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1、成都学院学士学位论文设计目 录1 绪论III1.1 组合钻床概述III1.2 该课题研究的目的和意义IV1.3 组合钻床发展史IV1.4 国内外该研究技术现状V1.5 本课题研究的基本内容VII1.6 本课题主要研究解决的难点问题和拟采用的办法VII2 水平双面组合钻床总体方案设计92.1 零件分析92.1.1 零件的技术要求92.1.2 结构方案分析和方案的选择92.1.3 选择定位基准的原则及应注意的问题92.1.4 确定夹压位置应注意的问题92.2 工艺分析102.3 确定机床的配置形式112.3.1 不同配置形式组合钻床的特点及适应性112.3.2 不同配置形式组合钻床的加工精度122
2、.3.3 选择机床配置形式应注意的问题123 组合钻床设计143.1 切削用量的确定143.2 确定切削力、切削扭矩、切削功率143.3 选择刀具结构163.4 导向结构的选择163.5 确定主轴类型、尺寸、外伸长度173.6 选择刀具接杆183.7 确定加工示意图的联系尺寸193.8 工作进给长度的确定193.9 快进长度的确定203.10 机床尺寸联系图204 主轴箱设计264.1 主轴箱的基本结构及表达方法264.2 通用箱体264.2.1 通用箱体类零件274.2.2 通用钻削类主轴274.3 主轴箱的设计284.3.1 绘制主轴箱设计原始依据图284.3.2 确定主轴结构型式及齿轮模
3、数294.4 主轴箱的传动系统设计304.5 主轴箱传动轴位置及齿轮齿数确定344.5.1 确定齿轮齿数344.5.2 确定油泵轴的位置及其与主轴的齿轮副齿数344.6 轴的强度计算344.7 齿轮的校核354.7.1 齿面接触疲劳强度校核364.7.2 齿根弯曲疲劳强度校核375 结论38参考文献39致谢411 绪论1.1 组合钻床概述组合钻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。组合钻床一般采用主轴、多刀、多任务序、多面或多任务位同时加工的方式，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，
4、能缩短设计和制造周期。因此，组合钻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。组合钻床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。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、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合钻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。通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。动力部件是为组合钻床提供主运动和进给运动的部件。主要有动力箱、切削头和动力滑台。支承部件是
5、用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件，主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等。控制部件是用以控制机床的自动工作循环的部件，有液压站、电气柜和操纵台等。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。组合钻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。组合钻床是以系列化、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
6、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。组合钻床可以对工件采用多刀、多面及多方位加工，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。组合钻床可完成钻、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，组合钻床能够对一种（或几种）零件进行多刀、主轴、多面、多工位加工。在组合钻床上可以完成钻孔、扩孔、铣削磨削等工序，生产效率高，加工精度稳定。本课题针对特工件设计专用双面组合钻床，有利于
7、提高大批量生产的生产效率，提高加工精度稳定性，节约社会资源。1.3 组合钻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，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合钻床。最早的组合钻床是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，确定了组合钻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
8、钻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0.001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0.030.02微米 。1.4 国内外该研究技术现状组合钻床自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。组合钻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。组合钻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
9、通用零部件还可以重新被利用组成新的组合钻床，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
10、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、龙工纷纷采用组合钻床对动臂、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。运用组合钻床加工结构件与通用机床相比各孔系坐标精度可以由1
11、mm提高到0.2mm，同轴度05mm提高到008mm孔系平行度由0.7mm提高到0.1 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。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0.08mm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。组合钻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，都可以运用组合钻床加工得到有效的解决，组合钻床在工程机械领域有着更
12、大的发展空间。1.5 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)组合钻床设计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，绘制主轴箱箱体补充加工示意图。1.6 本课题主要研究解决的难点问题和拟采用的办法(1) 主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，拟采用主轴钻动力头的形式，将输出轴按所要加工孔的位置尺寸分布，动力从主
13、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 动力传动系统示意图(2) 组合钻床的配置形式为了方便加工，拟采用传统的卧式钻床形式，改造主轴箱及增加主轴箱改造形式如图1-2所示。 图1-2 组合钻床配置形式示意图2 水平双面组合钻床总体方案设计2.1 零件分析被加工零件：棒料 工件材料：452.1.1 零件的技术要求同心度精度达到0.06mm,棒料两端面同时钻孔。2.1.2 结构方案分析和方案的选择本课题是针对棒料两端面同时钻孔这一特定工序而设计的一台水平双面组合钻床。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
14、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(1) 应尽量选择零件设计基准作为组合钻床加工的定位基准。这样可以减少基准不符的误差，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。(2) 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。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：(1)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。(2)尽量减少避免零件夹压后得变形，消除其对加工精
15、度的影响。2.2 工艺分析工艺分析是设计组合钻床最重要的一步，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，水平双面组合钻床，使机床结构简单，工件可靠，更符合多、快、好、省的要求。(1)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。(2)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水平钻床。一般来说，孔中心线与定位基面平行宜采用水平钻床。故本加工工序采用水平钻床。该组合钻床是钻242，精度等级H7/h6。本道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卧式组合钻床，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
