III摘要隨著先進制造技術的發展和進步，數控加工已成為機加工過程中的一種主流技術。這一技術的運用提高了機加工過程中工作效率和加工精度。數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加工工具。數控多工位鉆床的設計，采用了普通車床設計的步驟和方法，綜合考慮數控機床的特點。從切削力入手確定主軸及電機，到整個機床的結構設計和機床的控制，最后到對機床初始化程序設計。本設計是基于多軸加工的普通鉆床改造。為了實現復合工位的加工，現需要對普通鉆床進行多軸頭的設計。普通鉆床為單軸機床，但安裝上多軸箱就會成為多軸的鉆床，改造成多軸鉆床后，能大大地縮短加工時間，提高生產效率。因此本設計的重點是多軸箱的設計，設計內容包括齒輪分布與選用、軸的設計、多軸箱的選用、導向裝置設計等。關鍵詞：復合工位；多軸鉆床；生產效率；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本課題的研究內容和意義.11.2國內外的發展概況.21.2.1多軸頭.21.2.2多軸箱.21.2.3多軸鉆床.31.2.4自動更換主軸箱機床.31.2.5多軸加工趨勢.31.3本課題應達到的要求.42單工位鉆床改為多工位鉆床.52.1設計任務.52.2普通立式鉆床的選型.52.2.1計算所需電機功率.52.2.2立式鉆床的確定.63主傳動齒輪傳動箱的設計.73.1設計前的準備.73.2傳動系統的設計與計算.74多軸箱的結構與零部件的設計.134.1箱蓋、箱體和中間板結構.134.2多軸箱軸的設計.135導向裝置的設計.285.1導向裝置組成.285.2導向裝置選擇與設計.286接桿刀具.307結論與展望.317.1結論.317.2不足之處及未來展望.31致謝.32參考文獻.33基于多軸加工的普通鉆床改造11緒論1.1本課題的研究內容和意義畢業設計是在完成了大學的全部課程之后，進行的一次理論聯系實際的綜合運用，使我對專業知識、技能有了進一步的提高，為以后從事專業技術的工作打下基礎。專用機床的結構設計和改進是實現產品設計，保證產品質量、節約能源、降低成本的重要手段，合理的專用機床是企業進行生產準備、計劃調度、加工操作、生產安全、技術檢測和健全勞動組織的重要依據，也是企業上品種、上質量、上水平，加速產品更新，提高經濟效益的技術保證。本課題為基于復合工位加工機床結構設計，由于零件的生產綱領為大批大量生產，故將涉及大批量加工的工藝規程設計、專用機床和專用夾具設計等，尤其隨著工業的發展，大型復雜的多軸、多工位加工更是引人注目。結合多軸、多工位加工不但可以擴大加工范圍，而且在提高精度的基礎上還能大大地提高工效。完成該課題是對我們大學期間所學知識進行一次全面的專業訓練，可以培養我們掌握如何運用過去所學知識去解決生產中實際問題的方法，增強從事本專業實際工作所必需的基本能力和開發研究能力，可以提高我們的專業素質，為今后走上工作崗位打下一個良好的基礎，因而，其對我們實踐能力的提高和進行企業專用機床的技術改造均具有十分重要的意義。組合機床上的通用部件和標準零件約點全部機床零部件總量的70-80，因此設計和制造周期短，經濟效益好。由于組合機床目的通用部件和標準零件自動化程度高，因而比通用機床生產效率高，產品質量穩定勞動強度低。組合機床的通用部件是經過周密設計和長期生產實踐考驗的，又有專門廠家成批生產，它與一般專用機床比較，其結構穩定，工作可靠，使用和維修方便。組合機床加工工件，由于采用專用夾具組合刀具和導向裝置等，產品加工質量靠工藝裝備保證，對操作工人的技術水平要求不高。當機床被加工的產品更新時，專用機床的大部件要報廢。組合機床的通用部件是根據國家標準設計的，并等效于國際標準，因此，其通用部件可以重復使用。不必加行設計和制造。組合機床易于聯成結合機床自動線，以適應大規模和自動化生產需要。據統計，一般在車間中普通機床的平均切削時間很少超過全部工作時間的15%。其余時間是看圖、裝卸工件、調換刀具、操作機床、測量以及清除鐵屑等等。使用數控機床雖然能提高85%，但購置費用大。某些情況下，即使生產率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通機床低。故必須更多地縮短加工時間。不同的加工方法有不同的特點，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率的有效措施。專用機床總體設計-三圖一卡“被加工零件工序圖”-它是組合機床的設計的主要依據，它是制造使用，檢修和調整機床的重要技術條件繪制加工示意圖-它是刀具夾具，多軸箱，液壓電器裝置設計及通用部件選擇主要原始資料，它是調整機床，刀具及試車依據。繪制聯系和運動關系及檢驗機床各部件相對位置及聯系-是滿足加工要求、進一步開展主軸箱及夾具等專用部件和零件設計的主要依據。相對生產率計算卡-它用來反映機床的加工過程，完成這一動作所需要的時間，切削用量，機床生產率及機床負荷率。專用機床主軸箱設計，按專用要求進行設計，由通用零件組成，其主要作用是根據無錫太湖學院學士學位論文2被加工零件的要求，安排各主軸位置并將動力和運動由電機或動力部件傳給各主軸，使之得到要求的轉速，機床主軸箱選用400*400，中間傳動軸帶動主軸傳動。專用機床設計是按系列化標準化設計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床。它能對工件進行多刀，多軸，多面，多工位，同時加工。隨著組合機床技術的發展，它以工藝范圍日益擴大。1.2國內外的發展概況雖然不可調式多軸頭在自動線中早有應用，但只局限于大批量生產。即使采用可調式多軸頭擴大了使用范圍，仍然遠不能滿足批量小、孔型復雜的要求。尤其隨著工業的發展，大型復雜的多軸加工更是引人注目。例如原子能發電站中大型冷凝器水冷壁管板有15000個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，另外還要劃線工時151.1小時。但若以數控八軸落地鉆床加工，鉆锪孔只要171.6小時，劃線也簡單，只要1.9小時。因此，利用數控控制的二個坐標軸，使刀具正確地對準加工位置，結合多軸加工不但可以擴大加工范圍，而且在提高精度的基礎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30種箱形與桿形零件的2000多個鉆孔操作中，有40%可以在自動更換主軸箱機床中用二軸、三軸或四軸多軸頭加工，平均可減少20%的加工時間。1975年法國巴黎機床展覽會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給中同時加工許多孔或同時在許多相同或不同工件上各加工一個孔。這不僅縮短切削時間，提高零件加工精度，減少零件的裝夾或定位時間，并且在數控機床加工程序的編制中不必計算坐標，減少了字塊數而簡化編程。它可以采用以下一些設備進行加工：立式鉆床或搖臂鉆床上裝多軸頭、多軸鉆床、多軸組合機床以及自動更換主軸箱機床等。甚至可以通過二個能自動調節軸距的主軸或多軸箱，結合數控工作臺縱橫二個方向的運動，加工各種圓形或橢圓形孔組的一個或幾個工序。現在就這方面的現狀作一簡介。1.2.1多軸頭從傳動方式來說主要有齒輪傳動與萬向聯軸節傳動二種。這是大家所熟悉的。前者效率較高，結構簡單，后者易于調整軸距。從結構來說有不可調式與可調式二種。前者主、從動軸間軸距不能改變，多采用齒輪傳動，僅適用于大批量生產。為了擴大其加工適應性，發展了可調式多軸頭，其在一定范圍內可調整軸距。它主要結構形式有兩種：（1）具有對準裝置的主軸。主軸裝在可調支架中，而可調支架能在殼體的T形槽中移動，并能在對準的位置以螺栓固定。（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