468Q發(fā)動(dòng)機(jī)缸體雙面臥式鉆床多軸箱設(shè)計(jì)【說明書+CAD】

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It is imperative to understand all three of these elements in order to be successful in the high-speed machining of aluminum. Minimize Built-Up Edge When machining aluminum, one of the major failure modes of cutting tools the material being machined adheres to the tool cutting edge. This condition rapidly degrades the cutting ability of the tool. The built-up edge that is generated by the adhering aluminum dulls the tool so it can no longer cut through the material. Tool material selection and tool coating selection are the two primary techniques used by tool designers to reduce occurrence of the built-up edge. The sub-micron grain carbide material requires a high cobalt concentration to achieve the fine grain structure and the material’s strength properties. Cobalt reacts with aluminum at elevated temperatures, which causes the aluminum to chemically bond to the exposed cobalt of the tool material. Once the aluminum starts to adhere to the tool, it quickly forms a built-up edge on the tool rendering it ineffective. The secret is to find the right balance of cobalt to provide adequate material strength, while minimizing the exposed cobalt in the tools for aluminum adherence during the cutting process. This balance is achieved using coarse-grained carbide that provides a tool of sufficient hardness so as to not dull quickly when machining aluminum while minimizing adherence. Tool coatings The second tool design element that must be considered when trying to minimize the built-up edge is the tool coating. Tool coating choices include TiN, TiAIN, AITiN, chrome nitrides, zirconium nitrides, diamond, and diamond-like coatings(DLC). With so many choices, aerospace milling shops need to know which one works best in an aluminum high-speed machining application. The Physical Vapor Deposition (PVD) coating application process on TiN, TiCN, TiAIN, and AITiN tools makes them unsuitable for an aluminum application. The PVD coating process creates two modes for aluminum to bond to the tools――the surface roughness and the chemical reactivity between the aluminum and the tool coating. The PVD process results in surface that is rougher that the substrate material to which it is app lied. The surface”peaks and valleys” created by this process causes aluminum to rapidly collect in the valleys on the tool. In addition, the PVD coating is chemically reactive to the aluminum due to its metallic crystal and ionic crystal features. A TiAIN coating actually contains aluminum, which easily bonds with a cutting surface of the same material. The surface roughness and chemical reactivity attributes will cause the tool and work piece to stick together, thus creating the built-up edge. In testing performed by OSG Tap and Die, it was discovered that when machining aluminum at very high speeds, the performance of an uncoated coarse-grained carbide tool was superior to that of one coated with TiN, Ticn, TiAIN, or ALTiN. This testing does not mean that all tool coatings will reduce the tool performance. The diamond and DLC coatings result in a very smooth chemically inert surface. These coatings have been found to significantly improve tool life when cutting aluminum materials. The diamond coatings were found to be the best performing coatings, but there is a considerable cost related to this type of coating. The DLC coatings provide the best cost for performance value, adding about 20%-25%to the total tool cost. But, this coating extends the tool life significantly as compared to an uncoated coarse-grained carbide tool. Geometry The rule of thumb for high-speed aluminum machining tooling designs is to maximize space for chip evacuation. This is because aluminum is a very soft material, and the federate is usually increased which creates more and bigger chips. The Makino MAG-Series aerospace milling machines, such as the MAG4, require an additional consideration for tool geometry-tool strength. The MAG-Series machines with their powerful 80-hp spindles will snap the tools if they are not designed with sufficient core strength. In general, sharp cutting edges should always be used to avoid aluminum elongation. A sharp cutting edge will create high shearing and also high surface clearance, creating a better surface finish and finish and minimizing chatter or surface vibration. The issue is that it is possible to achieve a sharper cutting edge with the fine-grained carbide material than the coarse grained material. But due to aluminum adherence to the fine-grained material, it is not possible to maintain that edge for very long. Coarse compromise The coarse grained material appears to be the best compromise. It is a strong material that can have a reasonable cutting edge. Test results show it is able to achieve a very long tool life with good surface finish. The maintenance of the cutting edge is improved using an oil mist coolant through the tool. Misting gradually cools down the tools, eliminating thermal shock problems. The helix angle is an additional tool geometry consideration. Traditionally when machining aluminum a fool with a high helix angle has been used. A high helix angle lifts the chip away from the pa rt more quickly, but increases the friction and heat generated as result of the cutting action. A high helix angle is typically used on a tool with a higher number of flutes to quickly evacuate the chip from the part. When machining aluminum at very high speeds the heat created by the increased friction may cause the chips to weld to the tool. In addition, a cutting surface with a high helix angle will chip more rapidly that a tool with a low helix angle. A tool design that utilizes only two flutes enables both a low helix angle and sufficient chip evacuation area. This is the approach that has proven to be the most successful in extensive testing performed by OSG when developing the new tooling line, the MAX AL. 新工具使新機(jī)器設(shè)計(jì)最優(yōu) 當(dāng)加工鋁時(shí)，我們主要關(guān)心的是：鋁粘住加工切削邊緣的傾向；保證有好的碎片排屑形成切削邊緣；和保證工具有足夠的中心強(qiáng)度來承受切削力而不被破壞。 技術(shù)發(fā)展，比如：Makino MAG系列，已經(jīng)使工具商重新考慮任何工藝水平的機(jī)器技術(shù)。用正確的加工和編程思路是很重要的。 材料，涂料和幾何形狀是與減小我們所關(guān)注問題相關(guān)系的工具設(shè)計(jì)的三個(gè)因素。如果這些因素不能一起很好的配合，成功的調(diào)整磨削是不可能的。為了成功進(jìn)行高速鋁加工，理解這三個(gè)因素是很必要的。 使組合邊緣最小化 當(dāng)加工鋁時(shí)，一個(gè)失敗的切削工具模式是，被加工的材料粘住工具切削邊緣。這種情況會(huì)很快削弱工具的切削能力。由粘著的鋁形成的組合邊緣會(huì)導(dǎo)致工具變鈍，以至不能切削材料。工具材料選擇和工具涂料選擇是被工具設(shè)計(jì)者用來減小組合邊緣出現(xiàn)的主要工藝。 亞微米微粒碳化物材料要求很高的鈷濃度來獲得良好的微粒結(jié)構(gòu)和材料強(qiáng)度屬性。隨著溫度的升高，鈷與鋁發(fā)生反應(yīng)，鈷使鋁與暴露的工具材料碳化物相粘合。一旦鋁開始粘住工具，鋁會(huì)在快速的在工具上形成組合邊緣，使工具不可用。 在切削的進(jìn)程中，減小鋁粘合著的工具的暴露碳化物的秘訣就是找到正確的碳化物的平衡來提供足夠的材料強(qiáng)度。在加工鋁時(shí)，為了減小粘附，使用能提供足夠硬度的紋理粗糙的碳化物來獲得平衡，來使變鈍變慢。 工具涂料 當(dāng)嘗試減小組合邊緣時(shí)，第二個(gè)應(yīng)該考慮的工具設(shè)計(jì)因素是工具涂料。工具涂料的選擇包括：TiN, TiAIN, AITiN，鉻氮化物，鋯氮化物，鉆石和鉆石般的涂料（DLC）。擁有這么多的選擇，航空航天磨削商店需要知道在鋁的高速加工應(yīng)用中哪一種工作最有效。TiN, TiCN, TiAIN, 和 AITiN工具的PVD涂裝應(yīng)用進(jìn)程使這些選項(xiàng)不合適鋁的應(yīng)用。PVD涂裝進(jìn)程建立了兩個(gè)使鋁粘住工具的模式---表面的粗糙程度和鋁與工具涂料之間的化學(xué)反應(yīng)。PVD進(jìn)程形成了一個(gè)表面，這表面是比底層材料更粗糙的。由這個(gè)進(jìn)程形成的表面“凹凸”使工具中的鋁在凹處快速集結(jié)。由于涂料有金屬晶體和鐵晶體特征，PVD涂料是可以和鋁發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的。一種TiAIN涂料通常是包含鋁的，這鋁很容易和相同材料的切削表面粘合。表面粗糙度和化學(xué)反應(yīng)特性將會(huì)導(dǎo)致工具和工作片體粘在一起，以致形成組合表面。 OSG Tap and Die主導(dǎo)的試驗(yàn)中，人們發(fā)現(xiàn)在高速加工鋁時(shí)，一個(gè)沒有涂染過紋理粗糙的碳化物的工具的表面優(yōu)于用TiN, Ticn, TiAIN, 或者ALTiN涂染過的工具。這個(gè)試驗(yàn)不意味著所有工具涂料將減小工具的表現(xiàn)。鉆石和DLC涂料可生成一個(gè)非常光滑的化學(xué)惰性的表面。在切削鋁材料時(shí)，這些涂料很認(rèn)為是能非常有效的提高工具的壽命。 鉆石涂料被認(rèn)為是表現(xiàn)最佳的涂料，但這種涂料要一個(gè)很可觀的成本。對(duì)于表現(xiàn)價(jià)值，DLC涂料提供最佳成本，增加大約20%-25%的總工具成本，而 壽命相對(duì)于未涂染過紋理粗糙的碳化物的工具來是，是增長得很明顯的。 幾何形狀 高速鋁加工工具設(shè)計(jì)的拇指定律就是使微粒排屑空間最大化。這是因?yàn)殇X是一種非常柔軟的材料。Federate通常是可以增長的，它生成更多更大的微粒。 Makino MAG-Series航空航天磨削機(jī)器，比如MAG4,要求額外關(guān)注工具幾何休和工具強(qiáng)度。擁有強(qiáng)大的80-hp的心軸的 MAG-Series機(jī)器將折斷工具如果他們不是用足夠的中心強(qiáng)度設(shè)計(jì)的。 總的來說，鋒利的切削邊緣一直都可以用來避免鋁的延伸。一個(gè)鋒利的切削邊緣將形成高剪切和高表面清潔，形成一個(gè)更好的表面和使表面振動(dòng)最小化。結(jié)果是用優(yōu)良的紋理碳化物材料比紋理粗糙的碳化物材料更有可能獲得一個(gè)鋒利的切削邊緣。但由于鋁能粘住紋理好的材料，長久保持這各邊緣是不太可能的。 粗略的折衷方案 紋理粗糙的材料是最好的折衷。那是一種很強(qiáng)大的材料，它能擁有一個(gè)可觀的切削邊緣。試驗(yàn)結(jié)果表明；在獲得長的工具壽命的同時(shí)擁有好的表面的可以的。通過工具來進(jìn)行油霧冷卻是可以改進(jìn)切削邊緣的保持的。霧化逐漸使工具冷卻，消除溫度急增的問題。 螺旋角度是一個(gè)額外的工具幾何考慮因素。傳統(tǒng)上來說，當(dāng)加工鋁時(shí)，帶有高螺旋角度的工具已經(jīng)被運(yùn)用。高螺旋角度可以使微粒更快地從部分脫離，但卻增加力和熱，這是由切削運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的。一個(gè)高螺旋角被用在工具上，并且很大數(shù)量的凹槽可以使微粒排泄。 當(dāng)以非常高的速度加工鋁時(shí)，由增加的力形成的熱量可能會(huì)引起微粒與工具焊接在一起。此外，一個(gè)有很高螺旋角的切削表面將比低角度的更快產(chǎn)生微粒。僅僅利用兩個(gè)凹槽工具設(shè)計(jì)使低螺旋角和足夠微粒排泄區(qū)域成為可能。由OSG主導(dǎo)的延伸性試驗(yàn)中，當(dāng)發(fā)展新工具流水線時(shí)，這被證明是最成功的方法。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 題目名稱 468Q發(fā)動(dòng)機(jī)缸體雙面臥式鉆床多軸箱設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 馮建濤 專業(yè)班級(jí) 機(jī)制08---5班 學(xué)號(hào) 0816101013 一、 選題的目的和意義： 機(jī)床設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)，其目的在于通過鉆床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使我們?cè)跀M定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)方案過程中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案的分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計(jì)算、編寫技術(shù)文件和查閱資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)基本的設(shè)計(jì)方法，并培養(yǎng)了自己具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。 二、 國內(nèi)外研究綜述： 我國加入WTO以后，制造業(yè)所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。雙面臥式鉆床行業(yè)企業(yè)適時(shí)調(diào)整戰(zhàn)略，采取了積極的應(yīng)對(duì)策略，出現(xiàn)了產(chǎn)、銷兩旺的良好勢頭，截至2005年4月份，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)僅雙面臥式鉆床一項(xiàng)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量已達(dá)1000余臺(tái)，產(chǎn)值達(dá)3.9個(gè)億以上，較2004年同比增長了10%以上，另外組合機(jī)床行業(yè)增加值、產(chǎn)品銷售率、全員工資總額、出口交費(fèi)值等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均有不同程度的增長，新產(chǎn)品、新技術(shù)較去年年均有大幅度提高，可見行業(yè)企業(yè)運(yùn)營狀況良好。組合機(jī)床的分類繁多，有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)組合機(jī)床等；隨著技術(shù)的不斷是進(jìn)步，一種新型的組合機(jī)床——柔性組合機(jī)床越來越受人們是親昧，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)更換，配以可編程序控制器（PLC）、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。 80年代以來，國外組合機(jī)床技術(shù)在滿足精度和效率要求的基礎(chǔ)上，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機(jī)床的加工精度、多品種加工的柔性以及機(jī)床配置的靈活多樣方面均有新的突破性進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床工作程序軟件化、工序高度集中、高效短節(jié)拍和多功能知道監(jiān)控。組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展趨勢是：廣泛應(yīng)用數(shù)控技術(shù)；發(fā)展柔性技術(shù)；發(fā)展綜合自動(dòng)化技術(shù)。 三、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）所用的主要技術(shù)與方法： 1.在學(xué)校圖書館查閱相關(guān)資料。 2.在工廠的實(shí)踐畢業(yè)實(shí)習(xí)。 3.通過老師和工程師的指導(dǎo)。 4.通過瀏覽因特網(wǎng)上的相關(guān)資料。 5.通過對(duì)相關(guān)資料和數(shù)據(jù)的理論計(jì)算和分析 四、 主要參考文獻(xiàn)與資料獲得情況 ： 1.李益民 編《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)》（第一版），機(jī)械工業(yè)出版社于1994年7月出版。 2. 熊萬能編《機(jī)械加工余量手冊(cè)》（第一版），國防工業(yè)出版社于1999年6月出版。 3. 電子版 《切削用量簡明手冊(cè)》 4. 曾志新、呂明 編《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》，武漢理工大學(xué)出版社于2005年1月出版。 5. 姚云英 編《公差配合與技術(shù)測量》，機(jī)械工程出版社2005年6月出版。 6. 楊叔子 編《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》，機(jī)械工程出版社2004年9月出版。 7.太原理工大學(xué)機(jī)制教研組 編《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》。 8.謝家瀛 編《組合機(jī)床簡明設(shè)計(jì)手冊(cè)》，機(jī)械工程出版社1996年8月出版 五、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排（按周說明） 進(jìn)度安排： （1）查閱資料 2周 （2）調(diào)研與參觀 1周 （3）零件分析并繪圖 3周 （4）方案選擇與確定 3周 （5）繪制零件圖與裝配圖 3周 （6）編寫論文 2周 （7）打印并交主審教師審閱 1周 六、 指導(dǎo)教師審批意見： 指導(dǎo)教師： （簽名） 年 月 日 3 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 I 摘 要 組合機(jī)床使用系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件和少量的專用部件組成的 多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的高效專用機(jī)床，其生產(chǎn) 率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍，可進(jìn)行鉆、鏜、鉸、攻絲、車削、銑削 等切削加工。組合機(jī)床的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)件約占 70-80%,這些部件是系 列化的,可以進(jìn)行成批生產(chǎn).其余 20-30%的專用部件是由被加工零件的 形狀,輪廓尺寸,工藝和工序來決定。 在批量生產(chǎn)中這了提高生產(chǎn)率，必須要縮短加工時(shí)間和輔助時(shí)間， 而且盡可能使輔助時(shí)間和加工時(shí)間重合，使每個(gè)裝夾多外工件同時(shí)進(jìn)行 多刀加工，實(shí)行工序高度集中，因而廣泛采用組合機(jī)床及自動(dòng)線。 關(guān) 鍵 詞：組合機(jī)床；主軸箱；切削 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 II Abstract Aggregate machine-tool use seriation , the standardized general part and the few special-purpose parts compose the university special purpose machine which multiple spindle, the multi-knives, the multi-working procedures, the multi-surface or the multi-locations simult aneously process, its productivity compared to general engine bed high several times to several dozens times, may carry on drills, the boring, the articulation, attacks machinings and so on the silk, turning, milling. The aggregate machine-tool general part and the standard letter approximately compose 70-80%, these parts are the seriation , may carry on the mass productions. Other 20-30% special-purpose part is by is processed the components the shape, the overall size, the craft and the working procedure decided. This enhanced the productivity in the volume production, must have to reduce the process period and the non-cutting time, moreover causes the non-cutting time and the process period superposition as far as possible, causes each attire to clamp many outside work pieces simultaneously to carry on the multi-knife processing, implements the working procedure high degree of concentration, thus widely uses the aggregate machine-tool and from generatrix . 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 III Key words：Aggregate machine-tool；headstock；cutting 目 錄 前言 .1 1 組合機(jī)床的概述 .2 1.1 組合機(jī)床的組成 .2 1.2 組合機(jī)床的類型 .3 1.2.1 具有固定夾具的單工位組合機(jī)床 .3 1.2.2 具有移動(dòng)夾具的多工位組合機(jī)床 .4 1.2.3 轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床 .5 1.3 組合機(jī)床工藝范圍及加工精度 .5 1.3.1 組合機(jī)床的工藝范圍 .5 1.3.2 組合機(jī)床的加工精度 .6 1.4 組合機(jī)床的發(fā)展趨勢 .8 1.4.1 提高通用部件的水平 .8 1.4.2 發(fā)展適應(yīng)中、小批生產(chǎn)的組合機(jī)床 .8 1.4.3 采用新刀具 .9 1.4.4 發(fā)展自動(dòng)監(jiān)測技術(shù) .9 1.4.5 擴(kuò)大工藝范圍 .9 2 組合機(jī)床通用部件及其選用 .10 2.1 通用部件的類型 .10 2.1.1 通用部件的分類 .10 2.1.2 通用部件的型號(hào)、規(guī)格及配套關(guān)系 .10 2.2 常用通用部件 .11 2.3 通用部件的選用 .12 2.3.1 通用部件選用的方法和原則 .12 2.3.2 通用部件的選用 .13 3 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) .14 3.1 組合機(jī)床方案設(shè)計(jì) .14 3.1.1 擬定方案階段 .14 3.1.2 技術(shù)設(shè)計(jì)階段 .15 3.1.3 工作設(shè)計(jì)階段 .15 3.2 零件分析 .15 3.2.1 氣缸體的功用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn) .15 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 IV 3.2.2 基準(zhǔn)的選擇 .16 3.2.3 加工階段的劃分 .17 4 繪制“三圖一卡” .19 4.1 加工工序圖 .19 4.1.1 被加工零件工序圖的作用和要求 .19 4.1.2 被加工零件工序圖的內(nèi)容 .19 4.1.3 編制被加工零件工序圖的注意事項(xiàng) .19 4.2 加工示意圖 .21 4.2.1 被加工零件示意圖的作用 .21 4.2.2 被加工零件示意圖的內(nèi)容 .22 4.2.3 選擇刀具、導(dǎo)向及有關(guān)計(jì)算 .23 4.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 .27 4.3.1 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的作用與內(nèi)容 .27 4.3.2 動(dòng)力部件的選擇 .28 4.3.3 裝料高度的確定 .29 4.3.4 初定中間底座尺寸 .30 4.3.5 多軸箱輪廓尺寸的確定 .31 4.4 生產(chǎn)率計(jì)算卡 .33 4.4.1 理想生產(chǎn)率 .33 4.4.2 實(shí)際生產(chǎn)率 .33 5 多軸箱設(shè)計(jì) .35 5.1 多軸箱的基本結(jié)構(gòu) .35 5.2 通用多軸箱設(shè)計(jì) .36 5.2.1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 .36 5.2.2 主軸、齒輪的確定及動(dòng)力運(yùn)算 .38 5.2.3 多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì) .41 5.2.4 多軸箱坐標(biāo)計(jì)算、繪制坐標(biāo)檢查圖 .45 5.3 多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案 .48 5.3.1 傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案分析 .48 5.3.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 .48 5.4 繪制多軸箱總圖及零件圖 .52 5.4.1 多軸箱總圖設(shè)計(jì) .52 5.4.2 多軸箱零件設(shè)計(jì) .54 6 結(jié)論 .55 致 謝 .58 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 V 參考文獻(xiàn) .60 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 1 前言 在大批量生產(chǎn)中為了提高生產(chǎn)率，必須注意縮短加工時(shí)間和輔助時(shí) 間，而且盡可能使輔助時(shí)間和加工時(shí)間重合，使每個(gè)工位安裝多個(gè)工件 的同時(shí)進(jìn)行多刀加工，實(shí)行工序高度集中，因而廣泛采用組合機(jī)床。 組合機(jī)床是用已經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件和少量專用部件組成 的多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的高效專用機(jī)床，生產(chǎn) 率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍，可以進(jìn)行鉆、鏜、鉸、攻絲、車削、銑 削、車孔端面等工序，隨著組合機(jī)床的發(fā)展，其工藝范圍日益擴(kuò)大，如： 焊接、熱處理、自動(dòng)測量和自動(dòng)裝配、清洗等非切削工序。 1911 年，美國為加工汽車零部件研制了組合機(jī)床。在發(fā)展初期， 各機(jī)床制造廠都執(zhí)行自己的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為方便用戶使用和維修，提 高互換性，1953 年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機(jī)床制造 廠協(xié)商，確定機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，并規(guī)定了部件間聯(lián)系尺寸。 1973 年 ISO 公布了第一批組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)，它包括了汽車、農(nóng) 業(yè)、紡機(jī)和儀表工業(yè)。1978 年、1983 年又第二次作了增補(bǔ)。目前，我 國組合機(jī)床的通用部件約占 70%90%。 組合機(jī)床廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的行業(yè)，如：汽車、拖拉機(jī)、電動(dòng) 機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、閥門縫紉機(jī)等制造業(yè)。主要加工箱體零件，如汽缸體、變 速箱體、汽缸蓋、閥體等，一些重要零件的關(guān)鍵加工工序，雖然生產(chǎn)批 量不大，但也采用組合機(jī)床來保證其加工質(zhì)量。目前，組合機(jī)床的研制 正向高效、高精度、高自動(dòng)化的柔性方向發(fā)展。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 2 1 組合機(jī)床的概述 1.1 組合機(jī)床的組成 組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量 專用部件組成的一種高效專機(jī)。 如圖 1-1 所示為典型的雙面復(fù)合式單工位組合機(jī)床。其組成是：側(cè) 底座 1、滑臺(tái) 2、鏜削頭 3、夾具 4、多軸箱 5、動(dòng)力箱 6、立柱 7、墊 鐵 8、立柱底座 9、中間底座 10、液壓裝置 11、電氣控制設(shè)備 12、刀 工具 13 等。通過控制系統(tǒng)，在兩次裝卸工件間隔時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)自動(dòng) 工作循環(huán)。圖中各個(gè)部件都是具有一定獨(dú)立功能的部件，并且大都是已 經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的通用部件。通常夾具 4、中間底座 10、和 多軸箱 5 是根據(jù)工件的尺寸形狀和工藝要求設(shè)計(jì)的專用部件，但其中的 絕大多數(shù)零件如定位夾緊元件、傳動(dòng)件等也都是標(biāo)準(zhǔn)件和通用件。 12 3451362789 101 2 圖 1-1 雙面復(fù)合式單工位組合機(jī)床 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 3 通用部件是組成組合機(jī)床的基礎(chǔ)。用來實(shí)現(xiàn)機(jī)床切削和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的 通用部件，如單軸工藝切削頭（即鏜削頭、鉆削頭、銑削頭等） 、傳動(dòng) 裝置（驅(qū)動(dòng)切削頭） 、動(dòng)力箱（驅(qū)動(dòng)多軸箱） 、進(jìn)給滑臺(tái)（機(jī)械或液壓滑 臺(tái)）等為動(dòng)力部件。用以安裝動(dòng)力部件的通用部件如側(cè)底座、立柱、立 柱底座等稱為支承部件。 1.2 組合機(jī)床的類型 根據(jù)所選的通用部件的規(guī)格大小以及結(jié)構(gòu)和配制形式等方面的差異， 將組合機(jī)床分為大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床兩大類。習(xí)慣上滑臺(tái)臺(tái)面 寬度 B250mm 的為大型組合機(jī)床，滑臺(tái) B250mm 的為小型組合機(jī)床。 根據(jù)大型組合機(jī)床的配制形式，可以將其分為具有固定夾具的單工 位組合機(jī)床、具有移動(dòng)夾具的多工位組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床三類。 1.2.1 具有固定夾具的單工位組合機(jī)床 單工位組合機(jī)床特別適用于加工大、中型箱體類零件。在整個(gè)加工 循環(huán)中，夾具和工件固定不動(dòng)，通過動(dòng)力部件使刀具從單面、雙面或多 面對(duì)工件進(jìn)行加工。這類機(jī)床加工精度高，但生產(chǎn)率低。 按照組成部件的配置形式及動(dòng)力部件的進(jìn)給方向，單工位組合機(jī)床 又分為臥式、立式、傾斜式和復(fù)合式四種類型。 1、臥式組合機(jī)床 臥式組合機(jī)床的刀具主軸水平布置，動(dòng)力部件 沿水平方向進(jìn)給，按工件要求的不同，可配置成單面、雙面或多面的形 式。 2、立式組合機(jī)床 立式組合機(jī)床的刀具主軸垂直布置，動(dòng)力部件 沿垂直方向進(jìn)給。一般只有單面配置形式。 3、傾斜式組合機(jī)床 傾斜式組合機(jī)床的動(dòng)力部件傾斜布置，沿傾 斜方向進(jìn)給。可配置成單面、雙面或多面的形式，以加工工件上的傾斜 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 4 表面。 4、復(fù)合式組合機(jī)床 復(fù)合式組合機(jī)床是上述兩種或三種形式的組 合。 1.2.2 具有移動(dòng)夾具的多工位組合機(jī)床 多工位組合機(jī)床的夾具和工件可按預(yù)訂的工作循環(huán)，作間歇的移動(dòng) 或轉(zhuǎn)動(dòng)，以便依次在不同工位上對(duì)工件進(jìn)行不同工序的加工。這類機(jī)床 生產(chǎn)率高，但加工精度不如單工位組合機(jī)床，多用于大批量生產(chǎn)中對(duì)中 小型零件的加工。 按照夾具和工件的輸送方式不同，可分為移動(dòng)式工作臺(tái)、回轉(zhuǎn)式工 作臺(tái)、中央立柱式工作臺(tái)和鼓輪式工作臺(tái)四種類型。 1、移動(dòng)工作臺(tái)組合機(jī)床 可移動(dòng)工作臺(tái)組合機(jī)床以先后在兩個(gè)工 位上從兩面對(duì)工件進(jìn)行加工，夾具和工件可隨工作臺(tái)直線移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)工 位的變換。 2、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)組合機(jī)床 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)組合機(jī)床在每一個(gè)工位上可 以同時(shí)加工一個(gè)或幾個(gè)工件，其上的夾具和工件安裝在繞垂直軸線回轉(zhuǎn) 的工作臺(tái)上，并隨其作周期轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)工位的變換。由于這種機(jī)床適宜 于對(duì)中小型工件進(jìn)行多面、多工序加工，具有專門的裝卸工位，使裝卸 工件的輔助時(shí)間和機(jī)動(dòng)時(shí)間重合，所以能夠達(dá)到較高的生產(chǎn)率。 3、中央立柱式組合機(jī)床 中央立柱式組合機(jī)床上的夾具和工件安 裝在繞垂直軸線回轉(zhuǎn)的工作臺(tái)上，并隨其作周期轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)工位的變換。 在環(huán)形回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上周圍以及中央立柱上均可布置動(dòng)力部件，在各個(gè)工 位上，對(duì)工件進(jìn)行多工序加工。 4、鼓輪式組合機(jī)床 鼓輪式組合機(jī)床上的夾具和工件安裝在繞垂 直軸線回轉(zhuǎn)的工作臺(tái)上，并隨其作周期轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)工位的變換。在鼓輪 的兩端布置動(dòng)力部件，從兩面對(duì)工件進(jìn)行加工。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 5 1.2.3 轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床 轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床的特點(diǎn)是幾個(gè)主軸箱安裝在轉(zhuǎn)塔式工作臺(tái)上，各個(gè) 主軸箱依次轉(zhuǎn)到加工位置對(duì)工件進(jìn)行加工。按主軸箱是否做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)， 可將這類機(jī)床分為： 1、只實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)塔式主軸箱組合機(jī)床 主軸箱安裝在回轉(zhuǎn)工 作臺(tái)上，主軸由電動(dòng)機(jī)通過主軸箱內(nèi)的傳動(dòng)裝置帶動(dòng)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；工件 安裝在滑臺(tái)的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上（如果不需工件轉(zhuǎn)位時(shí)，可直接安裝在滑臺(tái) 上） ，由滑臺(tái)帶動(dòng)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 2、既實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)又可隨滑臺(tái)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)塔式主軸箱組合機(jī)床 這類機(jī)床的工件固定不動(dòng)（也可以做周期轉(zhuǎn)位） ，轉(zhuǎn)塔式主軸箱安裝在 滑臺(tái)上并隨滑臺(tái)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床可以完成一個(gè)工件的多工序加工，因而可以減少機(jī) 床臺(tái)數(shù)和占地面積，適宜于中，小批量生產(chǎn)。 1.3 組合機(jī)床工藝范圍及加工精度 1.3.1 組合機(jī)床的工藝范圍 目前，組合機(jī)床主要用于平面加工和孔加工兩類工序。平面加工包 括銑平面、锪（刮）平面、車端面；孔加工包括鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔以及 倒角、切槽、攻螺紋、锪沉孔、滾壓孔等。隨著綜合自動(dòng)化的發(fā)展，其 工藝范圍正擴(kuò)大到車外圓、銑削、拉削、磨削、珩磨及拋光、沖壓等工 序。此外，還可以完成焊接、熱處理、自動(dòng)裝配和建材、清洗和零件分 類及打印等非切削工作。 組合機(jī)床在汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)、電機(jī)、儀器儀表、軍工、縫紉 機(jī)和自行車等工業(yè)領(lǐng)域的大批、大量生產(chǎn)中已獲得廣泛應(yīng)用，一些中小 批量生產(chǎn)的企業(yè)，如機(jī)床、機(jī)車、工程機(jī)械制造業(yè)中也亦推廣應(yīng)用。組 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 6 合機(jī)床最適宜加工各種大中型箱體類零件，如氣缸蓋、氣缸體、變速箱 體、電機(jī)座及儀表殼等零件，也可以用來完成軸套類、輪盤類、叉架類 和蓋板類零件的部分或全部工序的加工。 1.3.2 組合機(jī)床的加工精度 組合機(jī)床的加工精度簡述如下： (1).孔加工 孔的尺寸精度 采用鉸孔或精鏜孔時(shí)，孔的精度可達(dá) H6 級(jí)，表明粗糙度為 ，孔的圓度在孔徑尺寸公差一半范圍內(nèi)。加工有色金屬時(shí)，1.6aRm 采用精密夾具，經(jīng)過 34 次加工，精度可以穩(wěn)定地達(dá) H6 級(jí)，表面粗糙 度可達(dá) 。0.84a 孔的同軸度 當(dāng)從兩面多軸加工時(shí)，孔的同軸度一般為 .當(dāng)從一面進(jìn)行精0.5m 鏜孔，并且采用固定式夾具，鏜刀桿兩端都有精密導(dǎo)向裝置，夾具在精 度良好的條件下，在 長度內(nèi)，被加工零件幾個(gè)孔的同軸度可保10m 證在 以內(nèi)。當(dāng)分別從兩面對(duì)同一軸線上的孔進(jìn)行單軸加0.15.3 工時(shí)，在有中間精密導(dǎo)向裝置條件下，其同軸度亦可保證在 。. 孔的平行度 在組合機(jī)床上加工，孔與孔相互之間的平行度以及孔對(duì)加工基面的 平行度，在 長度內(nèi)可達(dá) 。10m0.2.5m 孔的位置精度 孔的位置精度與夾具、機(jī)床的型式和精度有很大的關(guān)系。在固定式 夾具的機(jī)床上鏜孔，孔間距離和孔的軸線與定位基面的位置精度可穩(wěn)定 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 7 地達(dá)到 。在多工位機(jī)床上，由于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)會(huì)回轉(zhuǎn)鼓0.25.m 輪存在定位誤差，則加工精度不高。如果在同一工位上，若有懸掛式活 動(dòng)鉆模板，對(duì)孔進(jìn)行精加工時(shí)，其位置精度可達(dá)到 。0.5m (2).平面加工 在組合機(jī)床及其自動(dòng)線上常用銑削、刮削、車削（端面）和拉削等 方法加工平面。一般采用銑削頭、滑臺(tái)和滑座等通用部件，根據(jù)被加工 工件的工藝要求組成單面、雙面以及立式、回轉(zhuǎn)臺(tái)式等多種型式的組合 銑床。當(dāng)加工大型的箱體類工件時(shí)，一般采用銑削頭固定、工件安裝在 工作臺(tái)上移動(dòng)的布局型式。這樣的機(jī)床結(jié)構(gòu)較簡單，剛性較好，加工精 度較高。在加工中小型工件時(shí)，通常將銑削頭組成鼓輪式組合銑床或立 式連續(xù)回轉(zhuǎn)臺(tái)式組合銑床，這類機(jī)床生產(chǎn)效率高，加工精度較低。 在組合機(jī)床上加工平面的平直度可以達(dá)到在 1000 毫米長度內(nèi)偏差 0.020.05 毫米，表面粗糙度 微米。對(duì)定位基面的平行度可以保3.2aR 證在 0.05 毫米以內(nèi)，到定位基面的距離（一般在 500 毫米以內(nèi)）尺寸 公差可以保證在 0.05 毫米以內(nèi)。 組合機(jī)床是一種高效率專用機(jī)床，有特定的使用條件，不是在任何 情況下都能收到良好的經(jīng)濟(jì)效益。在確定設(shè)計(jì)組合機(jī)床前，應(yīng)該進(jìn)行具 體的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，要在驅(qū)動(dòng)橋殼體上三面鉆孔，孔的種類較多，總 數(shù)也較多。若采用普通機(jī)床加工需反復(fù)進(jìn)行，加工耗時(shí)較多，且不容易 保證孔與孔間的位置精度。根據(jù)零件的形狀及加工要求選取采用臥式雙 面組合鉆床，同時(shí)進(jìn)行雙面多孔加工。這樣可以保證孔與孔之間的位置 精度，且加工所需的時(shí)間大大縮短。除此之外采用組合機(jī)床對(duì)工人的要 求很低，節(jié)約了勞動(dòng)成本。 綜上所述，對(duì)于在驅(qū)動(dòng)橋殼體上三面鉆孔采用組合機(jī)床，可以取得 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 8 良好的經(jīng)濟(jì)性。 1.4 組合機(jī)床的發(fā)展趨勢 1.4.1 提高通用部件的水平 衡量通用部件技術(shù)水平的主要標(biāo)準(zhǔn)是：品種規(guī)格齊全，動(dòng)、靜態(tài)性 能參數(shù)先進(jìn)，工藝性好，精度高和精度保持性好。 機(jī)械驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力部件具有性能穩(wěn)定，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。目前，機(jī)械 驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力部件應(yīng)用了交流變頻調(diào)速電機(jī)和直流伺服電機(jī)等，使機(jī)械驅(qū) 動(dòng)的動(dòng)力部件增添了新的競爭力。 動(dòng)力部件采用鑲鋼導(dǎo)軌（硬度可達(dá) HEC5860） 、滾珠絲杠、靜壓導(dǎo) 軌、靜壓軸承、遲形皮帶等較新的結(jié)構(gòu)。支承部件采用焊接結(jié)構(gòu)等。由 于提高了部件的精度和動(dòng)、靜態(tài)性能，因而使被加工的工件精度明顯提 高，表面粗糙度減小。 1.4.2 發(fā)展適應(yīng)中、小批生產(chǎn)的組合機(jī)床 在機(jī)械制造工業(yè)中，中小批量生產(chǎn)約占 80%。在某些中批量生產(chǎn)的 企業(yè)中，如機(jī)床、閥門行業(yè)中、其關(guān)鍵工序采用組合機(jī)床。其中機(jī)床廠 用組合機(jī)床加工主軸變速箱孔系，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，技術(shù)經(jīng) 濟(jì)效果顯著。發(fā)展具有可調(diào)、快調(diào)、裝配靈活、適應(yīng)多品種加工特點(diǎn)的 組合機(jī)床十分迫切。轉(zhuǎn)塔主軸箱式組合機(jī)床，可換主軸箱式組合機(jī)床以 及自動(dòng)換刀式數(shù)控組合機(jī)床可用于中、小批生產(chǎn)，但這類機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 成本較高。 帶轉(zhuǎn)塔式主軸箱的組合機(jī)床，由于轉(zhuǎn)塔不能制造的太大，安裝的主 軸箱數(shù)量有限，因此只適應(yīng)工序不多，形狀不太復(fù)雜的零件加工。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 9 1.4.3 采用新刀具 近年來出現(xiàn)了多種新刀具，如具有鍍層的硬質(zhì)合金刀片、立方氮化 鵬刀具、金剛石刀具、各種可轉(zhuǎn)位的密赤銑刀，噴吸鉆頭，鑲有可轉(zhuǎn)位 刀片的“短鉆頭”等。一般情況下，采用先進(jìn)刀具的工時(shí)為原工時(shí)的 。由于提高了刀具的耐用度，大大縮短了多刀組合機(jī)床停機(jī)換1/24 刀時(shí)間，提高了組合機(jī)床的經(jīng)濟(jì)效益。 1.4.4 發(fā)展自動(dòng)監(jiān)測技術(shù) 組合機(jī)床的自動(dòng)檢測通常作為一個(gè)工位出現(xiàn)。自動(dòng)檢測包括對(duì)毛 坯尺寸和工件硬度的檢查、鉆孔深度、刀具折斷、精加工尺寸和幾何形 狀的檢查等。檢查方法分為主動(dòng)檢查與被動(dòng)檢查。主動(dòng)檢查是將不合格 的工件剔出，使之不往下個(gè)工位輸送。被動(dòng)檢查則是發(fā)現(xiàn)不合格的工件 時(shí)發(fā)現(xiàn)停機(jī)信號(hào)。目前主動(dòng)檢查應(yīng)用的日趨廣泛。由于電子元件迅速發(fā) 展，集成控制器、微機(jī)處理的應(yīng)用，使自動(dòng)檢測技術(shù)更加可靠。自動(dòng)檢 測工位要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，統(tǒng)計(jì)計(jì)算以及打印出有關(guān)數(shù)據(jù)或作為數(shù)字顯示。 自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展可以把被加工零件的實(shí)際尺寸控制在比規(guī)定公差更 小的范圍之內(nèi)。還可以把加工后的工件按公差進(jìn)行分組，以便按分組的 公差帶裝配。實(shí)際表明，采用分組裝配法提高產(chǎn)品的精度要比用單純提 高設(shè)備精度更為經(jīng)濟(jì)。 1.4.5 擴(kuò)大工藝范圍 組合機(jī)床出完成切削加工等工序外，還在逐步設(shè)計(jì)制造用于焊 接、熱處理、自動(dòng)裝配、自動(dòng)打印、性能試驗(yàn)以及清洗和包裝等用途的 組合機(jī)床。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 10 2 組合機(jī)床通用部件及其選用 通用部件是組合機(jī)床的基礎(chǔ)。部件通用化程度的高低標(biāo)志著組合機(jī) 床的技術(shù)水平。在組合機(jī)床設(shè)計(jì)中，選擇通用部件是重要內(nèi)容之一。 2.1 通用部件的類型 2.1.1 通用部件的分類 按通用部件在組合機(jī)床上的作用，可分為下列幾類： （1）.動(dòng)力部件 動(dòng)力部件是組合機(jī)床的主要部件，它為刀具提供 主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。動(dòng)力部件包括動(dòng)力滑臺(tái)及其相配套的動(dòng)力箱和各種 單軸頭，如銑削頭、鉆削頭、鏜孔車端面頭等，其它部件均以選定的動(dòng) 力部件為依據(jù)來配套選用。 （2）.支撐部件 支撐部件是組合機(jī)床的基礎(chǔ)部件，它包括側(cè)底座、 立柱、立柱底座和中間底座等，用于支撐和安裝各種部件。組合機(jī)床各 種部件之間的相對(duì)位置精度、機(jī)床的剛度要求主要由支撐部件保證。 （3）.輸送部分 輸送部件用于帶動(dòng)夾具和工件的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，以 實(shí)現(xiàn)工位的變換，因此，要求較高的定位精度。輸送部件主要有移動(dòng)工 作臺(tái)和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。 （4）.控制部件 控制部件用于控制組合機(jī)床按預(yù)定的加工程序進(jìn) 行循環(huán)工作，它包括可編程控制器（PLC） 、各種液壓元件、操縱板、控 制擋鐵和按鈕臺(tái)等。 （5）.輔助部件 輔助部件包括用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾緊工件的液壓或氣 動(dòng)裝置、機(jī)械扳手、冷卻和潤滑裝置、排銷裝置以及上下料的機(jī)械手等。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 11 2.1.2 通用部件的型號(hào)、規(guī)格及配套關(guān)系 按通用部件標(biāo)準(zhǔn)，動(dòng)力滑臺(tái)的主參數(shù)為其工作臺(tái)面寬度，其它通用 部件的主參數(shù)取與其配套的滑臺(tái)主參數(shù)來表示。例如，1HY32M1B 表示 臺(tái)面寬度為 320mm，經(jīng)過一次重大改進(jìn)，采用鑲鋼導(dǎo)軌的精密液壓滑臺(tái)； TX40A 表示于臺(tái)面寬度為 400mm 的滑臺(tái)配套，主軸徑向軸承采用短圓柱 滾子軸承，用于精加工的銑削頭。 等效采用國際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的“1 字頭”通用部件，按精度分為：普通 級(jí)、精密級(jí)和高精度級(jí)三種精度等級(jí)。 “1 字頭”滑臺(tái)采用雙矩形閉式導(dǎo) 軌，縱向用雙矩形的外側(cè)導(dǎo)向，斜鑲條調(diào)整導(dǎo)軌間隙；壓板與支承導(dǎo)軌 組成輔助導(dǎo)軌副，防止傾覆力矩過大導(dǎo)致滑鞍（動(dòng)導(dǎo)軌）與滑座（支承 導(dǎo)軌）分離。這種導(dǎo)軌制造工藝簡單，導(dǎo)向精度高，剛度好?；鶎?dǎo)軌 材料有兩種，分別在型號(hào)后面加 A、B 以區(qū)別，A 表示滑座導(dǎo)軌材料為 HT300，高頻淬火，淬火硬度為 4248HRC；B 表示滑座為鑲鋼導(dǎo)軌，淬 火硬度為 48HRC 以上。 數(shù)控機(jī)械滑臺(tái)是 1HJ 系列機(jī)械滑臺(tái)的派生產(chǎn)品，采用了大連組合機(jī) 床研究所研制的 ZHS-ACO4D 交流伺服系統(tǒng)，能自動(dòng)變換進(jìn)給速度和工作 循環(huán)，在較大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)速、位置控制、程序控制。適合多種 小批量柔性生產(chǎn)。帶光電編碼器的交流伺服電動(dòng)機(jī)采用 SPWM 控制技術(shù)， 7502400r/min 為恒功率調(diào)速；運(yùn)動(dòng)通過一級(jí)定比齒輪減速驅(qū)動(dòng)滾珠 絲杠，驅(qū)動(dòng)滑鞍移動(dòng)，開環(huán)系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角誤差為0.072， 由光柵尺組成的全閉環(huán)系統(tǒng)，滑鞍位置精度可達(dá)2m。 2.2 常用通用部件 常用的通用部件有動(dòng)力滑臺(tái)、主軸部件、主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置、工作臺(tái)、 支承部件等其他通用部件。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 12 （1）.動(dòng)力滑臺(tái) 動(dòng)力滑臺(tái)是有滑座、滑鞍和驅(qū)動(dòng)裝置等組成、實(shí) 現(xiàn)直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。 根據(jù)驅(qū)動(dòng)和控制方式不同，滑臺(tái)可分為液壓滑臺(tái)、機(jī)械滑臺(tái)和數(shù)控 滑臺(tái)三種類型。本設(shè)計(jì)中選用液壓滑臺(tái)。 （2）.主軸部件 主軸部件又稱單軸頭或工藝切削頭，其端部安裝 刀具，尾部連接傳動(dòng)裝置即可進(jìn)行切削。如進(jìn)行銑削、鏜削、鉆削及攻 螺紋等單軸加工工序。每種主軸部件均采用剛性主軸結(jié)構(gòu)。在加工時(shí)， 刀桿（或刀具）一般不需要導(dǎo)向裝置，加工精度主要由主軸部件本身以 及滑臺(tái)的精度保證。 （3）.主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置 主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置主要有兩大類：一類是與 通用主軸部件配套使用的主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置；另一類是與主軸箱（專用部 件）相配的動(dòng)力箱。 （4）.工作臺(tái) 工作臺(tái)是多工位組合機(jī)床的輸送部件，它用來將被 加工工件轉(zhuǎn)換到另一個(gè)工位。工作臺(tái)按運(yùn)動(dòng)方式的不同可分為分度回轉(zhuǎn) 工作臺(tái)和多工位移動(dòng)工作臺(tái)；按傳動(dòng)方式的不同可分為機(jī)械傳動(dòng)、液壓 傳動(dòng)及氣壓傳動(dòng)等多種型式。 （5）.支承部件 組合機(jī)床的支承部件往往是通用和專用兩部分的 組合。有中間底座、側(cè)底座和立柱及立柱側(cè)底座三種。 （6）.自動(dòng)線通用部件 組合機(jī)床自動(dòng)線是由組合機(jī)床及工件輸送 裝置、轉(zhuǎn)位裝置、排屑裝置等輔助設(shè)備和檢測裝置、電氣、液壓控制設(shè) 備等組成。 2.3 通用部件的選用 2.3.1 通用部件選用的方法和原則 選用的基本方法是：根據(jù)所需的功率、進(jìn)給力、進(jìn)給速度等要求， 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 13 選擇動(dòng)力部件及其配套部件。選用原則如下： （1）切削功率應(yīng)滿足加工所需的計(jì)算功率。 （2）進(jìn)給部件應(yīng)滿足加工所需的最大計(jì)算進(jìn)給力、進(jìn)給速度和工 作行程及工作循環(huán)的要求，同時(shí)還需考慮裝刀、調(diào)刀的方便性。 （3）動(dòng)力箱與多軸箱尺寸應(yīng)相適應(yīng)和匹配。 （4）應(yīng)滿足加工精度的要求。 （5）盡量按通用部件的匹配關(guān)系選用有關(guān)通用部件。 2.3.2 通用部件的選用 （1）動(dòng)力部件品種的確定。 （2）動(dòng)力部件規(guī)格的確定。 對(duì)于支承部件如側(cè)底座、立柱等通用部件，可選與動(dòng)力滑臺(tái)規(guī)格相 配套的相應(yīng)規(guī)格。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 14 3 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 組合機(jī)床是用已經(jīng)系列化，標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件和少量專用部件組成 的多軸，多刀，多工序，多面或多工位同時(shí)加工的高效專用機(jī)床。在批 量生產(chǎn)正為了提高生產(chǎn)率，縮短加工時(shí)間和輔助時(shí)間，而且盡可能使輔 助時(shí)間和加工時(shí)間重合，使每個(gè)工位裝夾多個(gè)工件，同時(shí)進(jìn)行多刀加工， 實(shí)行工序高度集中，必須廣泛采用組合機(jī)床。 設(shè)計(jì)組合機(jī)床首先要分析零件，制定工藝規(guī)程，根據(jù)所加工的工序 繪制“三圖一卡”設(shè)計(jì)出本工序加工的多軸箱。以下是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)組 合機(jī)床的全過程. 3.1 組合機(jī)床方案設(shè)計(jì) 組合機(jī)床是針對(duì)被加工零件的特點(diǎn)及工藝要求，按高度集中工序的 原則設(shè)計(jì)的一種高效率的專用機(jī)床。設(shè)計(jì)組合機(jī)床前，首先應(yīng)根據(jù)組合 機(jī)床完成工藝的一些現(xiàn)狀及組合機(jī)床各種工藝方案能達(dá)到的加工精度、 表面粗糙度及技術(shù)要求，解決零件是否可以利用組合機(jī)床加工以及采用 組合機(jī)床價(jià)格是否合理的問題。 3.1.1 擬定方案階段 擬定方案階段包括制定工藝方案，確定機(jī)床的配置型式機(jī)結(jié)構(gòu)方 案，最后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行圖紙的設(shè)計(jì)。 在制定方案時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面： （1） 當(dāng)使用和制造出現(xiàn)矛盾時(shí)，應(yīng)先滿足使用要求，其次才是 盡可能便于制造。要盡量用先進(jìn)的工藝和創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)； （2） 設(shè)計(jì)必須以生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，凡是未經(jīng)實(shí)踐考 驗(yàn)的方案，必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明可靠后才能用于設(shè)計(jì)； 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 15 （3） 繼承與創(chuàng)造相結(jié)合，盡量采用先進(jìn)工藝，迅速提高生產(chǎn)力， 為實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化服務(wù)。注意吸取前人和國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，并在此基礎(chǔ) 上有所創(chuàng)造和發(fā)展。 本設(shè)計(jì)中選用雙面臥式鉆床為設(shè)計(jì)方案。 3.1.2 技術(shù)設(shè)計(jì)階段 根據(jù)已確定的工藝和結(jié)構(gòu)方案，按照加工示意圖和機(jī)床聯(lián)系尺寸 圖展開部件設(shè)計(jì)，繪制夾具、主軸箱等的裝配圖。 3.1.3 工作設(shè)計(jì)階段 繪制有關(guān)圖紙，編制機(jī)床說明書。詳細(xì)過程見下列步驟和所繪圖紙。 工作階段的設(shè)計(jì)的步驟如下： 1. 進(jìn)行零件的分析； 2. 繪制“三圖一卡”：先繪制加工工序圖，再繪制加工示意圖， 接著繪制加工聯(lián)系圖，最后再填寫生產(chǎn)率計(jì)算卡。 3.2 零件分析 3.2.1 氣缸體的功用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)上的主要基礎(chǔ)零件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度要求高，加 工工藝路線長。一般發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸體與曲軸箱合為一體，又稱為機(jī)體， 它又缸體，曲軸箱，機(jī)座，主軸軸承蓋等零件組成。 氣缸體的功用是： 1、支撐發(fā)動(dòng)機(jī)上的運(yùn)動(dòng)件，并保證活塞，連桿，曲軸等各運(yùn)動(dòng)部 件的準(zhǔn)確位置。 2、缸體上加工的出氣蓋，水道，油道，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)換氣，冷卻 和潤滑的需要。3、提供使發(fā)動(dòng)機(jī)形成完整動(dòng)力裝置所必須的各種輔助 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 16 設(shè)施的安裝基準(zhǔn)面。 由此可見，以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的功能要求，就必須使其個(gè)表面之間有非 常準(zhǔn)確的相互位置精度和運(yùn)動(dòng)關(guān)系。 本次加工的 468Q 缸體由特種合金鑄造成，硬度 210-241HB。如圖 3-1 所示。 圖 3-1 468Q 缸體 3.2.2 基準(zhǔn)的選擇 （1）粗基準(zhǔn)的選擇 根據(jù)粗基準(zhǔn)選擇原則，要保證主要加工表面的余量均勻及保證將來 運(yùn)動(dòng)件（連桿，曲軸等）與氣缸體各表面之間具有必要的間隙， 。氣缸 體的主要加工表面有：主軸軸承座孔，缸套孔，凸輪軸軸承孔等，要保 證它們的加工余量均勻，就應(yīng)該選取主軸軸承座孔和氣缸孔組為氣缸體 加工的粗基準(zhǔn)。 氣缸體是鑄件，有鑄造誤差，表面粗糙不平，如果直接用所選的粗 基準(zhǔn)定位加工大平面（即后續(xù)工序的定位精基準(zhǔn)） ，即產(chǎn)生的切削力大， 所需夾緊力也大，易使工件變形。同時(shí)粗基準(zhǔn)表面粗糙不平，也易使工 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 17 件在加工中松動(dòng)。所以在加工中采用面積較小距離較遠(yuǎn)的幾個(gè)凸臺(tái)作為 過度基準(zhǔn)，即首先以粗基準(zhǔn)定位加工出過度基準(zhǔn)然后用過度基準(zhǔn)加工出 精基準(zhǔn)來。 （2）精基準(zhǔn)的選擇 同其他箱體零件一致，氣缸體加工中一般都選用底面及其上的兩個(gè) 工藝孔作為精基準(zhǔn)。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是： 1. 地面面積大，工件安裝可靠，平穩(wěn)，能簡單可靠的約束工件的 六個(gè)自由度 2. 后續(xù)工序基本上均以一面兩孔定位，符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，減少 了由于基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來的加工誤差。能保證各表面間的相互位置精度，例 如，缸套筒與底面的垂直度，主軸中心孔中心線與凸輪軸之間的平行度。 3. 由于基準(zhǔn)統(tǒng)一，可以簡化夾具的設(shè)計(jì)和制造周期，使用維修方 便，成本降低，減少了工件的翻轉(zhuǎn)次數(shù)，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，易實(shí) 現(xiàn)自動(dòng)線加工。 4.加工主軸支撐座孔和凸輪軸軸承時(shí)，便于在夾具上設(shè)置鏜桿的支 撐導(dǎo)套，可以保證加工質(zhì)量和切削用量。 3.2.3 加工階段的劃分 （1）基準(zhǔn)加工 在前面幾道工序中把基準(zhǔn)加工出來，即“基準(zhǔn)先行” 。 （2）平面加工 按照先面后孔的原則將各平面加工出來。 （3）主要孔的粗加工 將主要孔的粗加工安排在各面加工完成后進(jìn)行。 可以盡早暴露工件上的缺陷： 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 18 粗加工中切去大部分余量后，內(nèi)應(yīng)力重新分布，使工件有較長時(shí)間 充分變形，使進(jìn)精加工能得到比較穩(wěn)定的加工精度。 粗加工中切削力大，所需夾緊力也大，將粗加工放在前面，精粗加 工分開，可以減少夾緊變形對(duì)精加工的影響。 次要工序加工：例如螺紋孔，油孔，倒角等，在各階段中穿插進(jìn)行。 （4）主要孔的精加工 包括半精鏜，精鏜缸套孔和主軸軸承座孔；軸承蓋裝配后，進(jìn)行半 精鏜，精鏜及研磨主軸軸承座孔給予只有相互位置精度要求的加工表面。 這些是氣缸體加工的關(guān)鍵程序。 把主要孔的精加工作為最后的加工階段，除上述原因之外，還可以 防止這些表面加工過程中遭到破壞。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 19 4 繪制“三圖一卡” 繪制組合機(jī)床“三圖一卡”,就是針對(duì)具體零件,在選定的工藝和結(jié) 構(gòu)法案的基礎(chǔ)上,進(jìn)行組合機(jī)床總體法案圖樣文件設(shè)計(jì)。內(nèi)容包括:繪制 被加工零件工序圖,加工示意圖,機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和編制生產(chǎn)率計(jì)算卡” 。 本次設(shè)計(jì)工序是鉆兩側(cè)面的孔。 4.1 加工工序圖 4.1.1 被加工零件工序圖的作用和要求 被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工序方案,表示所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床 上完成的工序內(nèi)容,加工部位的尺寸,精度,表面粗糙度及技術(shù)要求,加工 用的定位基準(zhǔn),夾壓部位以及被加工零件的材料,硬度和在本機(jī)床加工前 加工余量,毛坯或半成平情況的圖樣,除了設(shè)計(jì)研制合同外,它是組合機(jī) 床設(shè)計(jì)的具體依據(jù),也的也是制造,使用,調(diào)速和檢驗(yàn)機(jī)床精度的重要文 件。 4.1.2 被加工零件工序圖的內(nèi)容 1、被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸及本工作設(shè)計(jì)有關(guān)部位結(jié)構(gòu) 形狀和尺寸。 2、本工序所選用的定位基準(zhǔn),夾緊部位及夾緊方向。 3、本工序加工表面的尺寸,精度,表面粗糙度,形位公差等級(jí),技術(shù) 要求以及對(duì)上道工序的技術(shù)要求。 4、注明被加工零件的名稱,編號(hào),材料,硬度以及加工部位的余量。 4.1.3 編制被加工零件工序圖的注意事項(xiàng) 1、本機(jī)床加工部分的位置尺寸由定位基面標(biāo)起，尤其在本機(jī)床加 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 20 工，所選用的定位基面與設(shè)計(jì)基面不一致時(shí)，還必須對(duì)各孔要求的位置 精度進(jìn)行分析和換算，即把不對(duì)稱公差的尺寸換算成對(duì)稱公差尺寸。以 便在進(jìn)行夾具鏜?？自O(shè)計(jì)和主軸箱設(shè)計(jì)時(shí)，確定鏜?？壮叽缂爸鬏S位置 尺寸，并把各孔位置尺寸改為從定位 基面標(biāo)注。 2、對(duì)孔的加工余量要認(rèn)真分析，在鏜階梯孔時(shí)，其大直徑孔的單 邊余量應(yīng)小于相鄰兩孔半徑之差，以便鏜刀能通過。在加工毛坯孔時(shí)， 不僅要弄清楚加工余量，還需要注意孔德鑄造偏心及鑄造毛刺大小，以 便設(shè)計(jì)相應(yīng)尺寸的鏜桿，保證加工能正常進(jìn)行。 3、對(duì)精鏜機(jī)床必須注明是否允許有刀痕，以及允許退刀痕的形狀。 為了使被加工零件工序圖清晰明了，能突出本機(jī)床加工內(nèi)容，繪制 時(shí)對(duì)本機(jī)床加工部件用粗實(shí)線表示，其尺寸打上方框，其余部位用細(xì)實(shí) 線表示，定位基準(zhǔn)符號(hào)用“ ”表示（如圖 4-1 所示） ，夾壓位置符 號(hào)用表示（如圖 4-2 所示） 。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 21 圖 4-1 加工零件工序圖中的定位基準(zhǔn) 圖 4-2 加工零件工序圖中的夾壓位置 4.2 加工示意圖 4.2.1 被加工零件示意圖的作用 加工示意圖是在工藝方案和機(jī)床總方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的。 是表達(dá)工藝方案、具體的機(jī)床工藝方案圖。它是設(shè)計(jì)刀具夾具多軸箱和 液壓、電氣系統(tǒng)以及選擇動(dòng)力部件。繪制機(jī)床總配合尺寸圖的主要依據(jù)， 是對(duì)機(jī)床總體布局和性能的原始要求，也是調(diào)整機(jī)床刀具所必須的重要 技術(shù)文件。如圖 4-3 所示，其中 L 向是左視圖，R 向是右視圖。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 22 圖 4-3 加工零件示意圖 4.2.2 被加工零件示意圖的內(nèi)容 1、機(jī)床的加工方法、切削用量、工作循環(huán)和工作行程。 2、工件、刀具及導(dǎo)向、托架及多軸箱之間的相對(duì)位置及其聯(lián)系尺 寸。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 23 3、主軸結(jié)構(gòu)類型、尺寸及外伸長度。 4、刀具類型、數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸、直徑和長度、接桿、浮動(dòng)卡頭、 導(dǎo)向裝置、攻螺紋靠模裝置等結(jié)構(gòu)尺寸。 5、刀具、導(dǎo)向套間的配合,刀具、接桿主軸之間的連接方式及配合 尺寸等。 6、加工部位結(jié)構(gòu)尺寸、精度及分布情況。 7、工件名稱、材料、加工余量、切削液及是否需要讓刀等。 8、工件加工部位向視圖，并在向視圖上編出孔號(hào)。 4.2.3 選擇刀具、導(dǎo)向及有關(guān)計(jì)算 1.選擇刀具 刀具選擇要考慮工件加工尺寸精度，表面粗糙度，切屑的排除及 生產(chǎn)率要求等因素。一般孔加工刀具其直徑選擇應(yīng)與加工部位尺寸，精 度相適應(yīng)，其長度要保證加工終了時(shí)，刀具螺旋槽尾端與導(dǎo)向外套端面 有一定距離（一般 3050mm） 。查組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)莫氏錐柄 麻花鉆的直徑系列 由 D=18mm 選取麻花鉆類型為錐柄麻花鉆（如圖 4-4 所示） ，參數(shù)如下： L=220mm l=130 mm 頂角 2= 后角 =1814 螺旋角 = 錐度號(hào)為 29 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 24 圖 4-4 莫氏錐柄麻花鉆 2.導(dǎo)向套的選擇 導(dǎo)向套的類型通常分為兩類，一類是固定式導(dǎo)向套，即刀具導(dǎo)向套 部分與導(dǎo)套之間既有相對(duì)移動(dòng)又有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；另一類是旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向套， 刀具導(dǎo)向部分與導(dǎo)套之間只有相對(duì)移動(dòng)而無相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)線速度 小于 20m/min 時(shí)，通常采用固定式導(dǎo)向套；大于 20m/min 時(shí)，為避免刀 桿與導(dǎo)向套摩擦發(fā)熱變形，產(chǎn)生“別勁”現(xiàn)象，應(yīng)選用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向。 導(dǎo)向套的主要參數(shù)通常指：導(dǎo)套的直徑及公差配合，導(dǎo)套的長度及 導(dǎo)套到工件端面距離。這些參數(shù)根據(jù)已確定的導(dǎo)向套類型、工件形狀、 公差精度及刀具剛性等確定。固定式導(dǎo)向套的長度取刀具導(dǎo)向部分直徑 的 24 倍，導(dǎo)向套直徑大者取小值，直徑小時(shí)取大值。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向?qū)?套的長度應(yīng)取導(dǎo)向部分直徑的 23 倍。 在本設(shè)計(jì)中，導(dǎo)向套應(yīng)選用單個(gè)固定式，導(dǎo)向套的長度取 40mm。 如圖 4-5 所示。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 25 圖 4-5 導(dǎo)向套 3.確定導(dǎo)向套離工件端面的距離 導(dǎo)向套離工件端面的距離一般按 h=(0.30.7)d 取值，加工鑄鐵時(shí) 取小值，加工鋼件時(shí)取大值。 所以導(dǎo)向套離工件端面的距離取 h=30mm。 4.確定主軸類型、尺寸、外伸長度 主軸軸徑尺寸規(guī)格應(yīng)根據(jù)選定的切削用量計(jì)算出切削轉(zhuǎn)矩 T： 0.83.6079.61.271412.853.9. 9164TDftHBkgmNA 查組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)表 3-4 初定主軸軸徑 41402.95dBTm 考慮便于生產(chǎn)管理，適當(dāng)簡化規(guī)格。綜合考慮加工精度和具體工件 條件，查資料組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊(cè) ，按表 3-6 和表 4-1 選定主軸 外伸長度 L、外徑 D 和內(nèi)徑 及配套的刀具接桿莫氏錐度號(hào)或攻螺紋靠1d 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 26 模規(guī)格代號(hào)等。 選定主軸軸徑 ，主軸外伸尺寸 L=115 ，外伸端125dmm 為 40/28。1/Dd 主軸軸徑 ，主軸外伸尺寸 L=115 ，外伸端 為230 1/Dd 50/36。 接桿莫氏圓錐號(hào)為 1。 5.確定連桿的規(guī)格和主要尺寸 根據(jù)主軸端部的內(nèi)徑或莫氏錐度，在刀桿的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中選出刀桿的 規(guī)格和主要尺寸，其中包括刀桿長度的推薦范圍。 主軸 1 選用的連桿：L280 m 主軸 2 選用的連桿：L =260 . 6.工作行程長度的確定 （1）工作進(jìn)給長度 。 工作進(jìn)給長度等于被加工部位的長度與l工 進(jìn) 刀具切入長度和切出長度之和，切出長度應(yīng)取 ，d 為鉆頭直50.3m 徑；切入長度可根據(jù)工件端面誤差確定，一般為 510 ，在本設(shè)計(jì) 中工作進(jìn)給長度為 32 。m （2）快速退回長度。 一般在固定式夾具的鉆、擴(kuò)、絞孔機(jī)床上， 快速推回長度必須保證所有道具都退進(jìn)夾具導(dǎo)向套內(nèi)，不影響裝卸工作 即可。對(duì)于夾具需要回轉(zhuǎn)和移動(dòng)的機(jī)床，快速退回長度必須把道具、托 架、活動(dòng)鉆模板以及定位銷等都退離到家具運(yùn)動(dòng)時(shí)間可能碰到的范圍以 外，或不影響裝卸工件的距離。 所以快速退回長度取 60 。m （3）快速引進(jìn)長度。 快速引進(jìn)是動(dòng)力部件把刀具快速送到工作進(jìn) 給開式的位置，本設(shè)計(jì)中應(yīng)等于快退長度減去工進(jìn)長度，取其為 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 27 28 。m （4）動(dòng)力部件總行程長度。 動(dòng)力部件總行程長度除必須滿足工作 循環(huán)剛做行程要求外，還要考慮調(diào)整和裝卸刀具的要求，即考慮前備量 和后備量。前備量是指刀具磨損和補(bǔ)償安裝制造誤差，動(dòng)力部件可以喜 愛那個(gè)前調(diào)整的距離。后備量是指刀具連同接桿一起從主軸上取出時(shí)， 保證刀具退離導(dǎo)套外的距離大于接桿插入主軸孔內(nèi)的長度。取前備量 30 ,備量 180 。則工作行程長度示意圖如圖 4-6 所示。m 圖 4-6 工作行程長度示意圖 7、其它應(yīng)注意的問題 （1）加工示意圖上應(yīng)有足夠的聯(lián)系尺寸，并標(biāo)注恰當(dāng)，如主軸端 部尺寸、刀具結(jié)構(gòu)尺寸、導(dǎo)向尺寸、工件至夾具的尺寸，工件本身以及 加工部件的尺寸等。 （2）應(yīng)有足夠的說明，如被加工零件的圖號(hào)、材料、硬度、加工 余量、工件是否有讓刀運(yùn)動(dòng)，以及是否采用冷卻。 （3）加工部位的示意圖，需要將工件各面的形狀和加工孔的位置 用縮小比例畫出，并標(biāo)注孔號(hào)。 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 28 (4 )相鄰兩孔中心距小的主軸，須在展開圖上按照比例畫出，以便 檢查主軸、接桿、導(dǎo)向及浮動(dòng)頭是否相碰。 (5)加工示意圖是按照加工終了狀態(tài)繪制。 4.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 4.3.1 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的作用與內(nèi)容 一般來說，組合機(jī)床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用部件動(dòng)力滑臺(tái)、動(dòng)力箱、 各種工藝切削頭、側(cè)底座、立柱、立柱底座及中間底座加上專用部件 主軸箱、輔具系統(tǒng)、夾具、液、電、冷卻、潤滑、排屑系統(tǒng)組合裝配 而成。聯(lián)系尺寸圖用來表示機(jī)床各組成部件的相互裝配聯(lián)系和運(yùn)動(dòng)關(guān)系， 以檢驗(yàn)機(jī)床各部件的相對(duì)位置及尺寸聯(lián)系是否滿足加工要求，通用部件 的選擇是否合適，并為進(jìn)一步開展主軸箱、夾具等專用部件、零件的設(shè) 計(jì)提供依據(jù)。聯(lián)系尺寸圖也可看成是簡化的機(jī)床總圖，它表示機(jī)床的配 置型式及總體布局。 聯(lián)系尺寸圖的作用如下： 1）機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù)。 2）按初步選定的主要通用部件以及確定的主用部件的總體結(jié)構(gòu)而 繪制的。 3）可用來表示機(jī)床的配置型式、主要構(gòu)成及各部件安裝位置、相 互聯(lián)系運(yùn)動(dòng)關(guān)系能否滿足加工要求和通用部件選擇是否合適。 4）它為多軸箱、夾具等專用部件設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)，它可以看成 是機(jī)床總體外觀簡圖。 聯(lián)系尺寸圖的主要內(nèi)容如下： 1）以適當(dāng)數(shù)量的視圖（一般為主、左、右視圖）按同一比例畫出 機(jī)床各主要組成部件的外形輪廓及相對(duì)位置，表明機(jī)床的配置型式及總 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 29 體布局，主視圖的選擇應(yīng)與機(jī)床實(shí)際加工狀態(tài)一致。 2）圖上應(yīng)盡量減少不必要的線條及尺寸，但反映各部件的聯(lián)系尺 寸、專用部件的主要輪廓尺寸、運(yùn)動(dòng)部件的極限位置及行程尺寸，必須 完整齊全。各部件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)不必畫出，留在具體設(shè)計(jì)部件時(shí)完成。 3）為便于部件設(shè)計(jì)，聯(lián)系尺寸圖上應(yīng)標(biāo)注通用部件的規(guī)格代號(hào)、 電動(dòng)機(jī)型號(hào)、功率及轉(zhuǎn)速，并注明機(jī)床部件的分組情況及總行程。 4.3.2 動(dòng)力部件的選擇 動(dòng)力滑臺(tái)選擇液壓滑臺(tái)，原因如下：液壓滑臺(tái)在相當(dāng)大的范圍內(nèi)進(jìn) 給量可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速；可以獲得較大的進(jìn)給力；由于液壓驅(qū)動(dòng)，零件磨 損小，使用壽命長；過載保護(hù)簡單可靠；由行程調(diào)速閥來控制滑臺(tái)的快 進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)，轉(zhuǎn)換精度高，工作可靠。 進(jìn)給力： 691.5N485.3710.927.5F2F43 左 N.96.1056右 進(jìn)給速度： min/48vf 根據(jù)進(jìn)給力及進(jìn)給速度，查組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)表 5-1，并 考慮進(jìn)給過程中的摩擦力及進(jìn)給速度的平穩(wěn)性，選擇左右液壓滑臺(tái)均為 1HY32A 型液壓滑臺(tái)，其最大進(jìn)給力為 12500N，最小進(jìn)給速度為 20mm/min。因?yàn)?，所以能夠保證平穩(wěn)進(jìn)給。min2vf 根據(jù)液壓滑臺(tái)的參數(shù)，查表 5-3，配置 1CC321型滑臺(tái)側(cè)底座。 計(jì)算電機(jī)功率： 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 30 kw745.08.09.712.P 切 削左 多 軸 箱 kw.36 切 削右 多 軸 箱 式中，多軸箱傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí)取 0.80.9，主軸數(shù) 多，轉(zhuǎn)動(dòng)復(fù)雜時(shí)取小值，反之取大值。 （式中取 =0.8） 動(dòng)力箱規(guī)格要與動(dòng)力滑臺(tái)相匹配，根據(jù)電機(jī)功率，滑臺(tái)滑鞍尺寸 630320，初選 1TD32型動(dòng)力箱，電機(jī)型號(hào)為 Y100 L1-4，電機(jī)功率 為 2.2KW，電機(jī)轉(zhuǎn)速為 1430r/min，輸出軸轉(zhuǎn)速為 715r/min。 4.3.3 裝料高度的確定 機(jī)床裝料高度是指機(jī)床上工件的安裝基面到地面的垂直距離。為提 高通用部件及支承部件的剛度并考慮自動(dòng)線設(shè)計(jì)時(shí)中間底座內(nèi)要安裝夾 具輸送裝置、冷卻排屑裝置，新頒布的組合機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)推薦裝料高度 ，與國際標(biāo)準(zhǔn) 一致。在現(xiàn)階段設(shè)計(jì)組合機(jī)床時(shí)，裝料mH106ISO 高度可根據(jù)具體情況在 之間選取。mH10685 由于受工件最低孔位置 、多軸箱最低主軸高度 和所選h2 1h 通用部件、中間底座、夾具高度等尺寸的限制的限制，再考慮到工人操 作的方便性和機(jī)床的共度要求，本設(shè)計(jì)的機(jī)床裝料高度取 。mH5.90 4.3.4 初定中間底座尺寸 中間底座的輪廓尺寸要滿足夾具在其上面安裝連接的需要。根據(jù)選 定的動(dòng)力箱滑臺(tái)、側(cè)底座等標(biāo)準(zhǔn)的位置關(guān)系，并考慮到毛坯誤差和裝配 偏移，中間底座支承夾具底座的空余邊緣尺寸，算出的長度應(yīng)圓整，并 按 優(yōu)選數(shù)系選用。應(yīng)使空余邊緣尺寸不小于 。20R m107 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 31 由金屬切削機(jī)床組合機(jī)床部分的內(nèi)容可知：中間底座的高度優(yōu) 先選取 630mm，還可以選取 710mm 和 560mm。據(jù)此選定中間底座高度為 630mm。 中間底座長度方向尺寸可按下式確定： )(2)2( 31321 llLL 式中： 加工終了位置，多軸箱端面至工件端面間的距離，本1 設(shè)計(jì)中 ；mL25 主軸箱厚度，本設(shè)計(jì)中 ；mL325 工件沿機(jī)床長度方向的尺寸，本設(shè)計(jì)中 ；3 L2013 機(jī)床長度方向上，主軸箱與動(dòng)力滑臺(tái)的重合長度，本1l 設(shè)計(jì)取 ；m35 加工終了位置，滑臺(tái)前端面至滑座前端面的距離，對(duì)2l 于通用的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái)， 尺寸的最大范圍為2l 。本設(shè)計(jì)取 ；m857m80 滑座前端面至側(cè)底座前端面的距離，本設(shè)計(jì)取3l 。l103 )(2)( 31321 llLL 085)0352(m7 根據(jù) ，查組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)表 2-5（中間底座mL71 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 32 主要尺寸）： 選定中間底座長為 mL710 又根據(jù)被加工零件的寬度為 ，以及其他聯(lián)系尺寸，選定中235 間底座寬度為 。50 中間底座的長寬為 。071 4.3.5 多軸箱輪廓尺寸的確定 標(biāo)準(zhǔn)通用多軸箱的厚度是一定的，臥式為 。因此，確定多m325 軸箱尺寸，主要是確定多軸箱寬度 和高度 及最低主軸高度 。多軸BH1h 箱寬度 、高度 的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關(guān)，可按下BH 式確定： 12b1bh 式中： 工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（ ） 。m 最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（ ） 。1 工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（ ） 。h 最低主軸高度（ ） 。1 m 為保證多軸箱有排布齒輪的足夠空間，推薦 。mb1071 主軸箱最低主軸高度 須考慮到與工件最低孔位置（ ） 、1hh62 機(jī)床裝料高度（ ） 、滑臺(tái)滑座總高（ ） 、側(cè)底座mH5.9083 高度（ ）等尺寸之間的關(guān)系而確定。對(duì)于臥式組合機(jī)床，h564 要保證潤滑油不致從主軸襯套處泄露，通常推薦：1 mh14051 ).0(432hH )628.0(59169 bB37281 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 33 mbhH32069170 根據(jù)上述計(jì)算值，按多軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，最后確定多軸箱輪 廓尺寸為 mB3240 由組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊(cè)得： 左右多軸箱選 1TD25-型動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速，n=785r/min; 電動(dòng)機(jī) 選 Y100L -4 型，功率為 2.2kw; 選 1HJc25-型滑臺(tái)，最大行程1 400mm，滑臺(tái)臺(tái)面寬度為 B=250mm；快速進(jìn)給速度為 8m/min； 由表 5-2 選滑臺(tái)附件，過渡箱為 1HJ25-F51,導(dǎo)軌防護(hù)裝置為 1HJ25-F81,制動(dòng)器 T3542，立柱為 1CL25M，立柱側(cè)底座為 1CD252M,滑 臺(tái)側(cè)底座為 1CC252M。最后確定的鉆床設(shè)計(jì)總圖如圖 4-7 所示。 圖 4-7 鉆床設(shè)計(jì)總圖 4.4 生產(chǎn)率計(jì)算卡 4.4.1 理想生產(chǎn)率 理想生產(chǎn)率 指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng) （包括備品及廢品率在內(nèi)）所要QA 求的機(jī)床生產(chǎn)率。它與全年工時(shí)總數(shù) 有關(guān)，一般情況下，單班制生產(chǎn)K 取 ，則Kh20 河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 34 件h35207KAQ 4.4.2 實(shí)際生產(chǎn)率 實(shí)際生產(chǎn)率 指所設(shè)計(jì)機(jī)床每小時(shí)實(shí)際可以生產(chǎn)的零件數(shù)量。1 hTQ/601件單 式中： 生產(chǎn)一個(gè)零件所需的時(shí)間（ ） ，它可以根據(jù)下式單Tmin 計(jì)算： in21 裝 卸移快 退快 進(jìn)停輔切單 tvLtvLt fkff 式中： 、 分別為刀具第、第工作進(jìn)給行程長度1L2 （ ） ；m 、 分別為刀具第、第工作進(jìn)給速度（1fv2f ） ；in/ 當(dāng)加工沉孔、止口、锪窩、倒角、光整表面時(shí)，停t 動(dòng)力滑臺(tái)在死擋鐵上的停留時(shí)間，通常指刀具在加 工終了時(shí)無進(jìn)給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)所需的時(shí)間（105 ） ；min 、 分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退行程長度（ ） ；快 進(jìn)L快 退 m 動(dòng)力部件快速行程速度。采用機(jī)械動(dòng)力部件取fkv ，液壓動(dòng)力部件取 ；in/65in/103 直線移動(dòng)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行一次工位轉(zhuǎn)換的