自动化专业正文-—汽车桥壳十二轴钻孔组合机床主轴箱设计-学位论文.doc
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1、 三江学院本科毕业设计(论文)三 江 学 院本科生毕业设计(论文)题 目 汽车桥壳十二轴钻孔组合机床主轴箱设计 高职院 院(系) 机械设计制造及其自动化 专业学生姓名 袁利鹏 学 号 G095152033 指导老师 刘 凯 起讫日期 2012年12月17日2013年4月5日 设计地点 高职院 摘要组合机床是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率专用机床。它能够对一种(或几种)零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铣削磨削等工序,在实际生产中广泛应用,生产效率高,加工精度稳定。本文主要针对专机上主轴箱部分,进行装配设计以及计算。主轴箱是工序集中的、高
2、效的组合机床的重要的专用部件之一,是用于布置(按所要求的坐标位置)机床工作主轴及其传动零件和相应的附加机构的。它通过按一定速比排布传动齿轮,把动力从动力部件动力头、动力箱、电动机等,传递给各工作主轴,使之获得所要求的转速和转向等。绘出图纸,明确计算,通过设计的过程最终得到主轴箱精确的齿轮传动系统,和具体的分布情况,使之符合加工要求。关键词:组合机床 主轴箱 设计AbstractMachine Tool is a small number of common parts and processes focus on specific parts of the composition of the
3、 high efficiency of machine tool. It can one (or several) components for multi-knife, multi-axis, multi-faceted, multi-bit processing. Machine tool can be done in combination drilling, reaming, milling, grinding, etc. Processes, widely used in actual production, high efficiency, stability and precis
4、ion.This article will focus on the spindle box part of the plane, to assembly design and computing. Headstock is a process focused, efficient combination of machine-specific components important one is used for layout(coordinates according to the required location) machine tool spindle and its drive
5、 components and the corresponding additional institutions. It is arranged by a certain geat ratio, the power from the power unit-power head, power boxes,motors,etc., passed to the work spindle, and thus obtain the required speed and steering. Draw drawings, clear terms, through the design process fi
6、nally be precise pear box drive shaft, and the specific distribution to conform to process requirements.Keywords: Machine Tool Headstock Design 目录目录4第一章 绪论51.1组合机床的特点51.2组合机床技术装备现状与发展趋势51.3组合机床的方案选择6第二章 组合机床的总体描述72.2组合机床的优点72.3组合机床的加工方式72.4组合机床的发展史82.5组合机床部件分类8第三章 组合机床主轴箱设计93.1主轴箱的用途93.2主轴箱的种类及结构93.
7、2.1大型标准主轴箱93.2.2小型标准主轴箱93.3总图和零件的设计103.3.1大型标准主轴箱总图的设计103.3.2大型标准主轴箱零件的设计103.4主轴箱坐标计算103.5主轴的型式与直径的确定和主轴箱所需动力的计算113.6传动系统的设计与计算11第四章 汽车桥壳12轴组合钻床主轴箱设计134.1被加工产品134.2设计任务134.3十二轴主轴箱设计134.4机床所需的轴向力、功率校验154.5镗孔坐标的计算154.6主轴箱的润滑、变速和手柄轴的位置154.7总结17第一章 绪论1.1组合机床的特点组合机床是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率专用机床。它能够对一种(
8、或几种)零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铣削磨削等工序,生产效率高,加工精度稳定。组合机床对多孔钻削加工具有较大的优势,它按孔的坐标分布位置实行一次加工,保证了孔的坐标位置尺寸精度。作为组合机床专用部件的主轴箱,有成熟固定的设计模式:标准的主轴箱体、前后侧盖、主轴、传动轴、齿轴、轴承等,以及成熟的传动、布局、结构设计方法可供选用。这是组合机床设计制造的长处。但是,如何根据制造工艺技术及组配件的要求,在设计上灵活应用并有所创新,以更好地适应加工工件的需要,是摆在我们组合机床设计人员面前的一个课题。81.2组合机床技术装备现状与发展趋势组合机床及其自动线是集机
9、电一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是搞笑、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
10、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
11、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。91.3组合机床的方案选择(1) 制定工艺方案 要深入现场了解被加工零件的加工特点、精度和技术要求、定位夹压情况以及生产率的要求等。确定在组合机床上完成的工艺内容及其加工方法。这里要确定加工工步数,决定刀具的种类和型式。(2) 机床结构方案的分析和确定 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,既要考虑实现工艺方案,保证加工精度,技术要求及生产效率;又要
12、考虑机床操作、维护、修理是否良好;还要注意被加工零件的生产批量,以便使设计的组合机床符合多块好省的要求。(3) 组合机床总体方案 这里要确定机床各部件间的相互关系,选择通用部件的刀具的导向,计算切削用量及机床生产率。给制机床的总联系尺寸图及加工示意图等。(4) 组合机床的部分方案和施工方案 制定组合机床流水线的方案时,与一般单个的组合机床方案有所不同。流水线上由于工序的组合不同,机床的型式和数量都会有较大的变化。因此,这时应按流水线进行全面考虑,制定方案时也应综合研究,才能将工序组合的更为合理,更可靠地满足工件的加工要求,用较多的工作,也为进一步发展创造了有利条件。5第二章 组合机床的总体描述
13、2.1组合机床的分类和组成组合机床的通用部件分为大型和小型两大类。大型通用部件是指电机功率为1.5-30千瓦的动力部件及其配套部件。这类动力部件多为箱体移动的结构形式。小型通用部件是指电机功率为0.1-2.2千瓦的动力部件及其配套部件。这类动力部件多为套筒移动的结构形式。用大型通用部件组成的机床称为大型组合机床。用小型通用部件真诚的机床称为小型组合机床。按设计的要求本次设计的机床为大型通用机床。组合机床除了分为大型和小型外,按配置形式又分为单工位和多工位机床两大类。单工位机床又有单面、双面、三面和四面几种,多工位机床则有移动工作台式、回转工作台式、中央立柱式和回转鼓轮式等配置型式。本次设计的机
14、床为单工位双面铣床。2.2组合机床的优点组合机床与通用机床、其他专用机床比较,具有以下特点:(1) 组合机床上的通用部件和标准零件约占全部机床零部件总量的7080%,因此设计和制造的周期短,投资少,经济效果好。(2) 由于组合机床采用多刀加工,并且自动化程度高,因此比通用机床生产效率高,产品质量稳定,劳动强度低。(3) 组合机床的通用部件是经过周密设计和长期生产实践考验的,又有厂成批制造,因此结构稳定、工作可靠,使用和维修方便。(4) 在组合机床上加工零件时,由于采用专用夹具、刀具和导向装置等,加工质量靠工艺装备保证,对操作工人水平要求不高。(5) 当被加工产品更新时,采用其他类型的专用机床时
15、,其大部分件要报废。用组合机床时,其通用部件和标准零件可以重复利用,不必另行设计和制造。(6) 组合机床易于联成组合机床自动线,以适应大规模的生产需要。组合机床常用的通用部件有:机身、底座、立柱、动力箱、动力滑台,各种工艺切削头等。对于一些按循序加工的多工位组合机床,还具有移动工作台或回转工作台。动力箱、各种工艺切削头和动力滑台是组合机床完成切削主运动或进给运动的动力部件。其中还有能同时完成切削主运动和进给运动的动力头。机身、立柱、中间底座等是组合机床的支承部件,起着机床的基础骨架作用。组合机床的刚度和部件之间的精度保持性,主要是由这些部件保证。32.3组合机床的加工方式组合机床一般采用多轴、
16、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。组合机床一般用于加工箱体类或非凡外形的零件。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,由刀具进给运动,也可以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。2.4组合机床的发展史二十世纪70年
17、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。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
18、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。2.5组合机床部件分类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、电器柜和操纵台等。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。为
19、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。12第三章 组合机床主轴箱设计3.1主轴箱的用途主轴箱是工序集中的、高效的组合机床的重要的专用部件之一,是用于布置(按所要求的坐标位置)机床工作主轴及其传动零件磨合相应的附加机构的。它通过按一定速比排布传动齿轮,把动力从动力部件动力头、动力
20、箱、电动机等,传递给各工作主轴,使之获得所要求的转速和转向等。由于机床是根据不同加工对象而制定总体结构方案,故有的主轴箱是安装在动力头或动力箱上;有的则是安装在动力滑台或床身上的。13.2主轴箱的种类及结构组合机床主轴箱,按其组成和用途分为:大型标准主轴箱、小型标准主轴箱和专用主轴箱三大类。3.2.1大型标准主轴箱由通用零件和部件(通用的箱体类零件、主轴、传动轴、齿轮和通用或专用的附加机构等)组成的“标准结构”主轴箱,称为大型标准主轴箱。大型标准主轴箱刚性不是很高的,因为这种标准主轴箱,主轴的前后支承距离平均只有150毫米左右,而刀具的悬伸长度往往是主轴支承距的好几倍。在这种悬伸比之下单靠主轴
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