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編號(hào) 20120852137 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 減速器箱體臥式鉆孔專用組合機(jī)床設(shè)計(jì) Special combination of horizontal drilling box gear machine tool design 學(xué) 生 姓 名 李本天 專 業(yè) 機(jī)械電子工程 學(xué) 號(hào) 0852137 指 導(dǎo) 教 師 陳玲 學(xué) 院 機(jī)電工程學(xué)院 2012年 6 月 - 1 - 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘 要 本文的設(shè)計(jì)題目是減速器箱體臥式鉆孔專用組合機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)任務(wù)是制定減速器箱體結(jié)合件的加工工藝、組合鉆孔工序的工裝設(shè)計(jì)、液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、組合機(jī)床設(shè)計(jì)。 在工藝制定過(guò)程中，通過(guò)生產(chǎn)批量的分析確定減速器箱體結(jié)合件的加工方案，并尋求最佳的工藝方案，借此說(shuō)明了工藝在生產(chǎn)過(guò)程中的重要性；在組合鉆孔工序的工裝設(shè)計(jì)過(guò)程中，結(jié)合實(shí)例，介紹了對(duì)孔的加工精度進(jìn)行了探討；在液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，以三面鉆孔組合機(jī)床為對(duì)象，依據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原理，擬出合理的液壓系統(tǒng)圖。通過(guò)系統(tǒng)主要參數(shù)的計(jì)算確定了液壓元件的規(guī)格；在組合機(jī)床設(shè)計(jì)過(guò)程中，結(jié)合具體實(shí)例和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn), 闡述了通用件(如液壓滑臺(tái)，動(dòng)力箱等)的選取及專用部件（如主軸箱）的設(shè)計(jì)計(jì)算。使得設(shè)計(jì)的組合機(jī)床達(dá)到效率最大化。 關(guān)鍵詞：組合機(jī)床 工藝方案 鉆孔工序 液壓傳動(dòng) I Abstract This topic is the design of gear box special combination of horizontal drilling machine structure design The design task is to develop reducer box with pieces of the processing technology, combined drilling process tooling design, hydraulic control system design, machine design portfolio. In the course of the development process, through the production of bulk analysis reducer box with the processing of the programme and seek the best technology programme, to take this description of the process in the importance of the production process；In the composition of the drilling process tooling design process, with examples, introduced a ixture design methods, especially for precision-processing were discussed；In the hydraulic control system design process, to three drilling machine for the composition of objects, the hydraulic system based on the basic principles of design, to be a reasonable map of the hydraulic system.Through the system of calculating the main parameters determining the specifications of the hydraulic components in the composition of machine design process, with specific examples and design experience, expounded the common parts (such as hydraulic slider, the driving force for me, and so on) select and exclusive parts (such as Multi-axle box) the design and calculation. Key Words: Machine toll;Process plan;Drilling process;Hydraulic 目錄 摘 要 Abstract 緒論…………………………………………………………………………………………………1 第一章 組合機(jī)床簡(jiǎn)介………………………………………………………………1 1.1組合機(jī)床的歷史及發(fā)展情況 1 1.2本文的主要內(nèi)容及設(shè)計(jì)步驟 2 第二章 工藝方案的擬定 4 2.1減速器箱體零件的工藝技術(shù)分析 4 2.2減速器零件工序圖 5 第三章 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 7 3.1組合機(jī)床自動(dòng)線的組成和分類 7 3.2被加工工件工序簡(jiǎn)圖 7 3.2.1被加工零件工序簡(jiǎn)圖的作用與內(nèi)容 7 3.2.2 繪制被加工零件圖的規(guī)定及注意事項(xiàng)： 8 3.3 加工示意圖 8 3.3.1 加工示意圖的作用和內(nèi)容： 8 3.3.2選擇刀具、導(dǎo)向及有關(guān)計(jì)算 8 3.4合機(jī)床通用部件的選用 9 3.4.1動(dòng)力滑臺(tái)的選用 10 3.4.2支撐部件的選用 11 3.4.3動(dòng)力部件的選用 13 第四章 立式多軸箱設(shè)計(jì) 16 4.1引言 16 4.2主體設(shè)計(jì) 16 4.2.1多軸箱蓋與箱體的選用 16 4.2.2通用主軸類型的選用 16 4.2.3多軸箱原始設(shè)計(jì)圖 16 4.3傳動(dòng)軸、主軸、齒輪的確定 17 4.3.1齒輪模數(shù)m的確定 17 4.3.2傳動(dòng)軸的選用 17 4.3.3主軸的選用 18 4.3.4多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì) 18 4.3.5齒輪的校核 20 4.3.6鍵的校核 21 第五章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 5.1鉆削進(jìn)給液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 23 5.1.1作F-t與V-t圖 23 5.1.2確定液壓系統(tǒng)參數(shù) 24 5.1.3擬定液壓系統(tǒng)圖 25 第六章 組合機(jī)床PLC控制……………………………………………………………………26 總結(jié) 31 參考文獻(xiàn) 32 致 謝 33 附錄 34 Ⅱ 緒論 1.1組合機(jī)床的歷史及發(fā)展情況 組合機(jī)床是以系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量的專用部件組成的專用機(jī)床。它適宜于在大批、大量生產(chǎn)中對(duì)一種或幾種類似零件的一道或幾道工序進(jìn)行加工。這種機(jī)床既有專用機(jī)床的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、生產(chǎn)率和自動(dòng)程度較高的特點(diǎn)，又具有一定的重新調(diào)整能力，以適應(yīng)工件變化的需要。 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。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。 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(lái)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。 二十世紀(jì)70年代以來(lái)，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動(dòng)檢測(cè)和刀具自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達(dá)0.05毫米／1000毫米，表面粗糙度可低達(dá)2.5～0.63微米；鏜孔精度可達(dá)IT7～6級(jí)，孔距精度可達(dá)0.03～0.02微米。 專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來(lái)的。在專用機(jī)床中某些部件因重復(fù)使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。 最早的組合機(jī)床是1911年在美國(guó)制成的，用于加工汽車零件。初期，各機(jī)床制造廠都有各自的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修，1953年美國(guó)福特汽車公司和通用汽車公司與美國(guó)機(jī)床制造廠協(xié)商，確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對(duì)部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。 通用部件按功能可分為動(dòng)力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動(dòng)力部件是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。主要有動(dòng)力箱、切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)。 支承部件是用以安裝動(dòng)力滑臺(tái)、帶有進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件，有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。 輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、分度鼓輪和往復(fù)移動(dòng)工作臺(tái)等。 控制部件是用以控制機(jī)床的自動(dòng)工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺(tái)等。輔助部件有潤(rùn)滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。 為了使組合機(jī)床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組技術(shù)，把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺(tái)組合機(jī)床上加工，以提高機(jī)床的利用率。這類機(jī)床常見(jiàn)的有兩種，可換主軸箱式組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床。 近十多年來(lái)，組合機(jī)床及其自動(dòng)線在高效、高生產(chǎn)率，柔性化以及采用并行(同步)工程制訂更為合理、更為節(jié)省的方案方面取得了不小的進(jìn)展。尤其是汽車工業(yè)，為了提高汽車的性能，對(duì)零件的加工精度提出了一些新的要求，因此對(duì)機(jī)床性能的要求也更高了。 近年來(lái)隨著數(shù)控技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等的發(fā)展，組合機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)也發(fā)生了巨大變化。組合機(jī)床有了以下的發(fā)展：1、數(shù)控化。數(shù)控組合機(jī)床的出現(xiàn)，不僅完全改變了過(guò)去那種由繼電器電路組成的組合機(jī)床的控制系統(tǒng)，而目．也使組合機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)乃至通用部件標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生了或正在發(fā)生著巨大的變化。2、模塊化。數(shù)控加工模塊化極大地豐富了組合機(jī)床的通用件，它必將引起組合機(jī)床通用件發(fā)生根本性變化。3、高速化。由于高速加工可大大降低零件表面粗糙度及切削力，大大減小切削溫度，提高生產(chǎn)效率，故機(jī)床的高速化研究方興未艾，特別是數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度已達(dá)到了驚人高速。如美國(guó)生產(chǎn)的加工中心，主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)15 000—60 000r／min，工作臺(tái)快進(jìn)速度高達(dá)90—120m／min 。順應(yīng)機(jī)床高速化的潮流，組合機(jī)床的速度也越來(lái)越高。例如德國(guó)大眾汽車廠在加工鋁金缸蓋燃燒室側(cè)面時(shí)，采用PCD銑刀，銑削速度高達(dá)3 075m／min，進(jìn)給速度達(dá)3 600mm／min，而采用安裝有CBN刀片的新穎鏜刀加工灰鑄鐵時(shí)， 切削速度達(dá)800m／min，進(jìn)給速度達(dá)I 500 mm／min。4、精密化。由于機(jī)床實(shí)現(xiàn)了數(shù)控化，因而機(jī)床的加工精度越來(lái)越高，使一些過(guò)去看來(lái)難以達(dá)到的加工精度今天也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了。5、全防護(hù)化。全封閉是現(xiàn)在機(jī)床的一大特點(diǎn)，不論是單機(jī)還是機(jī)床生產(chǎn)線，均采用全封閉的外罩， 電器、液壓全部采用空中走線。全封閉防護(hù)，不但使機(jī)床及其生產(chǎn)線外形美觀，而且也提高了安全性、可靠性和維修的便利性。 組合機(jī)床未來(lái)的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠等傳動(dòng)，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動(dòng)更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等[2]。 1.2本文的主要內(nèi)容及設(shè)計(jì)步驟 本文對(duì)減速器箱體的加工工藝、組合鉆孔工序的工裝設(shè)計(jì)、液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、組合機(jī)床設(shè)計(jì)及臥式和立式的多軸箱設(shè)計(jì)、組合機(jī)床的總體裝備進(jìn)行了介紹。 組合機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟： （1）制定工藝方案 要深入現(xiàn)場(chǎng)，了解被加工零件的加工特點(diǎn)，精度和技術(shù)要求、定位夾壓情況以及生產(chǎn)率的要求等。確定在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容及其加工方法。這里要確定加工工步數(shù)，決定刀具的種類和型式。 （2）機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的分析和確定 根據(jù)工藝方案確定機(jī)床的型式和總體布局。在選擇機(jī)床配置形式時(shí)，既要考慮實(shí)現(xiàn)工藝方案，保證加工精度、技術(shù)要求及生產(chǎn)效率；又要考慮機(jī)床操作、維護(hù)、修理是否方便，排屑情況是否良好；還要注意被加工零件的生產(chǎn)批量，以便使設(shè)計(jì)的組合機(jī)床符合多快好省的要求。 （3）組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 這里要確定機(jī)床各部件間的相互關(guān)系，選擇通用部件和刀具的導(dǎo)向，計(jì)算切削用量及機(jī)床生產(chǎn)率。繪制機(jī)床的總聯(lián)系尺寸圖及加工示意圖等。 （4）組合機(jī)床的部件設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì) 制定組合機(jī)床流水線的方案時(shí)，與一般單個(gè)的組合機(jī)床方案有所不同。在流水線上由于工序的組合不同，機(jī)床的型式和數(shù)量都會(huì)有較大的變化。因此，這時(shí)應(yīng)按流水線進(jìn)行全面考慮，而不應(yīng)將某一臺(tái)或幾臺(tái)機(jī)床分裂開來(lái)設(shè)計(jì)。即使暫時(shí)不能全面地進(jìn)行流水線設(shè)計(jì)，制定方案時(shí)也應(yīng)綜合研究，才能將工序組合得更為合理，更可靠地滿足工件的加工要求，用較少的機(jī)床完成較多的工作，也為進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了有利條件[3]。 以上談到的組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，將會(huì)在下面的部分中進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。 第2章 工藝方案的擬定 2.1減速器箱體零件的工藝技術(shù)分析 減速器箱體零件圖 如圖2-1 圖2-1減速器箱體零件圖 減速器零件三維視圖 如圖2-2 圖2-2 減速器零件三維視圖 加工孔：該工件需要加工3個(gè)平面上的共計(jì)22個(gè)孔 1）上表面兩個(gè)同心圓上陣列著12個(gè)孔。 2）左側(cè)六個(gè)呈矩形排列6個(gè)孔。 3）右側(cè)圓形陣列4個(gè)孔。 加工孔技術(shù)要求： 1）表面粗糙度：6.3 2）位置度：一般公差為即可。 2.2減速器零件工序圖 序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 表面粗糙度 加工方法 機(jī)床及其型號(hào) 1 銑箱體下側(cè)面 6.3 銑 2 銑箱體上側(cè)面 6.3 銑 3 鏜上表面孔內(nèi)表面 3.2 鏜 4 鏜下表面孔內(nèi)表面 3.2 鏜 5 銑前孔端面 6.3 銑 6 銑后端面 6.3 銑 7 鏜前孔內(nèi)表面 3.2 鏜 8 鏜后孔內(nèi)表面 3.2 鏜 9 銑上表面兩孔锪平臺(tái) 6.3 銑 10 銑后孔锪平臺(tái) 6.3 銑 11 三面鉆孔、攻絲 鉆上表面6XM12、6XM6，前面4XM6后面6XM6螺紋孔并攻絲 6.3 鉆 專用組合鉆床 12 鉆上表面锪平臺(tái)螺紋孔、攻絲 鉆上表面锪平臺(tái)8XM6螺紋孔并攻絲 3.2 鉆 專用組合鉆床 13 鉆下表面螺紋孔、攻絲 鉆下表面8XM6 4XM8螺紋孔并攻絲 3.2 鉆 專用組合鉆床 14 鉆后孔锪平臺(tái)螺紋孔、攻絲 鉆后孔锪平臺(tái)4XM6螺紋孔并攻絲 3.2 鉆 專用組合鉆床 圖2-3 減速器零件工序圖 第3章 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 3.1組合機(jī)床自動(dòng)線的組成和分類 機(jī)床的總體設(shè)計(jì)就是繪制組合機(jī)床“三圖一卡”，就是針對(duì)具體零件，在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行組合機(jī)床總體方案圖樣設(shè)計(jì)。其內(nèi)容包括：繪制加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和繪制生產(chǎn)功率計(jì)算卡等[4]。 組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，目前基本上有兩種情況：其一，是根據(jù)具體加工對(duì)象的具體情況進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，這是當(dāng)前最普遍的做法。其二，隨著組合機(jī)床在我國(guó)機(jī)械行業(yè)的廣泛使用，廣大工人總結(jié)自己生產(chǎn)和使用機(jī)床的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)組合機(jī)床不僅在其組成部件方面有共性，可設(shè)計(jì)成通用部件。 有些零件由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工工序比較多，在一臺(tái)組合機(jī)床上不能完成全部加工，這時(shí)往往將幾臺(tái)組合機(jī)床按照合理的工藝路線布置成流水線[5]。如果吧流水線中各臺(tái)組合機(jī)床實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化，并且把他們和各種輔助設(shè)備通過(guò)工件自動(dòng)線傳送裝置聯(lián)系起來(lái)，統(tǒng)一控制，機(jī)床和所有機(jī)構(gòu)按照規(guī)定的動(dòng)作順序和節(jié)奏自動(dòng)進(jìn)行工作，就成了組合機(jī)床自動(dòng)線。 組合機(jī)床自動(dòng)線由組合機(jī)床（和少量專用機(jī)床），零件傳輸裝置、轉(zhuǎn)位裝置、排削裝置及電器和液壓控制設(shè)備等組成。采用組合機(jī)床自動(dòng)線，可以明顯地改善勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)率；能減少占地面積和操作工人，并利于保證產(chǎn)品質(zhì)量和減少次品。但自動(dòng)線可調(diào)性差，投資大，要求上線工件的結(jié)構(gòu)和工藝相對(duì)穩(wěn)定，毛坯材質(zhì)要均勻，尺寸偏差要小。而且自動(dòng)線裝置復(fù)雜，調(diào)整環(huán)節(jié)多，一處有故障往往引起全線停車。因此是否采用自動(dòng)線應(yīng)作全面分析。 本工件符合選用組合機(jī)床的條件，故選用組合自動(dòng)線來(lái)加工。 組合機(jī)床自動(dòng)線按被加工零件的傳輸方式分別為直接輸送和間接輸送兩大類。 本組合機(jī)床選用簡(jiǎn)介輸送的結(jié)構(gòu)，本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)組合機(jī)床部分，自動(dòng)線部分由其他設(shè)計(jì)。 3.2被加工工件工序簡(jiǎn)圖 3.2.1被加工零件工序簡(jiǎn)圖的作用與內(nèi)容 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，并作必要說(shuō)明而繪制的。其主要內(nèi)容包括如下： 被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。 本工序選用的定位基準(zhǔn)、夾緊部位及方向。 本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技術(shù)要求以及上道工序的技術(shù)要求。 注明加工零件的名稱、編號(hào)、材料、硬度以及加工部位的余量[6]。 減速器箱體結(jié)合件兩端面孔的被加工零件剖面圖如圖3-1所示. 圖3-1 被加工零件剖面圖 3.2.2 繪制被加工零件圖的規(guī)定及注意事項(xiàng)： （1）繪制被加工零件剖圖的規(guī)定 為使被加工零件剖圖表達(dá)清晰明了，突出本工序內(nèi)容，繪制時(shí)規(guī)定；應(yīng)按一定比例，繪制足夠的視圖以剖面；本工序加工部位用粗實(shí)線表示，其余部位用細(xì)實(shí)線表示；定位基準(zhǔn)符號(hào)下標(biāo)數(shù)表明消除自由度量。 （2）繪制被加工零件工序圖注意事項(xiàng)： 1）本工序加工部位的位置尺寸應(yīng)與定位基準(zhǔn)直接發(fā)生關(guān)系。 2）對(duì)工件毛坯應(yīng)有要求，對(duì)孔的加工余量應(yīng)認(rèn)真分析。 3）當(dāng)本工序有特殊要求時(shí)必須注明[7]。 3.3 加工示意圖 3.3.1 加工示意圖的作用和內(nèi)容： 加工示意圖是在工藝方案和機(jī)床整體方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的。是表達(dá)工藝方案具體內(nèi)容的機(jī)床工藝方案圖。它是繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)；是對(duì)機(jī)床總體布局和性能的原始要求；也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需的重要技術(shù)文件[8]。 3.3.2選擇刀具、導(dǎo)向及有關(guān)計(jì)算 （1）刀具的選擇： 工件材料為HT200，鉆孔加工，選用錐柄麻花鉆。 （2）導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇： 夾具選用可換鉆套，軸采用剛性軸來(lái)保證孔的位置精度。 （3）確定主軸類型、尺寸、外伸長(zhǎng)度（主軸箱設(shè)計(jì)） （4）選擇接桿 除剛性主軸外，，組合機(jī)床主軸與刀具間常用接桿連接。根據(jù)選用原則選取特長(zhǎng)可調(diào)接桿。 （1） 標(biāo)注聯(lián)系尺寸 （6）標(biāo)注切削用量： 各主軸的切削用量應(yīng)標(biāo)注在相應(yīng)主軸后端。其內(nèi)容包括：主軸轉(zhuǎn)速、相應(yīng)刀具的切削速度、每轉(zhuǎn)進(jìn)給量。 （7）動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程的確定 動(dòng)力部件的工作循環(huán)是指加工時(shí)，動(dòng)力部件從原始位置開始運(yùn)動(dòng)到終了位置，又返回到原位的動(dòng)作過(guò)程。 1) 工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定 =18mm ：工作進(jìn)給長(zhǎng)度 ：切入長(zhǎng)度 ：加工長(zhǎng)度 ：切出長(zhǎng)度 2）快速引進(jìn)長(zhǎng)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(zhǎng)度由具體情況確定。本工序選取快速引進(jìn)長(zhǎng)度為30mm。 3）快速退回長(zhǎng)度的確定：快速退回長(zhǎng)度是快速引進(jìn)長(zhǎng)度和工作進(jìn)給長(zhǎng)度之和。本工序?yàn)?8mm。 4）動(dòng)力部件總行程的確定：動(dòng)力部件總行程為快退行程和前后備量之和?？傂谐虨?25mm前備量為30mm，后備量為147mm。 3.4合機(jī)床通用部件的選用 通用部件是具有特定功能、按標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化原則設(shè)計(jì)制造的組合機(jī)床基礎(chǔ)部件。它有統(tǒng)一的聯(lián)系尺寸標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)合理、性能穩(wěn)定。組合機(jī)床的通用化程度是衡量其技術(shù)水平的重要標(biāo)志[9]。 通用部件按其功能通常分為五大類： 動(dòng)力部件 動(dòng)力部件是用于傳遞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)工作運(yùn)動(dòng)的通用部件。它為刀具提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，是組合機(jī)床的主要通用部件。它包括動(dòng)力滑臺(tái)、動(dòng)力箱、具有各種工藝性能的動(dòng)力頭等。 支撐部件 支撐部件是用于安裝動(dòng)力部件、輸送部件等的通用部件。它包括側(cè)底座、中間底座、立柱、立柱底座、支架等。它是組合機(jī)床的基礎(chǔ)部件，機(jī)床省各部件之間的相對(duì)位置精度、機(jī)床的剛度等主要依靠它來(lái)保證。 輸送部件 輸送部件是具有定位和夾緊裝置、用于安裝工件并運(yùn)送到預(yù)定工位的通用部件。它包括回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、移動(dòng)工作臺(tái)和回轉(zhuǎn)鼓輪等。通常具有較高的定位精度。 控制部件 控制部件用來(lái)控制具有運(yùn)動(dòng)動(dòng)作的各個(gè)部件，以保證實(shí)現(xiàn)組合機(jī)床工作循環(huán)。它包括可編程序控制器（PC）、液壓傳動(dòng)裝置、分級(jí)進(jìn)給機(jī)構(gòu)、自動(dòng)檢測(cè)裝置及操縱臺(tái)電柜等。 輔助部件 輔助部件包括定位、夾緊、潤(rùn)滑、冷卻、排削以及自動(dòng)線的清洗機(jī)等各種輔助裝置[10]。 3.4.1動(dòng)力滑臺(tái)的選用 動(dòng)力滑臺(tái)是由滑座、滑鞍和驅(qū)動(dòng)裝置組成、實(shí)現(xiàn)直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。根據(jù)被加工零件的工藝要求，在滑鞍上安裝動(dòng)力箱（用以配多軸箱）或切削頭（如鉆削頭、鏜削頭、銑削頭、攻螺紋頭等主抽部件配以傳動(dòng)裝置），可以完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔、倒角、掛端面、銑削及攻螺紋等工序，滑臺(tái)還可以當(dāng)移動(dòng)工作臺(tái)用?；_(tái)本身可以安裝在側(cè)底座上、立柱上或傾斜的底座上，組成各種形式的組合機(jī)床。 根據(jù)驅(qū)動(dòng)方式和控制方式的不同，滑臺(tái)可以分為液壓滑臺(tái)、機(jī)械滑臺(tái)和數(shù)控滑臺(tái)三種類型。 根據(jù)液壓滑臺(tái)和機(jī)械滑臺(tái)的優(yōu)缺點(diǎn)比較，從中選取適合的。如表3-1 表3-1 液壓滑臺(tái)與機(jī)械滑臺(tái)的優(yōu)缺點(diǎn) 液壓滑臺(tái) 機(jī)械滑臺(tái) 優(yōu)點(diǎn) 1. 在相當(dāng)大的范圍內(nèi)進(jìn)給量可以無(wú)級(jí)調(diào)速。 2. 可以獲得較大的進(jìn)給力 3. 由于液壓驅(qū)動(dòng)，零件磨損小，使用受命長(zhǎng) 4. 工藝上要求多次進(jìn)給時(shí)，通過(guò)液壓換向閥，很容易實(shí)現(xiàn)。 5. 過(guò)載保護(hù)簡(jiǎn)單可靠。 6. 由行程調(diào)速閥來(lái)控制滑臺(tái)的快速工進(jìn)，轉(zhuǎn)換精度高，工作可靠。 1. 進(jìn)給量穩(wěn)定，慢速無(wú)爬行，高速無(wú)震動(dòng)，可以降低加工工件表面粗糙度。 2. 具有較好的抗沖擊能力，斷續(xù)銑削、鉆頭鉆通孔時(shí)，不會(huì)因沖擊而損壞刀具。 3. 運(yùn)行安全可靠，易發(fā)現(xiàn)故障，調(diào)整維修方便。 4. 沒(méi)有液壓驅(qū)動(dòng)的管路、泄漏、噪聲和液壓站占地方的問(wèn)題。 缺點(diǎn) 1. 進(jìn)給量由于載荷的變化和溫度的影響而不夠穩(wěn)定。 2. 液壓系統(tǒng)漏油影響工作環(huán)境，浪費(fèi)能源。 3. 調(diào)整維修比較麻煩。 1. 只能有級(jí)變速，變速比較麻煩。 2. 一般沒(méi)有可靠的過(guò)載保護(hù)。 3. 快速加工時(shí)，轉(zhuǎn)換位置精度較低。 根據(jù)上述滑臺(tái)優(yōu)缺點(diǎn)的比較，我選用液壓滑臺(tái)。 液壓滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 1） 采用雙矩形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)形式，以單導(dǎo)軌兩側(cè)面導(dǎo)向，導(dǎo)向的長(zhǎng)寬比較大，導(dǎo)向性好。 2） 滑座體為箱形框架結(jié)構(gòu)，滑座低面中間增加了結(jié)合面，結(jié)構(gòu)剛度高。 3） 導(dǎo)軌淬火，硬度高，使用受命長(zhǎng)。 4） 液壓缸活動(dòng)和后蓋上分別裝有雙向單閥和緩沖裝置，可減輕滑臺(tái)換向和退至終點(diǎn)時(shí)的沖擊。 5） 滑臺(tái)分普通級(jí)、精密級(jí)和高精度級(jí)三個(gè)精度級(jí)別，可按要求選用，提高經(jīng)濟(jì)性。 工作循環(huán)的確定： 液壓滑臺(tái)的工作循環(huán)分很多種，根據(jù)工件的加工方式，我們選擇一次工作進(jìn)給方式。 這種工作循環(huán)主要用于對(duì)工作進(jìn)給速度要求不變的情況下，如鉆孔、擴(kuò)孔、鏜孔等。當(dāng)孔的加工深度要求較高精度時(shí)，可采用死鐵停留來(lái)保證[11]。 3.4.2支撐部件的選用 1.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(guò)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，如雙面臥式組合機(jī)床的中間底座，兩側(cè)面都安裝側(cè)底座；立式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式組合機(jī)床，除安裝立柱外，還需安裝回轉(zhuǎn)工作臺(tái)?？傊?，中間底座的結(jié)構(gòu)、尺寸需根據(jù)工件的大小、形狀一級(jí)組合機(jī)床的配置形式等來(lái)確定。 中間底座主要尺寸如表3-2所示 表3-2 中間底座主要尺寸 中間底座長(zhǎng) 中間底座寬 800 500 560 630 710 800 900 ---- 1000 ---- ---- 630 710 800 900 1000 1250 ---- ---- ---- 710 800 900 1000 >1250 ---- ---- ---- 710 800 900 1000 根據(jù)工件的工作臺(tái)尺寸選取中間底座，由于工作臺(tái)尺寸為900*1200，在表3-2中選取中間底座尺寸為1250*1000mm，高度710mm。 2.側(cè)底座 側(cè)底座用于臥式組合機(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(zhǎng)度應(yīng)與滑臺(tái)相適應(yīng)，即滑臺(tái)行程有集中規(guī)格。它的高度有560、630mm兩種。當(dāng)需要更低的高度時(shí)，其高度可按4500mm設(shè)計(jì)。本機(jī)床選用630mm。 側(cè)底座：1CC801 3.立柱及立柱側(cè)底座 立柱用于安裝立式布置的動(dòng)力部件。立柱安裝在立柱側(cè)底座（1CD系列）上，根據(jù)主軸與工件間的距離要求，也可在立柱及其底座之間增加調(diào)整墊。 根據(jù)工作臺(tái)尺寸及中間底座尺寸選取立柱及立柱底座。 立柱：1CL63 立柱側(cè)底座：1CD631 4.組合機(jī)床三維視圖[12] 圖3-2 組合機(jī)床三維視圖  3.4.3動(dòng)力部件的選用 動(dòng)力部件的選擇主要事確定動(dòng)力箱（或各種工藝切削頭）和動(dòng)力滑臺(tái)。本組合機(jī)床共有3各動(dòng)力部件，其中一個(gè)裝在立柱的滑臺(tái)上，另兩個(gè)裝在兩側(cè)滑臺(tái)上。液壓滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，選用配套的動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)多軸箱鉆孔[13]。 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)多軸箱所需傳遞的切削功率來(lái)選用。在不需要精確計(jì)算多軸箱功率或多軸箱尚未設(shè)計(jì)出來(lái)之前，可按照下列簡(jiǎn)化公式進(jìn)行估算： 式中 ――消耗于各主軸的切削功率的總和，單位為KW； ――多軸箱的傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí)取0.8-0.9，加工有色金屬時(shí)取0.7-0.8。 高度剛鉆頭切削用量如表3-3高速鋼鉆頭切削用量 表3-3 高速鋼鉆頭切削用量 加工 材料 加工直徑d（mm） 切削速度v （m/min） 進(jìn)給量f （mm/r） 切削速度v （m/min） 進(jìn)給量f （mm/r） 切削速度v （m/min） 進(jìn)給量f （mm/r） 鑄鐵 160~200HBS 200~241HBS 300~400HBS 1~6 16~24 0.07~0.12 10~18 0.05~0.1 5~12 0.03~0.08 6~12 0.12~0.2 0.1~0.18 0.08~0.15 12~22 0.2~0.4 0.18~0.25 0.15~0.20 22~50 0.4~0.8 0.25~0.4 0.20~0.30 鋼件 σ=52~70（鋼35、45） σ=70~90（15Cr、20Cr） σ=100~110（含金鋼） 1~6 18~25 0.05~0.1 12~20 0.05~0.1 8~15 0.03~0.08 6~12 0.1~0.2 0.1~0.2 0.08~0.15 12~22 0.2~0.3 0.2~0.3 0.15~0.25 22~50 0.3~0.6 0.3~0.45 0.25~0.35 鋁件 純鋁 鋁合金（長(zhǎng)切屑） 鋁合金（短切屑） 3~8 20~50 0.03~0.2 20~50 0.05~0.25 20~50 0.03~0.1 8~25 0.06~0.5 0.1~0.60 0.05~0.15 25~50 0.15~0.8 0.2~1.0 0.08~0.36 在圖3-2中選取 1）立式滑臺(tái)動(dòng)力箱的選用 由于立式多軸箱有2種鉆頭 ＝6（mm） ＝16～24（m/min） ＝0.12（mm/r） ＝12（mm） ＝16～24（m/min） ＝0.2（mm/r） 取在0.8～0.9之間 ＝0.85 對(duì)組合機(jī)床切削用量計(jì)算 參照組合機(jī)床切削用量計(jì)算切削力、轉(zhuǎn)矩功率 切削功率P（kW）： 切削轉(zhuǎn)矩T（N·mm）： ＝ ＝10×30.09×0.183×24.02 ＝1322.79（N·mm） ＝ ＝10×112.31×0.276×24.02 ＝7446.39（N·mm） ＝1322.79×6＝7936.74（N·mm） ＝7446.39×6＝44678.34（N·mm） ==1.038(kW) ==2.922(kW) =1.038+2.922=3.960(kW) ==4.66(kW) 在通用動(dòng)力箱中選取1TD40動(dòng)力箱，對(duì)立式滑臺(tái)上選用1TD40動(dòng)力箱 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 960（r/min） 輸出軸轉(zhuǎn)速 480（r/min） 2）左右滑臺(tái)動(dòng)力箱的選用 d=6(mm) v=16~24(mm) f=0.12(mm/r) 取在0.8～0.9之間 ＝0.85 切削功率P（kW）： 切削轉(zhuǎn)矩T（N·mm）： = =10×30.09×0.183×34.02 =1322.79（N·mm） ＝4×T＝1322.79×4＝5291.16（N·mm） ＝6×T＝1322.79×6＝7936.74（N·mm） 由公式可得： ＝＝0.69（kW） ＝＝1.04（kW） 對(duì)左側(cè)滑臺(tái)動(dòng)力箱選用1TD16－Y90S-6 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 900（r/min） 輸出軸轉(zhuǎn)速 600（r/min） 右側(cè)滑臺(tái)動(dòng)力箱選用1TD16－Y90S-4 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 1400（r/min） 輸出軸轉(zhuǎn)速 920（r/min） 第4章 立式多軸箱設(shè)計(jì) 4.1引言 多軸箱是組合機(jī)床的重要專用部件。他是根據(jù)加工示意圖所確定的工件加工孔數(shù)和位置、切削用量和主軸類型設(shè)計(jì)的傳動(dòng)各主軸運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。其動(dòng)力來(lái)自通用的動(dòng)力箱，與動(dòng)力箱一起安裝于進(jìn)給滑臺(tái)，可完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔等加工工序。 多軸箱一般具有多根主軸同時(shí)對(duì)一列孔進(jìn)行加工。但也有單獨(dú)的，用于鏜孔居多。 多軸箱的通用箱體材料為HT200，前、后、側(cè)蓋等材料為HT150。多軸箱體基本尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)（GB3668.1——83）規(guī)定，9種名義尺寸用相應(yīng)滑臺(tái)的滑鞍寬度表示。 4.2主體設(shè)計(jì) 4.2.1多軸箱蓋與箱體的選用 多軸箱的標(biāo)準(zhǔn)厚度為180mm；用于臥式多軸箱的前蓋厚度為55mm，用于立式的因兼作油池用，故加厚到70mm；基型后蓋的厚度為90mm，變形后蓋厚度為50mm、100mm和125mm三種。 對(duì)此多軸箱箱體選用180mm，前蓋70mm，后蓋50mm。 選用630mm×630mm類型多軸箱。 4.2.2通用主軸類型的選用 通用鉆削類主軸按支承型式可以分成三種 1） 滾錐軸承主軸：前后支承均為圓錐滾子軸承。這種支承受較大的徑向和軸向力，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝配調(diào)整方便，廣泛用于擴(kuò)、鏜、鉸孔和攻螺紋等加工；當(dāng)主軸進(jìn)退兩個(gè)方向都有軸向切削力時(shí)常用此種結(jié)構(gòu)。 2） 滾珠軸承主軸：前支承為推力球軸承和向心球軸承、后支承為向心球軸承或圓錐滾子軸承。因推力球軸承設(shè)置在前端，能承受單方向的軸向力，適用于鉆孔主軸。 3） 滾針軸承主軸：前后支承均為無(wú)內(nèi)環(huán)滾針軸承和推力球軸承。當(dāng)主軸間距較小時(shí)采用。 該機(jī)床為鉆孔類機(jī)床，故選用滾珠軸承主軸。 主軸材料一般采用40Cr剛，滾針軸承主軸用20Cr剛。 4.2.3多軸箱原始設(shè)計(jì)圖 多軸箱原始設(shè)計(jì)圖如圖4-1 圖4-1 多軸箱原始設(shè)計(jì)圖 4.3傳動(dòng)軸、主軸、齒輪的確定 4.3.1齒輪模數(shù)m的確定 齒輪模數(shù)m一般用類比法確定，也可按公式估算，即： 式中 P－齒輪所傳遞的功率，單位為kW； z－一對(duì)嚙合齒輪中的小齒輪齒數(shù)； n－小齒輪的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。 多軸箱中的齒輪模數(shù)常用2、2.5、3、3.5、4幾種。 該多軸箱中齒輪選用m＝4. 4.3.2傳動(dòng)軸的選用 通用傳動(dòng)軸按用途和支承型式分為六種。一般用45鋼，調(diào)質(zhì)T235；滾針軸 承傳動(dòng)軸用20Cr鋼。如圖4-2用傳動(dòng)軸系列參數(shù)及其型號(hào)標(biāo)記 傳動(dòng)軸類型 傳動(dòng)軸直徑d（mm） 種數(shù) 型號(hào)標(biāo)記 ZD27 ZD27-1 ZD27-2 滾錐軸承傳動(dòng)軸 20 25 30 35 40 50 60 14 dT0731-41 dT0731-42 d-1T0731-41 d-1T0731-42 滾針軸承傳動(dòng)軸 20 25 30 --- 40 --- --- 8 dT0733-41 dT0733-42 dT0733-41A dT0733-42A d-1T0733-41 d-1T0733-42 埋頭傳動(dòng)軸 --- 25 30 35 40 --- --- 8 dT0731-41 dT0731-42 d-1T0731-41 d-1T0731-42 手柄軸 --- --- 30 --- 40 50 --- 6 dT0735-41 dT0736-42 d-1T0735-41 d-1T0736-42 油泵傳動(dòng)軸 20 --- --- --- --- --- --- 1 T0738-41 1T0738-41 攻螺紋用蝸桿軸 --- 25 --- --- --- --- 2 T0738-41 T0739-42 T0738-41A T0739-42A 1T0738-41 1T0739-42 圖4-2用傳動(dòng)軸系列參數(shù)及其型號(hào)標(biāo)記 選用滾錐軸承傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸直徑d＝30mm，型號(hào)為dT0731－41。 4.3.3主軸的選用 首先，根據(jù)切削用量，由計(jì)算公式計(jì)算扭矩： D——鉆頭直徑 S——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 根據(jù)公式選擇兩根主軸 ＝20mm 型號(hào)為20－1T0731－14 ＝25mm 型號(hào)為25－1T0731－42 4.3.4多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì) 多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)，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)軸和主軸聯(lián)系起來(lái)，使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。 1、對(duì)多軸箱傳動(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，力求傳動(dòng)軸和齒輪規(guī)格、數(shù)量為最少。為此，應(yīng)盡量用一根中間傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸，并將齒輪布置在同一排上。 （2）盡量不用主軸帶動(dòng)主軸的方案，以免增加主軸負(fù)荷。遇到主軸較密時(shí)，布置齒輪的空間受到限制或主軸負(fù)荷較小、加工精度要求不高，也可用一根強(qiáng)度較高的主軸帶動(dòng)1-2根主軸的傳動(dòng)方案。 （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)齒輪齒輪傳動(dòng)比允許至1/3，盡量避免用升速傳動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速較低時(shí)，允許先升速然后再降一些。 （4）驅(qū)動(dòng)軸直接帶動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸數(shù)不能超過(guò)兩根，以免給裝配帶來(lái)困難。 2、擬定多軸箱傳動(dòng)的基本方法 擬定多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的基本方法是：先把全部主軸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；非同心圓分布的一些主軸，也宜設(shè)置中間傳動(dòng)軸；然后根據(jù)已經(jīng)選定的中心傳動(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；最后通過(guò)合攏傳動(dòng)軸與動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸連接起來(lái)。 立式多軸箱的動(dòng)力箱為： 對(duì)立式滑臺(tái)上選用1TD40動(dòng)力箱 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 960（r/min） 輸出軸轉(zhuǎn)速 480（r/min） 對(duì)該工件上方所鉆12孔呈兩排圓形陣列，第一個(gè)圓形陣列離傳動(dòng)軸的中心距為120mm， 整理得： ＝＝1273.8（r/min） 第二個(gè)陣列圓的中心距為166mm。 ＝＝636.94（r/min） 根據(jù)齒輪、傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式： 式中： u――嚙合齒輪副傳動(dòng)比； ――嚙合齒輪副齒數(shù)和； 、――分別為主動(dòng)和從動(dòng)齒輪齒數(shù)； 、――分別為主動(dòng)和從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速，單位為r/min ； A――齒輪嚙合中心距，單位為mm； m――齒輪模數(shù)，單位為mm。 經(jīng)計(jì)算可得： 1） 中心距為120mm ＝48 ＝12 2） 中心距為166mm ＝50 ＝33 傳動(dòng)齒輪選擇齒寬為32mm，根據(jù)齒輪大小可選擇630mm×630mm的多軸箱[14]。 4.3.5齒輪的校核 由于其中有一對(duì)齒輪有限于多軸箱和工件的尺寸，選用的非通用件，固對(duì)此齒輪進(jìn)行校核。 1）校核相關(guān)系數(shù) 　　齒形做特殊處理 Zps=特殊處理 　　齒面經(jīng)表面硬化 Zas=不硬化 　　齒形 Zp=一般 　　潤(rùn)滑油粘度 V50=120(mm^2/s) 　　小齒輪齒面粗糙度 Z1R=Rz＞6μm(Ra≤1μm) 　　載荷類型 Wtype=對(duì)稱循環(huán)載荷 　　齒根表面粗糙度 ZFR=Rz≤16μm (Ra≤2.6μm) 　　刀具基本輪廓尺寸 圓周力 Ft=2344.167(N) 　　齒輪線速度 V=3.199(m/s) 使用系數(shù) Ka=1.100 　　動(dòng)載系數(shù) Kv=1.131 　　齒向載荷分布系數(shù) KHβ=1.000 綜合變形對(duì)載荷分布的影響 Kβs=1.000 　　安裝精度對(duì)載荷分布的影響 Kβm=0.000 　　齒間載荷分布系數(shù) KHα=1.243 　　節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) Zh=2.495 　　材料的彈性系數(shù) ZE=189.800 　　接觸強(qiáng)度重合度系數(shù) Zε=0.897 　　接觸強(qiáng)度螺旋角系數(shù) Zβ=1.000 　　重合、螺旋角系數(shù) Zεβ=0.897 　　接觸疲勞壽命系數(shù) Zn=1.30000 　　潤(rùn)滑油膜影響系數(shù) Zlvr=0.95000 　　工作硬化系數(shù) Zw=1.00000 　　接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù) Zx=1.00000 　　齒向載荷分布系數(shù) KFβ=1.000 　　齒間載荷分布系數(shù) KFα=1.381 　　抗彎強(qiáng)度重合度系數(shù) Yε=0.724 　　抗彎強(qiáng)度螺旋角系數(shù) Yβ=1.000 　　抗彎強(qiáng)度重合、螺旋角系數(shù) Yεβ=0.724 　　壽命系數(shù) Yn=2.50000 　　齒根圓角敏感系數(shù) Ydr=1.00000 　　齒根表面狀況系數(shù) Yrr=1.00000 　　尺寸系數(shù) Yx=1.00000 　　齒輪1復(fù)合齒形系數(shù) Yfs1=4.98899 　　齒輪1應(yīng)力校正系數(shù) Ysa1=1.47343 　　齒輪2復(fù)合齒形系數(shù) Yfs2=4.00222 齒輪2應(yīng)力校正系數(shù) Ysa2=1.70536 2）校核數(shù)據(jù) 　　齒輪1接觸強(qiáng)度極限應(yīng)力 σHlim1=594.4(MPa) 　　齒輪1抗彎疲勞基本值 σFE1=465.6(MPa) 　　齒輪1接觸疲勞強(qiáng)度許用值 [σH]1=734.1(MPa) 　　齒輪1彎曲疲勞強(qiáng)度許用值 [σF]1=831.4(MPa) 　　齒輪2接觸強(qiáng)度極限應(yīng)力 σHlim2=427.1(MPa) 　　齒輪2抗彎疲勞基本值 σFE2=311.1(MPa) 　　齒輪2接觸疲勞強(qiáng)度許用值 [σH]2=527.5(MPa) 　　齒輪2彎曲疲勞強(qiáng)度許用值 [σF]2=555.5(MPa) 　　接觸強(qiáng)度用安全系數(shù) SHmin=1.00 　 彎曲強(qiáng)度用安全系數(shù) SFmin=1.40 　　接觸強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力 σH=729.6(MPa) 　　接觸疲勞強(qiáng)度校核 σH≤[σH]=滿足 　　齒輪1彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力 σF1=113.7(MPa) 　　齒輪2彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)力 σF2=91.2(MPa) 　　齒輪1彎曲疲勞強(qiáng)度校核 σF1≤[σF]1=滿足 齒輪2彎曲疲勞強(qiáng)度校核 σF2≤[σF]2=滿足 4.3.6鍵的校核 在整個(gè)多軸箱中軸受的扭矩最大，所以只需要校核此軸上的鍵的強(qiáng)度就足夠了，此軸掛鍵槽的軸徑為20，鍵的規(guī)格為6×6×22，鍵的受力如下圖4-3所示： 圖4-3鍵的受力圖 首先校核鍵槽的剪切強(qiáng)度。將平鍵眼n-n截面分成兩部分，并把n-n以下部分和軸作為一個(gè)整體來(lái)考慮如圖所示，因?yàn)榧僭O(shè)在n-n截面上的剪切力均勻分布，所以n-n截面上的剪切力為，對(duì)軸心取矩，由平衡方程，得 所以有 ， 因?yàn)? 所以可見(jiàn)平鍵滿足剪切強(qiáng)度。 其次校核鍵的擠壓強(qiáng)度?？紤]鍵在n-n截面以上部分的平衡，在n-n截面上的剪力，投影水平方向，由平衡方程得 因此求得： 所以平鍵也滿足擠壓強(qiáng)度條件[15]。 第5章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5.1鉆削進(jìn)給液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5.1.1作F-t與V-t圖 1.切削力 鉆鑄鐵孔時(shí)，其軸向力的切削力 根據(jù)公式： 公式中符號(hào)的意義： D——鉆頭直徑 S——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 Kp——修正系數(shù) 已知 D=6mm S=0.1mm/r Kp==1 得 M=1.198N/m F=398.2N 2.擦阻力 靜摩擦阻力： 動(dòng)摩擦阻力： 3.慣性阻力： 4.算工進(jìn)速度 工進(jìn)速度按加工φ6切削用量計(jì)算，即： 5.根據(jù)以上分析計(jì)算各工況負(fù)載 工 況 計(jì)算公式 液壓缸負(fù)載F/N 液壓缸驅(qū)動(dòng)力F0/N 啟 動(dòng) 980 1090 加 速 740 825 快 進(jìn) 490 545 工 進(jìn) 1526 1695 反向啟動(dòng) 980 1090 加 速 740 825 快 退 490 545 制 動(dòng) 240 270 圖5-1 液壓缸負(fù)載的計(jì)算 其中，取液壓缸機(jī)械效率 6、計(jì)算快進(jìn)、工進(jìn)和快退時(shí)間 快進(jìn)： 工進(jìn)： 快退： 7、根據(jù)上述數(shù)據(jù)描繪液壓缸F--t 與V-t圖 t t F/N t2 V mm/s v1 t1 t2 t1 t3 1526 t3 圖5-2 液壓缸F--t 與V-t圖 5.1.2確定液壓系統(tǒng)參數(shù) 1、初選液壓缸工作壓力 由工況分析中可知，工進(jìn)階段的負(fù)載力最大，所以，液壓缸的工作壓力按此負(fù)載力計(jì)算，根據(jù)液壓缸與負(fù)載的關(guān)系，選。本機(jī)床是鉆孔組合機(jī)床，為防止鉆通時(shí)發(fā)生前沖現(xiàn)象，液壓缸回油腔應(yīng)有背壓，設(shè)背壓 ，為使快進(jìn)，快退速度相等，選用的差動(dòng)液壓缸，假定快進(jìn)、快退的回油壓力損失為 2、計(jì)算液壓缸尺寸 由式得： 液壓缸直徑： 取標(biāo)準(zhǔn)直徑： D=70mm 5.1.3擬定液壓系統(tǒng)圖 1、選擇液壓回路 （1）調(diào)速方式：由工況圖知，該液壓系統(tǒng)功率小，工作負(fù)載變化小，可用進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速，為防止鉆通孔時(shí)的前沖現(xiàn)象，在回油路上加背壓閥。 （2）液壓泵形式的選擇：通過(guò)工況分析選用變量葉片泵比較適宜。 （3）速度換接方式：因鉆孔工序?qū)ξ恢镁燃肮ぷ髌椒€(wěn)性要求不高，可選用行程調(diào)速閥和電磁換向閥。 2、組成系統(tǒng) 圖5-3電磁鐵動(dòng)作順序表 圖5-3電磁鐵動(dòng)作順序表 如圖5-4 液壓系統(tǒng)圖 圖5-4 液壓系統(tǒng)圖 第6章 組合機(jī)床PLC控制 1. 工作原理 該專用組合機(jī)床主要分為水平移動(dòng)工作臺(tái)(簡(jiǎn)稱工作臺(tái), 帶動(dòng)工件移動(dòng)) 和垂直移動(dòng)工作 臺(tái)(簡(jiǎn)稱滑臺(tái), 帶動(dòng)主軸作進(jìn)給移動(dòng))。其中工作臺(tái)有4 個(gè)工位, 滑臺(tái)有3 個(gè)工位, 通過(guò)電磁閥來(lái)控制其移動(dòng), 而電磁閥又受繼電器控制, 繼電器受PLC 控制。其工作循環(huán)示意圖如圖1 所示。在此只介紹精鏜專機(jī)。 　　 圖1 工作循環(huán)示意圖 　圖1 中, YV 為電磁閥代號(hào), SQ 為行程開關(guān)代號(hào), SP 為壓力繼電器代號(hào), é 工位為裝卸工件位, ê、?、ì 工位為加工工位。 2. PLC 控制系統(tǒng)硬件組成 (1) 主機(jī)　主機(jī)采用日本光洋公司產(chǎn)SZ4 可編程序控制器。該機(jī)為模塊式結(jié)構(gòu), 共用: 16 點(diǎn)輸入模塊3 塊, 16 點(diǎn)輸出模塊3 塊, 8 點(diǎn)輸出模塊2 塊?？傒斎朦c(diǎn)48 點(diǎn), 輸出點(diǎn)64 點(diǎn),可以滿足控制系統(tǒng)輸入輸出需要。可控制256點(diǎn)I/O,程序容量2560語(yǔ)，最高處理速度1.0μs/指令帶有4個(gè)模擬量微調(diào)旋鈕。(2) 輸入信號(hào)　將所有按鈕, 工作方式轉(zhuǎn)換開關(guān), 熱繼電器觸點(diǎn)信號(hào), 限位開關(guān), 壓力繼電器等作為輸入信號(hào), 共46 點(diǎn)。 (3) 輸出信號(hào)　將所有控制設(shè)備, 如控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的交流接觸器, 液壓電磁閥, 控制主軸制動(dòng)的交流接觸器, 作為工況顯示用的中間繼電器等作為輸出信號(hào), 共58 點(diǎn)。主機(jī)安裝于PLC 控制柜中, 控制柜采用抽屜式結(jié)構(gòu), 造形美觀別致, 對(duì)PLC 操作方便。為便于操作, 還在專機(jī)的前側(cè)裝有一個(gè)加工小巧精致的按鈕站。 3. PLC 電氣控制系統(tǒng)的功能和特點(diǎn) (1) 兩地控制　系統(tǒng)設(shè)有兩地控制和操作,加工人員操作方便。 (2) 抗干擾　為提高系統(tǒng)的抗干擾及PLC的使用壽命, PLC 電源采用了隔離變壓器, 強(qiáng) 電線和弱電線分開走; 輸入信號(hào)線采取了屏蔽措施, 所有電磁閥都加了電阻與二極管組成的 吸收電路; PLC 輸入模塊用電源還采用了穩(wěn)壓措施。 (3) 自動(dòng)?手動(dòng)　設(shè)有自動(dòng)?手動(dòng)兩種工作方式。手動(dòng)時(shí), 按工藝要求設(shè)有點(diǎn)動(dòng)及點(diǎn)按單步動(dòng)作進(jìn)行一個(gè)工位一個(gè)工位地加工(此種方式在調(diào)整時(shí)使用)。自動(dòng)時(shí), 當(dāng)工作臺(tái)點(diǎn)動(dòng)快進(jìn)至 ì 工位插好芯棒后, 只要按下自動(dòng)按鈕, 系統(tǒng)就會(huì)按工藝要求一工位一工位連續(xù)加工, 直至工件加工完畢。 (4) 互鎖功能　控制系統(tǒng)設(shè)有多種互鎖功能。例如, 工件不夾緊, 工作臺(tái)不能移動(dòng); 臺(tái)面不 鎖緊, 不能進(jìn)行加工; 滑臺(tái)不在原位, 工作臺(tái)就不能移動(dòng); 反靠插銷沒(méi)有拔出, 工作臺(tái)就不能快進(jìn)等。另外有可能出現(xiàn)嚴(yán)重機(jī)械事故的地方除軟件互鎖外, 還設(shè)有硬件互鎖。 (5) 急停按鈕　系統(tǒng)設(shè)有急停按鈕。一旦出現(xiàn)緊急情況, 在兩地都可緊急停車, 并將急停按 鈕的常閉觸點(diǎn)接至PLC 的輸入模塊。這樣如觸點(diǎn)接觸不良, 便自動(dòng)停車, 不致于出現(xiàn)緊急情況不能及時(shí)停車的嚴(yán)重事故。 (6) 信號(hào)顯示　所有輸出點(diǎn)的動(dòng)作在操作臺(tái)和按鈕站上均有信號(hào)燈顯示。對(duì)較嚴(yán)重的故 障還設(shè)有聲光雙提示, 便于觀察和檢測(cè)故障。 4. PLC 控制系統(tǒng)編程方式 以各輸出量為中心, 根據(jù)控制要求, 采用梯形圖語(yǔ)言編程。由于篇幅所限, 只就兩個(gè)控制程序簡(jiǎn)單說(shuō)明。(1) 自動(dòng)加工程序　ì 工位芯棒插好后, 快退至ê 工位的自動(dòng)加工程序如圖2 所示。工作臺(tái)正靠在ì 工位( I20) , 芯棒已插好 圖2　快退至ê 工位的自動(dòng)加工程序 ( I32) , 按下自動(dòng)起動(dòng)按鈕( I55) 后, 內(nèi)部線圈M 22接通, 內(nèi)部輸出線圈Q 2、Q 10接通, 工作臺(tái)快退,快退至ê 工位自動(dòng)停止(M 5)。完全停止后輸出線圈Q 12接通進(jìn)行插銷, 反靠插銷插好且壓力繼電器動(dòng)作( I34、I40 ) 后, 內(nèi)部輸出線圈Q 41 接通, 則內(nèi)部輸出線圈Q 2 復(fù)又接通, 工作臺(tái)自動(dòng)緩?fù)酥哩?工位反靠?？客：煤骉 7 延時(shí)(Q