【導(dǎo)讀】本次設(shè)計(jì)主要任務(wù)是對(duì)解放牌汽車半軸端部三個(gè)孔進(jìn)行的鉆、擴(kuò)、鉸加工，設(shè)計(jì)，另加一套隨行夾具的設(shè)計(jì)，組合機(jī)床電氣液壓系統(tǒng)部分的控制。部件組成的一種高效專用機(jī)床。它的加工工序集中，它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)一種零件進(jìn)行。多刀、多軸、多面、多工位的自動(dòng)加工。在機(jī)床上可以進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔以。其生產(chǎn)率高，加工精度穩(wěn)定，研制周期短，便于設(shè)計(jì)，制造和使用。維護(hù)，成本低等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)中。其中在說(shuō)明書中具體寫了卡具設(shè)計(jì)步驟以及夾緊力的計(jì)算，選用標(biāo)準(zhǔn)。參數(shù)選取零件，在通過(guò)強(qiáng)度計(jì)算保證整個(gè)卡具在工作中的穩(wěn)定性。對(duì)液壓泵電機(jī)進(jìn)行選擇。

　　

【正文】 TD40，功率 ，轉(zhuǎn)速 960r/min 、齒輪的確定 主軸直徑按加工示意圖所示主軸類型及外伸尺寸可初步確定。經(jīng)前面的計(jì)算可知各主軸直徑為：鉆 Φ 1擴(kuò) Φ 、鉸 Φ 10。傳動(dòng)軸直徑可根據(jù)公式計(jì)算選取， 4 10TBd ? ， d— 軸徑（ mm）； B— 系數(shù)（取 ）； T— 軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩（ N? .m） 經(jīng)計(jì)算傳動(dòng)軸的直徑取值。 齒輪模數(shù) m（單位 mm）一般用類比法確定，也可按公式計(jì)算，即： 3)32~30(znPm ? 式中 P—— 齒輪所傳遞的功率，單位為 kw； z—— 一對(duì)嚙合齒輪中的小齒輪齒數(shù)； n—— 小齒輪的轉(zhuǎn)數(shù)，單位為 r/min。 經(jīng)計(jì)算，取 m=2mm。 主軸上齒輪的齒數(shù)為：鉆 40，擴(kuò) 40，鉸 43。根據(jù)轉(zhuǎn)速和所選公比計(jì)算出各傳動(dòng)軸上的齒輪齒數(shù)。 多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)，是根據(jù)動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸位置和轉(zhuǎn)速、各主軸位置及其轉(zhuǎn)速要求，設(shè)計(jì)傳動(dòng)鏈，把驅(qū)動(dòng)軸與各主軸連接起來(lái)，使各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。 本次設(shè)計(jì)對(duì)多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的一般要求 1）在保證主軸的強(qiáng)度、剛度、轉(zhuǎn) 速和轉(zhuǎn)向的條件下，力求使傳動(dòng)軸和齒輪的規(guī)格、數(shù)量為最少。為此，應(yīng)盡量用一根中間傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸，并將齒輪布置在同一排上。當(dāng)中心距不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可采用變位齒輪或略微改變傳動(dòng)比的方法解決。 2）盡量不用主軸帶動(dòng)主軸的方案，以免增加主軸負(fù)荷，影響加工質(zhì)量。 3）為使結(jié)構(gòu)緊湊，多軸箱內(nèi)齒輪副的傳動(dòng)比一般要大于 1/2（最佳傳動(dòng)比為 1~1/），后蓋內(nèi)齒輪傳動(dòng)比允許取至 1/3~1/；盡量避免用升速傳動(dòng)。 4）用于粗加工主軸上的齒輪，應(yīng)盡可能設(shè)置在第 I 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 III 排，以減少主軸端的彎曲變形。 5）多軸箱內(nèi)具有粗精加工主軸時(shí)，最好從動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸齒輪傳動(dòng)開(kāi)始，就分兩條傳動(dòng)路線，以免影響加工精度。 6）驅(qū)動(dòng)軸直接帶動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸數(shù)不能超過(guò)兩根，以免給裝配帶來(lái)困難。 7）立式多軸箱無(wú)甩油盤。 參照所畫主軸箱圖，其傳動(dòng)樹(shù) 如下： 軸軸軸軸軸 軸 鉆軸 擴(kuò)軸 軸 軸 鉸軸軸軸（IV） 潤(rùn)滑泵軸和手柄軸的安置 多軸箱常采用葉片油泵潤(rùn)滑，油泵供油至分油器經(jīng)油管分送各潤(rùn)滑點(diǎn)（如第 IV排齒輪、軸承、油盤等）。箱體較大、主軸超過(guò) 30 根時(shí)用兩潤(rùn)滑泵。油 泵安裝在箱體前壁上，油泵盡量靠近油池。吸油高度不超過(guò) 400~500mm。通常油泵齒輪放在第 I 排，以便維修，如結(jié)構(gòu)限制，可放在第 IV 排，當(dāng)泵體或管接頭與傳動(dòng)軸端相碰時(shí)，可改用埋頭傳動(dòng)軸。手柄軸用于對(duì)刀、調(diào)整或裝配檢修時(shí)檢查主軸精度。手柄軸轉(zhuǎn)速盡量高些。其周圍有較大空間。 坐標(biāo) 銷 驅(qū)動(dòng)軸 主軸 1 主軸 2 主軸 3 主軸 4 X 0 Y 0 坐標(biāo) 主軸 5 主軸 6 主軸 7 主軸 8 主軸 9 X Y 各傳動(dòng)軸的坐標(biāo)值由坐標(biāo)檢查圖中可查出略 第 5 章 隨行卡具的設(shè)計(jì) 機(jī)床夾具概論 1）機(jī)床夾具 在機(jī)械制造廠的生產(chǎn)過(guò)程中用來(lái)安裝工件使之固定在正確位置上，完成其切削加工、檢驗(yàn)、裝配、焊接等工作，所使用的工藝裝備稱為夾具。 2）工件的安裝 在機(jī)床上加 工工件時(shí)，為了保證工件被加工表面的尺寸，幾何形狀及相互位置精度方面的要求，事先必須將工件正確地安裝到機(jī)床加工位置上去。工件的安裝一般包括定位和夾緊兩個(gè)過(guò)程：即首先應(yīng)使工件相對(duì)于機(jī)床及刀具占有一個(gè)正確的位置，這就是工件的定位，然后將工件固緊在這一既定位置上，使之不因受切削力、重力、離心力或慣性力作用而發(fā)生位置改變，這就是工件的夾緊。 本次是對(duì)汽車半軸進(jìn)行機(jī)加，根據(jù)任務(wù)說(shuō)明書，采用臥式加工的組合機(jī)床和四工位回轉(zhuǎn)工作臺(tái)對(duì)孔進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸的一次性加工。所以，夾具是安裝在鼓輪上的（鼓輪不需要設(shè)計(jì)）。鼓輪安裝軸承的 選擇：對(duì)于轉(zhuǎn)速較低，或是緩慢擺動(dòng)的軸承，其主要失效性形式是滾動(dòng)體和滾道產(chǎn)生永久變形。對(duì)于低速轉(zhuǎn)速（ n? 1r/min）軸承，可以通過(guò)靜載荷計(jì)算來(lái)選擇軸承。軸承靜強(qiáng)度公式為： 0 0 0C S P? ，式中， 0C 為額定靜載荷，對(duì)于向心類軸承為徑向額定靜負(fù)荷 0rC ；對(duì)于推力軸承為軸向靜負(fù)荷 0aC ，具體值按型號(hào)查手冊(cè)確定； 0S 為安全系數(shù)，見(jiàn)表 157； 0P 為軸承工作的當(dāng)量靜負(fù)荷， N。 0S 取 ~。由于同時(shí)受徑向負(fù)荷和軸向負(fù)荷的軸承，其徑向當(dāng)量靜負(fù)荷為 0 0 00r r arrP X F Y FPF??? ，式中， 0X 為靜向負(fù)荷系數(shù)， 0Y 為靜軸 向負(fù)荷系數(shù)，查表 0X =， 0Y =。經(jīng)計(jì)算，選取 兩個(gè) 7216 型軸承 ，徑向載荷 Fr1=672N Fr2=356N， 軸向載荷 Fa=8961，溫度低于 100 攝氏度，預(yù)壽命 10000h. 解：軸承 1 承受的負(fù)載較重，經(jīng)驗(yàn)算軸承 1 的當(dāng)量載荷為 P=xFr+yFa 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 7215 形軸承 Cr= C0r= 角接觸球軸承 X0= Y0= P1= xFr1+yFa1=376N 軸承的壽命由公式計(jì)算得 16667/n(ftC/fpP)179。=16667/n(1x89500/)179。 壽命足夠。 （ 1）確定夾具的定位方式，設(shè)計(jì)定位裝置 對(duì)產(chǎn)品零件圖和生產(chǎn)實(shí)際情況進(jìn)行綜合分析，夾具必須限制零件的自由度數(shù)目為 5 個(gè)，分析產(chǎn)品的零件圖樣，采用了 2 個(gè) V 型塊（限制 4 個(gè)自由度）、一個(gè) V 型塊的小端面（限制 1 個(gè)自由度） 2 種定位元件，對(duì)零件進(jìn)行定位。工件主要要保證的是 3 個(gè)孔和軸線的平行度的要求， 此設(shè)計(jì)完全滿足要求。 確定工件的夾緊方式和 設(shè)計(jì)夾緊裝置以及卡緊力計(jì)算 夾具的動(dòng)力裝置設(shè)計(jì) 采用手動(dòng)夾緊的夾具，一般情況下其結(jié)構(gòu)都比較簡(jiǎn)單，制造成本都比較低下，在生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用 。 (1) 為防止工件繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)所需夾緊力： ? = ?90 ?? D=54mm k=? ? ? ? ? ? = Wk= = 2 .8 1 1 0 5 0 si n 4 50 .0 5 4 0 .1 6? ? ??=446KN (2) 為防止工件在軸向上 Px作用下移動(dòng)所需夾緊力： Wk=??2 2sinXKP = ? ???=406KN 第 6 章 液壓系統(tǒng)的 設(shè)計(jì) 液壓系統(tǒng)是根據(jù)機(jī)械設(shè)備的傳動(dòng)裝置和操縱結(jié)構(gòu)的工作要求，采用不同功能的基本回路構(gòu)成的。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，液壓技術(shù)在機(jī)械設(shè)備上得到普遍的應(yīng)用。 組合機(jī)床是一種高效、專用、自動(dòng)化程度高的機(jī)床。液壓滑臺(tái)是組合機(jī)床上用來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的一種通用部件，它的運(yùn)動(dòng)是靠液壓缸驅(qū)動(dòng)，通過(guò)安裝在滑臺(tái)上的動(dòng)力頭，可完成鉆、擴(kuò)、鏜、鉸、攻絲等多種加工工序。鼓輪是用于多工位機(jī)加零件的轉(zhuǎn)位、定位。液壓系統(tǒng)的作用是使刀具軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和加工零件各工步的轉(zhuǎn)換。 下面通過(guò)所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)圖對(duì)機(jī)床工 作順序的分析： M1缸1控制液壓滑臺(tái)進(jìn)退缸2控制鼓輪松緊缸3控制鼓輪轉(zhuǎn)位油箱原位快進(jìn)工進(jìn)快退轉(zhuǎn)位回原位原位原位夾緊抬起組合機(jī)床 液壓系統(tǒng)圖 動(dòng) 作電 磁 鐵動(dòng)力頭快進(jìn)動(dòng)力頭工進(jìn)鼓輪松開(kāi)動(dòng)力頭快退鼓輪轉(zhuǎn)位鼓輪夾緊+ +++ + ++ 工 進(jìn)后暫停3秒 +回轉(zhuǎn)缸回原位 +電磁閥順序動(dòng)作表 1）液壓滑臺(tái)的快進(jìn) 按下啟動(dòng)安鈕， YA1 和 YA3 通電，液壓油進(jìn)入缸 1 左腔。進(jìn)油路為：濾油器 —— 變量泵—— 單向閥 —— 1 電磁閥左位（即 YA1 得電） —— 缸 1 左腔 —— 2 電磁閥左位（即 YA3 得電） —— 回油箱； 2）液壓滑臺(tái)工進(jìn) YA3 斷電，進(jìn)油路為：濾油器 —— 變量泵 —— 單向閥 —— 1 電磁閥左位（即 YA1 得電） —— 缸 1 左腔 —— 調(diào)速閥 —— 回油 箱； 3）液壓滑臺(tái)工進(jìn)后暫停 3s YA3 斷電，進(jìn)油路為：濾油器 —— 變量泵 —— 單向閥 —— 1 電磁閥中位（即 YA YA2失電） —— 缸 1 左腔 —— 調(diào)速閥 —— 回油箱； 4）液壓滑臺(tái)快退 YA2 得電，進(jìn)油路為：濾油器 —— 變量泵 —— 單向閥 —— 1 電磁閥右位（即 YA2 得電）—— 缸 1 右腔 —— 回油箱； 5）鼓輪的松、夾和轉(zhuǎn)位定位 液壓滑臺(tái)回原位后，鼓輪松緊缸 2 先抬起動(dòng)作，進(jìn)油路為：濾油器 —— 變量泵 —— 單向閥 —— 3 電磁閥右位（ YA YA2 都失電） —— 缸 2 上腔 —— 單向閥 —— 回油箱； 缸 2 抬起到位后，缸 3 轉(zhuǎn)位動(dòng)作，進(jìn)油路為：濾 油器 —— 變量泵 —— 單向閥 —— 4 電磁閥右位 —— 調(diào)速閥 —— 缸 3 右腔 —— 回油箱； 缸 3 轉(zhuǎn)位到位后，缸 2 夾緊動(dòng)作，進(jìn)油路為：濾油器 —— 變量泵 —— 單向閥 —— 3 電磁閥原位（ YA YA2 都失電） —— 單向調(diào)速閥 —— 缸 2 上腔 —— 回油箱； 缸 2 夾緊到位后，缸 3 回原位動(dòng)作，進(jìn)油路為：濾油器 —— 變量泵 —— 單向閥 —— 4 電磁閥原位（ YA YA2 都失電） —— 缸 3 左腔 —— 單向閥 —— 回油箱； 6）夾具的松、緊 人工安裝。 7）系統(tǒng)停 電磁閥都失電，油泵電機(jī)也停電。 該系統(tǒng)中加入了一些保護(hù)元件，如溢流閥（卸荷）、粗濾油器（去除油中的 顆粒雜質(zhì)）、蓄能器（保護(hù)油缸和閥類元件在壓力過(guò)大時(shí)受沖擊）等。 液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算步驟 (1) 根據(jù)主機(jī)的運(yùn)動(dòng)要求，選擇液壓缸的類型，根據(jù)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)要求，選擇液壓缸的安裝方式。 (2) 根據(jù)主機(jī)的動(dòng)力分析和運(yùn)動(dòng)分析，確定液壓缸的主要性能參數(shù)和主要尺寸。 (3) 根據(jù)選定的工作壓力和材料進(jìn)行液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如缸體壁厚，缸蓋結(jié)構(gòu)，密封形式，排氣與緩沖等。 (4) 液壓缸性能的驗(yàn)算。 液壓缸性能參數(shù)的計(jì)算 1） 液壓缸的輸出力 單桿活塞式液壓缸的推力 F1 F1=P1A1? 103 式中 F1液壓缸推力 KN P1工作壓力 MPa A1活塞桿的作用面積 m2 A1=? Ф2AL/4 ФAL活塞直徑 m P1=30MPa ФAL= A1=? Ф2AL/4== m2 F1=25? 103? ? 103= 速度比 ψ＝ V2/V1=D2/(D2d2) =()=2 查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第 5 卷知：?jiǎn)螚U活塞式液壓缸的輸出推力為 ，輸出拉力為。壓力 p=* 610 油泵的實(shí)際工作壓力 對(duì)調(diào)速閥進(jìn)油節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，管路的局部壓力損失一般為（ 515） * 510 壓力總損失 10*510 。所以工作的實(shí)際壓力 P=P1+P 損 =* 610 +10* 510 =* 610 流量 q=2x 24 45d? ? ? ? =第 7 章 組合機(jī)床的電氣系統(tǒng) PLC 梯形圖的設(shè)計(jì)步驟 梯形圖的設(shè)計(jì)一般分為以下幾個(gè)步驟： 實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行分析，確定哪些是輸入量，確定哪些是輸出量。 I/O 點(diǎn)數(shù)和控制的復(fù)雜程度進(jìn)行 PLC 選型。 PLC 的選型主要從以下幾方面進(jìn)行考慮： (1) 結(jié)構(gòu)型式的檔次。按照物理結(jié)構(gòu)， PLC 分為整體式和模塊式兩種。整體式一般價(jià)格較低，對(duì)于單臺(tái)僅需開(kāi)關(guān)量控制的設(shè)備，選用小型整體 PLC 就可以滿足要求；對(duì)于復(fù)雜的，要求較高的系統(tǒng)，可考慮采用模塊式中大型機(jī)，這樣可靈活配置 I/O 模塊的 點(diǎn)數(shù)的類型，使其具有 A/D， D/A控制，運(yùn)動(dòng)控制和通訊聯(lián)網(wǎng)等功能。 （ 2） 容量。 PLC 容量指用戶存儲(chǔ)器容量（程序容量）和 I/O 點(diǎn)數(shù) 兩方面的含義，選擇存儲(chǔ)容量可按 25％留出裕量。 I/O 點(diǎn)數(shù)要 10％～ 15％留出裕量。 （ 3）輸出點(diǎn)類型的選用。 PLC 可提供 3種類型的輸出：繼電器輸出（有觸點(diǎn)），晶體管輸出和晶閘管輸出（無(wú)觸點(diǎn)），其中繼電器的輸出的 PLC 價(jià)格便宜，適用的電壓范圍廣，交直流電壓類型均可，承受瞬對(duì)過(guò)電壓和過(guò)電流的能力較強(qiáng)，對(duì)于不頻繁通電的負(fù)載應(yīng)優(yōu)先選用此種 PLC；而對(duì)于頻繁通電的負(fù)載，則應(yīng)采用無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)輸出，即選用晶體管或晶閘管。 ，輸出量依次分配給輸出繼電器，畫出 I/O端子分配圖。 4．明確控制對(duì)象 的控制要求，根據(jù)控制的特點(diǎn)和復(fù)雜程度選用前面介紹的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，狀態(tài)分析法和狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖等四種設(shè)計(jì)方法中的一種進(jìn)行 PLC梯形圖的設(shè)計(jì)。 電氣接線圖和 PLC 程序的說(shuō)明 系統(tǒng)連續(xù)工作啟動(dòng)切削頭電機(jī)停急 停照明燈開(kāi)、關(guān)液壓滑臺(tái)復(fù)位鼓輪單獨(dú)工作系統(tǒng)單周期工作啟動(dòng)液壓泵電機(jī)停限位開(kāi)關(guān)SQ1限位開(kāi)關(guān)SQ2限位開(kāi)關(guān)SQ3限位開(kāi)關(guān)SQ4限位開(kāi)關(guān)SQ5限位開(kāi)關(guān)SQ6限位開(kāi)關(guān)SQ7冷卻泵電機(jī)停