一种铣削组合机床及主轴箱设计.doc
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1、摘 要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。具有以下优点:结构紧凑,可以减小占地面积、有利于实现工序集中,工作的质量更为可靠,同时由于可以缩短设计和制造周期,故可以减少投资,因而可以获得更高的经济效益,大大提高生产率等。此次设计的题目是一种铣削组合机床及主轴箱设计。以实现工序集中,提高生产加工效率,提高加工精度。为完成该篇设计,查阅了大量的文献,主要参考设计手册以及他人设计流程,以进行本次设计。完成该论文过程中,从所需加工的目标零件入手,确定本次设计所需达到的精度尺寸要求,并针对待加工零件对机床展开总体的设计规划。该设计的大概
2、设计思路流程为:首先,根据需求以及各种规范,确定机床的总体布局,力求布局的合理与紧凑;然后,进一步细化各个结构的设计,对主轴箱进行设计。在主轴箱的设计过程中,需要从主轴入手,在满足刚度、精度等要求下,实现其功能结构要求,完成其它相应零件的设计。本次设计初步完成了一种铣削组合机床及主轴箱设计。完成了总体方案的选择与确定;零构件的设计与选取;画出总体方案系统图及其布置图。并对主轴组件完成了:主轴组件的结构设计、方案设计、技术设计和结构设计;相关图纸的绘制。关键词: 铣削组合机床; 铣削机床; 主轴箱AbstractCombination machine tools based on general
3、 parts, according to the specific shape of the part and process design of special components and fixture, composed of dedicated semi-automatic and automatic machine tools. Has the following advantages: compact structure, can reduce cover an area of an area, is advantageous to the implementation proc
4、ess, the quality of the work is more reliable, at the same time because can shorten the design and manufacturing cycle, so can reduce the investment, and therefore can obtain a higher economic efficiency, improve the productivity, etc. The topic of this design is a combination of milling machine and
5、 spindle box design. In order to realize the process, improve the efficiency of production and processing, improve the machining accuracy. To complete the design, a large number of literatures, the main design process, refer to the manual design and others for this design. To complete the paper in t
6、he process, from the target parts of the processing required, determine the design needed to meet the requirements of the precision of the size, and an overall design plan of nc machine tools for machining parts. About design thinking process of the design as follows: first of all, according to the
7、requirements as well as a variety of specifications, determine the general layout of machine tool, makes every effort to reasonable layout and compact; Then further refine the structure design of spindle box design. In the process of the design of spindle box, need, from the perspective of the main
8、shaft, in satisfies the requirement of stiffness, precision, etc, to achieve its function structure, complete design of other relevant parts. The preliminary design to complete a combination of milling machine and spindle box design. Completed the overall scheme selection and determine; Zero compone
9、nt design and selection; Draw the overall scheme system diagram and the plan. And the spindle component completed: the structure of the spindle component design, program design, technical design and structure design; Draw the relevant drawings. Key words: Milling combination machine tools; Milling m
10、achine; Thes pindle box目 录第一章绪论 1第二章机床总体设计 62.1 设计依据 62.1.1 工件 62.1.2刀具 72.2 工艺分析 82.2.1 工艺方法 82.2.2 机床总体布局 82.2.3 机床运动的确定 92.3机床主要技术参数的确定 92.3.1 确定工件余量 102.3.2 选择切削用量 102.3.3 运动参数 102.3.4动力参数主运动驱动电动机功率的确定 122.4 进给驱动电动机功率的确定 13第三章 主轴组件设计153.1 主轴的基本要求 153.1.1 旋转精度 153.1.2 刚度 153.1.3 抗振性 163.1.4 温升和热变
11、形 183.1.5 耐磨性 193.1.6 其他 193.2 主轴组件的布局 193.2.1 适应刚度和承载能力的要求 203.2.2 适应转速要求 203.2.3 适应精度的要求 213.2.4 适应结构的要求 213.2.5 适应经济性要求 213.3 主轴结构的初步拟定 223.4 主轴的材料与热处理 233.5 主轴的技术要求 233.5.1 轴颈 243.5.2 内锥孔 243.6 主轴组件的计算 243.6.1 主轴直径的选择 243.6.2 主轴前后支承轴承的选择 253.6.1 主轴直径的选择 263.6.4 主轴前端悬伸量 273.6.5 主轴支承跨距 273.7 主轴结构图
12、 273.8. 主轴组件的验算 283.9 主轴组件的润滑和密封 303.9.1 主轴轴承的润滑 303.9.2 主轴组件的密封 303.10 主轴组件中相关部件 313.10.1 轴肩挡圈 313.10.2 挡圈 313.10.3 圆螺母 323.11 主轴组件轴向调节机构 373.11.1 丝杠螺纹 373.11.2 丝杠轴承的选择 383.11.3 丝杠螺母 383.11.4 丝杠中段螺纹 383.11.5 丝杠上的内隔套 383.11.6 丝杠上调节用锥齿轮 393.12 箱体设计 40 第四章结论 44 参考文献 45 致 谢 46沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第一章 绪论第一章
13、绪论制造业是国民经济赖以发展的坚实基础,而其中机械制造业更是国民经济有力发展的重要支撑。众所周知,一个国家或地区的机械制造业的发展水平可以在很大程度上反映该国家或者该地区的科技发展水平的优劣以及其相应的经济发展的强弱。纵观机械制造业的发展历史,机械制造业由早期依靠降低支出成本来进行低价格竞争的价格战,到20世纪70年代开始发展的起来的新产品的较量,发展至今,机械制造业呈现出百花争艳的繁荣景象。如今,产品的批量开始向着小型化专一化发展,知识技术产品这一模式的运行更新周期越来越短,与此同时,市场对于产品性能以及产品质量的要求则相应的越来越高,同时,对于环境问题的重要性也成为制造生产过程中的重要问题
14、,正因如此,为了能够快速响应制造业市场的需要,能够不断且快速的推出新型的产品以在市场中获得优势地位,赢得竞争,并相应地求得更好的生存与发展的空间与机遇,以敏捷制造为代表的先进制造技术成为实现这些目标的全新路径。机械制造装备的核心是机床,尤其是进行金属切削的机床,而其中精密零件的加工,则也同样是依赖切削加工来保证所需要的加工精度,可以说,金属切削机床的发展水平直接影响到机械制造业的产品质量和劳动生产率。组合机床作为切削机床中的一个大类,是一种高效的专用机床,它是按照工件加工的需要,以通用部件为基础,少量专用部件为配件共同组成组成。它具有以下优点:(1) 生产率高(2) 加工精度高(3) 研制周期
15、短(4) 便于设计者进行设计(5) 成本低(6) 配置灵活此次设计的任务是对铣削组合机床及主轴组件进行设计。计划如下:1.总体设计:确定总体方案并设计规划机床总体布局图;2.对重点结构如主轴部分进行相关设计,以实现所需功能,其中任务主要有包括主轴设计、支承选取、主轴轴向移动机构和锁紧机构等的设计。14沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章 机床总体设计第二章 机床总体设计总体方案作为整体规划是进行后续设计的依据,如机床零部件设计,在整个设计过程中具有重大影响。因此,必须全面综合考虑整体设计方案,在保证方案技术先进性,完成所需功能的基础上,确保其经济合理。2.1 设计依据2.1.1 工件工件是指
16、在机械加工过程中的加工对象,因此作为确定机床总体方案的重要参考之一,设计者必须明确加工对象的特点以及所需要达到的加工要求以此确定整体设计方案。此次设计的加工对象为:VF-6/7型空压机减荷阀体(如:图1)的两侧面。由于空压机减荷阀主要由阀体、阀芯、气路集成块、电磁阀及比例阀(容调阀)等部件组成。因此在制造减荷阀时,阀体的加工是必不可少的一部分。阀体一般由铸造而成,但为了保证一定的粗糙度与精度等,需要对其进行进一步的加工。又由于减荷阀大多为为大批量生产,故选择采用铣削式组合机床。由于组合机床为按工件特定形状和加工工艺而设计的,与传统机床相比,更易实现批量化生产,实现工序集中,且具有更好的精度,可
17、以提高生产质量以及生产效率。此次设计题目为组合机床,工件的具体要求如下表1:表1 工件加工具体要求项目要求加工表面VF-6/7型空压机减荷阀体(如:图2-1)的两侧面工件材料HT200硬度190210HB生产批量大批量成型方法铸造毛坯加工部位的加工要求(1)被加工表面的粗糙度均为R10;(2)被加工表面的位置精度如下:平面1与平面2之间的间隔为225mm;平面1与平面2与95中心线的垂直度需要达到0.03mm的要求3。 图1 减荷阀体简图2.1.2刀具刀具是指机械制造中用于切削加工的工具,又称切削工具。此次设计刀具参数如下表2: 表 2 刀具参数刀具类型刀齿材料刀盘直径刀具齿数硬质合金端铣刀Y
18、G675110Z=42.2 工艺分析2.2.1 工艺方法工艺方法对机床影响很大,影响主要体现在机床的结构变化以及机床的功能的多样上,不同的工艺方法常导致机床的布局、传动方式、性能结构以及经济效益等方面的不同。平面加工的方法如车削,铣削,刨削。由于设计要求的阀体属于外形复杂的壳类零件,对于外形复杂的壳类零件,难以进行装夹,且装夹精度难以得到保证,因此难以利用车床进行加工;而刨床,虽然装夹较为稳固稳固但其加工精度却难以达到要求,且生产效率较低,不能达到生产要求;而如果采用铣削加工则可同时满足工件的加工精度问题,工件的装夹稳固性问题,并同时可以获得较大的生产效率以得到最大的经济效益。组合机床,相较于
19、普通机床,具有很多的优势。例如,相比与普通机床,灵活化的配置以及自动化的流程可以大大提高生产的效率,节约人力,降低设计生产所需的人力物力,且与此同时可以保证较高的加工精度,具有较高的稳定性,由于大大节约了人力,所以也相应的缩短了设计周期。2.2.2 机床总体布局总体布局设计主要是针对机械零部件的组成的确定以及相互之间位置关系的安排,同时需综合考虑各部件间的运动关系来实现合理的总体布局。合理的总体布局的基本要求有:(1)确保满足工件和刀具作业时的相对运动要求;(2)确保满足任务要求的加工精度,并保证能够具有所要求的刚度、强度等要求;(3)确保设计方案便于人员的操作维修、定期维护与检测、方便清理等
20、要求;(4)在满足功能的前提之下尽可能的节约占地面积、减少材料的损耗。根据以上设计要求,确定机床总体布局图如图3所示:图3 机床总体布局图1.机座 2.动力滑台 3.工件 4.端铣刀 5.电动机 6.变速箱 7.主轴箱如图所示,在工作台上安装减荷阀体,并作纵向进给运动,铣刀进行旋转的主运动,通过主运动与进给运动的配合实现切削加工。此方案的提出是基于;1.部件具有专一性,为实现功能所进行的专门设计,因此,具有结构紧凑、精度稳定且生产效率高等优点,能较好的实现要求作业。2.2.3 机床运动的确定机床运动主要包括运动的数目类型及其运动过程中所涉及的的执行元件等几部分内容。本次设计机床运动分为成型运动
21、和辅助运动等两大部分,其中的表面成形运动主要为回转运动与进给运动,而辅助运动主要为调整运动。2.3机床主要技术参数的确定 机床的主要技术参数可分为主参数和基本参数两大部分,其中基本参数又包括确定构件尺寸以及保证运动和配合的尺寸参数,保证功能实现及运动关系的运动参数,保证动力提供及传递的动力参数。2.3.1 确定工件余量根据加工要求,根据机械制造工艺设计简明手册一书中的表25,综合各方面考虑后,在双边加工的情况下取加工余量为2.5mm。2.3.2 选择切削用量根据要求可知,被加工件的铣削总体宽度为175mm,由于为实现要求需进行二次走刀,故取一次走刀的宽度为90mm,则二次走刀为:175-90=
22、85mm即:a=90mm。根据组合机床设计简明手册一书中第132133页的内容,综合各方面考虑后选择合适的铣削切削用量。根据设计手册可知,选择铣削用量需要综合考虑设计所要求的表面粗糙度以及所需达到的生产率。当对表面粗糙度要求无需太高时,可以相应的提高铣削速度,而相应的每齿的走刀量必须相应减小。同样的,如果对于生产率并无极高要求,则也可以相应的减小每齿走刀量,在达到R=1.6m的表面粗糙度的要求下,可以取一次铣削余量为45mm,此时基本可达到0.020.03mm的每齿的进给量。综合考虑本次设计要求的被加工件的要求,由于其需保证较高的其表面粗糙度,且材料为铸铁,查相关设计手册表6-16得:a=0.
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