毕业论文汽车变速箱体前后端面钻攻螺纹组合机床设计.docx

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毕业论文汽车变速箱体前后端面钻攻螺纹组合机床设计

前言

本次毕业设计我选择的题目为汽车变速箱体前后端面钻、攻螺纹组合机床设计，在工程实际生产中具有一定的社会实用价值。

变速箱体集增减速和倒退功能于一体，只需改变变速箱体内齿轮之间的传动比或齿轮之间的啮合方向即可完成增、减速、倒车等。

从而极大地提高了驾驶的灵活性，最大限度地改善了汽车的行驶性能。

故需要高效高质的生产出变速箱，而我所做的是汽车变速箱体前后端面钻、攻螺纹组合机床设计，对汽车变速箱体的加工提供了一件“利器”。

组合机床的特点有：

主要用于箱体类零件和杂件的孔面加工，生产效率高，加工精度稳定，研制周期短，便于设计、制造和维护，成本低，自动化程度高，减少物料的搬运和占地面积，实现工序集中，改善劳动条件，强度低，而且其配置灵活适用于大批大量生产，还可以组成自动化线。

所以我们本次选择组合机床的设计也是符合生产需要的。

在这里我们设计的是多轴钻床和多轴攻丝机床，并分别绘制了它们的“三图一卡”和多轴箱。

本次毕业设计中我还到生产车间进行参观，了解大量生产实际的资料，并进行了充分的课题调查并参考和借阅的大量的科技文献，给我们的设计提供了大量的理论依据。

毕业设计过程中得到了吴萍老师的无微不至的关心和悉心的指导，在此真心表示感谢！

由于本人水平有限，其中不足之处肯请大家指正。

第一章绪论

1.1组合机床的组成

进入20世纪以来，在机械加工中，组合机床发展比较迅猛，技术更新品种不断出现,应用范围也越来越广。

与其它简单机床相比其特点是:

适应能力强,能多工位加工。

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。

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。

组合机床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。

1.2组合机床的特点

1、主要用于棱体类零件和杂件的孔面加工。

2、生产率高。

因为工序集中，可多面、多工位、多轴、多刀同时自动加工。

3、加工精度稳定。

因为工序固定，可选用成熟的通用零件、精密夹具和自动工作循环来保证加工精度的一致性。

4、研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本低。

因为通用化、系列化、标准化程度高，通用零件占70%～90%，通用件可组织批量生产进行预制或外购。

5、自动化程度高，劳动强度低。

6、配置灵活。

因为结构模块化、组合化。

可按工件或工序要求，用大量通用部件和少量专用部件灵活组成各种类型的组合机床或生产线；机床易于改装；产品或工艺变化时，通用部件一般还可以重复利用。

7、工作循环。

一台组合机床其工作循环常常是比较复杂的，不仅有好几个动力头按不同的循环进行工作，而且这些循环还需其他部件，如移

动工作台，回转工作台以及鼓轮等配合动作。

工作循环应当尽可能的简单而且控制元件应该少，否则机床的制造成本加大，安全性能也会降低。

本组合机床适合在大批量生产中使用，生产效率大大提高。

为了降低成本，应多选用复合刀具，尽量做到一次成形，减少装夹次数。

选择合适的电机和动力头，选择恰当的切削用量和切削速度。

1.3组合机床的工艺范围

组合机床加工时，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进行平面加工和孔加工两大类工序。

平面加工包括铣平面、锪（刮）平面、车端面等；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、行星铣削、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、自动装配和检测、清洗和零件分类及打印等非切削工艺。

组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、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。

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。

1.4组合机床配置型式

组合机床的通用件部件分大型和小型两大类。

所以大型组合机床和小型组合机床在结构和配置型式有较大的差别。

大型组合机床的配置型式多种多样，根据配置型式，组合机床可分为单工位和多工位两大类。

其中单工位组合机床按被加工面的数量又有单面、双面、三面和四面4种，通常只能对各个加工部位同时进行一次加工；多工位组合机床则有回转工作台式、往复工作台式、中长立柱式和回转鼓轮式4种，能对加工部位进行多次加工。

小型组合机床的配置型式可分为单工位和多工位两大类等。

本次设计的是单工位、双面、卧式的大型组合机床。

1.5组合机床的设计步骤

我所做的课题就是这样的。

1、调查研究主要是对加工零件的了解研究；

2、总体方案设计，就是编制“三图一卡”；

3、技术设计就是设计机床各专用部件正式总图，如设计夹具，多轴箱等；

4、工作设计即绘制各个专用部件的施工图样、编制各部件零件明细表。

第二章组合机床总体设计

工艺方案的拟定是组合机床设计的关键一步。

因为工艺方案在很大程度上决定了组合机床的结构配置和使用性能。

因此，应根据工件的加工要求和特点，按一定的原则，结合组合机床常用工艺方法，充分考虑各种影响因素，并经技术经济分析后拟定出先进、合理、经济、可靠的工艺方案。

2.1确定组合机床工艺方案的基本原则及注意问题

2.1.1确定组合机床工艺方案的基本原则

1、粗精加工分开原则

粗加工时的切削负荷较大，切削产生的热变形。

较大夹紧压力引起的工件变形以及切削振动等，对精加工工序十分不利，影响加工尺寸精度和表面粗糙度。

因此，在拟定工件一个连续的多工序工艺过程时，应选择粗精加工工序分开的原则。

2、工序集中原则

工序集中是近代机械加工主要发展方向之一。

组合机床正是基于这一原则发展而来的，即运用多刀（相同或不同刀具）集中在一台机床上完成一个或几个共建的不同表面的复杂工艺过程，从而有效地提高生产率。

因此，拟定工艺方案时，在保证工件质量和操作维修方面的前提下，应适当提高工序集中程度，以便减少机床台数、占地面积和节省人力，取得理想的效果。

但是，工序过于集中会使机床结构杂，增加机床设计和制造难度，机床使用调整不便，甚至影响机床是使用性能。

如刀具数过多，停机率增加，反而会影响机床生产率，切削负载过大，当工件刚性不足而产生变形会影响工件质量。

因此须全面分析多方因素，合理决定工序集中程度。

考虑的一般原则有如下两个方面：

一是适当考虑相同类型工序的集中；二是有相对位置精度要求的工序应集中加工。

2.1.2确定组合机床工艺方案应注意的问题

1、按一般原则拟定工艺方案时的一些限制

（1）孔间中心距的限制：

根据切削扭矩计算要求，主轴轴颈和轴承外径有一最小许用尺寸；对于螺纹孔加工还要考虑相应攻螺纹靠模的径向尺寸限制；对于镗孔，要考虑浮动卡头和导向尺寸或刚性主轴机构尺寸限制。

所以近距离孔能否在同一多轴箱上同一工位进行加工，要受各类主轴允许的最小中心距限制。

（2）工件结构工艺性不好的限制：

有些工件结构工艺性不好，如箱体多层壁上的同轴线的孔径中间大两头小时，则进刀困难。

又如多层壁同轴孔，为便于布置中间导向装置，孔中心离箱体侧壁间距离也应足够。

2、其他应注意的问题

（1）精镗孔时用注意孔表面是否允许留有退刀刀痕。

（2）对互相结合的壳体零件，均应分别从截获面加工联接孔。

（3）钻阶梯孔时，应先钻大孔后钻小孔。

（4）平面一般采用铣削加工。

（5）在制定加工一个工件的几台成套机床或流水线的工艺方案时，应尽可能使精加工集中在所有粗加工之后，以减少内应力变形影响，有利于保证加工精度。

（6）机床工作时需要用冷却液除对刀具和工件起冷却作用外，并且还能在金属表面形成润滑薄膜，起到润滑作用。

一些冷却液中含有碳酸钠，亚硝酸钠等防锈剂，它们在金属表面形成胶状吸附膜或氧化物薄膜，又能使金属免受腐蚀的作用。

因而选择冷却液时，应根据组合机床完成工艺、加工方法、刀具材料以及被加工零件的材料来决定。

在由于在该次设计中加工的是铸铁件，由于铸铁本身含有石墨能自身润滑，一般都不加冷却液。

在大量生产中有时为了减少加工中的铁粉飞扬，也增加冷却系统，以改善操作条件。

有时可采用苏打水，5%的乳化液，其乳化剂的主要成分可以是氧化油膏或硫化切削油。

其配方为：

油膏2%～5%，粗加工取低值，精加工取高值;亚硝酸钠0.2%～0.25%;无水碳酸钠0.2%～0.3%。

在铸铁工件上攻丝时，则都采用润滑液，以提高表面光滑度，减少功率的消耗。

通常采用煤油，亦可采用硫化切削液及混合油等。

冷却液的流量应根据刀具的形式、直径的大小、加工方法、切削用量等具体条件确定，组合机床的设计使用经验表明，对镗刀、钻头以及铣刀一类刀具，每根刀具冷却液的平均流量约为（2～6）L/min。

2.1.3工艺方案的拟订

拟订专用机床工艺方案的一般步骤如下。

1、分析、研究加工要求和现场工艺，工序

在制定组合机床工艺方案时，首先要分析、研究被加工零件，如被加工零件的用途及其结构特点，加工部位及其精度、表面粗糙度、技术要求及生产纲领。

深入现场调查分析零件的加工工艺方法，定位和夹紧方式，所采用的设备、刀具及切削用量，生产率情况及工作条件等方面的现行工艺资料，以便制定出切合实际的合理工艺方案。

本设计所加工的汽车上用来进行速度转换和行驶方向的设备，属于箱体类零件，其结构不是很复杂，加工不是很困难。

我所加工的是两个平面上的钻孔攻丝，都属于普通级别，生产纲领是5万件/年，两班制，属于大批量生产。

因此可以采用组合机床来进行生产。

考虑到大批量生产，应设计专用钻夹具和攻丝夹具来完成，因为是民用生产，其通用性很强，故采用较简单的手动夹紧方式。

划分工序要考虑到生产的规模、加工的精度、所用机床的特点、机床负荷情况等。

划分工序可以有两种趋向：

工序集中和工序分散。

工序的集中分散各有其长处，一般说来，在大批量生产中以提高生产率为主，需广泛采用多刀、单轴与多轴自动或半自动机床，多轴龙门铣床、组合机床等，故采取工序集中可以获得突出的效果。

组合机床的正常工作与合理地选用切削用量，即确定合理的切削速度和工作进给量有很大的关系。

切削用量选的恰当，能使组合机床减少停车损失，提高生产效率，延长刀具寿命，提高加工质量。

此次设计的轴承座钻孔攻丝组合机床很大程度上使各工序尽量集中，发挥组合机床的优点，同时使各种误差减小到最低限度。

由于此设计中所加工的零件18个孔分布在变速箱前后端面，便于加工，所以用一个工位完成。

主要工位经分析选取以下方案：

1）装卸、夹紧；2）钻8个孔φ8.5,钻10个为φ8.5,3）攻丝。

8个孔M10,10个孔M10

2、定位基准和夹压部位的选择

正确选择定位基准和夹紧部位时保证加工精度的重要条件。

本设计采用一面两孔的定位方案来保证此钻孔和攻丝的加工精度，则选择变速箱的底面所在的平面作为定位基准。

它们又是设计基准，用他们做定位基准，能使加工遵循“基准重合”的原则，保证工艺基准和设计基准的重合。

实现箱体零件“一面两孔”的典型定位方式。

夹紧位置选择在有足够的夹紧力下箱体产生变形最小的部位。

3、影响工艺方案的主要因素

（1）加工的工序内容和加工精度:

我所加工的是钻孔和攻丝，