机械系毕业论文组合镗床设计.doc

XXXX 学院毕业论文 I XXXXXXXX 学院学院 毕业论文 设计 毕业论文 设计 题题 目目 组合镗床设计组合镗床设计 系 分院 系 分院 专业班级专业班级 指导教师指导教师 姓名姓名 职称职称 日日 期期 年年 月月 日日 XXXX 学院毕业论文 II XXXXXXXX 学院学院 毕业论文 设计 任务书毕业论文 设计 任务书 专业班级专业班级 学生姓名学生姓名 题题 目目 组合镗床设计组合镗床设计 上交论文 报告 日期 上交论文 报告 日期 年年 月月 日日 答辩日期 答辩日期 年年 月月 日日 指导日期指导日期 年年 月月 日日 XXXX 学院毕业论文 III 本人声明 我声明 本论文及其设计工作是由本人在指导教师的指导下独立完成的 在完成 论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出 毕业生签名 年 月 日 XXXX 学院毕业论文 IV 目目 录录 摘 要 III 1 工艺方案设计 1 1 1 工艺分析 1 1 2 定位分析 基准选取 2 1 3 制定工艺路线 3 1 4 组合镗床切削用量的选择 4 1 4 1 镗 76 轴承孔 4 1 4 2 镗 64 轴承孔 4 1 5 组合机床配置型式的选择 4 2 组合机床总体设计 5 2 1 绘制被加工零件工序图 5 2 1 1 被加工零件工序图的作用与内容 5 2 1 2 绘制被加工零件图的规定及注意事项 6 2 2 加工示意图 7 2 2 1 加工示意图的作用和内容 7 2 2 2 选择刀具 导向及有关计算 7 2 3 机床联系尺寸图 9 2 3 1 机床联系尺寸图作用和内容 9 2 3 2 绘制机床尺寸联系总图之前应确定的内容 9 2 3 3 机床分组 12 2 4 组合机床生产率计算卡 14 2 4 1 理想生产率 Q 14 XXXX 学院毕业论文 V 2 4 2 实际生产率 1 Q 14 2 4 3 机床负荷率 16 3 1 机床夹具的作用 18 3 2 定位夹紧方案的确定 19 3 3 刀具及切削用量的选取 19 3 3 1 刀具选择 19 3 3 2 切削用量的选取 19 3 4 夹具的性能及优点 20 4 组合机床多轴箱设计 20 4 1 绘制多轴箱的设计原始依据图 21 4 2 主轴结构形式的选择和动力计算 23 4 2 1 主轴结构形式的选择 23 4 2 2 齿轮模数的初定 23 4 2 3 多轴箱的动力计算 24 4 3 1 传动比分配 25 4 3 2 传动系统设计 25 4 3 3 轴径尺寸的确定 27 4 4 齿轮模数及轴的强度校验 28 结论 33 致谢 34 XXXX 学院毕业论文 VI 摘 要 组合机床是一种设计制造周期短 投资少 加工精度稳定 改装方便 经济效益 高的专用高效自动化设备 本文是根据任务要求 设计一台能高效 大批量粗镗齿链 式无极变速器壳体轴承孔的组合镗床 文章从工艺方案设计 总体设计 部件设计等 几部分进行论述 关键词 关键词 组合镗床 高效 多轴箱 总体设计 辽宁职业学院毕业论文 1 1 1 工艺方案设计工艺方案设计 1 11 1 工艺分析工艺分析 组合镗床用于镗削齿链式无极变速器壳体上的轴承孔 并且要达到其加工精度 为了满足其加工精度的要求 我们首先要对加工的零件进行工艺方案的分析 制定组 合机床工艺方案是设计组合机床最重要的步骤之一 工艺方案制定的正确与否 将决 定机床能否达到 重量轻 结构简单 效率高 质量好 的要求 1 1 11 1 1 齿链式无极变速器箱体的技术要求齿链式无极变速器箱体的技术要求 1 壳体底面和对合面的任意 100mmX100mm 范围内平面度公差为 0 04mm 2 壳体对合面与底面的平行度公差为 100 0 05 3 轴承孔的尺寸精度为 IT7 圆柱度公差为 0 05 各孔轴线对其公共轴线的同 轴度公差为 0 04 各孔外侧面对其公共轴线的垂直度为 0 1mm 4 轴承孔间中心距公差为 0 1mm 5 轴承孔和主要的表面粗糙度不大于 1 6um 1 1 21 1 2 壳体零件的毛坯和材料壳体零件的毛坯和材料 壳体铸件的毛坯材料为 HT150 硬度为 169 229HBS 1 1 31 1 3 工件生产方式工件生产方式 大批量生产 车间内专用机床设备按零件加工工艺先后顺序排列 采用流水线生 产的组织形式 采用单班制生产时 齿链式无极变速器的年产量为 6 万件 1 21 2 定位分析 基准选取定位分析 基准选取 根据生产纲领 该零件属于大批大量生产 因此采用砂型铸造的方法来进行毛坯 生产 该零件的各个表面均为毛坯面 为加工需要 先加工一基准面为后备工序做准 备 箱体外形面有侧面 C 端面 B 底面 A 依据便于装夹及利于后续加工的原则 确 定箱体底面 A 作为多道工序加工的基准面 镗轴承孔采用的是 一面两销 定位 定 位平面的平面度允差一般为 0 05 0 08 mm 表面粗糙度一般为 6 3 2um 齿链式无极变速器的壳零件如图 1 辽宁职业学院毕业论文 2 图 1 齿链式无极变速器壳体零件图 1 31 3 制定工艺路线制定工艺路线 0 铸造 5 人工时效处理 10 非加工面涂漆处理 15 粗铣壳体底面 20 粗 精铣壳体结合面 25 粗 精铣箱盖结合面 30 钻箱体 箱盖结合面螺纹孔 35 合箱 40 粗 半精 精镗 3 个轴承孔 45 粗铣两侧面凸台和两端面凸台 50 钻其他面上的孔 55 去毛刺 辽宁职业学院毕业论文 3 60 检验 1 41 4 组合镗床切削用量的选择组合镗床切削用量的选择 组合机床的正常工作与合理地选用切削用量 即确定合理的切削速度 工作进给量和切削深度 有很大关系 切削用量选择适当 能使组合机床以最 少的停车损失 最高的生产效率 最长的刀具寿命和最好的加工质量 也就是 确保组合机床能够更快更省时地进行生产 1 4 11 4 1 镗镗 76 76 轴承孔轴承孔 切削用量的选取可采用查表法 查 组合机床设计简明手册 表 6 15 镗孔切削用 量可知 工件材料为 HT150 HBS 为 170 220 选择硬质合金钢镗刀 其粗镗速度 为 35 50m min 走刀量为 0 4 1 5mm r 于是选择镗削速度为 46 8m min 走刀量为 0 6mm r 主轴转速的选择 根据确定切削用量 通过公式 可 D 1000 n c 得主轴的转速为196r min 1 4 21 4 2 镗镗 6464 轴承孔轴承孔 选择镗销速度为 47 3m min 走刀量为 0 6mm r 根据公式 可以算 D 1000 n c 出 64 主轴的转速为 235 2r min 1 51 5 组合机床配置型式的选择组合机床配置型式的选择 我们在选择机床配置方案时 反对贪大求全 应正确处理先进性和可靠性的关系 选择符合最适宜对该工序进行生产加工的组合机床设计方案 现有立式和卧式两种方案可供选择 其优势比较如下 主要比较指标 1 加工精度 立式加工精度比卧式高 2 排除铁屑的方便性 卧式较好 辽宁职业学院毕业论文 4 3 夹具形式的影响 考虑到加工工艺要求 应选用立式 4 占地面积 立式占地面积更小 5 立式刚性更好 其余指标 如 机床生产率 机床使用方便性和自动化程度 机床结构的复杂程 度等 两种方案之间相差不大 综合考虑 应选用立式单工位组合机床 2 2 组合机床总体设计组合机床总体设计 总体设计 就是针对齿链式无极变速器壳体零件 在选定工艺和结构方案的基础 上 进行方案图纸设计 这些图纸包括 三图一卡 被加工零件工序图 加工示意 图 机床联系尺寸图 生产率卡 生产效率计算卡片 2 12 1 绘制被加工零件工序图绘制被加工零件工序图 2 1 12 1 1 被加工零件工序图的作用与内容被加工零件工序图的作用与内容 被加工零件工序图是在被加工零件图基础上 突出本机床及其自动线的加工内容 并作必要说明而绘制的 其主要内容包括如下 1 被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及本机床设计相关部位结构形状和尺寸 2 本工序选用的定位基准 夹紧部位及方向 3 本工序加工表面的尺寸 精度 表面粗糙度 形位公差等技术要求以及上道工 序的技术要求 4 注明加工零件的名称 编号 材料 硬度以及加工部位的余量 齿链式无极变 速器壳体轴承孔组合组合机床的被加工零件工序图如图 2 所示 辽宁职业学院毕业论文 5 图 2 被加工零件工序图 2 1 22 1 2 绘制被加工零件图的规定及注意事项绘制被加工零件图的规定及注意事项 1 绘制被加工零件工序图的规定 为使被加工零件工序图表达清晰明了 突出本工序内容 绘制被加工零件工序图 时规定 按一定比例 绘制足够的视图以及剖面视图 本工序加工部位用粗实线表示 其余部位用细实线表示 定位基准符号用 并标注消除自由度的数目 2 绘制被加工零件工序图注意事项 本工序加工部位的位置尺寸应与定位基准直接发生关系 对工件毛坯应有要求 对孔的加工余量应认真分析 当本工序有特殊要求时必须注明 2 22 2 加工示意图加工示意图 2 2 12 2 1 加工示意图的作用和内容加工示意图的作用和内容 加工示意图是在工艺方案和机床整体方案初步确定的基础上绘制的 是表达工艺 方案具体内容的机床工艺方案图 它是设计刀具 辅具 夹具 多轴箱和液压 电气 系统以及选择动力部件 绘制机床联系尺寸图的主要依据 是对机床总体布局和性能 辽宁职业学院毕业论文 6 的原始要求 也是对调整机床和刀具所必需的重要技术文件 加工示意图应表达和标注的内容有 机床的加工方法 切削用量 工作循环和工 作行程 工件 刀具及导向 托架及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸 主轴结构 类型 尺寸及外伸长度 刀具类型 数量和结构尺寸 接杆 浮动卡头 导向装置 刀具 导向套间的配合 刀具 接杆 主轴之间的连接方式及配合尺寸 2 2 22 2 2 选择刀具 导向及有关计算选择刀具 导向及有关计算 1 刀具的选择 工件材料为 HT50 粗镗轴承孔 选用硬质合金镗刀 2 导向结构的选择 采用固定式导向 在每一个主轴上布置一个 位置应在靠近工件上端面 3 确定主轴类型 尺寸 外伸长度以及接杆 由于加工切削转矩较小 根据加工孔径 镗杆直径 浮动卡头规格 主轴直径的 顺序 逐步选定主轴直径 在这里只是初步选择主轴直径 最终确定详见多轴箱设计 部分 当镗孔直径为 50 70 时 镗杆直径为 40 50 当镗孔直径为 70 90 时 镗杆 直径为 50 65 查 组合机床设计简明手册 表 3 6 得知镗床选用的主轴类型为滚锥 式短主轴 外伸长度为 60mm 镗 76 孔径时选择镗杆直径为 50mm 镗 64 孔径选择 的镗杆直径为 45mm 查 组合机床设计简明手册 第八章表 8 2 选用36 3 的浮动卡头 根据选定的 r T 浮动卡头确定主轴外伸尺寸为 50 36 4 标注各部位联系尺寸 5 标注每根主轴的切削用量 各主轴的切削用量应标注在相应主轴后端 其内容包括 主轴转速 相应刀具的 切削速度 每转进给量 6 动力部件工作循环及行程的确定 动力部件的工作循环是指加工时 动力部件从原始位置开始运动到终了位置 又 返回到原位的动作过程 包括快速进给 工作进给和快速退回等动作 工作进给长度的确定L 辽宁职业学院毕业论文 7 35 16 9 60mm LLLL 12 切入长度 加工长度 切出长度 L1LL2 快速引进长度的确定 快速引进是指动力部件把刀具送到工作进给位置 其长 度由具体情况确定 本工序选取快速引进长度为 100mm 快速退回长度的确定 快速退回长度是快速引进长度和工作进给长度之和 本工 序为 160mm 动力部件总行程的确定 动力部件总行程为快退行程和前后备量之和 总行程为 400mm 前备量为 40mm 后备量为 200mm 图 3 齿链式无极变速器壳体轴承孔的加工示意图 辽宁职业学院毕业论文 8 图 4 齿链式无极变速器壳体轴承孔的加工示意图 2 32 3 机床联系尺寸图机床联系尺寸图 2 3 12 3 1 机床联系尺寸图作用和内容机床联系尺寸图作用和内容 机床联系尺寸图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据 并按初步选定的主 要通用部件以及确定的专用部件总体结构而绘制的 是用来表示机床的配置形式 主 要构成及各部件安装位置 相互关系 运动关系和操作方位的总体布局图 机床联系尺寸总图表达的内容 1 表示机床的配置形式和总布局 2 完整齐全的反映各部件之间的主要装配关系和联系尺寸 专用部件的主要轮廓 尺寸 运动部件的运动极限位置及滑台工作循环总的工作行程和前后备量尺寸 3 标注主要通用部件的规格代号和电动机型号 功率及转速 并标出机床分组编 号及组件名称 全部组件应包括机床全部通用及专用零部件 2 3 22 3 2 绘制机床尺寸联系总图之前应确定的内容绘制机床尺寸联系总图之前应确定的内容 1 选择动力部件 辽宁职业学院毕业论文 9 动力部件的选择主要是确定动力箱和动力滑台 根据已定的工艺方案和机床配置 形式并结合使用及修理因素 确定机床为立式单工位液压传动组合机床 选用配套的 动力箱驱动多轴箱主轴进行镗孔 动力箱规格要与滑台匹配 其驱动功率主要依据多轴箱所传递的切削功率来选用 机床多轴箱电动机功率计算 零件材料 HT150 HBS163 229 刀具 标准镗头 76mm 2 个 64mm 1 个 切削用量 n 196r min 76 f 0 6mm r n 235 2r min 64 f 0 5mm r N19702076 03 4 51 4 51 55 075 0 55 0 75 0 1 HBfaF pZ 55 0 75 00 550 75 p1 2076 0376 7 25HBf25 7DaT 74 8 KN mm N17542075 03 4 51 4 51 55 0 75 0 55 0 75 0 2 HBfaF pZ 55 075 0 0 550 75 p2 2075 0364 7 25HBf25 7DaT 55 1 KN mm 4 83kw 90 384 P P 4 38kw1 3621 512P 36 1 61200 3 4711754 61200 51 1 61200 8 4611970 61200 21 2 1 PP kw Fzv P kw Fzv P NHBfaF pX 5 4842076 0351 051 0 1 165 0 2 11 165 0 2 1 NF14535 4843F3F X 注 1 公式中表示圆周力 表示轴向力 z F X F 2 公式中 切削速度 m f 进给量 mm 切削深度 mm v 1 min 1 r p a D 加工直径 mm Z 刀具齿数 minmax3 1 max HBHBHBHB 辽宁职业学院毕业论文 10 根据计算所得 选用 1TD40 V 型动力箱 480r min 电动机选 n Y132 6 型 功率为 5 5kW 2 M 由于滑台工作时 除了克服各主轴的轴的向力外 还要克服滑台移动时所产生的 摩擦力 因而选择滑台的最大进给力应大于 1453N 进 F 查 组合机床设计简明手册 表 5 1 1HY 液压滑台的主要技术参数 我们可以确 定液压动力滑台选用1HY40IA 其主要技术参数 台面宽度 400mm 台面长度 800mm 行程 400mm 最大进给力 20000N 工进速度 12 5 500mm min 快速进给速度 8m min 2 确定机床装料高度 H 装料高度是指工件安装基面至地面的垂直距离 考虑机床结构内部结构尺寸的限 制和刚度要求 功能和使用要求等因素选取计算 根据总行程的前后备量 立柱和立柱底座的高度确定多轴箱离地面的高度为 1339mm 参照加工示意图可以知道加工的最低孔径离多轴箱的高度为 389mm 夹具 体高度为 350mm 从夹具图可以知道加工孔径和夹具的低端的距离为 25 工件离夹具 体低端的高度为 55mm 镗套高出夹具体 15mm H 1339 389 275 55 15 745mm 3 确定多轴箱轮廓尺寸 多轴箱最大轮廓尺寸 根据动力箱和工序图 初选500 500 立式主 轴箱 厚度为340mm 辽宁职业学院毕业论文 11 图 5 由主轴箱或其它油源输出的压力油 经分油器分别输送至导轨各个润滑点进 行润滑 2 3 32 3 3 机床分组机床分组 为了便于设计和组织生产 组合机床各部件和装置按不同功能划分编组 本机床 编组如下 1 第 10 组 左侧床身 2 第 20 组 夹具 3 第 11 组 右侧床身 4 第 12 组 中间底座 5 第 30 组 电气装置 6 第 40 组 传动装置 7 第 50 组 润滑装置 8 第 60 组 刀具 9 第 61 组 工具 10 第 71 组 左多主轴箱 11 第 72 组 右多主轴箱 辽宁职业学院毕业论文 12 图 6 组合镗床联系尺寸图 2 42 4 组合机床生产率计算卡组合机床生产率计算卡 根据选定的机床工作循环所要求的工作行程长度 切削用量 动力部件的快进及 工进速度等 就可以计算机床的生产率并编制生产率计算卡 生产率计算卡反映机床 生产节拍或实际生产率和切削用量 动作时间 生产纲领及负荷等关系的技术文件 它是用户验收机床生产效率的重要依据 2 4 12 4 1 理想生产率理想生产率 Q Q 理想生产率 Q 单位为件 h 是指完成年生产纲领 A 60000 件 包括备品及废品率 所要求的机床生产率 它与全年工时总数有关 一般情况下 单班制取 2350h k t k t 两班制取 4600h 则 k t h 5 25 2350 60000 k t A Q 辽宁职业学院毕业论文 13 2 4 22 4 2 实际生产率实际生产率 1 Q 实际生产率 单位为件 h 是指所设计的机床每小时实际可生产的零件数量 1 Q 即 中 T 生产一个零件所需要的时间 min 可按下式计算 1 60 T Q 单 tt LL t L tt fk T 式中 分别为刀具的第I 第 II 工作进给长度 单位为 1 L 2 L mm 60mm 0 1 L 2 L 分别为刀具第 I 第 II 工作进给量 1f 2f 单位为 mm min 117 6mm min 0 1f 2f 当加工沉孔 止孔 倒角 光整表面时 滑台在死挡铁上的 t 停留时间 通常指刀具在加工终了是无进给状态下旋转5 10 转 所需要的时间 单位为min 0 05min t 快进长度 100mm L L 快退长度 160mm L L 动力部件快速行程速度 用液压动力部件取3 10m min 这里选 fk 择 8m min fk 直线移动或回转工作台进行一次工位转换消耗的时间 t 0 1min t 工件装卸 包括定位或撤消定位 夹紧或松开 清理基面或 t 切屑及吊运工件等 时间 它取决于装卸自动化程度 工件 重量大小 装卸是否方便及工人的熟练程度 1min t 辽宁职业学院毕业论文 14 综上所述 零件的单件工时为 T tt LL t L tt fk T min985 1 11 0 800 160100 05 0 6 117 60 30 985 1 6060 1 T Q 2 4 32 4 3 机床负荷率机床负荷率 当 Q 时 机床负荷率为二者之比 即 1 Q 85 30 5 25 Q Q 1 组合机床的负荷率一般为 0 75 0 90 自动线负荷率为0 6 0 7 典型的 钻 镗 攻螺纹类组合机床 按其复杂程度参照3 8 确定 对于精密度较高 自动化程度高或加工多品种组合机床 宜适当降低负荷率 表表 1 1 组组合合机机床床允允许许最最大大负负荷荷率率 机床复杂度单面或双面加工 主轴数 15 16 4041 80 负荷率 0 90 0 90 0 860 86 0 80 组合机床生产率计算卡如表2 所示 辽宁职业学院毕业论文 15 表 2 组合机床生产率计算卡 图号毛坯种类铸件 名称齿链式无极变速器壳体毛坯重量被加工零件 材料 HT150 硬度169 229HRC 工序名称镗三个轴承孔工序号 工 时 min 序 号 工 步 名 称 被 加 工 零 件 数 量 加 工 直 径 mm 加 工 长 度 m m 工 作 行 程 mm 切 削 速 度 m mi n 每 分 钟 转 数 r mi n 进 给 量 mm r 进给速度 mm min 机加 工时 间 辅 助 时 间 共 计 1 装卸 工件 111 多轴 箱工 进 镗 孔 1 76166047 81960 6117 60 51 辽宁职业学院毕业论文 16 镗 孔 2 64166048 2 235 2 0 5117 6 滑台 快进 100 0 1 25 0 125 快退 1600 20 2 停留 0 0 5 0 05 移动 0 10 1 总计 1 985min 单件工时 1 985min 机床生产率30 件 h 备 注 装卸工件时间取于操作者的熟练程度 本机床计算时取 1min 机床负荷率 85 3 3 组组合合镗镗床床夹夹具具设设计计 夹具是一种装夹工件的工艺装备 它广泛地应用于机械制造过程的切削加工 热处理 装配 焊接和检测等工艺过程 在运用组合镗床镗孔的过程中 镗床夹具是一种必不可少的工艺装备 它直 接影响了加工的精度 劳动生产率和产品的制造成本等 因此在组合机床设计 的过程中 夹具的设计也是及其重要的 3 13 1 机床夹具的作用机床夹具的作用 机床夹具在机械加工过程中起着十分重要的作用 归纳起来 主要表现在以下几 个方面 辽宁职业学院毕业论文 17 1 缩短辅助时间 提高劳动生产率 降低成本 2 保证加工精度 确保加工质量 3 降低对工人技术要求 减轻工人的劳动强度 保证安全生产 4 扩大机床的工艺范围 实现 一机多能 5 在自动化生产和流水线生产中 便于平衡生产节拍 3 23 2 定位夹紧方案的确定定位夹紧方案的确定 如图 1 示 此元件属于箱体类元件 一般的定位方法有 一面两销定位法和两面一 销定位法 结合体的底端含有两个轴孔 因此在本次的夹具设计中我选择 一面 两销 定位法 一面两销 定位法底面的支撑板放置两个定位销限定其六个 自由度 装夹起来极其方便 每个面采用光感传感器检测其是否和定位销 支 撑板完全接触 用以保证装夹精度 另外采用气压缸快速夹紧装置夹紧 反应 快速灵敏 3 33 3 刀具及切削用量的选取刀具及切削用量的选取 3 3 13 3 1刀具选择刀具选择 正确选择刀具的结构 对保证组合机床正常工作极为重要 根据工艺要求和精度 不同 常用刀具有一般刀具 标准 复合刀具及特种刀具 组合镗床采用装在镗杆 上的硬质合金镗刀头 块 进行镗孔 镗刀和主轴间采用浮动卡头相连接 使用固定 式镗套使其使其顺利导向 固定导向具有外形尺寸小 结构简单 中心位置准确等优 点 因此在镗孔中得到广泛的应用 3 3 2切削用量的选取 镗孔切削用量的选择与加工精度及刀具的材料有很大关系 在刀具材料质量不高 精镗速度选择的太高时 镗刀会很快磨损 使孔径超差 而不得不经常停机刃磨 调 刀 这样一来反而会使加工效率和加工质量都下降 因此选择合适的镗孔切削用量很 关键 查 组合机床设计简明手册 表 6 15 镗孔切削用量 选用硬质合金镗刀进行粗镗 孔时 一般选择的切削速度为 v 35 50m min 0 4 1 5mm r 为了配合动力箱的 f 选择和多轴箱的设计 于是我选择较大的切削速度 v 46 8m min 76 辽宁职业学院毕业论文 18 mm r 0 6V 47 3m min 64 0 5mm r f f 3 43 4 夹具的性能及优点夹具的性能及优点 1 刚性好 该夹具在高转速 大吃刀的情况下不会产生振动 整个机构不存在 刚性不足 偏载和偏心现象 2 快速 采用气缸自动加紧 不紧降低了工人的劳动强度 而且缩短了夹紧时 间 从而提高了生产效率 图图 7 7 镗镗床床夹夹具具 4 4 组合机床多轴箱设计组合机床多轴箱设计 多轴箱是组合机床的重要部件之一 它关系到整个组合机床质量的好坏 具体设计时要熟悉多轴箱本身的一些设计规律和要求外 还需依据 辽宁职业学院毕业论文 19 三图一卡 仔细分析和研究零件的加工部位 工艺要求 确定多轴箱与被加 工零件 机床其他部分的相互关系 下面按设计步骤来说明多轴箱设计的主要 内容 4 1 绘制多轴箱的设计原始依据图 多轴箱的设计原始依据图是 是根据 三图一卡 整理编绘出来的 其 内容包括多轴箱设计的原始要求和已知条件 在编制此图时从 三图一卡 中已知 1 多轴箱的轮廓尺寸为500 500mm 2 工件轮廓尺寸的及各孔的位置尺寸 3 工件与多轴箱的相对位置 图 8 原始依据图 辽宁职业学院毕业论文 20 a 被加工零件 名称 齿链式无极变速器壳体 材料 HT150 硬度 169 229HBS b 主轴外伸尺寸及切削用量 c 动力部件 1TD40 IA 型动力箱 电动机为Y132 6 型 功率 P 5 5kW 转速为 2 M n 960r min 输出轴转速为480r min 输出轴距箱底面距离为159 5mm 其他尺寸可查动力箱联系尺寸图 表 3 轴号工序内容主轴直径主轴外伸直 径 mm V m min nf f 1 3镗 76 孔 30mm 50 3646 81960 6117 6 2 镗 64 孔 30mm 50 3647 3235 20 5117 6 单位 n r min f mm r v mm min 4 2 主轴结构形式的选择和动力计算 4 2 14 2 1 主轴结构形式的选择主轴结构形式的选择 主轴结构形式由零件加工工艺决定 并考虑主轴的工作条件和受力情况 轴 承形式是主轴部件结构的主要特征 该机床是进行镗削加工的主轴 需要承受 较大的径向力和轴向力 因此选用圆锥滚子轴承前后支撑 这种支撑结构简单 装配方便 立式镗床选择短主轴 短主轴采用浮动卡头与刀具连接 以固定导套导向 主轴轴头用圆柱孔与刀具连接 用单键传递转矩 如图7 滚锥主轴所示 辽宁职业学院毕业论文 21 固定螺钉作轴向定位 图图 9 9 滚滚锥锥主主轴轴 4 2 24 2 2 齿轮模数的初定齿轮模数的初定 初定驱动轴直径一般在编制 三图一卡 时进行 初定模数一般可由下式进行估 算 再通过类比确定 53 2 48021 5 5 3131 33 zn P m 式中 P 齿轮传递的功率 kW z 一对齿轮中小齿轮的齿数 n 小齿轮传递的转速 r min 目前大型组合机床的通用多轴箱中常见的齿轮模数为 2 2 5 3 3 5 4 等几种 为了方便生产 在同一多轴箱中齿轮的模数最好不多于两种 综合考虑 我驱动轴的 模数选用 m 3 与之配合的齿轮模数相同 其他的都选用模数为 2 的齿轮 4 2 34 2 3 多轴箱的动力计算多轴箱的动力计算 多轴箱的动力计算 包括计算多轴箱的所需功率和进给力两项 多轴箱所需要的功率 应包括切削功率 空载消耗功率及与负载成正比的附加功率 之和 即 4 1 PPP P 式中 多轴箱的功率 P 辽宁职业学院毕业论文 22 各主轴切削功率之和 P 各轴空载消耗功率之和 P 各轴附加功率的总和 P 式 4 1 中的参照第三章计算所得 4 6kW 的确定 可查 组合机床设 P P P 计简明手册 表 4 4 得知 0 042 3 0 128kW 与负载成正比的附加功率 一般为 P P 传递功率的 1 的计算都是在传动结构确定以后进行的 P P kWP56 4046 0 128 038 4PPP 进给力由第三章算出 N1453 F 4 3 多轴箱传动系统设计 4 3 14 3 1 传动比分配传动比分配 主轴箱内的传动比最佳为1 1 5 在主轴箱后盖内的齿轮传动比 根据需 要 其传动比可以取大些 但一般不超过3 3 5 齿轮模数 一般取 2 2 5 3 或 3 5 齿数一般在17 70 齿宽 b 取 32mm 或 24mm 在传动系 统中 最后一级采用升速传动 为了使主轴上的齿轮不过大 4 3 24 3 2 传动系统设计传动系统设计 1 驱动轴 传动轴 6 m 3 A 69m 取 21 21 25 Z驱 60 u 取 40 63mm 75mm 6 zd驱 6 d 480r min 403 2r min n驱 6 n 2 传动轴 6 主轴 2 m 2 A 95mm 35 60 36 u 手柄轴 取 35 60 6 z 3 z 辽宁职业学院毕业论文 23 403 2r min 235 2r min 6 n 2 n 3 传动轴 6 传动轴 4 m 2 A 83mm 35 48 46 u 取 35 48 6 z 4 z 403 2r min 294r min 6 n 4 n 传动轴 6 和传动轴 5 与其一样 4 传动轴 4 主轴 1 m 2 A 75mm 30 45 14 u 30 45 4 z 1 z 294r min 196r min 4 n 1 n 传动轴 4 和主轴 3 与其一样 5 驱动轴 0 油泵轴 m 3 A 55 5mm 21 16 0 u 21 16 Z驱 z 480r min 630r min n驱 n 转速相对损失在5 以内 符合设计要求 辽宁职业学院毕业论文 24 图 10 三主轴多轴箱传动图 表 4 示为驱动轴 主轴坐标值 mm 坐标 销 1 0 驱动轴 0主轴 1主轴 2主轴 3 X0 000250 000115 000250 000345 000 Y0 000159 500323 500323 5000323 500 4 3 34 3 3 轴径尺寸的确定轴径尺寸的确定 套传动系统中有三根主轴 一根驱动轴 三根传动轴 其中一根既是传动轴也是 手柄轴 以及一根油泵轴 表 5 序号轴径 mm 齿轮层数转速 r min 0401480 1301196 2301235 2 3301196 4252294 5252294 6304403 2 油泵轴 201630 4 44 4 齿轮模数及轴的强度校验齿轮模数及轴的强度校验 辽宁职业学院毕业论文 25 4 4 14 4 1 齿轮模数校核齿轮模数校核 分析 传动过程中 齿轮啮合会产生很大的弯曲疲劳强度 在所有齿轮啮合过程 中 以动力头齿轮应力最大 因此选取动力头齿轮进行模数计算 查 机械设计 P130 公式 5 31b 有 3 2 0 1 2 FS FPd Y z KT m 公式中 为载荷系数 K KKKK VA 使用系数 查 P117 表 5 5 取 1 25 A K A K 动载系数 1 05 1 4 取 1 3 V K V K V K 齿间载荷分布系数 取 1 0 K K 齿间载荷分布系数 取 1 1 K K T 传递扭矩 mN n P T 10943 480 5 5 1055 9 1055 9 65 1 选取 6 0 d 0 21Z 查 P130 图 5 38 得 34 4 FS Y 根据 P123 公式 5 26 理 许用应2801 2 2280 lim lim N F STF FP Y S Y 两齿轮材料均选用40Cr 火焰表面淬火 48 55HRC 1 32 3 2 3 2 0 1 280216 0 34 4109437875 1 2 6 12 FS FPd Y z KT m 由于齿轮模数大小取决于弯曲强度所决定的承载能力 m 3 1 32 完全满足疲劳 强度要求 因此所取齿轮模数满足使用及性能要求 2 轴的校核 选择手柄轴 6 来校核 d 30mm 材料为 45 钢 G 80GPa 辽宁职业学院毕业论文 26 m 25 0 根据 机械设计 轴的强度计算 根据公式 n P WW T TT 3 109550 式中 轴的扭转切应力 MPa T 轴所传递的转矩 mmN 轴的抗扭截面系数 T W 3 mm P 轴所传递的功率 kW n 轴的转速 r min 轴的许用扭转切应力 MPa 对实心圆轴 将代入公式中 可以得到轴的直径为 5 16 3 3 d dWT 3 3 3 10