多軸鉆孔組合機(jī)床設(shè)計(jì)【氣缸蓋】

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四 川 理 工 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）說(shuō) 明 書(shū) 題 目 多軸鉆孔組合機(jī)床設(shè)計(jì) 學(xué) 生 系 別 機(jī) 電 工 程 系 專 業(yè) 班 級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 教 師 四 川 理 工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)（論文）題目： 多軸鉆孔組合機(jī)床設(shè)計(jì) 系：機(jī)電工程系 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 學(xué)生： 指導(dǎo)教師： (講師) 接受任務(wù)時(shí)間 教研室主任 （簽名）　　系主任 （簽名） 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容及基本要求 1、柴油機(jī)汽缸蓋零件圖一張,毛坯圖一張. 2、機(jī)械加工工藝規(guī)程一套 3、工序卡一套 4、兩側(cè)小孔鉆削加工組合機(jī)床設(shè)計(jì)； 5、計(jì)算機(jī)或手工繪制三圖一卡 6、畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份 2．指定查閱的主要參考文獻(xiàn)及說(shuō)明 1、《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》 2、《夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》 3、《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》 4、《組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》 3．進(jìn)度安排 設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱 起 止 日 期 1 準(zhǔn)備工作，資料檢索 2007.03.05--2007.03.20 2 方案設(shè)計(jì) 2007.03.21—2007.04.04 3 工藝設(shè)計(jì)和機(jī)床設(shè)計(jì) 2007.04.05—2007.04.20 4 繪圖 修改 2007.04.21--2007.05.04 5 編寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2007.05.05--2007.05.18 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 本次設(shè)計(jì)是結(jié)合近年來(lái)國(guó)內(nèi)外機(jī)床行業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì),針對(duì)柴油機(jī)汽缸蓋兩側(cè)的小孔鉆削的組合機(jī)床設(shè)計(jì).組合機(jī)床是由大量的通用部件和少量的專用部件組成的工序集中的高效率機(jī)床,它能夠?qū)σ环N(多種)零件進(jìn)行多刀,多軸,多面,多工位加工,制造的周期短,投資少,經(jīng)濟(jì)效益高. 關(guān)鍵詞:汽缸蓋;毛坯;定位;機(jī)床夾具;金屬切削;鉆頭 ABSTRACT This design was unified the new tendency of domestic and foreign machine tool’s industry development in the recent years, aimed at the design of assembled machine tool of the two sides’ pore drilling of diesel engine cylinder’s cover. The assembled machine tool is the centralized working procedure and high efficiency machine tool, which is composed by the massive general parts and the few special parts, it can process one kind (or many kinds)of part on the multi-knives, multiple-spindle, multi- surface, multi-locations. Its manufacture cycle is short, the investment is little ,but the economic benefit is high. Keywords: Cylinder Head；roughCutters；allocation; jig; metal cutting; drills III 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 前 言 1 第一章 零件的分析 2 1.1零件的功用 2 1.2零件的工藝分析 2 1.3 確定毛坯的制造形式,加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸 3 1.3.2精基準(zhǔn)的選擇 5 1.3.3粗基準(zhǔn)的選擇 5 1.4 工藝路線的擬訂及工藝方案的分析 5 1.4.1工藝路線的擬訂 5 1.4.2 工藝方案的分析，加工設(shè)備的選擇及刀具、夾具、量具的選用 6 第二章 指定工序的夾具設(shè)計(jì) 8 2.1 問(wèn)題的提出 8 2.1.1 夾具定位元件的設(shè)計(jì)及定位誤差的分析計(jì)算 8 2.2夾具設(shè)計(jì) 10 2.2.1定位基準(zhǔn)的選擇 10 2.2.2切削力與夾緊力的計(jì)算 11 2.3支承部件的設(shè)計(jì) 12 2.4夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 12 第三章 組合機(jī)床的設(shè)計(jì) 13 3.1組合機(jī)床的概述 13 3.2組合機(jī)床方案的制定 15 3.2.1 工藝路線的確立 15 3.2.2 機(jī)床配置型式的選擇 15 3.2.3 定位基準(zhǔn)的選擇 16 3.2.4 滑臺(tái)型式的選擇 16 3.3 確定切削用量及選擇刀具 16 3.3.1 選擇切削用量 16 3.3.2計(jì)算切削力、切削扭矩及切削功率 17 3.3.3 選擇刀具結(jié)構(gòu) 17 3.4 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)—三圖一卡 17 3.4.1 被加工零件工序圖 17 3.4.2 加工示意圖 17 3.4.3 機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖 21 3.4.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 23 四 組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì) 24 4.1主軸箱的概述 24 4.2主軸箱的設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容 24 4.2.1 繪制主軸箱原始依據(jù)圖 24 4.2.2 主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇和動(dòng)力計(jì)算 24 4.2.3 主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 25 4.2.4主軸箱坐標(biāo)計(jì)算 28 4.2.5主軸箱總圖設(shè)計(jì) 29 總 結(jié) 31 參考文獻(xiàn) 32 致 謝 33 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 前 言 本次設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)生活的一次總結(jié),上崗之前的最后一次檢閱,是一種考驗(yàn)也是一種綜合素質(zhì)的體現(xiàn). 本次設(shè)計(jì)把機(jī)械制造專業(yè)所學(xué)的金屬切削原理及刀具，機(jī)械制造裝備，機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，機(jī)械制造工藝學(xué)及氣壓傳動(dòng)等專業(yè)課程知識(shí)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，同時(shí)根據(jù)人才培養(yǎng)計(jì)劃中對(duì)我們知識(shí)和能力的要求對(duì)相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，使我們了解科學(xué)技術(shù)發(fā)展前沿的狀況. 設(shè)計(jì)中的一些觀點(diǎn),方案是在和指導(dǎo)老師商量后才確定的,雖然如此,設(shè)計(jì)中也一定存在著許多不足之處,希望讀者批評(píng)指教,以待改進(jìn). 設(shè)計(jì)能夠順利的完成是和指導(dǎo)老師張老師的悉心指導(dǎo),以及共同設(shè)計(jì)的同學(xué)一起探討不可分的,在此,向指導(dǎo)過(guò)我們的老師幫助過(guò)我們的同學(xué)一并致謝并希望在今后的學(xué)習(xí)和工作中能夠繼續(xù)的到你們支持. 33 第一章 零件的分析 1.1零件的功用 氣缸蓋密封氣缸并形成燃燒室頂面;氣缸蓋根據(jù)不同情況安裝有進(jìn)、排氣門,噴油嘴(或火花塞),啟動(dòng)閥等零部件,并且布置進(jìn)、排氣道,以控制新鮮充量與燃料進(jìn)入氣缸燃燒;很大一部分熱量由氣缸蓋傳遞給冷卻介質(zhì),水冷內(nèi)燃機(jī)的缸蓋中布置有冷卻水腔.本次加工的氣缸蓋是EM—165型,屬于水冷式. 1.2零件的工藝分析 由氣缸蓋零件圖可知,其材料為HT250,該材料具有較高的強(qiáng)度、耐磨性、耐熱性及其適于較大應(yīng)力.該零件形狀不規(guī)則,尺寸精度,形狀位置精度要求均較高.對(duì)零件圖上的主要技術(shù)要求分析如下: 1. mm兩個(gè)定位孔,應(yīng)該保證孔的實(shí)際輪廓必須位于直徑為最小實(shí)體實(shí)效尺寸mm,且與基準(zhǔn)A、B-C、D位置關(guān)聯(lián)的最小實(shí)體實(shí)效邊界內(nèi).位置度公差值為mm是該孔處于最大實(shí)體尺寸mm時(shí)給定的,表面粗糙度. 2. 與底面有垂直度要求,其值為.以保證進(jìn)、排氣門的縱向移動(dòng)精度.圓柱度為;表面粗糙度值為,以保證進(jìn)、排氣門的運(yùn)動(dòng)精度. 3. 與有同軸度要求,尺寸精度為7級(jí),同軸度要求為,以保證排氣門的位置精度. 4. 與有同軸度要求, 同軸度要求為,以保證進(jìn)氣門的位置精度. 5. 進(jìn)、排氣孔的沉孔面要求圓跳動(dòng)不大于,以保證進(jìn)、排氣門與進(jìn)、排氣孔的配合精度. 6. 進(jìn)、排氣孔的出口圓度要求為,以保證進(jìn)、排氣門的圓周面與孔口的配合精度. 7. 的圓度要求為,尺寸精度為7級(jí), 以保證鑲塊的裝配精度. 8 的粗糙度要求為;孔底面的粗糙度要求為;孔底面的圓跳動(dòng)要求為,以保證噴油器的裝配精度. 9. 的位置度公差為,應(yīng)該保證螺紋的最小實(shí)體尺寸為,且與基準(zhǔn)位置關(guān)系的最小實(shí)體實(shí)效邊界內(nèi).以保證噴油器的位置和裝配精度. 1.3 確定毛坯的制造形式,加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸 由零件圖知,零件材料為HT250,其鑄造性能有切削性能均佳,該件屬于大批量生產(chǎn),查<<機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊(cè)>>表6-68知采用砂型機(jī)器造型,低壓鑄造.又由于箱體零件的內(nèi)腔(排、進(jìn)氣孔)及的球形孔,穿配氣機(jī)構(gòu)頂桿孔需鑄出,故還應(yīng)該安放型芯.此外,為了消除殘余應(yīng)力,鑄造后還應(yīng)該安排人工時(shí)效. 根據(jù)(<<機(jī)械加工工藝手冊(cè)>>李洪主編)表2.3-6,該種零件的尺寸公差等級(jí)為7-9級(jí);加工余量等級(jí)為級(jí),故取為9級(jí), 為級(jí). 根據(jù)(<<機(jī)械加工工藝手冊(cè)>>李洪主編)表2.3-5,用查表法確定各表面的總余量如表1-1所示: 表1-1 各加工面的總余量 單位：mm 加工表面 基本尺寸 加工余量等級(jí) 加工余量數(shù)值 說(shuō) 明 面 面雙側(cè)加工，（取下行數(shù)據(jù)） 面 面降1級(jí)，雙側(cè)加工 面 面單側(cè)加工，（取上行數(shù)據(jù)） 面 單側(cè)加工，（取上行數(shù)據(jù)） 球形孔 孔降1級(jí)，雙側(cè)加工 孔 孔降1級(jí)，雙側(cè)加工 孔 孔降1級(jí)，雙側(cè)加工 根據(jù)(<<機(jī)械加工工藝手冊(cè)>>李洪主編)表2.3-9，可得鑄件主要尺寸的公差，如表1-2所示： 表1-2 主要毛坯尺寸公差 單位：mm 主要面 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差 面 面 面 面 球形孔 孔 孔 毛坯加工余量理論圖：圖一所示 圖一 各加工面如圖二所示： 圖二 1.3.1基準(zhǔn)的選擇 基準(zhǔn)的選擇應(yīng)該根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，有較高的生產(chǎn)率，有較好的經(jīng)濟(jì)效果，應(yīng)該先選擇精基準(zhǔn)，獲得最主要的技術(shù)要求；在保證精基準(zhǔn)可靠的前提下選擇粗基準(zhǔn)。 1.3.2精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)的選擇原則 ①“基準(zhǔn)重合”原則:即設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合； ②“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則:即盡量采用某一種基準(zhǔn)作為多數(shù)工序的基準(zhǔn)； ③“自為基準(zhǔn)”原則:即當(dāng)精加工或者光整加工工序要求余量盡量小而均勻時(shí)，應(yīng)選擇加工表面本身作為精基準(zhǔn)； ④“互為基準(zhǔn)”原則:當(dāng)兩個(gè)加工表面相互位置精度要求較高時(shí)，以兩個(gè)需加工表面相互作為基準(zhǔn)反復(fù)加工以獲得均勻的加工余量和較高的位置精度。 氣缸蓋的底面A是零件的主要加工部位，其它相關(guān)表面均以此面作為基準(zhǔn)加工設(shè)計(jì)的，并且進(jìn)、排氣門的導(dǎo)向孔與底面A有尺寸與位置精度要求，而噴油孔與底面A有間接的位置精度要求，其它孔面的加工也能用它定位，這樣使工藝路線遵循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則。 另外,A面的面積較大,它作為定位比較穩(wěn)定,夾緊方案也比較簡(jiǎn)單,可靠,操作方便.并且A面和孔既是裝配基準(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“一面二孔”的典型定位方式。 1.3.3粗基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn)的選擇原則： ① 當(dāng)有不加工表面時(shí)，選擇不加工表面作為粗基準(zhǔn)； ② 應(yīng)選擇表面平整，均勻的表面作為粗基準(zhǔn)； ③ 以平整且面積較大的表面作為粗基準(zhǔn)； ④ 粗基準(zhǔn)一般只能使用一次。 考慮到以下幾點(diǎn)，選擇箱體零件的重要孔和的毛坯孔與箱體的B面作為粗基準(zhǔn)： 第一，在保證各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔的加工余量盡量均勻； 第二，裝入箱體內(nèi)的零件與箱體內(nèi)壁有足夠的間隙； 另外，還應(yīng)該保證定位準(zhǔn)確，夾緊可靠。 1.4 工藝路線的擬訂及工藝方案的分析 1.4.1工藝路線的擬訂 根據(jù)氣缸蓋零件為大批生產(chǎn)，所以采用通用機(jī)床配以專用夾具、刀具，并考慮工序集中，以提高生產(chǎn)率，減少機(jī)床數(shù)量，降低生產(chǎn)成本為依據(jù)。 經(jīng)過(guò)對(duì)氣缸蓋的工藝分析，零件的毛坯為砂型機(jī)器造型，并經(jīng)過(guò)人工時(shí)效處理，消除鑄件的內(nèi)應(yīng)力，改善工件的可切削性。 現(xiàn)確定工藝路線如下： 序號(hào) 工 序 內(nèi) 容 簡(jiǎn)要說(shuō)明 鑄造 時(shí)效 消除內(nèi)應(yīng)力 粗銑A面 先加工基準(zhǔn)面 粗、精銑B面 先加工面 鉆、鉸孔 后加工孔 锪孔；鏜孔，孔，孔 以,兩孔為基準(zhǔn)加工C面 粗、精銑兩C面 粗、精銑兩D面 鉆底孔,攻螺紋 鉆、鉸孔, 以此孔為基準(zhǔn)加工下面的孔 擴(kuò)孔 鉆螺紋底孔,鉆孔,攻螺紋 鉆螺紋底孔,攻螺紋 鉆孔;鏜孔, 鉆螺紋底孔,攻螺紋 精銑A面 此面為配合面,需精加工 進(jìn)行水壓檢驗(yàn) 涂漆,入庫(kù) 防止生銹 1.4.2 工藝方案的分析，加工設(shè)備的選擇及刀具、夾具、量具的選用 由于生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，故加工設(shè)備宜以專用設(shè)備機(jī)床為主，輔以少量通用機(jī)床；其生產(chǎn)方式以專用機(jī)床加專用夾具為主，輔以少量機(jī)床的流水生產(chǎn)線，工件在各機(jī)床上的裝卸及其各機(jī)床間的傳遞均由人工完成。 工序010 粗銑A面，考慮到工件的定位方案及其夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等問(wèn)題，采用立式銑床，選擇X52K立式銑床(<<機(jī)械加工工藝手冊(cè)>>表3。1-73)。選擇直徑D為的鑲齒套式面銑刀(<<機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)>>表12-82)，專用夾具和游標(biāo)卡尺。 工序020 粗、精銑B面和A面一樣，只是在加工B面時(shí)，要在A、B面間保留余量，以便在工序140中加工。 工序050 粗、精銑C面，采用臥式雙面組合銑床，因?yàn)榍邢鞴β瘦^大，所以采用功率為的型銑削頭(<<機(jī)械加工工藝手冊(cè)>>表3。2-43)， 選擇直徑D為的鑲齒套式面銑刀(<<機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)>>表12-82)，專用夾具和游標(biāo)卡尺。 工序060 粗、精銑D面， 選擇X52K立式銑床(<<機(jī)械加工工藝手冊(cè)>>表3。1-73)。選擇直徑D為的鑲齒套式面銑刀(<<機(jī)工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)>>表12-82)，專用夾具和游標(biāo)卡尺。 工序030鉆、鉸孔，選用搖臂鉆床(<<機(jī)械加工工藝手冊(cè)>>表3。1-30)，選用錐柄麻花鉆(<<機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)>>表12-31)， 錐柄機(jī)用鉸刀(<<機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)>>表12-54)，專用夾具，快換夾頭，游標(biāo)卡尺及其塞規(guī)。 工序040 采用搖臂鉆床(<<機(jī)械加工工藝手冊(cè)>>表3。1-30)，選用帶導(dǎo)柱錐柄平底锪鉆(<<機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)>>表12-46)加工孔；選用坐標(biāo)鏜床(<<機(jī)械加工工藝手冊(cè)>>表3。1-39)，選用樘孔刀(<<機(jī)械加工工藝手冊(cè)>>表4。3-63)加工孔，，。采用專用夾具，卡尺()及其塞規(guī)。 工序070中的攻螺紋采用機(jī)用絲錐(<<機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊(cè)>>表12-125)及絲錐夾頭。采用專用夾具，螺孔用螺紋塞規(guī)檢驗(yàn)。 工序090 機(jī)床采用搖臂鉆床(<<機(jī)械加工工藝手冊(cè)>>表3。1-30)，選用擴(kuò)孔專用刀具。球形孔專用量具。 工序120采用坐標(biāo)鏜床(<<機(jī)械加工工藝手冊(cè)>>表3。1-39)，選用樘孔刀(<<機(jī)械加工工藝手冊(cè)>>表4。3-63)加工孔，，孔軸線的傾斜度用專用檢具測(cè)量。 第二章 指定工序的夾具設(shè)計(jì) 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。 經(jīng)過(guò)與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)第110道夾工序---鉆2×6.5mm的螺紋底孔夾具。本夾具將用于組合機(jī)床，采用氣動(dòng)裝置，刀具為四把Φ5.9mm的直柄麻花鉆，對(duì)工件的兩個(gè)面上的小孔(圖3。1)同時(shí)進(jìn)行加工。 圖2-1零件加工面圖 2.1 問(wèn)題的提出 本夾具主要用于兩側(cè)面小孔的鉆削、主要考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，而精度則不是主要問(wèn)題。 2.1.1 夾具定位元件的設(shè)計(jì)及定位誤差的分析計(jì)算 根據(jù)工序要求，擬采用一面兩銷定位。一面及A面相接的支承面，兩銷分別針對(duì)A面上相鄰兩氣孔而言，此兩孔是在鑄造毛坯時(shí)的工藝孔。參考《機(jī)械制造工藝學(xué)》：為了補(bǔ)償兩定位孔的孔徑和孔距誤差及夾具兩定位銷的直徑和距離誤差，避免工件不能準(zhǔn)確，快速的套入定位銷，影響產(chǎn)品生產(chǎn)率，夾具兩定位銷應(yīng)該采用一圓柱銷和菱形銷（削邊銷）。 2.1.1.1一面兩銷的定位分析 一面相當(dāng)三個(gè)支承點(diǎn)，限制工件在豎直方向上（Z向的移動(dòng)自由度），Y和X方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。兩銷則限制了Z向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，Y和X方向上的移動(dòng)自由度。故工件實(shí)現(xiàn)完全定位。 定位銷的選擇：參考《金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》的選擇： 圓柱銷：JB/T8014。2-1999固定式定位銷 削邊銷：JB/T8014。3-1999可換式定位銷 2.1.1.2定位誤差分析 第一基準(zhǔn)面A平面無(wú)基準(zhǔn)位置誤差，但是定位銷與兩孔的配合間隙及兩銷中心距誤差引起的基準(zhǔn)位置誤差必須考慮，其基準(zhǔn)誤差如圖3。2所示，下面加以詳細(xì)分析： （a）位置誤差 （b）角度誤差 圖11 基準(zhǔn)誤差圖 由零件圖可知，兩孔中心距為L(zhǎng)=34mm，為IT9級(jí)精度用以定位。查《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》表2-4，標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值為T=0。6mm，而定位銷工作部分按f制造，查表得，上偏差為es=-0。02，下偏差為ei=es-2T=-0。033。故定位銷尺寸為和mm，由零件圖知，孔公差為T=0。021mm。 由《機(jī)械制造工藝學(xué)》P40知：圓孔： 上式中：為圓柱銷配合的工件的內(nèi)孔的公差 為削邊銷配合的工件的內(nèi)孔的公差 為夾具圓柱銷的定位誤差 為夾具削邊銷的定位誤差 、分別指與圓柱銷、削邊銷的最小配合間歇 由因?yàn)椋?0。021mm =0。021mm =0。013mm =0。013mm ==0mm 所以：=0。034mm =0。034mm = 由此可知，定位精度是相當(dāng)高的，可以滿足定位要求。 2.2夾具設(shè)計(jì) 2.2.1定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖知，排進(jìn)氣孔兩端面應(yīng)與氣桿導(dǎo)向孔中心線平行，與氣缸蓋罩定位銷孔連線有對(duì)稱度要求，其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為氣桿導(dǎo)向孔中心線，為了使定位誤差為零，應(yīng)該選擇以氣桿導(dǎo)向孔定位的自動(dòng)定心夾具。但這種自動(dòng)定心夾具在結(jié)構(gòu)上過(guò)于復(fù)雜，因此這里只選用氣門導(dǎo)桿孔與B面作用定位基面。圖3。3所示， 為了提高加工效率，現(xiàn)決定用四把Φ5.9的鉆頭對(duì)兩面兩孔進(jìn)行加工，同時(shí)，為了縮短輔助時(shí)間，準(zhǔn)備采用氣動(dòng)夾緊。 2.2.2切削力與夾緊力的計(jì)算 根據(jù)文獻(xiàn)[9]的134頁(yè)表6-20中公式 （2-2） （2-3） （2-4） 式中， —切削力（N）；—切削轉(zhuǎn)矩（N·㎜）；—切削功率（Kw）； —切削速度（m/min）；—進(jìn)給量（mm/r）；—加工（或鉆頭）直徑（mm）； =488.5N =871.3N·mm 圖 2-2 零件加工定位簡(jiǎn)圖 對(duì)于鉆削加工時(shí),主要考慮軸向切削里來(lái)確定夾緊力.夾緊力由汽缸而來(lái) F=2×488.5=977 (N) 其中夾具定位面上及夾機(jī)緊面上的摩擦系數(shù)為f=0.5，則 理論夾緊力的確定F = =1954(N) 實(shí)際的夾緊力 F實(shí)=F理.K K為安全系數(shù) 取1.6 則F=1.6×1954=3126N 氣缸選用。當(dāng)壓縮空氣單位壓力，氣缸推力為。故由氣缸產(chǎn)生的實(shí)際夾緊力為 此時(shí)已經(jīng)大于所需的夾緊力，故本夾具可以安全工作。 2.3支承部件的設(shè)計(jì) 初步估計(jì)氣缸蓋的質(zhì)量，由輪廓尺寸知=5.97kg，設(shè)當(dāng)零件放在支承板上時(shí)，下降一定的位置（2mm）作為預(yù)定位，由此來(lái)選擇適當(dāng)?shù)膹椈?。因?yàn)橹С邪逍枰?個(gè)彈簧方能平衡，故零件的自重實(shí)際為四根彈簧一起承載。選擇圓柱螺旋壓縮彈簧：Ⅱ類，計(jì)算載荷P： P=mg=5.97×10=59.7(N) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得知：選用=4mm，=20mm，mm，=12mm 校核所選彈簧： 旋繞比：C==4 曲度系數(shù)為： 最大切應(yīng)力： 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖20。1知，選用65Mn時(shí)，=0。4=600MPa。 故有，滿足要求。 各支承板的設(shè)計(jì)見(jiàn)裝配圖。 2.4夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)該注意提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。因此，應(yīng)首先著眼于機(jī)動(dòng)夾緊而不采用手動(dòng)夾緊。因?yàn)檫@是提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的重要途徑。本道工序的銑床夾具就選擇了氣動(dòng)夾緊方式。本工序由于是粗加工，切削力較大，為了夾緊工件，勢(shì)必要增大氣缸直徑，而這樣將使整個(gè)夾具過(guò)于龐大。因此，應(yīng)首先設(shè)法降低切削力。目前采取的措施有三：一是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是選擇一種比較理想的夾緊機(jī)構(gòu)；三是在可能的情況下，適當(dāng)提高壓縮空氣的工作壓力，以增加氣缸推力。 夾具上裝有對(duì)刀塊，可使夾具在一批零件的加工之前很好地對(duì)刀（與塞尺配合使用）；同時(shí)，夾具體底面上的一對(duì)定位鍵可使整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上有一正確的安裝位置，以利于鉆削加工。 第三章 組合機(jī)床的設(shè)計(jì) 3.1組合機(jī)床的概述 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的專用機(jī)床。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)加工的方法，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，并可用來(lái)組成自動(dòng)生產(chǎn)線。組合機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng)化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用,因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國(guó)傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制,它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件(近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額),完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔,加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺(tái),在孔內(nèi)鏜各種形狀槽,以及銑削平面和成形面等。組合機(jī)床的分類繁多,有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床,有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式,還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)式組合機(jī)床等;隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,一種新型的組合機(jī)床——柔性組合機(jī)床越來(lái)越受到人們的青睞,它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)更換,配以可編程序控制器(ＰＬＣ)、數(shù)字控制(ＮＣ)等,能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。另外,近年來(lái)組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)(清洗機(jī)、裝配機(jī)、綜合測(cè)量機(jī)、試驗(yàn)機(jī)、輸送線)等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來(lái)越大。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。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。 國(guó)內(nèi)組合機(jī)床近幾年取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但是與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品水平、開(kāi)發(fā)能力、產(chǎn)業(yè)規(guī)模、制造技術(shù)水平、勞動(dòng)生產(chǎn)率、國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)占有率等諸多方面尚存在不少差距。在組合機(jī)床方面，總體水平不高，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)，不能充分滿足國(guó)內(nèi)建設(shè)需要，關(guān)鍵技術(shù)過(guò)分依賴國(guó)外，自主發(fā)展能力薄弱，高技能人才的比較優(yōu)勢(shì)有弱化的危險(xiǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，用戶服務(wù)水平差距較大。 組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，目前基本上有兩種方式：其一，是根據(jù)具體加工對(duì)象的特征進(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，廣大工人和技術(shù)人員總結(jié)出生產(chǎn)和使用組合機(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，而且一些行業(yè)在完成一定工藝范圍內(nèi)的組合機(jī)床是極其相似的，有可能設(shè)計(jì)為通用機(jī)床，這種機(jī)床稱為“專能組合機(jī)床”。這種組合機(jī)床不需要每次按具體加工對(duì)象進(jìn)行專門設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，而是設(shè)計(jì)成通用品種，組織成批生產(chǎn)，然后按被加工零件的具體需要，配以簡(jiǎn)單的夾具及刀具，即可組成加工一定對(duì)象的高效率設(shè)備。 在組合機(jī)床設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了降低組合機(jī)床的制造成本，應(yīng)盡可能地使用通用件和標(biāo)準(zhǔn)件。目前，我國(guó)設(shè)計(jì)制造的組合機(jī)床，其通用部件和標(biāo)準(zhǔn)件約占部件總數(shù)的70～80%，其它20～30%是專用零部件?？紤]到近年來(lái)，各種通用件和標(biāo)準(zhǔn)件都出臺(tái)了新的標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)注方法，為了方便以后組合機(jī)床的維修，整個(gè)組合機(jī)床的通用件和標(biāo)準(zhǔn)件配置，都采用了新標(biāo)準(zhǔn)。 本機(jī)床根據(jù)生產(chǎn)的需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，氣缸蓋在兩面鉆組合機(jī)床上加工過(guò)程為：液壓驅(qū)動(dòng)夾具對(duì)氣缸體夾緊；電氣按鈕驅(qū)動(dòng)快進(jìn)電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)快速進(jìn)刀；快進(jìn)電機(jī)關(guān)閉工進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)，把快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)對(duì)氣缸體進(jìn)行鉆削加工；達(dá)到加工鉆削深度時(shí)，滑鞍碰上死擋鐵使絲杠不轉(zhuǎn)，使傳動(dòng)裝置中過(guò)轉(zhuǎn)矩保護(hù)裝置啟動(dòng)；啟動(dòng)快進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，滑鞍快速退回；打開(kāi)氣壓開(kāi)關(guān)放氣減壓，夾具松開(kāi)；取出氣缸蓋。 論本設(shè)計(jì)主要針對(duì)165型號(hào)的柴油機(jī)汽缸蓋體左、右、兩個(gè)面上4個(gè)孔多工序加工、生產(chǎn)率低、位置精度誤差大的問(wèn)題而設(shè)計(jì)的，從而保證孔的位置精度、提高生產(chǎn)效率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。主軸箱設(shè)計(jì)是該次設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)。首先，在完成對(duì)組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)并繪制出“三圖一卡”的基礎(chǔ)上，繪制主軸箱設(shè)計(jì)的原始依據(jù)圖；接著確定主軸結(jié)構(gòu)、軸徑以齒輪模數(shù)；然后根據(jù)被加工孔的位置，擬定傳動(dòng)系統(tǒng)，應(yīng)注意軸與軸的最小間距應(yīng)符合規(guī)定要求，避免產(chǎn)生干涉，這一步是主軸箱設(shè)計(jì)的核心部分；第四步是計(jì)算主軸、傳動(dòng)軸坐標(biāo)、繪制坐標(biāo)檢查圖；第五步，繪制多軸箱總圖，零件圖及編制組件明細(xì)表。 整個(gè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)分為五大部分：1.組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)：總體方案論證、確定切削用量及選擇刀具、組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 、 三圖一卡；2.組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)：繪制主軸箱原始依據(jù)圖、主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇和動(dòng)力計(jì)算、主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算、主軸箱坐標(biāo)計(jì)算和繪制坐標(biāo)檢查圖、軸和齒輪的校核；3.零部件的設(shè)計(jì)繪制：繪制主軸箱的裝配圖及零件圖、繪制主軸箱前后蓋及箱體；4.樣機(jī)試驗(yàn)測(cè)試：組合機(jī)床空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)、組合機(jī)床鉆孔試驗(yàn)、進(jìn)行精度測(cè)試；5.結(jié)。 3.2組合機(jī)床方案的制定 3.2.1 工藝路線的確立 序號(hào) 工 序 內(nèi) 容 簡(jiǎn)要說(shuō)明 鑄造 時(shí)效 消除內(nèi)應(yīng)力 粗銑A面 先加工基準(zhǔn)面 粗、精銑B面 先加工面 鉆、鉸孔 后加工孔 锪孔；鏜孔，孔，孔 以,兩孔為基準(zhǔn)加工C面 粗、精銑兩C面 粗、精銑兩D面 鉆底孔,攻螺紋 鉆、鉸孔, 以此孔為基準(zhǔn)加工下面的孔 擴(kuò)孔 鉆螺紋底孔,鉆孔,攻螺紋 鉆螺紋底孔,攻螺紋 鉆孔;鏜孔, 鉆螺紋底孔,攻螺紋 精銑A面 此面為配合面,需精加工 進(jìn)行水壓檢驗(yàn) 涂漆,入庫(kù) 防止生銹 本道工序是(110)鉆2×Φ5.9mm的螺紋底孔。由本設(shè)計(jì)的組合機(jī)床加工完成。具體內(nèi)容是鉆2×Φ5.9mm,深16mm的盲孔. 3.2.2 機(jī)床配置型式的選擇 機(jī)床的配置型式主要有臥式和立式兩種。臥式組合機(jī)床床身由滑座、側(cè)底座及中間底座組合而成。其優(yōu)點(diǎn)是加工和裝配工藝性好，無(wú)漏油現(xiàn)象；同時(shí)，安裝、調(diào)試與運(yùn)輸也都比較方便；而且，機(jī)床重心較低，有利于減小振動(dòng)。其缺點(diǎn)是削弱了床身的剛性，占地面積大。立式組合機(jī)床床身由滑座、立柱及立柱底座組成。其優(yōu)點(diǎn)是占地面積小，自由度大，操作方便。其缺點(diǎn)是機(jī)床重心高，振動(dòng)大。此外，從裝夾的角度來(lái)看，臥式平放比較方便，也減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 通過(guò)以上的比較，考慮到臥式床身振動(dòng)小，裝夾方便等優(yōu)點(diǎn)，選用臥式組合機(jī)床。 3.2.3 定位基準(zhǔn)的選擇 組合機(jī)床是針對(duì)某種零件或零件某道工序設(shè)計(jì)的。正確選擇定位基準(zhǔn)，是確保加工精度的重要條件，同時(shí)也有利于實(shí)現(xiàn)最大限度的集中工序。本機(jī)床加工時(shí)采用的定位方式是一面兩銷的定位。 3.2.4 滑臺(tái)型式的選擇 本組合機(jī)床采用的是機(jī)械滑臺(tái)。與液壓滑臺(tái)相比較，機(jī)械滑臺(tái)具有如下優(yōu)點(diǎn)：進(jìn)給量穩(wěn)定，慢速無(wú)爬行，高速無(wú)振動(dòng)，可以降低加工工件的表面粗糙度；具有較好的沖擊能力，繼續(xù)銑削、鉆頭鉆通孔將要出口時(shí)，不會(huì)因沖擊而損壞刀具；運(yùn)行安全可靠，易發(fā)現(xiàn)故障，調(diào)整維修方便；沒(méi)有液壓驅(qū)動(dòng)的管路、泄漏、噪聲和液壓站占地的問(wèn)題。機(jī)械滑臺(tái)也有其弊端，如：只能有級(jí)變速，變速比較麻煩；一般沒(méi)有可靠的保護(hù)；快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)時(shí)，轉(zhuǎn)換位置精度較低。液壓滑臺(tái)弊端，如：進(jìn)給量由于載荷的變化和溫度的影響而不夠穩(wěn)定；液壓系統(tǒng)漏油影響工作環(huán)境，浪費(fèi)能源；調(diào)整維修比較麻煩。本課題的加工對(duì)象是165柴油機(jī)氣缸蓋，鉆左、右、面上的2個(gè)孔，位置精度和尺寸精度要求較高，剛度高、熱變形小、進(jìn)給穩(wěn)定性高，因此采用精密級(jí)機(jī)械滑臺(tái)。 3.3 確定切削用量及選擇刀具 3.3.1 選擇切削用量 對(duì)于4個(gè)被加工孔，采用查表法選擇切削用量，從文獻(xiàn)[1]的130頁(yè)表6-11中選取。由于鉆孔的切削用量還與鉆孔深度有關(guān)，隨孔深度的增加而逐漸遞減其遞減值按文獻(xiàn)[1]的131頁(yè)表6-12選取。降低進(jìn)給量的目的是為了減小軸向切削力，以避免鉆頭折斷。鉆孔深度較大時(shí)，由于冷卻排屑條件都較差，使刀具壽命有所降低。降低切削速度主要是為了提高刀具壽命，并使加工較深孔時(shí)鉆頭的壽命與加工淺孔時(shí)鉆頭的壽命比較接近。 A.對(duì)左側(cè)面的2個(gè)孔的切削用量的選擇 對(duì)于孔 1 ,2 盲孔, L=16mm Φ=5.9mm 由d 確定v=10～18m/min f=0.05～0.1mm/r 取 v=12m/min f=0.08mm/r 得 n=(1000×12)/(3.14×5.9)=695r/min B對(duì)右側(cè)面的2個(gè)孔的切削用量的選擇 同左面一樣 3.3.2計(jì)算切削力、切削扭矩及切削功率 —布氏硬度，根據(jù)文獻(xiàn)[9]的134頁(yè)表6-20中公式 （2-2） （2-3） （2-4） 式中， —切削力（N）；—切削轉(zhuǎn)矩（N·㎜）；—切削功率（Kw）； —切削速度（m/min）；—進(jìn)給量（mm/r）；—加工（或鉆頭）直徑（mm）； ，在本設(shè)計(jì)中，HBmin =187，HBmax=255，得=232。 由以上公式可得： 對(duì)左右面單根軸： 軸1,2,3,4 =488.5N =871.3N·mm =0.063Kw 總的切削功率：即求各面上所有軸的切削功率之和 左面 =2×0.63=0.126Kw 右面 =2×0.63=0.126Kw 3.3.3 選擇刀具結(jié)構(gòu) 根據(jù)工藝要求及加工精度的要求，加工4個(gè)孔的刀具均采用標(biāo)準(zhǔn)直柄長(zhǎng)麻花鉆。 d =5.9mm L=139mm l=91mm 3.4 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)—三圖一卡 3.4.1 被加工零件工序圖 被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工藝方案，表示所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床（或自動(dòng)線）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)床加工前加工余量、毛坯或半成品情況的圖樣。除了是設(shè)計(jì)研制合同外，它是組合機(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。 3.4.2 加工示意圖 零件加工的工藝方案要通過(guò)加工示意圖反映出來(lái)。加工示意圖表示被加工零件在機(jī)床上的加工過(guò)程，刀具、輔具的布置狀況以及工件、夾具、刀具等機(jī)床各部件間的相對(duì)位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等。 A.刀具的選擇 a.根據(jù)工藝的要求及加工精度不同，組合機(jī)床采用的刀具一般有簡(jiǎn)單刀具（標(biāo)準(zhǔn)刀具）、復(fù)合刀具及特種刀具。 選擇刀具的原則： （只要條件允許，為使工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、刃磨容易，應(yīng)盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)刀具和簡(jiǎn)單刀具。 b.為使工序集中程度或保證加工精度，可采用同時(shí)加工兩個(gè)或兩個(gè)以上表面的復(fù)合刀具。 c.選擇刀具結(jié)構(gòu)時(shí)，還須認(rèn)真分析被加工零件材料特點(diǎn)。 刀具直徑的選擇應(yīng)與加工部位尺寸、精度相適應(yīng)。 B.導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇 組合機(jī)床鉆孔時(shí)，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導(dǎo)向裝置來(lái)保證的。導(dǎo)向裝置的作用是：保證刀具相對(duì)工件的正確位置；保證刀具相互間的正確位置；提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。 在組合機(jī)床上加工孔，除用剛性主軸的方按外，工件的尺寸、位置精度主要取決于夾具導(dǎo)向。因此，正確選擇導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，確定導(dǎo)向類型、參數(shù)、精度，不但是繪制加工示意圖必須解決的問(wèn)題，也是設(shè)計(jì)組合機(jī)床不可忽視的重要內(nèi)容。 ⑴選擇刀具導(dǎo)向部分和夾具導(dǎo)套之間既有相對(duì)移動(dòng)又有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的固定式導(dǎo)向。這類導(dǎo)向的允許線速度為v<20米/分，用于小孔徑的加工。 ⑵導(dǎo)向的主要參數(shù)包括：導(dǎo)套的直徑尺寸和公差配合，導(dǎo)套的長(zhǎng)度、導(dǎo)套離工件端面的距離等。可根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》表3－17和表3－18查得常用的固定導(dǎo)向的數(shù)據(jù)。 ⑶固定式導(dǎo)套一般由中間套、可換導(dǎo)套和壓套螺栓組成。中間導(dǎo)套的作用是在導(dǎo)套磨損后，可以較為方便地更換，并不會(huì)破壞鉆模體上的孔，有利于保持導(dǎo)向精度。當(dāng)導(dǎo)向孔間距較小時(shí)，可將導(dǎo)套法蘭邊削平安裝使用。 根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表8－5“導(dǎo)向裝置的布置與應(yīng)用范圍”查得： 導(dǎo)向長(zhǎng)度: ≈2d＝2×5.9＝11.8mm 導(dǎo)套與工件端面的長(zhǎng)度： l2≈d＝10mm C.確定主軸、尺寸、外伸尺寸 根據(jù)由選定的切削用量計(jì)算得到的切削轉(zhuǎn)矩T，由文獻(xiàn)[1]的43頁(yè)公式 (2-5) 式中，—軸的直徑（mm）；—軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩（N·m）； —系數(shù)，本課題中主軸剛性主軸，取=7.3。 由公式可得： d 1=12.5 由表取 20mm 主軸軸徑d=20㎜時(shí)，主軸外伸尺寸為：D/d=32/20,L=115mm；接桿莫氏圓錐號(hào)為１。 D.動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程的確定 a.工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定 工作進(jìn)給長(zhǎng)度，應(yīng)等于加工部位長(zhǎng)度L（多軸加工時(shí)按最長(zhǎng)孔計(jì)算）與刀具切入長(zhǎng)度和切出長(zhǎng)度之和。切入長(zhǎng)度一般為5～10㎜，根據(jù)工件端面的誤差情況確定。鉆孔時(shí)切出長(zhǎng)度按文獻(xiàn)[1]的46頁(yè)表3-7 (2-6) 計(jì)算。式中，d為鉆頭直徑。 兩個(gè)面上鉆孔時(shí)的工作進(jìn)給長(zhǎng)度見(jiàn)下表。 L d 左主軸箱 16 5 5.9 0 21 右主軸箱 16 5 5.9 0 21 圖 b.快速進(jìn)給長(zhǎng)度的確定 快速進(jìn)給是指動(dòng)力部件把刀具送到工作進(jìn)給位置。初步選定三個(gè)主軸箱上刀具的快速進(jìn)給長(zhǎng)度為80mm。 c.快速退回長(zhǎng)度的確定 快速退回長(zhǎng)度等于快速進(jìn)給和工作進(jìn)給長(zhǎng)度之和。由已確定的快速進(jìn)給和工作進(jìn)給長(zhǎng)度可知，兩面快速退回長(zhǎng)度為101mm。 d.動(dòng)力部件總行程的確定 動(dòng)力部件的總行程為快退行程與前后備量之和。三面的前備量取20mm，后備量取100mm，則總行程為221mm。 3.4.3 機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖 a.動(dòng)力滑臺(tái)型號(hào)的選擇 根據(jù)選定的切削用量計(jì)算得到的單根主軸的進(jìn)給力，按文獻(xiàn)[2]的62頁(yè)公式 (2-7) 式中，—各主軸所需的 向切削力，單位為N。 則 左主軸箱 =977N 右主軸箱 =977N 實(shí)際上,為克服滑臺(tái)移動(dòng)引起的摩擦阻力，動(dòng)力滑臺(tái)的進(jìn)給力應(yīng)大于。又考慮到所需的最小進(jìn)給速度、切削功率、行程、主軸箱輪廓尺寸等因素，為了保證工作的穩(wěn)定性，由文獻(xiàn)[1]的96頁(yè)表5-5，左、右面的機(jī)械滑臺(tái)均選用1HJ25M型。臺(tái)面寬250mm，臺(tái)面長(zhǎng)500mm,最大行程長(zhǎng)400mm，滑臺(tái)及滑座總高250mm，允許最大進(jìn)給力2500N，工作進(jìn)給電機(jī)型號(hào)為Y802-4B5,功率為0.37Kw、轉(zhuǎn)速1400r/min、工作進(jìn)給范圍為20.6～380r/min;快速進(jìn)給電機(jī)型號(hào)為Y90S-4B5,功率為1.1Kw、轉(zhuǎn)速為1400r/min、快速進(jìn)給速度8.07r/min. b.動(dòng)力箱型號(hào)的選擇 由切削用量計(jì)算得到的各主軸的切削功率的總和，根據(jù)文獻(xiàn)[2]的47頁(yè)公式 (2-8) 式中, —消耗于各主軸的切削功率的總和（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；主軸數(shù)多、傳動(dòng)復(fù)雜時(shí)取小值，反之取大值。本課題中，被加工零件材料為灰鑄鐵，屬黑色金屬，又主軸數(shù)量不多、傳動(dòng)不復(fù)雜，故取0.9。 左主軸箱 則 =0.242Kw 右主軸箱： 則 =0.242Kw 根據(jù)機(jī)械滑臺(tái)的配套要求，滑臺(tái)額定功率應(yīng)大于電機(jī)功率的原則，查文獻(xiàn)[2]的114-115頁(yè)表5-38、表5-39得出動(dòng)力箱及電動(dòng)機(jī)的型號(hào)，見(jiàn)下表。 動(dòng)力箱確定表 動(dòng)力箱型號(hào) 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 電動(dòng)機(jī)功率(Kw) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min) 輸出軸轉(zhuǎn)速(r/min) 左主軸箱 TD25A J02-21-4 1.1 1410 705 右主軸箱 TD25A J02-21-4 1.1 1410 705 c.配套通用部件的選擇 考慮的滑臺(tái)的長(zhǎng)度與側(cè)底座的安裝基本相適應(yīng) 這里選側(cè)底座 高H=560mm 寬 B=450mm 長(zhǎng) L =900mm B.確定機(jī)床裝料高度H 裝料高度是指機(jī)床上工件的定位基準(zhǔn)面到地面的垂直距離。本課題中，工件最低孔位置=33mm，所選滑臺(tái)與滑座總高=250mm，側(cè)底座高度=560mm，夾具底座高度=350mm，中間底座高度=560mm，綜合以上因素(+>850mm)，該組合機(jī)床裝料高度取=978。 確定中間底座尺寸 中間底座的輪廓尺寸，在長(zhǎng)寬方向應(yīng)滿足夾具的安裝需要。它在加工方向的尺寸，實(shí)際已由加工示意圖所確定，圖中已規(guī)定機(jī)床在加工終了時(shí)工件端面至多軸箱前端面的距離。由此，根據(jù)選頂?shù)膭?dòng)力箱、滑臺(tái)、側(cè)底座等標(biāo)準(zhǔn)的位置關(guān)系，并考慮滑臺(tái)的前備量，通過(guò)尺寸鏈就可以確定中間底座加工方向的尺寸。算出的長(zhǎng)度通常應(yīng)圓整，病按R20優(yōu)先系數(shù)選用。應(yīng)注意，考慮到毛坯誤差和裝配偏移，中間底座支承夾具底座的空余邊緣尺寸。當(dāng)機(jī)床不用冷卻液時(shí)不要小于10～15mm；使用冷卻液時(shí)不小于70～100mm。還須注意：當(dāng)加工終了時(shí)，多軸箱與夾具輪廓間應(yīng)有足夠的距離，以便于調(diào)整和維修，并應(yīng)留有一定的前備量（一般不小于15～20mm）。 確定中間底座的高度方向尺寸時(shí)，應(yīng)注意機(jī)床的剛性要求、冷卻排屑系統(tǒng)要求以及側(cè)底座連接尺寸要求。裝料高度和夾具底座高度（含支承塊）確定后，中間底座高度就已確定（本設(shè)計(jì)高度為560mm）。 C.確定主軸箱輪廓尺寸 主要需確定的尺寸是主軸箱的寬度和高度及最低主軸高度。主軸箱寬度、高度的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關(guān)，可按下式計(jì)算： =+ =++ 式中，—工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（mm）； —最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（mm）； —工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離(mm）； —最低主軸高度（mm）。 其中，還與工件最低孔位置（=33mm）、機(jī)床裝料高度（=978mm）、滑臺(tái)滑座總高（=250mm）、側(cè)底座高度（=560mm）、滑座與側(cè)底座之間的調(diào)整墊高度（=5mm）等尺寸有關(guān)。對(duì)于臥式組合機(jī)床， 要保證潤(rùn)滑油不致從主軸襯套處泄漏箱外，通常推薦>85～140mm，本組合機(jī)床按式 =+-(0.5+++) =33+978-(0.5+250+560+5) 計(jì)算，得：=195.7mm。 根據(jù)上述計(jì)算值,按主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，最后確定主軸箱輪廓尺寸為×=320×320 3.4.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 理想生產(chǎn)率Q（件/h） 理想生產(chǎn)率是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)（包括備品及廢品率）所要求的機(jī)床生產(chǎn)率。用文獻(xiàn)[9]的51頁(yè)的公式 (2-9) 計(jì)算，式中， N—年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件），本課題中N=100000件； —全年工時(shí)總數(shù)，本課題以單班8小時(shí)計(jì)，全年時(shí)間為2350 則 實(shí)際生產(chǎn)率（件/h） 實(shí)際生產(chǎn)率是指所設(shè)計(jì)的機(jī)床每小時(shí)實(shí)際可生產(chǎn)的零件數(shù)量。即文獻(xiàn)[9]的51頁(yè)的公式 (2-10)式中，—生產(chǎn)一個(gè)零件所需時(shí)間（min）。 T單=t切+t輔==2.874； 式中：——分別為刀具第Ⅰ、第Ⅱ工作進(jìn)給長(zhǎng)度，單位為mm； ——風(fēng)別為刀具第Ⅰ、第Ⅱ工作進(jìn)給量，單位為mm/min 詳細(xì)參考機(jī)床生產(chǎn)率卡 四 組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì) 4.1主軸箱的概述 主軸箱是組合機(jī)床的重要部件之一,它關(guān)系到整個(gè)機(jī)床質(zhì)量的好壞.大型通用主軸箱由通用零件如箱體、主軸、傳動(dòng)軸、齒輪和附加機(jī)構(gòu)等組成。 標(biāo)準(zhǔn)通用臥式鉆孔類主軸箱的厚度是一定的，為325mm。本課題中主軸箱由箱體、前蓋和后蓋三個(gè)部分組成。箱體材料為HT200，前、后蓋等材料為HT150；箱體的標(biāo)準(zhǔn)厚度為180mm，前蓋厚度為55mm，后蓋厚度為90mm。 通用主軸箱設(shè)計(jì)的順序是：繪制主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖；確定主軸結(jié)構(gòu)、軸徑及模數(shù)；擬訂傳動(dòng)系統(tǒng)；計(jì)算主軸、傳動(dòng)軸坐標(biāo)，繪制坐標(biāo)檢查圖；繪制主軸箱總圖，零件圖及編制組件明細(xì)表。具體內(nèi)容如下。 4.2主軸箱的設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容 4.2.1 繪制主軸箱原始依據(jù)圖 主軸箱依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的。1.被加工零件編號(hào)及名稱：柴油機(jī)氣缸蓋，EM—165型材料及硬度：HT250 HB187--255；2.主軸外伸尺寸及切削用量如表3-1； 表3-1 主軸外伸尺寸及切削用量表 軸 號(hào) 主軸外伸尺寸（㎜） 切 削 用 量 備 注 D/d L 工序內(nèi)容 n(r/min) v(m/min) f(mm/r) 1,2,3,4 30/20 115 Φ5.9 695 12 0.08 4.2.2 主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇和動(dòng)力計(jì)算 4.2.2.1 主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇 主軸結(jié)構(gòu)的選擇包括軸承型式的選擇和軸頭結(jié)構(gòu)的選擇。軸承型式是主軸部件結(jié)構(gòu)的主要特征，本課題中主軸進(jìn)行鉆削加工，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?yàn)殂@削時(shí)的軸向力是單向的,因此推力球軸承在主軸前端安裝即可. 4.2.2.2 主軸直徑和齒輪模數(shù)的確定 主軸直徑已在總體設(shè)計(jì)部分初步確定， 齒輪模數(shù)（單位為mm）一般用類比法確定，也可按文獻(xiàn)[1]的62頁(yè)公式估算，即 （3-1） 式中，—齒輪所傳遞的功率，單位為Kw； —一對(duì)嚙合齒輪中的小齒輪齒數(shù)； —小齒輪的轉(zhuǎn)速，單位為r/min。 主軸箱中的齒輪模數(shù)常用2、2.5、3、3.5、4幾種。為了便于生產(chǎn)，同一主軸箱中的模數(shù)規(guī)格不要多于兩種。由于本主軸箱為鉆孔主軸箱，主軸轉(zhuǎn)速誤差較小，且加工孔的位置比較集中，可以根據(jù)實(shí)際需要選出齒輪模數(shù)為2、3兩種。通過(guò)計(jì)算得≥1.76,結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際取=2和=3兩種。這里取m=3 4.2.3 主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 4.2.3.1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)軸和各主軸連接起來(lái)，使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。 (一) 對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的一般要求 (1)盡量有一根中間傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸. (2)一般情況下,盡量不采用主軸帶動(dòng)主軸的方案 (二)齒輪的安排 (1)不同軸上的齒輪不相碰,可放在箱體的同一排 (2)不同軸上的齒輪與軸不相碰,可放在箱體的同一排 由前面的設(shè)計(jì)可知 N驅(qū)=705r/min N1=695 r/min N2=695 r/min 總的傳動(dòng)比 i1=705/695=1.014 i2=705/695=1.014 又最后一級(jí)傳動(dòng)最好采用升級(jí)傳動(dòng) ,故本設(shè)計(jì)采用如下的方法. 驅(qū)動(dòng)軸-------傳動(dòng)軸 705/695=1.014 傳動(dòng)軸-------主軸 695/695=1 其設(shè)計(jì)圖如下;(1,2,3,4,5,6,7,8)分別為各齒輪編號(hào) 齒輪1.2 轉(zhuǎn)矩=9.55×=9.55×=3278N.mm 參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》由表12.13取 齒寬系數(shù)ψ=0.85 接觸疲勞極限σHlim=700MPa σHlim=650MPa 初步計(jì)算許用接觸應(yīng)力[σH]=0.9×700=630MP a [σH]=0.9×650=585MPa 由表12.16取 Ad=82 初步計(jì)算的小齒輪的直徑 d≥82=23.39mm 參考《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》動(dòng)力箱齒輪模數(shù)最小為3 齒輪最少為21,故直徑d≥21*3=63mm故取d=63z=21 m=3 d=63mm 由此計(jì)算出 d=mz z=21 d=21×3=63mm 齒寬《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》得 b=32mm b=24mm 計(jì)算z ,z =9.55× 此時(shí)P經(jīng)一對(duì)齒輪傳動(dòng)?=0.97 n=695