架体(4 15)钻孔组合机床设计.doc

编号 本科生毕业设计 架体（415）钻孔组合机床设计Frame body (415) Drilling Machine Tool Design学 生 姓 名 专 业机械制造及其自动化学 号指 导 教 师分 院机电工程分院 年 月摘 要本机床设计是架体（415）钻孔组合机床，组合机床是以通用部件为基础，配以少量专用部件，对一种或若干种工件按预先确定的工序进行加工的机床。它能够对工件进行多刀、多轴、多面、多工位的同时加工，机床自动化程度高。并根据零件加工工艺方法，使设计的机床能达到其要求的加工精度、表面粗糙度及技术要求。机床包括主轴箱、动力箱、滑台、床身、中间底座；而我主要是设计主轴箱，根据动力箱输出轴的转速520r/min，通过一系列的齿轮传动，达到我所设计的主轴转速633r/min。传动比为1/1.2也达到了为使结构紧凑的目的。在传动比方面采用的是在最后一级使传动比升速是为了使主轴上的齿轮不过大，也到达了传动系统的要求。遵循主轴部件结构的主要特征，前端轴承我采用了推力球轴承和向心球轴承的组合。因为主轴是进行钻削加工，轴向切削力较大，所以选用了推力球轴承，而用向心球轴承承受径向力。在传动系统方面我采用的是一根输出轴带动两根对称的中间轴，两根中间轴各带动两根主轴，符合传动系统的一般要求，做到了主要传动件规格少，数量少，体积小；这些便是我设计组合机床方案制定的主要内容。关键词：切削用量 主轴 主轴箱 动力箱齿轮ABSTRACTThis engine bed is according to is the braking was mad the pump body drill hole designs the aggregate machine-tool, the aggregate machine-tool is take the general part as a foundation, matches by the few special-purpose parts, according to the working procedure which determined in advance carries on the processing to one kind of or certain kind of work pieces the engine bed. It can carry on the multi- knives to the work piece, multiple spindle，the multi- surface, the multi- locations simultaneously the processing.Engine bed including headstock, power box, Skids platform ， lathe bed, middle foundation; But I mainly design the headstock, according to power box output shaft rotational speed 520r/min，Through a series of gear drive, achieved I design main axle rotational speed 567r/min。The velocity ratio is1/1.09。Also had achieved for causes the structure compact goal。Uses in the velocity ratio aspect is causes the velocity ratio promotion speed in last the level is for cause on the main axle the gear not oversized, also arrived the transmission system request. Follows the main axle cellular construction the main characteristic，front end the bearing I have used the thrust force ball bearing and the centripetal ball bearing combination. These then are my aggregate machine-tool plan formulation main contentKey words: Cutting spindle spindle boxes power boxes gear.目 录绪 论1第一章 工艺分析41.1 确定机床的配置形式41.1.1不同配置型式组合机床的特点及适应性5112不同配置型式组合机床的加工精度51.1.3选择机床配置型式应注意的问题51.2具体的组合机床部件的选择61.3确定切削用量即选择刀具61.3.1选择切削用量61.3.2组合机床切削用量选择的特点71.3.3确定切削用量应注意的问题714组合机床切削用量选择方法81.5确定切削力、切削转矩、切削功率及刀具耐用度8第二章 组合机床总体设计三图一卡72.1被加工零件工序图112.1.1被加工零件工序图的作用和要求112.1.2绘制被加工零件工序图的注意事项112.2被加工零件的加工示意图122.2.1加工示意图的作用和内容122.2.2加工示意图的画法及注意事项12223选择刀具、工具、导向装置并标注其相关位置及尺寸132.2.4确定动力部件的工作循环及工作行程152.2.5其它应该注意的问题172.3机床联系尺寸图172.3.1动力部件的选择172.3.2夹具轮廓尺寸的确定192.3.3机床的装料高度192.3.4中间底座的轮廓尺寸192.3.5多轴箱轮廓尺寸202.4编制生产率计算卡21第三章 组合机床多轴箱设计243.1 概 述243.1.1组合机床多轴箱的用途和分类243.1.2通用多轴箱的组成243.2 多轴箱的设计步骤和内容243.2.1绘制多轴箱设计原始依据图25 3.2.2主轴结构型式的选择及动力计算27 3.2.3传动系统的设计与计算29 3.2.4多轴箱总图设计32第四章 夹具设计3441定位方式的选择3442夹紧元件35结论38致谢40参考文献41 - 7 - 绪 论现代社会中，人们为了高效、经济地生产各种高质量产品，日益广泛的使用各种机器、仪器和工具等技术设备与装备。为制造这些技术设备与装备，又必须具备各种加工金属零件的设备，诸如铸造、锻造、焊接、冲压和切削加工设备等。由于机械零件的形状精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法来达到，特别是形状复杂、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在机床上经过几道甚至几十道切削加工工艺才能完成。因此，机床是现代机械制造业中最重要的加工设备。在一般机械制造厂中，机床所担负的加工工作量，约占机械制造总工作量的40%60%，机床的技术性能直接影响机械产品的质量及其制造的经济性，进而决定着国民经济的发展水平。一个国家要繁荣富强，必须实现工业、农业、国防和科学技术的现代化，这就需要一个强大的机械制造业为国民经济各部门提供现代化的先进技术设备与装备，即机床工业是机械制造业的“装备部”、“总工艺师”，对国民经济发展起着重大作用。因此，许多国家都十分重视本国机床工业的发展和机床技术水平的提高，使本国国民经济的发展建立在坚实可靠的基础上。机床是人类在长期生产实践中，不断改进生产工具的基础上生产的，并随着社会生产的发展和科学技术的进步而渐趋完善。最原始的机床是木制的，所有运动都是由人力或畜力驱动，它们实际上并不是一种完整的机器。现代意义上的用于加工金属机械零件的机床，是在18世纪中叶才开始发展起来的。当时，欧美一些工业最发达的国家，开始了从工场手工业向资本主义机器大工业生产方式的过度，需要越来越多的各种机器，这就推动了机床的迅速发展。为使蒸汽机的发明付诸实用，1770年前后创制了镗削蒸汽机汽缸内孔用的镗床。1797年发明了带有机动刀架的车床，开创了用机械代替人手控制刀具运动的先声，不仅解放了人的双手，并使机床的加工精度和工效起了一个飞跃，初步形成了现代机床的雏型。续车床之后，随着机械制造业的发展，其他各种机床也陆续被创制出来。至19世纪末，车床、钻床、镗床、刨床、拉床、铣床、磨床、齿轮加工机床等基本类型的机床已先后形成。世界上第一台组合机床于1908年在美国问世，30年代后组合机床在世界各国得到迅速发展。至今，它已成为现代制造工程（尤其是箱体零件加工）的关键设备之一。现代制造工程从各个角度对组合机床提出了愈来愈高的要求，而组合机床也在不断吸取新技术成果而完善和发展。 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2008年4月份，组合机床行业企业仅组合机床一项，据不完全统计产量已达1000余台，产值达3.9个亿以上，较2007年同比增长了10%以上，另外组合机床行业增加值、产品销售率、全员工资总额、出口交费值等经济指标均有不同程度的增长，新产品、新技术较去年年均有大幅度提高，可见行业企业运营状况良好。组合机床行业企业主要针对汽车、摩托车、内燃机、农机、工程机械、化工机械、军工、能源、轻工及家电行业提供专用设备，随着我国加入WTO后与世界机床进一步接轨，组合机床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变。从近两年是企业生产情况来看，数控机床与加工中心的市场需求量在上升，而传统的钻、镗、铣组合机床则有下降趋势，中国机床工具工业学会的机床工具行业企业主要经济指标报表是统计数据显示，仅从几个全国大型重点企业生产情况看，2007年生产数控机床890台，产值16187万元，生产加工中心148台，产值5770万元；2008年生产数控机床985台，产值25838万元，生产加工中心159台，产值7099万元；而2005年，截至4月份，数控机床、加工中心、产值已接近2003年全年水平，故市场在向数控、高精制造技术和成套工艺装备方面发展。 80年代以来，国外组合机床技术在满足精度和效率要求的基础上，正朝着综合成套和具备柔性的方向发展。组合机床的加工精度、多品种加工的柔性以及机床配置的灵活多样方面均有新的突破性进展，实现了机床工作程序软件化、工序高度集中、高效短节拍和多功能知道监控。组合机床技术的发展趋势是：（1）广泛应用数控技术国外主要的组合机床生产厂家都有自己的系列化完整的数控组合机床通用部件,在组合机床上不仅一般动力部件应用数控技术,而且夹具的转位或转角、换箱装置的自动分度与定位也都应用数控技术,从而进一步提高了组合机床的工作可靠性和加工精度。广州标致汽车公司由法国雷诺公司购置的缸盖加工生产线,就是由三台自动换箱组合机床组成的,其全部动作均为数控,包括自动上下料的交换工作台、环形主轴箱库、动力部件和夹具的运动,其节拍时间为58秒。(2)发展柔性技术80年代以来,国外对中大批量生产,多品种加工装备采取了一系列的可调、可变、可换措施,使加工装备具有了一定的柔性。如先后发展了转塔动力头、可换主轴箱等组成的组合机床;同时根据加工中心的发展,开发了二坐标、三坐标模块化的加工单元,并以此为基础组成了柔性加工自动线(FTL)。这种结构的变化,既可以实现多品种加工要求的调整变化快速灵敏,又可以使机床配置更加灵活多样。(3)发展综合自动化技术汽车工业的大发展,对自动化制造技术提出了许多新的需求,大批量生产的高效率,要求制造系统不仅能完成一般的机械加工工序,而且能完成零件从毛坯进线到成品下线的全部工序,以及下线后的自动码垛、装箱等。德国大众汽车公司KASSEL变速箱厂1987年投入使用的造价9000万马克的齿轮箱和离合器壳生产线,就是这种综合自动化制造系统的典范。该系统由两条相似对称布置的自动线组成,三班制工作,每条线日产2000件,节拍时间为40秒。全线由12台双面组合机床、18台三坐标加工单元、空架机器人、线两端的毛坯库和三坐标测量机组成,可实现3种零件的加工。空架机器人完成工件下线的码垛装箱工作。随着综合自动化技术的发展,出现了一批专门从事装配、试验、检测、清洗等装备的专业生产厂家,进一步提高了制造系统的配套水平。(4)进一步提高工序集中程度国外为了减少机床数量,节省占地面积,对组合机床这种工序集中程度高的产品,继续采取各种措施,进一步提高工序集中程度。如采用十字滑台、多坐标通用部件、移动主轴箱、双头镗孔车端面头等组成机床或在夹具部位设置刀库,通过换刀加工实现工序集中,从而可最大限度地发挥设备的效能,获取更好的经济效益。第一章 工艺分析工艺分析是设计组合机床最重要的一步，必须以认真分析被加工零件部分的工艺过程开始深入全面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，定位加紧方式，工艺方法和加工过程，所用的刀具切削用量及生产率。1 车端面 2 上夹具找正，钻底面螺纹底孔212 深153 钻侧孔415 深201.1 确定机床的配置形式通常根据工件的结构特点、加工要求、生产率和工艺过程方案等，大体上就可以确定应采取哪种基本形式的组合机床。但在基本型式的基础上，由于工艺的组织，动力头的不同配置方法，零件安装数目和工位数多少等具体安排不同，而具有多种配置方案。它们对机床的结构复杂程度，通用化程度，结构工艺性能，重新调整的可能性以及经济效果，还有维修操作是否方便等，都具有不同的影响。另外，还必须看到，就是在有些情况下，对工艺过程方案作不大的更改或重新安排，往往会使机床简单，工作可靠，结构紧凑，更符合多快好省的要求。因此，在最后决定机床配置型式和结式组合机床完成本道工序的加工。立式组合机床优点是加工和装配的工艺性能好，安装调整与运输比较方便、其缺点是削弱了床身的刚性。这个弊病通常是利用加强部件的联接部分的刚度来被补偿的。不同的工艺安排，动力部件的不同配置会不会产生多种配置方案，而不同的配置方案，又对机床的复杂程度，通用化程度，结构工艺性加工精度，经济效果等有不同影响。1.1.1不同配置型式组合机床的特点及适应性单工位组合机床通常是用于加工一个或两个工件，特别适用于大中型箱体件的加工。根据配置动力部件的数量，这类机床可以从单面或同时从几个方面对工件进行加工。各种形式的单工位组合机床具有固定的夹具。通常可以安装一个工件特别适合于大中型零件的加工。本设计的零件较大，需要加工的孔径较大，且与轴箱配合安装，基于这点考虑，本设计采用单工位组合机床是合适的。多工位组合机床主要适用于中小型零件。素分为加工误差和夹具误差两大类。那么现在的问题在于确定夹具误差和加工误差之间应构成怎样的比例，夹具公差应取被加工工件公差的百分之几，各种不同结构的夹具又能达到怎样的加工精度。要解决这个问题，想从理论上进行计算，不仅计算复杂，劳动量大，也没有什么实际价值。通常是根据经验数据来进行机床配置型式的选择。一般从固定式夹具组合机床的加工精度和带移动式夹具组合机床的加工精度来考虑。固定式夹具单工位组合机床加工精度最高。这种机床由于零件采用固定导向的位置度可达到0.2mm。而工件要求的位置度为0.5mm。可见，这种型式的组合机床加工此零件能稳定的保证加工精度。1.，选用卧式机床。3）夹具形式对机床配置形式的影响选择机床配置型式时要考虑夹具结构的实现可能性和工作的可靠性，在决定加工一个工件的成套流水线上各机床的型式时，还应当注意，使机床与夹具的型式尽量一致，尤其是粗精加工机床。这样不仅有利于保证加工精度，而且便于设计、制造和维修，也提高了机床之间的通用化程度。4）另外还应具有一定的生产批量以上要求将在三图一卡，夹具及主轴箱设计中得到满足和实现。1.2具体的组合机床部件的选择组合机床卧式床身，滑座安装在侧底座上，底座和中间底座用螺钉联为一体，滑座与侧底座间有一个5mm厚的调整垫，采用调整垫对机床的制造和维修都方便。因为当滑座导轨面磨损后，或重新组装时，必须取下滑座导轨面重新修刮并更换（或修磨）调整组，使之恢复应有高度即可，而且划座可使用较好的材料（耐磨性较好的铸铁），而侧底座可使用较差的一些材料。1.3确定切削用量即选择刀具为使加工过程顺利进行并稳定保证加工精度，必须合理的确定工序间余量。生产中用的组合机床对孔加工的工序间余量。而对于我设计的机床所针对的通孔，直径上工序间