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****大学成人高等学历教育毕业设计（论文）1第1章绪论1.1课题来源、概述及发展方向4XM16攻螺纹主轴箱设计这个课题是来源于生产实际中的。为了提高生产效率，并且能保证加工精度及加工质量，需要设计专门的机械加工设备对其阀体进行加工。组合机床是由已经系列化,标准化的通用部件为基础,配以少量专用部件组合而成的一种高效专用机床。它常用多刀、多面、多工位同时加工,是一种工序高度集中的加工方法,其生产率和自动化率程度高,加工精度稳定。组合机床设计设计是一次性设计，它根据被加工零件的加工特点、精度、和技术要求、定位夹紧情况以及生产率的要求等制定总体方案，再用预先设计制造好的通用部件和通用零件，加上少量的专用部件和专用零件组成的。而通用零部件占整台机床总零件数的70％～90％，这大大的缩短了设计制造周期，减少了制造中的问题，提高了机床工作的可靠性，降低了机床制造成本。就大多数组合机床来说,目前主要用来完成钻孔、扩孔、铰孔、攻丝、镗孔、铣削等工序。完成这些工序,在工厂常常要采用大量的立钻、镗床、万能铣床,占用很大的厂房面积和很多工人。采用组合机床,由于采用多轴多面加工,就能大大缩小占地面积,成倍和几十倍地提高劳动生产率。组合机床的发展方向为：（1）提高生产率。（2）扩大工艺范围。（3）提高加工精度。（4）提高自动化程度。（5）提高组合机床及自动线的可调性。（6）创造超小型组合机床。（7）发展专能组合机床及自动线。1.2课题目的和意义此课题的目的是让我们在以往学习的基础上综合机械设计、液压传动、电气控制,让机械设计和控制技术得到有机的结合,让专业所学（机电一体化知识）得到理论和实际的融合运用，并使我们能进一步掌握组合机床的相关知识。同时，通过CAD制图提高CAD在现代机械设计中的应用能力。另外，通过应用所学知识,深入学习组合机床的机械部分设计和传动技术、控制理论,从而发现并解决在学习中的一些问题,使我们进一步掌握机械设计及传动控制技术；在设计过程中通过找到各种组合机床中的共同点和不同点，从而简化组合机床设计过程，可以有效改变人工设计周期长、错误多的状况。1.3零件图分析图1.1所示为被加工零件图：4XM16攻螺纹主轴箱设计2图1．1被加工零件简图1.3.1根据加工内容对零件图作简单介绍根据加工简图可知耐磨型柱塞泵阀原理如下：阀体中间有一柱塞，液体从右端面进入，如果这时柱塞处于闭合状态，那么液体就流不过阀体，起到关闭作用，因此柱塞处要求密封性极高，粗糙度小（Ra=0.8），位置精度高（平行度为1.115，对称度为1.121）等。等到柱塞往上运动，阀门一开，液体就能通过阀体自由流动了。而左右两端面的各8个孔，主要用于连接时固定用，本工序要求加工有一定的同轴度，故必须要用靠模来保证其精度，具体方法在机床总体设计中会详细说明。1.3.2阀体零件主要参数（1）机床为卧式单面加工组合机床；（2）材料为HT200；（3）阀体顶面4个螺纹孔（螺距2.5）中心距为150mm，均匀分布。（4）端面同时攻4个M16X2.5的螺纹孔（预钻孔直径为Φ13）；（5）螺纹孔精度需达到H6H7，即螺纹中径6级精度，顶径7级精度；（6）攻螺纹精度使用丝锥攻丝靠模来保证；（7）攻螺纹时切削速度V=3.2m/min，主轴转速n=58.1rpm，攻丝进给速度S=2.5mm/r。****大学成人高等学历教育毕业设计（论文）3生产纲领：年产量达到10万件（按两班制计算），属于大批量生产，所以要设置专用设备进行加工，提高生产率。第2章设计方案概述2.1各种加工设备的性能比较组合机床的部件，绝大多数是通用部件，这些部件都是经过周密设计、精心制造和长期生产实践考验的，是按标准所规定的名义尺寸、参数、互换尺寸等定型的。这样，用户可根据被加工零件的尺寸形状和技术要求，选购通用部件，组成不同形式的组和机床，以满足生产需要。组合机床与万能机床、专用机床相比，具有如下特点：（1）组合机床上的通用部件和标准件约占全机的70～80%，因此设计和制造的周期短、投资少经济效果好。（2）由于组合机床采用多刀加工并且自动化程度较高，因而与万能机床相比，不仅生产效率高，而且劳动强度低。（3）组合机床的通用部件都是经过长期生产实践考验的，因此不但结构稳定、工作可靠，而且使用和维修都很方便。（4）在组合机床上加工零件时，由于采用专用夹具、刀具和导向装置等，因而加工质量稳定，对操作工人的技术要求不高。（5）组合机床便于产品更新，当改变加工对象时，其通用部件和标准件可以重复利用，而不必另进行设计和制造。（6）用组合机床易于联成组合机床自动线，以适应大规模的生产需要。根据以上特点考虑，要提高阀体加工的生产效率，设计一台组合机床对阀体进行加工，是一种比较经济适用的办法。2.2通用部件与标准件的选用组成组合机床常用的通用部件有：床身（侧底座）、底座（包括中间底座和立柱底座）、立柱、动力箱、主轴箱、动力滑台等等，对一些顺序加工的多工位组合机床，还具有移动的或回转的工作台。动力箱、各种工艺切削头和动力滑台是组合机床完成切削运动或进给运动的动力部件。而只能完成进给运动的部件称为动力滑台。固定在动力箱上的主轴箱用来布置工作主轴、并把动力箱驱动轴的旋转运动传递给各个刀具主轴，由于主轴的位置必须根据具体加工零件确定，因此主轴箱不能做成完全通用的，但其组成零件（如主轴、中间轴和齿轮等）很多是通用的。4XM16攻螺纹主轴箱设计4床身、立柱、中间底座等是组合机床的支承部件，起着基础骨架作用。组合机床的刚度及其精度的保持性是由这些部件保证的。移动的和回转的工作台是多工位组合机床中的主要部件之一，它们起着转换工位和输送工件的作用，因此它们的定位精度直接影响机床的加工精度。除了上述主要部件之外，组合机床还具有各种控制部件，它们主要起着指挥作用，保证机床按照既定的程序进行工作。概括而言，通用部件按其功用，可分为以下几类：1）动力部件：用于传递动力，实现主运动或进给运动的部件，包括动力箱、各种单轴头和动力滑台。2）支承部件：它是组合机床的基础件，包括侧底座、立柱、立柱底座和中间底座等。3）输送部件：用于多工位组合机床上完成工件在工位间的输送，其定位精度直接影响多工位机床的加工精度。它包括回转工作台、移动工作台和回转鼓轮等。4）控制部件：用于控制组合机床按预定程序进行工作循环。它包括可编程序控制器、液压传动装置、分级进给机构等。5）辅助部件：它主要包括冷却、润滑、排屑等辅助装置，以及实现自动夹紧的液压或气动装置等。2.3确定要设计的主要内容（1）主轴箱设计：攻丝动力头多轴箱展开图、多轴箱传动系统图。（2）部件装配图设计：液压滑台设计、动力箱尺寸联系图。（3）关键零件图设计：齿轮、靠模杆、靠模螺母、靠模支承套筒。（4）液压回路设计：攻丝调速回路（攻螺纹液压系统原理图）。第3章机床的总体结构设计3.1制定工艺方案这是设计组合机床最重要的一步。工艺方案的制定的正确与否，决定机床能否达到“体积小、重量轻、结构简单、使用方便，质量好“的要求。3.1.1组合机床工艺范围在组合机床上可以完成的工序很多，但就目前使用的大多数组合机床来说，则主要用于箱体类零件的平面加工和孔加工。前者包括铣平面、车平面和锪平面等，后者包括钻钻、扩、铰、镗孔以及孔口倒角、攻螺纹、锪沉头孔和滚压孔等。随着组合机床技术的不断发展，其工艺范围也在不断扩大，例如车外圆、磨屑、抛光、冲压等工序也可在组合机床上完成。此外，组合机床还可以完成焊接、热处理、自动测量和自动装配、清洗和零件分类等非切削工作。本组合机床加工范围为对阀体零件顶面4-M16X2.5的螺纹孔进行攻丝。采用丝锥进行螺纹加工。由于顶面有四个M16X2.5螺纹孔，故采用主轴箱分配动力，使得四根丝锥****大学成人高等学历教育毕业设计（论文）5具有同样的转速和旋向，对零件顶面螺纹孔一次性全部加工完毕。加工过程中采用攻丝靠模装置保证螺纹孔精度达到H6H7，即螺纹中径精度为6级，顶径为7级精度。3.1.2工艺方案为了使工艺方案制定的合理先进，必须从认真分析零件图纸开始，深入现场全面调查了解相关数据。根据所需加工零件图所示，该零件为铸铁铸造，结构如图1．1所示。其加工工艺为：（1）车两个需要进行通孔加工的面及其外圆至图示尺寸，倒角。（2）用一台组合机床同时加工两个端面每面8个通孔，尺寸精度大约IT11。（3）装夹两个加工好的面车4个螺纹孔所在顶面和外圆至图示尺寸，钻中间孔。（4）对中间孔进行粗镗，半精镗，刮孔底面，精镗，倒角。（5）对顶面需要加工螺纹孔的位置先钻Φ13mm的通孔。（6）用组合机床对4个Ф16的螺纹孔用丝锥同时进行攻丝加工。3.1.3工艺分析本次设计的组合机床主要完成阀体顶面4个M16X2.5的螺纹孔的加工，由于此4个孔中心距相同，但是他们的距离较小，如果从一根轴上同时传出，可能会出现两两主轴相互干涉的现象，所以在排布主轴齿轮的时候，就必须将其两两错开90度。攻丝刀具一般使用标准丝锥加工，攻丝位置精度需要较高，一般控制在±0.05mm之内。加工出的螺纹孔精度需达到H6H7，即螺纹中径精度为6级，顶径为7级精度。3.2确定机床配置型式和结构方案根据选定的工艺方案，确定机床配置型式，并定出影响机床总体布局和性能的主要部件的结构方案。既要考虑能实现工艺方案，以保证零件加工精度、技术要求及生产效率；又要考虑机床操作可靠方便、易于维修、冷却、排屑情况良好。3.2.1组合机床配置型式的分类大型组合机床的配置型式可分为两大类：具有固定式夹具的（单工位）组合机床和具有移动式夹具的（多工位）组合机床。（1）具有固定式夹具的（单工位）组合机床这类组合机床的特点是：夹具和工作台都是固定不动的。动力滑台实现进给运动，滑台上的动力箱（须配多轴箱）实现切削运动。根据动力箱和主轴箱的安置方式不同，这类机床的配置型式有以下几种：a)卧式组合机床；b)立式组合机床；c)倾斜式组合机床；d）复合式组合机床（2）具有移动式夹具的（多工位）组合机床4XM16攻螺纹主轴箱设计6这类组合机床的特点是：夹具和工件安装在直线移动的工作台或回转运动的工作台上，并按照一定的节拍时间做间歇的移动或转动，使工位得到转换。这类机床的配置型式，常见的有以下几种：a)具有移动工作台的组合机床；b)具有回转工作台的组合机床；c)鼓轮式组合机床；d）中央立柱式组合机床3.2.2确定机床配置型式图3．1配置型式示意简图根据以上选定的工艺方案和前述组合机床配置型式的特点，再考虑到加工因素、工件大小，形状和加工部位、生产率、机床使用条件的影响，我采用具有固定式夹具(单工位)的卧式组合机床作为阀体端面攻螺纹组合机床的配置形式。如图3.1所示：3.2.3确定机床大致结构其组合机床大致结构由图3．2所示（下图只表示相关的加工零件方式及组合机床各部件大致的位置关系，不代表正式的图纸，仅供参考和叙述需要.****大学成人高等学历教育毕业设计（论文）7图3．2组合机床大致结构3.3总体设计所谓总体设计就是针对具体被加工零件，在选定工艺和结构方案的基础上，进行方案图纸的设计。这些图纸包括：被加工零件工序图，加工示意图，机床联系尺寸图和生产率计算卡，统称“三图一卡”设计。对于有些比较复杂的机床，尚须画出夹具方案草图，才能确定机床各部件间的相互关系3.3.1被加工零件工序图被加工零件工序图是表明了被加工零件的形状、尺寸，技术要求以及需在所设计机床上完成的工艺内容、加工用定位基准和夹紧部位的图纸。它是设计和验收机床的重要依据之一，也是制造和使用时调整机床的重要技术文件。如图3．3所示：图3．3被加工零件工序图（1）被加工零件名称：Φ60耐磨型柱塞汞阀；材料HT200；硬度200～240HBS。4XM16攻螺纹主轴箱设计8（2）图中尺寸有“”符号者，由本机床保证，其余尺寸在本机床加工前由使用单位保证。（3）图中符号“”为夹紧，“”为定位基准。3.3.2加工示意图加工示意图是根据被加工零件工序图和生产率要求等绘制的机床工艺方案图。它是设计刀具、夹具、多轴箱、电气和液压系统以及选择动力部件的主要依据；是机床总体布局的