组合钻床的设计[毕业论文+CAD图纸]

机械设计毕业论文：组合钻床设计 含论文，CAD图纸

摘 要

由于组合机床快捷高效，生产效率高，应用组合机床加工大批量零件，是机械加工的发展方向。本次设计任务是制定减速器箱体的加工工艺、组合钻孔工序的工装设计、液压控制系统设计、组合机床设计。

在工艺制定过程中，通过生产批量的分析确定减速器箱体的加工方案，并寻求最佳的工艺方案，借此说明了工艺在生产过程中的重要性；在组合钻孔工序的工装设计过程中，结合实例，介绍了夹具设计方法，特别是对孔的加工精度进行了探讨；在液压控制系统设计过程中，以钻孔组合机床为对象，依据液压系统设计的基本原理，拟出合理的液压系统图。通过系统主要参数的计算确定了液压元件的规格；在组合机床设计过程中，结合具体实例和设计经验, 阐述了通用件(如液压滑台，动力箱等)的选取及专用部件（如主轴箱）的设计计算。

关键词：组合机床；多轴箱；工艺；钻夹具；液压传动

Abstract

Because the combination machine is of high efficiency，it is the direction of maniufacting numbers units with the combination machine.This paper introduces the design of the box of decelerator. This design includes four parts: working out processing technology of decelerator, design and assemble of drilling jig, and the main spindle box, design hydraulic control parts, design combination machine tool.

During process planning, define the productive process of decelerator and find out the best process plan by analyzing production lot, which show process planning is very important in product process; this paper introduces experiences of attachment design by using a practical example．It focuses on discussing how to improve the precision of hole position; using two sides bore modular machine tool as an object, according to the basic principle of the hydraulic system design, formulates the reasonable schematic diagram, the hydraulic pressure part specification through computation of the system main parameters is determined; Some designing examples are analyzed in this paper, and the considerations are discussed for designing composite tools for machining holes during designing combination machine tool, such as general parts’ (hydraulic slippery platform, driving force box,etc) selection and special use components’ (main spindle box) design.

Key words: combination machine；axle boxes； handicraft；drills clamp；hydraulic transmission

目 录

1 钻床及组合机床概述…………………………………………………………………1
1.1 钻床………………………………………………………………………………1
1.2 组合机床…………………………………………………………………………2
1.3 组合机床的组成及特点…………………………………………………………3
1.4组合机床的分类…………………………………………………………………3
1.5 组合机床的设计步骤……………………………………………………………4
2 工艺方案的拟定……………………………………………………………………5
2.1减速器箱体零件的工艺技术分析………………………………………………5
2.2定位分析、基准选取及制定工艺路线……………………………………………6
2.2.1 定位基准的选择 ………………………………………………………………6
2.2.2 粗基准的选择 …………………………………………………………………8
2.2.3 选择精基准 ……………………………………………………………………8
2.2.4 重要工序分析 …………………………………………………………………9
2.2.5 工艺路线 ………………………………………………………………………9
3 钻夹具的设计………………………………………………………………………10
3.1 减速器箱体结合件钻孔组合机床夹具分析……………………………………10
3.1.1 安装方法………………………………………………………………………10
3.1.2 基本定位原理分析……………………………………………………………10
3.1.3 夹紧力“两要素”，方向与作用点……………………………………………10
3.2定位夹紧方案的确定……………………………………………………………10
3.3刀具选择及切削用量的选取 ……………………………………………………11
3.3.1 技术分析………………………………………………………………………11
3.3.2 刀具选择………………………………………………………………………11
3.3.3 切削用量的选取………………………………………………………………11
3.3.4 工作行程的确定和钻模板的设计……………………………………………11
3.4 夹具体设计………………………………………………………………………13
3.4.1 定位支撑的选择………………………………………………………………13
3.4.2 夹具结构设计及尺寸确定……………………………………………………13
4 组合机床总体设计 …………………………………………………………………16
4.1 被加工零件工序图………………………………………………………………16
4.1.1 被加工零件工序图的作用与内容……………………………………………16
4.1.2 绘制被加工零件图的规定及注意事项………………………………………17
4.2 加工示意图………………………………………………………………………17
4.2.1 加工示意图的作用和内容……………………………………………………17
4.2.2 选择刀具、导向及有关计算…………………………………………………17
4.3 机床联系尺寸图…………………………………………………………………19
4.3.1 机床联系尺寸图的作用和内容………………………………………………19
4.3.2 绘制机床联系总图之前应确定的内容………………………………………19
4.4 机床分组…………………………………………………………………………20
5 液压系统设计 ………………………………………………………………………21
5.1 液压压紧系统设计………………………………………………………………21
5.1.1作F-t与V-t图 ………………………………………………………………23
5.1.2 确定液压系统参数……………………………………………………………23
5.1.3 拟定液压系统图………………………………………………………………23
5.2 钻削进给液压系统设计…………………………………………………………23
5.2.1作F-t与V-t图 ………………………………………………………………24
5.2.2 确定液压系统参数……………………………………………………………25
5.2.3 拟定液压系统图………………………………………………………………26
5.2.4 选择液压元件…………………………………………………………………27
6 多轴箱——主轴箱设计 ……………………………………………………………29
6.1 引言………………………………………………………………………………29
6.2 绘制多轴箱设计原始依据图……………………………………………………29
6.3 主轴、齿轮的确定及动力运算…………………………………………………31
6.4 多轴箱传动设计…………………………………………………………………33
6.5 普通机床常见的故障及其排除…………………………………………………37
6.5.1 轴承过热………………………………………………………………………37
6.5.2 机床振动………………………………………………………………………39
6.5.3 噪音……………………………………………………………………………40
6.5.4 漏油……………………………………………………………………………42
7 效益分析 ……………………………………………………………………………44
7.1 夹具夹紧情况分析………………………………………………………………44
7.2 组合机床应用分析………………………………………………………………44
结论 ……………………………………………………………………………………45
参考文献………………………………………………………………………………46
翻译部分
英文原文……………………………………………………………………………47
中文译文……………………………………………………………………………54
致谢……………………………………………………………………………………59

1 钻床及组合机床概述

1.1 钻床

钻床系指主要用钻头在工件上加工孔的机床。通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动。钻床结构简单，加工精度相对较低，可钻通孔、盲孔，更换特殊刀具，可扩、锪孔，铰孔或进行攻丝等加工。钻床可分为下列类型： (1)台式钻床：可安放在作业台上，主轴垂直布置的小型钻床。

(2)立式钻床：主轴箱和工作台安置在立柱上，主轴垂直布置的钻床。

(3)摇臂钻床：摇臂可绕立柱回转、升降，通常主轴箱可在摇臂上作水平移动的钻床。它适用于大件和不同方位孔的加工。

(4)铣钻床：工作台可纵横向移动，钻轴垂直布置，能进行铣削的钻床。

(5)深孔钻床：使用特制深孔钻头，工件旋转，钻削深孔的钻床。

(6)平端面中心孔钻床：切削轴类端面和用中心钻加工的中心孔钻床。

(7)卧式钻床：主轴水平布置，主轴箱可垂直移动的钻床。

（2） 检验标准

钻床相关标准与其他金属切削机床相关标准大体相同，其专用标准有：GB6477.4-86《金属切削机床术语钻床》，GB2815-89、JB/T5763-91《钻床联接尺寸标准》，GB9461-88、JB/Z108-89《摇臂钻床参数及系列型谱标准》，GB4017-97、JB/T6335-92《摇臂钻床精度及技术条件》，JB/GQ1092-86、JB/GQ1087-86《滑座摇臂钻床精度及技术条件》，JB4242.1～JB4242.3-86、JB/T6336-92《万向摇臂钻床精度及技术条件》，GB2813-89、JB/Z13689《台式钻床参数及系列型谱》，JB5756-91《台式钻床主轴端部》，JB/T5764-91《台式钻床主轴技术条件》，JB5246-91《台式钻床精度》，JB/T3061-92《台式钻床技术条件》，GB2814-89、JB/Z125-89《立式钻床参数及系列型谱》，GB4019-97、JB/T3769-93《方柱立式钻床精度及技术条件》，GB4018-83、JB/T3768-93《圆柱立式钻床及技术条件》，JB3756-84《轻型圆柱立式钻床精度》，JB4148-85《十字工作台立式钻床精度》等，出口产品不得低于一等品。

（3）检验项目

除按相关标准和相应标准检验外，其专业标准的主要检验项目有：

①底座工作台面的平面度。

②工作台面的平面度(摇臂钻无此项)。

③工作台跳动(摇臂钻无此项)。

④主轴锥孔轴线的径向跳动。

⑤主轴回转轴线的径向跳动。

⑥主轴回转轴线对底座工作面垂直度。

⑦主轴套筒垂直移动对底座工作面垂直度。

⑧主轴在主轴轴向力作用下主轴轴线对工作台面垂直度的变化。

此外，摇臂钻床还应检验：

①摇臂转动对底座工作面平行度。

②夹紧立柱和主轴箱时主轴轴线的位移量。精度检验时必须参照JB2670-82《金属切削机床精度检验通则》进行。

1.2组合机床

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。

组合机床一般采用多轴、多刀、多序、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。

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2.5～0.63微米；镗孔精度可达IT7～6级，孔距精度可达0.03～0.02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。

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。

1.3组合机床的组成及特点

组合机床由通用部件和专用部件组成。像床身、立柱、工作台等设计制造成通用的独立部件，称为通用部件。再根据加工工件的要求，设计一些专用部件，如主轴箱、夹具、钻模板等。当工件变动时，只需改进专用部件即可。因此它既有专用机床效率高、结构简单的特点，又有万能机床能够重新调整，以适应新加工的特点。但也不是说组合机床尽善尽美，它也有一定的不足：可变性较万能机床低，重新改装时有10%~20%的零件不能再利用，组合机床的通用部件具有较广的适应性，故结构稍复杂些。总而言之，它的优点还是远大于它的缺点的，还是有发展前途的。

1.4组合机床的分类

组合机床的通用部件分大型和小型的两大类。大型通用部件是指电机功率为1.5~3.0kw的动力部件及其配套部件；小型通用部件是指电机功率在0.1~2.2kw的动力部件及其配套部件。因此，组合机床也分大型和小型。

按配置形式又分为单工位和多工位两大类。单工位有单面、双面、三面和多面几种，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。

在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、攻丝、樘孔、车端面、车削、铣削等工序，还可以进行尺寸检验及简单的装配工序。往往一台机床能同时完成上述工序，但大多数机床还是用来完成孔加工。

组合机床的发展方向是：提高生产率、扩大工艺范围，提高加工精度、提高自动化程度、提高组合机床及其自动线的可调性、创制超小型组合机床，发展专能组合机床及其自动线。

1.5组合机床的设计步骤

组合机床的设计步骤大致有以下的几步：

（1）制定工艺。

（2）机床结构方案的分析和确定。

（3）组合机床总体设计。

（4）组合机床的部件设计和施工设计。

这仅仅是设计时的大致步骤，具体设计时还要根据具体情况具体分析，灵活

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