組合專機-曲軸箱組合機床

組合專機-曲軸箱組合機床,組合,專機,曲軸,機床 拖拉機變速箱體雙面鉆孔組合機床總體及左主軸箱設計 摘 要：拖拉機生產是大批量生產。為了提高加工精度和生產效率，需要設計 一臺組合機床來改善拖拉機變速箱的加工情況。本課題設計的是金馬 300 拖拉 機變速箱箱體雙面鉆孔組合機床。用于加工箱體的左、右兩個面上的 36 個 M10 的螺紋底孔、16 個 M8 的螺紋底孔、2 個?20 的光孔、2 個?12 的光孔和一個 M16 的螺紋底孔，一次裝夾同時完成 55 個孔的加工。該機床設計的重點是總體 設計和部件設計兩部分。總體設計包括機床配置型式的確定、結構方案的選擇 以及“三圖一卡”的繪制。部件設計包括確定主軸和齒輪、完成動力計算、設 計傳動系統(tǒng)。該組合機床采用臥式單工位兩面加工的方案，加工和裝配的工藝 性好，零件裝夾方便。采用機械滑臺實現(xiàn)刀具進給，借助導套引導刀具實現(xiàn)精 度穩(wěn)定的加工。主軸采用標準主軸，刀具選用復合麻花鉆，使得工序集中。本 組合機床效率高，成本低，加工精度高，操作使用方便，減輕了工人的勞動強 度，提高了勞動生產率。 關鍵詞：變速箱；鉆孔；組合機床；主軸箱 本設計來自：完美畢業(yè)設計網 登陸網站聯(lián)系客服遠程截圖或者遠程控觀看完整全套論文圖紙設計 客服 QQ：8191040 Design of General and Left Headstock of Modular Machine Tool for Drilling Holes on Two-Side of Tractor Gear Box Abstract: The tractor is a product which needs massive production. In order to improve the precision and the production efficiency, it is necessary to design a high effective modular machine tool to make the tractor gear box. This task is to design the overall scheme and left headstock of modular machine tool for drilling holes on two- side of JM300 tractor gear box. The modular machine tool is used to drill 36 basic holes of M10 screw, 16 basic holes of M8 screw, 2 holes of ?20, 2 holes of ?12, and a basic hole of M16 screw, which are on the left and right. The focuses of this topic is the system design and the left headstock design. The system design includes the definition of the modular machine tool, the selection of the structure plan and the completion of the technological drawings of part which need to be manufactured, the general drawings of modular machine tool, drawings of cutter display and the efficiency cards of manufacture. The left headstock design includes determining the spindle and the gears, completing the power computation, designing the transmission system. The modular machine tool uses the horizontal-type single location three-side processing plan, the processing and assembly technology capability is good, and it clamps conveniently. Using mechanical sliding unit, with the aid of precisely leads, the set of guidance cutting tool can complete dispositional process. The spindle uses standard one, the cutting tool is the compound twist drill, making the working procedure to be centralized. This modular mechanical tool has such advantages which is high efficiency, the cost is low, the processing precision is high, it is easy to operate, it reduces the worker’s labor intensity, and it enhanced the productivity. Key word: Gear box; Drill hole; Modular machine tool; Headstock. 目 錄 1 前言 ..................................................................1 2 組合機床總體設計 ......................................................3 2.1 總體方案論證 ........................................................3 2.1.1 被加工零件的特點 ..................................................3 2.1.2 工藝路線的確立 ....................................................3 2.1.2 機床配置型式的選擇 ................................................4 2.1.3 定位基準的選擇 ....................................................5 2.2 確定切削用量及選擇刀具 ..............................................5 2.2.1 選擇切削用量 ......................................................5 2.2.2 計算切削力、切削扭矩及切 削功率 ....................................7 2.3 組合機床總體設計— 三圖一卡 ..........................................8 2.3.1 被加工零件工序圖 ..................................................8 2.3.2 加工示意圖 ........................................................8 2.3.3 機床聯(lián)系尺寸圖 ...................................................10 2.3.4 機床生產率計算卡 .................................................12 3 左主軸箱設計 .........................................................14 3.1 繪制多軸箱設計原始依據(jù)圖 ..........................................14 3.2 主軸結構型式的選擇及動力計算 ......................................15 3.2.1 主軸型式的選擇 ..................................................15 3.2.2 主軸直徑和齒輪模數(shù)的初步確定 .....................................15 3.3 主軸箱的傳動設計和計算 ............................................15 3.4 傳動系統(tǒng)設計 ......................................................16 3.4.1 擬定傳動路線 ....................................................16 3.4.2 確定各軸間傳動比 ................................................17 3.4.3 確定各軸齒輪齒數(shù)及傳動軸位置 ....................................20 3.4.4 各傳動軸直徑的確定 ..............................................21 3.5 左主軸箱坐標計算、繪制坐標檢查圖 ..................................22 3.5.1 計算傳動軸的坐標 ................................................22 3.5.2 繪制坐標檢查圖 ...................................................23 3.6 軸、齒輪的校核 ....................................................24 3.6.1 齒輪的校核 ......................................................24 3.6.2 軸的剛度、強度校核 ..............................................26 4 左主軸箱體及其附件的選擇設計 .........................................30 4.1 左主軸箱的選擇設計 .................................................30 4.2 左主軸箱上的附件材料的設計 ........................................30 5 結論 .................................................................31 參 考 文 獻 ............................................................32 致 謝 .................................................................33 附 錄 ...............................................................34 1 前言 組合機床是根據(jù)工件加工要求，以大量通用部件為基礎，配以少量專用部件組成的一 種高效專用機床 [1]。通用零部件通常占整個機床零部件的 70％～90％，只需要根據(jù)被加工 零件的形狀及工藝改變極少量的專用部件就可以部分或全部進行改裝，從而組成適應新的 加工要求的設備。由于在組合機床上可以同時從幾上方向采用多把刀具對一個或數(shù)個工件 進行加工，所以可減少物料的搬運和占地面積，實現(xiàn)工序集中，改善勞動條件 ， 提高生產 效率和降低成本 。將多臺組合機床聯(lián)在一起，就成為自動生產線。組合機床廣泛應用于需 大批量生產的零部件，如汽車等行業(yè)中的箱體等。另外在中小批量生產中也可應用成組技 術將結構和工藝相似的零件歸并在一起，以便集中在組合機床上進行加工。 組合機床的通用 部件 按功能分為動力部件 、支承部件、輸送部件、控制部 件和輔助部件 5 類 。動力部件為機床提供主運動和進給運動，主要有動力箱 （將電動機的旋轉運動傳遞給主軸箱） 、切削頭（裝在各個主軸上，用于各單一 工序的加工） 、動力滑臺（用于安裝動力箱或切削頭，以實現(xiàn)進給運動） ；支承 部件用以安裝動力滑臺，包括各種底座和支架；輸運部件用以輸送工件或主軸 箱至加工工位；控制部件用以控制機床的自動工作循環(huán)；輔助部件包括潤滑、 冷卻和排屑裝置等。根據(jù)配置型式，組合機床可分為單工位和多工位兩大類。 其中單工位組合機床按被加工面的數(shù)量又有單面、雙面、三面和四面 4 種 ，通 常只能對各個加工部位同時進行一次加工；多工位組合機床則有回轉工作臺式、 往復工作臺式、中長立柱式和回轉鼓輪式 4 種，能對加工部位進行多次加工 [2]。 組合機床一般可完成的工藝范圍有：銑平面 、 刮平面、車端面、車錐面、 鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔 、倒角、 切槽、以及加工螺紋、滾壓、拉削、磨削、 拋光等。組合機床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時，工件一般 不旋轉，由刀具的旋轉運動和刀具與工件的相對進給運動，來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、 锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組 合機床采用車削頭夾持工件使之旋轉，由刀具作進給運動，也可實現(xiàn)某些回轉 體類零件( 如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工 [3]。 本次畢業(yè)設計的課題是拖拉機變速箱體雙面鉆孔組合機床總體及左主軸箱 設計。根據(jù)拖拉機變速箱體兩面的孔的位置、加工精度等主要的設計原始數(shù)據(jù)， 設計出技術上先進，經濟上合理和工作上可靠的雙面鉆孔的組合機床。而多軸 箱是組合機床的重要組成部件，它是選用通用部件，按專用要求進行設計的。 多軸箱的用途是根據(jù)被加工零件的加工要求用于布置機床主軸及其傳動零件和 相應的附加機構，通過按一定速比排布傳動齒輪，把動力和運動從動力箱傳給 各工作主軸，使之得到所要求的轉速和轉向。 課題來源于悅達拖拉機廠，金馬 300 型是該廠新開發(fā)的四輪拖拉機。為了擴大生產規(guī) 模，提高效率，并進一步提高加工精度，該廠需要設計出對拖拉機變速箱體鉆孔的組合機 床來彌補原有機床的不足。本設計的基本思路是，首先對拖拉機變速箱體結構進行工藝性 分析,確定整體的設計方案，提出一種可行性比較高的設計方案；再進行組合機床方案圖樣 文件設計：被加工零件加工工序圖，加工示意圖，機床聯(lián)系尺寸圖以及生產率計算卡。主 軸箱設計是該次設計中一個重要的傳動部分的設計。首先在完成對組合機床的總體設計并 繪制出“三圖一卡”的基礎上，繪制主軸箱設計的原始依據(jù)圖；接著確定主軸結構、軸徑 以齒輪模數(shù)；然后根據(jù)被加工孔的位置，擬定傳動系統(tǒng)，應注意軸與軸的最小間距應符合 規(guī)定要求，避免產生干涉，這一步是主軸箱設計的核心部分；然后是計算主軸、傳動軸坐 標、繪制坐標檢查圖；最后繪制多軸箱總圖，零件圖及編制組件明細表。 本次設計的組合機床能同時加工兩個端面，大大提高了生產效率，降低了勞動強度， 從而降低了零件的加工成本，使產品的合格率上升，增加產量，適應市場競爭的需要，提 高經濟效益。 2 組合機床總體設計 組合機床是按高度集中工序原則，針對被加工零件的特點及工藝要求設計的一種高效 率專用機床。 2.1 總體方案論證 2.1.1 被加工零件的特點 本次設計的組合機床的加工對象為金馬 300 拖拉機變速箱體，材料是 HT200,硬度 HB170-241，重量 36.5Kg。 2.1.2 工藝路線的確立 根據(jù)先粗加工后精加工、先基準面后其它表面、先主要表面后次要表面的 機械加工工序安排的設計原則，對JM300拖拉機變速箱體的工藝路線作如下設 計： 1、粗銑基準面及向搭子面、Y向、W向搭子面； 2、精銑基準面； 3、鉆基準面孔； 4、粗銑兩側面； 5、精銑兩側面； 6、粗鏜孔； 7、半精鏜孔； 8、精鏜孔； 9、鉆左右側面孔； 10、鉆兩端面孔； 11、攻兩側面孔； 12、攻三面孔； 13、攻螺紋； 14、最終檢驗。 本道工序（工序9）：鉆左右側面的孔，由本設備“JM300機體雙面鉆組合 機床”完成，因此，本設備的主要功能是完成拖拉機變速箱體左、右兩個面上 55個孔的加工。具體加工內容及加工精度是： A. 鉆左側面上 29 個孔：鉆 12 個 M10 的螺紋底孔，鉆至 Φ8.5 mm，深 23 mm，表面 粗糙度 Ra12.5，各孔位置度公差為 φ0.4mm；鉆 6 個 M10 的螺紋底孔，鉆至 Φ8.5 mm ， 深 20 mm，表面粗糙度 Ra12.5，各孔位置度公差為 φ0.2mm；鉆 4 個 M8 螺紋底孔，鉆至 Φ6.7 mm，深 18 mm，表面粗糙度 Ra12.5，各孔位置度公差為 φ0.4mm ；鉆 2 個 M8 的螺 紋底孔，鉆至 Φ6.7 mm，鉆通，表面粗糙度 Ra12.5，各孔位置度公差為 φ0.4mm ；鉆 2 個 M8 的螺紋底孔，鉆至 Φ6.7 mm，深 18 mm，表面粗糙度 Ra12.5，各孔位置度公差為 φ0.2mm；鉆 2 個 M20 光孔，鉆至 Φ19.8 mm，深 24 mm，表面粗糙度 Ra12.5，保證尺寸 ；鉆 M12 光孔，鉆至 Φ11.8 mm，深 18 mm，表面粗糙度 Ra12.5，保證尺寸80.? R159。 B.鉆右側面上 26 個孔：鉆 12 個 M10 螺紋底孔，鉆至 Φ8.5 mm ，深 23 mm，表面粗 糙度 Ra12.5，各孔位置度公差為 φ0.4mm；鉆 6 個 M10 螺紋底孔，鉆至 Φ8.5 mm，深 20 mm，表面粗糙度 Ra12.5，各孔位置度公差為 φ0.2mm；鉆 2 個 M8 螺紋底孔，鉆至 Φ6.7 mm，深 24 mm, 表面粗糙度 Ra12.5，各孔位置度公差為 φ0.4mm；鉆 2 個 M8 螺紋底孔， 鉆至 Φ6.7 mm，深 21 mm，表面粗糙度 Ra12.5，各孔位置度公差為 φ0.5mm；鉆 2 個 M8 螺紋底孔，鉆至 Φ6.7 mm，深 21 mm，表面粗糙度 Ra12.5，各孔位置度公差為 φ0.2mm； 鉆 M16 螺紋底孔，鉆至 Φ14.5 mm，深 24 mm，表面粗糙度 Ra12.5；鉆 M12 光孔至 Φ11.8 mm，深 18 mm，表面粗糙度 Ra12.5，各孔位置度公差為 φ0.05mm, 保證尺寸 R159。 2.1.2 機床配置型式的選擇 機床的配置型式主要有臥式和立式兩種。臥式組合機床床身由滑座、側底座及中間底 座組合而成。其優(yōu)點是加工和裝配工藝性好，無漏油現(xiàn)象；同時，安裝、調試與運輸也都 比較方便；而且，機床重心較低，有利于減小振動。其缺點是削弱了床身的剛性，占地面 積大。立式組合機床床身由滑座、立柱及立柱底座組成。其優(yōu)點是占地面積小，自由度大， 操作方便。其缺點是機床重心高，振動大。 根據(jù)工作要求，選用臥式組合機床如圖2-1所示。 圖2-1 臥式組合機床結構 圖2-2 立式組合機床結構 2.1.3 定位基準的選擇 組合機床是針對某種零件或零件某道工序設計的。正確選擇定位基準，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。一般常采 用一面兩孔定位和三面定位。本機床加工時采用的定位方式是一面兩孔定位， 以底面為定位基準面，限制三個自由度；用圓柱定位銷，限制兩個自由度；再 用削邊銷限制剩下的一個自由度。 圖2-3 零件定位圖 2.2 確定切削用量及選擇刀具 2.2.1 選擇切削用量 對于55個被加工孔，采用查表法選擇切削用量，從文獻[4]的第130表6-11中 選取。由于鉆孔的切削用量還與鉆孔深度有關，隨孔深的增加而逐漸遞減，其 遞減值按合機文獻[4]第131 表6-12選取。降低進給量的目的是為了減小軸向切削 力，以避免鉆頭折段。鉆孔深度較大時，由于冷卻排屑條件都較差，使刀具壽 命有所降低。降低切削速度主要是為了提高刀具壽命，并使加工較深孔時鉆頭 的壽命與加工其他淺孔時鉆頭的壽命比較接近。 A．左側面上29個孔的切削用量的選擇 a)孔 1～孔12 12個M10的螺紋底孔，鉆至Φ8.5 mm，盲孔，l=23mm 由d＞6～12，硬度大于170～241HBS，選擇 v=10～ 18m/min,f＞0.1～0.18mm/r,又d=8.5mm, 初選v=11.74 m/min,f=0.14mm/r,則 由[1]P43公式 (2-1)dvn?10? 得： 10.740/min853nr??? b)孔13～孔18 6個M10的螺紋底孔，鉆至 Φ8.5 mm ，深20，l=20mm， 由d＞6～12，硬度大于170～241HBS，選擇 v=10～ 18m/min,f＞0.1～0.18mm/r, 又d=8.5mm, 初選v=11.74 m/min,f=0.14mm/r,則 由公式(2-1) 得： 10.740/in853nr??? c)孔19～孔22，孔 25孔26， 6個M8的螺紋底孔，鉆至Φ6.7 mm，深 18，l=18mm ， 由d＞6～12，硬度大于170～241HBS，選擇 v=10～ 18m/min,f＞0.1～0.18mm/r, 又d=6.7mm, 初選v=11.8m/min,f=0.11mm/r, 則由公式(2-1) 得： 10.8560/min.734nr?? d)孔23和孔24，2個M8的螺紋底孔，鉆至Φ 6.7 mm，鉆通，l=24mm，計算 同c，得n=560r/min 。 e)孔27和孔28,2個 Φ20的光孔，鉆至Φ19.8 mm，盲孔，l=24mm ， 由d＞6～12，硬度大于190～240HBS，選擇 v=10～ 18m/min,f＞0.1～0.18mm/r, 又d=19.8mm, 初選v=15m/min,f=0.26mm/r, 則由公式(2-1) 得： 。105241/min.83nr?? f)孔29,1 個Φ2的光孔，鉆至Φ11.8 mm，盲孔，l=18mm， 由d＞6～12，硬度大于190～240HBS，選擇 v=10～ 18m/min,f＞0.1～0.18mm/r, 又d=11.8mm, 初選v=17m/min,f=0.13mm/r, 則由公式(2-1) 得： 。107458/in.3nr?? B．右側面上26個孔的切削用量的選擇 a)孔 30～孔41，12個M10的螺紋底孔，鉆至Φ8.5 mm，盲孔，l=23mm 由d＞6～12，硬度大于190～240HBS，選擇 v=10～ 18m/min,f＞0.1～0.18mm/r,又d=8.5mm, 初選v=11.74 m/min,f=0.14mm/r,則 由公式（2-1） 得： 10.740/min853nr??? b)孔42 ～孔47，6個M10的螺紋底孔，鉆至Φ8.5 mm ，盲孔，l=20mm 由d＞6～12，硬度大于170～241HBS，選擇 v=10～ 18m/min,f＞0.1～0.18mm/r,又d=8.5mm, 初選v=11.74 m/min,f=0.14mm/r,則 由公式（2-1） 得： 10.740/in853nr??? c)孔 48，孔49，2個M8的螺紋底孔，鉆至Φ6.7 mm，鉆通，l=24mm， 由d＞6～12，硬度大于170～241HBS，選擇 v=10～ 18m/min,f＞0.1～0.18mm/r, 又d=6.7mm, 初選v=11.8m/min,f=0.11mm/r, 則由公式(2-1) 得： 。10.8560/min6.734nr?? d)孔50 ～孔53，4個M8的螺紋底孔，鉆至Φ6.7 mm ，盲孔，l=21mm， 由d＞6～12，硬度大于170～241HBS，選擇 v=10～ 18m/min,f＞0.1～0.18mm/r, 又d=6.7mm, 初選v=11.8m/min,f=0.11mm/r, 則由公式(2-1) 得： 。10.8560/in.734nr?? e)孔 54，1個M16的螺紋底孔，鉆至Φ14.5 mm，鉆通，l=24mm， 由d＞12～22，硬度大于190～240HBS，選擇 v=10～ 18m/min,f＞0.18～0.25mm/r, 又d=14.5mm, 初選v=12m/min,f=0.23mm/r, 則由公式(2-1) 得： 。0263/min14.5nr?? f)孔55，1個Φ 12的光孔，鉆至Φ11.8 mm，鉆通，l=18mm， 由d＞6～12，硬度大于190～240HBS，選擇 v=10～ 18m/min,f＞0.18～0.25mm/r, 又d=14.5mm, 初選v=17m/min,f=0.13mm/r, 則由公式(2-1) 得： 。07458/in1.3nr?? 2.2.2 計算切削力、切削扭矩及切削功率 根據(jù)文獻[5]第 134表6-20中公式 (2-2)6.08.2HBDfF? (2-3)..91T (2-4)vP?740 式中， —切削力（N） ； —切削轉矩（N·㎜） ； —切削功率（kW） ；FP —切削速度（m/min） ； —進給量（mm/r） ；D—加工（或鉆頭）直徑vf （mm） ； HB—布氏硬度， ，在本設計中，)(31minaxmaxHBHB?? ， ，得HB=217。max241HB?in70 由以上公式可得： 左面 單根 軸 1～軸 12 F =1173.1N T =3096.3N·mm P =0.14kW 軸 13～軸 18 F =1173.1N T =3096.3N·mm P =0.14kW 軸 19～軸 22，軸 24～軸 25 F =763.9N T=1627.3N·mm P =0.094kW 軸 23 和軸 26 F =763.9N T =1627.3N·mm P =0.094kW 軸 27～軸 28 F =4211.3N T =23792.6N·mm P =0.589kW 軸 29 F =1903.9N T =6751.3N·mm P =0.318kW 右面 單根 軸 30～41 軸 F =1173.1N T =3096.3N·mm P =0.14kW 軸 42～47 軸 F =1173.1N T =3096.3N·mm P =0.14kW 軸 48～50 軸 F =763.9N T =1627.3N·mm P =0.094kW 軸 51～53 軸 F =763.9N T =1627.3N·mm P =0.094kW 軸 54 F =2561.9N T =10935.5N·mm P =0.296kW 軸 55 F =1903.9N T =6751.3N·mm P =0.318kW (軸編號與孔編號相對應) 總的切削功率：即求各面上所有軸的切削功率之和 左面 =18×0.14+9×0.094+2×0.589+0.318=4.862kWwP 右面 =18×0.14+7×0.094+0.296+0.318=3.792kW 實際切削功率 根據(jù)文獻[4]，P=(1.5～2.5) ,因為是多軸加工，故取定 P=2PwW 則 =2× =9.724kWP左 w左 =2× =7.584kW右 右 2.3 組合機床總體設計—三圖一卡 2.3.1 被加工零件工序圖 被加工零件工序圖表示所設計的組合機床上完成的工藝內容，包括加工部 位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術要求，加工用的定位基準、夾壓部位以及 被加工零件的材料、硬度和在本機床加工前加工余量、毛坯或半成品情況的圖 樣。除了設計研制合同外，它是組合機床設計的具體依據(jù)，也是制造、使用、 調整和檢驗機床精度的重要文件。 2.3.2 加工示意圖 加工示意圖是在工藝方案和機床總體方案初步確定的基礎上繪制的。零件 加工的工藝方案要通過加工示意圖反映出來。加工示意圖表示被加工零件在機 床上的加工過程，刀具、輔具的布置狀況以及工件、夾具、刀具等機床各部件 間的相對位置關系，機床的工作行程及工作循環(huán)等。 2.3.2.1 刀具的選擇 刀具直徑的選擇應與加工部位尺寸、精度相適應。加工孔Φ6.8，孔 Φ8.5，Φ14.5選擇莫氏錐柄階梯麻花鉆，加工孔Φ11.8，孔Φ19.8選擇直柄長麻 花鉆?？爪?.8選擇刀具Φ6.8G7；孔Φ8.5選擇刀具 Φ8.5G7 ；孔Φ14.5選擇刀具 Φ14.5G7；孔Φ11.8選擇刀具Φ11.8G7；孔Φ19.8選擇刀具Φ19.8。 2.3.2.2 導向結構的選擇 組合機床鉆孔時，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導向裝置來保證的。 導向裝置的作用是：保證刀具相互間的正確位置；保證刀具相對工件的正確位 置；提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。 本課題中加工55個孔時，考慮到當導套磨損時，便于更換，導向裝置選用 可換導套。主要參數(shù)查文獻[5]第408頁表5-8。