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1、 汽車空壓機缸體鉆孔專用機床及夾具的設(shè)計摘要：由于空壓機缸體鉆孔加工年產(chǎn)量為10萬件屬于大批量生產(chǎn)，為了提高生產(chǎn)率所以設(shè)計了專用機床來進行生產(chǎn)加工。通過對所要加工零件的分析確定工藝方案，根據(jù)選定好的工藝方案，確定機床的配置形式，最后進行組合機床的總體設(shè)計。設(shè)計主要包括加工工序的制定；刀具、主軸的選擇；液壓滑臺和多軸箱的選用，多軸箱傳動系統(tǒng)的設(shè)計是最為復雜和困難的,本文通過兩種方案進行對比最終得到了比較合理的方案。夾具的設(shè)計主要是為了滿足組合機床大批量生產(chǎn)的要求，在夾具的設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)使用固定鉆模板不方便工件的裝卸，最終設(shè)計了活動鉆模板。對設(shè)計好的夾具進行三維造型。最后通過校核，機床床身的剛度、

2、液壓滑臺的工作速度、多軸箱的性能、年生產(chǎn)效率等都符合設(shè)計的要求。關(guān)鍵詞：組合機床；多軸箱；傳動系統(tǒng) The Design of Drilling Special Machine Tool and Fixture for Automobile Air Compressor Cylinder Abstract: Due to the air compressor cylinder drilling the annual output is 100000 a belong to mass production, in order to increase productivity so the spe

3、cial machine tool design to production and processing. Through to the analysis of the components processing to determine the process program, according to the chosen good process program, make sure the machine configuration forms, finally combination machine tools of the overall design. Design inclu

4、des processing process of establishment; Cutting tools, spindle choice; Hydraulic slider Taiwan and the selection of spindle box, spindle box of the design of the transmission system is the most complex and difficult, this paper through the two schemes are compared to finally gets more reasonable sc

5、heme. Fixture is designed to meet the requirement of mass production combination machine tools, in the design of fixture in the process of using a fixed drill template that is not convenient for the workpiece loading and unloading, the final design activities drill template. To design a good fixture

6、 on the 3 d model. Finally through checking machine, the stiffness of the lathe bed, hydraulic slider platform of working speed, the performance of the spindle box, years production efficiency etc. all comply with the design requirements.Through to the analysis of the components processing to determ

7、ine the process program, according to the chosen good process program, make sure the machine configuration forms, finally combination machine tools of the overall design. Design includes processing process of establishment; Cutting tools, spindle choice; Hydraulic slider Taiwan and the selection of

8、spindle box, spindle box of the design of the transmission system is the most complex and difficult, this paper through the two schemes are compared to finally gets more reasonable scheme. Fixture is designed to meet the requirement of mass production combination machine tools, in the design of fixt

9、ure in the process of using a fixed drill template that is not convenient for the work piece loading and unloading, the final design activities drill template. Keyword: Combination machine tools , Spindle box , Transmission system目錄序 言. 1第1章 緒論. 21.1 機床在國民經(jīng)濟的地位及其發(fā)展簡史. 21.2 組合機床的國內(nèi)、外現(xiàn)狀. 41.2.1 國內(nèi)組合機床

10、現(xiàn)狀. 41.2.2 國外組合機床現(xiàn)狀. 61.3 機床設(shè)計的目的、內(nèi)容、要求. 71.3.1設(shè)計的目的. 71.3.2 設(shè)計內(nèi)容. 71.3.3 設(shè)計要求 71.4 機床的設(shè)計步驟. 81.4.1調(diào)查研究.81.4.2 擬定方案. 81.4.3 工作圖設(shè)計 8第2章 零件分析.92.1 零件的結(jié)構(gòu)特點及其技術(shù)要求.92.1.1 零件結(jié)構(gòu)特點 92.1.2 技術(shù)要求 92.2. 零件的生產(chǎn)批量及其機床的使用 92.21 零件的生產(chǎn)批量 92.2.2 機床的使用條件 92.3 零件工藝方案102.3.1 零件機械加工工藝10第3章 組合機床的總體設(shè)計113.1 組合機床方案的制定113.1.1制

11、定工藝方案113.1.2 確定組合機床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案113.2 確定切削用量及選擇刀具133.2.1 確定工序間余量133.2.2 選擇切削用量133.2.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率143.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu)153.3鉆孔組合機床總設(shè)計“三圖一卡”的編制153.3.1 被加工零件工序圖163.3.2 加工示意圖183.3.3 機床聯(lián)系尺寸圖223.3.4 生產(chǎn)率計算卡243.4 多軸箱的設(shè)計273.4.1 繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖273.4.2 齒輪模數(shù)選擇283.4.3 多軸箱的傳動設(shè)計283.4.4 繪制傳動系統(tǒng)圖333.4.5 傳動系統(tǒng)設(shè)計的另一種方案353.4.6 傳動

12、零件的校核353.5 確定機械重塊平衡機構(gòu)39第4章 夾具設(shè)計424.1夾具的設(shè)計424.1.1定位方案的確定424.1.2夾緊方案的確定424.2活動鉆模板的設(shè)計434.1.1活動鉆模板設(shè)計目的434.3夾具精度分析計算44第5章 夾具三維造型46參 考 文 獻51致 謝52序 言組合機床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以少量的專用部件，對一種或若干種工件按預先確定的工序進行加工的機床。它能夠?qū)ぜM行多刀、多軸、多工位同時加工。在組合機床上可以完成鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔、攻絲、車削、銑削、磨削及滾壓等工序，隨著組合機床技術(shù)的發(fā)展，它能完成的工藝范圍日益擴大。組合機床所使用的通用部件具有特定功能，按標

13、準化、系列化、通用化原則設(shè)計，制造的組合機床基礎(chǔ)部件，每種通用部件有合理的規(guī)格尺寸系列，有適用的技術(shù)參數(shù)和完善的配套關(guān)系。組合機床與通用機床、其它機床比較具有以下特點：（1）組合機床上的通用部件和標準零件約占全部機床零部件的70%-80%，因此設(shè)計和制造周期短，經(jīng)濟效益好。（2）由于組合機床采用多刀加工，機床自動化程度高，因此比通用機床生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動強度低。（3）組合機床的通用部件是經(jīng)過周密設(shè)計和長期生產(chǎn)實踐考驗的，又有專門廠家成批生產(chǎn)，它與一般專用機床比較，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，工作可靠，使用和維修方便。（4）組合機床加工工件，采用專用夾具，組合刀具和導向裝置等，產(chǎn)品加工質(zhì)量靠工藝裝備

14、保證，對操作工人的技術(shù)水平要求不高。（5）當機床被加工的產(chǎn)品更新時，專用機床的大部分的部件報廢，組合機床的通用部件是根據(jù)國家標準設(shè)計的，并等效于國際檢驗，因此其通用部件可以重復使用，不必另行設(shè)計和制造。（6）組合機床易于聯(lián)成組合機床自動線，以適應(yīng)大規(guī)模和自動化生產(chǎn)需要。目前，我國組合機床以廣泛用于大批量生產(chǎn)和使用，例如：汽車、拖拉機、柴油機等。第1章 緒論1.1 機床在國民經(jīng)濟的地位及其發(fā)展簡史現(xiàn)代社會中，人們?yōu)榱烁咝А⒔?jīng)濟地生產(chǎn)各種高質(zhì)量產(chǎn)品，日益廣泛的使用各種機器、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)

15、備等。由于機械零件的形狀精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法來達到，特別是形狀復雜、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在機床上經(jīng)過幾道甚至幾十道切削加工工藝才能完成。因此，機床是現(xiàn)代機械制造業(yè)中最重要的加工設(shè)備。在一般機械制造廠中，機床所擔負的加工工作量，約占機械制造總工作量的40%60%，機床的技術(shù)性能直接影響機械產(chǎn)品的質(zhì)量及其制造的經(jīng)濟性，進而決定著國民經(jīng)濟的發(fā)展水平?？梢赃@樣說，如果沒有機床的發(fā)展，如果不具備今天這樣品種繁多、結(jié)構(gòu)完善和性能精良的各種機床，現(xiàn)代社會目前所達到的高度物質(zhì)文明將是不可想象的。一個國家要繁榮富強，必須實現(xiàn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學技術(shù)的現(xiàn)代

16、化，這就需要一個強大的機械制造業(yè)為國民經(jīng)濟各部門提供現(xiàn)代化的先進技術(shù)設(shè)備與裝備，即各種機器、儀器和工具等。然而，一個現(xiàn)代化的機械制造業(yè)必須要有一個現(xiàn)代化的機床制造業(yè)做后盾。機床工業(yè)是機械制造業(yè)的“裝備部”、“總工藝師”，對國民經(jīng)濟發(fā)展起著重大作用。因此，許多國家都十分重視本國機床工業(yè)的發(fā)展和機床技術(shù)水平的提高，使本國國民經(jīng)濟的發(fā)展建立在堅實可靠的基礎(chǔ)上。機床是人類在長期生產(chǎn)實踐中，不斷改進生產(chǎn)工具的基礎(chǔ)上生產(chǎn)的，并隨著社會生產(chǎn)的發(fā)展和科學技術(shù)的進步而漸趨完善。最原始的機床是木制的，所有運動都是由人力或畜力驅(qū)動，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它們實際上并不是一種完整的機器?，F(xiàn)代意義上的

17、用于加工金屬機械零件的機床，是在18世紀中葉才開始發(fā)展起來的。當時，歐美一些工業(yè)最發(fā)達的國家，開始了從工場手工業(yè)向資本主義機器大工業(yè)生產(chǎn)方式的過度，需要越來越多的各種機器，這就推動了機床的迅速發(fā)展。為使蒸汽機的發(fā)明付諸實用，1770年前后創(chuàng)制了鏜削蒸汽機汽缸內(nèi)孔用的鏜床。1797年發(fā)明了帶有機動刀架的車床，開創(chuàng)了用機械代替人手控制刀具運動的先聲，不僅解放了人的雙手，并使機床的加工精度和工效起了一個飛躍，初步形成了現(xiàn)代機床的雛型。繼車床之后，隨著機械制造業(yè)的發(fā)展，其他各種機床也陸續(xù)被創(chuàng)制出來。至19世紀末，車床、鉆床、鏜床、刨床、拉床、銑床、磨床、齒輪加工機床等基本類型的機床已先后形成。上世紀初

18、以來，由于高速鋼和硬質(zhì)合金等新型刀具材料相繼出現(xiàn)，刀具切削性能不斷提高，促使機床沿著提高主軸轉(zhuǎn)速、加大驅(qū)動功率和增強結(jié)構(gòu)剛度的方向發(fā)展。與此同時，由于電動機、齒輪、軸承、電氣和液壓等技術(shù)有了很大的發(fā)展，使機床的轉(zhuǎn)動、結(jié)構(gòu)和控制等方面也得到相應(yīng)的改進，加工精度和生產(chǎn)率顯著提高。此外，為了滿足機械制造業(yè)日益廣闊的各種使用要求，機床品種的發(fā)展也與日俱增，例如，各種高效率自動化機床、重型機床、精密機床以及適應(yīng)加工特殊形狀和特殊材料需要的特種加工機床相繼問世。50年代，在綜合應(yīng)用電子技術(shù)、檢測技術(shù)、計算技術(shù)、自動控制和機床設(shè)計等各個領(lǐng)域最新成就的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的數(shù)控機床，使機床自動化進入了一個嶄新的階段

19、，與早期發(fā)展的僅適用于大批大量生產(chǎn)的純機械控制和繼電器接觸器控制的自動化相比，它具有很高柔性，即使在單件和小批生產(chǎn)中也能得到經(jīng)濟的使用。綜觀機床的發(fā)展史，它總是隨著機械工業(yè)的擴大和科學技術(shù)的進步而發(fā)展，并始終圍繞著不斷提高生產(chǎn)效率、加工精度、自動化程度和擴大產(chǎn)品品種而進行的，現(xiàn)代機床總的趨勢仍然是繼續(xù)沿著這一方向發(fā)展。我國的機床工業(yè)是在1949年新中國成立后才開始建立起來的。解放前，由于長期的封鎖統(tǒng)治和19世紀中葉以后帝國主義的侵略和掠奪，我國的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)非常落后，既沒有獨立的機械制造業(yè)，更談不上機床制造業(yè)。至解放前夕，全國只有少數(shù)城市的一些規(guī)模很小的機械廠，制造少量簡單的皮帶車間、牛頭刨床和

20、砂輪等；1949年全國機床產(chǎn)量僅1000多臺，品種不到10個。解放后，黨和人民政府十分重視機床工業(yè)的發(fā)展。在解放初期的三年經(jīng)濟恢復時期，就把一些原來的機械修配廠改建為專業(yè)廠；在隨后開始的幾個五年計劃期間，又陸續(xù)擴建、新建了一系列機床廠。經(jīng)過50多年的建設(shè)，我國機床工業(yè)從無到有，從小到大，現(xiàn)在已經(jīng)成門類比較齊全，具有一定實力的機床工業(yè)體系，能生產(chǎn)5000多種機床通用品種，數(shù)控機床1500多種；不僅裝備了國內(nèi)的工業(yè)，而且每年還有一定數(shù)量的機床出口。我國機床行業(yè)的發(fā)展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，與世界先進水平相比，還有較大差距。為了適應(yīng)我國工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學技術(shù)現(xiàn)代化的需要，為

21、了提高機床產(chǎn)品在國際市場上的競爭能力，必須深入開展機床基礎(chǔ)理論研究，加強工藝試驗研究，大力開發(fā)精密、重型和數(shù)控機床，使我國的機床工業(yè)盡早躋身于世界先進行列。1.2 組合機床的國內(nèi)、外現(xiàn)狀世界上第一臺組合機床于1908年在美國問世，30年代后組合機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)代制造工程從各個角度對組合機床提出了愈來愈高的要求，而組合機床也在不斷吸取新技術(shù)成果而完善和發(fā)展。1.2.1 國內(nèi)組合機床現(xiàn)狀我國加入WTO以后，制造業(yè)所面臨的機遇與挑戰(zhàn)并存、組合機床行業(yè)企業(yè)適時調(diào)整戰(zhàn)略，采取了積極的應(yīng)對策略，出現(xiàn)了產(chǎn)、銷兩旺的良好勢頭，截至2

22、005年4月份，組合機床行業(yè)企業(yè)僅組合機床一項，據(jù)不完全統(tǒng)計產(chǎn)量已達1000余臺，產(chǎn)值達3.9個億以上，較2004年同比增長了10%以上，另外組合機床行業(yè)增加值、產(chǎn)品銷售率、全員工資總額、出口交費值等經(jīng)濟指標均有不同程度的增長，新產(chǎn)品、新技術(shù)較去年年均有大幅度提高，可見行業(yè)企業(yè)運營狀況良好。（1）行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化組合機床行業(yè)企業(yè)主要針對汽車、摩托車、內(nèi)燃機、農(nóng)機、工程機械、化工機械、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后與世界機床進一步接軌，組合機床行業(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)控機床與加工中心的市場需求量在上升，而傳統(tǒng)的鉆、鏜

23、、銑組合機床則有下降趨勢，中國機床工具工業(yè)學會的機床工具行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟指標報表是統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，僅從幾個全國大型重點企業(yè)生產(chǎn)情況看，2003年生產(chǎn)數(shù)控機床890臺，產(chǎn)值16187萬元，生產(chǎn)加工中心148臺，產(chǎn)值5770萬元；2004年生產(chǎn)數(shù)控機床985臺，產(chǎn)值25838萬元，生產(chǎn)加工中心159臺，產(chǎn)值7099萬元；而2005年，截至4月份，數(shù)控機床、加工中心、產(chǎn)值已接近2003年全年水平，故市場在向數(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“九五”后期，在組合機床行業(yè)企業(yè)的50多家組合機床分會會員中，僅有兩家企業(yè)實行了股份改造，一家企業(yè)退出國有轉(zhuǎn)為民營，其余的都是國有企

24、業(yè)。而從2001至2002年，不到兩年的時間，就先后有十幾家企業(yè)實行股份制改造，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?！苯M合機床行業(yè)企業(yè)正在以股份制、民營化等多種形式快速發(fā)展。（3）組合機床技術(shù)裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢組合機床及其自動線是集機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)濟實用，因而被廣泛應(yīng)用與工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電行業(yè)。我國的傳統(tǒng)的組合機床及組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制，它的加工對象主

25、要是生產(chǎn)批量比較大的大中型的箱體類和軸類零件（近年研制的組合機床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴孔、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。組合機床的分類繁多，有大型組合機床和小型組合機床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺組合機床等；隨著技術(shù)的不斷進步，一種新型的組合機床柔性組合機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)可變的組合機床。另外，近年來組合機床加

26、工中心、數(shù)控組合機床、機床輔機等在組合機床行業(yè)中所占份額也越來越大。由于組合機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)。我國組合機床及其組合機床自動線總體技術(shù)水平比發(fā)達國家相對落后，國內(nèi)所需的一些高水平組合機床及自動線幾乎都從國外進口。工藝裝備的大量進口勢必導致投資規(guī)模的擴大，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。1.2.2 國外組合機床現(xiàn)狀80年代以來，國外組

27、合機床技術(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。組合機床的加工精度、多品種加工的柔性以及機床配置的靈活多樣方面均有新的突破性進展，實現(xiàn)了機床工作程序軟件化、工序高度集中、高效短節(jié)拍和多功能知道監(jiān)控。組合機床技術(shù)的發(fā)展趨勢是：（1）廣泛應(yīng)用數(shù)控技術(shù)國外主要的組合機床生產(chǎn)廠家都有自己的系列化完整的數(shù)控組合機床通用部件,在組合機床上不僅一般動力部件應(yīng)用數(shù)控技術(shù),而且夾具的轉(zhuǎn)位或轉(zhuǎn)角、換箱裝置的自動分度與定位也都應(yīng)用數(shù)控技術(shù),從而進一步提高了組合機床的工作可靠性和加工精度。廣州標致汽車公司由法國雷諾公司購置的缸蓋加工生產(chǎn)線,就是由三臺自動換箱組合機床組成的,其全部動作均為數(shù)

28、控,包括自動上下料的交換工作臺、環(huán)形主軸箱庫、動力部件和夾具的運動,其節(jié)拍時間為58秒。(2)發(fā)展柔性技術(shù)80年代以來,國外對中大批量生產(chǎn),多品種加工裝備采取了一系列的可調(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)塔動力頭、可換主軸箱等組成的組合機床;同時根據(jù)加工中心的發(fā)展,開發(fā)了二坐標、三坐標模塊化的加工單元,并以此為基礎(chǔ)組成了柔性加工自動線(FTL)。這種結(jié)構(gòu)的變化,既可以實現(xiàn)多品種加工要求的調(diào)整變化快速靈敏,又可以使機床配置更加靈活多樣。(3)發(fā)展綜合自動化技術(shù)汽車工業(yè)的大發(fā)展,對自動化制造技術(shù)提出了許多新的需求,大批量生產(chǎn)的高效率,要求制造系統(tǒng)不僅能完成一般的機械加工

29、工序,而且能完成零件從毛坯進線到成品下線的全部工序,以及下線后的自動碼垛、裝箱等。德國大眾汽車公司KASSEL變速箱廠1987年投入使用的造價9000萬馬克的齒輪箱和離合器殼生產(chǎn)線,就是這種綜合自動化制造系統(tǒng)的典范。該系統(tǒng)由兩條相似對稱布置的自動線組成,三班制工作,每條線日產(chǎn)2000件,節(jié)拍時間為40秒。全線由12臺雙面組合機床、18臺三坐標加工單元、空架機器人、線兩端的毛坯庫和三坐標測量機組成,可實現(xiàn)3種零件的加工?？占軝C器人完成工件下線的碼垛裝箱工作。隨著綜合自動化技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了一批專門從事裝配、試驗、檢測、清洗等裝備的專業(yè)生產(chǎn)廠家,進一步提高了制造系統(tǒng)的配套水平。(4)進一步提高工序

30、集中程度國外為了減少機床數(shù)量,節(jié)省占地面積,對組合機床這種工序集中程度高的產(chǎn)品,繼續(xù)采取各種措施,進一步提高工序集中程度。如采用十字滑臺、多坐標通用部件、移動主軸箱、雙頭鏜孔車端面頭等組成機床或在夾具部位設(shè)置刀庫,通過換刀加工實現(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)濟效益。1.3 機床設(shè)計的目的、內(nèi)容、要求1.3.1設(shè)計的目的組合機床的設(shè)計，其目的在于通過機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使我們在擬定傳動和變速的結(jié)構(gòu)方案過程中，得到設(shè)計構(gòu)思、方案的分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機械制圖、零件計算、編寫技術(shù)文件和查閱資料等方面的綜合訓練，樹立正確的設(shè)計思想，掌握基本的設(shè)計方法，并培養(yǎng)了

31、自己具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算能力。1.3.2 設(shè)計內(nèi)容(1)傳動設(shè)計 根據(jù)給定的被加工零件，確定機床的切削用量，通過分析比較擬定傳動方案和傳動系統(tǒng)圖，確定傳動副的傳動比及齒輪的齒數(shù)，并計算主軸的實際轉(zhuǎn)速與標準的相對誤差。(2)動力設(shè)計 根據(jù)給定的工件，初算傳動軸的直徑、齒輪的模數(shù)；確定動力箱；計算多軸箱尺寸及設(shè)計傳動路線。完成裝配草圖后，要驗算傳動軸的直徑，齒輪模數(shù)否在允許范圍內(nèi)。還要驗算主軸主件的靜剛度。(3)結(jié)構(gòu)設(shè)計 進行主運動傳動軸系、變速機構(gòu)、主軸主件、箱體、潤滑與密封等的布置和機構(gòu)設(shè)計。(4)編寫設(shè)計說明書1.3.3 設(shè)計要求評價機床性能的優(yōu)劣，主要是根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟指標來判定

32、的。技術(shù)先進合理，亦即“質(zhì)優(yōu)價廉”才會受到用戶的歡迎，在國內(nèi)和國際市場上才有競爭力。機床設(shè)計的技術(shù)經(jīng)濟指標可以從滿足性能要求、經(jīng)濟效益和人機關(guān)系等方面進行分析。1.4 機床的設(shè)計步驟1.4.1調(diào)查研究研究市場和用戶對設(shè)計機床的要求，然后檢索有關(guān)資料。其中包括情報、預測、實驗研究成果、發(fā)展趨勢、新技術(shù)應(yīng)用以及相應(yīng)的圖紙資料等。甚至還可以通過網(wǎng)絡(luò)檢索技術(shù)查閱先進國家的有關(guān)資料和專利等。通過對上述資料的分析研究，擬訂適當?shù)姆桨?，以保證機床的質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，使用戶有較好的經(jīng)濟效益。1.4.2 擬定方案通常可以擬定出幾個方案進行分析比較。每個方案包括的內(nèi)容有：工藝分析、主要技術(shù)參數(shù)、總布局、傳動系統(tǒng)、

33、液壓系統(tǒng)、控制操作系統(tǒng)、電系統(tǒng)、主要部件的結(jié)構(gòu)草圖、實驗結(jié)果及技術(shù)經(jīng)濟分析等。在制定方案時應(yīng)注意以下幾個方面：（1） 當使用和制造出現(xiàn)矛盾時，應(yīng)先滿足使用要求，其次才是盡可能便于制造。要盡量用先進的工藝和創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)；（2） 設(shè)計必須以生產(chǎn)實踐和科學實驗為依據(jù)，凡是未經(jīng)實踐考驗的方案，必須經(jīng)過實驗證明可靠后才能用于設(shè)計；（3） 繼承與創(chuàng)造相結(jié)合，盡量采用先進工藝，迅速提高生產(chǎn)力，為實現(xiàn)四個現(xiàn)代化服務(wù)。注意吸取前人和國外的先進經(jīng)驗，并在此基礎(chǔ)上有所創(chuàng)造和發(fā)展。1.4.3 工作圖設(shè)計首先，在選定工藝方案并確定機床配置形式、結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上，進行方案圖紙的設(shè)計。這些圖紙包括：被加工零件工序圖、加工示意圖

34、、機床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計算卡，統(tǒng)稱“三圖一卡”設(shè)計。并初定出主軸箱輪廓尺寸，才能確定機床各部件間的相互關(guān)系。其次，繪制機床的總裝圖、部分部件裝配圖。然后，整理機床有關(guān)部件與主要零件的設(shè)計計算書，編制各類零件明細表，編寫機床說明書等技術(shù)文件。最后，對有關(guān)圖紙進行工藝審查和標準化審查。第2章 零件分析2.1 零件的結(jié)構(gòu)特點及其技術(shù)要求2.1.1 零件結(jié)構(gòu)特點缸體是空壓機的的基礎(chǔ)零件，它將活塞和活塞桿等有關(guān)零件聯(lián)接成一個整體，并使之保持正確的位置，使空壓機能夠產(chǎn)生足夠的空氣壓力，因此空壓機缸體的加工精度將會影響空壓機的性能、精度和壽命?？諌簷C的結(jié)構(gòu)比較復雜，壁薄且壁厚不均勻，加工部位多，要加工直徑

35、不同的孔，孔的加工精度不同使得加工孔的工序的復雜程度也不同。2.1.2 技術(shù)要求本次加工的零件是汽車空壓機缸體,根據(jù)其零件圖,技術(shù)要求有以下幾點:1) 缸體鑄成后,應(yīng)清理并進行時效處理.2) 缸體底座四個孔的位置度要保證在0.15 mm以內(nèi).3) 缸體上表面六個螺紋孔的位置度要保證在0.15 mm以內(nèi).4) 缸體的氣缸孔圓度要求為0.06 mm，垂直度要求0.04 mm.5) 缸體側(cè)面孔距底面的尺寸精度+0.2 -0.2 mm之間.6) 缸體上表面和下表面的尺寸精度0 -0.25.7) 缸體上直徑52孔精度要求IT72.2. 零件的生產(chǎn)批量及其機床的使用2.21 零件的生產(chǎn)批量 本次課題要求,

36、零件的生產(chǎn)批量以年產(chǎn)10萬件而計，屬于大批量生產(chǎn)。2.2.2 機床的使用條件本次課題要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為年產(chǎn)10萬件,而機床的使用設(shè)備為:大部分工藝采用通用機床,部分采用專用機床,機床按流水線生產(chǎn)布置,也可以廣泛使用專用夾具,采用部分專用刀具,部分采用專用量具。2.3 零件工藝方案2.3.1 零件機械加工工藝序號工序內(nèi)容定位基準設(shè)備1鑄造毛坯2時效處理3按毛坯尺寸檢查4粗銑，半精銑頂面X50125粗銑，半精銑底面X50126鉆底面4 10孔頂面組合機床7鉸底面4 10.5孔頂面組合機床8鉆頂面6 6.7孔底面組合機床9攻絲 M8-6H螺紋孔頂面組合機床10粗，半精鏜52 mm孔一面兩孔TK51101

37、1精鏜52 mm孔一面兩孔TK511012鉆，擴20側(cè)面孔一面兩孔X501213鉆，擴側(cè)面6孔一面兩孔X501214清洗，去毛刺，倒角15檢驗16入庫 第3章 組合機床的總體設(shè)計3.1 組合機床方案的制定3.1.1制定工藝方案該組合機床用來加工第8道工序。零件加工工藝將決定組合機床的加工質(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。并收集國內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料，制定出合理的工藝

38、方案。改變根據(jù)被加工被零件（空壓機缸體）的零件圖，加工六個上端面6.7盲孔的工藝過程。(1) 加工孔的主要技術(shù)要求。加工6個6.7孔加工深度為18 mm工件材料為HT200要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為（考慮廢品及備品率）年產(chǎn)量10萬件，單班制生產(chǎn)(2) 工藝分析要保證6個6.7孔位置度根據(jù)組合機床用的工藝方法及能達到的經(jīng)濟精度，可采用如下的加工方案。一次性加工孔，孔徑為6.7。(3) 定位基準及夾緊點的選擇加工此缸體上表面的孔，以底面的大平面限制3個自由度，圓柱銷以底面10.5孔定位限制2個自由度，削邊銷以底面10.5孔定位限制1個自由度。在保證加工精度的情況下，提高生產(chǎn)效率減輕工人勞動量，而工件也是大批量

39、生產(chǎn)，由于夾具在本設(shè)計中沒有考慮，因此在設(shè)計時就認為是人工夾緊。3.1.2 確定組合機床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案。(1)被加工零件的加工精度被加工零件需要在組合機床上完成的加工工序及應(yīng)保證的加工精度，是制造機床 方案的主要依據(jù)?？諌簷C的加工孔的精度要求不高，可采用鉆孔組合機床，工件各孔間的位置精度為0.15 mm,它的位置精度要求不是很高，安排加工時可以在下一個安裝工位上對所有孔進行最終精加工。 圖31 被加工零件圖 為此，機床通常采用尾置式齒輪動力裝置，進給采用液壓系統(tǒng)，人工夾緊。被加工零件圖如圖3-1所示。(2) 被加工零件的特點這主要指零件的材料、硬度加工部位的結(jié)構(gòu)形狀，工件剛度定位基準面的

40、特點，它們對機床工藝方案制度有著重要的影響。此空壓機缸體的材料是HT200、硬度HB179229、孔在頂面呈矩形分布，孔的直徑為6.7 mm。采用多孔同步加工，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。一般來說，孔中心線與定位基準面平行且需一面或幾面加工的箱體宜用臥式機床，立式機床適宜加工定基準面是水平的且被加工孔與基準面垂直的工件，而不適宜加工安裝不方便或高度較大的細長工件。對大型箱體件采用單工位機床加工較適宜，而中小型零件則多采用多工位機床加工。此零件的加工特點是中心線與定位基準平面是垂直的，并且定位基準面是水平的?？椎姆植挤秶侵本€形狀，一次鉆完，空壓機缸體體積較

41、小，采用單工位加工足以，因而適合選擇立式單工位鉆床。(3) 零件的生產(chǎn)批量零件的生產(chǎn)批量是決定采用單工位、多工位、自動線或按大批量生產(chǎn)特點設(shè)計組合機床的重要因素。按設(shè)計要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為年生產(chǎn)量為10萬件，從工件外形及輪廓尺寸，為了減少加工時間，采用多軸頭，此工序在一臺機床上完成，以提高利用率。(4) 機床使用條件使用組合機床對車間布置情況、工序間的聯(lián)系、使用廠的技術(shù)能力和自然條件等一定的要求。再根據(jù)用戶實際情況來選擇什么樣的組合機床。綜合以上所述：通過空壓機缸體零件的結(jié)構(gòu)特點、加工部位、尺寸精度、技術(shù)要求、定位、夾緊方式、工藝方法，并定出影響機床的總體布局和技術(shù)性能等方面的考慮，最終決定設(shè)計六軸

42、頭單工位同步鉆床。3.2 確定切削用量及選擇刀具3.2.1 確定工序間余量本道工序是為下道攻螺紋工序做準備的因此將孔加工到6.7，本道工序無需為下道工序留取加工余量。3.2.2 選擇切削用量確定了在組合機床上完成的工藝內(nèi)容了，就可以著手選擇切削用量了。因為所設(shè)計的組合機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)驗比一般通用機床單刀加工低30%左右多軸主軸箱上所有刀具共用一個進給系統(tǒng)，通常為標準動力滑臺，工作時，要求所有刀具的每分鐘進給量相同，且等于動力滑臺的每分鐘進給量（mm/min）應(yīng)是適合于所有刀具的平均值。因此，同一主軸箱上的刀具主軸可設(shè)計成不同轉(zhuǎn)速和不同的每轉(zhuǎn)進給量（mm/r

43、）與其適應(yīng)。以滿足不同直徑的加需要，即：=式中： 各主軸轉(zhuǎn)速（r/min） 各主軸進給量（mm/r） 動力滑臺每分鐘進給量（mm/min）由于空壓機缸體頂面孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求都是相同的。按照經(jīng)濟地選擇滿足加工要求的原則，采用查表的方法查得：鉆頭直徑D=6.7mm,鑄鐵HB179229、進給量f=0.15mm/r、切削速度v=11.9m/min.3.2.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率根據(jù)加工工件的硬度選定的切削用量（主要指切削速度v及進給量f）確定切削力，作為選擇動力部件（滑臺）及夾具設(shè)計的依據(jù)；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

44、功率，用以選擇主傳動電動（一般指動力箱）功率，通過查表計算如下：由參考文獻1表3-7確定 ，根據(jù)鉆孔深度L和孔的直徑D，由參考文獻1表3-14得速度修正系數(shù) 布氏硬度： =229(229179) =212切削力： =26 =266.7 =994N切削扭矩：=10 =10 =2113.29Nmm切削功率：= =2113.2911.9/(97403.146.7) =0.1227kw刀具耐用度：= =（9600/11.9 =21958.8 min 式中：HB布氏硬度 F切削力（N） D鉆頭直徑（mm） f每轉(zhuǎn)進給量（mm/r） M切削扭矩(Nmm) V切削速度（m/min） P切削功率(kw) T刀

45、具耐用度(min) HB零件的布氏硬度值。通常給出一個范圍，如HB179229.對于F；M；P取最大值；對于T取最大硬度值的減去硬度偏差值的1/3。3.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu)空壓機缸體的布氏硬度在HB179229，孔徑D為6.7mm，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，選擇標準6.7的麻花鉆。孔加工刀具的長度應(yīng)保證加工終了時刀具螺旋槽尾端與導向套之間有3050mm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。3.3鉆孔組合機床總設(shè)計“三圖一卡”的編制前面對六軸頭單工位同步鉆床工藝方案及配置型式、結(jié)構(gòu)方案確定的有關(guān)問題，它是鉆床總體設(shè)計的重要內(nèi)容

46、。下面就以鉆床加工空壓機缸體總體設(shè)計的另一個問題，既總體設(shè)計方案的圖紙表達形式“三圖一卡”設(shè)計，其內(nèi)容包括：繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖、編制生產(chǎn)率卡。3.3.1 被加工零件工序圖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、夾壓部位及被加工零件的材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或半成品情況的圖紙，它不能用用戶提供的產(chǎn)品圖紙代替，而須在原零件圖基礎(chǔ)上，突出本機床的加工的內(nèi)容，加上必要的說明繪制成的。它是組合機床設(shè)計的主要依據(jù)，也是制造、使用、檢驗和調(diào)整

47、機床的重要技術(shù)文件?？諌簷C缸體用鉆孔組合機床的被加工零件工序圖如22所示。圖上主要內(nèi)容：（1）被加工零件的形狀，主要外廓尺寸和本機床要加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、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、夾緊部位及夾緊方向。（3）加工時如需要中間向?qū)?，?yīng)表示出工件與中間向?qū)в嘘P(guān)部位結(jié)構(gòu)和尺寸，以便檢查工件、夾具、刀具之間是否相互干涉。（4）被加工零件的名稱、編號、材料、硬度及加工部位的余量等。2、繪制被加工零件工序圖的注意事項（1）為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定要突出被本機床的加工內(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

48、（用粗實線），并把零件輪廓及與機床、夾具設(shè)計有關(guān)部位（用細實線）表清楚，凡本道工序保證的尺寸、角度等，均應(yīng)在尺寸數(shù)值下方面用粗實線標記。如圖22中66.7加工用定位基準，機械夾壓位置及方向，輔助支承均須用規(guī)定的符號表示出來。圖32 被加工零件工序圖附注：1.被加工零件：汽車空壓機缸體； 2.材料及硬度：灰鑄鐵HB179229；（2）加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基準注起，為便于加工及檢查，尺寸應(yīng)采用直角坐標系標出，而不采用極坐標，但有時因所選定位基準與設(shè)計基準不重合，則須對加工部位要求位置尺寸精度進行分析換算。3.3.2 加工示意圖 圖33加工示意圖1、加工示意圖的作用和內(nèi)容加工示意圖是被加工零件

49、工藝方案在圖樣上的反映，表示被加工零件在機床上的加工過程，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)計選擇動力部件的主要依據(jù)，是整臺組合機床布局形式的原始要求，也是調(diào)整機床和刀具所必需的重要文件。圖33為缸體上6孔立式鉆床加工示意圖。在圖上應(yīng)標注的內(nèi)容：（1）機床的加工方法，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、導向裝置的結(jié)構(gòu)尺寸；刀具與導向置的配合，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。2、繪制

50、加工示意圖之前的有關(guān)計算（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）導向套的選擇 在組合機床上加工孔，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向。因此正確選擇導向裝置的類型，合理確定其尺寸、精度，是設(shè)計組合機床的重要內(nèi)容，也是繪制加工示意圖時必須解決的內(nèi)容。1）選擇導向類型 根據(jù)刀具導向部分直徑d=6.7mm和刀具導向的線速度v=11.9m/min，選擇固定式導向。2）導向套的參數(shù) 根據(jù)刀具的直徑選擇固定導向裝置，如圖34所示： 圖34 可換導向裝置可換導向裝置的標準尺寸如下表：表31 可換

51、導向裝置的標準尺dDD1D2ll1mRd1d2l06.714202112228.7516.75M61613可換裝置的配合如下表：表32 可換裝置的配合導向類別工藝方法DDD1刀具導向部分外徑固定導向鉆孔G7（或F8）鉆頭本身導向可換導向裝置的布置如圖35所示導向裝置的參數(shù)如表33所示：表33 導向裝置的參數(shù)(mm)尺寸項目l1l2l與直徑d的關(guān)系(24)d加工鑄鐵d盲孔計算值22718圖35 可換導向裝置的布置（3）初定主軸類型、尺寸、外伸長度因為軸的材料為40Cr，剪切彈性模量G=8.10N/,剛性主軸取14（0）m,所以B取7.3，根據(jù)剛性條件計算主軸的直徑為：dB=7.3=15.65mm

52、式中： d軸直徑（mm） M軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩（Nmm） B系數(shù)內(nèi)孔長度為：l =18mm. 本設(shè)計中所有主軸直徑皆取d=20 mm,查表選用長主軸，由于是立式組合機床，外伸長度為：L=L-15=115-15=100mm，D/為30/20，（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，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)在組合機床上是通過可調(diào)整的刀具接桿來解決的,連接桿如圖36所示圖36 可調(diào)連接桿連接桿上的尺寸d與主軸外伸長度的內(nèi)孔D配合，因此，根據(jù)接桿直徑d選擇刀具接桿參數(shù)如表34所示：表34

53、 可調(diào)接桿的尺寸d(h6)D1(h6)d2d3Ll1l2l3螺母厚度20Tr202莫氏1號11.92218848429612（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，加工示意圖聯(lián)系尺寸的標注如圖33所示。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（圖中的尺寸304mm）,它等于刀具懸伸長度、螺母厚度、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。（6）工作進給長度的確定 由于夾具設(shè)計過程中為了方便裝卸工件，鉆模板不能夠設(shè)計在機床夾具上，因此要設(shè)計活動鉆模板做為刀具的導向裝置，在安排機床工作循環(huán)時為了避免在動力部件的快速行程中使鉆模板與夾具相定位而產(chǎn)生沖擊使定位不平穩(wěn)，在動力部件轉(zhuǎn)為工作進給后而刀具尚未切削工件之前完成活動鉆模板同機床夾具之間的定位以保證定位可靠。所以在夾具上的銷與活動鉆模板套接觸前開始工進，直到活動鉆模板上的支撐塊與夾具上的支撐塊接觸工進長度38mm，此時鉆頭離工件表面的距離為4mm，加工孔的深度為18mm，所以工進長度L工=38+4+18=60.（7）快進長度的確定 考慮實際加工情況，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套內(nèi)而不影響工件裝卸。這里取快速退回行程為170