油泵体端面钻孔专用组合机床设计说明书

设计说明书设计课题：油泵体端面钻孔专用组合机床设计设 计 者： 系 别： 专 业： 班级学号： 指导教师： 系 主 任： 20XX 年6 月14 日目 录前 言： 1第 一 章：组合机床概述 1第 二 章：组合机床总体设计 22-1组合机床方案的制定 22-2确定切削用量及选择刀具 32-3组合机床总体设计三图一卡 4第 三 章：组合机床多轴箱设计 73-1 概述 73-2多轴箱的设计步骤和内容 8第 四 章：夹具设计 12结 束 语： 13参考文献： 14前言本书为油泵体端面钻孔组合机床说明书。着重介绍了组合机床设计的步骤，方案的制定，切削用量及刀具选择，组合机床的总体设计三图一卡，多轴箱的设计以及夹具的设计。第一章组合机床概述一、组合机床特点组合机床是以通用部件为基础，配以少量专用部件，对一种或若干种工件按预先确定的工序进行加工的机床。它能够对工件进行多刀、多轴、多面、多工位同时进行加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及滚压等工序，随着组合机床技术的发展，它能完成的工艺范围日益扩大。组合机床所用的通用部件是具有特定功能，按标准化、系列化、通用化原则设计、制造的组合机床基础部件。每种通用部件有合理的规格尺寸系列，有适用的技术参数和完善的配套关系。组合机床设计应根据机床性能要求配套液压、气压和电控等系统。组合机床与通用机床、其它专用机床相比，有以下特点：1 组合机床上的通用部件和标准零件约占全部机床零部件总量的70%到80%，因此设计和制造周期短，经济效益好。2 由于组合机床采用多刀加工，机床自动化程度高，因而比通用机床生产效率高，产品质量稳定，劳动强度低。3 组合机床的通用部件是经过周密设计和长期生产实践考验的，它与一般专用机床相比，其结构稳定，工作可靠，使用和维修方便。4 组合机床加工工件，由于采用专用夹具、组合刀具和导向装置等，产品加工质量靠工艺装备保证，对操作工人的技术水平要求不高。5 组合机床易于联成组合机床自动线，以适应大规模和自动化生产需要。二、组合机床通用部件1、动力部件动力部件主要有种：1 主运动动力部件用来实现组合机床的切削运动，例如刀具的回转运动。动力箱：1TD12-1TD25,适用小型组合机床；1TD32-1TD80，适用大型组合机床。多轴箱；主轴固定动力箱，主轴可调动力箱。2 进给运动部件实现刀具的进给运动液压滑台：1HY系列液压滑台，1HYA系列长台面型液压滑台，1HYS系列液压十字滑台。3 既能实现主运动又能实现进给运动的部件。动力头：1LHJB系列机械滑套式动力头，1LXJB系列箱体移动式机械动力头，LHF系列风动动力头，1LZY系列多轴转塔动力头。2、输送部件输送部件是将工件由一个工位输送到另一个工位的部件：1AHY系列液压回转工作台，1HYA系列长台面型液压滑台。3、支承部件支承部件是可用来安装组合机床的其它部件，它包括1CC系列滑台侧底座，1CD系列立柱侧底座，1CL系列立柱，1CLb系列立柱及中间底座等。4、控制部件控制部件用来控制组合机床自动循环。例如数控装置，行程控制挡铁等。5、辅助部件除上述部件之外的部件称辅助部件，主要指用于润滑、冷却和排屑等部件。第二章 组合机床总体设计2-1 组合机床方案的制定一、制定工艺方案被加工零件油泵体为HT200的长方体结构，加工部位多为平面。加工时采用两面定位，双面同时钻孔攻丝。油泵体年产10万件，两班制工作，车间气源压力为0.60.8Mpa。其加工工艺路线如下：05粗精铣油泵体底面和后侧面10粗精铣左右两端面15粗精铣顶面和前后两结合面20钻柱塞套孔25扩柱塞套孔30粗铰柱塞套孔35精铰柱塞套孔40扩顶面30孔45攻丝顶面30孔50钻、扩、粗、精铰油泵体内18孔55锪油泵体内21孔60镗左右端面凸轮轴孔65钻左右端面M12、12、M8孔70扩、铰左右端面12孔75攻丝左右端面M12、M8螺纹孔80铣后侧面24孔85在24孔内钻M12孔90在24孔内攻丝M12孔95钻前侧面M8螺纹底孔，钻后侧面M12螺纹底孔100攻丝前侧面M8螺纹底孔，钻后侧面M12螺纹底孔105铣前侧面20孔110在20孔内钻M10孔115在20孔内攻丝M10孔120钻、扩、铰前凸面45孔125钻前凸面M8孔130攻丝前凸面M8孔135钻前侧面8斜油孔140钻右端面M12放油孔145攻丝右端面M12放油孔150去毛刺155清洗155-J终检二、确定机床配置型式本次设计的组合机床为50序：钻左右端面M12、12、M8孔的专用组合机床。以底面和后侧面为定位基准，通过液压夹紧油缸在工件顶面夹压，左右端面同时钻孔。鉴于六个M8的螺纹孔分布在56的圆上，若一起钻则外伸轴会干涉，故分为两个工序。本次采用单工位双面组合机床，利用多轴箱从左右两端面对工件同时加工。可达到的加工精度很高。2-2 确定切削用量及选择刀具一、选择切削用量M8螺纹孔为普通粗牙螺纹，第一次钻孔要求孔径为6.7，可选择钻头直径亦为6.7；M12螺纹孔也为普通粗牙螺纹，第一次钻孔要求孔径为10.5，可选择钻头直径为10.5；对于12的孔，第一次钻孔直径也可选为10.5，钻头取为10.5。钻6.7孔时,取每转进给量=0.11mm/r,主轴转速=500r/mm;钻10.5孔时,取每转进给量=0.12 mm/r,则由,算出=460r/mm。则切削速度分别为。二、确定切削力、切削转矩、切削功率切削力F、切削转矩M、切削功率P的计算公式：代入数据算得钻6.7孔时，,算得钻10.5孔时，三、选择刀具结构据工艺要求及加工精度，本次设计采用锥柄长麻花钻，钻头直径分别为6.7和10.5为高速钢钻头。2-3 组合机床总体设计三图一卡一、 被加工零件工序图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、加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求、加工用定位基准、夹压部位及被加工零件的材料、硬度、重量、和在本道工序加工前毛坯或半成品情况的图纸。本次被加工零件工序图是选择了第55道工序钻左右两端面M12、12、M8孔的工序图。见附图1。二、 加工示意图加工示意图表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具与辅具的布置状况以及工件、夹具、刀具等机床部件间的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等。1、刀具选择锥柄长麻花钻，钻头直径为6.7，其加工部位长度为102mm，总长为183mm；钻头直径为10.5，其加工部位长度为128mm，总长为209mm。2、导向选择选择导向类型、型式和结构用钻头本身导向，取用可换式钻套。钻套基本尺寸与钻头尺寸相同。确定导向数量、选择导向参数采用单个导向加工。钻6.7时，导向长度为30mm，导向至工件端面的距离为8mm；钻10.5时，导向长度为38mm，导向至工件端面的距离为12mm。刀具导向部分基本尺寸与钻头尺寸相同。3、初定主轴类型、尺寸、外伸长度和选择接杆选用前后支承均为推力球轴承和滚针轴承的长主轴。根据已计算出的切削转矩查表初定主轴直径均为20，再综合考虑加工精度和具体工作条件，决定主轴外伸部分尺寸（直径30/20,长度为115mm），配套的刀具接杆莫式锥号为1、2。根据刀具尾部莫式锥号1和主轴外伸部分的内孔直径20mm，确定接杆型号分别为:钻6.7时用接杆2-245T0635-01；钻10.5时用接杆2-215T0635-01。影响联系尺寸的关键刀具是钻10.5的锥柄长麻花钻。4、确定动力部件的工作循环及工作行程工作进给长度应等于加工部位长度与刀具切入长度和切出长度之和。切入长度 8mm，切出长度=1/3+(68)=9mm,工件最长孔为18mm，则工作进给长度为35mm。快速退回长度等于快速引进与工作进给长度之和。取快速引进长度为125mm，则快退长度为160mm。动力部件总行程长度为快退行程长度与前后备量之和。取前备量30mm，后备量为210mm，则动力部件总行程长度为400mm。5、加工示意图见附图2。三、 机床联系尺寸图机床尺寸联系图用来表示机床各组成部件的相互装配联系和运动关系，以检验机床各部件相对位置及尺寸联系是否满足加工要求；通用部件的选择是否合适；并为进一步开展多轴箱、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。1、 选择动力部件根据各主轴的轴向切削合力F=4552.3N，以来确定动力滑台的型号及规格为1HY32台面宽320mm，台面长630mm，行程长400mm，导轨为铸铁材料，滑台及滑座总高=280mm，滑座长1070mm，允许最大进给力=12500N，快速行程速度为10m/min，工进速度为20650m/min。根据各刀具主轴的总切削功率P=0.597KW，再考虑传动效率或空载功率损耗及载荷附加功率损耗，选择组合机床主传动用动力箱型号为1TD32，电动机为型，功率为P=2.2KW，动力箱输出轴转速为；动力箱与动力滑台结合面尺寸：长400mm，宽320mm；动力箱与多轴箱结合面尺寸：宽320mm，高320mm；动力箱输出轴距箱底面高度为125mm。配套通用部件 侧底座1CC321，其高度=560mm，宽度B=520mm，长度L=1170mm，滑座与侧底座之间调整垫高度=5mm。2、 联系尺寸图应确定的尺寸夹具轮廓尺寸 本机床夹具轮廓尺寸指夹具底座的长宽高，即为60040050。本次机床装料高度H=950mm，工件最低孔位置=28mm。多轴箱轮廓尺寸取多轴箱厚度为卧式325mm。多轴箱的宽度B和高度H由以下公式确定： 式中：b为工件在宽度方向相距最远的两孔距离，b=52.25mm； 为最边缘主轴中心距箱外壁的距离，=100mm； h为在工件高度方向相距最远的两孔距离，h=149mm； 为最低主轴高度。本次机床设计中，=+H-(0.5+) =28+950-(0.5+280+5+560)=132.5mm则=52.25+2100=252.25(mm)=149+132.5+100=381.5(mm)根据上述计算值，按多轴箱轮廓尺寸系列标准，最后确定多轴箱轮廓尺寸为BH=400400mm。中间底座轮廓尺寸其长度方向尺寸可按下式确定：式中：为加工终了位置，多轴箱端面至工件端面间的距离，本次=340mm； 为多轴箱厚度，=325mm； 为沿机床长度方向工件的尺寸，=351mm；为机床长度方向上，多轴箱与动力滑台的重合长度，=230mm；为加工终了位置，滑台前端面至滑座前端面的距离，=50mm；为滑座前端面至侧底座前端面的距离，=100mm。则 =(340+340+2325+351)-2（230+50+100） =921(mm)3、机床联系尺寸图见附图3。四、 机床生产率计算卡根据选定的机床工作循环所要求的工作行程长度、切削用量、动力部件的快速及工进速度等，计算机床的生产率并编制生产率计算卡，用以反映机床的加工过程、完成每一动作所需的时间、切削用量、机床生产率及机床负荷率等。1、理想生产率年生产纲领A为10万件，采取两班制生产，K取4600h，则(件/h)算得=21.74(件/h)2、实际生产率Q 指所设计机床每小时实际可以生产的零件数量。(件/h)式中：为生产一个零件所需的时间(min)，它可根据下式计算：=+= (min)式中：L为刀具工作进给行程长度，L=35mm； 为刀具每分钟工作进给量，=55(mm/min)；为动力滑台在死挡铁上的停留时间，=0.02min；、为动力部件快进、快退行程长度，=125mm，=160mm；为工件装卸时间，=1min。则=1.721min，Q=34.86(件/h)3、机床生产率当时，计算二者的比值即为负荷率。算得=62.36%4、生产率计算卡见附图4第三章 组合机床多轴箱设计3-1 概述一、组合机床多轴箱的用途及分类多轴箱是组合机床的主要部件之一，按专用要求进行设计，由通用零件组成。其主要作用是，根据被加工零件的加工要求，安排各主轴位置，并将动力和运动由电机或动力部件传给各工作主轴，使之得到要求的转速和转向。多轴箱按其结构大小可分为大型多轴箱和小型多轴箱两大类。大型又分为通用多轴箱和专用多轴箱两种。二、通用多轴箱的组成1、组成通用多轴箱主要由箱体、主轴、传动轴、齿轮、轴套等零件和通用（专用）的附加机构组成。2、 多轴箱的通用零件箱体类零件在多轴箱体前后壁之间可安排厚度为24mm的齿轮三排或32mm厚的齿轮两排；在多轴箱体后壁和后盖之间可安排一或两排齿轮。通用多轴箱基型后盖厚度为90mm，如只在动力箱输出轴和多轴箱输入轴安排第排齿轮，可选用厚度为50mm的后盖，此时后盖窗孔应加以扩大。大型通用多轴箱箱体类零件采用灰铸铁材料，箱体用牌号为HT200，前、后、侧盖牌号为HT150。箱体的大小，根据宽高尺寸不同，有多种规格，其具体形状和尺寸，应按标准GB3668.183选择。通用多轴箱箱体厚度为180mm，用于卧式的多轴箱前盖厚度为55mm，用于立式的多轴箱前盖，兼作油池，加厚为70mm，基型后盖厚度为90mm，其余三种厚度的后盖（50、100、125mm）,可根据多轴箱内传动系统安排和动力部件与多轴箱的具体连接情况分别选用。轴类零件钻削类主轴按支承型式不同可分为3种：(a) 前后支承均为圆锥滚子轴承的主轴（称滚锥主轴）。(b) 前支承为推力球轴承和向心球轴承、后支承为向心球轴承或圆锥滚子轴承的轴承（称滚珠主轴）。(c) 前后支承均为推力球轴承和无内圈滚子轴承的主轴（称滚针主轴）。攻丝主轴分为：(a) 前后支承均为圆锥滚子轴承的主轴。(b) 前后支承均为推力球轴承和无内圈滚子轴承的主轴。主轴材料一般为40Cr钢，热处理C42，用滚针轴承的主轴材料为20Cr钢，热处理为S0.5C59。传动轴按其用途和支承型式不同，有六种：(a) 圆锥滚子轴承传动轴。(b) 滚针轴承传动轴。(c) 埋头式传动轴。(d) 手柄轴。(e) 油泵传动轴。(f) 攻丝用蜗杆轴。传动轴材料一般为45钢，调质处理T215，用滚针轴承的主轴材料为20Cr钢，热处理为S0.5C59。齿轮通用齿轮有三种，即传动齿轮、动力箱齿轮和电机齿轮。材料均采用45钢，热处理为齿部高频淬火G54。动力箱齿轮有A型（宽度为84mm）和B型（宽度为44mm）两种。当采用90mm厚的基型后盖时，选A型；当采用50mm后盖和100mm、125mm的加厚后盖时，均采用B型动力箱齿。3-2多轴箱的设计步骤和内容一、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”整理编绘出来的，其内容包括舵轴箱设计的原始要求和已知条件。本次设计为油泵体左右端面孔加工组合机床左多轴箱，其原始依据图包括的主要内容为：在编制此图时从“三图一卡”中已知： 多轴箱轮廓尺寸为40040mm。 工件轮廓尺寸长宽高为351236149及各孔位置尺寸。工件与多轴箱相对位置尺寸。二、主轴结构型式的选择主轴结构型式由零件加工工艺决定，应考虑主轴的工作条件和受力情况。轴承型式时主轴部件的主要特征。鉴于各主轴中心距较小选用前后支承均为推力球轴承和无内圈滚子轴承的主轴（称滚针主轴）。三、传动系统的设计与计算多轴箱的传动系统设计，就是通过一定的传动链把动力箱输出轴传进来的动力和转速按要求分配到各主轴。1、对传动系统的一般要求设计传动系统，应在保证主轴强度、刚度、转速和转向的前提下，力求使主要传动件的规格少，数量少，体积小；因此在设计传动系统时，要注意下面几点： 尽量用一根中间传动轴带动多根主轴。 一般情况下尽量不采用主轴带动主轴的方案。 为使结构紧凑，多轴箱体内的齿轮传动副的最佳传动比为11.5，在多轴箱后盖内的第排齿轮，根据需要，其传动比可以取大些，不超过33.5。 根据转速与转矩称反比的道理，一般情况如驱动轴转速较高时，可采用逐步降速传动。 主轴上的齿轮应尽量安排靠近前支承，以减少主轴的扭曲变形。3、 传动系统设计该多轴箱中1、2轴看作直线分布，用一根中间传动轴11传动，3、4轴看作直线分布，用一根中间传动轴13传动，5轴单独用中间传动轴14传动。11轴用齿轮直接与驱动轴联接，11轴通过12轴传动至13轴，通过15轴传动至14轴，主轴分布见多轴箱装配总图。已知各主轴转速及驱动轴到主轴之间的传动比。=460r/min =500r/min驱动轴 =715 r/min各传动轴传动比 = =各轴传动比分配。因为要求主轴上齿轮不过大，所以最后一对齿轮取升速。=1.55 =1.61 =1.61 = = =1.07 =1 =1.39 =确定中间传动轴的位置并配各对齿轮(a) 确定11轴的位置，配11轴与1、2轴联接的、两对齿轮。在1、2轴中，用几何作图法找出11轴的圆心，=51，取m=2则由R=得，51=+=+=1.55=31 =20取驱动轴齿轮齿数=21，m=3，则11轴上与驱动轴联接的齿轮齿数为53。(b) 确定13轴的位置，配13轴与3、4轴联接的、两对齿轮。在3、4轴中，用几何作图法找出13轴的圆心，=47，取m=2则得47=+=+=1.61=29 =18(c) 确定14轴与5轴联接的一对齿轮取14轴与5轴的中心距为=47，m=2则47=+=1.61=29 =18(d) 确定中间传动轴12的位置，配12轴与11、13轴联接的、两对齿轮。 取m=2 取11轴与12轴的中心距=60, =1.07,得=31 =29 取12轴与13轴的中心距=58, =1,得=29(e) 确定15轴得位置，配15轴与11、14轴联接的、两对齿轮。 11轴与15轴的中心距=137，取m=3，=1.39 +=91=53 =38 15轴与14轴中心距=51,取m=2，= +=51=22 =29验算各主轴转速如按上述所选用的齿轮传动比计算，得各主轴转速结果如下：=715=439r/min=715=488r/min=715=483r/min转速相对损失在5以内，符合设计要求。用中间轴12兼作手柄轴，其转速如下： =715=302r/min采用R12-2型叶片泵，由中间传动12轴带16轴，再传给油泵轴17。 =715=488r/min在400800r/min范围之内，满足要求。四、 多轴箱总图设计通用多轴箱总图得设计包括绘制主视图、展开图、侧视图和编列装配表以及制定技术条件。见附图5。主视图表明了多轴箱得传动系统，齿轮排列位置，附加机构及润滑油泵的位置，润滑点的配置，手柄轴的位置和各轴的编号。设计润滑系统时，卧式多轴箱箱体内三排齿轮时用油盘润滑的，后盖内第排齿轮，则单独引进油管润滑，还要引油管润滑动力箱齿轮。此外，分油器的位置选择在靠近操作者一侧，以便观察和检查润滑油泵的工作情况。展开图主要表示各轴装配关系，主轴、传动轴、齿轮、隔套、防油套、轴承等的形状和轴向位置。图中各零件的尺寸要按比例画出；各轴径向可不按传动关系和展开顺序画。画图注明齿轮排数，轴的编号、直径和规格。展开图上应完整标注多轴箱的厚度尺寸和与厚度有关的尺寸，主轴外伸部分长度及内、外径。第四章 夹具设计一、确定夹具的结构方案 确定定位方案本工序为第一次钻孔，要求精度等级不高。采用底面和后侧面支承板定位，右端面放限位板，双面同时加工。 确定导向装置本工序仅有一个工步，但是年生产纲领为10万件，属于大批量生产，钻套容易磨损，故选用可换钻套作导向元件。 确定夹紧机构本工序为工件双面同时钻孔，工件承受的切削合力很小，仅在顶部夹压即可。针对大批量生产的工艺特征，此夹具选用前法兰式夹紧油缸夹压工件。在钻模板上架起一块板固定油缸，靠油缸内活塞杆的伸缩带动压板夹紧工件。 设计夹具体夹具体的设计应通盘考虑。夹具安装在工作台上用钻套找正，并在夹具体上打T型槽，通过螺钉连接在机床上。夹具体上表面与其他元件接触的部位均做成等高的凸台以减少加工面积，夹具体地面设计称周边接触的形式以改善接触情况、提高安装的稳定性。 夹具装备图见附图6。结束语 在导师的细心指导下，经过和同学不断的探讨并且实时的在网络上查询新技术，耗时3个月的毕业设计终于结束了