1030-立式單面8軸數(shù)控組合鉆床主軸箱設(shè)計(jì)

1030-立式單面8軸數(shù)控組合鉆床主軸箱設(shè)計(jì),立式,單面,數(shù)控,組合,鉆床,主軸,設(shè)計(jì) - 1 -立式單面 8 軸數(shù)控組合鉆床主軸設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 02122104 葉孝武 指導(dǎo)老師 王羽萍摘 要4 月 19 日從第七屆中國國際機(jī)床展獲悉，隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展也越來越快，數(shù)控機(jī)床也正朝著高性能、高精度、高速度、高柔性化和模塊化方向發(fā)展。在美國芝加哥舉辦的國際制造技術(shù)展覽會(huì)，發(fā)現(xiàn)復(fù)合加工機(jī)床已成為機(jī)床發(fā)展的一個(gè)重要方向。因?yàn)閺?fù)合加工機(jī)床突出體現(xiàn)了工件在一次裝卡中完成大部分或全部加工工序，從而達(dá)到減少機(jī)床和夾具，免去工序間的搬運(yùn)和儲(chǔ)存，提高工件加工精度，縮短加工周期和節(jié)約作業(yè)面積的目的。 本文簡(jiǎn)單介紹了數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)，以及未來組合機(jī)床的發(fā)展重點(diǎn)和組合機(jī)床的特點(diǎn)。針對(duì)被加工零件做了組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)，由零件圖繪制被加工零件工序圖，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，加工示意圖，以及繪制過程的重要點(diǎn)和注意點(diǎn)。由零件孔的位置和動(dòng)力確定主軸箱內(nèi)各軸的齒輪之間的傳動(dòng)關(guān)系，由各種參數(shù)繪制主軸箱總圖。最后設(shè)計(jì)硬件電路圖控制刀具的運(yùn)動(dòng)。關(guān)鍵詞：組合機(jī)床 主軸箱 數(shù)控- 2 -AbstractOn April 19 unfolds from the seventh session of Chinese international engine bed learned that, develops unceasingly along with the science and technology, the numerical control engine bed development more and more is also quick, the numerical control engine bed also is facing the high performance, the high accuracy, the high velocity, the high flexibility and the modular direction develops. International manufacture technology exposition conducts which in the American Chicago, discovered the compound processing engine bed has become an important direction which the engine bed develops. Because the compound processing engine bed prominently manifested the work piece to complete in an attire card majority of or processes the working procedure completely, thus achieved reduced the engine bed and the jig, the exemption working procedure transporting and the storage, increased the work piece processing precision, reduced the processing cycle and saves the work area the goal. This article simply briefed the numerical control engine bed development tendency, as well as future aggregate machine-tool development key and aggregate machine-tool characteristic.In view of is processed the components to do the aggregate machine-tool system design, is processed by the detail drawing plan the components working procedure chart, the engine bed relation dimensional drawing, the processing schematic drawing, as well as plan process heavy main point and limelight. By in the components hole position and the power determination headstock between various axes gear transmission relations, draw up the headstock assembly drawing by each kind of parameter. Finally designs the hardware circuit diagram to control the cutting tool the movement.Keyword: combination machine, main axle box, numerical control- 3 -目 錄摘 要 ............................................................................................................................................- 1 -Abstract.............................................................................................................................................- 2 -目 錄 ..................................................................................................................................- 3 -第一章 數(shù)控組合機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)及特點(diǎn) ..................................................................................- 4 -1 .1 數(shù)控組合機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)及特點(diǎn) ................................................................................- 4 -1.2 組合機(jī)床品種的發(fā)展重點(diǎn)以及特點(diǎn) ................................................................- 5 -1.3 本論文工作的內(nèi)容與安排 ..............................................................................................- 5 -1.3.1. 主要技術(shù)參數(shù)： ...................................................................................................- 5 -1.3.2.設(shè)計(jì)任務(wù) .................................................................................................................- 6 -第二章 組合機(jī)床工藝方案的制定 ................................................................................................- 6 -2.1 工藝基面的分析 ...............................................................................................................- 6 -2.1.1 已給定工藝基準(zhǔn)及夾壓部位 ................................................................................- 6 -2.1.2 選擇工藝基面的原則及注意問題 ........................................................................- 6 -2.2 加工工藝的分析 .............................................................................................................- 7 -第三章 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) ......................................................................................................- 7 -3.1 被加工零件的工序圖 .......................................................................................................- 7 -3.2 加工示意圖 .......................................................................................................................- 8 -3.2.1 刀具的選擇 ............................................................................................................- 8 -3.2.2 切削用量的選擇 ...................................................................................................- 8 -3.2.3 接桿的選擇 ............................................................................................................- 9 -3.2.4 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇 ..................................................................................................- 10 -3.2.5 動(dòng)力頭工作循環(huán)及其行程的確定 ....................................................................- 11 -3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的繪制 .................................................................................................- 12 -3.3.1 動(dòng)力部件的選擇 ...................................................................................................- 12 -3.3.2 繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖應(yīng)考慮的主要問題 ..........................................................- 16 -3.3.3 組合機(jī)床床身設(shè)計(jì) ..............................................................................................- 17 -3.4 組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì) .....................................................................................................- 21 -3.4.1 概述 ......................................................................................................................- 21 -3.4.2 主軸箱的設(shè)計(jì)方法 ..............................................................................................- 23 -第四章 硬件電路圖設(shè)計(jì) ..........................................................................................................- 24 -4.1 微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容 .............................................................................................- 24 -4.2 MCS-51 系列單片機(jī)及其擴(kuò)展 .....................................................................................- 26 -4.2.1 MCS-51 單片機(jī)的選擇及簡(jiǎn)介 ..........................................................................- 26 -4.2.2 單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展 ..........................................................................................- 26 -4.2.3 存儲(chǔ)器擴(kuò)展 ......................................................................................................- 28 -4.2.4 I/O 口的擴(kuò)展 .................................................................................................................- 29 -設(shè)計(jì)總結(jié) ........................................................................................................................................- 31 -參考文獻(xiàn): .......................................................................................................................................- 31 -致 謝 ............................................................................................................................................- 31 -- 4 -第一章 數(shù)控組合機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)及特點(diǎn)1 .1 數(shù)控組合機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)及特點(diǎn)隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展也越來越快，數(shù)控機(jī)床也正朝著高性能、高精度、高速度、高柔性化和模塊化方向發(fā)展。 高性能：隨著數(shù)控系統(tǒng)集成度的增強(qiáng)，數(shù)控機(jī)床也實(shí)現(xiàn)多臺(tái)集中控制，甚至遠(yuǎn)距離遙控。高精度：數(shù)控機(jī)床本身的精度和加工件的精度越來越高，而精度的保持性要好。高速度：數(shù)控機(jī)床各軸運(yùn)行的速度將大大加快。高柔性：數(shù)控機(jī)床的柔性化將向自動(dòng)化程度更高的方向發(fā)展，將管理、物流及各相應(yīng)輔機(jī)集成柔性制造系統(tǒng)。模塊化：數(shù)控機(jī)床要縮短周期和降低成本，就必然向模塊化方向發(fā)展，這既有利于制造商又有利于客戶。機(jī)床制造業(yè)是國家重要的基礎(chǔ)工業(yè)之一，機(jī)床制造業(yè)的基礎(chǔ)是機(jī)床。機(jī)床是眾多機(jī)械制造的母機(jī)，它的發(fā)展水平，與制造業(yè)的生產(chǎn)能力和制造精度有著直接關(guān)系，關(guān)系到國家機(jī)械工業(yè)以至整個(gè)制造業(yè)的發(fā)展水平.機(jī)床是先進(jìn)制造技術(shù)的基本單元載體，機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量、更新速度、對(duì)市場(chǎng)的應(yīng)變能力、生產(chǎn)效率等在很大程度上取決于機(jī)床的效能。因此，機(jī)床制造業(yè)對(duì)于一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著舉足輕重的作用我國是世界上機(jī)床產(chǎn)量最多的國家.但是在國際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中仍處于較低水平:即使在國內(nèi)市場(chǎng)也面臨著嚴(yán)峻的形勢(shì):一方面國內(nèi)市場(chǎng)對(duì)各類機(jī)床產(chǎn)品有著大量的需求，而另一方面卻有不少國產(chǎn)機(jī)床滯銷積壓，國外機(jī)床產(chǎn)品充斥市場(chǎng)。組合機(jī)床及其自動(dòng)線將獲得更加迅速的發(fā)展。其發(fā)展方向：（1）提高生產(chǎn)率 為了減少自動(dòng)線的停車損失，提高自動(dòng)線的柔線，采用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)線的管理。（2） 擴(kuò)大工藝范圍 現(xiàn)在組合機(jī)床及其自動(dòng)線一般不是完成一個(gè)工件的某幾道工序，而常常是用于完成工件的全部加工工序。（3） 提高加工精度 為了自動(dòng)線能穩(wěn)定地保證加工精度，已廣泛采用自動(dòng)測(cè)量和刀具自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)，做到調(diào)刀不停車。（4） 提高自動(dòng)化程度 組合機(jī)床向全自動(dòng)方向發(fā)展。重點(diǎn)是解決工件夾壓自動(dòng)化和裝卸自動(dòng)化。（5） 創(chuàng)制超小型組合機(jī)床 為了適應(yīng)儀器儀表工業(yè)小箱體加工需要，創(chuàng)制超小型組合機(jī)床。1.2 組合機(jī)床品種的發(fā)展重點(diǎn)以及特點(diǎn) 在組合機(jī)床這類專用機(jī)床中，回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床和自動(dòng)線占有很重要的地位。因?yàn)檫@ 兩類機(jī)床可以把工件的許多加工工序分配到多個(gè)加工工位上，并同時(shí)能從多個(gè)方向?qū)ぜ膸讉€(gè)面進(jìn)行加工，此 外，還可以通過轉(zhuǎn)位夾具(在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)機(jī)床上)或通過轉(zhuǎn)位、翻轉(zhuǎn)裝置(在自動(dòng)線上)實(shí)現(xiàn)工件的五面加工或全部 加工，因而具有很高的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率，被汽車、摩托車和壓縮機(jī)等工業(yè)部門所采用。 - 5 -根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，德國在 1990～1992 年期間，回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床和自動(dòng)線的產(chǎn)量約各占組合機(jī)床總數(shù) 的 50%左右。 應(yīng)指出，回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床實(shí)際上是一種特殊型式的小型自動(dòng)線，適合于加工輪廓尺寸≤250mm 的中小 件。與自動(dòng)線相比，在加工同一種工件的情況下，回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床所占作業(yè)面積要比自動(dòng)線約小 2/3。組合機(jī)床和萬能機(jī)床和專用機(jī)床的相比的特點(diǎn)：1. 組合機(jī)床有重新改裝的優(yōu)越性，他的通用零。部件可以多次重復(fù)利用。2. 組合機(jī)床是按具體的加工對(duì)象專門設(shè)計(jì)的。因而可以按最合理的工藝過程進(jìn)行加工。3. 在組合機(jī)床上可以同時(shí)從幾個(gè)方向采用多把刀具對(duì)幾個(gè)工件進(jìn)行加工。他是實(shí)現(xiàn)集中工序的最好途徑，是提高生產(chǎn)效率的有效設(shè)備。4. 組合機(jī)床是多軸對(duì)箱體零件一個(gè)面上的許多孔同時(shí)進(jìn)行加工。這樣就能比較好的保證個(gè)孔相互之間的精度要求，提高產(chǎn)品質(zhì)量；減少了工件工序間的搬運(yùn)，改善勞動(dòng)條件；也減少了機(jī)床占地面積。5. 由于機(jī)床大多數(shù)零.部件是同類的通用部件，這就簡(jiǎn)化了機(jī)床的維護(hù)和修理。必要時(shí)可以更換整個(gè)部件，以提高機(jī)床的維修速度。6. 組合機(jī)床的通用部件可以組織專門工廠集中生產(chǎn)。這樣可以采用專用高效設(shè)備進(jìn)行加工，有利于提高通用部件的性能，降低制造成本。1.3 本論文工作的內(nèi)容與安排1.3.1. 主要技術(shù)參數(shù)：1） 被加工工件 名稱：R180 柴油機(jī)變速箱后蓋（圖號(hào)：12Y -37 -137B） 材料： QT450 --- 102） 工藝基準(zhǔn)及夾壓部位： 工藝基準(zhǔn)：N 面（三點(diǎn)） 。? 6262B11（一點(diǎn)）.L 面（二點(diǎn)） 夾壓部位：G 面3）加工部位：4——M8——6H 4——M14——6H1.3.2.設(shè)計(jì)任務(wù)1）翻譯外文資料 3000 字左右，查閱文獻(xiàn) 15 篇左右，并就某一問題寫一篇讀書報(bào)告。2） 總體方案的擬定及可行論證。3）繪制工序圖.刀具布置圖和機(jī)床尺寸聯(lián)系圖。4）繪制主軸箱裝配圖。5）數(shù)控系統(tǒng)硬件電路原理圖的設(shè)計(jì)。6）編寫設(shè)計(jì)說明書。- 6 -第二章 組合機(jī)床工藝方案的制定制定組合機(jī)床工藝方案是設(shè)計(jì)組合機(jī)床最重要的步驟之一。為了使機(jī)床方案指定的合理.先進(jìn)，必須開展以工人為主題的“三結(jié)合”設(shè)計(jì)。密切聯(lián)系實(shí)際，總結(jié)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，前面了解 被加工零件的加工情況和影響機(jī)床方案制定的因素。影響機(jī)床工藝方案制定的主要因素有：（1） 加工的工序和加工精度的要求 被加工零件需要在組合機(jī)床上完成的工序及加工精度，是制定機(jī)床工藝方案的主要依據(jù)。（2） 被加工零件的特點(diǎn) 如工件材料及硬度.加工部位的結(jié)構(gòu)形式.工件的剛性，工藝基面等，對(duì)機(jī)床工藝方案的制定都有總要的影響。（3） 工件的生產(chǎn)方式 被加工零件餓生產(chǎn)批量的大小，對(duì)機(jī)床工藝方案的制定也有影響。（4） 使用廠的技術(shù)后方能力 如使用廠是否有相當(dāng)?shù)墓ぞ咧圃炷芰ΑＨ羰褂脧S制造刃磨復(fù)雜的復(fù)合刀具或特殊刀具有困難，則在制定機(jī)床工藝方案時(shí)候，就應(yīng)避免采用這類刀具。2.1 工藝基面的分析2.1.1 已給定工藝基準(zhǔn)及夾壓部位N 面（三點(diǎn)） 、?62B11（一點(diǎn)） 、L 面（二點(diǎn)） 夾壓部位：G 面2.1.2 選擇工藝基面的原則及注意問題(a) 應(yīng)當(dāng)盡量選用設(shè)計(jì)基面作為在組合鉆床上加工用的定位基面。這樣能減少累積誤差，有利于保證加工精度。（b） 選擇的定位基面應(yīng)確保工件穩(wěn)定定位。(c) 選擇基面時(shí)要保證在一次安裝下，能對(duì)盡可能多的面進(jìn)行加工。這樣便于有效地集中加工工序，提高機(jī)床生產(chǎn)率，保證加工部位相互間的精度要求。(d) 統(tǒng)一基面的原則。即在各臺(tái)機(jī)床上采取共同的定位基面來加工工件不同面上的孔，或?qū)ν粋€(gè)面上的孔完成不同的工序。這一原則對(duì)加工工序長的箱體件尤有必要。(e)選擇定位基面應(yīng)考慮夾緊方便，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。（f） 當(dāng)被加工零件不具備理想工藝基面時(shí)，可在機(jī)床夾具上增加輔助支承機(jī)構(gòu)。在選擇工藝基面的同時(shí)要相應(yīng)地決定夾壓位置。因?yàn)樗?定位的可靠，工作的穩(wěn)定以及保證加工精度都有直接的影響。確定夾壓位置時(shí)應(yīng)注意的問題：（a） 保證工件夾壓后定位穩(wěn)定。組合機(jī)床是按集中工序組成的。常常是多軸、多面同時(shí)加工，切削負(fù)荷重。特別是多軸鉆孔時(shí)，往往產(chǎn)生很大的切削力。為- 7 -了使工件在加工過程中不產(chǎn)生位移和振動(dòng)，必須將工件牢固的夾住，并具有足夠的夾壓剛度。（b） 夾壓點(diǎn)應(yīng)比買年放在工件加工部位的上方。力求使其靠近箱體的壁，以減少夾壓變形而影響加工精度。（c） 對(duì)剛性差的工件，力求使夾壓點(diǎn)對(duì)著定位支承點(diǎn)。2.2 加工工藝的分析組合機(jī)床用來鉆孔是最常見的，也是最高效的加工方法。鉆孔有一般鉆孔和鉆深孔兩種情況。從鉆深孔角度來看，鉆孔深度為３～４倍直徑的占大多數(shù)。鉆深孔時(shí)，為了防止切屑堵塞而引起鉆頭折斷，要采取分級(jí)進(jìn)給的辦法，即在加工過程中鉆頭定期退出以排除切屑。而我的任務(wù)是鉆 8 個(gè)螺紋底孔（不通孔） ，應(yīng)該注意以下的問題：1. 切屑排除困難。由于切屑阻塞使扭矩增大，造成鉆頭經(jīng)常折斷。這在加工鋼件小直徑深孔時(shí)尤為嚴(yán)重。2. 刀具冷卻困難。加工小直徑深孔，冷卻液不易進(jìn)入加工空間，鉆頭發(fā)熱嚴(yán)重，降低了鉆頭的使用壽命。3. 鉆孔軸線容易歪斜。由于鉆頭細(xì)長，強(qiáng)度與剛度很弱，特別當(dāng)鉆頭刃磨得不對(duì)稱時(shí)，鉆孔很易偏斜。 第三章 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)3.1 被加工零件的工序圖被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示在一臺(tái)機(jī)床上或一條自動(dòng)線上完成的工藝內(nèi)容、加工部位的尺寸及精度、技術(shù)要求、加工用定位基準(zhǔn)、夾壓部位、以及被加工零件的材料、硬度和在本機(jī)床加工前毛坯情況的圖紙。它是在原有的工件圖基礎(chǔ)上，以突出本機(jī)床或自動(dòng)線加工內(nèi)容，加上必要的說明繪制的，它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是制造使用時(shí)調(diào)整機(jī)床、檢查精度的重要技術(shù)文件。被加工零件工序圖應(yīng)包括以下內(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(shí)，應(yīng)表示出工件內(nèi)部筋的布置和尺寸，以便檢查工件裝進(jìn)夾具是否相碰，以及刀具通過的可能性。2） 在圖上應(yīng)表示出加工用基面和夾壓的方向及位置，以便依此進(jìn)行夾具的支承，定位及夾壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。3） 在圖上應(yīng)表示出加工表面的尺寸、精度、光潔度、位置尺寸及精度和技術(shù)條件（包括對(duì)上道工序的要求及本機(jī)床保證的部分） 。4） 圖中還應(yīng)注明被加工零件的名稱、編號(hào)、材料、硬度以及被加工部位的余量。加工零件工序圖的注意事項(xiàng)：（1） 本機(jī)床的加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基面標(biāo)起，尤其在本機(jī)床加工，所選用的定位基面和設(shè)計(jì)基面不一致時(shí)，還必須對(duì)各孔要求的位置尺寸精度進(jìn)行分析和換算。（２） 對(duì)孔的加工余量要認(rèn)真分析。為了使被加工零件工序圖清晰明了，能突出本機(jī)床的加工內(nèi)容，繪制出對(duì)本機(jī)床加工部位用粗實(shí)線表示，其尺寸打上方框，其余部位用細(xì)實(shí)線表示。- 8 -3.2 加工示意圖加工示意圖，要放映機(jī)床的加工過程和加工方法，并決定浮動(dòng)夾頭或接桿的尺寸，刀具種類及數(shù)量，刀具長度及加工尺寸，主軸尺寸及伸出長度，主軸、刀具、導(dǎo)向與工件間的聯(lián)系尺寸等。加工示意圖應(yīng)繪制成展開圖，其繪制順序是：首先，按比例繪制工件的外形及加工部位的展開圖。然后，根據(jù)工件加工要求及選定的加工方法繪制刀具，并確定導(dǎo)向形式、位置及尺寸，選擇主軸和接桿。從這些刀具中找出影響其聯(lián)系尺寸的關(guān)鍵刀具，按其中最長的一根刀具，從主軸箱到工件間的最小距離來確定全部刀具、導(dǎo)向及工件之間的尺寸關(guān)系。因此，在繪制加工示意圖時(shí)，必須將拖架聯(lián)系尺寸標(biāo)出。3.2.1 刀具的選擇一臺(tái)機(jī)床刀具選擇是否合理，直接影響到機(jī)床的加工精度、生產(chǎn)率、和工作情況。正確地選擇刀具是一個(gè)相當(dāng)重要的工作。在組合機(jī)床上鉆孔，大多采用工具廠生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)高速鋼錐柄或者直柄麻花鉆。在本設(shè)計(jì)中，我們使用的是錐柄長麻花鉆。3.2.2 切削用量的選擇組合機(jī)床的正常工作與合理的選用切削用量，即確定合理的切削速度和工作進(jìn)給量，有很大的關(guān)系。切削用量選用得恰當(dāng)，能使組合機(jī)床以最少的停車損失，最高的生產(chǎn)效率，最大的刀具壽命和最好的加工質(zhì)量，也就是多快好省地進(jìn)行生產(chǎn)。由表 2—7 所列數(shù)值選擇加工零件的切削用量。表 2-7 用高速鋼鉆頭加工鑄鐵件的切削用量HB= 160~200 HB =200~241 HB=300~400加工直徑d（毫米）v(米/分) S 轉(zhuǎn) （毫米/轉(zhuǎn)）v(米/分) S 轉(zhuǎn) （毫米/轉(zhuǎn)）v(米/分) S 轉(zhuǎn) （毫米/轉(zhuǎn)）1~6 0.07~0.12 0.05~0.1 0.03~0.086~12 0.12~0.2 0.1~0.18 0.08~0.1512~22 0.2~0.4 0.18~0.25 0.15~0.2022~5016~240.4~0.810~180.25~0.45~120.20~0.30鉆零件的 4 個(gè) M6 和 M10 的螺紋孔，零件材料是：QT450—10 是球墨鑄鐵。它的布氏硬度ＨＢ＝160～210 所以應(yīng)選擇在 HB=200-241 范圍內(nèi)：1） 鉆 4 個(gè) Φ6.8，由表選擇 S=0.12mm/r V=15m/minM=D1.9S0.8HB0.6=6.81.9*0.120.8*2100.6=173.1 KG.MM2) 鉆 4 個(gè) Φ12.8 由表選擇 S=0.2mm/r V=15m/minM=D1.9S0.8HB0.6=12.81.9*0.20.8*2100.6= 867 KG.MM- 9 -由 式中 M—軸所傳遞的扭矩（KG.MM） ；410DB?Wp—軸的抗扭截面模數(shù)（毫米 3） ，實(shí)心軸的 Wp≈0.2d 3;B –系數(shù)。[Ψ]（度/米） 1/4 1/2 1B 7.3 6.2 5.2剛性主軸[Ψ]=1/4 B=7.3鉆 4 個(gè) Φ6.8 的孔時(shí) 主軸直徑 D = 14.89 mm鉆 4 個(gè) Φ12.8 的孔時(shí) 主軸直徑 D = 22.3 mm可以取鉆 4 個(gè) Φ6.8 的孔主軸直徑 D=20mm 外伸的直徑是 30/20鉆 4 個(gè) Φ12.8 的孔主軸直徑 D=25 外伸的直徑是 38/263.2.3 接桿的選擇為在主軸上裝卡刀具，采用了接桿（有的工廠叫延伸軸） 。在鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、倒角及鉸小孔時(shí)，通常采用接桿。在選用接桿時(shí)，應(yīng)盡量避免采用直徑為 15 毫米的主軸?；境叽缛缦卤恚航訔U號(hào)D×S 莫氏號(hào)類型 D1 D2 B B1 L l L11 T14×2 20 23 10 185~485 852 183122215~5004 245T20×22A30301230~5106 1 B 20 215~510 657 248230230~5209T26×23A3438122250~54011085注：2 長度 L 設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)實(shí)際需要，在表中所列尺寸范圍內(nèi)，當(dāng) L 小于 520mm 時(shí)按 5 的- 10 -倍數(shù)選取，當(dāng) l 大于 520 時(shí)則按 10 的倍數(shù)來選取。根據(jù)表格設(shè)計(jì)中鉆 4 個(gè) Φ6.8 孔時(shí)選取 2 號(hào)接桿4 個(gè) Φ12.8 孔時(shí)選取 6 號(hào)接桿3.2.4 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇組合機(jī)床上加工孔時(shí)，除用剛性主軸加工的方案外，其尺寸和位置精度都是依靠夾具導(dǎo)向來保證的。如何正確地選擇導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，確定導(dǎo)向的參數(shù)和精度，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)要解決的問題。固定式導(dǎo)套在夾具上是固定不動(dòng)的，它通常由三個(gè)元件組成： 1 壓套螺釘，2 可換導(dǎo)套，3 中間套。 3D2d D D1 D2 l L1 m R D1 D2 L04～6 12 19 18 7 15.5＞6～8 14 21 2012 20 25 22 30 358 16.5＞8～10 16 23 22 9 17.5＞10～12 18 26 2520 25 35 30 35 4510.5 19＞12～15 22 31 30 13 21.5＞15～18 25 36 3525 35 45 35 45 5515.5 24＞18～21 30 41 40 18 26.5＞21～25 35 46 4535 45 55 45 55 6520.5 29M8 16 12＞25～30 40 51 50 22.5 32.5＞30～35 45 56 5545 55 65 55 65 7525 35＞35～42 55 71 70 55 65 75 65 75 85 32.5 42.5M10 19 15由表中選擇加工示意圖中的通用導(dǎo)套尺寸。- 11 -3.2.5 動(dòng)力頭工作循環(huán)及其行程的確定動(dòng)力頭工作循環(huán)一般包括快速進(jìn)給、工作進(jìn)給和快速退回等動(dòng)作。（1）工作進(jìn)給長度的確定工作進(jìn)給長度應(yīng)等于被加工部位長度與刀具切入和切出之和。切 入 加 工 部 分 切 出工 作 進(jìn) 給動(dòng)力頭工作進(jìn)給的長度是按加工長度最大的孔來選取。切入長度應(yīng)根據(jù)工件端面的誤差 情況確定，一般為 5~10 毫米。切出長度如表確定工藝方法 鉆孔 擴(kuò)孔 鉸孔 鏜孔切出長度（毫米）1/3d+（3～8） 10～15 10～15 5～10注：1。D 為鉆頭直徑（毫米） 。2.表中數(shù)值在刀具出口平面為已加工時(shí)取最小值，反之取最大值（2）快速引進(jìn)長度的確定 快速引進(jìn)是動(dòng)力頭把刀具送到工作進(jìn)給的位置，其長度按具體工作情況確定。（３） 快速退回的長度的確定快速退回的長度等于快速引進(jìn)和工作進(jìn)給的長度之和。一般在固定式夾具鉆孔的機(jī)床上，動(dòng)力頭快速退回的行程，只要把所以刀具退至導(dǎo)套內(nèi)，不影響工件的裝卸就行了。（４） 動(dòng)力頭總行程的確定動(dòng)力頭的除了滿足工作循環(huán)所需長度外，還要考慮裝卸和調(diào)整刀具的方便性。裝卸刀具的理想情況是：刀具退離導(dǎo)向套外端面的距離，要大于刀桿插入主軸孔內(nèi)的長度。由上面所述做加工示意圖 如下： - 12 -451472483?30H7k6?20H7k6主 軸 箱 端 面工 件 端 面0.942K向葉 孝 武 工作進(jìn)給40快速進(jìn)給185動(dòng) 力 頭 工 作 循 環(huán) 表快速退回2214375375比 例 1： 4軸 1-：S=.2m/rn50ivM6軸 8：s3標(biāo) 記 處 數(shù) 文 件 號(hào) 簽 字 日 期 共 張第 張 比 例重 量設(shè) 計(jì)審 核工 藝 日 期 刀 具 布 置 圖 圖 號(hào)裝 配 號(hào) NCUYXW-9021：南 昌 大 學(xué) 機(jī) 電 學(xué) 院標(biāo) 準(zhǔn)工 藝 會(huì) 簽8.52938/6-1456784323.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖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(jì)和確定機(jī)床最大占地面積的指導(dǎo)圖紙。3.3.1 動(dòng)力部件的選擇動(dòng)力部件用以實(shí)現(xiàn)切削刀具的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)或用于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（動(dòng)力滑臺(tái)） ，是組合機(jī)床最主要的通用部件。必須選用適合的動(dòng)力部件，使機(jī)床具有先進(jìn)的工藝水平和技術(shù)水平，以及良好的經(jīng)濟(jì)效果。1） 、電動(dòng)機(jī)功率的確定每種規(guī)格的動(dòng)力頭都有一定的功率范圍，根據(jù)所選切削用量計(jì)算的切削功率及進(jìn)給功率之需要，并適當(dāng)?shù)目紤]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(dòng)力頭，可按下列公式計(jì)算：N???切 進(jìn)動(dòng) （ KW）式中 ——?jiǎng)恿︻^電動(dòng)機(jī)功率動(dòng)——切削功率切——進(jìn)給功率N進(jìn)——傳動(dòng)功率 當(dāng)主軸少于 15 根是， =0.9，主軸多于 15 根時(shí)， =0.8。???- 13 -2） 、進(jìn)給力的計(jì)算每個(gè)型號(hào)的動(dòng)力頭都有其最大允許的進(jìn)給力。選用時(shí)計(jì)算的切削進(jìn)給抗力必須稍小于動(dòng)力頭允許的最大進(jìn)給力，并注意主軸切削力的合力中心應(yīng)處在動(dòng)力頭接合面的范圍內(nèi)，力求使其在動(dòng)力頭接合面的下方。4 個(gè) 而言6.8?切削功率為：6.830175.12??MVNDKW切削抗力為： 6.80.8.6.0.2127.???PSHBKg4 個(gè) 而言12.8切削功率 12.830675.32.???MVNDKW：切削抗力： 12.80.8.6..6217???PSHBKg主軸箱所需動(dòng)力的驗(yàn)算：切削總抗力：6.812.8總 （ N+） 4=（ 0.5+.32） 4=.KW????切削總功率：6.812.8總 （ ） （ ..）.?- 14 -1.82.039NKW???根據(jù)這個(gè)驗(yàn)算，認(rèn)為電機(jī)選用 3KW 是適宜的。由下列所列表格：ITD－ITD80 動(dòng)力箱聯(lián)系尺寸： 型號(hào) 名義尺寸 djs6 L L1 nXL2 L4 d3 型號(hào) 型式 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 電動(dòng)機(jī)功率（KW） L3(mm) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min) 輸出軸轉(zhuǎn)速(r/min) I Y100L1－4 2.2 II Y100L2－4 3.0 320 1430 715III Y112M－4 4.0 340 1440 720 IV Y100L－6 1.5 320 ITD32V Y112M－6 2.2 340 940 470 I Y1132S－4 5.5 395 II Y132M－4 7.5 435 1440 720III Y132S－6 3.0 395 IV Y132M1－6 4.0 ITD40V Y132M2－6 5.5 435960480I Y132M－4 7.5 1440 720 II Y132M1－6 4.0 III Y132M2－6 5.5 435960 480IV Y160M－4 11 1460 730 ITD50V Y160M－6 7.5 490 970 485 I Y160M－4 11 490 II Y160L－4 15 535 1460 730III Y160M－6 7.5 490 IV Y160L－6 11 535 970 485V Y180M－4 18.5 560 1470 735 ITD63VI Y180L－6 15 600 970 485 I Y180L－6 15 600 970 485 II Y180M－4 18.5 560 III Y180L－4 22 600 1470 735IV Y200L1－6 18.5 V Y200L2－6 22 970 485ITD80VI Y200L－4 30 6651470 735 - 15 -ITD32 320 φ30 400 50 4X75 150 GI” ITD40 400 φ40 500 50 4X100 170 GI” ITD50 500 φ45 630 50 5X100 170 GI1/4” ITD63 630 φ50 800 50 7X100 200 GI1/4” ITD80 800 φ60 900 75 7X100 220 GI1/4” ITD32－ITD80 動(dòng)力箱性能：由上可知：選用動(dòng)力箱 ITD40 電機(jī) Y132M2-6根據(jù)需要選擇最大3.3.2 繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖應(yīng)考慮的主要問題1） 夾具輪廓尺寸的確定夾具是用于定位和夾緊工件的，所以工件的輪廓尺寸和形狀是確定夾具輪廓尺寸的依據(jù)。夾具底座高度應(yīng)視夾具大小而定。既要保證有足夠的剛性，又要考慮工件的裝料高度。為了便于布置定位元件，一般夾具底座的高度不小于 240 毫米。2） 中間底座尺寸的確定中間底座長度的選定是比較靈活的，在確定時(shí)應(yīng)照顧其他各部聯(lián)系尺寸的合理性，以求得既符合節(jié)省的原則，又達(dá)到布局勻稱。還有要考慮鐵屑的儲(chǔ)存及排除，電氣接線盒的安排，以及冷卻液的儲(chǔ)存，為了使冷卻液有足夠的沉淀，容量應(yīng)大一些，大約取 10～15 分鐘冷卻泵的流量。3） 主軸箱輪廓尺寸的確定標(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。主軸箱體厚為 180 毫米。前蓋立式厚為 70 毫米。后蓋厚通常采用 90 毫米。立式主軸箱通常為 340 毫米。由下表：多軸箱體 適用動(dòng)力箱代號(hào)序號(hào)規(guī)格 B*H 型號(hào) 重量 25 32 40 50 631 400*400 1122 500*500 1653 630*400 1704 630*500 2005 630*630 2356 800*500 2607 800*630 3108 800*800 4109 1000*500 33010 1000*630 38511 1000*800 51012 1000*1000 63013 1250*800T0714-11610- 16 -查得本設(shè)計(jì)中主軸箱的規(guī)格 B*H 為 630*500由主軸箱設(shè)計(jì)中可知最低主軸高度 H1 為 122 毫米。3.3.3 組合機(jī)床床身設(shè)計(jì)組合機(jī)床床身設(shè)計(jì)，包括選擇通用的床身、立拄、滑座、立式機(jī)床底座和設(shè)計(jì)專用的中間底座等工作 。床身和立柱是用于固定動(dòng)力部件的導(dǎo)軌——滑座的，它們有多種規(guī)格。可根據(jù)動(dòng)力部件的尺寸大小、行程長短來選用。1）立柱的聯(lián)系尺寸：10單位（mm） 立柱型號(hào) 名義尺寸 B L H H1 滑臺(tái)名義尺寸及行程 H2 H3 250 450-800 ICL25ICL25M 250 320 630 1900 1150 250 400 450-650 275 ICL32ICL32M 320 400 710 2000 1350 320 400 450-650 325 400 450-860 ICL40ICL40M 400 500 800 2420 1650 400 630 450-630 410 400 450-860 ICL50ICL50M 500 630 900 2520 1850 500 630 450-630 435 ICL63ICL63M 630 800 1000 2620 2050 630 630 450-580 460由上面所述可 ：- 17 -立柱應(yīng)選 ICL40 。2）滑臺(tái)的聯(lián)系尺寸型 號(hào) 配套滑臺(tái)行程 L2 L1 B B1 b h H 緊固螺釘 H1 I 250 900 500 ICC251ICC251M II 400 1050 650 110 560 210 I 250 900 500 ICC252ICC252M II 400 1050 650 450 395 270 160 630 280 I 400 1180 780 ICC321ICC321M II 630 1410 1010 110 560 210 I 400 1180 780 ICC322ICC322M II 630 1410 1010 520 465 340 160 630 280 I 400 1350 950 II 630 1580 1180 ICC401ICC401M III 1000 1950 1550 110 560 210 I 400 1350 950 ICC402ICC402M II 630 1580 1180 600 545 420 160 630 M20 280 型 號(hào) 配套 L2 L1 B B1 b h H 緊固 H1 - 18 -滑臺(tái)行程 螺釘 ICC402ICC402M III 1000 1950 1550 600 545 420 160 630 280 I 400 1550 1150 II 630 1780 1380 ICC501ICC501M III 1000 2150 1750 11 560 210 I 400 1550 1150 II 630 1780 1380 ICC502ICC502M III 1000 2150 1750 700 645 520 160 630 M20 280 I 400 1800 1400 II 630 2030 1630 ICC631ICC631M III 1000 2400 2000 110 560 210 I 400 1800 1400 II 630 2030 1630 ICC632ICC632M III 1000 2400 2000 830 775 650 160 630 M24 280 由上面可知道 滑臺(tái)側(cè)底座 應(yīng)選 ICC4013）數(shù)控滑臺(tái)的聯(lián)系尺寸伺服電機(jī)滑臺(tái)型號(hào)臺(tái)面寬度（mm）臺(tái)面長度（mm）行　程（mm）最大進(jìn)給力（N）滾珠絲杠直徑X 螺距（mm）功率（kw）扭矩（N/m）轉(zhuǎn)數(shù)（r/min）2 20NC－1HJ32 320 630 400，630 12500 40X10 3 30 10002 203 30NC－1HJ40 400 800 400 20000 50X104 4010002 203 30NC－1HJ401YHJ50 500 1000400，630，100032000 50X104 401000- 19 -滑臺(tái)型號(hào) B B1 B2 B3 H L L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L8 L9 L10L11D400 1070 200250250 NC－1HJ32 32032028072.5280630 630 1300200435105200200200150 M12400 1240 200250250 NC－1HJ40 40040035067.5320800 630 1470200435105 200250250200 M16400 1440 200200250200 630 1670 200200200250200 NC－1HJ50 50050045067.5360100010001840200455110200250250250250200M16由上面可知道 數(shù)控滑臺(tái)的型號(hào)應(yīng)該選 NC—1HJ40最大行程即為動(dòng)力頭最大允許的行程，除了滿足鉆床工作循環(huán)的要求外，還必須保證調(diào)整和裝卸刀具的方便性，對(duì)于多工位回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式機(jī)床，還要保證回轉(zhuǎn)時(shí)工作臺(tái)上夾具不碰刀。根據(jù)需要選擇最大行程為 400mm。由上面的數(shù)據(jù)可以做如下圖：- 20 -3.4 組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)3.4.1 概述主軸箱是組合機(jī)床的重要組成部件。主軸箱是用于布置機(jī)床工作軸及其傳動(dòng)零件和相應(yīng)的附加結(jié)構(gòu)的。它通過按一定速比排布傳動(dòng)齒輪，把動(dòng)力從動(dòng)力部件——?jiǎng)恿︻^、動(dòng)力箱、電動(dòng)機(jī)等，傳遞給各工作主軸，使之獲得所要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向等。組合機(jī)床主軸箱，按其組成和用途分為：大型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱、小型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱和專用主軸箱三大類。大型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱稱為非剛性主軸箱，因?yàn)檫@種標(biāo)準(zhǔn)主軸箱，主軸的前后支承距離平均只有 150 毫米左右，而刀具的懸伸長度往往是主軸支承距的好幾倍。在這種懸伸比之下，單靠主軸本身是不能保證孔加工的位置精度的， ，而主要由夾具的導(dǎo)向裝置來保證。由上面的圖可知：它主要由通用的箱體類零件、通用的傳動(dòng)類零件及潤滑和防油元件等組成。屬于通用箱體類零件的有：主軸箱體、前蓋、后蓋、上蓋、側(cè)蓋等。- 21 -屬于通用傳動(dòng)類零件的有：主軸、傳動(dòng)軸、六方頭手柄軸（手柄軸是供更換、調(diào)整刀具和主軸箱裝配及維修檢查主軸精度時(shí)回轉(zhuǎn)主軸用） 、傳動(dòng)齒輪（在主軸箱體前后壁之間、可裝 32 毫米寬的齒輪兩排或 24 毫米寬的齒輪三排；在主軸箱體后壁和后蓋之間，可裝齒輪一排） 、動(dòng)力頭或電機(jī)齒輪等。屬于潤滑和防油元件的有：標(biāo)準(zhǔn)的葉片潤油泵（葉片潤滑油泵盡可能采用直接驅(qū)動(dòng)——即齒輪直接裝在泵軸上） 、分油器、注油杯、排油塞等。1）通用箱體通用主軸箱體、前蓋和后蓋，已經(jīng)由機(jī)床聯(lián)系尺寸圖設(shè)計(jì)中可知：主軸箱體的厚度為180 毫米；后蓋的厚度了 90 毫米；立式前蓋厚度為 70 毫米。2）通用主軸和傳動(dòng)軸通用鉆削類主軸的系列參數(shù)：主軸外伸 主軸類 型主軸直徑（毫米）短主軸 滾錐短主軸25 30 35 40 50 60滾錐長主軸20 25 30 35 40 50 60滾珠主軸15 20 25 30 35 40長主軸（立式 L-15）滾針主軸15 20 25 30 35 40D/d1 22/14 30/20 38/26 50/36 50/36 65/44 80/60 90/60主軸外伸尺寸（毫米） L 85 115 115 115 115 135 135 135接桿莫氏圓錐號(hào) 1 1，2 1，2，32，3 2，3 3，4 4，5 4，5由上表和刀具布置圖可查：30/20 和 38/26 兩種型號(hào) L=100通用傳動(dòng)軸的系列參數(shù)：傳動(dòng)類型 傳 動(dòng) 軸 直 徑（ 毫米）滾錐傳動(dòng)軸 20 25 30 35 40手柄軸 30 40傳動(dòng)軸選用 Φ20 和 Φ25手柄軸選用 Φ303）通用齒輪主軸箱用的通用齒輪，有傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力頭齒輪和電機(jī)齒輪三種。動(dòng)力頭齒輪有 A。B 型，寬度為 84 和 44 毫米。當(dāng)采用 90 毫米的后蓋時(shí)，動(dòng)力頭齒輪要選用 A 型。3.4.2 主軸箱的設(shè)計(jì)方法一、主軸的型式與主竟的確定和主軸箱所需動(dòng)力的計(jì)算- 22 -主軸的型式和直徑，主要取決于刀具的進(jìn)給抗力和切削牛矩或主軸——刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的需要。通常，鉆孔時(shí)采用前支承有止推軸承的主軸。設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能不選用 15 毫米直徑的主軸和滾針主軸，因?yàn)檫@種主軸的精度低，既不便于制造裝配，也不便于使用和維修。又刀具布置圖設(shè)計(jì)中可知：Φ6.8 孔的主軸 Φ20Φ12.8 孔的主軸 Φ25二、傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，就是通過一定的傳動(dòng)鏈，按要求把動(dòng)力從動(dòng)力部件的驅(qū)動(dòng)軸傳遞到主軸上去。同時(shí)，滿足主軸箱其他結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)的要求。傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的一般要求：1）在