立式单面8轴数控组合钻床主轴箱的设计
摘 要
4月19日从第七届中国国际机床展获悉，随着科学技术不断发展，数控机床的发展也越来越快，数控机床也正朝着高性能、高精度、高速度、高柔性化和模块化方向发展。在美国芝加哥举办的国际制造技术展览会，发现复合加工机床已成为机床发展的一个重要方向。因为复合加工机床突出体现了工件在一次装卡中完成大部分或全部加工工序，从而达到减少机床和夹具，免去工序间的搬运和储存，提高工件加工精度，缩短加工周期和节约作业面积的目的。 本文简单介绍了数控机床的发展趋势，以及未来组合机床的发展重点和组合机床的特点。
针对被加工零件做了组合机床的总体设计，由零件图绘制被加工零件工序图，机床联系尺寸图，加工示意图，以及绘制过程的重要点和注意点。由零件孔的位置和动力确定主轴箱内各轴的齿轮之间的传动关系，由各种参数绘制主轴箱总图。最后设计硬件电路图控制刀具的运动。
关键词：组合机床 主轴箱 数控
第一章 数控组合机床的发展趋势及特点
1 .1 数控组合机床的发展趋势及特点
随着科学技术不断发展，数控机床的发展也越来越快，数控机床也正朝着高性能、高精度、高速度、高柔性化和模块化方向发展。 高性能：随着数控系统集成度的增强，数控机床也实现多台集中控制，甚至远距离遥控。高精度：数控机床本身的精度和加工件的精度越来越高，而精度的保持性要好。高速度：数控机床各轴运行的速度将大大加快。高柔性：数控机床的柔性化将向自动化程度更高的方向发展，将管理、物流及各相应辅机集成柔性制造系统。模块化：数控机床要缩短周期和降低成本，就必然向模块化方向发展，这既有利于制造商又有利于客户。机床制造业是国家重要的基础工业之一，机床制造业的基础是机床。机床是众多机械制造的母机，它的发展水平，与制造业的生产能力和制造精度有着直接关系，关系到国家机械工业以至整个制造业的发展水平.机床是先进制造技术的基本单元载体，机械产品的质
量、更新速度、对市场的应变能力、生产效率等在很大程度上取决于机床的效能。因此，机床制造业对于一个国家经济发展起着举足轻重的作用我国是世界上机床产量最多的国家.
但是在国际市场竞争中仍处于较低水平:即使在国内市场也面临着严峻的形势:一方面国内市场对各类机床产品有着大量的需求，而另一方面却有不少国产机床滞销积压，国外机床产品充斥市场。
组合机床及其自动线将获得更加迅速的发展。其发展方向：
（1）提高生产率 为了减少自动线的停车损失，提高自动线的柔线，采用电子计算机进行自动线的管理。
（2） 扩大工艺范围 现在组合机床及其自动线一般不是完成一个工件的某几道工序，而常常是用于完成工件的全部加工工序。
（3） 提高加工精度 为了自动线能稳定地保证加工精度，已广泛采用自动测量和刀具自动补偿技术，做到调刀不停车。
（4） 提高自动化程度 组合机床向全自动方向发展。重点是解决工件夹压自动化和装卸自动化。
（5） 创制超小型组合机床 为了适应仪器仪表工业小箱体加工需要，创制超小型组合机床。
1.2 组合机床品种的发展重点以及特点
在组合机床这类专用机床中，回转式多工位组合机床和自动线占有很重要的地位。因为这 两类机床可以把工件的许多加工工序分配到多个加工工位上，并同时能从多个方向对工件的几个面进行加工，此 外，还可以通过转位夹具(在回转工作台机床上)或通过转位、翻转装置(在自动线上)实现工件的五面加工或全部 加工，因而具有很高的自动化程度和生产效率，被汽车、摩托车和压缩机等工业部门所采用。
根据有关统计资料，德国在1990～1992年期间，回转式多工位组合机床和自动线的产量约各占组合机床总数 的50%左右。
应指出，回转式多工位组合机床实际上是一种特殊型式的小型自动线，适合于加工轮廓尺寸≤250mm的中小 件。与自动线相比，在加工同一种工件的情况下，回转式多工位组合机床所占作业面积要比自动线约小2/3。
组合机床和万能机床和专用机床的相比的特点：
1. 组合机床有重新改装的优越性，他的通用零。部件可以多次重复利用。
2. 组合机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。
3. 在组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。他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. 组合机床是多轴对箱体零件一个面上的许多孔同时进行加工。这样就能比较好的保证个孔相互之间的精度要求，提高产品质量；减少了工件工序间的搬运，改善劳动条件；也减少了机床占地面积。
5. 由于机床大多数零.部件是同类的通用部件，这就简化了机床的维护和修理。必要时可以更换整个部件，以提高机床的维修速度。
6. 组合机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。
1.3 本论文工作的内容与安排
1.3.1. 主要技术参数：
1） 被加工工件 名称：R180 柴油机变速箱后盖（图号：12Y -37 -137B） 材料： QT450 --- 10
2） 工艺基准及夹压部位： 工艺基准：N面（三点）。Ø 6262B11（一点）.L面（二点） 夹压部位：G面
3）加工部位：4——M8——6H 4——M14——6H
1.3.2.设计任务
1）翻译外文资料3000字左右，查阅文献15篇左右，并就某一问题写一篇读书报告。
2） 总体方案的拟定及可行论证。
3）绘制工序图.刀具布置图和机床尺寸联系图。
4）绘制主轴箱装配图。
5）数控系统硬件电路原理图的设计。
6）编写设计说明书。
目 录
摘 要 - 1 -
Abstract - 2 -
目 录 - 3 -
第一章 数控组合机床的发展趋势及特点 - 4 -
1 .1 数控组合机床的发展趋势及特点 - 4 -
1.2 组合机床品种的发展重点以及特点 - 5 -
1.3 本论文工作的内容与安排 - 5 -
1.3.1. 主要技术参数： - 5 -
1.3.2.设计任务 - 6 -
第二章 组合机床工艺方案的制定 - 6 -
2.1 工艺基面的分析 - 6 -
2.1.1 已给定工艺基准及夹压部位 - 6 -
2.1.2 选择工艺基面的原则及注意问题 - 6 -
2.2 加工工艺的分析 - 7 -
第三章 组合机床的总体设计 - 7 -
3.1 被加工零件的工序图 - 7 -
3.2 加工示意图 - 8 -
3.2.1 刀具的选择 - 8 -
3.2.2切削用量的选择 - 8 -
3.2.3 接杆的选择 - 9 -
3.2.4 导向结构的选择 - 10 -
3.2.5 动力头工作循环及其行程的确定 - 11 -
3.3 机床联系尺寸图的绘制 - 12 -
3.3.1动力部件的选择 - 12 -
3.3.2 绘制机床联系尺寸图应考虑的主要问题 - 16 -
3.3.3 组合机床床身设计 - 17 -
3.4 组合机床主轴箱设计 - 21 -
3.4.1 概述 - 21 -
3.4.2 主轴箱的设计方法 - 23 -
第四章 硬件电路图设计 - 24 -
4.1 微机数控系统的设计内容 - 24 -
4.2 MCS-51系列单片机及其扩展 - 26 -
4.2.1 MCS-51单片机的选择及简介 - 26 -
4.2.2 单片机的系统扩展 - 26 -
4.2.3 存储器扩展 - 28 -
4.2.4 I/O口的扩展 - 29 -
设计总结 - 31 -
参考文献: - 31 -
致 谢 - 31 -
参考文献:
[1]大连组合机床研究所.组合机床设计[M] 第一册 .机械部分.北京: 机械工业出版社,1975.
[2]张迎新.杜小平. 单片机初级教程[M]. 北京:航天航空大学出版社.2001.
[3]数控机床系统设计[M],南昌: 南昌大学机电工程系.2006
[4] 大连组合机床研究所.组合机床设计参考图册[M].北京:机械工业出版社.1975.
[5]濮良贵 纪名刚.机械设计[M] 北京：高等教育出版社.2001
[6]何铭新 钱可强. 机械制图[M]. 北京：高等教育出版社.2002
[7]《机械设计手册》联合编写组.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社.1991
