1、立卧式 33 轴组合钻床上主轴箱设计摘要机械制造装备的发展是机械工业最主要的环节，目前，机械加工对精度要求越来越高，机械工厂为了降低加工成本，提高加工质量，导致组合机床在制造业中应用越来越广，并已显示出巨大的优势。本组合机床主要是保证被加工零件的尺寸精度和位置精度要求，高速高效地完成对缸体的加工，设计了本组合机床。在设计过程中借鉴了国内外一些现有的组合机床设计资料。在组合机床的设计中，主轴箱加工工艺是关键。 “三图一卡”包括加工零件工序图，加工示意图，机床总图，生产效率计算卡，在此基础上，绘制了上主轴箱设计的原始依据图，拟订了主轴箱的传动路线，应用最优化方法布置齿轮。确定传动参数，绘制了上主轴
2、箱装配图、箱体补充加工图，进行了轴、齿轮等零件的强度校核。较好地完成了设计要求，在提高了产品质量的前提下，提高了效益。大体掌握了组合机床的制造过程。组合机床上主轴箱的基础环节是绘制上主轴箱树形图，主轴箱属性图实际上是借鉴了通用机床主传动系统设计中使用的转速图、结构图经演化而得。由于主轴箱传动系统是一个原动件带动多个从动件，没有变速机构，而传动路线条数却很多，出现许多分支。从图形上看，驱动轴相当于树根，各主轴及油泵轴均为末端件，相当于各条树枝的末梢，故形象地命名为“树形图” 。关键词：组合机床,上主轴箱,三图一卡,树形图毕业设计说明书 第 I 页Horizontal double 33 shaf
3、t combination drilling machineleft spindle box designAuthor：yang yao wenTutor：Jia Bai HeAbstractMachinery manufacturing equipment is the development of the machinery industry the most main link, at present, mechanical processing to the precision requirement more and more high, machinery factory in o
4、rder to lower manufacturing costs, improve the machining quality, the combination machine tools in the manufacturing industry is more and more extensive application, and has shown great advantage. Combination machine tools is mainly by the size of the processing components to ensure the precision an
5、d location accuracy, high speed and high efficient to the finish of machining. In the design of the combination machine tools, spindle box processing technology is the key. Draw spindle box design original moved to figure, draws up the spindle box transmission line, application optimization methods
6、decorate gear, sure drive parameters and draw the spindle box, box added processing chart assembly drawings, and axle, gears and parts of intensity. Combination machine tools spindle box foundation link is drawing spindle box tree structures, spindle box tree structures is actually lessons from the
7、general machine main transmission system used in the design of the speed diagram, the structure of the evolution. Due to the spindle box transmission system is a former move a drive more follower, no speed changing institutions, and transmission line number but many article, appear many branches. Fr
8、om graphics, it is equivalent to the roots of the drive shaft, the spindle and oil pump shaft are at the end of a thing, which is equivalent to the various peripheral branches, so the image of the named “tree structures“. Key words: transfer and unit machine , Headstock , a three charts card Trees毕业
9、设计说明书 第 II 页目录1 绪 论 .11.1 课题背景及目的 .11.2 组合机床的分类和组成 .31.3 国内外研究状况 .31.4 论文构成及研究内容 .42 加工工艺分析 .63 多轴箱的基本结构及表达方法 .83.1 多轴箱的组成 .83.2 多轴箱总图绘制方法特点 .83.3 多轴箱通用零件 .94 多轴箱的设计 .104.1 绘制多轴箱设计原始依据图 .104.2 主轴、齿轮的确定及动力计算 .124.2.1 主轴型式和直径、齿轮模数的确定 .124.2.2 多轴箱所需动力的计算 .134.3 多轴箱传动设计 .154.3.1 拟定传动路线 .154.3.2 确定驱动轴、主轴
10、坐标尺寸 .164.3.3 确定传动轴位置及齿轮齿数 .174.4 绘制多轴箱总图及零件图 .224.4.1 多轴箱零件设计 .224.4.2 多轴箱总图设计 .225 组合机床多箱 CAD 系统 .25结论 .26致谢 .27参考文献 .28设计说明书 第 1 页1 绪 论1.1 课题背景及目的组合机床(图 1.1)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。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）
11、支承部件 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）控制部件 控制部件用来控制具有运动动作的各个部件，以保证实现组合机床工作循环。 5）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。设计说明书 第 2 页图 1.1 组合钻床图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
12、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） 主要用于棱体类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致性。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、标设计说明书 第 3 页准化程度高，通用零部件占 7090%，通用件可
13、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。因结构是模块化、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。1.2 组合机床的分类和组成组合机床的通用部件分大型和小型两大类。大型通用部件是指电机功率为 1.530千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 12.2 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。用小型通用部件组成的机床称为小型组合机床。按
14、设计的要求本次设计的机床为大型通用机床。组合机床除分为大型和小型外，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形式。1.3 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
15、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，可根据需要灵活设计说明书 第 4 页配置，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
16、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
17、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。1.4 论文构成及研究内容目前，组合机床主要用于平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
18、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立卧式双面 33 轴组合钻床上主轴箱设计，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主要零件的设计说明书 第 5 页结构图。本次设计研究的主要是立卧式双面 33 轴组
19、合钻床上主轴箱设计，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。设计说明书 第 6 页2 加工工艺分析加工对象：气缸缸体材料牌号：HT250材料硬度：HB190240加工内容：在顶面上扩孔 16 个孔和钻一个通孔生产批量：5 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。本工序中包含（图 2.1）：1）在顶面上扩 14 个孔，扩深 35.5mm。2）在顶面上扩 2 个孔，扩深 11mm。3）在顶面钻 1 个通孔，钻钻通。图 2.1 加工工件工序图设计说明书 第 7 页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。
