托輥管體止口加工組合機床的設計

摘 要：托輥是帶式輸送機的關鍵運動部件及重要組成部分，托輥是易損件，其應用十分廣泛。它的生產屬專業化大批量類型，所以要設計一臺專用機床來提高托輥的生產效率。文章所要設計的為單工位雙面鏜削組合機床，用于加工托輥兩端的止口。此次的設計分兩步來進行，即組合機床總體設計和部件設計兩部分。

關鍵詞：托輥；組合機床；總體設計；多軸箱

中圖分類號：TG65 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）15-0001-03

組合機床（transfer and unit machine）主第32卷第15期

Vol.32 No.15要是指將一些專用和特用的刀具和夾具等部件組合在一起而形成的自動化或半自動化的專用機床。主要是用于對一些復雜零件進行加工，特別是一些需要加工工序非常繁鎖而又需要有專用的刀具和夾具的運用，組合機床正好為這樣的零件提供一定的加工環境和加工設備，從而達到加工的目的。

1 組合機床的總體設計

1.1 被加工零件工序圖

被加工零件是指通過組合機床加工的零件，主要需要這個被加工零件的加工尺寸、定位基準、誤差等數據，特別是被加工零件的各項加工指標，需要通過加工工序圖來對這些加工數據進行反映和表明，如圖1所示，從這加工工序圖中可以非常清楚地看出組合機床在對托輥進行加工時，所需要的加工尺寸和加工精度。

1.2 加工示意圖上主要參數選擇

加工示意圖主要反映的是組合機床在加工過程中所備配的刀具、夾具等所需要的信息，是對組合機床加工配置的一種說明和表述，會直接影響到托輥的加工精度。

1.2.1 刀具的選擇

選擇刀具主要是要針對加工零件的需求，特別是要滿足組合機床加工零件的各種條件來配置相應的專用刀具和夾具。

根據所加工零件的切入深度為8 mm，故選刀具B×H=10×10 mm，L=30 mm，f=2。

1.2.2 確定切削轉矩、軸向切削力和切削功率

1.2.3 計算主軸直徑

所以主軸直徑為d=35 mm，主軸外伸梁長度為115 mm，內徑為D=50 mm，內孔直徑為d=36 mm，內孔長度L=106 mm。

1.3 繪制機床聯系尺寸圖

通過之前所描述的機床聯系尺寸圖，應用相關的計算公式和數據進行分析，如下為計算過程。

1.3.1 選用動力部件

從結構上來講，組合機床的主要動力部件包括滑臺的型號和規格，以及動力箱的結構和電動機的功率等參數的情況。

滑臺的選用時，從滑臺的結構來驅動情況來看，主要選擇的參數有驅動的方式、最大的行程長度、在加工過程中所需要的進給力以及加工過程中的精度要求等各方面的因素來對選擇與被加工件相配備的滑臺。本文主要選用的是NC-1HJT系列滑臺，這種滑臺能夠與被加工件配置完好。

滑臺所需的進給力：F進=4×FX=3 115 N。

選用1HJT50滑臺，行程為630 mm。

1.3.2 動力箱的選用

動力箱主要依據多軸箱所需的電動機功率來選用。根據動力箱的主要參數表查得，選用1TD50型號動力箱，動力箱輸出軸至滑臺距離為200 mm。因此，選用動力箱型號1TD50，電動機功率為11 kW，輸出轉速為730 r/min。

1.3.3 側底座的選用

根據所選用的滑臺，選1CC501 II為滑臺側底座。

1.3.4 確定裝料高度

在確定裝料高度時，必須對被加工件的安裝基面，以及機床底面兩者之間的垂直高度，通過測量和計算，可以得出本文所選用的裝料垂直高度為850 mm。

1.3.5 確定多軸箱輪廓尺寸

本組合機床通過結構和尺寸分析，其多軸箱輪的相關尺寸規定如下：總厚度為325 mm，而其高度和寬度要根據多軸箱輪的標準尺寸系列進行確定，要結合寬度B和高度H的比值進行選定，如圖2所示。

B=b2+2b1，H=h+h1。

式中：b1為最邊緣主軸中心至多軸箱外壁之間的距離（mm），b1=70 mm；b2為工件在長度方向上相距最遠的兩加工孔中心距（mm），b2=3；h為主軸中心至多軸箱最高處的距離（mm）；h1為主軸中心至多軸箱最低處的距離（mm），h1=140 mm。

通過以上的相關公式和數值，可以推算出一個多軸箱輪的標準尺寸，再根據這個比值在標準系統中進行測算。即可以得出：B=800 mm，H=500 mm。

1.4 生產率計算卡

組合機床在加工過程中的生產率與機床的基本參數密切相關，通過建立生產率計算卡，可以很好地對機床的加工能力和速度進行監測，從而配備一個比較適合的不損壞機床的情況下的設置參數，更好地去加工工件，而又不會帶來不必要的成本和時間損失。

2 組合機床多軸箱的設計

組合機床的多軸箱作用加工過程中非常重要的零部件，就要有保養方面要多注意防水和防塵。如圖3所示為多軸箱設計圖。

2.1 確定主軸結構形式及齒輪模數

具休主軸結構的尺寸及齒輪的情況如表1所示。

2.2 擬定多軸箱的傳動系統

把主軸1、2作為一組同心圓，在傳動的過程中，液壓泵將通過傳動軸，將驅動傳送到電機上，這樣電機就可以帶動工作的運轉，在這個過程，如何將兩個中心傳動軸對齊，是本試驗研究的重點內容。從形式上來看，更需要這兩軸可以在一條中心線上，這樣在傳動的過程中可以不受到外部因素的干擾。

確定驅動軸、主軸位置，驅動軸的高度有動力箱聯系尺寸圖中查出：距箱體底面為200 mm。根據多軸箱原始依據圖，算出驅動軸、主軸坐標值，如表2所示。

確定傳動軸位置及齒輪齒數，傳動軸位置及齒輪齒數如下：

驅動軸？莊1的直徑為d？莊1=30 mm，取驅動軸齒輪齒數為Z？莊1=24。

傳動軸I的直徑應取45 mm，這樣，驅動軸至傳動軸Ⅰ的軸心距A、最小為72 mm。為減少傳動軸的種類，傳動軸Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的直徑也去45 mm。

多軸箱總的傳動比：

根據多軸箱傳動系統樹形圖（圖5）可知，所設計的多軸箱采用三級傳動。因為此次設計的的多軸箱軸的分布是對稱的，所以只用算任意一條傳動即可，故？莊1→Ⅰ→Ⅱ→1。

傳動比分配：i1=1.5，i2=1.5，i3=1.55。

各個軸上齒輪齒數：

由于軸1與軸2的軸間距A1：2大于兩主軸間距（L=206 mm），不符合要求。兩主軸間距離為206 mm，因此Z1最大齒數為Z1max=68.66≈68。為使Z1≤Z1max，所以在軸Ⅱ上加一齒輪傳動副，而且為了減小主軸的承載力，齒輪不宜過大，故取ZⅡ=30。則：

軸Ⅱ與主軸1的軸間距為：

如圖6所示，由于軸1上齒輪的與多軸箱壁接觸，所以800×500多軸箱太小，故選1 000×500的多軸箱。

液壓泵軸Ⅴ直接由軸Ⅱ上的54齒的齒輪驅動，R12-1A液壓泵推薦轉速為n=550-800 r/min，通過計算，液壓泵與傳動軸Ⅱ的軸心距AⅡ：V= （54+30）=72 mm。

由于傳動軸Ⅰ轉速較高，用傳動軸Ⅰ兼作調整手柄軸，對刀或機床調整時較為省力。

驗算各主軸的轉速，驗算主軸轉速，使各主軸轉速的相對轉速損失在±5%以內。

2.3 繪制多軸箱總圖

通用多軸箱的總圖由主視圖、展開圖、裝配表和技術要求等四部分組成。

主視圖主要表明多軸箱的主軸、傳動軸位置及齒輪傳動系統。展開圖主要表示主軸、傳動軸上的各零件的裝配關系，如圖7所示。

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