本科毕业设计-组合机床总体及主轴箱的设计

1前言

1.1研究的目的和意义

主轴箱是选用通用零件，按专业要求进行设计的。它通过按一定速比排布传动齿轮，把动力从动力部件——动力头、动力箱、电动机等传递给各工作主轴，使之获得所要求的转速和转向。主轴箱主轴前端外伸部分和机床刀具装置连接，从而完成被加工零件。目的是熟练利用CAD绘图软件进行绘图，掌握基本的设计方法和能力，为以后的学习和工作打下良好的基础。研究汽缸盖钻铰组合机床不但有助于汽缸盖的加工水平提高，从而提高我国的汽车生产水平，而且对我国组合机床的发展也有重要意义。

1.2国内外研究现状

我国的组合机床产业发展比较晚，原因之一是我国整体的工业发展就比较晚，其次我国的工业水平已经落后了一大截。组合机床的发展是由汽车产业的带动，由专用机床发展而来的。改革开放后，我国的组合机床产业得到了很大的发展，特别是民营企业对发展组合机床起到了很大的作用，他们的设计和改良使得组合机床的效率和加工水平得到了极大的提高。我国的组合机床主要优势在于劳动力密集，缺点是精度不高，没有什么科技水平。

工业革命后，国外的工业发展很快，组合机床的发展更是如此。由于他们的起步早，发展到现在，组合机床的种类繁多，可以满足用户和生产的各种需求。国外的组合机床自动化程度高，广泛使用了数控技术，不仅提高了生产效率，而且对操作人员的安全有保障。

1.3研究内容和方法

组合机床总体设计是针对具体的被加工零件，在选定工艺方案和结构方案的基础上，进行方案图纸设计，本设计要求完成机床联系尺寸图、被加工零件工序图、加工示意图。主轴箱传动系统是多轴、多齿轮、多排次的复杂齿轮传动系统。在完成组合机床总体设计之后，利用CAD绘图软件设计有四根主轴的主轴箱，主轴的转速分别为200r/min。根据所提供的技术数据，选择主要通用部件，然后按照组合机床设计步骤进行：绘制机床总图、加工工序图、计算切削用量及绘制加工示意图、主轴箱传动系统设计（4轴n=200r/min），最后绘制主轴箱装配图和主要零件图，并写出设计说明书。

2 组合机床的设计

2.1组合机床概述

2.1 .1组合机床概述

组合机床既有专用机床效率高机构简单的特点，又有万能机床能够重新调整，以适应新工件加工的特点。为此，将机床上带动刀具对工件产生切削运动的部分以及床身、立柱、工作台等设计制造成通用的独立部件，称为“通用部件”，根据工件加工的需要，用这些通用部件配以部分专用部件就可组成机床，这就是组合机床。当工件改变了，还是用这些通用部件，只将部分专用部件改装，又可以组成加工新工件的机床。

组合机床是按高度工序集中原则设计的，即在一台机床上可以同时完成许多同一种工序或多种不同工序的加工。通用部件包括：

（1）动力部件：动力头、动力滑台和动力箱。

（2）工件运送部分：回转工作台、移动工作台。

（3）支撑部件：立柱、床身、底座和滑座等。

（4）控制系统：液压传动装置、电器柜、操纵台。

组合机床通用部件的一般要求：

（1）在小的外形尺寸的条件下能获得大的进给力和功率。这是实现集中工序的重要条件。

（2）动力部件的结构必须有高的刚度，以便能采用合理的切削用量。

（3）动力部件的主运动和进给运动适应具有较大的变速范围，以便能充分发挥切削刀具的性能。

（4）动力部件是带动刀具实现切削运动的部件。其进给机构必须保证进给的稳定性。

（5）动力部件应有较高的空行程速度，一般大于6-8m/min，并保证较高的从快进到工作进给的转换精度，一般应在1mm以内。

（6）通用部件应该有统一的联系尺寸，应能适应不同状态下的安装。

2.1.2组合机床设计步骤

（1）制定工艺方案

了解被加工零件的加工特点，精度和技术要求，定位夹压情况以及生产率的要求等。确定在组合机床上完成的工艺内容及其加工方法，这里要确定加工工步数，决定刀具的种类和形式。

（2）机床结构方案的分析和确定

根据工艺方案确定机床的型式和总体布局。

（3）组合机床总体设计

确定机床各部件间的相互关系，选择通用部件和刀具的导向，计算切削用量及机床生产率。绘制机床的总联系尺寸图及加工示意图等。

（4）组合机床的部件设计

在流水线上由于工序的组合不同，机床的型式和数量都会有较大的变化。因此，这时应按流水线进行全面考虑，而不应将某一台或几台机床分裂开来设计。

2.2组合机床的总体设计

2.2.1组合机床工艺方案的制定

此次组合机床的设计，是根据具体加工对象的具体情况进行专门的设计，这是当前最普遍的做法。

一般的说，组合机床设计时应考虑下列各点：

（1）采用先进的加工工艺，制定最佳的工艺方案。

（2）合适的确定机床工序集中程度。

（3）合理的选择组合机床的通用部件。

（4）选择恰当的组合机床的配置型式。

（5）合理的选择切削用量。

（6）设计高效率的夹具、工具、刀具及主轴箱等。

制定组合机床工艺方案是设计组合机床最重要的步骤之一。工艺方案制定的正确与否，将决定机床能否达到“质量轻、体积小、结构简单、使用方便、效率高、质量好”的要求。

影响机床工艺方案制定的主要因素有：

（1）加工的工序和加工精度的要求

被加工零件需要在组合机床上完成的工序及加工精度，是制定机床工艺方案的主要依据。制定工艺方案时，首先需要全面分析工件的加工精度及技术要求，了解现场加工工艺及保证精度的有效措施。当孔间的位置精度要求很高时，工艺安排上应使所有孔的精加工在同一个工位上进行。如果同一轴线上的几个孔同心度要求较高，则应尽可能考虑从一面进行加工。

（2）被加工零件的特点

如工件材料及硬度，加工部位的结构形式，工件的刚性，工艺基面等，对于机床工艺方案的制定都有重要的影响。加工同样精度的孔，加工钢件比加工铸铁件的工步数就多一些。加工薄壁易振的工件，安排工序时就要防止共振，否则，将严重影响加工精度。