组合专机-汽车变速箱两端面液压双头组合铣床的设计
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组合专机-汽车变速箱两端面液压双头组合铣床的设计,组合,专机,汽车,变速箱,端面,液压,铣床,设计
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毕 业 设 计（论 文）英 文 文 献 翻 译学生姓名：林圣镇学 号：0615011106所在系部：机械工程系专业班级：06gb机制1指导教师：周国柱(教授)日 期：2010年5月被加工零件图号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10.500.502左滑台铣端面快进31063000.050.05对刀0.0100.010铣左端面4.532011046.716022快退63063000.10.13右滑台铣端面快进31063000.025对刀0.010铣右端面4.532011046.71602快退63063000.1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。共计2.8min单位工时2.8min机床生产率21.4件/小时机床负荷率71%The research and development of modular machine toolThe machine is a combination of a generic components and special parts of the process of high concentrated special machine. It can be a (or more), more than parts, many, many processing. The machine can complete drilling, reaming, boring, tapping, turning, milling, grinding and rolling process, high efficiency, stable machining accuracy.Combination machine tools and other special machine tool, general, has the following features:(1) combination machine tools on the general standard of components and parts accounted for all the machine parts of 70-80%, design and manufacture of short cycle, less investment, economic effect is good.(2) the combination machine adopts many knives, and a high degree of automation, thus than general machine high production efficiency, stable product quality, low labor strength.(3) is the universal modular machine tool parts after careful design and long-term production practice, and have special test batches, therefore the stable structure, manufacture, use and maintenance work and reliable.(4) in combination machine processing parts, with special jig, tools and equipment, processing technology and equipment, the quality of on the technical level of operators.(5) when the products processed update, using other types of special machine, its most parts to discard. In general, the combination of machine parts and standard parts can be reused, without further design and manufacturing.(6) combination machine tools to represent combination machine tools, in order to adapt to the cycle of large-scale production needs.Although there are many advantages of modular machine tool, but also disadvantages:(1) the variability of modular machine tool, a universal reconfigured sometimes 10% 20% of the parts cant reuse, and refitted. When large quantities(2) universal modular machine tool parts not for a certain kind of machine design, it is a relatively wide adaptability. This will make the combination machine tools, special machine is a complex structure.The classification of 1.2 combination machine toolsCombination machine tools and large portfolio is two kinds of small combination machine tools, they not only in volume and power are the size and type in structure and allocation, etc have great difference. Here, the configuration of the large combination machine tools. Large portfolio of machine configuration can be divided into three categories:1.2.1 has fixed fixture were a combination machine toolsThis kind of modular machine tool fixtures and workbench are stationary. To realize dynamic slide into motion, smooth realization of dynamic box on the cutting. According to the dynamic box and spindle box of resettlement way, and can be divided into the following kinds:(1) the horizontal combination machine tools (horizontal) power box,(2) vertical combination machine tools (power box installed vertically),(3) tilted combination machine tools (power box installed); tilted(4) complex combination machine tools (power box with the installation of two or more).Given the fixture with multistage (portable) combination machine toolsThis kind of combination machine tools installation in the jig straight moving workbench or turn on the job, and do according to certain takt time interval, make Labour movement or get conversion. This kind of machine configuration, common four.(1) with the machine moving workbench, this kind of machine can make the fixture and workpiece beeline reciprocating movement.(2) with the rotary worktable, this machine tool fixtures and workpiece axis of rotation, round vertical can turn on the work in each workstation are usually equipped with workpiece.(3) drum machine, the machine tool for fixture and workpiece axis rotation around level can be. This machine of horizotal one-sided or horizontal commonly, but less USES double configuration of three. In addition, it also has FuSheShi except installation horizontal power components, perpendicular to the drum rebirth in the plane of the turn power components installed.(4) the central pillar machine, the machine has the mesa of larger diameter annular rotary worktable. On the central installation, the installation power components, but also in the workbench around are installed power components, horizontal and fixture is installed in the rotary table, this machine is generally complex.1.2.3 turret spindle box type combination machine toolsTurret spindle box type combination machine tools are divided into two classes: the uniaxial turret head type combination machine tools and multiaxial turret type combination machine tools. The former head of the turret each combination can be installed a rigid surfaces. The latter turret head each combination can be installed a spindle box surface. This machine general configuration types are:(1) turn tower only realize spindle box by cutting movement, the processing components, by the slide realize feed movement,(2) turn tower spindle box installed in turn on the slide spindle box tower, which can realize the cutting and feeding movement.One turret and spindle box type combination machine tools may be composed of three type double or, at the same time, the two or three of workpiece surface processing.130 combination machine tools of technologyCombination machine tools can be accomplished, milling process is flat surface, driving devicees, drilling, reaming, boring, reaming, tapping, deep hole drilling, economic, cutting, etc. Along with the development of integrated automation technology, the combination of complete machine can process is expanding constantly, except in the process, but also can complete car outside the circle, car, car indexing, cutting surface and thread, rolling, YuanZhuMian inside hole cut surface grinding, polishing, peace, and even honing, stamping, welding, and heat treatment, assembling, automatic measurement and check, etc.The development direction of 1.4 combination machine toolsIn recent years, combination machine tools in automobiles, tractors, diesel engine, motor, instruments, sewing machine, bicycle, valves, mining machinery, metallurgy, aviation, textile machinery and military department has won extensive use, some small batch production department also began to promote the use of. China in combination machine tools and the cycle will achieve rapid development, and its development direction for:To improve the level 1.4.1 general partsThe main measure of general component level standard is: variety specification complete, the static and dynamic performance parameters, the technology of advanced high accuracy and precision, provides better.Currently should pay attention to develop strong milling machine, high precision of high-power dynamic slippery 1ta series boring head with high precision, and adaptive sliding and small batch production, the fast speed in power components and supporting components.Mechanical drive power components has stable performance, high reliability, etc. At present, mechanical drive power components used communication frequency conversion variable speed motors and dc servo motor, so as to make mechanical drive power components added new competition ability.Power components with steel rail, using the ball screw, static guide and aero-static bearing, tooth-type belts and other new structure, bearing parts by welding structure, etc. Due to the increase of precision and parts of dynamic and static performance, which is obviously improve the machining precision workpiece surface roughness.1.4.2 increase productivityCurrently combination machine tools and the cycle of increasing productivity, cycle time is generally 1 2 minutes, only 10 30 seconds. The main methods to improve productivity is to improve the machine tool layout, increase and decrease of machining tool, cutting dosages, improve the machining allowance, work to improve the reliability and shorten the assistant time etc. In order to reduce the loss of the cycle of the cycle, parking, electronic computers are flexible management of the cycle.1.4.3 enlarge machining scopeNow combination machine tools and the cycle is completed a general has a few processes of workpieces, and is often used to finish all the processing procedure. Workpiece, Besides finished graphic milling, drilling past, reaming holes, tapping, economic, boring, has now expanded to finish machining, grinding and cutting, fine boring and machining (such as inspection, automatic assembly, cleaning, etc) and the classification of print test procedure.1.4.4 improve the machining accuracyNow in the combination machine tools and the cycle again into a lot of machining processes, such as: 1, fine boring hole processing position in 0.02 millimeters. In order to make the cycle can guarantee machining precision, stability and has been widely adopted automatically measuring tools and techniques that are automatically compensated, adjustable knives dont stop.1.4.5 increased automationCurrently combination machine tools and the cycle is developing very rapidly, and more and more combination machine tools for composition, modular machine tool itself is the cycle is the development direction of automatic. Therefore, the key is to solve the workpiece clamp pressure automation and handling automation.1.4.6 improve combination machine tools and automatic lineSmall batch production to improve the productivity of some of the cabinet, in recent years the development process of adjustable knives of combination machine tools and automatic line, they are using digital control program. In the early development of many varieties, grouping processing combination machine tools and automatic line, also created automatically change and change automatic machine, combination of spindle box for small batch production process can be automatically replaced the spindle box on the combination machine tools. Using a tool that can complete the whole process of a workpiece machining, can play the role of a line. Especially the development of digital control program for the development of this kind of machine tools, creating more favourable conditions.1.4.7 researchason super-mini combination machine toolsIn order to adapt to the instrument industry small box processing need, creating super-mini combination machine tools are required. This machine by the hydraulic head more super-mini pneumatic configuration, small size, high efficiency, and can achieve high machining accuracy.1.4.8 developing special combination machine tools and automatic lineAlong with the development of technology, the combination of machine has been used to specific objects designed according to the general, but can be used as varieties of batch production, processing products according to your own user needs, process equipment, tools and machining certain objects can be composed of efficient tool. 组合机床的研究与发展组合机床是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效专用机床。它能够对一种（或多种）零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及滚压等工序，生产效率高，加工精度稳定。组合机床与通用机床、其他专用机床比较，具有以下特点：(1)组合机床上的通用部件和标准零件约占全部机床零、部件总量的7080%，因此设计和制造的周期短，投资少，经济效果好。(2)由于组合机床采用多刀加工，并且自动化程度高，因而比通用机床生产效率高，产品质量稳定，劳动强度低。(3)组合机床的通用部件是经过周密设计和长期生产实践考验的，又有专门厂成批制造，因此结构稳定、工作可靠，使用和维修方便。(4)在组合机床上加工零件时，由于采用专用夹具、刀具和导向装置等，加工质量靠工艺装备保证，对操作工人的技术水平要求不高。(5)当被加工产品更新时，采用其他类型的专用机床时，其大部部件要报废。用组合机床时，其通用部件和标准零件可以重复利用，不必另行设计和制造。(6)组合机床易于联成组合机床自动线，以适应大规模的生产需要。组合机床虽然有很多优点，但也还有缺点：(1)组合机床的可变性较万能机床低，重新改装时有10%20%的零件不能重复利用，而且改装时劳动量较大。(2)组合机床的通用部件不是为某一种机床设计的，它是具有较广的适应性。这样，就使组合机床的结构较专用机床稍为复杂些。1.2组合机床的分类组合机床有大型组合机床与小型组合机床两大类，它们不仅在体积和功率上有大小之别，而且在结构和配置型式等方面也有很大的差异。这里主要说明大型组合机床的配置型式。大型组合机床的配置型式可分为三大类：1.2.1具有固定式夹具的单工位组合机床这类组合机床夹具和工作台都固定不动。动力滑台实现进给运动，滑台上的动力箱实现切削主运动。根据动力箱和多轴箱的安置方式不同，又可分为以下几种：(1)卧式组合机床（动力箱水平安装）；(2)立式组合机床（动力箱垂直安装）；(3)倾斜式组合机床（动力箱倾斜安装）；(4)复合式组合机床（动力箱具有上述两种以上的安装状态）。1.2.2具有移动式夹具的（多工位）组合机床这类组合机床的夹具安装在直线移动工作台或回转工作台上，并按照一定的节拍时间作间歇移动或转动，使工位得到转换。这类机床的配置型式，常见的有以下四种。(1)具有移动工作台的机床，这类机床的夹具和工件可作直线往复移动。(2)具有回转工作台的机床，这种机床的夹具和工件可绕垂直轴线回转，在回转工作台上每个工位通常都装有工件。(3)鼓轮式机床，这种机床的夹具和工件可绕水平轴线回转。此种机床一般为卧式单面或卧式双面，而较少采用三面配置。此外也有辐射式的，它除了安装卧式动力部件外，还在垂直于鼓轮回转的平面上安装动力部件。(4)中央立柱式机床，这种机床具有台面直径较大的环形回转工作台。在工作台中央安装立柱，立柱上安装动力部件，而在工作台的周围还安装有卧式动力部件，工件和夹具则安装在回转工作台上，这种机床一般都是复合式的。1.2.3转塔多轴箱式组合机床转塔多轴箱式组合机床分为两类：单轴转塔动力头式组合机床和多轴转塔头式组合机床。前者转塔头的每个结合面可安装一个刚性主轴。后者转塔头的每个结合面可安装一个多轴箱。这种机床一般配置型式有：(1)转塔式多轴箱只实现切削运动，被加工零件安装在滑台上，由滑台实现进给运动；(2)转塔式多轴箱安装在滑台上，转塔式多轴箱既实现切削主运动又实现进给运动。其中，转塔多轴箱式组合机床可能组成双面式或三面式，同时对工件的两、三个平面进行加工。1.3组合机床的工艺范围组合机床可完成的工艺有铣平面、刮平面、车端面、钻孔、扩孔、镗孔、铰孔、攻丝、倒锪窝、钻深孔、切槽等。随着综合自动化技术的发展，组合机床可完成的工艺范围也在不断扩大，除了上述工艺外，还可完成车外圆、车锥面、车弧面、切削内外螺纹、滚压孔、拉削内外圆柱面和平面、磨削、抛光、珩磨，甚至还可以进行冲压、焊接、热处理、装配、自动测量和检查等。1.4组合机床的发展方向近几年组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器、缝纫机、自行车、阀门、矿山机械、冶金、航空、纺织机械及军工等部门已获得广泛的使用，一些中小批量生产部门也开始推广使用。我国在组合机床及其自动线上将获得较快的发展，其发展方向为：1.4.1提高通用部件的水平 衡量通用部件水平的主要标准是：品种规格齐全，动、静态性能参数先进，工艺性好，精度高和精度保持性好。目前应注意开发适应强力铣削的大功率动力滑台，高精度镗削头和高精度滑台，以及适应中、小批生产的快调、速换动力部件和支承部件。机械驱动的动力部件具有性能稳定，工作可靠等优点。目前，机械驱动的动力部件应用了交流变频调速电机和直流伺服电机等，使机械驱动的动力部件增添了新的竞争能力。动力部件采用镶钢导轨、滚珠丝杠、静压导轨、静压轴承、齿形皮带等新结构，支承部件采用焊接结构等。由于提高了部件的精度和动、静态性能，因而使被加工的工件精度明显提高，表面粗糙度减小。1.4.2提高生产率 目前组合机床及其自动线的生产率不断提高，循环时间一般是12分钟，有的只用1030秒。提高生产率的主要方法是改善机床布局，增加同时加工的刀具，减少加工余量，提高切削用量，提高工作可靠性以及缩短辅助时间等。为了减少自动线的停车损失，提高自动线的柔性，采用电子计算机进行自动线的管理。1.4.3扩大工艺范围 现在组合机床及其自动线一般已不是完成一个工件的某几道工序，而常常是用于完成工件的全部加工工序。除过去完成平面铣削、钻孔、扩孔、锪孔、攻丝、粗镗孔外，现在已扩大到能完成车削、磨削、拉削、精镗以及非切削加工（如检查、自动装配、清洗、试验以及打印分类等）工序。1.4.4提高加工精度 现在在组合机床及其自动线上又纳入了很多精加工工序，如进行1级精镗，保证孔加工位置度在0.02毫米。为了使自动线能稳定地保证加工精度，已广泛采用自动测量和刀具自动补偿技术，保证调刀不停车。1.4.5提高自动化程度 目前组合机床及其自动线发展十分迅速，越来越多的组合机床用于组成自动线，组合机床本身则是全自动方向发展的。为此，重点是解决工件夹压自动化和装卸自动化。1.4.6提高组合机床及其自动线的可调性 为了提高中小批生产的一些箱体件的生产率，近几年来发展了可调的多工序多刀具的组合机床及其自动线，它们大多采用数字程序控制。除早期发展的多品种、成组加工的组合机床及其自动线外，还创造了自动换刀和自动更换多轴箱的组合机床，还有用于加工中小批生产箱体零件的可自动更换对多轴箱的组合机床。用一台这样的机床就能完成一种工件的全部工序加工，能起到一条流水线的作用。特别是数字程序控制的发展，为发展这种机床创造了更有利的条件。1.4.7创制超小型组合机床 为了适应仪器仪表工业小箱体加工需要，创制超小型组合机床是必需的。这种机床多由超小型气动液压头配置而成，体积小，效率高，并能达到高的加工精度。1.4.8发展专用组合机床及其自动线 随着组合机床技术的发展，过去一直被认为需按具体加工对象专门设计，而是可以作为通用品种进行成批生产的，用户根据自己加工产品的需要，配上刀具及工艺装备，即可组成加工一定对象的高效机床。阅读书目1 章宏甲.黄谊主编液压传动M. 北京:机械工业出版社.1993 2 大连组合机床研究所编.组合机床设计第一册M北京:机械工业出版社.1975 3 大连组合机床研究所编.组合机床参考图册M.北京:机械工业出版社.19754 彭文生等主编机械设计M华中理工大学出版社.20015 唐增宝等主编机械设计课程设计M华中理工大学出版社.19996沈阳工学院等编.组合机床设计M. 上海: 上海科学技术出版社.19857 大连组合机床研究所编.组合机床设计第二册M北京:机械工业出版社.1975 8金属切削机床设计. 上海:上海科学技术文献出版社M.19869金属切削机床(下册). 北京:机械工业出版社M.199010赵大兴等主编.工程图学 .湖北科学技术出版社M.200511 左健民主编.液压与气压传动.机械工业出版社M.2002毕业设计论文任务书毕业设计论文任务书系部机械工程系指导教师周国柱职称教授学生姓名林圣镇专业班级06 机制 1学号0615011106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指导教师周国柱学生姓名林圣镇学号0615011106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）周国柱（教授）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0615011106 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152文献阅读与外文翻译文献阅读与文献综述103技术水平与实际能力创新能力与学术水平254研究成果基础理论与专业知识论证能力255文字表达文字表达106学习态度与规范要求学习态度与规范要求15总 分100毕业设计（论文）评阅人评审表毕业设计（论文）评阅人评审表评语 （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 日学生姓名林圣镇专业班级06gb 机制 1学号0615011106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152文献阅读与外文翻译文献阅读与文献综述103技术水平与实际能力创新能力与学术水平254研究成果基础理论与专业知识论证能力255文字表达文字表达106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0615011106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。402报告过程准备工作充分,时间符合要求。103创 新对前人工作有改进或突破，或有独特见解。104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0615011106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：林圣镇学 号：0615011106所在系部：机械工程系专业班级：06gb 机制 1指导教师：周国柱 教授日 期：2010 年 5 月Auto gearbox two end hydraulic doubleCombination of the milling machine designByLinshengzhenJune 2010i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 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 I 目目 录录摘 要 .IABSTRACT .II1 引言 .52 总体方案论证 .52.1 被加工零件分析.52.2 工艺方案的制定.52.3 加工设备方案选择.62.4 确定机床总体布局.63 切削用量的选择及计算 .83.1 切削刀具的选择.83.2 切削用量的选择.83.3 切削力、切削转矩、切削功率的确定.94 组合机床总体设计 .124.1 被加工零件工序图.134.2 加工示意图.144.3 机床联系尺寸图.154.3.1 动力部件的选择.154.3.2 滑台及相配底座的选择.154.3.3 确定机床的装料高度 H .164.4 机床生产率计算卡.164.4.1 理想生产率 Q .164.4.2 实际生产率 Q 机床负荷率 负.184.4.4 编写机床生产率计算卡.195 主轴箱设计.215.1 主轴及传动轴结构设计.215.2 主轴箱传动计算.235.2.1 传动比分配.235.2.2 传动系统设计及齿轮的排布.245.3 主轴箱的润滑及油泵轴的确定.265.4 轴的计算及主轴校核.265.5 齿轮的校核.295.6 轴承的选择与校核.326 液压系统设计 .35II6.1 负载分析.356.2 负载图和速度图的绘制.366.3 液压缸主要参数的确定.366.4 拟定液压系统原理图.406.4.1 液压系统的工作要求的确定.406.4.2 拟定液压系统图.406.5 计算和选择液压元件.446.5.1 确定液压泵的最高工作压力.446.5.2 确定液压泵流量.446.5.3 选择液压泵规格.446.6 阀类元件的选择 .456.7 油管的确定.456.8 确定其它辅助装置.466.9 发热及油箱容量计算.46结论 .47致谢 .48参考文献 .4931 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。52 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m3710.25mm。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。72.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。83 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 dv100031514. 31101000取 n=111.2 r/min 进给速度：vf=160mm/min3.3 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=0.8780.550.55150190190HBS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 0.87811=8343(N)切削功率：P切= =8343/1000=15.3kw/1000ccFV11060主轴转矩：T= 9.55106P/n =9.5510615.3/111.2 =1.32106N.mm124 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 . 03 .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 6306.310-350320004.3.3 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。174.4.1 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= ktA有已知条件知，A=70000 件，tk=4600h则由上式得Q=15.2（件）4600700004.4.2 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T60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） 11fvLkfvLL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；18t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）1603206300630310则实际生产率为：Q1=21.4（件/h）单T608 . 260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=0.711QQ4 .212 .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） 。194.4.4 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10.500.502左滑台铣端面快进31063000.050.05对刀0.0100.010铣左端面4.532011046.716022快退63063000.10.13右滑20台铣端面快进31063000.025对刀0.010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%215 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：22T= 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=78.25410T4132010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00.99， 8 级精度齿轮传动取传动的效率0.97。12则多轴箱的传动总效率= =0.990.9940.973总32410=0.868。第 III 根传动轴= kw3P1215.315.90.99 0.97T N.mm66533315.99.55 109.55 108.9 10170.7PMn3435.256.310Mdmmmm56.3 (1 5%)59.1d 故取为：60mm第 II 根传动轴= kw2P31215.916.560.99 0.97P N.mm66522216.569.55 109.55 105.2 10304PMn232425.244.210Mdmmmm44.2 (1 5%)46.4d 故取为：50mm第 I 根传动轴= kw1P21216.5617.20.99 0.97P N.mm66511117.29.55 109.55 102.3 10720PMn1415.239.110Mdmmmm39.1 (1 5%)41.1d 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。5.2 主轴箱传动计算5.2.1 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=12.95n电n2 .1111470i动力箱=2则主轴箱内传动比i主=6.475295.12主轴箱次轮的模数一般有类比法确定亦可按下式估算，即：24M（30-32）znp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）67.170293 .15=3.63取模数为 4。5.2.2 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= 5 . 12 .111343nnn n3=170.7r/mini23=78. 17 .170232nnn n2=304r/mini12=37. 2304121nnnn1=720 r/minn5=min/6002 . 1720151rin25查机械制造装备设计 表 2-7传动轴 3-传动轴 4:i34=1.5，取，329Z从443Z主传动轴 2-传动轴 3:i23=1.78,取，346Z主26Z2从驱动轴 1-传动轴 2:i12=2.37 ，取，21Z 151Z2主驱动轴 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)2m =144a23=(z2 从+ z3 主)= 4/2(26+46)2m=144 a34=(z3 从+z4)=4/2(29+43)2m =144 a15=(z1+z5)=4/2(19+23)2m =84齿轮排布如下图5-1 所示：26图 5-1 主轴箱齿轮排布5.3 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。5.4 轴的计算及主轴校核选主轴 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：27b=640Mpa, s=355Mpa, -1=275Mpa,-1=155Mpa,=0.2, =0.1,C=110由前述可得 ：n=111.2r/mind=80mm=172mm2d2.计算齿轮上的作用力大小: 低速级大齿轮的分度圆直径为mmd1722则NtgFFNdTFtrt5570201530021721032. 126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 NRNRRFHDHBHBt5 .8643985687153006 .5563985656153000)9856(56b、垂直方向上的支反力 NRNRVDVB4 .2038154982 .32038 .1164154562 .32033）画弯矩图 a、水平上的弯矩图如图 2mmNLRMHBHC8 .545232986 .55632b、垂直方向上的弯矩图如图 3mmNLRMVBVC198499985 .20252128mmNLRMVDVC198499565 .3544124）合成弯矩图如图 4mmNMMMmmNMMMVCHCCVCHCC9 .5802411984998 .5452329 .5802411984998 .5452322222222221215）画扭矩图如图 5T=1.32106mmN 6）画计算弯矩图如图 6应单向回转，视扭矩为脉动循环，6 . 001bb则截面 C 处的当量弯矩为mmNTMMCe8 .981806)1032. 16 . 0(9 .580241)(2622211mmNMMce9 .580241227） 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：MpaMpammddWb641 . 0640512001 . 032/b333， 8 .18512008 .981806/)(/221BeMpaWTMWM故轴安全。29图 5-25.5 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F1321Y Y2.aaSttdFK Tmz式中各参数为：（1）试选载荷系数=1.6；tK（2）计算小齿轮的转速30 N.mm66531315.99.55 109.55 108.9 10170.7PTn（3）按表 6-7 取齿宽系数=0.7；d（4）取=29，则=u=1.529=43；1z2z1z（5）查表 6-4 得齿形系数=2.53，=2.38，应力校正系数F 1YaF 2Ya=1.62，=1.69；1YaS2YaS（6）许用弯曲应力由式（6-19） ，即按计算。limSFstNFFY Y 查图 6-15（e）得弯曲疲劳极限=310MPa。lim1Flim2F 由=2.0，取安全系数=1.4。stYSF 由式（6-20）得小齿轮与大齿轮的应力循环次数分别为 811hN6060 170.7 1 5 300 121.84 10n jL =/u=2N1N881.84 101.23 101.5 查图 6-17 得弯曲疲劳寿命系数=1.01NY2NY =443MPa1F2Flim1SFstNFY Y310 2.0 1.01.4 =F 111Y YaaSF2.53 1.620.00925443=F 222YYaaSF2.38 1.690.00908443所以 =0.00925FY YaaSF=3.55mmF1321Y Y2.aaSttdFK Tmz5322 1.6 8.9 100.009250.5 293.确定传动尺寸（1）计算圆周速度。31 111 13.55 29 170.70.91/60 100060 100060 1000ttd nm z nvm s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；AK 由 v=0.91m/s,8 级精度查图 6-6 得动载荷系数；1.18vK 查表 6-2 得齿间载荷分配系数=1.2；K 查表 6-10 得齿向载荷分布系数=1.05，由式（6-2）得K。A1.50 1.1 1.2 1.052.079vKK K K K（3）对进行修正。tm mm332.0793.553.871.6ttKmmK（4）计算中心距 12()4 (2943)14422m zzamm （5）计算分度圆直径。 114 29116dmzmm。224 43172dmzmm（6）计算齿宽。10.5 11658dbd 取=58mm，则= 。2b1b(5 10)65bmm4.校核齿面接触疲劳强度由式（6-9）得 13121HHEHdKTuZ Zdu式中各参数为： （1）K、u 值同前；1Td1d32 （2）区域系数=2.5；HZ （3）由表 6-3 查弹性影响系数=189.8；EZ12MPa （4）许用接触应力由式（6-18） ，即按计算。lim/HHNHZS查 6-14（e）得接触疲劳极限lim1lim21100HHMPa查 6-16（曲线 1）的接触疲劳寿命系数，11.12NZ21.13NZ取安全系数，则1.0HS 1lim111100 1.12/12321.0HHNHZSMPa2lim221100 1.13/12431.0HHNHZSMPa13121HHEdKTuZ Zdu32 8.9 1.5 1.5 1189.8 2.50.5 1161.5=925MPa1H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。5.6 轴承的选择与校核1、选轴承 、确定额定动负荷选择轴 4 上的一对轴承进行校核。轴5 直径 =80mm，轴承选用圆锥滚子轴承，轴承型号为：30316。额定负荷 Cr=278KN,e=0.35.设计轴承寿命为Lh=20000h，取负荷系数fp=1.5，温度系数 ft=1.0 2、求轴承受的径向力（受力见下图5-3）轴承所受的径向力:33FR1= 22228643.53544.59342HDVDRRNFR2=22225563.62025.55920.8HBVBRRN图 5-33、求轴承受的轴向力FA查表知圆锥滚子轴承产生的轴向力:YFFRS2查手册知道：FA/FRe 时，X=1，Y=0.45 =0.45 =1.93cot1.5eFA/FRe 时，X=0.67,Y=0.67=2.871.5e =2420.2NYFFRS21193. 129342 =1533.9NYFFRS22293. 128 .5920FS1FS2故轴承 2 压紧，轴承 1 放松。FA2=FA1= FS1=2420.2N4、轴承寿命的校核又35. 0e93422 .242011RAFF1RFAF2RF1SF2SF34X=1,Y=1.93PR1=fp(X1R1+Y1A1)=1.5(19342+1.932420.2)=21019负荷系数 fp=1.5，温度系数 ft=1.0则： Lh=310166010rptrPffCn=310365 . 1210190 . 1102782 .1116010=212266h20000h35. 0e8 .59202 .242022RAFFX=0.67,Y=2.87PR2=fp(X2R2+Y2A2)=1.5(0.675920.8+2.872420.2)=16369负荷系数 fp=1.5，温度系数 ft=1.0则： Lh=310166010rptrPffCn=310365 . 1163690 . 1102782 .1116010=488482h20000h由以上计算可知：该对轴承均满足要求。356 6 液液压压系系统统设设计计6.1 负载分析受到的外负载为： F=FL+Ff+Fa1.工作负载：FL=nDPDMt602N4 .83463152 .111103 .156062.摩擦负载：假设工作台重量为500Kg，工件以及夹具重量为100Kg，工作台采用的是平导轨，设定摩擦系数fs=0.2，fd=0.1。静摩擦负载 Ffs=fs（G1+G2）=0.2(5000+1000)=1200N动摩擦负载： Ffd=fd（G1+G2）=0.1(5000+1000)=600N3.惯性负载：加速 160000.1051285.7100.05aGvFNgt减速 260000.1050.0031249100.05aGvFNgt制动 360000.00336.7100.05aGvFNgt反向加速 460000.1051285.7100.05aGvFNgt反向制动 =1285.7N54aaFF液压缸各阶段中的负载表如下表6-1 所示： 表 6-1 液压缸个阶段中负载（液压缸机械效率=0.91）工况计算公式液压缸负载F/N缸推力 F/N启动F=Ffs12001318.7加速F=Ffd+Fa11885.72072.2快进F=Ffd600659.3减速F= Ffd -Fa2 -649-713.2工进F=Ffd+FL8946.49831.236制动F=Ffd+FL-Fa38909.79790.9反向加速F=Ffd+Fa41885.72072.2快退F= Ffd600659.3反向制动F=FfdL-Fa5-1285.7-1412.86.2 负载图和速度图的绘制根据前面的负载分析结果以及已知的速度行程要求，绘制液压缸速度图及负载图如下图6-1 所示：0630310659. 31318. 71412. 82072. 29831. 2-659. 39790. 9-1318. 7-2072. 26300-6300s(m m )s(m m )0160图 6-1 液压缸负载图及速度图6.3 液压缸主要参数的确定1.初选液压缸的工作压力该设备属于机床类，且负载不大，根据参考文献13表 9-1 和 9-2 初选液压缸的工作压力为2.0Mpa。2.计算液压缸的尺寸由于快进采用差动连接实现，故有杆腔和无杆腔有效的工作面积，回油管路压力损失，回油腔压力55 10pPa 528 10pPa A2=A12137A=4.910-3 m2pF61022 .9831D=14. 3109 . 4414. 343A=7.910-2m取液压缸径 D=80mm.活塞杆直径 d=0.7D=0.780=56mm则液压缸有效作用面积：A1=1/43.14D2 =1/43.14802 =5024mm2有杆腔作用面积：A2=1/43.14(D2-d2) =1/43.14（802-562） =2562mm23.工作台液压缸最大流量：Q快进=(A1-A2)V快=(5024-2562)10-66.3 =1.5510-2m3/min =15.5L/minQ工进=A1V工进 =502410-616010-3 =810-4 m3/min =0.8 L/minQ快退=A2V快 =256210-66.3 =1.6110-2 m3/min=16.1 L/min4.绘制工况图381.快进：P快=aPAAPAF56562121088. 710)25625024(1051025623 .659Q快进=(A1-A2)V快=(5024-2562)10-66.3 =1.5510-2m3/min =15.5L/min2.工进：型液压滑台油缸的压强在工进时压强有工作压力150HYA11F9831.2p1.965024MPaAa1036. 21050241025621082 .98316665122PAAPFP工Q工进=A1V工进 =502410-616010-3 =8.0410-4 m3/min =0.8 L/min3.快退：P退=a1024. 11025621051050244 .659665621PAPAFQ快退=A2V快 =256210-66.3 =0.0161 m3/min=16.1 L/min工作循环中各个阶段的压力、流量和功率如表6-2 所示：39表 6-2 液压缸各阶段的压力流量和功率工况压力 p/Mpa流量 q/Lmin-1功率 P/W快进0.78815.5203.57工进2.360.831.47快退1.2416.1332.73由表 6-2 绘制液压缸工况图如图6-2 所示：图 6-2 液压缸工况图406.4 拟定液压系统原理图6.4.1 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、为了完成两端面铣削加工任务，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。6.4.2 拟定液压系统图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
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