多轴箱传动设计.docx
《多轴箱传动设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《多轴箱传动设计.docx（41页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
多轴箱传动设计
多轴箱传动设计
摘要
本次设计任务是组合钻孔工序的工装设计箱体结合件的加工工艺、液压控制系统设计、组合机床设计、多轴箱传动设计。
在组合钻孔工序的工装设计过程中，结合实例，介绍了夹具设计方法，确定了箱体结合件的加工方案，特别是对孔的加工精度进行了探讨;在液压控制系统设计过程中，以双面钻孔组合机床为对象，依据液压系统设计的基本原理，拟出合理的液压系统图。
通过系统主要参数的计算确定了液压元件的规格;在组合机床设计过程中，结合具体实例和设计经验,阐述了通用件（如液压滑台，动力箱等）的选取及专用部件（如多轴箱）的设计计算;多轴箱传动设计过程，是根据动力箱驱动轴位置和转速）各主轴位置及其转速要求,设计传动链,把驱动轴与主轴连接起来,使各主轴获得预定的转速和转向.
关键词:
组合机床多轴箱工艺钻夹具液压传动
1
Abstract
Thedesigntaskistomixthedrillingprocesstoolingdesignoftheboxwithprocessingtechnology,hydrauliccontrolsystemdesign,combinedmachinetooldesign,multi-driveaxleboxdesign.
Inthecompositionofthedrillingprocesstoolingdesignprocess,withexamples,introducedafixturedesignmethodstodeterminetheboxwiththeprocessingoftheprogramme,especiallyfortheprocessingprecisionholewasdiscussed;thispaperintroducesexperiencesofattachmentdesignbyusingapracticalexample（It
focusesondiscussinghowtoimprovetheprecisionofholeposition;usingtwosidesboremodularmachinetoolasanobject,accordingtothebasicprincipleofthehydraulicsystemdesign,formulatesthereasonableschematicdiagram,thehydraulicpressurepartspecificationthroughcomputationofthesystemmainparametersisdetermined;Somedesigningexamplesareanalyzedinthispaper,andtheconsiderationsarediscussedfordesigningcompositetoolsformachiningholesduringdesigningcombinationmachinetool,suchasgeneralparts‘（hydraulicslipperyplatform,drivingforcebox,etc）
selectionandspecialusecomponents‘（mainspindlebox）design,
Multi-axleboxtransmissiondesignisbasedontherotationalspeedandpowerboxesQudongzhoulocationandthemainlocationanditsrotationalspeed,thedesignoftransmissionchain,withthemainaxisQudongzhoulinktothemainaxisoftherotationalspeedandwasscheduledto.
Keywords:
combinationmachinetoolhydraulictransmissionaxleboxeshandicraftdrillsclamp
2
摘要……………………………………………………………………1关键词………………………………………………………………1Abstract………………………………………………………………2Keywards………………………………………………………………2主要符号表:
……………………………………………………………6第1章引言………………………………………………………71.1本课题提出的背景及意义………………………………………71.2国内研究情况…………………………………………………71.3本论文主要内容…………………………………………………9第2章钻夹具设计………………………………………………10
2.1工艺方案的拟定………………………………………………102.2箱体结合件钻孔组合机床夹具分析…………………122.3定位夹紧方案的确定…………………………………………132.4刀具选择及切削用量的选取…………………………………142.5夹具体设计…………………………………………………18第3章组合机床总体设计………………………………………22
3
3.1被加工零件工序图……………………………………………223.2加工示意图…………………………………………………243.3机床联系尺寸图………………………………………………263.4机床分组………………………………………………30第4章液压系统设计…………………………………………324.1液压压紧系统设计………………………………………324.2钻削进给液压系统设计……………………………………35第5章多轴箱的设计………………………………42
5.1引言………………………………………………………42
5.2绘制多轴箱设计原始依据图…………………………………42第6章经济性分析………………………………………………586.1箱体结合件加工工艺的制定:
……………………586.2夹具定位加紧分析:
…………………………………………586.3组合机床应用分析:
……………………………………………59第七章结论和展望…………………………………………60参考文献……………………………………………………………62
4
致谢……………………………………………………………………63
附录……………………………………………………………………64
5
主要符号表
符号单位意义
M牛.米弯矩
F牛力
n转每分转速
Z齿数
m模数
d毫米直径
v米每秒速度
S转每毫米进给量
L毫米长度
P千瓦功率
T牛.米扭矩
q升每分流量
p帕压力
t秒时间
6
第1章引言
1.1本课题提出的背景和意义
毕业设计是培养学生综合运用本学科的基本理论、专业知识和基本技能，提高分析与解决实际问题的能力，完成工程师的基本训练和初步培养从事科学研究工作的重要环节。
毕业设计内容一般应包括工作计划和组织、检索与阅读中外文献资料、调查研究、方案比较选择、设计与计算、综合分析、计算机绘图、实验研究、方案模拟抽象、数据处理、程序开发、总结提高、撰写报告等。
根据专业培养目标的不同或课题要求不同，可有所侧重。
学生能力的培养与理论教学一样应遵循因材施教的原则，不要一刀切。
在保证基本教学要求的前提下，可以做毕业论文或理论专著的评释，使学生受到初步的科学研究的基本训练;也可以做一些模拟性的工程设计、试验研究课题，让学生获得一定的独立工作的初步练习。
1.2国内研究现状
目前国内生产的立式钻床，按最大钻孔直径分有16、25、35、40和63mm六种规格，近几年来出现的新一代立式钻床已开始向模
7
块化和数控化等方面发展，但总的来看，我国立式钻床产品仍是品种单调，技术落后，不能适应机械制造业发展的要求。
例如，钻孔加工行业的钻架、标准块，要求同时加工两个孔、四个孔，孔距一致性达到+0.005mm,并且规格多变，因此急需可调双轴钻或数控化钻床;如何使专用机床能用通用机床来代替，也是立式钻模化设计的新课题，很多机械制造企业在技术改造中，由于选用不到合适的通用机床，不得不采用专机。
针对组合机床的功能及特点,它是大批量机械产品实现高效、高质量和经济性生产的重要设备。
而专用机床制造成本高，而且当零件尺寸有变化时几乎不可调整，给选择设备带来很大的困难在振兴机床工业的形势下，卧式钻床也是很有发展前途的，今后它将向多功能、数控化、数显化、全自动方向发展，因此设计一台孔加工专用机床将带来很大的挑战。
随着市场经济的发展,作为组合机床的主要应用对象,如汽车、拖拉机、发动机、摩托车及其发动机等行业有了更深刻的变化,产品寿命周期不断缩短,品种日益增多。
加工产品不同,组合机床不同,多轴箱也不同。
这要求工程技术人员要不断地提高产品的开发能力,以满足
8
市场要求。
因此,如何高效、高质量地设计出多轴箱已经成为组合机床厂家的追求目标。
本文以箱体结合件的加工为例，阐述了工艺、工装、组合机床以及多轴箱的设计过程及其与经济效益之间的关系。
1.3本论文的主要内容
本文从五个个方面即组合钻孔工序的工装设计箱体结合件的加工工艺、液压控制系统设计、组合机床设计、多轴箱传动设计对箱体结合件的制造做了详细的阐述，简要说明了现代制造工艺和制造设备与箱体的关系。
9
第2章钻夹具设计
2.1工艺方案的拟定
2.1.1定位分析、基准选取及制定工艺路线
图2-l箱体结合件图
根据生产纲领，该零件属于大批大量生产，因此采用砂型铸造的方法来进行毛坯生产。
该零件的各个表面均为毛坯面，为加工需要，先加工一基准面为后备工序做准备。
该箱体结合件分为箱体和箱盖两部分，箱体外形面有侧面A、端面M、底面B，依据便于装夹的原
10
则及利于后续加工的原则，确定箱体底面B作为多道工序加工的基
准面。
由以上分析:
2.1.2粗基准的选择
以F面为粗基准，定位装夹简单可靠。
2.1.2选择精基准
从各个表面的精度位置进行分析:
11
以B面作为精基准，这样在后续加工过中，装夹方便可靠，又能满足加工要求。
其它各面的加工精度虽然比基准面要高，但与基准面无特殊的形位公差，因此只需一次粗加工即可。
其中钻φ5.2光孔，攻制6螺钉M6X30螺纹孔与粗、精铣两侧面两工序采用双面复合式多工位铣刀，一次加工完成;钻孔和攻制螺纹孔的工序建议采用组合机床，可以大大提高加工效率;镗孔工序采用多工位镗刀，一次完成加工。
2.2箱体结合件钻孔组合机床夹具分析
2.2.1根据工件不同的生产条件，可以有各种不同的安装方法:
a）找正安装法（b）夹具安装法（
2.2.2基本定位原理分析:
这里讨论6点定位中，6个自由度的消除，以便找出较合适的定位夹紧方案（一个物体在空间可以有6个独立的运动，即沿X、y、Z轴的平移运动，分别记为。
X1、Y1、Z1;绕X、y、Z轴的转动，记为x、y、z，习惯上，把上述6个独立运动称作6个自由度（如果采用一定的约束措施，消除物体的6个自由度，则物体被完全定位（例
12
如讨论长方体工件时，可以在底面布置3个不共线的约束点，在侧面布置2个约束点，在端面布置一个约束点，则底面约束点可以限制X2、Y2、Z23个自由度，侧面约束点限制X1、Z12个自由度，端面约束点限制y。
这个自由度，就完全限制了长方体工件6个自由度（
2.2.3夹紧力“两要素”，方向与作用点
夹紧力方向应朝向定位元件，并使所需的夹紧力最小（确定夹紧力作用点的位置时应不破坏定位（夹紧力作用点的位置应尽可能靠近加工部位，以减小切削力绕夹紧力作用点的力矩，防止工件在加工过程中产生转动或震动（应保证夹紧变形不影响加工精度（夹紧力作用点数目应使工件在整个接触面上受力均匀，接触变形小（
2.3定位夹紧方案的确定
如图2-1所示，此元件属于箱体类元件。
一般的定位方法有:
一面两销定位法和两面一销定位法。
通过比较分析决定采用两面一销定位法。
在钻孔加工时，底面和侧面采用定位板进行定位，端面采用定位钉来限制工件自由度。
通过分析发现，该工件被完全定位。
13
2.4刀具选择及切削用量的选取
2.4.1技术分析
孔的类型:
螺纹孔M6精度等级:
6H材料:
灰铸铁硬度:
HB190左端面为通孔加工深度L=10mm
右端面为盲孔加工深度L=15mm
2.4.2刀具选择:
一般的钻头类型决定于加工性质，被加工孔的位置，工件材料，生产批量及经济性等。
此工序中的螺纹孔无特别加工要求，属于直径小、深度浅、生产批量大、材料为常用铸铁。
参考《组合机床设计》P500所述，推荐使用标准高速锥柄麻花钻。
但采用这种钻头，由于其倒锥度大，钻头与钻套间隙也较大，故组合机床上的位置精度较低，大约0.2左右。
若想提高精度，可采用以下几项措施:
（1）适当选取导向套到工件表面距离及导套长度。
（2）减少导向套和钻头间隙。
（3）减少钻头的制造公差和倒锥度。
14
此外，还可采用硬质合金锥柄锪直柄麻花钻，这可提高钻头的耐用度，但其切削速度要提高，走刀量也比高速钢钻头低。
2.4.3切削用量的选取:
由于组合机床有大量刀具同时工作，为了使机床正常工作，不经常停车换刀，而达到较高的生产率。
所选择的切削用量比一般通用机床的切削用量要低一些。
总体上说:
在采用多轴加工的组合机床的切削用量和切削速度要低一些。
根据现有组合机床使用情况，多轴加工的切削用量比通用机床单刀加工的切削用量约30%左右。
查阅《组合机床设计》P47表2-7
加工直径:
d=5.2mm
切削速度:
v=12m/minn=732r/min
进给量:
f=0.1mm/r
钻头实际参数，查阅《金属机械加工工艺人员手册》P838表10-22续:
2.4.4工作行程的确定和钻模板的设计
（1）钻模板设计:
钻模是用来保证工件孔系的位置精度的。
他应有足够的强度和
15
刚度，避免因变形而影响钻套的导向精度。
在组合机床孔加工工序中，除采用刚性主轴加工方法外，多数情况下都让切削刀具在导向装置中工作。
在本道孔加工工序中因主轴为非刚性主轴，故采用钻模导向装置，其作用是:
1）保证刀具对工件的正确位置。
2）保证各刀具相互间的正确位置。
3）提高刀具系统的支承刚度。
已知钻头直径d=5.2mm，参照《组合机床设计》P221表3-3，选择钻模板厚度为L=22mm。
钻模板形式为固定式钻模板，钻套采用可换式钻套，这样便于磨损后可以快速更换。
钻套、衬套、钻套螺钉其具体参数具体参数《机床夹具设计手册》
P298:
可换钻套图2-1-46
P308:
钻套用衬套图2-1-85
内径:
d=12mm;外径:
D=16mm
P310:
钻套用螺钉图2-1-60M6
钻模板与被加工零件之间的距离不宜过大，取4mm。
16
（1）工作行程的确定:
在本道工序加工过程中，采用组合机床进行加工，各动力头工作情况一样，故其工作循环也一样:
由于被加工孔无特殊要求，故采用图示工作循环方式:
图2-1工作行程图
设计过程中注意的因素:
1）工件为大批大量生产，加工效率要求很高，要求每次加工耗时少，因此。
快进距离不宜过长。
2）钻孔过程中，无需考虑孔内壁是否有直线痕或螺旋痕。
3）每次钻孔前至少在加工表面前3mm处开始工进。
Lmm,，,15318从而确定:
工进距离工
Lmm,30考虑到大批量生产、导向原因等因素取快
17
Lmm,48快退距离退
2.4.5主轴尺寸类型及接杆选择
主轴尺寸详见第五章主轴箱设计。
接杆:
查《组合机床简明设计手册》P174表8-2，采用特长可调接杆。
2.5夹具体设计
2.5.1定位支撑的选择
根据前面所述，本工序采用两面一销的定位方式，即底面限制三个自由度;侧面为一窄长平面限制两个自由度;端面为一定位销限制一个自由度。
结合实际生产情况:
批量大，生产率高。
这样的话，加工过程中，会频繁的移动工件位置，对定位表面产生摩擦，定位精度减低，夹具体使用寿命减低。
基于这种情况，在实际过程中，采用面支撑板代替底面定位支撑。
这样更换较方便，成本较低，同样侧面用以支撑板代替，端面仍是用定位销定位。
选用支撑板及销的情况如下图:
18
图2-2定位元件
支撑板的选用参照《机床夹具设计手册》P272图2-1-10支撑钉的选用参照《机床夹具设计手册》P271图2-1-9
2.5.2夹具结构设计及尺寸确定
（1）设计原则
由于此工件为大批大量生产，需满足以下几点要求:
1）安装方便，夹紧迅速可靠
2）结构刚度好
3）夹具设计误差小最好采用一体结构。
19
（2）方案确定
图2-3钻孔工序的定位与夹紧示意图
基于以下设计原则及定位夹紧情况，结合实际生产活动中所使用的组合夹具情况，采用箱式夹具体结构，并采用液压夹紧机构:
结构特点:
1）各定位面之间的位置精度好:
由于夹具采用箱体式结构，个面之间的精度要求可通过后期加工来保证，可消除分散机构因装配产生的装配误差。
2）结构简单:
采用这种结构，钻模板可以直接安装在箱壁上;液压压紧装置置于顶部，向下压紧工件，操作方便。
20
1）尺寸的确定:
由上述可知，箱体侧壁与工件加工表面之间的距离为4mm，具体结构如下:
图2-4夹具结构图
箱体壁厚:
经验值推荐25-30mm，由于箱体顶部承受工件压紧力反作用力，选用26mm壁厚来保证其强度。
两侧厚度根据钻模板类型选取25mm壁厚，被保证其强度要求采用加强肋板结构。
21
第3章组合机床总体设计
机床的总体设计就是绘制组合机床―三图一卡‖，就是针对具体零件，在选定的工艺和结构方案的基础上，进行组合机床总体方案图样设计。
其内容包括:
绘制加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和绘制生产功率计算卡等。
3.1被加工零件工序图
3.1.1被加工零件工序图的作用与内容
被加工零件工序图是在被加工零件图基础上，突出本机床或自动线的加工内容，并作必要说明而绘制的。
其主要内容包括如下:
（1）被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本机床设计有关部位结构形状和尺寸。
（2）本工序选用的定位基准、夹紧部位及方向。
（3）本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技术要求以及上道工序的技术要求。
（4）注明加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量。
22
钻箱体结合件两端面孔的被加工零件工序图如图3-1所示.
图3-1被加工零件工序图
3.1.2绘制被加工零件图的规定及注意事项
（1）绘制被加工零件工序图的规定为使被加工零件工序图表达清晰明了，突出本工序内容，绘制时规定;应按一定比例，绘制足够的视图以剖面;本工序加工部位用粗实线表示，其余部位用细实线表示;定位基准符号用，并下标数表明消除自由度量。
23
（2）绘制被加工零件工序图注意事项:
1）本工序加工部位的位置尺寸应与定位基准直接发生关系。
2）对工件毛坯应有要求，对孔的加工余量应认真分析。
3）当本工序有特殊要求时必须注明。
3.2加工示意图
3.2.1加工示意图的作用和内容:
加工示意图是在工艺方案和机床整体方案初步确定的基础上绘制的。
是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图。
它是绘制机床联系尺寸图的主要依据;是对机床总体布局和性能的原始要求;也是调整机床和刀具所必需的重要技术文件。
3.2.2选择刀具、导向及有关计算
（1）刀具的选择:
工件材料为HT200，钻孔加工，选用锥柄麻花钻。
（2）导向结构的选择:
夹具选用可换钻套，轴采用刚性轴来保证孔的位置精度。
（3）确定主轴类型、尺寸、外伸长度（见第五章多轴箱设计）
24
（4）选择接杆
除刚性主轴外，组合机床主轴与刀具间常用接杆连接。
根据选用原则选取特长可调接杆。
（5）标注联系尺寸
（6）标注切削用量:
各主轴的切削用量应标注在相应主轴后端。
其内容包括:
主轴
转速、相应刀具的切削速度、每转进给量。
（7）动力部件工作循环及行程的确定
动力部件的工作循环是指加工时，动力部件从原始位置开始运动到终了位置，又返回到原位的动作过程。
L1）工作进给长度的确定工
LLLL=+，=18mm工12
LLL:
工作进给长度:
切入长度:
加工长度:
切出长度L工12
2）快速引进长度的确定:
快速引进是指动力部件把刀具送到工作进给位置，其长度由具体情况确定。
本工序选取快速引进长度为30mm。
25
3）快速退回长度的确定:
快速退回长度是快速引进长度和工作进给长度之和。
本工序为48mm。
4）动力部件总行程的确定:
动力部件总行程为快退行程和前后备量之和。
总行程为215mm前备量为30mm，后备量为137mm。
图3-2加工示意图
3.3机床联系尺寸图
3.3.1机床联系尺寸图作用和内容
机床联系尺寸图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据，并按初步选定的主要通用部件以及确定专用部件的总体结构而绘制的。
是用来表示机床的配置形式、主要构成及各部件安装位置、相互关系、运动关系和操作方位的总体布局图。
26
机床联系尺寸总图表示的内容:
1）表示机床的配置形式和总布局。
2）完整齐全的反映各部件之间的主要装配关系和联系尺寸、专用部件的主要轮廓尺寸、运动部件的运动极限位置及滑台工作循环总的工作行程和前后备量尺寸。
3）标注主要通用部件的规格代号和电动机型号、功率及转速，并标出机床分组编号及组件名称，全部组件应包括机床全部通用及专用零部件。
4）标明机床验收标准及安装规程。
3.3.2绘制机床尺寸联系总图之前应确定的内容:
（1）选择动力部件动力部件的选择主要是确定动力箱和动力滑台。
根据已定的工艺方案和机床配置形式并结合使用及修理因素，确定机床为卧式单工位液压传动组合机床，选用配套的动力箱驱动多轴箱钻孔。
动力箱规格与滑台要匹配，其驱动功率主要依据是根据多轴箱所传递的且学功率来选用。
本机床左右多轴箱均采用TD25-B型动力
27
n箱（=785r/min;电动机选Y100L1-4型，功率为2.2KWq
根据选定的切削用量，计算总的进给力，根据所需的最小进给速度、工作行程、结合多轴箱轮廓尺寸，考虑工作稳定性，选用HY25B-I型液压滑台，以及相配套的侧底座（1CC251型）。
查《组合机床简明设计手册》P91表5-1
滑鞍宽度:
w=250mm
滑鞍长度:
L1=500mm
行程:
S=250mm
滑
升级会员 