组合机床毕业设计方案说明指导书.doc

目 录摘要IAbstractII第一章 绪 论11.1 设计目标11.2 设计内容11.3 设计要求1第二章 组合机床总体设计22.1 工序图22.2 加工示意图22.3 机床尺寸联络总图5第三章 多轴箱设计93.1 多轴箱组成93.2 多轴箱装配图绘制9（1） 驱动轴位置确实定9（2） 主轴位置确实定9（3） 驱动轴齿轮确实定9（4） 各传动轴位置确实定11（5） 手柄轴安置11（6） 润滑油泵安置113.3 选择加工基准坐标系XOY，计算主轴、驱动轴坐标11总 结13参考文件（References）14致 谢15 卧式双面24轴组合钻床总体设计及左主轴箱设计（双级圆锥-圆柱齿轮减速器箱体底座）专业：机械设计制造及其自动化 学号： 学生姓名：徐伟龙 指导老师：冯永平摘要：组合钻床是依据工件加工需要，以通用部件为基础，配之以少许专用部件和按工件形状和加工工艺设计专用部件和夹具，组成专用钻床。组合机床同时含有生产效率高、加工精度高、配置较为灵活等优点，是机械一线生产中不可获缺机器，也是高校大学生毕业设计研究一个关键课题之一。作为一名机械专业学生，我有幸选择了这一个课题研究，得到了这次了解组合机床机会。现在我就来简述这次课程设计过程：依据零件（双级圆锥-圆柱齿轮减速器箱体底座左端面12孔）类型和加工要求我选择了卧式组合钻床；在动力部件选择方面，因为液压滑台导向性好、使用寿命长、液压缸活塞和后盖上分别装有双向单向阀和缓冲装置所以我选择了液压滑台；动力箱方面则采取三相异步电动机作为动力源，动力头选择了钻削头；辅助部件包含定位、夹紧、润滑、冷却、排屑和自动线清洗机等多种辅助装置，当然还有其它支承部件、控制部件、辅助部件等等我将在说明书中详述。关键词：组合机床，动力部件，辅助部件，支承部件 Abstract: The combination machine the workpiece is required, in order based on common components, combined with a small amount of special components and process according to the workpiece shape and design of special parts and fixtures, special machines composed. Combination machine also has high production efficiency, high precision, more flexible configuration, etc., is indispensable actual production machines, also graduated from college students is an important topic of study design, as a mechanical engineering student, I fortunate to have chosen a subject of this study, has been the opportunity to understand the combination of machine tools. Now I come to brief the curriculum design process:According parts - Requirements (two-stage tapered cylindrical gear reducer base cabinet left side 12 holes) the type and processing I chose a combination of horizontal drilling; in the power unit, since the hydraulic slide guiding good, long life hydraulic cylinder piston and the back cover are equipped with two-way check valve and buffer device so I chose a hydraulic sliding table; power box area is used in three-phase asynchronous motor as a power source, power head chose the drilling head; accessories including positioning, clamping, lubrication, cooling, chip washing machines and automatic lines and other auxiliary devices, and other supporting components, control components, accessories, etc. will be described in the specification.Keywords：Combination machine，Power unit，Accessories，Supporting member第一章 绪 论1.1 设计目标对于此次组合机床毕业设计，其目标关键是经过对组合机床设计，对我们大学四年所学理论知识总结，和和在这四年中所接触实践知识二者相结合，锻炼学生自己动手能力、设计能力，为以后我们在机械生产岗位工作做铺垫。另外，经过对组合机床主运动和机械传动系统初步设计，使我们在这些设计过程中，得到设计构思、方案分析、机械结构工艺性、机械绘图、零件强度计算、编写说明书和查阅数据资料等方面综合训练，掌握了基础设计步骤，培养基础设计方法，并培养了我们含有初步机械结构分析、机械结构设计和数据计算能力。1.2 设计内容1.2.1运动设计依据任务书已给定被加工零件材料和被加工孔孔径大小，确定机床切削用量、切削扭矩、切削力、切削功率等初始数据，经过分析已绘制工序图、加工示意图、尺寸联络图制订初步传动方案和传动系统图，比较初确定传动方案和传动系统图，确定每级传动副传动比及齿轮模数和齿数，最终比较主轴实际转速和设计标准转速相对误差。1.2.2 动力设计依据给定被加工零件，初算确定各轴直径、齿轮模数；然后初步确定动力箱尺寸；再计算多轴箱尺寸和初步设计传动路线。完成全部图纸后，还需要验算传动轴直径，齿轮模数、齿轮强度是否在许可范围内。1.2.3 结构设计进行主运动主轴和传动轴系、主轴齿轮等主件、箱体箱盖、润滑和密封等装置和零件部署和机构设计。1.2.4 编写组合加床设计说明书1.3 设计要求 经过自己独立对组合机床设计，了解组合机床结构特点和用途范围，对毕业生四年所学知识总结；最终完成设计图纸要做到明了简练，设计方案需要达成既定经济指标,做到物美价廉才会受市场使用和欢迎。第二章 组合机床总体设计2.1 工序图2.1.1 技术分析 工件铸造而成后，用清砂机清理铸件，并进行内应力消除。依据任务书给定被加工零件和被加工孔孔径工艺要求以下：钻孔：12x17.4mm材料：HT250硬度：HB175-255孔深：L=30mm2.1.2工艺分析依据组合机床特点我们能够采取一次加工十二个孔方法。是十二个孔位置精度不一，所以在设计是对主轴位置精度要求较高。依据工件结构特点，此次加工采取一面两销方法定位，而且对箱盖上顶面进行夹压。图1 工序图2.2 加工示意图2.2.1 加工示意图作用和内容 加工示意图是设计刀具、多轴箱、夹具和电气、液压系统和选择动力部件、绘制机床联络尺寸图依据；是对机床布局和机床性能原始要求；也是对机床和刀具调整所必需文件。加工示意图关键绘制机床加工方法、导向装置结构尺寸、切削用量、接杆结构尺寸、工作循环和工作行程、刀具导向套间配合等等。2.2.2 刀具和导套选择及相关计算 （1） 刀具选择铸件壁厚为10mm在2.510之间，所以选硬度HBS在175255之间。依据资料组合机床设计简明手册 P134查得：布氏硬度 依据资料组合机床设计简明手册 P130中表6-11 查得加工材料为铸铁，高速钢钻头D=17.4mm属于12mm-22mm区间时切削用量： 选择：V=12m/min f=0.2mm/r 依据资料组合机床设计简明手册 P134中公式得： n刀具转速 v切削速度（m/min) f每转进给量(mm) Vf进给运动速度 依据资料组合机床设计简明手册P134中表6-20公式， 切削力: 切削扭矩： 切削功率： 式中： HBS布氏硬度 F切削力（N） D钻头直径（mm） f每转进给量(mm) T切削扭矩（Nmm） v切削速度（m/min） P切削功率（kW） 依据GB/T 1438.2-查得：图2 锥柄麻花钻依据GBT 1443-1996机床和工具柄用自夹圆锥标准，可得出莫氏二号锥柄各项数据，D=17.5mm，=165mm，L=263mm。 （2） 导向装置选择组合机床在对孔进行加工时，除了需要采取刚性主轴加工方案以外，还需要导向装置确保刀具相对于工件正确位置。所以，正确选择刀具导向结构是设计组合钻床加工示意图关键内容。依据资料组合机床设计简明手册 表8-4查得表1 导套参数表 dDD1D2D3Lll117.4304044M825104表2 导套配合表导套类型工艺dD1D2可换导套钻孔15H7/h6H7/h6（3） 主轴选择： 主轴为刚性主轴，故取 = 1/2，B取6.2，依据资料 组合机床设计简明手册P43中表3-4公式可计算出主轴直径： 主轴直径： 所以，此次设计中全部主轴直径皆取d= 30mm，依据资料组合机床设计简明手册中表3-6查得，卧式组合钻床主轴外伸长度为115mm，D/d1 = 50/36mm，莫氏二号锥度接杆。（4）接杆选择：依据资料组合机床设计简明手册 P169中 表8-1选择可调接杆参数。查得数据以下： 表3 接杆参数表dd1d2aL5调整量36Tr362 莫氏2号17.78037.51186036（5） 夹紧螺母确实定 依据资料组合机床设计简明手册 P171中图8-5查得 ：表4 夹紧螺母参数表名义尺寸d1d2h36Tr36X249.6142.2.3 加工示意图标注（1） 标注切削用量 各主轴切削用量应标注在对应主轴后面，其中包含：主轴转速n=219.5r/mm、对应刀具切削速度v=12m/min、每转进给量f=0.2mm/r和进给运动速度Vf=43.9mm/min。（2） 动力部件工作循环及行程确实定 因为待加工孔为盲孔，故不需要有切出量，不过在刀具进入工件前需要足够前备量，在这取前备量为10mm，前备量加工件加工深度30mm，所以工进量=10+30=40mm。 刀具对工件加工完后需要退刀量，取100mm。即快退量为100mm。 刀具快进量=100-40=60mm。图3 加工示意图2.3 机床尺寸联络总图2.3.1 绘制机床联络尺寸总图绘制（1）动力部件选择依据已定设计方案和机床配置形式，确定该组合机床为卧式双面单工位液压传动组合机床，选择液压滑台来实现工作进给运动。滑台所需要得进给力: 刀数每把刀切削力=nF=123244.12=38929.44N 其中：（切削力: ）则选择滑台最大进给力应该大于38929.44N。滑台进给速度由上述已经算出：滑台行程确实定。滑台行程除了确保足够工作行程之外，还应该留有足够前备量和后备量。前备量关键用于填补机床制造误差或刀具磨损后使之能够得到调整，通常大于1520mm，此处我们选择前备量为30mm。后备量作用是使动力部件有足够向后移动余地，便于装卸刀具。此处我们选择前备量为220mm。所以滑台总行程L100+30+220 =350mm。依据上述计算确定，并依据资料组合机床设计简明手册P91 中表5-1 可查得：因为最大进给力应该F=38929.44N，所以选择1HY63型滑台。依据资料组合机床设计简明手册 P9295中 表5-2和5-3查得，并结合滑台总行程L100+30+220 =350mm，故选1HY63-A型液压滑台，最大行程为L=630mm，滑台长度L2=1250mm,滑台台面宽为B=630mm；滑台侧底座为对应1CC631-型。 对应参考资料组合机床设计简明手册P93 中表5-3中图得液压滑台对应参数和液压滑台及滑台侧底座参数表以下：表5 液压滑台及滑台侧底座参数表型号形式BLH1H2B6L1L2L3e1HY63A63063040029083019201250105100型号形式B6B7L4H3H4H5H6L5L61CC631I8309520305602101104030080（2） 动力箱选择 动力箱选择关键依据多轴箱所需电动机功率来选择，下面是电动机功率依据切削功率进行估算： 为多轴箱传动效率，依据标准GB307-62，加工黑色金属时区0.80.9，主轴数多、传动复杂取小值，反之取大值。此处取。电动机功率应大于该计算功率，结合主轴要求转速n=219.5r/min，因为驱动轴转速nn=219.5r/min。依据组合机床设计简明手册P115 表5-39可查得，所以选择电机型号为Y160M-61TD63动力箱。动力箱和多轴箱、滑台联络尺寸依据组合机床设计简明手册P116 表5-40中，查得：表6 动力箱和多轴箱、滑台联络尺寸参数表型号LCL1L2L3l10.2l20.21TD631250C0 80020049050100200l30.2l70.2d0键d1H4fd3K3004005014x6311-M16-6H2130016x70219.5tH1H20.05H30.05d2h1h4h5B1329.563036011016-M16-6H275190250800B2B30.2b1b2b3b4b5b60.02b0.263058015140365590580730760（3） 机床装料高度确实定 装料高度是指工件安装基面至地面垂直方向距离。装料高度统一采取国家新标准取H=1060mm。此处取装料高度为H=1060mm。（4）多轴箱轮廓尺寸确实定 标准通用钻类多轴箱厚度是确定，卧式是325mm。所以确定多轴箱尺寸关键是确定多轴箱宽度B和高度H及最低主轴高度h1。依据资料组合机床设计简明手册P49可知： B=b+2b1；H=h+h1+ b1其中 b工件在宽度方向上相距最远两孔中心距离，为444mm； b1最边缘主轴中心到箱体外壁距离，此处取90mm； h工件在高度方向上相距最远两孔中心距离，此次设计中为119mm； h1最低主轴中心高度； 又 h2=181mm ； H=1060mm ； h3=400mm ；h4=560mm；其计算结果以下： h1=h2+H-（0.5+h3+h4）=181+1060-（0.5+500+560）=280.5mmH= h+h1+b1=119+280.5+90=489.5mm B=b+2b1=444+180=624mm根据上述通用多轴箱箱体尺寸标注，此时最小选定多轴箱轮廓尺寸BH=630mm500mm。不过依据上述动力箱和多轴箱、滑台联络尺寸参数表可知，B=800mm，H1=630mm，故，所以选择BH=1000mm800mm。图4 机床尺寸联络图2.3.2 机床联络尺寸图绘制注意事项 机床联络尺寸图是按机床加工完成状态绘制而成（图4所表示）。在图中应画出机床各部件在各方向联络尺寸和动力部件起始位置尺寸；画出总行程及工作循环图；还应注明通用部件型号和规格和电动机型号、功率和转速；还应对机床各组部分标注分组编号。绘制机床联络尺寸总图时各部件应按同一百分比绘制，并应仔细检验各个坐标方向尺寸链是否封闭。第三章 多轴箱设计3.1 多轴箱组成多轴箱由通用零件和附加机构等结构组成。其中，箱体、上盖、前盖、侧盖、后盖等是箱体类零件；主轴、各级齿轮、传动轴、动力箱等是传动类零件；排油塞、分油器和注油标等为润滑及防油元件。在多轴箱箱体内腔，可安排放置两排32mm宽齿轮或三排24mm宽齿轮；箱体后壁和后盖之间可安排放置一排或两排24mm宽齿轮。此次多轴箱设计考虑到主轴分布结构问题，在箱体内安排了三排24mm宽齿轮和箱体和后盖安排一排24mm宽齿轮。3.2 多轴箱装配图绘制 在上述计算中已经确定了卧式钻床主轴外伸长度为115 mm，D/d1 = 50mm/36mm；主轴直径是30mm。（1） 驱动轴位置确实定 依据组合机床设计简明手册P116表5-40可知，K=219.5mm，可确定驱动轴位置，圆心位置是（450,209.5）。（2） 主轴位置确实定 依据尺寸联络总图可知最低孔到多轴箱底面距离为274.5mm，可确定12根主轴位置（详见图5）在平行于多轴箱底面和侧面高为274.5mm一条直线上。可查得主轴材料是采取了40Cr钢，热处理C42；数量为12根。（3） 驱动轴齿轮确实定 依据资料组合机床设计简明手册P160中表7-22可查得1TD63驱动轴中心孔d=50mm，所以查得驱动轴齿数z=21个，分度圆直径D=84mm，模数m=4mm。 为了方便生产，同一多轴箱内模数规格小于两种。所以其它传动轴模数均为m=3。（4） 各传动轴位置确实定 多轴箱所需动力计算：式中 切削功率，=120.3576kw=4.4112kw 空转功率，=0.04112kw 和负荷成正比功率损失，=1%=4.41121%=0.504kw=4.4112+0.044112+0.504=4.959kw图5 机床装配图 因为12根传动轴已经确定相对位置，故只需按要求传动比从驱动轴传输到主轴即可。依据机床尺寸联络总图中可知，该组合机床选择Y160M-6型电动机，其输出驱动轴转速为485r/min。而依据上述计算可知道主轴转速为219.5r/min，所以总传动比为 依据各主轴特点，可将轴1、2、3、4合为一个群，其群心在四轴中心外接圆圆心，为轴15圆心坐标是（347.18,293.90）；轴5、6、7、8合为一个群其群心在四轴中心外接圆圆心 ，为轴18圆心坐标为（354.36,293.90）；轴9、10、11、12合为一个群其群心在四轴中心外接圆圆心 ，为轴22圆心坐标为（699.18,293.900)。群心为轴15圆心群，依据结构位置，可使轴1、2、3、4第一排放置z=28齿轮，轴15 第一排放置z=28齿轮，其传动比为1:1；轴15第三排放置z=40齿轮，和轴14第三排z=26 齿轮啮合，其传动比为1:1.538；轴14第三排放置z=26齿轮，和轴13第三排z=26 齿轮啮合，其传动比为1:1；轴13第四排放置z=31（m=4）齿轮，和轴O第四排z=21 齿轮啮合，其传动比为1:1.4762；此条传动线路真难过传动比为1:2.271 ，使得主轴1、2、3、4转速为n=213.6r/min；算得轴14圆心坐标为（347.02,194.9），轴13圆心坐标为（386.14，127.41）。 群心为轴18圆心群，依据结构位置，可使轴5、6、7、8第一排放置z=20齿轮，轴18第一排放置z=24齿轮，其传动比为1.2:1；轴18第二排放置z=26齿轮，和轴17第二排z=18 齿轮啮合，其传动比为1:1.444；轴17第二排放置z=18齿轮，和轴16第二排z=18 齿轮啮合，其传动比为1:1；轴16第四排放置z=39（m=4）齿轮，和轴O第四排z=21 齿轮啮合，其传动比为1:1.85；此条传动线路真难过传动比为1:2.2 ，使得主轴5、6、7、8转速为n=217.8r/min；算得轴16圆心坐标为（566.28,179.86），轴17圆心坐标为（541.59,227.91）。群心为轴22圆心群，依据结构位置，可使轴9、10、11、12第一排放置z=18齿轮，轴22第一排放置z=18齿轮，其传动比为1:1；轴22第二排放置z=26齿轮，和轴21第二排z=18 齿轮啮合，其传动比为1:1；轴21第二排放置z=18齿轮，和轴20第二排z=18 齿轮啮合，其传动比为1:1；轴20第二排放置z=18齿轮，和轴19第二排z=18 齿轮啮合，其传动比为1:1；轴19第二排放置z=18齿轮，和轴16第二排z=18 齿轮啮合，其传动比为1:1；轴16第四排放置z=39（m=4）齿轮，和轴O第四排z=21 齿轮啮合，其传动比为1:1.85；此条传动线路真难过传动比为1:2.2 ，使得主轴9、10、11、12转速为n=217.8r/min；算得轴21圆心坐标为（699.18,227.9），轴20圆心坐标为（673.2,180.62），轴19圆心坐标为（619.51,172.23）。 （5） 手柄轴安置多轴箱通常全部会设有手柄轴，关键用于对刀、调整、装配检修时来检验主轴精度。手柄轴转速应尽可能高些，而且其周围应有较大空间。本设计手柄轴设在传动轴24上。（6） 润滑油泵安置本此组合机床设计主轴箱内采取了一个叶片泵，是为了便于维修，油泵齿轮通常部署在第排，此次毕业设计业安置在第排。3.3 选择加工基准坐标系XOY，计算主轴、驱动轴坐标 为便于加工多轴箱体，设计时必需选择基准坐标系。通常采取直角坐标系XOY。依据多轴箱安置及加工条件，多轴箱安装在动力箱上，所以选择坐标原点在定位销孔上。则有各轴坐标以下：表7 各轴坐标参数表 坐标种类XY销000驱动轴o450219.5主轴1288.04363.56主轴2406.78363.29主轴3287.78244.5主轴4406.57244.5主轴5496.51350.57主轴6589.85350.57主轴7496.51256.98主轴8589.97257.11主轴9656.75346.33主轴10741.61346.32主轴11656.75261.47主轴12741.61261.47传动轴13386.14137.41传动轴14347.02204.9传动轴15347.18303.9传动轴16566.28189.86传动轴17541.59237.23传动轴18546.6303.9传动轴19619.57182.23传动轴20673.2190.62传动轴21699.18237.9传动轴22699.18303.9传动轴23248.18303.9传动轴24170.18303.9传动轴25137.91361.47叶片泵26137.91427.67 总 结 经过为期一个多学期组合钻床毕业设计，让我认真了解了组合钻床结构，从通用部件到会了部件、从麻花钻选择到动力箱和多轴箱选择，全部让我学到了很多零件选择步骤及设计基础观念，这是书本上极难取得，却又是设计不可或缺。再者就是几张图绘制也有很多和以前课程设计一样收获。工序图绘制让我明白了设计机床标注和一般零件标注不一样地方，工序图只需在本工序加工部位着重加深，其它无需加深，还有多种参数计算和查找，并绘制出了合理加工示意图；至于尺寸联络总图，就能是获益良多，有实践经验魏斯亮老师认真讲解液压滑台和多轴箱和动力箱之间间隙问题是在我们参考资料全部极难学到实战经验，也是老师严格要求绘制部位；至于最终你机床装配图更是锻炼了我们智慧和动手能力，尤其是多轴箱原始图绘制，我花了一天半时间，才将它安排合理，制图也是整套设计最难之处，确实锻炼了我们全方位思索能力。这次毕业设计也让我领会了团体力量，因为我们组有多个同学是校外实习，极少有时间去参与老师讲解，是我们团体力量，经过相互帮忙答疑，使我们相互学习，使我们加深了对组合机床设计各个步骤了解，也让我们组各位伙伴能立即完成任务。此次毕业设计也是我们队大学四年所学理论知识总结和提升，也是让我们把理论知识和实践知识想结合契机，巩固了我们所学理论知识让它用于实际实践去，使我们整体机械知识得到质飞跃和把机械知识灵活利用到生活中去。此次毕业设计课题是设计十二孔钻孔组合机床，用于加工减速器箱体12个盲孔。在此次设计过程中，我关键完成了以下工作：对零件加工工艺进行分析，确定了12个孔具体加工技术要求和对应工艺要求，完成了工序图绘制。再依据减速箱箱体和箱盖材料及待加工孔技术要求计算出对应相关参数，再选择对应适宜刀具、连杆、主轴直降等，完成了加工示意图绘制。依据电动机功率和切削力及加工工件加工总行程所需要求，选择了适宜滑台、侧底座等，并依据减速箱箱体第四排外轮廓确定了机床联络尺寸总图。最终依据各孔位置要求设计多轴箱，使满足主轴转速达成计算要求和书写说明书。 在此次毕业设计过程中，在指导老师冯永平老师和其它老师指导和帮助下， 让我亲自尝试了组合钻床设计全过程，体会了设计过程愉快和失意，认真学习了和巩固了理论知识，还学会了查询多种相关资料，更学会立即提问几时处理问题，和本组同学和其它同之间相互探讨，使我绘图能力和设计能力有了很大提升。 参考文件（References）1 大连组合机床研究所，组合机床设计参考图册.北京：机械工业出版社，1975.2 大连组合机床研究所，组合机床设计（第一册.机械工业出版社），1975.3 戴曙.金属切削机床.机械工业出版社.4 林文焕.机床夹具设计.国防工业出版社.5 袁哲俊.刀具设计手册.机械工业出版社.6 许小杨.专用机床设备设计.重庆大学出版社.7 吴圣庄.金属切削机床概论.吉林工业大学出版社.8 徐鸿本.机床夹具设计手册.辽宁科学技术出版社.9 谢家瀛.组合机床设计简明手册.机械工业出版社.10 成大先.机床设计手册.化学工业出版社.11 王先逵.机械制造工艺学.机械工业出版社， .12 韦有仁.组合机床设计.上海科学技术出版社出版，1985.13 机械设计.第八版.高等教育出版社出版，1985.致 谢十分感谢指导老师冯永平老师和其它老师悉心教导，是在你们帮助下，我立即完成此次组合钻床毕业设计。从最初设计选题和构思、到开题汇报书写、到去恒天动力实习、到四张图绘制、最好到设计完成，冯老师老师全部在悉心指导着我，老师严谨治学态度、务实求实作风无处不给我深刻教导和启示。此次毕业设计完成不仅让我们从中得到了机械知识锻炼，同时也帮我处理了不少以前课程设计未见难题，在此尤其感谢各位老师悉心教导。从各位老师这我不仅学到了许很多多专业机械知识和组合钻床相关设计方法，最关键是我们学会了怎样将理论知识和实践想结合起来，谨此，我代表本组同学向各位老师们致以最真挚感谢！最终当然还要感谢我母校-南昌大学科学技术学院，是她给了我们良好学习条件和组合机床设计机会。经过这四年学习和生活，让我们不进学到了很多对应机械专业知识 ，也使我们在立即走上工作岗位之前能锻炼自己各方面能力，为以后不如社会发明了条件，也是母校给了我良好文化气氛，让我在大学四年不停充实自己充实生活，我们会永远铭记在心。