立式八轴组合钻床总体方案及主轴箱设计讲解.docx

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立式八轴组合钻床总体方案及主轴箱设计讲解

摘要

专用机床是专门用于加工一种工件或工件的一定工序的机床，它可以同时用许多刀具进行切削，机床的辅助动作部分地实现了自动化，生产效率高。

本篇论文所设计的多轴钻床属于专用机床的范畴，即八轴扩—铰专用机床，它是根据工件（车轮）的特点，采用多把刀具同时加工出多个孔（八个孔），其所要完成的工艺范围是扩—铰，操作方便，效率高。

全文共分四章：

第一章为总体设计；第二章为机床总体布局；第三章为主轴箱及传动件的设计；第四章为主轴箱体的设计。

其中主轴箱及传动件的设计，特别是主轴箱的设计是本文的主要部分。

多轴钻床的部件设计就是在总体设计的基础上，开展机床各部件的设计，然后进行零件的设计。

关键词：

专用机床多轴钻床主轴箱

前言

本次设计的课题是八孔立式组合钻床的部件设计，即多轴组合机床的部件设计。

多轴组合钻床是用来加工同一方向上有数个孔的工件，具有良好的加工精度，能够达到很好的加工质量。

其所加工的零件在汽车中应用十分广泛，应该属于大批量生产项目，所以在设计时应注意到尽量使加工简单，但又不影响加工质量。

此次设计的主要内容有：

问题的提出、总体方案的构思、可行性设计、结构设计及对未知问题的探索和解决方案的初步设计、装配图、零件图等一系列图纸的设计与绘制，最后包括毕业设计说明书的完成。

本次设计的题目是八孔立式组合钻床的设计，设计机床应满足的基本要求有以下几点：

1、工艺可能性。

机床的工艺可能性是指机床适应不同生产要求，大致包括下列内容——机床可完成的工序种类、加工零件的类型、材料和尺寸范围、毛坯的种类等。

2、加工精度和表面粗糙度。

3、生产率。

机床的生产率通常指单位时间内机床所加工的工件数量。

4、自动化程度。

5、操作安全方便和工作可靠。

6、效率、使用期限和成本等等。

设计时还应注意使机床体积小，重量轻，占地面积小，外形美观以及注意防止污染环境。

1总体设计

1.1概述

机床的总体设计，就是针对具体的被加工零件，在选定的工艺和结构方案的基础上，进行方案和图纸的设计。

这些图纸包括：

被加工零件工序图、加工示意图、生产率计算卡片、机床联系尺寸图等。

专用机床区别于普通机床的基本特点就是它是专为某一固定工序服务的。

因此，专用机床又可广义的称为工艺装备，它包括具有通用部件的组合机床。

由于专用机床是为某一固定的程序服务的，所以专用机床的先进程度、种类、型式和规格都取决于工艺需要。

只有定出先进合理的工艺，才能设计出合理的专用机床。

本次设计的题目为八孔立式组合钻床，八孔组合机床是为加工汽车轮辐外侧的扩孔而专门设计的专用机床，由底座、液压立式滑台、立体床身、动力头以及多轴箱、专用夹具等有关部件组成。

1.2工艺方案的制定

在生产中用机械加工方法直接改变毛坯的形状、尺寸和材料性能，使之成为零件的过程，叫做机械加工工艺过程。

设计时，工艺方案的制定是否合理，对生产效率和产品质量有着极其大的影响。

制定工艺方案时，首先应分析生产类型。

生产类型是衡量生产规模的标志。

生产类型、生产组织、生产管理、车间布置以及毛坯、设备、工具、加工方法和工人熟练程度等方面的要求程度均有所不同。

在大量生产下，每个工序任务比较稳定，因此，有条件采用高效率专用机床和工件夹具，劳动效率可大大提高，产品成本也可降低。

但产量小的情况下，如果仍使用这些高效率的专用机床和工夹具，由于加工对象经常改变，势必造成机床调整的复杂化，降低机床利用率，提高加工成本。

所以制定的工艺过程应与生产类型相适应，以取得合理的经济效果。

1.2.1制定工艺方案的原始条件分析

在制定工艺方案时，首先对产品的装配图进行研究分析，熟悉该产品的用途性能及工作条件，明确该工件在产品中的地位和作用，然后对工件的工作图进行分析和工艺审查。

从零件图，图1-1中可见，图纸比较完整，技术要求也一般，没什么难加工的结构。

根据机床所要完成的工序，对轮辐外侧均布的八个孔进行扩孔，而这八个孔位于同一平面上沿圆周均匀分布。

扩孔后，只需保证其位置精度，其他没有特殊要求，采用一般的扩孔钻进行扩孔就可以达到要求。

工件的材料为碳结构钢（Q235B），无特殊要求，在进行加工前无热处理，没有硬度要求。

1.2.2工艺基准的选择——定位基准

在选择基准时尽量选择设计基准作为定位基准，这样可避免由于设计基准和定位基准不重合所引起的定位误差。

如图1-1所示：

图1－1扩孔前的零件图

由于八个孔均匀分布，则选择任意两对称孔做为定位基准用浮动销定位，则只剩下Z↑向的一个自由度，选择N面均匀支撑。

当工件不断向上进给时，压向G面的压料半板和N面的均匀支撑便限制了Z↑的自由度，随着进给的继续进行钻头下钻，浮动销被钻头下压，钻头变成为新的定位装置。

1.2.3工艺定路线的制定

1.制定工艺过程

由于本道工序仅需一次扩孔可完成，故工艺过程比较简单，其工艺过程如下：

（1）钻（扩孔）：

按图纸要求对8ⅹф29.5进行扩孔至8ⅹф32+0.6（精度无特别要求）；

（2）检验：

按图纸要求，检查各孔的位置精度。

2.绘制工序简图

（1）被加工零件工序图的作用和要求

被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示在一台机床上或一条流水线上完成的工艺内容，加工部位的尺寸及精度、技术要求、加工用定位基准、夹压部位、以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前毛坯形状的图纸。

它是在原有的工件图基础上，以突出本机床或自动线加工内容，加上必要说明绘制的。

它是机床设计的主要依据，也是制造使用时调整机床，检查精度的重要技术文件。

（2）被加工零件的工序图

被加工零件的工序图是在被加工零件图的基础上突出本机床的加工内容，并作必要的说明而绘制的。

其主要内容包括：

1）在图上表示出被加工零件的形状，尤其要设置中间导向时，应表示出工件内部筋的布置和尺寸，以便检查工件、夹具、刀具之间是否相互干涉；

2）在图上表示出被加工零件的定位基准、夹压部位及夹紧方向，以便据此进行夹具的支承、定位及夹压机构的设计；

3）在图上表示出被加工零件其加工表面的尺寸、精度、光洁度、位置尺寸及精度等技术条件（包括对上道工序的要求及本机床保证的部分）；

4）图中还应注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及被加工部位的余量；

5）为了使工序图清晰明了和突出本机床的加工内容，绘制时对本机床的加工部位用粗实线表示，其尺寸打上方框，其余部位用细实线表示。

（3）如图1-2所示：

被加工零件加工示意图：

扩圆柱孔

图1-2扩孔示意图

备注：

（1）被加工零件

名称及编号：

汽车轮辐，STR扩孔。

材料及硬度：

碳结构钢Q235

重量：

20～25kg

（2）加工余量

ф32-ф29.5=2.5mm

则每个孔的直径上加工余量为2.5mm

（3）技术条件

1）本机床加工前应保证零件图上的所有尺寸；

2）本机床保证：

a、加工后各对称孔的中心距不变；

b、加工后的孔的尺寸为￠32+0.6；

c、其余尺寸不变。

1.3刀具的选择及切削用量的确定

1.3.1刀具的选择

1.刀具与工艺方案的关系

专用机床刀具，是专用机床主要组成部分之一。

刀具的选用、设计、制造正确与否，对机床的加工精度和效率有着重要影响。

在专用机床上常采用多刀，复合刀具及特种刀具，从而使工序集中，机床结构简化，提高产品质量和生产效率。

2.刀具的选择原则

（1）如果条件允许，应该首先选取标准刀具；

（2）为提高工序集中程度，或达到更高的精度，可采用复合刀具。

但在确定复合刀具结构时，应尽可能采用组装式复合刀具。

（3）孔加工刀具应（钻、扩、铰等）的直径与加工部位尺寸、精度相适应。

3.切削用量的确定

（1）切削速度

式中：

D—工件或刀具的外径（mm）；

n—工件或刀具的每分钟转速（转/每分）。

（2）吃刀深度

式中：

D—待加工表面直径（mm）

d—已加工表面直径（mm）

2机床总体布局

2.1机床总体布局的基本要求

1.保证给定的工艺过程要求（对于组合机床，还应满足参数标准所规定的要求）。

最大限度地考虑机床部件的通用化；

2.保证机床的刚度、精度、抗振性和稳定性，力求减轻机床的重量；

3.保证机床结构简单，且尽量采用较短的传动链，以提高传动精度和传动效率；

4.保证良好的加工工艺性，以便于机床的加工和装配；

5.保证生产安全，便于操作、调整和维修；

6.纳入自动线，并便于排除铁屑；

7.尽可能减小机床的占地面积；

8.机床外形美观，大方。

2.2机床总体布局方案分析

在方案的拟订当中，起决定作用的是正确分析与确定机床的总体布局方案。

上面叙述了各种因素对机床总体布局的影响，然而就同一类机床来说，尚需对专用机床的支承部件、传动部件和执行部件等三大部分的布局进行方案分析。

2.2.1同类机床总体布局方案分析

2.2.2汽车轮辐钻孔及扩孔加工专用机床总体布局方案分析

1.单位提出的设计任务：