4工位组合机床学士学位论文正文

4工位组合机床学士学位论文正文内容摘要：

＝ ／ ＝ (KW) 式中：η —— 多轴箱 传动效率，加工黑色金属时η＝ ～ ；有色金属时η＝ ～ ，本系统加工 40 钢材 ，取η＝ ． 动力箱的电动机功率应大于计算功率，并结合主轴要求的转速大小选择。 因此，选用电动机型号为 Y100 L2— 4 的 1TD32II 型动力箱，动力箱输出轴至箱底面高度为。 主要技术参数如 表 ： 根据选定的切削用量，计算总的进给力，并据所需的最小进给速度、工作行程、结合多轴箱轮廓尺寸，考虑工作稳定性，选用 1HY32 型液压滑台，以及相配套的立柱 1CL32 和侧底座 1CD321M。 表 电动机 参数 . . 主电机传动型号 转速范围 （ r/min） 主电机功率（ kw ） 配套主轴部件型号 电机转速 输出转速 Y100 L2— 4 1430 715 — （ 2） 确定机床装料高度 H 装料高度一般是指工件安装基面至地面的垂直距离。 在确定机床装料高度时，首先要考虑工人操作的方便性；对于流水线要考虑车间运送工件的滚道高度。 其次是机床内部结构尺寸限制和刚度要求。 考虑上述刚度、结构功能和使用要求等因素，新颁国家标准装料高度为 1060，与国际标准 ISO 一致。 实际设 计常在 850~1060 mm 之间选取，本设计取 1040 mm。 （ 3） 确定夹具轮廓尺寸 主要是夹具底座的长、宽、高尺寸。 工件的轮廓尺寸和形状是确定夹具底座轮廓尺寸的基本依据。 具体要考虑布置工件的定位、限位、夹紧机构、刀具导向装置以及夹具底座排屑和安装等方面的空间和面积需要。 （ 4） 确定中间底座尺寸 （ 5） 确定多轴箱轮廓尺寸 标准 通用钻、镗类多轴箱的厚度是一定的， 立式为 340 mm。 因此，确定多轴箱尺寸，主要是确定多轴箱的宽度 B 和高度 H 及最低主轴高度 h1。 按通用多轴箱系列尺寸标准，选定多轴箱轮廓尺寸， B H=630 mm 500 mm。 机床生产率计算卡 根据加工示意图所确定的工作循环及切削用量等，就可以计算机床生产率并编制生 . . 图 机床联系尺寸图 产率计算卡 ,如表。 生产率计算卡是反映机床生产节拍或实际生产率和切削用量、动作时间、生产纲领及负荷率等关系的技术文件。 计算如下： 切削时间 ： T 切 = L/vf+t 停 = ＋ 10/53 = 式中： T 切 —— 机加工时间（ min） L—— 工进行程长度（ mm） vf—— 刀具进给量（ mm/min） t 停 —— 死挡铁停留时间。 一般为在动力部件进给停止状态下，刀具旋转 5～ 10 r. . 所需要时间， 这里取 10r。 辅助时间 ： T 辅 =（ 快进L + 快退L ） / fkv +t 移 +t 装 = （ 220＋ 300） /10000++ = 式中： 快进L 、 快退L —— 分别为动力部件快进、快退长度（ mm） fkv —— 快速移动速度（ mm/min） t 移 —— 工作台移动时间（ min） ,一般为 ～ ,取 min t 装 —— 装卸工件时间（ min）一般为 ～ ,取 机床生产率 ： Q1 = 60/T 单 = 60/（ T 切 +T 辅 ） =60/（ +） = 件 /h 机床负荷率按下式计算 ： η = Q/Q1 100% = A/（ Q1tk） 100% =45000/（ 2350） 100% =82% 式中： Q—— 机床的理想生产率（件 /h） A—— 年生产纲领（件） tk—— 年工作时间，单班制工作时间 tk =2350h 表 生产率计算卡 被加工 零件 图号 01 毛坯种类 铸件 名称 变速箱导块 毛坯重量 — 材料 40 硬度 187217HBS 工序名称 钻 、扩、铰 孔 工序号 工时 /min 序号 工步 名称 工作行程 /mm 切速 /（ m min1） 进给量 /（ mm r1） 进给 速度 /（ mm min1） 工进时间 辅助时间 . . 1 安 装工件 — — — — — 2 工件定位夹紧 — — — — — 3 Z 轴快下 220 — — 10000 — 4 Z 轴工进 80 53 — 5 Z 轴暂停 — — — — — 6 快退 300 — — 10000 — 7 工件松开 — — — — — 8 卸下工件 — — — — — 备注 主轴转速 715r/min 一 次 安装加工 完 一个工件 累计 单件总工时 机床生产率 件 /h 理论生产率 件 /h 负荷率 82% 3 汽车导块 4 工位加工专用 机床多轴箱设计 多轴箱的基本结构及表达方法 多轴箱是 组合机床的重要专用部件。 它是根据加工示意图所确定的工件加工孔的 数量和位置、切削用量和主轴类型设计的传递各主轴运动的动力部件。 其 动力来自通用的动力箱，与动力箱一起安装于进给滑台，可完成钻、扩、铰 、镗孔等加工工 序。 多轴箱一般具有多根主轴同时对一系列孔系进行加工。 多轴箱按结构特点分为通用（即标准）多轴箱和专用多轴箱两大类。 前者结构典型，能利用通用的箱体和传动件，采用标准主轴，借助导向套引导刀具来保证被加工孔的位. . 置精度。 本设计即采用通用多轴箱。 大型通用多轴箱的组成及表达方法 多轴箱的组成 大型通用多轴箱由通用零件如箱 体、主轴、传动轴、齿轮和附加机构等组成，其基本结构包含箱体、前盖、后盖、上盖、侧盖等为箱体类零件；主轴、传动轴、手柄轴、传动齿轮、动力箱或电动机齿轮等为传动类零件；叶片泵、分油器、 注油标、排油塞。 油盘（立式多轴箱不用）和防油套等为润滑及防油元件。 在多轴箱箱体内腔，可安排两排 32mm 宽的齿轮或三排 24mm 宽的齿轮；箱体后壁与后盖之间可安排一排（后盖用 90mm 厚时）或两排（后盖用 125mm 厚时） 24mm 宽的齿轮。 多轴箱通用零件 通用箱体类零件 多轴箱的通用箱体类零件中，箱体材料为 HT200，前、后、侧盖等材料为 HT150。 多轴箱基本尺寸系列标准 ()规定， 9种名义尺寸用相应滑台的滑鞍宽度表示，多轴箱 箱 体宽度 和高度是根据配套滑台的规格按规定的系列尺 寸选择；多轴箱的标准厚度为 180mm；用于立式的因兼作油池用，故加厚到 70mm；基型后盖的厚度为 90mm，变形后盖厚度为 50mm、 100mm、和 125mm 三种，应根据多轴箱传动系统安排和动力部件与多轴箱的连接情况合理选用。 通用主轴 （ 1） 通用钻削类主轴 按支承型式可分为三种： 1） 滚锥轴承主轴：前后支承均为圆锥滚子轴承。 这种支承可承受较大的径向和轴向力，且结构简单、装配调整方便，广泛用于扩、镗、铰孔和攻螺纹等加工；当主轴进退两个方向都有轴向切削力时常用此结构。 2） 滚珠轴承主轴：前支承为推力球轴承和向 心球轴承、后支承为向心球轴承或圆锥滚子轴承。 因推力球轴承设置在前端，能承受单方向的轴向力，适用于钻孔主轴。 3） 滚针轴承主轴：当主轴间距较小时采用。 按与刀具的连接是浮动还是刚性连接，又分为短主轴和长主轴：多轴箱前盖外伸长度为 75（立式为 60） mm 的滚锥轴承主轴称为短主轴，采用浮动卡头与刀具浮动连接，配以加长导向或双导向，用于镗、铰、扩孔等工序；外伸长度大于 75（立式为 60） mm. . 的主轴称为长主轴，因为轴内孔较长，与刀具尾部连接的接触面加长，增强了刀具与主轴的连接刚度、减少 刀具前端下垂，采用标准导套导向或单导 向，用于钻、扩、铰、倒角等工序。 （ 2） 攻螺纹类主轴 通用传动轴 通用传动轴按用途和支承型式分为六种。 六种传动轴结构，配套零件及联系尺寸，可参考 文献 [2]。 通用齿轮和套 多轴箱用通用齿轮有：传动齿轮、动力箱齿轮和 电动机齿轮三种，其结构形式、尺寸参数及制造装配要求可参考文献 [ 1 1 16]。 通用多轴箱设计 目前多轴箱设计有一般设计法和电子计算机辅助设计法两种。 一般设计法的顺序是：绘制多轴箱设计原始依据图；确定主轴结构、轴颈及齿轮模数；拟定传动系统；计算主轴、传动轴坐标，绘制坐 标检查图；绘制多轴箱总图，零件图及编制组件明细表。 具体内容如下： 绘制多轴箱设计原始依据图 图 为 多轴箱设计原始依据图 ，其 是根据“三图一卡”绘制的， 主要内容如下： 根据机床联系尺寸图，绘制多轴箱外形图，并标注轮廓尺寸及与动力箱驱动轴的相对位置尺 ]14[寸。 根据联系尺寸图和加工示意图，标注所有轴的位置尺寸及工件与主轴、主轴与驱动轴的相关位置尺寸。 . . 图 组合 机床多轴箱原始依据图 根据加工示意图标注各主轴转速及转向主轴逆时针转向（面对主轴看）可不标，只注顺时针转向。 主轴、齿轮的确定及动力计算 主轴型式和直径、齿轮模数的确定 主轴的形式和直径，主要取决于工艺方法、刀具主轴联接结构、刀具的进给抗力和切削转矩。 如钻孔时常采用滚珠轴承主轴；扩、镗、铰孔等工序常采用滚锥轴承主轴。 主轴直径按加工示意图所示主轴类型及外伸长度尺寸可初步确定。 传动轴的直径也可参考 主轴直径大小初步选定。 待齿轮传动系统设计完成后再验算某些关键轴颈。 齿轮模数 m（单位为 mm）一般 用类比法确定，也可按公式估算，即： m≥ (30～ 32) 3 )/(ZNP () 代入数据得： m =32 3 )40721/(  = 式中： m—— 估算齿轮模数 ； P—— 齿轮所传递率 （ kw） ； Z—— 对啮合齿中的小齿轮数 ； N—— 小齿轮的转速 （ r/min）。 多轴箱齿轮模 数取 m=3。 多轴箱所需动力的计算 多轴箱的动力计算包括多轴箱所需要的功率和进给力两项。 P 多轴箱 =P 切削 +P 空转 +P 损失 () 代入数据得： P 多 轴 箱 =+ （ ++++++ ） +（ ++++++）  =（ kw） . . 式中 P 切削 —— 切削功率，单位为 Kw； P 空转 —— 空转功率，单位为 Kw； P 损失 —— 与负荷成正比的功率损失，单位为 Kw。 每根轴的切削功率，由选定 的切削用量按公式计算获得；每根轴的空转功率查找相关手册确定；每根轴上的功率损失，一般取所传递功率的 1％。 多轴箱传动设计 多轴箱传动设计，是根据动力箱驱动轴位置和转速、各主轴的位置及其转速要求，设计传动链，把驱动轴与各主轴连接起来，使各主轴获得预定的转速和转向。 对多轴箱传动系统的一般要求 （ 1） 在保证主轴 的强度、刚度、转速和转向的条件下，力求使传动轴和齿轮的规格、数量为最少。 为此，应尽量用一根中间传动轴带动多根主轴，并将齿轮布置在同一排上。 当中心距不符合标准时，可采用变位齿轮或略微改变传动比的方法解决。 （ 2） 尽量不用主轴带动主轴的方案，以免增加主轴负荷，影响加工质量。 遇到主轴分布较密，布置齿轮的空间受到限制或主轴负荷较小、加工精度要求不高时，也可用一根强度较高的主轴带动 1~2 根主轴的传动方案。 （ 3） 为使结构紧凑，多轴箱内齿轮副的传动比一般不要大于 1/2（最佳传动比为1~1/），后盖内齿轮传动比允许 取至 1/3~1/；尽量 避免用升速传动。 当驱动轴转速较低时，允许先升速后再降一些，使传动链前面的轴、齿轮转矩较小，结构紧凑，但空转功率损失随之增加，故要求升速传动比小于等于 2；为使主轴上的齿轮不过大，最后一级经常采用升速传动。