机械制造及自动化专业毕业论文-六孔卧式组合钻床设计

1、摘要随着我国经济的发展，工业生产在国民经济中占据着尤为重要的地位。钻床作为机械制造和修配工厂必不可少的设备，具有广泛用途的通用性机床，可对零件进行钻孔，扩孔，铰孔，锪平面和攻螺纹等加工。同时钻床又存在着加工精28家电等行业。我国传统的组合钻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箱体类和轴类零件，完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、在孔内镗各种形状槽等。本文设计的六孔卧式组合钻床，作为一种专用机床其生产效率高，加工精度高，特别适合于加工一些有多个孔并对孔的位置精度要求高的工件。关键词 ：钻床；六孔；卧式；组合钻床；加工精度；床身；导轨；主轴

2、箱AbstractWith the development of our national economy, industrial production in the nationaleconomyoccupyaveryimportantposition.Drillingmachinerymanufacturingandrepair factory as essential equipment, with wide application of universal machine tool, the parts for drilling,reaming,reaming,reamingandta

3、ppingprocessingplane.Whiledrillinghasthe processingprecision,processingefficiencyisnothigh.Inourcountry,thecombination drilling machine development has 28 years of history, its scientific research and production, have a considerable foundation, application also penetrated into many industries. Is th

4、e machinery manufacturing industry to realize product updates, technical innovation, improve the production efficiency and the rapid development of one of the essential equipment. It is characterized by high efficiency, high quality, economical and practical, so it has been widely used in engineerin

5、g machinery, transportation, industry, light industry, household appliances industry. Our traditional combination drilling machine and the combined machine tool automatic line mainly uses the machine, electricity, gas, hydraulic control, its processing object is mainly the production lot larger-and

6、medium-bold type and shaftparts,finisheddrilling,reaming,reaming,theprocessingofthread,boring,invarious shapessuchasKongNeitangtank.This design six-hole horizontal combination drilling machine, as a kind of special machine for its high production efficiency, high processing precision, particularly s

7、uitable for processing with a plurality of holes and the position precision of the holes demanding workpiece.Key words: drilling machine; tin; horizontal; combination drilling machine; precision machining; bed; rail; spindle box目录 HYPERLINK l _TOC_250002 机床设计的目的，内容，要求1设计目的1设计内容1设计要求1调查研究1拟定方案1工作图设计2

8、 HYPERLINK l _TOC_250001 组合机床的总体设计2组合机床方案的制定2制定工艺方案2确定组合机床的配置形式和结构方案3工艺的确定4确定工序间余量4选择切削用量4确定切削力，切削扭矩，切削功率4选择刀具结构5确定轴向进给力5确定进给速度，行程5齿轮箱的设计5确定传动线路图5带传动的设计6定V带型号和带轮直径带轮材料与结构7传动轴的设计7轴的设计7主轴的设计10齿轮的设计齿轮的材料齿轮的参数设计主轴箱的设计14床身的设计15 HYPERLINK l _TOC_250000 参考文献17致谢错误未定义书签。机床设计的目的，内容，要求设计目的机床设计毕业设计，其目的在于通过机床主运

9、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，编写技术文件盒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，使自己具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。设计内容运动设计 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和标准的相对误差。定动力箱，计算多轴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，齿轮模数是否在允许范围内，还要验算主轴的静刚度。结构设计 进行主运动传动轴系，变速机构，主轴主件，箱体，

10、润滑与密封等的布置和机构设计，既绘制装配图和零件工作图。编写设计说明书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青睐，在国内和国外市场上才有竞争力。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。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，实验研究结果，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相关资料和专利等。通过对上述资料的分析研究，拟定适当的方案，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。拟定方案通常可以拟定出几个方

11、案进行分析比较，每个方案包括的内容有：工艺分析，主要技术要求，总布局，传动系统，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：当使用和制造出现矛盾时，应满足使用要求，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;现代化服务，注意吸取前人和国外的经验，并在此基础上有所创新和发展；工作图设计图纸的设计。这些图纸包括：该加工零件工序图，加工示意图，机床联系尺寸图和生产率计算卡。并初步拟定主轴箱轮廓尺寸，才能确定机床各部件间的相互关系。其次，绘制机床的总装图，部分部件装配图，液压系统图，PLC梯形图。然后，整理机床有关部件与主要零件的设计

12、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。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，并深入现场生产率要求，现场采用的环境和条件等。并收集国内外有关技术资料，制定出合理的工艺方案。根据被加工零件的零件图（1，定出工艺方案（1）加工孔的主要技术要求加工 6 个 20，深 100mm 的通孔孔的位置度公差为 0.1mm，孔在同一平面上工件材料为#45 钢要求生产纲领为年生产 6 万件，单班制生产(2) 工艺分析图1加工零件图

13、加工该孔时，孔的位置度公差为 0.1，可采用一次性钻孔确定组合机床的配置形式和结构方案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。该工件的加工孔的精度要求不高，可采用钻孔组0.1mm在该工序孔的表面粗糙度要求为 Ra25mm定位基准精度并减少夹压变形等措施就可以了。为此，机床通常采用位置式齿轮动力装置，进给采用液压系统，人工夹紧。被加工零件特点这主要指零件的材料，硬度，形状，刚度定位精准面的特点，他们对机床工艺方案制定有着重要的影响。此工件材料为#4560度均匀分配，采用多孔同步加工，零件的刚度足够，工件的受力不大，震动，发热变形对

14、对工件影响不大。由于该零件的中心线与定位基准面平行，可采用卧式机床零件的生产批量6 形及轮阔尺寸，为了减少加工时间，采用多轴头。机床使用步置使用组合机床对车间布置情况，工序间的联系，使用厂的技术能力和自然条件等一定的要求。再根据用户实际情况来选择什么样的组合机床。综合以上所述：通过对零件的结构特点，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，最终决定采用六轴头多工位同步钻床。工艺的确定确定工序间余量为使加工过程顺利进行并保证加工精度，必须合理地确定工序间余量。生产中常用查表给出的组合机床对孔加工的工序余量，由于在本钻床上只

15、进行粗钻，为达到最终 20 的要求后面还要进行铰孔，所以这次的钻孔直径为19.5，直径上工序余量为 0.5mm选择切削用量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择切削用量根据30%左右。多轴主轴箱上所有刀具共用一个（mm/minn1.f1=n2f2=nifi=vf（1-1）式中：n1.， n2 ，n2-（r/min） f1。f2.fi 各主轴进给量（mm/r） vf动力滑台每分钟进给量（mm/min）由于该工件的加工精度，工件材料，工作条件，技术要求都是相同的。按D=19.5mm， f=0.1mm/rv=20mm/min确定切削力，切削扭矩，切削功率根据选定的切削用量确定切削力，

16、作为选择动力部件及夹具设计的依据； 确定切削扭矩，用以确定主轴及其他传动件（齿轮，传动轴）的尺寸；确定切削功率，用以选择主电动机功率，通过查表计算如下：轴向力：0F= 9.81CF0dxF fF KN（1-2）F计算得：F=9.8161.219.510.10.7=2335.9NFM钻削扭矩 ：M0M= 9.81CM0dxM fM KNm(1-3)计算得：M=9.810.031119.520.10.8 =18.4Nm钻削功率：PC=2MnW(1-4)计算得：PC=23.1418.43.3=385.2W式中：f没转进给量（mm/r）n钻头转速（r/s）选择刀具结构HB170-240D 19.5mm

17、，刀具的选择高速钢钻头（W18Cr4V）.19.5 确定轴向进给力F 进=Fi=62335.9=14015.4N式中：Fi各主轴加工时产生的轴向力14.1KN。确定进给速度，行程滑台的进给速度分为快进，工进，快退，所以要求液压系统能实现 3 种速度间的转换。其中快进行程为 200mm，工进 110mm，快退 310mm。齿轮箱的设计确定传动线路图图 2 传动示意图.6.7.大齿轮带传动的设计V工作情况系数计算功率小带轮转速V工作情况系数计算功率小带轮转速PC=KAP=1.12.5=2.75选带型号小带轮直径由表得D2=(1-)D1n1/n2n2=(1-)D1n1/D2=576KA=1.1 PC

18、=3KWn1=1440r/minA 型D1=90mmn2=576r/min计算带长求中心距和包角中心距LDm1a44(L Dm)2 82a=130mm小轮包角1=180o-60o（D2-D1）/a =121.3120o1=121.3o求带根数带速v=D1n1/(601000)v=6.78m/s传动比i= n1/n2i=2.5求 Dm求 初取中心距Dm=（D1+D2）/2= （D2-D1）/2Dm=157mm=67mma=650mm带长基准长度L=Dm+2a+2/aLd=787.5mm L=800mm带根数带根数由表得KL=0.85;P0=1.07kw;P0=0.17Ka=0.83Z=3Z=PC

19、/(P+P0)KaKL=2.87求轴上载荷张紧力F 500P5KF0=128N0Cvz(aK) 2?a轴上载荷FQ=2ZF0sin(a1/2)FQ=665.1N带轮材料与结构v30/s HT200 制造。所以带轮的材料选HT200D2-3d 传动轴的设计轴的设计轴的选材轴的材料为 40Cr，调质处理，齿轮表面在进行高频淬火计算齿轮受力由于轴上齿轮对称分布所以径向受力相互抵消计算支撑反力垂直面反力F1=665N ,FR1=997.5N, FR2=332.5N(4)轴的结构图图3传动轴的结构（5）轴的受力图图4轴的受力图(6)轴的垂直面受力图图5轴的垂直面受力图（7） 轴的弯矩图图6轴的弯矩图最大

20、弯矩 M=40232.5Nmm（8）轴的扭矩图图7轴的扭矩图最大转矩为 47750nmm（9）轴的当量弯矩图图 8 轴的当量弯矩图计算齿轮受力齿轮螺旋角齿轮直径：小轮大轮小齿轮受力：转矩T 9.55 106P1n2T=0 d1 =50 d21T =47750Nmm1tt圆周力F1ttd1F =1910N径向力轴向力小齿轮轴受力图计算支撑反力垂直面反力垂直面受力图水平面受力图画轴弯矩图垂直面弯矩图画轴扭矩图轴受转矩扭矩图许用应力许用应力应力修正系数画当量弯矩图当量转矩当量弯矩Ftanrcosn45忽略重力1见图 6 T= T1见图 7用 插 入 法 查 表 得 ：0b =102.5Mpa1b =

21、60Mpa bbT=0.5947750在小齿轮中间截面处F =695.2NraF =0Nra=997.5N =332.5NT=47750Nmm0b=102.5Mpa1b =60Mpa=0.59T=28172NmmMMAM 2 )2M =40737NmmA29426.52 281722在左轴颈处M 2 )2=40232.52 28172.52见图 8见图 8MBM =49115NmmB当量弯矩图校核轴径齿根圆直径df1 1 a cmM df143.75mm轴径dA 3Ad 18.943.75A1bdB 3M Bd=20.240mmB1b主轴的设计45 35mm220-250HBS。轴的设计与校核

22、过程与上类似。（1）主轴 1 的结构图如下（2）2 的结构图9 1 的结构图10 2 的结构图齿轮的设计齿轮的材料40Cr,大齿轮为#45 表面淬火。齿轮的参数设计齿面接触疲劳强度计算齿面接触疲劳强度计算1.初步计算转矩 T1T 9.55106P1n1齿宽系数 d接触疲劳极限Hlim1初步计算的许用接触应力Hd=1.0H1=0.9Hlim1H2= 0.9Hlim2T1=18400Nmmd=1.0 H1=639MpaH2=522Mpa初步计算的小齿轮直径 d1初步齿宽 b校核计算dA31d3T1dHu12u取 d1=50mmb=40mm圆周速度 v精度等级齿数z 和模数mKAKV齿间载荷分配KH

23、av=d1n1=1.35m/s60000初取 z1=20,z2=iz1=60 m=d1/ z1=2.5Ft=2T1/d1=817.7NKAFt/b=22.7N/mm100N/mmv=1.35m/s选 6 级m=2.5 z1=20 z2=60 KA=1.25 KV=1.1a=1.88-3.2(1/=1.64z1+1/z2)cosa=1.64Z=4 a =0.7931Z=0.79Z由此得KHa=2 =1.6ZKHa=1.6齿向载荷分布系数 KHKH=A+B(40 2b)2+C10-3bd1-3KH =1.75=1.11+0.16() +0.4710 4050=1.75载荷系数 KK=KAK VK

24、HaK HK=3.85弹性系数 ZE节点区域系数查表得ZE=189.8ZH=2.5ZH接触最小安全SHmin=1.25系数 SHmin接触寿命系数ZN许用接触应力zZN1=1.18H1=670MPa H1=Hlim1n1 =670MPaHH2=SHminHlim2zn2 =580MPaH2=580MPaSHmin验算H ZEZHd2d1u 1u H=572.4Mpa H2计算结果表明，接触疲劳强度较为合理，轮尺寸无需调整。实际分度圆直d实际分度圆直d1=mz1=2.520=50mmd1=50mm径 dd 2 =mz2=2.560=150mmd =150mm2中心距 aa= m(z1 z2 )a

25、=100mm齿宽 bb=40mm齿根弯曲疲劳强度重合度系数YY=0.25+ 0.75Y=0.71齿间载荷分配KFa=1/ YKFa=1.41系数 KFa齿向载荷分布b/h=7.1查表得KF=1.5系数 KF载荷系数 KK= KAK VK FaK Fa=2.9K=2.9齿形系数 YFaYFa1=2.9YFa2=2.32应力修正系数YSa1=1.53YSaYSa2=1.74弯曲疲劳极限Flim1=620MPa2aFlim弯曲最小安全SFmin弯曲寿命系数YN尺寸系数 YXFlim2=450MPaSFmin=1.6YN1=0.95 YN2=0.97YX=1.0许用弯曲应力FF1= Flim1YN1YXSFminF2= Flim2 YN2 YXSFminF1=356