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摘 要
本次設(shè)計(jì)的題目是“減速電機(jī)箱體加工的組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)及主軸箱設(shè)計(jì)”。
由于組合機(jī)床可以同時(shí)進(jìn)行多刀位加工，實(shí)行工序高度集中，這樣就大大縮短了輔助時(shí)間和加工時(shí)間。組合機(jī)床在自動(dòng)化生產(chǎn)中得到越來越多的使用。
根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，首先仔細(xì)分析被加工零件的特征，將工序適當(dāng)集中在一起；其次有步驟的進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，工藝方案的擬訂，切削用量的確定，三圖的設(shè)計(jì)；最后進(jìn)行主軸箱的設(shè)計(jì)和進(jìn)行有關(guān)齒輪及軸的校核。
關(guān)鍵詞： 組合機(jī)床 主軸箱 主軸
Abstract
The graduate project is entitled cutting parameter"the design of modular machine tool and spindle box of the speed reduction motor box double-sided processing".
As modular machine tool can carry out multitool bit processing and its procedure is highly centralized ,it can save a lot of auxiliary time and processing time . Modular machine tools are used more and more In the automatic production.
According to the requirements of this design, we should analysis the characteristics of the processing parts and come these processes together Reasonably at first. Secondly, we can do the whole design by steps, decide process scheme and cutting parameter, and design "the three picture".Finally, we can design the spindle box and check the gear and the shaft.
Keywords: Modular machine tool ?Spindle box Spindle
目 錄
緒論 1
第一章 概 述 2
第一節(jié) 組合機(jī)床的組成 2
第二節(jié) 組合機(jī)床的類型 3
第二章 組合機(jī)床通用部件及其選用 6
第一節(jié) 通用部件的類型 6
一、通用部件的分類 6
二、通用部件的型號(hào)、規(guī)格及配套關(guān)系 6
第二節(jié) 常用通用部件 7
第三節(jié) 通用部件的選用 7
第三章 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 9
第一節(jié) 工藝方案的擬定 9
一、制定工藝方案 9
二、確定組合機(jī)床的工藝方案 10
三、工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 12
四、加工余量的確定 19
第二節(jié) 組合機(jī)床配置形式及結(jié)構(gòu)方案的確定 20
一、 影響組合機(jī)床配置形式及結(jié)構(gòu)方案的因素 20
二、 組合機(jī)床方案分析比較的主要指標(biāo) 21
三、 切削用量的確定 21
第三節(jié) 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)——“三圖” 22
一、 被加工零件加工工序圖 23
二、 加工示意圖 23
三、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 29
第四章 組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)一主軸箱的基本結(jié)構(gòu)及表達(dá)方法 36
第一節(jié) 主軸箱的基本結(jié)構(gòu)及表達(dá)方法 36
一、大型主軸箱的組成 36
二、 主軸箱通用零件 36
第二節(jié) 通用主軸箱的設(shè)計(jì) 37
一、主箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 37
二、主軸、齒輪的確定及動(dòng)力計(jì)算 38
三、主軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì) 39
第五章 組合機(jī)床技術(shù)設(shè)計(jì) 43
第一節(jié) 齒輪的校核 43
第二節(jié) 軸的校核 44
結(jié)束語 48
參考文獻(xiàn) 49
外文資料 50
致謝 60
iii
緒論
畢業(yè)設(shè)計(jì)是按照教學(xué)計(jì)劃的規(guī)定，必須進(jìn)行的一個(gè)重要的綜合性教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生所學(xué)的知識(shí)在實(shí)踐中得到具體應(yīng)用。通過這次設(shè)計(jì)，能使學(xué)生全面了解和掌握一些機(jī)械設(shè)備方面的知識(shí)，便于使自己形成一套設(shè)計(jì)的思維模式，而且使所學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)化地由理論轉(zhuǎn)向?qū)嵺`，以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力，為畢業(yè)后走上工作崗位打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。同時(shí)通過認(rèn)真的設(shè)計(jì)，可以提高學(xué)生分析和解決問題的能力，以便更好的適應(yīng)社會(huì)。
本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：組合機(jī)床的概述、組合機(jī)床通用部件及其選用、組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)、組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)、組合機(jī)床技術(shù)設(shè)計(jì)五個(gè)部分。
本設(shè)計(jì)以提高生產(chǎn)率和保證加工精度為目的，以較充足的專業(yè)課知識(shí)為基礎(chǔ)，結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書，在收集和參考大量資料的前提下獨(dú)立完成。設(shè)計(jì)基本上做到：圖紙繪制基本符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，做到布局合理，圖紙也基本能夠正確、完整、清晰的表達(dá)出零件的形狀及尺寸。計(jì)算說明書的條理較清晰，語言通順流暢，圖表和公式的編輯也基本符合畢業(yè)論文撰寫規(guī)范。
在設(shè)計(jì)過程中，盡量采用通用部件，為組合機(jī)床的生產(chǎn)提供便利條件。其中主軸箱的設(shè)計(jì)是重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。主軸箱設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮被加工零件的形狀及加工要求，合理布置傳動(dòng)及齒輪的位置。尤其在齒輪設(shè)計(jì)上，更要反復(fù)驗(yàn)算轉(zhuǎn)速，努力作出最合理的設(shè)計(jì)方案。
在這次設(shè)計(jì)中，韓老師給予了我們很大的幫助。在她的指導(dǎo)下，一個(gè)又一個(gè)的難題被攻克，我們的設(shè)計(jì)水平有了很大的提高。
由于本人的水平十分有限，缺少實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中難免有錯(cuò)誤和不當(dāng)之處，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。
第一章 概 述
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(cè)量和自動(dòng)裝配、清洗等非切削工序。
1911年，美國(guó)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(guó)福特汽車公司和通用汽車公司與美國(guó)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(guó)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。
第一節(jié) 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。
圖1-1雙面復(fù)合式組合機(jī)床
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。
第二節(jié) 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B≥250mm的為大型組合機(jī)床，滑臺(tái)B＜250mm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.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?？膳渲贸蓡蚊?、雙面或多面的形式，以加工工件上的傾斜表面。
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。
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 股輪式組合機(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。
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)。
第二章 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。
第一節(jié) 通用部件的類型
一、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(rùn)滑裝置、排銷裝置以及上下料的機(jī)械手等。
二、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(guó)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(jiǎn)單，導(dǎo)向精度高，剛度好。滑座導(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42～48HRC；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)，750～2400r/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)±2μm。
第二節(jié) 常用通用部件
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。
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(cè)裝置、電氣、液壓控制設(shè)備等組成。
第三節(jié) 通用部件的選用
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，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.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。
第三章 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)
組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)，通常是根據(jù)與用戶簽訂的合同和協(xié)議書，針對(duì)具體加工零件，擬定工藝和結(jié)構(gòu)方案，并進(jìn)行方案圖樣和有關(guān)技術(shù)文件的設(shè)計(jì)。
第一節(jié) 工藝方案的擬定
零件的加工工藝方案將決定組合機(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(shí)，我們必須認(rèn)真分析被加工零件圖，并深入現(xiàn)場(chǎng)了解相關(guān)零件的形狀、大小，材料、硬度、剛性、加工部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工精度、表面粗糙度、以及現(xiàn)場(chǎng)所采用的定位、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(chǎng)的環(huán)境和條件等等。如條件允許，還應(yīng)廣泛收集國(guó)內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料，制定合理的工藝方案。
一、制定工藝方案
1.選擇合理、可靠的的工藝方案 根據(jù)被加工零件的材料，加工的尺寸、形狀、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工精度、表面粗糙度以及生產(chǎn)率要求等，結(jié)合組合機(jī)床的工藝范圍及所能達(dá)到的加工精度，選擇合理可靠的的工藝方案，以保證機(jī)床有穩(wěn)定的加工質(zhì)量和較高的生產(chǎn)率。
2.粗精加工分開原則 粗加工時(shí)的切削負(fù)荷大，切削產(chǎn)生的熱變形、較大夾壓力引起的工件變形以及切削振動(dòng)等，對(duì)精加工工序十分不利，影響加工尺寸精度和表面粗糙度。因此，在擬訂工件一個(gè)連續(xù)的多工序工藝過程時(shí)，應(yīng)選擇粗精加工工序分開的原則。
3.工序集中原則 工序集中是近代機(jī)械加工主要發(fā)展的方向之一。組合機(jī)床正是基于這個(gè)原則上發(fā)展而來的，即運(yùn)用多刀（相同或不同刀具）集中在一臺(tái)機(jī)床上完成一個(gè)或幾個(gè)工件的不同表面的復(fù)雜工藝過程，從而有效的提高生產(chǎn)率。因此，擬訂工藝方案時(shí)，在保證加工質(zhì)量和操作維修方便的前提下，應(yīng)適當(dāng)提高工序集中，以便減少機(jī)床臺(tái)數(shù)、占地面積和節(jié)省人力，取得理想的效益。但是，工序過于集中會(huì)使機(jī)床結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，增加機(jī)床設(shè)計(jì)和制造的難度，機(jī)床使用調(diào)整不便，甚至影響機(jī)床使用性能。如刀具數(shù)過多，停機(jī)效率增大，反而會(huì)影響機(jī)床生產(chǎn)率，切削負(fù)荷過大，當(dāng)工件剛度不足而產(chǎn)生變形會(huì)影響加工質(zhì)量。所以我們?cè)谶x擇時(shí)要全面的考慮因素。
4.定位基準(zhǔn)的選擇原則 粗基準(zhǔn)的選用要求是：保證能迅速可靠的加工精基準(zhǔn)；
保證各加工表面有足夠的加工余量，并盡量使主要加工表面加工余量均勻；保證各加工表面與不加工表面之間的相對(duì)位置精度。同時(shí)須考慮定位基準(zhǔn)、夾緊可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。因此，應(yīng)選擇毛坯上平整、光潔、尺寸較大，沒有澆注、冒口的不加工表面或加工余量小的表面做粗基準(zhǔn)。
二、確定組合機(jī)床的工藝方案
1.零件的分析
題目所給的零件是減速電機(jī)箱體，零件材料為:QT450-10，硬度為160-210HBS。
該零件是箱體類零件，它將機(jī)器和部件中的軸、軸承、齒輪等有關(guān)零件按一定的相互關(guān)系裝配成一個(gè)整體，并保持正確的相互位置，傳遞轉(zhuǎn)矩和改變轉(zhuǎn)速來完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)。另外，該箱體中的零件和組件之間的裝配精度在很大程度上決定于箱體的加工精度。
該零件外形規(guī)矩，呈箱形，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是壁厚而不均勻，空腔，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工部位多，加工難度大，箱體上有許多精度要求較高的軸承孔和平面，外表面上有很多基準(zhǔn)面和支承面。
該箱體上有一系列的孔，它們之間的相互位置精度要求有較高的孔的組合，稱為孔系。這些孔大都是軸承的支承孔，因此它的尺寸精度，位置精度，幾何精度及表面光潔度都要求較高，若軸承與箱體支承孔的配合不良，將會(huì)影響到軸的旋轉(zhuǎn)精度，如果同一中心線的幾個(gè)孔不同心，將使軸的裝配困難，即使裝配完成，運(yùn)轉(zhuǎn)情況也必然惡劣，軸承壽命短，溫度急劇增大而引起變形，如果相鄰的中心距偏大，則會(huì)影響齒輪的嚙合精度，工作時(shí)產(chǎn)生噪音，震動(dòng)，降低機(jī)器壽命。
2．毛坯的分析
由于該零件為減速電機(jī)箱體，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁厚不均勻，所以采用鑄造。其材料為QT450-10。該材料有如下優(yōu)越性：材料強(qiáng)度利用率可達(dá)70%-90%，球墨鑄鐵強(qiáng)度和韌性遠(yuǎn)超過灰鑄鐵。另外，由于該零件生產(chǎn)為大批量生產(chǎn)，零件尺寸不大結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，查《機(jī)械加工余量手冊(cè)》表1-3，可選金屬模機(jī)械砂型和金屬型澆鑄兩種毛坯制造方法，但考慮到金屬砂型鑄鐵的加工余量小，生產(chǎn)率較高的特點(diǎn)，結(jié)合大批量生產(chǎn)的綱領(lǐng)，故選金屬型砂型鑄造，其精度等級(jí)為CT8～10，加工余量等級(jí)為G，生產(chǎn)率高。
球墨鑄鐵對(duì)金屬容易產(chǎn)生縮孔、縮松、皮下氣孔和夾渣等缺陷，因此在工藝上應(yīng)采取以下措施：
1）在熱節(jié)上安置冒口、冷鐵，以便對(duì)鑄件進(jìn)行補(bǔ)縮，同時(shí)應(yīng)增加鑄型剛度，防止因鑄件外形擴(kuò)大所造成的縮孔和縮松。
2）應(yīng)降低鐵水的含硫量和殘余鎂量，以防止皮下氣孔。
3）應(yīng)加強(qiáng)擋渣措施，以防止產(chǎn)生夾渣缺陷。
3．零件的工藝分析
該零件圖的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。本零件的加工面有上頂面、下底面、支承孔、端面、小孔及螺紋。參考有關(guān)手冊(cè)，其加工方法選擇如下：
（1）上頂面、下底面的加工
上下面的加工精度要求不高，表面粗糙度為6.3。查《工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4－28只需進(jìn)行粗銑即可。
（2）右端面的加工
右端面要求表粗糙度為6.3，其與端面的圓跳動(dòng)為0.025，查《工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4－8和表1.1－28可知，平面的公差等級(jí)為7級(jí)，需進(jìn)行粗銑、精銑加工。
（3）中間壁Φ136端面的加工
該面要求表面粗糙度為6.3，圓跳動(dòng)為0.025，查《工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4－7和表1.4－28可知加工等級(jí)為6級(jí)，需進(jìn)行精加工，粗鏜和精鏜。
（4）與軸相關(guān)的各孔的加工
粗糙度為6.3的孔及孔內(nèi)端面只需粗鏜，而粗糙度為3.2時(shí)則需進(jìn)行粗鏜、精鏜；與軸承配合精度達(dá)到7級(jí)的需進(jìn)行粗鏜、半精鏜、精鏜；與軸承配合精度達(dá)到8級(jí)的需進(jìn)行粗鏜、半精鏜；此外有圓跳動(dòng)的需進(jìn)行粗鏜、半精鏜、精鏜。（查《工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4－7和表1.1－28）。
（5）各面孔及螺紋的加工
根據(jù)螺紋選擇合適的鉆頭加工。
4.定位基準(zhǔn)和加壓部位的選擇
組合機(jī)床一般為工序集中的多刀加工，不但切削負(fù)荷大，而且工件受力方向一直在變化。因此，正確選擇定位基準(zhǔn)和夾壓部位是保證加工精度的重要條件。對(duì)于毛坯基準(zhǔn)選擇要考慮有關(guān)工序加工余量的均勻性，對(duì)于光滑表面定位基準(zhǔn)的選擇要考慮基面與加工部位間位置尺寸關(guān)系，使它有利于保證加工精度。定位夾壓部位的選擇應(yīng)在足夠的夾緊力下使工件產(chǎn)生的變形最小，并且夾具易設(shè)置導(dǎo)向和通過刀具。
5.影響工藝方案的因素
(1) 加工的工序內(nèi)容和加工精度 這是制定機(jī)床工藝方案的主要依據(jù)。顯然，面加工和孔加工、不同尺寸的平面和孔徑加工以及不同的加工精度要求，直接影響著工藝方法的選擇和工步數(shù)及工藝路線的確定。
(2) 被加工零件的特點(diǎn) 如工件的材料硬度、加工部位的結(jié)構(gòu)形狀、工件剛性、定位基準(zhǔn)面的特點(diǎn)等，對(duì)組合機(jī)床工藝方案的擬訂都有著重要影響。
(3) 工件的剛性 當(dāng)工件的剛性不足時(shí)工序不能太集中。
(4)廠方車間制造能力 如工具制造能力。
三、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
1.定位基準(zhǔn)的選擇原則
定位基準(zhǔn)的選擇與工藝過程的制定是密切相關(guān)的。合理的選用定位基準(zhǔn)對(duì)保證加工精度和確定加工順序都有決定性的影響，它是工藝過程制定過程中要求解決的主要問題之一。
選擇工藝基面的原則如下：
1）應(yīng)當(dāng)盡量選用設(shè)計(jì)基面作為在組合機(jī)床上用的定位基面，這樣就能減少誤差積累，有利于保證加工精度。
2）選擇的定位基面應(yīng)確保工件穩(wěn)定定位。定位的支撐面應(yīng)該大一些，力求采用以加工表面做為定位面基準(zhǔn)，而且必須選取那些與加工表面有一定關(guān)系的毛面作為定位基面。
3）選擇基面是要保證在一次安裝下，能對(duì)盡可能多的面進(jìn)行加工，這樣便于有效地集中加工工序，提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，保證加工部位間的精度要求。
4）統(tǒng)一基面原則即在各臺(tái)機(jī)床上采用共同的定位基面來加工工件不同面上的孔，或?qū)ν粋€(gè)面上的孔完成不同的工序。
5）選擇定位面應(yīng)考慮夾緊方便，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
當(dāng)被加工零件不具備理想的工藝基面時(shí)，可以在機(jī)床夾具上增加輔助支撐機(jī)構(gòu)。
選擇定位基面還需要考慮三個(gè)問題：
（1）用定位基準(zhǔn)面作為加工的精基準(zhǔn)面時(shí)，才有利于經(jīng)濟(jì)合理的達(dá)到零件的加工精度要求。
（2）為加工精基準(zhǔn)面，應(yīng)采用定位基準(zhǔn)面作為粗基準(zhǔn)。
2.粗基準(zhǔn)的選擇
一般情況下，粗基準(zhǔn)的選擇也就是第一道工序的定位基準(zhǔn)的選擇，這個(gè)工序是加工后續(xù)工序的精基準(zhǔn)。在粗基準(zhǔn)選擇時(shí)，主要考慮四個(gè)方面：
1）選擇要求加工表面的余量小而均勻的重要表面為粗基準(zhǔn)，以保證該表面有足夠而均勻的加工余量。
2）某些表面不需要加工，則應(yīng)選擇其中與加工表面有相互位置關(guān)系要求的表面為粗基準(zhǔn)。
3）選擇比較平整、光滑，有足夠大面積的表面為粗基準(zhǔn)，不允許有澆注冒口的殘跡和飛邊，以確保安全，可靠，誤差小。
4）粗基準(zhǔn)在一般情況下只允許在第一道工序中使用一次，盡量避免重復(fù)使用。
本次設(shè)計(jì)的零件屬于薄壁零件，應(yīng)盡量使壁厚均勻，所以粗基準(zhǔn)選擇不加工的兩個(gè)面作為粗基準(zhǔn)，做出兩個(gè)工藝孔。如圖3-1所示：
圖3-1
3. 精基準(zhǔn)的選擇
（1）精基準(zhǔn)的選擇原則
選擇精基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)盡量將重點(diǎn)放在如何減小定位誤差，提高加工精度，以及使工件安裝準(zhǔn)確，可靠，方便。因此精基準(zhǔn)選擇應(yīng)遵循下列原則：
1）基準(zhǔn)重合的原則。 應(yīng)盡量選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)。這樣可以避免因基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差，影響工件的加工精度特別是零件的最后精加工工序，為保證加工精度要求，更應(yīng)該注意這一點(diǎn)。
2）基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則。 應(yīng)用統(tǒng)一的基準(zhǔn)進(jìn)行各個(gè)工序的加工。采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)有一系列優(yōu)點(diǎn)：使用同一基準(zhǔn)定位加工大多數(shù)表面，避免因基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換而帶來的誤差，有利于保證各個(gè)基面的相互位置精度，而且簡(jiǎn)化了夾具的設(shè)計(jì)制造工作，從而簡(jiǎn)化了夾具的生產(chǎn)周期。
3）互為基準(zhǔn)，反復(fù)加工的原則。 當(dāng)兩個(gè)表面相互位置精度要求較高時(shí)，兩個(gè)表面互為基準(zhǔn)反復(fù)加工，可以不斷提高定位基準(zhǔn)的精度，保證兩個(gè)表面之間的相互位置精度。
4）自為基準(zhǔn)的原則。 當(dāng)精加工或光整加工工序要求余量小而均勻時(shí)，可以選擇加工表面本身為精基準(zhǔn)以保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率。
此外，還應(yīng)能使工件裝夾穩(wěn)定可靠，夾具簡(jiǎn)單。
（2）精基準(zhǔn)的確定
為了方便加工和保證位置度要求，箱體類零件一般采用一面兩孔的基本定位方式。經(jīng)過分析零件圖可以看出，本箱體的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)有兩個(gè)：
第一，中心孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)都是以兩個(gè)工藝孔為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的。
其次，中心孔附近的螺紋孔都是以中心孔為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的。
所以，在加工箱體時(shí)，應(yīng)該先以兩個(gè)工藝孔和其所在的面為基準(zhǔn)，加工出中心孔，再根據(jù)中心孔的位置，在鉆模板上做出以中心孔為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的螺紋孔。然而在加工這些螺紋孔時(shí)仍然要以兩個(gè)工藝孔和其所在的面為基準(zhǔn)，這樣做不僅符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，保證了中心孔之間和中心孔與工藝孔之間的位置度要求，而且符合基準(zhǔn)重合原則，有效的保證了軸的同軸度的要求和軸與面的垂直度要求。簡(jiǎn)化了夾具，并且使裝夾的位置有利于組合機(jī)床一次加工出更多的有相互位置關(guān)系的孔，提高了生產(chǎn)率。如圖：
圖3-2
圖3-3
4. 加工方法的確定
加工方法的確定要根據(jù)每個(gè)加工表面的技術(shù)要求，選擇零件的加工方案。方法的選擇必須在保證零件達(dá)到圖紙要求方面是合理的，在生產(chǎn)率方面是高效的，加工成本方面是經(jīng)濟(jì)合理的。
一般平面的加工，精度不是要求很高，用銑削加工完全可以達(dá)到技術(shù)要求。不重要的孔，如連接孔等，用鉸削即可達(dá)到要求。所以在鉆出工藝孔后要進(jìn)行擴(kuò)鉸，以提高其定位精度。
5. 加工階段的劃定
由于箱體零件加工信息量不多，許多孔面加工精度要求不高。本次加工的零件只在加工兩個(gè)工藝孔時(shí)有加工階段的劃分。
加工工藝孔分為鉆和絞。
6. 加工工序的安排
安排加工工序順序應(yīng)遵循以下原則：
1）先粗后精 先安排粗加工，再安排半精加工，最后安排精加工。
2）先基準(zhǔn)面后其它面 基準(zhǔn)面是加工其它面和保證精度要求的基礎(chǔ)，所以作為精基準(zhǔn)的表面應(yīng)安排在工藝過程開始時(shí)加工。
3）先主要表面加工后次要表面加工 基準(zhǔn)面加工好后，接著要對(duì)精度要求高的主要表面進(jìn)行粗加工和半精加工，并穿插進(jìn)行一些次要表面的加工。要求高的主要表面的精加工一般安排在最后進(jìn)行，這樣可以避免已加工表面在運(yùn)輸中碰傷，有利于保證精度。
4）先面后孔原則 安排加工工序時(shí)，要根據(jù)具體情況兼顧上述原則進(jìn)行。具體到這次設(shè)計(jì)加工的箱體零件，應(yīng)該先把定位基面加工出來，然后以此為定位基準(zhǔn)加工工藝孔。再以工藝孔和其所在的面為基準(zhǔn)，加工其余孔等后續(xù)工序。
另外，因?yàn)樵摿慵牧鲜荙T450-10，在機(jī)加工之前，還應(yīng)安排時(shí)效處理，否則，毛坯鑄件的內(nèi)應(yīng)力得不到釋放會(huì)引起零件的變形，影響加工精度。除了安排上述工序外，還應(yīng)考慮某些輔助工序的安排，如檢驗(yàn)工序，它是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要措施之一。在本零件的加工過程中，除了各工序的例行檢查外，在全部加工完成之后，還應(yīng)安排終檢。針對(duì)圖紙要求的尺寸精度，形狀精度和位置精度及表面粗糙度進(jìn)行檢查，同時(shí)測(cè)量零件的質(zhì)量涂防銹漆等。
7. 制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度以及位置精度等技術(shù)要求能夠得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用專用機(jī)床與專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
工藝路線方案一
工序Ⅰ 粗刨下底面，粗刨上頂面
工序Ⅱ 粗精銑右端面
工序Ⅲ 粗精銑Ⅰ軸Φ180右側(cè)端面
工序Ⅳ 粗鏜各軸孔
工序Ⅴ 精鏜各軸孔
工序Ⅵ 鉆攻左右兩端面螺紋孔
工序Ⅶ 鉆中間壁螺紋孔
工序Ⅷ 鉆頂面螺紋孔和吊鉤孔
工序Ⅸ 銑凸臺(tái)
工序Ⅹ 鉆凸臺(tái)、放油孔
工序Ⅺ 鉆4-Φ17.5
工 序 終檢
工藝路線方案二
工序Ⅰ 粗銑下底面，粗銑上頂面
工序Ⅱ 粗精銑右端面
工序Ⅲ 粗精銑Ⅰ軸Φ180右側(cè)端面；粗鏜Ⅱ軸Φ68圓柱面及左端面
工序Ⅴ 粗鏜各軸孔
工序Ⅵ 精鏜各軸孔
工序Ⅶ 鉆左端面螺紋孔
工序Ⅷ 鉆右端面螺紋孔
工序Ⅸ 鉆中間壁螺紋孔
工序Ⅹ 鉆頂面螺紋孔和吊鉤孔
工序Ⅺ 鉆锪凸臺(tái)、放油孔
工序XII 鉆4-Φ17.5
工序 XIII 攻所有鉆好的螺紋孔
工 序 終檢
工藝方案的分析與比較
上述兩個(gè)方案的特點(diǎn)在于：方案一采用了刨床加工零件的表面，加工效率低；其次，方案二在工序Ⅴ中間加入了人工時(shí)效，這樣可以消除零件在切削加工中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，減少精加工之后的變形，穩(wěn)定切削加工所獲得的各項(xiàng)精度。
在該箱座零件中所需加工的孔徑小于30㎜時(shí)一般不鑄出，而采用鉆——擴(kuò)——鉸的工藝，對(duì)于已鑄出的孔，可采用粗、精鏜的工藝，這在兩套方案中都有所體現(xiàn)。而對(duì)于那些要求加工精度不高的螺紋孔、緊固孔及放油孔則放在最后加工，這樣可以防止由于面或孔在加工過程中出現(xiàn)問題（如發(fā)現(xiàn)氣孔或夾雜物等）時(shí)，浪費(fèi)這一部分的工時(shí)。整個(gè)加工過程中，無論是粗加工階段還是精加工階段，都應(yīng)遵循“先面后孔”的原則，就是先加工平面而后以面定位，再加工孔。這是因?yàn)椋旱谝?，面是整個(gè)箱座的裝配基準(zhǔn)；第二，平面的面積較孔的面積大，以面定位使零件裝夾穩(wěn)定，可靠。因
此，以面定位加工孔，有利于提高定位精度和加工精度。
根據(jù)以上兩套方案分析，決定采用第二套方案，同時(shí)對(duì)其稍作修改，確定最終方案如下：
鑄造
時(shí)效
檢驗(yàn)鑄件各部件尺寸
工序Ⅰ 粗銑下底面，粗銑上頂面
工序Ⅱ 粗精銑右端面
工序Ⅲ 粗精銑Ⅰ軸Φ180右側(cè)端面；粗鏜Ⅱ軸Φ68圓柱面及左端面
工序Ⅳ 粗鏜各軸孔
工序Ⅴ 人工時(shí)效
工序Ⅵ 精鏜各軸孔
工序Ⅶ 鉆左端面螺紋孔
工序Ⅷ 鉆右端面螺紋孔
工序Ⅸ 鉆中間壁螺紋孔
工序Ⅹ 鉆頂面螺紋孔和吊鉤孔
工序Ⅺ 鉆锪凸臺(tái)、放油孔
工序XII 锪Φ30和鉆4-Φ17.5
工序 XIII 攻所有鉆好的螺紋孔
工 序 終檢
8. 刀具的選擇和加工余量的確定
（1）刀具的選擇：由資料得知，普通高速鋼刀具制造工藝簡(jiǎn)單，容易磨成鋒利的切削刃，能鍛造，制造復(fù)雜的道具比較容易，而且高速鋼材料性能較硬質(zhì)合金和陶瓷穩(wěn)定，在自動(dòng)機(jī)床上使用較可靠，具有一定的硬度和耐磨性，高的強(qiáng)度和韌性，良好的塑性和耐磨性，因此廣泛用于制造各種較復(fù)雜的工具，所以鉆頭用高速鋼材料的刀具。由《切削用量手冊(cè)》表2-1得：鉆頭幾何形狀為標(biāo)準(zhǔn)鉆頭，由《加工余量手冊(cè)》得：
刀具
鉆頭直徑
高速鋼麻花鉆
5.0mm
（2）加工余量的確定：
1）毛坯變成成品的過程中，在某加工表面切除的金屬層的總厚度稱為該表面的加工總工作量。每一道工序所切除的金屬層的厚度稱為工序間的加工余量。
由此可見，加工總量 = 各工序余量之和。
即：
式中： —— 總的加工余量
n ——工序；
i ——第i道工序；
加工余量的大小對(duì)零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率有影響。加工余量過大，不僅加大了機(jī)加工的工作量，降低了生產(chǎn)率，而且浪費(fèi)了材料，提高了加工成本。但加工余量過小時(shí)不能保證消除前工序的各種誤差和表面缺陷，易產(chǎn)生廢品。
確定加工余量的原則是在保證加工質(zhì)量的前提下，盡量減小加工余量。
確定加工余量的三種方法是：分析計(jì)算法，查表法，經(jīng)驗(yàn)法。一般常用查表法。
2）選擇工序間加工余量應(yīng)遵循的原則
a.應(yīng)采用最小加工余量，以求縮短加工時(shí)間，并降低零件的制造費(fèi)用。
b.加工余量應(yīng)能保證得到圖紙上所規(guī)定的表面粗糙度及精度。
c.決定加工余量時(shí)應(yīng)考慮熱處理時(shí)的變形，否則可能產(chǎn)生廢品。
d.決定加工余量時(shí)應(yīng)考慮到加工的方法和設(shè)備，以及加工過程中零件可能發(fā)生的變形。
e.決定加工余量時(shí)應(yīng)考慮到被加工零件的大小，零件越大，則加工余量越大。
四、加工余量的確定
該箱體的材料為QT450-10，硬度160-210HBS，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用金屬砂型鑄造毛坯。
根據(jù)上述原始材料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量，尺寸公差
及毛坯尺寸如下：
（1）箱體下底面的加工余量
查《實(shí)用機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表2.2－4，由于材料為QT450－10，且選用金屬型砂型鑄造，故選擇尺寸公差等級(jí)為9級(jí)，加工余量數(shù)值取5.5mm，查《機(jī)械加工余量手冊(cè)》表5－47可見粗銑上頂面時(shí)z=2.5mm，故下底面加工余量數(shù)值為5.5㎜。
（2）上頂面的加工余量
查《實(shí)用機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表2.2－4，由于材料為QT450－10，且選用金屬型砂型鑄造，故選擇尺寸公差等級(jí)為9級(jí)，加工余量數(shù)值取5.5mm，查《機(jī)械加工余量手冊(cè)》表5－47可見粗銑上頂面時(shí)z=2mm，故上頂面加工余量數(shù)值為5.5㎜。
(3) 右端面的加工余量
查《實(shí)用機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表2.2－4，由于材料為QT450－10，且選用金屬型砂型鑄造，故選擇尺寸公差等級(jí)為9級(jí)，加工余量數(shù)值取4.5mm，查《機(jī)械加工余量手冊(cè)》表5－47可見粗銑右端面時(shí)z=2.0mm，精銑右端面時(shí)z=1.5mm故右端面的加工余量數(shù)值為4.5㎜。
（4）中間壁右側(cè)面的加工余量
查《實(shí)用機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表2.2－4，由于材料為QT450－10，且選用金屬型砂型鑄造，故選擇尺寸公差等級(jí)為9級(jí)，加工余量數(shù)值取3.5mm，故中間壁右側(cè)面加工余量數(shù)值為3.5㎜。
（5）各軸承孔的加工余量
查《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表29－14和表29－17，粗鏜孔 2z=5～8mm，半精鏜孔 2z=1.5～3mm；精鏜孔 2z=0.6～1.2mm。各孔的加余量再根據(jù)鑄造特點(diǎn)來確定。
第二節(jié) 組合機(jī)床配置形式及結(jié)構(gòu)方案的確定
通常，在確定工藝方案的同時(shí)，也就大體上確定了組合機(jī)床的配制形式和結(jié)構(gòu)方案。但是還要考慮下列因素的影響。
一、 影響組合機(jī)床配置形式及結(jié)構(gòu)方案的因素
1.工件加工精度的影響 工件的加工精度要求，往往影響組合機(jī)床的配制形式和結(jié)構(gòu)方案，例如，加工精度要求高時(shí)，應(yīng)采用固定夾具的單工位組合機(jī)床；加工精度要求較低時(shí)，可采用移動(dòng)夾具的多工位組合機(jī)床；工件各孔之間的位置精度要求高
時(shí)，應(yīng)采用在同一工位上對(duì)各孔同時(shí)精加工的方法；工件各孔間同軸度要求較高時(shí)，應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行精加工等等。
2.工件結(jié)構(gòu)形狀的影響 工件的形狀、大小和加工部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)方案也有一定的影響。例如，對(duì)外形尺寸和重量較大的工件，一般采用固定夾具的單工位組合機(jī)床；對(duì)多工序的中小型零件，則宜采用移動(dòng)夾具的多工位組合機(jī)床；對(duì)大直徑的深孔加工，宜采用剛性主軸的立式組合機(jī)床等等。
3.生產(chǎn)率的影響 生產(chǎn)率往往是決定采用單工位組合機(jī)床、多工位組合機(jī)床還是組合機(jī)床自動(dòng)線的重要因素。例如，從其它因素考慮應(yīng)采用單工位組合機(jī)床，但由于滿足不了生產(chǎn)率的要求時(shí)，應(yīng)選用移動(dòng)工作臺(tái)式的組合機(jī)床；工位數(shù)超過4個(gè)時(shí)才選用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)或鼓輪式組合機(jī)床。
4.現(xiàn)場(chǎng)條件的影響 使用組合機(jī)床的現(xiàn)場(chǎng)條件對(duì)組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)方案也有一定的影響。例如，使用單位的氣候炎熱，車間溫度過高，使用液壓傳動(dòng)機(jī)床不夠穩(wěn)定，側(cè)宜采用機(jī)械傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式；使用刀位刃磨刀具、維修、調(diào)整能力以及車間布置的情況，都將影響組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)方案。
二、 組合機(jī)床方案分析比較的主要指標(biāo)
1.機(jī)床加工精度和生產(chǎn)率
主要分析比較機(jī)床保證加工精度的持久性和機(jī)床負(fù)荷率。加工精度應(yīng)有儲(chǔ)備量。機(jī)床負(fù)荷率一般為70%-90%，復(fù)雜機(jī)床、多品種加工機(jī)床負(fù)荷率不能偏高（控制在60%）左右。
2.機(jī)床使用方便性和自動(dòng)化程度
分析比較時(shí)一定要與生產(chǎn)率相適應(yīng)，不應(yīng)過分追求自動(dòng)化程度。生產(chǎn)率高、節(jié)拍短，則要求自動(dòng)化程度高、刀具耐磨且更換調(diào)整方便，這樣使用才有方便性。
3.經(jīng)濟(jì)性與可靠性
在滿足加工要求的前提下，機(jī)床避免復(fù)雜刀具，力求簡(jiǎn)單和較高的通用化程度。這樣可以降低機(jī)床成本，提高工作可靠性。有兩點(diǎn)要注意：1）應(yīng)根據(jù)加工精度的需要選擇相當(dāng)精度等級(jí)的通用部件。2）應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)率要求合理安排工藝流程，均衡負(fù)荷，使機(jī)床數(shù)量少，機(jī)床利用率高（機(jī)床負(fù)荷率不應(yīng)低于50%），以取得好的經(jīng)濟(jì)效果。
三、 切削用量的確定
在組合機(jī)床工藝方案確定的過程中,工藝方法和關(guān)鍵工序的切削用量選擇十分重要。切削用量選擇是否合理,對(duì)組合機(jī)床的加工精度,生產(chǎn)率,刀具耐用度,機(jī)床的結(jié)構(gòu)
形式及工作可靠性均有較大的影響。
1.選擇切削用量選擇的特點(diǎn)
1）組合機(jī)床常采用多刀,多刃同時(shí)切削，為盡量減少換刀時(shí)間和刀具的損耗,保證機(jī)床的生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)效果，選用的切削用量應(yīng)比普通單刀加工時(shí)低30%左右。
2）組合機(jī)床通常用動(dòng)力滑臺(tái)來帶動(dòng)刀具進(jìn)給。因此，同一滑臺(tái)帶動(dòng)的主軸箱上所有刀具的每分鐘進(jìn)給量相同，即等于滑臺(tái)的工進(jìn)速度。
2.確定切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率及刀具耐用度
本工序?yàn)殂@箱體右側(cè)面的6個(gè)M6的螺紋孔，刀具選用高速鋼麻花鉆，由《切削用量手冊(cè)》表5-54得：d=5mm。
查《組合機(jī)床圖冊(cè)》得：
加工工序的切削參數(shù)
加工方法
v(m/min)
f(mm/r)
鉆孔
20
0.1
查《組合機(jī)床圖冊(cè)》得：
v-切削速度（m/min） M-轉(zhuǎn)矩(Nmm) T-刀具耐用度（min）
f-每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r） P-切削功率（KW） F-軸向力（N）
HBS-布氏硬度 d-鉆頭直徑（d）
由上面的公式可得：
==2076min
= =810.3Nmm
=0.106KW
=494.95N
==1274r/min
=nf==127.4mm/min
總轉(zhuǎn)矩為： M==4861.8Nmm
總軸向力為：F==2969.7N
第三節(jié) 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)——“三圖”
繪制組合機(jī)床“三圖”就是針對(duì)具體零件在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行組合機(jī)床總體方案圖樣文件設(shè)計(jì)，其內(nèi)容包括被加工零件的加工工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖。
一、 被加工零件加工工序圖
1.被加工零件加工工序圖的作用與內(nèi)容
被加工零件加工工序圖是根據(jù)制定的工藝方案，表示所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床上完成的工藝內(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，毛坯或半成品情況的圖樣，被加工零件工序圖是在被加工零件基礎(chǔ)上突出本機(jī)床的加工內(nèi)容，并作出必要的說明，其主要內(nèi)容包括：
(1)被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸，以及與本工序設(shè)計(jì)有關(guān)部位結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸；
(2)本工序所選用的定位基準(zhǔn)，夾壓部位，夾緊方向；
(3)本工序加工表面的尺寸精度，表面粗糙度，形位公差度等技術(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。
2.繪制被加工零件加工工序圖的規(guī)定
為使被加工零件工序表達(dá)清晰明了,突出本工序圖內(nèi)容，繪制時(shí)規(guī)定：應(yīng)按一定的比例繪制足夠的視圖以剖面；本工序加工部位用粗實(shí)線表示，保證的加工部位尺寸及位置尺寸數(shù)值下方畫“—”粗實(shí)線，其余部位用細(xì)實(shí)線表示；定位基準(zhǔn)符號(hào)用“”，并用下標(biāo)數(shù)表明消除自由度數(shù)；夾壓部位用“” 或 “”輔助支承符號(hào)用“”表示。
3.繪制被加工零件加工工序圖
本工序加工部位為減速電機(jī)箱體左側(cè)面6個(gè)M6的螺紋孔，加工完成后孔尺寸為φ5mm，最終得到加工工序圖02號(hào)。
二、 加工示意圖
1.加工示意圖的內(nèi)容與作用
加工示意圖是在工藝方案和機(jī)床總體方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的，是表達(dá)工藝方案具體內(nèi)容的機(jī)床工藝方案，它是設(shè)計(jì)刀具，輔助夾具，主軸箱和選擇動(dòng)力部件，繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的主要依據(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)床和刀具所必需的技術(shù)文件。
2. 注意事項(xiàng)
(1)加工示意圖應(yīng)繪制成展開圖。按比例用細(xì)實(shí)線畫出工件外形。加工部位、加工表面畫粗實(shí)線。必須使工件和加工方位與機(jī)床布局相吻合。為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，同一多軸箱上機(jī)構(gòu)尺寸完全相同的主軸（既制加工表面，所用刀具及導(dǎo)向，主軸及接桿等規(guī)格尺寸、精度完全相同時(shí)）只畫一根，但必須在主軸上標(biāo)注與工件孔號(hào)相對(duì)應(yīng)的軸號(hào)。
(2）當(dāng)主軸彼此間很接近或需設(shè)置結(jié)構(gòu)尺寸較大的導(dǎo)向裝置時(shí)，必須以實(shí)際中心距嚴(yán)格按比例畫，以便檢查相鄰主軸、刀具、輔具、導(dǎo)向等是否干涉。
(3）當(dāng)軸數(shù)較多時(shí)，加工示意圖必須用細(xì)實(shí)線畫出工件加工部位分布情況簡(jiǎn)圖（向視圖），并在孔旁表明相應(yīng)的號(hào)碼，以便于設(shè)計(jì)和調(diào)整機(jī)床。多面多工位機(jī)床的加工示意圖一定要分工位，按每個(gè)工位的加工內(nèi)容順序進(jìn)行繪制。
3.刀具、刀桿和其它附屬件的選擇
（1）刀具的選擇：加工mm的孔時(shí)選用錐柄長(zhǎng)麻花鉆，GB1439—85，刀具直徑為5mm，由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表20-4得：。
圖3-4
（2）導(dǎo)套的選擇：由《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表8-4得：
圖3-5
d
D H7/h6
H7/h6
L
5
10
15
18
12
8
3)導(dǎo)向的布置和應(yīng)用范圍：
由《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表8-5得：
圖3-6
導(dǎo)向長(zhǎng)度mm
至工件距離
導(dǎo)向直徑范圍
應(yīng)用速度最大值(m/min)
（1-2.5）d
（鑄鐵）
4.確定主軸類型、尺寸、外伸長(zhǎng)度:
(1) 主軸直徑的計(jì)算
主軸采用剛性主軸，根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》、表3—4得：
式中： — 軸的直徑（）
M — 軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩（）
— 系數(shù)。剛性主軸
=7.3=12.32mm
再根據(jù)表3—6，通用主軸系列參數(shù)選d=15mm。
圖3-7
主軸直徑為16mm的參數(shù)：
主軸外伸尺寸（mm）
D/d
25/16
L
85
接桿莫氏圓錐號(hào)
2
由于鉆孔類主軸多用滾珠主軸，根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表7—7得：選擇15-1T0722-41式滾珠主軸。
5. 接桿的選擇
根據(jù)《組合機(jī)床圖冊(cè)》圖3-4和所選的主軸的型號(hào)得：
圖3-8
d
半圓鍵
錐度
基準(zhǔn)直徑
16
Tr161.5
莫氏2號(hào)
17.780
28
516
L
182
43
40
-
11
94
3
6.夾緊螺母型式及尺寸：
由《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》P171得：
圖3-9
名義尺寸
h
16
Tr161.5
24.6
12
7. 動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程的確定
(1) 動(dòng)力部件的工作循環(huán)是指加工時(shí)，動(dòng)力部件從原始位置開始運(yùn)動(dòng)到加工終了位置，又返回到原始位置的動(dòng)作過程。一般包括快速引進(jìn)、工作進(jìn)給和快速退回等動(dòng)作。有時(shí)還有中間停止、多次往復(fù)進(jìn)給、跳躍進(jìn)給、擋鐵停留等特殊要求。
1）工作進(jìn)給長(zhǎng)度L工的確定：
圖3-10
=
本工序沒有切出部分，所以==10+18=28mm
2) 快速引進(jìn)長(zhǎng)度的確定 快速引進(jìn)是指動(dòng)力部件把刀具送到工作進(jìn)給位置，其長(zhǎng)度按具體情況確定。
3）快速退回長(zhǎng)度的確定 快速退回的長(zhǎng)度等于快速引進(jìn)和工作進(jìn)給長(zhǎng)度之和。一般在固定式夾具鉆孔或擴(kuò)孔的機(jī)床上，動(dòng)力部件快速退回的行程，只要把所有刀具都退至導(dǎo)套內(nèi)，不影響工件的裝卸就可以了。
4）動(dòng)力部件總行程的確定 動(dòng)力部件的總行程除了滿足工作循環(huán)向前和向后所需要的行程外，還要考慮因刀具磨損或補(bǔ)償制造、安裝誤差，動(dòng)力部件能夠向前調(diào)節(jié)的距離（即前備量）和刀具裝卸以及刀具從接桿中或接桿連同刀具一起從主軸中去除時(shí)，動(dòng)力部件需要退后的距離（刀具退離夾具導(dǎo)套外端面的距離應(yīng)大于接桿插入主軸孔內(nèi)或刀具插入接桿孔內(nèi)的長(zhǎng)度，即后備量）。因此，動(dòng)力部件的總行程為快退行程與前后備量之和。
圖3-11
8.其它應(yīng)注意的問題
1）加工示意圖應(yīng)與機(jī)床實(shí)際加工狀態(tài)一致。表示出工件安裝狀態(tài)及主軸加工方法。
2）圖中尺寸應(yīng)標(biāo)注完整，尤其是從多軸箱端面至刀尖的軸向尺寸鏈應(yīng)齊全，以便于檢查行程和調(diào)整機(jī)床。圖中應(yīng)表示出機(jī)床動(dòng)力部件的工作循環(huán)及各行程長(zhǎng)度。
3）加工示意圖應(yīng)有必要的說明。如被加工零件的名稱、圖號(hào)、材料、硬