(3)中间底座轮廓尺寸:中间底座的轮廓尺寸要满足夹具在其上面连接安装的需要。其长度方向尺寸要根据所选动力部件(滑台和滑座)及配套部件的位置关系,照顾各部件联系尺寸的合理性来确定。非常重要的是,一定要保证加工终了位置时,工件端面至多轴箱的距离不小于加工示意要求的距离。同时要考虑动力部件处。
被加工零件的轮廓以点划线、多轴箱轮廓尺寸用粗实线表示。多轴箱的宽度B和高度大小主要与被加工零件孔的分布有关,可按下式确定:
B=b+2b1 (2)
式中b——工件的宽度方向相距最远两孔的距离(mm) b2最边缘主轴中心距箱外壁的距离(mm) h——工件在高度方向相距最远两孔的距离(mm) h1——最低主轴高度(mm)
b和h为以知尺寸。为保证多轴箱排布齿轮有足够的空间,推荐b>70——100mm。
多轴箱最低主轴高度h1须考虑到与工件最低孔位置、机床装料高度、滑台
H=2h +h1+b2
滑座总高度、侧底座高度、滑座与侧底座之间的调整高度(5mm)等之间的关系确定。对于卧式组合机床,h1要保证润滑油不至于从主轴衬套泄出箱外,通常用: h1>85——140mm 对于本次设计的组合机床 h1=h2+H-(0.5+h3+h6+h4)
=10+900-(0.5+250+5+560)=94.5 (3) 若取b1=150mm,则可求出多轴箱轮廓尺寸为:B=b+2b1 B=152+2×100=352(mm) H=2h+ (4)
根据上诉计算值,按主轴箱轮廓尺寸系列标准,最后确定多轴箱轮廓尺寸为 B×H=400×400mm[12]。
3.3.4 联系尺寸图的画法及步骤
(1)画主视图 主视图的图形布置位置应与实际位置一致,并应选择适当比例。先用双点划线或细实线画出被加工零件的长×高轮廓。以工件两端及最低
h1+
b2=2×99+94.5+100=392.5(mm)
孔中心O—O1分别为长度与宽度的定位基准,根据以确定的机床各组成部件轮廓尺寸及主要相关尺寸按下列顺序进行[13]。
以工件的下表面为基准,根据前面已经确定的工件前端面至多轴箱外轮廓。 多轴箱以其后盖与动力箱定位连接,根据选择的ITD25型动力箱的安装连接尺寸画出动力箱的轮廓。动力箱以其底面与动力滑台定位连接,再机床长度方向上,通常动力箱后端面应与滑台后端面平齐安装。动力滑台与滑座在机床长度方向的相对位置,由加工终了时滑台前端到滑座前端面L2决定,L2是机床长度方向上各部分联系尺寸的可调环节。对于标准的动力滑台,L2尺寸的最大范围75—85mm。 L2是动力滑台、滑座本身结构决定的滑台前端面到滑座前端面的最小与前备量二者之和。前者不应小于15—20mm,对于这次设计来说取20mm,则L2=60+20=80mm。
为便于机床的调整和维修,滑座与底座之间需加5mm厚的调整垫片批。而滑座与侧底座在机床长度方向上的相对位置由滑座前端面到侧底座前端面的距离L3决定。若采用的侧底座为标准型,则L3可由组合机床通用部件联系尺寸标准中查的:L3=180。
中间底座长度尺寸L确定后,必须根据夹具长度尺寸A及中间底座的相对安装位置来检查尺寸a的大小是否合适。
通常,当机机床不采用切削液时,a尺寸最小可取10-15mm,当机床采用切削液时,要考虑中间底座周边应有一定宽度的回收冷却液及排屑沟槽,a一般不小于70-100mm。
如果计算出的L值不能满足A和a尺寸要求,可采取改变加区终了位置时多轴箱端面至于工件端的距离L1尺寸进行调节,此时必须同时修改加工示意图,以达到相关尺寸,但必须保证滑台有足够的前备量15-20mm。
若计算出中间底座尺寸L过大而造成a尺寸过大时,一般可通过增加L2尺寸或侧底座与中间底座之间加垫铁的办法,使L尺寸减小,a尺寸减小。但必须注意,增加12的尺寸,不要超过动力滑台关于尺寸的最大调节范围。
综上所述可以看出中间轮廓尺寸(尤其是沿机床长度方向的尺寸L)的决定比较灵活,即要照顾到与其他部件之间联系尺寸的合理性,又要尽量使机床布局匀均节省材料。
(2)画右视图在于重点表示清楚机床各部件在宽度方向轮廓尺寸及相关的位置,配合主视图完成联系尺寸图所需要表达的内容。
(3)联系尺寸图应标注机床各主要组成部件轮廓尺寸及相关尺寸,应使机床在长、宽、高三方向的尺寸链闭。
完整、恰当的标注机床各主要组成部件的轮廓尺寸及相关尺寸,应使机床在长、宽、高三方向的尺寸链封闭。
应表示清楚运动部件的原位、终点状态及运动过程情况(可用工作循环图表示),以确定机床最大轮廓尺寸。
应注明工件、夹具、动力部件、中间底座对称中心线的位置关系。 一般注明电动机的型号、功率、转速及所选标准通用部件的型号规格和主要轮廓尺寸,并对组合机床所有部件进行分组编号、作为部件和零件设计的原始依据。
根据设计要求,经过计算绘制出组合机床的联系尺寸如图3所示。
图3 机床联系尺寸图 Fig. 3 Machine contact size chart
3.4 生产率计算卡
根据选定的机床工作循环所要求的工作行程长度、切削用量、动力部件的快速及工进速度等,就可以计算机床的生产率计算卡,用以反映机床的加工过程、完成每个动作所须的时间、切削用量、机床生产率及机床负荷率等[14]。 3.4.1 理想生产率Q1
Q1=A/K(件/h) A——年生产纲领 6万件 K——单班制取2350h
所(5)
3.4.2 实际生产率Q Q=60/T单(件/h)
T单——生产一个零件所需的时间(min)
T单=t切+ t辅=L1 L2——分别为刀具第1,第2工作进给行程长度(mm); Vf1 vf2——分别为刀具第1,第2工作进给量(mm/min); t
停
以
Q1=60000/2350=25.53件/h
——当加工沉孔\\止口,光整表面,动力滑台在死挡铁上的停留时间,通常指刀
具在加工终了时,无进给状态下旋转5-10r所需时间(min); L快进, L快退——分别为动力部件快进\\快退行程长度(mm); vfk——机械比肩取6-8m/min;液压取4-12m/mm; t移——一般取0.1min; t装卸——一般取0.5-1.5min;
T单= t移+ t移=(L1/vf1+ L2/vf2+t停)+(L快进+L快退)/vfk+t移+t装卸=22/70+128/4000+150/4000+1.4=1.984 Q=60/1.984=30.24(件/h) (6) 3.4.3 机床负荷率
当Q1<Q2=25.53/30.24=0.844
根据组合机床的使用经验,适宜的机床负荷率为η负=0.75-0.90,设计时,可按机床复杂程度参照下面表1确定[15]。
表1 组合机床允许的最大负荷率
Table 1 Combination machine tools allow maximum load rate 机 床
单面或双面
主轴数 15 16-40 41-84
负荷率η负 0.90 0.90-0.86 0.86-0.80
4 多轴箱——右主轴箱设计
4.1 右主轴箱设计步骤
4.1.1 组合机床主轴箱的用途及分类
多轴箱是组合机床的主要部件之一,按专用要求进行设计,由通用零件组成。 其主要作用是,根据被加工零件的加工要求,安排各主轴的位置,并将动力和运动由电机或动力部件传给各工作主轴,使之得到要求的转速和转向[16]。
多轴箱按其结构大小,可分为大型主轴箱和小型主轴箱两大类。大型又分为通用主轴箱和专用主轴箱两种。专用主轴箱根据加工特点及加工工艺要求进行设计,由大量的专用零件组成,其结构与设计方法与通用机床类似,由于本设计工件较大。所以本设计说明书着重介绍大型通用主轴箱的设计的有关问题。 4.1.2 右主轴箱设计步骤
多轴箱是组合机床的重要专用部件。他是根据加工示意图所确定的工件加工孔数和位置、切削用量和主轴类型设计的传动各主轴运动的动力部件。其动力来自通用的动力箱,与动力箱一起安装于进给滑台,可完成钻、扩、铰、镗孔等加工工序。
多轴箱的通用箱体材料为HT200,前、后、侧盖等材料为HT150。多轴箱体
本尺寸系列标准(JB/T9839-1998)规定,9种名义尺寸用相应滑台的滑鞍宽度表示。目前,多轴设计有一般设计法和电子计算机辅助设计法两种。
(1)绘制多轴箱设计原始依据图,多轴箱设计原始依据图是根据“三图一卡”绘制的。其主要内容及注意事项如下:
图4 主轴位置关系尺寸图
Fig. 4 main shaft position size chart