机械设计制造及其自动化专业毕业设计论文斜交孔多轴钻床的总体设计.docx

机械设计制造及其自动化专业毕业设计论文斜交孔多轴钻床的总体设计.docx

《机械设计制造及其自动化专业毕业设计论文斜交孔多轴钻床的总体设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计制造及其自动化专业毕业设计论文斜交孔多轴钻床的总体设计.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

机械设计制造及其自动化专业毕业设计论文斜交孔多轴钻床的总体设计

大学

毕业设计

题目斜交孔多轴钻床的总体设计

专业

班级

学生

学号

指导教师

二〇一四年五月五日

1前言

1.1钻床概述及机床发展历史

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，就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，日前主要靠切削加工的方法，特别足形状复杂、精度要求高和表而粗糙度要求小的零件，往往需要在机床上经过几道甚至机十道切削加工工艺才能完成。

因此，机床在现代机械制造加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[1]。

可以这样说，如果没有机床的发展，如果不具备今天这样品种繁多、结构完善和性能精良的各种机床，现代礼会日前所达剑的高度物质文明将足不可想象的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符部门提供现代化的先进技术设备与装备，即各种机器、仪器和工具等。

然而，个现代化的机械制选业必须要有一个现代化的机床制造业做后盾[2]。

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设坚实可靠的基础上。

机床在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已渐趋完善。

最原始的机床足小制的，所有运动都是由人力或畜力驱动要用于加工小料、石料和陶瓷制品的泥坯，它们实际上并不是一完整的机器[3]。

现代意义上的用。

上世纪初以来，由于高速钢和硬质合金等新型刀具材料相继出现，刀具切削性能不断提高，促使机床沿着提高主轴转速、加大驱动功率和增强结构刚度的方向发展[4]。

与此同时，由电动机、齿轮、轴承、电气和液压等技术有了重大的发展，使机床的转动、结构和控制等方面也得到相应的改进，加工精度和生产率显著提高[5]。

此外，为了满足机械制造例如，各种高效率自动化机床、重型机床、精密机床以及适应加工特殊形状和特殊材料需要的特种加工机床相继问世。

50年代，在综合应用电子技术、检测技术、计算技术、自动控制和机床设计等各个领域最新成就的基础上发展起来的数控机床，使机床自动化进入了一个崭新的阶段，与早划发展的仅适大批大量生产的纯机械控制和继电器接触器控制的自动化相比，它具有明显提高，即使在单件和小批生产中也能得到经济的使用。

综观机床的发展史，它总是随着机械工业的扩人和科学技术的进步而发展，并始终围绕不断提高生产效率、加工精度、自动化程度和扩大产品品种而进行的，现代机床总的趋势仍然是继续沿着这一方向发展。

我国的机床工业早在1949年新中国成立后才开始建立起来的。

1.2钻床在我国的发展及发展前景

解放前，由于长期的封锁统治和19世纪中叶落后帝国主义的侵略和掠夺，我国的工农业生产非常落后，既没有独立的机械制造业，更谈不上机床制造业。

至解放前夕，全国只有少数城市的．解放后，党和人民政府充分重视机床工业的发展。

在解放初期的几年经济恢复时期，就把一些原来的机械修配厂改建为专业厂；在随后丌始的儿个五年计划期间，又陆续扩建、新建了一系列机床厂[6]。

经过50多年的建设，我国机床工业从无到有，从小到大，现在已经成门类比较齐全，具有一定实力的机床工业体系，能生产5000多种机床通用品种，数控机床1500多种；不仅装备了同内的工业，而且每年还有一定数量的机床出口。

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2005年4月份，组合机床行业介业仅组合机床一项，据不完全统计产量已达1000余台，产值达3.9个亿以上，较2004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、全员资总额、出口交税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，可见行业食业运营状况良好[7]。

（l）行业介业产品结构的变化组合机床行业食业主要针对汽车、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，组合机床行业介业产品开始向数控化、柔性化转变。

从近两年是世界生产情况来看，数控机床与加工中心的市场需求量在不断上升，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《机床工具行业经要经济指标报表》统计数据显示，仅从儿人型重点企业生产情况看，2003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；2004年生产数控机床985台，产值25838万元，生产加工中心1059台，产值7099万元；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而发展。

（2）行业企业的快速转变“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，仅有两家食业实行股份改造，一家企业退出国有转为民营，其余的都是国有企业。

而从2001到2002年，不到到两年的时问，就先后有企业实行股份制改造，一些小厂儿几伞部退出国有转为民营，现在一些国重点国有食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。

组合机床行业企正在以股份制、民营化等多种形式快速发展。

（3）组合机床技术装备现状，与发展趋势组合机床及其自动线是集机电-工-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，而被广泛引用．泛如用与工程机械、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，它的加工对主要是生产批最比较大的大中型机床[8]。

1.3多轴钻床的发展

主轴竖直布置且中心位置固定的钻床,简称立钻。

而有多个钻轴的立钻，叫做多轴钻床。

常用于机械制造和修配工厂加工中、小型工件的孔。

加工前，须先调整工件在工作台上的位置，使被加工孔中心线对准刀具轴线。

加工时，工件固定不动，主轴在套筒中旋转并与套筒一起作轴向进给。

工作台和主轴箱可沿立柱导轨调整位置，以适应不同高度的工件。

立钻有方柱立钻和圆柱立钻两种，还有排式、多轴坐标和转塔等多种变型。

①排式钻床：

一般由2～6个立柱和主轴箱排列在一个公用底座上，各主轴顺次加工同一工件上的不同孔或分别进行各种孔加工工序，可节省更换刀具的时间，用于中小批量生产。

②多轴立式钻床：

机床的多个主轴可根据加工需要调整轴心位置，由主轴箱带动全部主轴转动,进行多孔同时加工，用于成批生产。

③坐标立式钻床：

在方柱立钻上加可纵、横移动的十字工作台而成，可按坐标尺寸进行钻削。

④转塔立式钻床：

多采用程序控制或数字控制，使装有不同刀具的转塔头自动转位、主轴自动改变转速和进给量,工件自动调整位置，实现多工序加工的自动化循环[9]。

多轴钻床俗称多轴器、多孔钻或多轴钻孔器。

是一种运用于机械领域钻孔、攻牙的机床设备。

多轴钻床最早出现在日本地区，后经台湾传入大陆。

距今已有二十年的历史。

由于进入国内时间不长，所以很多企业都未曾耳闻。

其实它是装在钻、攻机床上的夹刀头子，并且是两轴以上同时加工钻孔件或攻牙件，故称多轴钻床。

一台普通的多轴钻床一次能把几个乃至十几二十个孔或螺纹加工出来。

如配上气（液）压装置，可自动进行快进、工进（工退）、快退、停止[10]。

多轴钻床也称群钻床,可用来钻孔或攻牙,一般型号可同时钻2-16孔,提升效率,固定机种轴数不拘,钻轴形式,尺寸大小可依客户之需进行设计加工。

多轴钻床广泛应用于机械行业多孔零部件的钻孔及攻丝加工。

如汽车、摩托车多孔零部件：

发动机箱体、铝铸件壳体、制动鼓、刹车盘、转向器、轮毂、差速壳、轴头、半轴、车桥等，泵类、阀类、液压元件、太阳能配件等等。

多轴钻床可分为可调式和固定式两种规格，可调式多轴钻床在其加工范围内，其主轴的数量、主轴间的距离，相对可以任意调整，一次进给同时加工数孔。

在其配合液压机床工作时，可自动进行快进、工进（工退）、快退、停止.同单轴钻（攻丝）比较，工件加工精度高、工效快，可有效的节约投资方的人力、物力、财力[11]。

尤其机床的自动化大大减轻操作者的劳动强度。

固定式多轴钻床采用单件（加工件）专机的设计方案，根据其加工件加工频率高、量大之原因，专门量身定制一件一机的设备，在其工作中勿须担心尺寸跑偏而伤脑筋。

除用到常规的产品外，还可根据客户的特殊要求进行专项设计[12]。

多轴钻床大体分为两种类型：

可调式和固定式。

一可调式：

本体结构得用齿轮箱配合万向节头所组成，由于万向节是可活动轴件，故在限定范围内可左右移动。

在调整加工孔距时不受齿轮所限制，适合加工多样不定性孔件，使用范围较广。

缺点是精度方面控制有所欠缺，长期使用跑位率相比略高。

适合单件加工量不大，长年更换加工件的企业。

二固定式：

根据单件加工件量身定制多轴器，即依照零件的间距、排布，定死动轴。

从而达到单品单轴，一件一台的多轴器标准方案。

这是使用多轴器最终的模式，是提高生产效率最快的钻床设备。

固定式加导孔板多轴器准确耐用，在更换式件时，有很多空间取付方便，不会受到治具之妨碍。

所加工出来的产品更精确，多轴钻床也更耐用。

多轴钻床按其加工件的硬度来划分，可分为中切削型、重切削型和强力超重切削型三类。

中切削适用于铝、镁、铜等HBS≤150以下的工件。

重切削适用于孔数大于10个的软质件或7孔以下的钢、铁等HBS≤265以下的工件。

强力超重切削型试用于265≤HBS≤330钢、铁等强硬度工件。

2多轴钻床总体设计

2.1机床总体设计要求

金属切削机床的初步设计，又称总体方案设计，是一项全局性的设计工作，其任务是研究确定机床产品的最佳设计方案，为技术设计工作提供依据。

初步设计产品的质量将影响机床产品的结构、性能、工艺和成本，关系到产品的技术水平和市场竞争力。

机床初步设计主要包括：

拟定机床的工艺方案，技术方案、确定技术参数和机床和机床总体布局。

多轴钻床的总体设计是机床设计的关键环节，它对机床达到技术性能和经济性能起着决定作用。

机床总体设计采用根据具体加工情况进行专门设计，一般来说机床设计应遵循以下几点：

采用合适的加工工艺，制定最佳方案；采用合适的机床工序集中程度；合适的选择组合机床的通用部件；合理选择切削用量；设计高效率的刀具夹具主轴箱等。

经过长期的生产实践，通用机床和某些专用化机床已经形成了传统形式如卧式立式斜置式等。

专用机床则根据加工零件的工艺方案和运动方案来确定，形式可以多种多样。

机床的总体布局设计直接形象机床[13]。

本设计为加工特殊零件的专用钻床，是众多机床中的一种，所以其设计应符合一般机床设计的总体要求。

具体要求如下

1.工艺可能性。

大致包括，机床可完成工序的种类、加工零件的类型、材料和尺寸范围，毛坯的种类。

机床的工艺范围是指机床不同生产要求的能力。

大致包括下列内容：

在机床上可完成的工序种类；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机床的加工精度是被加工零件在尺寸，形状和相互位置等方面的准确程度。

机床精度分三级：

普通精度级，精密级和高精密级。

机床加工的工什表面粗糙度与工件和刀具的材料，进给量，刀具的几何形状和切削时的振动有关。

对表面质量要求越高，也就是要求表面粗糙度越小，则对抗振性的要求越高。

3．生产率机床的生产率通常是指在单位时问内机床所能加工的工件数量。

要提高机床的生产率，必须短