皮套圈座多轴钻孔专机设计【全套CAD图纸+毕业答辩论文】

买文档就送全套 纸 扣扣交流 414951605 含全套 纸和论文 答辩精品 编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 题目： 皮套圈座多轴钻孔专机设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923176 学生姓名： 孙 文 华 指导教师： 尤丽华 （职称： 副教授 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日 无锡 太湖学院本科毕业设计（论文） 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 皮套圈座多轴钻孔专机设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 94 学 号： 0923176 作者姓名： 孙文华 2013 年 5 月 25 日 I 无锡 太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 1、 题目 皮套圈座多轴钻孔专机设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 无锡市江泰机械制造厂是一家专业从事外协件加工的企业，公司采用加工 中心加工纺织机械零件 工成本高，效率不高。因而，设计一台专机提高工作效率，降低生产成本，同时保证加工的质量。 传统机床只能对一种零件进行单刀，单轴，单工位，单面加工，生产效率低且加工精度不稳定。组合机床能够对一种或多种零件进行多刀、多轴、多工位、多面加工。从而有利于提高大批量生产的生产效率，提高加工精度的稳定性，节约资源。提高企业在业内的竞争力与生产效率。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 熟悉组合机床的构成，了解其工作进程，画出其联系尺寸总图； 熟练 了解多轴箱各个部件的名称及用途，画出多轴箱的结构图； 熟练掌握 液压滑台的结构，能画出液压滑台的结构图； 掌握 机床夹具的设计，能画出夹具的结构图； 能够熟练使用 三维软件。 、接受任务学生： 机械 94 班 姓名 孙文华 五、开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 签名 教 研 室 主 任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 12 日 要 随着自动化 应用的逐步提高 ， 组合机床越来越多的出现在 现代工厂中 ，组合机床是以通用部件为基础，配以工件特定外形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。它一般采用多轴，多刀，多工序，多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化合系列化，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，在大批量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。 本次设计为皮套圈座钻孔专用机床，同时完成 3 个孔的加工。 主要有以下几个方面： 据提供的零件图，通过相关材料分析制定可行性方案并拟定加工工艺规程； 2.“三图一卡”：工序图、加工示意图、尺寸联系图的绘制以及生产率计算卡的计算，根据要求设计图纸； 括动力系统、传动系统的制定，轴的设计，齿轮的设计，轴承的选择，润滑系统的制定； 括轴、齿轮； 关键词： 组 合机床；组合机床；三图一卡 in of on of of or It or or to to of of in is be to at to in 1. to of 2. : to of 3. of of of 4. 5. a V 目 录 摘 要 . . 录 . V 1 绪论 . 1 题的来源及意义 . 1 合机床及特点 . 1 内外该研究技术现状 . 1 2 组合机床总体方案设计 . 2 合机床的设计步骤 . 2 制工艺规程的原始资料 . 2 加工零件图一张 . 2 件机械加工工艺路线的拟定 . 4 序的加工余量及切削刀具的选择 . 4 削刀具的选择 . 5 合机床切削用量选择及计算 . 5 定机床的配置形式 . 7 三图”的编制 . 8 加工零件工序图 . 8 工示意图 . 8 床联系尺寸总图 . 10 3 左多轴箱的设计 . 13 动机的选择 . 13 制多轴箱设计原始依据图 . 13 定主轴结构型式及齿轮模数 . 13 轴箱传动系统设计 . 14 定传动路线 . 14 定传动轴位置及齿轮齿数 . 15 制传动系统图 . 16 制多轴箱总图 . 16 4 右多轴箱设计 . 21 动机的 选择 . 21 制多轴箱设计原始依据图 . 21 定主轴结构型式及齿轮模数 . 21 轴箱传动系统设计 . 22 定传动路线 . 22 定传动轴位置及齿轮齿数 . 23 绘制传动系统图 . 24 压滑台结构的设计 . 25 5 夹具的设计 . 26 位基准的选择 ： . 26 紧方案的确定 . 26 紧力的计算 . 26 位误差分析 . 26 合机床“一卡”的编制 . 27 6 结论 . 29 论 . 29 足之处及未来展望 . 29 致 谢 . 30 参考文献 ： . 31 X 套圈座多轴钻孔专机设计 1 1 绪论 题的来源及意义 无锡市江泰机械制造厂是一家专业从事外协件加工的企业，公司现采用加工 中心加 工纺织机械零件 装时间长，加工成本高，效率不高。因而需要设计一台专机达到提高工作效率，降低生产成本，同时保证加工质量的目的。 传统机床只能对一种零件进行单刀，单工位，单面，单轴加工，成产效率低而且加工精度不稳定，组合机床能够对一种或几种零件进行多刀、多面、多轴、多工位加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铣削磨削等工序，生产效率高，加工精度稳定。本课题针对皮套圈座设计专用多孔钻机，有利于提高大批量的生产效率，提高加工精度稳定性，节约资源。从而可以提高企业业内的竞争力与生产效率 1 合机床及特点 组合机床 是用按系列化标准设计的通用部件和被加工零件的形状及加工工艺要求设计的部件组成的高效率组合机床。 组合机床常用的通用部件有：床身、立柱、底座、动力箱、动力滑台、各种工艺切削头等。对于一些按顺序加工的多工位组合机床，还具有移动工作台或回转工作台。 根据工件加工的需要，用这些通用部件配以部分专用部件就可组成组合机床。当工件改变了，还是用这些通用部件，只将部分部件改装，又可以组成加工新工件的机床 4。 普通机床加工零件时，不仅工人劳动强度很大，效率也不高 ，而且不利于保证产品加工精度。组合机床是按高度工序集中原则设计的，即在一台机床上可以同时完成许多同一种工序或多种不同工序的加工，它可以同时用多个刀具进行切削，机床的辅助动作实现了自动化，结构比普通机床简单，提高了生产效率。 内外该研究技术现状 组合机床自 1911年在美国研制成功后便广泛应用于大批量生产的汽车工业中，并且随着汽车工业的发展而逐步完善。组合机床是根据被加工件的工艺要求，按照工序高度集中的原则而设计的，并以系列化 、标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件而组成的专用设备，并配以专用夹 具，采用多把刀具同时进行加工。 随着国家对世贸承诺的逐步实现，价格的竞争优势也逐渐减少，在机构件方面，厦工、临工、宜工、龙工纷纷采用组合机床对动臂、前车架、后车架，前后铰接架的孔系进行加工，零件一次装夹，多头同时加工，比通用机床单孔逐个加工，效率提高了 3 6 倍，而且避免了工件调头而产生的二次定位误差。运用组合机床加工结构件与通用机床相比各孔系坐标精度可以由 1高到 轴度 高到 0 08系平行度由 高到 且 所有精度均靠机床本身的装配精度保证，为提 高整车的质量奠定了基础。组合机床与通用机床组合生产线使适当的投资能迅速扩大生产规模，解决通用机床加工效率低，同一工序需要多台机床加工的难题。 无锡太湖学院学士学位论文 2 2 组合机床总体方案设计 合机床的设计步骤 拟定方案阶段 制定工艺方案，这是设计组合机床最重要一步，所以必须认真分析被加工零件图纸，全面了解其结构特点、加工部位、尺寸精度、定位、夹紧方式、工艺方法和加工过程所用的刀具、辅 具，切削用量等，分析总结后确定工艺方案； 确定机床配置形式及结构方案； 总体设计 在选好工艺方案并确定机床配置形式及结构方案的基础上，进行方案图纸设计：被加工零件工序图，加工示意图，机床尺寸联系图和生产率计算卡，统称“三图一卡”。 技术设计阶段 根据确定的工艺和结构方案，按照加工示意图和 机床联系尺寸图等展开部件设计，绘制夹具、主轴箱等的装配图。 工作设计阶段 绘制零件图； 编制机床说明书，制定机床精度检验、调整试车规范等相关验收标准。 制定工艺方案 组合机床是针对被加工零件的特点及工艺要求，按高度集中工序原则设计的一种高效率专用机床。组合机床方案制定的主要内容：经过分析比较，确定可行的加工方法确定工序间加工余量、选择合适的切削用量、相应的刀具结构，确定机床配置形式等。 制工艺规程的原始资料 加工零件图一张 皮圈架座是纺机卷绕机构中安装皮圈架的一个重要零件，材料为 度为 50析图纸可知，三个待加工孔之间的位置精度要求不是很高，而单个孔的尺寸精度和粗糙度要求比较高，分别为 12， 11+， 10+，粗糙度 为 外 12 孔的轴线和底面的平行度要求为 而 12 孔 的要求最高。 在本道工序前，底面已经过铣削加工，平面度为 个待加工孔为铸孔，毛坯上孔尺寸为： 皮套圈座多轴钻孔专机设计 3 图 套圈座零件三维图 图 套圈座机加工图 零件图上的技术要求： 材料为 零件硬度 50 生产纲领的计算 要求：批量生产 10000 件 /年，备品率 1%，废品率 2% )/% ) (1% ) (1( 年件 （ 式中： N：零件的年生产纲领（件 /年） Q：产品的年产量（台 /年） n：每台产品中，该零件的数量（件 /台） a%： 备品率 b%：废品率 无锡太湖学院学士学位论文 4 零件年生产纲领的计算： 年件年件 /50 0 0)/(10 3 02%)21(%)11(110 0 00 N 故该零件的生产属于大量生产。 件机械加工工艺路线的拟定 通过图纸的要求，对该零件进行加工工艺分析如下： 该零件为皮套圈座，材料为铸铝，其毛坯为铸造出来的，所以需要安排人 工时效，进行热处理以改善性材料性能和消除内应力。该工件的主要加工为钻孔，铰孔，考虑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，按照先粗后精，先主后次，先基面后其他，先面后孔的工序安排原则，生产效率要求制定初步的设计方案、零件加工的工艺过程，初步确定了工艺路线 5。 工艺规程的初步制定： 工序 0：热处理 工序 5：车底端面 工序 10：铣底端面 工序 15：加工底端两孔（钻，铰） 工序 20：钻孔，铰孔 工序 25：尺寸检验 工序 30：零件要求检验 对该工艺分析：先加工 下端面，然后再加工下端部两孔，再加工剩下的三个孔，这样就可以保证孔的位置精度，并且可以为后的加工提供定位基准；而且最大程度地采取了工序集中得原则，以便提高每一台机床的利用率，该规程经老师指导后将工艺路线制定为表2 表 2机械加工工艺规程 工序号 工步名称 工步名称 工艺设备 0 热处理 退火 退火设备 5 车底端面 以毛坯预留孔为粗基准，粗车下端面 车床 10 铣底端面 以达到零件所要平面度误差 铣床 15 钻孔 钻 7 的孔 钻床 20 铰孔 铰 7，达 7刀 25 钻孔 钻 10，达图要求 组合机床 30 钻 11，达图要求 铣铰刀具 35 钻 12，达图要求 40 终检 按图纸要求检验 序的加工余量及切削刀具的选择 加工余量的确定 钻孔加工不留余量一次加工完成。 皮套圈座多轴钻孔专机设计 5 削刀具的选择 刀具用厂方提供的硬质合金铣铰复合刀具。 合机床切削用量选择及计算 查 1表 6结合其它参数，确定主轴转速的确定 n=1000r f=r 切削力 F， 切削转矩 M，切削功率 P 的计算公式 由 1可知计算公式如下： （ p （ 740 （ 式中： F 切削轴向力（ N）； D 钻头直径（ f 每转进给量（ r）； T 切削转矩（ P 切削功率（ 切削深度（ v 切削速度（ m 零件的布氏硬度值，通常给出一个范围。 对于公式（ （ 最大 值，对于（ 最大值减去硬度偏差值的三分之一。 用直径 D=12硬质合金铣铰复合刀具钻 的孔，根据刀具直径和工件，刀具材料，查 1可知 : D=12 n=1000r f=r。 硬度 0 由公式 由公式 由公式 P 0 019 7 4 0 0 9 滑台每分钟进给量的计算 由 3 知 式中： n 主轴转速（ r f 主轴进给量（ r） 滑台每分钟进给量（ m f 无锡太湖学院学士学位论文 6 主轴直径的确定 由 1表 3能承受的转矩计算： 41)100( 式中： d 轴的直径（ M 轴所传递的转矩（ B 系数。 B 与扭矩角 有关，当为刚性主轴时， B=7.3 0 0( 取 d=20 用直径 D=10硬质合金铣铰复合刀具钻 19的孔，根据刀具直径和工件，刀具材料，查 1可知 : D=10 n=1000r f=r。 硬度 0 由公式 2 由公式 14 由公式 P 0 019 7 4 0 2 8 滑台每分钟进给量的计算 由 3 知 式中： n 主轴转速（ r f 主轴进给量（ r） 滑台每分钟进给量（ m i n/f 主轴直径的确定 由 1表 3能承受的转矩计算： 41)100( 式中： d 轴的直径（ M 轴所传递的转矩（ B 系数。 B 与扭矩角 有关，当为刚性主轴时， B=7.3 00( 取 d=20 用直径 D=11硬质合金铣铰复合刀具钻 19的孔，根据刀具直径和工件，皮套圈座多轴钻孔专机设计 7 刀具材料，查 1可知 : D=11 n=1000r f=r。 硬度 0 v= 公式 由公式 由公式 P 0 019 7 4 0 2 0 滑台每分钟进给量的计算 由 3 知 式中： n 主轴转速（ r f 主轴进给量（ r） 滑台每分钟进给量（ m i n/f 主轴直径的确定 由 1表 3能承受的 转矩计算： 41)100( 式中： d 轴的直径（ M 轴所传递的转矩（ B 系数。 B 与扭矩角 有关，当为刚性主轴时， B=7.3 0 0( 取 d=20定机床的配置形式 由前文中的工艺可知，可采取单面 或双面单工序配置形式，一次进给，不留余量，其配置形式如下： 图 面配置 无锡太湖学院学士学位论文 8 图 面配置 采用图 面配置可实现三个孔的位置精度与技术要求，但由于孔 12 与孔 10位置较为靠近，主轴的轴承须采用滚针轴承，无保持架的滚针轴承在使用过程中可靠性差，易发生抱轴、过热，稳定性能较差。同时，孔 12 的精度要求最高和相对底平面要有一定的平行度要求，则采用图 面配置。一面加工孔 12，另一面同时加工孔 10 与孔 11，故机床为单工位双面卧式组合机床 5 三图”的 编制 组合机床的三图的编制，也就是为皮套圈座钻孔进行设计，提供总体方案图样以及设计，为机床的设计提供依据。 加工零件工序图 由零件的工艺流程为基础来确定零件的工序图，图如下： 图 套圈座工序图 工示意图 轴外伸直径的确定 由“ ”可知，钻 12 孔的主轴直径选取为 20套圈座多轴钻孔专机设计 9 钻 11 孔的主轴直径选取为 20钻 10 孔的主轴直径选取 为 20查组合机床简明手册表 3用主轴的系列参数，又由于主轴为刚性主轴，则主轴参数如下： 表 2主轴尺寸参数 柄的选择 现有的铣铰刀为圆柱刀柄，三轴均采用 簧夹头直接装在主轴孔中，刚性好，加工零件精 度高。查阅资料，刀柄采用 列。 力部件工作循环及行程的确定 动力部件的工作循环是指：加工时动力部件从原始位置开始运动到加工终了位置又返回原始位置的动作过程。一般包括快速引进，工作进给，快速退回等动作。有时还有中间停止，多次往复进给，跳跃进给，死挡铁停留等特殊要求，这是根据具体的加工工艺需要确定的 。 由工艺方案可得到两个动力部件的工作循环均为： 快进 快退 工作进给长度 工L 的确定 图 作进给长度 21 工 其中 入长度，一般取 5 10加工孔长度（ 切出长度（ 钻孔 （ 直径 d （ 外伸长度 L（ 外伸部分的直径 d 外（ 10 20 115 32 11 20 115 32 12 20 115 32 无锡太湖学院学士学位论文 10 查 1表 3而确定切出长度 2L 钻 10 孔与 11 孔处的工作行程均为： 71219621 工钻 12 孔处的工作行程为： 工动力部件总行程的确定：取两头动力部件的前备量都为 10后备量左头为 58，右头为 55。则总行程都为 150 定联系尺寸 工件端面到双轴动 力箱端面的距离为： 115+60+7014件另一端面到单轴动力头端面的距离为： 115+60+它注意问题 加工示意图上应有足够的联系尺寸，并标注恰当。尤其是从多轴箱端面到刀尖的轴向尺寸应齐全，以 备检查行程和调整机床使用。图上应标注各主轴的切削用量及必要说明。 加工示意图应按加工终了状态绘制。 加工示意图上应有表示加工过程的工作循环图及各行程长度。 由上可知加工示意图如下： B T 3 0 - E R 2 0 - 0 6 0右钻削头箱端面快 进 4 5工 进 4 0快 退 8 5右头工作循环左头工作循环快 退 8 2工 进 3 7快 进 4 5左多轴箱端面图 套圈座加工示意图 床联系尺寸总图 机床联系尺寸总图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据，并按初步选定的主要通用部件以及确定的专用部件的总体结构而绘制的。是用来表示机床的配置型式，主要构成级各部件安装位置，相互联系，运动关 系和操作方位的总体布局图 1。 皮套圈座多轴钻孔专机设计 11 组合机床的动力部件是配置组合机床的基础。它主要包括用以实现刀具主轴旋转主运动的动力箱，各种工艺切削用头及实现进给运动的动力滑台。 具体动力部件的选择： 选择动力部件 机床已确定为单工位双面卧式组合机床，液压滑台实现工作进给运动，选用配套的动力头驱动主轴。 左多轴箱动力部件的选用： 切削左多轴箱 切削P 消耗于各主轴的切削功率的总和（ 多轴箱的传动效率，加工有色金属时取 虑到转速损失，采用驱动轴到主轴为降速传动。故动力箱 n 1000r/阅 1和 3等相关资料，选用不到合适的动力箱，经与导师商量，决 定亦自行设计。 右多轴箱动力部件的选用： 切削右多轴箱 切削P 消耗于各主轴的切削功率的总和（ 多轴 箱的传动效率，加工有色金属时取 虑到转速损失，采用驱动轴到主轴为降速传动。故动力箱 n 1000r/阅 1和 3等相关资料，选用不到合适的动力箱，经与导师商量，决定亦自行设计。 由于资料有限，没有找到合适的小型组合机床用 将在动力头设计的基础上自行设计 。 底座、工作台和夹具全部自行设计 机床总图的绘制 由于查找资料找不到合适的动力箱，则自行设计，把传 统的动力箱 轴箱安装在滑鞍上的结构；由于找不到适用于小型组合机床上的 压滑台，则亦不遵循传统的双面组合机床一边一滑台结构，创新使用“合二为一”思想，整体滑台，此方案又省略设计了中间底座，工作台直接安装在导轨上；参考 置，在两侧底座中间设置托盘，用以切屑和冷却液的收集。结合这些设计思想，可以在加工示意图的基础上绘制出机床联系总图 7 无锡太湖学院学士学位论文 12 图 床尺寸联系总图 皮套圈座多轴钻孔专机设计 13 3 左多轴箱的设计 动机的选择 多轴箱需要的驱动功率为： 动轴转速不小于 1000r/ 故选用 步转速为 1400r/ 制多轴箱设计原始依据图 由“三图”中初定的电机输入轴 O 和两