畢業(yè)論文汽車變速箱體軸承孔精鏜組合機床設計

1、畢業(yè)設計說明書(論文) 作 者： 學 號： 系 部： 機械工程學院機械工程學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化機械設計制造及其自動化( (制造技術制造技術) ) 題 目： 汽車變速箱體軸承孔精鏜汽車變速箱體軸承孔精鏜 組合機床設計組合機床設計 指導者： 講師講師 評閱者： 2008 年 5 月 南 京 目目 錄錄 前 言.1 第一章 緒論.2 第二章 組合機床簡介.3 21 組合機床的組成.3 22 組合機床的特點.3 23 組合機床的工藝范圍.4 24 組合機床配置型式.4 25 組合機床的設計步驟.4 第三章 組合機床總體設計.5 3.1 零件的分析.5 3.2 加工工藝路線的制定和誤差

2、的計算.5 3.3 被加工零件工序圖.6 3.4 課題方案的理論分析.7 3.5 切削用量的確定.8 3.5.1 刀具的選用.8 3.5.2 切削力、轉矩、功率和刀具的耐用度.9 3.6 確定主軸類型、尺寸、外伸長度.11 3.7 動力部件工作循環(huán)及行程的確定.12 3.8 加工示意圖.12 3.9 機床聯(lián)系尺寸圖.14 第四章 組合機床多軸箱設計.21 41 多軸箱的基本結構及表達式.21 411 多軸箱的組成.21 412 多軸箱總圖繪制方法特點.21 42 通用多軸箱設計.21 421 繪制多軸箱設計原始依據(jù)圖.22 422 軸、齒輪的確定.22 423 多軸箱傳動設計.23 43 繪制

3、多軸箱總圖及零件圖.30 第五章 夾具.32 5.1 夾具的功用，組成及其設計的基本要求.32 5.2 液壓缸的工作原理.32 5.3 確定夾緊缸的主要尺寸.33 第六章 結論.35 參 考 文 獻.36 致謝.37 前前 言言 變速箱是汽車傳動箱的關鍵零件 ,聯(lián)結有關的組件、零件構成具有一定要 求的傳動鏈，把電動機的轉速和功率傳給汽車的主軸，使得汽車正常的運動， 所以其加工質量的高低將直接影響產品的使用性能。 組合機床在汽車、拖拉機、電機、自行車等輕工行業(yè)大批大量生產中獲得廣 泛的應用，最適宜于加工各種大中型箱體類零件，如汽缸體、變速箱體、電機 座等零件。而且組合機床生產率高、加工精度穩(wěn)定、

4、自動化程度高、配置靈活、 勞動強度低。 這次設計主要可以將大學所學的內容復習并加強。通過這個過程可以使自己 知道如何做一個產品，它的工作部件有哪些，怎樣工作，哪些是影響它的主 要原因，怎么解決，工作部件是怎么聯(lián)系的。如何運用手冊，提高思考問題、 解決問題的能力， 使自己很快由一個學生轉化為合格的工程技術人員。設計出 的組合機床能夠大大提高工廠的生產效率，節(jié)約生產成本，減輕工人勞動強度， 促使更多更好的價格低廉 的汽車變速箱生產出來，也能為我國汽車行業(yè)做出一 點微薄的貢獻。 組合機床是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為基礎，配以少量的專用部 件組成的一種高效專用機床。主要用于平面加工和孔加工兩類

5、工序。本次所做 設計是為汽車變速箱體前后端面上孔組精鏜進行組合機床設計，屬于孔加工類。 是用鏜刀在變速箱體前后端面 對已有的孔進 行鏜削，從而得到零件圖中所要求 的表面質量。主要對主軸箱以及夾具 等其它相關部件進行合理設計 。 第第一一章章 緒緒論論 本課題是設計汽車變速箱體 軸承孔精鏜組合機床。本工序是加工箱體兩面 的四個軸承孔，同面的孔之間有平行度要求，孔本身有圓度要求，同軸的孔 有很高的同軸度 要求。且同面的孔也有層次之分 ，結構復雜。企業(yè)對機床的要 求是自動化程度高、在滿足加工要求的基礎上減少成本，滑臺用液壓滑臺。 畢業(yè)設計是對我們四年學習 的知識的融匯、運用和貫通，是迅速提高我們 實

6、踐經驗的一條重要途徑。在實踐中教導我們發(fā)現(xiàn)問題，以及怎樣分析問題并 最終解決問題。讓我們的綜合能力有所提高，扎實鞏固專業(yè)基礎知識。畢業(yè)設 計是對學生進行工程師基本訓練的重要環(huán)節(jié)。通過畢業(yè)設計我們能鞏固、熟 悉并綜合運用所學知識；培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的學風；掌握零件機械加工工藝規(guī) 程編制，專用工藝裝備及組合機床的基本技能；學會查閱、運用各種技術資 料、手冊。初步掌握對專業(yè)范圍的生產技術問題進行分析綜合研究的能力；使 學生受到比較全面的訓練。 為了順利完成這次畢業(yè)設計，圖書館的有關資料對我的設計提供了科學的數(shù) 據(jù)和有價值的參考。工藝設計是產品設計和產品制造間的紐扣和橋梁。合理的 工藝設計不僅可以經濟有

7、效地生產產品，而且也是一個企業(yè)生存發(fā)展的必要條 件。 就個人而言，我希望通過這次畢業(yè)設計一方面能進一步培養(yǎng)我獨立思考的能 力，另一方面能提高我與同學們互助協(xié)作的能力，為以后工作打下良好基礎， 為偉大祖國建設貢獻我的力量。由于本人能力有限，經驗不足，設計過程中有 不足之處，希望各位老師給予指教 。 第第二二章章 組組合合機機床床簡簡介介 21 組合機床的組成 組合機床是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為基礎，配以少量專用部件 組成的一種高效專用機床。 組合機床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。動力部件是為組合機床提供主運動和進給運動的部件。主要 有動力箱

8、、切削頭和動力滑臺。支承部件是用以安裝動力滑臺、帶有進給機構 的切削頭或夾具等的部件，有側底座、中間底座、支架、可調支架、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 回轉工作臺、環(huán)形分度回轉工作臺、分度鼓輪和往復移動工作臺等?？刂撇考?是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 部件有潤滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。 22 組合機床的特點 組合機床是用按系列化標準化設計的通用部件和按被加工零件的形狀及加工 工藝要求設計的專用部件組成的專用機床。組合機床是由萬能機床和專用機床 發(fā)展來的，它既有專用機床結構簡單 的特點，又有萬能機床能夠

9、重新調整，以 適應新工件加工的特點。組 合機床的通用部件有如下幾類：動力部件 動 力頭，動力滑臺和動力箱；工件運送部件 回轉工作臺，移動工作臺和回轉 鼓輪；支承部件 立柱，床身，底座和滑 臺等。控制系統(tǒng)有通用的液壓傳動 裝置，電氣柜，操縱臺等。與萬能機床和專用機床相比，有如下特點： 1、主要用于棱體類零件和雜件的孔面加工。 2、生產率高。因為工序集中， 可多面、多工位、多軸、多刀同時自動加 工。 3、加工精度穩(wěn)定。因為工序固定， 可選用成熟的通用零件、精密夾具和 自動工作循環(huán)來保證加工精度的一致性。 4、研制周期短，便于設計、制造和使用維護，成本低。因為通用化、系列 化、標準化程度高，通用零件

10、占70%90%，通用件可組織批量生產進行預制 或外購。 5、自動化程度高，勞動強度低。 6、配置靈活。因為結構模塊化、組合化?？砂垂ぜ蚬ば蛞螅么罅客?用部件和少量專用部件靈活組成各種類型的組合機床或生產線；機床易于改裝； 產品或工藝變化時，通用部件一般還可以重復利用。 23 組合機床的工藝范圍 組合機床加工時，工件一般不旋轉，由刀具的旋轉運動和刀具與工件的相對 進給運動進行 平面加工和孔加工兩大類工序。平面加工包括銑平面、锪（刮） 平面、車端面等；孔加工包括鉆、擴、鉸、鏜孔以及倒角、切槽、攻螺紋、锪 沉孔、滾壓孔等。隨著綜合自動化的發(fā)展，其工藝范圍正擴大到車外圓、行星 銑削、拉削、推削、

11、磨削、沖壓等工序。此外，還可以完成焊接、熱處理、自 動裝配和檢測、清洗和零件分類及打印等非切削工作。 24 組合機床配置型式 組合機床的通用件部件分大型和小型兩大類。所以大型組合機床和小型組合 機床在結構和配置型式有較大的差別。 大型組合機床的配置型式多種多樣， 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 床則有回轉工作臺式、往復工作臺式、中長立柱式和回轉鼓輪式4 種，能對 加工部位進行多次加工。 小型組合機床的配置型式可分為單工位和多工位兩大類等。 本次設計的

12、是單工位、雙面、臥式的大型組合機床。 25 組合機床的設計步驟 組合機床一般都是根據(jù)和用戶 簽訂的設計、制造合同進行設計的。我所做 的課題就是這樣的。 、調查研究， 熟悉零件結構特征和工廠的實際情況； 、總體方案設計， 初步確定組合機床的機構； 、技術設計， 使設計的組合機床能夠保證零件加工要求； 、工作設計 ，完成組合機床設計所需的必要文件和圖紙。 第第三三章章 組組合合機機床床總總體體設設計計 3.1 零件的分析 圖 3-1 工序圖 如圖 3-1 所示，本工序是加工 1,2,3,4 的孔,1,2,3,4 有平行度和同軸度 要求。 3.2 加工工藝路線的制定 和誤差的計算 工藝路線的制定 7

13、 放四塊支 承板，孔 5 放圓柱銷、孔 6 放菱形銷 來鏜孔 1、2、3、4。 零件在 b 處的凸臺本不 與 a 面相平行。先將 b 多鑄出一段并在銑床上加工 使其在一個平面，在 b 處加工工藝孔。選擇孔 5、 6 和其所在的平面作為定 位基準。它們又是設計基準，用他們做定位基準，能使加工遵循“基準重合 ” 的原則，保證工藝基準和設計基準的重合。加工基準面較大受力較好。 誤差的計算 1.菱型銷的最大直徑 （式 3- min2 min1 min2max2 2 d b dd ljlg 1） b=4(菱形銷的寬度 )取 5mm （兩孔的中心距的公差）取0.035mm lg （兩定位銷的中心距公差）

14、0.020mm lj 圓柱銷與孔的最小間隙 0.006mm min1 圓柱銷定位 孔的最小直徑 20mm min2 d mmd96.17 18 014 . 0 020 . 0 035 . 0 52 18 max2 2工序尺寸的定位誤差 （式 3-mmdd wd 006 . 0 006 . 0 0 min1max1 2） 3.工件轉角誤差 （式 3-3 3 . 2 5 . 3312 009 . 0 0006 . 0 0 arctan ） 3.3 被加工零件工序圖 1).被加工零件工序圖的作用與內容 被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工藝方案，表示所設計的組合機床（或自動 線）上完成的工藝內容，加工部件

15、的尺寸、精度、表面粗糙度及技術要求，加 工用的定位基準、夾緊部位以及被加工零件的材料、硬度和在本機床加工前加 工余量、毛坯或半成品情況的圖樣。除了設計研制合同外，它是組合機床設計 的具體依據(jù)，也是制造、使用、調整和檢驗機床精度的重要文件。被加工零件 工序圖是 在被加工零件圖基礎上，突出本機床或生產線的加工內容，并作必要 的說明而繪制的。其內容主要包括： (1)被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序機床設計有關部位結構 形狀和尺寸。當需要設置中間導向時，則應把設置中間導向臨近的工件內部肋、 壁布置及有關結構形狀和尺寸表示清楚，以便檢查工件、夾具、刀具之間是否 相互干涉。 (2)本工序所選用的

16、定位基準、夾壓部位及夾緊方向。以便據(jù)此進行夾具的 支承、定位、夾緊和導向等機構設計。 (3)本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技術要求以及 對上道工序的技術要求。 (4)注明被加工零件的名稱、編號、材料、硬度以及加工部位的余量。 2）.繪制被加工零件工序圖的規(guī)定及注意事項 （1）繪制被加工零件工序圖的規(guī)定： 為使被加工零件工序圖表達清晰明了，突出本工序內容，繪制時規(guī)定：應按 一定的比例，繪制足夠的視圖 及剖面；本工序加工部位用粗實線表示，保證的 加工部位尺寸及位置尺寸數(shù)值下方畫 “”粗實線，其余部件用細實線表示； 定位基準符號用，并用下標數(shù)表明消除自由度數(shù)量（如） ；夾緊 位置

17、符號用 。 （2）繪制被加工零件工序圖注意事項： 本工序加工部位的位置尺寸應與定位基準直接發(fā)生關系。當本工序定位基 準與設計基準不符時，必須對加工部位的位置精度進行分析和換算，并把不對 稱公差換算成對稱公差。有時也可將工件某一主要孔的位置尺寸從定位基準面 開始標注，其余各孔則以該孔為基準標注。 對毛坯應有要求，對孔加工余量要認真分析。 當本工序有特殊要求時必須注明。 3)零件加工工序圖的繪制 我所加工零件的部位是它的左右平面上 的軸承孔，它的孔徑尺寸是 110、100、90、60，繪制加工示意圖主要是把它的要鏜孔的位置表達 出來。用一個視圖足以表達清楚。另外，再標上尺寸、定位基準、尺寸標注、

18、夾壓部位及夾緊方向、精度、表面粗糙度、形位公差、硬度等內容。 3.4 課題方案的理論分析 （1）初步方案的制定 方案（一） 精鏜加工采用 雙面鏜，一根鏜桿用一把刀，兩面同時加工，導 向方式為單導向及后導向。 方案（二）精 鏜加工采用一根刀桿上一把刀加工同軸的兩個孔，采用雙 導向的方式， 前導向用外滾式導向，后導向用內滾式導向。 方案（三）在一根刀桿上設計 兩把刀， 一根刀桿上 的兩把刀 加工同軸的 兩個孔， 采用雙導向的方式，前導向用外滾式導向，后導向用內滾式導向。 驅動電機和機床工進電機采用變頻電機滿足不同加工方法的不同切削用量和進 給速度。 （2）方案的比較 方案（一）簡單經濟，加工時間短

19、 ，但會造成左右兩孔 同軸度低，增加了 調試的難度。 方案（二） 由于左右兩邊的孔分開加工，雖然保證了同軸度，但降低了鏜 削的效率。 方案（三） 該方案使左右兩孔同時加工，不僅保證了同軸度，還提高了鏜 削效率。 經過比較采用方案 三。 3.5 切削用量的確定 精鏜時由于要重新定位 ，加工余量適當加大取 0.3mm。 3.5.1 刀具的選用 表 3-1 刀具選用表 刀具材料采用硬質合金 刀具在軸上的安裝圖 圖 3-2 刀具結構圖 鏜孔直徑 d6210090110 鏜桿直徑 d40404040 鏜刀方截面 b*h 1212161616161616 3.5.2 切削力、轉 矩、功率和刀具的耐用度 1

20、參數(shù)的選定及計算 (1)精鏜各切削參數(shù)見表 3-2 表 3-2 精鏜參數(shù)表 孔直徑進給量 f轉速 n切削速度 v 620.13mm/r400r/min70m/min 1000.13mm/r250r/min90m/min 900.13mm/r400r/min70m/min 1100.13mm/r250r/min90m/min 切削力的計算： 62 圓周力： 由公式。是背吃刀量、 f 是進給量、是刀 3 55 . 0 75 . 0 4 . 51 pp khbfafz p a 3p k 具主偏角系數(shù)這里取 1。 （式 3-nfz60119013 . 0 3 . 0 4 . 51 55 . 0 75

21、. 0 4） 切削扭矩： 由公式 （式 3- 55 . 0 75 . 0 7 . 25hbfdat p 5） n/m854 . 1 19013 . 0 3 . 062 7 . 25 55 . 0 75 . 0 1 t 切削功率： 由公式 （式 3- 61200 vf p z 6） kw07 . 0 61200 7060 p 100 圓周力 由公式。是吃刀量、 f 是進給量、是刀具 3 55 . 0 75 . 0 4 . 51 pp khbfafz p a 3p k 主偏角系數(shù)這里取 1。 nfz60119013 . 0 3 . 0 4 . 51 55 . 0 75 . 0 切削扭矩： 由公式

22、55 . 0 75 . 0 7 . 25hbfdat p n/m319013 . 0 3 . 0100 7 . 25 55 . 0 75 . 0 1 t 切削功率： 由公式 61200 vf p z kw09 . 0 61200 9060 p 90 圓周力 由公式。是吃刀量、 f 是進給量、是刀具 3 55 . 0 75 . 0 4 . 51 pp khbfafz p a 3p k 主偏角系數(shù)這里取 1。 nfz60119013 . 0 3 . 0 4 . 51 55 . 0 75 . 0 切削扭矩： 由公式 55 . 0 75 . 0 7 . 25hbfdat p n/m691 . 2 19

23、013 . 0 3 . 090 7 . 25 55 . 0 75 . 0 1 t 切削功率： 由公式 61200 vf p z kw07 . 0 61200 7060 p 110 圓周力 由公式。是吃刀量、f 是進給量、是刀具 3 55 . 0 75 . 0 4 . 51 pp khbfafz p a 3p k 主偏角系數(shù)這里取 1。 nfz60119013 . 0 3 . 0 4 . 51 55 . 0 75 . 0 切削扭矩： 由公式 55 . 0 75 . 0 7 . 25hbfdat p n/m289 . 3 19013 . 0 3 . 0110 7 . 25 55 . 0 75 .

24、0 1 t 切削功率： 由公式 61200 vf p z kw09 . 0 61200 9060 p 精鏜總功率kww32 . 0 207. 009 . 0 所以電機總功率為 0.32kw. 精加工根據(jù)所需的功率選 1td40型動力箱，功率為 1.5kw, 轉速為 480r/min。由動力箱 聯(lián)系尺寸選 1hy40型液壓滑臺，1cc401 型側底座。 3.6 確定主軸類型、尺寸、外伸長度 主軸類型主要根據(jù)工藝的方法和刀桿與主軸的連接結構進行確定。我在 設計中采用 下列公式來確定主軸 ： d=b （式 3-t10 4 7） 查的 b=7.3 mm15.3354.42103 . 7 4 1 d 取

25、外伸尺寸 50/36mmd35 1 （式 3-mpampa w t p 3196 . 4 352 . 0 54.42 3 8） mmd39.3785.68103 . 7 4 2 取外伸尺寸 67/48mmd40 2 mpampa w t p 3138 . 5 402 . 0 85.68 3 mmd31.3724.68103 . 7 4 3 取外伸尺寸 67/48mmd40 3 mpampa w t p 3133 . 5 402 . 0 24.68 3 mmd30.3878.75103 . 7 4 4 取外伸尺寸 67/48mmd40 3 mpampa w t p 3192 . 5 402 .

26、0 78.75 3 3.7 動力部件工作循環(huán)及行程的確定 工作進給長度的確定： l= + , l1取 20mm （式 3- 1 l 2 ll 9） 為 42mm(包括刀排之間的距離和工件要加工的深度 ) 2 l 則 l=mm5502042488 鏜模座與工件距離為 70 mm。 鏜刀快進距離 取 478mm 則快退距離為 540mm 動力部件總行程的確定： 總行程為 630mm，前備量為 30 mm，后備量為 60 mm。 3.8 加工示意圖 1） 、加工示意圖的作用和內容 加工示意圖是在工藝方案和機床總體方案初步確定的基礎上繪制的，是表達 工藝方案具體內容的機床工藝方案圖。它是設計刀具、輔具

27、、夾具、多軸箱和 液壓、電氣系統(tǒng)以及選擇動力部件、繪制機床總體聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)；是 對機床總體布局和性能的原始要求；也是調整機床和刀具所必需的重要技術文 件。 加工示意圖應表達和標注的內容有：機床的加工方法、切削用量、工作循環(huán) 和工作行程；工件、刀具及導向、托架及多軸箱之間的相對位置及其聯(lián)系尺寸； 主軸結構類型、尺 寸及外伸長度；刀具類型、數(shù)量和結構尺寸（直徑和長度） ； 鏜桿、浮動卡頭、導向裝置、 鏜模座等結構尺寸；刀具、導向套間的配合、刀 具、接桿、主軸之間的連接方式及配合尺寸等。加工示意 如圖 3-3 所示。 圖 3-3 加工示意圖 2）繪制加工示意圖的注意事項 加工示意圖應繪制成展

28、開圖。按比例用細實線畫出工件外形。加工部位、加 工表面粗糙度畫粗實線。必須使工件和加工方位與機床布局相吻合。為簡化設 計，同一多軸箱上結構尺寸完全相同的主軸只畫一根，但必須在主軸上標注與 工件孔號相對應的軸號。一般主軸的分布不受真實距離的限制。當主軸彼此間 很近或需設置結構尺寸較大的導向裝置時，必須以實際中心距嚴格按比例畫， 以便檢查相鄰主軸、刀具、輔具、導向等是否互相干涉。主軸應從多軸箱端面 畫起；刀具畫終了位置。浮動卡頭的鏜孔刀桿，為避免刀桿退出導向時下垂， 常選用托架支撐退出的刀桿。 我這里由于導向很長使其加工結束還在鏜套內。 采用標準通用結構只畫外輪廓，但必須加注規(guī)格代號；對一些專用的

29、刀具、導 向、刀桿托架、專用接桿或浮動卡頭等，須用剖視圖表示其結構，并標注尺寸、 配合及精度。 這里浮動卡頭 采用標準件就不剖了。 3）選擇刀具有關計算 （1）刀具的選擇 選擇刀具應考慮工件材料、加工精度、表面粗糙度、排屑及生產率等要求。 只要條件允許，應盡量選用標準刀具 ，我選用主偏角為 45 度的 b b 為 16 16 單刃鏜刀 的材料硬質合金 。 （2）標注聯(lián)系尺寸 同一排刀 的距離為工件加工深度 加上一個預留量。由于 零件所需的切削力 并不大，使左右兩邊同時切削，這樣可以簡化設計，對其他通用部件的選擇也 沒有影響。 （3）標注切削用量 其內容主要有 鏜桿轉速 n，切削速度 v，進給量

30、 f。 （4）動力部件工作循環(huán)及行程確定 鏜刀的快進、工進 、快退的一個循環(huán)行程的計算。 （5）其他應注意事項 加工示意圖應 與機床實際加工狀態(tài)一致。表示出工件安裝狀態(tài)及主軸加工 方法。圖中尺寸應標注完整以便于檢查行程和調整機床。圖中應表示出機床動 力部件的工作循環(huán)圖及各行程長度。加工示意圖應有必要的說明。如加工零件 的名稱、圖號、材料、硬度、加工余量、毛坯要求、是否加冷卻液及其他的工 藝要求等。 4）零件加工示意圖的繪制 我所繪制的內容主要有要加工的平面和所用的鏜桿、鏜刀、導向、浮動卡 頭。此外，還要標注它們與被加工表面的聯(lián)系尺寸、它們的切削用量、工作循 環(huán)和工作行程等內容。而具體的數(shù)值計算

31、前面已算好，此處不再重復。 具體我所繪制的零件加工工序圖如附件圖所示。 3.9 機床聯(lián)系尺寸圖 1） 、機床聯(lián)系尺寸總圖的作用 與內容 機床聯(lián)系尺寸總圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù)的，并按初步 選定的主要通用部件以及確定的專用部件的總體結構而繪制的。它是用來表示 機床的配置形式、主要構成及各部件安裝位置、互相聯(lián)系、運動關系和操作方 位的總體布局圖，用以檢驗各部件相對位置及尺寸聯(lián)系能否滿足要求和通用部 件選擇是否合適；它為多軸箱、夾具等專用部件設計提供重要依據(jù)；它可以看 成是機床總體外觀簡圖。由其輪廓尺寸、占地面積、操作方式等可以檢驗是否 適應用戶現(xiàn)場使用環(huán)境。 機床聯(lián)系尺寸總圖表示的

32、內容： （1）表明機床的配置形式和總布局。以適當數(shù)量的視圖（一般至少兩個視 圖，主視圖應選擇機床實際加工狀態(tài)） ，用同一比例畫出各主要部件的外輪廓 形狀和相關位置。表明機床基本形式及操作者的位置等。 （2）完整齊全地反映各部件間的主要裝配關系和聯(lián)系尺寸、專用部件的主 要輪廓尺寸、運動部件的運動極限位置及各滑臺工作循環(huán)總的工作行程和前后 行程備量尺寸。 （3）標注主要通用部件的規(guī)格代號和電動機的型號、功率及轉速，并標出 機床分組編號及組件名稱，全部組件應包括機床全部通用及專用零部件，不得 遺漏。 （4）標明機床驗收標準及安裝規(guī)格。 2）繪制機床聯(lián)系尺寸總圖之前應確定的主要內容 （1）選擇動力部件

33、 動力部件的選擇主要是確定 動力箱和動力滑臺。 （2）確定機床裝料高度 h 裝料高度一般是指工件安裝基面至地面的垂直距離。在確定機床裝料高度時， 首先要考慮工人操作的方便性；其次是機床內部結構尺寸限制和剛度要求。實 際設計時常在 8501060m 之間選取。 （3）確定夾具輪廓尺寸 主要確定夾具底座的長、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、夾緊機構、刀具 導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。 （4）確定中間底座尺寸 中間底座的輪廓尺寸，在長度方向上應滿足夾具的安裝需要。確定中間 底座的高度方向尺寸時，應注意機床

34、的剛性要求、冷卻排屑系統(tǒng)要求及側底座 連接尺寸要求。 3）繪制機床聯(lián)系尺寸總圖的注意事項 機床聯(lián)系尺寸總圖應按機床加工終了狀態(tài)繪制。圖中應畫出機床各部件在長、 寬、高方向的相對位置聯(lián)系尺寸及動力部件退至起始位置尺寸（動力部件起始 位置畫虛線） ；畫出動力部件的總行程和工作循環(huán)圖；應注明通用部件的型號、 規(guī)格和電動機型號、功率及轉速；對機床各組成部件標注分組編號。 當工件上加工部件對工件中心線 不對稱時，應注明動力部件中心線 對夾 具中心線的偏移量。對機床單獨安裝的液壓站和電氣控制臺等設備也應確定安 裝位置。繪制機床聯(lián)系尺寸總圖時，各部件應嚴格按同一比例繪制，并仔細檢 查長、寬、高、三個坐標方向

35、的尺寸鏈均要封閉。 4）機床分組 為了便于設計和組織生產，組合機床各部件和裝置按不同的功能劃分編組。 組號劃分規(guī)定如下： 第 1019 組支承部件。一般由通用的側底座、立柱及其底座和專用 中間底座 、滑臺等組成。 第 2029 組夾具及輸送設備。夾具 是組合機床主要的專用部件， 常編制為 20 組，包括工件定位 夾緊及固定導向部分。對于一些獨立性較強的 自動夾壓機構、自動上下料裝置等常單獨編組。移動工作臺、回轉臺等輸送設 備，如果屬通用部件，則可納入夾具組，明細表中列出通用部件型號即可，如 果專用則單獨成組編號。 第 3039 組電氣設備。電氣設 備常編為 30 組，包括原理圖、連線 圖和安裝

36、圖等設計，專用操作臺、控制柜等另編組號。 第 4049 組傳動裝置。包括機床中所有動力部件如滑臺、動力箱等 通用部件，編號為 40 組，其余 需修改部分內容或專用的傳動設備則單獨編組。 第 5059 組液壓和氣動裝置。 第 6069 組刀具、工具、量具和輔助工具等。 第 7079 組多軸箱及其附屬部件。 第 8089 組冷卻、排屑及潤滑裝置。 第 9099 組電氣、液壓、氣動等各種控制擋鐵。 5）機床聯(lián)系尺寸圖的繪制 我所繪制的內容主要有我要設計的機床結構的選擇及相互關系等。主要有： （1）動力箱 及電動機的選擇 實例中根據(jù)已定的工藝方案和機床的配置形式并結合使用及修理等因素確定 機床為臥式雙

37、面單工位組合機床，用 液壓滑臺實現(xiàn)工作進給運動。具體前已選 定 （2）確定工裝料高度 裝料高度一般是指工件安裝基面至地面的垂直距離。在夾具和多軸箱 確 定后再定。 （3）確定夾具輪廓尺寸 主要是確定夾具底座的長、寬、高尺寸。具體尺寸可見夾具圖。 （4）確定中間底座尺寸 中間底座的輪廓尺寸，在長寬方向應滿足夾具的安裝需要。它在加工方向的 尺寸，實際尺寸在加工示意中所確定。我取的是長度方向為1340mm,寬度方 向為 1091mm。滿足國家的技術要求。 （5）確定多軸箱輪廓尺寸 標準通用鉆， 、鏜多軸箱的厚度是一定的。臥式為325 mm，立式為 340 mm。確定多軸箱，主要是確定多軸箱的寬度b

38、和高度 h 及最低主軸高度 h1 。計算式子如下： b=b+2b1 （式 3- 10） h=h+h1+b1 （式 3-11） b工件在寬度方向相距最遠兩孔距離，單位為mm； b1最邊緣主軸中心至箱體外壁距離，單位為mm； h工件在高度方向相距最遠的兩 孔距離，單位為 mm； h1最低主軸高度，單位為 mm； b1取 100mm，實際中 h2 =82，h=950 mm , h3 =560mm, h4 =320mm。則 h=120mm. h1 = h2 + h-（0.5+h3 +h4 ） =82+950-（0.5+560+320） =151.5mm 根據(jù) b1取 100mm，則可求出多軸箱的輪廓尺

39、寸； h= h1+ h+ b1 =151.5+120+100=371.5mm b=b+2b1=9+200=209mm 由此按通用箱體系列尺寸標準，選定多軸箱輪廓尺寸，先選取尺寸為 bh=具體在多軸箱設計后 再定。400400 另外，要標注各部件間的主要裝配關系和聯(lián)系尺寸、專用部件的主要輪廓尺 寸、運動部件的運動極限位置、主要通用部件的規(guī)格代號、電動機的型號、功 率及轉速，并標出機床分組編號及組件名稱等內容。 6）機床生產效率計算卡 根據(jù)加工示意圖所確定的工作循環(huán)及切削用量等，就可以計算機床生產率， 并編制生產率計算卡。生產率計算卡是反映機床生產節(jié)拍或切削用量、動作時 間、生產綱領及負荷等關系的

40、技術文件。它是用戶驗收機床生產效率的重要依 據(jù)。 (1)理想生產率 q 理想生產率 q（單位為件 /h）是指完成年生產綱領 a（包括備品及廢品率） 所要求的機床生產率。它與全年工時總數(shù)tk有關，一般情況下，單班制tk 取 2350h，兩班制 tk取 4600h，則 （式 3- k a q t 12） 因我所加工的箱體零件的生產綱領為5 萬臺，兩班制。因此，經計算得 q=50000/4600=10.87 件/h (2)實際生產率 q1 實際生產率 q1（單位為件 /h）是指所設計機床每小時實際可生產的零件數(shù) 量。即 （式 3-1 60 q t 單 13） 式中 生產一個零件所需時間（ min）

41、，可按下式計算： 單 t 12 (ttt ff lll t vv 工進快退進刀退刀 單切輔裝、卸 f l ） v 式中 l共進、l快退、l進刀、l退刀分別為動力部件的工進、快退、進刀、 退刀行程長度，單位為 mm。 vf、vf1、vf2分別為動力部件的工進、快退、進刀（退刀）的進給量， 單位為 mm/min. t裝卸工件裝卸時間，通常取 0.51.5min。 經計算得 精鏜時間 t= t切+t輔 = min018. 3)05. 005. 08 . 021 . 0 ( min/250/13. 0 62 rrmm mm q1=60/3.01820 件/h (3)機床負載率 負 當 q1 q 時，機

42、床負載率為二者之比。即 （式 3-負 1 q q 14） 經計算得 1=10/20=5% 此數(shù)值在組合機床負載率一般為0.750.90 之間，不符合要求。 但因為 其生產具有季節(jié)性。故工廠還是采用組合機床。 具體精鏜組合機床的生產率計算卡如 表 3-3 所示。 表 3-3 精鏜生產率卡 圖 號毛坯種類鑄件 名 稱汽車變速箱體軸承孔精鏜毛坯重量78kg被加工零件 材 料ht150硬度190hbs 工序名稱精鏜工序號 工時(min)序 號工步名稱 加工 零件 數(shù)量 工作 行程 (mm) 切削速度 (m/min) 每分鐘 轉速 (r/min) 進給量 (mm/r) 進給速度 (mm/min)加工 時

43、間 輔助 時間 共計 1裝卸工件 和夾緊 10.8 0.05 0.85 滑臺快進4880.210.21 滑臺工進6270 90 70 90 400 250 400 250 0.13 0.13 0.13 0.13 52 32.5 52 32.5 1.9081.91 滑臺快退5500.0500.050 總 計301min 備裝卸工件時間取決于操作者熟練程度，單件工時3018min 機床生產率20 件/h注本機床計算時取 0.8min 機床負荷率50% 7)組合機床方案分析比較的主要指標 : （1）機床加工精度和生產率 主要分析比較機床保證加工精度的持久性的機床負荷率。加工精度應有儲備 量。機床負荷

44、率一般為 70%90%，復雜機床、多品種加工機床負荷不能偏高 （控制在 60%）左右。 （2）機床使用方便性和自動化程度 分析比較時一定要與生產率相適應，不應過分追求機床的自動化程度， 生產率高、節(jié)拍短， 應要求自動化程度高、刀具耐磨 小且更換調整方便 ，這 樣使用才有方便性 。 （3）經濟性與可靠性 在滿足加工要求的前提下，機床避免 使用復雜刀具，力求簡單和較高的通 用化程度。這樣可以降低機床成本，提高工作可靠性。有兩點要注意：1）應 根據(jù)加工精度的需要選擇相應精度等級的通用部件。2）應根據(jù)生產率要求合 理安排工藝流程，均衡負荷，使機床數(shù)量少，機床利用率高（機床利用率不應 低于 50%） ，

45、以取得好的經濟效果。 第第四四章章 組組合合機機床床多多軸軸箱箱設設計計 多軸箱是組合機床很重要 的專用部分。它是根據(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計的傳遞各主軸運動的動力部 件。其動力來自通用的動力箱，與動力箱一起安裝在進給滑臺 上，可完成鉸、 鏜孔加工工序。 41 多軸箱的基本結構及表達式 411 多軸箱的組成 大型通用多軸箱由通用零件如箱體、主軸、傳動軸、齒輪和附加機構等組成。 其中箱體、前蓋、后蓋、上蓋、側蓋等為箱體類零件；主軸、傳動軸、手柄軸、 傳動齒輪、動力箱或電動機齒輪等為傳動類零件；葉片泵、分油器、注油標、 排油塞、油盤（立式多軸箱不用）和防油

46、套等為潤滑及防油元件。 在多軸箱箱體內腔，可以安排兩排32mm 寬的齒輪或三排 26mm 寬的齒輪； 箱體后壁和后蓋之間可安排一排（后蓋用90mm 厚時）或兩排（后蓋用 125mm）24mm 寬的齒輪。 412 多軸箱總圖繪制方法特點 （1） 主視圖 用點劃線表示齒輪節(jié)圓，標注齒輪齒數(shù)和模數(shù)，兩嚙合齒 輪相切處標注羅馬字母，表示齒輪所在排數(shù)。標注各軸軸號及主軸和驅動軸， 液壓泵的轉速和轉向。 （2） 展開圖 每根軸、軸承、齒輪等組件只畫軸線上邊或下邊（左邊或 右邊）一半，對于結構尺寸完全相同的軸組件只畫一根，但必須在軸端注明相 應的軸號；齒輪可以不按比例繪制，在圖形一側用數(shù)碼箭頭標明齒輪所在排

47、數(shù)。 42 通用多軸箱設計 目前多軸箱設計有一般設計法和計算機輔助設計法兩種。我們采用的是傳統(tǒng) 的一般的設計法。一般設計法的順序是：繪制多軸箱設計原始依據(jù)圖；確定主 軸結構，軸頸及齒輪模數(shù)；擬定傳動系統(tǒng)；計算主軸、傳動軸坐標（也可以用 計算機計算和驗算箱體軸孔的坐標尺寸） ，繪制坐標檢查圖；繪制多軸箱總圖， 零件圖及編制組件明細表。具體內容和方法簡述如下： 421 繪制多軸箱設計原始依據(jù)圖 多軸箱設計原始依據(jù)圖是根據(jù) “三圖一卡 ”繪制的。其主要步驟如下： 1）根據(jù)機床聯(lián)系尺寸圖，繪制多軸箱外形，并標注輪廓尺寸及與動力箱驅 動軸相對位置尺寸。 2）根據(jù)聯(lián)系尺寸圖和加工示意圖，標注所有主軸位置尺

48、寸及工件與主軸、 主軸與驅動軸的相關位置尺寸。在繪制主軸位置時，要特別注意：主軸和被加 工零件在機床上是面對面安放的，因此，多軸箱主視圖上的水平方向尺寸與零 件工序圖上的水平方向正好相反；其次，多軸箱上的坐標尺寸基準和零件工序 圖上的基準經常不重合，應根據(jù)多軸箱與被加工零件的相對位置找出統(tǒng)一基準， 并標出相對位置關系尺寸，然后根據(jù)零件工序圖各孔位置尺寸，算出多軸箱上 各主軸坐標值。 3）根據(jù)加工示意圖標注各主軸轉速及轉向：主軸逆時針轉向（面對主軸看） 可不標，只注明順時針轉向。 4）列表標明各主軸的工序內容、切削用量及主軸外伸尺寸等。 5）標明動力部件型號及性能參數(shù)等 ，如表 4-1 所示：

49、表 4-1 精鏜孔性能參數(shù) 主軸外伸尺寸 切削用量 軸號 d/dl 工序內容 n(rmin- 1) v(mmin- 1) f(mmr- 1) 1 50/36 115 鏜62 400700.13 2 67/48 115 鏜100 250900.13 3 67/48 115 鏜90 400700.13 4 67/48 115 鏜110 250900.13 422 軸、齒輪的確定 主軸的型式和直徑，主要取決于工藝方法、刀具主軸連接結構、刀具的進給 抗力和切削轉矩。 這里用滾錐滾子軸承。 主軸直徑按加工示意圖所示主軸類型及外伸尺寸可初步決定。傳動軸的直徑 也可參考主軸直徑大小初步選定。待齒輪傳動系統(tǒng)設

50、計完后再驗算某些關鍵軸 頸。 齒輪模數(shù) m（單位為 mm）一般用類比法確定，也可以按公式估算，即： （公式 4-330 32 p m zn 1） 式中 p齒輪所傳遞的功率，單位為kw； z一對嚙合齒輪中的小齒輪齒數(shù)； n小齒輪的轉速，單位為 r/min。 多軸箱中的齒輪模數(shù)常用 2、2.5、3、3.5、4 幾種。為便于生產，同一多 軸箱中的齒輪模數(shù)規(guī)格最好不要多于兩種。這里考慮到主軸之間的距離較大所 選的模數(shù)為 2、3。 423 多軸箱傳動設計 多軸箱傳動設計，是根據(jù)動力箱驅動軸位置和轉速、各主軸位置及其轉速要 求，設計傳動鏈，把驅動軸與各主軸連接起來，使各主軸獲得預定的轉速和轉 向。在設計時

51、考慮到主軸的旋向會引起切削扭矩的不同從而對夾具有影響。所 以在設計中我使相鄰的主軸的轉速相反抵消一部分切削扭矩。 1.傳動系統(tǒng)設計的一般要求 1）在保證主軸的強度、剛度、轉速和轉向要求的前提下，力求使傳動軸和 齒輪數(shù)最少。應盡量用一根傳動軸帶動多根主軸；當齒輪嚙合中心距不符合標 準時，可采用齒輪變位的方法來湊中心距離。 2)保證有足夠強度的前提下，主軸、傳動軸和齒輪的規(guī)格要盡量的少，以 減少各類零件的品種。 3)應避免通過主軸帶動主軸，否則將增加主動主軸的負荷。 4)傳動比為 11.5,但允許采用到 33.5。 5)主軸上的齒輪，應盡可能靠近前支承，以減少主軸的扭轉變形。 6)鏜削主軸上的齒輪

52、，其分度圓直徑要盡可能大于被加工孔的直徑，以減 輕振動，提高傳動的平穩(wěn)性。 7)避免升速傳動，必要的升速 傳動最好放在傳動鏈的最末一、二級，以減 少功率損失 。 8)軸直接帶動的轉動軸數(shù)不能超過兩根，以免給裝配帶來困難。 9)箱內具有粗精加工主軸時，最好從動力箱驅動軸齒輪傳動開始，以減少 振動，提高運動的平穩(wěn)性。用于粗加工主軸上的齒輪，應盡可能設置在第一排 上，以減少主軸的扭轉變形；精加工主軸上的齒輪，應設置在第三排，以減少 主軸端的彎曲變形。 2.軸分布類型。 組合機床所加工的零件是多種多樣的，結構各有不同，但被加工零件上孔的 分布，大體可以歸納成下述幾種類型 ： 1)多組圓周分布 ； 2)

53、不等距直線分布 ； 3)直線混合分布 ； 4)任意分布。 3.傳動系統(tǒng) 的設計方法。 通常采用的經濟而又有效的傳動是：用一根傳動軸帶動多根主軸。因此，設 計傳動系統(tǒng)時，首先把所有主軸分成盡可能少的若干組同心圓，然后在各組同 心圓上放置一根傳動軸，來帶動各自一組的主軸。接著再用盡可能少的傳動軸 把各主軸與動力部件驅動軸聯(lián)結起來。這就是通常的傳動布置次序，即由主軸 處布置起，最后再引到動力部件的驅動軸上。 4.多軸箱傳動系統(tǒng) 設計的基本方法 1)路線設計方法 在主軸數(shù)少且分散時，根據(jù)主軸和驅動軸的轉速確定總傳動比u總，然后 選擇合適的各級傳動比傳動。 在排列齒輪時，要注意先滿足轉速最低及主軸間距最

54、小的那個主軸的要 求。還應注意中間軸轉速盡量高些，這樣扭矩小，且使驅動軸和其它傳動軸連 接的傳動比不至太大。 精鏜主軸箱設計 步驟： 1.訂傳動路線 路線為：驅動軸 傳動軸 2油泵軸 3 和主軸 1 .據(jù)原始依據(jù)圖 算出驅動軸 主軸坐標尺寸，如 圖 4-1 所示. .定傳動軸位置及齒輪齒數(shù)。 圖 4-1 精鏜多軸箱 （左）傳動樹形圖 表 4-2 驅動軸、主軸坐標值 坐標銷 o驅動軸主軸 1 x25200278 y30159.5143 主軸直徑按加工示意圖所示主軸類型及外伸尺寸可初步決定。傳動軸的直徑 也可參考主軸直徑大小初步選定。待齒輪傳動系統(tǒng)設計完后再驗算某些關鍵軸 頸。 齒輪模數(shù) m（單位

55、為 mm）一般用類比法確定，也可以按公式估算，即： （式 4-330 32 p m zn 1） 式中 p齒輪所傳遞的功率，單位為kw； z一對嚙合齒輪中的小齒輪齒數(shù)； n小齒輪的轉速，單位為 r/min。 多軸箱中的齒輪模數(shù)常用 2、2.5、3、3.5、4 幾種。為便于生產，同一多 軸箱中的齒輪模數(shù)規(guī)格最好不要多于兩種。 齒輪齒數(shù) 、傳動軸轉速的計算公式 : （式 4-2） （式 4- z s m zz m a 2 )( 2 從主 3） 式中 嚙合齒輪副的傳動比 ;u 噬合齒輪副齒數(shù)和； z s 分別是主動和從動齒輪齒數(shù) ; 從主z z 分別是主動和從動齒輪的轉速 ,單位 r/min; 從主n

56、 n a 齒輪嚙合中心矩，單位為 mm; m齒輪模數(shù)，單位為 mm。 從 主 主 從 z z n n u 表 4-3 左主軸箱軸的參數(shù)情況 軸號模數(shù)齒數(shù)分度圓直徑軸徑 03216340 12459040 22/330/2760/8140 32244820 表 4-4 右主軸箱軸的參數(shù)情況 軸號模數(shù)齒數(shù)分度圓直徑軸徑 03216340 12367235 22/330/2160/6340 32244820 1)泵軸的安置 多軸箱常采用葉片油泵潤滑，油泵供油至分油器經油管分送至各潤滑點（如 第排齒輪、軸承、油盤等）。油泵安裝在箱體前壁上，油泵盡量靠近油池。 （吸油高度 不超過 400500mm） ；

57、通常油泵齒輪放在第 排；以便于維修，如 結構限制，可放在第 排；當泵體或管接頭與傳動軸端相碰時，可用埋頭傳動 軸。多軸箱一般設置手柄，用于對刀、調整或裝配檢修時檢查主軸精度。傳動 零件的校核 2)軸的安置 組合機床主軸箱上一般都有較多的刀具，為了便于更換和調整刀具，或是裝 配和維修時檢查主軸精度，一般每個主軸箱上都要設置一個手柄軸，以便手動 回轉主軸。 為了扳動起來輕便，手柄軸轉速盡量高些，其所處位置要靠近機床操作者 的一側，并且是便于下扳手的地方。另外還必須注意，手柄軸的周圍應有較大 的空間，以便扳動一次手柄軸的轉角不小于。 0 60 5.系統(tǒng)擬定后，應對總體設計和傳動設計中選定的傳動軸頸和

58、齒輪模數(shù)進 行驗算，校核是否滿足工作要求。 由圖知軸 1 扭矩較大 (1)載荷 1)計算齒輪受力 齒輪的分度圓直徑為 76mm 圓周力n165911904 . 03 4 . 51 55 . 0 75 . 0 z f 徑向力n181120tan/659tan/ 0 aff tr 軸向力 n33711904 . 0351 . 0 1 . 165 . 0 2 . 1 a f 對軸心產生的彎矩nmm a f128062/ 1 dfm aa 2）求支反力 軸承的支點位置 a=32mm 齒寬中點距 右支點距離=54mm 2 l 齒寬中點距左支點距離=97mm 3 l 左支點水平面的支反力 ,0 d mnl

59、lflf tnh 1067)9754/()165997()/( 3231 右支點水平面的支反力 ,0 b mnllflf tnh 594)9754/()165954()/( 3221 左支點垂直面的支反力 nllmflf arnv 1248)9754/()12806181197()/()( 3231 右支點垂直面的支反力 nllmflf arnv 562)9754/()12806181154()/()( 3222 左支點軸向支反力 337n anv ff / 1 (2)繪制彎矩圖和扭矩圖 截面 c 處水平面彎 矩nmm57618541067 21 lfm nhh 截面 c 處垂直面彎 矩 nm

60、m67392541248 211 lfm nvv nmm5451497562 322 lfm nvv 截面 c 處合成彎 矩nmm886656739257618 222 1 2 1 vh mmm nmm793195451457618 222 2 2 2 vh mmm (3)彎扭合成強度校核 通常只校核軸上受最大彎矩和扭矩的截面的強度 截面 c 處計算彎矩：考慮啟動、停機影響，扭矩脈動循環(huán)變應力，a=0.6, nmm99643)1078.756 . 0(88665)( 2322 3 2 1 atmmca 截面 c 處計算應力：mpawmca ca 6 . 15)401 . 0/(99643/ 3