减速器箱体钻口面孔组合机床总体设计及主轴箱设计

本人这次毕业设计所设计的16轴立式组合钻床是由大量的通用部件和少量的专用部件组成的工序集中的高效率专用机床。为用来钻削80T可弯曲刮板运输机中减速器箱体的口面孔而设计的专用机床。该机床可适用于年产量为1万台的批量生产，为了保证加工零件的质量、产量和降低生产成本，在设计该立式组合钻床时，首先应该制定合理的工艺方案，然后按照工艺方案的要求，确定机床的配置形式，选择合理的通用部件，设计专用部件和工作循环控制系统。为表达该组合机床的总体方案，在设计时要绘制“三图一卡”即80T可弯曲刮板运输机减速器箱体的加工工序图、加工示意图、机床联系尺寸图、生产率计算卡。然后根据“三图一卡”进行组合机床的设计、调整和验收。
  制造业作为我国的支柱产业，在整个国民经济中占有举足轻重的地位，它是我国比较优势产业，是劳动密集及智力密集型产业。而制造业的主体和基础是机床行业；2002年中国机床一跃成为世界最大的消费国和全球最大的机床进口国。同时加入WTO以后，全球经济贸易的一体化，这对我国制造业的要求不断提高，各种技术壁垒已经阻碍了我国机床行业走向国际化。如何刷新今天的被动局面，积极的应对挑战、抓住机遇、赢得发展的契机，成为机床行业普遍面临的问题。在国外，机床改造已有较长的历史，在美国已有50多年的历史。由于各国的政治、经济、科学技术的差异，机床的种类、性能、结构的繁杂多样，使机床的改造内涵更加丰富多彩，出现了机床的翻修、改进、改装、改造、再生、再造。机床改造在汽车、机床、内燃机、航空等行业广泛应用，并批量投入生产。
    一般认为：机床改造就是：利用最新的控制装置和进给系统使旧机床获得新生再造是一种较高的设备改造形式，国外称这种工程技术是把老设备“重新回到图板，以进行再设计，再制造，再鉴定的工作过程。通过全面改造设备主体结构和控制系统，引入最新技术，使机床达到现代化设计的新机床的水平，以满足现代生产率、精度、环静和技术标准。鉴于机床改造工艺技术水平要求较高。一般工厂用户自行改造。往往难于达到技术性能和经济效益。
现代制造业的优化，除了信息化以外，还包括加工顺序的工艺优化、加工参数、切削刀具、热处理金属成型的优化设计制造，从而实现降低成本、高效益的运作，达到高标准、高规范的要求。
设计课题涉及到课题的分析、资料的查询、资料摘录，整理收集的资料。然后深入盐城市机床厂生产一线向使用者、设计者学习，从而了解所设计的产品的成本、生产效率、特殊用途、设计理念、以及产品的市场竞争力。具体的了解机床的外形、主轴箱的大致结构，并记录了如何有所改进，最后确定设计的方案。以及箱体的结构图，并进行相关零件的选型计算。此种机床的构造设计要求我们具备相当强的实践知识和经济意识因此考虑到：动力装置、电机的选用，优化的配置企业内部现有各种资源，真正做到资源最小化，提高产品精度，实现了经济效益最大化的要求，更好的服务于生产和经济建设。
本课题就是从培养我们的工程实践意识、经济意识，树立正确的生产观出发，并结合机床厂的多年实践总结，该课题的设计由本本人单独完成，设计任务由指导老师作了明确指配：由于我负责该立式组合机床的总体设计和组合钻床主轴箱设计，故本人的设计说明书包括立式组合机床的总体设计和组合钻床主轴箱设计，附件有生产率计算卡、图的详细说明。

1 立式组合钻床总体设计概述
1.1零件加工工序图
加工工序图是根据选定的工艺方案，表示一台机床上或一条自动生产线上完成的工艺内容。包括加工部件的尺寸精度、技术要求、加工时的定位基准、夹紧部位以及被加工零件的材料、硬度和在机床上加工前毛坯的情况。
     本工序的加工内容是钻口面Φ14孔，要求在立式钻床上加工，以底面两销孔（上箱体为顶面）为定位基准，夹紧点位于第三轴孔和对侧的第二、四轴孔上。
在一个箱体上,因为有两个孔是不对称的,为了提高生产效率,缩短辅助时间,减少设备,用一台组合机床来加工上、下箱体。在主轴箱上把所有轴孔都排成对称的,在加工时,把不应有的钻头取下就可以加工上下箱体,则该立式组合机床有16根主轴。
该加工孔的直径为Φ18mm,表面粗糙度,孔深分别为110mm、50mm、25mm。定位时以底面和两销孔为定位基准是合理的,这样定位精度高,易于保证各轴孔间的位置精度,故这种在立式组合钻床上采用“一面两销”的定位方法加工精度是较高的。
1.2零件加工示意图
加工示意图反映了机床的加工过程和加工方法,并决定了浮动夹头或接杆的尺寸、刀具的种类和数量,刀具的长度和加工尺寸、主轴、刀具与工件间的关系尺寸等。合理的选择切削用量、并决定动力头的工作循环时间也是调整机床和刀具的依据。
1.2.1钻头的选择
加工时选用麻花钻由《量具、刀具标准》P290-JB781-65查得:
①钻110mm深的孔,用锥柄长麻花钻
  d=18mm,柄部形式:B L=320mm L0=215mm
  锥柄尺寸莫氏圆锥2号,L2=90.5mm d1=17.2mm
②由P282-JB780-65查得
  钻50mm深的孔和25深的孔,用锥柄麻花钻
  d=18mm 柄部形式B L=320mm  L0=215mm
  锥柄尺寸莫氏圆锥2号,L2=90.5mm d1=17.2mm
1.2.2导向选择:
  ①由［I］P223表3-4和3-3及［Ⅱ］P63选择选择导向长度L1=45mm的固定式导套。
  ②导套配合的选择查［I］表3-5可知:
     d用Db新标准为G7
     D用D/db,新标准为H7/g6
     D1用D/ga,新标准为H7/n6

 
                   （导套）
1.2.3主轴的选择
  切削扭矩为1424.86Kg.mm
  由 ［I］表5-10查得
  d=B   =7.5    =25.22mm
按标准系列取主轴轴径为30mm
由［I］表 可查得
 主轴外伸长度L=115-15=100mm
 D/d1=50/36
按杆莫氏圆锥号2号

 
（主轴）
1.2.4接杆的选择
 选用B型(A型为加强型接杆)11号接杆

 
（连接杆）
1.3动力部件的选择
1.3.1动力部件的功率选择
动力部件的功率选择是根据所选的切削用量计算出切削功率及进给功率之需要,并考虑提高切削用量的可能性(一般提高20％)选择相应的动力部件。
切削用量为
V=13米/分 n=230转/分 f=0.16毫米/转
刀具耐用度验算
T=(
 =181971.027分=3032.85小时
一天按工作15小时计算,刀具耐用度为202.19天,则切削用量选择合理。
切削功率由计算得:N=14×0.3733=5.227(KW)
取η=0.8则
N动>  =6.53(KW)
6.53+(6.53×30%)=8.49(KW)
故选用10KW的电动机。
1.3.2主轴箱最大轮廓尺寸的选择
  根据工件外轮廓尺寸和结构需要,选用1000×630×340mm的标准主轴箱,由于结构的需要在1000方向上再加四个导杆座,导杆座内径为Φ100mm,这样用来支承导杆的外形尺寸成为1200mm,外廓尺寸就成为1200×630×340mm。
D=36mm   D1=30mm   B型    D2=50mm   L1=110mm  L2=30mm
莫氏锥度号为2号, L1选择由具体情况而定
1.3.3主轴箱钻模板工件等相互之间位置及尺寸
导向长为45 mm,钻模板厚为35 mm,加工终了位置时钻模板与工件相距10 mm,切出长度为12 mm,导向套与主轴箱间间距为30 mm,采用活动方式钻模板。（如下图）
 
1.3.4动力循环的选择
      动力头的工作循环包括:快进、行进、工作进给和快退等动作。
本机床采用“工进—快退”的循环,这是由机床总联系尺寸图确定后又重新修改的结果。
1.4 机床联系尺寸图
1.4.1机床装料高度的确定
     考虑到通用部件尺寸的限制和操作方便,装料高度可在850～1060mm之间选取,具体到本设计中取装料高度1000mm。
1.4.2夹具轮廓尺寸的确定
       装卸工件是在机床外面完成的,夹具在装卸工件时可拉进拉出。由于结构限制,夹具与滑台做成一个整体是特制滑台。参考63滑台制造而成,导轨部分局部尺寸不变,最大外轮廓尺寸为1200×950×500mm。
1.4.3中间底座尺寸的确定
      中间底座支撑着夹具体,按需要取长为1700mm.宽和高取坐标准值分别为1000mm和560mm。
1.4.4主轴箱各尺寸的确定
      前面已经确定了其外形轮廓尺寸,根据［I］确定后盖为90mm,前盖为70mm(考虑作油池用)主轴箱体为180mm。
1.4.5滑台的选择
     滑台的选用应根据工件的外轮廓尺寸和进给抗力,工作循环来确定。
      进给抗力:
        ΕP=300.5×14=4207(Ｋg)
      由一部组合机床通用机床部件设计组所编写的指导教材直接查得用HY63B型滑台。行程为630mm,最大进给抗力为6300Kg,快进行程速度为4.2米/分。
1.4.6动力箱的选择
        由［Ⅱ］可查得,选用TD63AⅡ型动力箱,电机型号为JO2-61-6。功率为10KW,驱动轴转速为48.5rpm。
1.4.7其它配套部件的选择
       由一部组合机床设计小组所编指导资料查得与HY63BⅡ型滑台配套的其它部件为:
       立柱:型号 CL63A
       立柱底座:型号 CD63
       由以上资料即可作出机床总体设计的“三图一卡”具体见图纸和该说明书的附录部分。








附件清单
序号 内容 备注
1 组合钻床联系尺寸图   B9912027-ZZC-80T A0一张（手工图）
2 组合钻床主轴箱装配图 B9912027-ZZCZZX-80T A0一张
3 减速器箱体加工工序图 B9912027-JGGX-80T A1一张
4 减速器箱体加工示意图 B9912027-JGSY-80T A1一张
5 齿轮                 B9912027-ZZCZZX-80T-01 A3一张
6 齿轮套               B9912027-ZZCZZX-80T-02 A3一张
7 导套                 B9912027-ZZCZZX-80T-03 A3一张
8 电机齿轮             B9912027-ZZCZZX-80T-04 A3一张
9 盖                   B9912027-ZZCZZX-80T-05 A3一张
10 键套                 B9912027-ZZCZZX-80T-06 A3一张
11 手柄轴               B9912027-ZZCZZX-80T-07 A3一张
12 套筒                 B9912027-ZZCZZX-80T-08 A3一张
13 油杯                 B9912027-ZZCZZX-80T-09 A3一张
14 叶片油泵             B9912027-ZZCZZX-80T-10 A3一张
15 传动轴               B9912027-ZZCZZX-80T-11 A3一张
16 轴                   B9912027-ZZCZZX-80T-12 A3一张
17 轴承盖               B9912027-ZZCZZX-80T-13 A3一张
18 轴承透盖             B9912027-ZZCZZX-80T-14 A3一张
19 生产率计算卡 一份
                            

目录
0引言 1
1 立式组合钻床总体设计概述 3
1.1零件加工工序图 3
1.2零件加工示意图 3
1.2.1钻头的选择 3
1.2.2导向选择: 4
1.2.3主轴的选择 4
1.2.4接杆的选择 5
1.3动力部件的选择 5
1.3.1动力部件的功率选择 5
1.3.2主轴箱最大轮廓尺寸的选择 6
1.3.3主轴箱钻模板工件等相互之间位置及尺寸 6
1.3.4动力循环的选择 7
1.4 机床联系尺寸图 7
1.4.1机床装料高度的确定 7
1.4.2夹具轮廓尺寸的确定 7
1.4.3中间底座尺寸的确定 7
1.4.4主轴箱各尺寸的确定 7
1.4.5滑台的选择 7
1.4.6动力箱的选择 8
1.4.7其它配套部件的选择 8
2 组合钻床主轴箱的设计 8
2.1绘制主轴箱设计原始依据图 8
2.2主轴结构形式的选择及动力计算 11
2.2.1 主轴结构形式的选择 11
2.2.2 主轴直径和齿轮模数的初步确定 12
2.2.3主轴箱动力计算 12
2.3传动系统的设计与计算 14
2.3.2 主轴箱的润滑和手柄设置 17
2.3.3传动轴直径的确定: 17
2.4主轴箱坐标系计算 18
2.5 主轴箱上变位齿轮系数的计算 24
2.6 绘制坐标检查图 26
2.7 主轴箱中轴的校核计算 26
2.8 齿轮强度的校核计算 28
2.9 其它 31
2.9.1主轴箱中轴的支承轴承的类型选择 31
2.9.2轴上零件的固定与防松 31
2.9.3 主轴箱体及其附件的选择设计 32
2.9.4 润滑油的选择、密封件的选择 32
2.9.5主轴箱的安装定位 33
结束语 34
致谢 35
参考文献 36
附件清单 37