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法兰盘零件钻孔组合机床设计论文.doc

法兰盘零件钻孔组合机床设计【11张CAD图纸+毕业论文】

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5生产率计算卡(A0).dwg

6多轴箱装配图A0.dwg

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关键词：: 法兰盘零件钻孔组合机床设计钻孔组合机床 cad图纸毕业论文法兰盘零件钻孔组合机床

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法兰盘零件钻孔组合机床设计

27页 14000字数+论文说明书+11张CAD图纸【详情如下】

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摘要 Ⅰ

Abstract Ⅱ

1 绪论 1

1.1 机床概述 1

1.2 机床设计的目的、内容、要求 4

2 组合机床的总体设计 6

2.1 组合机床方案的制定 6

2.2 零件的工艺分析 8

2.3 钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制 9

2.4 多轴箱的设计 18

结论 24

致谢 25

参考文献 26

摘要

本论文主要说明组合机床设计的基本过程及要求。组合机床是按高度集中原则设计的，即在一台机床上可以同时完成同一种工序或多种不同工序的加工。组合机床发展于工业生产末期，与传统的机床相比：组合机床具有许多优点：效率高、精度高、成本低。它由床身、立柱、工作台、及电源一些基本部件及一些特殊部件，根据不同的工件加工所需而设计的。在组合机床上可以完成很多工序，但就目前使用的大多数组合机床来说，则主要用于平面加工和孔加工两大类工序。论文主要内容包括四大部分：

（1）、制定工艺方案通过了解被加工零件的加工特点、精度和技术要求、定位夹紧情况、生产效率及机床的结构特点等，确定在组合机床上完成的工艺内容及加工方法，并绘制被加工零件工序图。

（2）、组合机床的总体设计确定机床各部件之间的相互关系，选择通用部件和刀具的导向，计算切削用量及机床生产效率、绘制机床的尺寸联系图及加工示意图。

（3）、组合机床部件设计包括专用多轴箱的设计，传动布局合理，轴与齿轮之间不发生干涉，保证传动的平稳性和精确性。专用主轴设计、轴承的选用及电机的选择等。

（4）、液压装置的设计液压滑台、定位夹紧装置均为液压控制。并采用了许多液压控制阀，保证了运动的平衡性，循环性和精确性

关键词：组合机床；设计；过程；功能

Abstract

This thesis mainly elucidates the basic process and requirements that design of the combination machine. Combination machine is designed according the fundamental , which highly centralized ,or , more correctly it can process one working procedure or more different working procedures at one time . Combination machine was developed in the end of industrial production compared with traditional machine; combination machine has many advantages , such as high efficiency , high accuracy and low cost . It is composed of some general parts , such as bed ,column ,work able ,power unit ,and some special parts designed according to different work piece machining need.

The preface of a lot of works can be completed on the combination machine, but in regard to the majority current usage of combination machine, then and primarily used for the flat surface to process and the bore to process two big work preface. The main part including :(1) Formulating technological plan We,ve learned the characteristic of the part designed ,accuracy and specification ,locating and fixing ,productivity and machining structure by the practice .Then the technological operation and work order can be determined which can be finished in combination machine.(2) Combination machine frame design determines the interrelation of the different part in the machining tool ,select general parts and tool oriented .Then compute cut feed and productivity finally draw a sketch map of the machine .(3) Combination machine parts design including headstock、proper transmission layout 、shaft and gear move freely without interference which ensure the stability and accuracy during transmission ,then design dedicated select bearings and engine etc.(4) It adopts many hydraulic control valves ,which ensure the stability ,circulation and accuracy .

Keywords: combination machine ;design ;process ;function

1绪论

1.1 机床概述

现代社会中，人们为了高效、经济地生产各种高质量产品，日益广泛的使用各种机器、仪器和工具等技术设备与装备。为制造这些技术设备与装备，又必须具备各种加工金属零件的设备，诸如铸造、锻造、焊接、冲压和切削加工设备等。由于机械零件的形状精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法来达到，特别是形状复杂、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在机床上经过几道甚至几十道切削加工工艺才能完成。因此，机床是现代机械制造业中最重要的加工设备。在一般机械制造厂中，机床所担负的加工工作量，约占机械制造总工作量的40%～60%，机床的技术性能直接影响机械产品的质量及其制造的经济性，进而决定着国民经济的发展水平。

一个国家要繁荣富强，必须实现工业、农业、国防和科学技术的现代化，这就需要一个强大的机械制造业为国民经济各部门提供现代化的先进技术设备与装备，即机床工业是机械制造业的“装备部”、“总工艺师”，对国民经济发展起着重大作用。因此，许多国家都十分重视本国机床工业的发展和机床技术水平的提高，使本国国民经济的发展建立在坚实可靠的基础上。

机床是人类在长期生产实践中，不断改进生产工具的基础上生产的，并随着社会生产的发展和科学技术的进步而渐趋完善。最原始的机床是木制的，所有运动都是由人力或畜力驱动，它们实际上并不是一种完整的机器。现代意义上的用于加工金属机械零件的机床，是在18世纪中叶才开始发展起来的。当时，欧美一些工业最发达的国家，开始了从工场手工业向资本主义机器大工业生产方式的过度，需要越来越多的各种机器，这就推动了机床的迅速发展。为使蒸汽机的发明付诸实用，1770年前后创制了镗削蒸汽机汽缸内孔用的镗床。1797年发明了带有机动刀架的车床，开创了用机械代替人手控制刀具运动的先声，不仅解放了人的双手，并使机床的加工精度和工效起了一个飞跃，初步形成了现代机床的雏型。续车床之后，随着机械制造业的发展，其他各种机床也陆续被创制出来。至19世纪末，车床、钻床、镗床、刨床、拉床、铣床、磨床、齿轮加工机床等基本类型的机床已先后形成。

世界上第一台组合机床于1908年在美国问世，30年代后组合机床在世界各国得到迅速发展。至今，它已成为现代制造工程（尤其是箱体零件加工）的关键设备之一。

现代制造工程从各个角度对组合机床提出了愈来愈高的要求，而组合机床也在不断吸取新技术成果而完善和发展。

我国加入WTO以后，制造业所面临的机遇与挑战并存、组合机床行业企业适时调整战略，采取了积极的应对策略，出现了产、销两旺的良好势头，截至2008年4月份，组合机床行业企业仅组合机床一项，据不完全统计产量已达1000余台，产值达3.9个亿以上，较2007年同比增长了10%以上，另外组合机床行业增加值、产品销售率、全员工资总额、出口交费值等经济指标均有不同程度的增长，新产品、新技术较去年年均有大幅度提高，可见行业企业运营状况良好。

结论

本课题开发研制的钻孔组合机床，用于加工法兰盘的四个孔。在开发过程中，针对加工过程中存在的难点进行了攻关。在钻床的设计上采取了一系列的措施，保证了被加工孔的加工精度。主要完成了以下工作：

1、对法兰盘的四个孔的加工工艺进行了分析研究，明确了四个孔加工的技术要求和工艺要点。

2、恰当地选择了机床的切削参数，动力头及液压滑台驱动机构的结构参数。

3、采用液压滑台驱动动力头和多轴箱实现进给，驱动工件实现两工位运动。制定了液压滑台的进给工作循环。经分析证明可以满足工艺要求。

4、设计了稳定可靠的多轴箱和钻模板，从而保证了被加工孔的精度要求。

5、根据通用、经济的原则，选择了刀具，满足了工艺的需要。

设计的钻孔组合机床，保证了加工孔的生产质量，提高工效3倍以上，加工成本大幅下降。

本项工作还有许多值得完善的地方，例如：装夹、定位由人工完成，效率较低；自动化程度有待提高等问题。这些问题通过改进设计、完善工艺、现场的不断实践、总结，必将会得到进步的提高。

致谢

本次毕业设计涉及的全部内容是在指导老师的悉心指导下完成的。感谢王老师给我提供了良好的课题条件，让我从这次设计中得到了很好的锻炼。同时也为我讲解了不少难题，在此特别感谢。王老师渊博的学识、严谨的治学态度、平易近人的作风和认真负责的工作态度让我们受益非浅。从王老师处我们学到了许多的专业知识和相关的设计方法。在此，谨向恩师表示最真诚的感谢。感谢他在百忙中给予我们的指导。当然还有本院其他老师的指导。在此我向各位给予我指导的老师表示忠心的感谢和致敬。

最后还要感谢的，也是最应该感谢的是沈阳理工大学应用技术学院，学院让我们有这么好的学习条件。通过四年的学习，让我们成为有用之才；也是学院给我们了这次毕业设计机会，让我们在走上工作岗位之前好好的锻炼一下自己。

参考文献

[1] 谢家瀛 .组合机床设计简明手册 .北京:机械工业出版社，1992

[2] 金振华 .组合机床及其调整与应用 .北京:机械工业出版社，1990

[3] 李庆余,张佳 .机械装备设计 .北京:机械工业出版社，2003

[4] 顾维邦 .金属切削机床概论 .北京:机械工业出版社，2002

[5] 戴曙 .金属切削机床设计 .北京:机械工业出版社，1993

[6] 华东纺织工学院,哈尔滨工业大学,天津大学 .机床设计图册 .上海:上海科学技术出版社，1984

[7] 徐景辉 .机床装配 .四川:四川人民出版社，1982

[8] 储凯,许斌 .机械工程材料 .重庆:重庆大学出版社，2002

[9] 邱宣怀 .机械设计 .北京:高等教育出版社，2003

[10] 吴宗泽 .机械设计实用手册 .北京:化学工业出版社，2000

[11] 龚桂 .机械设计课程设计指导书 .北京:高等教育出版社，1990

[12] 章宏甲,黄谊 .液压传动 .北京:机械工业出版社，2003

[13] 左健民 .液压与气压传动 .北京:机械工业出版社，2002

内容简介：: 目录摘要 1 绪论错误 !未定义书签。机床概述 . 错误 !未定义书签。机床设计的目的、内容、要求 . 4 2 组合机床的总体设计 6 组合机床方案的制定 . 6 零件的工艺分析 . 8 钻孔组合机床总设计“ 三图一卡”的编制 . 9 多轴箱的设计 . 18 结论 24 致谢 25 参考文献 26 摘要本论文主要说明组合机床设计的基本过程及要求。组合机床是按高度集中原则设计的，即在一台机床上可以同时完成同一种工序或多种不同工序的加工。组合机床发展于工业生产末期，与传统的机床相比：组合机床具有许多优点：效率高、精度高、成本低。它由床身、立柱、工作台、及电源一些基本部件及一些特殊部件，根据不同的工件加工所需而设计的。在组合机床上可以完成很多工序，但就目前使用的大多数组合机床来说，则主要用于平面加工和孔加工两大类工序。论文主要内容包括四大部分：（ 1）、制定工艺方案通过了解被加工零件的加工特点、精度和技术要求、定位夹紧情况、生产效率及机床的结构特点等，确定在组合机床上完成的工艺内容及加工方法，并绘制被加工零件工序图。（ 2）、组合机床的总体设计确定机床各部件之间的相互关系，选择通用部件和刀具的导向，计算切削用量及机床生产效率、绘制机床的尺寸联系图及加工示意图。（ 3）、组合机床部件设计包括专用多轴箱的设计，传动布局合理，轴与齿轮之间不发生干涉，保证传动的平稳性和精确性。专用主轴设计、轴承的选用及电机的选择等。（ 4）、液压装置的设计液压滑台、定位夹紧装置均为液压控制。并采用了许多液压控制阀，保证了运动的平衡性，循环性和精确性。关键词：组合机床；设计；过程；功能 of is it or at in of as It is of as to of a of be on in to of to to (1) We,ve of by be be in 2) of in a of (3) 4) It 阳理工大学毕业设计说明书 1 1 绪论机床概述现代社会中，人们为了高效、经济地生产各种高质量产品，日益广泛的使用各种机器、仪器和工具等技术设备与装备。为制造这些技术设备与装备，又必须具备各种加工金属零件的设备，诸如铸造、锻造、焊接、冲压和切削加工设备等。由于机械零件的形状精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法来达到，特别是形状复杂、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在机床上经过几道甚至几十道切削加工工艺才能完成。因此，机床是现代机械制造业中最重要的加工设备。在一般机械制造厂中，机床所担负的加工工作量，约占机械制造总工作量的 40% 60%，机床的技术性能直接影响机械产品的质量及其制造的经济性，进而决定着国民经济的发展水平。一个国家要繁荣富强，必须实现工业、农业、国防和科学技术的现代化，这就需要一个强大的机械制造业为国民经济各部门提供现代化的先进技术设备与装备，即机床工业是机械制造业的“装备部” 、“总工艺师”，对国民经济发展起着重大作用。因此，许多国家都十分重视本国机床工业的发展和机床技术水平的提高，使本国国民经济的发展建立在坚实可靠的基础上。机床是人类在长期生产实践中，不断改进生产工具的基础上生产的，并随着社会生产的发展和科学技术的进步而渐趋完善。最原始的机床是木制的，所有运动都是由人力或畜力驱动，它们实际上并不是一种完整的机器。现代意义上的用于加工金属机械零件的机床，是在 18 世纪中叶才开始发展起来的。当时，欧美一些工业最发达的国家，开始了从工场手工业向资本主义机器大工业生产方式的过度，需要越来越多的各种机器，这就推动了机床的迅速发展。为使蒸汽机的发明付诸实用， 1770 年前后创制了镗削蒸汽机汽缸内孔用的镗床。 1797 年发明了带有机动刀架的车床，开创了用机械代替人手控制刀具运动的先声，不仅解放了人的双手，并使机床的加工精度和工效起了一个飞跃，初步形成了现代机床的雏型。续车床之后，随着机械制造业的发展，其他各种机床也陆续被创制出来。至 19 世纪末，车床、钻床、镗床、刨床、拉床、铣床、磨床、齿轮加工机床等基本类型的机床已先后形成。世界上第一台组合机床于 1908 年在美国问世， 30 年代后组合机床在世界各国得到迅速发展。至今，它已成为现代制造工程（尤其是箱体零件加工）的关键设备之一。沈阳理工大学毕业设计说明书 2 现代制造工程从各个角度对组合机床提出了愈来愈高的要求，而组合机床也在不断吸取新技术成果而完善和发展。我国加入造业所面临的机遇与挑战并存、组合机床行业企业适时调整战略，采取了积极的应对策略，出现了产、销两旺的良好势头，截至 2008 年 4 月份，组合机床行业企业仅组合机床一项，据不完全统计产量已达 1000 余台，产值达亿以上，较 2007年同比增长了 10%以上，另外组合机床行业增加值、产品销售率、全员工资总额、出口交费值等经济指标均有不同程度的增长，新产品、新技术较去年年均有大幅度提高，可见行业企业运营状况良好。组合机床行业企业主要针对汽车、摩托车、内燃机、农机、工程机械、化工机械、军工、能源、轻工及家电行业提供专用设备，随着我国加入合机床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变。从近两年是企业生产情况来看，数控机床与加工中心的市场需求量在上升，而传统的钻、镗、铣组合机床则有下降趋势，中国机床工具工业学会的机床工具行业企业主要经济指标报表是统计数据显示，仅从几个全国大型重点企业生产情况看， 2007 年生产数控机床 890台，产值 16187万元，生产加工中心 148台，产值 5770万元； 2008 年生产数控机床 985台，产值 25838万元，生产加工中心 159台，产值 7099万元；而 2005年，截至 4月份，数控机床、加工中心、产值已接近 2003 年全年水平，故市场在向数控、高精制造技术和成套工艺装备方面发展。 “九五”后期，在组合机床行业企业的 50多家组合机床分会会员中，仅有两家企业实行了股份改造，一家企业退出国有转为民营，其余的都是国有企业。 2002年，不到，一些小厂几乎全部退出国有转为民营，现在一些国家重点国有企业也在酝酿股份制改造，转制已势不可档，“民营经济在经历了从被歧视，被藐视到不可小视和现在高度重视 4 个阶段后，焕发勃勃生机。”组合机床行业企业正在以股份制、民营化等多种形式快速发展。组合机床及其自动线是集机电于一体是综合自动化度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用与工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电行业。我国的传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型的箱体类和轴类零件（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额），完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成型面等。组合机床沈阳理工大学毕业设计说明书 3 的分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台组合机床等；随着技术的不断是进步，一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受人们是亲昧，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器（数字控制（，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多种加工的可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机等在组合机床行业中所占份额也越来越大。由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品，是根据用户特殊要求而设计的，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合机床及其组合机床自动线总体技术水平比发达国家相对落后，国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大，并使产品生产成本提高。因此，市场要求我们不断开发新技术、新工艺、研制新产品，由过去的“刚性”机床结构，向“柔性”化方向发展，满足用户需要，真正成为刚柔兼备的自动化装备。 80年代以来，国外组合机床技术在满足精度和效率要求的基础上，正朝着综合成套和具备柔性的方向发展。组合机床的加工精度、多品种加工的柔性以及机床配置的灵活多样方面均有新的突破性进展，实现了机床工作程序软件化、工序高度集中、高效短节拍和多功能知道监控。组合机床技术的发展趋势是：国外主要的组合机床生产厂家都有自己的系列化完整的数控组合机床通用部件 ,在组合机床上不仅一般动力部件应用数控技术 ,而且夹具的转位或转角、换箱装置的自动分度与定位也都应用数控技术 ,从而进一步提高了组合机床的工作可靠性和加工精度。广州标致汽车公司由法国雷诺公司购置的缸盖加工生产线 ,就是由三台自动换箱组合机床组成的 ,其全部动作均为数控 ,包括自动上下料的交换工作台、环形主轴箱库、动力部件和夹具的运动 ,其节拍时间为 58秒。 80年代以来 ,国外对中大批量生产 ,多品种加工装备采取了一系列的可调、可变、可换措施 ,使加工装备具有了一定的柔性。如先后发展了转塔动力头、可换主轴箱等组成的组合机床 ;同时根据加工中心的发展 ,开发了二坐标、三坐标模块化的加工单元 ,并以此为基础组成了柔性加工自动线 (这种结构的变化 ,既可以实现多品种加工要求的调整变化快速灵敏 ,又可以使机床配置更加灵活多样。汽车工业的大发展 ,对自动化制造技术提出了许多新的需求 ,大批量生产的高效率 ,沈阳理工大学毕业设计说明书 4 要求制造系统不仅能完成一般的机械加工工序 ,而且能完成零件从毛坯进线到成品下线的全部工序 ,以及下线后的自动码垛、装箱等。德国大众汽车公司速箱厂 1987年投入使用的造价 9000万马克的齿轮箱和离合器壳生产线 ,就是这种综合自动化制造系统的典范。该系统由两条相似对称布置的自动线组成 ,三班制工作 ,每条线日产 2000件 ,节拍时间为 40秒。全线由 12台双面组合机床、 18台三坐标加工单元、空架机器人、线两端的毛坯库和三坐标测量机组成 ,可实现 3 种零件的加工。空架机器人完成工件下线的码垛装箱工作。随着综合自动化技术的发展 ,出现了一批专门从事装配、试验、检测、清洗等装备的专业生产厂家 ,进一步提高了制造系统的配套水平。国外为了减少机床数量 ,节省占地面积 ,对组合机床这种工序集中程度高的产品 ,继续采取各种措施 ,进一步提高工序集中程度。如采用十字滑台、多坐标通用部件、移动主轴箱、双头镗孔车端面头等组成机床或在夹具部位设置刀库 ,通过换刀加工实现工序集中 ,从而可最大限度地发挥设备的效能 ,获取更好的经济效益。机床设计的目的、内容、要求设计的目的通过机床主运动机械变速传动系统的结构设计，使我们在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案的分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并培养自己具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。设计内容 (1)运动设计根据给定的被加工零件，确定机床的切削用量，通过分析比较拟定传动方案和传动系统图，确定传动副的传动比及齿轮的齿数，并计算主轴的实际转速与标准的相对误差。 (2)动力设计根据给定的工件，初算传动轴的直径、齿轮的模数；确定动力箱；计算多轴箱尺寸及设计传动路线。完成装配草图后，要验算传动轴的直径，齿轮模数否在允许范围内。还要验算主轴主件的静刚度。 (3)结构设计进行主运动传动轴系、变速机构、主轴主件、箱体、密封等的布置和机构设计。即绘制装配图和零件工作图。 (4)编写设计说明书沈阳理工大学毕业设计说明书 5 设计要求评价机床性能的优劣，主要是根据技术经济指标来判定的。技术先进合理，亦即“质优价廉”才会受到用户的欢迎，在国内和国际市场上才有竞争力。机床设计的技术经济指标可以从满足性能要求、经济效益和人机关系等方面进行分析。机床的设计步骤 1）调查研究研究市场和用户对设计机床的要求，然后检索有关资料。其中包括情报、预测、实验研究成果、发展趋势、新技术应用以及相应的图纸资料等。甚至还可以通过网络检索技术查阅先进国家的有关资料和专利等。通过对上述资料的分析研究，拟订适当的方案，以保证机床的质量和提高生产率，使用户有较好的经济效益。 2）拟定方案通常可以拟定出几个方案进行分析比较。每个方案包括的内容有：工艺分析、主要技术参数、总布局、传动系统、液压系统、控制操作系统、电系统、主要部件的结构草图、实验结果及技术经济分析等。在制定方案时应注意以下几个方面：（ 1）当使用和制造出现矛盾时，应先满足使用要求，其次才是尽可能便于制造。要尽量用先进的工艺和创新的结构；（ 2）设计必须以生产实践和科学实验为依据，凡是未经实践考验的方案，必须经过实验证明可靠后才能用于设计；（ 3）继承与创造相结合，尽量采用先进工艺，迅速提高生产力，为实现四个现代化服务。注意吸取前人和国外的先进经验，并在此基础上有所创造和发展。 3）工作图设计首先，在选定工艺方案并确定机床配置形式、结构方案基础上，进行方案图纸的设计。这些图子包括：被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡，统称“三图一卡”设计。并初定出主轴箱轮廓尺寸，才能确定机床各部件间的相互关系。然后，整理机床有关部件与主要零件的设计计算书，编制各类零件明细表，编写机床说明书等技术文件。最后，对有关图纸进行工艺审查和标准化审查。沈阳理工大学毕业设计说明书 6 2 组合机床的总体设计组合机床方案的制定制定工艺方案零件加工工艺将决定组合机床的加工质量、生产率、总体布局和夹具结构等。所以，在制定工艺方案时，必须计算分析被加工零件图，并深入现场了解零件的形状、大小、材料、硬度、刚度，加工部位的结构特点加工精度，表面粗糙度，以及定位，夹紧方法，工艺过程，所采用的刀具及切削用量，生产率要求，现场所采用的环境和条件等等。并收集国内外有关技术资料，制定出合理的工艺方案。根据被加工被零件（法兰盘）的零件图（图 2加工四个通孔的工艺过程： (1) 加工孔的主要技术要求。 4个孔直径均为 16。孔的位置度公差为工件材料为求生产纲领为（考虑废品及备品率）年产量 2万件，单班制生产 (2) 工艺分析加工该孔时，孔的位置度公差为据组合机床用的工艺方法及能达到的精度，可采用如下的加工方案：一次性加工通孔，孔径为 (3) 定位基准及夹紧点的选择加工此零件上的孔，以底面的两个支承点限制 X 、 Y 和 X 、 Y 四个自由度，位于中间的心轴起到了很好的定位作用。在保证加工精度的情况下，提高生产效率减轻工人劳动量，由于工件是大批量生产，夹具在本设计中没有考虑，因此在设计时就认为是人工夹紧。确定组合机床的配置形式和结构方案。 (1)被加工零件的加工精度被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序及应保证的加工精度，是制造机床方案的主要依据。法兰盘钻孔的精度要求不高，可采用钻孔组合机床。为了加工出表面粗糙度为取提高机床原始制造精度和工件定位基准精度并减少夹压变形等措施就可以了。为此，机床通常采用尾置式齿轮动力装置，进给采用液压系统，被加沈阳理工大学毕业设计说明书 7 工零件图如图图被加工零件图 (2) 被加工零件的特点这主要指零件的材料、硬度加工部位的结构形状，工件刚度定位基准面的特点，它们对机床工艺方案制度有着重要的影响。此法兰盘的材料是度 241、孔的直径为 16。采用多孔同步加工，零件的刚度足够，工件受力不大，振动，及发热变形对工件影响可以不计。一般来说，孔中心线与定位基准面平行且需由一面或几面加工的箱体宜用卧式机床，立式机床适宜加工定基准面是水平的且被加工孔与基准面垂直的工件，而不适宜加工安装不方便或高度较大的细长工件。对大型箱体件采用单工位机床加工较适宜，而中小型零件则多采用多工位机床加工。此零件的加工特点是中心线与定位基准平面是平行的，并且定位基准面是水平的，工件较小，其孔分布较密集，多轴箱体积较大，所以分两次钻孔，选择卧式钻床。 (3) 零件的生产批量零件的生产批量是决定采用单工位、多工位、自动线或按中小批量生产特点设计组沈阳理工大学毕业设计说明书 8 合机床的重要因素。按设计要求生产纲领为年生产量为 2万件，从工件外形及轮廓尺寸，为了减少加工时间，采用多轴头，为了减少机床台数，此工序尽量在一台机床上完成，以提高利用率。 (4) 机床使用条件根据使用组合机床对对车间布置情况、工序间的联系、技术能力和自然条件等的要求来选择适合的组合机床。综合以上所述：通过对法兰盘零件的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技术要求、定位、夹紧方式、工艺方法，并定出影响机床的总体布局和技术性能等方面的考虑，最终决定设计三轴头多工位同步钻床。确定切削用量及选择刀具确定工序间余量为使加工过程顺利进行并稳定的保证加工精度，必须合理地确定工序余量。生产中常用查表给出的组合机床对孔加工的工序余量，以消除转、定位误差的影响。 16直径上工序间余量均为选择切削用量确定了在组合机床上完成的工艺内容了，就可以着手选择切削用量了。因为所设计的组合机床为多轴同步加工在大多数情况下，所选切削用量，根据经验比一般通用机床单刀加工低 30%左右多轴主轴箱上所有刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑台，工作时，要求所有刀具的每分钟进给量相同，且等于动力滑台的每分钟进给量（ mm/是适合有刀具的平均值。因此，同一主轴箱上的刀具主轴可设计成同转速和同的每转进给量（ mm/r）与其适应。以满足直径的加需要，即： 1 1 2 2 . f n f n f v f 中：各主轴转速（ r/ 12, , . if f f 各主轴进给量（ mm/r）动力滑台每分钟进给量（ mm/ 由于法兰盘钻孔的加工精度、工件材料、工作条件、技术要求等，按照经济地选择满足加工要求的原则，采用查表的方法查得：孔钻头直径 D=进给量 f=r、切削速度 v=20m/沈阳理工大学毕业设计说明书 9 确定切削力、切削扭矩、切削功率根据选定的切削用量（主要指切削速度 v 及进给量 f）确定切削力，作为选择动力部件（滑台）；确定切削扭矩，用以确定主轴及其它传动件（齿轮，传动轴等）的尺寸；确定切削功率，用以选择主传动电动（一般指动力箱）功率，通过查表计算如下：切削力： F =26D 2616 = 切削扭矩： T =10 10 =削功率： P = / 9740 0/(97406) =中：布氏硬度 F 切削力（ N） D 钻头直径（ f 每转进给量（ mm/r） T 切削扭矩 (NV 切削速度（ m/ P 切削功率 (选择刀具结构法兰盘的布氏硬度在径 D 为具的材料选择高速钢钻头（为了使工作可靠、结构简单、刃磨简单，选择标准麻花钻。孔加工刀具的长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端与导向套之间有 30 50距离，以便排出切屑和刀具磨损后有一定的向前的调整量。钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制总体设计方案的图纸表达形式 “三图一卡”设计，其内容包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图、编制生产率卡。沈阳理工大学毕业设计说明书 10 被加工零件工序图 1、被加工零件工序图的作用及内容被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示一台组合机床完成的工艺内容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、夹具部位及被加工零件的材料、硬度等状况的图纸。它是在原零件图基础上，突出本机床的加工的内容，加上必要的说明绘制成的，是组合机床设计的主要依据，也是制造、使用、检验和调整机床的重要技术文件。法兰盘钻孔组合机床的被加工零件工序图如图上主要内容：（ 1）被加工零件的形状，主要外廓尺寸和本机床要加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形位精度等技术要求，以及对上道工序的技术要求等。（ 2）本工序所选定的定位基准、夹紧部位及夹紧方向。（ 3）被加工零件的名称、编号、材料、硬度及被加工部位的加上余量等。 2、绘制被加工零件工序图的注意事项（ 1）为了使被加工零件工序图清晰明了，一定要图出被本机床的加工内容。绘制时，应按一定的比例，选择足够的视图及剖视图，突出加工部位（用粗实线），并把零件轮廓及与机床、夹具设计有关部位（用细实线）表清楚，凡本道工序保证的尺寸、角度等，均应在尺寸数值下方面用粗实线标记。如图位基准，机械夹压位置及方向，辅助支承均须用规定的符号表示出来。图加工零件工序图沈阳理工大学毕业设计说明书 11 （ 2）加工部位的位置尺寸应由定位基准注起，为便于加工及检查，有时因所选定位基准与设计基准不重合，则须对加工部位要求位置尺寸精度进行分析换算。加工示意图 1、加工示意图的作用和内容加工示意图是被加工零件工艺方案在图样上的反映，表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具的布置以及工件、夹具、刀具的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等，是刀具、夹具、多轴箱、电气和液压系统设计选择动力部件的主要依据，是整台组合机床布局形式的原始要求，也是调整机床和刀具所必需的重要文件。图兰盘钻孔的加工示意图图工示意图在图上应标注的内容：（ 1）机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程。（ 2）工件、夹具、刀具及多轴箱端面之间的距离等。（ 3）主轴的结构类型，尺寸及外伸长度；刀具类型，数量和结构尺寸、接杆、导向装置的结构尺寸；刀具与导向置的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式，刀具应按加工终了位置绘制。 2、绘制加工示意图之前的有关计算（ 1）刀具的选择刀具选择考虑加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生产率要求等因素。刀具的选择前已述及，此处就不在追述了。（ 2）导向套的选择在组合机床上加工孔，除用刚性主轴的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取决于沈阳理工大学毕业设计说明书 12 夹具导向。因此正确选择导向装置的类型，合理确定其尺寸、精度，是设计组合机床的重要内容，也是绘制加工示意图时必须解决的内容。 1）选择导向类型根据刀具导向部分直径和刀具导向的线速度 v=20m/选择固定式导向。 2）导向套的参数根据刀具的直径选择固定导向装置固定导向装置的标准尺寸如下表：表固定导向装置的标准尺 d d1 d2 d3 d4 l l1 l2 l3 5 0 24 34 40 140 20 20 20 25 42 固定装置的配合如下表：表固定装置的配合导向类别工艺方法 D D 具导向部分外径固定导向钻孔 67定导向装置的布置如图示图固定导向装置的布置（ 3）初定主轴类型、尺寸、外伸长度沈阳理工大学毕业设计说明书 13 因为轴的材料为 40切弹性模量 G=性主轴取 1 4（ 0） m,所以根据刚性条件计算主轴的直径为： d 中： d 轴直径（ T 轴所承受的转矩（ N B 系数本设计中主轴直径 d=30轴外伸长度为： L=290D/ 1d 为 50/38。（ 4）选择刀具接杆由以上可知，多轴箱各主轴的外伸长度为一定值，而刀具的长度也是一定值，因此，为保证多轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置，就需要在主轴与刀具之间设置可调环节，这个可调节在组合机床上是通过可调整的刀具接杆来解决的 ,连接杆如图示，图可调连接杆连接杆上的尺寸配合，因此，根据接杆直径表可调接杆的尺寸 d D1(d2 l1 l2 母厚度 30 6 莫氏 1号 6 290 80 65 140 12 （ 5）确定加工示意图的联系尺寸从保证加工终了时主轴箱端面到工件端面间距离最小来确定全部联系尺寸，加工示意图联系尺寸的标注如图示。其中最重要的联系尺寸即工件端面到多轴箱端面之间的距离（图中的尺寸 290,它等于刀具悬伸长度、螺母厚度、主轴外伸长度与接杆伸出长度（可调）之和，再减去加工孔深度和切出值。（ 6）工作进给长度的确定沈阳理工大学毕业设计说明书 14 如图作进给长度工与刀具切入长度 1L 和切出长度 2L 之和。切入长应 1L 应根据工件端面误差情况在 5 10间选择，误差大时取大值，因此取 1L =7 切出长度 2L =1/3d+(3 8)= 131+8 9 所以工L=10+7+9=26（ 7）快进长度的确定考虑实际加工情况，在未加工之前，保证工件表面与刀尖之间有足够的工作空间，也就是快速退回行程须保证所有刀具均退至夹具导套内而不影响工件装卸。这里取快速退回行程为 180退长度等于快速引进与工作工进之和，因此快进长度18020图工作进给长度机床联系尺寸图图机床联系尺寸图沈阳理工大学毕业设计说明书 15 1、联系尺寸图的作用和内容一般来说，组合机床是由标准的通用部件动力箱、动力滑台、立柱、立柱底座加上专用部件组合而成。联系尺寸图用来表示机床各组成部件的相互装配和运动关系，以检验机床各部件的相对位置及尺寸联系是否满足要求，通用部件的选择是否合适，并为进一步开展主轴箱、夹具等专用部件、零件的设计提供依据。联系尺寸图也可以看成是简化的机床总图，它表示机床的配置型式及总体布局。如图床联系尺寸图的内容包括机床的布局形式，通用部件的型号、规格、动力部件的运动尺寸和所用电动机的主要参数、工件与各部件间的主要联系尺寸，专用部件的轮廓尺寸等。 2、选用动力部件选用动力部件主要选择型号、规格合适的动力滑台、动力箱。（ 1）滑台的选用通常，根据滑台的驱动方式、所需进给力、进给速度、最大行程长度和加工精度等因素来选用合适的滑台。 1）驱动形式的确定根据对液压滑台和机械滑台的性能特点比较，并结合具体的加工要求，使用条件选择 2）确定轴向进给力滑台所需的进给力进F= 4中：各主轴加工时所产生的轴向力由于滑台工作时，除了克服各主轴的轴的向力外，还要克服滑台移动时所产生的摩擦力。因而选择滑台的最大进给力应大于进F 3）确定进给速度液压滑台的工作进给速度规定一定范围内无级调速，对液压滑台确定切削用量时所规定的工作进给速度应大于滑台最小工作进给速度的 1倍 ;液压进给系统中采用应力继电器时，实际进给速度应更大一些。本系统中进给速度n f=所以选择 1 工作进给速度范围 32 800mm/速速度 12m/ 4）确定滑台行程滑台的行程除保证足够的工作行程外，还应留有前备量和后备量。前备量的作用是动力部件有一定的向前移动的余地，以弥补机床的制造误差以及刀具磨损后能向前调整。本系统前备量为 20后备量的作用是使动力部件有一定的向后移动的余地，为方便装卸刀具，这是取 80以滑台总行程应大于工作行程，前备量，后备量之和。沈阳理工大学毕业设计说明书 16 即：行程 L 180+20+80=280取 L 630综合上述条件，确定液压动力滑台型号 1及相配套的滑台底座（ 1 （ 2）由下式确定动力箱的选用动力箱主要依据多轴所需的电动机功率来选用，在多轴箱没有设计之前，主主P切P 2 中：多轴箱传动效率，加工黑色金属时有色金属时系统加工动力箱的电动机功率应大于计算功率，并结合主轴要求的转速大小选择。因此，选用电动机型号为 1型动力箱，动力箱输出轴至箱底面高度为400主要技术参数如下表：表电机传动型号转速范围（ r/ 主电机功率（配套主轴部件型号电机转速输出转速 960 480 、配套支承部件的选用立柱底座 1 4、确定装料高度装料高度指工件安装基面至机床底面的垂直距离，在现阶段设计组合机床时，装料高度可视具体情况在 H 580 1060间选取，本系统取装料高度为 1085 5、中间底座轮廓尺寸中间底座的轮廓尺寸要满足滑台在其上面联接安装的需要，又考虑到与立柱底座相连接。因此，中间底座采用侧底座 1 6、确定多轴箱轮廓尺寸本机床配置的多轴箱总厚度为 325度和高度按标准尺寸中选取。计算时，多轴箱的宽度可确定为： B=800 H=500 根据上述计算值，按主轴箱轮廓尺寸系列标准，最后确定主轴箱轮廓尺寸BH=800500 沈阳理工大学毕业设计说明书 17 生产率计算卡生产率计算卡是反映所设计机床的工作循环过程、动作时间、切削用量、生产率、负荷率等技术文件，通过生产率计算卡，可以分析拟定的方案是否满足用户对生产率及负荷率的要求。计算如下：切削时间： T 切 = L/vf+t 停 = 226/215/478 =中： T 切机加工时间（ L 工进行程长度（刀具进给量（ mm/ t 停死挡铁停留时间。一般为在动力部件进给停止状态下，刀具旋转 5 15 r 所需要时间。这里取 15r 辅助时间 T 辅 = 3 +t 移 +t 装（ 249 300） /200+ 中：分别为动力部件快进、快退长度（快速移动速度（ mm/ t 移工作台移动时间（ ,一般为 0.1 t 装装卸工件时间（般为床生产率 60/T 单 60/（ T 切 +T 辅） =60/（ = /h 机床负荷率按下式计算 = 100% 100% =350/20000100% =80% 式中： Q 机床的理想生产率（件 /h） A 年生产纲领（件）沈阳理工大学毕业设计说明书 18 年工作时间，单班制工作时间 2350h 表生产率计算卡多轴箱的设计绘制多轴箱设计原始依据图多轴箱设计原始依据图是根据“三图一卡”绘制的如图沈阳理工大学毕业设计说明书 19 如图孔组合机床多轴箱原始依据图图中多轴箱的两定位销孔中心连线为横坐标，工件加工孔对称，选择箱体中垂线为纵坐标，在建立的坐标系中标注轮廓尺寸及动力箱驱动轴的相对位置尺寸。主轴部为逆时针旋转（面对主轴看）。主轴的工序内容，切削用量及主轴尺寸及动力部件的型号和性能参数如表示：表主轴外尺寸及切削用量轴号主轴外伸尺寸工序内容切削用量 D/d L N （ r/ V (m/f (mm/r) mm/2、 4 67/48 135 钻 98 20 20 注： 1被加工零件编号及名称：箱盖；材料：度 : 动力部件型号： 1动力箱，电动机型号率 P 齿轮模数选择本组合机床主要用于钻孔，因此采用滚珠轴承主轴。齿轮模数 m=(30 32) 3 )/(32 3 )47819/( 3 中： m 估算齿轮模数 P 齿轮所传递率（沈阳理工大学毕业设计说明书 20 Z 对啮合齿中的小齿轮数 N 小齿轮的转速（ r/ 多轴箱输入齿轮模数取 m=3。多轴箱的传动设计（ 1）根据原始依据图（图画出驱动轴、主轴坐标位置。如下表：表驱动轴、主轴坐标值坐标销动轴 O 主轴 1 主轴 2 主轴 3 主轴 4 X 175 403 431 463 431 398 Y 0 464 460 493 525 493 （ 2）确定传动轴位置及齿轮齿数图齿轮的最小壁厚 1）最小齿数

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