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1、前 言为期四年的大学生活即将结束，最后一项重要任务就是毕业设计。毕业设计是工科专业学校教学计划的一个重要组成部分，是教学环节的继续深化和检验，其实践性和综合性是其它教学环节所不能代替的。通过毕业设计使学生获得综合训练，有利于培养学生独立工作能力，巩固和提高所学知识，全面提高毕业生的素质，使之能较快的适合工程实践，对培养学生的实际工作能力具有十分重要的作用。通过这一环节的训练，提高了以下能力：1、 综合运用所学知识和技能，独立分析和解决实际问题的能力；2、 综合运用基本技能，包括绘图、计算机应用、翻译、查阅及阅读文献等等的能力；3、 调动实验研究的积极性，技术经济分析和组织协作工作的能力，学习撰
2、写科技论文和技术报告，正确运用国家标准和技术语言阐述理论和技术问题的能力；4、 学会收集加工各种信息的能力，以及获取新知识的能力；5、 培养创新意识和严肃认真的科学作风。我们的设计题目是：卧式单工位双面车方组合机床。我们知道，组合机床是用按系列化标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床。它专门用于加工一种工件或一种工件的一定工序，机床的辅助部件部分地实现了自动化，大大的提高了生产率。而车方机床，就是用曲率半径很大的椭圆短半轴曲线代替直线切削方形工件。在机床中间底座上装有固定夹具,用于安装工件。机床工作时,装两把车刀的车头主轴由单独电机驱动作回转主运动,
3、同时车头由侧底座上的液压滑台带动作进给运动。一次装夹,一个工步完成了4 个平面的切削。与一般铣削相比，减少了工件的二次装夹和调整分度的时间，提高了生产率，减轻了劳动强度，降低了生产成本。车方机床只是众多机床类型中的一种，其设计也应符合一般机床的设计准则，即：（1）工艺可行性。指机床适应不同生产的需要。大致包括以下内容：机床可完成的工序种类，加工零件的类型、材料和尺寸范围，毛坯的种类等。（2）加工精度和表面粗糙度。（3）生产率。（4）自动化程度。(5）操作安全方便和工作可靠。（6）效率，使用期限和成本等等。设计时还应该注意使机床体积小，重量轻，占地面积小，外形美观以及注意防止环境污染，如减少噪音
4、，防止漏油等等。在设计过程中，遇到了很多困难和问题，一方面我们自己不断查阅相关资料尽力去解决，同时，还得到了许多老师的大力支持，他们有问必答，讲解耐心详细，诲人不倦，在此表示衷心的感谢。1.制定机床总体设计方案1.1设计任务 设计任务：卧式单工位双面车方组合机车 工件名称：小型拖拉机操纵轴 生产批量：中批生产材料：45钢产品图如下 1.2机床总体设计的依据1.2.1概述 机床设计，是设计人员根据使用部门的要求和制造部门的可能，运用有关的科学技术知识，所进行的创造性劳动。而机床设计的第一步，就是整体方案的确定。即在调查和分析的基础上，提出所设计机床的工艺方法、运动和布局、传动和控制、结构和性能等
5、的初步方案。总体方案是部件和零件的设计依据，对整个机床设计的影响较大。因此，在拟定总体方案的过程中，必须综合地考虑，使所定方案技术上先进，经济效果好。确定机床的总体方案，包括下列内容：（1）调查研究 包括调查和分析工件、了解使用要求和制造条件、调查研究现有同类型机床等。（2）工艺分析 包括确定机床上的工艺方法、运动等。（3）机床总体布局 一般包括：分配运动、选择传动形式和支承形式、安排手柄等操作件的位置、拟定从布局上改善机床性能和技术经济指标的措施等。最后，绘制机床的总联系尺寸图，以表达所采用的总体布局，规定联系尺寸，并确定主要技术参数。另外，当机床的传动和控制较复杂时，须拟定机床传动系统的草
6、图。对于不同类型的机床，拟定总体方案的侧重点也是不同的。通用机床的工艺比较定型，一般是侧重于机床的系列化工作、对现有同类型机床的调查分析以及新技术、新结构的应用。1.2.2机床的总体布局 机床的总体布局是指确定机床的组成部件，以及各个部件和操纵、控制机构在整台机床中的配置。合理的总体布局的基本要求是：（1）保证工艺方法所要求的工件和刀具的相对位置和相对运动。（2）保证机床具有与所要求的加工精度相适应的刚度和抗振性。（3）便于操作、调整、修理机床；便于输送、装卸工件、排除切屑。（4）经济效果好，如节省材料、减少机床占地面积等。（5）造型美观。机床总体布局设计的一般步骤是，首先根据工艺分析分配机床
7、部件的运动，选择传动形式和支承形式；然后安排操作部位，并拟定在布局上改善机床性能和技术经济指标的措施。上述步骤之间有着密切联系，必要时可互相穿插或并进。此次毕业设计所设计的机床为一台专用组合机床，组合机床是针对被加工零件的特点及工艺要求，按高度集中工序原则设计的一种高效率专用机床。设计组合机床前，首先应根据组合机床完成工艺的一些限制及组合机床各种工艺方法能达到的加工精度，表面粗糙度及技术要求、解决零件是否可以利用组合机床加工以及采用组合机床加工是否合理的问题。如果确定零件可以利用组合机床加工，那么，为使加工过程顺利进行并达到要求的生产率，必须在掌握大量的零件加工工艺资料基础上，全面考虑影响制定
8、零件丁艺方案、机床配置型式、结构方案的各种因素反应注意的问题。经过分析比较，以确定零件在组合机床上合理可行的加工方法(包括安排工序及工艺流程，确定工序中的工步数，选择加工的定位基难及夹压方案等)、确定工序(或工步)间加工余量、选择合适的切削用量、相应的刀具结构、确定机床配置型式等等，这些便是组合机床方案制定的主要内容。1.2.3.工件及工艺分析工件是机床的工作对象，是机床总体方案设计的依据。因此，必须明确工件的特点和加工要求，诸如：被加工面的尺寸精度、相互位置精度、表面光洁度以及对生产率的要求等。选择典型工件进行分析：如图1-1 图1-1加工拖拉机操纵轴方头(见图1-1) ，原工序为在已加工了
9、外圆后,用铣床铣削方头,由于需要分度转位,辅助工时较长。改为专用卧式组合机床车削方头,在机床中间底座上装有固定夹具,用于安装工件。机床工作时,装两把车刀的车头主轴由单独电机驱动作回转主运动,同时车头由侧底座上的液压滑台带动作进给运动。一次装夹,一个工步完成了4 个平面的切削,提高了生产效率。 零件材料为45号钢，零件工作中受力不很大，可以在车削之后做淬火处理，以提高起刚度强度，延长使用寿命。 此生产类型为中批生产，应尽量提高生产率，降低生产成本，采用专用机床生产比较合理。 1.3工件加工原理车方机床由车头行星轮系机构产生刀尖的椭圆曲线轨迹。 图1-2车方原理见图1-2 ,齿轮与的传动比为12
10、,当刀尖安装在比齿轮 的分度圆小的圆周上时,则刀尖的运动轨迹为椭圆。证明如下:设齿轮 的分度圆半径为OA =R , O点为齿轮的分度圆中心,刀尖在分度圆内定点a处,且Oa/ OA = 。当的分度圆在上作纯滚动时,圆心O点运动到O,齿轮上a点运动至a点( 坐标为x,y) ,而Oa = Oa,由图2 可知:x = Pb + ca= POcos+ Oacos = Rcos+Oa cos = Rcos+Rcos = R (1 +) cos （1)y = Ob - Oc = POsin- Oasin = Rsin- Oasin =Rsin- Rsin = R (1 - ) sin (2)由式(1) 得
11、=由式(2) 得=则/ (1 +) 2 +/(1 - ) 2 = + = 1 (3) 式(3) 为椭圆方程,所以a 点的运动轨迹为椭圆。同理可以证明,和a 点对称于中心O 点的另一刀尖的运动轨迹也是一个椭圆。若接近于1 时,椭圆短半径处曲率半径很大,接近于直线。设计适当的行星轮 的分度圆半径,可以控制用椭圆曲线代替直线所引起的直线度误差,满足加工一般方头的精度要求。 1.4行星轮计算及原理误差分析2.机床配置形式的选择2.1机床配置形式概述 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就可以确定。但在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
12、目和工位数多少等具体安排不同，而具有多种配置方案。他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，多工艺过程方案不大的更改或重新安排，往往会使机车简单，工作可靠，结构紧凑，更符合实际生产的要求。因此，在最后决定机床配置形式结构方案时，必须注意下面一些问题。 （1）加工精度的要求影响 固定式夹具组合机床能达到的加工精度最高，带移动式加具机床精度相对较差。 （2）机床生产率的影响 机床要求的生产率对机床配置形式结构方案有很大影响，它是决定采单工位机床，多工位机床或自动线，还是按中小批生产
13、所需组合机床的特点进行设计的重要因素。有时从工件外形及轮廓尺寸来看，完全可以采用单工位固定夹具的机床形式。但由于生产率要求很高，就不得不采用多工位的方案，使装卸时间和机动时间相重合。 （3）被加工零件的大小、形状、加工部位特点的影响 这些特点很大程度上决定了采取卧式、立式或是倾斜式机床。一般来说，卧式机床多用于加工孔中心线与定位基准面平行，又需要由一面或是几面同时加工的箱体。一些在立式机床上安装不方便或者受到高度限制的细长工件，也适宜采用卧式机床加工。立式机床则适于加工定基面是水平的，而加工面的孔与基面相垂直的工件。 总之，在拟订机床配置形式结构方案时，必须认真分析工件加工工艺的要求及加工部位
14、的特点，选择恰当的方案。2.2机床支撑形式的选择2.3床身设计 卧式床身有3种结构形式：中小型机床的床身是安装在床腿上的，例如回转直径在630毫米及以下的车床，六角车床等；大型机床的床身是直接安装在基础上的，如大型卧式车床卧式镗床等；某些卧式床身是框架式的，如仿行车床，多刀车床等。从载荷的观点来分析，有的床身主要是在切削力的作用下受两个方向的弯曲和扭转载荷，如车床，六角车床和镗床床身；有的床身主要是在重力的作用下受竖直面内的弯曲载荷，如龙门刨床和龙门铣床的床身。 表2-1 铸铁件的推荐壁厚当量尺寸（m）0.751.01.51.82.02.533.54.5外壁厚（mm）81012141618202225隔板或筋厚（mm）68101212141618201.截面形状床身的截面形状决定于刚度要求，导轨的位置，内部需要安装的零，部件，排屑等。2.截面宽度和高度 截面的宽度由工件大小，刚度要求和刀架或工作台的导向性决定。 普通车床床身截形的最佳比例为高比宽约等于1。 这里借鉴CA6140车床的床身设计。床身采用铸铁件（材料是HT30-45号灰铸铁）。截面形状如图22。 图 22整体图如图23所
