485柴油機缸體螺栓底孔加工組合機床設計論文

1、<p><b>　　中文摘要</b></p><p>　　組合機床的研制和推廣，是加速機械工業(yè)技術革命的有效途徑之一，是機械工業(yè)，特別是汽車、拖拉機、電機、儀表等生產部門進行機床革新，推動生產發(fā)展的重要設備。而多軸箱是組合機床的重要部件之一。鉆Φ12孔的組合機床多軸箱是根據485柴油機缸體具體零件設計。設計此機床可以大大提高生產效率和加工質量。在此設計中大量使用了機械設計方面的知識

2、，并且參考了許多資料。</p><p>　　關鍵詞：多軸箱；485柴油機缸體；主軸；傳動軸；齒輪</p><p><b>　　Abstract</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要-------------------------------------

3、----------------------1</p><p>　　第一章 零件工藝的分析及加工工藝</p><p>　　1.1 工藝路線卡片-------------------------------------------5</p><p>　　1.2 組合機床工藝分析---------------------------------------6</p

4、><p>　　1.3 影響工藝方案的主要因素---------------------------------</p><p>　　1.4 工序間余量的確定---------------------------------------</p><p>　　1.5 刀具結構的選擇-----------------------------------------</p

5、><p>　　第二章 鉆Φ12孔專用組合機床的整體配置形式及各主要部件的選擇</p><p>　　2.1 原理部分-----------------------------------------------</p><p>　　2.2 計算部分-----------------------------------------------</p><

6、p>　　2.2.1 主軸、齒輪的確定和動力計算-----------------------</p><p>　　2.2.2 多軸箱傳動設計-----------------------------------</p><p>　　2.2.3 多軸箱坐標計算、繪制坐標檢查圖-------------------</p><p>　　第三章 傳動系統(tǒng)的設計及校核

7、</p><p>　　3.1 齒輪的計算---------------------------------------------</p><p>　　3.1.1 組合機床切削用量選擇的特點、方法及注意問題-------</p><p>　　3.1.2 確定切削力、切削轉矩、切削功率及刀具耐用度-------</p><p>　　3.1.3

8、選擇切削用量、刀具-------------------------------</p><p>　　3.1.4 選擇動力部件-------------------------------------</p><p>　　3.2 齒輪的校核---------------------------------------------</p><p>　　第四章 鉆Φ12

9、孔專用組合機床的主要組成零件及其選擇依據</p><p>　　4.1 多軸箱總圖設計-----------------------------------------</p><p>　　4.2 加工示意圖設計-----------------------------------------</p><p>　　4.3 機床聯系尺寸圖設計--------------

10、-----------------------</p><p>　　致謝-------------------------------------------------------</p><p>　　參考文獻---------------------------------------------------</p><p>　　附錄--------------

11、-----------------------------------------</p><p>　　第一章 零件工藝的分析及加工工藝</p><p>　　本次課程設計的題目是“485柴油機缸體螺栓底孔加工組合機床設計(多軸箱)”，需要設計的多軸箱是用來生產汽缸體的。</p><p>　　1.1 工藝路線卡片</p><p>　　通過查閱有

12、關資料和參考其他工件的工藝分析過程，制定了該支撐座的機械加工的工藝過程。具體工藝過程如下：</p><p>　　表1.1 工藝卡片</p><p>　　1.2 組合機床工藝分析</p><p>　　通過對加工工件的分析和研究， 在參閱了有關的組合機床資料后，可以初步擬訂組合機床工藝方案的一般步驟如下：</p><p>　?。?）分析、研究

13、加工要求和現場工藝</p><p>　　在制定組合機床工藝方案時，首先要分析、研究被加工零件的用途及其結構特點，加工部位及其精度、表面粗糙度、技術要求及生產綱領。色深入現場調查分析零件（或同類零件）的加工工藝方法，定位和夾緊方式，所采用的設備，刀具及切削用量，生產率情況及工作條件等方面的先行工藝資料，以便制定出切合實際的合理工藝方案。</p><p>　　（2）定位基準和夾壓部位的選擇&l

14、t;/p><p>　　組合機床一般為工序集中的多刀加工，不但切削負荷大，而且工件受力方向變化。因此，正確選擇定位基準和壓夾部位是保證加工精度的重要條件。對于毛坯基準選擇要考慮加工余量的均勻性；對于光面定位基準的選擇要考慮基面與加工部位間位置尺寸關系，使它利于保證加工精度。定位夾壓部位的選擇應在有足夠夾緊力下工件生產的變形最小，并且夾具易于設置導向和通過刀具的部位。</p><p>　　組合機床

15、常用工藝方法及所能獲得的加工精度、表面粗糙度和形位精度推薦數據參見《組合機床簡明手冊》。</p><p>　　1.3 影響工藝方案的主要因素</p><p>　?。?）加工的工序內容和加工精度 </p><p>　　這是制定機床工藝方案的主要依據。面加工和孔加工、不同尺寸的平面和孔徑不同的加工精度要求，直接影響著工藝方法的選擇（鏜、鉆、鉸等）和加工步數及工藝路線的確

16、定。</p><p>　?。?）被加工零件的特點</p><p>　　如工件的材料及硬度、加工部位的結構形狀、工件剛性、定位基準面的特點等，對組合機床工藝方案的擬定都有著重要影響。</p><p>　　①工件材料及硬度 工件材料及硬度不同時，加工方法和效果也有所不同。例如加工較軟的金屬件或有色金屬件時，比加工鑄鐵件或鋼件采用的切削用量高，加工小孔時工步比較少，加工

17、精度較好。</p><p>　　②加工部位的結構形狀 當工件內壁孔徑大于外壁孔徑時，只能采用單刀鏜削，加工時工件（或鏜刀）要讓刀，使鏜刀定向送進工件以后方能加工。</p><p>　?、酃ぜ膭傂?當工件剛性不足時，工序不能太集中。必要時，某些工序需錯開加工以免工件變形和振動影響加工精度。當工件薄壁件時，要采用多點夾壓或塑性夾具及其他工藝措施防止夾壓變形和加工時共振。</p>

18、;<p>　　④零件的生產批量 零件的生產批量大時，工序安排一般趨向分散，而且粗加工、半精及精加工也宜分開。中小批量生產時，工序安排應盡量集中，減少機床臺數，提高機床利用率。以上需要根據節(jié)拍要求對限制性工序選擇工藝方法及切削用量，作必要計算分析。</p><p>　　⑤使用廠房車間制造能力 如工具制造能力。若使用廠沒有制造、刃磨復雜的復合刀具或特殊刀具能力，制定工藝方案時應盡量采用簡單或標準刀具

19、。</p><p>　　1.4 工序間余量的確定</p><p>　　通過對機械加工工序間余量有關資料的查閱和對工件的工藝的分析可以確定零件的毛坯尺寸和形狀。示意圖如下：</p><p><b>　　圖1.1</b></p><p>　　為可靠的保證加工質量，必須合理的確定工序間的余量。組合機床孔加工的常用工序間余量參見

20、下表，其他工藝方法的工序間余量可參考相關工藝設計資料。</p><p>　　確定工序間余量應注意以下問題：</p><p>　　（1）粗鏜時應考慮到工件的冷硬層、鑄造里皮和孔偏心，孔徑余量一般應大于或等于6—7mm。</p><p>　?。?）工件經重新安裝或用多工位機床加工，定位誤差較大時，余量應適當加大。當工件在一次安裝下半精加工和精加工時，精加工余量可小些。精

21、鏜H6—H7孔時，直徑上余量一般不超過0.4—0.5mm。</p><p>　　表1.2 各工序加工余量</p><p>　?。?）在確定鏜孔余量時，應注意余量對鏜桿直徑的影響。尤其是需要讓刀時，加工余量和讓刀量決定了鏜桿直徑需要的削偏的程度。</p><p>　　1.5 刀具結構的選擇</p><p>　　正確的選擇刀具結構，對保證組合機床

22、正常工作極為重要。根據工藝要求和加工精度不同，常用刀具有一般刀具（標準）、復合刀具及特種刀具等。選擇刀具結構應注意以下問題：</p><p>　?。?）只要條件許可，應盡量選用標準刀具和一般簡單刀具。</p><p>　?。?）為提高工序集中程度或保證加工精度，可采用先后加工或同時兩個或兩個以上表面的復合刀具。但應盡量采用組裝式結構，如裝幾把鏜刀的鏜桿，幾把擴孔鉆或鉸刀的鏜桿，同時加工孔及

23、端面的鏜刀頭等。整體式復合刀具制造刃磨較困難，刀體不能重復使用，成本高，只有為了節(jié)省工位或機床臺數和為保證加工精度所必須時才能采用。</p><p>　　選擇和設計復合刀具，應注意刀具加工形成和導向位置的變化；刀具制造、刃磨和排屑是否方便；還應使復合刀具各切削部分的耐用度大致相同。</p><p>　?。?）采用鏜刀和鉸刀的原則：由于大直徑鉸刀不易制成，一般鉸刀使用直徑在100mm以內（常

24、在40mm以內）。下列情況選用鉸刀較為有利：孔面不連續(xù)，鏜削時易產生振動，影響孔的圓度；在機床上對刀不夠方便；加工孔徑小于40mm且要求較高的同心孔系；加工節(jié)拍短，要求不常調刀且尺寸精度較穩(wěn)定。除上述情況外，應優(yōu)先選用鏜削工藝。因為鏜刀制造、刃磨簡便，特別對不通孔、高精度孔、孔中心線直線度和位置度要求嚴格的孔，采用精密鏜削工藝是必要的。</p><p>　　組合機床大多采用裝在鏜桿上的硬質合金鏜刀頭進行鏜孔。鏜桿

25、直徑和鏜刀截面尺寸一般可根據鏜孔直徑按表選取鏜孔、鏜桿直徑和鏜刀截面。</p><p><b>　　表1.3</b></p><p>　　（4）選擇刀具必須考慮工件材料特點。如加工硬度較高的鑄鐵，為提高刀具使用壽命，宜采用多刃鉸刀或多刃鏜頭；加工鋼件時，為避免切屑纏繞鏜桿，也適宜用多刃鉸刀或多刃鏜頭。當能解決切屑纏繞問題時，可采用單刀鏜削，以利于提高加工精度和表面粗糙

26、度。</p><p>　　第二章 鉆Φ12孔專用組合機床的整體配置形式</p><p><b>　　及各主要部件的選擇</b></p><p><b>　　2.1 原理部分</b></p><p>　　（1）經過上面對零件的工藝分析和對加工余量、刀具進刀量的分析，可以初步擬定組合機床的整體配置形式：

27、.</p><p>　　表2.1 液壓滑臺配套表</p><p>　　表2.2 液壓滑臺主要技術性能</p><p>　?。?）多軸箱設計原始依據圖</p><p>　　多軸箱設計原始依據圖是根據“三圖一卡”繪制的。其主要內容及注意事項如下：</p><p>　?、俑鶕C床聯系尺寸圖，繪制多軸箱外形圖，并標注輪

28、廓尺寸與動力箱驅動軸的位置尺寸。</p><p>　?、诟鶕撓党叽鐖D和加工示意圖，標注所有主軸位置尺寸及工件與主軸、主軸與驅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上的水平方向尺寸正好相反；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，應根據多軸箱與加工零件的相對位置找出統(tǒng)一基準，并標出其相對位置關系尺

29、寸。然后根據零件工序圖各孔位置尺寸，計算多軸箱上各主軸坐標。</p><p>　?、鄹鶕庸な疽鈭D標注各主軸轉速及轉向。主軸逆時針轉向（面對主軸）可不標，只注順時針轉向。</p><p>　?、芰斜順嗣鞲髦鬏S的工序內容、切削用量及主軸外伸尺寸等。</p><p>　?、輼嗣鲃恿Σ考吞柤捌湫阅軈?。</p><p><b>　　表2

30、.3</b></p><p><b>　　2.2 計算部分</b></p><p>　　2.2.1 主軸、齒輪的確定和動力計算</p><p>　　（1）主軸形式和直徑、齒輪模數的確定</p><p>　　主軸形式和直徑，主要取決于工藝方法、刀具主軸連接結構、刀具的進給抗力切削轉矩。如鉆孔時常采用滾珠軸承主軸

31、。</p><p>　　主軸直徑按加工示意圖所示主軸類型及外伸尺寸可初步確定。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)設計完畢后再驗算某些關鍵軸徑。</p><p>　　齒輪模數m（單位：mm）一般用類比法確定，也可按公式估算，即：</p><p>　　式中 P—齒輪所傳遞的功率，單位為kW；</p><p>　　z—一對嚙

32、合齒輪中的小齒輪齒數；</p><p>　　n—小齒輪的轉速，單位為r/min。</p><p>　　多軸箱中的齒輪模數常用2、2.5、3、3.5、4幾種。</p><p>　?。?）多軸箱所需動力的計算</p><p>　　多軸箱的動力計算包括多軸箱所需要的功率和進給力兩項。傳動系統(tǒng)確定之后多軸箱所需功率 按下列公式計算：</p>

33、;<p>　　2.2.2 多軸箱傳動設計</p><p>　　多軸箱傳動設計，是根據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。</p><p>　?。?）多軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求</p><p>　　①在保證主軸的強度、剛度、轉速和轉向的條件下，力求使傳動軸和齒輪的規(guī)格、數量為最

34、少。當中心距不符合標準時，可采用變位齒輪或略微改變傳動比的方法解決。</p><p>　?、诒M量不用主軸帶動主軸的方案，以免增加主軸的負荷，影響加工質量。也可用一根強度較高的主軸帶動1~2根主軸的傳動方案。</p><p>　?、蹫槭菇Y構緊湊，多軸箱內齒輪的傳動比一般要大于0.5（最佳傳動比為1~1/1.5），后蓋內齒輪傳動比允許取至1/3~1/3.5；盡量避免用升速傳動。</p&g

35、t;<p>　　當驅動軸轉速較低時，允許先升速后再降一些，是傳動鏈前面的軸，齒輪轉矩較小，結構緊湊，但空轉功率損失隨之增加，故經常采用升速傳動。</p><p>　?、苡糜诖旨庸ぶ鬏S的齒輪，應盡量可能設置在第一排，以減少主軸的扭轉變形；</p><p>　?、菥庸ぶ鬏S上的齒輪，應設置在第三排，以減少軸端的彎曲變形。</p><p>　?、薅噍S箱內具有

36、粗精加工主軸時，最好從動力箱驅動軸齒輪傳動開始，就分兩條傳動路線，以免影響加工精度。</p><p>　?、唑寗虞S直接帶動的轉動主軸數不能超過兩根，以免給裝配帶來困難。</p><p>　?。?）擬定多軸箱傳動系統(tǒng)的基本方法</p><p>　　擬定多軸箱傳動系統(tǒng)的基本方法是：先把全部只周中心盡可能的分布在幾個同心圓上，在各個同心圓的圓心上分別設置中心傳動軸；非同心

37、圓分布的一些主軸，也宜設置中間傳動軸（如一根傳動軸帶兩跟或三根主軸）；然后根據已選頂的各中心傳動軸再選取同心圓，并用最少的傳動軸帶動這些中心傳動軸；然后通過合攏傳動軸與動力箱連接起來。</p><p>　?、賹⒅鬏S劃分為各種分布類型 被加工零件上加工孔位置分布是多種多樣的，但大致可歸納為：同心圓分布、直線分布和任意分布三種類型。因此，多周詳上主軸分布響應分為三種。</p><p>　?、?/p>

38、直線分布 對這類主軸，可分別用一根中間傳動軸帶動兩根主軸。</p><p>　?、鄞_定驅動軸轉速轉向及其在多軸箱上的位置 驅動軸的轉速按動力箱型號選定；當采用動力滑臺時，驅動軸旋轉方向可任意選擇；動力箱與多軸箱連接時，應注意驅動軸中心一般設置于多軸箱體寬度的中心線上，其中心高度則決定于所選動力箱的型號規(guī)格。驅動軸中心位置在機床聯系尺寸圖中已經確定。</p><p>　　④用最少的傳動軸

39、及齒輪把驅動軸和各主軸連接起來在多軸箱設計原始依據圖中確定了各個主軸的位置、轉速和轉向的基礎上，首先分析主軸位置，擬定傳動方案，選定齒輪模數（估算或類比），再通過“計算、作圖或多次試湊”相結合的方法，確定齒輪齒數和中間傳動軸的位置及轉速。</p><p>　　2.2.3 多軸箱坐標計算、繪制坐標檢查圖</p><p>　　坐標計算就是根據已知的驅動軸和主軸位置及傳動關系，精確計算各中間傳動

40、軸的坐標。其目的是為多軸箱箱體零件補充加工圖提供孔的坐標尺寸，并用于繪制坐標檢查圖來檢查齒輪排列、結構布置是否合理。多軸箱坐標計算步驟、要求如下：</p><p>　?。?）選擇加工基準坐標XOY，計算主軸、驅動軸坐標</p><p>　　加工基準坐標系的選擇 為便于加工多軸箱體，設計是必須選擇基準坐標系。通常采用直角坐標系XOY。根據多軸箱的安裝位置及加工條件，常有下述兩種方法：&l

41、t;/p><p>　?、僮鴺嗽c在定位銷孔上：這種方法適用于多軸箱安裝在動力箱上。通常用立式坐標鏜床加工箱體孔系比較方便。</p><p>　　②坐標系的X軸選在箱體底面，Y軸通過定位銷孔。這種方法適用于多軸箱以底面為基準直接安裝在滑臺上。通常用臥式坐標鏜床加工多軸箱體孔系，這樣使工藝與設計基準一致，易于保證加工精度。</p><p>　?、塾嬎阒鬏S及驅動軸的坐標 根

42、據多軸箱設計原始依據圖，按選定的基準坐標系，計算或標出各主軸及驅動軸的坐標（計算精度要求到小數點后三位）。如果零件上孔距尺寸帶有單向或雙向不等公差，則在標注坐標時，應把公差考慮進去，使孔距的的名義坐標尺寸恰好位于公差帶的中央。</p><p>　　圖2.1 圖2.2</p><p>　?。?）計算傳動軸坐標</p><p>　　計算傳動軸坐標時

43、，先算出與主軸有直接傳動關系的傳動軸坐標，然后計算其他傳動軸坐標。傳動軸的傳動形式很多，一般可分為三類：與一軸定距，與二軸定距，與三軸定距。其計算方法如下：</p><p>　?、倥c一軸定距的傳動軸坐標計算 圖為與一軸定距的傳動軸坐標計算圖。為計算方便，通常以已知軸的中心作為O’建立小坐標系xo’y，設所求傳動軸的坐標為B（x,y），嚙合中心距為R。由B點向x軸作輔助垂線交x</p><p&

44、gt;　　圖2.3 圖2.4</p><p>　　軸于A點，組成直角三角形O’AB。如果從傳動圖上量得x（即O’A），則</p><p>　　或量出y（即AB），則</p><p>　　然后將求得的x，y換算到大坐標中去。</p><p>　?、谂c二軸定距的傳動軸坐標計算 傳動軸與二軸定距，

45、即在一傳動軸上用兩對齒輪分別帶動兩根已知軸，其坐標可根據已知兩軸坐標和兩對齒輪中心距計算求得，計算方法如圖2.5所示，圖中a（）和b（）為兩已知軸坐標，為2兩已知軸與傳動軸間齒輪中心距，即ac為，bc為c（X，Y）為所需計算的傳動軸坐標。為便于計算，選取小坐標中的坐標（I，J）為正值，a、b、c按逆時針順序定出，作輔助線并標號如圖，由此可導出c點坐標公式，即：</p><p><b>　　設</b

46、></p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　因為</b></p><p><b>　　所以</b></p><p>　　還原到XOY坐標系中去，則c點坐標為：</p><p>　　圖2.5

47、 圖2.6</p><p>　　傳動軸坐標計算可利用計算機完成，即先按上述公式畫出流程圖</p><p><b>　　圖2.7</b></p><p>　　由上述公式及流程圖編制BASIC程序：</p><p>　　10 DEFDBL A-Y</p><p>　　20

48、 INPUT “N$=”;N$</p><p>　　30 INPUT XA,YA,R1</p><p>　　40 INPUT XB,YB,R2</p><p>　　50 A=XB-XA</p><p>　　60 B=YB-YA</p><p>　　70 L=SQR(A^2+B^2)</p&

49、gt;<p>　　80 I=(R1^2+L^2-r2^2)/(2*L)</p><p>　　90 J=SQR(R1^2-I^2)</p><p>　　100 X=XA+(A*I-B*J)/L</p><p>　　110 Y=YA+(B*I+A*J)/L</p><p>　　120 W1=R1-SQR((X-XA)^

50、2+(Y-YA)^2)</p><p>　　130 W2=R2-SQR((X-XB)^2+(Y-YB)^2)</p><p>　　140 LPRINT ”XA=”;XA.”YA=”;YA</p><p>　　150 LPRINT ”XB=”;XB.”YB=”;YB</p><p>　　160 LPRINT ”R1=”;R1.”R2=”

51、;R2</p><p>　　170 LPRINT</p><p>　　180 LPRINT N$,”X=”;X,”Y=”;Y</p><p>　　190 LPRINT”W1=”;W1,”W2=”;W2</p><p><b>　　200 END</b></p><p>　　③與三軸等距的傳

52、動軸坐標計算 在一根傳動軸上用三對相同中心距的齒輪副分別帶動三根已知軸，該傳動軸就是圖10所示的軸D（即ΔABC外接圓圓心）。其坐標可根據三已知軸ABC的坐標及中心距R求出。為簡化計算取消坐標系XAY，小坐標系原點選取應使所計算的軸D坐標為正值，軸D坐標算式為：</p><p>　　還原到XOY坐標中，則</p><p>　　圖2.8

53、 圖2.9</p><p>　　根據上述公式寫流程圖，并編制程序：</p><p>　　10 DEFDBL A-Y</p><p>　　20 INPUT “N$=”;N$</p><p>　　30 INPUT “XA,YA=”;XA,YA</p><p>　　40 INPUT “XB,YB=”XB,YB&

54、lt;/p><p>　　50 INPUT “XC,YC=”;XC,YC</p><p>　　60 INPUT “R1,R2,R3=”;R1,R2,R3</p><p>　　70 G=(XB-XA)^2+(YB-YA)^2</p><p>　　80 H=(XC-XA)^2+(YC-YA)^2</p><p>　　90

55、 X=XA+((YB-YA)*H-(YC-YA)*G/(2*((XC-XA)*(YB-YA)- (XB-XA)*(YC-YA)))</p><p>　　100 Y=YA+((XC-XA)*G-(XB-XA)*H/(2*((XC-XA)*(YB-YA)- (XB-XA)*(YC-YA)))</p><p>　　110 W1=R1-SQR((X-XA)^2+(Y-YA)^2)</p&

56、gt;<p>　　120 W2=R2-SQR((X-XB)^2+(Y-YB)^2)</p><p>　　130 W3=R3-SQR((X-XC)^2+(Y-YC)^2)</p><p>　　140 LPRINT ”XA=”;XA,”YA=”;YA</p><p>　　150 LPRINT ”XB=”;XB,”YB=”;YB</p>

57、<p>　　160 LPRINT ”XC=”;XC,”YC=”;YC </p><p>　　170 LPRINT ”R1=”;R1,”R2=”;R2, ”R3=”;R3</p><p>　　180 LPRINT </p><p>　　190 N$,”X=”;X,”Y=”;Y </p><p>　　200 LPRINT”W

58、1=”;W1,”W2=”;W2,”W3=”;W3</p><p><b>　　210 END</b></p><p><b>　　驗算中心距誤差</b></p><p>　　多軸箱體是按計算的坐標加工的，而裝配要求兩軸間齒輪能正常嚙合。因此，必須驗算根據坐標計算確定的實際中心距A，是否符合兩軸間齒輪嚙合要求的標準中心距R

59、，R與A的差值δ（注意上述兩計算程序中用W表示）為：δ=R-A</p><p>　　驗算標準：中心距允差[δ]≤（0.001-0.009）mm</p><p>　　三種傳動軸的演算公式如下：</p><p>　　①傳動軸與一軸定距驗算公式</p><p>　?、趥鲃虞S與二軸定距驗算公式</p><p>　?、蹅鲃虞S與三

60、軸等距驗算公式</p><p>　　驗算公式中各坐標值是帶正負號代入算式運算的，當驗算不合格，即δ＞0.009時，在檢查運算確無錯誤后，方可按坐標計算的A值，采用變位齒輪湊中心距來滿足齒輪正常嚙合的要求。如圖2.10設置坐標系：</p><p><b>　　圖2.10</b></p><p><b>　　定主軸1為原點，</b&

61、gt;</p><p>　　經過驗算后的驅動軸，傳動軸和各主軸坐標如下：</p><p><b>　　表2.4</b></p><p>　　第三章 傳動系統(tǒng)的設計及校核</p><p><b>　　3.1 齒輪的計算</b></p><p>　　3.1.1 組合機床切削用量選

62、擇的特點、方法及注意問題</p><p>　?。?）組合機床切削用量選擇的特點</p><p>　　①組合機床采用多刀多刃同時切削，為盡量減少換刀時間和刀具的損耗，保證機床的生產率及經濟效果，選用的切削用量應比通用機床單刀加工時低30%左右。</p><p>　?、诮M合機床通常用動力滑臺來帶動刀具進給。因此，同一滑臺帶動的多軸箱上的所有刀具（除絲錐外）的每分鐘進給量

63、相同，即等于滑臺的工進速度。</p><p>　?。?）組合機床切削用量選擇方法及應注意的問題</p><p>　　目前常用的查表法，參照生產現場同類工藝，必要時經工藝實驗確定切削用量。確定切削用量時應注意以下問題：</p><p>　?、賾M量做到合理使用所有刀具，充分發(fā)揮其使用性能。由于多軸箱上同時工作的刀具種類不同且直徑大小不等，其切削用量也各有特點。如鉆孔要

64、求高的切削速度和較小的進給量；鉸孔則與之相反。同一多軸箱上刀具每分鐘進給量必須相等并等于滑臺的工進速度（mm/min），所以要求同一多軸箱上各刀具均有較合理的切削用量是困難的。因此，一般先按各刀具選擇較合理的轉速和每轉進給量，再根據其中工作時間最長、負荷最重、刃磨較困難的所謂“限制性刀具”來確定并調整每轉進給量，通常用“試湊法”來滿足進給量相同的要求。</p><p>　　必要時可對少數難以協(xié)調的刀具采用附加（增

65、或減速）機構加以解決。當同一多軸箱上有銑端面工序，應將銑端面安排在滑臺工進的最后，以便采用二次工進時選用所所需的進給量。</p><p>　?、趶秃系毒咔邢饔昧窟x擇應考慮刀具的使用壽命。保證刀具應有的使用壽命，進給量按復合刀具最小的直徑選擇。如鉆-鉸復合刀具，進給量按鉆頭選，切削用量按鉸刀選。在分別選擇時均應取允許值的上限，使復合刀具有較合適的切削用量。對整體復合刀具，往往強度較低，故切削用量應選的較低些。<

66、;/p><p>　　③多軸鏜孔主軸刀頭均需定向快進快退時（刀頭處于同一角度位置進入或退出工件孔），各鏜軸轉速應相等或成整數倍。</p><p>　?、苓x擇切削用量時要注意既要保證生產批量的要求，又要保證刀具一定的耐用度。在生產率要求不高時，切削用量不必選得很高，以免降低刀具的耐用度。即使是生產率要求很高的組合機床，也是在保證加工精度和刀具的耐用度的情況下，提高“限制性刀具”的切削用量；對于“非

67、限制性刀具”，其耐用度只要求不低于某一極限值，可以減少切削功率。組合機床切削用量選擇通常要求刀具耐用度不低于一個工作班，最少不低于4小時。</p><p>　　⑤確定切削用量時，還需考慮所選動力滑臺的性能。如采用液壓滑臺時，選擇每分鐘進給量應該比滑臺最小工進速度大50%，否則會受溫度影響和其他原因導致進給不穩(wěn)定。</p><p>　　3.1.2 確定切削力、切削轉矩、切削功率及刀具耐用度&

68、lt;/p><p>　　根據選定的切削用量主要指切削速度及進給量），確定進給力，作為選擇動力滑臺及設計夾具的依據；確定切削轉矩，用以確定主軸及其傳動件（齒輪、傳動軸）的尺寸；確定切削功率，用做選擇主傳動電機（一般指動力箱電機）功率；確定刀具耐用度，用以驗證所選用量或刀具是否合理。</p><p>　　3.1.3 選擇切削用量、刀具</p><p>　　表3.1 高速鋼

69、鉆頭加工鑄鐵件的切削用量（v（m/min），f（mm/r））</p><p>　　(1)因為被加工工件材料是鑄鐵，因而選擇的刀具材料是高速鋼</p><p>　　鉆Φ12孔時，v=16m/min，f=0.4mm/r</p><p>　　長徑比L/D=36/12=3，屬于鉆深孔，查表3.2</p><p>　　f換算成轉速n，則n=v/f=40

70、000r/min</p><p>　　表3.2 深孔鉆削切削用量遞減表</p><p>　?。?）零件材料為HT250，查得HB=187</p><p>　　鉆Φ12孔，根據下列公式</p><p>　　得，F=3458.66N，M=12450.8N*mm，P=0.5425kW，T=321min。</p><p>　

71、　3.1.4 選擇動力部件</p><p>　?。?）動力部件的選擇主要是確定動力箱（或各工藝切削頭）和動力滑臺。動力箱規(guī)格要與滑臺匹配，其驅動功率主要依據多軸箱所需傳遞的切削功率來選用。在不需要精確計算多軸箱功率或多軸箱尚未設計出來之前，可用下列簡化公式進行估算：</p><p>　　η—多軸箱的傳動效率，加工黑色金屬時取0.8-0.9，加工有色金屬時取0.7-0.8，主軸數多，傳動復雜

72、時去小值，反之取大值。</p><p>　　選擇最大的功率用來設計動力箱的電動機功率：</p><p>　　查《機械設計手冊》選用電動機 Y160M-4， </p><p>　　其主要參數：P=11kW ， n=1460r/min</p><p>　?。?）在機床上為減少功率損耗，軸承的傳動效率取0.99；各級齒輪的傳動效率取0.99<

73、;/p><p>　　電動機轉矩：T=9550*P/n=71.95 N*mm</p><p>　　各級軸的運動和動力參數計算結果整理于下表：</p><p><b>　　表3.3</b></p><p>　　由初步計算的結果確定傳動比：</p><p>　　加工孔φ12：1.22</p>

74、<p>　　初步確定各軸間傳動比為</p><p>　　（3）擬定多軸箱傳動系統(tǒng)</p><p>　　①多軸箱的主軸分布類型：直線分布</p><p>　?、隍寗虞S的轉速轉向及其在多軸箱的位置：驅動軸的轉速為730r/min，為了保證主軸逆時針轉向，選擇電機也是逆時針旋轉；動力箱與主軸箱連接時，驅動軸位于多軸箱箱體寬度的中心線上，中心高度距離離箱底為250

75、mm。驅動軸中心位置在機床聯系尺寸圖中已經確定。</p><p>　?、塾米钌俚膫鲃虞S及齒輪副把驅動軸和各主軸聯系起來：</p><p><b>　　， ， </b></p><p>　?。╥）設計中心距為114mm的嚙合齒輪的齒數：</p><p><b>　　此時傳動比為1.1</b></

76、p><p>　　為電動機齒輪齒數，初取=36；</p><p><b>　　，取</b></p><p>　　，由標準取模數m=3</p><p>　　則傳動比誤差近似為0，</p><p>　　該齒輪組合可以考慮使用</p><p>　?。╥i）設計中心距為96.43的嚙合齒

77、輪的齒數：</p><p>　　該對嚙合齒輪為傳動齒輪，首先驗算傳動比i=1時，</p><p><b>　　初取，則，取</b></p><p>　　，由標準取模數m=3</p><p><b>　　則傳動比誤差為不大</b></p><p>　　該齒輪組合可以考慮使用&l

78、t;/p><p>　?。╥ii）設計中心距為42mm的嚙合齒輪的齒數：</p><p><b>　　傳動比為1.1，</b></p><p>　　該對齒輪是傳動齒輪，初取</p><p>　　，由標準取模數m=2</p><p><b>　　，則傳動比誤差為0</b></p

79、><p>　　該齒輪組合可以考慮使用</p><p>　　（iv）驗算主軸精度</p><p>　　主軸的中心距滿足加工要求，只需在裝配時經過必要的研磨和改進就能夠達到所規(guī)定的要求。</p><p><b>　　3.2 齒輪的校核</b></p><p>　?。?）傳動系統(tǒng)中齒輪強度的校核：齒輪材料均

80、按標準 45#鋼，熱處理維持不高頻淬火G54硬度HRC50。</p><p>　?、匐妱訖C軸齒輪與I級傳動齒輪的強度校核：</p><p>　　同理，校核II級和III級傳動齒輪強度，無過載現象。</p><p>　　（2）傳動系統(tǒng)中軸的強度的校核：</p><p>　　多軸箱內各主軸的強度的校核，主要是根據各個主軸所受的轉矩來求其圓柱的直徑

81、，其中要用的中間變量是軸所受到的轉矩，其切應力有公式：</p><p><b>　　Mpa</b></p><p>　　寫成設計公式，軸的最小直徑</p><p><b>　　mm</b></p><p>　　W—軸的抗扭截面系數，</p><p>　　P—軸的傳遞扭矩，kW

82、</p><p>　　n—軸的轉速，r/min</p><p>　　[τ]—許用切應力，Mpa</p><p>　　C—與軸相關的系數，其參考值見下表：</p><p><b>　　表3.4</b></p><p>　　對于I級傳動軸的直徑驗算：</p><p><b

83、>　　C取104</b></p><p>　　裝配圖中軸取d=30mm時，滿足強度要求。</p><p>　　對于II級傳動軸的直徑驗算：</p><p><b>　　C取104</b></p><p>　　裝配圖中軸取d=30mm時，滿足強度要求。</p><p>　　對于II

84、I級傳動軸的直徑驗算：</p><p><b>　　C取104</b></p><p>　　裝配圖中軸取d=30mm時，滿足強度要求。</p><p>　　經過設計及校核，傳動系統(tǒng)部分基本上滿足組合機床的設計所要達到的要求和條件，因而，傳動系統(tǒng)部分就使用以上的工作部件。</p><p>　　第四章 鉆Φ12孔專用組合機床

85、的主要組成零件</p><p><b>　　及其選擇依據</b></p><p>　　4.1 多軸箱總圖設計</p><p>　　通用多軸箱總圖包括繪制主視圖、展開圖、繪制裝配表，制定技術條件等四部分。下表為該多軸箱的主軸和傳動軸裝配表。</p><p><b>　?。?）主視圖</b></p

86、><p>　　主要表明多軸箱主軸位置及齒輪傳動系統(tǒng)，齒輪齒數、模數及所在排數，潤滑系統(tǒng)等。因此，繪制主視圖就是在設計的傳動系統(tǒng)圖上標出各軸編號，畫出潤滑系統(tǒng)，標注主軸、油泵軸、驅動軸的轉速、油泵軸的轉向、驅動軸的轉向及坐標尺寸、最低主軸高度尺寸及箱體輪廓尺寸等，并標注部分件號。</p><p><b>　?。?）展開圖</b></p><p>　　

87、其特點是軸的結構圖形多，各主軸和傳動軸及軸上的零件大多是通用的，且有規(guī)則排列的。一般采用簡化的展開圖并以裝配表相配合，標明多軸向各軸組件的裝配機構。繪制的具體要求如下：</p><p>　　1）展開圖主要表示各軸及軸上零件的裝配關系。包括主軸、傳動軸、驅動軸、手柄軸、油泵軸及其上相應的齒輪、隔套、防油套、軸承或油泵等機件形狀和安裝的相對位置。圖中各零件的軸向尺寸和徑向尺寸（齒輪除外）要按比例畫出，軸向距離和展開順

88、序可以不按傳動關系繪制，但必須注明齒輪排數、軸的編號及直徑規(guī)格。對近距離軸往往要求按實際間距繪制相關軸的成組合件，以便能直觀的檢查有否碰撞現象。</p><p>　　2）對結構相同的同類型主軸、傳動軸可只畫一根，在軸端注明相同軸的軸號即可。對軸向裝配結構基本相同，只是齒輪大小及排列位置不同的兩根或兩組軸，可以畫在一起，即軸心線兩邊各表示一根或一組軸。</p><p>　　3）展開圖上應完整

89、標注多軸箱的三大箱體厚度尺寸及箱壁和內腔有關聯系的尺寸、主軸外伸長度等?？倛D上還應有局部剖視表明動力箱與后蓋及前后蓋與箱體間的定位機構。</p><p>　?。?）主軸和傳動軸裝配表</p><p>　　表4.1 主軸和傳動軸裝配表</p><p>　　把多軸箱中每根軸（主軸、傳動軸、油泵軸）上的齒輪套等基本零件的型號規(guī)格、尺寸參數和數量及標準件、外購件等，按軸號

90、配套，用裝配表表示。這樣圖表對照清晰易看，節(jié)省時間，方便裝配。</p><p>　　4.2 加工示意圖設計</p><p>　　1、加工示意圖的作用和內容</p><p>　　加工示意圖表示被加工零件在機床上加工過程，刀具、輔具的布局狀況以及工件、夾具、刀具等機床各部件間的相對位置關系，機床的工作行程及工作循環(huán)等。因此，加工示意圖是組合機床設計的主要圖紙之一。在總體

91、設計中占據重要地位。它是刀具、輔具、夾具、多軸箱、液壓電器裝置設計及通用部件選擇的主要原始資料，也是整臺組合機床布局和性能的原始要求，同時還是調整機床、刀具及試車的依據。其內容為：</p><p>　?。?）應放映機床的加工方法、加工條件及加工過程。</p><p>　?。?）根據加工部位特點及加工要求，決定刀具類型、數量、結構、尺寸（直徑和長度），包括鏜削加工時鏜桿的直徑和長度。<

92、/p><p>　?。?）決定主軸的結構類型、規(guī)格尺寸及外伸長度。</p><p>　　（4）選擇標準或設計專用的接桿、浮動卡頭、導向裝置、攻絲靠模裝置、刀桿托架等，并決定他們的結構、參數及尺寸。</p><p>　?。?）標明主軸、接桿（卡頭）、夾具（導向）與工件之間的聯系尺寸、配合及精度。</p><p>　?。?）根據機床要求的生產率及刀具、

93、材料特點等，合理確定并標注各主軸的切削用量。</p><p>　?。?）決定機床動力部件的工作循環(huán)及工作行程。</p><p>　　2.選擇刀具、工具、導向裝置并標注其相關位置尺寸</p><p>　?。?）刀具選擇 要考慮工價加工尺寸精度、表面粗糙度、切屑的排除及生產綠要求等因素。一般孔加工刀具（鉆、擴、鉸等），其直徑選擇應與加工部位尺寸、精度相適應，其長度要求

94、要保證加工終了時，刀具螺旋槽尾端與導向套外端面有一定距離（一般為30—50mm）。</p><p>　?。?）導向選擇 在組合機床上加工孔，除用剛性主軸的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取決于夾具導向。</p><p>　　1）選擇導向類型、形式和結構 導向通常分為兩類：一類是固定式導向，另一類是旋轉式導向。</p><p>　　通常依據刀具導向部分直徑d和刀具

95、轉速n折算出導向的線速度v（v=πdn/1000m/min），再結合加工部位的尺寸精度、工藝方法及刀具的具體工作條件來選擇導向類型、形式和結構。</p><p>　　第一類導向（固定式導向）的允許線速度v>20m/min。一般用具孔徑Φ25mm以上的孔加工，尤以大直徑鏜孔應用較多。</p><p>　　2）確定導向數量、選擇導向參數 導向數量應根據工件形狀、內部結構、刀具剛性、加工

96、精度及具體加工情況決定。</p><p>　　通常，鉆、擴、鉸單層壁小孔或用懸伸量不大的鏜桿鏜、擴、鉸深度不大的大孔時，選取單個導向加工。當在工件鑄孔上擴孔時，為加強刀具導向剛性，通常采用雙導向加工。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。</p><p>　　還應注意，采用導向引導復合刀具加工孔時，一定要檢查開始加工時，刀桿進入導向部分的長度L（L&

97、gt;d，d為導向直徑），以防出現無導向或導向長度不夠的加工狀況。</p><p>　　3）活動鉆模板的設計要點 在某些情況下，鉆模板作為刀具的導向裝置卻往往不能設置在機床夾具上，而是將它與多軸箱相連接并隨之運動，這就是刀具導向裝置在特定的條件下的一種結構形式—活動鉆模板。</p><p>　　組合機床上采用活動鉆模板，由于加工對象、加工部位、機床布局、夾具類型及使用條件的不同，其結構形

98、式也多種多樣，設計時必須注意使鉆模板結構適應機床的具體工作要求。</p><p>　　4.初定主軸類型、尺寸、外伸長度和選擇接桿、浮動卡頭</p><p>　　主軸形式主要取決于進給抗力和主軸—刀具系統(tǒng)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轉矩M，初定主軸直徑，再綜合考慮加工精度和具體條件，決定主軸外伸部分尺寸（直徑D/d，長度L）及配套的刀具接桿莫氏錐號。</p&

99、gt;<p>　　5.由多軸箱的所有刀具主軸中找出影響聯系尺寸的關鍵刀具（即其中最長的刀具）</p><p>　　從保證加工終了時多軸箱端面到工件端面間距離尺寸最小來確定全部刀具、接桿（卡頭）、導向、刀具托架及工件之間的聯系尺寸。其中，須標注主軸箱部外徑和內孔徑（D/d）、外伸長度、刀具各段直徑及長度，導向的直徑、長度、配合，工件至夾具之間須標注工件距導套端面的距離。還須標注刀具托架與夾具之間的尺寸

100、、工件本身及加工部位的尺寸和精度等。</p><p>　　6.確定動力部件的工作循環(huán)及工作行程</p><p>　　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。一般包括快速引進、工作進給、快速退回等動作。有時還有中間停滯、多次往復進給、跳躍進給、死檔鐵停留等特殊要求，這是根據具體的加工工藝需要確定的。</p><p&

101、gt;　　4.3 機床聯系尺寸圖設計</p><p>　　1.聯系尺寸圖的作用</p><p>　　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、測底座、立柱、立柱底座及中間底座加上專用部件----多軸箱、刀、輔助系統(tǒng)、夾具、液、電、冷卻、潤滑、排屑系統(tǒng)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

102、足加工要求；通用部件的選擇是否合適；并為進一步開展多軸箱、夾具等專用部件、零件的設計提供依據。聯系尺寸圖也可以看成是簡化的機床總圖，它表示機床的配置形式及總體布局。</p><p>　　聯系尺寸圖的主要內容如下：</p><p>　?。?）以適當數量的視圖（一般為主、左、右視圖）按一定比例畫出機床各主要組成部件的外型輪廓及相關位置，表明機床的配置形式急總體布局、主視圖的選擇應與機床實際加工

103、形狀一致。</p><p>　?。?）圖上應盡量減少不必要的線條及尺寸。但反映各部件的聯系尺寸、專用部件的主要輪廓尺寸、運動部件的極限位置及行程尺寸，必須完整齊全。至于各部件的詳細結構不必畫出，留在具體設計部件時完成。</p><p>　?。?）為便于開展部件設計，聯系尺寸圖上應標注通用部件的規(guī)格代號，電動機型號、功率及轉速，并標注機床的分組情況及總行程。</p><p

104、><b>　　2.選擇動力部件</b></p><p>　　組合機床的動力部件是配置組合機床的基礎。它主要包括用以實現刀具主軸旋轉主運動的動力箱、各種工藝切削頭及實現進給運動的動力滑臺。</p><p>　　影響動力部件選擇的主要因素為：</p><p>　?。?）切削功率 根據各刀具主軸的切削用量，計算出總切學功率，再考慮傳動效率或空

105、載功率損耗及載荷附加功率損耗，作為選擇組合機床主傳動用動力箱型號規(guī)格的依據。每種型號的動力箱皆可配用兩種規(guī)格的電動機，這兩種電動機除功率大小不同外，轉速也不同。因此動力箱輸出軸轉速也有高低兩種，應根據多軸箱傳動系統(tǒng)設計要求，并使多軸箱傳動鏈短和設計簡單來選用。</p><p>　　（2）進給力 每種規(guī)格的動力滑臺有其最大進給力F的限制。選用時，可根據確定的切削用量計算出各主軸的軸向切削合力∑F，以∑F<F

106、來確定動力滑臺的型號和規(guī)格。</p><p>　?。?）進給速度 各種規(guī)格的動力滑臺有其最大進給力F的限制，所選擇的快速行程速度應小于動力滑臺規(guī)定的快速形成速度。所選切削用量的每分鐘工作進給速度應大于動力滑臺額定的最小進給量。</p><p>　?。?）行程 選用動力滑臺是必須考慮其允許最大行程。目前設計的動力滑臺有I、II、III三種行程。設計時，所確定的動力部件總形成應小于所選動力

107、滑臺的最大行程。</p><p>　　（5）多軸箱輪廓尺寸 為使加工過程中動力部件有良好的穩(wěn)定性，不同規(guī)格的動力滑臺與何種規(guī)格的動力箱配套使用，其上能按長多大輪廓尺寸的多軸箱子是有一定限制的。設計時可查組合機床通用部件相應標準的推薦值。</p><p>　?。?）動力滑臺的精度和導軌材料 新標準動力滑臺均采用單導軌兩側導向，增加了導向的長寬比，提高了導向精度。</p>&l

108、t;p>　　綜合考慮上述因素，根據具體加工要求，正確合理選擇動力部件—動力滑臺和動力箱，并以其為基礎進行通用部件配套。</p><p>　　3.聯系尺寸圖應考慮的主要問題</p><p>　　繪制聯系尺寸圖，一般是在畫出被加工零件工序圖、加工示意圖，并初選動力部件及與其配套的通用部件之后進行的。對于機床的某些重要尺寸也應在畫聯系尺寸圖前的方案設計階段初步確定。尤其對于加工精度要求也比