机械5

一、选题的意义 机床设计设计，其目的在于通过机床主运动机械变速传动系统的结构设计，使我们在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案的分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养基本的设计方法，并培养了自己具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。 。组合机床及其自动线是集机电于一体是综合自动化度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用与工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电行业。我国的传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型的箱体类和轴类零件（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额），完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成型面等。组合机床的分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台组合机床等；随着技术的不断是进步，一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受人们是亲昧，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器（PLC）、数字控制（NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多种加工的可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机等在组合机床行业中所占份额也越来越大。 由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品，是根据用户特殊要求而设计的，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合机床及其组合机床自动线总体技术水平比发达国家相对落后，国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大，并使产品生产成本提高。因此，市场要求我们不断开发新技术、新工艺、研制新产品，由过去的“刚性”机床结构，向“柔性”化方向发展，满足用户需要，真正成为刚柔兼备的自动化装备。 二、研究的主要内容，拟解决的主要问题（阐述的主要观点） 1.分析零件，制定零件的加工工艺，装夹方式 2.编制“三图一卡”的工作内容包括：绘制被加工零件图、加工示意图、机床联系尺寸图，编制生产率计算卡。“三图一卡”是组合机床总体方案的具体体现 3.组合车床中镗孔的精镗机床以及其主轴箱设计 4夹具的设计 三、（设计）参数和成果 通过查阅资料设计组合机场，各部件选型正确、合理，制图符合工程规范，设计计算说明书规范 （1）组合机床的总体方案设计； （2）机械部件的机械装配图绘制； （3）零件图的机械绘制 （4）写设计 最后成果达到，设计说明书2万字，英文翻译1万单词。A0设计图纸4张 3.1制定工艺方案 零件加工工艺方案将决定组合机床的加工质量、生产效率、总体布局和夹具结构等。通过对被加工零件为车桥后桥减速器壳体分析，其材料为HT20-40，硬度为HB175-255。 因此选用粗镗、半精镗、精镗的工艺方法。由于所加工零件是孔径较大的多层壁孔，所以主轴选用非刚性主轴。 3.2确定切削用量及选择刀具 确定工序间余量： 为使加工过程顺利进行并稳定保证加工精度，必须合理地确定工序余量。根据《组合机床设计》[1]P52生产中出常用的组合机床对孔加工的工序间余量，见表3-1 表3-1孔加工常用工序余量 加工工序加工孔径（mm）直径上工序间余量(mm) 粗镗≥φ40 ≥6~7 半精镗φ20~φ80 0.7~1.2 φ80~φ150 1.0~1.5 ＞φ150 1.3~1.6 精镗~φ30 0.20~0.25 φ30~φ130 0.25~0.40 ＞φ130 0.35~0.50 根据生产经验，在组合机床上进行孔加工的切削用量，推荐按表3-2选龋 表3-2镗孔的切削用量 工序刀具材料υ（米/分） f（毫米/转） 粗镗硬质合金钢20~25 0.25~0.80 半精镗硬质合金钢30~50 0.40~1.50 精镗硬质合金钢70~90 0.12~0.15（H7） 3.3确定切削力、切削扭矩、切削功率及刀具耐用度 根据选定的切削用量（主要指切削速度υ及进给量f），确定切削力，作为选择动力部件及夹具设计的依据；确定切削扭矩，用以确定主轴及其他传动件（齿轮、传动轴等）的尺寸；确定切削功率，用以选择主传动电机（一般指动力箱电机）功率；确定刀具耐用度，用以验证所选刀具是否合理。 根据生产实践及试验研究成果，已经整理出来的硬质合金镗刀在灰铸铁材料上镗孔的切削力P、切削扭矩M、切削功率N、刀具耐用度T的计算公式由《组合机床设计参考图册》[2]P10可知如下： 刀具耐用度： ×KT2KT3KT4KT5KT6KT7 （1） 轴向力： Px=0.051t1.2f0.65HB1.1Kpx2 （2） 周向力： Pz=5.14tf0.75HB0.55Kpz2K pz3 （3） 切削功率： （4） 运用以上公式借助Excel软件计算出加工各孔的刀具耐用度如表3-3所示，加工各孔受的轴向力、径向力、切削功率如表3-4所示。 表3-3刀具耐用度 孔直径υ t s HB kt2 kt3 kt4 kt5 kt6 kt7耐用度T 粗镗150 53.5 2.2 0.2 220 0.77 1 0.77 1 0.59 1 258.4 110 38 2.42 0.4 220 0.77 1 0.59 1 0.59 1 289.1 110 30 2.55 0.4 220 0.77 1 0.59 1 0.59 1 289.1 120 39.87 2.5 0.267 220 0.77 1 0.59 1 0.59 1 256.9 80 31 2.6 0.267 220 0.86 1 0.33 1 0.59 1 258.8 90 37.7 2.7 0.2 220 0.86 1 0.33 1 0.59 1 258.8 100 31.5 2.2 0.2 220 0.86 1 0.33 1 0.59 1 256.9 半精镗150 45 1.5 0.4 220 0.77 1 0.77 1 1 1.5 380.6 110 45 1.2 0.4 220 0.77 1 0.59 1 1 1.5 291.7 110 45 1.1 0.4 220 0.77 1 0.59 1 1 1.5 291.7 120 45 1.1 0.4 220 0.77 1 0.59 1 1 1.5 291.7 80 45 1.1 0.4 220 0.86 1 0.33 1 1 1.5 326.3 90 45 1 0.4 220 0.86 1 0.33 1 1 1.5 292.1 100 45 1 0.4 220 0.86 1 0.33 1 1 1.5 326.3 精镗150 60 0.4 0.12 220 0.77 1 0.77 1 1 1.61 313.9 110 60 0.38 0.12 220 0.77 1 0.59 1 1 1.61 312.3 110 60 0.35 0.12 220 0.77 1 0.59 1 1 1.61 312.3 120 60 0.35 0.12 220 0.77 1 0.59 1 1 1.61 312.3 80 60 0.3 0.12 220 0.86 1 0.33 1 1 1.61 267.2 90 60 0.3 0.12 220 0.86 1 0.33 1 1 1.61 267.2 100 60 0.3 0.12 220 0.86 1 0.33 1 1 1.61 267.2 表3-4加工各孔受的轴向力、径向力、切削功率 孔直径t f HB Kpx2 Kpz2 Kpz3轴向力Px圆周力Pz切削功率N 粗镗150 4.9 0.5 220 1.14 0.96 1 94.13 279.25 1.83 110 4.5 0.4 220 1.14 0.96 1 73.51 216.93 1.42 110 4.5 0.4 220 1.14 0.96 1 73.51 216.93 1.42 120 4.5 0.45 220 1.14 0.96 1 79.36 236.97 1.55 80 4.5 0.4 220 1.14 0.96 1 73.51 216.93 1.42 90 4.5 0.4 220 1.14 0.96 1 73.51 216.93 1.42 100 4.5 0.45 220 1.14 0.96 1 79.36 236.97 1.55 半精镗150 1.2 0.4 220 1.14 0.96 1 15.05 57.85 0.38 110 1.2 0.4 220 1.14 0.96 1 15.05 57.85 0.38 110 1.2 0.4 220 1.14 0.96 1 15.05 57.85 0.38 120 1.2 0.4 220 1.14 0.96 1 15.05 57.85 0.38 80 1.2 0.2 220 1.14 0.96 1 9.59 34.40 0.22 90 1.2 0.2 220 1.14 0.96 1 9.59 34.40 0.22 100 1.2 0.2 220 1.14 0.96 1 9.59 34.40 0.22 精镗150 0.4 0.14 220 1.14 0.96 1 2.04 8.77 0.06 110 0.3 0.13 220 1.14 0.96 1 1.37 6.23 0.04 110 0.3 0.13 220 1.14 0.96 1 1.37 6.23 0.04 120 0.3 0.13 220 1.14 0.96 1 1.37 6.23 0.04 80 0.3 0.12 220 1.14 0.96 1 1.30 5.86 0.04 90 0.3 0.12 220 1.14 0.96 1 1.30 5.86 0.04 100 0.3 0.12 220 1.14 0.96 1 1.30 5.86 0.04 3.4被加工零件图 3.5.1内容 加工示意图是在工艺方案和机床总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、绘制机床总联系尺寸图的主要依据；是机床总体布局和性能的原始要求；也是调整机床和刀具所必需的重要文件。 3.5.2注意事项 加工示意图应绘制成展开图。按比例用细实线画出工件外形。加工部位、加工表面用粗实线。必须使工件和加工方位与机床布局相吻合。为了简化设计，同一多轴箱上尺寸完全相同的主轴（即指加工表面，所用刀具及导向，主轴及接杆等规格尺寸、精度完全相同时）只画一根，但必须在主轴上标记与工件孔号相对应的轴号。一般主轴的分布不受真实距离的限制。当主轴彼此间很近或需设置结构尺寸较大的导向装置时，必须以实际中心距严格按比例画，以便检查相邻主轴、刀具、辅具、导向等是否干涉。主轴应从多轴箱端面画起；刀具画加工终了位置。采用标准通用结构只画外轮廓，但必须加注规格代号；对一些专用的结构，如专用的刀具、导向、刀杆托架专用接杆或浮动卡头等，需用剖视图表示其结构，并标注尺寸、配合及精度。 3.5.3选择刀具 选择刀具应考虑工件材质、加工精度、表面粗糙度,排屑及生产率等要求。只要条件允许，应尽量选用标准刀具。刀具锥柄插入接杆孔内长度，在绘制加工示意图时应注意从刀具总长处减去。由于以上条件的限制，本次设计选用的刀具为硬质合金ψ=30°的精镗刀，（GB143978）如左图所示。 3.5.4主轴类型、尺寸和外伸长度的确定 主轴类型主要依据工艺方法和刀杆与主轴的连接结构进行确定。主轴轴颈及轴端尺寸主要取决于进给抗力和主轴刀具系统结构。如与刀杆有浮动连接或刚性连接，主轴则有短悬伸镗孔主轴和长悬伸钻孔主轴。综合考虑加工精度和具体工作条件，按表 15选定主轴的外伸长度L、外径D和内径.对于精镗类主轴，因其切削转矩较小，如按其来确定主轴直径，则刚性不足。实际生产中，应取较大值，来保证轴的刚度满足要求。