677 離合器壓盤螺紋孔攻絲組合機床及專用夾具設計【全套6張CAD圖】

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According above idea, the 4-spindle modular machine tool has been designed. This paper presents the design and calculating of each part of this machine tool. Key words Modular machine tool, Clutch plate 33 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 1 緒論 1 1.1 機床在國民經濟的地位及其發(fā)展簡史 1 1.2 組合機床的國內、外現狀 2 1.2.1 國內組合機床現狀 3 1.2.2 國外組合機床現狀 4 1.3 機床設計的目的、要求 5 1.3.1 設計的目的 5 1.3.2 設計要求 5 2 總體方案設計 6 2.１ 工藝方案 6 2.2 配置形式 6 2.2.1 確定組合機床的配置形式和結構方案 6 2.3 “三圖一卡”的編制 7 2.3.1.被加工零件圖 7 2.3.2 加工示意圖 8 2.3.3 繪制加工示意圖的有關計算 8 2.3.5 機床聯系尺寸圖 12 2.3.6 生產率卡 16 3. 主軸箱設計 20 3.1 繪制主軸箱設計原始依據圖 20 3.2主軸結構形式的選擇及動力計算 22 3.2.1初步確定齒輪模數 22 3.2.2主軸箱的動力計算 22 3.3傳動系統的設計與計算 23 3.3.1傳動系統設計 23 3.3.2 驗算各主軸轉速 24 3.4主軸箱的坐標計算 25 3.4.1 計算各傳動軸的坐標 25 3.4.2繪制坐標檢查圖 25 3.5 主軸箱總圖設計 26 3.5.1 主視圖和側視圖 26 3.5.2 展開圖 27 3.5.3主軸和傳動軸裝配表 27 4 夾具設計 29 4.1 機床夾具的概述 29 4.1.1 機床夾具的組成 29 4.1.2 機床夾具的類型 29 4.2 工件的定位和夾具的定位設計 29 4.3 夾緊方案的設計 29 結論 31 參考文獻 32 致謝 33 1 緒論 1.1 機床在國民經濟的地位及其發(fā)展簡史 現代社會中，人們?yōu)榱烁咝?、經濟地生產各種高質量產品，日益廣泛的使用各種機器、儀器和工具等技術設備與裝備。為制造這些技術設備與裝備，又必須具備各種加工金屬零件的設備，諸如鑄造、鍛造、焊接、沖壓和切削加工設備等。由于機械零件的形狀精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法來達到，特別是形狀復雜、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在機床上經過幾道甚至幾十道切削加工工藝才能完成。因此，機床是現代機械制造業(yè)中最重要的加工設備。在一般機械制造廠中，機床所擔負的加工工作量，約占機械制造總工作量的40%～60%，機床的技術性能直接影響機械產品的質量及其制造的經濟性，進而決定著國民經濟的發(fā)展水平。可以這樣說，如果沒有機床的發(fā)展，如果不具備今天這樣品種繁多、結構完善和性能精良的各種機床，現代社會目前所達到的高度物質文明將是不可想象的。 一個國家要繁榮富強，必須實現工業(yè)、農業(yè)、國防和科學技術的現代化，這就需要一個強大的機械制造業(yè)為國民經濟各部門提供現代化的先進技術設備與裝備，即各種機器、儀器和工具等。然而，一個現代化的機械制造業(yè)必須要有一個現代化的機床制造業(yè)做后盾。機床工業(yè)是機械制造業(yè)的“裝備部”、“總工藝師”，對國民經濟發(fā)展起著重大作用。因此，許多國家都十分重視本國機床工業(yè)的發(fā)展和機床技術水平的提高，使本國國民經濟的發(fā)展建立在堅實可靠的基礎上。 機床是人類在長期生產實踐中，不斷改進生產工具的基礎上生產的，并隨著社會生產的發(fā)展和科學技術的進步而漸趨完善。最原始的機床是木制的，所有運動都是由人力或畜力驅動，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它們實際上并不是一種完整的機器?，F代意義上的用于加工金屬機械零件的機床，是在18世紀中葉才開始發(fā)展起來的。當時，歐美一些工業(yè)最發(fā)達的國家，開始了從工場手工業(yè)向資本主義機器大工業(yè)生產方式的過渡，需要越來越多的各種機器，這就推動了機床的迅速發(fā)展。為使蒸汽機的發(fā)明付諸實用，1770年前后創(chuàng)制了鏜削蒸汽機汽缸內孔用的鏜床。1797年發(fā)明了帶有機動刀架的車床，開創(chuàng)了用機械代替人手控制刀具運動的先聲，不僅解放了人的雙手，并使機床的加工精度和工效起了一個飛躍，初步形成了現代機床的雛型。續(xù)車床之后，隨著機械制造業(yè)的發(fā)展，其他各種機床也陸續(xù)被創(chuàng)制出來。至19世紀末，車床、鉆床、鏜床、刨床、拉床、銑床、磨床、齒輪加工機床等基本類型的機床已先后形成。 上世紀初以來，由于高速鋼和硬質合金等新型刀具材料相繼出現，刀具切削性能不斷提高，促使機床沿著提高主軸轉速、加大驅動功率和增強結構剛度的方向發(fā)展。與此同時，由于電動機、齒輪、軸承、電氣和液壓等技術有了很大的發(fā)展，使機床的轉動、結構和控制等方面也得到相應的改進，加工精度和生產率顯著提高。此外，為了滿足機械制造業(yè)日益廣闊的各種使用要求，機床品種的發(fā)展也與日俱增，例如，各種高效率自動化機床、重型機床、精密機床以及適應加工特殊形狀和特殊材料需要的特種加工機床相繼問世。50年代，在綜合應用電子技術、檢測技術、計算技術、自動控制和機床設計等各個領域最新成就的基礎上發(fā)展起來的數控機床，使機床自動化進入了一個嶄新的階段，與早期發(fā)展的僅適用于大批大量生產的純機械控制和繼電器接觸器控制的自動化相比，它具有很高柔性，即使在單件和小批生產中也能得到經濟的使用。 綜觀機床的發(fā)展史，它總是隨著機械工業(yè)的擴大和科學技術的進步而發(fā)展，并始終圍繞著不斷提高生產效率、加工精度、自動化程度和擴大產品品種而進行的，現代機床總的趨勢仍然是繼續(xù)沿著這一方向發(fā)展。 我國的機床工業(yè)是在1949年新中國成立后才開始建立起來的。解放前，由于長期的封鎖統治和19世紀中葉以后帝國主義的侵略和掠奪，我國的工農業(yè)生產非常落后，既沒有獨立的機械制造業(yè)，更談不上機床制造業(yè)。至解放前夕，全國只有少數城市的一些規(guī)模很小的機械廠，制造少量簡單的皮帶車間、牛頭刨床和砂輪等；1949年全國機床產量僅1000多臺，品種不到10個。 解放后，黨和人民政府十分重視機床工業(yè)的發(fā)展。在解放初期的三年經濟恢復時期，就把一些原來的機械修配廠改建為專業(yè)廠；在隨后開始的幾個五年計劃期間，又陸續(xù)擴建、新建了一系列機床廠。經過50多年的建設，我國機床工業(yè)從無到有，從小到大，現在已經成門類比較齊全，具有一定實力的機床工業(yè)體系，能生產5000多種機床通用品種，數控機床1500多種；不僅裝備了國內的工業(yè)，而且每年還有一定數量的機床出口。 我國機床行業(yè)的發(fā)展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，與世界先進水平相比，還有較大差距。為了適應我國工業(yè)、農業(yè)、國防和科學技術現代化的需要，為了提高機床產品在國際市場上的競爭能力，必須深入開展機床基礎理論研究，加強工藝試驗研究，大力開發(fā)精密、重型和數控機床，使我國的機床工業(yè)盡早躋身于世界先進行列。 1.2 組合機床的國內、外現狀 世界上第一臺組合機床于1908年在美國問世，30年代后組合機床在世界各國得到迅速發(fā)展。至今，它已成為現代制造工程（尤其是箱體零件加工）的關鍵設備之一。 現代制造工程從各個角度對組合機床提出了愈來愈高的要求，而組合機床也在不斷吸取新技術成果而完善和發(fā)展。 1.2.1 國內組合機床現狀 我國加入WTO以后，制造業(yè)所面臨的機遇與挑戰(zhàn)并存、組合機床行業(yè)企業(yè)適時調整戰(zhàn)略，采取了積極的應對策略，出現了產、銷兩旺的良好勢頭，截至2005年4月份，組合機床行業(yè)企業(yè)僅組合機床一項，據不完全統計產量已達1000余臺，產值達3.9個億以上，較2004年同比增長了10%以上，另外組合機床行業(yè)增加值、產品銷售率、全員工資總額、出口交費值等經濟指標均有不同程度的增長，新產品、新技術較去年年均有大幅度提高，可見行業(yè)企業(yè)運營狀況良好。 ⑴行業(yè)企業(yè)產品結構的變化 組合機床行業(yè)企業(yè)主要針對汽車、摩托車、內燃機、農機、工程機械、化工機械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專用設備，隨著我國加入WTO后與世界機床進一步接軌，組合機床行業(yè)企業(yè)產品開始向數控化、柔性化轉變。從近兩年是企業(yè)生產情況來看，數控機床與加工中心的市場需求量在上升，而傳統的鉆、鏜、銑組合機床則有下降趨勢，中國機床工具工業(yè)學會的《機床工具行業(yè)企業(yè)主要經濟指標報表》是統計數據顯示，僅從幾個全國大型重點企業(yè)生產情況看，2003年生產數控機床890臺，產值16187萬元，生產加工中心148臺，產值5770萬元；2004年生產數控機床985臺，產值25838萬元，生產加工中心159臺，產值7099萬元；而2005年，截至4月份，數控機床、加工中心、產值已接近2003年全年水平，故市場在向數控、高精制造技術和成套工藝裝備方面發(fā)展。 ⑵行業(yè)企業(yè)的快速轉變 “九五”后期，在組合機床行業(yè)企業(yè)的50多家組合機床分會會員中，僅有兩家企業(yè)實行了股份改造，一家企業(yè)退出國有轉為民營，其余的都是國有企業(yè)。而從2001至2002年，不到兩年的時間，就先后有十幾家企業(yè)實行股份制改造，一些小廠幾乎全部退出國有轉為民營，現在一些國家重點國有企業(yè)也在醞釀股份制改造，轉制已勢不可檔，“民營經濟在經歷了從被歧視，被藐視到不可小視和現在高度重視4個階段后，煥發(fā)勃勃生機?！苯M合機床行業(yè)企業(yè)正在以股份制、民營化等多種形式快速發(fā)展。 ⑶組合機床技術裝備現狀與發(fā)展趨勢 組合機床及其自動線是集機電于一體是綜合自動化度較高的制造技術和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質、經濟實用，因而被廣泛應用與工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電行業(yè)。我國的傳統的組合機床及組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產批量比較大的大中型的箱體類和軸類零件（近年研制的組合機床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成型面等。組合機床的分類繁多，有大型組合機床和小型組合機床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復合式，還有多工位回轉臺組合機床等；隨著技術的不斷是進步，一種新型的組合機床——柔性組合機床越來越受人們是親昧，它應用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換，配以可編程序控制器（PLC）、數字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅動系統，并能靈活適應多種加工的可調可變的組合機床。另外，近年來組合機床加工中心、數控組合機床、機床輔機等在組合機床行業(yè)中所占份額也越來越大。 由于組合機床及其自動線是一種技術綜合性很高的高技術專用產品，是根據用戶特殊要求而設計的，它涉及到加工工藝、刀具、測量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術。我國組合機床及其組合機床自動線總體技術水平比發(fā)達國家相對落后，國內所需的一些高水平組合機床及自動線幾乎都從國外進口。工藝裝備的大量進口勢必導致投資規(guī)模的擴大，并使產品生產成本提高。因此，市場要求我們不斷開發(fā)新技術、新工藝、研制新產品，由過去的“剛性”機床結構，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需要，真正成為剛柔兼?zhèn)涞淖詣踊b備。 1.2.2 國外組合機床現狀 80年代以來，國外組合機床技術在滿足精度和效率要求的基礎上，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機床的加工精度、多品種加工的柔性以及機床配置的靈活多樣方面均有新的突破性進展，實現了機床工作程序軟件化、工序高度集中、高效短節(jié)拍和多功能知道監(jiān)控。組合機床技術的發(fā)展趨勢是： ⑴廣泛應用數控技術 國外主要的組合機床生產廠家都有自己的系列化完整的數控組合機床通用部件,在組合機床上不僅一般動力部件應用數控技術,而且夾具的轉位或轉角、換箱裝置的自動分度與定位也都應用數控技術,從而進一步提高了組合機床的工作可靠性和加工精度。廣州標致汽車公司由法國雷諾公司購置的缸蓋加工生產線,就是由三臺自動換箱組合機床組成的,其全部動作均為數控,包括自動上下料的交換工作臺、環(huán)形主軸箱庫、動力部件和夾具的運動,其節(jié)拍時間為58秒。 ⑵發(fā)展柔性技術 80年代以來,國外對中大批量生產,多品種加工裝備采取了一系列的可調、可變、可換措施,使加工裝備具有了一定的柔性。如先后發(fā)展了轉塔動力頭、可換主軸箱等組成的組合機床;同時根據加工中心的發(fā)展,開發(fā)了二坐標、三坐標模塊化的加工單元,并以此為基礎組成了柔性加工自動線(FTL)。這種結構的變化,既可以實現多品種加工要求的調整變化快速靈敏,又可以使機床配置更加靈活多樣。 ⑶發(fā)展綜合自動化技術 汽車工業(yè)的大發(fā)展,對自動化制造技術提出了許多新的需求,大批量生產的高效率,要求制造系統不僅能完成一般的機械加工工序,而且能完成零件從毛坯進線到成品下線的全部工序,以及下線后的自動碼垛、裝箱等。德國大眾汽車公司KASSEL變速箱廠1987年投入使用的造價9000萬馬克的齒輪箱和離合器殼生產線,就是這種綜合自動化制造系統的典范。該系統由兩條相似對稱布置的自動線組成,三班制工作,每條線日產2000件,節(jié)拍時間為40秒。全線由12臺雙面組合機床、18臺三坐標加工單元、空架機器人、線兩端的毛坯庫和三坐標測量機組成,可實現3種零件的加工。空架機器人完成工件下線的碼垛裝箱工作。隨著綜合自動化技術的發(fā)展,出現了一批專門從事裝配、試驗、檢測、清洗等裝備的專業(yè)生產廠家,進一步提高了制造系統的配套水平。 ⑷進一步提高工序集中程度 國外為了減少機床數量,節(jié)省占地面積,對組合機床這種工序集中程度高的產品,繼續(xù)采取各種措施,進一步提高工序集中程度。如采用十字滑臺、多坐標通用部件、移動主軸箱、雙頭鏜孔車端面頭等組成機床或在夾具部位設置刀庫,通過換刀加工實現工序集中,從而可最大限度地發(fā)揮設備的效能,獲取更好的經濟效益。 1.3 機床設計的目的、要求 1.3.1 設計的目的 機床設計畢業(yè)設計，其目的在于通過機床主運動機械變速傳動系統的結構設計，使我們在擬定傳動和變速的結構方案過程中，得到設計構思、方案的分析、結構工藝性、機械制圖、零件計算、編寫技術文件和查閱資料等方面的綜合訓練，樹立正確的設計思想，掌握基本的設計方法，培養(yǎng)基本的設計方法，并培養(yǎng)了自己具有初步的結構分析、結構設計和計算能力。 1.3.2 設計要求 評價機床性能的優(yōu)劣，主要是根據技術—經濟指標來判定的。技術先進合理，亦即“質優(yōu)價廉”才會受到用戶的歡迎，在國內和國際市場上才有競爭力。機床設計的技術—經濟指標可以從滿足性能要求、經濟效益和人機關系等方面進行分析。 總體方案設計 2 總體方案設計 2.１ 工藝方案 根據工件示意圖，工件材料HT20～40，HB170～241。該零件主要是在工件單面進行多孔加工，屬大批量的中、小零件加工，因為是只完成攻絲工序，所以選擇單工位組合機床。工件安裝在機床的固定夾具里，夾具和工件都固定不動。因為被加工零件直徑較大，厚度卻較小。所以選擇立式機床。 機床工作循環(huán)如下： 上料——工件夾緊——滑臺快進——滑臺鎖緊——主軸啟動——攻絲靠模帶動絲錐工進——主軸反轉——進給滑臺快退——絲錐后退——滑臺快退——工件松開——下料 本設計是攻絲這一單一工序。 2.2 配置形式 零件加工工藝方案將決定組合機床的加工質量、生產率、總體布局和夾具結構等?？紤]到被加工的零件是鉆4個M8螺孔，而且這4個螺孔是沿φ301圓周方向性三等分平均分布，并針對零件的形狀、大小、材料、硬度、剛性、加工部位的結構特點、加工精度、表面粗糙度以及定位、夾緊方法、工藝過程、所采用的刀具及切削用量、現場的環(huán)境和條件、生產率要求等。　由于此設計是對4個孔攻絲，用一個工位完成。 制定工藝方案 1)裝卸、夾緊；2)攻絲。 2.2.1 確定組合機床的配置形式和結構方案 通常，在確定工藝方案的同時，也就大體上確定了組合機床的配置形式和結構方案。但是還要考慮下列因素的影響。 ⑴. 加工精度的影響 工件的加工精度要求，往往影響組合機床的配置形式和結構方案，例如，加工精度要求高時，應采用固定夾具的單工位組合機床，加工精度要求低時，可采用移動夾具的多工位組合機床；工件各孔間的位置精度要求高時，應采用在同一工位上對各孔同時精加工的方法；工件各孔同軸度要求高時，應單獨采用精加工等。 ⑵. 工件結構狀況影響 工件的形狀、大小和加工部位的結構特點，對機床的結構方案也有一定的影響。例如，對于外形尺寸和重量較大的工件，一般采用固定夾具的單工位組合機床，對多工序的中小型零件，則宜采用移動夾具的多工位組合機床；對于大直徑的深孔加工，宜采用具有剛性主軸的立式組合機床等。 ⑶. 生產率的影響 生產率往往是決定采用單工位組合機床、多工位組合機床還是組合機床自動線的重要因素。例如，從其他因素考慮應采用單工位組合機床，但由于滿足不了生產率的要求，就不得不采用多工位組合機床，甚至自動線來進行加工。而在多工位組合機床時，還要考慮：工位數不超過23個，并能滿足生產率要求時，應選用移動工作臺式組合機床；工位數超過4個時才選用回轉工作臺或鼓輪式組合機床。 ⑷. 現場條件的影響 使用組合機床的現場條件對組合機床的結構方案也有一定的影響。例如使用單位的氣候炎熱，車間溫度過高，使用液壓傳動機床不夠穩(wěn)定，則宜采用機械傳動的結構形式；使用單位刃磨刀具、維修、調整能力以及車間布置得情況，都將影響組合機床的結構方案。 2.3 “三圖一卡”的編制 編制“三圖一卡”的工作內容包括：繪制被加工零件圖、加工示意圖、機床聯系尺寸圖，編制生產率計算卡。“三圖一卡”是組合機床總體方案的具體體現。 2.3.1.被加工零件圖 被加工零件圖是根據選定的工藝方案，表明零件的形狀、尺寸、硬度、以及在所設計的組合機床上完成的工藝內容和所采用的定位基準、夾壓點的圖紙。是組合機床設計的主要依據，也是制造、驗收和調整機床的重要技術條件。 ⑴.在被加工零件圖上標注的內容有： a）加工零件的形狀、主要輪廓尺寸和本機床要加工部位的尺寸、精度 、表面粗燥度、形位精度等技術要求，以及對上道工序的技術要求等。 b）本工序所選定的定位基準，夾緊部位及夾緊方向。 c）被加工零件的名稱、編號、材料、硬度及被加工部位的加工余量等。 遵循繪制被加工零件圖的規(guī)定畫出零件圖見圖2.1。 圖2.1 2.3.2 加工示意圖 加工示意圖是被加工零件工藝方案在圖案上的反應，表示被加工零件在機床上的加工過程，刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對位置關系，機床的工作行程及工作循環(huán)等，使刀具、夾具、多軸箱、電氣和液壓系統設計選擇動力部件的主要依據，是整臺組合機床布局形式的原始要求，也是調整機床和刀具所必需的重要技術文件。 在加工示意圖在標注的內容有： ⑴機床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程。 ⑵工件、夾具、刀具及多軸箱之間的相對位置及其聯系尺寸。 ⑶主軸的結構類型、尺寸及外伸長度；刀具類型、數量和結構尺寸；導向裝置、攻螺紋靠模裝置的結構尺寸；刀具與導向裝置的配合，刀具、主軸之間連接方式。 2.3.3 繪制加工示意圖的有關計算 ⑴.刀具的選擇 選擇刀具，應考慮工藝要求與加工尺寸精度、工件材質、表面粗糙度及生產率的要求。只要條件允許應盡量選用標準刀具。為了提高工序集中程度或滿足精度要求，可以采用復合刀具?？准庸さ毒叩拈L度應保證加工終了時刀具螺旋槽尾端與導向套之間有3050mm距離，以便于排出切削和刀具磨損后又一定的向前調整量。 所以，根據零件要加工的孔是4個M8螺孔，參照以上要求，依據加工M8螺孔選擇M8絲錐。 ⑵ 導向套的選擇 a) 選擇導向類型 組合機床加工孔時，除采用剛性主軸加工方案外，零件上孔的位置精度主要靠刀具的導向裝置來保證。因此，正確選擇導向裝置的類型，合理確定其尺寸、精度，是設計組合機床的重要內容，也是繪制加工示意圖時必須解決的問題。導向裝置有兩大類，即固定式導向和旋轉式導向。在加工孔徑不大于40mm或摩擦表面線速度小于20m/min時，一般采用固定式導向，刀具或刀桿的導向部分，在導向套內即轉動又作軸向移動。固定導向裝置一般由中間套、可換導套華人壓套螺釘組成。中間套的作用是在可換導套磨損后，可較為方便的更換，不會破壞鉆模體上的孔的精度。所以本設計選擇固定式導向套。 b) 確定導向數量、選擇導向參數 導向數量應根據刀件形狀、內部結構、刀具剛性、加工精度及具體加工情況決定。通常對于小孔加工用單個導向加工。 導向的主要參數包括：導套的直徑及公差配合，導套的長度、導套離工件端面的距離等。導套的直徑為8mm，導套長度為（2～4）=16～32，取16導套到工件端面的距離==8（工件材料為鑄鐵時） ⑶ 初定切削用量 查表2.1攻絲切削速度： 表2.1 加工材料 鑄鐵 鋼及其合金 鋁及其合金 切削速度（米/分） 2.5～5 1.5～5 5～15 因為加工材料是鑄鐵，所以初選v為3米/分。 由 計算出=119.37 各主軸轉速（轉/分） 各主軸進給量（毫米/轉） 絲錐每分進給量（毫米/分） 得到 =119.37 切削功率 查《組合機床設計》書表3-19，3-20，3-21，3-22。得：加工M8螺紋，被加工材料是鑄鐵時，攻絲主軸的直徑是17 ，扭矩是5000 由此得：=0.192 ⑷初定主軸類型、尺寸、外伸長度和選擇接桿、浮動卡頭 a)主軸類型 主軸型式主要取決于進給抗力和主軸-刀具系統結構上的需要。主軸尺寸規(guī)格應根據選定的切削用量計算出切削扭矩M，查《組合機床設計》書表3-19，3-20，3-21，3-22。得：加工M8螺紋，被加工材料是鑄鐵時，攻絲主軸的直徑是17mm，扭矩是5000主軸類型為前后支承均為圓錐滾子軸承的主軸。攻絲靠模規(guī)格為1。主軸外伸選長主軸。，接桿莫氏圓錐號為1。 b) 接桿連接 選擇接桿主要是決定其號數，應根據刀具莫氏錐號和主軸外伸部分的內孔直徑d1而定。選擇接桿1（接桿1-L T0635-41，螺母23 T0642-41，墊22 T0654-41，平鍵4×20 GB1096-72）. c) 攻絲卡頭和攻絲靠模裝置 攻絲卡頭主要型式：絲錐超前進給的單向補償攻絲卡頭和主軸超前進給的單向補償攻絲卡頭。選主軸超前進給的攻絲卡頭。 攻絲靠模裝置的原理是“自引法”攻絲。選通用的TO281型攻絲靠模裝置。這種裝置易于調整。 圖2.2 攻絲靠模裝置 如圖2.2所示，攻絲靠模裝置由靠模桿1、靠模螺母7及支承套筒2等元件組成。絲錐通過心桿和攻絲卡頭8裝在靠模桿1的前端。靠模桿的中部支承在襯套4上，并與靠模螺母7相嚙合?？磕U的尾部與攻螺紋主軸相連接。攻螺紋主軸借助雙鍵將主運動傳給靠模桿，靠模桿隨著轉動可在主軸孔內移動一段距離，即攻螺紋靠模的工作行程。套筒裝在靠模頭前壁上，并用兩個壓板3固定，兩個壓板之連的布置角度決定于多軸箱的主軸數和主軸的分布情況。靠模螺母借助結合子6與套筒相連接，當靠模桿回轉時，因靠模螺母固定不動而迫使靠模桿向前進給，并推動絲錐切人工件。帶絲錐遇故障使靠模桿不能前進時，轉矩增大導致壓板打滑靠模螺母跟隨靠模桿同步回轉而停止進給，避免機構或絲錐損壞。所以裝配時壓板的壓力要適當。 為了保證絲錐穩(wěn)定可靠地攻入工件，又不干擾絲錐的自行引進，應使靠模桿每轉進給量與絲錐的自行引進量一致，即保證靠模桿螺距與絲錐螺距名義尺寸相同。而靠模螺距和絲錐螺距的制造誤差，可以通過套筒2內壓簧5和配用攻螺紋卡頭的方法進行補償。 ⑸確定動力部件的工作循環(huán)及工作行程 動力部件的工作循環(huán)是指：加工時動力部件從原始位置開始運動到加工終了位置又返回到原始位置的動作過程。 工作進給長度應等于工件加工部位長度與刀具切人長度和切出長度之和。因為是盲孔，所以=0，=5～10=10,=12-4=8，再多加上一部分余量， 得工件進給長度=18 快退長度等于快速引進與工件進給長度之和。快速引進是指動力部件把主軸箱連同刀具從原始位置送進到工作進給開始位置，其長度按加工具體情況確定。快退138=120+18 動力部件總行程長度除了應保證要求的工作循環(huán)工作行程外，還要考慮裝卸和調整刀具方便，即前后備量。 總行程138+82=220 圖2.3 加工示意圖 2.3.5 機床聯系尺寸圖 一般來說，組合機床是由標準的通用部件——動力滑臺，動力箱，各種工藝切削頭，側底座，立柱，立柱底座及中間底座加上專用部件——主軸箱，刀、輔具系統，夾具，液、電、冷卻、潤滑、排屑系統組合裝配而成。聯系尺寸圖用來表示機床各組成部件的相互裝配聯系和運動關系，以檢驗機床各部件相對位置及尺寸聯系是否滿足加工要求；通用部件的選擇是否合適；并為進一步開張主軸箱、夾具設計提供依據。 ⑴動力滑臺的選擇 通常根據滑臺的驅動方式所需進給力、進給速度、最大行程長度和加工精度等因素來選用合適的滑臺。初選1HY型液壓滑臺： a) 選擇動力滑臺及附屬部件 根據動力滑臺中，液壓滑臺與機械滑臺的優(yōu)缺點的比較：快進轉工進時，轉換位置精度較低且考慮到過載保護方面的原因，選擇液壓滑臺，根據前面計算得到的動力滑臺每分鐘進給量應比滑臺的最小進給量大50%，選擇1HY25Ⅱ型系列液壓滑臺。 具體液壓滑臺的主要技術參數見下表2.2： 表2.2 型號 臺面寬 臺面長 行程 進給力 快進速度 最小進給量 1HY25 250 500 400 10000 10 25 根據1HY25系列液壓滑臺，選擇該系列滑臺的附屬部件、支承部件以及配套設施部件，經過查《組合機床設計簡明手冊》可知，如下表2.3所示： 表2.3 部件 型號 立柱 滑臺側底座 立柱側底座 1HY25 1HY25M 1HY25G ⅠA ⅠB ⅡA ⅡB 250 400 1CL25 1CL25M 1CC251 1CC252 1CC251M 1CC252M 1CD251 1CD252 1CD251M 1CD252M 由于該機床所選擇的加工方式是立式單面，則該液壓滑臺的配置型式為立式。其具體配置時聯系尺寸以及相關部件的位置關系根據《組合機床設計簡明手冊》中表5—3來確定，相關的圖紙亦見參考書。 b) 確定進給速度 液壓滑臺是靠液壓系統中變量葉片泵供油，進口節(jié)流調速來實現液壓滑臺的工作進給速度在一定范圍內的無級調節(jié)。液壓在確定刀具的切削用量是所規(guī)定的工作進給速度應大于滑臺最小進給速度，1HY型滑臺為無級變速，工作進給速度為4～800范圍內快速移動速度為定值。則選取滑臺的型號為 1HY25型 c) 確定滑臺進程 由于滑臺的行程除保證足夠的工作行程外還應留有前備量和后備量。前備量的作用是使動力部件有一定的向前移動的余地，以彌補機床的制造誤差及刀具磨損后能向前調整，前備量一般取值范圍為10～20 本設計取前備量為20，后備量的作用是使動力部件有一定的向后移動的余地以方便裝卸刀具，后備量一般不小于40～50本設計取為50 所以總行程為： 工作行程+前備量+后備量=138+20+62=220 ⑵ 動力箱的選用 動力箱主要依據主軸箱所需的電動機功率來選用。主軸箱所需的電動機功率為 主=切+空+附 切=4×=4×0.192=0.768 空可根據軸的直徑及轉速查資料，得0.008 附是所傳功率的1%。 得P主=0.784 估算主===0.90 查組合機床設計簡明手冊，選擇1TD40Ⅰ型動力箱。電動機型號Y100L-6，電動機功率3.0，電動機轉速960，驅動軸轉速為480，動力箱輸出軸至箱底面高度為170. ⑶ 確定裝料高度 裝料高度是指及穿個上工件的定位基準面到地面的垂直距離。我國過去設計組合機床一般取裝料高度 H=850。為提高通用部件及支撐部件的剛度并考慮自動線設計時中間底座內襖安裝夾具輸送、冷卻排屑裝置，新頒布的組合機床標準推薦裝料高度H=1060，與國際標準（ISO）一致。在現階段，設計組合機床時，裝料高度視具體情況在H=850 ～1060之間選取。本機床裝料高度取H=935。 ⑷ 確定夾具輪廓尺寸 根據工件尺寸和形狀，考慮工件的定位件、夾緊機構、刀桿導向裝置的要求空間；并應滿足排屑和安裝的需要 夾具底座的輪廓尺寸由與之配合的滑臺底座輪廓尺寸，工件的輪廓尺寸形狀，具體結構為：底座直徑為700，高為356。 ⑸ 中間底座輪廓尺寸 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。其長度方向尺寸要根據所選動力部件（滑臺和滑座）及其配套部件（側底座）的位置關系，照顧各部件聯系尺寸的合理性來確定。非常重要的是，一定要保證加工終了位置時，工件端面至主軸箱前端面的距離不小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，主軸箱與夾具輪廓間應有便于機床調整、維修的距離。為便于切屑及冷卻液回收，中間底座周邊須有足夠寬度的溝槽。因此，中間底座采用側底座1CC32。 ⑹ 初步確定多軸箱輪廓尺寸 標準中規(guī)定立式配置的多軸箱總厚度為340 寬度和高度按標準尺寸系列表選取，通用主軸箱箱體的前蓋厚度為70，基型后蓋厚度為90，其余三種后蓋厚度為50，100，125，繪制機床聯系尺寸圖時，著重要確定的尺寸是主軸箱的寬度B和高度H及最低主軸高度。主軸箱寬度B、高度H的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關，可按下式確定： B=b+2b H=++ 式中：b——工件在寬度方向相距最遠的兩孔距離（）； ——最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（）； ——工件在高度方向相距最遠的兩孔距離（）； ——最低主軸高度（）。 b和h為已知尺寸。為保證主軸箱由排布齒輪的足夠空間，取 =100。 主軸箱最低主軸高度須考慮到與工件最低孔位置、機床裝料高度（H=900 ）、滑臺滑座總高（=250）、側底座高度（560）、滑座與側底座之間調整墊高度（5）等尺寸之間的關系來確定。對于該組合機床，要保證潤滑不致從主軸襯套處泄漏箱外，則： ﹥85~140 對于本組合機床的設計為： =150 若取100毫米，則可求出主軸箱輪廓尺寸為： B=b+2=305+2100=515 H=h++=305+150+100=550.5 根據上述計算值，按主軸箱輪廓尺寸系列標準，最后確定主軸箱輪廓尺寸為： BH=630630 ⑺ 機床聯系尺寸圖的畫法和步驟 a）畫主視圖 主視圖的圖形布置應與實際機床工作位置一致，并應選擇適當的比例 。 b）畫左（右）視圖 重點在于表示清楚組合機床各部件在寬度方向的輪廓尺寸及相關位置，配合知識圖完成聯系尺寸圖所要求表達的內容。 c）在聯系尺寸圖上標注尺寸 具體的要求是：①完整、恰當地標注機床各主要組成部件的輪廓尺寸及相關聯系尺寸，應使機床在長、寬、高三個方向的尺寸鏈封閉。 ②應表示清楚運動部件的原位、終點狀態(tài)及運動過程情況（可用工作循環(huán)圖表示），以確定機床最大輪廓尺寸。 ③應注明工件、夾具、動力部件、中間底座對稱中心線間的位置關系。 ④應注明電動機的型號、功率、轉速及所選標準通用部件的型號規(guī)格和其主要輪廓尺寸，并對組成機床的所有部件進行分組編號，作為部件和零件設計的原始依據。 在機床各組成部件的設計完成之后，以聯系尺寸圖為基礎進行細化，填加必要的電氣、液壓控制裝置、潤滑、冷卻、排屑裝置等，并加注技術要求等文字說明，便成為機床總圖。 2.3.6 生產率卡 ⑴ 理想生產率 指完成年生產綱領（包括備品及廢品率在內）所要求的機床生產率。它與全年工時數有關，一般情況下，單班制生產取2350h，兩班制生產取4600h，則本機床的生產率 ===30.43（件/小時） ⑵ 實際生產率 指所設計機床每小時實際可以生產的零件數量。 = (件/小時) 式中：——生產一個零件所需要的時間（min），它可根據下式計算：=+=（++）+（） 式中：、——分別為刀具第Ⅰ、第Ⅱ工作進給行程長度（）； 、——分別為刀具第Ⅰ、第Ⅱ工作進給量（）； ——當工件沉孔、止口、锪窩、倒角、光整表面時，動力滑臺 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5～10轉所需時間（）； 總體方案設計 圖2.4 機床聯系尺寸圖 ——分別為動力部件快進、快退行程長度（）； ——動力部件快速行程速度。采用機械動力部件取5~6；液壓動力部件取3~10； ——直線移動或回轉工作臺進行一次工位轉換的時間，一般可取0.1； ——工件裝、卸（包括定位、夾壓及清除鐵屑等）時間，它取決于工件重量大小、裝卸是否方便及工人的熟練程度。根據各類組合機床的統計，一般取0.5~1.5。 則=+=（++）+（） =（++）+（） = =1.2866 經過計算得 ==46.63 經過計算比較，本機床的設計生產率滿足理想生產率要求＞。 ⑶ 機床負荷率 當＞時，計算二者的比值為負荷率 根據下表2.3進行比較所得： 表2.3 機床復雜程度 主軸數 負荷率 單面或雙面 15 =0.901 16～40 0.90～0.86 41～80 0.80～0.75 三面或四面 15 =0.86 16～40 0.86～0.80 41～80 0.80～0.75 本機床的負荷率為 ===0.65 根據組合機床的使用經驗，適宜的機床負荷率為=0.65～0.75。 4 生產率計算卡 它是按一定格式編制，反映該零件在機床上加工過程、工作時間、機床生產率、機床負荷率的簡明表格。表2.4為該零件加工雙面鉆組合機床生產率計算卡  鑄件 HB170～241 工時（分） 輔助時間 0.5 0.05 0.02 0.5 1．2866 46.63 30.43 0.65 機動時間 0.15 毛坯種類 毛坯重量 硬度 工序號 每分鐘進給量（毫米/分） 119.37 單件總工時 機床實際生產率 機床理論生產率 負荷率 每轉進給量（毫米/轉） 1 每分鐘轉速（轉/分） 119．37 離合器壓盤 HT21-40 攻螺紋 切削速度（米/分） 3 本機床裝卸工件時間取1分 工作進程（毫米） 132 18 150 加工直徑（毫米） 被加工零件（個） 1 圖號 名稱 材料 工序名稱 工步名稱 裝人工件 工件定位夾緊 動力部件快進 動力部件工進 死擋鐵停留 動力部件快退 松開工件 卸下工件 被加工零件 序號 1 2 3 4 5 6 7 8 備注 表2.4 主軸箱設計 3. 主軸箱設計 主軸箱是組合機床的主要部件之一，按專用要求進行設計，由通用零件組成。其主要作用是，根據被加工零件的加工要求，安排各主軸位置，并將動力和運動由電動機或者動力部件傳給各工作主軸，使之得到要求的轉速和轉向。主軸箱按結構大小分為大型主軸箱和小型主軸箱。按結構特點分為通用（標準）和專用主軸箱。 1 通用零件選擇 本設計選用通用主軸箱。被加工零件最大直徑305，所以選擇500×500T0711-11。（立式）動力箱型號：1TD40A 2 箱體類零件 主軸箱箱體標準厚度為180,立式的前蓋厚度為70（兼作油池）基型后蓋厚度為90,變型后蓋厚度為50、100、125三種，可根據主軸箱內傳動系統安排等合理選用。 3 軸類零件 a）攻絲主軸：選擇前后支承均為圓錐滾子軸承的主軸。（組合機床設計pg83）主軸材料為40Cr鋼，熱處理C42。 b）傳動軸：選擇攻螺紋用蝸桿軸。傳動軸材料為45鋼，調質處理T215。 c）齒輪：通用齒輪有三種，傳動齒輪、動力箱齒輪和電機齒輪。材料均為45鋼，熱處理為齒部高頻淬火G54。查通用齒輪的系列參數表。 通用的齒輪有三種，即傳動齒輪、動力箱齒輪和電機齒輪。材料均為45鋼，熱處理為齒部高頻淬火G54。本機床齒輪的選用按照下表3.1選用 3.1 繪制主軸箱設計原始依據圖 主軸箱是組合機床的重要部件之一，它關系到整個組合機床質量的好壞。 主軸箱設計原始依據圖，是根據“三圖一卡”整理編繪出來的 ，其內容包括主軸箱設計的原始要求和已知條件。本組合機床主軸箱設計的原始依據圖應包括的主要內容如下： 在編制下圖時從“三圖一卡”中已知： （1）主軸箱輪廓尺寸630×630 （2）工件輪廓尺寸及各孔位置尺寸。 （3）工件與主軸箱相對位置尺寸。 根據這些數據可編制出主軸箱設計原始依據圖。 表3.1 齒輪種類 寬度（） 齒 數 模數（） 孔徑（） 數量 傳動齒輪 24 32 16～50連續(xù) 16～70 2、2.5、3 2、2.5、3、4 15、20、30、35、40 25、30、35、40、50 395 507 動力箱齒輪 84（A型） 44（B型） 21～26 3、4 25、30、40、50 40 電機齒輪 79 21～26 3 18、22、28、32、36 20 附表： a） 被加工零件 名稱：離合器壓盤 材料：HT21-40 硬度：HB170～241 b) 主軸外伸尺寸及切削用量,見表3.2 c） 動力部件 1TD40型動力箱，電機功率3.0,轉速940，驅動軸轉速480，驅動軸到滑臺表面距離為170，其他尺寸可查動力箱裝配圖。 表3.2 軸號 工序內容 加工直徑 Ф（mm） 主軸直徑 (mm) 主軸外伸尺寸D/（mm）L=85(mm) （m/min） (r/min) (mm/r) (mm/min) 1、2、3、4 攻M8螺紋 8 Ф20 Ф30/Ф14 3 119．37 1 119．37 3.2主軸結構形式的選擇及動力計算 3.2.1初步確定齒輪模數 初選模數：由下式估算，再通過類比確定 ≥（30～32）（） 式中：——齒輪傳遞功率（）； ——一對齒輪中小齒輪的齒數； ——小齒輪的轉數（）。 由于目前大型組合機床通用的主軸箱中常用的齒輪模數有2、2.5、3、3.5、4等幾種，為了便于組織生產，本機床主軸箱中齒輪模數選=2。 3.2.2主軸箱的動力計算 主軸箱的動力計算，應包括計算主軸箱所需功率和進給力兩項。 主軸箱所需要的功率，應等于切削功率、空載消耗功率及與負載成正比的功率損失之和，即：=++ 式中：——主軸箱總功率； ——各主軸切削功率的總和； ——各軸空載消耗功率的總和； ——各軸損失功率的總和。 式中根據各主軸的切削用量查《組合機床切削力及功率計算圖》得到，的確定可查表4-4。與負載成正比的功率損失，取所傳遞功率的1%。和的計算在傳動結構確定以后才進行。 傳動系統確定前按照下式初步估算主軸箱所需功率。 = 式中：——各主軸切削功率總和； ——組合機床主軸箱傳遞效率。 由于在加工黑色金屬時取=0.8~0.9；加工有色金屬時，取=0.7~0.8。 所以取=0.8。 所以 ==0.768/0.8=0.96kw 取 =1 主軸箱所需的進給力，就是動力滑臺所需的進給力，按下式計算： ==++……+（N） 式中： 、…——各主軸切削時產生的軸向力，實際上動力滑臺的進給力應大于各主軸切削產生的軸向力的總和，這是因為還要克服滑臺移動引起的摩擦阻力的緣故。 3.3傳動系統的設計與計算 3.3.1傳動系統設計 ⑴ 已知各主軸轉速及驅動軸到主軸之間的傳動比： 主軸 =119.37轉/分 驅動軸 =480轉/分 各主軸總傳動比：==4 ⑵各軸傳動比分配 可以將傳動比分配為：4=2×2 即傳動比為：=2 =2 采用兩根主軸11進行轉速的傳遞。 ⑶驅動軸到中間傳動軸11的傳動比及齒輪分配 =2 經過初步排齒輪，取驅動軸到中間傳動軸11的距離為172.5（Y方向距離172.5） =172.5 =2 代入公式 A= 得（）=172.5 ==2 解得： =66 則 =132齒 11軸同時作為手柄軸。 ⑷中間傳動軸11到各攻絲主軸的傳動比及齒輪分配 =2 R=152.5 =2 代入公式 A= 得（）=152.5 ==2 解得：=102 齒 =51 齒 3.3.2 驗算各主軸轉速： =480≈120轉/分 轉速相對損失約為0.5%，在5%以內，符合設計要求。 由于潤滑器件的位置度沒有較高的要求，所以在設計時就不需要和傳動軸、中間軸齒輪那樣設計。該組合機床采用R12-2型葉片泵，由中間軸12，經過一對齒輪傳遞給葉片泵，其具體的配對形式為： 480×=360轉/分 3.4主軸箱的坐標計算 坐標計算是組合機床主軸箱設計中的一個特殊問題，就是根據已知的驅動軸和主軸的位置及傳動關系，計算出中間傳動軸的坐標，以便在繪制主軸箱體零件加工圖時，將各孔的坐標尺寸完整地標注出來，并用以繪制坐標檢查圖，作為對傳動系統設計的全面檢查。 3.4.1 計算各傳動軸的坐標 ⑴．加工基準坐標架的選擇及確定各軸坐標 坐標架的橫軸（X軸）選在箱體的底面，縱軸（Y軸）通過定位銷釘孔。 ⑵．繪出各主軸及驅動軸的坐標 坐標原點確定以后，根據主軸箱設計依據原始圖，在基準坐標架XOY上繪出各主軸及驅動軸的坐標，主軸坐標計算精度要求到小數點后第三位，如果被加工零件孔距尺寸要求帶有公差，則需要把公差考慮進去，使主軸的名義尺寸恰好在公差帶的中央；而本組合機床加工的零件的大部分尺寸不帶公差，即使帶公差也是正負公差，所以不需要考慮公差，該主軸箱各主軸坐標見圖及下表3.1： 表3.1 0銷 10銷 1軸 X Y X Y X Y 0 0 580 0 397.5 419.5 2軸 3軸 4軸 X Y X Y X Y 182.5 419.5 182.5 204.5 397.5 204.5 軸 11軸 12軸 X Y X Y X Y 290 140 290 312.5 290 392.5 3.4.2繪制坐標檢查圖 繪制坐標檢查圖及傳動關系檢查圖，用以檢查傳動系統設計的正確性。通過齒輪嚙合，檢查坐標位置是否正確，檢查各零件有無碰撞現象，檢查附加機構的位置是否合適等。 根據計算得出的各軸坐標，建立箱體坐標，在圖上畫出各軸所在位置按 1：2畫出，畫出齒輪的分度圓，標明各齒輪的排數、齒數、模數，繪圖順序為： 1 畫出選定的外輪廓尺寸，并根據坐標計算選定的基準坐標架，畫出箱體的橫縱坐標。 ⑵ 按計算的坐標值，在圖上標出各軸的位置，注明軸號、轉速等。 ⑶ 畫出各軸上的齒輪的分度圓，注明各齒輪齒數、模數等。 經過檢查檢查圖，可以得出：該傳動系統的設計正確。 3.5 主軸箱總圖設計 主軸箱總圖的設計包括繪制主視圖、展開圖、側視圖以及編制裝配表和制定技術條件。 3.5.1 主視圖和側視圖 主視圖重要用以表明主軸箱的傳動系統、齒輪排列位置，附加機構及潤滑油泵的位置，潤滑點的配置和各軸的編號。其實只要在原來的傳動系統圖的基礎上，加上潤滑系統、軸的編號即可。畫出主軸箱輪廓，注上主軸箱聯系尺寸等，便完成了主視圖，本組合機床的主軸箱總裝圖見下圖。 圖3.1 多軸箱主視圖 3.5.2 展開圖 組合機床通用主軸箱與普通機床變速箱相比，一方面主軸多，齒輪嚙合關系比較復雜，另一方面主軸箱中各主軸和傳動軸及其上的零件大多通用化，且排列是有規(guī)律的，因此除很簡單的主軸箱外