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梳棉机箱体组合机床总体设计说明书.doc

梳棉机箱体组合机床总体设计【5张CAD图纸+毕业论文】

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主轴箱装配图.dwg

夹具图.dwg

机床尺寸联系图.dwg

液压控制原理图.dwg

钻夹具装配图.dwg

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关键词：: 梳棉机箱体组合机床梳棉机箱体组合机床设计 cad图纸毕业论文

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梳棉机箱体组合机床总体设计

38页 13000字数+论文说明书+5张CAD图纸【详情如下】

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梳棉机箱体组合机床总体设计说明书.doc

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第一章引言………………………………………………………………… 6

1.1本课题提出的背景及意义………………………………………………… 6

1.2国内研究现状……………………………………………………………… 6

1.3本论文的主要内容………………………………………………………… 6

第二章工艺方案的拟定……………………………………………………7

2.1 梳棉机箱体结合件零件的工艺技术分析………………………………… 7

2.2 定位分析、基准选取及制定工艺路线…………………………………… 8

第三章钻夹具设计………………………………………………………… 11

3.1 梳棉机箱体结合件钻孔组合机床夹具分析……………………………… 11

3.2 定位夹紧方案的确定……………………………………………………… 11

3.3 刀具选择及切削用量的选取……………………………………………… 11

3.4 夹具体设计………………………………………………………………… 13

第四章组合机床总体设计………………………………………………… 17

4.1 被加工零件工序图……………………………………………………………17

4.2 加工示意图……………………………………………………………………18

4.3 机床联系尺寸图………………………………………………………………

4.4 机床分组………………………………………………………………………

第五章液压系统设计………………………………………………………

5.1液压压紧系统设计……………………………………………………………

5.2 钻削进给液压系统设计………………………………………………………

第六章多轴箱——右主轴箱设计…………………………………………

6.1引言…………………………………………………………………………

6.2绘制多轴箱设计原始依据图……………………………………………………

第七章经济性分析………………………………………………………………

7.1箱体结合件加工工艺的制定：……………………………………………………

7.2 夹具定位加紧分析： ……………………………………………………………

7.3组合机床应用分析：………………………………………………………………

第八章结论和展望………………………………………………………………

参考文献………………………………………………………………………………

致谢……………………………………………………………………………………

附件……………………………………………………………………………………

第一章引言

1.1本课题提出的背景和意义

梳棉机是棉纺工艺流程中的关键性机台,被称为纺纱工艺的“心脏”设备。进入九十年代，我国的梳棉机主要是在吸收国外先进技术的基础上进行研制，国内梳棉机的科研力量比较薄弱，国外各公司先后推出了具有国际先进水平的梳棉机C50, C51, DK760, DK788, DK803, DK903, CX400, MK5等超高产梳棉机，产量为50-120kgtho 2004年国外又推出了TC03, C60, MK6等超高产梳棉机。在消化吸收并结合我国研究高产梳棉机的经验基础上，2004年中国纺机集团清梳机械事业部推出了JFW1201, 202型高产梳棉机，可以被认为是我国的第四代梳棉机，主要满足国产清梳联的要求

在第四代梳棉机生产过程中，先进的生产工艺和生产设备被引入。本文针对组合机床在梳棉机制造过程中的应用现状，以梳棉机箱体结合件的加工为例，阐述了工艺、工装、组合机床的设计过程及其与经济效益之间的关系。

1.2国内研究现状

国内曾有过以下记载:(1)青岛纺机厂宫业全1984年主编的《梳棉机现状及发展前景》一书介绍了八十年代以前国内外梳棉机的概况、现状及其发展趋势;(2)由山东纺织工程学会1987年编写的《高产梳棉机研制工作组三十周年纪念专刊》介绍了工作组部分人员的一些研究体会和经验总结;(3) 2003年青岛纺机厂编写的《梳棉技术发展与创新文献汇编》收录了关于梳理技术方面的较有价值的文章近30篇。其中资料 (1)和(2)都是针对某一特定时期内情况进行编写的，而且主要介绍的是高产梳棉机试验工作组的研究情况，内容也主要局限于梳棉机的工艺技术理论方面，而对梳棉机加工设备的发展现状没有系统的总结。本文结合前有文章，以梳棉机箱体结合件为例进行了工艺技术及加工设备、装夹设备的简单设计。

1.3本论文的主要内容

本文从五个方面即梳棉机箱体结合件的加工工艺、组合钻孔工序的工装设计、液压控制系统设计、组合机床设计对梳棉机箱体结合件的制造做了详细的阐述，简要说明了现代制造工艺和制造设备与梳棉机的关系。

7.1 箱体结合件加工工艺的制定：

对箱体的加工，以前采用的是分散加工法，人工操作复杂，单件加工耗时时间长，占用机床，劳动强度大。目前，采用组合加工工艺，一次装夹，可加工多个部位，既保证了加工精度，还大大提高了生产效率，节省了加工时间。

例如以下工艺路线：

40# 钻φ5.2光孔，攻制6螺钉M6X30螺纹孔

65# 粗、半精、精镗φ47孔，刮环槽φ49.5

70# 钻两端面6Xφ5.2孔，攻制6-M6-6H螺纹孔

55# 粗、半精、精镗φ52孔，刮环槽φ55

60# 粗、半精、精镗φ62、φ90孔

85# 锪φ20孔，钻、攻制M10螺纹孔

90# 锪φ25孔，钻、攻制M12螺纹孔

95# 钻、攻制侧面M12螺纹孔

大大节省了装夹时间、换刀时间、对正时间，降低了单位时间成本。

7.2 夹具定位加紧分析：

初步设计时有两种方案，或者说是两种类型的夹具代表：

（1）整体铸造：

采用箱体铸造样式，液压夹紧装置。这种夹紧方案成本较高，加工精度高，装夹方便。

（2）组合结构：

各部分单独设计，单独制造，最后装配。本次夹具设计中，压块与液压缸之间及压块与工件之间就是采用组合结构。这种设计方案成本低，但由于通过螺栓联接。加工过程中的振动容易产生松动，定位精度较低。

7.3 组合机床应用分析：

以镗φ52孔为例：共有粗、半精、精镗φ52孔，刮环槽φ55等加工步骤。如果单独采用多步骤镗削，必须经过16次镗削，假设每次的镗削成本为5元，共计80元每加工完一个零件。如果采用组合机床，组合机床设计制造成本为8万元，每件加工成本以10元计。年产量按10000件计算，则每年减少加工成本70万元。扣除组合机床的制造成本，每年节省60万元。

通过以上分析可以得出，在本次设计中，组合机床的广泛应用大大减少生产了成本；生产批量决定工艺方案，工艺方案决定经济效益；合理选择定位基准可以降低加工时间。

第八章结论和展望

由本文的论述，我们了解到，通过对梳棉机箱体结合件加工设备及工艺的研究与应用，在机床、夹具、刀具、工艺流程等方面进行合理设计和选择，有效提高了加工效率和产品质量，扩大了加工适应范围，提高了可靠性，具备一定的先进性，取得了良好的经济效益和社会效益，为解决此类多孔同时加工问题举了一件实例。

本成果设计制造的机床为六轴钻孔双面卧式组合机床。我们将钻削主轴设为机械传动，而进给系统为液压控制，使在满足使用要求的前提下降低了成本。作为关键部件的液压滑台采用国产通用部件。以比较简单的方式完成旋转运动和直线运动的同步进行，非常实用。

本机床所用夹具的通用性强，工件采用液压定位夹紧，快速方便。定位采用两面一销的定位方式，夹紧采用液压加紧，采用这种方式完全能够满足精度要求。而且简易方便，制造成本低，通用性好。

在刀具方面，由于所加工孔的尺寸精度和表面粗糙度要求都不算高，采用麻花钻。这种钻头采购比较方便，而且价格比深孔钻头也要便宜。在刀具的几何角度方面，麻花钻头的螺旋角即是其轴向前角。当加工工件时，切削力和切削热随钻头螺旋角的增大而减小(减少)，切削轻快，刀具耐用度高。为此，我们选取钻头螺旋角为32，在保证强度的前提下，有效降低了切削力和切削温度，提高了刀具使用寿命和生产效率。

通过本成果的实施，进排气摇臂的深孔加工质量和生产效率得到较大幅度提高，经济和社会效益显著。而且加工精度也完全能够满足设计要求。则在直接经济效益方面，节省了大量加工工时。

参考文献

[1] 孟少农主编.机械加工工艺手册.北京：机械工业出版社，1992

[2] 候世增主编.装配图的画法机械制图. 北京：高教出版社，1989

[3] 陈隆德主编.互换性与测量技术基础.北京：高教出版社，1988

[4] 樊瑞，李建华主编.液压技术.北京：中国纺织出版社，1999

[5] 李天无主编.简明工程师手册.昆明：云南科技出版社，1992

[6] 曹龙华主编.机械原理. 北京：高教出版社，1986

[7] 沈阳工学院等主编.组合机床设计.上海：上海科技出版社，1985

[8] 谢家瀛.组合机床简明设计手册.北京：机械工业出版社，1994

[9] 牛永生，吴隆，李力，姜春英主编.机械制造技术.西安：陕西科技出版社，2002

致谢

本文承蒙中原工学院机电学院吴隆教授指导。吴教授从本文的写作内容、版式编排等各方面多次给予了详细的指导，对本文所涉及项目的实施、机床的设计、工艺的改进及组合机床的设计制造等给予了大量的帮助，并向我们提供了相关参考资料提出了很好的意见和建议，使得本文得以成稿，在此表示衷心的感谢!另外，向本文引用、转载过资料的文献作者表示感谢。向其他所有对于本文的完成做出过帮助的人表示感谢。

内容简介：: 中原工学院毕业设计（论文） 1 目录第一章引言 6 课题提出的背景及意义 6 6 6 第二章工艺方案的拟定 7 棉机箱体结合件零件的工艺技术分析 7 位分析、基准选取及制定工艺路线 8 第三章钻夹具设计 11 棉机箱体结合件钻孔组合机床夹具分析 11 位夹紧方案的确定 11 具选择及切削用量的选取 11 具体设计 13 第四章组合机床总体设计 17 加工零件工序图 17 工示意图 18 床联系尺寸图床分组第五章液压系统设计压压紧系统设计削进给液压系统设计第六章多轴箱右主轴箱设计言制多轴箱设计原始依据图第七章经济性分析具定位加紧分析：合机床应用分析：第八章结论和展望参考文献致谢附件中原工学院毕业设计（论文） 2 主要符号表符号单位意义 M 牛弯矩 F 牛力 n 转每分转速 Z 齿数 m 模数 d 毫米直径 v 米每秒速度 S 转每毫米进给量 L 毫米长度 P 千瓦功率 T 牛扭矩 q 升每分流量 p 帕压力 t 秒时间中原工学院毕业设计（论文） 3 第一章引言课题提出的背景和意义梳棉机是棉纺工艺流程中的关键性机台 ,被称为纺纱工艺的“心脏”设备。进入九十年代，我国的梳棉机主要是在吸收国外先进技术的基础上进行研制，国内梳棉机的科研力量比较薄弱，国外各公司先后推出了具有国际先进水平的梳棉机量为 50004年国外又推出了高产梳棉机。在消化吸收并结合我国研究高产梳棉机的经验基础上， 2004年中国纺机集团清梳机械事业部推出了 202型高产梳棉机，可以被认为是我国的第四代梳棉机，主要满足国产清梳联的要求。在第四代梳棉机生产过程中，先进的生产工艺和生产设备被引入。本文针对组合机床在梳棉机制造过程中的应用现状，以梳棉机箱体结合件的加工为例，阐述了工艺、工装、组合机床的设计过程及其与经济效益之间的关系。国内曾有过以下记载 :(1)青岛纺机厂宫业全 1984年主编的梳棉机现状及发展前景一书介绍了八十年代以前国内外梳棉机的概况、现状及其发展趋势 ;(2)由山东纺织工程学会 1987年编写的高产梳棉机研制工作组三十周年纪念专刊介绍了工作组部分人员的一些研究体会和经验总结 ;(3) 2003年青岛纺机厂编写的梳棉技术发展与创新文献汇编收录了关于梳理技术方面的较有价值的文章近 30篇。其中资料 (1)和 (2)都是针对某一特定时期内情况进行编写的，而且主要介绍的是高产梳棉机试验工作组的研究情况，内容也主要局限于梳棉机的工艺技术理论方面，而对梳棉机加工设备的发展现状没有系统的总结。本文结合前有文章，以梳棉机箱体结合件为例进行了工艺技术及加工设备、装夹设备的简单设计。本文从五个方面即梳棉机箱体结合件的加工工艺、组合钻孔工序的工装设计、液压控制系统设计、组合机床设计对梳棉机箱体结合件的制造做了详细的阐述，简要说明了现代制造工艺和制造设备与梳棉机的关系。中原工学院毕业设计（论文） 4 第二章工艺方案的拟定棉机箱体结合件零件的工艺技术分析梳棉机箱体结合件零件如图 1 图 2棉机箱体结合件图主要技术参数如下：：（ 1）上下两平面的光洁度（ 2）两侧面、两端面及结合面的光洁度：（ 1）光洁度：轴向中心孔、横向孔及其余（ 2）平行度：（ 3）同轴度（ 4）垂直度纹孔： 6 位置度：一般公差为即可。术要求： 1）时效处理 2）涂防锈漆通过对图上众多标准及要求分析，可找出此工件上重要的加工表面和孔：底面 B、结合面 F、端面 M、轴向孔 52、横向孔 47、 62、 90，这样在分析选取时就中原工学院毕业设计（论文） 5 以保证这些部位的技术要求为前提。位分析、基准选取及制定工艺路线根据生产纲领，该零件属于大批大量生产，因此采用砂型铸造的方法来进行毛坯生产。该零件的各个表面均为毛坯面，为加工需要，先加工一基准面为后备工序做准备。该箱体结合件分为箱体和箱盖两部分，箱体外形面有侧面 A、端面 M、底面B，依据便于装夹的原则及利于后续加工的原则，确定箱体底面 B 作为多道工序加工的基准面。有以上分析：基准的选择：以 F 面为粗基准，定位装夹简单可靠。选择精基准：从各个表面的精度位置进行分析：以 B 面作为精基准。这样在后续加工过中，装夹方便可靠，又能满足加工要求。其它各面的加工精中原工学院毕业设计（论文） 6 度虽然比基准面要高，但与基准面无特殊的形位公差，因此只需一次粗加工即可。要工序分析：（ 1）箱体结合面 F 的粗糙度为 B 面和 A 面及端面为定位基准，进行加工。（ 2）主轴孔 52 的定位：该孔有同轴度和平行度要求，因此，定位时以基准面B 为主定位面，侧面 A 为副定位面，为防止轴向窜动在端部加一定位销。 (3) 孔 47、 62、 90 的定位：此三孔中， 62、 90 有严格的位置要求，这两孔的加工应以 B 面为主定位面，端面为辅助定位面，采用卧式组合镗床进行加工。 47 加工方法类似。（ 4）工序前后分配的注意事项：在大批大量生产过程中，粗精加工应分开进行，这样工件能得到较好的冷却，减少热应变及内应力变形的影响，有利于保证加工精度。同时可以避免粗加工产生振动等不利因素，也有利于精加工机床精度的保持。艺路线：基于以上分析，工艺路线制定如下： 0# 铸造 5# 时效处理 10# 漆底漆 15# 划线 20# 粗铣箱体底面 25# 粗、精铣箱体结合面 30# 粗、精铣箱盖结合面 35# 钻孔，铰制两销孔 40# 钻孔，攻制 6 螺钉纹孔 45# 粗、精铣两侧面 50# 粗、精铣两端面 55# 粗、半精、精镗 52 孔，刮环槽 55 60# 粗、半精、精镗 62、 90 孔 65# 粗、半精、精镗 47 孔，刮环槽 0# 钻两端面 6，攻制 6纹孔 75# 钻、攻制箱体底面螺纹孔 80# 钻、铰 6孔 85# 锪 20 孔，钻、攻制纹孔中原工学院毕业设计（论文） 7 90# 锪 25 孔，钻、攻制纹孔 95# 钻、攻制侧面纹孔 100# 清洗去毛刺 105# 检验 110# 涂防锈漆注： (1)工艺路线中， 45#、 50#两工序采用双面复合式多工位铣刀，一次加工完成。（ 2）钻孔和攻制螺纹孔的工序建议采用组合机床，可以大大提高加工效率。（ 3）镗孔工序采用多工位镗刀，一次完成加工。中原工学院毕业设计（论文） 8 第三章钻夹具设计棉机箱体结合件钻孔组合机床夹具分析据工件不同的生产条件，可以有各种不同的安装方法： a)找正安装法 b)夹具安装法本定位原理分析：这里讨论 6点定位中， 6个自由度的消除，以便找出较合适的定位夹紧方案一个物体在空间可以有 6个独立的运动，即沿 X、 y、别记为。 1、 X、 y、为 x 、 y 、 z ，习惯上，把上述 6个独立运动称作 6个自由度如果采用一定的约束措施，消除物体的 6个自由度，则物体被完全定位例如讨论长方体工件时，可以在底面布置 3个不共线的约束点，在侧面布置 2个约束点，在端面布置一个约束点，则底面约束点可以限制个自由度，侧面约束点限制面约束点限制 y。这个自由度，就完全限制了长方体工件 6个自由度紧力“两要素”，方向与作用点：夹紧力方向应朝向定位元件，并使所需的夹紧力最小确定夹紧力作用点的位置时应不破坏定位夹紧力作用点的位置应尽可能靠近加工部位，以减小切削力绕夹紧力作用点的力矩，防止工件在加工过程中产生转动或震动应保证夹紧变形不影响加工精度夹紧力作用点数目应使工件在整个接触面上受力均匀，接触变形小位夹紧方案的确定如图 1元件属于箱体类元件。一般的定位方法有：一面两销定位法和两面一销定位法。通过比较分析决定采用两面一销定位法。在钻孔加工时，底面和侧面采用定位板进行定位，端面采用定位钉来限制工件自由度。通过分析发现，该工件被完全定位。具选择及切削用量的选取术分析：孔的类型：螺纹孔精度等级： 6H 材料：灰铸铁硬度：端面为通孔加工深度 L=10端面为盲孔加工深度 L=15 刀具选择：一般的钻头类型决定于加工性质，被加工孔的位置，工件材料，生产批量及经济性等。此工序中的螺纹孔无特别加工要求，属于直径小、深度浅、生产批量大、中原工学院毕业设计（论文） 9 材料为常用铸铁。参考组合机床设计荐使用标准高速锥柄麻花钻。但采用这种钻头，由于其倒锥度大，钻头与钻套间隙也较大，股组合机床上的位置精度较低，大约想提高精度，可采用以下几项措施：（ 1）适当选取导向套到工件表面距离及导套长度。（ 2）减少导向套和钻头间隙。（ 3）减少钻头的制造公差和倒锥度。此外，还可采用硬质合金锥柄锪直柄麻花钻，这可提高钻头的耐用度，但其切削速度要提高，走刀量也比高速钢钻头低。削用量的选取：由于组合机床有大量刀具同时工作，为了使机床正常工作，不经常停车换刀，而达到较高的生产率。所选择的切削用量比一般通用机床的切削用量要低一些。总体上说：在采用多轴加工的组合机床的切削用量和切削速度要低一些。根据现有组合机床使用情况，多轴加工的切削用量比通用机床单刀加工的切削用量约 30%左右。查阅组合机床设计工直径： d=削速度： v=12m/ n=732r/给量： f=r 钻头的实际参数，查阅金属机械加工工艺人员手册 0 作行程的确定和钻模板的设计（ 1）钻模板设计：钻模是用来保证工件孔系的位置精度的。他应有足够的强度和刚度，避免因变形而影响钻套的导向精度。在组合机床孔加工工序中，除采用刚性主轴加工方法外，多数情况下多数情况下都让切削刀具在导向装置中工作。在本道孔加工工序中因主轴为非刚性主轴，故采用钻模导向装置，其作用是： 1）保证刀具对工件的正确位置。 2）保证各刀具相互间的正确位置。 3）提高刀具系统的支承刚度。已知钻头直径 d=照组合机床设计择钻模板厚度为L=22模板形式为固定式钻模板，钻套采用可换式钻套，这样便于磨损后可以快速更换。钻套、衬套、钻套螺钉其具体参数具体参数机床夹具设计手册换钻套图 2308：钻套用衬套图 2原工学院毕业设计（论文） 10 内径 :d=12外径： D=16310：钻套用螺钉图 26 钻模板与被加工零件之间的距离不宜过大，取 4 （ 3）工作行程的确定：在本道工序加工过程中，采用组合机床进行加工，各动力头工作情况一样，故其工作循环也一样：由于被加工孔无特殊要求，故采用图示工作循环方式：图 3作行程图设计过程中注意的因素： 1）工件为大批大量生产，加工效率要求很高，要求每次加工耗时少，因此。快进距离不宜过长。 2）钻孔过程中，无需考虑孔内壁是否有直线痕或螺旋痕。 3）每次钻孔前至少在加工表面前 3 从而确定：工进距离 1 5 3 1 8L m m 工考虑到大批量生产、导向原因等因素取 30L 快退距离 48L 轴尺寸类型及接杆选择：主轴尺寸详见第五章主轴箱设计。接杆：查组合机床简明设计手册 8用特长可调接杆。具体设计：定位支撑的选择：根据前面所述，本工序采用两面一销的定位方式，即底面限制三个自由度；侧面为一窄长平面限制两个自由度；端面为一定位销限制一个自由度。结合实际生产情况：批量大，生产率高。这样的话，加工过程中，会频繁的移动工件位置，对定位表面产生摩擦，定位精度减低，夹具体使用寿命减低。基于这种情况，在实际过程中，采用面支撑板代替底面定位支撑。这样更换较方便，成本较低，同样侧面用以支撑板代替，端面仍是用定位销定位。中原工学院毕业设计（论文） 11 选用支撑板及销的情况如下图：图 3 定位元件支撑板的选用参照机床夹具设计手册 2撑钉的选用参照机床夹具设计手册 2 夹具结构设计及尺寸确定：（ 1）设计原则：由于此工件为大批大量生产，需满足以下几点要求： 1）安装方便，夹紧迅速可靠 2）结构刚度好 3）夹具设计误差小最好采用一体结构。（ 2）方案确定中原工学院毕业设计（论文） 12 图 3孔工序的定位与夹紧示意图基于以下设计原则及定位夹紧情况，结合实际生产活动中所使用的组合夹具情况，采用箱式夹具体结构，并采用液压夹紧机构：结构特点： 1）各定位面之间的位置精度好 : 由于夹具采用箱体式结构，个面之间的精度要求可通过后期加工来保证，可消除分散机构因装配产生的装配误差。 2）结构简单：采用这种结构，钻模板可以直接安装在箱壁上；液压压紧装置置于顶部，向下压紧工件，操作方便。 3）尺寸的确定：由上述可知，箱体侧壁与工件加工表面之间的距离为 4体结构如下：中原工学院毕业设计（论文） 13 图 3具结构图箱体壁厚：经验值推荐 25于箱体顶部承受工件压紧力反作用力，选用 26侧厚度根据钻模板类型选取 25厚，被保证其强度要求采用加强肋板结构。液压缸的选取详见第五章。中原工学院毕业设计（论文） 14 第四章组合机床总体设计机床的总体设计就是绘制组合机床“三图一卡”，就是针对具体零件，在选定的工艺和结构方案的基础上，进行组合机床总体方案图样设计。其内容包括：绘制加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和绘制生产功率计算卡等。加工零件工序图加工零件工序图的作用与内容被加工零件工序图是在被加工零件图基础上，突出本机床或自动线的加工内容，并作必要说明而绘制的。其主要内容包括如下：（ 1）被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本机床设计有关部位结构形状和尺寸。（ 2）本工序选用的定位基准、夹紧部位及方向。（ 3）本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技术要求以及上道工序的技术要求。（ 4）注明加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量。钻梳棉机箱体结合件两端面孔的被加工零件工序图如图 3示 . 图 4被加工零件工序图制被加工零件图的规定及注意事项：（ 1）绘制被加工零件工序图的规定为使被加工零件工序图表达清晰明了，突出本工序内容，绘制时规定；应按一定比例，绘制足够的视图以剖面；本工序加工部位中原工学院毕业设计（论文） 15 用粗实线表示，其余部位用细实线表示；定位基准符号用，并下标数表明消除自由度量。（ 2）绘制被加工零件工序图注意事项： 1）本工序加工部位的位置尺寸应与定位基准直接发生关系。 2）对工件毛坯应有要求，对孔的加工余量应认真分析。 3）当本工序有特殊要求时必须注明。工示意图工示意图的作用和内容：加工示意图是在工艺方案和机床整体方案初步确定的基础上绘制的。是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图。它是绘制机床联系尺寸图的主要依据；是对机床总体布局和性能的原始要求；也是调整机床和刀具所必需的重要技术文件。择刀具、导向及有关计算（ 1）刀具的选择：工件材料为孔加工，选用锥柄麻花钻。（ 2）导向结构的选择：夹具选用可换钻套，轴采用刚性轴来保证孔的位置精度。（ 3）确定主轴类型、尺寸、外伸长度（见第五章主轴箱设计）（ 4）选择接杆除刚性主轴外，组合机床主轴与刀具间常用接杆连接。根据选用原则选取特长可调接杆。（ 5）标注联系尺寸（ 6）标注切削用量：各主轴的切削用量应标注在相应主轴后端。其内容包括：主轴转速、相应刀具的切削速度、每转进给量。（ 7）动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终了位置，又返回到原位的动作过程。 1) 工作进给长度 =+L L L L工 12=18工作进给长度切入长度 L ：加工长度切出长度 2）快速引进长度的确定：快速引进是指动力部件把刀具送到工作进给位置，其长中原工学院毕业设计（论文） 16 度由具体情况确定。本工序选取快速引进长度为 30 3）快速退回长度的确定：快速退回长度是快速引进长度和工作进给长度之和。本工序为 48 4）动力部件总行程的确定：动力部件总行程为快退行程和前后备量之和。总行程为 215备量为 30备量为 137 图 4加工示意图机床联系尺寸图床联系尺寸图作用和内容：机床联系尺寸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专用部件的总体结构而绘制的。是用来表示机床的配置形式、主要构成及各部件安装位置、相互关系、运动关系和操作方位的总体布局图。机床联系尺寸总图表示的内容： 1）表示机床的配置形式和总布局。 2）完整齐全的反映各部件之间的主要装配关系和联系尺寸、专用部件的主要轮廓尺寸、运动部件的运动极限位置及滑台工作循环总的工作行程和前后备量尺寸。 3）标注主要通用部件的规格代号和电动机型号、功率及转速，并标出机床分组编号及组件名称，全部组件应包括机床全部通用及专用零部件。 4)标明机床验收标准及安装规程。制机床尺寸联系总图之前应确定的内容：（ 1）选择动力部件动力部件的选择主要是确定动力箱和动力滑台。根据已定的工艺方案和机床配置形式并结合使用及修理因素，确定机床为卧式单工位液压传动组合机床，选用配套的动力箱驱动多轴箱钻孔。动力箱规格与滑台要匹配，其驱动功率主要依据是根据多轴箱所传递的且学功率来选用。本机床左右多轴箱均采用动力箱（85r/动机选中原工学院毕业设计（论文） 17 ，功率为据选定的切削用量，计算总的进给力，根据所需的最小进给速度、工作行程、结合多轴箱轮廓尺寸，考虑工作稳定性，选用液压滑台，以及相配套的侧底座（ 1）。查组合机床简明设计手册 5鞍宽度： w=250鞍长度： 00 程： S=250座长度： 90 度： H=250进速度： 32进速度： 12m/ 2）确定机床装料高度 H 装料高度是指工件安装基面至地面的垂直距离。考虑上述刚度结构功能和使用要求等因素选取计算：侧底座高度： 560台高度： 250 主轴箱的最低主轴高度为： 275件最低孔中心距底面距离： =560+250+3)确定夹具轮廓尺寸参照夹具设计。（ 4）确定中间底座尺寸中间底座尺寸在长度和宽度上满足夹具的安装要求。他在加工方向上的尺寸，实际已由加工示意图确定。由此根据选定的动力箱、滑台、侧底座等标准的位置关系计算长度为 974料高度和夹具底座高度确定后，中间底座高度已确定为 560 （ 5）确定多轴箱轮廓尺寸标准通用钻类多轴箱厚度是一定的、卧式 325此，确定多轴箱，主要是确定多轴箱的宽度和高度及最低主轴高度。如图 3中原工学院毕业设计（论文） 18 示图 4轴箱轮廓尺寸确定被加工零件轮廓以点化线表示，多轴箱轮廓以粗实线表示。查组合机床简明设计手册， 7取多轴箱体规格尺寸 400*400. 机床分组为了便于设计和组织生产，组合机床各部件和装置按不同功能划分编组。本机床编组如下：（ 1）第 10 组左侧床身（ 2）第 20 组夹具（ 3）第 11 组右侧床身（ 4）第 12 组中间底座（ 5）第 30 组电气装置（ 6）第 40 组传动装置（ 7）第 50 组润滑装置（ 8）第 60 组刀具（ 9）第 61 组工具（ 10）第 71 组左多主轴箱（ 11）第 72 组右多主轴箱中原工学院毕业设计（论文） 19 图 4床联系尺寸图中原工学院毕业设计（论文） 20 第五章液压系统设计压压紧系统设计 1、计算压紧力钻铸铁孔时铸件受到轴向切削力和扭矩作用，查看机床专用夹具手册根据公式： 2 0 . 80 . 2 1M D S K p 0 . 8419F D S K p 公式中符号的意义： D 钻头直径 S 每转进给量修正系数已知 D= S=r 190=1 得 M=行受力分析：两组钻头同时工作时，因为两组钻头对称分布轴向力相互抵消。而此工件的扭矩作用的结果并不产生轴向力，因此工件总体受力较小。随着行程增加，工进 10，右侧钻头开始空转，即对工件无进给力作用，左侧继续工进，产生力和力矩作用，力的大小如下：图 5头受力分析左图可视做某一时刻径向力的作用情况，因此： 2 9 0 0 c N m m 即主切削力为 173N。假如只考虑向上的力的作用，那么三根主轴的合力： c 中原工学院毕业设计（论文） 21 3 5 1 9F F c N合查阅机床夹具设计设计手册 2虑到更为安全的夹紧状态，选用双向作用法兰式小型液压缸：工作行程： l=40 推力： F=1448N 活塞直径： D=60、计算夹紧和松开时间夹紧和松开时液压缸速度 1 v mm s； 2 0 v mm s夹紧时间： 3114 0 1 0 0 . 40 . 1 s, 松开时间： 3224 0 1 0 0 . 40 . 1 s 3、根据上述数据绘液压缸图 5 图 5 确定液压系统参数 1、初选液压缸工作压力由工况分析中可知，夹紧阶段压力最大，所以，液压缸的工作压力按此负载力计算，根据液压缸与负载的关系，选、液压缸尺寸液压缸取标准直径 D=60 拟定液压系统图 1、选择液压回路（ 1）调速方式：由工况可知该液压系统功率小，工作负载变化小，采用单向阀和二位四通阀。 t t 519 F/N mm/s v1 t1 t2 原工学院毕业设计（论文） 22 （ 2）液压泵形式的选择：根据工况要求选用变量叶片泵适宜。削进给液压系统设计 1、计算切削力钻铸铁孔时，其轴向力的切削力根据公式： 2 0 . 80 . 2 1M D S K p 0 . 8419F D S K p 公式中符号的意义： D 钻头直径 S 每转进给量修正系数已知 D= S=r 190=1 得 M=m F= 3 3 4 5 . 3 1 0 3 6 N 2、计算摩擦阻力静摩擦阻力： 4 9 0 0 0 . 2 9 8 0f G N 动摩擦阻力： 4 9 0 0 0 . 1 4 9 0f G N 3、计算惯性阻力： 4 9 0 0 0 . 12509 . 8 0 . 2i 4、计算工进速度工进速度按加工切削用量计算，即： 32 1 1 732 0 . 1 1 . 2 2 1 0 /60v n s m m s 5、根据以上分析计算各工况负载如表 4原工学院毕业设计（论文） 23 表 5 液压缸负载的计算工况计算公式液压缸负载 F/N 液压缸驱动力启动 sF f G 980 1090 加速 f G 740 825 快进 dF f G 490 545 工进 f G 1526 1695 反向启动 sF f G 980 1090 加速 f G 740 825 快退 dF f G 490 545 制动 f G 240 270 其中，取液压缸机械效率 6、计算快进、工进和快退时间快进： 31113 3 1 0 0 . 1 70 . 2 工进： 322 321 5 1 0 180 . 8 8 1 0 快退： 312314 8 1 0 0 . 2 40 . 2 7、根据上述数据描绘液压缸中原工学院毕业设计（论文） 24 图 5 图 5 确定液压系统参数 1、初选液压缸工作压力由工况分析中可知，工进阶段的负载力最大，所以，液压缸的工作压力按此负载力计算，根据液压缸与负载的关系，选 51 4 1 0P 。本机床是钻孔组合机床，为防止钻通时发生前冲现象，液压缸回油腔应有背压，设背压 52 0 0P P a，为使快进，快退速度相等，选用122差动液压缸，假定快进、快退的回油压力损失为 0P 2、计算液压缸尺寸由式1 1 2 2() P A F得： 421 5211526 3 6 1 00 . 9 ( 4 0 . 3 ) 1 0()2 液压缸直径： 14 4 3 6 6 . 7 7AD c m 取标准直径： D=70 拟定液压系统图 1、选择液压回路（ 1）调速方式：由工况图知，该液压系统功率小，工作负载变化小，可用进油路节流调速，为防止钻通孔时的前冲现象，在回油路上加背压阀。（ 2）液压泵形式的选择：通过工况分析选用变量叶片泵比较适宜。（ 3）速度换接方式：因钻孔工序对位置精度及工作平稳性要求不高，可选用行程调速阀和电磁换向阀。 2、组成系统 t t F/N mm/s v1 t1 t2 t1 526 原工学院毕业设计（论文） 25 图 5液压系统图择液压元件 1、选择液压泵和电动机（ 1）确定液压泵的工作压力：前面已确定液压缸的最大工作压力为 54 10 ，选取进油管路压力损失 50 0P P a ，其调整压力比系统最大压力大 55 10 ，所以泵的工作压力 59 . 8 1 0 P a。（ 2）液压泵的流量：由图 4知，快进时的流量最大，其值为 26L/进时最小，为据液压技术公式 9 ，则： 1 . 2 5 2 6 2 . 4 / m i （ 3）选取电动机： P=、选择其他元件中原工学院毕业设计（论文） 26 图 5液压元件选择表 3、确定管道尺寸（略） 4、确定油箱容量油箱容量可按经验公式估算，取 ( 5 7 ) 6 3 6 2 1 6V q L 。中原工学院毕业设计（论文） 27 第六章多轴箱右主轴箱设计引言多轴箱是组合机床的重要专用部件。他是根据加工示意图所确定的工件加工孔数和位置、切削用量和主轴类型设计的传动各主轴运动的动力部件。其动力来自通用的动力箱，与动力箱一起安装于进给滑台，可完成钻、扩、铰、镗孔等加工工序。多轴箱一般具有多根主轴同时对一列孔进行加工。但也有单独的，用于镗孔居多。多轴箱的通用箱体材料为、后、侧盖等材料为轴箱体基本尺寸系列标准（ 83）规定， 9 种名义尺寸用相应滑台的滑鞍宽度表示。目前，多轴设计有一般设计法和电子计算机辅助设计法两种。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。其主要内容及注意事项如下：图 6 主轴位置关系尺寸图据机床联系尺寸图，绘制多轴箱外形图，并标注轮廓尺寸及动力箱驱动轴的相对位置尺寸。据联系尺寸图和加工示意图，标注所有主轴位置尺寸及工件与主轴、主轴与驱动轴的相关位置尺寸。据加工示意图标注各主轴转速及转向主轴逆时针转向。表标明各主轴的工序内容、切削用量及主轴外伸尺寸明动力件型号及其性能参数中原工学院毕业设计（论文） 28 表 6轴外伸尺寸及切削用量轴号主轴外伸尺寸（切削用量备注 D/d L 工序内容 n(r/v(m/f(mm/r) 1 30/20 115 钻 732 13 2 30/20 115 钻 732 13 3 32/25 115 钻 732 13 注： 1、被加工零件编号及名称：体结合件，。材料及硬度，铸铁，200、动力部件 11N=n=1420 图 6多轴箱设计原始数据图主轴、齿轮的确定及动力运算（ 1）主轴型式和直径中原工学院毕业设计（论文） 29 主轴的型式和直径，主要取决与工艺方法、刀具主轴联接机构、刀具的进给抗力和切削转矩。如钻孔时常采用滚珠轴承主轴；扩、镗、铰孔等工序工序常采用滚锥轴承主轴；主轴间距较小时常选用滚针轴承主轴。设计时，尽可能不选用 15径的主轴和滚针主轴，因为滚针轴承精度低、结构刚度及装配工艺性都较差，既不便于制造又不便于维修。首先，根据切削用量，查机床夹具手册 1计算公式计算扭矩：2 0 . 80 . 2 1M D S K p D 钻头直径 S 每转进给量已知 D= S=r 得 M=表 5选择轴径 d=12组合机床设计简明手册 4取主轴直径 d=20足设计要求。（ 2）多轴箱所需动力计算多轴箱的动力计算包括多轴箱所需要的功率和进给力两项。传动系统确定之后，多轴箱所需要的功率按下列公式计算： 1 1 1n n ni i P P P P P 空空多箱切削失切削失式中切削功率，单位为空空转功率，单位为失与负荷成正比的功率损失，单位为根主轴的切削功率，由选定的切削用量按公式计算或查图表获得；每根主轴的空转功率按组合机床设计简明手册 4定；每根主轴上的功率损失，一般取所传递功率的 1%。根据机床夹具设计手册功率计算公式得主轴切削功率： 3060切M 扭矩 V 切削速度 D 钻头直径则有 9 0 2 1 0 . 1 1 83 0 6 0 5 . 2P K W切 13 3 0 . 1 1 8 0 . 3 5 6P P K W 切切 1中原工学院毕业设计（论文） 30 空转功率：由于主轴直径为 2025据组合机床设计简明手册 4 转速： n=630r/轴径为 20= 0 6P K 径为 25= 0 3P K 000r/轴径为 20： = 0 4P K 径为 25：= 0 6P K 而主轴转速为 n=732r/据插值法： 7 3 2 - 6 3 0= ( 0 . 0 7 4 0 . 0 4 6 ) 0 . 0 4 6 0 . 0 5 71 0 0 0 7 3 2P K W 空7 3 2 - 6 3 0= ( 0 . 1 1 6 0 . 0 7 3 ) 0 . 0 7 3 0 . 0 8 91 0 0 0 7 3 2P K W 空因此： = 0 . 0 5 7 2 + 0 . 0 8 9 = 0 . 2 0 3 K 空每根轴上的功率损失，一般可取所传递功率的 1% 因此： = 0 . 2 0 3 + 0 . 3 5 6 1 % = 0 . 0 0 6 K 失（）1 1 1n n ni i P P P P P 空空多箱切削失切削失=轴箱所需的进给力可按下式计算： =多箱式中各主轴所需的轴向切削力，单位为 N 0 . 8419F D S K p D 钻头直径 S 每转进给量修正系数已知 D= S=r 190=1 F= 1 = F 3 3 4 5 . 3 1 0 3 6 多轴箱传动设计多轴箱传动设计，是根据动力箱驱动轴位置和转速、各主轴位置及其转速要求，设计传动链，把驱动轴和主轴联系起来，使各主轴获得预定的转速和转向。 1、对多轴箱传动系统的一般要求（ 1）在保证主轴的强度、刚度、转速和转向的条件下，力求传动轴和齿轮规格、中原工学院毕业设计（论文） 31 数量为最少。为此，应尽量用一根中间传动轴带动多根主轴，并将齿轮布置在同一排上。（ 2）尽量不用主轴带动主轴的方案，以免增加主轴负荷。遇到主轴较密时，布置齿轮的空间受到限制或主轴负荷较小、加工精度要求不高，也可用一根强度较高的主轴带动 1主轴的传动方案。（ 3）为使结构紧凑，多轴箱内齿轮副的传动比一般要大于 1/2，后盖内齿轮齿轮传动比允许至 1/3，尽量避免用升速传动。当驱动轴转速较低时，允许先升速然后再降一些。（ 4）驱动轴直接带动的转动轴数不能超过两根，以免给装配带来困难。 2、拟定多轴箱传动的基本方法拟定多轴箱传动系统的基本方法是：先把全部主轴中心尽可能分布在几个同心圆上，在各个同心圆的圆心上分别设置中心传动轴；非同心圆分布的一些主轴，也宜设置中间传动轴；然后根据已经选定的中心传动轴再取同心圆，并用最少的传动轴带动这些中心传动轴；最后通过合拢传动轴与动力箱驱动轴连接起来。（ 1）主轴分布类型图 6轴分布示意图单组圆周分布，但各轴心间距较小。（ 2）根据此种类型设计出三种传动联系方案：中原工学院毕业设计（论文） 32 图 6计方案图第一种传动设计方案分析：第一种传动设计方案十分符合主轴箱设计的各项原则： a. 传动轴、齿轮数最少，用一根传动轴带动多根主轴 b. 主轴齿轮规格相同。从理论上来说是一种经济有效的传动方案。但在进一步设计时发现该传动方案有以下缺陷：主轴直径 d=20心传动轴轴线与最下轴轴心线距离为两轴真的实现传动，两轴所配套轴承的外径尺寸 D=47而，为使两轴承间安装不中原工学院毕业设计（论文） 33 发生冲突，其间距最少为 47 全满足疲劳强度要求。因此所取齿轮模数满足使用及性能要求。（ 2）轴的强度校核：从上述可知，各轴所能承受的扭矩：轴 1、 2、 3、 4 d=20 1 1 1 0 0 .M kg m m轴 5 d=25 2 2 7 0 0 .M k g m m通过计算各轴所承受载荷的情况：轴 1、 2 1 90M K g m m轴 3、 4 2 96M K g m m轴 5 250M K g m m 由此可以得出，各轴实际承受的扭矩远远小于轴所能承受的扭矩最大值。因此其强度完全满足要求。中原工学院毕业设计（论文） 36 第七章经济性分析任何一个较为复杂的机械零件，都有不同的加工工艺方案，特别是一个新产品，从开发设计，试制，小批量投产到产品发展和成熟时期的大批量生产，都要经历不同的生产批量过程。作为组成这一产品的机械零件必须根据生产批量来确定其工艺方案，现以梳棉机箱体结合件为例，说明在不同生产批量情况下，如何合理选择定位基准，采用适宜的生产设备和工艺手段，以保证加工质量可靠，满足市场的需求。达到生产批量的能力，同时投资小，见效快，成本低，从而获得企业的最大经济效益。体结合

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