毕业设计（论文）立式钻铣床动力头设计与三维造型

1、第一章 引言1.1我国机床的发展简介现代社会中，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。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。可以这样说，如果没有机床的发展，现代社会

2、目前不可能达到现在物质文明的高度。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得先进技术设备与装备，即各种机器、仪器和工具等。所以说，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。我国的机床工业是在1949年新中国成立以后才开始建立起来的。解放前，由于长期的封锁统治和19世纪中叶以后帝国主义的侵略和掠夺，我国的工农业生产非常落后，没有独立的机械制造业。至解放前夕，全国只有少数城市的一

3、些规模很小的机械厂，制造少量简单的皮带车间、牛头刨床和砂轮等；1949年全 国机床产量仅1000多台，品种不到10个。解放后,党和人民政府十分重视机床工业的发展。在解放初期的三年经济恢 复时期，就把一些原来的机械修配厂改建为专业厂；在随后开始的几个五年计划期间，又陆续扩建、新建了一系列机床厂。经过50多年的建设，我国机床工业从无到有，从小到大，现在已经种类比较齐全，具有一定实力的机床工业体系，能生产5000多种机床通用品种，数控机床1500多种；不仅装备了国内的工业，而且每年还有一定数量的机床出口。我国机床行业的发展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，与 世界先进水平相比，还有较大差

4、距。为了适应我国工业、农业、国防和科学技术 现代化的需要，为了提高机床产品在国际市场上的竞争能力，必须深入开展机床 基础理论研究，加强工艺试验研究，大力开发精密、重型和数控机床，使我国的机床工业尽早跻身于世界先进行列。1.2回转式多工位组合机床的国内、外现状回转式多工位组合机床的国内、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。 在组合机床(图 1-1)这类专用机床中，回转式(回转工作台式和鼓轮式)多工位合机

5、床和自动线占有重要位置。因为这类组合机床是采用多工位、多轴、多面和多方向同时加工工件的，因而具有很高的生产率。同时，这样的机床，工件经加工出基准后上机(线)或毛坯直接上机(线)，可实现工件的全部加工。并且，由于工件在加工过程中往往是只需一次装夹，因而加工精度比较高。因此，这类机床是内燃机行业或其它一些大批量生产部门使用的重要技术装备。组合机床单面和多面组合机床(工件固定)多面多工位组合机床(工件在各个工位依次加工)移动工作台式组合机床回转式多工位组合机床自动线回转工作台组合机床(铅垂回转周线)鼓轮式组合机床(水平回转轴线)图1-1 组合机床结构形式分类根据美国在19781983年这5年间对所生

6、产的4856 台组合机床所作的统计分析表，回转工作台组合机床占了1/3，自动线41.5%，如表 1-1所示。表1-1 美国1978-1983年期间所生产的组合机床及其构成单机回转工作台机床自动线其他形式机床384(7.9%)1007(33.1%)2015(41.5%)850(17.5%)应用统计数字可以看出，回转工作台组合机床是仅次于自动线而为工业部门 使用较多的高效加工设备。回转式务工位组合机床，特别适合于加工轮廓尺寸在250mm以内的中小零件。这类机床的应用主要集中于汽车、阀门、气动、液压、制锁、轻工仪表和电气等工业部门。市场销量大，因此在国内外有许多从事其设计和制造的厂家。如欧美的ron

7、s-hoffen、diedeoheim、witzig&frank、riello、imas、augustwenzler、wiest、haaf、rinoberard、k.p.pfiffner、j.worner、mikro、eugenbader、 kin-gsbury、h 位 11erhille、etxe 一 tarsa 和 posalux，日本的三协精机、岩田工机，前苏联的哈尔科夫小型组合机床厂(x3mac)和我国的大连组合机床研究所、大连机床厂、常州机床厂和北方精密机械厂等。其中，北方精密机械厂是我 国唯一专门从事回转工作台组合机床生产的专业厂，目前的生产能力为年产约 30 台。据估计目

8、前我国回转式多工位组合机床约占整个组合机床的4%，与机床工业发达的国家相比，无论在数量上还是在技术上均存在一定差距。因此，加速发展这类机床，以满足四化建设的需要，是我国机床行业面临的一项任务。1.3回转式多工位组合机床的结构配置及特点回转式多工位组合机床按其回转输送装置的旋转轴线所处位置，可分为回转工作台式(铅垂轴线)和鼓轮式(水平轴线)两种。 而回转工作台又可分为传统回转工作台、悬挂回转工作台和环形工作台三种结构型式，如图 1-2所示。回转式多工位组合机床回转工作台组合机床鼓轮式组合机床回转工作台组合机床悬挂回转工作台组合机床中央立柱式组合机床鼓轮式组合机床 图1-2 回转式多工位组合机床的

9、配置形式所有回转式多工位组合机床的共同特点是:工件沿回转工作台或鼓轮的圆周进行输送;在各加工工位上配置完成不同加工工艺的动力头，加工时，工件固定不动，由刀具实现旋转和进给。机床的第一个工位系上料(手动或自动)工位，接着是加工和测量工位。有的机床为实现工件的全部加工，在加工工位间设置工件的转位或换夹工位。卸料可在第一个工位上、也可在最后一个工位上进行，这样可使上下料时间与机动时间重叠。从结构配置上说，回转式多工位组合机床实际上是一种特殊型式的小型自动线。回转式多工位组合机床具有下列优点: 1) 生产效率高； 2) 机床结构配置有利于操作和调整人员接近加工区，便于迅速调整机床； 3) 加工精度高（

10、因加工过程中工件不需换夹） ； 4) 机床所占作业面积小； 5) 在加工时间内，可采用单独设置的装卸工位进行手动或自动上下料； 6) 在机床上几乎可以实现所有的切削加工工艺，也可附加无屑加工工艺。如：钻削、深孔钻削、铣削、车削、切槽、铰削、拉削、插削、去毛刺以及简单的装配等。1.4回转式多工位组合机床的组成组成回转式多工位组合机床的主要部件有回转分度装置、中间底座、鼓轮支架、定位装置和动力头等。这些部件的结构和技术性能，在很大程度上决定了回转式多工位组合机床的结构型式及其技术水平。回转式多工位组合机床的回转分度驱动一般采用电气机械、液压和气动等方式。 应用液压和电气机械驱动的较多(鼓轮的回转分

11、度一般为液压驱动)而使甩气动驱动的较少。液压由于可采用较高的工作压力，故其结构空间比气动的小。目前，由于电液比例阀的应用，而大大提高了工作台的分度转位速度，缩短了分度转位时间。同时，由于电液比例阀可改善机床的起动和缓冲性能，故也可改善工作台定位时的工作条件。电气机械驱动主要有马氏槽盘和圆柱凸轮间歇运动机构。 图所示是瑞士 mirkron 公司回转工作台组合机床上所采用的圆柱凸轮间歇运 动机构。采用这种驱动装置，工作台转位分度时平稳无冲击，故可采用一个高速电机进行驱动，从而缩短了辅助时间。1.5发展趋向用户的需求和相关技术的进步是推动组合机床技术不断发展的主要动力。 近几年来，回转式多工位组合机

12、床技术发展主要有以下趋向:1）近十多年来，现有刀具材料和刀具性能的不断改善以及新的刀具材料(涂层碳化钨硬质合全、碳(氮)化钛硬质合金、陶瓷刀具材料、立方氮化硼和聚晶金 刚石等)的出现和推广应用，使机床的切削速度和进给速度有了较大幅度的提高，从而使切削基本时间大大缩短。同时，随着驱动技术的进步，机床辅助时间也显著减少，目前，回转工作台的分度时间一般为0.53.2秒。这样回转式多工位组合机床的节拍时间也随之缩短，目前，一般在630秒范围内。 2）在机床上集成更多的加工工艺(包括各种切削工艺、成型工艺(滚压)和简单的装配工艺等)，进一步扩大了机床的工艺和应用范围。 3)实现多面、多方向、多工位和多加

13、工，进一步提高生产率。 4)采用高精度端面齿盘定位和发展销定位，并采用滚珠预紧无间隙定位等，进一步提高回转分度工作台和鼓轮的分度位精度。 5)在加工流程中实现工件夹具的自转位或工件自动换夹， 从而在一台机床上现工件五面加工或完成从工件毛坯到成品全部加工。 6)采用自动上下料装置，实现工件工的全部自动化。 7)采用刀具尺寸测量控制和功能监系统，进一步提高机床的加工精度、自动水平和利用率。 8)在机床上装夹多个工件，以提高产率。 9)设置nc加工工位和采用cnc制，在保持高生产率的条件下提高机床性， 实现多品种加工。第二章 总体设计2.1实现功能一块机械手表一般由400-500个零件装配而成。手表

14、由机芯和表套组成，夹板是机芯主要零件，各类夹板都是薄形零件，主夹板厚度一般在1.9-3.0mm，最厚达3.3mm，而最薄处仅为0.25mm；同时为了增加成表内部结构可视性，高档手表大都采用雕刻和镂空工艺，即把夹板雕刻成图案或加工成各种筋的结构。由于尺寸规格小，加工精度难以保证，加工有很大的局限性，因此加工难度较大。一般夹板类零件机加工要经过5-9步工序才能完成全部加工，中间还要有3-5次热时效处理，用以消除材料的加工内应力，确保加工的质量。同一个夹板加工后，各部位厚度不等。由于零件结构复杂，加工部位细小，精度高，一般主夹板加工部位少则有100多个，多则有300多个，其传统的加工工艺步序多达几十

15、乃至上百步。为此，在主夹板加工过程中，为保证加工精度，其加工机床的动力设备，包括道具的定位，调整，转速，等等问题就显得尤重要。如图2-1所示。图2-1 手表夹板本机床就是为加工手表夹板的专用机床，为8工位钻铣床，其结构简单，占空间少，操作方便，精度高，是实际生产中非常有用的一种机床。2.2结构设计2.2.1总体结构设计本机床主要分为动力系统和定位升降系统，在此主要阐述动力系统的结构组成。在对机床进行布局时，应能兼顾机床有良好的精度，刚度，热稳定性和抗震性等特点。首先根据查阅得资料，结合机械设计等知识，再结合机床的加工原理，结合工件的形状，尺寸和重量，还要考虑机床的操作维修，外观形状，生产管理和

16、人机关系等因素。所机床的动力头系统总体结构尺寸形状进行设计，结构主要由电机，电机座，顶盖，支承座，轴套，机架盘，立柱，钻头等组成，各个部件通过如六角螺钉，开槽沉头螺钉，内六角圆柱头螺钉，螺钉等紧固件进行固定，连接，其尺寸的确定主要根据所选电机，所计算齿轮，轴，同步皮带轮的尺寸，和电机的转速，载荷所确定，其结构及主要尺寸如图2-2。图2-2 总体结构2.2.2钻头设计钻头主要由定位头，各个螺母，绝缘轴套，导向杆，支座，主轴套，压脚，等部件构成，钻头的外形形状尺寸应根据机架盘调整装置的尺寸来设计计算，内部的轴和轴承根据通过同步齿形带的传来的转速，载荷等数据来设计计算，应保证有足够的刚度，定位精度和

17、抗震性，因为这是直接用于工件加工的部件，所以其各个特性直接决定了加工的好坏，尤其是在各个零部件连接后，运转时的的震动问题，所以用尼龙做的绝缘轴套在支座与主轴套间连接，可以解决这个问题。其结构组成如图2-3所示。图2-3 钻头结构2.2.3机架盘布局机架盘主要由7个位置的轴向，径向调节螺母组成，他们是均匀分布在机架盘上的，这样的结构设计主要为了提高定位精度，这在后文中会有详细论述。其结构组成如图2-4。图2-4 机架盘布局2.2.4重要零部件的结构设计这里列举了机架盘，大齿轮，小齿轮，主轴，其尺寸的设计计算会在后文中给出，结构如图2-5所示。图2-5 主要零部件2.3多工位钻铣床的传动原理多工位

18、钻铣床由两个电机提供动力，1号电机提供钻头的旋转运动动力，2号电机负责提供主轴的升降运动和转盘的间歇旋转运动。1号电机轴经过一对齿轮加速，旋转速度达4320r/min，由于考虑到钻头的固定，提高加工及定位精度不采用万向轴联接齿轮轴和钻头轴,而采用同步齿形带将动力传递到钻头主轴,这样钻头的位置固定,且夹紧可靠,提高了加工精度,减少了误差,同时在同步齿形带中设备张紧轮可以调整钻头位置,使适应多种零件的加工。动力原理图如图2-5所示。2号电机提供主轴作升降运动和多工位转盘的旋转运动,上升有上升凸轮,下降有下降凸轮,电机轴传递动力给凸轮分配轴,分配轴按运动要求,和下降凸轮或上升凸轮配合工作从而控制了主

19、轴的上升下降滚动,转盘的旋转运动由凸轮分配轴经齿轮传递运动。图2-6 传动原理简图第三章 各结构部件设计计算及校核由于我所设计机构侧重于夹板机床的动力头系统上，因而不对主轴的升降运动零件和转盘旋转部件做详尽论述，而是只对动力头的设计及其动力传递所需的部件做详细介绍。3.1 电机的选择电机分为直流和交流两大类，直流电机需要直流电源，结构复杂，价格高，无特殊情况时不采用，钻铣床为普通机床，选用一般笼型异步交流电动机。本钻铣床选用j0242-4电机，功率为5.5kw同步转速为1440r/min。3.2齿轮的设计 该设备动力头系统为闭式齿轮传动，因此先按照解除疲劳强度求出直径和齿宽，再校核其弯曲疲劳强

20、度，因此传动尺寸无严格限制，大小齿轮均用45钢，小齿轮调质处理，平均硬度260hb，大齿轮正火处理，平均硬度200hb,设计步骤如下：3.2.1齿面解除疲劳强度计算 （1）齿数和精度等级 取z1=20,z2=iz=60 估计圆周速度，v=4m/s,由表12-64，选8级精度 （2）载荷系数k，使用系数ka，动载荷系数kv，齿间载荷分配系数k，齿向载荷分布系数k，由表8-213，ka=1.75，由图8-63，kv=1.15，由图8-73，k=1.06，由表8-223，k=1.17，端面重合度=1.88-3.2(+ )cos （3-1）=1.88-3.2(1/20+1/60)cos10=1.587

21、6，由表8-183取齿宽系数d=1.0,k=kakvkk （3-2）=1.75*1.15*1.17*1.06=2.496。（3）转矩t1t1=9.55106 （3-3）=9.55*106*0.1267/1440/3=280n.m（4）弹性系数由表8-193得ze=189.8mpa（5）重合度系数z=(4-)1/2/3=0.87（6）许用接触应力h接触疲劳强度hlim，由表8-4e.a3，hlim1=600mpa，hlim2=540mpa接触安全系数s，由表8-203，sh=1.0总工作时间ln=8*300*10=24000h由表12-134，指数n=6.6, 应力循环次数n1=60*24000

22、*1300*8*15=3.11*109n2=n1/n=7.49*108接触寿命系数h1= （3-4）=600*1/1=600mpa,h2= （3-5） =540*1.1/1=594mpa （7）小齿轮直径d1t （3-6）=14.9（8）验算圆周速度v= （3-7）=3.14*14.9*3*1440/60/1000=3.39（9）修正小齿轮直径d1= （3-8）=13.8（10）确定传动尺寸模数 m= （3-9）=13.8/20=0.69取m=2实际分度圆直径d1=m z1=2*20=40, d2=m* z2=2*83=166中心距d=(d1+ d2) （3-10）=103齿宽bb=dd1 （

23、3-11）=40取b1=20mm,b2=15mm3.2.2齿根弯曲疲劳强度验算（1）齿形系数yfa由图8-83,齿形系数yfa1=2.78,yfa2=2.32（2）应力修正系数ysa由图8-93得，ysa1=1.56,ysa2=1.72（3）重合度系数y=0.25+ （3-12）=0.72（4）许用弯曲应力fa.弯曲疲劳极限由图8-4f.b查得flim1=440mpa, flim2=400mpab.弯曲安全系数由表8-20，sf=1.c.应力循环次数指数m=6.25，n1=8.96*1011d.弯曲寿命系数由图8-113查得yn1=yn2=1.0e.尺寸系数yx=1.0f.许用弯曲应力 f1=

24、 （3-13）=440mpa f2=400mpa（5）验算f1=2kt1yfa1ysa1y （3-14）=2*1.953*280*2.78*1.56*0.72/20/40/2=2.1347f1f2=f1 （3-15）=2.1347*2.32*1.72/2.78/1.56=1.96=zmin，zmin由表8-31确定，z1=243.3.4小带轮节圆直径d1=mz1=1.5*24=36mm3.3.5带速vv= （3-17）=3.14*36*6480/60/1000=12.25840n.mm840为齿轮传递的扭矩，t840n.mm,说明此选用的键可以满足工作需要，符合运动条件3.4.2同步齿形带上的

25、键零件号为70，平键b=5,h=5,t=24,此键联接势能传递的扭矩t=hldp =1/4*4*15*14*130=280n.m280n.mm280n.mm为同步齿形带所传递扭矩，此键也能符合要求，可以选用3.4.3钻头动力头上同步带轮上的键 由于此键是根据带轮直径选配，是按标准选用，因而可以肯定能符合要求，不再校核3.5轴承的选用主轴48所用轴承，零件51和43的校核： 本设计选用向心球轴承，其主要受径向负荷，也能承受一定轴向载荷，它结构紧凑，有足够的负荷和寿命，价格低廉，高速装置中可以代替推力轴承，主轴48主要是配有一个齿轮，其受力为圆周力，径向力均为径向负载，轴向力很小，因此选用向心球轴

26、承是适合的，型号204，gb=76-82，求得圆柱齿轮圆周力ft=14n,径向力fr=5.1n轴向力fa=0,ft=2*840/120=14nfr=fttan=14*tan20=5.1n作用力如图3-1。图3-1 受力图则轴承径向负荷：fr1= (3-25)=（72+2.552）1/2=7.45nfr2= fr1=7.45n以下验算轴承是否合用：查手册 204轴承的主要性能参数为：cr=10.00kn,cor=6.30kn,脂润滑，nlim=14000r/min,y0=0.5,y=0内部轴向力s1=1.25fr1tan (3-26)=1.25*7.45*tan20=3.389n,s2=1.25

27、frtan=3.389n,轴承轴向力fa1=s1=3.39n,fa2=s2=3.39nx,y值fa1/fr1=3.39/7.45=0.4549efa2/fr1=0.4549e由表查得，x1=0.56,y1=1.0,x2=0.56,y2=1.0fp值由表18-6，有轻度冲击的传动装置pr1=fp1(x1fr1+y1fa1) (3-27)=1.5(0.56*7.45+3.39*1)=11.343pr2=pr1=11.343轴承寿命pr1=pr2,只计算一个轴承即可lh10=() (3-28)=(16670/1440)(10000/11343)3=7.9*109h静负荷计算由于x0=0.6,y0=0

28、.5,fr2=fr1=7.45n,fa1=fa2=3.39,都是极小的数值，而cor=6.3kn,所以绝对符合安全要求，在此不详细校核。极限工作转速nmin=14000r/min,也绝对满足 整个机床用了不止一对轴承。其中受力较大，最危险的就是上面校核过的轴承，验算后说明合用，别的轴承均根据经验数据选用了安全系数较大的轴承，不再验算是否合用。3.6各螺钉，螺母的选用 在钻床动力头系统中，钻头转盘的固定，及轴承端盖等的固定均采用螺钉夹紧，螺钉的尺寸和标准均根据结构需要而定，符合机械设计一般要求，在此不再进行说明3.7弹簧的选择本机床中主要有四处用到弹簧1. 升降主轴上采用圆柱压缩弹簧2. 钻头主

29、轴上的蝶形弹簧3. 钻头支撑架上所用的弹簧4. 支架圆盘上所用的圆柱弹簧3.8其他结构说明 本机床钻头固定由一端带有锥度，一端为螺纹的拉紧螺杆固定，螺杆外圈套有旋转主轴，主轴由同步齿形带带动旋转，在主轴外有轴套，将高速旋转的主轴密封在轴套中，轴套外配有支撑架 为防止钻头高速旋转时碰到硬物从而损伤刀口，钻头的直径依据夹板上所需加工的孔或槽而定，主轴上轴承为向心角接触轴承，其能承受较大的单向轴向负荷，极限转轴转速较高，运转精度高对钻头主轴很适用。3.9主轴上离合处的梯形牙校核 该离合处是根据嵌合式的离合器的形状进行的，是为满足方便于装配上的困满而设计：首先对梯形牙整体造型设计如图3-2。 图3-2

30、 梯形牙造型其牙形如图3-3。图3-3 梯形牙尺寸 这种梯形牙强度高，能传递较大的转矩，且又能自行补偿牙的磨损和牙侧间隙，从而可避免在载荷和速度变化时因间隙而产生的冲击，所以方便于装配和工作，牙数有三个单位牙面上的压力，p和压根处的弯曲应力b：p= (3-29)=2*2.3*1000/3/0.007/0.005=4.5mpap=35mpab= (3-30)=0.08*2.3*1000/3/0.007/0.005=1.7mpas/4=90mpa说明此设计的结构，选择的参数一般满足要求，该连接处的设计主要是为克服电机的安装困难的，形状仿照嵌合离合器，可以独立的把电机安装。第四章 钻铣头的调整机构4

31、.1刀具的折损原钻铣床的钻铣头定位是经过样本来进行的，在拧紧的过程中，可能因拧紧转矩作用而使钻铣头弯曲变形，以致加工精度不高，只有30级精度，这对于精度要较高的手表加工是非常不利的，如图3-1所示，当人工用扳手调节钻头定位螺母时，用力不平衡，可能产生平行于机架盘或者垂直于机架盘的弯矩，是钻头压弯，折损。图3-1 道具损坏情况4.2优化方案为了消除这种因弯曲变形而产生的误差，本机构采用调整机构，只要调整到要求的位置，就可以用定位，从而根本上消除了由于拧紧转矩影响而产生的弯曲变形，原来的机构还存在着第二个缺陷，就是用样本来定位很麻烦，影响精度和生产率，因为要用肉眼来测量钻铣头和样本孔的位置是否一致

32、是很有误差的，而且每加工一种型号的夹板，工厂必须停机重新用新的样本安装钻铣头。浪费了很多人为的时间，降低了生产率，本设计的机构是为了解决以上的两个缺陷而产生，只要知道新加工的孔的径向坐标和轴向坐标就可以了，设计的机构如图3-2。图3-2 调节螺母布局其中，轴向坐标调整机构的螺母中心点与径向坐标调整螺母中心点角度为25度。4.3定位原理及计算说明如图中的径向坐标调整机构是由螺旋螺母等组成，和其他的螺旋调整机构一样，每螺母旋转一周，其螺杆的径向进给是1mm，因此螺距为1mm，如果要进给0.05mm，2.5个刻度就可以，因为在螺母上每周有50个刻度，在轴向坐标上，必须先知道轴向坐标的度数，再把度数转

33、变为进给量，解决方式如图3-3所示。图3-3 计算示意图其中70为固定度数，如果要将度数从20调整到40，设y为转动支点到螺杆顶尖处的距离，x为螺杆2的固定点到螺杆2的距离。得方程 y2=x2+502-250xcos70 x2=y2+502-250ycos70联立解就可得x值。解出x值后，再把x值与原来的20对应值相比，就可求出要旋转的刻度数，所以，只要知道任意一个轴向度数，就可以求出要螺旋的刻度。本调整机构的缺点是要求加工零件和装配精度要高，提高成本，且装配上有困难，不过其优点很大，就是对夹板的加工精度明显提高，而且在加工过程中节省了很多装配样本的时间，因为对夹板加工的钻铣床的改进，主要是提

34、高其加工精度和简便其装配。本机构大胆设想，为提高加工精度，且其制造工艺是可行的，所以整体是可行的。第五章 装配图设计5.1二维图设计经过前面的设计计算，以及最初对机床总体的设计，在cad中划出装配图，这样可以更直观的表现出机器的装配关系，工作原理，传动路线，零件的主要结构形状以及装配，检验，安装时所需要的尺寸数据和技术要求。5.1.1整体装配图 整体装配图如图5-1所示。图5-1 整体装配图5.1.2钻头装配图 钻头装配图如图5-2所示。图5-2 钻头装配图5.2三维造型在对全部结构完全了解，以及对运动传动结构掌握后，用solidworks软件，将所设计机构进行三维造型，增加立体感，更直观，容

35、易的了解机床内外部的构造，形状和运转情况。5.2.1总体造型总体三维造型如图5-3所示。图5-3 总体造型 接下来对在设计中一些关键，复杂的零部件或结构进行三维造型的详细构造，包括钻头的外形构造，支承座的结构，调节螺母的造型转配过程。5.2.2钻头外壳的造型（1）先选定前视基准面作为草图绘制平面，接下来绘制草图并使用旋转命令，如图5-4，图5-5所示。 图5-4草图 图5-5 旋转（2）设置如图所示基准面，如图5-6所示。图5-6 设置基准面1（3）在基准面1上绘制如图的草图并拉伸，如图5-7，图5-8所示。 图5-7 草图 图5-8 拉伸（4）设置如图基准面，如图5-9所示。图5-9 设置基

36、准面2（5）在上面绘制如图所示图形并拉伸，如图5-10，图5-11所示。 图5-10草图 图5-11 拉伸（6）设置如图基准面，如图5-12所示。图5-12 设置基准面3（7）绘制如图所示草图并拉伸，如图5-13，图5-14所示。 图5-13 草图 图5-14 拉伸 （8）在如图所示平面上绘制，如图5-15所示。图5-15 选择基准面（9）绘制如图图形并拉伸切除，如图5-16，图5-17所示。 图5-16 草图 图5-17 拉伸切除5.2.3调整机构造型（1）调节螺栓a.在前视基准面绘制如图草图并旋转实体，如图5-18，图5-19所示。 图5-18 草图 图5-19 旋转b.再绘制如图所示草图

37、，并拉伸切除，如图5-20，图5-21所示。 图5-20草图 图5-21 拉伸切除c.绘制螺纹线，如图5-22所示。图5-22 螺纹线d.制定基准面并绘制如图草图并设定与螺旋线关系为穿透，如图5-23，图5-24，图5-25所示。 图5-23 设置基准面 图5-24 草图图5-25 设置关系e.最后扫描切除，如图5-26所示。图5-26 扫描切除（2）调节螺母a.在前视基准面绘制如图所示图形并旋转，如图5-27，图5-28所示。 图5-27 草图 图5-28 旋转b.在如图所示平面绘图，并拉伸切除，如图5-29，图5-30，图5-31所示。 图5-29 选择平面 图5-30 草图 图5-31拉

38、伸切除c.在上图中草图的基础上仿照之前绘制螺纹线的方法，画螺纹线，如图5-32所示。图5-32 螺纹线d.设置基准面，如图5-33所示。图5-33 设置基准面e.画出与调节螺栓一样的三角形，并扫描切除，如图5-34，图5-35所示。 图5-34草图 图5-35 扫描切除f.类推阵列出其他后，转配到机架盘上，总体如图5-36所示。图5-36 机架盘总体造型第六章 本钻铣床的特点分析6.1综合论述多工位钻铣床实现了一台机床对一个零件做不同加工的功能，节省了机床，也缩小了占地面积，同时提高了加工精度，和生产率，对工人劳动强度也降低很多，其不足之处就是没能实现自动上料，必须人工操作，且工作很机械，影响

39、自动化程度的提高，以下具体论述： 就钻头的固定来说，采用拉杆式楔形固定，用手动的螺旋运动可调整钻头的高度，方便省力，钻头采用套筒及主轴轴面为拉杆的结构，使得主轴不易磨损，更换方便，套筒外侧用绝缘胶固定了一个支撑架，当钻头高速旋转时不会碰到硬物，受到损害，钻头的动力由同步齿形带传递到钻头，比起万向轴传递动力要准确且刚性好。 动力采用行星轮的传递方式，保证了各工位的同步工作，节省空间，齿轮传动较其他传动件的优点是，不论两轴在空间的相对位置如何，只要轴向距离不太大，都可用齿轮传动，本结构采用齿轮传动，且两轴都是垂直轴，所以很方便用齿轮传动，又齿轮传动其传动比准确，这样对钻头的转速也有个稳定值，使得机

40、构工作是震动减少，减少噪音，延长钻头的工作寿命，同时对成批的零件进行生产，系统误差在某一个区域内，废品率降低，三是齿轮传动能传递较大的扭矩，本机构由于需要传递的扭矩不大，所以用齿轮传动足可以保证工作顺利进行，另外齿轮传动也有缺点，例如传动不够平稳，在高速加工和要求加工光洁度高的场合不宜使用，由于本零件加工要求不太高，这个缺点不影响工作，还又齿轮传动不宜用于轴线距离较大的地方，这点也没有影响，从装配图中可以知道，本机构紧凑，各啮合齿轮之间中心距不超过100mm因而，用齿轮传动可以满足要求，这样可以用标准件，对机床的快速装配完工，缩短加工周期有很大好处。 支撑件是机床的基础构件，切削过程中，刀具与

41、工件间相互作用力沿着大部分支撑件逐个传递并使之变形，支撑件的震动和变形将直接影响加工精度和光洁度，总之支撑件是机床十分重要的构件。在本台机床上，支撑件的数目占很大比例，在动力头系统中，除了动力传递部件，和钻头工作部件，别的几乎是支撑部件， 本机床上的支撑件有：床身，立柱，横梁，底座，工作台，钻头摇臂对于工作台，床身，底座一般满足要求，工作台作升降为圆形盘，由于加工的零件直径为20mm，且钻孔的直径不超过5mm，对工作台震动较小，满足设计要求，以下主要论述立柱，摇臂等支撑件。立柱是动力系统中，主要的部件，截面形状为圆截面，环形截面，其中装有主轴，升降运动在立柱实现，立柱上方负载着装满钻头的圆盘及

42、电动机，电机和齿轮都是有一定的自重，本机构已考虑到自重，选取的圆截面直径和厚度都较大，提供足够的刚度，能够满足工作要求，环形立柱铸造，加工都很方便，安装也简便。摇臂为悬臂梁，转盘圆周上分布着7根横梁，用两个螺钉固定，一端安装钻头，横梁的长度，仅有20mm因而不影响刚度综上所述，本机床达到一般要求规定的指标6.2特点6.2.1工艺可能性高 本机床为专用设备，可以同时完成钻铣两种功能，若需要对类似零件进行加工，只需略加改动，即可实现功能，其加工零件类型为圆形，若改变工作台形状，即加工别的类型零件,其材料除特硬金属外,一般材料均可适用,其尺寸范围也由工作台做了限制,总的来说,其为加工夹板专用机床,因

43、而通用性有所降低,仍不失为一台工艺可能性的机床,6.2.2 加工精度达到所需标准 本机床零件定位采用三点定位的过定位方式，在加工过程中，在8个工位上都始终位置不会出现误差，因而加工精度很高，另外钻头动力采用齿轮传递，采用结构固定的钻头，都使得加工精度得到保证6.2.3生产率高且稳定 本机床为7工位同时加工，因而生产率明显高于单工位机床的切削加工，其分度和转位时间均由机械来控制，采用蜗行凸轮和盘行凸轮实现，因而生产率稳定，可以估算出完工日期，不足之处是人工上料，浪费人力，但也减少了许多可能发生的故障，6.2.4自动化程度高 本机床参考进口机床，分度转位皆有机械控制，除上料为人工外，别的加工一律自

44、己进行，相对国内其他机床，自动化程度高，但仍不能达到最完美境界，需要加以改进。6.2.5结构制造和维修，本机床结构简单 零部件均为通用件，标准化零件，制造与维修都简便，6.2.6操作安全方便和工作可靠性好 本机床操作工人按自己配置键盘操作板，即可启动和关闭机床，工人只需按节奏将零件放入相应的工位,即可自动进行加工,安全方便,工作可靠性好.,6.2.7效率高 使用年限和成本均符合国家规定，其最大缺点是噪声很大，整个车间环境嘈杂，主要由于传动系统部分凸轮之间的碰击产生，有待改进，还有就是半自动上料，可以改进为全自动上料，另外，本机构忽略了安全保险装置，当机器出现故障时，无法自动断电等缺点，这些都是需要改进的地方。总结和展望本次毕业设计从确定选题到即将完成，将近四个月的时间，可以说是非常充实，甚至