文档包括:
说明书一份，35页。18800字。
任务书一份。
开题报告一份。
外文翻译一份。
图纸共8张，如下所示
A0-主轴箱总体设计图.dwg
A0-机床尺寸联系图.dwg
A0-箱体零件图.dwg
A1-主轴新零件图.dwg
A2-加工零件工序图.dwg
A2-加工零件示意图.dwg
A2-小皮带轮.dwg
A2-零件图.dwg
目 录
1 引言 1
1.1组合机床的概念 1
1.2组合机床的发展历史 2
1.3加工对象及用途 3
1.4组合机床的组成 3
1.5组合机床通用部件分类 5
1.6组合机床的特点和分类 5
2 本设计主要研究内容及加工方案的制定 7
2.1原始数据的介绍 7
2.2主轴箱的总体设计方案 7
2.3加工方案制定 8
2.4选择切削余量 8
2.5确定刀具 10
2.6确定夹具 10
3 “三图一卡”的编制 11
3.1 被加工零件图 11
3.2被加工零件工序图 12
3.3被加工零件示意图 17
3.5机床尺寸联系图 20
4 组合机床主轴箱设计 22
4.1主轴箱的用途、分类及组成 22
4.2主轴结构形式的选择 22
4.3主轴箱的动力计算及动力箱的选择 22
4.4传动系统的设计与计算 23
4.5主轴箱轮廓尺寸及其相关系数 25
4.6强度校核 25
结束语 32
致谢 33
参考文献 34
切削加工性通常从以下几个方面来定义：已切削部分的表面粗糙度，刀具的寿命，切削力和切削功率的需求以及切屑的控制。材料的切削加工性能不仅取决于其固有特性和微观结构，也取决于工艺参数的适当选择与控制。好的切削加工性指的是好的表面光洁度和完整性，长的刀具寿命，低切削力和功率需求。至于切屑控制，细长而卷曲的切屑，如果没有及时清理，就会在切削区缠绕，严重影响切削工序。
关键词 切削 金属 材料 加工
Title Manufacturing Engineering and
Technology—Machining
Abstract
Machinability is usually defined in terms of surface finish, tool life, force and power requirements, and chip control. Machinability of materials depends not only on their intrinsic properties and microstructure, but also on proper selection and control of process variables. Long and thin (stringy) cured chips, if not broken up, can severely interfere with the cutting operation by becoming entangled in the cutting zone.
Keywords Machinability Metals Materials Machining
1．本毕业设计（论文）课题应达到的目的：
通过本设计，使学生熟悉专用机床设计的一般过程，培养学生综合运用所学基础理论、专业知识和各项技能，着重培养设计、计算、分析问题和解决问题的能力，进而总结、归纳和获得合理结论，进行较为系统的工程训练，初步锻炼科研能力，提高论文撰写和技术表述能力，为实际工作奠定基础，达到人才培养的目的和要求。
2．本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：
原始数据
（1） 工件材质：ADC12
（2） 加工要求如图示；
设计要求：
（1）生产纲领：单班制年产5万台。
（2）根据总体设计所给参数进行主轴箱设计。
工作任务：
（1）查阅资料15篇以上，翻译外文资料不少于3000汉字，撰写文献综述和开题报告。
（2）完成机床主轴箱设计，绘制装配图1份（0号图纸）。
（3）完成主轴箱典型零件结构设计；绘制零件图不少于5张（图纸须用计算机绘制）。
（4）撰写设计计算说明书不少于1.5万字。
毕 业 设 计（论 文）任 务 书
3．对本毕业设计（论文）课题成果的要求〔包括毕业设计论文、图表、实物样品等〕：
毕业设计成果以图纸和说明书形式交卷。符合国家标准;说明书层次分明、论据可靠、技术正确、图标规范、语句通顺。
4．主要参考文献：
[1] 刘谋佶, 吕志咏, 丘成昊, 等. 边条翼与旋涡分离流[M]. 北京: 北京航空学院出版社, 1988.
[2] 傅惠民. 二项分布参数整体推断方法[J]. 北京： 航空学报，2000.
[3] 朱刚. 新型流体有限元法及叶轮机械正反混合问题[D]. 北京：清华大学，1996.
[4] 辛希孟. 信息技术与信息服务国际研讨会论文集：A集[C]. 北京：中国社会科学出版社，1994.
[5] 陈永康，李素循，李玉林. 高超声速流绕双椭球的实验研究[A]. 见：北京空气动力研究所编. 第九届高超声速气动力会议论文集[C]. 北京：北京空气动力研究所，1997.
[6] 孔祥福. FD-09风洞带地面板条件下的流场校测报告[R]. 北京空气动力研究所技术报告 BG7-270，北京：北京空气动力研究所，1989.
[7] 黎志华，黎志军. 反馈声抵消器[P]. 中国专利：ZL85100748，1986.
文 献 综 述
摘要 1P65F上箱体缸体粗镗孔专机主轴箱设计是在完成了大学的全部课程之后，进行的一次理论联系实际的综合运用，使我对专业知识、技能有了进一步的提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。主轴箱是机床的重要的部件，是用于布置机床工作主轴及其传动零件和相应的附加机构的。
关键词 数控技术 发展趋势 专机 主轴箱 箱体设计
数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备。世界各国信息产业、生物产业、航空、航天等国防工业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对市场的适应能力和竞争能力。大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径[1][2]。
数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，如数控机床等[3]。
1 数控技术及装备的发展趋势
随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，对国计民生的一些重要行业国防、汽车等的发展起着越来越重要的作用，这些行业装备数字化已是现代发展的大趋势，如：桥式三、五坐标高速数控龙门铣床、龙门移动式五座标AC摆角数控龙门铣床、龙门移动式三座标数控龙门铣床等[4] 。
1．1 高速化发展新趋势
目前高速加工中心进给速度最高可达80m/min，空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60000r/min。加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3小时，在普通铣床加工需8小时。
由于机构各组件分工的专业化，在专业主轴厂的开发下，主轴高速化日益普及。过去只用于汽车工业高速化的机种（每分钟1.5万转以上的机种），现在已成为必备的机械产品要件[5] 。
1．2 精密化加工发展新趋势
由于各组件加工的精密化，微米的误差已不是问题。以电脑辅助生产（CAM）系统的发展带动数控控制器的功能越来越多[6] 。
在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)。
1．3 高效能发展新趋势
对机床高速及精密化要求的提高导致了对加工工件制造速度的要求提高。同时，由于产品竞争激烈，产品生命周期快速缩短，模具的快速加工已成为缩短产品开发时间必须具备的条件。对制造速度的要求致使加工模具的机床朝着高效能专业化机种发展[7] 。
1．4 开放化发展新趋势
数控机床已逐渐发展成为系统化产品。现在可以用一台电脑控制一条生产线的作业，不但可缩短产品的开发时间，还可以提高产品的加工精度和产品质量。如前所述，开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性。美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和技术规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定[8] 。
1．5 复合化发展新趋势
产品外观曲线的复杂化致使模具加工技术必须不断升级，机床五轴加工、六轴加工已日益普及，机床加工的复合化已是不可避免的发展趋势。新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制[9] 。
2 1P65F上箱体缸体粗镗孔专机
江苏林海动力机械集团公司先后研制开发了排量从26ML到520ML的各种类型的二冲程、四冲程汽油机，卧式、立式、风冷、强制风冷、水冷、油冷及各种起动方式和用途的汽油发动机以及各类配套动力机械。主要产品有ATV、CUV等特种车辆；通用发动机及小型汽油发电机组、泵、油锯、风力灭火机、割灌机等小动力配套机械；摩托车及摩托车发动机等。企业积极引进技术和外资，先后与日本雅马哈发动机株式会社合资组建了江苏林海雅马哈摩托有限公司、泰州雅马哈动力有限公司两家合资企业，与澳门客商合资组建了江苏林海奔腾动力机械有限公司，与美国、欧洲等外商合资组建了江苏联海动力机械有限公司，此举不仅壮大了企业的力量，而且使产品的技术含量和质量水平得到较大提高。1P65F上箱体缸体粗镗孔机床是林海集团为了满足生产要求，自主研发的专机。它用来摩托车发动机活塞销孔的镗削，生产纲领：单班制5万台。摩托车发动机活塞销孔的镗削具有下列特点:1)孔公差要求严格;2)表面光洁度要求高:3)孔的几何形状要求较高;4)生产率较高。 本工序一般是在大量生产机床上进行的。通常采用三台机床:一台粗镗孔、一台精镗孔及一台切槽。不过,对于某些情况下的生产来说,分开在三台高效率的机床上加工的投资毕竟是不合算的。所以林海集团考虑到大批量生产，研发了专机。
3 主轴箱的作用
主轴箱是机床的重要的部件，是用于布置机床工作主轴及其传动零件和相应的附加机构的。主轴箱采用多级齿轮传动，通过一定的传动系统，经主轴箱内各个位置上的传动齿轮和传动轴，最后把运动传到主轴上，使主轴获得规定的转速和方向。主轴箱传动系统的设计，以及主轴箱各部件的加工工艺直接影响机床的性能
4 主轴箱箱体设计
4．1 箱体零件的功用与结构特点
箱体是机器的基础件,通过箱体零件将轴、轴承、齿轮等传动件按一定的相互关系连接成一个箱体,并实现预定的运动。因此，箱体的加工质量将直接影响机器的性能、精度和使用寿命。
箱体零件的结构一般比较复杂，呈封闭或半封闭形，且壁薄、不均匀。箱体上的加工部位多，尤其是各轴承孔，尺寸、形状和相互位置精度要求比较高[14]。
4．2 箱体零件的主要技术要求
箱体零件的主要加工面是轴孔和装配基面，它们的技术要求可概括为如下几方面。
（１） 孔径精度
轴孔是箱体上的重要表面，为保证轴的回转精度要求和支承刚度，轴孔必须与轴承有高的配合精度，常用公差等级为IT6～IT7。轴孔的圆度误差会造成轴的径向圆跳动，一般把轴孔的形状精度控制在尺寸公差范围内，要求严格的另行规定。
（２） 孔与孔的位置精度
同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴线垂直度误差，会使轴和轴承装配到箱体内出现歪斜，从而造成转轴的径向圆跳动和轴向窜动，加剧轴承的磨损。孔系之间的平行度误差，则会影响齿轮的啮合质量。一般同轴上各孔的同轴度约为最小孔尺寸公差的一半。
（３） 孔和平面的位置精度
轴孔与箱体装配基面一般都要规定平行度要求，精度较高的要在总装时用刮研来达到。为了减少刮研的工作量，一般都要规定轴孔与装配基面的平行度公差。
（４） 主要平面的精度
装配基面的平面度影响箱体与相联件的接触刚度，加工过程中作为定位基面则会影响主要孔的加工精度，因此要规定主要平面的平面度公差。．
（５） 表面粗糙度
重要孔和主要平面粗糙度会影响结合面的配合性质或接触刚度，一般要求主要轴孔表面粗糙度为Ｒa0.8～0.4μm，装配基面或定位基面为Ｒa0.8～3.2μm，其余各面为Ｒa1.6～12.5μm[15]。
4．3 箱体的材料及毛坯
箱体的材料一般采用灰铸铁，用砂型铸造制成毛坯。如此可适应箱体零件形状比较复杂的特点，并且具有良好的切削加工性和吸振性。机构小而负荷大的箱体可采用铸刚件，其成本将比灰铸铁件高出许多。一般的箱体铸件为消除内应力要进行一次时效处理，重要铸件要增加一次时效，以进一步提高箱体加工精度的稳定性。某些结构简单、制造周期紧的箱体也采用钢板焊接。用焊接箱体时要注意消除焊接应力。
5 总结
中国今后要加速发展数控机床产业，既要深入总结过往的经验教训，切实改善存在的问题，又要认真学习国外的先进经验，沿正确的道路前进。建议切实做好以下几点：中国厂多人众，极需正确的方针、政策对数控机床的发展进行有力的指引。应学习美、德、日经验，政府高度重视、正确决策、大力扶植。在方针政策上，应讲究科学精神、经济实效，以切实提高生产率、劳动生产率为原则。在方法上，深入用户，精通工艺，低中高档并举，学习日本，首先解决量大而广的中档数控机床，批量生产，占领市场，减少进口，扩大出口。在步骤措施上，必须使国产数控系统先进、可靠，狠抓产品质量与配套件过关，打好技术基础。近期重在打基础，建立信誉，扩大国产数控机床的国内市场份额，远期谋求赶超世界先进水平，大步走向世界市场；必须狠抓根本，坚持“以人为本”，加速提高人员素质、培养各种专家人才，从根本上改变目前低效、落後的状态。人是一切事业成败的根本，层层都要重视“培才、选才、用才”，建立学习型企业，树立企业文化，加速培育新人，培训在职人员，建立师徒相传制度，举办各种技术讲座、训练班和专题讨论会，甚至聘请外国专家、顾问等，尽力提高数控。
参 考 文 献
[1] 王永章. 机床的数字控制技术[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社，1995.
[2] 毕承恩, 丁乃健，等. 现代数控机床 [D]. 北京: 机械工业出版社，1991.
[3] 陆启健，周凯. SKY数控系统的发展战略研究[M]. 北京: 中国机械工程，1999.
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[6] 杨绫峰. 机床及夹具[M]. 北京:清华大学出版社,2005.
[7] 傅煜, 洪荣晶. 数控机床设计信息集成系统的开发[D]. 江苏: 南京工业大学,2008.
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[15] 徐嘉元. 机械加工工艺基础[M]. 北京:机械工业出版社,1996.
毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告
２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：
通过对上术的文献的了解，知道了数控机床的发展趋势，也知道了箱体的加工质量将直接影响机器的性能、精度和使用寿命。
要考虑箱体零件的复杂情况。确定原理方案，绘出简图。计算相关参数，再进行修改，完善。我准备采取以下步骤来开展我的课题：
1． 首先对所选的零件进行大概的分析。
2． 其次原理方案设计，根据所选的零件，经过综合讨论确定合理方案，制订三图一卡，熟悉相关软件。
3． 编制相关软件，计算相关结构参数，选择通用部件及标准件。
4． 对设计方案进行评价与修改，使之完善。
5． 完成总装图，绘制零件图。
毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告
指导教师意见：
1． 对“文献综述”的评语：
文献阐述了组合机床的总体设计，介绍了数控及技术装备的发展趋势，高速化发展趋势，精密化发展趋势及开放和复合化发展趋势。对主轴箱的作用和箱体零件的结构特点作了详细的描述。为接下来所进行的毕业设计打下了良好的基础。
2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：
1P65F上箱体缸体粗镗孔专机主轴箱设计，是江苏林海动力机械集团公司的设计课题，为提高生产效率需将1P65F上箱体缸体孔粗镗加工出，并能达到尺寸精度要求，表面粗糙度及形位公差要求。通过本课题的设计，能基本熟悉机床设计的全过程，能够对设计方案进行比较，会进行切削力的计算并由此确定机床功率，能根据加工要求能正确的选择进给量、切削速度、及切削用量，并能正确的进行计算。会根据相关参数正确的进行部件设计、结构设计、零件设计，了解关键零部件并能进行强度校核。并能根据零件所起的作用正确的选择零件材料及热处理，根据机床的加工性质设计出机床的动作要求。另外对加工、装配有一个新的认识，会正确的选择尺寸公差、形位公差及表面粗糙度。设计计算及查阅资料的工作量较大。如认真、独立完成整个设计过程对自己将是一个极大的锻炼，也为以后顺利的走上工作岗位打下一个坚实的基础。
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