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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 Ⅰ 頁(yè) 共 Ⅰ 頁(yè)
目 錄
1 引言 1
1.1組合機(jī)床的概念 1
1.2組合機(jī)床的發(fā)展歷史 2
1.3加工對(duì)象及用途 3
1.4組合機(jī)床的組成 3
1.5組合機(jī)床通用部件分類(lèi) 5
1.6組合機(jī)床的特點(diǎn)和分類(lèi) 5
2 本設(shè)計(jì)主要研究?jī)?nèi)容及加工方案的制定 7
2.1原始數(shù)據(jù)的介紹 7
2.2主軸箱的總體設(shè)計(jì)方案 7
2.3加工方案制定 8
2.4選擇切削余量 8
2.5確定刀具 10
2.6確定夾具 10
3 “三圖一卡”的編制 11
3.1 被加工零件圖 11
3.2被加工零件工序圖 12
3.3被加工零件示意圖 17
3.5機(jī)床尺寸聯(lián)系圖 20
4 組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì) 22
4.1主軸箱的用途、分類(lèi)及組成 22
4.2主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇 22
4.3主軸箱的動(dòng)力計(jì)算及動(dòng)力箱的選擇 22
4.4傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 23
4.5主軸箱輪廓尺寸及其相關(guān)系數(shù) 25
4.6強(qiáng)度校核 25
結(jié)束語(yǔ) 32
致謝 33
參考文獻(xiàn) 34
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 34 頁(yè) 共 34 頁(yè)
1 引言
組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要，以大量系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量的專(zhuān)用部件，對(duì)一種或數(shù)種工件按預(yù)先確定的工序進(jìn)行加工的高效專(zhuān)用機(jī)床。組合機(jī)床能夠?qū)ぜM(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位同時(shí)加工；可完成鉆孔、擴(kuò)孔、鏜孔、攻螺紋、銑削、車(chē)孔端面等工序，隨著組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展，其工藝范圍日益擴(kuò)大，如：焊接、熱處理、自動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)裝配、清洗等非切削工序。
組合機(jī)床廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的行業(yè)，如：汽車(chē)、拖拉機(jī)、電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、閥門(mén)、縫紉機(jī)等制造業(yè)。主要加工箱體類(lèi)零件，如氣缸體、變速箱體、汽缸蓋、閥體等；一些重要零件的關(guān)鍵加工工序，雖然生產(chǎn)批量不大，也采用組合機(jī)床來(lái)保證其加工質(zhì)量。目前，組合機(jī)床的研制正向高效、高精度、高自動(dòng)化的柔性化方向發(fā)展。
本文根據(jù)工廠(chǎng)需要,設(shè)計(jì)能高效、高精度的進(jìn)行上箱體缸體精鏜孔專(zhuān)機(jī)上的主軸箱。
1.1 組合機(jī)床的概念
組合機(jī)床是一種自動(dòng)化或半自動(dòng)化的機(jī)床。無(wú)論是機(jī)械電氣或電氣控制的都能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)。半自動(dòng)化的組合機(jī)床，工人只要將工件裝夾好，按一下按鈕，機(jī)床既可自動(dòng)進(jìn)行加工，加工一個(gè)循環(huán)停止。自動(dòng)化的組合機(jī)床，工人只要將零件放到料斗或上料架上，機(jī)床即可連續(xù)不斷地進(jìn)行加工。
組合機(jī)床的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)件約占70%——80%，這些部件是系列化的，可以進(jìn)行成批生產(chǎn)。其余20%——30%的專(zhuān)用部件是由被加工零件的形狀、輪廓尺寸、工藝和工序來(lái)決定，如夾具、主軸箱、刀具和工具等。
1.2 組合機(jī)床的發(fā)展歷史
1.2.1 國(guó)外組合機(jī)床的發(fā)展歷史
1911年，美國(guó)為了加工汽車(chē)零件研制了組合機(jī)床。在發(fā)展初期，各機(jī)床制造廠(chǎng)都執(zhí)行自己的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了方便用戶(hù)使用和維護(hù)，提高互換性，1953年美國(guó)福特汽車(chē)公司和通用汽車(chē)公司與美國(guó)機(jī)床制造廠(chǎng)協(xié)定，確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，并規(guī)定了部件間聯(lián)系尺寸。1973年ISO公布了第一批組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)，使機(jī)床制造標(biāo)準(zhǔn)化做了行業(yè)性的規(guī)定。在剛過(guò)去的20世紀(jì)中，對(duì)機(jī)械制造裝備進(jìn)行了多次更新?lián)Q代。50年代為“規(guī)模效益”模式，即少品種大批量生產(chǎn)模式；70年代，是“精益生產(chǎn)”模式，以提高質(zhì)量，減低成本為標(biāo)志，80年代較多的采用數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、柔性制造單元和系統(tǒng)等高技術(shù)的集成機(jī)械制造裝備；90年代，機(jī)械制造裝備普遍具有“柔性化”、“自動(dòng)化”和“精密化”的特點(diǎn)，適應(yīng)多品種小批量和經(jīng)常更新產(chǎn)品的需要。
1.2.2 國(guó)內(nèi)組合機(jī)床的發(fā)展歷史
在改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)迅猛發(fā)展。已經(jīng)具備了成套生產(chǎn)加工各種精密的，高度自動(dòng)化的以及高效率的組合機(jī)床和自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)，有些機(jī)床甚至已經(jīng)接近世界先進(jìn)水平?，F(xiàn)在我國(guó)已經(jīng)可以研制并生產(chǎn)出六軸五聯(lián)動(dòng)的系統(tǒng)，分辨率可以達(dá)到1微米，適用于復(fù)雜型體的加工。組合機(jī)床未來(lái)的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠等傳動(dòng)，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；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；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。
1.3 加工對(duì)象及用途
1P65F上箱體缸體粗鏜孔專(zhuān)機(jī)是江蘇林海動(dòng)力機(jī)械集團(tuán)自主研發(fā)的專(zhuān)機(jī)。江蘇林海動(dòng)力機(jī)械集團(tuán)公司先后研制開(kāi)發(fā)了排量從26ML到520ML的各種類(lèi)型的二沖程、四沖程汽油機(jī)，臥式、立式、風(fēng)冷、強(qiáng)制風(fēng)冷、水冷、油冷及各種起動(dòng)方式和用途的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)以及各類(lèi)配套動(dòng)力機(jī)械。主要產(chǎn)品有ATV、CUV等特種車(chē)輛；通用發(fā)動(dòng)機(jī)及小型汽油發(fā)電機(jī)組、泵、油鋸、風(fēng)力滅火機(jī)、割灌機(jī)等小動(dòng)力配套機(jī)械；摩托車(chē)及摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)等。1P65F上箱體缸體粗鏜孔機(jī)床是林海集團(tuán)為了滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，自主研發(fā)的專(zhuān)機(jī)。它用來(lái)摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞銷(xiāo)孔的鏜削，生產(chǎn)綱領(lǐng)：?jiǎn)伟嘀?萬(wàn)臺(tái)。摩托車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞銷(xiāo)孔的鏜削具有下列特點(diǎn):1)孔公差要求嚴(yán)格;2)表面光潔度要求高:3)孔的幾何形狀要求較高;4)生產(chǎn)率較高。 本工序一般是在大量生產(chǎn)機(jī)床上進(jìn)行的。通常采用三臺(tái)機(jī)床:一臺(tái)粗鏜孔、一臺(tái)精鏜孔及一臺(tái)切槽。不過(guò),對(duì)于某些情況下的生產(chǎn)來(lái)說(shuō),分開(kāi)在三臺(tái)高效率的機(jī)床上加工的投資畢竟是不合算的。所以林海集團(tuán)考慮到大批量生產(chǎn)，研發(fā)了專(zhuān)機(jī)。
1P65F上箱體缸體粗鏜孔專(zhuān)機(jī)要求生產(chǎn)單班制年產(chǎn)5萬(wàn)件零件。屬于大批量生產(chǎn)，在批量生產(chǎn)中為了提高生產(chǎn)率，必須注意縮短加工時(shí)間和輔助時(shí)間，而且盡可能使輔助和加工時(shí)間重合，使每個(gè)工位安裝多個(gè)工件同時(shí)進(jìn)行多刀加工，實(shí)行工序高度集中，因而廣泛采用組合專(zhuān)用機(jī)床。組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要，以大量系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專(zhuān)用部件，對(duì)一種或數(shù)種工件按預(yù)先確定的工序進(jìn)行加工的高效專(zhuān)用機(jī)床。專(zhuān)用機(jī)床能夠?qū)ぜM(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位同時(shí)加工；可完成鉆孔、擴(kuò)孔、鏜孔、攻螺紋、銑削、車(chē)孔端面等工序，隨著組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展，其工藝范圍日益擴(kuò)大，如：焊接、熱處理、自動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)裝配、清洗等非切削工序。組合機(jī)床是用已經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件和少量專(zhuān)用部件組成的多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的高效專(zhuān)用機(jī)床，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。專(zhuān)用機(jī)床廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的行業(yè)，如：汽車(chē)、拖拉機(jī)、電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、閥門(mén)、縫紉機(jī)等制造業(yè)。主要加工箱體類(lèi)零件，如汽缸體、變速箱體、汽缸蓋、閥體等；一些重要零件的關(guān)鍵加工工序，雖然生產(chǎn)批量不大，也采用組合機(jī)床來(lái)保證其加工質(zhì)量。
1.4 組合機(jī)床的組成
組合機(jī)床與一般所指的專(zhuān)用機(jī)床的最大不同點(diǎn)，在于組合機(jī)床是由大量通用部件及少量專(zhuān)用部件所組成。因此，通用部件是組合機(jī)床發(fā)展的一個(gè)很重要的基礎(chǔ)及標(biāo)志。所謂組合機(jī)床通用部件，通常是泛指在組合機(jī)床及其自動(dòng)線(xiàn)的設(shè)計(jì)與使用中，可以相互更換使用的一些專(zhuān)能部件。這些部件是經(jīng)過(guò)試制與試驗(yàn)而最后定型的。因此，相對(duì)而言，它的結(jié)構(gòu)較可靠，使用性能是較穩(wěn)定的。同時(shí)還可以組織專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)進(jìn)行生產(chǎn)，使用廠(chǎng)可以象買(mǎi)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備一樣在市場(chǎng)上買(mǎi)到。這樣便可以大大縮短設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造周期，降低設(shè)備的制造成本。通用部件之所以能相互更換使用，這就是由于各種通用部件之間均有著統(tǒng)一的聯(lián)系尺寸標(biāo)準(zhǔn)。在組合機(jī)床的零件總數(shù)中，通用零部件所占有的比重是較大的。一般可達(dá)60-70%，最高者則可達(dá)到90%以上。不僅如此，而且它的種類(lèi)也是很多種的。大的通用部件可以是個(gè)床身、立柱、動(dòng)力頭、動(dòng)力滑臺(tái)及冷卻系統(tǒng)等，小的通用部件則可以是個(gè)電氣擋鐵、液壓元件（如油缸及單向閥）等。
1.5 組合機(jī)床通用部件分類(lèi)
1.5.1 按在組合機(jī)床中所起作用分
（1） 動(dòng)力部件 例如動(dòng)力頭和動(dòng)力滑臺(tái)等。
（2） 支承部件 例如滑臺(tái)，床身，立柱及中間底座等。
（3） 輸送部件 例如回轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)，回轉(zhuǎn)鼓輪，自動(dòng)線(xiàn)工作回轉(zhuǎn)臺(tái)及零件輸送裝置等。
（4） 控制部件 例如液壓元件，控制板，按鈕臺(tái)及電氣擋鐵等。
（5） 其他部件 例如機(jī)械扳手，氣動(dòng)扳手，排屑裝置及潤(rùn)滑裝置等。
1.5.2 按動(dòng)力部件分
（1） 液壓通用部件
優(yōu)點(diǎn)：
（a） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠；
（b） 進(jìn)給量可無(wú)級(jí)調(diào)整（利用節(jié)流挑速器）；
（c） 過(guò)載保護(hù)裝置簡(jiǎn)單可靠；
（d） 容易實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的工作循環(huán)。
缺點(diǎn)：
（a） 進(jìn)給穩(wěn)定性受油溫影響；
（b） 掌握液壓元件的制造比較慢一些；
（c） 液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障，尋找較困難。
（2） 機(jī)械通用部件
優(yōu)點(diǎn)：
（a） 進(jìn)給量穩(wěn)定，不受溫度和氣候影響；
（b） 掌握制造較快；
（c） 發(fā)生故障，易于尋找及消除。
缺點(diǎn)：
（a） 不采用先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給量無(wú)級(jí)調(diào)整困難；
（b） 結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，使用電機(jī)較多。
（3） 氣動(dòng)液壓通用部件。
1.5.3 按動(dòng)力部件實(shí)現(xiàn)的進(jìn)給方式分
（1） 箱體移動(dòng)式 它是通過(guò)動(dòng)力部件沿床身導(dǎo)軌的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)刀具進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的，通常習(xí)慣稱(chēng)為大型通用部件。
（2） 套筒移動(dòng)式 它是通過(guò)主軸套筒的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)刀具進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的，通常習(xí)慣稱(chēng)為小型通用部件。
1.6 組合機(jī)床的特點(diǎn)和分類(lèi)
1.6.1 鏜床組合機(jī)床的特點(diǎn)
鏜床組合機(jī)床主要是用鏜刀在工件上鏜孔的機(jī)床，通常，鏜刀旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)，鏜刀或工件的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。它的加工精度和表面質(zhì)量要高于鉆床。鏜床是大型箱體零件加工的主要設(shè)備。
鏜床系指主要用鏜刀在工件上加工已有預(yù)制孔的機(jī)床。通常，鏜刀旋轉(zhuǎn)為主運(yùn)動(dòng)，鏜刀或工件的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。它主要用于加工高精度孔或一次定位完成多個(gè)孔的精加工，此外還可以從事與孔精加工有關(guān)的其他加工面的加工。
1.6.2 鏜床組和機(jī)床的加工特點(diǎn)
加工過(guò)程中工件不動(dòng)，讓刀具移動(dòng)，將刀具中心對(duì)正孔中心，并使刀具轉(zhuǎn)動(dòng)(主運(yùn)動(dòng))。
1.6.3 組和機(jī)床鏜床的分類(lèi)
(1) 臥式鏜床
我是鏜床是鏜床中應(yīng)用最廣泛的一種。它主要是孔加工，鏜孔精度可達(dá)IT7，表面粗糙度Ra值為1.6-0.8um.臥式鏜床的主參數(shù)為主軸直徑。
鏜軸水平布置并做軸向進(jìn)給，主軸箱沿前立柱導(dǎo)軌垂直移動(dòng)，工作臺(tái)做縱向或橫向移動(dòng)，進(jìn)行鏜削加工。這種機(jī)床應(yīng)用廣泛且比較經(jīng)濟(jì)，它主要用于箱體(或支架)類(lèi)零件的孔加工及其與孔有關(guān)的其他加工面加工。
(2) 坐標(biāo)鏜床
坐標(biāo)鏜床是高精度機(jī)床的一種。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是有坐標(biāo)位置的精密測(cè)量裝置。坐標(biāo)鏜床可分為單柱式坐標(biāo)鏜床、雙柱式坐標(biāo)鏜床和臥式坐標(biāo)鏜床。
有精密坐標(biāo)定位裝置的鏜床，它主要用于鏜削尺寸、形狀、特別是位置精度要求較高的孔系，也可用于精密坐標(biāo)測(cè)量、樣板劃線(xiàn)、刻度等工作。
單柱式坐標(biāo)鏜床：主軸帶動(dòng)刀具作旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)，主軸套筒沿軸向作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，特別適宜加工板狀零件的精密孔，但它的剛性較差，所以這種結(jié)構(gòu)只適用于中小型坐標(biāo)鏜床。
雙柱式坐標(biāo)鏜床：主軸上安裝刀具作主運(yùn)動(dòng)，工件安裝在工作臺(tái)上隨工作臺(tái)沿床身導(dǎo)軌作縱向直線(xiàn)移動(dòng)。它的剛性較好，目前大型坐標(biāo)鏜床都采用這種結(jié)構(gòu)。雙柱式坐標(biāo)鏜床的主參數(shù)為工作臺(tái)面寬度。
臥式坐標(biāo)鏜床：工作臺(tái)能在水平面內(nèi)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以由工作臺(tái)縱向移動(dòng)或主軸軸向移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。它的加工精度較高。
(3)金剛鏜床
特點(diǎn)是以很小的進(jìn)給量和很高的切削速度進(jìn)行加工，因而加工
的工件具有較高的尺寸精度（IT6），表面粗糙度可達(dá)到0.2微米。
用金剛石或硬質(zhì)合金等刀具，進(jìn)行精密鏜孔的鏜床。
(4)深孔鉆鏜床
深孔鉆鏜床本身剛性強(qiáng)，精度保持好，主軸轉(zhuǎn)速范圍廣，進(jìn)給系統(tǒng)由交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，能適應(yīng)各種深孔加工工藝的需要。授油器緊固和工件頂緊采用液壓裝置，儀表顯示、安全可靠。可選擇下列幾種工作形式：1.工件旋轉(zhuǎn)、刀具旋轉(zhuǎn)和往復(fù)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，適用于鉆孔和小直徑鏜孔；2.工件旋轉(zhuǎn)、刀具不旋轉(zhuǎn)只作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，適用于鏜大直徑孔和套料加工；3.工件不旋轉(zhuǎn)、刀具旋轉(zhuǎn)和往復(fù)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，適用于復(fù)雜工件的鉆孔和小直徑的鉆孔和小直徑鏜孔。
(5)落地鏜床
工件安置在落地工作臺(tái)上，立柱沿床身縱向或橫向運(yùn)動(dòng)。用于加工大型工件。組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面、多工位同時(shí)加工，是一種工序集中的高效率機(jī)床。組合機(jī)床加工，刀具是借助于鉆摸板和鏜模架，精加工機(jī)床采用高精度的導(dǎo)向，所以能穩(wěn)定的保證產(chǎn)品質(zhì)量。
在本設(shè)計(jì)中我選用了臥式鏜床，因?yàn)楸镜拦ば虻募庸ひ蟛皇呛芨?。臥式鏜床鏜軸水平布置并做軸向進(jìn)給，主軸箱沿前立柱導(dǎo)軌垂直移動(dòng)，工作臺(tái)做縱向或橫向移動(dòng)，進(jìn)行鏜削加工。這樣不但方便加工，而且臥式鏜床還比較便宜。同樣的坐標(biāo)鏜床運(yùn)用于高精度的加工，價(jià)格高，就不選用了。精鋼鏜床特點(diǎn)是以很小的進(jìn)給量和很高的切削速度進(jìn)行加工。本道工序要加工的孔徑很大，而且年產(chǎn)5萬(wàn)件，屬大批量生產(chǎn)，容不得我選它。深孔鉆鏜床比較適合鏜孔，但一般的企業(yè)可能沒(méi)有，為了生產(chǎn)零件而特意建一條生產(chǎn)線(xiàn)，有點(diǎn)過(guò)火了。落地鏜床工件安置在落地工作臺(tái)上，立柱沿床身縱向或橫向運(yùn)動(dòng)。用于加工大型工件，我們加工的是摩托車(chē)零件，相對(duì)而言還是比較輕巧的，不利于選擇落地鏜床。
2 本設(shè)計(jì)主要研究?jī)?nèi)容及加工方案的制定
本設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容是：完成1P65F上箱體缸體粗鏜孔專(zhuān)機(jī)主軸箱設(shè)計(jì)
2.1 原始資料數(shù)據(jù)介紹
(1) 工件材質(zhì)：ADC12壓鑄鋁
(2) 工藝內(nèi)容：上箱體要粗鏜一個(gè)孔。要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為單班制年產(chǎn)5萬(wàn)臺(tái)
上箱體的上端一個(gè)Φ62.5的孔，本課題要求鏜Φ64.5的孔。
2.2 主軸箱的總體設(shè)計(jì)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。所以，在制定工藝方案時(shí)，必須認(rèn)真分析被加工零件圖，并深入現(xiàn)場(chǎng)了解零件的形狀、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，以及現(xiàn)場(chǎng)所采用的定位、夾緊方法、工藝過(guò)程、所采用的刀具及切削用量、生產(chǎn)率要求、現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境和條件等等。如條件允許，還應(yīng)廣泛收集國(guó)內(nèi)外有關(guān)技術(shù)材料，制定出合理的工藝方案。指定工藝方案時(shí)，還要考慮下列幾點(diǎn)基本原則：
(1) 選擇合適、可靠的工藝方案
(2) 粗、精加工要合理安排
(3) 工序集中原則
(4) 定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇原則
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。但還得考慮下列影響因素的影響。
(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，加工精度要求較低時(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；工件各孔間同軸度要求較高時(shí)，應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行精加工等等。
(2) 工件結(jié)構(gòu)狀況的影響
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)床等等。
(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(xiàn)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(mǎn)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(xiàn)來(lái)進(jìn)行加工。而在選擇多工位組合機(jī)床時(shí)，還要考慮：工位數(shù)不超過(guò)2-3個(gè)，并能滿(mǎn)足生產(chǎn)率要求時(shí)，應(yīng)選用移動(dòng)工作臺(tái)時(shí)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。
(4) 現(xiàn)場(chǎng)條件影響
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。使用單位刃磨刀具、維修、調(diào)整能力以及車(chē)間布置的情況，都將會(huì)影響組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)方案。
2.3 加工方案制定
總體方案的圖紙表達(dá)形式,三圖一卡的設(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，編制生產(chǎn)率計(jì)算卡。
2.3.1 加工方案
根據(jù)被加工零件的具體要求和生產(chǎn)綱領(lǐng)的需要，我們?cè)O(shè)計(jì)了下列方案，并根據(jù)適合企業(yè)年生產(chǎn)綱領(lǐng)要求，使其達(dá)到加工效率最高，成本最低。
2.4 選擇切削用量
確定了組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容后，就可以著手選擇切削用量。切削用量選擇是否合理，對(duì)組合機(jī)床的加工精度、生產(chǎn)率、刀具耐用度、機(jī)床的布局形式及正常工作均有很大影響[5]。
2.4.1 鏜孔專(zhuān)機(jī)切削用量選擇的特點(diǎn)
(1) 在大多數(shù)情況下，鏜孔專(zhuān)機(jī)為多軸、多刀、多面同時(shí)加工。因此，所選擇切削用量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)應(yīng)比一般萬(wàn)能機(jī)床單刀加工低30%左右。
(2) 鏜孔專(zhuān)機(jī)主軸箱上所有刀具共用一個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)，通常為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái)。工作時(shí)，要求所有的刀具的每分鐘進(jìn)給量相同，且等于動(dòng)力滑臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量。這個(gè)每分鐘進(jìn)給量（mm/min)應(yīng)是適合于所有刀具的平均值。因此，同一多軸箱上的刀具主軸可以設(shè)計(jì)成不同轉(zhuǎn)速和選擇不同的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r)與其相適應(yīng)，以滿(mǎn)足于不同直徑工件的加工要求。
2.4.2 確定切削用量應(yīng)注意的問(wèn)題
(1) 盡量做到合理利用所有刀具，充分發(fā)揮其性能。由于連接動(dòng)力部件的多軸箱上同時(shí)工作的刀具種類(lèi)不同且直徑大小不等，因此，切削用量選擇也各有特點(diǎn)。如鉆孔要求切削速度高而每轉(zhuǎn)進(jìn)給量小；鉸孔卻要求切削速度低而每轉(zhuǎn)進(jìn)給量大；銑端面則是要求切削速度低而每轉(zhuǎn)進(jìn)給量??；而同一多軸箱上的刀具每分鐘進(jìn)給量是相同的，要使每把刀具都能有合適的切削用量是很困難的。一般情況下，可先按各類(lèi)刀具選擇較合理的主軸轉(zhuǎn)速n(r/mm)和每分鐘進(jìn)給量f(mm/r),然后進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，使各個(gè)刀具的每分鐘進(jìn)給量相同，皆等于動(dòng)力滑臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量。這樣，各類(lèi)刀具都不是按最合理的切削用量而是按一個(gè)中間切削用量工作。假如確實(shí)需要，也可按多數(shù)刀具選擇一個(gè)統(tǒng)一的每分鐘進(jìn)給量，對(duì)少數(shù)刀具采取附加機(jī)構(gòu)，使之按各自需要的合理的進(jìn)給量工作，一達(dá)到合理使用刀具的目的。
(2) 選擇合理的切削用量時(shí)，應(yīng)注意零件生產(chǎn)批量的影響。生產(chǎn)率要求不高時(shí)就沒(méi)有必要將切削用量選的過(guò)高，以免降低刀具耐用性。對(duì)于要求生產(chǎn)率高的大批量生產(chǎn)用組合機(jī)床，要首先保證那些耐用度低，刃磨困難，造價(jià)高的所謂“限制性”工序刀具的合理切削用量。但須注意不能影響加工精度，也不能使刀具耐用度降低。對(duì)于“非限制性”刀具應(yīng)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。鏜孔專(zhuān)機(jī)通常要求切削用量的選擇使刀具耐用度不低于一個(gè)工作班，最少不低于4h。
(3) 切削用量的選擇應(yīng)有利于多軸箱的設(shè)計(jì)。若能做到相鄰主軸轉(zhuǎn)速相近、相等，則可使多軸箱傳動(dòng)鏈簡(jiǎn)單。刀具帶導(dǎo)向加工，若不便冷卻潤(rùn)滑，則應(yīng)適當(dāng)降低切削速度。d) 選擇切削用量時(shí)，還必須考慮所選動(dòng)力滑臺(tái)的性能。
2.4.3 粗鏜孔專(zhuān)機(jī)切削用量選擇方法
必須從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)加工精度、工作材料、工作條件、技術(shù)要求等進(jìn)行分析，按照經(jīng)濟(jì)的滿(mǎn)足加工要求的原則，合理的選擇切削用量，一般常用查表法。
因?yàn)榱慵牧蠟殇X合金，所以選擇硬質(zhì)合金鋼鏜刀具鏜孔。
查機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)表15-37得硬質(zhì)合金鋼鏜鋁合金材料孔時(shí)切削速度為V=100m/min。根據(jù)要加工的孔的直徑可以確定鏜刀的直徑為64mm。根據(jù)得：n =493.75r/min。
根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)（見(jiàn)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-8），與493.75r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為500r/min和600r/min?，F(xiàn)選取n=500r/min,如果選n=600/min，則速度損失太大。
所以實(shí)際切削轉(zhuǎn)速n=500r/min。
2.5 確定刀具
根據(jù)工藝要求及加工精度的不同，組合機(jī)床采用的刀具有:簡(jiǎn)單刀具（標(biāo)準(zhǔn)刀具）、復(fù)合刀具及特種刀具。選擇刀具結(jié)構(gòu)應(yīng)注意下述主要問(wèn)題：
（1） 要條件允許，為使工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、刃磨容易，應(yīng)盡可能選擇標(biāo)準(zhǔn)刀具或簡(jiǎn)單刀具。
（2） 選擇刀具結(jié)構(gòu)時(shí)還需要認(rèn)真分析被加工零件的特點(diǎn)。如加工硬度較高的鑄鐵或鋼件時(shí)，為提高刀具耐用度，減少換刀時(shí)間以采用多刃絞刀或多刃鏜刀頭加工，以及解決斷屑及排屑問(wèn)題。
（3） 在組合機(jī)床上，為了某種特殊的目的，需選用或設(shè)計(jì)特殊刀具的，可參考組合機(jī)床設(shè)計(jì)的有關(guān)資料。
參考資料后，我選擇的刀具為硬質(zhì)合金鋼鏜刀刀具。
查《工藝手冊(cè)》表12-27得φ64.5鏜孔刀具的耐用度為2100min。經(jīng)對(duì)照，所選刀具符合要求。
2.6 確定夾具
在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵照定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇原則，保證能迅速可靠的加工出精基準(zhǔn)，保證各加工表面有足夠的加工余量，并盡量使主要加工表面加工余量均勻，保證各加工表面與不加工表面之間的相互位置精度。同時(shí)必須考慮定位準(zhǔn)確、夾緊可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。因此，應(yīng)選擇毛坯上平整、光潔，尺寸較大，沒(méi)有澆注系統(tǒng)、冒口的不加工表面或加工余量小的表面做粗基準(zhǔn)。根據(jù)加工的零件圖分析，故采用“一面兩銷(xiāo)”為定位基準(zhǔn)，應(yīng)選擇缸體的結(jié)合面做為平面精基準(zhǔn)。定位和定向采用兩裝配銷(xiāo)孔。這樣使得加工基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)重合，能夠保證本工序所加工的孔和其他孔和平面的位置精度。最后考慮到該組合機(jī)床加工時(shí)放置在可以進(jìn)行大規(guī)模的加工的廠(chǎng)房中，再結(jié)合機(jī)床制造的最低成本，機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)為液壓傳動(dòng)系統(tǒng)[6]
3 “三圖一卡”的編制
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?！叭龍D一卡”是組合機(jī)床總體方案的具體表現(xiàn)。
3.1 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。而且同時(shí)它也是組合機(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。
3.1.1 在被加工零件圖上應(yīng)標(biāo)注的內(nèi)容
被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案表示一臺(tái)組合機(jī)床或自動(dòng)線(xiàn)完成的工藝內(nèi)容、加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求、加工用定位基準(zhǔn)、夾壓部位及被加工的材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或半成品情況的圖紙。它不能用用戶(hù)提供的產(chǎn)品圖紙代替，而需在原零件圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床及自動(dòng)線(xiàn)的加工內(nèi)容，加上必要的說(shuō)明而繪制的。它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也使制造、使用、驗(yàn)收和調(diào)整機(jī)床的重要技術(shù)文件。圖上應(yīng)表示出：
(1) 被加工零件的形狀和輪廓尺寸及預(yù)備機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)的部位的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸。尤其是當(dāng)需要設(shè)置中間導(dǎo)向套時(shí)，應(yīng)表示出零件內(nèi)部的肋、壁布置及有關(guān)結(jié)構(gòu)的形狀及尺寸，以便檢查工件、夾具、刀具是否發(fā)生干涉。
(2) 加工用定位基準(zhǔn)、夾壓部位及夾壓方向。以便依次進(jìn)行夾具的定位、支承、限位、夾緊、導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)。
(3) 本道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(shù)要求，還包括本道工序?qū)η暗拦ば蛱岢龅囊螅ㄖ饕付ㄎ换鶞?zhǔn)）。
(4) 必要的文字說(shuō)明。如被加工零件編號(hào)、名稱(chēng)、材料、硬度、重量及加工余量等。
圖3.1 上箱體零件圖
3.2 被加工零件工序圖
3.2.1 被加工零件工序圖的作用及內(nèi)容
被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案表示一臺(tái)組合機(jī)床或自動(dòng)線(xiàn)完成的工藝內(nèi)容、加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求、加工用定位基準(zhǔn)、夾壓部位及被加工的材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或半成品情況的圖紙。它不能用用戶(hù)提供的產(chǎn)品圖紙代替，而需在原零件圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床及自動(dòng)線(xiàn)的加工內(nèi)容，加上必要的說(shuō)明而繪制的。它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也使制造、使用、驗(yàn)收和調(diào)整機(jī)床的重要技術(shù)文件。圖上應(yīng)表示出：
(1) 被加工零件的形狀和輪廓尺寸及預(yù)備機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)的部位的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸。尤其是當(dāng)需要設(shè)置中間導(dǎo)向套時(shí)，應(yīng)表示出零件內(nèi)部的肋、壁布置及有關(guān)結(jié)構(gòu)的形狀及尺寸，以便檢查工件、夾具、刀具是否發(fā)生干涉。
(2) 加工用定位基準(zhǔn)、夾壓部位及夾壓方向。以便依次進(jìn)行夾具的定位、支承、限位、夾緊、導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)。
(3) 本道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(shù)要求，還包括本道工序?qū)η暗拦ば蛱岢龅囊螅ㄖ饕付ㄎ换鶞?zhǔn)）。
(4) 必要的文字說(shuō)明。如被加工零件編號(hào)、名稱(chēng)、材料、硬度、重量及加工部位余量等。
3.2.2 繪制被加工零件工序圖的注意事項(xiàng)
(1) 為了使加工零件工序圖清晰明了，一定要突出該機(jī)床的加工內(nèi)容。繪制時(shí)應(yīng)按一定比例；選擇足夠視圖及剖視，突出加工部位（用粗實(shí)線(xiàn)），并把零件輪廓及機(jī)床、夾具設(shè)計(jì)有關(guān)的部位（用細(xì)實(shí)線(xiàn)）表示清楚。
(2) 加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基準(zhǔn)注起。為便于加工及檢查，尺寸應(yīng)采用直角坐標(biāo)系標(biāo)注，而不采用極坐標(biāo)系。但有時(shí)因所選擇定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，則需對(duì)加工部位要求的位置精度進(jìn)行分析換算。此外，應(yīng)將零件圖上不對(duì)稱(chēng)位置尺寸公差換成對(duì)稱(chēng)位置尺寸公差,其公差數(shù)值的決定要考慮兩個(gè)方面，一是要能達(dá)到產(chǎn)品圖紙要求的精度，二是采用組合機(jī)床能夠加工出來(lái)。
(3) 應(yīng)注明零件加工對(duì)機(jī)床提出的某些特殊要求。如對(duì)多層壁同軸線(xiàn)等直徑孔加工，若要求空表面不留退刀痕跡，則圖紙上應(yīng)注明要求“機(jī)床主軸定位，工件（夾具）讓刀”。
加工零件工序圖如圖3.2所示:
圖3.2 粗鏜孔被加工零件工序圖
要加工φ64.5的孔，首先要考慮工件的裝夾。工件上有已加工的面，平面度小于0.05；2個(gè)φ6的孔，表面粗糙度小于1.6。根據(jù)工件上現(xiàn)有的孔和基準(zhǔn)面，我們可以用一面兩銷(xiāo)的方法，一面控制三個(gè)自由度，圓柱銷(xiāo)控制一個(gè)自由度，菱形銷(xiāo)控制一個(gè)自由度。這樣還剩一個(gè)自由度，完全滿(mǎn)足定位準(zhǔn)確，裝夾方便的原則。加工的這個(gè)φ64.5的孔，要保證以C面為基準(zhǔn)，達(dá)到小于0.03的垂直度；要保證內(nèi)孔的表面粗糙度小于3.2,倒角的粗糙度小于1.6。倒角為20度，長(zhǎng)為0.5mm。
3.3 被加工零件示意圖
加工示意圖是被加工零件工藝方案在圖樣上的反映，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)床的工作行程以及工作循環(huán)等，是刀具、夾具、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)床和刀具所必須的重要技術(shù)文件。
3.3.1 在加工示意圖上應(yīng)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、動(dòng)力頭之間的相對(duì)位置及聯(lián)系尺寸。
3.3.2 參數(shù)的確定
（1） 刀具的選擇
上箱體的上端有一個(gè)Φ64.5mm的孔，本課題要求粗鏜Φ64.5mm的孔，考慮到材料為鋁合金鑄造而成，故我們選用主偏角為45。，未涂層的硬質(zhì)合金刀具
（2） 切削用量的初定
表3.1 加工鋁及鋁合金的切削用量
加工直徑d
(毫米)
切削速度
V(毫米/分)
每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f(毫米/轉(zhuǎn))
純鋁
鋁合金長(zhǎng)切屑
鋁合金短切屑
64.5
100-150
0.5-1.5
0.5-1.0
0.5-1.5
本課題加工直徑為Φ64.5毫米的孔，根據(jù)上表取鋁合金的切削速度100mm/min，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量1mm/r
（3）確定切削轉(zhuǎn)矩、軸向力、徑向力、切向力和切削功率
根據(jù)選定的切削用量（主要指切削速度及進(jìn)給量），確定切削力作為選擇動(dòng)力部件及夾具設(shè)計(jì)的依據(jù)；確定切削轉(zhuǎn)矩，用以確定主軸及其他傳動(dòng)件（齒輪、傳動(dòng)軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動(dòng)電機(jī)（一般指動(dòng)力箱電機(jī)）功率；確定刀具耐用度，用以驗(yàn)證所選刀具是否合格。
本課題中高速鋼鉆頭鉆削切削鋁的計(jì)算公式為
扭矩：
M=0.0589D2f0.633
切削力：
切向力Fz=Cpzts0.75=92x1.5x10.75=138N
徑向力Fy=Cpyt0.9s0.75=92x1.5 0.9x10.75=132.5N
軸向力Fx=Cpxts0.4=92 x1.5x 10.4=138N
鏜孔過(guò)程中起主要主用的是切向力
故，切削功率: P切=
（4）計(jì)算主軸直徑
主軸直徑通常都是根據(jù)扭矩來(lái)計(jì)算的，計(jì)算時(shí)采用經(jīng)驗(yàn)公式
d=B(mm)
式中 M——扭矩
B ——系數(shù)。根據(jù)主軸在100厘米長(zhǎng)度上允許最大扭轉(zhuǎn)角的數(shù)值來(lái)選取B值。
允許最大扭轉(zhuǎn)角
1/4
1/2
1
1
2
2
B
0.73
0.62
0.52
0.47
0.44
0.42
通常，主軸允許最大扭轉(zhuǎn)角為1/2度，即B取0.62，故在本次設(shè)計(jì)中，主軸直徑為d=B=0.62×=34.29 mm，由《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》表4-7得取主軸最小值35mm，所以主軸最小的直徑為35 mm。
通過(guò)對(duì)所加工零件孔的分析，由《工藝手冊(cè)》中表10-2可得，因工件孔徑為64.5 mm，考慮到還要倒角，故采用復(fù)合鏜刀。所以第一把刀鏜桿直徑取50 mm，第二把刀鏜桿直徑取55mm。其中桿部長(zhǎng)度為249mm，和主軸連接部分長(zhǎng)16 mm，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的總體分析，可以依次推出主軸各段的直徑及長(zhǎng)度，其如下圖3.3.1所示。
圖3.3.1 主軸及鏜刀形狀圖
圖3.3.2 粗鏜孔加工零件示意圖
根據(jù)孔的加工要求，可知我設(shè)計(jì)的這一步為粗鏜，加工要求不是很高。接著我參考了一些資料后，再加上導(dǎo)師的悉心講解，現(xiàn)決定采用復(fù)合鏜刀來(lái)完成本道工序，第一把刀鏜64.5的孔，第二把刀鏜20度的倒角。主軸的轉(zhuǎn)速為500r/min,v=100m/min,f=1r/mm,將鏜刀桿用四個(gè)螺釘固定在主軸上，鏜桿柄部留有一定的間隙，方便調(diào)整刀具。這樣就可以在試刀過(guò)程中，調(diào)整了。鏜削加工的整個(gè)過(guò)程分為快進(jìn)90mm，工進(jìn)120mm，快退210mm?？爝M(jìn)和快退的時(shí)候，可以進(jìn)給速度給的大點(diǎn)，這樣可以減少加工中浪費(fèi)時(shí)間，從而提高生產(chǎn)效率，為公司創(chuàng)造更多的財(cái)富。
3.4 機(jī)床尺寸聯(lián)系圖
3.4.1 聯(lián)系尺寸圖的作用及內(nèi)容
一般來(lái)說(shuō)，組合機(jī)床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用的部件—?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(zhuān)用部件—多軸箱、刀、輔助系統(tǒng)，夾具，液、電、冷卻、潤(rùn)滑、排屑系統(tǒng)組合裝配而成。聯(lián)系尺寸圖用來(lái)表示機(jī)床各組成部件的相互裝配聯(lián)系的運(yùn)用關(guān)系，以及檢驗(yàn)機(jī)床各部件相對(duì)位置及尺寸聯(lián)系是否滿(mǎn)足加工要求；通用部件的選擇是否合適；并為進(jìn)一步開(kāi)展多軸箱、夾具等專(zhuān)用部件、零件的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。聯(lián)系尺寸圖也可以看成是簡(jiǎn)化的機(jī)床總圖，它表示機(jī)床的配置形式及總體布局。
聯(lián)系尺寸圖的主要內(nèi)容如下：
(1) 適當(dāng)數(shù)量的視圖（一般為主、左、右視圖）按同一比例畫(huà)出機(jī)床各主要組成部件的外行輪廓及相關(guān)位置，表明機(jī)床的配置形式及總體布局、主視圖的選擇應(yīng)與機(jī)床實(shí)際加工狀態(tài)一致。
(2) 圖上應(yīng)盡量減少不必要的線(xiàn)條。但反映各部件的聯(lián)系尺寸、專(zhuān)用部件的主要輪廓尺寸、運(yùn)動(dòng)部位的極限位置及行程的尺寸，必須完整齊全。至于各部件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)不必畫(huà)出，留在具體設(shè)計(jì)部件時(shí)完成。
(3)為了方便開(kāi)展部件設(shè)計(jì)，聯(lián)系尺寸圖上應(yīng)注明通用部件的規(guī)格代號(hào)，電動(dòng)機(jī)類(lèi)型、功率及轉(zhuǎn)速，并標(biāo)明機(jī)床部件的分組情況及總行程。
3.4.2 選擇動(dòng)力部件
組合機(jī)床動(dòng)力部件是配置組合機(jī)床的基礎(chǔ)。它主要包括用以實(shí)現(xiàn)刀具主軸旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力箱、各種工藝切削用頭及實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力滑臺(tái)。
滑臺(tái)的選用
液壓動(dòng)力滑臺(tái)型號(hào)為HY32，查表得滑臺(tái)長(zhǎng)920mm,臺(tái)面寬度為320mm,行程250mm。
3.4.3 選擇通用部件配套
滑臺(tái)側(cè)底座選用型號(hào)1CC25,其長(zhǎng)度為1400mm,寬度為520mm,高度為698mm,滑座與側(cè)底座之間有5mm間隙。
機(jī)床裝料高度1110mm（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO），夾具底座高164mm。
3.4.4 電動(dòng)機(jī)的選擇
(1)鏜孔切削用量（鋁合金）
精鏜 V =100-150m/min f=0.5—1.5mm/r
根據(jù)實(shí)際情況取V =100 m/min f=1mm/r
(2)功率的確定
切向力Pz=Cpzts0.75=92x1.5x10.75=138N
徑向力py=Cpy.t0.9s0.75=132.5N
軸向力px=Cpx.ts0.75=138N
鏜孔過(guò)程中起主要主用的是切向力
Pm=(Fzv+)x10-3kw
ηm-機(jī)床傳動(dòng)效率，一般為0.75-0.85
Pe≥Pm/ ηm=1.38/(0.75_0.85)=(1.84-1.62)kw
根據(jù)功率取2.2KW的電動(dòng)機(jī)
Y112M-6
額定功率2.2kw
轉(zhuǎn)速
940r/min
電流5.61A
效率80.5%
額定轉(zhuǎn)
矩2.0
凈重
45KG
Y90L-2
額定功率2.2kw
轉(zhuǎn)速2840r/min
電流4.74A
效率82%
額定轉(zhuǎn)矩2.2
凈重25kg
Y132S-8
額定功率2.2kw
轉(zhuǎn)速710r/min
電流5.81A
效率81%
額定轉(zhuǎn)矩2.2
凈重70kg
再根據(jù)同步轉(zhuǎn)速1000 r/min和凈重輕的比較好，綜合考慮選用Y112M-6
機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第三版 第五卷 23-37確定電動(dòng)機(jī)的總體尺寸，最后根據(jù)尺寸畫(huà)出電動(dòng)機(jī)。安裝方式用四個(gè)螺釘和皮帶輪箱體連接，而電動(dòng)機(jī)和皮帶輪的連接用緊定螺釘。用M6的緊定螺釘固定，再用鐵絲固定，防止皮帶輪的移動(dòng)。
圖3.4.1 電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖
3.4.5 聯(lián)系尺寸圖的畫(huà)法與步驟
(1) 畫(huà)主視圖 主視圖的圖形布局一致，并應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)谋壤?
先用雙點(diǎn)劃線(xiàn)或細(xì)實(shí)線(xiàn)畫(huà)出被加工零件的長(zhǎng)*寬輪廓，以工件兩端面及工件最低孔中心線(xiàn)O1—O1分別為長(zhǎng)度與高度方向上的基準(zhǔn)，根據(jù)已確定的機(jī)床各組成部件輪廓尺寸及主要相關(guān)尺寸按順序進(jìn)行畫(huà)圖。
以一機(jī)床左面為例，以工件左端面為基準(zhǔn)，根據(jù)前面已經(jīng)確定的工件端面到主軸箱前端面的最小距離為325mm,確定機(jī)床左面主軸箱前端面的軸向位置。再根據(jù)主軸箱最低主軸高度位置尺寸120mm及主軸箱輪廓尺寸畫(huà)出多軸箱外廓。主軸箱以其后蓋與皮帶輪箱定位連接，主軸箱以其底面與動(dòng)力滑臺(tái)定位連接，在機(jī)床長(zhǎng)度方向上，通常主軸箱后端面應(yīng)與滑臺(tái)后端面到滑臺(tái)前端面的距離決定。
為了便于機(jī)床的調(diào)整和維修，滑座與側(cè)底座之間須加5mm厚的調(diào)整墊。而滑座與側(cè)底座在機(jī)床長(zhǎng)度方向上的相對(duì)位置由滑座前端面到側(cè)底座前端面的距離決定。
(2)應(yīng)注明工件、夾具、動(dòng)力部件、中間底座對(duì)稱(chēng)中心線(xiàn)間的位置關(guān)系。特別是當(dāng)工件加工部位對(duì)工作中心不對(duì)稱(chēng)和有某些具體條件時(shí)，動(dòng)力部件相對(duì)夾具，夾具相對(duì)中間底座也就不對(duì)稱(chēng)，此時(shí)應(yīng)表明它們相互間偏置的尺寸。
(3) 應(yīng)標(biāo)注電機(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)格和主要輪廓尺寸，并對(duì)組合機(jī)床的所有部件進(jìn)行分組編號(hào)，作為部件和零件設(shè)計(jì)的原始依據(jù)。
機(jī)床聯(lián)系尺寸圖如圖3.5所示：
圖3.5 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
機(jī)床聯(lián)系尺寸圖對(duì)無(wú)論是對(duì)機(jī)床的總體設(shè)計(jì)，還是對(duì)機(jī)床的主軸箱設(shè)計(jì)，都有一定的指導(dǎo)意義。聯(lián)系尺寸圖宏觀(guān)的為我們指出了機(jī)床中心高，這樣設(shè)計(jì)主軸箱時(shí)就能考慮到實(shí)際使用過(guò)程中的問(wèn)題了。太高了工人加料，操作都會(huì)很不方便的，太低了同樣會(huì)遇到這樣的問(wèn)題。
機(jī)床聯(lián)系尺寸圖還對(duì)確定工件的裝夾高度有指導(dǎo)意義。確定了中心高，我們就知道自己設(shè)計(jì)的夾具能不能用，會(huì)不會(huì)太高了，超過(guò)中心高了，就不能加工了。一般略低一些，可以用調(diào)整墊板調(diào)整，從而達(dá)到理想的加工位置。
機(jī)床聯(lián)系尺寸圖還有個(gè)要考慮的重要問(wèn)題是滑臺(tái)加工的移動(dòng)距離，如果移動(dòng)距離過(guò)小，就會(huì)加工不了工件。所以在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中要選的大一點(diǎn)，當(dāng)然也不用過(guò)分大，這樣就不經(jīng)濟(jì)了。滑臺(tái)本身的長(zhǎng)度也要考慮下，會(huì)不會(huì)放不下主軸箱，會(huì)不會(huì)撞到皮帶輪箱，鑒于這些問(wèn)題，實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，箱蓋以及皮帶輪箱體高度要比主軸箱稍微高點(diǎn)。
機(jī)床聯(lián)系尺寸圖還要考慮材料的剛性，機(jī)床的床身要能承受主軸箱，工件，夾具體等重量。一般選用鑄鐵，比較便宜，抗壓能力也比較好。
3.5 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡
生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映所設(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、負(fù)荷率等的技術(shù)文件。通過(guò)生產(chǎn)率計(jì)算率計(jì)算卡，可以分析所擬定的方案是否滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)生產(chǎn)率及負(fù)荷率的要求。機(jī)床的生產(chǎn)率Q1（件/h）按下式計(jì)算
Q1=60/T單=60/（T切+T輔）
式中 T單-------- 單件工時(shí)（min）
T切-----機(jī)加工時(shí)間（min）,包括動(dòng)力部件工作進(jìn)給和定磁閥停留時(shí)間t停。
即 T切=L1/Vf1+L2/Vf2+t停
L1 、L2-----分別為刀具的第Ⅰ、第Ⅱ工作進(jìn)給行程長(zhǎng)度（mm）
Vf1 、Vf2-----分別為刀具的第Ⅰ、第Ⅱ工作進(jìn)給量（mm/min）
t停-----定磁閥停留時(shí)間一般在動(dòng)力部件進(jìn)給停止?fàn)顟B(tài)下，刀具切削5-10轉(zhuǎn)所需的時(shí)間（min）
T輔-----輔助時(shí)間（min），包括快進(jìn)時(shí)間、快退時(shí)間t移，裝卸工件時(shí)間t裝；即T輔=( L3 +L4/ Vfk）+t裝+t移
L3 、L4-----分別為動(dòng)力部件快進(jìn)行行程長(zhǎng)度、快退行程長(zhǎng)度（mm）；
Vfk-----動(dòng)力部件的快速移動(dòng)速度（mm/min）
t移-----快進(jìn)時(shí)間、快退時(shí)間（min）
t裝-----裝卸工件時(shí)間（min），一般為0.5-1.5min；
機(jī)床負(fù)荷率按下式計(jì)算
η=Q/Q1= tK/A Q1
式中 Q-----機(jī)床的理想生產(chǎn)率（件/h）
A-----年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件）
tK-----年工作時(shí)間(h)；單班制工作時(shí)tK=2400h；
機(jī)床負(fù)荷率一般以65%-75%為宜。機(jī)床復(fù)雜時(shí)取小值，反之取大值。
根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，本機(jī)床的裝卸工件時(shí)間為1.4min。工件的定位和夾緊時(shí)間為0.05min。動(dòng)力頭的快進(jìn)的行程為90mm,進(jìn)給量為3000mm/min,用時(shí)為0.03min。動(dòng)力頭的工進(jìn)的行程都為120mm,切速為100m/min(參考鑄鐵),進(jìn)給量為1mm/r,工進(jìn)時(shí)間為0.24min。動(dòng)力頭的快退的行程都為210mm,進(jìn)給量為3000mm/min, 用時(shí)為0.07min。夾具松開(kāi)工件的時(shí)間為0.05min。
由上述所知：?jiǎn)渭偣r(shí)為1.84min。機(jī)床生產(chǎn)率為32.6件/h,理論生產(chǎn)率為22件/h。根據(jù)機(jī)床負(fù)荷率計(jì)算公式：
η=Q/Q1= tK/A Q1
我們得到該機(jī)床的負(fù)荷率為64.4%。
4 組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)
4.1 主軸箱的用途、分類(lèi)及組成
4.1.1 組合機(jī)床主軸箱的用途及分類(lèi)
主軸箱是組合機(jī)床的重要部件之一，按專(zhuān)用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，由通用零件組成。其主要作用是，根據(jù)被加工零件的加工要求，安排各主軸位置，并將動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)由電機(jī)或動(dòng)力部件船給主軸，使之得到要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。
4.1.2 主軸箱的組成
通用主軸箱主要由箱體、主軸、皮帶輪、軸套的零件和通用（專(zhuān)用）的附加機(jī)構(gòu)組成。
4.2 主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇
主軸結(jié)構(gòu)形式由零件加工工藝決定，并應(yīng)考慮主軸的工作條件和受力情況。軸承形式是主軸部件結(jié)構(gòu)的主要特征，如進(jìn)行鉆削加工的主軸，軸向切削力較大，最好用推力球軸承承受軸向力，而用向心推力軸承承受徑向力。又因鉆削時(shí)軸向力是單向的，因此推力球軸承在主軸前端安排即可。進(jìn)行鏜削加工的主軸，軸向切削力小，但不能忽略。有時(shí)由于工藝要求，主軸進(jìn)退都要切削，兩個(gè)方向都有切削力，一般選用前后支撐均為圓錐滾子軸承的主軸結(jié)構(gòu)。這種軸承可承受較大的軸向力和徑向力，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸承個(gè)數(shù)少，裝配調(diào)整很方便，廣泛用于擴(kuò)孔、鏜孔、鉸孔等加工，上述兩種主軸結(jié)構(gòu)的徑向尺寸較大，如主軸孔間距較小，只好用滾針軸承和推力球軸承組成前后支承，此種結(jié)構(gòu)無(wú)論架構(gòu)剛度、軸承本身精度和裝配工藝性都較差，除非必要，一般最好不選用。主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇，除了軸承外，還應(yīng)考慮軸頭結(jié)構(gòu)。
4.3 主軸箱的動(dòng)力計(jì)算及動(dòng)力箱的選擇
主軸箱所需的功率，應(yīng)等于切削功率、空載消耗功率及負(fù)載成正比的附加功率之和，即：
P主=P切+P空+ P附
式中：P主—主軸箱功率
P切—主軸切削功率
P空—軸空載消耗功率
P附—軸附加功率
上式中P切已在切削用量計(jì)算中的到P切= 1.635kw，P空和P附的計(jì)算都須在傳動(dòng)結(jié)構(gòu)確定以后才能進(jìn)行。
傳動(dòng)系統(tǒng)確定前可按下式初步估算多軸箱所需功率P主
P主=P切/η
式中：P切—各主軸切削功率的總和
Η—組合機(jī)床多軸箱傳動(dòng)效率
加工黑色金屬時(shí)取η=0.8～0.9；加工有色金屬時(shí)取η=0.7～0.8。當(dāng)主軸軸數(shù)多，傳動(dòng)復(fù)雜時(shí)取小值，反之取大值。
4.4 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
4.4.1 V帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(1) 設(shè)計(jì)功率Pd由表33.。1-12查得工況系數(shù)KA=1.1
Pd=Ka.P=1.1x2.2=2.42kw
(2) 選定帶型 根據(jù)Pd=2.42kw和N1=1000r/min,由圖33.1-2,3或圖33.1-4
選取，確定V帶A型。
(3) 傳動(dòng)比
i=n1/n2=1000/500=2
(4) 小帶輪基準(zhǔn)直徑DD1 按表33.1-18 19選定
d1=90mm da1=95.5mm
(5) 大帶輪基準(zhǔn)直徑
d2=180mm da2=185.5mm
(6) 帶速
V=πdp1n1/60x1000
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