四工位的臥式組合機床設計及其控制系統(tǒng)設計

1、沈陽理工大學機械制造系摘 要本次設計主要任務是對解放牌汽車半軸端部三個孔進行的鉆、擴、鉸加工，以及四個工位的臥式組合機床的設計，主要完成是組合機床三圖一卡和多軸箱的設計，另加一套隨行夾具的設計，組合機床電氣液壓系統(tǒng)部分的控制。組合機床是根據(jù)工件加工需要，由大量通用的部件為基礎，配以少量的專用部件組成的一種高效專用機床。它的加工工序集中，它能夠實現(xiàn)對一種零件進行多刀、多軸、多面、多工位的自動加工。在機床上可以進行鉆孔、擴孔、鉸孔以及倒角、切槽、攻螺紋、滾壓孔等，也可以進行平面加工，包括銑平面、刮平面、端面等工序。其生產(chǎn)率高，加工精度穩(wěn)定，研制周期短，便于設計，制造和使用維護，成本低等特點廣泛應用

2、在生產(chǎn)中。本次設計除要對組合機床的機械本體部分進行設計，同時還對組合機床的液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)進行設計，根據(jù)指導老師的要求，在這里我采用plc對機床進行控制。其中在說明書中具體寫了卡具設計步驟以及夾緊力的計算，選用標準參數(shù)選取零件，在通過強度計算保證整個卡具在工作中的穩(wěn)定性。液壓系統(tǒng)的設計主要是滿足機床的動作要求來設計出的系統(tǒng),我認真計算了液壓系統(tǒng)的活塞總壓力，計算了液壓缸結構尺寸以及工作壓力，油泵的工作的實際壓力。對液壓泵電機進行選擇。電氣系統(tǒng)的設計就是運用機電傳動的知識，即plc系統(tǒng)進行控制，plc控制系統(tǒng)我采用西門子系統(tǒng)實現(xiàn)的機床動作。關鍵詞：液壓缸，液壓滑臺，液壓站，彎曲成形，機電液 a

3、bstractthis design primary mission is carries on to the liberation trademark automobile rear axle nose three holes drills, expands, the articulation processing, as well as four locations horizontal type aggregate machine-tools design, mainly completes is an aggregate machine-tool three charts card a

4、nd the multi- axle-boxes design, adds separately a set to accompany the jig the design, the aggregate machine-tool electricity hydraulic system partial controls.the aggregate machine-tool is according to the work piece processing need, by the massive general parts is the foundation, matches one kind

5、 of highly effective special purpose machine which composes by the few special-purpose parts. its processing working procedure is centralized, it can realize to one kind of components carries on the multi- knives, multiple spindle, the multi- surface, the multi-locations automatic processing. may ca

6、rry on the drill hole on the engine bed, drill out, reams as well as the bevel edge, the grooving, the tapping, rollings the hole and so on, also may carry on the plane processing, including working procedure and so on mill plane, plane of surface scraping, end surface. its productivity high, proces

7、sing precision stable, the development cycle is short, is advantageous for the design, the manufacture and the use maintenance, the cost low status characteristic widespread application in the production.this design except must partially carry on the design to the aggregate machine-tool mechanical m

8、ain body, meanwhile carries on the design to the aggregate machine-tool hydraulic system and the electrical system, according to instructs teachers request, uses plc in here me to carryon the control to the engine bed. has written the clamping apparatus design procedure specifically in the instructi

9、on booklet as well as clamps the strength the computation, selects the standard parameters election components, in through strength calculation guarantee entire clamping apparatus in work stability.the hydraulic system design mainly satisfies the system which the engine bed the movement requests to

10、design, i have earnestly calculated the hydraulic system piston general pressure, has calculated the hydraulic cylinder structure size as wellas the working pressure, the oil pump work actual pressure. carries on the choice to the hydraulic pump electrical machinery.the electrical system design is t

11、he utilization mechanical and electrical transmission knowledge, namely the plc system carries on the control, the plc control system i uses the simens system realization the engine bed movement.key word: hydraulic cylinder, hydraulic pressure sliding table, hydraulic pressure station, curving formi

12、ng, machine battery solution前 言畢業(yè)設計是學生的最后一個教學環(huán)節(jié)。在實際工程設計中，我們可以用到所學過的理論基礎，技術基礎，專業(yè)課等方面的知識進行全面的訓練，為將來做好機械設計工程師的工作，提供全面的鍛煉機會。我們這次畢業(yè)設計題目，是結合老師的具體研制項目設立的，結合所學機械各方面知識，在老師指導下，查閱許多手冊，經(jīng)過不斷的改進，最終設計出了加工半軸的組合機床以及隨行卡具設計，從而避免了加工質量差，生產(chǎn)效率低，設備昂貴的問題。我此次畢業(yè)設計的任務是組合機床設計，在張老師的輔導下，對原有的零件進行分析，結合參考書完成了設計任務。經(jīng)過正確的計算，5張半零號圖紙，符合工

13、作量的要求。通過這次畢業(yè)設計，我在計算，制圖，公差與技術測量，機械原理，機械設計，金屬材料與熱處理，機械制造工藝方面的知識都受到全面的綜合訓練，在機電液的結合方面使我都有所涉及。特別是張老師在工作中對我的耐心輔導，他對學生強烈的責任感和嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，給我留下深刻的影響。由于類似的大型課題第一次接觸，經(jīng)驗能力方面的欠缺，錯誤之處一定存在，懇請各位老師給予批評指正。沈陽理工大學機械制造系目 錄第1章 汽車半軸的機械加工11.1確定生產(chǎn)綱領、生產(chǎn)類型、工藝特征11.2確定毛坯及材料的選擇11.2.1查閱資料可知零件的技術要求及結構工藝性：11.2.2、確定毛坯及材料的選擇11.2.3確定工藝路線1

14、第2章 組合機床方案的制訂32.1影響組合機床方案制定的主要因素32.1.1被加工零件的加工精度32.1.2被加工零件的特點32.1.3零件的生產(chǎn)批量42.1.4機床使用條件42.2組合機床制定工藝方案應考慮的問題42.2.1工藝方案的原則42.2.2工序集中與分散的處理5第3章 組合機床三圖一卡具體設計63.1被加工零件工序的作用及內(nèi)容63.2被加工零件工序圖63.3加工示意圖73.3.1加工示意圖的作用和內(nèi)容73.3.2加工示意圖的畫法及注意事項73.3.3初定主軸類型、尺寸、外伸長度和選擇接桿83.3.4確定各工序的切削用量93.4機床聯(lián)系尺寸總圖123.4.1、聯(lián)系尺寸總圖的作用與內(nèi)容

15、123.4.2繪制機床聯(lián)系尺寸總圖之前應確定的主要內(nèi)容123.5機床生產(chǎn)率計算卡13第4章 組合機床主軸箱的設計144.1繪制多軸箱設計的原始依據(jù)144.2主軸、齒輪的確定144.3多軸箱傳動設計154.3.1本次設計對多軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求154.3.2參照所畫主軸箱圖，其傳動樹154.3.3潤滑泵軸和手柄軸的安置164.4主軸的坐標位置16第5章 隨行卡具的設計175.1機床夾具設計175.1.1機床夾具概論175.1.3確定工件的夾緊方式和設計夾緊裝置以及卡緊力計算18第6章 液壓系統(tǒng)的設計186.1液壓系統(tǒng)圖的設計及說明186.2液壓系統(tǒng)計算206.2.1 液壓缸設計計算步驟206.

16、2.2液壓缸性能參數(shù)的計算21第7章 組合機床的電氣系統(tǒng)217.1 plc梯形圖的設計步驟217.1.1plc梯形圖的設計一般分為以下幾個步驟：217.1.2電氣接線圖和plc程序的說明22結 論25謝 辭26參考文獻2726 第1章 汽車半軸的機械加工1.1確定生產(chǎn)綱領、生產(chǎn)類型、工藝特征首先分析、研究被加工零件，通過認真閱讀被加工零件圖樣，研究被加工零件的用途、尺寸、形狀、材料、硬度、重量、加工部位的結構和加工精度及表面粗糙度要求等內(nèi)容。通過產(chǎn)品裝配圖樣和有關工藝資料的分析，充分認識被加工零件在產(chǎn)品中的地位和作用，從而來確定汽車半軸的機械加工工藝，使它保證各種加工要求和經(jīng)濟精度。1、由n=

17、20000件/年，知道零件的生產(chǎn)綱領；2、生產(chǎn)類型的確定大批量生產(chǎn)；3、該工件的工藝特性 針對工件的結構形狀及正常的經(jīng)濟精度和位置精度的分析，可知零件的加工要求。同時工件是大批量生產(chǎn)，可以采用高度自動化專用機床進行生產(chǎn)，可以廣泛采用高效專用夾具、專用量具及自動檢測裝置。因此，在實際加工中我采用組合機床進行加工。這樣容易保證加工精度，提高生產(chǎn)率，使產(chǎn)品成本相對降低，提高產(chǎn)品的經(jīng)濟效益。1.2確定毛坯及材料的選擇1.2.1查閱資料可知零件的技術要求及結構工藝性：1）汽車半軸外圓表面和端面加工，由于半軸頭部3個孔的精度要求要對其進行鉆擴鉸的加工。2）對熱處理后的零件進行校正、探傷，保證零件的工藝性能

18、良好。1.2.2、確定毛坯及材料的選擇1）查閱零件圖和技術要求及結構工藝性可知此工件采用40cr材料，根據(jù)零件加制造毛坯，精度等級為2級。分析零件的材料的特征，查機械制造設計手冊來確定。2）確定零件毛坯尺寸查工藝手冊毛坯尺寸：零件需車削加工部位比加工后單邊厚2.5mm工工藝性及零件的輪廓、尺寸精度、形狀、位置、加工表面技術要求，最終確定了采用模鍛件來毛坯無明顯的裂紋缺陷，未注圓角為r2r31.2.3確定工藝路線1）根據(jù)零件結構工藝性和經(jīng)濟精度，按照粗、精加工分開原則，工序集中原則，來確定機械加工工序的安排順序，按照以下原則來初步擬訂兩條加工工藝路線：（1）先加工基準面，（2）劃分加工階段，（3

19、）先面后孔，（4）次要表面可在階段進行加工一、分析、研究、加工要求和現(xiàn)場工藝本工件為汽車半軸，生產(chǎn)綱領為n=20000件/年，是大批生產(chǎn)，通過深入現(xiàn)場調查分析零件的加工工藝方法，定位和夾緊方式，所采用的先行的工藝資料，在結合機械加工工藝原則，在保證工件所需求的經(jīng)濟精度和表面粗糙度，同時考慮產(chǎn)品成本及經(jīng)濟性，我們設計是采用把孔加工放到組合機床上加工，這樣采用一套專用的固定式夾具、專用刀具、專用量具、自動檢測裝置，在此四個工位（鉆、擴、鉸和裝卸）來排列設備，進行流水加工，可以保證孔的經(jīng)濟精度6級和表面粗糙度ra=3.2微米，節(jié)約了加工時間，提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性。按照粗精加工分開的原則和工序集中的

20、原則來擬訂組合機床的工藝方案方案1工序1 模鍛毛坯工序2 退火處理工序3 粗車端面到34.5mm，半精車到34mm，鉆中心孔，粗車大端外圓到182mm，半精車到180mm工序4 鉆小端中心孔，粗車端面保證零件總長10072mm工序5 粗車大端端面到32.5mm，半精車至32mm，粗車小端外圓到56mm半精車到54.6mm,精車到54 0/-0.12mm工序6 粗車大端端面到12.5mm，半精車到12 +0.5/0mm工序7 銑花鍵齒，原始齒型壓力角為48，側齒粗糙度ra=3.2,分度圓的弧齒厚度5.89-6.06。工序8 鉆大端的孔到10mm到11.8mm到12mm,粗糙度ra3.2工序9 清

21、洗工序10 去毛刺工序11 防銹處理工序12 檢驗入庫方案2工序1 模鍛毛坯工序2 退火處理工序3 粗車端面到34.5mm，半精車到34mm，鉆中心孔，粗車大端外圓到182，半精車到180工序4 鉆小端中心孔，粗車端面保證零件總長10072mm工序5 粗車大端端面到32.5mm，半精車至32mm，粗車小端外圓到56mm半精車到54.6mm,精車到54 0/-0.12mm工序6 粗車大端端面到12.5mm，半精車到12 +0.5/0mm工序7 鉆大端的孔到10mm到11.8mm到12mm,粗糙度ra3.2工序8 銑花鍵齒，原始齒型壓力角為48，側齒粗糙度ra=3.2,分度圓的弧齒厚度5.89-6

22、.06。工序9 清洗工序10 去毛刺工序11 防銹處理工序12 檢驗入庫2）工藝路線的分析比較工藝路線的方案1，按工序分析，各面的車到普通機床上加工，孔加工放在組合機床上加工，易保證孔的精度要求，以及加工工藝性能較高。先加工基準面的原則及先面后孔的原則，選擇工藝方案1比較合適。4、確定機械加工余量，總的工序尺寸 車大端端面 單邊余量2.5mm 厚度為35.5mm 小端的單邊余量2 mm直徑為58mm零件總長1010mm 第2章 組合機床方案的制訂2.1影響組合機床方案制定的主要因素2.1.1被加工零件的加工精度根據(jù)被加工零件需要在組合機床上完成的加工工序及應保證的加工精度，是制定機床方案的主要

23、依據(jù)。本工序分3個工步：鉆擴鉸。2.1.2被加工零件的特點零件材料為40cr，硬度比較高，因此加工孔時，工步較多，而且加工定位基準是水平的且被加工孔與基面相垂直的工件，采用臥式機床進行加工。2.1.3零件的生產(chǎn)批量零件生產(chǎn)批量是決定采用工位、多工位式自動線還是大批量生產(chǎn)特點設計組合機床的主要因素，零件產(chǎn)量為20000件，屬于大批量生產(chǎn)情況，則要力求減少機床數(shù)，所以應將工序盡量集中起來加工，提高機床利用率和生產(chǎn)效率。2.1.4機床使用條件（1）車間布置情況，組合機床的配置形式是分度回轉工作臺的形式，通過回轉工作臺分度，將裝在工作臺上的工件順次送往各工位進行加工，工作臺面直徑一般在1600mm以下

24、，工位數(shù)212。（2）工藝間的聯(lián)系 工件到組合機床加工前，毛坯成品必須達到一定要求，否則，會造成工件在機床夾具上定位和夾具不可靠，造成刀具損害，或者不能保證要求的加工精度。（3）使用廠的技術能力和自然條件 根據(jù)廠的情況，選擇液壓傳動是機械動力部件的機床。2.2組合機床制定工藝方案應考慮的問題2.2.1工藝方案的原則由于被加工零件的精度要求、加工部位尺寸、形狀、結構特點、材料、生產(chǎn)率要求不同，設計組合機床必須采用不同的工藝方法和工藝過程。1、孔的尺寸精度 鉆孔的精度為1011級，表面粗糙度為ra=36.3。2、擴孔 一般作為鉸前的工序，對要求不高的孔也可以作為最終工序。精度可達910級，表面粗糙

25、度ra=3.26.3。3、鉸孔 可鉸削圓柱孔、圓錐孔、階梯孔等，一般孔徑在40以下，個別情況也鉸40100mm的大孔。在鉆擴鉸后，精度可達78級，表面粗糙度ra=1.63.2微米。組合機床確定工藝方案的原則及注意的問題（1）粗、精加工工序的安排 必須根據(jù)零件的生產(chǎn)批量、加工精度、技術要求進行全面的分析，按照經(jīng)濟的滿足加工要求的原則，合理解決粗加工和精加工工序的安排。不要部分具體情況一律粗、精加工或者粗、精加工工序合并的作法。一般大批量生產(chǎn)中，確定工藝流程宜粗、精工序分開進行，其優(yōu)點是：1）工件能得到較好的冷卻，有利于減少熱變形及內(nèi)應力變形的影響，對精度要求高的零件，更需要如此安排。2）可避免粗

26、加工震動對加工精度、表面粗糙度的影響。3）有利于精加工機床保持持久的精度。4）使組合機床結構簡單，便于維修、調整。但是，粗、精加工工序分開，將使機床臺數(shù)增多。當工件生產(chǎn)批量不大時，由于機床利用率低，則經(jīng)濟性不好。因此，在能夠保證加工精度的前提下，有時也采用粗、精加工合并在同一臺機床上進行的工藝方案，但須采用措施，盡量減少由此帶來的不利影響。例如使切削余量和鑄造黑皮的第一道工序與最后一道加工工序不同時進行。在工件需要兩次安裝時，應使粗、精加工工序所用夾具具有大小不同的夾壓力，若工件一次安裝，也應使粗、精加工工序分別具有不同夾壓力。2.2.2工序集中與分散的處理工序集中是機械加工近代的主要發(fā)展方向

27、之一。組合機床也正是基于工序集中的工藝原則發(fā)展起來的，既運用多種不同刀具，采用多面、多工位和復合刀具等方法，在一臺機床上對一個或幾個零件完成復雜的工藝過程，從而有效的提高生產(chǎn)率，取得更好的技術經(jīng)濟效果。但也應當看到，工序集中程度的提高也會帶來下述一些問題：1）工序過分集中會使機床結構復雜，刀具數(shù)量增加，機床大而笨重，調整使用不便，可靠性降低，反而影響生產(chǎn)率的提高。2）工序過分集中導致切削負荷加大，往往由于工件剛性不足及變形等影響加工精度。因此提高工序集中程度時，應注意：a、適當考慮單一工序，即把相同工藝內(nèi)容的工序集中在同一臺機床上b、相互之間有位置精度要求的工序應集中在同一工位或同一臺機床上加

28、工。例如，箱體零件各面上的孔，相互間有位置精度要求，其孔的精加工應集中在同一臺機床上一次安裝并完成加工，一般來說，對這些孔的粗加工也應盡量集中在同一臺機床上進行，這可以使得精加工余量分布均勻。c、確定工序集中時，必須充分考慮零件是否因剛性不足而在較大的切削力、夾壓力下變形對加工精度帶來不利影響。d、工序集中，必須考慮前述粗、精加工工序的合理安排及由于主軸箱結構及設置倒向的需要，主軸排列不宜過密，否則會造成機床、刀具調整不便，加工精度、工作可靠性、生產(chǎn)率降低的不良后果。（3）制定工藝方案應注意精加工后孔的表面是否允許留下螺旋后直線退刀痕跡，如果不允許留下刀痕，則應在加工終了時，使主軸停止轉動并向

29、定位，利用夾具的讓刀機構，將工件以加工表面移離刀尖一段距離后退刀。在生產(chǎn)率允許情況下，也可使刀具以工進速度退回，這樣不僅不會留下刀痕，且有利提高加工精度。第3章 組合機床三圖一卡具體設計3.1被加工零件工序的作用及內(nèi)容被加工零件工序是根據(jù)選定的工藝方案，表示一臺組合機床或自動線完成的工藝內(nèi)容、加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技術要求，加工用定位基準、夾壓部位及被加工零件的材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或半成品情況的圖紙。它不能用用戶提供的產(chǎn)品圖紙代替，而須在原零件圖基礎上突出本機床或自動線的加工內(nèi)容，加上必要的說明而繪制的。它是組合機床設計的主要依據(jù)，也是制造、使用和調整機床的重要技術

30、文件。圖上應表示出：（1）被加工零件的形狀和輪廓尺寸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、夾緊及導向系統(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（只要指定定位基準）。（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。3.2被加工零件工序圖1）為了使被加工零件工序圖清析明了，一定要突出本機床的加工內(nèi)容。2）加工部位的位置尺寸應由定位基準注起，為了加工及檢查，尺寸應采用直角坐標系，而不采用極坐

31、標系。但有時因所選定位基準與設計基準不重合，則須對加工部位要求的位置尺寸精度進行分析計算。此外，應將零件圖上的不對稱位置尺寸公差換算成對稱尺寸公差，其公差數(shù)值的決定要考慮兩方面，一是要能達到產(chǎn)品圖紙要求的精度，二是采用組合機床能夠加工出來。3）應注明零件加工對機床提出的某些特殊要求。如對多層壁同軸線等直徑孔加工，若要求孔表面不留退刀痕跡，則圖紙上應注明要求，如機床主軸定位，工件（夾具）讓刀。3.3加工示意圖3.3.1加工示意圖的作用和內(nèi)容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工零件在機床上的加工過程，刀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

32、工作形成及工作循環(huán)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(jù)重要地位，它是刀具、夾具、主軸箱、液壓電氣裝置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(jù)。其內(nèi)容為：1）應反映機床的加工方法、加工條件及加工過程；2）根據(jù)加工部位特點及加工要求，決定刀具類型、數(shù)量、結構及尺寸；3）決定主軸的結構類型、規(guī)格尺寸及外伸長度。4）選擇標準或設計專用的接桿、浮動卡頭、導向裝置等，并決定它們的結構、參數(shù)及尺寸。5）標明主軸、接桿（卡頭）、夾具（導向）與工作之間的聯(lián)系尺寸、配合及精度。6）根據(jù)機床要求的生產(chǎn)率及刀具、材料特點等，合理

33、確定并標注主軸的切削用量。7）決定機床動力部件的工作行程及工作循環(huán)。3.3.2加工示意圖的畫法及注意事項1）加工示意圖應繪制成展開圖。按比例用實線畫出工件外形。加工部位、加工表面畫粗實線。必須使工件和加工方法與機床布局吻合。為簡化設計，同一多軸箱上結構尺寸完全相同的主軸（指加工表面，所用刀具及導向，主軸及接桿等規(guī)格尺寸、精度完全相同時）只畫一根，但必須在主軸上標注與工件孔號相對應的軸號。2）一般情況下，在加工示意圖上，主軸分布不按真實距離繪制。當主軸彼此間很近或需要設置結構尺寸較大的導向裝置時，必須以實際中心距嚴格按比例畫，以便檢查相鄰主軸、刀具、輔具、導向等是否相互干涉。3）主軸應從端面畫起

34、；刀具畫加工終了位置。（3）選擇刀具、導向及有關計算1）刀具的選擇 刀具選擇的一般原則要考慮工件加工尺寸精度，表面粗糙度，切屑的排除及生產(chǎn)率要求等因素。2）導向的選擇 在組合機床上加工孔，除用剛性主軸方案外，工件的尺寸，位置精度主要是靠刀具的導向裝置來保證的。導向裝置的作用：保證刀具相對工件的正確位置，保證各刀具相互間的正確位置，提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。本次設計使用的是活動鉆模板，其導向裝置要隨機床多軸箱一起移動。組合機床上刀具的導向裝置通常分為固定式導向和旋轉式導向兩大類。本次設計選用固定式導向裝置。固定式導向裝置的導套裝在鉆模板上固定不動，刀具或刀桿導向部分在導套內(nèi)可以轉動和移動。通常用于

35、鉆頭、擴孔鉆、絞刀復合刀具或鏜桿的導向。這種導向精度較高，但容易磨損，適用于小孔加工。導向數(shù)量應根據(jù)工匠形狀，內(nèi)部結構，刀具剛性，加工精度及具體加工情況決定。導向的主要參數(shù)包括：導套的直徑及公差配合導套的長度，導套離工件端面的距離等。鉆：導向長度l=(12.5)d 取l=8mm；導套至工件端面的距離l=（11.5）d，取l=14mm；擴：導向長度l=(24)d 取l=8mm；導套至工件端面的距離l=（11.5）d，取l=10mm；鉸：導向長度l=(24)d 取l=8mm；導套至工件端面的距離l=（0.51.5）d，取l=10mm；3.3.3初定主軸類型、尺寸、外伸長度和選擇接桿主軸尺寸規(guī)格應根

36、據(jù)選定的切削用量計算出切削扭距m，初定主軸直徑d，再綜合考慮加工精度和具體工作條件，決定主軸外伸部分尺寸及配套的刀具接桿莫氏錐度號。根據(jù)前面的計算已經(jīng)得到各主軸的直徑（鉆：主軸直徑40mm；擴：主軸直徑30mm；鉸：主軸直徑20mm）鉆：主軸外伸尺寸l=115 接桿莫氏圓錐號2、3=50/36擴：主軸外伸尺寸l=115接桿莫氏圓錐號2、3=40/28鉸：主軸外伸尺寸l=115接桿莫氏圓錐號1、2、3=32/20（5）由主軸箱的所有刀具主軸中找出影響聯(lián)系尺寸的關鍵刀具（即其中最長的刀具）。（6）確定動力部件的工作循環(huán)及工作行程。a、工作進給長度l應等于工件加工部位長度l與刀具切入長度l和切出長度

37、l之和。即l= l+l+ l切入長度一般為510mm，根據(jù)工件端面的誤差情況確定。切出長度l的確定工序名稱鉆孔擴孔鉸孔鏜孔攻螺紋切出長度01510155105+ld為鉆頭直徑，l為絲錐切削部分長度。l=8+12+8=28mml=8+12+10=30mml=8+12+10=32mmb、快速退回長度等于快速引進與工作進給長度之和。c、動力部件總行程長度 動力部件的總行程應除保證要求的工作循環(huán)工作行程外，還要考慮裝卸和調整刀具的方便。3.3.4確定各工序的切削用量為了使加工過程順序進行并穩(wěn)定保證加工精度，必須合理的確定工序間余量，有關工藝設計資料：加工工序 加工孔徑（mm） 鉆孔 10 擴孔 11.

38、8 鉸孔 12 確定工序間余量應注意：工件經(jīng)從新安裝或在多工位機床上加工，應使加工大余量，以消除轉位、定位誤差的影響。選擇切削用量1、切削用量選擇是否合理，對組合機床的加工精度、生產(chǎn)率、刀具耐用度、機床的布局形式及正常工作均有很大影響。1）在大多數(shù)情況下，組合機床為多軸、多刀、多面同時加工。因此，所選切削用量，根據(jù)經(jīng)驗應比一般萬能機床單刀加工低30%左右。2）組合機床為多軸主軸箱上所有刀具共用一個進給系統(tǒng)，通常為標準動力滑臺。 2、確定切削用量應注意的問題（1）盡量做到合理利用所有的刀具，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(chǎn)批量

39、的影響；（4）切削用量選擇應有利于主軸箱的設計；（5）選擇切削用量時，還必須考慮所選動力滑臺的性能。3、組合機床切削用量選擇方法必須從實際出發(fā)，根據(jù)加工精度、工件材料、工件條件、技術要求等進行分析，按照經(jīng)濟的滿足加工要求的原則，合理的選擇切削用量。一般常用查表法，參照生產(chǎn)現(xiàn)場同類工藝，通過工藝實驗確定切削用量。確定切削力、切削扭矩、切削功率及刀具耐用度f=33dft=16.5df鉆孔：10 （其中d=10mm，f=0.1mm/r，v=17m/min，=700mpa）f=33x10xx =462 =8960.99nt1=25647.9(nmm)p=1.43(kw)v=n=541r/mind=b=

40、29.21mm查表34，取d=36mm擴孔：11.8 （其中d=10mm，f=0.11mm/r，v=6m/min，=700mpa）f2=1166.8d=b=24.57mmp=0.213(kw)t2=5129.58(nmm)v=n=405r/min查表34，取d=28mm鉸孔：16 （其中d=6mm，f=0.45mm/r，v=5m/min， =700mpa）查表34，取d=20mmp=0.213(kw)t3=1277.395(nmm)v=n3=100r/minf=（f+f+f）*3=3127.3n取 f=32000np =3（p+p+p）=3（1.42+0.213+0.01）=4.93p=6.1

41、6kw取p=7.5kw的電動機。1）刀具的選擇 刀具選擇的一般原則要考慮工件加工尺寸精度，表面粗糙度，切屑的排除及生產(chǎn)率要求等因素，在這里我選用的是專用刀具。2）導向的選擇 在組合機床上加工孔，除用剛性主軸方案外，工件的尺寸，位置精度主要是靠刀具的導向裝置來保證的。導向裝置的作用：保證刀具相對工件的正確位置，保證各刀具相互間的正確位置，提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。本次設計使用的是固定鉆模板組合機床上刀具的導向裝置通常分為固定式導向和旋轉式導向兩大類。本次設計選用固定1）加工示意圖應與機床實際加工狀態(tài)一致；2）尺寸應完整，尤其是從主軸箱端面到刀尖的軸向尺寸應齊全，以備檢查行程和調整機床使用。3）對多

42、面、多工位機床，還應按各工位加工內(nèi)容，用縮小比例畫出加工部件示意圖并標注孔號；對于回轉工作臺和鼓輪式機床，應畫出加工時在其上面的位置示意圖，以便清楚的表示出工件與主軸箱上主軸的排列位置。4）加工示意圖上應有加工過程的工作循環(huán)圖及各行程長度。3.4機床聯(lián)系尺寸總圖3.4.1、聯(lián)系尺寸總圖的作用與內(nèi)容機床聯(lián)系尺寸總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的專業(yè)部件的總體結構而繪制的。是用來表示機床的配置型式、主要構成及各部件安裝位置、相互聯(lián)系、運動關系和操作方位的總體布局圖。用以檢驗各部件相對位置及尺寸聯(lián)系能否滿足加工要求和通用部件是否選擇合適；它為多軸箱、夾具

43、等專用部件設計提供重要依據(jù)；它可以看成是機床總體外觀簡圖。由其輪廓尺寸、占地面積、操作方式等可以檢驗是否適應用戶現(xiàn)場使用環(huán)境。內(nèi)容：1）表明機床的配置形式和總布局。2）完整齊全地反映各部件間的主要裝配關系和聯(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各滑臺工作循環(huán)總的工作行程和前后行程備量尺寸。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，不得遺漏。4）標明機床驗收標準及安裝規(guī)程。3.4.2繪制機床聯(lián)系尺寸總圖之前應確定的主要內(nèi)容1）選擇動力部件影響動力部件的主要因素：（1）切削功率；（2）進給力；（

44、3）進給速度；（4）行程根據(jù)前面的計算可知取p=5.5kw的電動機。查表537，選取1td系列動力箱。型號型式電機型號電動機功率l（mm）電機轉速輸出軸轉速1td50iy132m-47.5kw4001440r/min720r/min選取液壓滑臺的型號為1hy50，行程400mm。根據(jù)切削用量計算f=3（f1+f2+f3）=3*（8960.6+1166.8+296.7）=31272.3選擇1hy系列的液壓滑臺fmax=32000n同時選液壓滑臺相配套的滑臺側底座1cc501 以及立柱1cl50.3.5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，動力部件的快速及工進速度等

45、，就可以計算機床的生產(chǎn)率并編制生產(chǎn)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(chǎn)率及機床負荷等。1）理想生產(chǎn)率qq=a/k=20000/2350h=8.510 （件/小時）a生產(chǎn)綱領（包括備品及廢品率）k全年工時總數(shù)，一般情況下，單班制取2350h，兩班制取4600h。2）實際生產(chǎn)率q1q1=60/t =60/3.906=12.16 （件/小時）t=t切+t輔=（+t停）+（+t+t）=3.906l、l刀具第一、第二工作進給長度，單位mm；v、v刀具第一、第二工作進給量，單位mm/min；t當加工沉孔、止口、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

46、加工終了時無進給狀態(tài)下旋轉510轉所需時間，單位mm；l、l動力部件快進、快退行程長度，單位mm；v動力部件快速行程速度。用液壓動力部件時取310m/min；t直線移動或回轉工作臺進行一次工位轉換時間，一般取0.1min；t工件裝、卸（包括定位或撤消定位、夾緊或送開、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。通常取0.51.5min。如果計算出的機床實際生產(chǎn)率不能滿足理想生產(chǎn)率要求，即q1q，則必須重新選擇切削用量或修改機床設計方案。n負=8.51/12.16=0.706組合機床的機床負荷率為70.6%一般的機床負荷率為70%-90%

47、合理，見于已經(jīng)提高了生產(chǎn)效率所以基本可以完成任務。生產(chǎn)率計算卡見圖.第4章 組合機床主軸箱的設計4.1繪制多軸箱設計的原始依據(jù)多軸箱設計原始依據(jù)是根據(jù)“三圖一卡”繪制的。其主要內(nèi)容及注意事項如下：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、主軸與驅動軸的相關位置。3）根據(jù)加工示意圖標注各主軸轉速及轉向主軸逆時針轉向（面隊主軸看）可不標，只注順時針轉向。4）列表標明各主軸的工序內(nèi)容、切削用量及主軸外深尺寸等。5）標明動力部件型號及性能參數(shù)等。主軸外伸尺寸d/dl工序內(nèi)容n（r/min）v（

48、m/min）f（mm/r）備注50/36120鉆12541170.140/28100擴11.8405120.132/20100鉸1010060.1動力部件1td40，功率5.5kw，轉速960r/min4.2主軸、齒輪的確定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。經(jīng)前面的計算可知各主軸直徑為：鉆12、擴11.8、鉸10。傳動軸直徑可根據(jù)公式計算選取，d軸徑（mm）；b系數(shù)（取5.2）；t軸所傳遞的轉矩（n.m）經(jīng)計算傳動軸的直徑取值。齒輪模數(shù)m（單位mm）一般用類比法確定，也可按公式計算，即： 式中p齒輪所傳遞的功率，單位為kw； z一對嚙合齒輪中的小齒輪齒數(shù)； n小齒輪的轉數(shù)，

49、單位為r/min。經(jīng)計算，取m=2mm。主軸上齒輪的齒數(shù)為：鉆40，擴40，鉸43。根據(jù)轉速和所選公比計算出各傳動軸上的齒輪齒數(shù)。4.3多軸箱傳動設計多軸箱傳動設計，是根據(jù)動力箱驅動軸位置和轉速、各主軸位置及其轉速要求，設計傳動鏈，把驅動軸與各主軸連接起來，使各主軸獲得預定的轉速和轉向。4.3.1本次設計對多軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求1）在保證主軸的強度、剛度、轉速和轉向的條件下，力求使傳動軸和齒輪的規(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。當中心距不符合標準時，可采用變位齒輪或略微改變傳動比的方法解決。 2）盡量不用主軸帶動主軸的方案，以免增加主軸負荷，

50、影響加工質量。3）為使結構緊湊，多軸箱內(nèi)齒輪副的傳動比一般要大于1/2（最佳傳動比為11/1.5），后蓋內(nèi)齒輪傳動比允許取至1/31/3.5；盡量避免用升速傳動。4）用于粗加工主軸上的齒輪，應盡可能設置在第i排，以減少主軸的扭轉變形；精加工主軸上的齒輪，應設置在第iii排，以減少主軸端的彎曲變形。5）多軸箱內(nèi)具有粗精加工主軸時，最好從動力箱驅動軸齒輪傳動開始，就分兩條傳動路線，以免影響加工精度。6）驅動軸直接帶動的轉動軸數(shù)不能超過兩根，以免給裝配帶來困難。7）立式多軸箱無甩油盤。4.3.2參照所畫主軸箱圖，其傳動樹如下：4.3.3潤滑泵軸和手柄軸的安置多軸箱常采用葉片油泵潤滑，油泵供油至分油器

51、經(jīng)油管分送各潤滑點（如第iv排齒輪、軸承、油盤等）。箱體較大、主軸超過30根時用兩潤滑泵。油泵安裝在箱體前壁上，油泵盡量靠近油池。吸油高度不超過400500mm。通常油泵齒輪放在第i排，以便維修，如結構限制，可放在第iv排，當泵體或管接頭與傳動軸端相碰時，可改用埋頭傳動軸。手柄軸用于對刀、調整或裝配檢修時檢查主軸精度。手柄軸轉速盡量高些。其周圍有較大空間。4.4主軸的坐標位置坐標銷驅動軸主軸1主軸2主軸3主軸4x0199.50065.753181.942181.942228.452y0190.000353.756220.730287.501174.597坐標主軸5主軸6主軸7主軸8主軸9x36

52、2.127295.174524.198524.198408.323y174.500174.597220.730353.756287.501各傳動軸的坐標值由坐標檢查圖中可查出略第5章 隨行卡具的設計5.1機床夾具設計5.1.1機床夾具概論1）機床夾具 在機械制造廠的生產(chǎn)過程中用來安裝工件使之固定在正確位置上，完成其切削加工、檢驗、裝配、焊接等工作，所使用的工藝裝備稱為夾具。2）工件的安裝 在機床上加工工件時，為了保證工件被加工表面的尺寸，幾何形狀及相互位置精度方面的要求，事先必須將工件正確地安裝到機床加工位置上去。工件的安裝一般包括定位和夾緊兩個過程：即首先應使工件相對于機床及刀具占有一個正確

53、的位置，這就是工件的定位，然后將工件固緊在這一既定位置上，使之不因受切削力、重力、離心力或慣性力作用而發(fā)生位置改變，這就是工件的夾緊。 本次是對汽車半軸進行機加，根據(jù)任務說明書，采用臥式加工的組合機床和四工位回轉工作臺對孔進行鉆、擴、鉸的一次性加工。所以，夾具是安裝在鼓輪上的（鼓輪不需要設計）。鼓輪安裝軸承的選擇：對于轉速較低，或是緩慢擺動的軸承，其主要失效性形式是滾動體和滾道產(chǎn)生永久變形。對于低速轉速（n1r/min）軸承，可以通過靜載荷計算來選擇軸承。軸承靜強度公式為：，式中，為額定靜載荷，對于向心類軸承為徑向額定靜負荷；對于推力軸承為軸向靜負荷，具體值按型號查手冊確定；為安全系數(shù)，見表1

54、5-7；為軸承工作的當量靜負荷，n。取1.22.5。由于同時受徑向負荷和軸向負荷的軸承，其徑向當量靜負荷為，式中，為靜向負荷系數(shù)，為靜軸向負荷系數(shù)，查表=0.5，=0.46。經(jīng)計算，選取兩個7216型軸承 ，徑向載荷fr1=672n fr2=356n，軸向載荷fa=8961，溫度低于100攝氏度，預壽命10000h.解：軸承1承受的負載較重，經(jīng)驗算軸承1的當量載荷為p=xfr+yfa 查機械設計手冊7215形軸承cr=89.5kn c0r=78.2kn角接觸球軸承 x0=0.5 y0=0.46 p1= xfr1+yfa1=376n軸承的壽命由公式計算得 16667/n(ftc/fpp)=16667/n(1x89500/1.2x376) 壽命足夠。（1）確定夾具的定位方式，設計定位裝置對產(chǎn)品零件圖和生產(chǎn)實際情況進行綜合分析，夾具必須限制零件的自由度數(shù)目為5個，分析產(chǎn)品的零件圖樣，采用了2個v型塊（限制4個自由度）、一個v型塊的小端面（限制1個自由度）2種定位元件，對零件進行定位。工件主要要保證的是3個孔和軸線的平行度的要求， 此設計完全滿足要求。5.1.3確定工件的夾緊方式和設計夾緊裝置以及卡緊力計算夾具的動力裝置設計采用手動夾緊的夾具，一般情況下其結構