減速箱體（Ⅱ型）頂面鉆孔組合機(jī)床設(shè)計(jì)
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任務(wù)書.doc
減速箱體圖.gif
減速箱體零件圖.dwg
減速箱體（Ⅱ型）頂面鉆孔組合機(jī)床設(shè)計(jì).doc
多軸箱裝配圖.dwg
夾具體.dwg
夾具裝配圖.dwg
夾具零件圖.dwg
機(jī)床尺寸圖.dwg
生產(chǎn)率計(jì)算卡.dwg
示意圖.dwg
減速箱體（Ⅱ型）頂面鉆孔組合機(jī)床設(shè)計(jì)
目 錄
Abstract II
1緒 論 2
1.1 機(jī)床概述 2
1.2 機(jī)床設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容、要求 5
1.2.1 設(shè)計(jì)的目的 5
1.2.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 5
1.2.3 設(shè)計(jì)要求 5
1.2.4 機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟 6
1） 調(diào)查研究 6
2） 擬定方案 6
3） 工作圖設(shè)計(jì) 6
2 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 7
2.1 組合機(jī)床方案的制定 7
2.1.1 制定工藝方案 7
2.1.2 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案。 7
2.2 確定切削用量及選擇刀具 9
2.2.1 確定工序間余量 9
2.2.2 選擇切削用量 9
2.2.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率 10
2.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu) 10
2.3 鉆孔組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制 10
2.3.1 被加工零件工序圖 11
2.3.2 加工示意圖 12
2.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 15
2.3.4 生產(chǎn)率計(jì)算卡 18
2.4 多軸箱的設(shè)計(jì) 19
2.4.1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 19
2.4.2 齒輪模數(shù)選擇 20
2.4.3 多軸箱的傳動設(shè)計(jì) 21
2.4.4 繪制傳動系統(tǒng)圖 23
2.4.5 傳動零件的校核 23
結(jié)論 25
參考文獻(xiàn) 30
摘要
本論文主要說明組合機(jī)床設(shè)計(jì)的基本過程及要求。組合機(jī)床是按高度集中原則設(shè)計(jì)的，即在一臺機(jī)床上可以同時完成同一種工序或多種不同工序的加工。組合機(jī)床發(fā)展于工業(yè)生產(chǎn)末期，與傳統(tǒng)的機(jī)床相比：組合機(jī)床具有許多優(yōu)點(diǎn)：效率高、精度高、成本低。它由床身、立柱、工作臺、及電源一些基本部件及一些特殊部件，根據(jù)不同的工件加工所需而設(shè)計(jì)的。
在組合機(jī)床上可以完成很多工序，但就目前使用的大多數(shù)組合機(jī)床來說，則主要用于平面加工和孔加工兩大類工序。論文主要內(nèi)容包括四大部分：
（1）、制定工藝方案 通過了解被加工零件的加工特點(diǎn)、精度和技術(shù)要求、定位夾緊情況、生產(chǎn)效率及機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等，確定在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容及加工方法，并繪制被加工零件工序圖。
（2）、組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 確定機(jī)床各部件之間的相互關(guān)系，選擇通用部件和刀具的導(dǎo)向，計(jì)算切削用量及機(jī)床生產(chǎn)效率、繪制機(jī)床的尺寸聯(lián)系圖及加工示意圖。
（3）、組合機(jī)床部件設(shè)計(jì) 包括專用多軸箱的設(shè)計(jì)，傳動布局合理，軸與齒輪之間不發(fā)生干涉，保證傳動的平穩(wěn)性和精確性。專用主軸設(shè)計(jì)、軸承的選用及電機(jī)的選擇等。
（4）、液壓裝置的設(shè)計(jì) 液壓滑臺、定位夾緊裝置均為液壓控制。并采用了許多液壓控制閥，保證了運(yùn)動的平衡性，循環(huán)性和精確性。
關(guān)鍵詞：組合機(jī)床；設(shè)計(jì)；過程；功能
Abstract
This thesis mainly elucidates the basic process and requirements that design of the combination machine. Combination machine is designed according the fundamental , which highly centralized ,or , more correctly it can process one working procedure or more different working procedures at one time . Combination machine was developed in the end of industrial production compared with traditional machine; combination machine has many advantages , such as high efficiency , high accuracy and low cost . It is composed of some general parts , such as bed ,column ,work able ,power unit ,and some special parts designed according to different work piece machining need.
The preface of a lot of works can be completed on the combination machine, but in regard to the majority current usage of combination machine, then and primarily used for the flat surface to process and the bore to process two big work preface. The main part including :(1) Formulating technological plan We,ve learned the characteristic of the part designed ,accuracy and specification ,locating and fixing ,productivity and machining structure by the practice .Then the technological operation and work order can be determined which can be finished in combination machine.(2) Combination machine frame design determines the interrelation of the different part in the machining tool ,select general parts and tool oriented .Then compute cut feed and productivity finally draw a sketch map of the machine .(3) Combination machine parts design including headstock、proper transmission layout 、shaft and gear move freely without interference which ensure the stability and accuracy during transmission ,then design dedicated select bearings and engine etc.(4) It adopts many hydraulic control valves ,which ensure the stability ,circulation and accuracy .
Keywords: combination machine ;design ;process ;function
1緒 論
1.1 機(jī)床概述
現(xiàn)代社會中，人們?yōu)榱烁咝?、?jīng)濟(jì)地生產(chǎn)各種高質(zhì)量產(chǎn)品，日益廣泛的使用各種機(jī)器、儀器和工具等技術(shù)設(shè)備與裝備。為制造這些技術(shù)設(shè)備與裝備，又必須具備各種加工金屬零件的設(shè)備，諸如鑄造、鍛造、焊接、沖壓和切削加工設(shè)備等。由于機(jī)械零件的形狀精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法來達(dá)到，特別是形狀復(fù)雜、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在機(jī)床上經(jīng)過幾道甚至幾十道切削加工工藝才能完成。因此，機(jī)床是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中最重要的加工設(shè)備。在一般機(jī)械制造廠中，機(jī)床所擔(dān)負(fù)的加工工作量，約占機(jī)械制造總工作量的40%～60%，機(jī)床的技術(shù)性能直接影響機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量及其制造的經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而決定著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平。
一個國家要繁榮富強(qiáng)，必須實(shí)現(xiàn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化，這就需要一個強(qiáng)大的機(jī)械制造業(yè)為國民經(jīng)濟(jì)各部門提供現(xiàn)代化的先進(jìn)技術(shù)設(shè)備與裝備，即機(jī)床工業(yè)是機(jī)械制造業(yè)的“裝備部”、“總工藝師”，對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重大作用。因此，許多國家都十分重視本國機(jī)床工業(yè)的發(fā)展和機(jī)床技術(shù)水平的提高，使本國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展建立在堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)上。
機(jī)床是人類在長期生產(chǎn)實(shí)踐中，不斷改進(jìn)生產(chǎn)工具的基礎(chǔ)上生產(chǎn)的，并隨著社會生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而漸趨完善。最原始的機(jī)床是木制的，所有運(yùn)動都是由人力或畜力驅(qū)動，它們實(shí)際上并不是一種完整的機(jī)器?，F(xiàn)代意義上的用于加工金屬機(jī)械零件的機(jī)床，是在18世紀(jì)中葉才開始發(fā)展起來的。當(dāng)時，歐美一些工業(yè)最發(fā)達(dá)的國家，開始了從工場手工業(yè)向資本主義機(jī)器大工業(yè)生產(chǎn)方式的過度，需要越來越多的各種機(jī)器，這就推動了機(jī)床的迅速發(fā)展。為使蒸汽機(jī)的發(fā)明付諸實(shí)用，1770年前后創(chuàng)制了鏜削蒸汽機(jī)汽缸內(nèi)孔用的鏜床。1797年發(fā)明了帶有機(jī)動刀架的車床，開創(chuàng)了用機(jī)械代替人手控制刀具運(yùn)動的先聲，不僅解放了人的雙手，并使機(jī)床的加工精度和工效起了一個飛躍，初步形成了現(xiàn)代機(jī)床的雛型。續(xù)車床之后，隨著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，其他各種機(jī)床也陸續(xù)被創(chuàng)制出來。至19世紀(jì)末，車床、鉆床、鏜床、刨床、拉床、銑床、磨床、齒輪加工機(jī)床等基本類型的機(jī)床已先后形成。
世界上第一臺組合機(jī)床于1908年在美國問世，30年代后組合機(jī)床在世界各國得到迅速發(fā)展。至今，它已成為現(xiàn)代制造工程（尤其是箱體零件加工）的關(guān)鍵設(shè)備之一。
現(xiàn)代制造工程從各個角度對組合機(jī)床提出了愈來愈高的要求，而組合機(jī)床也在不斷吸取新技術(shù)成果而完善和發(fā)展。
我國加入WTO以后，制造業(yè)所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存、組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)適時調(diào)整戰(zhàn)略，采取了積極的應(yīng)對策略，出現(xiàn)了產(chǎn)、銷兩旺的良好勢頭，截至2008年4月份，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)僅組合機(jī)床一項(xiàng)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量已達(dá)1000余臺，產(chǎn)值達(dá)3.9個億以上，較2007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)床行業(yè)企業(yè)主要針對汽車、摩托車、內(nèi)燃機(jī)、農(nóng)機(jī)、工程機(jī)械、化工機(jī)械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專用設(shè)備，隨著我國加入WTO后與世界機(jī)床進(jìn)一步接軌，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開始向數(shù)控化、柔性化轉(zhuǎn)變。從近兩年是企業(yè)生產(chǎn)情況來看，數(shù)控機(jī)床與加工中心的市場需求量在上升，而傳統(tǒng)的鉆、鏜、銑組合機(jī)床則有下降趨勢，中國機(jī)床工具工業(yè)學(xué)會的《機(jī)床工具行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)報(bào)表》是統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，僅從幾個全國大型重點(diǎn)企業(yè)生產(chǎn)情況看，2007年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床890臺，產(chǎn)值16187萬元，生產(chǎn)加工中心148臺，產(chǎn)值5770萬元；2008年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床985臺，產(chǎn)值25838萬元，生產(chǎn)加工中心159臺，產(chǎn)值7099萬元；而2005年，截至4月份，數(shù)控機(jī)床、加工中心、產(chǎn)值已接近2003年全年水平，故市場在向數(shù)控、高精制造技術(shù)和成套工藝裝備方面發(fā)展。
“九五”后期，在組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)的50多家組合機(jī)床分會會員中，僅有兩家企業(yè)實(shí)行了股份改造，一家企業(yè)退出國有轉(zhuǎn)為民營，其余的都是國有企業(yè)。2002年，不到，一些小廠幾乎全部退出國有轉(zhuǎn)為民營，現(xiàn)在一些國家重點(diǎn)國有企業(yè)也在醞釀股份制改造，轉(zhuǎn)制已勢不可檔，“民營經(jīng)濟(jì)在經(jīng)歷了從被歧視，被藐視到不可小視和現(xiàn)在高度重視4個階段后，煥發(fā)勃勃生機(jī)?！苯M合機(jī)床行業(yè)企業(yè)正在以股份制、民營化等多種形式快速發(fā)展。
組合機(jī)床及其自動線是集機(jī)電于一體是綜合自動化度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用與工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電行業(yè)。我國的傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型的箱體類和軸類零件（近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成型面等。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。另外，近年來組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來越大。
由于組合機(jī)床及其自動線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶特殊要求而設(shè)計(jì)的，它涉及到加工工藝、刀具、測量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國組合機(jī)床及其組合機(jī)床自動線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國家相對落后，國內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動線幾乎都從國外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，市場要求我們不斷開發(fā)新技術(shù)、新工藝、研制新產(chǎn)品，由過去的“剛性”機(jī)床結(jié)構(gòu)，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需要，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣踊b備。
結(jié)論
本課題開發(fā)研制的鉆孔組合機(jī)床，用于加工減速箱體的四個孔。在開發(fā)過程中，針對加工過程中存在的難點(diǎn)進(jìn)行了攻關(guān)。在鉆床的設(shè)計(jì)上采取了一系列的措施，保證了被加工孔的加工精度。主要完成了以下工作：
1、對減速箱體的四個孔的加工工藝進(jìn)行了分析研究，明確了四個孔加工的技術(shù)要求和工藝要點(diǎn)。
2、恰當(dāng)?shù)剡x擇了機(jī)床的切削參數(shù)，動力頭及液壓滑臺驅(qū)動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
3、采用液壓滑臺驅(qū)動動力頭和多軸箱實(shí)現(xiàn)進(jìn)給，驅(qū)動工件實(shí)現(xiàn)兩工位運(yùn)動。制定了液壓滑臺的進(jìn)給工作循環(huán)。經(jīng)分析證明可以滿足工藝要求。
4、設(shè)計(jì)了穩(wěn)定可靠的多軸箱和鉆模板，從而保證了被加工孔的精度要求。
5、根據(jù)通用、經(jīng)濟(jì)的原則，選擇了刀具，滿足了工藝的需要。
設(shè)計(jì)的鉆孔組合機(jī)床，保證了加工孔的生產(chǎn)質(zhì)量，提高工效3倍以上，加工成本大幅下降。
本項(xiàng)工作還有許多值得完善的地方，例如：裝夾、定位由人工完成，效率較低；自動化程度有待提高等問題。這些問題通過改進(jìn)設(shè)計(jì)、完善工藝、現(xiàn)場的不斷實(shí)踐、總結(jié)，必將會得到進(jìn)步的提高。
致謝
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)涉及的全部內(nèi)容是在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)下完成的。感謝老師給我提供了良好的課題條件，讓我從這次設(shè)計(jì)中得到了很好的鍛煉。同時也為我講解了不少難題，在此特別感謝。老師淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、平易近人的作風(fēng)和認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度讓我們受益非淺。從老師處我們學(xué)到了許多的專業(yè)知識和相關(guān)的設(shè)計(jì)方法。在此，謹(jǐn)向恩師表示最真誠的感謝。感謝他在百忙中給予我們的指導(dǎo)。當(dāng)然還有本院其他老師的指導(dǎo)。在此我向各位給予我指導(dǎo)的老師表示忠心的感謝和致敬。
最后還要感謝的，也是最應(yīng)該感謝的是學(xué)院，學(xué)院讓我們有這么好的學(xué)習(xí)條件。通過四年的學(xué)習(xí)，讓我們成為有用之才；也是學(xué)院給我們了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)機(jī)會，讓我們在走上工作崗位之前好好的鍛煉一下自己。
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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）任 務(wù) 書注意圖的所有尺寸按原尺寸放大兩倍設(shè)計(jì)（論文）題目 減速箱體（Ⅱ型）頂面鉆孔組合機(jī)床設(shè)計(jì) 課題來源 生 產(chǎn) 課題依據(jù)：1．減速箱體（Ⅰ型）零件圖；2．年產(chǎn)量 20000 件；任務(wù)要求：1．安排零件機(jī)械加工工藝；2．完成組合機(jī)床“三圖一卡” ；3．完成多軸箱裝配圖設(shè)計(jì)；4．完成夾具裝配圖設(shè)計(jì)；5．編寫設(shè)計(jì)說明書；6．提交專題綜述或?qū)I(yè)文獻(xiàn)閱讀報(bào)告 1 份；7．完成專業(yè)外文資料翻譯 1 份。計(jì)劃進(jìn)度：起訖日期 工 作 內(nèi) 容 備 注熟悉課題，收集資料文獻(xiàn)閱讀與翻譯調(diào)研及工藝方案論證安排機(jī)械加工工藝路線，繪制工序圖、繪制加工示意圖繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖、生產(chǎn)率計(jì)算卡設(shè)計(jì)多軸箱設(shè)計(jì)專用夾具編寫設(shè)計(jì)說明書整理資料，答辯視需要決定調(diào)研Ⅱ 減速箱體（Ⅱ型）頂面鉆孔組合機(jī)床設(shè)計(jì) 目 錄 .......................................................................................................................................... 緒 論 .............................................................................................................................................. 1 機(jī)床概述 .................................................................................................................................. 1 機(jī)床設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容、要求 ..................................................................................... 4 設(shè)計(jì)的目的 ................................................................................................................... 4 設(shè)計(jì)內(nèi)容 ............................................................................................................... 4 設(shè)計(jì)要求 ............................................................................................................... 5 機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟 ........................................................................................................... 5 1） 調(diào)查研究 ................................................................................................................... 5 2） 擬定方案 ................................................................................................................... 5 3） 工作圖設(shè)計(jì) ............................................................................................................... 5 2 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) ................................................................................................................. 6 組合機(jī)床方案的制定 ...................................................................................................... 6 制定工藝方案 ....................................................................................................... 6 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案。 ........................................................... 6 確定切削用量及選擇刀具 .............................................................................................. 8 確定工序間余量 ................................................................................................... 8 選擇切削用量 ....................................................................................................... 8 確定切削力、切削扭矩、切削功率 ................................................................... 9 選擇刀具結(jié)構(gòu) ....................................................................................................... 9 鉆孔組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制 ................................................................ 10 被加工零件工序圖 ............................................................................................. 10 加工示意圖 ......................................................................................................... 10 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 ................................................................................................. 14 生產(chǎn)率計(jì)算卡 ..................................................................................................... 16 多軸箱的設(shè)計(jì) ................................................................................................................ 18 繪制 多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 ............................................................................. 18 齒輪模數(shù)選擇 ..................................................................................................... 19 多軸箱的傳動設(shè)計(jì) ............................................................................................. 20 繪制傳動系統(tǒng)圖 ................................................................................................. 21 傳動零件的校核 ................................................................................................. 22 結(jié)論 ................................................................................................................................................. 24 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................................... 30 Ⅱ 摘要 本論文主 要 說明組合機(jī)床設(shè)計(jì)的基本過程及要求。 組合機(jī)床是按高度集中原則設(shè)計(jì)的，即在一臺機(jī)床上可以同時完成同一種工序或多種不同工序的加工。組合機(jī)床發(fā)展于工業(yè)生產(chǎn)末期，與傳統(tǒng)的機(jī)床相比：組合機(jī)床具有許多優(yōu)點(diǎn)：效率高 、 精度高 、 成本低。它由床身 、 立柱 、 工作臺 、 及電源一些基本部件及一些特殊部件，根據(jù)不同的工件加工所需而設(shè)計(jì)的。 在組合機(jī)床上可以完成很多工序，但就目前使用的大多數(shù)組合機(jī)床來說，則主要用于平面加工和孔加工兩大類工序。論文主要內(nèi)容包括四大部分： （ 1）、制定工藝方案 通過了解被加工零件的加工特點(diǎn)、精度和技術(shù)要求、定位夾緊情況、生產(chǎn)效率及機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等，確定在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容及加工方法，并繪制被加工零件工序圖。 （ 2）、組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 確定機(jī)床各部件之間的相互關(guān)系，選擇通用部件和刀具的導(dǎo)向，計(jì)算切削用量及機(jī)床生產(chǎn)效率、繪 制機(jī)床的尺寸聯(lián)系圖及加工示意圖。 （ 3）、組合機(jī)床部件設(shè)計(jì) 包括專用多軸箱的設(shè)計(jì)，傳動布局合理，軸與齒輪之間不發(fā)生干涉，保證傳動的平穩(wěn)性和精確性。專用主軸設(shè)計(jì)、軸承的選用及電機(jī)的選擇等。 （ 4）、液壓裝置的設(shè)計(jì) 液壓滑臺、定位夾緊裝置均為液壓控制。并采用了許多液壓控制閥，保證了運(yùn)動的平衡性，循環(huán)性和精確性。 關(guān)鍵詞： 組合機(jī)床；設(shè)計(jì)；過程；功能 Ⅱ of is it or at in of as It is of as to of a of be on in to of to to (1) We,ve of by be be in 2) of in a of (3) 4) It 1 緒 論 機(jī)床概述 現(xiàn)代社會中，人們?yōu)榱烁咝?、?jīng)濟(jì)地生產(chǎn)各種高質(zhì)量產(chǎn)品，日益廣泛的使用各種機(jī)器、儀器和工具等技術(shù)設(shè)備與裝備。為制造這些技術(shù)設(shè)備與裝備，又必須具備各種加工金屬零件的設(shè)備，諸如鑄造、鍛造、焊接、沖壓和切削加工設(shè)備等。由于機(jī)械零件的形狀精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法來達(dá)到，特別是形狀復(fù)雜、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在機(jī)床上經(jīng)過幾道甚至幾十道切削加工工藝才能完成。因此，機(jī)床是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中最重要的加工設(shè)備。在一般機(jī)械制造廠中，機(jī)床所擔(dān)負(fù)的加工工作量， 約占機(jī)械制造總工作量的 40%～ 60%，機(jī)床的技術(shù)性能直接影響機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量及其制造的經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而決定著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平。 一個國家要繁榮富強(qiáng)，必須實(shí)現(xiàn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化，這就需要一個強(qiáng)大的機(jī)械制造業(yè)為國民經(jīng)濟(jì)各部門提供現(xiàn)代化的先進(jìn)技術(shù)設(shè)備與裝備，即機(jī)床工業(yè)是機(jī)械制造業(yè)的“裝備部”、“總工藝師”，對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重大作用。因此，許多國家都十分重視本國機(jī)床工業(yè)的發(fā)展和機(jī)床技術(shù)水平的提高，使本國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展建立在堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)上。 機(jī)床是人類在長期生產(chǎn)實(shí)踐中，不斷改進(jìn)生產(chǎn)工具的基礎(chǔ)上生產(chǎn)的， 并隨著社會生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而漸趨完善。最原始的機(jī)床是木制的，所有運(yùn)動都是由人力或畜力驅(qū)動，它們實(shí)際上并不是一種完整的機(jī)器?，F(xiàn)代意義上的用于加工金屬機(jī)械零件的機(jī)床，是在 18 世紀(jì)中葉才開始發(fā)展起來的。當(dāng)時，歐美一些工業(yè)最發(fā)達(dá)的國家，開始了從工場手工業(yè)向資本主義機(jī)器大工業(yè)生產(chǎn)方式的過度，需要越來越多的各種機(jī)器，這就推動了機(jī)床的迅速發(fā)展。為使蒸汽機(jī)的發(fā)明付諸實(shí)用， 1770 年前后創(chuàng)制了鏜削蒸汽機(jī)汽缸內(nèi)孔用的鏜床。 1797 年發(fā)明了帶有機(jī)動刀架的車床，開創(chuàng)了用機(jī)械代替人手控制刀具運(yùn)動的先聲，不僅解放了人的雙手， 并使機(jī)床的加工精度和工效起了一個飛躍，初步形成了現(xiàn)代機(jī)床的雛型。續(xù)車床之后，隨著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，其他各種機(jī)床也陸續(xù)被創(chuàng)制出來。至 19 世紀(jì)末，車床、鉆床、鏜床、刨床、拉床、銑床、磨床、齒輪加工機(jī)床等基本類型的機(jī)床已先后形成。 Ⅱ 世界上第一臺組合機(jī)床于 1908 年在美國問世， 30 年代后組合機(jī)床在世界各國得到迅速發(fā)展。至今，它已成為現(xiàn)代制造工程（尤其是箱體零件加工）的關(guān)鍵設(shè)備之一。 現(xiàn)代制造工程從各個角度對組合機(jī)床提出了愈來愈高的要求，而組合機(jī)床也在不斷吸取新技術(shù)成果而完善和發(fā)展。 我國加入 造業(yè)所面 臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存、組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)適時調(diào)整戰(zhàn)略，采取了積極的應(yīng)對策略，出現(xiàn)了產(chǎn)、銷兩旺的良好勢頭，截至 2008 年 4 月份，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)僅組合機(jī)床一項(xiàng)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量已達(dá) 1000 余臺，產(chǎn)值達(dá) 億以上，較 2007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)床行業(yè)企業(yè)主要針對汽車、摩托車、內(nèi)燃機(jī)、農(nóng)機(jī)、工程機(jī)械、化工機(jī)械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專用設(shè)備， 隨著我國加入 合機(jī)床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開始向數(shù)控化、柔性化轉(zhuǎn)變。從近兩年是企業(yè)生產(chǎn)情況來看，數(shù)控機(jī)床與加工中心的市場需求量在上升，而傳統(tǒng)的鉆、鏜、銑組合機(jī)床則有下降趨勢，中國機(jī)床工具工業(yè)學(xué)會的《機(jī)床工具行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)報(bào)表》是統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，僅從幾個全國大型重點(diǎn)企業(yè)生產(chǎn)情況看， 2007 年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床 890臺，產(chǎn)值 16187萬元，生產(chǎn)加工中心 148臺，產(chǎn)值 5770萬元； 2008 年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床 985臺，產(chǎn)值 25838萬元，生產(chǎn)加工中心 159臺，產(chǎn)值 7099萬元；而 2005 年，截至 4月份 ，數(shù)控機(jī)床、加工中心、產(chǎn)值已接近 2003 年全年水平，故市場在向數(shù)控、高精制造技術(shù)和成套工藝裝備方面發(fā)展。 “九五”后期，在組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)的 50多家組合機(jī)床分會會員中，僅有兩家企業(yè)實(shí)行了股份改造，一家企業(yè)退出國有轉(zhuǎn)為民營，其余的都是國有企業(yè)。 2002年，不到，一些小廠幾乎全部退出國有轉(zhuǎn)為民營，現(xiàn)在一些國家重點(diǎn)國有企業(yè)也在醞釀股份制改造，轉(zhuǎn)制已勢不可檔，“民營經(jīng)濟(jì)在經(jīng)歷了從被歧視，被藐視到不可小視和現(xiàn)在高度重視 4 個階段后，煥發(fā)勃勃生機(jī)?！苯M合機(jī)床行業(yè)企業(yè)正在以股份制、民營化等多種形式快速發(fā)展。 組合機(jī)床及其 自動線是集機(jī)電于一體是綜合自動化度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用與工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電行業(yè)。我國的傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型的箱體類和軸類零件（近年研Ⅱ 制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成型面等。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更換，配以可編程序控制器（ 數(shù)字控制（ ，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。另外，近年來組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來越大。 由于組合機(jī)床及其自動線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶特殊要求而設(shè)計(jì)的，它涉及到加工工藝、刀具、 測量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國組合機(jī)床及其組合機(jī)床自動線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國家相對落后，國內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動線幾乎都從國外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，市場要求我們不斷開發(fā)新技術(shù)、新工藝、研制新產(chǎn)品，由過去的“剛性”機(jī)床結(jié)構(gòu)，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需要，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣踊b備。 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： 國外主要的組合機(jī)床生產(chǎn)廠家都有自己的系列化完整的數(shù)控組合機(jī)床通用部件 ,在組合機(jī)床上不僅一般動力部件應(yīng)用數(shù)控技術(shù) ,而且夾具的轉(zhuǎn)位或轉(zhuǎn)角、換箱裝置的自動分度與定位也都應(yīng)用數(shù)控技術(shù) ,從而進(jìn)一步提高了組合機(jī)床的工作可靠性和加工精度。廣州標(biāo)致汽車公司由法國雷諾公司購置的缸蓋加工生產(chǎn)線 ,就是由三臺自動換箱組合機(jī)床組成的 ,其全部動作均為數(shù)控 ,包括自動上下料的交換工作臺、環(huán)形主軸箱庫、動力 部件和夾具的運(yùn)動 ,其節(jié)拍時間為 58秒。 80年代以來 ,國外對中大批量生產(chǎn) ,多品種加工裝備采取了一系列的可調(diào)、可變、可換措施 ,使加工裝備具有了一定的柔性。如先后發(fā)展了轉(zhuǎn)塔動力頭、可換主軸箱等組成的組合機(jī)床 ;同時根據(jù)加工中心的發(fā)展 ,開發(fā)了二坐標(biāo)、三坐標(biāo)模塊化的加工單元 ,并以此為基礎(chǔ)組成了柔性加工自動線 (這種結(jié)構(gòu)的變化 ,既可以實(shí)現(xiàn)多品種加工要求的Ⅱ 調(diào)整變化快速靈敏 ,又可以使機(jī)床配置更加靈活多樣。 汽車工業(yè)的大發(fā)展 ,對自動化制造技術(shù)提出了許多新的需求 ,大批量生產(chǎn)的高效率 ,要求制造系統(tǒng)不僅能完成一般的機(jī)械加工 工序 ,而且能完成零件從毛坯進(jìn)線到成品下線的全部工序 ,以及下線后的自動碼垛、裝箱等。德國大眾汽車公司 速箱廠 1987年投入使用的造價 9000萬馬克的齒輪箱和離合器殼生產(chǎn)線 ,就是這種綜合自動化制造系統(tǒng)的典范。該系統(tǒng)由兩條相似對稱布置的自動線組成 ,三班制工作 ,每條線日產(chǎn) 2000件 ,節(jié)拍時間為 40秒。全線由 12臺雙面組合機(jī)床、 18臺三坐標(biāo)加工單元、空架機(jī)器人、線兩端的毛坯庫和三坐標(biāo)測量機(jī)組成 ,可實(shí)現(xiàn) 3 種零件的加工?？占軝C(jī)器人完成工件下線的碼垛裝箱工作。隨著綜合自動化技術(shù)的發(fā)展 ,出現(xiàn)了一批專門從事裝配、試 驗(yàn)、檢測、清洗等裝備的專業(yè)生產(chǎn)廠家 ,進(jìn)一步提高了制造系統(tǒng)的配套水平。 國外為了減少機(jī)床數(shù)量 ,節(jié)省占地面積 ,對組合機(jī)床這種工序集中程度高的產(chǎn)品 ,繼續(xù)采取各種措施 ,進(jìn)一步提高工序集中程度。如采用十字滑臺、多坐標(biāo)通用部件、移動主軸箱、雙頭鏜孔車端面頭等組成機(jī)床或在夾具部位設(shè)置刀庫 ,通過換刀加工實(shí)現(xiàn)工序集中 ,從而可最大限度地發(fā)揮設(shè)備的效能 ,獲取更好的經(jīng)濟(jì)效益。 機(jī)床設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容、要求 設(shè)計(jì)的目的 通過機(jī)床主運(yùn)動機(jī)械變速傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使我們在擬定傳動和變速的結(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，并培養(yǎng)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。 設(shè)計(jì)內(nèi)容 (1)運(yùn)動設(shè)計(jì) 根據(jù)給定的被加工零件，確定機(jī)床的切削用量，通過分析比較擬定傳動方案和傳動系統(tǒng)圖，確定傳動副的傳動比及齒輪的齒數(shù)，并計(jì)算主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)的相對誤差。 (2)動力設(shè)計(jì) 根據(jù)給定的工件，初算傳動軸的直徑、齒輪的模數(shù)；確定動力箱；計(jì)算多軸箱尺寸及設(shè)計(jì)傳動路線。完成裝配草圖后，要驗(yàn)算傳動軸的 直徑，齒輪模數(shù)否在允許范圍內(nèi)。還要驗(yàn)算主軸主件的靜剛度。 (3)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 進(jìn)行主運(yùn)動傳動軸系、變速機(jī)構(gòu)、主軸主件、箱體、密封等的布置和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。即繪制裝配圖和零件工作圖。 Ⅱ (4)編寫設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)要求 評價機(jī)床性能的優(yōu)劣，主要是根據(jù)技術(shù) — 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來判定的。技術(shù)先進(jìn)合理，亦即“質(zhì)優(yōu)價廉”才會受到用戶的歡迎，在國內(nèi)和國際市場上才有競爭力。機(jī)床設(shè)計(jì)的技術(shù)— 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可以從滿足性能要求、經(jīng)濟(jì)效益和人機(jī)關(guān)系等方面進(jìn)行分析。 機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟 1） 調(diào)查研究 研究市場和用戶對設(shè)計(jì)機(jī)床的要求 ，然后檢索有關(guān)資料。其中包括情報(bào)、預(yù)測、實(shí)驗(yàn)研究成果、發(fā)展趨勢、新技術(shù)應(yīng)用以及相應(yīng)的圖紙資料等。甚至還可以通過網(wǎng)絡(luò)檢索技術(shù)查閱先進(jìn)國家的有關(guān)資料和專利等。通過對上述資料的分析研究，擬訂適當(dāng)?shù)姆桨?，以保證機(jī)床的質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，使用戶有較好的經(jīng)濟(jì)效益。 2） 擬定方案 通常可以擬定出幾個方案進(jìn)行分析比較。每個方案包括的內(nèi)容有：工藝分析、主要技術(shù)參數(shù)、總布局、傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制操作系統(tǒng)、電系統(tǒng)、主要部件的結(jié)構(gòu)草圖、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等。 在制定方案時應(yīng)注意以下幾個方面： （ 1） 當(dāng)使用和制造出現(xiàn)矛盾 時，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)； （ 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。 3） 工作圖設(shè)計(jì) 首先，在選定工藝方案并確定機(jī)床配置形式、結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案圖紙的設(shè)計(jì)。這些圖子包括：被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計(jì)算卡，統(tǒng)稱“三圖一 卡”設(shè)計(jì)。并初定出主軸箱輪廓尺寸，才能確定機(jī)床各部件間的相互關(guān)系。 然后，整理機(jī)床有關(guān)部件與主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算書，編制各類零件明細(xì)表，編寫機(jī)床說明書等技術(shù)文件。 最后，對有關(guān)圖紙進(jìn)行工藝審查和標(biāo)準(zhǔn)化審查。 Ⅱ 2 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 組合機(jī)床方案的制定 制定工藝方案 零件加工工藝將決定組合機(jī)床的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、總體布局和夾具結(jié)構(gòu)等。所以，在制定工藝方案時，必須計(jì)算分析被加工零件圖，并深入現(xiàn)場了解零件的形狀、大小、材料、硬度、剛度，加工部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)加工精度，表面粗糙度，以及定位，夾 緊方法，工藝過程，所采用的刀具及切削用量，生產(chǎn)率要求，現(xiàn)場所采用的環(huán)境和條件等等。并收集國內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料，制定出合理的工藝方案。 根據(jù)被加工被零件（減速箱體）的零件圖（圖 2加工四個通孔的工藝過程： (1) 加工孔的主要技術(shù)要求。 4個孔直徑均為Φ 20。 孔的位置度公差為 工件材料為 求生產(chǎn)綱領(lǐng)為（考慮廢品及備品率）年產(chǎn)量 2萬件，單班制生產(chǎn) (2) 工藝分析 加工該孔時，孔的位置度公差為 據(jù)組合機(jī)床用的工藝方法及能達(dá)到的精度，可采用如下的加工方 案： 一次性加工通孔，孔徑為Φ 20。 (3) 定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇 加工此零件上的孔，以底面的兩個支承點(diǎn)限制 X 、 Y 和 X 、 Y? 四個自由度，位于中間的心軸起到了很好的定位作用。 在保證加工精度的情況下，提高生產(chǎn)效率減輕工人勞動量，由于工件是大批量生產(chǎn)，夾具在本設(shè)計(jì)中沒有考慮，因此在設(shè)計(jì)時就認(rèn)為是人工夾緊。 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案。 (1)被加工零件的加工精度 被加工零件需要在組合機(jī)床上完成的加工工序及應(yīng)保證的加工精度，是制造機(jī)床方案的主要依據(jù)。減速箱體鉆孔的精度要求不高，可采用鉆孔組合機(jī)床。為了加工出表面粗糙度為 取提高機(jī)床原始制造精度和工件定位基準(zhǔn)精度并減少夾壓變Ⅱ 形等措施就可以了。為此，機(jī)床通常采用尾置式齒輪動力裝置，進(jìn)給采用液壓系統(tǒng)，被加工零件圖如圖 示 圖 被加工零件圖 (2) 被加工零件的特點(diǎn) 這主要指零件的材料、硬度 加工部位的結(jié)構(gòu)形狀，工件剛度定位基準(zhǔn)面的特點(diǎn)，它們對機(jī)床工藝方案制度有著重要的影響。此減速箱體的材料是 度 241、孔的直徑為 Φ 20。采用多孔同步加工，零件的剛度足夠，工件受力不大，振動，及發(fā)熱變形對工件影響可以不計(jì)。 一般來說，孔中心線與定位基準(zhǔn)面平行且需由一面或幾面加工的箱體宜用臥式機(jī)床，立式機(jī)床適宜加工定基準(zhǔn)面是水平的且被加工孔與基準(zhǔn)面垂直的工件，而不適宜加工安裝不方便或高度較大的細(xì)長工件。對大型箱體件采用單工位機(jī)床加工較適宜，而中小型零件則多采用多工位機(jī)床加工。 Ⅱ 此零件的加工特 點(diǎn)是中心線與定位基準(zhǔn)平面是平行的，并且定位基準(zhǔn)面是水平的，工件較小，其孔分布較密集，多軸箱體積較大，所以分兩次鉆孔，選擇臥式鉆床。 (3) 零件的生產(chǎn)批量 零件的生產(chǎn)批量是決定采用單工位、多工位、自動線或按中小批量生產(chǎn)特點(diǎn)設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要因素。按設(shè)計(jì)要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為年生產(chǎn)量為 2萬件，從工件外形及輪廓尺寸，為了減少加工時間，采用多軸頭，為了減少機(jī)床臺數(shù)，此工序盡量在一臺機(jī)床上完成，以提高利用率。 (4) 機(jī)床使用條件 根據(jù)使用組合機(jī)床對對車間布置情況、工序間的聯(lián)系、技術(shù)能力和自然條件等的要求來選擇適合的組合機(jī) 床。 綜合以上所述：通過對減速箱體零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術(shù)要求、定位、夾緊方式、工藝方法，并定出影響機(jī)床的總體布局和技術(shù)性能等方面的考慮，最終決定設(shè)計(jì)三軸頭多工位同步鉆床。 確定切削用量及選擇刀具 確定工序間余量 為使加工過程順利進(jìn)行并穩(wěn)定的保證加工精度，必須合理地確定工序余量。生產(chǎn)中常用查表給出的組合機(jī)床對孔加工的工序余量，以消除轉(zhuǎn)、定位誤差的影響。Φ 20徑上工序間余量均為 選擇切削用量 確定了在組合機(jī)床上 完成的工藝內(nèi)容了，就可以著手選擇切削用量了。因?yàn)樗O(shè)計(jì)的組合機(jī)床為多軸同步加工在大多數(shù)情況下，所選切削用量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)比一般通用機(jī)床單刀加工低 30%左右．多軸主軸箱上所有刀具共用一個進(jìn)給系統(tǒng)，通常為標(biāo)準(zhǔn)動力滑臺，工作時，要求所有刀具的每分鐘進(jìn)給量相同，且等于動力滑臺的每分鐘進(jìn)給量（ mm/是適合有刀具的平均值。因此，同一主軸箱上的刀具主軸可設(shè)計(jì)成同轉(zhuǎn)速和同的每轉(zhuǎn) 進(jìn)給量（ mm/r）與其適應(yīng)。以滿足直徑的加需要，即： 1 1 2 2 ... f n f n f v f? ? ? ? ????????????? 中： ? —— 各主軸轉(zhuǎn)速（ r/ 12, , ... if f f —— 各主軸進(jìn)給量（ mm/r） — 動力滑臺每分鐘進(jìn)給量（ mm/ Ⅱ 由于減速箱體鉆孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求等，按照經(jīng)濟(jì)地選擇滿足加工要求的原則，采用查表的方法查得：孔鉆頭直徑 D=給量 f=r、切削速度 v=20m/確定切削力、切削扭矩、切削功率 根據(jù)選定的切削用量（主要指切削速度 v 及進(jìn)給量 f）確定切削力，作為選擇動力部件（滑臺）；確定切削扭矩，用以確定主軸及其它傳動件（齒輪，傳動軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動電 動（一般指動力箱）功率，通過查表計(jì)算如下： 切削力： F =26D ????????? 26×1 6× = 切削扭矩： T =10 ???????? 10× =削功率： P = / 9740? ??????????? 0/(9740×6) =中 ： 布氏硬度 F—— 切削力 （ N） D—— 鉆頭直徑 （ f—— 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 （ mm/r） T—— 切削扭矩 (N·V—— 切削速度 （ m/ P—— 切削功率 (選擇刀具結(jié)構(gòu) 減速箱體 的布氏硬度在 徑 D 為 具的材料選擇高速鋼鉆頭（ 為了使工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、刃磨簡單，選擇標(biāo)準(zhǔn)Φ 麻花鉆?？准庸さ毒叩拈L度應(yīng)保證加工終了時刀具螺旋槽尾端與導(dǎo)向套之間有 30～ 50距離，以便排出切屑和刀具磨損后有一定的向前的調(diào)整量。 Ⅱ 鉆孔組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制 總 體設(shè)計(jì)方案的圖紙表達(dá)形式 —— “三圖一卡”設(shè)計(jì) ，其內(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、編制生產(chǎn)率卡。 被加工零件工序圖 1、被加工零件工序圖的作用及內(nèi)容 被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示一臺組合機(jī)床完成的工藝內(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)、夾具部位及被加工零件的材料、硬度等狀況的圖紙。它是在原零件圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床的加工的內(nèi)容，加上必要的說明繪制成的，是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是制造、使用、檢驗(yàn)和調(diào)整機(jī)床的重要技術(shù)文件。減速箱體 鉆孔組合機(jī)床 的被加工零件工序圖如 圖上主要內(nèi)容： （ 1）被加工零件的形狀，主要外廓尺寸和本機(jī)床要加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形位精度等技術(shù)要求，以及對上道工序的技術(shù)要求等。 （ 2）本工序所選定的定位基準(zhǔn)、夾緊部位及夾緊方向。 （ 3）被加工零件的名稱、編號、材料、硬度及被加工部位的加上余量等。 2、繪制被加工零件工序圖的注意事項(xiàng) （ 1）為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定要圖出被本機(jī)床的加工內(nèi)容。繪制時，應(yīng)按一定的比例，選擇足夠的視圖及剖視圖，突出加工部位（用粗實(shí)線），并把零件輪廓及與機(jī)床、夾具設(shè)計(jì)有關(guān)部位（用細(xì)實(shí)線）表清楚， 凡本道工序保證的尺寸、角度等，均應(yīng)在尺寸數(shù)值下方面用粗實(shí)線標(biāo)記。 （ 2）加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基準(zhǔn)注起，為便于加工及檢查，有時因所選定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，則須對加工部位要求位置尺寸精度進(jìn)行分析換算。 加工示意圖 1、加工示意圖的作用和內(nèi)容 加工示意圖是被加工零件工藝方案在圖樣上的反映，表示被加工零件在機(jī)床上的加工過程，刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等，是刀具、夾具、多軸箱、電氣和液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇動力部件的主要依據(jù)，是整臺組合機(jī)床布局形式的原始要求 ，也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需的重要文件。圖 Ⅱ 圖 工示意圖 在圖上應(yīng)標(biāo)注的內(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、夾具、刀具及多軸箱端面之間的距離等。 （ 3）主軸的結(jié)構(gòu)類型，尺寸及外伸長度；刀具類型，數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸、接桿、導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)尺寸；刀具與導(dǎo)向置的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接方式，刀具應(yīng)按加工終了位置繪制。 2、繪制加工示意圖之前的有關(guān)計(jì)算 （ 1）刀具的選擇 刀具選擇考慮加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排 除及生產(chǎn)率要求等因素。刀具的選擇前已述及，此處就不在追述了。 （ 2）導(dǎo)向套的選擇 在組合機(jī)床上加工孔，除用剛性主軸的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取決于夾具導(dǎo)向。因此正確選擇導(dǎo)向裝置的類型，合理確定其尺寸、精度，是設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要內(nèi)容，也是繪制加工示意圖時必須解決的內(nèi)容。 1）選擇導(dǎo)向類型 根據(jù)刀具導(dǎo)向部分直徑和刀具導(dǎo)向的線速度 v=20m/選擇固定式導(dǎo)向。 2）導(dǎo)向套的參數(shù) 根據(jù)刀具的直徑選擇固定導(dǎo)向裝置 固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺寸如下表： 表 固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺 d d1 d2 d3 d4 l l1 l2 l3 5 Ⅱ 0 24 34 40 140 20 20 20 25 42 固定裝置的配合如下表： 表 固定裝置的配合 導(dǎo)向 類別 工藝 方法 D D 具導(dǎo)向 部分外徑 固定 導(dǎo)向 鉆孔 67定導(dǎo)向裝置的布置如圖 示 圖 固定導(dǎo)向裝置的布置 （ 3）初定主軸類型、尺寸、外伸長度 因?yàn)檩S 的材料為 40切彈性模量 G=性主軸取ψ＝ 1／ 4（ 0）／ m,所以 根據(jù)剛性條件計(jì)算主軸的直徑為： d? ????????????? 中： d—— 軸直徑（ T—— 軸所承受的轉(zhuǎn)矩（ N· B—— 系數(shù) 本設(shè)計(jì)中主軸直徑 d=30軸外伸長度為： L=290D/ 1d 為 50/38。 （ 4）選擇刀具接桿 Ⅱ 由以上可知，多軸箱各主軸的外伸長度為一定值，而刀具的長度也是一定值，因此，為保證多軸箱上各刀具能同時到達(dá)加工終了位置，就需要在主軸與刀具之間設(shè)置可調(diào)環(huán)節(jié)，這個可調(diào)節(jié)在組合機(jī)床上是通過可調(diào)整的刀具接桿來解決的 ,連接桿如圖 示， 圖 可調(diào)連接桿 連接桿上的尺寸 配合，因此，根據(jù)接桿直徑 表 可調(diào)接桿的尺寸 d D1(d2 l1 l2 母 厚度 30 6 莫氏 1號 6 290 80 65 140 12 （ 5）確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸 從保證加工終了時主軸箱端面到工件端面間距離最小來確定全部聯(lián)系尺寸，加工示意圖聯(lián)系尺寸的標(biāo)注如圖 示。其中最重要的聯(lián)系尺寸即工件端面到多軸箱端面之間的距離（圖中的尺寸 290,它等于刀具懸伸長度、螺母厚度、主軸外伸長度與接桿伸出長度（可調(diào)）之和，再減去加工孔深度和切出值。 （ 6）工作進(jìn)給長度的確定 如圖 作進(jìn)給長度工加工部位長度 L 與刀具切入長度 1L 和切出長度 2L 之和。切入長應(yīng) 1L 應(yīng)根據(jù)工件端面誤差情況在 5～ 10間選擇，誤差大時取大值 ， 因 此 取 1L =7 切 出 長 度 2L =1/3d+(3 ～ 8)= 131?+8 ? 9 所以工L=10+7+9=26（ 7）快進(jìn)長度的確定 考慮實(shí)際加工情況，在未加工之前，保證工件表面與刀尖之間有足夠的工作空間，也就是快速退回行程須保證所有刀具均退至夾具導(dǎo)套內(nèi)而不影響工件裝卸。這里取快速退回行程為 180退長度等于快速引進(jìn)與工作工進(jìn)之和，因此快進(jìn)長度Ⅱ 18020圖 工作進(jìn)給長度 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 圖 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 1、聯(lián)系尺寸圖 的作用和內(nèi)容 一般來說，組合機(jī)床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用部件 —— 動力箱、動力滑臺、立柱、立柱底座加上專用部件組合而成。聯(lián)系尺寸圖用來表示機(jī)床各組成部件的相互裝配和運(yùn)動關(guān) 系，以檢驗(yàn)機(jī)床各部件的相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿足要求，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)系尺寸圖也可以看成是簡化的機(jī)床總圖，它表示機(jī)床的配置型式及總體布局。 如圖 床聯(lián)系尺寸圖的內(nèi)容包括機(jī)床的布局形式，通用部件的型號、規(guī)格、動力部件的運(yùn)動尺寸和所用電動機(jī)的主要參數(shù)、工件與各部件間的主要聯(lián)系 尺寸，專用部件的輪廓尺寸等。 Ⅱ 2、選用動力部件 選用動力部件主要選擇型號、規(guī)格合適的動力滑臺、動力箱。 （ 1）滑臺的選用 通常，根據(jù)滑臺的驅(qū)動方式、所需進(jìn)給力、進(jìn)給速度、最大行程長度和加工精度等因素來選用合適的滑臺。 1）驅(qū)動形式的確定 根據(jù)對液壓滑臺和機(jī)械滑臺的性能特點(diǎn)比較，并結(jié)合具體的加工要求，使用條件選擇 2）確定軸向進(jìn)給力 滑臺所需的進(jìn)給力 進(jìn)F= ∑ 4×中： — 各主軸加工時所產(chǎn)生的軸向力 由于滑臺工作時，除了克服各主軸的軸的向力外，還要克服滑臺移動時所產(chǎn)生的摩擦力。因而選擇滑臺的最大進(jìn)給力應(yīng)大于進(jìn)F＝ 3）確定進(jìn)給速度 液壓滑臺的工作進(jìn)給速度規(guī)定一定范圍內(nèi)無級調(diào)速，對液壓滑臺確定切削用量時所規(guī)定的工作進(jìn)給速度應(yīng)大于滑臺最小工作進(jìn)給速度的 1倍 ;液壓進(jìn)給系統(tǒng)中采用應(yīng)力繼電器 時，實(shí)際進(jìn)給速度應(yīng)更大一些。本系統(tǒng)中進(jìn)給速度n· f=以選擇 1作進(jìn)給速度范圍 32～ 800mm/速速度 12m/ 4）確定滑臺行程 滑臺的行程除保證足夠的工作行程外，還應(yīng)留有前備量和后備量。前備量的作用是動力部件有一定的向前移動的余地，以彌補(bǔ)機(jī)床的制造誤差以及刀具磨損后能向前調(diào)整。本系統(tǒng)前備量為 20備量的作用是使動力部件有一定的向后移動的余地，為方便裝卸刀具，這是取 80以滑臺總行程應(yīng)大 于工作行程，前備量，后備量之和。 即：行程 L＞ 180+20+80=280 L＝ 630合上述條件，確定液壓動力滑臺型號 1及相配套的 滑臺底座（ 1 （ 2）由下式確定動力箱的選用 動力箱主要依據(jù)多軸所需的電動機(jī)功率來選用，在多軸箱沒有設(shè)計(jì)之前，主主P＝切P／ η??????????? 2× 中：η —— 多軸箱傳動效率，加工黑色金屬時 η＝ 色金屬時η＝ 系統(tǒng)加工 η ＝ Ⅱ 動力箱的電動機(jī)功率應(yīng)大于計(jì)算功率，并結(jié)合主軸要求的轉(zhuǎn)速大小選擇。因此，選用電動機(jī)型號為 1型動力箱，動力箱輸出軸至箱底面高度為400要技術(shù)參數(shù)如下表： 表 電機(jī)傳動型號 轉(zhuǎn)速范圍（ r/ 主電機(jī)功率（ 配套主軸部件型號 電機(jī)轉(zhuǎn)速 輸出轉(zhuǎn)速 960 480 、配套支承部件的選用 立柱底座 1 4、確定裝料高度 裝料高度指工件安裝基面至機(jī)床底面的垂直距離，在現(xiàn)階段設(shè)計(jì)組合機(jī)床時，裝料高度可視具體情況在 H＝ 580～ 1060間選取，本系統(tǒng)取裝料高度為 1085 5、中間底座輪廓尺寸 中間底座的輪廓尺寸要滿足滑臺在其上面聯(lián)接安裝的需要，又考慮到與立柱底座相連接。因此，中間底座采用側(cè)底座 1 6、確定多軸箱輪廓尺寸 本機(jī)床配置的多軸箱總厚度為 325度和高度按標(biāo)準(zhǔn)尺寸中選取。計(jì) 算時，多軸箱的寬度 可確定為： B=800 H=500 根據(jù)上述計(jì)算值，按主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，最后確定主軸箱輪廓尺寸B×H=800×500 生產(chǎn)率計(jì)算卡 生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映所設(shè)計(jì)機(jī)床的工作循環(huán)過程、動作時間、切削用量、生產(chǎn)率、負(fù)荷率等技術(shù)文件，通過生產(chǎn)率計(jì)算卡，可以分析擬定的方案是否滿足用戶對生產(chǎn)率及負(fù)荷率的要求。計(jì)算如下： 切削時間： T 切 = L/vf+t 停 ??????????? = 2×26/2×15/478 =中： T 切 —— 機(jī)加工時間 （ L—— 工進(jìn)行程長度 （ Ⅱ 刀具進(jìn)給量 （ mm/ t 停 —— 死擋鐵停留時間。一般為在動力部件進(jìn)給停止?fàn)顟B(tài)下，刀具旋轉(zhuǎn) 5～ 15 r 所需要時間。這里取 15r 輔助時間 T 輔 = 3 ? +t 移 +t 裝 ???????? （ 249＋ 300） /200+ 中： — 分別為動力部件快進(jìn)、快退長度 （ — 快速移動速度 （ mm/ t 移 —— 工作臺移動時間 （ ,一般為 0.1 t 裝 —— 裝卸工件時間（ 般為 床生產(chǎn)率 60/T 單 ????????????? 60/（ T 切 +T 輔 ） =60/（ = /h 機(jī)床負(fù)荷率按下式計(jì)算 η = ×100%?????????? ×100% =350/20000×100% =80% 式中： Q—— 機(jī)床的理想生產(chǎn)率（件 /h） A—— 年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件） 年工作時間，單班制工作時間 2350h Ⅱ 表 生產(chǎn)率計(jì)算卡 多軸箱的設(shè)計(jì) 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的如圖 Ⅱ 如 圖 孔組合機(jī)床多軸箱原始依據(jù)圖 圖中多軸箱的兩定位銷孔中心連線為橫坐標(biāo)，工件加工孔對稱，選擇箱體中垂線為縱坐標(biāo)，在建立的坐標(biāo)系中標(biāo)注輪廓尺寸及動力箱驅(qū)動軸的相對位置尺寸。主軸部為逆時針旋轉(zhuǎn)（面對主軸看）。 主軸的工序內(nèi)容，切削用量及主軸尺寸及動力部件的型號和性能參數(shù)如表 示： 表 主軸外尺寸及切削用量 軸號 主軸外伸尺寸 工序 內(nèi)容 切削用量 D/d L N