鉆孔組合機床設計畢業(yè)論文

1、鉆孔組合機床設計畢業(yè)論文 目 錄摘要abstract1 緒論111 機床在國民經(jīng)濟的地位及其發(fā)展簡史112 組合機床的國內(nèi)外現(xiàn)狀3121 國內(nèi)組合機床現(xiàn)狀3122 國外組合機床現(xiàn)狀413 機床設計的目的內(nèi)容要求6131設計的目的6132 設計內(nèi)容6133 設計要求614 機床的設計步驟7141調(diào)查研究7142 擬定方案7143 工作圖設計72 零件分析821 零件的結(jié)構(gòu)特點及其技術要求8211 零件結(jié)構(gòu)特點8212 技術要求822 零件的生產(chǎn)批量及其機床的使用9221 零件的生產(chǎn)批量9222 機床的使用條件923 零件工藝方案9131 生產(chǎn)工藝方案93 組合機床的總體設計1131 組合機床方案

2、的制定11311制定工藝方案11312 確定組合機床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案1132 確定切削用量及選擇刀具13321 確定工序間余量13322 選擇切削用量13323 確定切削力切削扭矩切削功率14324 選擇刀具結(jié)構(gòu)1533鉆孔組合機床總設計三圖一卡的編制15331 被加工零件工序圖15332 加工示意圖17333 機床聯(lián)系尺寸圖21334 生產(chǎn)率計算卡2334 多軸箱的設計25341 繪制多軸箱設計原始依據(jù)圖25342 齒輪模數(shù)選擇27343 多軸箱的傳動設計27344 繪制傳動系統(tǒng)圖29345 傳動零件的校核3025 確定機械重塊平衡機構(gòu)344 夾具設計3631 機床夾具的概述36311機

3、床夾具的組成36312機床夾具的類型3632夾緊方案和夾緊元件的設計3733夾具的性能及優(yōu)點3734夾具體的設計3735夾具精度分析計算3836 夾具操作的簡要說明395 結(jié)論40參考文獻41致 謝421 緒論11 機床在國民經(jīng)濟的地位及其發(fā)展簡史現(xiàn)代社會中人們?yōu)榱烁咝Ы?jīng)濟地生產(chǎn)各種高質(zhì)量產(chǎn)品日益廣泛的使用各種機器儀器和工具等技術設備與裝備為制造這些技術設備與裝備又必須具備各種加工金屬零件的設備諸如鑄造鍛造焊接沖壓和切削加工設備等由于機械零件的形狀精度尺寸精度和表面粗糙度目前主要靠切削加工的方法來達到特別是形狀復雜精度要求高和表面粗糙度要求小的零件往往需要在機床上經(jīng)過幾道甚至幾十道切削加工工藝

4、才能完成因此機床是現(xiàn)代機械制造業(yè)中最重要的加工設備在一般機械制造廠中機床所擔負的加工工作量約占機械制造總工作量的4060機床的技術性能直接影響機械產(chǎn)品的質(zhì)量及其制造的經(jīng)濟性進而決定著國民經(jīng)濟的發(fā)展水平可以這樣說如果沒有機床的發(fā)展如果不具備今天這樣品種繁多結(jié)構(gòu)完善和性能精良的各種機床現(xiàn)代社會目前所達到的高度物質(zhì)文明將是不可想象的一個國家要繁榮富強必須實現(xiàn)工業(yè)農(nóng)業(yè)國防和科學技術的現(xiàn)代化這就需要一個強大的機械制造業(yè)為國民經(jīng)濟各部門提供現(xiàn)代化的先進技術設備與裝備即各種機器儀器和工具等然而一個現(xiàn)代化的機械制造業(yè)必須要有一個現(xiàn)代化的機床制造業(yè)做后盾機床工業(yè)是機械制造業(yè)的裝備部總工藝師對國民經(jīng)濟發(fā)展起著重大

5、作用因此許多國家都十分重視本國機床工業(yè)的發(fā)展和機床技術水平的提高使本國國民經(jīng)濟的發(fā)展建立在堅實可靠的基礎上機床是人類在長期生產(chǎn)實踐中不斷改進生產(chǎn)工具的基礎上生產(chǎn)的并隨著社會生產(chǎn)的發(fā)展和科學技術的進步而漸趨完善最原始的機床是木制的所有運動都是由人力或畜力驅(qū)動主要用于加工木料石料和陶瓷制品的泥坯它們實際上并不是一種完整的機器現(xiàn)代意義上的用于加工金屬機械零件的機床是在18世紀中葉才開始發(fā)展起來的當時歐美一些工業(yè)最發(fā)達的國家開始了從工場手工業(yè)向資本主義機器大工業(yè)生產(chǎn)方式的過度需要越來越多的各種機器這就推動了機床的迅速發(fā)展為使蒸汽機的發(fā)明付諸實用1770年前后創(chuàng)制了鏜削蒸汽機汽缸內(nèi)孔用的鏜床1797年發(fā)

6、明了帶有機動刀架的車床開創(chuàng)了用機械代替人手控制刀具運動的先聲不僅解放了人的雙手并使機床的加工精度和工效起了一個飛躍初步形成了現(xiàn)代機床的雛型續(xù)車床之后隨著機械制造業(yè)的發(fā)展其他各種機床也陸續(xù)被創(chuàng)制出來至19世紀末車床鉆床鏜床刨床拉床銑床磨床齒輪加工機床等基本類型的機床已先后形成上世紀初以來由于高速鋼和硬質(zhì)合金等新型刀具材料相繼出現(xiàn)刀具切削性能不斷提高促使機床沿著提高主軸轉(zhuǎn)速加大驅(qū)動功率和增強結(jié)構(gòu)剛度的方向發(fā)展與此同時由于電動機齒輪軸承電氣和液壓等技術有了很大的發(fā)展使機床的轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)和控制等方面也得到相應的改進加工精度和生產(chǎn)率顯著提高此外為了滿足機械制造業(yè)日益廣闊的各種使用要求機床品種的發(fā)展也與日俱增

7、例如各種高效率自動化機床重型機床精密機床以及適應加工特殊形狀和特殊材料需要的特種加工機床相繼問世50年代在綜合應用電子技術檢測技術計算技術自動控制和機床設計等各個領域最新成就的基礎上發(fā)展起來的數(shù)控機床使機床自動化進入了一個嶄新的階段與早期發(fā)展的僅適用于大批大量生產(chǎn)的純機械控制和繼電器接觸器控制的自動化相比它具有很高柔性即使在單件和小批生產(chǎn)中也能得到經(jīng)濟的使用綜觀機床的發(fā)展史它總是隨著機械工業(yè)的擴大和科學技術的進步而發(fā)展并始終圍繞著不斷提高生產(chǎn)效率加工精度自動化程度和擴大產(chǎn)品品種而進行的現(xiàn)代機床總的趨勢仍然是繼續(xù)沿著這一方向發(fā)展我國的機床工業(yè)是在1949年新中國成立后才開始建立起來的解放前由于長

8、期的封鎖統(tǒng)治和19世紀中葉以后帝國主義的侵略和掠奪我國的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)非常落后既沒有獨立的機械制造業(yè)更談不上機床制造業(yè)至解放前夕全國只有少數(shù)城市的一些規(guī)模很小的機械廠制造少量簡單的皮帶車間牛頭刨床和砂輪等1949年全國機床產(chǎn)量僅1000多臺品種不到10個解放后黨和人民政府十分重視機床工業(yè)的發(fā)展在解放初期的三年經(jīng)濟恢復時期就把一些原來的機械修配廠改建為專業(yè)廠在隨后開始的幾個五年計劃期間又陸續(xù)擴建新建了一系列機床廠經(jīng)過50多年的建設我國機床工業(yè)從無到有從小到大現(xiàn)在已經(jīng)成門類比較齊全具有一定實力的機床工業(yè)體系能生產(chǎn)5000多種機床通用品種數(shù)控機床1500多種不僅裝備了國內(nèi)的工業(yè)而且每年還有一定數(shù)量的機床

9、出口我國機床行業(yè)的發(fā)展是迅速的成就是巨大的但由于起步晚底子薄與世界先進水平相比還有較大差距為了適應我國工業(yè)農(nóng)業(yè)國防和科學技術現(xiàn)代化的需要為了提高機床產(chǎn)品在國際市場上的競爭能力必須深入開展機床基礎理論研究加強工藝試驗研究大力開發(fā)精密重型和數(shù)控機床使我國的機床工業(yè)盡早躋身于世界先進行列12 組合機床的國內(nèi)外現(xiàn)狀世界上第一臺組合機床于1908年在美國問世30年代后組合機床在世界各國得到迅速發(fā)展至今它已成為現(xiàn)代制造工程尤其是箱體零件加工的關鍵設備之一現(xiàn)代制造工程從各個角度對組合機床提出了愈來愈高的要求而組合機床也在不斷吸取新技術成果而完善和發(fā)展121 國內(nèi)組合機床現(xiàn)狀我國加入wto以后制造業(yè)所面臨的機

10、遇與挑戰(zhàn)并存組合機床行業(yè)企業(yè)適時調(diào)整戰(zhàn)略采取了積極的應對策略出現(xiàn)了產(chǎn)銷兩旺的良好勢頭截至2005年4月份組合機床行業(yè)企業(yè)僅組合機床一項據(jù)不完全統(tǒng)計產(chǎn)量已達1000余臺產(chǎn)值達39個億以上較2004年同比增長了10以上另外組合機床行業(yè)增加值產(chǎn)品銷售率全員工資總額出口交費值等經(jīng)濟指標均有不同程度的增長新產(chǎn)品新技術較去年年均有大幅度提高可見行業(yè)企業(yè)運營狀況良好1行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化組合機床行業(yè)企業(yè)主要針對汽車摩托車內(nèi)燃機農(nóng)機工程機械化工機械軍工能源輕工及家電行業(yè)提供專用設備隨著我國加入wto后與世界機床進一步接軌組合機床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開始向數(shù)控化柔性化轉(zhuǎn)變從近兩年是企業(yè)生產(chǎn)情況來看數(shù)控機床與加工中心的

11、市場需求量在上升而傳統(tǒng)的鉆鏜銑組合機床則有下降趨勢中國機床工具工業(yè)學會的機床工具行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟指標報表是統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示僅從幾個全國大型重點企業(yè)生產(chǎn)情況看2003年生產(chǎn)數(shù)控機床890臺產(chǎn)值16187萬元生產(chǎn)加工中心148臺產(chǎn)值5770萬元2004年生產(chǎn)數(shù)控機床985臺產(chǎn)值25838萬元生產(chǎn)加工中心159臺產(chǎn)值7099萬元而2005年截至4月份數(shù)控機床加工中心產(chǎn)值已接近2003年全年水平故市場在向數(shù)控高精制造技術和成套工藝裝備方面發(fā)展2行業(yè)企業(yè)的快速轉(zhuǎn)變九五后期在組合機床行業(yè)企業(yè)的50多家組合機床分會會員中僅有兩家企業(yè)實行了股份改造一家企業(yè)退出國有轉(zhuǎn)為民營其余的都是國有企業(yè)而從2001至2002年

12、不到兩年的時間就先后有十幾家企業(yè)實行股份制改造一些小廠幾乎全部退出國有轉(zhuǎn)為民營現(xiàn)在一些國家重點國有企業(yè)也在醞釀股份制改造轉(zhuǎn)制已勢不可檔民營經(jīng)濟在經(jīng)歷了從被歧視被藐視到不可小視和現(xiàn)在高度重視4個階段后煥發(fā)勃勃生機組合機床行業(yè)企業(yè)正在以股份制民營化等多種形式快速發(fā)展3組合機床技術裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢組合機床及其自動線是集機電于一體是綜合自動化度較高的制造技術和成套工藝裝備它的特征是高效高質(zhì)經(jīng)濟實用因而被廣泛應用與工程機械交通能源軍工輕工家電行業(yè)我國的傳統(tǒng)的組合機床及組合機床自動線主要采用機電氣液壓控制它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型的箱體類和軸類零件近年研制的組合機床加工連桿板件等也占一定份

13、額完成鉆孔擴孔鉸孔加工各種螺紋鏜孔車端面和凸臺在孔內(nèi)鏜各種形狀槽以及銑削平面和成型面等組合機床的分類繁多有大型組合機床和小型組合機床有單面雙面三面臥式立式傾斜式復合式還有多工位回轉(zhuǎn)臺組合機床等隨著技術的不斷是進步一種新型的組合機床柔性組合機床越來越受人們是親昧它應用多位主軸箱可換主軸箱編碼隨行夾具和刀具的自動更換配以可編程序控制器plc數(shù)字控制nc等能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動系統(tǒng)并能靈活適應多種加工的可調(diào)可變的組合機床另外近年來組合機床加工中心數(shù)控組合機床機床輔機等在組合機床行業(yè)中所占份額也越來越大由于組合機床及其自動線是一種技術綜合性很高的高技術專用產(chǎn)品是根據(jù)用戶特殊要求而設計的它涉及到加

14、工工藝刀具測量控制診斷監(jiān)控清洗裝配和試漏等技術我國組合機床及其組合機床自動線總體技術水平比發(fā)達國家相對落后國內(nèi)所需的一些高水平組合機床及自動線幾乎都從國外進口工藝裝備的大量進口勢必導致投資規(guī)模的擴大并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高因此市場要求我們不斷開發(fā)新技術新工藝研制新產(chǎn)品由過去的剛性機床結(jié)構(gòu)向柔性化方向發(fā)展?jié)M足用戶需要真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣踊b備122 國外組合機床現(xiàn)狀80年代以來國外組合機床技術在滿足精度和效率要求的基礎上正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展組合機床的加工精度多品種加工的柔性以及機床配置的靈活多樣方面均有新的突破性進展實現(xiàn)了機床工作程序軟件化工序高度集中高效短節(jié)拍和多功能知道監(jiān)控組合機

15、床技術的發(fā)展趨勢是1廣泛應用數(shù)控技術國外主要的組合機床生產(chǎn)廠家都有自己的系列化完整的數(shù)控組合機床通用部件在組合機床上不僅一般動力部件應用數(shù)控技術而且夾具的轉(zhuǎn)位或轉(zhuǎn)角換箱裝置的自動分度與定位也都應用數(shù)控技術從而進一步提高了組合機床的工作可靠性和加工精度廣州標致汽車公司由法國雷諾公司購置的缸蓋加工生產(chǎn)線就是由三臺自動換箱組合機床組成的其全部動作均為數(shù)控包括自動上下料的交換工作臺環(huán)形主軸箱庫動力部件和夾具的運動其節(jié)拍時間為58秒 2 發(fā)展柔性技術80年代以來國外對中大批量生產(chǎn)多品種加工裝備采取了一系列的可調(diào)可變可換措施使加工裝備具有了一定的柔性如先后發(fā)展了轉(zhuǎn)塔動力頭可換主軸箱等組成的組合機床同時根據(jù)

16、加工中心的發(fā)展開發(fā)了二坐標三坐標模塊化的加工單元并以此為基礎組成了柔性加工自動線 ftl 這種結(jié)構(gòu)的變化既可以實現(xiàn)多品種加工要求的調(diào)整變化快速靈敏又可以使機床配置更加靈活多樣 3 發(fā)展綜合自動化技術汽車工業(yè)的大發(fā)展對自動化制造技術提出了許多新的需求大批量生產(chǎn)的高效率要求制造系統(tǒng)不僅能完成一般的機械加工工序而且能完成零件從毛坯進線到成品下線的全部工序以及下線后的自動碼垛裝箱等德國大眾汽車公司kassel變速箱廠1987年投入使用的造價9000萬馬克的齒輪箱和離合器殼生產(chǎn)線就是這種綜合自動化制造系統(tǒng)的典范該系統(tǒng)由兩條相似對稱布置的自動線組成三班制工作每條線日產(chǎn)2000件節(jié)拍時間為40秒全線由12臺

17、雙面組合機床18臺三坐標加工單元空架機器人線兩端的毛坯庫和三坐標測量機組成可實現(xiàn)3種零件的加工空架機器人完成工件下線的碼垛裝箱工作隨著綜合自動化技術的發(fā)展出現(xiàn)了一批專門從事裝配試驗檢測清洗等裝備的專業(yè)生產(chǎn)廠家進一步提高了制造系統(tǒng)的配套水平 4 進一步提高工序集中程度國外為了減少機床數(shù)量節(jié)省占地面積對組合機床這種工序集中程度高的產(chǎn)品繼續(xù)采取各種措施進一步提高工序集中程度如采用十字滑臺多坐標通用部件移動主軸箱雙頭鏜孔車端面頭等組成機床或在夾具部位設置刀庫通過換刀加工實現(xiàn)工序集中從而可最大限度地發(fā)揮設備的效能獲取更好的經(jīng)濟效益13 機床設計的目的內(nèi)容要求131設計的目的機床設計畢業(yè)設計其目的在于通過

18、機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計使我們在擬定傳動和變速的結(jié)構(gòu)方案過程中得到設計構(gòu)思方案的分析結(jié)構(gòu)工藝性機械制圖零件計算編寫技術文件和查閱資料等方面的綜合訓練樹立正確的設計思想掌握基本的設計方法培養(yǎng)基本的設計方法并培養(yǎng)了自己具有初步的結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)設計和計算能力132 設計內(nèi)容 1 運動設計 根據(jù)給定的被加工零件確定機床的切削用量通過分析比較擬定傳動方案和傳動系統(tǒng)圖確定傳動副的傳動比及齒輪的齒數(shù)并計算主軸的實際轉(zhuǎn)速與標準的相對誤差 2 動力設計 根據(jù)給定的工件初算傳動軸的直徑齒輪的模數(shù)確定動力箱計算多軸箱尺寸及設計傳動路線完成裝配草圖后要驗算傳動軸的直徑齒輪模數(shù)否在允許范圍內(nèi)還要驗算主軸主件的

19、靜剛度 3 結(jié)構(gòu)設計 進行主運動傳動軸系變速機構(gòu)主軸主件箱體潤滑與密封等的布置和機構(gòu)設計即繪制裝配圖和零件工作圖 4 編寫設計說明書133 設計要求評價機床性能的優(yōu)劣主要是根據(jù)技術經(jīng)濟指標來判定的技術先進合理亦即質(zhì)優(yōu)價廉才會受到用戶的歡迎在國內(nèi)和國際市場上才有競爭力機床設計的技術經(jīng)濟指標可以從滿足性能要求經(jīng)濟效益和人機關系等方面進行分析14 機床的設計步驟141調(diào)查研究研究市場和用戶對設計機床的要求然后檢索有關資料其中包括情報預測實驗研究成果發(fā)展趨勢新技術應用以及相應的圖紙資料等甚至還可以通過網(wǎng)絡檢索技術查閱先進國家的有關資料和專利等通過對上述資料的分析研究擬訂適當?shù)姆桨敢员ＷC機床的質(zhì)量和提高

20、生產(chǎn)率使用戶有較好的經(jīng)濟效益142 擬定方案通?？梢詳M定出幾個方案進行分析比較每個方案包括的內(nèi)容有工藝分析主要技術參數(shù)總布局傳動系統(tǒng)液壓系統(tǒng)控制操作系統(tǒng)電系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)草圖實驗結(jié)果及技術經(jīng)濟分析等在制定方案時應注意以下幾個方面1 當使用和制造出現(xiàn)矛盾時應先滿足使用要求其次才是盡可能便于制造要盡量用先進的工藝和創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)2 設計必須以生產(chǎn)實踐和科學實驗為依據(jù)凡是未經(jīng)實踐考驗的方案必須經(jīng)過實驗證明可靠后才能用于設計3 繼承與創(chuàng)造相結(jié)合盡量采用先進工藝迅速提高生產(chǎn)力為實現(xiàn)四個現(xiàn)代化服務注意吸取前人和國外的先進經(jīng)驗并在此基礎上有所創(chuàng)造和發(fā)展143 工作圖設計首先在選定工藝方案并確定機床配置形式結(jié)構(gòu)

21、方案基礎上進行方案圖紙的設計這些圖子包括被加工零件工序圖加工示意圖機床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計算卡統(tǒng)稱三圖一卡設計并初定出主軸箱輪廓尺寸才能確定機床各部件間的相互關系其次繪制機床的總裝圖部分部件裝配圖液壓系統(tǒng)圖plc接線圖和梯形圖然后整理機床有關部件與主要零件的設計計算書編制各類零件明細表編寫機床說明書等技術文件最后對有關圖紙進行工藝審查和標準化審查2 零件分析21 零件的結(jié)構(gòu)特點及其技術要求211 零件結(jié)構(gòu)特點箱體是各類機器的基礎零件它將機器和部件的軸套齒輪等有關零件聯(lián)接成一個整體并使之保持正確的位置以傳遞轉(zhuǎn)矩或改變轉(zhuǎn)速來完成規(guī)定的運動因此箱體的加工質(zhì)量直接影響機器的性能精度和壽命箱體零件的結(jié)構(gòu)

22、一般比較復雜壁薄且壁厚不均勻加工部位多既有一個或多個基準面及一些支承面又有一對或數(shù)對加工難度大的軸承支撐孔212 技術要求本次加工的零件為圓錐齒輪減速器機座箱體根據(jù)其零件圖技術要求有以下幾點1 機座鑄成后應清理并進行時效處理2 機蓋和機箱合箱后邊緣應平齊互相錯位每邊不大于2mm3 應檢查與機蓋結(jié)合面的密封性用005mm塞尺塞入深度不得大于結(jié)合面寬度的三分之一用涂色法檢驗接觸面積達每平方厘米一個斑點4 與機蓋聯(lián)接后打上定位銷進行鏜孔鏜孔時結(jié)合面處禁放任何襯墊5 機械加工未標注偏差尺寸處精度為it126 鑄造尺寸精度it187 未注明的倒角為2x45度粗糙度為ra1258 未注明的鑄造圓角半徑為3

23、5mm9 機座不得漏油22 零件的生產(chǎn)批量及其機床的使用221 零件的生產(chǎn)批量 本次課題要求零件的生產(chǎn)批量以年產(chǎn)10萬件而計222 機床的使用條件本次課題要求生產(chǎn)綱領為年產(chǎn)10萬件而機床的使用設備為大部分工藝采用通用機床部分采用專用機床機床按流水線生產(chǎn)布置也可以廣泛使用專用夾具采用部分專用刀具部分采用專用量具23 零件工藝方案231 生產(chǎn)工藝方案序號工序內(nèi)容定位基準1鑄造毛坯2時效處理3按毛坯尺寸檢查4粗銑頂面5粗半精銑底面6半精銑磨頂面達到尺寸250頂面7銑兩端面頂面8鉆擴鉸2x錐銷孔10頂面9鉆擴8x17一面兩空10粗精鏜兩主軸孔140一面兩空11粗精銑左端面140主軸孔一面兩空12鉆擴鉸

24、13油標尺孔鉆擴鉸攻絲m16-7h放油孔一面兩空13鉆擴鉸4x22锪平50一面兩空14清洗去毛刺倒角15檢驗16入庫 3 組合機床的總體設計31 組合機床方案的制定311制定工藝方案零件加工工藝將決定組合機床的加工質(zhì)量生產(chǎn)率總體布局和夾具結(jié)構(gòu)等所以在制定工藝方案時必須計算分析被加工零件圖并深入現(xiàn)場了解零件的形狀大小材料硬度剛度加工部位的結(jié)構(gòu)特點加工精度表面粗糙度以及定位夾緊方法工藝過程所采用的刀具及切削用量生產(chǎn)率要求現(xiàn)場所采用的環(huán)境和條件等等并收集國內(nèi)外有關技術資料制定出合理的工藝方案改變根據(jù)被加工被零件減速器箱體的零件圖圖2-1加工八個頂面17通孔的工藝過程 1 加工孔的主要技術要求加工8個

25、17孔工件材料為ht21-40hb170241要求生產(chǎn)綱領為考慮廢品及備品率年產(chǎn)量10萬件單班制生產(chǎn) 2 工藝分析加工該孔時孔的表面粗糙度為ra50根據(jù)組合機床用的工藝方法及能達到的經(jīng)濟精度可采用如下的加工方案一次性加工孔孔徑為17 3 定位基準及夾緊點的選擇加工此圓錐齒輪離合器箱體的孔以頂面的兩個定位銷孔一面兩空限制六個自由度在保證加工精度的情況下提高生產(chǎn)效率減輕工人勞動量而工件也是大批量生產(chǎn)由于夾具在本設計中沒有考慮因此在設計時就認為是人工夾緊312 確定組合機床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案 1 被加工零件的加工精度被加工零件需要在組合機床上完成的加工工序及應保證的加工精度是制造機床 方案的主要依

26、據(jù)減速器箱體的加工孔的精度要求不高可采用鉆孔組合機床工件各孔間的位置精度為01mm它的位置精度要求不是很高安排加工時可以在下一個安裝工位上對所有孔進行最終精加工為了加工出表面粗糙度為 圖21 被加工零件圖ra50um的孔采取提高機床原始制造精度和工件定位基準精度并減少夾壓變形等措施就可以了為此機床通常采用尾置式齒輪動力裝置進給采用液壓系統(tǒng)人工夾緊被加工零件圖如圖2-1所示 2 被加工零件的特點這主要指零件的材料硬度加工部位的結(jié)構(gòu)形狀工件剛度定位基準面的特點它們對機床工藝方案制度有著重要的影響此減速器箱體的材料是ht21-40硬度hb170-241孔在頂面呈矩形分布孔的直徑為17mm采用多孔同步

27、加工零件的剛度足夠工件受力不大振動及發(fā)熱變形對工件影響可以不計一般來說孔中心線與定位基準面平行且需由一面或幾面加工的箱體宜用臥式機床立式機床適宜加工定基準面是水平的且被加工孔與基準面垂直的工件而不適宜加工安裝不方便或高度較大的細長工件對大型箱體件采用單工位機床加工較適宜而中小型零件則多采用多工位機床加工此零件的加工特點是中心線與定位基準平面是垂直的并且定位基準面是水平的孔的分布范圍是直線形狀工件比較長一次鉆完多軸箱體積較大采用兩工位以減小多軸箱的體積使整個鉆床瘦身因而適合選擇立式多工位鉆床 3 零件的生產(chǎn)批量零件的生產(chǎn)批量是決定采用單工位多工位自動線或按中小批量生產(chǎn)特點設計組合機床的重要因素按

28、設計要求生產(chǎn)綱領為年生產(chǎn)量為10萬件從工件外形及輪廓尺寸為了減少加工時間采用多軸頭為了減少機床臺數(shù)此工序盡量在一臺機床上完成以提高利用率 4 機床使用條件使用組合機床對對車間布置情況工序間的聯(lián)系使用廠的技術能力和自然條件等一定的要求在根據(jù)使用戶實際情況來選擇什么樣的組合機床綜合以上所述通過對箱蓋零件的結(jié)構(gòu)特點加工部位尺寸精度表面粗糙度和技術要求定位夾緊方式工藝方法并定出影響機床的總體布局和技術性能等方面的考慮最終決定設計四軸頭多工位同步鉆床32 確定切削用量及選擇刀具321 確定工序間余量為使加工過程順利進行并穩(wěn)定的保證加工精度必須合理地確定工序余量生產(chǎn)中常用查表給出的組合機床對孔加工的工序余

29、量由于在本鉆床上鉆孔后重新安裝或在其他多工位機床上加工下道工序應適當加大余量以消除轉(zhuǎn)定位誤差的影響17mm的孔在鉆孔后擴孔直徑上工序間余量051mm322 選擇切削用量確定了在組合機床上完成的工藝內(nèi)容了就可以著手選擇切削用量了因為所設計的組合機床為多軸同步加工在大多數(shù)情況下所選切削用量根據(jù)經(jīng)驗比一般通用機床單刀加工低30左右多軸主軸箱上所有刀具共用一個進給系統(tǒng)通常為標準動力滑臺工作時要求所有刀具的每分鐘進給量相同且等于動力滑臺的每分鐘進給量mmmin應是適合有刀具的平均值因此同一主軸箱上的刀具主軸可設計成不同轉(zhuǎn)速和不同的每轉(zhuǎn)進給量mmr與其適應以滿足不同直徑的加需要即· ·

30、 · 式中 各主軸轉(zhuǎn)速rmin 各主軸進給量mmr 動力滑臺每分鐘進給量mmmin由于減速器頂面孔的加工精度工件材料工作條件技術要求都是相同的按照經(jīng)濟地選擇滿足加工要求的原則采用查表的方法查得鉆頭直徑d 17mm鑄鐵hb175255進給量f 02mmr切削速度v 10mmin323 確定切削力切削扭矩切削功率根據(jù)選定的切削用量主要指切削速度v及進給量f確定切削力作為選擇動力部件滑臺及夾具設計的依據(jù)確定切削扭矩用以確定主軸及其它傳動件齒輪傳動軸等的尺寸確定切削功率用以選擇主傳動電動一般指動力箱功率通過查表計算如下布氏硬度hb hbmin hbhbmin 170 241170 14633

31、切削力 26 26×17×× 242911n切削扭矩 10 10××× 1196402n·mm切削功率 245226×15 9740×314×17 023kw 式中hb布氏硬度 f切削力n d鉆頭直徑mm f每轉(zhuǎn)進給量mmr t切削扭矩 n·mm v切削速度mmin圖22 被加工零件工序圖附注1被加工零件減速器箱體 2材料及硬度灰鑄鐵ht21-40 jb307-62 hb1752552加工部位的位置尺寸應由定位基準注起為便于加工及檢查尺寸應采用直角坐標系標出而不采用極坐標但有時因所選定

32、位基準與設計基準不重合則須對加工部位要求位置尺寸精度進行分析換算332 加工示意圖 圖23加工示意圖1加工示意圖的作用和內(nèi)容加工示意圖是被加工零件工藝方案在圖樣上的反映表示被加工零件在機床上的加工過程刀具的布置以及工件夾具刀具的相對位置關系機床的工作行程及工作循環(huán)等是刀具夾具多軸箱電氣和液壓系統(tǒng)設計選擇動力部件的主要依據(jù)是整臺組合機床布局形式的原始要求也是調(diào)整機床和刀具所必需的重要文件圖23為箱蓋上4孔立式鉆床加工示意圖在圖上應標注的內(nèi)容1機床的加工方法切削用量工作循環(huán)和工作行程2工件夾具刀具及多軸箱端面之間的距離等3主軸的結(jié)構(gòu)類型尺寸及外伸長度刀具類型數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸接桿導向裝置的結(jié)構(gòu)尺寸刀具

33、與導向置的配合刀具接桿主軸之間的連接方式刀具應按加工終了位置繪制2繪制加工示意圖之前的有關計算1刀具的選擇 刀具選擇考慮加工尺寸精度表面粗糙度切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素刀具的選擇前已述及此處就不在追述了2導向套的選擇 在組合機床上加工孔除用剛性主軸的方案外工件的尺寸位置精度主要取決于夾具導向因此正確選擇導向裝置的類型合理確定其尺寸精度是設計組合機床的重要內(nèi)容也是繪制加工示意圖時必須解決的內(nèi)容1選擇導向類型 根據(jù)刀具導向部分直徑d 10mm和刀具導向的線速度v 15mmin選擇固定式導向2導向套的參數(shù) 根據(jù)刀具的直徑選擇固定導向裝置如圖24所示圖24 固定導向裝置固定導向裝置的標準尺寸如下表表

34、21 固定導向裝置的標準尺ddd1d2ll1mrd1d2l017253635253515524m81612固定裝置的配合如下表表22 固定裝置的配合導向類別工藝方法ddd1刀具導向部分外徑固定導向鉆孔g7或f8g6固定導向裝置的布置如圖25所示導向裝置的布置如表23所示表23 導向裝置的參數(shù) mm 尺寸項目l1l2l3與直徑d的關系 23 d加工鑄鐵dd3 38 計算值3×d 3025425438 165圖25 固定導向裝置的布置3初定主軸類型尺寸外伸長度因為軸的材料為40cr剪切彈性模量g 810gpa剛性主軸取140m所以b取2316根據(jù)剛性條件計算主軸的直徑為db 2316&#

35、215; 2422mm式中d軸直徑mm t軸所承受的轉(zhuǎn)矩n·mm b系數(shù)內(nèi)孔長度為l1 77mm 本設計中所有主軸直徑皆取d 20mm主軸外伸長度為l 115mmd為38264選擇刀具接桿 由以上可知多軸箱各主軸的外伸長度為一定值而刀具的長度也是一定值因此為保證多軸箱上各刀具能同時到達加工終了位置就需要在主軸與刀具之間設置可調(diào)環(huán)節(jié)這個可調(diào)節(jié)在組合機床上是通過可調(diào)整的刀具接桿來解決的連接桿如圖26所示圖26 可調(diào)連接桿連接桿上的尺寸d與主軸外伸長度的內(nèi)孔d配合因此根據(jù)接桿直徑d選擇刀具接桿參數(shù)如表24所示表24 可調(diào)接桿的尺寸d h6 d1 h6 d2d3ll1l2l3螺母厚度20tr

36、20×6莫氏1號12061171884640100125確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸從保證加工終了時主軸箱端面到工件端面間距離最小來確定全部聯(lián)系尺寸加工示意圖聯(lián)系尺寸的標注如圖23所示其中最重要的聯(lián)系尺寸即工件端面到多軸箱端面之間的距離圖中的尺寸333mm它等于刀具懸伸長度螺母厚度主軸外伸長度與接桿伸出長度可調(diào)之和再減去加工孔深度和切出值6工作進給長度的確定 如圖27工作進給長度應等于工件加工部位長度l與刀具切入長度和切出長度之和切入長應應根據(jù)工件端面誤差情況在510mm之間選擇誤差大時取大值因此取 5mm切出長度 13d 38 8 9mm所以 1059 29mm7快進長度的確定 考慮實

37、際加工情況在未加工之前保證工件表面與刀尖之間有足夠的工作空間也就是快速退回行程須保證所有刀具均退至夾具導套內(nèi)而不影響工件裝卸這里取快速退回行程為156mm快退長度等于快速引進與工作工進之和因此快進長度15629 127mm圖27 工作進給長度333 機床聯(lián)系尺寸圖 圖2-8機床聯(lián)系尺寸圖1聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容一般來說組合機床是由標準的通用部件動力箱動力滑臺立柱立柱底座加上專用部件多軸箱刀輔具系統(tǒng)夾具液電冷卻潤滑排屑系統(tǒng)組合而成聯(lián)系尺寸圖用來表示機床各組成部件的相互裝配和運動關系以檢驗機床各部件的相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿足要求通用部件的選擇是否合適并為進一步開展主軸箱夾具等專用部件零件的設計提

38、供依據(jù)聯(lián)系尺寸圖也可以看成是簡化的機床總圖它表示機床的配置型式及總體布局如圖28所示機床聯(lián)系尺寸圖的內(nèi)容包括機床的布局形式通用部件的型號規(guī)格動力部件的運動尺寸和所用電動機的主要參數(shù)工件與各部件間的主要聯(lián)系尺寸專用部件的輪廓尺寸等2選用動力部件選用動力部件主要選擇型號規(guī)格合適的動力滑臺動力箱1滑臺的選用 通常根據(jù)滑臺的驅(qū)動方式所需進給力進給速度最大行程長度和加工精度等因素來選用合適的滑臺1驅(qū)動形式的確定 根據(jù)對液壓滑臺和機械滑臺的性能特點比較并結(jié)合具體的加工要求使用條件選擇hy系列液壓滑臺2確定軸向進給力 滑臺所需的進給力 4×107179 428716n 式中各主軸加工時所產(chǎn)生的軸向

39、力由于滑臺工作時除了克服各主軸的軸的向力外還要克服滑臺移動時所產(chǎn)生的摩擦力因而選擇滑臺的最大進給力應大于429kn3確定進給速度 液壓滑臺的工作進給速度規(guī)定一定范圍內(nèi)無級調(diào)速對液壓滑臺確定切削用量時所規(guī)定的工作進給速度應大于滑臺最小工作進給速度的051倍液壓進給系統(tǒng)中采用應力繼電器時實際進給速度應更大一些本系統(tǒng)中進給速度 n·f 478mmmin所以選擇hy25ia液壓滑臺工作進給速度范圍32800mmmin快速速度12mmin4確定滑臺行程 滑臺的行程除保證足夠的工作行程外還應留有前備量和后備量前備量的作用是動力部件有一定的向前移動的余地以彌補機床的制造誤差以及刀具磨損后能向前調(diào)整

40、本系統(tǒng)前備量為20mm后備量的作用是使動力部件有一定的向后移動的余地為方便裝卸刀具這是取40mm所以滑臺總行程應大于工作行程前備量后備量之和即行程l1562040 236mm取l250mm綜合上述條件確定液壓動力滑臺型號hy25ia2由下式估動力箱的選用 動力箱主要依據(jù)多軸所需的電動機功率來選用在多軸箱沒有設計之前可算4×0123080615kw式中多軸箱傳動效率加工黑色金屬時0809有色金屬時0708本系統(tǒng)加工ht21-40 jb307-62取08動力箱的電動機功率應大于計算功率并結(jié)合主軸要求的轉(zhuǎn)速大小選擇因此選用電動機型號為y100l6b5的1td25ia型動力箱動力箱輸出軸至箱

41、底面高度為125mm主要技術參數(shù)如下表主電機傳動型號轉(zhuǎn)速范圍rmin主電機功率配套主軸部件型號電機轉(zhuǎn)速輸出轉(zhuǎn)速y100l-6b51430706151ta321ta32m1tz321tg323y軸液壓滑臺的選用工件質(zhì)量計算 v 420×240×10 2×1602×340 ×10×30 1308×10-3m3 m v 70×103×1308×10-3 9156kg磨擦系數(shù)f 007012取f 01f f·n fmg 01×9156×10 9156n2配套支承部件的選用立

42、柱1cl25型立柱底座1cd253確定裝料高度裝料高度指工件安裝基面至機床底面的垂直距離在現(xiàn)階段設計組合機床時裝料高度可視具體情況在h5801060mm之間選取本系統(tǒng)取裝料高度為976mm4中間底座輪廓尺寸中間底座的輪廓尺寸要滿足y軸滑臺在其上面聯(lián)接安裝的需要又考慮到與立柱底座相連接因此中間底座采用側(cè)底座1cc325確定多軸箱輪廓尺寸本機床配置的多軸箱總厚度為301mm寬度和高度按標準尺寸中選取計算時多軸箱的寬度b和高度h可確定為b 500 h 500根據(jù)上述計算值按主軸箱輪廓尺寸系列標準最后確定主軸箱輪廓尺寸b×h 500x500mm334 生產(chǎn)率計算卡生產(chǎn)率計算卡是反映所設計機床

43、的工作循環(huán)過程動作時間切削用量生產(chǎn)率負荷率等技術文件通過生產(chǎn)率計算卡可以分析擬定的方案是否滿足用戶對生產(chǎn)率及負荷率的要求計算如下切削時間 t切 lvft停 2×294782×15478 115 min式中t切機加工時間min l工進行程長度mm vf 刀具進給量mmmin t停死擋鐵停留時間一般為在動力部件進給停止狀態(tài)下刀具旋轉(zhuǎn)515 r所需要時間這里取15r 輔助時間 t輔 t移t裝 150176×2120000115 1654min 式中l(wèi)3l4 分別為動力部件快進快退長度mm vfk 快速移動速度mmmin t移 工作臺移動時間min一般為005013min

44、取01 min t裝 裝卸工件時間min一般為0515min取15min機床生產(chǎn)率 q1 60t單 60t切t輔 6011511654 2139 件h機床負荷率按下式計算 q1q×100 q1tka×100 2139×195060000×100 70 式中q機床的理想生產(chǎn)率件h a年生產(chǎn)綱領件 tk年工作時間單班制工作時間tk 1950h 表25 生產(chǎn)率計算卡被加工零件圖號1601a-093毛坯種類鑄件名稱減速器箱體毛坯重量材料ht21-40 jb297-62硬度hb170-241工序名稱鉆壓盤連接孔工序號工時min序號工步名稱工作行程mm切速m

45、3;min-1進給量mm·r-1進給量mm·min-1工進時間輔助時間1按裝工件052工件定位夾緊0253z軸快下1501200000134z軸工進29320247805445z軸暫停0036z軸快上1761200000157y軸前進100100000 018y軸暫停0099z軸快下15012000001310z軸工進26478054411z軸暫停00312快退17612000001513工件松開02514卸下工件05備注1主軸轉(zhuǎn)速706rmin 2一次安裝加工完一個工件累計10881716單件總工時2804機床生產(chǎn)率2139 件h理論生產(chǎn)率3077件h負荷率7034 多軸

46、箱的設計341 繪制多軸箱設計原始依據(jù)圖多軸箱設計原始依據(jù)圖是根據(jù)三圖一卡繪制的如圖29所示如圖29 鉆孔組合機床多軸箱原始依據(jù)圖圖中多軸箱的兩定位銷孔中心連線為橫坐標工件加工孔對稱選擇箱體中垂線為縱坐標在建立的坐標系中標注輪廓尺寸及動力箱驅(qū)動軸的相對位置尺寸主軸部為逆時針旋轉(zhuǎn)面對主軸看主軸的工序內(nèi)容切削用量及主軸尺寸及動力部件的型號和性能參數(shù)如表 26所示表26 主軸外尺寸及切削用量軸號主軸外伸尺寸工序內(nèi)容切削用量ddlnrminv mmin f mmr vf mmmin 12342012115鉆174781002956注1被加工零件減速器箱體材料ht21-40 jb297-62硬度 hb1

47、70-2412動力部件型號1td25ia動力箱電動機型號y100l-6功率p15kw342 齒輪模數(shù)選擇本組合機床主要用于鉆孔因此采用滾珠軸承主軸齒輪模數(shù)m可按下式估算m 3032 32× 176 式中m估算齒輪模數(shù) p齒輪所傳遞率kw z對嚙合齒中的小齒輪數(shù) n小齒輪的轉(zhuǎn)速rmin多軸箱輸入齒輪模數(shù)取m1 3其余齒輪模數(shù)取m2 2343 多軸箱的傳動設計1根據(jù)原始依據(jù)圖圖29畫出驅(qū)動軸主軸坐標位置如下表表27 驅(qū)動軸主軸坐標值坐標銷o1驅(qū)動軸o主軸1主軸2主軸3主軸4x175095959595y094518018080802確定傳動軸位置及齒輪齒數(shù)圖210 齒輪的最小壁厚1最小齒數(shù)

48、的確定為保證齒輪齒根強度應使齒根到孔壁或鍵槽的厚度a2m驅(qū)動軸的直徑為d 30mm有機械零件設計手冊知如圖210所示齒輪t 333mm當m1 3時驅(qū)動軸上最小齒輪齒數(shù)為2tm12125d0m1 2× 33332125 303 189所以驅(qū)動軸齒數(shù)要大于等于19為減小傳動軸的種類所有傳動軸的直徑取30mm當m2 2d 20時齒輪t 233mm主軸上最小齒輪齒數(shù)為2tm22125d0m2 2×23322125202 198所以主軸齒數(shù)要大于等于202傳動軸11為主軸123 4都各自在同一同心圓上多軸箱的齒輪模數(shù)按驅(qū)動軸出輪估算 32x 171多軸箱輸入出輪模數(shù)取m1 3其余齒輪

49、模數(shù)取m2 2主軸123要求的轉(zhuǎn)速一致且較高所以采用升速傳動主軸齒數(shù)選取z 45傳動齒輪采用z 45齒的齒輪變位系數(shù)傳動軸的轉(zhuǎn)速為由于前面選取了主軸直徑為30顯然傳動軸直徑都選取20這樣為了減少傳動軸種類和設計題目需要由于傳動軸轉(zhuǎn)速是則驅(qū)動軸至傳動軸的傳動比為所以選擇兩級傳動且傳動比分配為一級為12×12二級為14×10驅(qū)動軸的直徑為30mm由機械零件設計手冊查得知t 333mm當m 3時驅(qū)動軸上的齒數(shù)為 zmin去驅(qū)動齒輪齒數(shù)z 45通用的齒輪有三種即傳動齒輪動力箱齒輪和電機齒輪材料均為45鋼熱處理為齒部高頻淬火g54本機床齒輪的選用按照下表選用齒輪種類寬度mm齒 數(shù)模數(shù)

50、mm孔徑mm驅(qū)動軸齒輪24321650連續(xù)167022532253415203035402530354050傳動軸齒輪44b型45225304050輸出軸齒輪323731822283236計算各主軸轉(zhuǎn)速使各主軸轉(zhuǎn)速的相對轉(zhuǎn)速損失在5以內(nèi)由公式v 知344 繪制傳動系統(tǒng)圖傳動系統(tǒng)圖是表示傳動關系是示意圖即用以確定的傳動軸將驅(qū)動軸和各主軸連接起來繪制在多軸箱輪廓內(nèi)的傳動示意圖如圖211所示圖211 箱蓋鉆孔多軸箱傳動系統(tǒng)圖圖中多軸箱箱體內(nèi)只排放一排37mm寬的齒輪離箱體前壁45mm離箱體后壁95mm傳動軸齒輪和驅(qū)動軸齒輪為第排在圖中標出齒輪的齒數(shù)模數(shù)變位系數(shù)以校核驅(qū)動軸是否正確另外應檢查同排的非嚙

51、合齒輪是否齒頂干涉還畫出主軸直徑和軸套直徑以避免齒輪和相鄰的主軸軸套相碰345 傳動零件的校核1驗算傳動軸的直徑校核傳動軸以承受的總扭矩最大傳動軸11由它驅(qū)動的有主軸14和液壓泵軸7主軸扭矩t1 t4 327445n·mm液壓泵軸的扭矩查得r12-1a液壓泵的最高壓力為03mpa排量為588mlr假設在理想無泄漏狀態(tài)即p·q t·式中p液壓泵的壓力n q液壓泵的排量m3s t輸入扭矩n·m 輸入角速度rads單位換算p 03mpa 03×106pa n 655338rmin 109223rs q 588×109223 6422mlr 6422&#