座体底面钻孔(4孔)组合机床设计毕业论文

1、卧式组合机床设计 学院名称： 江苏大学京江学院 专业班级： 学生姓名： 学生学号： 指导老师姓名： 2014 年 6 月前 言摘要 关键词： 组合机床 多轴箱 工艺流程 钻削AbstractKey word：Combination of machine tools multi-axle box process, drilling目录第一章 绪论 1 1.1 机床在国民经济的地位及其发展简史 1 1.2 组合机床的国内、外现状 21.2.1 国内组合机床现状 31.2.2 国外组合机床现状 4 1.3 机床设计的目的、内容、要求 51.3.1 设计的目的 51.3.2 设计内容 61.3.3 设

2、计要求 6 1.4 机床的设计步骤 61.4.1 调查研究 61.4.2 拟定方案 61.4.3 工作图设计 7第二章 零件分析8 2.1 组合机床方案的制定 8 2.1.1 制定工艺方案8 2.1.2 确定组合机床的配置形式和结构方案9 2.2 确定切削用量及选择刀具 92.2.1 零件的生产批量 92.2.2 机床的使用条件 9 2.3 零件工艺方案 10第三章 组合机床的总体设计11 3.1 被加工零件的工序图12 3.2 加工示意 13 3.2.1 加工示意图的画法及注意事项13 3.2.2 选择刀具，工具，导向装置并标注其相关位置及尺寸14 3.2.3 确定动力部件的工作循环及工作行

3、程15 3.2.4 其它注意问题16 3.3 机床联系尺寸总图173.3.1 动力部件的选择173.3.2 夹具轮廓尺寸的确定183.3.3 机床的装料高度18 3.3.4 中间底座的轮廓尺寸18 3.3.5 多轴箱轮廓尺寸18 3.3.6 绘制机床联系尺寸总图的注意事项19 3.4生产率计算卡20第四章 组合机床多轴箱设计22 4.1 通用多轴箱组合22 4.2 多轴箱设计步骤和内容22 4.2.1多轴箱设计原始依据 22 4.2.2主轴结构的选择及计算 22 4.2.3主轴分布类型及传动系统设计 23 4.2.4 绘制多轴箱设计原始依据图24 4.3传动系统的设计计算24第五章 夹具设计

4、25 5.1 机床夹具的概述25 5.1.1机床夹具的组成25 5.1.2机床夹具的类26 5.2夹紧方案和夹紧元件的设计26 5.3夹具体的设计26结 论 28致 谢 29参考文献 30第一章 绪论1.3 机床设计的目的、内容、要求1.3.1设计的目的机床设计毕业设计，其目的在于通过机床主运动机械变速传动系统的结构设计，使我们在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案的分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养基本的设计方法，并培养了自己具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。1.3.2 设计内容(1)

5、运动设计 根据给定的被加工零件，确定机床的切削用量，通过分析比较拟定传动方案和传动系统图，确定传动副的传动比及齿轮的齿数，并计算主轴的实际转速与标准的相对误差。(2)动力设计 根据给定的工件，初算传动轴的直径、齿轮的模数；确定动力箱；计算多轴箱尺寸及设计传动路线。完成装配草图后，要验算传动轴的直径，齿轮模数否在允许范围内。还要验算主轴主件的静刚度。(3)结构设计 进行主运动传动轴系、变速机构、主轴主件、箱体、润滑与密封等的布置和机构设计。即绘制装配图和零件工作图。(4)编写设计说明书1.3.3 设计要求评价机床性能的优劣，主要是根据技术经济指标来判定的。技术先进合理，亦即“质优价廉”才会受到用

6、户的欢迎，在国内和国际市场上才有竞争力。机床设计的技术经济指标可以从满足性能要求、经济效益和人机关系等方面进行分析。1.4 机床的设计步骤 1.4.3 工作图设计在选定工艺方案并确定机床配置形式、结构方案基础上，进行方案图纸的设计。这些图子包括：被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡，统称“三图一卡”设计。并初定出主轴箱轮廓尺寸，才能确定机床各部件间的相互关系。第二章 组合机床的总体设计2.1 组合机床方案的制定2.1.1制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

7、、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。根据被加工被零件（气缸体）的零件图，加工左端面6个M12的螺纹底孔的工艺过程。(1) 加工孔的主要技术要求。加工左端面6个M12螺纹底孔。工件材料为HT150，HB150200。要求生产纲领为（考虑废品及备品率）年产量10万件。(2) 工艺分析根据组合机床用的工艺方法及能达到的经济精度，可采用如下的加工方案，一次性加工孔，孔径为10.5。(3) 定位基准及夹紧点的选择加工此气缸体的孔，以底

8、面的两个定位孔（一面两销）限制六个自由度。在保证加工精度的情况下，提高生产效率减轻工人劳动量，而工件也是大批量生产，由于夹具在本设计考虑气缸夹紧。2.2 确定切削用量及选择刀具2.2.1 确定工序间余量为使加工过程顺利进行并稳定的保证加工精度，必须合理地确定工序余量。生产中常用查表给出的组合机床对孔加工的工序余量，以消除转、定位误差的影响。10.5mm的孔在钻孔时，直径上工序间余量均为0.2mm。2.2.2 选择切削用量确定了在组合机床上完成的工艺内容了，就可以着手选择切削用量了。因为所设计的组合机床为多轴同步加工在大多数情况下，所选切削用量，根据经验比一般通用机床单刀加工低30%左右多轴主轴

9、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，要求所有刀具的每分钟进给量相同，且等于动力滑台的每分钟进给量（）应是适合有刀具的平均值。因此，同一主轴箱上的刀具主轴可设计成同转速和同的每转 进给量（）与其适应。以满足直径的加需要，即： 式中： 各主轴转速（） 各主轴进给量（） 动力滑台每分钟进给量（）由于气缸体顶面孔的加工精度、工件材料、工作条件、技术要求都是相同的。按照经济地选择满足加工要求的原则，采用查表6-11（用高速钢钻头加工铸件的切削用量）得：M12螺纹底孔的钻头直径D=10.5,铸铁HB150200，取HB=160进给量f=0.16、切削速度v=20。2.3 组合机床切削

10、用量选择及计算 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表6-20，可知计算公式如下： 式中：F切削轴向力（）； D钻头直径（）； P切削功率（）； T刀具耐用度（）； v切削速度（）； HB零件的布氏硬度值，通常给出一个范围。 f每转进给量（）； M切削转矩（）；由公式得 由公式得 由公式得 由公式得 电机功率 （） 初定主轴转速 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（） f主轴进给量（） 滑台每分钟进给量（） 主轴直径的确定 由组合机床设计表3-4轴能承受的扭矩计算： 式中：d轴的直径（）； M轴所传递的转矩（）； B系数。B与扭矩角有关，当

11、为刚性主轴时， 取第三章 组合机床的总体设计组合机床总体设计，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

12、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： .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

13、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。 .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。 .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。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

14、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

15、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3050mm）。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=10.5mm选取麻花钻类型为锥柄麻花钻，参数如下：L=150 l=108 顶角 后角螺旋角 （2）接杆选择 由组合机床设计简明手册表3-6主轴外伸尺寸， 查

16、组合机床设计简明手册表8-1可得，接杆参数 （3）导向选择 由机械制造技术基础课程设计指南表5-181，选取可换钻套，可换钻套尺寸：导向长度28；由表5-183，选取钻套用A型衬套；由表5-184得，钻套螺钉选取；由组合机床设计简明手册表8-5可得，导向至工作端面钻铸件时。图3-3可换钻套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（1）

17、 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510之间选择。（2） 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。（3） 工作进给长度应等于工件加工部位长度L与刀具切入长度和切出长度之和。切入长应应根据工件端面误差情况在510之间选择，误差大时取大值，因此取=10mm；因为加工是盲孔，所以切出长度=0，=10+30+0=40。图3-5工作循环图3.2.4 其它注意问题（1） 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

18、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。（2） 加工示意图应按加工终了状态绘制。（3） 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

19、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：（1） 切削功率（2） 进给力（3） 进给速度（4） 行程（5） 多轴箱轮廓尺寸（6） 动力滑台的精度和导轨材料具体动力部件的选择：（1） 选择动力箱由 查组合机床设计简明手册表5-38选择动力箱为1TD32I，电动机型号为Y100-4,功率为2.2KW，电动机转速为1430，动力箱输出转速为715。 （2）选择动力滑台 由组合机床设计简明手册表5-1液压滑台与附属部件，支撑部件配套表 可知1HY32型液压动力滑台总行程630，其台面宽度400，长度800，工进速度为20650，快进速度10，最大进给力12500。3.3.2 夹具

20、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。具体要考虑布置工件的定位、限位、加紧机构、刀具导向装置以及夹具底座排屑和安装等方面的空间和面积需要。加工示意图中已经确定了一个或多个加工方向的工件与导向间距以及导向套的尺寸。这里主要合理确定设置导向的钻模架体尺寸，它在加工方向的尺寸一般不小于导向长度，在这取360，至于宽度尺寸可根据导向分布及工件限位元件安置需要确定，取400。对于夹具体的高度尺寸，一方面要保证其具有足够的刚度，同时要考虑机床的装料高度、中间底座的刚度、排屑的方便和便于设置定位、加紧机构，在这取31

21、6。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，滑台高度为280，侧底座高度为560，取装料高度为。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700，宽520，高600。3.3.5多轴箱轮廓尺寸标准通用钻多轴箱的厚度是一定的，卧式为325，立式为340。因此，确定多轴箱尺寸，主要是确定多轴箱的宽度和高度以及最低主

22、轴高度。可按公式确定： 式中 -工件在宽度方向相距最远的两孔距离，单位为 -最边缘主轴中心至箱体外壁距离，单位为 -工件在高度方向相距最远的两空距离，单位为 -最低主轴高度，单位为为保证多轴箱内有足够安排齿轮的空间，推荐。多轴箱最低主轴高度必须考虑工件最低孔位置、机床装料高度、滑台总高、侧底座高度等尺寸之间的关系。在本设计多轴箱中，。对于卧式组合机床，要保证润滑油不致从主轴衬套处泄露到箱外，推荐。计算如下： 若取，则可求多轴箱的轮廓尺寸： 由此按通用箱体系列尺寸标准，选定多轴箱轮廓尺寸为。3.3.6绘制机床联系尺寸总图的注意事项机床联系尺寸总图应按机床加工终了状态绘制。图中应该画出机床各部件在

23、长、宽、高方向相对位置联系尺寸及动力部件退至起始位置尺寸（动力部件起始位置画虚线）；画出动力部件的总行程和工件循环图；应该著名通用部件的型号、规格和电动机型号、功率及转速。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。计算如下： 切削时间： = L/+= 式中：T机加工时间（min） L工进行程长度（mm） 刀具进给量（mm/min） 死挡铁停留时间。一般为在动力部件进给停止状态

24、下，刀具旋转510 r所需要时间。这里取5r 辅助时间：T = +t+t 式中：L3、L4 分别为动力部件快进、快退长度（） vfk 快速移动速度（m/min）。用机械动力部件时取56；用液压动力部件取310。 t 工作台移动时间（min）,一般为0.050.13,取0.1 t 装卸工件时间（）一般为0.51.5,取1.5 机床生产率：Q1 = 60/T = 60/（T+T） = 60/（0.42+1.76） = 27.5 件/h 机床负荷率按下式计算 = Q1/Q100% = Q1tk/A100% = 27.52350/100000100% = 64.6% 式中：Q机床的理想生产率（件/h）

25、 A年生产纲领（件） tk年工作时间，单班制工作时间tk =2350h机床生产率计算卡如表1下：机床生产率计算卡被 加 工 零 件图 号Z-11362A毛坯种类铸件名 称箱体毛坯重量材 料HT150硬度150-200HBS工 序 名 称钻左侧面螺纹底孔10.5工序号序 号工步名称被加工零件 数（个）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）每转进给量（mm/r)每分钟进给量（mm/min）工时（分）机动时间辅助时间共计1装卸工件11.51.52动力部件快进20500.0080.0083动力部件工进10.530（盲孔）40206060.16500.5

26、40.544死挡铁停留0.010.015动力部件快退60500.0140.014备 注装卸工件时间取决于操作者熟练程度，本机床装卸工件时间取为1.5min单件总工时0.541.5322.17机床实际生产率Q127.5（件/小时）机床理想生产率Q42（件/小时）负荷率负 0.646表1：机床生产率计算卡第四章 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1） 多轴箱轮廓尺寸。工件轮廓尺寸及所加工孔位置。2） 多轴箱也工件相对位置尺寸。3） 被加工零件。4） 动力部件动力箱型

27、号为1TD32I，电动机型号为Y100-4,功率为2.2，电动机转速为1430，动力箱输出转速为715。4.2.2 主轴结构的选择及计算（1） 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。滚锥轴承主轴：前后支撑位圆锥滚子轴承。这种轴承可承受较大的径向和轴向力，且结构简单、装配调整方便，广泛用于扩、镗、铰孔和攻螺纹等加工。（2） 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25，初选齿轮模数，故，多轴箱输入齿轮模数取。4.2.3 主轴分布类型及传动系统设计（1） 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：1） 同心圆分布2） 直线分布3） 圆周和直线混合分布4） 任意分布本设计中采用同心圆分布。（2）传动系统设计1） 将主轴同心分布，用一根传动轴带动多根主轴。2） 确定驱动轴转速，转向及位置。3） 用最少的齿轮和中间传动轴把主轴和驱动轴连接起来。4） 设计手柄轴手动调节装配。5） 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