托辊管体止口加工组合机床的设计

摘 要：托辊是带式输送机的关键运动部件及重要组成部分，托辊是易损件，其应用十分广泛。它的生产属专业化大批量类型，所以要设计一台专用机床来提高托辊的生产效率。文章所要设计的为单工位双面镗削组合机床，用于加工托辊两端的止口。此次的设计分两步来进行，即组合机床总体设计和部件设计两部分。

关键词：托辊；组合机床；总体设计；多轴箱

中图分类号：TG65 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）15-0001-03

组合机床（transfer and unit machine）主第32卷第15期

Vol.32 No.15要是指将一些专用和特用的刀具和夹具等部件组合在一起而形成的自动化或半自动化的专用机床。主要是用于对一些复杂零件进行加工，特别是一些需要加工工序非常繁锁而又需要有专用的刀具和夹具的运用，组合机床正好为这样的零件提供一定的加工环境和加工设备，从而达到加工的目的。

1 组合机床的总体设计

1.1 被加工零件工序图

被加工零件是指通过组合机床加工的零件，主要需要这个被加工零件的加工尺寸、定位基准、误差等数据，特别是被加工零件的各项加工指标，需要通过加工工序图来对这些加工数据进行反映和表明，如图1所示，从这加工工序图中可以非常清楚地看出组合机床在对托辊进行加工时，所需要的加工尺寸和加工精度。

1.2 加工示意图上主要参数选择

加工示意图主要反映的是组合机床在加工过程中所备配的刀具、夹具等所需要的信息，是对组合机床加工配置的一种说明和表述，会直接影响到托辊的加工精度。

1.2.1 刀具的选择

选择刀具主要是要针对加工零件的需求，特别是要满足组合机床加工零件的各种条件来配置相应的专用刀具和夹具。

根据所加工零件的切入深度为8 mm，故选刀具B×H=10×10 mm，L=30 mm，f=2。

1.2.2 确定切削转矩、轴向切削力和切削功率

1.2.3 计算主轴直径

所以主轴直径为d=35 mm，主轴外伸梁长度为115 mm，内径为D=50 mm，内孔直径为d=36 mm，内孔长度L=106 mm。

1.3 绘制机床联系尺寸图

通过之前所描述的机床联系尺寸图，应用相关的计算公式和数据进行分析，如下为计算过程。

1.3.1 选用动力部件

从结构上来讲，组合机床的主要动力部件包括滑台的型号和规格，以及动力箱的结构和电动机的功率等参数的情况。

滑台的选用时，从滑台的结构来驱动情况来看，主要选择的参数有驱动的方式、最大的行程长度、在加工过程中所需要的进给力以及加工过程中的精度要求等各方面的因素来对选择与被加工件相配备的滑台。本文主要选用的是NC-1HJT系列滑台，这种滑台能够与被加工件配置完好。

滑台所需的进给力：F进=4×FX=3 115 N。

选用1HJT50滑台，行程为630 mm。

1.3.2 动力箱的选用

动力箱主要依据多轴箱所需的电动机功率来选用。根据动力箱的主要参数表查得，选用1TD50型号动力箱，动力箱输出轴至滑台距离为200 mm。因此，选用动力箱型号1TD50，电动机功率为11 kW，输出转速为730 r/min。

1.3.3 侧底座的选用

根据所选用的滑台，选1CC501 II为滑台侧底座。

1.3.4 确定装料高度

在确定装料高度时，必须对被加工件的安装基面，以及机床底面两者之间的垂直高度，通过测量和计算，可以得出本文所选用的装料垂直高度为850 mm。

1.3.5 确定多轴箱轮廓尺寸

本组合机床通过结构和尺寸分析，其多轴箱轮的相关尺寸规定如下：总厚度为325 mm，而其高度和宽度要根据多轴箱轮的标准尺寸系列进行确定，要结合宽度B和高度H的比值进行选定，如图2所示。

B=b2+2b1，H=h+h1。

式中：b1为最边缘主轴中心至多轴箱外壁之间的距离（mm），b1=70 mm；b2为工件在长度方向上相距最远的两加工孔中心距（mm），b2=3；h为主轴中心至多轴箱最高处的距离（mm）；h1为主轴中心至多轴箱最低处的距离（mm），h1=140 mm。

通过以上的相关公式和数值，可以推算出一个多轴箱轮的标准尺寸，再根据这个比值在标准系统中进行测算。即可以得出：B=800 mm，H=500 mm。

1.4 生产率计算卡

组合机床在加工过程中的生产率与机床的基本参数密切相关，通过建立生产率计算卡，可以很好地对机床的加工能力和速度进行监测，从而配备一个比较适合的不损坏机床的情况下的设置参数，更好地去加工工件，而又不会带来不必要的成本和时间损失。

2 组合机床多轴箱的设计

组合机床的多轴箱作用加工过程中非常重要的零部件，就要有保养方面要多注意防水和防尘。如图3所示为多轴箱设计图。

2.1 确定主轴结构形式及齿轮模数

具休主轴结构的尺寸及齿轮的情况如表1所示。

2.2 拟定多轴箱的传动系统

把主轴1、2作为一组同心圆，在传动的过程中，液压泵将通过传动轴，将驱动传送到电机上，这样电机就可以带动工作的运转，在这个过程，如何将两个中心传动轴对齐，是本试验研究的重点内容。从形式上来看，更需要这两轴可以在一条中心线上，这样在传动的过程中可以不受到外部因素的干扰。

确定驱动轴、主轴位置，驱动轴的高度有动力箱联系尺寸图中查出：距箱体底面为200 mm。根据多轴箱原始依据图，算出驱动轴、主轴坐标值，如表2所示。

确定传动轴位置及齿轮齿数，传动轴位置及齿轮齿数如下：

驱动轴？庄1的直径为d？庄1=30 mm，取驱动轴齿轮齿数为Z？庄1=24。

传动轴I的直径应取45 mm，这样，驱动轴至传动轴Ⅰ的轴心距A、最小为72 mm。为减少传动轴的种类，传动轴Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的直径也去45 mm。

多轴箱总的传动比：

根据多轴箱传动系统树形图（图5）可知，所设计的多轴箱采用三级传动。因为此次设计的的多轴箱轴的分布是对称的，所以只用算任意一条传动即可，故？庄1ⅠⅡ1。

传动比分配：i1=1.5，i2=1.5，i3=1.55。

各个轴上齿轮齿数：

由于轴1与轴2的轴间距A1：2大于两主轴间距（L=206 mm），不符合要求。两主轴间距离为206 mm，因此Z1最大齿数为Z1max=68.66≈68。为使Z1≤Z1max，所以在轴Ⅱ上加一齿轮传动副，而且为了减小主轴的承载力，齿轮不宜过大，故取ZⅡ=30。则：

轴Ⅱ与主轴1的轴间距为：

如图6所示，由于轴1上齿轮的与多轴箱壁接触，所以800×500多轴箱太小，故选1 000×500的多轴箱。

液压泵轴Ⅴ直接由轴Ⅱ上的54齿的齿轮驱动，R12-1A液压泵推荐转速为n=550-800 r/min，通过计算，液压泵与传动轴Ⅱ的轴心距AⅡ：V= （54+30）=72 mm。

由于传动轴Ⅰ转速较高，用传动轴Ⅰ兼作调整手柄轴，对刀或机床调整时较为省力。

验算各主轴的转速，验算主轴转速，使各主轴转速的相对转速损失在±5%以内。

2.3 绘制多轴箱总图

通用多轴箱的总图由主视图、展开图、装配表和技术要求等四部分组成。

主视图主要表明多轴箱的主轴、传动轴位置及齿轮传动系统。展开图主要表示主轴、传动轴上的各零件的装配关系，如图7所示。

参考文献：

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