毕业设计组合机床主轴箱及其夹具设计

经典word整理文档，仅参考，双击此处可删除页眉页脚。本资料属于网络整理，如有侵权，请联系删除，谢谢！河北联合大学轻工学院毕业设计1.2组合机床的分类和组成组合机床的通用部件分大型和小型两大类。大型通用部件是指电机功率为1.5-30是指电机功率为0.1-2.2称为小型组合机床。按设计的要求本次设计的机床为大型通用机床。备的固定部分所占据的每一个位置。单工位机床又有单面、双面、三面和四面几种，多次设计的机床为单工位双面铣床。1.3组合机床的方案选择(1)制定工艺方案。要深入现场了解被加工零件的加工特点、精度和技术要求、定里要确定加工工步数，决定刀具的种类和型式。(2择机床配置型式时，既要考虑实现工艺方案，保证加工精度，技术要求及生产效率；又要考虑机床操作、维护、修理是否良好；还要注意被加工零件的生产批量，以便使设计的组合机床符合多快好省的要求。(3)组合机床总体方案。这里要确定机床各部件间的相互关系，选择通用部件的刀具的导向，计算切削用量及机床生产率。给制机床的总联系尺寸图及加工示意图等。（4的组合机床方案有所不同。流水线上由于工序的组合不同，机床的型式和数量都会有组合得更为合理，更可靠地满足工件的加工要求，也为进一步发展创造了有利条件。1河北联合大学轻工学院毕业设计面考虑：1、加工的工序和加工精度的要求。2、被加工零件的特点。3、工件的生产方式。等诸多方面综合考虑。图2-1为拖拉机发动机连杆零件，元件简图。图2-1发动机连杆零件简图2河北联合大学轻工学院毕业设计连杆总的工艺特点是：外形复杂，不易定位；大、小头有细长的杆身连接，所以弯曲刚性差，易变形；尺寸精度，形状精度和位置精度及表面粗糙度要求很高。连杆所选的材料为450.42%~0.47%度及其抗冲击能力，其硬度为。其锻件重量为7.5kg。根据以上的工艺特点下面初步拟订工艺方案。采用以V形块为主要定位元件的方法。为提高其定位精度，要把V形块的角度做大一些。如图2-2(3)刀具结构的选择。按相关的资料选取端铣刀的形式。在铣削过程中，端铣刀的直径要大于加工工件的Bmax=135mm150mm为使组合铣床更好的提高生产效率，便于人工操作，最少的停车和使刀具的寿命更长、加工质量更好，合理的选择铣削用量是非常必要的。表2-3为硬质合金端铣刀的铣削用量。0.2~0.40.5~1mm100~180米分0.05~0.023河北联合大学轻工学院毕业设计z工材料，工作条件和技术要求进行分析。所以以上的选择是可行的。2.2组合机床配置型式的选择根主轴两端同时进行铣削。在满足条件的情况下，采用卧式双面铣床是可行的。施，还要采用如下措施。1、采用液压进给系统。液压系统能够稳定，便捷的操作，提高了加工过程精度和光洁度。2、采用刚性主轴方案，由于机床导轨间隙及导轨磨损的影响。在加工过程中就不易产生振动，并且有足够的刚性保证其径向切削力。件进行加工机床布置形式。(2)工件大小、形状和加工部位特点的影响。对于较大的工件，宜采用单工位机床，反之，宜采用多工位机床；对于大直径深孔的深孔加工机床；对于被加工孔的中心线与定位基准垂直的工件，一般采用立式机床。机床。但考虑工件排屑方便，机床空间的高度可矮些，故可采用卧式组合机床。生产率的影响。4河北联合大学轻工学院毕业设计以便使装卸工件时间与机动时间重合。被加工的零件的生产批量越大，工序安排一般就越趋于分散，半粗、半精、精加工应分别在不同的机床上完成。对于中小批量生产的情况，则要力求减少机床的台数，并应将所有工序尽量集中在一台或少数几台机床上完成，以提高机床的利用率。被加工零件工序图是指根据已确定的工艺方案，表示一台组合机床或自动线对加工零件应完成的工艺内容的示意图，它包括加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求等内容。它不能用产品的零件图代替，而须在原零件图的基础上，突出本机床或自动线的加工内容及必要的说明进行重新绘制。它是进行组合机床设计的主要依据，也是制造、使用、检验和调整机床的重要技术文件。其内容应包括以下几个方面：（1）表示出被加工零件的形状和轮廓尺寸及与本机床设计有关的部位的结构形状和尺寸。尤其是当需要中间导向套时，应表示出零件内部的筋、壁布置及有关结构的形状和尺寸，以便检查工件、夹具、刀具是否发生干涉。（2）表示出加工用定位基准、夹紧部位及夹紧方向，以便依此进行夹具的定位（3）表示出本道工序加工部位的尺寸、尺寸精度、表面粗糙度、形状位置精度（4）表示出必要的文字说明，如被加工零件的编号、名称、材料、硬度、重量及加工部位的余量等。（5）绘制时，按一定的比例，细实线表示与本道工序加工无关的部分，粗实线表示被加工部位精度、粗糙度、位置精度、定位面及夹压方向。（6）凡本道工序保证的尺寸、角度等，应在基尺寸数值上打上方框，并在下面5河北联合大学轻工学院毕业设计零件加工的工艺方案要通过加工意图才能反映出来。加工示意图表示：被加工零件在机床上的加工过程，刀具、辅具的布置状况，工件与夹具、刀具等机床各部件间的相对位置关系，以及机床的工作行程和工作循环等。因此，它是刀具、辅具、夹具、主轴箱、液压和电气装置设计及通用部件选择的主要原始资料，也是对整台机床布置和技术性能的原始要求，同时还是调整机床、刀具及试车的依据。其内容包括以下几方面：（2（3）决定主轴的结构类型、规格尺寸及外伸长度。（4）选择标准或设计专用的接杆、浮动卡头、导向装置、攻丝靠模装置、刀杆托架等，并决定它们的结构参数及尺寸。（5）标明主轴、接杆、夹具（导向装置）与工件之间的联系尺寸、配合及精度等。（6）根据机床的生产率及刀具和工件的材料等，合理确定并标注各主轴的切削6河北联合大学轻工学院毕业设计（7）加工示意图的绘制顺序是：先按比例用细实线绘出工件加工部位和局部结构的展开图，然后用粗实线绘出加工表面。为了简化，对同一主轴箱上结构尺寸完全相同的主轴，可只画一根，但必须在主轴上标注孔号。当轴数多时，可缩小比例。最后，用细实线画出加工部位简图，并标注孔号。（8）在加工示意图上，主轴的分布可不按真实距离绘制。但当被加工孔的间距很小时或需设置径向结构尺寸较大的导向装置时，相邻的主轴必须严格按比例绘制，以便检查相邻的主轴、刀具、辅具、导向装置等之间是否发生干涉。（9）主轴应从主轴箱端面画起。刀具画在加工终了位置上（攻丝加工则画在开构，则必须画出剖视图，并标注尺寸、精度及配合种类。发动机连杆示意图如图2-5所示。一般孔加工用刀具（钻、扩、铰等刀具）其直径的选择应与加工部位的尺寸、精度相适应，其长度的选择要保证加工终了时，刀具螺旋槽尾端面与导向装置外端面之间有一定的距离。第一类导向装置允许刀具的线速度V＜20m/min。除铰孔外，这类导向装置很少用于大直径的加工。第二类导向装置允许刀具的线速度V＞20m/minφ25mm以上的孔的加工，尤其是大直径镗孔时应用较多。7河北联合大学轻工学院毕业设计刀盘图2-5发动机连杆加工示意图箱、卡具等专业部件、零件的设计提供依据。1加工长L—前备量，动力部件尚可向前调节的距离；前备L—后备量，刀具从接杆中接杆连同刀具一起从主轴孔中得到所需要的轴后备8河北联合大学轻工学院毕业设计向距离；—动力部件的工作行程，即L。快进夹具尺寸主要指夹具体的长X宽X高。对这些尺寸的确定，考虑工件的尺寸、形状、具体结构外，还要考虑能否布置下保证加工要求的定位、限位、夹紧机构及导向装置，并要考虑夹具底座与机床其他部件的连接、固定所需要的位置。(4）机床装料高度H的确定组合机床的标准装料高度推荐为8501060mm所以选择装料高度为(5)中间底座尺寸的确定中间底座尺寸主要满足夹具在其上安装连接的需要，同时满足配套部件对其的位置时，工件端面至主轴箱端面之间的距离应不小于加工示意图上所要求的距离。(6)主轴箱尺寸的确定有关标准中规定，卧式主轴箱厚325mm，立式主轴箱厚340mm。多轴箱的宽度B和高度H按下列公式确定；b——最边缘主轴中心距箱外壁的距离（毫米）h——工件在高度方向相距最远的两加工平面的距离（毫米）500×500mm1）机床总图要按加工终了时的状态画出。同时，要表明动力部件退回到最远时所处的位置。最远处为160mm。2）应注明电动机的型号、功率和转速。应注明动力部件的总行程，本题为230mm。9河北联合大学轻工学院毕业设计驱动轴图2-6主轴箱轮廓尺寸确定图3）应表明液压系统和电气控制按钮等的安装位置。4应注明动力部件中心线与夹具中心线之间的偏移量。机床的理想生产率Q1的计算Q＝1T机辅式中－单件工时（minTT单机－辅助时间（min）包括快进时间、快退时间、工作台直线移动或转位时间、T辅工件装卸时间等。注：工作台直线移动或回转转换一次工位的时间一般取工件装卸时间一般取。机床负荷率的计算Q1Q2河北联合大学轻工学院毕业设计1223.1主轴箱设计的原始依据主轴箱设计的原始依据图,是根据三图一卡整理编绘出来的,其内容包括主轴箱设计的原始要求和已知条件。(2)工件位置尺寸及连杆大小头中心位置尺寸。(3)工件与主轴箱位置尺寸。根据这些数据可编制出主轴箱设计原始依据图。3.2运动参数和动力参数的确定根据所提供数据估算各对齿轮齿轮数及传动比：024按要求，本机床要同时粗铣两端面。因被加工零件两端面所要达到的各级参数都完全相同，故设计成相互对称的传动系统。（1）电动机的型号为—6，其中Y表示系列代号，132表示机座中心高，M表示中极极座，2为5.5KW为。Pn00960r河北联合大学轻工学院毕业设计2)各轴输入功率ηη别为齿轮传动效率1212P5.390.970.985.122P5.120.970.984.873P4.870.980.974.544T5.5/.71NM0（1）估算齿轮弯曲疲劳的估算3A3其中A为齿轮的中心距，由中心距A及齿数Z1Z2求其nj模数mmmj根据估算所得和中较大的值选取相近的标准模数对于第一对齿轮：12mmwjmmmP/zn5.39//2.2533w1101mm3111m2A/(zz)2.76mm1013w2222A320P/n82.97mm3222m2A/(zz)2.6mm2312河北联合大学轻工学院毕业设计m32P/zn2.7mm3w3333A370P/n98.9mm3333m2A/(zz)2.2mmj3345c40280HBS45。Cr号钢硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。d选小齿轮齿数Z=22大齿轮齿数Z=32。1确定公式内的各计算数值:Kt1.3TP/nNM100c由表中可得选取齿宽系数为1。d由表中可查材料弹性系数Z189.8MPE；大齿轮的接触疲劳强度极限HlimaHlimaN60njL609601(2830015)4.14710911nN4.147992g由图可知查得接触疲劳寿命系数h计算接触疲劳强度许用应力。K0.9512[]K/S0.9600540MPH1HNHlima11[]K/S0.95550522.5MPHHNHlima22a试算小齿轮分度圆直径，代入dt1H13河北联合大学轻工学院毕业设计1.3x5.471x1000012.45189.81.9831.45x1x1.45x522.5x522.5t1d2（3）按齿轮弯曲强度设计1)由公式得弯曲强度的设计公式为：2KTY13d11F，大齿轮的弯曲疲劳500MPa380MPaK0.85,K0.881a0.88/1.4.86aYf查取应力系数Y1.58,Y1.764FY2.65X1.580.013790.01644[].86F22x1.814x5.471x10000x0.016441.889mm22x22zzi1.4510这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。此时关于几何计算：河北联合大学轻工学院毕业设计a计算分度圆的直径：dzm300dzm3239611a0101第二对齿轮的计算，经校核有：m3,z,i1.46222dzm3222332b,b23m3,z,z,i1.783453dzm3443553bb24mm459550000PTN]TWTT—扭转切应力，单位兆帕TT—许用扭转切应力T]pd0333n15河北联合大学轻工学院毕业设计d9550000P33ndpd233ndminpd333ndmin（2）主轴的强度校核对传递动力轴满足强度条件是最基本的要求。通过结构设计初步确定出轴的尺寸后，根据受载情况进行轴的强度校核计算。首先作出轴的计算图。如果轴上零件的位置已知，即已知外载荷及支反力的作用位置。其作用点的位置可用如下图所示确定。则将双支点轴当作受集中力的简支梁进行计算，然后绘制弯矩图和扭矩图，并进行轴的强度校核。1)求出输出轴的功率p，转速n和转矩T。3312=0.97，1p=p=4.54KW351960又n=n/i=3.76=255r/m30总于是=172580nmm=d33516河北联合大学轻工学院毕业设计2TF171td3==734.7Ntan20FFtantT3d320应从手册中查得a7216Ea=227220E型圆锥滚子轴承，由手册中查得a=29mm。因此，作为简支梁的轴的轴承跨距+。ll1217河北联合大学轻工学院毕业设计圆锥滚子轴承图3-1从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。现将计算截面C处的及M的值、MMHVMBF+=FFFNHNHt12河北联合大学轻工学院毕业设计FLLt1NH122L1L2FFNH1FFNHNH2=885.8N，=119.5mm可求得：L11==885.8119.5=105853.1NmmMFLH1②确定支座处垂直约束力1MBF+=FFFr12-FLFLLr1122L1=93.45mm=734.7N=322.4N=412.3NLF2r12==322.4119.5=38526.5NmmMFLVNV11T3==112646.3Nmm2105853.138526.8222HVMTM22=2W2WW1ca式中：——轴的计算应力。单位为Mpa——轴的抗弯截面系数。单位为3d30.1d（）（1-）434河北联合大学轻工学院毕业设计ddM2（T）2112646.3（0.6172580）22W34Mpa131870.791，故安全满足要求。n21212==4.87kw323212960n又==n02于是：1.451.464.87P232n4542)求作用在齿轮上的力。22332T2101990而2d1=2FtT2d2。20=2018.5N，=734.7FFN。=2018.5N，=734.7NFF1000806、1000807型深沟球轴承，起其作用支点在其轴承中心。因此作为简支梁的轴的支承跨矩，++=85+48.4+111.4=244.8mmLLL123河北联合大学轻工学院毕业设计从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面心是轴的危险截面。现将计算截面C河北联合大学轻工学院毕业设计,MMHVMAF+=-FFFF（FF21123=292.1NFF=-24828.5NmmMMAFFFNV1F21123将公式=734.7N，=651.25N代入①②FF因此，=90.8N，，已知可求得：FFFF河北联合大学轻工学院毕业设计=-771.8NmmMMC2MMM2M22T24)按弯扭和成应力校核轴的强度。进行校核时通常只校核轴上承受最大的弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强MTM22=2W2WW1ca对于圆柱形截面W=0.13dMT22=22W2Wca3，故安全满足要求。3.3主轴箱的坐标计算孔的坐标尺寸完整地出来。并用已绘制的坐标检查图作为传动设计的全面检查。加工基准坐标架的选择及确定各主轴的坐标。河北联合大学轻工学院毕业设计xoy表示。它的选择是根据主轴箱的安置情况和加工所用设备条件而定。针对本设计的组合机床，采用以下的方法确定主轴及驱动轴坐标。②坐标架的横架（x轴）选在主轴箱底面，纵轴（Y轴）通过定位销孔。这是因为坐标架的x加工误差。xoy上标出各主两主轴中心BC与y轴的夹角11sin7911X3cos+sin1111YX12XX23YX22=100X3YX32=70+326.4=396.4389283.2163.470（100，396.4）河北联合大学轻工学院毕业设计4.组合机床夹具设计4.1组合机床夹具概述的。它是用于实现被加工零件的准确定位，夹压，刀具的导向，以及装卸工件时限位等等作用的。择有很大的影响。下面介绍一下组合机床夹具的一些主要特点。置。又称卡具。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。其中(确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。夹具种类按使用特点可分为：①万能通用夹具。如机用虎钳、卡盘、分度头和回转工作台等，有很大的通用性，能较好地适应加工工序和加工对象的变换，其结构已定型，尺寸、规格已系列化，其中大多数已成为机床制造，服务对象专一，针对性很强，一般由产品制造厂自行设计。常用的有车床夹具、铣床夹具、钻模(引导刀具在工件上钻孔或铰孔用的机床夹具)、镗模(引导镗刀杆在工件上镗孔用的机床夹具)具。可以更换或调整元件的专用夹具。④组合夹具。由不同形状、规格和用途的标准化元件组成的夹具，适用于新产品试制和产品经常更换的单件、小批生产以及临时任务。部分，其设计工作是整个组合机床设计的重要部分之一。河北联合大学轻工学院毕业设计工件不产生任何位移。同时，也不应使工件产生不容许的变形。组合机床夹具是保证加工精度（尺寸精度、几何精度和位置精度等）的关键部件，其实设计、制造和调整都必须有严格的要求，使其能持久地保持精度。组合机床夹具应便于实现定位和夹压的自动化，并有动作完成的检查信号；保证切屑从加工空间自动排除；便于观察和检查，以及在不从机床上拆下夹具的情况下，能够更换易损件和维护调整。组合机床夹具是组合机床的组成部件，其设计应按如下的程序进行：（1）认真研究分析所要设计夹具的原始数据和要求。因为在拟订组合机床的工艺和结构方案时，对夹具的结构型式和主要性能已提出了原则要求。（2）拟订夹具结构方案和进行必要的计算。根据机床总体设计中确定的工件定位基面、夹压位置、加工方法和刀具导向方式等，制定夹具的总体方案。（3）组合机床夹具设计的总图和零件。在已确定的夹具结构方案基础上，设计生产用的夹具总图和零件图。按照组合机床夹具的主要功能，其结构可以分为三大部分，即定位支承系统，夹紧机构和刀具导向装置。4.2定位支承系统概述在组合机床上加工时,必须使被加工零件对刀具及其导向装置有正确的相对位置,这是靠夹具的定位支承系统来实现的,定位支承系统除用以确定被加工零件的位置外,还要承受被加工零件的质量和夹压力,有时还要受切削力。中的刚度及稳定性的一种活动式支承元件。必须注意以下的问题：(1)合理布置支承元件，力求使其组成较大的定位支承平面。最好使夹压力的位置力的作用线，并使夹压力的合力中心处于定位支承平面内。(2)提高刚性，减少定位支承系统的变形。应力求使定位元件（如定位销）不要受河北联合大学轻工学院毕业设计力。(3)提高定位支承系统的精度及其元件的耐磨性，以便长期保持夹具的定位精度。在组合机床夹具上采用支承板定位时，工件通常用四个或理多一些的支承板定位，这样可增加定位系统的刚度，防止当夹紧力和切削力对支承板引起工件的变形。为了减小支承板的不共面度的误差，可装配后合磨。通常不共面度误差为0.01~0.03mm。销定位，但当采用三个以上的压板而不能确保同时动作时（实际上是达不到同时动在布置支承点时，应按工件定位而后情况，使支承点之间的距离尽量远一些，以布置上应保证支承块之间有较大的距离，不应连续排列。在组合机床及其自动线上加工箱体类零件时，多采用“一面两销”的定位方法，当要求被加工孔与定位销孔之间的位置精度高与+0.05或是-0.05mm的结构均采用固定式定位销。对于定位销，还应考虑拆装方便。定位销与安装孔的配合，定位销的尺寸及公差等。27河北联合大学轻工学院毕业设计执行夹紧动作的机