0215-加工箱體零件上六孔的組合機(jī)床設(shè)計(jì)【全套5張CAD圖+說(shuō)明書】,全套5張CAD圖+說(shuō)明書,加工,箱體,零件,上六孔,組合,機(jī)床,設(shè)計(jì),全套,cad,說(shuō)明書,仿單
摘 要
本說(shuō)明書是設(shè)計(jì)的基本要求而編制的。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我設(shè)計(jì)的課題是加工箱體零件上六孔的組合機(jī)床設(shè)計(jì)。該箱體零件結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，體積不大，可以采用一般機(jī)床進(jìn)行加工。但為了盡量提高生產(chǎn)效率和降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，專門設(shè)計(jì)雙面鉆孔加工的組合機(jī)床及其專用夾具。本設(shè)計(jì)說(shuō)明書主要包括四章：第一章介紹組合機(jī)床設(shè)計(jì)的基本方法；第二章為組合機(jī)床工藝方案的編制，確定組合機(jī)床的切削用量，組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)等；第三章為組合機(jī)床主軸箱的設(shè)計(jì)；第四章為結(jié)論。
設(shè)計(jì)的機(jī)床是雙面加工組合機(jī)床。從工件定位及夾緊可靠，保證加工精度出發(fā)，選擇臥式雙面非剛性軸組合機(jī)床。并繪制了加工工序圖，加工示意圖和臥式雙面組合機(jī)床的聯(lián)系尺寸圖。全書貫徹了現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)鍵詞：箱體零件，組合機(jī)床 ，多軸箱
ABSTRACT
The preparation of this statement is based on the requirements of Professional mechanism, Electrical and Mechanical Engineering, in Sichuan Polytechnic graduation .My graduated design here is the combination of machine design of dishes on processing box parts .Parts of the box’s structure is simple, not big in size, we can use the general machine to processing .But, in order to improve production efficiency and reduce labor intensity, the Modular Machine and its Special fixture of double-drilling processing is specially designed.
The design of brochures includes three chapters ;Basic methods of Modular Machine Design is introduced in chapterⅠ ;Chapter II includes preparation of “the process of Modular Machine”, determinie of the cutting consumption about Modular machine, machine design ect; The design of Modular machine’s spindle box is described in Chapter III ;The fourth chapter is the conclusion.
Machine designed here is a double-Manufacturing Machine. From positioning of workpiece, clamping reliable, guaranteeing processing accuracy, Modular machine of horizontal-Double and non-rigid shaft is used here. Also, Machining process map, Processing map as well as contacting-size chart of double-Manufacturing Machine are all drawed. The whole design Implements present national standards.
Keywords: Box Parts; Modular Machine Tools; Multi- axial Box
Ⅰ
目 錄
中文摘要……………………………………………………………………………………Ⅰ
英文摘要……………………………………………………………………………………Ⅱ
前言
第1章 概述………………………………………………………………………………1
第2章 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)………………………………………………………………3
2.1 組合機(jī)床工藝方案的制定………………………………………………………………3
2.1.1 工藝基面分析 ……………………………………………………………………4
2.1.2 加工工藝分析 ……………………………………………………………………6
2.2 組合機(jī)床切削用量的選擇………………………………………………………………6
2.2.1 確定工序余量 ……………………………………………………………………6
2.2.2 選擇切削用量 ……………………………………………………………………6
2.2.3 確定切削力、切削扭矩及切削功率 ………………………………………………8
2.3 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)………………………………………………………………………9
2.3.1 被加工零件工序圖 ………………………………………………………………9
2.3.2 加工示意圖 ……………………………………………………………………10
2.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖…………………………………………………………………17
2.3.4 機(jī)床生產(chǎn)效率卡…………………………………………………………………21
第3章 組合機(jī)床主軸箱的設(shè)計(jì)…………………………………………………………24
3.1 概述……………………………………………………………………………………24
3.1.1 組合機(jī)床主軸箱的用途及分類……………………………………………………24
3.1.2 通用主軸箱的組成 ………………………………………………………………24
3.2 通用主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖……………………………………………………………25
3.2.1 繪制主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖………………………………………………………25
3.2.2 主軸、齒輪的確定及動(dòng)力計(jì)算……………………………………………………26
3.2.3 多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì) …………………………………………………………………27
第4章 結(jié)論………………………………………………………………………………35
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………36
致謝…………………………………………………………………………………………37
附錄…………………………………………………………………………………………38
第一章 概述
組合機(jī)床的組成和特點(diǎn):
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用機(jī)床。
組合機(jī)床中各種部件都是具有一定獨(dú)立功能的部件，并且大都是已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化的通用部件。只有多軸箱和夾具是根據(jù)工件的尺寸形狀和工藝要求設(shè)計(jì)的專用部件，但其中絕大多數(shù)零件如夾壓元件、傳動(dòng)件等也是標(biāo)準(zhǔn)件和通用件。
通用部件是組合機(jī)床的基礎(chǔ)。用以實(shí)現(xiàn)機(jī)床切削和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的通用部件，如各種工藝切削頭、動(dòng)力箱、動(dòng)力滑臺(tái)等動(dòng)力部件。用以安裝動(dòng)力部件的通用部件，如底座等。
組合機(jī)床的特點(diǎn)：
⒈ 主要用于箱體零件和復(fù)雜的孔面加工。
⒉ 生產(chǎn)率高。因?yàn)楣ば蚣校啥嗝妗⒍喙の?、多軸、多刀同時(shí)自動(dòng)加工。
⒊ 加工精度穩(wěn)定。因?yàn)楣ば蚬潭ǎ蛇x用成熟的通用部件、精密夾具和自動(dòng)工作循環(huán)來(lái)保證加工精度的一致性。
⒋ 研制周期短，便于設(shè)計(jì)、制造和使用維護(hù)，成本低。因?yàn)橥ㄓ没?、系列化、?biāo)準(zhǔn)化程度高，通用零部件占70-90%，通用部件可組織批量生產(chǎn)，進(jìn)行預(yù)制或外購(gòu)。
⒌ 自動(dòng)化程度較高，勞動(dòng)強(qiáng)度低。
⒍ 配置靈活。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)模塊化、組合化。可按工件或工序要求，用大量通用部件和少量專用部件靈活組成各種類型的組合機(jī)床及自動(dòng)線；機(jī)床易于改裝，產(chǎn)品及工藝變化時(shí)，通用部件一般可以重復(fù)利用。
組合機(jī)床常用的通用部件有：床身（側(cè)底座）、底座（包括中間底座和立柱底座）、立柱、動(dòng)力箱、動(dòng)力滑臺(tái)、各種工藝切削頭等。對(duì)于一些按順序加工的多工位組合機(jī)床，還有移動(dòng)工作臺(tái)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。
動(dòng)力箱、各種工藝切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)是組合機(jī)床完成切削主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件，其中還有可能同時(shí)完成切削主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)動(dòng)力頭。
床身、立柱、中間底座等是組合機(jī)床的支承部件，起著機(jī)床的基礎(chǔ)骨架作用。組合機(jī)床的剛度和部件之間的精度保持性，主要由這些部件保證。
除了上述主要部件之外，組合機(jī)床還有各種控制部件，主要指揮機(jī)床按順序動(dòng)作，以保證機(jī)床按規(guī)定的程序進(jìn)行工作。
組合機(jī)床的通用部件，絕大多數(shù)已有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并按標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的名義尺寸、主參數(shù)、互換尺寸等定型，各種通用部件之間有配套關(guān)系。這樣，用戶可根據(jù)被加工零件的尺寸、形狀和技術(shù)要求等，選用通用部件，組成不同型式的組合機(jī)床，以滿足生產(chǎn)的需要。
目前，我國(guó)的組合機(jī)床已主要為汽車、軍工、農(nóng)機(jī)、工程機(jī)械、電力設(shè)備、鐵路機(jī)車、船舶等行業(yè)服務(wù)。我國(guó)已連續(xù)幾年成為世界最大的機(jī)床消費(fèi)國(guó)和機(jī)床進(jìn)口國(guó)，是世界第三大機(jī)床生產(chǎn)國(guó)。
37
第二章 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)
概述
組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，目前有兩種情況，一是根據(jù)具體加工對(duì)象的具體情況進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)，是最普遍的做法。二是，隨著組合機(jī)床在我國(guó)機(jī)械行業(yè)的廣泛使用，工人們總結(jié)自己生產(chǎn)和使用組合機(jī)床的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)成為通用的組合機(jī)床。又稱為“專能組合機(jī)床”。這種專能組合機(jī)床就不需要每次按具體加工對(duì)象進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，而是通過(guò)設(shè)計(jì)為通用品種，組織成批生產(chǎn)，然后按加工零件的具體要求，配以簡(jiǎn)單的夾具和刀具，就組成加工一定對(duì)象的高效設(shè)備。
專能組合機(jī)床一般都是由單軸動(dòng)力頭組成，這種機(jī)床是由安裝在支承部件上的一個(gè)或兩個(gè)多能動(dòng)力頭組成。動(dòng)力頭能夠?qū)崿F(xiàn)快進(jìn)——工進(jìn)——快退的工作循環(huán)。實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的液壓傳動(dòng)裝置設(shè)置在底座內(nèi)。機(jī)床留有安裝夾具的位置；配上專用夾具及刀具，即可用于箱體、支承座等工件的加工。
組合機(jī)床設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：
⒈ 采用先進(jìn)的加工工藝，制定最佳的工藝方案。
⒉ 合適地確定機(jī)床工序集中程度。
⒊ 合理地選擇組合機(jī)床的通用部件。
⒋ 選擇恰當(dāng)?shù)慕M合機(jī)床的配置型式。
⒌ 合理地選擇切削用量。
⒍ 設(shè)計(jì)高效率的夾具、工具、刀具及主軸箱等。
2.1 組合機(jī)床工藝方案的制定
制定組合機(jī)床工藝方案是設(shè)計(jì)組合機(jī)床最重要的步驟之一。工藝方案制定的正確與否，將決定機(jī)床能否達(dá)到“重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、效率高、質(zhì)量好”的要求。影響機(jī)床工藝方案的主要因素有：
⒈ 被加工零件的加工精度和加工工序要求：
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，是制定機(jī)床方案的主要依據(jù)。首先分析工件的精度和技術(shù)要求，加工Φ的孔；精度達(dá)到H6-H7的孔加工工序，工步數(shù)多，必須采用不同的工藝方法。加工8－M10的軸承蓋螺釘孔的精度要求一般只是保證圓周分布即可。
⒉ 被加工零件的特點(diǎn)：
被加工零件的特點(diǎn)在很大程度上決定了機(jī)床采取的配置型式。一般說(shuō)來(lái)，孔的中心線與定位基面平行且需由一面或幾面加工的箱體零件宜采用臥式機(jī)床；對(duì)于箱體零件，采用單工位機(jī)床加工比較適宜。
必須重視工件在組合機(jī)床加工前已完成的工序以及毛坯孔的質(zhì)量。當(dāng)毛坯孔余量很大或鑄造質(zhì)量較差，有大毛刺時(shí)，有時(shí)則安排粗加工工序，對(duì)幾個(gè)同心孔常用粗?jǐn)U的加工方法。工件有無(wú)適應(yīng)的工藝基面也是影響工藝方案制定的重要因素。
⒊ 零件的生產(chǎn)批量：
零件的生產(chǎn)批量為：30000件/年。屬于大批量生產(chǎn)，要求減少機(jī)床的臺(tái)數(shù)，此時(shí)將工序盡量集中在一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)床上加工，以提高機(jī)床利用率。
⒋ 機(jī)床的使用條件:
工件到組合機(jī)床加工前，其毛坯或半成品必須達(dá)到零件圖的要求，否則，會(huì)造成工件在機(jī)床夾具上定位和夾緊不可靠，甚至造成刀具損壞，或者不能保證要求的加工精度。如果在組合機(jī)床上加工后，還要轉(zhuǎn)到其他機(jī)床上加工，而工件沒(méi)有預(yù)先加工出保證精度的有關(guān)定為基面，那么組合機(jī)床應(yīng)考慮為下一道工序加工出定位基面。
通常鉆削組合機(jī)床的車間、制造、刃磨相對(duì)容易，條件要求不是很高。
2.1.1 工藝基面的分析
選擇工藝基面和夾緊部件是制定工藝方案的極其重要的問(wèn)題。工藝基面的選擇的正確，將能實(shí)現(xiàn)最大限度的工序集中，從而保證加工精度。
2.1.1.1 箱體零件工藝基面的選擇：
箱體零件是機(jī)械制造業(yè)中加工工序多，工作量大，精度要求高的關(guān)鍵零件。這類工件一般都有精度較高的軸承孔要加工，但這里只對(duì)箱體上按圓周分布的六孔進(jìn)行加工?！耙幻鎯煽住笔沁@類零件在組合機(jī)床上加工中時(shí)常用的典型定位方法。
采用“一面兩孔”定位方式，① 可以簡(jiǎn)便地消除工件的六個(gè)自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠的定位。② 有同時(shí)加工五個(gè)面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高各面上孔的位置精度。③ “一面兩孔”定位方法可以作為粗加工到精加工的全部工序加工的基準(zhǔn)，使整個(gè)工藝過(guò)程實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一。④ 還可以?shī)A緊方便，夾緊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易使夾緊力對(duì)準(zhǔn)支承，消除夾緊力引起工件變形對(duì)加工精度的影響。⑤ “一面兩孔”易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化定位，并有利于防止切屑落入基面。
為保證箱體零件的加工精度及技術(shù)要求，不能選擇零件上直徑太小的孔作為定位銷孔，因?yàn)槎ㄎ讳N孔過(guò)小，易受力變形，甚至因裝卸工件碰撞而破壞定位。根據(jù)零件的具體情況，以工件上6－Ф10的螺栓孔中的兩個(gè)作為定位銷孔。
2.1.1.2 確定機(jī)床配置型式及結(jié)構(gòu)方案：
根據(jù)被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工要求、工藝過(guò)程方案及生產(chǎn)率等，可大體上確定采取哪種基本型式的組合機(jī)床。但由于工藝的安排、動(dòng)力部件的不同配置、零件的安裝和工位數(shù)的不同，而會(huì)產(chǎn)生各種配置方案。不同配置方案對(duì)機(jī)床的復(fù)雜程度、通用化程度、結(jié)構(gòu)工藝性、加工精度、機(jī)床重新調(diào)整可能性及經(jīng)濟(jì)性效果等等，都具有不同的影響。因此，確定機(jī)床配置型式及結(jié)構(gòu)方案時(shí)，考慮以下因素：
⑴ 單工位多面組合機(jī)床
單工位多面組合機(jī)床，具有固定式夾具，通常安裝一個(gè)工件，用于中型零件的加工?？衫枚噍S箱同時(shí)從幾個(gè)方向?qū)ぜM(jìn)行加工。但其機(jī)動(dòng)時(shí)間不能與輔助時(shí)間重合，因而生產(chǎn)率比多工位機(jī)床低。
鉆孔的位置精度——孔與孔的相關(guān)位置尺寸精度，采用固定式導(dǎo)向能達(dá)到mm；嚴(yán)格要求機(jī)床主軸與夾具導(dǎo)向的同軸度，減少鉆頭與導(dǎo)向套間隙，導(dǎo)向盡量接近工件時(shí)，可達(dá)mm。
⑵ 其他
① 在確定組合機(jī)床完成工藝時(shí)，考慮可同時(shí)加工的最小孔間中心距。由于主軸箱結(jié)構(gòu)和導(dǎo)向的需要，以保證必須的加工精度和工作可靠性的要求，組合機(jī)床鉆孔時(shí)對(duì)于通用的多軸箱；其主軸間的最小中心距為24 mm（若采用專用結(jié)構(gòu)則可更小些），這樣，主軸能夠在鑄鐵上鉆直徑為Φ10 mm以下的孔了。
② 在確定機(jī)床配置型式和結(jié)構(gòu)方案時(shí)，合理地解決工序集中程度的問(wèn)題。在一個(gè)動(dòng)力部件上配置多軸箱加工多孔來(lái)集中工序。但主軸數(shù)量的多少，既要 考慮動(dòng)力部件及主軸箱的性能、尺寸，又要保證調(diào)整機(jī)床和更換刀具方便。注意排屑和操作使用的方便性。
2.1.2 加工工藝分析
隨著組合機(jī)床在機(jī)械加工中的廣泛使用，組合機(jī)床的工藝范圍也是日益擴(kuò)大。組合機(jī)床是鉆孔最常見，也是最有效的加工方法。組合機(jī)床上鉆孔多數(shù)是采用標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆。鉆孔孔徑及位置精度主要取決于導(dǎo)向精度及鉆頭的刃磨情況。為了提高鉆孔孔徑及位置精度，要減小導(dǎo)向和鉆頭間的間隙，嚴(yán)格控制鉆頭切削刃的擺差，使導(dǎo)向適當(dāng)靠近被加工零件以及嚴(yán)格要求主軸與導(dǎo)向之間的同軸度。
2.2 組合機(jī)床切削用量的選擇
組合機(jī)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(jìn)給量，有很大關(guān)系。切削用量選擇得恰當(dāng)，能使組合機(jī)床以最少的停車損失，最高的生產(chǎn)效率，最長(zhǎng)的刀具壽命和最好的加工質(zhì)量，也就是多快省地進(jìn)行生產(chǎn)。本組合機(jī)床采用多刀加工，而且是多根鉆頭同時(shí)工作。計(jì)算最佳切削用量的工作比較復(fù)雜，要想從理論上來(lái)確定合理適用于多刀加工的切削用量，很少有簡(jiǎn)便可靠的方法。
2.2.1 確定工序余量
為了使加工過(guò)程順利進(jìn)行并穩(wěn)定保證加工精度，必須合理地確定工序間的余量。對(duì)于本機(jī)床箱體零件上六孔的加工余量，沒(méi)有做嚴(yán)格的要求，用于軸承蓋的安裝，一般都能滿足要求。對(duì)于本箱體零件上六孔的加工余量具體的考慮，將在“組合機(jī)床設(shè)計(jì)”一章中做出介紹。
2.2.2 選擇切削用量
確定了在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容后，就可以著手選取切削用量了。
2.2.2.1組合機(jī)床切削用量選擇的特點(diǎn):
目前組合機(jī)床切削用量的選擇，還是根據(jù)多年來(lái)積累的一些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行。由于組合機(jī)床上幾把刀具同時(shí)工作，為了使機(jī)床正常工作，而達(dá)到較高的生產(chǎn)率，所選取的切削用量比一般通用機(jī)床單刀加工要小一些?？梢愿爬ǖ卣f(shuō)：“在多軸加工的組合機(jī)床上不宜采用較大的切削速度和進(jìn)給量”，但并不是說(shuō)，在組合機(jī)床上盡可能選取較低一些的切削用量。無(wú)論何時(shí)都是降低切削用量的方法來(lái)改善加工情況是不正確的。在鑄鐵零件上鉆孔時(shí)，如果進(jìn)給量選得太小，鉆頭的壽命不僅不長(zhǎng)，反而會(huì)很快磨損，且耗費(fèi)功率大，并且?guī)в屑饨新?。根?jù)現(xiàn)有機(jī)床的使用情況來(lái)看，多軸加工組合機(jī)床一般比通用機(jī)床的切削用量低30％左右。
2.2.2.2確定切削用量應(yīng)注意的問(wèn)題：
⑴ 盡量做到合理利用所有刀具，充分發(fā)揮其性能。
⑵ 復(fù)合刀具切削用量的選擇，應(yīng)考慮刀具的使用壽命。
⑶ 選擇切削用量時(shí)，應(yīng)注意零件生產(chǎn)批量的影響。
⑷ 切削用量的選擇要有利于主軸箱的設(shè)計(jì)。
⑸ 選擇切削用量時(shí)，還應(yīng)考慮所選動(dòng)力滑臺(tái)的性能。
2.2.2.3 組合機(jī)床鉆削切削用量的選擇：
經(jīng)對(duì)工件材料、工作條件、技術(shù)要求進(jìn)行分析，按照經(jīng)濟(jì)地滿足加工要求的原則，合理地選擇切削用量。通過(guò)查表有：
表2-1 用高速鋼鉆頭加工鑄鐵件的切削用量
加工直徑d(mm)
HB=160～200
HB=200～241
HB=300～400
v(m/min)
f(mm/r)
v(m/min)
f(mm/r)
v(m/min)
f(mm/r)
1－6
16～24
0.07～0.12
10～18
0.05～0.1
5～12
0.03～0.08
6－12
0.12～0.2
0.1～0.18
0.08～0.15
12－22
0.2～0.4
0.18～0.25
0.15～0.20
22－50
0.4～0.8
0.25～0.4
0.20～0.30
參考[1] 表2－7
通過(guò)查閱《實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表5－6 查得：
HT250(HT25-47)的硬度為：
HB=170～241 取 HB＝217 HBS
因此，取切削用量為：
動(dòng)力滑臺(tái)進(jìn)給量： v=10～18 m/min
主軸進(jìn)給量: f=0.1～0.18 mm/r
在組合機(jī)床多軸箱上的所有刀具，共用一個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)，通常為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái)。工作時(shí)，要求所有刀具的每分鐘進(jìn)給量相同，且等于動(dòng)力滑臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量。
2.2.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率
根據(jù)選定的切削用量，確定切削力，作為選擇動(dòng)力滑臺(tái)及夾具設(shè)計(jì)的依據(jù)；確定切削扭矩，用以確定主軸及其他傳動(dòng)件（齒輪、傳動(dòng)軸等）的尺寸；確的切削功率，用以選擇主傳動(dòng)電機(jī)（動(dòng)力箱電機(jī)）功率；確定刀具耐用度，用以驗(yàn)證所選刀具是否合理。
通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐及試驗(yàn)研究成果，高速鋼鉆頭在灰鑄鐵材料上鉆孔的切削力P、切削扭矩M、切削功率N的計(jì)算公式如下。
2.2.3.1 切削力P、切削扭矩M、切削功率N的計(jì)算公式：
(2－1)
(2－2)
(2－3)
式中： P——切削軸向力（牛）；
D——鉆頭直徑（毫米）；
f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（毫米/轉(zhuǎn)）；
M——切削扭矩（牛.毫米）；
N——切削功率（千瓦）；
v——切削速度（米/分）。
根據(jù)箱體零件圖，要加工的部分是6－M10的螺紋孔，孔的深度是18mm，查[7] 表1.8-2 “普通螺紋基本尺寸（GB/96-81）”，取螺紋底孔孔直徑：
D=8.376 mm
根據(jù)刀具直徑和工件、刀具材料，v=(10～18) m/min,f=(0.1～0.18) mm/r，取v=13 m/min 、f=0.1mm/r。
由公式2－1得：
=884 N
由公式2－2得：
=2332 N.mm
由公式2－3得：
=0.12 kw
2.3 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)
組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)，就是針對(duì)具體的被加工零件，在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案圖紙?jiān)O(shè)計(jì)。這些圖紙包括：被加工零件工序圖，加工示意圖，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，生產(chǎn)率計(jì)算卡片等。
箱體零件圖見附圖： ZW-JZ032-01
2.3.1 被加工零件工序圖
2.3.1.1 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)選定的工藝方案，在一臺(tái)機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸和精度要求、技術(shù)要求、加工時(shí)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)床加工前毛坯情況的圖紙。它是在原有的零件圖紙基礎(chǔ)上，以突出本機(jī)床的加工內(nèi)容，加以必要的說(shuō)明繪制的。它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是制造使用時(shí)，調(diào)整機(jī)床、檢查精度的重要技術(shù)文件。
本設(shè)計(jì)中箱體零件的工序圖包括下列內(nèi)容：
⑴ 被加工零件的整體形狀，所要加工孔的分布情況。
⑵ 加工基面和夾壓的方向、位置等，以便對(duì)夾具的支承、定位和夾壓裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。
⑶ 加工面的尺寸、精度要求、相對(duì)位置尺寸和技術(shù)要求。
⑷ 還應(yīng)注明被加工零件的名稱、編號(hào)、材料、硬度以及被加工部位余量。
2.3.1.2 編制被加工零件工序圖的注意事項(xiàng):
⑴ 本機(jī)床加工部位的位置尺寸均由定位基面標(biāo)起，本機(jī)床加工所選用的定位基面與設(shè)計(jì)基面重合。
⑵ 對(duì)孔的加工余量進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析，考慮后幾道工序的要求。為了使被加工零件工序圖清晰明了，能突出本機(jī)床的加工內(nèi)容，繪制工序圖時(shí)，對(duì)本機(jī)床上加工的部位用粗實(shí)線表示，其余部位用細(xì)實(shí)線繪制。保證的加工部位的尺寸及位置尺寸數(shù)值下方畫一粗實(shí)線。標(biāo)明定位基準(zhǔn)符號(hào)，并用下標(biāo)數(shù)表明限制自由度數(shù)量以及夾壓位置符號(hào)等。
工序圖見附圖： ZW-JZ032-02
2.3.2 加工示意圖
2.3.2.1 加工示意圖的作用和內(nèi)容
加工示意圖是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的重要圖紙之一，在組合機(jī)床設(shè)計(jì)中占有重要的地位。它是設(shè)計(jì)刀具、主軸箱以及選擇動(dòng)力部件的主要資料，同時(shí)也是調(diào)整機(jī)床和刀具的依據(jù)。
加工示意圖要反映機(jī)床的加工過(guò)程和加工方法，并決定接桿的尺寸，刀具的種類及數(shù)量，刀具的長(zhǎng)度及加工尺寸，主軸尺寸及伸出長(zhǎng)度，主軸、刀具、導(dǎo)向和工件間的聯(lián)系尺寸等等。在加工示意圖中，應(yīng)表明切削用量、動(dòng)力頭的工作循環(huán)。
2.3.2.2加工示意圖的畫法及注意事項(xiàng)
⑴ 加工示意圖的繪制順序是：先按比例用細(xì)實(shí)線繪制出工件加工部位和局部結(jié)構(gòu)的展開圖。加工表面用粗實(shí)線繪制。為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，相同加工部位的加工示意圖（指對(duì)同一規(guī)格的孔加工，所用的刀具、導(dǎo)向套、主軸、接桿等的規(guī)格尺寸、精度完全相同），可以表示其中之一，亦即同一主軸箱上結(jié)構(gòu)尺寸相同的主軸可以只畫一根。但必須在主軸端部標(biāo)注軸號(hào)（與工件上的孔號(hào)相對(duì)應(yīng)）。當(dāng)軸數(shù)較多時(shí)，可采用縮小比例用細(xì)實(shí)線畫出工件加工部位簡(jiǎn)圖（向視圖）并標(biāo)注孔號(hào)，以便設(shè)計(jì)和調(diào)整機(jī)床。
⑵ 一般情況下，在加工示意圖上，主軸分布可不按真實(shí)距離繪制。當(dāng)被加工間距很小或需設(shè)置徑向結(jié)構(gòu)尺寸較大的導(dǎo)向裝置時(shí)，相鄰主軸必須按比例繪制，以便檢查相鄰主軸、刀具、輔具、導(dǎo)向套等是否干涉。
⑶ 主軸從多軸箱端面畫起。刀具畫到加工終了位置。標(biāo)準(zhǔn)通用部件（如接桿）只畫外輪廓，并須加注規(guī)格代號(hào)。對(duì)于專用部件為顯示其結(jié)構(gòu)，應(yīng)畫出剖視圖，并標(biāo)注尺寸，精度及配合。
2.3.2.3 加工示意圖的編制
2.3.2.3.1 刀具的選擇
在編制加工示意圖的過(guò)程中，首先遇到的是刀具的選擇，而一臺(tái)機(jī)床刀具選擇得是否合理，直接影響到機(jī)床的加工精度、生產(chǎn)率和表面粗糙度等。因而，正確地選擇刀具是一個(gè)相當(dāng)重要的工作。
根據(jù)工藝要求及加工精度不同，組合機(jī)床采用的刀具的結(jié)構(gòu)常有兩種形式：一般簡(jiǎn)單刀具（標(biāo)準(zhǔn)刀具）、復(fù)合刀具或特種刀具。
選擇刀具的結(jié)構(gòu)時(shí)考慮以下主要問(wèn)題：
⑴ 在滿足工況的條件下，為使工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，刃磨容易，應(yīng)盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)刀具（如標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆）和簡(jiǎn)單刀具。
⑵ 選擇刀具結(jié)構(gòu)時(shí)，必須認(rèn)真分析被加工零件的材料特點(diǎn)。
⑶鉆頭的長(zhǎng)度應(yīng)保證加工終了時(shí)，其螺旋槽尾端離導(dǎo)向套外端面30～50mm，以利于排屑和鉆頭磨損后的調(diào)整。
刀具錐柄插入接桿孔內(nèi)長(zhǎng)度，在繪制加工示意圖時(shí)應(yīng)注意從刀具總長(zhǎng)中減去。
查閱[7] 表4.3-11,“錐柄長(zhǎng)麻花鉆(GB1439-85)”,選?。?
錐柄長(zhǎng)麻花鉆：GB1439-85 直徑D＝8.5mm 查得：
標(biāo)準(zhǔn)錐柄長(zhǎng)麻花鉆的全長(zhǎng)和溝槽長(zhǎng)度分別為：
2.3.2.3.2工序余量的確定
為了使加工過(guò)程能正常進(jìn)行，可靠地保證加工精度，還必須合理地確定工序間的余量。組合機(jī)床上進(jìn)行孔的加工時(shí)，通常工序間的余量可查閱[7] 表2-6,“孔加工常用工序間余量”得到：
鉆孔為Φ8.376 mm左右時(shí)，工序間余量在直徑上為1.5 mm左右。故選取Φ8.5的麻花鉆較為合理。
2.3.2.3.3 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇
在組合機(jī)床上加工孔，除用剛性主軸外，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)向結(jié)構(gòu)，確定導(dǎo)向類型、參數(shù)、精度，不但是繪制加工示意圖必須解決的問(wèn)題，也是設(shè)計(jì)組合機(jī)床時(shí)不可忽視的重要內(nèi)容。
⑴ 選擇刀具導(dǎo)向部分和夾具導(dǎo)向套之間既有相對(duì)移動(dòng)又有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的固定式導(dǎo)向。這類導(dǎo)向的允許線速度為，用于小孔徑的加工。
⑵ 導(dǎo)向的主要參數(shù)包括：導(dǎo)向套的直徑尺寸和公差配合，導(dǎo)向套的長(zhǎng)度、導(dǎo)向套離工件端面的距離等?？筛鶕?jù)[1] 表3－17和表3－18查得常用的固定導(dǎo)向套的數(shù)據(jù)。
⑶ 固定式導(dǎo)向套一般由襯套、可換導(dǎo)向套和壓套螺栓組成。襯套的作用是在導(dǎo)向套磨損后，可以較為方便地更換，并不會(huì)破壞鉆模體上的孔，有利于保持導(dǎo)向精度。
查閱[7] 表8－5,“導(dǎo)向裝置的布置與應(yīng)用范圍”查得：
導(dǎo)向長(zhǎng)度： (2-4)
導(dǎo)向套與工件端面的長(zhǎng)度： (2-5)
該鉆孔固定導(dǎo)向套導(dǎo)向裝置，應(yīng)用于直徑小于40 mm的孔，導(dǎo)向部分的最大線速度小于20 m/min的剛性連接上。
查閱[2] 表5－4，“通用導(dǎo)向套的尺寸規(guī)格”得到：
取，，但根據(jù)零件的實(shí)際情況，要保證零件在夾具中轉(zhuǎn)過(guò)90°，導(dǎo)向套與工件端面的長(zhǎng)度：
(2-6)
為了使得工件在轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí)，避免導(dǎo)向套與工件發(fā)生干涉，取42 mm。
查閱[2] 表8－6，“固定式導(dǎo)向套配合的選擇”得到：
鉆孔時(shí)，d的配合公差為G7，D的配合公差為，的配合公差為，刀具導(dǎo)向部分由刀具本身完成。
2.3.2.3.4 導(dǎo)向套尺寸的選擇
查閱[2] 表8－4，“通用導(dǎo)向套的尺寸規(guī)格”得到：
2.3.2.3.5 確定主軸的類型、尺寸、外伸長(zhǎng)度
確定主軸類型主要依據(jù)工藝方法和刀桿與主軸的聯(lián)接結(jié)構(gòu)。主軸軸頸及軸端尺寸主要取決于切削扭矩和主軸——刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。與刀桿剛性聯(lián)接時(shí)，主軸軸頸的尺寸規(guī)格按選定的切削用量計(jì)算出切削轉(zhuǎn)矩M。
查閱[2] 表6－20，“組合機(jī)床切削用量計(jì)算圖中推薦的切削力、轉(zhuǎn)矩及功率公式”有：
鉆孔時(shí)，用高速鋼鉆灰鑄鐵時(shí)的切削轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式：
(2-7)
主軸的直徑可查閱[2] 表3－4，“軸能承受的轉(zhuǎn)矩”得到：(B取6.2)
(2-8)
取d為20 mm,允許扭轉(zhuǎn)角=11°/m。
查閱[2] 表3－6，“通用主軸的系列參數(shù)”得到：
選擇（用于與刀具剛性連接的鉆孔工序的）長(zhǎng)主軸。
主軸類型： 滾珠軸承主軸
主軸外伸尺寸(mm)：
接桿莫氏錐號(hào): 1號(hào)
2.3.2.3.6 接桿的選擇
由于采用非剛性主軸，組合機(jī)床主軸與刀具間采用接桿連接。因多軸箱各主軸的外伸長(zhǎng)度都為定值，為了保證多軸箱上各把刀具都能夠同時(shí)達(dá)到加工終了位置，須采用軸向可調(diào)的接桿來(lái)協(xié)調(diào)各主軸的軸向長(zhǎng)度，以滿足同時(shí)加工完六孔的要求。為了使工件端面至多軸箱端面為最小距離，通常按最小長(zhǎng)度選取。接桿是標(biāo)準(zhǔn)件，用標(biāo)準(zhǔn)接桿通過(guò)刀具尾部結(jié)構(gòu)和主軸頭部?jī)?nèi)孔直徑相配合。
查閱[2] 表3－33，“組合機(jī)床用接桿”見下圖：
2.3.2.3.7 聯(lián)系尺寸的標(biāo)注
由于組合機(jī)床的六把刀具都一樣，任取其中一把刀具，來(lái)確定加工終了時(shí)多軸箱前端面到工件端面之間所需要的最小距離，并確定刀具、接桿、導(dǎo)向托架及工件間的聯(lián)系尺寸。主軸端部標(biāo)注外徑和孔徑、外伸長(zhǎng)度L；刀具標(biāo)注直徑和長(zhǎng)度；導(dǎo)向裝置也標(biāo)注直徑、長(zhǎng)度以及配合；工件至夾具之間的尺寸須標(biāo)注工件離導(dǎo)向套端面的距離；還要標(biāo)注托架和夾具之間的尺寸、工件本身以及加工部位的尺寸和精度等。
多軸箱端面到工件端面之間的距離是加工示意圖上最重要的聯(lián)系尺寸。為了使設(shè)計(jì)的機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)盡量縮小這一距離。通常取決于兩方面：一是多軸箱上的刀具、接桿、主軸等結(jié)構(gòu)和互相聯(lián)系所需的最小軸向尺寸；二是機(jī)床總布局所要求的聯(lián)系尺寸。這兩方面是相互制約的。
2.3.2.3.8 切削用量的標(biāo)注
主軸的切削用量標(biāo)在主軸后端。其內(nèi)容：主軸轉(zhuǎn)速、刀具的切削速度、每轉(zhuǎn)進(jìn)給量和每分鐘進(jìn)給量。
2.3.2.3.9 動(dòng)力頭工作循環(huán)及行程的確定
動(dòng)力頭的工作循環(huán)是指加工時(shí)，動(dòng)力部件從原始位置開始運(yùn)動(dòng)、到達(dá)加工終了位置，又返回到原態(tài)的動(dòng)作過(guò)程。一般包括快進(jìn)、工進(jìn)和快退等動(dòng)作。有時(shí)根據(jù)實(shí)際需要有特殊要求。
⑴ 工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定()
組合機(jī)床上鉆孔工序是等工作進(jìn)給，具體如下圖所示：
工作進(jìn)給長(zhǎng)度等于加工部位長(zhǎng)度與刀具切入長(zhǎng)度和刀具切出長(zhǎng)度之和。即：
(2-9)
切入的長(zhǎng)度一般為5～10mm，由工件端面的誤差確定。鉆孔時(shí)，切出長(zhǎng)度，因刀具切出表面為已加工表面，式中取最小值。
其中，＝6.5 mm；=5.8 mm；L＝18 mm
＝30 mm
⑵ 快速引進(jìn)的長(zhǎng)度的確定
快速引進(jìn)使動(dòng)力頭把刀具送到工作進(jìn)給的位置，其長(zhǎng)度按具體工作情況來(lái)定。
⑶ 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。對(duì)于本機(jī)床，采用固定鉆模，動(dòng)力部件快速退后的行程，只要把所有刀具都退回到導(dǎo)向套內(nèi)，不影響工件的裝卸就可以了。
⑷ 動(dòng)力部件的總行程的確定
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孔中取出時(shí)，動(dòng)力部件需后退的距離(即退離夾具導(dǎo)向套外端面的距離，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)力部件的總行程為工作行程和前、后備量之和。
其他要注意的問(wèn)題：
⑴ 加工示意圖應(yīng)與機(jī)床的實(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。
⑵ 在圖中完整地標(biāo)注尺寸，尤其是主軸箱端面到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。在圖中表示出機(jī)床動(dòng)力部件的工作循環(huán)圖和各行程的長(zhǎng)度。
⑶ 加工示意圖上應(yīng)有的說(shuō)明：如被加工零件的名稱、圖號(hào)、材料、硬度、加工余量、毛坯要求，是否加注冷卻液及其他特殊的工藝要求。
加工示意圖見附圖: ZW-JZ032-03
2.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的繪制
2.3.3.1 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是以被加工零件的工序圖和加工示意圖為依據(jù)，并按初步選定的主要通用部件以及所確定的專用部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制。用來(lái)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)系和操作方位的總體分布圖。用以檢驗(yàn)各部件是否合適；它為多軸箱、夾具等專用部件設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)；它可以看成機(jī)床總體外觀簡(jiǎn)圖。其輪廓尺寸、占地面積、操作方式等，可以檢驗(yàn)是否適合用戶現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境。
機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖主要內(nèi)容有：
①表明機(jī)床的配置型式和總布局。以適當(dāng)?shù)囊晥D(一般至少兩個(gè)視圖，主視圖應(yīng)選擇機(jī)床實(shí)際加工狀態(tài))，用同一比例繪制主要部件的外廓形狀和相關(guān)位置。表明機(jī)床基本型式(臥式、多面加工、單工位)及操作者位置等。
②完整齊全地反映各部件之間的主要裝配關(guān)系和聯(lián)系尺寸、專用部件的主要輪廓尺寸、運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)極限位置及各滑臺(tái)工作循環(huán)、總的工作行程和前、后備量尺寸。
③標(biāo)注出各主要的通用部件的規(guī)格代號(hào)和電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、功率及轉(zhuǎn)速，并標(biāo)出機(jī)床分組編號(hào)及組件名稱，全部組件應(yīng)包括機(jī)床全部通用及專用零部件，不得遺漏。
④標(biāo)明機(jī)床驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及安裝規(guī)程。
2.3.3.1 繪制聯(lián)系尺寸圖前要確定的內(nèi)容
2.3.3.1.1 動(dòng)力部件的選擇
動(dòng)力部件的選擇主要是確定動(dòng)力箱和動(dòng)力滑臺(tái)。它是組合機(jī)床最主要的通用部件。
組合機(jī)床的動(dòng)力部件有多種結(jié)構(gòu)型式和不同的傳動(dòng)方式。傳動(dòng)方式中，主運(yùn)動(dòng)一般采用機(jī)械傳動(dòng)，即由電動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪等機(jī)械元件傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力；而進(jìn)給運(yùn)動(dòng)則采用機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)或氣動(dòng)液壓傳動(dòng)等。
根據(jù)具體的加工工藝、機(jī)床型式、使用條件、生產(chǎn)條件等來(lái)確定。多軸鉆孔是可采用機(jī)械或液壓動(dòng)力頭?？傊仨氝x用合適的動(dòng)力部件，使機(jī)床具有先進(jìn)的工藝水平和技術(shù)水平，以及良好的經(jīng)濟(jì)效果。
1.電動(dòng)機(jī)功率的確定：
每一種規(guī)格的動(dòng)力箱都有一定的功率范圍，根據(jù)所選的切削用量計(jì)算的切削功率及進(jìn)給功率之需要，并適當(dāng)考慮提高切削用量的可能性(一般按30％考慮)，選用相應(yīng)規(guī)格的動(dòng)力頭，按下面的公式計(jì)算：
(2-10)
式中 ——?jiǎng)恿︻^電動(dòng)機(jī)功率；
——切削功率，按刀具選用的切削用量，消耗于各主軸的切削功率的總和，單位kW；計(jì)算公式詳見[2]表6－16；
η —— 多軸箱的傳動(dòng)功率，加工黑色金屬時(shí)取0.8～0.9;
2. 進(jìn)給力的選擇：
每一個(gè)型號(hào)的動(dòng)力箱都有其最大允許的進(jìn)給力。選用時(shí)計(jì)算的切削進(jìn)給抗力必須稍小于動(dòng)力箱允許的最大進(jìn)給力，并注意多主軸切削力的合力中心應(yīng)處在動(dòng)力頭接合面范圍內(nèi)，力求使其處在動(dòng)力頭接合面的下方。為此，應(yīng)將重負(fù)荷的粗加工工序安排在主軸箱的下部，如果遇到動(dòng)力箱的功率和進(jìn)給力不能滿足要求，而又相差不大時(shí)，不能輕易選用大一號(hào)的動(dòng)力箱，應(yīng)采取的措施：
(a) 降低所需進(jìn)給力和功率；
(b) 對(duì)液壓動(dòng)力頭可采用油泵單獨(dú)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，即增加一個(gè)電動(dòng)機(jī)專用于進(jìn)給油泵的驅(qū)動(dòng)，使動(dòng)力頭、電動(dòng)機(jī)的全部功率用于切削加工。
(c) 對(duì)于短時(shí)間工作的工序，亦可在超負(fù)荷下工作，但超負(fù)荷不宜大于25％。
動(dòng)力滑臺(tái)有最大進(jìn)給力的限制。選用時(shí)，可根據(jù)確定的切削用量計(jì)算各主軸的軸向切削合力，以
70～100 mm）。?。?
＝100 mm
主軸箱最低主軸高度h,必須考慮與工作最低孔位置、機(jī)床裝料高度H、滑臺(tái)滑座總高、側(cè)底座高度等尺寸之間的關(guān)系而確定。本機(jī)床中：
＝86 mm; H=860 mm; =250 mm; =560 mm.
另外還需考慮滑座與側(cè)底座之間調(diào)整墊高度(=5mm)。根據(jù)以上尺寸之間的關(guān)系，便可確定。對(duì)于臥式組合機(jī)床，為保證潤(rùn)滑油不至于從主軸襯套處泄漏，應(yīng)在85～140毫米之間。
＝＋H－(0.5++) (2-13)
=86+860-(0.5+250+560)=135.5 mm
求出主軸箱輪廓尺寸為：
B=310.85 mm；H=358.5 mm。
根據(jù)此計(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為B×H＝400×400 mm。
機(jī)床聯(lián)系尺寸圖見附圖： ZW-JZ032-04
2.3.4 機(jī)床生產(chǎn)效率計(jì)算卡
根據(jù)選定的機(jī)床工作循環(huán)所要求的工作行程長(zhǎng)度、切削用量、動(dòng)力部件的快速及工進(jìn)速度等，就可以計(jì)算機(jī)床的生產(chǎn)率并編制生產(chǎn)率計(jì)算卡，用以反映機(jī)床的加工過(guò)程，完成每一動(dòng)作所需要的時(shí)間、切削用量、機(jī)床生產(chǎn)率及機(jī)床負(fù)荷率等。
2.3.4.1 機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率
所設(shè)計(jì)機(jī)床每小時(shí)實(shí)際可以生產(chǎn)的合格零件數(shù)量。
(件/小時(shí)) (2-14)
2.3.4.2 理想生產(chǎn)率
完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)A(包括備品及廢品率在內(nèi))所要求的機(jī)床生產(chǎn)率。它與全年工時(shí)總數(shù)K有關(guān)，一般情況下，單班制生產(chǎn)K取1800 小時(shí)，雙班制K取3600 小時(shí)，則：
(件/小時(shí)) (2-15)
(分) (2-16)
式中： ——生產(chǎn)一個(gè)零件所需要的時(shí)間(分)；
、 ——分別為刀具第Ⅰ、第Ⅱ工作進(jìn)給長(zhǎng)度，單位為mm；
、 ——分別為刀具第Ⅰ、第Ⅱ工作進(jìn)給量，單位為mm/min；
——當(dāng)加工沉孔、止口、锪窩、倒角、光整表面時(shí)，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(wú)進(jìn)給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)5～10轉(zhuǎn)所需的時(shí)間，單位為min；
、——分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退行程長(zhǎng)度，單位為mm；
——?jiǎng)恿Σ考焖傩谐趟俣?。用機(jī)械動(dòng)力部件時(shí)取5～6mm/min；
——直線移動(dòng)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行一次工位轉(zhuǎn)換時(shí)間,一般取0.1min；
——工件裝、卸(包括定位或撤銷定位、夾緊或松開、清理基面或切屑及吊運(yùn)工作等)時(shí)間。它取決于裝卸自動(dòng)化程度、工件重量大小、裝卸是否方便及工人的熟練程度。通常取0.5～1.5 min。
如果計(jì)算出的機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率不能滿足理想生產(chǎn)率要求，即<,則必須重新選擇切削用量或修改機(jī)床設(shè)計(jì)方案。
2.3.4.3 機(jī)床的負(fù)荷率
當(dāng)<時(shí)，二者的比值為負(fù)荷率。組合機(jī)床允許的最大負(fù)荷率為：
單面或雙面組合機(jī)床，主軸數(shù)小于15根時(shí)，負(fù)荷率取0.75～0.90。
表2-1 生產(chǎn)效率計(jì)算卡
被加工零件
圖號(hào)
Z－11362A
毛坯種類
鑄件
名稱
箱體
毛坯重量
材料
HT250
硬度
217HBS
工序名稱
左端面6-Φ8.5鉆孔
工序號(hào)
序號(hào)
工步名稱
加工直徑(mm)
加工長(zhǎng)度（mm）
工作行程（mm）
切削速度（m/min）
每分鐘轉(zhuǎn)速（r/min）
進(jìn)給量（mm/r）
進(jìn)給速度mm/min
工時(shí)（min）
機(jī)械加工時(shí)間
輔助時(shí)間
共計(jì)
1
裝卸工件
1.5
1.5
2
左動(dòng)力部件
滑臺(tái)快進(jìn)100
0.014
0.014
左多軸箱工進(jìn)鉆孔
8.5
18
30
13
500
0.1
50
1.24
1.24
滑臺(tái)快退100
5000
0.02
0.02
備注
裝卸工件時(shí)間取決于操作者的熟練程度，本機(jī)床計(jì)算是1.5min
總計(jì)
2.874min
單件工時(shí)
2.874min
機(jī)床生產(chǎn)率
20.88件/小時(shí)
機(jī)床負(fù)荷率
88％
第三章 組合機(jī)床多軸箱的設(shè)計(jì)
3.1 概述
3.1.1 組合機(jī)床多軸箱的用途和分類
主軸箱是組合機(jī)床的主要部件之一，按專用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，由通用零件組成。其主要作用是，根據(jù)被加工零件的加工要求，安排各主軸位置，并將動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)由電機(jī)或動(dòng)力箱傳給各工作主軸，使之能得到要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。
主軸箱按其結(jié)構(gòu)大小分為大型主軸箱和小型主軸箱兩大類。大型又分為通用(標(biāo)準(zhǔn))主軸箱和專用主軸箱兩種。專用主軸箱根據(jù)加工零件特點(diǎn)，及其加工工藝要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，由大量專用零件組成，本設(shè)計(jì)采用的是通用多軸箱，它主要由通用零件組成。
3.1.2 通用主軸箱的組成
3.1.2.1 組成
通用主軸箱在生產(chǎn)中應(yīng)用甚廣，通常有鉆削類主軸箱等。通用主軸箱主要由箱體、主軸、傳動(dòng)軸、齒輪、軸套等零件和通用(專用)附加機(jī)構(gòu)組成。通常，臥式主軸箱的厚度是325 mm,在主軸箱體前后壁之間可安排厚度為24 mm的齒輪三排或32 mm的齒輪兩排，在主軸箱體后壁與后蓋之間可安排兩排齒輪。
3.1.2.2 主軸箱的通用零件
目前，組合機(jī)床生產(chǎn)發(fā)展很快，不少生產(chǎn)單位都有自己的特點(diǎn)。
⑴ 通用零件的編號(hào)
如：400×400T0711-11 表示寬度為400 mm，高度為400 mm的多軸箱體。
⑵ 箱體類零件
大型通用主軸箱箱體類零件采用灰鑄鐵材料，箱體材料用HT200，前后蓋材料用HT150，多軸箱的基本尺寸按系列標(biāo)準(zhǔn)(GB3668.1－83)規(guī)定。
① 多軸箱的通用箱體類零件配套表詳見[2] 表7－1，P138；
② 多軸箱后蓋與動(dòng)力箱法蘭尺寸，如[2] 表7－2所示；
③ 其結(jié)合面上的聯(lián)接螺釘、定位銷孔及其位置與動(dòng)力箱聯(lián)系尺寸相適應(yīng)，參閱[2]表5－40；
④ 通用多軸箱體結(jié)構(gòu)尺寸及螺孔位置，參考[2]圖7－1、表7－3。
⑶ 通用主軸
選用滾珠軸承主軸：前支承為推力球軸承和向心球軸承。后支承為向心球軸承或圓錐滾子軸承。因?yàn)橥屏η蜉S承設(shè)置在前端，可以承受單方向的軸向力，用于鉆孔主軸，主軸材料40Cr鋼，熱處理C42。
由于選擇的接桿為2－215T0636-01,長(zhǎng)度為110 mm。外伸長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于75 mm的主軸稱為長(zhǎng)主軸，因此軸內(nèi)孔較長(zhǎng)，與接桿尾部接觸面加長(zhǎng)，增強(qiáng)了刀具與主軸的連接剛度，減少刀具前端下垂，并采用了標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)向套導(dǎo)向。
⑷ 通用傳動(dòng)軸
通用傳動(dòng)軸一般用45鋼，調(diào)質(zhì)T235。
⑸ 通用齒輪和套
多軸箱用通用齒輪有：傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力箱齒輪和電機(jī)齒輪三種。
查閱[2]表7－21“傳動(dòng)齒輪綜合表”和“動(dòng)力箱齒輪”P159、P160。
3.2 通用多軸箱設(shè)計(jì)
3.2.1 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”整理編繪出來(lái)的，其主要內(nèi)容包括主軸箱設(shè)計(jì)的原始要求和已知條件。
在編制此圖時(shí)從“三圖一卡”中已知：
⑴主軸箱輪廓尺寸：400×400毫米；
⑵工件輪廓尺寸及各孔位置尺寸；
⑶工件與主軸箱相對(duì)位置尺寸。
根據(jù)這些數(shù)據(jù)來(lái)編制出主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖，見圖3－1和附表。
附表： 1. 被加工零件編號(hào)及名稱：箱體，材料及硬度為HT250、217HBS。
2. 主軸外伸尺寸及切削用量：
軸號(hào)
加工直徑Φ(mm)
主軸外伸尺寸(mm)
切削用量
備注
1、2、
…、
6
螺釘孔Φ8.5mm
D/d
L
n(r/min)
v(m/min)
f(mm/r)
(mm/min)
30/20
110
500
13
0.1
50
3.動(dòng)力部件1TD25、1HJ25IA、=2.2 KW 、n＝1420 r/min。
3.2.2 主軸、齒輪、的確定及動(dòng)力計(jì)算
3.2.2.1 主軸的結(jié)構(gòu)型式和直徑、齒輪模數(shù)的確定
主軸的型式和直徑，主要取決于工藝方法、刀具主軸聯(lián)接結(jié)構(gòu)、刀具的進(jìn)給抗力和切削轉(zhuǎn)矩。鉆孔時(shí)采用滾珠軸承主軸。
主軸的直徑按加工示意圖所示主軸類型及外伸尺寸初步確定。
齒輪模數(shù)m(單位mm)一般用類比法確定，也可根據(jù)公式計(jì)算。多軸箱中齒輪模數(shù)常用2、2.5、3、3.5、4幾種。為了便于生產(chǎn)，同一多軸箱中的模數(shù)規(guī)格不易采用兩種以上。
3.2.2.2 多軸箱所需動(dòng)力計(jì)算多軸箱的動(dòng)力計(jì)算包括多軸箱所需要的功率和進(jìn)給力兩項(xiàng)。多軸箱所需功率按下列公式計(jì)算：
(3-1)
式中： ——切削功率，單位為KW；
——空轉(zhuǎn)功率，單位為 KW；
——與負(fù)荷成正比的功率損失，單位為 KW。
每根軸的切削功率查閱《組合機(jī)床切削力及功率計(jì)算圖》得到＝0.12 KW；每根軸的空轉(zhuǎn)功率查閱[2]，表4－6 “軸的空轉(zhuǎn)功率(KW)”得到：＝0.067 KW；每根軸上的功率損失，一般可取所傳遞功率的1％。
＝(0.12+0.067+0.01)×6=1.182 KW
多軸箱所需的進(jìn)給力(單位為N)按下式計(jì)算:
(3-2)
式中: ——各主軸所需的軸向切削力,單位為N。
查閱[2] ，表6－20“組合機(jī)床切削用量及時(shí)圖推薦的切削力、轉(zhuǎn)矩及功率公式”得到：
＝ 884 N (3-3)
＝6×884＝5304 N (3-4)
＜＝8000 N (3-5)
3.2.3 多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)
多軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)，是根據(jù)動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸位置和轉(zhuǎn)速、主軸位置及其轉(zhuǎn)速要求，設(shè)計(jì)傳動(dòng)鏈把驅(qū)動(dòng)軸與各主軸連接起來(lái)的，使主軸獲得確定的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。
3.2.3.1 對(duì)各主軸箱傳動(dòng)軸的一般要求
1) 在保證主軸的強(qiáng)度、剛度、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的條件下，力求使傳動(dòng)軸和齒輪軸的規(guī)格、數(shù)量為最少。為此，應(yīng)盡量用同一根中間傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根軸，中心距不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可采用略微改變傳動(dòng)比的方法解決。
2) 盡量不用主軸帶動(dòng)主軸的方案，以避免增加主軸負(fù)荷，影響加工質(zhì)量。遇到主軸分布較密，布置齒輪的空間受到限制或主軸負(fù)荷較小、加工精度要求不高時(shí)，也可用一根強(qiáng)度較高的主軸帶動(dòng)主軸的傳動(dòng)方案。
3) 為使結(jié)構(gòu)緊湊，多軸箱內(nèi)齒輪副的傳動(dòng)比一般要大于1/2(最佳傳動(dòng)比為1～1/1.5)；后蓋內(nèi)齒輪傳動(dòng)比允許取1/3～1/3.5；盡量避免升速傳動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速較低時(shí)，允許先升速后再降速。
4) 驅(qū)動(dòng)軸直接帶動(dòng)的軸數(shù)不已超過(guò)兩根，避免裝配困難。
3.2.3.2 擬定多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的基本方法
1) 主軸分布的類型屬于同心圓分布，在同心圓圓心處設(shè)置中間傳動(dòng)軸。
2) 驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向及其在多軸箱上的位置
驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速按動(dòng)力箱的型號(hào)選定。當(dāng)采用動(dòng)力滑臺(tái)時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)方向可任意選擇；動(dòng)力箱與多軸箱連接時(shí)，應(yīng)注意驅(qū)動(dòng)軸的中心位置，一般設(shè)置位于多軸箱寬度的中心線上。中心高度取決于動(dòng)力箱型號(hào)規(guī)格。
3) 用盡量少的傳動(dòng)軸及齒輪副把驅(qū)動(dòng)軸和六根主軸連接起來(lái)，在多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖上確定了主軸的位置(轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向)的基礎(chǔ)上，分析主軸位置，擬定傳動(dòng)方案，初步選定齒輪模數(shù)(估算、類比法)，再與計(jì)算、作圖和試湊相結(jié)合，確定齒輪齒數(shù)和中間傳動(dòng)軸的位置及轉(zhuǎn)速。
3.2.3.2 確定傳動(dòng)路線為
主軸1、2、…、6為一組同心圓分布主軸，在其圓心處設(shè)中間傳動(dòng)軸7，而液壓泵軸8與傳動(dòng)軸7之間為一直線分布主軸。驅(qū)動(dòng)軸O與傳動(dòng)軸7連接起來(lái)傳遞動(dòng)力。形成主軸箱傳動(dòng)樹形圖（如圖3－2）。參考[2] ,圖4－13。
圖中主軸1、2、…、6為“樹枝”，箭頭表示的方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)傳遞方向（路線）。
根據(jù)原始設(shè)計(jì)依據(jù)圖3－1，算出驅(qū)動(dòng)軸、主軸的坐標(biāo)尺寸。如下表：
表3-1 驅(qū)動(dòng)軸、主軸坐標(biāo)值
坐標(biāo)
銷
驅(qū)動(dòng)軸
主軸1
主軸2
主軸3
主軸4
主軸5
主軸6
X
0.000
175.000
175.000
230.425
230.425
175.000
119.574
119.574
Y
0.000
94.500
105.500
137.500
199.500
233.500
199.500
137.500
3.2.3.3 傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速及齒輪的計(jì)算
1) 主軸及驅(qū)動(dòng)軸到主軸間的傳動(dòng)比
主軸： ＝500 r/min
驅(qū)動(dòng)軸： 785 r/min
各主軸總傳動(dòng)比為：
(3-5)
2) 各主軸傳動(dòng)比及轉(zhuǎn)速分配
驅(qū)動(dòng)軸I:主軸箱驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速為785 r/min；
; (3-6)
, 其中m取3 (3-7)
齒輪輪齒分配：為24，為26。
r/min
傳動(dòng)軸II：
, 其中m取2
齒輪輪齒分配：為38，為26。
r/min
各主軸：
r/min
3) 傳動(dòng)軸到液壓泵軸：
根據(jù)查閱[4] ,圖4－8油泵傳動(dòng)軸推薦值為n=550～880 r/min；
取n=625 r/min
, 其中m取2
(其中＝24)
求出，＝20。
傳動(dòng)鏈如圖3－4所示：
4) 驗(yàn)算各主軸轉(zhuǎn)速：
r/min
r/min
5) 潤(rùn)滑泵軸選?。?
多軸箱常采用葉片油泵潤(rùn)滑，油泵供油至分油器經(jīng)油管分別送到各個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)（軸承、齒輪、油盤等）。油泵安裝在箱體前壁上，并盡量靠近油池。參考[2] ，圖7－11：
采用R12-1A型葉片油泵。
3.2.3.4 傳動(dòng)零件的校核
傳動(dòng)系統(tǒng)擬定后，對(duì)總體設(shè)計(jì)和傳動(dòng)設(shè)計(jì)中選定的傳動(dòng)軸頸和齒輪模數(shù)進(jìn)行驗(yàn)算，校核能否滿足工作要求。
1) 驗(yàn)算傳動(dòng)軸直徑
按下式進(jìn)行計(jì)算傳動(dòng)軸所承受的總轉(zhuǎn)矩：
(3-8)
式中 ——作用在第n根主軸上的轉(zhuǎn)矩，單位為: N.m
——傳動(dòng)軸至第n根主軸之間的傳動(dòng)比。
27.984 N.m
按照[4] ，表3－4進(jìn)行驗(yàn)算
mm