本科生畢業(yè)論文差速器殼體鉆、銑加工機床設(shè)計Thedesigningofdrillandmillingmachinefordifferentialshell摘要應(yīng)用組合機床加工大批量零件，快捷高效，生產(chǎn)效率高是機械加工的開展方向。本次設(shè)計的任務(wù)是針對差速器殼體零件端面加工要求設(shè)計專用機床，實現(xiàn)鉆銑復(fù)合加工。要求結(jié)合零件結(jié)構(gòu)設(shè)計加工工藝，組合鉆銑工裝設(shè)計，液壓控制系統(tǒng)設(shè)計，組合機床設(shè)計。在工藝制定過程中，通過生產(chǎn)批量的分析確定差速器殼體的加工方案，并尋求最正確的工藝方案，借此說明了工藝在生產(chǎn)工程中的重要性；在組合鉆銑工序中，結(jié)合差速器外殼特點，設(shè)計專業(yè)組合機床，結(jié)合具體實例和設(shè)計經(jīng)驗，闡述通用件的選取及專用部件的設(shè)計計算，并采用CATIA軟件進行三維建模；在液壓控制系統(tǒng)設(shè)計過程中，以立式銑削機床為對象，依據(jù)液壓系統(tǒng)設(shè)計原理，擬出合理的液壓系統(tǒng)圖，并結(jié)合PLC系統(tǒng)特點，編寫PLC液壓系統(tǒng)程序，實現(xiàn)機床自動化，高效化。關(guān)鍵詞：組合機床多軸箱工藝液壓傳動PLCAbstractThispaperintroducesthedesignoftheboxjointpartofcardingmachinedrillcombinationmachine，whichiswidelyusedforitshighefficiency.Themissionisdesignedforend-processingdifferentialshellpartsdesignedformachinetools,anddrillingmillingcomplexprocessing.Thisdesigntaskincludesfourparts:workingoutprocessingtechnologyofjointpartofDifferential,designandassembleofmainspindlebox,designhydrauliccontrolparts,designcombinationmachinetool.Duringprocessplanning,definetheproductiveprocessofjointpartofDifferentialandfindoutthebestprocessplanbyanalyzingproductionlot,whichshowprocessplanningisveryimportantinproductprocess;Incombinationdrillingmillingprocesses,withthedifferentialhousingcharacteristics,designthemachineprofessionalportfolio,withspecificexamplesanddesignexperience,describetheselectionofgenericandexclusivepartsofthedesign,useCATIAthree-dimensionalmodelingsoftwaretomodelthedesign.Inthehydrauliccontrolsystemdesignprocess,withtheverticalmillingmachine,basingonthehydraulicsystemdesignprinciple,drawareasonablehydraulicsystemplans，andwithPLCfeatures,ProgrammingHydraulicControlforPLC,toimprovemachineantomationandefficient.Keywords:CombinationMachineMulti-axleboxTechnologyHydraulictransmissionPLC目錄第一章引言 11.1本課題研究的提出背景和意義 1國內(nèi)外開展現(xiàn)狀 1世界汽車行業(yè)開展現(xiàn)狀 1中國汽車行業(yè)的開展現(xiàn)狀 21.3本論文的主要內(nèi)容 3第二章工藝方案的擬定 4基準面的選擇 4粗基準的選擇 4精基準的選擇 4制訂工藝路線 4第三章專業(yè)組合機床的設(shè)計 6專業(yè)組合機床的歷史及優(yōu)點 6組合機床設(shè)計方案 73.3CATIA三維軟件建模草圖 9鉆床局部設(shè)計 93.4.1刀具選擇 93.4.2切削用量的選取： 10功率和電機計算及確定 10工作行程確實定 11主軸箱設(shè)計 12通用鉆削主軸 13齒輪的選擇 13齒輪、主軸及鍵的校核 14銑床局部設(shè)計 15銑削頭系統(tǒng)設(shè)計 15銑削機床傳動設(shè)計 16電機型號的選擇 17帶傳動設(shè)計 17動力滑臺的選取 19液壓滑臺和機械滑臺的特點 19鉆削機床滑臺與銑削機床滑臺 20第四章PLC控制液壓系統(tǒng)設(shè)計 21銑床液壓機構(gòu)和電器控制設(shè)計 21液壓滑臺液壓機構(gòu)設(shè)計 224.3銑削頭讓刀機構(gòu)和加緊機構(gòu)設(shè)計 23總結(jié) 26參考文獻 27致謝 28附錄 29第一章引言1.1本課題研究的提出背景和意義差速器的作用差速器就是一種將發(fā)動機輸出扭矩一分為二的裝置，允許轉(zhuǎn)向時輸出兩種不同的轉(zhuǎn)速。當汽車轉(zhuǎn)向時，車輪以不同的速度旋轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)彎時，每個車輪駛過的距離不相等，即內(nèi)側(cè)車輪比外側(cè)車輪駛過的距離要短。因為車速等于汽車行駛的距離除以通過這段距離所花費的時間，所以行駛距離短的車輪轉(zhuǎn)動的速度就慢。同時需要注意的是：前輪較之后輪，所走過的路程是不同的。

對于后輪驅(qū)動型汽車的從動輪，或前輪驅(qū)動型汽車的從動輪來說，不存在這樣的問題。由于它們之間沒有相互聯(lián)結(jié)，它們彼此獨立轉(zhuǎn)動。但是兩主動輪間相互是有聯(lián)系的。因此一個引擎或一個變速箱可以同時帶動兩個車輪。如果你的車上沒有差速器，兩個車輪將不得不固定聯(lián)結(jié)在一起，以同一轉(zhuǎn)速驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。這會導(dǎo)致汽車轉(zhuǎn)向困難。此時，為了使汽車能夠轉(zhuǎn)彎，一個輪胎將不得不打滑。對于現(xiàn)代輪胎和混凝土道路來說，要使輪胎打滑那么需要很大的外力，這個力通過車橋從一個輪胎傳到另一個輪胎，這樣就給車橋零部件產(chǎn)生很大的應(yīng)力。有上述可知，差速器是現(xiàn)在汽車不可或缺的一個重要組成局部。所以汽車工業(yè)的開展對差速器的開展有著決定性的影響。世界汽車行業(yè)開展現(xiàn)狀由于受全球金融危機的影響，北美市場第一次所有汽車公司的銷量都出現(xiàn)下滑，整體市場平均下滑26.6%，創(chuàng)下了50年來的最驚人紀錄。克萊斯勒、福特、豐田、本田、通用、日產(chǎn)、奔馳、現(xiàn)代、群眾、寶馬無一幸免。隨著金融危機的愈演愈烈，汽車行業(yè)所遭遇的不再僅僅是汽車消費信貸的壞賬，更糟糕的是，美國汽車市場銷售量下滑愈甚，2021年9月的新車銷售量相比去年同期減少了26.6%，為美國市場17年來的最低水平。其中，美國三大汽車公司福特汽車、克萊斯勒、通用公司降幅分別為35%、33%、16%。一向表現(xiàn)穩(wěn)健的豐田、本田也分別下降32%、24%。即使如保持增長的日產(chǎn)和戴姆勒-奔馳，9月也驟降37%和8.4%，現(xiàn)代汽車、群眾汽車和寶馬汽車的銷量也均超過10%的降幅。雖然金融危機對汽車行業(yè)的影響較大，但是每一次危機都會促使技術(shù)的變革。當今世界汽車呈現(xiàn)四大開展趨勢：首先是環(huán)保化。據(jù)統(tǒng)計，目前汽車尾氣排出的二氧化碳占全球二氧化碳排放量的20%-30%；在一些興旺國家，汽車排放已占大氣污染的30%-60%。因此，新能源化就成為未來汽車技術(shù)開展的一大追求。為真正實現(xiàn)零排放，國際間電動車的開發(fā)研究方興未艾，其中最具開展前景的是燃料電池動力電動車。

其次是輕量化。國外研究說明，一般轎車重量減輕10%，可減少6%的燃油消耗。目前，歐洲汽車制造商提出一項環(huán)保目標，即實現(xiàn)乘用車平均二氧化碳排放量降低30%，這相當于在目前平均整車重量的根底上降低車重的一半。

其三是平安性能的提高。目前，汽車除了配備ABS系統(tǒng)、平安氣囊等被動平安系統(tǒng)外，還要求車身具有良好的防碰撞性。如通過發(fā)動機艙碰撞時構(gòu)件材料的變形，吸收主要的碰撞能量，從而到達保護駕駛乘客區(qū)的平安。其四是多品種、少批量化。今后的汽車不再是簡單的代步工具，而更注重休閑、個性的人性化設(shè)計。為適應(yīng)這一需求，各大汽車廠商不斷推出符合不同消費群體的新車型，目前的大批量生產(chǎn)相對會減少。中國汽車行業(yè)的開展現(xiàn)狀金融危機對國內(nèi)汽車企業(yè)的影響主要表現(xiàn)在兩個方面：國內(nèi)汽車出口的壓力增加和國內(nèi)汽車銷售壓力增加。在汽車市場為買方市場的情況下，汽車企業(yè)只能適應(yīng)需求的變化，不同的是出口變化是來自國外消費者需求的變化，而內(nèi)需變化是來自國內(nèi)消費者需求的變化。在日益全球化的經(jīng)濟中，汽車出口需求和內(nèi)需表現(xiàn)一致，銷量都在下滑。

由于國內(nèi)金融系統(tǒng)比擬封閉，且國內(nèi)金融機構(gòu)購置的金融資產(chǎn)占全部資產(chǎn)的份額較低，故金融危機無法通過我國的金融渠道影響到我國的汽車產(chǎn)業(yè)：受金融危機影響，美國帶動全球經(jīng)濟形勢惡化，進而會抑制中國汽車的出口。在這種大環(huán)境下，呈現(xiàn)出良好勢頭的中國汽車出口也未能幸免。2021年8月，中國汽車出口表現(xiàn)較為低迷，2021年8月中國汽車出口57531輛，環(huán)比7月減少18％。中國汽車出口銷量迎來了近幾年來少見的月度負增長。長城汽車宣傳部部長商玉貴介紹，長城原定今年出口目標是7萬輛，但目前來看能到達6萬輛就已經(jīng)不錯。奇瑞汽車總經(jīng)理助理金弋波也表示，完成全年目標比擬困難。造成出口增長放緩的原因之一是俄羅斯市場的表現(xiàn)與預(yù)期相差甚遠。

雖然金融危機對中國汽車業(yè)的影響比擬大，但隨著居民收入水平的提高,居民和社會對汽車的需求持續(xù)增長,汽車開始走進千家萬戶,汽車工業(yè)也逐漸成為我國的支柱產(chǎn)業(yè),為經(jīng)濟的迅速開展做出了巨大奉獻。在興旺國家早已步入成熟期的汽車產(chǎn)業(yè)，銷量年均增速普遍只有2-3%，但在中國汽車產(chǎn)業(yè)表達出更多的是產(chǎn)業(yè)成長期的快速增長特征。自2001年以來汽車總銷量總體上保持了良好的開展勢頭，至2006年底實現(xiàn)了年均25.01%的增長速度。同期汽車銷售收入與利潤總額的年均增幅分別到達了53.87%和62.89%，更是遠遠超過了銷量平均增速，其主要原因是銷售金額和利潤額高的中高檔汽車規(guī)模擴張速度更快。不過，隨著04年宏觀調(diào)控的實施，產(chǎn)能集中釋放下產(chǎn)能利用率下降、價格戰(zhàn)頻發(fā)，汽車產(chǎn)業(yè)利潤總額在總銷量和銷售收入環(huán)比增加的情況下反而首次下降，不過在06年汽車產(chǎn)業(yè)再次步入了一個良性的快速增長期。從2001年至2007年汽車各子行業(yè)銷量的開展態(tài)勢來看，隨著人均GDP增長的消費升級推動，轎車子行業(yè)和大型客車銷量總體上保持了較高的增長速度，年均增速分別到達了39.63%和22.64%。改革開放以來,我國汽車產(chǎn)量世界排名從第八位上升到第四位,成為重要汽車生產(chǎn)大國;我國汽車工業(yè)增加值占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比重由0.97%上升到1.56%,成為拉動國民經(jīng)濟增長的支柱產(chǎn)業(yè)。又據(jù)工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計,2006年1月到7月,汽車全行業(yè)完成工業(yè)總產(chǎn)值3723.82億元,同比增長29.44%。汽車行業(yè)作為國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)的地位越來越突出,成為名副其實的領(lǐng)頭羊。因此,汽車行業(yè)及其內(nèi)部企業(yè)開展經(jīng)營績效的好壞直接影響到國家經(jīng)濟的開展。1.3本論文的主要內(nèi)容按照畢業(yè)設(shè)計題目要求，本文從四個方面差速器殼體的加工工藝、組合鉆銑機床的方案選擇、液壓控制系統(tǒng)設(shè)計、組合機床設(shè)計對差速器殼體的制造做了詳細的闡述，簡要說明了現(xiàn)代制造工藝和制造設(shè)備與差速器的關(guān)系。第二章工藝方案的擬定差速器外殼材料為QT420-10，球墨鑄鐵中的石墨呈球狀，具有很高的強度，又有良好的塑性和韌性，其綜合性能接近鋼，鑄性能好，本錢低廉，生產(chǎn)方便，工業(yè)中廣泛應(yīng)用。由于年產(chǎn)量為1000件，屬于中批生產(chǎn)的水平，而且零件輪廓尺寸不大，故可以采用砂型機械造型。加工差速器殼體的端面及端面上的12個的孔可以使用普通機床多工位加工也可以使用組合機床進行復(fù)合加工。但是在現(xiàn)在汽車行業(yè)對差速器精度及加工效率要求越來越高的條件下，使用組合機床可以在保證投資效率的前提下提高加工精度和加工效率。本課題選擇設(shè)計組合機床加工差速器端面和端面上的12個的孔以及上端面孔基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否那么，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。粗基準的選擇按照有關(guān)的粗基準選擇原那么〔保證某重要外表的加工余量均勻時，選該外表為粗基準。假設(shè)工件每個外表都要求加工，為了保證各外表都有足夠的余量，應(yīng)選擇加工余量最小的外表為粗基準，假設(shè)工件必須保證不加工外表與加工外表之間的尺寸或位置要求，如壁厚均勻，先取不加工外表做粗基準〕可以取鑄件的大端作粗基準加工小端面，再以小端面為基準加工大端面，也可以取鑄件的兩個凸臺作為粗基準，先加工好端面和要求不高的ф200外圓。精基準的選擇按照有關(guān)的精基準選擇原那么〔互為基準原那么；基準統(tǒng)一原那么；可靠方便原那么〕，對于本零件，外圓和內(nèi)圓兩組加工外表相互之間有一定的精度要求，內(nèi)圓粗加工時可以先選擇加工好的端面作為加工基準，再以粗加工好的內(nèi)圓外表為基準粗加工外圓外表，然后以粗加工好外圓外表為基準精加工內(nèi)圓，最后再以基準精加工好的內(nèi)圓精加工外圓。后面加工零件肩上的行星輪軸孔可以用夾具以大端面為基準銑出兩側(cè)平面，再用專用夾具以端面和平面為基準加工孔。制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當是使零件的幾何形狀、尺寸精度以及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為中批生產(chǎn)的條件下，考慮采用普通機床配以專用夾具，多用通用刀具，萬能量具。局部采用專用刀具和專一量具。并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)本錢盡量下降。綜合考慮工藝路線制定如下表2-1工藝路線序號工序名稱加工內(nèi)容外表精度加工方法加工機床1鑄造2熱處理退火3銑工件上端面銑4鉆上端面孔鉆5上端面倒角6車外側(cè)外表車7鉆兩側(cè)面孔M22鉆專業(yè)機床8小孔外圓倒角9車底面上端面車10銑底面銑專業(yè)機床11鉆底面12孔鉆專業(yè)機床12鏜工件內(nèi)部孔M50精鏜專業(yè)機床13鉆內(nèi)部小孔M4鉆14空腔內(nèi)部倒角15底部內(nèi)圓倒角16車上端面外圓車第三章專業(yè)組合機床的設(shè)計專用設(shè)備之組合機床組合機床是以通用部件為根底，配以按工件特定形狀和加工工藝設(shè)計的專用部件和夾具，組成的半自動或自動專用機床。組合機床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標準化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計和制造周期。因此，組合機床兼有低本錢和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動生產(chǎn)線。組合機床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具與工件的相對進給運動，來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進給運動，也可實現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。二十世紀70年代以來，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和刀具自動補償技術(shù)的開展，組合機床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達毫米／1000毫米，外表粗糙度可低達～微米；鏜孔精度可達IT7～6級，孔距精度可達～微米。專用機床是隨著汽車工業(yè)的興起而開展起來的。在專用機床中某些部件因重復(fù)使用，逐步開展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機床。最早的組合機床是1911年在美國制成的，用于加工汽車零件。初期，各機床制造廠都有各自的通用部件標準。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修，1953年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機床制造廠協(xié)商，確定了組合機床通用部件標準化的原那么，即嚴格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。通用部件按功能可分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動力部件是為組合機床提供主運動和進給運動的部件。主要有動力箱、切削頭和動力滑臺。支承部件是用以安裝動力滑臺、帶有進給機構(gòu)的切削頭或夾具等的部件，有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺、分度鼓輪和往復(fù)移開工作臺等。控制部件是用以控制機床的自開工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺等。輔助部件有潤滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。為了使組合機床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組技術(shù)，把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺組合機床上加工，以提高機床的利用率。這類機床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機床和轉(zhuǎn)塔式組合機床。組合機床未來的開展將更多的采用調(diào)速電動機和滾珠絲杠等傳動，以簡化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。經(jīng)過查找相關(guān)資料及討論后，組合機床的可行性設(shè)計方案如下列圖方案一：方案二：方案三：方案評價：方案一：優(yōu)點:每個工位完成一道工序的加工，互不干擾，液壓進給系統(tǒng)較靈活。缺點：所需零件較多，三道工序有三條傳動鏈。方案二：優(yōu)點：傳動鏈較少，相應(yīng)零件較少，液壓進給系統(tǒng)較靈活。缺點：鉆床工位同時完成兩道工序的加工，定位精度要求較高。方案三：優(yōu)點：系統(tǒng)傳動鏈全部由機械結(jié)構(gòu)完成，減少了液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計。缺點：渦輪蝸桿傳動效率較低，電機較多，缺乏柔性。通過對上述三種方案的評價分析，結(jié)合差速器殼體的具體要求，經(jīng)綜合考慮，選擇方案二。1.3工位旋轉(zhuǎn)工作臺2.銑削機床3.鉆削機床遵循先面后孔加工。3.3CATIA三維軟件建模草圖圖3-1機床總體布局圖1銑床銑削頭2臥式液壓滑臺3臥式導(dǎo)軌4底座5鉆床多軸箱6立式液壓滑臺7立式導(dǎo)軌8立柱9立柱側(cè)底座圖3-2銑削頭內(nèi)部齒輪3.4.1刀具選擇技術(shù)分析孔的類型：螺紋孔精度等級H6光孔D40精度等級H6材料：灰鑄鐵硬度：HB156-197加工深度=8mm刀具選擇：一般的鉆頭類型決定于加工的性質(zhì)，被加工孔的位置，工件材料，生產(chǎn)批量及經(jīng)濟性。螺紋孔工序中的孔加工無特別要求，屬于直徑小、深度淺、生產(chǎn)批量大、材料為常用鑄鐵。光孔工序中的孔也無特殊要求，直徑中等﹑升度中等、生產(chǎn)批量大、材料為常用鑄鐵。參考?組合機床手冊?所述，兩工序都推薦使用標準高速錐柄麻花鉆。但采用這種鉆頭，由于其倒錐度大，鉆頭與鉆套間隙也較大，組合機床的位置精度較低，大約左右。假設(shè)想提高精度，可采用以下幾項措施：1〕適中選取導(dǎo)向套到工件外表距離及導(dǎo)套長度。2〕減少導(dǎo)向套和鉆頭間隙。3〕減少鉆頭的制造公差和倒錐度。此外，還可采用硬質(zhì)合金錐柄锪直柄麻花鉆，這可提高鉆頭的耐用度，但其切削速度要提高，走刀量也比高速鋼鉆頭低。3.4.2切削用量的選取：由于組合機床有大量刀具同時工作，為了使機床正常工作，不經(jīng)常停車換刀，而到達較高的生產(chǎn)率。所選擇的切削用量比一般通用機床的切削用量要低一些。總體上說：在采用多軸加工的組合機床的切削用量和切削速度要低一些。根據(jù)現(xiàn)有組合機床使用情況，多軸加工的切削用量比通用機床單刀加工的切削用量約30%左右。按下表高速鋼鉆頭切削用量表〔出自組合機床設(shè)計手冊〕差速器外殼硬度為HB156~197加工直徑為和40mm綜合考慮選用進給量f=0.4mm/rV=16~24m/min表3-1高速鋼鉆頭切削用量按下表組合機床切削用量計算途中推薦切削力和轉(zhuǎn)矩及功率表〔出自組合機床設(shè)計手冊〕表3-2組合機床切削用量計算途中推薦切削力和轉(zhuǎn)矩及功率表由F=26DfHB〔3-1〕T=10DfHB〔3-2〕得到=13137=按P=Tv/9740QUOTED〔3-3〕=0.7213kwP總=12*+=KW初選電機Y160L-6功率11kw電動機轉(zhuǎn)速n=97-1由Z1=60Z2=28，功率損耗系數(shù)為0.15，空載轉(zhuǎn)動系數(shù)為計算出傳動軸轉(zhuǎn)速V=21滿足V=16~24在本道工序加工過程中，采用組合機床進行加工，各動力頭工作情況一樣，故其工作循環(huán)也一樣：由于被加工孔無特殊要求，故采用圖示工作循環(huán)方式：圖3-3工作行程圖設(shè)計過程中注意的因素：工件為大批大量生產(chǎn)，加工效率要求很高，要求每次加工耗時少，因此。快進距離不宜過長。鉆孔過程中，無需考慮孔內(nèi)壁是否有直線痕或螺旋痕。每次鉆孔前至少在加工外表前3mm處開始工進。從而確定：工進距離L工=8+3=11mm考慮到大批量生產(chǎn)、導(dǎo)向原因等因素取快退距離L退=41mm多軸箱是組合機床的重要專用部件。他是根據(jù)加工示意圖所確定的工件加工孔數(shù)和位置、切削用量和主軸類型設(shè)計的傳動各主軸運動的動力部件。其動力來自通用的動力箱，與動力箱一起安裝于進給滑臺，可完成鉆、擴、鉸、鏜孔等加工工序。標準通用主軸箱箱體材料為HT200,前、后、側(cè)蓋等材料為HT150.按多軸箱體根本尺寸西類標準〔〕本設(shè)計使用的尺寸為400*400型，標準厚度180mm，由于立式的兼作油池用，前蓋的厚度為70mm，后蓋厚度為90mm。多軸箱的傳動設(shè)計，是根據(jù)動力箱驅(qū)動位置和轉(zhuǎn)速、各主軸位置及其轉(zhuǎn)速要求，設(shè)計傳動鏈，把驅(qū)動軸與各主軸連接起來，是各主軸獲得預(yù)定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。多軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求：1〕在保證主軸的強度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的條件下，力求使傳動軸和齒輪的規(guī)格、數(shù)量為最少。為此，應(yīng)盡量用一根中間傳動軸帶動多跟主軸，并將齒輪布置在同一排上。當中心距不符合標準時，可采用變位齒輪或略微改變傳動比的方法解決。2〕盡量不用主軸帶動主軸的方案，以免增加主軸符合，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活主軸符合較小、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跟主軸的傳動方案。3〕為使結(jié)構(gòu)緊湊，多周詳內(nèi)齒輪副的傳動比一般不要大于1/2，后蓋內(nèi)齒輪傳動比允許取至；盡量防止用升速傳動。當驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速較低時，允許先升速后在降一些，使傳動鏈前面的軸、齒輪轉(zhuǎn)矩較小，結(jié)構(gòu)緊湊，但空轉(zhuǎn)功率損失增加，故要求升速傳動比小于等于2；為使主軸上的齒輪不過大，最后一級通常采用升速傳動。4〕用于粗加工主軸上的齒輪，應(yīng)盡可能設(shè)置在第一排，以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形；精加工主軸上的齒輪，應(yīng)設(shè)置在第二排，以減少主軸端的彎曲變形。5〕多軸箱的內(nèi)具有粗精加工主軸時，最好從動力箱驅(qū)動軸齒輪傳動開始，就分兩條傳動線路，以免影響加工精度。6〕驅(qū)動軸直接帶動轉(zhuǎn)動軸數(shù)不能超過兩跟，以免給裝配帶來困難。按支承型式可分為三種1〕滾錐軸承主軸：前后支承均為圓錐滾子軸承。這種支承可承受較大的徑向和軸向力，且結(jié)構(gòu)簡單，裝配調(diào)整方便。2〕滾珠軸承主軸：前支承為推力球軸承和向心球軸承，后支承為向心球軸承或圓錐滾子軸承。因推力球軸承設(shè)置在前端，能承受單一方向的軸向力，適用于鉆孔主軸。3〕滾針軸承主軸：前后支承均為無內(nèi)環(huán)滾針軸承和推力球軸承。當主軸間距較小時采用。結(jié)合本次設(shè)計的主軸箱，由于中心傳動軸受兩個方向的軸向力，因此選用滾錐軸承主軸D1=35mm。其他12個轉(zhuǎn)動軸選用適于鉆孔的滾珠軸承主軸D2=15mm。3.4.7齒輪的選擇由于鉆床局部主要針對的主要是齒輪的選擇，而對傳動比和功率要求不高。在標準齒輪表中選取的任意組齒輪都會造成小齒輪之間的齒頂圓干預(yù)。所以需要將12個主軸分為2組，齒輪分為兩層。3.4.8齒輪、主軸及鍵的校核1〕齒輪模數(shù)校核：分析：傳動過程中，齒輪嚙合會產(chǎn)生很大的彎曲疲勞強度，在所有齒輪嚙合過程中，以傳動軸齒輪和主軸齒輪嚙合產(chǎn)生的應(yīng)力最大。因此選取動力頭齒輪進行模數(shù)計算：初選m=3=23=63校核〔3-4〕公式中：為載荷系數(shù)：使用系數(shù)，查取資料，取：動載系數(shù)，查取資料，取：齒間載荷分布系數(shù)，查取資料，取：齒間載荷分布系數(shù),查取資料，取=1.217T：傳遞扭矩；T1=95.5*105*P/n=95.5*105*11/970=108299m〔3-5〕選取齒寬系數(shù)=1、查表選為經(jīng)查表得=100MpamQUOTE2.56由于齒輪模數(shù)大小取決于彎曲強度所決定的承載能力。應(yīng)選取m=3>，完全滿足疲勞強度要求。因此所取齒輪模數(shù)滿足使用及性能要求。2〕軸的強度校核：從上述可知，各軸所能承受的扭矩：

軸112d=10=軸13d=30=經(jīng)查材料的許用應(yīng)力=60Mpa計算各軸所承受載荷的情況：根據(jù)公式可得軸112=11775主軸=317925由此可以得出，各軸實際承受的扭矩遠遠小于軸所能承受的扭矩最大值。因此其強度完全滿足要求。3〕主動軸上鍵的校核鍵長L=20鍵寬b=10鍵高h=8承受扭矩〔3-6〕經(jīng)校核，鍵滿足強度要求，滿足使用要求。經(jīng)過查閱?組合機床設(shè)計手冊??機械設(shè)計課程設(shè)計??組合機床圖冊?等資料，設(shè)計銑削頭如下列圖。圖3-6銑削頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)我設(shè)計的是滑套式銑削頭。銑削頭由主軸及軸承、滑套移動機構(gòu)、滑套夾緊機構(gòu)和液壓讓刀機構(gòu)四局部組成。主軸通過兩個雙列向心圓柱滾子軸承支撐在滑套內(nèi)。在前支承還安裝有雙向推力球軸承，用于承受左右兩個方向的軸向力。這種主軸不僅剛性好、軸承間隙容易調(diào)整、易于保持精度、而且因推力軸承較接近主軸前端面，后軸承可軸向游動，故當主軸以推力軸承為支點向前和向后熱伸長時，對銑削精度影響小。為防止刀具刮傷已加工完成的工件外表及刀具后面的磨損，銑削頭在加工完畢時返回時，可以有液壓自動讓刀機構(gòu)是銑刀后退實現(xiàn)讓刀。讓刀時，通過液壓缸拉動法蘭盤使滑套和主軸一起后退，實現(xiàn)讓刀。滑套軸向移動時，加緊機構(gòu)松開，當滑套移動完成時，加緊機構(gòu)進行加緊，防止在加工時主軸因受力發(fā)生偏移。圖3-7銑削頭外觀圖由于銑床為立式，所以選擇傳動裝置類型為1NG型尾治式齒輪傳動裝置如上圖。由圖3-7可以看出標準立式銑床的傳動方式為電機——帶傳動〔過載保護〕——齒輪嚙合——銑削頭主軸

電機型號的選擇由下表硬質(zhì)合金面銑刀切削用量——出自?組合機床設(shè)計手冊?表3-3硬質(zhì)合金面銑刀切削用量差速器殼體硬度為HB156~197在表中選取每齒進給量為切削速度vmax=115m/min由下表組合機床切削用量計算推薦切削力切削轉(zhuǎn)矩和功率推薦表——出自組合機床設(shè)計手冊。表3-4組合機床切削用量計算推薦切削力切削轉(zhuǎn)矩和功率推薦表計算得P工V帶傳動效率0.95閉式齒輪傳動效率0.99損失效率空載效率PN=[P工*〔〕]/〔〕〔3-7〕從機械設(shè)計手冊中查找選用Y132M-6電機在銑削頭的設(shè)計中帶傳動是十分必要的，這主要是因為摩擦性帶具有彈性，可以緩沖和吸震，傳動平穩(wěn)；過載打滑，可以防止其他零件損壞，具有過載保護的功能。PDPD=KAP(3-8)由查表的KA=1.2工作環(huán)境為每天工作12~16小時PD=KAV帶型號根據(jù)PD和n1查圖選取A型V帶D1,D2查表可知，查取A型V帶Dmin=75mm，應(yīng)使D1QUOTED2。考慮小帶輪轉(zhuǎn)速不是很高，結(jié)構(gòu)尺寸又無特別限制。D1=100mm驗算帶速VV=QUOTE帶速在5~25m/s之間，也不過低，D1選擇適宜。D2=iD1=150mm參考資料給出的帶輪基準直徑系列，取D2=150。確定中心距a和帶長Ld初選中心距a0,由下式〔D1+D2〕QUOTEa0QUOTE2(D1+D2)得175mmQUOTEa0QUOTE500mm初選a0=200帶長Ld’QUOTE2a0+QUOTE*(D1+D2)/2+〔D1-D2〕2/4a0=795mm(3-9)查表取Ld=800mm中心距aQUOTEa0+(Ld-Ld’)/2=202mm(3-10)驗算保角有公式a1QUOTE180。-〔D1-D2〕..QUOTE120.適宜確定V帶跟數(shù)Z按公式Z=Pd/(P0+QUOTEP0)KaKL(3-11)查表的P0=1.14kwQUOTEP0=0.10kwKa=0.96KL帶入公式(3-11)得取Z=6符合推薦的輪槽數(shù)綜上所述帶傳動設(shè)計結(jié)果為小帶輪D1=100mm大帶輪D2=150mmV帶長度L=800帶輪槽數(shù)Z=6齒輪設(shè)計同多軸箱齒輪設(shè)計兩齒輪模數(shù)m=2z1=54z2=36銑削頭齒輪校核同多軸箱齒輪校核m>1.9m=2符合要求。液壓滑臺機械滑臺優(yōu)點級調(diào)速3.由于液壓驅(qū)動，零件磨損小，使用壽命長4.工藝上要求屢次進給時，通過液壓換向閥，很容易實現(xiàn)6.由行程調(diào)速閥來控制滑臺的快進轉(zhuǎn)工進，轉(zhuǎn)換精度高，工作可靠1.進給量穩(wěn)定，慢速無爬行，高速無震動，可以降低加工工件的外表粗糙度。2.具有較好的抗沖擊能力，斷續(xù)銑削、鉆頭鉆通孔將要出口時，不會因沖擊而損壞刀具3.運行平安可靠，易發(fā)現(xiàn)故障，調(diào)整維修方便4.沒有液壓驅(qū)動的管路、泄露、噪聲和液壓占地的問題缺點2.液壓系統(tǒng)漏油影響工作環(huán)境，浪費資源1.只能有級變速，變速比擬麻煩3.快進轉(zhuǎn)工進時，轉(zhuǎn)換位置精度較低動力滑臺是有滑座、滑鞍和驅(qū)動裝置等組成、實現(xiàn)直線進給運動的動力部件。分為液壓滑臺和機械滑臺兩類。液壓滑臺與機械滑臺由于采用的傳動裝置不同，因而在性能、使用及維修等方面各有特點。目前，這兩種滑臺都得到廣泛的應(yīng)用。下表是兩種滑臺的優(yōu)缺點：通過比擬選取液壓滑臺為鉆床和銑床的動力滑臺。鉆削機床滑臺表3-5液壓滑臺型號性能尺寸表通過查閱1HY系列液壓滑臺主要技術(shù)性能通過比擬臺面寬度臺面長度行程最大進給力工進速度最后選取1HY32型臺面寬度320mm臺面長度630mm形成II型630mm最大進給力12500N工進速度23~650mm/min快速移動速度10m/min。通過液壓滑臺型號可以選出液壓滑臺立柱和液壓滑臺側(cè)底座型號分別為1CL32和1CD321。銑削機床滑臺通過1HY系列液壓滑臺主要性能，選取1HY32型臺面寬度320臺面長度630行程II型600最大進給力12500N工進速度23~650mm/min快速移動速度10m/min。通過液壓滑臺型號選取臥式液壓滑臺底座為1CC321第四章PLC控制液壓系統(tǒng)設(shè)計由于本設(shè)計機床的目的是實現(xiàn)加工過程的自動化，高效化。本設(shè)計通過使用PLC配合液壓機構(gòu)實現(xiàn)加工自動化。PLC控制的優(yōu)點：1、控制方式上看：電器控制硬接線，邏輯一旦確定，要改變邏輯或增加功能很是困難；而plc軟接線，只需改變控制程序就可輕易改變邏輯或增加功能。2、工作方式上看：電器控制并行工作，而plc串行工作，不受制約。3、控制速度上看：電器控制速度慢，觸點易抖動；而plc通過半導(dǎo)體來控制，速度很快，無觸點，顧而無抖動一說。4、定時、記數(shù)看：電器控制定時精度不高，容易受環(huán)境溫度變化影響，且無記數(shù)功能；plc時鐘脈沖由晶振產(chǎn)生，精度高，定時范圍寬；有記數(shù)功能。5、可靠、維護看：電器控制觸點多，會產(chǎn)生機械磨損和電弧燒傷，接線也多，可靠、維護性能差；plc無觸點，壽命長，且有自我診斷功能，對程序執(zhí)行的監(jiān)控功能，現(xiàn)場調(diào)試和維護方便。設(shè)計實現(xiàn)工作循環(huán)如圖4-1啟動機床，銑削頭快進，到工進位置轉(zhuǎn)換速度工進。加工完成到達終點，銑削頭內(nèi)部夾緊機構(gòu)松開，銑削頭上升，實現(xiàn)讓刀。滑臺快退，到達初位移處，銑削頭下降，夾緊機構(gòu)進行加緊。實現(xiàn)一個循環(huán)過程。圖4-2液壓工作臺液壓工作原理圖為實現(xiàn)滑臺快速前進、工作進給、死擋塊停留、快速退回、四種運動方式特設(shè)計液壓結(jié)構(gòu)圖4-2。1快速前進按下啟動按鈕，電磁鐵1DT通電，使液動換向閥4在控制油路的壓力作用下以其左位接入系統(tǒng)，變量泵1輸出的壓力油經(jīng)單向閥11，換向閥4，行程閥9，進入液壓缸左腔，液壓缸右腔的油那么經(jīng)過換向閥4，單向閥12，行程閥9也進入液壓缸左腔，實現(xiàn)差動連接。由于快進時組合機床不進行切削加工，滑臺負載小，液壓系統(tǒng)的工作壓力較小，故順序閥3關(guān)閉，變量泵的低壓控制下輸出最大流量，是滑臺快速前進。2工作進給當滑臺快速前進到預(yù)定位置時，液壓擋塊壓下行程閥9，切斷直通油路，這是壓力油須經(jīng)調(diào)速閥6，二位二通電磁閥8才能進入液壓缸左腔。由于液壓泵供油壓力提高。順序閥3被翻開，液壓缸右腔的油經(jīng)過換向閥4、順序閥3和背壓閥2流回油箱，這樣就使滑臺轉(zhuǎn)換成工作進給運動，其速度大小由調(diào)速閥6的開工量決定。3死擋塊停留當滑臺工作進給終了碰上死擋塊時，滑臺不再前進，停留在死擋塊處。4快速退回滑臺碰上死擋塊時，液壓泵還在繼續(xù)供油，因此系統(tǒng)壓力進一步升高。當液壓缸左腔壓力升高到某一定值時，壓力繼電器YJ發(fā)出信號，通過時間繼電器使電磁鐵1DT斷電、2DT通電，電磁閥5和液動閥4換向，他們的右位接入系統(tǒng)，壓力油經(jīng)過單向閥11，換向閥4，進入液壓缸右腔，而左腔的油那么經(jīng)過單向閥10、換向閥4排回油箱，液壓缸快速后退。因為有桿腔的有效面積約為無桿腔的一半，所以快退速度與快進速度大致相等。由于快退時滑臺負載小，系統(tǒng)壓力較低，變量泵的流量又自動增大，故滿足了滑臺快退的需要。5原位停止當滑臺快速退回到原位時，電氣當塊壓下終程開關(guān)，發(fā)出信號，使用電磁鐵1DT,2DT,3DT斷電，換向閥4處于中位置，液壓缸兩腔油路封閉，滑臺停止運動。這時液壓泵輸出的油經(jīng)過單向閥11、換向閥4排回油箱，在地壓下運行。4.3銑削頭讓刀機構(gòu)和加緊機構(gòu)設(shè)計圖4-3銑削頭內(nèi)部讓刀機構(gòu)和夾緊機構(gòu)液壓原理圖如圖4-3，為了使液壓缸在任意位置上停止及防止其停止后竄動，采用鎖緊回路。在液氧缸的兩油路上串接液控單向閥，活塞可以在行程的任何位置被鎖緊。其鎖緊精度只受液壓缸內(nèi)較小量的內(nèi)泄影響，因此精度比擬高。現(xiàn)場電氣內(nèi)部等效繼電器說明輸入ST1ST2ST3ST4400401402403液壓滑臺工作終了位移觸電銑削頭內(nèi)部上位移觸點液壓滑臺工作起始位移觸點銑削頭內(nèi)部下位移觸點輸出YA1YA2YA3YA44314324334347DT5DT4DT6DT現(xiàn)場電器與PLC內(nèi)部等效繼電器對照表PLC與現(xiàn)場器件的連接當液壓滑臺帶動銑削頭到達工進終了位置時，滑臺觸動位移終止觸點ST1,400閉合，輸出繼電器431得電，銑削頭加緊機構(gòu)液壓缸放開銑削頭套筒，5秒鐘后，延時開關(guān)450閉合，繼電器100和432通電，銑削頭加緊機構(gòu)液壓缸停止保持狀態(tài)，同時，銑削頭退刀機構(gòu)液壓缸拉動銑削頭整體上移，當銑削頭內(nèi)了螺桿螺母機構(gòu)觸發(fā)銑削頭內(nèi)部上位移觸點時2ST，404接通，繼電器101接通，101常閉開關(guān)斷開，讓刀液壓缸保持狀態(tài)。在以上過程工作時，銑削滑臺必須保持不動，這就需要將滑臺運動延時開關(guān)設(shè)置一個合理數(shù)值，當銑削頭運動完成時，滑臺快速退回。當液壓滑臺帶動銑削頭到達滑臺起始位置時，滑臺觸動位移起始觸點3ST,常開觸點402閉合，繼電器433閉合，銑削頭讓刀機構(gòu)使銑削頭向下移動，當銑削頭內(nèi)螺桿螺母機構(gòu)觸動銑削頭內(nèi)部下位移觸點時4ST，403閉合，繼電器434啟動，銑削頭加緊機構(gòu)加緊