组合铣床的总体设计和主轴箱设计

沈阳理工大学应用技术学院毕业设计说明书1组合铣床的总体设计和主轴箱设计目录第一章 零件的分析 21.1 零件的结构工艺性分析21.1.1 零件的形状分析 21.1.2 零件的形位公差分析 21.1.3 零件的加工表面分析 21.2 零件的材料分析 3第二章 毛坯的设计 42.1 确定零件的生产类型和生产纲领 42.2.1 毛坯的种类 42.2.2 毛坯种类的选择 42.2.3 毛坯的形状与尺寸的选择 4第三章 零件工艺规程的设计 63.1 定位基准的的选择 63.1.1 精基准的选择 63.1.2 粗基准的选择 63.2 零件表面加工方法的选择 73.3 加工顺序的安排 73.3.1 加工阶段的划分 73.3.2 工序的合理组合 73.3.3 加工顺序的安排 83.4 工艺的制定 93.4.1 工序基准的制定 93.4.2 确定工序尺寸的方法 9沈阳理工大学应用技术学院毕业设计说明书23.4.3 加工余量的确定 103.4.4 机床的选择 113.4.5 工艺装备的选择 113.4.6 切削用量的选择 1第四章 刀具交换装置的设计204.1 确定换刀机械手形式204.2 换刀机械手的工作原理224.3 机械手的自动换刀过程的动作顺序224.4 机械手回转轴 4 上的齿轮齿条设计234.5 自动换刀装置的相关技术要求244.5.1 主轴准停装置244.5.2 换刀机械手的安装与调试244.6 自动换刀程序的编制26第 5 章 自动换刀装置的控制原理265.1 自动换刀装置的液压系统原理图265.2 自动换刀装置换刀动作的顺序控制过程26致谢词27参考文献28前 言毕业设计是培养我们实际工作能力的最后一个重要实践性学习环节，它不但是对我们三年来的学习与实践是一个很好的总结和考验，也是为以后从事专业技术工作做个强而有力的铺垫。本次我的设计题目是组合件，在设计之前对此类零件没有太多了解，经过多次调查研究和指导老师的细心指导下,使我能够很好的完成这次设计。此次设计不但培养了我们综合运用所学知识分析和解决本专业一般技术问题的能力，而且也进一步巩固扩大和深化了我们所学的基本理论、基本知识和基本操作技能，同时也培养了我们树立正确的设计思想和生产观念、经济观念、全局观念，养成了理论联系实际和严谨的工作作风，培养我们掌握机械加工的一般工艺规程和方法，独立正确的使用技术文献资料和正确的表达自己设计思想的能力。首先，我积极地查阅相关资料，对零件图进行了仔细的研究，了解了现场工作情况，然后，向老师认真的请教了加工工艺过程及方法等技术性问题，为自己进行毕业设计做好准备。通过以上学习，使我了解了本组零件的结构，生产纲领和生产条件，并确定其重要加工表面。老师的辅导与分析，让我能综合运用所学过的理论知识和方法，正确地制定一个零件的机械加工工艺规程，从而保证零件的加工质量、生产率和经济性；能较熟练地使用有关的手册，图表资料及技术参考书，也能够较熟练应用工艺计算的方法，沈阳理工大学应用技术学院毕业设计说明书3正确地进行工艺计算，熟练掌握一般零件的数控编程方法，机床的操作以及零件的数控加工。最后说明书来阐述了关于零件的有关内容及加工工艺过程等几个重要方面，认真地完成了整个设计的过程。在此，对给予我大力支持和热情帮助的老师们表示忠心的感谢。由于个人能力有限，经验欠缺，因此，文中错误，不妥之处在所难免，恳请各位领导及老师批评指正。第一章:零件的分析1.1 零件的结构工艺性分析件 1 件 2零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性，即所设计的零件结构应便于成形，并且成本低，效率高。它的涉及面广，因此有必要对零件进行结构工艺性分析，找出技术关键，以便在拟定工艺规程时采用适当的工作措施加以保证。1.1.1 零件的形状分析轴系组合件较为复杂，从外形上看件一左端是不完整的球端面.球端的边面质量沈阳理工大学应用技术学院毕业设计说明书4Ra1.6.外阶梯形圆柱表面质量 Ra1.6，车 40 度的槽及椭圆左端的槽,内孔螺纹等的加工难度较大内边面质量 Ra1.6，右端外部椭圆留双边 1mm。件二是椭圆,阶梯形圆柱质量Ra1.6, 外螺纹加工精度都很高。大体加工过程：加工件加工件二：首先在车床上用外圆车刀粗加工，倒角,车外螺纹,用外圆车刀车椭圆,然后用手工切断.加工加工件一：先在车床用外圆粗车加工球面，车 40 度槽,倒角,内孔镗刀加工内孔,切内孔 31 的槽,然后车 M30X1.5 的内螺纹,最后外圆车刀加工椭圆.1.1.2 零件的技术要求分析零件图纸上标注的技术要求：1.锐边倒角 C0.32.未注倒角 C1.3圆弧过渡光滑4.未注尺寸公差按 GB/T1804-m 加工和效验5.调质硬度 HRC30-351.1.3 零件的加工表面的分析从零件图可以看出轴系零件的主要加工表面是：1. 31 的槽：它的表面粗糙度是 Ra1.6,而且其轴心线是设计基准。2.M301.56H 的螺纹：此螺纹是一个标准螺纹，虽然没有特殊要求，但它在配合时起传递扭矩的作用，故其配合精度要求高。3.椭圆:表面粗糙度 Ra3.2, 轴心线是设计基准。4.球面:尺寸以确定,表面粗糙度 Ra1.6,圆心是设计基准.通过以上的分析可知，零件的结构较为简单，易于加工，具有一定的可行性。1.2 零件的材料分析零件材料的选用是非常重要的，选材不当制成的零件不能满足使用要求，过早损伤和破坏产生不良影响或经济效益差等。机械零件选材的一般原则是：首先满足使用性能的要求，同时兼顾工艺性、经济性和环保性。对于轴类零件的选材应具有以下几点要求：1.优良的综合力学性能，即要求有高的强度和韧性，以防止由于过载和冲击而引起的变形和断裂。2.高的疲劳极限，防止疲劳断裂。3.良好的耐磨性。4.在特殊条件工作时，还应有特殊要求。本零件的材料是 45 号钢，它属于低淬透性合金调质钢，其力学性能是：MPa, MPa, , , J。其化学成分是：碳含量785s 685b %95457kA0.37%0.45%，铬含量 0.8%1.1%，锰含量 0.17%0.37%，硫含量 0.5%0.8% ，其中碳含量过高、过低均不能满足经调质后获得良好综合力学性能的要求，主加元素为铬，沈阳理工大学应用技术学院毕业设计说明书5在配以硫、锰等合金元素，其作用是提高淬透性，强化铁素体和细化晶粒，因此，此钢的热处理变形小，废品率低，因而降低了工艺成本。其热处理特点是：当原始组织为珠光体时，预先热处理可采用正火或退火处理;该类钢最终热处理均采用淬火后在 500-650的高温回火工艺，即调质处理工艺，调质处理可使材料具有良好的综合力学性能。材料长度的选择：件一取 50*100，件二取 50*80 的棒料第二章：毛坯的设计2.1 确定零件的生产类型和生产纲领生产类型是指企业（或车间，工段，班组，工作地）生产专业化程度的分类，一般分为大量生产，成批生产和单件生产三种类型。它可根据生产纲领和产品及零件的特征或工作地每月担负的工序数来具体划分。生产纲领是指在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。计划期常定为一年，所以生产纲领也称年产量。零件的生产纲领要计入备品和废品的数量，其计算式为：N=Qn(1+)(1+)N零件的年产量(件/年)Q产品的年产量(台/年)n每台产品中，该零件的数量(件/台)备品的百分率废品的百分率其中Q500 n1 5% 2% 所以N=500 (1+5%)(1+2%)=535.5 即536(件/年)由上所述，查机械制造工艺学中表 1-3 知该零件为中批生产。沈阳理工大学应用技术学院毕业设计说明书62.2 确定零件毛坯的制造形式毛坯是根据零件所要求的形状,工艺尺寸等方面而制成的供进一步加工使用的生产对象。毛坯种类的选择不仅影响着毛坯制造的工艺装备及制造费用，对零件的机械加工工艺装备及工具的消耗，工时定额计算有很大影响。2.2.1 毛坯的种类常用的毛坯种类有：铸件、锻件、型材、焊接件、冷压件等。1.铸件:适用于形状复杂的毛坯。2.锻件:适用与零件强度较高,形状较简单的零件。尺寸大的零件因受设备限制，故一般用自由锻；中、小型零件可选模锻；形状复杂的刚质零件不宜用自由锻。3.型材：热轧型材的尺寸较大、精度低，多用作一般零件的毛坯；冷轧型材尺寸较小、精度较高，多用于毛坯精度要求较高的中小零件，适用于自动机床加工。4.焊接件:对于大件来说,焊接件简单方便,特别是单件小批生产可大大缩短生产周期,但焊接后变形大,需经时效处理。5.冷压件：适用于形状复杂的板料零件,大多用于中小零件的大批量生产。2.2.2 毛坯种类的选择选择毛坯种类需考虑的因素有以下几点：1.根据图纸规定的材料及机械性能选择毛坯。2.根据零件的功能选择毛坯。3.根据生产类型选择毛坯。4.根据具体生产条件选择毛坯。2.2.3 毛坯的形状和尺寸的选择确定毛坯的形状与尺寸的步骤是：首先选取毛坯加工余量和毛坯公差，其次将毛坯加工余量叠加在零件的相应加工表面上，从而计算出毛坯尺寸，最后标注毛坯尺寸与公差。其总的要求是：减少“肥头大耳” ，实现少屑或无屑加工。因此，毛坯形状要力求接近成品形状，以减少机械加工的劳动量。本零件的大部分加工表面是回转体表面，根据本零件的生产纲领，年生产数量，经济价值及复杂程度，另外本零件为轴类零件，考虑其复杂程度，所以本零件毛坯为棒料。因为棒料的经济性好，加工余量小，而且成本较低。根据本零件的结构特征和尺寸要求及考虑到经济性，所以毛坯一件圆棒料的尺寸为 50mm100mm,二件圆棒料的尺寸为50mm80mm.沈阳理工大学应用技术学院毕业设计说明书7第三章：零件工艺规程的设计机械加工工艺规程是规定产品或零部件工艺过程和操作方法等的工艺文件,它是指导生产的主要技术文献，是组织和管理生产的基本依据，是新建和扩建工厂或车间的基本资料，是进行技术交流的重要手段。3.1 定位基准的选择在制订零件的加工工艺规程时，正确地选择工件的基准有着很重要的意义。基准选择的好坏不仅影响零件的加工位置精度，而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响。基准有粗基准与精基准之分。选择定位基准时是从保证工件精度要求出发的，因而分析定位基准选择的顺序就应从精基准到粗基准。3.1.1 精基准的选择1.基准重合原则:就是尽可能选用设计基准作为定位基准，这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起定位误差。2.基准统一原则:位置精度要求较高的某些表面加工时尽可能选用同一定位基准，这样有利于保证各加工表面的位置精度。3 自为基准原则：当某些表面精加工要求加工余量小而均匀时，选择加工表面本身作为沈阳理工大学应用技术学院毕业设计说明书8定位基准，用于提高加工面本身的精度。4 互为基准原则：为了使加工面间有较高的位置精度，又为了使其加工余量小而均匀采取此原则。5.保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便的原则。3.1.2 粗基准的选择粗基准选择的要求应能保证加工面与非加工面之间的位置要求及合理分配加工表面的余量，同时，要为后续工序提供精基准。1.为了保证加工面与非加工面之间的位置要求，应选非加工面作为粗基准。2.合理分配各加工面的加工余量。3.粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上，通常只允许使用一次。4.选作粗基准的表面应平整光洁，要避开锻造飞边和铸造浇冒口，分型面，毛刺等缺陷，以保证定位准确、夹紧可靠。由于本工件毛坯为棒料，所以采用 50 棒料的外圆柱面为粗基准，车削零件一的左端，再以粗车后的圆柱面为粗基准，车削零件的右端，然后再以粗车后零件的回转轴心分别对零件的沟槽、椭圆的左端槽及内孔,内孔槽,螺纹右端外部椭圆进行加工，保证各个部位的尺寸精度及位置精度，然后以 48 的右椭圆的端面为基准，加工零件的螺纹,阶梯圆柱,内孔槽,最后以件一为基准,精加工件一的左端球面,阶梯圆柱,车槽,倒角及右端内孔,车槽.由以上分析可知本零件采用两种基准原则，一是基准重合原则，它是以零件的轴心线为定位基准也是设计基准，对零件的外圆、内孔、槽以及螺纹等表面进行切削加工；另一种是基准统一原则，它是多个加工表面都以一个基准作基准面加工定位的。3.2 零件表面加工方法的选择零件表面的加工应根据这些表面的加工要求和零件的结构特点及材料性质等因素，而选用相应的加工方法。在选择某一表面的加工方法时，一般总是首先选定它的最终加工方法，然后再逐一选定各有关前道工序的加工方法。加工方法选择的原则如下：1.所选加工方法应考虑每种加工方法的经济加工精度范围要与加工表面的精度要求和表面粗糙度要求相适应。2.所选加工方法能够确保加工面的几何形状精度,表面相互位置精度的要求。3.所选加工方法要与零件材料的可加工性相适应。4.加工方法要与生产类型相适应。5.所选加工方法要与企业现有设备和工人技术水平相适应。通过以上原则，本零件各主要表面加工方法为：1.各回转表面,球面,椭圆及槽,倒角：车削加工2.M30X1.5-6H 的螺纹：车削加工3.3 加工顺序的安排沈阳理工大学应用技术学院毕业设计说明书93.3.1 加工阶段的划分工件的加工质量要求较高时，应划分阶段。一般分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。 粗加工阶段是从坯料上切除较多余量，所能达到的精度和表面质量都比较低的加工过程。半精加工阶段是在粗加工和精加工之间进行的切削加工过程。精加工是从工件上切除较少余量，所能达到的精度和表面质量都比较高的加工过程。划分加工阶段的作用是：1.避免毛坯内应力重新分布而影响获得的加工精度。2.避免粗加工时较大的夹紧力和切削力所引起的弹性变形和热变形对精加工的影响。3.粗精加工阶段分开,可较及时地发现毛坯的缺陷,避免不必要的损失。4.可以合理使用机床,使精密机床能较长期地保持其精度。5.适应加工过程中安排热处理的需要。3.3.2 工序的合理组合确定加工方法后，就要按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件，确定工艺过程的工序数目。确定工序数目有两种基本原则可供选择：1.工序集中所谓工序集中,就是零件的加工集中在少数工序内完成,而每一工序的加工内容却较多。其特点:1).采用高效专用设备及工艺装备,生产率高。2).工件装夹次数减少,易于保证表面间位置精度,还能减少工序间运输量,缩短生产周期。3).工序数目少,可减少机床数量,操作工人数和生产面积,还可简化生产计划和生产组织工作。4).因采用。结构复杂的专用设备及工艺装备,便投资大,调数和维修复杂,生产准备工作量大,转换新产品比较费时。2.工序分散所谓工序分散就是将工件的加工分散在较多的工序内进行,每道工序的加工内容很少,最少时即每道工序仅一个简单工步。其特点:1).设备及工艺装备比较简单,调整和维修方便,工人容易掌握,生产准备工作量少,又易于平衡工序时间,易适应产品更换。2).可采用最合理的切削用量,减少基本时间。3).设备数量多,操作工人多,占用生产面积大。从生产批量或设备等方面考虑，本零件属于中批生产，虽然工序越集中，加工周期越短，加工的精度也高，但是，本零件部分加工在普通机床上无法加工，所以粗精加工必须在数控机床上一起完成，这样虽提高了生产率，但同时也提高了成本，也没有合理的使用机床，因此，此零件采用工序集中原则。沈阳理工大学应用技术学院毕业设计说明书103.3.3 加工顺序的安排1机械加工工序的安排原则1).对于形状复杂、尺寸较大的毛坯或尺寸偏差较大的毛坯,应首先安排划线工序,为精基准加工提供找正基准。2).按“先基面后其它”的顺序,先加工精基准面。3).在重