畢業(yè)論文——195柴油機單缸泵泵體精鉸專機及其臥式多軸箱設(shè)計

1、三 江 學(xué) 院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目 195柴油機單缸泵泵體精鉸專機及其臥式多軸箱設(shè)計 院（系） 三江高職院 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名 劉浩 學(xué)號 G095152017 指導(dǎo)教師 王志斌 職稱 講師 起訖日期 2012.11-2013.04 設(shè)計地點 機械工程學(xué)院 摘要本文針對我國柴油機配套件行業(yè)中單缸泵泵體加工工藝的落后現(xiàn)狀，將195柴油機單缸油泵泵體加工工藝攻關(guān)工作中具體技術(shù)問題的分析及采取的技術(shù)措施作一簡要的介紹。文章主要介紹了半精鏜專機三圖一卡的編制、臥式多軸箱的設(shè)計以及部分典型零件的設(shè)計。設(shè)計中采用了組合機床的設(shè)計原則，以通用部件為基礎(chǔ)，并根據(jù)主軸的分布要求進行

2、了多軸箱的總體設(shè)計，同時配以按工件特定外形和加工工藝設(shè)計的專用部件，組成相應(yīng)的專用機床。這種專機的設(shè)計在保證加工精度要求的前提下降低了成本，減輕了勞動強度，提高了機床生產(chǎn)率，配置也更加的靈活。關(guān)鍵詞：195柴油機單缸泵體；半精鏜專機；多軸箱；總體設(shè)計；ABSTRACTThis article introduced a machine tool of double surface coarse drilling in machining diesel engines oil pump. The article introduced the weaving of the drilling spec

3、ial mechanical machining card, the design of the axis boxes, the design of the jig and the design of the principal axis; Machine tool design using the design principles, based on the generic parts, and the distribution according to the requirements of the spindle axle of the overall design of many,

4、while accompanied by a specific shape of the workpiece and processing parts and fixtures specifically designed to form the corresponding Dedicated machine.The design of the special machine not only can ensure the precision of the machining but also can reduce the cost, ease the workers intenstity, a

5、dvance the productivity, the collocation is flexible. Key words：195 Diesel engine oil Pump；Special of half fine boring; multi axle; overall design;前 言195柴油機單缸油泵是中小型柴油機的主要配套部件之一，其性能決定了柴油機的整體性能質(zhì)量。195柴油機單缸泵體又是單缸泵中的主要關(guān)鍵零件。為了保證油泵的整體性能，設(shè)計中對泵體零件提出了很高的技術(shù)要求。我國目前中小型柴油機所用的單缸油泵大部分來自于專業(yè)配套廠，其中有較資深的國有企業(yè)，也有新興的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)。

6、單缸泵體的生產(chǎn)主要采用通用機床加專用夾具以工序分散的組織方式進行加工。其存在的主要問題是加工質(zhì)量不穩(wěn)定，精度難保證，廢品率高；個別關(guān)鍵精度要求普遍難以保證，導(dǎo)致油泵整體性能難以達標(biāo)，成為困擾行業(yè)的一個技術(shù)難題。行業(yè)內(nèi)部也在一直不斷地在進行技術(shù)攻關(guān)，但見效甚微。本設(shè)計是在原有的粗加工到精加工回轉(zhuǎn)機床的設(shè)計基礎(chǔ)上加以改進的。原有的回轉(zhuǎn)機床，由于結(jié)構(gòu)緊湊，那么必然增加了機床的復(fù)雜程度，增加了機床維修和調(diào)試的難度。為此，我們把工序分開化處理，采用專用機床來完成不同的工序，形成一個生產(chǎn)線來實現(xiàn)工件加工，那么機床的復(fù)雜程度下降了，機床的維護和調(diào)試也就容易多了，同時工件的加工精度也得到了相應(yīng)的提高。但不足的

7、是，機床的數(shù)量多了，增加了工作場所，對廠房的使用面積增多了，這是唯一的不足之處。本設(shè)計是對單缸泵體進行半精鏜工序的專用機床，它是一個工程實際應(yīng)用的課題，它是對我這四年來所學(xué)專業(yè)知識的檢驗，在了解了產(chǎn)品特性工藝要求的前提下，進行半精鏜專機的總體方案設(shè)計及部件設(shè)計（即三圖一卡及多軸箱總圖的設(shè)計）。由于時間的關(guān)系以及本人水平和實際工作經(jīng)驗的限制，設(shè)計中難免有疏漏之處和不合理的地方，敬請各位指導(dǎo)老師和驗收老師進行指正。設(shè)計人：劉浩目錄前言1第一章 加工方案擬定21.1 零件分析 21.2 工藝安排 21.3 關(guān)鍵措施技術(shù)解析 3 1.3.1 定位方案 3 1.3.2 加工方法的選擇 3第二章 機床總體

8、設(shè)計62.1 加工工序圖 6 2.1.1 繪制加工工序圖 6 2.1.2 加工工序圖的作用及其內(nèi)容 6 2.1.3 繪制加工工序圖的注意事項 62.2 加工示意圖 6 2.2.1 加工示意圖的作用及內(nèi)容 6 2.2.2 選擇刀具、工具、導(dǎo)向裝置并標(biāo)注其相關(guān)位置及尺寸 7 2.2.3 確定動力部件的工作循環(huán)及工作行程 8 2.2.4 其他注意的問題 82.3 機床聯(lián)系尺寸圖 8 2.3.1 機床聯(lián)系尺寸總圖的作用及內(nèi)容 8 2.3.2 各部件的選擇 9 2.3.3 繪制機床聯(lián)系尺寸總圖的注意事項及機床的具體分組 112.4 機床生產(chǎn)率計算卡 11 2.4.1 理想生產(chǎn)率 11 2.4.2 實際生

9、產(chǎn)率 12 2.4.3 機床負(fù)荷率 12 2.4.4 編制生產(chǎn)率計算卡 12第三章 多軸箱的設(shè)計143.1 多軸箱的用途和分類 143.2 多軸箱總體設(shè)計 14 3.2.1 多軸箱的一般設(shè)計順序 14 3.2.2 多軸箱設(shè)計的主要內(nèi)容及注意事項 14 3.2.3 主軸、齒輪的確定及動力計算 15 3.2.4 多軸箱傳動設(shè)計 15 3.2.5 多軸箱坐標(biāo)設(shè)計 18 3.2.6 繪制多軸箱總圖及零件圖 18結(jié)束語21致謝22參考文獻23第一章 加工方案擬定1.1零件分析目前中小型柴油機配套用單缸油泵的品種較多，但總體上來說差異不大，其中以AK型較為典型。圖1所示為AK泵泵體零件簡圖，其零件坯料為鑄

10、件，材料為HT200。由圖可見其形體比較復(fù)雜，缺少理想、可靠、穩(wěn)定的定位基準(zhǔn)，各加工要素間具有較高的位置精度要求，加工內(nèi)容涉及到鉆、擴、膛、攻絲、割槽等多種工藝。從行業(yè)調(diào)查結(jié)果看，該零件加工中存在的主要問題是9H8齒桿孔與14G8齒圈孔間的中心距尺寸12.08±0.04以及圖中各項形位公差較難達到。尤其是12.08±0.04超差率很高。從目前制造業(yè)水平看，采用先進的制造裝備加工零件，上述精度不成問題。但單缸泵是個微利配套產(chǎn)品，先進設(shè)備的高投入將給企業(yè)帶來沉重的壓力，導(dǎo)致利潤進一步降低，甚至出現(xiàn)虧損。因此針對泵體行業(yè)目前的生產(chǎn)批量的特點，采用經(jīng)濟高效的專用工藝裝備進行加工方為

11、上策。1.2 工藝安排（圖1-1 工藝圖）（1）總體方案：由于缺少理想、可靠、穩(wěn)定的定位基準(zhǔn)，為了保證中心孔系與9H8齒桿孔間的位置精度，主要采用了組合機床工序集中的方案，將相關(guān)要素集中，以多方面、多工位同時加工的形式在一次定位裝夾下進行加工，從而經(jīng)濟地滿足要求。（2）工藝步驟：工序1 車45f9外圓、端面F及左右端面等工序2 粗鉆中間孔，鉆鉸3-8.7至8.7H7工序3 工步1 預(yù)鉆9H8定心孔，擴左中心孔系工步2 鉆9H8至8，割左孔內(nèi)寬槽工步3 攻M20×1.5螺紋工步4 銑鉸9H8至8.8H10，鏜銑14G8至13.8H10工步5 精鉸9H8，精鉸14G8及端面工序4 工步1

12、 粗?jǐn)U右側(cè)25H9孔工步2 精擴右側(cè)25H9孔工步3 割右側(cè)內(nèi)孔槽工步4 銑內(nèi)缺口工步5 鏜25H9 工序5 其他次要表面加工工序1采用普通車床加專用夾具安裝加工，為工序2加工提供精基準(zhǔn)（45f9及F面）。工序2采用雙面加工機床組合機床對中心孔系進行預(yù)加工，比將3-8.7作成3-8.7H7，其中2-8.7H7與F面組合作為后續(xù)工序3、4的統(tǒng)一精定位基準(zhǔn)。工序3采用回轉(zhuǎn)多工位立臥復(fù)合組合機床，逐步分級進行加工，減少誤差復(fù)映，確保左側(cè)中心孔系各相關(guān)要素及9H8間的加工尺寸位置精度。工序4采用臥式回轉(zhuǎn)多工位組合機床完成25H9孔的加工，保證其尺寸位置誤差要求，同時兼顧完成孔內(nèi)一些次要表面的加工。工序

13、5以通用機床完成零件外圍一些次要表面的加工。1.3 關(guān)鍵技術(shù)措施解析1.3.1定位方案（1）為了保證9H8齒桿孔與14G8齒圈孔間的孔距精度，工序3各工步采用了基準(zhǔn)統(tǒng)一的方案，即以前面工序之已加工表面B面<3>加2-8.7<2+1>為定位基準(zhǔn)，確保穩(wěn)定可靠的定位精度。（注：<3>表示限制三個自由度，以下類似） （2）工序4加工25H9各工步采用B面<3>、14G8<2>及8.7H7<1>為定位基準(zhǔn)，基準(zhǔn)重合有利于保證25H9與14G8間的同軸度要求。 （3）考慮到工序1的經(jīng)濟性，對基準(zhǔn)面B的跳動不適合提太高的要求，因此夾具

14、上與B面<3>對應(yīng)的支撐采用環(huán)面與工件接觸，以減少B面跳動誤差對定位精度的影響。1.3.2 加工方法的選擇 （1）9H8齒桿孔（立軸）：鉆定心孔（）工位-鉆孔（）工位-銑鉸（）工位-精鉸（）工位。14G8齒圈孔（臥軸）：擴孔（）-鏜鉸（）工位-精鉸（）工位。 以上工藝對9H8齒桿孔和14G8齒圈孔分步逐級提高精度，立臥動力頭相關(guān)工步在同一工位一次安裝條件下同時加工完成，從而消除定位誤差對加工精度的影響。 各工步刀具均采用精密導(dǎo)向。9H8孔銑鉸和精鉸刀采用雙導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，從而確保刀具的正確位置，見圖2。9H8齒桿孔和14G8齒圈孔半精加工分別采用銑鉸、鏜鉸工藝（見圖1-2），以減少或消除

15、前面預(yù)制孔加工位置誤差在本工步加工中引起的仿形誤差，確保為精加工準(zhǔn)備好位置精度達到圖紙所需的精度。（圖1-2加工示意圖）（2）18端面與14G8齒圈孔精加工時由一把鉸刀一次成形加工完成加工終了一死擋鐵定位停留并延時以確保加工端面平整。該端面為淺止口，與18孔結(jié)合處刀具容易磨損而不易清跟，從而其實際端面工作狀態(tài)，降低密封性能。為此端面做成2°中鼓形，確保齒圈與泵體14G8孔口部接觸以實現(xiàn)良好密封。（3）25H9孔受工位限制采用：粗?jǐn)U精擴鏜孔工藝確保孔的準(zhǔn)確位置從而保證其與14G8孔的同軸度要求。鏜孔采用滾動鏜模結(jié)構(gòu)，利于維護、保持和恢復(fù)精度。（4）左部內(nèi)寬槽24×11采用專用

16、偏心割槽刀桿一次成型加工完成，由于該槽處于孔深處，且底孔小、槽寬而深，刀具工作條件較差，因此刀具壽命相對比較短些。本設(shè)計是圍繞鉆孔專機展開，主要任務(wù)是完成第三道工序第四道工步（鏜銑14G8至13.8H10）的加工。第二章 機床總體設(shè)計2.1 加工工序圖2.1.1 繪制加工工序圖被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工藝方案，表示所設(shè)計的組合機床（或自動線）上完成的工藝內(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、硬度和在本機床加工前加工余量、毛坯或半成品情況的圖樣。加工工序圖是機床設(shè)計中的重要技術(shù)文件之一。（本設(shè)計加工工序圖參照圖2-1）（圖2-1 加

17、工工序圖）2.1.2 加工工序圖的作用及其內(nèi)容 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(shè)計有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。2.加工用定位基準(zhǔn)。壓緊部分及方向，以便確定夾具的支撐（包括輔助定位支撐），限位、夾緊、導(dǎo)向系統(tǒng)的設(shè)計。本設(shè)計的定位方式類似于一面兩銷，大端面限制三個自由度，環(huán)面支撐限制兩個自由度，一個浮動V型塊限制最后一個自由度。3.本道工序加工部分的尺寸、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)）。本道工序?qū)儆诖旨庸?，所以對尺寸精度的要求不是很苛刻?.必要的文字說明，加工零件的編號、名稱、材料、硬度、重量及加工部位的余量等。

18、2.1.3 繪制加工工序圖的注意事項1.為了使本道工序清晰明了，一定要突出機床的加工內(nèi)容，用粗實線畫出加工部位，尺寸、角度等應(yīng)在相應(yīng)的數(shù)值下加畫粗實線。2.加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基準(zhǔn)注起。3.應(yīng)注明零件加工時機床提出的特殊要求。4.畫出定位基準(zhǔn)符號，并標(biāo)出消除自由度數(shù)量，并畫出夾壓位置符號。2.2 加工示意圖2.2.1 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床總體方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的。是表達工藝方案具體內(nèi)容的機床工藝方案圖。它是設(shè)計刀具、輔具、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(diào)整機床和刀具所

19、必需的重要技術(shù)文件。(本設(shè)計加工示意圖參照圖2-2)(圖2-2 加工示意圖) 加工示意圖的具體作用及內(nèi)容如下：1.反映機床的加工內(nèi)容（鉆9及14的孔），加工條件及加工過程。2.根據(jù)加工部分的特點及加工要求，決定刀具的類型、數(shù)量（雙刀具左右同時鉆孔，又是雙工件裝夾，故刀具4把，兩根復(fù)合鉆頭，兩根麻花鉆頭），結(jié)構(gòu)、尺寸（直徑和長度）等。3.決定主軸的類型，規(guī)格尺寸及外伸長度。本設(shè)計屬鉆削類而非精鏜類，切削轉(zhuǎn)矩T較大，所以直接按T值來確定主軸直徑。4.選擇標(biāo)準(zhǔn)的接桿，導(dǎo)向裝置等并決定它們的結(jié)構(gòu)、參數(shù)及尺寸。5.標(biāo)明主軸、接桿（卡頭）、夾具（導(dǎo)向）與工件之間的聯(lián)系尺寸，配合及其精度。6.根據(jù)機床要求的

20、生產(chǎn)率及刀具、材料特點等，合理確定并標(biāo)注各軸的切削用量。7.決定機床動力部件的工作行程及工作循環(huán)。2.2.2 選擇刀具、工具、導(dǎo)向裝置并標(biāo)注其相關(guān)位置及尺寸1.刀具的選擇選擇刀具時，在鉆工件左邊的孔時，不僅要完成17孔的鉆削同時要完成12孔的鉆削，在這里我們選擇復(fù)合鉆頭來一次性完成這兩個孔的加工。在這里我們不選擇階梯鉆是因為相對于階梯鉆來說，復(fù)合鉆頭彌補了階梯鉆修磨次數(shù)少，壽命低的特點。我們知道麻花鉆的螺旋角一般在18°30°范圍內(nèi)，大直徑鉆頭取大值，而復(fù)合鉆因大小直徑的因素，螺旋角不相等，造成銑排屑槽時發(fā)生干涉現(xiàn)象，為了減少干涉，按大小直徑的平均值選取，兩直徑相近時，按大

21、直徑選取。直徑相差大于10時，則應(yīng)考慮小直徑一般實際加工中，復(fù)合鉆螺旋角應(yīng)選30°32°為適宜。2.導(dǎo)向的選擇鉆頭工作時導(dǎo)向模板內(nèi)的導(dǎo)套會不斷的磨損，達到一定程度必須更換，因此采用可換導(dǎo)套。導(dǎo)套內(nèi)采用襯套，這樣可以避免導(dǎo)向模板的頻繁更換。本設(shè)計的左移動部件采用活動鉆模板導(dǎo)向，右移動部件的導(dǎo)向裝置固定在夾具上，均為固定式單支點導(dǎo)向。由機床夾具手冊得鉆套、襯套和配套螺釘?shù)某叽?。固定式?dǎo)向裝置的導(dǎo)套裝在夾具上固定不動，刀具和刀桿導(dǎo)向部分在導(dǎo)套內(nèi)可以轉(zhuǎn)動和移動。這種導(dǎo)向精度較高，但容易磨損，當(dāng)轉(zhuǎn)速較高時，會引起導(dǎo)向部分摩擦而產(chǎn)生熱變形，造成“別勁”現(xiàn)象或因?qū)驖櫥涣己颓邢鲏m末滲入

22、，使刀具或刀桿與導(dǎo)套“咬死”。因此，導(dǎo)向表面旋轉(zhuǎn)線速度不宜過高，應(yīng)盡量保持在20m/min;本設(shè)計鉆頭線速度=16.1m/min，理論上符合要求。3.初定主軸類型、尺寸、外伸長度參照組合機床設(shè)計簡明手冊表6-11及表8-1綜合考慮；4.選擇接桿、浮動卡頭本道工序為鉆孔，主軸與刀具之間應(yīng)采用剛性連接而非浮動連接，因此采用接桿連接。由組合機床設(shè)計簡明手冊表8-1得接桿型號A36/莫氏2號及尺寸。5注意事項：（1）導(dǎo)向直徑的選擇 若孔的直徑太小，會不能承受刀具的扭矩，刀具易折斷。若直徑過大，則增加了導(dǎo)套與刀具導(dǎo)向部分的接觸面積，產(chǎn)生大量的熱，不能盡快的釋放，刀具導(dǎo)向部分膨脹而產(chǎn)生“咬死”現(xiàn)象。（2）

23、本道鉆孔加工工序中涉及到一個危險區(qū)域。當(dāng)左右兩個鉆頭加工到中間時，由于被加工零件中間是對通的，所以兩個鉆頭很有可能會發(fā)生碰撞，這種碰撞是絕對不允許的。雖然時序控制也可以解決這個問題，但時序控制不可靠。本設(shè)計采用的是擋鐵限位，鉆削開始時兩邊同時開鉆，當(dāng)右邊鉆頭運動到危險區(qū)域時進入待鉆狀態(tài)，只有當(dāng)左邊鉆頭返回到預(yù)設(shè)距離時，才給右邊待鉆鉆頭一個信號，使其繼續(xù)完成整個工作循環(huán)。2.2.3 確定動力部件的工作循環(huán)及工作行程工作循環(huán)：啟動開始，兩邊同時開鉆 右邊鉆頭運動到危險區(qū)域時進入待鉆狀態(tài)，左邊鉆頭工作繼續(xù) 左邊鉆頭返回到預(yù)設(shè)距離時，右邊鉆頭由待鉆狀態(tài)轉(zhuǎn)為工進狀態(tài) 鉆削完成，右邊鉆頭退回起始位置，一次

24、循環(huán)結(jié)束113.8孔工作行程的確定： 工進長度=25mm 快退長度=工進長度+快進長度=90mm 快進長度=65mm 2. 8.8孔工作行程的確定： 工進長度=45mm 快退長度=工進長度+快進長度=180mm 快進長度=135mm2.2.4 其他注意的問題1. 加工示意圖應(yīng)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。2. 圖中尺寸應(yīng)標(biāo)注完整，尤其是從多軸箱端面至刀尖的軸向尺寸鏈應(yīng)齊全，以便于檢查行程和調(diào)整機床。圖中應(yīng)表示出機床動力部件的工作循環(huán)圖及各行程長度。3. 加工示意圖應(yīng)有必要的說明如：被加工零件的名稱、圖號、材料、硬度、加工余量、毛坯要求、是否加冷卻液及其它特殊工藝要求

25、等。2.3 機床聯(lián)系尺寸圖2.3.1 機床聯(lián)系尺寸總圖的作用和內(nèi)容機床聯(lián)系尺寸總圖是表示機床的配置形式、主要構(gòu)成及各部件安裝位置、相互聯(lián)系、運動關(guān)系和操作方位的總體布局圖。用以檢驗各部件相互位置及尺寸聯(lián)系能否滿足加工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(shè)計提供重要依據(jù)。（本設(shè)計機床聯(lián)系尺寸圖參照圖2-3）機床聯(lián)系尺寸總圖主要包括：1. 表明機床的配置形式和總布局。以適當(dāng)?shù)囊晥D用同一比例畫出各個主要部件的外廓形狀和位置。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(guān)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

26、和前后形成備量尺寸。3. 標(biāo)注主要通用部件的規(guī)格代號和電動機的型號、功率及轉(zhuǎn)速，并標(biāo)出機床分組標(biāo)號及組件的名稱，全部組件應(yīng)包括機床全部通用部件及專用零部件，不得泄露。4. 表明機床驗收標(biāo)準(zhǔn)及安裝規(guī)程。（ 圖2-3 聯(lián)系尺寸圖）2.3.2 各個部件的選擇一、動力部件的選擇動力部件的選擇主要是確定動力箱和動力滑臺，動力箱規(guī)格要與滑臺匹配，其驅(qū)動功率主要是依據(jù)多軸箱所需傳遞的切削功率來選用。在不要精確計算多軸箱功率或多軸箱尚未設(shè)計出來之前，可按公式粗略估計。(1)動力箱的選擇 由組合機床設(shè)計簡明手冊表5-39得：再由組合機床設(shè)計簡明手冊表5-40得: 動力箱與多軸箱、滑臺的聯(lián)系尺寸二、多軸箱的外輪廓

27、尺寸的確定本機床多軸箱的外輪廓尺寸確定為：長×高×寬=400mm×400mm×250mm2.3.3 繪制機床聯(lián)系尺寸總圖的注意事項及機床的具體分組機床聯(lián)系尺寸總圖應(yīng)按機床加工終了狀態(tài)繪制。圖中應(yīng)畫出機床個部件在長、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(yīng)注明通用部件型號、規(guī)格和電動機型號、功率及轉(zhuǎn)速；對機床各個組成部件標(biāo)注分組編號。當(dāng)工件上加工部件對工件中心線不對稱時，應(yīng)注明動力部件中心線同夾具中心線的偏量。對機床單獨安裝的液壓站和電氣控制柜及控制臺等設(shè)備應(yīng)確定安裝位置。繪制機

28、床聯(lián)系尺寸總圖時，各部件應(yīng)嚴(yán)格按同一比例繪制，并仔細(xì)檢查長、寬、高三個坐標(biāo)方向的尺寸鏈均要封閉。同樣，機床加工方向從工件中心到夾具、多軸箱、滑臺、再由滑臺返回到滑座前端、側(cè)底座、中間底座、工件中心的尺寸鏈也應(yīng)封閉。為便于設(shè)計和組織生產(chǎn)，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：1 第1019組支承部件。一般由通用的側(cè)底座、立柱及底座和專用中間底座等組成。2 第2029組夾具及輸送設(shè)備。夾具是組合機床主要的專用部件，常編為20組，包括工件定位夾緊及固定導(dǎo)向部分。3 第3039組電氣設(shè)備。電氣設(shè)計常編為30組，包括原理圖、接線圖和安裝圖等設(shè)計，專用操縱臺、控制柜等則另編組號。4

29、第4049組傳動裝置。包括機床中所有動力部件如動力滑臺、動力箱等通用部件。編號40組，其余修改部分內(nèi)容或?qū)Ｓ玫膫鲃釉O(shè)備則單獨編組。5 第5059組液壓和氣動裝置。6 第6069組刀具、工具、量具和輔助工具等。7 第7079組多軸箱及其附屬部件。8 第8089組冷卻、排屑及潤滑裝置。9 第9099組電氣、液壓、氣動等。2.4機床生產(chǎn)率計算卡根據(jù)加工示意圖所確定的工作性循環(huán)及切削用量等，就可以計算機床生產(chǎn)率并編制生產(chǎn)率計算卡。生產(chǎn)率計算卡是反映機床生產(chǎn)節(jié)拍或?qū)嶋H生產(chǎn)率和切削用量、動作時間、生產(chǎn)綱領(lǐng)及負(fù)荷率等關(guān)系的技術(shù)文件。它是用戶驗收機床生產(chǎn)效率的重要依據(jù)。（本設(shè)計生產(chǎn)率計算卡見下圖圖2-4）2.

30、4.1 理想生產(chǎn)率Q理想生產(chǎn)率Q（單件為件/h）是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)A（包括備品及廢品率）所要求的機床生產(chǎn)率。它與全年工時總數(shù)t有關(guān)，一般情況下，單班制t取2100h，兩班制t取4200h，則 Q= 2.4.2 實際生產(chǎn)率Q1實際生產(chǎn)率Q1（單位為件/h）是指所設(shè)計的機床每小時實際可生產(chǎn)的零件數(shù)量。即 Q1=式中 T單生產(chǎn)一個零件所需時間（min），可按下式計算：T單=t切+t輔=（+ +t停）+（-+t移+t裝、卸）式中：L1、L2分別為刀具第I、第II工作進給長度，單位為mmVf1、Vf2分別為刀具第I、第II工作進給量，單位為mm/min t停當(dāng)加工沉孔、止口、鍯窩、倒角、光整表面時，滑臺

31、在死擋鐵上的停留時間，通常指刀具在加工終了時無進給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)510轉(zhuǎn)所需要的時間。、分別為動力部件快進、快退行程長度，單位為mm；動力部件快速行程速度。用機械動力部件時取56mm/min;用液壓動力部件時取310mm/min；t直線移動或回轉(zhuǎn)工作臺進行一次工位轉(zhuǎn)換時間，一般取0.1mm；t工件裝、卸時間（包括定位或撤銷定位、夾緊或松開、清理基面或切屑及吊運工件等）。它取決于裝卸自動化程度。工件大小、裝卸是否方便及工人的熟練程度。通常取0.31.5min。如果計算出的機床實際生產(chǎn)率不能滿足理想生產(chǎn)率要求，即Q1<Q,則必須重新選擇切削用量或修改機床設(shè)計方案。2.4.3 機床負(fù)荷率()當(dāng)Q1

32、>Q時，機床負(fù)荷率為二者之比。即=組合機床負(fù)荷率一般為0.750.90。2.4.4 編制生產(chǎn)率計算卡年生產(chǎn)綱領(lǐng)30萬件，兩班制。1. 理想生產(chǎn)率Q Q= =件/h=65件/h 2.實際生產(chǎn)率Q1輔助時間 T輔=0.5min完成一次的總工時為3.198min，單件工時為1.599min。則實際生產(chǎn)率Q1： Q=件/h=37件/h3.機床負(fù)荷率=81%（圖2-4 生產(chǎn)率計算卡）第三章 多軸箱設(shè)計3.1多軸箱的用途和分類多軸箱是組合機床的重要專用部件。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(shè)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，與動力箱一起安裝于進

33、給滑臺，可完成鉆、擴、鉸、鏜孔等加工工序。多軸箱一般具有多根主軸同時對一列孔系進行加工。但也有單軸的，用于鏜孔居多。多軸箱按結(jié)構(gòu)特點分為通用（即標(biāo)準(zhǔn)）多軸箱和專用多軸箱兩大類。前者結(jié)構(gòu)典型，能利用通用的箱體和傳動件；后者結(jié)構(gòu)特殊，往往需要加強主軸系統(tǒng)剛性，而使主軸及其某些傳動件必須專門設(shè)計，故專用多軸箱通常指“剛性主軸箱”，即采用不需刀具導(dǎo)向裝置的剛性主軸和用精密滑臺導(dǎo)軌來保證加工孔的位置精度。通用多軸箱則采用標(biāo)準(zhǔn)主軸，借助導(dǎo)向套引導(dǎo)刀具來保證被加工孔的位置精度。通用多軸箱又分為大型多軸箱和小型多軸箱，這兩種多軸箱設(shè)計方法基本相同。3.2多軸箱總體設(shè)計多軸箱是由通用零件如箱體、主軸、傳動軸、齒

34、輪和附加機構(gòu)等組成。多軸箱是組合機床的重要部件之一，它關(guān)系到整臺機床的好壞。具體設(shè)計時，除了要熟悉主軸箱本身的一些設(shè)計規(guī)律和要求外，還必須依據(jù)“三圖一卡”，仔細(xì)分析研究零件的加工部位，工藝要求，確定主軸箱與被加工零件、機床其它部件的相互關(guān)系。3.2.1 多軸箱的一般設(shè)計順序繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖、確定主軸結(jié)構(gòu)、軸頸及齒輪模數(shù)；擬定傳動系統(tǒng)；計算主軸、傳動軸坐標(biāo)（也可用計算機計算和驗算箱體軸孔的坐標(biāo)尺寸），繪制坐標(biāo)檢查圖；繪制多軸箱總圖，零件圖及編制組件明細(xì)表。3.2.2 多軸箱設(shè)計的主要內(nèi)容及注意事項1、根據(jù)機床聯(lián)系尺寸圖，繪制多軸箱外形圖，并標(biāo)注輪廓尺寸及與動力箱驅(qū)動軸的相對位置尺寸。2、

35、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)動軸的相對位置尺寸。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尺寸與零件工序圖上的基準(zhǔn)經(jīng)常不重合，應(yīng)根據(jù)多軸箱與加工零件的相對位置找到統(tǒng)一基準(zhǔn)，并標(biāo)出其相對位置關(guān)系尺寸，然后跟據(jù)零件工序圖各孔位置尺寸，算出多軸箱上各主軸坐標(biāo)。3、根據(jù)加工示意圖標(biāo)注各主軸轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向主軸逆時針（面對主軸看）可不標(biāo)，只注順時針轉(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等。5、標(biāo)明動力部件型功率、轉(zhuǎn)速及其它重要性能參數(shù)等。3.2.3 主軸、齒輪的確定

36、及動力計算。1、主軸型式和直徑、齒輪模數(shù)的確定主軸的型式和直徑，主要取決于工藝方法、刀具主軸聯(lián)系結(jié)構(gòu)、刀具的進給抗力和切削轉(zhuǎn)矩。如鉆孔時常采用滾珠軸承主軸；擴、鏜、鉸孔等工序常采用滾錐軸承主軸；主軸間距較小時常選用滾針軸承主軸。滾針軸承精度較低、結(jié)構(gòu)剛度及裝配工藝性較差，除非軸距限制，一般不選用。攻螺紋主軸因靠模桿在主軸孔內(nèi)作軸向移動，為獲得良好的導(dǎo)向性，一般采用雙鍵結(jié)構(gòu)，不用軸向定位。主軸直徑按加工示意圖所示主軸類型及外伸尺寸初步確定。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)完后在驗算某些關(guān)鍵軸頸。齒輪模數(shù)m（單位為mm）一般用類比法確定，也可按公式估算，即： m（30-32

37、） (注：為齒輪所傳遞的功率，單位為KW；為一對嚙合齒輪中的小齒輪齒數(shù)；為小齒輪的轉(zhuǎn)速，單位為r/min)多軸箱的齒數(shù)模數(shù)常用2、2.5、3、3.5、4幾種。故取齒輪的模數(shù)為3mm本設(shè)計中有二級傳動，模數(shù)分別為：3mm和4mm2、多軸箱所需動力的計算。多軸箱的動力計算包括多軸箱的功率和進給力兩項。傳動系統(tǒng)確定后，多軸箱所需功率P按下列公式計算： P= P+ P+ P=+單位都為KW；多軸箱所需的進給力F（單位為N）可按下列計算： F =式中F各主軸所需的軸向切削力（見組合機床簡明設(shè)計手冊表620）單位為N 。實際上，為克服滑臺移動引起的摩擦阻力，動力滑臺的進給力應(yīng)大于F。3.2.4 多軸箱傳動

38、設(shè)計多軸箱傳動設(shè)計，是根據(jù)動力箱驅(qū)動軸位置和轉(zhuǎn)速、各主軸位置及轉(zhuǎn)速要求，設(shè)計傳動鏈，把驅(qū)動軸與各主軸連接起來，使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。1.對多軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求1)在保證主軸的強度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的條件下，力求使傳動軸和齒輪的規(guī)格、數(shù)量為最少。為此，應(yīng)盡量用一根中間周帶動多根主軸，并將齒輪布置在同一排上。當(dāng)中心距不符合標(biāo)準(zhǔn)時，可采用變位齒輪或略改變傳動比的方法解決。2)盡量不用主軸帶動主軸的方案，以免增加主軸負(fù)荷，影響加工質(zhì)量。遇到主軸分布較密，布置齒輪的空間受到限制或主軸負(fù)荷較小、加工精度要求不高時，也可用一根強度較高的主軸帶動1-2根主軸的傳動方案。3)為使結(jié)構(gòu)緊湊，多軸箱內(nèi)齒

39、輪副的傳動比一般要求大于（最佳傳動比為1-），后蓋內(nèi)齒輪傳動比允許取-；盡量避免升速傳動。4)用于粗加工主軸上的齒輪，應(yīng)設(shè)置在第排，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，最好從動力箱驅(qū)動軸齒輪傳動開始，就分兩條傳動路線，以免影響加工精度。6)剛性鏜孔主軸上的齒輪，其分度圓直徑要盡可能大于被加工的孔徑，以減少振動，提高運動平穩(wěn)性。7)驅(qū)動軸直接帶動的傳動軸數(shù)不能超過兩根，以免給裝配帶來困難。2. 擬定多軸箱傳動系統(tǒng)的基本方法擬定多軸箱傳動系統(tǒng)的基本方法是：先把全部主軸中心盡可能分布在幾個同心圓上，在各個同心圓的圓心分別設(shè)置中心傳動軸：非同心圓分布的一些主軸，也宜設(shè)置中間傳動軸（

40、如一根傳動軸帶二根或三根主軸）；然后根據(jù)已選定的各中心傳動軸再取圓心，并用最少的傳動軸帶動這些中心傳動軸；最后通過合攏傳動軸與動力箱驅(qū)動軸連接起來。（1） 主軸分布類型常見的有：同心圓分布，直線分布，任意分布。（2） 確定驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向及其在多軸箱上的位置 驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速按動力箱型號選定；動力箱與多軸箱連接時，應(yīng)注意驅(qū)動中心一般設(shè)置于多軸箱箱體寬度的中心線上，其中心高度則取決于所選動力箱的型號規(guī)格。驅(qū)動軸中心位置在機床聯(lián)系尺寸圖中已經(jīng)確定。（3）用最少的傳動軸及齒輪副把驅(qū)動軸和各主軸連接起來 在多軸箱設(shè)計原是依據(jù)圖中確定了各主軸的位置，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)上，首先分析主軸位置，擬定傳動方案，選定齒輪模

41、數(shù)，再通過“計算、作圖和多次試湊”相結(jié)合的方法，確定齒輪數(shù)和中間傳動軸的位置及轉(zhuǎn)速。1） 齒輪齒數(shù)計算、 本設(shè)計中一級、二級傳動的嚙合中心距，單位為mm； 本設(shè)計中一級傳動的嚙合齒輪副傳動比 ； 本設(shè)計中二級傳動的嚙合齒輪副傳動比； 主動輪齒數(shù)； 、 從動輪1和從動輪2齒數(shù)；、 一級齒輪和二級齒輪的模數(shù)；2） 傳動路線設(shè)計原先的設(shè)計是采用兩個中間過渡齒輪，實際在排列齒輪時，采用一個中間過度齒輪即可以實現(xiàn)設(shè)計要求，而且相互之間不發(fā)生干涉。這樣的設(shè)計省去了一個齒輪和一根軸，簡化了設(shè)計，節(jié)約了成本，而且對多軸箱的整體性能沒有什么大的影響。（4） 多軸箱常采用葉片油泵潤滑，油泵供油至分油器經(jīng)油管分送各

42、潤滑點。本設(shè)計由于結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)速不高，所以采用油脂潤滑。3、傳動零件的校核 （1） 驗算傳動軸的直徑 總轉(zhuǎn)矩 T =作用在第n個軸上的轉(zhuǎn)矩，傳動軸至第n個主軸之間的傳動比。再由組合機床設(shè)計簡明手冊表3-4（軸能承受的轉(zhuǎn)矩）得： ； ； 許用的剪切應(yīng)力，本設(shè)計中軸的材料為45鋼，45剛的剪切應(yīng)力為31MPa;B 系數(shù)，查表可得; 軸的抗扭截面模數(shù)（）。本設(shè)計中軸為實心軸，所以;將本設(shè)計 T（T=）帶入驗算可知本設(shè)計的傳動軸符合要求，可以承受預(yù)加載荷。(2) 齒輪模數(shù)的驗算 一般只對多軸箱中承受載荷最大、最薄弱的齒輪進行接觸強度和彎曲強度驗算，本設(shè)計對扭矩最大的傳動軸齒輪進行的校驗。驗算公式參照了

43、機床課程設(shè)計指導(dǎo)。3.2.5 多軸箱坐標(biāo)設(shè)計坐標(biāo)計算就是根據(jù)已知的驅(qū)動軸和主軸的位置及傳動關(guān)系，精確計算各中間傳動軸的坐標(biāo)。其目的是為多軸箱箱體零件補充加工圖提供孔的坐標(biāo)尺寸，并用于繪制坐標(biāo)檢查圖來檢查齒輪排列、結(jié)構(gòu)布置是否正確合理。其設(shè)計步驟如下：1）選擇加工基準(zhǔn)坐標(biāo)系XOY，計算主軸、驅(qū)動軸坐標(biāo)加工基準(zhǔn)坐標(biāo)系的選擇為便于加工多軸箱體，設(shè)計時必須選擇基準(zhǔn)坐標(biāo)系。通常采用直角坐標(biāo)系XOY。常用的方法有:坐標(biāo)原點選在定位銷孔上；坐標(biāo)系的橫軸（X軸）選在箱體底面，縱軸（Y）通過定位銷孔。計算主軸、驅(qū)動軸的坐標(biāo)根據(jù)多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖，按選定的基準(zhǔn)坐標(biāo)系XOY計算出或標(biāo)出各主軸及驅(qū)動軸的坐標(biāo)。2）計

44、算傳動軸的坐標(biāo)計算傳動軸的坐標(biāo)時，先算出于主軸有直接傳動軸坐標(biāo)，然后計算其他傳動軸坐標(biāo)。傳動軸的傳動形式有很多，一般分為三類：與一軸定距；與二軸定距；與三軸定距。3）驗算主軸箱箱體零件上的孔系是按計算失誤坐標(biāo)加工的，而裝配時，要求兩軸上的齒輪能正常嚙合，因此必須驗算根據(jù)坐標(biāo)計算確定的實際中心距A是否符合兩軸間嚙合齒輪要求的標(biāo)準(zhǔn)中心距R。R與A的差值即=R-A4）坐標(biāo)換算將計算的各軸坐標(biāo)值換成基準(zhǔn)坐標(biāo)架上的坐標(biāo)尺寸，列出各軸坐標(biāo)數(shù)值表，以便箱體孔系的加工。3.2.6 繪制多軸箱總圖及零件圖1、多軸箱總圖設(shè)計通用多軸箱總圖設(shè)計包括繪制主視圖、展開圖，側(cè)視圖以及編寫裝配表（本設(shè)計暫略）和制定技術(shù)條件

45、。(1)主視圖主視圖主要用來以表明多軸箱的傳動系統(tǒng)，齒輪排布位置，附加機構(gòu)及潤滑裝置的位置，手柄軸的位置和各軸的編號，因此，只要在原來設(shè)計的傳動系統(tǒng)圖基礎(chǔ)上加潤滑和軸的編號就可以了。(2)展開圖組合機床通用多軸箱與普通機床變速箱相比，一方面主軸多，齒輪嚙合關(guān)系比較復(fù)雜，另一方面多軸箱箱體各主軸和傳動軸及其上的零件大多通用化，而且排列是有規(guī)律的，因此除很簡單的多軸箱外，一般采用簡單的展開圖并裝配來表示主軸箱的裝配結(jié)構(gòu)。(3)主軸和傳動軸裝配表多軸箱內(nèi)的零件數(shù)量很多，規(guī)格不一，把每根軸的零件的規(guī)格，尺寸和數(shù)量用裝配表表示，不僅使圖形清楚醒目，節(jié)省設(shè)計時間，而且有利于組織生產(chǎn)，裝配方便。(4) 主軸箱的技術(shù)條件：在多軸箱總圖上應(yīng)注明總圖上多軸箱部裝要求1）多軸箱制造和驗收技術(shù)條件：多軸箱