机械毕业设计（论文）-卧式组合机床设计（全套图纸） .pdf

卧式组合机床设计 摘 要 在组合机床的设计中，主轴箱加工工艺是关键。 “三图一卡”包括加工零件工序图, 加工示意图, 机床总图,生产效率计算卡。其中加工零件工序图是表示一台组合机床对 被加工零件应完成的工艺内容的示意图。 它包括加工部位尺寸精度,表面粗糙度及技术 要求等内容。加工示意图表明被加工零件在机床的加工过程,刀具,辅具的位置状况,工 件与夹具,刀具等机床各零部件间的位置关系，以及机床的工作行程和工作循环等。机 床总图表示机床各组成部件相互配合关系及各零件、部件、标准件、通用件等名称、 代号、数量及运动关系。以及检验各部件的相对位置及尺寸之间联系是否满足加工要 求，通用部件是否合适等内容。 关键词关键词：组合机床、主轴箱 、“三图一卡” 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 abstract in transfer and unit machine design, the head stock processing craft is a key. “a three charts card“ including processing components working procedure chart, processing schematic drawing， engine bed assembly drawing, production efficiency computation card. processing components working procedure chart is expressed a aggre gate machine- tool to is processed the craft content schematic drawing which the components should complete. it including processing spot sizeprecision, content and so on surface roughness and specification. the processing schematic drawing indicated is processed the components in the engine bed processing process, the cutting tool, auxiliary position condition, work piece and jig, position relations engine bed various spare parts and so on between cutting tool, as well as engine bed power stroke and operating cycle and so on. the engine bed assembly drawing expressed the engine bed each composition part mutually coordinates the relations and various components, the part, the standard letter, general work piece and so on the name, the code number, the quantity and the movement relations. examines various parts between the relative position and the size relates whether satisfies the processing request, the general part is whether appropriate and so on the content. key words: transfer；unit machine head stock； “a three charts card“ 目目 录录 1 组合机床设计内容 1 1.1 组合机床的特点:. 1 1 主要用于箱体其零件和杂件的孔面加工。 . 1 2 确定机床加工工艺 . 1 2.1 工艺过程分析 . 1 2.2 组合机床特点 . 2 3 组合机床总体设计 2 3.1 影响总体布置的因素: 2 3.2 “三图一卡”的设计 3 3.2.1 被加工零件上序图 3 3.2.2 加工示意图 . 3 3.3 选择刀具 . 4 3.3.1 确定切削用量 . 4 3.3.2 确定钻削力 p，钻削扭距 m， 钻削功率 n . 4 3.4 导向结构的选择 . 4 3.5 确定主轴类型，尺寸外伸长度 . 4 4 机床总图. 5 4.1 装配总图的设计步骤 5 4.2 生产效率计算 . 6 4.2.1 理想生产率 q . 6 4.2 .2 实际生产率 q1 . 6 hbs170-240. 7 5 传动系统图 . 8 5.1 拟定传动路线 8 5.2 验算. 9 5.3 主轴传动轴上齿轮强度效核 9 5.3.1 确定公式内的各计算数值: 9 5.3.2 设计计算 10 5.3.3 几何尺寸计算 10 5.4 润滑系统齿轮的传动链的齿数、模数计算 10 6 主轴箱装配总图 . 11 6.1 总图的作用和内容 11 6.2 总装图的技术要求 . 11 6.3 总图中液压系统的设计 11 6.3.1 动力滑台控制的液压原理图 . 11 6.3 通用箱体零件 . 13 6.4 通用主轴 . 13 6.5 通用传动轴 13 6.6 通用齿轮和套 . 14 6.7 根据以上的联系尺寸绘制主轴箱装面说图 . 14 6.7.1 主轴箱中各轴的坐标计算 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6.7.2 轴承 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6.7.3 键的校核 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 参考文献. 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 致 谢 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 1 1 组合机床设计内容 组合机床是按系列化， 标准化通用件及按工件的形状和加工工艺要求设计的专 用件所组成的高效机床,组合机床 90%为通用件,10%为专用件,故来加工产品有很大 的优点。 1.1 组合机床的特点: 1 主要用于箱体其零件和杂件的孔面加工。 2 生产高,因工序集中,可多共面、多轴、多刀同时加工。 3 加工精度稳定。 4 研制周期短、便于设计、制造和使用维护,成本低。 5 自动化程度高,劳动强度低。 6 配置灵活,因结构是横块化,组合化,可按工件或工序,因大量通用部件和少量 部件灵活组成或各种类型的组合机床及自动化。 2 确定机床加工工艺 2.1 工艺过程分析 1.木模:确定造型的分型面，拔模斜度；芯头芯盒的几何尺寸；内外横浇口；直浇口 的几何形状尺寸；浇注后的缩水量等工步。 2. 造型:采用渗加固化剂的肤腩树脂砂造型， 在造型机上制造外型与泥芯经氧化硬化 后，进行合模，在外模中下泥芯，然后合箱，扣箱工步制作浇口杯，冒头杯等。 3. 浇注:先进行点，将砂型中有机质燃烧排气设置浇冒口，将溶化温度在 1400左 右的铸铁水净化，待气孔渣子上浮，清除干净后，冷却在 1300左右时进行浇 注。 4. 清砂: 铸件冷却 1- 2 小时后，开箱送入掁动清砂，除去铸件的浇冒口系统，并对 坏件进行打磨去毛刺。 5. 退火: 清除坏件凝固的内应力，加温在 350左右，保温在 46 小时并随炉冷却。 6. 刷涂料: 在需要加工的四周上刷上红色涂料。 7. 钳: 以三个火孔为基准，划四周平面加工线。 8. 龙门铣: 打正工件一次粗铣 4- 5 主轴箱体的外表面，并在箱体平面及侧平面上留 2 0.5mm 精创余量。 9. 龙门铣: 精创工件的底平面全图，及有孔系西侧平面合图。 10. 摇臂钻: 以钻模夹具，钻加工 8- dm 孔，并钻气堂 z- d2 西销孔。 11. 粗镗: 以卧式工位双面组合镗床，粗镗 100 三个大孔，并留单边余量 0.5mm。即 中 100 留 99，60 留 59。 12. 精镗: 以卧式单工位双面组合镗,精镗上述三个大孔，制位合图，倒角 1*45。 13. 钻孔: 以大 100 为基准，采用活动钻模板，在单工位， 卧式组合钻床加工 6- 176 个孔。 14. 钳: 去除粗加工毛刺。 15. 检验: 检验各加工平面与孔的尺寸是否合图。 16. 钳: 在 ck- ii 数控机床主轴箱上打印标志。 17. 入库: 涂刷油漆。 2.2 组合机床特点 1.主要用于箱体内零件加工和复杂孔系加工 2.生产效率高 3. 加我精度稳定 4. 研制固期短 5. 自动化程度高 6. 配置灵活 3 组合机床总体设计 被加工零件的名称:主轴箱箱体 材料: ht200 加工内容: 钻 6- 17 孔 加工精度: 孔的位置度 0.1 生产批量: 6 万台/年 3.1 影响总体布置的因素: 根据工件的结构特点，以及考虑定位基准与设计基准重合的原则，必须选择顶 面 a 及两孔 100，2- 16+0.013/- 0 的销孔为定位基准(见加工示意图)，确定基准后， 组合机床总体布置大体上可以确定，同时还需考虑下列因素的影响： 3 1. 加工精度的影响:工件的精度要求较高， 应采用具有固定夹的单工位组合机床， 因 为位置精度要求较高，所以应从两个方面对工件进行钻削加工的机床布置形式，而 选用卧式钻床，本课题的位置精度要求为 v1。再考虑到工件装卸方便，故应采用与 夹具及定位销定位的活动模扳和固定钻，使位置精度达到图纸要求。 2. 工件大小，形状和加工部位特点的影响。 由于工件大小，所以应采用单工位机床,被加工孔的中心线与定位基准平行，又要从 二个平面同时加工，所以应采用卧式钻床，同时卧式钻床有利于排屑方便，因为机 床的空间高度可以调节。 3.2 “三图一卡”的设计 3.2.1 被加工零件上序图 它是指根据已确定的工艺方案，表示一台机床式自动浅对该加工零件应完成的工艺 内容的示意图，它包括加工部位尺寸精度，表面粗糙度及技术要求等内容，但它不 能用产品的零件图代替， 而须在图的基础上， 突出本机床式自动线的加工内容依据， 也是制造使用检验和高速机床的重要技术文件，其内容应包括: 1. 表示被加工零件的形状，轮廓尺寸及与本机床设计有关的部位的结构形状和尺 寸。 2. 表示出加工定位基准，夹紧部位及夹紧方向，以便依此进行夹具的定位支承，限 位，夹紧及导向系统的设计。 3. 表示出本道工序加工，部位的尺寸，尺寸精度，表面粗糙度，形状位置精度及技 术要求，另外，还应表示出本道工序对前道工序提出的要求(主要是指定位基准)。 4. 表示出必要的文字说明，如被加工零件的编号，名称，材料，硬度，重量及加工 部位的余量等。 3.2.2 加工示意图 被加工零件工序图的工艺方案，表示一台组合机床对被加工零件应完成的工艺 内容的示意图。它包括加工部位尺寸精度，表面粗糙度及技术要求等内容。它不能 用产品的零件图代替，其内容包括: 1 表示出被加工零件的形状和轮廓尺寸及本机床设计相关的部位的结构形状和 尺寸。 2 表示出加工用定位基准，夹紧部位及夹紧方向。以便进行夹具的定位支承，限 位，夹紧及导向系统的设计。 3 表示出本道工序加工部位的尺寸，尺寸精度，表面粗糙度，形状位置精度及技 术要求。另外还应该表示出本道工序对前道工序提出的要求。 4 表示出必要的文字说明，如被加工零件的编号，名称，材料硬度，重量及加工 4 部位的余量等。 绘制被加工零件工序图注意事项: 1 绘制时按一定比例， 选择足够的视图和剖视图突出加工部位， 并把零件的轮廓 及机床，夹具设计有关部位表示清楚。 2 应注明零件加工对机床提出的某些特殊要求。 3 对工件毛坯应有要求，对孔的加工余量要认真分析。 4 当本工序有特殊要求应注明。 3.3 选择刀具 直径 d=17mm，高速钢头硬度为 hbs170- 200 的 ht 的零件上钻孔深 40mm。 3.3.1 确定切削用量 查表得:f= 0.2mn/r v=25m/min 3.3.2 确定钻削力 p，钻削扭距 m， 钻削功率 n 计算硬度: hb=200- 1/3(200- 170)=190 p=26*df 0.8hb0.6=26*17*0.20.8*1900.6=2841.7n m=10*d 1.9*f0.8*hb0.6=10*171.9*0.20.8*1900.6=13996.07n.mm n=mv/9740d=0.673(cm) t= (9600*d 0.25/d*f0.55*hb1.3)8=323 (min) db(m/100) 0.25 =6.2(13996.07/100)0.25 =21.3 所以选取 d=25mm 为主轴直径。 3.4 导向结构的选择 组合机床加工孔时，除采用刚性主轴加工方法外，零件上孔的位置精度主要靠 刀具的导向装置来保证的，在组合机床上使用钻头等校准刀具时，通常采用可以调 节轴向尺寸的接轩和尖头等中间工具安装在主轴孔中。 3.5 确定主轴类型，尺寸外伸长度 主轴类型主要依据工艺方法和刀杆与主轴的联接结构确定，由设计的课题选择 通用钻削类主轴，材料为 40cr，钢热处理。 因为刀具与主轴为刚性连接，且用于组合双面钻床，由表选主轴为长主轴。且 轴端的外径与内径之比为 38/26，外伸长为 115。接杆的材料为 45 钢，由接杆的莫氏 锥号为 2，接杆为 6- 2007063541，a 类。d1=30，d2=38。图螺体宽度为 12，l 为 230，即采用接杆连接且 d*t 为 26*2。 刀具切出工长度确定: l2=1/3d+(38)=10 动力部件工作进经光度: l 工进=l 切入+l 切出+l 加工大 5 取 l 切入=5mm 那么 l 工进=55 mm l 快进=125 mm 所以 l 快退= l 工进+ l 快进=180 mm 动力部件的总行程 l 总l 工件行程+ l 前备+ l 后备 l 前备=20 l 后备=400 所以 l 总=600 加工示意图与机床实际加工状况一致 由钻孔 17 的活动钻套为 27 与钻头的配合为 h7/g6。固定钻套为35h7/g6与 活动钻套为过盈配合,活动导向板与工件距离为 3。 活动钻套外伸长度为 2.总长为 5。 活动钻模板的深度为 20。 4 机床总图 机床总图表示各组成件的相互配件关系及各零件部件， 标准件， 通用件的名称、 代号、数量和运动关系，以检验机床各部件的相对位置及尺寸之间的联系，是否满 足加工要求，通用部件的选择是否适度，它是由主轴箱，夹具等专用部件为零件设 计的依据。 选择动力部件: p多轴箱=p切削/n=0.673*6/0.8=5.03kw 由表 5- 39 选择动力箱为 itd40 电动机型号为 y132- m4 电动机转速为 1430r/min 输出轴转速为 720r/min 液压动力滑台:1hy40 台面宽 400mm，长 800mm，导轨形式:双矩形 行程为 i 型 400，允许进给力 2000n，i 进速度 12.5- 500mm/min. 齿轮动力箱 td40，动力箱与动力滑台的组合面尺寸 500*400，配套通用部件: 侧底 座 icc401. 夹具采用:液压夹紧,活采用 72mm。活杆为 42mm。活上方用两个 m16*1.5 的圆螺 母拧紧,由缸底面采用:m36 的螺母固定。 机床的装料高度 h=1111mm。 4.1 装配总图的设计步骤 1 工件及液压夹紧系统 2 活动钻模板及导杆 6 3 多轴箱 4 动力箱 5 电气设备 6 工作滑台 7 侧底座 8 中间底座 活动钻模板导杆的选用，在卧式钻床上，导杆的悬件伸长度应等 400mm。考虑到实 际问题， 导杆长应选为 50mm，弹簧则选为 6*65*320。导杆与导向板的配合为 hg/fg。 所画的形式为工作状态时，弹簧被压缩形式。 多轴箱型号 idt40，其 b*h=400*400 4.2 生产效率计算 4.2.1 理想生产率 q q=a/k =6104/4600 =13.04 件/时 4.2 .2 实际生产率 q1 q1=60/t单 t单 生产一个零件所需时间. t单=t切+t辅=(l/vt+力停)+(l快速+l快退/v+k+力停+t装卸) l1、l2 分别为刀具第、工作进行形程长度 l1=40 ut1=24m/min uf1=6m/min t移=0.1min 大装卸 0.8min t 单=(40/24+860/720)+(142+200)10- 3/6+0.1+0.8 =1.67+0.67+0.057+0.1+0.8 =3.297min 所以 q1=60/t 单=60/3.297=18.19/件 q1q 所以 切削刀量与机床设计方案合理 4.2.3 机床的生产效率计算卡 7 被 加 工 零 件 图号 a3 毛坯种类 铸 件 名称 ck-型数控车床主轴箱 箱体 毛坯重量 材料 ht200 毛坯硬度 hbs170-240 工序名称 钻17 孔 工序号 13 序 号 工步 名称 被 加 工 零 件 数 量 加 工 直 径 （ mm ) 加 工 长 度 mm 工 作 行 程 mm 切 削 速 度 m/ min 转 速 进刀量 工时（min） mm/ r mm/ min 机 动 时 间 辅 助 时 间 共 计 1 装卸工件 1 0.9 0.9 动力部件 滑台快进 142 0.024 0.02 4 钻 6 个 17 孔 17 40 24 720 0.2 0 89. 9 2.3 4 2.34 滑台快退 0.033 0.03 3 备 注 1. 双班制：8.37 万件每年，满足 6 万件/年的要求。 2装卸工件时间取决于操作者的熟 练程度，对本机床，计算时取 3min 生产一件。 总计 3.297min 单件工时 3.297min 机床生产 率 18.19 件/h 机床负荷 率 72% 8 5 传动系统图 结合要加工的工件，对多轴箱传动设计步骤和方法分析如下: 5.1 拟定传动路线 把主轴 1、2、3、4、5、6 视为一组同悄圆主轴,在其圆心处设中心传动轴 7。在 中心传动轴 150 的方向设与原轴相连接轴。 圆心处在- 90 方向上设驱动轴 0。具体 方安如图所示。 n0=720r/min 又n主=u.1000/.d =241000/（3.1417）=449 r/min n0（z1/z2）（z0/ z0 ,）=n i mi(z1+z1 ,/2)=dl/2 取:z0=24,m=3,m ,=2,l=150 z1=45.z1 ,=30 z0 ,=7204z 1/（z1 ,49）=57.757 9 5.2 验算 a=n实- n理/n 理100n/mm 合理 5.4 润滑系统齿轮的传动链的齿数、模数计算 由于所设计的中等尺寸的主轴箱，可来用一个润滑泵系统，参考组合机床设 计p97，应采用 r12-2型叶片泵润滑泵的齿轮布置在第排，叶片泵的转速范围一般 为 400-800r/min，叶片泵的中心线离油面的高度不应大于 400-500mm，采用阀号为 78642 的齿轮泵，该转速为 925r/min，输油量为 2.2r/min，则有： n0（z0/z1）（z1/z4）（z5/z5 ,）=925=n 主 即：720（24/57）（57/z4）（z5/17）=925 取 z5=23 z4=25 11 则：左=935=n主 , 故：=（n主 ,- n 主）/ n主 =（935-925）/925=1.08% z5=23 z4=25 z5 ,=17 m 均为 2 6 主轴箱装配总图 6.1 总图的作用和内容 表示机床各组成部件相互配合关系及各零件、部件、标准件、通用件等名称、 代号、数量及运动关系。以检验各部件的相对位置及尺寸之间联系是否满足加工要 求，通用部件是否合适，其内容有： 以适当数量视图，按一定比例画出机床所有部件、零件、通用件、标准件等 完整表明装配关系。 运动零件的极限位置及行程开关，应在图中表示且完整。 6.2 总装图的技术要求 本机床为批量生产 ck- 型数控车床主轴床。 本机床安装调试时，其导轨水平面度控制在 0.5mm 以内，如钻一安装在多 轴箱的定位导柱中心线的同轴度控制在0.05mm 以内。 本机床的夹具和工作台进给液压系统采用 25- 8mpa/m 压力，工作进给速度为 125- 500mm/min，但不小 4mm/min，以免油路系统产生爬行，影响产品质量。 本机床用 20#- 40#机油润滑，每三年定期更换一次。 本机床内表面涂上红色硝基防锈漆， 其外表面涂遍油漆腻子和底漆进行， 次打 磨，一次水磨抛光，烘干后进行喷漆烘干，主色为翠绿色。 本机床一件产品所需时间 3.297min，年产 6 万台。 6.3 总图中液压系统的设计 6.3.1 动力滑台控制的液压原理图 12 动力滑台控制的液压系统是一种以速度变换为主、最高工作压力不超过 6.3mpa 的中压系统。 6.3.2 液压夹紧元件示意图 压 板 2 支 撑 杆 3 油 缸 4 工 件