组合机床毕业设计VIP

中 央 电 大 毕 业 论 文1目 录1 前 言 .22 组合机床总体设计 .42.1 总体方案论证 .42.1.1 被加工零件的特点 .42.1.2 工艺路线的确立 .42.2 组合机床总体方案论证 .52.3 定位基准选择 .53 设计计算 .63.1 刀具的选择 .63.2 切削用量选择 .63.3 计算切削力、切削扭矩、切削功率 .93.4 确定主轴加工尺寸和外伸尺寸 .133.5 选择接杆 .133.6 导向结构选择 .143.7 主轴箱轮廓尺寸的确定 .143.8 组合机床总体设计-三图一卡 .153.8.1 被加工零件工序图 .153.8.2 加工示意图 .153.8.3 机床尺寸联系图 .153.8.4 机床生产率计算卡 .164组合机床总体设计 .184.1 右主轴箱设计原始依据图 .184.2 主轴、齿轮的确定及动力计算 .194.2.1 主轴结构形式的选择 .194.2.2 直径、齿轮模数的确定 .194.2.3 主轴箱的动力计算 .194.3 主轴传动系统的设计和计算 .204.3.1 驱动轴、主轴的坐标计算 .204.3.2 确定传动轴位置和齿轮齿数 .204.4 右主轴箱坐标计算、绘制坐标检查图 .244.4.1 选择加工基准轴坐标、计算主轴、驱动轴坐标 .244.4.2 绘制坐标检查图 .244.5 强度校核 .254.6 传动轴直径的确定和轴的强度校核 .285 主轴箱及其附件的选择和设计 .326 结论 .33参考文献 .34致 谢 .35附 录 .36JM304B 变速箱箱体钻孔组合机床总体及右主轴箱设计21 前言组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定外形和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。组合机床的通用部件按功能分为动力部件 、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件 5 类 。动力部件为机床提供主运动和进给运动，主要有动力箱、切削头、动力滑台；支承部件用以安装动力滑台，包括各种底座和支架；输运部件用以输送工件或主轴箱至加工工位；控制部件用以控制机床的自动工作循环；辅助部件包括润滑、冷却和排屑装置等。根据配置型式，组合机床可分为单工位和多工位两大类。其中单工位组合机床按被加工面的数量又有单面、双面、三面和四面 4 种 ，通常只能对各个加工部位同时进行一次加工；多工位组合机床则有回转工作台式、往复工作台式、中长立柱式和回转鼓轮式 4 种，能对加工部位进行多次加工 1。组合机床一般可完成的工艺范围有：铣平面、刮平面、车端面、车锥面、钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、倒角、切槽、以及加工螺纹、滚压、拉削、磨削、抛光等。组合机床一般用于 加工箱体类或特殊形状的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。组合机床是以系列化、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。组合机床是随着生产的发展，由万能机床和专用机床发展来的。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较高的特点，又具有一定重新调整能力，以适应工件变化的需要，组合机床可以对工件进行多面、多主轴加工，一般是半自动的。组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线 2。我国组合机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后，国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大，并使产品生产成本提高。因此，市场要求我们不断开发新技术、新工艺，研制新产品，由过的“刚性”机床结构，向“柔性”化方向发展，满足用户需求，真正成为刚柔兼备的自动化装备 3。 组合机床装备的发展思路必须是以提高组合机床加工精度、组合机床柔性、组合机床工作可靠性和组合机床技术的成套性为主攻方向。一方面，加强数控技术的应用，提高组合机床产品数控化率;另一方面，进一步发展新型部件，尤其是多坐标部件，使其模块化、柔性化，适应可调可变、多品种加工的市场中 央 电 大 毕 业 论 文3需求。据专家分 析，机床装备的高速和超高速加工技术的关键是提高机床的主轴转速和进给速度。在零部件一体化程度不断提高、数量减少的同时，加工的形状却益复杂。多轴化控 制的机床装备适合加工形状复杂的工件。产品周期的缩短也要求加工机床能够随时调整和适应新的变化，满足各种各样产品的加工需求。然而更关键的是现代 通信技术在机床装备中的应用，信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步提高，作者可以通过网络或手机对机床的程序进行远程修改，对运转状况进行 监控并积累有关数据;通过网络对远程的设备进行维修和检查、提供售后服务等。在这些方面我国组合机床装备还有相当大的差距，因此我国组合机床技术装备高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向 5。本次毕业设计的课题是 JM304B 变速箱箱体钻孔组合机床总体及右主轴箱设计。根据拖拉机变速箱体孔的位置、加工精度等主要的设计原始数据，设计出技术上先进，经济上合理和工作上可靠的组合机床。课题来源于江淮动力集团，为了扩大生产规模，提高效率，并进一步提高加工精度，该厂需要设计出对拖拉机变速箱体钻孔的组合机床来弥补原有机床的不足。本设计的基本思路是，首先对拖拉机变速箱体结构进行工艺性分析,确定整体的设计方案，提出一种可行性比较高的设计方案；再进行组合机床方案图样文件设计：被加工零件加工工序图，加工示意图，机床联系尺寸图以及生产率计算卡。JM304B 变速箱箱体钻孔组合机床总体及右主轴箱设计42 组合机床总体设计组合机床的总体设计要注重工件加工时的工艺分析，制订出合理的工艺方案，才能设计出合理的专用机床。根据指定的加工要求，提出多个方案。工艺方案的确定决定了专用机床的结构、性能、运动、传动、布局等一系列问题。所以，工艺方案设计是专用机床的重要环节。组合机床的设计结构一般可分为卧式图 2-1 和立式图 2-2 两种。 图 2-1 卧式组合机床结构图 2-2 立式组合机床结构2.1 总体方案论证2.1.1 被加工零件的特点本次设计的组合机床的被加工对象是 JM304B 拖拉机变速箱体，材料是HT250,硬度是 HB190 到 250，属于箱体零件，结构相对比较复杂。2.1.2 工艺路线的确立根据先粗加工后精加工、先基准面后其它表面、先主要表面后次要表面的机械加工工序安排的设计原则，对JM304B拖拉机变速箱体的工艺路线作如下设计：工序 1:粗铣底面；中 央 电 大 毕 业 论 文5工序 2:粗铣左、右端面；工序 3:粗铣前、后端面；工序 4:半精铣底面；工序 5:半精铣左、右端面；工序 6:半精铣前、后端面；工序 7:粗镗孔；工序 8:精镗孔；工序 9:钻左、右、后三面的孔；工序 10:最终检验。本道工序为第10道工序,主要攻左、右、后三面共30个螺纹底孔，由本设备“JM304B变速箱体钻孔组合机床”完成，因此，本设备的主要功能是完成拖拉机变速箱体左、右、后三个面上共30个孔的加工。具体加工内容及加工精度如下：具体加工内容是：左侧面 12 个孔，盲孔 6M10，盲孔 4M10，盲孔8；钻右侧面上 9 个孔，盲孔 8M10，通孔 8；钻后面上 9 个孔，盲孔8M10，通孔 8。2.2 组合机床总体方案论证根据任务书的要求：设计的组合机床要满足加工要求、保证加工精度；尽可能用通用件、以降低成本；各动力部件用电气控制、液压驱动。因此根据任务书要求和汽缸体的特点初定两种设计方案： 卧式组合机床 特点：卧式组合机床重心低、振动小运作平稳、加工精度高、占地面积大。立式组合机床 特点：立式组合机床重心高、振动大、加工精度低、占地面积小。方案比较：根据被加工工件和两种组合机床的特点比较可知：从装夹的角度来看，卧式平放比较方便，也减轻了工人的劳动强度。通过以上的比较，考虑到卧式振动小，装夹方便等因素，选用卧式组合机床。组合机床配置型式及结构方案确定：机床配置成单工位卧式钻削组合机床，采用固定式夹具。加工时，工件装在夹具中固定不动，由水平布置在工件两侧和后侧的钻头实现主运动和进给运动，以完成对工件钻孔加工。2.3 定位基准的选择组合机床是针对某种零件或零件某道工序设计的。选择正确的定位基准，是确保加工精度的重要条件，同时也有利于实现最大限度的集中工序。一般常采用一面两孔定位和三面定位。本机床在加工时采用的定位方式是三面定位，以底面为定位基准面，限制三个自由度；在左面用两个圆柱定位销，限制两个自由度；后面再用一个圆柱销限制剩下的一个自由度.JM304B 变速箱箱体钻孔组合机床总体及右主轴箱设计63 设计计算3.1 刀具的选择根据工艺的要求及加工精度不同，组合机床采用的刀具一般有简单刀具（标准刀具） 、复合刀具及特种刀具。选择刀具的原则：a）只要条件允许，为使工作可靠，结构简单、刃磨容易，应尽量选择标准刀具和简单刀具。b）为使工序集中或保证加工精度，可采用先后加工或同时加工两个或两个以上表面的复合刀具。c）选择刀具结构时，还须认真分析被加工零件材料特点。根据工艺要求及加工精度的要求加工29个孔的刀具均采用标准直柄麻花钻。刀具材料为高速钢，标准号：GB/T 1438-1985。3.2 切削用量的选择本设计是加工左、右、后三个面上的孔，其中左面孔钻 6 个 M10 的螺纹底孔，各孔位置度公差为 0.15 m；钻 4 个 M10 的螺纹底孔，各孔位置度公差为 0.15 m；钻 1 个 M30 的螺纹底孔，直径为 8mm 的孔；右面孔钻 8 个 M10的螺纹底孔，各孔位置度公差为 0.15 ；钻 1 个 M14 螺纹底孔；后面孔钻8 个 M10 的螺纹底孔，各孔位置度公差为 0.15 m；钻 1 个 M14 螺纹底孔，一次装夹一个零件，三个面钻孔同时加工。根据文献15134 页表 6-20 可得出切削转矩 T 为：6.09.1HBDT(3-1)式中， 加工螺纹大径；D工件的螺距。组合机床多轴箱上所有刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑台。工作时，要求所有刀具的每分钟进给量相同，且等于动力滑台的每分钟进给量。这个每分钟进给量（毫米/分）应是适合于所有刀具的平均值。因此，同一主轴箱上的刀具主轴可设计成不同转速和选择不同的每转进给量（毫米/转）与其相适应，以满足不同直径工件的加工需要，文献1553 页，即(3-2)fivnfn21式中： , , 各主轴转速（n/min） ；1n2i, , 各主轴进给量（mm/n） ；ff中 央 电 大 毕 业 论 文7动力滑台每分钟进给量（mm/min） 。fv在选择了转速后就可以根据公式(3-3)dvn10选择合理的切削速度。查文献15第 130 页表 6-11表 3-1 高速钢钻头切削用量加工材料 加工直径（mm）1d切削速度 (m/min)v进给量 (mm/r)f200241HBS16 0.050.161210180.10.181222 0.180.25铸铁225010180.250.4A.左侧面钻孔a) 钻 6 个 8.6 孔选择 ，进给量选择 ,由公式（3-2）得min15vrmf12.0，由公式（3-3）得转速: .f in512.06rfvnb) 钻 4 个 8 孔选择 ，进给量选择 ,由公式（3-2）得mi15vrmf.，由公式（3-3）得转速：n6.f in512.06rfvnJM304B 变速箱箱体钻孔组合机床总体及右主轴箱设计8c) 钻 1 个 27.8 孔选择 ，进给量选择 ,由公式（3-2）得min5vrmf37.0，由公式（3-3）得转速：6.f in18237.06rfvnB.右侧面钻孔a) 钻 8 个 8.6 孔选择 ，进给量选择 ,由公式（3-2）得min15vrmf15.0，由公式（3-3）得转速：2.3f in51.0283rfvnb) 钻 1 个 8 孔选择 ，进给量选择 ,由公式（3-2）得mi5vrmf4.，由公式（3-3）得转速：n2.83f in59714.0283rfvnC.左侧面钻孔a) 钻 8 个 8.6 孔选择 ，进给量选择 ,由公式（3-2）得min15vrmf.，由公式（3-3）得转速：7.f in514.07rfvnb) 钻 1 个 12.3 孔选择 ，进给量选择 ,由公式（3-2）得mi5vrmf2.，由公式（3-3）得转速：n7.f in3820.7rfvn中 央 电 大 毕 业 论 文93.3 计算切削力、切削扭矩、切削功率根据已选定的切削用量（主要指切削速度v及进给量f） ，确定进给力，作为选择动力滑台及设计夹具的依据；确定切削扭矩，用以确定主轴及其他传动件（齿轮、传动轴）的尺寸；确定切削功率，用作选择主传动电机（一般指动力箱电机）功率。根据文献15 134页的公式 （3-6.08.26HBfDF4）（3-6.08.9.10fM5）（3-DvN746）式中： 切削轴向力(N)；F钻头直径(mm)；D每转进给量(mm/r)；f切削扭矩 ；M)(mN切削功率