鉆孔組合機(jī)床設(shè)計(jì),鉆孔,組合,機(jī)床,設(shè)計(jì) 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 組合機(jī)床是以通用部件作為基礎(chǔ)，配以按工件特定形狀和加工工藝設(shè)計(jì)的專用主軸箱和夾具，組成的半自動(dòng)或自動(dòng)專用機(jī)床。 組合機(jī)床是一種專用高效自動(dòng)化技術(shù)裝備，目前，它是大批量機(jī)械產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)高效、 高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)的關(guān)鍵裝備，因而被廣泛應(yīng)用于許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。在大批量生產(chǎn)的機(jī)械工業(yè)部門，大量采用的設(shè)備是組合機(jī)床。因此，組合機(jī)床及其自動(dòng)線的技術(shù)性能和綜合自動(dòng)化水平，在很大程度上決定了這些工業(yè)部門產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)組織的結(jié)構(gòu)，也在很大程度上決定了企業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。礦車輪在礦山機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域用途極為廣泛。而本題目就包含了這兩種在機(jī)械領(lǐng)域都有著重要用途的設(shè)備。 礦車輪鉆孔組合機(jī)床設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的畢業(yè)設(shè)計(jì)。該零件（礦車輪）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此零件毛坯采用灰鑄鐵鑄造成形，題目要求設(shè)計(jì)鉆三個(gè)M10螺孔 的組合機(jī)床。組合機(jī)床設(shè)計(jì)過(guò)程復(fù)雜，需要查閱資料很多，所以在設(shè)計(jì)時(shí)盡量使加工簡(jiǎn)單，但又不影響加工質(zhì)量，同時(shí)使各工序盡量集中，發(fā)揮組合機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)使各種誤差減小到最低限度。 關(guān)鍵詞：組合機(jī)床、夾具、多軸箱、傳動(dòng)軸、三圖一卡 一、緒 論 1.1課題背景 1.1.1國(guó)內(nèi)組合機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀 近年來(lái)，隨著數(shù)控技術(shù)，電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床的服務(wù)對(duì)象已經(jīng)由過(guò)去的農(nóng)用機(jī)械，載貨汽車向以轎車工業(yè)為重點(diǎn)的轉(zhuǎn)移，組合機(jī)床行業(yè)開(kāi)展了針對(duì)轎車零件關(guān)鍵工藝研究開(kāi)發(fā)的科研攻關(guān)，采取引進(jìn)技術(shù)，合作生產(chǎn)和自行開(kāi)發(fā)相結(jié)合；組合機(jī)床也由過(guò)去的剛性組合機(jī)床向具有一定柔性，可實(shí)現(xiàn)多品種加工方向的變化,先后開(kāi)發(fā)了轉(zhuǎn)塔組合機(jī)床,主軸移動(dòng)式組合機(jī)床,自動(dòng)更換主軸箱式組合機(jī)床,同時(shí)又應(yīng)用數(shù)控技術(shù)發(fā)展了三坐標(biāo)加工單元等數(shù)控組合機(jī)床,把純剛性的設(shè)備變?yōu)榫哂幸欢ㄈ嵝?可變可調(diào)的裝備；組合機(jī)床的加工精度以過(guò)去多完成粗加工，半精加工向精加工方向轉(zhuǎn)化。組合機(jī)床行業(yè)開(kāi)發(fā)了針對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)五大件加工的關(guān)鍵工藝設(shè)備，使行業(yè)在精加工機(jī)床的品種上有了較大擴(kuò)充，為提供成套設(shè)備創(chuàng)造了條件；組合機(jī)床制造技術(shù)由過(guò)去的以機(jī)加工為主的單機(jī)及自動(dòng)化向綜合成套方向轉(zhuǎn)換，加強(qiáng)了相應(yīng)配套技術(shù)與產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)，行業(yè)的已經(jīng)初步具備了向用戶提供自毛坯上線，經(jīng)機(jī)械加工和非機(jī)械加工至成品下線的成套技術(shù)裝備，包括整個(gè)車間的切屑和冷卻處理系統(tǒng)；組合機(jī)床的控制技術(shù)由傳統(tǒng)的程序控制技術(shù)向數(shù)控，計(jì)算機(jī)管理與監(jiān)控方向發(fā)展。組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)生產(chǎn)的組合機(jī)床的控制技術(shù)，已完成了由接觸-繼電器控制向可編程控制的轉(zhuǎn)變，從而大大的提高了組合機(jī)床的可靠性，故障率大為降低；組合機(jī)床的開(kāi)發(fā)已經(jīng)又過(guò)去的人工設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。組合機(jī)床行業(yè)大力推行CAD，為提高設(shè)計(jì)速度，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短供貨周期創(chuàng)造了有利的條件。 國(guó)內(nèi)該行業(yè)雖然取得了很大的進(jìn)步與發(fā)展，但是，在制造技術(shù)高速發(fā)展上的今天，由于基礎(chǔ)比較薄弱，從整體看，與國(guó)外先進(jìn)水平與國(guó)內(nèi)的用戶的要求還存在一定的差距，主要表現(xiàn)在產(chǎn)品的可靠性太差，難以適應(yīng)大批量生產(chǎn)的需要，可調(diào)可變性，柔性較差，缺少必要的適應(yīng)多種加工的新產(chǎn)品，系統(tǒng)化，通用化，模塊化程度底，致使制造周期過(guò)長(zhǎng)，滿足不了用戶的要求，科學(xué)管理，成本控制水平不高，在市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力等不足之。 1.1.2 組合機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì) 　　(1)、高速化：由于機(jī)構(gòu)各組件分工的專業(yè)化，在專業(yè)主軸廠的開(kāi)發(fā)下，主軸高速化日益普及。過(guò)去只用于汽車工業(yè)高速化的機(jī)種（每分鐘1.5萬(wàn)轉(zhuǎn)以上的機(jī)種），現(xiàn)在已成為必備的機(jī)械產(chǎn)品要件。　 (2)、精密化：由于各組件加工的精密化，微米的誤差已不是問(wèn)題。以電腦輔助生產(chǎn)（CAM）系統(tǒng)的發(fā)展帶動(dòng)數(shù)控控制器的功能越來(lái)越多。 (3)、高效能：對(duì)機(jī)床高速及精密化要求的提高導(dǎo)致了對(duì)加工工件制造速度的要求提高。同時(shí)，由于產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)激烈，產(chǎn)品生命周期縮短，模具的快速加工已成為縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間所必須具備的條件。對(duì)制造速度的要求致使加工模具的機(jī)床向著高效能專業(yè)化機(jī)種發(fā)展。 　　(4)、系統(tǒng)化：機(jī)床已逐漸發(fā)展成為系統(tǒng)化產(chǎn)品。現(xiàn)在可以用一臺(tái)電腦控制一條生產(chǎn)線的作業(yè)，不但可縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)時(shí)間，還可以提高產(chǎn)品的加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量。 　　(5)、復(fù)合化：產(chǎn)品外觀曲線的復(fù)雜化致使模具加工技術(shù)必須不斷升級(jí)，機(jī)床五軸加工、六軸加工已日益普及，機(jī)床加工的復(fù)合化已是不可避免的發(fā)展趨勢(shì)。 1.2課題的提出及其意義 機(jī)床工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)特別是現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的戰(zhàn)略地位。對(duì)我國(guó)而言，機(jī)床工業(yè)不僅僅具有重要的經(jīng)濟(jì)意義，而且還具有重要的國(guó)防戰(zhàn)略意義。研究機(jī)床工業(yè)的特點(diǎn)，有助于我們了解機(jī)床工業(yè)的特殊規(guī)律，從而找到適合我國(guó)國(guó)情的機(jī)床工業(yè)發(fā)展之路。機(jī)床工業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)了制造業(yè)和工業(yè)的發(fā)展。對(duì)一個(gè)國(guó)家而言，本土的機(jī)床工業(yè)與本土的制造業(yè)及工業(yè)緊密相連，高水平的本土機(jī)床工業(yè)有助于提升本土制造業(yè)及工業(yè)的水平。機(jī)床工業(yè)與一個(gè)國(guó)家的工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力、制造業(yè)發(fā)展水平緊密相關(guān)，本國(guó)的機(jī)床工業(yè)水平越高，工業(yè)和制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力越強(qiáng)。我國(guó)工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和制造業(yè)發(fā)展水平不高，一定程度上是與我國(guó)機(jī)床工業(yè)發(fā)展水平不高相聯(lián)系的。加快我國(guó)機(jī)床工業(yè)的發(fā)展，提高我國(guó)機(jī)床工業(yè)技術(shù)和管理水平，將有利于我國(guó)工業(yè)和制造業(yè)發(fā)展。所以對(duì)機(jī)床的研究設(shè)計(jì)意義是極其重大的。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是高等教育體系中非常重要的環(huán)節(jié)，它可以檢驗(yàn)自己對(duì)專業(yè)知識(shí)理解與掌握的程度，也可以提高自己綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，也能在分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)程中學(xué)到更多新的知識(shí)。 就我個(gè)人而言，我希望能通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為今后參加祖國(guó)的“四化”建設(shè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。 由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指導(dǎo)。 1.3設(shè)計(jì)任務(wù)及其要求 設(shè)計(jì)題目所給的是礦車輪端面鉆孔組合機(jī)床設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)任務(wù)及其要求有： （1）在保證滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、先進(jìn)和合理，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠，便裝拆維修，操作安全可靠； （2）設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：組合機(jī)床設(shè)計(jì)、夾具設(shè)計(jì)； （3）零件盡可能的采用標(biāo)準(zhǔn)件； （4）在結(jié)構(gòu)方案和有關(guān)尺寸確定后，繪制出裝配圖和零件圖； （5）繪制零件圖包括結(jié)構(gòu)圖形、尺寸、公差、形位公差和表面粗糙度值；尺寸表注要注意基準(zhǔn)和完整；必須注明必要的技術(shù)要求； （6）掌握必要的機(jī)械零件的設(shè)計(jì)和加工工藝的有關(guān)知識(shí)； （7）熟悉機(jī)械制圖、配合與公差、機(jī)械原理、金屬材料等方面的有關(guān)知識(shí)。 二、零件分析 2.1 零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其技術(shù)要求 被加工零件的材料為灰口鑄鐵ZG270-500，室溫下的力學(xué)性能≥500，加工部位及其要求為： 在面上加工3個(gè)M10螺孔，并且這3個(gè)螺孔是沿φ130圓周方向性三等分平均分布。表面粗糙度Ra為25。 2.2 零件的生產(chǎn)批量與機(jī)床的使用條件 2.2.1 零件的生產(chǎn)批量 由生產(chǎn)綱領(lǐng)知（考慮廢品及備品率）年產(chǎn)量1萬(wàn)件，單班制生產(chǎn)。 零件的生產(chǎn)批量是決定采用單工位，多工位或自動(dòng)線，還是按中小批量設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要因素，被加工零件的生產(chǎn)批量越大，工序安排一般趨于分散，而且其粗，精加工應(yīng)分別在不同的機(jī)床上完成，以保證加工精度，但對(duì)于中小批量生產(chǎn)的情況，則力求減少機(jī)床臺(tái)數(shù)，此時(shí)應(yīng)將工序盡量集中在一臺(tái)或少數(shù)幾臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行，以提高機(jī)床的利用率，本課題要求年產(chǎn)量為1萬(wàn)臺(tái)，結(jié)合實(shí)際情況，考慮零件的大小，形狀，應(yīng)屬于中小批量的生產(chǎn)規(guī)模，所以宜采用組合機(jī)床。 2.2.2 機(jī)床的使用條件 （1）車間布置情況 車間內(nèi)零件輸送滾道的高度將影響機(jī)床的裝料高度，當(dāng)工件輸送滾道穿過(guò)機(jī)床時(shí)，機(jī)床應(yīng)設(shè)計(jì)為通過(guò)式，且配置不能超過(guò)三面，同時(shí)，裝卸工件只能推進(jìn)拉出，機(jī)床通常不能安裝中間導(dǎo)向，如果車間面積有限，則要限制機(jī)床輪廓尺寸，此外，生產(chǎn)線的工藝流程方向，機(jī)床在車間的安裝位置等對(duì)機(jī)床配置方案也有一定的影響。 （2）工藝間的聯(lián)系 工件到組合機(jī)床加工前，毛坯或半成品必須達(dá)到一定的要求，否則，會(huì)造成工件在機(jī)床上夾緊定位不可靠，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)床上加工以后，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)定位基面，那么組合機(jī)床應(yīng)該考慮為下一道工序加工出定位面。 （3）使用廠的技術(shù)能力和自然條件 如果使用廠沒(méi)有相當(dāng)能力的工具車間，制造，刃磨復(fù)雜的整體復(fù)合刀具有困難，則制定方案時(shí)應(yīng)避免采用此類刀具，必要時(shí)可增加機(jī)床工位，以便采用一般刀具分散加工。 三、確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案 零件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。考慮到被加工的零件是鉆三個(gè)M10螺孔，而且這三個(gè)螺孔是沿φ130圓周方向性三等分平均分布，并針對(duì)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、表面粗糙度以及定位、夾緊方法、工藝過(guò)程、所采用的刀具及切削用量、現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境和條件、生產(chǎn)率要求等。劃分工序可以有兩種趨向：工序集中和工序分散。?工序的集中分散各有其長(zhǎng)處，一般說(shuō)來(lái)，在大批量生產(chǎn)中以提高生產(chǎn)率為主，需廣泛采用多刀、單軸與多軸自動(dòng)或半自動(dòng)機(jī)床，多軸龍門銑床、組合機(jī)床等，故采取工序集中可以獲得突出的效果。? 　　此次設(shè)計(jì)的礦車輪端面鉆孔組合機(jī)床很大程度上使各工序盡量集中，發(fā)揮組合機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)使各種誤差減小到最低限度。? 由于此設(shè)計(jì)中所加工的零件3?個(gè)孔中部分孔距離適中，所以完全可用一個(gè)工位完成。?遵循以下幾點(diǎn)基本原則： （1）選擇合適、可靠的工藝方法； （2）精粗加工合理安排； （3）工序集中原則 （4）定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)選擇原則。 （5）制定工藝方案1)裝卸、夾緊；2)鉆3個(gè)孔；3)攻絲。 3.1組合機(jī)床的組成 一臺(tái)組合機(jī)床主要由滑臺(tái)、鉆削頭、夾具、多軸箱、動(dòng)力箱、立柱、立柱底座、中間底座、側(cè)底座以及控制部件和輔助部件等組成。其中夾具和多軸箱是按加工對(duì)象設(shè)計(jì)的專用部件，其余均為通用部件，且專用部件中的絕大多數(shù)零件（約70%—90%）也是通用零件。 加工時(shí)，刀具由電動(dòng)機(jī)通過(guò)動(dòng)力箱、多軸箱驅(qū)動(dòng)做旋轉(zhuǎn)主體運(yùn)動(dòng)并通過(guò)各自的滑臺(tái)帶動(dòng)做直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 3.2組合機(jī)床類型 根據(jù)所選用的通用部件的規(guī)格大小以及結(jié)構(gòu)和配置形式等方面的差異，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)面寬度大于250mm的為大型組合機(jī)床，滑臺(tái)臺(tái)面寬度小于250mm的為小型組合機(jī)床。 根據(jù)組合機(jī)床的配置形式，可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。 3.2.1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，家具和工件固定不動(dòng)，通過(guò)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)床加工精度較高，但生產(chǎn)率較低。 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。 a 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，按加工要求的不同，可配置成單面、雙面或多面的形式。本題目選用單面即可。 b 立式組合機(jī)床 立式組合機(jī)床的道具主軸垂直布置，動(dòng)力部件沿垂直方向進(jìn)給。一般只有單面配置一種形式。 c 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?？膳渲贸蓡蚊骐p面或多面的形式，以加工工件上的傾斜表面。 d 復(fù)合式組合機(jī)床 復(fù)合式組合機(jī)床是臥式、立式、傾斜式兩種或三種形式的組合。 3.2.2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)定的工作循環(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)行不同的工位加工。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)工作臺(tái)式、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式、中央立柱式和鼓輪式四種類型。 a 移動(dòng)工作臺(tái)組合機(jī)床 移動(dòng)工作臺(tái)組合機(jī)床可以先后在兩個(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(lái)實(shí)現(xiàn)工件的變換。 b 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)活幾個(gè)工件，其上的夾具和工件安裝在繞垂直軸線回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，并隨其作周期轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)工件的換位。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，所以不能獲得較高的生產(chǎn)率。 c 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)的環(huán)形回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，并隨其做周期轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)工位的變換。在環(huán)形回轉(zhuǎn)工作臺(tái)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。 d 鼓輪式組合機(jī)床 鼓輪式組合機(jī)床上的夾具和工件安裝在繞水平軸線回轉(zhuǎn)的鼓輪上，并作周期轉(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。 3.2.3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)多軸箱安裝在轉(zhuǎn)塔回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，各個(gè)多軸箱依次轉(zhuǎn)到加工位置對(duì)工件進(jìn)行加工。按多軸箱是否作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，可將這類機(jī)床分為兩類： a 只實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)塔式多軸箱組合機(jī)床 多軸箱安裝在轉(zhuǎn)塔回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，主軸由電動(dòng)機(jī)通過(guò)多軸箱的傳動(dòng)裝置帶動(dòng)作旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)；工件安裝在滑臺(tái)的回轉(zhuǎn)工作面上（如果不需要工件轉(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)。 b 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)塔式多軸箱組合機(jī)床 這類機(jī)床的工件固定不動(dòng)（也可作周期轉(zhuǎn)位），轉(zhuǎn)塔式多軸箱安裝在滑臺(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，因而可減少機(jī)床臺(tái)數(shù)和占地面積，適宜于中、小批量生產(chǎn)。 綜合上述組合機(jī)床分類介紹及各自功用，在結(jié)合本題目所要求設(shè)計(jì)的組合機(jī)床特點(diǎn)初步選取單工位的臥式組合機(jī)床。 3.3組合機(jī)床的通用部件 組合機(jī)床的通用部件是組合機(jī)床的基礎(chǔ)。部件通用化程度的高低標(biāo)志著組合機(jī)床技術(shù)的水平。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。 3.3.1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： a 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)及其相配套使用的動(dòng)力箱和各種單軸頭，如銑削頭、鉆削頭、鏜孔車斷面頭等，其他部件均以選定的動(dòng)力部件為依據(jù)來(lái)配套選用。 b 支承部件 支承部件是組合機(jī)床的基礎(chǔ)部件，他包括側(cè)底座、立柱、立柱底座和中間底座等，用于支承和安裝各種部件。組合機(jī)床個(gè)部件之間的相對(duì)位置精度、機(jī)床的剛度主要由支承部件保證。 c 輸送部件 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，要求有較高的定位精度。輸送部件主要有移動(dòng)工作臺(tái)和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。 d 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。 e 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、排屑裝置以及上下料的機(jī)械手等。 3.3.2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，其他通用部件的主參數(shù)取與其配套的滑臺(tái)主參數(shù)來(lái)表示。 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(guò)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。 3.3影響因素 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)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案。但是還要考慮下列因素的影響。 3.3.1加工精度的影響 工件的加工精度要求，往往影響組合機(jī)床的配置形式和結(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，加工精度要求低時(shí)，可采用移動(dòng)夾具的多工位組合機(jī)床；工件各孔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；工件各孔同軸度要求高時(shí)，應(yīng)單獨(dú)采用精加工等。 3.3.2工件結(jié)構(gòu)狀況影響 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)于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)于大直徑的深孔加工，宜采用具有剛性主軸的立式組合機(jī)床等。 3.3.3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，從其他因素考慮應(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，就不得不采用多工位組合機(jī)床，甚至自動(dòng)線來(lái)進(jìn)行加工。而在多工位組合機(jī)床時(shí)，還要考慮：工位數(shù)不超過(guò)23個(gè)，并能滿足生產(chǎn)率要求時(shí)，應(yīng)選用移動(dòng)工作臺(tái)式組合機(jī)床；工位數(shù)超過(guò)4個(gè)時(shí)才選用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)或鼓輪式組合機(jī)床。 3.3.4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(guò)高，使用液壓傳動(dòng)機(jī)床不夠穩(wěn)定，則宜采用機(jī)械傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式；使用單位刃磨刀具、維修、調(diào)整能力以及車間布置得情況，都將影響組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)方案。 綜上：本題目應(yīng)采用固定液壓夾具的單工位組合機(jī)床。 四、“三圖一卡”的編制 根據(jù)前幾章分析和指定的機(jī)床工藝方案及機(jī)床的配置型式結(jié)構(gòu)方案下面用圖紙的表達(dá)形式—三圖一卡設(shè)計(jì)，來(lái)表示組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)。其內(nèi)容包括： 繪制被加工零件圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，編制生產(chǎn)率計(jì)算卡。 被加工零件（見(jiàn)下圖）。其材料為鑄鋼ZG270-500，硬度為HB175～255，加工部位及要求為： 面上有3孔，即，孔粗糙度為25； 其他技術(shù)要求見(jiàn)圖紙。 要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為（考慮廢品及備品率）年產(chǎn)量1萬(wàn)件，單班制生產(chǎn)。 4.1被加工零件圖 被加工零件圖是根據(jù)選定的工藝方案，表明零件的形狀、尺寸、硬度、以及在所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容和所采用的定位基準(zhǔn)、夾壓點(diǎn)的圖紙。是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是制造、驗(yàn)收和調(diào)整機(jī)床的重要技術(shù)條件。 1.在被加工零件圖上標(biāo)注的內(nèi)容有： 1）加工零件的形狀、主要輪廓尺寸和本機(jī)床要加工部位的尺寸、精度 、表面粗燥度、形位精度等技術(shù)要求，以及對(duì)上道工序的技術(shù)要求等。 2）本工序所選定的定位基準(zhǔn)，夾緊部位及夾緊方向。 3）被加工零件的名稱、編號(hào)、材料、硬度及被加工部位的加工余量等。 2、繪制被加工零件工序圖的一些規(guī)定 （1）除加工部位用粗實(shí)線畫外，其余部位用細(xì)實(shí)線繪制。定位基準(zhǔn)、夾緊部位、夾緊方向等需用符號(hào)表示；本道工序保證的尺寸、角度等，均在尺寸下畫橫線標(biāo)出 （2）注明零件對(duì)機(jī)床加工提出的某些特殊要求，如對(duì)精鏜孔機(jī)床應(yīng)注明是否允許留有退刀痕跡。 （3）各加工部位的位置尺寸，應(yīng)由定位基準(zhǔn)標(biāo)起。當(dāng)定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)應(yīng)進(jìn)行換算。 （4）對(duì)各加工部位的位置尺寸當(dāng)為不對(duì)稱公稱公差尺寸時(shí)，換算為對(duì)稱公差尺寸即使名義尺寸位于公差帶的中央。 遵循繪制被加工零件圖的規(guī)定畫出零件圖見(jiàn)附錄CAD圖。 4.2加工示意圖 加工示意圖是被加工零件工藝方案在圖案上的反應(yīng)，表示被加工零件在機(jī)床上的加工過(guò)程，刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對(duì)位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等，使刀具、夾具、多軸箱、電氣和液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇動(dòng)力部件的主要依據(jù)，是整臺(tái)組合機(jī)床布局形式的原始要求，也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需的重要技術(shù)文件。 4.2.1在加工示意圖要標(biāo)注的內(nèi)容 （1）機(jī)床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程。 （2）工件、夾具、刀具及多軸箱之間的相對(duì)位置及其聯(lián)系尺寸。 （3）主軸的結(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；導(dǎo)向裝置、攻螺紋靠模裝置的結(jié)構(gòu)尺寸；刀具與導(dǎo)向裝置的配合，刀具、主軸之間連接方式。 4.2.2繪制加工示意圖的有關(guān)計(jì)算 加工示意圖繪制之前，應(yīng)進(jìn)行刀具、導(dǎo)向裝置的選擇以及切削用量、轉(zhuǎn)矩、進(jìn)給力、功率和有關(guān)聯(lián)系尺寸計(jì)算。 （1）刀具的選擇 選擇刀具，應(yīng)考慮工藝要求與加工尺寸精度、工件材質(zhì)、表面粗糙度及生產(chǎn)率的要求。只要條件允許應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)刀具。為了提高工序集中程度或滿足精度要求，可以采用復(fù)合刀具?？准庸さ毒叩拈L(zhǎng)度應(yīng)保證加工終了時(shí)刀具螺旋槽尾端與導(dǎo)向套之間有3050mm距離，以便于排出切削和刀具磨損后又一定的向前調(diào)整量。 所以，根據(jù)零件要加工的孔是三個(gè)M10螺孔，參照以上要求，依據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》（楊叔子主編）孔加工刀具表20-2和表20-3（P587）加工M10螺孔選擇高速鋼直柄短麻花鉆（GB1435—85）直徑d=8.2mm，l=79mm，l1=37mm。 （2）導(dǎo)向套的選擇 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靠刀具的導(dǎo)向裝置來(lái)保證。因此，正確選擇導(dǎo)向裝置的類型，合理確定其尺寸、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)必須解決的問(wèn)題。導(dǎo)向裝置有兩大類，即固定式導(dǎo)向和旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向。在加工孔徑不大于40mm或摩擦表面線速度小于20m/min時(shí)，一般采用固定式導(dǎo)向，刀具或刀桿的導(dǎo)向部分，在導(dǎo)向套內(nèi)即轉(zhuǎn)動(dòng)又作軸向移動(dòng)。固定導(dǎo)向裝置一般由中間套、可換導(dǎo)套華人壓套螺釘組成。中間套的作用是在可換導(dǎo)套磨損后，可較為方便的更換，不會(huì)破壞鉆模體上的孔德精度。加工孔徑較大或線速度大于20mm/min時(shí)，一般采用旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向裝置。旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向裝置將旋轉(zhuǎn)副和直線移動(dòng)（導(dǎo)向）副分別設(shè)置，按旋轉(zhuǎn)副和直線副的相對(duì)位置分為內(nèi)滾式和外滾式兩種；滾動(dòng)軸承安裝在刀桿上的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向?yàn)閮?nèi)滾式導(dǎo)向，中間導(dǎo)向套只作直線移動(dòng)，導(dǎo)向長(zhǎng)度為(23）d1(d1刀桿直徑),導(dǎo)向至工件端面的距離為2050mm，視導(dǎo)向結(jié)構(gòu)而定；滾動(dòng)軸承內(nèi)圈安裝在中間導(dǎo)向套上，中間導(dǎo)向套不隨主軸一起的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向?yàn)橥鉂L式導(dǎo)向裝置，導(dǎo)向長(zhǎng)度為 （2.53.5）d1。旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向裝置的極限轉(zhuǎn)速由軸承的極限轉(zhuǎn)速和刀具允許的切削速度決定，導(dǎo)向精度由軸承精度和刀桿、導(dǎo)向套的精度決定。旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向一般通過(guò)滑塊連軸器（JB/ZQ4384-1986）與主軸“浮動(dòng)”聯(lián)接。 綜上：依據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》（楊叔子主編）表17-46鉆套的基本類型（P491）選擇固定鉆套。 由于加工的是三個(gè)M10螺孔，故選擇加工孔直徑710mm，所以導(dǎo)套長(zhǎng)度也就選擇22mm。 導(dǎo)向套布置圖 （3）導(dǎo)向裝置的選擇 由于選擇剛性主軸，其位置尺寸精度取決于主軸的位置和尺寸精度，對(duì)于所加工出的孔的精度將起著重要的角色，而與選擇的刀具和有無(wú)導(dǎo)向裝置沒(méi)有太大的關(guān)系，另外由于改機(jī)床所加工的孔的直徑和長(zhǎng)度均不大，所以選用第一類導(dǎo)向裝置，則其布局與參數(shù)的選擇查閱《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》如下: 工藝方法 導(dǎo)向布局簡(jiǎn)圖 導(dǎo)向長(zhǎng)度 導(dǎo)向至工件端面的距離 刀具與主軸的連接形式 鉆孔 （2~4） （鉆鑄鋼） 剛性 導(dǎo)向裝置的配合： 導(dǎo)向裝置的配合依據(jù)參考資料書(shū)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》中的精度進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)。其導(dǎo)向裝置的配合形式如下圖： 導(dǎo)向裝置之間的配合 其精度以及配合的相互關(guān)系為： 導(dǎo)向類別 工藝方法 d D 刀具導(dǎo)向部分的外徑 第一類導(dǎo)向 鉆孔 G7（F8） H7/g6 H7/js6 用鉆頭本身導(dǎo)向 （4）初定切削用量 切削用量是指切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量等三個(gè)切削要素。它們表示切削過(guò)程中切削運(yùn)動(dòng)的大小及刀具切入工件的程度，切削速度是切削刃的選定點(diǎn)相對(duì)于工件的主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度，通常用Vc表示，單位為米/分或米/秒。進(jìn)給量是工件或刀具的每一轉(zhuǎn)或每一往返行程的時(shí)間內(nèi)，刀具與工件之間沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的相對(duì)位移，通常用f來(lái)表示，單位為毫米/轉(zhuǎn)或毫米/行程。背吃刀量是指通過(guò)切削刃基點(diǎn)并垂直于工件平面方向上測(cè)量的吃刀深ap，也就是工件待加工表面與已加工表面之間的垂直距離，習(xí)慣上也將背吃刀量稱為切削深度，通常用ap表示，單位為毫米 。 切削深度ap 選擇原則是根據(jù)工件的加工余量來(lái)決定的，選擇是應(yīng)考慮：a 在留下精加工及半精加工余量后，粗加工應(yīng)盡可能將剩下的余量一次切除以減少走刀次數(shù)；b如果工件余量過(guò)大，或機(jī)床動(dòng)力不足而不能將粗切削余量一次切除，也應(yīng)將第一次走刀的切削深度盡可能取大些；c 當(dāng)沖擊負(fù)載較大，或工藝系統(tǒng)剛性較差時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減少切削深度；d 一般精切時(shí)，可取ap=0.05~0.8毫米，半精加工時(shí)可取ap=1.0~3.0毫米 。 進(jìn)給量f的選擇是主要是根據(jù)切削力及加工表面粗糙度：粗加工時(shí)，加工表面粗糙度要求不高，進(jìn)給量主要受刀桿、刀片、工件及機(jī)床的強(qiáng)度和剛度所能承受的切削力的限制；半精切削及精切時(shí)，進(jìn)給量主要受表面粗糙度要求的限制，刀具的副偏角愈小，刀尖圓弧半徑愈大，切削速度愈高，工件材料的強(qiáng)度愈大，則進(jìn)給量可愈大 。 切削速度vc的選擇原則主要考慮切削加工的經(jīng)濟(jì)性，必須保證刀具經(jīng)濟(jì)壽命，同時(shí)切削負(fù)載不應(yīng)超過(guò)機(jī)床的額定功率，通常的原則是：a 刀具材料的耐熱性好，切削速度可高些；b工件材料的強(qiáng)度、硬度高，或塑性太大或太小，切削速度均應(yīng)取低些，c 加工帶外皮的工件時(shí)，應(yīng)付適當(dāng)降低速度；d要求得到較小的表面粗糙度時(shí)，切削速度應(yīng)避開(kāi)積屑瘤的生成速度范圍，對(duì)硬質(zhì)合金刀具，可取較高的切削速度，對(duì)高速鋼刀具，常采用低速切削；e 斷續(xù)切削時(shí)，應(yīng)取較低的切削速度；f 工藝系統(tǒng)剛性差時(shí)，切削速度應(yīng)適當(dāng)減小；h在切削速度最后確定之前，須驗(yàn)算機(jī)床電動(dòng)機(jī)的功率是否足夠 。 組合機(jī)床往往采用多軸、多刀、多面同時(shí)加工，且組合機(jī)床上的刀具要有足夠的使用壽命，以減少頻繁換刀。因此，組合機(jī)床切削用量一般比通用機(jī)床的單刀加工要低30%以上。 同一多軸箱上的刀具由于采用同一滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給，多以各刀具的每分鐘進(jìn)給量應(yīng)該相等。因此，應(yīng)按工件時(shí)間最長(zhǎng)、負(fù)荷最重、刃磨較困難的所謂“限制性刀具”來(lái)確定；對(duì)于其他刀具，可以在這基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整其每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，以滿足每轉(zhuǎn)進(jìn)給量相同的要求。另外，在多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)完畢、傳動(dòng)齒輪齒數(shù)確定后，還要反過(guò)來(lái)調(diào)整初定的切削用量。 選擇切削用量時(shí)，應(yīng)盡量使相鄰主軸轉(zhuǎn)速接近，以使多軸箱的傳動(dòng)鏈簡(jiǎn)單些。使用液壓滑臺(tái)時(shí)，所選的每分鐘進(jìn)給量一般應(yīng)比滑臺(tái)的最小進(jìn)給量大50%，以保證進(jìn)給穩(wěn)定。 表2 用高速鋼鉆頭加工時(shí)切削用量 加工直徑 切削用量 V(mm/min) S0/(mm/r) 16 1018 0.050.1 612 1018 0.10.18 表3 用高速鋼刀具擴(kuò)孔的切削用量 加工直徑 切削用量 擴(kuò)通孔 锪沉孔 V(mm/min) S0/(mm/r) V(mm/min) S0/(mm/r) 1015 1018 0.150.2 0.150.2 1625 0.20.25 0.150.3 2640 0.250.3 812 0.150.3 4060 0.30.4 0.150.3 60100 0.40.6 0.150.3 綜上：根據(jù)本題目加工情況最終加工完成M10（公稱直徑為10mm）螺孔，首先鉆孔φ8mm f=0.220.26,取f=0.25mm/r; (見(jiàn)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.4-38及表3.1-36) v=18m/min; F=2413N; M=6.426N.M 見(jiàn)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.4-41 按機(jī)床選取=750（《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表3.1-36） 所以切削工時(shí)， 其中切入=21mm，切出=3mm, =80mm 2) 擴(kuò)孔到φ10mm。因該工步能加工完后能直接保證精度,即加工完后即可滿足要求。 根據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.4-52查得擴(kuò)孔鉆擴(kuò)φ10孔時(shí)的進(jìn)給量, ,根據(jù)機(jī)床規(guī)格選f=0.5mm/r。擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔時(shí)切削速度，確定為 （為用鉆頭鉆同樣尺寸實(shí)心孔時(shí)的切削速度。） 故v=0.4×30m/min=12m/min ; 按機(jī)床選?。?195；實(shí)際切削速度： 由《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.5-7， 切削時(shí)間 其中，取4 3 故 （5）確定切削轉(zhuǎn)矩、軸向力和切削功率 確定切削轉(zhuǎn)矩、軸向力和切削功率是為了分別確定主軸及其他傳動(dòng)件尺寸、選擇滑臺(tái)及設(shè)計(jì)夾具、選擇主電動(dòng)機(jī)（一般是選擇動(dòng)力箱盒驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)）提供依據(jù)。 本題目是采用高速鋼直柄麻花鉆，所以： 采用高速鋼鉆頭鉆孔時(shí): 軸向切削力： F=26Df0.8HB0.6=26×10×0.250.8×4500.6=1635N 切削轉(zhuǎn)矩： T=10D1.9f0.8HB0.6=10×101.9×0.250.8×4500.6=4178N.mm 切削功率： Kw D：鉆頭直徑（mm） f:每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r） v:切削速度（m/min） HB:材料硬度，[HB]一般取HB的最大值450。 采用高速鋼擴(kuò)孔時(shí)： F=9.2f0.4t1.2HB0.6 T=31.6Dt0.75f0.8HB0.6 式中t——背吃刀量深度（mm） 另外：刀具的耐用度在60～120min左右（由于采用的是硬質(zhì)合金麻花鉆）。 用以上公式計(jì)算出主軸箱上各刀具主軸的軸向切削力后，求出多軸加工的總的軸向力：=++……+=3F=3×1635=4905N。 （6）計(jì)算主軸直徑 強(qiáng)度條件下45鋼質(zhì)主軸的直徑為 剛度條件下的主軸直徑為 其中：d為軸直徑 T為軸所承受的轉(zhuǎn)矩 為許用剪切應(yīng)力；45鋼=31Mpa(《機(jī)械制造裝配設(shè)計(jì)》P136) B為系數(shù)，當(dāng)材料的剪切彈性模量G=8.1×104MPa，剛性主軸=0.5。/m，B=1.984；傳動(dòng)軸=1。/m，B=1.638（《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》和《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》 P136） 查閱《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》和《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》 通用鉆削類主軸的系列參數(shù) 主軸外伸 主軸類型 短主軸 滾錐軸承短主軸 25 30 35 40 50 長(zhǎng)主軸 滾錐軸承長(zhǎng)主軸 20 25 30 35 40 50 滾珠軸承主軸 15 20 25 30 35 40 滾針軸承主軸 15 20 25 30 35 40 主軸外伸尺寸/mm D/d 25/16 32/20 40/28 50/36 50/36 67/48 80/60 L 85 115 115 115 115 135 135 孔深l 74 77 85 106 106 129 129 接桿模式錐號(hào) l 1，2 1，2，3 2，3 2，3 3，4 4，5 本題目中，所有主軸直徑皆為20mm，主軸外伸長(zhǎng)度為：L=115mm,內(nèi)徑為：D=20（H7）mm，內(nèi)孔長(zhǎng)度為：l=77mm. (7)選取刀具接桿 由以上可知，多軸箱各主軸的外伸長(zhǎng)度為一定值，而刀具的長(zhǎng)度也是一定值。因此，為保證多軸箱上各刀具能同時(shí)到達(dá)加工終了位置，就需要在主軸和刀具之間設(shè)置可調(diào)環(huán)節(jié)。這個(gè)可調(diào)環(huán)節(jié)在組合機(jī)床上就是通過(guò)刻調(diào)整的刀具接桿來(lái)解決的。 接桿的尺寸d與主軸外伸長(zhǎng)度的內(nèi)孔D配合，根據(jù)接桿直徑d和刀具的錐體莫式錐度，查閱《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》和《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》（GB/T 3668.10—1983）選取可調(diào)接桿如下： d(h6) d1(h6) d2 d3 L l1 l2 l3 螺母厚度 錐度 基準(zhǔn)直徑 20 Tr20×2 莫式 1號(hào) 12.061 17 113 46 40 25 12 138 50 163 75 188 100 （8）確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸 為了使所設(shè)計(jì)的機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)盡量使工件端面至多軸箱端面間距離最小。因此選取接桿時(shí)，在主軸外伸長(zhǎng)度及刀具類型相同的條件下，應(yīng)首先選取加工部位在外壁的盲孔孔徑最大，長(zhǎng)度最小的主軸刀具接桿；應(yīng)保證在加工終了位置時(shí)鉆頭等刀具的螺旋槽尾部至導(dǎo)向套端面的距離，以利于排屑和刀具刃磨后向前調(diào)整。工件端面到多軸箱端面之間的距離還與機(jī)床的總布局有關(guān)。 加工示意圖聯(lián)系尺寸的標(biāo)注如下圖所示。其中最重要的聯(lián)系尺寸是工件端面到多軸箱端面之間的距離（320mm）。它等于刀具旋伸長(zhǎng)度、螺母厚度、主軸外伸長(zhǎng)度與接桿伸出長(zhǎng)度（可調(diào)節(jié)）之和，再減去加工孔深度（本題目為21）。 （9）工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定 工作進(jìn)給長(zhǎng)度應(yīng)按加工長(zhǎng)度最大的孔來(lái)確定。工件進(jìn)給長(zhǎng)度等于刀具的切入值（根據(jù)工件端面的情況，一般取510mm）加工孔深及切出值之和。本題目中所加工的3個(gè)螺孔大小深度完全一致，所以選擇起來(lái)比較容易。 （10）計(jì)算 查閱《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》和《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得： 鉆Φ8的通孔時(shí)：進(jìn)給量fn=0.3mm/r，轉(zhuǎn)速n=1000r/min，切削速度vc=0.45mm/min。 鉆M10的螺紋孔時(shí)：進(jìn)給量fn=0.3mm/r，轉(zhuǎn)速n=1000r/min，切削速度vc=0.45mm/min。 攻M10的螺紋孔時(shí)：進(jìn)給量fn=1.5mm/r，轉(zhuǎn)速n=300r/min，切削速度vc=0.148mm/min 根據(jù)?機(jī)械加工工藝師手冊(cè)?得鉆孔工時(shí)計(jì)算公式為： = 根據(jù)?機(jī)械加工工藝師手冊(cè)?得擴(kuò)、鉸孔工時(shí)計(jì)算公式為： = 根據(jù)?機(jī)械加工工藝師手冊(cè)?得鉆孔工時(shí)計(jì)算公式為： （盲孔加工時(shí)=0） 鉆Φ8的孔工時(shí)計(jì)算 鉆Φ10的孔工時(shí)計(jì)算 螺紋孔的工時(shí)計(jì)算 M10螺紋孔的工時(shí)計(jì)算 由公式（12.12）和公式（12.13）得： 攻絲計(jì)算 ——工件加工長(zhǎng)度（mm） 1——刀具切入長(zhǎng)度（mm） 2——刀具切出長(zhǎng)度（mm） ——主軸、工件每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r） ——主軸每分鐘轉(zhuǎn)速（r/min） ——進(jìn)給次數(shù)（次） M10的螺紋攻絲工時(shí)計(jì)算 由公式（12.14）得： 裝卸工件時(shí)間 鉆床裝卸時(shí)間：在工作臺(tái)上，用吊車裝卸時(shí)間為5min 準(zhǔn)備終結(jié)時(shí)間 鉆床的準(zhǔn)備終結(jié)時(shí)間：固定部分時(shí)間為33min，另加部分為1.3 min 工序間尺寸和加工余量的確定 由于毛坯不能達(dá)到零件所要求的精度和表面粗糙度，因此要留有加工余量，以便經(jīng)過(guò)機(jī)械加工達(dá)到這些要求，當(dāng)然，每道工序都有加工余量。 如果加工余量過(guò)大，則不能保存零件的最耐磨的表面層，降低了被加工表面的機(jī)械性質(zhì)，同時(shí)增加了機(jī)械加工工時(shí)，降低了生產(chǎn)率。又增加了材料、電能、工具等的消耗，增加了產(chǎn)品的成本。 如果加工余量過(guò)小，則不能保證去除零件表面的缺陷層，不能保證質(zhì)量。同時(shí)這給機(jī)械加工造成極不利的工作條件，刀具在硬的夾砂或氧化皮中切削，縮短了刀具的壽命。如果余量不夠而不能保證加工質(zhì)量，造成廢品，則將提高了成本。 可知，余量過(guò)大過(guò)小都會(huì)機(jī)械加工帶來(lái)不利的影響，因此我們必須確定好加工余量。 為了保證零件的加工質(zhì)量，零件往往要經(jīng)過(guò)若干道工序的加工，因此要確定各工序的尺寸及公差，以便互相配合，保證加工的順利進(jìn)行，并達(dá)到零件的質(zhì)量要求。 如果工序間尺寸公差太大，則會(huì)使加工余量增加而造成不必要的加工，當(dāng)用夾具來(lái)定位、夾緊的時(shí)候，可能因尺寸公差太大而不能安裝，上道工序尺寸公差太大，可能會(huì)影響本道工序的加工質(zhì)量，這在密加工時(shí)必須注意的，在成批大量生產(chǎn)中，大多用靜整法獲得加工尺寸，如果工序間尺寸公差太大，則有時(shí)不能一次走刀或一個(gè)工步來(lái)切削，造成工作的復(fù)雜化，即工作事先要逐個(gè)檢驗(yàn)并按尺寸分組。 如果工序間尺寸公差太小，則無(wú)形中提高了各道工序的加工精度，增加了勞動(dòng)量及消耗，造成浪費(fèi)。由此可知，各道工序尺寸公差不能過(guò)大和過(guò)小，應(yīng)根據(jù)整個(gè)工藝過(guò)程的安排來(lái)確定。 M10加工工序尺寸和加工余量 加工工藝路線為：鉆——擴(kuò)——鉸的加工階段 查?機(jī)械加工工藝師手冊(cè)?和?機(jī)械加工工藝手冊(cè)?得： 擴(kuò)孔余量為1.5mm 鉸孔余量為0.06mm （11）繪制加工示意圖的注意事項(xiàng) 1）加工示意圖中的位置，應(yīng)按加工終了時(shí)的狀況繪制，且其方向應(yīng)與機(jī)床的布局相吻合。 2）工件的非加工部件用細(xì)實(shí)線繪制，其余部分一律安機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制。 3）同一多軸箱上，結(jié)構(gòu)、尺寸完全相同的主軸，不管數(shù)量多少，允許只繪一根，但應(yīng)在主軸上標(biāo)注與工件孔號(hào)相對(duì)應(yīng)的軸號(hào)。 4）主軸間的分布可不按真實(shí)的中心距繪制，但加工孔距很近或需設(shè)置徑向尺寸較大的導(dǎo)向裝置時(shí)，則應(yīng)按比例繪制，以便檢查相鄰主軸、刀具、導(dǎo)向裝置等是否產(chǎn)生干涉。 5）對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)通用結(jié)構(gòu)，允許只繪外形，標(biāo)上型號(hào)，但對(duì)一些專用結(jié)構(gòu)如導(dǎo)向、專用接桿等則應(yīng)繪出剖視圖，并標(biāo)注尺寸、精度及配合。 根據(jù)以上內(nèi)容畫出加工示意 4.3機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是用來(lái)表示機(jī)床的配置形式、機(jī)床各部件之間相對(duì)位置關(guān)系和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的總體布局圖。它是進(jìn)行多軸箱、夾具等專用部件設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。 4.3.1選用動(dòng)力部件 選用動(dòng)力部件主要指選擇型號(hào)、規(guī)格合格的滑臺(tái)和動(dòng)力箱。 （1）滑臺(tái)的選用 通常根據(jù)滑臺(tái)的驅(qū)動(dòng)方式所需進(jìn)給力、進(jìn)給速度、最大行程長(zhǎng)度和加工精度等因素來(lái)選用合適的滑臺(tái)。初選1HY型液壓滑臺(tái)： 1）選擇動(dòng)力滑臺(tái)及附屬部件 根據(jù)動(dòng)力滑臺(tái)中，液壓滑臺(tái)與機(jī)械滑臺(tái)的優(yōu)缺點(diǎn)的比較：快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)時(shí)，轉(zhuǎn)換位置精度較低且考慮到過(guò)載保護(hù)方面的原因，選擇液壓滑臺(tái)，根據(jù)計(jì)算求出總的切削力P=13600N，及液壓滑臺(tái)的主要技術(shù)性能比較，選擇1HY40系列液壓滑臺(tái)。 具體液壓滑臺(tái)的主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)下表： 型號(hào) 臺(tái)面 寬度 長(zhǎng)度 行程 最大進(jìn)給力 工進(jìn)速度 快進(jìn)移動(dòng)速度 1 11 1HY40 400mm 800mm 400mm 630mm 20000n 12.5~500mm/min 8m/min 根據(jù)1HY40系列液壓滑臺(tái)，選擇該系列滑臺(tái)的附屬部件、支承部件以及配套設(shè)施部件，經(jīng)過(guò)查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》可知，如下表所示： 部件 型號(hào) 立柱 滑臺(tái)側(cè)底座 立柱側(cè)底座 1HY40 1HY40m 1HY40G 1A 1B 11A 11B 400 630 1CL40 1CL40M 1CC401 1CC402 1CC401M 1CC402M 1CD401 1CD402 1CD401M 1CD402M 由于該組合機(jī)床不需要二次進(jìn)給，且為了對(duì)在加工產(chǎn)生振動(dòng)，以及吸收振動(dòng)，選用A型鑄鐵導(dǎo)軌，即選擇的液壓滑臺(tái)是：1HY401A型。另外由于該機(jī)床所選擇的加工方式是臥式雙面鉆鉸復(fù)合，則該液壓滑臺(tái)的配置型式為臥式。其具體配置時(shí)聯(lián)系尺寸以及相關(guān)部件的位置關(guān)系根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》中表5—3來(lái)確定，相關(guān)的圖紙亦見(jiàn)參考書(shū)。 2）驅(qū)動(dòng)方式的確定 參照通用部件對(duì)液壓滑臺(tái)和機(jī)械滑臺(tái)的性能特點(diǎn)比較，并結(jié)合前面分析的具體的加工要求、使用條件等來(lái)選用。 3）、確定進(jìn)給速度 液壓滑臺(tái)是靠液壓系統(tǒng)中變量葉片泵供油，進(jìn)口節(jié)流調(diào)速來(lái)實(shí)現(xiàn)液壓滑臺(tái)的工作進(jìn)給速度在一定范圍內(nèi)的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。液壓在確定刀具的切削用量是所規(guī)定的工作進(jìn)給速度應(yīng)大于滑臺(tái)最小進(jìn)給速度，1HY型滑臺(tái)為無(wú)級(jí)變速，工作進(jìn)給速度為4～800mm/min范圍內(nèi)快速移動(dòng)速度為定值。則由前的軸向力選取滑臺(tái)的型號(hào)為 1HY40型 工作進(jìn)給為183.6mm/min 4）、確定滑臺(tái)進(jìn)程 由于滑臺(tái)的行程除保證足夠的工作行程外還應(yīng)留有前備量和后備量。前備量的作用是使動(dòng)力部件有一定的向前移動(dòng)的余地，以彌補(bǔ)機(jī)床的制造誤差及刀具磨損后能向前調(diào)整，前備量一般取值范圍為10～20mm 本設(shè)計(jì)取前備量為20mm，后備量的作用是使動(dòng)力部件有一定的向后移動(dòng)的余地以方便裝卸刀具，后備量一般不小于40～50mm本設(shè)計(jì)取為50mm 所以總行程為： 工作行程+前備量+后備量=250+20+50=320mm 5）、多軸加工的總切削功率以及主驅(qū)動(dòng)裝置的確定 確定單根主軸切削功率后，求出多軸加工的總切削功率 但是考慮到在加工過(guò)程中有功率損失，選效率為0.82，則總的需要的功率為： 未考慮功率損失前：==2.05 考慮到功率損失后：=2.5 則該主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置的選擇為：功率為3 選擇主電機(jī)功率為3的Y100L2-4型電動(dòng)機(jī)，且該系列主傳動(dòng)裝置具有通用化程度高、選配靈活，便于生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理等優(yōu)點(diǎn)。其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)下表： 主電機(jī)傳動(dòng)型號(hào) 轉(zhuǎn)速范圍（r/min） 主電機(jī)功率（） 配套主軸部件型號(hào) 電機(jī)轉(zhuǎn)速 輸出轉(zhuǎn)速 Y100L2-4 1430 715 3 1TA32、1TA32M、1TZ32~1TG32 4.3.2確定裝料高度 裝料高度指工件安裝基面至機(jī)床底面的垂直距離。組合機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)中，一般選取裝料高度為1060mm，但根據(jù)具體情況，如車間運(yùn)送工件的滾道高度、多軸箱最低主軸高度等因素，在8501060mm范圍內(nèi)選取。本例取裝料高度為900mm。 4.3.3確定夾具輪廓尺寸 工件的尺寸和形狀是確定夾具底座尺寸的基本依據(jù)。確定夾具底座尺寸時(shí)應(yīng)考慮工件的定位件、夾緊機(jī)構(gòu)、刀桿導(dǎo)向裝置的需求空間，并要滿足排屑和安裝的需要。 一般情況下，加工示意圖中工件至導(dǎo)向套端面的距離和導(dǎo)向套的尺寸。本題目主要確定鉆模厚度及加具體底座尺寸。鉆模厚度應(yīng)不小于最小導(dǎo)向長(zhǎng)度，加工示意圖中鉆模版厚度為25mm，夾具體底座長(zhǎng)度為400mm。 夾具體底座應(yīng)根據(jù)裝料高度、夾具大小和中間底座而定，并充分考慮中間底座剛度，以便于布置定位元件和設(shè)置夾緊機(jī)構(gòu)，便于排屑為原則。本題目選取240mm 4.3.4左底座輪廓尺寸 底座的輪廓尺寸要滿足夾具在其上面聯(lián)接安裝的需要。左側(cè)底座長(zhǎng)度尺寸根據(jù)所選動(dòng)力部件（滑臺(tái)、滑座）及配套部件（側(cè)底座）的位置關(guān)系確定。同時(shí)考慮多軸箱處于終了位置時(shí)，多軸箱與夾具體之間應(yīng)有實(shí)當(dāng)距離，以便于機(jī)床調(diào)整、維修；另外中間底座周邊應(yīng)有不小于70100mm的排屑或冷卻液回流槽。左側(cè)底座長(zhǎng)度方向尺寸L，要根據(jù)所選動(dòng)力部件和夾具安裝要求來(lái)確定。 其中： L1—加工終了位置時(shí)，多軸箱端面至工件端面間的距離（mm）本題目L1 =320mm L2—多軸箱厚度（mm），本題目多軸箱用90 mm后蓋, L2=325mm L3—工件長(zhǎng)度（mm），本題目工件長(zhǎng)度為118mm l1—滑臺(tái)與多軸箱的重和長(zhǎng)度（mm），本題目為180mm l2—加工終了位置時(shí)，滑臺(tái)前端面至滑座端面間的距離和前備量之和（mm）本題目為40mm l3—滑座前端面和底座端面距離（mm），本題目為110 mm 所以本題目中間底座的長(zhǎng)度確定為700mm 左側(cè)底座長(zhǎng)度確定后，多軸箱端面至工件端面間的距離就最后確定了，因此，刀具接桿的長(zhǎng)度也就最后確定。 底座高度按標(biāo)準(zhǔn)選取560mm。在確定中間底座高度時(shí)，應(yīng)考慮切削的存儲(chǔ)和清理以及電氣接線盒的安排。如用切削液時(shí)，還應(yīng)考慮容納35min冷卻泵流量切削液。對(duì)于加工鑄鐵件的機(jī)床，為了使切削液有足夠的沉淀時(shí)間，其容量還應(yīng)加大到1015min的流量。 4.3.5確定多軸箱輪廓尺寸 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：臥式配置的多軸箱總厚度為325mm；寬度和高度標(biāo)準(zhǔn)尺寸選取。 b1—最邊緣主軸中心至多周箱外壁之間的距離(cm)，一般取b1≥70100 mm b2—工件在寬度方向上的兩加工中心孔距（等于高度方向兩中心孔距）(mm) H1—最低主軸高度(mm) H—裝料高度(mm) h2—最低加工孔中心至工件定位基面的距離(mm) h3—滑臺(tái)高度(mm) h4—滑座與側(cè)底座之間的調(diào)整墊厚度(mm) h5—側(cè)底座高度(mm) h6—多軸箱底與滑臺(tái)之間的距離(mm) 由于工件上三個(gè)螺孔分布三個(gè)M10螺孔，而且這三個(gè)螺孔是沿φ130圓周方向性三等分平均分布，所以： b2==112.58 b1=100 B= b2+ b1=112.58+2×100=312.58 查閱和《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》和《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》（表4-11，多軸箱規(guī)格） 按照標(biāo)準(zhǔn)由于320距312.5相差太近，故本題目應(yīng)選取B=400。 再者由于零件和所加工的螺孔的特殊性B和H值是一致的。 所以H=B=400 通過(guò)在側(cè)底座與滑坐之間設(shè)置的調(diào)整墊，可以保證最低主軸中心與最低被加工孔中心在垂直方向的等高。 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖應(yīng)按終了位置繪制，并表明動(dòng)力部件退回到最遠(yuǎn)處的位置。當(dāng)工件上加工部位與工件中心不對(duì)稱時(shí)，應(yīng)注明動(dòng)力部件中心線同夾具中心線間的偏移量。在圖上還應(yīng)標(biāo)明動(dòng)力部件的總行程、工作行程、前備量、后備量以及液壓設(shè)備和電氣控制裝置等的安裝位置。 綜上所述：繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖如下。 4.4生產(chǎn)率計(jì)算卡 生產(chǎn)率計(jì)算卡是反應(yīng)所設(shè)計(jì)機(jī)床的工作循環(huán)過(guò)程、動(dòng)作時(shí)間、切削用量、生產(chǎn)率、符合率等的技術(shù)條件。通過(guò)生產(chǎn)率計(jì)算卡，可以分析所擬定的方案是否滿足用戶對(duì)生產(chǎn)率及符合率的要求。 4.4.1理想生產(chǎn)率 指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)（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)數(shù)有關(guān)，一般情況下，單班制生產(chǎn)取2350h，兩班制生產(chǎn)取4600h，則本機(jī)床的生產(chǎn)率 ===2.18（件/小時(shí)） 4.4.2實(shí)際生產(chǎn)率 指所設(shè)計(jì)機(jī)床每小時(shí)實(shí)際可以生產(chǎn)的零件數(shù)量。 = (件/小時(shí)) 式中：——生產(chǎn)一個(gè)零件所需要的時(shí)間（min），它可根據(jù)下式計(jì)算： =+=（++）+（）min 式中：、——分別為刀具第Ⅰ、第Ⅱ工作進(jìn)給行程長(zhǎng)度（毫米）； 、——分別為刀具第Ⅰ、第Ⅱ工作進(jìn)給量（mm/min）； ——當(dāng)工件沉孔、止口、锪窩、倒角、光整表面時(shí)，動(dòng)力滑臺(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)所需時(shí)間（min）； ——分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退行程長(zhǎng)度（mm）； ——?jiǎng)恿Σ考焖傩谐趟俣取２捎脵C(jī)械動(dòng)力部件取5~6m/min；液壓動(dòng)力部件取3~10m/min； ——直線移動(dòng)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行一次工位轉(zhuǎn)換的時(shí)間，一般可取0.1min； ——工件裝、卸（包括定位、夾壓及清除鐵屑等）時(shí)間，它取決于工件重量大小、裝卸是否方便及工人的熟練程度。