1、 UNIVERSITY本 科 毕 业 论 文（设 计）题目： 六孔卧式组合钻床设计 1摘要随着我国经济的发展，工业生产在国民经济中占据着尤为重要的地位。钻床作为机械制造和修配工厂必不可少的设备，具有广泛用途的通用性机床，可对零件进行钻孔，扩孔，铰孔，锪平面和攻螺纹等加工。同时钻床又存在着加工精度，加工效率不高等缺陷。在我国，组合钻床发展已有 28 年的历史，其科研和生产都具有相当的基础，应用也已深入到很多行业。是当前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传
2、统的组合钻床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件，完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、在孔内镗各种形状槽等。 本文设计的六孔卧式组合钻床，作为一种专用机床其生产效率高，加工精度高，特别适合于加工一些有多个孔并对孔的位置精度要求高的工件。关键词 ：钻床；六孔；卧式；组合钻床；加工精度；床身；导轨；主轴箱AbstractWith the development of our national economy, industrial production in the national economy occupy a very
3、 important position. Drilling machinery manufacturing and repair factory as essential equipment, with wide application of universal machine tool, the parts for drilling, reaming, reaming, reaming and tapping processing plane. While drilling has the processing precision, processing efficiency is not
4、high. In our country, the combination drilling machine development has 28 years of history, its scientific research and production, have a considerable foundation, application also penetrated into many industries. Is the machinery manufacturing industry to realize product updates, technical innovati
5、on, improve the production efficiency and the rapid development of one of the essential equipment. It is characterized by high efficiency, high quality, economical and practical, so it has been widely used in engineering machinery, transportation, energy, industry, light industry, household applianc
6、es industry. Our traditional combination drilling machine and the combined machine tool automatic line mainly uses the machine, electricity, gas, hydraulic control, its processing object is mainly the production lot larger-and medium-bold type and shaft parts, finished drilling, reaming, reaming, th
7、e processing of thread, boring, in various shapes such as Kong Neitang tank.This design six-hole horizontal combination drilling machine, as a kind of special machine for its high production efficiency, high processing precision, particularly suitable for processing with a plurality of holes and the
8、 position precision of the holes demanding workpiece.Key words: drilling machine; tin; horizontal; combination drilling machine; precision machining; bed; rail; spindle box目 录1. 机床设计的目的，内容，要求 .11.1 设计目的 .11.2 设计内容 .11.3 设计要求 .11.4 调查研究 .11.5 拟定方案 .21.6 工作图设计 .22. 组合机床的总体设计 .22.1 组合机床方案的制定 .22.1.1 制定
9、工艺方案 .22.1.2 确定组合机床的配置形式和结构方案 .32.2 工艺的确定 .42.2.1 确定工序间余量 .42.2.2 选择切削用量 .42.2.3 确定切削力，切削扭矩，切削功率 .42.2.4 选择刀具结构 .52.2.5 确定轴向进给力 .52.2.6 确定进给速度，行程 .52.3 齿轮箱的设计 .52.3.1 确定传动线路图 .62.3.2 带传动的设计 .62.3.2.1 定 V 带型号和带轮直径 .62.3.2.1 带轮材料与结构 .72.3.3 传动轴的设计 .72.3.3.1 轴的设计 .72.3.3.2 主轴的设计 .102.3.4 齿轮的设计 .112.3.4
10、.1 齿轮的材料 .112.3.4.2 齿轮的参数设计 .122.3.5 主轴箱的设计 .152.4. 床身的设计 .15参考文献 .17致谢 .1811. 机床设计的目的，内容，要求1.1 设计目的机床设计毕业设计，其目的在于通过机床主运动机械变速传动系统的结构设计，使我们在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思，方案的分析，结构工艺性，机械制图，零件计算，编写技术文件盒查阅资料等方面的综合训练。树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，使自己具有初步的结构分析，结构设计和计算能力。1.2 设计内容（1）运动设计 根据给定的被加工零件，确定机床的切削用量，通过分析比较拟定传动方案和传动系
11、统图，确定传动副的传动比及齿轮的齿数，并计算主轴的实际转速和标准的相对误差。（2）动力设计 根据给定的工件，计算传动轴的直径，齿轮的模数，确定动力箱，计算多轴尺寸及设计传动路线，完成装配草图后，要验算传动轴的直径，齿轮模数是否在允许范围内，还要验算主轴的静刚度。（3）结构设计 进行主运动传动轴系，变速机构，主轴主件，箱体，润滑与密封等的布置和机构设计，既绘制装配图和零件工作图。（4）编写设计说明书1.3 设计要求评价机床性能的优劣主要是根据技术经济指标来判定的。技术先进合理，亦即质优价廉才会受到用户的青睐，在国内和国外市场上才有竞争力。机床设计的技术经济指标可以从满足性能要求，经济效益和人机关
12、系等方面进行分析。1.4 调查研究研究市场和用户对设计机床的要求，然后检索有关资料。其中包括情报，预测，实验研究结果，发展趋势，新技术应用以及相应的图纸资料等。甚至还可以通过网络检索技术查阅先进国家的相关资料和专利等。通过对上述资料的分析研究，拟定适当的方案，以保证机床的质量和提高生产率，使用户有较好的经济效益。21.5 拟定方案通常可以拟定出几个方案进行分析比较，每个方案包括的内容有：工艺分析，主要技术要求，总布局，传动系统，控制操作系统，电系统，主要部件的结构草图，实验结果及技术经济分析等。在制定方案时应注意以下几个方面：（1） 当使用和制造出现矛盾时，应满足使用要求，其次才是尽可能便于制
13、造，要尽量用先进的工艺和创新的结构;（2） 设计必须以生产实践和科学实验为依据，凡是未经过实践考验的方案，必须经过实验验证可靠后才能用于设计（3） 继承与创新相结合，尽量采用先进工艺，迅速提高生产力，为实现四个现代化服务，注意吸取前人和国外的经验，并在此基础上有所创新和发展；1.6 工作图设计首先，在选定工艺方案并确定机床配置形式，结构方案基础上，进行方案图纸的设计。这些图纸包括：该加工零件工序图，加工示意图，机床联系尺寸图和生产率计算卡。并初步拟定主轴箱轮廓尺寸，才能确定机床各部件间的相互关系。其次，绘制机床的总装图，部分部件装配图，液压系统图，PLC 接线图和梯形图。然后，整理机床有关部件
14、与主要零件的设计计算书，编制各类零件明细表，编写机床说明书等技术文件。最后，对有关图纸进行工艺审查和标准化审查。2. 组合机床的总体设计2.1 组合机床方案的制定2.1.1 制定工艺方案零件加工工艺将决定组合机床的加工质量，生产率，总体布局和夹具结构等。所以，在制定工艺方案时，必须计算分析被加工零件图，并深入现场了解零件的形状，大小，材料，硬度，刚度，加工部位的结构特点加工精度，表面粗糙度，以及定位，加紧方法，工艺过程等。所采用的刀具3及切削用量，生产率要求，现场采用的环境和条件等。并收集国内外有关技术资料，制定出合理的工艺方案。根据被加工零件的零件图（图 1） ，定出工艺方案 （1）加工孔的
15、主要技术要求加工 6 个 20，深 100mm 的通孔孔的位置度公差为 0.1mm，孔在同一平面上工件材料为#45 钢要求生产纲领为年生产 6 万件，单班制生产图 1 加工零件图(2)工艺分析加工该孔时，孔的位置度公差为 0.1，可采用一次性钻孔2.1.2 确定组合机床的配置形式和结构方案（1）被加工零件的加工精度被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序及应保证的加工精度，是制造机床方案的主要依据。该工件的加工孔的精度要求不高，可采用钻孔组合机床，工件各孔见位置精度为 0.1mm,安排加工时可通过一次钻孔完成。在该工序孔的表面粗糙度要求为 Ra25mm。采取提高机床原始制造精度和工件定位基准精
16、度并减少夹压变形等措施就可以了。为此，机床通常采用位置式齿轮动力装置，进给采用液压系统，人工夹紧。（2）被加工零件特点这主要指零件的材料，硬度，形状，刚度定位精准面的特点，他们对机床工艺方案制定有着重要的影响。此工件材料为#45 钢，硬度为 HB170-200，孔在整个工件上呈 60 度均匀分配，采用多孔同步加工，零件的刚度足够，工件的受力不大，震动，发热变形对对工件影响不大。由于该零件的中心线与定位基准面平行，可采用卧式机床（3）零件的生产批量4零件的生产批量是决定采用单工位，多工位，自动线或按中小批量生产特点设计组合机床的重要因素。按设计要求生产纲领为年产 6 万件，从工件外形及轮阔尺寸，
17、为了减少加工时间，采用多轴头。（4） 机床使用步置使用组合机床对车间布置情况，工序间的联系，使用厂的技术能力和自然条件等一定的要求。再根据用户实际情况来选择什么样的组合机床。综合以上所述：通过对零件的结构特点，加工部位，尺寸精度，表面粗糙度和技术要求，定位，夹紧方式，工艺方法，并定出影响机床的总体布局和技术性能等方面的考虑，最终决定采用六轴头多工位同步钻床。2.2 工艺的确定 2.2.1 确定工序间余量为使加工过程顺利进行并保证加工精度，必须合理地确定工序间余量。生产中常用查表给出的组合机床对孔加工的工序余量，由于在本钻床上只进行粗钻，为达到最终 20 的要求后面还要进行铰孔，所以这次的钻孔直
18、径为 19.5，直径上工序余量为 0.5mm2.2.2 选择切削用量确定了在组合机床上完成的工艺内容了，就可以着手选择切削用量了。因为所设计的组合机床为多轴同步加工，在大多数情况下所选择切削用量根据经验比一般通用机床单刀加工低 30%左右。多轴主轴箱上所有刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑台，工作时要求所有刀具的每分钟进给量相同，且等于动力滑台的每分钟进给量（mm/min ） 。因此，同一主轴箱可设计成不同转速和不同的每转进给量与其相适应。以满足不同直径的加工要求，即：n1.f1=n2f2=nifi=vf （1-1）式中：n 1.， n2 ，n 2-各主轴转速 （r/min）f1。 f2.
19、fi 各主轴进给量（mm/r） vf动力滑台每分钟进给量（mm/min） 由于该工件的加工精度，工件材料，工作条件，技术要求都是相同的。按照经济的选择满足加工要求的原则，采用查表的方法得：钻头直径5D=19.5mm，材料为高速钢，进给量 f=0.1mm/r，切削速度 v=20mm/min2.2.3 确定切削力，切削扭矩，切削功率根据选定的切削用量确定切削力，作为选择动力部件及夹具设计的依据；确定切削扭矩，用以确定主轴及其他传动件（齿轮，传动轴）的尺寸；确定切削功率，用以选择主电动机功率，通过查表计算如下：轴向力：F= N （1-FYKfCFx0d81.92）计算得：F=9.8161.219.5
20、 10.10.7=2335.9N钻削扭矩 ：M= Nm (1-3)MYxKfdC08.9计算得：M=9.810.031119.5 20.10.8 =18.4Nm钻削功率：PC=2Mn W (1-4)计算得：P C=23.1418.43.3=385.2W式中：f没转进给量（mm/r）n钻头转速（r/s）2.2.4 选择刀具结构工件的布氏硬度在 HB170-240，孔径 D 为 19.5mm，刀具的选择高速钢钻头（W18Cr4V ）.为了使工作可靠，结构简单，选择标准 19.5 的麻花钻。2.2.5 确定轴向进给力F 进 =Fi=62335.9=14015.4N式中：F i各主轴加工时产生的轴向力
21、由于滑台工作时，除了要克服各主轴的轴向进给力，还要克服滑台移动时所产生的摩擦力。因而选择滑台的最大进给力应大于 14.1KN。62.2.6 确定进给速度，行程滑台的进给速度分为快进，工进，快退，所以要求液压系统能实现 3种速度间的转换。其中快进行程为 200mm，工进 110mm，快退 310mm。2.3 齿轮箱的设计2.3.1 确定传动线路图图 2 传动示意图 1.电动机 2.小带轮 3.大带轮 4.传动轴 5.小齿轮 6.主轴 7.大齿轮2.3.2 带传动的设计2.3.2.1 定 V 带型号和带轮直径定 V 型带型号和直径工作情况系数 KA=1.1计算功率 PC= KAP=1.12.5=2.75 PC=3KW小带轮转速 n1=1440r/min选带型号 A 型小带轮直径 由表得 取 D1=90mm大带轮直径 D2=(1-)D1n1/n2 取 D2=224mm
