钻铣组合机床设计【5张CAD图纸+毕业答辩论文】
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摘要
本次毕业设计的题目是“液压半自动钻铣组合机床”。本组合机床要求能实现钻中心孔和铣两端面，能进行手动和自动控制，铣削头能作10mm的微调。本人的设计的主要内容是：进行了机床总体布局设计；对机床的进给和传动部分进行了设计；机床料架的夹紧方案的选取和设计；对机床液压系统进行了设计，绘制了液压原理图；最后根据液压图和系统的工作循环，设计了电气控制系统，并编制了PLC 程序图。
通过此设计，本机床完全能满足设计要求，与传统的机床相比，本机床具有自动化程度高，生产率高，精度高等优点。
关键词：组合机床；铣削头；工作循环；自动
Abstract
The topic of this graduation design is"The Hydraulic Pressure Module Machine Tool of Drilling & Milling".This module machine tool needs to be realized to drill the center bore and mill the ends of the axle.Also it can do with automatic control and by hand. The cutter head can move 10 mm forward or backward.The main contents of my design is: To proceed the total distribution in machine tool in machine design;To design the entering and moving parts of the module machine tool;To design the hydraulic of the machine tool and draw the hydraulic system principle diagram;finally according to the hydraulic diagram and the circulation of the work of the system system, design the electricity control system, and draw up PLC procedure diagram.
Passing this designs, this machine tool can satisfy completely the design requests. compared with traditional machine tool, this machine has the high degree automation and high precision, also the rate of production is high.
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
Key words: module machine tool； the cutter head ； work circulation ； automation
目 录
摘 要
Abstract
第一章 引 言
第二章 设计题目简介及总体方案确定6
2.1 题目简介6
2.1.1 设计题目6
2.1.2 题目简介6
2.1.3设计参数及性能要求6
2.1.4现场加工设备简介6
2.2机床设计方案确定7
2.3液压系统的设计原则和设计依据8
2.4组合机床及其自动线电气控制系统设计9
第三章 铣削用量的选择和铣削力的计算10
3.1加工工件简介10
3.2铣削用量选择及铣削力的计算10
3.3钻削用量选择及钻削力的计算12
第四章 料架的设计13
4.1料架的组成及其工作原理14
4.1.1 料架的组成14
4.1.2 料架的工作原理14
4.2 V型块的设计14
4.2.1 V型块外形尺寸确定14
4.2.2 V型块的夹紧力计算15
4.3左右螺旋丝杠的设计16
4.4变速器的设计20
4.4.1变速器传动比分配20
4.4.2变速器齿轮设计20
4.5轴的设计21
4.5.1丝杠螺杆轴的设计21
4.5.2单叶片摆动液压马达输出轴的设计22
第五章 液压系统的设计计算22
5.1动力滑台部分
5.1.1 动力和运动参数分析
5.1.2 工作负载分析
5.1.3 负载图和速度图的绘制24
5.1.4 液压缸主要参数确定25
5.2动力钻头部分29
5.2.1 动力和运动参数分析29
5.2.2 工作负载分析30
5.2.3 负载图和速度图的绘制31
5.2.4钻轴伸缩油缸的设计计算32
5.2.5钻轴伸缩油缸缸筒的设计计算32
5.3旋转油缸的设计计算33
第六章 传动部分的设计计算34
6.1电机的选择35
6.2主轴直径的选择35
6.3主轴箱传动齿轮的设计36
6.3.1动力运动参数分配36
6.3.2传动齿轮设计37
第七章 组合机床电气控制系统的设计44
7.1概述45
7.2组合机床液压电气回路及其控制系统的设计45
7.3机床加工总时间的确定46
参考文献48
致谢49
第一章 引言
对于培养工程技术人才的工科性大学来说，学生们的实践活动就显得非常重要。然而，四年的大学生活，我们基本是以书本上的理论学习为主，实习大都以参观为主，基本上没有什么自己动手操作的机会，所以，提高学生的实践动手能力和熟悉工程现场的能力是很必要的。而最后的毕业设计，是真正的理论与实践相结合，综合运用大学四年所学知识解决工程实际问题的过程。所以，我们要充分珍惜这难得的机会，努力提高自己，为以后的工作打下良好的基础。
- 内容简介：
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内蒙古科技大学毕业 实习调研报告 1 毕业设计是我们的最后学习阶段，是我们学习、研究和实践成果的全面总结，是我们的综合素质、工程实践能力与科研能力的全面检验。 本次实习的主要任务是：了解各种车轴的相关生产工艺过程，以及在其生产模式下的主要切削机床的用途、使用环境及工作条件，组合机床的基本结构和工作原理。 我们实习的地点为：北方重工锻造车间及火车轴生产车间，在这里，我们仔细地观看了火车轴 的具体生产过程，再现场并对师傅进行了仔细的询问，了解到了大量的关于设计的资料。 通过本次实习，我们了解到车轴的生产过程： 车轴毛坯 通过锻造形成，然后在矫直机上矫直。以后进入金属加工车间，在这里先用锯切机将毛坯锯头，接着用 吊车将毛坯放到铣床上铣两端面，然后便将车轴放到车床上钻定位孔。 以上生产工艺 ，我们发现铣端面和钻中心孔是分别进行的，这样既不方便，又造成了二次装卡形成的定位误差，效率低下。为此，我们特设计一种组合机床来满足一次加工的要求。 组合机床是由大量的通用部件和少量的专用部件组成的工序集中的高效率专用机床。它能够对一种（或几种）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、铣销、磨削及精加工等工序，生产效率高，加工精度稳定。 由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。 组合机床具有以下特点： （ 1） 组合机床上的通用部件和标准件约占全机的 70 80%，因而设计和制造的周期短、投资少、经济效果好。 （ 2） 组合机床采用多刀加工并且自动化程度高，不仅生产效率高 ，而且劳动强度低。 （ 3） 组合机床的通用部件都是经过长期的生产实践考验的，因而不但结nts内蒙古科技大学毕业 实习调研报告 2 构稳定， 工作可靠，而且使用和维修方便。 （ 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，因而加工质量稳定，对操作工人的技术要求不高。 （ 5） 组合机床便于产品更新，当改过加工对象时，其通用部件和标准件可以重复使用，而不必另行设计和制造。 （ 6） 用组合机床 易于联成组合机床自动线，以适应大规模生产需要。 最早的组合机床是 1911 年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修， 1953 年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确 定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。 二十世纪 70 年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。铣削平面的平面度可达 0.05 毫米 1000 毫米，表面粗糙度可低达 2.5 0.63 微米；镗孔精度可达IT7 6 级，孔距精度可达 O.03 O.02 微米。 专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。 为了使组合 机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。 组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。 组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔 、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用nts内蒙古科技大学毕业 实习调研报告 3 车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件 (如飞轮、汽车后桥半轴等 )的外圆和端面加工。 二十世纪 70 年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。铣削平面的平面度可达 0.05 毫米 1000 毫米，表面粗糙度可低达 2.5 0.63 微米；镗孔精度可达 IT76 级，孔距精度可达 O.03 O.02 微米。 专用机床是随着汽车工业的兴起而发展 起来的。在专用机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。 最早的组合机床是 1911 年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修， 1953 年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。 通用部 件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。主要有动力箱、切削头和动力滑台。 支承部件是用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。 输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件，主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等。 控制部件是用以控制机床的自动工作循环的部件，有液压站、电气柜和操纵台等。辅助部件有润滑 装置、冷却装置和排屑装置等。 nts内蒙古科技大学毕业 实习调研报告 4 为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。 全国解放以后，我国机床工业从无到有，从小到大，从装配到制造，从仿制到自行设计，从沿海到内地，从通机（通用机床）到专机（专用机床），从单机到配套，不断发展壮大。目前，我国机床工业体系已基本形成。许多工厂已试制和生产了数控车床，数控铣床，数控镗床以及自动换刀数控镗铣床等 机床品种。激光技术，静压技术，数显装置，电子计算机等也用于机床上。 组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。 在组合机床中，液压传动得到了越来越广泛的应用。 液压传动 相对于机械传动来说是一门新技术，如果从 17 世纪中叶帕斯卡提出静压传递原理， 18 世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，液压传动已有 200-300 年的历史了。近代液压传动在工业上的真正推广使用只是 20 世纪中叶以后的事，至 于它和微电子技术密切结合，得以在尽可能的空间内传递尽可能大的功率并加以精确控制，更是近 20 年内出现的新事物。 我国的液压工业开始于 20 世纪 50 年代，其产品最初应用于机床和锻压设备，后来应用于拖拉机和工程机械。自 1964 年从国外引进液压元件生产技术，同时自行设计液压产品以来，我国的液压元件生产已从低压到高压形成系列，并在各种机械设备上得到了广泛的应用。 之所以，液压传动如此受欢迎，是因为液压传动有很多的优点。 （ 1）在同等的体积下，液压装置能比电气装置产生更大的动力，因为液压系统中的压力可以比电枢磁场中的磁力 大出 30-40 倍。在同等功率的情况下，液压装置的体积小，重量轻，结构紧凑。液压马达的体积只有同等功率电动机的12%左右。 （ 2）液压装置工作比较平稳。由于重量轻，惯性小，反映快，液压装置易于实现快速启动，制动和频繁换向。 nts内蒙古科技大学毕业 实习调研报告 5 （ 3）液压装置能在大范围内实现无级调速 ，还可以在液压装置运行的过程中进行调速。 （ 4）液压传动容易实现自动化，因为它对液体的压力，流量或流动方向进行调节或控制，操作十分方便。 （ 5）液压装置容易实现过载保护。液压缸和液压马达都能在失速状态下工作而不会发热，这是电气装置和机械传动装置无法实 现的。液压件能自行润滑，使用寿命较长。 （ 6） 由于液压元件都实现了标准化，系列化和通用化，液压系统的设计，制造和使用都比较方便。液压元件的排列布置也具有较大的机动性。 （ 7）用液压传动来实现直线运动远比用机械传动简单。 凡事都具有两面性，作为经典传动的液压传动也不例外。它也有不少缺点： （ 1）液压传动不能保证严格的传动比，这是液压油的可压缩性和泄漏找造成的。 （ 2）液压传动在工作过程中常有较多的能量损失（摩檫损失，泄漏损失等），用作远距离传动时更是如此。 （ 3）液压传动对油温的变化比较敏感，它的工作稳定性很 易受温度的影响，因此它不宜在很高或很低的温度下工作。 （ 4）为了减少泄漏，液压元件在制造上的精度要求比较高， 因此它的造价较贵，而且对油液的污染比较敏感。 （ 5）液压传动
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