接管法兰零件的多轴组合钻床总体及主轴箱设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 学 毕业设计 (论文 ) 接管法兰零件的多轴组合钻床总体及主轴箱设计 多轴组合钻床总体及主轴箱设计 所在学院 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 年 月 日诚 信 承 诺 我谨在此承诺：本人所写的毕业论文 多轴组合钻床总体及主轴箱设计 均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。 承诺人（签名）： 年 月 日买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 要 根据设计任务书的要求 ,本设计说明书针对 接管法兰盘 机床的设计及专用夹具设计进行说明。要内容包括组合机床工艺方案的制定、组合机床配置型式的选择、组合机床总体设计以及轴箱设计。 全文要包括组合 钻床 的总体设计和轴箱设计两部分。机床总体设计要是在选定工艺方案并确定机床配置形式、结构方案基础上确定“三图一卡”， 主 轴箱设计根据“三图一卡”，整理编绘出 主 轴箱原始依据图，重点分析传动系统，经过各种方案的比较，最后确定最优方案。此外，为了提高劳 动生产率，降低劳动强度，保证加工质量，需设计专用夹具。 关键词： 主 轴箱；组合机床；夹具 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 to of is of is in of to a a to of to In in to to 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 目 录 摘 要 . . 1 1 绪论 . 1 题研究意义 . 1 孔专用设备应用 . 1 孔专用设备 . 2 轴头 . 3 轴箱 . 3 轴钻床 . 4 动更换轴箱机床 . 4 孔专用设备趋势 . 5 合机床总体设计 . 5 合机床的概述 . 5 合机床的技术发展趋势 . 7 2 组合机床的总体设计 .合机床方案的制定 . 制定工艺方案 . 确定组合机床的配置形式和结构方案 . 12 定切削用量及选择刀具 . 15 定工序间余量 . 15 择切削用量 . 15 定切削力、切削扭矩、切削功率 . 16 择刀具结构 . 17 孔组合机床总设计“三图一卡”的编制 . 17 加工零件工序图 . 17 加工示意图 . 19 床联系尺寸图 . 23 产率计算卡 . 26 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 3 主轴箱的设计 . 29 轴箱的设计 . 29 制主轴箱设计原始依据图 . 29 轮模数选择 . 30 轴箱的传动设计 . 31 制传动系统图 . 33 动轴的直径估算 . 34 定各轴转速 . 34 动轴直径的估算：确定各轴最小直径 . 35 的选择 . 37 动轴的校核 . 37 动轴的校核 . 38 的校核 . 38 变速组齿轮模数的确定和校核 . 39 轮模数的确定 . 39 宽的确定 . 45 轮结构的设计 . 45 轮校验 . 47 核 a 变速组齿轮 . 47 核 b 变速组齿轮 . 49 核 c 变速组齿轮 . 50 承的选用与校核 . 52 轴轴承的选用 . 52 轴轴承的校核 . 52 组件设计 . 54 的基本尺寸确定 . 54 径尺寸 D . 54 孔径 d. 54 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 悬伸量 a . 56 撑跨距 L . 56 最佳跨距 0L 的确定 . 57 刚度验算 . 59 前支撑转角的验算 . 60 前端位移的验算 . 61 结 论 . 64 致 谢 . 65 参考文献 . 66 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 绪论 题研究意义 市场的开放性和全球化使产品的竞争日趋激烈。而决定产品竞争力的指标是产品的开发时间 ( ， 产品 (成本 (创新能力 (服务(用户在追求高质量产品的同时，会更多的追求较低的价格和较短的交货周期。美国制造业在 20 世纪 50至 40年代要以扩大生产规模作为企业竞争力的第一要素，而在 70年代竞争力的第一要素为降低生产成本， 80年代为提高产品质量， 90年代为市场响应速度。所以现代企业都期望通过提高自身的科技含量，增强竞争力。 制造业是国家重要的基础工业之一，制造业的基础是。是众多机械制造的母机，它的发展水平，与制造业的生产能力和制造精度有着直接关系，关系到国家机械工业以至整个制造业的发展水平 械产品的质量、更新速度、对市场的应变能力、生产效率等在很大程度上取决于的效能。因此 ，制造业对于一个国家经济发展起着举足轻重的作用我国是世界上产量最多的国家 )2000 年统计资料，在要的生产国家中，中国排名为世界第五位。但是在国际市场竞争中仍处于较低水平 :即使在国内市场也面临着严峻的形势 :一方面国内市场对各类产品有着大量的需求，而另一方面却有不少国产滞销积压，国外产品充斥市场。 孔专用设备应用 据统计，一般在车间中普通机床的平均切削时间很少超过全部工作时间的 15%。其余时间是看图、装卸工件、调换刀具、操作机床、测量以及清除铁屑等等。使用数控机买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 床虽然能提高 85%，但购置费用大。某些情况下，即使生产率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通机床低。故必须更多地缩短加工时间。不同的加工方法有不同的特点，就钻削加工而言，钻孔专用设备是一种通过少量投资来提高生产率的有效措施。虽然不可调式多轴头在自动线中早有应用，但只局限于大批量生产。即使采用可调式多轴头扩大了使用范围，仍然远不能满足批量小、孔型复杂的要求。尤其随着工业的发展，大型复杂的钻孔专用设备更是引人注目。例如原子能发电站中大型冷凝器水冷壁管板有15000个 20孔，若以摇臂钻床加工，单单钻孔与锪沉头孔就要 外还要划线工时 若以数控八轴落地钻床加工，钻锪孔只要 时，划线也简单，只要 此，利用数控控制的二个坐标轴，使刀具正确地对准加工位置，结合钻孔专用设备不但可以扩大加工范围，而且在提高精度的基础上还能大大地提高工效，迅速地制造出原来不易加工的零件。有人分析大型高速柴油机 30 种箱形与杆形零件的 2000多个钻孔操作中，有 40%可以在自动更换轴箱机床中用二轴、三轴或四轴多轴头加工，平均可减少 20%的加工时间。 1975年法国巴黎机床展览会也反映了钻孔专用设备的使用愈来 愈多这一趋势。 孔专用设备 钻孔专用设备是在一次进给中同时加工许多孔或同时在许多相同或不同工件上各加工一个孔。这不仅缩短切削时间，提高精度，减少装夹或定位时间，并且在数控机床中不必计算坐标，减少字块数而简化编程。它可以采用以下一些设备进行加工：立钻或摇臂钻上装多轴头、多轴钻床、多轴组合机床心及自动更换轴箱机床。甚至可以通过二个能自动调节轴距的轴或 主轴箱 ，结合数控工作台纵横二个方向的运动，加工各种圆形或椭圆形孔组的一个或几个工序。现在就这方面的现状作一简介。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 轴头 从传动方式来说要有带传 动、齿轮传动与万向联轴节传动三种。这是大家所熟悉的。前者效率较高，结构简单，后者易于调整轴距。从结构来说有不可调式与可调式二种。前者轴距不能改变，多采用齿轮传动，仅适用于大批量生产。为了扩大其赞许适应性，发展了可调式多轴头，在一定范围内可调整轴距。它要装在有万向 1）万向轴式也有二种 :具有对准装置的轴。轴装在可调支架中，而可调支架能在壳体的 T 形槽中移动，并能在对准的位置以螺栓固定。（ 2）具有公差的圆柱形轴套。轴套固定在与式件孔型相同的模板中。前一种适用于批量小且孔组是规则分布的工件（如孔组分布在不同直径的圆周上）。后一种适用于批量较大式中小批量的轮番生产中，刚性较好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模板。多轴头可以装在立钻式摇臂钻床上，按钻床本身所具有的各种功能进行工作。这种钻孔专用设备方法，由于钻孔效率、加工范围及精度的关系，使用范围有限。 轴箱 也象多轴头那样作为标准部件生产。美国 司标准齿轮箱、 主轴箱 等设计的不可调式 主轴箱 。有 32 种规格，加工面积从 300 300 毫米到 600 1050 毫米，工作轴达 60 根，动力达 瓦。 厂生产的可调 主轴箱 调整方便，只要先 把齿轮调整到接近孔型的位置，然后把与它联接的可调轴移动到正确的位置。因此，这种结构只要改变模板，就能在一定范围内容易地改变孔型，并且可以达到比普通 主轴箱 更小的孔距。 根据成组加工原理使用 主轴箱 或多轴头的组合机床很适用于大中批量生产。为了在买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 加工中获得良好的效果，必需考虑以下数点：（ 1）工件装夹简单，有足够的冷却液冲走铁屑。（ 2）夹具刚性好，加工时不形变，分度定位正确。（ 3）使用二组刀具的可能性，以便一组使用，另一组刃磨与调整，从而缩短换刀停机时间。（ 4）使用优质刀具，监视刀具是否变钝，钻头要机磨。（ 5）尺寸超 差时能立即发现。 轴钻床 这是一种能满足钻孔专用设备要求的钻床。诸如导向、功率、进给、转速与加工范围等。巴黎展览会中展出的多轴钻床多具液压进给。其整个工作循坏如快进、工进与清除铁屑等都是自动进行。值得注意的是，多数具有单独的变速机构，这样可以适应某一组孔中不同孔径的加工需要。 动更换轴箱机床 为了中小批量生产合理化的需要，最近几年发展了自动更换轴箱组合机床。 (1) 自动更换轴机床 自动更换轴机床顶部是回转式轴箱库，挂有多个不可调轴箱。纵横配线盘予先编好工作程序，使相应的轴箱进入加 工工位，定位紧并与动力联接，然后装有工件的工作台转动到轴箱下面，向上移动进行加工。当变更加工对象时，只要调换悬挂的轴箱，就能适应不同孔型与不同工序的需要。 (2)多轴转塔机床 转塔上装置多个不可调或万向联轴节轴箱，转塔能自动转位，并对夹紧在回转工作台的工件作进给运动。通过工作台回转，可以加工工件的多个面。因为转塔不宜过大，故它的工位数一般不超过 4 6 个。且轴箱也不宜过大。当加工对象的工序较多、尺寸买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 较大时，就不如自动更换轴箱机床合适，但它的结构简单。 (3)自动更换轴箱组合机床 它由自动线或组合机床中的标准部 件组成。不可调 主轴箱 与动力箱按置在水平底座上，轴箱库转动时整个装置紧固在进给系统的溜板上。轴箱库转动与进给动作都按标准子程序工作。换轴箱时间为几秒钟。工件夹紧于液压分度回转工作台，以便加工工件的各个面。好果回转工作台配以卸料装置，就能合流水生产自动化。在可变生产系统中采用这种装置，并配以相应的控制器可以获得完整的加工系统。 (4) 数控八轴落地钻床 大型冷凝器的水冷壁管板的孔多达 15000个，它与支撑板联接在一起加工。孔径为20 毫米，孔深 180 毫米。采用具有内冷却管道的麻花钻， 5 7 巴压力的冷却液可直接进入 切削区，有利于排屑。钻尖磨成 90供自动定心。它比普通麻花钻耐用，且进给量大。为了缩短加工时间，以 8轴数控落地加工。 孔专用设备趋势 钻孔专用设备生产效率高，投资少，生产准备周期短，产品改型时设备损失少。而且随着我国数控技术的发展，钻孔专用设备的范围一定会愈来愈广，加工效率也会不断提高。 合机床总体设计 合机床的概述 组合机床 （ 以系列化和标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件对一种或多种工件按预先确定的工序进行切削加工 的机床。兼有万能买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 机床和专用机床的优点。通用零部件通常占整个机床零部件的 70 90，只需要根据被加工零件的形状及工艺改变极少量的专用部件就可以部分或全部进行改装，从而组成适应新的加工要求的设备。由于在组合机床上可以同时从几上方向采用多把刀具对一个或数个工件进行加工，所以可减少物料的搬运和占地面积，实现工序集中，改善劳动条件，提高生产效率和降低成本。将多台组合机床联在一起，就成为自动生产线。组合机床广泛应用于需大批量生产的零部件，如汽车等行业中的箱体等。另外在中小批量生产中也可应用成组技术将结构和工艺相似的 零件归并在一起，以便集中在组合机床上进行加工。 组合机床一般可完成的工艺范围有：铣平面、刮平面、车端面、车锥面、钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、倒角、切槽、以及加工螺纹、滚压、拉削、磨削、抛光工序。 组合机床一般采用多轴、多刀、多序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。 组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加工时， 工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件 (如飞轮、汽车后桥半轴等 )的外圆和端面加工。 组合机床的通用部件按功能分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件 5类。动力部件为机床提供主运动和进给运动，主要有动力箱（将电动机的旋转运动传递给主轴箱）、切削头（装在各个主轴上，用于各单一工序的加工）、动力滑台（用买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 于安装动力箱或切削 头，以实现进给运动）；支承部件用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等；输运部件用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件，主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等；控制部件用以控制机床的自动工作循环的部件，有液压站、电气柜和操纵台等；辅助部件包括润滑、冷却和排屑装置等。根据配置型式，组合机床可分为单工位和多工位两大类。其中单工位组合机床按被加工面的数量又有单面、双面、三面和四面 4种，通常只能对各个加工部位同时进行一次加 工；多工位组合机床则有回转工作台式、往复工作台式、中长立柱式和回转鼓轮式 4种，能对加工部位进行多次加工。通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。 合机床的技术发展趋势 最早的组合机床于 1911 年在美国制成，用于加工汽车零件。 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。 1973年，国际标准化组织（ 布了第一批组合机床通用部件标准。 1975年，中国第一机械工业部颁布了中国的第一批组合机床通用部件标准。 组合机床现代发展的方向主要有以下几个特点： a、 组合机床品种的发展重点 。 在组合机床这类专用机床中，回转式多工位组合机床和自动线占有很重要的地位。因为这两类机床可以把工件的许多加工工序分配到多个加工工位上，并同时能从多个方向对工件的几个面进行加工，此外，还可以通过转位夹具 (在回转工作台机床上 )或通过转位、翻转装置 (在自动线上 )实现工件的五面加工或全部加工，因而具有很高的自动化程度和生产效率，被汽车、摩托车和压缩机等工业部门买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 所采用。 b、 自动线节拍时间进一步缩短 。 目前，以大批量生产为特征的轿车和轻型载货车，其发 动机的年产量通常为 60 万台左右，实现这样大的批量生产，回转式多工位组合机床和自动线在三班运行的情况下，其节拍时间一般为 20 30 秒，当零件生产批量更大时，机床的节拍时间还要更短些。自动线的短节拍，主要是通过缩短基本时间和辅助时间来实现的。缩短基本时间的主要途径是采用新的刀具材料和新颖刀具，以通过提高切削速度和进给速度来缩短基本时间。缩短辅助时间主要是缩短包括工件输送、加工模块快速引进以及加工模块由快进转换为工进后至刀具切入工件所花的时间。为缩短这部分空行程时间，普遍采用提高工件 (工件直接输送 )或随行夹具的输 送速度和加工模块的快速移动速度。目前，随行夹具的输送速度可达 60m/更高些，加工模块快速移动速度达 40m/ c、 组合机床柔性化进展迅速 。 十多年来，作为组合机床重要用户的汽车工业，为迎合人们个性化需求，汽车变型品种日益增多，以多品种展开竞争已成为汽车市场竞争的特点之一，这使组合机床制造业面临着变型多品种生产的挑战。为适应多品种生产，传统以加工单一品种的刚性组合机床和自动线必须提高其柔性。组合机床的柔性化主要是通过采用数控技术来实现的。开发柔性组合机床和柔性自动线的重要前提是开发数控加工模块，而 有着较长发展历史的加工中心技术为开发数控加工模块提供了成熟的经验。由数控加工模块组成的柔性组合机床和柔性自动线，可通过应用和改变数控程序来实现自动换刀、自动更换多轴箱和改变加工行程、工作循环、切削参数以及加工位置等，以适应变型品种的加工。 组合机床自动线柔性化的迅速发展和节拍时间的日益缩短，充分显示了 柔性自动线在多品种、大批量生产买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 中成为重要的技术装备。但在这里必须指出，在组合机床和自动线实现柔性化发展的同时，加工中心高速化发展异常迅速。 加工中心与组合 机床的竞争日趋激烈。 d、 加工精度日益提高 。 特别自 80年代中期以来，汽车制造业为增强其汽车的竞争力，不断地加严其发动机 的 关键件的制造公差，并通过计算机辅助测量和分析方法，以及通过设备能力检验来提高其产品的质量。这无疑是对组合机床和自动线提出了更高的要求。组合机床制造厂为了满足用户对工件加工精度的高要求，除了进一步提高主轴部件、镗杆、夹具 (包括镗模 )的精度 ， 采用新的专用刀具，优化切削工艺过程，采用刀具尺寸测量控制系统和控制机床及工件的热变形等一系列措施外，目前，空心工具锥柄(过程统计质量控制 (应用已成为自动线提高和监控加工精度的新的重要技术手段。 e、 综合自动化程度日益提高 。 近十年来，为进一步提高工件的加工精度和减少工件在生产过程中的中间储存、搬运以及缩短生产流程时间，将工件加工流程中的一些非切削加工工序 (如工序间的清洗、测量、装配和试漏等 )集成到自动线或自动线组成的生产系统中，以实现工件加工、表面处理、测量和装配等工序的综合自动化。 f、 其它技术的应用动向 。 在工业发达国家的组合机床行业中，下列技术得到了较为广泛的应用。组合机床设计普及 合机床设计已普遍采用 作站，在设计室几乎很难见到传统的绘图板。 应用于绘图工作外，并在构件的刚度分析 (有限元方法 )、组合机床及自动线设计方案比较和选择，以及方案报价等方面均已得到广泛应用，从而显著地提高了设计质量和缩短了设计周期。加之国外许多公司在组合机床和自动线组成模块方面的系列化和通用化程度很高 (一般达 90%以上 )，使组合机床和自动线的交货期进一步缩短。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 2 组合机床的 总体设计 合机床 方案的制定 定工艺方案 零件加工工艺将决定组合机床的加工质量、生产率、总体布局和夹具结构等。所以，在制定工 艺方案时，必须计算分析被加工零件图，并深入现场了解零件的形状、大小、材料、硬度、刚度，加工部位的结构特点加工精度，表面粗糙度，以及定位，夹紧方法，工艺过程，所采用的刀具及切削用量，生产率要求，现场所采用的环境和条件等等。并收集国内外有关技术资料，制定出合理的工艺方案。 根据被加工 零件（ 接管法兰盘 ）的零件图（图 加工 8个孔的工艺过程： (1) 加工孔的要技术要求。 8个 直径均为 25 工件材料为 20锻钢 ， 求生产纲领为（考虑废品及备品率）年产量 5 万件， 2 班制生产 ，每班 6 小时 ，每年工作 300天 。 (2) 工艺分析 加工该孔时，孔的位置度公差为 根据组合机床 的工艺方法及能达到的精度，可采用如下的加工方案： 一次性加工通 孔， 孔径为 25 (3) 定位基准及夹紧点的选择 加工此 零件上 的孔 ，以 上 表 面 限制 三个自由度 和 右端面 限制 三 个自由度，位于 中间买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 的 孔通过 螺杆 起到了很好的 夹紧 作用 。 在 保证加工精度 的情况下 ，提高生产效率减轻工人劳动量，由于工件 是大批量生产，因此 在设计时就认为是人工夹紧 。 定组合机床的配置形式和结构方案 (1)被加工零件的加工精度 被加工 零件需要在组合机床上完成的加工工序及应保证的加工精度，是制造机床方案的要依据。 接管法兰盘 钻 孔的精度要求较 高，可采用 钻孔 组合机 床。 为了加工出表面粗糙度为 取提高机床原始制造精度和工件定位基准精度并减少夹压变形等措施就可以了。为此，机床通常采用尾置式齿轮动力装置，进给采用液压系统，被加工零件图如图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 图 接管法兰盘 (2) 被加工零件的特点 这要指零件的材料、硬度加工部位的结构形状，工件刚度定位基准面的特点，它们对机床工艺方案制度有着重要的影响。此 接管法兰盘 的材料是 20 锻钢