變速箱殼體多孔鉆專機設計三圖一卡及多軸箱設計 機械設計及自動化專業(yè)畢業(yè)設計 畢業(yè)論

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1、畢業(yè)論文中文摘要 變速箱殼體多孔鉆專機設計（三圖一卡及多軸箱設計） 摘要： 隨著自動化生產(chǎn)能力的提高，現(xiàn)代工廠中出現(xiàn)需要組合機床的場合越來越多，組合機床是以通用部件為基礎，配以工件特定外形和加工工藝設計的專用部件和夾具，組成的半自動或自動專用機床。它一般采用多軸，多刀，多工序，多面或多工位同時加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標準化合系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設計和制造周期。因此，組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批量生產(chǎn)中得到廣泛應用，并可用以組成自動生產(chǎn)線。 本課題針對變速箱殼體端面上12Xφ18孔鉆削這一特定工序而設計的一臺專用立式組合

2、機床。 本設計中，在充分數(shù)據(jù)計算的基礎上對標準通用零件做了仔細選擇，并依據(jù)被加工零件的結構特點，加工部位的尺寸精度，表面粗糙度要求，以及定位夾緊方式，工藝方法和加工過程中所采用的刀具，生產(chǎn)率，切削用量情況等設計了結構合理的多軸箱。 關鍵詞： 組合機床，多軸箱，工藝流程，鉆削 目 次 1 引言1 1.1組合機床概述1 1.2該課題研究的目的和意義1 1.3組合機床發(fā)展史1 1.4國內外該研究技術現(xiàn)狀2 1.5發(fā)展趨勢3 1.6本課題研究的基本內容3 1.7本課題主要研究解決的難點問題和擬采用的辦法3 2 多孔鉆組合機床總體方案設計（三圖一卡）5 2.

3、1 零件分析5 2.2工藝分析6 2.3確定機床的配置形式7 2.4組合機床切削用量8 2.5組合機床切削用量選擇及計算9 3 組合鉆床總體方案設計（三圖一卡）11 3.1被加工零件工序圖11 3.2 加工示意圖12 其它注意問題15 3.3 機床聯(lián)系尺寸總圖16 3.4．生產(chǎn)率計算卡18 4 組合機床多軸箱設計19 4.1通用多軸箱的組成19 4.2多軸箱設計步驟和內容20 4.3傳動系統(tǒng)的設計計算21 結論25 參考文獻26 致謝27 1 引言 1.1組合機床概述 組合機床是以系列化、標準化的通用部件為基礎，再配以少量專用部件而組成的專用機床，具

4、有一般專用機床結構簡單，生產(chǎn)率及自動化程度高，易保證加工精度的特點，又能適應工件的變化，具有一定的重新調整、重新組合的能力。組合機床可以對工件采用多刀、多面及多方位加工，特別適于在大批、大量生產(chǎn)中對一種或幾種類似零件的一道或幾道工序進行加工。組合機床可完成鉆、擴、鉸、鏜孔、攻螺紋、車、銑、磨削以及滾壓等工序。 1.2該課題研究的目的和意義 傳統(tǒng)機床只能對一種零件進行單刀，單工位，單軸，單面加工，成產(chǎn)效率低且加工精度不穩(wěn)定，組合機床能夠對一種（或幾種）零件進行多刀、多軸、多面、多工位加工。在組合機床上可以完成鉆孔、擴孔、銑削磨削等工序，生產(chǎn)效率高，加工精度穩(wěn)定。本課題針對變速箱殼體設計專用多

5、孔鉆機，有利于提高大批量生產(chǎn)的變速箱的生產(chǎn)效率，提高加工精度穩(wěn)定性，節(jié)約社會資源。 1.3組合機床發(fā)展史 專用機床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機床中某些部件因重復使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機床。 最早的組合機床是1911年在美國制成的，用于加工汽車零件。初期，各機床制造廠都有各自的通用部件標準。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修，1953年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機床制造廠協(xié)商，確定了組合機床通用部件標準化的原則，即嚴格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對部件結構未作規(guī)定。 二十世紀70年代以來，隨著可轉位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺

6、寸自動檢測和刀具自動補償技術的發(fā)展，組合機床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達0.05毫米／1000毫米，表面粗糙度可低達2.5～0.63微米；鏜孔精度可達IT7～6級，孔距精度可達0.03～0.02微米 。 1.4國內外該研究技術現(xiàn)狀 組合機床自1911年在美國研制成功后便廣泛應用于大批量生產(chǎn)的汽車工業(yè)中，并且隨著汽車工業(yè)的發(fā)展而逐步完善。組合機床是根據(jù)被加工件的工藝要求，按照工序高度集中的原則而設計的，并以系列化 、標準化的通用部件為基礎，配以少量專用部件而組成的專用設備，并配以專用夾具，采用多把刀具同時進行加工。組合機床的輔助動作實現(xiàn)了自動化，具有專用、高效、自動化和易于保證

7、加工精度。當被加工的零件尺寸結構有所改進時，合機床的通用零部件還可以重新被利用組成新的組合機床，且具有一定的柔性度。在數(shù)控設備還沒有普及和推廣的幾十年里，它對于提高加工效率，降低對操作者的技術要求起到了很大的作用，尤其是組合銑床和專用鉆床，在殼體類零件的加工線中應用非常廣泛。 近幾年來，由于國家加大基礎設施的投入，工程機械需求呈現(xiàn)了強勁的增長勢頭，部分生產(chǎn)廠家呈現(xiàn)出一年翻一番的發(fā)展形勢，雖然國家因出現(xiàn)局部經(jīng)濟過熱而采取對鋼材、建材、電解鋁等行業(yè)進行調控，但許多重點工程都陸續(xù)開工上馬，工程機械雖不會出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，但今后幾年仍然會維持較大程度的增長態(tài)勢。國內工程機械同進口產(chǎn)品相比，其特點是價位低

8、、產(chǎn)品穩(wěn)定性、可靠性差、零件加工手段落后。隨著國家對世貿(mào)承諾的逐步實現(xiàn)，價格的競爭優(yōu)勢也逐漸減少，以裝載機為例：目前大多數(shù)的主機生產(chǎn)廠及部件配套廠家對變速箱箱體、變矩器殼體前車架、后車架、動臂、驅動橋等關鍵零件，大多采用通用設備加工，這種加工方式的缺點有：生產(chǎn)能力難以擴大，產(chǎn)品質量不穩(wěn)定，在制品積壓嚴重，經(jīng)濟效益不夠顯著。值得慶幸的是國內比較大的裝載機生產(chǎn)廠家都已逐步認識到這一問題。在機構件方面，廈工、臨工、宜工、龍工紛紛采用組合機床對動臂、前車架、后車架，前后鉸接架的孔系進行加工，零件一次裝夾，多頭同時加工，比通用機床單孔逐個加工，效率提高了3—6倍，而且避免了工件調頭而產(chǎn)生的二次定位誤差。

9、運用組合機床加工結構件與通用機床相比各孔系坐標精度可以由±1mm提高到±0.2mm，，同軸度0．5mm提高到±0．08mm孔系平行度由0．7mm提高到±0．1 mm 而且所有精度均靠機床本身的裝配精度保證，為提高整車的質量奠定了基礎。變速箱箱體是裝載機運動系統(tǒng)中的核心部件， 零件本身的結構剛度較差，而加工精度相對要求較高，不采用特殊措施，使得與變速器結合面0．08mm的平面度以及各孔對此面的垂直度，各孔中心矩均難以保證。組合機床與通用機床組合生產(chǎn)線使適當?shù)耐顿Y能迅速擴大生產(chǎn)規(guī)模，解決通用機床加工效率低，同一工序需要多臺機床加工的難題。在工程機械快速發(fā)展的今天，我們面臨的產(chǎn)品上規(guī)模，質量上臺階的

10、難題，都可以運用組合機床加工得到有效的解決，組合機床在工程機械領域有著更大的發(fā)展空間。 1.5發(fā)展趨勢 現(xiàn)階段組合機床主要應用于大批量生產(chǎn)中，隨著組合機床加工的發(fā)展與各種生產(chǎn)管理技術的發(fā)展與完善，組合機床在中小批量生產(chǎn)中也將得到廣泛的應用，應用成組技術，把結構和工藝相似的零件集中在一臺組合機床上加工，以提高機床的利用率。這類機床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機床和轉塔式組合機床。 組合機床未來的發(fā)展將更多的采用調速電動機和滾珠絲杠等傳動，以簡化結構、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動更換系統(tǒng)，以提高工藝可調性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。 1.6本課題研究的基本內容 (1)

11、零件分析 仔細閱讀所拿到的零件圖紙，分析零件的結構特點及技術要求。 (2)擬定零件工藝方案 確定零件的材料，加工時的定位基準以及零件的加工工藝方案。 (3)總體方案設計 確定機床的配置形式及總體結構方案。 (4)組合機床設計——三圖一卡設計 確定被加工零件的工序圖，零件加工示意圖，繪制機床尺寸聯(lián)系圖，機床生產(chǎn)率計算卡。 (5)主軸箱設計 繪制主軸箱草圖，選擇主軸結構形式及動力計算，設計主軸箱的傳動系統(tǒng)。 1.7本課題主要研究解決的難點問題和擬采用的辦法 (1) 多軸箱傳動系統(tǒng)的設計 根據(jù)查閱各種資料，以及參閱多孔鉆相關案例，擬采用多軸鉆動力頭的形式，將輸出軸按所要加工孔

12、的位置尺寸分布，動力從主軸輸出后經(jīng)傳動軸將動力傳遞給各個輸出軸分布形式如圖1-1所示 圖1-1 多孔鉆動力軸傳動系統(tǒng)示意圖 (2) 組合機床的配置形式 為了方便加工，擬采用傳統(tǒng)的立式鉆床形式，，改造主軸箱及增加多軸箱改造形式如圖1-2所示 圖1-2 組合機床的配置示意圖 2 多孔鉆組合機床總體方案設計（三圖一卡） 2.1 零件分析 被加工零件：多軸箱殼體 工件材料： HT200 零件的技術要求 a 保證12Xφ18孔對基準中心的位置度 b 水平方向孔中心到設計基準的位置度要求 c 垂直方向孔中心到設計基準的位置度要求 結構方案分析和定方案的選擇

13、 本課題是針對變速箱殼體端面上12個孔鉆削這一特定工序而設計的一臺專用組合機床。正確選擇加工用定位基準是確保加工精度的重要條件，同時也有利于實現(xiàn)最大限度的集中工序，從而實現(xiàn)減少機床臺數(shù)的效果。由于采用專用夾具，對其精度要求完全可以達到。 選擇定位基準的原則及應注意的問題 a 應盡量選擇零件設計基準作為組合機床加工的定位基準。這樣可以減少基準不符的誤差，以保證加工精度，但在某些情況下，卻必須選用其他作為定位基準。 b 選擇定位基準應確定工件定位穩(wěn)定。盡量采用已加工較大平面作為定位基準，這對于加工尤為重要。 c 統(tǒng)一基準原則。即在各臺機床上采取共同的定位基面來加工

14、零件不同表面的孔或對同一表面上的孔完成不同的工序。這對工序多的箱體類尤為重要。 確定夾壓位置應注意的問題 在選擇定位基面時，要相應決定夾壓位置。此時應注意的問題是： a保證零件夾壓后定位穩(wěn)定。為使工件在加工過程中不產(chǎn)生振動移動，夾壓力要足夠，夾壓點布置加壓合力落在定位平面內。 b盡量減少避免零件夾壓后得變形，消除其對加工精度的影響。 2.2工藝分析 工藝分析是設計組合機床最重要的一步，必須認真分析被加工零件的工藝過程。深入現(xiàn)場全面了解被加工零件的結構特點，加工部位，夾緊方式，工藝方法和加工過程所用的刀具，切削用量及生產(chǎn)率等。 選擇單工位，單面組合機床，使機

15、床結構簡單，工件可靠，更符合多，快，好，省的要求。 a 加工精度的要求 由于加工孔相對于中心的位置度要求比較高，因此采用單工位方法一次定位，可以減少定位誤差。 b 被加工零件大小形狀特點，加工部位特點要求。 這些特點在很大的程度上決定采用立式機床。一般來說，孔中心線與定位基面垂直宜采用立式機床。故本加工工序采用立式機床。該組合機床是鉆12Xφ18，表面粗糙度為12.5，兩孔之間同軸度為0.5，因此采用移動式鉆模板。 本道工序的夾緊也非常方便，可以利用上一道工序的加工特點。孔定位，端面定位，端夾緊，定位可靠，夾緊方便，裝卸方便，工藝裝備簡單。根據(jù)上述被加工零件的結構特點

16、，加工要求，工藝過程及生產(chǎn)率，可以確定機床配置形式為立式組合機床，這種配置形式可達到較高的加工精度，對于精加工機床的夾具公差，一般加工零件的三分之一至五分之一，對于粗加工機床采用固定式導向，能達到±0.2mm。 2.3確定機床的配置形式 通常根據(jù)工件的結構特點，加工要求，生產(chǎn)率和工藝過程方案等，大體上就可以確定應采用哪種基本形式的組合機床。但在基本形式的基礎上，由于工藝的組織，動力頭的不同配置方法，零件安裝數(shù)目和工位數(shù)多少等具體安排不同，而具有多種配置方案。它們對機床的結構復雜程度，通用化程度，結構工藝性能，重新調整的可能性以及經(jīng)濟效果，還有維修操作是否方便等，都具有不同的影響。另外，還必

17、須看到，就是在有些情況下，對于工藝過程方案做不大的更改或重新安排，往往會使機床簡單，工作可靠，結構緊湊，更符合多快好省的要求。因此，在最后決定機床配置形式和結構方案時，必須注意下面一些問題： A加工精度要求的影響 B機床生產(chǎn)率的影響 C被加工零件的大小，形狀加工部位特點的影響 D車間布置情況的影響 E工藝間聯(lián)系情況的影響 F使用廠的技術后方和自然條件的影響 被加工零件的特點在很大程度上決定了機床的配置形式。 不同配置形式組合機床的特點及適應性 單工位組合機床通常是用于加工一個或兩個工件，特別適用于大中型箱體件的加工。根據(jù)配置動力部件的數(shù)量，這類機床可以從單面或同時從幾

18、個方面對工件進行加工。各種形式的單工位組合機床具有固定的夾具。通?？梢园惭b一個工件特別適合于大中型零件的加工。本設計的零件較大，需要加工的孔徑較大，且與軸箱配合安裝，基于這點考慮，本設計采用單工位組合機床是合適的。多工位組合機床主要適用于中小型零件。 不同配置形式組合機床的加工精度 在組合機床上影響加工精度的因素很多，一般分為與切削負荷無關的誤差（如機床原始誤差，工件安裝誤差，夾具與刀具的誤差，其它偶然性誤差等）和與切削負荷有關的誤差（如夾壓變形，熱變形，刀具磨損所引起的誤差和其他偶然性誤差）。組合機床加工精度通常是靠夾具來保證的，我們也可以把影響加工精度的因素分為加工誤差和夾具誤差兩大類

19、。那么現(xiàn)在的問題在于確定夾具誤差和加工誤差的比例，這個問題的解決通常是根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)來進行機床配置形式的選擇。一般從固定式夾具組合機床的加工精度和移動式夾具組合機床的加工精度來考慮。固定式夾具單工位組合機床加工精度最高。這種機床由于零件采用固定導向的位置度可以達到0.2mm?？梢娺@種形式的組合機床加工此零件能穩(wěn)定的保證加工精度。 選擇機床配置形式應注意的問題 A適當提高工序集中程度 在確定機床的配置形式和結構方案時，要合理解決工序集中程度的問題。在一個動力頭上安裝多軸，同時加工多孔來集中工序，是組合機床最基本的方法，在一臺機床主軸數(shù)量有達200根左右的。但是，也不應無限制地增加主軸數(shù)量，要

20、考慮到動力頭及主軸箱的性能和尺寸，并保證調整和更換刀具的方便性。這些在以后的設計中藥得以解決。 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隊機床方案也有影響。 C夾具形式對機床配置形式的影響 選擇機床配置形式時要注意考慮夾具結構的實現(xiàn)可能性和工作的可靠性，在決定加工一個工件的成套流水線上個機床的型式時，還應注意，是機床與夾具的型式盡量一致，尤其是粗加工機床。這樣不僅有利于保證加工精度，而且便于設計，制造和維修，也提高了機床之間的通用化程度。 D另外還應具有一定的成產(chǎn)批量 2.4組合機床切削用量 選擇切削用量是否合理對組合機床的加工精度，生產(chǎn)線，刀具耐用度，機床的形式

21、及工作穩(wěn)定性都有很大的影響。 組合機床切削用量的選擇特點 a在大多數(shù)情況下，組合機床為多軸，多刀，多面同時加工。因此，所選用的切削用量，根據(jù)經(jīng)驗應比一般萬能機床單刀加工低30%左右。 b組合機床多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每分鐘進給量相同，且等于動力滑臺的每分鐘進給量。這個每分鐘進給量應是適合于所有刀具的平均值。因此，同一多軸箱上的刀具主軸可設計成不同轉速和選擇不同的每轉進給量與其相適應，以滿足不同直徑的加工需要。 確定切削用量應注意的問題 （1） 盡量做到合理利用所有刀具，充分發(fā)揮其性能。由于本設計所加工孔工藝要求相同，所

22、以選擇同一數(shù)據(jù)即可。 （2） 復合刀具切削用量的選擇，應考慮刀具的使用壽命。進給量通常按復合刀具最小直徑選擇，切削速度按復合刀具的最大直徑選擇。 （3） 選擇切削用量時，應注意零件生產(chǎn)批量的影響。 （4） 切削用量選擇應有利于多軸箱設計。 （5） 選擇切削用量時，還應考慮所選動力滑臺的性能尤其是當采用液壓動力滑臺時，所選擇的每分鐘進給量一般應比動力滑臺可實現(xiàn)的最小進給量大50%左右。否則，會由于溫度和其他原因導致進給量不穩(wěn)定，影響加工精度，甚至造成機床不能正常工作。 2.5組合機床切削用量選擇及計算 A切削力F，切削轉矩M，切削功率P，刀具耐用度T的計算公式 由《組合機床設計

23、》可知計算公式如下： （2-1） （2-2） （2-3） （2-4） 式中：F—切削軸向力（N）； D—鉆頭直徑（mm）； f—每轉進給量（mm／r）； M—切削轉矩（N.mm）； P—切削功率（KW）； T—刀具

24、耐用度（min）； v—切削速度（m／min）； HB—零件的布氏硬度值，通常給出一個范圍。 對于公式（2-1）~（2-3）取最大值，對于（2-4）取最大值減去硬度偏差值的三分之一。 用直徑D=18mm的高速鋼鉆頭鉆40mm深的孔，根據(jù)刀具直徑和工件，刀具材料，由表3-8（用高速鋼鉆頭加工鑄件的切削用量） D=18mm， v=16m／min，f=0.2mm／r。 硬度HB 180 ~ 220 計算硬度 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

25、 電機功率 （） 總軸向力： B初定主軸轉速 C滑臺每分鐘進給量的計算 由《組合機床設計》 式中：n—主軸轉速（r／min） f—主軸進給量（mm／r） —滑臺每分鐘進給量（mm／min） D主軸直徑的確定 由《組合機床設計》表3-19軸能承受的扭矩計算： 式中：d—軸的直徑（mm）； M—軸所傳遞的轉矩（N.mm）； B—系數(shù)。B與扭矩角[φ]有關，當為剛性主軸時，B=7.3 取d=30mm 3 組合鉆床總體方案設計（三圖一卡） 組合機床總體設計，就是針對具體的被加工零件，在選定的工藝和結構

26、方案的基礎上，進行方案圖紙設計。這些圖紙包括：被加工零件工序圖，加工示意圖，生產(chǎn)率計算卡，機床聯(lián)系尺寸圖。 3.1被加工零件工序圖 被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工藝方案，表示所設計的組合機床上完成的工藝內容，加工部位的尺寸，精度，表面粗糙度及技術要求，加工用的定位基準，加緊部位以及被加工零件材料，硬度和在本機床加工前的加工余量等情況的圖樣。是組合機床設計的具體依據(jù)，也是制造使用時調整機床，檢查精度的重要技術文件。被加工零件工序圖應包括下列內容： A.在圖紙上應表示出被加工零件的形狀和輪廓尺寸及與本機床設計有關的部位的結構形狀及尺寸。尤其是當需要設置中間導向套時，應表示出零件內

27、部的肋，壁布置及有關結構的形狀及尺寸，以便檢查工件，夾具，刀具是否發(fā)生干涉。 B.在圖上應表示出加工用定位基準，夾緊部位及夾壓方向，以便依次進行定為支撐，限位，夾緊，導向裝置的設計。 C.在圖上應表示出加工表面的尺寸，精度，表面粗糙度，形狀位置尺寸精度及技術要求（包括對上道工序的要求及本機床保證的部分）。 D.圖中還應注明被加工零件的名稱，編號，硬度，材料，重量以及被加工部位的余量等。 繪制被加工零件工序圖的注意事項： A.為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定要突出該機床的加工內容。繪制時，應按一定比例，選擇足夠視圖及剖視，突出加工部位（用粗實線），

28、并把零件輪廓及與機床，夾具設計有關的部位（用細實線）表示清楚。凡本道工序保證的尺寸，角度等，均應在尺寸數(shù)值下方畫粗實線標記，另外還要用專門符號表示出加工用定位基準夾壓位置，方向以及輔助支撐。 B.加工部位的位置尺寸應由定位基準注起。為方便加工及檢查，尺寸應采用直角坐標系標注，而不采用極坐標系標注。 C.應注明零件加工對機床提出的某些特殊要求。 被加工零件工序圖如3.1圖所示。 圖3-1 加工工序圖 3.2 加工示意圖 加工示意圖的畫法及注意事項 加工示意圖是表達工藝方案具體內容的機床工藝方案圖。是設計刀具，輔具，夾具，多軸箱和液壓，電氣系統(tǒng)以及選擇動力部

29、件，繪制機床總聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)。 在繪制加工示意圖時應注意以下幾點： 加工示意圖繪制成展開圖。按比例用細實線畫出工件外形。加工部位、加工表面畫粗實線。必須使工件和加工方位與機床布局相吻合。為簡化設計,同一多軸箱上結構尺寸完全相同的主軸只畫一根,但必須在主軸上標注與工件孔號相對應的軸號。一般主軸的分布不受真實距離的限制。當主軸彼此間很近或需設置結構尺寸較大的導向裝置時,必須以實際中心距嚴格按比例畫,以便檢查相鄰主軸、刀具、輔具、導向等是否相互干涉。主軸應從多軸箱端面畫起；刀具畫加工終了位置。對采用浮動卡頭的鏜刀刀桿,為避免刀桿退出導向時下垂,常選用托架支撐推出的刀桿。這時

30、必須畫出拖架并標出聯(lián)系尺寸。采用標準通用結構時只畫外輪廓,但須加注規(guī)格代號。 加工示意圖的繪制為夾具力的計算和夾具體各部分尺寸的確定提供了基礎。 選擇刀具，工具，導向裝置并標注其相關位置及尺寸 （1）刀具選擇 刀具選擇要考慮工件加工尺寸精度，表面粗糙度，切屑的排除及生產(chǎn)率要求等因素。一般孔加工刀具其直徑選擇應與加工部位尺寸，精度相適應，其長度要保證加工終了時，刀具螺旋槽尾端與導向外套端面有一定距離（一般30~50mm）。查《組合機床設計簡明手冊》莫氏錐柄麻花鉆的直徑系列 由D=18mm選取麻花鉆類型為錐柄麻花鉆，參數(shù)如下： L=220mm

31、 l=130 mm 頂角2φ= 后角α= 螺旋角β= 錐度號為2 圖3-2刀具示意圖 （2） 接桿選擇 由《組合機床設計簡明手冊》表3-6主軸外伸尺寸L=115mm 查《組合機床設計》圖4-104可得，接桿參數(shù) 接桿號11 D=36 mm D1=30mm D2=50 L1=110mm L2=30mm （3）導向選擇 選用可換鉆套 圖3-3可換鉆套 可換鉆套尺寸：導向長度（16~32）mm，選取鉆套用A型襯套：導向至工作端面鉆鑄件時l2=8m

32、m 確定動力部件的工作循環(huán)及工作行程 動力部件的工作循環(huán)是指：加工時動力部件從原始位置開始運動到加工終了位置又返回原始位置的動作過程。一般包括快速引進，工作進給，快速退回等動作。有時還有中間停止，多次往復進給，跳躍進給，死擋鐵停留等特殊要求，這是根據(jù)具體的加工工藝需要確定的。 圖3-4工作行程示意圖 （1） 快速進給長度應等于工件加工部位長度與刀具切入長度L1和切出長度L2之和，切入長度應根據(jù)工件端面的誤差情況在5-10mm之間選擇 （2） 快速退回長度等于快速引進與工作進給長度之和?？焖龠M給是指動力部件把多軸箱連同刀具從原始位置送進到工作進給

33、開始位置，其長度按加工具體情況確定。 圖3-5工作循環(huán)圖 詳見尺寸聯(lián)系圖。 其它注意問題 （1） 加工示意圖上應有足夠的聯(lián)系尺寸，并標注恰當。尤其是從多軸箱端面到刀尖的軸向尺寸應齊全，以備檢查行程和調整機床使用。圖上應標注各主軸的切削用量及必要說明。 （2） 加工示意圖應按加工終了狀態(tài)繪制。 （3） 加工示意圖上應有表示加工過程的工作循環(huán)圖及各行程長度。 加工示意圖如3.6圖所示 圖3-6 加工示意圖 3.3 機床聯(lián)系尺寸總圖 機床聯(lián)系尺寸總圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù)，并按初步選定的主要通用

34、部件以及確定的專用部件的總體結構而繪制的。是用來表示機床的配置型式，主要構成級各部件安裝位置，相互聯(lián)系，運動關系和操作方位的總體布局圖。 動力部件的選擇 組合機床的動力部件是配置組合機床的基礎。它主要包括用以實現(xiàn)刀具主軸旋轉主運動的動力箱，各種工藝切削用頭及實現(xiàn)進給運動的動力滑臺。 影響動力部件選擇的主要因素為： （1） 切削功率 （2） 進給力 （3） 進給速度 （4） 行程 （5） 多軸箱輪廓尺寸 （6） 動力滑臺的精度和導軌材料 具體動力部件的選擇： （1） 選擇動力箱 由 查《組合機床設計簡明手冊》表5-40選擇動力箱為1TD80，電動機型號為Y180L

35、-6,功率為15KW，電動機轉速為970r／min，動力箱輸出轉速為485r／min。 （2） 選擇動力滑臺 由《組合機床設計》表2-3液壓滑臺與附屬部件，支撐部件配套表 可知1HY63型液壓動力滑臺總行程630，其臺面寬度630mm，長度1250mm，工進速度為6.5~250mm／min，快進速度5m／min，最大進給力50000N。 夾具輪廓尺寸的確定 組合機床夾具是保證零件加工精度的重要部件，是用于定位和夾緊工件的，所以工件的輪廓尺寸和形狀是確定夾具輪廓尺寸的依據(jù)。夾具輪廓尺寸的確定詳見顧國良同學夾具設計。 機床的裝料高度 裝料高度是指機床上工件的定位基準面到

36、底面的垂直距離。選取機床裝料高度應與車間工件輸送軌道高度相適應，還應考慮通用部件，中間底座，夾具等部件高度尺寸的限制等，綜合考慮本機床的裝料高度為 680mm。 中間底座的輪廓尺寸 中間底座的輪廓尺寸要滿足夾具在其面上面連接安裝的需要。其長度方向尺寸要根據(jù)所選動力部件及配套部件的位置關系，照顧各部件聯(lián)系尺寸的合理性來確定。本設計中，中間底座長3000mm，寬1250mm，高560mm。 多軸箱輪廓尺寸 根據(jù)被加工零件上孔德位置以及通用多軸箱尺寸，本設計選取多軸箱尺寸為800X800（mm）。 機床聯(lián)系尺寸總圖如3.7圖所示 圖3-7 機床聯(lián)系尺寸總圖 3.4．生產(chǎn)

37、率計算卡 根據(jù)選定的工作循環(huán)所要求的工作行程長度，切削用量，動力部件的快速及工進速度等，可以編制生產(chǎn)率計算卡，生產(chǎn)率計算卡反映機床加工過程，完成每一動作所需時間，切削用量，機床生產(chǎn)率及機床負荷率等。 表3-1組合機床成產(chǎn)率計算卡 被加工零件 圖號 毛坯種類 鑄件 名稱 變速箱殼體 毛坯重量 材料 HT200 硬度 180~220HBS 工序名稱 右端面鉆孔 工序號 工時(min) 序號 工步名稱 加工零件數(shù) 加 工 直徑（mm） 加工 長度 （mm） 工作 行程 （mm） 切削速度 （m/min） 轉速 (r/

38、min) 進給量 (mm/r) 進給速度 (mm/min) 機加工時間 輔助時間 共計 1 裝卸工件 1 1.5 2 滑臺快進 0.03 0.016 0.046 3 多軸箱工進 40 100 16 1700 0.20 30 1.33 1.33 4 滑臺快退 0.03 0.03 備注 裝卸工件時間取決于操作者的熟練程度，本機床計算時取1.5min 總計 2.906 單件工時 2.906

39、 機床生產(chǎn)率 20件/小時 機床負荷率 80% 4 組合機床多軸箱設計 4.1通用多軸箱的組成 通用多軸箱主要由箱體，主軸，傳動軸，齒輪，軸套等零件和通用附加機構組成。 4.2多軸箱設計步驟和內容 多軸箱設計原始依據(jù) 1） 多軸箱輪廓尺寸800X800mm。工件輪廓尺寸及所加工孔位置。 2） 多軸箱也工件相對位置尺寸。 3） 被加工零件。 4） 動力部件 動力箱型號為1TD80，電動機型號為Y180L-6,功率為15KW，電動機轉速為970r／min，動力箱輸出轉速為485r／min。 主軸結構的選擇及計算 （1） 主軸結構形式的選擇 主軸結構形式由零件

40、加工工藝決定，并考慮主軸的工作條件和受力情況。軸承形式是主軸部件結構的主要特征，加工過程中軸向力較大，最好用推理球軸承承受軸向力，而用向心球軸承承受徑向力。 （2） 主軸直徑和齒輪模數(shù)的初步確定 根據(jù)前期設計計算初步選定主軸軸徑為30mm，初選齒輪模數(shù)為m=3 主軸分布類型及傳動系統(tǒng)設計 （1） 主軸分布類型 組合機床加工的零件時多種多樣的，結構也是各不相同，零件上孔的分布可分為4類： 1） 同心圓分布 2） 直線分布 3） 圓周和直線混合分布 4） 任意分布 本設計中采用同心圓分布。 （2） 傳動系統(tǒng)設計 1） 將主軸同心分布，用一根傳動軸帶動多根主軸。 2） 確定

41、驅動軸轉速，轉向及位置。 3） 用最少的齒輪和中間傳動軸把主軸和驅動軸連接起來。 4） 設計手柄軸手動調節(jié)裝配。 5） 潤滑油泵安排。 繪制多軸箱設計原始依據(jù)圖 圖4-1多軸箱設計原始依據(jù)圖 4.3傳動系統(tǒng)的設計計算 根據(jù)各軸的中心距確定個齒輪齒數(shù)，按照多軸箱設計原始依據(jù)圖安排齒輪位置。 齒輪的設計計算 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 分度圓直徑 （1） 軸0齒輪： z=21 m=4 d=84 （2） 軸1齒輪： z=21 m=4 d=84 z=25 m=3 d=75 (3）軸2齒輪： z=16 m=3 d=

42、48 z=32 m=3 d=96 (4)軸3-4齒輪：z=32 m=3 d=96 (5)軸5-10齒輪：z=25 m=3 d=75 (6)軸11-22齒輪：z=30 m=3 d=90 (7)軸23齒輪：z=16 m=3 d=48 鍵的選定 根據(jù)《機械零件設計手冊》287頁鍵槽標準選取各個連接鍵。 選取軸承 Φ30軸選取30206圓錐滾子軸承，6206深溝球軸承，51206推力球軸承 Φ35軸選取32007圓錐滾子軸承 Φ50軸選取30210圓錐滾子軸承 以上軸承均滿足要求。 校核中間傳動軸 只需按扭轉程度條件計算 代入數(shù)據(jù)

43、： 查《機械設計》表15-3，45的 =25~45，所以滿足要求。 套筒與鍵套選擇 根據(jù)《組合機床設計》選取適合各軸的套筒與鍵套。 4.4多軸箱總圖設計 繪制多軸箱各軸裝配表。 表4-1 多軸箱裝配表 圖4-3多軸箱展開圖 詳細方案參見多軸箱裝配圖。 結論 隨著畢業(yè)答辯時間的漸漸臨近，我的畢業(yè)設計也接近尾聲。在本次畢業(yè)設計中，我在曲老師的指導下，運用大學四年來所學的知識，按部就班的完成了本次設計。 經(jīng)過這次為期三個月的畢業(yè)設計，讓我對計算機繪圖的使用更加熟練，把大學四年中所學的東西又鞏固了一遍，使我對機床的結構工藝分析，機床配置形式的確定，切削用量及刀具的選擇，

44、以及組合機床的總體設計有了更加深刻的理解，尤其是對多軸箱結構的設計，主軸的分布，使我掌握了如何根據(jù)一個零件確定加工方法，以及加工零件所需設備的設計，同時對統(tǒng)籌協(xié)調一項設計任務有了更深入的了解。 這次畢業(yè)設計是對我綜合運用所學知識和技能的考驗。在我即將走上工作崗位的時刻，使我又一次實踐了理論聯(lián)系實踐，鍛煉了我腳踏實地獨立分析解決問題的能力。在今后的學習工作中，我一定更加努力，不斷鉆研，在自己的工作崗位上作出自己的貢獻，不辜負學校和老師多年來對我的培養(yǎng)，為社會的發(fā)展貢獻自己的一份力量。 參考文獻 1 左建民. 組合機床在工程機械方面的發(fā)展.《組合機床與自動化加工技 術》.2005年07

45、期:65-67 2 多功能組合機床時代.《汽車工藝與材料》2007年 第1期:43-44 3 施華. 通用機床、組合機床和加工中心在工藝方案中的選用.《機械制造與研究》.2007年08期:77-78 4 周震寶.組合機床在小批量生產(chǎn)中的應用.《組合機床與自動化加工技術》.2006年05期：35-37 5 吳自浩．高速銑削鋁合金刀具選型及模糊綜合評判[J]．《電子機械工程》.2005年02期：44-48 6 吳何畏.王衛(wèi)兵.鉆孔組合機床液壓系統(tǒng)與電氣控制系統(tǒng). 《組合機床與自動化加工技術》.2006年 第8期:52-55 7 施華，等·通用機床、組合機床和加工中心在工藝

46、方案中的選用. 《機械制造與自動化》2008年 第1期：77-78，81 8 呂淑萍. 不同的公差原則在位置度公差中的應用. 《組合機床與自動化加工技術》.2005年05期：45-46 9 劉衛(wèi).粗加工過程中的進給速度優(yōu)化. 《組合機床與自動化加工技術》.2005年02期：85-8611 10 濮良貴，紀名剛.機械設計.第七版.北京：高等教育出版社，2001．01． 11 劉洪文.材料力學.高等教育出版社，2004 12 S.F. Miller, J. Tao, A.J. Shih, Friction drilling of cast metals,International

47、Journal of Machine Tool and Manufacture 46 (2006)：1526–1535 13 S.F. Miller, H. Wang, R. Li, A.J. Shih, Experimental and numerical analysis of the friction drilling process, Journal of Manufacturing Science and Engineering 128 (3) (2006)： 802–810. 14 N. Sato, O. Terada, H. Suzuki, Adhesion of aluminum to WC–Cocemented carbide tools, Journal of the Japan Society of Powder and Powder Metallurgy 44 (4) (1997)： 365–368. 致謝 本文是在曲云霞老師的精心指導和悉心關懷下完成的。曲老師深厚的專業(yè)知識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、誨人不倦的教育風范以及高度的敬業(yè)精神令我受益匪淺，為我今后的學習起到了重要的指導作用。在此，謹向曲云霞老師表示最衷心的感謝。 同時，我也要衷心感謝顧國良同學在設計過程給予的幫助 最后，感謝各位老師能在百忙之中抽出時間評審我的論文。