侧支架钻孔组合机床总体设计Word文档下载推荐.docx

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前言

随着现代化工业技术的快速发展，特别是随着它在自动化领域内的快速发展，组合机床的研究已经成为当今机器制造界的一个重要方向，在现代工业运用中，大多数机器的设计和制造都是用机床大批量完成的。

现代大型工业技术的飞速发展，降低了组合机床的实现成本，软件支持机制也使得实现变得更为简单，因此，研究组合机床的设计具有十分重要的理论意义和现实意义。

在工业高速发展的现代化浪潮中，各种机械设计和制造业中，组合机床的应用越来越广泛，越来越转化为生产力，从这个意义上讲，对组合机床的研究具有重要的现实意义。

组合机床是根据工件加工需要，以通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。

组合机床是按系列化标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床。

由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，从而缩短了设计和制造的周期，因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到了广泛的应用，并可用以组成自动生产线。

目前，组合机床主要用于平面加工和孔加工两类工序。

平面加工包括铣平面、锪（刮）平面、车端面；

孔加工包括钻、扩、铰、镗孔以及倒角、切槽、攻螺纹、锪沉孔、滚压孔等。

随着综合自动化的发展，其工艺范围正扩大到车外圆、钻削、铣削、拉削、推削、磨削、珩磨及抛光、冲压等工序。

此外，还可以完成焊接、热处理、自动装配和建材、清洗和零件分类及打印等非切削工作。

组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器仪表、军工、缝纫机和自行车等工业领域的大批、大量生产中已获得广泛应用，一些中小批量生产的企业，如机床、机车、工程机械制造业中也亦推广应用。

组合机床最适宜加工各种大中型箱体类零件，如气缸盖、气缸体、变速箱体、电机座及仪表壳等零件，也可以用来完成轴套类、轮盘类、叉架类和盖板类零件的部分或全部工序的加工。

此次毕业设计的选题为组合机床，其加工范围为钻孔。

在单件小批生产时可以采用台钻或是摇臂钻床加工，但是在大批量的加工中依靠台钻或是摇臂钻床的生产效率想大批量快捷的加工肯定是不现实的，因此此类专用机床就应运而生了。

这类专用机床可以在任何大批量的加工中使用，它只需要在前期设计阶段进行艰苦的工作，在组合机床投产以后将给生产带来巨大的贡献。

不仅仅能够提高生产效率，更能够大幅提高工件的成品率。

给企业带来一次投入永久获利的良好局面。

在生产线中能够大量的看到类似的机床，年产量越大，机床的设计水平与先进程度越高。

因为它可以依靠去较高的生产效率与成品率来换回其低成本。

此次设计中主要要解决的问题有加工零件的工艺方案、机床结构布置、机床联系尺寸、加工内容和过程以及适合该专用机床使用的夹具。

由于适用于大批量加工，故机床组件应当尽可能的通用，以方便其使用过程中的维修,也有了一定的互换性。

在这次设计中最重要的就是一定要充分考虑其可行性，不能只是能够将图画出来，而根本没有加工的可能。

一定要积极与老师沟通，减少自己走的弯路。

第一章组合机床的概述

§

1.1机床概述

现代社会中，人们为了高效、经济地生产各种高质量产品，日益广泛的使用各种机器、仪器和工具等技术设备与装备。

为制造这些技术设备与装备，又必须具备各种加工金属零件的设备，诸如铸造、锻造、焊接、冲压和切削加工设备等。

由于机械零件的形状精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法来达到，特别是形状复杂、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在机床上经过几道甚至几十道切削加工工艺才能完成。

因此，机床是现代机械制造业中最重要的加工设备。

在一般机械制造厂中，机床所担负的加工工作量，约占机械制造总工作量的40%～60%，机床的技术性能直接影响机械产品的质量及其制造的经济性，进而决定着国民经济的发展水平。

一个国家要繁荣富强，必须实现工业、农业、国防和科学技术的现代化，这就需要一个强大的机械制造业为国民经济各部门提供现代化的先进技术设备与装备，即机床工业是机械制造业的“装备部”、“总工艺师”，对国民经济发展起着重大作用。

因此，许多国家都十分重视本国机床工业的发展和机床技术水平的提高，使本国国民经济的发展建立在坚实可靠的基础上。

机床是人类在长期生产实践中，不断改进生产工具的基础上生产的，并随着社会生产的发展和科学技术的进步而渐趋完善。

最原始的机床是木制的，所有运动都是由人力或畜力驱动，它们实际上并不是一种完整的机器。

现代意义上的用于加工金属机械零件的机床，是在18世纪中叶才开始发展起来的。

当时，欧美一些工业最发达的国家，开始了从工场手工业向资本主义机器大工业生产方式的过度，需要越来越多的各种机器，这就推动了机床的迅速发展。

为使蒸汽机的发明付诸实用，1770年前后创制了镗削蒸汽机汽缸内孔用的镗床。

1797年发明了带有机动刀架的车床，开创了用机械代替人手控制刀具运动的先声，不仅解放了人的双手，并使机床的加工精度和工效起了一个飞跃，初步形成了现代机床的雏型。

续车床之后，随着机械制造业的发展，其他各种机床也陆续被创制出来。

至19世纪末，车床、钻床、镗床、刨床、拉床、铣床、磨床、齿轮加工机床等基本类型的机床已先后形成。

世界上第一台组合机床于1908年在美国问世，30年代后组合机床在世界各国得到迅速发展。

至今，它已成为现代制造工程（尤其是箱体零件加工）的关键设备之一。

现代制造工程从各个角度对组合机床提出了愈来愈高的要求，而组合机床也在不断吸取新技术成果而完善和发展。

我国加入WTO以后，制造业所面临的机遇与挑战并存、组合机床行业企业适时调整战略，采取了积极的应对策略，出现了产、销两旺的良好势头，截至2008年4月份，组合机床行业企业仅组合机床一项，据不完全统计产量已达1000余台，产值达3.9个亿以上，较2007年同比增长了10%以上，另外组合机床行业增加值、产品销售率、全员工资总额、出口交费值等经济指标均有不同程度的增长，新产品、新技术较去年年均有大幅度提高，可见行业企业运营状况良好。

组合机床行业企业主要针对汽车、摩托车、内燃机、农机、工程机械、化工机械、军工、能源、轻工及家电行业提供专用设备，随着我国加入WTO后与世界机床进一步接轨，组合机床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变。

从近两年是企业生产情况来看，数控机床与加工中心的市场需求量在上升，而传统的钻、镗、铣组合机床则有下降趋势，中国机床工具工业学会的《机床工具行业企业主要经济指标报表》是统计数据显示，仅从几个全国大型重点企业生产情况看，2007年生产数控机床890台，产值16187万元，生产加工中心148台，产值5770万元；

2008年生产数控机床985台，产值25838万元，生产加工中心159台，产值7099万元；

而2005年，截至4月份，数控机床、加工中心、产值已接近2003年全年水平，故市场在向数控、高精制造技术和成套工艺装备方面发展。

“九五”后期，在组合机床行业企业的50多家组合机床分会会员中，仅有两家企业实行了股份改造，一家企业退出国有转为民营，其余的都是国有企业。

2002年，不到，一些小厂几乎全部退出国有转为民营，现在一些国家重点国有企业也在酝酿股份制改造，转制已势不可档，“民营经济在经历了从被歧视，被藐视到不可小视和现在高度重视4个阶段后，焕发勃勃生机。

”组合机床行业企业正在以股份制、民营化等多种形式快速发展。

组合机床及其自动线是集机电于一体是综合自动化度较高的制造技术和成套工艺装备。

它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用与工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电行业。

我国的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的箱体类和轴类零件（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，以及铣削平面和成型面等。

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，还有多工位回转台组合机床等；

随着技术的不断是进步，一种新型的组合机床——柔性组合机床越来越受人们是亲昧，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。

我国组合机床及其组合机床自动线总体技术水平比发达国家相对落后，国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。

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，满足用户需要，真正成为刚柔兼备的自动化装备。

80年代以来，国外组合机床技术在满足精度和效率要求的基础上，正朝着综合成套和具备柔性的方向发展。

组合机床的加工精度、多品种加工的柔性以及机床配置的灵活多样方面均有新的突破性进展，实现了机床工作程序软件化、工序高度集中、高效短节拍和多功能知道监控。

组合机床技术的发展趋势是：

国外主要的组合机床生产厂家都有自己的系列化完整的数控组合机床通用部件,在组合机床上不仅一般动力部件应用数控技术,而且夹具的转位或转角、换箱装置的自动分度与定位也都应用数控技术,从而进一步提高了组合机床的工作可靠性和加工精度。

广州标致汽车公司由法国雷诺公司购置的缸盖加工生产线,就是由三台自动换箱组合机床组成的,其全部动作均为数控,包括自动上下料的交换工作台、环形主轴箱库、动力部件和夹具的运动,其节拍时间为58秒。

80年代以来,国外对中大批量生产,多品种加工装备采取了一系列的可调、可变、可换措施,使加工装备具有了一定的柔性。

如先后发展了转塔动力头、可换主轴箱等组成的组合机床;

同时根据加工中心的发展,开发了二坐标、三坐标模块化的加工单元,并以此为基础组成了柔性加工自动线（FTL）。

这种结构的变化,既可以实现多品种加工要求的调整变化快速灵敏,又可以使机床配置更加灵活多样。

汽车工业的大发展,对自动化制造技术提出了许多新的需求,大批量生产的高效率,要求制造系统不仅能完成一般的机械加工工序,而且能完成零件从毛坯进线到成品下线的全部工序,以及下线后的自动码垛、装箱等。

德国大众汽车公司KASSEL变速箱厂1987年投入使用的造价9000万马克的齿轮箱和离合器壳生产线,就是这种综合自动化制造系统的典范。

该系统由两条相似对称布置的自动线组成,三班制工作,每条线日产2000件,节拍时间为40秒。

全线由12台双面组合机床、18台三坐标加工单元、空架机器人、线两端的毛坯库和三坐标测量机组成,可实现3种零件的加工。

空架机器人完成工件下线的码垛装箱工作。

随着综合自动化技术的发展,出现了一批专门从事装配、试验、检测、清洗等装备的专业生产厂家,进一步提高了制造系统的配套水平。

国外为了减少机床数量,节省占地面积,对组合机床这种工序集中程度高的产品,继续采取各种措施,进一步提高工序集中程度。

如采用十字滑台、多坐标通用部件、移动主轴箱、双头镗孔车端面头等组成机床或在夹具部位设置刀库,通过换刀加工实现工序集中,从而可最大限度地发挥设备的效能,获取更好的经济效益。

1.2机床设计的目的、内容、要求

1.2.1设计的目的

通过机床主运动机械变速传动系统的结构设计，使我们在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案的分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并培养自己具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。

1.2.2设计内容

（1）运动设计根据给定的被加工零件，确定机床的切削用量，通过分析比较拟定传动方案和传动系统图，确定传动副的传动比及齿轮的齿数，并计算主轴的实际转速与标准的相对误差。

（2）动力设计根据给定的工件，初算传动轴的直径、齿轮的模数；

确定动力箱；

计算多轴箱尺寸及设计传动路线。

完成装配草图后，要验算传动轴的直径，齿轮模数否在允许范围内。

还要验算主轴主件的静刚度。

（3）结构设计进行主运动传动轴系、变速机构、主轴主件、箱体、密封等的布置和机构设计。

即绘制装配图和零件工作图。

（4）编写设计说明书

1.2.3设计要求

评价机床性能的优劣，主要是根据技术—经济指标来判定的。

技术先进合理，亦即“质优价廉”才会受到用户的欢迎，在国内和国际市场上才有竞争力。

机床设计的技术—经济指标可以从满足性能要求、经济效益和人机关系等方面进行分析。

1.2.4机床的设计步骤

1、调查研究

研究市场和用户对设计机床的要求，然后检索有关资料。

其中包括情报、预测、实验研究成果、发展趋势、新技术应用以及相应的图纸资料等。

甚至还可以通过网络检索技术查阅先进国家的有关资料和专利等。

通过对上述资料的分析研究，拟订适当的方案，以保证机床的质量和提高生产率，使用户有较好的经济效益。

2、拟定方案

通常可以拟定出几个方案进行分析比较。

每个方案包括的内容有：

工艺分析、主要技术参数、总布局、传动系统、液压系统、控制操作系统、电系统、主要部件的结构草图、实验结果及技术经济分析等。

在制定方案时应注意以下几个方面：

（1）当使用和制造出现矛盾时，应先满足使用要求，其次才是尽可能便于制造。

要尽量用先进的工艺和创新的结构；

（2）设计必须以生产实践和科学实验为依据，凡是未经实践考验的方案，必须经过实验证明可靠后才能用于设计；

（3）继承与创造相结合，尽量采用先进工艺，迅速提高生产力，为实现四个现代化服务。

注意吸取前人和国外的先进经验，并在此基础上有所创造和发展。

3、工作图设计

首先，在选定工艺方案并确定机床配置形式、结构方案基础上，进行方案图纸的设计。

这些图子包括：

被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡，统称“三图一卡”设计。

并初定出主轴箱轮廓尺寸，才能确定机床各部件间的相互关系。

然后，整理机床有关部件与主要零件的设计计算书，编制各类零件明细表，编写机床说明书等技术文件。

最后，对有关图纸进行工艺审查和标准化审查。

第二章被加工零件工艺方案的制定

2.1零件分析

2.1.1零件的用途

侧支架是东方红-75拖拉机全桥式车架的重要组成部分。

车架是介于行走系和拖拉机体之间的骨架。

它支承着机体，并连接着行走系，使之成为一个整体。

而侧支架是连接车架上的纵深和车轴，使车架成为一个整体的关键零件。

它的Φ45的孔连接托轮轴，使得托轮得以固定（托轮的作用：

用来托住履带的上方部分，防止履带下垂过大而出现振跳现象，并防止履带侧向滑落）。

因此侧支架是一个较重要的零件。

2.1.2零件的技术要求

如图2-1所示，侧支架的技术要求：

图2-1侧支架零件图

1.孔45表示的相对摆差≦0.05。

2.E面对F面得垂直度≦0.4/250.

3.Φ45中心线对B面垂直度≦0.6/100.

4.EF加工表面允许有孔眼，尺寸≦10.0，深度≦5，距离零件或孔边缘>

5，每面不多于5个，孔眼尺寸较允许尺寸略大些。

可进行焊补和修正。

5.Φ20孔在距离底面范围内直径允许减少至19.9.

6.Φ20孔各孔中心线相互位置公差不得超过0.25.

7.E，F面表面粗糙度不大于Ra12.5.

8.R铣表面粗糙度不大于Ra6.3.

2.2工艺方案的制定

侧支架主要的加工为10-Φ20孔加工，由于其精度要求不高，采用一般的钻削加工都能满足加工要求。

因此不必进行扩，铰的精加工。

如图2-1所示，E,F面的加工也是较重要的加工。

它是Φ20孔加工的精基准，但是表面粗糙度的要求不高，一般的铣削加工都能达到要求。

Φ45孔的加工要求也不高。

但孔的深度较大。

为了提高生产率，减少机床数量，达到所要求的生产纲领。

因此Φ45孔的加工采用拉削，这样它不但容易达到精度要求，而且大大提高了生产率。

工序：

1.铣E,F面。

2.拉Φ45孔。

3.钻Φ20孔。

4.车削Φ81以及Φ60的圆柱面。

5.R铣。

按照先加工基面，后加工其他面的原则，所以确定先铣E,F面和拉Φ45孔，为提高生产率，铣E,F后，在双主轴圆工作台上进行加工，这样既能同时铣削E,F面，而且在加工时，可以装卸工件，减少辅助时间。

在安排钻削和车削加工时，遵循了先主后次的原则，钻削加工时为满足生产率的要求，两个工件同时加工，立卧双面钻，一次完成所有孔的加工。

工作图如下放置立式采用12轴，卧式采用8轴。

本次设计只需加工支架底座上的六个Φ20孔和侧座的四个Φ20孔，所以可以采用多把刀一次加工完成的方式，这样大大提高了劳动生产率。

钻10个Φ20的孔。

钻6个Φ20的孔。

本工序采用两个平面和一个外圆面组合定位，使工件完全定位，外圆用V形块夹紧，中央部分液压缸压板压紧，如图2-2所示。

在组合钻床上加工。

图2-2工序图

2.3刀具的选择

侧支架的布氏硬度在HB127-156，孔径D为20.0mm，刀具的材料选择高速钢钻头（W18Cr4V），为了使工作可靠、结构简单、刃磨简单，选择标准Φ20的麻花钻，孔加工刀具的长度应保持加工终了时，刀具螺旋槽尾端与导向套之间有30-50mm的距离，以便排屑和刀具磨损后有一定的向前的调整量。

2.4组合机床切削量和切削力的确定

2.4.1组合机床切削量的确定

切削速度v=12.57m／min,进给量f=0.12mm／r.

2.4.2组合机床切削力的确定

根据v=12.57m／min，f=0.12mm／r，选择主轴转速为

轴向力：

式