变速箱体双面组合镗床及其工装设计（全套含CAD图纸）

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 宁学 毕业设计 (论文 ) 题目 双面组合镗床及其工装设计 学生姓 名 学 号 指导教师 (签字 ) 2014 年 月 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 要 本论文主 要 说明组合机床设计的基本过程及要求。 组合机床是按高度集中原则设计的，即在一台机床上可以同时完成同一种工序或多种不同工序的加工。组合机床发展于工业生产末期，与传统的机床相比：组合机床具有许多优点：效率高 、 精度高 、 成本低。它由床身 、 立柱 、 工作台 、 及电源一些基本部件及一些特殊部件，根据不同的工件加工所需而设计的。 在组合机床上可以完成很多工序，但就目前使用的大多数组合机床来说，则主要用于平面加工和孔加工两大类工序。论文主要内容包括四大部分： （ 1）、制定工艺方案 通过了解被加工零件的加工特点、精度和技术要求、定位夹紧情况、生产效率及机床的结构特点等，确定在组合机床上完成的工艺内容及加工方法，并绘制被加工零件工序图。 （ 2）、组合机床的总体设计 确定机床各部件之间的相互关系，选择通用部件和刀具的导向，计算切削用量及机床生产效率、绘制机床的 尺寸联系图及加工示意图。 （ 3）、组合机床部件设计 包括专用多轴箱的设计，传动布局合理，轴与齿轮之间不发生干涉，保证传动的平稳性和精确性。专用主轴设计、轴承的选用及电机的选择等。 （ 4）、液压装置的设计 液压滑台、定位夹紧装置均为液压控制。并采用了许多液压控制阀，保证了运动的平衡性，循环性和精确性。 关键词 ： 组合机床；设计；过程；功能 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 of is it or at in of as It is of as to of a of be on in to of to to (1) We,ve of by be be in 2) of in a of (3) 4) It 文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 录 摘 要 . . 录 . 绪论 . 1 题研究意义 . 2 孔专用设备应用 . 2 孔专用设备 . 3 轴头 . 3 轴箱 . 3 轴钻床 . 4 动更换主轴箱机床 . 4 孔专用设备趋势 . 5 2 箱体机械加工工艺规程设计 . 6 件图分析 . 6 速箱体的功能和特点 . 6 要加工表面及技术要求 . 6 要加工孔及技术要求 . 6 速箱体的材料和毛坯 . 7 速箱体加工工艺规程设计 . 7 位基准的选择 . 7 工方法的选择 . 8 定变速箱体的加工工序 . 9 3 组合机床的总体设计 . 11 合机床方案的制定 . 11 定工艺方案 . 11 定组合机床的配置形式和结构方案。 . 11 定切削用量及选择刀具 . 13 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 V 定工序间余量 . 13 择切削用量 . 13 定切削力、切削扭矩、切削功率 . 14 择刀具结构 . 14 加工零件工序图 . 15 工示意图 . 16 工示意图的内容和作用 . 16 制加工示意图的注意事项 . 17 择刀具，导向及有关计算 . 17 床尺寸联系总图 . 20 4 镗孔夹具设计 . 25 具的组成 . 25 具的分类和作用 . 25 件在夹具中的定位 . 27 件在夹具中的夹紧 . 32 削力及夹紧力的计算 . 36 差分析与计算 . 37 具设计及操作的简要说明 . 38 结 论 . 39 致 谢 . 40 参考文献 . 41 全套图纸加 Q 401339828买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 2 1 绪论 题研究意义 市场的开放性和全球化使产品的竞争日趋 激烈。而决定产品竞争力的指标是产品的开发时间 (,产品 (成本 (创新能力 (服务 (用户在追求高质量产品的同时，会更多的追求较低的价格和较短的交货周期。美国制造业在 20世纪 50至 40 年代主要以扩大生产规模作为企业竞争力的第一要素，而在 70年代竞争力的第一要素为降低生产成本， 80 年代为提高产品质量， 90 年代为市场响应速度。所以现代企业都期望通过提高自身的科技含量，增强竞争力。 制造业是国家重要的基础工业之一，制造业的基础是。是众多机械制造 的母机，它的发展水平，与制造业的生产能力和制造精度有着直接关系，关系到国家机械工业以至整个制造业的发展水平 械产品的质量、更新速度、对市场的应变能力、生产效率等在很大程度上取决于的效能。因此，制造业对于一个国家经济发展起着举足轻重的作用我国是世界上产量最多的国家 )2000 年统计资料，在主要的生产国家中，中国排名为世界第五位。但是在国际市场竞争中仍处于较低水平 :即使在国内市场也面临着严峻的形势 :一方面国内市场对各类产品有着大量的需求，而另一方面却有 不少国产滞销积压，国外产品充斥市场。 孔专用设备应用 据统计，一般在车间中普通机床的平均切削时间很少超过全部工作时间的 15%。其余时间是看图、装卸工件、调换刀具、操作机床、测量以及清除铁屑等等。使用数控机床虽然能提高 85%，但购置费用大。某些情况下，即使生产率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通机床低。故必须更多地缩短加工时间。不同的加工方法有不同的特点，就钻削加工而言，镗孔专用设备是一种通过少量投资来提高生产率的有效措施。虽然不可调式多轴头在自动线中早有应用，但只局限于大批量生产。即使采用可调 式多轴头扩大了使用范围，仍然远不能满足批量小、孔型复杂的要求。尤其随着工业的发展，大型复杂的镗孔专用设备更是引人注目。例如原子能发电站中大型冷凝器水冷壁管板有15000个 20孔，若以摇臂钻床加工，单单镗孔与锪沉头孔就要 时，另外还要划线工时 若以数控八轴落地钻床加工，钻锪孔只要 时，划线也简单，只要 此，利用数控控制的二个坐标轴，使刀具正确地对准加工位置，结合镗孔专用设备不但可以扩大加工范围，而且在提高精度的基础上还能大大地提高工买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 3 效，迅速地制造出原来不易加工 的零件。有人分析大型高速柴油机 30 种箱形与杆形零件的 2000多个镗孔操作中，有 40%可以在自动更换主轴箱机床中用二轴、三轴或四轴多轴头加工，平均可减少 20%的加工时间。 1975 年法国巴黎机床展览会也反映了镗孔专用设备的使用愈来愈多这一趋势。 孔专用设备 镗孔专用设备是在一次进给中同时加工许多孔或同时在许多相同或不同工件上各加工一个孔。这不仅缩短切削时间，提高精度，减少装夹或定位时间，并且在数控机床中不必计算坐标，减少字块数而简化编程。它可以采用以下一些设备进行加工：立钻或摇臂钻上装多轴头、多轴钻床 、多轴组合机床心及自动更换主轴箱机床。甚至可以通过二个能自动调节轴距的主轴或多轴箱，结合数控工作台纵横二个方向的运动，加工各种圆形或椭圆形孔组的一个或几个工序。现在就这方面的现状作一简介。 轴头 从传动方式来说主要有带传动、齿轮传动与万向联轴节传动三种。这是大家所熟悉的。前者效率较高，结构简单，后者易于调整轴距。从结构来说有不可调式与可调式二种。前者轴距不能改变，多采用齿轮传动，仅适用于大批量生产。为了扩大其赞许适应性，发展了可调式多轴头，在一定范围内可调整轴距。它主要装在有万向 1）万 向轴式也有二种 :具有对准装置的主轴。主轴装在可调支架中，而可调支架能在壳体的 能在对准的位置以螺栓固定。（ 2）具有公差的圆柱形主轴套。主轴套固定在与式件孔型相同的模板中。前一种适用于批量小且孔组是规则分布的工件（如孔组分布在不同直径的圆周上）。后一种适用于批量较大式中小批量的轮番生产中，刚性较好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模板。多轴头可以装在立钻式摇臂钻床上，按钻床本身所具有的各种功能进行工作。这种镗孔专用设备方法，由于镗孔效率、加工范围及精度的关系，使用范围有限。 轴箱 也象多轴头那样作为标准部件生产。美国 司标准齿轮箱、多轴箱等设计的不可调式多轴箱。有 32种规格，加工面积从 300 300毫米到 600 1050毫米，工作轴达 60 根，动力达 瓦。 厂生产的可调多轴箱调整方便，只要先把齿轮买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 4 调整到接近孔型的位置，然后把与它联接的可调轴移动到正确的位置。因此，这种结构只要改变模板，就能在一定范围内容易地改变孔型，并且可以达到比普通多轴箱更小的孔距。 根据成组加工原理使用多轴箱或多轴头的组合机床很适用于大中批量生产。为了在加工中获得良好的效果，必需考虑以 下数点：（ 1）工件装夹简单，有足够的冷却液冲走铁屑。（ 2）夹具刚性好，加工时不形变，分度定位正确。（ 3）使用二组刀具的可能性，以便一组使用，另一组刃磨与调整，从而缩短换刀停机时间。（ 4）使用优质刀具，监视刀具是否变钝，钻头要机磨。（ 5）尺寸超差时能立即发现。 轴钻床 这是一种能满足镗孔专用设备要求的钻床。诸如导向、功率、进给、转速与加工范围等。巴黎展览会中展出的多轴钻床多具液压进给。其整个工作循坏如快进、工进与清除铁屑等都是自动进行。值得注意的是，多数具有单独的变速机构，这样可以适应某一组孔中不 同孔径的加工需要。 动更换主轴箱机床 为了中小批量生产合理化的需要，最近几年发展了自动更换主轴箱组合机床。 (1) 自动更换主轴机床 自动更换主轴机床顶部是回转式主轴箱库，挂有多个不可调主轴箱。纵横配线盘予先编好工作程序，使相应的主轴箱进入加工工位，定位紧并与动力联接，然后装有工件的工作台转动到主轴箱下面，向上移动进行加工。当变更加工对象时，只要调换悬挂的主轴箱，就能适应不同孔型与不同工序的需要。 (2)多轴转塔机床 转塔上装置多个不可调或万向联轴节主轴箱，转塔能自动转位，并对夹紧在回转工作台 的工件作进给运动。通过工作台回转，可以加工工件的多个面。因为转塔不宜过大，故它的工位数一般不超过 4 6 个。且主轴箱也不宜过大。当加工对象的工序较多、尺寸较大时，就不如自动更换主轴箱机床合适，但它的结构简单。 (3)自动更换主轴箱组合机床 它由自动线或组合机床中的标准部件组成。不可调多轴箱与动力箱按置在水平底座上，主轴箱库转动时整个装置紧固在进给系统的溜板上。主轴箱库转动与进给动作都买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 5 按标准子程序工作。换主轴箱时间为几秒钟。工件夹紧于液压分度回转工作台，以便加工工件的各个面。好果回转工作台配以卸料装置，就能合流 水生产自动化。在可变生产系统中采用这种装置，并配以相应的控制器可以获得完整的加工系统。 (4) 数控八轴落地钻床 大型冷凝器的水冷壁管板的孔多达 15000 个，它与支撑板联接在一起加工。孔径为 20 毫米，孔深 180 毫米。采用具有内冷却管道的麻花钻， 5 7 巴压力的冷却液可直接进入切削区，有利于排屑。钻尖磨成 90供自动定心。它比普通麻花钻耐用，且进给量大。为了缩短加工时间，以 8轴数控落地加工。 孔专用设备趋势 镗孔专用设备生产效率高，投资少，生产准备周期短，产品改型时设备损失少。而且随着我国数控技术的发 展，镗孔专用设备的范围一定会愈来愈广，加工效率也会不断提高。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 6 2 箱体机械加工工艺规程设计 件图分析 速箱体的功能和特点 变速箱是汽车、拖拉机 等 传动系统的主要部件，而变速箱箱体是变速箱的主要零件 ，它的主要作用是支承各种传动轴，是典型的箱体类零件。 它把变速箱中的轴类和齿轮等相关的零件和机构联接为一个大的整体，并使这些零件和机构保持在相对正确的位置行使它们功用，使其零件和机构更好的协调地发挥作用。变速箱体的加工质量直接影响变速器的装配，从而影响产品 的使用性能和寿命。 变速箱体属于平面型（非回转体型）薄壁壳体零件，尺寸较大，结构复杂，其上有若干个精度要求较高的平面和孔系，以及较多的联接螺纹孔。 要加工表面及技术要求 变速箱体底座：表面粗糙度 变速箱体 N、 R 面：表面粗糙度 面度 对于 7和 768H的公共轴线的垂直度误差为 面的尺寸偏差为 变速箱体 G 面：表面粗糙度 对于 772K 的轴线的平行度为 对应 21 公共轴线的平行 度为 变速箱体 面粗糙度 变速箱体左侧 9的外圆：表面粗糙度 寸公差不低于 变速箱体左侧 300 的外圆：表面粗糙度 变速箱体 S、 Q 面：表面粗糙度 变速箱体 面粗糙度 面度 要加工孔及技术要求 变速箱体底座工艺孔：表面粗糙度 寸公差不低于 772K 轴承孔：表面粗糙度 当于 21 轴线的同轴度误差 ，圆柱度误差为 当于轴线 21 的平行度误差为 对于 G 面的尺寸偏差为 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 7 780K 轴承孔：表面粗糙度 当于 21 轴线的同轴度误差 ，轴线于 Z 面的平行度误差为 柱度误差为 772K 轴线的尺寸偏差为 768H 轴承孔：表面粗糙度 当于 21 轴线的同轴度误差 ，轴线于 柱度误差为 747K 轴承孔：表面粗糙度 对于 21 轴线的同轴度误差 当于 21 轴线的的平行度误差为 ，圆柱度误差为 730H 的孔：表面粗糙度 对于 21 轴线的同轴度误差 对于轴线 21 和轴线 21 的平行度误差为 。 790K 的孔：表面粗糙度 对于轴线 21 的平行度误差为 ，相对于轴线 21 的同轴度误差为 ，圆柱度误差为 对于 X 轴线的位置度误差为 各个表面的螺纹孔：位置度误差为 。 变速箱体左侧面 的通孔：位置度误差为 速箱体的材料和毛坯 变速箱体 材料是 应现在的材料是 于灰铸铁具有铸造性能好、可切削性能好、有较好的耐磨性、减震性和价格便宜等优点，所以它是箱体类零件广泛采用的材料。 速箱体加工工艺规程设计 工艺方案的拟定是组合机床设计的关键一步。因为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，应根据工件的加工要求和特点，按一定的原则、结合组合机床常用工艺方法、充分考虑各种影响因素，并经技术经济后拟订出先进、合理、经济可靠的工艺方案。 位基准的选择 粗基准的选择：粗加工时的切削负荷较大，切削产生的热变形、较大夹压力引起的工件变形以及切削振动等，对精加工工序十分不利，影响加工尺寸精度和表面粗糙度。因此粗基准的选择至关重要。根据机械制造工艺学上阐述的粗基准的选取原则，再买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 8 结合 专用机床设计与制造中讲的箱体加工工艺过程分析，变速箱体的装配基准面和主轴承孔支撑面都是很重要的表面，所以保证这些面的技术要求至关重要。对主轴孔支撑面的要求较高，可以作为粗基准；若从表面尺寸大小来看，则装配基准面也可以作为粗基准。为了进一步确定粗基准，可以从变速箱体的作用及箱体毛坯的制造情况来加以分析。一般来说，在箱体的铸造过程中很可能由于砂芯的偏移而造成浇注后各主轴孔中心线与箱体个平面的相对位置度误差。若以装配基准面为粗基准加工孔及其它平面，然后在以其他平面为精基准加工装配基准面，这样虽然可以保证各个平面 之间、孔与平面之间的相对位置精度，但对箱体内部的不加工表面及箱体内壁不均匀的误差则无法修正，甚至会因为偏差过大而造成装配时零件与箱体内壁相碰的现象。因而，一般对比较复杂的箱体加工，大多数以主轴孔支撑面 (N 面 )为粗基准。 精基准的选择：采用一面两销定位，即变速箱体的装配基准面和装配基准面上的两个工艺孔作为精精基准。这样可以直接保证主轴孔中心相对此基准面的尺寸和平行度等的精度要求。 工方法的选择 变速箱体平面加工方法的选择 根据专用机床设计与制造里介绍箱体主要表面加工工艺分析可知，箱体平面的粗加工和半精加工一般是在刨床或者铣床上进行的，有时也可在卧式或立式车床上进行。一般来说，对狭长平面宜采用刨削，宽平面宜采用铣削。为了提高箱体平面加工的生产效率，在大批生产条件小，可采用多件、多工位的加工。 组合铣床加工表面的平行度、垂直度和平面度一般可以达到 00面粗糙度可以达到 以变速箱体的底面、 N、 R、 面都可以采用铣削加工。 变速箱体止口加工方法的选择 止口的加工一般采用车削或者镗削，因为加工面位置很特殊，所以加工的时候也要需要特殊处理。车销是为了保证加工精度，必须做专门的夹具保证车床的回转中心线与箱体的中心线重合。而镗削加工是也要专门制造镗杆和夹具。所以箱体止口的加工可以选择车削或者镗削。 变速箱体孔系加工方法的选择 对箱体上的轴空表面加工，经常采用的是钻、扩、绞、镗等方法。对在箱 体的实体上加工孔，必须首先进行钻孔，若钻孔后质量达不到图纸要求时，则还需要在钻孔的基买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 9 础上进行扩孔和绞孔。对已经铸造出的孔和直径尺寸大的孔，往往收到刀具结构和切削条件的限制，很少采用绞孔，而往往采用镗孔加工。 孔的加工方法还要根据孔的直径不同而不同，对于被加工孔直径在 40 下时，首先钻孔，在估计加工精度的要求，考虑是否进行扩孔和绞孔。对于被加工孔直径在40 往在组合机床上采用镗削加工方法。 组合钻床上钻孔加工的位置精度一般情况可以达到 面粗糙度可达到 孔的位置精度可以达到 面粗糙度 孔的位置精度可以达到 面粗糙度 合镗床上镗孔的粗糙度可达 轴度可以达到 000线平行度一般情况下都能保证在孔距公差的范围，孔对基面的垂直度能达到 00此，箱体上的 N、 R 面螺纹底孔、 H 面通孔、 G 面螺纹通孔均采用钻削加工，并且由于孔有位置度要求，选择多轴组合钻床同时加工同一面上的孔，以保证孔系之间的位置精度；箱体底面的工艺孔质量要求较高，故采用钻、扩、铰加工；箱体上的轴承孔由于直径较大，尺寸精度、几何形状和表面粗糙度要求较高，在组合镗床上进行粗镗、精镗。 定变速箱体的加工工序 当加工粗、精定位基准确定后，工序可初步确定。一般来说，在大批量生产中变速箱的加工顺序为：加工精基准面 主要表面粗加工 次要表面加工 主要表面精加工 钻孔、攻螺纹。但 体有一定的区 别，箱体左侧 90轴承孔需要装配后再镗削，因此， G 面上的 4螺纹孔须在装配之前进行加工。另外，斜面 Z 面的定位基准选择箱体底面和 7280承孔作为定位基准，故 Z 面加工安排在镗孔之后。现拟定箱体加工工艺过程如下： 序号 工序内容 定位基准 10 粗铣、精铣箱体底面 N 面、箱体顶面和右端面 20 钻、扩、精铰箱体底面两个 艺孔 N 面、箱体顶面和右端面 30 粗铣 N、 R 面 一面两孔 40 粗铣 G、 Q、 S 面 一面两孔 50 粗镗止口 一面两孔 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 10 60 粗车止口 外圆 一面两孔 70 钻 G 面螺纹底孔、 H 面通孔 一面两孔 80 G 面攻螺纹 一面两孔 90 精铣 G、 Q、 S 面 一面两孔 100 与件 配 一面两孔 110 粗镗、半精镗轴承孔 一面两孔 120 精铣 N、 R 面 一面两孔 130 精镗轴承孔 一面两孔 140 精镗止口 一面两孔 150 精车止口外圆 一面两孔 160 粗铣、精铣 Z 面 N 面、 72 80承孔 170 钻 Z 面 6 纹底孔 N 面、 72 80承孔 180 Z 面螺纹孔攻丝 N 面、 72 80承孔 190 钻 N、 R、 S、 Q 面螺纹底孔和 16 通孔 一面两孔 200 N、 R、 S、 Q 面螺纹孔攻丝 一面两孔 210 底面放油螺孔 丝 N 面、箱体顶面和右端面 220 去毛刺 230 清洗 240 终检 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 11 3 组合机床的总体设计 合机床方案的制定 定工艺方案 零件加工工艺将决定组合机床的加工质量、生产率、总体布局和夹具结构等。所以，在制定工艺方案时，必须计算分析被加工零件图，并深入现场 了解零件的形状、大小、材料、硬度、刚度，加工部位的结构特点加工精度，表面粗糙度，以及定位，夹紧方法，工艺过程，所采用的刀具及切削用量，生产率要求，现场所采用的环境和条件等等。并收集国内外有关技术资料，制定出合理的工艺方案。 (1)加工孔的主要技术要求。 根据被加工零件精镗孔圆 47、 80、 72、 90、 47、 68、 72、 90。那两个面的这些孔 工件材料为 求生产纲领为（考虑废品及备品率）年产量 2万件，单班制生产 (2) 工艺分析 加工该孔时，孔的位置 度公差为 (3) 定位基准及夹紧点的选择 加工此零件上的孔，以上表面限制三个自由度和右端面限制 三 个自由度，位于中间的孔通过螺杆起到了很好的夹紧作用。 在保证加工精度的情况下，提高生产效率减轻工人劳动量，由于工件是大批量生产，因此在设计时就认为是人工夹紧。 定组合机床的配置形式和结构方案。 (1)被加工零件的加工精度 被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序及应保证的加工精度，是制造机床方案的主要依据。 镗 镗孔的精度要求较高，可采用镗孔组合机床。为了加工出表面粗糙度为 ，采取提高机床原始制造精度和工件定位基准精度并减少夹压变形等措施就可以了。为此，机床通常采用尾置式齿轮动力装置，进给采用液压系统，被加工零件图如图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 12 (2) 被加工零件的特点 这主要指零件的材料、硬度加工部位 的结构形状，工件刚度定位基准面的特点，它们对机床工艺方案制度有着重要的影响。此 镗 的材料是 度 241、孔的直径为 43用同步加工，零件的刚度足够，工件受力不大，振动，及发热变形对工件影响可以不计。 一般来说，孔中心线与定位基准面平行且需由一面或几面加工的箱体宜用卧式机买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 13 床，立式机床适宜加工定位基准面是水平的且被加工孔与基准面垂直的工件，而不适宜加工安装不方便或高度较大的细长工件 。对大型箱体件采用单工位机床加工较适宜，而中小型零件则多采用多工位机床加工。 此零件的加工特点是中心线与 定位基准平面是垂直的，并且定位基准面是水平的，工件较小，其孔分布较密集，多轴箱体积较大，一次镗孔。 (3) 零件的生产批量 零件的生产批量是决定采用单工位、多工位、自动线或按中小批量生产特点设计组合机床的重要因素。按设计要求生产纲领为年生产量为 2万件，从工件外形及轮廓尺寸，为了减少加工时间，采用多轴头，为了减少机床台数，此工序尽量在一台机床上完成，以提高利用率。 (4) 机床使用条件 根据使用组合机床对车间布置情况、工序间的联系、技术能力和自然条件等的要求来选择适合的组合机床。 定切削用量及选择刀 具 定工序间余量 为使加工过程顺利进行并稳定的保证加工精度，必须合理地确定工序余量。生产中常用查表给出的组合机床对孔加工的工序余量，以消除转、定位