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变速箱壳体多孔钻专机设计(三图一卡及多轴箱设计)(毕业学术论文)doc

作者:贝搏体育登路  来源:  时间:2021-11-16 22:32  点击:

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  河 北 工 业 大 学 毕业设计说明书 作 者: 学 号: 学 院: 机械工程学院 系(专业): 机械设计制造及其自动化 题 目: 变速箱壳体多孔钻专机设计(三图一 卡及多轴箱设计) 指导者: 教授 (姓 名) (专业技术职务) 评阅者: (姓 名) (专业技术职务) 2012 年 6 月 11 日 毕业论文中文摘要 变速箱壳体多孔钻专机设计(三图一卡及多轴箱设计) 摘要: 随着自动化生产能力的提高,现代工厂中出现需要 毕业论文外文摘要 Title Gearbox Shell Drill Machine Design (Porous Three Diagram A Card and Spindle Box) Abstract With automatic production capability is improved, the modern factories in need of modular machine tool, the combination of more occasions based on general parts, match with workpiece specific shape and process design of special components and fixtures, composed of semi-automatic or automatic special machine. It usually adopts the multiaxial, knife, processes, and multi-faceted or multistage and processing, production efficiency than general machine high several times or more. Due to the common parts have standard series, can according to the combined flexible configuration, can shorten the cycle of design and manufacture. Therefore, the combination machine has the advantages of low cost and high efficiency, in large, mass production is widely used, and the automatic production line can be used to composition. This paper introduces a special vertical combination machine tools designed for gearbox shell 12X φ 18 holes on the surface drilling this specific processes. In this design, all the standard parts selection based on the carefully data calculation, and according to the characteristics of the structure by processing components, precision machining parts size, surface roughness, and the localization way, clamping technology and processing process using tools, cutting dosages as productivity, the structure design of reasonable spindle box. Keywords:combined machine tool, production efficiency, clamp, drilling 目 次 1 引言 1 1.1组合机床概述 1 1.2该课题研究的目的和意义 1 1.3组合机床发展史 1 1.4国内外该研究技术现状 2 1.5发展趋势 3 1.6本课题研究的基本内容 3 1.7本课题主要研究解决的难点问题和拟采用的办法 3 2 多孔钻组合机床总体方案设计(三图一卡) 5 2.1 零件分析 5 2.2工艺分析 6 2.3确定机床的配置形式 7 2.4组合机床切削用量 8 2.5组合机床切削用量选择及计算 9 3 组合钻床总体方案设计(三图一卡) 11 3.1被加工零件工序图 11 3.2 加工示意图 12 3.2.4其它注意问题 15 3.3 机床联系尺寸总图 16 3.4.生产率计算卡 18 4 组合机床多轴箱设计 19 4.1通用多轴箱的组成 19 4.2多轴箱设计步骤和内容 20 4.3传动系统的设计计算 21 结论 25 参考文献 26 致谢 27 1 引言 1.1组合机床概述 组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础,再配以少量专用部件而组成的专用机床,具有一般专用机床结构简单,生产率及自动化程度高,易保证加工精度的特点,又能适应工件的变化,具有一定的重新调整、重新组合的能力。组合机床可以对工件采用多刀、多面及多方位加工,特别适于在大批、大量生产中对一种或几种类似零件的一道或几道工序进行加工。组合机床可完成钻、扩、铰、镗孔、攻螺纹、车、铣、磨削以及滚压等工序。 1.2该课题研究的目的和意义 传统机床只能对一种零件进行单刀,单工位,单轴,单面加工,成产效率低且加工精度不稳定,组合机床能够对一种(或几种)零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铣削磨削等工序,生产效率高,加工精度稳定。本课题针对变速箱壳体设计专用多孔钻机,有利于提高大批量生产的变速箱的生产效率,提高加工精度稳定性,节约社会资源。 1.3组合机床发展史 专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用,逐步发展成为通用部件,因而产生了组合机床。 最早的组合机床是1911年在美国制成的,用于加工汽车零件。初期,各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性,便于用户使用和维修,1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商,确定了组合机床通用部件标准化的原则,即严格规定各部件间的联系尺寸,但对部件结构未作规定。 二十世纪70年代以来,随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展,组合机床的加工精度也有所提高。铣削平面的平面度可达0.05毫米/1000毫米,表面粗糙度可低达2.5~0.63微米;镗孔精度可达IT7~6级,孔距精度可达0.03~0.02微米 。 1.4国内外该研究技术现状 组合机床自1911年在美国研制成功后便广泛应用于大批量生产的汽车工业中,并且随着汽车工业的发展而逐步完善。组合机床是根据被加工件的工艺要求,按照工序高度集中的原则而设计的,并以系列化 、标准化的通用部件为基础,配以少量专用部件而组成的专用设备,并配以专用夹具,采用多把刀具同时进行加工。组合机床的辅助动作实现了自动化,具有专用、高效、自动化和易于保证加工精度。当被加工的零件尺寸结构有所改进时,合机床的通用零部件还可以重新被利用组成新的组合机床,且具有一定的柔性度。在数控设备还没有普及和推广的几十年里,它对于提高加工效率,降低对操作者的技术要求起到了很大的作用,尤其是组合铣床和专用钻床,在壳体类零件的加工线中应用非常广泛。 近几年来,由于国家加大基础设施的投入,工程机械需求呈现了强劲的增长势头,部分生产厂家呈现出一年翻一番的发展形势,虽然国家因出现局部经济过热而采取对钢材、建材、电解铝等行业进行调控,但许多重点工程都陆续开工上马,工程机械虽不会出现过热现象,但今后几年仍然会维持较大程度的增长态势。国内工程机械同进口产品相比,其特点是价位低、产品稳定性、可靠性差、零件加工手段落后。随着国家对世贸承诺的逐步实现,价格的竞争优势也逐渐减少,以装载机为例:目前大多数的主机生产厂及部件配套厂家对变速箱箱体、变矩器壳体前车架、后车架、动臂、驱动桥等关键零件,大多采用通用设备加工,这种加工方式的缺点有:生产能力难以扩大,产品质量不稳定,在制品积压严重,经济效益不够显著。值得庆幸的是国内比较大的装载机生产厂家都已逐步认识到这一问题。在机构件方面,厦工、临工、宜工、龙工纷纷采用组合机床对动臂、前车架、后车架,前后铰接架的孔系进行加工,零件一次装夹,多头同时加工,比通用机床单孔逐个加工,效率提高了3—6倍,而且避免了工件调头而产生的二次定位误差。运用组合机床加工结构件与通用机床相比各孔系坐标精度可以由±1mm提高到±0.2mm,,同轴度0.5mm提高到±0.08mm孔系平行度由0.7mm提高到±0.1 mm 而且所有精度均靠机床本身的装配精度保证,为提高整车的质量奠定了基础。变速箱箱体是装载机运动系统中的核心部件, 零件本身的结构刚度较差,而加工精度相对要求较高,不采用特殊措施,使得与变速器结合面0.08mm的平面度以及各孔对此面的垂直度,各孔中心矩均难以保证。组合机床与通用机床组合生产线使适当的投资能迅速扩大生产规模,解决通用机床加工效率低,同一工序需要多台机床加工的难题。在工程机械快速发展的今天,我们面临的产品上规模,质量上台阶的难题,都可以运用组合机床加工得到有效的解决,组合机床在工程机械领域有着更大的发展空间。 1.5发展趋势 现阶段组合机床主要应用于大批量生产中,随着组合机床加工的发展与各种生产管理技术的发展与完善,组合机床在中小批量生产中也将得到广泛的应用,应用成组技术,把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工,以提高机床的利用率。这类机床常见的有两种,可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。 组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动,以简化结构、缩短生产节拍;采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统,以提高工艺可调性;以及纳入柔性制造系统等。 1.6本课题研究的基本内容 (1)零件分析 仔细阅读所拿到的零件图纸,分析零件的结构特点及技术要求。 (2)拟定零件工艺方案 确定零件的材料,加工时的定位基准以及零件的加工工艺方案。 (3)总体方案设计 确定机床的配置形式及总体结构方案。 (4)组合机床设计——三图一卡设计 确定被加工零件的工序图,零件加工示意图,绘制机床尺寸联系图,机床生产率计算卡。 (5)主轴箱设计 绘制主轴箱草图,选择主轴结构形式及动力计算,设计主轴箱的传动系统。 1.7本课题主要研究解决的难点问题和拟采用的办法 (1) 多轴箱传动系统的设计 根据查阅各种资料,以及参阅多孔钻相关案例,拟采用多轴钻动力头的形式,将输出轴按所要加工孔的位置尺寸分布,动力从主轴输出后经传动轴将动力传递给各个输出轴分布形式如图1-1所示 图1-1 多孔钻动力轴传动系统示意图 (2) 组合机床的配置形式 为了方便加工,拟采用传统的立式钻床形式,,改造主轴箱及增加多轴箱改造形式如图1-2所示 图1-2 组合机床的配置示意图 2 多孔钻组合机床总体方案设计(三图一卡) 2.1 零件分析 被加工零件:多轴箱壳体 工件材料: HT200 2.1.1零件的技术要求 a 保证12Xφ18孔对基准中心的位置度 b 水平方向孔中心到设计基准的位置度要求 c 垂直方向孔中心到设计基准的位置度要求 2.1.2结构方案分析和定方案的选择 本课题是针对变速箱壳体端面上12个孔钻削这一特定工序而设计的一台专用组合机床。正确选择加工用定位基准是确保加工精度的重要条件,同时也有利于实现最大限度的集中工序,从而实现减少机床台数的效果。由于采用专用夹具,对其精度要求完全可以达到。 2.1.3选择定位基准的原则及应注意的问题 a 应尽量选择零件设计基准作为组合机床加工的定位基准。这样可以减少基准不符的误差,以保证加工精度,但在某些情况下,却必须选用其他作为定位基准。 b 选择定位基准应确定工件定位稳定。尽量采用已加工较大平面作为定位基准,这对于加工尤为重要。 c 统一基准原则。即在各台机床上采取共同的定位基面来加工零件不同表面的孔或对同一表面上的孔完成不同的工序。这对工序多的箱体类尤为重要。 2.1.4确定夹压位置应注意的问题 在选择定位基面时,要相应决定夹压位置。此时应注意的问题是: a保证零件夹压后定位稳定。为使工件在加工过程中不产生振动移动,夹压力要足够,夹压点布置加压合力落在定位平面内。 b尽量减少避免零件夹压后得变形,消除其对加工精度的影响。 2.2工艺分析 工艺分析是设计组合机床最重要的一步,必须认真分析被加工零件的工艺过程。深入现场全面了解被加工零件的结构特点,加工部位,夹紧方式,工艺方法和加工过程所用的刀具,切削用量及生产率等。 选择单工位,单面组合机床,使机床结构简单,工件可靠,更符合多,快,好,省的要求。 a 加工精度的要求 由于加工孔相对于中心的位置度要求比较高,因此采用单工位方法一次定位,可以减少定位误差。 b 被加工零件大小形状特点,加工部位特点要求。 这些特点在很大的程度上决定采用立式机床。一般来说,孔中心线与定位基面垂直宜采用立式机床。故本加工工序采用立式机床。该组合机床是钻12Xφ18,表面粗糙度为12.5,两孔之间同轴度为0.5,因此采用移动式钻模板。 本道工序的夹紧也非常方便,可以利用上一道工序的加工特点。孔定位,端面定位,端夹紧,定位可靠,夹紧方便,装卸方便,工艺装备简单。根据上述被加工零件的结构特点,加工要求,工艺过程及生产率,可以确定机床配置形式为立式组合机床,这种配置形式可达到较高的加工精度,对于精加工机床的夹具公差,一般加工零件的三分之一至五分之一,对于粗加工机床采用固定式导向,能达到±0.2mm。 2.3确定机床的配置形式 通常根据工件的结构特点,加工要求,生产率和工艺过程方案等,大体上就可以确定应采用哪种基本形式的组合机床。但在基本形式的基础上,由于工艺的组织,动力头的不同配置方法,零件安装数目和工位数多少等具体安排不同,而具有多种配置方案。它们对机床的结构复杂程度,通用化程度,结构工艺性能,重新调整的可能性以及经济效果,还有维修操作是否方便等,都具有不同的影响。另外,还必须看到,就是在有些情况下,对于工艺过程方案做不大的更改或重新安排,往往会使机床简单,工作可靠,结构紧凑,更符合多快好省的要求。因此,在最后决定机床配置形式和结构方案时,必须注意下面一些问题: A加工精度要求的影响 B机床生产率的影响 C被加工零件的大小,形状加工部位特点的影响 D车间布置情况的影响 E工艺间联系情况的影响 F使用厂的技术后方和自然条件的影响 被加工零件的特点在很大程度上决定了机床的配置形式。 2.3.1不同配置形式组合机床的特点及适应性 单工位组合机床通常是用于加工一个或两个工件,特别适用于大中型箱体件的加工。根据配置动力部件的数量,这类机床可以从单面或同时从几个方面对工件进行加工。各种形式的单工位组合机床具有固定的夹具。通常可以安装一个工件特别适合于大中型零件的加工。本设计的零件较大,需要加工的孔径较大,且与轴箱配合安装,基于这点考虑,本设计采用单工位组合机床是合适的。多工位组合机床主要适用于中小型零件。 2.3.2不同配置形式组合机床的加工精度 在组合机床上影响加工精度的因素很多,一般分为与切削负荷无关的误差(如机床原始误差,工件安装误差,夹具与刀具的误差,其它偶然性误差等)和与切削负荷有关的误差(如夹压变形,热变形,刀具磨损所引起的误差和其他偶然性误差)。组合机床加工精度通常是靠夹具来保证的,我们也可以把影响加工精度的因素分为加工误差和夹具误差两大类。那么现在的问题在于确定夹具误差和加工误差的比例,这个问题的解决通常是根据经验数据来进行机床配置形式的选择。一般从固定式夹具组合机床的加工精度和移动式夹具组合机床的加工精度来考虑。固定式夹具单工位组合机床加工精度最高。这种机床由于零件采用固定导向的位置度可以达到0.2mm。可见这种形式的组合机床加工此零件能稳定的保证加工精度。 2.3.3选择机床配置形式应注意的问题 A适当提高工序集中程度 在确定机床的配置形式和结构方案时,要合理解决工序集中程度的问题。在一个动力头上安装多轴,同时加工多孔来集中工序,是组合机床最基本的方法,在一台机床主轴数量有达200根左右的。但是,也不应无限制地增加主轴数量,要考虑到动力头及主轴箱的性能和尺寸,并保证调整和更换刀具的方便性。这些在以后的设计中药得以解决。 B注意排屑和操作使用的方便性 排除切屑和操作使用的方便性队机床方案也有影响。 C夹具形式对机床配置形式的影响 选择机床配置形式时要注意考虑夹具结构的实现可能性和工作的可靠性,在决定加工一个工件的成套流水线上个机床的型式时,还应注意,是机床与夹具的型式尽量一致,尤其是粗加工机床。这样不仅有利于保证加工精度,而且便于设计,制造和维修,也提高了机床之间的通用化程度。 D另外还应具有一定的成产批量 2.4组合机床切削用量 选择切削用量是否合理对组合机床的加工精度,生产线,刀具耐用度,机床的形式及工作稳定性都有很大的影响。 2.4.1组合机床切削用量的选择特点 a在大多数情况下,组合机床为多轴,多刀,多面同时加工。因此,所选用的切削用量,根据经验应比一般万能机床单刀加工低30%左右。 b组合机床多轴箱上所有刀具共用一个进给系统,通常为标准动力滑台。工作时要求所有刀具每分钟进给量相同,且等于动力滑台的每分钟进给量。这个每分钟进给量应是适合于所有刀具的平均值。因此,同一多轴箱上的刀具主轴可设计成不同转速和选择不同的每转进给量与其相适应,以满足不同直径的加工需要。 2.4.2确定切削用量应注意的问题 尽量做到合理利用所有刀具,充分发挥其性能。由于本设计所加工孔工艺要求相同,所以选择同一数据即可。 复合刀具切削用量的选择,应考虑刀具的使用寿命。进给量通常按复合刀具最小直径选择,切削速度按复合刀具的最大直径选择。 选择切削用量时,应注意零件生产批量的影响。 切削用量选择应有利于多轴箱设计。 选择切削用量时,还应考虑所选动力滑台的性能尤其是当采用液压动力滑台时,所选择的每分钟进给量一般应比动力滑台可实现的最小进给量大50%左右。否则,会由于温度和其他原因导致进给量不稳定,影响加工精度,甚至造成机床不能正常工作。 2.5组合机床切削用量选择及计算 A切削力F,切削转矩M,切削功率P,刀具耐用度T的计算公式 由《组合机床设计》可知计算公式如下: (2-1) (2-2) (2-3) (2-4) 式中:F—切削轴向力(N); D—钻头直径(mm); f—每转进给量(mm/r); M—切削转矩(N.mm); P—切削功率(KW); T—刀具耐用度(min); v—切削速度(m/min); HB—零件的布氏硬度值,通常给出一个范围。 对于公式(2-1)~(2-3)取最大值,对于(2-4)取最大值减去硬度偏差值的三分之一。 用直径D=18mm的高速钢钻头钻40mm深的孔,根据刀具直径和工件,刀具材料,由表3-8(用高速钢钻头加工铸件的切削用量) D=18mm, v=16m/min,f=0.2mm/r。 硬度HB 180 ~ 220 计算硬度 HB=220—1/3(220-180)=207 由公式2-1得 由公式2-3得 由公式2-4得 由公式2-5得 电机功率 () 总轴向力: B初定主轴转速 C滑台每分钟进给量的计算 由《组合机床设计》 式中:n—主轴转速(r/min) f—主轴进给量(mm/r) —滑台每分钟进给量(mm/min) D主轴直径的确定 由《组合机床设计》表3-19轴能承受的扭矩计算: 式中:d—轴的直径(mm); M—轴所传递的转矩(N.mm); B—系数。B与扭矩角[φ]有关,当为刚性主轴时,B=7.3 取d=30mm 3 组合钻床总体方案设计(三图一卡) 组合机床总体设计,就是针对具体的被加工零件,在选定的工艺和结构方案的基础上,进行方案图纸设计。这些图纸包括:被加工零件工序图,加工示意图,生产率计算卡,机床联系尺寸图。 3.1被加工零件工序图 被加工零件工序图是根据制定的工艺方案,表示所设计的组合机床上完成的工艺内容,加工部位的尺寸,精度,表面粗糙度及技术要求,加工用的定位基准,加紧部位以及被加工零件材料,硬度和在本机床加工前的加工余量等情况的图样。是组合机床设计的具体依据,也是制造使用时调整机床,检查精度的重要技术文件。被加工零件工序图应包括下列内容: A.在图纸上应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及尺寸。尤其是当需要设置中间导向套时,应表示出零件内部的肋,壁布置及有关结构的形状及尺寸,以便检查工件,夹具,刀具是否发生干涉。 B.在图上应表示出加工用定位基准,夹紧部位及夹压方向,以便依次进行定为支撑,限位,夹紧,导向装置的设计。 C.在图上应表示出加工表面的尺寸,精度,表面粗糙度,形状位置尺寸精度及技术要求(包括对上道工序的要求及本机床保证的部分)。 D.图中还应注明被加工零件的名称,编号,硬度,材料,重量以及被加工部位的余量等。 绘制被加工零件工序图的注意事项: A.为了使被加工零件工序图清晰明了,一定要突出该机床的加工内容。绘制时,应按一定比例,选择足够视图及剖视,突出加工部位(用粗实线),并把零件轮廓及与机床,夹具设计有关的部位(用细实线)表示清楚。凡本道工序保证的尺寸,角度等,均应在尺寸数值下方画粗实线标记,另外还要用专门符号表示出加工用定位基准夹压位置,方向以及辅助支撑。 B.加工部位的位置尺寸应由定位基准注起。为方便加工及检查,尺寸应采用直角坐标系标注,而不采用极坐标系标注。 C.应注明零件加工对机床提出的某些特殊要求。 被加工零件工序图如3.1图所示。 图3-1 加工工序图 3.2 加工示意图 3.2.1 加工示意图的画法及注意事项 加工示意图是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图。是设计刀具,辅具,夹具,多轴箱和液压,电气系统以及选择动力部件,绘制机床总联系尺寸图的主要依据。 在绘制加工示意图时应注意以下几点: 加工示意图绘制成展开图。按比例用细实线画出工件外形。加工部位、加工表面画粗实线。必须使工件和加工方位与机床布局相吻合。为简化设计,同一多轴箱上结构尺寸完全相同的主轴只画一根,但必须在主轴上标注与工件孔号相对应的轴号。一般主轴的分布不受真实距离的限制。当主轴彼此间很近或需设置结构尺寸较大的导向装置时,必须以实际中心距严格按比例画,以便检查相邻主轴、刀具、辅具、导向等是否相互干涉。主轴应从多轴箱端面画起;刀具画加工终了位置。对采用浮动卡头的镗刀刀杆,为避免刀杆退出导向时下垂,常选用托架支撑推出的刀杆。这时必须画出拖架并标出联系尺寸。采用标准通用结构时只画外轮廓,但须加注规格代号。 加工示意图的绘制为夹具力的计算和夹具体各部分尺寸的确定提供了基础。 3.2.2选择刀具,工具,导向装置并标注其相关位置及尺寸 (1)刀具选择 刀具选择要考虑工件加工尺寸精度,表面粗糙度,切屑的排除及生产率要求等因素。一般孔加工刀具其直径选择应与加工部位尺寸,精度相适应,其长度要保证加工终了时,刀具螺旋槽尾端与导向外套端面有一定距离(一般30~50mm)。查《组合机床设计简明手册》莫氏锥柄麻花钻的直径系列 由D=18mm选取麻花钻类型为锥柄麻花钻,参数如下: L=220mm l=130 mm 顶角2φ= 后角α= 螺旋角β= 锥度号为2 图3-2刀具示意图 接杆选择 由《组合机床设计简明手册》表3-6主轴外伸尺寸L=115mm 查《组合机床设计》图4-104可得,接杆参数 接杆号11 D=36 mm D1=30mm D2=50 L1=110mm L2=30mm (3)导向选择 选用可换钻套 图3-3可换钻套 可换钻套尺寸:导向长度(16~32)mm,选取钻套用A型衬套:导向至工作端面钻铸件时l2=8mm 3.2.3确定动力部件的工作循环及工作行程 动力部件的工作循环是指:加工时动力部件从原始位置开始运动到加工终了位置又返回原始位置的动作过程。一般包括快速引进,工作进给,快速退回等动作。有时还有中间停止,多次往复进给,跳跃进给,死挡铁停留等特殊要求,这是根据具体的加工工艺需要确定的。 图3-4工作行程示意图 快速进给长度应等于工件加工部位长度与刀具切入长度L1和切出长度L2之和,切入长度应根据工件端面的误差情况在5-10mm之间选择 快速退回长度等于快速引进与工作进给长度之和。快速进给是指动力部件把多轴箱连同刀具从原始位置送进到工作进给开始位置,其长度按加工具体情况确定。 图3-5工作循环图 详见尺寸联系图。 3.2.4其它注意问题 加工示意图上应有足够的联系尺寸,并标注恰当。尤其是从多轴箱端面到刀尖的轴向尺寸应齐全,以备检查行程和调整机床使用。图上应标注各主轴的切削用量及必要说明。 加工示意图应按加工终了状态绘制。 加工示意图上应有表示加工过程的工作循环图及各行程长度。 加工示意图如3.6图所示 图3-6 加工示意图 3.3 机床联系尺寸总图 机床联系尺寸总图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据,并按初步选定的主要通用部件以及确定的专用部件的总体结构而绘制的。是用来表示机床的配置型式,主要构成级各部件安装位置,相互联系,运动关系和操作方位的总体布局图。 3.3.1动力部件的选择 组合机床的动力部件是配置组合机床的基础。它主要包括用以实现刀具主轴旋转主运动的动力箱,各种工艺切削用头及实现进给运动的动力滑台。 影响动力部件选择的主要因素为: 切削功率 进给力 进给速度 行程 多轴箱轮廓尺寸 动力滑台的精度和导轨材料 具体动力部件的选择: 选择动力箱 由 查《组合机床设计简明手册》表5-40选择动力箱为1TD80,电动机型号为Y180L-6,功率为15KW,电动机转速为970r/min,动力箱输出转速为485r/min。 选择动力滑台 由《组合机床设计》表2-3液压滑台与附属部件,支撑部件配套表 可知1HY63型液压动力滑台总行程630,其台面宽度630mm,长度1250mm,工进速度为6.5~250mm/min,快进速度5m/min,最大进给力50000N。 3.3.2 夹具轮廓尺寸的确定 组合机床夹具是保证零件加工精度的重要部件,是用于定位和夹紧工件的,所以工件的轮廓尺寸和形状是确定夹具轮廓尺寸的依据。夹具轮廓尺寸的确定详见顾国良同学夹具设计。 3.3.3 机床的装料高度 装料高度是指机床上工件的定位基准面到底面的垂直距离。选取机床装料高度应与车间工件输送轨道高度相适应,还应考虑通用部件,中间底座,夹具等部件高度尺寸的限制等,综合考虑本机床的装料高度为 680mm。 3.3.4中间底座的轮廓尺寸 中间底座的轮廓尺寸要满足夹具在其面上面连接安装的需要。其长度方向尺寸要根据所选动力部件及配套部件的位置关系,照顾各部件联系尺寸的合理性来确定。本设计中,中间底座长3000mm,宽1250mm,高560mm。 3.3.5多轴箱轮廓尺寸 根据被加工零件上孔德位置以及通用多轴箱尺寸,本设计选取多轴箱尺寸为800X800(mm)。 机床联系尺寸总图如3.7图所示 图3-7 机床联系尺寸总图 3.4.生产率计算卡 根据选定的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,可以编制生产率计算卡,生产率计算卡反映机床加工过程,完成每一动作所需时间,切削用量,机床生产率及机床负荷率等。 表3-1组合机床成产率计算卡 被加工零件 图号 毛坯种类 铸件 名称 变速箱壳体 毛坯重量 材料 HT200 硬度 180~220HBS 工序名称 右端面钻孔 工序号 工时(min) 序号 工步名称 加工零件数 加 工 直径(mm) 加工 长度 (mm) 工作 行程 (mm) 切削速度 (m/min) 转速 (r/min) 进给量 (mm/r) 进给速度 (mm/min) 机加工时间 辅助时间 共计 1 装卸工件 1 1.5 2 滑台快进 0.03 0.016 0.046 3 多轴箱工进 40 100 16 1700 0.20 30 1.33 1.33 4 滑台快退 0.03 0.03 备注 装卸工件时间取决于操作者的熟练程度,本机床计算时取1.5min 总计 2.906 单件工时 2.906 机床生产率 20件/小时 机床负荷率 80% 4 组合机床多轴箱设计 4.1通用多轴箱的组成 通用多轴箱主要由箱体,主轴,传动轴,齿轮,轴套等零件和通用附加机构组成。 4.2多轴箱设计步骤和内容 4.2.1多轴箱设计原始依据 多轴箱轮廓尺寸800X800mm。工件轮廓尺寸及所加工孔位置。 多轴箱也工件相对位置尺寸。 被加工零件。 动力部件 动力箱型号为1TD80,电动机型号为Y180L-6,功率为15KW,电动机转速为970r/min,动力箱输出转速为485r/min。 4.2.2主轴结构的选择及计算 主轴结构形式的选择 主轴结构形式由零件加工工艺决定,并考虑主轴的工作条件和受力情况。轴承形式是主轴部件结构的主要特征,加工过程中轴向力较大,最好用推理球轴承承受轴向力,而用向心球轴承承受径向力。 主轴直径和齿轮模数的初步确定 根据前期设计计算初步选定主轴轴径为30mm,初选齿轮模数为m=3 4.2.3主轴分布类型及传动系统设计 主轴分布类型 组合机床加工的零件时多种多样的,结构也是各不相同,零件上孔的分布可分为4类: 同心圆分布 直线分布 圆周和直线混合分布 任意分布 本设计中采用同心圆分布。 传动系统设计 将主轴同心分布,用一根传动轴带动多根主轴。 确定驱动轴转速,转向及位置。 用最少的齿轮和中间传动轴把主轴和驱动轴连接起来。 设计手柄轴手动调节装配。 润滑油泵安排。 4.2.4绘制多轴箱设计原始依据图 图4-1多轴箱设计原始依据图 4.3传动系统的设计计算 根据各轴的中心距确定个齿轮齿数,按照多轴箱设计原始依据图安排齿轮位置。 4.3.1齿轮的设计计算 齿顶圆直径 齿根圆直径 分度圆直径 轴0齿轮: z=21 m=4 d=84 轴1齿轮: z=21 m=4 d=84 z=25 m=3 d=75 (3)轴2齿轮: z=16 m=3 d=48 z=32 m=3 d=96 (4)轴3-4齿轮:z=32 m=3 d=96 (5)轴5-10齿轮:z=25 m=3 d=75 (6)轴11-22齿轮:z=30 m=3 d=90 (7)轴23齿轮:z=16 m=3 d=48 4.3.2键的选定 根据《机械零件设计手册》287页键槽标准选取各个连接键。 4.3.3选取轴承 Φ30轴选取30206圆锥滚子轴承,6206深沟球轴承,51206推力球轴承 Φ35轴选取32007圆锥滚子轴承 Φ50轴选取30210圆锥滚子轴承 以上轴承均满足要求。 4.3.4校核中间传动轴 只需按扭转程度条件计算 代入数据: 查《机械设计》表15-3,45的 =25~45,所以满足要求。 4.3.4套筒与键套选择 根据《组合机床设计》选取适合各轴的套筒与键套。 4.4多轴箱总图设计 绘制多轴箱各轴装配表。 表4-1 多轴箱装配表 图4-3多轴箱展开图 详细方案参见多轴箱装配图。 结论 随着毕业答辩时间的渐渐临近,我的毕业设计也接近尾声。在本次毕业设计中,我在曲老师的指导下,运用大学四年来所学的知识,按部就班的完成了本次设计。 经过这次为期三个月的毕业设计,让我对计算机绘图的使用更加熟练,把大学四年中所学的东西又巩固了一遍,使我对机床的结构工艺分析,机床配置形式的确定,切削用量及刀具的选择,以及组合机床的总体设计有了更加深刻的理解,尤其是对多轴箱结构的设计,主轴的分布,使我掌握了如何根据一个零件确定加工方法,以及加工零件所需设备的设计,同时对统筹协调一项设计任务有了更深入的了解。 这次毕业设计是对我综合运用所学知识和技能的考验。在我即将走上工作岗位的时刻,使我又一次实践了理论联系实践,锻炼了我脚踏实地独立分析解决问题的能力。在今后的学习工作中,我一定更加努力,不断钻研,在自己的工作岗位上作出自己的贡献,不辜负学校和老师多年来对我的培养,为社会的发展贡献自己的一份力量。 参考文献 1 左建民. 组合机床在工程机械方面的发展.《组合机床与自动化加工技 术》.2005年07期:65-67 2 多功能组合机床时代.《汽车工艺与材料》2007年 第1期:43-44 3 施华. 通用机床、组合机床和加工中心在工艺方案中的选用.《机械制造与研究》.2007年08期:77-78 4 周震宝.组合机床在小批量生产中的应用.《组合机床与自动化加工技术》.2006年05期:35-37 5 吴自浩.高速铣削铝合金刀具选型及模糊综合评判[J].《电子机械工程》.2005年02期:44-48 6 吴何畏.王卫兵.钻孔组合机床液压系统与电气控制系统. 《组合机床与自动化加工技术》.2006年 第8期:52-55 7 施华,等·通用机床、组合机床和加工中心在工艺方案中的选用. 《机械制造与自动化》2008年 第1期:77-78,81 8 吕淑萍. 不同的公差原则在位置度公差中的应用. 《组合机床与自动化加工技术》.2005年05期:45-46 9 刘卫.粗加工过程中的进给速度优化. 《组合机床与自动化加工技术》.2005年02期:85-8611 10 濮良贵,纪名刚机械设计第七版北京:高等教育出版社2001.01. 通过这次的毕业设计,我能比较全面的综合运用机械加工工艺及机床夹具设计的理论和实践知识,能根据被加工零件的技术要求,运用零件制造的基本工艺路线和方法,学会拟订机床床头箱的加工工艺路线,完成箱体的加工、夹具的结构设计,并且对有关手册、规范、图表等技术资料有了一定的熟悉,也重新巩固了识图、制图和编写技术文件等的基本技能。更加全面的复习了机械方面的专业知识,加强锻炼独立思考的能力和自己动手的能力。综合运用机械制造工艺学课程和其它相关课程的知识,分析和解决机械加工问题,进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。在这一过程中,我不仅学会了如何完整地设计出一个符合要求的夹具,还学会了一种方法一种态度:一种独立分析和解决问题的方法,一种面对困难从容不迫的态度, 增强和提高从事机械加工工作的自信心。 因此,还要感谢杨老师授这一路上的谮谮教诲,使这大学里最后一次设计能够顺利成功的完成, 这与老师的帮助与指导是分不开的。 由于本人水平有限,经验不足,设计中难免存在错误疏忽之处,希望各位老师能予批评和指出。 1

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