文档包括:
说明书一份，24页。8500字。
任务书一份。
开题报告一份。
外文翻译一份。
图纸共7张，如下所示
A0-主轴箱装配图.dwg
A0-总装配图.dwg
A1-多轴箱中间体加工图.dwg
A2-主轴箱体6孔加工示意图.dwg
A2-双面组合机床主轴.dwg
A2-双面组合机床加工示意.dwg
A3-主轴箱传动系统图.dwg
摘 要
在组合机床的设计中，主轴箱加工工艺是关键。“三图一卡”包括加工零件工序图,加工示意图, 机床总图,生产效率计算卡。其中加工零件工序图是表示一台组合机床对被加工零件应完成的工艺内容的示意图。它包括加工部位尺寸精度,表面粗糙度及技术要求等内容。加工示意图表明被加工零件在机床的加工过程,刀具,辅具的位置状况,工件与夹具,刀具等机床各零部件间的位置关系，以及机床的工作行程和工作循环等。机床总图表示机床各组成部件相互配合关系及各零件、部件、标准件、通用件等名称、代号、数量及运动关系。以及检验各部件的相对位置及尺寸之间联系是否满足加工要求，通用部件是否合适等内容。
关键词：组合机床、主轴箱 、“三图一卡”
Abstract
In transfer and unit machine design, the head stock processing craft is a key. "A three charts card" including processing components working procedure chart, processing schematic drawing，engine bed assembly drawing, production efficiency computation card. Processing components working procedure chart is expressed a aggre gate machine-tool to is processed the craft content schematic drawing which the components should complete. It including processing spot sizeprecision, content and so on surface roughness and specification. The processing schematic drawing indicated is processed the components in the engine bed processing process, the cutting tool, auxiliary position condition, work piece and jig, position relations engine bed various spare parts and so on between cutting tool, as well as engine bed power stroke and operating cycle and so on. The engine bed assembly drawing expressed the engine bed each composition part mutually coordinates the relations and various components, the part, the standard letter, General Work piece and so on the name, the code number, the quantity and the movement relations. Examines various parts between the relative position and the size relates whether satisfies the processing request, the general part is whether appropriate and so on the content.
Key words: transfer；unit machine Head stock； "a three charts card"
目 录
1 组合机床设计内容 1
1.1 组合机床的特点: 1
1 主要用于箱体其零件和杂件的孔面加工。 1
2 确定机床加工工艺 1
2.1工艺过程分析 1
2.2组合机床特点 2
3组合机床总体设计 2
3.1 影响总体布置的因素: 2
3.2 “三图一卡”的设计 3
3.2.1 被加工零件上序图 3
3.2.2 加工示意图 3
3.3选择刀具 4
3.3.1 确定切削用量 4
3.3.2 确定钻削力P，钻削扭距M， 钻削功率N 4
3.4导向结构的选择 4
3.5 确定主轴类型，尺寸外伸长度 4
4机床总图 5
4.1装配总图的设计步骤 5
4.2生产效率计算 6
4.2.1 理想生产率Q 6
4.2 .2 实际生产率Q1 6
5 传动系统图 8
5.1 拟定传动路线 8
5.2 验算 9
5.3主轴传动轴上齿轮强度效核 9
5.3.1确定公式内的各计算数值: 9
5.3.2设计计算 10
5.3.3几何尺寸计算 10
5.4 润滑系统齿轮的传动链的齿数、模数计算 10
6 主轴箱装配总图 11
6.1 总图的作用和内容 11
6.2总装图的技术要求 11
6.3总图中液压系统的设计 11
6.3.1动力滑台控制的液压原理图 11
6.3通用箱体零件 13
6.4通用主轴 13
6.5 通用传动轴 13
6.6通用齿轮和套 14
6.7根据以上的联系尺寸绘制主轴箱装面说图 14
6.7.1主轴箱中各轴的坐标计算 14
6.7.2轴承 14
6.7.3键的校核 15
参考文献 18
致 谢 19
课题名称 卧式组合机床设计
内容及任务
本课题是针对主轴箱体端面上6XΦ17钻孔削这一特定工序而设计的一台专用组合机床。
任务：
1 机床总图
机床总图表示各组成件的相互配件关系及各零件部件,标准件,通用件的名称,代号,数量和运动关系,以检验机床各部件的相对位置及尺寸之间的联系,是否满足加工要求,通用部件的选择是否适度,它是由主轴箱,夹具等专用部件为零件设计的依据
2 “三图一卡”的设置，“三图一卡”就是针对具体零件，在选定工艺和结构方案的基础上，进行组合机床总体方案图样文件设计。其内容包括：零件工序图、加工示意图、机床尺寸联系总图和生产率卡等。
3 加工示意图
（1）选择刀具
直径D=17mm.高速钢头硬度为HBS170-200的HT的零件上钻孔深40mm.
（2）导向结构的选择
组合机床加工孔时,除采用刚性主轴加工方法外,零件上孔的位置精度主要靠刀具的导向装置来保证的,在组合机床上使用钻头等校准刀具时,通常采用可以调节轴向尺寸的接轩和尖头等中间工具安装在主轴孔中.
（3）确定主轴类型，尺寸外伸长度
主轴类型主要依据工艺方法和刀杆与主轴的联接结构确定
根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度从而确定尺寸外伸长度
4主轴箱装配总图
主轴箱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各主轴运动的动力部件,其动力来自通用的动力箱,(ITD40)与动力箱一起装于进络台,可完成钻,扩,铰,镗孔等加工工序. 主轴箱即多轴箱,一般具有多根主轴同时对一系列孔进行加工,我们所设计的多轴箱为通用多轴箱,借助导向套引导刀具来保证被加工的位置精度. 多轴箱由通用零件如箱件.主轴.行动轴.齿轮和附加机构组成.其基本结构见<组合机床设计箱的手册>之“多轴箱规格尺寸及动力箱尺寸以及多轴箱结构及螺孔位置. 图中有箱体,前盖,右盖,上盖.导箱体零件.主轴,传动轴;手柄轴,传动齿轮,泵齿轮导传动类零件;注油标.排油.油盘.叶传泵.防油套等润滑及防油组件. 5 设计说明书
根据任务设计要求设计书要包括工作原理，设计过程，尺寸计算，强度校核等
拟达到的要求或技术指标 1 统一要求：
按任务书要求完成规定的任务，撰写设计说明书（论文），一律采用计算机编辑。内容包括设计的意义与作用、设计方案选择和计算、主要零件的受力分析和强度校核、经济技术分析等。
写出不少于400字的中文摘要；至少翻译一篇本专业外文文献（10000个以上印刷符号），并附译文。
需完成不少于3张零号图纸的结构设计图、装配图和零件图，其中应包含一张以上用计算机绘制的具有中等难度的1号图纸，同时至少有折合1号图幅以上的图纸用手工绘制，查阅到10篇以上与题目相关的文献，按要求格式独立撰写不少于12000字的设计说明书。
2 主要技术参数
被加工零件的名称:主轴箱箱体
材料: HT200
加工内容： 钻6-?17孔
钻孔深度： 40mm
加工精度： 孔的位置度0.1
生产批量： 6万台/年
选择刀具： 直径D=17mm.高速钢头硬度为HBS170-200的HT的零件上钻孔深40mm。
主轴类型：钻削类主轴,材料为40cr.钢热处理，轴端的外径与内径之比为38/26.外伸长为115。
一、课题的意义
随着社会的不断进步，机械加工技术的不断发展，古老的生产方式已不能完全适应新形势的要求。比如，我们传统的通用机床，由于它为了适应各种零件的通用加工，强调了加工范围的广泛性，使其万能性增大，随之带来的便是机床结构复杂，并且在加工某一零件的某些加工表面时，使机床不能完全发挥出全部效能。为了克服通用机床的弊端，工程技术人员便相应地推出了专用机床。但由于专用机床是根据某一工艺要求专门设计制造的，且它的组成部件均是专门设计制造的，因此，相对于通用机床而言，专用机床的造价昂贵，设计、制造周期长，特别是在飞速发展的变化之中，一旦产品更新换代，产品变型，原有的专用机床将不能满足新产品加工工艺的要求，更有甚者是原专用机床完全不能加工新产品而变成一堆废铁，失去了机床应有的作用。为了使产品在市场中立于不败之地，工程技术人员不得不重新花费时间，设计、制造新的专用机床。由此可见，专用机床在一定程度上阻碍着产品的更新换代。为了解决以上通用机床与专用机床之间的矛盾，同时尽可能地兼顾通用机床与专用机床的优越性，于是，组合机床便在通用机床与专用机床的夹缝中悄然兴起，并得到了越来越广泛的应用。本课题主要是对组合机床进行设计。
二、国内外发展状况
组合机床出现在世界上只有50多年的历史。我国组合机床事业是从无到有，逐渐发展起来的。从1956年开始自行设计、制造了组合机床并得到很大发展。如北京、上海、辽宁、山东、江苏等发展很快，西北、西南地区也又新的发展。国家又重点安排了一批工厂，如大连机床厂、常州机床厂、大河机床厂、长沙机床厂、上海第十机床厂等20多个工厂生产组合机床通用部件，为全国各地机械加工部门用组合机床自己武装自己创造了非常有利的条件。许多工厂在大搞技术改造、设备更新、质量翻新的热潮中，制造了大量的组合机床及其自动线，成倍地提高了劳动生产率，保证了产量和质量，降低了成本。目前，我国大多数省、市、自治区都能设计并制造组合机床及其自动线，产量、质量和技术水平都在不断提高。我国组合机床及其自动线已占有一定数量，特别是在汽车制造行业已有了大量的组合机床及其自动线，生产能力也在不断提高。用我国自行设计与制造的组合机床及其自动线武装起来的第二汽车制造厂，经投产后证明具有规模、效率高，具有较高的自动化程度特点物理从工艺方案和布局，还是从加工精度和质量方面看，这些组合机床及组合机床自动线都已达到国际先进水平。
近几年来，组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器、仪表、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应用，甚至一些中小批量生产部门也开始推广使用。由于组合机床具有的一系列优点，因此在我国机械加工工业中广泛推广使用组合机床已成为多、快、好、省地发展我国机械加工工业的一条重要途径，继续发展和提高组合机床及自动线技术水平，是当前机械加工工业的一项重要任务。
综观世界四大机床展览会的概况，我们可以从中看到未来机床的发展动向有以下特点：（1）从开发FA、CIM等制造系统转变到积极深入开发单机与环节技术，提高其先进性、可靠性、实用性和性能价格比，力求价廉，切实用于生产，产业经济效果。这是当前世界机床技术发展的主流。
（2）进一步提高和开发高精度、高效率、高自动化（简称“三高”）及多样性、成套性、综合性（简称“三性”）的单机与环节。这是目前世界机床技术发展的根本趋势。
（3）进一步发展不同程度的低、中、高档机电一体化的各类单机与环节产品，这对于不同生产规模，大中小不同技术水平的工厂，从提高加工精度、效率、自动化、全面提高制造技术水平来说，都是有利的长远发展趋势。
三、课题的研究内容、方法、手段与步骤
课题的研究内容是组合机床设计， 组合机床是按系统化,标准化设计的通用件以及按工件的形状和加工要求设计的专用部件所组成的一种高效率机床。
一.确定机床配置形成及结构方案 工艺过程分析:
1.木模:确定造型的分型面,拔模斜度:芯头芯盒的几何尺寸;内外横浇口,直浇口的几何形状
尺寸;浇注后的缩水量等工步.
2. 造型:采用渗加固化剂的肤腩树脂砂造型,在造型机上制造外型与泥芯经氧化硬化后,进行合模,在外模中下泥芯,然后合箱,扣箱工步制作浇口杯,冒头杯等,
3. 浇注:先进行点,将砂型中有机质燃烧排气设置浇冒口,将溶化温度在1400℃左右的铸铁水净化,待气孔渣子上浮,清除干净后,冷却在1300℃左右时进行浇注.
4. 清砂: 铸件冷却1-2小时后,开箱送入掁动清砂,除去铸件的浇冒口系统,并对坏件进行打磨去毛刺.
5. 退火: 清除坏件凝固的内应力,加温在350℃左右,保温在4~6小时并随炉冷却.
6. 刷涂料: 在需要加工的四周上刷上红色涂料.
7. 钳: 以三个火孔为基准,划四周平面加工线.
8. 龙门铣: 打正工件一次粗铣4-5主轴箱体的外表面,并在箱体平面及侧平面上留0.5mm精创余量.
9. 龙门铣:精创工件的底平面全图,及有孔系西侧平面合图.
10. 摇臂钻: 以钻模夹具,钻加工8-dm孔,并钻气堂z-d2西销孔.
11. 粗镗: 以卧式工位双面组合镗床,粗镗100三个大孔,并留单边余量0.5mm.即中.?100留.?99. .?60留.?59.
12. 精镗: 以卧式单工位双面组合镗,精镗上述三个大孔,制位合图,倒角1*45°
13. 钻孔: 以大?100为基准,采用活动钻模板,在单工位, 卧式组合钻床加工6- ?176个孔.
14. 钳: 去除粗加工毛刺.
15. 检验: 检验各加工平面与孔的尺寸是否合图.
16. 钳: 在CK-II数控机床主轴箱上打印标志.
17. 入库: 涂刷油漆.
我们是设计第13道工序的立式单工位组合钻床
组合机床具有以下特点:
1.主要用于箱体内零件加工和复杂孔系加工.
2.生产效率高
3. 加我精度稳定
4. 研制固期短
5. 自动化程度高
6. 配置灵活
组合机床总体设计
被加工零件的名称:主轴箱箱体 材料: HT200 加工内容: 钻6-?17孔 加工精度: 孔的位置度0.1 生产批量: 6万台/年 一. 影响总体布置的因素: 根据工件的结构特点,以及考虑定位基准与设计基准重合的原则,必须选择顶面A及两孔?100,2-?16+0.013/-0的销孔为定位基准(见加工示意图),确定基准后,组合机床总体布置大体上可以确定,同时还需考虑下列因素的影响 1. 加工精度的影响:工件的精度要求较高,应采用具有固定夹的单工位组合机床,因为位置精度要求较高,所以应从两个方面对工件进行钻削加工的机床布置形式,而选用卧式钻床,本课题的位置精度要求为V.1.再考虑到工件装卸方便,故应采用与夹具及定位销定位的活动模扳和固定钻,使位置精度达到图纸要求. 2. 工件大小,形状和加工部位特点的影响 由于工件大小,所以应采用单工位机床,被加工孔的中心线与定位基准平行,又要从二个平面同时加工,所以应采用卧式钻床,同时卧式钻床有利于排屑方便,因为机床的空间高度可以调节 二 被加工零件上序图 它是指根据已确定的工艺方案,表示一台机床式自动浅对该加工零件应完成的工艺内容的示意图,它包括加工部位尺寸精度,表面粗糙度及技术要求等内容,但它不能用产品的零件图代替,而须在图的基础上,突出本机床式自动线的加工内容依据,也是制造使用检验和高速机床的重要技术文件,其内容应包括: 1. 表示被加工零件的形状,轮廓尺寸及与本机床设计有关的部位的结构形状和尺寸. 2. 表示出加工定位基准,夹紧部位及夹紧方向,以便依此进行夹具的定位支承,限位,夹紧及导向系统的设计.
3. 表示出本道工序加工,部位的尺寸,尺寸精度,表面粗糙度,形状位置精度及技术要求,另外,还应表示出本道工序对前道工序提出的要求(主要是指定位基准). 4. 表示出必要的文字说明,如被加工零件的编号,名称,材料,硬度,重量及加工部位的余量等
三. 加工示意图
它可以反映出零件的工艺方案,它表示出:被;加工零件在机床上的加工过程,刀具,辆具的布置情况,工件与夹具刀具等机床各部件间的相对位置关系,以及机床的工作行程和工作循环等.它主要内容有:机床的加工方法切削用量,工件循环和工作行程,载件刀具及导向,托架及各轴箱之间的相对位置及联系尺寸;主轴结构类型,尺寸及外伸长度;刀具,类型数量和结构尺寸,接杆:浮动尖头导向装置.攻螺纹靠模装置等结构尺寸.刀具导向之间的配合,刀具,接轩,主轴间的连接方式及配合尺寸等. 1. 选择刀具 直径D=17mm.高速钢头硬度为HBS170-200的HT的零件上钻孔深40mm.
(1) 确定钻削用量 查表得:f= 0.2mn/r V=25m/min
(2) 确定钻削力P，钻削扭距M，钻削功率N。
钻削力 P=26*Df0.8HB0.6 钻削扭距M=10*D1.9*f0.8*HB0.6
钻削功率 N=MV/9740πD
HB为高速钢头硬度 D为刀具直径
2.导向结构的选择 组合机床加工孔时,除采用刚性主轴加工方法外,零件上孔的位置精度主要靠刀具的导向装置来保证的,在组合机床上使用钻头等校准刀具时,通常采用可以调节轴向尺寸的接轩和尖头等中间工具安装在主轴孔中。 3. 确定主轴类型,尺寸外伸长度: 主轴类型主要依据工艺方法和刀杆与主轴的联接结构确定,由设计的课题选择通用钻削类主轴,材料为40cr.钢热处理 因为刀具与主轴为刚性连接,且用于组合双面钻床,由表选主轴为长主轴。
动力部件的总行程 L总≧L工件行程+ L前备+ L后备
四.机床总图
机床总图表示各组成件的相互配件关系及各零件部件,标准件,通用件的名称,代号,数量和运动关系,以检验机床各部件的相对位置及尺寸之间的联系,是否满足加工要求,通用部件的选择是否适度,它是由主轴箱,夹具等专用部件为零件设计的依据.选择动力部件
:五 组合机床专题设计
1 传动系统图
（1） 拟定传动路线:把主轴.5.6视为一组同悄圆主轴,在其圆心处设中心传动轴T.在中心传动轴150．的方向设与原轴相连接轴８．圆心处在-90方向上设驱动轴0.具体方安如图所示
.
（2）. 验算传动轴直径和齿轮模数
2主轴箱装配总图 主轴箱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各主轴运动的动力部件,其动力来自通用的动力箱,(ITD40)与动力箱一起装于进络台,可完成钻,扩,铰,镗孔等加工工序。
主轴箱即多轴箱,一般具有多根主轴同时对一系列孔进行加工,我们所设计的多轴箱为通用多轴箱,借助导向套引导刀具来保证被加工的位置精度。 多轴箱由通用零件如箱件.主轴.行动轴.齿轮和附加机构组成.其基本结构见<组合机床设计箱的手册>之“多轴箱规格尺寸及动力箱尺寸以及多轴箱结构及螺孔位置。 图中有箱体,前盖,右盖,上盖.导箱体零件.主轴,传动轴;手柄轴,传动齿轮,泵齿轮导传动类零件;注油标，排油，油盘，叶传泵，防油套等润滑及防油组件。 在多轴箱内安排一排32mm宽的齿轮和两排24mm宽的齿轮。 多轴箱总图的设计 主视图:用点划线表示齿轮节圆,标注齿轮齿数和模数,两口齿轮处标注罗马字母,表示齿轮所在排数,标注各轴轴号及主轴和驱动轴,液压泵轴的转速转向. 展开图:每根轴,轴承,齿轮等只画轴在线边或下边,左边或右边一半,对于结构尺寸完全相同轴只画一根,但必须在轴端注明相应的轴号;齿轮可不按比例绘制,在图形一侧,用数码箭头标明齿轮所以排数。 图如下
3多轴箱润滑系统的设计 在摩擦加入润滑剂可降低摩擦.减轻磨损.保护零件不遭锈蚀,而在采用循环时还能起到降温作用.由于液体的不可压缩性,润滑油膜还具有缓冲,吸振的能力。 多轴箱润滑系统采用齿轮泵供油.分三条油路分别给前盖.中间体.合盖供油.油种类为40#的机械油。 卧工主轴箱箱体内三排齿轮是用油盘润滑的右盖内的齿轮.则单独引油管润滑.所有设计这过程有引油管润滑动力箱齿轮.另外,主轴箱下边有一个幼油螺钉和窥视孔,以便于检查.观察油泵润滑情况.及时供油,排除其内废杂和沉淀。 油泵轴位置反可能靠近油池,离油面高度大于400~500mm油泵转速.根据工作条件决定.油泵转速925/min。 四、任务完成的阶段安排及时间安排
毕业设计（论文）进程安排:
序号 设计（论文）各阶段名称 日期（教学周）
1 外文资料翻译 第4周
2 开题报告 第5、6周
3 总体方案 第7～9周
4 零、部件图 第10～14周
5 设计说明书 第15周
五、完成任务所具备的条件因素
了解组合机床机床及其自动线；各类组合机床及其自动线的配置形式；组合机床的特点和工艺范围；组合机床标准及通用部件；组合机床总体设计（包括：组合机床的设计基础、组合机床的设计步骤、组合机床加工工艺规程的制定、组合机床通用部件的选择、组合机床加工示意图和联系尺寸图）；组合机床多轴箱设计（包括：标准多轴箱及其通用零件、标准多轴箱设计、多轴箱附加机构----主轴定位机构、攻丝多轴箱设计、专用多轴箱设计）；组合机床自动线设计；组合机床及其自动线的调整。
通过对以上知识的了解和熟练掌握AUTO CAD的用法，为以后的课题设计做准备。
川公网安备: 51019002004831号