【導(dǎo)讀】組合機床是由大量的通用部件和少量專用部件組成的工序集中的高效率機床。高、加工效率高、加工質(zhì)量穩(wěn)定、減輕工人勞動強度等優(yōu)點。單工位兩面加工的方案，加工和裝配的工藝性好，零件裝夾方便。本次設(shè)計的是雙面鏜削組合機床，需分兩步進行，即總體設(shè)計和主軸箱設(shè)。最后畫出加工零件工序圖，加工示意圖，機床聯(lián)系尺寸圖，編制生產(chǎn)率計算卡，

　　

【正文】 機構(gòu)尺寸 型號 配套 滑臺 行程 L2 L1 B B1 b h H 緊固 螺釘 H1 1CC251 1CC251M I 250 900 500 450 395 270 110 560 M20 210 II 400 1050 650 1CC252 1CC252M I 250 900 500 160 630 280 II 400 1050 650 1CC321 1CC321M I 400 1180 780 520 465 340 110 560 210 II 630 1410 1010 1CC322 1CC322M I 400 1180 780 160 630 280 II 630 1410 1010 1CC401 1CC401M I 400 1350 950 600 545 420 110 560 210 II 630 1580 1180 III 1000 1950 1550 1CC402 1CC402M I 400 1350 950 160 630 280 II 630 1580 1180 圖 側(cè)底座 29 確定多軸箱輪廓尺寸 標準 中規(guī)定： 臥式配置的多軸箱總厚度為 325mm， 寬度和高度按 標準 尺寸系 列選取。計算時，多軸箱的寬度 B 和高度 H 可按下式計算： B = b2 +2b1 (312) H = h +h1 + b1 (313) 式中 b1—— 最邊緣主軸中心至多軸箱外壁之間的距離 (mm)，一般取 70~100mm，本設(shè)計 取 100mm； b h—— 分別為工件在寬度和高度方向上相距最遠的兩加工孔中心距 ，其值分別為 547mm， 0mm； h1最低主軸高度 (mm)， 上述各尺寸中，除 h1外均為以知， h1確定后，多軸箱的輪廓尺寸就可以確定。對于臥式組合機床， h1要保證多軸箱內(nèi)的潤滑油有足夠的容量。又不至于從主軸襯套中泄露出去，一般推薦 h1 = 85~140mm。 h1 = (h2 +H) ?(h6 +h3 +h4 +h5) （ 314） = (8 +1080) ?(+ 400 +5+ 560) = B = 547 +2 100 = 747mm H = 189 + +100 = 根據(jù)標準選擇為 B H = 800mm 630mm的多軸箱。 通過在側(cè)底座與滑座之間設(shè)置的調(diào)整墊，可以保證最低主軸中心與加工孔中心在垂直方向上的等高。 由上邊分析計算得出的數(shù)據(jù)，進行整理，繪制機床聯(lián)系尺寸圖。繪圖時，應(yīng)按照加工終了時的位置繪圖，并表明動力部件退回到最遠處的位置，當工件上加工部位與工件中心線不對稱時，應(yīng)標明動力部件中心線到夾具中心線間的偏移量。還應(yīng)該標明動力部件的總行程、工作行程、前備量、后備量 以及液壓站和電氣控制裝置 等 30 的安裝位置。 生產(chǎn)率計算卡 生產(chǎn)率計算卡是反映所設(shè)計機 床的工作 循環(huán)過程 、 動作時間 、 切削 用量、生產(chǎn)率、負荷率等的技術(shù)文件。通過生產(chǎn)率計算卡，可以分析所擬訂的方案是否滿足用戶對生產(chǎn)率及負荷率的要求。機床的生產(chǎn)率 Q1(件 h? )按下式計算： Q1 = 60 T單? = 60 (T切? +T輔 ) （ 315） 式中 T單 —— 單件工時 (min)； T切 —— 機加工時間 (min)，包括動力部件工作進給和死擋鐵停留時間 t停 ，即 T切 = L1 vf1? +L2 vf2? + t停 L L2—— 刀具的工作進給行程長度 其值為 23mm； vf vf2—— 刀具的工作進給量 50mm/min； t停 —— 固定擋鐵停留時間，一般為在動力部件進給停止狀態(tài)下，刀具旋轉(zhuǎn) 5~10轉(zhuǎn)所需的時間 ，其值為 ； T輔 —— 輔助時間（ min），包括快進時間、快退時間、工作臺移動或轉(zhuǎn)位時間 t移 ，裝卸工件時間 t移 ；即 T輔 = L3:L4vfk+t移 +t裝 （ 316） 式中 L L4—— 分別為動力部件快進行程長度快退行程長度 (mm)； vfk—— 動力部件的快速移動速度 t移 —— 工作 臺移動，其值為 。 t裝 —— 裝卸工件時間（ min），一般為 ~ 取 。 機床負荷率按下式計算 η = Q1 Q? = Q1tk A? （ 317） 式中 Q—— 機床的理想生產(chǎn)率（件 /h） 。 A—— 年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件）； 31 tk—— 年工作時間（ h） 。單班制工作時 tk=1950h；兩班制 tk=3900h； 負荷率一般以 65%~75%為宜，機床復(fù)雜時取小值，反之取大值。 由機床生產(chǎn)率計算卡求得完成一次加工的總時間為 T總 = T切 +T輔 （ 318） = 23 50? +150 6900? + = T單 = T總 4? = 4 = ? min （ 319） Q1 = 60 = 136? 機床的年生產(chǎn)綱領(lǐng)為 400000 件 ，則機床的理想生產(chǎn)率 Q = Atk (320) = 4000003900 = 102(件 /h) 機床的負荷率為 Q1Q =102136 = 75% 32 表 生產(chǎn)率計算卡 被加工零件 圖號 毛坯種類 名稱 毛坯重量 材料 硬度 工序名稱 工序號 序號 工步名稱 工作行程(/mm) 切削速度(m/min) 進 給 量(mm/r) 進給量(mm/min) 工時 (min) 工進時間 輔助時間 1 安裝工件 2 工件定位、夾緊 3 滑臺快進 127 6900 4 滑臺工進鏜孔 23 70 50 5 死擋鐵停留 6 滑臺快退 150 6900 7 工件松開 8 卸下工件 備注 主軸轉(zhuǎn)速為 145r/min, 動力箱驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速為 480 r/min， 一個安裝加工四個工件 ， 本機床裝卸工件時間為 1min 累計 單件總工時 機床生產(chǎn)率 136（件 /h） 理論生產(chǎn)率 102（件 /h） 負荷率 75% 33 4 多軸箱設(shè)計 多軸箱是組合機床的重要部件之一，多軸箱的設(shè)計也是組合機床設(shè)計的重要內(nèi)容。多軸箱設(shè)計的步驟大致為：根據(jù)“三圖一卡”繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖；確定主軸結(jié)構(gòu)形式及齒輪模數(shù)；擬定多軸箱傳動系統(tǒng)；計算主軸及傳動軸坐標；繪制坐標檢查圖；繪制多軸箱總圖及零件圖。 圖 多軸箱 繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的，其主要內(nèi)容如下： 1 根據(jù)機床聯(lián)系尺寸圖，繪制多軸箱外形圖，并標注輪廓尺寸和驅(qū)動軸 Q1 定位銷孔 34 的坐標值。 2 根據(jù)聯(lián)系尺寸圖和加工示意圖，畫出工件與多軸箱的對應(yīng)位置尺寸，標注所有主軸的坐標值及工件輪廓尺寸。在原始依據(jù)圖中應(yīng)注意：多軸箱與工件的擺放位置，在一般情況下，工件在多軸箱前面。圖中，多軸箱的兩定位銷孔中心連線為橫坐標，箱體中心垂線為縱坐標。 3 標注各主軸的轉(zhuǎn)速及旋轉(zhuǎn)方向。絕大部分主軸為逆時針旋轉(zhuǎn)，故逆時針轉(zhuǎn)向不標，只標注順時針轉(zhuǎn)向主軸。 4 列表說明各主軸的工序內(nèi)容、切削用量及主軸的外伸尺寸。 5 表明動力部件的型號及其性能參數(shù)。 確定主軸結(jié)構(gòu)形式及齒輪模數(shù) [8] 一般情況 下，根據(jù)工件加工工藝、刀具和主軸的聯(lián)接結(jié)構(gòu)、 刀具的進給 抗力及切削轉(zhuǎn)矩來確定主軸的結(jié)構(gòu)形式。鉆削加工主軸，需 承受較大的單向軸向力，故最好選用 深溝 球軸承和推力球軸承組合的支承結(jié)構(gòu)，且推力球軸承 配置在主軸前端。如 主軸前進和后退 兩個方向都 要進行切削時，可選用前后支承都是圓錐 滾子軸承的主軸結(jié)構(gòu)，以便承受兩個方向的軸向力；如 果主軸孔間距較小，可選用滾針軸承和推力球軸承組合的支承結(jié)構(gòu)，但 這種結(jié)構(gòu)的主軸精度和裝配工藝性均較差，除非必要時最好不選用。 主軸箱內(nèi)所有傳動軸直徑根據(jù)主軸直徑 40mm 暫時 確定為 35mm， ，待傳動系統(tǒng)設(shè)定好以后進行檢驗。主軸、 傳動軸采用圓錐滾子軸承。 35 圖 主軸的結(jié)構(gòu)型式 齒輪模數(shù) 可 用 下式 估算 ： m ≥ (30~32)√Pzn3 (41)式中 m—— 所估算的齒輪模數(shù) (mm)； P—— 齒輪所傳遞的功率 (kw)； z—— 一 對嚙合齒輪中的小齒輪齒數(shù)； n—— 小齒輪的轉(zhuǎn)數(shù) (r/min)。 多軸箱中的齒輪模數(shù)常用 2, 、 4 等。為了便于生產(chǎn)，同一多軸箱中的齒輪模數(shù)不要多于兩種。 多軸箱的傳動系統(tǒng)設(shè)計 組合機床多軸箱的傳動系統(tǒng) ， 就是用一定數(shù)量的傳動元件，把動力箱的輸出軸 36 與各主軸 聯(lián) 接起來，組成一定的傳動鏈，并滿足各軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向要求。多軸箱的特點是：針對某零件的特定 工序恒速加工，傳動鏈短；多 主 軸同時加工，傳動鏈分支多。因此，多軸箱 的 傳動設(shè)計，以獲得需要的主軸轉(zhuǎn) 速和旋向為原則，不存在通用機床前緩后急的最小傳動比限制，甚至可 用升速傳動副驅(qū)動主軸。 傳動系統(tǒng)路線的擬定 對多軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求 １） 從面對主軸的位置看去，所有主軸（ 除非特殊要求 外）應(yīng)逆時針方向旋轉(zhuǎn)。 ２） 保證 主軸 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的前提下，應(yīng)力求用最少的傳動軸和齒輪（數(shù)量和規(guī)格）。因此，應(yīng)盡可能用一根傳動軸同時帶動多根主軸，并將齒輪布置在同一排位置上。當齒輪嚙合中心距不符合標準時，可用變位齒輪或略微改變傳動比的方法解決。 ３） 盡量避免主軸兼作傳動軸用，以免增加主軸負荷，影響加工質(zhì)量。遇到主軸分布較密，布置齒輪的空間 受到限制，或主軸負荷較小，加工精度要求不高 時，也可用一根強度較高的主軸帶動 1~2 根主軸的傳動 方案。 ４） 多軸箱內(nèi)齒輪傳動副的最大傳動比 imax = 2， 最小傳動比 imin = 2。1；最佳傳動比為 。1 ≤ i ≤ ， 以使多軸箱結(jié)構(gòu)緊湊； 后蓋內(nèi)的齒輪傳動比 imax ≤ 2， imin ≤。1；除 傳動鏈的最后可采用升速傳動外，應(yīng)盡可能避免升速傳動，以避免 增大 空轉(zhuǎn)功率損失。 ５） 用于粗加工 主軸上的齒輪，應(yīng)盡可能設(shè)置在前端第一 排，以減少主軸 的扭轉(zhuǎn)變形；精加工主軸上的齒輪，應(yīng)設(shè)置在第三 排 ， 以減少主軸的彎曲變形