和主軸箱?；_的主要參數(shù)規(guī)定為臺面寬度尺寸。組合機床各種通用部件的品種，規(guī)格及其配套關(guān)系也滑臺寬度尺寸為標(biāo)準(zhǔn)，其理由是：1) 滑臺上安裝工藝切削頭的能力，在安裝主軸箱時，可以反映出被加工零件加工位置的分布面積等。2) 面寬是一個主要結(jié)合尺寸，結(jié)合面尺寸的標(biāo)準(zhǔn)化能使組合機床外型協(xié)調(diào)。3) 寬作為通用部件配套標(biāo)準(zhǔn)，使機床受力合理，提高機床的剛度。對于本機床工作行程長度=快速快退回=快速引進+工作進給740=740=370+80+50+240所確定的動力部件總行程應(yīng)小于所選滑臺的最大行程動力部件用以實現(xiàn)切削刀具的旋轉(zhuǎn)和進給運動（動力頭）或只用于進給運動（動力滑臺）（圖1-3）是組合機床最主要的通用部件。設(shè)計一臺機床，選用何種動力部件，應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的加工工藝，機床形式，使用條件，生產(chǎn)條件等來確定。選用合適的動力部件，能夠使機床具有先進的工藝水平和技術(shù)水平，以及良好的經(jīng)濟效果。 圖1-3 工件進給運動1.7.4 電動機功率的確定每一種規(guī)格動力頭（機械或液壓動力頭）都有一定的功率范圍，根據(jù)所選切削用量計算的切削功率及進給功率之需要，并適當(dāng)考慮提高切削用量的可能性（一般按30%考慮），選用相應(yīng)規(guī)格的動力頭?？砂聪铝泄竭M行計算： (千瓦)式中：動力頭電機功率； 切削功率，按各刀選用的切削用量，從“組合機床切削力及功率計算圖”中求出； 進給功率。對于液壓動力頭就是進給油泵所消耗的功率，一般為0.82千瓦；傳動效率，當(dāng)主軸箱主軸少于15根時，=0.9，主軸多于15根時，=0.8進給力的選擇每一型號動力頭都有其最大允許的進給力。選用時計算的切削進給力必須稍小于動力頭允許的最大進給力，并注意各主軸切削力的中心應(yīng)處在動力頭接合面范圍內(nèi)，力求使其處在動力頭接合面的下方，為此應(yīng)將重負(fù)荷的粗加工工序安排在主軸箱的下部。當(dāng)遇到動力頭的功率和進給力不能滿足要求，而又相差不多時，不應(yīng)輕易選用大一號動力頭，這時可采取下列措施：1) 降低所需進給力和功率。在生產(chǎn)率允許的條件下，適當(dāng)降低切削用量，或?qū)⒉糠职才艦轫樞蛳群蠹庸?，即將同一動力頭上的刀具前后錯開，在同一循環(huán)中先加工一些通孔后，再加工另一部分孔，以降低所需進給力和功率。有時還可以 改變加工方法，如將負(fù)荷重的端面刮削端面改為徑向車端面等。2) 對于液壓動力頭可采用油泵單獨驅(qū)動機構(gòu)，既增加一個電動機，轉(zhuǎn)用于進給油泵的驅(qū)動，使動力頭電動機的全部功率用于切削加工。3) 對于短時間工作的工序，可在超負(fù)荷下工作，但超負(fù)荷不得大于25。每種規(guī)格的動力滑臺都有其最大進給力P的限制。選用時，可根據(jù)確定的切削用量計算出各主軸向切削合力，以P來確定動力滑臺的型號和規(guī)格。進給速度的選擇每一種型號動力頭有快速行程速度及最小進給量的規(guī)定。液壓動力頭的進給是可以無級調(diào)整的，為了避免由于氣溫，制造誤差等影響，造成動力頭進給速度不穩(wěn)定，不宜選用動力頭技術(shù)性能中規(guī)定的最少進給量，實際的進給量應(yīng)大余其0.5-1倍。最大行程的確定選用動力頭時必須考慮其最大允許行程，除滿足機床工作循環(huán)的要求外還必須保證調(diào)試和裝卸刀具的方便性。主軸箱最大輪廓尺寸的影響為了使動力頭在加工過程中有良好的穩(wěn)定性，需要根據(jù)主軸箱的輪廓尺寸選擇相適宜規(guī)格的動力頭，同時要考慮主軸箱聲的刀具分布情況，力求使各刀具的進給抗力的合力中心不超過主軸箱和動力頭的結(jié)合面，并使其在垂直方向上盡量接近油缸的中心。動力滑臺導(dǎo)軌型式動力滑臺導(dǎo)軌組合有“矩-矩”和“矩-山”兩種形式。前者一般多用于帶導(dǎo)向引導(dǎo)刀具進行加工的機床及其他粗加工機床，后者導(dǎo)向性好，精度高，主要用于不帶導(dǎo)向的剛性主軸加工及其他精加工機床。本題機床為粗加工，由“矩-矩”導(dǎo)軌保證。根據(jù)以上條件選出液壓滑臺HY50B-臺面長1630mm,臺面寬500mm,允許最大進給力P=40000N,快速行程速度為5m/min，最小進給量為10mm/min。動力箱與主軸箱結(jié)合面尺寸，長400 mm，高415 mm，動力箱輸出軸距離箱體后面高度為250 mm。液壓泵功率2.2kw。配套通用部件側(cè)底座CC50A, 其高度H=560mm, 寬度L=400mm, 長度B=710mm,中間底座輪廓尺寸：其高度H=560mm, 寬度B=710mm, 長度L=1630mm,1.7.5 主軸箱輪廓尺寸的確定標(biāo)準(zhǔn)的通用銑類主軸箱的厚由主軸箱體，前蓋，和后蓋三層尺寸構(gòu)成。主軸箱體厚為180毫米，前軸有兩種尺寸規(guī)格，臥式厚為55毫米；立式厚為70毫米，后蓋厚有90毫米和50毫米兩種尺寸，通常用90毫米的后蓋。因此，主軸總厚度臥式主軸箱通常為325毫米，立式為340毫米。主軸箱的寬度B,高度H的大小主要與要加工的零件孔的分布有關(guān)，可按下式確定：B=b+2bH=h+h+b式中：b工件在寬度方向相距最遠的兩孔距離；b最邊緣主軸中心距箱外壁的距離,推薦b70100；h工件在高度方向相距最遠的兩孔距離；h最底主軸高度，h85140。h=h+H(0.5+h+h+h)h工件最底孔位置H機床裝料高度h滑座臺總高度;h滑座與側(cè)底座之間調(diào)整墊高度;h側(cè)底座高度.h=h+H(0.5+h+h+h)=10+980(0.5+320+5+560)=104.5B=b+2b=288+1002=800H=h+h+b=136+104.5+100=310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為:BH=800400mm1.7.6 傳動裝置的潤滑采用自動潤滑，主軸箱內(nèi)裝有葉片油泵，將油供應(yīng)到齒輪運動和動力箱、滑臺導(dǎo)軌上。油泵裝置 TY0-6.3/1.6油箱裝置 TYX-2001.7.7 機床的冷卻由于本機床加工工件為鑄鐵件，加工時需冷卻。本機床裝冷卻泵，N=0.7kw, 將工作液供應(yīng)到工作部件進行冷卻以提高表面光潔度，減少功率損耗，其型號定為T40A, 采用冷卻泵集中連續(xù)潤滑的方式。 第2章 主軸箱體的設(shè)計2.1 銑削切削用量的選擇銑削切削用量的選擇與我們所要求的加工粗糙度及其效率有很大關(guān)系。當(dāng)要求較高的銑削光潔度時，銑削速度應(yīng)高一些，每齒走刀量應(yīng)小一些。若在生產(chǎn)率要求不高，可以取很小的每齒走刀量，一次銑削45毫米的余量可以達到3.2的粗糙度。這時每齒走刀量一般為0.020.03毫米。表2-1 用硬質(zhì)合金端銑刀的銑削用量加工材料工序銑削深度（毫米）銑削速度（米/分）每齒走刀量（毫米/齒）鋼=5270（公斤/）粗24801200.20.4精0.511001800.050.20鋼=7090（公斤/）粗24601000.20.4精0.51901500.050.15鋼=100110（公斤/）粗2440700.10.3精0.51601000.050.10鑄鐵粗2550800.20.4精0.51801300.050.2鋁及其合金粗253007000.100.4精0.5150015000.050.3根據(jù)表2-1，我所要加工的零件材料為鑄鐵HT150，銑削深度為4mm,表面的粗糙度為12.5，只要求粗銑就可以滿足粗糙度要求。因此，選用硬質(zhì)合金的端銑刀，銑刀直徑為，齒數(shù)為20，銑削速度為52.2m/min，進給量S=0.09mm/齒。已知主運動的切削速度，刀具的直徑的情況下，可以求出機床的最佳轉(zhuǎn)速。因此，我們選取機床的主軸的轉(zhuǎn)速為95r/min2.2 主傳動方案擬定實現(xiàn)機床主運動的傳動系統(tǒng)，稱為機床的主傳動系統(tǒng)，它和機床的傳動方案和總體布局有關(guān)，對機床的使用性能、結(jié)構(gòu)都有明顯的影響。機床的主傳動系統(tǒng)往往設(shè)置變速機構(gòu)，以適應(yīng)不同的工藝要求。設(shè)計機床時，應(yīng)該充分重視主傳動系統(tǒng)的變速系統(tǒng)。變速箱就是用來使機床主運動變換速度，在實現(xiàn)變速的同時，還要傳遞扭矩。變速可以是有級變速，也可以是無級的。目前廣泛使用的是有級變速，特別是以齒輪作有級變速的齒輪變速箱。擬定傳動方案，包括傳動型式的選擇以及開停、換向、制動、操縱等整個傳動系統(tǒng)的確定。傳動型式則指傳動和變速的元件、機構(gòu)以及其組成、安排不同特點的傳動型式、變速類型。傳動方案和型式與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度密切相關(guān)，和工作性能也有關(guān)第。因此，確定傳動方案和型式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟性等多方面統(tǒng)一考慮。傳動方案有多種，傳動型式理是式樣眾多，比如：傳動型式上有集中傳動的主軸變速箱，分離傳動的主軸箱；擴大變速范圍可以用增加傳動組數(shù)，也可以用背輪機構(gòu)、分支傳動等型式；變速型式上既可用多速電機，也可以用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。一般機床多種級數(shù)，變速范圍不太多、太大，一般均可用串聯(lián)式傳動就能獲得連續(xù)不重復(fù)的轉(zhuǎn)速數(shù)列。通常情況下對結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)作分析，以確定最佳傳動方案對于中間傳動軸的轉(zhuǎn)速的考慮原則是：妥善解決結(jié)構(gòu)尺寸大小與噪音、振動等性能要求之間的矛盾。中間傳動軸的轉(zhuǎn)速較高時，中間傳動軸和齒輪承受扭矩小，可以使軸徑和齒輪模數(shù)小些；、，從而可以使結(jié)構(gòu)緊湊。但是，這將引起空載功率和噪音加大：式中：-數(shù)，兩支承滾動或滑動軸承，三支承滾動軸承-所有中間軸軸頸的平均直徑（mm）-軸前后軸頸的平均直徑（mm）-傳動軸的轉(zhuǎn)速之和-主軸轉(zhuǎn)速dB-有中間傳動齒輪的分度圓直徑的平均值mm-主軸上齒輪的分度圓直徑的平均值-傳到主軸所經(jīng)過的齒輪對數(shù)-主軸齒輪螺旋角、系數(shù)，我國中型銑床=3.5， =50.5。該組合銑床為專用機床，只需提供一種轉(zhuǎn)速就是以滿足銑定位平面的要求，因此，仿照X6132萬能升降臺式銑床轉(zhuǎn)速圖2-1作該組合機床的轉(zhuǎn)速。圖2-1 X6132萬能升降臺式銑床轉(zhuǎn)速圖選用的電機為Y100L1-4型（選擇方法見后），該電機的轉(zhuǎn)速為1430r/min，因此，我們可以選取第一個齒輪齒數(shù)為30齒，第二個齒輪齒數(shù)為58齒，第三個齒輪齒數(shù)為22齒，第四個齒輪齒數(shù)為33齒，第五個齒輪齒數(shù)為27齒，第六個齒輪齒數(shù)為37齒，第七個齒輪齒數(shù)為19齒，第八個齒輪齒數(shù)為71齒。速度從1430r/min-750 r/min -500r/min -365 r/min -95 r/min，參考表2-2。表2-2 國內(nèi)外一些臥升降臺式銑床的參數(shù)號制造廠規(guī)格級數(shù)轉(zhuǎn)速范圍公比進給量主電機C616濟南機床320124519301.410.033.344C615山西新峰機床32084410001.580.0251.12.8S32捷克320183216001.283Sag12意大利30688020001.580.060.487.5CA6140沈陽機床4002410.514001.260.081.59DUE400西德4252411.222401.260.1911D20日本450161620001.47.5LEO-30日本510123018001.50.050.75.52.3 變速箱體布局設(shè)計機床主傳動的部件時，首先要分析主傳動系統(tǒng)中各機構(gòu)的布局（圖2-2）。機床的變速機構(gòu)的所在位置的選擇或確定，就是布局的問題之一。主傳動系統(tǒng)的布局，變速系統(tǒng)的全部變速機構(gòu)和主軸部件都安放在同一變速箱內(nèi)；另一種是分離傳動式布局，主要變速機構(gòu)和主軸部件分別裝在變速箱和主軸箱兩個箱體內(nèi)，中間用皮帶、鏈條或其它方式傳動。圖2-2 機床的結(jié)構(gòu)方案圖集中布局這種傳動方式結(jié)構(gòu)緊湊，主軸和全部傳動元件都裝在一個箱體內(nèi)，但于集中操縱；箱體數(shù)目少，便于調(diào)整維修。但是變速機構(gòu)運轉(zhuǎn)中的振動和發(fā)熱會直接影響主軸的工作精度。考慮到該機床只是用來粗加工，所以還是采用集中方式布局。通過加裝彈性聯(lián)軸器來減輕不利影響。2.4 電動機的選用電動機功率的計算：主切削力F高速鋼端銑刀銑削灰鑄鐵時銑削力的經(jīng)驗公式：式中：-系數(shù) -銑刀齒數(shù)-銑削接觸弧深（mm） -每齒進給量（mm/齒）-銑刀直徑（mm） - 銑削深度 =640.59選用電動機型，功率為2.2KW 轉(zhuǎn)速為1430r/min，安裝尺寸見圖2-3。 圖2-3 電機安裝尺寸2.5 聯(lián)軸器的選用為了隔離振動與沖擊，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。載荷計算：公稱轉(zhuǎn)矩 查工作情況系數(shù)表，得主要尺寸故由式中為公稱轉(zhuǎn)矩，單位為；為工作情況系數(shù)計算轉(zhuǎn)矩為從GB 4323-84中查得TL5型彈性套柱銷聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為125，許用最大轉(zhuǎn)速為3600r/min，軸徑為2535mm之間。故合用。選用TL5聯(lián)軸器 GB4323-842.6 齒輪模數(shù)的估算與驗算按接確疲勞和彎曲強度計算齒輪模數(shù)比較復(fù)雜，而且有些系數(shù)只有在齒輪各參數(shù)都已知道后方可確定，所以只在畫草圖畫完后校核用。在畫草圖之前，先估算，再選用標(biāo)準(zhǔn)齒輪模數(shù)。齒輪彎曲疲勞的估算：齒面點蝕的估算：其中為大齒輪的計算轉(zhuǎn)速，A為齒輪中心距。同中心距A及齒數(shù)，求出模數(shù)： 2.6.1第一對齒輪的計算 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)選用直齒圓柱齒輪傳動變速箱為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度（GB10095-88）。材料選擇。由常用齒輪材料及其力學(xué)特性表，選擇小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，大齒輪材料為45鋼，硬度為200HBS，二者材料硬度差為40HBS。選小齒輪齒數(shù)=30，大齒輪齒數(shù)=58。齒輪彎曲疲勞的估算： 齒面點蝕的估算：=根據(jù)估算所得，中較大的值，取模數(shù)m=1.5 。計算（驗算）結(jié)構(gòu)確定以后，齒輪的工作條件、空間安排、材料和精度等級都已確定，才可能核驗齒輪的接觸疲勞和彎曲疲勞強度值是否滿足要求。根據(jù)接確疲勞計算齒輪模數(shù)公式為： 根據(jù)彎曲疲勞計算齒輪模數(shù)公式為：式中： N -的額定功率-算齒輪（小齒輪）的計算轉(zhuǎn)速 r/mm-系數(shù)常取610-算齒輪的齒數(shù)，一般取傳動中最小齒輪的齒數(shù)i-輪與小齒輪的齒數(shù)，；“+”用于外嚙合，“-”用于內(nèi)嚙合-命系數(shù)-期限系數(shù)，齒輪等傳動件在接確和彎曲交變載荷下的疲勞曲線指數(shù)和基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)-的最低轉(zhuǎn)速r/minT-的齒輪工作期限，中型機床推薦：T=1500020000H-變化系數(shù)-利用系數(shù)-強化系數(shù)-情況系數(shù)。中等沖擊的主運動：-動載荷系數(shù)（表2-3）-載荷分布系數(shù)（表2-4）-齒形系數(shù)（表2-5）-許用彎曲、接確應(yīng)力（表2-6）表2-3 鋼制圓柱齒輪動載荷系數(shù)精度等級齒面硬度直齒輪斜齒及人字齒輪線速度 v m/s113388121218182522338812121818256HB35011.11.21.31.4111111.27HB35011.21.31.411111.21.38HB35011.31.411.11.21.3-9HB3501.11.411.21.3-已知:N=2.2KW 表2-4 齒向載荷分布系數(shù)齒輪對稱布置于兩軸之間齒輪非對稱布置于兩軸之間齒輪懸臂安裝軸的剛度高軸的剛度較低0.2111.051.080.411.041.121.150.61.031.101.221.220.81.051.161.281.301.01.51.081.301.401.451.55-1.52.21.15-表2-5 標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒形系數(shù)ZYZYZY140.345220.408390.470150.355240.420420.475160.362260.430450.481170.370280.438500.488180.378300.444650.502190.386330.454800.510210.395360.4631000.513 綜合以上計算，取m=3。表2-6 許用應(yīng)力齒輪材料許用應(yīng)力材料熱處理機械性能接觸應(yīng)力彎曲應(yīng)力強度限屈服限硬度45正火610360HC100mm的軸，有個鍵槽時，軸徑增大3%；有兩個鍵槽時，應(yīng)增大7%。對于直徑的軸，有一個鍵槽時，軸徑增大5%7%。然后將軸徑圓整。對第一軸取軸徑為30mm, 對第二軸取軸徑為35mm，對第三軸取軸徑為35mm，對第四軸取軸徑為35mm，對第主軸取軸徑為80mm。2.8 第四根軸的強度校核1求出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 若取每級齒輪傳動的效率，則第四根軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖2-5所示圖2-5 第四軸的結(jié)構(gòu)圖2求出作用在齒輪上的力（彎矩扭矩圖見圖2-6）因已知低速級大齒輪的分度圓直徑為求得：圖2-6 彎矩扭矩圖校核最大彎矩和扭矩的危險截面取前已確定軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得=60Mpa,l因此，,故安全。第3章 機床夾具在機床上加工工件時，為了保證加工精度，首先需要使用工件在機床上占有正確的位置，然后將工件夾緊。這種使工件占有正確的加工位置并使工件夾緊的過程稱為工件的安裝。用于安裝工件的工藝裝備稱為機床夾具。夾具是組合機床的重要級成部件，是根據(jù)機床的工藝和結(jié)構(gòu)方案的具體要求而專門設(shè)計的。它是用于實現(xiàn)被加工零件的準(zhǔn)確定位，夾壓，刀具的導(dǎo)向，以及裝卸工件時的限位等等作用的。組合機床夾具和一般夾具所起的作用看起來好像很接近，但其結(jié)構(gòu)和設(shè)計要求卻有著很顯著的甚至是根本的區(qū)別。組合機床夾具的結(jié)構(gòu)和性能，對組合機床配置方案的選擇，有很大的影響。3.1 組合機床夾具的主要特點a.一般的機床夾具是作為機床的輔助機構(gòu)設(shè)計的，而組合機床夾具是機床的主要組成部分，其設(shè)計工作是整個組合機床設(shè)計的重要部分之一。b.其中機床夾具和機床其它部件有極其密切的聯(lián)系