最终传动箱体底面钻孔卧式组合机床设计.doc

1、目录 一、 前言 4二、 组合机床总体设计1、概述 72、总体结构及工作循环 83、三图一卡设计 9三 组合机床多轴箱设计 101.简述 102.设计原则 113.按上述设计原则设计传动系统 124 验算 135 主轴及通用传动轴结构型式的选择方案 13四 专用夹具设计 . 141.定位基准与定位元件的选择 142、夹紧元件与夹紧力选择14 3.夹具基体的设计 15五 PLC控制设计 15六 结束语 18七 参考资料 19八 毕业设计总结 20九 致谢 21一 前 言机床是工作母机，机床制造业对国民经济的发展起着重要作用。建国初期，在优先发展重工业的方针指导下，机床制造业迅速发展，按国民经济发

2、展计划建立了一大批机床制造厂，专业分工明确，机床型号齐全，形成了完整的通用机床制造体系。向各行各业提供了大量的工作母机，有力地推动了国民经济的发展。 改革开放以来，国民经济飞速发展，给机床制造业带来了新的发展机遇，同时也提出了更高的要求。然而由于长期在计划经济的条件下组织生产，不能很快适应市场经济的要求，使国内很多机床厂家陷入困境。借鉴国外的经验，明确我们的发展方向，迅速适应市场需求，是我国机床制造业面临的重要课题组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。 组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具

3、的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥半轴等)的外圆和端面加工。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。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

4、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

5、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。我国组合机床及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

6、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

7、 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,主轴转速1000020000 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

8、新的变化,满足各种各样产品的加工需求。为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。 组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。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

9、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. 概述底面钻孔组合机床是在工件底面上同时加工多个孔的一种高效率自动化专用加工设备。机床采用液压滑台驱动多轴箱完成快进、工进、快退的动作循环,中间底座上安装有专用的工件定位夹紧装置。组合机床的总体设计通常是根据与用户签定的合同和协议书，针对具体要加工的零件，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

10、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。为使钻床在温度比较高时工作性能依然稳定，而且由于被加工件不需多次进给，故选用机械通用部件来配置钻床。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,决定采用卧式单面多轴钻孔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的是卧式结构,最终传动箱体装在工作台的夹具上,由于工件较小，

11、且便于抓握，所以采用人工上、下料，降低成本。机床机械部分主要有:中间底座、侧底座、多轴箱、刀具、夹具、冷却系统、动力部件、PLC控制系统及液压传动系统。机床的工作循环为:人工装上两个工件,夹紧油缸夹紧滑台开始工作循环:快进(冷却供、主轴转) 工进(死档铁停留) 快退至原位(主轴停) 夹紧油缸松开,人工卸下工件，.工作循环结束，准备开始下一个工作循环。3. 三图一卡设计1.被加工零件工序图被加工零件为最终传动箱体，材料为HT200，工序为箱体底面钻孔。由于工件较小，加工部位孔的排列比较密集，且生产率要求高，故一次加工两个工件。每个工件要加工6个5mm的孔，即同时加工12个5mm的盲孔，孔深14m

12、m。采用一面两销定位，一个定位面为箱体下表面，两销分别与下表面上的两孔相配合，采用箱体内表面夹紧,工件不会由于夹紧产生变形而影响加工精度。具体参见加工示意图。1. 加工示意图加工5mm的孔：锥柄长麻花钻 硬质合金 d=5 mm L=190 mm l=115mm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=674r/min v=10 m/min f=0.1 mm/r =67.4 mm/min箱体端面工进长度60 mm 快进180 mm 快退240 mm2. 机床联系尺寸总图多轴箱端面：12根主轴多轴箱轮廓尺寸 H=400 mm B=600 mm 厚度

13、取325 mm，则多轴箱尺寸取600400325 mm 最低孔位置125 mm 最低主轴高度125 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1HY32-IA 动力箱1TD32-IA （2.2kw）电机 Y100L-6 侧底座 1CC3213. 机床生产效率计算卡（单班制生产）1. 理想生产率 =25.53 件/h2. 实际生产率 =29.82件/h3. 机床负荷率 =0.86 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过程中的重要环节，是多轴箱零部件设计的理论基础，计算稍有不慎，便会导致后

14、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、而且间距小，孔的排列密集，采用通常方案排列主轴，非常难以实现12孔的同时加工。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，决定中间传动轴（基本不承受轴向力）采用滚针轴承，主轴（承受大部分轴向力）采用单列球轴承和止推轴承相配合，排箱得以实现，而且所设计的主轴箱结构紧凑，各部件分布合理。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600mm400mm；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