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畢業(yè)設計 論文 專用紙 0 重 慶 理 工 大 學 畢業(yè)設計 論文 任務書 題目 任務起止日期 2010 年 11 月 1 日 2011 年 5 月 18 日 應用技術 學院 機械設計制造及其自動化 專業(yè) 班 學生姓名 學 號 指導教師 系 主 任 二級學院院長 畢業(yè)設計 論文 專用紙 0 前言 本設計需要綜合運用大學三年所學的知識 同時還需進一步學 習各方面相關的知識 發(fā)揮創(chuàng)新能力 本設計作為一名機械工程學 院機電專業(yè)學生的畢業(yè)設計 滿足畢業(yè)設計的要求 難度及工作量 適中 在內容上力求簡明扼要 嚴格精選 本設計論文包括以下幾大部分內容 中英文摘要 緒論 第一 章 機床總體設計 第二章 多軸箱部件設計 第三章 多軸箱零件校 核及總結和參考文獻 本設計全部采用最新的國家標準和技術規(guī)范 以及標準術語和 常用術語 本設計全部由機械工程學院張道德教授指導 在設計中承蒙張 教授和本設計組中同學的支持和幫助 為本人提供了許多寶貴的意 見和建議 資料 在此表示衷心的感謝 由于本人水平有限 在設計中難免有錯誤和不妥之處 懇請各 位老師批評指正 畢業(yè)設計 論文 專用紙 0 目 錄 前 言 1 中 文 摘 要 英 文 摘 要 緒 論 1 第 一 章 組 合 機 床 總 體 設 計 5 1 1 組 合 機 床 工 藝 方 案 的 制 定 5 1 2 組 合 機 床 切 削 用 量 的 選 擇 6 1 3 組 合 機 床 配 置 型 式 的 選 擇 6 1 4 組 合 機 床 的 總 體 方 案 設 計 7 第 二 章 多 軸 箱 部 件 設 計 13 2 1 多 軸 箱 設 計 13 2 2 主 軸 設 計 13 2 3 齒 輪 布 置 13 2 4 多 軸 箱 的 潤 滑 手 柄 軸 的 設 置 17 畢業(yè)設計 論文 專用紙 1 第 三 章 多 軸 箱 零 件 校 核 19 3 1 軸 的 校 核 19 3 2 齒 輪 的 校 核 22 3 3 軸 承 的 選 擇 與 校 核 24 總 結 26 參 考 文 獻 27 畢業(yè)設計 論文 專用紙 摘要 本論文主要說明組合機床設計的基本過程及要求 組合機床是按高度集 中原則設計的 即在一臺機床上可以同時完成同一種工序或多種不同工序的加 工 組合機床發(fā)展于工業(yè)生產末期 與傳統(tǒng)的機床相比 組合機床具有許多優(yōu) 點 效率高 精度高 成本低 它由床身 立柱 工作臺 及電源一些基本部 件及一些特殊部件 根據不同的工件加工所需而設計的 在組合機床上可以完成很多工序 但就目前使用的大多數組合機床來說 則主要用于平面加工和孔加工兩大類工序 論文主要內容包括四大部分 1 制定工藝方案 通過了解被加工零件的加工特點 精度和技術要 求 定位夾緊情況 生產效率及機床的結構特點等 確定在組合機床上完成的 工藝內容及加工方法 并繪制被加工零件工序圖 2 組合機床的總體設計 確定機床各部件之間的相互關系 選擇通 用部件和刀具的導向 計算切削用量及機床生產效率 繪制機床的尺寸聯(lián)系圖 及加工示意圖 3 組合機床部件設計 包括專用多軸箱的設計 傳動布局合理 軸與齒輪之間不發(fā)生干涉 保證傳動的平穩(wěn)性和精確性 專用主軸設計 軸承 的選用及電機的選擇等 4 液壓裝置的設計 液壓滑臺 定位夾緊裝置均為液壓控制 并采 用了許多液壓控制閥 保證了運動的平衡性 循環(huán)性和精確性 另外 本文還涉及到大量的設計和計算 包括 1 主軸的選擇和傳動布置 以保證加工過程中被加工零件的精度 2 傳動軸的設計和校核 以保證軸的剛度 3 齒輪的設計 計算 對齒輪的強度和剛度進行校核 多軸箱部分是本次設計的重要環(huán)節(jié) 本次設計中它的設計既要保證工作臺 的運動的合理 平衡和準確 又要滿足工作要求 在本文中的大量設計 計算 使它在理論上滿足了設計和工作的要求 畢業(yè)設計 論文 專用紙 I 關鍵字 組合機床 設計 過程 功能 畢業(yè)設計 論文 專用紙 II Abstract This thesis mainly elucidates the basic process and requirements that design of the combination machine Combination machine is designed according the fundamental which highly centralized or more correctly it can process one working procedure or more different working procedures at one time Combination machine was developed in the end of industrial production compared with traditional machine combination machine has many advantages such as high efficiency high accuracy and low cost It is composed of some general parts such as bed column work able power unit and some special parts designed according to different work piece machining need The preface of a lot of works can be completed on the combination machine but in regard to the majority current usage of combination machine then and primarily used for the flat surface to process and the bore to process two big work preface The main part including 1 Formulating technological plan We ve learned the characteristic of the part designed accuracy and specification locating and fixing productivity and machining structure by the practice Then the technological operation and work order can be determined which can be finished in combination machine 2 Combination machine frame design determines the interrelation of the different part in the machining tool select general parts and tool oriented Then compute cut feed and productivity finally draw a sketch map of the machine 3 Combination machine parts design including headstock proper transmission layout shaft and gear move freely without interference which ensure the stability and accuracy during transmission then design dedicated select bearings and engine etc 4 Hydraulic pressure equipment design slipway and locating and fixing device are all controlled by hydraulic pressure It adopts many hydraulic control valves which ensure the stability circulation and accuracy 畢業(yè)設計 論文 專用紙 III In addition the thesis deals with amount of components devices and calculations including 1 Choice of the main shaft and disposal of transmission by doing so to ensure the accuracy of components machining in process when the main shaft rotating 2 The device and check of the transmission shaft so it can assure the rigidity of the shaft is allowable 3 Gear device and calculations check the performance in the strength and rigidity of it headstock is a very important part in this thesis the design of it here not only ensures the rationality equipoise and stability of the motion of the slipway but also satisfies the requirements of different work environment So many design and calculations about it in this thesis suggests this system fully meets the requirements in design and work theoretically Keywords combination machine design process function 畢業(yè)設計 論文 專用紙 0 緒 論 一 組 合 機 床 及 其 特 點 組合機床是由大量的通用部件和少量專用部件組成的工序集中的高效專用 機床 它能夠對一種 或多種 零件進行多刀 多軸 多面 多工位加工 在 組合機床上可以完成鉆孔 擴孔 鉸孔 鏜孔 攻絲 車削 銑削 磨削及滾 壓等工序 生產效率高 加工精度穩(wěn)定 組合機床與通用機床 其他專用機床比較 具有以下特點 1 組合機床上的通用部件和標準零件約占全部機床零 部件總量的 70 80 因此設計和制造的周期短 投資少 經濟效果好 2 由于組合機床采用多刀加工 并且自動化程度高 因而比通用機床生產 效率高 產品質量穩(wěn)定 勞動強度低 3 組合機床的通用部件是經過周密設計和長期生產實踐考驗的 又有專門 廠成批制造 因此結構穩(wěn)定 工作可靠 使用和維修方便 4 在組合機床上加工零件時 由于采用專用夾具 刀具和導向裝置等 加 工質量靠工藝裝備保證 對操作工人的技術水平要求不高 5 當被加工產品更新時 采用其他類型的專用機床時 其大部部件要報廢 用組合機床時 其通用部件和標準零件可以重復利用 不必另行設計和制造 6 組合機床易于聯(lián)成組合機床自動線 以適應大規(guī)模的生產需要 組合機床雖然有很多優(yōu)點 但也還有缺點 1 組合機床的可變性較萬能機床低 重新改裝時有 10 20 的零件不能重 復利用 而且改裝時勞動量較大 2 組合機床的通用部件不是為某一種機床設計的 它是具有較廣的適應性 這樣 就使組合機床的結構較專用機床稍為復雜些 二 組 合 機 床 的 分 類 組合機床有大型組合機床與小型組合機床兩大類 它們不僅在體積和功率 上有大小之別 而且在結構和配置型式等方面也有很大的差異 這里主要說明 大型組合機床的配置型式 大型組合機床的配置型式可分為三大類 1 具有固定式夾具的單工位組合機床 這類組合機床夾具和工作臺都固定不動 動力滑臺實現(xiàn)進給運動 滑臺上 的動力箱實現(xiàn)切削主運動 根據動力箱和多軸箱的安置方式不同 又可分為以 畢業(yè)設計 論文 專用紙 1 下幾種 1 臥式組合機床 動力箱水平安裝 2 立式組合機床 動力箱垂直安裝 3 傾斜式組合機床 動力箱傾斜安裝 4 復合式組合機床 動力箱具有上述兩種以上的安裝狀態(tài) 2 具有移動式夾具的 多工位 組合機床 這類組合機床的夾具安裝在直線移動工作臺或回轉工作臺上 并按照一定 的節(jié)拍時間作間歇移動或轉動 使工位得到轉換 這類機床的配置型式 常見 的有以下四種 1 具有移動工作臺的機床 這類機床的夾具和工件可作直線往復移動 2 具有回轉工作臺的機床 這種機床的夾具和工件可繞垂直軸線回轉 在 回轉工作臺上每個工位通常都裝有工件 3 鼓輪式機床 這種機床的夾具和工件可繞水平軸線回轉 此種機床一般 為臥式單面或臥式雙面 而較少采用三面配置 此外也有輻射式的 它除了安 裝臥式動力部件外 還在垂直于鼓輪回轉的平面上安裝動力部件 4 中央立柱式機床 這種機床具有臺面直徑較大的環(huán)形回轉工作臺 在工 作臺中央安裝立柱 立柱上安裝動力部件 而在工作臺的周圍還安裝有臥式動 力部件 工件和夾具則安裝在回轉工作臺上 這種機床一般都是復合式的 3 轉塔多軸箱式組合機床 轉塔多軸箱式組合機床分為兩類 單軸轉塔動力頭式組合機床和多軸轉塔 頭式組合機床 前者轉塔頭的每個結合面可安裝一個剛性主軸 后者轉塔頭的 每個結合面可安裝一個多軸箱 這種機床一般配置型式有 1 轉塔式多軸箱只實現(xiàn)切削運動 被加工零件安裝在滑臺上 由滑臺實現(xiàn) 進給運動 2 轉塔式多軸箱安裝在滑臺上 轉塔式多軸箱既實現(xiàn)切削主運動又實現(xiàn)進 給運動 其中 轉塔多軸箱式組合機床可能組成雙面式或三面式 同時對工件的兩 三個平面進行加工 三 組 合 機 床 的 工 藝 范 圍 組合機床可完成的工藝有銑平面 刮平面 車端面 鉆孔 擴孔 鏜孔 畢業(yè)設計 論文 專用紙 2 鉸孔 攻絲 倒锪窩 鉆深孔 切槽等 隨著綜合自動化技術的發(fā)展 組合機 床可完成的工藝范圍也在不斷擴大 除了上述工藝外 還可完成車外圓 車錐 面 車弧面 切削內外螺紋 滾壓孔 拉削內外圓柱面和平面 磨削 拋光 珩磨 甚至還可以進行沖壓 焊接 熱處理 裝配 自動測量和檢查等 四 組 合 機 床 的 發(fā) 展 方 向 近幾年組合機床在汽車 拖拉機 柴油機 電機 儀器 縫紉機 自行車 閥門 礦山機械 冶金 航空 紡織機械及軍工等部門已獲得廣泛的使用 一 些中小批量生產部門也開始推廣使用 我國在組合機床及其自動線上將獲得較 快的發(fā)展 其發(fā)展方向為 1 提高通用部件的水平 衡量通用部件水平的主要標準是 品種規(guī)格齊 全 動 靜態(tài)性能參數先進 工藝性好 精度高和精度保持性好 目前應注意開發(fā)適應強力銑削的大功率動力滑臺 高精度鏜削頭和高精度 滑臺 以及適應中 小批生產的快調 速換動力部件和支承部件 機械驅動的動力部件具有性能穩(wěn)定 工作可靠等優(yōu)點 目前 機械驅動的 動力部件應用了交流變頻調速電機和直流伺服電機等 使機械驅動的動力部件 增添了新的競爭能力 動力部件采用鑲鋼導軌 滾珠絲杠 靜壓導軌 靜壓軸承 齒形皮帶等新 結構 支承部件采用焊接結構等 由于提高了部件的精度和動 靜 態(tài) 性 能 因而使被加工的工件精度明顯提高 表面粗糙度減小 2 提高生產率 目前組合機床及其自動線的生產率不斷提高 循環(huán)時間 一般是 1 2 分鐘 有的只用 10 30 秒 提高生產率的主要方法 是改善機床布局 增加同時加工的刀具 減少加工余量 提高切削用量 提高工作可靠性以及縮 短輔助時間等 為了減少自動線的停車損失 提高自動線的柔性 采用電子計 算機進行自動線的管理 3 擴大工藝范圍 現(xiàn)在組合機床及其自動線一般已不是完成一個工件的 某幾道工序 而常常是用于完成工件的全部加工工序 除過去完成平面銑削 鉆孔 擴孔 锪孔 攻絲 粗鏜孔外 現(xiàn)在已擴大到能完成車削 磨削 拉削 精鏜以及非切削加工 如檢查 自動裝配 清洗 試驗以及打印分類等 工序 4 提高加工精度 現(xiàn)在在組合機床及其自動線上又納入了很多精加工工 畢業(yè)設計 論文 專用紙 3 序 如進行 1 級精鏜 保證孔加工位置度在 0 02 毫米 為了使自動線能穩(wěn)定地 保證加工精度 已廣泛采用自動測量和刀具自動補償技術 保證調刀不停車 5 提高自動化程度 目前組合機床及其自動線發(fā)展十分迅速 越來越多 的組合機床用于組成自動線 組合機床本身則是全自動方向發(fā)展的 為此 重 點是解決工件夾壓自動化和裝卸自動化 6 提高組合機床及其自動線的可調性 為了提高中小批生產的一些箱 體件的生產率 近幾年來發(fā)展了可調的多工序多刀具的組合機床及其自動線 它們大多采用數字程序控制 除早期發(fā)展的多品種 成組加工的組合機床及其 自動線外 還創(chuàng)造了自動換刀和自動更換多軸箱的組合機床 還有用于加工中 小批生產箱體零件的可自動更換對多軸箱的組合機床 用一臺這樣的機床就能 完成一種工件的全部工序加工 能起到一條流水線的作用 特別是數字程序控 制的發(fā)展 為發(fā)展這種機床創(chuàng)造了更有利的條件 7 創(chuàng)制超小型組合機床 為了適應儀器儀表工業(yè)小箱體加工需要 創(chuàng) 制超小型組合機床是必需的 這種機床多由超小型氣動液壓頭配置而成 體積 小 效率高 并能達到高的加工精度 8 發(fā)展專用組合機床及其自動線 隨著組合機床技術的發(fā)展 過去一 直被認為需按具體加工對象專門設計 而是可以作為通用品種進行成批生產的 用戶根據自己加工產品的需要 配上刀具及工藝裝備 即可組成加工一定對象 的高效機床 畢業(yè)設計 論文 專用紙 4 第一章 組合機床總體設計 1 1 組 合 機 床 工 藝 方 案 的 制 定 組合機床用于鉆削變速箱上端面的 8 個孔 并且要達到其加工精度 為了滿 足其加工精度的要求 我們首先要對加工的零件做工藝方案的分析 制定組合 機床工藝方案是設計組合機床最重要的步驟之一 工藝方案制定的正確與否 將決定機床能否達到 重量輕 結構簡單 效率高 質量好 的要求 1 加工工序和加工精度 被加工零件需要在組合機床上完成的工序及加工精度 是制定機床工藝方案 的主要依據 本組合機床為鉆孔 4 個 6 7 孔 2 被加工零件特點 工件硬度 HB 170 220 材料 HT 150 鑄件 3 工件生產方式 被加工零件的生產批量的大小 對機床工藝方案制定也有影響 變速箱的粗 加工 半精加工 精加工分別在不同的機床上進行 這樣 機床雖然多一些 但由于生產批量很大 從提高生產率 穩(wěn)定保證加工精度的角度來講仍然是合 理的 1 工藝基面的分析 1 采用 一面二孔 定位方法 選擇底面 C 為工藝基面 2 夾緊面為頂面非加工側的邊緣部分 2 加工工藝的分析 加工精度 6 級 加工余量 擴孔 2 0 毫米 刀具選擇 標準鉆頭 3 切削用量的選擇 鉆孔加工直徑為 6 7 切削用量的選取可采用查表法 從附錄一的切削用量表 1 可知 工件材 畢業(yè)設計 論文 專用紙 5 料為 HT150 HB 為 170 220 其切削速度為 16 24 米 分 走刀量為 0 2 0 4 毫 米 轉 對各主軸轉速的選取 當取切削速度 V 為 16 3 米 分時 8 根主軸的轉速均 為 分轉 1 59D10Vn 對走刀量的選取 考慮到工件系灰鑄鐵件 材質較差 可選用較低的數值 即取 f 為 0 20 毫米 轉 對切削深度的選取 因在實體上鉆孔 故其數值均為加工孔徑的一半 即取 t 為 0 5D 1 2 組 合 機 床 切 削 用 量 的 選 擇 組 合 機 床 的 正 常 工 作 與 合 理 地 選 用 切 削 用 量 即 確 定 合 理 的 切 削 速 度 工 作 進 給 量 和 切 削 深 度 有 很 大 關 系 切 削 用 量 選 擇 適 當 能 使 組 合 機 床 以 最 少 的 停 車 損 失 最 高 的 生 產 效 率 最 長 的 刀 具 壽 命 和 最 好 的 加 工 質 量 也 就 是 多 快 多 省 地 進 行 生 產 組 合 機 床 鉆 孔 時 的 切 削 用 量 的 選 擇 與 加 工 精 度 及 刀 具 的 材 料 有 很 大 關 系 在 確 定 切 削 用 量 時 應 注 意 的 問 題 如 下 1 盡 量 做 到 合 理 利 用 所 有 刀 具 充 分 發(fā) 揮 其 性 能 2 復 合 刀 具 切 削 用 量 選 擇 應 考 慮 刀 具 的 使 用 壽 命 3 選 擇 切 削 用 量 時 應 注 意 零 件 生 產 批 量 的 影 響 4 切 削 用 量 選 擇 應 有 利 于 多 軸 箱 設 計 5 選 擇 切 削 用 量 時 還 必 須 考 慮 所 選 動 力 滑 臺 的 性 能 1 3 組 合 機 床 配 置 型 式 的 選 擇 我們在選擇機床配置方案時 反對貪大求全 應正確處理先進性和可靠性的 關系 選擇符合多快好省的機床方案 現(xiàn)有立式和臥式兩種方案 比較如下 主要比較指標 1 加工精度 立式加工精度較臥式高 2 排除鐵屑的方便性 臥式較好 3 夾具形式的影響 考慮到加工工藝要求 應選用立式 4 占地面積 立式較好 畢業(yè)設計 論文 專用紙 6 其余指標 如 機床生產率 機床使用方便性和自動化程度 機床結構的復 雜程度和通用化程度等 兩種方案之間相差不大 綜合考慮 應選用立式單工位組合機床 1 4 組 合 機 床 的 總 體 方 案 設 計 組合機床的總體設計 就是針對具體的被加工零件 在選定的工藝和結構方 案的基礎上 進行方案圖紙設計 這些圖紙包括 被加工零件工序圖 加工示 意圖 生產率計算卡片 機床聯(lián)系尺寸圖 1 被加工零件工序圖 被加工零件工序圖是根據選定的工藝方案 表示在一臺機床上或一條自動線 上完成的工藝內容 加工部分的尺寸及精度 技術要求 加工定位基準 夾壓 部位 以及被加工零件的材料 硬度和在本機床加工前毛坯情況的圖紙 它是 組合機床設計的主要依據 也是制造使用時 調整機床 檢查精度的重要技術 文件 被加工零件工序圖應包括下列內容 1 被加工零件的形狀和輪廓尺寸及與本機床設計有關的部位的結構形狀及 尺寸 2 加工用定位基準 夾壓部位及夾壓方向 以便依此進行夾具的定位支承 包括輔助定位支承 限位夾緊 導向系統(tǒng)的設計 3 本道工序加工部位的尺寸 精度 表面粗糙度 形狀位置尺寸精度及技 術要求 還包括本道工序對前道工序提出的要求 主要指定位基準 4 必要的文字說明 如被加工零件編號 名稱 材料 硬度 重量及加工 部位的余量等 2 加工示意圖 零件加工的工藝方案要通過加工示意圖反映出來 加工示意圖表示被加零件 在機床上的加工過程 刀具 輔具的布置狀況以及工件 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)余等 因此 加工示意圖 是組合機床設計的主要圖紙之一 在總體設計中占據重要地位 它是刀具 輔 具 夾具 多軸箱 液壓電氣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 畢業(yè)設計 論文 專用紙 7 1 刀具的選擇 如下圖 標準鉆頭 6 7mm 2 工序間余量的確定 鉆孔后留 2 0mm 的加工余量 3 導向結構的選擇 如下圖 采用固定式導向 在每一個主軸上布置一個 位置應在靠近工件上端面 距離為 15mm 4 動力箱工作循環(huán)及其行程的確定 根據加工尺寸要求 確定工作進給長度為 20mm 快速進給可定為 200mm 考慮到加工多層壁上的孔 工作循環(huán)應如下 快進 200 工進 30 畢業(yè)設計 論文 專用紙 8 3 組合機床生產率的計算 根據選定的機床工作循環(huán)所要求的工作行程長度 切削用量 動力部件的 快速及工進速度等 就可以計算機床的生產率并編制生產率計算卡 用以反映 機床的加工過程 完成每一動作所需的時間 切削用量 機床生產率及機床負 荷率等 1 單件工時的計算 從加工示意圖看出 工件的加工一次進給完成 主軸每分鐘轉數 n 519 1 轉 每轉進刀量 f 0 2mm r 進給長度 L 20mm 所以 工進時間 T 工 為 分進工 3 021 59 fnl 輔助時間 T 輔 為 T 輔 T 空 T 移 T 裝 T 停 式中 T 空 動力頭空程快進及快退時間 其值為 T 空 L 1 L2 L3 V 空 其中 L 1 第一次快進長度 L 1 200mm L2 第二次快進長度 L 2 0mm L3 快退長度 L 3 230mm V 空 動力頭空程速度 V 空 5 米 分 故分空 086 15 T T 移 零件送進及移出時間 其值為 T 移 0 1 分 T 裝 零件的裝卸時間 其值為 T 裝 1 分 T 停 0 05 分 綜上述 零件的單件工時 T 單 為 畢業(yè)設計 論文 專用紙 9 T 單 0 3 0 086 0 1 1 0 05 1 536 分 2 機床生產率的計算 時件單 3956 10 Q 3 編寫機床生產率計算卡 機床生產率計算卡見下頁 圖 號 毛 坯 種 類 鑄 件 名 稱 汽 車 變 速 箱 上 端 面 鉆 孔 毛 坯 重 量 被 加 工 零 件 材 料 HT150 硬 度 170 220HRC 工 序 名 稱 鉆 4 個 孔 工 序 號 工 時 min 序 號 工 步 名 稱 被 加 工 零 件 數 量 加 工 直 徑 m m 加 工 長 度 m m 工 作 行 程 mm 切 削 速 度 m min 每 分 鐘 轉 數 r min 進 給 量 mm r 機 動 時 間 輔 助 時 間 共 計 1 裝 卸工 件 1 1 1 2 快進 200 0 04 0 04 工 進 6 7 20 30 16 3 519 1 0 2 0 3 0 3 移 動 1 0 1 0 1 停 留 0 05 0 05 快 退 230 0 046 0 046 總 計 1 536備 注 裝 卸 工 件 時 間 取 于 操 作 者 的 熟 練 程 度 本 機 床 計 算 時 取 1min 單 件 工 時 1 536 畢業(yè)設計 論文 專用紙 10 機 床 生 產 率 39 件 時 機 床 負 荷 率 82 4 機床總體聯(lián)系尺寸圖的繪制 聯(lián)系尺寸圖用來表示機床各組成部件的相互裝配聯(lián)系和運動關系 以檢驗 機床各部件相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿足加工要求 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(lián)系尺寸圖 也可看成是簡化的機床總圖 它表示機床的配置型式及總體布局 組合機床是由一些通用部件和專用部件組成的 為了使所設計的組合機床 既能滿足預期目的性能要求 又能做到配置上勻稱合理 符合多快好省的精神 必須對所設計的組合機床各部件之間的關系進行全面的分析研究 這是通過繪 制機床聯(lián)系尺寸圖來達到的 1 機 床 多 軸 頭 電 動 機 功 率 計 算 零 件 材 料 HT150 HB170 220 刀 具 標 準 鉆 頭 6 7mm 4 個 切 削 用 量 n 519 1 轉 分 f 0 2mm r 1 90 8axaxin 0 60 8 0 80 61 24207 333235196 2718 7 4 974TDf BHNFfHBNVP KW 多軸箱動力計算 P 0 303 8 2 424 KW F 1861 067 8 14888 536 N 電 動 機 功 率 N 主 N 主 N 切 按 照 主 軸 箱 機 械 傳 動 效 率 0 8 0 9 當 主 軸 數 少 于 15 時 取 大 值 即 取 0 9 N 主 N 切 2 424 0 9 2 693 KW 2 機 床 有 關 部 件 及 尺 寸 的 確 定 動 力 部 件 用 以 實 現(xiàn) 切 削 刀 具 的 旋 轉 和 進 給 運 動 是 機 床 最 主 要 的 通 用 部 件 組 合 機 床 動 力 部 件 有 多 種 結 構 型 式 和 不 同 的 傳 動 方 式 該 組 合 機 床 的 主 無 能 運 動 旋 轉 運 動 采 用 機 械 傳 動 由 動 力 箱 上 的 電 動 機 通 過 齒 輪 傳 畢業(yè)設計 論文 專用紙 11 遞 運 動 和 動 力 進 給 運 動 采 用 液 壓 驅 動 即 液 壓 動 力 據 電 機 功 率 N 主 為 2 693 千 瓦 可 選 用 封 閉 式 三 相 異 步 電 動 機 YIP44 型 號 Y132S 6 額 定 功 率 3 KW 額 定 轉 速 960r min 動 力 箱 選 用 1TD40 見 圖 1 驅 動 軸 轉 速 n0 480r min 液 壓 動 力 滑 臺 選 用 1HY40 A 其 主 要 技 術 參 數 臺 面 寬 度 400mm 臺 面 長 度 800mm 行 程 400mm 最 大 進 給 力 20000N 工 進 速 度 12 5 500mm min 快 速 移 動 速 度 8m min 圖 1 1TD40 多 軸 箱 最 大 輪 廓 尺 寸 根 據 動 力 箱 和 工 序 圖 初 選 500 500 立 式 主 軸 箱 導 軌 由 主 軸 箱 或 其 它 油 源 輸 出 的 壓 力 油 經 分 油 器 分 別 輸 送 至 導 軌 各 個 潤 滑 點 進 行 潤 滑 滑 臺 的 工 作 循 環(huán) 采 用 電 氣 液 壓 聯(lián) 合 控 制 以 克 服 純 電 氣 控 制 可 靠 性 差 與 快 進 向 工 進 轉 換 時 位 置 精 度 低 的 缺 點 畢業(yè)設計 論文 專用紙 12 第 二 章 多 軸 箱 部 件 設 計 2 1 多 軸 箱 設 計 多 數 的 多 軸 箱 都 屬 于 標 準 多 軸 箱 多 軸 箱 是 組 合 機 床 的 重 要 專 用 部 件 它 是 根 據 加 工 示 意 圖 所 確 定 的 工 件 加 工 孔 的 數 量 和 位 置 切 削 用 量 和 主 軸 類 型 設 計 的 傳 遞 各 主 軸 運 動 的 動 力 部 件 其 動 力 來 自 通 用 的 動 力 箱 與 動 力 箱 一 起 安 裝 于 液 壓 滑 臺 可 完 成 鉆 擴 鉸 鏜 孔 等 加 工 工 序 多 軸 箱 由 通 用 零 件 如 箱 體 主 軸 傳 動 軸 齒 輪 和 附 加 機 構 組 成 2 2 主 軸 設 計 主 軸 結 構 形 式 由 零 件 加 工 工 藝 決 定 并 考 慮 主 軸 的 工 作 條 件 和 受 力 情 況 軸 承 形 式 是 主 軸 部 件 結 構 的 主 要 特 征 該 機 床 是 進 行 鉆 削 加 工 的 主 軸 軸 向 切 削 力 較 大 最 好 用 推 力 球 軸 承 承 受 軸 向 力 而 用 向 心 球 軸 承 承 受 徑 向 力 又 因 鉆 削 時 軸 向 力 是 單 向 的 因 此 推 力 球 軸 承 在 主 軸 前 端 安 排 即 可 鉆 8 個 10 的 孔 根 據 主 軸 直 徑 和 加 工 孔 的 關 系 查 經 驗 手 冊 取 工 作 主 軸 直 徑 d 25mm 主 軸 隔 套 外 徑 30mm 2 3 齒 輪 布 置 1 傳 動 比 分 配 主 軸 箱 內 的 傳 動 比 最 佳 為 1 1 5 在 主 軸 箱 后 蓋 內 的 齒 輪 傳 動 比 根 據 需 要 其 傳 動 比 可 以 取 大 些 但 一 般 不 超 過 3 3 5 齒 輪 模 數 一 般 取 2 2 5 3 或 3 5 齒 數 一 般 在 17 70 齒 寬 b 取 32mm 或 24mm 在 傳 動 系 統(tǒng) 中 最 后 一 級 采 用 升 速 傳 動 為 了 使 主 軸 上 的 齒 輪 不 過 大 2 傳 動 系 統(tǒng) 設 計 1 驅 動 軸 傳 動 軸 m 3 A 92mm 取 21 u 21 40Z驅 40 63mm 120mm IZd驅 Id 480r min 252r minn驅 I 2 傳 動 軸 主 軸 3 m 3 A 115 1792mm u 520 252 取 26 51 153mmZIid 畢業(yè)設計 論文 專用紙 13 78mm 252r min 520r min3dIn3 主 軸 4 5 6 均 與 主 軸 3 相 同 由 傳 動 軸 帶 動 3 主 軸 1 傳 動 軸 m 3 A 96 75mm 21 u 43 21Z 43 63mm 129mmIZ1dI 520r min 254r min1nI 主 軸 2 與 主 軸 1 一 樣 傳 動 軸 和 主 軸 7 與 8 之 間 的 傳 動 與 其 一 樣 4 傳 動 軸 傳 動 軸 m 3 A 125mm u 40 43 40 43 120mm 129mmIZIIdId 252r min 234r minInI 5 驅 動 軸 手 柄 軸 m 3 A 92mm u 21 40 120mm 63mmd手 柄 d驅 21 40 480r min Z驅 手 柄 n驅 手 柄 252r min 6 傳 動 軸 油 泵 軸 m 2 A 70mm u 2 06 24 46 48mm 9油 泵 IVZd油 泵 IVd 2mm 480r min 232r minn油 泵 IV 7 手 柄 軸 傳 動 軸 m 2 A 70mm u 0 92 46IZ 42 84mm 92mmZ手 柄 d手 柄 IVd 252r min 232r minn手 柄 I 畢業(yè)設計 論文 專用紙 14 軸 9 是 驅 動 軸 軸 10 是 傳 動 軸 I 軸 11 是 傳 動 軸 II 軸 12 是 傳 動 軸 III 3 傳 動 軸 直 徑 計 算 經過公式簡單計算可得各傳動軸直徑均取 30mm 4 多 軸 箱 坐 標 計 算 該 多 軸 箱 安 裝 在 動 力 箱 上 坐 標 原 點 靠 近 主 軸 箱 左 側 對 著 多 軸 箱 正 面 看 的 定 位 銷 孔 上 其 尺 寸 是 距 多 軸 箱 側 邊 E 25mm 距 多 軸 箱 低 邊 H 30mm 下 面 分 別 計 算 并 驗 算 各 主 軸 及 傳 動 軸 的 坐 標 軸 1 x1 64 5 y1 132 軸 2 x2 64 5 y2 312 軸 3 x3 171 5 y3 120 軸 4 x4 171 5 y4 324 8 畢業(yè)設計 論文 專用紙 15 軸 5 x5 278 5 y5 120 軸 6 x6 278 5 y6 324 軸 7 x7 385 5 y7 132 軸 8 x8 385 5 y8 312 軸 9 259 xy 軸 10 10 x y10 222 軸 14 5 124 x y14 49 45 軸 13 x13 225 381 y 軸 11 畢業(yè)設計 論文 專用紙 16 13502xy 軸 12 x12 166 y12 33 5 主 軸 箱 坐 標 驗 算 主 軸 及 傳 動 軸 的 坐 標 驗 算 是 按 齒 輪 布 置 圖 的 齒 輪 嚙 合 關 系 驗 算 中 心 距 按 表 一 列 出 坐 標 驗 算 表 表 中 A 實 是 按 坐 標 算 出 的 中 心 距 A 是 按 傳 動 齒 輪 節(jié) 徑 算 出 的 中 心 距 A 是 兩 者 之 差 值 驗 算 標 準 為 中 心 距 允 許 差 0 001 0 009mm 當 A 不 滿 足 中 心 距 允 差 范 圍 時 該 嚙 合 齒 輪 應 做 成 變 位 齒 輪 坐 標 驗 算 223 2140 9 5 26 17 5 10 3 8 403 12 5 OIIIVRRR 由此可知 兩軸相嚙合的齒輪須做成變位齒輪 2 4 主 軸 箱 的 潤 滑 手 柄 軸 的 設 置 1 潤 滑 大 型 標 準 主 軸 箱 采 用 葉 片 潤 滑 油 泵 進 行 潤 滑 油 泵 打 出 的 油 經 分 油 器 分 向 各 潤 滑 部 分 軸 承 采 用 油 潤 滑 齒 輪 用 油 潤 滑 由 分 油 器 分 出 的 油 管 潤 滑 2 手 柄 軸 的 設 置 組 合 機 床 主 軸 箱 上 一 般 都 有 較 多 的 刀 具 為 了 便 于 更 換 和 調 整 刀 具 或 是 裝 配 和 維 修 時 檢 查 主 軸 精 度 一 般 每 個 主 軸 箱 上 都 要 設 置 一 個 手 柄 軸 以 便 于 手 動 回 轉 主 軸 選 擇 軸 13 為 手 柄 軸 3 油 泵 軸 的 確 定 畢業(yè)設計 論文 專用紙 17 葉 片 泵 用 來 潤 滑 時 轉 速 n 泵 應 在 400 800 轉 分 范 圍 之 內 而 軸 13 的 轉 速 n13 252 轉 分 故 根 據 需 要 再 加 一 級 傳 動 畢業(yè)設計 論文 專用紙 18 第 三 章 主 軸 箱 零 件 校 核 3 1 軸 的 校 核 選 主 軸 3 來 校 核 1 軸 的 材 料 45 號 鋼 調 質 處 理 其 機 械 特 性 查 得 b 640Mpa s 355Mpa 1 275Mpa 1 155Mpa 0 2 0 1 C 110 2 軸 的 功 率 P 轉 速 n 軸 徑 d 分 度 圓 直 徑 d2 齒 輪 寬 B P 0 303 KW 由 前 述 可 得 n 520r min d 25mm 78mm2d B 1 2d 30mm 0 1 1 求齒輪上作用力的大小 方向 齒輪上作用力的大小 332229 5 9 5 0 520 647 647 814tan cos 6tan cos152 312 025 9tratTPNmdF 轉 矩圓 周 力徑 向 力軸 向 力 2 求軸承的支反力 水平面上支反力 2 142 6846 2 71 3423NRAFB2t 垂直面上支反力 67 134 25 1591 78 2 52 7341 67 134 19 0446N RAF2ad2r 67 134 25 1591 78 2 52 7341 67 134 33 6895N Br 3 畫彎矩圖 剖面 C 處的彎矩 水平面上的彎矩 Mc 67 4 7799N mRAF310 畢業(yè)設計 論文 專用紙 19 垂直面上的彎矩 67 1 2760 N m1 cM RAF30 67 2 2ad31 1275 9882 981 2049 2 2572 N m 0 合成彎矩 4 9473 N m1c21 cc 5 2861 N m2M2 4 畫轉矩圖 5 5647 N m2T 5 畫當量彎矩圖 因單向回轉 視轉矩為脈動循環(huán) 則10 10 650 59 98bBbbMPaPaMa 已 知 59 98 0 602 剖面 C 處的當量彎矩 5 9748 N m1 c22 cT 602582 N m2 2 6 判斷危險剖面并驗算強度 已知 6 2582 N m 592 ecM 1 b MPa 4 0052 e W30 1edPa1 59ba 畢業(yè)設計 論文 專用紙 21 A BC 67 67 4 7799N mRAFRBF 2ta 受力簡圖 b 水平面的受力 和彎矩圖 畢業(yè)設計 論文 專用紙 22 1 2760N m 2 2572N m 4 9473 N m 5 2861N m25 647TNm 23 9 a 5 9748N m 6 2582N m RAF RBF 3 2 齒 輪 的 校 核 選 傳 動 軸 I 與 主 軸 3 齒 輪 進 行 校 核 3 26 51 20 min 130 62 ImZr 1 材 料 熱 處 理 許 用 應 力 兩 齒 輪 材 料 均 選 用 40Cr 火 焰 表 面 淬 火 48 55HRC 查得 MPaFH35172lim1li 預 期 齒 輪 壽 命 5 年 每 天 工 作 12 小 時 工 作 載 荷 為 輕 微 沖 擊 則 2arF c 垂直面的受力和彎矩圖 d 合成彎矩圖 e 轉矩圖 f 當量彎矩圖 畢業(yè)設計 論文 專用紙 23 818260 1520 3 12 5 60 7Nanti 查 機 械 設 計 基 礎 圖 得 98 0 21 NNYZ 2 驗 算 齒 面 接 觸 疲 勞 強 度 載 荷 系 數 取 K 1 5 查得 MPaZZEH 接 觸 應 力 為 2321 56470 6189 50 8172 098ETubdMPa PaSZHN08 96425 1370 min2l2i1l1 3 驗 算 齒 根 彎 曲 疲 勞 強 度 取 K 1 5 查表 68 1 5 4212 sasaFFY 許 用 彎 曲 應 力 minlFNS 彎 曲 疲 勞 強 度 的 最 小 安 全 系 數 取 25 1min F 則 1350 927 6FMPa 284 畢業(yè)設計 論文 專用紙 24 112 2001 5647 81563 48FaSFKTYbmZMP 211 4681 4 855FaS MPaY 由 上 述 計 算 可 知 均 滿 足 要 求 3 3 軸 承 的 選 擇 與 校 核 1 選 軸 承 確 定 額 定 動 負 荷 軸 3 直 徑 25mm 軸 承 選 用 圓 錐 滾 子 軸 承 左 端 軸 承 30305 型 25 6 18 25 7 1430rordDTBCKNC 右端軸承 30205 型 32 2ror 2 求 軸 承 受 的 徑 向 力 見 圖 4 圖 4 3 求 軸 承 受 的 軸 向 力 Fa 查 表 知 圓 錐 滾 子 軸 承 產 生 的 軸 向 力 YFSr2 查手冊 305 3 2271 eY 型型 19N 34N 25N n 520r minR右 左 aF左RaF右R左S 右S 畢業(yè)設計 論文 專用紙 25 動載荷系數 1 5pf 30305 型 44800N e 0 3 Y 2rC 軸承內部的軸向力 S 2Y 19 4 4 75N右 R右 2Y 34 4 8 5左 左 軸承的軸向載荷 因軸承 II 被 壓緊 故 4 75NAIFS右 29 75NI右 a 4 求 軸 承 的 當 量 動 負 荷 P 軸 承 I 4 75 19 0 25e 查有關設計手冊 AI左 X 0 4 Y 1 6 X Y 1 5 0 4 34 1 6 29 75 91 8N2PpfR左 IF 同軸的結構要求兩端選擇同樣尺寸軸承 而且 以 作為軸承壽命計算的2P12 依據 求軸承的實際壽命 已知滾子軸承 10 3 1066310210048 59 rhCL hnP 所選軸承合適 畢業(yè)設計 論文 專用紙 26 總 結 鍥而不舍 朽木不折 鍥而不舍 金石可鏤 經過二個多月的馬拉松 式的緊張設計 隨著這份 設計說明書 的收筆也即將告捷 回想起設計的過 程 酸甜酸苦辣一言難盡 雖然時間的緊迫和就業(yè)的壓力始終徘徊在設計的過 程中 但畢竟收獲的喜悅還是勝過了工作的幸勞 非常慶幸能在畢業(yè)之際交上 一份令自己滿意的答卷 本次畢業(yè)設計課題內容覆蓋面廣 涉及到機械 液壓 電氣控制等多門主 干課程 通過認真實習 調查 分析 研究 查閱大量參考資料 順利地完成 了此次的畢業(yè)設計 這次的設計中 我也發(fā)現(xiàn)自己在基礎課和專業(yè)課上存在的 缺陷 在張老師的悉心指導和同組同學的幫助下 我也逐漸地彌補自己的缺陷 努力將自己的設計做好 通過此次畢業(yè)設計 我了解和掌握了組合機床設計的基本要求 步驟 方 法及應考慮的有關問題 并鞏固和深化了大學三年中幾乎所有專業(yè)知識 培養(yǎng) 了科學的思維 工作方式和理論聯(lián)系實際的能力 更是體會到了相互協(xié)作的工 作精神 給即將踏上工作崗位的我們起到一次很好地實戰(zhàn)練兵演習 為將來的 工作打下基礎 在本次設計中 全部由張道德教授指導 張老師工作細致 嚴謹治學 不 僅在設計中給予我極大的幫助 指導我完成工作 還教給我許多做人的道理 多讀書 求甚解 活到老 學到老 我感受很深 不懂不可怕 重要努力 去弄懂 張老師作為一位碩士生導師 教給我們這些做人做事的道理 在以后 的生活工作中都是非常有用的 在此表示深沉地謝意 同時 借此機會謹向教 誨過我的老師們表示深深地謝意 向在身后一如既往地支持我的父母表示深深 地謝意 向在設計過程中關心和幫助我的同學表示深深地謝意 由于本人設計經驗不足 不妥之處在所難免 水平亦有限 懇請各位老師 批評指正 畢業(yè)設計 論文 專用紙 27 參考文獻 1 章宏甲 黃誼主編 液壓傳動 北京 機械工業(yè)出版社 1993 2 謝家瀛主編 組合機床設計簡明手冊 北京 機械工業(yè)出版社 1994 3 大連組合機床研究所編 組合機床設計第一冊 北京 機械工業(yè)出版社 1975 4 李天無主編 簡明機械工程師手冊 北京 北京機械工業(yè)出版社 1984 5 大連組合機床研究所編 組合機床參考圖冊 北京 機械工業(yè)出版社 1975 6 彭文生等主編 機械設計 華中理工大學出版社 2001 7 唐增寶等主編 機械設計課程設計 華中理工大學出版社 1999 8 上海第二工業(yè)大學液壓教研室編 液壓傳動與控制 上?？茖W技術出版社 1975 9 沈陽工學院等編 組合機床設計 上海 上?？茖W技術出版社 1985 10 大連組合機床研究所編 組合機床設計第二冊 北京 機械工業(yè)出版社 1975 11 孟少農主編 機械加工工藝手冊第 3 卷 北京 機械工業(yè)出版社 1992 12 黃鶴汀 金屬切削機床設計 上海 上海科學技術文獻出版社 1986 13 李鐵堯主編 金屬切削機床 下冊 北京 機械工業(yè)出版社 1990