车六面轴组合车床设计.doc
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1、车六面轴组合车床设计The Design of Hexagon Axis Combine Machine Tool摘 要根据工件的加工精度和大批量生产地具体要求,我们认为选择组合车床专用加工设备较为适宜。由于组合车床是按系列化、标准化、通用化原则设计的高效率专用设备,其设计成本较低,结构成熟可靠,使用维修方便,生产效率高,可以较好的满足工件的加工精度和大批量生产要求。因此,我决定采用卧式单工位双面轴组合车床。为了提高自动化程度,较少操作者的劳动强度,在该机床中间底座上装有气动夹具,用于安装工件。且机床变速方式是采用液压预选变速机构,液压油推动油缸中的活塞带动推杆拨动齿轮啮合,实现主轴变速。机床
2、工作时,装三把车刀的车斗主轴,由单独电机驱动作回转运动,通过电磁制动器实现制动。同时左右两车头分别由左右侧底座上的液压滑台带动作进给运动。为了较好的解决排屑和防护等问题,该机床设置了强制润滑冷却系统和切屑回收站。本机床采用了机械、液压、电动、气动联合自动控制,方便的实现了加工过程自动化,提高了机床的可靠性。可见,该机床是一台自动化程度较高的组合机床。关键词:组合机床;预选变速;自动化I AbstractAccording to the requirement of machine precision and multitude production of the workpiece, we t
3、hink it is more fitting to select combine machine tool special-purpose machine equipment , becacase it is a high availability special equipment which is designed by the principle of seriesize, standareize, commonize. It has the following advantages,such as low design cost, reliable mature structure
4、, simply operation and reparament, high production availbility. It can meet the requirement of workpiece well , so I deside to design a floor-type single work-position two sides machine tool.In order to improve the gradation of automation and reducing the work robustness, of operator, an acrodynamic
5、 jaw is fixed on the middle foundation for fixing the workpiece. Its speed chang system apply with a hydramlic presetted speed structure . the mesh of the gear is pushed or drawed by the hyramlic cylinderdrived by the hydramlic. So the speed change of sprindle is acquired. When the lathe is workong
6、, the rotating of the lathe-head spindle equiped with three tools is drived by the respectively motor and is braked by electromagnetic brake. At the same tince, the feed-moving of left and right lathe head is drived by hydramlic slide. On the left and right flank foundations.In order to solving the
7、problem of exchceling swarf protecting machine, the lubricated cool system and with drawing swarf plant is installed in the lathe.The lathe is controlled by the machinal, hydramlic, electrodymamic and acrodymamic. So the machine course is conventantly achived. It inproves the relibility of the lathe
8、. In a word, the machine tool is a conbine machine tool with high automation.Keyword: combine machine tool;presetted speed;automationII 目 录摘 要IAbstractII第1章 引言11.1组合车床的特点11.2组合机床的现状和发展趋势11.3本课题的内容、目的与意义2第二章 车六方原理42.1车六方原理42.2直线度误差分析5第三章 机床总体设计73.1 主要技术参数73.2 机床布局73.2.1确定结构方法73.2.2布局7第四章 机床主传动系统设计84.
9、1 设计原则84.2 主电动机功率的确定84.2.1车削力84.2.2切削速度94.2.3车削功率94.2.4电机功率94.3 主运动转速的确定104.4 主传动系统图与转速图114.4.1转速图114.4.2传动系统图124.4.3核算主轴转速误差124.5 传动件的估算134.5.1传动轴直径的估算134.5.2齿轮齿数的确定及模数的确定144.5.3各齿轮基本参数154.6 主要零件的验算154.6.1齿轮的强度验算154.6.2传动轴的验算174.6.3花键轴的验算274.6.4滚动轴承的验算284.7 结构设计294.7.1变速箱结构的设计294.7.2主轴组件294.7.3传动轴的
10、结构304.7.4液压滑台和侧底座304.7.5润滑系统设计30第五章 液压滑台和预选变速机构315.1 液压滑台315.2转速预选机构33第六章 结论35参 考 文 献36致 谢37沈阳工业大学本科生毕业设计(论文)第一章 引言组合车床是用按系列化标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床。组合机车是由万能机床和专用机床发展来的,它既有专用机床、结构简单的特点,又有万能机床能够重新调整,以适应新工件加工的特点。1.1组合车床的特点1)由于组合车床是由7080%的通用零部件组成,在需要的时候,它可以部分或全部地进行改装,以组成适应新的加工要求的新设备。也
11、就是说,组合车床有重新改装的优越性,其通用零部件可以多次重复利用。2)组合车床是按具体的加工对象专门设计的。因而可以按最合理的工艺过程进行加工。这在万能机床上往往是不易实现的3)在组它是实现集中工序的最好途径,是提高生产效率的有效设备。合机床上可以同时从几个方向采用多把刀具对几个工件进行加工。它是实现集中工序的最好途径,是提高生产效率的有效设备。4)组合车床常常是用多轴对箱体零件一个面上的的许多孔同时进行加工。这样就能比较好的保证各孔之间的精度要求,提高产品质量;减少了工件间的搬运,改善劳动条件;也减少了机床的占地面积。5)由于组合车床大多书零部件是同类的通用部件,这就简化了机床的维修。必要时
12、可以更换整个部件,以提高机床的维修速度。6)组合车床的通用部件可以组织专门工厂集中生产。这样可以采用专用高效设备进行加工,有利于提高通用部件的性能,降低制造成本。1.2组合机床的现状和发展趋势组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用,因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制,它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件(近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额),完成钻孔、扩孔、铰孔,加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台,在孔内镗
13、各种形状槽,以及铣削平面和成形面等。组合机床的分类繁多,有大型组合机床和小型组合机床,有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式,还有多工位回转台式组合机床等。随着技术的不断进步,一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受到人们的青睐,它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换,配以可编程序控制器(PLC)、数字控制(NC)等,能任意改变工作循环控制和驱动系统,并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外,近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机(清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线)等在组合机床行业中所占份额也越来越大。由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很
14、高的高技术专用产品,是根据用户特殊要求而设计的,它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后,国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大,并使产品生产成本提高。因此,市场要求我们不断开发新技术、新工艺,研制新产品,由过去的“刚性”机床结构,向“柔性”化方向发展,满足用户需求,真正成为刚柔兼备的自动化装备1。1.3本课题的内容、目的与意义随着工业的发展,对自动化制造技术提出了许多新的要求,那就是在保证工件加工质量的前提下,以最经济的方法、合理的利用设备,最大限
15、度的缩短机动时间和辅助时间,提高了自动化程度,从而得到最大的经济效益和社会效益。本次设计师按照高效自动化的设计思想进行的。借鉴了国内外多种机床的经验,在原来的基础上做了一些改进,提高了机床的自动化程度,扩大了加工范围,具有一定的先进性。车六面轴组合机床属于金属切削设备,它是通过电动机为机床提供动力和运动的驱动部分;通过主轴箱改变主轴转速;通过液压系统对工件夹紧和刀具的轴向进给来实现车六面轴动作2。设计内容主要为三个部分,为机械部分、气动部分和电动部分。机械部分为本设计的主要部分,包括对主轴箱、旋转盘和床身设计。在绘图过程中应熟练掌握计算机及AUTOCAD等画图软件。第二章 车六方原理2.1车六
16、方原理图2-1工作原理图如图1-1,设太阳轮为Z12 ,行星轮为Z11 ,齿轮Z11与齿轮Z12的传动比为1:2,当刀尖安装在比齿轮Z11的节圆小的圆周上时,则刀尖的运动轨迹为椭圆。证明如下:设齿轮Z11的节圆半径为OA=R,O点为齿轮的节圆中心,刀尖在节圆内定点a处,且=。当Z11的节圆在Z12的节圆轴上做纯滚动时,圆心点运动到点,刀尖上a点运动到(x,y)点,而。由图可知: (1-1) (1-2)由(1)式得:=由(2)式得: 则 :上式方程为椭圆方程,所以a点的运动轨迹为椭圆。同理可以证明,对称于o点的另两刀尖的运动轨迹也是椭圆。若接近于1时,椭圆的短半轴比长半轴小得多,所以椭圆短半轴处
17、的曲率半径很大,接近于直线。实践证明,加工一般方头,用曲率半径很大的椭圆曲线代替直线,误差很小,可以满足精度要求3。2.2直线度误差分析以加工最大零件为例。图2-2工件图规格为 2323 mm要求:直线度误差 0.15mm有公式方程:其中 可解得: 因此:太阳轮r=150mm.通过参考各种机床太阳轮和行星轮的模数取2。第三章 机床总体设计单工位双面车六面轴组合车床是更具工件的要求而设计的一种操作简单、维修方便、生产效率高、自动化程度较高的专用机床。主要用于加工小型拖拉机操作手柄,可实现四种不同规格尺寸的工件加工。主轴具有四种转速,由单独电机带动作正反转运动。进给运动由左右侧底座上的液压滑台驱动
18、。机床变速系统通过转速预选阀实现的。在变速过程中,可能发生顶齿现象。为避免发生顶齿现象,在液压系统中加有一个压力继电器,对油压进行监控。顶齿时,油压升高,压力继电器发出信号,使电机作点动,从而达到平稳变速的目的。为避免电机频繁气动而烧毁时,本机床采用电磁制动器制动。机床主轴箱的润滑方式采用压力循环润滑,滑轨通过滑台油缸供油润滑,支承处采用脂润滑4。3.1 主要技术参数主轴回转直径 150mm工件最大直径 50mm纵向最大行程 400mm主电机功率 5.5kw转速 1000r/min3.2 机床布局3.2.1确定结构方法1)传动形式为序轴式传动。2)主轴传动系统直接由电机带动。3、变速系统采用预
19、选变速。4、润滑方式采用压力循环润滑。3.2.2布局采用卧式车床常规布局方式。由主轴箱、液压滑台、电机、床身、卡具、控制面板等组成5。第四章 机床主传动系统设计4.1 设计原则1、在满足一定的转速范围、级数条件下,传动链尽可能短和简单。2、传动平稳,振动、噪声小,效率高。3、功率应满足使用要求。4、适应主轴精度及刚度要求。5、操作方便、轻巧,结构简单,工艺性好。6、必须考虑制动装置。7、必须有良好的润滑。4.2 主电动机功率的确定4.2.1车削力主切削力: (4-1)径向力: (4-2)轴向力: (4-3)式中: P单位切削力(N/mm2) ap切屑深度(mm) f进给量(mm/r) 、 修正
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