车床尾座体机械加工工艺规程及铣床铣端面夹具的设计.docx

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车床尾座体机械加工工艺规程及铣床铣端面夹具的设计

毕业设计（论文）

课题名称精镗CK-V型主轴箱Φ88.5、2－Φ68.5三孔双向卧式

组合镗床SWT-5

专业名称机械设计制造及其自动化

所在班级

学生姓名

学生学号

指导老师

完成日期：

摘要

该篇论文是对粗镗CK-V型主轴箱Φ88.5、2－Φ68.5三孔双向卧式组合镗床

SWT-5的设计。

本设计说明书主要包括组合机床总体设计和专题设计两个部分。

其中第一部分的内容有产品工序分析、组合机床总体布置以及“三图一卡”（被加工零件工序图、加工示意图，机床联系尺寸总图、机床生产效率计算卡）的设计；第二部分是主轴箱体的设计和传动系统的设计，并校核轴与齿轮的强度。

通过此次设计，真正了解镗床的内部结构，把所学的知识运用到生产实践中去。

关键字：

组合机床、工序分析、三图一卡、主轴箱体、传动系统

Abstract

ThispaperistoexactitudeboringtheCK-VheadstockΦ88.5、2－Φ68.5threebidirectionalhorizontal-typecombinationsboringlatheSWT-5design.Thisdesigninstructionbookletmainlyincludestheaggregatemachine-toolsystemdesignandthetopicdesignstwoparts.Firstpartofcontenthastheproductworkingprocedureanalysis,theaggregatemachine-toolgeneralarrangementaswellas"athreechartscard"（processescomponentsworkingprocedurechart,processingschematicdrawing,enginebedrelationsizeassemblydrawing,enginebedproductionefficiencycomputationcard）thedesign;Thesecondpartistheheadstockbodydesignandthetransmissionsystemdesign,andschoolepipolaraxisandgearintensity.Throughthisdesign,trulyunderstoodtheboringlathetheinternalstructure,theknowledgewhichstudiesutilizesintheproductionpractice.

Essentialcharacter:

Aggregatemachine-toolworkingprocedureanalysis

athreechartscardheadstockbodytransmissionsystem

前言

大学四年的学习生活即将结束，大学生活中的最后一个环节也是最重要的一个环节——毕业设计，是对所学知识和技能的综合运用和检验，也是我们完成学业走向工作岗位必不可少的一步。

为了顺利完成此次设计任务，我们不但复习了以前所学的专业知识，而且还查阅了大量相关的技术手册，获得了大量数据，并结合实习时对组合镗床的产品生产过程，对组合镗床的结构构造，工件的加工工艺过程的了解来完成此次设计。

组合机床是由按系列化，标准化设计的通用部件已及按工件的形状和加工工艺要求设计的专用部件所组成的一种高效机床。

组合机床是根据特定工件规定的加工工艺要求而设计制造的专用机床。

常采用多刀（多轴），多面，多工位同时加工等工序高度集中的高效加工方法，因而与一般专用机床主轴箱一样。

可获得很高的生产率，且自动化程度很高，加工精度稳定。

在老师的悉心指导下，我圆满的完成了此次设计，也从中受益匪浅，对自己的专业知识有了更深一层的了解。

此次毕业设计是我们完成了四年学习之后，对自己所掌握的知识进行一次系统的复习，是我们走进社会前的一次锻炼，由于自己缺少实践知识，理论知识结构的步完善。

错误之处在所难免，请各位老师批评指正。

设计者：

夏楚文

2007年5月19日

设计任务书

1.组合机床总体设计…………………………………………

1.1产品工序分析…………………………………

1.1.1被加工零件图要求……………………………

1.1.2CK-V型数控机床主轴箱产品的工艺过程…………

1.2组合机床总体布置…………………………

1.2.1定位基准对总体设计的影响……………

1.2.2加工精度对总体设计的影响…………

1.2.3工件大小,形状和加工部位特点的影响

1.2.4总结……………

1.3“三图一卡”的设计…………………………

1.3.1绘制主轴箱工序图…………..

1.3.2绘制加工示意图…………………………………………

1.3.3通用件选择…………………………………………

1.3.4高度计算…………………………………………

1.3.5绘制机床总图…………………………………………

1.3.6生产率计算卡……………………………………………

2.专题设计

2.1主轴箱的设计………………

2.1.1作用…………………………

2.1.2主要组成部件…………………………………………

2.1.3多轴箱箱体的设计…………………………………………

2.1.4主轴外型的结构尺寸…………………………………………

2.1.5轴承的选择…………………………………………

2.1.6轴套的选择…………………………………………

2.1.7.轴承内外圆的外径与轴承座的公差配合选择………………………

2.1.8主轴的强度校核…………………………………………

2.1.9箱体补充加工图…………………………………………

2.2传动系统的设计………………

2.2.1传动系统的一般要求…………………………………………

2.2.2拟定传动系统…………………………………………

2.2.3主轴的传动齿轮获得的实际转速的核定…………………………

2.2.4传动齿轮强度校核设计………………………………

2.2.5润滑系统齿轮泵上齿轮参数的确定………………………………

2.2.6设置传动系统图与计算坐标…………………………………

致谢……………………………………………

参考文献检索……………………………………………

毕业设计任务书

（一）设计课题：

粗镗CK-V型主轴箱Φ88.5、2－Φ68.5三孔双向卧式组合镗床SWT—5

（二）原始数据：

1、产品图

2、生产纲领：

6万台∕年（一年按252天算）

（三）设计要求：

需要完成以下设计任务

1、工序图（3号图）

2、加工示意图（2号图）

3、机床示意图（0号图）

4、加工效率计算卡

5、多轴箱总图（1号图）

6、多轴箱补充图（1号图）

7、传统系统图（2号图）

8、零件图一张（A3图）

9、设计说明书

1.组合机床总体设计

1.1产品工序分析

1.1.1被加工零件图要求

由图可知如下

被加工零件名称:

粗镗CK-Ⅱ型机床主轴箱箱体.

加工孔的尺寸：

大孔Ф88.5小孔Ф68.5

材料：

HT200

硬度：

HB170—200

加工精度：

各孔与底面平行度为0.02

各孔之间的平行度为0.02

粗糙度：

机床自身能达到的精度

1.1.2CK-V型数控机床主轴箱产品的工艺过程

CK-V型数控机床主轴箱产品的工艺过程分析如下：

1.木模：

确定造型的分型面，拔模斜度、型芯芯盒的几何尺寸、内外模浇口、直浇口的几何形状及尺寸、浇注后的缩水量等工步。

木模为机械制造的第一道工序。

2.造型：

采用渗加固化剂肤腩树脂砂造型。

在造型机上制造外型与泥芯，经氧化渗碳后进行脱模，在外模中下泥芯，然后经合箱，扣箱工步，制作浇口杯，冒口杯等。

3.浇注：

先进行点火，将砂型中有机原燃烧排气，设置浇冒口，将熔化温度在1400°C左右的铸铁水净化，经气孔，渣子上浮清除干净后，冷却在1300°C左右时进行浇注。

4.清砂：

铸件冷却1－2小时后，开箱送入振动落砂，上清砂，除去铸件的浇冒口系统，并对坯件进行打磨去刺。

5.退火：

消除坯件凝固的内应力，加温在350°C左右保温4－6小时，并随炉冷却。

6.刷涂料：

在需要加工的表面上刷上带色（红色）涂料。

7.钳：

以三个大孔为基准，划四周平面的加工线。

8.龙门铣：

找正工件，一次粗铣4－5个主轴箱体的外表面，并在箱体底平面及两侧留0.5mm的精刨余量。

9.龙门刨：

精刨工件底平面，使之达到图纸要求，精刨孔系两侧平面台图。

10.摇臂钻：

以钻模为夹具钻加工8－Φ20孔，并钻铰2－Φ16两销孔。

11.粗镗：

以卧式单工位，双面组合镗床粗镗Φ88。

5、2－Φ68。

5三大孔，并留单边加工余量0.5mm。

12.精镗：

以卧式单工位，双面组合镗床，精镗上述三大孔位置如图，并倒角1×45°。

13.钳：

去除加工毛刺。

14.检验：

检查各加工平面与空的尺寸是否合图。

15.钳：

在CK-V型数控主轴箱上打印标记。

16.入库：

涂防锈油，分类堆放。

本机床设计属于第11道工序。

1.2组合机床总体布置设计

1.2.1定位基准对总体设计的影响

本工序采用“一面两孔”的定位方案，其特点为：

“一面两孔”的定位方案，广泛用于机加工的面与面的定位，它符合六点定位的原则，但由于一面两孔中有两个圆孔面作定位基准面，易出现过定位现象，为了消除孔的大小，长度的误差，常采用以一孔为定位销，另一孔为辅助定位的削边销方法。

1.2.2加工精度对总体设计的影响

当工件的加工精度要求较高时，应采用具有固定夹具的单工位组合机床；加工精度较低时，可采用具有移动夹具的多工位组合机床。

此外，还要考虑到不同布置形式的机床所能达到的加工精度。

例如，对于同轴度要求较高的各孔，应采用从同一面对工件进行加工的机床布置形式。

由所需孔的位置精度为±0.02，再考虑工件装卸方便,故应采用与夹具以定位销定位的活动钻模板。

1.2.3工件大小,形状和加工部位特点的影响

对于较大的工件，宜采用单工位机床，反之，宜采用多工位机床；对于大直径深孔的工件，宜采用具有刚性主轴结构的立式机床；

对于小直径深孔的工件，通常采用专门的深孔加工机床；对于被加工孔的中心线与定位基准平行，或需从几个面同时加工的工件，一般采用卧式机床；对于被加工孔的中心线与定位基准垂直的工件，一般采用立式机床。

本工序加工时，必须保证的几何尺寸大孔的深度为41mm,小孔的深度为36mm，两小孔的距离为160mm。

孔的大小尺寸为Φ88.5、Φ68.5。

基面到孔中心高度为200mm。

形位公差、大孔的垂直度保证

，孔之间平行度为0.02，孔内表面粗糙度为3.2。

工件的材料为HT200。

硬度为HBS170－200，生产的铸件不得有气孔，砂孔等铸造缺陷。

同时保证铸件毛坯孔的加工余量为5mm。

1.2.4机床总体布置的确定

综上所述，并结合本工序加工的孔的中心线与定位基准平行且工件两个垂直侧面上的孔系为同轴度的相互对应孔，故此在选择镗床工件时的组合机床应选用卧式单工位双面组合镗床，所标型号：

卧式单工位双面组合镗床SWT（其中S－双面,W－卧式,T－镗床）。

本工序采用的夹紧方式为液压夹紧，其特点是快捷、省力可靠、夹紧力大，适合于批量生产。

动力滑台传动形式宜采用液压传动。

1.3“三图一卡”的设计

绘制“三图一卡”就是将已确定的工艺方案和机床的总体布置方案绘在图纸上。

1.3.1绘制主轴箱工序图

1、工序图的作用和内容：

被加工零件工序图是指根据已确定的工艺方案，表示一台组合机床或自动线对该加工零件应完成的工艺内容的示意图，它包括加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求等内容。

它不能用产品的零件图代替，而须在原零件图的基础上突出本机床或自动线的加工内容及必要的说明进行重新绘制。

它是进行组合机床设计的主要依据，也是制造、使用、检验和调整机床的重要技术文件。

其内容应包括如下几个方面：

表示出被加工零件的形状和轮廓尺寸及本机床设计有关的部位的结构形状和尺寸。

尤其是当需要设置中间导向套时，应表示出零件内部的筋、壁布置及有关结构的形状和尺寸，以便检查工件、夹具、刀具是否发生干涉。

表示出加工用定位基准，夹紧部位及夹紧方向，以便依此夹具的定位支承、限位、夹紧及导向系统的设计。

表示出本道工序加工部位的尺寸、尺寸精度、表面粗糙度、形状位置精度及技术要求，另外还应表示出本道工序对前道工序的技术要求（主要指定位基准）。

表示出必要的文字说明，如被加工零件的编号、名称、材料、硬度、重量及加工部位的余量等。

2、绘制工序图必须注意的问题：

加工部位用粗实线画出，其余细实线。

只表示与加工有关的尺寸及轮廓尺寸。

尺寸公差改为对称公差所加工的尺寸用方框。

夹紧力的性质，力的方向作用点。

⑤定位基准要表示清楚。

3、工序图见图纸（CK－V型精密车床主轴箱箱体精镗工序图）

1.3.2绘制加工示意图

1、加工示意图的作用和内容：

被加工零件在机床上的加工过程刀具,辅具的布置情况,工件与夹具,刀具等机床各部件间的核对位置关系,与机床的工作过程和工作循环等，因此它是刀具，辅具，夹具，主轴箱，液压和电气装配设计通用部件选择的主要原始资料，也是对整台组合机床布置和技卡性能的原如要求，同时还是调节机床刀具和试车的依据。

绘制加工示意图时应注意如下内容：

应反映机床的加工方法、加工条件及加工过程。

根据加工部位特点及加工要求，决定刀具类型、数量、结构、尺寸（直径和长度），包括镗削时镗杆直径和长度。

决定主轴的结构类型、规格尺寸及外伸长度。

④选择标准或设计专用的接杆、浮动卡头、导向装置、攻丝靠模装置、刀杆托架等，并决定他们的结构、参数及尺寸。

⑤标明主轴、接杆（卡头）、夹具（导向）与工件之间的联系尺寸、配合及精度。

⑥根据机床要求的生产率及刀具、材料特点等，合理确定并标注各主轴的切削用量。

⑦决定机床动力部件的工作循环和工作进程。

2、选择刀具，切削用量

①刀具的选择：

查组合机床设计书表3-11可知刀具材料为硬质合金：

YG8，刀具的角度选择前角γ0=6°，后角α0=6°，主偏角kγ＝60°。

因为镗孔直径为Φ88.5，2－Φ68.5。

选择αp＝4.5。

②切削用量的选择：

切削用量包括ap、f、v、n的选择。

查组合机床设计书表3-11可知，其中取ap＝4.5

（其中ap表示切削深度，f表示进给量，v表示进给速度，n表示主轴转速.）

镗大孔时v＝40m/min；f1=0.6mm/r；d1=88.5mm。

`

3、切削功率、扭矩、径向力、轴向力计算：

在确定机床所加工时必须注意的要素时：

首先考虑在加工时的受力情况，才能在规定的范围内选取各种配件，以保证加工面条件要求。

加工条件为镗孔、刀具材料为硬质合金而工件材料为灰铸铁HT200。

依据组合机床设计简明手册书中表6-20得：

周向力Fz=51.4

轴向力Fx=0.51

扭矩T=25.7D

切削功率P=FzV/60000

HB＝HBmax－1/3（HBmax－HBmin）＝200-1（200-170）/3=190

镗Φ88.5孔时：

主切削力:

Fz1=51.4

=51.4

4.5

=2825.47N

功率:

P1=Fz1.V/60000=1.88KW

轴向力:

Fx1=0.51

=0.51

=3446.4N

扭矩:

T1=25.7D

=25.7

=123303N.mm

镗大孔的主轴箱主轴:

取d1=37mm

对于φ68.5的小孔：

知f2=0.46mm/r

Fz2=51.4

=51.4

x4.5

=2314.4N

P2=Fz2

V/60000=1.54KW

Fx2=0.51

=

=3026.8N

扭距T2=25.7D

=25.7

=77971.6N.mm

总功率：

P总=P1+2P2=4.96KW

小孔主轴直径：

取整d2=33mm

4、导向装置的确定

①导向装置的作用、类型及结构形式：

作用：

保证刀具相对工件的正确位置，保证各刀具系统的支承刚性。

类型：

导向通常分为两类：

一类是刀具导向部分与夹具导套之间既有相对移动又有相对转动的第一类导向，或称固定式导向。

另一类是刀具导向部分与夹具之间只有相对移动而无相对转动的第二类导向，或称旋转式导向。

其相对转动部分通常以各种型式设置在刀杆上则称内滚式旋转导向；若相对转动部分设置在夹具上则称外滚式旋转导向。

本道工序因为是镗孔，所以选用固定式导向装置，这种导向精度较高，可以较好地满足镗孔的精度要求。

设装置由中间套、可换导套和压套螺钉组成。

中间导套采用间隙配合。

在导套磨损后，可以较为方便地更换。

由于CK-V型数控机床主轴箱Φ88.5，2-Φ68.5孔的精度要求较高，故选用固定式导向装置，此种导向装置精度较高，可以满足加工要求。

此导向装置由中间套，可换导套和压套螺钉组成。

如图1-1：

图1-1

②导向装置配合的选择：

考虑到以上各种因素，最后选择卧式单列圆锥滚子轴承导向套（T0605-05），导套内径100mm，中间导套采用H7/js6的间隙配合，可换导套采用H7/k6的过盈配合，轴与中间导套配研。

③与导套有关的尺寸

导向长度的确定必须保证刀具刚切入工件时，已进入导套内的导向长度L不小于一个导向部分的直径d，再考虑到加工完毕，退刀后，取出工件的方便，最后确定导套的长度为260mm。

固定导向支座与工件支承座因相距很远，使用同一支承座，其尺寸为两导套的距离为380mm。

查表8-6

，根据工件形状取：

镗大孔Φ70时：

ｄ＝100；D=112;D1=132.

镗小孔Φ55时：

ｄ＝65；D＝75；D2＝83。

其配合公差为：

（间隙配合）

（过盈配合）

与

的配合均是配研，使之达到镗孔所能达到的位置精度。

查表4-3

，镗孔Φ70时，L1取210　ｅ1取8　ｆ1取40　。

镗孔Φ55的固定异向套顺序与镗Φ70导向套相同。

故L2、ｅ２、ｆ２均与L１、ｅ１、ｆ１的长度相同。

5、初定主轴的类型、外伸长度及选择浮动卡头

①确定主轴形式：

多轴箱主轴选用向心球轴承主轴，前支撑选用推力球轴承或深沟球轴承，后支承受选用深沟球轴承或圆锥滚子轴承。

此类轴承可承受较大的径向力和轴向力，且结构简单、装配调整方便，适用于两个方向都有轴向力时宜采用此结构。

主轴材料宜用40Cr热处理，通用传动轴用45钢调质。

②初定主轴直径d:

查《指导书》P38表4-8得镗小孔时主轴直径d=30主轴外伸部分尺寸为D/d1=50/36；镗大孔时主轴直径d=35mm，主轴外伸部分尺寸D/d2=50/36；外伸长度为75。

③镗杆的确定：

组合机床上的镗孔，大多采用硬质合金镗刀头装在镗杆上，镗孔直径，镗杆直径及镗刀截面尺寸，查①表3-16得：

（①《组合机床设计》p66）

镗小孔时，镗杆直径取45，镗刀截面12x12，长为40mm,

镗大孔时，镗杆直径取65，镗刀截面16x16，长为55mm.

考虑到刀具的夹紧，在镗杆头部设计一个M10的方头平端紧定螺钉（GB82-76）查资料③长度从优先系列中选取30mm；（③《机械设计手册二分册》第2版p608）

④浮动卡头的选择：

见图8-2

选用大浮动量卡头，型号均为T6112

见图8-5

镗大孔Φ70的夹紧螺母取：

Tr44×2。

镗小孔Φ55的夹紧螺母取：

Tr36×2

见表8-9

镗大孔Φ70的圆螺母取M44×1.5。

镗小孔Φ55的圆螺母取M36×1.5、

根据d=36查《设计图册》p135，大小轴浮动卡头均

用T6112型。

两主轴箱的总距离（加工完毕时）

L=300+2x（200+260+40+70）=1440

6、动力部件的工作循环及工作行程计算：

动力部件的工作行程指加工时动力部件从原始位置开始运动到加工终了位置又返回到原来的动作过程，包括快进―工进－快退。

动力部件的进给长度：

L工进＝L1+L加工长+L2

L加工长－加工部位长度（以最深孔来计算）

L1－刀具切入量。

L2－刀具的切出长度。

L加工长＝40L1取5

查组合机床设计书中表3-24取：

L2＝10。

则L工进＝5+40+10＝55。

动力部件快速退回长度（L快退）

L快退＝L工进+L快进

为了装卸工件方便，取　L快进＝95　即L快退＝55+95=150

动力部件快速退回的长度L快退必须保证有所有刀具均退回夹具的刀套内，而不影响工件的装卸。

所绘的加工示意图：

L＝10+40+40＝90＜150即L＜L快退，则刀具可完全退回导套内，即设计合理。

动力部件的总行程的确定：

L总≥L工作行程+L前备量+L后备量。

L工作行程－动力部件的工作行程，即L快退。

L前备－动力部件尚可调节的距离。

L后备－刀具从接杆中或接杆连同刀具一起从主轴孔中得到所需的轴向距离。

L工作行程＝150

L前备＝30

L后备＝200

L总＝200+150+30=380

工作循环图1-2如下所示：

7、总结：

绘制加工示意图时应注意的问题：

加工示意图应与机床实际加工状况一致，刀具应画在终了位置。

尺寸应完整，尤其是从主轴箱端面到刀尖的轴向尺寸应完整。

加工示意图上应标出各主轴的切削用量和被加工零件的图号，材料硬度，加工余量以及是否冷却液等。

加工示意图上应表示加工过程的工作循环及各行程的长度。

加工示意图见图纸（CK－V型数控镗床主轴箱体加工示意图）。

1.3.3通用部件型号、规格的选择：

前面第12页已经算出削功率为=4。

98kw

P电=P切/K（K=0.8）

则有P电=6.2kw

查表5-38（组合机床设计简明手册）：

动力箱所取的型号为ITD50-I，

电动机型号为：

Y132M-4

电动机功率：

P＝7.5kw宽度B=400

L3=320

查表4-11

表5-2

1液压滑台所选型号为1HY32IA型长度630，宽度320，行程L=400

2侧底座所选型号为ICC3211型，长度320

3中间底座长度为1600、高为560。

4支撑台高度取217.5、长为800。

5中间底座的轮廓尺寸，在长度方向应满足夹具的安装需要。

考虑到加工示意图所确定的加工方向的尺寸。

根据选定的动力箱，滑台，侧底座等标准的位置关系，并考虑滑台的前备量，通过尺寸链装配算得中间底座长度尺寸为1600mm，中间底座宽度尺寸查资料①表2-5得，中间底座宽710mm（①p27）。

支承座在长度方向与两个导套平齐，且与工件及夹具是同一个支承座，其长度为900mm，支承座的高度方向尺寸根据滑台高度280mm，侧底座高度以及多轴箱中主轴的位置以及对座的工件位置，由尺寸链计算得：