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畢業(yè)設(shè)計(jì)題目
指導(dǎo)教師
周太平
擬定學(xué)生數(shù)
1
面向?qū)I(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化
所屬系
機(jī)械系
教研室
機(jī)械制造教研室
課題來(lái)源
3
1.縱向；2.橫向；3. 自選；
題 目
492Q—11X銑雙面組合機(jī)床及夾具設(shè)計(jì)
類型
1
1.工程設(shè)計(jì)；2.工程技術(shù)研究；3.軟件工程
課題簡(jiǎn)介：
機(jī)油泵是使用在發(fā)動(dòng)機(jī)上的主要部件，492Q機(jī)油泵為492Q發(fā)動(dòng)機(jī)提供一定壓力的潤(rùn)滑油。
機(jī)油泵總成主要由泵體和泵蓋等組成。泵體有機(jī)油泵安裝平面和出油孔端面。本專機(jī)用途為同時(shí)銑削安裝平面和出油孔端面。用專機(jī)銑削雙面可提高效率3倍，并大大提高加工精度、減輕操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
492Q銑雙面組合機(jī)床及夾具要求：
專機(jī)采用組合機(jī)床形式，便于更換專機(jī)用途。考慮液壓進(jìn)給驅(qū)動(dòng)和液壓夾具。
一、性能指標(biāo)：
1、 平面加工尺寸精度： 30、30.7±0.1、15°±20′。
2、 平面加工平面度： 0.05。
3、 平面加工粗糙度：Ra3.2 、Ra6.3。
4、 夾具設(shè)計(jì)考慮液壓自動(dòng)夾緊和松開。
5、 選擇組合機(jī)床通用部件時(shí)考慮適用其它相關(guān)的產(chǎn)品加工。
二、任務(wù)要求：
1. 工作量：折合A0號(hào)圖紙3張以上。圖紙要求分別用CAD和手工繪制。CAD圖需要電子稿[(.dwg)文件和(.pdf)文件均要提交]和打印稿。
2. 設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）按格式要求，35頁(yè)左右。論文需要電子稿[(.doc)文件和(.pdf)文件均要提交]和打印稿。論文要滿足查重要求，用查重版本打印。
3. 其它要求：依據(jù)課題任務(wù)，進(jìn)行資料的收集、加工與整理，正確使用工具書，參考資料數(shù)量15篇以上，按要求完成翻譯。
課題所需知識(shí)：
機(jī)械制圖、CAD、機(jī)械設(shè)計(jì)、金屬切削機(jī)床、機(jī)械制造工藝學(xué)、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、液壓傳動(dòng)、工程材料、組合機(jī)床設(shè)計(jì)、夾具設(shè)計(jì)等。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）
492Q—11X銑雙面組合機(jī)床及夾具設(shè)計(jì)
教 學(xué) 系： 機(jī)械制造及其自動(dòng)化
指導(dǎo)教師：
專業(yè)班級(jí)：
學(xué)生姓名：
二零一五年五月
29
目 錄
1 緒論 1
1.1 組合機(jī)床的簡(jiǎn)介 1
1.2 本課題國(guó)內(nèi)外研究概況 2
2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)-三圖一卡 4
2.1被加工零件工序圖 4
2.1.1 被加工零件工序圖的作用和內(nèi)容 4
2.1.2 繪制被加工零件工序圖的規(guī)定及注意事項(xiàng) 4
2.1.3工序圖CAD 5
2.2加工示意圖 5
2.2.1 加工示意圖的內(nèi)容和作用 5
2.2.2 繪制加工示意圖的注意事項(xiàng) 6
2.2.3 選擇刀具，導(dǎo)向及有關(guān)計(jì)算 6
2.2.4 加工示意圖CAD 8
2.3機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 9
2.3.1 機(jī)床聯(lián)系總圖的內(nèi)容和作用 9
2.3.2 繪制機(jī)床聯(lián)系總圖注意事項(xiàng) 9
2.3.3 機(jī)床的分組 9
2.3.4 機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖 10
2.3.5 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 11
3 銑削頭部件設(shè)計(jì) 12
3.1 機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)的確定 12
3.1.1 確定工件余量 12
3.1.2 選擇切削用量 12
3.1.3 運(yùn)動(dòng)參數(shù) 12
3.1.4 動(dòng)力參數(shù)—主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定 14
3.2 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定 15
3.3 主軸組件的計(jì)算 15
3.3.1 主軸直徑的選擇 15
3.3.2 主軸前后支承軸承的選擇 16
3.3.3 主軸內(nèi)孔直徑 17
4 液壓夾具設(shè)計(jì) 19
4.1 研究原始質(zhì)料 19
4.2 定位基準(zhǔn)的選擇 19
4.3 切削力及夾緊力的計(jì)算 19
4.4定位誤差的分析 23
4.5 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu) 23
4.6 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 24
總 結(jié) 26
參考文獻(xiàn) 27
致 謝 28
設(shè)計(jì)總說(shuō)明:在生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)一定的手段使生產(chǎn)對(duì)象（原材料，毛坯，零件或總成等）的質(zhì)和量的狀態(tài)發(fā)生直接變化的過(guò)程叫工藝過(guò)程。492Q—11X銑機(jī)殼體側(cè)面銑削加工工藝裝備的設(shè)計(jì)應(yīng)該包括確定減速器整體工藝方案的確定，繪制相應(yīng)的工序圖，加工示意圖，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖。被加工零件工序圖是根據(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，毛坯的圖樣，工序圖是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的具體依據(jù)，也是制造，使用，調(diào)整和檢驗(yàn)機(jī)床精度的重要文件。
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)工藝方案具有內(nèi)容的機(jī)床工藝方案圖。它是設(shè)計(jì)刀具，輔具，夾具，多軸箱和液壓，電器系統(tǒng)以及選擇動(dòng)力部件，繪制機(jī)床總聯(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)床和刀具所必須的重要技術(shù)文件。
機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是以被加工零件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確定的專業(yè)部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的。是用來(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布局圖。用來(lái)檢驗(yàn)各部件相對(duì)位置及尺寸聯(lián)系能否滿足加工要求和通用部件選擇是否合適；它為多軸箱，夾具等專用部件設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)；它可以看成是機(jī)床總體外觀簡(jiǎn)圖。由輪廓尺寸，占地面積，操作方法等可以檢驗(yàn)是否適應(yīng)用戶現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境。夾具圖是對(duì)組合機(jī)床加工布局的完整描述，夾具圖反映了工件加工采用定位的方式，夾具方式等一些重要的參數(shù)。工藝方案，工序圖，加工示意圖，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，夾具圖，工序卡基本構(gòu)成了完整的加工工藝裝備設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：工序，工藝分析，定位方案，夾具設(shè)計(jì)
Abstract: In the production process, through certain means of production object ( raw materials, the blank, part becomealways ) state of quality and quantity directly change process is called process. General reducer casing body side milling technology and equipment design should include identification of reducer overall technology scheme, draw the milling speed reducer side corresponding to the process map, diagram processing, machine tool contact size diagram Is processed the components working procedure chart is formulated according to the process, said the combinatorial machine to complete the process content, processing parts of the size, precision, surface roughness and technical requirements for processing, positioning, clamping part and the part to be machined materials, hardness and in the present before machining allowance, rough pattern, working procedure chart is a combination of machine tool design specific basis, but also manufacturing, use, adjustment and testing accuracy of machine tools and important document. The processing diagram is in process planning and machine overall plan initially identified on the basis of drawing. Machine tool contact size diagram is processed the components working procedure chart and diagram processing as the basis, and according to the preliminary selected major general components and determining the overall structure of the major components and rendering. Is used to indicate the machine configuration type, main components and each component mounting position, mutual connection, movement relation and the operation range of the overall layout. Used to test each component relative position and size of contact can meet the processing requirements and general component selection is appropriate; it is a multiple spindle, fixtures and other special components designed to provide important basis; it can be regarded as the general appearance of machine tool. By the contour size, covers an area of, operation method can test whether adapt to the user application environment on the spot. On the combination of machining fixture graph is a complete description of the layout, fixture graph reflects the workpiece processing using the positioning mode, clamps and some important parameters. Process scheme, process map, diagram processing, machine tool fixture contact size diagram, diagram, working procedure card basic form a complete process equipment design.
Key words: process, process analysis, a positioning scheme, fixture design
1 緒論
1.1 組合機(jī)床的簡(jiǎn)介
組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，根據(jù)特定的形狀和工件的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)獨(dú)特，組成的半自動(dòng)或自動(dòng)機(jī)床。
組合機(jī)床一般采用多軸，多刀，多進(jìn)程，多或多級(jí)處理，生產(chǎn)效率幾倍比普通機(jī)床高幾倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此，組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于大批量，大批量生產(chǎn)，并可用于組成自動(dòng)生產(chǎn)線。
組合機(jī)床一般用于加工箱體零件或特殊形狀的。工件的加工，一般不旋轉(zhuǎn)，相對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具和工件，來(lái)實(shí)現(xiàn)鉆孔，擴(kuò)孔，鉆孔，擴(kuò)孔，鉆孔，銑削平面，內(nèi)、外螺紋切削加工圓等。夾緊工件的加工頭旋轉(zhuǎn)組合機(jī)床，由刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也可達(dá)到一定的旋轉(zhuǎn)部件（如飛輪，汽車后橋等）的循環(huán)和過(guò)程。
在第二十世紀(jì)70年代，隨著可轉(zhuǎn)位刀具，刀具的發(fā)展密度，孔尺寸自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)刀具補(bǔ)償技術(shù)，提高組合機(jī)床的加工精度。高達(dá)0.08毫米和1000毫米的銑削平面，表面粗糙度可達(dá)2.8 ~ 0.63微米低；鏜孔精度可以達(dá)到IT7 ~ 6，孔距精度可達(dá)o.03 ~ o.02微型計(jì)。專用機(jī)床是隨著汽車產(chǎn)業(yè)的興起發(fā)展。在專用機(jī)床的某些部分重復(fù)使用，并逐漸發(fā)展成一個(gè)通用部件，導(dǎo)致在一個(gè)組合機(jī)床。組合機(jī)床是最早的1911在美國(guó)，為汽車零部件加工。在每臺(tái)機(jī)器的開始，本廠有他們的標(biāo)準(zhǔn)通用部件。為了提高互換性通用不同配件廠，方便了用戶的使用和維修，1983美國(guó)福特汽車公司和通用汽車公司和美國(guó)機(jī)械廠協(xié)商，確定組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，嚴(yán)格的規(guī)定尺寸的組件之間的接觸，但部分結(jié)構(gòu)未指定。組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，基本上有兩種方式：一，目前是根據(jù)處理對(duì)象的特點(diǎn)專門設(shè)計(jì)的，這是最常見的做法。其次，在組合機(jī)床廣泛用于機(jī)械行業(yè)在我國(guó)，大多數(shù)的工人和技術(shù)人員總結(jié)生產(chǎn)和使用組合機(jī)床的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不在其組件共同組合機(jī)，可設(shè)計(jì)成通用的部件，和一些行業(yè)是一個(gè)組合機(jī)床的加工范圍完成極為相似，它是可能的設(shè)計(jì)的，通用機(jī)床，機(jī)床被稱為“專業(yè)的組合機(jī)床”。本機(jī)不根據(jù)具體的處理對(duì)象都需要特殊的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，可設(shè)計(jì)為多功能，組織大批量生產(chǎn)，然后根據(jù)加工零件的具體需要，夾具和簡(jiǎn)單的切割工具，可以由一個(gè)特定的對(duì)象的高效加工設(shè)備。
通用部件按功能可分為動(dòng)力元件，支撐部分，傳輸部分，控制部分和附件五。動(dòng)力裝置是用于組合機(jī)床主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。主電源箱，切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)。
支撐組件用于安裝動(dòng)力滑臺(tái)進(jìn)給機(jī)構(gòu)，一頭或夾具切割，側(cè)基，中間底座，支架，可調(diào)支架，立柱和立柱底座等。
傳動(dòng)部分可用于運(yùn)輸或主軸箱的加工站組成，主要分度回轉(zhuǎn)臺(tái)，環(huán)形分度回轉(zhuǎn)臺(tái)，鼓和往復(fù)工作臺(tái)等。
控制單元用以控制機(jī)床的自動(dòng)循環(huán)組成，液壓站，電氣柜和控制表。附件有潤(rùn)滑裝置，冷卻裝置和排屑裝置等。
為了使組合機(jī)床能被用在小批量生產(chǎn)中，常常需要應(yīng)用成組技術(shù)，集中在一臺(tái)組合機(jī)床類似零件的結(jié)構(gòu)和工藝，以提高機(jī)床的利用率。本機(jī)有兩種常見的，但主軸箱組合機(jī)床和機(jī)床刀架。
組合機(jī)床未來(lái)的發(fā)展將更加調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，縮短生產(chǎn)周期時(shí)間；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱，夾具自動(dòng)更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；柔性制造系統(tǒng)和成。
1.2 本課題國(guó)內(nèi)外研究概況
在過(guò)去的20年中，組合機(jī)床自動(dòng)線的技術(shù)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，在精密加工，自動(dòng)線的生產(chǎn)效率，巨大的進(jìn)步速度，靈活和綜合自動(dòng)化，是組合機(jī)床自動(dòng)線技術(shù)的發(fā)展達(dá)到了很高的水平。自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，線切割機(jī)，及其他相關(guān)技術(shù)，尤其是數(shù)控技術(shù)的發(fā)展對(duì)自動(dòng)線的結(jié)構(gòu)變化和靈活性起著決定性的作用。隨著市場(chǎng)需求的變化，靈活的將越來(lái)越成為在設(shè)備選擇的重要因素。因此，組合機(jī)床自動(dòng)線將面臨激烈的競(jìng)爭(zhēng)，包括高速加工中心的柔性制造系統(tǒng)。
組合機(jī)床是一種專用的高自動(dòng)化的技術(shù)和設(shè)備，目前，它仍然是一個(gè)大量的關(guān)鍵設(shè)備和機(jī)械產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)高效，高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)，因此被廣泛用于汽車，拖拉機(jī)，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和壓縮機(jī)等許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。其中，特別是汽車工業(yè)，是組合機(jī)床的最大用戶。如德國(guó)的大眾汽車廠在該發(fā)動(dòng)機(jī)廠在機(jī)械行業(yè)中，大量生產(chǎn)，大量使用的設(shè)備是組合機(jī)床。因此，組合機(jī)床與自動(dòng)化水平的技術(shù)性能，工業(yè)部門的生產(chǎn)效率的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品的質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)組織的決定在很大程度上，決定了其產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力在很大程度上。
現(xiàn)代組合機(jī)床和自動(dòng)線作為機(jī)電一體化產(chǎn)品，它是綜合反映驅(qū)動(dòng)，控制，測(cè)量，監(jiān)測(cè)，工具和機(jī)械組件技術(shù)。在過(guò)去的20年中，這些技術(shù)已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，在組合機(jī)床的汽車和內(nèi)燃機(jī)行業(yè)的主要用戶同樣也有很大的變化，產(chǎn)品生命周期縮短，增加品種和質(zhì)量改進(jìn)。這些因素的發(fā)展，促進(jìn)和刺激組合機(jī)床。
組合機(jī)床是高效專用機(jī)床由大量的通用部件和少量的專用部件組成和工藝。通用機(jī)床和專用機(jī)床的發(fā)展。由于機(jī)械加工的組合是高度集中的，也可完成一個(gè)或幾個(gè)一機(jī)不同的過(guò)程，所以為了適應(yīng)生產(chǎn)產(chǎn)量，要求精度高，克服了通用機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，難以保證精度的缺點(diǎn)，專用設(shè)備通用性差，不適應(yīng)現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展，往往更新的要求。因此，組合機(jī)床和自動(dòng)線已被廣泛應(yīng)用于汽車，柴油機(jī)，電機(jī)，儀表、軍工產(chǎn)品的生產(chǎn)，并顯示出巨大的優(yōu)越性。
492Q—11X銑加工工藝裝備設(shè)計(jì)是我們貫徹四年所學(xué)的知識(shí)，將理論與實(shí)踐相結(jié)合，對(duì)專業(yè)知識(shí)的綜合運(yùn)用訓(xùn)練，為我們即將走向自己的工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
機(jī)械加工工藝師規(guī)定產(chǎn)品或零件機(jī)械加工工藝過(guò)程和操作方法，是指導(dǎo)生產(chǎn)的重要的技術(shù)性文件。它直接關(guān)系到產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益，生產(chǎn)規(guī)模的大小，工藝水平的高低以及解決各種工藝問(wèn)題的方法和手段都要通過(guò)機(jī)械加工工藝來(lái)體現(xiàn)，因此工藝規(guī)程的編制的好壞是生產(chǎn)該產(chǎn)品質(zhì)量的重要保證。在編制工藝方案是須保證其合理性，科學(xué)性和完善性。
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)工藝方案具有內(nèi)容的機(jī)床工藝方案圖。它是設(shè)計(jì)刀具，輔具，夾具，多軸箱和液壓，電器系統(tǒng)以及選擇動(dòng)力部件，繪制機(jī)床總聯(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)床和刀具所必須的重要技術(shù)文件。
機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是以被加工零件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確定的專業(yè)部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的。是用來(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布局圖。用來(lái)檢驗(yàn)各部件相對(duì)位置及尺寸聯(lián)系能否滿足加工要求和通用部件選擇是否合適；它為多軸箱，夾具等專用部件設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)；它可以看成是機(jī)床總體外觀簡(jiǎn)圖
機(jī)床夾具是為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量的同時(shí)提高生產(chǎn)的效率，改善工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低生產(chǎn)的成本而在機(jī)床上用以裝夾工件的一種裝置，其作用是使工件相對(duì)于機(jī)床或刀具有個(gè)正確的位置，即使工件保證正確的加工位置不變的裝置。
本次減速器機(jī)殼體側(cè)面銑削加工工藝裝備設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)圖紙的分析，首先應(yīng)該先制定出合理的整體加工工藝方案，再結(jié)合工藝方案繪制出側(cè)面銑削這道工序的工序圖，加工示意圖，夾具圖，最后繪制出機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，并做相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。
2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)-三圖一卡
繪制組合機(jī)床“三圖一卡”，就是針對(duì)具體零件，在選用的工藝和結(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：繪制被加工零件工序圖，加工示意圖，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和編制生產(chǎn)率計(jì)算卡。
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內(nèi)容
（1）被加工零件工序圖是根據(jù)制訂的工藝方案，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。它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的具體依據(jù)，也是制造，使用，調(diào)整和檢驗(yàn)機(jī)床精度的重要文件。被加工零件工序圖是在被加工零件圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床或自動(dòng)線的加工內(nèi)容，并作必要的說(shuō)明繪制的。其包括的主要內(nèi)容：
1）被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。當(dāng)需要設(shè)置中間導(dǎo)向時(shí)，則應(yīng)把設(shè)置中間導(dǎo)向臨近的工件內(nèi)部肋，壁布置及有關(guān)結(jié)構(gòu)形狀和尺寸表示清楚，以便檢查工件，夾具，刀具之間是否相互干涉。
2）本工序所選用的定位基準(zhǔn)，夾壓部位及夾緊方向。以便據(jù)此進(jìn)行夾具的支承，定位，夾緊和導(dǎo)向等機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。
3）本工序加工表面的尺寸，精度，表面粗糙度，形位公差等技術(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。
2.1.2 繪制被加工零件工序圖的規(guī)定及注意事項(xiàng)
（1） 繪制加工零件工序圖的規(guī)定 為使被加工零件工序圖表達(dá)清晰明了，突出本工序內(nèi)容，繪制時(shí)規(guī)定，應(yīng)按一定比例，繪制足夠的視圖以及剖面；本工序加工部位用粗實(shí)線表示，要求保證的加工部位尺寸及位置尺寸數(shù)值下方畫粗實(shí)線。
（2） 繪制被加工零件工序圖注意事項(xiàng)
1）本工序加工部位的位置尺寸應(yīng)與定位基準(zhǔn)直接發(fā)生關(guān)系。當(dāng)本工序定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不符時(shí)，必須對(duì)加工部位的位置精度進(jìn)行分析和換算，并把不對(duì)稱公差換算為對(duì)稱公差
2）對(duì)工件毛培應(yīng)有要求，對(duì)孔的加工余量要認(rèn)真分析。在鏜階梯孔時(shí)，其大孔單邊余量應(yīng)小于相鄰兩孔的半徑之差，以便鏜刀能夠通過(guò)。
3）當(dāng)本工序有特殊要求時(shí)必須注明。如精鏜孔時(shí)，當(dāng)不允許有退刀痕跡或只允許有某種形狀的刀痕時(shí)必須注明。又如薄壁或孔底部壁薄，加工螺孔時(shí)螺孔底孔深度不夠及能否鉆通等。
2.1.3工序圖CAD
專機(jī)采用組合機(jī)床形式，便于更換專機(jī)用途?？紤]液壓進(jìn)給驅(qū)動(dòng)和液壓夾具。
一、性能指標(biāo)：
1、 平面加工尺寸精度： 30、30.7±0.1、15°±20′。
2、 平面加工平面度： 0.05。
3、 平面加工粗糙度：Ra3.2 、Ra6.3。
4、 夾具設(shè)計(jì)考慮液壓自動(dòng)夾緊和松開。
選擇組合機(jī)床通用部件時(shí)考慮適用其它相關(guān)的產(chǎn)品加工。
2.2加工示意圖
2.2.1 加工示意圖的內(nèi)容和作用
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)床工藝方案圖。它是設(shè)計(jì)刀具，輔具，夾具，多軸箱和液壓，電器系統(tǒng)以及選擇動(dòng)力部件，繪制機(jī)床總聯(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)床和刀具所必須的重要技術(shù)文件。
加工示意圖應(yīng)表達(dá)和標(biāo)注的內(nèi)容有：機(jī)床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程；工件，刀具及導(dǎo)向，托架及多軸箱之間的相對(duì)位置及其聯(lián)系尺寸；主軸結(jié)構(gòu)類型，尺寸及外伸長(zhǎng)度；刀具類型，數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸；接桿（包括鏜桿），浮動(dòng)卡頭，導(dǎo)向裝置，攻螺紋靠模裝置等結(jié)構(gòu)尺寸；刀具，導(dǎo)向套間的配合，刀具，接桿，主軸之間的連接方式及配合尺寸等。
2.2.2 繪制加工示意圖的注意事項(xiàng)
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，為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，同一多軸箱上結(jié)構(gòu)尺寸完全相同的主軸只畫一根，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)。一般主軸的分布不受真實(shí)距離的限制。當(dāng)主軸彼此間很近或需設(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)向等是否相互干涉。主軸應(yīng)從多軸箱端面畫起；刀具畫加工終了位置,攻螺紋則應(yīng)畫加工開始位置。對(duì)采用浮動(dòng)卡頭的鏜孔刀桿，為避免刀桿退出導(dǎo)向時(shí)下垂，常選用托架支撐退出的刀桿。這時(shí)必須畫出托架并標(biāo)注聯(lián)系尺寸。常用標(biāo)準(zhǔn)通用結(jié)構(gòu)只畫外輪廓，但須加注規(guī)格代號(hào)；對(duì)一些專用結(jié)構(gòu)，如專用的刀具，導(dǎo)向，刀桿托架，專用接桿或浮動(dòng)卡頭等，須用剖視圖表示其結(jié)構(gòu)，并標(biāo)注尺寸，配合及精度。
2.2.3 選擇刀具，導(dǎo)向及有關(guān)計(jì)算
1） 刀具的選擇 選擇刀具應(yīng)考慮工件材質(zhì)，加工精度，表面粗糙度，排屑及生產(chǎn)率等要求。只要條件允許，應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)刀具，為提高工序集中程度或滿足精度要求，可以采用復(fù)合刀具?？准庸さ毒叩闹睆脚c加工部位尺寸，精度相適應(yīng)，其長(zhǎng)度應(yīng)保證加工終了時(shí)刀具螺旋槽尾端離導(dǎo)向套外端面30-50mm，以利于排屑和刀具磨損后有一定的向前調(diào)整量。
2） 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇 組合機(jī)床加工孔時(shí)，除采用剛性主軸加工方案外，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導(dǎo)向裝置來(lái)保證的。因此，正確選擇導(dǎo)向結(jié)構(gòu)和確定導(dǎo)向類型，參數(shù)，精度，是設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要內(nèi)容，也是繪制加工示意圖時(shí)必須考慮的問(wèn)題。
3） 確定主軸類型，尺寸，外伸長(zhǎng)度 主軸類型主要依據(jù)工藝方法和刀桿與主軸的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定。主軸軸頸及軸端尺寸主要取決于進(jìn)給抗力和主軸-刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。如與刀桿有浮動(dòng)聯(lián)接，主軸則有短懸伸鏜孔主軸和長(zhǎng)懸伸鏜孔主軸。主軸軸頸尺寸規(guī)格應(yīng)按照選定的切削用量計(jì)算切削轉(zhuǎn)矩
4） 選擇接桿，浮動(dòng)卡頭 除剛性主軸外，組合機(jī)床主軸與刀具間常用接桿連接和浮動(dòng)卡頭連接，在鉆擴(kuò)鉸，锪孔及倒角等加工小孔時(shí)，通常都采用接桿。因多軸箱各主軸的外伸長(zhǎng)度和刀具長(zhǎng)度都為定值，為保證多軸箱上各刀具能同時(shí)到達(dá)加工終了位置，須采用軸向可調(diào)整的接桿來(lái)協(xié)調(diào)各軸的軸向長(zhǎng)度，以滿足同時(shí)加工完各孔的要求。為使工件端面至多軸箱端面為最小距離，首先應(yīng)按加工部位在外壁，加工孔深最淺，孔徑又最大的主軸選定接桿，由此選用其他接桿。接桿已標(biāo)準(zhǔn)化，通用標(biāo)準(zhǔn)接桿號(hào)可根據(jù)刀具尾部結(jié)構(gòu)和主軸頭部?jī)?nèi)孔直徑選取
為提高加工精度，減少主軸位置誤差和主軸振擺對(duì)加工精度的影響，在采用長(zhǎng)導(dǎo)向或雙導(dǎo)向進(jìn)行鏜，擴(kuò)，鉸孔時(shí)，一般孔的位置精度靠夾具保證。為避免主軸與夾具導(dǎo)套不同軸而引起的刀桿別勁現(xiàn)象而影響加工精度，均可采用浮動(dòng)卡頭連接
加工螺紋時(shí)，常采用攻螺紋靠模裝置和攻螺紋卡頭及相配套的攻螺紋接桿，絲錐用相應(yīng)的彈簧夾頭裝在攻螺紋接桿上。
5） 標(biāo)注聯(lián)系尺寸 首先從同一多軸箱上所有刀具中找出影響聯(lián)系尺寸的關(guān)鍵刀具，使其接桿最短，以獲得加工終了時(shí)多軸箱前端面到工件端面之間所需最小距離，并據(jù)此確定全部刀具，接桿，導(dǎo)向托架及工件之間的聯(lián)系尺寸。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，為使所設(shè)計(jì)的機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)盡量縮小這一距離。這一距離取決于兩方面：一是多軸箱上刀具，接桿，主軸等結(jié)構(gòu)和相互聯(lián)系所需的最小軸向尺寸；二是機(jī)床總布局所需求的聯(lián)系尺寸。兩方面是相互制約的
6） 標(biāo)注切削用量 各主軸切削用量應(yīng)標(biāo)注在相應(yīng)主軸右端。其內(nèi)容包括：主軸轉(zhuǎn)速NI，相應(yīng)刀具的切削速度VI，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量fi和每分鐘進(jìn)給量fm.同一多軸箱上各主軸的每分鐘進(jìn)給量是相等的，等于動(dòng)力滑臺(tái)的工進(jìn)速度Vf
7） 動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程確定 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，又返回到原位的動(dòng)作過(guò)程。一般包括快速引進(jìn)，工作進(jìn)給和快退等動(dòng)作。有時(shí)還有中間停止，多次往復(fù)進(jìn)給，跳躍進(jìn)給，死檔鐵停留等特殊要求、
1 工作進(jìn)給長(zhǎng)度L的確定，組合機(jī)床上有第一工作進(jìn)給和第二工作進(jìn)給之分。前者用于鉆，擴(kuò)，鉸和鏜孔等工序；后者常用于鉆或擴(kuò)孔之后需要進(jìn)行锪平面，倒大角等工序。工作進(jìn)給長(zhǎng)度等于加工部位長(zhǎng)度與刀具切入，刀具切出長(zhǎng)度之和。
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。在加工雙層或多層的同軸孔系時(shí)，可采用跳躍進(jìn)給循環(huán)進(jìn)行加工，既在加工完一層壁厚，動(dòng)力部件再次快速引進(jìn)到位，再加工第二層壁孔，以縮短循環(huán)時(shí)間。
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)和工件進(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回至導(dǎo)套內(nèi)，不影響工作的裝卸就行。但對(duì)于夾具需要回轉(zhuǎn)或移動(dòng)的機(jī)床，動(dòng)力部件快速退回行程必須把刀具，托架，活動(dòng)鉆模板及定位銷都
推離到夾具運(yùn)動(dòng)可能碰到的范圍之外。
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。動(dòng)力部件的總行程為快退行程與前后備量之和。
8 其他應(yīng)注意的問(wèn)題
1） 加工示意圖與機(jī)床實(shí)際加工狀態(tài)一致。表示出工件安裝狀態(tài)機(jī)主軸加工的方法
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)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)圖及各行程長(zhǎng)度。注意攻螺紋循環(huán)絲錐提前退出工件后，動(dòng)力部件才能開始退回。
3） 加工示意圖應(yīng)有必要的說(shuō)明
2.2.4 加工示意圖CAD
2.3機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
2.3.1 機(jī)床聯(lián)系總圖的內(nèi)容和作用
機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù)，并初步選定的主要通用部件以及確定的專業(yè)部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的。是用來(lái)表示機(jī)床的配置形式，主要結(jié)構(gòu)及各部件以及確定的專用部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的。是用來(lái)表示機(jī)床的配置型式，主要構(gòu)成，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布局圖。用以檢驗(yàn)各部件相互位置及尺寸聯(lián)系能否滿足加工要求和通用部件是否合理；它為多軸箱，夾具等專業(yè)部件設(shè)計(jì)提供依據(jù)；它可以看成是機(jī)床聯(lián)系總體外觀簡(jiǎn)圖。由其輪廓尺寸，占地面積，操作方式等可以檢驗(yàn)是否適合影虎現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境。
機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的內(nèi)容
1） 表明機(jī)床的配置型式和總布局。以適當(dāng)數(shù)量的視圖（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)），用同一比例畫出各部件的外廓形狀和相關(guān)位置。表明機(jī)床基本形式及操作者的位置等。
2） 完整全地反映各部件間的主要裝配關(guān)系和聯(lián)系尺寸，專業(yè)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行程后量尺寸。
3） 標(biāo)注主要通用部件的規(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)格。
2.3.2 繪制機(jī)床聯(lián)系總圖注意事項(xiàng)
機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖應(yīng)按機(jī)床加工終了狀態(tài)繪制。圖中應(yīng)畫出機(jī)床各部件在長(zhǎng)，寬，高方向的相對(duì)位置聯(lián)系尺寸及動(dòng)力部件退至起始位置尺寸；畫出動(dòng)力部件的總行程和工作循環(huán)；應(yīng)注明通用部件的型號(hào)，規(guī)格和電動(dòng)機(jī)型號(hào)，功率及轉(zhuǎn)速；對(duì)機(jī)床各組成部分標(biāo)注分組編號(hào)。
2.3.3 機(jī)床的分組
1) 第10-19組-支承部件。一般用通用的側(cè)底座，立柱及其底座和專業(yè)中間底座等組成。
2) 第20-29組-夾具及輸送設(shè)備。夾具是組合機(jī)床主要的專業(yè)部件，常編為20組，包含工件定位夾緊及固定導(dǎo)向部分。對(duì)一些獨(dú)立性較強(qiáng)的活動(dòng)鉆模板，攻螺紋模板，自動(dòng)夾壓機(jī)構(gòu)，自動(dòng)上下料裝置常單獨(dú) 編組。移動(dòng)工作臺(tái)，回轉(zhuǎn)臺(tái)等輸送設(shè)備，如果屬通用部件，則可納入夾具組，明細(xì)表中列出通用部件型號(hào)型號(hào)即可，如果專業(yè)則單獨(dú)成組編號(hào)。
3) 第30-39組-電氣設(shè)備。電氣設(shè)計(jì)常編為30組，包括原理圖，接線圖和安裝圖等設(shè)計(jì)，專用操縱臺(tái)，控制柜等則另編組號(hào)。
4) 第40-49組-傳動(dòng)裝置。包括機(jī)床中所有動(dòng)力部件如動(dòng)力滑臺(tái)，動(dòng)力箱等通用部件，編號(hào)40組，其余須修改部分內(nèi)容或?qū)Ｓ玫膫鲃?dòng)設(shè)備則單獨(dú)編組。
5) 第50-59組-液壓和氣動(dòng)裝置。
6) 第60-69組 刀具，工具，量具和輔助工具等。
7) 第70-79組-多軸箱及其附屬部件
8) 第80-89組-冷卻，排屑及潤(rùn)滑裝置
9) 第90-99組-電氣，液壓，氣動(dòng)等各種控制擋鐵。
2.3.4 機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖
2.3.5 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡
被加工零件
圖號(hào)
毛坯種類
鑄件
名稱
492Q—11X銑
毛坯重量
材料
HT200
硬度
HBS160~220
工序名稱
工序號(hào)
工時(shí)/min
序號(hào)
工步
名稱
工作行程/mm
切速/（m·min-1）
進(jìn)給量/（mm·r-1）
進(jìn)給量/（mm·min-1）
工進(jìn)時(shí)間
輔助時(shí)間
1
裝卸工件
1.5
2
動(dòng)力部件
3
滑臺(tái)快進(jìn)
47
6.3
0.0075
4
多軸向工進(jìn)
73
0.06
500
20.41
1.22
5
滑臺(tái)快退
120
6.3
0.019
6
7
8
備注
裝卸工件時(shí)間取決于操作者熟練程度，本機(jī)計(jì)算時(shí)取1.5min
累計(jì)
1.22
1.53
單件總工時(shí)
2.75
機(jī)床生產(chǎn)率
17.02件/h
理論生產(chǎn)率
20.966件/h
負(fù)荷率
81.4%
3 銑削頭部件設(shè)計(jì)
3.1 機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)的確定
機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)包括主參數(shù)和基本參數(shù)，基本參數(shù)又包括尺寸參數(shù)，運(yùn)動(dòng)參數(shù)，動(dòng)力參數(shù)。
3.1.1 確定工件余量
492Q—11X銑，零件材料為HT200，硬度190—210HB，生產(chǎn)類型為大批量，鑄造毛坯。
查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.2～2.5,取加工余量為2.5mm(此為雙邊加工)。
3.1.2 選擇切削用量
由于被加工零件的銑削寬度為175mm,需進(jìn)行二次走刀，故一次走刀為90mm(寬度)，二次走刀為175-90=85mm，即：a=90mm。
根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》第132～133頁(yè)，選擇銑削切削用量。
銑削用量的選擇與要求的加工表面粗糙度值及其生產(chǎn)率有關(guān)系。當(dāng)銑削表面粗糙度數(shù)值要求較低時(shí)，銑削速度應(yīng)選高一些，每齒走刀量應(yīng)小些。若生產(chǎn)率要求不高，可以取很小的每齒走刀量，一次銑削4～5mm的余量達(dá)到R=1.6μm的表面粗糙度。這時(shí)每齒的進(jìn)給量一般為0.02～0.03mm。
根據(jù)本次設(shè)計(jì)所加工的零件要求，其表面粗糙度數(shù)值較高，加工材料為鑄鐵，查表6-16得：
a=0.2～0.4mm/z,V=50～80m/min,取a=0.2mm/z。
3.1.3 運(yùn)動(dòng)參數(shù)
機(jī)床的運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括主運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速范圍、進(jìn)給量范圍、進(jìn)給量數(shù)列以及空行程速度等。此次設(shè)計(jì)主要確定主運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。
3.1.3.1 主軸最高，最低轉(zhuǎn)速
按照典型工序的切削速度和刀具(或工件)直徑、計(jì)算主軸最高轉(zhuǎn)速n、最低轉(zhuǎn)速n。計(jì)算公式如下：
n= ， n=
式中：n、n—主軸最高、最低轉(zhuǎn)速(r/min)
V、V—最高、最低切削速度(m/min)
d、d—最大、最小計(jì)算直徑(mm)
根據(jù)《機(jī)械制造工藝金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》第69～70頁(yè)，可查出以下數(shù)據(jù)：
查表2.2-3 取最大，最小切削速度：
V=200～300m/min， 取V=250m/min
V=15～20m/min, 取V=20m/min
銑床的d、d可取使用的刀具最大、最小直徑，即：
d=110mm, d=75mm
則主軸最高轉(zhuǎn)速為
n== =1061.6r/min
取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列值：
n=1000r/min
最低轉(zhuǎn)速為：
n== =57.9r/min
取標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列值：
n=56r/min
3.1.3.2 主軸轉(zhuǎn)速的合理排列
最高、最低轉(zhuǎn)速確定后，還需確定中間轉(zhuǎn)速，選擇公比Φ，轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z，則轉(zhuǎn)速數(shù)列為：
n= n=56r/min, n= nΦ, n= nΦ, n= nΦ
查標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列，取公比Φ=1.78 (1＜Φ≤2)
轉(zhuǎn)速范圍： R===17.8
轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)： Z=+1=5.99 取Z=6
由于本次設(shè)計(jì)的要求，主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)只需設(shè)計(jì)四級(jí)就能滿足要求，故取Z=4。即：
n=56， n=100, n=180, n=315 (r/min)
3.1.4 動(dòng)力參數(shù)—主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定
3.1.4.1 切削力的計(jì)算
由前面已知，本次設(shè)計(jì)的組合機(jī)床的最高轉(zhuǎn)速為n=315r/min，則此時(shí)的切削速度為：
V===108.8m/min<200m/min
由此可見，切削速度滿足要求。
計(jì)算銑削工件時(shí)的切削力
F=9.18×54.5a×a×a×Z×d
式中：a—銑削寬度，a=90mm
a—銑削深度，由于是一次銑削就能達(dá)到設(shè)計(jì)尺寸，則銑削深度為工件加工余量，即a=2.5mm。
a—每齒進(jìn)給量，a=0.2mm/r
Z—轉(zhuǎn)數(shù)級(jí)數(shù)，取Z=4
則銑削力的大小為：
F=9.18×54.5×90×0.2×2.5×4×110=1213.1N
3.1.4.2 切削功率的計(jì)算
根據(jù)《機(jī)械制造工藝金屬機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》第72頁(yè)，可得切削功率公式為：
P===2.2KW
3.1.4.3 估算電動(dòng)機(jī)功率
根據(jù)《機(jī)械制造工藝金屬機(jī)床設(shè)計(jì)指導(dǎo)》第72頁(yè)，有
P===3.14KW
式中：η—主傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械效率，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床η=0.7～0.85。
3.1.4.4 選擇主電機(jī)
查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》第155頁(yè)表12-1，選Y112-4電機(jī)，主要參數(shù)有：
額定功率P=4KW，滿載轉(zhuǎn)速 n=1440r/min，同步轉(zhuǎn)速n=1500r/min，級(jí)數(shù)P=4，質(zhì)量m=43kg。
3.2 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定
查《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》第41頁(yè)，可知：進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率取決于進(jìn)給的有效功率和傳動(dòng)件的機(jī)械效率，即：N=
式中：N—進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率(KW)
Q —進(jìn)給抗力(N)
V—進(jìn)給速度(m/min)
η—進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的總機(jī)械效率(一般取0.15～0.2)
粗略計(jì)算時(shí)，可根據(jù)進(jìn)給傳動(dòng)與主傳動(dòng)所需功率之比值來(lái)估算進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率。
對(duì)于銑床： N=0.2×N=0.2×4=0.8KW
查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》第155頁(yè)表12-1，選Y90S-4電機(jī)，主要參數(shù)有：
額定功率P=1.1KW，滿載轉(zhuǎn)速n=1440r/min，同步轉(zhuǎn)速n=1500r/min，級(jí)數(shù)P=4，質(zhì)量m=22kg。
3.3 主軸組件的計(jì)算
主軸組件的結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括：主軸的平均直徑D（初選時(shí)常用主軸前軸頸的直徑D來(lái)表示）；主軸內(nèi)孔直徑d；主軸前端部的懸伸量a；以及主軸支承跨距L等。一般步驟是：首先根據(jù)機(jī)床主電機(jī)功率或機(jī)床的主參數(shù)來(lái)選取D，在滿足主軸本身剛度的前提下，按照工藝要求來(lái)確定d，根據(jù)主軸前端部結(jié)構(gòu)形狀和前支承的結(jié)構(gòu)型式來(lái)確定a,最后根據(jù)D、a和主軸前支承的支承剛度來(lái)確定L。
主軸軸承的配置型式，對(duì)主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定很有關(guān)系，故在設(shè)計(jì)過(guò)程中常需交叉進(jìn)行，最終以主軸組件剛度等性能來(lái)衡量其設(shè)計(jì)的合理性。
3.3.1 主軸直徑的選擇
主軸直徑對(duì)主軸組件剛度的影響很大，直徑越大，主軸本身的變形和軸承變形引起的主軸前端位移越小，即主軸組件的剛度越高。
但主軸前端軸頸直徑D越大，與之相配的軸承等零件的尺寸越大，要達(dá)到相同的公差則制造越困難，重量也增加。同時(shí)，加大直徑還受到軸承所允許的極限轉(zhuǎn)速的限制，甚至為機(jī)床結(jié)構(gòu)所不允許。
通常，主軸前軸頸直徑D可根據(jù)傳遞功率，并參考現(xiàn)有同類機(jī)床的主軸軸頸尺寸確定。查《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》第157頁(yè)表5-12中，幾種常見的通用機(jī)床鋼質(zhì)主軸前軸頸的直徑D，可供參考，如下表2-3所示：
已知主電機(jī)功率P=4KW，機(jī)床類型是銑床，查上表中對(duì)應(yīng)項(xiàng)，初取D=80。
主軸后軸頸直徑D和前軸頸直徑D的關(guān)系，可根據(jù)下列經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)定：
D=（0.7～0.85）D
因此，有
D=（0.7～0.85）D=（0.7～0.85）×80=56～68，取D=65。
表2-3 主軸前軸頸直徑D的選擇
機(jī)床
機(jī) 床 功 率 （千瓦）
1.47～2.5
2.6～3.6
3.7～5.5
5.6～7.3
7.4～11
11～14.7
車床
60～80
70～90
70～105
95～130
110～145
140～165
銑床
50～90
60～90
60～95
75～100
90～105
100～115
外圓磨床
—
50～90
55～70
70～80
75～90
75～100
3.3.2 主軸前后支承軸承的選擇
3.3.2.1 主軸前支承軸承的選擇
根據(jù)前述關(guān)于軸承的選擇原則，查《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》第375頁(yè)，選取主軸前支承的雙列向心短圓柱滾子軸承型號(hào)為3182116。其中，d=80，D=125，B=34，D=91，D=117，D=117，r=1。具體結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖2-4所示：
圖2-4 雙列向心短圓柱滾子軸承（GB285-87）結(jié)構(gòu)參數(shù)及安裝尺寸
再查《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》第365頁(yè)，選取主軸前支承的推力球軸軸承型號(hào)為8215。其中，d=75，d=75.2，D=110，H=27, D=86, D=99，r=1。具體結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖2-5所示：
3.3.2.2 主軸后支承軸承的選擇
查《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》第368頁(yè)，選取主軸后支承的圓柱滾子軸承型號(hào)為2213。其中：d=65，D=120，B=23，D=77，D=110，r=1.5。具體結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖2-6所示：
3.3.3 主軸內(nèi)孔直徑
該組合機(jī)床用于銑削加工，其主軸需有一通過(guò)銑刀拉桿的孔，該主軸內(nèi)孔直徑應(yīng)取在一定范圍內(nèi)，才不致影響主軸剛度。一般，主軸內(nèi)孔直徑受到主軸后軸頸的直徑所限制。
圖2-5 推力球軸承（GB301-84）結(jié)構(gòu)參數(shù)及安裝尺寸
圖2-6 圓柱滾子軸承（GB283-87）結(jié)構(gòu)參數(shù)及安裝尺寸
由材料力學(xué)可知，剛度K正比于截面慣性矩I，它與直徑之間有下列關(guān)系：
===1-（）=1-
根據(jù)此式可得：當(dāng)<0.3時(shí)，空心與實(shí)心截面主軸的剛度很接近；當(dāng)=0.5時(shí)，空心主軸的剛度為實(shí)心主軸剛度的90%，對(duì)剛度影響不大；≥0.7時(shí)，則主軸剛度急劇下降，故一般應(yīng)使<0.7，即d<0.7D。
由以上分析可得：
d<0.7 D=0.7×65=45.5
考慮到此組合機(jī)床主軸為銑削主軸，銑刀拉桿的直徑比較小，故可將取小些，即取=0.5，即：
d<0.5 D=0.5×65=32.5
將其圓整，d最后取為30。
4 液壓夾具設(shè)計(jì)
4.1 研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來(lái)銑兩面，為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準(zhǔn)。同時(shí)，應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
4.2 定位基準(zhǔn)的選擇
為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對(duì)進(jìn)行加工，準(zhǔn)備采用液壓夾緊。
由零件圖可知：在對(duì)進(jìn)行加工前，φ13端面左端面右端面進(jìn)行了粗銑加工，進(jìn)行了精加工。φ13mm孔已經(jīng)進(jìn)行了鉆鉸孔加工，因此，定位、夾緊方案有：
選擇φ13孔端面和φ13孔孔作為定位基準(zhǔn)，，這種定位在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單易操作。
4.3 切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具：銑刀（硬質(zhì)合金）
刀具有關(guān)幾何參數(shù)：
由參考文獻(xiàn)[5]5表1～2～9 可得銑削切削力的計(jì)算公式：
有：
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過(guò)程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值，即：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻(xiàn)[5]1～2～1可知其公式參數(shù)：
由此可得：
所以
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動(dòng)裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動(dòng)裝置和夾緊元件合二為一。力源為機(jī)動(dòng)夾緊，通過(guò)螺栓夾緊移動(dòng)壓板。達(dá)到夾緊和定心作用。
1．液動(dòng)夾緊裝置
液動(dòng)夾緊裝置以壓縮空氣作為動(dòng)力源推動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)夾緊工件。常用的氣缸結(jié)構(gòu)有活塞式和薄膜式兩種。
活塞式氣缸按照氣缸裝夾方式分類有固定式、擺動(dòng)式和回轉(zhuǎn)式三種，按工作方式分類有單向作用和雙向作用兩種，應(yīng)用最廣泛的是雙作用固定式氣缸。
2．液壓夾緊裝置
液壓夾緊裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理基本與液動(dòng)夾緊裝置相同，所不同的是它所用的工作介質(zhì)是壓力油。與氣壓夾緊裝置相比，液壓夾緊具有以下優(yōu)點(diǎn)：①傳動(dòng)力大，夾具結(jié)構(gòu)相對(duì)比較?。虎谟鸵翰豢蓧嚎s，夾緊可靠，工作平穩(wěn)Z③噪聲小。它的不足之處是須設(shè)置專門的液壓系統(tǒng)，應(yīng)用范圍受限制。
根據(jù)切削力，夾緊力的影響因素，在夾緊不利狀態(tài)過(guò)程，該夾緊力的計(jì)算應(yīng)該根據(jù)機(jī)械平衡原理來(lái)設(shè)計(jì)。最后，為了確保可靠夾緊，數(shù)值乘以安全系數(shù)實(shí)際所需夾緊力。
初步確定液壓缸參數(shù)
表5-1 按負(fù)載選擇工作壓力[1]
負(fù)載/ KN
<5
5~10
10~20
20~30
30~50
>50
工作壓力/MPa
< 0.8~1
1.5~2
2.5~3
3~4
4~5
≥5
表5-2 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力[1]
機(jī)械類型
機(jī) 床
農(nóng)業(yè)機(jī)械
小型工程機(jī)械
建筑機(jī)械
液壓鑿巖機(jī)
液壓機(jī)大中型挖掘機(jī)
重型機(jī)械
起重運(yùn)輸機(jī)械
磨床
組合
機(jī)床
龍門
刨床
拉床
工作壓力/MPa
0.8~2
3~5
2~8
8~10
10~18
20~32
由于銑削力為5000N，往往要取大一些，在這取負(fù)載約為10000N，初選液壓缸的設(shè)計(jì)壓力P1=3MPa，為了滿足工作這里的液壓缸課選用單桿式的，并在快進(jìn)時(shí)差動(dòng)連接，則液壓缸無(wú)桿腔與有桿腔的等效面積A1與A2應(yīng)滿足A1=2A2（即液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d應(yīng)滿足：d=0.707D。為防止切削后工件突然前沖，液壓缸需保持一定的背壓，暫取背壓為0.5MPa，并取液壓缸機(jī)械效率。則液壓缸上的平衡方程
故液壓缸無(wú)桿腔的有效面積：
液壓缸直徑
液壓缸內(nèi)徑：
按GB/T2348-1980，取標(biāo)準(zhǔn)值D=80mm；因A1=2A，故活塞桿直徑d=0.707D=56mm（標(biāo)準(zhǔn)直徑）
則液壓缸有效面積為：
2.缸體壁厚的校核
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，取壁厚為10mm。則
根據(jù)時(shí)； （4-2）
可算出缸體壁厚為：
<10mm
則液壓缸的外徑
式中 ————許用應(yīng)力；（Q235鋼的抗拉強(qiáng)度為375-500MPa，取400MPa，為位安全系數(shù)取5，即缸體的強(qiáng)度適中），P-缸筒試驗(yàn)壓力。
3.缸筒結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
缸筒兩端分別與缸蓋和缸底鏈接，構(gòu)成密封的壓力腔，因而它的結(jié)構(gòu)形式往往和缸蓋及缸底密切相關(guān)[6]。因此，在設(shè)計(jì)缸筒結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，選用結(jié)構(gòu)便于裝配、拆卸和維修的鏈接形式，缸筒內(nèi)外徑應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整。
活塞桿是液壓缸傳遞力的主要零件，它主要承受拉力、壓力、彎曲力及振動(dòng)沖擊等多種作用，必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。其材料取Q235鋼。
1.活塞桿直徑的計(jì)算[1]
由=2 可知活塞桿直徑：
按GB/T2348—1993將所計(jì)算的d值圓整到標(biāo)準(zhǔn)直徑，以便采用標(biāo)準(zhǔn)的密封裝置。圓整后得：
d=56mm
按最低工進(jìn)速度驗(yàn)算液壓缸尺寸，查產(chǎn)品樣本，調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量，因工進(jìn)速度v=0.4m/min為最小速度，則由式
（4-3）
本例=78.5>1.25，滿足最低速度的要求。
2.活塞桿強(qiáng)度計(jì)算：
<56mm （4-4）
式中 ————許用應(yīng)力；（Q235鋼的抗拉強(qiáng)度為375-500MPa，取400MPa，為位安全系數(shù)取5，即活塞桿的強(qiáng)度適中）
3．活塞桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
活塞桿的外端頭部與負(fù)載的拖動(dòng)電機(jī)機(jī)構(gòu)相連接，為了避免活塞桿在工作生產(chǎn)中偏心負(fù)載力，適應(yīng)液壓缸的安裝要求，提高其作用效率，應(yīng)根據(jù)負(fù)載的具體情況，選擇適當(dāng)?shù)幕钊麠U端部結(jié)構(gòu)。
4.活塞桿的密封與防塵
活塞桿的密封形式有Y形密封圈、U形夾織物密封圈、O形密封圈、V形密封圈等[6]。采用薄鋼片組合防塵圈時(shí)，防塵圈與活塞桿的配合可按H9/f9選取。薄鋼片厚度為0.5mm。為方便設(shè)計(jì)和維護(hù)，本方案選擇O型密封圈。
由上述計(jì)算易得：
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用液壓缸夾緊機(jī)構(gòu)。
夾具在裝夾時(shí)，由在定位時(shí)造成圓周上存在定位誤差；夾具體在零件的內(nèi)孔端面上定位時(shí)，也存在定位誤差，從而會(huì)造成由原來(lái)的面接觸變成點(diǎn)接觸，從而使零件在定位時(shí)發(fā)生。
4.4定位誤差的分析
該夾具以一個(gè)平面和二個(gè)定位銷定位，要求保證孔軸線間的尺寸公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。
由[5]和[6]可得：
1 定位誤差：
當(dāng)以任意邊接觸時(shí)
通過(guò)分析可得：
因此：當(dāng)以任意邊接觸時(shí)
2 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過(guò)
⑷ 夾具相對(duì)刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。
4.5 確定夾具體結(jié)構(gòu)和總體結(jié)構(gòu)
對(duì)夾具體的設(shè)計(jì)的基本要求
（1）應(yīng)該保持精度和穩(wěn)定性
在夾具體表面重要的面，如安裝接觸位置，安裝表面的刀塊夾緊安裝特定的，足夠的精度，之間的位置精度穩(wěn)定夾具體，夾具體應(yīng)該采用鑄造，時(shí)效處理，退火等處理方式。
（2）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度
保證在加工過(guò)程中不因夾緊力，切削力等外力變形和振動(dòng)是不允許的，夾具應(yīng)有足夠的厚度，剛度可以適當(dāng)加固。
（3）結(jié)構(gòu)的方法和使用應(yīng)該不錯(cuò)
夾較大的工件的外觀，更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，之間的相互位置精度與每個(gè)表面的要求高，所以應(yīng)特別注意結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，應(yīng)處理的工件，夾具，維修方便。再滿足功能性要求（剛度和強(qiáng)度）前提下，應(yīng)能減小體積減輕重量，結(jié)構(gòu)應(yīng)該簡(jiǎn)單。
（4）應(yīng)便于鐵屑去除
在加工過(guò)程中，該鐵屑將繼續(xù)在夾在積累，如果不及時(shí)清除，切削熱的積累會(huì)破壞夾具定位精度，鐵屑投擲可能繞組定位元件，也會(huì)破壞的定位精度，甚至發(fā)