卧式双面23轴组合钻床后主轴箱.docx

卧式双面23轴组合钻床后主轴箱.docx

《卧式双面23轴组合钻床后主轴箱.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《卧式双面23轴组合钻床后主轴箱.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

卧式双面23轴组合钻床后主轴箱

卧式双面23轴组合钻床后主轴箱

1.绪论

1.1课题背景及目的

组合机床（transferandunitmachine）（图1.1）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，组成的半自动或自动专用机床。

图1.1

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。

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，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。

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。

组合机床具有如下的特点：

1、组合机床通用部件多；组合机床的通

用部件占70~90%，专用部件仅占10~30%，标准的通用部件，由专门工厂生产，制造新机床时可以制造减少周期且降低成本；标准化了的通用部件，是合肥机械加工生产考验的，因而提高了机床的可靠性。

2、生产率高；组合机床可以同时从几个方面，采用多把刀具对一个或几个零件进行切削，故生产率高。

3、操作方便，劳动强度低；产品加工质量由机床保证，操作简单，不要求技术高的操作工人，可降低成本；自动化程度高，可减轻工人的劳动强度。

4、产品更换方便；当需要更换加工的零件时，组合机床可以比较方便地改装，通用部件可以重复利用。

5、主要用于棱体零件和杂件孔面加工。

6、配置灵活。

因结构是横块化、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及自动线；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使用。

组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。

合机床部件分类如下：

1.2国内外研究状况

二十世纪70年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。

铣削平面的平面度可达0.05毫米/1000毫米，表面粗糙度可低达2.5～0.63微米；镗孔精度可达IT7～6级，孔距精度可达0.03～0.02微米。

最早的组合机床是1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。

初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。

为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。

在我国，组合机床发展已有28年的历史，其科研和生产都具有相当的基础，应用也已深入到很多行业。

是当前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。

从2002年年底第21届日本国际机床博览会上获悉，在来自世界10多个国家和地区的500多家机床制造商和团体展示的最先进机床设备中，超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。

该届博览会上展出的加工中心，主轴转速10000～20000r/min，最高进给速度可达20～60m/min；复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。

在零部件一体化程度不断提高、数量减少的同时，加工的形状却日益复杂。

组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。

为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。

这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。

组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。

1.3论文构成及研究内容

目前，组合机床主要用于平面加工和孔加工两类工序。

其中孔加工包括钻、扩、铰、镗孔以及倒角、切槽、攻螺纹等。

随着综合自动化的发展，其工艺范围正在扩大到车外圆、行星铣削、拉削等工序。

此外还可以完成焊接、热处理、自动装配和检索、清洗等非切削工作。

组合机床在汽车、拖拉机、电机、仪器仪表、军工等行业大批大量生产中已经获得广泛的应用；在一些小批量生产的企业，如机床、机车、工程机械等制造业中也已推广应用。

组合机床最适宜于加工各种大中型箱体类零件，如汽缸盖，汽缸体、变速箱体、电机座等。

我国组合机床技术的发展起步比较晚，但通过不断引进大量先进的技术和设备，经过科技人员的积极消化和吸收，与时俱进，努力奋斗，是我国的组合机床技术有课迅速发展。

本次毕业设计题目为卧式双面23轴组合钻床后主轴箱设计，主要有一下几部分组成：

绪论、总体结构设计、多轴箱设计。

另外论文还包括总体结构图和主要的结构图。

本次设计研究的主要是卧式双面23轴组合钻床后主轴箱设计，本次设计重点放在多轴箱结构设计上，同时介绍齿轮位置的设计和齿轮轴以及其它部件的选用。

2.加工工艺分析

材料牌号：

HT250

材料硬度：

HB190-240

加工内容：

在后端面上钻扩7个孔

生产批量：

1万台/年

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、结合机床常用工艺方法、充分考虑各种影响因素，并经过技术经济分析后拟定出先进、合理、经济、可靠的工艺方案。

本工序在前后端面上钻孔、倒角：

在后端面上钻扩7个孔（图2.1）：

钻2－￠8.5深15.5mm（通孔）￠11×90°，

钻3－￠8.5深23.5沉孔￠11×90°，

锪孔2-￠15深4.5（平底孔）。

图2.1

本工序中满足工艺方案基本原则：

粗精加工分开原则；工序集中原则（适当考虑相同类型工序的集中；有相对位置精度要求的工序应集中加工）。

满足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。

3.多轴箱的基本结构及表达方法

多轴箱是组合机床的重要专用部件。

它是根据加工示意图所确定的工件加工孔的数量和位置、切削用量和主轴类型设计的传递各主轴的动力部件。

其动力来自通用的动力箱，与动力箱一起安装于进给滑台，可完成钻、扩、铰、镗孔等加工工序。

多轴箱一般具有多根轴同时对一列孔系进行加工。

但也有单轴的，用于镗孔居多。

多轴箱按结构特点分为通用（即标准）多轴箱和专用多轴箱两大类。

前者结构典型，能利用通用的箱体和传动件；后者机构特殊，往往需要加强主轴系统刚性，而使主轴及某些传动件必须专门设计，故专用多轴箱通常指“刚性主轴箱”，即采用不需刀具导向装置的刚性主轴和用精密滑台导轨来保证加工孔的位置精度。

通用多轴箱则采用标准主轴，借助导向套引导刀具的设计方法基本相同。

处于本设计的考虑，下面仅介绍大型通用多轴箱的设计。

3.1多轴箱的组成

大型通用多轴箱由箱体、主轴、传动轴、齿轮和附加机构等组成，其基本结构包括：

箱体、前盖、后盖、上盖、侧盖等箱体类零件；主轴、传动轴、手柄轴、传动齿轮、动力箱或电动机齿轮13等传动类零件；叶片泵、分油器、注油标、排油塞、油盘（立式多轴箱不用）和防油套等润滑及防油元件。

在多轴箱箱体内腔，可安排两排32mm宽的齿轮或三排24mm宽的齿轮；箱体后壁与后盖之间可安排一排或两排24mm宽的齿轮。

3.2多轴箱总图绘制方法特点

（1）主视图用点划线表示齿轮节圆，标注齿轮齿数和模数，两啮合齿轮相切处标注罗马字母，表示齿轮所在排数。

标注个轴轴号及主轴和驱动轴、液压泵轴的转速和转向。

（2）展开图每根轴、轴承、齿轮等组件只画轴线上边或下边（左边或右边）一半，对于结构尺寸完全相同的轴组件只画一根，但必须在轴端注明相应的轴号；齿轮可不按比例绘制，在图形一侧用数码箭头标明齿轮所在排数。

3.3多轴箱通用零件

多轴箱通用零件包括：

通用箱体类零件、通用主轴、通用传动轴、通用齿轮和套。

为节约时间，把握设计重点，其详细不在此列说。

4.多轴箱的设计

目前多轴设计有一般设计法和电子计算及辅助设计法两种。

计算机设计多轴箱，由人工输入原始数据，按事先编制的程序，通过人机交互方式，可迅速、准确的设计传动系统，绘制多轴箱总图、零件图和箱体补充加工图，打印出轴孔坐标及组件明细表。

一般设计法的顺序是：

绘制多轴想设计原始数据图；确定主轴结构、轴颈及齿轮拟定传动系统；计算主轴、传动轴坐标（也可以用计算机计算和演算箱体轴孔的坐标尺寸）、绘制坐标检查图；绘制多轴箱总图，零件图及编制组件明细表。

具体内容和方法简述如下。

4.1绘制多轴箱设计原始依据图

多轴箱设计原始依据图是根据“三图一卡”绘制的。

其主要内容及注意事项如下：

（1）根据机床联系尺寸图，绘制对轴箱外形图，并标注轮廓尺寸及动力箱驱动轴的相对位置尺寸。

（2）根据联系尺寸图和加工示意图，标注所有主轴位置尺寸及工件与主轴、主轴与驱动轴的相关位置尺寸。

在绘制主轴位置时，要特别注意：

主轴和被加工零件在机床上是面对面安放的，因此，多轴箱主视图上的水平方向尺寸与零件工序图上的水平方向尺寸正好相反。

其次，多轴箱上的坐标尺寸基准和零件工序图上的基准经常不重合，应根据多轴箱与加工零件的相对位置找出统一基准，并标出其相对位置关系尺寸，然后根据零件工序图各孔位置尺寸，算出多轴箱上各主轴坐标值。

（3）根据加工示意图标注各主轴转速及转向主轴逆时针转向（面对主轴看）可不标，只标注顺时针转向。

（4）标明动力部件型号及其性能参数等。

图4.1所示为立卧式双面23轴组合钻床上主轴箱设计原始依据图。

图4.1多轴箱设计原始依据图

注:

1.被加工零件编号及名称：

YTR3105.020101汽缸体。

材料及硬度：

HT250,190~240HBS。

2.主轴外尺寸及切削用量（表4-1）。

3.动力部件ITD32，Y112M-6，电动机功率2.2kw，电动机转速940r/min，输出轴转速470r/min。

表4-1主轴外尺寸及切削用量

轴号

主轴外伸尺寸（mm）

切削用量

D/d

L

工序内容

n（r/min）

v（m/min）

f（mm/min）

2、6

32/20

115

钻2-Φ8.5，深15.5（通孔），沉孔Φ11*90︒

430

11.48

50

1、5、7

32/20

115

钻3-Φ8.5深23.5，

沉孔Φ11*90︒

430

11.48

50

3、4

40/25

115

锪2-Φ15，深4.5（平底孔）

250

11.78

50

4.2主轴、齿轮的确定及动力计算

4.2.1主轴型式和直径、齿轮模数的确定

（1）主轴型式的确定主轴的型式和直径，主要取决于工艺方法、刀具主轴连接结构、刀具的进给抗力和切削转矩。

如钻孔是常采用滚珠轴承主轴；扩、镗、铰孔等工序常采用滚锥主轴；主轴