泵體鉆孔組合機床設計

長春工業(yè)大學畢業(yè)設計說明書摘 要隨著現代化機械制造業(yè)的發(fā)展，組合機床成為現代制造業(yè)的發(fā)展支柱。本次設計主要是根據組合機床所使用的通用部件特定功能，按標準化，系統(tǒng)化，通用化設計。著重對本次設計工作的工序圖，加工示意圖，總聯系尺寸圖，生產率計算卡，以及工件的多軸箱。多軸箱的內部結構分析，最終設計出最優(yōu)傳動方案。本次設計是根據組合機床的發(fā)展模式和它現今制造業(yè)中的應用，對工件進行多刀、多刀、多刀位同時加工而設計。體現出組合機床高效率、經濟性等特點，利用組合機床多采用通用部件的原則，減少設計周期，充分組合機床的時效性，從而達到組合機床結構穩(wěn)定，工作可靠，對工人的技術要求不高，使用和維修方便。關鍵詞 ： 組合機床 通用部件 尺寸精度 傳動方案The Design of Gear box side drilling machine combinationAbstractNowadays, with the development of the mechanistic manufacturing, the combine machines have become the stanchion of modern manufacturing. This design is mainly according to the particular function of the general-purpose components used by combine-machines, carrying out the designs of standardize, systematize, generalize. Meanwhile, the relative dimension drawing and the modeling of components. Finally, design out the best way of clip fastening.Meantime, this design also according to the develop process of the combine-machines applied in the modern manufacturing, adopting more tools, more axles and manufacturing together to design it. It embody the high-efficiency, economize, etc. In advantage of the principle of more using the general-purpose components of the combine-machines, increasing the time of the designing, embodying the time efficiency of the machine. So, the machine become structure stably, the working reliability, the low technology to the worker and maintenance conweniently.Keywords: Modular machine tool General parts Size precisionTransmission scheme目 錄1擬定機床總體設計方案51.1零件分析51.1.1 零件的技術要求61.1.2 結構方案分析和定位方案的選擇61.1.3選擇定為基準的原則及應注意的問題61.1.4確定夾壓位置應注意的問題61.2工藝分析61.2.1加工精度的要求61.2.2被加工零件的大小形狀特點，加工部位特點要求71.3 確定機床的配置形式71.3.1不同配置形式組合機床的特點及適應性71.3.2不同配置形式組合機床的加工精度：81.3.3選擇機床配置形式應注意的問題81.3.4具體的組合機床部件的選擇91.4確定切削用量及刀具的選擇91.4.1組合機床切削用量的選擇特點91.4.2確定切削用量應注意的問題101.4.3 組合機床切削用量選擇及計算112 組合機床總體設計三圖一卡122.1 被加工零件工序圖122.1.1 被加工零件工序圖的作用和要求122.1.2 繪制被加工零件工序圖的注意事項132.2 被加工零件的加工示意圖132.2.1 加工示意圖的作用和內容132.2.2 加工示意圖的畫法及注意事項142.2.3 選擇刀具、工具、導向裝置并標注其相關位置及尺寸142.2.4 選擇刀具接桿172.2.5 確定動力部件的工作循環(huán)及工作行程172.2.6 其他應該注意的問題182.3 機床聯系尺寸圖182.3.1 動力部件的選擇192.3.2 夾具輪廓尺寸的確定202.3.3 機床的裝料高度192.3.4中間底座的輪廓尺寸202.4 編制生產率計算卡212.4.1 理想生產率212.4.2 實際生產率212.4.3 機床負荷率222.4.4 編制生產率計算卡223 夾具設計223.1 機床夾具發(fā)展趨勢233.2 組合機床夾具和一般夾具的區(qū)別233.3 定位方式的選擇243.4 夾緊元件243.4.1 設計夾緊機構一般應遵循的主要原則：243.4.2 夾緊力方向的確定原則253.4.3 夾緊力作用點的選擇253.5 夾緊力大小的計算263.6 定位支撐系統(tǒng)設計263.7 選擇夾緊機構263.8 夾緊動力部分263.8.1 夾緊動力部分用液壓夾緊，液壓夾緊的優(yōu)點：263.8.2 液壓供油系統(tǒng)273.8.3 機床精度及其檢測273.8.4 潤滑273.8.5 機床調整273.8.6 機床的維護和保養(yǎng)27總結28致謝29參考文獻30附錄：機床生產率計算卡311擬定機床總體設計方案我的畢業(yè)設計題目是：泵體鉆孔組合機床設計。組合機床是以通用部件為基礎，配以少量專用部件，對一種或若干種工件按預先確定的工序進行加工的機床，它能夠對工件進行多刀，多面，多軸，多工位同時加工。在組合機床上可以完成鉆孔，擴孔，絞孔，鏜孔，攻絲，車削，銑削，磨削及滾壓等工序。隨著組合機床技術的發(fā)展，它能完成的工藝范圍日益擴大。它是針對被加工零件的特點及工藝要求，按高集中工序原則設計的一種高效率的專用機床。設計組合機床前，首先應根據組合機床完成工藝的一些限制及組合機床各種工藝方法能達到的加工精度，表面粗糙度及技術要求，解決零件是否可以利用組合機床加工以及采用組合機床加工是否合理的問題。如果確定零件可以利用組合機床加工，那么，為使加工過程順利進行，并達到要求的生產率，必須在掌握大量的零件加工工藝資料的基礎上，統(tǒng)盤考慮影響制定工藝方案，機床配置型式，結構方案的各種因素及應注意的問題。經過分析比較，以確定零件在組合機床上合理進行的加工方法（包括安排工序及工藝流程，確定工序的工步數，選擇加工的定位基準及夾壓方案等），確定工序（或工步）間加工余量，選擇合適的切削用量，相應的刀具結構，確定機床配置型式等，這些便是組合機床方案制定的主要內容。組合機床及其自動線所使用的通用部件是具有特定功能按標準化，系列化，通用化原則設計，制造的組合機床基礎部件。每種通用部件有合理的規(guī)格尺寸系列，有適用的技術參數和完善的配套關系。許多大型的，形狀復雜的工件，需要加工工序很多，不可能在一臺組合機床上全部加工完成，這就需要用多臺組合機床加工，按工件加工順序依次排列，組成組合機床流水線，在組合機床流水線的基礎上，發(fā)展成組合機床自動線。1.1零件分析被加工零件： 泵體工件材料 ：HT200年產量 ：5萬件/年 技術要求: 鉆35孔1.1.1零件的技術要求a：保證46.7孔對基準中心的位置度b：水平方向孔中心到設計基準的位置度要求c：垂直方向孔中心到設計基準的位置度要求1.1.2結構方案分析和定方案的選擇組合機床是針對某種零件或零件某道工序而設計的。正確選項加工用定位基準是確保加工精度的重要條件，同時也有利于實現最大限度的集中工序，從而實現減少機床臺數的效果。1.1.3選擇定位基準的原則及應注意的問題a：應盡量選擇零件設計基準作為組合機床加工的定位基準。這樣可以減少基準不符的誤差，以保證加工精度，但在某些情況下，卻必須該用其他作為定位基準。b：選擇定位基準應確定工件定位穩(wěn)定。盡量采用自己加工較大平面作為定位基準，這對加工尤為重要。c：統(tǒng)一基準原則。即在各臺機床上采取共同的定位基面來加工零件不同表面的孔或對同一表面上的孔完成不同的工序。這對工序多的箱體尤為重要。1.1.4確定夾壓位置應注意的問題在選擇定位基面時，要相應決定夾壓位置。此時應注意的問題是：a：保證零件夾壓后定位穩(wěn)定。為使工件加工過程中不產生振動位移，夾壓力要足夠，夾壓點布置夾壓合力落在定位平面內。b：盡量減少避免零件夾壓后的變形，消除其對加工精度的影響。1.2工藝分析工藝分析是設計組合機床最重要的一步，必須認真分析被加工零件的工藝過程。深入現場全面了解被加工零件的結構特點，加工部位，夾緊方式，工藝方法和加工過程所用的刀具，切削用量及生產率等。選擇單工位，單面組合機床，使機床結構簡單，工作可靠，更符合多，快，好，省的要求。a：加工精度的要求由于加工孔相對于中心的位置度要求較高，因此采用單工位方法一次定位，可以減少定位誤差。b：被加工零件大小形狀特點，加工部位特點要求。這些特點在很大程度上采用臥式，或傾斜式機床。一般來說，孔中心線與定位基面平行且需有一面或幾面加工箱體件宜采用臥式機床。故本加工工序采用臥式機床。該組合機床是是鉆35的孔，采用固定式鉆模，本工序的夾緊也非常方便，可以利用一面兩銷限制六個自由度的方法。采用液壓缸進行加緊，支撐板作為輔助支撐，定位可靠，夾緊方便，裝卸方便，工藝裝備簡單。根據上述被加工零件的結構特點，加工要求，工藝過程及生產率，可確定機床配置形式為單工位臥式單面組合機床，這種配置形式可達到較高的加工精度，對于精加工機床的夾具公差，一般加工零件的1/3至1/5，對于粗加工機床采用固定式導向能達到0.2mm。1.3 確定機床的配置形式通常根據工件的結構特點、加工要求、生產率和工藝過程方案，大體上就可以確定應采取哪種基本形式的組合機床。但在基本形式的基礎上，由于工藝的組織，動力頭的不同配置方法，零件的安裝數目和工位數多少等具體安排不同，而具有多種配置方案。他們對機床的結構復雜程度，通用化程度，結構工藝性能，重新調整的可能性以及經濟效果，還有維修操作是否方便等，都具有不同的影響。另外，還必須看到，就是在有些情況下，對工藝過程方案做不大的更改或重新安排，往往會使機床簡單，工作可靠，結構緊湊，更符合快好省的要求。因此，在最后決定機床配置形式和結構方案時，必須注意下面一些問題：1、 加工精度要求的影響2、 機床生產率的影響3、 被加工零件的大小、形狀、加工部位特點的影響4、 車間布置情況的影響5、 工藝間聯系情況的影響6、 使用廠的技術后方和自然條件的影響被加工零件的特點很大程度上決定了機床的配置形式。一般來說，定位基準是水平的，且被加工與基準垂直應采用臥式組合機床，其排屑和操作以及其具體因素都方便簡單。根據加工部位的特點、孔直徑相同是在同一加工面內位置度要求降低，組合機床完全可以滿足其要求。由于物鏡座的結構不是十分復雜，所以采用單工位臥式組合機床完成本道工序的加工。臥式組合機床優(yōu)點是加工和裝配的工藝性能好，安裝調整與運輸比較方便、其缺點是削弱了床身的剛性。這個弊病通常是利用加強部件的聯接部分的剛度來補償的，不同的工藝安排，動力部件的不同配置會產生多種配置方案，而不同的配置方案，又對機床的復雜程度、通用化程度、結構工藝性、加工精度、經濟效果等有不同的影響。1.3.1不同配置形式組合機床的特點及適應性：單工位組合機床通常用于加工一個或兩個工件，特別適用于大中型箱體件的加工。根據配置動力部件的數量，這類機床可以從單面或同時從幾個方面對工件進行加工。各種形式的單工位組合機床具有固定的夾具。通?？梢园惭b一個工件特別適合于大中型零件的加工。本設計的零件較大，且與軸箱配合安裝，基于這點考慮，本設計采用單工位組合機床是合適的。1.3.2不同配置形式組合機床的加工精度： 在組合機床上影響加工精度的因素很多，一般分為切削負荷無關的誤差（如機床原始誤差，工件安裝誤差，夾具與刀具的誤差，其它偶然性誤差等）和與切削負荷有關的誤差（如夾壓變形，熱變形，刀具磨損所引起的誤差和其它偶然性誤差等）。組合機床加工精度通常是靠夾具來保證的，我們也可以把影響加工精度的因素分為加工誤差和夾具誤差兩大類。那么現在的問題在于確定夾具誤差和加工誤差之間應構成怎樣的比例，夾具公差應取被加工工件公差的百分之幾，各種不同結構的夾具又能達到怎樣的加工精度。要解決這個問題，想從理論上進行計算，不僅計算復雜，勞動量大，也沒有什么實際價值。通常是根據經驗數據來進行機床配置型式的選擇。一般從固定式夾具組合機床的加工精度和帶移動式夾具組合機床的加工精度來考慮。1.3.3選擇機床配置形式應注意的問題1、 適當提高工序集中程度 在確定機床的配置型式和結構方案時， 要合理解決工序集中程度的問題。在一個動力部件上配置多軸箱加工多孔來集中工序是組合機床基本的加工方法。但主軸數量的多少，既要考慮動力部件及多軸箱的性能和尺寸，又要保證調整機床和更換刀具方便。2、 注意排除切屑和操作使用的方便對于需用前后導向進行精加工的機床，較好的方案是采用臥式加工。因為立式機床加工時，切削易落入下導向，影響機床加工精度，并加速導向的磨損?？紤]這些因素，選用臥式機床。3、 夾具形式對機床配置形式的的影響 選擇機床配置型式時要考慮夾具結構的實現可能性和工作的可靠性。確定成套機床或流水線上的各機床型式時，應注意使機床和夾具型式盡量一致，這不僅有利于保證加工精度，也可提高通用化精度，便于設計、制造、維修。 4、另外還應具有一定的生產批量 組合機床主要用于批量較大的生產。但有的情況下，如為了保證關鍵工序穩(wěn)定的加工精度又要縮短設計制造周期，雖然工件批量不大，也采用組合機床。以上要求將在三圖一卡，夾具及主軸箱設計中得到滿足和實現。1.3.4具體的組合機床部件的選擇組合機床臥式床身，滑座安裝在側底座上，底座和側底座用螺釘聯為一體，滑座與側底座間有一個5mm厚的調整墊，采用調整墊對機床的制造和維修都方便。因為當滑座導軌面磨損后，或重新組裝時，必須取下滑座導軌面重新修刮并更換（或修磨）調整組，使之恢復應有高度即可，而且劃座可使用較好的材料（耐磨性較好的鑄鐵），而側底座可使用較差的一些材料。1.4確定切削用量及刀具的選擇 組合機床的正常工作與合理地選用切削用量，即確定合理的切削速度和工作進給量，有很大關系。切削用量選用得恰當，能使組合機床以最少的停車損失，最高的生產率，最長的刀具壽命和最好的加工質量，也就是多快好省的進行生產。組合機床切削用量的選擇，主要是參照現場采用的切削用量的情況，并根據多年來積累的一些經驗數據來進行。由于組合機床有大量刀具同時工作，為了使機床能正常工作，不經常停車換刀，而達到較高的生產率，所選取的切削用量比一般萬能機床單刀加工要低一些?？梢愿爬ǖ卣f：在多軸加工的組合機床上不宜采用最大的切削速度和進給量。但并不是說，在組合機床上盡可能選低一些的切削用量。無論何時都用降低切削用量來改善加工情況的做法是不正確的。多軸加工的切削用量比一般萬能機床單刀加工的切屑用量約低30%左右。組合機床切削用量的選擇還有一個特點，就是動力頭工作時每分鐘工作時的進給量就一種，這樣所有刀具的分鐘進給量也是相同的。但同一個動力頭的每個刀具的轉速可以不一樣，以便選擇較合適的各刀具的每分鐘進給量。切削用量選擇是否合理對組合機床的加工精度、生產率、刀具耐用度、機床的布置形式及正常工作有很大的影響。1.4.1組合機床切削用量的選擇特點1、大多數情況下，組合機床為多軸、多刀、多面、同時加工。因此所選用的切削用量一般比萬用機床單刀加工低30%左右。2、在組合機床多軸主軸箱上所有刀具共用同一個進級系統(tǒng)，通常為標準動力滑臺。工作時，要求所有刀具的每分鐘進給量相同，且等于動力滑臺的每分鐘進給量。這個每分鐘進給量（mm/min）應是適合于所有刀具的平均值。因此，同一多軸箱上的刀具主軸可設計成不同轉速和選擇不同的每轉進給量（mm/r）與其相適應，以滿足不同直徑工件的加工需要，即： 式中：,，各主軸轉速（r/min）; , 各主軸進給量（mm/r）; 滑臺每分鐘進給量（mm/min）。1.4.2確定切削用量應注意的問題 1、盡量做到合理利用所有刀具，充分發(fā)揮其性能，鉆孔要求切削速度高而每分鐘進給量小。而同一多軸箱上的刀具每分鐘進給量是同樣的，要使每把刀具均能有合適的切削用量是困難的。一般情況下，可先按各類各類刀具選擇較合理的主軸轉速n(r/min)和每轉進給量f(mm/r)，然后進行適當調整，使各個刀具的每分鐘進給量相同，皆等于動力滑臺的每分鐘進給量。這樣，各類刀具都不是按最合理的切削用量而是按一個中間切削用量工作。假如確實需要，也可按多數刀具選用一個統(tǒng)一的每分鐘進給量，對少數刀具采用附加(增、減速)機構，使之按各自需要的合理進給量工作，以達到合理使用刀具的目的。2、對于復合刀具切削用量的選擇，應考慮刀具的使用壽命。進給量按復合刀具的最小直徑選擇，切削速度按復合刀具的最大直徑選擇。如“鉆-鉸”復合刀具，進給量按鉆頭直徑選擇，切削速度按鉸刀直徑選擇。對于完成同類工藝的多級階梯復合刀具，進給量應選擇其小直徑允許值上限，切削速度應選擇其大直徑允許值上限。由于整體小直徑復合刀具的強度較低，故切削速度應選得稍低些。3、選擇切削用量時，應注意零件生產批量的影響。生產率要求不高時，就沒有必要將切削用量選的太高，以免降低刀具耐用度。對于要求生產率高的大批大量生產用組合機床，要首先保證那些耐用度低，刃磨困難，造價高的所謂“限制性”工序刀具的合理切削用量。但須注意不能影響加工精度，也不能使刀具耐用度降低。對于“非限制性”刀具，應采取不使刀具耐用度降低的某一極限值，這樣可以減少切削功率。組合機床通常要求切削用量的選擇使刀具耐用度不低于一個工作班，最少不低于4h4、在確定鏜孔切削速度時，除考慮保證加工精度、表面粗糙度、鏜刀耐用度外，當鏜孔主軸重要周向定位（鏜桿送進、退出工件孔時，鏜刀刀尖需處于規(guī)定方位）時，各鏜軸轉速應相等或成整數倍。5、切削用量選擇應有利于多軸箱設計。若能做到相鄰主軸轉速接近相等，則可使多軸箱傳動鏈簡單。某些刀具帶導向加工，若不便冷卻潤滑，則應適當降低切削速度。6、選擇切削用量時，還必須考慮所選動力滑臺的性能。尤其是當采用液壓動力滑臺時，所選擇的每分鐘進給量一般應比動力滑臺可實現的最小進給量大50%。否則，會由于溫度和其他原因導致進給量不穩(wěn)定，影響加工精度，甚至造成機床不能正常工作。1.4.3 組合機床切削用量選擇及計算1、切削力F、切削轉矩M、切削功率P、刀具耐用度T的計算公式由組合機床設計可知計算公式如下： 式中：F切削軸向力（N）； D鉆頭直徑（mm）； f每轉進給量（mm/r）； M切削轉矩（Nmm）； P切削功率(KW)； T刀具耐用度（min）； 切削速度(m/min) ；通常根據鉆孔深度L考慮修正系數(表3-14)， 零件的布氏硬度值（170241）取HB為232用直徑D=5mm的高速鋼鉆頭鉆14mm深的孔，根據刀具直徑和工件、刀具材料，查組合機床設計表3-7選取f=0.1mm/r切削力： 總切削力：加工四個孔 切削轉矩： 切削功率：總功率: 因為加工三個孔 刀具耐用度：2 組合機床總體設計三圖一卡 組合機床總體設計，就是針對具體的被加工零件，在選定的工藝和結構方案的基礎上，進行方案圖紙設計。這些圖紙包括：被加工零件工序圖、加工示意圖、生產率計算卡片、機床聯系尺寸圖等。 2.1 被加工零件工序圖 2.1.1 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選定的工藝方案，表示在一臺機床上或一條自動線上完成的工藝內容，加工部位的尺寸及精度、技術要求、加工用定位基準、夾壓部位、以及被加工零件的材料、硬度、和在本機床加工前毛坯情況的圖紙。它是在原有的工件圖的基礎上，以突出本機床或自動線加工內容，加上必要的說明繪制的。它是組合機床設計的主要依據，也是制造使用時調整機床、檢查精度的重要技術文件。被加工零件工序圖應包括下列內容：1、在圖紙上應表示出被加工零件的形狀和輪廓尺寸及與本機床設計有關的部位的結構形狀及尺寸。尤其是當需要設置中間導向套時，應表示出零件內部的肋、壁布置及有關結構的形狀及尺寸，以便檢查工件、夾具、刀具是否發(fā)生干涉。 2、再圖上應表示出加工用定位基準、夾壓部位及夾壓方向，以便依次進行定位支撐（包括輔助定位支撐）、限位、夾緊、導向裝置的設計。 3、在圖上應表示出加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形狀位置尺寸精度及技術要求（包括對上道工序的要求基本機床保證的部分）。 4、圖中還應注明被加工零件的名稱、編號、硬度、材料、重量以及被加工部位的余量等。2.1.2 繪制被加工零件工序圖的注意事項1、為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定要突出機床的加工內容。繪制時，應按一定比例，選擇足夠視圖及剖視，突出加工位置。本視圖選擇反映加工孔的主要位置的正面為主視圖，側視圖突出加工部位并把零件輪廓及機床，夾具設計有關的部位用細實線表示清楚。凡本工序保證的尺寸、角度等，均應把尺寸數值下用方框框上，加工用定位基準符號，夾緊位置及方向符號見零件工序圖。2、加工部位的位置尺寸應由定位基準注起。不對稱尺寸公差換算成對稱尺寸公差。其公差數值的決定要考慮兩個方面，一是達到產品圖紙要求的精度，二是采用組合機床能夠加工出來，以便在進行夾具和主軸箱設計時，確定導向孔和主軸的位置坐標尺寸。3、應注意零件加工時機床提出的某些特殊要求。2.2 被加工零件的加工示意圖2.2.1 加工示意圖的作用和內容 零件加工的工藝方案要通過加工示意圖反映出來。加工示意圖表示被加工零件在機床上的加工過程，刀具、輔具的布置情況以及工件、夾具、刀具等機床各部件間的相對位置關系，機床的工作行程及工作循環(huán)等。因此，加工示意圖是組合機床設計的主要圖紙之一，在總體設計中占據重要地位。它是刀具、輔具、夾具、多軸箱、液壓電氣設備設計及通用部件選擇的主要原始資料，也是整合組合機床布局和性能的原始要求，同時還是調整機床、刀具及試車的依據。加工示意圖，要反映機床的加工過程和加工方法，并決定浮動夾頭或接桿的尺寸，鏜桿長度，刀具種類及數量，刀具長度及加工尺寸，主軸尺寸及伸出長度，主軸、刀具、導向與工件間的聯系尺寸等。根據機床要求的生產率及刀具特點，合理的選擇切削用量，決定動力頭的工作循環(huán)，其內容為：1、應反映機床的加工方法、加工條件和加工過程。2、根據加工部位特點及加工要求，決定刀具類型、數量、結構、尺寸。3、決定主軸的結構類型規(guī)格尺寸、及外伸長度。4、選擇標準或設計專用的接桿、浮動卡頭、導向裝置、攻絲靠模裝置、刀桿托架等，并決定它們的結構、參數及尺寸。5、標明主軸、接桿、夾具、與工件之間的聯系尺寸、配合及精度。6、根據機床要求的生產率及刀具、材料等特點，合理確定并標注各主軸的切削用量。7、決定機床的動力部件的工作循環(huán)及工作行程。2.2.2 加工示意圖的畫法及注意事項1、加工示意圖應繪制成展開圖，其繪制順序是：首先按比例用細實線繪出工件加工部位和局部結構的展開圖。加工表面用粗實線畫。為簡化設計，相同加工部位的加工示意圖（指對同一規(guī)格的孔加工，所用刀具、導向、主軸、接桿等的規(guī)格尺寸、精度完全相同），允許只表示其中之一，亦及即同一多軸箱上結構尺寸相同的主軸可只畫一根。但必須在主軸上標注油號（與工件孔號相對應）。當軸數較多時，可采用縮小比例，用細實線畫出工件加工部位簡圖（向視圖）并標準孔號，以便設計和調整機床。2、一般情況下，在加工示意圖上，主軸分布可不按照真實距離繪制。當被加工孔間距很小或需設置徑向結構尺寸較大的導向裝置時，相鄰主軸必須按嚴格比例繪制，以便檢查相鄰主軸、刀具、輔具、導向等是否干涉。3、主軸應從多軸箱端面畫起。刀具畫加工終了位置（攻絲加工則應畫加工開始位置）。標準的通用結構（如接桿、浮動卡頭、攻絲靠模及絲錐卡頭、通用多軸箱的標準鉆鏜主軸外伸部分等）只畫外輪廓，并須加注規(guī)格代號。對一些專用結構（如導向、刀桿托架、專用接桿或浮動卡頭等），為顯示其結構而必須剖視，并標注尺寸、精度及配合。2.2.3 選擇刀具、工具、導向裝置并標注其相關位置及尺寸 1、刀具選擇選擇刀具要考慮工件加工尺寸精度、表面粗糙度、切屑的排除及生產率要求等因素。一般孔加工刀具（鉆、擴、鉸等），其直徑選擇應與加工部位尺寸，精度相適應，其長度要保證加工終了時，刀具螺旋槽尾端與導向套外端面有一定距離（一般為）。根據本次設計所要加工零件的特點，選取錐柄麻花鉆，如下:圖一由加工孔深14mm，d=5查金屬機械加工工藝人員手冊表8-17選用標準高速鋼錐柄長麻花鉆（GB1439-78）d=5mm，L=170mm，螺旋角28。該麻花鉆的的莫氏圓錐號為1（見圖一） 2、確定主軸直徑 初定主軸直徑及傳動軸直徑，由組合機床設計表3-20可計算 式中：d主軸直徑（mm） M轉矩（Nmm）剛性主軸=0.25/m B=7.3d=12.74初取主軸直徑d=14mm由組合機床設計表3-22選取主軸22/14，外伸尺寸L=85mm 3、導向選擇在組合機床上加工孔，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向。因此，正確的選擇導向結構，確定導向類型、參數、精度，不但是繪制加工示意圖必須解決的問題，也是設計組合機床不可忽視的重要內容。導向通常分為兩類：一類是刀具導向部分與夾具導套之間既有相對移動又有相對轉動的第一類導向，或稱固定式導向，此類導向的允許線速度為v20m/min。另一類是刀具導向部分與夾具導套之間只有相對移動而無相對轉動的第二類導向，或稱旋轉式導向。詞類導向的允許線速度為v20m/min。其相對轉動部分通常以各種型式設置在刀桿上則稱內滾式旋轉導向；若相對轉動部分設置在夾具上則稱外滾式旋轉導向。再結合加工部位尺寸精度、工藝方法及刀具的具體工作條件來選擇導向類型、型式和結構。導向數量應根據工件形狀、內部結構、刀具剛性、加工精度及具體加工情況決定。導向的主要參數包括：導套的直徑及公差配合，導套的長度、導套離工件端面的距離等。圖二和圖三分別表示出導向布置簡圖，具體尺寸配合可參見加工示意圖。 圖二 圖三（1） 選擇導向裝置 通常依據刀具導向部分直徑d和刀具轉速n折算出導向的線速v，再結合加工部分尺寸精度工藝方法及刀具具體條件來選擇導向類型，形式結構。 由于v=10.58m/min<20m/min,故選用第一類導向，即固定式導向。（2）選擇導向數量和參數導向數量應根據工件形狀，內部結構，刀具剛度，加工精度，具體加工情況決定。本次設計任務是鉆5的孔，所以選擇單個導向加工即可滿足要求。導向的主要參數包括：導向套的直徑及公差配合。導套的長度、導套離工件端面的距離等。由教材組合機床設計表317和表318得導向長度：30mm 導向至工件端面的距離：mm導套直徑：d=8mm 配合：固定鉆套和可換襯套的配合： 2.2.4 選擇刀具接桿 選擇接桿主要決定其參數，應根據刀具尾部結構和主軸外伸部分的內孔直徑d1而定，多軸箱主軸外伸尺寸為一定值，而刀具長度也是一定值，為了使多軸箱上各刀具同時到達加工終了位置，必須在主軸和刀具之間設置一個可調環(huán)節(jié)。這個環(huán)節(jié)就是通過調整刀具接桿來解決的。由于所選刀具模式錐號為1號。主軸外伸部分的內孔直徑d1=20mm,所以由表323選擇接桿號為2號，類型為A。Dp=T142 所以D1=20mm D2=23mm B=1 B1=10L=20mm l=85mm推得接桿類型為 1-190T0635-41主軸箱端面至工件端面之間的軸間距離是加工示意圖上最重要的聯系尺寸，為了縮短刀具懸伸長度與工作行程長度，要求這一距離越短越好。2.2.5 確定動力部件的工作循環(huán)及工作行程 1、確定動力部件的工作循環(huán)確定動力部件的工作循環(huán)是指加工時動力部件從原始位置開始運動到加工終了位置又回到原始位置的動作過程，包括快速引進、工作進給、死擋鐵停留、快速退刀等動作。工作進給長度等于刀具的切入值、加工長度和切出值之和。快退行程應保證工件裝卸方便?？焱诵谐毯凸ぷ鬟M給行程之差就是快進行程?？焱诵谐痰拈L度實際上就是動力滑臺工作行程長度。 2、工作進給長度的確定 工進長度等于工件加工部位長度L（多軸加工時按最長孔計算）與刀具切入長度L1和切出長度L2之和。切入長度L1，應根據工件端面的誤差情況在510mm之間選擇，故本工件取L1=10mm， 本工件加工為盲孔，切出長度取L2=0mm，工件加工部位長度L=14mm，所以工進長度=L+ L1+ L2=14+0+10=24mm 3、快退長度的確定快退長度等于快速引進與工進長度之和，快退長度須保證所有刀具均退到導套內而不影響工件裝卸，快速引進是指動力部件把主軸連同刀具從原始位置送入到工作進給位置，其長度按具體情況而定?？焱碎L度=快進長度+工進長度=80+24=104mm 4、動力部件總行程長度動力部件的總行程長度除應保證要求的工作循環(huán)工作行程外，還要考慮半年調整刀具方便，即考慮前、后備量。前備量是指因刀具磨損或補償制造，安裝誤差，動力部件尚可向前調節(jié)的距離。這里取前備量為20mm。后備量是指刀具從接桿或接桿連同刀具一起，從主軸孔中取出所需要的軸向距離。這里后備量取90mm。動力部件的總長度=快退長度+前備量+后備量=140+20+90=250mm。2.2.6 其他應該注意的問題 1、加工示意圖上應有足夠的聯系尺寸，并標注恰當。尤其是從多軸箱端面到刀尖的軸向尺寸應齊全，以備檢查行程和調整機床使用。圖上應標注各主軸的切削用量及必要說明。 2、加工示意圖應按加工終了狀態(tài)繪制。 3、加工示意圖上應有表示加工過程的工作循環(huán)及各行程長度。2.3 機床聯系尺寸圖 機床聯系尺寸圖是決定各部件的輪廓尺寸及相互間聯系關系的，是開展各專用部件設計和確定機床最大占地面積的指導圖紙。組合機床是由一些通用部件和專用部件組成的。為了使所設計的組合機床既能滿足預期的性能要求，又能做到配置上勻稱合理，符合多快好省的精神，必須對所設計的組合機床各個部件間的關系進行全面的分析研究。這是通過繪制機床聯系尺寸圖來達到的。機床聯系尺寸圖是在被加工零件工序圖與加工示意圖繪制之后，根據初步選定的主要通用部件（動力部件及其配套的滑座、床身或立柱等），以及確定的專用部件的結構原理而繪制的。聯系尺寸圖的主要內容如下：（1）以適當數量的視圖（一般為主、左、右視圖）按同一比例畫出機床各主要組成部件的外形輪廓及相關位置，表明機床的配置型式及總體布局、主視圖的選擇應與機床實際加工狀態(tài)一致。（2）圖上應盡量減少不必要線條及尺寸。但反映各部件的聯系尺寸、專用部件的主要輪廓尺寸、運動部件的極限位置及行程尺寸，必須完整齊全。至于各部件的詳細結構不必畫出，留在具體設計部件時完成。（3）為便于開展部件設計，聯系尺寸圖上應標注通用部件的規(guī)格代號，電動機型號、功率及轉速并注明機床部件的分組情況及總行程。2.3.1 動力部件的選擇組合機床動力部件是配置組合機床的基礎。它主要包括實現刀具主軸旋轉主運動的動力箱、各種工藝切削頭及實現進給運動的動力滑臺。在一臺組合機床或自動線上究竟選用哪種動力部件，應當根據具體加工工藝及機床配置型式要求、制造及使用條件等因素全面考慮，以使所設計機床即具有合理先進的技術水平，又有良好的經濟效益。影響動力部件選擇的主要因素為：（1）切削功率 根據各刀具主軸的切削用量， 計算出總切削功率，再考慮傳動效率或空載功率損耗及載荷附加功率損耗，作為選擇組合機床主傳動用動力箱型號規(guī)格的依據。每種型號的動力箱皆可配用兩種規(guī)格的電動機，這兩種電機除功率大小不同外，轉速也不同。因此動力箱輸出軸轉速也有高低兩種，應根據多軸箱傳動系統(tǒng)設計要求，并使多軸箱傳動鏈和設計簡單來選用。（2）進給力 每種規(guī)格的動力滑臺有其最大進給力的限制。選用時，可根據確定的切削用量計算出各主軸的軸向切削合力 ，以 來確定動力滑臺的型號和規(guī)格。（3）進給速度 各種規(guī)格的動力滑臺都有規(guī)定的快速行程速度及最小進給量限制。所選擇的快速行程速度應小于動力滑臺規(guī)定的快速行程速度。所選用切削用量的每分鐘工作進給速度應大于動力滑臺額定的最小進給量。（4）行程 選用動力滑臺時，必須考慮其允許最大行程。目前設計的動力滑臺有、三種行程。設計時，所確定的動力部件總行程應小于所選用動力滑臺的最大行程。（5）多軸箱輪廓尺寸 為使加工過程中動力部件有良好的穩(wěn)定性，不同規(guī)格的動力滑臺與何種規(guī)格的動力箱配套使用，其上能安裝多大輪廓尺寸的多軸箱是有一定限制的。設計時可查組合機床通用部件相應標準的推薦值。（6）動力滑臺的精度和導軌材料 導軌材料有兩種，A型為鑄鐵導軌，B型為鑲鋼導軌，兩種材料導軌皆經淬火，硬度可達G4248，故導軌壽命高。動力滑臺共有三個精度，“M”表示精密級，“G”表示高精度級?？筛鶕庸ぞ纫?，經濟合理地選用動力滑臺。綜合考慮上述因素，根據具體加工要求，正確合理選擇動力部件動力滑臺和動力箱，并以其為基礎進行通用部件配套。 具體動力部件的選擇（1）動力箱的選擇P=0.37kw 由教材組合機床設計24頁214選擇動力箱為1TD25，電動機型號選為Y100L6B5，功率=1.5kw，電機轉速n電=940r/min,驅動軸轉速為500r/min。（2）動力滑臺的選擇由前計算的F=3963.42N,查教材組合機床設計16頁表23得選擇1HY25型液壓滑臺，臺面寬B=250mm,臺面長L1=500mm，行程長L=250mm, 滑座長790mm。允許最大進給力F進=8000N。快移動速度為12m/min。工進速度為32800mm/min。這里選用雙矩型導軌，采用雙矩形導軌的外側面導向，用斜鑲條調整導軌間隙，平壓板將滑鞍與滑座脫離，此種導軌制造工藝簡單，導向鋼度好，經過改進設計后的各種滑臺，淘汰了山形導軌。（3）配套通用部件側底座1CC251 其高度H=560mm 寬度B1=450mm 長度L=900mm2.3.2 夾具輪廓尺寸的確定 組合機床夾具是保證零件加工精度的重要專用部件，是用于定位和夾緊工件的，所以工件的輪廓尺寸和形狀是確定夾具輪廓尺寸的依據。這里所要確定的夾具輪廓尺寸主要是指夾具底座的長寬高，這些尺寸的確定，除了首先必須考慮工件的形狀、輪廓尺寸、具體結構外，還必須考慮能夠布置下保證加工要求的定位、限位、夾緊機構、導向系統(tǒng)（導向套）,并考慮夾具底座與機床其它部件（如中間底座）連接、固定所需要的尺寸。關于夾具的詳細資料在夾具部分詳述。2.3.3 機床的裝料高度裝料高度是指機床上工件的定位基準面到地面的垂直距離。設計組合機床時裝料高度H應考慮的主要因素是，應與車間運送工件的滾道相適應的工件最低孔位置，主軸最低高度和選用通用部件，中間底座夾具高度限制，一般取8501060mm.根據本設計的特點及調整機床、刀具方便，裝料高度H=850mm。2.3.4中間底座的輪廓尺寸 中間底座的輪廓尺寸要滿足夾具在其上面連接安裝的需要。其長度方向尺寸要根據所選動力部件及其配套部件的位置關系，照顧各部件聯系尺寸的合理性來確定。非常重要的是，一定要保證加工終了位置時，工件端面至多軸箱前面的距離不小于加工示意圖上要求的距離。同時，要考慮動力部件處于加工終了位置時，多軸箱與夾具外輪廓間應有便于機床調整、維修的距離。為便于切削及冷卻液的回收，中間底座周邊需有足夠寬度的溝槽。本設計中，中間底座長900mm，寬為450mm，高為560mm。2.4 編制生產率計算卡根據選定的機床工作循環(huán)所要求的工作行程長度、切削用量、動力部件的快速及工進速度等，就可以計算機床的生產率并編制生產率計算卡，用以反應機床的加工過程、完成每一動作所需要的時間、切削用量、機床生產率及機床負荷率等。2.4.1 理想生產率指完成年生產率綱領A(包括備品及廢品率在內)所要求的機床生產率。它與全年工時總數有關，一般情況下，單班班制生產，兩班制生產，則： 2.4.2 實際生產率指實際設計機床每小時實際可以生產的零件數量。式中:生產一個零件所需的時間，它可根據下式計算： 式中:、 分別為刀具第、第工作進給行程長度； 、分別為刀具第、第工作進給量；當加工沉孔、止口，锪窩、倒角、光整表面時，動力滑臺在死擋鐵上的停留時間，通常指刀具在加工終了時無進給狀態(tài)下旋轉所需時間； 、分別為動力部件快進、快退行程長度； 動力部件快速行程速度。采用機械動力部件取6-8m/min；液壓動力部件取4-12m/min；直線移動或回轉工作工作臺進行一次工位轉換時間，一般可取0.1min； 工件裝卸(包括定位、夾壓及清除鐵屑等)時間，它取決于工年重量大小、裝卸是否方便及工人的熟練程度。根據各類組合機床的統(tǒng)計，一般取0.5-1.5min。如果計算出的機床實際生產率不能滿足理想生產率要求，即，則必須重新選擇切削用量或修改機床設計方案。 = 2.4.3 機床負荷率當時，計算二者的比值即為負率。 根據組合機床的使用經驗，適宜機床負荷率為=0.750.90，設計時，可按機床復雜程度參照組合機床設計頁表確定。2.4.4 編制生產率計算卡 生產率計算卡是按一定格式要求編制的反映零件在機床上的加工過程、工作時間、機床生產率、機床負荷率的簡明表格。具體內容見附錄。3 夾具設計 夾具是組合機床的重要組成部件，是根據機床的工藝和結構方案的具體要求而專門設計的。它是用于實現被加工零件的準確定位，夾壓，刀具的導向，以及裝卸工件時的限位等等作用的。3.1 機床夾具發(fā)展趨勢 夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經濟方向發(fā)展。1、隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具的制造精度要求更高。高精度夾具的定位孔距精度高達5m，夾具支承面的垂直度達到0.01mm/300mm，平行度高達0.01mm/500mm。2、為了提高機床的生產效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產品越來越多。為了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁夾具，加緊和松開工件只用12秒，夾具結構簡化，為機床進行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。 3、模塊、組合夾具元件模塊化是實現組合化的基礎。利用模塊化設計的系列化、標準化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術開發(fā)的基點。省工、省時、節(jié)材、節(jié)能，體現在各種先進夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。4、夾具的通用性直接影響其經濟性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構性及可擴展性功能強，應用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現出經濟性好。3.2 組合機床夾具和一般夾具的區(qū)別1、一般的組合機床夾具是作為機床的輔助機構設計的，而組合機床夾具是機床的主要組成部分，其設計工作是整個組合機床的重要部分之一。2、組合機床夾具和機床其他部件有極其密切的關系：如回轉或移動工作臺，回轉鼓輪，主軸箱，刀具和輔具，鉆模板和托架，以及支撐部件等。正確地解決它們之間的關系，是保證組合機床的工作可靠和使用性能良好的重要條件之一。而且夾具的結構也要按這些部件的具體要求來確定。3、由于組合機床常常是多刀、多面和多工序同時加工，會產生很大的切削力和振動。因此組合機床夾具必須具有很好的剛性和足夠的夾壓力，以保證在整個加工過程中不產生任何位移。同時，也不使工件產生不容許的變形。4、組合機床夾具是保證加工精度的關鍵部件，其設計、制造和調整都必須有嚴格的要求，使其能持久地保證精度。5、組合機床夾具應便于實現定位和夾緊的自動化，并有動作完成的檢查信號；保證切削從加工空間自動排除；便于觀察和檢查，以及在不從機床上拆下夾具的情況下，能夠更換易損件和維護調整。此外，不要把組合機床夾具和一般的組合機床夾具混淆起來。組合夾具是在萬能機床上為了完成某一道工序的加工，用一些標準的通用的元件組裝成的定位夾緊裝置。用完后，可用這些元件重新組裝成新的夾壓裝置。而組合機床夾具則是以部分通用部件加上專用部件組成的專用夾具，它應便于安裝。3.3 定位方式的選擇任何未定位的工件在空間直角坐標系中都具有6個自由度，即沿三個坐標軸的移動自由度和繞三個坐標軸的轉動自由度，工件定位的認為就是根據加工要求限制工件的全部或部分自由度。本設計的組合機床夾具，再仔細閱讀零件圖，了解零件的作用，結構特點、材料、技術要求及生產綱領和加工工藝方案等的基礎上擬定了夾具結構方案，因此，本零件的定位方式可選用一平面、一菱形銷、一支撐板進行定位，平面限制三個自由度，菱形銷限制一個自由度，支撐板限制兩個自由度。液壓夾緊力與切削力相對，夾緊力可以承受切削力，工件定位夾緊后，可以保證工件位置正確。這樣定位夾緊方案可以保證基準重合，定位誤差小，且裝卸工件方便，夾具結構簡單，成本低。定位短銷見圖四：圖四3.4 夾緊元件3.4.1 設計夾緊機構一般應遵循的主要原則： 1、夾緊必須保證定位準確可靠，而不能破壞定位。 2、工件和夾具的變形必須在允許的范圍內。 3、夾緊機構必須可靠，夾緊機構各元件要有足夠的強度和剛度。 4、夾緊機構操作必須安全、省力、方便、迅速、符合工人操作習慣。 5、夾緊機構的復雜程度、自動化程度必須與生產綱領和工廠的條件相適應。 本設計夾緊力較大，故采用液壓夾緊，它操作簡便，動作迅速，維持剛性較高。所以選用油缸型號為T5016 型（法蘭式油缸），液壓油缸見圖五： 圖五3.4.2 夾緊力方向的確定原則 1、夾緊力的方向應有利于工件的準確定位，而不能破壞定位，一般要求主夾緊力應垂直于第一定位基準面。 2、夾緊力的方向應與工件剛度高的方向一致，以利于減少工件的變形。 3、夾緊力的方向盡可能與切削力、重力方向一致，有利于減少夾緊力。3.4.3 夾緊力作用點的選擇 1、夾緊力的作用點應與支撐點“點對點”對應，或在支撐點確定的區(qū)域內，以免破壞定位或造成較大的夾壓變形。 2、夾緊力的作用點應作用在工件剛度高的部位。 3、夾緊力的作用點和支撐點盡可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的剛度和抗震性。 4、夾緊力的反作用力不應使夾具產生影響加工精度的變形。3.5 夾緊力大小的計算在本設計中，夾緊力與切削力的方向相反，切削加工時工件承受的主切削力與夾緊力的的方向相反，在這種情況下，切削力起著使工件離開夾具定位支撐塊和使夾緊機構松夾的作用，因此夾緊力要大于切削力，才能保證工件的正確定位和可靠夾緊，其所需夾緊力可按下式確定： Q=KP Q夾緊力 K安全系數，通常取2.53. P主切削力 Q=2.54213.8=10534.5N=1074.9公斤3.6 定位支撐系統(tǒng)設計 在組合機床上加工時，必須使被加工零件對刀具及其導向保持正確的相對位置，這是靠夾具的定位支撐系統(tǒng)來實現的，定位支撐系統(tǒng)除用以確定被加工零件的位置外，還要承受被加工零件的重量和夾壓力。本設計采用支撐板進行定位支撐。3.7 選擇夾緊機構在組合機床上加工時，工件依靠夾具上的定位支撐系統(tǒng)，獲得對于刀具及其導向的正確相對位置，還需依靠夾具上的夾緊機構，來消除工件因受切削力或工件自重的作用而產生的位移或振動，使工件在加工過程中能繼續(xù)保持定位所得到的正確位置。 夾緊機構通常由三個部分組成：夾緊力部分，中間傳動部分和夾緊元件。夾緊動力部分用于產生力源，并將作用力傳給中間傳動機構；中間傳動機構能夠改變力的方向和大小，即作為增力機構，同時能產生自鎖作用，以保證在加工過程中，當力源消失時，工件在切削力或振動的作用下仍能可靠夾緊；夾緊元件則用以承受由中間傳動機構傳遞的夾緊力，并與工件直接接觸而執(zhí)行夾緊動作。3.8 夾緊動力部分3.8.1 夾緊動力部分用液壓夾緊，液壓夾緊的優(yōu)點： 1、液壓夾具操作簡便、動作迅速。 2、易于集中控制，程序控制的實現工序自動化。 3、工作壓力高，油缸尺寸小。 4、便于實現過載保護，元件便于標準化。3.8.2 液壓供油系統(tǒng)液壓滑臺的液壓供油系統(tǒng)及夾具供油系統(tǒng)即整個工作循環(huán)為： 起動