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1、毕业论文中文摘要 变速箱壳体多孔钻专机设计（三图一卡及多轴箱设计）摘要：随着自动化生产能力的提高，现代工厂中出现需要组合机床的场合越来越多，组合机床是以通用部件为基础，配以工件特定外形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。它一般采用多轴，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合系列化，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，在大批量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。本课题针对变速箱壳体端面上12X18孔钻削这一特定工序而设计的一台专用立式组合机床。本设计中，在充
2、分数据计算的基础上对标准通用零件做了仔细选择，并依据被加工零件的结构特点，加工部位的尺寸精度，表面粗糙度要求，以及定位夹紧方式，工艺方法和加工过程中所采用的刀具，生产率，切削用量情况等设计了结构合理的多轴箱。关键词： 组合机床，多轴箱，工艺流程，钻削目 次1 引言11.1组合机床概述11.2该课题研究的目的和意义11.3组合机床发展史11.4国内外该研究技术现状21.5发展趋势31.6本课题研究的基本内容31.7本课题主要研究解决的难点问题和拟采用的办法32 多孔钻组合机床总体方案设计（三图一卡）52.1 零件分析52.2工艺分析62.3确定机床的配置形式72.4组合机床切削用量82.5组合机
3、床切削用量选择及计算93 组合钻床总体方案设计（三图一卡）113.1被加工零件工序图113.2 加工示意图123.2.4其它注意问题153.3 机床联系尺寸总图163.4生产率计算卡184 组合机床多轴箱设计194.1通用多轴箱的组成194.2多轴箱设计步骤和内容204.3传动系统的设计计算21结论25参考文献26致谢271 引言1.1组合机床概述组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，再配以少量专用部件而组成的专用机床，具有一般专用机床结构简单，生产率及自动化程度高，易保证加工精度的特点，又能适应工件的变化，具有一定的重新调整、重新组合的能力。组合机床可以对工件采用多刀、多面及多方位加工
4、，特别适于在大批、大量生产中对一种或几种类似零件的一道或几道工序进行加工。组合机床可完成钻、扩、铰、镗孔、攻螺纹、车、铣、磨削以及滚压等工序。1.2该课题研究的目的和意义传统机床只能对一种零件进行单刀，单工位，单轴，单面加工，成产效率低且加工精度不稳定，组合机床能够对一种（或几种）零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铣削磨削等工序，生产效率高，加工精度稳定。本课题针对变速箱壳体设计专用多孔钻机，有利于提高大批量生产的变速箱的生产效率，提高加工精度稳定性，节约社会资源。1.3组合机床发展史 专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用
5、，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。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。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2.50.63微米；镗孔精度可达IT76级，孔距精度可达0.030
6、.02微米 。1.4国内外该研究技术现状组合机床自1911年在美国研制成功后便广泛应用于大批量生产的汽车工业中，并且随着汽车工业的发展而逐步完善。组合机床是根据被加工件的工艺要求，按照工序高度集中的原则而设计的，并以系列化 、标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件而组成的专用设备，并配以专用夹具，采用多把刀具同时进行加工。组合机床的辅助动作实现了自动化，具有专用、高效、自动化和易于保证加工精度。当被加工的零件尺寸结构有所改进时，合机床的通用零部件还可以重新被利用组成新的组合机床，且具有一定的柔性度。在数控设备还没有普及和推广的几十年里，它对于提高加工效率，降低对操作者的技术要求起到了很大的作
7、用，尤其是组合铣床和专用钻床，在壳体类零件的加工线中应用非常广泛。近几年来，由于国家加大基础设施的投入，工程机械需求呈现了强劲的增长势头，部分生产厂家呈现出一年翻一番的发展形势，虽然国家因出现局部经济过热而采取对钢材、建材、电解铝等行业进行调控，但许多重点工程都陆续开工上马，工程机械虽不会出现过热现象，但今后几年仍然会维持较大程度的增长态势。国内工程机械同进口产品相比，其特点是价位低、产品稳定性、可靠性差、零件加工手段落后。随着国家对世贸承诺的逐步实现，价格的竞争优势也逐渐减少，以装载机为例：目前大多数的主机生产厂及部件配套厂家对变速箱箱体、变矩器壳体前车架、后车架、动臂、驱动桥等关键零件，大
8、多采用通用设备加工，这种加工方式的缺点有：生产能力难以扩大，产品质量不稳定，在制品积压严重，经济效益不够显著。值得庆幸的是国内比较大的装载机生产厂家都已逐步认识到这一问题。在机构件方面，厦工、临工、宜工、龙工纷纷采用组合机床对动臂、前车架、后车架，前后铰接架的孔系进行加工，零件一次装夹，多头同时加工，比通用机床单孔逐个加工，效率提高了36倍，而且避免了工件调头而产生的二次定位误差。运用组合机床加工结构件与通用机床相比各孔系坐标精度可以由1mm提高到0.2mm，同轴度05mm提高到008mm孔系平行度由07mm提高到01 mm 而且所有精度均靠机床本身的装配精度保证，为提高整车的质量奠定了基础。
9、变速箱箱体是装载机运动系统中的核心部件， 零件本身的结构刚度较差，而加工精度相对要求较高，不采用特殊措施，使得与变速器结合面008mm的平面度以及各孔对此面的垂直度，各孔中心矩均难以保证。组合机床与通用机床组合生产线使适当的投资能迅速扩大生产规模，解决通用机床加工效率低，同一工序需要多台机床加工的难题。在工程机械快速发展的今天，我们面临的产品上规模，质量上台阶的难题，都可以运用组合机床加工得到有效的解决，组合机床在工程机械领域有着更大的发展空间。1.5发展趋势现阶段组合机床主要应用于大批量生产中，随着组合机床加工的发展与各种生产管理技术的发展与完善，组合机床在中小批量生产中也将得到广泛的应用，
10、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。1.6本课题研究的基本内容(1)零件分析仔细阅读所拿到的零件图纸，分析零件的结构特点及技术要求。(2)拟定零件工艺方案确定零件的材料，加工时的定位基准以及零件的加工工艺方案。(3)总体方案设计确定机床的配置形式及总体结构方案。(4)组合机床设计三图一卡设计确定被加工零件的工序图，零件加工
11、示意图，绘制机床尺寸联系图，机床生产率计算卡。(5)主轴箱设计 绘制主轴箱草图，选择主轴结构形式及动力计算，设计主轴箱的传动系统。1.7本课题主要研究解决的难点问题和拟采用的办法(1) 多轴箱传动系统的设计根据查阅各种资料，以及参阅多孔钻相关案例，拟采用多轴钻动力头的形式，将输出轴按所要加工孔的位置尺寸分布，动力从主轴输出后经传动轴将动力传递给各个输出轴分布形式如图1-1所示图1-1 多孔钻动力轴传动系统示意图(2) 组合机床的配置形式为了方便加工，拟采用传统的立式钻床形式，改造主轴箱及增加多轴箱改造形式如图1-2所示图1-2 组合机床的配置示意图2 多孔钻组合机床总体方案设计（三图一卡）2.
12、1 零件分析 被加工零件：多轴箱壳体 工件材料： HT2002.1.1零件的技术要求 a 保证12X18孔对基准中心的位置度 b 水平方向孔中心到设计基准的位置度要求 c 垂直方向孔中心到设计基准的位置度要求2.1.2结构方案分析和定方案的选择 本课题是针对变速箱壳体端面上12个孔钻削这一特定工序而设计的一台专用组合机床。正确选择加工用定位基准是确保加工精度的重要条件，同时也有利于实现最大限度的集中工序，从而实现减少机床台数的效果。由于采用专用夹具，对其精度要求完全可以达到。2.1.3选择定位基准的原则及应注意的问题 a 应尽量选择零件设计基准作为组合机床加工的定位基准。这样可以减少基准不符的
13、误差，以保证加工精度，但在某些情况下，却必须选用其他作为定位基准。 b 选择定位基准应确定工件定位稳定。尽量采用已加工较大平面作为定位基准，这对于加工尤为重要。 c 统一基准原则。即在各台机床上采取共同的定位基面来加工零件不同表面的孔或对同一表面上的孔完成不同的工序。这对工序多的箱体类尤为重要。2.1.4确定夹压位置应注意的问题在选择定位基面时，要相应决定夹压位置。此时应注意的问题是： a保证零件夹压后定位稳定。为使工件在加工过程中不产生振动移动，夹压力要足够，夹压点布置加压合力落在定位平面内。 b尽量减少避免零件夹压后得变形，消除其对加工精度的影响。2.2工艺分析 工艺分析是设计组合机床最重
14、要的一步，必须认真分析被加工零件的工艺过程。深入现场全面了解被加工零件的结构特点，加工部位，夹紧方式，工艺方法和加工过程所用的刀具，切削用量及生产率等。 选择单工位，单面组合机床，使机床结构简单，工件可靠，更符合多，快，好，省的要求。a 加工精度的要求 由于加工孔相对于中心的位置度要求比较高，因此采用单工位方法一次定位，可以减少定位误差。b 被加工零件大小形状特点，加工部位特点要求。 这些特点在很大的程度上决定采用立式机床。一般来说，孔中心线与定位基面垂直宜采用立式机床。故本加工工序采用立式机床。该组合机床是钻12X18，表面粗糙度为12.5，两孔之间同轴度为0.5，因此采用移动式钻模板。本道
15、工序的夹紧也非常方便，可以利用上一道工序的加工特点。孔定位，端面定位，端夹紧，定位可靠，夹紧方便，装卸方便，工艺装备简单。根据上述被加工零件的结构特点，加工要求，工艺过程及生产率，可以确定机床配置形式为立式组合机床，这种配置形式可达到较高的加工精度，对于精加工机床的夹具公差，一般加工零件的三分之一至五分之一，对于粗加工机床采用固定式导向，能达到0.2mm。2.3确定机床的配置形式通常根据工件的结构特点，加工要求，生产率和工艺过程方案等，大体上就可以确定应采用哪种基本形式的组合机床。但在基本形式的基础上，由于工艺的组织，动力头的不同配置方法，零件安装数目和工位数多少等具体安排不同，而具有多种配置方案。它们对机床的结构复杂程度，通用化程度，结构工艺性能，重新调整的可能性以及经济效果，还有维修操作是否方便等，都具有不同的影响。另外，还必须看到，就是在有些情况下，对于工艺过程方案做不大的更改或重新安排，往往会使机床简单，工作可靠，结构紧凑，更符合多快好省的要求。因此，在最后决定机床配置形式和结构方案时，必须注意下面一些问题：A加工精度要求的影响B机床生产率的影响
