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邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
前言
組合機(jī)床是一種專用高效自動(dòng)化技術(shù)裝備，由于它仍是大批量機(jī)械產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)的關(guān)鍵裝備，因而被廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和壓縮機(jī)等許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。其中 ，特別是汽車工業(yè)，是組合機(jī)床最大的用戶。如德國大眾汽車廠在Salzgitter的發(fā)動(dòng)機(jī)工廠，90年代初所采用的金屬切削機(jī)床主要是組合機(jī)床自動(dòng)線(60%)、組合機(jī)床(20%)和加工中心(20%)。顯然，在大批量生產(chǎn)的機(jī)械工業(yè)部門，大量采用的設(shè)備是組合機(jī)床。因此，組合機(jī)床的技術(shù)性能和綜合自動(dòng)化水平，在很大 程度上決定了這些工業(yè)部門產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)組織的結(jié)構(gòu)，也在很大程度上決定了企業(yè)產(chǎn)品的競爭力。
現(xiàn)代組合機(jī)床為機(jī)電一體化產(chǎn)品，它是控制、驅(qū)動(dòng)、測量、監(jiān)控、刀具和機(jī)械組件等技術(shù)的綜合反映。近20年來，這些技術(shù)有長足進(jìn)步，同時(shí)作為組合機(jī)床主要用戶的汽車和內(nèi)燃機(jī)等行業(yè)也有很大的變化，其產(chǎn)品市場壽命不斷縮短，品種日益增多且質(zhì)量不斷提高。這些因素有力地推動(dòng)和激勵(lì)了組合機(jī)床和自動(dòng)線技術(shù)的不斷發(fā)展。
十多年來，作為組合機(jī)床重要用戶的汽車工業(yè)，為迎合人們個(gè)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(diǎn)之一，這使組合機(jī)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(jī)床必須提高其柔性。
在國外許多公司中，組合機(jī)床設(shè)計(jì)已普遍采用CAD工作站，在設(shè)計(jì)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(jī)床設(shè)計(jì)方案比較和選擇，以及方案報(bào)價(jià)等方面均已得到廣泛應(yīng)用，從而顯著地提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和縮短了設(shè)計(jì)周期。加之國外許多公司在組合機(jī)床組成模塊方面的系列化和通用化程度很高(一般達(dá)90%以上)，使組合機(jī)床的交貨期進(jìn)一步縮短。
目前，在機(jī)械加工工業(yè)中，機(jī)械產(chǎn)品大批量生產(chǎn)中，組合機(jī)床已得到廣泛運(yùn)用。一些復(fù)雜的殼體類零件，加工工藝復(fù)雜、定位夾緊困難的工件，要提高其加工精度、生產(chǎn)效率，單憑普通機(jī)床是很難辦到的，而在用普通機(jī)床加工復(fù)雜工件的過程中，對(duì)操作者的技術(shù)也提了較高的要求，這就迫切的要求生產(chǎn)一定數(shù)量的組合機(jī)床。這樣，不但可以提高零件的加工精度和生產(chǎn)率，而且成本低、生產(chǎn)周期斷，適合我國的經(jīng)濟(jì)水平、教育水平和生產(chǎn)水平。更能夠在激烈的競爭中為企業(yè)獲得更多利潤、提高企業(yè)核心競爭力。
目的意義：(1)提高機(jī)床的加工精度和生產(chǎn)率。(2)提高我們國家整個(gè)機(jī)械加工行業(yè)的水平和實(shí)力。(3)減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。(4)降低工件成本、加工工藝難度、操作者的技術(shù)要求。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們?cè)趯W(xué)習(xí)階段的最后一個(gè)重要環(huán)節(jié)，要求我們能綜合運(yùn)用大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識(shí)和理論知識(shí)，結(jié)合實(shí)際，獨(dú)立解決本專業(yè)一般問題,樹立為生產(chǎn)服務(wù)，扎實(shí)肯干，一絲不茍的工作作風(fēng)，為將來在機(jī)械方面工作打下良好的基礎(chǔ)。
我設(shè)計(jì)的課題是粗鏜CK-Ⅱ型機(jī)床主軸箱Ф73.5,2-Ф58.5三孔雙向臥式組合鏜床. 為了做好自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，我參照資料對(duì)組合鏜床的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，工件的加工過程、加工工藝有了一定的了解。在老師的悉心指導(dǎo)下，我查閱了大量的相關(guān)設(shè)計(jì)資料，本著提高自己的動(dòng)手設(shè)計(jì)能力，綜合掌握自己專業(yè)的知識(shí)的精神，經(jīng)過設(shè)計(jì)和討論，終于圓滿地完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。由于本人實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的欠缺和知識(shí)的局限性，該夾具的實(shí)際工作情況及可用性還有待于實(shí)踐的檢驗(yàn)。設(shè)計(jì)過程中難免出現(xiàn)一些錯(cuò)誤，敬請(qǐng)各位領(lǐng)導(dǎo)，老師，同學(xué)提出寶貴意見和見解，本人在此表示由衷的感謝！
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1 CK-Ⅱ型機(jī)床主軸箱產(chǎn)品工藝過程分析
CK-Ⅱ型機(jī)床主軸箱是數(shù)控機(jī)床的主軸箱的箱體，結(jié)構(gòu)如圖1.1。其工藝分析如下：
圖1.1 CK-Ⅱ型機(jī)床主軸箱的三視圖
1.1 木模：確定造型的分型面，拔模斜度、型芯芯盒的幾何尺寸、內(nèi)外模澆口、直澆口的幾何形狀及尺寸、澆注后的縮水量等工步。木模為機(jī)械制造的第一道工序。
1.2 造型：采用滲加固化劑膚腩樹脂砂造型。在造型機(jī)上制造外型與泥芯，經(jīng)氧化滲碳后進(jìn)行脫模，在外模中下泥芯，然后經(jīng)合箱，扣箱工步，制作澆口杯，冒口杯等。
1.3 澆注：先進(jìn)行點(diǎn)火，將砂型中有機(jī)原燃燒排氣，設(shè)置澆冒口，將熔化溫度在1400°C左右的鑄鐵水凈化，經(jīng)氣孔，渣子上浮清除干凈后，冷卻在1300°C左右時(shí)進(jìn)行澆注。
1.4 清砂：鑄件冷卻1－2小時(shí)后，開箱送入振動(dòng)落砂，上清砂，除去鑄件的澆冒口系統(tǒng)，并對(duì)坯件進(jìn)行打磨去刺。
1.5 退火：消除坯件凝固的內(nèi)應(yīng)力，加溫在350°C左右保溫4－6小時(shí)，并隨爐冷卻。
1.6 刷涂料：在需要加工的表面上刷上帶色（紅色）涂料。
1.7 鉗：以三個(gè)大孔為基準(zhǔn)，劃四周平面的加工線。
1.8 龍門銑：找正工件，一次粗銑4－5個(gè)主軸箱體的外表面，并在箱體底平面及兩側(cè)留0.5mm的精刨余量。
1.9 龍門刨：精刨工件底平面，使之達(dá)到圖紙要求，精刨孔系兩側(cè)平面臺(tái)圖。
1.10 搖臂鉆：以鉆模為夾具鉆加工8－Φ20孔，并鉆鉸2－Φ16兩銷孔。
1.11 粗鏜：以臥式單工位雙面組合鏜床粗鏜Φ73.5、2－Φ58.5三大孔，并留單邊加工余量0.5mm。
1.12 精鏜：以臥式單工位，雙面組合鏜床，精鏜上述三大孔位置如圖，并倒角1×45°。
1.13 鉗：去除加工毛刺。
1.14 檢驗(yàn)：檢查各加工平面與空的尺寸是否合圖。
1.15 鉗：在CK-Ⅱ型數(shù)控主軸箱上打印標(biāo)記。
1.16 入庫：涂防銹油，分類堆放。
2 CK-Ⅱ型數(shù)控機(jī)床主軸箱粗鏜工序及組合鏜床總體設(shè)計(jì)
2.1 CK-Ⅱ型數(shù)控機(jī)床主軸箱粗鏜工序分析及其機(jī)床類型選擇
2.1.1 本工序采用的定位方案及其特點(diǎn)：
本工序采用“一面兩孔”的定位方案，其特點(diǎn)為：“一面兩孔”的定位方案，廣泛用于機(jī)加工的面與面的定位，它符合六點(diǎn)定位的原則，但由于一面兩孔中有兩個(gè)圓孔面作定位基準(zhǔn)面，易出現(xiàn)過定位現(xiàn)象，為了消除孔的大小，長度的公差，常采用以一孔為定位銷，另一孔為輔助定位的削邊銷方法。
2.1.2 本工序應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求：
本工序加工時(shí)，必須保證的幾何尺寸大孔的深度為41mm，小孔深度為36mm，兩孔的距離為160mm。孔的大小尺寸為Φ73.5、Φ58.5基面到孔中心高度為200mm。形位公差、大孔的垂直度保證?？字g為孔內(nèi)表面粗糙度為3.2。
工件的材料為HT200.硬度為HBS170－200，在生產(chǎn)的鑄件不得有氣孔，砂孔等鑄造缺陷。同時(shí)保證鑄件毛坯孔的加工余量為5mm。
2.1.3 本工序采用的夾緊方式：
適用于批量生產(chǎn)本工序采用液壓夾緊，其特點(diǎn)是快捷、省力、可靠、夾緊力大。
2.1.4 機(jī)床類型選擇（即機(jī)床的布置形式）：
本工序加工的孔的中心線與定位基準(zhǔn)平行且工件兩個(gè)垂直側(cè)面上的孔系為同軸度的相互對(duì)應(yīng)孔，故此在選擇鏜床工件時(shí)的組合機(jī)床應(yīng)選用臥式單工位雙面組合鏜床。
2.1.5 組合鏜床總體設(shè)計(jì)圖如圖2.1所示：
圖2.1 組合鏜床總體設(shè)計(jì)
2.2加工參數(shù)的選擇及零、部件的選用
2.2.1 刀具的選擇：
刀具材料為硬質(zhì)合金：YG8，刀具的角度選擇前角γ0=6°，后角α0=6°，主偏角kγ＝60°。
因?yàn)殓M孔直徑為Φ73.5－Φ58.5即αp＝4.5。
取鏜桿直徑d＝55.40。鏜刀截面13×13、16×16、10×10。[15]
2.2.2 切削用量的選擇：
切削用量包括ap、f、v、n。ap＝4.5。
鏜大孔時(shí) v＝40m/s；f1=0.6mm/r。
2.2.3 切削功率、扭矩、徑向力、軸向力計(jì)算：
在確定機(jī)床所加工時(shí)必須注意的要素：首先考慮在加工時(shí)的受力情況，才能在規(guī)定的范圍內(nèi)選取各種配件，以保證加工面條件要求。
加工條件為鏜孔、刀具材料為硬質(zhì)合金而工件材料為灰鑄鐵HT200。
周向力Fz=51.4apf0.75HB0.55[1]
軸向力Fx=0.51ap 1.2 f0.65HB1.4[1]
扭矩T=25.7Daapf 0.75 HB0.55[1]
切削功率P=FzV/61200
HB＝HBmax－1/3（HBmax－HBmin）＝190[1]
鏜Φ73.5孔時(shí)：
Fz1（主切削力）=51.4apf 0.75HB0.55
=51.4x4.5x0.50.75x[200-1/3（200-170）]
=51.4x4.5x0.50.75 x190
=2464.44N
功率:P1=Fz1.Ve/60000=2.46444KW
軸向力:
Fx1=0.51ap1.2f 0.65HB1.1
=0.51x4.51.2 x0.50.65 x1901.1
=634.43N
扭距:
T1=25.7Dapf 0.75HB0.55
=25.7x79x4.5x0.50.75 x1900.55
=97345.24N.mm
鏜大孔的主軸箱主軸:
取d1=35mm
對(duì)于φ58.5的小孔：
∵n1/n2=f2/f1=D2/D1=54/79=f2/0.5
∴f2=0.34mm/r
Fz2=51.4apf0.75HB0.55
=51.4x4.5x0.340.75x1900.55
=1845.44N
P2=Fz2.Ve/60000=1.84544KW
Fx2 =0.51ap1.2f0.65 HB1.1
=0.51x4.51.2x0.340.65x1901.1
=493.76N
T2扭距 =25.7D2.ap.f 0.75HB0.55
=25.7x54x4.5x0.350.75x1900.55
=49826.81N.mm
總功率：P總=P1+2P2=6.15532KW
小孔主軸直徑：
2.2.4 本道工序?qū)虺叽绲拇_定：
導(dǎo)向裝置的作用是：保證刀具的相對(duì)工件的正確位置，保證各刀具相互間的正確位置，提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。
本道工序因是鏜孔，所以選用固定式導(dǎo)向裝置，這種導(dǎo)向精度較高，可以較好地滿足鏜孔的精度要求。設(shè)裝置由中間套，可換導(dǎo)套和壓套螺釘組成。中間導(dǎo)套采用間隙配合。在導(dǎo)套磨損后，可以較為方便地更換。
考慮到以上各種因素，最后選擇臥式單列圓錐滾子軸承導(dǎo)向套（T0605-05），導(dǎo)套內(nèi)徑100mm，中間導(dǎo)套采用H7/jsb的間隙配合，可換導(dǎo)套采用H7/n6的過盈配合。軸與中間導(dǎo)套配研。
導(dǎo)向長度的確定必須保證刀具剛切入工件時(shí)，已進(jìn)入導(dǎo)套內(nèi)的導(dǎo)向長度L不小于一個(gè)導(dǎo)向部分的直徑d，再考慮到加工完畢，退刀后，取出工件的方便，最后確定導(dǎo)套的長度為260mm。
固定導(dǎo)向支座與工件支承座因相距很遠(yuǎn)，使用同一支承座，其尺寸為兩導(dǎo)套的距離為880mm。
2.2.5 選擇浮動(dòng)卡頭、夾緊螺母、圓螺母：
選用大浮動(dòng)量卡頭，型號(hào)均為T6112。[1]
鏜大孔Φ73.5的夾緊螺母取：Tr44×2。[1]
鏜小孔Φ58.5的夾緊螺母取：Tr36×2。[1]
鏜大孔Φ73.5的圓螺母取M44×1.5。[5]
鏜小孔Φ58.5的圓螺母取M36×1.5。[5]
2.2.6 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇：
導(dǎo)向裝置的作用是：保證刀具相對(duì)工件的正確位置，保證刀具相互間的正確位置，提高刀具系統(tǒng)的支撐剛度。
由于CK-Ⅱ型數(shù)控機(jī)床主軸箱Φ73.5 2-Φ58.5孔的精度要求較高，故選用固定式導(dǎo)向裝置，此種導(dǎo)向裝置精度較高，可以滿足加工要求。此導(dǎo)向裝置由中間套，可換導(dǎo)套和壓套螺釘組成。如圖：2.2所示。
圖2.1 導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)圖
根據(jù)工件形狀?。?
鏜大孔Φ73.5時(shí)：ｄ＝105；D＝115；D1＝1223。[1]
鏜小孔Φ58.5時(shí)：ｄ＝65；D＝75；D2＝83。[1]
其配合公差為： (間隙配合)
(過盈配合)
與 均是在配合是配研，使之達(dá)到鏜孔所能達(dá)到的位置精度。
達(dá)到鏜孔所要求的位置精度。
鏜孔Φ73.5時(shí)，L1取210?。?取8?。?取40。[1]
鏜孔Φ73.5的固定異向套順序與鏜Φ58.5孔的導(dǎo)向套相同。
故L2、ｅ２、ｆ２均與L１、ｅ１、ｆ１的長度相同。
2.3 計(jì)算動(dòng)力部件的工作循環(huán)及工作行程
動(dòng)力部件的工作行程指加工時(shí)動(dòng)力部件從原始位置開始運(yùn)動(dòng)到加工終了位置又返回到原來的動(dòng)作過程，包括快進(jìn)―工進(jìn)－快退。
①動(dòng)力部件的進(jìn)給長度：
L工進(jìn)＝L1+L加工長+L2
L加工長－加工部位長度（以最深孔來計(jì)算）
L1－刀具切入量。
L2－刀具的切出長度。
L加工長＝40 L1取5
取：L2＝10。[1]
則L工進(jìn)＝5+40+10＝55。
②動(dòng)力部件快速退回長度（L快退）
L快退＝L工進(jìn)+L快進(jìn)
為了裝卸工件方便，取 L快進(jìn)＝100 即L快退＝55+100、
動(dòng)力部件快速退回的長度L快退必須保證有所有刀具均退回夾具的刀套內(nèi)，而不影響工件的裝卸。所繪的加工示意圖：L＝10+40+40＝90＜155 即L＜L快退。
則刀具可完全退回導(dǎo)套內(nèi)，即設(shè)計(jì)合理。
③動(dòng)力部件的總行程的確定：
L總≥L工作行程+L前備量+L后備量。
L工作行程－動(dòng)力部件的工作行程，即L快退。
L前備－動(dòng)力部件尚可調(diào)節(jié)的距離。
L后備－刀具從接桿中或接桿連同刀具一起從主軸孔中得到所需的軸向距離。
L工作行程＝155
L前備＝30
L后備＝255
L總＝255+30+155＝400。
工作循環(huán)圖如2.3圖所示：
圖2.3 工作循環(huán)圖
總結(jié)：繪制加工示意圖時(shí)應(yīng)注意的問題：
①加工示意圖應(yīng)與機(jī)床實(shí)際加工狀況一致，刀具應(yīng)畫在終了位置。
②尺寸應(yīng)完整，尤其是從主軸箱端面到刀尖的軸向尺寸應(yīng)完整。
③加工示意圖上應(yīng)標(biāo)出各主軸的切削用量和被加工零件的圖號(hào)，材料硬度，加工余量以及是否冷卻液等。
④加工示意圖上應(yīng)表示加工過程的工作循環(huán)及各行程的長度。
2.4 繪制機(jī)床總圖時(shí)選用通用件
2.4.1 選擇動(dòng)力箱型號(hào)：
本說明書已算出P切＝4.36kw。
P電＝P切/k （k＝0.8）
則P電＝5.46kw
動(dòng)力箱所取的型號(hào)為ITD40V[1]
電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：Y132M2-6[1]
電動(dòng)機(jī)功率：P＝5.5kw L3=435[1]
2.4.2 選擇其他通用部件：
① 液壓滑臺(tái)所選型號(hào)為HY40IA型[2][3]
② 側(cè)底座所選型號(hào)為IFF401型[2][3]
③ 所得主軸箱寬度為325，長度為500，高度為500。[4][5]
④ 去中間底座長度為1250、高為560、寬度取630。[6]
⑤ 支撐臺(tái)高度取376、寬度為560、長為560。[6]
⑥ 液壓夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其液壓圖：如圖2.4，2.5所示
圖2.4 液壓夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖
圖2.5 液壓夾具的液壓圖
2.5 液壓夾緊設(shè)備
2.5.1 油缸的向下壓力F油
F油＝2P(S1-S2)
P-----單位液壓力（15-20kg/cm2）
S1----活塞面積(60-80cm2)
S2----活塞桿面積（30-40cm2）
F油＝2×20×(80-30)＝2000kg
2.5.2 若一邊的多軸箱的刀具先接觸工件，此時(shí)該邊刀具切削所產(chǎn)生的軸向力，將對(duì)工件產(chǎn)生顛覆力矩，與之同時(shí)作用工件的上面，兩油缸產(chǎn)生的正壓力所形成的壓力矩應(yīng)與之平衡，該壓力矩應(yīng)大于顛覆力矩，工件才能牢固可靠地被加工，其中F切削軸向力某一邊先切削時(shí)產(chǎn)生的推倒工件的顛覆力。
2.5.3 作用于工件的正壓力：
按作用臂力臂的比例距離計(jì)算可以得到：
F油＝2000kg
F正壓力＝F油·g＝2000·g kg
受力如圖2.6所示：（以鏜大孔為例）
圖2.6 工件受力圖
其中F切削力＝F軸向力
h－合力作用線至工件底面高度
h＝200 P＝300
M1＝2F正壓力×P/2＝2×2000×9.8×150＝5.88×106N·mm
M2=F切×h＝2857.7×200＝5.71×105N·mm
M1>>M2
則不會(huì)產(chǎn)生顛覆現(xiàn)象。
即所選液壓設(shè)備合理。
小結(jié)：（1）繪制機(jī)床總圖時(shí)應(yīng)注意的問題：
① 機(jī)床總圖要按照加工終了時(shí)的狀態(tài)畫出。
② 應(yīng)注明電動(dòng)機(jī)型號(hào)、功率、轉(zhuǎn)速、應(yīng)注明動(dòng)力部件的總行程。
③ 應(yīng)表明液壓系統(tǒng)和電氣控制按鈕等的安裝位置
④ 當(dāng)工件上加工部位對(duì)其中心線不對(duì)稱時(shí)，而使動(dòng)力部件對(duì)夾具和中心底座不對(duì)稱時(shí)，應(yīng)注明動(dòng)力部件中心線與夾具中心線之間的偏移量。
（2）本機(jī)床總圖需要的技術(shù)要求：
① 本機(jī)床為批量生產(chǎn)CK-Ⅱ型主軸箱專業(yè)雙面臥式組合鏜床。
② 本機(jī)床在安裝調(diào)試時(shí)，其導(dǎo)軌水平面控制在百分之0.5mm之內(nèi)。如鏜孔：安裝在主軸箱定位導(dǎo)柱中心軸線的同軸度控制在±0.5內(nèi)。
③ 本機(jī)床的夾具和工作臺(tái)進(jìn)給液壓系統(tǒng)采用2.5-8μm。壓力工作進(jìn)給速度為12.5-500mm/min，但不小于4mm/min，以免油路系統(tǒng)產(chǎn)生爬行，影響工件的加工質(zhì)量。
④ 本機(jī)床20＃－40＃機(jī)油潤滑，每三年定期更換一次。
⑤ 本機(jī)床內(nèi)表面涂上紅色硝基防銹漆，其外表面涂上三遍油漆和底漆進(jìn)行三次打磨，一次水磨拋光烘干后進(jìn)行噴漆烤干，主色為淺綠色。
⑥ 本機(jī)床生產(chǎn)一件產(chǎn)品所需時(shí)間為一分鐘，機(jī)床的年產(chǎn)量為六萬臺(tái)。
⑦ 本機(jī)床的裝料高度：
h裝料高＝多軸箱刀具中心線至多軸箱底部高度 ＋ 滑臺(tái)滑座高度 ＋ 側(cè)底座高度＝254+320+560＝1134
2.6 生產(chǎn)率計(jì)算卡：
2.6.1 機(jī)床理想生產(chǎn)率α1的計(jì)算：
α1＝60/T單＝60/T機(jī)＋T輔
T單－單件工時(shí)
T機(jī)＝機(jī)加工時(shí)間（包括快進(jìn)時(shí)間、快退時(shí)間、工作臺(tái)直線移動(dòng)或轉(zhuǎn)位時(shí)間、工件裝卸時(shí)間等）
查表得：
T機(jī)＝0.71
T輔＝1.83
2.6.2 機(jī)床負(fù)荷率η的計(jì)算：
η＝Q2/Q1
Q1－機(jī)床理想的生產(chǎn)率 Q＝24件/時(shí) Q1=2Q
Q2－使用單位時(shí)間的生產(chǎn)率（全年工時(shí)以單位工制計(jì)算，需此類機(jī)床2臺(tái)） Q2＝38件/時(shí)
η＝Q2/Q1＝79％
3 臥式單工位雙面組合鏜床傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
臥式單工位雙面組合鏜床傳動(dòng)系統(tǒng)圖如圖：3.1
圖3.1 主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)圖
3.1 傳動(dòng)系統(tǒng)的一般要求：
（1） 盡量用一根傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸，當(dāng)齒輪中心距不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可采用變位齒輪。
（2） 盡量避免用主軸兼?zhèn)鲃?dòng)軸。
（3） 用于粗加工主軸上的齒輪盡可能分布在第Ⅰ排，以減少主軸扭轉(zhuǎn)變形。
（4） 主軸箱傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)比一般單與1/2,最佳傳動(dòng)比為1－1.5，后蓋內(nèi)傳動(dòng)比大于1/3－1/3.5，盡可能避免升速傳動(dòng)，若采用其傳動(dòng)比應(yīng)小于2,且傳動(dòng)比最好放在傳動(dòng)鏈的最末一、二級(jí)上，以減少功率損失。
（5） 齒輪排數(shù)的安排：
① 不同軸上的齒輪不相碰時(shí)，可將齒輪放在箱體內(nèi)的同一排上。
② 不同軸上的齒輪與軸或軸套不相碰時(shí)，可將齒輪放在箱體內(nèi)不同排上。
③ 齒輪與軸相碰時(shí)，可將齒輪放在后箱蓋內(nèi)。
(6) 在擬定傳動(dòng)系統(tǒng)圖時(shí)，一般采用“計(jì)算、作圖和多次試湊”的方法。
(7) 動(dòng)力箱齒輪一般位于多軸箱中間位置。
3.2 擬定傳動(dòng)系統(tǒng)
3.2.1 主軸箱所選用尺寸為500×500。
得到驅(qū)動(dòng)軸在主軸箱內(nèi)距離底座高度為159.5。
電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速n0=480r/min。
鏜大孔轉(zhuǎn)速n1=128r/min。
鏜小孔的轉(zhuǎn)速n2=216。[1]
取動(dòng)力箱齒輪 m＝3 z＝23。[2] 齒輪傳動(dòng)如圖3.2所示：
圖3.2 齒輪傳動(dòng)圖
m’=2
n0=480
n主4=128r/min
Z0=23
取Z1=40[2]
解得Z4=39 Z4’=81
m’=2
n0=480
n主2=216r/min
Z0=23
Z1=40
解得Z2=44 Z’2=56
3.2.2 主軸的傳動(dòng)齒輪獲得的實(shí)際轉(zhuǎn)速的核定：
因?yàn)辇X數(shù)必須取整數(shù)，故此在加工示意圖中所確定的轉(zhuǎn)速n與實(shí)際轉(zhuǎn)速有一定的誤差，但誤差率不得超過±5％。
即：
n4實(shí)際＝n0·Z0/Z1·Z4/Z’4=480×23/40×39/81＝132.89
n2實(shí)際＝n0·Z0/Z1·Z2/Z’2=480×23/40×44/56＝216.857
∵Δ1、Δ2均小于5％。
∴齒輪設(shè)計(jì)合理。
3.3 傳動(dòng)齒輪強(qiáng)度校核設(shè)計(jì)
3.3.1 由公式計(jì)算：驗(yàn)證Z0的強(qiáng)度（Z0為最薄弱齒輪所受扭轉(zhuǎn)最大）
① 取最大齒輪材料為40Cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火。大小齒輪均選硬齒面，齒面硬度為48-55HRC。
② 因?yàn)閺凝X輪傳遞的功率小，所選用直齒圓柱齒輪。
③ 選取7級(jí)精度齒輪。
④ 小齒輪Z0＝23 大齒輪Z1＝40。
⑤ 初選Kt＝1.3。
⑥ 計(jì)算小齒輪傳遞的扭矩：
T1＝95.5×105·P1/Np＝95.5×105×5.5/480＝1.09×105N·mm。
⑦ φd取0.4。
⑧ 查得ZE=189.8MPa。
⑨ 查得〔δ〕H(lim1)＝〔δ〕H（lim2）＝1170MPa。
⑩ 查得KHN1＝0.88 KHN2＝0.90。
計(jì)算接觸疲勞需用應(yīng)力（取失效率為1％、安全系數(shù)S＝1）
〔δ〕H1＝KHN1·δH（lim1）＝1030Mpa
〔δ〕H2＝KHN2·δH（lim2）＝1053Mpa
3.3.2 計(jì)算：
(1)
(2) 計(jì)算圓周速度：
(3) 計(jì)算寬度：
b＝φd·d1t＝0.4×61.85＝24.74mm。
(4) 計(jì)算齒寬與齒高之比b/h：
模數(shù) mt＝d1t/Z0=61.85/23＝2.69。
齒高 h＝2.25mt＝2.25×2.69＝6.05。 b/h＝24.74/6.05＝4.09。
(5) 計(jì)算載荷系數(shù)：
根據(jù)v＝1.82m/s 7級(jí)精度 查得：Kv＝1.03.
直齒輪，假設(shè)KAFt/b≥100N/mm 查得：KHa＝KFa＝1.1
查得：KA＝1 KHβ＝0.43 KFβ＝1.3。
故載荷系數(shù)：K＝KA·KV·Kα·KAβ＝1×1.03×1.1×1.43＝1.62。
(6) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑：
(7) 計(jì)算模數(shù)：
m＝d1/Z0＝69.04/23＝3.00
3.3.3 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)校核：
由公式：
1、 確定公式內(nèi)個(gè)計(jì)算值：
(1) 查得δFE1＝δFE2＝680MPa。
(2) 查得KFN2＝0.9 KFN1＝0.88。
(3) 計(jì)算疲勞許用應(yīng)力：
取彎曲疲勞安全系數(shù)S＝1.4 由公式：
〔δ〕F1＝KFN1δFE1 /S＝0.88×680/1.4＝427.4MPa
〔δ〕F2＝437.14Mpa
(4) 計(jì)算載荷系數(shù)：
K＝KAKVKαKFβ＝1×1.2×1.1×1.3＝1.72
(5) 查得齒形系數(shù)：
YFa1=2.69 YFa2＝2.40。
(6) 查得應(yīng)力校正系數(shù)：
YSa1=1.575 YSa2=1.67。
(7) 計(jì)算并比較大小齒輪：
＝
＝
小齒輪數(shù)值大。
2、 設(shè)計(jì)計(jì)算：
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m略大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)。由于齒輪模數(shù)m的大小取決于彎曲強(qiáng)度所確定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪直徑有關(guān)?？扇∮蓮澢鷱?qiáng)度算得的模數(shù)2.60，并就近圓整m＝3。按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1＝69.04。
由：Z＝d1/m＝69.04/3＝23.01 取Z0＝23 Z1＝u·Z0＝40。
模數(shù)即為3。
3.3.4 幾何尺寸計(jì)算：
模數(shù)圓整m＝3。
1. 計(jì)算分度圓直徑：
d1＝m·Z0=3×23＝69
Z1=40
d2＝m·Z2＝3×40＝120
2. 計(jì)算中心距：
a＝（d1+d2）/2＝（69＋120）/2＝94.5。
3. 計(jì)算齒輪寬度：
b＝φd·d1＝0.4×69＝27.6。
圓整B1＝28 B2也可取28。
4. 驗(yàn)算：
Ft＝2π/d1＝2×1.09×105/69＝3159.4N。
∴選擇合適。
因?yàn)辇X輪傳遞的扭矩較小，故齒根彎曲強(qiáng)度可略去不計(jì)。
經(jīng)上分析計(jì)算Z0＝23 Z1＝40所選合適。
3.4 潤滑系統(tǒng)齒輪泵上齒輪參數(shù)的確定
潤滑用齒輪泵的傳動(dòng)系統(tǒng)有5、6軸傳入
Z5＝23
Z5齒輪與Z1＝44齒輪嚙合，且與Z0/Z1處于同一排，5、6軸用Z36、Z47齒輪連接。
Z5的模數(shù)取3。
Z36、Z37的模數(shù)取2。
d5＝m·Z5＝3×23＝69。
∵1、2軸之間的距離為60。
d5>60
故第5軸需偏移一段距離。
取5軸偏移30°。
n泵在400－800r/min范圍之內(nèi)所選。
R12-2型葉片泵，滿足要求。
4 臥式單工位雙面組合鏜床多軸箱設(shè)計(jì)
多軸箱的裝配圖如圖4.1所示：
圖4.1 多軸箱的裝配圖
多軸箱是組合機(jī)床的重要專用部位，它是根據(jù)加工示意圖的加工孔位置和數(shù)量，切削量和主軸類型設(shè)計(jì)傳遞各主軸運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。
通用多軸箱由通用零件如箱體、主軸、傳動(dòng)軸、齒輪和附加機(jī)構(gòu)構(gòu)成；箱體類零件：箱體、前后蓋、側(cè)蓋等?；顒?dòng)類零件有：主軸、傳動(dòng)齒輪動(dòng)力箱等；潤滑及防油元件有：葉片泵、分油器、注油杯、排油塞、油盤和防油套。
4.1 主軸的外形、材料
多軸箱主軸選用圓錐滾子軸承主軸，前后支撐的為圓錐滾子軸承，此類軸承可承受較大的徑向力和軸向力，且結(jié)構(gòu)簡單、裝配調(diào)整方便，適用于兩個(gè)方向都有軸向力時(shí)宜采用此結(jié)構(gòu)。
主軸的外行如圖4.2所示：
圖4.2 主軸
主軸材料宜用40Cr熱處理，通用傳動(dòng)軸用45鋼調(diào)質(zhì)。
4.2 計(jì)算各軸的直徑
2、3軸：
d2、d3取35mm。
4軸：
d4取40mm。
計(jì)算1軸的直徑：
d1取40mm。
0、5軸 d取30mm。
4.3 校核主軸
進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核，只需校核所受扭矩最大的那根軸。即校核1軸。
1) 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算：
2) 作出軸的計(jì)算簡圖
軸所受載荷是從軸上零件傳來的計(jì)算時(shí)，常將軸上各力載荷簡化為集中力，其作用點(diǎn)取為載荷分布段的中心點(diǎn)，作用在軸上的扭矩一般從傳動(dòng)輪輪轂寬度的中心算：
3) 作出彎矩圖：
分別按水平面和垂直面計(jì)算各力產(chǎn)生的彎矩，并按照計(jì)算結(jié)果分別作出水平面的彎矩MH和垂直面上的彎矩Mr圖，按下式作M圖：如圖4-1所示。
4.4 主軸軸承的選擇及其極限轉(zhuǎn)數(shù)的校核
d＝30mm，圓錐滾子軸承E7506 30×62×21
對(duì)于2、3軸
d＝35，選擇軸承。[1]
E207 E8207
對(duì)于4軸
d＝40選擇軸承 E7508
圖4-1 平面的彎矩MH和垂直面上的彎矩Mr圖
載荷的核定：
在進(jìn)行軸承壽命計(jì)算時(shí)，必須把實(shí)際載荷轉(zhuǎn)換為與確定基本額度載荷的條件相一致，
動(dòng)載荷 P=XR+YA。
由于軸承只承受純徑向力載荷R
P＝1.7R R＝F8＝5060.32N
軸承預(yù)期計(jì)算壽命：
c＝29.90 q＝10/3
P＝1.7×5060.32＝8602.544N
Lh＝176.676
故軸承所選合理。
4.5 多軸箱潤滑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
潤滑油泵安排：油泵軸的位置要盡可能靠近油池，高度不大于40~50mm，油泵軸轉(zhuǎn)速須根據(jù)工作條件而定，軸的數(shù)目多的油泵轉(zhuǎn)速須取高些，本例中選用R12型葉片泵，轉(zhuǎn)速在400-800r/min范圍內(nèi)，箱體寬度為500,采用一個(gè)油泵。
為了便于維修，油泵齒輪布置在第Ⅰ排上，油泵的位置要使回轉(zhuǎn)方向保證排油口轉(zhuǎn)過270°。
4.6 箱體補(bǔ)充加工圖
主軸箱一般為鑄件，材料為HT200，為通用鑄件，但由于加工對(duì)象不同，需要在通用鑄件的基礎(chǔ)上進(jìn)行加工，如圖4.3所示：
根據(jù)設(shè)計(jì)的不同要求，需要在箱體鑄件的兩個(gè)地方修改模型或鉆孔。
在繪制中凡需要補(bǔ)充的部分用粗實(shí)線劃出，通用鑄件原有部分的輪廓一律用細(xì)實(shí)線劃出。
安裝軸承外徑的孔公差去K7。
圖4.3 箱體補(bǔ)充加工圖
總結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)是我大學(xué)四年學(xué)習(xí)階段的最后一個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)我綜合運(yùn)用四年所學(xué)的理論專業(yè)知識(shí)，獨(dú)立解決本專業(yè)一般工程技術(shù)問題的能力，培養(yǎng)我獨(dú)立創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力，樹立正確的設(shè)計(jì)思想和優(yōu)秀的工作作風(fēng)。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是把實(shí)際生產(chǎn)中的問題變?yōu)榱W(xué)、數(shù)學(xué)模型，然后加以求解，再設(shè)計(jì)出圖紙和技術(shù)文件及其運(yùn)算過程。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅涉及到數(shù)學(xué)、力學(xué)、材料、公差、機(jī)械制造等方面的知識(shí)，而且涉及到計(jì)算、繪圖、文字分析表達(dá)等方面的綜合實(shí)際能力。
畢業(yè)設(shè)計(jì)有助于培養(yǎng)我的工程技術(shù)能力，主要包括分析能力和設(shè)計(jì)能力，分析能力主要對(duì)課題、工藝技術(shù)等方面的分析，是自己能夠較熟練掌握四年來的專業(yè)知識(shí)，并得到一定的整體鍛煉的機(jī)會(huì)，并加以鞏固。
畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的主要是培養(yǎng)能力，它包括計(jì)算能力，繪圖能力和編寫設(shè)計(jì)說明書的能力，文獻(xiàn)檢索能力等方面。
畢業(yè)設(shè)計(jì)圖任務(wù)大，對(duì)圖紙質(zhì)量要求高，視圖選擇、線型、公差和技術(shù)要求等均符合國家標(biāo)準(zhǔn)。畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我的要求較高，我在設(shè)計(jì)過程中必須勤翻、參考各種資料書，認(rèn)真、務(wù)實(shí)地把設(shè)計(jì)說明書、畢業(yè)設(shè)計(jì)所需圖紙、資料作好，作全。
在此次畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，感謝我的指導(dǎo)老師悉心的教導(dǎo)，是他的精心指導(dǎo)，我才能不斷鞏固和深化自己所學(xué)的基礎(chǔ)專業(yè)知識(shí)，使我能圓滿地完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。我再次衷心的感謝。
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致 謝
畢業(yè)在即，回想四年大學(xué)生活，我真誠地感謝邵陽學(xué)院機(jī)械與能源工程系所有老師，在他們精心的培養(yǎng)、指導(dǎo)、無私的關(guān)懷與幫助下，促使我順利完成了學(xué)業(yè)，成為一名合格的大學(xué)生。
本課題在選題及研究過程中得到曾周亮老師的悉心指導(dǎo)。曾老師多次詢問研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。曾老師經(jīng)常通過電子郵件給我指導(dǎo)，并且利用節(jié)假日的休息時(shí)間當(dāng)面為我解決課題研究過程的疑難問題。曾老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不僅授我以文，而且教我做人，給以終生受益無窮之道。在此對(duì)曾老師表示衷心的感謝。
同時(shí)，我要借此機(jī)會(huì)，感謝在四年大學(xué)生活中陪我一起成長的同學(xué)，感謝你們?cè)谶@過去的四年大學(xué)生活中給我?guī)淼募冋娴挠亚?，無私的關(guān)懷和幫助。
最后，向我的父親、母親、兄弟以及所有的親戚朋友致謝，感謝他們對(duì)我的理解與支持。