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1、 第1章 緒論 機(jī)床是人類在長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐中，不斷改進(jìn)生產(chǎn)工具的基礎(chǔ)上生產(chǎn)的，并隨著 社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而漸趨完善。最原始的機(jī)床是木制的，所有運(yùn)動(dòng)都是由人力或畜力驅(qū)動(dòng)，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它們實(shí)際上并不是一種完整的機(jī)器。現(xiàn)代意義上的用于加工金屬機(jī)械零件的機(jī)床，是在18世紀(jì)中葉才開始發(fā)展起來的。當(dāng)時(shí)，歐美一些工業(yè)最發(fā)達(dá)的國(guó)家，開始了從工場(chǎng)手工業(yè)向資本主義機(jī)器大工業(yè)生產(chǎn)方式的過渡，需要越來越多的各種機(jī)器，這就推動(dòng)了機(jī)床的迅速發(fā)展。為使蒸汽機(jī)的發(fā)明付諸實(shí)用，1770年前后創(chuàng)制了鏜削蒸汽機(jī)汽缸內(nèi)孔用的鏜床。1797年發(fā)明了帶有機(jī)動(dòng)刀架的車床，開創(chuàng)了用機(jī)械

2、代替人手控制刀具運(yùn)動(dòng)的先聲，不僅解放了人的雙手，并使機(jī)床的加工精度和工效起了一個(gè)飛躍，初步形成了現(xiàn)代機(jī)床的雛型。續(xù)車床之后，隨著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，其他各種機(jī)床也陸續(xù)被創(chuàng)制出來。至19世紀(jì)末，車床、鉆床、鏜床、刨床、拉床、銑床、磨床、齒輪加工機(jī)床等基本類型的機(jī)床已先后形成?，F(xiàn)代機(jī)械制造中加工機(jī)械零件的方法很多：除切削加工外，還有鑄造、鍛造、焊接、沖壓、擠壓等，但凡屬精度要求較高和表面粗糙度要求較細(xì)的零件，一般都需在機(jī)床上用切削的方法進(jìn)行最終加工。在一般的機(jī)器制造中，機(jī)床所擔(dān)負(fù)的加工工作量占機(jī)器總制造工作量的40%-60%，機(jī)床在國(guó)民經(jīng)濟(jì)現(xiàn)代化的建設(shè)中起著重大作用。 組合機(jī)床一般用于加工

3、箱體類或特殊形式的零件。加工時(shí)，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具與工件的相對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削端面、切削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工圓和端面等。有的組合機(jī)床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也可實(shí)現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。二十世紀(jì)70年代以來，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動(dòng)檢測(cè)和刀具自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達(dá)0.05毫米／1000毫米，表面粗糙度可低達(dá)2.5～0.63微米；鏜孔精度可達(dá)IT7～6級(jí)，孔距精度可達(dá)O.03～O.02微米。 1.1 組合機(jī)床的國(guó)

4、內(nèi)、外現(xiàn)狀 世界上第一臺(tái)組合機(jī)床于1908年在美國(guó)問世，30年代后組合機(jī)床在世界各國(guó)得到迅速發(fā)展。至今，它已成為現(xiàn)代制造工程（尤其是箱體零件加工）的關(guān)鍵設(shè)備之一。現(xiàn)代制造工程從各個(gè)角度對(duì)組合機(jī)床提出了愈來愈高的要求，而組合機(jī)床也在不斷吸取新技術(shù)成果而完善和發(fā)展。 1.1.1 國(guó)內(nèi)組合機(jī)床現(xiàn)狀 我國(guó)的傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型的箱體類和軸類零件（近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺(tái)，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成型面等。組合機(jī)床的分類繁多

5、，有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)組合機(jī)床等；隨著技術(shù)的不斷是進(jìn)步，一種新型的組合機(jī)床——柔性組合機(jī)床越來越受人們的青睞，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)更換，配以可編程序控制器（PLC）、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。另外，近年來組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來越大。 由于組合機(jī)床及其自動(dòng)線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶特殊要求而設(shè)計(jì)的，它涉及到加工工藝、刀具、測(cè)量、控制、診斷監(jiān)控、清

6、洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國(guó)組合機(jī)床及其組合機(jī)床自動(dòng)線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國(guó)家相對(duì)落后，國(guó)內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動(dòng)線幾乎都從國(guó)外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢(shì)必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，市場(chǎng)要求我們不斷開發(fā)新技術(shù)、新工藝、研制新產(chǎn)品，由過去的“剛性”機(jī)床結(jié)構(gòu)，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需要，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。目前的現(xiàn)狀的是：a.組合機(jī)床制造技術(shù)由過去的以加工為主的單機(jī)及自動(dòng)線想綜合成套方向轉(zhuǎn)化。b.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。c.組合機(jī)床的開發(fā)設(shè)計(jì)手段由過去的人工設(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)雖然取得了較

7、大的進(jìn)步與發(fā)展，但是，在制造技術(shù)高速發(fā)展的今天，由于基礎(chǔ)薄弱，從整體上看，與國(guó)外先進(jìn)水平、與國(guó)內(nèi)用戶的要求還存在著一定的差距，主要表現(xiàn)在：產(chǎn)品可靠性較差；可調(diào)可變性差；缺少必要的適應(yīng)多品種加工的新品種；系列化、通用化、模塊化程度低，致使制造周期過長(zhǎng)，滿足不了用戶要求。 1.1.2 國(guó)外組合機(jī)床現(xiàn)狀 80年代以來，國(guó)外組合機(jī)床技術(shù)在滿足精度和效率要求的基礎(chǔ)上，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機(jī)床的加工精度、多品種加工的柔性以及機(jī)床配置的靈活多樣方面均有新的突破性進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床工作程序軟件化、工序高度集中、高效短節(jié)拍和多功能知道監(jiān)控。國(guó)外對(duì)中大批量生產(chǎn),多品種加工裝備采取了一

8、系列的可調(diào)、可變、可換措施,使加工裝備具有了一定的柔性。如先后發(fā)展了轉(zhuǎn)塔動(dòng)力頭、可換主軸箱等組成的組合機(jī)床;同時(shí)根據(jù)加工中心的發(fā)展,開發(fā)了二坐標(biāo)、三坐標(biāo)模塊化的加工單元,并以此為基礎(chǔ)組成了柔性加工自動(dòng)線(FTL)。這種結(jié)構(gòu)的變化,既可以實(shí)現(xiàn)多品種加工要求的調(diào)整變化快速靈敏,又可以使機(jī)床配置更加靈活多樣。 國(guó)外主要的組合機(jī)床生產(chǎn)廠家都有自己的系列化完整的數(shù)控組合機(jī)床通用部件,在組合機(jī)床上不僅一般動(dòng)力部件應(yīng)用數(shù)控技術(shù),而且夾具的轉(zhuǎn)位或轉(zhuǎn)角、換箱裝置的自動(dòng)分度與定位也都應(yīng)用數(shù)控技術(shù),從而進(jìn)一步提高了組合機(jī)床的工作可靠性和加工精度。廣州標(biāo)致汽車公司由法國(guó)雷諾公司購置的缸蓋加工生產(chǎn)線,就是由三臺(tái)自動(dòng)換

9、箱組合機(jī)床組成的,其全部動(dòng)作均為數(shù)控。 國(guó)外為了減少機(jī)床數(shù)量,節(jié)省占地面積,對(duì)組合機(jī)床這種工序集中程度高的產(chǎn)品,繼續(xù)采取各種措施,進(jìn)一步提高工序集中程度。如采用十字滑臺(tái)、多坐標(biāo)通用部件、移動(dòng)主軸箱、雙頭鏜孔車端面頭等組成機(jī)床或在夾具部位設(shè)置刀庫,通過換刀加工實(shí)現(xiàn)工序集中,從而可最大限度地發(fā)揮設(shè)備的效能,獲取更好的經(jīng)濟(jì)效益。國(guó)外組合機(jī)床技術(shù)在滿足精度和效率要求的基礎(chǔ)上，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機(jī)床的加工精度、多品種加工的柔性以及機(jī)床配置的靈活多樣方面均有新的突破性發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床工作程序軟件化，工序高度集中，高效短節(jié)拍和多種功能的自動(dòng)監(jiān)控。組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是：①廣泛應(yīng)用數(shù)

10、控技術(shù)；②發(fā)展柔性技術(shù)；③發(fā)展綜合自動(dòng)化技術(shù)；④進(jìn)一步提高工序集中程度。設(shè)計(jì)師們?cè)陂_展任何一種產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，都要運(yùn)用自己的思維，使產(chǎn)品具有較高的競(jìng)爭(zhēng)性。 第2章 工藝方案的擬訂 根據(jù)被加工零件圖，工件材料HT200，HB170～241HBS。 該零件主要是在工件單面進(jìn)行多孔加工，生產(chǎn)綱領(lǐng)為60000件/年，屬大批量的零件加工，因?yàn)槭侵煌瓿摄@孔工序，所以選擇單工位組合機(jī)床。工件安裝在機(jī)床的固定夾具里，夾具和工件都固定不動(dòng)。因?yàn)楸患庸ち慵睆捷^小，厚度也較小，為了便于排屑,所以選擇臥式機(jī)床。 此機(jī)床加工為單面，單件加工。考慮到工件裝拆，決定采用活動(dòng)鉆模板。 根據(jù)所給的被加工零件圖，確定定

11、位基準(zhǔn)和夾緊部位。 第3章 切削用量的確定 工件的被加工孔徑為8.5,工件的材料為鑄鐵（200-241HBS）。 根據(jù)以上條件，查閱《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》，按高速鋼鉆頭查表6-11確定切削用量：選取切削速度 ，進(jìn)給量。根據(jù)已選取的切削速度和進(jìn)給量，查表6-20確定切削力，切削轉(zhuǎn)矩和切削功率，可得： = =241- =217.33 切削力： F= = = 切削轉(zhuǎn)矩： T= =

12、= 切削功率 P=== 第4章 “三圖一卡”的編制 繪制組合機(jī)床“三圖一卡”，就是針對(duì)具體零件，在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行組合機(jī)床總體方案圖樣文件設(shè)計(jì)。編制“三圖一卡”的工作內(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。“三圖一卡”是組合機(jī)床總體方案的具體體現(xiàn)。 4.1 被加工零件工序圖 4.1.1 被加工零件工序圖的作用與內(nèi)容 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（或自動(dòng)線）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

13、前加工余量、毛坯或半成品情況的圖樣。除了設(shè)計(jì)研制合同外，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，并做必要的說明而繪制的。 被加工零件工序圖主要的內(nèi)容有： （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）本工序所選定的定位基準(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)。

14、 （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、硬度及被加工部位的余量。 根據(jù)已有的被加工零件圖，按規(guī)定畫出被加工零件工序圖，見圖4-1： 圖4-1 被加工零件工序圖 注：1、被加工零件名稱：蓋板；材料及硬度：HT200,170-241HBS 2、圖中 為定位基準(zhǔn)符號(hào)，下標(biāo)數(shù)表明消除自由度數(shù)量； 為夾壓位置符號(hào)。 3、粗細(xì)線上尺寸為本工序保證尺寸。 4.2 加工示意圖 4.2.1 加工示意圖的作用和內(nèi)容 加工示意圖是在工藝方案和機(jī)床總體方案初步確定的

15、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、電氣系統(tǒng)以及選擇動(dòng)力部件、繪制機(jī)床總聯(lián)系尺寸的主要依據(jù)；是對(duì)機(jī)床總體布局和性能的原始要求；也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需的重要技術(shù)文件。 加工示意圖應(yīng)表達(dá)和標(biāo)注的內(nèi)容有： （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、刀具和導(dǎo)向、托架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； （4）刀具類型、數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸（直徑和長(zhǎng)度）； （5）接桿、導(dǎo)向裝置、攻螺紋靠模裝置的結(jié)構(gòu)尺寸； （6）刀具與導(dǎo)向裝置的配

16、合，刀具、接桿、主軸之間連接方式及配合尺寸等。 4.2.1 4.2.2 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)考慮工藝要求與加工尺寸精度、工件材質(zhì)、表面粗糙度、排屑及生產(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?？准庸さ毒叩闹睆綉?yīng)與加工部位尺寸、精度相適應(yīng)，其長(zhǎng)度應(yīng)保證加工終了時(shí)刀具螺旋槽尾端與導(dǎo)向套外端面之間有30-50距離，以便于排出切屑和刀具磨損后又一定的向前調(diào)整量。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。 所以，根據(jù)被加工零件要加工的孔是5個(gè)M8.5的孔，參照以上要求

17、，查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》，選擇M8.5攻絲前鉆孔用錐柄階梯麻花鉆?？傞L(zhǎng)，鉆頭長(zhǎng)，莫氏號(hào)為1。 （2）導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇 選擇導(dǎo)向類型 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40或摩擦表面線速度小于20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)套和壓套螺釘組成。中間套的作用是在可換導(dǎo)套磨損后，可較為

18、方便的更換，不會(huì)破壞鉆模體上的孔的精度。所以本設(shè)計(jì)選擇固定式導(dǎo)向套。 確定導(dǎo)向數(shù)量、選擇導(dǎo)向參數(shù) 導(dǎo)向數(shù)量應(yīng)根據(jù)刀件形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、刀具剛性、加工精度及具體加工情況決定。通常對(duì)于小孔加工用單個(gè)導(dǎo)向加工。 導(dǎo)向的主要參數(shù)包括：導(dǎo)套的直徑及公差配合，導(dǎo)套的長(zhǎng)度、導(dǎo)套離工件端面的距離等。導(dǎo)套的直徑為11，導(dǎo)套長(zhǎng)度為16～36 ，取28,導(dǎo)套到工件端面的距離為11.5。 （3）確定主軸類型、尺寸、外伸長(zhǎng)度 主軸類型 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。主軸軸頸和軸端主要取決于進(jìn)給抗力和主軸—刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。主軸尺寸規(guī)格應(yīng)根據(jù)選定的切削用量計(jì)算出切削扭矩T，查《組合

19、機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》書表3-4， 因?yàn)槭欠莿傂灾鬏S，所以，取B=6.2 所以初定主軸直徑為15mm。 綜合考慮加工精度和具體工作條件，按表3-6和表4-1選定主軸的外伸長(zhǎng)度,外徑,內(nèi)徑=16,主軸的類型為滾珠主軸，配套的刀具接桿莫氏錐度號(hào)為1。 （4）選擇接桿 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)（莫氏號(hào)）和主軸頭部?jī)?nèi)孔直徑按表8-1，選擇A型短接桿，長(zhǎng)度,半圓鍵516，錐度是莫氏一號(hào)，選擇一個(gè)夾緊螺母。 （5）動(dòng)力部件的工作循環(huán)及行程的確定 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，又返回到原始的動(dòng)作過程。 工作進(jìn)給長(zhǎng)

20、度的確定 工作進(jìn)給長(zhǎng)度應(yīng)等于工件加工部位長(zhǎng)度與刀具切入長(zhǎng)度和切出長(zhǎng)度之和。因?yàn)槭倾@盲孔，所以加工部位長(zhǎng)度=15；切入長(zhǎng)度一般為5-10，根據(jù)工件端面的誤差情況確定里取=10；切出長(zhǎng)度：=0。 得工件進(jìn)給長(zhǎng)度為： =10+15+0=25 快退長(zhǎng)度等于快速引進(jìn)與工件進(jìn)給長(zhǎng)度之和。快速引進(jìn)是指動(dòng)力部件把多軸箱連同刀具從原始位置送進(jìn)到工作進(jìn)給開始位置，其長(zhǎng)度按加工具體情況確定。 取快速引進(jìn)為120 快速退回為120+25=145 動(dòng)力部件總行程長(zhǎng)度除了應(yīng)保證要求的工作循環(huán)工作行程外，還要考慮裝卸和調(diào)整刀具方便，即前后備量。 前備量為20,后備量為235。

21、 總行程=工作行程+前備量+后備量 =145+20+235 =400 （6）鉆模板設(shè)計(jì) 鉆模是用來保證工件孔系的位置精度的。他應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，避免因變形而影響鉆套的導(dǎo)向精度。在組合機(jī)床孔加工工序中，除采用剛性主軸加工方法外，多數(shù)情況下多數(shù)情況下都讓切削刀具在導(dǎo)向裝置中工作。在本道孔加工工序中因主軸為非剛性主軸，故采用鉆模導(dǎo)向裝置，其作用是： ① 保證刀具對(duì)工件的正確位置。 ② 保證各刀具相互間的正確位置。 ③ 提高刀具系統(tǒng)的支承剛度。 已知鉆頭直徑，選擇鉆模板厚度為。鉆模板形式為活動(dòng)式鉆模板，鉆套采用可換式鉆套，這樣

22、便于磨損后可以快速更換。 （7）應(yīng)注意問題 ① 加工示意圖應(yīng)與機(jī)床實(shí)際加工狀態(tài)一致。表示出工件安裝狀態(tài)及主軸加工方法。 ② 尺寸要標(biāo)注完整，多軸箱端面至刀尖的軸向尺寸鏈要齊全，還要表示出機(jī)床動(dòng)力部件的工作循環(huán)及各行程長(zhǎng)度。 ③ 加工示意圖要有必要的說明。如被加工零件的名稱、圖號(hào)、材料、硬度、加工余量及其他特殊的工藝要求。 4.2.3 切削用量的確定 各主軸的切削用量應(yīng)標(biāo)注在相應(yīng)主軸后端，其內(nèi)容包括：主軸轉(zhuǎn)速、相應(yīng)刀具的切削速度、每轉(zhuǎn)進(jìn)給量和每分鐘進(jìn)給量。同一主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，即=。 其中 =15.5 =0.14 ==57

23、2 因?yàn)?= =80.08 根據(jù)以上的計(jì)算和選用，按照要求畫出了加工示意圖，如圖4-2所示： 圖4-2 加工示意圖 4.3 機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖 機(jī)床聯(lián)系尺寸總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用部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的。一般來說，組合機(jī)床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用部件——?jiǎng)恿_(tái)，動(dòng)力箱，各種工藝切削頭，側(cè)底座，立柱，立柱底座及中間底座加上專用部件——主軸箱，刀、輔具系統(tǒng)，夾具，液、電、冷卻、潤(rùn)滑、排屑系統(tǒng)組合裝配而成。機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖用以檢驗(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；同時(shí)，它為多軸箱、夾

24、具等專用部件設(shè)計(jì)提供重要依據(jù)。 機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖表示的內(nèi)容： （1）表明機(jī)床的配置形式和總布局。 （2）完整齊全地反映各部件間的主要裝配關(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行程備量尺寸。 （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，不能遺漏。 （4）表明機(jī)床驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及安裝規(guī)程。 4.3.1 動(dòng)力箱的匹配 動(dòng)力箱規(guī)格要與滑臺(tái)匹配，其驅(qū)動(dòng)功率主要依據(jù)多軸箱所需傳遞的切削功率來選用。 式中：——消耗于各主軸和切削功

25、率的總和，單位為KW；計(jì)算公式詳細(xì)見手冊(cè)表6-16； ——多軸箱的傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí)取0.8 0.9，加工有色金屬時(shí)取0.7 0.8；主軸數(shù)多、傳動(dòng)復(fù)雜時(shí)取小值，反之取大值。 總切削功率=5P=0.1825=0.91 查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表5-39，選擇1TD32I型動(dòng)力箱。電動(dòng)機(jī)型號(hào)，電動(dòng)機(jī)功率2.2，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1430，輸出軸轉(zhuǎn)速為715。電動(dòng)機(jī)安裝端面至罩殼后面間的軸向長(zhǎng)度為320。 4.1.2 4.2.2 4.3.2 選擇動(dòng)力滑臺(tái) 通常根據(jù)選定的切削用量，滑臺(tái)的驅(qū)動(dòng)方式所需進(jìn)給力、最小的進(jìn)給速度、工作行程、結(jié)合多軸箱輪廓尺寸，考慮工作的穩(wěn)定性，選用合適的滑

26、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載保護(hù)方面的原因，選擇液壓滑臺(tái)，根據(jù)前面計(jì)算得到的動(dòng)力滑臺(tái)每分鐘進(jìn)給量應(yīng)比滑臺(tái)的最小進(jìn)給量大50%，選擇1HY32 I型系列液壓滑臺(tái)。 具體液壓滑臺(tái)的主要技術(shù)參數(shù)見下表4-1： 表4-1 液壓滑臺(tái)的主要技術(shù)參數(shù)表 型號(hào) 臺(tái)面寬 臺(tái)面長(zhǎng) 行程 進(jìn)給力 快進(jìn)速度 工進(jìn)速度 1HY32 320 630 400 12500 10 mm/min 100mm/min 根據(jù)1HY32系列液壓滑臺(tái)，選擇該系列滑臺(tái)

27、的附屬部件、支承部件以及配套設(shè)施部件，經(jīng)過查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》可知，如下表4-2所示 表4-2 1HY32系列液壓滑臺(tái)與附屬部件、支承部件配套表 部件 型號(hào) 行程 立柱 滑臺(tái)側(cè)底座 立柱側(cè)底座 1HY32 1HY32M 1HY32G ⅠA ⅠB ⅡA ⅡB 400 630 1CL32 1CL32M 1CC321 1CC322 1CC321M 1CC322M 1CD321 1CD322 1CD321M 1CD322M 由于該機(jī)床所選擇的加工方式是臥式單面，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)

28、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來確定。 (2) 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)為無級(jí)變速，工作進(jìn)給速度為4～800范圍內(nèi)快速移動(dòng)速度為定值。則選取滑臺(tái)的型號(hào)為1HY32型。 (3) 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10～20 本設(shè)計(jì)取前備量為20，

29、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，所以總行程為： 工作行程+前備量+后備量=145+20+235=400 4.3.3 確定機(jī)床裝料高度 裝料高度一般是指工件安裝基面至地面的垂直距離。我國(guó)過去設(shè)計(jì)組合機(jī)床一般取裝料高度 H=850。為提高通用部件及支撐部件的剛度并考慮自動(dòng)線設(shè)計(jì)時(shí)中間底座內(nèi)襖安裝夾具輸送、冷卻排屑裝置，新頒布的組合機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)推薦裝料高度H=1060，與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）一致。在現(xiàn)階段，設(shè)計(jì)組合機(jī)床時(shí)，裝料高度視具體情況在H=850～1060之間選取。本機(jī)床裝料高度取H=910。 4.3.4 確定夾具輪廓尺寸 主要確定夾具底座的長(zhǎng)、寬、高

30、尺寸。工件輪廓尺寸和形狀是確定夾具底座輪廓尺寸的基本依據(jù)。根據(jù)工件尺寸和形狀，考慮工件的定位件、夾緊機(jī)構(gòu)、刀桿導(dǎo)向裝置的要求空間；并應(yīng)滿足排屑和安裝的需要。 夾具底座的高度尺寸，一方面要保證其有足夠的剛度，同時(shí)要考慮機(jī)床的裝料高度、中間底座的剛度、排屑的方便性和便于設(shè)置定位、夾緊機(jī)構(gòu)。一般不小于240。具體結(jié)構(gòu)為：底座長(zhǎng)度為520，寬度為385，高為430。 4.3.5 確定中間底座尺寸 中間底座的輪廓尺寸要滿足夾具在其上面安裝連接的需要。其長(zhǎng)度方向尺寸要根據(jù)所選動(dòng)力部件（滑臺(tái)和滑座）及其配套部件（側(cè)底座）的位置關(guān)系，照顧各部件聯(lián)系尺寸的合理性來確定。非常重要的是，一定要保證加工終了

31、位置時(shí)，工件端面至主軸箱前端面的距離不小于加工示意圖上要求的距離。同時(shí)，要考慮動(dòng)力部件處于加工終了位置時(shí)，主軸箱與夾具輪廓間應(yīng)有便于機(jī)床調(diào)整、維修的距離。為便于切屑及冷卻液回收，中間底座周邊須有足夠?qū)挾鹊臏喜?。裝料高度和夾具底座高度確定后，中間底座的高度就已經(jīng)確定了。查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》得下表4-3： 表4-3 中間底座主要尺寸 中間底座長(zhǎng) 中間底座寬 800 1000 1250 >1250 500 — — — 560 — — — 630 630 — —

32、 710 710 710 710 800 800 800 800 900 900 900 900 — 1000 1000 1000 選定中間底座主要尺寸，底座長(zhǎng)為1000，底座寬為800，底座高度與滑臺(tái)底座相適應(yīng)，所以高為560。 4.3.6 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325 寬度和高度按標(biāo)準(zhǔn)尺寸系列表選取，繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖時(shí)，著重要確定的尺寸是主軸箱的寬度B和高度H及最低主軸高度。主軸箱寬度B、高度H的大小主要與被加工零件孔

33、的分布位置有關(guān)，可按下式確定： 式中：——工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（）； ——最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（）； ——工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（）； ——最低主軸高度（）。 和為已知尺寸。根據(jù)工件加工時(shí)的位置確定: 為保證多軸箱內(nèi)有足夠安排齒輪的空間，，所以取 =100。 主軸箱最低主軸高度須考慮到與工件最低孔位置、機(jī)床裝料高度（H=975）、滑臺(tái)滑座總高（=270）、滑臺(tái)側(cè)底座高度（560）等尺寸之間的關(guān)系來確定。對(duì)于臥式組合機(jī)床，要保證潤(rùn)滑油不致從主軸襯套處泄漏箱外，則： 對(duì)于本組合機(jī)床的設(shè)計(jì)為： =138 則可求出主軸

34、箱輪廓尺寸為： =252+2100=452 =155+138+100=393 根據(jù)上述計(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： 4.3.7 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的畫法和步驟 （1）畫主視圖 主視圖的圖形布置應(yīng)與實(shí)際機(jī)床工作位置一致。 （2）畫左視圖 重點(diǎn)在于表示清楚組合機(jī)床各部件在寬度方向的輪廓尺寸及相關(guān)位置，配合知識(shí)圖完成聯(lián)系尺寸圖所要求表達(dá)的內(nèi)容。 （3）在聯(lián)系尺寸圖上標(biāo)注尺寸 ① 完整、恰當(dāng)?shù)貥?biāo)注機(jī)床各主要組成部件的輪廓尺寸及相關(guān)聯(lián)系尺寸，應(yīng)使機(jī)床在長(zhǎng)、寬、高三個(gè)方向的尺寸鏈封閉。 ② 應(yīng)表示清楚運(yùn)動(dòng)部件的原位、終點(diǎn)狀態(tài)及運(yùn)動(dòng)

35、過程情況（可用工作循環(huán)圖表示），以確定機(jī)床最大輪廓尺寸。 ③ 應(yīng)注明工件、夾具、動(dòng)力部件、中間底座對(duì)稱中心線間的位置關(guān)系。 ④ 應(yīng)注明電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、功率、轉(zhuǎn)速及所選標(biāo)準(zhǔn)通用部件的型號(hào)規(guī)格和其主要輪廓尺寸。 （4）機(jī)床分組 為了方便設(shè)計(jì)和組織生產(chǎn)，組合機(jī)床各部件和裝置按不同的功能劃分編組。本設(shè)計(jì)組號(hào)劃分規(guī)定如下： ① 第10組——滑臺(tái)側(cè)底座 ② 第11組——中間底座 ③ 第20組——夾具 ④ 第30組——電氣裝置 ⑤ 第40組——傳動(dòng)裝置 ⑥ 第50組——液壓裝置 ⑦ 第60組——刀具 ⑧ 第70組——多軸箱 ⑨ 第80組——潤(rùn)滑裝置 在機(jī)床各組成部件的設(shè)計(jì)完成

36、之后，以聯(lián)系尺寸圖為基礎(chǔ)進(jìn)行細(xì)化，并加注技術(shù)要求等文字說明，便成為機(jī)床總圖。 4.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 根據(jù)加工示意圖所確定的工作循環(huán)及切削用量等，就可以計(jì)算機(jī)床生產(chǎn)率并編制生產(chǎn)率計(jì)算卡。生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映機(jī)床生產(chǎn)節(jié)拍或?qū)嶋H生產(chǎn)率和切削用量、動(dòng)作時(shí)間、生產(chǎn)綱領(lǐng)及負(fù)荷率等關(guān)系的技術(shù)文件。它是用戶驗(yàn)收機(jī)床生產(chǎn)效率的重要依據(jù)。 4.4.1 理想生產(chǎn)率 理想生產(chǎn)率是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)（包括備品及廢品率）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，單班制取2350h，兩班制生產(chǎn)取4600h，則本機(jī)床的生產(chǎn)率為： 4.4.2 實(shí)際生產(chǎn)率 實(shí)際生產(chǎn)率是指所設(shè)計(jì)機(jī)床每小時(shí)實(shí)際可以

37、生產(chǎn)的零件數(shù)量。即 = (件/) 式中：——生產(chǎn)一個(gè)零件所需要的時(shí)間（min），它可按下式計(jì)算： =+=（）+（） 式中：——為刀具工作進(jìn)給行程長(zhǎng)度，單位為； ——為刀具工作進(jìn)給量，單位為； ——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)無進(jìn)給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)5～10轉(zhuǎn)所需時(shí)間，單位為； ——分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退行程長(zhǎng)度，單位為； ——?jiǎng)恿Σ考焖傩谐趟俣?。采用機(jī)械動(dòng)力部件時(shí)取5-6；液壓動(dòng)力部件時(shí)取3-10； ——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)工件等）時(shí)間。它取決于裝卸自動(dòng)化程度、

38、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。 =+=（）+（） = =1.839 經(jīng)計(jì)算得 經(jīng)過計(jì)算比較，本機(jī)床的設(shè)計(jì)生產(chǎn)率滿足理想生產(chǎn)率要求。 4.4.3 機(jī)床負(fù)荷率 當(dāng)時(shí)，機(jī)床負(fù)荷率為二者之比。即 組合機(jī)床負(fù)荷率一般為0.75-0.90，典型的鉆、鏜，攻螺紋組合機(jī)床，按其復(fù)雜程度參照表4-4： 表4-4組合機(jī)床允許最大負(fù)荷率 機(jī)床復(fù)雜程度 單面或雙面加工 三面或四面加工 主軸數(shù) 15 16-40 41-80 15

39、 16-40 41-80 負(fù)荷率 0.90 0.90-0.86 0.86-0.80 0.86 0.86-0.80 0.80-0.75 本機(jī)床的負(fù)荷率為： ==0.78 根據(jù)組合機(jī)床的使用經(jīng)驗(yàn)，適合的機(jī)床負(fù)荷率為=0.75--0.90。 經(jīng)過以上的計(jì)算，按一定格式編制，反映該零件在機(jī)床上加工過程、工作時(shí)間、機(jī)床生產(chǎn)率、機(jī)床負(fù)荷率的簡(jiǎn)明表格。也就是生產(chǎn)效率卡，如下表： 表4-5生產(chǎn)率計(jì)算卡 被加工零件 圖號(hào) 毛壞種類 鑄件 名稱 蓋板 毛壞重量 材料 HT200 硬度 170-241HBS 工序名稱

40、鉆孔 工序號(hào) 序號(hào) 工步名稱 被加工零件數(shù)量（件） 加工直徑 （毫米)） 加工長(zhǎng)度 （毫米） 工作行程 （毫米） 切削速度（米/分） 每分鐘轉(zhuǎn)速 （轉(zhuǎn)/分） 進(jìn)給量（毫米/轉(zhuǎn)） 進(jìn)給速度（毫米/分） 工時(shí)（分） 機(jī)加工時(shí)間 輔助時(shí)間 共計(jì) 1 裝卸工件 1 1.5 1.5 2 動(dòng)力部件快進(jìn) 120 10000 0.012 0.012 續(xù)表4-5 被加工零件 圖號(hào) 毛壞種類 鑄件 名稱 蓋板 毛壞重量 材料 HT200

41、 硬度 170-241HBS 工序名稱 鉆孔 工序號(hào) 序號(hào) 工步名稱 被加工零件數(shù)量（件） 加工直徑 （毫米)） 加工長(zhǎng)度 （毫米） 工作行程 （毫米） 切削速度（米/分） 每分鐘轉(zhuǎn)速 （轉(zhuǎn)/分） 進(jìn)給量（毫米/轉(zhuǎn)） 進(jìn)給速度（毫米/分） 工時(shí)（分） 機(jī)加工時(shí)間 輔助時(shí)間 共計(jì) 3 動(dòng)力部件工進(jìn) 8.5 25 15.5 446 0.14 62.44 0.48 0.48 4 動(dòng)力部件快退 145 10000 0.015 0.015 備注

42、 裝卸工件時(shí)間取決于操作者熟練程度，本機(jī)床計(jì)算時(shí)取1.5分。 總計(jì) 1.839分 單件工時(shí) 1.839分 機(jī)床生產(chǎn)率 32.63件/h 機(jī)床負(fù)荷率 0.78 結(jié)論 本課題開發(fā)研制的單工位單面鉆孔組合機(jī)床，用于加工蓋板，在研發(fā)過程中，針對(duì)加工過程中存在的難點(diǎn)進(jìn)行了攻關(guān)。在鉆孔組合機(jī)床的設(shè)計(jì)上采取了一系列的措施，保證了被加工孔的加工精度。主要完成了以下工作： (1）對(duì)蓋板孔的加工工藝進(jìn)行了分析研究，明確了各個(gè)孔加工的技術(shù)要求和工藝要點(diǎn)。 （2）恰當(dāng)?shù)剡x擇了機(jī)床的切削參數(shù)，根據(jù)通用、經(jīng)濟(jì)的原則，選擇了刀具，滿足了工藝的需要。 （3）

43、正確選擇導(dǎo)向結(jié)構(gòu)和導(dǎo)向類型，確定了主軸類型和很據(jù)實(shí)際情況選擇接桿，并確定了動(dòng)力部件工作循環(huán)和行程。 （4）選定了動(dòng)力部件，確定了各個(gè)關(guān)鍵的尺寸和做了一個(gè)機(jī)床的布局。 （5）根據(jù)以上的條件，編制被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖和生產(chǎn)效率卡。 在刀具方面，由于所加工孔的尺寸精度和表面粗糙度要求都不算高，采用錐柄麻花鉆。這種鉆頭采購比較方便，而且價(jià)格比深孔鉆頭也要便宜，切削輕快，刀具耐用度高。在保證強(qiáng)度的前提下，有效降低了切削力和切削溫度，提高了刀具使用壽命和生產(chǎn)效率。 通過本成果的實(shí)施，蓋板孔加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率得到較大幅度提高，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。而且加工精度也完全能夠滿足設(shè)

44、計(jì)要求。則在直接經(jīng)濟(jì)效益方面，節(jié)省了大量加工工時(shí)。 組合機(jī)床的設(shè)計(jì)思想是：①以組合機(jī)床的特點(diǎn)和特性為設(shè)計(jì)思想；②以用戶為目標(biāo)的設(shè)計(jì)思想；③滿足產(chǎn)品批量大、高效自動(dòng)化要求的設(shè)計(jì)思想；④組合機(jī)床應(yīng)重視和加強(qiáng)技術(shù)配套工作；⑤重視提高機(jī)床的剛性，確保機(jī)床的工作穩(wěn)定可靠；⑥從新型刀具、新材料的應(yīng)用出發(fā)，提高切削用量，提高機(jī)床工作效率；⑦不斷提高組合機(jī)床的精度；⑧縮短機(jī)床的制造周期。組合機(jī)床的設(shè)計(jì)分為四個(gè)階段：①工藝方案的分析制訂；②機(jī)床配置型式和結(jié)構(gòu)方案的分析確定；③組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)；④組合機(jī)床的部件設(shè)計(jì)。 整個(gè)設(shè)計(jì)過程是艱辛的，在設(shè)計(jì)過程中必須考慮各方面的問題。由于所學(xué)的知識(shí)只是一些最基本的機(jī)械常識(shí)，因此，在設(shè)計(jì)過程中，還要查閱大量的相關(guān)資料，以補(bǔ)充自己的不足之處。首先，要有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。整個(gè)設(shè)計(jì)，僅靠一些參考資料是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，這樣設(shè)計(jì)出來的組合機(jī)床只是結(jié)構(gòu)完美，外形美觀，但實(shí)用性差，在實(shí)習(xí)期間與企業(yè)工程技術(shù)人員共同討論，積累了一些寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 本項(xiàng)工作還有許多值得完善的地方，例如：裝夾、定位由人工完成，效率較低；自動(dòng)化程度有待提高等問題。這些問題通過改進(jìn)設(shè)計(jì)、完善工藝、現(xiàn)場(chǎng)的不斷實(shí)踐、總結(jié)，必將會(huì)得到進(jìn)步的提高。 24