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多用途小型钻铣床设计【优秀含10张CAD图纸+机械钻床全套课程毕业设计】

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多用途 小型 钻铣床 机械设计 毕业设计 多用途小型钻铣床设计 机械钻床全套课程毕业设计
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多用途小型钻铣床设计【优秀含10张CAD图纸+机械钻床全套课程毕业设计】

【带任务书+开题报告+中期检查表+文献综述+外文翻译】【25页@正文13100字】【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】

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图纸

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套筒A4.dwg

小齿轮A4.dwg

带轮A1.dwg

摇臂把手.dwg

燕尾型导轨A2.dwg

立柱底座A1.dwg

螺钉.dwg

装配图.bak

装配图.dwg

轴A3.dwg

锁紧螺母.dwg

任务书

毕业设计(论文)题目

多用途小型钻铣床设计

毕业设计(论文)主要内容和要求:

主要内容:

设计多用途小型钻铣床

要求:

1.  调研相关产品,搜集相关资料。

2.  分析资料,拟定可行的设计方案。

3.  对比方案,确定最终方案。

4.  详细设计,绘制装配图,零件图,并撰写设计说明书。

毕业设计(论文)主要参考资料:

[1]濮良贵,纪名刚主编.机械设计.第4版.北京:高等教育出版社.

[2]郭克希,王建国.机械制图.第7版.北京:机械工业出版社,2006.8.

[3]左健民.液压与气压传动.第4版.北京:机械工业出版社,2007.5.

[4]王伯平主编.互换性与测量技术基础.第2版.北京:机械工业出版社,2008.12.

[5]刘鸿文主编.材料力学.第4版.北京:高等教育出版社,2004.

[6]于永泗,齐民.机械工程材料.大连:大连理工大学出版社,2007.2.

毕业设计(论文)应完成的主要工作:

1.查阅、收集资料,熟悉有关的资料,学习相关的知识。结合毕业设计课题进行外文资料阅读并翻译外文资料。

2.熟悉设计任务,提出初步的设计方案,并征求指导教师的意见。拟定总体方案,绘出系统图,定出相关参数,并绘出总体草图。

3.对草图进行修改,并完成开题报告。整理资料,编写设计说明书。

毕业设计(论文)进度安排:

序号毕业设计(论文)各阶段内容时间安排备注

1确定毕业设计题目,查阅并收集整理相关资料2014.12.15

2确定研究方法,分析处理数据,撰写论文大纲2015.01

3构思论文内容,设计开题报告,完成论文初稿的撰写2015.04.05

4论文修改润色,完成论文终稿,送交指导老师评审,进行答辩2015.04.05-2015.5

摘  要

本次设计的主题主要是通过对通用部件为基础的研究,在配上根据被需要加工的工件的特定的形状和特定的加工工艺,从而来确定的专用的部件等部分组成的专业型组合式机床。

多用途小型钻铣床主要由动力部分,底座部分,进给部分以及工作台部分组成,然后通过对原始数据的分析,对有关数据的计算,以及对设计方案的论证,完成对多用途小型钻铣床的总体设计。

通过目前我们学习到的机械只是和组合钻铣床的技术掌握。在目前科技允许的情况下,能够做到把小型钻床和铣床结合起来,做到工序集中,多工位同时运行加工的多用途小型钻铣床,使之具有设计制造周期短,劳动强度低,操作简单、安全低成本,高效率的优点,能够在大批量生产中得到广泛应用,从而可以组成一条完整的生产线,该机床可以适用于多种环境,可以具有能耗低,成本小,噪声小的特点。

关键词:多用途小型钻铣床; 组合机床; 高效率; 低成本

ABSTRACT

This design mainly studies the common components based on design process, and according to the specific shape and the workpiece in the line of sight, and determine the special professional tools and parts.

Multi purpose small milling is mainly composed of a power part, the base part, part material and the work table, and then through the analysis of the original data, the calculation of the relevant data, and it is proved that the design scheme, completed the overall design of multi-purpose small drilling and milling machine.

Through the grasp of our mechanical and combination of drilling milling technology. In the current technology allows it, can do small drilling and milling machine combined, the process of doing so, multiple operation processing at the same time, a small multi function drilling and milling machine, it has the design and manufacturing cycle is short, low labor intensity, simple operation, safety, low cost, high efficiency, and can be widely used in mass production, and can form a complete production line, the machine can be used in various environments, the advantages of low energy consumption, can have low cost, low noise characteristics.

Key words:Versatile small milling machine; combination machine; high efficiency; low cost.

目  录

1、绪论1

1.1 多用途小型钻铣床的加工产业现状和发展态势1

2、多用途小型钻铣床的组成、特点及设计2

2.1 多用途小型钻铣机床的分类及基本配置型式2

2.2 多用途小型钻铣床的组成以及特点3

2.3 多用途小型钻铣床的总体结构方案设计4

2.4 小型钻铣组合式机床的设计方法4

2.5 小型钻铣床和其他组合式机床的工艺范围及加工精度5

3、动力系统的设计6

3.1主轴箱的设计6

3.1.1主轴箱的主要简介6

3.2主轴箱的设计7

3.2.1电动机选取7

3.2.2转速初定7

3.2.3带轮计算7

4、机械系统设计10

4.1 参数计算10

4.1.1  切削力10

4.1.2  切削功率的计算11

4.2 工作台外形概述以及尺寸和对重量估算13

4.2.1 机床基础作用13

4.2.2机床类型14

4.3机床导轨14

4.3.1  X方向工作台尺寸确定15

4.3.2  Y方向工作台尺寸的确定15

4.3.3  重量估算15

4.4 滚动导轨参数确定16

总  结20

参考文献21

致  谢22

1、绪论

1.1多用途小型钻铣床的加工产业现状和发展态势

顾名思义,多用途小型钻铣床的意思就是把小型钻床和小型铣床结合起来,是组合机床能够把钻孔、铣平面和铣键槽的一些特种加工方法组合起来加工工件,从而获得所要求零件的几何形状、尺寸精度和表面质量。机床的作业主要是用来加工一些机器部件的设备。在一般普通的机械零件的制造中,组合式机床的使用大概占机械加工行业中所有技术加工装备的总台数的60%—80% 。钻铣床是一种同时具备钻床和铣床两种功能的综合型组合式铣床,其设计原理主要是根据钻床的主要特点来设计的,除了可以实现钻孔扩孔、铰孔外,还具有铣床的铣削和镗削等多项作用。它主要是由电动机、底盘、滑套、导向套、工作台(支撑工件)、丝锥固定套、皮带轮、轴承套等结合零件组成。

我国是当今世界上机床产量最多的国家,其中包括山东滕州,辽宁沈阳,中国台湾,浙江杭州等地方,不同的生产产地所生产的机床都是不同的,即便是这样,我国生产的机床在国际市场的竞争中还是处于较低的水平;虽然在国内的市场也面临着严峻的形势,一个方面是国内市场对各类机床产品的使用都有严格的需求,而另外一方面则是国外的机床产品充斥国内市场,使国产的机床滞销积压。在90年代的,国外生产的机床在国内市场的占有率仅达到15%左右,但是到了95年代却已达到了77%,这种现象使我国小型式组合机床的自主发展受到了严重影响。

参考文献

[1]濮良贵,纪名刚主编.机械设计.第4版.北京:高等教育出版社.

[2]郭克希,王建国.机械制图.第7版.北京:机械工业出版社,2006.8.

[3]左健民.液压与气压传动.第4版.北京:机械工业出版社,2007.5.

[4]王伯平主编.互换性与测量技术基础.第2版.北京:机械工业出版社,2008.12.

[5]刘鸿文主编.材料力学.第4版.北京:高等教育出版社,2004.

[6]于永泗,齐民.机械工程材料.大连:大连理工大学出版社,2007.2.

[7] 李云主编.《机械制造及设备指导手册》[M].  北京:机械工业出版社,1997.8

[8] 哈尔滨工业大学编.《机械制造工艺设计手册》[M].哈尔滨工业大学出版社,1981年5月

[9] 上海市金属技术协会编.《金属切削手册》[M].上海科学技术出版社,1994.4年

[10] 东北重型机械学院,洛阳工学院.第一汽车制造厂职工大学编写,《机床夹具设计手册》第

[11] IF TOMM International Micro mechanism Symposium [M]. Tokyo Institute of Thechnology.to-kyo.June 1-3.1993.

[12] Robert J.Schilling.Fundamentals of Robotics-Analysis and Control[M]. New Jersey: Prentice Hall.1990.

[13] B.D.Choat.Jips. Tools and Fixtures Design[M].The Institution of Production Engineers.1972.


内容简介:
中国地质大学长城学院 本 科 毕 业 设 计 题目 多用途小型钻铣床设计 系 别 工程技术系 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 王硕 学 号 05211611 指导教师 于建波 职 称 高级工程师 2015 年 03 月 20 日 nts 摘 要 本次设计的主题主要是通过对通用部件为基础的研究,在配上根据被需要加工的工件的特定的形状和特定的加工工艺,从而来确定的专用的部件等部分组成的专业型组合式机床。 多用途小型钻铣床主要由动力部分,底座部分,进给部分以及工作台部分组成,然后通过对原始数据的分析,对有关数据的计算,以及对设计方案的论证,完成对多用途小型钻铣床的总体设计。 通过目前我们学习到的机械 只是和组合钻铣床的技术掌握。在目前科技允许的情况下,能够做到把小型钻床和铣床结合起来,做到工序集中,多工位同时运行加工的多用途小型钻铣床,使之具有设计制造周期短,劳动强度低,操作简单、安全低成本,高效率的优点,能够在大批量生产中得到广泛应用,从而可以组成一条完整的生产线,该机床可以适用于多种环境,可以具有能耗低,成本小,噪声小的特点。 关键词 : 多用途小型钻铣床; 组合机床; 高效率; 低成本 nts ABSTRACT This design mainly studies the common components based on design process, and according to the specific shape and the workpiece in the line of sight, and determine the special professional tools and parts. Multi purpose small milling is mainly composed of a power part, the base part, part material and the work table, and then through the analysis of the original data, the calculation of the relevant data, and it is proved that the design scheme, completed the overall design of multi-purpose small drilling and milling machine. Through the grasp of our mechanical and combination of drilling milling technology. In the current technology allows it, can do small drilling and milling machine combined, the process of doing so, multiple operation processing at the same time, a small multi function drilling and milling machine, it has the design and manufacturing cycle is short, low labor intensity, simple operation, safety, low cost, high efficiency, and can be widely used in mass production, and can form a complete production line, the machine can be used in various environments, the advantages of low energy consumption, can have low cost, low noise characteristics. Key words:Versatile small milling machine; combination machine; high efficiency; low cost. nts 目 录 1、 绪论 . 1 1.1 多用途小型钻铣床的加工产业现状和发展态势 . 1 2、 多用途小型钻铣床的组成、特点及设计 . 2 2.1 多用途小型钻铣机床的 分类及基本配置型式 . 2 2.2 多用途小型钻铣床的组成以及特点 . 3 2.3 多用途小型钻铣床的总体结构方案设计 . 3 2.4 小型钻铣组合式机床的设计方法 . 4 2.5 小型钻铣床和其他组合式机床的工艺范围及加工精度 . 5 3、 动力系统的设计 . 5 3.1 主轴箱的设计 . 5 3.1.1 主轴箱的主要简介 . 5 3.2 主轴箱的设计 . 6 3.2.1 电动机选取 . 6 3.2.2 转速初定 . 6 3.2.3 带轮计算 . 7 4、 机械系统设计 . 10 4.1 参数计算 . 10 4.1.1 切削力 . 10 4.1.2 切削功率的计算 . 11 4.2 工作台外形概述以及尺寸和对重量估算 . 13 4.2.1 机床基础作用 . 13 4.2.2 机床类型 . 13 4.3 机床导轨 . 14 4.3.1 X方向工作台尺寸确定 . 14 4.3.2 Y方向工作台尺寸的确定 . 14 4.3.3 重量估算 . 15 4.4 滚动导轨参数确定 . 15 总 结 . 19 参考文献 . 20 致 谢 . 21 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 1 1、绪论 1.1 多用途小型钻铣床的加工产业现状和发展态势 顾名思义,多用途小型钻铣床的意思就 是 把小型钻床和小型铣床结合起来,是组合机床能够把钻孔、铣平面和铣键槽的一些 特种加 工方法 组合起来 加工工件, 从而 获得所要求 零件 的几何形状、尺寸精度和表面质量 。 机床 的作业主要 是 用来 加工 一些 机器 部件的设备。 在 一般 普通的机械零件的制造 中, 组合式机床的使用大概 占机械 加工 行业 中 所有技术 加工 装备 的 总台数的 60% 80% 。 钻铣床是一种同时具备钻床和铣床两种功能的综合型组合式铣床,其设计原理主要是根据钻床的主要特点来设计的,除了可以实现钻孔扩孔、铰孔外,还具有铣床的铣削和镗削等多项作用。它主要是由电动机、底盘、滑套、导向套、工作台(支撑工件)、丝锥固定套、皮带轮、轴承套等结合零件组成。 我国是当今世界上 机床产量最多的国家 ,其中包括山东滕州,辽宁沈阳,中国台湾,浙江杭州等地方,不同的生产产地所生产的机床都是不同的,即便是这样,我国生产的机床在国际市场的竞争中还是处于较低的水平;虽然在国内的市场也面临着严峻的形势,一个方面是国内市场对各类机床产品的使用都有严格的需求,而另外一方面则是国外的机床产品充斥国内市场,使国产的机床滞销积压。在 90 年代的,国外生产的机床在国内市场的占有率仅达到 15%左右,但是到了 95 年代却已达到了 77%,这种现象使我国小型式组合机床的自主发展受到了严重影响。 造成 这种现象的 发生 ,除了 在 经营上、产品质量上和促销手段上 出现的 原因外, 另一个主要的原因是我国生产的机床品种、性能和结构 都 不够先进, 而 新产品 (包括 基础型、 改 变型和专用机床 )的开发周期长,从而不能 够 及时针对用户的需求 来 提供 令人 满意的产品 。 具体地 来 说,这个问题反映在下列五个方面: (1)目前, 我国 的大部分 机床 生产 厂 家 开发 基础 型产品的周期约为 15 18个月,其中设计时间 就大 约 需要 5 8个月,占总周期的 40%左右。而国外一些先进机床 生产 厂 对此 同类基型产品的开发周期为 6 9个月,其中设计 的时间 约 1.5 2个月,只占 25%。 从而得出的结论说明无论 我国 产品开发的总周期还是设计所占的时间比例均与国外先进水平 存在 很大的差距。 (2) 由于科学技术落后,使得 我国工厂缺乏设计 所需 的科学分析工具 (如分析和评价软件、整机结构有限元分析方法以及机床性能测试装置等 ), 从而 自行开发的新产品大多基于 原有 直观经验和类比设计, 使 设计一次 性 成功的 几率 降低,往往需要反复 实验 才能定型,从而 就 可能错过新产品推向市场的良机。 (3) 一些 用户根据使用需要,在订货时往往提出一些特殊要求,甚至 有些客户 在产品即将投产时 又 临时提出一些要求,这就需要 工作人员迅速根据要求 变 更 设计和修改相应的图纸 及技术文件。在国外,这 些 修改工作在计算机的辅助下一般仅需数天 到 一周 的时间 ,而在我国机床厂用手工 操作修改 就至少需 要 1 2个月 的时间 , 并且 由于这些图纸 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 2 和文件涉及多个部门,常会出现漏改和失误的现象 发生 , 从而 影响了产品的质量和交货期。 (4) 现在我国工厂设计和 操作 人员中青年占 大 多数,他们的专业知识和实际经验不足 ,但 又担负着开发的重任 ,所以压力可想而知。 (5)由于长期 发张 形成的设计、工艺和制造部门 的 分立,缺乏 部门之间 有效的协同 与开发的模式, 使之 不能从制订 机床 方案 的 开始就融入各方面的意见, 所以就 造成 了 产品的反复 修改, 直至 延长了开发的周期。 因此为了开始了此次课题设计。 2、 多用途小型钻铣床的组成、特点及设计 2.1 多用途小型钻铣机床的分类及基本配置型式 多用途小型钻铣机床就是一种组合式机床,把立式钻床和立式铣床有效的组合在一起,使之能够发挥更大的作用。通常情况下,组合式机床一般分为大型组合式机床和小型组合式机床两大类,这两类不仅在体积和运转的功率上有大小之别,而且还在结构组成上和配置型式等方面也有很大的差异。根据设计题目“多用途小型钻铣床”的要求,我们这里主要运用的小型组合式机床的配置形式。下面来介绍一下组合 式机床的配置形式: 组合式机床的配置型式可以分为三大类: 一、具有平台的固定式夹具的工位组合式机床 这一类组合式机床的夹具和机床的工作台都是固定不动的,通过动力滑台的运动来实现进给运动,然后使得滑台上的动力箱实现切削主运动。这一类机床的配置型式有以下几种: 1、卧式组合式机床(动力箱是水平安装的); 2、立式组合式机床(动力箱是垂直安装的); 3、倾斜式组合式机床(动力箱是倾斜安装的); 4、复合式组合式机床(动力箱具有上述两种或两种以上的安装状态的机床)。 二、具有移动式夹具的(多工位)组合式机床 这一类 组合式机床的夹具一般都安装在通过直线移动的工作台或通过回转运动的工作台上,并且能按照一定的节拍做间歇移动或间歇转动,使得工位得到转换。这类机床的配置型式常见的主要有以下四种: 1、具有移动的工作平台的组合机床; 2、具有回转的工作平台的组合机床; 3、鼓轮式组合机床; nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 3 4、中央立柱式组合机床。 三、转塔主轴箱式组合机床 转塔主轴箱式组合机床,这一类机床主要分为两类:单轴转塔动力头式组合机床和多轴转塔动力头式组合机床。这一类机床的配置型式有以下两种: 1、转塔式组合机床的主轴箱只能实现切削运动,被加工零件安装 固定在滑台上,由滑台来实现工件的进给运动。 2、转塔式机床的主轴箱一般都安装在滑台上,转塔式机床的主轴箱既实现机床的切削主运动又实现进给运动。 2.2 多用途小型钻铣床的组成以及特点 多用途小型钻铣床是针对被加工零件的特点及加工工艺要求,按照高度集中工序的原则设计的一种高效率、低成本的专用组合式机床。组合式机床的各个部件都是具有一定独立功能性的部件,并且大都已经形成系统化、标准化、和通用化的通用部件。 组合机床相比于其它机床具有以下几点特点: ( 1)主要具有铣;钻;镗;磨;攻丝等多种切削功能,也用于棱体类零件 和杂件的孔面加工。 ( 2)生产率高。因为工序集中,操作灵活,可以运用多轴面进行加工。 ( 3)加工精度比较稳定。因为工序是固定的,可选用较为成熟的通用部件、精密夹具来保证加工精度的一致性; ( 4)因为机床所具有的通用化、系列化、标准化程度高,所以研制周期变短,便于机床设计、制造和日常的使用维护,且成本低。 ( 5)半自动化程度高,可有效降低工人的劳动强度; ( 6)配置灵活。因为结构组合化。可按固定工件或工序的要求,使用大量通用部件和少量专用部件组成各种类型的组合机床或者自动线,机床易于改装,产品或工艺变化时,通 用部件一般还可以重复利用。 因此组合式机床适宜用于加工箱体类额零件。根据组合机床完成工艺的一些限制及组合机床的各种工艺方法能达到的加工精度、表面粗糙度及技术要求,可以确定用组合机床来钻 EQY-112-90汽车减速箱后面孔系的六个孔是经济合理的。 2.3 多用途小型钻铣床的总体结构方案设计 此次多用途小型钻铣床的方案设计主要包括功能设计、结构设计和性能设计等几个方面。 功能设计,即 为 在调研分析,确定了所设计 的多用途组合式 机床的工作参数(运动、动力 以及外形 尺寸)之后,通过功能 分析 ,创新出或 者是 类比出可以实现加工 所 要求的各种总体布局 的 方案。创新设计,主要通过对 组合式机床 运动功能 过程 的分解 以及合成来确定其布局 的 方案,这对于设计加工 具有特殊要求的 特定零件的 一些 专用机床较nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 4 为有效。而 所谓的 变型设计或 者 类比设计主要通过查询比较确定 可以 参照的机床布局 的方案,大量用于设计一般的通用性机床 需要 。 结构设计是在总体布局 的 方案基本确定后,对机械结构件进行主要形状和尺寸的设计 和加工 ,这同样有类比和 创新 设计 的 两类。类比设计是建立在成组技术和模块化技术的基础上,采用参数化设计 的 方法来实现。而创成式 的 设计主要是按照设计人员的意志,通过对基础模块 的 一些 实体进行拼装、重迭等操作来实现 这一规程的 。 性能设计是根据机床的总体性能要求对运动 过程中所产生的 误差、精度和刚度等 一些部分 进行设计分配,并综合应用有限元法、边界元法、分布参数法等方法快速计算 ,然后 比较各种可能方案的优劣 ,从而确定有效可行的方案 。 2.4 小型钻铣组合式机床的设计方法 (1).优化设计:这种设计是指在能满足客户需求的功能条件下使产品的结构做到最合理,用料消耗做到最少,成本做到最低,同时,工作性能还要最好。这种设计所采用的方法是以数学最优化的原理为基础下,在能满足各种约束条件的前提下 ,能过做到合理性选择设计的变量数值,以此来获得在一定意义上可以达到最佳的方案和最完美的设计方法,一般都采用计算机处理。 (2).可靠性设计:这种设计是指在产品或系统规定的时间内,按照客户给定的条件,使工件产品或系统的运行处于“最完满的状态”,即无故障或故障率低的情况出现,失效率也非常的低,可靠性非常高。做到这样的一般采用的方法是:必须做到明确可靠性要求,确立可靠性的指标,然后进行可靠性分配,从而减轻部件或者系统的负荷,必须要做到安全、谨慎的使用。进行应力分析时,必须使零部件的变动应力变得最小,做成简化结构使 达到组合化技术、标准化技术以及利用成熟的技术,适当的冗余设计(如安全因数、保鲜期等),还可以通过利用预测方法(机床的可靠性、维修性、故障性),从而进行可靠性试验、审查设计。 (3).设计决策方法:这种方法是指在工件设计、数据计算、工件评价选择的过程中,能顾做到正确的使用的决策方法,以求得问题的解决合理性和系统运行的最优化。一般采用的方法有:直接决策法,确定性和非确定性决策法,风险决策法,决策树,培欣决策法,试验决策法,多目标决策法等一系列的方法。 (4).三化设计(包括系列、通用、标准化):这种设计是指着眼 于开发通用性,多功能和高性能的产品来满足各种用户的需求。这种设计主要采用的方法就是开发一些系列产品内部的零、部件设计的通用化等部分,把单个产品的设计改变为系列产品的设计,从而提高产品标准化的程度。 (5).成组技术:这种技术是指在多品种生产中能够做到统一的、标准化的零件的结构(尺寸、材料要素等),从而减少零件和一些部件的数量,还可以扩大增加能够重复的使用已有的设计的成果,可以有效的减少设计人员的重复性劳动,以及工件工艺设计和制造的重复性劳动,还可以缩短工件生产周期,降低工件生产成本。这种设计所采用的方法是利 用相似性的原理,对那些实现多品种生产的零件和一些部件进行简化,统一化,标准化,建立设计和加工工艺的指导资料。从而能够规范的形成加工工艺的数据nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 5 库、工件图形库,这些都为以后组织成组生产、社会化协作生产、柔性自动化打下基础。 (6).模块化设计:这种设计是以通用性、标准性的组件和部件为模块,通过组合,形成积木化,从而能够组成功能不同的多品种产品,可以满足客户的特定需求,还能最大限度的缩短设计周期,降低加工成本。这种设计系统是是促进模块通用化,扩大模块的使用,以此来改变传统以产品为单位的设计制造系统。 (7).面向 制造(和工件装配)的设计:这种设计方法是在保证被加工产品的功能和性能的前提下,从考虑毛坯的组成、加工如何能够提高生产率,加工的安全性,工件质量的稳定性,加工的低成本,有效的减轻劳动强度,改善制造环境的方法。孔系直径是一个方面变化,做到孔端尽可能的不加工,可以使用通用机床和通用刀具,以防止细长、薄壁件的出现,考虑到刀具的进、退,来明确加工基面,来减少手工劳动,做到遵守已有的各种标准。 2.5 小型钻铣床和其他组合式机床的工艺范围及加工精度 组合式机床可完成的工艺有钻孔、扩孔、镗孔、铰孔、攻丝、倒角、钻深孔、且槽 ,还能做到铣平面、刮平面、车平面、车端面等各方面工作。随着综合技术的发展,组合式机床可完成的工艺范围也在不断扩大,除了上述工艺外,有的组合式机床还可完成车外圆、车锥面、车弧面、车削内外的螺纹、钻滚压孔、拉削内外的圆柱面和平面,以及工件的磨削、抛光、珩磨等,甚至有的组合式还可以进行工件冲压、工件的焊接、热处理、装配、自动测量和检查工件等。 现阶段下,在小型钻铣组合式机床上加工大平面的平面度已达到 1m长,误差在0.020.04mm 之间。粗糙度可以达到 aR 0.40.8 m ;钻孔的孔径精度达到 5H 6H ;钻孔的圆度和圆柱度的精度可以达到 0.00150.055;一些定位销的孔的中心距精度也可达到0.013mm;一般孔位的精度可以达到 0.020.025mm 之间;一些单向镗孔的同轴度可以达到 0.0050.01mm;一些双向镗孔的同轴精度可以达到 0.0150.02mm 之间;还有一些特种加工工艺的精度,精度可达到 0.0150.02mm,另外缸盖阀座 以及导管孔的同轴度也可以达到 0.00750.01mm 之间。 3、动力系统的设计 3.1、主轴箱的设计 3.1.1 主轴箱的主要简介 主轴箱是多用途小型钻铣组合式 机床 的重要的组成部件,主要是用于装备布置组合式机床工作的主轴及其传动零件的连接和相应的附加机构存在的。 主轴箱一般采用多级 齿轮 传动,通过一定的齿轮 传动系统 的带动,通过主轴箱内各个位置上的传动齿轮和 传动轴 的带动,最后把运动传递到主轴上,从而使主轴获得规定的转速和方向。 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 6 主轴箱的传动系统方面的设计,以及主轴箱各部件之间的加工工艺将直接影 响机床的性能优劣。 图 3-1.主轴箱的传动简图 3.2 主轴箱的设计 3.2.1 电动机选取 根据实际要求和功率的取值;故电动机选择: 550W 1400r/min 电机是四级电机 3.2.2 转速初定 根据要求主轴转速定为 5 级 转速分别为 560 980 1400 2100 3500 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 7 图 3-2.带轮的变速 3.2.3 带轮计算 图 3-3.带轮的结构简图 1. 设计功率 cP 的计算 PKP Ac 式中: AK 工况系数;自动钻床一般为空载启动取 AK =1.2 P 传递功率;取电动机额定功率 P =550W 计算出cP=660W。 2. 选择带型 根据cP=660W, 1n =1400 r/min, 根据 查机械设计 中的皮带规格手册,可以得出选用 Z型 V带。 3. 电机 带轮 的 直径 1dd 和 2dd 、中心距以及带长的计算 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 8 公式为: )1(1212 dd dnnd 传动比的公式: i= 1n / 2n 其中式子 中: 1dd 钻床主轴带轮直径; 2dd 钻床主轴带轮直径; 1n 小带轮的 转速 r/min; 2n 大袋轮的 转速 r/min; 滑动率;取 =0.010.02。 传动比的公式 : i= 1n / 2n .轴 带轮直径 80mm 电机 带轮直径 2.5X80X( 1 0.02) =196mm 取标准值 200mm 中心距:由于机器较小所以中心距取值较小。 中心距选定要求: )(2)(7.0 21021 dddd ddadd 初定 224mm 符合此要求。 带长计算: 带长计算公式: 02121004222addddaL ddddd Ld0=448+436.6+87.5=887.6mm 取标准 880mm 确定实际中心距 a。 公式: 200dd LLaa a 224+(880-887.6)/2 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 9 =220.2mm。 . 带轮计算: 轴 带轮直径 120mm 电机 带轮直径 1.5x120x( 1-0.02) =176.4mm 取标准值 175mm 带长 Ld0=2x224+463.15+97=1008.15mm 取标准值为 1000mm 中心距: 中心距取平均值 224mm 介于 1#和 2#带轮之间的关系 V 带取值 1000mm 中心距取平均值 224mm . 带轮计算: 电机 带轮直径 150mm 轴带 轮直径 1.0X150X(1-0.02)=147mm 取标准值 150mm 中心距:初定 280mm 带长 取平均值 Ld0=1111mm 取平均值为 1100mm 中心距: a294mm . 带轮计算: 轴 带轮直径 175mm 电机 带轮直径 0.7x175x( 1-0.02) =120.05mm 取标准值 120mm 中心距:初定 285mm 带长: Ld0=1131mm 取平均值为 1100mm 中心距: a=290mm 介于 3#和 4#带轮之间的关系: 带长取 1100mm 中心距取平均值 292mm . 带轮计算 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 10 轴带轮直径 200mm 电机带轮直径 0.4x200x( 1-0.02) =78.4mm 取标准值为 80mm 中心距:初定 285mm 带长取为 Ld0=1078mm 取平均值为 1100mm 中心距的平均值为 291mm .传动比的计算 在一般的皮带传动中,因滑动率不大( 0.010.02),故可以不考虑滑动率的大小。所以,两个五级塔轮从上到下的传动比为: i1=0.16; i2=0.47; i3=1; i4=2.14; i5=6.25 4. 验算带速 V 带速 V 的计算公式为: 100060 11 ndV d由以上确定的数值, 分别 代入可计算出带速 V 分别等于 5.86 sm/ ; 8.98 sm/ ;18.84 sm/ ; 13.19 sm/ ; 14.65 sm/ 。在 5 20 sm/ 范围之间,带速合适 4、机械系统设计 多用途小型钻铣床的 机械系统的设计 主要 内容包括: 机床 运动部件的惯性计算、 工件 传动及导向元件的设计、 数据 计算及 制造零件的 选用。 4.1 参数计算 4.1.1 切削力 1)、钻削力的计算公式为: 21P = FYXF KfdC FF (N) 其中,式中 FC 轴向力系数 ; d 钻孔直径 mm; f 钻削进给量 mm; 其中: FX , FY , FK 修正系数。 考虑到钻铣床不仅除了实现钻孔外,还具有扩孔 ,铰孔、攻丝纹和铣削、镗削等多项作用,所以工件材料以铁来设计,其中 d的最大孔 径为 14mm,铣槽的宽度为 10mm来 计算。通过查机械加工手册,可以得出 FC =304.11, FX =1, FY =0.8, FK =1 的固定值,进给量 f查得 0.180.22,其中取 f=0.20。 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 11 则有: 21P =304.1114 8.020.0 1 =1174.85(N) 2)、多用途小型钻铣床的铣削力的计算 zP adaapf 86.072.086.022 6.2281.9 其中铣削圆周力 式中 ea 铣削宽度 mm; fa 铣削深 度 mm; pa 每齿进给量 mm; d 铣刀直径 mm; Z 铣刀齿数 mm。 将数据带入公式可以求得 22P =123(N) 对于 机床的 铣削加工, 刀具 走刀 的 抗力与圆周铣削力相等,则 刀具 走刀 抗力 FP 123N。 4.1.2 切削功率的计算 1) . 切削扭矩: MyzMk kfdC MMM 0( NM) 通过 查机械加工手册 ,可知 : MC =0.117, Mz =2.0, My =0.8, Mk =1.0, 所以 , 切削扭矩 5166.00.120.04117.0 8.00.2 MK( NM) 2). 切削速度 的公式 : vvvyxpmvzvfaTkdCv 0 其中式中: T 刀具耐用度( min),查机械手册标准表,取 20min。 通过 查 机械加工手册 表, 可 知:vC=28.1, 25.0vz , 0vx, 55.0vy , m=0.125, 因此 将数据带入可以得出 , 2 2 5.662.0220141.2855.00125.025.0 v ( mmin) 3). 切削功率 的公式为 : nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 12 将数据带入可以得出下列式子: 2 8 5 2.0430 2 2 5.665 1 6 6.030 0 dMvP m( kW) 4).轴径的计算: 根据 金属切削 的 原理 可以得出 , 钻铣床的 主轴切削功率的计算公式为: 式中:fF 轴向切削力( N) f 每转进给量 (mm) n 主轴固定转速( r/min) kM 切削力矩( NM) 将 这些 数值代入公式中 可以 计算出功率mP=0.8KW 因为还有 轴承 的 传动效率( 根据手册可以 查得为 0.99)和 平键的 传动效率( 可以 查得为 0.98),所以可计算出钻床主轴要传递的功率 P 为: P=mP/(0.990.990.98)=0.83KW 由工况分析可知,在钻床的切削加工过程中,钻床主轴主要受到切削扭矩和轴向进给力的作用。轴向进给力是沿主轴轴向的,在主轴保持其与工作台的垂直度的情况下,轴向力作用产生的弯矩基本为零,可忽略不计。所以,钻床主轴为仅受转矩作用的轴类。查机械设计得钻床最小直径的计算公式如下: 3min npCd 选 C=110,计算出 dmin=9.3mm 根据以上的 计算结果可知,在满足 钻铣床 加工条件的情况下, 组合机 床 的 主轴最小直径不能小于 9.3mm,根据 组合式钻铣 床的主轴结构,现 选择机床的 直径为 30mm。 因为机床 传动 的 效率 可以得出 , 钻铣 床 的 主轴要传递的转矩 为: M=Mk/( 0.990.990.98) =0.54 NM 其主轴 扭转强度约束条件 为 : KWnMfnFP kfm 310)602601 0 0 0( nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 13 TTT WM 式中: T 轴的扭转应力( MPa) M 轴的传递转矩 (Nmm) WT 轴的抗扭截面模量( mm3) T 轴的许用扭转应力(aMP) 根据 机械设计 可以 得 出主轴 抗扭 的 截面 的 模量 WT的计算公式为: D dDdDbzdW T 16 )( 1141 式中: d1 键 的 内径( mm) b 键 的 齿宽 (mm) z 键的齿数 D 键的外径( mm) 把选择的平键 的基本参数代入公式中可计算出 WT=42.73 3mm ,所以可以 得 出钻 铣 床主轴的扭转应力 T =0.12aMP。 因为 T =35aMP, 可以得出 T T ,所以,轴满足强度要求。 4.2 工作台外形概述以及尺寸和对重量估算 4.2.1 机床基础作用 组合式机床的受到的全部载荷都是由其底座下面的底层所承受的,受组合式钻铣机床影响的哪个部分称为地基,机床向地基传递基本载荷的结构就是机床的基础,机床的基础都是应该具有足够的强度、刚度和稳定性的,并可以满足机床控制振动的要求,以此来确保机床良好的运转。 主要作用为: 1.承受机床的负荷并吸收机床工作时的振动,从而能够有效的保持机床的精度和使用寿命。 2.可以提高 组合机床的床身和支撑立柱等大件的刚度。 3.增加组合钻铣机床的系统的动刚度,消减和隔离所受外界振动的影响。 4.还需要保证各分离器部件之间的相对位置的精度;如落地式、坑式等重型机床。 4.2.2 机床类型 组合式机床按其大小、重量可以划分为: nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 14 中、小型机床 单机重量大概是 10tf 大型机床 单机重量大概是 1030 tf 重型机床 单机重量大概是 30100 tf 超重型机床 单机重量大概是 100 tf 我们现所设计的是小型机床,一般都广泛应用于小型工件 的加工。 4.3 机床导轨 机床的导轨的要求应满足:( 1)精度高,使用寿命长,刚度及承载能力比较大;( 2)摩擦阻力小,平台运动平稳,组装结构简单,便于工件的加工、装配和调整,还要做到维修成本低。 因此次所设计的机床主要是用于小型个体户的机械加工,不是大型工厂所需要的设备,故此次选用的是滑动导轨。因滑动导轨的构成结构简单,制造起来比较,比较容易进行维护,而且成本比较低,使用的寿命长,其中粘结的塑料复合导轨板造成磨损后还可以更换,还可以广泛应用于普通机床进给运动的导轨。 机床的导轨截面形式: 1.矩形导轨(其中包 括: 1)宽式组合; 2)窄式组合;两个方面) 2.双三角型导轨; 3.矩形和三角型导轨; 4.矩形和燕尾型组合; 5.燕尾型导轨; 6.凸 V型和燕尾型导轨的组合; 7.双 V型对顶组合; 8.双圆柱式导轨; 9.双圆柱式与矩形的导轨结合; 综合各种导轨的性能、以及导轨的实际应用、组成结构和美观程度,此次设计我选用了燕尾导轨,其应用情况具体如下: 由于作用于固定部件高度的尺寸受限的场合限制,如车床横滑的座台溜板导轨,和刀架式导轨。 4.3.1 X 方向工作台尺寸确定 拖板尺寸公式 =长宽高 =250mm135mm50mm 其中上导轨为 X方向 可以取动导轨长度: l 240mm 其中动导轨行程: l 220mm 所以可以算出支承导轨长度: L l l 460mm 同时可以算出保持器长度: Gl l l /2 350mm 4.3.2 Y 方向工作台尺寸的确定 nts中国地质大学长城学院 2015 届毕业设计 15 拖板尺寸公式 =长宽高 =110mm120mm45mm 其中下导轨 为 Y方向 可以取动导轨长度: l 100mm 已知,动导轨行程: l 80mm 其中支承导轨的长度为 L l l 180mm 可以算出保持器长度为 Gl l l /2 140mm 4.3.3 重量估算 根据实际要求可知以下数据: ( 1)上拖板重量: 1W 200805010-37.810-2=80.0(N) ( 2)下拖板重量: 2W 450220810-37.810-3=79.20(N) ( 3) X方向导轨重量: 2(460 140)30207.810-210-356.16(N) ( 4) Y方向动导轨重量 : (350+140)30207.810-210-322.93(N) ( 5)夹具及工件重量:约 180N。 所以 X工作台的运动部分的重量为 XG (1) (3)/2 (5) 80 56.16/2 180 288.08(N) 工作台运动部分总重量 为: YG (1) (2) (3) (4) (5) 80 79.20 56.16 22.93 180=418.29(N) 4.4 滚动导轨参数确定 机床工作台的滚动 导轨系统的设计,是为了控制固定平台元件和移动平台元件之间最大的接触面积,这样的设计不但能提高机床系统
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