臥式組合機(jī)床設(shè)計(jì)課件

1、目 錄內(nèi)容摘要1ABSTRACT2第1章 緒 論4第2章 臥式組合機(jī)床方案的制定102.1 工藝方案的分析102.1.1 分析工藝方案102.1.2 工序加工要求112.2 分析零件的特點(diǎn)112.2.1 零件的特點(diǎn)112.2.2 定位基準(zhǔn)及夾壓點(diǎn)的選擇122.3 確定機(jī)床配置型式及結(jié)構(gòu)方案13第3章 確定切削用量及選擇刀具143.1 確定工序間余量143.2 切削用量的選擇143.3 確定切切削力、切削轉(zhuǎn)矩和切削功率153.3.1 切削力、切削轉(zhuǎn)矩和切削功率的計(jì)算方法153.3.2 計(jì)算及結(jié)果匯總163.4 選擇刀具結(jié)構(gòu)18第4章 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)194.1 被加工零件工序圖194.1.1 被

2、加工零件工序圖的作用及內(nèi)容194.1.2 繪制被加工零件工序圖的注意事項(xiàng)204.2 加工示意圖204.2.1 加工示意圖的作用和內(nèi)容204.2.2 繪制加工示意圖之前的有關(guān)計(jì)算214.3 尺寸聯(lián)系圖264.3.1 聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容264.3.2 機(jī)床部件的選用和輪廓尺寸的計(jì)算264.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖應(yīng)注明的狀態(tài)和尺寸294.4 生產(chǎn)率計(jì)算卡30第5章 組合機(jī)床多軸箱概述335.1 組合機(jī)床多軸箱的用途及分類335.1.1 通用多軸箱的組成33第6章 右多軸箱的設(shè)計(jì)356.1 右多軸箱設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)依據(jù)與方案356.1.1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖356.1.2 傳動系統(tǒng)傳動方案的確定36

3、6.2 多軸箱主要設(shè)計(jì)參數(shù)396.3 主軸結(jié)構(gòu)的選擇及計(jì)算396.3.1 主軸結(jié)構(gòu)的選擇及計(jì)算396.3.2 主軸分布類型406.3.3 多軸箱的傳動設(shè)計(jì)406.3.4 繪制傳動系統(tǒng)圖436.3.5 傳動零件的校核45第7章 左多軸箱的設(shè)計(jì)507.1 左多軸箱設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)依據(jù)與方案507.1.1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖507.1.2 傳動系統(tǒng)傳動方案的確定517.2 多軸箱主要設(shè)計(jì)參數(shù)547.3 主軸結(jié)構(gòu)的選擇及計(jì)算547.3.2 主軸分布類型557.3.3 多軸箱的傳動設(shè)計(jì)557.3.4 繪制傳動系統(tǒng)圖577.3.5 傳動零件的校核58結(jié) 論64謝 辭65參考文獻(xiàn)66新鄉(xiāng)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）摘

4、 要本課題是針對半軸殼體加工中的兩對面11個孔的鉆、鏜工序，對組合機(jī)床進(jìn)行總體設(shè)計(jì)；基于組合機(jī)床左右多軸箱的設(shè)計(jì)。所需要解決的問題主要有：通過對被加工零件的特點(diǎn)和工藝方案的分析，確定了長V形塊和兩圓柱銷共同定位的定位方案，選擇臥式組合機(jī)床型式。根據(jù)加工精度確定工序間余量、切削用量和刀具結(jié)構(gòu)。分析加工要求和刀具結(jié)構(gòu)選擇了合適的接桿、小浮動量浮動卡頭和相應(yīng)的工作行程。根據(jù)切削用量對切削力、切削扭矩和切削功率進(jìn)行了計(jì)算，選擇1HY40A型液壓滑臺、1TD 40型動力箱和1CC401型機(jī)床側(cè)底座等通用部件，確定裝料高度為880mm，多軸箱輪廓尺寸為630500mm。收集整理組合機(jī)床結(jié)構(gòu)以及動力傳動資料

5、；選擇左右兩個多軸箱的切削用量；在滿足多軸箱其他結(jié)構(gòu)和傳動的要求下，通過一定的傳動鏈，按要求把動力從動力部件的驅(qū)動軸分別傳遞到左、右兩個多軸箱上去。左端多軸箱需要把動力傳遞到六把刀具鉆613mm孔，采用中心式布局。右端多軸箱需要把動力傳遞至三組刀具共五根主軸。鉆孔至23.4mm、鉆孔至17.4mm、半精鏜軸承孔至89.4mm。采用分組式布局，然后再通過合攏軸將各中間軸和驅(qū)動軸聯(lián)系起來。關(guān)鍵詞： 機(jī)床；組合機(jī)床；總體設(shè)計(jì)；液壓滑臺；多軸箱ABSTRACTMachine is since the turn of the century development extremely rapidly a

6、nd one of the great impact of science and technology. Modern automation technology is the new productive forces, is directly creates one of the principal means of social wealth to human beings, production activities and material civilization plays a great role. Therefore, automation technology has b

7、rought worldwide attention and more and more applications. This paper is aimed at half axle shell processing of two opposite 11 hole drilling, boring process, and the overall design of combination machine tools；This topic is based on the combination of spindle box should design about drilling. Probl

8、ems need to be solved by basically has: By processing components and characteristics of the analysis of the process scheme, and the long V block and two pins for positioning scheme, choose horizontal combination machine tools type. According to the processing precision determine between cutting usag

9、e allowance process and the cutting tool structure. Analysis processing requirements and choose the right tools structure to answer the pole, small floating quantity float card head and the corresponding working schedule. According to cutting volume on the cutting force, cutting torque and cutting p

10、ower calculation, choose 1 HY40 type A hydraulic slide machine, 1 TD 40 power box and 1 CC401 type machine tool parts, such as the base material with general to determine the height is 880 mm and spindle box should outline for 630 x 500 mm size.Collect combination drilling machine structure and powe

11、r transmission material； The reasonable choice of more than two spindle box about cutting dosages；In meet the spindle box other structure and transmission through certain request, under the transmission chain, from the power according to the requirements of the drive shaft power components were pass

12、ed to the left, right, up more than two spindle box. The left side spindle box should need to power transfer tool drill six - phi pieces, the 13mm hole central type layout. The right end spindle box should need to power transfer to three groups of five root tool axis. Drilling to phi phi 23.4 mm, dr

13、illing to 17.4 mm, half fine boring bearing hole to phi 89.4 mm. Using packet type layout, then through fold shaft drive shaft each link oart and. Key word: Machine；Combination machine；Overall design；Hydraulic moving platform；Many spindle box51第1章 緒 論1.1 機(jī)床在國民經(jīng)濟(jì)的地位及其發(fā)展簡史現(xiàn)代社會中，人們?yōu)榱烁咝?、?jīng)濟(jì)地生產(chǎn)各種高質(zhì)量產(chǎn)品，日益廣

14、泛的使用各種機(jī)器、儀器和工具等技術(shù)設(shè)備與裝備。為制造這些技術(shù)設(shè)備與裝備，又必須具備各種加工金屬零件的設(shè)備，諸如鑄造、鍛造、焊接、沖壓和切削加工設(shè)備等。由于機(jī)械零件的形狀精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法來達(dá)到，特別是形狀復(fù)雜、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在機(jī)床上經(jīng)過幾道甚至幾十道切削加工工藝才能完成。因此，機(jī)床是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中最重要的加工設(shè)備。在一般機(jī)械制造廠中，機(jī)床所擔(dān)負(fù)的加工工作量，約占機(jī)械制造總工作量的40%60%，機(jī)床的技術(shù)性能直接影響機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量及其制造的經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而決定著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平?？梢赃@樣說，如果沒有機(jī)床的發(fā)展，如果不具備今天這樣品種

15、繁多、結(jié)構(gòu)完善和性能精良的各種機(jī)床，現(xiàn)代社會目前所達(dá)到的高度物質(zhì)文明將是不可想象的。（1）行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)主要針對汽車、摩托車、內(nèi)燃機(jī)、農(nóng)機(jī)、工程機(jī)械、化工機(jī)械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專用設(shè)備，隨著我國加入WTO后與世界機(jī)床進(jìn)一步接軌，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開始向數(shù)控化、柔性化轉(zhuǎn)變。從近兩年是企業(yè)生產(chǎn)情況來看，數(shù)控機(jī)床與加工中心的市場需求量在上升，而傳統(tǒng)的鉆、鏜、銑組合機(jī)床則有下降趨勢，中國機(jī)床工具工業(yè)學(xué)會的機(jī)床工具行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)報表是統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2011年12月機(jī)床工具行業(yè)統(tǒng)計(jì)企業(yè)個數(shù)為4385家，比2010年年末減少2000多家。進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國加

16、工中心生產(chǎn)逐年快速發(fā)展。2001年產(chǎn)量479臺，到2008年達(dá)16512臺，增長了33倍，產(chǎn)值從2.5億元到81.89億元，增長了31.5倍。消費(fèi)數(shù)量從2563臺/年到27350臺/年，增長了9.7倍，年消費(fèi)金額從3.2億美元到31.03億美元，增長了8.7倍。市場在向數(shù)控、高精制造技術(shù)和成套工藝裝備方面發(fā)展。（2）行業(yè)企業(yè)的快速轉(zhuǎn)變“十二五”后期，在組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)的國有轉(zhuǎn)為民營，實(shí)行股份制改造，一些小廠幾乎全部退出國有轉(zhuǎn)為民營，現(xiàn)在一些國家重點(diǎn)國有企業(yè)也在醞釀股份制改造，轉(zhuǎn)制已勢不可檔，“民營經(jīng)濟(jì)在經(jīng)歷了從被歧視，被藐視到不可小視和現(xiàn)在高度重視4個階段后，煥發(fā)勃勃生機(jī)?！苯M合機(jī)床行業(yè)企業(yè)正

17、在以股份制、民營化等多種形式快速發(fā)展。（3）組合機(jī)床技術(shù)裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢組合機(jī)床及其自動線是集機(jī)電于一體是綜合自動化度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用與工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電行業(yè)。我國的傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產(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，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，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、

18、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺組合機(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)床越來越受人們是親昧，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、測量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國組合機(jī)床及其組合機(jī)床自動線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國

19、家相對落后，國內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動線幾乎都從國外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢必導(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)涞淖詣踊b備。1.2組合機(jī)床概述機(jī)床是人類在長期生產(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)動都是由人力或畜力驅(qū)動，它們實(shí)際上并不是一種完整的機(jī)器?，F(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，歐美一些工業(yè)最發(fā)達(dá)的國家，開始了從

20、工場手工業(yè)向資本主義機(jī)器大工業(yè)生產(chǎn)方式的過度，需要越來越多的各種機(jī)器，這就推動了機(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)動刀架的車床，開創(chuàng)了用機(jī)械代替人手控制刀具運(yùn)動的先聲，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。世界上第一臺組合機(jī)床于1908年在美國問世，30年代后組合機(jī)床在世界各國得到迅速發(fā)展。至今，它已成為現(xiàn)代制造工

21、程（尤其是箱體零件加工）的關(guān)鍵設(shè)備之一。組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)主要針對汽車、摩托車、內(nèi)燃機(jī)、農(nóng)機(jī)、工程機(jī)械、化工機(jī)械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專用設(shè)備，隨著我國加入WTO后與世界機(jī)床進(jìn)一步接軌，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開始向數(shù)控化、柔性化轉(zhuǎn)變。組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。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)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動生產(chǎn)線。 組合機(jī)床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和刀具

22、與工件的相對進(jìn)給運(yùn)動，來實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。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，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。國外為了減少機(jī)床數(shù)量,節(jié)省占地面積,對組合機(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、多坐標(biāo)通用部件、移動主軸箱、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。由于組合機(jī)床及其自動線是一種技術(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，

23、它涉及到加工工藝、刀具、測量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國組合機(jī)床及其組合機(jī)床自動線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國家相對落后，國內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動線幾乎都從國外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢必導(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)涞淖詣踊b備。組合機(jī)床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動機(jī)和滾珠絲杠等傳動，以簡化結(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。第2章 臥式組合機(jī)床方案的制定2.

24、1 工藝方案的分析2.1.1 分析工藝方案零件加工工藝將決定組合機(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，必須計(jì)算分析被加工零件圖，并深入現(xiàn)場了解零件的形狀、大小、材料、硬度、剛度，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，工藝過程，所采用的刀具及切削用量，生產(chǎn)率要求，現(xiàn)場所采用的環(huán)境和條件等等。由于本次設(shè)計(jì)已然給定了工藝方案，且要求對其中一個工序進(jìn)行組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，所以只需對工藝方案進(jìn)行分析即可。此零件的工藝方案為：（1）車左右端面、外圓、軸肩、粗鏜右軸承孔；（2）粗鏜左軸承孔、半精鏜右軸承孔、半精車外圓；（3）半精車左右端面、軸肩、車退刀槽、倒

25、角；（4）鉆，粗鉆、的底孔，半精鏜左軸承孔；（5）鉆、底孔，鉸，的孔；（6）攻絲、；（7）精鏜左右軸承孔，精車外圓；（8）檢驗(yàn)。此工藝方案粗、精工序分開進(jìn)行，工序集中程度適宜，使工件能得到較好的冷卻，有利于提高加工精度和生產(chǎn)效率，因此可以使用。2.1.2 工序加工要求 被加工零件需要在組合機(jī)床上完成的加工工序及應(yīng)保證的加工精度，是制造機(jī)床方案的主要依據(jù)。針對工序（4）進(jìn)行組合機(jī)床的設(shè)計(jì)。此工序要求在左端面鉆兩個的通孔、兩個的通孔，并半精鏜的左軸承孔，在右端面鉆六個的通孔。鉆孔位置度公差要求，粗糙度為6.3m；鏜孔同心度公差要求，粗糙度為3.2m。為了加工出表面粗糙度為3.2m的孔，采取提高機(jī)床

26、原始制造精度和工件定位基準(zhǔn)精度，并減少夾壓、變形等措施就可以了。2.2 分析零件的特點(diǎn)2.2.1 零件的特點(diǎn)這主要指零件的材料、硬度、加工部位的結(jié)構(gòu)形狀、工件剛度定位基準(zhǔn)面的特點(diǎn)，它們對機(jī)床工藝方案制度有著重要的影響。本此設(shè)計(jì)所給定的被加工零件是一個半軸殼體，是薄壁軸類零件。此零件是手扶式拖拉機(jī)上所用的半軸殼體，殼體內(nèi)設(shè)有軸承槽和油封槽，尾端設(shè)有油封蓋，其特點(diǎn)是殼體加長，軸承槽分別加工在殼體兩端。這樣增加了兩軸承間的距離，減小了手扶拖拉機(jī)顛簸時軸承和半軸的受力，從而減少了它們的磨損。此零件結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，能延長軸承及半軸的使用壽命。半軸殼體的材料是HT200，硬度為HB170240。采用多

27、孔同步加工，零件的剛度足夠，工件受力不大，振動，及發(fā)熱變形對工件影響可以不計(jì)。2.2.2 定位基準(zhǔn)及夾壓點(diǎn)的選擇組合機(jī)床是針對某種零件或某道工序而設(shè)計(jì)的。正確選擇加工用定位基準(zhǔn)，是確保加工精度的重要條件，同時也有利于實(shí)現(xiàn)最大限度的集中工序，從而收到減少機(jī)床臺數(shù)的效果。一般來說，孔中心線與定位基準(zhǔn)面平行且需由一面或幾面加工的箱體宜用臥式機(jī)床，立式機(jī)床適宜加工定基準(zhǔn)面是水平的且被加工孔與基準(zhǔn)面垂直的工件，而不適宜加工安裝不方便或高度較大的細(xì)長工件。對大型箱體件采用單工位機(jī)床加工較適宜，而中小型零件則多采用多工位機(jī)床加工。此零件是軸類零件，具有外圓、內(nèi)孔、端面等常用定位基準(zhǔn)，但由于左右端面及內(nèi)孔都需

28、要加工，故選擇外圓為主要定位基準(zhǔn)，附加另外兩個基準(zhǔn)如圖2-1所示圖2-1 半軸殼體的定位方案（其中表示定位基準(zhǔn)符號，表示夾壓符號。）2.3 確定機(jī)床配置型式及結(jié)構(gòu)方案根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工藝要求、生產(chǎn)率要求及工藝方案等，可大體采用哪種基本配置型式的機(jī)床。滿足同樣要求，可有多種配置方案。配置方案不同對機(jī)床的復(fù)雜程度、通用化程度、結(jié)構(gòu)工藝性、加工精度、機(jī)床重新調(diào)整的可能性及經(jīng)濟(jì)性有不同的影響。根據(jù)此零件特點(diǎn)和定位方案分析，此工序鉆孔的精度要求不高，而鏜孔精度要求較高，加工位置在半軸殼體的的兩端面，且以外圓為定位基準(zhǔn)，故可采用臥式鉆-鏜孔組合機(jī)床方案可滿足此零件的加工和定位要求。此工序要求加工的11

29、個孔是同時從兩個端面進(jìn)行一次加工，故而采用單工位組合機(jī)床較好。單工位組合機(jī)床具有固定式夾具，這類機(jī)床可達(dá)到的加工精度最高。因此能滿足零件的加工要求。綜上分析：本設(shè)計(jì)選擇單工位臥式鉆-鏜孔組合機(jī)床方案。第3章 確定切削用量及選擇刀具3.1 確定工序間余量為使加工過程順利進(jìn)行并穩(wěn)定的保證加工精度，必須合理地確定工序余量。生產(chǎn)中常用查表給出的組合機(jī)床對孔加工的工序余量，以消除轉(zhuǎn)、定位誤差的影響。由于、需要經(jīng)過鉆和鉸兩道工序完成，而的孔在鉆孔后鉸孔時，直徑上工序間余量為，的孔在鉆孔后鉸孔時，直徑上工序間余量為，因此分別選的工序間余量；由于孔還需精鏜加工，而半精鏜后精鏜的工序間余量為 ，所以選擇的加工余

30、量；由于孔是一次加工，故沒有工序間余量。3.2 切削用量的選擇確定了在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容了，就可以著手選擇切削用量了。因?yàn)樗O(shè)計(jì)的組合機(jī)床為多軸同步加工在大多數(shù)情況下，所選切削用量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)比一般通用機(jī)床單刀加工低30%左右多軸主軸箱上所有刀具共用一個進(jìn)給系統(tǒng)，通常為標(biāo)準(zhǔn)動力滑臺，工作時，要求所有刀具的每分鐘進(jìn)給量相同，且等于動力滑臺的每分鐘進(jìn)給量（毫米/分）應(yīng)是適合有刀具的平均值。因此，同一主軸箱上的刀具主軸可設(shè)計(jì)成不同轉(zhuǎn)速和選擇不同的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（毫米/轉(zhuǎn)）與其適應(yīng)。以滿足直徑的加需要，即： （3-1）式中： 各主軸轉(zhuǎn)速（） ；各主軸進(jìn)給量（）； 動力滑臺每分鐘進(jìn)給量（）。由于法蘭盤鉆

31、孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求等，按照經(jīng)濟(jì)地選擇滿足加工要求的原則，采用查表的方法查得： （1）孔鉆頭直徑為，進(jìn)給量，切削速度； （2）孔鉆頭直徑為，進(jìn)給量，切削速度；（3）孔鉆頭直徑為，進(jìn)給量，切削速度；（4）孔鏜刀直徑為，進(jìn)給量，切削速度。3.3 確定切切削力、切削轉(zhuǎn)矩和切削功率根據(jù)選定的切削用量（主要指切削速度v及進(jìn)給量f）確定切削力，作為選擇動力部件（滑臺）；確定切削扭矩，用以確定主軸及其它傳動件（齒輪，傳動軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動電動（一般指動力箱）功率。3.3.1 切削力、切削轉(zhuǎn)矩和切削功率的計(jì)算方法目前計(jì)算切削力多采用經(jīng)驗(yàn)公式，它是通過大量的試驗(yàn)，用

32、切削力測量儀測得切削力后，對所得數(shù)據(jù)用圖解法、線性回歸法等方法進(jìn)行處理而得到的。在生產(chǎn)中計(jì)算切削力的經(jīng)驗(yàn)公式分為兩類：一類是指數(shù)公式，一類是按單位切削力進(jìn)行計(jì)算的公式。本設(shè)計(jì)采用指數(shù)公式法計(jì)算，通過查找金屬切削用量手冊可得相關(guān)系數(shù)和指數(shù)的值，代入公式如下： （3-2）根據(jù)切削力的公式可推算出組合機(jī)床的切削轉(zhuǎn)矩為： （3-3）一般情況下，切削加工中主運(yùn)動消耗的功率占95%，進(jìn)給運(yùn)動消耗的功率占5%，由于進(jìn)給運(yùn)動消耗的功率較小，通?？珊雎圆挥?jì)。由推導(dǎo)得出切削功率的計(jì)算公式如下： （3-4）式中： HB布氏硬度； F切削力 (N)； D鉆頭直徑 (mm)； f每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 (mm/r)； T切削扭矩

33、(Nmm)； V切削速度 (m/min)； P切削功率 (kw)3.3.2 計(jì)算及結(jié)果匯總本文以1孔的加工為例進(jìn)行計(jì)算，由工件圖知：1孔直徑D為23.4mm，進(jìn)給量f為0.2mm，切削速度為20m/min，代入公式（3-2）、（3-3）、（3-4）計(jì)算可得：切削力：切削轉(zhuǎn)矩：切削功率同樣的方法可求得其他幾個孔的切削力、切削轉(zhuǎn)矩和切削功率，匯總?cè)绫?-1根據(jù)表3-1計(jì)算得：左側(cè)主軸箱總切削力為16471.9N，切削功率為2.114kw；右側(cè)主軸箱總切削力為14234.4N，切削功率為2.214kw。表3-1 加工各個孔所需的切削力、切削轉(zhuǎn)矩和切削功率表切削力（N）切削轉(zhuǎn)矩(Nmm)切削功率(kw

34、)23.4孔（鉆）4256.427948.60.62517.4孔（鉆）3175.515970.60.35713孔（鉆）2372.49178.50.36989.4孔（鏜）607.1（周向）143.2(徑向）27135.30.153.4 選擇刀具結(jié)構(gòu)半軸殼體的布氏硬度在HB170-241，孔徑為， 、刀具的材料選擇高速鋼鉆頭（W18Cr4V），為了使工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、刃磨簡單，選擇標(biāo)準(zhǔn)的麻花鉆?？准庸さ毒叩拈L度應(yīng)保證加工終了時刀具螺旋槽尾端與導(dǎo)向套之間有的距離，以便排出切屑和刀具磨損后有一定的向前的調(diào)整量。組合機(jī)床上鏜孔，大多采用硬質(zhì)合金刀頭裝在鏜桿上，由查表知鏜孔所用的鏜桿直徑為,此處取鏜桿直

35、徑為。第4章 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)4.1 被加工零件工序圖4.1.1 被加工零件工序圖的作用及內(nèi)容被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示一臺組合機(jī)床完成的工藝內(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)、夾具部位及被加工零件的材料、硬度等狀況的圖紙。它是在原零件圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床的加工的內(nèi)容，加上必要的說明繪制成的，是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是制造、使用、檢驗(yàn)和調(diào)整機(jī)床的重要技術(shù)文件。半軸殼體的臥式鉆-鏜組合機(jī)床的被加工零件工序圖如4-1所示:圖4-1 半軸殼體零件工序圖圖4-1的主要內(nèi)容是：（1）被加工零件的形狀，主要外廓尺寸和本機(jī)床要加工部位的尺寸、精度、表面粗糙

36、度、形位精度等技術(shù)要求，以及對上道工序的技術(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、材料、硬度及被加工部位的余量等。4.1.2 繪制被加工零件工序圖的注意事項(xiàng)（1）為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定要圖出被本機(jī)床的加工內(nèi)容。繪制時，應(yīng)按一定的比例，選擇足夠的視圖及剖視圖，突出加工部位，并把零件輪廓及與機(jī)床、夾具設(shè)計(jì)有關(guān)部位表清楚，凡本道工序保證的尺寸、角度等，均應(yīng)在尺寸數(shù)值下方面用粗實(shí)線標(biāo)記。如圖4-1中定位基準(zhǔn)，機(jī)械夾壓位置及方向，輔助支承均須用規(guī)定的符號表示出來。（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，有時因所選定位基準(zhǔn)

37、與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，則須對加工部位要求位置尺寸精度進(jìn)行分析換算。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)床上的加工過程，刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等，是刀具、夾具、多軸箱、電氣和液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇動力部件的主要依據(jù)，是整臺組合機(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文件。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、刀具及多軸箱端面之間的距離等；（3）主軸的結(jié)構(gòu)類型，尺寸及外伸長度；刀具類型，數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸、接桿、導(dǎo)

38、向裝置的結(jié)構(gòu)尺寸；刀具與導(dǎo)向置的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接方式，刀具應(yīng)按加工終了位置繪制。4.2.2 繪制加工示意圖之前的有關(guān)計(jì)算（1）刀具的選擇 刀具選擇考慮加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素。刀具的選擇前已述及，此處就不在追述了。（2）導(dǎo)向套的選擇 在組合機(jī)床上加工孔，除用剛性主軸的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取決于夾具導(dǎo)向。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必須解決的內(nèi)容。1）選擇導(dǎo)向類型 根據(jù)刀具導(dǎo)向部分直徑和刀具導(dǎo)向的線速度v=18m/min，選擇固定式導(dǎo)向。2）導(dǎo)向套的參數(shù) 此處以1孔的加工

39、為例，根據(jù)刀具的直徑選擇固定導(dǎo)向裝置。固定導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)見圖4-2 圖4-2 孔1的刀具固定導(dǎo)向裝置由查表可得到固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，見表4-1表4-1 1孔刀具固定導(dǎo)向裝置的尺寸和配合公差d（mm）D（mm）D1（mm）直徑23.43543配合公差G7H7/g6H7/js6又可查得導(dǎo)向套的軸向尺寸，見圖4-3圖4-3 孔1的刀具固定導(dǎo)向裝置（3）初定主軸類型、尺寸、外伸長度因?yàn)檩S的材料為45鋼，剪切彈性模量,剛性主軸取,所以B取7.3，根據(jù)剛性條件計(jì)算主軸的直徑為： （4-1）式中： d軸直徑（mm）；M軸所承受的轉(zhuǎn)矩（Nmm）；B系數(shù)。由公式（4-1）計(jì)算可知本設(shè)計(jì)需計(jì)算的四根主軸的直徑

40、及外伸尺寸，見表4-2表4-2 孔刀具固定導(dǎo)向裝置的尺寸和配合公差軸1（孔1）軸2（孔3）軸3（孔6）主軸直徑d303020主軸伸出D/d150/3650/3638/26主軸伸出長度L115115115注：d為主軸最小段直徑，D為伸出端直徑，d1為伸出端孔徑。鏜孔所需的主軸直徑的確定程序是：工件加工部位尺寸鏜桿直徑浮動卡頭規(guī)格尺寸主軸尺寸。此處加工部位尺寸為，由查表知鏜桿直徑為50到65mm，取50mm；再查浮動卡頭規(guī)格可選取Tr603，由此得主軸伸出端孔徑為60 mm，故查得需選擇最小軸徑為50mm的主軸，其伸出端直徑為80mm。（4）選擇刀具接桿 由以上可知，多軸箱各主軸的外伸長度為一定值

41、，而刀具的長度也是一定值，因此，為保證多軸箱上各刀具能同時到達(dá)加工終了位置，就需要在主軸與刀具之間設(shè)置可調(diào)環(huán)節(jié)，這個可調(diào)節(jié)在組合機(jī)床上是通過可調(diào)整的刀具接桿來解決的。 根據(jù)接桿直徑d選擇刀具接桿規(guī)格如表4-3表4-3 刀具接桿規(guī)格軸1（孔1）軸2（孔3）軸3（孔6）接桿規(guī)格11-390T0635-4111-410T0635-416-390T0635-41由于半精鏜加工精度較高，故應(yīng)該選擇的小浮動量浮動卡頭，規(guī)格為Tr603。（5）確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸從保證加工終了時主軸箱端面到工件端面間距離最小來確定全部聯(lián)系尺寸。其中最重要的聯(lián)系尺寸即工件端面到多軸箱端面之間的距離,它等于刀具懸伸長度、螺

42、母厚度、主軸外伸長度與接桿伸出長度（可調(diào)）之和，再減去加工孔深度和切出值。由于左側(cè)主軸箱涉及到鏜孔，影響到整體尺寸，故而取鏜刀及其相關(guān)部件的尺寸的最小值，結(jié)合具體情況計(jì)算得工件端面到左多軸箱端面之間的距離為520mm。右側(cè)主軸箱只有鉆孔，可直接計(jì)算可得工件端面到右多軸箱端面之間的距離為295mm。（6）工作進(jìn)給長度的確定 如圖4-5所示，工作進(jìn)給長度應(yīng)等于工件加工部位長度L與刀具切入長度和切出長度之和。切入長應(yīng)應(yīng)根據(jù)工件端面誤差情況在510mm之間選擇，切出長度 ，分析左側(cè)5把刀具的工作進(jìn)給長度，并統(tǒng)一，因此取。同理算得右側(cè)主軸箱?？紤]到左側(cè)鏜孔是止口。故需要在左側(cè)加死擋鐵，以防止鏜刀過量進(jìn)給

43、。（7）快進(jìn)長度的確定 考慮實(shí)際加工情況，在未加工之前，保證工件表面與刀尖之間有足夠的工作空間，也就是快速退回行程須保證所有刀具均退至夾具導(dǎo)套內(nèi)而不影響工件裝卸。這里取左側(cè)快速退回行程為140mm，快退長度等于快速引進(jìn)與工作工進(jìn)之和，因此快進(jìn)長度85mm。 右側(cè)快速退回行程為100mm，快退長度等于快速引進(jìn)與工作工進(jìn)之和，因此快進(jìn)長度65mm。 圖4-5 工作進(jìn)給長度4.3 尺寸聯(lián)系圖4.3.1 聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容一般來說，組合機(jī)床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用部件動力箱、動力滑臺、立柱、立柱底座加上專用部件組合而成。聯(lián)系尺寸圖用來表示機(jī)床各組成部件的相互裝配和運(yùn)動關(guān)系，以檢驗(yàn)機(jī)床各部件的相對位置及尺寸聯(lián)

44、系是否滿足要求，通用部件的選擇是否合適，并為進(jìn)一步開展主軸箱、夾具等專用部件、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化的機(jī)床總圖，它表示機(jī)床的配置型式及總體布局。4.3.2 機(jī)床部件的選用和輪廓尺寸的計(jì)算（1）滑臺的選用 通常，根據(jù)滑臺的驅(qū)動方式、所需進(jìn)給力、進(jìn)給速度、最大行程長度和加工精度等因素來選用合適的滑臺。1）驅(qū)動形式的確定 根據(jù)對液壓滑臺和機(jī)械滑臺的性能特點(diǎn)比較，并結(jié)合具體的加工要求，使用條件選擇HY系列液壓滑臺。2）確定軸向進(jìn)給力 滑臺所需的總進(jìn)給力 （4-2）式中： 各主軸加工時所產(chǎn)生的軸向力（N）。由于滑臺工作時，除了克服各主軸的軸的向力外，還要克服滑臺移動時所產(chǎn)生的摩擦

45、力。經(jīng)公式(4-2)計(jì)算左側(cè)主軸箱的軸向進(jìn)給力為16471.9N，右側(cè)主軸箱的軸向進(jìn)給力為14234.4N。3）確定進(jìn)給速度 液壓滑臺的工作進(jìn)給速度規(guī)定一定范圍內(nèi)無級調(diào)速，對液壓滑臺確定切削用量時所規(guī)定的工作進(jìn)給速度應(yīng)大于滑臺最小工作進(jìn)給速度的0.51倍;液壓進(jìn)給系統(tǒng)中采用應(yīng)力繼電器時，實(shí)際進(jìn)給速度應(yīng)更大一些。本系統(tǒng)中左側(cè)主軸箱進(jìn)給速度、右側(cè)主軸箱進(jìn)給速度，所以選擇1HY40A液壓滑臺，工作進(jìn)給速度范圍12.5500mm/min，快速速度8m/min。4）確定滑臺行程 滑臺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。前備量的作用是動力部件有一定的向前移動的余地，以彌補(bǔ)機(jī)床的制造誤差以

46、及刀具磨損后能向前調(diào)整。本系統(tǒng)左側(cè)滑臺前備量為30mm，后備量的作用是使動力部件有一定的向后移動的余地，為方便裝卸刀具，這里取左側(cè)后備量為230mm,所以滑臺總行程應(yīng)大于工作行程，即：行程，取L為400mm。綜合上述條件，確定左側(cè)液壓動力滑臺型號1HY40A以及相配套的滑臺底座（1CC401型）。同樣可確定右側(cè)液壓動力滑臺型號，也應(yīng)選擇1HY40A。動力部件的前備量和后備量的選擇要考慮到工作進(jìn)給長度和液壓滑臺總行程，此文中所選擇的左、右液壓滑臺的行程均為400mm，左側(cè)工作進(jìn)給長度為140mm，右側(cè)為100mm，考慮其前備量均選擇為30mm，于是左側(cè)動力部件后備量為240mm，右側(cè)動力部件后備

47、量為270mm。（2）由下式確定動力箱的選用 動力箱主要依據(jù)多軸所需的電動機(jī)功率來選用，在多軸箱沒有設(shè)計(jì)之前，主軸箱的功率可由式計(jì)算 （4-3）式中：多軸箱傳動效率，加工黑色金屬時0.80.9；有色金屬時0.70.8，本系統(tǒng)加工Q235，取0.8由計(jì)算可得左側(cè)加工需要的切削功率為2.114kw；右側(cè)加工需要的切削功率為2.214kw。由式（4-3）計(jì)算得左側(cè)主軸箱功率2.643kw，右側(cè)主軸箱功率2.768kw。動力箱的電動機(jī)功率應(yīng)大于計(jì)算功率，并結(jié)合主軸要求的轉(zhuǎn)速大小選擇。因此，兩側(cè)都選用電動機(jī)型號為Y132S-6的1TD 40型動力箱，動力箱輸出軸至箱底面高度為160mm。主要技術(shù)參數(shù)如表

48、4-3表4-3 動力箱技術(shù)參數(shù)動力箱型號轉(zhuǎn)速范圍（r/min）電動機(jī)功率(kw)電機(jī)轉(zhuǎn)速輸出轉(zhuǎn)速1TD40 9604803.0（3）配套支承部件的選用根據(jù)機(jī)床配套部件，兩側(cè)滑臺側(cè)底座選用1CC401型式。（4）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，在現(xiàn)階段設(shè)計(jì)組合機(jī)床時，裝料高度可視具體情況在H5801060mm之間選取，本系統(tǒng)取裝料高度為880mm。（5）中間底座輪廓尺寸中間底座的輪廓尺寸要滿足滑臺在其上面聯(lián)接安裝的需要，又考慮到與立柱底座相連接。因此，中間底座采用側(cè)底座1CC401型式。（6）確定多軸箱輪廓尺寸本機(jī)床配置的多軸箱總厚度為325mm，寬度和高度按標(biāo)準(zhǔn)尺寸中選

49、取。計(jì)算時，多軸箱的寬度B和高度H可確定為：B為380mm， H為428.5mm。根據(jù)上述計(jì)算值，由于此系列的主軸箱最小寬度為630mm，按主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，最后確定兩側(cè)主軸箱輪廓尺寸為630500mm。4.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖應(yīng)注明的狀態(tài)和尺寸(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、寬、高三個方向的尺寸鏈封閉。(2) 應(yīng)表示清楚運(yùn)動部件的原始、終點(diǎn)狀態(tài)機(jī)運(yùn)動過程情況（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、動力部件、中間底座對稱中心線間的位置關(guān)系。(4)應(yīng)注明電動機(jī)的型號、功率、轉(zhuǎn)速及所選標(biāo)準(zhǔn)通用部件的型號規(guī)格

50、和其主要輪廓尺寸，并對組成機(jī)床的所有部件進(jìn)行編號，作為部件和零件設(shè)計(jì)的原始依據(jù)。4.4 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)過程、動作時間、切削用量、生產(chǎn)率、負(fù)荷率等技術(shù)文件，通過生產(chǎn)率計(jì)算卡，可以分析擬定的方案是否滿足用戶對生產(chǎn)率及負(fù)荷率的要求。（1） 實(shí)際生產(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。它與全年工時總數(shù)有關(guān)，一般情況下，單班制生產(chǎn)取2350小時，兩班制生產(chǎn)取4600小時。此處生產(chǎn)綱領(lǐng)A為50000件，取單班制。本設(shè)計(jì)為單班制，因此： (4-4)（2） 理想生產(chǎn)率：指所設(shè)計(jì)的機(jī)床每小時實(shí)際可生產(chǎn)的零件數(shù)量： (4-5)式中：生產(chǎn)一個零件所需的時間(min)，可根據(jù)下式計(jì)算: (4-6)式中： 為刀具工作進(jìn)給行程長度()； 為刀具工作進(jìn)給量()；動力滑臺在死擋鐵上的停留時間(