【導讀】機械制造業(yè)是一個國家經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱。而制造業(yè)的生產能力主。要取決于制造裝備——機床的先進程度。組合機床兼有低成本和高效率的。優(yōu)點，在大批、大量生產中得到廣泛應用，并可用以組成自動生產線。工提出了“一次裝夾，單工位加工，達到產品圖樣的精度要求”的思路。根據(jù)這一思路設計了四軸頭單工位攻絲組合機床。本文對各部分的設計進行了詳細的計算和論證。

　　

【正文】 模數(shù)（ mm ） 孔徑（ mm ） 數(shù)量 傳動齒輪 24 32 16～ 50 連續(xù) 16～ 70 、 3 、 4 1 3 40 2 3 50 395 507 動力箱齒輪 84（ A型） 44（ B型） 21～ 26 4 2 50 40 電機齒輪 79 21～ 26 3 1 2 23 36 20 山東科技大學學士學位論文 37 b) 主軸外伸尺寸及切削用量 ,見表 c） 動力部件 1TD40 型動力箱，電機功率 ,轉速 940 /minr ，驅動軸轉速480 /minr ，驅動軸到滑臺表面距離為 170mm ，其他尺寸可查動力箱裝配圖。 表 軸號 工序內容 加工直徑 Ф（ mm） 主軸直徑 d (mm) 主軸外伸尺寸D/ 1d（ mm）L=85(mm) V（ m/min） n (r/min) f (mm/r) fv (mm/min) 4 攻M8螺紋 8 Ф 20 Ф 30/Ф14 3 119． 37 1 119． 37 山東科技大學學士學位論文 38 主軸結構形式的選擇及動力計算 初步確定齒輪模數(shù) 初選模數(shù)：由下式估算，再通過類比確定 m ≥（ 30～ 32） 3nZN?（ mm ） 式中： N —— 齒輪傳遞功率（ kw ）； Z —— 一對齒輪中小齒輪的齒數(shù)； n —— 小齒輪的轉數(shù)（ /minr ）。 由于目前大型組合機床通用的主軸箱中常用的齒輪模數(shù)有 、 4等幾種，為了便于組織生產，本機床主軸箱中齒輪模數(shù)選 m =2。 主軸箱的動力計算 主軸箱的動力計算，應包括計算主軸箱所需功率和進給力兩項。 主軸箱所需要的功率，應等于切削功率、空載消耗功率及與負載成正比的功率損失之和，即： 主N = 切N + 空N + 損N 式中： 主N —— 主軸箱總功率； 切N —— 各主軸切削功率的總和； 空N —— 各軸空載消耗功率的總和； 損N —— 各軸損失功率的總和。 式中 切N 根據(jù)各主軸的切削用量查《組合機床切削力及功率計算圖》得山東科技大學學士學位論文 39 到， 空N 的確定可查表 44。與負載成正比的功率損失 損N ，取所傳遞功率的 1%。 空N 和 損N 的計算在傳動結構確定以后才進行。 傳動系統(tǒng)確定前按照下式初步估算主軸箱所需功率 主N 。 主N =?切N 式中： 切N —— 各主軸切削功率總和； ? —— 組合機床主軸箱傳遞效率。 由于在加工黑色金屬時取 ? =~；加工有色金屬時，取 ? =~。 所以取 ? =。 所以 主N =?切N=取 主N =1kw 主軸箱所需的進給力，就是動力滑臺所需的進給力 進P ， 按下式計算： 進P = P? =1P + 2P +?? +nP （ N） 式中： 1P 、 2P ? —— 各主軸切削時產生的軸向力，實際上動力滑臺的進給力 進P 應大于各主軸切削 產生的軸向力的總和，這是因為還要克服滑臺移動引起的摩擦阻力的緣故。 山東科技大學學士學位論文 40 傳動系統(tǒng)的設計與計算 傳動系統(tǒng)設計 ⑴ 已知各主軸轉速及驅動軸到主軸之間的傳動比 ： 主軸 1 2 3 4n n n n? ? ? = 轉 /分 驅動軸 1on =480 轉 /分 各主軸總傳動比： 1 1,2,3,4oi ? = =4 ⑵各 軸傳動比分配 可以將傳動比分配為： 4=2 2 即傳動比為： 111oi? =2 11 1,2,3,4i ? =2 采用兩根主軸 11 進行轉速的傳遞。 ⑶驅動軸到中間傳動軸 11 的傳動比及齒輪分配 111oi ? =2 經(jīng)過初步排齒輪，取驅動軸到中間傳動軸 11 的距離為 （ Y方向距離 ） R = m =2 代入公式 A= 2 )( /zzm ? 山東科技大學學士學位論文 41 得（ /zz? ） = 111oi ? = 11 11 11OOZZ??=2 解得： 1 11OZ? =66 則 11 1OZ? =132 齒 11 軸同時作為手柄軸。 ⑷中間傳動軸 11 到各攻絲主軸的傳動比及齒輪分配 11 1,2,3,4i ? =2 R= m =2 代入公式 A= 2 )( /zzm ? 得（ /zz? ） = 11 1,2,3,4i ? = 11 1, 2, 3,41, 2, 3,4 11ZZ ??=2 解得： 1, 2,3, 4 11Z ? =102 齒 11 1, 2,3, 4Z ? =51 齒 驗算各主軸轉速： 1 2 3 4n n n n? ? ? =480? 66 51132 102? ≈ 120 轉 /分 山東科技大學學士學位論文 42 轉速相對損失約為 %，在 5%以內，符合設計要求。 由于潤滑器件的位置度沒有較高的要求，所以在設計時就不需要和傳動軸、中間軸齒輪那樣設計。該組合機床采用 R122 型葉片 泵，由中間軸12，經(jīng)過一對齒輪傳遞給葉片泵，其具體的配對形式為： ?泵n 480? 66 51132 102? 6020 =360 轉 /分 主軸箱的坐標計算 坐標計算是組合機床主軸箱設計中的一個特殊問題，就是根據(jù)已知的驅動軸和主軸的位置及傳動關系，計算出中間傳動軸的坐標，以便在繪制主軸箱體零件加工圖時，將各孔的坐標尺寸完整地標注出來，并用以繪制坐 標檢查圖，作為對傳動系統(tǒng)設計的全面檢查。 計算各傳動軸的坐標 ⑴ ．加工基準坐標架的選擇及確定各軸坐標 坐標架的橫軸（ X 軸）選在箱體的底面，縱軸（ Y軸）通過定位銷釘孔。 ⑵ ．繪出各主軸及驅動軸的坐標 坐標原點確定以后，根據(jù)主軸箱設計依據(jù)原始圖，在基準坐標架 XOY上繪出各主軸及驅動軸的坐標，主軸坐標計算精度要求到小數(shù)點后第三位，山東科技大學學士學位論文 43 如果被加工零件孔距尺寸要求帶有公差，則需要把公差考慮進去，使主軸的名義尺寸恰好在公差帶的中央；而本組合機床加工的零件的大部分尺寸不帶公差，即使帶公差也是正負公差，所以不需要考 慮公差，該主軸箱各主軸坐標見圖及下表 ： 表 0 銷 10銷 1 軸 X Y X Y X Y 0 0 580 0 2軸 3軸 4 軸 X Y X Y X Y 1O 軸 11軸 12 軸 X Y X Y X Y 290 140 290 290 繪制坐標檢查圖 繪制坐標檢查圖及傳動關系檢查圖，用以檢查傳動系統(tǒng)設計的 正確性。通過齒輪嚙合，檢查坐標位置是否正確，檢查各零件有無碰撞現(xiàn)象，檢查附加機構的位置是否合適等。 根據(jù)計算得出的各軸坐標，建立箱體坐標，在圖上畫出各軸所在位置山東科技大學學士學位論文 44 按 1： 2 畫出，畫出齒輪的分度圓，標明各齒輪的排數(shù)、齒數(shù)、模數(shù)，繪圖順序為： ⑴ 畫出選定的外輪廓尺寸，并根據(jù)坐標計算選定的基準坐標架，畫出箱體的橫縱坐標。 ⑵ 按計算的坐標值，在圖上標出各軸的位置，注明軸號、轉速等。 ⑶ 畫出各軸上的齒輪的分度圓，注明各齒輪齒數(shù)、模數(shù)等。 經(jīng)過檢查檢查圖，可以得出：該傳動系統(tǒng)的設計正確。 主軸箱總 圖設計 主軸箱總圖的設計包括繪制主視圖、展開圖、側視圖以及編制裝配表和制定技術條件。 主視圖和側視圖 主視圖重要用以表明主軸箱的傳動系統(tǒng)、齒輪排列位置，附加機構及潤滑油泵的位置，潤滑點的配置和各軸的編號。其實只要在原來的傳動系統(tǒng)圖的基礎上，加上潤滑系統(tǒng)、軸的編號即可。畫出主軸箱輪廓，注上主軸箱聯(lián)系尺寸等，便完成了主視圖，本組合機床的主軸箱總裝圖見下圖。 山東科技大學學士學位論文 45 圖 多軸箱主視圖 展開圖 組合機床通用主軸箱與普通機床變速箱相比，一方面主軸多，齒輪嚙合關系比較復雜，另一方面主軸 箱中各主軸和傳動軸及其上的零件大多通用化，且排列是有規(guī)律的，因此除很簡單的主軸箱外，一般采用簡化的展開圖并配合裝配表來表達主軸箱的裝配結構。具體的內容包括： 山東科技大學學士學位論文 46 1）展開圖主要表示各軸裝配關系，主軸、傳動軸、齒輪、隔套、防油套、軸承等的形狀和相對位置，圖中各零件的軸向尺寸按照比例畫出；各軸徑向可不按傳動關系和展開順序畫。注明齒輪排數(shù)，軸的編號，直徑和規(guī)格。 2）對于結構相同的同類型主軸和傳動軸，可以只畫一根，在軸頭上注明相同軸的編號即可。 10軸和 11軸就是屬于此種情況，所以只畫出一根軸來表示。 3）展開圖上完整標注主軸箱的厚度尺寸和與厚度有關的尺寸，主軸外伸部分長度及內、外徑，具體的圖見下圖 。 山東科技大學學士學位論文 47 圖 多軸箱展開圖 主軸和傳動軸裝配表 主軸箱內的零件數(shù)量很多，規(guī)格不一。把每根軸上的廉價的規(guī)格、尺寸和數(shù)量用裝配表表示，不僅使圖形清楚醒目，節(jié)省了設計的時間，而且有利于組織生產，裝配方便，表的格式和內容見下表 ： 表 山東科技大學學士學位論文 48 主軸箱的技術條件在主軸箱總圖上應注明主軸箱部裝要求，包括： ⑴ 主軸箱制造的技術條件 ⑵ 主軸精度等級 ⑶ 加入主軸箱的潤滑油種類、數(shù)量。 此外，還要注明必要的設 計、裝配、檢驗、調整和使用說明。 山東科技大學學士學位論文 49 4 夾具設計 由機械制造工藝系統(tǒng)的組成 —— 機床，工件，刀具和夾具可以看出夾具在機械加工中占有很重要的地位，尤其在成批生產時更是大量的采用機床夾具，它們是機床與工件之間的聯(lián)接裝置，使工件相對于機床或刀具獲得正確位置，機床夾具的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度，所以機床夾具設計是裝備設計設計中的一項重要的工作，是加工過程中最活躍的因素之一。 夾具設計是組合機床設計的重要步驟之一，夾具設計的基本原則是要保證產品質量、工作效率、人身及設備安全，以及整 個生產的經(jīng)濟效果。夾具的設計應滿足工件的生產批量，工件加工的精度等，還應該使夾具的結構簡單，夾具定位夾緊過程，無過定位或欠定位等。 機床夾具的概述 機床夾具的組成 ⑴ 定位元件和定位裝置 用于確定工件正確位置的元件或裝置，如 V形塊，定位銷，凡是夾具都有定位元件，它是實現(xiàn)夾具基本功能的元件。 ⑵ 夾緊元件和夾緊裝置 用于固定工件以獲得的正確位置的元件或裝置。山東科技大學學士學位論文 50 工件在夾具定位之后引進加工之前必須將工件夾緊，使其在加工時在切削力的作用下不離開已獲得的定位，有時同一個元件既能定位，也具有夾緊的雙重功效。 ⑶ 導向元件 確定刀具的位置并引導刀具的元件，它也可以供鉆鏜類夾具在機床上安裝時做基準找正用。 ⑷ 夾具體 夾具體也稱為夾具本體，用于將各種元件，裝置連于一體，并通過它將整個夾具安裝在機床上，一般采用鑄鐵制造，它是保證夾具的剛度和改善夾具動力學特性的重要部分。如果夾具體的剛性不好，加工時將要引起較大的變形和震動，產生較大的加工誤差。 機床夾具的類型 機床夾具的種類很多，形狀千差萬別，為了設計和制造方便，一般按某一屬性進行分類，如按所使用的機床分：車床夾具，銑床夾具，鏜床夾具，磨 床夾具和鉆床夾具。 工件的定位和夾具的定位設計 根據(jù)離合器壓盤的結構，選擇“一個平面、一個孔、再加一個擋銷” 夾緊方案的設計 工件在夾具中定位后一般應夾緊，使工件在加工過程中保持已獲得的定位不被破壞，由于工件在加工的過程中受切削力，慣性力，夾緊力等的山東科技大學學士學位論文 51 作用，會形成變形或位移，從而影響工件的加工質量，所以工件的夾緊也是一個保證加工精度的一個十分重要的問題，為了獲得良好的加工效果，一定要把工件在加工過程中的位移，變形等控制在加工精度所允許的范圍之內。 根據(jù)實際情況，用螺栓和壓板夾緊。具體 見夾具裝配圖和夾具體零件圖。 山東科技大學學士學位論文 52 結論 本課題開發(fā)研制的單工位單面攻絲組合機床，用于加工離合器壓盤上的螺紋孔。在研發(fā)過程中，針對加工過程中存在的難點進行了攻關。在