变速箱体专用钻床设计.doc

1、摘要： 本设计为专用钻床，根据具体零件即变速箱体而设计的，大量采用了通用部件，较好地解决了大批量钻变速箱两端面孔的问题。不但保正加工质量,而且大为提高了工效,具有良好的经济效益和应用价值。关键词： 组合机床 刀具 主轴 夹具 钻孔 液压 PLC目录 一、 引言 3二、 组合机床总体设计1、 概述52、总体结构及工作循环. 63、三图一卡设计. 6三 组合机床多轴箱设计 . 91.简述 . 92.设计原则. 103.传动系统设计 104 验算. 125 主轴及通用传动轴结构型式的选择方案12四 专用夹具结构设计 121.定位基准与定位元件的选择. 132、夹紧元件与夹紧力的择 .13 3.夹具基

2、体的设计.14五 PLC控制设计14 六 结束语 18七 参考资料 18八 毕业设计总结. .19九 致谢 .20 附录A 综述 .22附录B 调研报告27附录C 外文翻译30附录D 原文56 一 引言组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用,因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制,它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件(近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额) ,完成钻孔、扩孔、铰孔,加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸

3、台,在孔内镗各种形状槽,以及铣削平面和成形面等。组合机床的分类繁多,有大型组合机床和小型组合机床,有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式,还有多工位回转台式组合机床等;随着技术的不断进步,一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受到人们的青睐,它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换,配以可编程序控制器( PLC) 、数字控制(NC) 等,能任意改变工作循环控制和驱动系统,并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外,近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机(清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线) 等在组合机床行业中所占份额也越来越大。由于组合机床及其自动

4、线是一种技术综合性很高的高技术专用产品,是根据用户特殊要求而设计的,它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合机床组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后,国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大,并使产品生产成本提高。因此,市场要求我们不断开发新技术、新工艺,研制新产品,由过去的“刚性”机床结构,向“柔性”化方向发展,满足用户需求,真正成为刚柔兼备的自动化装备。随着市场竞争的加剧和对产品需求的提高,高精度、高生产率、柔性化、多品种、短周期、数控组合机床及其自动线正在冲击着传统的组合机床行业企业,因

5、此组合机床装备的发展思路必须是以提高组合机床加工精度、组合机床柔性、组合机床工作可靠性和组合机床技术的成套性为主攻方向。一方面,加强数控技术的应用,提高组合机床产品数控化率;另一方面,进一步发展新型部件,尤其是多坐标部件,使其模块化、柔性化,适应可调可变、多品种加工的市场需求。从2002 年年底第21 届日本国际机床博览会上获悉,在来自世界10 多个国家和地区的500 多家机床制造商和团体展示的最先进机床设备中,超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。据专家分析,机床装备的高速和超高速加工技术的关键是提高机床的主轴转速和进给速度。该届博览会上展出的加工中心,主轴转

6、速10 00020 000 r/ min ,最高进给速度可达2060 m/ min ;复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。在零部件一体化程度不断提高、数量减少的同时,加工的形状却日益复杂。多轴化控制的机床装备适合加工形状复杂的工件。另外,产品周期的缩短也要求加工机床能够随时调整和适应新的变化,满足各种各样产品的加工需求。然而更关键的是现代通信技术在机床装备中的应用,信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步提高,操作者可以通过网络或手机对机床的程序进行远程修改,对运转状况进行监控并积累有关数据;通过网络对远程的设备进行维修和检查、提供售后服务等。在这些方面我国组合机床装备还有相当

7、大的差距,因此我国组合机床技术装备高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向。二 组合机床总体设计1. 概诉双面钻孔组合机床是在工件两相对表面上钻孔的一种高效率自动化专用加工设备。机床的两个液压动力滑台对面布置,左、右刀具电动机分别固定在两边的滑台上,中间底座上装有工件定位夹紧装置。组合机床的总体设计通常是根据与用户签定的和同和协议书，针对具体加工零件，拟订工艺和结构方案，并进行方案图样和有关技术文件的设计。根据工艺方案确定机床的型式和总体布局。在选择机床配置型式时，既考虑到实现工艺方案，保证加工精度、技术要求及生产率，又考虑到机床操作、维护、修理

8、和排屑的方便性。在选择组合钻床结构方案时，必须保证稳定的加工精度。固定式夹具组合钻床能达到的钻孔位置精度最高，采用固定导套一般能达( 0.20)mm。考虑到操作的方便性，需要合理确定装料高度为使钻床在温度过高时工作性能稳定，而且由于被加工件不需多次进给，故选用机械通用部件配置钻床。根据被加工零件的特点,为实现加工精度要求,同时考虑到经济效益和生产率,经过反复论证、分析和计算,我们采用了卧式双面多轴钻、组合机床的总体设计方案。2.总体结构及工作循环本机床采用多工位卧式组合机床,变速箱体装在工作台的夹具上,这样便于上、下料。机床机械部分主要有:底座、侧底座、多轴箱、刀具、夹具、冷却系统;控制部分为

9、PLC 控制系统及液压传动系统。机床的工作循环为:人工装上一工件,定位销插销定位夹紧油缸夹紧I 滑台开始工作循环:快进(冷却供、主轴转) 工进(死档铁停留) 快退至原位(主轴停) 滑台开始工作循环:快进(冷却供、主轴转) 工进(死档铁停留) 快退至原位(主轴停、冷却停) ,定位销拔出,夹紧油缸松开,防护门自动打开,油缸推出工件,工件到位后油缸退回.(快退缓退) ,死档铁停留,工作循环结束3. 三图一卡设计1. 被加工零件工序图被加工零件为变速箱体，材料为HT250，工序为箱体两端面钻孔，左端面为5个10加工孔，右端面为5个10和2个14加工孔。采用一面两孔定位，一面为箱体底面，两孔为底面上的长

10、边上的两孔。采用箱体顶面夹紧。2. 加工示意图加工10的孔：锥柄长麻花钻 硬质合金 d=8.5mm L=190 mm l=109mm依据公式 M= ， 选刚性主轴，直径为30/20mm 外伸长度为115 mm 切削用量 n=500 r/min v=13.35 m/min f=0.1 mm/r =50 mm/min加工14的孔：锥柄麻花钻 高速钢 d=13.9mm L=189 mm l=108mm依据公式 M= 选刚性主轴，直径为38/26mm 外伸长度为115 mm 切削用量 n=450 r/min v=19.64 m/min f=0.13 mm/r =50 mm/min箱体左端面工进长度37

11、 mm 快进83 mm 快退120 mm箱体右端面工进长度41 mm 快进75 mm 快退116 mm3. 机床联系尺寸图左端面：5根主轴多轴箱轮廓尺寸 H=168+121.5+100=389.5 mm B=125+2100=325 mm 厚度取325 mm长宽取400400 mm 最低孔位置37 mm 最低主轴高度121.5 mm轴向力=709.2N转矩 =2.4Nm功率 =0.1kw5=0.5kw5=3546根据以上计算所得 选取液压动力滑台1HY25-IA 动力箱1TD25-IA （1.5kw）电机 Y100L-6 侧底座 1CC251右端面：7根主轴多轴箱轮廓尺寸 H=178+115.

12、5+100=391.5.5 mm B=125+2100=325 mm 厚度取325 mm长宽取400400 mm 最低孔位置31 mm 最低主轴高度115.5 mm轴向力=1347N转矩 =9.18Nm功率 =0.4kw总=0.5+20.4=1.3 kw总=3546+21347=6240 N根据以上计算所得 选取液压动力滑台1HY25-IA 动力箱1TD25-IA （1.5kw） 电机 Y100L-6侧底座 1CC251中间底座L=（）=313+316+2325+324-2（180+40+100） =963 mm采用固定钻摸板4. 机床生产效率计算卡1. 理想生产率 =23 件/h2. 实际生

13、产率 =31件/h3. 机床负荷率 =0.75 三 组合机床多轴箱设计1.简述组合机床多轴箱的设计计算是组合机床设计工程中的重要环节，是主轴箱零部件设计的理论基础，计算稍有不慎，便会导致后期的设计制造前功尽弃。依据总体设计图， 对主轴箱进行结构创新设计。由于在本机床上需同时加工12个孔，不仅孔多、间距小，而且孔的排列分散，采用通常方案排箱无法实现12孔的工序集中。因此，本钻床的主轴箱传动系统在对被加工零件进行了深入、细致分析计算的基础上，通过采用滚针轴承，将常规状况下不能完成的排箱得以实现，而且所设计的主轴箱结构紧凑。（该设计只设计左面多轴箱的结构，右面多轴箱类似）依据组合钻床总体设计绘制主轴箱设计原始依据图其内容为主轴箱设计的原始要求和已知条件：1. 主轴箱轮廓尺寸400mm400mm；2. 工件轮廓尺寸及各孔位置尺寸3. 工件与主轴箱相对位置尺寸。2.设计原则1) 从面对主轴的方位看去，所有主轴均采用逆时针方向旋转。2) 在保证转速和转向的前提下，力求用最