鉆孔組合機床設(shè)計機電系畢業(yè)論文

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1、 編號: 畢業(yè)論文(設(shè)計) 題 目 鉆孔組合機床設(shè)計 指導(dǎo)教師 學(xué)生姓名 學(xué) 號 專 業(yè) 機械

2、設(shè)計制造及其自動化 教學(xué)單位 機電工程系 （蓋章） 二O一二年五月三日 畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告書 2011年12月20日 院（系） 機電工程系 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 姓 名 學(xué) 號 論文（設(shè)計）題目 鉆孔組合機床設(shè)計 一、選題目的和意義 機床設(shè)計畢業(yè)設(shè)計，其目的在于通過機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)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(shù)文件和查閱資料等方面

3、的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(shè)計思想，掌握基本的設(shè)計方法，培養(yǎng)基本的設(shè)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(shè)計和計算能力。 組合機床是一種典型的加工類機械，它和其它機床一樣是用于加工其它各類零件的母機。組合機床能夠適應(yīng)集體化，大規(guī)模生產(chǎn)。 二、本選題在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 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(guān)鍵設(shè)備之一。 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，由于長期的封鎖統(tǒng)治和19世紀(jì)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，

4、既沒有獨立的機械制造業(yè)，更談不上機床制造業(yè)。 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(fù)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(shè)，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)量的機床出口。 三、課題設(shè)計方案 [主要說明：研究（設(shè)計）的基本內(nèi)容、觀點及擬采取的研究途徑和方法。]

5、 研究（設(shè)計）的基本內(nèi)容： 1、組合機床的發(fā)展現(xiàn)狀及其未來走向； 2、組合機床的總體設(shè)計； 3、夾具設(shè)計； 研究（設(shè)計）的基本途徑： （1）通過在學(xué)校圖書館搜集資料與查閱相關(guān)的參考文獻(xiàn)，進(jìn)行多方面了解，構(gòu)建組合機床的整體結(jié)構(gòu)； （2）針對此組合機床的特點與功能進(jìn)行學(xué)習(xí)研究，將組合機床與所學(xué)知識聯(lián)系起來，從而完成設(shè)計。 四、計劃進(jìn)度安排 [主要說明：起止時間及分階段的進(jìn)度要求。] 起止時間：2011年11月～2012年5月 進(jìn)度安排： 2011.12.15～2012.1.15 收集、查

6、閱、分析、整理資料和參考文獻(xiàn)，理清思路，完成開題報考； 2012.1.16～2012.3.11 整理所收集的資料，初步完成論文初稿； 2012.3.12～2012.4.12 將論文初稿交由指導(dǎo)教師審閱，同時完成畢業(yè)論文（設(shè)計）中期檢查表； 2012.4.13～2012.5.1 根據(jù)指導(dǎo)教師提出的修改意見，對論文做進(jìn)一步的充實、修改和完善； 2012.5.2～2012.5.3 根據(jù)導(dǎo)師提出的定稿意見做最后的完善，檢查論文的格式和文字等細(xì)節(jié)，按照論文統(tǒng)一的格式排版，并將最終定稿的論文打印、裝訂，準(zhǔn)備答辯。 五、主要參考文獻(xiàn) [1] 徐旭東,周菊琪.現(xiàn)代組合機床技術(shù)及其發(fā)展[M]:

7、中國機械工程.1995. [2] 姜永武.西南交通大學(xué)出版社.2004. [3] 王誠誼.組合機床計算機輔助設(shè)計[J].交通與計算機.1989. [4] 邱宣懷.機械設(shè)計[M]:北京:高等教育出版社,2003. [5] 華東紡織工學(xué)院,哈爾濱工業(yè)大學(xué),天津大學(xué)主編.機床設(shè)計圖冊[S].上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1984. 指導(dǎo)教師意見及建議： 簽名： 年 月 日 教學(xué)單位領(lǐng)導(dǎo)小組審批意見：

8、 組長簽名： 年 月 日 畢業(yè)論文（設(shè)計）中期檢查表 院(系)：機電工程系 專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 2012年 3月 15日 畢業(yè)設(shè)計題目：鉆孔組合機床設(shè)計 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 職 稱 計劃完成時間：2012年5月13日 畢業(yè)論文（設(shè)計）的進(jìn)度計劃： 2011.12.15～2012.1.15 收集、查閱、分析、整理資料和參

9、考文獻(xiàn)，理清思路，完成開題報考； 2012.1.16～2012.3.11 整理所收集的資料，初步完成論文初稿； 2012.3.12～2012.4.12 將論文初稿交由指導(dǎo)教師審閱，同時完成畢業(yè)設(shè)計中期檢查表； 2012.4.13～2012.5.1 根據(jù)指導(dǎo)教師提出的修改意見，對論文做進(jìn)一步的充實、修改和完善； 2012.5.2～2012.5.3 根據(jù)導(dǎo)師提出的定稿意見做最后的完善，檢查論文的格式和文字等細(xì)節(jié)，按照論文統(tǒng)一的格式排版，并將最終定稿的論文打印、裝訂，準(zhǔn)備答辯。 完成情況： 到目前為止正文內(nèi)容的詳細(xì)資料已基本整理完畢，現(xiàn)正進(jìn)一步的收集更多相關(guān)資料，并加以分析與整理，

10、按照設(shè)計要求理清設(shè)計思路，依據(jù)評閱后的開題報告書上老師給出的指導(dǎo)意見，在老師的指導(dǎo)下完成論文的初稿。 指導(dǎo)教師評議（指出優(yōu)點和不足，如有其它建議，可另附頁） 簽 名： 年 月 日 備 注： 目錄 摘要及關(guān)鍵詞 1 1 引言 1 1.1 機床設(shè)計的目的、內(nèi)容、要求 1 2 組合機床的總體設(shè)計 2 2.1 組合機床工藝方案的制定 2 2.2 確定切削用量及選擇刀具 3 2.3 組合機床的總體方案設(shè)計 3 2.4 鉆

11、孔組合機床總設(shè)計“二圖一卡”的編制 4 2.5 多軸箱的設(shè)計 11 3 夾具設(shè)計 15 3.1 機床夾具的概述 15 3.2工件結(jié)構(gòu)特點分析 16 3.3 工件定位方案和定位元件的設(shè)計 16 3.4 夾緊方案 16 3.5 組合機床的夾具設(shè)計特點 16 3.6 夾具體的設(shè)計 17 3.7 誤差的分析與計算 17 3.8 夾具精度分析計算 17 3.9 夾具視圖 18 4 結(jié) 論 18 參 考 文 獻(xiàn) 20 謝 辭 21 鉆孔組合機床設(shè)計 摘 要：鉆孔組合機床是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種高效專用機床

12、。它能從多面，多工位，多軸對一個或幾個工件同時進(jìn)行加工，和一般的機床相比，具有設(shè)計周期短，成本低，自動化程度高，加工質(zhì)量穩(wěn)定，減輕工人勞動程度等優(yōu)點。設(shè)計內(nèi)容包括：確定機床的切削用量，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(biāo)準(zhǔn)的相對誤差，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(shè)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靜剛度。并繪制裝配圖和零件工作圖。 關(guān)鍵詞：鉆孔組合機床；主軸；齒輪 1 引言 機械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計，保證產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約能源，降低消耗的重要手段，是

13、企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，計劃調(diào)度，加工操作，安全生產(chǎn)，技術(shù)檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)中品種，上質(zhì)量，上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟效益的技術(shù)保證。 在實際生產(chǎn)中，由于零件的生產(chǎn)的生產(chǎn)類型，材料，結(jié)構(gòu)，形狀，尺寸，和技術(shù)要求等不不同，針對某一零件，往往不是單獨在一種機床上，用某一種加工方法就能完成的，而是要經(jīng)過一定的工藝過程才能完成其加工，因此，不僅要根據(jù)零件的具體要求，結(jié)合現(xiàn)場的具體條件，對零件的各組合表面而選擇合適的加工方法，還要合理地安排加工順序，逐步地把零件加工出來[1]。 1.1 機床設(shè)計的目的、內(nèi)容、要求 1.1.1設(shè)計的目的 機床設(shè)計畢業(yè)設(shè)計，其目的在于通過機床主運

14、動機械變速傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)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(shù)文件和查閱資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(shè)計思想，掌握基本的設(shè)計方法，培養(yǎng)基本的設(shè)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(shè)計和計算能力。 1.1.2設(shè)計內(nèi)容 (1)運動設(shè)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，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(biāo)準(zhǔn)的相對誤差。 (2)動力設(shè)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(shè)計傳動路線。完成裝配草圖后，要驗算傳動軸

15、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靜剛度。 (3)結(jié)構(gòu)設(shè)計 進(jìn)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(shè)計。 1.1.3 設(shè)計要求 評價機床性能的優(yōu)劣，主要是根據(jù)技術(shù)—經(jīng)濟指標(biāo)來判定的。技術(shù)先進(jìn)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[2]。機床設(shè)計的技術(shù)—經(jīng)濟指標(biāo)可以從滿足性能要求、經(jīng)濟效益和人機關(guān)系等方面進(jìn)行分析。 1.2 機床的設(shè)計步驟 1.2.1調(diào)查研究 調(diào)查研究的主要內(nèi)容有：認(rèn)真閱讀被加工零件圖樣，研究其尺寸、形狀、材料、硬度、重量、加工部位的結(jié)構(gòu)及加工精度和

16、表面粗糙度要求等內(nèi)容。通過對產(chǎn)品裝配圖和有關(guān)工藝資料的分析，認(rèn)識被加工零件在產(chǎn)品中的地位和作用。 1.2.2總體方案設(shè)計 總體方案的設(shè)計主要包括制定工藝方案（確定零件在組合機床上完成的工藝內(nèi)容及加工方法，選擇定位基準(zhǔn)和夾緊部位，決定工步和刀具種類及其結(jié)構(gòu)形式，選擇切削用量等）、確定機床配置形式、制定影響機床總體布局和技術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)方案?？傮w方案設(shè)計的具體工作是編制“二圖一卡”，即繪制加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖、生產(chǎn)率計算卡。 1.2.3 工作圖設(shè)計 首先，在選定工藝方案并確定機床配置形式、結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案圖紙的設(shè)計。這些圖紙包括：加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計

17、算卡，統(tǒng)稱“二圖一卡”設(shè)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(guān)系[3]。 2 組合機床的總體設(shè)計 2.1 組合機床工藝方案的制定 組合機床用于鉆削變速箱上端面的8個孔，并且要達(dá)到其加工精度。為了滿足其加工精度的要求，我們首先要對加工的零件做工藝方案的分析，制定組合機床工藝方案是設(shè)計組合機床最重要的步驟之一。工藝方案制定的正確與否，將決定機床能否達(dá)到“重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、效率高、質(zhì)量好”的要求。 (1)加工工序和加工精度 被加工零件需要在組合機床上完成的工序及加工精度，是制定機床工藝方案的主要依據(jù)。 本組合機床為鉆孔：8個孔 孔的精度：Φ10H6（ ）

18、(2)被加工零件特點 工件硬度：HB 170～220 材料：HT 150 鑄件 (3)工件生產(chǎn)方式 被加工零件的生產(chǎn)批量的大小，對機床工藝方案制定也有影響。變速箱的粗加工、半精加工、精加工分別在不同的機床上進(jìn)行。這樣，機床雖然多一些，但由于生產(chǎn)批量很大，從提高生產(chǎn)率、穩(wěn)定保證加工精度的角度來講仍然是合理的。 (4)工藝基面的分析 采用“一面二孔”定位方法；夾緊面為頂面非加工側(cè)的邊緣部分。 2.2確定切削用量及選擇刀具 組合機床的正常工作與合理地選用切削用量，即確定合理的切削速度、工作進(jìn)給量和切削深度，有很大關(guān)系。切削用量選擇適當(dāng)，能使組合機床以最少的停車損失，最高的生產(chǎn)效率，

19、最長的刀具壽命和最好的加工質(zhì)量，也就是多快多省地進(jìn)行生產(chǎn)。 組合機床鉆孔時的切削用量的選擇與加工精度及刀具的材料有很大關(guān)系。在確定切削用量時應(yīng)注意的問題如下： (1)盡量做到合理利用所有刀具，充分發(fā)揮其性能； (2)復(fù)合刀具切削用量選擇，應(yīng)考慮刀具的使用壽命； (3)選擇切削用量時，應(yīng)注意零件生產(chǎn)批量的影響； (4)切削用量選擇應(yīng)有利于多軸箱設(shè)計； (5)選擇切削用量時，還必須考慮所選動力滑臺的性能。 2.3組合機床的總體方案設(shè)計 2.3.1確定工序間余量 為使加工過程順利進(jìn)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量，由于在

20、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(yīng)適當(dāng)加大余量，以消除轉(zhuǎn)、定位誤差的影響。 2.3.2組合機床配置型式的選擇 我們在選擇機床配置方案時，反對貪大求全，應(yīng)正確處理先進(jìn)性和可靠性的關(guān)系，選擇符合多快好省的機床方案。 現(xiàn)有立式和臥式兩種方案，比較如下： 主要比較指標(biāo)： (1)加工精度：立式加工精度較臥式高； (2)排除鐵屑的方便性：臥式較好； (3)夾具形式的影響：考慮到加工工藝要求，應(yīng)選用立式； (4)占地面積：立式較好。 其余指標(biāo)，如：機床生產(chǎn)率，機床使用方便性和自動化程度，機床結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度和通用化程度等，兩種方案之間相差不大。 綜合考慮，應(yīng)選用立

21、式單工位組合機床。 2.3.3選擇刀具結(jié)構(gòu) 離合器壓盤的布氏硬度在HB170～241，孔徑D為6.5mm，刀具的材料選擇高速鋼鉆頭（W18Cr4V），為了使工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、刃磨簡單，選擇標(biāo)準(zhǔn)Φ6.5的麻花鉆。孔加工刀具的長度應(yīng)保證加工終了時刀具螺旋槽尾端與導(dǎo)向套之間有30～50mm的距離，以便排出切屑和刀具磨損后有一定的向前的調(diào)整量[6]。 2.4鉆孔組合機床總設(shè)計“二圖一卡”的編制 前面對四軸頭多工位同步鉆床工藝方案及配置型式、結(jié)構(gòu)方案確定的有關(guān)問題，它是鉆床總體設(shè)計的重要內(nèi)容。下面就以鉆床加工箱蓋總體設(shè)計的另一個問題，既總體設(shè)計方案的圖紙表達(dá)形式——“二圖一卡”設(shè)計，其內(nèi)容包括

22、：加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖、編制生產(chǎn)率卡。 2.4.1加工示意圖 圖1 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(guān)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(shè)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1為箱蓋上4孔立式鉆床。加工示意圖在圖上應(yīng)標(biāo)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

23、伸長度；刀具類型，數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸、接桿、導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)尺寸；刀具與導(dǎo)向置的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接方式，刀具應(yīng)按加工終了位置繪制[7]。 （2）繪制加工示意圖之前的有關(guān)計算 導(dǎo)向套的參數(shù) 根據(jù)刀具的直徑選擇固定導(dǎo)向裝置，如圖2所示： 圖2 固定導(dǎo)向裝置 固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺寸如下表： 表1 固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺 D D D1 D2 L l1 m R d1 d2 l0 6.5 12 22 30 28 38 13 18 M8 16 16 固定裝置的配合如下表： 表2 固定裝置的配合 導(dǎo)向 類別 工藝

24、 方法 D D D1 刀具導(dǎo)向 部分外徑 固定 導(dǎo)向 鉆孔 G7（或F8） g6 固定導(dǎo)向裝置的布置如圖3所示 導(dǎo)向裝置的布置如表3所示： 表3 導(dǎo)向裝置的參數(shù)(mm) 尺寸 項目 l1 l2 l3 與直徑d的關(guān)系 (2～3)d 加工鑄鐵 d d/3+(3～8) 計算值 3d=30 25．4 25.4/3+8=16.5 圖3 固定導(dǎo)向裝置的布置 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=81.0GPa,所以B取2.316， 根據(jù)剛性條件計算主軸的直徑為： dB=2.31

25、6=17.52mm 式中：d——軸直徑（mm） T——軸所承受的轉(zhuǎn)矩（Nmm） B——系數(shù) 本設(shè)計中所有主軸直徑皆取d=20mm,主軸外伸長度為：L=115mm，D/為32/20，內(nèi)孔長度為：L1 =77mm。 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(dá)加工終了位置，就需要在主軸與刀具之間設(shè)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4所示； 圖4 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4所示： 表4 可調(diào)接桿的尺寸

26、 d(h6) D1(h6) d2 d3 L l1 l2 l3 螺母 厚度 20 Tr206 莫氏1號 12.061 17 188 46 40 100 12 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(biāo)注如圖5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。 圖5 工作進(jìn)給長度 2.4.2機床聯(lián)系尺寸圖 圖6 機床聯(lián)

27、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(biāo)準(zhǔn)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(guān)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(jìn)一步開展主軸箱、夾具等專用部件、零件的設(shè)計提供依據(jù)。 如圖6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

28、擇型號、規(guī)格合適的動力滑臺、動力箱。通常，根據(jù)滑臺的驅(qū)動方式、所需進(jìn)給力、進(jìn)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。 =∑=41071.79=4287.16N 式中：——各主軸加工時所產(chǎn)生的軸向力。 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(shè)計之前，可算 ＝／η ＝40.123／0.8 ＝0.615KW 式中：η——多軸箱傳動效率，加工黑色金屬時η＝0.8～0.9；有色金屬時η＝0.7～0.8，本系統(tǒng)加工HT21-40 JB307-62，取η＝0.8． 動力箱的電動機功率應(yīng)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

29、電動機型號為Y100L—6B5的1TD25IA型動力箱，動力箱輸出軸至箱底面高度為125mm。主要技術(shù)參數(shù)如下表： 表5 主要技術(shù)參數(shù) 主電機傳動型號 轉(zhuǎn)速范圍（r/min） 主電機功率（） 配套主軸部件型號 電機轉(zhuǎn)速 輸出轉(zhuǎn)速 Y100L-6B5 1430 706 1.5 1TA32、1TA32M、1TZ32~1TG32 Y軸液壓滑臺的選用 工件質(zhì)量計算 V=42024010＋(2160＋2340)1030 =1.30810-3m3 m = ρv=7.01031.30810-3

30、 =9.156kg 磨擦系數(shù)：f=0.07～0.12取f=0.1 F=fN=0.1mg=0.19.15610=9.156N （3）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(shè)計組合機床時，裝料高度可視具體情況在H＝580～1060mm之間選取，本系統(tǒng)取裝料高度為976mm。 （4）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1CC32。 （5）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(biāo)準(zhǔn)尺寸中選取。計算時，多軸箱的寬度B和高度H可確定為

31、：B=500 H=500 根據(jù)上述計算值，按主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，最后確定主軸箱輪廓尺寸BH=500X500mm[9]。 2.4.3 生產(chǎn)率計算卡 生產(chǎn)率計算卡是反映所設(shè)計機床的工作循環(huán)過程、動作時間、切削用量、生產(chǎn)率、負(fù)荷率等技術(shù)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(fù)荷率的要求。計算如下： 切削時間： T切= L/vf+t停 = 226/47.8＋215/478 =1.151 min 式中：T切——機加工時間（min） L——工進(jìn)行程長度（mm）

32、 vf—— 刀具進(jìn)給量（mm/min） t?！罁蹊F停留時間。一般為在動力部件進(jìn)給停止?fàn)顟B(tài)下，刀具旋轉(zhuǎn)5～15 r所需要時間。這里取15r 輔助時間 T輔 = +t移+t裝 = （150＋176）2/12000+0.1+1.5 = 1.654min 式中：L3、L4 ——分別為動力部件快進(jìn)、快退長度（mm） vfk ——快速移動速度（mm/min） t移 ——工作臺移動時間（min）,一般為0.05～0.13min,取0.

33、1 min t裝 ——裝卸工件時間（min）一般為0.5～1.5min,取1.5min 機床生產(chǎn)率 Q1 = 60/T單 = 60/（T切+T輔） =60/（1.151+1.654） =21.39 件/h 機床負(fù)荷率按下式計算： η= Q1/Q100% = Q1tk/A100% =21.391950/60000100%

34、 =70% 式中：Q——機床的理想生產(chǎn)率（件/h） A——年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件） tk——年工作時間，單班制工作時間tk =1950h 表6 生產(chǎn)率計算卡 被加工 零件 圖號 1601A-093 毛坯種類 鑄件 名稱 離合器壓盤 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

35、 切速/（mmin-1） 進(jìn)給量/（mmr-1） 進(jìn)給量/（mmmin-1） 工進(jìn)時間 輔助時間 1 按裝工件 0.5 2 工件定位夾緊 0.25 3 Z軸快下 150 12000 0.013 4 Z軸工進(jìn) 26 32 0.1 47.8 0.544 5 Z軸暫停 0.03 6 Z軸快上 176 12000 0.015 7 Y軸前進(jìn) 100 10000 0. 01 8 Y軸暫停 0.09 9 Z軸

36、快下 150 12000 0.013 10 Z軸工進(jìn) 26 47.8 0.544 11 Z軸暫停 0.03 12 快退 176 12000 0.015 13 工件松開 0.25 14 卸下工件 0.5 備注 1、主軸轉(zhuǎn)速706r/min 2、一次安裝加工完一個工件 累計 1.088 1.716 單件總工時 2.804 機床生產(chǎn)率 21.39 件/h 理論生產(chǎn)率 30.77件/h 負(fù)荷率 70% 2.5 多軸箱的設(shè)計 2.

37、5.1繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖是根據(jù)“二圖一卡”繪制的如圖7所示: 圖7 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(biāo)，工件加工孔對稱，選擇箱體中垂線為縱坐標(biāo)，在建立的坐標(biāo)系中標(biāo)注輪廓尺寸及動力箱驅(qū)動軸的相對位置尺寸[10]。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6所示： 表6 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 D/d L N （r/min） V (m/min) f (mm/r) Vf (mm/min) 1、2、3、4 20/12 115

38、鉆Φ6.5 478 15 0.1 47.8 2.5.2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=(30～32)=32=1.76 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（r/min） 多軸箱輸入齒輪模數(shù)取m1=3，其余齒輪模數(shù)取m2=2。 2.5.3多軸箱的傳動設(shè)計 （1）根據(jù)原始依據(jù)圖（圖8），畫出驅(qū)動軸、主

39、軸坐標(biāo)位置。如下表： 表7 驅(qū)動軸、主軸坐標(biāo)值 坐標(biāo) 銷O1 驅(qū)動軸O 主軸1 主軸2 主軸3 主軸4 X －175 0 －95 95 95 －95 Y 0 94.5 180 180 80 80 （2）確定傳動軸位置及齒輪齒數(shù) 圖8 齒輪的最小壁厚 為保證齒輪齒根強度，應(yīng)使齒根到孔壁或鍵槽的厚度a2m,驅(qū)動軸的直徑為d=30mm,查表知，如圖8所示齒輪t=33.3mm,當(dāng)m1=3時。驅(qū)動軸上最小齒輪齒數(shù)為： 2（t/m1+2+1.25）－d0/m1 =2(33.3/3+2+1.2

40、5)－30/3 =18.9 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(dāng)m2=2，d=20時，齒輪t=23.3mm。主軸上最小齒輪齒數(shù)為： 2（t/m2+2+1.25）－d0/m2 =2（23.3/2+2+1.25）－20/2 =19.8 所以主軸齒數(shù)要大于等于20。 傳動軸11為主軸1，2，3 ，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: m≥ 多軸箱輸入出輪模數(shù)取m1=3，其余齒輪模數(shù)取m2

41、=2。主軸1，2，3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(shè)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1.21.2;二級為1.41.0。驅(qū)動軸的直徑為30mm，查表得知：t=33.3mm,當(dāng)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

42、輪的選用按照下表選用 表8 齒輪參數(shù) 齒輪種類 寬度（mm） 齒 數(shù) 模數(shù)（mm） 孔徑（mm） 驅(qū)動軸齒輪 24 32 16～50連續(xù) 16～70 2、2.5、3 2、2.5、3、4 15、20、30、35、40 25、30、35、40、50 傳動軸齒輪 44（B型） 45 2 25、30、40、50 輸出軸齒輪 32 37 3 18、22、28、32、36 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： 圖9 鉆孔組合機床裝備草圖 3 夾具設(shè)計 機床夾具設(shè)計

43、在組合機床設(shè)計中占有重要的地位。它的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度。 3.1 機床夾具的概述 3.1.1機床夾具的組成 (1)定位元件和定位裝置 用于確定工件正確位置的元件或裝置，如V形塊，定位銷，凡是夾具都有定位元件，它是實現(xiàn)夾具基本功能的元件。 (2)夾緊元件和夾緊裝置 用于固定工件以獲得的正確位置的元件或裝置。工件在夾具定位之后引進(jìn)加工之前必須將工件夾緊，使其在加工時在切削力的作用下不離開已獲得的定位，有時同一個元件既能定位，也具有夾緊的雙重功效[10]。 (3)導(dǎo)向元件 確定刀具的位置并引導(dǎo)刀具的元件，它也可以供鉆鏜類夾具在機床上安裝時做基準(zhǔn)找正用。 (4)夾具

44、體 夾具體也稱為夾具本體，用于將各種元件，裝置連于一體，并通過它將整個夾具安裝在機床上，一般采用鑄鐵制造，它是保證夾具的剛度和改善夾具動力學(xué)特性的重要部分。 3.1.2機床夾具的類型 機床夾具的種類很多，形狀千差萬別，為了設(shè)計和制造方便，一般按某一屬性進(jìn)行分類，如按所使用的機床分：車床夾具，銑床夾具，鏜床夾具，磨床夾具和鉆床夾具。 3.2工件結(jié)構(gòu)特點分析 在對離合器壓盤結(jié)構(gòu)分析及所要求加工的4個M8螺紋底孔孔所處的特殊位置，要達(dá)到了要求的精度并不困難，可以采用支承板以底面為主定位面，保證兩端面與底面之間的垂直度要求。 3.3工件定位方案和定位元件的設(shè)計 工件在夾具中的定位就是要確

45、定工件與夾具定位元件的相對位置，并通過到向元件或?qū)Φ堆b置來保證工件與刀具之間的相對位置，從而滿足加工精度的要求，工件在夾具中的定位一定要通過定位元件，并以六點定位原理分析所限制工件的自由度。 3.4夾緊方案 夾緊方案有許多的選擇，本夾具的夾緊機構(gòu)采用擺動式壓板杠桿夾緊機構(gòu)。用一液壓缸通過推桿，杠桿和壓板以及浮動壓板對工件進(jìn)行夾緊。液壓夾緊利用壓力油作為夾緊動力，通過中間傳動機構(gòu)，使夾具的夾緊元件執(zhí)行夾緊動作。 液壓夾緊具有操作簡便，動作迅速，易于集中控制、程序控制和實現(xiàn)工序的自動化，工作壓力高，油缸結(jié)構(gòu)尺寸小，便于實現(xiàn)過載的保護(hù)。 3.5組合機床的夾具設(shè)計特點 一般的機床夾具是作為

46、機床輔助機構(gòu)設(shè)計的，而組合機床夾具是機床的主要組成部分。 （1）組合機床夾具和機床其他部件有及其密切的聯(lián)系。正確解決他們直徑的關(guān)系，是保證組合機床的工作可靠和使用性能良好的重要條件之一，而且夾緊的結(jié)構(gòu)也要按這些部件的具體要求來確定。 （2）由于組合機床常常是多刀，多面和多工序同時加工，會產(chǎn)生很大的切削力和振動。因此，組合機床夾具必須具有良好的剛性和足夠的夾緊力，以保證在整個加工過程中工件不產(chǎn)生任何的位移，同時，也不容許工件產(chǎn)生不應(yīng)該的變形。 （3）組合機床夾具是保證加工精度的關(guān)鍵部件，其制造，設(shè)計，調(diào)整都有嚴(yán)格的要求。 （4）組合機床夾具應(yīng)便于實現(xiàn)定位和夾緊的自動化，并有動作完成的檢查

47、信號；保證切屑從加工空間自動排除；便于觀察和檢查，便于更換和維修。 此外，不要把組合機床夾具和組合夾具混淆起來，組合夾具是在萬能機床上為了完成某一道工序的加工，用一些標(biāo)準(zhǔn)的和通用的元件組裝的定位夾緊機構(gòu)。用完后，這些元件可重新組合成新的夾具。而組合機床夾具不便于改裝。 按結(jié)構(gòu)特點，組合機床夾具可分為單工位和多工位夾具兩大類。 3.6夾具體的設(shè)計 夾具體的設(shè)計是整個夾具的基礎(chǔ)零件，定位元件、夾緊裝置、連接元件、導(dǎo)向元件或?qū)Φ堆b置等都要求裝在它上面，因此夾具體是一個復(fù)雜而又重要的零件，而且必須滿足一定的要求： 1．研究分析所要設(shè)計夾具的原始數(shù)據(jù)和要求。因為在擬定組合機床工藝和結(jié)構(gòu)方案時，

48、對夾具的結(jié)構(gòu)型式和主要性能已提出了原則要求，在具 體設(shè)計時，應(yīng)該認(rèn)真分析被加工零件的結(jié)構(gòu)特點、工藝安排、加工方法和機床特點、刀具和導(dǎo)向的結(jié)構(gòu)特點要求。 2．?dāng)M定夾具結(jié)構(gòu)方案和進(jìn)行必要的計算。根據(jù)機床總體設(shè)計中確定的工件定位基面，夾壓位置，加工方法和刀具導(dǎo)向方式等制定總體方案。 3．機床夾具總圖和零件圖的設(shè)計。 3.7誤差的分析與計算 該夾具以底平面、上端面為定位基準(zhǔn)，要求保證孔軸線與左側(cè)面間的尺寸公差以及孔軸線與底平面的平行度公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。 M8螺紋孔軸線與左側(cè)面為線性尺寸一般公差。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，查表可知：

49、 ?。ㄖ械燃墸┘?：尺寸偏差為 查表可得： （1）定位誤差（兩個垂直平面定位）： （2）夾緊誤差 ： （3）磨損造成的加工誤差：通常不超過 （4）夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 3.8夾具精度分析計算 夾具精度計算是一個非常重要的環(huán)節(jié)，它是檢驗夾具是否合乎零件加工要求。利用夾具在機床上加工工件時，機床、夾具、工件、刀具等形成一個封閉的加工系統(tǒng)，它們之間相互聯(lián)系，最后形成工件和刀具之間的正確位置關(guān)系，從而保證工序尺寸的要求。這些聯(lián)系環(huán)節(jié)中的任何誤差，都將以加工誤差的形式直接影響工件的加工精度，這些誤差主要有：

50、 因工件在夾具中定位不準(zhǔn)確，使工件的原始基準(zhǔn)偏離規(guī)定位置而產(chǎn)生工件定位誤差Δdw；因夾具在機床上安裝不準(zhǔn)確，使夾具的安裝面偏離規(guī)定位置而產(chǎn)生夾具安裝誤差Δa； 因刀具相對夾具位置不準(zhǔn)確，或刀具與導(dǎo)向、對刀元件之間的配合間隙引起的導(dǎo)向或?qū)Φ墩`差Δt；因機床精度、刀具制造精度和磨損，加工調(diào)整、加工變形等因素引起的與加工方法有關(guān)的加工方法誤差Δg[11]。 為了使夾具能加工出合格的工件，上述各項誤差的總和應(yīng)不超過工序尺寸（或位置要求）的公差Δk。即 Δdw+Δa+Δt+Δg＜Δk 對夾具而言： 工件在夾具中的定位誤差在前面已經(jīng)分析。即Δdw=0.07mm；

51、夾具的安裝誤差Δa，夾具的安裝誤差是夾具在機床上安裝時，因夾具的安裝面偏離了規(guī)定的位置，從而使原始基準(zhǔn)發(fā)生移動而在工序尺寸產(chǎn)生的偏差，采用定位鍵進(jìn)行定位，則安裝誤差Δa=0.005mm；刀具位置誤差Δt的確定，刀具位置誤差是刀具相對于夾具位置不準(zhǔn)確引起的誤差，或刀具與導(dǎo)向、對刀元件間的配合間隙引起的導(dǎo)向或?qū)Φ墩`差，這項誤差又稱刀具調(diào)整誤差，則Δt=0.07mm；加工方法誤差Δg，因為加工方法誤差具有很大的偶然性，很難進(jìn)行精確的計算，因此常?。?/3～1/2）Δk作為加工方法和精度儲備之用，則Δg=0.62=0.3m。 所以,按概率法相加得 經(jīng)過計算則這個定位方式是可行的，滿足夾具精度要

52、求，整個夾具設(shè)計合理。 3.9夾具視圖 見附頁 4結(jié) 論 本課題開發(fā)研制的鉆孔組合機床，用于加工離合器壓盤的四個孔。在開發(fā)過程中，針對加工過程中存在的難點進(jìn)行了攻關(guān)。在鉆床的設(shè)計上采取了一系列的措施，保證了被加工孔的加工精度。主要完成了以下工作： 1、對離合器壓盤的四個孔的加工工藝進(jìn)行了分析研究，明確了四個孔加工的技術(shù)要求和工藝要點。 2、恰當(dāng)?shù)剡x擇了機床的切削參數(shù)，動力頭及液壓滑臺驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。 3、采用Z軸液壓滑臺驅(qū)動動力頭和多軸箱實現(xiàn)進(jìn)給，Y軸驅(qū)動工件實現(xiàn)兩工位運動。制定了Y、Z軸液壓滑臺的進(jìn)給工作循環(huán)。經(jīng)分析證明可以滿足工藝要求。 4、設(shè)計了穩(wěn)定可靠的多軸箱和鉆模

53、板，從而保證了被加工孔的精度要求。 5、根據(jù)通用、經(jīng)濟的原則，選擇了刀具，滿足了工藝的需要。 設(shè)計的鉆孔組合機床，保證了加工孔的生產(chǎn)質(zhì)量，提高工效3倍以上，加工成本大幅下降。 本項工作還有許多值得完善的地方，例如：裝夾、定位由人工完成，效率較低；自動化程度有待提高等問題。這些問題通過改進(jìn)設(shè)計、完善工藝、現(xiàn)場的不斷實踐、總結(jié)，必將會得到進(jìn)步的提高。參 考 文 獻(xiàn)： [1] 徐旭東、周菊琪．現(xiàn)代組合機床技術(shù)及其發(fā)展[M].中國機械工程.1995 10-12. [2] 王誠誼.組合機床計算機輔助設(shè)計[J].交通與計算機,1989壓站設(shè)計與應(yīng)用.海軍出版社,2004 27-28. [3]

54、 王誠誼.組合機床計算機輔助設(shè)計[J].交通與計算機，1989 61-63. [4] 邱宣懷.機械設(shè)計[M].北京:高等教育出版社.2003 72-76. [5] 華東紡織工學(xué)院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、天津大學(xué)主編.機床設(shè)計圖冊［S］.上海科學(xué)技術(shù)出版社.1984 86-88. [6] 金振華.組合機床及其調(diào)整與應(yīng)用[M]:北京:機械工業(yè)出版社.1990 6-8. [7] 徐景輝等.機床裝配[M]:四川:四川人民出版社.1982 100-102. [8] 張利平主編.液.金屬切削機床概論[M].機械工業(yè)出版社.2002 23-26. [9] 章宏甲,黃誼主編.液壓傳動[M]. 機械工業(yè)出

55、版社.2003 36-38. [10] 程游明.淺談軟起動及其應(yīng)用[J].上海大中型電機.2001 42～44. [11] 摘自《1993～1994 Economic Handbook of the Machine Tool Industry》 Machine Tool Design Guo Benshuai (Mechanical and Electronic Engineering Department of Dezhou University, Dezhou Shandong, 253023) Abstract: Drill hole modular machine to

56、ol is based on the workpiece processing needs, with a large number of common parts for the foundation, with a small number of dedicated components of special machine tool. It originate from many aspects of one or several of the workpiece simultaneously carry on the processing, and general compared t

57、o the machine, with short cycle, low cost, high degree of automation, stable processing quality, reduce labor degree etc.. Design elements include : identification of machine tool cutting dosage, make the transmission scheme and transmission system, determine the gearing transmission ratio and gear

58、tooth number, and the spindle is calculated the actual speed and the relative standard error, calculation of drive shaft diameter, the modulus gear; determine the power box; calculation of box dimension and the design of transmission line. Finish the assembly after the draft, to the checking transmi

59、ssion shaft diameter, the gear modulus is within the allowable range. Also checking the main pieces of the static stiffness of spindle. And drawing assembly drawing and parts drawing. Key Words: Combination of machine tools; Spindle；Gear ; 21 謝 辭 本次畢業(yè)設(shè)計使我學(xué)到很多關(guān)于組合機床設(shè)計的知識，整個設(shè)計過程所積累的經(jīng)驗和 收獲的知識將使我終生受益。感謝母校給予我這樣一次機會，讓我能夠獨立思考并解決問題，從而加深了我對專業(yè)知識的理解并能夠?qū)W以致用。我的整個設(shè)計過程得到了王老師的殷切幫助和悉心指導(dǎo)，她嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)深深感染和激勵著我。老師在論文的設(shè)計中給我提供了許多寶貴意見。在此謹(jǐn)向老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 大學(xué)四年時光已近尾聲，感謝母校給了我深造的機會?；厥鬃哌^的歲月，心中倍感充實。至此論文完成之際，我謹(jǐn)代表個人，向母校、父母、師長、同學(xué)以及幫助過我的朋友表示由衷的感謝！