基于多轴加工的普通钻床改造设计说明书[带图纸].doc

III摘要随着先进制造技术的发展和进步，数控加工已成为机加工过程中的一种主流技术。这一技术的运用提高了机加工过程中工作效率和加工精度。数控多工位钻床就是提高钻削加工精度和效率的一种很好的机加工工具。数控多工位钻床的设计，采用了普通车床设计的步骤和方法，综合考虑数控机床的特点。从切削力入手确定主轴及电机，到整个机床的结构设计和机床的控制，最后到对机床初始化程序设计。本设计是基于多轴加工的普通钻床改造。为了实现复合工位的加工，现需要对普通钻床进行多轴头的设计。普通钻床为单轴机床，但安装上多轴箱就会成为多轴的钻床，改造成多轴钻床后，能大大地缩短加工时间，提高生产效率。因此本设计的重点是多轴箱的设计，设计内容包括齿轮分布与选用、轴的设计、多轴箱的选用、导向装置设计等。关键词：复合工位；多轴钻床；生产效率；多轴箱IVAbstractWiththemanufacturingdevelopment,numericalcontrolmanufacturinghasbecomeoneofthemajoradvancedtechnologies.efficiencyandaccuracyhasbeenimprovedinapplicationofthetechnology.Numericalcontrolauto-drillingmachineisakindofthenewmachinetoolsthatcanimprovethemachiningaccuracyandefficiency.ThepanerhasdesignedforNumericalcontrolauto-drillingmachine,usingdesignmethodoftheordinarylathe,andconsideringthecharacteristicofthenumericalcontrolmachinetoolssynthetically.cuttingforcehasbeencalculated,thestructuralandthecontrolsystemhasbeendesigned.Finally,thesoftwareroutinehasbeenexplored.Thispanerhasfinishedcompletedainvestigationofinternalandexternalofcurrentsituationfornumericalcontrolmultistage-drillingmachine,andcomparedit,putforwardafeasiblescheme；completedthemechanicalstructuraldesignancalculatedanddesignedtheelectriccontrolsystem,andfinishedthesoftwareandhardwareofthecontrolsystemtentatively.Thedesignisbasedonthemulti-axismachiningofcommondrillingmachine.Toaccomplishthemanufactureofmulti-hole,redesignedthedrivemechanismoftheordinarydrillpress.Mono-spindlebechangedintoamultiplespindle.Itwillimproveitsproductiveefficiency,shortenitsprocessingtimeifassembledamultiplespindlecaseon.Thatsocallsamultipledrill.Hereby,thekeystoneofthisdesignpaperishowtodesignamultiplespindleheads.Thedesignsubjectsincludetheselectionanddistributionofgearwheel,thedesignofspindle,andtheguidingequipmentandselectionofthemultiplespindleheads,etc.Keywords:multi-positionmanufacture；multipledrillpress；productiveefficiency；multiplespindleheadsV目录摘要.IIIABSTRACT.IV目录.V1绪论.11.1本课题的研究内容和意义.11.2国内外的发展概况.21.2.1多轴头.21.2.2多轴箱.21.2.3多轴钻床.31.2.4自动更换主轴箱机床.31.2.5多轴加工趋势.31.3本课题应达到的要求.42单工位钻床改为多工位钻床.52.1设计任务.52.2普通立式钻床的选型.52.2.1计算所需电机功率.52.2.2立式钻床的确定.63主传动齿轮传动箱的设计.73.1设计前的准备.73.2传动系统的设计与计算.74多轴箱的结构与零部件的设计.134.1箱盖、箱体和中间板结构.134.2多轴箱轴的设计.135导向装置的设计.285.1导向装置组成.285.2导向装置选择与设计.286接杆刀具.307结论与展望.317.1结论.317.2不足之处及未来展望.31致谢.32参考文献.33基于多轴加工的普通钻床改造11绪论1.1本课题的研究内容和意义毕业设计是在完成了大学的全部课程之后，进行的一次理论联系实际的综合运用，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。专用机床的结构设计和改进是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，合理的专用机床是企业进行生产准备、计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。本课题为基于复合工位加工机床结构设计，由于零件的生产纲领为大批大量生产，故将涉及大批量加工的工艺规程设计、专用机床和专用夹具设计等，尤其随着工业的发展，大型复杂的多轴、多工位加工更是引人注目。结合多轴、多工位加工不但可以扩大加工范围，而且在提高精度的基础上还能大大地提高工效。完成该课题是对我们大学期间所学知识进行一次全面的专业训练，可以培养我们掌握如何运用过去所学知识去解决生产中实际问题的方法，增强从事本专业实际工作所必需的基本能力和开发研究能力，可以提高我们的专业素质，为今后走上工作岗位打下一个良好的基础，因而，其对我们实践能力的提高和进行企业专用机床的技术改造均具有十分重要的意义。组合机床上的通用部件和标准零件约点全部机床零部件总量的70-80，因此设计和制造周期短，经济效益好。由于组合机床目的通用部件和标准零件自动化程度高，因而比通用机床生产效率高，产品质量稳定劳动强度低。组合机床的通用部件是经过周密设计和长期生产实践考验的，又有专门厂家成批生产，它与一般专用机床比较，其结构稳定，工作可靠，使用和维修方便。组合机床加工工件，由于采用专用夹具组合刀具和导向装置等，产品加工质量靠工艺装备保证，对操作工人的技术水平要求不高。当机床被加工的产品更新时，专用机床的大部件要报废。组合机床的通用部件是根据国家标准设计的，并等效于国际标准，因此，其通用部件可以重复使用。不必加行设计和制造。组合机床易于联成结合机床自动线，以适应大规模和自动化生产需要。据统计，一般在车间中普通机床的平均切削时间很少超过全部工作时间的15%。其余时间是看图、装卸工件、调换刀具、操作机床、测量以及清除铁屑等等。使用数控机床虽然能提高85%，但购置费用大。某些情况下，即使生产率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通机床低。故必须更多地缩短加工时间。不同的加工方法有不同的特点，就钻削加工而言，多轴加工是一种通过少量投资来提高生产率的有效措施。专用机床总体设计-三图一卡“被加工零件工序图”-它是组合机床的设计的主要依据，它是制造使用，检修和调整机床的重要技术条件绘制加工示意图-它是刀具夹具，多轴箱，液压电器装置设计及通用部件选择主要原始资料，它是调整机床，刀具及试车依据。绘制联系和运动关系及检验机床各部件相对位置及联系-是满足加工要求、进一步开展主轴箱及夹具等专用部件和零件设计的主要依据。相对生产率计算卡-它用来反映机床的加工过程，完成这一动作所需要的时间，切削用量，机床生产率及机床负荷率。专用机床主轴箱设计，按专用要求进行设计，由通用零件组成，其主要作用是根据无锡太湖学院学士学位论文2被加工零件的要求，安排各主轴位置并将动力和运动由电机或动力部件传给各主轴，使之得到要求的转速，机床主轴箱选用400*400，中间传动轴带动主轴传动。专用机床设计是按系列化标准化设计的由大量的通用部件和少量的专用部件组合的工序集中的高效率专用机床。它能对工件进行多刀，多轴，多面，多工位，同时加工。随着组合机床技术的发展，它以工艺范围日益扩大。1.2国内外的发展概况虽然不可调式多轴头在自动线中早有应用，但只局限于大批量生产。即使采用可调式多轴头扩大了使用范围，仍然远不能满足批量小、孔型复杂的要求。尤其随着工业的发展，大型复杂的多轴加工更是引人注目。例如原子能发电站中大型冷凝器水冷壁管板有15000个20孔，若以摇臂钻床加工，单单钻孔与锪沉头孔就要842.5小时，另外还要划线工时151.1小时。但若以数控八轴落地钻床加工，钻锪孔只要171.6小时，划线也简单，只要1.9小时。因此，利用数控控制的二个坐标轴，使刀具正确地对准加工位置，结合多轴加工不但可以扩大加工范围，而且在提高精度的基础上还能大大地提高工效，迅速地制造出原来不易加工的零件。有人分析大型高速柴油机30种箱形与杆形零件的2000多个钻孔操作中，有40%可以在自动更换主轴箱机床中用二轴、三轴或四轴多轴头加工，平均可减少20%的加工时间。1975年法国巴黎机床展览会也反映了多轴加工的使用愈来愈多这一趋势。多工位加工是在一次进给中同时加工许多孔或同时在许多相同或不同工件上各加工一个孔。这不仅缩短切削时间，提高零件加工精度，减少零件的装夹或定位时间，并且在数控机床加工程序的编制中不必计算坐标，减少了字块数而简化编程。它可以采用以下一些设备进行加工：立式钻床或摇臂钻床上装多轴头、多轴钻床、多轴组合机床以及自动更换主轴箱机床等。甚至可以通过二个能自动调节轴距的主轴或多轴箱，结合数控工作台纵横二个方向的运动，加工各种圆形或椭圆形孔组的一个或几个工序。现在就这方面的现状作一简介。1.2.1多轴头从传动方式来说主要有齿轮传动与万向联轴节传动二种。这是大家所熟悉的。前者效率较高，结构简单，后者易于调整轴距。从结构来说有不可调式与可调式二种。前者主、从动轴间轴距不能改变，多采用齿轮传动，仅适用于大批量生产。为了扩大其加工适应性，发展了可调式多轴头，其在一定范围内可调整轴距。它主要结构形式有两种：（1）具有对准装置的主轴。主轴装在可调支架中，而可调支架能在壳体的T形槽中移动，并能在对准的位置以螺栓固定。（2）具有较小公差的圆柱形主轴。主轴通过衬套固定在与零件孔型相同的模板中。前一种适用于批量较小且孔系是规则分布的工件（如孔系分布在不同直径的圆周上）。后一种适用于批量较大的机械加工中，其刚性较好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模板。多轴头可以装在立式钻床或摇臂钻床上，按钻床本身所具有的各种功能进行工作。这种多轴加工方法，由于钻孔效率、加工范围及精度的关系，使用范围有限。1.2.2多轴箱也像多轴头那样作为标准部件生产。美国Secto公司标准齿轮箱、多轴箱等设计的不可调式多轴箱。有32种规格，加工面积从300300毫米到6001050毫米，工作轴达60