生产车桥后桥减速器壳体组合车床中镗孔的精镗机床设计.doc
CLGY01-010@生产车桥后桥减速器壳体组合车床中镗孔的精镗机床设计
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机械毕业设计全套
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CLGY01-010@生产车桥后桥减速器壳体组合车床中镗孔的精镗机床设计,机械毕业设计全套
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1 毕业设计（论文） 开 题 报 告 （ 200 届） 题 目 指导教师 院 系 班 级 学 号 姓 名 二 年 月 日 nts 2 一、 选题的意义 机床设计毕业设计，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 nts 3 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 、毕业论文（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）写毕业设计论文 最后成果达到，毕业设计说明书 2 万字，英文翻译 1 万单词。 A0 设计图纸 4 张 四 、主要参考文献 1 徐旭东、周菊琪 . 现代组合机床技术及其发展 .中国机械工程 .1995 年第 6 卷第 3期： 31 34 2 佟璞玮 . 组合机床行业概况及今后发展对策 . 组合机床与自动化加工技术 . 1996年第 8 期： 2 8 3 沈阳工业大学、大连铁道学院、吉林工学院编 .组合机床设计 . 上海：上海科学技术出版社， 1985 4 谢家瀛 组合机床设计简明手册 . 北京：机械工业出版社， 1992. 5 李庆余、张佳 . 机械制造装备设计 . 北京：机械工业出版社， 2003.8 6 王先逵 . 机械制 造工艺学 . 北京：机械工业出版社， 1995.11 7 李铁尧 金属切削机床 北京：机械工业出版社 . 1990 8.胡家秀 机械零件设计实用手册 北京：机械工业出版社 . 1999 9.黄鹤汀 金属切削机床设计 上海：上海科技文献出版社 . 1986 nts 4 10. 顾唯帮金属切削机床 北京：机械工业出版社 . 1984 11 东北重型机械学院、洛阳农业机械学院、长春汽车厂工人大学编 . 机床夹具设计手册 . 上海：上海科学技术出版社 指导教师意见： 签名： 年 月 日 系毕业设计（论文）工作指导小组意见： 签名： 年 月 日 学院 (直属系 )毕业设计（论文）工作领导小组意见： 签名： 年 月 日 nts 1 摘 要 本设计的内容可分为机械加工工艺规程设计和机床专用夹具设计两大部分。首先，通过分析 车桥后桥减速器壳体 。运用机械制造技术及相关课程的一些知识，解决减速器壳体在加工中的定位、加紧以及工艺路线的安排等方面的相关问题，确定相关的工艺尺寸及选择合适的机床和刀具，保证零件的加工质量。其次，依据推动架毛坯件和生产纲领的要求及各加工方案的比较，制定出切实可行的推动架加工工艺规程路线。最后，根据被加工零件的加工要求，参考机床夹具设计手册及相关方面的书籍，运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计的方案，设计出高效、 省力、经济合理并且能保证加工质量的夹具。 关键词 机械加工、工艺规程、专用夹具、 减速器壳体、后桥减速器 nts 2 ABSTRACT The design of the content can be divided into a point of order processing machinery and machine tools designed for the two most fixture design. First of all, through the promotion ofplaner, that promote the planer-processing role. Use of machinery manufacturing technology and related programmes of knowledge, promoting the solution-processing in the position to step up and the line of the arrangement, and so on related issues, establishing the process and choose a suitable size and machine tools, spare parts processing quality assurance . Secondly, the basis for promoting the rough-pieces and production and processing requirements of the Programme of the programme, to promote the development of a practical point of order-processing line. Finally, in accordance with the requirements of the processing parts processing, machine tool fixture design reference manual and related aspects of the books, use of fixture design of the basic principles and methods, the programme drawn up fixture design, design efficient, effort, economic and reasonable to ensure the quality of processing Fixture. Key words: Machining process planning special fixture Reducer housing rear axle reducer nts 3 主要符号表 符 号 单 位 意 义 M 牛 .米 弯矩 F 牛 力 n 转每分 转速 Z 齿数 m 模数 d 毫米 直径 v 米每秒 速度 S 转每毫米 进给量 L 毫米 长度 P 千瓦 功率 T 牛 .米 扭矩 q 升每分 流量 p 帕 压力 t 秒 时间 nts 4 第 1 章 绪 言 1.1 组合机床的发展现状 组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。 组合机床是由大量通用部件和少量专用部件组成的工序集中 的高效率专用机床。 组合机床一般采用多轴、多刀、多序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。 组合机床有大型组合机床和小型组合机床两大类，他们不仅在体积和功率上有大小之别，而且在结构和配置型式等方面也有很大的差异。大型组合机床按配置型式可分为：具有固定式夹具的单工位组合机床、具有移动式夹具的（多工位）组合机床、转塔 车桥后桥减速器壳体 式组合机床。 目前， 为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。这类机床常见的有两种，可换 车桥后桥减速器壳体 式组合机床和转塔式组合机床。组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和 车桥后桥减速器壳体 、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。 车桥后桥减速器壳体 是组合机床的主要部件之一，按专门要求进行设计，由通用零件组成 。其主要作用是，根据被加工零件的加工要求，安排各主轴位置，并将动力和运动由电机或动力部件传给各工作主轴，使之得到要求的转速和转向。 车桥后桥减速器壳体 按其结构大小，可分为大型 车桥后桥减速器壳体 和小型 车桥后桥减速器壳体 两大类。大型又可分为通用 车桥后桥减速器壳体 和专用 车桥后桥减速器壳体 两种。专用 车桥后桥减速器壳体 根据加工零件特点，及其加工工艺要求进行设计，由大量的专用零件组成，采用刚性主轴来保证加工孔的精度。通用多轴箱按专用要求设计，由通用零件及少量专用零件组成，采用非刚性主轴，加工时，需由导向装置引导刀具来保证 被加工孔的位置精度。 nts 5 1.2 设计目的及要求 1.2.1 目的 机械制造技术基础是以机械制造工艺技术设备为主要内容的技术科学，是机械类专业的一门主要课程，具有很强的实践性。因此在完成了理论教学和实践教学后，还需要对学生进行机械零件加工工艺设计的实际训练，使学生通过工艺设计获得综合运用所学过的全部相关课程（如机械制造技术基础，互换性及技术测量，金属学与热处理学）进行零件工艺及结构设计的基本能力，能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设 计出高效、省力、经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力，培养学生熟悉并运用有关手册、标准、图表等技术资料的能力，进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。 1.2.2 要求 1 掌握编制机械加工工艺规程的方法，能正确解决中等复杂程度零件在加工中的工艺问题。 2 根据已学的知识，提高结构设计的能力，通过设计夹具的训练，根据被加工零件要求，设计出能保证加工技术要求，经济、高效的工艺装备。 3 认真 复习设计有关的知识，并查阅有关的资料，手册让学生会使用与机械加工工艺和工装设计有关的手册及图纸资料。 1.3 机械加工工艺设计的现状 机械制造业是国民经济的支柱产业，现代制造业正在改变着人们的生产方式、生活方式、经营管理模式乃至社会的组织结构和文化。生产的发展和产品更新换代速度的加快，对生产效率和制造质量提出了越来越高的要求，也就对机械加工工艺等提出了要求。 在实际生产中，由于零件的生产类型、形状、尺寸和技术要求等条件不同，针对某一零件，往往不是单独在一种机床上用某一种加工方法就能完成的，而是需要经过一 定的工艺过程。因此，我们不仅要根据零件具体要求，选择合适的加工方法，还要合理地安排加工顺序，一步一步地把零件加工出来。 1.3.1 机械加工工艺规程制订 生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。它包括原材料的运输、保管于准备，产品的技术、生产准备、毛坯的制造、零件的机械加工及热处理，部件及产品的装配、nts 6 检验调试、油漆包装、以及产品的销售和售后服务等。 机械工工艺过程是指用机械加工方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为零件的全过程。 机械加工工艺过程的基本单元是工序。工序又由安装、工位、工步及走刀组成 。 规定产品或零件制造过程和操作方法等工艺文件，称为工艺规程。机械加工工艺规程的主要作用如下： 1.机械加工工艺规程是生产准备工作的主要依据。根据它来组织原料和毛坯的供应，进行机床调整、专用工艺装备的设计与制造，编制生产作业计划，调配劳动力，以及进行生产成本核算等。 2.机械加工工艺规程也是组织生产、进行计划调度的依据。有了它就可以制定进度计划，实现优质高产和低消耗。 3.机械加工工艺规程是新建工厂的基本技术文件。根据它和生产纲领，才能确定所须机床的种类和数量，工厂的面积，机床的平面布置，各部门的安排。 1.3.2机械加工工艺规程的种类 机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片，是两个主要的工艺文件。对于检验工序还有检验工序卡片；自动、半自动机床完成的工序，还有机床调整卡片。 机械加工工艺过程卡片是说明零件加工工艺过程的工艺文件。 机械加工工序卡片是每个工序详细制订时，用于直接指导生产，用于大批量生产的零件和成批生产中的重要零件。 1.3.3 制订机械加工工艺规程的原始资料 制订机械加工工艺规程时，必须具备下列原始资料： 1.产品的全套技术文件，包括产品的全套图纸、产品的验收质量标准以及产品的生产纲领。 2.毛 坯图及毛坯制造方法。工艺人员应研究毛坯图，了解毛坯余量，结构工艺性，以及铸件分型面，浇口、冒口的位置，以及正确的确定零件的加工装夹部位及方法。 3.车间的生产条件。即了解工厂的设备、刀具、夹具、量具的性能、规格及精度状况；生产面积；工人的技术水平；专用设备；工艺装备的制造性能等。 4.各种技术资料。包括有关的手册、标准、以及国内外先进的工艺技术等。 nts 7 第 2 章 加工零件的工艺设计 2.1 计算生产纲领，确定生产类型 如零件图所示为车桥后桥减速器壳体零件，该产品年产量为 2000 台，设其备品率为 15%，机 械加工废品率为 2%，现制定该零件的机械加工规程。 技术要求： 1、 未注明的铸造圆角半径为 2 3。 2、 退火处理。 N=Qn(1+a%+b%) =2000 1 (1+15%+2%)件 /年 =2340 件 /年 车桥后桥减速器壳体 零件的年产量为 2340 年 /件，现已知该产品属于轻型机械，查阅教材生产类型与生产纲领的关系，确定其生产类型为中批生产。 2.2 零件的分析 车桥后桥减速器壳体 零件的图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。由零件图可知其材料为 ZG45。该材料具有较高 的强度、耐磨性、良好的切削性能，适用于承受较大的应力，要求耐磨的零件。 nts 8 总之而言，该零件外型轮廓不大，各表面精度、尺寸精度都不高。 2.3 确定毛坯 根据 车桥后桥减速器壳体 零件材料 ZG45 确定毛坯为铸件，又已知零件生产纲领为2340 件 /年，该零件轻型机械，可知，其生产类型为中批量生产，毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。为清除残余应力，铸造完成后应安排人工时效。 2.3.1 铸件尺寸公差 铸件尺寸公差分为 16 级，由于是中批生产，毛坯制造方法采用砂型机器造型，由工艺手册查得，铸件尺寸公差等级为 CT10级，选取铸件错箱值为 1.0mm。 2.3.2 铸件机械加工余量 对中批量生产的铸件加工余量由工艺手册查得，选取 MA为 G级，查得铰孔单边加工余量为 0.1mm，扩孔单边加工余量为 0.9mm，端面粗铣余量为 3.5mm，所以各表面的总余量见表 1.1。由工艺手册可得铸件主要尺寸公差见表 1.2。 表 2.1 各加工表面总余量 /mm 加工表面 基本尺寸 加工余量等级 加工余量数值 说明 E面 16 G 3.5 单面加工余量 E面 16 H 3.5 单面加工余量 D面 16 G 3.5 单面加工余 量 C面 16 H 3.5 单面加工余量 F面 8 H 3.5 单面加工余量 孔 9H9 9 H 1 扩孔和铰孔的单边总加工余量 孔 2 6H9 6 H 0.1 铰孔单边的加工余量 表 2.2 主要毛坯尺寸及公差 /mm 零件尺寸 加工余量 毛坯尺寸 公差 CT 16 3.5及 3.5 23 11 16 3.5及 3.5 23 11 8 3.5 11.5 10 nts 9 16 0 16 11 12 0 12 10 12 0 12 10 2.3.3 零件 毛坯综合图 零件 毛坯综 合图一般包括以下内容：铸造毛坯形状、尺寸及公差、加工余量与工艺余量、铸造斜度及圆角、分型面、浇冒口残根位置、工艺基准及其他有关技术要求等。 零件 毛坯综合图上技术条件一般包括下列内容。 （ 1）合金牌号。 （ 2）铸造方法。 （ 3）铸造的精度等级。 （ 4）未注明的铸造斜度及圆角半径。 （ 5）铸件的检验等级。 （ 6）铸件综合技术条件。 （ 7）铸件交货状态。如允许浇冒口残根大小等。 （ 8）铸件是否进行气压或液压试验。 （ 9）热处理硬度。 零件 毛坯综合图如下图 2.1所示。 nts 10 图 2.1 2.4工艺规程设计 2.4.1 定位基准的选择 本零件是一个带角度的铸造 车桥后桥减速器壳体 ，总的各种精度要求不高。为了避免不必要的基准误差，各端面加工采用了互为基准原则，加工两个 6H9 孔时采用了9H9 孔及端面定位，这就使加工遵循了“基准重合”的原则，即设计基准与工序基准重合。 2.4.2 选择加工设备及工艺装备 由于生产类型为中批量生产，且零件的加工精度要求也不是很高，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均 由人工完成。 确定工序尺寸一般的方法是由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。有基准转换时，工序尺寸应用工艺尺寸链解算。 nts 11 第 3 章 组合机床 设计 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 1P52 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 40 67 半精镗 20 80 0.71.2 80 150 1.01.5 150 1.31.6 精镗 30 0.200.25 30 130 0.250.40 130 0.350.50 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 选取。 表 3-2 镗孔的切削用量 工序 刀具材料 （米 /分） f（毫米 /转） 粗镗 硬质合金钢 2025 0.250.80 半精镗 硬质合金钢 3050 0.401.50 精镗 硬质合金钢 7090 0.120.15（ H7） nts 12 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 2P10 可知如下： 刀具耐用度： 575.12 0 02.013.05.165HBftT 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： 10260 P ZN （ 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 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 nts 13 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 nts 14 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 nts 15 图 3-1 被加工零件图 3.5、 组合机床“三图一卡” 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nts 16 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 =30的精镗刀，（ GB1439 78）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 1 5 选定主轴的外伸长度 L、外径 D 和内径 1d .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。 表 3-5 各轴基本参数 轴号 加工直径 （ mm） 主轴直 径d(mm) 主轴外伸 尺寸 L(mm) n (r/min) f (mm/r) f (mm/min) 110、 80 50 115 101 0.4 40 110、 90 50 115 101 0.4 40 120、 100 60 115 93 0.45 40 150 50 115 85 0.5 40 3.5.5 计算主轴直径 (1)各轴转距 转 矩 =圆周向力加工孔半径 T=PZR （ 5） nts 17 由表 (1-5)可知各主轴所受的转 矩 和功率如下表 表 1-6主轴转速、功率 轴 孔数 圆周力 F/N 转 矩 T/(N mm) 功率 P/KW 2 433.86 20608.35 2.84 2 433.86 21693 2.84 2 473.94 26066.7 3.10 1 279.25 20943.75 1.83 （ 2）强度校核 选择 45 刚做为主轴的材料 ，根据机械制造装备设计 3P136 公式（ 4-7）提供的在强度 条件下计算主轴直径的方法校核。 d 33 826.116 TT （ 6） d 1.826 3 35.20608 =50.06 d /d=50.06/50=1.01.05 d /d =60/54.14=1.111.05 为了安全起见， 轴径应大于 50， 故选择 60的主轴； d 1.826 3 75.20943 =50.33mm d /d =50.33/50=1.011.05 d /d =60/54.14=1.111.05 为了安全起见，轴径应大于 50，故选择 60的主轴； d 1.9484 75.20943 =23.43mm d /d =50.33/50=1.01 Z2 =58 由 Z / Z = Z / Z 得 : Z =69 3)确定驱动轴 0 的坐标位置如图 2-1，首先量出半径 R3，根据 R2配 0轴与 1轴联 的 Z /Z 的齿轮。 R2=182.66mm 取 m=4 nts 25 由 公式 可知 2 )(466.182ZZ 由于距离较远 ,而电机齿轮最大齿数为 25,故预 取电机齿轮齿数为 25。 由公式可得与此啮合的 传动轴齿数为 66。 4)验证各主轴转速 n =10058686958=99转 /分 n =1006363=100转 /分 n =1006561=94转 /分 转速相对损失在 5%以内，符合设计要求。 5） 用中间传动轴 2兼作调整手柄轴，其转速如下： n2=100252542424242=117转 /分 轴 2的转速相对较高，操作时省力，位置 适当，可满足要求。 6） 采用 R12-2 型叶片泵，直接由驱动轴 0经一对齿轮44zz=2225直接传动。 n 泵 =1002225=114转 /分 由机床设计手册 5第三卷 n 泵 在 100-1000 转 /分之内，满足要求。 图 3-6 主轴坐标图 nts 26 表 3-7主轴坐标值 1轴 2 轴 轴 X0 Y0 X1 Y1 X Y 206 274 116 186 128 62 轴 轴 轴 X Y X Y X Y 216 146 330 260 104 340 3.10 齿轮尺寸设计 主动齿轮： 根据机械原理第六版，齿轮机构机器设计部分提供的计算方法来计算齿形带的外形和传动设计。孔的加工主轴 和传动轴 1 的中心距 a 为 125.75mm,模数为 2，参照GB/T1356-88，可以得到， 020 ， 25.0,1 ch 。则齿轮各参数的计算公式如下： 中心距： 1 2 62 )(22 )( 11 zzzz ma 总齿数： zz 1 =126 拟用 传动比 ： 11 zzi z =z =63 分 度圆直径： d=zm （ 13） d =d =63 2=126mm 齿顶高： ha=ha*m （ 14） ha =ha =1 2=2mm 齿根高： hf=(hz*+c*)m （ 15） nts 27 hf =hf=(1+0.25) 2=2.5mm 齿全高： h=(2ha*+c*)m （ 16） h=h=(2+0.25) 2=4.5mm 齿顶圆直径： da1=(z+2ha*)m （ 17） da1=da=(63+2) 2=130mm 齿根圆直径： df=(z-2ha*-c*) （ 18） df1=(63-2-0.25) 2=121.5mm 基圆直径： db=d1cos （ 19） db1=126 cos200=118.40 齿距： p= m （ 20） p=3.14 2=6.28mm 基圆齿距： pb=pcos （ 21） pb=6.28 cos200=5.97mm 齿厚： s= m/2=3.14 2/2=3.14 mm （ 22） 齿槽高： e= m/2=3.14 mm （ 23） 顶隙： c=c*m=0.25 2=0.5 mm （ 24） nts 28 轴上齿轮的各参数如下： Z=61 分度圆直径： d=zm d =d =61 2=122mm 齿顶高： ha=ha*m ha =ha =1 2=2mm 齿根高： hf=(hz*+c*)m hf =hf=(1+0.25) 2=2.5mm 齿全高： h=(2ha*+c*)m h=h=(2+0.25) 2=4.5mm 齿顶圆直径： da1=(z+2ha*)m da1=da=(61+2) 2=126mm 齿根圆直径： df=(z-2ha*-c*) df1=(61-2-0.25) 2=117.5mm 基圆直径： db=d1cos db1=122 cos200=114.6 齿距： p= m p=3.14 2=6.28mm 基圆齿距： nts 29 pb=pcos pb=6.28 cos200=5.97mm 齿厚： s= m/2=3.14 2/2=3.14 mm 齿槽高： e= m/2=3.14 mm 顶隙： c=c*m=0.25 2=0.5 mm 轴上齿轮各参数如下： Z=58 分度圆直径： d=zm d =d =58 2=116mm 齿顶高： ha=ha*m ha =ha =1 2=2mm 齿根高： hf=(hz*+c*)m hf =hf=(1+0.25) 2=2.5mm 齿全高： h=(2ha*+c*)m h=h=(2+0.25) 2=4.5mm 齿顶圆直径： da1=(z+2ha*)m da1=da=(58+2) 2=120mm 齿根圆直径： df=(z-2ha*-c*) df1=(58-2-0.25) 2=111.5mm nts 30 基圆直径： db=d1cos db1=116 cos20=109 齿距： p= m p=3.14 2=6.28mm 基圆齿距： pb=pcos pb=6.28 cos200=5.97mm 齿厚： s= m/2=3.14 2/2=3.14 mm 齿槽高： e= m/2=3.14 mm 顶隙： c=c*m=0.25 2=0.5 mm 轴上齿轮各参数如下： 总齿数： Z=69 分度圆直径： d=zm d =d =69 2=138mm 齿顶高： ha=ha*m ha =ha =1 2=2mm 齿根高： hf=(hz*+c*)m hf =hf=(1+0.25) 2=2.5mm nts 31 齿全高： h=(2ha*+c*)m h=h=(2+0.25) 2=4.5mm 齿顶圆直径： da1=(z+2ha*)m da1=da=(69+2) 2=142mm 齿根圆直径： df=(z-2ha*-c*) df1=(69-2-0.25) 2=133.5mm 基圆直径： db=d1cos db1=138 cos20=129.68 齿距： p= m p=3.14 2=6.28mm 基圆齿距： pb=pcos pb=6.28 cos200=5.97mm 齿厚： s= m/2=3.14 2/2=3.14 mm 齿槽高： e= m/2=3.14 mm 顶隙： c=c*m=0.25 2=0.5 mm 油泵轴的齿轮： 根据机械原理 10第六版，齿轮机构机器设计部分提供的计算方法来计算齿形带的外形和传动设计。参照 GB/T1356-88，可以得到， 020 ， 25.0,1 ch ，取nts 32 m=4,又已知 Z0=25， Z3=22。 根据机械原理 10第六版 P327 表 （ 10 4）齿轮各参数的计算公式如下： 中心距： a=m(Z1+Z )/2=4（ 25 22） /2=94mm 总齿数： Z0+Z3=47 节圆直径： d=zm d3=224=88mm 齿顶高： ha=ha*m ha3=14=4mm 齿根高： hf=(hz*+c*)m hf3=(1+0.25) 4=5mm 齿全高： h=(2ha*+c*)m h3 (2+0.25) 4=9mm 齿顶圆直径： da=(z+2ha*)m da3 (22+2) 4=96mm 齿根圆直径： df=d-2hf df388-25=78mm 3.11 校 核 对各个齿轮进行分析，知主动齿轮比起过桥齿轮和驱动齿轮更容易失效 ， 据机械设计 17（高等教育出版社，濮良贵主编） P202 提供的计算方法校核。 接触疲劳校核 1.接触疲劳许用应力： HHHNH SK lim1 （ 25） nts 33 查得接触疲劳寿命 KHN1=0.96 按齿面硬度查得齿轮的接触强度疲劳极限lim 600H M P a 0 . 9 6 6 0 0 5 7 61H M P a 2.接触疲劳计算应力： EHtH ZZbdKFuu 11 （ 26） 式中： EZ 弹性影响系数，单位为 21aMP ； K 齿轮强度用的载荷系数； tF 齿轮水平方向受力，单位为 N.m； 1d 齿轮分度圆直径 ，单位为 mm； b 齿轮宽度，单位为 mm; u 齿数比。 计算载荷系数 ： KKKKK VA （ 27） 查得使用系数 AK =1.00 查得动载系数 VK =1.0 齿间载荷分配系数 K = 1.1 齿向载荷分布系数 231 . 1 2 0 . 1 8 0 . 2 3 1 0dKb 231 . 1 2 0 . 1 8 0 . 4 0 . 2 3 1 0 2 4 1 . 1 5 所以： 1 . 0 0 1 . 0 1 . 1 1 . 1 5 1 . 2 7K 对 =20的直齿齿轮， HZ =2.5，查得 EZ =189.8 21aMP 31 . 2 7 8 3 3 . 3 1 0 1 . 4 1 2 . 5 1 8 9 . 9 1 6 . 8 42 4 6 0 1 . 4H M P a 16.84MPa576 MPa 因此 H H ，合适 弯曲疲劳校核 nts 34 1.弯曲疲劳许用应力： FFFNF SK lim1 （ 28） 查得弯曲疲劳寿命 KFN1=0.85 按齿面硬度查得齿轮的弯曲强度疲劳极限 Flim=750MPa M P aF 4554.1 75085.0 2.弯曲疲劳计算应力： bmYKF atF SFa Y（ 29） 式中： K 齿轮强度用的载荷系数； FaY 齿形系数； SaY 应力校正系数； b -齿轮传动的齿宽系数 ; m 齿轮模数 。 计算载荷系数 K 取法如接触疲劳校核，取 K=1.27 查 得齿形系数为 2.80，应力校正系数为 1.55 bmYKF atF SFa Y= M Pa23.0330 52.197.2105.2 7 6 263.13 因此 F F ， 合适。 nts 35 结 论 本次毕业设计主要为了检验过去所学的知识的专业综合应用 。 通过本次毕业设计，使我对过去所学知识进行了较为系统的回顾，不仅对 车桥后桥减速器壳体 的作用及工作的效率有了一定的了解，而且初步具备了设计组合机床的能力，组合机床是以大量通用部件为基础，配以少量的专用部件所组成的一种高效专用机床，它因为生产效率高，加工精度稳定，设计研制周期较短，自动化程度高所以特别适用大批量生产。 这次的设计感到颇为有收获，使我在过程中无形的总结了不少的宝贵经验，一笔不小的财富，在 我的整个设计过程中， 由于老师的悉心指导，加上同学的耐心帮助 ，使我在大学里最后一个设计中受益匪浅，也是在综合性最强的一次设计中得到了实践性的锻炼最多的一次，为我以后步入工作岗位打下了坚实的基础。对此，学生对您们表示衷心的感谢和深深的敬意。 nts 36 致 谢 本设计在选题、设计研究及设计说明书的完成整个过程中始终得到 指导 老师的悉心指导。 加上同学的共同努力，历经三个月的毕业设计终于按时完成了。本次 生产车桥后桥减速器壳体，组合车床中镗孔的精镗机床设计 原理基本正确、结构紧凑、工艺性良好、结构基本合理、加工质量稳定，基本上满足 了任务书的要求。当然这次设计对我们这些理论知识不扎实，实际设计水平有限， 幸亏有 老师的悉心教导和同学的帮助才使我能按时完成设计任务。 但是，由于自己缺少对事物理性认识的深刻性，设计中难免存在很多较大的失误和错误，请指导老师给予批正。 在整个设计过程中，老师给予提供 图纸 和一些参考材料，使我得以顺利完成设计，在此深表感谢！老师对我严格的要求和教诲将在我以后的人生道路上竖起风标指我前航，为以后步入工作岗位打下了坚
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