DZZ-10多轴钻床的毕业设计

DZZ-10多轴钻床的设计

摘要

随着我国社会经济的飞速发展，整个制造业的加工生产水平也在不断的提高。为了适应汽车行业的快速发展，需要越来越多的特殊加工设备来完成单一的、精度要求较高的工序，而多轴钻床就是一种专为进行汽车轮辐扩钻孔加工而设计的一种高精度机床。

DZZ-10多轴钻床专为汽车轮辐十个螺纹孔的扩钻孔加工工序而设计，它包括机床本体支承件、动力部分、传动部分、液压传动部分等几大部分，在设计之前，首先应对机床的整体布局设计提出一个方案，再根据所加工工件的要求确定机床所需的功率，然后进行电动机的选取，依据传动比依次选择减速器、联轴器并进行各参数的计算，由计算所得参数设计各轴和齿轮的结构并进行强度的校核，同时还应对机床的工作台、底座、床身和立柱进行设计，最后选择传动进给系统的液压缸，绘制整台机床的装配、零件等图纸。

本文主要对机床的一般设计方法和各部件的选用计算进行介绍。

关键词：多轴钻床；汽车轮辐；扩钻孔加工

Design of DZZ-10 multi-axis drilling machine

Abstract

With the rapid development of China's social economy, the manufacturing level of production has been improved. In order to adapt to the rapid development of automobile industry, special processing equipment more and more necessary to complete a higher single, accuracy requirements of the process, while the machine is a kind of special for automobile wheel expanding drilling and design of a high precision machine tool.

The design of DZZ-10 machine for automobile spoke ten threaded hole expanding drilling process, which comprises a machine tool body support, power part, transmission part, a hydraulic transmission part of several major, in the design, first proposed a scheme of overall layout design of the machine tools, and then determine the machine power required according to the workpiece requirements, then the selection of motor, based on the calculation of transmission ratio in order to choose the reducer, coupling and parameters, the calculated parameters checked by design of the shaft and gear structure and strength, but also to the machine table, a base, the bed and column design, the final choice of hydraulic cylinder drive feed system, drawing the assembly, parts and the whole machine drawings.

The main design method of machine and the calculation of the components are introduced.

Key Words: multiple spindle drill; automobile spoke; expanding drilling

目录

1 绪论 (1)

1.1 研究背景及意义 (1)

1.2工艺方案的分析 (1)

1.3 论文的组织架构 (1)

2 总体设计 (3)

2.1原始条件的分析 (3)

2.2选择工艺基准 (3)

2.3制定工艺路线 (4)

2.3.1 工艺过程 (4)

2.3.2 绘制工序图 (4)

2.4 刀具的选择 (5)

2.4.1刀具选择应遵循的原则 (5)

2.5切削用量的计算 (5)

2.5.1切削速度的计算 (5)

2.5.2吃刀深度的计算 (5)

2.6 对机床性能的要求 (6)

2.6.1机床的加工范围 (6)

2.6.2对加工精度和粗糙度的要求 (6)

2.6.3经济效益 (7)

2.6.4人机关系 (7)

3 多轴钻床整体布局设计 (8)

3.1整体布局设计要求 (8)

3.2机床整体布局方案的选择 (8)

3.2.1方案的提出 (8)

3.2.2方案的比较 (10)

3.3机床支承件的设计 (10)

3.3.1机床支承件的功能 (10)

3.3.2支承件的分类 (10)

3.3.3支承件的变形 (11)

3.4立柱的设计 (11)

3.4.1导轨的设计 (12)

3.5机床底座的设计 (14)

3.5.1材料的选取 (14)

3.5.2底座结构设计 (14)

3.5.3底座的尺寸 (15)

4 传动部分的设计计算 (16)

4.1主轴箱与传动系统设计计算 (16)

4.2齿轮齿数的确定 (19)

4.3齿轮的校核及几何尺寸计算 (21)

4.3.1按弯曲疲劳强度进行校核 (21)

4.3.2按接触疲劳强度校核 (23)

4.3.3大小齿轮几何尺寸 (24)

4.3.4齿轮的结构设计 (25)

4.4轴的设计 (25)

4.4.1大齿轮轴的设计计算 (25)

4.4.2小齿轮轴的设计计算 (30)

4.5轴承的选择与计算 (33)

4.5.1大齿轮轴轴承的校核 (33)

4.5.2小齿轮轴轴承的校核 (34)

4.6键连接的选择和校核 (36)

4.6.1联轴器与大齿轮轴的键连接 (36)

4.6.2大齿轮与大齿轮轴的连接 (36)

4.6.3小齿轮与小齿轮轴的连接 (37)

5 液压传动部分设计 (38)

5.1液压传动系统的设计要求 (38)

5.2工况分析与液压系统主参数的确定 (38)

5.2.1负载分析 (38)

5.2.2各参数的计算 (38)

5.2.3工况负载分布表 (40)

5.2.4负载在各工况阶段分布图 (40)

5.3液压缸的设计计算 (41)

5.3.1液压缸参数计算 (41)

5.3.2快进、工进、快退时液压缸各参数计算 (41)

5.4液压系统的设计 (42)

5.4.1液压回路的选择 (42)

5.4.2液压系统原理图 (43)

6 结论 (45)

参考文献 (45)

致谢 (47)

1 绪论

1.1 研究背景及意义

对于机床的总体设计，应该从被加工零件，即汽车轮辐入手，依据零件的尺寸，来确定具体的加工方案并进行前期的设计计算，尺寸确定以后，就可以进行图纸的绘制，包括零件图，装配图等图纸。

专用钻床与普通的钻床最大的区别在于加工零件的单一性，因为它不具备普通钻床的通用性能，故所能加工的零件较单一，它最大的优点在于可以加工出高精度的零件，由于专用钻床是为加工某一特定的零件而服务的，所以专用钻床的样式、规格和先进程度都取决于工艺的需要，只有制定出了合理的加工工艺，才能设计出满足加工要求的专用钻床。

本次设计的题目为DZZ-10多轴钻床的设计，随着我国制造业的飞速发展，板类零件的加工越来越多，要求也越来越高。为了适应飞速发展的汽车工业，需要设计这样一种专用于汽车轮辐扩钻孔工序的新型多轴钻床，这样一台钻床应由机床本体支承件、传动部分、液压传动部分等几大部分组成。

1.2工艺方案的分析

在通常的情况下利用机械加工的方式直接改变零件毛坯的形状、性能以及尺寸的过程称之为机械加工工艺过程。在设计时，机械加工工艺的选定是否合理，直接影响着零件的生产效率与产品的质量。所以，在制定工艺方案时，应首先分析生产的类型，生产类型决定着生产的规模。

由于生产的类型不同，生产的组织和管理，车间人员的配备以及厂房的布置等方面的要求均不同。在大批量的生产规模之下，每个工序的任务都比较单一，因此，可以采用高效率的专用机床，生产和工作的效率可以大大提高，随之产品的成本也可以得到控制。但如果是小批量的生产，就没有必要采用高效率的专用设备来完成加工工作，因为那样不但不能降低成本，还会造成资源的浪费，所以在制定加工工艺时，必须与生产类型相适应。

1.3 论文的组织架构

本论文的组织结构如下：

第一章：介绍了研究多轴钻床的背景以及意义，对前期的工艺性能进行了简要的分析。

第二章：对机床的总体布局进行了设计规划，制定了工艺路线，明确了对机床的性能要求。

第三章：对机床的整体布局以及床身、立柱和底座等支承结构件进行了初步的设计，拟定各主要尺寸。

第四章：进行了机床传动部分的计算，包括电动机、减速器和联轴器的选定，大小齿轮以及各轴几何尺寸的计算和结构的设计，强度的校核等。

第五章：液压传动部分的设计计算，包括液压缸的选择，液压原理图的绘制等。

第六章：本章为论文的总结。

2 总体设计

2.1原始条件的分析

本次设计的多轴钻床所加工的零件为10孔轮辐，也就是要对轮辐上的10个螺纹孔进行扩孔，而10个螺纹孔在轮辐上的位置是位于同一平面上沿圆周均匀分布。扩孔后，只需保证其位置精度，没有其他特殊的要求，用一般的扩孔钻即可达到加工要求。

图2.1 扩孔前的零件图

工件的材料为碳结构钢Q235，没有特殊要求，在进行加工前没有热处理过程，也无硬度要求。

2.2选择工艺基准

在选择加工的工艺基准时尽量以设计基准作为定位基准，这样可以避免由于设计基准和定位基准的不重合所引起的定位误差。

2.3制定工艺路线

2.3.1 工艺过程

由于加工工序仅需一次扩孔即可完成，所以工艺过程比较简单，其工艺过程如下：

a. 扩孔要求

对5.

26

?φ，无精度要求。

10±

?进行扩孔至2.0

23

10φ

5.

b. 检验

按要求检查各孔位置精度。

2.3.2 绘制工序图

a. 零件工序图的作用

零件的工序图表示的是零件在一台机床上的加工内容，它包含了零件加工的尺寸与精度、定位基准以及各种加工要求，它是在零件图的基础之上加上各种加工要求而绘制的，对零件的加工作了一个全面的说明，它是专用钻床设计的主要参考和依据，也是在设计后期调整机床，检查机床精度的重要指导文件。

b. 零件工序图的内容

(1) 零件的形状

在零件的工序图中必须清楚的绘制零件的形状以及大小尺寸，以便进行加工工序的布置。

(2) 加工面与夹持的方向

在零件的工序图中还应绘制出加工面以及夹持方向，以便进行各种后续设计。

(3) 各种加工尺寸

在工序图上应表示出各种加工尺寸以及其精度和光洁度的要求，还应表示出精度和位置尺寸要求。

(4) 其它信息

还应在工序图中注明加工工序名称、材料、硬度以及余量等信息，并且加工部位用粗实线表示，其他部分用细实线表示。

c. 加工要求

(1) 加工对象

被加工零件为汽车轮辐按圆周均匀分布的10个螺纹孔，此机床专为扩钻孔步骤而设计。

(2) 加工材料

被加工零件材料为Q235碳结构钢。

(3) 加工余量

每个孔直径上的加工余量为5.235.26φφ-=3mm ，加工前孔的尺寸为105.23φ?mm ，加工后孔的尺寸为10mm 2.05.26±?φ。

2.4 刀具的选择

机床的刀具是机床的重要组成部分，刀具的选择直接影响整台机床的加工精度，在专用机床上常使用复合刀具和特种刀具，以满足被加工零件的高精度要求。

2.4.1刀具选择应遵循的原则

a. 标准原则

即在条件允许的情况下，优先选用标准刀具，这样可以大大减小加工成本，降低加工误差。

b. 优先采用“组装式”原则

即为了提高加工精度，常使用复合刀具，在选用复合式刀具时，优先采用组装式复合刀具。

2.5切削用量的计算

2.5.1切削速度的计算

m i n )/(1000

m n D v ??=π (2.1) 其中：

D ——为刀具或工件的外径；

n ——为工件或刀具每分钟的转速。

2.5.2吃刀深度的计算

mm d D t 5.12

5.235.262=-=-=

其中：

d ——为待加工表面直径；

D ——为已加工表面直径。