CK-I型精鏜車床主軸箱箱體
CK-I型精鏜車床主軸箱箱體,ck,型精鏜,車床,主軸,箱體
一、設(shè)計(jì)(論文)內(nèi)容
任務(wù):CK-I型精鏜車床主軸箱箱體
本道工序內(nèi)容:
精加工缸套孔Ф118H10,Ф111H8,Ф110H7,曲軸孔Ф195H7,Ф78H7;平衡軸孔Ф52M7,
凸輪軸孔Ф35H7;調(diào)速軸孔Ф47H7,25V7,起動(dòng)軸孔37H7
二、設(shè)計(jì)(論文)依據(jù)
Ⅰ.被加工零件材料為HT200,硬度HB170-240
Ⅱ.生產(chǎn)綱領(lǐng),5萬(wàn)臺(tái)/年,兩班制
Ⅲ.機(jī)體的上下左右前后六個(gè)面均加工成為成品,各孔都加工成半成品,其余為毛坯
三、技術(shù)要求
⑴、機(jī)床要求運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作可靠,裝卸方便,維修及調(diào)整便利。
⑵、加工精度應(yīng)符合零件圖要求。
⑶、夾具設(shè)計(jì)要求定位合理,夾緊可靠,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作方便,調(diào)試及維修方便,
提高生產(chǎn)效率。
四.畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)物化成果的具體內(nèi)容及要求
(具體內(nèi)容參照機(jī)械工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)<論文>大綱及實(shí)施細(xì)則的有關(guān)要求填寫)
1、零件加工工序圖 1張 A1
2、機(jī)床尺寸聯(lián)系圖 1張 A0
3、生產(chǎn)率計(jì)算卡 1分
4、夾具裝配圖 1張 A0
5、零件圖 6—11張 A4—A2
6、設(shè)計(jì)說(shuō)明書1份,字?jǐn)?shù)在1萬(wàn)字以上。
.
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)進(jìn)度計(jì)劃
起訖日期
工作內(nèi)容
備 注
3.31—4.13
畢業(yè)實(shí)習(xí),收集資料
4.14—4.27
資料整理,擬定設(shè)計(jì)方案
4.28—5.31
總體設(shè)計(jì),部件設(shè)計(jì),繪圖
6.01—6.15
編寫設(shè)計(jì)資料審閱,修改
6.23—6.27
分小組答辯
六. 主要參考文獻(xiàn):
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3.大連組合機(jī)床研究所.組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社,1975
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9.戴曙.金屬切削機(jī)床.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1994.
10.楊列群.形狀和位置公差,位置度公差.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,1992.
七、其他
鹽城工學(xué)院機(jī)械工程系
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化(建材機(jī)械)專業(yè)
設(shè)計(jì)(論文)題目 CK-I型精鏜車床主軸箱箱體
學(xué)生姓名
徐 俊
班 級(jí)
99材機(jī)(5)班
學(xué) 號(hào)
B9912033
起訖日期
2003.03.31~2003.06.27
指導(dǎo)教師
教研室主任
系 主 任
發(fā)任務(wù)書日期 2003 年 03 月28 日
1 前 言
本設(shè)計(jì)的課題是CK-I型精鏜車床主軸箱箱體。這個(gè)課題來(lái)源于江蘇高精機(jī)電裝備有限公司,是針對(duì)該公司對(duì)氣缸蓋半精鏜,精鏜主軸箱箱體加工,其工作效率和精度不高而設(shè)計(jì)的。主要是為了適合流水線生產(chǎn),提高目前的生產(chǎn)效率、加工精度,從而降低加工成本。
主軸箱箱體一般都由支承部件(床身、立柱、底座和中間底座)、動(dòng)力部件(動(dòng)力滑臺(tái)和主軸頭、動(dòng)力頭)、工件定位夾壓和運(yùn)送部件(夾具、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、移動(dòng)工作臺(tái)、鼓輪等)和控制部件(電氣柜、液壓站、操縱臺(tái)等)組成。主軸箱箱體是根據(jù)工件加工的需要,以大量的通用部件為基礎(chǔ),配以少量的專用部件組成的一種高效的專用機(jī)床。主軸箱箱體一般采用多軸、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)床高幾倍到幾十倍。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,主軸箱箱體有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn),在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛運(yùn)用,并可用來(lái)組成自動(dòng)生產(chǎn)線。多年來(lái)機(jī)械產(chǎn)品加工中廣泛的采用萬(wàn)能機(jī)床,但是隨著生產(chǎn)的發(fā)展,很多企業(yè)的產(chǎn)品的產(chǎn)量越來(lái)越大,精度越來(lái)越高,采用萬(wàn)能機(jī)床加工已經(jīng)不能很好的滿足要求。理所當(dāng)然,生產(chǎn)著用機(jī)床可以提高生產(chǎn)效率和加工精度。在主軸箱箱體設(shè)計(jì)過(guò)程中,為了降低主軸箱箱體的制造成本,應(yīng)盡可能的使用通用件和標(biāo)準(zhǔn)件。目前,我國(guó)設(shè)計(jì)制造的主軸箱箱體,其通用部件和標(biāo)準(zhǔn)件約占零件總數(shù)的70—80%,其它20—30%是專用零件。
在進(jìn)行主軸箱箱體的夾具設(shè)計(jì)時(shí),首先需要對(duì)被加工零件孔的分布情況及所要達(dá)到的要求進(jìn)行分析,如各部件尺寸、材料、形狀、硬度及加工精度和表面粗糙度等內(nèi)容。然后還要深入基層進(jìn)行實(shí)地觀察,摸索夾具的工作原理,體會(huì)主軸箱箱體的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)認(rèn)真閱讀研究15040081型氣缸蓋的零件圖,了解其材料、硬度、重量等,對(duì)內(nèi)側(cè)面進(jìn)行半精鏜和精鏜排氣空和進(jìn)起孔。接下來(lái)是總體方案的設(shè)計(jì),總體方案設(shè)計(jì)的具體工作是編制“三圖一卡”,即繪制被加工的零件圖,加工的示意圖,機(jī)床聯(lián)系尺寸圖,編制生產(chǎn)率計(jì)算卡。最后,就是技術(shù)設(shè)計(jì)和工作設(shè)計(jì)。技術(shù)設(shè)計(jì)就是根據(jù)總體設(shè)計(jì)已經(jīng)確定的三圖一卡,設(shè)計(jì)夾具等專用部件正式總圖;工作設(shè)計(jì)就是繪制各個(gè)專用部件的圖樣,編制各零件的明細(xì)表。
設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程是艱辛的,在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須要考慮到方方面面的問(wèn)題。由于所學(xué)的知識(shí)的有限,因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中查閱了大量的相關(guān)資料,以補(bǔ)充自己的不足之處。
首先,要有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。整個(gè)設(shè)計(jì),僅靠一些參考資料是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此,在設(shè)計(jì)工作開(kāi)始前,特地到江淮動(dòng)力股份有限公司、鹽城紅旗機(jī)床廠、高精機(jī)電裝備有限公司等進(jìn)行了實(shí)地的參觀考察,積累了一些寶貴經(jīng)驗(yàn)。
其次,運(yùn)用四年來(lái)所學(xué)的專業(yè)知識(shí),針對(duì)現(xiàn)實(shí)中遇到的實(shí)際情況,做到舉一反三,觸類旁同。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程不僅涉及到以前所學(xué)的知識(shí),而且還設(shè)計(jì)到新的理念,所以我在設(shè)計(jì)過(guò)程中一邊溫習(xí)以前所學(xué)的知識(shí),一邊學(xué)習(xí)新的知識(shí),這樣拓寬了我的視眼。
第三,通過(guò)自身的努力,結(jié)合理論和實(shí)際,從合理性、經(jīng)濟(jì)性、工藝性、實(shí)用性及其對(duì)被加工零件的具體要求對(duì)現(xiàn)有機(jī)床進(jìn)行研究分析,找出可以進(jìn)行改進(jìn)的地方,通過(guò)相互對(duì)比,確定一個(gè)新的,周全的設(shè)計(jì)方案。在指導(dǎo)老師吳進(jìn)老師的悉心指導(dǎo)下,在同課題組三位同學(xué)相互討論學(xué)習(xí)和幫助下,經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的艱辛勞動(dòng),終于完成了這一設(shè)計(jì)課題。
2 主軸箱箱體工藝方案的擬訂
工藝方案的擬訂是主軸箱箱體設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步。工藝方案制定的正確與否是在很大程度上決定了主軸箱箱體的結(jié)構(gòu)配置和使用性能。因此,應(yīng)根據(jù)工件的形狀和加工要求的特點(diǎn), 加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術(shù)要求及生產(chǎn)率要求等,按一定的原則,結(jié)合主軸箱箱體常用的工藝方法,充分考慮到各種因素,并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后擬訂出先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)、可靠的工藝方案。選擇工藝基面和定位方式是制定工藝方案的關(guān)鍵所在。
2.1 被加工零件的加工工序和加工精度
由于本機(jī)床是用于對(duì)氣缸蓋導(dǎo)管孔進(jìn)行半精鏜和精鏜加工,根據(jù)先粗后精,工序集中原則,現(xiàn)對(duì)氣缸蓋導(dǎo)管孔加工的工藝路線設(shè)計(jì)如下:
工序1(半精鏜) Ⅰ工位:槍鉸排氣導(dǎo)管孔(刀具直徑為Φ14.8mm),鏜排氣閥座孔(刀具直徑為Φ47.8mm),加工精度為H8;
Ⅱ工位:槍鉸進(jìn)氣導(dǎo)管孔(刀具直徑為Φ14.8mm),鏜進(jìn)氣閥座孔(刀具直徑為Φ44.8mm),加工精度為H8。
工序2(精鏜) Ⅰ工位:槍鉸排氣導(dǎo)管孔(刀具直徑為Φ15mm),鏜排氣閥座孔(刀具直徑為Φ48mm),加工精度為H7;
Ⅱ工位:槍鉸進(jìn)氣導(dǎo)管孔(刀具直徑為Φ15mm),鏜進(jìn)氣閥座孔(刀具直徑為Φ45mm),加工精度為H7。
2.2被加工零件的特點(diǎn)
氣缸蓋的材料為HT250;
硬度為150-225HBS;
生產(chǎn)綱領(lǐng)為年產(chǎn)量5萬(wàn)件,單班制;
在本工序前各主要表面已加工完畢。
3.主軸箱箱體多軸箱設(shè)計(jì)
3.1多軸箱的組成
大型通用多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,其基本結(jié)構(gòu)見(jiàn)多軸箱設(shè)計(jì)總圖。圖中箱體、前蓋、后蓋、上蓋、側(cè)蓋等為箱體類零件;主軸、傳動(dòng)軸、手柄軸、傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力箱或電動(dòng)機(jī)齒輪等為傳動(dòng)類零件;葉片泵、分油器、注油標(biāo)、排油塞、和防油套等為潤(rùn)滑及防油元件。在多軸箱內(nèi)腔,安排3排24mm寬的齒輪;箱體后壁與后蓋之間安排24mm寬的齒輪。后蓋的厚度為90mm,多軸箱的標(biāo)準(zhǔn)厚度為180mm。
多軸箱的通用箱體類零件配套表見(jiàn)表7-4,選用DZ27型多軸箱;箱體材料為HT300,前、后、側(cè)蓋等材料為HT200。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,多軸箱寬度和高度是根據(jù)配套滑臺(tái)的規(guī)格按規(guī)定的系列尺寸(表7-1)選擇;多軸箱后蓋與動(dòng)力箱法蘭尺寸如表7-2所示,其結(jié)合面上連接螺紋孔、定位銷孔及其位置與動(dòng)力箱聯(lián)系尺寸相適應(yīng)(參閱表5-40);通用多軸箱體結(jié)構(gòu)尺寸及螺孔位置見(jiàn)表7-3。
多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)表:
軸號(hào)
主軸外伸尺寸
切 削 用 量
D/d
L
工序內(nèi)容
n(r*min-1)
v(m*min-1)
f(mm*r-1)
1、2、3、
4、5、
6
32/20
115
鉆M8螺紋內(nèi)底孔
480
18
0.15
3.2 通用鉆削主軸
該工件加工底孔間距較小,決定了主軸宜采用滾針軸承主軸,前后支承均無(wú)內(nèi)環(huán)滾針軸承和推力球軸承,其型號(hào)為dT0724-41。
3.3通用傳動(dòng)軸
通用傳動(dòng)軸按用途和支承形式分為圖4-5所示六種,表4-4所示為通用傳動(dòng)軸的系列參數(shù)六種傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu),配套零件及聯(lián)系尺寸,其型號(hào)為dT0733-41
3.4通用齒輪和套
多軸箱用通用齒輪有:傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力箱齒輪和電動(dòng)機(jī)齒輪三種(見(jiàn)表4-5),其結(jié)構(gòu)型式、尺寸參數(shù)及制造裝配要求見(jiàn)表7-21~表7-23。多軸箱用套和防油套綜合表參閱表7-24、表7-25。
3.5主軸型式和直徑、齒輪模數(shù)的確定
主軸的型式和直徑,主要取決于工藝方法、刀具主軸聯(lián)接結(jié)構(gòu)、刀具的進(jìn)給抗力和切削轉(zhuǎn)矩。主軸直徑按加工示意圖所示主軸類型及外伸尺寸可初步確定。傳動(dòng)軸直徑也可以參考主軸直徑大小初步選定。齒輪模數(shù)m(單位為mm)一般用類比法確定,也可按公式估算,即m≥(30~32)(P/zn)1/3
式中 P——齒輪所傳遞的功率,單位為KW ;
z——一對(duì)嚙合齒輪的小齒輪齒數(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,為便于生產(chǎn),同一多軸箱中的模數(shù)最好不要多于兩種。
3.6多軸箱的動(dòng)力計(jì)算
多軸箱的動(dòng)力計(jì)算包括多軸箱所需要的功率和進(jìn)給力兩項(xiàng)。傳動(dòng)系統(tǒng)確定后,多軸箱所需功率P多軸箱按下列公式計(jì)算:
P多軸箱=P切削+P空轉(zhuǎn)+P損失
=++
式中 P切削——切削功率,單位為KW;
P空轉(zhuǎn)——空轉(zhuǎn)功率,單位KW;
P損失——與負(fù)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(jì)算或查圖表獲得;每根軸的空轉(zhuǎn)功率按表4-6確定;每根軸上的功率損失,一般可取所傳遞功率的1%。軸徑為20的主軸的功率為0.046KW。則:
P多軸箱=P切削+P空轉(zhuǎn)+P損失
=(2+10*0.046)*(1+1%)=2.5KW
3.7 對(duì)多軸箱傳動(dòng)的一般要求
3.7.1 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)軸和齒輪的規(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。當(dāng)中心距不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí),可采用變位齒輪或略微改動(dòng)傳動(dòng)比的方法解決。
3.7.2 盡量不用主軸帶動(dòng)主軸的方案,以免增加主軸負(fù)荷,影響加工質(zhì)量。遇到主軸分布較密,布置齒輪的空間受到限制或主軸負(fù)荷較小、加工精度要求不高時(shí),也可用一根強(qiáng)度較高的主軸帶動(dòng)1~2根主軸傳動(dòng)方案。
3.7.3 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(最佳傳動(dòng)比為1~1/1.5),后蓋內(nèi)齒輪傳動(dòng)比允許取至1/3~1/3.5;盡量避免用升速傳動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速較低時(shí),允許先升速后再降一些,使傳動(dòng)鏈前面的軸、齒輪轉(zhuǎn)矩較小,結(jié)構(gòu)緊湊,但空轉(zhuǎn)功率損失隨之增加,故要求升速傳動(dòng)比小于等于2;為使主軸上的齒輪不過(guò)大,最后一級(jí)經(jīng)常采用升速傳動(dòng)。
3.7.4 用于粗加工主軸上的齒輪,應(yīng)盡可能設(shè)置在第I排,以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形;精加工主軸上的齒輪,應(yīng)設(shè)置在第III排,以減少主軸端的彎曲變形。
3.7.5 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。
3.8潤(rùn)滑泵軸和手柄軸的安置
多軸箱常采用葉片油泵潤(rùn)滑,油泵供油至分油器經(jīng)油管分送各潤(rùn)滑點(diǎn)。箱體較大、主軸超過(guò)30根時(shí)用兩個(gè)潤(rùn)滑泵。油泵安裝在箱體前壁上,泵軸盡量靠近油池;通常油泵齒輪放在第I排,以便于維修,當(dāng)泵體或油管接頭與傳動(dòng)軸端相碰時(shí),可改用埋頭傳動(dòng)軸。
多軸箱一般設(shè)計(jì)手柄軸,用于對(duì)刀、調(diào)整或裝配檢修時(shí)檢查這、主軸精度。手柄軸轉(zhuǎn)速盡量高些,其周圍應(yīng)有較大的空間。
3.9 多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)擬定
3.9.1 多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)擬定基本方法
(1)將主軸劃分為各種分布類型
被加工零件上加工孔的位置分布是多種多樣的,但大致可歸納為:同心圓分布、直線分布和任意分布三種類型。
(2)確定驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向及其在多軸箱上的位置、
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,動(dòng)力箱與多軸箱連接時(shí),應(yīng)注意驅(qū)動(dòng)軸中心一般設(shè)置于多軸箱箱體寬度的中心線上,其中心高度則決定于所選動(dòng)力箱的型號(hào)規(guī)格,驅(qū)動(dòng)軸中心位置在機(jī)床聯(lián)系尺寸圖中已確定。
(3)用最少的傳動(dòng)軸及齒輪副把驅(qū)動(dòng)軸和各主軸連接起來(lái),在多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖中確定了各主軸的位置、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的基礎(chǔ)上,首先分析主軸位置,擬訂傳動(dòng)方案,選定齒輪模數(shù),再通過(guò)計(jì)算、作圖和多次試湊相結(jié)合的方法,確定齒輪齒數(shù)和中間傳動(dòng)軸的位置及轉(zhuǎn)速。
3.9.2齒輪齒數(shù)、傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式:
式中:u---嚙合齒輪副的傳動(dòng)比,
Sz---嚙合齒輪副的齒數(shù)和,
Z主,Z從---分別為主動(dòng)和從動(dòng)齒輪齒數(shù),
N主,n從---分別為主動(dòng)和從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)速,單位r/min
A---齒輪嚙合中心距,單位為mm
m---齒輪模數(shù),單位為mm
3.9.3 多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)擬定方案
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。
(1)擬訂傳動(dòng)路線,如圖:
把主軸1、2、3、4視為一組同心圓主軸,在其圓心處設(shè)中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸11;把主軸5、6、7視為一組同心圓主軸,在其圓心處設(shè)中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸12;把主軸8、9、10視為一組同心圓主軸,在其圓心處設(shè)中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸15。
(2)確定傳動(dòng)軸位置及齒輪齒數(shù)
①確定傳動(dòng)軸15的位置及各軸齒輪齒數(shù),傳動(dòng)軸15的位置為主軸8、9、10同心圓圓心上,查表7-21 傳動(dòng)齒輪綜合表
d=20mm, m=2, Z=19~36 連續(xù)
m=3, Z=16~45 連續(xù)
A=45mm, n8=468r/min, 若取m=2, Z15=25,
,
,
由于主軸9、10的類型和8一樣,所以有:
Z9=Z10=Z8=20
②確定傳動(dòng)軸12的位置及各軸齒輪齒數(shù),傳動(dòng)軸12的位置為主軸5、6、7同心圓圓心上,
A=40mm, n5=468r/min, 若m=2, Z12=20
,
,
由于主軸6、7的類型和5一樣,所以有:
Z6=Z7=Z5=20
③確定傳動(dòng)軸12與驅(qū)動(dòng)軸間的傳動(dòng)關(guān)系,驅(qū)動(dòng)軸軸心位置與主軸1重合
查表7-22 動(dòng)力箱齒輪 m=3或m=4
A=53.5mm, n驅(qū)=480r/min, 若取m=3
,
,
解得:取Z驅(qū)=17, Z12=18
④確定傳動(dòng)軸11的位置及與驅(qū)動(dòng)軸間的傳動(dòng)關(guān)系,傳動(dòng)軸11的位置為主軸1、2、3、4同心圓圓心上,
由于傳動(dòng)軸11也由同一驅(qū)動(dòng)軸傳動(dòng)的,因此
m=3, 又A=52mm
,
取Z11=17
⑤確定傳動(dòng)軸11與 主軸1、2、3、4間的傳動(dòng)關(guān)系,
A=52mm, 若m=3,
,
,
取Z1=18, Z11=17
⑥確定傳動(dòng)軸13的位置及其傳動(dòng)關(guān)系,
傳動(dòng)軸13分別與主軸6、8嚙合,由于主軸6和8的主軸和齒輪類型及轉(zhuǎn)速一樣,故傳動(dòng)軸13根據(jù)需要適當(dāng)選取,從主軸6傳到傳動(dòng)軸13,再傳至主軸8,現(xiàn)選傳動(dòng)軸13的齒輪模數(shù)m=2, Z13=30
在整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)中主軸6和8在作為鉆軸的同時(shí),也承擔(dān)一部分傳動(dòng)軸的作用,經(jīng)過(guò)計(jì)算,各主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速n=453.3r/mm,接近最大轉(zhuǎn)速n=468r/mm。
3.10 傳動(dòng)零件的校核計(jì)算
傳動(dòng)系統(tǒng)擬訂后,應(yīng)對(duì)總體設(shè)計(jì)和傳動(dòng)設(shè)計(jì)中選定的傳動(dòng)軸頸和齒輪模數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算,校核是否滿足工作要求。驗(yàn)算傳動(dòng)軸的直徑按下式計(jì)算傳動(dòng)軸所承受的總轉(zhuǎn)矩T總:
T總=T1U1+T2U2+…+TnUn
直徑由公式:
d=B(10T)1/4
則T11=T1U1+T2U2+ T3U3+ T4U4=2.38*4*0.944=8.99(N*mm)
d11=B(10T11)1/4=5.2*(10*8.99)1/4=16.0mm〈20mm
T12=T5U5+T6U6+ T7U7 = 2.38*2*1+9.52*1=14.28(N*mm)
d12=B(10T12)1/4=5.2*(10*14.28)1/4=18.0mm〈20mm
T13=T8U8=7.14*1.5=10.71(N*mm)
d13=B(10T13)1/4=5.2*(10*10.71)1/4=16.7mm〈20mm
T15=T9U9+T10U10 =2.38*2*1=4.76(N*mm)
d15=B(10T15)1/4=5.2*(10*4.76)1/4=13.7mm〈20mm
所以所選用的傳動(dòng)軸直徑滿足要求。
3.11 傳動(dòng)系統(tǒng)的校核計(jì)算
傳動(dòng)件系統(tǒng)的校核包括強(qiáng)度和幾何干涉校核,強(qiáng)度校核包括軸、齒輪的強(qiáng)度和軸承的壽命校核計(jì)算。若發(fā)現(xiàn)某一項(xiàng)指標(biāo)不滿足規(guī)定要求時(shí),系統(tǒng)將根據(jù)可能,修改有關(guān)參數(shù)。如驗(yàn)算某一軸上受轉(zhuǎn)矩超過(guò)允許值,則系統(tǒng)視空間的可能性,自動(dòng)地將該軸直徑加大,然后再次校核;若空間不允許加大軸徑,則會(huì)打印出錯(cuò)誤信息,指出該軸不滿足強(qiáng)度要求,應(yīng)重新設(shè)計(jì)方案,直至符合要求為止。幾何校核的目的是檢查傳動(dòng)系統(tǒng)中各傳動(dòng)件、支承件等之間是否有碰撞現(xiàn)象,確保系統(tǒng)正常傳動(dòng)。檢查的項(xiàng)目有:①齒輪與非嚙合齒輪的碰撞②齒輪與軸、套的碰撞。③齒輪與箱體四周壁的碰撞。④軸承與軸承的干涉⑤液壓泵體及其接頭等與傳動(dòng)軸端的碰撞等。幾何干涉校核是穿插在每一個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊之中,即每用一個(gè)設(shè)計(jì)子模塊,均需進(jìn)行一次幾何干涉校核。若發(fā)現(xiàn)有幾何干涉現(xiàn)象,即會(huì)顯示錯(cuò)誤信息,提示設(shè)計(jì)者予以修正;若是軸承與軸承碰撞,可更換軸承類型解決。
多軸箱圖:
4.主軸箱箱體夾具設(shè)計(jì)
夾具是在機(jī)械制造工藝過(guò)程中,使工件準(zhǔn)確定位,并將其牢固加緊以接受加工的一種工藝裝備。無(wú)論是在機(jī)械加工、裝配、檢驗(yàn),還是在焊接、熱處理等冷、熱工藝中都大量采用各種不同的夾具。
4.1夾具的作用
(1)保證加工精度
由于工件上各有關(guān)表面的相互位置精度是通過(guò)夾具來(lái)保證的,所以工件在加工后能得到較高的位置精度
(2)提高生產(chǎn)效率、降低成本
采用夾具可省去劃線工序,縮短工件定位和加緊時(shí)間,減少加工時(shí)間,因此提高生產(chǎn)效率、降低成本
(3)擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍
在機(jī)床不足的情況下,采用夾具能擴(kuò)大其使用范圍。如在車床上配備鏜孔夾具或磨頭,以進(jìn)行鏜削和磨削工作。
(4)操作方便,減輕勞動(dòng)強(qiáng)度
使用夾具安裝工件,基本上不用找正,加工精度主要靠夾具保證,基本上不取決于工人的技術(shù)水平,因而操作方便,夾具采用機(jī)械化、自動(dòng)化上下料裝置和夾緊裝置可大大減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,此點(diǎn)對(duì)于大中型工件和大批量工件的加工尤為重要。
4.2具的組成
各種夾具盡管用途不同,結(jié)構(gòu)形式也多種多樣,但一般都由以下幾個(gè)部分組成
(1)定位裝置
定位裝置的用途是使工件的基準(zhǔn)面與刀具間獲得正確的相對(duì)位置,它包括定位元件及其組合,如定位銷、定位鍵、V型塊等。
(2)夾緊裝置
夾緊裝置的作用是將裝好的工件夾緊,并保證加工過(guò)程中工件定位的穩(wěn)定性和可靠性,它包括動(dòng)力裝置(如氣動(dòng)、液壓、電動(dòng)等)、傳動(dòng)裝置(如螺紋傳動(dòng)、杠桿傳動(dòng)、凸輪傳動(dòng)等)夾緊機(jī)構(gòu)和夾緊元件。
(3)導(dǎo)向裝置
導(dǎo)向裝置用來(lái)引導(dǎo)或確定刀具與工件的相對(duì)位置,它包括鉆套、鏜套、對(duì)刀塊等。
(4)輔助裝置
它的作用是加速工件在夾具中的裝卸或形成加工時(shí)所必須的輔助運(yùn)動(dòng),輔助裝置包括上下料裝置、度裝置、件頂出裝置、潤(rùn)滑裝置、冷卻裝置。
(5)夾具體
它是夾具的基礎(chǔ),在夾具體上安裝夾具的所有零件和部件等。
4.3工件的定位
在進(jìn)行機(jī)械加工時(shí),必須把工件放在夾具上,使它在夾緊前獲得正確的位置,這就叫工件的定位,定位是通過(guò)工件的定位基準(zhǔn)和夾具的定位元件或定位裝置的相對(duì)配合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
4.4工件的夾緊
工件在加工過(guò)程中,由于受切削刀或工件本身重量的作用,常發(fā)生位移或振動(dòng),因此必須用適當(dāng)?shù)牧⑵鋳A緊,夾具中用來(lái)夾緊工件的裝置叫夾緊機(jī)構(gòu),常用的夾緊機(jī)構(gòu)有螺旋夾緊機(jī)構(gòu)、偏心夾緊機(jī)構(gòu)、杠桿夾緊機(jī)構(gòu)、壓板夾緊機(jī)構(gòu)、彈簧夾緊機(jī)構(gòu)、定心夾緊機(jī)構(gòu)、聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)等。
根據(jù)加工零件的尺寸特點(diǎn),夾具的外型尺寸可由之前初定的方案來(lái)制定,具體設(shè)計(jì)方案如夾具總圖
4.5夾具總圖:
5.液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是整個(gè)機(jī)器設(shè)計(jì)的一部分,它的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器的用途、特點(diǎn)和要求,利用液壓傳動(dòng)的基本原理,擬定出合理的液壓系統(tǒng)圖,在經(jīng)過(guò)必要的計(jì)算來(lái)確定液壓系統(tǒng)的參數(shù),然后按照這些參數(shù)來(lái)選用液壓元件的規(guī)格和進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)對(duì)機(jī)器的工作情況進(jìn)行詳細(xì)的分析,該機(jī)床需要快進(jìn)、工進(jìn)和快退三步一次進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。其工作過(guò)程由液壓系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。液壓滑臺(tái)是由滑臺(tái)、滑座及油缸三部分組成,液壓滑臺(tái)是通過(guò)電氣控制由夜壓系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的?;_(tái)的工進(jìn)速度由節(jié)流閥調(diào)節(jié),可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。電氣控制電路一般采用行程、時(shí)間原則及壓力控制方式。
具有一次進(jìn)給的液壓動(dòng)力滑臺(tái)電氣控制電路如圖所示:
電磁鐵
YA1
YA2
YA3
轉(zhuǎn)換主令
快進(jìn)
+
-
+
SB5
工進(jìn)
+
-
-
SB6
快退
-
+
-
SB7
停止
-
-
-
SB2
5.1 滑臺(tái)原位停止
滑臺(tái)由油缸YG拖動(dòng)前后進(jìn)給,電磁鐵YA1、YA2、YA3均為斷電狀態(tài),滑臺(tái)原位停止。
5.2 滑臺(tái)快進(jìn)
按下SB0按扭, YA1、YA3電磁鐵得電,將電磁閥1HF及2HF推向右端,于是泵壓出的壓力油經(jīng)1HF流入滑臺(tái)油缸左腔,右腔流出的油經(jīng)1HF、2HF也流入左腔構(gòu)成差動(dòng)快速回路使滑臺(tái)快進(jìn)。
5.3 滑臺(tái)工進(jìn)
當(dāng)擋鐵壓動(dòng)行程開(kāi)關(guān)SQ1, YA3斷電,電磁閥2HF復(fù)位,滑臺(tái)右腔流出的油只能經(jīng)節(jié)流閥流入油箱,滑臺(tái)轉(zhuǎn)為工進(jìn)。
5.4 滑臺(tái)快退
當(dāng)滑臺(tái)工進(jìn)到終點(diǎn), YA2得電,使電磁閥1HF推向左,變量泵壓出的壓力油經(jīng)1HF流入滑臺(tái)油缸右腔,左腔流出的油經(jīng)1HF直接流入油箱,滑臺(tái)快退。
在上述電路中,若需要使滑臺(tái)工進(jìn)到終點(diǎn),延時(shí)停留,即工作循環(huán)成為:快進(jìn)工進(jìn)延時(shí)停留快退。
5.5液壓系統(tǒng)圖:
4.1傳動(dòng)方案擬訂
鏜削頭的傳動(dòng)方式通常有兩種:帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)。
A.帶傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn):
a.緩沖和吸振,傳動(dòng)平穩(wěn),噪聲小。
b.傳動(dòng)靠摩擦力傳動(dòng),過(guò)載時(shí)與輪接觸發(fā)生打滑,可防止損壞其他零件。
c.適用于兩軸中心距較大的場(chǎng)合。
d.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造、安裝和維護(hù)等均較為方便,成本低廉。
B.帶傳動(dòng)的主要缺點(diǎn):
a.不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比。
b.需要較大的張緊力,增大了軸和軸承的受力。
c.整個(gè)傳動(dòng)裝置的外部尺寸較大,不夠緊湊。
d.帶的壽命較短,傳動(dòng)效率低。
C.帶傳動(dòng)適用的場(chǎng)合:
a.速度較高的場(chǎng)合,多用于原動(dòng)機(jī)輸出的第一級(jí)傳動(dòng)。帶的工作速度一般
為5-30m/s,高速帶可達(dá)60m/s。
b.中、小功率傳動(dòng),通常不超過(guò)50Kw
c.傳動(dòng)比不超過(guò)7,最大到10。
d.傳動(dòng)比不要十分準(zhǔn)確。
D.齒輪傳動(dòng)的一些特點(diǎn):
a.制造和安裝精度較高,需專門設(shè)備制造,成本較高,不宜用于較遠(yuǎn)距離兩軸之間的傳動(dòng)。
b.瞬時(shí)傳動(dòng)比不變,沖擊、振動(dòng)和噪聲小,能保證較好的傳動(dòng)平穩(wěn)性和較高的運(yùn)動(dòng)精度。
c.在尺寸小、質(zhì)量輕的前提下,齒輪的強(qiáng)度高,耐磨性好,承載能力大,能達(dá)到預(yù)期的工作壽命。
鑒于以上情況,在設(shè)計(jì)中選用帶傳動(dòng)的方式。并且鏜削頭的傳動(dòng)屬于原動(dòng)機(jī)的第一級(jí)傳動(dòng),而且?guī)鲃?dòng)可防止過(guò)載時(shí)零件的損壞。齒輪傳動(dòng)的要求相對(duì)比較的高,綜合比較采用帶傳動(dòng)裝置。
4.2同步帶類型的確定
同步齒型帶是近年來(lái)發(fā)展較快的一種傳動(dòng)技術(shù)。帶的工作表面制成齒形與有齒的帶輪作嚙合傳動(dòng)。所以它兼有帶、鏈和齒輪傳動(dòng)三者的優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用范圍也比較廣泛。同步齒型帶按帶體材料可分為氯丁橡膠帶和聚氨酯橡膠帶兩種。前者強(qiáng)度高,抗疲勞性好,適用范圍廣;后者用于輕載傳動(dòng),與三角帶類似,所以我們?cè)谶@里選用同步齒型帶的材料為氯丁橡膠。同步齒型帶的齒型通??煞譃樘菪魏蛨A弧齒兩種,后者的齒形曲線較為合理,能傳遞更大的功率,所以我們?cè)谶@里選用同步齒型帶的齒型為圓弧齒。帶輪上輪齒的加工應(yīng)采用專門的滾刀進(jìn)行滾切加工,材料常用合金鋁、鋼、鑄鐵和工程塑料等。同步齒型帶由于采用嚙合傳動(dòng),所以承載能力大、傳動(dòng)效率高、不打滑、傳動(dòng)比準(zhǔn)確,適用的載荷及速度范圍比普通帶傳動(dòng)廣、結(jié)構(gòu)緊湊;其缺點(diǎn)是對(duì)制造和安裝的要求高,中心距要求也比較嚴(yán)格。
4.2.1同步帶主要參數(shù)設(shè)定
圓弧齒同步帶主要參數(shù),根據(jù)參考資料[1]表12-1-50設(shè)定。
表4-1同步帶主要參數(shù)
齒型
型號(hào)
節(jié)距
/mm
基準(zhǔn)帶寬所傳遞功率范圍 /Kw
基準(zhǔn)帶寬
/mm
說(shuō)明
圓弧齒
3M
3
0.001-0.9
6
5M
5
0.004-2.6
9
8M
8
0.02-14.8
20
14M
14
0.18-42
40
20M
20
2-267
115
4.2.2同步帶、帶輪的設(shè)計(jì)
A.同步帶的設(shè)計(jì)
a.圓弧齒同步帶圖,參照[1] 同步帶部分。
圖4-1圓弧齒同步帶
b.圓弧齒帶的齒型與齒寬 ,參考[1]表12-1-51。
表4-1圓弧齒帶的齒型與齒寬
圓弧齒
型號(hào)
節(jié)距
齒形角
齒根厚
齒高
齒根圓角半徑
齒頂圓角半徑
帶高
帶寬
14
9.46
6.02
1.20-1.35
4.50
1.00
85
c.圓弧齒帶的節(jié)線長(zhǎng)度
長(zhǎng)度代號(hào) 1196
節(jié)線長(zhǎng)
齒數(shù)
B.帶輪的設(shè)計(jì)
a.圓弧齒的齒行尺寸及偏差 ,參考[1]表12-1-59。
表4-2齒行尺寸及偏差
圓弧齒
槽型
節(jié)距
齒槽深
齒槽圓弧半徑
齒頂圓角半徑
齒槽寬
兩倍節(jié)頂距
齒形角
14
14
6.20
4.65
1.36-1.50
9.80
2.794
b.圓弧齒帶輪直徑,參考[1]表12-1-61。
表4-3帶輪直徑
類型
齒數(shù)
節(jié)徑
外徑
小帶輪
28
124.78
126.57
大帶輪
56
249.55
246.76
c.圓弧齒帶輪寬度,參考[1]表12-1-62。
表4-4帶輪寬度
齒型
槽型
輪寬代號(hào)
圓弧齒
100
104
112
C.帶輪擋圈設(shè)計(jì)
a.帶輪擋圈尺寸,參考[1]表12-1-63。
表4-5擋圈參數(shù)
槽型
擋圈最小高度
7.0-7.5
2.5
擋圈厚度t
2.5-3.0
擋圈彎曲處直徑
擋圈外徑
b.擋圈的設(shè)置
一般推薦小帶輪兩側(cè)均設(shè)擋圈,大帶輪兩側(cè)不設(shè),如圖4-2a所示。
也可在大、小帶輪的不同側(cè)各裝單側(cè)擋圈,如圖4-2b 所示。
當(dāng)時(shí),大、小帶輪兩側(cè)均設(shè)擋圈,如圖4-2c所示。
a b c
圖4-2擋圈的設(shè)置
在這里我們選用第三種情況,在大、小帶輪兩側(cè)均設(shè)擋圈。
D.帶輪圖
本設(shè)計(jì)采用圓弧齒帶輪,電機(jī)端與帶輪b連接,主軸端與帶輪a連接。
a b
圖4-3帶輪圖
4.2.3同步帶設(shè)計(jì)計(jì)算
已知條件:(1)傳動(dòng)功率;(2)小帶輪、大帶輪轉(zhuǎn)速;(3)傳動(dòng)用途、載荷性質(zhì)、原動(dòng)機(jī)種類以及工作制度。
設(shè)計(jì)功率
(4-1)
公式中:—工況系數(shù),見(jiàn)參考資料[1]表12-1-67 =0.1
—傳動(dòng)功率
帶型:
節(jié)距或模數(shù)由[1]圖12-1-9選取,為使傳動(dòng)平穩(wěn),提高帶的柔性以及增加嚙合齒數(shù),節(jié)距應(yīng)盡可能選取較小值。
帶型
小帶輪齒數(shù)
見(jiàn)[1]表12-1-68 。帶速V和安裝尺寸允許時(shí),盡可能選用較大,。
小帶輪節(jié)圓直徑d1,見(jiàn)[1]表12-1-60。
見(jiàn)[1]表12-1-61
帶速,若過(guò)大,則應(yīng)減少或選用較小的。
(4-2)
傳動(dòng)比
= (4-3)
—小帶輪轉(zhuǎn)速
—大帶輪轉(zhuǎn)速
大帶輪齒數(shù)
(4-4)
大帶輪節(jié)圓直徑,見(jiàn)[1]表12-1-61
(4-5)
初定中心距,可根據(jù)結(jié)構(gòu)要求定。
(4-6)
選取
初定帶的節(jié)線長(zhǎng)度,按[1]表12-1-57選取接近的值極其齒數(shù)。
(4-7)
節(jié)線長(zhǎng)度
齒數(shù)
實(shí)際中心距
中心距可調(diào)整 (4-8)
小帶輪嚙合齒數(shù)
一般情況下 ,若時(shí),可增大或不變時(shí),采用較小的(或)。
基準(zhǔn)額定功率,見(jiàn)[1]表12-1-74。
帶寬
(4-9)
見(jiàn)參考資料[1]表12-1-77得:
一般情況下
按[1]表12-1-51選定
作用在軸上的力
(4-10)
—矢量相加修正系數(shù),見(jiàn)[1]圖12-1-12
此力對(duì)軸的影響很小。
4.夾具設(shè)計(jì)
4.1設(shè)計(jì)步驟
1. ? 明確設(shè)計(jì)任務(wù)與收集設(shè)計(jì)資料;
2. ? 擬訂方案,繪單圖;
3. ? 分析計(jì)算;
4. ? 審方案,改造設(shè)計(jì);
5. ? 繪制夾具總裝配圖;
6. ? 繪制夾具圖中主要零件的總裝配圖。
4.2 定位支承系統(tǒng)
在主軸箱箱體上加工時(shí),必須使被加工零件對(duì)刀具及其導(dǎo)向保持正確的相對(duì)位置,這是靠夾具的定位支承系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,定位支承系統(tǒng)除用以確定被加工零件的位置外,還要承受被加工零件的重量和夾壓力,有時(shí)還要承受切削力。
定位支承系統(tǒng)主要是有定位支承,輔助支承和一些限位元件組成。定位支承是指在加工過(guò)程中維持被加工零件有一定位置的元件。輔助支承是僅用作增加被加工過(guò)程中的剛度及穩(wěn)定性的一種活動(dòng)式支承元件,由于定位支承元件直接與被加工零件接觸,因此其尺寸,結(jié)構(gòu),精度和布置都直接影響被加工零件的精度。為了避免產(chǎn)生廢品以及經(jīng)常修理定位支承元件的麻煩,設(shè)計(jì)時(shí)必須注意以下的問(wèn)題:
1.? 合理布置定位支承元件,力求使其組成較大的定位支承界面;
2.? 提高剛性,減少定位支承系統(tǒng)的變形;
3.? 提高定位支承系統(tǒng)的精度及元件的耐磨性,以便長(zhǎng)期保持夾具的定位精度;
4.? 可靠的排除定位支承部位的切削。
S195柴油機(jī)三面精膛主軸箱箱體加工零件采用六點(diǎn)定位原則:平面取三點(diǎn),零件防在兩個(gè)支承板上,這樣可以增加定位系統(tǒng)的剛性,防止了當(dāng)夾壓力和切削力不是對(duì)準(zhǔn)支承時(shí)而引起的工件變形,這種變形不僅影響加工精度,而且會(huì)引起振動(dòng),以至造成折斷。兩個(gè)定位螺釘以及一個(gè)螺栓共六點(diǎn)進(jìn)行定位的。S195柴油機(jī)的汽缸體是以底面和側(cè)面兩個(gè)互相垂直的平面定位的,所以支承板做成了90度的腳鐵式,剛性很好。
?4.3定位誤差的分析計(jì)算
由于一批零部件在夾具上定位時(shí),各個(gè)工件所占據(jù)的位置不完全一樣,加工后,各工體的加工尺寸必然大小不一,形成誤差。
用家具裝夾工件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí),其工藝系統(tǒng)中影響工件精度的因素很多,與夾具有關(guān)的因素如圖所示:
一.分別計(jì)算加工端面尺寸326.95±0.05的誤差和垂直度為0.06mm這兩項(xiàng)誤差。
1.? 定位誤差
①.基準(zhǔn)不重合誤差
②.基準(zhǔn)位移誤差
在機(jī)械加工系統(tǒng)中無(wú)影響加工精度的其他因素,加工尺寸326.95±0.05的定位誤差為0,即=0。垂直度0.06的定位誤差=0。
2.? 對(duì)刀誤差
因?yàn)榈毒呦鄬?duì)于對(duì)刀或?qū)蛟奈恢貌痪_而造成的加工誤差。
3.? 夾具的安裝誤差,
因?yàn)閵A具在機(jī)床上的安裝不精確而造成的加工誤差。本主軸箱箱體的夾具的安裝基面為平面,因而沒(méi)有安裝誤差。
4.? 夾具誤差
因?yàn)閵A具上的定位元件,對(duì)刀元件或?qū)蛟鞍惭b基面三者間(包括導(dǎo)向件和導(dǎo)向元件之間)的位置不精確而造成的加工誤差,它的大小取決與夾具零件的加工精度和夾具裝配時(shí)的調(diào)整與修配精度。
5.? 加工方法誤差
因?yàn)闄C(jī)床精度,刀具精度,刀具與機(jī)床的位置精度,工藝系統(tǒng)的受力變形和受熱變形等因素造成的加工誤差,所以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)為它留出工件公差的1/3,計(jì)算可得:
=/3
加工尺寸326.95±0.05的加工方法誤差為=0.1/3=0.03mm,而垂直度為0.06的加工誤差為0。
6.? 保證加工精度的條件
工件在夾具中加工時(shí),總加工的誤差為上述各項(xiàng)誤差之和。由于上述誤差均為獨(dú)立的隨機(jī)變量,應(yīng)用概率法疊加,因此保證工件加工精度的條件是 =≤
即工件的總加工誤差應(yīng)不大于工件的加工尺寸誤差,為保證夾具有一定的使用壽命,防止夾具因?yàn)槟p而過(guò)早的報(bào)廢,在分析計(jì)算工件加工精度時(shí),需保留出一定的精度儲(chǔ)備量J,因此上式改寫為:
將上述計(jì)算的加工精度值列于下表
??
誤差計(jì)算 加工要求
?
?
誤差名稱
326.95
垂直度為0.06mm
0
0
0.042
0.005
0
0
0.01
0.02
0.033
0
0.057
0.021
J
0.043
0.079
由上表可知,該夾具能滿足各項(xiàng)精度要求,且具備一定的精度儲(chǔ)備。
二.分別計(jì)算加工尺寸:5220.05和位置度為Φ0.300mm的誤差
1.定位誤差:加工尺寸5220.05的定位誤差=0;位置度Φ0.300mm的定位誤差Φ0.100mm =0.100mm
2.對(duì)刀誤差:加工尺寸522和加工尺寸326.950.05的對(duì)刀誤差一樣,=0.042mm;位置度Φ0.300mm的對(duì)刀誤差=0.042mm
3.夾具安裝誤差=0
4.夾具誤差:影響522的夾具誤差為底面對(duì)側(cè)面的誤差=0.060mm;影響位置度Φ0.300mm的夾具誤差為0.1mm
5.加工方法誤差:加工尺寸=0.033;位置度Φ0.300mm的=0.047
將上述數(shù)據(jù)列為下表
誤差加工 加工要求
?
?
誤差系數(shù)
加工尺寸522
位置度0.300mm
0
0.1mm
0.042
0.042mm
0
0
0.14
0.06mm
0.033
0.047mm
0.097
0.132mm
J
0.003
0.008mm
由上表可知,該夾具能滿足工件的各項(xiàng)精度要求,且具備一定的精度儲(chǔ)備。
分析位置度為0.400mm的加工誤差,因?yàn)闉閙m已經(jīng)滿足加工精度要求,因此該位置度為0.400mm一定能滿足加工精度要求。
6.夾緊力的確定
所謂確定夾緊力,從廣義上來(lái)說(shuō),就是要真確的確定夾緊力的三要素:作用點(diǎn),方向和大小。
欲選取夾緊機(jī)構(gòu)和適當(dāng)?shù)膭?dòng)力傳動(dòng)裝置,就必須確定所需夾緊力的大小,所需夾緊力的大小主要取決于切削力和重力的大小和方向。重力的大小和方向是不變的,而切削力的大小和方向在切削過(guò)程中是不斷變化的,在切削過(guò)程中,影響切削力大小的因素很多,例如工件材質(zhì)不均勻,加工余量不均勻,刀具的磨損余量不同以及切削時(shí)的沖擊力等。而且?jiàn)A緊力也取決于一系列其他的因素,例如接觸表面的光潔度,工藝系統(tǒng)的剛性等。因此確定切削力和所需夾緊力的大小,就是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題,實(shí)際上不可能完全準(zhǔn)確的確定切削力和所需夾緊力的大小,而只能做出大概的計(jì)算。
為了簡(jiǎn)化問(wèn)題,在確定夾緊力時(shí),一般假定工藝系統(tǒng):工件——夾具——刀具——機(jī)床都是絕對(duì)剛性的,切削過(guò)程是穩(wěn)定的,而且切削參數(shù)也是固定不變的。在這些條件下,切削力可以根據(jù)切削原理的計(jì)算公式或計(jì)算圖表求得,而所需的夾緊力可以從工件在夾壓后的靜力問(wèn)題來(lái)求得。然后為了保證夾緊可靠,在計(jì)算結(jié)果中引進(jìn)安全系數(shù)作為實(shí)際所需的夾緊力。
在保證機(jī)體正??煽抗ぷ鞯臈l件下,夾緊力愈小愈好。因?yàn)槿绻つ康丶哟髪A緊力就會(huì)造成如下影響:加大了工件在夾緊時(shí)的變形,從而影響加工精度。
估算夾緊力的方法:
①找出對(duì)夾緊最不利的瞬時(shí)狀態(tài),估算此狀態(tài)下所需的夾緊力,
②為了簡(jiǎn)便,只考慮主要因素在力系中的影響,略去次要因素在力系中的影響,根據(jù)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》,每塊壓板應(yīng)給工件的夾緊力是Q=KP/(,式中Q是夾緊力,P是切削力,是壓板和工件表面間的摩擦系數(shù),是工件和定位支承板間的摩擦系數(shù),K是安全系數(shù)。
因?yàn)閴喊?,工件,定位支承板均為鑄件,查得摩擦系數(shù),均為0.18,安全系數(shù)K可按下式計(jì)算K= ,式中——為各種因素的安全系數(shù)。
:考慮工件材料及加工余量的均勻性的基本安全系數(shù),取1.2
:加工性質(zhì),取1.2
:加工方法,取1.0
:切削特點(diǎn),取1.0
:夾緊力的穩(wěn)定性,取1.0
:夾緊時(shí)的手柄位置,取1.0
:僅有力矩使工件回轉(zhuǎn)時(shí)工件與支承面接觸的情況,取1.5
代入上式得K=1.2=2.16
因?yàn)榘踩禂?shù)K的計(jì)算結(jié)果小于2.5,則K取2.5。根據(jù)計(jì)算得切削力P=100N
代入上式:
Q=KP/()=694N
確定估算所需的夾緊力大小為700N左右。
7.夾緊機(jī)構(gòu)
在主軸箱箱體上加工時(shí),工件依靠夾具上的定位支撐系統(tǒng)獲得對(duì)于刀具及導(dǎo)向的正確的相對(duì)位置,還需依靠夾具上的夾緊機(jī)構(gòu)來(lái)消除工件因受切削力或工件自重的作用而產(chǎn)生的位移或振動(dòng),使工件在加工過(guò)程中能繼續(xù)保持定位所得到的正確位置。
夾緊機(jī)構(gòu)通常有三個(gè)部分組成:夾緊動(dòng)力部分,中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和夾緊元件。這三個(gè)部分起著不同作用:夾緊動(dòng)力部分用于產(chǎn)生力源,并將作用力傳給中間的動(dòng)力部分;中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠改變作用力方向和大小,即作為增力機(jī)構(gòu),同時(shí)能產(chǎn)生自鎖作用,以保證在加工過(guò)程中當(dāng)力源消失時(shí),工件在切削力或振動(dòng)的作用下仍能可靠夾緊;夾緊元件則用以承受由中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞的夾緊力,并與工件直接接觸而執(zhí)行夾緊動(dòng)作。
7.1設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)時(shí),應(yīng)注意滿足以下的基本要求:
①保證加工精度,夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)能保證工件可靠的接觸相應(yīng)的定位基面,夾緊后不許破壞工件的正確位置;
②保證生產(chǎn)率,夾緊機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具備適當(dāng)?shù)淖詣?dòng)化程度,夾緊動(dòng)作受力迅速,多壓板夾夾緊時(shí)要力求采用連動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)以縮短輔助時(shí)間;
③保證工作可靠,具備自鎖功能,夾緊機(jī)構(gòu)除了應(yīng)能產(chǎn)生足夠的夾緊力外,通常還要求具有自鎖性能以保證它的工作可靠性;
④結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單,在保證加工精度滿足生產(chǎn)率要求和工作可靠性的原則,夾緊力應(yīng)越小越好,這樣可以避免使用龐大而復(fù)雜的夾緊機(jī)構(gòu)和減小嘉壓變形;
⑤操作方便,使用安全,根據(jù)以上設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)滿足的基本要求,綜合各方面的因素,夾緊機(jī)構(gòu)采用氣動(dòng)夾緊。
目前,以壓縮空氣為能源的氣動(dòng)技術(shù)應(yīng)用逐漸增多,使用部門也很廣泛。在主軸箱箱體上,廣泛應(yīng)用了氣動(dòng)技術(shù)。在主軸箱箱體上,氣動(dòng)與液壓相比,雖然不及液壓應(yīng)用那樣廣泛,但是卻具有許多其他能源所不及的優(yōu)點(diǎn)。
①空氣可以從大氣中取之不盡,沒(méi)有介質(zhì)費(fèi)用的損失和供應(yīng)上的困難。同時(shí)可以直接將廢氣任意排到大氣之中,處理非常方便。氣動(dòng)回路中的泄露除引起功率損失外,以至產(chǎn)生不利于工作的嚴(yán)重影響。
②空氣的粘度很小,在管道中的壓力損失不到油路損失的千分之一;
③壓縮空氣的工作壓力較底,因此可降低對(duì)氣動(dòng)元件的材質(zhì)和制造精度上的要求;
④氣動(dòng)動(dòng)作迅速,反應(yīng)快;
⑤氣動(dòng)維護(hù)簡(jiǎn)單,介質(zhì)清潔,管道不易堵塞,亦不存在介質(zhì)變質(zhì),補(bǔ)充和更換等問(wèn)題;
⑥使用安全,便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)過(guò)載保護(hù);
⑦和液壓傳動(dòng)一樣,氣動(dòng)也有操作控制方便,元件更于標(biāo)準(zhǔn)化,易于集中控制,程序控制和實(shí)現(xiàn)工序自代等優(yōu)點(diǎn)。
由于氣壓傳動(dòng)具有上述許多優(yōu)點(diǎn),因此在主軸箱箱體夾具中廣泛采用了氣動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu),由于氣體的可壓縮性,使外載變化時(shí)工作速度的影響較大,氣動(dòng)夾緊所能維持的剛性比液壓夾緊的低,為了保證夾緊的可靠和穩(wěn)定,可以在空氣管路上設(shè)置調(diào)壓閥,采用壓力繼電器,用于壓力訊號(hào)的指示和連鎖。
⑴氣動(dòng)管路的組成
整個(gè)氣壓網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由兩個(gè)基本部分組成,第一部分是將原動(dòng)機(jī)供給的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為壓力能的能量轉(zhuǎn)換裝置——空氣壓縮機(jī)。第二部分是將系統(tǒng)內(nèi)的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的轉(zhuǎn)換裝置——?jiǎng)恿ζ谆驓鈩?dòng)馬達(dá)。
在這兩部分之間,根據(jù)工作機(jī)械的工作循環(huán)運(yùn)動(dòng)的需要,通過(guò)導(dǎo)管按一定順序連接各種控制閥以及其他輔助裝置。在一般工廠里,氣壓網(wǎng)絡(luò)的第一部分均集中在壓縮空氣站內(nèi),由它向全廠各工作點(diǎn)統(tǒng)一分配和供應(yīng)壓縮空氣。
這里所需要敘述的是氣壓網(wǎng)絡(luò)中的第二部分機(jī)床氣動(dòng)管路的組成。壓縮空氣在送入某氣動(dòng)工作機(jī)械和儀表之前,通常需要進(jìn)行出水和過(guò)濾,并控制其壓力和流向,同時(shí)還要注入潤(rùn)滑劑,以達(dá)到保證機(jī)構(gòu)正常工作和延長(zhǎng)氣動(dòng)工作機(jī)械的壽命的目的。主軸箱箱體夾具氣動(dòng)管路中的控制閥和輔助裝置包括:截止閥,分水濾氣器,調(diào)壓閥,油霧器,壓力表和方向控制閥。
①氣動(dòng)三大件,通常將分水濾氣器,調(diào)壓閥和油霧器組合在一起使用,通稱為氣動(dòng)三大件。應(yīng)設(shè)置在靠近氣動(dòng)工作機(jī)械或儀表處。
②分配閥,用來(lái)控制空氣流通方向或氣路的通斷,從而達(dá)到自動(dòng)或遠(yuǎn)距離操作各汽缸或其他氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的目的。
③氣動(dòng)壓力繼電器,用于把壓縮空氣的壓力訊號(hào)轉(zhuǎn)換為電器訊號(hào)的一種發(fā)送裝置。它是彈簧載荷式的,當(dāng)工作氣壓達(dá)到預(yù)定調(diào)整的定值范圍時(shí),繼電器的活塞產(chǎn)生機(jī)械位移以接通微動(dòng)開(kāi)關(guān)的觸頭,從而發(fā)出電氣訊號(hào)。
7.2.夾緊氣缸
氣缸是將氣壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能并產(chǎn)生直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的裝置,主軸箱箱體氣動(dòng)夾具中廣泛采用了活塞式雙作用氣缸。氣缸的作用取決于工作氣壓和氣缸的工作面積。在相同氣壓下,氣壓活塞桿的推動(dòng)和拉力也不同。
氣缸活塞桿的推力:P=
查資料得:P=(0.4—0.6)MPa,D=100mm,d=35mm
代入上式得,P推=2669N,P拉=2342N
7.3.活塞桿的計(jì)算
在氣缸工作中,活塞桿最好承受拉力,但是多數(shù)場(chǎng)合活塞桿承受的是推力負(fù)載,細(xì)長(zhǎng)桿件受壓力往往會(huì)產(chǎn)生彎曲變形。
①按強(qiáng)度條件計(jì)算活塞桿直徑
活塞桿所承受的應(yīng)力應(yīng)小于許用應(yīng)力,即,故d≥
——活塞桿上的總推力
——活塞桿材料的許用應(yīng)力,=,s=1.4,=4.16,=2.1Pa
==2.96Pa,d≥30.05mm
考慮到活塞桿的工作實(shí)際情況,取d=35mm
②按縱向彎曲極限力計(jì)算
氣缸承受縱向推力負(fù)載達(dá)到極限力以后,活塞桿會(huì)產(chǎn)生軸線彎曲,出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象,該極限力與缸的安裝方式,活塞桿直徑以及行程有關(guān)。
L——活塞桿計(jì)算長(zhǎng)度
K——活塞桿橫截面回轉(zhuǎn)半徑,K=d/4=8.75mm
——活塞桿的橫截面積,=961.625
=49Pa,a=1/5000,=4.58Pa
代入上式得L=198.432mm,查標(biāo)準(zhǔn)件,取L=202mm
活塞桿技術(shù)要求:⑴.調(diào)質(zhì)30—35HRC
⑵.發(fā)藍(lán)
氣缸部件的前后蓋材料是HT200,技術(shù)要求是:⑴.退火
⑵.倒角
8.夾具體設(shè)計(jì)
夾具上的各種裝置和元件通過(guò)來(lái)具體連接成一個(gè)整體。因此夾具體的形狀及尺寸取決于夾具上各種裝置及夾具與機(jī)床的連接。
8.1對(duì)夾具體的要求:
①.有適當(dāng)?shù)木群统叽绶€(wěn)定性,夾具體上的重要表面,如安裝定位元件的表面,安裝對(duì)刀或?qū)蛟谋砻嬉约皧A具體的安裝基面等。應(yīng)有適當(dāng)?shù)某叽绾托螤罹龋鼈冎g應(yīng)有適當(dāng)?shù)奈恢镁?。為使夾具體尺寸穩(wěn)定,鑄造夾具體要進(jìn)行時(shí)效處理,焊接和鍛造,夾具體要進(jìn)行退火處理;
②.有足夠的強(qiáng)度和剛度,夾具體要承受較大的切削力和夾緊力。為保證夾具體不產(chǎn)生不允許的變形和振動(dòng),夾具體應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度。因此夾具體需有一定的壁厚,鑄造和焊接夾具體經(jīng)常設(shè)置加強(qiáng)筋,或在不影響工件裝卸的情況下采用框架式夾具體;
③.結(jié)構(gòu)工藝性好,夾具體應(yīng)便于制造,裝配和檢驗(yàn)。鑄造夾具體上安裝各種元件的表面應(yīng)鑄出凸臺(tái),以減少加工面積。夾具體表面與工件之間應(yīng)保留足夠的間隙,一般為4—15mm。夾具體結(jié)構(gòu)形式應(yīng)便于工件的裝卸;
④.打掃方便,切屑多時(shí),夾具體應(yīng)考慮派屑結(jié)構(gòu);
⑤.在機(jī)體上安裝穩(wěn)定可靠,夾具體在機(jī)床上的安裝都是通過(guò)夾具體上的安裝基面與機(jī)床上的相應(yīng)表面的接觸或配合實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)夾具體在機(jī)床工作臺(tái)上安裝時(shí),夾具的重心應(yīng)盡量低,重心越高則支承面應(yīng)力越大,夾具底面四邊應(yīng)凸出,使其接觸良好,或底部設(shè)置四個(gè)支腳。當(dāng)夾具體在機(jī)床主軸上安裝時(shí),夾具安裝基面與主軸相應(yīng)表面應(yīng)有足夠的配合精度,并保證安裝穩(wěn)定可靠。
在夾具的毛坯類型是鑄造夾具體,鑄造夾具體的優(yōu)點(diǎn)是工藝性好,可鑄造出各種復(fù)雜形狀,常用材料為HT200。
夾具體的基本尺寸為:長(zhǎng)915mm ,寬500mm ,高380mm
夾具體的表面有個(gè)斜面,是為保證排冷卻液方便,傾斜角為,上表面與下表面有一定的平面度和平行度要求,平面度為0.030,平行度為0.050,底座部分設(shè)計(jì)了排屑結(jié)構(gòu)。
8.2夾具體的技術(shù)要求
⑴.鑄件無(wú)常規(guī)鑄造缺陷;
⑵.鑄件應(yīng)進(jìn)行兩次時(shí)效處理;
⑶.銳角倒鈍;
⑷. 未注圓角為R5-R10
結(jié) 束 語(yǔ)
本小組設(shè)計(jì)的CK-I型精鏜車床主軸箱箱體對(duì)擴(kuò)大柴油機(jī)的生產(chǎn)能力,提高生產(chǎn)率,增加經(jīng)濟(jì)效益起著很大的作用。
由我設(shè)計(jì)的三面精鏜組合鏜床總體設(shè)計(jì),涉及內(nèi)容之廣,參考資料之多,該設(shè)計(jì)的內(nèi)容大都已涉及到,總體方案還是較合理,尤其機(jī)床總圖已達(dá)要求,示意圖中鏜刀布置基本能達(dá)到加工的技術(shù)特性,整個(gè)機(jī)床采用的液壓滑動(dòng),電氣控制,自動(dòng)化程度高,對(duì)減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度有明顯效益,且對(duì)工人的技術(shù)要求不高,整個(gè)鏜床還具有調(diào)整、修養(yǎng)、維修方便的特點(diǎn),所選通用零部件都符合規(guī)定參數(shù)。
但由于這是初次設(shè)計(jì),經(jīng)驗(yàn)不足,水平有限有許多不合理的地方,如切削參數(shù)的選用,至產(chǎn)量不夠高,臥式床身
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