车铣钻微机床结构设计说明书

长春理工大学本科毕业设计摘 要机床是加工某种特定零件，完成某些特定工序的复合设备。它能显著提高劳动生产率，有效降低劳动强度。本课题设计的车铣钻复合机床，用于复合铣削、车削及钻削加工。本课题的设计中介绍了车铣钻复合机床的发展过程，以及发展前景。对本设计中的机床总体设计进行了说明，对本机床的结构进行了详细的介绍。本课题设计中设计的机床用于将不同加工技术集中在同一台机床上，实现完全加工复合,最突出优点是可以大大缩短工件的生产周期、提高工件加工精度。关键词：铣削 钻削 机床长春理工大学本科毕业设计IAbstractThe special purpose machine processes some kind of specific components, completes certain specific working procedures the technicality engine bed. It can obviously enhance the labor productivity, reduces the labor intensity effectively. This subject of car design combined milling and drilling machine, for composite milling, turning and drilling.This design is described in the milling process of development drilling complex machine, and the prospects for development. The design of the overall design of machine tools are described, the structure of the machine described in detail. The subject of machine design, the design of different processing techniques used to focus on the same machine, and to achieve complete processing complex, the most prominent advantage is that the workpiece can greatly shorten the production cycle, improve workpiece accuracy.Keywords: Milling;Drills truncates;machine tools长春理工大学本科毕业设计II目录摘 要 .IABSTRACT.II第 1 章 绪论 .11.1 金属切削机床及其重要地位 .11.1.1 机床概述 .11.1.2 机床在国民经济中的地位 .11.2 机床发展概况和我国机床工业的现状 .11.2.1 机床发展概况 .11.2.2 我国机床工业现状 .21.3 复合加工机床概念及现状 .21.3.1 变化中的复合加工机床概念 .21.3.2 复合加工机床的现状 .31.4 复合加工机的种类 .3第 2 章 车铣钻复合总体方案 .52.1 本复合机床的主要设计内容 .52.2 机床设计方案 .52.2.1 料架及夹紧机构的方案 .62.2.2 机床总体布局 .6第 3 章 机床结构设计与计算 .83.1 车削力的计算 .83.2 铣削用量选择及铣削力的计算 .83.3 钻削刀具和切削用量选择与钻削力的计算 .93.4 V 型块的设计 .103.4.1 V 型块的外形尺寸确定 .103.4.2 V 型块的夹紧力计算 .113.5 滚珠丝杠的设计 .123.6 变速器设计 .153.7 轴的设计 .163.7.1 丝杠螺杆轴的设计 .163.7.2 单叶片摆动液压马达输出轴的设计 .163.8 传动部分设计计算 .173.8.1 电机的选择 .17长春理工大学本科毕业设计III3.8.2 主轴直径的选择 .173.9 主轴箱传动齿轮设计 .173.9.1 动力运动参数分配 .173.9.2 传动齿轮设计 .18第 4 章 结 论 .25参考文献 .26致谢 .27长春理工大学本科毕业设计1第 1 章 绪论1.1 金属切削机床及其重要地位1.1.1 机床概述金属切削机床是用切削，特种加工等加工方法加工金属工件，使之获得所要求的几何形状，尺寸精度和表面质量的机器。在金属切削加工过程中，刀具和工件之间需要有一定的相对运动和相对位置，合适的运动参数和动力参数。所有这些都是由金属切削机床来实现。因此，机床是进行金属切削加工的重要设备。在现代化机械制造工业中，被加工工件，特别是精密零件的最终形状，尺寸以及表面粗糙度，主要是借助金属切削机床的加工来完成的。因此，金属切削机床是现代化工业，尤其是基础工业的主要设备。复合机床（Modular machine）是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的专用机床。它适宜于在大批、大量生产中对一种或几种类似零件的一道或几道工序进行加工。这种机床既具有专用机床的结构简单、生产率和自动化程度高的特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的需要。复合机床可以对工件进行多面、多主轴加工，一般是半自动的。1.1.2 机床在国民经济中的地位机械工业肩负着为国民经济各部门提供先进技术装备的重要任务，而机床工业则是机械工业的重要组成部分，是为机械工业提供先进加工技术和装备的“工作母机”工业。机床的拥有量，产量，品种和质量以及先进程度，是衡量一个国家工业水平的重要标志之一。因此，机床工业在国民经济中占有极其重要的地位。机床的“工作母机”的属性，决定了它在国民经济各部门的关系。机床工业可以生产出各种各样的基础机械产品，设备，以及各种先进的产品。机床工业能为能源，交通，农业，冶金，电子，军事工业以及航空航天等各行各业提供先进的制造技术与优质高效的工艺装备，从而推动这些工业的发展。机床工业对于国民经济各部门的发展，对社会的进步与发展有着重要的意义。1.2 机床发展概况和我国机床工业的现状1.2.1 机床发展概况机床的发展，是随着社会的发展而发展的。国民经济的各行各业的发展都依赖于机床工业的发展，反过来现实中存在的问题又促进了机床工业的发展。从内部角度来说，机床的结构与性能的矛盾不断的产生与不断的解决，促进了机床工业的发展。这些内外部的因素促使机床的性能不断提高。社会和生产的发展对机床的性能提出越来越高的要求。如提高加工生产率，提高对加工工件的精度，降低加工成本，缩短加工周期。随着社会经济向多样化个性化，柔性化发展，对加工各种工件提出更加苛刻的要求。另一方面，科长春理工大学本科毕业设计2学技术的发展，如计算机的广泛应用，以及新材料的应用等为机床工业的快速发展创造了条件。机床的性能是由机床的结构来实现的，故性能要求的提高使机床原来的机构不能适应，这就促使机床结构的改进。反过来，机床机构的发展又促使机床性能的进一步完善和提高。机床性能的再提高对机床结构提出了新要求。这样，机床的结构和性能之间不断地演变，派生，向前发展，形成了产品品种多，规格全的机床体系。1.2.2 我国机床工业现状我国的机床工业是在解放后逐步建立起来的，从无到有，从小到大不断地发展壮大，已形成了布局比较合理，结构比较完整的机床工业体系。现在，我国机床的拥有量和产量都已经进入世界前列，机床产品的品种和质量也有了很大的发展和提高。目前，我国的机床制造厂家遍及全国。引进技术，合资生产也越来越广泛，我国许多机床产品的性能已经接近或达到世界先进水平。一些综合实力较强的机床厂家的先进产品已经进入国际市场。一批综合性的机床研究所，以及各种专业机床研究所和相关高等院校，开展了大量的机床工业的基础研究，并且在许多关键技术和新产品研究上屡有突破。这些研究单位并积极促进科技成果的商业化产业化转变。改革开放以来，各机床生产厂家和机床技术研究单位积极参与国际学术技术交流。最近两年，我国机床生产企业积极走出国门，除了通常的技术合作，还不断收购国外有技术实力的机床制造企业。大连机床厂，秦川机床，沈阳机床集团等都收购了欧美发达国家的机床企业，也间接拥有了先进的技术，这都促进我国机床工业迅速发展，使我国机床制造行业进入了一个新的发展阶段。1.3 复合加工机床概念及现状面对激烈的市场竞争，公司的生存之道赋予产品更多的价值，而这意味着要生产出更精密和更复杂的产品。同时，一个公司也必须在寻求增加产品种类时降低资金的占用。这些都促进了多功能复合机床的发展。1.3.1 变化中的复合加工机床概念现今的制造业、特别是机械加工现场，有以下几个特点：多品种、小批量生产；交货期缩短；要求降低成本；伴随轻型化、性能复合化增加了复杂形状的产品；缺少熟练操作人员和优秀技术人员。一个企业要适应这种现状并在激烈的市场竞争中取胜，需要新的技术和机床装备，这时作为“王牌”的复合加工机床便顺应市场需求闪亮登场。我们将一台拥有能以数道工序、不同方式加工复杂形状工件能力的机床称之为复合加工机床。为达到同样的用工序集成的方法提高生产效率和机床附加价值的目的，在技术上也有将机床控制坐标多轴化、扩大加工功能、多功能化长春理工大学本科毕业设计3的解决方法。在这里，我们把在一台机器内实现不同品种加工的机床和多坐标控制机床统称为复合加工机床。复合加工机床具有的功能是随着时代的变化而变化的。过去曾有将加工中心称为复合加工机床的时期，但因其工具交换加工的品种受到限制，而且也走不出切削加工的领域，现在已经不再将一般的加工中心称之为复合加工机床了。复合加工机床的开发、生产在市场需求中不断得到推进，特别是最近，具有将车削功能和回转切削功能合并起来的机床的销售数量迅速增加，今后可望达到与加工中心相匹敌的生产和销售规模。1.3.2 复合加工机床的现状复合加工机床一般具有这些特征：设置较少，有时甚至是一次性的；复杂工件不需在多台机床上加工；减少工件的装夹次数；加工现场机床数量减少，不需在场地上投入很多。机床制造商们在以两种方式适应日益扩大的市场。一种是他们设计的机床能进行一次以上的加工工序。现在，有些机床能提供铣削、钻削、攻丝、车削、磨削、焊接和调平多种功能。另一种多功能的方式则是通过加速工件装夹速度来使机床提高产出，这主要是通过在单台机床或单元内增加机器人或工件夹持机构来实现。多功能机床另一个使人感兴趣的因素是，大部分的自动化和航空制造商目前趋向于减少他们自己的加工规模，而要求供应商直接交付可供装配的模块。分析家们看到大公司面临着质保和设备老化而不能大批量加工高精度的工件等诸多问题，所以现在一些大批量的工件被分解成小批量转包给多个供应商。这一切都为复合加工机床提供了施展才能的用武之地。1.4 复合加工机的种类1 车削为主型以车削加工为主的复合加工机是车削复合中心。车削复合中心是以车床为基础的加工机，除车削用工具外，在刀架上还装有能铣削加工的回转刀具，可以在圆形工件和棒状工件上加工沟槽和平面。这类复合加工机常把夹持工件的主轴做成 2 个，既可同时对 2 个工件进行相同的加工，也可通过在 2 主轴上交替夹持，完成对夹持部位的加工。现在，加工 2 个工序以上的工件占车削加工的大多数。对这些工件进行高效、高精度加工，有以下 3 种技术。(1)内外加工集中化 在机内装有 1 次加工(外表面)以及 2 次加工(内表面)的各种功能的 1 次2 次加工机。(2)加工的复合化 除车削加工，机内还装有铣削加工、磨削加工等各种功能的工序集中的加工机。长春理工大学本科毕业设计4(3)智能化 机内具有储存、运输、加工一体化、工件识别、工件夹持控制、适应控制、信息网络等最新监控技术的单元加工机。2 铣削为主型(1)加工中心的多轴化 五轴控制，除又、X、Y、Z 三轴控制外，为适应使刀具姿势变化，可以使各进给轴回转到特定的角度位置并进行定位的五轴加工机。五轴加工机的使用方法有两种：用回转轴分度，使工件相 对于刀具倾斜，在这个状态进行三轴控制加工。同时使所有的控制轴作连续运动，即五轴联动，可以对叶轮等具有外延伸曲面形状的工件进行加工。五轴联动加工机的特点是可以避开切削速度变为零的加工条件；可以用伸出长度很短的刀具；可以在一次装夹下加工外延伸曲面形状的工件等。 六轴控制，用多轴控制铣削类加工机不能模拟复杂形状工件加工，而复合加工可以。例如对有锥度形状和四角形状槽类等工件的加工，以前不变换加工工种是无法完成加工的，必须把工件转到电加工机床上加工。可是如采用回转刀具，使刀具一边作 6 轴控制运动，一边作摆动切削加工，就可在一台机床上完成加工。而且精度、效率也可以提高。如使用非回转刀具，必须控制回转主轴的回转位置，此时六轴控制是必要的。用六轴控制加工时，采用非回转刀具时，切削速度同等于进给速度，不能进行高速加工；而用回转刀具则能适应原不能加工部位和形状的加工，无需转换工种，仅用切削加工就能一次完成全部加工，效率较高。 (2)加工中心的复合化 除铣削加工外，还装载有一个能进行车削的动力回转工作台。3 磨削为主型磨床的多轴化，原来只在无心磨床上可见，多数是以装卸作业自动化为目的。现在，开发了在一台机床上能完成内圆、外圆、端面磨削的复合加工机。例如在欧洲，开发了综合螺纹和花键磨削功能的复合加工机。4 不同工种加工的复合化把多种不同原理的加工类型集约，如切削与磨削、研磨的复合；用激光功能把加工后热处理、焊接、切割合并；加工和组装同时实施等。还有，集中车削和铣削功能，特别是齿轮加工功能等的独特的生产型复合加工机；与激光加工复合，开发了装有磨削功能和激光淬火功能的复合机床等。在欧洲还开发了机械铣削功能、激光三维加工功能等集约的复合加工机。长春理工大学本科毕业设计5第 2 章 车铣钻复合总体方案2.1 本复合机床的主要设计内容机床总体布局方案：根据所给参数和现场条件，确认机床的总体方案；主轴的驱动及减速方案；铣销，钻销的进给方案；工件夹紧方案；机床操作方案等。轴的设计：轴承等的选取；钻轴，铣轴的布局等。料架的设计：料架夹紧装置设计；料架进给系统设计；相关齿轮，轴的设计；相关附件的选取。2.2 机床设计方案图 2-1 机床总体方案图机床总体布局的要求机床总体布局是指确定机床的组成部件以及其在整台机床中的位置安排。包括：各部件的位置和运动方向的配置，主轴轴向的配置，操作部件的位置安排等。合理的机床布局应考虑以下基本要求：长春理工大学本科毕业设计61. 保证给定的工艺过程及要求（对于复合机床，还应满足参数标准所规定的要求） ，最大限度地考虑机床部件的通用化。2. 保证机床的刚度，精度，抗震性和稳定性，力求减轻机床重量。3. 保证机床结构简单，且尽量采用比较短的传动链，以提高传动精度和效率。4. 保证良好的加工工艺性，以便于机床的加工和装配。5. 保证生产过程中的安全性，并尽量考虑人体工学因素，便于机床的操作，调整和维修。6. 对于生产效率和自动化程度较高的机床，应尽量力求便于自动上.下料或把机床纳入自动生产线，并便于排除加工过程中产生的金属切屑等杂物。7. 在保证满足加工要求的前提下，应尽量减小机床的外形尺寸，