毕业设计（论文）-汽车变速箱两端面液压双头组合铣床的设计（全套图纸） .doc

毕业设计论文任务书毕业设计论文任务书 全套图纸，加全套图纸，加 153893706153893706 系部机械工程系指导教师职称教授 学生姓名专业班级06 机制 1学号 6 论文题目汽车变速箱两端面液压双头组合铣床的设计 论文内容目标及进度要求 一设计任务内容 1. 方案设计：拟定两个以上的总体设计方案分析对比并择优 2. 设计液压组合铣床的三图一卡； 3. 液压组合铣床的主轴箱总成设计计算 （1） 传动系统的拟定及其运动计算 （2） 传动系统的动力计算及校核 （3） 主轴箱部件装备图设计 4. 液压组合铣床的液压系统设计计算并绘制液压系统图 5. 设计主轴零件工作图 二设计要求 1. 编制本项目的设计计算说明书，不得少于 40 页 2. 编写本说明书的英文摘要，不得少于 500 字 3. 所设计的图纸不得少于 3 张零号图纸 4. 必须以新的国家标准绘图和标注图面内容 5. 允许使用计算机绘图，但必须用手工绘制一张图纸 三. 设计进度 第一周：完成方案设计 第二、三周：完成组合机床的三图一卡 第四、五周：完成主轴箱的设计计算 第六周：完成液压系统设计 第七周：编制设计计算说明书 第八周：答辩 指导教师签名： 年 月 日 系部 审核 毕业设计（论文）学生开题报告毕业设计（论文）学生开题报告 课程名称汽车变速箱两端面液压双头组合铣床的设计 课程来源生产实践课程类型 ay 指导教师 学生姓名学号专业班级06 机制本 （1） 本课程的研究现状、研究目的及意义： 我国加入 wto 以后，制造业所面临的机遇与挑战并存。组合机床行业企业 适时调整战略，采取了积极的应对策略，出现了产、销两旺的良好势头，截至 2002 年 9 月份，组合机床行业企业仅组合机床产品一项，据不完全统计产量已 达 800 余台，产值达 3 个亿以上，较 2001 年同比增长了 10%以上, 另外组合机 床行业工业增加值、产品销售率、全员工资总额、出口交货值等经济指标均有 不同程度的增长，新产品、新技术较去年均有大幅度提高，可见行业企业运营 状况良好。 组合机床自动线一般由机床含少量专用机床、另件输送装置、转位装置、 排屑装置及电气和液压控制系统等组成。机床和所有机构按照规定的动作顺序 和节拍自动地进行加工。 这类自动线分为直接输送式和间接输送带随行夹具两种, 前者又可分为通 过式和非通过式外移式, 主要用于有平稳、稳定的输送基面的箱体。 组合机床自动线主要用于大批量生产。虽然技术已很成熟, 但一般利用率 低、缺乏柔性, 难以适应现代中批轮番生产的需要。现代柔性自动化技术给组 合机床综合自动化技术的发展, 带来根本性的变革。 动力部件的最大规格和驱动功率日趋加大, 例如法国雷诺公司滑台的徽大 规裕由 800 增至 1000、1250、1600, 铣削头最大功率由 3040kw 增至 90kw。 现代组合机床自动线和自动加工系统的生产节拍愈来愈短, 以适应高效加 工的需要。为此, 滑台的工作循环时间必须相应缩短。国外有些厂家中等规格 滑台的工作循环时间已缩短到 5 秒。其中, 快速行程速度已达 15 米/分, 而最 大工作进给速度由通常 0.7 米/分提高到 1.21.5 米/分, 切入备量有的已可缩 短到 0.25 毫米。在提高快进和工作行程应仄荣件下, 又福要有高的转换精度, 用伺服驱动滑台便能满足这些要求。 组合机床要求单轴加工的工序远没有多轴加工的多, 但也占有重要的地位, 尤其是精加工工序。多轴加工一般只有一个座标运动, 单轴加工则有两个或三 个座标运动, 其柔性高于前者而效率则低于前者。目前广泛应用的单轴加工用 的单元式机床模块.虽然为模块化方式, 但基本上已“ 加工中心机床化” , 采 用独立的 cnc 控制系统。为了适应配置在自动线内使用, 尽可能简化结构,缩短 节拍时间（通用加工中心机床换刀次数多、节拍时间长）, 使其能与多轴加工 单元模块协调, 使两者生产效率接近。单轴加工用的参数特点：为主轴座标高 速移动定位；主轴转数高；刀库容量小（46 把） ；自动换刀（atc）时间短。 课题类型： （1）a-工程实践型； b-理论研究型； c-科研装置研制型； d-计算机软件型； e-综合应用型 （2）x-真实课题； y-模拟课题； (1)、(2)均添，如 ay、bx 等。 一设计任务内容 6. 方案设计：拟定两个以上的总体设计方案分析对比并择优； 7. 设计液压组合铣床的三图一卡； 8. 液压组合铣床的主轴箱总成设计计算 （4） 传动系统的拟定及其运动计算 （5） 传动系统的动力计算及校核 （6） 主轴箱部件装备图设计 9. 液压组合铣床的液压系统设计计算并绘制液压系统图 10.设计主轴零件工作图 二设计要求 1. 编制本项目的设计计算说明书，不得少于 40 页 2. 编写本说明书的英文摘要，不得少于 500 字 3. 所设计的图纸不得少于 3 张零号图纸 4. 必须以新的国家标准绘图和标注图面内容 5. 允许使用计算机绘图，但必须用手工绘制一张图纸 三. 设计进度 第一周：完成方案设计 第二周，第三周：完成组合机床的三图一卡 第四周，第五周：完成主轴箱的设计计算 第六周：完成液压系统设计 第七周：编制设计计算说明书 第八周：答辩 已查阅的主要参考文献： 1.机械设计 王为 王建晓 主编 华中科技大学出版社，2006 2.组合机床设计 大连组合机床研究所编 北京：机械工业出版社，1995 3.实用切屑手册 张以鹏 主编 辽宁科技技术出版社，2007 4.机械工人专业计算 机械工业出版社，2006 5.组合机床设计简明手册 范云涨 谢家瀛 主编 北京：机械工业出版社， 2002 6.液压系统设计简明手册 杨培元 朱福元 主编 北京：机械工业出版社， 1995 7.机械工程手册 机械工业出版社，1997 指导教师意见： 指导教师签名： 年 月 日 毕业设计（论文）学生申请答辩表 课 题 名 称汽车变速箱两端面液压双头组合铣床的设计 指导教师（职称） 申 请 理 由毕业设计任务已完成，说明书已编好。 学生所在系部机械工程系专业班级06gb 机制 1学号0 学生签名： 日期： 毕业设计（论文）指导教师评审表毕业设计（论文）指导教师评审表 毕业设计（论文）评阅人评审表毕业设计（论文）评阅人评审表 序号评分项目（理工科、管理类）评分项目(文科)满分评分 1工作量外文翻译 15 2文献阅读与外文翻译文献阅读与文献综述 10 3技术水平与实际能力创新能力与学术水平 25 4研究成果基础理论与专业知识论证能力 25 5文字表达文字表达 10 6学习态度与规范要求学习态度与规范要求 15 总 分100 评 语 （是否同意参加答辩）是否同意参加答辩） 指导教师签名： 另附毕业设计（论文）指导记录册 年 月 日 学生姓名专业班级06gb 机制 1学号 设计（论文）题目汽车变速箱两端面液压双头组合铣床的设计 评阅人评阅人职称 序号评分项目（理工科、管理类）评分项目(文科)满分评分 1工作量外文翻译 15 2文献阅读与外文翻译文献阅读与文献综述 10 3技术水平与实际能力创新能力与学术水平 25 4研究成果基础理论与专业知识论证能力 25 5文字表达文字表达 10 6学习态度与规范要求学习态度与规范要求 15 总 分100 评 语 评阅人签名： 年 月 日 5 毕业设计（论文）答辩表毕业设计（论文）答辩表 学生姓名林圣镇专业班级06gb 机制 1学号 设计（论文）题目汽车变速箱两端面液压双头组合铣床的设计 序号评审项目指 标满分评分 1 报告内容 思路清新；语言表达准确，概念清楚，论点正确； 实验方法科学，分析归纳合理；结论有应用价值。 40 2 报告过程准备工作充分,时间符合要求。 10 3 创 新对前人工作有改进或突破，或有独特见解。 10 4 答 辩 回答问题有理论依据，基本概念清楚。主要问题 回答准确，深入。 40 总 分 100 答 辩 组 评 语 答辩组组长（签字）： 年 月 日 答 辩 委 员 会 意 见 答辩委员会负责人（签字）： 年 月 日 6-1 毕业设计（论文）答辩记录表毕业设计（论文）答辩记录表 学生姓名林圣镇专业班级06gb 机制 1学号 设计（论文）题 目 汽车变速箱两端面液压双头组合铣床的设计 答辩时间答辩地点 答辩委员会名单 问题： 问题 1 提问人： 回答（要点）： 问题： 问题 2 提问人： 回答（要点）： 问题： 问题 3 提问人： 回答（要点）： 记录人签名 （不足加附页） 6-2 问题： 问题 4 提问人： 回答（要点）： 问题： 问题 5 提问人： 回答（要点）： 问题： 问题 6 提问人： 回答（要点）： 问题： 问题 7 提问人： 回答（要点）： 问题： 问题 8 提问人： 回答（要点）： 记录人签名 7 毕业设计（论文）成绩评定总表毕业设计（论文）成绩评定总表 学生姓名：林圣镇 专业班级： 06gb 机制 1 毕业设计（论文）题目： 汽车变速箱两端面液压双头组合铣床的设计 注：成绩评定由指导教师、评阅教师和答辩组分别给分(以百分记)，最后按“优(90-100)” 、 “良(80-89)” 、 “中(70-79)” 、 “及格(60-69)” 、 “不及格(60 以下)”评定等级。其中， 指导教师评定成绩占 40%，评阅人评定成绩占 20%，答辩组评定成绩占 40%。 成绩类别成绩评定 指导教师评定成绩 评阅人评定成绩 答辩组评定成绩 总评成绩 40%+20%+40% 评定等级 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文） 汽车变速箱两端面液压双头汽车变速箱两端面液压双头 组合铣床的设计组合铣床的设计 学生姓名： 学 号： 所在系部：机械工程系 专业班级：06gb 机制 1 指导教师： 日 期：2010 年 5 月 auto gearbox two end hydraulic double combination of the milling machine design by linshengzhen june 2010 i 摘摘 要要 本课题设计一台粗铣汽车变速箱两端面液压双头组合铣床,主要完成组合铣床的总 体设计、主轴箱及设计及其液压部分的设计。 根据汽车变速箱的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度及生产率等要求， 确定该机床为双工位卧式组合机床；考虑工件尺寸精度，表面粗糙度，切屑的排除及生 产率等因素，选用硬质合金套式面铣刀；根据工件的尺寸、特点及其材料选择切削用量； 然后,再经过切削用量来确定组合机床的通用部件；最后进行组合机床的总体设计。由于 是粗铣柴油机汽缸体两端面,则夹具的设计采用“一面两销”定位, 液压夹紧，一次装夹 加工柴油机汽缸体的两个端面，保证了加工精度，提高了生产效率。 在设计之中，尽量选用通用件，减少了制造成本，增加了经济效益。通过本次设计 可以达到效果是：所设计的组合铣床和夹具能满足其工作状态的质量要求,使用时安全可 靠,易于维修。 关键词：组合铣床 汽车变速箱 铣刀 主轴箱 ii abstract this topic design a rough milling automobile gearbox two end milling machine, hydraulic double combination of main machine combination overall design, spindle box and design and the design of hydraulic parts. according to the structure characteristics of the automobile gearbox, machining parts and precision and surface roughness and productivity, determine the machine for double-position horizontal combination machine tools . considered to the factor of the size precision, surface roughness, scrap removes and productivity and so on of the work piece, selects the hard alloy not grind type surface milling cutter. according to work piece size, characteristic and its material choice cutting specifications; because of the thick mill diesel engine cylinder body two sides, then the jig design use “two sells the localization at the same time“, manual clamps, an attire clamps processes the diesel engine to be mad the cylinder body two sides; according to will work receives the cutting force to calculate clamps the strength; again according to clamps the strength , choose the determination clamp the special-purpose part. during the design, the standard parts are selected as far as possible, to reduced the production cost, increased the economic efficiency. this design may achieve the effects as fowllows: the modular milling machine and the jig can satisfy its the quality requirement at working status,its safe, and easy to service. keyword: the modular milling machine auto gearbox milling cutter main spindle i 目目 录录 摘 要 i abstract .ii 1 引言 5 2 总体方案论证 5 2.1 被加工零件分析.5 2.2 工艺方案的制定.5 2.3 加工设备方案选择.6 2.4 确定机床总体布局.6 3 切削用量的选择及计算 8 3.1 切削刀具的选择.8 3.2 切削用量的选择.8 3.3 切削力、切削转矩、切削功率的确定.9 4 组合机床总体设计 .12 4.1 被加工零件工序图13 4.2 加工示意图14 4.3 机床联系尺寸图15 4.3.1 动力部件的选择15 4.3.2 滑台及相配底座的选择15 4.3.3 确定机床的装料高度 h 16 4.4 机床生产率计算卡16 4.4.1 理想生产率 q 16 4.4.2 实际生产率 q117 4.4.3 机床负荷率 负.18 4.4.4 编写机床生产率计算卡19 5 主轴箱设计.21 5.1 主轴及传动轴结构设计21 5.2 主轴箱传动计算23 5.2.1 传动比分配23 5.2.2 传动系统设计及齿轮的排布24 5.3 主轴箱的润滑及油泵轴的确定26 5.4 轴的计算及主轴校核26 5.5 齿轮的校核29 5.6 轴承的选择与校核32 6 液压系统设计 .35 ii 6.1 负载分析35 6.2 负载图和速度图的绘制36 6.3 液压缸主要参数的确定36 6.4 拟定液压系统原理图40 6.4.1 液压系统的工作要求的确定40 6.4.2 拟定液压系统图40 6.5 计算和选择液压元件44 6.5.1 确定液压泵的最高工作压力.44 6.5.2 确定液压泵流量44 6.5.3 选择液压泵规格44 6.6 阀类元件的选择 .45 6.7 油管的确定45 6.8 确定其它辅助装置46 6.9 发热及油箱容量计算46 结论 .47 致谢 .48 参考文献 .49 3 1 1 引言引言 组合机床是根据工件加工要求，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。组合机床的设计，有以下两种情况：其一，是根 据具体加工对象的具体情况进行专门设计。其二，随着组合机床在我国机械行 业的广泛使用，广大工人总结自己生产和使用组合机床的经验，发现组合机床 不仅在其组成部件方面有共性，可设计成通用部件，而且一些行业的在完成一 定工艺范围的组合机床是极其相似的，有可能设计为通用机床，这种机床称为 “专能组合机床” 。这种组合机床就不需要每次按具体加工对象进行专门设计和 生产，而是可以设计成通用品种，组织成批生产，然后按被加工的零件的具体 需要，配以简单的夹具及刀具，即可组成加工一定对象的高效率设备。 近 10 年来，许多汽车制造厂商都在推行并行政策，并有不少组合机床制造 厂与汽车厂密切合作应用这一方法来加速专用装备的设计制造。我国机械制造 业各企业有大量的通用设备，在发展现代机械自动化技术时，若以原有的设备 为主，合理调整机床布局，添加少量的数控设备，引入 cadcam 技术，充分发 挥计算机自动化管理的优势和人的创造性，共同构成一个以人为中心、以信息 自动化为先导、树立自主的单元化生产系统，为我国机械制造业自动化技术发 展应用提供了一条投资少、见效快、效益高、符合我国国情的机械自动化技术 发展应用新途径。特别是近 20 年来，随着组合机床的发展，作为组合机床主要 用户的汽车和内燃机等行业也有很大的变化，起产品市场寿命不断缩短，品种 日益增多且质量不断提高。这些因素同时也有力地推动和激励了组合机床的不 断发展。组合机床的发展主要有以下 2 点:(1) 组合机床品种的发展；(2) 组合 机床柔性化的发展。 组合机床是一项发展投资少、见效快的低成本自动化技术，它的兴起会带 动我国企业的发展，为市场经济带来明显的效益；它的发展促进了我国工业的 自动化程度的日益完善，同时带来技术和装备上的革新。组合机床的使用能够 使生产过程全盘自动化，全面提高生产效率和产品质量，大幅度的节省了劳动 力，机床上的标准零件和通用部件占全部机床零件总量的 70%-80%，设计周期 4 短，易于改装和维修。 本次毕业设计的课题是汽车变速箱两端面铣削液压组合机床设计。根据汽 车变速箱两侧面的位置、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双面粗铣的组合机床。组合机床的加工精度基本上 是由夹具来保证的,因此它与一般机床夹具不同。 本次设计的组合机床夹具主 要对汽车变速箱两端面的粗铣，因此采用面两销定位方式,即利用零件上的一个 平面和该平面上的两个孔作为定位基准。一个孔插圆柱销,另一个孔插菱形销。 这种定位方法保证了理论上的六点定定位原则(平面上三个点,圆柱销两个点和 菱形销一个点)。 要设计出这种组合机床，要先对汽车变速箱体结构进行工艺性分析,确定整 体的设计方案，提出一到两种可行性比较高的初步设计方案；根据目前所提供 的工况条件，每天的工作时间、强度等对初步设计方案进行论证，最后根据论 证结果选择最合适的设计方案；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。 本次设计的组合机床能同时粗铣汽车变速箱体的两端面，大大提高了生产 效率，降低了劳动强度，从而降低了零件的加工成本。 5 2 2 总体方案论证总体方案论证 设计的机床要满足加工要求、保证加工精度；尽可能选用通用件、以降低 成本。因此根据上述要求和汽车变速箱体的加工特点来确定设计方案。 2.1 被加工零件分析 被加工零件：汽车变速箱体 材料：ht250 硬度：ht150 年产量：70000 件 加工部位：两端面 加工要求：汽车变速箱体两端面糙度度被加工到 6.3，两端面尺寸至m 3710.25mm。 2.2 工艺方案的制定 工艺方案的拟订是组合机床设计的关键一步。组合机床的总体设计要注重 工件及其加工的工艺分析，只有制定出先进合理的工艺方案,才能设计出先进合 理的组合机床。根据指定的加工要求,提出若干个工艺方案,择其佳者。工艺方 案确定了,组合机床的结构、性能、运动、传动、布局等一系列问题也就解决了。 所以，工艺方案设计是组合机床设计的重要环节。而且工艺方案在很大程度上 决定了组合机床的结构配置和使用性能。因此，必须认真分析被加工零件图纸, 深入了解被加工零件的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技术要 求及生产率要求等一些因素。 拟定组合机床工艺方案的一般步骤如下： 1分析、研究加工要求和现场工艺，在制订组合机床工艺方案时，首先要 分析、研究被加工零件，如被加工零件的用途及其结构特点、加工部位及其精 度、表面粗糙度、技术要求及生产纲领；其次深入现场调查分析零件的加工工 艺方法、定位夹紧方式、所采用的设备、刀具及切用量、生产率情况等。 2定位基准和夹压部位的选择组合机床一般为工序集中的多刀加工，不但 6 切削负荷大，而且工件受力方面变化。因此，正确选择定位基准和夹压部位是 保证加工精度的重要条件。 本道工序主要是加工毛坯，因此，还要对毛坯基准选择考虑有关工序加工 余量的均匀性。定位夹压部位的选择应在有足够的夹紧力下工件产生的变形最 小，并且夹具易于设置导向和能过刀具。 本道工序：粗铣汽车变速箱体两端面。 2.3 加工设备方案选择加工设备方案选择 在机械制造业中，金属切削机床占机械设备总台数的 50%70%，它负担的 工作量约占一半左右，其中有 30%50%的工作量是由组合机床来完成的，同时， 机械加工方法是机电产品及零部件生产的主要方法，且机械加工质量又是提高 整个产品质量的关键。因此，组合机床的开发、设计，是机械制造行业一项非 常重要的工作。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，具有如下特点： 1生产率高；2加工精度稳定；3研制周期快，便于设计、制造和使用、 维护；4自动化程度高，劳动强度低；5配置灵活，可按工件或工序要求灵 活组成机床自动线，易于改装，产品或工艺变化时，通用部件还可以重复利用； 6使用稳定，结构紧凑，机床费用低。 由于被加工零件已定型，生产批量较大，加工要求较高，所以必须采用组 合机床来进行生产，同时又是针对双面加工。因此，采用组合机床来进行加工 是较适宜、理想的生产方案。 2.4 确定机床总体布局 根据上述确定的加工工艺方案，按照工序集中程度和生产批量大小，机床 总体布局主要有如下配制型式： 1多工位组合机床 多工位组合机床：主要用于中、小零件加工。生产占地面积大，但生产率 高。这种方式若配合工作台的移动和精确定位，可以组成组合机床自动线，则 自动化程度和生产率均很高。 7 2.单工位组合机床 各种型式的单工位组合机床，通常可安装一个工件，特别适宜于大、中型 箱体类零件的加工。根据配置动力部件的型式和数量，这类机床可分为单面、 多面及复合式。这种方式组成灵活，结构简单，由于单工位加工，其机动时间 与辅助时间不能重合，因而生产率比多工位机床低。 根据以上所述, 汽车变速箱体的结构是比较规则的长方体，从装夹的角度 来看，卧式平放比较方便，采用卧式组合机床加平面，有利于排屑，也减轻了 工人的劳动强度。且汽车变速箱体属于中型加工零件，在本次设计中，铣平面 工序是主要工序内容。因此为了保证铣平面的加工精度和结合被加工零件加工 特点，卧式单工位组合机床是较好的选择。 卧式单工位组合机床又可分为卧式单面组合机床，卧式多面组合机床等。 若采用卧式单面组合机床，加工两端面需经过两次装夹，增加辅助时间，成本 高，生产效率低，工人劳动强度大。因此，采用卧式双面组合机床是合理的选 择。其特点：工件安装在夹具里，工件和夹具装在铣削工作台上，刀具相对固 定，铣削工作台实现进给运动。生产占地面积小，加工精度高。 8 3 3 切削用量的选择及计算切削用量的选择及计算 3.1 切削刀具的选择 在生产线上，由于铣削平面的走刀长度一般比孔加工的走刀长度长的多， 为了提高切削用量应采用硬质合金套式面铣刀。 由参考文献3，粗齿中齿细齿面铣刀刀片材料为 yg6(铣铸铁)及 yt14(铣钢)，密齿面铣刀刀片材料为 yg6，铣铝合金面铣刀刀片材料为 yt14。 由加工箱体外形尺寸，结合参考文献4表 14-67，箱体端面为 371308.5，为大平面，以及被加工零件材料为 ht250，因此选用刀片材料为 yg6，刀盘直径为 315mm 的硬质合金套式面铣刀。又因为本道工序是粗铣，粗 糙度要求不高，选中齿铣刀。 齿数选择由参考文献3表 7-25，得中齿铣刀的齿数为 18。 故设计的组合铣床选择的刀具为：硬质合金套式中齿面铣刀，材料为 yg6，齿数为 18。 3.2 切削用量的选择 在组合机床工艺方案确定过程中，工艺方法和切削用量选择是否合理，对 组合机床的加工精度，生产率，刀具耐用度，机床的结构形式及工作可靠性均 有较大的影响。 在大多情况下，组合机床为多轴、多刀、多面同时切削，为尽量减少时间 和刀具的损耗，保证机床生产率及经济效果，因此，切削用量比一般机床单刀 加工低 30%左右。 组合机床通常用动力滑台来带动刀具进给，由于多轴箱上同时工作的刀具 种类不同且直径大小不同，其切削用量也各有特点。因此，一般先按各刀具选 择较合理的切削速度 v(m/min) 和每转进给量 f(mm/r)，再根据其中工作时间最 长，负荷最重，刃磨较困难的刀具来确定并调整每转进给量和转速，通常用试 凑法来满足每分钟进给量相同的要求。 9 从实际出发，根据加工精度、工件材料、工作条件、技术要求等进行分析， 按照经济地满足加工要求的原则，合理的选择切削用量。本次设计中，采用查 表法选择加工汽车变速箱体体量端面的切削用量。 由参考文献4表 14-70，查得： 铣削深度为 2-5mm，在这里取铣削深度 ap=4.5mm 铣削速度为 50-80m/min，取铣削速度 vc=110m/min 每齿进给量 fz为为 0.2-0.4mm/z，取 fz =0.2mm/z 主轴转速 n=111.2r/min d v 1000 31514 . 3 1101000 取 n=111.2 r/min 进给速度： vf=160mm/min 3.3 切削力、切削转矩、切削功率的确定 根据选择的切削用量，确定切削力，作为选择动力部件（滑台）设计的依 据；确定切削扭矩，用以确定主轴及其他传动件的尺寸；确定切削功率，用以 选择主传动电机功率。 从不同的工作循环，现分两种方案进行讨论。 方案：进料加工下料 具体的加工过程：首先工件进料，溜板箱快速进给，然后工件进行加工 （工进） ，最后工件直接下料。 备注：需要 2 个操作工即可完成进料、出料的工作，不需要退刀 方案：进料加工退刀下料 具体的加工过程：首先工件进料，溜板箱快速进给，然后工件进行工进 （即加工工件） ，再两主轴往外移动一点（实现退刀） ，最后溜板箱回到原位， 工件下料。 备注：只需 1 个操作工即可完成进料、出料的工作，需要退刀。 10 方案分析： 方案：优点：机床结构较简单，生产周期较快，效率高，易融于自动生 产线上利用 缺点：需要 2 个操作工即可完成进料、出料的工作，人力投资比 较大。 方案：优点：需要的人力资源较少 缺点：由于考虑退刀，故机床结构较复杂，生产周期较慢，效率 不高 整体综上分析，由于现代组合机床用于自动生产线上，故本次选方案。 方案铣削力的计算： 由参考文献13表 4-6 查得： f=513ap 0.9fz 0.74d-1.0ae 1.0z k （3-1） 式中 p-铣削力(n)； ap -铣削深度(mm)； fz -每齿进给量(mm/z)； d-铣刀直径(mm)； ae -铣削宽度(mm)； z-铣刀的齿数。 k=0.878 0.550.55 150 190190 hbs 由前面计算的切削用量得， ap =4.5mm； fz=0.2mm/z； d=315mm； ae =308.5mm； z=18。 将上述数值代入式（3-1）得： f=513ap 0.9fz 0.74d-1.0ae 1.0z k =5134.5 0.90.2 0.74315-1.0308.51.018 0.878 11 =8343(n) 切削功率： p切= =8343/1000=15.3kw/1000 cc fv 110 60 主轴转矩： t= 9.55106p/n =9.5510615.3/111.2 =1.32106n.mm 12 4 4 组合机床总体设计组合机床总体设计 组合机床总体设计，通常是针对具体加工零件，拟订工艺和结构方案，并 进行方案图样和有关技术文件设计。并且在选取定加工方法和机床总体布局结 构的基础上绘制组合机床“三图一卡” 。其内容包括：绘制被加工零件工序图， 机床联系尺寸图，加工示意图和编制机床生产率计算卡等。 4.1 被加工零件工序图 本次设计的组合机床主要对汽车变速箱体两端面的粗铣。因此采用一面两 销定位方式，即利用零件上的一个平面和该平面上的两个孔作为定位基准。一 个孔插圆柱销，另一个孔插菱形销。这种定位方法保证了理论上的六点定定位 原则(平面上三个点,圆柱销两个点和菱形销一个点)，但是在实践中，在大多数 情况下，工件的一个平面，在夹具中不是支承在三个点上，而是支承在四个或 者更多一些的支承点上，有时放在两条长的支承板上，这样可以提高“机床-夹 具-刀具-工件”系统的刚性，避免夹压力和切削力超出支承点，引起工件的弹 性变形，这种变形不仅影响加工精度，还会引起振动，严重时造成刀具的折断。 由于本次的加工的工序是在加工好汽车变速箱体顶底面的情况下进行的， 因此被加工零件的顶、底面是较光滑的，因此采用汽车变速箱体的下底面作为 定位基准，再在该面钻两个销孔，这样就保证了理论上的六点定位原则。 被加工零件图是组合机床设计的主要依据，也是制造、使用、检验和调整 机床的重要技术文件。它的要求被加工零件的形状和主要轮廓尺寸及与本机床 设计有关的部位的结构开头及尺寸相符。加工用定位基准、夹紧部位及夹紧方 向，以便依次进行夹具定位支承、夹紧、导向装置的设计。 本道工序加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形状位置尺寸精度及技术 要求，还包括本道工序对前道工序提出的要求。 本组合机床以汽车变速箱体为加工对象进行设计，对工序图简要说明及与 13 本机床设计有关的技术指标如下： 1定位方法： 采用一面两销定位方式，即利用汽车变速箱体底面和该平 面上的两个孔作为定位基准。一个孔插圆柱销，另一个孔插菱形销； 2零件材料：ht250； 3硬度：ht150； 4方框内尺寸及相应粗糙度为本机床所保证，其余尺寸及相应光洁度为前 序保证； 5单边加工余量：4.5mm。 本汽车变速箱体的被加工零件工序图如下： 图 4-1 被加工零件工序图 4.2 加工示意图 零件的加工方案要通过加工示意图反映出来，加工示意图表示被加工零件 在机床上的加工过程中工件、夹具、刀具等机床各部件间的相对位置关系。因 此，加工示意图是组合机床设计的主要图样之一，在总体设计中占据重要地位。 14 其主要内容为： 1反映机床的加工方法，切削用量及工作循环。 2决定刀具类型、数量、结构、尺寸。 3决定主轴的结构类型，规格尺寸及外伸长度。 4选择标准或设计专用的接杆，浮动卡头，导向装置，刀杆托架等。 5标明主轴、接杆、夹具与工件之间的联系尺寸，配合及精度。 加工示意图的画法有如下要求： 1加工示意图的绘制顺序是：先按比例用细实线绘出工作加工部位和局部 结构的展开图。加工表面用粗实线画。为简化设计，相同加工部位的加工示意 图只需表示其中之一，即同一主轴箱里结构尺寸相同的主轴可只画一根。 2一般情况下，在加工示意图上，主轴分布可不按真实距离绘制。 3主轴应从多轴箱端面画起。刀具应处于加工终了位置。标准的通用结构 只画外轮廓，但需加注规格代号。 本组合机床加工示意图如下： 图 4-2 机床加工示意图 4.3 机床联系尺寸图 机床联系尺寸图用来表示机床各组成部件的相互装配联系和运动关系，可 用以检验机床各部件相对位置及尺寸联系是否满足加工要求，通用部件的选择 15 是否合适，并为进一步开展主轴箱等专用部件的设计提供依据。联系尺寸图， 它表示机床的配置型式及总体布局。 绘制机床联系尺寸图有以下要求： 1.以适当数量的视图按同一比例画出机床各主要组成部件的外形轮廓及相 关位置，表明机床的配置型式及总体布局，主视图应与机床实际加工状态一致。 2.图上应尽量减少不必要的线条及尺寸，但反映各部件的联系尺寸，专用 部件的主要轮廓尺寸，运动部件的极限位置及行程尺寸，必须完整齐全，至于 各部件的详细结构不必画出，可留在具体设计部件时完成。 3.为便于开展部件设计，联系尺寸图上应标注通用部件的规格代号，电动 机型号，功率及转速，并注明机床部件的分组情况及总行程。 4.3.1 动力部件的选择 由于功率损耗，取=0.9； p= =16.2kw 电机 9 . 0 3 . 15 切 p 取功率储备系数为 12%，p=16.2（1+12%）=18.1kw； 电机 取 p18.5kw。 电机 由参考文献4表 5-39 查得： 选用 1td63-v 动力箱； 选用电动机型号：y180m-4； 同步转速 n=1470r/min，输出轴转速 n1=730 r/min，p电机=18.5kw。 4.3.2 滑台及相配底座的选择 根据选定量及工作行程和工件尺寸大小，由参考文献4表 5-2 查知应选择 1hy63 系列液压滑台 ，相应的侧底座为 1cc631。 表 5-1 1hy63 型液压滑台主要技术性能 16 型号 台面 宽度 台面 长度 行程 快进速度 (m/min) 工进速度 (mm/min) 最大进给力 （n） 1hy505001000 型 630 6.310-35032000 4.3.3 确定机床的装料高度 h 装料高度一般是指工件安装基面至地面的垂直距离。考虑刚度，结构要功 能和使用要求等因素，新颁国家标准装料高度为 1060mm，与国际标准 iso 一 致。实际设计时常在 8501060 之间选取。 由于滑台高度为 400mm，滑台底座高度为 630mm，夹具底座高度为 220mm，则装料高度为： h=400mm+630mm+220mm=1250mm。 图 4-3 机床总联系尺寸图 4.4 机床生产率计算卡 根据加工示意图所确定的工作循环及切削用量等，就可以计算出机床生产 率度编制生产率计算卡。组合机床生产率计算卡是按一定格式要求编制的，反 映零件在机床上的加工过程，工作时间，机床生产率，机床负荷率的简明表格。 它是用户验收机床生产效率的重要依据。 17 4.4.1 理想生产率 q 理想生产率 q（单件为件/h）是指完成年生产纲领 a（包括备品及废品率） 所要求的机床生产率。它与全年工时总数 tk有关，一般情况下，单班制取 2350h,两班制取 4600h，则： q= k t a 有已知条件知，a=70000 件，tk=4600h 则由上式得 q=15.2（件） 4600 70000 4.4.2 实际生产率 q1 实际生产率（单位为件/h）是指所设计机床每小时实际可生产的零件数量。 则： q1 = 单 t 60 式中，t单生产一个零件所需时间（min） ，可按下式计算： t单=t切+t辅=(+t停)+（+ t移+t装卸） 1 1 f v l k f v ll 快退快进 式中 l1分别为刀具第工作进给长度，单位为 mm； vf1vf2分别为刀具第第工作进给量，单位为 mm/min； t停当加工沉孔止口锪窝倒角光整表面时，滑台在死挡铁上的 停留时间，通常指刀具在加工终了时无进给状态下旋转 510 转所需 的时间，单位为 min； l快进l快退分别为动力部件快进，快退行程长度，单位为 mm； vfk动力部件快行程速度。用机械动力部件时取 56m/min；用液压动 力部件时取 310m/min； t移直线移动或回转工作台进行一次工位转换时间，一般取 0。1min； 18 t装卸工件装卸（包括定位或撤消定位夹紧或松开清理基面或切 屑及吊运工件等）时间。它取决于装卸自动化程度工件重量大小装卸是否 方便及工人的熟练程度。通常取 0.51.5min。 由已知条件知， l1=320mm； vf1=160mm/min； t停=0； l快进=310mm； t移=0.1min； l快退=310mm+320mm=630mm； vfk=6.3m/min=6300mm/min； t移=0.1min； t装卸=0.5min。 所以，由公式得： t单=+0.1+0.55=2.8（min） 160 320 6300 630310 则实际生产率为： q1=21.4（件/h） 单 t 60 8 . 2 60 由于 q1q，即机床实际生产率满足理想生产率，则所选择的切削用量符合 机床设计。 4.4.3 机床负荷率 负 当 q1q，机床负荷率为二者之比。 即： 负=0.71 1 q q 4 . 21 2 . 15 =71% 对照组合机床设计简明手册表 3-8 知，负荷率满足组合机床要求。 （组合机 床负荷率一般在 0.70-0.9） 。 19 4.4.4 编写机床生产率计算卡 图 号 a1毛坯种类铸件 名 称 汽车变速箱两端面液压双头组合铣床的设计毛坯重量15kg 被 加 工 零 件 材 料 灰铸铁硬度ht150 工序名 称 粗铣前后端面工序号15 序 号 工 序 名 称 被 加 工 件 数 量 加工长 度 （mm ） 工作行 程 （mm ） 切削速度 （m/min ） 转速 （r/min ） 进给量 （mm/min ） 机 动 时 间 辅助 时间 共计 1 装 卸 工 件 10.500.50 2 左 滑 台 铣 端 面 快 进 31063000.050.05 对 刀 0.01 0 0.01 0 铣 左 端 面 4.532011046.716022 快 退 63063000.10.1 3 右 滑 20 台 铣 端 面 快 进 3106300 0.02 5 对 刀 0.01 0 铣 右 端 面 4.532011046.71602 快 退 63063000.1 共计2.8min 单位工时2.8min 机床生产率21.4 件/小时 备 注 装卸工件时间取决于操作者的熟练程度。本机床计 算时安装卸一次为 0.5min 计算。 机床负荷率71% 21 5 5 主主轴轴箱箱设设计计 多轴箱是组合机床的重要专用部件。它是根据加工示意图所确定的工件加 工孔的数量和位置、切削用量和主轴类型设计的传递个主轴运动的动力部件。 其动力来自通用的动力箱，与动力箱一起安装于进给滑台，可完成钻、扩、较、 镗、铣等加工工序。多轴箱由通用零件如箱体、主轴 、传动轴 、齿轮和 附加机构组成。 目前主轴箱设计有一般设计法和电子计算机辅助设计法两种。在此用一般 设计方法设计多轴箱。一般设计法的顺序是：绘制多轴箱设计原始依据图；确 定主轴结构、齿轮齿数及模数；拟订传动系统，计算主轴、传动轴，绘制坐标 检查图；绘制主轴箱总图，零件图及编制组件明细表。 5.1 主轴及传动轴结构设计 1.主轴结构设计 主轴结构形式由零件加工工艺决定，并考虑主轴的工作条件和受力情 况。轴承形式是主轴部件结构的主要特征，该机床是进行端面粗铣加工 的主轴，为卧式双工位机床，轴向切削力和径向切削力都较大，使用圆 锥滚子轴承承受轴向力和径向力。 主轴材料选用调质处理的45 钢，查机械设计表8-2 有： b=640mpa, s=355mpa, -1=275mpa, -1=155mpa,=0.2, =0.1,c=110 主轴切削力： f=513ap 0.9fz 0.74d-1.0ae 1.0z k =5134.5 0.90.2 0.74315-1.0308.51.018 0.878 =8343(n) 主轴转矩： 22 t= 9.55106p/n =9.5510615.3/111.2 =1.32106n.mm 由扭矩初算主轴轴径： d=7.3=7.3=78.25 4 10t 4 132010 由于该主轴上开有键槽，对轴的强度有削弱，轴径需增大 5%， 则 d= 78.25 （1+5%）80mm 故取主轴轴径为 80mm。 2.各传动轴结构设计 取连接电动机用联