立式单面8轴数控组合钻床主轴箱设计

立式单面8轴数控组合钻床主轴箱设计,立式单面8轴数控组合钻床主轴箱设计,立式,单面,数控,组合,钻床,主轴,设计 大家好！谢谢各位老师来参加我的毕业答辩立式单面立式单面8轴数控组合钻床轴数控组合钻床主轴箱设计主轴箱设计 指导老师：王羽萍 姓名：叶孝武 学号：02122104主要设计内容：针对被加工零件做组合钻床的总体设计，根据零件图绘制被加工零件工序图，机床联系尺寸图，加工示意图，以及绘制过程的重要点和注意点。由零件孔的位置和动力确定主轴箱内各轴的齿轮之间的传动关系，由各种参数绘制主轴箱总图.数控机床的发展趋势 1.高精度 2.高速度 3.高柔性 4.高性能 5.模块化 组合机床工艺方案的制定 2.1 工艺基面的分析 给 定 的 工 艺 基 准：N面（三 点）、62B11（一点）、L面（二点）夹压部位：G面2.2 加工工艺的分析组合机床的总体设计 刀具布置图的设计1 刀具的选择2 切削用量的选择3 接杆的选择4 导向结构的选择5 动力头工作循环及其行程的确定机床尺寸联系图设计1.根据初步选定的主要通用部件（动力箱及其配套的滑座、床身或立柱），以及确定的专用部件的结构原理绘制。2.材料的装料高度的确定3.主轴箱和夹具轮廓尺寸的确定组合机床主轴箱设计 主轴箱是用于布置机床工作轴及其传动零件和相应的附加结构的。它通过按一定速比排布传动齿轮，把动力从动力部件动力头、动力箱、电动机等，传递给各工作主轴，使之获得所要求的转速和转向等。齿轮传动系统的设计 1.由主轴处布置起，最后再引到0轴上。传动系统设计中应用尽可能少的传动轴把各组轴联接起来。2.根据0轴和主轴的切削用量，计算传动轴的齿轮大小和轴径。进行齿轮的传动系统布置硬件电路原理图设计 根据总体方案及机械结构的控制要求，确定硬件电路的总体方案，绘制硬件电路控制图。主要包括键盘、显示器、存储器及总线连接的设计。本次设计的工作量：1.工序图 A1 1张2.刀具布置图 A2 1张3.机床尺寸联系图 A0 1张4.主轴箱装配图 A0 1张5.单片机控制的硬件电路图 A1 1张6.编写设计说明书和翻译外文资料各一份 结 束 ！谢 谢 老 师！毕业设计任务书（工科及部分理科专业使用）题 目： 立式单面8轴数控组合钻床在主轴箱设计 学 院： 机电工程学院 系： 机制 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 023班 学 号： 02122104 学生姓名： 叶 孝 武 起讫日期： 2006年2月13日 指导教师： 王羽萍 职称： 副教授 系分管主任： 审核日期： 说 明1. 毕业设计任务书由指导教师填写，并经专业学科组审定，下达到学生。2. 进度表由学生填写，每两周交指导教师签署审查意见，并作为毕业设计工作检查的主要依据。3. 学生根据指导教师下达的任务书独立完成开题报告，3周内提交给指导教师批阅。4. 本任务书在毕业设计完成后，与论文一起交指导教师，作为论文评阅和毕业设计答辩的主要档案资料，是学士学位论文成册的主要内容之一。一、毕业设计的要求和内容（包括原始数据、技术要求、工作要求） 1、主要技术参数：1）被加工工件 名称：R180柴油机变速箱后盖（图号：12Y-37-137B）材料：QT450-102）工艺基准及夹压部位：工艺基准：N面（三点）、62B11（一点）、L面（二点） 夹压部位：G面3）加工部位：4M86H 、4M146H螺纹底孔。 2、设计任务：1）到工厂毕业实习，撰写实习报告。2）查阅文献5篇以上；翻译外文资料，译文不少于2000汉字。 3）总体方案的拟定及可行性论证；撰写开题报告。 4）绘制工序图、刀具布置图和机床尺寸联系图。 5）绘制机床夹具装配图。 6）绘制用单片机控制的硬件电路原理图。 7）撰写毕业论文，论文8000字以上。 3、设计的要求1）所绘制的机械装配图和硬件电路原理图要求正确、合理、图面整洁、符合标准。 2）毕业论文应简明扼要、计算准确、条理清楚、图文并茂并全部用计算机打印后装订成册。 二、毕业设计图纸内容及张数1、绘制工序图 2 1张2、绘制刀具布置图 A1 1张3、绘制机床尺寸联系图 A1 1张4、绘制机床夹具装配图 A0 1张5、绘制用单片机控制的硬件电路原理图 0 1张三、毕业设计实物内容及要求无 四、毕业设计进度计划序号各阶段工作内容起讫日期备注1毕业实习撰写实习报告查阅文献5篇以上翻译外文资料撰写开题报告2月13日-2月24日2周2绘制工序图2月27日-3月10日2周3绘制刀具布置图3月13日-3月24日2周4绘制机床尺寸联系图3月27日-4月7日2周5绘制机床主轴箱图4月10日-4月21日2周6绘制硬件电路原理图撰写毕业论文4月24日-5月5日2周7毕业答辩5月8日-5月12日1周五、主要参考资料1、 组合机床设计。2、组合机床设计资料(复印)。六、毕业设计进度表（本表每两周由学生填写一次，交指导教师签署审查意见）第一、二周（ 月 日至 月 日）学生主要工作：指导教师审查意见：年 月 日第三、四周（ 月 日至 月 日）学生主要工作：指导教师审查意见：年 月 日第五、六周（ 月 日至 月 日）学生主要工作：指导教师审查意见：年 月 日 第七、八周（ 月 日至 月 日）学生主要工作：指导教师审查意见：年 月 日第九、十周（ 月 日至 月 日）学生主要工作：指导教师审查意见：年 月 日第十一、十二周（ 月 日至 月 日）学生主要工作：指导教师审查意见：年 月 日第十三、十四周（ 月 日至 月 日）学生主要工作：指导教师审查意见：年 月 日第十五、十六周（ 月 日至 月 日）学生主要工作：指导教师审查意见：年 月 日第十七、十八周（ 月 日至 月 日）学生主要工作：指导教师审查意见：年 月 日七、其他（学生提交）1开题报告1份 2外文资料译文1份（2000字以上，并附资料原文） 3论文1份（8000字以上） 指 导 教 师： 学科组负责人： 学生开始执行 任务书日期： 学生姓名： 送交毕业设计日期： 实 习 报 告实习内容： 认识实习（社会调查） 教学实习（生产临床劳动） 毕业实习 实习形式： 集中 分散学生姓名： 叶孝武 学 号： 021222104 专业班级： 机制023班 实习单位： 江铃汽车厂 实习时间： 2月16日 2006年 2 月 16 日一、实习目的大学只是学习的一个阶段，毕业以后还是要加强自身的学习过程不断提高自身的素养，要求大家不断加强自身的学习，要不断地学习使自己更加完善，更加符合未来社会和企业的要求。”实习的目的是：（1）培养学生对工作认真负责、一丝不苟精神；培养学生对事物能潜心考察、勇于开拓、勇于实践的基本素质；培养学生勇于探索、严谨推理、实事求是、用实践检验理论、全方位地考虑问题等科学技术人员应具有的基本素质。（2）培养学生综合运用所学知识独立完成科研或实验课题，解决生产实际问题的工作能力。（3）培养学生从文献、科学实验、生产实践和调查研究获取知识的能力，提高学生从别人经验、从其它学科找到解决问题的新途经的悟性。（4）培养学生根据条件变化而调整工作重点的应变能力。（5）对学生的知识面、掌握知识的深度全面考察，对学生运用理论去处理问题的能力、实验能力、外语水平、计算机运用水平、书面及口头表达能力进行综合训练。二、实习内容我们去了江铃汽车公司参观实习，观看我们的毕业任务，关于组合机床，使我们对组合机床有一个更具体实在的认识，在以前的抽象基础上有个客观印象。江铃汽车股份有限公司由1968年成立的江西汽车制造厂发展而来,2004年产销量6.7万辆,在中国所有汽车制造商中位列第十四位。我们主要观看了组合机床的结构，对我们的毕业设计有十分重要的帮助，更好的认识了主轴箱结构。在工厂的实习,了解了目前制造业的基本情况,只是由于机械行业特有的技术操作熟练性和其具有的较大风险性,很遗憾地,不能多做一些具体实践的操作,但是观察了一台机床的各个零件的生产加工过程及其装配过程,使许多自己从书本上学的知识鲜活了起来,明白了本专业在一些技术制造上的具体应用. 三实习总结实习期间，除了浅层次地学习了专业技能外，我还感受和体会到了很多技能之外的东西。首先是江铃人的敬业和那种生机蓬勃的工作氛围。走进这样的一个集体中，你的心会不由自主地年轻起来，你的脚步会不由自主地跟着大家快起来，而你的工作态度更会变得努力、认真，再认真一些，再努力一点。也许，这就是一个集体的凝聚力，这就是一个企业写在书面之外的“特殊文化”！了解这些工厂的生产情况，与本专业有关的各种知识，各厂工人的工作情况等等。第一次亲身感受了所学知识与实际的应用理论与实际的相结合，让我们大开眼界,也是对以前所学知识的一个初审.通过这次生产实习，进一步巩固和深化所学的理论知识，弥补以前单一理论教学的不足,为后续专业课学习和毕业设计打好基础. 市场的开放性和全球化使机床产品的竞争日趋激烈。而决定机床产品竞争力的指标是产品的开发时间(Time ) ， 产品(Quality)，成本(Cost)，创新能力(Creation)和服务(Service)。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60年代主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。机床制造业是国家重要的基础工业之一，机床制造业的基础是机床。机床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.机床是先进制造技术的基本单元载体，机械产品的质量、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机床的效能。因此，机床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机床产量最多的国家.近年来组合机床在汽车，柴油机，电机，仪器，仪表，航空，纺织机械等部门已经获得广泛的应用。组合机床及其自动线将获得更加迅速的发展。它的发展 趋势可以归结为“四个化”：柔性化、灵捷化、智能化、信息化.即使工艺装备与工艺路线能适用于生产各种产品的需要，能适用于迅速更换工艺、更换产品的需要,使其与环境协调的柔性,使生产推向市场的时间最短且使得企业生产制造灵活多变的灵捷化,还有使制造过程物耗,人耗大大降低,高自动化生产,追求人的智能于机器只能高度结合的智能化以及主要使信息借助于物质和能量的力量生产出价值的信息化. 当然机械制造业的四个发展趋势不是单独的，它们是有机的结合在一起的，是相互依赖，相互促进的。同时由于科学技术的不断进步，也将会使它出现新的发展方向。前面我们看到的是机械制造行业其自身线上的发展。然而，作为社会发展的一个部分，它也将和其它的行业更广泛的结合。2世纪机械制造业的重要性表现在它的全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造等。它将使人类不仅要摆脱繁重的体力劳动，而且要从繁琐的计算、分析等脑力劳动中解放出来，以便有更多的精力从事高层次的创造性劳动，智能化促进柔性化，它使生产系统具有更完善的判断与适应能力。当然这一切还需要我们大家进一步的努力.随着科学技术不断发展，数控机床的发展也越来越快，数控机床也正朝着高性能、高精度、高速度、高柔性化和模块化方向发展。 高性能：随着数控系统集成度的增强，数控机床也实现多台集中控制，甚至远距离遥控。高精度：数控机床本身的精度和加工件的精度越来越高，而精度的保持性要好。高速度：数控机床各轴运行的速度将大大加快。高柔性：数控机床的柔性化将向自动化程度更高的方向发展，将管理、物流及各相应辅机集成柔性制造系统。模块化：数控机床要缩短周期和降低成本，就必然向模块化方向发展，这既有利于制造商又有利于客户。 我国近几年数控机床虽然发展较快，但与国际先进水平还存在一定的差距，主要表现在：可靠性差，外观质量差，产品开发周期长，应变能力差。为了缩小与世界先进水平的差距，有关专家建议机床企业应在以下6个方面着力研究：1加大力度实施质量工程，提高数控机床的无故障率。2跟踪国际水平，使数控机床向高效高精方面发展。3加大成套设计开发能力上求突破。4发挥服务优势，扩大市场占有率。5多品种制造，满足不同层次的用户。6模块化设计，缩短 开发周期，快速响应市场。 数控机床使用范围越来越大，国内国际市场容量也越来越大，但竞争也会加剧，我们只有紧跟先进技术进步的大方向，并不断创新，才能赶超世界先进水平。 历时将近一个星期的实习结束,该次实习,真正到达机械制造业的第一前线,了解了我国目前制造业的发展状况也粗步了解了机械制造也的发展趋势.在新的世纪里,科学技术必将以更快的速度发展，更快更紧密得融合到各个领域中,而这一切都将大大拓宽机械制造业的发展方向. 密级： 公开 NANCHANG UNIVERSITY 学 士 学 位 论 文THESIS OF BACHELOR（2002 2006 年）题 目 立式单面8轴数控组合钻床主轴箱设计 学 院： 机电工程学院 系 机制 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机制023 学 号： 02122104 学生姓名： 叶 孝 武 指导教师： 王羽萍 起讫日期： 2月20日6月1日 毕业设计（论文）开题报告题 目： 立式单面8轴数控组合钻床主轴箱设计 学 院： 机电学院 系 机制 专 业： 机械设计制造及自动化 班 级： 机制023班 学 号： 02122104 姓 名： 叶孝武 指导教师： 罗良玲 填表日期： 2006 年 3 月 12 日一、 选题的依据及意义：正确合理地选题是做好毕业设计的首要环节，此次毕业设计选题紧紧围绕高等教育大纲的培养目标进行。选题依据有以下几点：1. 选题符合本专业培养目标和教学的基本要求，可以使我们在所学专业的基础上能够结合运用所学知识和技能，解决工程技术.产品开发设计问题。2. 选题具有科学性.技术先进性.实用性.工艺性及可行性。该选题结合生产.科研和社会实践等具有实际运用价值的课题，可以增强我们的责任感.紧迫感和经济观念。3. 选题既注意课题内容的先进性和经济上的可行性，又符合学生实际能力；既有理论分析.设计计算.图纸设计，又有一定试验.制作加工.上机. 选题的主要意义有：（1） 选题是毕业设计和毕业论文的写作的战略起点一切科学研究，都是先提出问题，经过对问题的分析和研究，最后解决问题，折射事物发展的客观规律。（2） 选题可以规划论文与设计的方向，叫的和范围 同其他科学一样，学毕业论文不外乎两个问题，一个是写什么一个是怎样写。只这两个问题明确下来了，设计方案就容易确定，毕业论文就好写了。在写什么与怎样写这两个问题中，解决写什么是前提，（3） 选题是确立毕业设计方案和论文的质量与价值的重要方面选题不仅仅给设计与论文下个题目和简单的划个范围，而是作者初步研究所得成果或已获取知识的一种“确定”。（4） 通过选题可以提高设计与论文的质量影响设计与论文质量的因素是多方面的，其中一个重要因素是取决于作者的主观能动性的发挥程度。而选题是调动与发挥人的主观能动性的一个重要环节。二 国内外研究现状及发展趋势：市场的开放性和全球化使机床产品的竞争日趋激烈。而决定机床产品竞争力的指标是产品的开发时间(Time ) ， 产品(Quality)，成本(Cost)，创新能力(Creation)和服务(Service)。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60年代主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。机床制造业是国家重要的基础工业之一，机床制造业的基础是机床。机床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.机床是先进制造技术的基本单元载体，机械产品的质量、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机床的效能。因此，机床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机床产量最多的国家.根据德国机床工业协会(VD W )2000年机床统计资料，在主要的机床生产国家中，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机床产品有着大量的需求，而另一方面却有不少国产机床滞销积压，国外机床产品充斥市场。近年来组合机床在汽车，柴油机，电机，仪器，仪表，航空，纺织机械等部门已经获得广泛的应用。组合机床及其自动线将获得更加迅速的发展。其发展方向：1. 提高生产率 为了减少自动线的停车损失，提高自动线的柔线，采用电子计算机进行自动线的管理。2. 扩大工艺范围 现在组合机床及其自动线一般不是完成一个工件的某几道工序，而常常是用于完成工件的全部加工工序。3. 提高加工精度 为了自动线能稳定地保证加工精度，已广泛采用自动测量和刀具自动补偿技术，做到调刀不停车。4. 提高自动化程度 组合机床向全自动方向发展。重点是解决工件夹压自动化和装卸自动化。5. 创制超小型组合机床 为了适应仪器仪表工业小箱体加工需要，创制超小型组合机床。三 本课题研究内容 设计用于钻R180柴油机变速箱后盖的螺纹底孔4M86H，4M146H的立式单面8轴数控组合机床的主轴箱设计。R180柴油机变速箱后盖材料QT45010。 确定加工方案、绘制工序图 对给定工件的加工工艺的制定、分析；根据工艺选择刀具及确定刀具的布置、绘制刀具布置图；确定钻床的联系尺寸 由刀具的切削力、最大进给力来确定组合钻床的一系列参数 如滑台的型号、台面宽、电机型号、传动装置、立柱、立柱侧底座；由孔的位置确定齿轮的排列，确定各主轴的传动。根据刀具的动作确定控制线路即硬件电路。四 本课题研究方案 由零件图绘制机床联系尺寸图.被加工零件工序图，加工示意图。在绘制加工示意图之前，首先确定刀具，绘制刀具布置图。根据以上的三张图进行主轴箱的设计。五 研究目标、主要特色及工作进度研究目标：提高生产效率，自动化程度提高，生产成本下降。主要特色：在一台机床可以完成许多种工序，提高了生产率。，能比较好的保证各孔的精度要求，提高了产品质量。可以集中生产，降低了制造的成本。工作进度：周 完成总体方案的拟定及可行性论证，查阅与设计有关的相关文献资料。 3- -4周 绘制工序图及刀具布置图 5 6周 绘制机床尺寸联系图 7 8周 绘制主轴箱装配图 9 10周 绘制用单片机控制的硬件电路原理图 11 周 编制设计说明书和翻译外文资料 六 参考文献：1.专用机床设计与制造 哈尔滨工业大学编写组 黑龙江人民出版社 1979年2.组合机床设计第一册 机械部分 大连组合机床研究所编 机械工业出版社 1975年3.组合机床设计参考图册 大连组合机床研究所 编 机械工业出版社4.机械制造工艺装备设计手册 袁长良 主编 中国计量出版社 1992年5. 上册 第二分册 第二版 化学工业出版社 1991年6. 第七版 濮良贵 纪名刚 主编 高等教育出版社 2001年- 3 -引导曲线参数曲线基于的插值法计划为精确度CNC 用机器制造摘要 实时参数插值法扮演了在计算机机械用具控制装备的一个关键角色。 达到最高的质量零件,引起的弹道准确地不仅描述渴望的路径。而且有光滑的动力学外形。 本文提出参数校对 根据指南曲线。 关系在几何学物产和运动学物产之间首先被谈论。然后, 以曲线道路曲度的重要作用的考虑在用机器制造的动力学, 一个对应的惯例,哪些描述最大值的联系允许饲料加速度减速和最大允许的变化率曲度的半径道路, 被修造。 因而, 根据近的弧参数化和通过修改曲度半径曲线应付角落,关键地区和其它案件, 能适应的进料速率日程表被完成根据被重建的光滑的曲度半径曲线。结果,被限制的 弦错误, 角落在道路和加速度机械工具的减速能力是同时考虑和合并指南曲线根据了参数插值法系统没有使用看向前计划。模仿结果表明提出的插值法方法的可行性和精确度。 在高精度和高速北卡罗来纳用机器制造,移动的切削刀的运动学和几何学物产插值法不可避免地存在不受欢迎的弱点这样当校对波动和过份反射在过程中用机器制造曲线。 总之, 动力学性能问题变得奇怪地重要在北卡罗来纳特别是用机器制造高速用机器制造。 为高速和优质机器的零件, 我们必须考虑机器动力学当控制弦错误在确定之下容忍。 否则, 由于机器的局限工人的能力, 失败在维护的命令进料速率 反之将导致破损工具聊天。结果, 参数校对是显现出消灭不利线性圆校对。 当前, 一致的插值法 1 并且恒定的速度插值法 2 是最共同半新方法。 虽然一致的插值法方法满足错误容忍要求, 进料速率 和加速度减速不是在控制之下。 在相反, 恒定的速度插值法焦点维护一恒定的进料速率, 但错误容忍控制不被考虑在插值法计划。 它是不惊奇弦错误是在之外允许用机器制造的要求。有重要作用在效率和质量机器零件。 但是, 用机器制造的动力学经常是忽略在当前的路径世代方法和校对 计划。 在这种情况下, 任何间断性道路可能导致不受欢迎的高频率泛音在参考弹道, 哪些极端是害处对机械工具, 用机器制造的表面质量和伺服操纵系统。 同时, 常规CNC机器经常支持唯一直线校对 。 3 最近, 一些改善的参数插值法方法被开发了。 达到最高质量零件, 3 提出了常数饲料和被减少的有角加速度插值法算法为、轴 用机器制造。 位置和取向多槽轴由算法生产是C2 连续和独立机械工具动力学。 使用通报略计方法, Yeh 和Hsu 4 提供了能适应哺养插值法算法为参数曲线以被限制的 弦错误。 生产光滑运动学外形为参数曲线, 反射被限制弹道并且被开发了通过提前计划 5-7 。 Farouki 建议的易变进料速率CNC interpolators 为恒定的物质撤除对估计Pythagorean Hodograph 曲线 8 。 以后, 一非定常进料速率日程表, 哪些是特别有用的在容纳严密加速度减速要求高速用机器制造的应用, 并且体会由实时CNC 校对 算法为酸碱度弯曲 9 。Bahr 等开发了一个计算方法为连续和优选地变化的进料速率 和纺锤加速在CNC 用机器制造NURBS 曲线期间 10 。通过连续改变进料速率在任意位置根据曲线曲度, 曲率补偿校对 计划提议为的目的保留恒定的切口装载 11 。 但是, 校对不采取机器的加速度减速能力。 就此, 校对 也许增加减少在之外用机器制造了能力以便它导致恶化准确性和过份反射。 另外, 根据离线校对敏感角落的侦查, 一个速度错误受控校对被提供 12 。校对仅限制弦错误在之内被指定容忍, 而且控制速度和加速度用机器制造的减速在插值法过程期间。但是, 当切削刀接近角落路径, 优选和合理的减速起动点不要是非常显然的。 实际上, 他们经常被处理简单地预先设定一个保守的减速距离或插值法的数字事先指向。总之,曲线校对获取了宽应用在北卡罗来纳用机器制造和方法那自动地调整进料速率 根据曲度曲线道路的物产捉住了研究员的注意。 然而现有的方法没有同时考虑了弦错误进料速率 和加速度减速。 另外, 为处理角落和进料速率 敏感区域, 看向前计划经常使用在现有的方法避免加速度的变动出于机器能力。 对a了不起的程度它增加计算的复杂, 并且并且关心怎么确定减速起动点以便得到最大值用机器制造的效率。 根据早先研究, 本文提出新插值法算法与被限制的 弦错误和光滑运动学外形。 提出的方法被说明在无花果。 1.通过角落和钥匙地区的离线侦查,这方法日程表进料速率 根据指南曲线没有使用看向前设施。 并且在理论上它是表示, 提出的方法保证最大化用机器制造的效率当同时压抑弦错误和饲料加速度。2. 插值法计划的发展 这个部分首先解释弦的关系错误和进料速率, 碾碎的动态特征逗人喜爱和角落和钥匙地区的定义。第二, 修改曲线惯例被谈论,被曲度半径曲线修改跟随和重建。 终于, 这个部分提出指南曲线基于的参数插值法方法获取光滑机器2.1. 弦错误和进料速率动力学以拘束的弦错误。当前, 一个共同的半新方法计算弦错误被显示在无花果。 2 可能被表达如下 13 Ki 和ri 是曲度和半径曲度在参数值ui, 各自地。 当切削刀行动与同样速度通过整个长度, 速度是表示为vZLi=Ts (2)在精确度用机器制造, 它是意想不到的极端大曲度存在在路径 计划, 在其他词, d/r, 然后上述等式可能近似地是给它表示, 进料速率 以被限制的弦错误有与方根的线性略计关系曲度半径道路。 如果曲度的方根得到小, 进料速率应该相应地减少命令保留弦错误常数。2.2. 角落和关键地区 所有间断性在接触或曲度将干扰机械工具的行为在toolpath 期间后续 14 。 在这些角落, 切削刀必须通过通过以被减少的速度或临近休息为了限制等高错误和减少惯性。 除角落之外,那里存在一些关键地区曲度改变的地方显著在曲线道路。 从道路曲度自然与加速度有合作关系减速切削刀的物产, 某一曲线段曲度变动容易地并且显著导致加速度的剧烈的变动减速对一些程度。 为达到进料速率 日程表以好动力学我们需要薪水对这些角落和钥匙的更多注意地区。查出关键地区在指定的路径, 我们假设路径由曲线 代表近形成弧光长度参数化。 近的弧长度参数化能由各种各样的方法获得。 一个简单的方法是做参数 根据弦参数化。因而, 关键地区的侦查可能进行根据关系在几何学物产之间并且曲度半径的运动学物产弯曲。假设, 切削刀连续增加进料速率从vi 对viC1 以最大值允许加速度A然后根据动力学等式我们有那里李是距离以便当前的进料速率 可能是增加由渴望的进料速率 决定以加速度amax 。 因为在弧长度附近参数化被使用这里,距离有一个接近的线性关系与曲线参量。 在之中惯例, l 是常数, ui 和uiC1 是参量对应于起动点和这的终点加速度过程。 如果参量u 然后正常化恒定的l 与路径 的长度将是相等的。然后从Eq 。 我们有当参量ui 不确定地是紧挨uiC1, 进料速率 vi 不确定地并且接近viC1 。 因而, 让参考易变的曲线倾斜在参量ui 是zmax 。然后我们有表示, 最大允许的倾斜改变与参考可变物的变异。 如果真正的倾斜在一些点在参考易变的曲线比它的最大值大的允许的倾斜, 加速度将是在最大值外面允许的加速度当哺养与拘束的弦错误。 同样, 为曲度半径曲线被给道路。从上述等式我们能看最大值允许的倾斜是常数。 因此, 如果最大值准许加速度amax, 采样时间茶匙和弦错误d被给事先, 通讯员最大值允许倾斜并且这时是坚定的。这里, 最大值允许的倾斜叫做参考倾斜。 如果真正的倾斜在一些点在被测量的道路比参考大的倾斜, 点被观看作为一个关键。 相应地,曲线段是呼叫键区域如果任一点在这中曲线段是一个关键。机械工具国际学报& 制造46 (2006) 235-242 2372.3. 指南曲线根据了插值法从对运动学和几何学物产的分析,它表示, 几何不变特别是曲度有明显的作用在机器动力学。 在过程中预定的进料速率, 它非常重要考虑几何物产譬如角落, 关键地区和道路的曲度变异事先。 在这种情况下, a指南曲线基于的参数插值法方法是提议。 一次角落和钥匙的离线侦查地区被完成, 曲度半径修改操作然后进行。 结果, 插值法被完成根据被重建的光滑曲度指定的路径 的半径曲线。3. 模仿和结果模仿进行了使用恒定的进料速率方法和提出的参数插值法方法。所有模仿节目被写在视觉CCC 和执行在一台个人计算机。 依照被显示在结果。 5(a)并且6(a), 路径 段被使用为测试是a曲线道路与壁角和卵形形状的曲线。最大允许的进料速率 被给作为1000 毫米s 和允许的进料速率 在角落是100 毫米s 。 弦错误容忍被设置在0.001 毫米并且采样时间被设置在0.001 s 。 加速度和减速极限定在30,000 和20,000 毫米s2, 各自地。 根据Eq 。最大允许的参考易变的价值和允许的参考易变的价值参考各自地。 最大允许的倾斜曲度半径曲线被计算根据惯例(10) 。 在重建曲度过程中半径曲线, 曲线被塑造了使用终点内插B 多槽轴。 为简单化, 最初加速度和结尾减速不被考虑本文。用机器制造曲线路径 段与a角落被模仿了为供给率在100 的范围1000 毫米s 。 曲度最大允许的倾斜半径曲线是坚定的并且这外形然后被调整满足加速度和减速极限。 比较以常规方法, 恒定的进料速率e方法并且被测试在本文里。 5(b) 显示弦错误提出的方法和恒定的进料速率 的曲线方法。 提出的方法的最大弦错误0.001026mm 。 比较最大弦错误恒定的进料速率方法的0.004708 毫米, 错误减少78.21% 。 同时, 常数的弦错误进料速率 方法在壁角点是0.1990 毫米, 但提出的方法的弦错误只这时是0.0115 毫米。 结果根据弦错误和机器动力学表示, 提出的算法执行得很好。模仿并且显示那常数弦错误进料速率插值法动摇没有克制。 进料速率 由于被减少的速度在高曲度点在路提出的方法有更小的惯性比存在方法。 另外, 运用提出的方法机时是261 抽样的倍。 比较恒定的进料速率 方法的224 抽样的倍,虽然机时增加一点由于被减少的进速率 在角落和钥匙地区, 更好用机器制造的精确度和机器动力学可能达到在高速用机器制造之下。用机器制造卵形形状的路径 段是模仿为供给率在500-1000 毫米的范围s。 6(b) 显示进料速率变异与提议方法。 弦错误和加速度减外形并且被给在无花果。 6(c) 和(d) 。 结果展示那进料速率 被减少在角落和钥匙地区。同时弦错误并且是在边框 之内容忍。 需要提及那, 在某种程度上弦错误可能轻微地超出集合极限由于圆略计在预定进料速率 和泰勒略计在计算下个参量价值。 结果并且表示, 提出的指南曲线算法达到高准确性当变化进料速率在拘束的加速度或减速之内对估计看见在1 。 虽然有一些剧烈的曲度地区在原始的toolpath 段, 最大值加速度减速对20,000 毫米仍然被限制s2并且不是在preset 率外面通过修改和重建曲度半径曲线。 结论参数插值法有好好处线性插值法。 它非常重要得到优越机器动力学特别是在高速用机器制造。 在这种情况下,弦错误, 进料速率 和加速度应该是同时改善受控为用机造高质量零件。 我们的工作的主要贡献在在建立几何物产和动力学的联系物产和提出新指南曲线根据参数插值法方法。 新参数插值法计划根据离线侦查和角落和钥匙地区的修改在指定的曲度半径曲线。 使用这种方法, 进料速率自然随指南曲线变化与相关道路曲度。因而, 弦错误被限制对被预先决定的容忍。同时, 加速度减速并且是下控制和不是出于机器能力以便没有超越和下射错误。在被开发的指南曲线根据了校对, 它是多余确定开始的参数值为减速和加速度。 指定的联系惯例在指南曲线的最大允许的倾斜之间和切削刀的最大允许的加速度做了它可能合并角落和钥匙地区处理入进料速率 日程表系统。 因而, 曲线校对可能被自动化执行了根据指定的曲线 道路和指南曲线。 此外, 路径 曲线和指南曲线可能并且被合并入a4D曲线。 提出的插值法计划很大地减少插值法计算的复杂并且同时满足了弦的要求错误和用机器制造的动力学没有使用看向前战略。 同时, 在理论上它并且被保证用机器制造的效率被利用在最大程度上与容忍和用机器制造的动力学限制。鸣谢这研究由全国科学支持中国的基础在津贴第号50405044 之下。 作者会想感谢刘Jian 教授可贵的讨论和建议。立式单面8轴数控组合钻床主轴设计机械设计制造及其自动化 02122104 叶孝武 指导老师 王羽萍摘 要4月19日从第七届中国国际机床展获悉，随着科学技术不断发展，数控机床的发展也越来越快，数控机床也正朝着高性能、高精度、高速度、高柔性化和模块化方向发展。在美国芝加哥举办的国际制造技术展览会，发现复合加工机床已成为机床发展的一个重要方向。因为复合加工机床突出体现了工件在一次装卡中完成大部分或全部加工工序，从而达到减少机床和夹具，免去工序间的搬运和储存，提高工件加工精度，缩短加工周期和节约作业面积的目的。 本文简单介绍了数控机床的发展趋势，以及未来组合机床的发展重点和组合机床的特点。针对被加工零件做了组合机床的总体设计，由零件图绘制被加工零件工序图，机床联系尺寸图，加工示意图，以及绘制过程的重要点和注意点。由零件孔的位置和动力确定主轴箱内各轴的齿轮之间的传动关系，由各种参数绘制主轴箱总图。最后设计硬件电路图控制刀具的运动。关键词：组合机床 主轴箱 数控AbstractOn April 19 unfolds from the seventh session of Chinese international engine bed learned that, develops unceasingly along with the science and technology, the numerical control engine bed development more and more is also quick, the numerical control engine bed also is facing the high performance, the high accuracy, the high velocity, the high flexibility and the modular direction develops. International manufacture technology exposition conducts which in the American Chicago, discovered the compound processing engine bed has become an important direction which the engine bed develops. Because the compound processing engine bed prominently manifested the work piece to complete in an attire card majority of or processes the working procedure completely, thus achieved reduced the engine bed and the jig, the exemption working procedure transporting and the storage, increased the work piece processing precision, reduced the processing cycle and saves the work area the goal. This article simply briefed the numerical control engine bed development tendency, as well as future aggregate machine-tool development key and aggregate machine-tool characteristic.In view of is processed the components to do the aggregate machine-tool system design, is processed by the detail drawing plan the components working procedure chart, the engine bed relation dimensional drawing, the processing schematic drawing, as well as plan process heavy main point and limelight. By in the components hole position and the power determination headstock between various axes gear transmission relations, draw up the headstock assembly drawing by each kind of parameter. Finally designs the hardware circuit diagram to control the cutting tool the movement.Keyword: combination machine, main axle box, numerical control目 录摘 要- 1 -Abstract- 2 -目 录- 3 -第一章 数控组合机床的发展趋势及特点- 4 -1 .1 数控组合机床的发展趋势及特点- 4 -1.2 组合机床品种的发展重点以及特点 - 5 -1.3 本论文工作的内容与安排- 5 -1.3.1. 主要技术参数：- 5 -1.3.2.设计任务- 6 -第二章 组合机床工艺方案的制定- 6 -2.1 工艺基面的分析- 6 -2.1.1 已给定工艺基准及夹压部位- 6 -2.1.2 选择工艺基面的原则及注意问题- 6 -2.2 加工工艺的分析- 7 -第三章 组合机床的总体设计- 7 -3.1 被加工零件的工序图- 7 -3.2 加工示意图- 8 -3.2.1 刀具的选择- 8 -3.2.2切削用量的选择- 8 -3.2.3 接杆的选择- 9 -3.2.4 导向结构的选择- 10 -3.2.5 动力头工作循环及其行程的确定- 11 -3.3 机床联系尺寸图的绘制- 12 -3.3.1动力部件的选择- 12 -3.3.2 绘制机床联系尺寸图应考虑的主要问题- 16 -3.3.3 组合机床床身设计- 17 -3.4 组合机床主轴箱设计- 21 -3.4.1 概述- 21 -3.4.2 主轴箱的设计方法- 23 -第四章 硬件电路图设计- 24 -4.1 微机数控系统的设计内容- 24 -4.2 MCS-51系列单片机及其扩展- 26 -4.2.1 MCS-51单片机的选择及简介- 26 -4.2.2 单片机的系统扩展- 26 -4.2.3 存储器扩展- 28 -4.2.4 I/O口的扩展- 29 -设计总结- 31 -参考文献:- 31 -致 谢- 31 -第一章 数控组合机床的发展趋势及特点1 .1 数控组合机床的发展趋势及特点 随着科学技术不断发展，数控机床的发展也越来越快，数控机床也正朝着高性能、高精度、高速度、高柔性化和模块化方向发展。 高性能：随着数控系统集成度的增强，数控机床也实现多台集中控制，甚至远距离遥控。高精度：数控机床本身的精度和加工件的精度越来越高，而精度的保持性要好。高速度：数控机床各轴运行的速度将大大加快。高柔性：数控机床的柔性化将向自动化程度更高的方向发展，将管理、物流及各相应辅机集成柔性制造系统。模块化：数控机床要缩短周期和降低成本，就必然向模块化方向发展，这既有利于制造商又有利于客户。机床制造业是国家重要的基础工业之一，机床制造业的基础是机床。机床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.机床是先进制造技术的基本单元载体，机械产品的质量、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机床的效能。因此，机床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机床产量最多的国家.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机床产品有着大量的需求，而另一方面却有不少国产机床滞销积压，国外机床产品充斥市场。组合机床及其自动线将获得更加迅速的发展。其发展方向：（1）提高生产率 为了减少自动线的停车损失，提高自动线的柔线，采用电子计算机进行自动线的管理。（2） 扩大工艺范围 现在组合机床及其自动线一般不是完成一个工件的某几道工序，而常常是用于完成工件的全部加工工序。（3） 提高加工精度 为了自动线能稳定地保证加工精度，已广泛采用自动测量和刀具自动补偿技术，做到调刀不停车。（4） 提高自动化程度 组合机床向全自动方向发展。重点是解决工件夹压自动化和装卸自动化。（5） 创制超小型组合机床 为了适应仪器仪表工业小箱体加工需要，创制超小型组合机床。1.2 组合机床品种的发展重点以及特点 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所采用。 根据有关统计资料，德国在19901992年期间，回转式多工位组合机床和自动线的产量约各占组合机床总数的50%左右。 应指出，回转式多工位组合机床实际上是一种特殊型式的小型自动线，适合于加工轮廓尺寸250mm的中小件。与自动线相比，在加工同一种工件的情况下，回转式多工位组合机床所占作业面积要比自动线约小2/3。 组合机床和万能机床和专用机床的相比的特点：1. 组合机床有重新改装的优越性，他的通用零。部件可以多次重复利用。2. 组合机床是按具体的加工对象专门设计的。因而可以按最合理的工艺过程进行加工。3. 在组合机床上可以同时从几个方向采用多把刀具对几个工件进行加工。他是实现集中工序的最好途径，是提高生产效率的有效设备。4. 组合机床是多轴对箱体零件一个面上的许多孔同时进行加工。这样就能比较好的保证个孔相互之间的精度要求，提高产品质量；减少了工件工序间的搬运，改善劳动条件；也减少了机床占地面积。5. 由于机床大多数零.部件是同类的通用部件，这就简化了机床的维护和修理。必要时可以更换整个部件，以提高机床的维修速度。6. 组合机床的通用部件可以组织专门工厂集中生产。这样可以采用专用高效设备进行加工，有利于提高通用部件的性能，降低制造成本。1.3 本论文工作的内容与安排1.3.1. 主要技术参数：1） 被加工工件 名称：R180 柴油机变速箱后盖（图号：12Y -37 -137B） 材料： QT450 - 102） 工艺基准及夹压部位： 工艺基准：N面（三点）。 6262B11（一点）.L面（二点） 夹压部位：G面3）加工部位：4M86H 4M146H1.3.2.设计任务1）翻译外文资料3000字左右，查阅文献15篇左右，并就某一问题写一篇读书报告。2） 总体方案的拟定及可行论证。3）绘制工序图.刀具布置图和机床尺寸联系图。4）绘制主轴箱装配图。5）数控系统硬件电路原理图的设计。6）编写设计说明书。第二章 组合机床工艺方案的制定制定组合机床工艺方案是设计组合机床最重要的步骤之一。为了使机床方案指定的合理.先进，必须开展以工人为主题的“三结合”设计。密切联系实际，总结生产实践经验，前面了解 被加工零件的加工情况和影响机床方案制定的因素。影响机床工艺方案制定的主要因素有：（1） 加工的工序和加工精度的要求 被加工零件需要在组合机床上完成的工序及加工精度，是制定机床工艺方案的主要依据。（2） 被加工零件的特点 如工件材料及硬度.加工部位的结构形式.工件的刚性，工艺基面等，对机床工艺方案的制定都有总要的影响。（3） 工件的生产方式 被加工零件饿生产批量的大小，对机床工艺方案的制定也有影响。（4） 使用厂的技术后方能力 如使用厂是否有相当的工具制造能力。若使用厂制造刃磨复杂的复合刀具或特殊刀具有困难，则在制定机床工艺方案时候，就应避免采用这类刀具。2.1 工艺基面的分析2.1.1 已给定工艺基准及夹压部位N面（三点）、62B11（一点）、L面（二点） 夹压部位：G 面2.1.2 选择工艺基面的原则及注意问题(a) 应当尽量选用设计基面作为在组合钻床上加工用的定位基面。这样能减少累积误差，有利于保证加工精度。（b） 选择的定位基面应确保工件稳定定位。(c) 选择基面时要保证在一次安装下，能对尽可能多的面进行加工。这样便于有效地集中加工工序，提高机床生产率，保证加工部位相互间的精度要求。(d) 统一基面的原则。即在各台机床上采取共同的定位基面来加工工件不同面上的孔，或对同一个面上的孔完成不同的工序。这一原则对加工工序长的箱体件尤有必要。(e)选择定位基面应考虑夹紧方便，夹具结构简单。（f） 当被加工零件不具备理想工艺基面时，可在机床夹具上增加辅助支承机构。在选择工艺基面的同时要相应地决定夹压位置。因为他 定位的可靠，工作的稳定以及保证加工精度都有直接的影响。确定夹压位置时应注意的问题：（a） 保证工件夹压后定位稳定。组合机床是按集中工序组成的。常常是多轴、多面同时加工，切削负荷重。特别是多轴钻孔时，往往产生很大的切削力。为了使工件在加工过程中不产生位移和振动，必须将工件牢固的夹住，并具有足够的夹压刚度。（b） 夹压点应比买年放在工件加工部位的上方。力求使其靠近箱体的壁，以减少夹压变形而影响加工精度。（c） 对刚性差的工件，力求使夹压点对着定位支承点。2.2 加工工艺的分析组合机床用来钻孔是最常见的，也是最高效的加工方法。钻孔有一般钻孔和钻深孔两种情况。从钻深孔角度来看，钻孔深度为倍直径的占大多数。钻深孔时，为了防止切屑堵塞而引起钻头折断，要采取分级进给的办法，即在加工过程中钻头定期退出以排除切屑。而我的任务是钻8个螺纹底孔（不通孔），应该注意以下的问题：1. 切屑排除困难。由于切屑阻塞使扭矩增大，造成钻头经常折断。这在加工钢件小直径深孔时尤为严重。2. 刀具冷却困难。加工小直径深孔，冷却液不易进入加工空间，钻头发热严重，降低了钻头的使用寿命。3. 钻孔轴线容易歪斜。由于钻头细长，强度与刚度很弱，特别当钻头刃磨得不对称时，钻孔很易偏斜。 第三章 组合机床的总体设计3.1 被加工零件的工序图被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示在一台机床上或一条自动线上完成的工艺内容、加工部位的尺寸及精度、技术要求、加工用定位基准、夹压部位、以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前毛坯情况的图纸。它是在原有的工件图基础上，以突出本机床或自动线加工内容，加上必要的说明绘制的，它是组合机床设计的主要依据，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以下内容：1） 在图上应表示出被加工零件的形状，尤其是要设置中间导向时，应表示出工件内部筋的布置和尺寸，以便检查工件装进夹具是否相碰，以及刀具通过的可能性。2） 在图上应表示出加工用基面和夹压的方向及位置，以便依此进行夹具的支承，定位及夹压系统的设计。3） 在图上应表示出加工表面的尺寸、精度、光洁度、位置尺寸及精度和技术条件（包括对上道工序的要求及本机床保证的部分）。4） 图中还应注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及被加工部位的余量。加工零件工序图的注意事项：（1） 本机床的加工部位的位置尺寸应由定位基面标起，尤其在本机床加工，所选用的定位基面和设计基面不一致时，还必须对各孔要求的位置尺寸精度进行分析和换算。（） 对孔的加工余量要认真分析。为了使被加工零件工序图清晰明了，能突出本机床的加工内容，绘制出对本机床加工部位用粗实线表示，其尺寸打上方框，其余部位用细实线表示。3.2 加工示意图加工示意图，要放映机床的加工过程和加工方法，并决定浮动夹头或接杆的尺寸，刀具种类及数量，刀具长度及加工尺寸，主轴尺寸及伸出长度，主轴、刀具、导向与工件间的联系尺寸等。加工示意图应绘制成展开图，其绘制顺序是：首先，按比例绘制工件的外形及加工部位的展开图。然后，根据工件加工要求及选定的加工方法绘制刀具，并确定导向形式、位置及尺寸，选择主轴和接杆。从这些刀具中找出影响其联系尺寸的关键刀具，按其中最长的一根刀具，从主轴箱到工件间的最小距离来确定全部刀具、导向及工件之间的尺寸关系。因此，在绘制加工示意图时，必须将拖架联系尺寸标出。3.2.1 刀具的选择 一台机床刀具选择是否合理，直接影响到机床的加工精度、生产率、和工作情况。正确地选择刀具是一个相当重要的工作。在组合机床上钻孔，大多采用工具厂生产的标准高速钢锥柄或者直柄麻花钻。在本设计中，我们使用的是锥柄长麻花钻。3.2.2切削用量的选择组合机床的正常工作与合理的选用切削用量，即确定合理的切削速度和工作进给量，有很大的关系。切削用量选用得恰当，能使组合机床以最少的停车损失，最高的生产效率，最大的刀具寿命和最好的加工质量，也就是多快好省地进行生产。由表27所列数值选择加工零件的切削用量。 表2-7 用高速钢钻头加工铸铁件的切削用量加工直径d（毫米）HB= 160200HB =200241 HB=300400v(米/分)S转（毫米/转）v(米/分)S转（毫米/转）v(米/分)S转（毫米/转）1616240.070.1210180.050.15120.030.086120.120.20.10.180.080.1512220.20.40.180.250.150.2022500.40.80.250.40.200.30钻零件的4个M6和M10的螺纹孔，零件材料是：QT45010是球墨铸铁。它的布氏硬度160210 所以应选择在HB=200-241范围内：1） 钻4个6.8，由表选择 S=0.12mm/r V=15m/minM=D1.9S0.8HB0.6=6.81.9*0.120.8*2100.6 =173.1 KG.MM2) 钻4个12.8 由表选择 S=0.2mm/r V=15m/min M=D1.9S0.8HB0.6=12.81.9*0.20.8*2100.6= 867 KG.MM由 式中M轴所传递的扭矩（KG.MM）； Wp轴的抗扭截面模数（毫米3），实心轴的Wp0.2d3; B 系数。（度/米）1/41/21B7.36.25.2刚性主轴=1/4 B=7.3钻4个6.8的孔时 主轴直径D = 14.89 mm钻4个12.8的孔时 主轴直径 D = 22.3 mm可以取钻4个6.8的孔主轴直径 D=20mm 外伸的直径是30/20 钻4个12.8的孔主轴直径D=25 外伸的直径是38/263.2.3 接杆的选择为在主轴上装卡刀具，采用了接杆（有的工厂叫延伸轴）。在钻孔、扩孔、锪孔、倒角及铰小孔时，通常采用接杆。在选用接杆时，应尽量避免采用直径为15毫米的主轴。基本尺寸如下表：接杆号DS莫氏号类型D1D2BB1LlL11T1421 A2023101185485852T2021830122155001108532242242305105306T2621B203822155106572A242305208309334250540注：2长度L设计时根据实际需要，在表中所列尺寸范围内，当L小于520mm时按5的倍数选取，当l大于520时则按10的倍数来选取。根据表格设计中钻4个6.8孔时选取2号接杆 4个12.8孔时选取6号接杆3.2.4 导向结构的选择组合机床上加工孔时，除用刚性主轴加工的方案外，其尺寸和位置精度都是依靠夹具导向来保证的。如何正确地选择导向结构，确定导向的参数和精度，是设计组合机床的重要内容，也是绘制加工示意图时要解决的问题。固定式导套在夹具上是固定不动的，它通常由三个元件组成： 1压套螺钉，2 可换导套，3 中间套。dDD1D2 l L1mRD1D2L046121918122025223035715.5 M8161268142120816.5810162322202535303545917.5101218262510.51912152231302535453545551321.5151825363515.52418213041403545554555651826.5212535464520.529253040515045556555657522.532.5M10191530354556552535354255717055657565758532.542.5 由表中选择加工示意图中的通用导套尺寸。3.2.5 动力头工作循环及其行程的确定动力头工作循环一般包括快速进给、工作进给和快速退回等动作。（1）工作进给长度的确定 工作进给长度应等于被加工部位长度与刀具切入和切出之和。 动力头工作进给的长度是按加工长度最大的孔来选取。切入长度应根据工件端面的误差 情况确定，一般为510毫米。切出长度如表确定工艺方法钻孔扩孔铰孔镗孔切出长度（毫米）1/3d+（38）10151015510注：1。D为钻头直径（毫米）。2.表中数值在刀具出口平面为已加工时取最小值，反之取最大值（2）快速引进长度的确定 快速引进是动力头把刀具送到工作进给的位置，其长度按具体工作情况确定。（） 快速退回的长度的确定快速退回的长度等于快速引进和工作进给的长度之和。一般在固定式夹具钻孔的机床上，动力头快速退回的行程，只要把所以刀具退至导套内，不影响工件的装卸就行了。（） 动力头总行程的确定 动力头的除了满足工作循环所需长度外，还要考虑装卸和调整刀具的方便性。装卸刀具的理想情况是：刀具退离导向套外端面的距离，要大于刀杆插入主轴孔内的长度。由上面所述做加工示意图 如下： 3.3 机床联系尺寸图的绘制机床联系尺寸图是决定各部件的轮廓尺寸及相互间联系关系的，是开展各专用部件设计和确定机床最大占地面积的指导图纸。3.3.1动力部件的选择 动力部件用以实现切削刀具的旋转和进给运动或用于进给运动（动力滑台），是组合机床最主要的通用部件。必须选用适合的动力部件，使机床具有先进的工艺水平和技术水平，以及良好的经济效果。 1）、电动机功率的确定 每种规格的动力头都有一定的功率范围，根据所选切削用量计算的切削功率及进给功率之需要，并适当的考虑提高切削用量的可能性（一般按30%考虑），选用相应规格的动力头，可按下列公式计算： 式中 动力头电动机功率 切削功率 进给功率 传动功率 当主轴少于15根是，=0.9，主轴多于15根时，=0.8。 2）、进给力的计算 每个型号的动力头都有其最大允许的进给力。选用时计算的切削进给抗力必须稍小于动力头允许的最大进给力，并注意主轴切削力的合力中心应处在动力头接合面的范围内，力求使其在动力头接合面的下方。4个而言切削功率为： 切削抗力为：4个而言切削功率： 切削抗力： 主轴箱所需动力的验算： 切削总抗力： 切削总功率： 根据这个验算，认为电机选用3KW是适宜的。由下列所列表格： ITDITD80动力箱联系尺寸： 型号型式电动机型号电动机功率（KW） L3(mm)电动机转速(r/min) 输出轴转速(r/min) ITD32 I Y100L14 2.2 3201430715II Y100L24 3.0 III Y112M4 4.0 340 1440 720 IV Y100L6 1.5 320 940 470 V Y112M6 2.2 340 ITD40 I Y1132S4 5.5 395 1440720II Y132M4 7.5 435 III Y132S6 3.0 395 960 480 IV Y132M16 4.0 435V Y132M26 5.5 ITD50 I Y132M4 7.5 435 1440 720 II Y132M16 4.0 960480III Y132M26 5.5 IV Y160M4 11 4901460 730 V Y160M6 7.5 970 485 ITD63 I Y160M4 11 490 1460730II Y160L4 15 535 III Y160M6 7.5 490 970485IV Y160L6 11 535 V Y180M4 18.5 560 1470 735 VI Y180L6 15 600 970 485 ITD80 I Y180L6 15 600 970 485 II Y180M4 18.5 560 1470735III Y180L4 22 600 IV Y200L16 18.5 665 970485V Y200L26 22 VI Y200L4 30 1470 735 型号 名义尺寸 djs6 L L1 nXL2 L4 d3 ITD32 320 30 400 50 4X75 150 GI” ITD40 400 40 500 50 4X100 170 GI” ITD50 500 45 630 50 5X100 170 GI1/4” ITD63 630 50 800 50 7X100 200 GI1/4” ITD80 800 60 900 75 7X100 220 GI1/4” ITD32ITD80动力箱性能： 由上可知：选用动力箱ITD40 电机Y132M2-6根据需要选择最大3.3.2 绘制机床联系尺寸图应考虑的主要问题1） 夹具轮廓尺寸的确定夹具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。夹具底座高度应视夹具大小而定。既要保证有足够的刚性，又要考虑工件的装料高度。为了便于布置定位元件，一般夹具底座的高度不小于240毫米。2） 中间底座尺寸的确定中间底座长度的选定是比较灵活的，在确定时应照顾其他各部联系尺寸的合理性，以求得既符合节省的原则，又达到布局匀称。还有要考虑铁屑的储存及排除，电气接线盒的安排，以及冷却液的储存，为了使冷却液有足够的沉淀，容量应大一些，大约取1015分钟冷却泵的流量。3） 主轴箱轮廓尺寸的确定标准主轴箱的厚度由主轴箱体、前盖和后盖三层尺寸构成。主轴箱体厚为180毫米。前盖立式厚为70毫米。后盖厚通常采用90毫米。立式主轴箱通常为340毫米。由下表：序号多轴箱体适用动力箱代号规格B*H型号重量25324050631400*400T0714-111122500*5001653630*4001704630*5002005630*6302356800*5002607800*6303108800*80041091000*500330101000*630385111000*800510121000*1000630131250*800610查得本设计中主轴箱的规格B*H为630*500由主轴箱设计中可知最低主轴高度H1为122毫米。3.3.3 组合机床床身设计 组合机床床身设计，包括选择通用的床身、立拄、滑座、立式机床底座和设计专用的中间底座等工作 。床身和立柱是用于固定动力部件的导轨滑座的，它们有多种规格。可根据动力部件的尺寸大小、行程长短来选用。1）立柱的联系尺寸：10单位（mm） 立柱型号 名义尺寸 B L H H1 滑台名义尺寸及行程 H2 H3 ICL25ICL25M 250 320 630 1900 1150 250 250 450-800 275 400 450-650 ICL32ICL32M 320 400 710 2000 1350 320 400 450-650 325 ICL40ICL40M 400 500 800 2420 1650 400 400 450-860 410 630 450-630 ICL50ICL50M 500 630 900 2520 1850 500 400 450-860 435 630 450-630 ICL63ICL63M 630 800 1000 2620 2050 630 630 450-580 460由上面所述可 ：立柱应选ICL40 。2）滑台的联系尺寸型 号 配套滑台行程 L2 L1 B B1 b h H 紧固螺钉 H1 ICC251ICC251M I 250 900 500 450 395 270 110 560 M20 210 II 400 1050 650 ICC252ICC252M I 250 900 500 160 630 280 II 400 1050 650 ICC321ICC321M I 400 1180 780 520 465 340 110 560 210 II 630 1410 1010 ICC322ICC322M I 400 1180 780 160 630 280 II 630 1410 1010 ICC401ICC401MI 400 1350 950 600 545 420 110 560 210 II 630 1580 1180 III 1000 1950 1550 ICC402ICC402M I 400 1350 950 160 630 280 II 630 1580 1180 型 号 配套滑台行程 L2 L1 B B1 b h H 紧固螺钉 H1 ICC402ICC402M III100019501550600 545 420 160 630 M20 280 ICC501ICC501M I 400 1550 1150 700 645 520 11 560 210 II 630 1780 1380 III 1000 2150 1750 ICC502ICC502M I 400 1550 1150 160 630 280 II 630 1780 1380 III 1000 2150 1750 ICC631ICC631M I 400 1800 1400 830 775 650 110 560 M24 210 II 630 2030 1630 III 1000 2400 2000 ICC632ICC632M I 400 1800 1400 160 630 280 II 630 2030 1630 III 1000 2400 2000 由上面可知道 滑台侧底座 应选ICC4013）数控滑台的联系尺寸滑台型号台面宽度（mm）台面长度（mm）行程（mm）最大进给力（N）滚珠丝杠直径X螺距（mm）伺服电机功率（kw）扭矩（N/m）转数（r/min）NC1HJ32320630400，6301250040X102201000330NC1HJ404008004002000050X102201000330440NC1HJ401YHJ505001000400，630，10003200050X102201000330440滑台型号BB1B2B3HLL1L2L3L4L5L6L7L8L9L10L11DNC1HJ3232032028072.52806304001070200435105200250250 M126301300200200200150 NC1HJ4040040035067.53208004001240200435105200250250 M166301470200250250200 NC1HJ5050050045067.536010004001440200455110200200250200 M166301670200200200250200 10001840200250250250250200由上面可知道 数控滑台的型号应该选NC1HJ40最大行程即为动力头最大允许的行程，除了满足钻床工作循环的要求外，还必须保证调整和装卸刀具的方便性，对于多工位回转工作台式机床，还要保证回转时工作台上夹具不碰刀。根据需要选择最大行程为400mm。由上面的数据可以做如下图： 3.4 组合机床主轴箱设计3.4.1 概述 主轴箱是组合机床的重要组成部件。主轴箱是用于布置机床工作轴及其传动零件和相应的附加结构的。它通过按一定速比排布传动齿轮，把动力从动力部件动力头、动力箱、电动机等，传递给各工作主轴，使之获得所要求的转速和转向等。组合机床主轴箱，按其组成和用途分为：大型标准主轴箱、小型标准主轴箱和专用主轴箱三大类。大型标准主轴箱称为非刚性主轴箱，因为这种标准主轴箱，主轴的前后支承距离平均只有150毫米左右，而刀具的悬伸长度往往是主轴支承距的好几倍。在这种悬伸比之下，单靠主轴本身是不能保证孔加工的位置精度的，而主要由夹具的导向装置来保证。由上面的图可知：它主要由通用的箱体类零件、通用的传动类零件及润滑和防油元件等组成。属于通用箱体类零件的有：主轴箱体、前盖、后盖、上盖、侧盖等。属于通用传动类零件的有：主轴、传动轴、六方头手柄轴（手柄轴是供更换、调整刀具和主轴箱装配及维修检查主轴精度时回转主轴用）、传动齿轮（在主轴箱体前后壁之间、可装32毫米宽的齿轮两排或24毫米宽的齿轮三排；在主轴箱体后壁和后盖之间，可装齿轮一排）、动力头或电机齿轮等。属于润滑和防油元件的有：标准的叶片润油泵（叶片润滑油泵尽可能采用直接驱动即齿轮直接装在泵轴上）、分油器、注油杯、排油塞等。1）通用箱体通用主轴箱体、前盖和后盖，已经由机床联系尺寸图设计中可知：主轴箱体的厚度为180毫米；后盖的厚度了90毫米；立式前盖厚度为70毫米。2）通用主轴和传动轴通用钻削类主轴的系列参数：主轴外伸主轴类 型主轴直径（毫米）短主轴滚锥短主轴253035405060长主轴（立式L-15）滚锥长主轴20253035405060滚珠主轴152025303540滚针主轴152025303540主轴外伸尺寸（毫米）D/d122/1430/2038/2650/3650/3665/4480/6090/60L85115115115115135135135接杆莫氏圆锥号11，21，2，32，32，33，44，54，5由上表和刀具布置图可查：30/20和38/26两种型号 L=100通用传动轴的系列参数：传动类型传 动 轴 直 径（ 毫米）滚锥传动轴2025303540手柄轴3040传动轴选用20和25手柄轴选用303）通用齿轮主轴箱用的通用齿轮，有传动齿轮、动力头齿轮和电机齿轮三种。动力头齿轮有A。B型，宽度为84和44毫米。当采用90毫米的后盖时，动力头齿轮要选用A型。3.4.2 主轴箱的设计方法一、主轴的型式与主竟的确定和主轴箱所需动力的计算 主轴的型式和直径，主要取决于刀具的进给抗力和切削牛矩或主轴刀具系统结构上的需要。通常，钻孔时采用前支承有止推轴承的主轴。设计时，尽可能不选用15毫米直径的主轴和滚针主轴，因为这种主轴的精度低，既不便于制造装配，也不便于使用和维修。又刀具布置图设计中可知：6.8孔的主轴20 12.8孔的主轴25二、传动系统的设计与计算传动系统的设计，就是通过一定的传动链，按要求把动力从动力部件的驱动轴传递到主轴上去。同时，满足主轴箱其他结构和传动的要求。传动系统的设计的一般要求：1）在保证主轴的强度、刚度、转速和转向要求的前提下，力求使传动轴和齿轮为最少。2）通常应避免通过主轴带动主轴，否则将增加主动主轴的负荷；3）最佳传动比为11.5，打扮允许采用到35；4）粗加工主轴上的齿轮，应尽可能靠近前支承，以减少主轴的扭转变形。 传动系统布置图见 主轴箱图 三、传动轴的直径的设计1TD40系列电动机的转速为480转/分，钻4个6.8，M =173.1 KG.MM钻4个12.8 M=867 KG.MM12号传动轴：按组合机床设计表5-10，取轴径D=25MM。11号手柄轴：M11=997KGMM由传动轴的系列参数表可知道 D=3010号传动轴：按组合机床设计表5-10，取轴径D=25MM。9号传动轴： 可取D=25MM第四章 硬件电路图设计数控系统的设计包括硬件和软件两部分，而我们只是进行了硬件电路设计。4.1 微机数控系统的设计内容硬件是组成系统的基础，也是软件编制的前提，数控系统硬件的设计包括以下几部分内容：1、 绘制系统电气控制的结构框图据总体方案及机械结构的控制要求，确定硬件电路的总体方案，绘制电气控制结构图，机床硬件电路由五部分组成：（1） 主控制器，即中央处理单元CPU。（2） 总线，包括数据总线、地址部线和控制总线。（3） 存储器，包括程序存储器和数据存储器。（4） 接口，即输入/输出接口电路。（5） 外围设备，如键盘、显示器及光电输入机等机床数控系统硬件框图（开环系统）2、 选择中央处理单元CPU的类型CPU的种类很多，如Z80，8080，MCS-51系列等，在数控系统中选择CPU应考虑：（1） 应用场合：对于数控机床等机械，工作环境恶劣，且要求控制部分体积小，MCS-51系列单片机集成度高，稳定性、可靠性好、体积小，因此推荐用MCS-51系列单片机作为工控机。（2） 外部扩展功能，包括存储器的扩展，I/O口扩展，定时/计数器扩展等，而MCS-51系列单片机有很强的外部扩展功能，外围扩展电路芯片大多是一些常规芯片，用户很容易通过标准扩展电路来构成较大规模的应用系统。（3） 指令系统的功能，影响编程灵活性。（4） 开发手段，包括支持开发的软硬件。（5） 时钟频率：对于一确定CPU，系统时钟频率是有一定范围的，用户可根据需要选择，选择时钟频率时要考虑：（A） CPU处理的工作量，当工作量大时，选择较高的时钟频率；（B） 响应速度要求，响应速度要求快时，选择高的时钟频率；（C） 在满足以下两个条件的前提下，尽可能选用较低的时钟频率，这是因为高频对外围芯片及开发工具的要求高。3、 存储器扩展电路设计存储器扩展包括数据存储器和程序存储器扩展两部分。选择EPROM作程序存储器时，应考虑：1) 速度应与CPU时钟匹配；2) 容量适中，太大会使电路复杂，降低可靠性，且会造成不必要的浪费。4、 I/O接口电路设计设计内容包括：据外部要求选用I/O接口芯片，步进电机伺服控制电路，键盘、显示部分以及其他辅助电路设计（如复位、掉电保护等）。这部分设计考虑系统的驱动能力，驱动能力不足的时，系统工作不可靠。在存储器扩展I/O接口电路中，均涉及到地址译码器的问题.4.2 MCS-51系列单片机及其扩展4.2.1 MCS-51单片机的选择及简介MCS-51系列单片机广泛应用于经济型数控机床，目前在我国最常用的为8031单片机，故本设计选用8031。1、 8031单片机引脚及片外总线结构（1） 8031芯片有40个引脚功能，如图： （2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）(2) 各引脚按功能可以分为三部分：I/O口线：P0、P1、P2、P3共4个8位口；控制口线：PSEN，ALE，EA，RST电源及时钟：VCC，VSS，XTAL1，XTAL1，XTAL2。(3) 应用特性：I/O口线不能都用作用户I/O口线；I/O口的驱动能力，P0口可驱动8个TTL门电路，P1，P2，P3则只能驱动4个TTL门P3是双重功能。2、 MCS-51单片机内结构8031单片机由7个部分组成，即微处理器（CPU、数据存储器（RAM）、特殊功能寄存器、I/O口、串行口、定时/计数器及中断系统，它们都是通过片内单一总线连接而成的。4.2.2 单片机的系统扩展8031片内无程序存储器，如不扩展外部存储器则不能工作，且片内仅有128字节的数据存储器，对于需要较多