HK715主軸箱專用機床總體及工裝夾具設計【HK715主軸箱鉆削專用組合機床設計】,HK715主軸箱鉆削專用組合機床設計,hk715,主軸,專用,機床,總體,整體,工裝,夾具,設計,箱鉆削,組合 4月2號完成 加工HK715主軸箱專用機床總體及工裝夾具設計。 主要有4個圖，說明書一份， 4個圖 分別是，1總體尺寸聯(lián)系圖，2專用夾具圖，3零件圖 4工序圖， 摘要 本次的設計題目為 HK715 主軸箱鉆削專用組合機床設計。主軸 箱零件上的孔數(shù)多，如果采用普通的鉆床加工效率低，精度也比較 低。特別是對于生產(chǎn)批量大的工件，采用專用的鉆孔組合機床能提 高生產(chǎn)率和精度。首先是組合機床的總體設計，包括制定工藝方案、 確定機床配置形式、制訂影響機床總體布局和技術性能的主要部件 的結構方案。主要工作是“三圖” （加工零件工序圖、加工示意圖和 機床聯(lián)系尺寸總圖）的設計和繪制，這些是組合機床設計的基礎。 機床聯(lián)系尺寸圖有很多是標準組件，如動力滑臺、側底座等。再來 就是技術設計，主要是多軸箱裝配圖、夾具設計及其裝配圖。機床 多軸箱設計，是本次設計的重點。主軸箱中各個軸的選擇和分布是 最為關鍵的也是難點之一，這要根據(jù)被加工零件的結構特點及所要 加工孔的情況合理地布置各個主軸及傳動軸。此外，通過計算各軸 工作時所要的功率、扭矩合理地設計各個軸的大小。由于組合機床 的自動化程度較高，因而組合機床的夾具和通用機床的夾具是有所 不同的，因此采用液壓機構進行夾緊，并采用連動銷定位。 關鍵詞：組合機床，主軸箱，夾具。 Abstract The design topic is design the moduler machine to drill the hole of the speed controller box of The automobiles HK715 in back of department .Because the automobile become soon box has so much holes , if the common drill machines are adopted to drill the holes ,the efficiency will be low and the accuracy is also lower.Especially for produce the quantity of work piece, adopted the combine machine for drill can raise the rate of production and accuracies appropriatively. It is the overall designing which makes up the lathe at first, What this part will be done is how to design and draw the " three pictures "( processing part process picture, process sketch map, lathe get in touch with size general drawing ), these make up the foundation of designing of the lathe . The lathe get in touch with size general drawing has a lot of standard module, such as power slippery platform, incline base part etc .Socend It is the technique designing, mainly the lathe many axle case designing and the lathe’s tongs design and it’s assembles the diagram. the focal point of the many axle case designing, and it each choice and distribution of axle is the most key, so calculate every axle power, torsion wanted design each size of axle rational when working. Through analyse and process the situation of the hole, design the distribution of the main shaft..Because the automation degree of the moduler machine is higher, making up lathe’s tongs and ordinary tongs of lathe are different, adopt hydraulic pressure organization clamp, and adopt and move and sell and make a reservation in succession. Key Words: modular machine,multiple spindle case,fixture 目錄 摘要 1 緒 論 ....................................................1 2 組合機床的組成、特點和設計步驟 ........................2 2.1 組合 機床的 組成及特點 ......................................2 2.2 組合機床的設計步驟 ........................................2 3 制定機械加工工藝過程 ....................................4 3.1 工藝方案的擬訂 ............................................4 3.2 被加工零件的工藝分析及其工藝方案 ..........................5 3．2．1 被加工零件的結構特點 ................................5 3.2.2 被加工零件的技術要求和加工工序 ........................6 3.2.3 零件的生產(chǎn)批量 ........................................6 3.3 制定工藝方案時應考慮問題 ..................................6 3.3.1 定位基準的及夾壓點選擇 ................................6 3.3.2 加工工藝方案 ..........................................7 4 加工工序圖 ................................................9 4.1 被加工零件工序圖 ..........................................9 4.1.1 被加工零件工序圖的作用及內容 ..........................9 5 加工示意圖 ...............................................11 5.1 切削用量的選擇 ...........................................11 5.1.1 確定切削用量應注意的問題 .............................11 5.1.2 組合機床切削用量的選擇 ...............................12 5.2 選擇刀具結構 .............................................13 5.3 加工示意圖 ...............................................14 5.3.1 加工意圖的作用和內容 .................................14 5.3.2．加工示意圖的畫法及注意事項 ..........................15 5.3.3．擇刀具、工具、導向裝置并標注其相關位置尺寸 ..........15 5.3.4 初定主軸類型、尺寸、外伸長度和選擇接桿 ...............17 5.4 動力部件的工作循環(huán)和工作行程 .............................17 6 繪制機床聯(lián)系尺寸總圖 ...................................19 6.1 聯(lián)系尺寸圖的作用及內容 ...................................19 6.2 通用部件的選擇 ...........................................19 6.3 繪制機床聯(lián)系尺寸總圖之前確定的主要內容 ...................20 6.3.1 各主軸切削力 P，扭矩 M，切削功率 N 的計算 ..............20 6.3.2 動力部件的選擇 .......................................20 6.3.3 機床裝料高度的確定 ...................................22 6.3.4 夾具輪廓尺寸的確定 ...................................22 6.3.5 中間底座尺寸的確定 ...................................22 6.3.6 主軸箱輪廓尺寸的確定 .................................23 6.4 機床分組 .................................................24 7 組合機床夾具設計 ........................................33 7.1 組合 機床夾具概述 .........................................33 7.1.1 組合機床的夾具設計特點 ...............................33 7.1.2 組合機床的夾具的設計過程 .............................34 7.2 定位支承系統(tǒng) .............................................34 7.2.1 定位方案 .............................................34 7.2.2 定位銷的液壓控制 .....................................35 7.2.3 定位誤差計算 .........................................35 7.3 導向裝置 .................................................37 7.4 夾緊機構 .................................................37 8.4.1 夾緊方案 .............................................37 8.4.2 夾緊力的計算 .........................................37 總結 ........................................................41 參考文獻 ...................................................42 致謝 ................................................43 1 緒 論 眾所周知，機床的用途十分廣闊，在國民經(jīng)濟中所起的作用極為重要。 可以說，機床生產(chǎn)的水平是衡量一個國家工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學技術四 個現(xiàn)代化水平的重要標志。 組合機床是一種典型的加工類機械，它和其它機床一樣是用于加工其 它各類零件的母機。以前，在生產(chǎn)中廣泛的采用萬能機床，但是隨著生產(chǎn) 的發(fā)展，萬能機床越來越不能適應大規(guī)模，集成化的生產(chǎn)，很多企業(yè)的產(chǎn) 品產(chǎn)量越來越大，精度越來越高，如汽車的汽缸體、變速箱，采用萬能機 床加工就無法很好的滿足設計要求。在這種情況下，組合機床應運而生。 在組合機床的設計上，在進行過工藝方案的論證，加工方法的選擇以 及確定機型、配置形式之后，就是組合機床的總體設計部分，總體設計的 具體工作是編制“三圖一卡” ，即繪制被加工零件圖、加工示意圖、機床 聯(lián)系尺寸圖，編制生產(chǎn)率計算卡。在這個部分就應該確定下加工方法，工 裝及夾緊形式以及切削用量等。接下來是主軸箱的設計，具體設計步驟為： 繪制主軸箱設計原始依據(jù)圖；確定主軸結構，擬訂傳動系統(tǒng)；計算主軸， 傳動軸的坐標，繪制主軸箱坐標檢查圖；繪制主軸箱裝配總圖及主軸箱補 充加工圖。再接下來是設計機床工裝夾具，最重要的是就是根據(jù)所加工的 零件的結構特點和加工方法來設計合適的夾具。開始時可以根據(jù)不同的設 計思想規(guī)劃出幾套不同的方案。最終選取其中最為合適的，在此基礎上再 進行夾緊力、定位誤差的計算，最終畫出夾具裝配圖。 本次課題為 HK715 主軸箱鉆削組合機床設計，共分為七章。第 2 章 組合機床的組成、特點和設計步驟，第 3 章制定機械加工工藝過程，第 4 章加工工序圖，第 5 章加工示意圖，第 6 章機床聯(lián)系尺寸總圖，第 7 章夾 具設計。 2 組合機床的組成、特點和設計步驟 2.1 組合機床的組成及特點 組合機床是針對被加工零件的特點及工藝要求，按照高度集中工序的 原則設計的一種高效率的專用機床。組合機床的各個部件都是具有一定獨 立功能的部件，并且大都已經(jīng)系列化、標準化、和通用化的通用部件。 組合機床相比其它機床具有以下特點： （1） 主要用于棱體類零件和雜件的孔面加工。 （2） 生產(chǎn)率高。因為工序集中，可多刀、多軸、多面、多工位同時 自動加工。 （3） 加工精度穩(wěn)定。因為工序固定，可選用成熟的通用部件、精密 夾具和自動工作循環(huán)來保證加工精度的一致性； （4） 因為通用化、系列化、標準化程度高，所以研制周期短，便于 設計、制造和使用維護，成本低。 （5）自動化程度高，可降低工人的勞動強度； （6）配置靈活。因為結構模塊化，組合化?？砂垂ぜ蚬ば蛞螅?用大量通用部件和少量專用部部件靈活組成各種類型的組合機床及自動線， 機床易于改裝，產(chǎn)品或工藝變化時，通用部件一般還可以重復利用。 因此組合機床適宜加工箱體類零件。根據(jù)組合機床完成工藝的一些限 制及組合機床的各種工藝方法能達到的加工精度、表面粗糙度及技術要求， 可以確定用組合機床來鉆 HK715 主軸箱的兩端六個孔是經(jīng)濟合理的。 2.2 組合機床的設計步驟 組合機床一般是根據(jù)用戶的需要而進行設計的。設計前往往規(guī)定了具 體的加工對象、加工內容和加工精度等設計的原始數(shù)據(jù)。在設計過程中應 盡量采用先進的工藝方案和合理的機床結構方案；正確選擇通用部件及機 床布局形式；要十分注意保證加工精度和生產(chǎn)效率的措施以及操作的使用 方便性。組合機床設計步驟大致如下。 一、調查研究 調查研究的主要內容有：認真閱讀被加工零件圖樣，研究其尺寸、形 狀、材料、硬度、重量、加工部位的結構及加工精度和表面粗糙度要求等 內容。通過對產(chǎn)品裝配圖和有關工藝資料的分析，認識被加工零件在產(chǎn)品 中的地位和作用。 二、總體方案設計 總體方案的設計主要包括制定工藝方案（確定零件在組合機床上完成 的工藝內容及加工方法，選擇定位基準和夾緊部位，決定工步和刀具種類 及其結構形式，選擇切削用量等） 、確定機床配置形式、制定影響機床總 體布局和技術性能的主要部件的結構方案?？傮w方案設計的具體工作是編 制“三圖一卡” ，即繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸 圖，編制生產(chǎn)率計算卡。 三、技術設計 技術設計就是根據(jù)設計已經(jīng)確定的“三圖一卡” ，設計機床各專用部 件正式總圖，如設計夾具，多軸箱等裝配圖以及根據(jù)運動部件有關參數(shù)和 機床循環(huán)要求，設計液壓和電氣控制原理圖。設計過程中，應按設計程序 作必要的計算和驗算工作，并對第一、第二階段的數(shù)據(jù)、結構等作相應的 調整或修改。 四、工作設計 當技術設計通過審查后即可展開工作設計，即繪制各個專用部件的施 工圖樣、編制各部件零件明細表。 3 制定機械加工工藝過程 3.1 工藝方案的擬訂 工藝方案的擬訂是組合機床設計的關鍵一步，因為工藝方案在很大程 度上決定了組合機床的結構配置和使用性能。工藝方案的制定原則： （1）粗、精加工工序的安排 必須根據(jù)零件的生產(chǎn)批量、加工精 度、技術要求進行全面的分性，按照經(jīng)濟的原則，合理安排粗加工與精加 工的工序。一般在大批大量生產(chǎn)中，粗、精加工宜分開，但這將使機床的 臺數(shù)增多。當工件生產(chǎn)批量不大時，由于機床負荷率低，則經(jīng)濟性不好。 因此，在能夠保證加工精度的前提下，有時也采用粗、精加工合并在一臺 機床上的方案，但必須采取措施，盡量減少由此帶來的不利影響。 （2）工序集中與分散的處理 工序集中是機械加工近代的主要發(fā)展 方向之一。組合機床也正是基于工序集中的工序原則發(fā)展起來的，即運用 多種不同具，采用多面、多工位和復合刀具等方法，在一臺機床上對一個 或幾個零件完成復雜的工藝過程，從而提高生產(chǎn)的效率。 但也應當看到，工序過分集中也會帶來一些問題：使機床結構復雜， 刀具數(shù)量增多，機床大而笨重，調整使用不便，可靠性降低，反而影響生 產(chǎn)效率的提高。也會導致切削負荷加大，往往由于工件的剛性不足及變形 等影響加工精度。 因此，提高工序集中程度，應該注意：考慮單一工序。即把相同工藝 內容的工序集中在同一臺機床上或同一工位上加工。例如，通常把箱體零 件上的大量螺紋孔攻絲工序集中在一臺攻絲機床上，而不與大量鉆、鏜工 序集中在同一個主軸箱或同一臺機床上進行，這樣會使機床更為簡單合理。 相互間有位置精度要求的工序應集中在同一工位或同一臺機床上加工。例 如，箱體類零件各面上的孔，相互間有位置精度要求時，其孔的精加工應 集中在一臺機床上一次裝夾并完成加工，一般說來，這些孔的粗加工也應 盡量集中在一臺機床上進行，這可以使的精加工余量分布均勻，以利于保 證加工精度。大量的鉆、鏜工序最好分開，不要集中在同一主軸箱完成。 這是因為，鉆孔與鏜孔的直徑往往相差很大，主軸轉速也就相差很大，導 致主軸箱的傳動鏈復雜和設計困難。同時，大量鉆孔會產(chǎn)生很大的軸向力， 有可能使工件變形而影響了鏜孔的精度；而且，粗鏜孔振動較大，又會影 響鉆孔，甚至會造成小鉆頭的損壞和折斷。另外，鉸孔為低速大進給量切 削，鏜孔為高速小進給量切削，所以兩者也不宜放在同一個主軸箱上進行， 以有利于切削用量的合理選擇和主軸箱傳動系統(tǒng)的簡化。 確定工序集中時，必須充分考慮零件是否會因為剛性不足而在較大的 切削力、夾壓力下變形對加工精度帶來的不利影響。 工序集中時，必須考慮到前述粗、精加工工序的合理安排及由于主軸箱結 構及設置導向的需要。主軸排列不宜過密，否則會造成機床、刀具調整的 不便，加工精度、工作可靠性、生產(chǎn)率降低的不良后果。 3.2 被加工零件的工藝分析及其工藝方案 3．2．1 被加工零件的結構特點 首先要研究被加工零件的用途及其結構特點，這主要指零件的材料、 硬度、加工部位的結構形狀、工件剛性、定位基準的特點等。它們對機床 工藝方案的制定有著重要的影響。同樣精度的孔，因為材料、硬度的不同， 其工藝方案也不同，若工件剛性不足，安排工序就不能太過于集中，以免 因同時加工表面過多造成工件受力大，振動及發(fā)熱變形而影響加工精度， 還必須十分重視被加工零件在組合機床加工前所完成的工序及毛坯或半成 品質量，對加工余量很大或鑄造質量較差的零件應安排預加工工序。 主軸箱體是典型的箱體類零件，其材料為 HT250，硬度為 HB200 左右， 表面粗糙度要求并不會高?？v觀整個零件所需加工得部位較多，但主要是 平面加工和鉆孔，特別是孔系很多。大多數(shù)尺寸都是以頂面為基準，還有 依照夾緊定位的要求底面較平整可作為定位基面進行“一面兩銷” ，故 在加工其它工序之前應該盡快加工出底面及底面上的定位銷孔，在后面的 加工工序中幾乎都以底面為定位基準，以“一面兩銷”方式定位的。故應 先加工其底面及加工底面上的兩個定位銷孔。 被加工零件的特點在很大程度上決定了組合機床的配置形式。一般說 來，孔中心線與定位基準面平行的且需由一面或幾面加工的箱體件宜采用 臥式機床；對大型箱體件，采用單工位機床加工較適宜。 3.2.2 被加工零件的技術要求和加工工序 被加工零件需要在組合機床上完成的加工工序及應該保證的加工精度， 是制定機床方案的主要依據(jù)。HK715 主軸箱螺紋底孔 φ10.5，其要求的精 度不高，表面粗糙度為 Ra=16。從各種加工方式所能達到的精度及表面粗 糙度考慮，可采用一次鉆削加工就能達到尺寸要求和精度要求，而不需要 留加工余量。變速箱的頂面是比較規(guī)則且比較大的平面，在加工時可以以 頂面及頂面上兩個定位孔采用“一面兩銷”定位，采用組合鉆床同時加工 六個孔。由《組合機床設計》書中表 3—1 HT250 鑄件根據(jù)不同精度孔的 典型工藝方法可知：，直徑在 ?10.5mm 以下的采用鉆削加工 3.2.3 零件的生產(chǎn)批量 零件的生產(chǎn)批量是決定采用單工位，多工位或自動線，還是按照中小 批生產(chǎn)特點來設計組合機床的重要因素。從工件的外型及輪廓尺寸看，可 以采取單工位固定式夾具的機床配置形式。 主軸箱體的年產(chǎn)量為 10000/年，單班制，且主軸箱零件的尺寸較大， 故采用單工位機床加工。 3.3 制定工藝方案時應考慮問題 3.3.1 定位基準的及夾壓點選擇 組合機床是針對某種零件或某道工序而設計的。正確選擇加工用定位 基準，是確保加工精度的重要條件，同時也是有利于實現(xiàn)最大限度的集中 工序，從而收到減少機床臺數(shù)的效果。 箱體類零件是機械加工中工序多，精度要求高的零件。這類零件一般 都有較高精度的孔要加工，又常常在幾次裝夾下進行。因此，定位基準選 擇“一面兩孔”是最常用的方法。它可以簡便地消除工件的六個自由度， 使工件獲得可靠的定位；有同時加工零件五個表面的可能，既能高度集中 工序，又有利于提高各面上孔的位置精度。 “一面兩孔”定位可以作為零 件從粗加工到精加工全部工序的定位基準，使零件整個工藝過程基準統(tǒng)一， 從而減少由基準轉換帶來的積累誤差，有利于保證加工的精度。同時使機 床各工序（工位）的許多部件，如夾具，實現(xiàn)通用化，有利于縮短設計、 制造周期，降低成本。同時采用“一面兩孔”定位，易于實現(xiàn)自動化定位、 夾緊。 3.3.2 加工工藝方案 具體的工藝安排如下： 1、粗銑主軸箱外殼的頂面，以心軸和右側面及后端一點定位，由左側面 進行夾緊，主軸箱外殼底下采取輔助支承的工藝； 2、粗鏜四軸孔，采用一面兩銷的定位方式，由上往下夾緊； 3、精銑頂面，采用工序 1 的定位方式和夾緊方法； 4、精鏜軸孔 φ170，φ200，φ90； 5、鉆主軸箱外殼頂面的兩銷孔 φ50，采用工序 1 的定位和夾緊方法（此 兩孔用來為后面的工序當作定位孔）； 6、絞頂面的兩銷孔 φ50，以右側面、心軸及頂面一點定位； 7、粗銑前后端面及凸臺面，以一面兩銷的定位方式，從上往下夾緊（以 下如無特別說明均以一面兩銷定位，從上往下夾緊）； 8、銑兩側面，以一面兩銷的定位方式,，從上往下夾緊； 9、粗鏜孔 φ62； 10、精鏜孔 φ62； 11、鉆正面凸臺螺紋底孔 6-φ10.5； 12、攻螺紋 6-M12； 13、鉆北面螺紋底孔 6-φ10.5； 14、攻螺紋 6-M12； 15、鉆前端面其它螺紋底孔 6-φ10.5； 16、攻螺紋 6-M12； 17、鉆正面面螺紋底孔 12-φ10.5； 18、攻螺紋 12-M12； 19、鉆剩余螺紋底孔 φ8.5； 20、攻螺紋 M10； 21、清洗； 22、檢驗。 4 加工工序圖 4.1 被加工零件工序圖 4.1.1 被加工零件工序圖的作用及內容 被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示一臺組合機床或 自動線完成的工藝內容、加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技術要 求，加工用定位基準、夾壓部位及被加工零件的材料、硬度、重量和 在本工序加工前毛坯或半成品情況的圖紙。它不能用用戶提供的產(chǎn)品 圖紙代替，而須在原零件圖基礎上，突出本機床或自動線的加工內容， 加上必要的說明而繪制的。它是組合機床設計的主要依據(jù)，也是制造、 使用、檢驗和調整機床的重要技術文件。圖上應表示出： 1）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 構形狀尺寸。尤其是當須要設置中間導向套時，應表示出零件內部的 筋，壁布置及有關結構的形狀尺寸。以便檢查工件、夾具、刀具是否 發(fā)生干涉。 2）加工用定為基準、夾壓部位及夾壓方向。以便依次進行夾具的 定位支承（包括輔助支承） 、限位、夾緊、導向系統(tǒng)的設計。本課題的 工序是鉆汽車變速箱后面螺紋底孔，定位基準是底面，從頂面夾緊。 3）本工序加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形狀位置尺寸精 度及技術要求，還包括本道工序對前道工序提出的要求。 4）必要的文字說明。如被加工零件編號、名稱、材料、硬度、重 量及加工部位的余量等。制被加工零件工序圖的注意事項 5）為使被加工零件工序圖清晰明了，一定要突出本機床的加工內 容。繪制時，應按一定比例，選擇足夠的視圖及剖視，突出加工部位， 并把零件輪廓及與機床、夾具設計有關的部位表示清楚。凡本工序保 證的尺寸、角度等，均應在尺寸數(shù)值下方畫粗實線標記。加工用定位 基準、夾壓位置及方向、輔助支承等都要用統(tǒng)一的標準符號標出。 6）加工部位的位置尺寸應由定位基準標注起。為便于加工及檢查， 尺寸應采用直角坐標系標注，而不采用極坐標系。但有時因所選的定 位基準與設計基準不重合，則須對加工部位要求的位置尺寸精度進行 分析換算。此外，應將零件圖上不對稱位置尺寸公差換算成對稱公差， 其公差數(shù)值的決定要考慮一是要能到達產(chǎn)品圖紙要求的精度，二是采 用組合機床能加工出來。 7）應注明零件加工對機床提出的某些特殊要求。如對多層壁同軸 線等直徑孔加工，若要求孔的表面不留退刀痕跡，則圖紙上應注明要 求“機床主軸定位，工件（夾具）讓刀。 加工主軸箱的兩端面 12 個孔的加工工序圖見具體圖紙。 5 加工示意圖 5.1 切削用量的選擇 組合機床的正常工作與合理地選擇切削用量，即確定合理的切削速度 和工作進給量有很大的關系，切削用量選的恰當，能使組合機床以最少的 停車損失，最高的生產(chǎn)效率，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(chǎn)。組合機床大多為多刀加工，而且是多種刀具同時工 作。計算最佳切削用量的工作比較復雜。 確定了在組合機床上完成的工藝內容后，就可以著手選擇切削用量。 目前組合機床的切削用量的選擇，主要是參考現(xiàn)場采用的切削用量的情況， 根據(jù)積累的經(jīng)驗來進行。由于組合機床有大量的刀具同時工作，為了能使 機床能正常工作，不經(jīng)常停車換刀，而達到較高的生產(chǎn)效率，所選的切削 用量比一般的萬能機床單刀加工要低一些?？筛爬ǖ卣f：在多軸加工的組 合機床上不宜最大的切削用量。 5.1.1 確定切削用量應注意的問題 盡量做到合理利用所有的刀具，充分發(fā)揮其性能。由于連接于動力部 件的主軸箱上同時工作時的刀具種類和直徑大小不等，因此其切削用量的 選擇也各有特點。如鉆孔要求切削速度高而每轉進給量?。汇q孔卻要求切 削速度低而每轉進給量大等。同一主軸箱上的刀具每分鐘進給量是相同的， 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刀 具選擇較合理的主軸轉速 n（轉/分）和每轉進給量 f（毫米/分） ，然后進 行適當?shù)恼{整使各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 vf。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的切削 用量工作。假如確實需要，也可按多數(shù)刀具選用一個統(tǒng)一的每分鐘進給量， 對少數(shù)刀具采用附加機構（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。 選擇切削用量時，應考慮零件批量生產(chǎn)的影響。生產(chǎn)率要求不高時， 就沒有必要將切削用量選得過高，以免降低刀具得耐用度，對于要求生產(chǎn) 率高得大批量生產(chǎn)用組合機床，也只是提高那些耐用度低，刃磨困難，造 價高得所謂“限制性”工序刀具得切削用量。但必須注意不能影響加工的 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 4 小時。 切削用量的選擇應有利于主軸箱設計。若能作到相鄰主軸轉速接近相 等，則可以使主軸箱傳動鏈簡單；某些刀具帶導向加工時，若不便冷卻潤 滑，則應適當降低切削速度。 選擇切削用量時，還必須考慮所選的動力滑臺的性能。尤其采用液壓 動力滑臺時，所選的每分鐘進給量一般比動力滑臺可實現(xiàn)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， 甚至造成機床不能工作。 5.1.2 組合機床切削用量的選擇 必須從實際出發(fā)，根據(jù)加工精度、工件材料，工作條件、技術要求等 進行分析，按照經(jīng)濟地滿足加工要求地原則，合理地選擇切削用量。一般 常用查表法，參照生產(chǎn)現(xiàn)場同類工藝，通過工藝試驗確定切削用量。 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，在組合機床上進行孔加工的切削用量按下表選?。?表 1 用高速鋼鉆頭加工鑄鐵件的切削用量 HB160～200 HB200～241 HB300～400 切削用量 加 工 直 徑 （毫 米） v（m/min ） f（mm /轉） v（m/min ） f（mm /轉） v（m/min ） f（mm /轉） 1～6 0.07～ 0.12 0.05～ 0.10 0.03～ 0.08 6～1 2 0.12～ 0.20 0.10～ 0.18 0.08～ 0.15 12～ 22 0.20～ 0.40 0.18～ 0.25 0.15～ 0.20 22～ 50 16～24 0.40～ 0.80 10～18 0.25～ 0.40 5～12 0.20～ 0.30 由上表可見，根據(jù)工件的材料與加工的孔徑，可以選擇合適的切削用 量。 加工零件的材料為 HT250，其硬度為 HB200，加工的孔徑為 10.5mm。初定主軸轉速為 n＝500 轉，故可以選擇加工各孔的切削用量如 下： ?10.5mm： v＝3.14x500 x10.5/1000＝13.4m/min f=0.10~0.18r/min 取 0.15r/min 5.2 選擇刀具結構 根據(jù)工藝要求及加工精度的不同，組合機床采用的刀具有：一般簡單 刀具（標準刀具） ，復合刀具及特種刀具。選擇刀具結構應注意以下主要 問題： 1）只要條件允許，為使工作可靠，結構簡單，刃磨容易，應該盡量 選擇標準刀具（如標準的麻花鉆，擴空鉆，鉸刀等）和簡單的刀具。采用 此類刀具的缺點使加工一個零件所需的工位或機床臺數(shù)較多。 2）為提高工序集中程度或保證加工精度，可采用先后加工或同時加 工兩個或兩個以上表面的復合刀具。 3）選擇刀具結構時，還必須認真分析被加工零件材料的特點。如加 工硬度較高的鑄鐵或鋼件時，為了提高刀具的耐用度減少換刀時間，宜采 用多刃鉸刀或多刃鏜刀頭加工，以解決斷屑及排屑問題 本次設計所加工的零件為變速箱蓋前面孔上的六個孔，其精度要求較 低，材料為鑄鐵，硬度不高，采用標準的高速鋼錐柄麻花鉆刀具，即可滿 足加工的技術要求。 由《金屬機械加工工藝人員手冊》刀具部分 P587 表 8-17 可選擇如下 刀具： ?10.5mm：高速鋼錐柄長麻花鉆 ＝190mm， ＝109mLl 5.3 加工示意圖 5.3.1 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來反映。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、夾具、主軸箱、液壓電氣裝置 設計及通用部件選擇的主要原始資料，也是整個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(jù)。其內容為： 1）應反映機床的加工方法、加工條件及加工過程。 2）根據(jù)加工部位特點及加工要求，決定刀具類型、數(shù)量、結構、尺 寸（直徑和長度） ，包括鏜削加工時決定鏜桿直徑和長度。 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(shù)及尺寸。 5)表明主軸、接桿（卡頭） 、夾具（導向）與工件之間的聯(lián)系尺寸、 配合及精度。 6)根據(jù)機床要求的生產(chǎn)率及刀具、材料特點等，合理確定并標注各主 軸的切削用量。 7)決定機床動力部件的工作行程及工作循環(huán)。 5.3.2．加工示意圖的畫法及注意事項 1) 加工示意的繪制順序是：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，亦即同一主軸箱上結 構尺寸相同的主軸可只畫一根。但必須在主軸上標注軸號。 （與工件孔號 相對應） 。當軸數(shù)較多，可采用縮小比例，用細實線畫出工件加工部位簡 圖并標注孔號，以便設計和調整機床。 2) 一般情況下，在加工示意圖上，主軸分布可不按真實距離繪制。 當被加工孔間距很小或需設置徑向尺寸結構較大的導向裝置時，相鄰主軸 必須嚴格按比例繪制，以便檢查相鄰主軸、刀具、輔具、導向等是否干涉。 3) 主軸應叢主軸箱端面畫起。刀具畫加工終了位置（攻絲加工則應 畫開始位置） 。標準的通用結構如接桿、浮動卡頭、攻絲靠模及絲錐卡頭、 通用主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，為了顯示其 結構而必須剖視，并標注尺寸、精度及配合。 5.3.3．擇刀具、工具、導向裝置并標注其相關位置尺寸 1)刀具的選擇 刀具的選擇如前所述，要考慮工件的加工尺寸精度、 表面粗糙度、切屑的排除及生產(chǎn)率要求等因素。一般孔加工刀具（鉆、擴、 刀具螺旋槽尾端與導向套外端面有一定的距離（一般為 30～50mm） 。 2)導向的選擇 在組合機床上加工孔，除了剛性主軸的方案外，工件 的尺寸、位置精度主要取決于夾具導向。因此，正確選擇導向的結構，確 定導向類型、參數(shù)、精度，不但是繪制加工示意圖應該解決的問題，也是 設計組合機床不可忽視的重要內容。 (1)導向類型、形式和結構 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。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。通常依據(jù)刀具導向部分的直徑 d 和刀具 轉速 n 折算出導向的線速度 v，其中 米/分，在結合加工部位的尺10dn?? 寸精度，工藝方法和刀具的具體工作條件來選擇導向的類型、形式和結構。 第一類導向的允許線速度 v20 米/分。一般用于孔徑 大于 25mm 以上的孔加工，尤其以大直徑的鏜孔應用較多。由前所選擇的 刀具和主軸轉速，根據(jù)切削用量的線速度，加上氣缸蓋前面板上的六個孔 的直徑為 ? 10.5mm，孔徑不大，其線速度 v 不大于 20 米/分，故采用固 定式導向。 （2）確定導向數(shù)量、選擇導向參數(shù) 導向數(shù)量應根據(jù)工件形狀，內 部結構，刀具剛性，加工精度及具體加工情況而定。通常鉆、擴、鉸單層 壁小孔或用懸伸量不大的鏜桿鏜、擴、鉸深度不大的大孔時，選取單個導 向加工。當在工件鑄孔上擴孔時，為了加強刀具的導向剛性，通常采用雙 導向加工。導向的參數(shù)選擇包括：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。根據(jù)《組合機床設計》表 3-17 和表 3-18，選 擇導向的參數(shù)。 導向的長度： dl)4~2(1? 導向離工件端面的距離： dl)0.13( 其中：d 為刀具的直徑。 故可選擇各導向的參數(shù)： ?10.5mm： 取 35mm 1l 導向離工件端面的距離： 取 10mm2l 5.3.4 初定主軸類型、尺寸、外伸長度和選擇接桿 主軸的型式主要取決于進給抗力和主軸——刀具系統(tǒng)結構上的需要。 主軸尺寸規(guī)格應根據(jù)選定的切削用量計算出切削扭矩 M，根據(jù),《組合機床 設計》表 3-19 初選主軸直徑 d，再綜合考慮加工精度和具體工作條件，根 據(jù)表 3-22 決定外伸部分尺寸（直徑 D/d1，長度 L）及配套的刀具接桿莫 氏錐度。 由前所確定的切削扭矩 M，可確定主軸的直徑為： 鉆直徑為 ?10.5mm 的主軸：?20mm 再由表 3-22 選擇 ?8.5mm 的主軸的外伸尺寸為 115mm，其接桿的莫 氏錐度為 1 號錐度，接桿連接也稱為剛性連接，用于單導向進行鉆、擴、 鉸等孔加工。通用的標準接桿有大小型之分，其規(guī)格、尺寸隨接桿號不同 而不同。選擇接桿主要時決定其號數(shù)，應根據(jù)刀具尾部結構(莫氏錐度號) 和主軸外伸部分的內孔直徑 d1 而定。 主軸箱端面至工件之間的軸向距離時加工示意圖上最重要的聯(lián)系尺寸。 必須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刀具、 接桿、導向等與工件之間的聯(lián)系尺寸，其中，須標注主軸端部外徑和內孔 徑，外伸尺寸，刀具各段長度及直徑，導向的直徑、長度、配合，工件至 夾具之間須標注工件距導套端面的距離為了縮短刀具懸伸長度與工作行程 長度，要求這一距離越小越好。它取決于兩個方面，一是主軸箱上刀具、 接桿、主軸等由于相互連接所需的最小軸向尺寸，如采用麻花鉆鉆孔時， 刀具長度要考慮其螺旋槽尾部離開導套端面有一定的距離，以備排屑和刀 具刃磨后有向前調整的可能。接桿長度的標準尺寸，各規(guī)格均有可選擇的 范圍，設計時通常先按最小長度選取。二時機床總體布局要求的聯(lián)系尺寸。 設計時要綜合考慮 兩者的因素。 由表 3-23 選擇各接桿的型號： ? 10.5mm 的主軸：接桿 2X260T0635—01 5.4 動力部件的工作循環(huán)和工作行程 動力部件的工作循環(huán)是加工時動力部件從原始位置開始運動到加工終 了位置，又返回原始位置的動作過程。一般包括快速引進、工作進給、快 速退 回等動作。有時還有中間的許多其他要求動作。本次加工六個孔， 并無其他 特殊的精度要求，采用一般的鉆削加工就可。故其工作循環(huán)只 需要快進，工 進，快退三個步驟即可。 工作行程長度的確定：工作進給長度 L 應等于工件加工部位的長度 L 與刀具切入長度 L1 和切出長度 L2 之和，切入長度 L1 應根據(jù)工件端面的 誤差情況在 5～10mm 之間選擇，誤差大時取大值。 由此選擇加工的切入長度 L1 為 10mm，由于是鉆不通的孔無切出長 度。快速退回長度等于快速引進與工作進給長度之和，快速引進是指動力 部件把主軸箱連同刀具從原始位置送進到工作進給開始位置，其長度按具 體加工情況確定。通常，在采用固定式夾具的鉆、擴、鉸孔組合機床上， 快速退回行程長度須保證所有刀具均退至夾具導套內而不影響工件的裝卸。 假如刀具的剛性較好，且能夠滿足生產(chǎn)率的要求，為了使動力滑臺導軌在 全行程上均勻磨損，也可使快退行程長度加大。本文選用的快退長度為 50mm,只退到導套內，提高效率。 動力部件總行程長度。動力部件的總行程除了要保證要求的工作行程 外，還要考慮裝卸和調整刀具的方便，即要考慮前、后備量。前備量是指 因為刀具的磨損或補償制造、安裝誤差，動力部件尚有可向前調節(jié)的距離。 后備量是考慮刀具從接桿或接桿連同刀具一起從主軸孔內取出所需的軸向 距離。 動力部件的總行程為快退行程長度與前后備量之和。并依次作為 選擇標準動力滑臺的依據(jù)。 6 繪制機床聯(lián)系尺寸總圖 6.1 聯(lián)系尺寸圖的作用及內容 一般說來，組合機床是由標準的通用部件——動力滑臺、動力箱，各 種工藝切削頭、側底座、立柱、中間底座等加上專用的——主軸箱，刀具 和輔具系統(tǒng)，夾具，液、電、冷卻、潤滑、排屑系統(tǒng)組合裝配而成。聯(lián)系 尺寸圖用來表示機床各組成部件的相互裝配和運動關系，以檢驗機床各部 件相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿足加工要求；通用部件的選擇是否合適，并 為進一步進行主軸箱、夾具的設計提供依據(jù)。聯(lián)系尺寸圖是機床配置型式 和總體布局的簡化圖。 主要內容：以適當?shù)囊晥D按統(tǒng)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。圖上應盡量減少不必要的線條及尺寸。但反映各部 件的聯(lián)系尺寸、專用部件的主要輪廓尺寸，運動部件的極限位置及行程尺 寸，必須完整齊全。為了便于部件的設計，聯(lián)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。 6.2 通用部件的選擇 通用部件的選用是組合機床設計的主要內容之一。選用的基本方法是： 根據(jù)所需的功率、進給力、進給速度等要求，選擇動力部件及其配套部件。 選用原則如下： 1） 、切削功率應滿足加工所需的計算功率（包括切削所需功率、空轉 功率及傳動功率） ； 2） 、進給部件應滿足所需的最大計算進給力、進給速度和工作行程及 工作循環(huán)的需求，同時還需考慮裝刀、調刀的方便性； 3）動力箱與主軸箱尺寸應相適應和匹配。根據(jù)加工主軸分布位置可 大致算出多軸箱尺寸，并圓整后選用尺寸的標準規(guī)格主軸箱，據(jù)此選擇結 合尺寸相適應的動力箱； 4）應滿足加工精度的要求。選用時應注意結構不同或者結構相同、 精度等級不同的動力部件所能達到的加工精度是不同的。 5） 、盡可能按通用部件的配套關系選用有關的通用部件。 6.3 繪制機床聯(lián)系尺寸總圖之前確定的主要內容 6.3.1 各主軸切削力 P，扭矩 M，切削功率 N 的計算 根據(jù)前面選定的切削用量（主要指切削速度 v 及進給量 f）,確定進 給力，作為選擇動力滑臺及設計夾具的依據(jù)。確定切削轉矩，用以確定主 軸及其它傳動件的尺寸。確定切削功率，用來選擇主傳動電機功率； DMNHBfP??????97401266.08.9...0 ?8.5mm ：v＝13.4m/min f=0.15r/min 故： KwNmNMP158.04.39706176.32.5.826..9.08.0???? 6.3.2 動力部件的選擇 選用動力部件主要是確定動力部件的品種和規(guī)格。 1） 、動力部件品種的確定 在設計組合機床時，究竟選用那種動力部件，應當根據(jù)具體的加工要 求、機床的配置型式、制造及使用條件等確定。對于完成主運動的動力部 件，通常時根據(jù)加工工藝要求和配置型式確定。設計一臺鉆孔的臥式組合 機床時，選用主軸箱以側置式的主傳動裝置；對于完成進給運動的動力部 件，通常是根據(jù)進給速度的穩(wěn)定性、進給量的可調性、工作循環(huán)等來確定。 還要注意用戶所在地區(qū)的氣溫條件及用戶使用的方便性。 組合機床的的動力部件是配置組合機床的基礎。它主要包括用以實現(xiàn) 刀具主軸旋轉運動的動力箱、各種工藝切削頭及實現(xiàn)進給運動的動力滑臺。 影響動力部件選擇的主要因素有： （1）切削功率 根據(jù)各刀具的切削用量，計算總切削功率，在考慮 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運動 用的動力箱型號規(guī)格的依據(jù)。 （2）進給力 每種規(guī)格的動力滑臺有其最大的進給力 的限制，選JP 用時，應根據(jù)確定的切削用量計算出各主軸的軸向切削合力 ，并保證? < ，依次來選擇動力滑臺。因為同時加工六個孔故P?J =6P=6982.86（N） 。 （3）進給速度 動力滑臺有規(guī)定的快速行程速度和最小進給量的限制。 選用時，應使快速行程速度大于規(guī)定值，最小進給量小于規(guī)定值。 （4）行程 選擇動力滑臺還應考慮最大的允許行程。所選應小于其規(guī) 定的最大允許行程。 （5）主軸箱輪廓尺寸 為使加工過程有良好的穩(wěn)定性，主軸箱應與 所選的動力滑臺相適應，其輪廓尺寸有一定的限制。 （6）動力滑臺導軌的型式 導軌組合有“矩—矩”和“矩—山”兩 種型式。前者一般多用于帶導向引導刀具進行加工的機床及其他粗加工， 后者導向好，精度高，多用在不帶導向的剛性主軸加工和其他精加工。 綜上所述，根據(jù)前面所計算的各量，查《組合機床設計簡明手冊》選 擇動力部件如下： 1) 液壓動力滑臺：HY32B—Ⅱ 動力滑臺是由滑座、滑鞍和驅動裝置等組成、實現(xiàn)直線進給的動 力部件。根據(jù)被加工零件的工藝要求，在滑鞍上安裝動力箱，主軸箱 與動力箱相連接，與動力箱一起運動，實現(xiàn)本道工序的鉆削加工。 臺面寬 320mm，臺面長 630mm 行程長 400mm，導軌“矩—矩”型 式，滑臺及滑座總高 280mm 滑座長 1070mm 允許最大進給力 ＝12500JP 牛，快速行程速度 6mm/分，工進速度 35~1350mm/分 2) 齒輪傳動動力箱 1TD32Ⅰ型 電動機為 Y100L2-4 型，功率 N＝3.0 千瓦；動力箱輸出軸轉速 n 為 715 傳/分；動力箱與動力滑臺面結合面尺寸：長 400mm 寬 320mm；。動 力箱輸出軸距箱底面高度為 124.5mm。 6.3.3 機床裝料高度的確定 裝料高度一般指工件安裝基面到地面的垂直距離。在確定裝料高度時， 首先考慮到工人操作的方便性；自動線要考慮車中間底座的高度以便允許 內腔通過隨行夾具還會系統(tǒng)或冷卻排屑。其次是機床內部結構尺寸限制和 剛度要求。考慮上述剛度、結構功能和使用要求等因素，設計裝料高度 H=970mm，工件最低孔徑 hmin＝125mm，滑臺高度為 280mm，側底座高度 560mm。 6.3.4 夾具輪廓尺寸的確定 夾具是用于定位夾緊工件的，所以工件的輪廓尺寸和形狀是確定夾具 輪廓尺寸的依據(jù)。根據(jù)夾具結構草圖，初步確定夾具的輪廓尺寸。其底座 高度應考慮要保證有足夠的的剛性，又要考慮工件的裝料高度，為了便于 布置定位元件，一般夾具的底座的高度不小于 240mm。夾具底座的長度尺 寸，應能布置下定位夾緊元件和能與中間底座的連接。 6.3.5 中間底座尺寸的確定 中間底座其頂面安裝夾具，側面可與側底座相連接，并通過端面鍵或 定位銷定位。根據(jù)所設計的組合機床配置形式，雙面臥式組合機床的中間 底座，兩側面都安裝側底座。中間底座的結構、尺寸需根據(jù)工件的大小、 形狀以及組合機床的配置形式來確定。因此，中間底座按專用部件進行設 計，并且中間底座的主要尺寸查《金屬加工工藝人員手冊》所列的國家標 準規(guī)定。 中間底座的輪廓尺寸，在長度方面應滿足夾具的安裝要求。它的加工 方面的尺寸由加工示意圖確定。圖中已規(guī)定了機床在加工終了位置是工件 端面至多軸箱前端面的距離 330mm。由此根據(jù)選定的動力箱、滑臺、側底 座的尺寸等標準的位置關系，并考慮滑臺的前備量，通過尺寸鏈計算確定 中間底座加工方向的尺寸 800mm。 確定中間底座的高度方向尺寸時，應機床的剛性要求、冷切排屑系統(tǒng) 要求以及側底座連接尺寸要求。裝料高度和夾具底座高度確定后，中間底 座高度就已確定為 560mm。 6.3.6 主軸箱輪廓尺寸的確定 標準通用多軸箱，臥式為 325mm。因此，確定多軸箱尺寸，主要是確 定多軸箱的寬度 B 和高度 H。記最低主軸高度 h1。多軸箱寬度 B、高度 H 的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關，可按下式確定： B＝b+2b1 H=h+h1+b1 式中：b——工件在寬度方向相距最遠兩孔距離，單位 mm； b1——最邊緣主軸中心至箱體外壁距離，單位 mm； h——工件在高度方向相距最遠兩孔距離，單位 mm； h1——最低主軸高度，單位 mm。 b＝105mm，b1 取 100mm 則 B＝105＋2×100＝305mm h＝155mm, h1=h2+H 料－（0.5+225+630+5） ＝104.5 則 H＝155+104.5+100＝359.5mm。 根據(jù)實際加工的情況