组合铣床的总体设计和主轴箱设计
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组合机床主轴箱及夹具设计摘要:根据设计任务书的要求,本设计说明书针对连杆大小头双端面铣削组合机床的设计及专用夹具设计进行说明。
主要内容包括组合机床工艺方案的制定、组合机床配置型式的选择、组合机床总体设计以及主轴箱设计。
全文主要包括组合铣床的总体设计和主轴箱设计两部分。
机床总体设计主要是在选定工艺方案并确定机床配置形式、结构方案基础上确定“三图一卡”,主轴箱设计根据“三图一卡”,整理编绘出主轴箱原始依据图,重点分析传动系统,经过各种方案的比较,最后确定最优方案。
此外,为了提高劳动生产率,降低劳动强度,保证加工质量,需设计专用夹具。
关键词:主轴箱;组合机床;夹具Combination Machine Tool Spindle boxes andfixture designAbstract:According to designs the project description the request,This design instruction booklet carries on the explanation in view of the connecting rod reducing socket double face milling aggregate machine-tool design and the unit clamp design. Main content including aggregate machine-tool craft plan formulation, aggregate machine-tool configuration choice, aggregate machine-tool system design as well as headstock design.The full text mainly includes combines the milling machine the system design and the headstock designs two parts. The engine bed system design mainly is in the designation craft plan and the determination engine bed disposition form, in the structure plan foundation determined "a three charts card", the headstock design basis "a three charts card", reorganizes the compilation to leave the headstock primitive basis chart, the key analysis transmission system, passes through each kind of plan comparison, finally determines the most superior plan. In addition, in order to enhance the labor productivity, reduces the labor intensity, guaranteed the processing quality, must design the unit clamp.Keyword:headstock ;aggregate machine-tool;jig目录第一章绪论 (1)1.1 组合机床的特点 (1)1.2 组合机床的分类和组成 (1)1.3组合机床的方案选择 (2)第二章组合机床总体描述 (3)2.1 组合铣床工艺方案的制定 (3)2.2 确定切削力、切削功率 (4)2.3 组合机床配置型式的选择 (5)2.4影响总体布置的因素 (5)2.5组合铣床的总体分析——三图一卡 (6)2.5.1被加工零件工序图 (6)2.5.2 加工示意图 (7)2.5.3组合机床联系尺寸图 (10)2.5.4 生产率计算卡 (11)第三章组合机床主轴箱设计 (12)3.1主轴箱设计的原始依据 (12)3.2 运动参数和动力参数的确定 (12)3.2.1 传动系统传动比分配 (12)3.2.2 计算传动装置的运动和设计参数 (12)3.2.3齿轮模数的估算及其叫校核 (13)3.2.4 轴各参数估算及强度校核 (16)3.3主轴箱的坐标计算 (25)第四章组合机床夹具设计 (27)4.1 组合机床夹具概述 (27)4.2 定位支承系统概述 (28)4.2.1定位支承系统 (29)4.2.2夹紧机构 (30)第五章总结 (31)致谢 (32)参考文献 (33)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。
目录1.题目要求及参数确定-------------------------------------------2 1.1设计要求--------------------------------------------------------------------2 1.2运动参数确定-------------------------------------------------------------21.3动力参数的确定------------------------------------------------------------22.运动设计------------------------------------------------------ 2 2.1传动组的传动副数的确定--------------------------------------2 2.2结构网和结构式各种方案的选择-------------------------------3 2.3拟定转速图----------------------------------------------------4 2.4齿轮齿数确定--------------------------------------------------52.5传动系统图----------------------------------------------------53.传动零件的初步计算---------------------------------------------6 3.1传动轴直径初定------------------------------------------------63.2齿轮模数的初步计算-------------------------------------------74.主要零件的验算-------------------------------------------------8 4.1三角胶带传动的计算和选定------------------------------------8 4.2圆柱齿轮的强度计算------------------------------------------10 4.3传动轴的验算、强度验算、弯曲刚度验算---------------------144.4 滚动轴承的验算----------------------------------------------165.总结-----------------------------------------------------------------------------176.参考文献-------------------------------------------------------181. 题目要求及参数确定1.1设计要求1)机床的类型、用途及主要参数铣床,工作时间:二班制,电动机功率: 1.5N KW =,主轴最高、最低转速如下: max 1250n rpm =,min 100n rpm =变速级数:z=12。
1前言1.1研究的目的和意义主轴箱是选用通用零件,按专业要求进行设计的。
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。
主轴箱主轴前端外伸部分和机床刀具装置连接,从而完成被加工零件。
目的是熟练利用CAD绘图软件进行绘图,掌握基本的设计方法和能力,为以后的学习和工作打下良好的基础。
研究汽缸盖钻铰组合机床不但有助于汽缸盖的加工水平提高,从而提高我国的汽车生产水平,而且对我国组合机床的发展也有重要意义。
1.2国内外研究现状我国的组合机床产业发展比较晚,原因之一是我国整体的工业发展就比较晚,其次我国的工业水平已经落后了一大截。
组合机床的发展是由汽车产业的带动,由专用机床发展而来的。
改革开放后,我国的组合机床产业得到了很大的发展,特别是民营企业对发展组合机床起到了很大的作用,他们的设计和改良使得组合机床的效率和加工水平得到了极大的提高。
我国的组合机床主要优势在于劳动力密集,缺点是精度不高,没有什么科技水平。
工业革命后,国外的工业发展很快,组合机床的发展更是如此。
由于他们的起步早,发展到现在,组合机床的种类繁多,可以满足用户和生产的各种需求。
国外的组合机床自动化程度高,广泛使用了数控技术,不仅提高了生产效率,而且对操作人员的安全有保障。
1.3研究内容和方法组合机床总体设计是针对具体的被加工零件,在选定工艺方案和结构方案的基础上,进行方案图纸设计,本设计要求完成机床联系尺寸图、被加工零件工序图、加工示意图。
主轴箱传动系统是多轴、多齿轮、多排次的复杂齿轮传动系统。
在完成组合机床总体设计之后,利用CAD绘图软件设计有四根主轴的主轴箱,主轴的转速分别为200r/min。
根据所提供的技术数据,选择主要通用部件,然后按照组合机床设计步骤进行:绘制机床总图、加工工序图、计算切削用量及绘制加工示意图、主轴箱传动系统设计(4轴n=200r/min),最后绘制主轴箱装配图和主要零件图,并写出设计说明书。
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(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70~80%,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,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。
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1.5-30千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甾.1-2.2千瓦的动力部件及其配套不见。
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。
摘要本课题设计一台粗铣汽车变速箱两端面液压双头组合铣床,主要完成组合铣床的总体设计、主轴箱及设计及其液压部分的设计。
根据汽车变速箱的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度及生产率等要求,确定该机床为双工位卧式组合机床;考虑工件尺寸精度,表面粗糙度,切屑的排除及生产率等因素,选用硬质合金套式面铣刀;根据工件的尺寸、特点及其材料选择切削用量;然后,再经过切削用量来确定组合机床的通用部件;最后进行组合机床的总体设计。
由于是粗铣柴油机汽缸体两端面,则夹具的设计采用“一面两销”定位, 液压夹紧,一次装夹加工柴油机汽缸体的两个端面,保证了加工精度,提高了生产效率。
在设计之中,尽量选用通用件,减少了制造成本,增加了经济效益。
通过本次设计可以达到效果是:所设计的组合铣床和夹具能满足其工作状态的质量要求,使用时安全可靠,易于维修。
关键词:组合铣床汽车变速箱铣刀主轴箱AbstractThis topic design a rough milling automobile gearbox two end milling machine, hydraulic double combination of main machine combination overall design, spindle box and design and the design of hydraulic parts.According to the structure characteristics of the automobile gearbox, machining parts and precision and surface roughness and productivity, determine the machine for double-position horizontal combination machine tools . Considered to the factor of the size precision, surface roughness, scrap removes and productivity and so on of the work piece, selects the Hard alloy not grind type surface milling cutter. According to work piece size, characteristic and its material choice cutting specifications;Because of the thick mill diesel engine cylinder body two sides, then the jig design use "two sells the localization at the same time", Manual clamps, an attire clamps processes the diesel engine to be mad the cylinder body two sides;according to will work receives the cutting force to calculate clamps the strength;again according to clamps the strength , choose the determination clamp the special-purpose part.During the design, the standard parts are selected as far as possible, to reduced the production cost, increased the economic efficiency.This design may achieve the effects as fowllows: the modular milling machine and the jig can satisfy its the quality requirement at working status,it’s safe, and easy to service.Keyword:the modular milling machine Auto gearbox milling cutter main spindle目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 引言 (5)2 总体方案论证 (5)2.1被加工零件分析 (5)2.2工艺方案的制定 (5)2.3加工设备方案选择 (6)2.4确定机床总体布局 (6)3 切削用量的选择及计算 (8)3.1切削刀具的选择 (8)3.2切削用量的选择 (8)3.3切削力、切削转矩、切削功率的确定 (9)4 组合机床总体设计 (12)4.1被加工零件工序图 (13)4.2加工示意图 (14)4.3机床联系尺寸图 (15)4.3.1 动力部件的选择 (15)4.3.2 滑台及相配底座的选择 (15)4.3.3 确定机床的装料高度H (16)4.4机床生产率计算卡 (16)4.4.1 理想生产率Q (16) (17)4.4.2 实际生产率Q1 (18)4.4.3 机床负荷率ŋ负4.4.4 编写机床生产率计算卡 (19)5 主轴箱设计 (21)5.1主轴及传动轴结构设计 (21)5.2主轴箱传动计算 (23)5.2.1 传动比分配 (23)5.2.2 传动系统设计及齿轮的排布 (24)5.3主轴箱的润滑及油泵轴的确定 (26)5.4轴的计算及主轴校核 (26)5.5齿轮的校核 (29)5.6轴承的选择与校核 (32)6 液压系统设计 (35)6.1负载分析 (35)6.2负载图和速度图的绘制 (36)6.3液压缸主要参数的确定 (36)6.4拟定液压系统原理图 (40)6.4.1 液压系统的工作要求的确定 (40)6.4.2 拟定液压系统图 (40)6.5计算和选择液压元件 (44)6.5.1 确定液压泵的最高工作压力 (44)6.5.2 确定液压泵流量 (44)6.5.3 选择液压泵规格 (44)6.6阀类元件的选择 (45)6.7油管的确定 (45)6.8确定其它辅助装置 (46)6.9发热及油箱容量计算 (46)结论 (47)致谢 (48)参考文献 (49)1 引言组合机床是根据工件加工要求,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。
铣削组合机床及其主轴组件设计资料.doc盐城纺织职业技术学院毕业设计(论文) 铣削组合机床及其主轴组件设计陈杰班级 811专业数控所在系机电系指导老师钱宗仁完成时间2010 年12月20日至2011年1月8日铣削组合机床及其主轴组件设计摘要摘要组合机床,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机床。其特点有:结构紧凑、工作质量可靠、设计和制造周期短、投资少、经济效果好、生产率高等。本次设计的题目是铣削组合机床及主轴组件。首先针对所要加工的零件入手,对机床进行总体方案设计,进而确定机床的总体布局,随后,对主轴组件进行设计。在设计主轴组件时,以主轴为线索,在满足刚度、精度等要求下,完成其它(如轴承、轴向调节机构、锁紧机构等)所有零件的设计。关键词:组合机床,主轴组件,刚度,主轴,轴承,轴向调节机构Milling combination sharpening tools, and the spindle of the components AbstractAbstractModular Machine, by the large number of common parts and a small number of specialized components of the process focused efficient machine. Its features include : compact, reliable quality, design and manufacturing cycle shorter, less investment and economic effects, and higher productivity .The design is the subject of combined milling machine spindle components. First in response to the processing of parts, the paper machine for the overall program design, which will determine the overall layout of the machine. Subsequently, the spindle components of the design. Spindle components in the design, a spindle for clues to meet stiffness and precision requirements, the completion of the other (eg, bearings, Axial adjustment, locking, etc.) all parts of the design.Keywords: Modular Machine, spindle components, stiffness, spindle, bearings, axial adjustment目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................................................... I I 前言 . (1)第一章机床总体设计 (2)1.1机床总体方案设计的依据 (2)1.1.1 工件 (2)1.1.2刀具 (2)1.2 工艺分析 (2)1.2.1 工艺方法的确定 (2)1.2.2 机床总体布局 (3)1.2.3 机床运动的确定 (4)1.3机床主要技术参数的确定 (4)1.3.1 确定工件余量 (4)1.3.2 选择切削用量 (4)1.3.3 运动参数 (5)1.3.4动力参数—主运动驱动电动机功率的确定 (6)1.4 进给驱动电动机功率的确定 (7)第二章主轴组件设计 (8)2.1 主轴的基本要求 (8)2.1.1 旋转精度 (8)2.1.2 刚度 (8)2.1.3 抗振性 (9)2.1.4 温升和热变形 (11)2.1.5 耐磨性 (11)2.1.6 其他 (11)2.2 主轴组件的布局 (11)2.2.1 适应刚度和承载能力的要求 (12)2.2.2 适应转速要求 (14)2.2.3 适应精度的要求 (14)2.2.4 适应结构的要求 (15)2.2.5 适应经济性要求 (15)2.3 主轴结构的初步拟定 (15)2.4 主轴的材料与热处理 (17)2.5 主轴的技术要求 (17)2.5.1 轴颈 (18)2.5.2 内锥孔 (18)2.6 主轴组件的计算 (18)2.6.1 主轴直径的选择 (18)2.6.2 主轴前后支承轴承的选择 (19)2.6.3 主轴内孔直径 (20)2.6.4 主轴前端悬伸量 (21)2.6.5 主轴支承跨距 (22)2.7 主轴结构图 (23)2.8 主轴组件的验算 (23)2.8.1 主轴端部挠度 (24)2.9 主轴组件的润滑和密封 (27)2.9.1 主轴轴承的润滑 (27)2.9.2 主轴组件的密封 (28)2.10 主轴组件中相关部件 (30)2.10.1 轴肩挡圈 (30)2.10.2 挡圈 (30)2.10.3 圆螺母 (30)2.10.4 套筒 (31)2.10.5 前、后支承的轴承盖 (33)2.10.6 主轴用套筒及其锁紧部分 (34)2.10.7 主轴尾部的内花键 (35)2.11 主轴组件轴向调节机构 (32)2.11.1 丝杠螺纹 (32)2.11.2 丝杠轴承的选择 (33)2.11.3 丝杠螺母 (33)2.11.4 丝杠中段螺纹 (33)2.11.5 丝杠上的内隔套 (33)2.12 箱体设计 (35)参考文献 (37)致谢 (39)前言机械制造业在国民经济中占有重要的地位,是国民经济各部门赖以发展的基础,是国民经济的重要支柱,是生产力的重要组成部分。机械制造业不仅为工业、农业、交通运输业、科研和国防等部门提供各种生产设备、仪器仪表和工具,而且为制造业包括机械制造业本身提供机械制造装备。机械制造业的生产能力和制造水平标志着一个国家或地区的科学技术水平、经济实力。机械制造业的生产能力和制造水平,主要取决于机械制造装备的先进程度。机械制造装备的核心是金属切削机床,精密零件的加工,主要依赖切削加工来达到所需要的精度。金属切削机床所担负的工作量约占机器制造总工作量的40%~60%,金属切削机床的技术水平直接影响到机械制造业的产品质量和劳动生产率。换言之,一个国家的机床工业水平在很大程度上代表着这个国家的工业生产能力和科学技术水平。显然,金属切削机床在国民经济现代化建设中起着不可替代的作用。纵观几十年来的历史,机械制造业从早期降低成本的竞争,经过20世纪70年代、80年代发展到20世纪90年代乃至21世纪初的新的产品的竞争。目前,我国已加入世界贸易组织,经济全球化时代已经到来,我国机械制造业面临严峻的挑战,也面临着新的形势:知识——技术——产品的更新周期越来越短,产品的批量越来越小,产品的性能和质量的要求越来越高,环境保护意识和绿色制造的呼声越来越强,因而以敏捷制造为代表的先进制造技术将是制造业快速响应市场需要、不断推出新产品、赢得竞争、求得生存和发展的主要手段。金属切削机床中的组合机床,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。它具有:生产率高;加工精度稳定;研制周期短,便于设计、制造和使用维护,成本低;配置灵活等。正是由于这些特点的存在,决定了组合机床在当今新形势下仍能被广泛应用于汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器仪表、军工及自行车等轻工行业和机床、机车、工程机械等制造业中。此次设计的是铣削组合机床及主轴组件。首先,对机床进行总体设计,确定总体方案后得到机床总体布局图;再着重进行主轴组件的设计,其中包括主轴的设计、支承的选取、主轴轴向移动机构和主轴锁紧机构等的设计。第一章机床总体设计设计机床的第一步,是确定总体方案。总体方案是机床部件和零件的设计依据,对整个设计的影响较大。因此,在拟定总体方案的过程中,必须全面地、周密地考虑,使所定方案技术先进、经济合理。1.1机床总体方案设计的依据1.1.1 工件工件是机床总体方案设计的重要依据之一,设计者必须明确工件的特点和加工要求。本次毕业设计要求设计一台组合机床,用于加工VF-6/7型空压机减荷阀体的两侧面,工件材料为HT200,硬度为190~210HB,生产批量为大批量,铸造毛坯。加工部位的加工要10;(1)被加工表面的粗糙度均为Ra(2)被加工表面的相互位置精度为:平面1~2之间的距离为225mm;平面1~2与φ95中心线的垂直度要求为0.03mm。1.1.2刀具体简图硬质合金端铣刀,刀齿材料为YG6,铣刀盘直径为φ75~110,刀具齿数Z=4。1.2 工艺分析1.2.1 工艺方法的确定机床的工艺方法是多种多样的,按工种可分为车、铣、刨、钻、镗、磨、研磨、电加工、振动加工、激光加工等;每一种还可再分,如车削加工有车外圆、车端面、车槽、车球面等之分;按加工精度各表面粗糙度可分为粗加工、半精加工、光整加工等;按工序集中程度可分为单刀、多刀、单工件、多工件、单工位、多工位等;按作业形式可分平行作业、顺序作业、平行-顺序作业等。工艺方法对机床的结构和性能的影响很大,工艺方法的改变常导致机床的运动、传动、布局、结构、性能以及经济效果等方面的一系列变化。加工平面的方法有很多,比如说车削,铣削,刨削。对于VF-6/7型空压机减荷阀体,用车床进行车削加工时,由于减荷阀体外形复杂,且为壳类零件,不宜装夹在车床主轴上进行加工,装夹稳定性也不高;用刨床进行刨削加工时,机床需要两个运动,机床和刀具结构简单,装夹在工件台上快速,稳固,但生产率低,加工精度也达不到工件要求;用端铣刀进行铣削加工时,生产率不仅提高了,也能满足工件所要求的加工精度,且装夹快速,方便。与普通机床相比,组合机床具有生产率高,加工精度稳定,研制周期短,便于设计、制造和使用维护、成本低、自动化程度高、劳动强度低,配置灵活等特点,因此,当生产量很大时,用组合机床进行加工更合理。1.2.2 机床总体布局机床的总体布局指确定机床的组成部件之间的相对位置及相对运动关系。合理的总体布局的基本要求有:(1)保证工艺方法所要求的工件与刀具的相对运动关系;(2)保证机床具有足够的加工精度和相适应的刚度和抗振性;(3)便于操纵、调整、维修,便于输送、装卸工件和排屑等;(4)节省材料,占地面积小,即经济效果好;(5)造型美观。根据减荷阀体的加工要求,机床总体布局图如图1-1所示:图1-2 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.主轴箱减荷阀体安装在工作台上,铣削动力头带动铣刀作旋转主运动,工作台作纵向进给运动,完成对工件的切削加工。此方案的优点是各部件均是针对减荷阀体设计的,因此,结构紧凑,刚性好,生产率高,加工质量稳定。1.2.3 机床运动的确定确定机床运动,指确定机床运动的数目,运动类型以及运动的执行件。本次毕业设计的组合机床的工艺方法是,用一把端铣刀直接进行加工。相应的表面成形运动为:单主轴的回转运动,工作台纵向进给运动;辅助运动为:主轴轴向调整运动。1.3机床主要技术参数的确定机床主要技术参数包括主参数和基本参数,基本参数又包括尺寸参数,运动参数,动力参数。1.3.1 确定工件余量VF-6/7型空压机减荷阀体,零件材料为HT200,硬度190—210HB,生产类型为大批量,铸造毛坯。查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2~2.5,取加工余量为2.5mm(此为双边加工)。1.3.2 选择切削用量由于被加工零件的铣削宽度为175mm,需进行二次走刀,故一次走刀为90mm(宽度),=90mm。二次走刀为175-90=85mm,即:ae根据《组合机床设计简明手册》第132~133页,选择铣削切削用量。铣削用量的选择与要求的加工表面粗糙度值及其生产率有关系。当铣削表面粗糙度数值要求较低时,铣削速度应选高一些,每齿走刀量应小些。若生产率要求不高,可以取很小的每齿走刀量,一次铣削4~5mm的余量达到R=1.6μm的表面粗糙度。这时每齿a的进给量一般为0.02~0.03mm。根据本次设计所加工的零件要求,其表面粗糙度数值较高,加工材料为铸铁,查表6-16得:a f =0.2~0.4mm/z,V=50~80m/min,取a f =0.2mm/z 。1.3.3 运动参数机床的运动参数包括主运动转速和转速范围、进给量范围、进给量数列以及空行程速度等。此次设计主要确定主运动的运动参数。(1)主轴最高,最低转速按照典型工序的切削速度和刀具(或工件)直径、计算主轴最高转速n m ax 、最低转速n m in 。计算公式如下:n m ax =m in m ax 1000d V π , n m in =max min 1000d V π式中:n m ax 、n m in —主轴最高、最低转速(r/min)V m ax 、V m in —最高、最低切削速度(m/min)d m ax 、d m in —最大、最小计算直径(mm)根据《机械制造工艺金属切削机床设计指导》第69~70页,可查出以下数据: 查表2.2-3 取最大,最小切削速度:V m ax =200~300m/min, 取V m ax =250m/minV m in =15~20m/min, 取V m in =20m/min铣床的d m ax 、d m in 可取使用的刀具最大、最小直径,即:d m ax =110mm, d m in =75mm则主轴最高转速为n m ax =m in m ax 1000d V π= 100025075π⨯⨯=1061.6r/min 取标准数列值:n m ax =1000r/min最低转速为:n m in =m ax m in 1000d V π= 110201000π⨯=57.9r/min 取标准数列值:n m in =56r/min(2)主轴转速的合理排列最高、最低转速确定后,还需确定中间转速,选择公比Φ,转速级数Z,则转速数列为:n 1= n m in =56r/min, n 2= n m in Φ, n 3= n m in Φ2, n z = n m in Φ1-z查标准数列,取公比Φ=1.78 (1<Φ≤2)转速范围: R n =minmax n n =561000=17.8 转速级数: Z=Φlog R log n +1=5.99 取Z=6 由于本次设计的要求,主轴转速级数只需设计四级就能满足要求,故取Z=4。即:n 1=56, n 2=100, n 3=180, n 4=315 (r/min)1.3.4动力参数—主运动驱动电动机功率的确定(1) 切削力的计算由前面已知,本次设计的组合机床的最高转速为n 4=315r/min,则此时的切削速度为: V=1000n 4d π=100011014.3315⨯⨯=108.8m/min<200m/min 由此可见,切削速度满足要求。计算铣削工件时的切削力F z =9.18×54.5a 00.1e ×a 74.0f ×a 9.0p ×Z×d 0.10- 式中:a e —铣削宽度,a e =90mma p —铣削深度,由于是一次铣削就能达到设计尺寸,则铣削深度为工件加工余量,即a p =2.5mm 。a f —每齿进给量,a f =0.2mm/rZ —转数级数,取Z=4则铣削力的大小为:F z=9.18×54.5×9000.1×0.274.0×2.59.0×4×1100.1-=1213.1N (2)切削功率的计算根据《机械制造工艺金属机床设计指导》第72页,可得切削功率公式为:P m =60000V F z =600008.1081.1213⨯=2.2KW (3) 估算电动机功率根据《机械制造工艺金属机床设计指导》第72页,有P e =ηmP =7.02.2=3.14KW 式中:η—主传动系统的机械效率,回转运动的机床η=0.7~0.85。(4) 选择主电机查《机械设计课程设计手册》第155页表12-1,选Y112-4电机,主要参数有:额定功率P e =4KW,满载转速 n e =1440r/min,同步转速n=1500r/min,级数P=4,质量m=43kg 。1.4 进给驱动电动机功率的确定查《金属切削机床设计》第41页,可知:进给驱动电动机功率取决于进给的有效功率和传动件的机械效率,即:Ns =ss QV η60000 式中:N s —进给驱动电动机功率(KW)Q —进给抗力(N)V s —进给速度(m/min) ηs —进给传动系统的总机械效率(一般取0.15~0.2)粗略计算时,可根据进给传动与主传动所需功率之比值来估算进给驱动电机功率。 对于铣床: N s =0.2×N=0.2×4=0.8KW查《机械设计课程设计手册》第155页表12-1,选Y90S-4电机,主要参数有:额定功率P e =1.1KW,满载转速n e =1440r/min,同步转速n=1500r/min,级数P=4,质量m=22kg 。第二章主轴组件设计主轴组件是机床的执行件,它的功用是支承并带动工件或刀具旋转,完成表面成形运动,同时还起传递运动和扭矩、承受切削力和驱动力等载荷的作用。由于主轴组件的工作性能直接影响到机床的加工质量和生产率,因此它是机床中的一个关键组件。主轴和一般传动轴的相同点是,两者都传递运动、扭矩并承受传动力,都要保证传动件和支承的正常工件条件,但主轴直接承受切削力,还要带动工件或刀具,实现表面成形运动,因此对主轴有较高的要求。2.1 主轴的基本要求2.1.1 旋转精度主轴的旋转精度是指主轴在手动或低速、空载时,主轴前端定位面的径向跳动△r、端面跳动△a和轴向窜动值△o。如图2-1所示:图中实线表示理想的旋转轴线,虚线表示实际的旋转轴线。当主轴以工作转速旋转时,主轴回转轴线在空间的漂移量即为运动精度。主轴组件的旋转精度取决于部件中各主要件(如主轴、轴承及支承座孔等)的制造精度和装配、调整精度;运动精度还取决于主轴的转速、轴承的性能和润滑以及主轴部件的动态特性。各类通用机床主轴部件的旋转精度已在机床精度标准中作了规定,专用机床主轴部件的旋转精度则根据工件精度要求确定。2.1.2 刚度主轴组件的刚度K是指其在承受外载荷时抵抗变形的能力,如图2-2所示,即K=F/y(单位为N/ m),刚度的倒数y/F称为柔度。主轴组件的刚度,是主轴、轴承和支承座的刚度的综合反映,它直接影响主轴组件的旋转精度。显然,主轴组件的刚度越高,主△o△r图2-1 主轴的旋转误差轴受力后的变形就越小,如若刚度不足,在加工精度方面,主轴前端弹性变形直接影响着工件的精度;在传动质量方面,主轴的弯曲变形将恶化传动齿轮的啮合状况,并使轴承产生侧边压力,从而使这些零件的磨损加剧,寿命缩短;在工件平稳性方面,将使主轴在变化的切削力和传动力等作用下,产生过大的受迫振动,并容易引起切削自激振动,降低了工件的平稳性。图2-2 主轴组件静刚度主轴组件的刚度是综合刚度,影响主轴组件刚度的因素很多,主要有:主轴的结构尺寸、轴承的类型及其配置型式、轴承的间隙大小、传动件的布置方式、主轴组件的制造与装配质量等。2.1.3 抗振性主轴组件的抗振性是指其抵抗受迫振动和自激振动而保持平稳运转的能力。在切削过程中,主轴组件不仅受静载荷的作用,同时也受冲击载荷和交变载荷的作用,使主轴产生振动。如果主轴组件的抗振性差,工作时容易产生振动,从而影响工件的表面质量,降低刀具的耐用度和主轴轴承的寿命,还会产生噪声影响工作环境。随着机床向高精度、高效率方向发展,对抗振性要求越来越高。评价主轴组件的抗振性,主要考虑其抵抗受迫振动和自激振动能力的大小。(1) 抵抗受迫振动的能力主轴组件受迫振动的干扰力,主要包括由于主轴上旋转零件(主轴、传动件和所装的工件或刀具等)的偏心质量而产生的离心力,传动件运动速度不均匀而产生的惯性力,以及断续切削产生的周期性变化的切削力。由于这些干扰力,引起主轴并带着刀具或工件一起振动,而在加工表面上留下振纹,使工件表面粗糙度提高。根据所设计的机床加工表面粗糙度的要求,确定主轴前端的允许振幅,然后计算或测定主轴组件在各种动态干扰力的作用下,其前端的振幅,并同允许值比较,评价是否满足要求。在单独分析主轴组件时,只能求得主轴前端在切削部位的绝对振幅,它只能部分地反映刀具和工件之间的相对振幅。两者关系与激振频率有关,目前主要由试验来确定。此外,主轴组件的低阶固有频率与振型也是其抗振性的评价指标。一般来说,低阶固有频率应高些,并远离激振频率;主轴振型的节点应靠近切削部位。(2) 抵抗切削自激振动的能力金属切削加工时,虽然没有外界动态干扰力的作用,但由于机床—工件—刀具弹性系统振动对切削过程的反馈作用,刀具与工件之间发生了周期性的强烈的相对振动,称为切削自激振动,简称为颤振。颤振将使加工表面质量恶化,甚至使切削过程无法继续下去,从而不得不降低切削用量来避免之,所以机床的切削用量极限往往不是由机床的功率来决定,而是由加工时发生颤振的条件来决定。机床切削时,从没有颤振到颤振的产生之间存在着明显的界限,这个界限即是稳定性的极限,或称为机床稳定性的条件。对现有机床的试验表明,切削自振频率往往接近于主轴组件弯曲振动的低阶固有频率。即主轴组件是颤振的主振部分,它的低阶弯曲振动模态是决定机床抵抗切削自振能力的主要模态。因此,在单独分析主轴组件时,可以认为主轴前端在切削部位激振点动柔度(在主振方向)的最大负实部,反映了主轴组件抵抗切削自振的能力。对于粗加工机床,切削宽度大,切削自振的可能性大,但加工表面质量要求不高,可主要考虑不产生颤振的条件。对于精密机床,切削用量小,切削自振的可能性小,但允许的振幅小,可主要考虑抵抗受迫振动的能力。对于高速机床,因为激振力的频率和幅值均随着转速提高而剧增,受迫振动和自激振动都比较突出。因此,在设计和评价高速机床时,自激和受迫振动均应考虑。2.1.4 温升和热变形主轴组件工作时因各种相对运动处的摩擦和搅油等而发热,产生了温升,温升使主轴组件的形状和位置发生畸变,称为热变形。热变形应以主轴组件运转一定时间后各部分位置的变化来度量。主轴组件温升和热变形,使机床各部件间相对位置精度遭到破坏,影响工件加工精度,高精度机床尤为严重;热变形造成主轴弯曲,使传动齿轮和轴承的工作状态变坏;热变形还使主轴和轴承,轴承与支承座之间已调整好的间隙和配合发生变化,影响轴承正常工作,间隙过小将加速齿轮和轴承等零件的磨损,严重时甚至会发生轴承抱轴现象。影响主轴组件温升、热变形的主要因素有:轴承的类型和布置方式,轴承间隙及预紧力的大小,润滑方式和散热条件等。目前,对各种类型机床连续运转下的允许温升都有一定的规定。2.1.5 耐磨性主轴组件的耐磨性是指长期保持其原始精度的能力,即精度的保持性。因此,主轴组件各个滑动表面,包括主轴端部定位面、锥孔,与滑动轴承配合的轴颈表面,移动式主轴套筒外圆表面等,都必须具有很高的硬度,以保证其耐磨性。为了提高主轴组件的耐磨性,应该正确地选用主轴和滑动轴承的材料及热处理方法、润滑方式,合理调整轴承间隙,良好的润滑和可靠的密封。2.1.6 其他主轴组件除应保证上述基本要求外,还应满足下列要求:(1)主轴的定位可靠。主轴在切削力和传动力的作用下,应有可靠的径向和轴向定位,使主轴在工作时受到的切削力和传动力通过轴承可靠地传至箱体等基础零件上。(2)主轴前端结构应保证工件或刀具装卡可靠,并有足够的定位精度。(3)结构工艺好。在保证好用的基础上,尽可能地做到好造、好装、好拆及好修,并尽可能降低主轴组件的成本。2.2 主轴组件的布局主轴组件的设计,必须保证满足上述的基本要求,从而从全局出发,考虑主轴组件的布局。机床主轴有前、后两个支承和前、中、后三个支承两种,以前者较多见。两支承主轴轴承的配置型式,包括主轴轴承的选型、组合以及布置,主要根据对所设计主轴组件在转速、承载能力、刚度以及精度等方面的要求,并考虑轴承的供应、经济性等具体情况,加以确定。在选择时,具体有以下要求:2.2.1 适应刚度和承载能力的要求主轴轴承选型应满足所要求的刚度和承载能力。径向载荷较大时,可选用滚子轴承;较小时,可选用球轴承。双列滚动轴承的径向刚度和承载能力,比单列的大。同一支承中采用多个轴承的支承刚度和承载能力,比采用单个轴承的大。一般来说,前支承的刚度,应比后支承的大。因为前支承刚度对主轴组件刚度的影响要比后支承的大。表2-1所示为滚动轴承和滑动轴承的比较:表2-1 滚动轴承和滑动轴承的比较2.2.2 适应转速要求由于结构和制造方面的原因,不同型号和规格的轴承所允许的最高转速是不同的。轴承的规格越大,精度等级越低,允许的最高转速越低。在承受径向载荷的轴承当中,圆柱滚子轴承的极限转速,比圆锥滚子轴承的高。在承受轴向载荷的轴承当中,向心推力轴承的极限转速最高;推力球轴承的次之;圆锥滚子轴承的最低,但承载能力与上述次序相反。因此,应综合考虑转速和承载能力两方面要求来选择轴承型式。例如,当轴向载荷较大,而转速不高时,可采用推力球轴承;反之,当转速较高,而轴向载荷不大时,可采用角接触球轴承;如果转速较高,轴向载荷又较大,则可采用双列推力向心球轴承;如果径向和轴向载荷都较小,而转速较高,则可采用向心推力球轴承。2.2.3 适应精度的要求起止推作用的轴承的布置有三种方式:前端定位—止推轴承集中布置在前支承;后端定位—集中布置在后支承;两端定位—分别布置在前、后支承。采用前端定位时,主轴受热变形向后延伸,不影响轴向定位精度,但前支承结构复杂,调整轴承间隙较不便,前支承处发热量较大;后端定位的特点与前述的相反;两端定位时,主轴受热伸长后,轴承轴向间隙的改变较大,若止推轴承布置在径向轴承内侧,主轴可能因热膨胀而弯曲。。
铣床主轴箱设计方案说明书16设计方案说明书1.设计目标本设计方案旨在设计一台铣床主轴箱,以满足以下要求:- 能够实现高速旋转和稳定的工作状态- 具备较高的承载能力和刚性- 能够适应不同的铣削工艺要求- 结构紧凑、操作方便2.设计原理该铣床主轴箱采用直线导轨和滚珠螺杆副作为主要的运动轴承结构,通过电机驱动实现主轴的旋转运动。
为了提高主轴箱的刚性和稳定性,主轴箱的外壳采用高强度铝合金材料制造,并且采用了箱形结构设计。
主轴箱内部设置有主轴轴承和冷却系统,用于保证主轴的高速旋转和稳定工作。
主轴轴承选用高速轴承,具备高承载能力和高刚度,同时具备良好的自润滑性能。
冷却系统采用循环水冷却方式,通过冷却水循环流过主轴和轴承,以确保主轴的温度控制在合理范围内。
3.设计方案细节主轴箱的外形尺寸为500mm×500mm×500mm,采用箱形结构设计,既能满足刚性和稳定性要求,又易于安装和维修。
主轴轴承选用高速角接触轴承,具备良好的刚性和承载能力。
为了减少轴承的工作温度,轴承内部设置了自润滑装置,可以自行供润滑油,减少磨损和摩擦。
冷却系统采用循环水冷却方式,由一个水泵和一个散热器组成。
冷却水通过水泵流经主轴和轴承,达到冷却的目的,然后通过散热器散热,以保持冷却水的温度在合理范围内。
主轴箱内部还配备了润滑系统和润滑油箱,用于对主轴和轴承进行润滑。
润滑系统采用自动供油方式,通过一台润滑泵将润滑油供给到主轴和轴承的润滑部位,以减少磨损和摩擦。
4.总结通过以上设计方案,可以设计一台高性能的铣床主轴箱,满足高速旋转和稳定工作的要求。
该主轴箱具备较高的刚性和承载能力,能够适应不同的铣削工艺要求。
其结构紧凑、操作方便,易于安装和维修。
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机床。
其特点有:结构紧凑、工作质量可靠、设计和制造周期短、投资少、经济效果好、生产率高等。
本次设计的题目是铣削组合机床及主轴组件。
首先针对所要加工的零件入手,对机床进行总体方案设计,进而确定机床的总体布局,随后,对主轴组件进行设计。
在设计主轴组件时,以主轴为线索,在满足刚度、精度等要求下,完成其它(如轴承、轴向调节机构、锁紧机构等)所有零件的设计。
设计机械加工工艺规程遵循如下原则:1)保证零件图样上所有技术要求的实现。
2)必须能满足生产纲领的要求。
3)在满足技术要求和生产纲领要求的前提下,要求工艺成本最低,低耗节能。
4)尽量减轻工人的劳动强度,保障生产安全。
维护环境卫生。
本产品是按用户要求而设计的,用户讨论合格后,投入生产,希望指导、鉴定。
关键词:组合机床,主轴组件,主轴,轴承,轴向调节机构AbstractModular Machine, by the large number of common parts and a small number of specialized components of the process focused efficient machine. Its features include compact, reliable quality, design and manufacturing cycle shorter, less investment and economic effects, and higher productivity.The design is the subject of combined milling machine spindle components. First of all, for the processing of parts to start with a general program of machine design, machine tool and then determine the overall layout, then the design of the main components. Components in the design of the spindle to spindle for clues, to meet the stiffness and precision required to complete the other (such as bearings, axial adjustment agencies, locking, etc.) the design of all parts.Design mechanical processing order to follow the following principles1) To ensure that all parts drawings on the realization of the technical requirements.2) Program must be able to meet production requirements.3) To meet the technical requirements and requirements of the production program, under the premise of the minimum requirements of cost, low energy.4) Minimize the labor intensity of workers, protection of production safety.This product is based on user requirements and design, the user discussion after passing the production, hope the guide, identified.Keywords:Modular Machine, spindle components, spindle, bearings, axial adjustment目录绪论 (1)第1章机床总体设计 (1)1.1 机床总体方案设计的依据 (1)1.2工艺分析 (1)1.3机床主要技术参数的确定 (3)1.4进给驱动电动机功率的确定 (5)第2章主轴组件要求与设计计算 (6)2.1主轴的基本要求 (6)2.2主轴组件的布局 (9)2.3主轴结构的初步拟定 (12)2.4主轴的材料与热处理 (13)2.5主轴的技术要求 (13)2.6主轴直径的选择 (14)2.7主轴前后支承轴承的选择 (15)2.8主轴内孔直径 (16)2.9主轴前端悬伸量 (17)2.10主轴支承跨距 (18)2.11主轴结构图 (18)2.12主轴组件的验算 (18)第3章主轴组件相关部件 (23)3.1主轴轴承的润滑 (21)3.2主轴组件的密封 (21)3.3轴肩挡圈 (23)3.4挡圈 (23)3.5圆螺母 (23)3.6套筒 (24)3.7前、后支承的轴承盖 (25)3.8主轴用套筒及其锁紧部分 (26)3.9主轴尾部的内花键 (27)3.10主轴组件轴向调节机构 (28)3.11箱体设计 (30)第4章结论 (31)参考文献 (32)致谢 (33)1 绪论机械制造业在国民经济中占有重要的地位,是国民经济各部门赖以发展的基础,是国民经济的重要支柱,是生产力的重要组成部分。
毕业设计组合机床主轴箱及其夹具设计引言:组合机床主轴箱及其夹具是组合机床的重要组成部分,对于机床的性能和精度有着重要影响。
本文将对组合机床主轴箱及其夹具的设计进行详细分析和论述。
一、组合机床主轴箱设计1.主轴箱的选材和尺寸设计组合机床主轴箱的选材通常选择高强度、高刚性的铝合金或钢材料。
在选择材料时,需要考虑到主轴箱的工作环境和工作负载,并结合有限元分析等方法进行优化。
2.主轴箱的结构设计主轴箱的结构设计应满足机床主轴的正常工作,并确保机床具有高刚性和高稳定性。
主轴箱通常由壳体、轴承座和主轴组成。
在设计主轴箱时,需要考虑壳体的刚性和稳定性,并结合有限元分析等手段进行优化设计。
同时,应结合主轴箱内部的润滑系统,合理设计机油的流动和循环。
3.主轴箱的冷却设计主轴箱的冷却设计是确保主轴箱在高速转动的同时保持稳定温度的重要手段。
常用的冷却方式有风冷和水冷,根据具体情况选择适合的冷却方式。
在设计冷却系统时,需要考虑到冷却剂的流量、压力和温度控制等因素,并确保冷却系统的可靠性和稳定性。
二、组合机床夹具设计1.夹具的选材和尺寸设计组合机床夹具的选材通常选择高强度、高硬度的合金钢或特殊耐磨材料。
在选择材料时,需要考虑到夹具的工作环境、工作负载和工件材料,并结合有限元分析等方法进行优化。
2.夹具的结构设计夹具的结构设计应满足对工件的紧固和定位,并确保夹持力的均匀分布。
夹具通常由底座、定位装置和夹紧装置等部分组成。
在设计夹具时,需要考虑夹紧行程、夹紧力等参数,并结合有限元分析等手段进行优化设计。
3.夹具的调试和维护组合机床夹具的调试和维护是确保机床正常运行和长期使用的重要环节。
在夹具的设计过程中,需要预留出足够的调试和维护空间,并设计合理的调试和维护装置。
同时,在夹具的使用过程中,需要制定相应的维护计划并定期进行维护保养。
结论:组合机床主轴箱及其夹具的设计对于机床的性能和精度有着重要影响。
在设计过程中,需要充分考虑工作环境、工作负载和所用材料等因素,采用优化的结构和合理的冷却系统,并进行必要的调试和维护。
组合铣床的总体设计和主轴箱设计目录第一章零件的分析 (2)1.1 零件的结构工艺性分析 (2)1.1.1 零件的形状分析 (2)1.1.2 零件的形位公差分析 (2)1.1.3零件的加工表面分析 (2)1.2 零件的材料分析 (3)第二章毛坯的设计 (4)2.1 确定零件的生产类型和生产纲领 (4)2.2.1 毛坯的种类 (4)2.2.2 毛坯种类的选择 (4)2.2.3毛坯的形状与尺寸的选择 (4)第三章零件工艺规程的设计 (6)3.1 定位基准的的选择 (6)3.1.1 精基准的选择 (6)3.1.2 粗基准的选择 (6)3.2 零件表面加工方法的选择 (7)3.3 加工顺序的安排 (7)3.3.1 加工阶段的划分 (7)3.3.2 工序的合理组合 (7)3.3.3 加工顺序的安排 (8)3.4 工艺的制定 (9)3.4.1 工序基准的制定 (9)3.4.2 确定工序尺寸的方法 (9)3.4.3 加工余量的确定 (10)3.4.4 机床的选择 (11)3.4.5 工艺装备的选择 (11)3.4.6 切削用量的选择 (1)第四章刀具交换装置的设计 (20)4.1确定换刀机械手形式 (20)4.2换刀机械手的工作原理 (22)4.3机械手的自动换刀过程的动作顺序 (22)4.4机械手回转轴4上的齿轮齿条设计 (23)4.5自动换刀装置的相关技术要求 (24)4.5.1主轴准停装置 (24)4.5.2换刀机械手的安装与调试 (24)4.6自动换刀程序的编制 (26)第5章自动换刀装置的控制原理 (26)5.1自动换刀装置的液压系统原理图 (26)5.2自动换刀装置换刀动作的顺序控制过程 (26)致谢词 (27)参考文献 (28)前言毕业设计是培养我们实际工作能力的最后一个重要实践性学习环节,它不但是对我们三年来的学习与实践是一个很好的总结和考验,也是为以后从事专业技术工作做个强而有力的铺垫。
本次我的设计题目是组合件,在设计之前对此类零件没有太多了解,经过多次调查研究和指导老师的细心指导下,使我能够很好的完成这次设计。
组合机床主轴箱课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解组合机床主轴箱的基本结构及其功能,掌握其工作原理;2. 学生能掌握组合机床主轴箱的零部件及其装配关系,了解不同部件在主轴箱中的作用;3. 学生能了解并运用主轴箱的设计方法,进行简单的主轴箱设计。
技能目标:1. 学生能运用CAD软件进行组合机床主轴箱的三维建模,提高空间想象力和绘图能力;2. 学生能通过课程学习,掌握主轴箱的装配与调试技巧,提高动手实践能力;3. 学生能通过团队协作,完成主轴箱的设计与制作,提升沟通与协作能力。
情感态度价值观目标:1. 学生通过学习,培养对机械设计及制造的兴趣,提高学习热情;2. 学生在学习过程中,树立正确的价值观,认识到机械制造业在国家经济发展中的重要性;3. 学生通过团队协作,培养合作精神,增强集体荣誉感。
课程性质:本课程为机械制造及自动化专业课程,以实践操作为主,理论讲解为辅。
学生特点:学生具备一定的机械基础知识,对实际操作有较高的兴趣。
教学要求:结合课本内容,注重理论与实践相结合,提高学生的实际操作能力和解决问题的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果,便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 理论部分:- 组合机床主轴箱的基本结构及其功能;- 组合机床主轴箱的零部件及其装配关系;- 主轴箱的工作原理及设计方法;- 相关理论知识在工程实践中的应用。
2. 实践部分:- 使用CAD软件进行组合机床主轴箱的三维建模;- 主轴箱的装配与调试技巧;- 主轴箱设计与制作过程中的问题分析与解决方法;- 团队协作完成主轴箱的设计与制作。
教学大纲安排:第一周:理论讲解组合机床主轴箱的基本结构、功能及工作原理;第二周:学习组合机床主轴箱的零部件及装配关系;第三周:讲解主轴箱设计方法及CAD软件操作;第四周:实践操作,进行主轴箱三维建模;第五周:实践操作,进行主轴箱装配与调试;第六周:团队协作完成主轴箱设计制作,总结与展示。
教学内容与教材关联性:本教学内容与教材第四章“组合机床主轴箱设计与制造”密切相关,涵盖理论知识和实践操作,保证教学内容的科学性和系统性。
前言毕业设计是完成工程技术人员基本训练的最后一个重要环节,目的是培养学生的综合运用所学专业和基础理论知识,独立解决本专业一般工程技术问题的能力,在设计方案的选定、设计资料的收集,手册和国家标准、规范的运用,设计方案的应用,零部件图及总装图的绘制等方面有定较全面的段练,并使每个学生树立起正确的设计思想和良好的工作作风。
一个零件往往有多个面要加工,如果在普通机床上加工,通常要一个面一个面的铣,生产效率低,同时,各加工孔的形状和位置公差以及尺寸精度都难以保证,工人劳动强度大,特别是大批大批量生产的工艺,更是大大地增加了生产周期,而且成本也很高。
为了克服多面零件普通机床加工不利的一面,行之有效的方案就是在普通机床的主轴上装一个多头轴,但是对于大型箱体零件,采用这种方案也不行,而采用组合铣床才是最佳方案。
组合机床是按系列化,标准化设计的通用部件与按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件所组成的专用机床。
由于水平有限,经验不足,第一次全面的系统的设计本次设计难免有许多不妥和错误之处,恳请指导老师和读者批评指正错误,以便及时改正第一章组合机床概述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(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70~80%,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。
唐山学院毕业设计设计题目:立式铣床机械结构设计-总体及主轴箱设计系别:机电系班级:10级机电一体化姓名:指导教师:2012年11月3日唐山学院毕业设计开题报告唐山学院毕业设计评语及成绩摘要论文主要介绍了立式升降台通用铣床主传动系统设计及铣床总体结构设计。
以普通机床设计为基础,结合现代此类相关课题的研究方法,在相关机床主轴箱设计的基础上,绘制铣床总体装配图、主轴箱装配图、立式铣头装配图及相关零部件图。
本文分以下几部分对以上内容进行了讨论:首先,根据需加工零件的生产需要拟定出主轴箱布局方案。
其次,根据布局方案确定铣床结构方案,选择合理的交流电机,通过计算选择合理的齿轮、轴及电磁制动器等零部件及相应辅件。
在附录中收录了相关设计计算方面参考书目。
本设计方案简洁、明亮、大方,在满足使用要求前提下尽量选择合理、合适的材料、设计方法,以期待减小企业购买以及使用过程中的成本,达到较佳的经济效益。
谈到经济效益,即有设计和制造的经济效益,也有使用中的经济效益。
如果机器的结构方案比较复杂,那设计及制造费用就高,但使用中的费用就偏低。
如果机器结构方案简单,则设计及制造中的费用低,而使用中的费用偏高。
关键词:主轴箱主轴系统联轴器电磁制动器目录1绪论错误!未定义书签。
1.1铣床的工艺特点错误!未定义书签。
1.2题目的要求错误!未定义书签。
1.3铣床的发展简况2 主要内容错误!未定义书签。
2.1课题分析错误!未定义书签。
2.2分级变速主传动系统设计错误!未定义书签。
2.2.1分级变速系统主参数的确定错误!未定义书签。
2.2.2动力参数的确定错误!未定义书签。
2.2.3分级变速系统的转速图错误!未定义书签。
2.2.4齿轮齿数的确定错误!未定义书签。
2.2.5计算转速错误!未定义书签。
2.3主传动系统的结构设计错误!未定义书签。
2.3.1齿轮相关参数的确定错误!未定义书签。
2.3.2齿轮的布置与排列错误!未定义书签。
2.3.3各有关轴的结构设计错误!未定义书签。
图书分类号:密级:毕业设计(论文)组合机床主轴箱设计COMBINATION MACHINE TOOL HEADSTOCK DESIGN学生姓名班级学院名称专业名称指导教师XXX学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。
除文中已经注明引用或参考的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标注。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
论文作者签名:日期:XXX学位论文版权协议书本人完全了解XXX关于收集、保存、使用学位论文的规定,即:本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归XXX所拥有。
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XXX可以公布学位论文的全部或部分内容,可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
论文作者签名:导师签名:摘要连杆装置被广泛应用,通常用于发动机的传动部件,其市场需求量较大,同时因为是重要的传动部件,所以工艺要求极高。
如何能够大批量生产连杆零件,并保证它的加工精度是选择其加工机床的前提条件。
组合机床的优点是低成本、高效率,而且设计方便,配置灵活,同时加工稳定,加工工序集中。
因此企业一般设计并使用组合机床来生产该类零件。
多工位组合铣床,用于加工发动机连杆零件。
多轴箱是组合机床重要组成部分,本课题研究的是组合机床主轴箱的设计,针对其在在开发过程中存在的难点进行了重点研究。
本课题根据要研制的组合机床的用途,并针对其特点,对组合机床的主要的零部件进行分析并进行设计,选择合适的部件加以配置,确定组合机床的各性能参数,加工性能和尺寸等。
制定组合机床的总体方案,然后根据制定的方案重点对主轴箱进行分析设计,设计传动系统计算动力参数,根据要求选用合适传动零件,及其配套部件。
组合机床的总体设计组合机床总体设计内容和步骤与普通机床相同,但由于组合机床只加工一种或数种工件的特定工序,工艺范围窄,主要技术参数已知;且工艺方案一旦确定,也就确定了结构布局;因而总体设计的侧重点不同,主要是通过工件分析等掌握机床设计的依据,画出详细的加工零件工序图;通过工艺分析,画出加工示意图;然后今昔功能总体布局,画出机床尺寸联系图。
一、制订工艺方案1、选择合适,可靠的工艺方法2、粗、精加工要合理安排3、工序集中的原则4、定位基准及夹紧点的选用原则此步骤已经完成。
二、确定组合机床的配置形式和结构方案通常,在确定工艺方案的同时,也就大体上确定了组合机床的配置形式和结构方案。
但是还要考虑下列因素的影响。
1. 加工精度的影响工件的加工精度要求,往往影响组合机床的配置形式和结构方案。
例如,加工精度要求高时,应采用固定夹具的单工位组合机床,加工精度要求较低时,可采用移动夹具的多工位组合机床;工位各孔间的位置精度要求高时,应采用在同一工位上对各孔同时精加工的方法;工件各孔间同轴度要求较高时,应单独进行精加工等等。
本次加工的零件各孔间的位置精度要求较高,所以采用在同一工位上对各孔同时精加工的方法。
2. 工件结构状况的影响工件的形状、大小和加工部位的结构特点,对机床的结构方案也有一定的影响。
例如,对于外形尺寸和重量较大的工件,一般采用固定夹具的单工位组合机床,对多工序的中小型零件,则宜采用移动夹具的多工位组合机床;对于大直径的深孔加工,宜采用具有刚性主轴的立式组合机床等等。
本次加工的零件外形尺寸和重量较大,采用固定夹具的单工位组合机床,因为要加工深120mm的孔,所以采用立式的组合钻床。
3. 生产率的影响生产率往往是决定采用单工位组合机床、多工位组合机床还是组合机床自动线的重要因素。
例如,从其他因素考虑应采用单工位组合机床,但由于满足不了生产率的要求,就不得不采用多工位组合机床,甚至自动线来进行加工。
4. 现场条件的影响使用组合机床的现场条件对组合机床的结构方案也有一定的影响。
组合铣床的总体设计和主轴箱设计第一章:零件的分析1.1 零件的结构工艺性分析件1 件2零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性,即所设计的零件结构应便于成形,并且成本低,效率高。
它的涉及面广,因此有必要对零件进行结构工艺性分析,找出技术关键,以便在拟定工艺规程时采用适当的工作措施加以保证。
1.1.1零件的形状分析轴系组合件较为复杂,从外形上看件一左端是不完整的球端面.球端的边面质量Ra1.6.外阶梯形圆柱表面质量Ra1.6,车40度的槽及椭圆左端的槽,内孔螺纹等的加工难度较大内边面质量Ra1.6,右端外部椭圆留双边1 mm。
件二是椭圆,阶梯形圆柱质量Ra1.6, 外螺纹加工精度都很高。
大体加工过程:加工件加工件二:首先在车床上用外圆车刀粗加工,倒角,车外螺纹,用外圆车刀车椭圆,然后用手工切断.加工加工件一:先在车床用外圆粗车加工球面,车40度槽,倒角,内孔镗刀加工内孔,切内孔φ31的槽,然后车M30X1.5的内螺纹,最后外圆车刀加工椭圆.1.1.2 零件的技术要求分析零件图纸上标注的技术要求:1.锐边倒角C0.32.未注倒角C1.3.圆弧过渡光滑4.未注尺寸公差按GB/T1804-m加工和效验5.调质硬度HRC30-351.1.3 零件的加工表面的分析从零件图可以看出轴系零件的主要加工表面是:1. φ31的槽:它的表面粗糙度是Ra1.6,而且其轴心线是设计基准。
2.M30×1.5-6H 的螺纹:此螺纹是一个标准螺纹,虽然没有特殊要求,但它在配合时起传递扭矩的作用,故其配合精度要求高。
3.椭圆:表面粗糙度Ra3.2, 轴心线是设计基准。
4.球面:尺寸以确定,表面粗糙度Ra1.6,圆心是设计基准.通过以上的分析可知,零件的结构较为简单,易于加工,具有一定的可行性。
1.2 零件的材料分析零件材料的选用是非常重要的,选材不当制成的零件不能满足使用要求,过早损伤和破坏产生不良影响或经济效益差等。
机械零件选材的一般原则是:首先满足使用性能的要求,同时兼顾工艺性、经济性和环保性。
对于轴类零件的选材应具有以下几点要求:1.优良的综合力学性能,即要求有高的强度和韧性,以防止由于过载和冲击而引起的变形和断裂。
2.高的疲劳极限,防止疲劳断裂。
3.良好的耐磨性。
4.在特殊条件工作时,还应有特殊要求。
本零件的材料是45号钢,它属于低淬透性合金调质钢,其力学性能是:785 s MPa,685 b MPa,%95=δ,%45=ψ,47=k A J 。
其化学成分是:碳含量0.37%~0.45%,铬含量0.8%~1.1%,锰含量0.17%~0.37%,硫含量0.5%~0.8% ,其中碳含量过高、过低均不能满足经调质后获得良好综合力学性能的要求,主加元素为铬,在配以硫、锰等合金元素,其作用是提高淬透性,强化铁素体和细化晶粒,因此,此钢的热处理变形小,废品率低,因而降低了工艺成本。
其热处理特点是:当原始组织为珠光体时,预先热处理可采用正火或退火处理;该类钢最终热处理均采用淬火后在500-650℃的高温回火工艺,即调质处理工艺,调质处理可使材料具有良好的综合力学性能。
材料长度的选择:件一取φ50*100,件二取φ50*80的棒料第二章:毛坯的设计2.1 确定零件的生产类型和生产纲领生产类型是指企业(或车间,工段,班组,工作地)生产专业化程度的分类,一般分为大量生产,成批生产和单件生产三种类型。
它可根据生产纲领和产品及零件的特征或工作地每月担负的工序数来具体划分。
生产纲领是指在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。
计划期常定为一年,所以生产纲领也称年产量。
零件的生产纲领要计入备品和废品的数量,其计算式为:N=Qn(1+α)(1+β) N—零件的年产量(件/年)Q—产品的年产量(台/年)n—每台产品中,该零件的数量(件/台)α—备品的百分率β—废品的百分率其中Q=500 n=1 α=5% β=2% 所以N=500 (1+5%)(1+2%)=535.5 即536(件/年) 由上所述,查《机械制造工艺学》中表1-3知该零件为中批生产。
2.2 确定零件毛坯的制造形式毛坯是根据零件所要求的形状,工艺尺寸等方面而制成的供进一步加工使用的生产对象。
毛坯种类的选择不仅影响着毛坯制造的工艺装备及制造费用,对零件的机械加工工艺装备及工具的消耗,工时定额计算有很大影响。
2.2.1 毛坯的种类常用的毛坯种类有:铸件、锻件、型材、焊接件、冷压件等。
1.铸件:适用于形状复杂的毛坯。
2.锻件:适用与零件强度较高,形状较简单的零件。
尺寸大的零件因受设备限制,故一般用自由锻;中、小型零件可选模锻;形状复杂的刚质零件不宜用自由锻。
3.型材:热轧型材的尺寸较大、精度低,多用作一般零件的毛坯;冷轧型材尺寸较小、精度较高,多用于毛坯精度要求较高的中小零件,适用于自动机床加工。
4.焊接件:对于大件来说,焊接件简单方便,特别是单件小批生产可大大缩短生产周期,但焊接后变形大,需经时效处理。
5.冷压件:适用于形状复杂的板料零件,大多用于中小零件的大批量生产。
2.2.2 毛坯种类的选择选择毛坯种类需考虑的因素有以下几点:1.根据图纸规定的材料及机械性能选择毛坯。
2.根据零件的功能选择毛坯。
3.根据生产类型选择毛坯。
4.根据具体生产条件选择毛坯。
2.2.3 毛坯的形状和尺寸的选择确定毛坯的形状与尺寸的步骤是:首先选取毛坯加工余量和毛坯公差,其次将毛坯加工余量叠加在零件的相应加工表面上,从而计算出毛坯尺寸,最后标注毛坯尺寸与公差。
其总的要求是:减少“肥头大耳”,实现少屑或无屑加工。
因此,毛坯形状要力求接近成品形状,以减少机械加工的劳动量。
本零件的大部分加工表面是回转体表面,根据本零件的生产纲领,年生产数量,经济价值及复杂程度,另外本零件为轴类零件,考虑其复杂程度,所以本零件毛坯为棒料。
因为棒料的经济性好,加工余量小,而且成本较低。
根据本零件的结构特征和尺寸要求及考虑到经济性,所以毛坯一件圆棒料的尺寸为φ50mm×100mm,二件圆棒料的尺寸为φ50mm×80mm.第三章:零件工艺规程的设计机械加工工艺规程是规定产品或零部件工艺过程和操作方法等的工艺文件,它是指导生产的主要技术文献,是组织和管理生产的基本依据,是新建和扩建工厂或车间的基本资料,是进行技术交流的重要手段。
3.1 定位基准的选择在制订零件的加工工艺规程时,正确地选择工件的基准有着很重要的意义。
基准选择的好坏不仅影响零件的加工位置精度,而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响。
基准有粗基准与精基准之分。
选择定位基准时是从保证工件精度要求出发的,因而分析定位基准选择的顺序就应从精基准到粗基准。
3.1.1 精基准的选择1.基准重合原则:就是尽可能选用设计基准作为定位基准,这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起定位误差。
2.基准统一原则:位置精度要求较高的某些表面加工时尽可能选用同一定位基准,这样有利于保证各加工表面的位置精度。
3 自为基准原则:当某些表面精加工要求加工余量小而均匀时,选择加工表面本身作为定位基准,用于提高加工面本身的精度。
4 互为基准原则:为了使加工面间有较高的位置精度,又为了使其加工余量小而均匀采取此原则。
5.保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便的原则。
3.1.2 粗基准的选择粗基准选择的要求应能保证加工面与非加工面之间的位置要求及合理分配加工表面的余量,同时,要为后续工序提供精基准。
1.为了保证加工面与非加工面之间的位置要求,应选非加工面作为粗基准。
2.合理分配各加工面的加工余量。
3.粗基准应避免重复使用,在同一尺寸方向上,通常只允许使用一次。
4.选作粗基准的表面应平整光洁,要避开锻造飞边和铸造浇冒口,分型面,毛刺等缺陷,以保证定位准确、夹紧可靠。
由于本工件毛坯为棒料,所以采用φ50棒料的外圆柱面为粗基准,车削零件一的左端,再以粗车后的圆柱面为粗基准,车削零件的右端,然后再以粗车后零件的回转轴心分别对零件的沟槽、椭圆的左端槽及内孔,内孔槽,螺纹右端外部椭圆进行加工,保证各个部位的尺寸精度及位置精度,然后以φ48的右椭圆的端面为基准,加工零件的螺纹,阶梯圆柱,内孔槽,最后以件一为基准,精加工件一的左端球面,阶梯圆柱,车槽,倒角及右端内孔,车槽.由以上分析可知本零件采用两种基准原则,一是基准重合原则,它是以零件的轴心线为定位基准也是设计基准,对零件的外圆、内孔、槽以及螺纹等表面进行切削加工;另一种是基准统一原则,它是多个加工表面都以一个基准作基准面加工定位的。
3.2 零件表面加工方法的选择零件表面的加工应根据这些表面的加工要求和零件的结构特点及材料性质等因素,而选用相应的加工方法。
在选择某一表面的加工方法时,一般总是首先选定它的最终加工方法,然后再逐一选定各有关前道工序的加工方法。
加工方法选择的原则如下:1.所选加工方法应考虑每种加工方法的经济加工精度范围要与加工表面的精度要求和表面粗糙度要求相适应。
2.所选加工方法能够确保加工面的几何形状精度,表面相互位置精度的要求。
3.所选加工方法要与零件材料的可加工性相适应。
4.加工方法要与生产类型相适应。
5.所选加工方法要与企业现有设备和工人技术水平相适应。
通过以上原则,本零件各主要表面加工方法为:1.各回转表面,球面,椭圆及槽,倒角:车削加工2.M30X1.5-6H的螺纹:车削加工3.3 加工顺序的安排3.3.1 加工阶段的划分工件的加工质量要求较高时,应划分阶段。
一般分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。
粗加工阶段是从坯料上切除较多余量,所能达到的精度和表面质量都比较低的加工过程。
半精加工阶段是在粗加工和精加工之间进行的切削加工过程。
精加工是从工件上切除较少余量,所能达到的精度和表面质量都比较高的加工过程。
划分加工阶段的作用是:1.避免毛坯内应力重新分布而影响获得的加工精度。
2.避免粗加工时较大的夹紧力和切削力所引起的弹性变形和热变形对精加工的影响。
3.粗精加工阶段分开,可较及时地发现毛坯的缺陷,避免不必要的损失。
4.可以合理使用机床,使精密机床能较长期地保持其精度。
5.适应加工过程中安排热处理的需要。
3.3.2 工序的合理组合确定加工方法后,就要按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件,确定工艺过程的工序数目。
确定工序数目有两种基本原则可供选择:1.工序集中所谓工序集中,就是零件的加工集中在少数工序内完成,而每一工序的加工内容却较多。
其特点:1).采用高效专用设备及工艺装备,生产率高。
2).工件装夹次数减少,易于保证表面间位置精度,还能减少工序间运输量,缩短生产周期。
3).工序数目少,可减少机床数量,操作工人数和生产面积,还可简化生产计划和生产组织工作。