卧式双面28轴组合钻床左主轴箱设计

毕业设计说明书 第 16 页1. 绪 论1.1 课题背景及目的组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的一种高效专用机床，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。组合机床是根据工件加工要求，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用机床。通用零部件通常占整个机床零部件的7090，只需要根据被加工零件的形状及工艺改变极少量的专用部件就可以部分或全部进行改装，从而组成适应新的加工要求的设备。由于在组合机床上可以同时从几上方向采用多把刀具对一个或数个工件进行加工，所以可减少物料的搬运和占地面积，实现工序集中，改善劳动条件，提高生产效率和降低成本。将多台组合机床联在一起，就成为自动生产线。组合机床广泛应用于需大批量生产的零部件，如汽车等行业中的箱体等。通用部件按其功能通常分为五大类。1.动力部件。动力部件是用于传递动力，实现工作运动的通用部件。2.支撑部件。支撑部件是用于安装动力部件、输送部件等的通用部件。3.输送部件。输送部件是具有定位和加紧装置、用于安装工件并运送到预定工位并运送到预定工位的通用部件。4.辅助部件。辅助部件包括定位、加紧、润滑、冷却、排屑以及自动线的清洗机等各种辅助装置。主轴箱是组合机床的重要组成部分。包括通用主轴箱和专用主轴箱，本设计的是通用主轴箱，包括主轴，传动轴，动力部件以及其他辅助装置。 主轴箱设计具有以下特点： 1.传动方案紧凑。 2.为了实现较小轴间距，我们采取了将径向、轴向轴承都取错开排列方式。3.用径向滚珠轴承代替滚针轴承。4.在结构空间受限的情况下，为了提高主轴、传动轴的刚度，在结构上将主轴、传动轴尽可能取较大外径。 5.主轴箱与动力箱动力传递取联轴器传动。 6.提高齿轮的结构强度。图1.1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。组合机床具有如下的特点：1.主要用于棱体其零件和杂件的孔面加工。2.生产率高。因为工序集中，可多面、多工位、多轴、多刀同时自动加工。3.加工精度稳定。因为工序固定，可选用成孰的通用部件、精密夹具和自动工作循环来保证加工精度的一至性。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，通用零部件占7090%，通用件可组织批量生产进行预制或外购。5.自动化程度高，劳动强度低。6.配置灵活。因结构是横块化、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。组合机床有了以下的发展：1.数控化。数控组合机床的出现，不仅完全改变了过去那种由继电器电路组成的组合机床的控制系统，而目也使组合机床机械结构乃至通用部件标准发生了或正在发生着巨大的变化。2.模块化。数控加1二模块化极大地丰富了组合机床的通用件，它必将引起组合机床通用件发生根本性变化。3.高速化。由于高速加工可大大降低零件表面粗糙度及切削力，大大减小切削温度，提高生产效率，故机床的高速化研究方兴未艾，特别是数控机床的主运动和进给运动速度已达到了惊人高速。如美国生产的加工中心，主轴转速可达15 00060000rmin，工作台快进速度高达90120mmin 。顺应机床高速化的潮流，组合机床的速度也越来越高。例如德国大众汽车厂在加工铝金缸盖燃烧室侧面时，采用PCD铣刀，铣削速度高达3075mmin，进给速度达3600mmmin，而采用安装有CBN刀片的新颖镗刀加工灰铸铁时，切削速度达800mmin，进给速度达1500 mmmin。4.精密化。由于机床实现了数控化，因而机床的加工精度越来越高，使一些过去看来难以达到的加工精度今天也已经实现了。5.全防护化。全封闭是现在机床的一大特点，不论是单机还是机床生产线，均采用全封闭的外罩， 电器、液压全部采用空中走线。全封闭防护，不但使机床及其生产线外形美观，而且也提高了安全性、可靠性和维修的便利性。1.2 国内外研究状况专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。最早的组合机床是1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，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，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。二十世纪70年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。铣削平面的平面度可达0.05毫米1000毫米，表面粗糙度可低达2.50.63微米；镗孔精度可达IT76级，孔距精度可达0.030.02微米。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。通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。主要有动力箱、切削头和动力滑台。支承部件是用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件，主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等。控制部件是用以控制机床的自动工作循环的部件，有液压站、电气柜和操纵台等。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。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。1928年，前苏联开始生产组合机床。我国的组合机床制造技术是从“一五”计划期间，“汽”、洛拖引进组合机床开始的。1956年3月，当时的第一机械工业部第二机器管理局批准成立了第一专业设计处(即现大连组合机床研究所的前身)，全面引进了前苏联的组合机床通用部件和设计指导资料，开始了我国组合机床的创业阶段。并于同年在大连机床厂制造出我国的第一台组合机床、1961年，又制造出我国第一条组合机床自动线。组合机床设计制造从“一所一厂”起步已发展到如今个独立的配套齐全的行业。 在我国，组合机床发展已有28年的历史，其科研和生产都具有相当的基础，应用也已深入到很多行业。是当前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。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。组合机床设计制造从“一所一厂”起步已发展到如今个独立的配套齐全的行业。我国组合机床制造技术的发展大体经历以下四个阶段1引进消化，开创我国组合机床技术标准体系2普及组合机床技术，发展形成行业3组织科技攻关，努力担高组合机床技术水平4 柔性制造技术的发展，推动了组合机床传统制造技术的转变1.3 论文构成及研究内容目前，组合机床主要用于平A面加工和孔加工两类工序。其中孔加工包括钻、扩、铰、镗孔以及倒角、切槽、攻螺纹等。随着综合自动化的发展，其工艺范围正在扩大到车外圆、行星铣削、拉削等工序。此外还可以完成焊接、热处理、自动装配和检索、清洗等非切削工作。组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器仪表、军工等行业大批大量生产中以获得广泛的应用；在一些中小批量生产的企业，如机床、机车、工程机械等制造业中也已推广应用。组合机床最适宜于加工各种大中型箱体类零件，如汽缸盖、汽缸体、变速箱体、电机座等。我国组合机床技术的发展起步比较晚，但通过不断引进大量先进的技术和设备，经过科技人员的积极消化和吸收，与时俱进，努力奋斗，使我国的组合机床技术有了迅速发展。本次毕业设计题目为卧式双面28轴组合钻床左主轴箱设计，主要有以下几部分组成：绪论、总体结构设计、多轴箱设计。另外论文还包括总体结构图和轴和齿轮分布的结构图。本次设计研究的主要是卧式双面28轴组合钻床左主轴箱设计，本次设计重点放在多轴箱的结构设计上，同时介绍齿轮位置的设计和齿轮轴以及其它部件的选用。2. 加工工艺分析加工对象：气缸缸体材料牌号：HT250材料硬度：HB190-240加工内容：在左面上钻孔17个和荒扩凸轮轴孔1个生产批量：5000万台/年工艺方案的拟定是组合机床设计的关键一步。因为工艺方案在很大程度上决定了组合机床的结构配置和使用性能。因此，应根据工件的加工要求和特点，按一定的原则、结合机床常用工艺方法、充分考虑各种影响因素，并经过技术经济分析后拟定出先进、合理、经济、可靠的工艺方案。本工序中以上顶面两个工艺定位销孔作为基准，同时加工：(1) 在左端面上钻17个孔（图2.1），扩51.6mm深31.6mm。 图2.1本工序中满足工艺方案基本原则：粗精加工分开原则；工序集中原则（适当考虑相同类型工序的集中；有相对位置精度要求的工序应集中加工）。满足在制定加工一个工件的几台成套机床或流水线的工艺方案时，应尽可能使精加工集中在所有粗加工之后，以减少内应力变形影响，有利于保证加工精度。3.多轴箱的基本结构及表达方法多轴箱是组合机床的重要专用部件。它是根据加工示意图所确定的工件加工孔的数量和位置、切削用量和主轴类型设计的传递各主轴的动力部件。其动力来自通用的动力箱，与动力箱一起安装于进给滑台，可完成钻、扩、铰、镗孔等加工工序。多轴箱一般具有多根轴同时对一列孔系进行加工。但也有单轴的，用于镗孔居多。多轴箱按结构特点分为通用（即标准）多轴箱和专用多轴箱两大类。前者结构典型，能利用通用的箱体和传动件；后者机构特殊，往往需要加强主轴系统刚性，而使主轴及某些传动件必须专门设计，故专用多轴箱通常指“刚性主轴箱”，即采用不需刀具导向装置的刚性主轴和用精密滑台导轨来保证加工孔的位置精度。通用多轴箱则采用标准主轴，借助导向套引导刀具的设计方法基本相同。处于本设计的考虑，下面仅介绍大型通用多轴箱的设计。3.1 多轴箱的组成大型通用多轴箱由箱体、主轴、传动轴、齿轮和附加机构等组成，其基本结构包括：箱体、前盖、后盖、上盖、侧盖等箱体类零件；主轴、传动轴、手柄轴、传动齿轮、动力箱或电动机齿轮13等传动类零件；叶片泵、分油器、注油标、排油塞、油盘（立式多轴箱不用）和防油套等润滑及防油元件。在多轴箱箱体内腔，可安排两排32mm宽的齿轮或三排24mm宽的齿轮；箱体后壁与后盖之间可安排一排或两排24mm宽的齿轮。3.2 多轴箱总图绘制方法特点(1)主视图 用点划线表示齿轮节圆，标注齿轮齿数和模数，两啮合齿轮相切处标注罗马字母，表示齿轮所在排数。标注个轴轴号及主轴和驱动轴、液压泵轴的转速和转向。(2)展开图 每根轴、轴承、齿轮等组件只画轴线上边或下边（左边或右边）一半，对于结构尺寸完全相同的轴组件只画一根，但必须在轴端注明相应的轴号；齿轮可不按比例绘制，在图形一侧用数码箭头标明齿轮所在排数。3.3 多轴箱通用零件多轴箱通用零件包括：通用箱体类零件、通用主轴、通用传动轴、通用齿轮和套。为节约时间，把握设计重点，其详细不在此列说。4.多轴箱的设计多轴箱传动设计，是依据动力箱轴位置和转速，各主轴位置及其转速要求，设计传动链，把驱动轴和各主轴获得预定的转速和转向。目前多轴设计有一般设计法和电子计算机辅助设计法两种。计算机设计多轴箱，由人工输入原始数据，按事先编制的程序，通过人机交互方式，可迅速、准确的设计传动系统，绘制多轴箱总图、零件图和箱体补充加工图，打印出轴孔坐标及组件明细表。一般设计发的顺序是：绘制多轴箱设计原始依据图；确定主轴结构、轴颈及齿轮拟定传动系统；计算主轴、传动轴坐标（也可用计算机计算和验算箱体轴孔的坐标尺寸）、绘制坐标检查图；绘制多轴箱总图，零件图及编制组件明细表4.4.2 多轴箱总图设计 通用多轴箱总图设计包括绘制主视图、展开图，绘制装配表，制定技术条件等四部分。(1)主视图 主要表明多轴箱主轴位置及齿轮传动系统，齿轮齿数、模数及所在排数，润滑系统等。因此，绘制主视图就是在设计的传动系统图上标出各轴编号，画出润滑系统，标注主轴、油泵轴、驱动轴的转速、油泵轴转向、驱动轴转向及坐标尺寸、最低主轴高度尺寸及箱体轮廓尺寸等。并标注部分件号。(2)展开图 其特点是轴的结构图形多。各主轴、传动轴、驱动轴及轴上的零件大多是通用化的，且是有规则排列的。一般采用简化的展开图并以装配表相互配合，表明多轴箱各轴组件的装配结构。绘制具体要求如下：1)展开图主要表示各轴及轴上零件的装配关系。2)对结构相同的同类型主轴、传动轴可只画一根，在轴端注明相同轴的轴号即可。3)展开图上应完整标注多轴箱的三大箱体厚度尺寸及箱壁和内腔有关联洗尺寸、主轴外伸长度等。(3)多轴箱技术条件 多轴箱总图上应注明多轴箱箱部装要求。即：1)多轴箱制造和验收技术条件：多轴箱按ZBJ58011-89组合机床多轴箱制造技术条件进行制造，按ZBJ58011-89组合机床多轴箱验收技术条件进行验收。2)主轴精度：按JB3043-82组合机床多轴箱精度标注进行验收。(4)主轴和传动轴装配表（表4.3） 把多轴箱中每根轴（主轴、传动轴、油泵轴）上齿轮套等基本零件的型号规格、尺寸参数和数量及标准件、外购件等，按轴号配套，用装配表表示。这样使图表对照清晰易看，节省设计时间，方便装配。 图4.4 5.组合机床多箱CAD系统运行环境：组合机床多轴箱CAD系统是在windows95/98/2000/NT 4、0环境下开发的刀具CAD软件。该软件以世界上最流行的微机CAD系统AutoCAD R14/2000为基础，以多轴箱设计指导资料1T07和T07为技术基础，结合我国组合机床多轴箱设计特点而开发的，为工程设计人员设计多轴箱提供极为方便、高效的软件工具。软件基础设计：本软件综合利用Windows环境的动态数据交换技术（DDE）、目标连接与嵌入技术（OLD）、数据库操作技术（ODBC、DAO、ADO）、图形软件二次开发技术（ARX），用Visual C+语言开发的数据库技术与参数化设计相结合的组合机床多轴箱CAD系统软件内容：该系统可用于钻、扩、铰、镗、攻丝以及钻攻复合的组合机床多轴箱的设计。交互选择传动模型进行齿轮排布，传动轴坐标计算，各种几何干涉校核；传动部件的强度校核；自动生成多轴箱装备总图，箱体补充加工图，前、后、侧盖补充加工图，专用零件图；整理打印多轴箱零部件明细表。软件应用情况：本软件已在山东华源莱动内燃机有限公司、上海市柴油机股份公司、江苏恒力组合机床股份有限公司、无锡柴油机厂、无锡威孚集团、常州柴油机股份公司等企业应用，取得了显著地社会效益和经济效益。 此处省略NNNNNNNNNNNN字。如需要完整说明书和相应的设计图纸等.请联系在线扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计下载！结 论组合机床的设计让让我想到大学的课程设计的二级减速箱的设计，都设计到了齿轮的摆放，润滑等相同的问题。不同的是这次设计的润滑是由供油系统赖提供润滑。齿轮的定位是由定位套筒定位和轴端的挡圈定位。轴承的选用是以往设计中没设计到的，选用了深沟球轴承和推力球轴承的配合使用，因为钻孔需要的轴向力很到，而深沟球轴承只能承受很小的轴向力，为保证钻孔时候机床的正常使用，必须配合推力球轴承。这次的设计主要参考的资料是谢家赢主编的机械设计手册，还有机械手册。让我学会了如何使用手中的参考资料，如何和以往设计中相同之处和不同之处联系起来，在比较中选择自己需要的材料和尺寸配合，通过学习让我受益匪浅。此次设计绘图先使用手工绘制草图，然后使用计算机AutoCAD绘图，通过这次设计让我熟练的使用这个软件，在以后的工作中更好地使用它，对以后的工作学习有很大帮助。致 谢首先感谢学校给我这次锻炼的机会，再感谢我的导师贾百合老师，他的博学多才令人折服。我在做毕业设计过程中，遇到了不少困难，尤其是机构和制图方面的一些小细节，在导师一遍一遍不厌其烦的指导下改正，最终做出了令自己比较满意的设计。曾经一度不知道从何下手，以自己的能力根本就没有发现的棘手问题。现在想来，在导师的搀扶下走过的这半年做设计的过程，自己还真的长进不少，从中学到很多有用的知识！贾老师，谢谢啦！当然在做设计的过程中，很多老师也功不可没。因为每个老师都有自己的强项，他们在和自己的弟子讲些要点的时候，我们都可以去听，去提问题。提醒我从多面去检查设计中可能存在的问题。感谢本组同甘共苦的兄弟们，我毕业设计能按时按质的完成离不开你们的帮助。在一起讨论时让我收益颇多，都真诚拿出自己解决问题的经验，我们共同学习，共同进步，让我的设计渐渐成熟。祝各位：永远快乐！生活美好！我会永远记得您！ 参考文献1 谢家瀛组合机床设计简明手册北京：机械工业出版社，1996.82 陈立德机械制造装备设计北京：高等教育出版社，2006.43 郑修本机械制造工艺学（第2 版）北京：机械工业出版社，1995.54 李奇涵冲压成形工艺与模具设计北京：科学出版社，20075 梁景凯，盖玉先机电一体化技术与系统北京：机械工业出版社，2006.116 赵万生特种加工技术北京：高等教育出版社，2001.77 张海根机电传动控制北京：机械工业出版社，2001.128 贾民平，张洪亭，周剑英测试技术北京：高等教育出版社，2001.129 董红玉，徐莉萍机械控制工程基础北京：机械工业出版社，2006.610 吕广庶，张远明工程材料及成形技术基础北京：高等教育出版社，2001.911董红玉数控技术北京：高等教育出版社，200712黄健求机械制造技术基础北京：机械工业出版社，2005.1113刘极峰计算机辅助设计与制造北京：高等教育出版社，2004.714韩进宏互换性与技术测量北京：机械工业出版社，2004.715王永华现代电气控制及PLC应用技术北京：北京航空航天大学出版社，2003.916周龙保内燃机学北京：机械工业出版社，2005.417谢存禧，张铁机器人技术及其应用北京：机械工业出版社，2005.7