万向节滑动叉φ39孔两端面粗铣组合机床总体及主轴箱设计

目录1 前言 (1)2 总体方案论证 (3)2.1 工艺方案设计 (4)2.2 加工设备方案选择 (4)2.3 确定机床总体布局 (5)3 切削用量的选择和计算 (5)3.1 切削刀具的选择 (5)3.2 切削用量的选择 (6)3.3 确定切削力、切削转矩、切削功率 (6)4 组合机床通用部件的选择 (7)4．1 进给动力部件选择 (8)4．2 主运动动力部件选择 (8)4.3 通用主轴部件选择 (9)5 组合机床总体设计 (10)5.1 被加工零件工序图 (10)5.2 加工示意图 (11)5.3 机床总联系尺寸图 (12)5.4 机床生产率计算卡 (12)6 组合机床主轴箱设计 (14)6.1主轴箱设计的原始依据 (14)6.2 运动参数和动力参数的确定 (14)6.3主轴箱的坐标计算 (27)7 结论 (29)参考文献 (30)致谢 (31)1 前言组合机床是根据工件加工要求，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。

组合机床的设计，有以下两种情况：其一，是根据具体加工对象的具体情况进行专门设计。

其二，随着组合机床在我国机械行业的广泛使用，广大工人总结自己生产和使用组合机床的经验，发现组合机床不仅在其组成部件方面有共性，可设计成通用部件，而且一些行业的在完成一定工艺范围的组合机床是极其相似的，有可能设计为通用机床，这种机床称为“专能组合机床”。

这种组合机床就不需要每次按具体加工对象进行专门设计和生产，而是可以设计成通用品种，组织成批生产，然后按被加工的零件的具体需要，配以简单的夹具及刀具，即可组成加工一定对象的高效率设备。

组合机床是一种专用高效自动化技术装备，目前，由于它仍是大批量机械产品实现高效，高质量和经济性生产的关键装备，因而被广泛应用于汽车，拖拉机，内燃机和压缩机等许多工业生产领域。

其中，特别是汽车工业，是组合机床和自动线最大的用户。

如德国打众汽车厂在Salzgitter的发动机工厂，90年代初所采用的金属切削机床主要是自动线(60%)，组合机床(20%)，加工中心(20%)。

显然，在大批量生产的机械工业部门，大量采用的设备是组合机床和自动线。

因此，组合机床的应用在很大程度上决定了这些部门的生产效率及产品质量，也很大程度上决定了企业产品的竞争力。

特别是近20年来，随着组合机床的发展，作为组合机床主要用户的汽车和内燃机等行业也有很大的变化，起产品市场寿命不断缩短，品种日益增多且质量不断提高。

这些因素同时也有力地推动和激励了组合机床的不断发展。

组合机床的发展主要有以下2点:(1) 组合机床品种的发展；(2) 组合机床柔性化的发展。

随着科学技术的巨大进步及社会生产力的迅速提高，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。

据国际生产研究协会的统计表明，目前中，小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85%左右。

现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈的竞争。

然而，一般企业仍习惯于大采用传统的专用夹具。

另一方面，在多品种生产的企业中，约隔4年就要更新80%左右的专用夹具，面夹具的实际磨损量仅为15%左右。

特别是近年来，数控机床（NC），加工中心（MC），成组技术（GT），柔性制造系统（FMS）等新技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：a.能迅速面方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本。

b.能装夹一组具有相似性特征的工件。

c.适用于精密加工的高精度机床夹具。

d.适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具。

e.采用液压或气压夹紧的高效夹紧装置，以进一步提高劳动生产率。

f.提高机床夹的标准化程度。

现代机床夹具的发展方向主要表现在以下几个方面：a.精密化b.高效化c.柔性化d.标准化本次毕业设计的课题是万向节滑动叉φ39孔两端面粗铣组合机床总体及主轴箱设计。

根据万向节滑动叉两侧面的位置、加工精度等主要的设计原始数据，设计出技术上先进，经济上合理和工作上可靠的双面粗铣的组合机床。

本次设计的组合机床夹具主要对万向节滑动叉φ39孔两端面的粗铣。

本次设计的组合机床能同时粗铣万向节滑动叉φ39孔两端面，大大提高了生产效率，降低了劳动强度，从而降低了零件的加工成本。

2总体方案论证设计的机床要满足加工要求、保证加工精度；尽可能选用通用件、以降低成本。

因此根据上述要求和柴油机气缸体的加工特点来确定设计方案。

2.1 工艺方案设计工艺方案的拟订是组合机床设计的关键一步。

组合机床的总体设计要注重工件及其加工的工艺分析，只有制定出先进合理的工艺方案,才能设计出先进合理的组合机床。

根据指定的加工要求,提出若干个工艺方案,择其佳者。

工艺方案确定了,组合机床的结构、性能、运动、传动、布局等一系列问题也就解决了。

所以，工艺方案设计是组合机床设计的重要环节。

而且工艺方案在很大程度上决定了组合机床的结构配置和使用性能。

因此，必须认真分析被加工零件图纸,深入了解被加工零件的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技术要求及生产率要求等一些因素。

拟定组合机床工艺方案的一般步骤如下:a.分析,研究加工要求和现场工艺，在制订组合机床工艺方案时，首先要分析、研究被加工零件，如被加工零件的用途及其结构特点、加工部位及其精度、表面粗糙度、技术要求及生产纲领；其次深入现场调查分析零件的加工工艺方法、定位夹紧方式、所采用的设备、刀具及切用量、生产率情况等。

b.定位基准和夹压部位的选择组合机床一般为工序集中的多刀加工,不但切削负荷大，而且工件受力方面变化。

因此，正确选择定位基准和夹压部位是保证加工精度的重要条件。

本道工序主要是加工毛坯,因此,还要对毛坯基准选择考虑有关工序加工余量的均匀性。

定位夹压部位的选择应在有足够的夹紧力下工件产生的变形最小，并且夹具易于设置导向和能过刀具。

本道工序:万向节滑动叉φ39孔两端面。

2.2加工设备方案选择在机械制造业中，金属切削机床占机械设备总台数的50%～70%，它负担的工作量约占一半左右，其中有30%～50%的工作量是由组合机床来完成的，同时，机械加工方法是机电产品及零部件生产的主要方法，且机械加工质量又是提高整个产品质量的关键。

因此，组合机床的开发、设计，是机械制造行业一项非常重要的工作。

组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床，具有如下特点：a.生产率高；b.加工精度稳定；c.研制周期快，便于设计、制造和使用、维护；d.自动化程度高，劳动强度低；e.配置灵活，可按工件或工序要求灵活组成机床自动线，易于改装，产品或工艺变化时，通用部件还可以重复利用；f.使用稳定，结构紧凑，机床费用低。

由于被加工零件已定型，生产批量较大，加工要求较高，所以必须采用组合机床来进行生产，同时，又是针对双面加工。

因此，采用组合机床来进行加工是较适宜、理想的生产方案。

2.3 确定机床总体布局根据上述确定的加工工艺方案，按照工序集中程度和生产批量大小，机床总体布局主要有如下配制型式：a.多工位组合机床多工位组合机床：主要用于中、小零件加工。

生产占地面积大，但生产率高。

这种方式若配合工作台的移动和精确定位，可以组成组合机床自动线，则自动化程度和生产率均很高。

b.单工位组合机床各种型式的单工位组合机床，通常可安装一个工件，特别适宜于大、中型箱体类零件的加工。

根据配置动力部件的型式和数量，这类机床可分为单面、多面及复合式。

这种方式组成灵活，结构简单，由于单工位加工，其机动时间与辅助时间不能重合，因而生产率比多工位机床低。

根据以上所述, 柴油机气缸体的结构是比较规则的长方体，从装夹的角度来看，卧式平放比较方便，采用卧式组合机床加平面，有利于排屑，也减轻了工人的劳动强度。

且柴油机气缸体属于中型加工零件，在本次设计中，铣平面工序是主要工序内容。

因此为了保证铣平面的加工精度和结合被加工零件加工特点，卧式单工位组合机床是较好的选择。

卧式单工位组合机床又可分为卧式单面组合机床，卧式多面组合机床等。

若采用卧式单面组合机床，加工两端面需经过两次装夹，增加辅助时间，成本高，生产效率低，工人劳动强度大。

因此，采用卧式双面组合机床是合理的选择。

其特点：工件安装在夹具里，工件和夹具装在铣削工作台上，刀具相对固定，铣削工作台实现进给运动。

生产占地面积小，加工精度高。

3 切削用量的选择和计算3.1 切削刀具的选择在生产线上,由于铣削平面的走刀长度一般比孔加工的走刀长度长的多,因此,铣削工序通常是限制性工序。

为了提高切削用量应采用硬质合金不重磨式面铣刀。

由参考文献[4]，粗齿﹑中齿﹑细齿面铣刀刀片材料为YG6(铣铸铁)及YT14(铣钢)，密齿面铣刀刀片材料为YG6，铣铝合金面铣刀刀片材料为YT14。

由于本件的材料是铸铁，因此选用刀片材料为YG6，又因为本道工序是粗铣,粗糙度要求不高,选中齿铣刀。

齿数选择由参考文献[4]表2-8，得中齿铣刀的齿数为34。

所以，设计的组合铣床选择的刀具为：硬质合金不重磨式中齿面铣刀，材料为YG6，齿数为34。

3.2 切削用量的选择在组合机床工艺方案确定过程中，工艺方法和切削用量选择是否合理，对组合机床的加工精度，生产率，刀具耐用度，机床的结构形式及工作可靠性均有较大的影响。

A.组合机床切削用量的选择特点:a.在大多情况下，组合机床为多轴、多刀、多面同时切削，因此，切削用量比一般万能机床单刀加工低30%左右。

b.组合机床通常用动力滑台来带动刀具进给，由于多轴箱上同时工作的刀具种类不同且直径大小不同，其切削用量也各有特点。

因此，一般先按各刀具选择较合理的切削速度v(m/min) 和每转进给量f(mm/r),再根据其中工作时间最长，负荷最重，刃磨较困难的刀具来确定并调整每转进给量和转速，通常用试凑法来满足每分钟进给量相同的要求。

参照[1]即 f i i v f n f n f n f n ==⋅⋅⋅⋅⋅==332211c.在选择切削用量时要注意既要保证生产批量要求，又要保证刀具一定的耐用度。

d.选择切削用量时，还须考虑可选动力滑台的性能。

B.组合机床切削用量选择方法从实际出发，根据加工精度、工件材料、工作条件、技术要求等进行分析，按照经济地满足加工要求的原则，合理的选择切削用量。

本次设计中，采用查表法选择加工柴油机气缸体孔的切削用量。

由参考文献[1]表6-18,查得，每齿进给量f z =0.2mm/z切削速度v c =75m/min n=d v π1000=51214.3751000⨯⨯=47r/min （3-1） 进给速度v f=fn=f z zn （3-2）=0.2×34×47=320mm/min3.3 确定切削力、切削转矩、切削功率根据选择的切削用量，确定切削力，作为选择动力部件（滑台）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的尺寸；确定切削功率，用以选择主传动电机功率。