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多用途 小型 铣床 设计 10 PDF 图纸 CAD 制图 文档

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附表2：长城学院本科毕业设计（论文）中期检查表系：工程技术系 专业： 机械设计制造及其自动化 检查日期：2015年3月29日学生姓名王硕论文题目多用途小型钻铣床设计任务书已完成（），进行中（ ）参考文献 13 篇：其中外文文献 3 篇外文翻译已完成（），进行中（ ）；完成字数约： 7339 字（翻译成的汉字字数）开题报告已完成（），进行中（ ）；完成字数约： 2040 字正文已完成（ ），进行中（）；完成比比例： 20 %已完成的任务通过对相关产品的调研，搜集相关资料学习相关知识。通过资料了解产品的结构，初步拟定方案，并征求老师的指导。对比方案，确定最终方案，确定相关参数，绘出大体构架。待完成的任务整理国内外资料，分析外文资料并进行外文翻译。产品说明说的详细设计，以及零件图的绘制。存在的问题主轴箱以及进给系统的设计;时间紧任务重采取的办法通过考虑机床的承载能力，确定所需的能量参数，进行演算，得出其最大承受力，确定机床的规格，从而进一步确定主轴箱和进给系统的数据参数，从而做到对机床系统的设计。指导教师意见 指导教师签名： 注：按表中的要求填写，选项打钩（）；中国地质大学长城学院毕业设计（论文）开题报告学生姓名王硕学 号05211611专业班级机械设计制造及其自动化六班指导教师于建波职 称高级工程师单 位中国地质大学长城学院课题性质设计 论文课题来源科研 教学 生产 其它毕业设计（论文）题目多用途小型钻铣床设计一、课题研究的目的钻铣床工业是一个国家发展国民经济和国防工业的基础工业，更是一种战略物资，备受各国政府的重视。同时，钻铣床技术水平在很大程度上决定于人才的整体水平，而钻铣床技术水平的高低，又决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力，因此钻铣床技术已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志。通过运用学到的机械设计与原理及其他有关的专业知识，去分析和解决钻铣床工业上的问题，做到理论联系实际，进一步巩固自己所学到的知识。二、课题研究的意义近年来，我国经济持续发展，装备市场十分活跃，对各类钻铣床需求旺盛。国内钻铣床市场的迫切需求，为我国数控钻铣床的发展迎来了前所未有的机遇，钻铣床铸造产业近年来之所以高速增长，除国家政策的引导外，一个重要原因在于钻铣床产业已经基本完成由市场配置。虽然我国钻铣床工业近三年来取得了突破性发展，可仍不能满足市场需求，国内钻铣床市场的迫切需求，为我国小型钻铣床的发展迎来了前所未有的机遇。所以我们研究多用途小型钻铣床的原因就是可以促进国家机械工业的发展。三、课题研究现状80年代以来，国外小型钻铣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。小型钻铣床的加工精度、多品种加工的柔性以及机床配置的灵活多样性方面均有新的突破性进展，实现了机床工作程序软件化、工程高度集中及高效短节拍。我国加入到WTO以后，制造业所面临的机遇和挑战并存、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，截至到2013年，小型钻铣床行业企业仅组合机床这一项，据不完全统计产量已达1000余台，产值9个亿以上，较2012年同比增长了10%以上，另外小型钻铣床行业企业增加值、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上的增长，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。四、课题研究的内容1 组合机床的总体设计 该组合机床总体结构包括动力系统、左右液压滑台、中间底坐、夹具系统、液压等几大部分。2 液压装置的设计液压滑台、定位夹紧装置以及钻头部分上下移动的装置均为液压控制。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。3 夹具的设计工件安装在夹具上固定不动，刀具做进给。该夹具由夹具底座、压板、定位销、支承板、推杆杠杆、轴等零部件组成。同时，夹具底座可以通过螺丝固定，做到360度旋转。4.动力系统的设计采用550w，380v，1400r/min的三相异步电动机，可以完全提供组合车床所用到的动力。5.底座设计 设计一个滑动底座，使组合车床能在范围内自由的滑动，不受位置的束缚，滑动底座同样是液压控制的。五、研究方案1.利用中国知网、维普、万方等数据库完成与毕业论文相关内容的论文的检索；利用图书馆的图书资源查阅相关的理论内容；充分的利用互联网进行资料的检索收集。2.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、多座标通用部件、移动液压底座，移动夹具底座，从而使其大限度地发挥设备的效能，获取更好的经济效益。六、进度安排 第一阶段(2014年12月15日) 接受任务书。 第二阶段(2014年12月20日至2015年1月3日) 资料收集，阅读，分析。写出毕业设计计划，完成开题汇报。 第三阶段(2015年03月) 中期检查。 第四阶段(2015年04月) 毕业设计收尾，撰写论文。 第五阶段(2015年05月01日至2015年05月15日) 指导教师阅读论文，给出答辩意见。 第六阶段(2015年05月16日) 准备论文答辩。七、预期结果根据本次研究了解，旨在提高多用途小型钻铣床的加工精度、柔性、工作可靠性和小型钻铣床的成套性。一方面，加强现代化科技的应用，提高小型钻铣床产品的工作效率；另一方面，进一步发展新型部件，尤其是多座标部件，使其模块化，柔性化，适应可调可变、多品种加工的市场需求。使其具有低成本，高效率的特点。八、参考文献1机械设计(第四版) 李建功主编,机械工业出版社,20072材料力学(第四版) 刘鸿文主编,高等教育出版社,20043电工学(第六版) 秦曾煌主编,高等教育出版社,20044实用机械设计手册 吴相宪主编 中国矿业大学出版社,19935机电传动控制（第三版）邓星钟主编 华中科技大学出版社20016机械设计 课程设计 （第三版）唐增宝 常建娥主编 华中科技大学出版社20067濮良贵，纪名刚主编.机械设计.第4版.北京:高等教育出版社.8郭克希，王建国.机械制图.第7版.北京:机械工业出版社,2006.8.9左健民.液压与气压传动.第4版.北京:机械工业出版社,2007.5.10王伯平主编.互换性与测量技术基础.第2版.北京:机械工业出版社,2008.12.11于永泗，齐民.机械工程材料.大连:大连理工大学出版社,2007.2.指导教师意见：指导教师签名：年 月 日教研室意见：审查结果： 同 意 不 同 意教研室主任签名：年 月 日中国地质大学长城学院毕业设计（论文）任务书学生姓名王硕学号05211611 班 级机制6 班指导教师于建波职称高级 工程师单 位工程技术系毕业设计（论文）题目多用途小型钻铣床设计毕业设计（论文）主要内容和要求：主要内容：设计多用途小型钻铣床 要求：1. 调研相关产品，搜集相关资料。2. 分析资料，拟定可行的设计方案。3. 对比方案，确定最终方案。4. 详细设计，绘制装配图，零件图，并撰写设计说明书。毕业设计（论文）主要参考资料：1濮良贵，纪名刚主编.机械设计.第4版.北京:高等教育出版社.2郭克希，王建国.机械制图.第7版.北京:机械工业出版社,2006.8.3左健民.液压与气压传动.第4版.北京:机械工业出版社,2007.5.4王伯平主编.互换性与测量技术基础.第2版.北京:机械工业出版社,2008.12.5刘鸿文主编.材料力学.第4版.北京:高等教育出版社,2004.6于永泗，齐民.机械工程材料.大连:大连理工大学出版社,2007.2.毕业设计（论文）应完成的主要工作：1. 查阅、收集资料，熟悉有关的资料，学习相关的知识。结合毕业设计课题进行外文资料阅读并翻译外文资料。2. 熟悉设计任务，提出初步的设计方案，并征求指导教师的意见。拟定总体方案，绘出系统图，定出相关参数，并绘出总体草图。3. 对草图进行修改，并完成开题报告。整理资料，编写设计说明书。毕业设计（论文）进度安排：序号毕业设计（论文）各阶段内容时间安排备注1确定毕业设计题目，查阅并收集整理相关资料2014.12.152确定研究方法，分析处理数据，撰写论文大纲2015.013构思论文内容，设计开题报告，完成论文初稿的撰写2015.04.054论文修改润色，完成论文终稿，送交指导老师评审，进行答辩2015.04.05-2015.5课题信息：课题性质： 设计 论文 课题来源： 教学 科研 生产 其它发出任务书日期： 2014年12月15日 指导教师签名： 年 月 日教研室意见：教研室主任签名：年 月 日 学生签名：中国地质大学长城学院2015届毕业设计中国地质大学长城学院本 科 毕 业 设 计题目 多用途小型钻铣床设计 系 别 工程技术系 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 王硕 学 号 05211611 指导教师 于建波 职 称 高级工程师 2015 年 03 月 20 日摘 要本次设计的主题主要是通过对通用部件为基础的研究，在配上根据被需要加工的工件的特定的形状和特定的加工工艺，从而来确定的专用的部件等部分组成的专业型组合式机床。多用途小型钻铣床主要由动力部分，底座部分，进给部分以及工作台部分组成，然后通过对原始数据的分析，对有关数据的计算，以及对设计方案的论证，完成对多用途小型钻铣床的总体设计。通过目前我们学习到的机械只是和组合钻铣床的技术掌握。在目前科技允许的情况下，能够做到把小型钻床和铣床结合起来，做到工序集中，多工位同时运行加工的多用途小型钻铣床，使之具有设计制造周期短，劳动强度低，操作简单、安全低成本，高效率的优点，能够在大批量生产中得到广泛应用，从而可以组成一条完整的生产线，该机床可以适用于多种环境，可以具有能耗低，成本小，噪声小的特点。关键词：多用途小型钻铣床； 组合机床； 高效率； 低成本 ABSTRACTThis design mainly studies the common components based on design process, and according to the specific shape and the workpiece in the line of sight, and determine the special professional tools and parts.Multi purpose small milling is mainly composed of a power part, the base part, part material and the work table, and then through the analysis of the original data, the calculation of the relevant data, and it is proved that the design scheme, completed the overall design of multi-purpose small drilling and milling machine.Through the grasp of our mechanical and combination of drilling milling technology. In the current technology allows it, can do small drilling and milling machine combined, the process of doing so, multiple operation processing at the same time, a small multi function drilling and milling machine, it has the design and manufacturing cycle is short, low labor intensity, simple operation, safety, low cost, high efficiency, and can be widely used in mass production, and can form a complete production line, the machine can be used in various environments, the advantages of low energy consumption, can have low cost, low noise characteristics.Key words:Versatile small milling machine; combination machine; high efficiency; low cost.目 录1、绪论11.1 多用途小型钻铣床的加工产业现状和发展态势12、多用途小型钻铣床的组成、特点及设计22.1 多用途小型钻铣机床的分类及基本配置型式22.2 多用途小型钻铣床的组成以及特点32.3 多用途小型钻铣床的总体结构方案设计42.4 小型钻铣组合式机床的设计方法42.5 小型钻铣床和其他组合式机床的工艺范围及加工精度53、动力系统的设计63.1主轴箱的设计63.1.1主轴箱的主要简介63.2主轴箱的设计73.2.1电动机选取73.2.2转速初定73.2.3带轮计算74、机械系统设计104.1 参数计算104.1.1 切削力104.1.2 切削功率的计算114.2 工作台外形概述以及尺寸和对重量估算134.2.1 机床基础作用134.2.2机床类型144.3机床导轨144.3.1 X方向工作台尺寸确定154.3.2 Y方向工作台尺寸的确定154.3.3 重量估算154.4 滚动导轨参数确定16总 结20参考文献21致 谢221、绪论1.1多用途小型钻铣床的加工产业现状和发展态势顾名思义，多用途小型钻铣床的意思就是把小型钻床和小型铣床结合起来，是组合机床能够把钻孔、铣平面和铣键槽的一些特种加工方法组合起来加工工件，从而获得所要求零件的几何形状、尺寸精度和表面质量。机床的作业主要是用来加工一些机器部件的设备。在一般普通的机械零件的制造中，组合式机床的使用大概占机械加工行业中所有技术加工装备的总台数的60%80% 。钻铣床是一种同时具备钻床和铣床两种功能的综合型组合式铣床，其设计原理主要是根据钻床的主要特点来设计的，除了可以实现钻孔扩孔、铰孔外，还具有铣床的铣削和镗削等多项作用。它主要是由电动机、底盘、滑套、导向套、工作台（支撑工件）、丝锥固定套、皮带轮、轴承套等结合零件组成。我国是当今世界上机床产量最多的国家,其中包括山东滕州，辽宁沈阳，中国台湾，浙江杭州等地方，不同的生产产地所生产的机床都是不同的，即便是这样，我国生产的机床在国际市场的竞争中还是处于较低的水平；虽然在国内的市场也面临着严峻的形势，一个方面是国内市场对各类机床产品的使用都有严格的需求，而另外一方面则是国外的机床产品充斥国内市场，使国产的机床滞销积压。在90年代的，国外生产的机床在国内市场的占有率仅达到15%左右，但是到了95年代却已达到了77%，这种现象使我国小型式组合机床的自主发展受到了严重影响。造成这种现象的发生，除了在经营上、产品质量上和促销手段上出现的原因外，另一个主要的原因是我国生产的机床品种、性能和结构都不够先进，而新产品(包括基础型、改变型和专用机床)的开发周期长，从而不能够及时针对用户的需求来提供令人满意的产品。具体地来说，这个问题反映在下列五个方面：(1)目前，我国的大部分机床生产厂家开发基础型产品的周期约为1518个月，其中设计时间就大约需要58个月，占总周期的40%左右。而国外一些先进机床生产厂对此同类基型产品的开发周期为69个月，其中设计的时间约1.52个月，只占25%。从而得出的结论说明无论我国产品开发的总周期还是设计所占的时间比例均与国外先进水平存在很大的差距。(2) 由于科学技术落后，使得我国工厂缺乏设计所需的科学分析工具(如分析和评价软件、整机结构有限元分析方法以及机床性能测试装置等)，从而自行开发的新产品大多基于原有直观经验和类比设计，使设计一次性成功的几率降低，往往需要反复实验才能定型，从而就可能错过新产品推向市场的良机。(3) 一些用户根据使用需要，在订货时往往提出一些特殊要求，甚至有些客户在产品即将投产时又临时提出一些要求，这就需要工作人员迅速根据要求变更设计和修改相应的图纸及技术文件。在国外，这些修改工作在计算机的辅助下一般仅需数天到一周的时间，而在我国机床厂用手工操作修改就至少需要12个月的时间，并且由于这些图纸和文件涉及多个部门，常会出现漏改和失误的现象发生，从而影响了产品的质量和交货期。(4) 现在我国工厂设计和操作人员中青年占大多数，他们的专业知识和实际经验不足，但又担负着开发的重任，所以压力可想而知。(5)由于长期发张形成的设计、工艺和制造部门的分立，缺乏部门之间有效的协同与开发的模式，使之不能从制订机床方案的开始就融入各方面的意见，所以就造成了产品的反复修改，直至延长了开发的周期。因此为了开始了此次课题设计。 2、 多用途小型钻铣床的组成、特点及设计2.1多用途小型钻铣机床的分类及基本配置型式多用途小型钻铣机床就是一种组合式机床，把立式钻床和立式铣床有效的组合在一起，使之能够发挥更大的作用。通常情况下，组合式机床一般分为大型组合式机床和小型组合式机床两大类，这两类不仅在体积和运转的功率上有大小之别，而且还在结构组成上和配置型式等方面也有很大的差异。根据设计题目“多用途小型钻铣床”的要求，我们这里主要运用的小型组合式机床的配置形式。下面来介绍一下组合式机床的配置形式：组合式机床的配置型式可以分为三大类：一、具有平台的固定式夹具的工位组合式机床这一类组合式机床的夹具和机床的工作台都是固定不动的，通过动力滑台的运动来实现进给运动，然后使得滑台上的动力箱实现切削主运动。这一类机床的配置型式有以下几种：1、卧式组合式机床（动力箱是水平安装的）；2、立式组合式机床（动力箱是垂直安装的）；3、倾斜式组合式机床（动力箱是倾斜安装的）；4、复合式组合式机床（动力箱具有上述两种或两种以上的安装状态的机床）。二、具有移动式夹具的（多工位）组合式机床这一类组合式机床的夹具一般都安装在通过直线移动的工作台或通过回转运动的工作台上，并且能按照一定的节拍做间歇移动或间歇转动，使得工位得到转换。这类机床的配置型式常见的主要有以下四种：1、具有移动的工作平台的组合机床；2、具有回转的工作平台的组合机床；3、鼓轮式组合机床；4、中央立柱式组合机床。三、转塔主轴箱式组合机床转塔主轴箱式组合机床，这一类机床主要分为两类：单轴转塔动力头式组合机床和多轴转塔动力头式组合机床。这一类机床的配置型式有以下两种：1、转塔式组合机床的主轴箱只能实现切削运动，被加工零件安装固定在滑台上，由滑台来实现工件的进给运动。2、转塔式机床的主轴箱一般都安装在滑台上，转塔式机床的主轴箱既实现机床的切削主运动又实现进给运动。2.2多用途小型钻铣床的组成以及特点多用途小型钻铣床是针对被加工零件的特点及加工工艺要求，按照高度集中工序的原则设计的一种高效率、低成本的专用组合式机床。组合式机床的各个部件都是具有一定独立功能性的部件，并且大都已经形成系统化、标准化、和通用化的通用部件。组合机床相比于其它机床具有以下几点特点：（1）主要具有铣；钻；镗；磨；攻丝等多种切削功能，也用于棱体类零件和杂件的孔面加工。（2）生产率高。因为工序集中，操作灵活，可以运用多轴面进行加工。（3）加工精度比较稳定。因为工序是固定的，可选用较为成熟的通用部件、精密夹具来保证加工精度的一致性；（4）因为机床所具有的通用化、系列化、标准化程度高，所以研制周期变短，便于机床设计、制造和日常的使用维护，且成本低。（5）半自动化程度高，可有效降低工人的劳动强度；（6）配置灵活。因为结构组合化。可按固定工件或工序的要求，使用大量通用部件和少量专用部件组成各种类型的组合机床或者自动线，机床易于改装，产品或工艺变化时，通用部件一般还可以重复利用。因此组合式机床适宜用于加工箱体类额零件。根据组合机床完成工艺的一些限制及组合机床的各种工艺方法能达到的加工精度、表面粗糙度及技术要求，可以确定用组合机床来钻EQY-112-90汽车减速箱后面孔系的六个孔是经济合理的。2.3多用途小型钻铣床的总体结构方案设计此次多用途小型钻铣床的方案设计主要包括功能设计、结构设计和性能设计等几个方面。功能设计，即为在调研分析，确定了所设计的多用途组合式机床的工作参数（运动、动力以及外形尺寸）之后，通过功能分析，创新出或者是类比出可以实现加工所要求的各种总体布局的方案。创新设计，主要通过对组合式机床运动功能过程的分解以及合成来确定其布局的方案，这对于设计加工具有特殊要求的特定零件的一些专用机床较为有效。而所谓的变型设计或者类比设计主要通过查询比较确定可以参照的机床布局的方案，大量用于设计一般的通用性机床需要。结构设计是在总体布局的方案基本确定后，对机械结构件进行主要形状和尺寸的设计和加工，这同样有类比和创新设计的两类。类比设计是建立在成组技术和模块化技术的基础上，采用参数化设计的方法来实现。而创成式的设计主要是按照设计人员的意志，通过对基础模块的一些实体进行拼装、重迭等操作来实现这一规程的。 性能设计是根据机床的总体性能要求对运动过程中所产生的误差、精度和刚度等一些部分进行设计分配，并综合应用有限元法、边界元法、分布参数法等方法快速计算，然后比较各种可能方案的优劣，从而确定有效可行的方案。2.4小型钻铣组合式机床的设计方法(1).优化设计：这种设计是指在能满足客户需求的功能条件下使产品的结构做到最合理，用料消耗做到最少，成本做到最低，同时，工作性能还要最好。这种设计所采用的方法是以数学最优化的原理为基础下，在能满足各种约束条件的前提下，能过做到合理性选择设计的变量数值，以此来获得在一定意义上可以达到最佳的方案和最完美的设计方法，一般都采用计算机处理。(2).可靠性设计：这种设计是指在产品或系统规定的时间内，按照客户给定的条件，使工件产品或系统的运行处于“最完满的状态”，即无故障或故障率低的情况出现，失效率也非常的低，可靠性非常高。做到这样的一般采用的方法是：必须做到明确可靠性要求，确立可靠性的指标，然后进行可靠性分配，从而减轻部件或者系统的负荷，必须要做到安全、谨慎的使用。进行应力分析时，必须使零部件的变动应力变得最小，做成简化结构使达到组合化技术、标准化技术以及利用成熟的技术，适当的冗余设计（如安全因数、保鲜期等），还可以通过利用预测方法（机床的可靠性、维修性、故障性），从而进行可靠性试验、审查设计。(3).设计决策方法：这种方法是指在工件设计、数据计算、工件评价选择的过程中，能顾做到正确的使用的决策方法，以求得问题的解决合理性和系统运行的最优化。一般采用的方法有：直接决策法，确定性和非确定性决策法，风险决策法，决策树，培欣决策法，试验决策法，多目标决策法等一系列的方法。(4).三化设计（包括系列、通用、标准化）：这种设计是指着眼于开发通用性，多功能和高性能的产品来满足各种用户的需求。这种设计主要采用的方法就是开发一些系列产品内部的零、部件设计的通用化等部分，把单个产品的设计改变为系列产品的设计，从而提高产品标准化的程度。(5).成组技术：这种技术是指在多品种生产中能够做到统一的、标准化的零件的结构（尺寸、材料要素等），从而减少零件和一些部件的数量，还可以扩大增加能够重复的使用已有的设计的成果，可以有效的减少设计人员的重复性劳动，以及工件工艺设计和制造的重复性劳动，还可以缩短工件生产周期，降低工件生产成本。这种设计所采用的方法是利用相似性的原理，对那些实现多品种生产的零件和一些部件进行简化，统一化，标准化，建立设计和加工工艺的指导资料。从而能够规范的形成加工工艺的数据库、工件图形库，这些都为以后组织成组生产、社会化协作生产、柔性自动化打下基础。(6).模块化设计：这种设计是以通用性、标准性的组件和部件为模块，通过组合，形成积木化，从而能够组成功能不同的多品种产品，可以满足客户的特定需求，还能最大限度的缩短设计周期，降低加工成本。这种设计系统是是促进模块通用化，扩大模块的使用，以此来改变传统以产品为单位的设计制造系统。(7).面向制造（和工件装配）的设计：这种设计方法是在保证被加工产品的功能和性能的前提下，从考虑毛坯的组成、加工如何能够提高生产率，加工的安全性，工件质量的稳定性，加工的低成本，有效的减轻劳动强度，改善制造环境的方法。孔系直径是一个方面变化，做到孔端尽可能的不加工，可以使用通用机床和通用刀具，以防止细长、薄壁件的出现，考虑到刀具的进、退，来明确加工基面，来减少手工劳动，做到遵守已有的各种标准。2.5小型钻铣床和其他组合式机床的工艺范围及加工精度组合式机床可完成的工艺有钻孔、扩孔、镗孔、铰孔、攻丝、倒角、钻深孔、且槽，还能做到铣平面、刮平面、车平面、车端面等各方面工作。随着综合技术的发展，组合式机床可完成的工艺范围也在不断扩大，除了上述工艺外，有的组合式机床还可完成车外圆、车锥面、车弧面、车削内外的螺纹、钻滚压孔、拉削内外的圆柱面和平面，以及工件的磨削、抛光、珩磨等，甚至有的组合式还可以进行工件冲压、工件的焊接、热处理、装配、自动测量和检查工件等。现阶段下，在小型钻铣组合式机床上加工大平面的平面度已达到1m长，误差在0.020.04mm之间。粗糙度可以达到0.40.8；钻孔的孔径精度达到；钻孔的圆度和圆柱度的精度可以达到0.00150.055；一些定位销的孔的中心距精度也可达到0.013mm；一般孔位的精度可以达到0.020.025mm之间；一些单向镗孔的同轴度可以达到0.0050.01mm；一些双向镗孔的同轴精度可以达到0.0150.02mm之间；还有一些特种加工工艺的精度，精度可达到0.0150.02mm，另外缸盖阀座以及导管孔的同轴度也可以达到0.00750.01mm之间。3、动力系统的设计3.1、主轴箱的设计3.1.1主轴箱的主要简介主轴箱是多用途小型钻铣组合式机床的重要的组成部件，主要是用于装备布置组合式机床工作的主轴及其传动零件的连接和相应的附加机构存在的。主轴箱一般采用多级齿轮传动，通过一定的齿轮传动系统的带动，通过主轴箱内各个位置上的传动齿轮和传动轴的带动，最后把运动传递到主轴上，从而使主轴获得规定的转速和方向。主轴箱的传动系统方面的设计，以及主轴箱各部件之间的加工工艺将直接影响机床的性能优劣。图3-1.主轴箱的传动简图3.2主轴箱的设计3.2.1电动机选取根据实际要求和功率的取值；故电动机选择：550W 1400r/min 电机是四级电机3.2.2 转速初定根据要求主轴转速定为5级转速分别为560 980 1400 2100 3500 图3-2.带轮的变速3.2.3带轮计算图3-3.带轮的结构简图1. 设计功率的计算式中： 工况系数；自动钻床一般为空载启动取=1.2传递功率；取电动机额定功率=550W计算出=660W。2. 选择带型根据=660W，=1400 r/min，根据查机械设计中的皮带规格手册，可以得出选用Z型V带。3. 电机带轮的直径和、中心距以及带长的计算公式为： 传动比的公式：i=/其中式子中：钻床主轴带轮直径； 钻床主轴带轮直径；小带轮的转速 r/min；大袋轮的转速r/min；滑动率；取=0.010.02。传动比的公式：i=/ .轴带轮直径 80mm 电机带轮直径 2.5X80X（10.02）=196mm取标准值200mm中心距：由于机器较小所以中心距取值较小。中心距选定要求：初定224mm 符合此要求。带长计算：带长计算公式：Ld0=448+436.6+87.5=887.6mm取标准 880mm确定实际中心距a。公式：a224+(880-887.6)/2=220.2mm。. 带轮计算：轴带轮直径 120mm电机带轮直径 1.5x120x（1-0.02）=176.4mm 取标准值175mm带长Ld0=2x224+463.15+97=1008.15mm取标准值为1000mm中心距：中心距取平均值224mm介于1#和2#带轮之间的关系V带取值1000mm中心距取平均值224mm. 带轮计算：电机带轮直径 150mm轴带轮直径 1.0X150X(1-0.02)=147mm 取标准值150mm中心距：初定280mm带长取平均值Ld0=1111mm取平均值为1100mm 中心距：a294mm. 带轮计算：轴带轮直径 175mm电机带轮直径 0.7x175x（1-0.02）=120.05mm 取标准值120mm中心距：初定285mm带长：Ld0=1131mm取平均值为1100mm中心距：a=290mm介于3#和4#带轮之间的关系：带长取1100mm中心距取平均值292mm. 带轮计算轴带轮直径 200mm电机带轮直径0.4x200x（1-0.02）=78.4mm取标准值为80mm中心距：初定285mm带长取为Ld0=1078mm取平均值为1100mm中心距的平均值为291mm.传动比的计算在一般的皮带传动中，因滑动率不大（0.010.02），故可以不考虑滑动率的大小。所以，两个五级塔轮从上到下的传动比为：i1=0.16；i2=0.47；i3=1；i4=2.14；i5=6.25 4. 验算带速带速的计算公式为：由以上确定的数值，分别代入可计算出带速分别等于5.86；8.98；18.84；13.19；14.65。在520范围之间，带速合适4、机械系统设计多用途小型钻铣床的机械系统的设计主要内容包括：机床运动部件的惯性计算、工件传动及导向元件的设计、数据计算及制造零件的选用。4.1 参数计算 4.1.1 切削力 1）、钻削力的计算公式为： =(N) 其中，式中 轴向力系数 ; 钻孔直径mm; 钻削进给量mm; 其中：，修正系数。考虑到钻铣床不仅除了实现钻孔外，还具有扩孔，铰孔、攻丝纹和铣削、镗削等多项作用，所以工件材料以铁来设计，其中d的最大孔径为14mm，铣槽的宽度为10mm来计算。通过查机械加工手册，可以得出=304.11，=1，=0.8，=1的固定值，进给量f查得0.180.22，其中取f=0.20。则有： =304.11141=1174.85(N) 2）、多用途小型钻铣床的铣削力的计算 其中铣削圆周力 式中 铣削宽度mm； 铣削深度mm； 每齿进给量mm； 铣刀直径mm； Z铣刀齿数mm。 将数据带入公式可以求得 =123(N) 对于机床的铣削加工，刀具走刀的抗力与圆周铣削力相等，则刀具走刀抗力123N。4.1.2 切削功率的计算 1）. 切削扭矩： （NM） 通过查机械加工手册，可知：=0.117，=2.0，=0.8，=1.0，所以，切削扭矩（NM）2). 切削速度的公式： 其中式中：T刀具耐用度（min），查机械手册标准表，取20min。通过查机械加工手册表，可知：=28.1，m=0.125，因此将数据带入可以得出， （mmin）3) . 切削功率的公式为： 将数据带入可以得出下列式子： （kW） 4).轴径的计算： 根据金属切削的原理可以得出，钻铣床的主轴切削功率的计算公式为： 式中： 轴向切削力（N） 每转进给量(mm)n主轴固定转速（r/min） 切削力矩（NM）将这些数值代入公式中可以计算出功率=0.8KW因为还有轴承的传动效率（根据手册可以查得为0.99）和平键的传动效率（可以查得为0.98），所以可计算出钻床主轴要传递的功率P为：P=/(0.990.990.98)=0.83KW由工况分析可知，在钻床的切削加工过程中，钻床主轴主要受到切削扭矩和轴向进给力的作用。轴向进给力是沿主轴轴向的，在主轴保持其与工作台的垂直度的情况下，轴向力作用产生的弯矩基本为零，可忽略不计。所以，钻床主轴为仅受转矩作用的轴类。查机械设计得钻床最小直径的计算公式如下：选C=110，计算出dmin=9.3mm根据以上的计算结果可知，在满足钻铣床加工条件的情况下，组合机床的主轴最小直径不能小于9.3mm，根据组合式钻铣床的主轴结构，现选择机床的直径为30mm。 因为机床传动的效率可以得出，钻铣床的主轴要传递的转矩为：M=Mk/（0.990.990.98）=0.54 NM 其主轴扭转强度约束条件为：式中：T轴的扭转应力（MPa）M轴的传递转矩(Nmm)WT轴的抗扭截面模量（mm3）T轴的许用扭转应力（）根据机械设计可以得出主轴抗扭的截面的模量WT的计算公式为：式中： d1键的内径（mm）b键的齿宽(mm)z键的齿数D键的外径（mm）把选择的平键的基本参数代入公式中可计算出WT=42.73，所以可以得出钻铣床主轴的扭转应力=0.12。因为=35，可以得出，所以，轴满足强度要求。 4.2 工作台外形概述以及尺寸和对重量估算4.2.1机床基础作用组合式机床的受到的全部载荷都是由其底座下面的底层所承受的，受组合式钻铣机床影响的哪个部分称为地基，机床向地基传递基本载荷的结构就是机床的基础，机床的基础都是应该具有足够的强度、刚度和稳定性的，并可以满足机床控制振动的要求，以此来确保机床良好的运转。主要作用为：1.承受机床的负荷并吸收机床工作时的振动，从而能够有效的保持机床的精度和使用寿命。2.可以提高组合机床的床身和支撑立柱等大件的刚度。3.增加组合钻铣机床的系统的动刚度，消减和隔离所受外界振动的影响。4.还需要保证各分离器部件之间的相对位置的精度；如落地式、坑式等重型机床。4.2.2机床类型组合式机床按其大小、重量可以划分为：中、小型机床 单机重量大概是10tf大型机床 单机重量大概是1030 tf重型机床 单机重量大概是30100 tf超重型机床 单机重量大概是100 tf我们现所设计的是小型机床，一般都广泛应用于小型工件的加工。4.3机床导轨机床的导轨的要求应满足：（1）精度高，使用寿命长，刚度及承载能力比较大；（2）摩擦阻力小，平台运动平稳，组装结构简单，便于工件的加工、装配和调整，还要做到维修成本低。因此次所设计的机床主要是用于小型个体户的机械加工，不是大型工厂所需要的设备，故此次选用的是滑动导轨。因滑动导轨的构成结构简单，制造起来比较，比较容易进行维护，而且成本比较低，使用的寿命长，其中粘结的塑料复合导轨板造成磨损后还可以更换，还可以广泛应用于普通机床进给运动的导轨。机床的导轨截面形式：1.矩形导轨（其中包括：1）宽式组合；2）窄式组合；两个方面）2.双三角型导轨；3.矩形和三角型导轨；4.矩形和燕尾型组合；5.燕尾型导轨；6.凸V型和燕尾型导轨的组合；7.双V型对顶组合；8.双圆柱式导轨；9.双圆柱式与矩形的导轨结合；综合各种导轨的性能、以及导轨的实际应用、组成结构和美观程度，此次设计我选用了燕尾导轨，其应用情况具体如下：由于作用于固定部件高度的尺寸受限的场合限制，如车床横滑的座台溜板导轨，和刀架式导轨。 4.3.1 X方向工作台尺寸确定 拖板尺寸公式=长宽高=250mm135mm50mm 其中上导轨为X方向 可以取动导轨长度：240mm 其中动导轨行程：220mm 所以可以算出支承导轨长度：460mm 同时可以算出保持器长度：/2350mm 4.3.2 Y方向工作台尺寸的确定 拖板尺寸公式=长宽高=110mm120mm45mm 其中下导轨 为Y方向 可以取动导轨长度：100mm 已知，动导轨行程：80mm 其中支承导轨的长度为180mm 可以算出保持器长度为/2140mm 4.3.3 重量估算 根据实际要求可知以下数据： （1）上拖板重量：200805010-37.810-2=80.0(N) （2）下拖板重量：450220810-37.810-3=79.20(N) （3）X方向导轨重量：2(460140)30207.810-210-356.16(N) （4）Y方向动导轨重量：(350+140)30207.810-210-322.93(N) （5）夹具及工件重量：约180N。 所以X工作台的运动部分的重量为 (1)(3)/2(5)8056.16/2180288.08(N) 工作台运动部分总重量为： (1)(2)(3)(4)(5)8079.2056.1622.93180=418.29(N) 4.4 滚动导轨参数确定机床工作台的滚动导轨系统的设计，是为了控制固定平台元件和移动平台元件之间最大的接触面积，这样的设计不但能提高机床系统的承载被加工元件能力，而且组合钻铣床的系统还可以承受工作时产生的间歇切削或产生的重力切削的冲击力，从而能够把所受到的作用力可以广泛扩散，然后可以扩大工作台承受力的面积。为了实现这一点要求，所以工作台导轨系统的沟槽形状就有很多不同的样式，其中具有代表性的有两种样式，一种是称为哥特式可以叫做尖拱式的，这种样式的形状是一个半圆的延伸，他的接触点为他的顶点；另一种形式为圆弧形，同样能起到和哥特式导轨的相同作用。无论是这两种的哪一种结构形式，他的目的只有一个，那就是力求使把滚动钢球的半径与工作台导轨的接触(固定元件)。其决定组合机床的系统的性能特点的因素是：滚动导轨元件怎样才能做到与导轨的完美导轨接触，这才是是问题的关键。根据机床运动的要求，工作台在左右平移时可以选用双形滚珠导轨，在工作台前后移动时可以才用燕尾式导轨。 双V型滚珠导轨：导轨的制作工艺比较好，可以提高加工工件时的加工精度，但这种导轨在工价加工时所受到的接触应力比较大，容易被工件压出沟槽，损坏导轨。当组合式机床工作时部作件移动时，导轨内的钢球就在导轨支架的沟槽中做循环的流动，在滚动的过程中把导轨支架之间产生的磨损量平均分摊到各个钢球上，这样工作可以延长直线滚珠导轨的使用寿命。同时，为了消除工作台支架与滚珠导轨之间产生的间隙，然后可以预加工作时的负载，可以提高导轨运动系统的稳定性，从而可以预加工作负荷的获得这样就是在滚珠导轨和工作台支架之间安装的钢球超了尺寸。安装的钢球的直径公差一般为20微米，以0.5微米为增量变化，可以根据这个规格将钢球进行筛选分类，然后在分别把分好的钢珠装入导轨上，预加负载产生的大小，一般都决定于钢球上受到的作用力。如果钢球上受到的作用力比较大，经受的预加的负荷的时间比较长，从而导致了工作台支架的运动阻力增强，这样就出现了工作平衡时的问题；还有为了提高工作系统的灵敏度，减少运动时产生的阻力，对应地还要减少导轨所受的预加负荷，而为了提高机床运动时精度和保持精度的准确性，就必须要求要有足够的预加负数，这就是产生矛盾的两方面。由于机床工作的时间比较长，钢球就开始磨损，其机床作用在钢球上的预加负载减弱了，然后导致了机床的工作各部件的运动精度降低了。但是，如果要保持机床工作的初始精度，就必须要更换导轨的支架，甚至要更换导轨。如果组机床已经丧失了的系统精度，那唯一的方法就是更换滚动的元件。图4-1.滚珠导轨的简图燕尾式导轨：这种导轨是铣床上的专用导轨，参数一般都是国家标准的具体参数，导轨的形状是燕尾形的，即像等腰梯形的形状。一般导轨的零件为HT200，其技术的主要要求是：燕尾导轨面的直线度为0.008，其中两个燕尾面的之间的平行度为0.010，而导轨与底面的垂直度为0.020，另外，工作导轨的的平行面还有导轨的平行度和表面粗糙度等方面的要求。但是这些精度的的高低将直接影响着组合机床的刀具的加工进给精度，所以必须要得到严格保证。图4-2.燕尾型导轨的结构简图 2）、其中滚动体尺寸与数目的确定 根据标准滚珠导轨实物可以选出滚珠的直径。 滚珠的直径可以取为=6mm,数目根据决定。 由于上导轨的 299.8N 故有=12.9 已知方向的导轨长度180mm,取=13，两滚珠之间的间距=15mm。 可以得出下导轨所受到的力为： =391.5N 故有=16.8 所以可以取=15，=9mm。 3）、导轨上滚珠所用的负荷计算 导轨上平均每个滚珠上的最大负荷可以用公式计算,从而得出 其中式中 导轨的欲加负荷，按最大负荷的1/2计算。 机床在铣削时轴承所受的复合比钻削小，故根据钻孔验算，有 X方向导轨最大负荷为： =34.6N Y方向导轨最大负荷为： =39.5N 许用的负荷为 查机械加工表可以得出得60N,考虑到制造精度比较高，且运行导轨短，k可以提高为50%，k取100N，查表得，故 由此可知 ， 所以选用的导轨是可用的。总 结通过这次课题设计，使我更深层次的了解到了设计工作的困难与不易。在设计过程中首先需要了解非常全面的各种理论的知识。打个比方说，设计过程中仅轴上装配的轴承的一个台阶就涉及到了很多方面的知计算知识。因此机械设计也是一个非常细致的活。这次的毕业设计让我们跨进了机械设计工作的门槛，此次课题的设计让我们能够更加深入的了解到了设计工作的种种方法与不容易。整台组合式机床的设计并不仅仅是设计一个零件那么简单，必须要做到零件与零件之间需要进行相互配合，能够相互连接，同时还在位置的配合以及体积的大小的上尤为突出。组合式机床的每个零件为了便于装配，都需要经过反复的修正，既保证了零件本身的合格，又很最大程度上的配合其零件的装配。这个过程中需要一次又一次的否决设计好的零件，还要一遍又一遍的对数据进行修正计算，这不仅仅是光需要工作的细致，更重要的是需要工作的耐心。在机械设计的同时还考验了我们对有关机械市场的分析能力，对各类不同的机械材料，各种材质的金属的处理方式的应用。要在经济方面和实用方面寻找到平衡点，通过对各类机械材料性能的了解以及对热处理方式的应用将设计组合式机床的成本尽量的降到最低。此次的进行的毕业设计的主要目的是为了培养我们综合的分析能力和如何解决本专业的一般机械工程技术问题的独立性工作能力依稀来拓宽和深化我们所学到的知识，同时也需要培养我们树立了正确的设计思想思维，从而可以更好的掌握机械设计这一方面的一般步骤和方法，再就是培养我们如何能够正确的使用现成的技术资料、国家标准的工作手册、以及图册工具书所进行的设计计算，来进行数据处理，编写一些与技术相关的文件等方面的工作能力，最重要的就是培养我们如何进行调查研究，从而能够面向实际情况，来进行工件的生产，还