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汽车变速器上盖组合机床总体设计【全套CAD图纸和毕业答辩论文】

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摘 要


组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。目前，组合机床主要用于平面加工和孔加工两类工序。由于组合机床进行加工能够进行多工位加工，提高自动化程度，缩短加工时间和辅助时间。而且组合机床大部分都是由通用部件组成，研制周期较短，便于设计，制造和使用维护，成本低。而且机床易于改造，产品和工艺变化时，通用部件还能重复利用，经济性较好。而且其生产效率高，加工精度稳定，自动化程度高，使工人劳动强度降低。所以组合机床在大批量生产中的应用十分广泛。

由于本次加工的零件为变速器箱体，为大批量生产，而且所要加工的孔较多，本次设计的组合机床主要就是对汽车变速器上盖的孔进行加工。

本次设计主要绘制组合机床的“三图一卡”，即被加工零件工序图，加工示意图，机床尺寸联系图。通过绘制三图一卡，选择机床的刀具，切削用量，夹具形式，配置形式，通用部件和专用部件等等。三图一卡是设计组合机床的重要组成部分。


关键词 组合机床;钻孔;三图一卡



   


Abstract

The assembly machine processes is according to the requirement of work pieces , and it is made of a lot of general use parts and a little exclusive use parts and it is a kind of a efficiently production machine. The present, assembly machine tool primarily is used in making the plane surface and the apertures.Because the assembly machine tool can process some parts together ,so it can boost to automate extent, and shorten the time of process，And that assembly machine tool is made of a lot of general use parts, short the time of design, and it is convenient for designing, fabrication , the cost is low. And the machine tool is apt to be reconstructed, When the technics route changes, the general parts can be reused again, so we use assemble machine tool is economical .And because of high production efficiency, the accuracy of process, the stability of it's result, the automation extent higher, and so it can debase the strength of the people.So large numbers of assembly machine tools are applied in the machine industrial.

Due to the processing of parts for transmission case, for mass production, but also need to machining hole is more, the design of modular machine tool is mainly for auto transmission cover hole processing.

This design mainly draw combination machine tools of figure 1 "Three figure one card", which is process diagram, processing parts processing schematic drawing, machine size connection diagram. By mapping the three card, select the machine tool cutter, cutting dosage, the fixture, the configuration form, the general parts and special parts, etc. Figure 1 Three figure one card are an important part of the design of modular machine tool.


Keywords  combination machine tools  Drilling  Three figure one card




目       录

摘 要 I

Abstract II

1 绪论 1

1.1问题的提出 1

1.2 国内外组合机床的现状及发展趋势 2

1.3机床在国民经济中的地位 3

1.4组合机床的组成、分类及特点 3

1.5 组合机床研究基本内容及关键技术 5

2 组合机床总体方案的制定 7

2.1 组合机床的工艺范围及工艺方案 7

2.1.1 组合机床工艺范围 7

2.1.2确定工艺方案的基本原则 7

2.1.3 确定工艺方案应注意的问题 8

2.1.4 组合机床工艺方案的拟定 9

2.2 组合机床的配置形式 10

3 被加工零件工序图 11

3.1被加工零件工序图的作用与内容 11

3.2被加工零件工序图的制定 12

4 加工示意图 14

4.1 加工示意图的作用和内容 14

4.2组合机床切削用量 14

4.2.1 确定切削用量应注意的问题 14

4.2.2 切削用量的计算 15

4.3刀具，工具，导向装置的选择 17

4.3.1刀具的选择 17

4.3.2接杆的选择 17

4.3.3导向套的选择 18

4.4初定主轴类型、尺寸和外伸长度 18

4.5动力部件的工作循环及工作行程的确定 19

5 机床联系尺寸图及生产率计算卡 22

5.1 机床动力部件的选择 22

5.1.1 动力箱的选择 22

5.1.2 动力滑台的选择及附属部件 23

5.2 确定机床尺寸 24

5.2.1 确定装料高度 25

5.2.2 中间底座轮廓尺寸 25

5.2.3 多轴箱轮廓尺寸 26

5.3 机床联系尺寸图的制定 27

5.3.1.画主视图 27

5.3.2.画左（右）视图 27

5.3.3在联系尺寸图上标注尺寸 27

5.4 机床生产率计算卡 28

5.4.1理想生产率 28

5.4.2实际生产率 28

5.4.3.机床负荷率 29

5.4.4生产率计算卡 30

结　论 32

致谢 33

参考文献 34





1 绪论

1.1问题的提出

组合机床是由大量标准化和系列化的通用部件为主要部件，根据特殊的加工需要，匹配少量的专用部件，对一种或者数种工件按事先确定的加工工序进行加工的效率很高而且运用比较灵活的专用化机床。

组合机床可以同时加工多根轴，多个面，多个工位，也可以完成钻、镗、车孔，还可以攻丝、铣削、断面等。随着组合机床技术的更新，组合机床可以完成的工艺也越来越多，比如可以完成焊接、进行热处理、实现自动测量还有自动装配以及清洗等加工工艺。机床可以实现辅助动作自动化，所以生产效率提高。 

在现代技术的制造中，组合机床被人们共同认为是现代制造技术的重要生产工具，组合机床在某种意义上标志着一个国家生产制造的水平。在国内外，组合机床已经发展成为一个新型的工业部门。由于技术经济和生产上的原因，早在50年代就已经迅速发展，并且存在专门从事经营此项业务的部门。从技术上来说，因为传统普通机床的精度很低，故而不能同时加工同一种零件，导致生产的效率很低。然而巨大的社会的生产力需要制造技术往高精度和高效率的方向发展，而组合机床满足了这种需要。组合机床是由大量标准化和系列化的通用部件为主要部件，根据特殊的加工需要，对一种或者若干种工件按原先确定的工序进行加工的机床。组合机床可以同时加工多根轴，多个面，多个工位。故而组合机床可以提高生产的效率，在保证了加工的质量的同时还减轻了人的劳动强度。


内容简介：
图书分类号：密 级：毕 业 设 计 (论 文 )汽车变速器上盖组合机床总体设计THE OVERALL DESIGN OF COMBINATION MACHINE TOOLS FOR THE COVER OF TRANSMISSION学 生 姓 名班 级学 院 名 称专 业 名 称指 导 教 师2013 年 5 月 22 日I徐州工程学院学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 2013 年 5 月 22 日徐州工程学院学位论文版权协议书本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名： 日期： 2013 年 5 月 22 日 日期： 2013 年 5 月 22 日徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )I摘 要组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。目前，组合机床主要用于平面加工和孔加工两类工序。由于组合机床进行加工能够进行多工位加工，提高自动化程度，缩短加工时间和辅助时间。而且组合机床大部分都是由通用部件组成，研制周期较短，便于设计，制造和使用维护，成本低。而且机床易于改造，产品和工艺变化时，通用部件还能重复利用，经济性较好。而且其生产效率高，加工精度稳定，自动化程度高，使工人劳动强度降低。所以组合机床在大批量生产中的应用十分广泛。由于本次加工的零件为变速器箱体，为大批量生产，而且所要加工的孔较多，本次设计的组合机床主要就是对汽车变速器上盖的孔进行加工。本次设计主要绘制组合机床的“三图一卡” ，即被加工零件工序图，加工示意图，机床尺寸联系图。通过绘制三图一卡，选择机床的刀具，切削用量，夹具形式，配置形式，通用部件和专用部件等等。三图一卡是设计组合机床的重要组成部分。关键词 组合机床;钻孔;三图一卡徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )IIAbstractThe assembly machine processes is according to the requirement of work pieces , and it is made of a lot of general use parts and a little exclusive use parts and it is a kind of a efficiently production machine. The present, assembly machine tool primarily is used in making the plane surface and the apertures.Because the assembly machine tool can process some parts together ,so it can boost to automate extent, and shorten the time of process，And that assembly machine tool is made of a lot of general use parts, short the time of design, and it is convenient for designing, fabrication , the cost is low. And the machine tool is apt to be reconstructed, When the technics route changes, the general parts can be reused again, so we use assemble machine tool is economical .And because of high production efficiency, the accuracy of process, the stability of its result, the automation extent higher, and so it can debase the strength of the people.So large numbers of assembly machine tools are applied in the machine industrial.Due to the processing of parts for transmission case, for mass production, but also need to machining hole is more, the design of modular machine tool is mainly for auto transmission cover hole processing.This design mainly draw combination machine tools of figure 1 “Three figure one card“, which is process diagram, processing parts processing schematic drawing, machine size connection diagram. By mapping the three card, select the machine tool cutter, cutting dosage, the fixture, the configuration form, the general parts and special parts, etc. Figure 1 Three figure one card are an important part of the design of modular machine tool.Keywords combination machine tools Drilling Three figure one card徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )I目 录摘 要 IAbstract II1 绪论 .11.1 问题的提出 .11.2 国内外组合机床的现状及发展趋势 21.3 机床在国民经济中的地位 .31.4 组合机床的组成、分类及特点 .31.5 组合机床研究基本内容及关键技术 52 组合机床总体方案的制定 .72.1 组合机床的工艺范围及工艺方案 72.1.1 组合机床工艺范围 .72.1.2 确定工艺方案的基本原则 72.1.3 确定工艺方案应注意的问题 .82.1.4 组合机床工艺方案的拟定 .92.2 组合机床的配置形式 .103 被加工零件工序图 113.1 被加工零件工序图的作用与内容 113.2 被加工零件工序图的制定 124 加工示意图 144.1 加工示意图的作用和内容 .144.2 组合机床切削用量 144.2.1 确定切削用量应注意的问题 144.2.2 切削用量的计算 154.3 刀具，工具，导向装置的选择 174.3.1 刀具的选择 .174.3.2 接杆的选择 .174.3.3 导向套的选择 .184.4 初定主轴类型、尺寸和外伸长度 184.5 动力部件的工作循环及工作行程的确定 195 机床联系尺寸图及生产率计算卡 225.1 机床动力部件的选择 .22徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )II5.1.1 动力箱的选择 225.1.2 动力滑台的选择及附属部件 235.2 确定机床尺寸 .245.2.1 确定装料高度 255.2.2 中间底座轮廓尺寸 255.2.3 多轴箱轮廓尺寸 265.3 机床联系尺寸图的制定 .275.3.1.画主视图 275.3.2.画左（右）视图 275.3.3 在联系尺寸图上标注尺寸 .275.4 机床生产率计算卡 .285.4.1 理想生产率 .281Q5.4.2 实际生产率 .285.4.3.机床负荷率 295.4.4 生产率计算卡 .30结 论 32致谢 33参考文献 34徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )11 绪论1.1 问题的提出组合机床是由大量标准化和系列化的通用部件为主要部件，根据特殊的加工需要，匹配少量的专用部件，对一种或者数种工件按事先确定的加工工序进行加工的效率很高而且运用比较灵活的专用化机床。组合机床可以同时加工多根轴，多个面，多个工位，也可以完成钻、镗、车孔，还可以攻丝、铣削、断面等。随着组合机床技术的更新，组合机床可以完成的工艺也越来越多，比如可以完成焊接、进行热处理、实现自动测量还有自动装配以及清洗等加工工艺。机床可以实现辅助动作自动化，所以生产效率提高。 在现代技术的制造中，组合机床被人们共同认为是现代制造技术的重要生产工具，组合机床在某种意义上标志着一个国家生产制造的水平。在国内外，组合机床已经发展成为一个新型的工业部门。由于技术经济和生产上的原因，早在 50年代就已经迅速发展，并且存在专门从事经营此项业务的部门。从技术上来说，因为传统普通机床的精度很低，故而不能同时加工同一种零件，导致生产的效率很低。然而巨大的社会的生产力需要制造技术往高精度和高效率的方向发展，而组合机床满足了这种需要。组合机床是由大量标准化和系列化的通用部件为主要部件，根据特殊的加工需要，对一种或者若干种工件按原先确定的工序进行加工的机床。组合机床可以同时加工多根轴，多个面，多个工位。故而组合机床可以提高生产的效率，在保证了加工的质量的同时还减轻了人的劳动强度。从经济的角度来说，如果设备一落后就进行更新，买进新的设备则肯定花费巨大，很不实际。然而我们用组合机床来实现现代化，为很多的大型企业中小型企业创造了很大的经济效益。从生产的角度来说，组合机床很合适多品种的中小批量的生产，因为组合机床的出现迎合了现代化生产制造的需要。对于本课题来说，由于我国拥有上百万台机床，想要在很短的时间实现机床多方位加工，以及实现满足高效益设备的更新，以我国的情况来说是不大现实的，所以组合机床的设计就成为我国一个非常重要的研究课题。所以组合机床的设计制造以及自动化会让我们国家的生产制造业迅猛发展。另外在组合机床的设计之中引入计算机技术，不但使得技术上具拥有有领先性，同时还在使用上也比以前的机床多了较大的可用性和通用性。随着组合机床不停地往前进步，越来越多的新型机床被设计出来，用于专用徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )2生产。组合机床的发展方向在不停地改变的同时，组合机床存在的问题和发展的趋势也在不停地改变。无论是在国内，还是在国外都在研究设计机床，组合机床正在研究发展中不停地前进。1.2 国内外组合机床的现状及发展趋势我国的组合机床的发展历史已经有 28 年，在科研以及生产方面都拥有一定的基础，组合机床的应用也已经深入到许多的行业中。就目前来说组合机床可以实现生产制造以及机械制造的产品更新，也可以改造制造技术，提高生产效率。组合机床及其组合机床可以组成自动生产线，自动生产线的综合性能程度很高，而且自动生产线还有配套的工艺装备。组合机床不但高效高质，而且还节约资源，所以组合机床的应用范围很广，机械工程、出行、能源、军事、人们的生活都可以用到组合机床。我们以前使用的组合机床，我们主要使用机、电、以及液压来操作。我们使用组合机床主要用来生产箱体类跟轴类零件。这些零件一般需求比较大。如今我们研制的机床还可以加工连杆跟板件。除了完成传统的钻孔，扩孔跟铰孔之外，还就可以钻出螺纹，车端面，铣削平面等等。组合机床有很多种类型，粗略的可以分为大、小型组合机床。从同时加工的位面分为单面的、双面的和三面的。根据加工机床状态可以分为卧、立、复合式的跟倾斜式的。随着科技的不断发展，机床技术也在不断地前进，柔性组合机床出现了，的到了人们的一致认可。它的优点在于它能自动的更换主轴箱以及刀具，匹配可编程序控制器（PLC)和数字控制（NC)等等，工作循环控制盒驱动系统还可以随心改变，这些优点大大方便了人们的加工。除此以外，近年来飞速发展的还有数控机床，机床加工中心，试验机，测量机，清洗机等等。组合机床可以根据客户的特殊要求设计，用来生产一些专用的产品。组合击穿可以做到的东西很多，比如测量，清洗和装配等等。很多发达国家的机床技术很发达，而我国的机床生产技术则普遍比较低，在我国需要使用高水平组合机床及自动线的地方都是从国外购买。这样做的结果必然是花费更多，投资的更多，得到的效益必然在减少。所以我们要不断的研究创新，研究出新的技术，淘汰掉过去机床单一的特点，朝着多样化和自动化发展，力求走到世界先进水平。世界第 21 届机床博览会在日本举行，吸引了世界上大多数的机床研究团体。在此届博览会上，高精度跟高速机床成为人们的宠儿。人们都明白，机床要达到高速，提高主轴的转速以及进给速度是重点。在博览会上展示的加工中心，主轴的转速最高可以达到 1000020000r/min，还能同时实现 2060m/min 的进给速度，令人惊叹；前景也被看好的还有复合型、多功能以及多轴化的控制装备。在不断徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )3提高零部件一体化程度的同时，减少零部件，零部件的加工的形状也越来越多。多轴化控制机床使得加工性状复杂的工件得到满足。足额和机床的适应性特别高，不但能满足加工需求还能缩短时间。随着通信技术的飞速发展，机床与通信技术的结合已经成为了新的课题。而这些想法也在人们的研究中得到实现。人们可以通过电脑甚至手机监控着机床，还可以通过网络技术对机床进行检查甚至维修。计算机记录下了机床运行的数据，以便以后维修和改进。我国的机床技术要想弥补这些差距，在研究中必须朝着更高精密度，更高速度，更高自动化程度方向发展。1.3 机床在国民经济中的地位现代化工业技术在迅速地发展，尤其是随着它在自动化领域内的迅速发展，组合机床的研究已经成为当今机器制造界的一个重要方向，在现代工业运用中，大多数机器的设计和制造都是用机床大批量完成的。现如今科技飞速发展，计算机技术使得人们以前臆想中的想法的得到实现，使得研究组合机床变得更为简单快捷和变得拥有现实的意义。在工业高速发展的现代化浪潮中，组合机床运用到的地方越来越多，要想提高生产力，研究组合机床变得越来越重要。人们需要更短周期，配置更灵活，柔性化程度更高的生产机床出现。组合机床的组成部分决定了组合机床可以实现这个目标，组合机床的零件通用化程度高，并且已经实现了标准化以及系列化，能根据生产需要的不同，随时配置出符合生产条件的机床，柔性化程度相当高。故而研究组合机床来实现生产要求变得更具有实际的操作意义，强大的生产力需求需要更高精度和更高生产力的组合机床。1.4 组合机床的组成、分类及特点通用部件和标准件约占组合机床所有零件中的 7080%，所以通用部件是组合机床的重要组成部分。这些通用部件都是标准化的，人们已经大量生产。组成机床其余 20%30%的专用部件根据加工要求来确定，加工要求最主要包括要加工零件的特点，工艺要求等等。通过对零件图纸的研究决定刀具，夹具和主轴箱。进而选择通用部件，如实现主运动跟进给运动的动力部件。其中包括滑台，动力箱以及各种单轴头。用于安装跟支承的支撑部件，如立柱，立柱底座，中间底座和侧底座。用于自动夹紧工件的液压或者气动装置，机械扳手，冷却和润滑装置，排屑装置，以及机械手等等。组合机床一般由中间底座，侧底座，动力滑台，液压装置，动力头，电气控制设备，夹具，道具等等组成。其中多轴箱跟夹具是专用部件，根据被加工零件徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )4设计的，其他的部分则都是通用的一些部件，并且在专用部件中有很大的一部分也是通用部件。在我们加工工件时，动力箱为多轴箱里的刀具提供了旋转运动的动力。将动力箱跟滑台配合使用，可以带着刀具作直线的进给运动，从而实现加工工艺。组合机床的技术水平的高低可以从机床部件的通用化程度看出来。通用化程度高，组合机床的技术水平就高，反之亦然。所以选择通用部件是设计组合机床非常重要的内容。通用部件可以分为动力部件，支承部件，输送不按斤，控制部件和辅助部件几种，每一种部件都是按照他们在机床上的作用划分。组合机床分为大、小型机床，这是根据机床的通用部件的规格以及配置形式来划分的。动力滑台台面超过 200mm 的配套组合机床我们称之为大型组合机床，动力滑台宽度小于 200mm 的配套组合机床我们称之为小型组合机床。另外机床还根据是否具有固定家具将机床分为单工位的，多工位的以及转塔式的组合机床。组合机床是一种自动化或半自动化的机床。无论是机械电气或液压电气控制的都能实现自动循环。组合机床一般可以同时加工多根轴，多个面，多个工位，满足了工序集中，所以工作的效率以一般的机床要高得多。组合机床有如下特点：（1）加工范围广。（2）加工效率高。（3）加工精度稳定。（4）研发周期短。（5）自动化程度高，劳动强度低。（6）配置灵活。设计组结合机床只需要选用通用零部件和设计制造少量的专用零部件，所以时间与制造周期短俄日俄经济效果好；组合机床的通用部件是经过长期时间考验的，因此结构稳定，工作可靠，实用和维修方便宁而且通用部件可以成批制造，所以成本比较低。当被加工的零件变换时，组合机床的通用部件可以使用在别的机床上，不需要再重新制造了，也避免了不必要的淘汰，大大节省了成本。而且根据设计的需要，我们可以把组合机床弄成一条生产线，这样就可以大规模的生产了，这对于大批量生产的零件很重要。1.5 组合机床研究基本内容及关键技术1. 零件分析认真分析所拿到的被加工零件图纸，分析被加工零件零件的结构特点及技术徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )5要求。2. 拟定零件工艺方案确定零件的材料，加工时的定位基准夹紧点，夹压位置以及零件的加工工艺方案。3. 总体方案设计确定机床的配置形式并确定影响机床总体布局和性能的主要部件的结构方案。4. 组合机床设计三图一卡设计确定被加工零件的工序图，绘制零件加工示意图以及绘制机床尺寸联系图，制定机床生产率计算卡，我们将之统称为“三图一卡” 。5. 设计组合机床的关键技术多轴机床是现代化的生产系统中的重要单位。组合机床也是一种多轴机床，设计组合机床最关键的也是最困难的就是设计组合机床的多轴箱。主轴箱是组合机床的关键。主轴箱的设计这部分工作量非常大，它要按照被加工零件的特殊要求选用通用部件。机床工作的主轴全部包含在主轴箱里，其他还包括传动零件等等。主轴箱通过一定传动比的齿轮，将动力传到刀具上。主轴箱还可以改变刀具的转向和转速。主轴箱按标准可以分为大型的标准主轴箱和小型的标准主轴箱，按照特殊的要求还可以配置专用主轴箱。而这几大类里，按照它的加工性质跟结构形式又可以进行细分。大型标准主轴箱的组成部分是通用零件和部件（通用的箱体类零件、主轴、传动轴、齿轮和通用或专用的附加机构等） 。大型标准主轴的主轴刚性不是很高。按加工性质，他可以分为下列三种：大型标准钻削类主轴箱、大型标准攻丝主轴箱和大型标准钻攻复合主轴箱。小型标准主轴箱的组成部分则是主轴箱跟导向部分。主轴箱的内部内容结构是标准的，单项提的外形安居图需要可有多种形式。它和大型标准箱一样，主轴也是非刚性的，刀具工作时须由导向来导引。按其用途的不同，分为钻孔类主轴箱和攻丝类主轴箱两类，单这两种不同用途的主轴箱的结构是一样的。专用主轴箱实在组合机床及自动线上，当采用标准结构的主轴箱不能满足加工工艺的要求，或者难以保证精度时，就应设计专用主轴箱。专用主轴箱的种类很多，常见的有：刚性镗削主轴箱，辐射式传动主轴箱，主轴可伸缩式主轴箱，曲拐传动主轴箱等等。组合机床大型标准主轴箱中的箱体类零件的通用化程度很高，也是主轴箱设计中较复杂的。徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )62 组合机床总体方案的制定2.1 组合机床的工艺范围及工艺方案2.1.1 组合机床工艺范围就现在来说，组合机床主要用来加工平面和加工孔。其中加工平面又可以分成刮平面，车端面跟铣平面几种；而对于孔的加工就比较多了，除了钻、扩、铰、镗这几种还有切槽、倒角、攻螺纹、推削、拉削、磨削及抛光、冲压等工序。随着科技的发展，如今机床还可以完成热处理、焊接、自动装配和检测、清洗和零件分类及打印等等非切削类的工作。组合机床适宜大批量的生产，如箱体类的零件还有轴承类，叉架类等一些应用范围比较广泛的形状的零件。近几年来组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器、仪表、缝纫机、自行车、阀门、矿山机械、冶金、航空、纺织机械及军工等部门已获得广泛的应用，一些小批量的生产部门也开始推广应用。本设计就是对于汽车变速器上盖机床的总体设计，变速器上盖是箱体类零件，且上面孔比较多，本设计就是对钻孔组合机床的设计。2.1.2 确定工艺方案的基本原则(1)粗精加工分开原则:零件进行粗加工时，切削的比较多，容易发热，从而会引起变形，这时加压力偏大，工件更易变形。对于要操作的精加工来说影响非常大，表面粗糙度跟尺寸的精度根本得不到保证。所以传统的加工工艺一般都要遵循粗精加工分开进行。然而粗精加工使得机床台数增多，当工件生产批量不大时，由于机床负荷率低经济效果差。因此，我们要在能够保证加工精度的前提下，可以采取粗精加工合并在一台机床上进行的工艺方案，但必须采取一定的措施，尽量减少不理影响。如大量切除余量等。在选择粗精加工时，最重要的数据就是看生产批量，其次还要结合精度的要求以及技术上的特殊要求，要求经济实惠，减少成本，从而合理解决粗精加工。(2)工序集中原则:最好能在一台机床上通过多刀完成工件的加工要求，这样可以提高生产的效率，所以工序集中是近代机械加工的主要方向之一。故而在拟定方案的初期，要想着要保证工件的加工质量，还要尽量集中工序，要尽量少的使用机床使得新经济效益提高，还可以节约资源，节约占地面积，进而大大减少徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )7了投资。(3)正确选择定位基准和夹压位置:组合机床是按工序集中的原则设计的，他的切削负荷大。因此正确的选择定位基准和夹压方式，可以大大提高被加工零件的精度。2.1.3 确定工艺方案应注意的问题按照一般原则拟订工艺方案时的一些限制:1.参照切削扭矩计算标准限定孔间的中心距，主轴轴颈跟轴承外径之间留一个最小的许用尺寸；镗孔时，要考虑浮动卡头和导向尺寸或刚性主轴结构尺寸限制。2.工件结构工艺性不好的限制,当孔径大于直径 50mm 时，可采用让刀的方法加工，如主轴处于定位刀具的定向状态，抬起工件或刀杆的径向移动，以便轴向进退刀。否则不适宜在组合机床上加工。3.我选择定位基准的时候我们最好选零件的设计基准当定位基准，减少定位基准的变换，可以很大程度上减少换定位基准带来的误差，从而保证零件的加工精度。 在特殊的情况下，我们不得不另选其他面当做定位基准，如组合机床经常加工的各种发动机汽缸体，其顶面为主要安装基准，即设计基准。选择定位基准应确保工件定位稳定。非要变换定位基准的情况下，将较大的平面当做定位基准是第一选择。如果非得选加工表面作定位基准，不得选用未经加工的毛面当做定位基准。但是，无论怎样铸铁跟铸件的分型面不能当做定位基准，这对于加工精度的影响非常大。统一基面原则:加工工序比较多的箱体类零件，加工它的不同表面上的孔，或者是加工在同一个表面上孔的不同工序要采用相同的基准面来加工。当被加工零件没有理想的定位基准，或者工件的刚度不够，要在在机床上设置辅助支撑，避免工件变形，从而影响加工精度。在选择定位基准是还要决定工件的夹压部位。决定夹压部位首先要保证定位的零件在加工时稳定，还要根据零件的刚度选择加压力，防止零件出现变形的情况，不要影响加工精度。确定工艺方案其他应注意的问题:(1)精镗孔时应注意孔表面是否允许留有退刀刀痕。这对机床的工作循环、多轴箱和夹具都有影响。当生产许可时，刀具可按工进速度退回，这样既不留痕迹，又利于提高加工精度。(2)对互相结合的两壳体零件，均应分别从结合面加工联接孔。这样能更好的保证联接孔的位置精度，便于装配。(3)如果工件需要在几台机床上加工，在制定工艺方案的时候，要安徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )8排精加工在粗加工的后面，这样可以减少变形带来的对加工精度的影响。 （4）在制定机床工艺方案以及机床的配置以后，再根据实际情况制定结构方案。要求是首先能实现工艺方案，其次要满足加工精度要求，还要提高生产率。再就是解决资源，占地面积，还要是机床易于监控和维修。2.1.4 组合机床工艺方案的拟定制定工艺方案的要求是能实现机床体积小，重量轻，结构简单，效率高，质量好。这些都是机床的实际应用需要。可见正确地制定工艺方案对于设计机床来说是多么重要。想要合理地制定工艺方案，我们要做的很多，首先必须认真地阅读和理解被加工零件的图纸，记录下被加工零件在此工序上被加工位置的精度还有表面的粗糙度。其次通过全面考虑和实际考察，确定工件的夹紧方式跟部位，确定要使用的刀具，夹具，辅具。综合生产率的要求，结合实际操作经验还有设计人的设计经验确定零件的工艺内容跟工艺方法。组合机床的特点就是高效率，高生产率，这样的特点决定了它的工序一定要高度集中。在你设计组合机床前，首先要对你加工零件的特点进行分析，看看组合机床是否能达到被加工零件的加工精度，表面粗糙度以及技术要求，决定是否可以用组合机床进行制造。如果确定零件可以利用组合机床进行加工，那么为了使加工过程顺利进行，并达到要求的生产率，必须在掌握大量的零件加工工艺资料的基础上，通盘考虑影响制定零件工艺方案，机床配置形式结构方案的各种因素及应注意的问题。经过分析比较，以确定零件在组合机床上合理可以加工方法，确定工序间加工余量选择合适的切削用量相应的刀具结构确定机床配置形式等，这些便是组合机床方案的主要内容。本设计研究的工件是汽车变速器上盖，它的工件的材料为灰铸铁 HT200,硬度为 HB175255 。本设计需要钻 面和 面 11 个孔且表面粗糙度为 1.6um，11 个1T2孔分布在变速器上盖的两端，考虑使用三面定位基准。综合本设计的加工精度以及生产批量，按照经济地满足加工要求原则，选择粗精加工合并在一台机床上进行。基于汽车变速器上盖的零件孔比较多的特点，这里确定为卧式双面钻床的设计。2.2 组合机床的配置形式组合机床的配置形式很多，我们分析被加工工件的不同的要求，决定机床结构的通用部件，从何组合成满足加工需要的机床。组合机床可以分为大型组合机床和小型组合机床两类，这是按照组合机床的徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )9通用部件的大小来分类的。动力滑台台面宽度大于等于 200mm 及配套部件所配置成的组合机床成为大型组合机床，动力滑台台面宽度小于 200mm 及配套部件所配置成的组合机床成为小型组合机床。按配置形式，组合机床可分为单工位组合机床和多工位组合机床两大类，如果按照动力部件的不同，机床可分为卧式的，立式的和立卧复合式机床。另外按照同时加工面的数目，可分为单面的，双面的和三面的等。大型组合机床的配置按照是否具有移动夹具可以分为单工位组合机床，多工位组合机床和转塔式组合机床三类。单工位组合机床：单工位组合机床的夹具和工作台都是固定不动的，用动力滑台实现进给运动，动力箱来实现切削运动比较适合于对大中型箱体零件的加工，加工精度很高，但是生产效率比较低。我们按照动力箱和多轴箱的位置方式不同，可将单工位组合机床分为卧式组合机床，立式组合机床，倾斜式组合机床和复合式组合机床。多工位组合机床：多工位组合机床的夹具和弓箭安装在直线运动或者回转运动工作台上，它按照一定的节奏时间作间歇式移动或者转动，使得工位得到转换。多工位组合机床的生产率比较高，适合生产大批量的中小型零件，但是精度不是那么太高。我们按照工件的输送方式和使用的夹具的不同，我们可以把多工位组合机床分为移动工作台式组合机床，回转工作台式组合机床，鼓轮式组合机床以及中央立柱式组合机床。转塔式组合机床：几个多轴箱安装在回转工作台上，几个多轴箱按次序转到加工位置进行加工的机床我们称之为转塔式加床。我们按照多轴箱是否做进给运动可以将机床分为只实现主运动的转塔式多轴箱组合机床和即实现主运动又可随滑台作进给运动的转塔式多轴箱组合机床。综合以上所述，通过对于汽车变速器上盖零件图的分析，我要加工汽车变速器上盖两面 11 个孔的加工，综合生产批量决定了本机床的配置形式为双面卧式组合钻床，既实现汽车变速器上盖孔的加工精度要求，同时加工汽车变速器两面的孔以可实现汽车变速器上盖大量生产的需求。3 被加工零件工序图3.1 被加工零件工序图的作用与内容被加工零件工序图的制定以及作用：被加工零件工序图制定的根据是你前面徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )10指定的工艺方案。零件的工序图在设计组合机床时很重要，需要在被加工零件工序图上体现的有零件的形状，尺寸，加工精度，定位基准，和加压点等。被加工零件工序图用来调整机床，检验机床的精度。被加工零件工序图的主要内容包括：（1）被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。本工序是加工变速器上盖两面的 11 个孔。分别为一面， 表面粗糙度为 1.6um，以及 面 螺纹底孔，05.82H5.84aR2T5.184M孔 表面粗糙度为 1.6um。7（2）本道工序所选用的定位基准、夹紧部位以及夹压方向。以便据此进行定位、加紧和导向等机构设计，根据情况看是否要加支承部件。定位基准和夹压位置都用标准符号表示。定位基准分别选在变速器上盖的两个面以及底端上，由于汽车变速器上盖的材料是黑铸铁，所以夹压位置选在工件表面。本设计采用三面定位的定位基准，其优点为：1. 可方便地消除工件的六个自由度，以便获得稳定可靠的定位。2. 可以同时加工工件的 3 个表面，有利于提高各面上孔的位置精度。3. 容易实现自动化定位夹紧。 （3）本道工序要加工表面的尺寸、精度以及表面粗糙度还有形位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求。本工序加工的表面尺寸分别为 ，105.82H， 螺纹底孔， 孔，表面粗糙度都为 1.6um。5.845.1M7（4）注明被加工零件的名称、材料、编号、硬度以及加工部位的余量。被加工零件为汽车变速器上盖，它的工件材料为灰铸铁 HT200,硬度为 HB175255。被加工零件工序图的绘制方法：1. 用足够视图和粗实线突出加工部位，也就是要有主视图以及左（右）视图两个或两个以上的视图，我们这里主要是对汽车变速器上盖 11 个孔进行加工，用粗实线突出 11 个位置。2. 用细实线表示零件轮廓以及与机床、夹具设计有关的部位。汽车变速器上盖除孔以外的部分用细实线来表示变速器上盖的轮廓，以及其他零部位。3. 凡本工序保证的尺寸、角度，应在尺寸数值下画粗实线标记。孔的标注下面我们要用粗实线标记下来。4. 用符号表示定位基准、夹压位置及方向、辅助支承。在汽车变速器的加工示意图上，用标准的符号表示定位基准，夹压的位置还有夹压的方向。被加工零件工序图的尺寸标注：1. 加工部位的位置标注尺寸要从定位基准开始标注。2. 采用直角坐标系标注尺寸。徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )113. 如果定位基准与设计基准不重合，须对加工部位的位置尺寸精度进行分析换算。本设计不需要重新进行换算。注:被加工示意图的尺寸为换算后的对称尺寸公差，确定公差值要考虑能够达到零件要求的精度，用组合机床能够加工出来。多层壁同轴线等直径孔加工，若要求孔表面不留退刀痕迹，工序图上应注明要求“机床主轴定位，工件让刀” 。3.2 被加工零件工序图的制定被加工零件为汽车变速器上盖。其材料为灰铸铁 HT200,硬度为 HB175255，加工部位还有要求为：面上有六个孔，即 2-8.5H10，表面粗超度 1.6 微米，4-8.5，表面1T aR粗糙度 1.6 微米；aR面上五个孔，即 4-M81.5 螺纹底孔，7，表面粗超度 1.6 微米。2 a要求生产纲领为年产量 6 万件，单班制生产。被加工零件工序图如图 3-1 所示徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )12图 3-1 被零件工序图徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )134 加工示意图4.1 加工示意图的作用和内容加工示意图是在工艺方案和机床结构方案初步确定的基础上绘制的。绘制之前我们要做的准备是现根据零件的加工精度和生产率的要求，选择合适的刀具结构，切削用量，夹具形式，工序件的加工余量，机床配置形式等。加工示意图要反映出零件的工艺方案。绘制前应先做好准备，分析零件的技工精度要求，生产率等，通过查表选择刀具以及夹具，计算出加工余量，另外还有根据要完成的工艺选择道具的导向，查出导向的配合，在计算出切削扭矩，以此选择刀具，主轴跟刀杆。上述的内容都必须在加工示意图中表示出来，加工示意图在汽车变速器上盖组合机床的设计中非常重要，它体现零件在机床上的加工过程。它真实地反映你所选择的刀具，辅具，主轴箱，及通用部件，还整合组合机床的性能跟布局，通过加工示意图还可以调整刀具跟机床。4.2 组合机床切削用量4.2.1 确定切削用量应注意的问题1.尽量做到合理利用所有刀具，充分发挥其性能，所以本设计选用锥柄麻花钻。2.通过考虑选择的道具的使用寿命选择道具的切削用量。通过复合刀具的最小的直径选择进给量，通过复合刀具的最大直径选择切削速度。3.切削用量的选择对于设计多轴箱来说很重要。在设计中主轴转速一样，所以多轴箱传动链很简单。刀具中设置了导向装置，润滑冷却不太方便，故而要降低切削速度。4.选择切削用量，动力滑台的性能必须考虑。本工序综合考虑采用液压动力滑台，所选择的每分钟进给量应比动力滑可实现的最小进给量大 50，这样可以大大保证稳定的刀具进给量，同时还保证了工件的加工精度。5. 零件生产批量对于切削用量的影响非常大。如果不需要很高的生产率，切削用量可以选低点，以提高刀具的耐用度。而如果需要大量生产的组合机床则要选择较高的切削用量，较高的刀具耐用度，减少磨刃次数，提高生产率，但是也要保证零件的加工精度。徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )144.2.2 切削用量的计算切削用量的而选择一般采用图表法或者是类比法。设计时可以调查研究现场，总结生产实践经验，然后综合查表。对于加工 8.5 孔用直径 D=8.5 的高速钢钻头在灰铸铁零件上钻 10 毫米深的孔。由组合机床设计得F=26D f0.8 HB0.6 式（3.1）M=10D 1.9 f 0.8 HB0.6 式（3.2）P=Mv/9740D 式（3.3）T=(960014.30.25)/(vf0.35 18013) 8 式（3.4）式中：F切削轴向力（N） ；D钻头直径（mm） ；每转进给量（mm/r） ；fM切削扭矩（N mm） ；P切削功率（KW） ；T刀具耐用度（min） ；v切削速度（m/min） ；HB零件的布氏硬度值。根据刀具直径和工件、刀具材料，由表 3-7 选取=21.5m/min， =0.19mm/r。v公 称 f由 L/D=10/8.5=1.176 查表 3-14 得 =1，则 v= 公称 =225m/minvkvk计算硬度 HB=255-255/175=250公式（3-1）F=26D f0.8 HB0.6=268.50.10.82500.6 =959 NM=10D 1.9 f 0.8 HB0.6 =10 0.10.82500.6=2530N.mm9.158徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )15P=Mv/9740d =(253013)/(97408.5)=0.1265 KW min1785201.358969603.83.125. HBvfDT对于 D=7mm、L=10mm 的孔计算可得：NF0.76.8M175210.9.KWP9.745min5031421.09683.15.T而对于 D=8mm、L=20mm 的孔得：NM6.8.0809.1KWP7.674min1642501.983.T由组合机床设计可知，钻-铰 8.5 孔，绞孔直径上工序间余量为0.100.20mm，因此加工时首先钻孔至 8.2mm 然后将工件孔绞孔至 8.5mm。选用直径 8.2mm 的钻头进行钻孔，根据组合机床设计表 3-7 选择钻孔切削用量 v=7m/min， =0.2mm/r f布氏硬度 25017HB切削力 NF16.826.8切削扭矩 mM4290.0.091切削功率 KWP5.274徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )16刀具耐用度 min1260352.0789683.20T用计算公式算出主轴箱里面所有刀具的轴向切削力，进而相加算出加工的总的切削力 NFF.621总当确定了切削扭矩 N 后，再求出多轴加工的总切削功率KWPP7364.0.621总作为选择主传动用动力箱电机的依据。4.3 刀具，工具，导向装置的选择加工示意图的设计包括 选择刀具、导向装置、切削用量及接杆计算转矩、进给力、功率和有关联系尺寸。4.3.1 刀具的选择刀具的选择考虑的东西很多，包括工件的加工精度，零件的材料以及表面粗糙度都需要考虑。如果要求不是很高，可以直接用标准刀具。如果需要大批量生产高精度的零件，复合刀具是更好地选择。加工孔的刀具的长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端与导向套之间有 30mm 到 50mm 的距离，这样方便刀具磨损后可以向前有一定的调整量。刀具的总长度可以从有关刀具手册中查出来，在绘制加工示意图时，应该扣掉刀具尾部插入接杆椎孔内的长度。所以，根据零件要加工的孔是 11 个孔，参照要加工孔的直径跟精度，查表选择加工孔尺寸大小选择 8.5 麻花钻，尾部为一号莫氏锥度。4.3.2 接杆的选择各主轴在多轴箱的外伸长度有一定的规定，道具的长度也是一定的。多以为了使住想象力的刀具能达到加工位置，主轴箱根刀具之间的距离需要有东西弥补，通过研究我们知道这个差距我们用可以调整距离的刀具接杆来弥补。由组合机床设计表 3-22 知，主轴外伸尺寸 L=115mm。查组合机床设计表 3-23 可得，接杆参数：A 型：D=20 mm， =18 mm， =30 mm；1D2=110 mm，B =12 mm。 l连接杆上的尺寸 d 跟主轴外伸长度的内孔 D 要 配合，所以，刀具接杆的长度徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )17通过接杆直径来确定。4.3.3 导向套的选择1. 确定导向数量：（1）通常钻、扩、铰单层壁小孔或用悬伸量不大的镗杆镗削短孔时，采用单个导向加工。 （2）在工件上扩孔时，若工件内部结构限制使刀杆悬伸较长，或扩、铰位置精度较高的长孔，为加强刀具导向刚性，常采用双导向加工。 （3）镗削大孔或多层壁一系列同轴孔时，必须根据工件具体结构形状，采用双导向或多导向加工。2. 选择导向类型组合机床在进行加工孔时，除了采用刚性主轴加工方案外，零件上孔的位置精度主要靠刀具的导向装置来保证。导向装置可分为两大类，即固定式导向和旋转式导向。在加工孔径不大于 40mm 或摩擦表面线速度小于 20m/min 时，一般采用固定式导向，刀具或刀杆的导向部分，在导向套内即转动又作轴向移动。本设计加工的孔径都小于 40mm，故而选择固定式导向套。3. 确定导向数量、选择导向参数导向数量的决定需要参考工件的形状以及内部的结构，还要考虑到零件的加工精度。通常对于小孔加工用单个导向加工。综合研究本设计采用的是可换转套。导向的主要参数包括：导套的直径及公差配合，导套的长度、导套离工件端面的距离等。导套的直径为 20mm，导套长度为 35mm。导套到工件端面的距离为10mm 。4. 初定切削用量查表 2-1 用高速钢加工铸铁件的切削用量：因为工件材料强度是 HB250，所以初选 为 14 米/分， 为 0.1 毫米/转。vf4.4 初定主轴类型、尺寸和外伸长度我们通过确定的组合机床的工艺方案以及株洲的联接结构确定主轴类型。而主轴的轴颈和轴端的的尺寸则是主要根据进给抗力跟主轴的刀具系统结构来确定。主轴尺寸规格应根据选定的切削用量计算出切削扭矩 T，查组合机床设计书表 3-19，3-20，3-21，3-22。得：主轴的直径是 20mm，主轴类型为圆锥滚子轴承主轴。主轴外伸选长主轴，接杆莫氏圆锥号为 1。主轴外伸尺寸徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )18根据公式 式（4.1）102.64Md式（4.2）5.49tD可算出本设计中攻螺纹主轴的大致直径式中：d主轴直径（mm） ；M转矩（Nm） ；D螺距大径（mm） ；t螺距（mm） ；计算得：d=17.65mm查表 3-20 钻孔主轴直径的确定，得螺孔 M8 的主轴直径 d=17mm,转矩 T=5000 Nmm。查表 3-22 主轴直径 D/d=30/20,外伸尺寸 L=115mm。4.5 动力部件的工作循环及工作行程的确定动力部件的工作循环的概念：我们把加工时动力部件从开始位置开始运动到加工终了位置又返回到开始位置的动作过程称为动力部件的工作循环。工作进给长度 应等于工件加工部位长度 L 加上刀具切人长度 再加上切出1L 1l长度 。具体的情况参考工作断面的误差来选择，此处选 =10mm,切出长度根据2l 1l表 3-24 选取 mdl832=5.810.8mm Error! No bookmark name given.此处选 =10mm2l所以 mlL31021快退的长度等于工件进给长度加上快速进给。快速引进的概念指的是动力部件将主轴箱以及刀具从初始位置传送到开始工作的位置，快退的长度还要参照实际情况才好确定。快退 120mm =75mm +45mm 动力部件总行程长度要将保证加工的工作循环行程跟调整装卸的位置综合考虑起来，即前后备量。前备量为 20mm,后备量为 110mm.徐 州 工 程 学 院 毕 业 设 计 (论 文 )19总行程 120mm+20mm+110mm=250mm加工示意图的绘制顺序以及绘制要求：顺序：根据需要选择一定的比例绘制零件加工位置，如果需要还要绘制部分地方的剖视图，并且
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本文标题：汽车变速器上盖组合机床总体设计【全套CAD图纸和毕业答辩论文】
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