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ZQ250减速机双侧面加工专用铣床的设计 ZQ250 减速器双侧面加工专用铣床 ZQ减速机双侧面加工专用铣床的设计

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ZQ250减速机双侧面加工专用铣床,院系名称：机械与汽车工程学院 专业名称：机械设计及其自动化 指导教师：赵建国 学生姓名：孙福强 学生学号：200801011050,论文主体框架,简介 设计背景 总体方案论证 组合机床的总体设计 主轴箱的设计 切削刀具的选择 液压系统的设计 小结,组合机床（transfer and unit machine）组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。,减速机实体图,设计背景,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。 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。 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%，设计周期短，易于改装和维修。 本次毕业设计的课题是ZQ250减速机双侧平面加工专用铣床。根据ZQ250减速机双侧平面的位置、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。,总体方案论证 被加工零件分析 被加工零件：ZQ250减速机双侧平面。材料：HT250 硬度：HT150 加工部位：双侧平面 工艺方案的制定 1，分析、研究加工要求和现场工艺 2， 定位基准和夹压部位的选择 加工设备方案选择 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 确定机床总体布局 机床总体布局主要有多工位组合机床和单工位组合机床 。 ZQ250减速机双侧平面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，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。,组合机床的总体设计,本组合机床以ZQ250减速机双侧平面为加工对象进行设计，对工序图简要说明及与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ZQ250减速机侧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。,组合机床加工示意图,机床总联系尺寸图,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。,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。,主轴箱设计,机床是进行侧面粗铣加工的主轴，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： 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 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。 计算各种传动轴直径 取动力箱输出轴径d1=45mm,其他传动轴取整：d2=50mm，d3=60mm，d5=30mm。,设计传动系统根据传动比做出齿轮排布,主轴箱图,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。,液压系统的设计,本机床为卧式双工位组合机床，其液压系统的基本要求为： 1、为了完成双侧面铣削加工任务，要求主油缸驱动液压滑台能实现“快进工进快退原位停止”的工作循环。 2、要有二个油缸来控制“定位拔销”和“夹紧松开”。单缸定位，单缸夹紧，并且是先定位后夹紧,小结,本课题设计的组合机床采用一面两销定位、液压夹紧，一次性加工减速机双侧平面，保证了加工精度，提高了加工效率，减少了工人的劳动强度。而且在设计之中，尽量选用通用件，进一步减少了制造成本，从而增加了经济效益。 所设计的组合机床能满足以下要求： 1机床应能满足加工要求，保证加工精度； 2机床应运转平稳，工作可靠，结构简单； 3装卸方便，便于维修、调整； 4各铣刀分别由电机驱动，可单独控制。,谢谢,山东轻工业学院毕业设计论文任务书院系名称 机械工程学院 学生姓名 孙福强 专业班级 机械设计制造及其自动化08-2指导教师 赵 建 国 二一二年四月五日系部机械与汽车工程学院指导教师赵建国职称副教授学生姓名孙福强专业班级机械08-2学号200801011050论文题目ZQ250减速机两侧面加工专用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30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 日系部审核山东轻工业学院本科毕业设计（论文）原创性声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在指导教师的指导下独立研究、撰写的成果。设计（论文）中引用他人的文献、数据、图件、资料，均已在设计（论文）中加以说明，除此之外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示了谢意。本声明的法律结果由本人承担。毕业设计（论文）作者签名： 年 月 日山东轻工业学院关于毕业设计（论文）使用授权的说明本毕业设计（论文）作者完全了解学校有关保留、使用毕业设计（论文）的规定，即：学校有权保留、送交设计（论文）的复印件，允许设计（论文）被查阅和借阅，学校可以公布设计（论文）的全部或部分内容，可以采用影印、扫描等复制手段保存本设计（论文）。指导教师签名：毕业设计（论文）作者签名： 年月日 年 月 日山东轻工业学院毕业实习报告院系名称 机械工程学院 学生姓名 孙福强 专业班级 机械设计制造及其自动化08-2指导教师 赵 建 国 二一二年四月五日实 习 情 况 一 览 表时间地 点实习内容（讲座、参观、车间工作、总结等）指导教师备注2011-3-7学校精工实习办公室毕业实习及毕业设计动员大会赵建国20113-8-3-11学校图书馆查阅相关资料赵建国2011-3-143-15济南建华五金机电市场了解与车床相关信息赵建国2011-3-173-18济南建华五金机电市场了解与车床相关信息赵建国2011-3-22泰安鼎鑫冷却科技有限公司常规安全教育赵建国2011-3-2325泰安鼎鑫冷却科技有限公司非标设备车间实习赵建国2011-3-2631泰安鼎鑫冷却科技有限公司参观设计装配过程赵建国2011-4-0206公交楼写实习报告赵建国毕业实习报告1、实习单位简介（1）泰安鼎鑫科技有限公司泰安鼎鑫冷却器有限公司，成立于2002年，是按照现代企业制度组建的股份制公司，是生产汽车中冷器，铝质、铜质水散热器和油散热器的专业化公司。 公司坐落于五岳之首的泰山脚下，位于山东泰安市岱岳区大汶口石膏工业园，东临京福高速、京户高速（高铁）和104国道，交通便利。新工厂2008年下半年投入使用，年产能达到60万台，工厂占地约33333.3平方米（约合50亩），建筑面积19500平方米。二期规划用地50亩投入使用后，将使公司的产值达到10亿元。 公司现拥有三条现代化的生产线，引进日本最新的NOCOLOK钎焊生产线，生产由8马力到420马力的三大系列300多种型号的产品，其中包括中间冷却器、铜质散热器、铝质散热器、工程机械散热器、汽车空调附件、铝质机油散热器、钢质机油冷却器等。现已为济南重汽、二汽、陕西汽车集团有限公司、一汽无锡太湖汽车制造厂、郑州宇通集团、安徽华菱、包头北方-奔驰等厂家配套，并批量出口VOLVO（沃尔沃），SKANIYA（斯坦尼亚）等车型的中冷器至美国、加拿大及欧洲市场。技术开发部门设有CAD设计室，技术力量雄厚，拥有强大的开发能力，年开发品种100余种，单件产品开发周期不超过两周。质量检测采用美国质量标准，检测手段完备，对生产实施全过程监控。 2005年，公司被山东大学定为博士研究生社会实践基地，就科研项目转化展开合作，极大得提高了公司的技术研发能力，使公司产品始终处于技术领先地位。同时，在2008年和2009年公司又获得了山东省高新技术企业和泰安市创新型企业称号。 二、实习内容1、安全教育经历具体实际工作，因此安全尤为重要，带队老师反复强调，车间负责人详细指导，安全问题大于天，2实习过程首先老师让我们看车床熟悉车床的各个组成部分，车床主要由变速箱、主轴箱、挂轮箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾座、床身、丝杠、光杠和操纵杆组成。车床是通过各个手柄来进行操作的，老师又向我们讲解了各个手柄的作用，然后就让我们加工一个两边是球形，中间是圆柱的一个工件。老师先初步示范了一下操作方法，并加工了一部分，然后就让我们开始加工。车床加工中一个很重要的方面就是要选择正确的刀，一开始我们要把所给圆柱的端面车平，就要用偏车刀来加工，然后就是切槽和加工球面，这时就要换用切槽刀。切槽刀的刀头宽度较小，有一条主切削刀和两条副切削刀，它的刀头较小，容易折断，故应用小切削用量。切槽的时候采用左右借刀法。切完槽，就要加工球面了 在听了工人师傅的讲解后,明白了一般零件的加工过程如下:胚料-划线-刨床(工艺上留加工余量)-粗车-热处理,调质-车床半精加工-磨-齿轮加工-淬火(齿面)-磨面齿轮零件加工工艺:粗车-热处理-精车-磨内孔-磨芯,轴端面-磨另一端面-滚齿-钳齿-剃齿-铡键槽-钳工-完工有三个用于加工磨头体的加工中心和几台数控机床,数控机床的体积小,价格相对比较便宜,加工比较方便,加工中心有一个刀床和多个工作台同时对多个工作面进行加工,不仅避免了由于基准不重合产生的误差,提高了加工精度,而且也大大提高了加工效率,但是加工中心体积大,价格昂贵,而且对环境要求较高,这就提高了产品的成本,一般选择加工经济性较高的零件或者精度要求高的关键零件. 在机械加工过程中，制订机械加工工艺是机械制造企业工艺技术人员的一项主要工作内容。由于零件的结构形状、几何精度、技术条件和生产数量等要求不同，机械加工工艺人员必须从工厂现有的生产条件和零件的生产数量出发，根据零件的具体要求，在保证加工质量、提高生产效率和降低生产成本的前提下，对零件上的各加工表面选择适宜的加工方法，合理地安排加工顺序，科学地拟定加工工艺过程，才能获得合格的机械零件3：实习总结通过这次的参观学习，使我对课本的专业知识有了进一步的认识，车工实习培养和锻炼了我们，提高了我们的整体综合素质，使我们不但对车工实习的重要意义有了更深层次的认识，而且提高了我们的实践动手能力。使我们更好的理论与实际相结合，巩固了我们的所学的知识。了解了机电一体化的有关知识以及操作的原理，机电一体化产品功能强、性能好、质量高、成本低，且具有柔性，可根据市场需要和用户反映时产品结构和生产过程做必要的调整、改革，而无须改换设备。这是解决机电产品多品种、少批量生产的重要出路。同时，可为传统的机械工业注入新鲜血液，带来新的活力，把机械生产从繁重的体力劳动中解脱出来，实现文明生产。 极大的开拓了视野，加深了感性的认识。这不仅激发了我继续努力学习的热情，也对我今后的研究学习产生了积极的作用。！指导教师评语：实习成绩：指导教师： 年 月 日山东轻工业学院毕业设计开题报告院系名称 机械工程学院 学生姓名 孙福强 专业班级 机械设计制造及其自动化08-2指导教师 赵 建 国 二一二年五月五日课程名称ZQ250减速机双侧面加工专用铣床的设计课程来源生产实践课程类型AY指导教师赵建国学生姓名孙福强学号0801011050专业班级机械08-2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。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 日山东轻工业学院2012届本科毕业设计（论文）目 录摘 要3第一章 引言5第二章 总体方案论证62.1 被加工零件分析62.2 工艺方案的制定72.3 加工设备方案选择72.4 确定机床总体布局8第三章 组合机床总体设计93.1 被加工零件工序图93.2 加工示意图113.3 机床联系尺寸图123.3.1 动力部件的选择123.3.2 滑台及相配底座的选择133.3.3 确定机床的装料高度H13第四章 主轴箱设计144.1 主轴及传动轴结构设计144.2 主轴箱传动计164.2.1 传动比分配164.2.2 传动系统设计及齿轮的排布174.3 主轴箱的润滑及油泵轴的确定194.4 轴的计算及主轴校核194.5 齿轮的校核224.6 切削刀具的选择25第五章 液压系统设计266.4.1 液压系统的工作要求的确定266.4.2 液压系统图26参考文献29结论30 摘要本课题设计一台ZQ250减速机双侧面加工专用铣床,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ZQ250减速机双侧面结构特点、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。由于是粗铣减速机双侧面,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 铣刀 主轴箱AbstractThis 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 第一章 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%，设计周期短，易于改装和维修。本次毕业设计的课题是ZQ250减速机双侧平面加工专用铣床。根据ZQ250减速机双侧平面的位置、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ZQ250减速机双侧平面的粗铣，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ZQ250减速机双侧平面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ZQ250减速机双侧平面，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。第二章 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ZQ250减速机双侧平面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：ZQ250减速机双侧平面 材料：HT250 硬度：HT150加工部位：双侧平面 加工要求：ZQ250减速机双侧平面糙度度被加工到6.3，两侧面尺寸至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：粗铣减速机双侧平面。2.3 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。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, ZQ250减速机双侧平面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。第三章 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。3.1 被加工零件工序图本次设计的组合机床主要对ZQ250减速机双侧平面的粗铣。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ZQ250减速机双侧平面为加工对象进行设计，对工序图简要说明及与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ZQ250减速机侧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。减速机双侧平面的被加工零件工序图如下：图3-1 被加工零件工序图3.2 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。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3-2 机床加工示意图3.3 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。3.3.1 动力部件的选择由于功率损耗，取=0.9； P= =16.2KW取功率储备系数为12%，P=16.2（1+12%）=18.1KW；取P18.5KW。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。3.3.2 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3-1 1HY63型液压滑台主要技术性能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6306.310-350320003.3.3 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3-3 机床总联系尺寸图第四章 主轴箱设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。4.1 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：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轴器的效率0.99，选用圆锥滚子轴承取传动效率为0.99， 8级精度齿轮传动取传动的效率0.97。则多轴箱的传动总效率=0.990.9940.973=0.868。第III根传动轴= kw N.mmmm故取为：60mm第II根传动轴= kw N.mmmm故取为：50mm第I根传动轴= kw N.mmmm故取为：45mm由上取动力箱输出轴径d1=45mm,其他传动轴取整：d2=50mm，d3=60mm，d5=30mm。4.2 主轴箱传动4.2.1 传动比分配主轴箱内的传动比最佳为11 .5,在主轴箱后盖内的齿轮传动比，根据需要，其传动比可以取大些，但一般不超过33.5；齿轮模数，一般取2，2.5,3或3.5，齿数一般在1770，齿宽b取32mm或24mm。总得传动比：i总=12.95i动力箱=2则主轴箱内传动比i主=6.475主轴箱次轮的模数一般有类比法确定亦可按下式估算，即：M（30-32）上式中：p为齿轮所传递的功率（kw）z为一对齿合齿轮中的小齿轮齿数n为小齿轮转速（ r/min）那么：M（30-32）=3.63取模数为4。4.2.2 传动系统设计及齿轮的排布 初步定轴1、2的传动比i12=2.37轴2、3的传动比i23=1.78轴3、4的传动比i34=1.5轴1、5的传动比i15=1.2（轴5为润滑泵驱动轴）则各个轴转速计算如下:i34= n3=170.7r/mini23= n2=304r/mini12=n1=720 r/minn5=查机械制造装备设计表2-7传动轴3-传动轴4:i34=1.5，取，传动轴2-传动轴3:i23=1.78,取，驱动轴1-传动轴2:i12=2.37 ，取，驱动轴1-传动轴5:i15=1.2，z5=z1i15=191.2=22.18约取z5=23中心距：a12=（z1+z2主）=4/2(21+51) =144a23=(z2从+ z3主)= 4/2(26+46)=144 a34=(z3从+z4)=4/2(29+43) =144 a15=(z1+z5)=4/2(19+23) =84齿轮排布如下图4-1所示：图4-1主轴箱齿轮排布4.3 主轴箱的润滑及油泵轴的确定1、润滑大型标准主轴箱采用叶片润滑油泵进行润滑，油泵打出的油经分油器分向各润滑部分；轴承采用油润滑；齿轮用油润滑，由分油器分出的油管润滑。2、油泵轴的确定叶片泵用来润滑时，转速n泵应在400800转/分范围之内，而轴1的转速n1=720r/min，故根据需要再加一级传动后，n5=625r/min,符合要求。4.4 主轴校核选主轴4来校核。选择主轴做力学模型，画出受力计算简图。取集中载荷作用于齿轮及轴承的中点。1.轴的材料：45号钢，调质处理。其机械特性查得：b=640Mpa, s=355Mpa, -1=275Mpa,-1=155Mpa,=0.2, =0.1,C=110由前述可得：n=111.2r/mind=80mm=172mm2.计算齿轮上的作用力大小: 低速级大齿轮的分度圆直径为则圆周力Ft、径向力Fr的方向如图所示，卧式机床轴向力记为0。3轴承的支反力 a、水平面上的支反力如图1 b、垂直方向上的支反力 3）画弯矩图 a、水平上的弯矩图如图2b、垂直方向上的弯矩图如图34）合成弯矩图如图45）画扭矩图如图5T=1.321066）画计算弯矩图如图6应单向回转，视扭矩为脉动循环，则截面C处的当量弯矩为7） 按弯扭合成应力校核轴的强度由图可知截面C的当量弯矩最大，故校核该截面的强度。对于实心轴：， 故轴安全。图4-24.5 齿轮的校核1. 选择齿轮材料、热处理方式和精度等级考虑到该减速箱功率较大，且载荷有种等冲击，故大、小齿轮均选用40Cr钢表面淬火，平均齿面硬度为52HRC。选用8 级精度。2. 按齿面弯曲疲劳强度初步计算齿轮参数因为是闭式硬齿面齿轮传动，故先按齿面疲劳强度进行设计，即按式（6-16）进行试算，即式中各参数为：（1） 试选载荷系数=1.6；（2） 计算小齿轮的转速 N.mm（3） 按表6-7取齿宽系数=0.7；（4） 取=29，则=u=1.529=43；（5） 查表6-4得齿形系数=2.53，=2.38，应力校正系数=1.62，=1.69；（6） 许用弯曲应力由式（6-19），即按计算。 查图6-15（e）得弯曲疲劳极限=310MPa。 由=2.0，取安全系数=1.4。 由式（6-20）得小齿轮与大齿轮的应力循环次数分别为 =/u= 查图6-17得弯曲疲劳寿命系数=1.0 =443MPa =所以 =0.00925=3.55mm3. 确定传动尺寸（1） 计算圆周速度。 故8 级精度合用。（2） 计算载荷系数K。 各系数选择如下： 查表6-1得使用系数=1.5； 由v=0.91m/s,8级精度查图6-6得动载荷系数； 查表6-2得齿间载荷分配系数=1.2； 查表6-10得齿向载荷分布系数=1.05，由式（6-2）得。（3） 对进行修正。 mm（4）计算中心距 （5）计算分度圆直径。 。（6）计算齿宽。取=58mm，则= 。4. 校核齿面接触疲劳强度由式（6-9）得 式中各参数为： （1）K、u值同前； （2）区域系数=2.5； （3）由表6-3查弹性影响系数=189.8； （4）许用接触应力由式（6-18），即按计算。查6-14（e）得接触疲劳极限查6-16（曲线1）的接触疲劳寿命系数，取安全系数，则 =925MPa故满足齿面接触疲劳强度。同理可知轴1与轴2、轴2与轴3齿轮模数取4。4.6 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。第五章 液压系统设计5.1 液压系统的工作要求的确定本机床为卧式双工位组合机床，其液压系统的基本要求为：1、为了完成双侧面铣削加工任务，要求主油缸驱动液压滑台能实现“快进工进快退原位停止”的工作循环。2、要有二个油缸来控制“定位拔销”和“夹紧松开”。单缸定位，单缸夹紧，并且是先定位后夹紧。5.2 液压系统图1.液压滑台运动部分（1）供油方式的确定铣刀工作进给时需要供油的压力较高，但流量较小；快速行程时需要流量大，但压力较低。这时如果选用一个大流量的定量泵，虽也可满足要求，但当工作进给时必然会有大部分压力较高的油液经过溢流阀流回油箱，不仅浪费了功率，而且会引起液压系统的发热。在这台组合机床的设计中采用带压力反馈的限压式变量叶片泵，在低压时（快速行程）能产生大流量，而在压力较高时（工作进给）流量能自动减小，以避免过多的损失。（2）拟定基本回路和确定阀类元件为了液压滑台能实现能“快进工进快退原位停止”的工作循环，设有三位五通电磁换向阀4实现换向。液压滑台的快进采用差动连接，用二位二通行程14进行控制；在快进时，液压缸上腔的回油经单向阀12可以流到缸下腔实现差动连接。采用了进油调速回路，由调速阀13来调节工作进给速度。（3）确定辅助装置为了避免铁屑等物损坏液压泵，在泵进口处加一粗滤油器。2.整个液压系统的运动循环（1）定位、夹紧：所有电磁铁均不带电，电液换向阀处于中位，液压油经二位四通电磁换向阀7，进入定位液压缸下腔，完成定位，此时系统压力较低，单向顺序阀8处于闭合状态。定位结束后，系统压力升高