车床主轴箱箱体右侧10-M8螺纹底孔组合钻床设计

车床主轴箱箱体右侧10-M8螺纹底孔组合钻床设计

本文为加工主轴箱箱体右侧十个螺纹底孔的组合钻床的设计。 根据加工工件的尺寸图和生产要求，合理的拟定设计方案，完成该机床各部件及系统的设计，主要包括加工工序的制定，主轴、刀具的选择，多轴箱和滑台的合理选用，主轴箱内传动系统的设定，夹具的设计，以及制定液压和控制系统。设计过程中，在满足设计要求的同时，应该注意相互间的合理配合，这样才能从整体上把握组合机床的性能和结构。 为使设计符合现代化要求，该组合机床采用PLC控制系统来控制机床的工作，PLC控制是具有功能完善、通用灵活、简单易懂、操作方便和价格便宜等优点，这不仅满足了现代社会对生产的需要同时也体现了人性化设计的要求。

科学技术日新月异，工业生产不断进步，市场对产品的质量和生产效率提出了越来越高的要求。产品加工工艺过程的自动化是实现高质量、高效率最重要的措施之一。

组合机床作为一种专用高效自动化技术设备，已成为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，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。组合机床及的技术性能和综合自动化水平，在很大程度上决定了这些工业部门产品的生产效率、产品质量和企业生产组织的结构，也在很大程度上决定了企业产品的竞争力。

组合机床根据工件加工需要，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。PLC控制机械加工是当今主流的一种机械加工方式。是在各类生产中应用最多的一项技术，也是机械设计类大学毕业生必须掌握的一种设计方法，这次设计的课题就是有关PLC来控制车床主轴箱箱体右侧十个M8螺纹底孔组合钻床的设计。

PLC控制是具有功能完善、通用灵活、简单易懂、操作方便和价格便宜等优点，这不仅满足了现代社会对生产的需要同时也体现了人性化设计的同时，PLC控制也存在某些方面的不足，如国外进口设备上的可编程控制器型号多样，技术资料不全，缺少实验装置的配置等，还需要在具体的实践中不断的完善与改进。

1．设计目的和内容

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毕业设计是学生在校学习期间最后一个重要环节，毕业设计旨在培养学生综合运用所学知识进行设计的能力。 1.1通过毕业设计应达到以下目的：

（1）了解有关产品的设计的一般程序和方法。

（2）综合运用所学知识培养独立解决有关工程技术问题的能力，巩固和提高计算和制图基本技能。

（3）初步具备调查研究，收集资料、分析和综合问题及撰写技术文件方面的能力。 （4）围绕毕业设计课题一步一步加深和扩大知识领域。 （5）逐步树立真确的设计思想和认真的设计作风。 1.2毕业设计的有关内容及计算：

（1）材料HT300：该加工件为主轴箱箱体，由表3-1 灰铸铁的牌号和力学性能 ，可知HT300型号的铸铁适于制造多轴机床主轴箱。

（2）硬度242HBS：查表3.2-3 灰铸铁铸件预计的机械性能及应用举例，有σb=290MPa，由硬度与抗拉强度间对应的经验公式，当σb>196MPa时

HB=RH（100+0.438σb）

灰铸铁相对硬度 RH=0.8～1.20 所以 HBmax=272HBS，

HBmin=182HBS，

查表7-24 组合机床设计中推荐的切削力、扭矩及功率计算公式的注解中

HB=HBmax-（HBmax- HBmin）/3

从而 HB=272-（272-182）/3

=242HBS

（3）重量估算

2???0.035?2????0.052?2? m=7*10*?0.292*0.214*0.265?3.14*???*2???*2?0.04??

?2??????2?????3 =38Kg

2．方案讨论及总体设计

组合机床是由大量的通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机

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床。它能对一种或几种零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工，在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及滚压等工序；生产效力高，加工质量稳定。其组成是：床身（侧底座）、底座（中间底座、立柱底座）、动力滑台、夹具、动力箱、多轴箱、立拄、垫铁、液压装置、电器控制设备、刀具等。

总体方案设计主要包括制定工艺方案（确定零件在组合机床完成的工艺内容及加工方法，选择定位基准和夹紧部位，决定工步和刀具结构形式、种类及切削用量等）、确定机床装配形式、制定影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案。 2.1 组合机床工艺方案的制定

2.1.1 根据题目要求，该组合机床采用液压滑台驱动，实现进给运动。本设计为钻10个M8的螺纹底孔，分析可知，其加工为单工位的平面加工，且其加工的精度要求不是不高，生产需要为大批大量生产，故该组合机床的通用部件使用大型部件。 （1）由工序集中的原则

考虑该工件加工孔间相对位置有严格的精度要求，所以应该在一次工序中集中加工，以免2次安装产生的误差影响和便于机床精度调整与找正 （2）孔间中心距的限制

查表7-37 通用主轴最小间距 对于滚针轴承主轴 dmin>35.5mm 由加工工序图可有主轴7和9之间距离最小，因此 dmin= ?40?40*sin60?22.5?10???45*sin60?40sin30?2???2??12

=41.5mm>35.5mm （3）生产批量要求

该组合机床要求能够满足大批量工件的加工需求，其通用部件因该使用大型部件。

2.1..2 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，而且工件受力方向变化。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。对于毛坯基准选择要考虑有关工序加工余量的均匀性；对于光面定位基准的选择要考虑基面与加工部位间位置尺寸关系，使它利于保证加工精度。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通过刀具。该螺纹底孔分别以孔Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的轴线为中心作为定位基准，而孔Ⅱ、Ⅳ的轴线又以孔Ⅲ的轴线为平行基准，考虑到夹紧问题，选择孔Ⅱ、Ⅲ的轴线为加工件的定位基准，另一侧面为定位面，加

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工面作为夹紧面。 2.1..3 工序间余量的确定

为保证加工质量，必须合理确定工序间余量。该组合机床为螺纹底孔初步加工，一次性完成，按螺孔M8的小径来加工，其工序的余量可以忽略，不予考虑。 2.1.4 刀具结构的选择

正确选择刀具结构，对保证机床正常工作极为重要。根据工艺要求和加工精度不同，组合机床常用刀具有一般刀具（标准刀具）、复合刀具及特种刀具等。选择刀具结构应注意以下问题：

a. 只要条件许可，为使工作可靠，结构简单刃磨容易，应尽量选用标准刀具和一般简单刀具。

b. 为提高工序集中程度或保证加工精度，可采用先后加工或同时加工两个或两个以上表面的复合刀具。但应尽量采用组装式结构，如装几把镗刀的镗杆：几把扩孔钻或铰刀的刀杆，同时加工孔及端面的镗刀头等。整体式复合刀具制造刃磨较困难，刀体不能重复使用，成本高，只有为了节省工位或机床台数和为了保证加工精度所必须时才能采用。

c. 选择刀具结构必须考虑工件材料特点。如加工硬度要求较高的铸铁或钢件时，为提高刀具耐用度，减少换刀时间，宜采用多刃铰刀或多刃镗头加工，以解决断屑及排屑问题。 2.2 切削用量的确定

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、机床的结构型式及工作可靠性均有较大影响。由于钻孔要求较高的切削速度和较小的进给量，查表7-19 高速钢钻头切削用量 有刀具切削速度为v=（10～18）m/min，进给量为f=(0.1～0.18)mm/r,现取v=18m/min、f=0.15mm/r。 2.3 确定切削力、切削转矩、切削功率

根据选定的切削用量（主要指切削速度v及进给量f），确定进给力作为选用动力滑台及设计夹具的依据；确定切削转矩用以确定主轴及其他传动件的尺寸；确定切削功率用作选择主传动电机功率。

根据表7-24组合机床设计中推荐的切削力、扭矩及功率计算公式有 M8的孔：

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切削力 F=26Df0.8HB0.6

=26?7?0.150.8?2420.6

=1074.5（N）

切削转矩 T=10D1.9f0.8HB0.6

=10?71.9?0.150.8?2420.6 = 2381.3（N*mm）

切削功率 P=Tv/（9740ΠD）

=2381.3?18(9740?3.14?7) = 0.2KW

2.4 组合钻床主轴箱体上的10个M8螺纹底孔的加工工序图

根据加工工序图上加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、夹压部位以及被加工零件的材料HT300，其布氏硬度为242HBS，加工部位壁厚20mm来制定工艺方案。

加工工序图如下：

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