油泵体前后两侧面钻孔专用机床设计【含CAD图纸+文档】
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摘要: 组合机床是以通用部件为基础,配以少量专用部件,对一种或若干中工件按预先确定的工序进行加工的机床。它能够对工件进行多刀,多轴,多面,多工位同时加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及液压等工序,随着组合机床的发展它能完成的工艺范围将日益扩大。毕业在即,我拿到了组合机床的题目,给予了我巨大的机遇和挑战,在下面的论文里我详细的介绍了组合机床的设计步骤。关键词:组合机床 钻孔 多轴 多刀Abstract:Make up lathe to based on common part, add a small amount of special-purpose part, hit the lathe that the work piece is processed to one kind or several according to the process confirmed in advance. It can carry on many to work piece, many axle, polyhedral, large Eng . Will graduate shortly, I get the topic of making the lathe up, offer me an enormous opportunity and challenge, my detailed introduction makes the design step of the lathe up in the following.Key word:Make the lathe up Hole Many axles Many knives组合机床技术及其发展综述我此次毕业设计的内容是对油泵体前后两侧面进行钻孔,需要在特定的组合机床上完成,于是经过自己的学习与老师的指导,我对组合机床的这方面的知识有了很深的认识,对于我们机械行业的人来说,组合机床是我们必须要了解的一个重要部分。尤其对与组合机床的技术及其发展趋势更要明确的认识。世界上第一台组合机床于1908年在美国问世,30年代后组合机床在世界各国得到迅速发展。至今,它已成为现代制造工程(尤其是箱体零件加工)的关键设备之一。现代制造工程从各个角度对组合机床提出了愈来愈高的要求,而组合机床也在不断吸取新技术成果而完善和发展。 现代机械制造工业发成的特征是:产品更新换代的周期缩短,多品种,中小批量轮番生产已成为普遍的生产方式。因此,具有一定柔性,能对多品种、小批量生产方式作出快速响应,是现代组合机床及其加工系统发展的必然趋势。 1. 1单轴加工的自动换刀 (1)单轴转塔式组合机床:组合机床上刀具的更换由转塔头自动完成,但换刀数量有限,可以在工件一次装夹中完成各种孔加工工序,如配以回转或移动工作台,可完成更多的工序加工。 (2)自动换刀数控机床加工中心:在国外,最早是将带自动换刀装置的多功能机床统称为加工中心的,我国则命名为自动换刀数控机床。除车削中心以外,加工中心一般可视为带自动换刀装置的数控钻幢铣床,可实现对箱体类零件的孔和面的多面加工。现代加工中心有两个发展趋势:一是为减少加工时间,采用多轴加工,即多轴加工中心;二是遵循组合机床的组合原理,使加工中心组合化、模块化。1. 2多轴加工主轴位置坐标的可变和自动换刀 (1)在主轴箱上直接改变主轴坐标位置:这种方式只适用于主轴位置分布有一定几何规律的少数特殊情况。如圆周分布、直线分布等。常用机械方法改变主轴位置。可调多轴钻、镬和攻丝机床大都采用万向联轴节,通过调整主轴支架或更换主轴模板来改变主轴位置坐标。近期,国外又出现了用于钻床组合机加工中心的多轴钻削头(2)可换多轴主轴箱:如移动主轴箱、转塔主轴箱、自动更换多轴主轴箱等。自动换箱组合机床种类繁多,但其差别仅在于多轴箱的储存和调运方式不同。自动换箱组合机床具有通用化程度高,便于组合化和模块化设计、生产率高、适应性强,设备投资费用少,利用率高等优点。 国外已推出转塔与换一箱结合,换箱和换刀结合的自动换箱机床.它们各自结合两者优点使组合机床进一步柔性化。另外,夹具的柔性化和控制系统的柔性化也是现代组合机床柔性化的两个必不可少的条件。2组合机床加工精度的提高: 由于采用了新结构、新刀具新工艺方法、刀具自动补偿系统、专用刀具的复;,工艺.直扮利用软件进行误差补偿等办法,组合机床加工精度正在不断提高。现阶段在组合机床加工大平面的平面度达到1m长上0.020.04,粗糙度达到0.40.8微米,孔径精度达到,孔的圆度和圆柱度达到0.00150.055mm,定位销孔的中心精度达到正负0.013mm,一般孔位精度达到0.0050.01mm,双向镗孔的同轴度达到0.0150.002mm,一些特种加工工艺精度,如止口精度可达到0.0150.02mm。3通用部件技术的发展:3. 1品种增多,系列完善、结构更新、配套灵活:除传统的通用部件以外,各主要通用部件制造厂相继发展了直流伺服驱动和交流伺服驱动滑台、数控滑台、数控三坐标加工模块、多轴箱储存和多轴箱更换装置等新一代通用部件。采用模块化设计原则将常规组合机床的通用部件和加工中心的组成模块统筹设计。组成新的型谱,也是一种新的趋势。为了适应组合机床制造厂发展柔性制造系统等综合自动化的需要诞生了像可编程伺服驱动位置控制装置、计算机数控滑台、机器人装卸料系统、带误差信息屏幕显示的诊断装置、数据库系统等配套性通用部件及模块。动力部件的规格和驱动功率口趋加人,例如法国雷诺公司滑台的最大规格由800 mm增至1 000 mm, l 250 mm, l 600 mm,铣削头最大功率由30-40 kW增至90 kW. 为适应高效加工的需要,现代组合机床自动线和自动加工系统的生产节拍愈来愈短,为此,滑台的工作循环时间必须相应缩短。国外有些厂家中等规格滑台的工作循环时间已缩短到5s。其中.快速行程速度已达15 m/min,而最大工作进给速度由通常的0. 7 m/min提高到1. 2-1. 5 m/min,切入量有的已可缩短到0. 25 mm。要提高快进和工作行程速度,需要有高的转换精度,用伺服驱动沿台便能满足要求。3. 2采用新技术、新材料、新结构提高通用部件的性能: 移动部件的导轨夹紧采用曼特龙压板(Metronleiste)。用压力油使皮囊扩涨顶动压板夹紧导轨。这种夹紧方式和通常采用的油缸夹紧或碟形弹簧夹紧方式相比,具有许多优点。如结构紧凑,可直接布置在压板内,不占空间,夹紧力大且分布均匀,夹紧效果极佳等。大规格进给部件的导轨副广泛采用以聚四氟乙烯为基体的塑料导轨板,通常粘结在滑台的导轨面以及压板滑动面。该种材料的导轨体因动静摩擦系数儿乎相等,可防止低速爬行。此外,尚有耐磨性、粘结性和加工工艺性好,不须充分润滑,运动轻快等优点。 主轴部件结构设计中采用了新型的齿轮侧隙调整机构。用来消除传动链间隙,减少高速旋转时的冲击和噪声。多用于撞削头和铣削头等要求运动平稳性高的场合。高旋转轴套类零件与密封碗产生热化学反应而遭腐蚀,通常在轴颈处喷涂约0. 4 mm厚的氯化铬陶瓷涂层,以提高其密封性能。广泛采用镶钢导轨以提高其耐磨性。主轴箱内的齿轮采用剃鼓形齿,热处理后抛光工艺,用以降低齿轮噪声。日益重视主轴箱、导轨和有相对运动零件的润滑,有的采用有自动报警的集中控制润滑系统。4组合机床应用范围的扩展:现代组合机床已逐渐扫一破了通常认为只适用于箱体类零件加工的模式,其功能和应用范围正在不断延伸和扩展。4. 1组合机床加工旋转体零件 在一些特定情况下,采用组合机床加工轴类和盘类零件具有明显的优越性。用锉孔车端面头等通用或专用部件可以组成加工旋转体零件的组合机床。加工时工件不旋转,可用来加工轴套类零件的两端部。在一些特定情况下,这种加工方法有利于提高工艺系统的刚性和纳入自动线生产(一些炮弹大弹体通常采用这种加工方法)。另一种加工方法是采用具有驱动装置的旋转式夹具,使工件随夹具旋转,用固定或旋转刀具加工工件的内孔、外圆及端面。如美国克罗斯公司提出一台卧式五面幅射形回转工作台式组合机床采用数字控制,可加工多种盘形零件。这种机床的各个工位由单独的固定夹具对随行主轴箱进行定位夹紧。随行主轴箱不同于一般的随行夹具,主轴的旋转主运动由机床集中传动系统分到工位的传动轴产生。一些轴件,尤其是大型轴件,可以用旋转夹具夹持中部,在组合机床或专用机床上进行两端同时加工,其优点是工序集中,省去调头加工,增加了刀具及其驱动部件的布置空间。 通常,采用带旋转式夹具的组合机床形式加工轴套类及盘类零件,其最主要的考虑因素是:不用常规车削方法加工,机床的布局形式和前后工序的机床布局形式相适应,有利于工件的传递和纳入自动化生产。另外,有些轴套类零件的形状和工艺安排必须采用该种加工方式。4. 2用组合机床加工小型零件: 现代成批大量生产的仪表、精密机械、家用电器、钟表等工业部门,常有小型箱体类、盖罩类、连杆拨叉类、杂件等小型异形零件。这类零件由于广泛采用先进高效的毛坯制造工艺,金属切除量较小,且大部分零件的材质是铝合金或铜合金,加工时,切削力较小。由于生产节拍短,要求有极高的生产率。用组合机床加工这一类零件时,要作专门的设计,以适应这类零件构造和加工上的特殊性。通常加工这类零件的组合机床称为小型组合机床,自成体系,发展迅速。组合机床综合自动化技术的发展:组合机床自动线主要用于大批量生产。虽然技术已很成熟,但一般利用率低、缺乏柔性、难以适应现代中批量轮番生产的需要。现代柔性自动化技术给组合机床综合自动化技术的发展,带来根本性的变革。5. 自动装配机的发展 现代自动装配机广泛采用了组合机床原理及相关技术。现代机电产品的生产规模不断扩大,装配工作量占据愈来愈大的比重。为此,装配作业自动化技术得到了迅速的发展。目前,国外自动化装配工艺内容已从零件紧固连接、压入、扭合、铆接、粘接、焊接等基本作业方式,发展到去毛刺、清洗、检测及产品总装后的试车、检验、注油、喷漆、包装等工序,一些综合自动加工系统内通常设有自动装配工序。这些系统及装置的设计原则和组合机床的设计极其相似:结构典型,部件和组件通用,形式统一。用于不同装配对象时只是工夹具不同。自动装配机的通用部件中也有装配工作头、装配机主体、供料装置及检测装置等。目前,世界各国都大力发展通用化程度较高的直线或回转型间歇输送式装配机来替代连续输送式装配机,发展具有柔性及可进行多品种装配的自动装配线。该种装配线广泛采用“功能模块式结构技术”,采用柔性连接的输送方式。工业机器人由于可在一次动作循环中灵活完成各种动作,可代替装配机许多复杂部件的动作,从而大大简化装配机自身的复杂结构。工业机器人有固定程序的,也有计算和控制的,其采用大大增加了自动装配线(机)的柔性。摘要: 组合机床是以通用部件为基础,配以少量专用部件,对一种或若干中工件按预先确定的工序进行加工的机床。它能够对工件进行多刀,多轴,多面,多工位同时加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及液压等工序,随着组合机床的发展它能完成的工艺范围将日益扩大。毕业在即,我拿到了组合机床的题目,给予了我巨大的机遇和挑战,在下面的论文里我详细的介绍了组合机床的设计步骤。关键词:组合机床 钻孔 多轴 多刀Abstract:Make up lathe to based on common part, add a small amount of special-purpose part, hit the lathe that the work piece is processed to one kind or several according to the process confirmed in advance. It can carry on many to work piece, many axle, polyhedral, large Eng . Will graduate shortly, I get the topic of making the lathe up, offer me an enormous opportunity and challenge, my detailed introduction makes the design step of the lathe up in the following.Key word:Make the lathe up Hole Many axles Many knives序 言毕业设计是我们在学完大学全部课程后进行的,是对我们所学的课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练。当然,更是我们取得学位的重要依据。就我个人而言,我希望能通过这次设计工作对自己未来从事的工作进行一次适应性的训练,最重要的是从中锻炼自己的分析问题和解决问题的能力,领会设计思想。由于能力有限,我的设计尚有许多不足之处,恳请各位老师给予指教。组合机床是以通用部件为基础,配以少量专用部件,对一种或若干中工件按预先确定的工序进行加工的机床。它能够对工件进行多刃多轴多面多工位同时加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及液压等工序,随着组合机床的发展它能完成的工艺范围将日益扩大。组合机床所使用的通用部件具有特定功能,按标准化、系列化、通用化原则设计制造的组合机床基础部件,每种通用部件有合理的规格尺寸系列,有适用的技术参数和完善的配套关系。组合机床与通用机床、其它机床比较具有以下特点:(1)组合机床上的通用部件和特征零件越占全部机床零部件的70%-80%,因此设计和制造周期短,经济效益好。(2)用于组合机床采用多刀加工,机床自动化程度高,因此比通用机床生产效率高,产品质量稳定,劳动强度低。(3)组合机床的通用部件是经过周密设计和长期生产实践考验的,又有专门厂家成批生产,它与一般专用机床比较,其结构稳定,工作可靠,使用和维修容易。(4)组合机床加工工件,采用专用夹具,组合刀具和导向装置等,产品加工质量靠工艺装备保证,对操作工人的技术水平要求不高。(5)当机床被加工的产品更新时,专用机床的大部分的部件报废,组合机床的通用部件是根据国家检验设计的,并等效于国际检验,因此其通用部件可以重复使用,不必另行设计和制造。(6)组合机床易于联成组合机床自动线,以适应大规模和自动化生产需要。目前,我国组合机床以广泛用于大批量生产和使用,例如:汽车、拖拉机、柴油机等。目 录第一章 通用部件简介 51.通用部件的分类 52.动力滑台与动力箱63.组合机床支承部件6第二章 组合机床的总体设计的步骤81组合机床工艺方案的制定82确定切削用量及选择刀具93组合机床总体设计三图一卡10第三章组合机床多轴箱设计151概述152多轴箱的设计15第四章夹具的设计19结论20致谢20参考文献21第一章 通用部件简介一.通用部件的分类 通用部件已列为国家标准,并等效为国际标准,设计时应贯彻执行国家标准。我国有些企业有内部标准,但其主要技术参数及部件和联系尺寸必须统一执行国家标准,以实现部件通用化标准。1.动力部件(1)主运动动力部件用来实现组合机床的切削运动。例如:刀具的回转运动。动力箱:1DT121DT25,适用小型组合机床;1 DT321DT80,适用大型组合机床。多轴箱:主轴固定多轴箱;主轴可调多轴箱。(2)进给运动部件实现刀具的进给运动。液压滑台:1HY系列液压滑台;1HYA系列长台面型液压滑台;1HYS系列液压十字滑台。机械滑台:1HJ系列机械滑台;1HJC系列机械滑台;NC-1HJ系列交流伺服数机械滑台。(3)既能实现主运动,又能实现进给运动的部件。动力头:1LHJb系列机械滑套式动力头;1LXJB系列箱体移动式机械动力头;LHF系列风动动力头;1LZY系列多轴转塔动力头。(4)为单轴头变化主轴转速的跨系列通用部件:1XG系列传动装置。2.输送部件 输送部件是将工件由一个工位输送到另一个工位的部件:1AHY系列液压回转台工作台;1HYA系列长台面型液压滑台。3.支承部件支承部件是可用来安装组合机床其它部件,它包括1CC系列滑台,侧底座;1CD系列立柱侧底座;1CL系列立柱及中间底座等。4.控制部件 控制部件用来控制组合机床行动循环。5.辅助部件 除上述部件外的部件称辅助部件,主要指用于润滑、冷却和排屑等部件。二.动力滑台与动力箱1.动力滑台是由滑座、滑鞍和驱动装置等组成,是实现组合机床直线进给运动的动力部件。 动力滑台的用途:根据被加工工件的工艺要求,可以在滑台上安装动力箱、钻削头、铣削头和镗孔车端面头等各种部件,以完成对工件的钻孔、扩孔、铰孔、螳孔、倒角、削端面、车端面、铣削及攻丝等工序,有时也作为输送部件使用,配置多工位组合机床。2.1TD系列动力箱的用途 动力箱是将电动机的动力传递给多轴箱的动力部件。动力箱安装在滑台或其它进给部件的结合面上,动力箱前端结合面上安装多轴箱,动力箱的输出轴驱动动力箱的每个主轴及传动轴,使多轴箱完成各种工艺切削运动。 1DT系列动力箱分两种:第一种根据用于配置小型组合机床,其型号为1DT121DT25,本规格的动力箱输出轴有两种传动形式,I型用输出轴安装的平键,齿轮输出转矩;II型用输出轴端面键输出转矩。第二种动力箱用于配置大型组合机床,其规格为1DT321DT80,其输出轴只有平键,齿轮一种输出转矩的形式。三.组合机床支承部件 组合机床支承部件包括中间底座,侧底座,立柱,立柱底座,支架及垫块等。支承部件主要用来安装动力部件及其它工作部件是组合机床的基础部件。支承部件应用于足够的刚度,以保证各部件之间相对位置精度长期正确,从而保证组合机床的加工精度。 组合机床的支承部件采用组合式,例如:卧式组合机床的床身,由中间底座与侧底座装配而成,而立式组合机床的床身由立柱及立柱底座装配而成。此种装配结构优点是加工和装配工艺性好,调整和运输比较方便。但是,组合式结构减弱了床身的整体刚性,这一缺点通常用加强部件之间的连接刚度来补偿。1.1CC系列滑台侧底座1CC系列滑台侧底座用于安装1HY系列液压滑台及各种机械滑台侧底座长度按滑台行程长度分型并与其配套。滑座安装在侧底座上,侧底座与中间底座用螺钉及销(或键)连接成一体,滑台与侧底座之间装有5mm厚的调整垫。采用调整垫铁对机床的制造和维修都方便。因为当滑座导轨磨损后,或重新组装机床时,只须取下滑台将导轨面重新修刮或修磨,再重新更换调整垫厚度,可使机床达到应有精度。 侧底座的顶面具有与滑座结合的平面外在其周围有收集冷却液或润滑油用的沟槽,用管道将油液引回存储槽中,侧底座的另一侧面有电气壁盒,以供安装电器元件用。一般电器壁盒与冷却液存储箱不应靠近,以防电气元件潮湿。 为了便于支承部件及整台机床运输,侧底座应用走丝吊孔或吊环螺钉孔及放入撬杠用的底面凹槽。2.中间底座中间底座用于安装运输部件和夹具等的支承部件。它可以与侧底座支架和立柱等相接。 中间底座在配置组合机床时,往往不能用一种系列满足不同使用要求,因此,中间底座无标准化系列,尚须根据具体情况设计专用的中间底座。 中间底座分为安装固定夹具和安装回转工作台的两种类型。 根据组合机床配置形式的不同,中间底座多种多样。总之,随着组合机床形式不同,中间底座在结构,尺寸方面就有不同的要求。 中间底座的高度为560mm,也可选用630mm或710mm,本次设计底座选用560mm。第二章 组合机床的总体设计一.组合机床工艺方案的制定 工艺方案制定的正确与否,将决定机床能否达到体积小,重量轻,结构简单。为了使工艺方案制定得合理,先进,必须认真分析被加工零件图纸开始,深入现场全面了解被加工零件的结构特点,加工部位,尺寸精度,表面粗糙度和技术要求,定位、夹紧要求,工艺方法和加工过程所采用的刀具、辅具,切削用量及生产率要求等,分析优缺点。 1.零件的工艺分析 被加工零件为油泵体,加工前后侧面钻孔,且要一次加工完成,因此需在专用机床上加工,并要保证它们之间的粗糙度和位置精度要求。2. 工艺方案的制定 1.粗铣左右侧面,2.粗铣上下端面,3.粗铣前后侧面,4.清洗,5.半精铣上下端面,6.半精铣左右侧面,7.半精铣前后侧面,8.清洗去毛刺,9.钻孔上下端面,10.攻丝上下端面,11.清洗,12.钻孔左右侧面,13.攻丝左右侧面,14.清洗,15.钻孔前后侧面,16攻丝前后侧面,17清洗并检验。3.工件的定位基准选择 箱泵体类零件是机械加工中工序多,精度要求高的零件,这类零件一般都有较高的精度的孔要加工,又常要在几次安装下进行。因此,定位基准选择“三面”定位,其原因: a可简单的消除工件的六个自由度,使工件获得稳定可靠的定位。 b能高度集中工序,又有利于提高各面孔的位置精度。c易于实现自动化定位,并有利于防止切屑落于定位基面上。4.夹紧方案的制定 夹紧机构由夹紧动力,中间传动机构,夹紧元件三部分组成,夹紧动力用于产生力源,并将作用力传给中间传动机构。采用中间传动机构可改变作用力的大小和方向,同时能产生互锁作用,以保证在加工过程中,当力源消失时,工件在切削力或振动作用下仍能可靠夹紧。夹紧元件用以承受由中间传动机构传递的夹紧力。并与工件直接接触而执行夹紧动作。工件夹紧时,夹紧装置应重点解决下列问题:(1)夹紧装置在对工件夹紧时,不应破坏工件的定位,应正确选择夹紧力的方向及着力点。(2)夹紧力的大小应可靠,适当。要保证工件在夹紧后的变形和受压表面的损坏不能超过允许的范围。(3)结构简单合理,夹紧动作迅速,操作方便,省力,安全。(4)夹紧力或夹紧行程在一定范围内可调整或补偿。 二.确定切削用量及选择刀具 切削用量选择是否合理,对组合机床的加工精度、生产率、刀具的耐用度、机床的布局及正常工作均有很大的影响。组合机床切削用量的选择特点: 1.在大多数情况下,组合机床为多轴,多刀,多面同时加工,因此切削用量,根据经验应比一般万能机床单刀加工低30%左右。 2.组合机床多轴箱下,所有刀具共用一个进给系统,通常为标准动力滑台,工作时,要求所以的刀具的每分钟进给量相同,且等于动力滑台的分钟进给量。由于工件材料:HT200 HBS:180200 则相关计算如下:a:对6.7盲孔,深度为15mm, 查钻孔切削速度查得:铸铁:v=1624m/min 取v=16m/min,f=0.15mm/r 可得:切削力:F=26Df0.8HB0.6=961N切削扭矩: =10D1.9f0.8HB0.6=2124Nmm 切削功率: 刀具耐用度:T=3778min b:对孔11通孔,深度为18mm。取v=16m/min,f=0.15mm/r可得:切削力:F=26Df0.8HB0.6=1510N切削扭矩: =10D1.9f0.8HB0.6=5026.56Nmm 切削功率: 刀具耐用度: T=6561min 三.组合机床总体设计三图一卡1.被加工零件工序图 被加工零件的工序图是根据选定的工艺方案,表示一台组合机床或自动线完成的工艺内容,加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求,加工用定位基准,夹紧符号及被加工零件的材料、硬度、重量等表示。不能用客户提供的图纸,而需在原零件图的基础上,突出被加工的内容,加上必要的说明绘制而成的,它是组合机床设计的主要依据,也是制造,使用,检验和调整机床的重要技术元件,图上应表示出:(1)被加工零件的形状和轮廓尺寸及本机床设计有关的部位的结构形状及尺寸。(2)加工用定位基准,夹紧部位及夹紧方向,以便依此进行夹具的定位支承,限位,夹紧,导向装置的设计。(3)本道工序加工部位尺寸、精度、表面粗糙度、形状位置尺寸及技术要求,还包括本道工序对前道工序提出的要求。(4)必要的文字说明,如被加工零件的编号名称,硬度,重量,加工余量等。 油泵体的工序图见图1。2.加工示意图 1.加工示意图的作用和内容 零件的加工工艺方案要通过加工示意图反映出来,加工示意图表示被加工零件在机床尚的加工过程,刀具辅具的布置状况以及工件,夹具,刀具等机床各部件间的相对位置关系,机床的工作行程及工作循环等。因此,加工示意图是组合机床设计的主要图纸之一。在总体设计中占据重要地位。它是刀具,辅具,夹具,多轴箱,液压电气装置设计及通用部件选择的主要原始资料;也是整台组合机床布局和性能的原始要求,同时还是调整机床刀具及成车的依据,其内容为:(1)应反映机床的加工方法,加工条件及加工过程。(2)根据加工部位特点及加工要求,决定刀具类型,数量,结构,尺寸(直径和长度),包括镗削加工是膛杆直径和长度。(3)决定主轴的结构类型,规格尺寸及外伸长度。(4)选择标准或设计专用的接杆,浮动卡头,导向装置,攻丝靠模装置,刀杆托架等,并决定它们的结构参数及尺寸。(5)标明主轴,接杆,夹具(导向)与工件之间的联系尺寸,配合及精度。(6)根据机床要求的生产率及刀具,材料特点等,合理正确定并标注各主轴的切削用量。2.加工示意图零件的选择(1)刀具的选择刀具的选择要求考虑工件加工尺寸精度,切削的排除,及生产率要求等因素。 由机械加工工艺设计手册表11.29选择:莫氏锥柄长麻花钻:(2)初定主轴类型、尺寸、外伸长度和选择接杆主轴形式主要取决于进给力和主轴刀具系统结构的需要。主轴尺寸规格应根据选定的切削用量计算出切削转矩, a:由d=6.7mm 查表3-5得:确定主轴直径d=20mm.b:d=11mm 确定主轴直径d=22mm.(3)导向装置:钻套:和 。衬套:和(4)除刚性主轴外,组合机床主轴与刀具之间常用两种连接:一是接杆连接,也称刚性连接,用于单导向进行钻、扩、铰及倒角加工;二是浮动卡头连接,也称浮动连接,用于长导向、双导向和多导向进行镗、扩、铰孔,以减少主轴位置误差及主轴径向跳动对加工精度的影响。 选接杆: T0635-01 B型。油泵体的加工示意图见图2。3.影响联系尺寸的关键刀具 保证加工终了时,多轴箱端面到工件端面之间的尺寸最小,来确定全部刀具,接杆,导向,刀具托架及工件之间的联系尺寸。其中,须标注主轴端部外径和内孔径,外伸长度,刀具各段直径及长度,导向的直径,长度配合,工件至夹具之间须标注工件距离导套端面的距离,还需标注刀具托架与夹具之间的尺寸,工件本身及加工部位的尺寸和精度等。4.动力部件的工作循环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到加工终了位置又返回到原始位置的动力过程。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。5.动力部件的工作行程(1)工作进给长度L应等于工件加工部位长度与刀具切入长度和切出长度之和。参考组合机床设计表317得:切入长度 =8mm.由表324得:切出长度5mm.(2)快速退回和攻退长度之和等于快速引进和进给长度之和。其长度按加工具体要求而定。对d=6.7mm孔快进取100mm;工进47mm;快退取147mmd=11mm孔快进取100mm;工进52mm;快退取152mm。(3)动力部件总行程长度除了应保证要求的工作循环工作过程外,还要考虑装卸调整刀具方便,及考虑前备量。前备量取20mm 。3.尺寸联系图一般来说,组合机床是由标准的通用部件动力滑台、动力箱、各种工艺、切削头、侧底座、立柱底座及中间底座加上专用部件多轴箱、刀具、辅具系统、夹具、液电、冷却、润滑、排屑系统组合装配而成的。联系尺寸图的主要内容为:(1)以适当数量的视图按同一比例画出机床各主要组成部件的外形轮廓及相关位置,表明机床的配置型式及总体布局,主视图的选择应与机床实际加工状态一致。(2)图上应尽量减少在必要的线条及尺寸应标注,但反映部件的联系,专用部件及主要轮廓尺寸,运动部件的极限位置及行程尺寸必须完全。(3)为便于开展局部设计,联系尺寸图上应标注通用部件的规格,代号,电动机型号,功率及转速,并说明机床部件的分组情况及总行程。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,各种工艺切削用量及进给运动的运功动滑台。影响动力部件选择的主要因素为:切削功率,进给力,进给速度,行程,多轴箱轮廓,尺寸,动力滑台的精度和导轨材料,综合这些因素,根据具体加工要求正确合理选择动力部件动力滑台和动力箱,并以其为基础进行通用部件配置。根据前面算的再查组合机床设计表214选1TD32动力箱,电机型号:Y100-4,电动机功率:P=2.2KW,电动机转速:n=1430r/min,驱动轴转速:n=715r/min。 由表23结合附表1:选液压动力滑台1HY32 ,台面宽:B=320mm,台面长:630mm,行程长:H280mm,导轨为铸铁材料,允许最大进给力:12500N,快速行程速度:10mm/min,工进速度20650mm/min,取300 mm/min。 配套通用部件:滑台侧底座,附表18:其型号:1C C 321第一型号,高度h=560mm,宽度=520mm,长度L1180mm计算多轴箱轮廓尺寸标准的通用钻,镗类多轴箱的厚度有两种尺寸规格,卧式为325mm绘制机床联系尺寸图时,重要确定的尺寸是多轴箱的宽度B和高度H及最低主轴高度:B=b+ H=h+式中:b工件再宽度方向相距最远的两孔距离(mm) 最边缘主轴中心距箱外壁的距离(mm) h工件在高度方向相距最远的两孔距离(mm) 最低主轴高度。为保证多轴箱有排布齿轮的足够空间,推荐b170100 mm,推荐85140 mm。对左多轴箱:取b1=80mm,=83.5mm,H=950mm,h3=280mm,h4=560mm,h7=5mm, =h2+H-(0.5+h3+h7+h4)83.5950(0.5+280+5+560)=188mm B=b+2b1=280+802=440mm H=h+b1=0+188+80=268mm根据上述计算值,按多轴箱轮廓尺寸系列标准最后确定左多轴箱轮廓尺寸由P012表41,取BH=500400mm。对右多轴箱:取b1=80mm,=93.5mm,H=950mm,h3=280mm,h4=560mm,h7=5mm, =h2+H-(0.5+h3+h7+h4)93.5950(0.5+280+5+560)=198mm B=b+2b1=320+802=480mm H=h+b1=60+198+80=338mm根据上述计算值,按多轴箱轮廓尺寸系列标准最后确定右多轴箱轮廓尺寸由P012表41,取BH=500400mm。动力箱以及底面与动力滑台定位连接,在机床长度方向上,通常动力箱后端面应与滑台后端面平齐安装。动力滑台与滑座在机床长度方向的相对位置由加工终了时滑台前端面到滑座前面的距离决定,是在机床长度方向上各部件联系尺寸的可调环节;对于通用的标准动力滑台,尺寸的最大范围为50mm,是动力滑台,滑座本身结构决定的滑台前端面到滑台前端面的最小距离与前备量两者之和。前者通常不应小于1520mm,后者用补偿刀具重磨后轴向可调的尺寸并用于弥补机床制造和安装误差前备量取20mm;则40mm。为便于机床的调整和维修,滑台与侧底座在机床长度方向上的相对位置由滑座前端面到侧底座前端面的距离决定。若采用的侧底座为标准型,则可由组合机床通用部件联系尺寸标准中查得;若不能采用标准型侧底座则可根据具体情况而定,取100mm。中间底座轮廓尺寸其长度方向尺寸安下式确定: L=(+2)2() 372+325+2325+100-2(230+40+100) 707mm4.机床生产率计算卡 机床负荷率等。根据选定得机床工作循环所需要的工作行程长度,切削用量,动力部件的速度及工进速度等;就可以计算机床的生产率并编制生产率计算卡;用以反映机床的加工过程;完成每一动作所需的时间,切削用量,机床生产率等1.理想生产率Q1指定成年生产纲领A(包括备量及废品率在内)所需求的机床生产率。它与全年工时总数有关,一般情况下,单班制生产K取2350h,两班制生产取4600h,则Q1=(件/h)2.实际生产率Q指所设计机床每小时实际可以生产的零件数量Q=60/求出:生产一个零件所需的时间(min)=t切+t辅=(L1/Vf1+L2/Vf2+T停)+(L顺进/Vfk+L快退/Vfk+T移+t卸装)=2.257minQ=60/=60/2.257=26(件/h)3.机床负荷率负当Q1Q时,计算二者的比值即为负荷率h负=Q1/Q则h负=21.74/26=0.84第三章 组合机床多轴箱设计1.概述多轴箱是组合机床的主要部件之一,按专用要求进行设计,由通用零件组成。其主要作用是根据被加工零件的加工要求,安排各主轴位置,并将动力和运动由电机或动力部件传给各工作主轴,使之得到要求的转速和转向。多轴箱按其结构大小,可分为大型多轴箱和小型多轴箱两类。大型又分为通用多轴箱和专用多轴箱两种。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(专用)的附加机构组成。在多轴箱体前后壁之间可安排厚度为24mm的齿轮三排或32mm的齿轮两排;在多轴箱体后壁之间可安排一或两排齿轮。通用多轴箱体厚度为180mm,用于卧式的多轴箱前盖厚度为55mm(基型),用于立式的多轴箱前盖并作油池,加厚为70mm,基型后盖厚度为90mm,其余三种厚度的后盖(50,100,125mm),可根据多轴箱内传动系统安排动力部件与多轴箱的具体连接情况而定。2.多轴箱的设计多轴箱是组合机床的重要部件之一,它关系到整台组合机床质量的好坏。具体设计时,需根据“三图一卡”,仔细分析研究零件的加工部件,工艺要求,确定多轴箱与被加工零件,机床其它部分的相互关系。1.绘制多轴箱设计原始依据图根据“三图一卡”整理编汇,内容包括多轴箱设计的原始要求和已知条件。在编制此图时从“三图一卡”中已知:(1)多轴箱轮廓尺寸500mm400mm(2)工件轮廓尺寸及各孔位置尺寸(3)工件与多轴箱相对位置尺寸多轴箱图一般应包括以下内容:(1)所有主轴的位置尺寸及工件与多轴箱的相对尺寸,在标注主轴的位置及相关尺寸时,首先要注意多轴箱和被加工零件在机床上是面对面摆放的,因此多轴箱横截面上的水平方向尺寸因与被加工零件工序图的水平方向相反;其次,多轴箱上的坐标尺寸基准和被加工零件工序图的尺寸基准相常不相重合,应根据多轴箱和被加工零件的相对位置找出统一基准,并标注出其相对位置关系尺寸.(2)在图中标注主轴转向由于标注刀具多为右旋,因此要求主轴一般为逆时针旋转。(3)图中应标出多轴箱的外形尺寸。(4)列表标明工件材料,加工表面要求,并标出各主轴的工序内容,主轴外伸部分尺寸和切削用量等。(5)注明动力箱型号,功率P,转速机和其它主要参数。2.主轴直径和齿轮模树的初步确定m(30-32) (mm)3.主轴的动力计算对左,对右4.传动系统的设计与计算(1)对传动系统的一般要求1) 尽量用一根中间轴带动很多根主轴,当齿轮齿合中心距不符合标准时,可用变位齿轮或略变传动比的方法解决.2) 一般情况下,尽量不采用主轴带动主轴的方案,因为会增加主动轴的负荷,如遇到主轴分布密集而切削负荷又不大时,为了减少中心轴,也可用一根主轴带1-2根或更多根主轴的传动方案.3) 为使结构紧凑多轴箱体的齿轮传动副的最佳传动比为1-1.5,在多轴箱后盖内的第IV排(或第V排)齿轮,根据需要,其传动比可以取大些,但一般不超过33.5。4) 根据转速与转距成反比的道理,一般情况下如驱动轴转速较高时,可采用逐步降速传动,如驱动轴转速较低时可先使速度升高一点再降速,这样可使传动链前面几根轴齿轮上的齿轮应尽量安排靠近前支承,以减少主轴的扭转变形。5)粗加工切削力大,主轴上的齿轮应尽量安排靠近前支承,以减少主轴的扭转变形。6)齿轮安排数可按下面方法安排:不同轴上齿轮不相碰,可放在箱体内同一排上。不同轴上齿轮与轴或轴套不相碰,可放在箱体内不同排上。齿轮与轴相碰,可放在后盖内。(2)计算主轴和传动轴的齿数驱动轴上齿数有一定限制(2126) 取22,m=3各主轴: 驱动轴:则总传动比:1)各轴传动比分配因要求主轴上齿轮不过大,且传动比较小,所以第一对取降速。,其它均为12)确定中间传动轴7、8、9、10、11、12、13、14的位置并配各对齿轮(a)确定传动轴7、8、9的位置,配它们分别与1、2,3、4,5、6主轴联接的。令主轴上齿轮m=2,,先用作图法粗略找到各中间传动轴的圆心,即7、8、9轴的位置。因为传动比为1,所以各中间传动轴齿轮均为m=2,。(b) 确定传动轴10的位置,配它与7,o轴联接的两对齿轮。由和22,m=3,可得。由 和,可得。通过作图法同样可以作出该轴的位置。(c) 确定中间传动轴11、12、13、14的位置,配它们与10,8,9轴联接的六对齿轮。由于均传动比均为1,所以可得。通过作图法同样可以作出该轴的位置。(d) 确定中间传动轴15,16的位置,配它们与10,17轴联接的三对齿轮。同理可得。通过作图法并根据多轴箱高度及油泵位置可以作出该轴的位置。3)验算各主轴转速转速相对损失在5%以内,符合设计要求。4)用中间传动轴17兼作调整手柄轴,其转速如下: 轴17转速较高,操作省力,位置适当,可满足要求。5)采用R12-2型叶片泵,其转速计算如下: 在400800r/min范围之内,满足要求。5. 计算传动轴的直径由公式, 可算得轴1、2、3、4、5、6的直径,取d=20mm同理可得:其他各传动轴和驱动轴的直径均可取d=20mm。第四章 夹具的设计机床夹具是在机床上所使用的一种辅助装置,用它来准确迅速地确定工件与机床刀具间地相对位置,即将工件定位及夹紧,以完成加工所需地相对运动。使用夹具地最终目的是保证产品质量,改善工人劳动条件,提高生产效率,降低产品成本。1减速箱箱体的定位基准的选择由零件图可知,零件底部的孔已经加工,因此,以减速箱箱体的下表面作为主要定位基面。为了提高加工效率,决定采用液压式伸缩销定位,同时为了缩短辅助时间采用液压夹紧。2 夹紧力的计算 查机床夹具设计手册表1211 工件以平面定位,夹紧力与切削力方向垂直。 其中为基本安全系数1,2 为加工性质系数1,2 为刀具钝化系数1 为断续切削系数10.16 0.7 2.5则2750N 现选用前法兰式压紧油缸,查机床夹具设计手册: 故本夹具可安全工作。结论经过四年的学习,这是在学校最重要的设计毕业设计。设计的题目是组合机床,组合机床以前从没有碰到过,经过这几个月的摸索,终于了解到其中的一些知识。从绘制零件图到主轴箱装配图,使我对设计组合机床的工艺过程有了深刻了解。我相信以后碰到相同或类似的问题,我会做得更好!致谢本次课题是在樊曙天导师的精心指导下完成的。本课题从选题到说明书的写作完成,历时三个月。在此期间,樊曙天老师给予了我莫大的帮助,结构设计过程中,老师细致的为我解决设计中的疑问,他渊博的知识和丰富的经验使我受到了很大的启迪和教育,收益匪浅。说明书的书写中,当我迷失在众多的资料中的时候,老师又为我提纲挈领,梳理脉络,使我确立并完成了本文的框架,从内容的扩充,到行文的用语,再到格式的规范,老师都严格要求,力求完美。借此论文完成之际,我再次对樊老师的付出表示感谢!大学学习期间,我得到了江苏大学诸多老师的关心,教诲和帮助,在此一并表示感谢!同时,向一直以来所有给予我支持和帮助的亲人和朋友表示衷心的感谢!参考文献【1】崇凯主编 机械制造技术基础课程设计指南 化学工业出版社【2】丛凤延,迟建山主编 组合机床设计 上海科学技术出版社【3】 赵如福主编 金属机械加工工艺人员手册第三版 上海科技出版社 1982【4】 周泽华主编 金属切削原理第二版 上海科学出版社 1993【5】 谢家瀛主编 组合机床设计简明手册 机械工业出版社 【6】 大连组合机床研究所编 组合机床与自动化加工技术 【7】黑龙江人民出版社 组合机床设计与制造 1982【8】 组合机床编写小组编 组合机床讲义 国防工业出版社 1975【9】 大连组合机床研究所编 组合机床设计参考图册 机械工业出版社 1990【10】金正华主编 组合机床及其调整与使用 机械工业出版社 1990【11】中华人民共和国国家标准 GB 6477.1-6477.16_86 金属切削机床术语 中国标准出版社 198824
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