镗孔专用机床毕业设计Word文档格式.doc
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I
重庆科技学院本科生毕业论文ABSTRACT
ABSTRACT
Firsttheoveralldesignofmodularmachinetool,thenaccordingtotheworkpiecematerialandhardnessaccordingtoselecttools,orientedstructure,cuttingdosages,cuttingforceandcuttingtorqueandcuttingpower,andtoselectspindleshaftneckandtheoverhangingsize,powercomponents,slider,andrenderingprocessschematicdiagram.Accordingtothespecialspindleboxprocessingcharacteristics,anditsprocessingrequirementsfordesign,byalargenumberofspecialparts.Thecontentsinclude:
drawingdesignaccordingtothedesignoftheoriginalspindlebox.Determinethespindlestructure,Determinetheshaftneckandgearmodule,Transmissionsystems;
workedCoordinatecalculation,atransmissionaxis,Check,drawingcoordinates,Spindleboxlayoutdrawingparts.
Thispaperincludesspecialfixture,thespindleboxformachinedesignandanalysisoftheneed.Throughthedesignofthemachine'
sfunctionandfunctionofdecomposition,andtheprocessingoftheworkpiecetothedesignoftheprocessingmachinededicatedtotheprogramme.Bywayofthechoiceandpositioningoftheworkpieceprocessofanalysis,andpartsoftheprocessmapandmachinethesizeofcontactanalysis,thehorizontalboringmachinedesignprogramme.
Keywords：
fixture；
headstock；
special；
spindlebox；
machine
II
重庆科技学院本科生毕业论文目录
目录
摘要 I
ABSTRACT II
1绪论 1
1.1专用机床的简介 1
1.2．专用机床的产生、研究动态及发展趋势 1
2.机床加工工艺分析 4
2.1重要图的分析 4
2.2工艺方案分析 4
3机床方案设计及总体设计 6
3.1确定机床布局形式 6
3.2确定机床传动方案 6
3．3确定运动参数和动力参数 6
3.4绘制加工示意图 7
4主要部件设计 9
4.1传动件设计 9
4.2主轴组件设计 11
4.3工作台设计 12
4.4进给装置的设计 12
4.5镗模设计 13
4.6夹紧机构 14
4.7丝杆的选择及润滑 14
假设滚动丝杆能工作6年，每年365天，每天工作8小时，则 15
4.8导轨选择及润滑 17
5传动件验算 19
结论 20
致谢 21
参考文献 22
22
重庆科技学院本科生毕业论文绪论
1绪论
1.1专用机床的简介
本课题设计镗孔专用机床的目的是采用镗削的加工方法，获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量的机器。
镗孔专用机床属于专用机床的一种。
本实用新型的镗杆穿过工件两侧的内外镗模座定位，保证了镗杆具有良好的刚性切削过程中不会出现偏移中心线的情况，保证所需加工孔的同轴度。
数把镗刀可同时镗削同轴的多个孔，工作效率高。
镗刀除了粗、精镗孔外，还可以加工端面，加工能力强。
本设计的镗孔装用机床可加工中心距要求较高的孔，只需镗模座的孔的位置与所需加工孔的位置一致，加工范围广泛。
定位调节装置可调节镗杆的间隙，通过转动螺母，使轴瓦轴向移动，利用轴瓦的外圆与轴座的内孔的锥度作用，微量改变轴瓦与镗杆之间的间隙，从而保证机床的精度，被加工孔的精度更高。
在现代机床制造工业中加工机器零件的方法有很多种，如铸造、锻造、焊接、切削加工和各种特种加工等，但切削加工是将金属毛坯加工成具有一定形状，尺寸和表面质量的零件的主要加工方法，在加工精密零件时，目前主要依靠切削加工来达到所需的加工精度和表面质量，。
所以，金属切削机床是加工机器零件的主要设备，它所担任的工作量，约占机器总制造工作量的40%~60%，机床的技术水平直接影响机械制造工业的产品质量和劳动生产率。
机床的母机属性决定了它在国民经济中的重要地位。
机床工业为各种类型的机械制造厂提供先进的制造技术与优质高效的机床设备，促进机械制造工业的生产能力和工艺水平的提高。
机械制造工业肩负着为国民经济各部门提供现代化技术装备的任务，即为工业、农业、交通运输业、科研和国防等部门提供各种机器、仪器和工具。
为适应现代化建设的需要，必须大力发展机械制造工业。
可见，机械制造工业是国民经济各部门赖以发展的基础，而机床工业则是机械制造工业的基础。
一个国家机床工业的技术水平在很大程度上标志着这个国家的工业生产能力和科学技术水平。
显然，机床在国民经济现代化建设中起着重大的作用。
1.2．专用机床的产生、研究动态及发展趋势
机床是人类在改造自然的长期生产实践中，不断改进生产工具的基础上产生和发展起来的。
最原始的机床是依靠双手的往复运动，在工件上钻孔。
最初的加工对象是木料。
为加工回转体，出现了依靠人力使工件往复回转的原始机床。
在原始加工阶段，人即是提供机床的动力，又是操纵者。
当加工对象由木材逐渐过渡到金属时，车圆，钻孔等都要求增大动力。
于是就逐渐出现了水力。
风力和畜力等驱动的机床。
随着生产发展的需要，15~16世纪出现了铣床和磨床。
我国明代宋应星所著《天工开物》中就已有对天文仪器进行铣削和磨削加工的记载。
到十八世纪，出现了刨床。
18世纪末，蒸汽机的出现，提供了新型巨大的能源，使生产技术发生了革命性的变化。
在加工过程中逐渐产生了专业分工，出现了各种类型的机床。
19世纪末，机床扩大了许多类型。
这些机床多采用天轴——皮带集中拖动，性能很低。
20世纪以来，齿轮变速箱的出现，使机床的机构和性能发生了根本的变化。
随着电气。
液压等科学技术的出现并在机床上得到了普遍的应用使机床技术有了迅速的发展。
出通用机床外，又出现了许多变型品种和各式各样的专用机床。
在机床发展的这个阶段，机床的动力已由自然力代替了人力。
特别是工业革命以来，人只需要操纵机床。
生产力已不受人的体力的限制。
由于我国历史上长期的封建统治，严重束缚了科学技术的发展特别是19世纪以来，更受到帝国主义的侵略和掠夺，处于半封建。
半殖民地的落后状态，以致旧中国的工农业和科学技术非常落后。
据统计，1949年初全国仅拥有机床6万台左右，只有少数地区的部分修配厂能生产简陋的机床，根本没有机床制造业。
在解放初的三年恢复时期，我国重点发展了东北的机床工业，改建一些生产机床的专业厂，仿制国外的普通机床，并新建一些机床厂，使机床工业逐渐成为机械制造工业中的一个重要的新行业。
第一个五年计划期间（1953~1957），根据国民发展的需要，又新建、改建和扩建了许多机床厂，开始自行设计和开展实验研究工作。
1956年成立了综合性的机床研究所和组合机床研究所，之后又相继建立了广州机床研究所和各种专业机床研究所，开展了大量的研究工作。
1958年以后，在全国各地又陆续新建了大量机床厂。
纵观四十余年的发展史，我国机床工业已经从无到有，从小到大，从仿制到自行设计，从单一品种到多品种系列化，从简单粗糙到大型精密，不断成长壮大。
前瞻数据中心监测：
2010年，中国金属切削机床产量为755779台，其中数控机床产量达到223897台，同比增长分别为33.1%和66.7%；
成形机床产量为261488台，其中数控机床产量达到12207台，同比增长分别为18.0%和8.1%。
一些机床的性能已接近或达到了世界先进水平。
专用机床不仅能满足我国社会主义建设的需要，还进入了国际市场。
专用机床是一种专门使用特定零件和特定工序加工的机床，而且往往是组成自动生产线式生产制造系统中，不可缺的机床品种。
组合机床是专用机床的一种，它以标准化为基础，配以少量的专用部件组成。
而目前一些机床厂对其生产的通用机床若作改动时，也习惯用专用机床来取代。
专用机床在生产实践中占有一定的比重。
据相关资料介绍，日本2001年专用机床产值的比达到8.8%；
我国台湾这一数字达到6.9%；
而我国仅为0.67%。
所以在产品结构调整中，发展装用机床是行业发展中的一个值得注意的问题。
专用机床存在的问题有：
技术难度大，由于它是集加工工艺、机床、夹具、辅助、刀具、检验测量、物流等一体，实现交钥匙工程，从而涉及技术领域宽且复杂，又是一次性制造，要保证一次成功，所以技术难度大；
经营风险高专用机床根据用户订单“量体裁衣”制造的，不可能有试制探索过程，要确保一次成功，有相当大的技术风险；
协作困难大，由于一次性制造，它不像汽车零部件那样批量生产，找协作厂家很困难；
技术依赖性强，因为专用机床从设计、工艺编制、生产制造到装配调试的全过程，都需要一批有经验的技术人员、管理人员和技术工人；
利润空间小；
技术成长期长；
人员流动困难；
技术引进困难。
目前，世界机床工业发展迅猛，机床产品加速更新，对其功能、性能、生产率、质量等要求不断提高。
我国的机床工业虽然取得了巨大的成就，机械制造技术有了很大的发展和提高，但由于原有的基础薄弱，科学技术落后，因此与世界先进水平相比，仍然存在着较大的差距，其主要表现为：
1.高精度和超精密加工还不能满足现代化科技发展的需要；
2.缺少高效自动化和数控化、柔性化的制造技术和设备；
3.产品质量不稳定，精度保持性差使用寿命短；
4.对机床的基础理论的研究落后，生产管理水平和人员素质不高。
随着世界科技水平的发展，机床工业几经发展到了类别品种繁多，结构灵巧可靠，性能日臻完善，技术日益精湛的程度。
分析世界各主要国家机床工业发展的动向，其技术发展趋势主要表现在下面几个方面：
第一，要像高速、高效率、自动化的方向发展，特别是向数控化、柔性化和集成化的方向发展。
第二，扩大机床的工艺范围以提高机床的标准化、通用化、系列化水平。
第三，向更精密的方向发展。
重庆科技学院本科生毕业论文机床加工工艺分析
2.机床加工工艺分析
2.1重要图的分析
1零件图的分析
图1.1工件图
零件的结构特点
该零件为箱体类零件，被加工孔为Φ40mm的两个通孔。
2整体设计简图的分析
本设计的总体结构如图所示。
2.2工艺方案分析
1工艺方案烦分析
对于直径为Φ40mm的孔，采用拉、粗铰——精铰、半精镗——精镗等工艺都能达到该孔的尺寸要求。
但是拉、铰孔都是自为基准加工，无法进一步提高孔的精度，而镗削可以通过镗模有效的提高孔的位置精度。
因此采用半精镗——精镗方案为宜。
被加工孔的实体尺寸较短（为14mm）可采用工序适当集中的原则，将半精镗——精镗合并为一道工序，即在刀杆上安装两把镗刀，一次完成半精镗——精镗加工。
2绘制工艺图
根据基准重合原则选择零件底面为定位基准，可采用一面两孔的定位方法，用压板夹紧。
重庆科技学院本科生毕业论文机床方案设计及总体设计
3机床方案设计及总体设计
3.1确定机床布局形式
采用卧式浮动镗的方法完成两孔的加工。
在零件两边设有镗模，保证了镗杆的同轴度，因此保证孔的加工精度。
3.2确定机床传动方案
1机床的主传动及进给传动
由于镗床的主运动和进给运动不需要严格的相对运动关系，所以分开传动。
但均为机械传动。
3．3确定运动参数和动力参数
1确定切削用量
查阅《实用金属切削手册》，采用硬质合金刀头，精镗铸铁时的切削用量下：
vc＝50～90m/min，f＝0.15～0.5mm/r，ap＝0.6～1.2mm
2确定切削速度
V——削速度
D——直径
f——切削用量
V=40~100米/分
f=0.4毫米/转
故镗杆的转速应在398~716.6（rpm）之间
从上述两个范围中选取一个适中的数值，即n=600rpm，由此倒过去，由公式
由此可算出镗φ40mm孔的切削速度取76（m/min）。
进给速度
3确定进给量与背吃刀量
根据上述范围取进给量f＝0.4mm/r。
因加工孔取背吃刀量ap＝1.0mm。
4.计算切削力与切削功率
切削力的计算可参考《机械加工工艺手册》，根据加工类型选择计算公式和相关计算参数，分别计算主切削力、背向力和进给力，再根据切削速度计算切削功率。
关于切削力计算的相关参数如表1-1所示。
加工材料
刀具材料
加工形式
HT200
硬质合金
镗孔
主切削力Fc
背向力Fp
进给力Ff
CFc xFc yFc nFc
CFp xFp yFp nFp
CFfxFf yFf nFf
900 1.0 0.750
530 0.9 0.75 0
450 1.0 0.4 0
计算结果如下：
主切削力：
Fc=397N
背向力：
Fp=357N
进给力：
Ff=619N
由于一次性完成粗精加工，所以镗杆上安装四把镗刀所以
镗孔的主切削功率为Pc===2.01KW
机床主轴电机功率为大于Pe的值：
Pe=
根据电机相关手册查得：
主轴箱部分所选电机型号为Y160M1-8
进给装置所选电机的型号为YCT180-4A
电机型号
额定功率KW
电机同步转速r/min
电机满载转速r/min
Y160M1-8
4
750
720
YCT180-4A
125~1250
3.4绘制加工示意图
1选择刀具
根据工件的材料硬度选择YT15硬质合金镗刀头。
有与镗杆的直径较小，因此选择较小的镗刀体，取其截面尺寸为6mm×
6mm
2确定镗杆结构及尺寸
（1）镗杆结构及直径
镗杆工作时在镗模中移动，镗模中有油杯，便于润滑，半精镗与精镗的轴向距离为被加工孔的长度；
取14mm。
待加工孔的直径为φ40mm，查阅《机床夹具设计手册》，镗孔直径为φ30～40mm时，镗杆直径为φ20～30mm。
采用浮动镗杆，取镗杆直径为φ30mm，由此可确定镗套的基本直径为φ30mm。
（2）确定镗杆的轴向尺寸
导向装置设计要求开始加工时镗杆深入导向装置的长度应不小于镗杆直径，这里取32mm,根据这一要求可以算出镗刀端部到镗杆连接主轴部分的长度：
32+520+50=602mm
故镗杆的轴向尺寸L=602mm
（3）确定加工循环
根据工件结构确定镗头的工作循环为：
原位——快进（S1）——工进（S2） ——快进（S3）——工进（S4）——快退（S0）。
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长度之和。
动力头工作进给长度是按加工长度最大的孔来造取，切入长度根据工件端面的误差情况[，选5~10毫米为第一工作进给长度，第二工作进给常常比第一工作进给要小得多，在有条件，应力法做到转入第二工作进给时，除倒大角的刀具外，其余刀具都离开加工表面，不再切削。
否则，将降低刀具使用寿命，且破坏已加工的表面。
快速退回长度的确定
一般在固定式夹具机床上，动力头快速引进和工作进给长度之和。
动力头快速退回的行程，只要把所有刀具都退至导套内，不影响工件的装卸就行了。
④动力头总行程的确定
动力头的总行程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，需大于刀杆插入主轴孔内的长度。
动力头的工作进给行程S=217+14+5+79+14+5=334 mm
（4）最大行程的确定
动力头最大允许行程，除满足机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，在使用时要兼顾刀具来考虑。
试确定动力头最大行程为S=40
重庆科技学院本科生毕业论文主要部分设计
4主要部件设计
4.1传动件设计
1确定主轴传动方式及传动比
根据镗床主轴选择齿轮传动方式。
工艺要求主轴转速n=600r/min,电动机转速nd=720r/min,因此传动比为
2确定齿轮模数m及齿数z
参考同类镗床类比分析，取齿轮模数m=2.5mm。
按如下关系可求出齿轮齿数。
（4——1）
（4——2）
式中z0z1——电动机主轴齿轮齿数：
A——啮合齿轮中心距（mm）
序号
名称代号
计算公式
几何参数
大齿轮
小齿轮
1
理论中心距
A0=
A0=mm
2
啮合角
3
变为系数和
查表：
变为系数
根据选定的变位制加以分配
5
中心距变化系数λ
λ＝
λ＝0.12
6
齿顶高降低系数
7
齿顶高
8
全齿高
9
齿根高
10
分度圆直径df
11
尺顶圆直径de
de=df+2he
12
齿根圆直径di
di=df-2hi
13
跨侧齿数n
计算n1=4n1=5
14
公法线长度L
L=mcos[（0.5zin）2tan]
L0=26.9776mmL1=34.5641mm
3.选择齿轮材料和等级精度
因主轴箱与镗杆采用浮动联接，所以镗孔精度主要取决于镗模精度，且齿轮载荷不大，故选用一般材料即可。
查阅《机械传动设计手册》得相关数据如下：
材料：
45钢，热处理：
调质，230～260HBS。
传动比为1.2两个齿轮采用相同的材料
4.齿轮结构
主轴齿轮见图
图1.2主轴齿轮
4.2主轴组件设计
1 主轴箱的传动方案
专用主轴箱的传动方案可选用带传动或者齿轮传动。
考虑到拆卸工件方便，因此为缩短轴向尺寸，使结构紧凑,专用主轴箱采用齿轮传动方案。
传动方式如下：
电机—齿轮1—齿轮2—主轴—镗杆
2.确定主轴材料及尺寸
（1）主轴材料
主轴的载荷相对较小，一般情况下，引起的应力远小于钢的屈服极限，故机械强度不是选择主轴的材料的依据。
当主轴的直径、支承、跨距、悬伸量等尺寸参数一定时，主轴的惯性矩未定值，主轴的刚度取决于材料的弹性模量。
但各种钢材的弹性模量E＝2.06×
105MPa，几乎没什么差别，因此刚度也不是主轴选材的依据。
主轴的材料只能是根据耐磨性、热处理方法及热处理的变形大小来选择，而耐磨性取决于硬度，估机床主轴为淬火钢或渗碳淬火钢，高频淬硬，普通机床主轴可选45钢。
此处主轴可取相同的材料45号钢。
（2）主轴直径
则由切削扭矩计算主轴直径公式（P—所选电机的功率KW，B—系数）计算得主轴最小直径d=25mm。
确定主轴直径根据镗杆尾部结构，主轴前端应为万向节结构形式。
其直径取Φ90mm。
据此确定主轴前支撑轴颈D1=65mm，后支撑根据D2=（0.7~0.85）D1=45.5~55.
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