侧支架钻孔组合机床总体设计【带图纸】

毕业设计说明书论文 QQ 36296518 原创通过答辩侧支架钻孔组合机床总体设计摘 要组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。由于组合机床能够进行多工位加工，提高自动化程度，缩短加工时间和辅助时间，而且组合机床大部分都是由通用部件组成，研制周期较短，便于设计，制造和使用维护，成本低。而且机床易于改造，产品和工艺变化时，通用部件还能重复利用，经济性较好。所以组合机床在大批量生产中的应用十分广泛。此次设计的目的就是设计一台组合钻床，用于加工拖拉机侧支架的12个孔。组合设计的内容有组合机床“三图一卡”、组合机床的简要设计，主轴箱设计，选择出机床总体及各部件的主要参数。本次设计中我主要负责组合机床三图一卡的设计。三图一卡主要包括被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图及生产率计算卡。做好任何工作，掌握好调查研究的工作是必不可少的，只有这样才能全面、细致地完成各项任务，不至于在工作中出现茫然不知所措的情况。由于时间仓促，设计之处难免有不足之处，还望各位老师多多指正。关 键 词：被加工零件工序图，加工示意图，机床联系尺寸图，组合机床THE DESIGN OF THE SPECIAL MACHINE FOR THE DRILLING 8-7 HOLEOF THE PUMP ABSTRACTThe modular machine tools processes is according to the requirement of work pieces, and it is made of a lot of general use parts and a little special parts and it is a kind of a efficiently production machine. Because the assembly machine tool can process some parts together ,so it can boost to automate extent, and shorten the time of process，And that assembly machine tool is made of a lot of general use parts, short the time of design, and the it is convenient for designing, fabrication , the cost is low. And the machine tool is apt to be reconstructed, When the techniques route changes, the general parts can be reused again, so we use assemble machine tool is economicalSo large numbers of assembly machine tools are applied in the machine industrialThe aim of our current design is to design a aggregate drill machine tool , which is used for processing the 12 holes in the stent of tractor. This design involves the content that including the aggregate machine-tools a three charts card、the designing of vertical headstock and its hydraulic system、the brief designing of aggregate machine-tool、choosing the overall engine bed and various parts main parameter and drawing the hydraulic scheme.I am responsible for what to design is the aggregate machine-tools a three charts card. The three charts card is mainly includes process diagram of the parts to be processed, the processing schematic, the contact size of machine and productivity computing card. Any work, grasping the investigation and research work is essential so that you can comprehensive and accomplish various tasks. There will not appear of the suggested conditions in the work. Due to the short time, it is inevitable that there are some mistakes in the design. I really hope teachers can give me some corrections.KEY WORDS: process diagram of the parts to be processed, the processing schematic, the contact size of machine, modular machine 目 录前 言1第一章组合机床的概述31.1 机床概述31.2 机床设计的目的、内容、要求71.2.1 设计的目的71.2.2 设计内容81.2.3 设计要求81.2.4 机床的设计步骤8第二章 被加工零件工艺方案的制定102.1 零件分析102.1.1 零件的用途102.1.2 零件的技术要求102.2 工艺方案的制定112.3 刀具的选择122.4 组合机床切削量和切削力的确定122.4.1 组合机床切削量的确定122.4.2 组合机床切削力的确定122.5 主轴直径的确定和主轴箱所需动力计算132.5.1 主轴直径的确定132.5.2 动力箱的选用14第三章组合机床的总体设计163.1 被加工零件工序图163.1.1 被加工零件工序图的作用和内容163.1.2 编制被加工零件工序图的注意事项173.2 加工示意图173.2.1 加工示意图的作用和内容173.2.2 加工示意图的画法及注意事项183.2.3 加工示意图的编制方法193.3 机床联系尺寸图223.3.1 机床联系尺寸图的作用和内容223.3.2 绘制机床联系尺寸图之前应确定的主要内容223.4 生产率计算卡26结 论27参考文献28致 谢29毕业设计说明书论文 QQ 36296518 原创通过答辩前 言随着现代化工业技术的快速发展，特别是随着它在自动化领域内的快速发展，组合机床的研究已经成为当今机器制造界的一个重要方向，在现代工业运用中，大多数机器的设计和制造都是用机床大批量完成的。现代大型工业技术的飞速发展，降低了组合机床的实现成本，软件支持机制也使得实现变得更为简单，因此，研究组合机床的设计具有十分重要的理论意义和现实意义。在工业高速发展的现代化浪潮中，各种机械设计和制造业中，组合机床的应用越来越广泛，越来越转化为生产力，从这个意义上讲，对组合机床的研究具有重要的现实意义。组合机床是根据工件加工需要，以通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。组合机床是按系列化标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，从而缩短了设计和制造的周期，因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到了广泛的应用，并可用以组成自动生产线。目前，组合机床主要用于平面加工和孔加工两类工序。平面加工包括铣平面、锪（刮）平面、车端面；孔加工包括钻、扩、铰、镗孔以及倒角、切槽、攻螺纹、锪沉孔、滚压孔等。随着综合自动化的发展，其工艺范围正扩大到车外圆、钻削、铣削、拉削、推削、磨削、珩磨及抛光、冲压等工序。此外，还可以完成焊接、热处理、自动装配和建材、清洗和零件分类及打印等非切削工作。组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器仪表、军工、缝纫机和自行车等工业领域的大批、大量生产中已获得广泛应用，一些中小批量生产的企业，如机床、机车、工程机械制造业中也亦推广应用。组合机床最适宜加工各种大中型箱体类零件，如气缸盖、气缸体、变速箱体、电机座及仪表壳等零件，也可以用来完成轴套类、轮盘类、叉架类和盖板类零件的部分或全部工序的加工。此次毕业设计的选题为组合机床，其加工范围为钻孔。在单件小批生产时可以采用台钻或是摇臂钻床加工，但是在大批量的加工中依靠台钻或是摇臂钻床的生产效率想大批量快捷的加工肯定是不现实的，因此此类专用机床就应运而生了。这类专用机床可以在任何大批量的加工中使用，它只需要在前期设计阶段进行艰苦的工作，在组合机床投产以后将给生产带来巨大的贡献。不仅仅能够提高生产效率，更能够大幅提高工件的成品率。给企业带来一次投入永久获利的良好局面。在生产线中能够大量的看到类似的机床，年产量越大，机床的设计水平与先进程度越高。因为它可以依靠去较高的生产效率与成品率来换回其低成本。此次设计中主要要解决的问题有加工零件的工艺方案、机床结构布置、机床联系尺寸、加工内容和过程以及适合该专用机床使用的夹具。由于适用于大批量加工，故机床组件应当尽可能的通用，以方便其使用过程中的维修,也有了一定的互换性。在这次设计中最重要的就是一定要充分考虑其可行性，不能只是能够将图画出来，而根本没有加工的可能。一定要积极与老师沟通，减少自己走的弯路。第一章 组合机床的概述1.1 机床概述现代社会中，人们为了高效、经济地生产各种高质量产品，日益广泛的使用各种机器、仪器和工具等技术设备与装备。为制造这些技术设备与装备，又必须具备各种加工金属零件的设备，诸如铸造、锻造、焊接、冲压和切削加工设备等。由于机械零件的形状精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法来达到，特别是形状复杂、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在机床上经过几道甚至几十道切削加工工艺才能完成。因此，机床是现代机械制造业中最重要的加工设备。在一般机械制造厂中，机床所担负的加工工作量，约占机械制造总工作量的40%60%，机床的技术性能直接影响机械产品的质量及其制造的经济性，进而决定着国民经济的发展水平。一个国家要繁荣富强，必须实现工业、农业、国防和科学技术的现代化，这就需要一个强大的机械制造业为国民经济各部门提供现代化的先进技术设备与装备，即机床工业是机械制造业的“装备部”、“总工艺师”，对国民经济发展起着重大作用。因此，许多国家都十分重视本国机床工业的发展和机床技术水平的提高，使本国国民经济的发展建立在坚实可靠的基础上。机床是人类在长期生产实践中，不断改进生产工具的基础上生产的，并随着社会生产的发展和科学技术的进步而渐趋完善。最原始的机床是木制的，所有运动都是由人力或畜力驱动，它们实际上并不是一种完整的机器。现代意义上的用于加工金属机械零件的机床，是在18世纪中叶才开始发展起来的。当时，欧美一些工业最发达的国家，开始了从工场手工业向资本主义机器大工业生产方式的过度，需要越来越多的各种机器，这就推动了机床的迅速发展。为使蒸汽机的发明付诸实用，1770年前后创制了镗削蒸汽机汽缸内孔用的镗床。1797年发明了带有机动刀架的车床，开创了用机械代替人手控制刀具运动的先声，不仅解放了人的双手，并使机床的加工精度和工效起了一个飞跃，初步形成了现代机床的雏型。续车床之后，随着机械制造业的发展，其他各种机床也陆续被创制出来。至19世纪末，车床、钻床、镗床、刨床、拉床、铣床、磨床、齿轮加工机床等基本类型的机床已先后形成。世界上第一台组合机床于1908年在美国问世，30年代后组合机床在世界各国得到迅速发展。至今，它已成为现代制造工程（尤其是箱体零件加工）的关键设备之一。现代制造工程从各个角度对组合机床提出了愈来愈高的要求，而组合机床也在不断吸取新技术成果而完善和发展。 我国加入WTO以后，制造业所面临的机遇与挑战并存、组合机床行业企业适时调整战略，采取了积极的应对策略，出现了产、销两旺的良好势头，截至2008年4月份，组合机床行业企业仅组合机床一项，据不完全统计产量已达1000余台，产值达3.9个亿以上，较2007年同比增长了10%以上，另外组合机床行业增加值、产品销售率、全员工资总额、出口交费值等经济指标均有不同程度的增长，新产品、新技术较去年年均有大幅度提高，可见行业企业运营状况良好。组合机床行业企业主要针对汽车、摩托车、内燃机、农机、工程机械、化工机械、军工、能源、轻工及家电行业提供专用设备，随着我国加入WTO后与世界机床进一步接轨，组合机床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变。从近两年是企业生产情况来看，数控机床与加工中心的市场需求量在上升，而传统的钻、镗、铣组合机床则有下降趋势，中国机床工具工业学会的机床工具行业企业主要经济指标报表是统计数据显示，仅从几个全国大型重点企业生产情况看，2007年生产数控机床890台，产值16187万元，生产加工中心148台，产值5770万元；2008年生产数控机床985台，产值25838万元，生产加工中心159台，产值7099万元；而2005年，截至4月份，数控机床、加工中心、产值已接近2003年全年水平，故市场在向数控、高精制造技术和成套工艺装备方面发展。 “九五”后期，在组合机床行业企业的50多家组合机床分会会员中，仅有两家企业实行了股份改造，一家企业退出国有转为民营，其余的都是国有企业。2002年，不到，一些小厂几乎全部退出国有转为民营，现在一些国家重点国有企业也在酝酿股份制改造，转制已势不可档，“民营经济在经历了从被歧视，被藐视到不可小视和现在高度重视4个阶段后，焕发勃勃生机。”组合机床行业企业正在以股份制、民营化等多种形式快速发展。组合机床及其自动线是集机电于一体是综合自动化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，因而被广泛应用与工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电行业。我国的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的箱体类和轴类零件（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，以及铣削平面和成型面等。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，还有多工位回转台组合机床等；随着技术的不断是进步，一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受人们是亲昧，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。我国组合机床及其组合机床自动线总体技术水平比发达国家相对落后，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，满足用户需要，真正成为刚柔兼备的自动化装备。80年代以来，国外组合机床技术在满足精度和效率要求的基础上，正朝着综合成套和具备柔性的方向发展。组合机床的加工精度、多品种加工的柔性以及机床配置的灵活多样方面均有新的突破性进展，实现了机床工作程序软件化、工序高度集中、高效短节拍和多功能知道监控。组合机床技术的发展趋势是：国外主要的组合机床生产厂家都有自己的系列化完整的数控组合机床通用部件,在组合机床上不仅一般动力部件应用数控技术,而且夹具的转位或转角、换箱装置的自动分度与定位也都应用数控技术,从而进一步提高了组合机床的工作可靠性和加工精度。广州标致汽车公司由法国雷诺公司购置的缸盖加工生产线,就是由三台自动换箱组合机床组成的,其全部动作均为数控,包括自动上下料的交换工作台、环形主轴箱库、动力部件和夹具的运动,其节拍时间为58秒。80年代以来,国外对中大批量生产,多品种加工装备采取了一系列的可调、可变、可换措施,使加工装备具有了一定的柔性。如先后发展了转塔动力头、可换主轴箱等组成的组合机床;同时根据加工中心的发展,开发了二坐标、三坐标模块化的加工单元,并以此为基础组成了柔性加工自动线(FTL)。这种结构的变化,既可以实现多品种加工要求的调整变化快速灵敏,又可以使机床配置更加灵活多样。汽车工业的大发展,对自动化制造技术提出了许多新的需求,大批量生产的高效率,要求制造系统不仅能完成一般的机械加工工序,而且能完成零件从毛坯进线到成品下线的全部工序,以及下线后的自动码垛、装箱等。德国大众汽车公司KASSEL变速箱厂1987年投入使用的造价9000万马克的齿轮箱和离合器壳生产线,就是这种综合自动化制造系统的典范。该系统由两条相似对称布置的自动线组成,三班制工作,每条线日产2000件,节拍时间为40秒。全线由12台双面组合机床、18台三坐标加工单元、空架机器人、线两端的毛坯库和三坐标测量机组成,可实现3种零件的加工。空架机器人完成工件下线的码垛装箱工作。随着综合自动化技术的发展,出现了一批专门从事装配、试验、检测、清洗等装备的专业生产厂家,进一步提高了制造系统的配套水平。国外为了减少机床数量,节省占地面积,对组合机床这种工序集中程度高的产品,继续采取各种措施,进一步提高工序集中程度。如采用十字滑台、多坐标通用部件、移动主轴箱、双头镗孔车端面头等组成机床或在夹具部位设置刀库,通过换刀加工实现工序集中,从而可最大限度地发挥设备的效能,获取更好的经济效益。1.2 机床设计的目的、内容、要求1.2.1 设计的目的通过机床主运动机械变速传动系统的结构设计，使我们在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案的分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并培养自己具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。1.2.2 设计内容(1)运动设计 根据给定的被加工零件，确定机床的切削用量，通过分析比较拟定传动方案和传动系统图，确定传动副的传动比及齿轮的齿数，并计算主轴的实际转速与标准的相对误差。(2)动力设计 根据给定的工件，初算传动轴的直径、齿轮的模数；确定动力箱；计算多轴箱尺寸及设计传动路线。完成装配草图后，要验算传动轴的直径，齿轮模数否在允许范围内。还要验算主轴主件的静刚度。(3)结构设计 进行主运动传动轴系、变速机构、主轴主件、箱体、密封等的布置和机构设计。即绘制装配图和零件工作图。(4)编写设计说明书1.2.3 设计要求评价机床性能的优劣，主要是根据技术经济指标来判定的。技术先进合理，亦即“质优价廉”才会受到用户的欢迎，在国内和国际市场上才有竞争力。机床设计的技术经济指标可以从满足性能要求、经济效益和人机关系等方面进行分析。1.2.4 机床的设计步骤1、调查研究研究市场和用户对设计机床的要求，然后检索有关资料。其中包括情报、预测、实验研究成果、发展趋势、新技术应用以及相应的图纸资料等。甚至还可以通过网络检索技术查阅先进国家的有关资料和专利等。通过对上述资料的分析研究，拟订适当的方案，以保证机床的质量和提高生产率，使用户有较好的经济效益。2、拟定方案通常可以拟定出几个方案进行分析比较。每个方案包括的内容有：工艺分析、主要技术参数、总布局、传动系统、液压系统、控制操作系统、电系统、主要部件的结构草图、实验结果及技术经济分析等。在制定方案时应注意以下几个方面：（1） 当使用和制造出现矛盾时，应先满足使用要求，其次才是尽可能便于制造。要尽量用先进的工艺和创新的结构；（2） 设计必须以生产实践和科学实验为依据，凡是未经实践考验的方案，必须经过实验证明可靠后才能用于设计；（3） 继承与创造相结合，尽量采用先进工艺，迅速提高生产力，为实现四个现代化服务。注意吸取前人和国外的先进经验，并在此基础上有所创造和发展。3、工作图设计首先，在选定工艺方案并确定机床配置形式、结构方案基础上，进行方案图纸的设计。这些图子包括：被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡，统称“三图一卡”设计。并初定出主轴箱轮廓尺寸，才能确定机床各部件间的相互关系。然后，整理机床有关部件与主要零件的设计计算书，编制各类零件明细表，编写机床说明书等技术文件。最后，对有关图纸进行工艺审查和标准化审查。第二章 被加工零件工艺方案的制定2.1 零件分析2.1.1 零件的用途侧支架是东方红-75拖拉机全桥式车架的重要组成部分。车架是介于行走系和拖拉机体之间的骨架。它支承着机体，并连接着行走系，使之成为一个整体。而侧支架是连接车架上的纵深和车轴，使车架成为一个整体的关键零件。它的45的孔连接托轮轴，使得托轮得以固定（托轮的作用：用来托住履带的上方部分，防止履带下垂过大而出现振跳现象，并防止履带侧向滑落）。因此侧支架是一个较重要的零件。2.1.2 零件的技术要求 如图2-1所示，侧支架的技术要求：图2-1 侧支架零件图1. 孔45表示的相对摆差0.05。2. E面对F面得垂直度0.4/250.3. 45中心线对B面垂直度0.6/100.4. EF加工表面允许有孔眼，尺寸10.0，深度5，距离零件或孔边缘5，每面不多于5个，孔眼尺寸较允许尺寸略大些。可进行焊补和修正。5. 20孔在距离底面范围内直径允许减少至19.9.6. 20孔各孔中心线相互位置公差不得超过0.25.7. E，F面表面粗糙度不大于Ra12.5.8. R铣表面粗糙度不大于Ra6.3.2.2 工艺方案的制定侧支架主要的加工为10-20孔加工，由于其精度要求不高，采用一般的钻削加工都能满足加工要求。因此不必进行扩，铰的精加工。如图2-1所示， E,F面的加工也是较重要的加工。它是20孔加工的精基准，但是表面粗糙度的要求不高，一般的铣削加工都能达到要求。45孔的加工要求也不高。但孔的深度较大。为了提高生产率，减少机床数量，达到所要求的生产纲领。因此45孔的加工采用拉削，这样它不但容易达到精度要求，而且大大提高了生产率。工序：1. 铣E,F面。 2. 拉45孔。 3. 钻20孔。 4. 车削81以及60的圆柱面。 5. R铣。按照先加工基面，后加工其他面的原则，所以确定先铣E,F面和拉45孔，为提高生产率，铣E,F后，在双主轴圆工作台上进行加工，这样既能同时铣削E,F面，而且在加工时，可以装卸工件，减少辅助时间。在安排钻削和车削加工时，遵循了先主后次的原则，钻削加工时为满足生产率的要求，两个工件同时加工，立卧双面钻，一次完成所有孔的加工。工作图如下放置立式采用12轴，卧式采用8轴。本次设计只需加工支架底座上的六个20孔和侧座的四个20孔，所以可以采用多把刀一次加工完成的方式，这样大大提高了劳动生产率。工序：钻10个20的孔。工序：钻6个20的孔。本工序采用两个平面和一个外圆面组合定位，使工件完全定位，外圆用V形块夹紧，中央部分液压缸压板压紧，如图2-2所示。在组合钻床上加工。图2-2工序图2.3 刀具的选择侧支架的布氏硬度在HB127-156，孔径D为20.0mm，刀具的材料选择高速钢钻头(W18Cr4V)，为了使工作可靠、结构简单、刃磨简单，选择标准20的麻花钻，孔加工刀具的长度应保持加工终了时，刀具螺旋槽尾端与导向套之间有30-50mm的距离，以便排屑和刀具磨损后有一定的向前的调整量。2.4 组合机床切削量和切削力的确定2.4.1 组合机床切削量的确定切削速度v=12.57mmin,进给量f=0.12mmr.2.4.2 组合机床切削力的确定根据v=12.57mmin，f=0.12mmr， 选择主轴转速为轴向力：式中，D钻头直径（mm）；f系数；抗拉强度（kg/）。扭矩：式中，D钻头直径（mm）；f系数抗拉强度（kg/）； M扭矩（Nmm）。切削功率：式中，M扭矩（Nmm）；v切削速度（m/s）。2.5 主轴直径的确定和主轴箱所需动力计算2.5.1 主轴直径的确定刚度条件计算时主轴的直径为式中，d轴直径（mm）； T轴所承受的转矩（）； B系数， B=2.316（主轴）；，B=1.948（传动轴），B=1.638。所以，主轴轴径 初取主轴轴径为25mm，主轴外伸长度为100mm。2.5.2 动力箱的选用动力箱主要依据主轴箱所需的电动机功率来选用。主轴箱所需的电动机功率为由计算知动力箱切削功率为=0.42kw，可根据轴的直径及转速查表得出，一般取所传递功率的1%。主轴箱传动系统设计之前，无法确定时，则可由下式估算式中，主轴箱传动效率，加工黑色金属时=0.8-0.9，有色金属时=0.7-0.8；主轴数多，传动复杂时取小值，反之取大值。本设计中取0.8。所以，所选电动机功率为选用动力箱型号为TD50,电动机型号为Y160M-6，电动机功率为7.5kw，电动机转速970rmin，输出轴转速485rmin；动力箱输出轴至箱底面高度为200mm。生产率计算 生产率计算卡是反映所设计机床的工作循环过程、动作时间、切削用量、生产率、负荷率等的技术文件。通过生产率计算卡，可以分析所拟定的方案是否满足用户对生产率及负荷率的要求。(a)理想生产率： Q=A/t式中，A年生产纲领（件）； t年工作时间（h）；双班制工作时 =3900h；A=N(1+)(1+) =80000（1+2%）（1+1%）=82416件式中，年生产零件备品率，取2%； 年生产零件废品率，取1%；所以， Q=824163900=21.13件h(b)实际生产率： =Lvf=4024=1.67min=1+0.05+0.015+0.075+0.03+0.05+0.5=1.72minQ1=60（1.67+1.72）=17.70件h(c)机床负荷率： = Q=17.7021.13=83.8%机床负荷率一般以65%75%为宜，机床复杂时取小值，反之取大值。第三章 组合机床的总体设计组合机床的总体设计，就是针对具体的被加工零件，在选定的工艺和结构方案的基础上，进行组合机床总体方案的图纸设计。这些图纸包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和编制生产率计算卡等。3.1 被加工零件工序图3.1.1 被加工零件工序图的作用和内容被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示在一台机床上或一条自动线上完成的工艺内容，加工部位的尺寸及精度、技术要求、加工用定位基准、夹压部位、以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前毛坯情况的图纸。他是在原有的工件图基础上，以突出本机床或自动线加工内容，加上必要的说明绘制的。它是组合机床设计的重要依据，也是制造使用时调整机床，检查精度的重要技术文件。被加工零件工序图应包括下列内容：1、在图上应表示出被加工零件的形状，尤其是要设置中间向导时，应表示出加工部件内部筋的布置和尺寸，以便检查工件装进夹具是否相碰，以及刀具通过的可能性。2、在图上应表示出加工用基准和夹压的方向和位置，以便依此进行夹具的支承、定位及夹压系统的设计。3、在图上应表示出加工表面的尺寸、精度、光洁度、位置尺寸及精度和技术条件（包括对上道工序的要求及本机床保证的部分）。4、图中还应注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及被加工部位的余量。图2-1所示为侧支架钻孔专用机床的本机加工零件图。图3-1 被加工零件工序图3.1.2 编制被加工零件工序图的注意事项1、为了使被加工零件工序图清晰明了，能突出本机床的加工内容，绘制时对本机床加工部位用粗实线表示，其余部位用细实线表示。2、加工部位的位置尺寸应由定位基准注起，为便于加工及检查，尺寸应采用直角坐标系标出，而不采用极坐标系，但有时因所选定位基准与设计基准不重合，则须对加工部位要求位置尺寸精度进行分析换算。3.2 加工示意图3.2.1 加工示意图的作用和内容加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的，是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图，是组合机床设计的重要图纸之一。表达被加工零件在机床上的加工过程，刀具、辅具的布局状况以及工件、夹具、刀具等机床各部件间的相对位置关系，机床的工作循环等。同时，加工示意图也是刀具、辅具、夹具、主轴箱、液压电气装置设计及通用部件选择的主要原始资料，是整台组合机床布局和性能的原始要求，同时还是调整机床刀具及试车所必须的重要技术文件。加工示意图的内容为：1、应反映机床的加工方法、加工条件机加工过程。2、根据加工部位特点及加工要求，决定刀具类型、数量、结构、尺寸（直径和长度），包括镗削加工时决定镗杆直径和长度。3、决定主轴的结构类型、规格尺寸及外伸长度、4、选择标准或设计专用的接杆、浮动卡头、导向装置、攻丝靠模装置、刀托架等，并决定他们的结构、参数及尺寸。5、表明主轴、接杆（卡头）、夹具（导向）与工件之间的联系尺寸、配合及精度。6、根据机床要求的生产率及刀具、材料的特点等，合理确定并标注各轴的切削用量、7、决定机床动力部件的工作行程及工作循环。图2-2为侧支架钻孔组合机床加工示意图。图3-2 加工示意图3.2.2 加工示意图的画法及注意事项1、加工示意图的绘制顺序是：先按比例同细实线绘出工件加工部位和局部结构的展开图。2、为简化设计，相同加工部位的加工示意图（指对同一规格的孔加工，所及刀具、导向、主轴、接杆等的规格尺寸、精度完全相同）允许只表示其中之一，亦即同一主轴箱上结构尺寸相同的主轴只画一根。但必须在主轴上标注轴号（与工件孔号相对应）。3、当轴数较多时，可采用缩小比例，用细实线画出工件加工部位简图（向视图）并标注孔号，以便设计和调整机床。4、一般情况下，在加工示意图上，主轴分布可不按真实距离绘制。5、祝贺走应从主轴箱端面画起。3.2.3 加工示意图的编制方法1、刀具的选择 刀具选择考虑加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生产率要求等因素。刀具的选择前已述及，此处就不在追述了。2、导向套的选择 在组合机床上加工孔，初拥刚性主轴的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取决与夹具导向、因此正确选择导向装置的类型，合理确定其尺寸、精度，是设计组合机床的重要内容，也是绘制加工示意图是必须解决的内容。（1）选择导向类型 根据刀具导向部分直径d=20mm和刀具导向的线速度v=12.57m/min，选择固定式导向。（2）导向套的参数 根据刀具的直径选择固定导向装置，如图2-3所示：图3-3 固定导向装置（3）确定主轴类型、尺寸、外伸长度 主轴类型主要依据工艺方案和刀杆与主轴的联接结构进行确定，考虑加工精度和具体工作条件，按表3-1和表3-2选定主轴外伸长度L、外径D和内径d1以及配套的刀具接杆莫氏锥度号或攻螺纹靠模规格代号等。之前已确定主轴材料为40Cr，直径为25，主轴外伸长度为：L=115mm，D/d1为38/26。（4）选择道具接杆 为了提高加工精度，减少主轴位置误差和主轴振摆对加工精度的影响，在钻孔时，通常都采用接杆。对于接杆的选择这里不再详述。（5）动力头工作循环及行程的确定动力头的工件循环是指加工时，动力部件从原始位置开始运动到加工终了位置，又返回到原始位置的动作过程，这是根据加工工艺具体需要确定的。1）工作进给长度的确定 如图2-4动力头切入长度是按加工长度最大的孔的深度来确定的，工作进给长度 等于刀具的切入长度 、加工孔深度 以及切出值 之和，如下：图2-4 工作进给长度切入长度应根据工件端面的误差情况确定，一般为5-10mm。切出长度参考表3-20确定。代入数值：=12+18+10=40mm2）快进长度的确定 考虑实际加工情况，在未加工之前，保证工件表面与刀尖之间有足够的工作空间，也就是快速退回行程须保证所有刀具均退至夹具导套内而不影响工件装卸。这里取快速退回行程为140mm，快退长度等于快速引进与工作工进之和，因此快进长度14040=100mm。3.3 机床联系尺寸图3.3.1 机床联系尺寸图的作用和内容组合机床联系尺寸图以被加工零件工序图和加工示意图为依据，并按初步选定的主要通用部件以及确定的专用部件的总体结构而绘制的。是用来表示机床的配置型式、主要构成及各部件安装位置、互相联系、运动关系和操作方位的通体布局图，用以检验各部件相对位置及尺寸联系能否满足加工要求和通用部件选择是否合理。它为主轴箱、夹具等专用部件设计提供重要依据。它可以看成是组合机床总体外观简图、由其轮廓尺寸、占地面积、操作方式等可以检验是否适用用户现场使用环境。机床联系尺寸图表示的内容如下：1、表明机床的配置和总布局。2、完整齐全地反映各部件间的主要装配关系和联系尺寸，专用部件的主要轮廓尺寸、运动部件的运动极限位置及各滑台工作循环总的工作行程和前后备量尺寸。3、标注主要通用部件的规格代号和电动机的型号、功率及转速，并标出机床分组编号及组件名称，全部组件应包括机床全部通用及专用零部件。4、表明机床验收标准及安装规格。3.3.2 绘制机床联系尺寸图之前应确定的主要内容1、选用动力部件组合机床的动力部件是配置组合机床的基础，选用动力部件主要选择型号、规格合适的动力滑台、动力箱。（1）滑台的选用 通常，根据滑台的驱动方式、所需进给力、进给速度、最大行程长度和加工精度等因素来选用合适的滑台。1）驱动形式的确定 根据对液压滑台和机械滑台的性能特点比较，并结合具体的加工要求，使用条件选择HY系列液压滑台。2）确定轴向进给力 滑台所需的进给力=41071.79=4287.16N式中：各主轴加工时所产生的轴向力由于滑台工作时，除了克服各主轴的轴的向力外，还要克服滑台移动时所产生的摩擦力。因而选择滑台的最大进给力应大于4.29KN。3）确定进给速度 液压滑台的工作进给速度规定一定范围内无级调速，对液压滑台确定切削用量时所规定的工作进给速度应大于滑台最小工作进给速度的0.51倍;液压进给系统中采用应力继电器时，实际进给速度应更大一些。本系统中进给速度=nf=24mm/min。所以选择1HY50液压滑台，工作进给速度范围10350mm/min，快速速度6.3m/min。4）确定滑台行程 滑台的行程除保证足够的工作行程外，还应留有前备量和后备量。前备量的作用是动力部件有一定的向前移动的余地，以弥补机床的制造误差以及刀具磨损后能向前调整。本系统前备量为20mm，后备量的作用是使动力部件有一定的向后移动的余地，为方便装卸刀具，这是取240mm,所以滑台总行程应大于工作行程，前备量，后备量之和。即：行程L140+20+240=400mm，取L400mm。综合上述条件，确定液压动力滑台型号1HY50。（2）动力箱的选择 动力箱规格要与动力滑台匹配，其驱动功率主要依据主轴箱所需传递额切削功率来选定。在上一章节已做说明和计算，所选动力箱型号为TD50，电动机型号为Y160M-6，电动机功率为7.5Kw，电动机转速970r/min，输出轴转速485r/min：动力箱输出轴至箱底面高度为200mm。2、配套支承部件的选用立柱1CL50型，立柱底座1CD50型。3、确定装料高度装料高度指工件安装基面至机床底面的垂直距离。在确定机床装料高度时，首先要考虑工人操作的方便性，对于流水线要考虑车间运送工件的滚到高度。对于自动线要考虑中间底座的足够强度，以便允许内腔通过随行夹具返回系统或冷却排屑系统。其次是机床内部结构尺寸限制和刚度要求。如工件最低孔位置。主轴箱允许的最低主轴高度和通用部件、中间底座及夹具底座基本尺寸的限制等。考虑上述刚度、结构功率和使用要求等因素，新颁布的国家标准装料高度为1060mm，与国际标准ISO一致。实际设计时常在850-1060mm之间选取。对于本次设计，选取装料高度为1000mm4、中间底座轮廓尺寸中间底座的轮廓尺寸在长宽方向应满足夹具的安装需求。他在加工方向的尺寸，实际已由加工示意图所确定，图中已规定了机床在加工终了时工件端面至主轴箱前端面的距离。由此，根据选定的动力箱、滑台、侧底座等标准的位置关系，并考虑滑台的前备量，通过尺寸链就可以计算确定中间底座加工方向的尺寸。算出的长度通常应圆整，并按R20优选数系选用。应考虑到毛坯误差和装配偏移，中间底座支承夹具底座的空余边缘尺寸。5、确定多轴箱轮廓尺寸通用钻类轴箱的厚度是一定的，卧式为325mm，立式为340mm。因此，确定主轴箱尺寸主要是确定主轴箱的宽度B和高度H及最低主轴高度h1。根据上述计算值，按主轴箱轮廓尺寸系列标准，最后确定主轴箱轮廓尺寸BH=800x500mm。2.3.3 机床部件分组为便于设计和组织生产，组合机床各部件和装置按不同的功能划分编组。本机床编组如下：（1） 第10组 滑台侧底座1CC501（2） 第20组 卧式滑台1YH50（3） 第30组 卧式动力箱1TD50（4） 第40组 卧式主轴箱（5） 第50组 夹具体（6） 第60组 立式主轴箱（7） 第70组 卧式主轴箱1TD50（8） 第80组 立式滑台1YH50（9） 第90组 立柱1CL50（10） 第100组 立柱侧底座1CD50（11） 第110组 中间底座如图2-5，为侧支架钻孔组合机床总体尺寸联系图图2-5 总体尺寸联系图3.4 生产率计算卡生产率计算卡是用以反映机床加工过程、完成每一动作所需的时间、切削用量、机床生产率及机床负荷率，同时反映所设计组合机床的自动化程度。通过生产率计算卡的编制可以分析所指定的机床方案是否满足生产要求及使用是否合理。根据选定的机床循环所要求的工作行程长度、切削用量、动力部件的快速及共进速度等，就可以计算机床的成产率并编制生产率计算卡。 结 论 本次毕业设计是侧支架钻孔组合机床总体设计。通过此次设计，了解了组合机床的发展历史、发展现状、优势所在以及设计组合机床的相关步骤和方法。组合机床设计包括诸多方面，总体设计、动力箱设计等等紧密联合，由于是小组合作，前期由于配合不默契，分工不明确，出现了许多的问题，比如说原始数据不统一，造成设计数据不一样，机床和主轴箱联系尺寸不搭配。但最后通过大家的共同努力和指导老师的反复指导，通过三个多月的时间，我确定了加工方案，机床联系尺寸，并以此顺利完场侧支架钻孔组合机床总体设计。这次设计是对大学四年所学专业知识的一次总结，并得到了一些见解和收获，对以后的工作和学习产生了深远的影响。参考文献1 大连专用机床研究所.专用机床设计第一册. 北京机械工业出版 社，19752 金振化. 专用机床及其调整与使用. 北京机械工业出版社,19903 孟少农. 机械加工工艺手册第3卷. 北京机械工业出版社,19924 大连专用机床研究所. 专用机床与自动化加工技术. 1987-19925 黄鹤汀. 金属切削机床设计. 上海：上海科技出版社,19856 李天无. 简明机械工程师手册. 昆明：云南科技出版社,19887 沈阳工学院. 专用机床设计. 上海：上海科技出版社,19858 李铁尧. 金属切削机床. 北京：机械工业出版社,19909 谢家瀛. 专用机床设计简明手册. 北京：机械工业出版社,199210 张宏甲. 金属切削机床液压传动. 江苏:江苏科技出版社,198511 吴天生等. 机械制图. 北京： 北京高等教育出版社,199612 张莹. 机械设计基础（下册）. 北京:机械工业出版社,199713 甘永立. 几何量公差与检测. 上海：上海科技出版社,199314 徐灏. 机械设计手册. 上海：上海科技出版社,198715 吴宗泽. 机械设计实用手册. 北京:化学工业出版社,200016 李洪. 实用机床设计手册. 辽宁:辽宁科学技术出版社,1999致 谢本文是在老师的悉心指导下完成的。在学习期间，老师给予了亲切关怀、热忱鼓励和精心指导。老师在繁重的教学工作之余，为学生创造了良好的学习条件和研究环境，并提供了丰富的研究资料；老师承担了大部分具体的指导工作，以其深厚的专业知识和丰富的实际经验，为论文的选题和具体的研究内容花费了许多时间和精力。由于老师的关心和精心指导，本文才得以顺利完成，借此机会，学生向老师表示最诚挚的谢意。同时，还要感谢在这次毕业设计中和我一同合作的两位同学。从工艺方案的确定，到组合机床联系尺寸的最终成型，都离不开两位同学的意见和数据支持。三人互相帮助，让我第一次体会到了团队合作的快感，也是我深刻体会到团队的重要性。在此，向两位同窗表示由衷的谢意。这次毕业设计中我学到了许多关于专用机床的知识，也让我对大学四年所学的专业课知识进行了温故和复习，这对我今后的工作也是非常有用的。更重要的是，我学到了凡事要取得成功，必须有一个好的心态，一步步坚持不懈的努力，不可操之过急，也不可灰心丧气。最后，我再次对老师表示真诚的感谢和深深的敬意！ 6毕业设计说明书论文 QQ 36296518 原创通过答辩外文资料翻译译文组合机床设计的模块化建模方法图尔加埃萨尔美国密歇根大学研究生研究助理机械工程系安阿伯Ann Arbor tersal umich.edu杰弗里L斯坦美国密歇根大学机械工程学系教授Ann Arbor stein umich.edu卢卡斯卢卡塞浦路斯大学机械与制造工程讲师部lsloucaucy.ac.cy摘要在市场需求讯息万变的情况下，为提升工业竞争力，称为组合机床（RMTs）的新一代机床应运而生。为这些机床的高效设计，则须提出新的方法和工具。这是本文提出组合机床伺服轴模块化建模方法的目的，而这也只是努力发展集成的组合机床设计和控制环境的一部分。该机床的组件被模块化，这样就可以将相应的组件基于机床拓扑学装配起来得到任何特定的配置模型。组件模型使用内置的图形代码以促进所需模块库的直接发展。这些机床模块可用于评估，设计和机床伺服轴的控制。这种方法已有实践证明，人们对其优缺也有一定认识。结果表明，该方法是实现自动化和集成的机床设计环境很有希望的一步。人们对完成这个目标所要面对的挑战也进行了探讨。引言不断增长的竞争迫使制造商更快速地响应需求的变化。因此，制造商必须面对产品市场周期短，过渡时期短，型号和量变化频繁的情形，而且不能影响产品质量和成本。作为制造系统的核心，改进的机床在满足上面提到的需求上把握着关键技术。传统的机床在专用和柔性上的缺点今更胜昔：因其设计的重点在单一部件，使专用设备缺乏柔性机床所具备的灵活性和可扩展性。另一方面，柔性机床无法实现鲁棒性，高的成本效益和专用设备所有的生产量水平。新一代机床在美国密歇根大学工程技术研究中心由Ann Arbor主持开发，为的是克服现有生产系统的不足部分为可重构制造系统而开发。这些机床称为组合机床（RMTs）2，它们结合了专业和灵活的优点。它们围绕一个零件族和他们的结构设计，在硬件和软件方面，可以快速的改变，经济有效地实现精确的功能和满足设备需求 3 。含多种配置，提供所需柔性和可扩展性，RMTs本质上导致了更复杂的机床设计问题。帮助促进RMTs设计的方法和工具将很大的促进可重构制造系统的应用4-6。RMTs设计问题的一个重要方面是发展动态模型的设计，伺服轴的控制和赋值。使RMTs建模问题独特的 是，即使仅有一台机床，也和存在几种不同的配置，且单独的模式，必须开发。为所有可能的配置开发动态模型可能是一个繁琐和费时的任务，即使利用了特别的方法。而且，没有系统的方法建模将需要大量的专业知识，并容易出错，从而降低了设计中使用模型的效率。本文提出了一种方法，可以有助于减少RMTs建模的时间，出错和麻烦。这一方法的核心思想是利用RMTs的模块化结构的优势，采取RMTs模块化建模方法的建模概念。首先，RMTs的物理组件的模块化建模方式是使用键合图建模工具7。该键合图模型被封装在一个定义的连接端口的示意图中。然后，原理组件模型按照给定的配置拓扑来组装获取配置模型。配置模型很容易与非动部件如插补器和控制器结合，这可用条形图方便体现；但是这超出了本文的范围。背景RMTs概念是由科伦和哥打2提出，从那时起，RMTs的设计就是一个活跃的研究领域。设计RMTs4的方法、工具以及评价结构刚度5和提示错误6设计的替代工具已经开发出来。然而，开发一个系统级建模方法的问题还没有解决。传统上，机床模型描绘伺服电机和驱动装置为第一或第二阶系统8,9 。然而，陈和特卢斯季认为一旦采用了高速机床伺服驱动的结构动力可能会影响系统性能 10