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1、1 组合铣床的总体设计和主轴箱设计组合铣床的总体设计和主轴箱设计 目录目录 第一章 零件的分析 2 1.1 零件的结构工艺性分析2 1.1.1 零件的形状分析 2 1.1.2 零件的形位公差分析 2 1.1.3 零件的加工表面分析 2 1.2 零件的材料分析 3 第二章 毛坯的设计 4 2.1 确定零件的生产类型和生产纲领 4 2.2.1 毛坯的种类 4 2.2.2 毛坯种类的选择 4 2.2.3 毛坯的形状与尺寸的选择 4 第三章 零件工艺规程的设计 6 3.1 定位基准的的选择 6 3.1.1 精基准的选择 6 3.1.2 粗基准的选择 6 3.2 零件表面加工方法的选择 7 3.3 加工
2、顺序的安排 7 3.3.1 加工阶段的划分 7 3.3.2 工序的合理组合 7 3.3.3 加工顺序的安排 8 3.4 工艺的制定 9 3.4.1 工序基准的制定 9 3.4.2 确定工序尺寸的方法 9 2 3.4.3 加工余量的确定 10 3.4.4 机床的选择 11 3.4.5 工艺装备的选择 11 3.4.6 切削用量的选择 1 第四章第四章 刀具交换装置的设计刀具交换装置的设计20 4.1 确定换刀机械手形式20 4.2 换刀机械手的工作原理22 4.3 机械手的自动换刀过程的动作顺序22 4.4 机械手回转轴 4 上的齿轮齿条设计23 4.5 自动换刀装置的相关技术要求24 4.5.
3、1 主轴准停装置24 4.5.2 换刀机械手的安装与调试24 4.6 自动换刀程序的编制26 第 5 章 自动换刀装置的控制原理26 5.1 自动换刀装置的液压系统原理图26 5.2 自动换刀装置换刀动作的顺序控制过程26 致谢词27 参考文献28 前 言 毕业设计是培养我们实际工作能力的最后一个重要实践性学习环节，它不但是对我 们三年来的学习与实践是一个很好的总结和考验，也是为以后从事专业技术工作做个强 而有力的铺垫。 本次我的设计题目是组合件，在设计之前对此类零件没有太多了解，经过多次调查 研究和指导老师的细心指导下,使我能够很好的完成这次设计。此次设计不但培养了我 们综合运用所学知识分析
4、和解决本专业一般技术问题的能力，而且也进一步巩固扩大和 深化了我们所学的基本理论、基本知识和基本操作技能，同时也培养了我们树立正确的 设计思想和生产观念、经济观念、全局观念，养成了理论联系实际和严谨的工作作风， 培养我们掌握机械加工的一般工艺规程和方法，独立正确的使用技术文献资料和正确的 表达自己设计思想的能力。 首先，我积极地查阅相关资料，对零件图进行了仔细的研究，了解了现场工作情况， 然后，向老师认真的请教了加工工艺过程及方法等技术性问题，为自己进行毕业设计做 好准备。通过以上学习，使我了解了本组零件的结构，生产纲领和生产条件，并确定其 重要加工表面。老师的辅导与分析，让我能综合运用所学过
5、的理论知识和方法，正确地 制定一个零件的机械加工工艺规程，从而保证零件的加工质量、生产率和经济性；能较 熟练地使用有关的手册，图表资料及技术参考书，也能够较熟练应用工艺计算的方法， 3 正确地进行工艺计算，熟练掌握一般零件的数控编程方法，机床的操作以及零件的数控 加工。最后说明书来阐述了关于零件的有关内容及加工工艺过程等几个重要方面，认真 地完成了整个设计的过程。 在此，对给予我大力支持和热情帮助的老师们表示忠心的感谢。由于个人能力有限， 经验欠缺，因此，文中错误，不妥之处在所难免，恳请各位领导及老师批评指正。 4 第一章:零件的分析 1.1 零件的结构工艺性分析 件 1件 2 零件的结构工艺
6、性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经 济性，即所设计的零件结构应便于成形，并且成本低，效率高。它的涉及面广，因此有 必要对零件进行结构工艺性分析，找出技术关键，以便在拟定工艺规程时采用适当的工 作措施加以保证。 1.1.1零件的形状分析 轴系组合件较为复杂，从外形上看件一左端是不完整的球端面.球端的边面质量 Ra1.6.外阶梯形圆柱表面质量 Ra1.6，车 40 度的槽及椭圆左端的槽,内孔螺纹等的加工 难度较大内边面质量 Ra1.6，右端外部椭圆留双边 1 mm。件二是椭圆,阶梯形圆柱质量 Ra1.6, 外螺纹加工精度都很高。 大体加工过程：加工件加工件二：首先在车床上用
7、外圆车刀粗加工，倒角,车外螺 纹,用外圆车刀车椭圆,然后用手工切断.加工加工件一：先在车床用外圆粗车加工球面， 车 40 度槽,倒角,内孔镗刀加工内孔,切内孔 31 的槽,然后车 M30X1.5 的内螺纹,最后 外圆车刀加工椭圆. 1.1.2 零件的技术要求分析 零件图纸上标注的技术要求： 1.锐边倒角 C0.3 2.未注倒角 C1. 3圆弧过渡光滑 4.未注尺寸公差按 GB/T1804-m 加工和效验 5.调质硬度 HRC30-35 1.1.3 零件的加工表面的分析 从零件图可以看出轴系零件的主要加工表面是： 1. 31 的槽：它的表面粗糙度是 Ra1.6,而且其轴心线是设计基准。 2.M3
8、01.56H 的螺纹：此螺纹是一个标准螺纹，虽然没有特殊要求，但它在配合 时起传递扭矩的作用，故其配合精度要求高。 5 3.椭圆:表面粗糙度 Ra3.2, 轴心线是设计基准。 4.球面:尺寸以确定,表面粗糙度 Ra1.6,圆心是设计基准. 通过以上的分析可知，零件的结构较为简单，易于加工，具有一定的可行性。 1.2 零件的材料分析 零件材料的选用是非常重要的，选材不当制成的零件不能满足使用要求，过早损伤 和破坏产生不良影响或经济效益差等。机械零件选材的一般原则是：首先满足使用性能 的要求，同时兼顾工艺性、经济性和环保性。对于轴类零件的选材应具有以下几点要求： 1.优良的综合力学性能，即要求有高
9、的强度和韧性，以防止由于过载和冲击而引 起的变形和断裂。 2.高的疲劳极限，防止疲劳断裂。 3.良好的耐磨性。 4.在特殊条件工作时，还应有特殊要求。 本零件的材料是 45 号钢，它属于低淬透性合金调质钢，其力学性能是： MPa,MPa,J。其化学成分是：碳含量785 s 685 b %9 5 %4547 k A 0.37%0.45%，铬含量 0.8%1.1%，锰含量 0.17%0.37%，硫含量 0.5%0.8% ，其 中碳含量过高、过低均不能满足经调质后获得良好综合力学性能的要求，主加元素为铬， 在配以硫、锰等合金元素，其作用是提高淬透性，强化铁素体和细化晶粒，因此，此钢 的热处理变形小，
10、废品率低，因而降低了工艺成本。其热处理特点是：当原始组织为珠 光体时，预先热处理可采用正火或退火处理;该类钢最终热处理均采用淬火后在 500- 650的高温回火工艺，即调质处理工艺，调质处理可使材料具有良好的综合力学性能。 材料长度的选择：件一取 50*100，件二取 50*80 的棒料 6 第二章：毛坯的设计 2.1 确定零件的生产类型和生产纲领 生产类型是指企业（或车间，工段，班组，工作地）生产专业化程度的分类，一般 分为大量生产，成批生产和单件生产三种类型。它可根据生产纲领和产品及零件的特征 或工作地每月担负的工序数来具体划分。 生产纲领是指在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。计划期
11、常定为一年，所 以生产纲领也称年产量。 零件的生产纲领要计入备品和废品的数量，其计算式为：N=Qn(1+)(1+) N零件的年产量(件/年) Q产品的年产量(台/年) n每台产品中，该零件的数量(件/台) 备品的百分率 废品的百分率 其中Q Q500500 n n1 1 5%5% 2%2% 所以N=500N=500 (1+5%)(1+2%)=535.5(1+5%)(1+2%)=535.5 即即536(536(件件/ /年年) ) 由上所述，查机械制造工艺学中表 1-3 知该零件为中批生产。 2.2 确定零件毛坯的制造形式 毛坯是根据零件所要求的形状,工艺尺寸等方面而制成的供进一步加工使用的生产
12、 对象。毛坯种类的选择不仅影响着毛坯制造的工艺装备及制造费用，对零件的机械加工 工艺装备及工具的消耗，工时定额计算有很大影响。 2.2.1 毛坯的种类 常用的毛坯种类有：铸件、锻件、型材、焊接件、冷压件等。 1.铸件:适用于形状复杂的毛坯。 2.锻件:适用与零件强度较高,形状较简单的零件。尺寸大的零件因受设备限制，故一 般用自由锻；中、小型零件可选模锻；形状复杂的刚质零件不宜用自由锻。 3.型材：热轧型材的尺寸较大、精度低，多用作一般零件的毛坯；冷轧型材尺寸较小、 精度较高，多用于毛坯精度要求较高的中小零件，适用于自动机床加工。 4.焊接件:对于大件来说,焊接件简单方便,特别是单件小批生产可大
13、大缩短生产周期, 但焊接后变形大,需经时效处理。 5.冷压件：适用于形状复杂的板料零件,大多用于中小零件的大批量生产。 2.2.2 毛坯种类的选择 选择毛坯种类需考虑的因素有以下几点： 1.根据图纸规定的材料及机械性能选择毛坯。 2.根据零件的功能选择毛坯。 3.根据生产类型选择毛坯。 7 4.根据具体生产条件选择毛坯。 2.2.3 毛坯的形状和尺寸的选择 确定毛坯的形状与尺寸的步骤是：首先选取毛坯加工余量和毛坯公差，其次将毛坯 加工余量叠加在零件的相应加工表面上，从而计算出毛坯尺寸，最后标注毛坯尺寸与公 差。其总的要求是：减少“肥头大耳” ，实现少屑或无屑加工。因此，毛坯形状要力求 接近成品形状，以减少机械加工的劳动量。 本零件的大部分加工表面是回转体表面，根据本零件的生产纲领，年生产数量，经 济价值及复杂程度，另外本零件为轴类零件，考虑其复杂程度，所以本零件毛坯为棒料。 因为棒料的经济性好，加工余量小，而且成本较低。根据本零件的结构特征和尺寸要求 及考虑到经济性，所以毛坯一件圆棒料的尺寸为 50mm100mm,二件圆棒料的尺寸为 50mm80mm. 8 第三章：零件工艺规程的设计 机械加工工艺规程是规定产品或零部件工艺过程和操作方法等的工艺文件,它是指 导生产的主要技术文献，是组织和
