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3 科技譯文 Modular machine tool profession present situation and development ponder ABSTRACT Present state and development direction of modular machine tool technology and equipment at home and abroad are summarized Some concepts of the author are set forth Keywords Modular machine Development thinking Technological innovation Our country joins after WTO the manufacturing industry faces opportunity and challenge coexisting The Modular machine tool profession enterprise at the right moment adjusts the strategy adopted positively should to the strategy appeared has produced Sells two prosperous good tendencies up to September 2002 an Modular machine tool profession enterprise only Modular machine tool product item the output has reached 800 according to incomplete statistics the output value reaches 3 above the hundreds million in 2001 the same ratio grew above 10 moreover Modular machine tool profession industry increase in value Product sales rate Whole staff total wages The exportation delivery value and so on the economic indicator has the varying degree growth new product The new technology goes to the yearly average to have the large scale enhancement the obvious profession enterprise operation condition is good 1 Modular machine tool technical equip present situation and trend of development The Modular machine tool and from the generation is the collection mechanical and electrical in a body synthesis automatic high technique of manufacture and the complete craft equipment Its characteristic is highly effective High grade The economy is practical thus is widely applied in the project machinery Transportation Energy War industry Light industry Professions and so on electrical appliances Our country tradition Modular machine tool and the Modular machine tool mainly use from the generation machine Electricity Gas The hydraulic control its processing object mainly produces the Modular machine tool processing connecting rod which the batch quite big major and medium flask body class and the axis class components the recent years developed The board and so on also occupies certain share completes the drill hole Broaching Reams processes each kind of thread Bore Surfacing and lug boss in hole boring each kind of shape trough as well as milling plane and formed surface and so on he Modular machine tool classification is many has the large scale Modular machine tool and the small Modular machine tool has one sided Two sided Three Horizontal type Vertical Inclined type Compound expression but also has the multi location rotation table model Modular machine tool and so on Along with the technical unceasing progress one kind of new Modular machine tool the flexibility Modular machine tool more and more receives people s favor it applies the multi position headstock May trade the headstock The code retinue jig and the cutting tool automatic replacement matches by programmable controller PLC Numerical control NC and so on Along with market competition aggravating and to product demand high accuracy High productivity Flexibility Multi varieties Short period The numerical control engine bed and is attacking the traditional Modular machine tool profession from the generation therefore the Modular machine tool equips the development mentality must be by increases the group bed processing precision Modular machine tool flexibility The Modular machine tool operational reliability gathers the engine bed technology the complete set for the main attack direction At the same time the enhancement technology application enhances the Modular machine tool product numerical control rate On the other hand further develops the new part the multi coordinates part causes its modulation in particular Flexibility adaptation adjustable invariable Multi variety processing market demand Super velocity and super elevation precision processing technical equip and compound Multi purpose The multiple spindle control device and so on is welcome deeply However more essential is the Modern Communication Technology in the engine bed equipment application the information communication introduction causes the modern engine bed the automatic further to enhance also has the quite big disparity in these aspect our country Modular machine tool equipment therefore our country Modular machine tool technical equip high velocity High accuracy Flexibility Modulation Adjustable invariable Random workable as well as the communication application will be the next development direction 2 Modular machine tool profession development ponders in the recent two years although the Modular machine tool profession production and marketing presents the trend of escalation but in the profession some enterprise similar existence debt management situation the primary cause is the traditional Modular machine tool product can satisfy the user flexibility High accuracy The short period market demand simultaneously Modular machine tool profession some enterprises have the modern management level to be low The brain drain is serious The achievements in scientific research cannot transform rapidly as flaws and so on productive forces For this proposed suggested as follows 1 enhancement modern management level after China joins WTO the urgent need enterprise raises the modern management level further deepens the enterprise interior reform establishes the perfect adaptation market economy the operational mechanism The establishment enterprise s science management system achieves the centralization to be correct Decentralization order The authorization has the chapter With the power having responsibility right intrinsic unification organic synthesis is enhances the enterprise controlling force to have must completely change the backward system must set up the globalization management idea sharpens the international market competitive ability establishes the market rapid reaction mechanism adapts the market demand which develops day by day 2 urgently awaited to sharpen the enterprise innovation ability enterprise s survival the key lies in the product the vitality to march into Electronic Age today the traditional Modular machine tool already cannot meet the high speed development domestic and foreign market requirement this request enterprise had to adapt the science and technology rapid development established the technological innovation system the advancement enterprise s technology advancement accelerated to the flexibility Numerical control High accuracy The short period direction develops enhances the Modular machine tool applicable scope and the market coverage Simultaneously implements the name brand strategy the struggle creates the world brand accelerates our country Modular machine tool development advancement causes Our country Modular machine tool Profession Enterprise to be in an impregnable position in the world manufacture domain In summary the Modular machine tool profession must develop the technical attack attacking and capturing current profession enterprise technological development difficult problem Two must strengthen and the overseas joint capital cooperation the use and the study overseas vanguard technology enhances the enterprise the modern management level and the technical level Three must through to introduce technical the digestion absorption to carry on innovates again develops own product through ours endeavor causes our country truly by to make the great nation to turn makes the powerful nation 組合機(jī)床行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展思考
摘要： 我國(guó)組合機(jī)床技術(shù)裝備的現(xiàn)狀和行業(yè)的發(fā)展，并提出了本人的一些觀點(diǎn)
關(guān)鍵詞：組合機(jī)床 發(fā)展思路 技術(shù)創(chuàng)新
我國(guó)加入WTO以后，制造業(yè)所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)適時(shí)調(diào)整戰(zhàn)略，采取了積極的應(yīng)對(duì)策略，出現(xiàn)了產(chǎn)、銷(xiāo)兩旺的良好勢(shì)頭，截至2002年9月份，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)僅組合機(jī)床產(chǎn)品一項(xiàng)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量已達(dá)800余臺(tái)，產(chǎn)值達(dá)3個(gè)億以上，較2001年同比增長(zhǎng)了10%以上，另外組合機(jī)床行業(yè)工業(yè)增加值、產(chǎn)品銷(xiāo)售率、全員工資總額、出口交貨值等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均有不同程度的增長(zhǎng)，新產(chǎn)品、新技術(shù)較去年均有大幅度提高，可見(jiàn)行業(yè)企業(yè)運(yùn)營(yíng)狀況良好”
1 組合機(jī)床技術(shù)裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
組合機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng)化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備,它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè).我國(guó)傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類(lèi)和軸類(lèi)零件(近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額)，完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車(chē)端面和凸臺(tái)，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等.組合機(jī)床的分類(lèi)繁多，有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)式組合機(jī)床等;隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，一種新型的組合機(jī)床，柔性組合機(jī)床越來(lái)越受到人們的青睞，它應(yīng)用多位主軸箱!可換主軸箱!編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)更換，配以可編程序控制器(PLC) 、數(shù)字控制(NC)等，隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇和對(duì)產(chǎn)品需求的，高精度、高生產(chǎn)率、柔性化、多品種、短周期、數(shù)控機(jī)床及其自動(dòng)線正在沖擊著傳統(tǒng)的組合機(jī)床行業(yè)，因此組合機(jī)床裝備的發(fā)展思路必須是以提高組床加工精度、組合機(jī)床柔性、組合機(jī)床工作可靠性合機(jī)床技術(shù)的成套性為主攻方向。一方面，加強(qiáng)技術(shù)的應(yīng)用，提高組合機(jī)床產(chǎn)品數(shù)控化率;另一方面進(jìn)一步發(fā)展新型部件，尤其是多坐標(biāo)部件，使其模塊化、柔性化，適應(yīng)可調(diào)可變、多品種加工的市場(chǎng)需求。超高速和超高精度加工技術(shù)裝備與復(fù)合、多功能、多軸化控制設(shè)備等深受歡迎。然而更關(guān)鍵的是現(xiàn)代通信技術(shù)在機(jī)床裝備中的應(yīng)用，信息通信技術(shù)的引進(jìn)使得現(xiàn)代機(jī)床的自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高，在這些方面我國(guó)組合機(jī)床裝備還有相當(dāng)大的差距，因此我國(guó)組合機(jī)床技術(shù)裝備高速度、高精度、柔性化、模塊化、可調(diào)可變、任意加工性以及通信技術(shù)的應(yīng)用將是今后的發(fā)展方向”
2 組合機(jī)床行業(yè)的發(fā)展思考
近兩年雖然組合機(jī)床行業(yè)產(chǎn)銷(xiāo)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，但行業(yè)內(nèi)一些企業(yè)同樣存在負(fù)債經(jīng)營(yíng)的情況，主要原因是傳統(tǒng)的組合機(jī)床產(chǎn)品不能滿(mǎn)足用戶(hù)柔性化、高精度、短周期的市場(chǎng)需求，同時(shí)組合機(jī)床行業(yè)一些企業(yè)存在現(xiàn)代化管理水平低、人才流失嚴(yán)重、科研成果不能迅速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力等缺陷。為此提出如下建議：
(1) 提高現(xiàn)代化管理水平，中國(guó)加入WTO后，迫切要求企業(yè)提高現(xiàn)代化管理水平，進(jìn)一步深化企業(yè)內(nèi)部改革，建立健全適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行機(jī)制，建立企業(yè)的科學(xué)的管理體制，做到集權(quán)有道、分權(quán)有序、授權(quán)有章、用權(quán)有度的責(zé)權(quán)利內(nèi)在統(tǒng)一的有機(jī)結(jié)合，是提高企業(yè)控制力所必須的“要徹底改變落后的體制，必須樹(shù)立全球化經(jīng)營(yíng)理念，提高國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，建立市場(chǎng)快速反應(yīng)機(jī)制，以適應(yīng)日趨發(fā)展的市場(chǎng)需求”
(2) 亟待提高企業(yè)創(chuàng)新能力“企業(yè)的生存，關(guān)鍵在于產(chǎn)品的生命力”已步入電子時(shí)代的今天，傳統(tǒng)的組合機(jī)床已經(jīng)不能適應(yīng)高速發(fā)展的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需要，這就要求企業(yè)必須適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，建立技術(shù)創(chuàng)新體系，推進(jìn)企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，加速向柔性化、數(shù)控化、高精度、短周期方向發(fā)展，提高組合機(jī)床適用范圍和市場(chǎng)覆蓋面;同時(shí)實(shí)施名牌戰(zhàn)略，爭(zhēng)創(chuàng)世界品牌，加速我國(guó)組合機(jī)床的發(fā)展進(jìn)程，使我國(guó)組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)在世界制造領(lǐng)域里立于不敗之地。
綜上所述，組合機(jī)床行業(yè)要開(kāi)展科技攻關(guān)攻克當(dāng)前行業(yè)企業(yè)技術(shù)發(fā)展上的難題;二要加強(qiáng)與國(guó)外的合資合作，利用和學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，提高企業(yè)的現(xiàn)代化管理水平和技術(shù)水平;三要通過(guò)對(duì)引進(jìn)技術(shù)的消化吸收進(jìn)行再創(chuàng)新，發(fā)展自己的產(chǎn)品“通過(guò)我們的努力，使我國(guó)真
正由制造大國(guó)變成制造強(qiáng)國(guó)”。
UNIVERSITY
本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）
題目： 六孔臥式組合鉆床設(shè)計(jì)
學(xué) 院：
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
年 級(jí)：
指導(dǎo)教師： XXXXXXXX職 稱(chēng)：副教授
二0一二 年 5月
摘要
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)著尤為重要的地位。鉆床作為機(jī)械制造和修配工廠必不可少的設(shè)備，具有廣泛用途的通用性機(jī)床，可對(duì)零件進(jìn)行鉆孔，擴(kuò)孔，鉸孔，锪平面和攻螺紋等加工。同時(shí)鉆床又存在著加工精度，加工效率不高等缺陷。在我國(guó)，組合鉆床發(fā)展已有28年的歷史，其科研和生產(chǎn)都具有相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)，應(yīng)用也已深入到很多行業(yè)。是當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品更新，進(jìn)行技術(shù)改造，提高生產(chǎn)效率和高速發(fā)展必不可少的設(shè)備之一。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國(guó)傳統(tǒng)的組合鉆床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類(lèi)和軸類(lèi)零件，完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、在孔內(nèi)鏜各種形狀槽等。
本文設(shè)計(jì)的六孔臥式組合鉆床，作為一種專(zhuān)用機(jī)床其生產(chǎn)效率高，加工精度高，特別適合于加工一些有多個(gè)孔并對(duì)孔的位置精度要求高的工件。
關(guān)鍵詞 ：鉆床；六孔；臥式；組合鉆床；加工精度；床身；導(dǎo)軌；主軸箱
19
Abstract
With the development of our national economy, industrial production in the national economy occupy a very 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 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 innovation, 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 appliances 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, the 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 position precision of the holes demanding workpiece.
Key words: drilling machine; tin; horizontal; combination drilling machine; precision machining; bed; rail; spindle box
目 錄
1. 機(jī)床設(shè)計(jì)的目的，內(nèi)容，要求 1
1.1 設(shè)計(jì)目的 1
1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 1
1.3 設(shè)計(jì)要求 1
1.4 調(diào)查研究 1
1.5 擬定方案 2
1.6 工作圖設(shè)計(jì) 2
2. 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 2
2.1 組合機(jī)床方案的制定 2
2.1.1 制定工藝方案 2
2.1.2 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案 3
2.2 工藝的確定 4
2.2.1 確定工序間余量 4
2.2.2 選擇切削用量 4
2.2.3 確定切削力，切削扭矩，切削功率 4
2.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu) 5
2.2.5 確定軸向進(jìn)給力 5
2.2.6 確定進(jìn)給速度，行程 5
2.3 齒輪箱的設(shè)計(jì) 5
2.3.1確定傳動(dòng)線路圖 6
2.3.2帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 6
2.3.2.1定V帶型號(hào)和帶輪直徑 6
2.3.2.1 帶輪材料與結(jié)構(gòu) 7
2.3.3 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 7
2.3.3.1 軸Ⅰ的設(shè)計(jì) 7
2.3.3.2 主軸的設(shè)計(jì) 10
2.3.4 齒輪的設(shè)計(jì) 11
2.3.4.1 齒輪的材料 11
2.3.4.2 齒輪的參數(shù)設(shè)計(jì) 12
2.3.5 主軸箱的設(shè)計(jì) 15
2.4. 床身的設(shè)計(jì) 15
參考文獻(xiàn) 17
致謝 18
1. 機(jī)床設(shè)計(jì)的目的，內(nèi)容，要求
1.1 設(shè)計(jì)目的
機(jī)床設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)，其目的在于通過(guò)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使我們?cè)跀M定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)方案過(guò)程中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思，方案的分析，結(jié)構(gòu)工藝性，機(jī)械制圖，零件計(jì)算，編寫(xiě)技術(shù)文件盒查閱資料等方面的綜合訓(xùn)練。樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，使自己具有初步的結(jié)構(gòu)分析，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。
1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容
（1）運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 根據(jù)給定的被加工零件，確定機(jī)床的切削用量，通過(guò)分析比較擬定傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖，確定傳動(dòng)副的傳動(dòng)比及齒輪的齒數(shù)，并計(jì)算主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速和標(biāo)準(zhǔn)的相對(duì)誤差。
（2）動(dòng)力設(shè)計(jì) 根據(jù)給定的工件，計(jì)算傳動(dòng)軸的直徑，齒輪的模數(shù)，確定動(dòng)力箱，計(jì)算多軸尺寸及設(shè)計(jì)傳動(dòng)路線，完成裝配草圖后，要驗(yàn)算傳動(dòng)軸的直徑，齒輪模數(shù)是否在允許范圍內(nèi)，還要驗(yàn)算主軸的靜剛度。
（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 進(jìn)行主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)軸系，變速機(jī)構(gòu)，主軸主件，箱體，潤(rùn)滑與密封等的布置和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，既繪制裝配圖和零件工作圖。
（4）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
1.3 設(shè)計(jì)要求
評(píng)價(jià)機(jī)床性能的優(yōu)劣主要是根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)判定的。技術(shù)先進(jìn)合理，亦即質(zhì)優(yōu)價(jià)廉才會(huì)受到用戶(hù)的青睞，在國(guó)內(nèi)和國(guó)外市場(chǎng)上才有競(jìng)爭(zhēng)力。機(jī)床設(shè)計(jì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可以從滿(mǎn)足性能要求，經(jīng)濟(jì)效益和人機(jī)關(guān)系等方面進(jìn)行分析。
1.4 調(diào)查研究
研究市場(chǎng)和用戶(hù)對(duì)設(shè)計(jì)機(jī)床的要求，然后檢索有關(guān)資料。其中包括情報(bào)，預(yù)測(cè)，實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，發(fā)展趨勢(shì)，新技術(shù)應(yīng)用以及相應(yīng)的圖紙資料等。甚至還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)檢索技術(shù)查閱先進(jìn)國(guó)家的相關(guān)資料和專(zhuān)利等。通過(guò)對(duì)上述資料的分析研究，擬定適當(dāng)?shù)姆桨?，以保證機(jī)床的質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，使用戶(hù)有較好的經(jīng)濟(jì)效益。
1.5 擬定方案
通?？梢詳M定出幾個(gè)方案進(jìn)行分析比較，每個(gè)方案包括的內(nèi)容有：工藝分析，主要技術(shù)要求，總布局，傳動(dòng)系統(tǒng)，控制操作系統(tǒng)，電系統(tǒng)，主要部件的結(jié)構(gòu)草圖，實(shí)驗(yàn)結(jié)果及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等。
在制定方案時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：
（1） 當(dāng)使用和制造出現(xiàn)矛盾時(shí)，應(yīng)滿(mǎn)足使用要求，其次才是盡可能便于制造，要盡量用先進(jìn)的工藝和創(chuàng)新的結(jié)構(gòu);
（2） 設(shè)計(jì)必須以生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，凡是未經(jīng)過(guò)實(shí)踐考驗(yàn)的方案，必須經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可靠后才能用于設(shè)計(jì)
（3） 繼承與創(chuàng)新相結(jié)合，盡量采用先進(jìn)工藝，迅速提高生產(chǎn)力，為實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化服務(wù)，注意吸取前人和國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新和發(fā)展；
1.6 工作圖設(shè)計(jì)
首先，在選定工藝方案并確定機(jī)床配置形式，結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案圖紙的設(shè)計(jì)。這些圖紙包括：該加工零件工序圖，加工示意圖，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計(jì)算卡。并初步擬定主軸箱輪廓尺寸，才能確定機(jī)床各部件間的相互關(guān)系。
其次，繪制機(jī)床的總裝圖，部分部件裝配圖，液壓系統(tǒng)圖，PLC接線圖和梯形圖。
然后，整理機(jī)床有關(guān)部件與主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)，編制各類(lèi)零件明細(xì)表，編寫(xiě)機(jī)床說(shuō)明書(shū)等技術(shù)文件。
最后，對(duì)有關(guān)圖紙進(jìn)行工藝審查和標(biāo)準(zhǔn)化審查。
2. 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)
2.1 組合機(jī)床方案的制定
2.1.1 制定工藝方案
零件加工工藝將決定組合機(jī)床的加工質(zhì)量，生產(chǎn)率，總體布局和夾具結(jié)構(gòu)等。所以，在制定工藝方案時(shí)，必須計(jì)算分析被加工零件圖，并深入現(xiàn)場(chǎng)了解零件的形狀，大小，材料，硬度，剛度，加工部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)加工精度，表面粗糙度，以及定位，加緊方法，工藝過(guò)程等。所采用的刀具及切削用量，生產(chǎn)率要求，現(xiàn)場(chǎng)采用的環(huán)境和條件等。并收集國(guó)內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料，制定出合理的工藝方案。根據(jù)被加工零件的零件圖（圖1），定出工藝方案
（1）加工孔的主要技術(shù)要求
加工6個(gè)Φ20，深100mm的通孔
孔的位置度公差為Φ0.1mm，孔在同一平面上
工件材料為#45鋼
要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為年生產(chǎn)6萬(wàn)件，單班制生產(chǎn)
圖1 加工零件圖
(2)工藝分析
加工該孔時(shí)，孔的位置度公差為Φ0.1，可采用一次性鉆孔
2.1.2 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案
（1）被加工零件的加工精度
被加工零件需要在組合機(jī)床上完成的加工工序及應(yīng)保證的加工精度，是制造機(jī)床方案的主要依據(jù)。該工件的加工孔的精度要求不高，可采用鉆孔組合機(jī)床，工件各孔見(jiàn)位置精度為Φ0.1mm,安排加工時(shí)可通過(guò)一次鉆孔完成。在該工序孔的表面粗糙度要求為Ra25mm。采取提高機(jī)床原始制造精度和工件定位基準(zhǔn)精度并減少夾壓變形等措施就可以了。為此，機(jī)床通常采用位置式齒輪動(dòng)力裝置，進(jìn)給采用液壓系統(tǒng)，人工夾緊。
（2）被加工零件特點(diǎn)
這主要指零件的材料，硬度，形狀，剛度定位精準(zhǔn)面的特點(diǎn)，他們對(duì)機(jī)床工藝方案制定有著重要的影響。此工件材料為#45鋼，硬度為HB170-200，孔在整個(gè)工件上呈60度均勻分配，采用多孔同步加工，零件的剛度足夠，工件的受力不大，震動(dòng)，發(fā)熱變形對(duì)對(duì)工件影響不大。
由于該零件的中心線與定位基準(zhǔn)面平行，可采用臥式機(jī)床
（3）零件的生產(chǎn)批量
零件的生產(chǎn)批量是決定采用單工位，多工位，自動(dòng)線或按中小批量生產(chǎn)特點(diǎn)設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要因素。按設(shè)計(jì)要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為年產(chǎn)6萬(wàn)件，從工件外形及輪闊尺寸，為了減少加工時(shí)間，采用多軸頭。
（4） 機(jī)床使用步置
使用組合機(jī)床對(duì)車(chē)間布置情況，工序間的聯(lián)系，使用廠的技術(shù)能力和自然條件等一定的要求。再根據(jù)用戶(hù)實(shí)際情況來(lái)選擇什么樣的組合機(jī)床。
綜合以上所述：通過(guò)對(duì)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加工部位，尺寸精度，表面粗糙度和技術(shù)要求，定位，夾緊方式，工藝方法，并定出影響機(jī)床的總體布局和技術(shù)性能等方面的考慮，最終決定采用六軸頭多工位同步鉆床。
2.2 工藝的確定
2.2.1 確定工序間余量
為使加工過(guò)程順利進(jìn)行并保證加工精度，必須合理地確定工序間余量。生產(chǎn)中常用查表給出的組合機(jī)床對(duì)孔加工的工序余量，由于在本鉆床上只進(jìn)行粗鉆，為達(dá)到最終Φ20的要求后面還要進(jìn)行鉸孔，所以這次的鉆孔直徑為Ф19.5，直徑上工序余量為0.5mm
2.2.2 選擇切削用量
確定了在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容了，就可以著手選擇切削用量了。因?yàn)樗O(shè)計(jì)的組合機(jī)床為多軸同步加工，在大多數(shù)情況下所選擇切削用量根據(jù)經(jīng)驗(yàn)比一般通用機(jī)床單刀加工低30%左右。多軸主軸箱上所有刀具共用一個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)，通常為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái)，工作時(shí)要求所有刀具的每分鐘進(jìn)給量相同，且等于動(dòng)力滑臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量（mm/min）。因此，同一主軸箱可設(shè)計(jì)成不同轉(zhuǎn)速和不同的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量與其相適應(yīng)。以滿(mǎn)足不同直徑的加工要求，即：
n1.×f1=n2×f2=…=ni×fi=vf （1-1）
式中：n1.， n2 ，n2-——各主軸轉(zhuǎn)速 （r/min）
f1。f2.fi ——各主軸進(jìn)給量（mm/r）
vf——?jiǎng)恿_(tái)每分鐘進(jìn)給量（mm/min）
由于該工件的加工精度，工件材料，工作條件，技術(shù)要求都是相同的。按照經(jīng)濟(jì)的選擇滿(mǎn)足加工要求的原則，采用查表的方法得：鉆頭直徑D=19.5mm，材料為高速鋼，進(jìn)給量f=0.1mm/r，切削速度v=20mm/min
2.2.3 確定切削力，切削扭矩，切削功率
根據(jù)選定的切削用量確定切削力，作為選擇動(dòng)力部件及夾具設(shè)計(jì)的依據(jù)；確定切削扭矩，用以確定主軸及其他傳動(dòng)件（齒輪，傳動(dòng)軸）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主電動(dòng)機(jī)功率，通過(guò)查表計(jì)算如下：
軸向力：
F=N （1-2）
計(jì)算得：F=9.81?61.2?19.51?0.10.7=2335.9N
鉆削扭矩 ：
M=N?m (1-3)
計(jì)算得：M=9.81?0.0311?19.52?0.10.8 =18.4N?m
鉆削功率：
PC=2∏Mn W (1-4)
計(jì)算得：PC=2?3.14?18.4?3.3=385.2W
式中：f—沒(méi)轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r）
n—鉆頭轉(zhuǎn)速（r/s）
2.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu)
工件的布氏硬度在HB170-240，孔徑D為19.5mm，刀具的選擇高速鋼鉆頭（W18Cr4V）.為了使工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，選擇標(biāo)準(zhǔn)Ф19.5的麻花鉆。
2.2.5 確定軸向進(jìn)給力
F進(jìn)=∑Fi=6?2335.9=14015.4N
式中：Fi——各主軸加工時(shí)產(chǎn)生的軸向力
由于滑臺(tái)工作時(shí)，除了要克服各主軸的軸向進(jìn)給力，還要克服滑臺(tái)移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的摩擦力。因而選擇滑臺(tái)的最大進(jìn)給力應(yīng)大于14.1KN。
2.2.6 確定進(jìn)給速度，行程
滑臺(tái)的進(jìn)給速度分為快進(jìn)，工進(jìn)，快退，所以要求液壓系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)3
種速度間的轉(zhuǎn)換。其中快進(jìn)行程為200mm，工進(jìn)110mm，快退310mm。
2.3 齒輪箱的設(shè)計(jì)
2.3.1確定傳動(dòng)線路圖
圖2 傳動(dòng)示意圖
1.電動(dòng)機(jī) 2.小帶輪 3.大帶輪 4.傳動(dòng)軸 5.小齒輪 6.主軸 7.大齒輪
2.3.2帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)
2.3.2.1定V帶型號(hào)和帶輪直徑
定V型帶型號(hào)和直徑
工作情況系數(shù)
KA=1.1
計(jì)算功率
PC= KAP=1.1?2.5=2.75
PC=3KW
小帶輪轉(zhuǎn)速
n1=1440r/min
選帶型號(hào)
A型
小帶輪直徑
由表得
取D1=90mm
大帶輪直徑
D2=(1-ε)D1n1/n2
取D2=224mm
大帶輪轉(zhuǎn)速
n2=(1-ε)D1n1/D2=576
n2=576r/min
計(jì)算帶長(zhǎng)
求Dm
Dm=（D1+D2）/2
Dm=157mm
求Δ
Δ= （D2-D1）/2
Δ=67 mm
初取中心距
a=650mm
帶長(zhǎng)
L=ЛDm+2a+Δ2/a
Ld=787.5mm
基準(zhǔn)長(zhǎng)度
L=800mm
求中心距和包角
中心距
a=130mm
小輪包角
α1=180o-60o（D2-D1）/a =121.3>120o
α1=121.3o
求帶根數(shù)
帶速
v= ЛD1n1/(60?1000)
v=6.78m/s
傳動(dòng)比
i= n1/ n2
i=2.5
帶根數(shù)
由表得 P0=1.07kw; Ka=0.83 KL=0.85; ΔP0=0.17 Z=PC/(P+ΔP0) Ka KL=2.87
取Z=3
求軸上載荷
張緊力
F0=128N
軸上載荷
FQ=2Z F0sin(a1/2)
FQ=665.1N
2.3.2.1 帶輪材料與結(jié)構(gòu)
當(dāng)帶速v<30/s的傳動(dòng)帶，其帶輪一般用HT200制造。所以帶輪的材料選擇HT200。當(dāng)帶輪的直徑D<2-3d時(shí)常采用實(shí)心式，中等尺寸是常采用腹板式。所以小帶輪采用實(shí)心式，大帶輪采用腹板式。
2.3.3 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)
2.3.3.1 軸Ⅰ的設(shè)計(jì)
（1） 軸的選材
軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理，齒輪表面在進(jìn)行高頻淬火
（2）計(jì)算齒輪受力
由于軸上齒輪對(duì)稱(chēng)分布所以徑向受力相互抵消
（3）計(jì)算支撐反力
垂直面反力
F1=665N ,FR1=997.5N, FR2=332.5N
(4) 軸的結(jié)構(gòu)圖
圖3 傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)
（5）軸的受力圖
圖4 軸的受力圖
(6) 軸的垂直面受力圖
圖5 軸的垂直面受力圖
（7） 軸的彎矩圖
圖6 軸的彎矩圖
最大彎矩M=40232.5N?mm
（8）軸的扭矩圖
圖7 軸的扭矩圖
最大轉(zhuǎn)矩為47750n?mm
（9） 軸的當(dāng)量彎矩圖
圖8 軸的當(dāng)量彎矩圖
計(jì)算齒輪受力
齒輪螺旋角
β=0
齒輪直徑：小輪
大輪
=50
=150
小齒輪受力：轉(zhuǎn)矩
圓周力
徑向力
軸向力
=47750N?mm
=1910N
=695.2N
=0N
小齒輪軸受力圖
見(jiàn)圖4
計(jì)算支撐反力
垂直面反力
=997.5N
=332.5N
垂直面受力圖
見(jiàn)圖5
水平面受力圖
忽略重力
畫(huà)軸彎矩圖
垂直面彎矩圖
見(jiàn)圖6
畫(huà)軸扭矩圖
軸受轉(zhuǎn)矩
T=
T=47750N?mm
扭矩圖
見(jiàn)圖7
許用應(yīng)力
許用應(yīng)力
用插入法查表得：[]=102.5Mpa
[]=60Mpa
[]=102.5Mpa
[]=60Mpa
應(yīng)力修正系數(shù)
ɑ=0.59
畫(huà)當(dāng)量彎矩圖
當(dāng)量轉(zhuǎn)矩
ɑT=0.59×47750
ɑT=28172N?mm
當(dāng)量彎矩
在小齒輪中間截面處
在左軸頸處
=
見(jiàn)圖8
=40737N?mm
=49115N?mm
當(dāng)量彎矩圖
見(jiàn)圖8
校核軸徑
齒根圓直徑
=43.75
43.75mm
軸徑
18.9<43.75
=20.2<40mm
2.3.3.2 主軸的設(shè)計(jì)
本鉆床共有六根主軸，鉆頭安裝在主軸上。故對(duì)主軸的強(qiáng)度剛度要求較高。為滿(mǎn)足要求材料選擇45號(hào)鋼，初定直徑35mm。熱處理為調(diào)質(zhì)處理，表面硬度為220-250HBS。
軸的設(shè)計(jì)與校核過(guò)程與上類(lèi)似。
（1）主軸1的結(jié)構(gòu)圖如下
圖9 主軸1的結(jié)構(gòu)圖
（2）主軸2的結(jié)構(gòu)圖
圖10 主軸2的結(jié)構(gòu)圖
2.3.4 齒輪的設(shè)計(jì)
2.3.4.1 齒輪的材料
齒輪傳動(dòng)要求齒輪表面具有較高的硬度與耐磨性，同時(shí)齒根還要具有較高的強(qiáng)度。在齒輪傳動(dòng)過(guò)程中由于小齒輪直徑小每個(gè)齒重復(fù)嚙合的次數(shù)更多，導(dǎo)致小齒輪過(guò)早失效。所以小齒輪選擇40Cr,大齒輪為#45鋼，表面熱處理均為表面淬火。
2.3.4.2 齒輪的參數(shù)設(shè)計(jì)
齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算
1.初步計(jì)算
轉(zhuǎn)矩T1
T1=18400N?mm
齒寬系數(shù)ψd
查表得ψd=1.0
ψd=1.0
接觸疲勞極限 σHlim1
σHlim1=710Mpa
σHlim2=580Mpa
初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力[σH]
[σH1]=0.9 ?σHlim1
[σH2]= 0.9 ?σHlim2
[σH1]=639Mpa
[σH2]=522Mpa
初步計(jì)算的小齒輪直徑d1
取d1=50mm
初步齒寬b
b=40mm
2.校核計(jì)算
圓周速度v
v= =1.35m/s
v=1.35m/s
精度等級(jí)
選6級(jí)
齒數(shù)z和模數(shù)m
初取z1=20,z2=i?z1=60
m=d1/ z1=2.5
m=2.5
z1=20
z2=60
使用系數(shù)KA
KA=1.25
動(dòng)載系數(shù)KV
KV=1.1
齒間載荷分配系數(shù)KHa
齒間載荷分配系數(shù)KHa
Ft=2T1/d1=817.7N KAFt/b=22.7N/mm<100N/mm εa=[1.88-3.2(1/ z1+1/ z2)]cosβ =1.64
Zε==0.79
由此得KHa= =1.6
εa=1.64
Zε=0.79
KHa=1.6
齒向載荷分布系數(shù)KHβ
=A+B()2+C?10-3b =1.11+0.16()2+0.47?10-3?40
=1.75
=1.75
載荷系數(shù)K
K=KA KV KHa KHβ
K=3.85
彈性系數(shù)ZE
查表得
ZE=189.8
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH
ZH=2.5
接觸最小安全系數(shù)SHmin
SHmin=1.25
接觸壽命系數(shù)ZN
ZN1=1.18
許用接觸應(yīng)力[σH]
[σH1]= =670MPa
[σH2]= =580MPa
[σH1]=670MPa
[σH2]=580MPa
驗(yàn)算
計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合理，輪尺寸無(wú)需調(diào)整。
=572.4Mpa
< [σH2]
（3）確定傳動(dòng)主要尺寸
實(shí)際分度圓直徑d
d1=mz1=2.5?20=50mm
=mz2=2.5?60=150mm
d1=50mm
=150mm
中心距a
a=
a=100mm
齒寬b
b=40mm
齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
重合度系數(shù)
Yε=0.25+
Yε=0.71
齒間載荷分配系數(shù)KFa
KFa=1/ Yε
KFa=1.41
齒向載荷分布系數(shù)KFβ
b/h=7.1 查表得
KFβ=1.5
載荷系數(shù)K
K= KA KV KFa KFa=2.9
K=2.9
齒形系數(shù)YFa
YFa1=2.9
YFa2=2.32
應(yīng)力修正系數(shù)YSa
YSa1=1.53 YSa2=1.74
彎曲疲勞極限σFlim
σFlim1=620MPa
σFlim2=450MPa
彎曲最小安全系數(shù)SFmin
SFmin=1.6
彎曲壽命系數(shù)YN
YN1=0.95
YN2=0.97
尺寸系數(shù)YX
YX=1.0
許用彎曲應(yīng)力[σF]
[σF1]=
[σF2]=
[σF1]= 356.25MPa
[σF2]=272.8MPa
驗(yàn)算
σF1= YSa1 YFa1 Yε
σF2=σF1
傳動(dòng)無(wú)過(guò)載，故不作靜強(qiáng)度校核 其余的齒輪配合情況與這一對(duì)相同，所以參數(shù)完全一樣
σF1=203.5 MPa< [σF1]
σF2=185.1 MPa
其余的齒輪配合情況與這一對(duì)相同，所以參數(shù)完全一樣
2.3.5 主軸箱的設(shè)計(jì)
主軸箱是鉆床的重要部件，它上面安裝有鉆床的傳動(dòng)系統(tǒng)以及主軸。其結(jié)構(gòu)的合理性和性能的好壞直接影響著機(jī)床的制造成本；影響著鉆床對(duì)零件加工的精度，同時(shí)也影響著機(jī)床的工作效率和壽命等。因此，主軸具有足夠的靜態(tài)剛度和良好的動(dòng)態(tài)性能，較小的熱變形和內(nèi)應(yīng)力，并易于加工制造裝配等才能滿(mǎn)足鉆床對(duì)床身的要求。為保證鉆床的加工精度，應(yīng)嚴(yán)格保證主軸箱各壁孔間的位置精度。主軸箱鑄造后為使性能穩(wěn)定應(yīng)進(jìn)行時(shí)效處理。加工時(shí)使用鏜床一次鏜同一軸上的兩個(gè)壁孔。
主軸箱的材料采用HT200，通過(guò)鑄造成型。內(nèi)壁孔的精度等級(jí)為IT6，Ra1.6。
2.4. 床身的設(shè)計(jì)
（1）床身對(duì)鉆床性能的影響及其要求
床身是鉆床的主要支撐件，他支撐著鉆床的床頭箱，溜板，尾座等部件。承受著切削力，重力，摩擦力等靜態(tài)力的作用。其結(jié)構(gòu)的合理性和性能的好壞直接影響著機(jī)床的制造成本；影響著鉆床各部件間的相對(duì)位置精度，和鉆床在工作中各運(yùn)動(dòng)部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的準(zhǔn)確性，從而影響工件的加工質(zhì)量，還影響機(jī)床刀具的耐用度，同時(shí)也影響著機(jī)床的工作效率和壽命等。因此，床身具有足夠的靜態(tài)剛度和良好的動(dòng)態(tài)性能，較小的熱變形和內(nèi)應(yīng)力，并易于加工制造裝配等才能滿(mǎn)足鉆床對(duì)床身的要求。
（2）床身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
鉆床工作時(shí)，主要受到水平方向和垂直方向的切削力的作用，使床身在水平面和垂直面內(nèi)發(fā)生彎曲，以及在這些分力作用下的扭矩，其中，影響最大的是床身水平面的彎曲。因此，在床身不太長(zhǎng)的情況下，主要應(yīng)提高床身在水平面內(nèi)的剛度。所以在床身的長(zhǎng)度方向多布置幾個(gè)著力點(diǎn)，而且使主軸箱在靜止的時(shí)候重心落在左側(cè)的床腿間。床身的結(jié)構(gòu)如圖11。
圖11 床身
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致謝
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)得以順利完成，首先要感謝指導(dǎo)老師XXXXXXXX教授，班主任曾一凡教授，以及院里的各位老師。其次，也要感謝同學(xué)們對(duì)我的熱情幫忙。有了你們的幫助才讓我解決一個(gè)個(gè)的難題，在這里我對(duì)大家表示衷心的感謝！