卧式钻床总体设计及左主轴箱设计.docx

卧式钻床总体设计及左主轴箱设计.docx

《卧式钻床总体设计及左主轴箱设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《卧式钻床总体设计及左主轴箱设计.docx（67页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

卧式钻床总体设计及左主轴箱设计

毕业设计说明书

毕业生姓名

：

专业

：

机械设计制造及其自动化

学号

：

指导教师

所属系（部）

：

机电系

二〇**年五月

毕业设计评阅书

题目：

　　468Q发动机缸体双面卧式钻床总体设计及左主轴箱设计　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　机电系　机械设计制造及其自动化　专业姓名　　

设计时间：

20**年3月15日~20**年5月25日

评阅意见：

成绩：

指导教师：

　　　　　（签字）

职　　务：

200年　月　日

毕业设计答辩记录卡

机电系机械设计制造及其自动化专业姓名　　　　　

答辩内容

问题摘要

评议情况

　　　　　　　　　记录员：

（签名）

成绩评定

指导教师评定成绩

答辩组评定成绩

综合成绩

注：

评定成绩为100分制，指导教师为30%，答辩组为70%。

专业答辩组组长：

　　　　　（签名）

　　　　　　　　　200年　　月　

前言

毕业设计是按照教学计划的规定，必须进行的一个重要的综合性教学环节，使学生所学的知识在实践中得到具体应用。

通过这次设计，能使学生全面了解和掌握一些机械设备方面的知识，便于使自己形成一套设计的思维模式，而且使所学的知识系统化地由理论转向实践，以培养学生对知识的综合运用能力，为毕业后走上工作岗位打下一个良好的基础。

同时通过认真的设计，可以提高学生分析和解决问题的能力，以便更好的适应社会。

本设计的主要内容有：

组合机床的概述、组合机床通用部件及其选用、组合机床总体设计、组合机床主轴箱设计、组合机床技术设计五个部分。

本设计以提高生产率和保证加工精度为目的，以较充足的专业课知识为基础，结合毕业设计任务书，在收集和参考大量资料的前提下独立完成。

设计基本上做到：

图纸绘制基本符合国家标准，做到布局合理，图纸也基本能够正确、完整、清晰的表达出零件的形状及尺寸。

计算说明书的条理较清晰，语言通顺流畅，图表和公式的编辑也基本符合毕业论文撰写规范。

在设计过程中，尽量采用通用部件，为组合机床的生产提供便利条件。

其中主轴箱的设计是重点，也是难点。

主轴箱设计应充分考虑被加工零件的形状及加工要求，合理布置传动及齿轮的位置。

尤其在齿轮设计上，更要反复验算转速，努力作出最合理的设计方案。

在这次设计中，赵老师给予了我们很大的帮助。

在她的指导下，一个又一个的难题被攻克，我们的设计水平有了很大的提高。

由于本人的水平十分有限，缺少实践经验，设计中难免有错误和不当之处，恳请各位老师批评指正。

摘要

组合机床使用系列化、标准化的通用部件和少量的专用部件组成的多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的高校专用机床，其生产率比通用机床高几倍至几十倍，可进行钻、镗、铰、攻丝、车削、铣削等切削加工。

组合机床的通用部件和标准件约占70-80%,这些部件是系列化的,可以进行成批生产.其余20-30%的专用部件是由被加工零件的形状,轮廓尺寸,工艺和工序来决定。

在批量生产中这了提高生产率，必须要缩短加工时间和辅助时间，而且尽可能使辅助时间和加工时间重合，使每个装夹多外工件同时进行多刀加工，实行工序高度集中，因而广泛采用组合机床及自动线。

关键词：

组合机床，主轴箱，切削

Abstract

Aggregatemachine-tooluseseriation,thestandardizedgeneralpartandthefewspecial-purposepartscomposetheuniversityspecialpurposemachinewhichmultiplespindle,themulti-knives,themulti-workingprocedures,themulti-surfaceorthemulti-locationssimult

aneouslyprocess,itsproductivitycomparedtogeneralenginebedhighseveraltimestoseveraldozenstimes,maycarryondrills,theboring,thearticulation,attacksmachiningsandsoonthesilk,turning,milling.Theaggregatemachine-toolgeneralpartandthestandardletterapproximatelycompose70-80%,thesepartsaretheseriation,maycarryonthemassproductions.Other20-30%special-purposepartisbyisprocessedthecomponentstheshape,theoverallsize,thecraftandtheworkingproceduredecided.

Thisenhancedtheproductivityinthevolumeproduction,musthavetoreducetheprocessperiodandthenon-cuttingtime,moreovercausesthenon-cuttingtimeandtheprocessperiodsuperpositionasfaraspossible,causeseachattiretoclampmanyoutsideworkpiecessimultaneouslytocarryonthemulti-knifeprocessing,implementstheworkingprocedurehighdegreeofconcentration,thuswidelyusestheaggregatemachine-toolandfromgeneratrix.

Keyword:

Aggregatemachine-tool,headstock,cutting

第一章概述

在大批量生产中为了提高生产率，必须注意缩短加工时间和辅助时间，而且尽可能使辅助时间和加工时间重合，使每个工位安装多个工件的同时进行多刀加工，实行工序高度集中，因而广泛采用组合机床。

组合机床是用已经系列化、标准化的通用部件和少量专用部件组成的多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的高效专用机床，生产率比通用机床高几倍至几十倍，可以进行钻、镗、铰、攻丝、车削、铣削、车孔端面等工序，随着组合机床的发展，其工艺范围日益扩大，如：

焊接、热处理、自动测量和自动装配、清洗等非切削工序。

1911年，美国为加工汽车零部件研制了组合机床。

在发展初期，各机床制造厂都执行自己的通用部件标准。

为方便用户使用和维修，提高互换性，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，确定机床通用部件标准化的原则，并规定了部件间联系尺寸。

1973年ISO公布了第一批组合机床通用部件标准，它包括了汽车、农业、纺机和仪表工业。

1978年、1983年又第二次作了增补。

目前，我国组合机床的通用部件约占70%～90%。

组合机床广泛应用于大批量生产的行业，如：

汽车、拖拉机、电动机、内燃机、阀门缝纫机等制造业。

主要加工箱体零件，如汽缸体、变速箱体、汽缸盖、阀体等，一些重要零件的关键加工工序，虽然生产批量不大，但也采用组合机床来保证其加工质量。

目前，组合机床的研制正向高效、高精度、高自动化的柔性方向发展。

第一节组合机床的组成

组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专机。

如图1-1所示为典型的双面复合式单工位组合机床。

其组成是：

侧底座1、滑台2、镗削头3、夹具4、多轴箱5、动力箱6、立柱7、垫铁8、立柱底座9、中间底座10、液压装置11、电气控制设备12、刀工具13等。

通过控制系统，在两次装卸工件间隔时间内完成一个自动工作循环。

图中各个部件都是具有一定独立功能的部件，并且大都是已经系列化、标准化和通用化的通用部件。

通常夹具4、中间底座10、和多轴箱5是根据工件的尺寸形状和工艺要求设计的专用部件，但其中的绝大多数零件如定位夹紧元件、传动件等也都是标准件和通用件。

双面试复合式组合机床

通用部件是组成组合机床的基础。

用来实现机床切削和进给运动的通用部件，如单轴工艺切削头（即镗削头、钻削头、铣削头等）、传动装置（驱动切削头）、动力箱（驱动多轴箱）、进给滑台（机械或液压滑台）等为动力部件。

用以安装动力部件的通用部件如侧底座、立柱、立柱底座等称为支承部件。

第二节组合机床的类型

根据所选的通用部件的规格大小以及结构和配制形式等方面的差异，将组合机床分为大型组合机床和小型组合机床两大类。

习惯上滑台台面宽度B≥250mm的为大型组合机床，滑台B＜250mm的为小型组合机床。

根据大型组合机床的配制形式，可以将其分为具有固定夹具的单工位组合机床、具有移动夹具的多工位组合机床和转塔式组合机床三类。

一、具有固定夹具的单工位组合机床

单工位组合机床特别适用于加工大、中型箱体类零件。

在整个加工循环中，夹具和工件固定不动，通过动力部件使刀具从单面、双面或多面对工件进行加工。

这类机床加工精度高，但生产率低。

按照组成部件的配置形式及动力部件的进给方向，单工位组合机床又分为卧式、立式、倾斜式和复合式四种类型。

1）卧式组合机床卧式组合机床的刀具主轴水平布置，动力部件沿水平方向进给，按工件要求的不同，可配置成单面、双面或多面的形式。

2）立式组合机床立式组合机床的刀具主轴垂直布置，动力部件沿垂直方向进给。

一般只有单面配置形式。

3）倾斜式组合机床倾斜式组合机床的动力部件倾斜布置，沿倾斜方向进给。

可配置成单面、双面或多面的形式，以加工工件上的倾斜表面。

4）复合式组合机床复合式组合机床是上述两种或三种形式的组合。

二、具有移动夹具的多工位组合机床

多工位组合机床的夹具和工件可按预订的工作循环，作间歇的移动或转动，以便依次在不同工位上对工件进行不同工序的加工。

这类机床生产率高，但加工精度不如单工位组合机床，多用于大批量生产中对中小型零件的加工。

按照夹具和工件的输送方式不同，可分为移动式工作台、回转式工作台、中央立柱式工作台和鼓轮式工作台四种类型。

1）移动工作台组合机床可移动工作台组合机床以先后在两个工位上从两面对工件进行加工，夹具和工件可随工作台直线移动来实现工位的变换。

2）回转工作台组合机床回转工作台组合机床在每一个工位上可以同时加工一个或几个工件，其上的夹具和工件安装在绕垂直轴线回转的工作台上，并随其作周期转动以实现工位的变换。

由于这种机床适宜于对中小型工件进行多面、多工序加工，具有专门的装卸工位，使装卸工件的辅助时间和机动时间重合，所以能够达到较高的生产率。

3）中央立柱式组合机床中央立柱式组合机床上的夹具和工件安装在绕垂直轴线回转的工作台上，并随其作周期转动以实现工位的变换。

在环形回转工作台上周围以及中央立柱上均可布置动力部件，在各个工位上，对工件进行多工序加工。

4）鼓轮式组合机床鼓轮式组合机床上的夹具和工件安装在绕垂直轴线回转的工作台上，并随其作周期转动以实现工位的变换。

在鼓轮的两端布置动力部件，从两面对工件进行加工。

三、转塔式组合机床

转塔式组合机床的特点是几个主轴箱安装在转塔式工作台上，各个主轴箱依次转到加工位置对工件进行加工。

按主轴箱是否做进给运动，可将这类机床分为：

1）只实现主运动的转塔式主轴箱组合机床主轴箱安装在回转工作台上，主轴由电动机通过主轴箱内的传动装置带动作旋转运动；工件安装在滑台的回转工作台上（如果不需工件转位时，可直接安装在滑台上），由滑台带动作进给运动。

2）既实现主运动又可随滑台作进给运动的转塔式主轴箱组合机床这类机床的工件固定不动（也可以做周期转位），转塔式主轴箱安装在滑台上并随滑台作进给运动。

转塔式组合机床可以完成一个工件的多工序加工，因而可以减少机床台数和占地面积，适宜于中，小批量生产。

第二章组合机床设计概述

第一节组合机床及其特点

组合机床使用系列化、标准化的通用部件和少量的专用部件组成的多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的高校专用机床，其生产率比通用机床高几倍至几十倍，可进行钻、镗、铰、攻丝、车削、铣削等切削加工。

组合机床的通用部件和标准件约占70-80%,这些部件是系列化的,可以进行成批生产.其余20-30%的专用部件是由被加工零件的形状,轮廓尺寸,工艺和工序来决定,如夹具,主轴箱,刀具和工具等.

在批量生产中为了提高生产率，必须要缩短加工时间和辅助时间，而且尽可能使辅助时间和加工时间重合，使每个工位装夹多个工件同时进行多刀加工，实行工序高度集中，因而广泛采用组合机床。

一般的组合机床主要有六部分通用部件及两部分专用部件组成。

以复合立式三面钻孔组合机床，它由侧底座、力主底座、力主、动力箱、滑台及中间底座等通用部件及多轴箱、夹具等专用部件组成。

组合机床的专用

部件往往也是由大量的通用零件和标准件组成。

组合机床按主轴箱和动力箱的安置方式不同可分为以下几种型式：

1、卧式组合机床（动力箱水平安装）。

2、立式组合机床（动力箱垂直安装）。

3、侧斜式组合机床（动力箱倾斜安装）。

4、复合式组合机床（动力箱具有上述两种以上的安装状态）。

在以上四种配置型式的组合机床中，如果每一种之中再安置一个或几个动力部件时，还可以组成双面或多面组合钻床。

由组合机床组成可以明显地了解其特点，与通用机床及其它的专用机床比较，具有如下特点：

1、要用于加工箱体类零件和杂件的平面和孔。

2、生产率高。

因为工序集中，可多面、多轴、多刀同时自动加工。

3、加工精度稳定。

因为工序固定，可选用成熟的通用部件、精密夹具合作的工作循环来保证加工精度的一致性。

4、研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本低。

因为通用化、系列化、标准化程度高，而且通用部件可组织批量生产。

5、自动化程度高，劳动强度低。

6、配置灵活。

因为结构模块化、组合化、可按工件或工序要求，用大量通用部件和少量专用部件灵活组成各种类型的组合机床及自动线。

机床易于改装，产品或工艺变化时，通用部件一般还可以重复利用。

第二节组合机床工艺范围及加工精度

一、组合机床的工艺范围

目前，组合机床主要用于平面加工和孔加工两类工序。

平面加工包括铣平面、锪（刮）平面、车端面；孔加工包括钻、阔、铰、镗孔以及倒角、切槽、攻螺纹、锪沉孔、滚压孔等。

随着综合自动化的发展，其工艺范围正扩大到车外圆、行星铣削、拉削、推削、磨削、珩磨及抛光、冲压等工序。

此外，还可以完成焊接、热处理、自动装配和建材、清洗和零件分类及打印等非切削工作。

组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器仪表、军工、缝纫机和自行车等工业领域的大批、大量生产中已获得广泛应用，一些中小批量生产的企业，如机床、机车、工程机械扽制造业中也亦推广应用。

组合机床最适宜加工各种大中型箱体类零件，如气缸盖、气缸体、变速箱体、电机座及仪表壳等零件，也可以用来完成轴套类、轮盘类、叉架类和盖板类零件的部分或全部工序的加工。

二、组合机床的加工精度

组合机床的加工精度简述如下：

㈠、孔加工

⒈孔的尺寸精度

采用铰孔或精镗孔时，孔的精度可达H6级，表明粗糙度为

，孔的圆度在孔径尺寸公差一半范围内。

加工有色金属时，采用精密夹具，经过3~4次加工，精度可以稳定地达H6级，表面粗糙度可达

。

⒉孔的同轴度

当从两面多轴加工时，孔的同轴度一般为

.当从一面进行精镗孔，并且采用固定式夹具，镗刀杆两端都有精密导向装置，夹具在精度良好的条件下，在

长度内，被加工零件几个孔的同轴度可保证在

以内。

当分别从两面对同一轴线上的孔进行单轴加工时，在有中间精密导向装置条件下，其同轴度亦可保证在

。

⒊孔的平行度

在组合机床上加工，孔与孔相互之间的平行度以及孔对加工基面的平行度，在

长度内可达

。

⒋孔的位置精度

孔的位置精度与夹具、机床的型式和精度有很大的关系。

在固定式夹具的机床上镗孔，孔间距离和孔的轴线与定位基面的位置精度可稳定地达到

。

在多工位机床上，由于回转工作台会回转鼓轮存在定位误差，则加工精度不高。

如果在同一工位上，若有悬挂式活动钻模板，对孔进行精加工时，其位置精度可达到

。

㈡、平面加工

在组合机床及其自动线上常用铣削、刮削、车削（端面）和拉削等方法加工平面。

一般采用铣削头、滑台和滑座等通用部件，根据被加工工件的工艺要求组成单面、双面以及立式、回转台式等多种型式的组合铣床。

当加工大型的箱体类工件时，一般采用铣削头固定、工件安装在工作台上移动的布局型式。

这样的机床结构较简单，刚性较好，加工精度较高。

在加工中小型工件时，通常将铣削头组成鼓轮式组合铣床或立式连续回转台式组合铣床，这类机床生产效率高，加工精度较低。

在组合机床上加工平面的平直度可以达到在1000毫米长度内偏差0.02～0.05毫米，表面粗糙度

微米。

对定位基面的平行度可以保证在0.05毫米以内，到定位基面的距离（一般在500毫米以内）尺寸公差可以保证在0.05毫米以内。

㈢、止口加工

多轴加工，采用动力滑台在死挡铁上停留的方法，其加工精度能达到0.15～0.25毫米；单轴加工，采用特殊结构，加工到终点使挡块顶在被加工工件的表面，一般精度可以达到0.08～0.10毫米。

条件良好时，精度可以保证在0.02～0.045毫米以内。

第二节采用组合机床的经济分析

组合机床是一种高效率专用机床，有特定的使用条件，不是在任何情况下都能收到良好的经济效益。

在确定设计组合机床前，应该进行具体的技术经济分析。

根据设计任务，要在驱动桥壳体上三面钻孔，孔的种类较多，总数也较多。

若采用普通机床加工需反复进行，加工耗时较多，且不容易保证孔与孔间的位置精度。

根据零件的形状及加工要求选取采用卧式双面组合钻床，同时进行双面多孔加工。

这样可以保证孔与孔之间的位置精度，且加工所需的时间大大缩短。

除此之外采用组合机床对工人的要求很低，节约了劳动成本。

综上所述，对于在驱动桥壳体上三面钻孔采用组合机床，可以取得良好的经济性。

第三节组合机床的发展趋势

一、提高通用部件的水平

衡量通用部件技术水平的主要标准是：

品种规格齐全，动、静态性能参数先进，工艺性好，精度高和精度保持性好。

机械驱动的动力部件具有性能稳定，工作可靠等优点。

目前，机械驱动的动力部件应用了交流变频调速电机和直流伺服电机等，使机械驱动的动力部件增添了新的竞争力。

动力部件采用镶钢导轨（英度可达HEC58~60）、滚珠丝杠、静压导轨、静压轴承、迟形皮带等较新的结构。

支承部件采用焊接结构等。

由于提高了部件的精度和动、静态性能，因而使被加工的工件精度明显提高，表面粗糙度减小。

二、发展适应中、小批生产的组合机床

在机械制造工业中，中小批量生产约占80%。

在某些中批量生产的企业中，如机床、阀门行业中、其关键工序采用组合机床。

其中机床厂用组合机床加工主轴变速箱孔系，产品质量稳定，生产效率高，技术经济效果显著。

发展具有可调、快调、装配灵活、适应多品种加工特点的组合机床十分迫切。

转塔主轴箱式组合机床，可换主轴箱式组合机床以及自动换刀式数控组合机床可用于中、小批生产，但这类机床结构复杂，成本较高。

带转塔式主轴箱的组合机床，由于转塔不能制造的太大，安装的主轴箱数量有限，因此只适应工序不多，形状不太复杂的零件加工。

三、采用新刀具

近年来出现了多种新刀具，如具有镀层的硬质合金刀片、立方氮化鹏刀具、金刚石刀具、各种可转位的密赤铣刀，喷吸钻头，镶有可转位刀片的“短钻头”等。

一般情况下，采用先进刀具的工时为原工时的

。

由于提高了刀具的耐用度，大大缩短了多刀组合机床停机换刀时间，提高了组合机床的经济效益。

四、发展自动监测技术

组合机床的自动检测通常作为一个工位出现。

自动检测包括对毛坯尺寸和工件硬度的检查、钻孔深度、刀具折断、精加工尺寸和几何形状的检查等。

检查方法分为主动检查与被动检查。

主动检查是将不合格的工件剔出，使之不往下个工位输送。

被动检查则是发现不合格的工件时发现停机信号。

目前主动检查应用的日趋广泛。

由于电子元件迅速发展，集成控制器、微机处理的应用，使自动检测技术更加可靠。

自动检测工位要进行数据处理，统计计算以及打印出有关数据或作为数字显示。

自动监测技术的发展可以把被加工零件的实际尺寸控制在比规定公差更小的范围之内。

还可以把加工后的工件按公差进行分组，以便按分组的公差带装配。

实际表明，采用分组装配法提高产品的精度要比用单纯提高设备精度更为经济。

五、扩大工艺范围

组合机床出完成切削加工等工序外，还在逐步设计制造用于焊接、热处理、自动装配、自动打印、性能试验以及清洗和包装等用途的组合机床。

第三章组合机床通用部件及其选用

通用部件是组合机床的基础。

部件通用化程度的高低标志着组合机床的技术水平。

在组合机床设计中，选择通用部件是重要内容之一。

第一节通用部件的类型

一、通用部件的分类

按通用部件在组合机床上的作用，可分为下列几类：

1.动力部件动力部件是组合机床的主要部件，它为刀具提供主运动和进给运动。

动力部件包括动力滑台及其相配套的动力箱和各种单轴头，如铣削头、钻削头、镗孔车端面头等，其它部件均以选定的动力部件为依据来配套选用。

2.支撑部件支撑部件是组合机床的基础部件，它包括侧底座、立柱、立柱底座和中间底座等，用于支撑和安装各种部件。

组合机床各种部件之间的相对位置精度、机床的刚度要求主要由支撑部件保证。

3.输送部分输送部件用于带动夹具和工件的移动和转动，以实现工位的变换，因此，要求较高的定位精度。

输送部件主要有移动工作台和回转工作台。

4.控制部件控制部件用于控制组合机床按预定的加工程序进行循环工作，它包括可编程控制器（PLC）、各种液压元件、操纵板、控制挡铁和按钮台等。

5.辅助部件辅助部件包括用于实现自动夹紧工件的液压或气动装置、机械扳手、冷却和润滑装置、排销装置以及上下料的机械手等。

二、通用部件的型号、规格及配套关系

按通用部件标准，动力滑台的主参数为其工作台面宽度，其它通用部件的主参数取与其配套的滑台主参数来表示。

例如，1HY32M1B表示台面宽度为320mm，经过一次重大改进，采用镶钢导轨的精密液压滑台；TX40A表示于台面宽度为400mm的滑台配套，主轴径向轴承采用短圆柱滚子轴承，用于精加工的铣削头。

等效采用国际标准设计的“1字头”通用部件，按精度分为：

普通级、精密级和高精度级三种精度等级。

“1字头”滑台采用双矩形闭式导轨，纵向用双矩形的外侧导向，斜镶条调整导轨间隙；压板与支承导轨组成辅助导轨副，防止倾覆力矩过大导致滑鞍（动导轨）与滑座（支承导轨）分离。

这种导轨制造工艺简单，导向精度高，刚度好。

滑座导轨材料有两种，分别在型号后面加A、B以区别，A表示滑座导轨材料为HT300，高频淬火，淬火硬度为42～48HRC；B表示滑座为镶钢导轨，淬火硬度为48HRC以上。

数控机械滑台是1HJ系列机械滑台的派生产品，采用了