I 摘要摘要 本設(shè)計(jì)介紹了犁刀變速齒輪箱體多軸箱的設(shè)計(jì)，其中包含了零件加工工藝的確定， 設(shè)計(jì)中首先要了解工件的加工工藝路線及工序的計(jì)算，確定攻螺紋主軸的直徑，初步 選用電機(jī)型號(hào)及機(jī)床各部分部件。編制三圖一卡（被加工零件工序圖，加工示意圖， 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡） 。在多軸箱設(shè)計(jì)中，確定傳動(dòng)系統(tǒng)，計(jì)算主軸坐 標(biāo)，傳動(dòng)部件的校核及主軸箱的總圖繪制。 本設(shè)計(jì)將鉆孔、攻絲兩工藝結(jié)合為一體，降低了機(jī)器成本，而且節(jié)省了加工時(shí)間， 提高了工作生產(chǎn)效率。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞： 齒輪箱體 組合機(jī)床 總體設(shè)計(jì) 攻絲多軸箱 全套圖紙，加全套圖紙，加153893706 II Abstract The design on the Lidao Biansuchilun Box axlebox more than the design, which includes parts of the processing technology of identification, design is first necessary to understand the workpiece in the processing line and process of calculation to determine Tapping the spindle diameter, the initial choice of motor Model and some parts of the machine. Figure 1 of the three cards (the processing parts process map, diagram processing, machine tools Contact size map, machine tool productivity calculation card). In multi-axle box design, drive system established to calculate coordinates spindle, transmission parts of the spindle box and check the total mapping. This design will be drilling, tapping combination of the two as one and reduce the cost of machinery, processing and save time, improve the work efficiency of production. Key words: Gear Box The Combination of Machine Tools Design multi-axle Box Tapping III 目錄目錄 摘要I Abstract.II 第一章 組合機(jī)床概述.1 第二章 犁刀變速齒輪箱體工藝分析.5 2.1 被加工零件的功用5 2.2 編制工藝規(guī)程及分析5 2.2.1 被加工零件的技術(shù)要求.5 2.2.2 計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng).5 2.2.3 毛坯的選用.6 2.3 零件加工工藝路線的擬定7 2.3.1 工件定位.7 2.3.2 定位基準(zhǔn)的選擇.8 2.3.3 工序的集中和分散.8 2.3.4 加工工序的設(shè)計(jì).9 2.3.5 熱處理的安排.9 2.3.6 初步擬定工藝規(guī)程.9 2.4 攻絲切削用量的選擇10 第三章 鉆孔、攻絲組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).11 3.1 組合機(jī)床的配置形式的選擇11 3.2 動(dòng)力部件的選擇11 3.3 通用部件選擇12 3.3.1 主軸箱的輪廓尺寸的確定.12 3.3.3 側(cè)底座.13 3.3.4 中間底座.14 3.3.5 動(dòng)力部件工作行程及循環(huán)的確定.14 3.3.7 初步確定裝料高度.15 第四章 繪制“三圖一卡”.16 4.1 繪制被加工零件工序圖16 4.2 繪制被加工零件加工示意圖16 4.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的繪制18 IV 4.4 專用機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡的編制18 4.4.1 生產(chǎn)率的計(jì)算.18 4.4.2 編寫生產(chǎn)率計(jì)算卡.20 第五章 組合機(jī)床攻螺紋多軸箱設(shè)計(jì)21 5.1 攻螺紋概述21 5.2.1 內(nèi)容及注意事項(xiàng).21 5.2.2 主軸外伸尺寸及切削用量.22 5.3 主軸齒輪的確定及計(jì)算 發(fā)22 5.3.1 主軸形式和直徑，齒輪模數(shù)的確定.22 5.3.2 多軸箱所需動(dòng)力計(jì)算.23 5.4 多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì)24 5.4.1 對(duì)多軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)的一般要求.25 5.4.2 擬訂多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的方法.25 5.5 主軸、傳動(dòng)軸坐標(biāo)計(jì)算28 5.5.1 加工基準(zhǔn)坐標(biāo)系 xoy，計(jì)算主軸驅(qū)動(dòng)軸坐標(biāo).28 5.5.2 驗(yàn)算中心誤差.30 5.5.3 制坐標(biāo)檢查圖31 5.6 對(duì)傳動(dòng)零件進(jìn)行校核32 5.6.1 軸的挍核.32 5.6.2 齒輪的挍核.33 5.7 攻螺紋裝置的設(shè)計(jì)35 5.7.1 攻螺紋靠模機(jī)構(gòu)及卡頭.35 5.7.2 攻螺紋裝置.35 5.7.3 攻螺紋行程的控制.36 5.8 多軸箱總圖及零件圖的繪制37 5.8.1 主視圖.37 5.8.2 展開圖.37 5.9 多軸箱技術(shù)條件38 第六章 結(jié)論.40 參考文獻(xiàn)41 附錄.42 致謝.43 V 1 第一章第一章 組合機(jī)床概述組合機(jī)床概述 本設(shè)計(jì)是對(duì)齒輪箱體鉆孔、攻絲組合機(jī)床總體及攻螺紋多軸箱設(shè)計(jì)。通過本次設(shè) 計(jì)掌握組合機(jī)床的工作原理，設(shè)計(jì)方法和了解組合機(jī)床的發(fā)展史及未來的發(fā)展前景。 動(dòng)力箱 、各種工藝切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)是組合機(jī)床完成切削主運(yùn)動(dòng)或進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng) 力部件，是組合機(jī)床通用部件中最基本的部件。其中還有能同時(shí)完成切削主運(yùn)動(dòng)和進(jìn) 給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力頭。而只能完成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件稱為動(dòng)力滑臺(tái)。 固定在動(dòng)力箱上的主軸箱是用來布置切削主軸，并把動(dòng)力箱輸出軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳 遞給各主軸的切削刀具。由于各主軸的位置與具體被加工零件有關(guān)，因此主軸箱必須 根據(jù)被加工零件進(jìn)行設(shè)計(jì)。不能制造成完全通用的部件，但其中很多零件（如主軸、 中間軸齒輪和箱體等）是通用的。 組合機(jī)床在目前被廣泛應(yīng)用。組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為 基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種高效專用機(jī)床，它能夠?qū)ぜM(jìn)行多刀，多軸， 多面，多工位同時(shí)加工。在組合機(jī)床上可以完成鉆孔，攻絲，鉸孔，車削，鏜削，磨 削及液壓等工序。組合機(jī)床結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，工作可靠，使用和維修方便，有可重新改裝的 優(yōu)越性。其通用零部件可以多次重復(fù)使用。它可以同時(shí)從幾個(gè)方向采用多把道具，對(duì) 幾個(gè)工件進(jìn)加工，大大提高了生產(chǎn)率，而且他還具有設(shè)計(jì)制造周期短，占地面積小等 特點(diǎn)。所以組合機(jī)床越來越廣泛的被廣泛的被應(yīng)用到各行各業(yè)。 組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方式，生產(chǎn)效 率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活 配置，能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。 組合機(jī)床的通用部件有：床身（側(cè)底座） 、底座（包括中間底座和立柱底座） 、立 柱、動(dòng)力箱、動(dòng)力滑臺(tái)、各種工藝切削頭等。對(duì)于一些按順序加工的多工位組合機(jī)床， 還具有移動(dòng)工作臺(tái)和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。 因此，組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用， 并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。 圖 1-1 為各種組合機(jī)床配置方案示意圖 13 . 2 圖 1-1 各種組合機(jī)床配置方案示意圖 組合機(jī)床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時(shí)，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由 刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具與工件的相對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔、鏜 孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機(jī)床采用車削頭夾持 工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也可實(shí)現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件(如飛輪、汽車后橋半 軸等)的外圓和端面加工。 近年來組合機(jī)床的主要用戶汽車制造廠為了提高產(chǎn)品質(zhì)量和加強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)加工 設(shè)備提出了一些新的要求，如高生產(chǎn)率、縮小加工尺寸的分散度、高可靠性、高利用 率和柔性化；此外要求組合機(jī)床價(jià)格低，交貨期短，售后服務(wù)好。這對(duì)組合機(jī)床行業(yè) 是一種新的挑戰(zhàn)，其中有一些要求相當(dāng)苛刻的。在不斷革新和采用新技術(shù)以及一些有 關(guān)工業(yè)及配套件廠的共同努力下，有不少要求已得到滿足，在技術(shù)上取得了一些新的 進(jìn)展。例如，在對(duì)組合機(jī)床高生產(chǎn)率方面，要求單線（不采用并聯(lián)線）加工大件（指 缸體、缸蓋、變速箱體、變速器殼）的生產(chǎn)率達(dá)到 120-182 件/h （100%負(fù)荷時(shí)） ，也 就是節(jié)拍時(shí)間為 20-30s 或更短。又如，車削活塞變橢圓裙部的數(shù)控專門化車床，轉(zhuǎn)速 高達(dá) 5000r/min，生產(chǎn)率可達(dá) 500 件/h。它采用了新穎的往復(fù)運(yùn)動(dòng)刀架（直線伺服電動(dòng) 機(jī)驅(qū)動(dòng)、采用計(jì)算機(jī)磁盤驅(qū)動(dòng)和定位原理，以及滾動(dòng)導(dǎo)軌鋁質(zhì)套筒形密封結(jié)構(gòu)）和高 抗振性聚合物人造花崗巖床身等新技術(shù)；其加工的外圓公差可達(dá) 0.0013mm，僅為圖紙 要求公差的 1/2，可以不必再分組的辦法進(jìn)行選擇裝備，便可做到互換裝配，從而減少 零件的庫存量和分組、保管、配對(duì)等手續(xù)和管理上的麻煩，更加便于實(shí)現(xiàn)“準(zhǔn)時(shí)制生 3 產(chǎn)” 。對(duì)于組合機(jī)床來說達(dá)到完全互換裝配的加工精度尚有些距離，如精鏜汽缸孔的精 度目前還只能達(dá)到 0.02mm，如能達(dá)到 0.012-0.015mm 就可以達(dá)到完全互換裝配了，在 高可靠性和利用率方面，部分組合機(jī)床自動(dòng)線可達(dá)到三班制常年生產(chǎn)（利用班休間隔 進(jìn)行換刀） 。 當(dāng)前不但有一個(gè)國家內(nèi)各組合機(jī)床制造廠之間存在著競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)還在各國著名機(jī) 床廠之間也出現(xiàn)了競(jìng)爭(zhēng)。如美國較著名的組合機(jī)床廠 Cross 公司及其參加的 Kearney Cross 聯(lián)營公司由于連年虧損，于 1991 年被 Giddings Lcwis 公司收購而消失了。美 國是汽車工業(yè)發(fā)達(dá)、需要組合機(jī)床及其自動(dòng)線較多的國家。近年來，德國、意大利的 幾個(gè)較著名的組合機(jī)床制造廠紛紛打入美國市場(chǎng)，1991、1992 兩年輸入美國的組合機(jī) 床及其自動(dòng)線價(jià)錢金額達(dá) 2.8 億美元。 由于柔性制造設(shè)備和技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，特別是加工箱體件柔性制造單元和 柔性制造系統(tǒng)的應(yīng)用，取代了一部分單一品種生產(chǎn)用的組合機(jī)床及其自動(dòng)線，預(yù)計(jì) 90 年代組合機(jī)床在機(jī)床市場(chǎng)中所占的比例將繼續(xù)降低。一份 1990 年發(fā)表的美國機(jī)床市場(chǎng) 調(diào)查及預(yù)測(cè)報(bào)告（表 1-1）表明，組合機(jī)床在機(jī)床市場(chǎng)中所占的份額（金額計(jì)算） ，從 80 年代中期的平均占 15%，將到 989 年的 9.3%，預(yù)計(jì) 90 年代前半期還將繼續(xù)下降到 7.7%。而加工中心所占比例將上升 3 個(gè)百分點(diǎn)（由 18%升至 21%） 。另一份報(bào)告（美國 Manufacturing Eninineering.1991.102.No1:18）指出，1990-1997 年美國柔性制造系 統(tǒng)和柔性制造單元的產(chǎn)值將從 7.69 億美元增至 17 億美元。美國組合機(jī)床市場(chǎng)會(huì)進(jìn)一 步縮小，也是一種必然的趨勢(shì)。各國情況不同，但適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品多樣化的要求，利 用柔性較大的設(shè)備進(jìn)行多品種生產(chǎn)和易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代則是一種必然的趨勢(shì)， 雖然組合機(jī)床也在向柔性化發(fā)展，但其柔性畢竟不及柔性制造系統(tǒng)，其應(yīng)用總是受到 一定限制，組合機(jī)床市場(chǎng)的縮小將會(huì)程度不同地出現(xiàn)。 美國組合機(jī)床（其包括內(nèi)容與我國比較接近）的產(chǎn)值在金切機(jī)床產(chǎn)值中占的比例 較高，大多數(shù)年份都在 20%以上，表明美國組合機(jī)床行業(yè)是比較發(fā)達(dá)的。從單臺(tái)（條） 的平均價(jià)值金額看，美國較高，表明美國組合機(jī)床自動(dòng)線的產(chǎn)量較多。意、法兩國組 合機(jī)床的產(chǎn)量和產(chǎn)值雖然較少，但其在金切機(jī)床年產(chǎn)值中的比例卻高于德國和日本， 表明這兩國重視組合機(jī)床的生產(chǎn)。美國組合機(jī)床的常量很少，所占比例較低，未受重 視。 4 表 1-1 美國金屬切削機(jī)床市場(chǎng)情況及預(yù)測(cè) 組合機(jī)床的更新情況，可以每隔幾年一次機(jī)床擁有量普查中有關(guān)各類機(jī)床役齡的 統(tǒng)計(jì)及其所占百分比的數(shù)據(jù)中推算出來。美國是機(jī)床普查工作進(jìn)行得比較好的國家， 其分類及役齡統(tǒng)計(jì)都比較完整。美國 1968-1989 年進(jìn)行了 5 次機(jī)床普查。組合機(jī)床 （包括自動(dòng)線）的擁有量、構(gòu)成比及役齡的百分比表明組合機(jī)床的構(gòu)成比有些變化， 但變化不大；70 年代后期構(gòu)成比最大，80 年代又逐漸減少，可以認(rèn)為 70 年代后期組 合機(jī)床在美國的應(yīng)用達(dá)到高潮。從役齡的百分比來分析組合機(jī)床的更新情況是，1983 年和 1989 年的 0-4 年役齡的各占 16%和 14%，而調(diào)查是每五年進(jìn)行一次，大約每年有 3%的 新組合機(jī)床投入使用，總量變化不大，可以認(rèn)為其更新率約為 3%。從其他幾個(gè)役齡上 看，5-9 年役齡的增加了 10%，20 年以上役齡的減少了 16%，組合機(jī)床的役齡是更年輕 化了。這種情況可以認(rèn)為有比較普遍的意義。 5 第二章第二章 犁刀變速齒輪箱體工藝分析犁刀變速齒輪箱體工藝分析 2.12.1 被加工零件的功用被加工零件的功用 箱體的功用箱體零件是機(jī)械制造中加工工序較多，勞動(dòng)量較大的，精度要求高的 典型零件。 變速箱體是專用機(jī)床的關(guān)鍵零件，箱體的質(zhì)量直接影響到機(jī)床的使用功能，箱體 內(nèi)裝有許多零件，所以箱體上相應(yīng)部件作為零件的裝配部件的基礎(chǔ)，它們之間的相對(duì) 位置基本上是由箱體來保證的，所以箱體的加工表面的尺寸、形狀、位 精度都有非常 嚴(yán)格的要求。 2.22.2 編制工藝規(guī)程編制工藝規(guī)程及分析及分析 2.2.12.2.1 被加工零件的技術(shù)要求被加工零件的技術(shù)要求 犁刀變速齒輪箱體材料為HT200。該材料有較高的強(qiáng)度、耐磨性、耐熱性及減振 性，適用承受教大應(yīng)力、要求耐磨的零件。 該零件主要加工表面為N面、R面、Q面和2-80H7孔。N面的平面度為0.05mm， 直接影響旋耕機(jī)與拖拉機(jī)變速箱的接觸精度及密封。 2-80H孔的同軸度0.04mm，與N面的平行度0.07mm，與R面及Q面的垂直度 0.1mm以及R面相對(duì)Q面的平行度0.005mm，直接影響犁刀傳動(dòng)對(duì)N面的平行度及犁刀 傳動(dòng)齒輪的嚙合精度、左臂殼及右臂殼體孔軸線的同軸度。因此，再加工他們時(shí)，最 好能在一次裝夾下將兩孔或兩面同時(shí)加工出來。 2-10F9孔的兩孔距尺寸精度（140.05）mm以及（140.05）mm對(duì)R面及N面的 平行度0.06mm，影響旋耕機(jī)與變速箱連接時(shí)的正確定位，從而影響犁刀與變速箱倒擋 齒輪的嚙合精度。 2.2.22.2.2 計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng)計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng) 犁刀變速齒輪箱體，該產(chǎn)品年生產(chǎn)量為50000件，設(shè)其備品率為16%，機(jī)械加工廢 品率為2%，現(xiàn)制定該零件的機(jī)加工工藝規(guī)程技術(shù)要求： （1） 鑄件消除內(nèi)應(yīng)力。 6 （2） 未注明鑄造圓角為R2R3。 （3） 鑄件表面不得有粘砂、多肉、裂紋等缺陷。 （4） 允許有非聚集的孔眼存在，其直徑不大于5mm，深度不大于3mm，相距不小 于30mm,整個(gè)鑄件孔眼不多于10個(gè)。 （5） 未注明倒角為0.545。 （6） 所有螺孔锪90錐孔至螺紋外徑。 （7） 去毛刺，銳邊倒角。 （8） 同一加工平面上允許有直徑不大3mm，深度不大于15mm，總數(shù)不超過5個(gè)孔 眼，兩孔之間不小于3mm。 （9） 涂漆按NJ226-31執(zhí)行。 計(jì)算犁刀變速齒輪箱體年產(chǎn)量N： N=Qn(1+a%+b%)=5000011+16%+2%) （21） =59000件/年 該零件的質(zhì)量為7kg。根據(jù)生產(chǎn)類型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系。查表3-3生產(chǎn)類型可確定 1 為大量生產(chǎn)。 2.2.32.2.3 毛坯的選用毛坯的選用 根據(jù)零件材料HT200確定毛坯為鑄件，又已知零件生產(chǎn)綱領(lǐng)為59000件/年，該零件 約為7kg，可知，其生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。毛坯的制造方法選用砂型機(jī)器造型。又由 于箱替零件的內(nèi)腔及2-80mm的孔須鑄出。故還應(yīng)安放型芯。此外，為消除殘余應(yīng)力， 鑄造后安排人工時(shí)效。 （1）鑄件尺寸公差分為16級(jí)，由于是大量生產(chǎn)，毛坯制造方法采用砂型機(jī)器造型。 由工藝人員手冊(cè)查得，鑄件尺寸公差等級(jí)為CT10級(jí)，選取鑄件箱值為1.0mm。 （2）鑄件機(jī)械加工余量 對(duì)成批大量的鑄件加工余量由工藝人員手冊(cè)查得，選取 MA為G級(jí)，各表的總 3 余量見表21。由工藝人員手冊(cè)可查得鑄件主要尺寸公差見表22。 表 21 各加工表面總余量/mm 加工表面基本尺寸加工余量等級(jí)加工余量數(shù)值說明 R 面 Q 面 N 面 168 168 168 G H G 4 5 5 底面，雙側(cè)加工（取下行數(shù)據(jù)） 頂面降一級(jí)，雙側(cè)加工 側(cè)面，單側(cè)加工（取上行數(shù)據(jù)） 7 凸臺(tái)面 孔 2-80 106 80 G H 4 3 側(cè)面單側(cè)加工 孔降一級(jí)，雙側(cè)加工 表 22 主要毛坯尺寸及公差/mm 主要面尺寸零件尺寸總余量毛坯尺寸公差 CT N 面輪廓尺寸 N 面輪廓尺寸 N 面距孔80 中心尺寸 凸臺(tái)面距孔80 中心尺寸 孔 2-80 168 168 46 100+6 80 4+5 5 4 3+3 168 177 51 110 70 4 4 2.8 3.6 3.2 2.32.3 零件加工工藝路線的擬定零件加工工藝路線的擬定 2.3.12.3.1 工件定位工件定位 工件在夾具中定位的主要任務(wù)是：使同一工序中的一批工件都能在夾具中占據(jù)正確 的位置。工件位置的正確與否，用加工要求來衡量。能滿足加工要求的為正確，反之 不正確。一批工件逐個(gè)在夾具上定位時(shí)，各個(gè)工件在夾具中占據(jù)的位置不可能完全一 致，也不必要求其完全一致，但各個(gè)工件的位置變動(dòng)量必須控制在加工要求所允許的 范圍內(nèi)。工件定位定則（六點(diǎn)定則）： 在空間直角坐標(biāo)系中，工件可以沿 X、Y、Z 軸有不同的位置，稱工件沿 XYZ 軸的 位置自由度，用、表示；也可以繞 X、Y、Z 軸有不動(dòng)的位置，稱工件繞X Y Z X、Y、Z 軸的角度自由度，用、表示。用于描述工件不確定性的 X A Y A Z A ，稱為工件的六個(gè)自由度。XYZXYZ AAA 用于限制工件自由度的固定點(diǎn)，稱為定位支承點(diǎn)，簡稱支承點(diǎn)。 用合理分布的六個(gè)支承點(diǎn)限制工件六個(gè)自由度的法則，稱為六點(diǎn)法則。 對(duì)六個(gè)自由度的限制可分為以下幾類定位： （1） 工件在夾具中定位，若六個(gè)自由度都被限制時(shí)，稱為完全定位。 （2） 工件在夾具中定位，若六個(gè)自由度沒有被全部限制時(shí)，稱為部分定位（不 完全定位） 。 在工件定位時(shí)，以下情況允許不完全定位： 8 加工通孔或通槽時(shí)，沿貫通的位置自由度可不限制。 毛坯（本工序加工前）是軸對(duì)稱時(shí)，繞對(duì)稱軸的角度自由度可不限制。 加工貫通的平面時(shí)，除可不限制沿兩個(gè)貫通的位置自由度外，還可不限制繞垂 直加工表面的角度自由度 3 . （3） 工件在夾具中定位時(shí)，若實(shí)際定位支撐點(diǎn)或?qū)嶋H限制的自由度個(gè)數(shù)少于工 序加工要求應(yīng)予限制的自由度個(gè)數(shù)，則工件定位不足，稱為欠定位。 （4） 工件在夾具中定位，若幾個(gè)支撐點(diǎn)重復(fù)限制同一個(gè)或幾個(gè)自由度時(shí)，稱為 重復(fù)定位。 2.3.22.3.2 定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)的選擇 （1） 精基準(zhǔn)的選擇。犁刀變速齒輪箱體的N面和2-10F9孔既是裝配基準(zhǔn)，又是 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，用它們作為精基準(zhǔn)，能使加工遵循“基準(zhǔn)重合”原則，實(shí)現(xiàn)箱體零件“一 孔二面”的典型定位方式；其余各面和孔的加工也能用它定位，這樣工藝路線遵循了 “基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則。此外，N面的面積較大，定位比較穩(wěn)定、加緊方案也比較簡單、 可靠，操作方便。 （2） 粗基準(zhǔn)的選擇?？紤]到以下幾點(diǎn)要求，選擇箱體零件的重要孔（2-80mm 孔）的與箱體內(nèi)壁作為粗基準(zhǔn) 保證各加工表面均有加工余量的情況下，使重要孔的加工余量盡量均勻； 裝入箱內(nèi)的旋轉(zhuǎn)零件（如齒輪、軸套等）與箱體內(nèi)壁有足夠的間隙； 能保證定位夾緊可靠。 2.3.32.3.3 工序的集中和分散工序的集中和分散 （1） 集中工序的特點(diǎn)： 減少設(shè)備的數(shù)量，減少了操作工人和生產(chǎn)面積。 減少工序的數(shù)目，減少運(yùn)輸工作量，簡化了生產(chǎn)計(jì)劃工序縮短了生產(chǎn) 周期。 減少裝夾次數(shù)不僅有利于提高生產(chǎn)率，而且由于在一次裝夾加工許多表面，也 易于保證這些表面間的位置精度。 因?yàn)椴捎玫膶Ｓ迷O(shè)備和專用工藝裝備數(shù)量多而復(fù)雜，因此機(jī)床的工藝 裝備的調(diào)整維修也很費(fèi)事，生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量很大。 （2） 分散的特點(diǎn)： 9 采用比較簡單的機(jī)床和工藝裝備，調(diào)整容易。 對(duì)工人的技術(shù)要求低或只經(jīng)過較短時(shí)間的訓(xùn)練。 生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量小，易于變換產(chǎn)品。 設(shè)備數(shù)量多，生產(chǎn)面積大。 綜上所述攻箱體螺紋可采用集中攻螺紋，即箱體上大量螺紋工序集中在一臺(tái)機(jī)床 上加工，并與鉆床工序分開。這樣便于考慮統(tǒng)一的潤滑、簡化多軸箱傳動(dòng) 2.3.42.3.4 加工工序的加工工序的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 確定工序尺寸的一般方法是，由于加工表面的最后工序往前推算，最后工序的尺 寸只與工序的加工余量有關(guān)。有基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí)，工序尺寸用工藝尺寸鏈解算。 2.3.52.3.5 熱處理的安排熱處理的安排 變速箱體是形狀復(fù)雜的鑄件，必須消除內(nèi)應(yīng)力，防止加工和裝配以后產(chǎn)生變形， 必須合理安排時(shí)效處理工序，采用自然或人工時(shí)效處理。 2.3.62.3.6 初步擬定工藝規(guī)程初步擬定工藝規(guī)程 工藝規(guī)程：把工藝過程的操作方法按一定的格式用文件的形式規(guī)定下來。 通過對(duì)箱體的工藝分析和箱體的技術(shù)要求來制定箱體的加工路線，由于箱體的年 產(chǎn)量為 59000 臺(tái)/年，為大批量生產(chǎn)，盡量選用專用機(jī)床加工，提高生產(chǎn)率。 擬訂的加工工藝: 序號(hào)工序內(nèi)容簡要說明 鑄造 時(shí)效消除內(nèi)應(yīng)力 涂底漆防止生銹 10粗銑N面先加工基準(zhǔn) 面 20鉆擴(kuò)鉸2-10F9至2-9F7，孔口倒角145。鉆孔4 - 13 留精鉸余量 30粗銑R面及Q面先加工面 40銑凸臺(tái)面 50 精鏜孔2-80，孔口倒角145 后加工孔粗 加工結(jié)束 10 60精銑N面精加工開始 70精鉸孔2-10F9至2-10F7（工藝要求）提高工藝精 準(zhǔn)度 80精銑R面及Q面先加工面 90精鉸孔2-80H7后加工孔 100鉆20。擴(kuò)鉸球形孔S30H9,鉆4-M16螺紋底孔，孔 口倒角145，攻螺紋4-M6-6H 次要加工面 在后面加工 110锪平面4-22 120 鉆8-M12螺紋底孔，空口倒角145，鉆鉸孔2- 8N8，孔口倒角145 130攻螺紋8-M12-6H工序分散平 衡節(jié)拍 140檢驗(yàn) 150入庫 2.42.4 攻絲切削用量的選擇攻絲切削用量的選擇 查機(jī)械加工工藝手冊(cè)選取所需刀具，選用 M12 細(xì)柄機(jī)用絲錐。 3 攻螺紋切削轉(zhuǎn)矩： 1.51.4 195T PD T-切削轉(zhuǎn)矩（Nmm） D-主軸直徑（mm） -工件螺距（mm）P 由已知得螺紋直徑 D=12mm ，取 =1.75mmP 則=14600Nmm 1.51.4 195 1.7512 T 切削功率 P D TV 9740 （22） T 切削轉(zhuǎn)矩（Nmm） V 切削速度（m/min） 由螺紋直徑和螺距查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-63得切削速度V=8.88m/min 轉(zhuǎn)速。查機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)表6-19知：高速鋼絲錐 1000v1000 8.88 =235.7 /min d3.14 12 nr 11 攻螺紋切削速度為48m/min(加工材料為鑄鐵)，即轉(zhuǎn)速較大，取實(shí)際轉(zhuǎn)速n=200r/min， 則實(shí)際切削速度v=nd/1000=7.54m/min P1000=0.3KW 14.6 7.54 974012 第三章第三章 鉆孔、攻絲組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鉆孔、攻絲組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.13.1 組合機(jī)床的配置形式的選擇組合機(jī)床的配置形式的選擇 本設(shè)計(jì)是對(duì)犁刀齒輪箱體鉆孔、攻絲的組合機(jī)床設(shè)計(jì)。根據(jù)犁刀齒輪箱體結(jié)構(gòu)和 大批量生產(chǎn)采用雙面加工的組合機(jī)床和液壓自動(dòng)加緊結(jié)構(gòu)以便提高生產(chǎn)效率。 圖 3-1 機(jī)床總體布置圖 其總體布置如圖 31 所示。 3.23.2 動(dòng)力部件的選擇動(dòng)力部件的選擇 動(dòng)力部件的選擇主要是確定動(dòng)力箱和動(dòng)力滑臺(tái)。已經(jīng)確定為臥式雙面齒輪傳動(dòng)組 合機(jī)床，選用配套的動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)多軸箱攻螺紋主軸。 動(dòng)力箱規(guī)格要與滑臺(tái)匹配，其驅(qū)動(dòng)功率主要依據(jù)多軸箱所傳遞的切削功率來選用。 P （31） 多軸箱 切削 P P 消耗主軸的切削功率總和 切削 多軸箱的傳動(dòng)功率 機(jī)床共有四根主軸加工工件，故 PP4 切削 12 0.341.2kw 傳動(dòng)功率 加工黑色金屬時(shí)取 0.80.9，加工有色金屬時(shí)取 0.70.8；主軸傳動(dòng)復(fù) 雜時(shí)取小值，反之取大值。故本設(shè)計(jì)取 0.8。 P1.5kw 多軸箱 1.2 0.8 據(jù)組合機(jī)床簡明手冊(cè)表 539 選用動(dòng)力箱： 2 1TD32IV 電動(dòng)機(jī)型號(hào) Y100L-6,電動(dòng)機(jī)功率 1.5kw 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n=940r/min,輸出轉(zhuǎn) 速 n=470r/min, L =320mm。 3 3.33.3 通用部件選擇通用部件選擇 選擇通用部件，主要是確定動(dòng)力部件的驅(qū)動(dòng)方式和規(guī)格（即大?。?，其他如床身、 立柱、擋鐵等部件根據(jù)動(dòng)力部件的規(guī)格，按通用部件配套表選用 13 . 3.3.13.3.1 主軸箱的輪廓尺寸的確定主軸箱的輪廓尺寸的確定 標(biāo)準(zhǔn)通用鉆、鏜類多軸箱的厚度是一定的、臥式為 325mm, 立式為 340mm。因此， 確定多軸箱尺寸的寬度 B 和高度 H 及最低主軸高度 h1。如圖 32 所示： b b2b1 h1 b h2 被加工零件輪廓以點(diǎn)畫線表示，多軸箱尺寸用實(shí)線表示，多軸箱寬度 B、高 圖 32 多軸箱尺寸確定 13 度 H 的大小主要與被加工零件孔的分布有關(guān)，多軸箱輪的寬度 B 和高度 H 通常按下式 確定： B=b1+b+b2 （32） H=h+h1+h2 （33） b1=100mm, b2=100mm, b=156.3mm h1=124.5mm, h2=160mm, h=131.1mm B=100+156.3+100=256.3mm H=124.5+160+131.1=415.6mm b 工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離 b1、b2 最邊緣主軸中心至箱體外壁距離 h 工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離 h1 最低主軸高度 h2 最低孔高度 B 和 h 為已知尺寸。為保證多軸箱內(nèi)有足夠安排齒輪的空間，推薦70-100mm。 1 b 多軸箱最低主軸高度必須考慮與工件最低孔位置、機(jī)床裝料高度 H、滑臺(tái)總高度 1 h 2 h 、側(cè)底座高度等尺寸之間的關(guān)系而確定。實(shí)例中=24.4mm，H=1000mm，查表 3 h 4 h 2 h 5-3 知滑臺(tái)高度=280mm，側(cè)底座高度=560mm。實(shí)例、B、H 的計(jì)算如下： 3 h 4 h 1 h =+H-（0.5+）=24.4+1000-（0.5+280+560+5）mm=138.9mm 1 h 2 h 3 h 4 h 取=100mm，則可求出多軸箱的輪廓尺寸： 1 b H=h+=131.1+138.9+100=370mm 1 h 1 b B= b+2=156.3+2100=365.3mm 1 b 上述計(jì)算值，按通用箱體系列尺寸標(biāo)準(zhǔn)，最后確定多軸箱輪廓尺寸為 B H=500500mm。 3.3.23.3.2 液壓滑臺(tái)選擇液壓滑臺(tái)選擇 液壓滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是： 采用雙矩型導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)型式，以單導(dǎo)軌兩側(cè)面導(dǎo)向，導(dǎo)向的長寬比較大，導(dǎo)向性 好。 滑座體為箱形框架納構(gòu)，滑座底面中間增加了結(jié)合面，結(jié)構(gòu)剛度高。 導(dǎo)軌淬火，硬度高，使用壽命長。 液壓缸活塞和后蓋上分別裝有雙間單向閥和緩沖裝置，可減輕滑臺(tái)換向和退至 14 終點(diǎn)時(shí)的沖擊。 滑臺(tái)分普通級(jí)、精密級(jí)和高精度級(jí)三個(gè)精度等級(jí)，可按要求選用，提高經(jīng)濟(jì)性。 已知電機(jī)型號(hào)，由組合機(jī)床簡明手冊(cè)查得液壓滑臺(tái)型號(hào)： 2 1HY32IA,臺(tái)面寬 320mm，臺(tái)面長度 630mm，行程 400mm，最大進(jìn)給力 12500N，工進(jìn)速度 20650mm/min,快速移動(dòng)速度 10m/min。 3.3.33.3.3 側(cè)底座側(cè)底座 側(cè)底座用于臥式專用機(jī)床，其上面安裝滑臺(tái)，側(cè)面與中間底座相連接時(shí)可用鍵或 錐銷定位。側(cè)底座的長度與滑臺(tái)相適應(yīng)，即滑臺(tái)行程有幾種規(guī)格，側(cè)底座就有幾種規(guī) 格。 側(cè)底座有普通級(jí)和精密級(jí)兩種精度等級(jí)，與相同的精度等級(jí)的滑臺(tái)配套使用。由 液壓滑臺(tái)選出側(cè)底座型號(hào)為：1CC321。 3.3.43.3.4 中間底座中間底座 中間底座其頂面安裝夾具或輸送部件，側(cè)面可與側(cè)底座或立柱底座相連接，并通 過端面鍵或定位銷定位，根據(jù)機(jī)床配置形式不同，中間底座有多種形式，如雙面臥式 專用機(jī)床的中間底座，兩側(cè)面都安裝測(cè)底座；三面臥式專用機(jī)床的中間底座為三面安 裝側(cè)底座立式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式專用機(jī)床，除安裝立往外，還需安裝回轉(zhuǎn)工作臺(tái)?？傊?中間底座的結(jié)構(gòu)、尺才需根據(jù)工件的大小、形狀以及專用機(jī)床的配置形式等來確定。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求選寬度為 800mm 的中間底座長度根據(jù)設(shè)計(jì)而定。 3.3.53.3.5 動(dòng)力部件工作行程及循環(huán)的確定動(dòng)力部件工作行程及循環(huán)的確定 動(dòng)力部件的總行程除了滿足工作循環(huán)向前和向后所需的行程外，還要考慮因刀具 磨損或補(bǔ)償制造、安裝誤差，動(dòng)力部件能夠向前調(diào)節(jié)的距離(即前備量)和刀具裝卸以及 刀具從接桿中或接扦連同刀具一起從主軸孔中取出時(shí)，動(dòng)力部件需后退的距離(刀具退 離夾具導(dǎo)套外端面的距離應(yīng)大于接扦插入主軸孔內(nèi)或刀具插入接扦孔內(nèi)的長度，即后 備量)。 （1）工作進(jìn)給長度 L 的確定 由于本工序的加工孔的攻螺紋深度為 22mm，而鉆孔深 度為 28mm,則 L2=0， 取 L1=8mm， 則工作進(jìn)給長度 L=L1+L2+L 深=8+0+22=30(mm) （2）快速引進(jìn)長度的確定 快速引進(jìn)是指動(dòng)力部件把刀具送到工作進(jìn)給位置，其長 15 度按具體情況確定。在加工雙層或多層壁孔徑相同的同軸孔系時(shí)，可采用跳躍進(jìn)給循 環(huán)進(jìn)行加工，即在加工完一層壁后，動(dòng)力部件在次快速引進(jìn)到位，在加工第二層壁孔， 以縮短加工時(shí)間。在本次設(shè)計(jì)中，根據(jù)加工的零件選去快進(jìn)的長度為 120mm。 （3）工退的確定 攻絲結(jié)束后刀具需要退出工件，其長度等于工進(jìn)長度，即 30mm. （4）快速退回長度的確定 本工序的快退的長度為 120mm。 （5）動(dòng)力部件總行程的確定 動(dòng)力部件的總行程除了滿足工作循環(huán)向前和向后所需 的行程外，還需考慮刀具的磨損或補(bǔ)償制造、安裝誤差，動(dòng)力部件能夠向前調(diào)節(jié)的距 離（即前備量）和刀具裝卸以及刀具從接桿中或連同接桿一起從主軸孔中取出時(shí)，動(dòng) 力部件所需后退的距離（刀具退離夾具導(dǎo)套外端面的距離應(yīng)大于接桿插入主軸孔內(nèi)或 刀具插入接桿孔內(nèi)的長度，即后備量） 。因此，動(dòng)力部件的總行程為快退行程、工退與 前后備量之和。在本次設(shè)計(jì)的前備量為 30mm，后備量為 220mm，得出，動(dòng)力部件的總 行程為 400mm。死擋鐵停留，選用壓力繼電器。 3.3.63.3.6 工作臺(tái)的確定工作臺(tái)的確定 因 BH=500500,又因?yàn)閮晒ぷ髋_(tái)間的距離為 280mm，查簡明手冊(cè)表 5-44， 選用多工位移動(dòng)工作臺(tái) 1AYU50。其聯(lián)系尺寸為：臺(tái)面寬 500mm，臺(tái)面長 500mm，行程 1000mm 3.3.73.3.7 初步確定裝料高度初步確定裝料高度 裝料高度一般指工件安裝基面至地面的垂直距離。在確定機(jī)床裝料高度時(shí)，首先 要考慮工人操作的方便性，對(duì)于流水線要考慮車間運(yùn)送工件的滾道高度；對(duì)于自動(dòng)線 要考慮中間底座的足夠高度，以便允許內(nèi)腔通過隨行夾具返回系統(tǒng)或冷卻排屑系統(tǒng)。 其次是機(jī)床內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸限制和剛度要求。 裝料高度范圍是 8501060mm，根據(jù)實(shí)際加工條件確定裝料高度 H=1000mm。 16 第四章第四章 繪制繪制“三圖一卡三圖一卡” 4.14.1 繪制被加工零件工序圖繪制被加工零件工序圖 （1）作用： 被加工零件工序圖是根據(jù)制訂的工藝方案，表示所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床上完成的工藝 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(jī)床加工前的加工余量，毛坯或半成品情況的 圖樣。除了設(shè)計(jì)研制合同外，它是專用機(jī)床設(shè)計(jì)的具體依據(jù)，也是制造、使用、調(diào)整 和檢驗(yàn)機(jī)床精度的重要文件。被加工零件工序圖是在被加工零件圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī) 床或自動(dòng)線的加工內(nèi)容，并作必要的說明而繪制的。 （2）內(nèi)容： 被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀和 尺寸。 本工序所使用的定位基準(zhǔn)，夾壓部位以及夾緊方向。 本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度和形位公差等技術(shù)要求以及對(duì)上道 工序的技術(shù)要求。 注明被加工零件的名稱、編號(hào)、材料、硬度以及加工部位的余量。 （3）技術(shù)要求 本機(jī)床加工前應(yīng)保證： 除方框內(nèi)尺寸的所有尺寸； 兩定位銷為 8 級(jí)精度，表面粗糙度 3.2mm。 本機(jī)床應(yīng)保證： 所加工中心位置度不大于 0.5，并按最大實(shí)體原則要求；保證方框內(nèi)尺寸。 17 4.24.2 繪制被加工零件加工示意圖繪制被加工零件加工示意圖 （1）作用： 加工示意圖是在工藝方案和機(jī)床總體方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的。它是表達(dá)工 藝方案具體內(nèi)容的機(jī)床工藝方案圖。它是設(shè)計(jì)刀具、輔具、夾具、多軸箱和液壓、電 氣系統(tǒng)以及選擇動(dòng)力部件，繪制機(jī)床總聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)；它是對(duì)機(jī)床總體布局 和性能的原始要求；它也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需的重要技屬文件。 （2）內(nèi)容 機(jī)床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程。 工件、刀具及導(dǎo)向、托架及多軸箱之間的相對(duì)位置及其聯(lián)系尺寸。 主軸結(jié)構(gòu)類型、尺寸及外伸長度。 刀具類型、數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸。 接桿（包括鏜桿）、浮動(dòng)卡頭、導(dǎo)向裝置攻螺紋靠模裝置等結(jié)構(gòu)尺寸。 刀具、導(dǎo)向套間的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接方式及配合尺寸等 （3）加工示意圖的繪制 刀具的選擇原則 首選標(biāo)準(zhǔn)刀具，為提高工序集中程度或滿足精度要求，可以采用復(fù)合刀具；選擇 刀具應(yīng)考慮工件材質(zhì)加工精度，表面粗糙度，排屑及生產(chǎn)率等工藝要求。 本道工序選擇：標(biāo)準(zhǔn)細(xì)柄機(jī)用柄絲錐 M12 作為刀具； M12： L=89mm l=29mm。 導(dǎo)向機(jī)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；保證各刀具相互間的正確位 置；提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。 選擇導(dǎo)向機(jī)構(gòu)為攻螺紋靠模機(jī)構(gòu)。攻螺紋靠模裝置用于同一方向純攻螺紋工序。 由攻螺紋多軸箱和攻螺紋靠模頭組成?？磕Ｂ菽负涂磕Ｂ輻U是經(jīng)過磨制并精細(xì)研配的， 因而螺孔加工精度較高?？磕＝Y(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，并能在一個(gè)攻螺紋裝置上方便 的攻制不同規(guī)格的螺紋，而且可各自選用合理的切削用量。 （4）主軸、接桿結(jié)構(gòu)確定 主軸類型主要依據(jù)工藝方法和刀桿與主軸聯(lián)接結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定。主軸軸頸及軸端尺 寸主要取決于進(jìn)給抗力和主軸刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 主軸直徑 查表 3-5，4-2由螺紋直徑 M12 可得 2 , 18 D/d1=40/20, 主軸直徑 25mm，攻絲靠模機(jī)構(gòu)規(guī)格代號(hào) 3，主軸外伸尺寸 L=120mm。 接桿的選擇 除剛性主軸外，專用機(jī)床主軸與刀具間常用接桿連接，因多軸箱各主軸的外伸長 度和刀具長度都為定值，為保證多軸箱上各刀具能同時(shí)到達(dá)加工終了位置，須采用軸 向可調(diào)整的接桿來調(diào)整各軸的軸向長度，以滿足同時(shí)加工完成各孔的要求。 （5） 切削用量的選擇 組合機(jī)床上攻螺紋，是主軸系統(tǒng)帶動(dòng)絲錐實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，即螺紋每轉(zhuǎn)一 轉(zhuǎn)的同時(shí)，絲錐向前進(jìn)給一個(gè)螺距 P絲，當(dāng)絲錐攻入螺孔 12 個(gè)扣之后，絲錐便自行引 進(jìn)，主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)之間嚴(yán)格的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系由自身保證。所以主軸進(jìn)給速度 V (mm/min)為： f V nf （42） f n 轉(zhuǎn)速 m/min f 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 mm/min V 2001.75350mm/min f 4.34.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的繪制 （1） 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的作用 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù)，并按初步選定的 主要通用部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的。 它是用來表示機(jī)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(yùn)動(dòng)關(guān) 系和操作方位的總體布局圖。 它用以檢驗(yàn)各部件相對(duì)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。 它為多主軸箱。夾具等專用部件設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)。 它可以看成是機(jī)床總體外觀簡圖，由其輪廓尺寸，占地面積，操作方式等可以 檢驗(yàn)是否適應(yīng)用戶現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境。 （2）機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的作用 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖表示了機(jī)床的結(jié)構(gòu)形式。 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖表示了所選動(dòng)力部件，配套部件型號(hào)及規(guī)格。 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖反映部件間的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的聯(lián)系尺寸。 19 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖反映專用部件的外形尺寸。 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖反映主要?jiǎng)恿Φ男吞?hào)，功率，轉(zhuǎn)速。 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖反映總行程。 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖表示部件的分組及編號(hào)。 4.44.4 專用機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡的編制專用機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡的編制 4.4.14.4.1 生產(chǎn)率的計(jì)算生產(chǎn)率的計(jì)算 根據(jù)加工示意圖所確定的工作循環(huán)及切削用量等，就可以計(jì)算機(jī)床生產(chǎn)率并編制 生產(chǎn)率計(jì)算卡。生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映機(jī)床生產(chǎn)節(jié)拍或?qū)嶋H生產(chǎn)率和切削用量、動(dòng)作時(shí) 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(yàn)收機(jī)床生產(chǎn)效率的重要依據(jù)。 （1）理想生產(chǎn)率 Q 理想生產(chǎn)率是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng) A（包括廢品率）所要求的機(jī)床生產(chǎn)率。 Q=A/T （44） K Q 理想生產(chǎn)率 A 年生產(chǎn)綱領(lǐng) T 全年工時(shí)總數(shù) K 一般情況下，單班制 T取 2350h,兩班制取 4600h，A=59000。本設(shè)計(jì)取為單班制 K T2350h。 K 計(jì)算得出 Q=25.1 件/小時(shí) （2）實(shí)際生產(chǎn)率 實(shí)際生產(chǎn)率 Q1是指所設(shè)計(jì)機(jī)床每小時(shí)實(shí)際可生產(chǎn)的零件數(shù)量。 即 Q1=60/T單 T單=t切 T單生產(chǎn)一個(gè)零件所需時(shí)間（min） T單=t切+t輔=（L1V +t停）+（L快進(jìn)+L快退）/VF r +t移+t裝 （45） f L1 刀具工作進(jìn)給長度（mm） V 刀具工作進(jìn)給速度 (mm/min) f 20 t停 滑臺(tái)在死擋鐵上停留時(shí)間，通常指刀具在加工終了時(shí)無進(jìn) 給狀態(tài)下旋 轉(zhuǎn) 5-10 轉(zhuǎn)所需時(shí)間 (min) L 快進(jìn)，L 快退 動(dòng)力頭快進(jìn)和快退行程長度 (mm) VFr 動(dòng)力部件快進(jìn)行程速度，用機(jī)械動(dòng)力部件時(shí)取 5-6m/min， 用液壓動(dòng)力部件時(shí)取 3-10m/min (m/min) t移工作臺(tái)進(jìn)行一次工位轉(zhuǎn)換時(shí)間，一般取 0.1min (min) t裝 工件裝卸時(shí)間，通常取 0.5-1.5min (min) 本設(shè)計(jì)是和組合鉆床作為同一道工序，工件不拆卸用移動(dòng)滑臺(tái)來轉(zhuǎn)換工位。故計(jì) 算生產(chǎn)率計(jì)算卡需考慮兩者的情況。 鉆孔用時(shí) 取 L1=70mm, V =117mm/min, t停=1s=0.01min, L快進(jìn)=110mm, L快退=180mm,VFr f =10m/min, t移=0.1min, t裝=0.5min T=1.247min/件 鉆 攻絲用時(shí) 取 L130mm，V 350mm/min，t停 0.01min, L快進(jìn) =120mm, L快退 = f 120mm VFr=10mm/min。 t卸=0.5min T= 0.719min/件 攻 T= T+ T=1.966min/件 總鉆 攻 實(shí)際生產(chǎn)率 Q1 30.518 件/小時(shí) （3） 機(jī)床負(fù)荷率 當(dāng) Q1Q 時(shí)，機(jī)床負(fù)荷率 為二者之比 即 = Q/ Q1，=25.1/30.472=82.25 組合機(jī)床負(fù)荷率一般為 0.750.90，自動(dòng)線負(fù)荷率為 0.60.7。由此計(jì)算得出實(shí) 2 際生產(chǎn)率滿足理想生產(chǎn)率的要求。 4.4.24.4.2 編寫生產(chǎn)率計(jì)算卡編寫生產(chǎn)率計(jì)算卡 編寫生產(chǎn)率計(jì)算卡（見附錄） 21 第五章第五章 組合機(jī)床攻螺紋多軸箱設(shè)計(jì)組合機(jī)床攻螺紋多軸箱設(shè)計(jì) 5.15.1 攻螺紋概述攻螺紋概述 在組合機(jī)床上攻螺紋，根據(jù)工件加工部位分布情況和工藝要求，常有攻螺紋動(dòng)力 頭攻螺紋、攻螺紋靠模裝置攻螺紋和活動(dòng)攻螺紋模板攻螺紋三種方法。 攻螺紋動(dòng)力頭用于同一方向純攻螺紋工序。利用絲杠進(jìn)給，攻螺紋行程較大，結(jié) 構(gòu)復(fù)雜，傳動(dòng)加工螺紋精度較低（一般低于 7H 級(jí)）目前極少應(yīng)用。 攻螺紋靠模裝置用于同一方向純攻螺紋工序。 由攻螺紋主軸箱和攻螺紋靠模頭組 成。靠模螺母和靠模螺桿是經(jīng)過磨制并精細(xì)研配的，因而螺孔加工精度較高?？磕Ｑb 置結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，并能在一個(gè)攻螺紋裝置上方便地攻不同規(guī)格的螺紋，且可 各自選用合理的切削用量，目前應(yīng)用很廣泛。 若一個(gè)主軸箱在完成攻螺紋的同時(shí)還要完成鉆孔等工序時(shí)，就要采用攻螺紋模板 攻螺紋，即只需在主軸箱的前面附加一個(gè)專用的活動(dòng)攻螺紋模板，便可完成攻螺紋工 作 7 . 5.25.2 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 該圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的。 5.2.15.2.1 內(nèi)容及注意事項(xiàng)內(nèi)容及注意事項(xiàng) 22 （1） .繪制多軸箱外形圖，并標(biāo)注輪廓尺寸及動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸的相對(duì)位置尺寸。 （2） 根據(jù)機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，加工示意圖，標(biāo)注所有主軸位置尺寸及工件與主軸，主 軸與主軸的相關(guān)位置尺寸。在繪制主軸位置時(shí)，要特別注意：主軸和被加工零件是面 對(duì)面安放的，因此，多軸箱主視圖上的水平方向與零件工序圖上的水平方向尺寸正好 相反；其次，多軸箱上的坐標(biāo)尺寸基準(zhǔn)和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(duì)位置找出同一基準(zhǔn)，并標(biāo)出其相對(duì)位置關(guān)系尺寸，然后根據(jù)零 件分工序圖各孔位置尺寸，算出多軸箱上各主軸坐標(biāo)值。 （3） 根據(jù)加工示意圖標(biāo)注各主軸轉(zhuǎn)速（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(dòng)力部件型號(hào)及其性能參數(shù) 圖 51 所示為雙面臥式攻絲組合機(jī)床左多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 被加工零件名稱：犁刀變速齒輪箱 圖 51 雙面臥式攻絲組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 23 材料及硬度：鑄鐵 HT200 HBS180220HBS 5.2.25.2.2 主軸外伸尺寸及切削用量主軸外伸尺寸及切削用量 主軸外伸尺寸及切削用量如表 51 所示 表 51 主軸外伸尺寸及切削用量 主軸外伸尺寸切削用量 軸號(hào) D/d （mm） L (mm) 工序內(nèi)容 n (r/min) v (m/min) f (mm/r) 備注 1440/20120 攻 M12 螺 紋 2007.541.75 5.35.3 主軸齒輪的確定及計(jì)算主軸齒輪的確定及計(jì)算 發(fā)發(fā) 5.3.15.3.1 主軸形式和直徑，齒輪模數(shù)的確定主軸形式和直徑，齒輪模數(shù)的確定 （1） 主軸的形式和直徑，主要取決于工藝方案，刀具主軸連接結(jié)構(gòu)，刀具的進(jìn)給 力和切削轉(zhuǎn)矩，通常攻絲的主軸有兩種： 前后支撐均為圓珠滾子軸承主軸。 前后支撐均為推力球軸承和無內(nèi)環(huán)滾針軸承的主軸。 在本次設(shè)計(jì)中，考慮到加工方法和零件的具體結(jié)構(gòu)，我們采用支承形式：前后均 為圓錐滾子軸承的主軸 ，主軸的外伸長度為 120mm 的長主軸。徑向力、軸向力由一 對(duì)圓錐滾子軸承來承擔(dān)。 （2） 主軸直徑的確定： 根據(jù)有前面計(jì)算求得的數(shù)據(jù)： 攻 M12 螺紋時(shí)：T=14.6Nm 又考慮到盡量避免選用直徑為 15mm 的主軸。所以選直徑為 25mm 的主軸。 齒輪模數(shù)的估算可按公式估算，也可用類比法確定。 公式估算：即： m （51） 3 (30 32)/P ZN P 齒輪所傳遞的功率（kw） Z 對(duì)嚙合齒輪中的小齒輪數(shù) N 小齒輪的轉(zhuǎn)速（r/min） 24 由前面已知： P=0.3kw ; Z=24（主軸上的小齒輪）; n=200r/min（主軸轉(zhuǎn)速） 我們應(yīng)選擇轉(zhuǎn)速較低，齒數(shù)最小的齒輪估算： m=1.2 3 0.3 (30 32) 24 200 但是在設(shè)計(jì)過程中，由于主軸轉(zhuǎn)速的要求和被加工零件孔的位置在結(jié)構(gòu)上的限制； 但是處于對(duì)整體方按的考慮，我們選擇主軸上齒輪模數(shù)為 3，用提高材質(zhì)和齒輪熱處理 的方法來提高小齒輪的強(qiáng)度。 5.3.25.3.2 多軸箱所需動(dòng)力計(jì)算多軸箱所需動(dòng)力計(jì)算 多軸箱動(dòng)力的計(jì)算包括多軸箱所需的功率和進(jìn)給力兩項(xiàng)傳動(dòng)系統(tǒng)確定之后，可按 下列方法計(jì)算： 多軸箱所需功率的計(jì)算 P多軸箱 = P切削+P空轉(zhuǎn)+P損失 = （52） n i i n i i n i i PPP 111 損失空轉(zhuǎn)切削 P切削 切削功率（kw） P空轉(zhuǎn) 空轉(zhuǎn)功率（kw） P損失 與負(fù)荷成正比的功率損失，單位：kw 由前面的計(jì)算得： 切削功率為：攻 M12 螺紋孔：N 切=0.3kw P切削4N 切 =40.3 1.2 查表 4-6得：P 空轉(zhuǎn)（用插值法求得） 2 攻 M12 螺紋孔：N 空轉(zhuǎn)=0.022kw P空轉(zhuǎn) =0.0224 =0.088kw 損失功率： 選擇功率損失最大的主軸計(jì)算，主軸 1，2，3，4 每根軸所傳遞的功率相每根軸上 25 的損失功率可按其所傳遞功率的 1取值。 2 Pi = 0.31 0.003kw 則功率損失為： P損失 =0.0034 =0.012kw P多軸箱 = P切削+P空轉(zhuǎn)+P損 = 1.2+0.088+0.012 =1.3kw 所以所選擇的電機(jī)參數(shù)滿足該機(jī)床的要求。 5.45.4 多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì)多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì)就是根據(jù)動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸位置和轉(zhuǎn)速，各主軸位置及其轉(zhuǎn)速要求， 設(shè)計(jì)傳動(dòng)鏈，把驅(qū)動(dòng)軸和各主軸連接起來，使主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。 5.4.15.4.1 對(duì)多軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)的一般要求對(duì)多軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)的一般要求 （1）在保證主軸的強(qiáng)度，剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的條件下力求使傳動(dòng)軸和齒輪規(guī) 格，數(shù)量最少。 （2）盡量不用主軸帶主軸的方案，以免增加主軸負(fù)荷，影響加工質(zhì)量。 （3）為使結(jié)構(gòu)緊湊，多軸箱內(nèi)齒輪副的傳動(dòng)比一般要大于 1/2，后蓋內(nèi)齒輪傳動(dòng)比允 許取 1/31/3.5，盡量避免升速傳動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速較低時(shí)允許先升速后在降速，使 傳動(dòng)鏈前面的軸、齒輪轉(zhuǎn)距較小，結(jié)構(gòu)緊湊，但空轉(zhuǎn)損失功率隨之增加，故要求升速 傳動(dòng)比小于等于 2；為使軸上的齒輪不過大，最后一級(jí)通常采用升速傳動(dòng)。 （4） 用于粗加工的主軸齒輪，盡可能設(shè)置在第一排，以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形， （5） 多軸箱內(nèi)具有粗精加工主軸時(shí)，最好從動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)齒輪開始，就分兩條路線傳 動(dòng)，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孔的直徑， 以減少振動(dòng)，提高運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。 （7）驅(qū)動(dòng)軸直接帶動(dòng)不能超過兩根，以免給裝配帶來困難。 5.4.25.4.2 擬訂多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的方法擬訂多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的方法 26 將全部主軸的中心盡可能分布在幾個(gè)同心圓上，在各個(gè)同心圓的圓心上分別設(shè)置 中心傳動(dòng)軸，然后根據(jù)以選定的各中心傳動(dòng)軸再取同心圓，并用最少的傳動(dòng)軸帶動(dòng)這 些中心傳動(dòng)軸，最后用合攏傳動(dòng)軸與動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸連接起來。 （1） 確定主軸分布類型 將主軸劃分為各種分布類型，被加工零件上加工孔的位置是多種多樣的，但大致 可規(guī)納為：同心圓分布、直線分布和任意分布三種類型。本設(shè)計(jì)為直線分布和同心圓 分布相結(jié)合。 同心圓分布：可在同心圓處分別設(shè)置中心傳動(dòng)軸，由其上一個(gè)或兩個(gè)齒輪來帶動(dòng) 各主軸，直線分布：可在兩主軸中心連線的垂直平分線上設(shè)置傳動(dòng)軸，由其上一個(gè)或 幾個(gè)齒輪來帶動(dòng)。 直線分布：可在同心圓處分別設(shè)置中心傳動(dòng)軸，其上的一個(gè)或幾個(gè)（不同排數(shù)） 齒輪來帶動(dòng)各主軸。 （2）確定驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)向及在主軸箱上的位置 驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速按動(dòng)力箱型號(hào)選定；當(dāng)采用動(dòng)力滑臺(tái)時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)方向可任 意選擇。 查動(dòng)力部件：動(dòng)力箱的參數(shù)可知：TD32的驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速為：470 r/min 轉(zhuǎn)向根據(jù)主軸轉(zhuǎn)向定為：面向動(dòng)力箱方向順逆均可，再由動(dòng)力箱和主軸上的聯(lián)系 尺寸可知，驅(qū)動(dòng)軸到主軸底部的尺寸是 124.5mm，驅(qū)動(dòng)軸布置在多軸箱寬度方向的