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1、I 摘摘 要要 组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的 专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。它具有设计、制造周 期短，成本低，自动化程度高，劳动强度低，生产效率高等特点。因为工 序集中，可多刀、多工位、多轴同时加工，组合机床兼有低成本和高效率 的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。 本次设计的内容是针对硬 盘壳体的顶面的铣削与钻孔及两侧钻孔的组 合机床。包括对硬盘壳体的工艺分析，工序的设计，机床的总体方案的 设计，通用部件（十字滑台、电主轴、电机）的选取及设计，主轴的设计 等内容。针对主轴的设计，做了校核，最后设计出针对硬盘壳体加工的小
2、 型化钻铣组合机床。此外还做了一个CATIA 的 DMU 仿真，更客观的表 现出钻铣机床的运动过程。 关键词：组合机床关键词：组合机床 钻铣机床钻铣机床 通用部件通用部件 小型机床小型机床 II ABSTRACT Combination machine is the semi-automatic or automatic machine based on common components, supported by the workpieces specific shape and design of dedicated processing technology and fixture p
3、arts. Its characteristics designed cycle short, manufacturing cycle short, low cost, a high degree of automation, labor, low-intensity, high production efficiency. Because of the process focused, more knives, multi-position, multi-axis at the same time processing, machine tool have advantages of bot
4、h low-cost and high efficiency .It is used in the production of the large number widely and for the composition of automated production lines. The content is designed for the shell of hard-disk, milling and drilling the top surface of the disk and drilling on both sides of the combination of machine
5、 tools. Including the hard shell of the process analysis, process design, machine tools overall program design, general components (cross slipway, spindle, motor) the selection and design, the design of the spindle and so on. For the spindle design, a check is made. And the drilling and milling mach
6、ine tools is designed to producing the shell of the hard-disk. At last a DMU(CATIA) simulation is be made, and it is more objective to show the movement of drilling and milling. Keywords: combination machine; drilling and milling machine; common components; micro-machine tools 长春理工大学本科毕业设计 I 目目 录录 摘
7、摘 要要 I ABSTRACT.II 第第 1 章章 绪绪 论论1 1.1 引言 1 1.2 国内外发展现状 2 1.3 组合机床的发展趋向 4 1.4 课题的研究意义与方法5 第第 2 章章 硬盘壳体的加工工艺硬盘壳体的加工工艺6 2.1 加工工艺分析 6 2.2 夹具设计 7 2.3 本章小结 9 第第 3 章章 机床的总体设计机床的总体设计10 3.1 机床系类型谱的制订10 3.2 机床的方案设计 10 3.2.1 机床的工艺分析11 3.2.2 运动功能的配置：11 3.3 机床的总体结构方案设计：12 3.3.1 组合机床的分类及基本配置型式12 3.3.2 组合机床设计方法：13
8、 3.3.3 组合机床的工艺范围及加工精度14 3.3.4 机床的组成15 3.4 本章小结 18 第第 4 章章 结构设计与计算结构设计与计算19 4.1 主轴部件设计 19 4.1.1 电主轴简介：19 4.1.2 电主轴的特点19 4.2 轴的结构设计20 4.3 轴承的选型 23 4.3.1 轴承的配置23 4.3.2 轴承的选型23 4.4 本章小结 24 第第 5 章章 系统虚拟样机设计与仿真系统虚拟样机设计与仿真25 5.1 虚拟样机技术概述 25 5.2 基于 DMU 模块的模型建立与运动仿真.27 5.3 本章小结32 总总 结结33 参考文献参考文献34 II 致致 谢谢3
9、5 长春理工大学本科毕业设计 1 第第 1 章章 绪绪 论论 1.1 引言引言 在当今社会中，电脑成为了人们日常生活中必不可缺的一个工具。而在 各种电脑中，作为存储设备的硬盘就愈发显得重要。电脑作为其载体， 在当今世界上担当了很重要的角色，各行各业都已经开始了信息化，小到 我们日常的电脑运用，大到各种尖端科技领域，都已经离不开电脑了，也 离不开硬盘，没有了硬盘，电脑实现数据的存储。 最初的硬盘有 IBM 生产，体积庞大。经过几十年的发展，硬盘壳体的 形状也发生了很大的变化。现如今的硬盘壳体有如下的类型： 图 1-1 硬盘的类型 本次设计的钻铣机床，主要就是针对硬盘壳体的加工而言。硬盘壳体毛 坯
10、加工是由锻造而成。在壳体上的一些小平面和小孔，则由钻铣组合机床 完成。 组合机床是以通用部件为基础，配以按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和系列化，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、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。下图所示为 一些组合机床的图例 2 图 1-2 组合机床 图 1-3 多工位组合机床 最早的组合机床于 1911 年在美国制成，用于加工汽车零件。19
11、53 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。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。 1973 年，国际标准化组织（ ISO）公布了第一批组合机床通用部件标准。 1975 年，中国第一机械工业部颁布了中国的第一批组合机床通用部件标准。 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
12、 级，孔距精度可达 0.030.02 微米。 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，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。 1.2 国内外发展现状国内外发展现状 组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术 和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于 3 工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。组合机床一般用于加 工箱体类 及其他特殊形状类的 零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的 旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、 镗孔、铣削平面、切削内外螺纹 、成形面 以及加工外圆和端面
13、等。有的组 合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些 回转体类零件 (如飞轮、汽车后桥半轴等 )的外圆和端面加工。 组合机床的分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、 三面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台式组合机床等； 随着技术的不断进步，一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受 到人们的青睐，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的 自动更换，配以可编程序控制器（PLC）、数字控制（ NC）等，能任意 改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多品种加工的可调可变的组 合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机（清
14、洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线）等在组合机床行业中所占 份额也越来越大。 由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品，是 根据用户特殊要求而设计的，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊 断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合机床及组合机床自动线总体 技术水平比发达国家要相对落后，国内所需的一些高水平组合机床及自动 线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大，并 使产品生产成本提高。因此，市场要求我们不断开发新技术、新工艺，研 制新产品，由过去的 “刚性”机床结构，向 “柔性”化方向发展，满足用户需 求，真正成为刚柔兼备的自动化装备。 从 2002
15、 年年底第 21 届日本国际机床博览会上获悉，在来自世界10 多个国家和地区的 500 多家机床制造商和团体展示的最先进机床设备中， 超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受 欢迎。据专家分析，机床装备的高速和超高速加工技术的关键是提高机床 的主轴转速和进给速度。该届博览会上展出的加工中心，主轴转速 1000020000r/min，最高进给速度可达 2060m/min；复合、多功能、 多轴化控制装备的前景亦被看好。在零部件一体化程度不断提高、数量减 少的同时，加工的形状却日益复杂。多轴化控制的机床装备适合加工形状 复杂的工件。另外，产品周期的缩短也要求加工机床能够随时调
16、整和适应 新的变化，满足各种各样产品的加工需求。 然而更关键的是现代通信技 术在机床装备中的应用，信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度 进一步提高，操作者可以通过网络或手机对机床的程序进行远程修改，对 运转状况进行监控并积累有关数据；通过网络对远程的设备进行维修和检 4 查、提供售后服务等。 在组合机床中，钻铣组合机床并不多见。由于钻、铣机床的结构类似， 因此现如今，市场上多出现的是钻铣机，即是由一个主轴，刀具的更换实 现钻铣功能。如下图所示 ： 图 1-4 钻铣机 1.3 组合机床的发展趋向组合机床的发展趋向 就现在世界机床行业的发展来看，美国、德国、日本是机械制造强国， 世界上绝大部分高端的机床均来自这几个国家，像美国的HASS，德国 的 DMG、TRUMPF，日本的 MAZAK、TOYOTA 等。 就研究课题，小型钻铣机床来说，现如今，国内外也已经有了初步的发 展，一般有以下特点： 机身小巧而功能强大，有足够的刚度，加工噪音小，速度快，占地面积 小，但具有钻、铣等功能，既可以大批大量，也可以小批量生产。 系统简洁，内置功能实用。采用数控系统，操作简单，自
