基于多軸加工的普通鉆床改造設(shè)計(jì)說明書[帶圖紙].doc

III摘要隨著先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，數(shù)控加工已成為機(jī)加工過程中的一種主流技術(shù)。這一技術(shù)的運(yùn)用提高了機(jī)加工過程中工作效率和加工精度。數(shù)控多工位鉆床就是提高鉆削加工精度和效率的一種很好的機(jī)加工工具。數(shù)控多工位鉆床的設(shè)計(jì)，采用了普通車床設(shè)計(jì)的步驟和方法，綜合考慮數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)。從切削力入手確定主軸及電機(jī)，到整個(gè)機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)床的控制，最后到對機(jī)床初始化程序設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)是基于多軸加工的普通鉆床改造。為了實(shí)現(xiàn)復(fù)合工位的加工，現(xiàn)需要對普通鉆床進(jìn)行多軸頭的設(shè)計(jì)。普通鉆床為單軸機(jī)床，但安裝上多軸箱就會(huì)成為多軸的鉆床，改造成多軸鉆床后，能大大地縮短加工時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。因此本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是多軸箱的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括齒輪分布與選用、軸的設(shè)計(jì)、多軸箱的選用、導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)等。關(guān)鍵詞：復(fù)合工位；多軸鉆床；生產(chǎn)效率；多軸箱IVAbstractWiththemanufacturingdevelopment,numericalcontrolmanufacturinghasbecomeoneofthemajoradvancedtechnologies.efficiencyandaccuracyhasbeenimprovedinapplicationofthetechnology.Numericalcontrolauto-drillingmachineisakindofthenewmachinetoolsthatcanimprovethemachiningaccuracyandefficiency.ThepanerhasdesignedforNumericalcontrolauto-drillingmachine,usingdesignmethodoftheordinarylathe,andconsideringthecharacteristicofthenumericalcontrolmachinetoolssynthetically.cuttingforcehasbeencalculated,thestructuralandthecontrolsystemhasbeendesigned.Finally,thesoftwareroutinehasbeenexplored.Thispanerhasfinishedcompletedainvestigationofinternalandexternalofcurrentsituationfornumericalcontrolmultistage-drillingmachine,andcomparedit,putforwardafeasiblescheme；completedthemechanicalstructuraldesignancalculatedanddesignedtheelectriccontrolsystem,andfinishedthesoftwareandhardwareofthecontrolsystemtentatively.Thedesignisbasedonthemulti-axismachiningofcommondrillingmachine.Toaccomplishthemanufactureofmulti-hole,redesignedthedrivemechanismoftheordinarydrillpress.Mono-spindlebechangedintoamultiplespindle.Itwillimproveitsproductiveefficiency,shortenitsprocessingtimeifassembledamultiplespindlecaseon.Thatsocallsamultipledrill.Hereby,thekeystoneofthisdesignpaperishowtodesignamultiplespindleheads.Thedesignsubjectsincludetheselectionanddistributionofgearwheel,thedesignofspindle,andtheguidingequipmentandselectionofthemultiplespindleheads,etc.Keywords:multi-positionmanufacture；multipledrillpress；productiveefficiency；multiplespindleheadsV目錄摘要.IIIABSTRACT.IV目錄.V1緒論.11.1本課題的研究內(nèi)容和意義.11.2國內(nèi)外的發(fā)展概況.21.2.1多軸頭.21.2.2多軸箱.21.2.3多軸鉆床.31.2.4自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床.31.2.5多軸加工趨勢.31.3本課題應(yīng)達(dá)到的要求.42單工位鉆床改為多工位鉆床.52.1設(shè)計(jì)任務(wù).52.2普通立式鉆床的選型.52.2.1計(jì)算所需電機(jī)功率.52.2.2立式鉆床的確定.63主傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)箱的設(shè)計(jì).73.1設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備.73.2傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算.74多軸箱的結(jié)構(gòu)與零部件的設(shè)計(jì).134.1箱蓋、箱體和中間板結(jié)構(gòu).134.2多軸箱軸的設(shè)計(jì).135導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì).285.1導(dǎo)向裝置組成.285.2導(dǎo)向裝置選擇與設(shè)計(jì).286接桿刀具.307結(jié)論與展望.317.1結(jié)論.317.2不足之處及未來展望.31致謝.32參考文獻(xiàn).33基于多軸加工的普通鉆床改造11緒論1.1本課題的研究內(nèi)容和意義畢業(yè)設(shè)計(jì)是在完成了大學(xué)的全部課程之后，進(jìn)行的一次理論聯(lián)系實(shí)際的綜合運(yùn)用，使我對專業(yè)知識、技能有了進(jìn)一步的提高，為以后從事專業(yè)技術(shù)的工作打下基礎(chǔ)。專用機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和改進(jìn)是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，合理的專用機(jī)床是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備、計(jì)劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)檢測和健全勞動(dòng)組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)保證。本課題為基于復(fù)合工位加工機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由于零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批大量生產(chǎn)，故將涉及大批量加工的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)、專用機(jī)床和專用夾具設(shè)計(jì)等，尤其隨著工業(yè)的發(fā)展，大型復(fù)雜的多軸、多工位加工更是引人注目。結(jié)合多軸、多工位加工不但可以擴(kuò)大加工范圍，而且在提高精度的基礎(chǔ)上還能大大地提高工效。完成該課題是對我們大學(xué)期間所學(xué)知識進(jìn)行一次全面的專業(yè)訓(xùn)練，可以培養(yǎng)我們掌握如何運(yùn)用過去所學(xué)知識去解決生產(chǎn)中實(shí)際問題的方法，增強(qiáng)從事本專業(yè)實(shí)際工作所必需的基本能力和開發(fā)研究能力，可以提高我們的專業(yè)素質(zhì)，為今后走上工作崗位打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)，因而，其對我們實(shí)踐能力的提高和進(jìn)行企業(yè)專用機(jī)床的技術(shù)改造均具有十分重要的意義。組合機(jī)床上的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件約點(diǎn)全部機(jī)床零部件總量的70-80，因此設(shè)計(jì)和制造周期短，經(jīng)濟(jì)效益好。由于組合機(jī)床目的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件自動(dòng)化程度高，因而比通用機(jī)床生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定勞動(dòng)強(qiáng)度低。組合機(jī)床的通用部件是經(jīng)過周密設(shè)計(jì)和長期生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的，又有專門廠家成批生產(chǎn)，它與一般專用機(jī)床比較，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，工作可靠，使用和維修方便。組合機(jī)床加工工件，由于采用專用夾具組合刀具和導(dǎo)向裝置等，產(chǎn)品加工質(zhì)量靠工藝裝備保證，對操作工人的技術(shù)水平要求不高。當(dāng)機(jī)床被加工的產(chǎn)品更新時(shí)，專用機(jī)床的大部件要報(bào)廢。組合機(jī)床的通用部件是根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，并等效于國際標(biāo)準(zhǔn)，因此，其通用部件可以重復(fù)使用。不必加行設(shè)計(jì)和制造。組合機(jī)床易于聯(lián)成結(jié)合機(jī)床自動(dòng)線，以適應(yīng)大規(guī)模和自動(dòng)化生產(chǎn)需要。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般在車間中普通機(jī)床的平均切削時(shí)間很少超過全部工作時(shí)間的15%。其余時(shí)間是看圖、裝卸工件、調(diào)換刀具、操作機(jī)床、測量以及清除鐵屑等等。使用數(shù)控機(jī)床雖然能提高85%，但購置費(fèi)用大。某些情況下，即使生產(chǎn)率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通機(jī)床低。故必須更多地縮短加工時(shí)間。不同的加工方法有不同的特點(diǎn)，就鉆削加工而言，多軸加工是一種通過少量投資來提高生產(chǎn)率的有效措施。專用機(jī)床總體設(shè)計(jì)-三圖一卡“被加工零件工序圖”-它是組合機(jī)床的設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，它是制造使用，檢修和調(diào)整機(jī)床的重要技術(shù)條件繪制加工示意圖-它是刀具夾具，多軸箱，液壓電器裝置設(shè)計(jì)及通用部件選擇主要原始資料，它是調(diào)整機(jī)床，刀具及試車依據(jù)。繪制聯(lián)系和運(yùn)動(dòng)關(guān)系及檢驗(yàn)機(jī)床各部件相對位置及聯(lián)系-是滿足加工要求、進(jìn)一步開展主軸箱及夾具等專用部件和零件設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。相對生產(chǎn)率計(jì)算卡-它用來反映機(jī)床的加工過程，完成這一動(dòng)作所需要的時(shí)間，切削用量，機(jī)床生產(chǎn)率及機(jī)床負(fù)荷率。專用機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)，按專用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，由通用零件組成，其主要作用是根據(jù)無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文2被加工零件的要求，安排各主軸位置并將動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)由電機(jī)或動(dòng)力部件傳給各主軸，使之得到要求的轉(zhuǎn)速，機(jī)床主軸箱選用400*400，中間傳動(dòng)軸帶動(dòng)主軸傳動(dòng)。專用機(jī)床設(shè)計(jì)是按系列化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的由大量的通用部件和少量的專用部件組合的工序集中的高效率專用機(jī)床。它能對工件進(jìn)行多刀，多軸，多面，多工位，同時(shí)加工。隨著組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展，它以工藝范圍日益擴(kuò)大。1.2國內(nèi)外的發(fā)展概況雖然不可調(diào)式多軸頭在自動(dòng)線中早有應(yīng)用，但只局限于大批量生產(chǎn)。即使采用可調(diào)式多軸頭擴(kuò)大了使用范圍，仍然遠(yuǎn)不能滿足批量小、孔型復(fù)雜的要求。尤其隨著工業(yè)的發(fā)展，大型復(fù)雜的多軸加工更是引人注目。例如原子能發(fā)電站中大型冷凝器水冷壁管板有15000個(gè)20孔，若以搖臂鉆床加工，單單鉆孔與锪沉頭孔就要842.5小時(shí)，另外還要?jiǎng)澗€工時(shí)151.1小時(shí)。但若以數(shù)控八軸落地鉆床加工，鉆锪孔只要171.6小時(shí)，劃線也簡單，只要1.9小時(shí)。因此，利用數(shù)控控制的二個(gè)坐標(biāo)軸，使刀具正確地對準(zhǔn)加工位置，結(jié)合多軸加工不但可以擴(kuò)大加工范圍，而且在提高精度的基礎(chǔ)上還能大大地提高工效，迅速地制造出原來不易加工的零件。有人分析大型高速柴油機(jī)30種箱形與桿形零件的2000多個(gè)鉆孔操作中，有40%可以在自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床中用二軸、三軸或四軸多軸頭加工，平均可減少20%的加工時(shí)間。1975年法國巴黎機(jī)床展覽會(huì)也反映了多軸加工的使用愈來愈多這一趨勢。多工位加工是在一次進(jìn)給中同時(shí)加工許多孔或同時(shí)在許多相同或不同工件上各加工一個(gè)孔。這不僅縮短切削時(shí)間，提高零件加工精度，減少零件的裝夾或定位時(shí)間，并且在數(shù)控機(jī)床加工程序的編制中不必計(jì)算坐標(biāo)，減少了字塊數(shù)而簡化編程。它可以采用以下一些設(shè)備進(jìn)行加工：立式鉆床或搖臂鉆床上裝多軸頭、多軸鉆床、多軸組合機(jī)床以及自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床等。甚至可以通過二個(gè)能自動(dòng)調(diào)節(jié)軸距的主軸或多軸箱，結(jié)合數(shù)控工作臺縱橫二個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，加工各種圓形或橢圓形孔組的一個(gè)或幾個(gè)工序。現(xiàn)在就這方面的現(xiàn)狀作一簡介。1.2.1多軸頭從傳動(dòng)方式來說主要有齒輪傳動(dòng)與萬向聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)二種。這是大家所熟悉的。前者效率較高，結(jié)構(gòu)簡單，后者易于調(diào)整軸距。從結(jié)構(gòu)來說有不可調(diào)式與可調(diào)式二種。前者主、從動(dòng)軸間軸距不能改變，多采用齒輪傳動(dòng)，僅適用于大批量生產(chǎn)。為了擴(kuò)大其加工適應(yīng)性，發(fā)展了可調(diào)式多軸頭，其在一定范圍內(nèi)可調(diào)整軸距。它主要結(jié)構(gòu)形式有兩種：（1）具有對準(zhǔn)裝置的主軸。主軸裝在可調(diào)支架中，而可調(diào)支架能在殼體的T形槽中移動(dòng)，并能在對準(zhǔn)的位置以螺栓固定。（2）具有較小公差的圓柱形主軸。主軸通過襯套固定在與零件孔型相同的模板