梳棉機箱體加工工藝及組合機床設計【鉆M6螺紋孔】【說明書+CAD】

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This design task is to develop the carding machine with process, a combination of drilling fixture design, modular machine tool design. The?aggregate?machine-tool?is?take?the?general?part?as?a?foundation,?matches?by?presses?the?work?piece?specific?shape?and?the?processing?technological?design?special-purpose?part?and?the?jig,?the?composition?semiautomatic?or?the?automatic?special?purpose?machine.?The?aggregate?machine-tool?selects?the?method?which?generally?multiple?spindle,?the?multi-knives,?the?multi-working?procedures,?many?or?the?multi-locations?simultaneously?process,?production?efficiency?ratio?general?engine?bed?high?several?times?to?several?dozens?times.?Because?the?general?part?already?the?standardization?and?the?seriation,?might?according?to?need?to?dispose?nimbly,?could?reduce?the?design?and?the?manufacturing?cycle.?The?multi-axle-boxes?are?aggregate?machine-tool's?core?parts.?It?selects?the?common?parts,?carries?on?the?design?according?to?the?special-purpose?request,?in?the?aggregate?machine-tool?design's?process,?is?one?of?work?load?big?parts.?It?is?acts?according?to?the?work?piece?processing?hole?quantity?which?and?the?position?the?working?procedure?chart?and?the?processing?schematic?drawing?determined,?the?cutting?specifications?and?the?main?axle?type?design?transmission?various?main?axles?movement?power?unit.?Its?power?from?the?general?power?box,?installs?together?with?the?power?box?in?to?feed?sliding?table,?may?complete?drills,?twists?and?so?on?working?processes. Making process in the process, through the analysis of the production batch determination card box with processing schemes, and to seek the best technology solutions, which illustrates the importance of process in the production process; in combination with examples drilling fixture design process, fixture design method, are introduced, especially the processing precision of hole were discussed; in the design of the modular machine tool, combined with specific examples and design experience, expounds the general component (such as hydraulic slipway, power box) selection and special parts (such as the design and calculation of main spindle box). Keywords: combination of machine ; tool spindle; technology ; drilling fixture 目 錄 摘 要 III Abstract IV 1 緒論 1 1.2 國內(nèi)及國外研究現(xiàn)狀 2 1.3 本課題應達到的要求 2 2 工藝方案的擬定 3 2.1 梳棉機箱體結(jié)合件零件的工藝技術(shù)分析 3 2.2 定位分析、基準選取及制定工藝路線 4 2.2.2 選擇精基準： 5 2.2.3 重要工序分析： 5 2.2.4 工藝路線： 5 3 組合機床總體設計 6 3.1 被加工零件工序圖 7 3.1.1 被加工零件工序圖的作用與內(nèi)容 7 3.1.2 繪制被加工零件圖的規(guī)定及注意事項： 7 3.2 加工示意圖 8 3.2.1 加工示意圖的作用和內(nèi)容： 8 3.2.2選擇刀具、導向及有關(guān)計算 8 3.3 機床聯(lián)系尺寸圖 9 3.4 機床分組 11 3.5組合機床生產(chǎn)率計算卡 12 4 鉆夾具設計 15 4.1 梳棉機箱體結(jié)合件鉆孔組合機床夾具分析 15 4.1.1 根據(jù)工件不同的生產(chǎn)條件，可以有各種不同的安裝方法： 15 4.1.3 夾緊力“兩要素”，方向與作用點： 16 4.2 定位夾緊方案的確定 16 4.3 刀具選擇及切削用量的選取 16 4.4 夾具體設計： 18 5 多軸箱設計 21 5.1 引言 21 5.2 繪制多軸箱設計原始依據(jù)圖 22 5.2.1主軸、齒輪的確定及動力運算 23 5.2.2 多軸箱傳動設計 25 6 結(jié)論和展望 30 致 謝 31 參考文獻 33 V 梳棉機箱體加工工藝及組合機床設計 1 緒論 圖1.1 梳棉機實物圖 1.1本課題的研究內(nèi)容和意義 梳棉機是棉紡工藝流程中的關(guān)鍵性機臺，一直被稱為紡紗工藝的“心臟”設備，可見梳棉機在紡紗過程中占有極為重要的位置，而我國的梳棉機研制已有五十余年的歷史，并且于五十年代后期就曾經(jīng)達到過世界先進水平。建國后，我國自行研制了1181型彈性針布梳棉機(英制)，性能良好、質(zhì)量穩(wěn)定、臺時產(chǎn)量達5-7kg，改公制后定型為A181型梳棉機。隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，制成以金屬針布替代彈性針布的A181E型梳棉機，臺時產(chǎn)量為15-20kg。在此基礎上，采取提高刺轆與錫林速度、加大卷裝籌措施，使臺時產(chǎn)量又提高到15-25kg，并定型為A186到梳棉機。之后在對傳動機構(gòu)、鋸條和針布規(guī)格以及部分零件的改進基礎上，生產(chǎn)了A186G型梳錦機。隨后又在對吸塵裝置以及主要部件和精板加固的基礎上，生產(chǎn)了A186D梳棉機，該機可加工棉、棉型化纖和中長纖維。為了提高國產(chǎn)梳棉機水平，在A186D型梳棉饑基礎上，吸取了部分引進設備的特點，又試制TAl86E型梳棉機。近年來，又先后研制了FA203型梳棉機、FA231型等多種型號的梳錦機。采用抬高錫林中心位置、增加工作蓋板根數(shù)、錫林前后加裝固定蓋板、刺轆下安裝分梳板取代小漏底以及使用新疆針布等項技術(shù)措施，使臺時產(chǎn)量達到20-35kg。 國產(chǎn)梳棉機的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個方面： （一）速度與產(chǎn)量不斷提高 產(chǎn)量由最初的4~6kg/h到現(xiàn)在的45~85kg/h，國外有的機型可達成100~140kg/h。 （二）適紡范圍不斷擴大，新型梳棉機的適紡范圍在22~76mm，既能加工棉，棉型化纖，還可以加工中長化纖。 （三）主要機件、支撐件的剛度和加工精度不斷提高，從而改善了梳棉機的穩(wěn)定性。 （四）擴大分梳區(qū)域，改進附加分梳元件和采用新型針布，使分梳質(zhì)量和除雜效果大大提 （五）采用吸塵機構(gòu)及密封機殼，以降低工人勞動強度，改善生產(chǎn)環(huán)境。 （六）采用自調(diào)勻整機構(gòu)，進一步提高生條質(zhì)量。 1.2 國內(nèi)及國外研究現(xiàn)狀 國內(nèi)曾有過以下記載:(1)青島紡機廠宮業(yè)全1984年主編的《梳棉機現(xiàn)狀及發(fā)展前景》一書介紹了八十年代以前國內(nèi)外梳棉機的概況、現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢;(2)由山東紡織工程學會1987年編寫的《高產(chǎn)梳棉機研制工作組三十周年紀念專刊》介紹了工作組部分人員的一些研究體會和經(jīng)驗總結(jié);(3) 2003年青島紡機廠編寫的《梳棉技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新文獻匯編》收錄了關(guān)于梳理技術(shù)方面的較有價值的文章近30篇。其中資料(1)和(2)都是針對某一特定時期內(nèi)情況進行編寫的，而且主要介紹的是高產(chǎn)梳棉機試驗工作組的研究情況，內(nèi)容也主要局限于梳棉機的工藝技術(shù)理論方面，而對梳棉機加工設備的發(fā)展現(xiàn)狀沒有系統(tǒng)的總結(jié)。本文結(jié)合前有文章，以梳棉機箱體結(jié)合件為例進行了工藝技術(shù)及加工設備、裝夾設備的簡單設計。 國外新型梳棉機有騎士立達公司的CIO型、C51型，德國特呂茨勒公司的DK760型、DK803型，英國克洛斯洛爾公司的MA型以及意大利馬佐利公司的CX400型等。各機均 具特點，且自動化程度很高。國外各公司先后推出了具有國際先進水平的梳棉機C50C51 DK760 DK788 DK803 DK903 CX400 MK5等超高產(chǎn)梳棉機，產(chǎn)量為50-120kgtho2004年國外又推出了TC03 C60 MK6等超高產(chǎn)梳棉機 1.3 本課題應達到的要求 本文從五個方面即梳棉機箱體結(jié)合件的加工工藝、組合鉆孔工序的工裝設計、組合機床設計對梳棉機箱體結(jié)合件的制造做了詳細的闡述，簡要說明了現(xiàn)代制造工藝和制造設備與梳棉機的關(guān)系。 2 工藝方案的擬定 2.1 梳棉機箱體結(jié)合件零件的工藝技術(shù)分析 梳棉機箱體結(jié)合件零件如圖2.1： 圖2.1 梳棉機箱體結(jié)合件圖 主要技術(shù)參數(shù)如下： 2.1.1面： (1）上下兩平面的光潔度 （2）兩側(cè)面、兩端面及結(jié)合面的粗糙度 2.1.2 孔： （1）粗糙度：軸向中心孔、橫向孔及其余 （2）平行度： （3）同軸度 2.1.3 螺紋孔： 6-M6-6H M10-6H M12X1.25-6H M12-6H 2.1.4 位置度： 一般公差為即可。 2.1.5 技術(shù)要求： （1） 時效處理 （2） 涂防銹漆 通過對圖上眾多標準及要求分析，可找出此工件上重要的加工表面和孔：底面B、結(jié)合面F、端面M、軸向孔φ52、橫向孔φ47、φ62、φ90，這樣在分析選取時就以保證這些部位的技術(shù)要求為前提。 2.2 定位分析、基準選取及制定工藝路線 根據(jù)生產(chǎn)綱領，該零件屬于大批大量生產(chǎn)，因此采用砂型鑄造的方法來進行毛坯生產(chǎn)。該零件的各個表面均為毛坯面，為加工需要，先加工一基準面為后備工序做準備。該箱體結(jié)合件分為箱體和箱蓋兩部分，箱體外形面有側(cè)面A、端面M、底面B，依據(jù)便于裝夾的原則及利于后續(xù)加工的原則，確定箱體底面B作為多道工序加工的基準面。 有以上分析： 2.2.1 粗基準的選擇： 圖2.2粗基準 以F面為粗基準，定位裝夾簡單可靠。 2.2.2 選擇精基準： 從各個表面的精度位置進行分析： 圖2.3精基準 以B面作為精基準。 這樣在后續(xù)加工過中，裝夾方便可靠，又能滿足加工要求。其它各面的加工精度雖然比基準面要高，但與基準面無特殊的形位公差，因此只需一次粗加工即可。 2.2.3 重要工序分析： （1）箱體結(jié)合面F的粗糙度為3.2，以B面和A面及端面為定位基準，進行加工。 （2）主軸孔φ52的定位：該孔有同軸度和平行度要求，因此，定位時以基準面B為主定位面，側(cè)面A為副定位面，為防止軸向竄動在端部加一定位銷。 (3) 孔φ47、φ62、φ90的定位：此三孔中，φ62、φ90有嚴格的位置要求，這兩孔的加工應以B面為主定位面，端面為輔助定位面，采用臥式組合鏜床進行加工。φ47加工方法類似。 （4）工序前后分配的注意事項：在大批大量生產(chǎn)過程中，粗精加工應分開進行，這樣工件能得到較好的冷卻，減少熱應變及內(nèi)應力變形的影響，有利于保證加工精度。同時可以避免粗加工產(chǎn)生振動等不利因素，也有利于精加工機床精度的保持。 2.2.4 工藝路線： 基于以上分析，工藝路線制定如下： 0# 鑄造 5# 時效處理 10# 漆底漆 15# 劃線 20# 粗銑箱體底面 25# 粗、精銑箱體結(jié)合面 30# 粗、精銑箱蓋結(jié)合面 35# 鉆φ5.2光孔，鉸制兩銷孔 40# 鉆φ5.2光孔，攻制6螺釘M6X30螺紋孔 45# 粗、精銑兩側(cè)面 50# 粗、精銑兩端面 55# 粗、半精、精鏜φ52孔，刮環(huán)槽φ55 60# 粗、半精、精鏜φ62、φ90孔 65# 粗、半精、精鏜φ47孔，刮環(huán)槽φ49.5 70# 鉆兩端面6Xφ5.2孔，攻制6-M6-6H螺紋孔 75# 鉆、攻制箱體底面螺紋孔 80# 鉆、鉸φ6H12通孔 85# 锪φ20孔，鉆、攻制M10螺紋孔 90# 锪φ25孔，鉆、攻制M12螺紋孔 95# 鉆、攻制側(cè)面M12螺紋孔 100# 清洗去毛刺 105# 檢驗 110# 涂防銹漆 注：(1)工藝路線中，45#、50#兩工序采用雙面復合式多工位銑刀，一次加工完成。 （2）鉆孔和攻制螺紋孔的工序建議采用組合機床，可以大大提高加工效率。 （3）鏜孔工序采用多工位鏜刀，一次完成加工。 3 組合機床總體設計 機床的總體設計就是繪制組合機床“三圖一卡”，就是針對具體零件，在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎上，進行組合機床總體方案圖樣設計。其內(nèi)容包括：繪制加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖和繪制生產(chǎn)功率計算卡等。 3.1 被加工零件工序圖 3.1.1 被加工零件工序圖的作用與內(nèi)容 被加工零件工序圖是在被加工零件圖基礎上，突出本機床或自動線的加工內(nèi)容，并作必要說明而繪制的。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床設計有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。 本工序選用的定位基準、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、材料、硬度以及加工部位的余量。 鉆梳棉機箱體結(jié)合件兩端面孔的被加工零件工序圖如圖3.1所示. 圖3.1 被加工零件工序圖 3.1.2 繪制被加工零件圖的規(guī)定及注意事項： （1）繪制被加工零件工序圖的規(guī)定 為使被加工零件工序圖表達清晰明了，突出本工序內(nèi)容，繪制時規(guī)定；應按一定比例，繪制足夠的視圖以剖面；本工序加工部位用粗實線表示，其余部位用細實線表示；定位基準符號用，并下標數(shù)表明消除自由度量。 （2）繪制被加工零件工序圖注意事項： ①本工序加工部位的位置尺寸應與定位基準直接發(fā)生關(guān)系。 ②對工件毛坯應有要求，對孔的加工余量應認真分析。 ③當本工序有特殊要求時必須注明。 3.2 加工示意圖 3.2.1 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床整體方案初步確定的基礎上繪制的。是表達工藝方案具體內(nèi)容的機床工藝方案圖。它是繪制機床聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)；是對機床總體布局和性能的原始要求；也是調(diào)整機床和刀具所必需的重要技術(shù)文件。 3.2.2選擇刀具、導向及有關(guān)計算 （1）刀具的選擇： 工件材料為HT200，鉆孔加工，選用錐柄麻花鉆。 （2）導向結(jié)構(gòu)的選擇： 夾具選用可換鉆套，軸采用剛性軸來保證孔的位置精度。 （3）確定主軸類型、尺寸、外伸長度（見主軸箱設計） （4）選擇接桿 除剛性主軸外，組合機床主軸與刀具間常用接桿連接。根據(jù)選用原則選取特長可調(diào)接桿。 （5）標注聯(lián)系尺寸 （6）標注切削用量： 各主軸的切削用量應標注在相應主軸后端。其內(nèi)容包括：主軸轉(zhuǎn)速、相應刀具的切削速度、每轉(zhuǎn)進給量。 （7）動力部件工作循環(huán)及行程的確定 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終了位置，又返回到原位的動作過程。 工作進給長度L工的確定 =18mm L工：工作進給長度 L1：切入長度 ：加工長度 L2：切出長度 ①快速引進長度的確定：快速引進是指動力部件把刀具送到工作進給位置，其長度由具體情況確定。本工序選取快速引進長度為30mm。 ②快速退回長度的確定：快速退回長度是快速引進長度和工作進給長度之和。本工序為48mm。 ③動力部件總行程的確定：動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。 圖3.2 加工示意圖 3.3 機床聯(lián)系尺寸圖 3.3.1 機床聯(lián)系尺寸圖作用和內(nèi)容： 機床聯(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以及確定專用部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的。是用來表示機床的配置形式、主要構(gòu)成及各部件安裝位置、相互關(guān)系、運動關(guān)系和操作方位的總體布局圖。 機床聯(lián)系尺寸總圖表示的內(nèi)容： （1）表示機床的配置形式和總布局。 （2）完整齊全的反映各部件之間的主要裝配關(guān)系和聯(lián)系尺寸、專用部件的主要輪廓尺寸、運動部件的運動極限位置及滑臺工作循環(huán)總的工作行程和前后備量尺寸。 （3）標注主要通用部件的規(guī)格代號和電動機型號、功率及轉(zhuǎn)速，并標出機床分組編號及組件名稱，全部組件應包括機床全部通用及專用零部件。 （4）標明機床驗收標準及安裝規(guī)程。 3.3.2 繪制機床尺寸聯(lián)系總圖之前應確定的內(nèi)容： （1）選擇動力部件 動力部件的選擇主要是確定動力箱和動力滑臺。根據(jù)已定的工藝方案和機床配置形式并結(jié)合使用及修理因素，確定機床為臥式單工位液壓傳動組合機床，選用配套的動力箱驅(qū)動多軸箱鉆孔。 動力箱規(guī)格與滑臺要匹配，其驅(qū)動功率主要依據(jù)是根據(jù)多軸箱所傳遞的且學功率來選用。本機床左右多軸箱均采用TD25-B型動力箱（=785r/min;電動機選Y100L1-4型，功率為2.2KW 根據(jù)選定的切削用量，計算總的進給力，根據(jù)所需的最小進給速度、工作行程、結(jié)合多軸箱輪廓尺寸，考慮工作穩(wěn)定性，選用HY25B-I 型液壓滑臺，以及相配套的側(cè)底座（1CC251型）。查《組合機床簡明設計手冊》P91表5-1 滑鞍寬度：w=250mm 滑鞍長度：L1=500mm 行 程：S=250mm 滑座長度：L2=790mm 高 度：H=250mm 工進速度：32-800mm/min 快進速度：12m/min （2）確定機床裝料高度H 裝料高度是指工件安裝基面至地面的垂直距離?？紤]上述剛度結(jié)構(gòu)功能和使用要求等因素選取計算： 側(cè)底座高度：560mm 滑臺高度：250 主軸箱的最低主軸高度為：275mm 工件最低孔中心距底面距離：92.5mm H=560+250+275-92.5=992.5mm （3）確定夾具輪廓尺寸 參照夾具設計。 （4）確定中間底座尺寸 中間底座尺寸在長度和寬度上滿足夾具的安裝要求。他在加工方向上的尺寸，實際已由加工示意圖確定。由此根據(jù)選定的動力箱、滑臺、側(cè)底座等標準的位置關(guān)系計算長度為974mm,裝料高度和夾具底座高度確定后，中間底座高度已確定為560mm。 （5）確定多軸箱輪廓尺寸 標準通用鉆類多軸箱厚度是一定的、臥式325mm。因此，確定多軸箱，主要是確定多軸箱的寬度和高度及最低主軸高度。如圖3.3所示 圖3.3多軸箱輪廓尺寸確定 被加工零件輪廓以點化線表示，多軸箱輪廓以粗實線表示。查《組合機床簡明設計手冊》，P135表7-1選取多軸箱體規(guī)格尺寸400*400. 3.4 機床分組 為了便于設計和組織生產(chǎn)，組合機床各部件和裝置按不同功能劃分編組。本機床編組如下： （1）第10組 左側(cè)床身 （2）第20組 夾具 （3）第11組 右側(cè)床身 （4）第12組 中間底座 （5）第30組 電氣裝置 （6）第40組 傳動裝置 （7）第50組 潤滑裝置 （8）第60組 刀具 （9）第61組 工具 （10）第71組 左多主軸箱 （11）第72組 右多主軸箱 圖3.4 機床聯(lián)系尺寸圖 3.5組合機床生產(chǎn)率計算卡 根據(jù)選定的機床工作循環(huán)所要求的工作行程長度、切削用量、動力部件的快進及工進速度等，就可以計算機床的生產(chǎn)率并編制生產(chǎn)率計算卡，生產(chǎn)率計算卡反映機床生產(chǎn)節(jié)拍或?qū)嶋H生產(chǎn)率和切削用量、動作時間、生產(chǎn)綱領及負荷等關(guān)系的技術(shù)文件。它是用戶驗收機床生產(chǎn)效率的重要依據(jù)。 (1)理想生產(chǎn)率Q 理想生產(chǎn)率Q（單位為件/h)是指完成年生產(chǎn)綱領A件（包括備品及廢品率）所要求的機床生產(chǎn)率，它與全年工時總數(shù)tk有關(guān)，一般情況下，單班制tk取2350h，兩班制tk取4600h。則 (2)實際生產(chǎn)率Q1 實際生產(chǎn)率Q1（單位為件/h）是指所設計的機床每小時實際可生產(chǎn)的零件數(shù)量。即 式中T-生產(chǎn)一個零件所需要的時間（min）可按下式計算： 式中、—分別為刀具的第I、第II工作進給長度，單位 為mm； ； —為刀具第I、第II工作進給量，單位為mm/min； =13mm/min； —當加工沉孔、止孔、倒角、光整表面時，滑臺在死擋鐵上的 停留時間，通常指刀具在加工終了是無進給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)5～10轉(zhuǎn) 所需要的時間，單位為min；； —快進長度，L快進=30mm； —快退長度，=48mm； —動力部件快速行程速度。用液壓動力部件取3～10m/min； 這里選擇=3m/min； —直線移動或回轉(zhuǎn)工作臺進行一次工位轉(zhuǎn)換消耗的時間， =0.1min； —工件裝卸（包括定位或撤消定位、夾緊或松開、清理基面或 切屑及吊運工件等）時間。它取決于裝卸自動化程度、工件 重量大小、裝卸是否方便及工人的熟練程度。=1.5min。 綜上所述，零件的單件工時為： (3)機床負荷率 當>Q時，機床負荷率為二者之比。即 組合機床的負荷率一般為0.75～0.90,自動線負荷率為0.6～0.7。典型的鉆、鏜、攻螺紋類組合機床，按其復雜程度參照3-1確定；對于精密度較高、自動化程度高或加工多品種組合機床，宜適當降低負荷率。 表3-1 組合機床允許最大負荷率 機床復雜度 單面或雙面加工 主軸數(shù) 15 16～40 41～80 負荷率 0.90 0.90～0.86 0.86～0.80 表3-2組合機床生產(chǎn)率計算卡 被加工零件 圖號 毛坯種類 鑄件 名稱 梳棉機箱體 毛坯重量 材料 HT200 硬度 190HBS 工序名稱 兩面鉆三個螺紋孔 工序號 序 號 工 步 名 稱 被 加 工 零 件 數(shù) 量 加 工 直 徑 （mm） 加 工 長 度 （mm） 工 作 行 程 （mm） 切 削 速 度（m/min） 每 分 鐘 轉(zhuǎn) 數(shù) （r/min） 進 給 量 （mm/r） 進 給 速 度 （mm/min） 工 時（min） 機加工時間 輔 助 時 間 共 計 續(xù)表3-2 1 裝卸工件 1 1.5 1.5 鉆孔 Ф5.2 18 12 732 0.1 滑臺快進 30 0.0097 0.0097 快退 48 0.0183 0.0183 停留 0.05 0.05 移動 0.1 0.1 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1.5min. ?總計 1.8504min 單件工時 1.8504min 機床生產(chǎn)率 32件/h 機床負荷率 40% 4 鉆夾具設計 4.1 梳棉機箱體結(jié)合件鉆孔組合機床夾具分析 4.1.1 根據(jù)工件不同的生產(chǎn)條件，可以有各種不同的安裝方法： a)找正安裝法．b)夾具安裝法． 4.1.2 基本定位原理分析： 這里討論6點定位中，6個自由度的消除，以便找出較合適的定位夾緊方案．一個物體在空間可以有6個獨立的運動，即沿X、y、Z軸的平移運動，分別記為 。X1、Y1、Z1；繞X、y、Z軸的轉(zhuǎn)動，記為x 、y 、z ，習慣上，把上述6個獨立運動稱作6個自由度．如果采用一定的約束措施，消除物體的6個自由度，則物體被完全定位．例如討論長方體工件時，可以在底面布置3個不共線的約束點，在側(cè)面布置2個約束點，在端面布置一個約束點，則底面約束點可以限制X2、Y2 、Z2 3個自由度，側(cè)面約束點限制X1、Z12個自由度，端面約束點限制y。這個自由度，就完全限制了長方體工件6個自由度。 4.1.3 夾緊力“兩要素”，方向與作用點： 夾緊力方向應朝向定位元件，并使所需的夾緊力最?。_定夾緊力作用點的位置時應不破壞定位．夾緊力作用點的位置應盡可能靠近加工部位，以減小切削力繞夾緊力作用點的力矩，防止工件在加工過程中產(chǎn)生轉(zhuǎn)動或震動．應保證夾緊變形不影響加工精度．夾緊力作用點數(shù)目應使工件在整個接觸面上受力均勻，接觸變形小。 4.2 定位夾緊方案的確定 此元件屬于箱體類元件。一般的定位方法有：一面兩銷定位法和兩面一銷定位法。通過比較分析決定采用兩面一銷定位法。在鉆孔加工時，底面和側(cè)面采用定位板進行定位，端面采用定位釘來限制工件自由度。通過分析發(fā)現(xiàn)，該工件被完全定位。 4.3 刀具選擇及切削用量的選取 4.3.1 技術(shù)分析： 孔的類型：螺紋孔M6 精度等級：6H 材 料：灰鑄鐵 硬 度：HB190 左端面加工深度L=10mm 右端面加工深度L=15mm 4.3.2 刀具選擇： 一般的鉆頭類型決定于加工性質(zhì)，被加工孔的位置，工件材料，生產(chǎn)批量及經(jīng)濟性等。此工序中的螺紋孔無特別加工要求，屬于直徑小、深度淺、生產(chǎn)批量大、材料為常用鑄鐵。參考《組合機床設計》P500所述，推薦使用標準高速錐柄麻花鉆。但采用這種鉆頭，由于其倒錐度大，鉆頭與鉆套間隙也較大，股組合機床上的位置精度較低，大約0.2左右。若想提高精度，可采用以下幾項措施： （1）適當選取導向套到工件表面距離及導套長度。 （2）減少導向套和鉆頭間隙。 （3）減少鉆頭的制造公差和倒錐度。 4.3.3 切削用量的選取： 由于組合機床有大量刀具同時工作，為了使機床正常工作，不經(jīng)常停車換刀，而達到較高的生產(chǎn)率。所選擇的切削用量比一般通用機床的切削用量要低一些?？傮w上說：在采用多軸加工的組合機床的切削用量和切削速度要低一些。根據(jù)現(xiàn)有組合機床使用情況，多軸加工的切削用量比通用機床單刀加工的切削用量約30%左右。 查閱《組合機床設計》 加工直徑：d=5.2mm 切削速度：v=12m/min n=732r/min 進給量： f=0.1mm/r 鉆頭的實際參數(shù)，查閱《金屬機械加工工藝人員手冊》P838表10-22續(xù)： 4.3.4 工作行程的確定和鉆模板的設計 （1）鉆模板設計： 鉆模是用來保證工件孔系的位置精度的。他應有足夠的強度和剛度，避免因變形而影響鉆套的導向精度。在組合機床孔加工工序中，除采用剛性主軸加工方法外，多數(shù)情況下多數(shù)情況下都讓切削刀具在導向裝置中工作。在本道孔加工工序中因主軸為非剛性主軸，故采用鉆模導向裝置，其作用是： ①保證刀具對工件的正確位置。 ②保證各刀具相互間的正確位置。 ③提高刀具系統(tǒng)的支承剛度。 已知鉆頭直徑d=5.2mm，參照《組合機床設計》P221表3-3，選擇鉆模板厚度為L=22mm。鉆模板形式為固定式鉆模板，鉆套采用可換式鉆套，這樣便于磨損后可以快速更換。鉆套、襯套、鉆套螺釘其具體參數(shù)具體參數(shù)《機床夾具設計手冊》 P338：可換鉆套 圖2-1-46 d=6mm公差帶F7;D=10mm公差帶k6 P348：鉆套用襯套 圖2-1-58 內(nèi)徑:d=10mm ；外徑：D=15mm P350：鉆套用螺釘 圖2-1-60 M6 鉆模板與被加工零件之間的距離不宜過大，取4mm。 (3)工作行程的確定： 在本道工序加工過程中，采用組合機床進行加工，各動力頭工作情況一樣，故其工作循環(huán)也一樣： 由于被加工孔無特殊要求，故采用圖示工作循環(huán)方式： 圖4.1 工作行程圖 設計過程中注意的因素： 工件為大批大量生產(chǎn)，加工效率要求很高，要求每次加工耗時少，因此?？爝M距離不宜過長。 鉆孔過程中，無需考慮孔內(nèi)壁是否有直線痕或螺旋痕。 每次鉆孔前至少在加工表面前3mm處開始工進。 從而確定： 工進距離 考慮到大批量生產(chǎn)、導向原因等因素取 快退距離 4.3.5 主軸尺寸類型及接桿選擇： 主軸尺寸詳見主軸箱設計。 接桿：查《組合機床簡明設計手冊》 P171 表8-2，采用特長可調(diào)接桿。 4.4 夾具體設計： 4.4.1 定位支撐的選擇： 根據(jù)前面所述，本工序采用兩面一銷的定位方式，即底面限制三個自由度；側(cè)面為一窄長平面限制兩個自由度；端面為一定位銷限制一個自由度。 結(jié)合實際生產(chǎn)情況：批量大，生產(chǎn)率高。這樣的話，加工過程中，會頻繁的移動工件位置，對定位表面產(chǎn)生摩擦，定位精度減低，夾具體使用壽命減低。基于這種情況，在實際過程中，采用面支撐板代替底面定位支撐。這樣更換較方便，成本較低，同樣側(cè)面用以支撐板代替，端面仍是用定位銷定位。 選用支撐板及銷的情況如下圖：（見下頁） 圖4.2 定位元件 支撐板的選用參照《機床夾具設計手冊》P272圖2-1-10 支撐釘?shù)倪x用參照《機床夾具設計手冊》P271圖2-1-9 4.4.2 夾具結(jié)構(gòu)設計及尺寸確定： （1）設計原則： 由于此工件為大批大量生產(chǎn)，需滿足以下幾點要求： ①安裝方便，夾緊迅速可靠 ②結(jié)構(gòu)剛度好 ③夾具設計誤差小最好采用一體結(jié)構(gòu)。 （2）方案確定 圖4.3 鉆孔工序的定位與夾緊示意圖 基于以下設計原則及定位夾緊情況，結(jié)合實際生產(chǎn)活動中所使用的組合夾具情況，采用箱式夾具體結(jié)構(gòu)，并采用液壓夾緊機構(gòu)： 結(jié)構(gòu)特點： （1） 各定位面之間的位置精度好: 由于夾具采用箱體式結(jié)構(gòu)，個面之間的精度要求可通過后期加工來保證，可消除分散機構(gòu)因裝配產(chǎn)生的裝配誤差。 （2）結(jié)構(gòu)簡單： 采用這種結(jié)構(gòu)，鉆模板可以直接安裝在箱壁上；液壓壓緊裝置置于頂部，向下壓緊工件，操作方便。 （3）尺寸的確定： 由上述可知，箱體側(cè)壁與工件加工表面之間的距離為4mm，具體結(jié)構(gòu)如下： 圖4.4 夾具結(jié)構(gòu)圖 箱體壁厚：經(jīng)驗值推薦25-30mm，由于箱體頂部承受工件壓緊力反作用力，選用25mm壁厚來保證其強度。兩側(cè)厚度根據(jù)鉆模板類型選取25mm壁厚，被保證其強度要求采用加強肋板結(jié)構(gòu) 5 多軸箱設計 5.1 引言 多軸箱是組合機床的重要專用部件。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計的傳動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進給滑臺，可完成鉆、擴、鉸、鏜孔等加工工序。 多軸箱一般具有多根主軸同時對一列孔進行加工。但也有單獨的，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準（GB3668.1——83）規(guī)定，9種名義尺寸用相應滑臺的滑鞍寬度表示。目前，多軸設計有一般設計法和電子計算機輔助設計法兩種。 5.2 繪制多軸箱設計原始依據(jù)圖 多軸箱設計原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的。其主要內(nèi)容及注意事項如下： 圖5.1 主軸位置關(guān)系尺寸圖 （1）根據(jù)機床聯(lián)系尺寸圖，繪制多軸箱外形圖，并標注輪廓尺寸及動力箱驅(qū)動軸的相對位置尺寸。 （2）根據(jù)聯(lián)系尺寸圖和加工示意圖，標注所有主軸位置尺寸及工件與主軸、主軸與驅(qū)動軸的相關(guān)位置尺寸。 （3）根據(jù)加工示意圖標注各主軸轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向主軸逆時針轉(zhuǎn)向。 （4）列表標明各主軸的工序內(nèi)容、切削用量及主軸外伸尺寸 （5）標明動力件型號及其性能參數(shù) 表5-1主軸外伸尺寸及切削用量 軸號 主軸外伸尺寸（mm） 切 削 用 量 備注 D/d L 工序內(nèi)容 n(r/min) v(m/min) f(mm/r) 1 30/20 115 鉆φ5.2孔 732 13 0.1 2 30/20 115 鉆φ5.2孔 732 13 0.1 3 32/25 115 鉆φ5.2孔 732 13 0.1 注：1、被加工零件編號及名稱：ZFA211-3600-7箱體結(jié)合件，。材料及硬度，鑄鐵，200HBS 2、動力部件1TD25-A，1HY-25，N=2.2KW，n=1420 圖5.2 多軸箱設計原始數(shù)據(jù)圖 5.2.1主軸、齒輪的確定及動力運算 （1）主軸型式和直徑 主軸的型式和直徑，主要取決與工藝方法、刀具主軸聯(lián)接機構(gòu)、刀具的進給抗力和切削轉(zhuǎn)矩。如鉆孔時常采用滾珠軸承主軸；擴、鏜、鉸孔等工序工序常采用滾錐軸承主軸；主軸間距較小時常選用滾針軸承主軸。設計時，盡可能不選用15mm直徑的主軸和滾針主軸，因為滾針軸承精度低、結(jié)構(gòu)剛度及裝配工藝性都較差，既不便于制造又不便于維修。 首先，根據(jù)切削用量，查《機床夾具手冊》P33表1-2-7由計算公式計算扭矩： D——鉆頭直徑 f——每轉(zhuǎn)進給量 已知 D=5.2mm f=0.1mm/r 得M=900N.mm 可選擇軸徑d=12mm，由《組合機床設計簡明手冊》P56表4-1選取主軸直徑d=20mm滿足設計要求。 （2）多軸箱所需動力計算 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，多軸箱所需要的功率按下列公式計算： 式中 ——切削功率，單位為KW ——空轉(zhuǎn)功率，單位為KW ——與負荷成正比的功率損失，單位為KW 每根主軸的切削功率，由選定的切削用量按公式計算或查圖表獲得；每根主軸的空轉(zhuǎn)功率按《組合機床設計簡明手冊》P62表4-6確定；每根主軸上的功率損失，一般取所傳遞功率的1%。 根據(jù)《機床夾具設計手冊》功率計算公式得 主軸切削功率： 式中M——扭矩 V——切削速度 D——鉆頭直徑 則有 空轉(zhuǎn)功率： 由于主軸直徑為20mm、25mm，根據(jù)《組合機床設計簡明手冊》P62表4-6： 轉(zhuǎn)速： n=630r/min ,軸徑為20mm時：;軸徑為25mm時： n=1000r/min, 軸徑為20mm時：；軸徑為25mm時： 而主軸轉(zhuǎn)速為n=732r/min，根據(jù)插值法： 因此： 功率損失： 每根軸上的功率損失，一般可取所傳遞功率的1% 因此： =0.203+0.356+0.006=0.565KW 多軸箱所需的進給力可按下式計算： 式中 ——各主軸所需的軸向切削力，單位為N D——鉆頭直徑 f——每轉(zhuǎn)進給量 Kp——修正系數(shù) 已知 D=5.2mm f=0.1mm/r 因此 F=345.3N 5.2.2 多軸箱傳動設計 多軸箱傳動設計，是根據(jù)動力箱驅(qū)動軸位置和轉(zhuǎn)速、各主軸位置及其轉(zhuǎn)速要求，設計傳動鏈，把驅(qū)動軸和主軸聯(lián)系起來，使各主軸獲得預定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。 （1）對多軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求 ①在保證主軸的強度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的條件下，力求傳動軸和齒輪規(guī)格、數(shù)量為最少。為此，應盡量用一根中間傳動軸帶動多根主軸，并將齒輪布置在同一排上。 ②盡量不用主軸帶動主軸的方案，以免增加主軸負荷。遇到主軸較密時，布置齒輪的空間受到限制或主軸負荷較小、加工精度要求不高，也可用一根強度較高的主軸帶動1-2根主軸的傳動方案。 ③為使結(jié)構(gòu)緊湊，多軸箱內(nèi)齒輪副的傳動比一般要大于1/2，后蓋內(nèi)齒輪齒輪傳動比允許至1/3，盡量避免用升速傳動。當驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速較低時，允許先升速然后再降一些。 ④驅(qū)動軸直接帶動的轉(zhuǎn)動軸數(shù)不能超過兩根，以免給裝配帶來困難。 （2）擬定多軸箱傳動的基本方法 擬定多軸箱傳動系統(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；非同心圓分布的一些主軸，也宜設置中間傳動軸；然后根據(jù)已經(jīng)選定的中心傳動軸再取同心圓，并用最少的傳動軸帶動這些中心傳動軸；最后通過合攏傳動軸與動力箱驅(qū)動軸連接起來。 ①主軸分布類型 圖 5.3 主軸分布示意圖 單組圓周分布，但各軸心間距較小。 ②根據(jù)此種類型設計出兩種傳動聯(lián)系方案： 圖5.4 設計方案圖 第一種傳動設計方案分析： 第一種傳動設計方案十分符合主軸箱設計的各項原則： 傳動軸、齒輪數(shù)最少，用一根傳動軸帶動多根主軸，主軸齒輪規(guī)格相同。 從理論上來說是一種經(jīng)濟有效的傳動方案。但在進一步設計時發(fā)現(xiàn)該傳動方案有以下缺陷：主軸直徑d=20mm中心傳動軸軸線與最下軸軸心線距離為32.5mm若兩軸真的實現(xiàn)傳動，兩軸所配套軸承的外徑尺寸D=47mm，然而，為使兩軸承間安裝不發(fā)生沖突，其間距最少為47mm而32.5<47mm，軸承不能進行安裝。 第二種傳動方案分析： 此方案采用對稱分布，其中4、3兩傳動軸無論軸還是齒輪規(guī)格均相同。此種結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，相對位置關(guān)系容易確立，與方案1相比還減少了軸和齒輪的數(shù)量和規(guī)格。但該方案把一根主軸同時做傳動軸，向另外兩主軸傳動動力，增加了負荷。 通過比較，方案1結(jié)構(gòu)不合理，不能采用。方案2符合設計要求。 （3）傳動系統(tǒng)的設計計算： ①各齒輪參數(shù)的設計計算： 已知：主軸轉(zhuǎn)速 n=732r/min，主軸直徑 d=20mm，主軸齒輪模數(shù) m=2 設主軸齒輪齒數(shù)Z=25，即 ;傳動軸小齒輪齒數(shù) ，m=2;動力頭齒輪 ，m=3;對于傳動軸齒輪、由于它們是作為過渡齒輪存在，只要其尺寸結(jié)構(gòu)不影響其他軸及齒輪，其齒輪可以任意選?。涸O ，m=2 因此： 已知：所取動力箱型號1TD25，電動機轉(zhuǎn)速1420r/min，驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速785r/min。 則： m=3 ②軸徑尺寸的確定： 本套傳動系統(tǒng)中有三根主軸，三根傳動軸，其中一根主軸也起傳動作用。 各傳動軸的計算結(jié)果如下： 軸3： 查《組合機床設計》P607表5-10：選取直徑d=15mm，為了提高軸的剛度，并減小傳動件的規(guī)格，選取軸徑d=20mm。 軸4: 同上 選取軸徑d=20mm。 軸5： 查表 選取軸徑d=20mm；但此軸既是主軸又是傳動軸，負荷較大，為提高軸的剛度，取軸徑d=25mm。 軸6： 此軸為主傳動軸，由其傳遞的扭矩是由動力箱輸出的，扭矩大，此外，該軸還是手柄軸，根據(jù)《組合機床設計簡明手冊》表7-19，選取軸徑 d=30mm。 表 5-2 各軸軸徑及齒輪參數(shù) 軸徑 齒數(shù) 扭矩 轉(zhuǎn)速 1 20 25 90 732 2 20 25 90 732 3 20 30 96 610 4 20 30 96 610 5 25 25 250 732 6 30 40 400 458 7 30 36 400 458 （4）校驗： ①齒輪模數(shù)校核： 分析：傳動過程中，齒輪嚙合會產(chǎn)生很大的彎曲疲勞強度，在所有齒輪