機床主軸箱設計管理論文

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本人這次畢業設計所設計的16軸立式組合鉆床是由大量的通用部件和少量的專用部件組成的工序集中的高效率專用機床。為用來鉆削80T可彎曲刮板運輸機中減速器箱體的口面孔而設計的專用機床。該機床可適用于年產量為1萬臺的批量生產，為了保證加工零件的質量、產量和降低生產成本，在設計該立式組合鉆床時，首先應該制定合理的工藝方案，然后按照工藝方案的要求，確定機床的配置形式，選擇合理的通用部件，設計專用部件和工作循環控制系統。為表達該組合機床的總體方案，在設計時要繪制“三圖一卡”即80T可彎曲刮板運輸機減速器箱體的加工工序圖、加工示意圖、機床聯系尺寸圖、生產率計算卡。然后根據“三圖一卡”進行組合機床的設計、調整和驗收。

制造業作為我國的支柱產業，在整個國民經濟中占有舉足輕重的地位，它是我國比較優勢產業，是勞動密集及智力密集型產業。而制造業的主體和基礎是機床行業；2002年中國機床一躍成為世界最大的消費國和全球最大的機床進口國。同時加入WTO以后，全球經濟貿易的一體化，這對我國制造業的要求不斷提高，各種技術壁壘已經阻礙了我國機床行業走向國際化。如何刷新今天的被動局面，積極的應對挑戰、抓住機遇、贏得發展的契機，成為機床行業普遍面臨的問題。在國外，機床改造已有較長的歷史，在美國已有50多年的歷史。由于各國的政治、經濟、科學技術的差異，機床的種類、性能、結構的繁雜多樣，使機床的改造內涵更加豐富多彩，出現了機床的翻修、改進、改裝、改造、再生、再造。機床改造在汽車、機床、內燃機、航空等行業廣泛應用，并批量投入生產。

一般認為：機床改造就是：利用最新的控制裝置和進給系統使舊機床獲得新生再造是一種較高的設備改造形式，國外稱這種工程技術是把老設備“重新回到圖板，以進行再設計，再制造，再鑒定的工作過程。通過全面改造設備主體結構和控制系統，引入最新技術，使機床達到現代化設計的新機床的水平，以滿足現代生產率、精度、環靜和技術標準。鑒于機床改造工藝技術水平要求較高。一般工廠用戶自行改造。往往難于達到技術性能和經濟效益。

現代制造業的優化，除了信息化以外，還包括加工順序的工藝優化、加工參數、切削刀具、熱處理金屬成型的優化設計制造，從而實現降低成本、高效益的運作，達到高標準、高規范的要求。

設計課題涉及到課題的分析、資料的查詢、資料摘錄，整理收集的資料。然后深入鹽城市機床廠生產一線向使用者、設計者學習，從而了解所設計的產品的成本、生產效率、特殊用途、設計理念、以及產品的市場競爭力。具體的了解機床的外形、主軸箱的大致結構，并記錄了如何有所改進，最后確定設計的方案。以及箱體的結構圖，并進行相關零件的選型計算。此種機床的構造設計要求我們具備相當強的實踐知識和經濟意識因此考慮到：動力裝置、電機的選用，優化的配置企業內部現有各種資源，真正做到資源最小化，提高產品精度，實現了經濟效益最大化的要求，更好的服務于生產和經濟建設。

本課題就是從培養我們的工程實踐意識、經濟意識，樹立正確的生產觀出發，并結合機床廠的多年實踐總結，該課題的設計由本本人單獨完成，設計任務由指導老師作了明確指配：由于我負責該立式組合機床的總體設計和組合鉆床主軸箱設計，故本人的設計說明書包括立式組合機床的總體設計和組合鉆床主軸箱設計，附件有生產率計算卡、圖的詳細說明。

1立式組合鉆床總體設計概述

1.1零件加工工序圖

加工工序圖是根據選定的工藝方案，表示一臺機床上或一條自動生產線上完成的工藝內容。包括加工部件的尺寸精度、技術要求、加工時的定位基準、夾緊部位以及被加工零件的材料、硬度和在機床上加工前毛坯的情況。

本工序的加工內容是鉆口面Φ14孔，要求在立式鉆床上加工，以底面兩銷孔（上箱體為頂面）為定位基準，夾緊點位于第三軸孔和對側的第二、四軸孔上。

在一個箱體上,因為有兩個孔是不對稱的,為了提高生產效率,縮短輔助時間,減少設備,用一臺組合機床來加工上、下箱體。在主軸箱上把所有軸孔都排成對稱的,在加工時,把不應有的鉆頭取下就可以加工上下箱體,則該立式組合機床有16根主軸。

該加工孔的直徑為Φ18mm,表面粗糙度,孔深分別為110mm、50mm、25mm。定位時以底面和兩銷孔為定位基準是合理的,這樣定位精度高,易于保證各軸孔間的位置精度,故這種在立式組合鉆床上采用“一面兩銷”的定位方法加工精度是較高的。

1.2零件加工示意圖

加工示意圖反映了機床的加工過程和加工方法,并決定了浮動夾頭或接桿的尺寸、刀具的種類和數量,刀具的長度和加工尺寸、主軸、刀具與工件間的關系尺寸等。合理的選擇切削用量、并決定動力頭的工作循環時間也是調整機床和刀具的依據。

1.2.1鉆頭的選擇

加工時選用麻花鉆由《量具、刀具標準》P290-JB781-65查得:

①鉆110mm深的孔,用錐柄長麻花鉆

d=18mm,柄部形式:BL=320mmL0=215mm

錐柄尺寸莫氏圓錐2號,L2=90.5mmd1=17.2mm

②由P282-JB780-65查得

鉆50mm深的孔和25深的孔,用錐柄麻花鉆

d=18mm柄部形式BL=320mmL0=215mm

錐柄尺寸莫氏圓錐2號,L2=90.5mmd1=17.2mm

1.2.2導向選擇:

①由［I］P223表3-4和3-3及［Ⅱ］P63選擇選擇導向長度L1=45mm的固定式導套。

②導套配合的選擇查［I］表3-5可知:

d用Db新標準為G7

D用D/db,新標準為H7/g6

D1用D/ga,新標準為H7/n6

（導套）

1.2.3主軸的選擇

切削扭矩為1424.86Kg.mm

由［I］表5-10查得

d=B=7.5=25.22mm

按標準系列取主軸軸徑為30mm

由［I］表可查得

主軸外伸長度L=115-15=100mm

D/d1=50/36

按桿莫氏圓錐號2號

（主軸）

1.2.4接桿的選擇

選用B型(A型為加強型接桿)11號接桿

（連接桿）

1.3動力部件的選擇

1.3.1動力部件的功率選擇

動力部件的功率選擇是根據所選的切削用量計算出切削功率及進給功率之需要,并考慮提高切削用量的可能性(一般提高20％)選擇相應的動力部件。

切削用量為

V=13米/分n=230轉/分f=0.16毫米/轉

刀具耐用度驗算

T=(

=181971.027分=3032.85小時

一天按工作15小時計算,刀具耐用度為202.19天,則切削用量選擇合理。

切削功率由計算得:N=14×0.3733=5.227(KW)

取η=0.8則

N動>=6.53(KW)

6.53+(6.53×30%)=8.49(KW)

故選用10KW的電動機。

1.3.2主軸箱最大輪廓尺寸的選擇

根據工件外輪廓尺寸和結構需要,選用1000×630×340mm的標準主軸箱,由于結構的需要在1000方向上再加四個導桿座,導桿座內徑為Φ100mm,這樣用來支承導桿的外形尺寸成為1200mm,外廓尺寸就成為1200×630×340mm。

D=36mmD1=30mmB型D2=50mmL1=110mmL2=30mm

莫氏錐度號為2號,L1選擇由具體情況而定

1.3.3主軸箱鉆模板工件等相互之間位置及尺寸

導向長為45mm,鉆模板厚為35mm,加工終了位置時鉆模板與工件相距10mm,切出長度為12mm,導向套與主軸箱間間距為30mm,采用活動方式鉆模板。（如下圖）

1.3.4動力循環的選擇

動力頭的工作循環包括:快進、行進、工作進給和快退等動作。

本機床采用“工進—快退”的循環,這是由機床總聯系尺寸圖確定后又重新修改的結果。

1.4機床聯系尺寸圖

1.4.1機床裝料高度的確定

考慮到通用部件尺寸的限制和操作方便,裝料高度可在850～1060mm之間選取,具體到本設計中取裝料高度1000mm。

1.4.2夾具輪廓尺寸的確定

裝卸工件是在機床外面完成的,夾具在裝卸工件時可拉進拉出。由于結構限制,夾具與滑臺做成一個整體是特制滑臺。參考63滑臺制造而成,導軌部分局部尺寸不變,最大外輪廓尺寸為1200×950×500mm。

1.4.3中間底座尺寸的確定

中間底座支撐著夾具體,按需要取長為1700mm.寬和高取坐標準值分別為1000mm和560mm。

1.4.4主軸箱各尺寸的確定

前面已經確定了其外形輪廓尺寸,根據［I］確定后蓋為90mm,前蓋為70mm(考慮作油池用)主軸箱體為180mm。

1.4.5滑臺的選擇

滑臺的選用應根據工件的外輪廓尺寸和進給抗力,工作循環來確定。

進給抗力:

ΕP=300.5×14=4207(Kg)

由一部組合機床通用機床部件設計組所編寫的指導教材直接查得用HY63B型滑臺。行程為630mm,最大進給抗力為6300Kg,快進行程速度為4.2米/分。

1.4.6動力箱的選擇

由［Ⅱ］可查得,選用TD63AⅡ型動力箱,電機型號為JO2-61-6。功率為10KW,驅動軸轉速為48.5rpm。

1.4.7其它配套部件的選擇

由一部組合機床設計小組所編指導資料查得與HY63BⅡ型滑臺配套的其它部件為:

立柱:型號CL63A

立柱底座:型號CD63

由以上資料即可作出機床總體設計的“三圖一卡”具體見圖紙和該說明書的附錄部分。

附件清單

序號內容備注

1組合鉆床聯系尺寸圖B9912027-ZZC-80TA0一張（手工圖）

2組合鉆床主軸箱裝配圖B9912027-ZZCZZX-80TA0一張

3減速器箱體加工工序圖B9912027-JGGX-80TA1一張

4減速器箱體加工示意圖B9912027-JGSY-80TA1一張

5齒輪B9912027-ZZCZZX-80T-01A3一張

6齒輪套B9912027-ZZCZZX-80T-02A3一張

7導套B9912027-ZZCZZX-80T-03A3一張

8電機齒輪B9912027-ZZCZZX-80T-04A3一張

9蓋B9912027-ZZCZZX-80T-05A3一張

10鍵套B9912027-ZZCZZX-80T-06A3一張

11手柄軸B9912027-ZZCZZX-80T-07A3一張

12套筒B9912027-ZZCZZX-80T-08A3一張

13油杯B9912027-ZZCZZX-80T-09A3一張

14葉片油泵B9912027-ZZCZZX-80T-10A3一張

15傳動軸B9912027-ZZCZZX-80T-11A3一張

16軸B9912027-ZZCZZX-80T-12A3一張

17軸承蓋B9912027-ZZCZZX-80T-13A3一張

18軸承透蓋B9912027-ZZCZZX-80T-14A3一張

19生產率計算卡一份

目錄

0引言1

1立式組合鉆床總體設計概述3

1.1零件加工工序圖3

1.2零件加工示意圖3

1.2.1鉆頭的選擇3

1.2.2導向選擇:4

1.2.3主軸的選擇4

1.2.4接桿的選擇5

1.3動力部件的選擇5

1.3.1動力部件的功率選擇5

1.3.2主軸箱最大輪廓尺寸的選擇6

1.3.3主軸箱鉆模板工件等相互之間位置及尺寸6

1.3.4動力循環的選擇7

1.4機床聯系尺寸圖7

1.4.1機床裝料高度的確定7

1.4.2夾具輪廓尺寸的確定7

1.4.3中間底座尺寸的確定7

1.4.4主軸箱各尺寸的確定7

1.4.5滑臺的選擇7

1.4.6動力箱的選擇8

1.4.7其它配套部件的選擇8

2組合鉆床主軸箱的設計8

2.1繪制主軸箱設計原始依據圖8

2.2主軸結構形式的選擇及動力計算11

2.2.1主軸結構形式的選擇11

2.2.2主軸直徑和齒輪模數的初步確定12

2.2.3主軸箱動力計算12

2.3傳動系統的設計與計算14

2.3.2主軸箱的潤滑和手柄設置17

2.3.3傳動軸直徑的確定:17

2.4主軸箱坐標系計算18

2.5主軸箱上變位齒輪系數的計算24

2.6繪制坐標檢查圖26

2.7主軸箱中軸的校核計算26

2.8齒輪強度的校核計算28

2.9其它31

2.9.1主軸箱中軸的支承軸承的類型選擇31

2.9.2軸上零件的固定與防松31

2.9.3主軸箱體及其附件的選擇設計32

2.9.4潤滑油的選擇、密封件的選擇32

2.9.5主軸箱的安裝定位33

結束語34

致謝35

參考文獻36

附件清單37