T815型汽车差速器体上6-ø24 精加工机床设计[全套机械毕业设计含图纸].rarT815型汽车差速器体上6-ø24 精加工机床设计[全套机械毕业设计含图纸].rar

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全套机械毕业设计含图纸 T815型汽车差速器体上6-ø24 精加工机床设计[全套机械毕业设计含图纸] T815 汽车 差速器 24 精加工 机床 设计 全套 机械 毕业设计 图纸

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编号 本科生毕业设计 T815 型汽车差速器体上 6-ø24 精加工机床设03.54 计 T815 type car differential body on 6-ø24 finishing machine 03.54 design 学 生 姓 名 李志南 专 业 机械设计制造及其自动化 学 号 070311619 指 导 教 师 张学忱 学 院 机电工程学院 2011年 6 月 长春理工大学本科毕业设计 I 摘 要 本文主要设计 T815 型汽车差速器体 6 孔精加工机床,要求机床达到要求 的精度和硬度要求并达到年产 18000 件,一班制生产。 镗床相关概述,简单介绍了镗床和空加工的背景和国内外现状。机床加工 工艺分析,对比几种可能的加工方案选择了最合适的班精镗,精镗加工方案。 机床的总体方案设计,确定了机床的布局形式为立式布局和具体传动方案。主 要部件设计,进行了传动件设计和主轴设计。传动件验算,对前面的设计进行 检验,强度和刚度均合格。编写机床使用说明书,介绍了机床用途、特点及参 数。 关键词:镗床 主轴 校核 长春理工大学本科毕业设计 II Abstract The article main design finishing machine to machining the 6 hole of the T815- type differential, demand it achieve the required accuracy and hardness requirements and reach an annual output of 18000,a group of production system. Boring relevant overview briefly introduces the background of boring and empty processing status at home and abroad. Machining process analysis, comparison of processing programs several possible choose the most appropriate class fine boring, fine boring processing program. Overall design of the machine, determine the layout of the machine layout and the specific form of vertical transmission program. Designs of main parts, transmission parts were designed and spindle design. Transmission parts checking, testing on the design front, the strength and stiffness are qualified. The preparation of machine instructions, introduced the machine uses, characteristics and parameters. Keywords: Boring machine;Spindle;Check 长春理工大学本科毕业设计 Ⅰ 目 录 摘 要 .I 绪 论 1 第一章 镗床相关概述 .2 1.1国内研究现状 2 1.2国外研究现状 2 1.3镗床趋势及特点 3 第二章 机床加工工艺分析 5 2.1机床的工艺任务 5 2.2分析零件图 5 2.2.1零件的结构特点 .5 2.2.2被加工表面技术要求分析 .5 2.3工艺方案分析 5 2.3.1确定加工方案 .5 2.3.2绘制工序图 .6 第三章 机床的总体方案设计 .8 3.1确定机床的布局形式 ]10[8 3.2确定机床传动方案 8 3.2.1机床的主传动及进给传动 .8 3.2.2回转工作台及夹具传动 .8 3.3确定运动参数和动力参数 9 3.3.1确定切削量 .9 3.3.2确定机床动力参数 10 3.4绘制加工示意图 .11 3.4.1选择刀具 11 3.4.2确定导向装置 11 3.4.3确定镗杆的结构及尺寸 12 3.5绘制机床联系尺寸图 .13 3.5.1确定机床高度尺寸 13 3.5.2确定机床正面宽度尺寸 13 3.5.3机床侧面尺寸 14 3.6编制生产率计算卡 .15 第四章 主要部件设计 17 4.1传动件设计 .17 4.1.1确定主传动传动方式及传动性 17 4.1.2确定齿轮模数 m及齿数 z 17 4.1.3主轴箱主轴孔坐标尺寸的确定 18 4.1.4确定齿轮几何尺寸 19 4.1.5齿轮的结构 21 4.2主轴组件设计 .21 4.2.1确定主轴直径 21 4.2.2确定主轴前端结构 21 长春理工大学本科毕业设计 Ⅱ 4.2.3选择主轴支承德配置形式 21 4.2.4确定主轴的支撑跨距 22 4.2.5主轴传动齿轮的布置及轴承预紧 23 4.2.6绘制主轴箱部件图及主要零件图 23 4.3回转工作台设计 .23 4.3.1尺寸参数的选择 23 4.3.2回转工作台定位方式的选择 24 4.3.3传动方式的确定 25 4.3.4定位盘的设计 27 4.4夹具部件图 .28 第五章 传动件验算 30 5.1验算齿轮接触强度 .30 5.2验算主轴的扭转刚度 .31 第六章 编写机床使用说明书 .32 6.1机床用途及特点 .32 6.2机床的主要参数 .32 6.3机床生产率 .32 6.4机床的控制系统 .32 6.5机床的验收标准 .33 结 论 37 参考文献 38 致 谢 39 长春理工大学本科毕业设计 1 绪 论 镗床作为一种常用的机床,广泛应用于机械制造工业。在加工箱体类零件时,需 加工数个尺寸不同的孔,这些孔的尺寸较大,精度要求较高,孔的轴心线之间有严格 的同轴度、垂直度、平行度及孔间距精度等要求,这样的零件一般应在镗床上进行加 工。此外还可以从事与孔精加工有关的其他加工面的加工。如果使用不同的刀具和附 件还可进行钻削和铣削等,而且它的加工精度和表面质量要高于钻床。镗床是加工大 型箱体类零件的主要设备,它还可以攻螺纹及加工外圆和端面等。 卧式镗床是镗床中应用应用最多、性能最广的一种镗床。它主要用于孔加工,镗 孔精度可达 IT7,表面粗糙度 Ra值为 1.6-0.8um.卧式镗床的主参数为主轴直径。镗 轴水平布置并做轴向进给,主轴箱沿前立柱导轨垂直移动,工作台做纵向或横向移动, 进行镗削加工。这种机床应用广泛且比较经济,它主要用于箱体(或支架)类零件的孔 加工及其与孔有关的其他加工面加工。 镗床为较常用机床,通过本次设计使设计者对所学机械学、力学电工学等知识得 到综合应用,结构设计能力得到训练,可有力的提高分析问题、解决问题的能力。 差 速 器 是 为 了 调 整 左 右 轮 的 转 速 差 而 装 置 的 。 在 四 轮 驱 动 时 , 为 了 驱 动 四 个 车 轮 , 必 须 将 所 有 的 车 轮 连 接 起 来 , 如 果 讲 四 个 车 轮 机 械 的 连 接 在 一 起 , 汽 车 在 曲 线 行 驶 的 时 候 就 不 能 以 相 同 的 速 度 旋 转 , 为 了 能 让 汽 车 曲 线 行 驶 旋 转 速 度 基 本 一 致 性 , 这 时 需 要 加 入 中 间 差 速 器 用 以 调 整 前 后 轮 的 转 速 差 。 四 轮 驱 动 汽 车 在 行 驶 种 会 出 现 很 多 问 题 , 例 如 急 转 弯 制 动 现 象 , 前 后 驱 动 轮 系 干 涉 现 象 等 。 由 于 差 速 器 可 以 吸 收 前 轮 的 转 速 差 , 所 以 增 加 中 间 差 速 器 后 , 前 后 传 动 轴 的 转 速 可 以 不 同 。 汽 车 差 速 器 主 要 是 消 除 汽 车 在 转 弯 时 左 右 轮 转 速 不 一 致 而 造 成 的 机 械 干 涉 现 象 , 如 果 没 有 差 速 器 , 就 会 因 左 右 轮 转 速 不 一 致 而 导 致 机 械 性 损 坏 , 在 一 般 的 人 力 三 轮 车 在 转 弯 时 因 为 没 有 安 装 差 速 器 设 备 , 因 此 只 能 采 用 单 边 驱 动 。 差速器有三大功用:把发动机发出的动力传输到车轮上;充当汽车主减速齿轮, 在动力传到车轮之前将传动系的转速减下来将动力传到车轮上,同时,允许两轮以不 同的轮速转动。 长春理工大学本科毕业设计 2 第一章 镗床相关概述 1.1国内研究现状 镗床作为常用机床,我国投入了巨大精力进行研发。我国镗床虽然在结构性能、 技术水平、产品质量等方面,都有很大提高。但是,与发达国家同类产品相比,还有 较大差距,首先是自主创新能力不够,当前多以仿制为主,或引进技术合作生产,缺 乏自主知识品牌的高档产品,往往关键的核心技术,关键的功能部件,还是从国外购 买。其次是产品质量,尤其是整机可靠性,还有较大差距,这也是用户最关注的问题 之一,影响了国产镗床的市场占有率。由于西方垄断势力的技术封锁,我国研发与生 产总体进度缓慢,但在“十五”期间,是我国机床工具行业发展最快的五年,通过引 进技术合作生产等形式,在新产品研发方面取得较大进展。在高速、高精度、自动化 程度、使用寿命及高稳定性等方面有较大突破。如:国产大型 IA5B 五轴联动数控卧 式镗床,主轴转速 100-12000r/min,快速移动速度 24m/min,定位精度±8um,重复 定位精度±4um。一些国内知名机床制造企业相继突破外国技术封锁,成功生产出了 具有自主知识产权的高性能的大型镗床,如江苏多棱数控机床股份有限公司(原常州 机床总厂)出品的大型五轴联动数控龙门镗铣床。 1.2国外研究现状 国外卧式镗床有突飞猛进的发展。其表现在于机床的结构、精度和寿命,以及生 产效率等方面都有很大的提高。在产品开发工作上,采用模块化设计和计算机辅助设 计等现代化设计方法,在确保产品设计质量和技术水平的前提下,产品品种大量涌现, 变型产品也越来越多,除可满足市场的需求外,还可获得了较大的经济效益。一些科 学技术比较发达的国家,已由生产卧式镗床转向生产更高水平的自动化机床,并已生 产和研制出更高一级的现代化水平的设备,从而为实现无人化工厂奠定了基础。国外 数控卧式镗床的演变过程有两种:一种是以普通卧式镗床为基础,配以数字控制系统, 而成为数控卧式镗床;另一种是与普通卧式镗床无关,独立设计而成。国外很多机床 公司都是由过去生产普通卧式镗床转而生产当代的数控卧式镗床的。很多机床厂家已 不生产一般的普通卧室机床,已将其扩散到发展中国家去生产,而把主要精力集中到 更高级的数控卧式镗床,并进行大量的科学研究工作因而取得了较大技术和经济利益。 3 将 汽 车 的 变 速 器 与 减 速 器 布 置 到 一 个 躯 体 中 , 这 两 种 机 构 一 体 化 的 装 置 叫 差 速 器 。 长春理工大学本科毕业设计 3 1.3镗床趋势及特点 随着社会的不断进步,机械加工技术的不断发展,古老的生产方式已不能完全适 应新形势的要求。比如,我们传统的通用机床,由于它为了适应各种零件的通用加工, 强调了加工范围的广泛性,使其万能性增大,随之带来的便是机床结构复杂,并且在 加工某一零件的某些加工表面时,使机床不能完全发挥出全部效能。为了克服通用机 床的弊端,工程技术人员便相应地推出了专用机床,以至于专用镗床。 镗床加工概述:由 于 制 造 武 器 的 需 要 , 在 15 世 纪 就 已 经 出 现 了 水 力 驱 动 的 炮 筒 镗 床 。 1769 年 J.瓦 特 取 得 实 用 蒸 汽 机 专 利 后 , 汽 缸 的 加 工 精 度 就 成 了 蒸 汽 机 的 关 键 问 题 。 1774 年 英 国 人 J.威 尔 金 森 发 明 炮 筒 镗 床 , 次 年 用 于 为 瓦 特 蒸 汽 机 加 工 汽 缸 体 。 1776 年 他 又 制 造 了 一 台 较 为 精 确 的 汽 缸 镗 床 。 1880 年 前 后 , 在 德 国 开 始 生 产 带 前 后 立 柱 和 工 作 台 的 卧 式 镗 床 。 为 适 应 特 大 、 特 重 工 件 的 加 工 , 20 世 纪 30 年 代 发 展 了 落 地 镗 床 。 随 着 铣 削 工 作 量 的 增 加 , 50 年 代 出 现 了 落 地 镗 铣 床 。 20 世 纪 初 , 由 于 钟 表 仪 器 制 造 业 的 发 展 , 需 要 加 工 孔 距 误 差 较 小 的 设 备 , 在 瑞 士 出 现 了 坐 标 镗 床 。 为 了 提 高 镗 床 的 定 位 精 度 , 已 广 泛 采 用 光 学 读 数 头 或 数 字 显 示 装 置 。 有 些 镗 床 还 采 用 数 字 控 制 系 统 实 现 坐 标 定 位 和 加 工 过 程 自 动 化 。 镗床主要是用镗刀在工件上镗孔的机床,通常,镗刀旋转为主运动,镗刀或工件 的移动为进给运动。它的加工精度和表面质量要高于钻床。镗床是大型箱体零件加工 的主要设备。 加工特点:加工过程中工件不动,让刀具移动,将刀具中心对正孔中心,并使刀 具转动(主运动)。 (1) 卧式镗床 镗床中应用最广泛的一种。它主要是孔加工,镗孔精度可达 IT7,表面粗糙度 Ra 值为 1.6-0.8um.卧式镗床的主参数为主轴直径。 (2) 坐标镗床 坐标镗床是高精度机床的一种。它的结构特点是有坐标位置的精密测量装置。坐 标镗床可分为单柱式坐标镗床、双柱式坐标镗床和卧式坐标镗床。 单柱式坐标镗床:主轴带动刀具作旋转主运动,主轴套筒沿轴向作进给运动。特点: 结构简单,操作方便,特别适宜加工板状零件的精密孔,但它的刚性较差,所以这种 结构只适用于中小型坐标镗床。 双柱式坐标镗床:主轴上安装刀具作主运动,工件安装在工作台上随工作台沿床 身导轨作纵向直线移动。它的刚性较好,目前大型坐标镗床都采用这种结构。双柱式 坐标镗床的主参数为工作台面宽度。 卧式坐标镗床:工作台能在水平面内做旋转运动,进给运动可以由工作台纵向移 动或主轴轴向移动来实现。它的加工精度较高。 长春理工大学本科毕业设计 4 (3)金刚镗床:特点是以很小的进给量和很高的切削速度进行加工,因而加工的工 件具有较高的尺寸精度(IT6),表面粗糙度可达到 0.2微米。 长春理工大学本科毕业设计 5 第二章 机床加工工艺分析 2.1机床的工艺任务 该机床用于加工如图 2-1 所示零件,T815 型汽车差速器体上 6-ø24 孔的03.54 精加工工序。加工条件是: ①加工前孔的尺寸精度为 ø23 mm;②工件材料为1.0 ZG310-57c;硬度为 156~217HBS; ③生产纲领为 18000 建/ 年,一班制生产。 2.2分析零件图 2.2.1零件的结构特点 该零件为阶梯式套筒零件。主要分为三段,小段外径为 ø95 mm 尺寸精度025.3 要求较高,是零件的设计基准,大端结构较复杂,在筒壁的圆柱面上有三个较大 的“方口”,被加工的 6 孔分布在筒壁的端面,轴向上被“方口”分隔为两层, (见图 2.1) 。 2.2.2被加工表面技术要求分析 工件上被加工孔 6-ø24 为 IT7 级精度,表面粗糙度为 R 3.2µm;孔的位03.54 a 置精度,按每两孔一组(孔距为 54.6±0.05mm) ,每组相位差 120°均布在 ø165.6±0.05mm 的圆周上,而 ø165.6±0.05mm 轴线对设计基准 ø95 mm 的轴线025.3 位置度为 ø0.08mm;每组孔还应与“方口”相对应。同一轴线上孔的同轴度要求为 ø0.025mm,各孔轴线还要保证对 ø95 mm 轴线的平行度在 ø0.08mm 范围内。025.3 2.3工艺方案分析 2.3.1确定加工方案 对于直径 ø23 mm的孔,采用拉、粗铰—精铰、半精镗—精镗等工艺都能达1.0 到 ø24 的尺寸精度和表面粗糙度 R 3.2µm的要求。但拉孔、铰孔都是自为基03.54 a 准加工,无法进一步提高孔德位置精度,而镗削可以通过镗模有效地提高孔间的 位置精度。因此,采用半精镗—精镗方案为宜 。]7[ 被加工孔的轴向实体尺寸较短(分别为 21mm和 25mm),可采用工序适当集中 地原则,将半精镗—精镗合并为一道工序,即在刀杆上安装两把镗刀,以此进给 完成半精镗—精镗的加工。这样可以简化加工过程。 长春理工大学本科毕业设计 6 2.3.2绘制工序图 根据基准重合的原则选择 ø95 mm 为定位基准,用被加工的 6 孔025.3 图 2-1 T815 型汽车差速器体 ø23 mm 中的一孔限制圆周方向的旋转,而用工件筒壁的阶梯面限制轴向1.0 的移动,构成一面两孔定位。 根据零件的结构特点及夹紧方向最好与切削力方向一致的原则,采用轴向夹 紧,夹紧点作用在大端“ 非方口 ”的实体部位。 长春理工大学本科毕业设计 7 工序图如图 2-2 所示 ]9[ 图 2-2 工序图 长春理工大学本科毕业设计 8 第三章 机床的总体方案设计 3.1确定机床的布局形式 ]10[ 对于批量较大的多孔加工专用机床一般设计多轴形式。该机床若能设计成 6 轴镗床最为理想。但由于零件上同组 2 孔距离较小,会给齿轮传动设计带来困难, 因此根据 6 孔位置分析,将机床设计为三轴为好。其余三孔可通过机床两工位加 工完成。 两工位三轴镗床的布局有两种形式。一种是立式回转工作台形式,如图 3-1a 所示;另一种是卧式移动工作台形式,如图 3-1b 所示。两种布局形式相比,立式 布局具有占地面的小、投资少、加工时排屑容易和便于操作等优点。另外立式布 局能避免镗杆因自重对加工精度的影响,有利于保证加工质量, 图 3-1 两工位三轴镗床 3.2确定机床传动方案 3.2.1机床的主传动及进给传动 由于镗床主运动与进给运动不需要严格的相对运动关系,所以采用分开传动 的方案。主运动采用机械传动,由电动机驱动主轴旋转。进给运动采用液压传动 方式,即由液压传动使镗头作直线运动 。]5[ 3.2.2回转工作台及夹具传动 该机床采用液压传动完成工作台的抬起、转位、定位、夹紧以及夹具的松开 长春理工大学本科毕业设计 9 和夹紧等动作。他们与镗头的进给传动统一成一个传动系统,达到联合控制,协 调动作。机床的传动示意图见图 3-2。 3.3确定运动参数和动力参数 3.3.1确定切削量 图 3-2 三轴镗床传动示意图 根据该工序的加工余量合理分配给半精镗背吃刀量 a =0.35mm,精镗背吃刀1p 量 a =0.1mm;切削速度以满足精镗为主,参考表 1-5 确定2p v=90m/min, ƒ =0.1mm/ r,0 则主轴转速 min/194in/241.3900rrDvn 镗头每分进给量 ƒ= ƒ n=0.1×1194r/min=119.4mm/min0 长春理工大学本科毕业设计 10 3.3.2确定机床动力参数 3.3.2.1主运动电机功率的确定 首先计算每根主轴的主切削力,计算公式如下式中 F —圆周力(N)'z —背吃刀量(mm)pa ƒ —进给量(mm/r)r HBS—布氏硬度。 将有关参数带入,则 F =35.7×0.35×0.1 ×197 N=117N'z 75.075.0 镗头主切削力: =3F =3×117N=351Nz' 机床切削功率: P= = kW=0.52kW60vZ09351 电动机功率计算: kWPd6.9.2 考虑提高切削用量的可能性,选择功率稍大一些的电动机。查寻得电动机的 型号为 Y90S-4,电动机的转速 ,功率min/140rnd kPd1. 3.3.2.2确定进给运动液压缸牵引力 根据手册可知 进行计算。bmGaq FF 镗头切削阻力 F 的计算(按切削力计算公式) NHBSfarpq 67.1971.035.21.035.652. .'  镗头摩擦阻力 镗头重力 GF 长春理工大学本科毕业设计 11 在这里 为镗头与平衡块的重力差。立式机床一般都要为垂直运动部件配置GF 平衡块。其重量为运动部件重量的 70%~80%。本例估算机床运动部件重量为 1600㎏,按运动部件的 80%取平衡块重量为 1280㎏,则 =( 1600-1280)×9.8N=-3136NGF 负号表示重力方向与运动方向相同。 镗头惯性阻力 的计算,按 计算,式中 G=1600-1280=320㎏,a tvgGFa Δv 取镗头的快速运动速度 v =5m/minΔt=0.35s块 NFa 396.1603.58.920 密封阻力 :取m1. 背压阻力 :暂不考虑bF 液压缸的牵引力为 F=111.667-3136+11.396+0.1F 0.9F=-3012.94N F=-3347.7N F 负值表示牵引力方向与进给方向相同。根据牵引力的方向和大小可设计进 给液压缸。液压传动系统的设计具体过程参考 ][G 3.4绘制加工示意图 3.4.1选择刀具 根据工件的材料和硬度选择 YT15 硬质合金镗刀头。由于镗杆的直径较小 (﹤ø23mm) ,因此应选择尺寸较小的镗刀体,取其截面尺寸为 6mm×6mm。 3.4.2确定导向装置 由于镗杆的速度较高,v=90/min,故确定为旋转导向。考虑镗杆尾部与机床 主轴为刚性连接,故采用前置单导向的形式。 长春理工大学本科毕业设计 12 3.4.3确定镗杆的结构及尺寸 3.4.3.1镗杆结构及其直径 镗杆前端在导向套中移动,因此表面有油槽,以便润滑。导向套的配合为 ø 。半精镗与精镗的轴向距离为被加工孔的长度; 取 25mm。为了增加镗刀头562gH 的伸出长度,在刀具的安装处采取削边形式,镗杆尾部通过接盘与端面键与主轴 联接。镗杆尾部有定位孔,他与主轴前端的定位圆柱形成精密的配合(ø ) ,6740jsH 以保证镗杆与主轴的同轴度。 3.4.3.2确定镗杆的轴向尺寸 导向装置的设计要求开始加工时镗杆伸入导向装置的长度应小于镗杆直径, 这里取 37mm。根据这一要求可以计算出半精镗刀至导杆前端尺寸: 37mm(镗杆伸入长度)+5mm(切入长度)+129mm(孔的轴向尺寸) +40mm(工件与导向装置距离)=211mm 半精镗刀至镗杆尾部尺寸: 25mm(两镗刀的距离)+5mm(切入长度)+129mm(孔的轴向距离) +50mm(结构需要尺寸)=209mm 故镗杆的轴向尺寸:L=( 211+209)mm=420mm 3.4.3.3确定加工循环 根据工件结构确定镗头的工作循环为:原位→快进( )→工进( )→快1S2S 进( )→工进( )→快退( ) 。计算各阶段行程如下:3S4S0Sm396)1823(1  (式中 303 为装卸工作时镗杆轴端至夹具的距离) S5)5(2 m4810793S6)52(4 长春理工大学本科毕业设计 13 + + + =(396+56+58+60)mm=60mm0S123S4 根据以上设计画出的加工示意图见图 3-3 3.5绘制机床联系尺寸图 3.5.1确定机床高度尺寸 装料高度 因机床为单机生产,不受车间滚道高度等限制,主要考虑工人操 作方便,确定为 960mm。 夹具高度 按夹具设计高度(见图 4-11)为 310mm。 回转工作台高度 按回转工作台设计高度(图 4-9)为 250mm 底座高度 (960-310-250﹚mm=400mm 镗头总行程 (20+560+50)mm=630mm 垂直导轨长度 800mm(镗头长度)+630mm+40mm(导轨备量)=1470mm 镗头与夹具定位面距离 (158+75)mm=233mm 结构需要尺寸 397mm 机床总高度为 960mm+233mm+1470mm-40mm+397mm=3020mm 3.5.2确定机床正面宽度尺寸 夹具正面宽度 420mm 长春理工大学本科毕业设计 14 图 3-3 加工示意图 回转工作台 根据夹具尺寸确定为 710mm 底座正面宽度 根据回转工作台尺寸,并考虑容屑槽宽度,确定为 1000mm 立柱正面宽度 根据垂直导轨宽度尺寸,确定为 520mm 3.5.3机床侧面尺寸 镗头中心至立柱安装面距离等于镗头中心高与导轨高度、调整垫高之和,即 300mm+180mm+40mm=520mm 立柱侧宽:考虑立柱应有足够刚度,确定为 815mm 长春理工大学本科毕业设计 15 底座侧宽:根据立柱侧宽的尺寸及底座的结构需要,确定为 1750mm 机床的联系尺寸图见图 3-4 图 3-4 机床联系尺寸图 1-底座 2-立柱 3-垂直导轨 4-镗头 5-操纵台 6-工件 7-夹具 8-回转工作台 3.6 编制生产率计算卡 原始数据的确定:装卸工件时间 将其分解为人工装干工件、人工插销定位、 机床夹紧、人工拨销及人工卸工件时间。通过对动作的实测,分别确定为: 0.8min、0.3 min、0.2 min、0.1 min、及 0.8 min 全年总工时 按每周五天工作日,每天 8h,全年为 2032h。 工作台一次回转时间 取 0.3 min 加工及快进、快退时间 按所选取的切削用量及加工示意图计算。 表 3-1 为编制的该机床生产率计算卡。 长春理工大学本科毕业设计 16 表 3-1 机床生产率计算 第四章 主要部件设计 图号 T815-2212031 毛坯种类 铸件 名称 中差速器体 毛坯质量 10.45㎏工 序 材料 ZG310-570 硬度 156 ~217HBS 工序名称 精镗 工序号 12 工 时序 号 工 步 名 称 工 件 数 量 加 工 直 径 ﹙m m) 加 工 长 度 ﹙m m) 工作 行程 ﹙m m) 切削 速度 (m/ min ) 转速 (r/mi n) 进给 量 (m m/r ) 进给 速度 (m/ min) 机加 工时 间 (min ) 辅助 时间 (min ) 总体 (m in) 1 人工装工件 1 0.88 0.88 2 人工插销角向定 位 0.3 0.3 3 夹具夹紧 0.2 0.2 4 人工拨销 0.1 0.1 5 镗头快进 396 5 0.08 0.08 6 镗头工进 Ø23.8 Ø24 21 56 90 1194 0.1 0.1194 0.47 0.47 7 镗头快退 48 5 0.01 0.01 8 镗头工进 Ø23.8 Ø24 25 60 90 1194 0.1 0.1194 0.50 0.50 9 镗头快退 560 5 0.11 0.11 10 回转台抬起、落 下、转位、夹紧 0.3 0.3 11 镗头快进 396 5 0.08 0.08 12 镗头工进 Ø23.8 Ø24 21 56 90 1194 0.1 0.1194 0.50 0.50 13 镗头快进 46 5 0.01 0.01 14 镗头工进 Ø23.8 Ø24 25 60 90 1194 0.1 0.1194 0.50 0.50 15 镗头快退 560 5 0.11 0.11 16 回转台抬起、落 下、转位、夹紧 0.3 0.3 17 夹具松开 0.2 0.2 18 人工卸工件 0.8 0.8 总计 5.42min 单件工时 5.42min 机床生产率 11.07 件/h 备 注 机床负荷 76% 长春理工大学本科毕业设计 17 4.1传动件设计 4.1.1确定主传动传动方式及传动性 根据镗床主轴的分布位置选择如图 3-1 所示的外啮合式齿轮传动方式。 工艺要求主轴转速 ,电动机转速 ,因min/194321rnmin/140rnd 此传动比为 7.40i 4.1.2确定齿轮模数 m及齿数 z 参考同类镗床经过类比分析,取齿轮模数 m=2.5mm。 按如下关系式可求出齿轮齿数。 Azmi2)(01 式中 、 电动机齿轮齿数和主轴齿轮齿数0z1 A – 啮合齿轮中心距(mm) 将 代入上式得 17.i 017.z 代入式上式得 8.22).(50z .1.70z 5.3 将 代入式上式得5.30z 7.351.01z 长春理工大学本科毕业设计 18 圆整后取 、 。30z61z 4.1.3主轴箱主轴孔坐标尺寸的确定 (图 3.2) 图 4-1 三轴镗床主轴箱齿轮传动方式 图 4-2 主轴孔的坐标尺寸 4.1.3.1求坐标的基本尺寸 mx7069.18.230cos1y4in 4.1.3.2计算主轴坐标尺寸公差 因为 212yxA 对上式取微分,并以微小增量 代替微分得增量关系式y、、 xA1122 令 ,并查中心距 A 的偏差2yx 则 myx018.4.170.)25(821  即为 的上下偏差,主轴的坐标尺寸为1y、x 长春理工大学本科毕业设计 19 mx018.7.1y.4 同样可求出其它各轴的坐标尺寸分别为 mx018.7.3y.402xmy5.82 以上是主轴孔的理论坐标尺寸,考虑到主轴安装误差及在加工中的变形,并 考虑到坐标镗床的经济加工精度,将三主轴孔位置公差压缩为 ,故主轴m01. 孔的位置坐标尺寸为 mx01.7.1y.4x01.7.3my.402xy1.8 4.1.4确定齿轮几何尺寸 由于理论中心距与实际中心距不等,所以应采用角变位计算。其计算过程及 结构见表 4-1. 表 4-1 齿轮几何尺寸计算 长春理工大学本科毕业设计 20 已知条件:模数 m=2.5mm 压力角 =20 齿顶高系数 f =1 径向间隙系数 实际中心距 025.0C A=82.8mm 电动齿轮齿数 镗床主轴齿轮齿数 =3630z1z 几 何 参 数序 号 名称代号 计算公式 小齿轮 大齿轮 a 1 理论中心距 A 0 210zmA mAo 5.823605.2 2 啮合角 0cos 9.cs8.s '340 3 变位系数和 0149.263.:)(tan'10ivivz查 表 127.)0163(72 4 变位系数 10、 10 根据选定的变位制加 以分配 04.6.1= 5 中心距变化 系数 0A 2.05.8 6 齿顶高降低 系数   7.1 7 齿顶高 eh)(101fme mhe 6.2)0.64.(5210  8 全齿高 h 20Cfh=2.5(2 1+0.25-0.007)mm=5.6mm 9 齿根高 1eihhii 3)6.25(10 10 分度圆直径 fdmzdfmdf 903.71 11 齿顶圆直径 e efeh2e 2.5)6.2(8510 12 齿根圆直径 idifidmdi 84)390(971 长春理工大学本科毕业设计 21 4.1.5齿轮的结构 主轴齿轮见图 4-3 图 4-3 主轴齿轮 4.2主轴组件设计 4.2.1确定主轴直径 根据镗杆尾部接盘结构,主轴前端也为接盘形式。其直径取 。m90 据此确定主轴前支承轴颈 。后支承轴颈根据mD651 的关系,取 ,中间过渡直径(平均直2.~.45)8.0~7(12D52 径)取 D=60mm。 4.2.2确定主轴前端结构 主轴接盘前面有短柱与镗杆尾部配合;接盘端面有两精密键槽,以传递转矩; 主轴前端与主轴箱的密封采用油沟与毛毡圈联用的形式;前轴承距接盘前端面为 50mm。 4.2.3选择主轴支承的配置形式 根据精镗主轴的特点,承受的轴向力、径向力都较小,主轴转速较高 长春理工大学本科毕业设计 22 (1194r/min) ,按表得,选择表中 R 的基本配置形式,支承轴承为角接触球轴承。 由于机床的三根主轴距离较近,为了缩小支承的径向尺寸,前、后都选用特轻系 列轴承。根据前后支承轴颈,从轴承手册中查出前支承轴承为 7013AC,后支承 为 7011AC。为了增加支承刚度特别考虑前支承对主轴刚度影响较大,因此,在 前支承的两个轴承中间再加装一个相同型号的轴承,则主轴支承成为如图 4-5 所 示的形式。 图 4-5 主轴支撑的配置形式 查询得 ,前支撑选择/P4 级精度,后轴选择/P5 级精度。 4.2.4确定主轴的支撑跨距 按主轴支撑的配置形式和加工示意图画出如图 4-6 所示的主轴支撑简图。 图 4-6 主轴支承跨距计算图 查询得计算 e 值,查轴承手册得 7000AC 系列轴承接触角 α=26° 则 mdm12.026tan5.8ta2 取 e=20mm 由加工示意图计算 a 值 a=﹙25+5+129+50+50+18÷2-20﹚mm=248mm 查询得前轴承(7013AC)的刚度为 ,后轴承(7011AC )的mNKA/105 刚度为 ,求出 值:mNKS/92SA4.92S 长春理工大学本科毕业设计 23 计算综合变量值 η:因为主轴为实心轴,故惯性矩为 44 463580601.3mDI  计算综合变量值 083.2410563.3aKEI 按 查询得08.14.、BAK 3.10al 所以 ml 4.2.2480 考虑到在最佳跨距附近主轴的柔度变化不大,同时选取有关参数,特别是 和 值时不可避免的有误差,此处还应考虑到由于轴承的径向跳动引起的主AKB 轴端部的径向跳动将随跨距的减小而加大。因此选取的跨距宁肯比算出的 大一0l 些。实际支承跨距选 333mm 见主轴箱部件图(图 4-7) 。 4.2.5主轴传动齿轮的布置及轴承预紧 根据传动示意图(图 3-2) ,齿轮布置在主轴尾端,可减小电动机轴的悬伸长 度,同时也要使齿轮距离支承点尽可能近,以减小主轴尾部的悬伸长度。 主轴轴承的预紧采用图 12-8b 的方式,根据机床主轴的要求,采用轻预紧。 从表中查得预紧力分别为 430N 和 420N。再按图 12-9b 的装置确定出隔套的厚度 差 。l 4.2.6绘制主轴箱部件图及主要零件图 综合上述过程设计的镗床主轴箱部件如图 4-7 所示。 主轴零件如图 4-8 所示。 4.3回转工作台设计 4.3.1尺寸参数的选择 长春理工大学本科毕业设计 24 根据夹具(草图)外廓尺寸,按表得确定回转工作台直径 D=630mm,高度 H=250mm。 4.3.2回转工作台定位方式的选择 考虑圆柱销和菱形销制造较容易,定 长春理工大学本科毕业设计 25 图 4-7 主轴箱部件装配图 位精度可通过配作两定位元件上的销孔进一步提高,因此采用圆柱销和菱形 销定位。 4.3.3传动方式的确定 根据传动示意图确定的方案见图 3-2,工作台的抬起、回转、定位、落下均 由液压传动完成。液压缸的设计可按相关资料进行。 长春理工大学本科毕业设计 26 图 4-8 主轴 回转工作台的部件图如图 4-9 所示。 长春理工大学本科毕业设计 27 图 4-9 回转工作台 1 固定齿轮 2 空套齿轮 3 活塞齿条 4 液压缸上腔油道 5 控制杆 6 菱形销 7 工作台 8 工作台升降活塞 9 液压缸下腔油道 10 圆柱销 11 上定位盘 12 下定位盘 4.3.4定位盘的设计 定位盘是回转工作台的定位元件。它的加工及其与工作台的装配质量直接影 响回转工作台的分度精度,因此在设计定位盘时应合理确定其精度。回转工作台 中的上定位盘的各项精度如图 4-10 所示。 长春理工大学本科毕业设计 28 4.4夹具部件图 见图 4-11。 夹具设计过程见相关资料。 图 4-10 上定位盘 长春理工大学本科毕业设计 29 图 4
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