連桿螺栓孔鉆擴(kuò)鉸組合機(jī)床設(shè)計(jì),連桿螺栓孔鉆擴(kuò)鉸組合機(jī)床設(shè)計(jì),連桿,螺栓,孔鉆擴(kuò)鉸,組合,機(jī)床,設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告 題 目：連桿螺栓孔鉆擴(kuò)鉸組合機(jī)床設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 專 業(yè)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)老師： 年 月 日  畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告 開 題 報(bào) 告 一、研究課題的目的、價(jià)值和意義 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，也能在分析問題和解決問題的過程中學(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題、解決問題的能力，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)。 二、國(guó)內(nèi)外研究狀況及發(fā)展趨勢(shì) 1953年，美國(guó)福特汽車公司和通用汽車公司與美國(guó)機(jī)床制造廠協(xié)商，確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則。1973年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）公布了第一批組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)。1975年，中國(guó)第一機(jī)械工業(yè)部頒布了中國(guó)的第一批組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)。組合機(jī)床的通用 部件按功能分為動(dòng)力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件5類。動(dòng)力部件為機(jī)床提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，主要有動(dòng)力箱（將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給主軸箱）、切削頭（裝在各個(gè)主軸上，用于各單一工序的加工）、動(dòng)力滑臺(tái)（用于安裝動(dòng)力箱或切削頭，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)）；支承部件用以安裝動(dòng)力滑臺(tái)，包括各種底座和支架；輸運(yùn)部件用以輸送工件或主軸箱至加工工位；控制部件用以控制機(jī)床的自動(dòng)工作循環(huán)；輔助部件包括潤(rùn)滑、冷卻和排屑裝置等。根據(jù)配置型式，組合機(jī)床可分為單工位和多工位兩大類。其中單工位組合機(jī)床按被加工面的數(shù)量又有單面、雙面、三面和四面 4種，通常只能對(duì)各個(gè)加工部位同時(shí)進(jìn)行一次加工；多工位組合機(jī)床則有回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式、往復(fù)工作臺(tái)式、中長(zhǎng)立柱式和回轉(zhuǎn)鼓輪式4種，能對(duì)加工部位進(jìn)行多次加工。 組合機(jī)床一般可完成的工藝范圍有：銑平面、刮平面、車端面、車錐面、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、倒角、切槽、以及加工螺紋、滾壓、拉削、磨削、拋光工序。 前景展望 組合機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng)化程度較高的制造技術(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)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國(guó)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,以及銑削平面和成形面等。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、傾斜式、復(fù)合式,還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)式組合機(jī)床等;隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,一種新型的組合機(jī)床———柔性組合機(jī)床越來(lái)越受到人們的青睞,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)多品種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。另外,近年來(lái)組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)(清洗機(jī)、裝配機(jī)、綜合測(cè)量機(jī)、試驗(yàn)機(jī)、輸送線) 等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來(lái)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、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國(guó)組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國(guó)家要相對(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,滿足用戶需求,真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。 三、擬定總體設(shè)計(jì)方案 組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件，對(duì)一種或若干種工件按預(yù)先確定的工序進(jìn)行加工的機(jī)床，它能夠?qū)ぜM(jìn)行多刀、多面、多軸、多工位同時(shí)加工。在組合機(jī)床上可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、絞孔、鏜孔、攻絲、車削、銑削、磨削及滾壓等工序。隨著組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展， 它能完成的工藝范圍日益擴(kuò)大。它時(shí)針對(duì)被加工零件的特點(diǎn)及工藝要求 ，按高集中工序原則設(shè)計(jì)的一種高效率的專用機(jī)床。設(shè)計(jì)組合機(jī)床前，首先應(yīng)根據(jù)組合機(jī)床完成工藝的一些限制及組合機(jī)床各種工藝方法能達(dá)到的加工精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，解決零件是否可以利用組合機(jī)床加工以及采用組合機(jī)床加工是否合理的問題。如果確定零件可以利用組合機(jī)床加工，那么，為使加工過程順利進(jìn)行，并達(dá)到要求的生產(chǎn)率，必須在掌握大量的零件加工工藝資料基礎(chǔ)上，統(tǒng)盤考慮影響制定零件工藝方案、機(jī)床配置型式、結(jié)構(gòu)方案的各種因素及應(yīng)注意的問題。經(jīng)過分析比較，以確定零件在組合機(jī)床上合理可行的加工方法（包括安排工序及工藝流程，確定工序中的工步數(shù)，選擇加工的定位基準(zhǔn)及夾壓方案等）、確定工序（或工步）間加工余量、選擇合適的切削用量、相應(yīng)的刀具結(jié)構(gòu)、確定機(jī)床配置型式等，這些便是組合機(jī)床方案制定的主要內(nèi)容。 組合機(jī)床及其自動(dòng)線所使用的通用部件是具有特定功能按標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化原則設(shè)計(jì)、制造的組合機(jī)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。許多大型的、形狀復(fù)雜的工件,需要加工工序很多,不可能在一臺(tái)組合機(jī)床上全部加工完成,這就需要用多臺(tái)組合機(jī)床加工,按工件加工順序依次排列,組成組合機(jī)床流水線,在組合機(jī)床流水線的基礎(chǔ)上,發(fā)展成組合機(jī)床自動(dòng)線。 組合機(jī)床是針對(duì)某種零件或零件某道工序而設(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(shí)也有利于實(shí)現(xiàn)最大限度的集中工序，從而實(shí)現(xiàn)減少機(jī)床臺(tái)數(shù)的效果。 選擇定位基準(zhǔn)的原則及應(yīng)注意的問題 (1).應(yīng)盡量選擇零件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為組合機(jī)床加工的定位基準(zhǔn)。這樣可以減少基準(zhǔn)不符的誤差，以保證加工精度，但在某些情況下，卻必須該用其它作為定位基準(zhǔn)。 (2).選擇定位基準(zhǔn)應(yīng)確定工件定位穩(wěn)定。盡量采用自己加工較大平面作為定位基準(zhǔn)這對(duì)于加工尤為重要。 (3).統(tǒng)一基準(zhǔn)原則。即在各臺(tái)機(jī)床上采取共同的定位基面來(lái)加工零件不同表面的孔或?qū)ν槐砻嫔系目淄瓿刹煌墓ば?。這對(duì)工序多的箱體類尤為重要。 4.確定夾壓位置應(yīng)注意的問題。 在選擇定位基面時(shí)，要相應(yīng)決定夾壓位置。此時(shí)應(yīng)注意的問題是： (1).保證零件夾壓后定位穩(wěn)定。為使工件加工過程中不產(chǎn)生振動(dòng)移動(dòng)，夾壓力要足夠，夾壓點(diǎn)布置夾壓合力落在定位平面內(nèi)。 (2).盡量減少避免零件夾壓后的變形，消除其對(duì)加工精度的影響。本道工序的夾緊也非常方便，可以利用一面一短銷限制5個(gè)自由度的方法。壓塊夾緊，浮動(dòng)V型塊做為到輔助支承，定位可靠，夾緊方便、裝卸方便、工藝裝備簡(jiǎn)單。 根據(jù)上述被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加工要求，工藝過程及生產(chǎn)率，可確定機(jī)床配置形式為單工位臥式單面組合機(jī)床，這種配置形式可達(dá)到較高的加工精度，對(duì)于精加工機(jī)床的夾具公差，一般加工零件的三分之一至五分之一，對(duì)于粗加工機(jī)床采用固定式導(dǎo)向，能達(dá)到0.2mm。 常根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工要求、生產(chǎn)率和工藝過程方案等，大體上就可以確定應(yīng)采取哪種基本形式的組合機(jī)床。但在基本型式的基礎(chǔ)上，由于工藝的組織，動(dòng)力頭的不同配置方法，零件安裝數(shù)目和工位數(shù)多少等具體安排不同，而具有多種配置方案。它們對(duì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度，通用化程度，結(jié)構(gòu)工藝性能，重新調(diào)整的可能性以及經(jīng)濟(jì)效果，還有維修操作是否方便等，都具有不同的影響。另外，還必須看到，就是在有些情況下，對(duì)工藝過程方案作不大的更改或重新安排，往往會(huì)使機(jī)床簡(jiǎn)單，工作可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，更符合多快好省的要求。因此，在最后決定機(jī)床配置型式和結(jié)構(gòu)方案時(shí)，必須注意下面一些問題： 1.加工精度要求的影響 2.機(jī)床生產(chǎn)率的影響 3.被加工零件的大小、形狀、加工部位特點(diǎn)的影響 4.車間布置情況的影響 5.工藝間聯(lián)系情況的影響 6.使用廠的技術(shù)后方和自然條件的影響 被加工零件的特點(diǎn)很大程度上決定了機(jī)床的配置形式。一般來(lái)說，定位基準(zhǔn)是水平的，且被加工與基準(zhǔn)垂直應(yīng)采用臥式組合機(jī)床，其排屑和操作以及其具體因素都方便、簡(jiǎn)單。根據(jù)加工部位的特點(diǎn)、孔直徑相同是在同一加工面內(nèi)位置度要求降低，組合機(jī)床完成全可以滿足其要求。由于物鏡座的結(jié)構(gòu)不是十分復(fù)雜。以所采用單工位臥式組合機(jī)床完成本道工序的加工。 臥式組合機(jī)床優(yōu)點(diǎn)是加工和裝配的工藝性能好，安裝調(diào)整與運(yùn)輸比較方便、其缺點(diǎn)是削弱了床身的剛性。這個(gè)弊病通常是利用加強(qiáng)部件的聯(lián)接部分的剛度來(lái)被補(bǔ)償?shù)?。不同的工藝安排，?dòng)力部件的不同配置會(huì)不會(huì)產(chǎn)生多種配置方案，而不同的配置方案，又對(duì)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，經(jīng)濟(jì)效果等有不同影響。 不同配置型式組合機(jī)床的特點(diǎn)及適應(yīng)性 單工位組合機(jī)床通常是用于加工一個(gè)或兩個(gè)工件，特別適用于大中型箱體件的加工。根據(jù)配置動(dòng)力部件的數(shù)量，這類機(jī)床可以從單面或同時(shí)從幾個(gè)方面對(duì)工件進(jìn)行加工。各種形式的單工位組合機(jī)床具有固定的夾具。通常可以安裝一個(gè)工件特別適合于大中型零件的加工。本設(shè)計(jì)的零件較大，需要加工的孔徑較大，且與軸箱配合安裝，基于這點(diǎn)考慮，本設(shè)計(jì)采用單工位組合機(jī)床是合適的。。 不同配置型式組合機(jī)床的加工精度 在組合機(jī)床上影響加工精度的因素很多，一般分為切削負(fù)荷無(wú)關(guān)的誤差（如機(jī)床原始誤差，工件安裝誤差，夾具與刀具的誤差，其它偶然性誤差等）和與切削負(fù)荷有關(guān)的誤差（如夾壓變形，熱變形，刀具磨損所引起的誤差和其它偶然性誤差）。組合機(jī)床加工精度通常是靠夾具來(lái)保證的，我們也可以把影響加工精度的因素分為加工誤差和夾具誤差兩大類。那么現(xiàn)在的問題在于確定夾具誤差和加工誤差之間應(yīng)構(gòu)成怎樣的比例，夾具公差應(yīng)取被加工工件公差的百分之幾，各種不同結(jié)構(gòu)的夾具又能達(dá)到怎樣的加工精度。要解決這個(gè)問題，想從理論上進(jìn)行計(jì)算，不僅計(jì)算復(fù)雜，勞動(dòng)量大，也沒有什么實(shí)際價(jià)值。通常是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行機(jī)床配置型式的選擇。一般從固定式夾具組合機(jī)床的加工精度和帶移動(dòng)式夾具組合機(jī)床的加工精度來(lái)考慮。 固定式夾具單工位組合機(jī)床加工精度最高。這種機(jī)床由于零件采用固定導(dǎo)向的位置度可達(dá)到0.2mm。而工件要求的位置度為?？梢?，這種型式的組合機(jī)床加工此零件能穩(wěn)定的保證加工精度。 選擇機(jī)床配置型式應(yīng)注意的問題 1．適當(dāng)提高工序集中程度 在確定機(jī)床的配置型式和結(jié)構(gòu)方案時(shí)， 要合理解決工序集中程度的問題。在一個(gè)動(dòng)力頭上安裝多軸，同時(shí)加工多孔來(lái)集中工序，是組合機(jī)床最基本的方法，在一臺(tái)機(jī)床主軸數(shù)量有達(dá)根左右的。但是，也不應(yīng)無(wú)限制地增加主軸數(shù)量，要考慮到動(dòng)力頭及主軸箱的性能和尺寸，并保證調(diào)整和更換刀具的方便性。這些在以后的設(shè)計(jì)中要得以解決。 2.注意排除切屑和操作使用的方便性 排除切屑和操作使用的方便性對(duì)機(jī)床方案也有影響。對(duì)于需用前后導(dǎo)向進(jìn)行精加工的機(jī)床，較好的方案是采用臥式加工。因?yàn)榱⑹綑C(jī)床加工時(shí)，切削易落入下導(dǎo)向，影響機(jī)床加工精度，并加速導(dǎo)向的磨損。考慮到這些因素，選用臥式機(jī)床。 3.夾具形式對(duì)機(jī)床配置形式的影響 選擇機(jī)床配置型式時(shí)要考慮夾具結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)可能性和工作的可靠性，在決定加工一個(gè)工件的成套流水線上各機(jī)床的型式時(shí)，還應(yīng)當(dāng)注意，使機(jī)床與夾具的型式盡量一致，尤其是粗精加工機(jī)床。這樣不僅有利于保證加工精度，而且便于設(shè)計(jì)、制造和維修，也提高了機(jī)床之間的通用化程度。 4.另外還應(yīng)具有一定的生產(chǎn)批量 以上要求將在三圖一卡，夾具及主軸箱設(shè)計(jì)中得到滿足和實(shí)現(xiàn)。 具體的組合機(jī)床部件的選擇 組合機(jī)床臥式床身，滑座安裝在側(cè)底座上，底座和中間底座用螺釘聯(lián)為一體，滑座與側(cè)底座間有一個(gè)厚的調(diào)整墊，采用調(diào)整墊對(duì)機(jī)床的制造和維修都方便。因?yàn)楫?dāng)滑座導(dǎo)軌面磨損后，或重新組裝時(shí)，必須取下滑座導(dǎo)軌面重新修刮并更換（或修磨）調(diào)整組，使之恢復(fù)應(yīng)有高度即可，而且劃座可使用較好的材料（耐磨性較好的鑄鐵），而側(cè)底座可使用較差的一些材料。 四、方案實(shí)施措施 研究方法 根據(jù)組合機(jī)床完成工序的一些限制及組合機(jī)床各種工藝方法能達(dá)到的加工精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，解決零件是否可以利用組合機(jī)床加工以及采用組合機(jī)床加工是否合理的問題。必須要在掌握了大量的零件加工工藝資料的基礎(chǔ)上，統(tǒng)盤考慮影響制定零件工藝方案、機(jī)床配置型式、結(jié)構(gòu)方案的各種因素及應(yīng)注意的問題。經(jīng)過分析比較，以確定零件在組合機(jī)床上合理可行的加工方法、確定工序間加工余量、選擇合適的切削用量、相應(yīng)的刀具結(jié)構(gòu)、確定機(jī)床配置型式等等。經(jīng)過努力，可以設(shè)計(jì)出一臺(tái)能滿足加工要求，保證加工精度，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸方便，便于維修、調(diào)整的組合機(jī)床。 措施： 通過設(shè)計(jì)加深與鞏固所學(xué)機(jī)床、夾具、工藝、刀具、液壓、材料、計(jì)算機(jī)繪圖等專業(yè)知識(shí)；提高學(xué)生綜合運(yùn)用、靈活運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)的能力；增強(qiáng)學(xué)生分析問題、查閱資料及文獻(xiàn)、計(jì)算機(jī)繪圖等各方面技能；培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。 先查找相關(guān)資料，在進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，再查找具體資料，解決設(shè)計(jì)中遇到的各種技術(shù)難點(diǎn)。 1.組合機(jī)床總體的設(shè)計(jì)主要是擬訂工藝方案以及確定“三圖一卡”。 2.組合機(jī)床主軸箱的設(shè)計(jì)是根據(jù)主軸箱原始依據(jù)圖來(lái)確定的。 3.主軸箱傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)首先是擬訂傳動(dòng)方案，再進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)計(jì)算。 五、實(shí)施計(jì)劃 開學(xué)～3月15日．畢業(yè)實(shí)習(xí)階段。 畢業(yè)實(shí)習(xí)，查閱資料，市場(chǎng)調(diào)查，到多個(gè)公司實(shí)踐，撰寫實(shí)習(xí)報(bào)告。 3月16日～3月31日．論文開題階段。 論文總體構(gòu)思方案，填寫開題報(bào)告。 4月1日～5月10日．論文初稿階段。 撰寫畢業(yè)論文初稿。 5月11日～6月4日． 中期工作階段。 充實(shí)完善畢業(yè)論文，中期檢查。 6月5日～6月7日．畢業(yè)論文預(yù)答辯。 6月8日～6月13日．論文定稿階段。 論文修改、定稿，材料復(fù)查。 6月14日～6月16日．畢業(yè)答辯。 6月17日～6月18日．材料整理裝袋。 參 考 文 獻(xiàn) 1.李慶余，張佳.《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》.機(jī)械工業(yè)出版社,2003 2.盧秉恒.《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》.機(jī)械工業(yè)出版社，2002 3.叢鳳廷，遲建山.《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1993 4.大連組合機(jī)床研究所.《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》.機(jī)械工業(yè)出版社，1978 5.孫麗媛.《機(jī)械制造工藝及專用夾具》.冶金工業(yè)出版社，2002 6.東北重型機(jī)械學(xué)院，洛陽(yáng)工學(xué)院，第一汽車制造廠職工大學(xué).《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1990 7.浦林祥.《金屬切削機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》第2版.機(jī)械工業(yè)出版社，1995 8.大連組合機(jī)床研究所.《組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè)》.機(jī)械工業(yè)出版社，1992 9.甘永力.《幾何量公差與檢測(cè)》第五版.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2002 10.孟少農(nóng).《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第2卷.機(jī)械工業(yè)出版社，1991 11、Hideo MATSUKA.Japanese open control system for Manufacturing Equipment .Int Japan Socprec Eng 1996. 12、Rajashera K,et.al.Sensorless control of AC Motor Drives. New York IEEE PRESS. 1995 13、E.Budak.Y.Altintas Prediction of Milling force coefficients from ortbogonal cutting Data.Trans ASME Journal of Manufacturing science and Enginnering , 1996 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 連桿螺栓孔鉆擴(kuò)鉸組合機(jī)床設(shè)計(jì) 33 摘 要 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求,本設(shè)計(jì)說明書針對(duì)連桿機(jī)床的設(shè)計(jì)及專用夾具設(shè)計(jì)進(jìn)行說明。要內(nèi)容包括組合機(jī)床工藝方案的制定、組合機(jī)床配置型式的選擇、組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)以及主軸箱設(shè)計(jì)。 全文要包括組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)和主軸箱設(shè)計(jì)兩部分。機(jī)床總體設(shè)計(jì)要是在選定工藝方案并確定機(jī)床配置形式、結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上確定“三圖一卡”，主軸箱設(shè)計(jì)根據(jù)“三圖一卡”，整理編繪出主軸箱原始依據(jù)圖，重點(diǎn)分析傳動(dòng)系統(tǒng)，經(jīng)過各種方案的比較，最后確定最優(yōu)方案。 關(guān)鍵詞：主軸箱；組合機(jī)床；夾具 Abstract According to the requirements of the mission design, design for wallboard machine and special fixture for the design specification is described. The main contents include aggregate machine-tool craft plan formulation, combined machine tool configuration choice, aggregate machine-tool system design and main shaft case design. The full text mainly includes overall design and main shaft box combination milling machine design two parts. The overall design of machine tool is mainly in the selected process and determine the basis of machine tool configuration, structure scheme to determine the "three charts and a card", the headstock design according to "three charts and a card", reorganizes the compilation to leave the headstock primitive basis chart, the key analysis transmission system, through the comparison of various schemes, and finally to determine the optimal scheme. In addition, in order to improve labor productivity, reduce labor intensity, guaranteed the processing quality, need to design special jig. Keywords: spindle box; modular machine tool; fixture 目 錄 摘 要 II Abstract III 1 緒論 1 1.1 課題研究意義 1 1.2鉆孔專用設(shè)備應(yīng)用 1 1.3 鉆孔專用設(shè)備 2 1.3.1多軸頭 2 1.3.2 主軸箱 2 1.3.3多軸鉆床 3 1.3.4 自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床 3 1.4 鉆孔專用設(shè)備趨勢(shì) 4 1.5 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 4 1.5.1 組合機(jī)床的概述 4 1.5.2 組合機(jī)床的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 5 2 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 8 2.1 組合機(jī)床方案的制定 8 2.1.1制定工藝方案 8 2.1.2確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案 9 2.2 確定切削用量及選擇刀具 11 2.2.1確定工序間余量 11 2.2.2選擇切削用量 11 2.2.3確定切削力、切削扭矩、切削功率 12 2.2.4選擇刀具結(jié)構(gòu) 12 2.3 鉆孔組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制 12 2.3.1 被加工零件工序圖 13 2.3.2 加工示意圖 13 2.3.3機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 17 2.3.4生產(chǎn)率計(jì)算卡 19 3 主軸箱的設(shè)計(jì) 21 3.1 主軸箱的設(shè)計(jì) 21 3.1.1繪制主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 21 3.1.2齒輪模數(shù)選擇 22 3.1.3主軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 22 3.1.4繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 24 3.2 傳動(dòng)軸的直徑估算 25 3.2.1 確定各軸轉(zhuǎn)速 25 3.2.2傳動(dòng)軸直徑的估算：確定各軸最小直徑 26 3.2.3 鍵的選擇 27 3.3 傳動(dòng)軸的校核 27 3.3.1 傳動(dòng)軸的校核 28 3.3.2 鍵的校核 28 結(jié)論 30 致 謝 31 參考文獻(xiàn) 32 1 緒論 1.1 課題研究意義 市場(chǎng)的開放性和全球化使產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。而決定產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的指標(biāo)是產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間(Time ) ， 產(chǎn)品(Quality)，成本(Cost)，創(chuàng)新能力(Creation)和服務(wù)(Service)。用戶在追求高質(zhì)量產(chǎn)品的同時(shí)，會(huì)更多的追求較低的價(jià)格和較短的交貨周期。美國(guó)制造業(yè)在20世紀(jì)50至40年代要以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模作為企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的第一要素，而在70年代競(jìng)爭(zhēng)力的第一要素為降低生產(chǎn)成本，80年代為提高產(chǎn)品質(zhì)量，90年代為市場(chǎng)響應(yīng)速度。所以現(xiàn)代企業(yè)都期望通過提高自身的科技含量，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。 制造業(yè)是國(guó)家重要的基礎(chǔ)工業(yè)之一，制造業(yè)的基礎(chǔ)是。是眾多機(jī)械制造的母機(jī)，它的發(fā)展水平，與制造業(yè)的生產(chǎn)能力和制造精度有著直接關(guān)系，關(guān)系到國(guó)家機(jī)械工業(yè)以至整個(gè)制造業(yè)的發(fā)展水平.是先進(jìn)制造技術(shù)的基本單元載體，機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量、更新速度、對(duì)市場(chǎng)的應(yīng)變能力、生產(chǎn)效率等在很大程度上取決于的效能。因此，制造業(yè)對(duì)于一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著舉足輕重的作用我國(guó)是世界上產(chǎn)量最多的國(guó)家.根據(jù)德國(guó)工業(yè)協(xié)會(huì)(VD W )2000年統(tǒng)計(jì)資料，在要的生產(chǎn)國(guó)家中，中國(guó)排名為世界第五位。但是在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中仍處于較低水平:即使在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也面臨著嚴(yán)峻的形勢(shì):一方面國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)各類產(chǎn)品有著大量的需求，而另一方面卻有不少國(guó)產(chǎn)滯銷積壓，國(guó)外產(chǎn)品充斥市場(chǎng)。 1.2鉆孔專用設(shè)備應(yīng)用 據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般在車間中普通機(jī)床的平均切削時(shí)間很少超過全部工作時(shí)間的15%。其余時(shí)間是看圖、裝卸工件、調(diào)換刀具、操作機(jī)床、測(cè)量以及清除鐵屑等等。使用數(shù)控機(jī)床雖然能提高85%，但購(gòu)置費(fèi)用大。某些情況下，即使生產(chǎn)率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通機(jī)床低。故必須更多地縮短加工時(shí)間。不同的加工方法有不同的特點(diǎn)，就鉆削加工而言，鉆孔專用設(shè)備是一種通過少量投資來(lái)提高生產(chǎn)率的有效措施。雖然不可調(diào)式多軸頭在自動(dòng)線中早有應(yīng)用，但只局限于大批量生產(chǎn)。即使采用可調(diào)式多軸頭擴(kuò)大了使用范圍，仍然遠(yuǎn)不能滿足批量小、孔型復(fù)雜的要求。尤其隨著工業(yè)的發(fā)展，大型復(fù)雜的鉆孔專用設(shè)備更是引人注目。例如原子能發(fā)電站中大型冷凝器水冷壁管板有15000個(gè)ψ20孔，若以搖臂鉆床加工，單單鉆孔與锪沉頭孔就要842.5小時(shí)，另外還要?jiǎng)澗€工時(shí)151.1小時(shí)。但若以數(shù)控八軸落地鉆床加工，鉆锪孔只要171.6小時(shí)，劃線也簡(jiǎn)單，只要1.9小時(shí)。因此，利用數(shù)控控制的二個(gè)坐標(biāo)軸，使刀具正確地對(duì)準(zhǔn)加工位置，結(jié)合鉆孔專用設(shè)備不但可以擴(kuò)大加工范圍，而且在提高精度的基礎(chǔ)上還能大大地提高工效，迅速地制造出原來(lái)不易加工的零件。有人分析大型高速柴油機(jī)30種箱形與桿形零件的2000多個(gè)鉆孔操作中，有40%可以在自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床中用二軸、三軸或四軸多軸頭加工，平均可減少20%的加工時(shí)間。1975年法國(guó)巴黎機(jī)床展覽會(huì)也反映了鉆孔專用設(shè)備的使用愈來(lái)愈多這一趨勢(shì)。 1.3 鉆孔專用設(shè)備 鉆孔專用設(shè)備是在一次進(jìn)給中同時(shí)加工許多孔或同時(shí)在許多相同或不同工件上各加工一個(gè)孔。這不僅縮短切削時(shí)間，提高精度，減少裝夾或定位時(shí)間，并且在數(shù)控機(jī)床中不必計(jì)算坐標(biāo)，減少字塊數(shù)而簡(jiǎn)化編程。它可以采用以下一些設(shè)備進(jìn)行加工：立鉆或搖臂鉆上裝多軸頭、多軸鉆床、多軸組合機(jī)床心及自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床。甚至可以通過二個(gè)能自動(dòng)調(diào)節(jié)軸距的軸或主軸箱，結(jié)合數(shù)控工作臺(tái)縱橫二個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，加工各種圓形或橢圓形孔組的一個(gè)或幾個(gè)工序?，F(xiàn)在就這方面的現(xiàn)狀作一簡(jiǎn)介。 1.3.1多軸頭 從傳動(dòng)方式來(lái)說要有帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)與萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)三種。這是大家所熟悉的。前者效率較高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，后者易于調(diào)整軸距。從結(jié)構(gòu)來(lái)說有不可調(diào)式與可調(diào)式二種。前者軸距不能改變，多采用齒輪傳動(dòng)，僅適用于大批量生產(chǎn)。為了擴(kuò)大其贊許適應(yīng)性，發(fā)展了可調(diào)式多軸頭，在一定范圍內(nèi)可調(diào)整軸距。它要裝在有萬(wàn)向.二種。（1）萬(wàn)向軸式也有二種:具有對(duì)準(zhǔn)裝置的軸。軸裝在可調(diào)支架中，而可調(diào)支架能在殼體的T形槽中移動(dòng)，并能在對(duì)準(zhǔn)的位置以螺栓固定。（2）具有公差的圓柱形軸套。軸套固定在與式件孔型相同的模板中。前一種適用于批量小且孔組是規(guī)則分布的工件（如孔組分布在不同直徑的圓周上）。后一種適用于批量較大式中小批量的輪番生產(chǎn)中，剛性較好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模板。多軸頭可以裝在立鉆式搖臂鉆床上，按鉆床本身所具有的各種功能進(jìn)行工作。這種鉆孔專用設(shè)備方法，由于鉆孔效率、加工范圍及精度的關(guān)系，使用范圍有限。 1.3.2 主軸箱 也象多軸頭那樣作為標(biāo)準(zhǔn)部件生產(chǎn)。美國(guó)Secto公司標(biāo)準(zhǔn)齒輪箱、主軸箱等設(shè)計(jì)的不可調(diào)式主軸箱。有32種規(guī)格，加工面積從300Ｘ300毫米到600Ｘ1050毫米，工作軸達(dá)60根，動(dòng)力達(dá)22.5千瓦。Romai工廠生產(chǎn)的可調(diào)主軸箱調(diào)整方便，只要先把齒輪調(diào)整到接近孔型的位置，然后把與它聯(lián)接的可調(diào)軸移動(dòng)到正確的位置。因此，這種結(jié)構(gòu)只要改變模板，就能在一定范圍內(nèi)容易地改變孔型，并且可以達(dá)到比普通主軸箱更小的孔距。 根據(jù)成組加工原理使用主軸箱或多軸頭的組合機(jī)床很適用于大中批量生產(chǎn)。為了在加工中獲得良好的效果，必需考慮以下數(shù)點(diǎn)：（1）工件裝夾簡(jiǎn)單，有足夠的冷卻液沖走鐵屑。（2）夾具剛性好，加工時(shí)不形變，分度定位正確。（3）使用二組刀具的可能性，以便一組使用，另一組刃磨與調(diào)整，從而縮短換刀停機(jī)時(shí)間。（4）使用優(yōu)質(zhì)刀具，監(jiān)視刀具是否變鈍，鉆頭要機(jī)磨。（5）尺寸超差時(shí)能立即發(fā)現(xiàn)。 1.3.3多軸鉆床 這是一種能滿足鉆孔專用設(shè)備要求的鉆床。諸如導(dǎo)向、功率、進(jìn)給、轉(zhuǎn)速與加工范圍等。巴黎展覽會(huì)中展出的多軸鉆床多具液壓進(jìn)給。其整個(gè)工作循壞如快進(jìn)、工進(jìn)與清除鐵屑等都是自動(dòng)進(jìn)行。值得注意的是，多數(shù)具有單獨(dú)的變速機(jī)構(gòu)，這樣可以適應(yīng)某一組孔中不同孔徑的加工需要。 1.3.4 自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床 為了中小批量生產(chǎn)合理化的需要，最近幾年發(fā)展了自動(dòng)更換主軸箱組合機(jī)床。 (1) 自動(dòng)更換軸機(jī)床 自動(dòng)更換軸機(jī)床頂部是回轉(zhuǎn)式主軸箱庫(kù)，掛有多個(gè)不可調(diào)主軸箱。縱橫配線盤予先編好工作程序，使相應(yīng)的主軸箱進(jìn)入加工工位，定位緊并與動(dòng)力聯(lián)接，然后裝有工件的工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到主軸箱下面，向上移動(dòng)進(jìn)行加工。當(dāng)變更加工對(duì)象時(shí)，只要調(diào)換懸掛的主軸箱，就能適應(yīng)不同孔型與不同工序的需要。 (2)多軸轉(zhuǎn)塔機(jī)床 轉(zhuǎn)塔上裝置多個(gè)不可調(diào)或萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)主軸箱，轉(zhuǎn)塔能自動(dòng)轉(zhuǎn)位，并對(duì)夾緊在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。通過工作臺(tái)回轉(zhuǎn)，可以加工工件的多個(gè)面。因?yàn)檗D(zhuǎn)塔不宜過大，故它的工位數(shù)一般不超過4—6個(gè)。且主軸箱也不宜過大。當(dāng)加工對(duì)象的工序較多、尺寸較大時(shí)，就不如自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床合適，但它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 (3)自動(dòng)更換主軸箱組合機(jī)床 它由自動(dòng)線或組合機(jī)床中的標(biāo)準(zhǔn)部件組成。不可調(diào)主軸箱與動(dòng)力箱按置在水平底座上，主軸箱庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)整個(gè)裝置緊固在進(jìn)給系統(tǒng)的溜板上。主軸箱庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)與進(jìn)給動(dòng)作都按標(biāo)準(zhǔn)子程序工作。換主軸箱時(shí)間為幾秒鐘。工件夾緊于液壓分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，以便加工工件的各個(gè)面。好果回轉(zhuǎn)工作臺(tái)配以卸料裝置，就能合流水生產(chǎn)自動(dòng)化。在可變生產(chǎn)系統(tǒng)中采用這種裝置，并配以相應(yīng)的控制器可以獲得完整的加工系統(tǒng)。 (4) 數(shù)控八軸落地鉆床 大型冷凝器的水冷壁管板的孔多達(dá)15000個(gè)，它與支撐板聯(lián)接在一起加工?？讖綖?0毫米，孔深180毫米。采用具有內(nèi)冷卻管道的麻花鉆，5－7巴壓力的冷卻液可直接進(jìn)入切削區(qū)，有利于排屑。鉆尖磨成90°供自動(dòng)定心。它比普通麻花鉆耐用，且進(jìn)給量大。為了縮短加工時(shí)間，以8軸數(shù)控落地加工。 1.4 鉆孔專用設(shè)備趨勢(shì) 鉆孔專用設(shè)備生產(chǎn)效率高，投資少，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，產(chǎn)品改型時(shí)設(shè)備損失少。而且隨著我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，鉆孔專用設(shè)備的范圍一定會(huì)愈來(lái)愈廣，加工效率也會(huì)不斷提高。 1.5 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 1.5.1 組合機(jī)床的概述 組合機(jī)床（transfer and unit machine）是以系列化和標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件對(duì)一種或多種工件按預(yù)先確定的工序進(jìn)行切削加工的機(jī)床。兼有萬(wàn)能機(jī)床和專用機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)。通用零部件通常占整個(gè)機(jī)床零部件的70％～90％，只需要根據(jù)被加工零件的形狀及工藝改變極少量的專用部件就可以部分或全部進(jìn)行改裝，從而組成適應(yīng)新的加工要求的設(shè)備。由于在組合機(jī)床上可以同時(shí)從幾上方向采用多把刀具對(duì)一個(gè)或數(shù)個(gè)工件進(jìn)行加工，所以可減少物料的搬運(yùn)和占地面積，實(shí)現(xiàn)工序集中，改善勞動(dòng)條件，提高生產(chǎn)效率和降低成本。將多臺(tái)組合機(jī)床聯(lián)在一起，就成為自動(dòng)生產(chǎn)線。組合機(jī)床廣泛應(yīng)用于需大批量生產(chǎn)的零部件，如汽車等行業(yè)中的箱體等。另外在中小批量生產(chǎn)中也可應(yīng)用成組技術(shù)將結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件歸并在一起，以便集中在組合機(jī)床上進(jìn)行加工。 組合機(jī)床一般可完成的工藝范圍有：銑平面、刮平面、車端面、車錐面、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、倒角、切槽、以及加工螺紋、滾壓、拉削、磨削、拋光工序。 組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多序、多面或多工位同時(shí)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(dòng)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(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(lái)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(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。 組合機(jī)床的通用部件按功能分為動(dòng)力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件5類。動(dòng)力部件為機(jī)床提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，主要有動(dòng)力箱（將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給主軸箱）、切削頭（裝在各個(gè)主軸上，用于各單一工序的加工）、動(dòng)力滑臺(tái)（用于安裝動(dòng)力箱或切削頭，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)）；支承部件用以安裝動(dòng)力滑臺(tái)、帶有進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件，有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等；輸運(yùn)部件用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、分度鼓輪和往復(fù)移動(dòng)工作臺(tái)等；控制部件用以控制機(jī)床的自動(dòng)工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺(tái)等；輔助部件包括潤(rùn)滑、冷卻和排屑裝置等。根據(jù)配置型式，組合機(jī)床可分為單工位和多工位兩大類。其中單工位組合機(jī)床按被加工面的數(shù)量又有單面、雙面、三面和四面4種，通常只能對(duì)各個(gè)加工部位同時(shí)進(jìn)行一次加工；多工位組合機(jī)床則有回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式、往復(fù)工作臺(tái)式、中長(zhǎng)立柱式和回轉(zhuǎn)鼓輪式4種，能對(duì)加工部位進(jìn)行多次加工。通用部件按功能可分為動(dòng)力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。 1.5.2 組合機(jī)床的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 最早的組合機(jī)床于1911年在美國(guó)制成，用于加工汽車零件。1953年，美國(guó)福特汽車公司和通用汽車公司與美國(guó)機(jī)床制造廠協(xié)商，確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則。1973年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）公布了第一批組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)。1975年，中國(guó)第一機(jī)械工業(yè)部頒布了中國(guó)的第一批組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)。組合機(jī)床現(xiàn)代發(fā)展的方向主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)： a、組合機(jī)床品種的發(fā)展重點(diǎn)。在組合機(jī)床這類專用機(jī)床中，回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床和自動(dòng)線占有很重要的地位。因?yàn)檫@兩類機(jī)床可以把工件的許多加工工序分配到多個(gè)加工工位上，并同時(shí)能從多個(gè)方向?qū)ぜ膸讉€(gè)面進(jìn)行加工，此外，還可以通過轉(zhuǎn)位夾具(在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)機(jī)床上)或通過轉(zhuǎn)位、翻轉(zhuǎn)裝置(在自動(dòng)線上)實(shí)現(xiàn)工件的五面加工或全部加工，因而具有很高的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率，被汽車、摩托車和壓縮機(jī)等工業(yè)部門所采用。 b、自動(dòng)線節(jié)拍時(shí)間進(jìn)一步縮短。目前，以大批量生產(chǎn)為特征的轎車和輕型載貨車，其發(fā)動(dòng)機(jī)的年產(chǎn)量通常為60萬(wàn)臺(tái)左右，實(shí)現(xiàn)這樣大的批量生產(chǎn)，回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床和自動(dòng)線在三班運(yùn)行的情況下，其節(jié)拍時(shí)間一般為20～30秒，當(dāng)零件生產(chǎn)批量更大時(shí)，機(jī)床的節(jié)拍時(shí)間還要更短些。自動(dòng)線的短節(jié)拍，主要是通過縮短基本時(shí)間和輔助時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)的?？s短基本時(shí)間的主要途徑是采用新的刀具材料和新穎刀具，以通過提高切削速度和進(jìn)給速度來(lái)縮短基本時(shí)間?？s短輔助時(shí)間主要是縮短包括工件輸送、加工模塊快速引進(jìn)以及加工模塊由快進(jìn)轉(zhuǎn)換為工進(jìn)后至刀具切入工件所花的時(shí)間。為縮短這部分空行程時(shí)間，普遍采用提高工件(工件直接輸送)或隨行夾具的輸送速度和加工模塊的快速移動(dòng)速度。目前，隨行夾具的輸送速度可達(dá)60m/min或更高些，加工模塊快速移動(dòng)速度達(dá)40m/min。 c、組合機(jī)床柔性化進(jìn)展迅速。十多年來(lái)，作為組合機(jī)床重要用戶的汽車工業(yè)，為迎合人們個(gè)性化需求，汽車變型品種日益增多，以多品種展開競(jìng)爭(zhēng)已成為汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的特點(diǎn)之一，這使組合機(jī)床制造業(yè)面臨著變型多品種生產(chǎn)的挑戰(zhàn)。為適應(yīng)多品種生產(chǎn)，傳統(tǒng)以加工單一品種的剛性組合機(jī)床和自動(dòng)線必須提高其柔性。組合機(jī)床的柔性化主要是通過采用數(shù)控技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。開發(fā)柔性組合機(jī)床和柔性自動(dòng)線的重要前提是開發(fā)數(shù)控加工模塊，而有著較長(zhǎng)發(fā)展歷史的加工中心技術(shù)為開發(fā)數(shù)控加工模塊提供了成熟的經(jīng)驗(yàn)。由數(shù)控加工模塊組成的柔性組合機(jī)床和柔性自動(dòng)線，可通過應(yīng)用和改變數(shù)控程序來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀、自動(dòng)更換多主軸箱和改變加工行程、工作循環(huán)、切削參數(shù)以及加工位置等，以適應(yīng)變型品種的加工。 組合機(jī)床自動(dòng)線柔性化的迅速發(fā)展和節(jié)拍時(shí)間的日益縮短，充分顯示了CNC技術(shù)和刀具技術(shù)給組合機(jī)床自動(dòng)線帶來(lái)的巨大技術(shù)進(jìn)步，使柔性自動(dòng)線在多品種、大批量生產(chǎn)中成為重要的技術(shù)裝備。但在這里必須指出，在組合機(jī)床和自動(dòng)線實(shí)現(xiàn)柔性化發(fā)展的同時(shí)，加工中心高速化發(fā)展異常迅速。加工中心與組合機(jī)床的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。 d、加工精度日益提高。特別自80年代中期以來(lái)，汽車制造業(yè)為增強(qiáng)其汽車的競(jìng)爭(zhēng)力，不斷地加嚴(yán)其發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵件的制造公差，并通過計(jì)算機(jī)輔助測(cè)量和分析方法，以及通過設(shè)備能力檢驗(yàn)來(lái)提高其產(chǎn)品的質(zhì)量。這無(wú)疑是對(duì)組合機(jī)床和自動(dòng)線提出了更高的要求。組合機(jī)床制造廠為了滿足用戶對(duì)工件加工精度的高要求，除了進(jìn)一步提高主軸部件、鏜桿、夾具(包括鏜模)的精度，采用新的專用刀具，優(yōu)化切削工藝過程，采用刀具尺寸測(cè)量控制系統(tǒng)和控制機(jī)床及工件的熱變形等一系列措施外，目前，空心工具錐柄(HSK)和過程統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制(SPC)的應(yīng)用已成為自動(dòng)線提高和監(jiān)控加工精度的新的重要技術(shù)手段。 e、綜合自動(dòng)化程度日益提高。近十年來(lái)，為進(jìn)一步提高工件的加工精度和減少工件在生產(chǎn)過程中的中間儲(chǔ)存、搬運(yùn)以及縮短生產(chǎn)流程時(shí)間，將工件加工流程中的一些非切削加工工序(如工序間的清洗、測(cè)量、裝配和試漏等)集成到自動(dòng)線或自動(dòng)線組成的生產(chǎn)系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)工件加工、表面處理、測(cè)量和裝配等工序的綜合自動(dòng)化。 f、其它技術(shù)的應(yīng)用動(dòng)向。在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的組合機(jī)床行業(yè)中，下列技術(shù)得到了較為廣泛的應(yīng)用。組合機(jī)床設(shè)計(jì)普及CAD技術(shù)在國(guó)外許多公司中，組合機(jī)床設(shè)計(jì)已普遍采用CAD工作站，在設(shè)計(jì)室?guī)缀鹾茈y見到傳統(tǒng)的繪圖板。CAD除應(yīng)用于繪圖工作外，并在構(gòu)件的剛度分析(有限元方法)、組合機(jī)床及自動(dòng)線設(shè)計(jì)方案比較和選擇，以及方案報(bào)價(jià)等方面均已得到廣泛應(yīng)用，從而顯著地提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和縮短了設(shè)計(jì)周期。加之國(guó)外許多公司在組合機(jī)床和自動(dòng)線組成模塊方面的系列化和通用化程度很高(一般達(dá)90%以上)，使組合機(jī)床和自動(dòng)線的交貨期進(jìn)一步縮短。 2 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 2.1 組合機(jī)床方案的制定 2.1.1制定工藝方案 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(shí)，必須計(jì)算分析被加工零件圖，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(chǎng)所采用的環(huán)境和條件等等。并收集國(guó)內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料，制定出合理的工藝方案。 圖2.1 根據(jù)被加工零件（連桿）的零件圖（圖2.1），加工2個(gè)孔的工藝過程： (1) 加工孔的要技術(shù)要求。 2個(gè)直徑均為Φ12.2mm。 工件材料為45，HB170-241HBS 汽車年產(chǎn)量為60000萬(wàn)件,每輛車中該零件數(shù)量為4件,備品率為1.5%,廢品率為0.5%。 (2) 工藝分析 加工該孔時(shí)，孔的位置度公差為0.05mm。 根據(jù)組合機(jī)床的工藝方法及能達(dá)到的精度，可采用如下的加工方案： 一次性加工通孔，孔徑為Φ12.2mm。 (3) 定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇 加工此零件上的孔，以上表面限制三個(gè)自由度和右端面限制三個(gè)自由度，位于中間的孔通過螺桿起到了很好的夾緊作用。 在保證加工精度的情況下，提高生產(chǎn)效率減輕工人勞動(dòng)量，由于工件是大批量生產(chǎn)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)就認(rèn)為是人工夾緊。 2.1.2確定組合機(jī)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(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)床方案的要依據(jù)。連桿鉆孔的精度要求較高，可采用鉆孔組合機(jī)床。為了加工出表面粗糙度為Ra1.6um的孔，采取提高機(jī)床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。為此，機(jī)床通常采用尾置式齒輪動(dòng)力裝置，進(jìn)給采用液壓系統(tǒng)，被加工零件圖如圖2.1所示 圖2.1 連桿 (2) 被加工零件的特點(diǎn) 這要指零件的材料、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(duì)機(jī)床工藝方案制度有著重要的影響。此連桿的材料是45、硬度HB170～241、孔的直徑為Φ12.2mm。采用多孔同步加工，零件的剛度足夠，工件受力不大，振動(dòng)，及發(fā)熱變形對(duì)工件影響可以不計(jì)。 一般來(lái)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)床適宜加工定位基準(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(zhǎng)工件。對(duì)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。 此零件的加工特點(diǎn)是中心線與定位基準(zhǔn)平面是垂直的，并且定位基準(zhǔn)面是水平的，工件較小，其孔分布較密集，主軸箱體積較大，一次鉆孔，選擇立式鉆床。 (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(dòng)線或按中小批量生產(chǎn)特點(diǎn)設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要因素。按設(shè)計(jì)要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為年生產(chǎn)量為2萬(wàn)件，從工件外形及輪廓尺寸，為了減少加工時(shí)間，采用多軸頭，為了減少機(jī)床臺(tái)數(shù)，此工序盡量在一臺(tái)機(jī)床上完成，以提高利用率。 (4) 機(jī)床使用條件 根據(jù)使用組合機(jī)床對(duì)車間布置情況、工序間的聯(lián)系、技術(shù)能力和自然條件等的要求來(lái)選擇適合的組合機(jī)床。 綜合以上所述：通過對(duì)連桿零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術(shù)要求、定位、夾緊方式、工藝方法，并定出影響機(jī)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(jì)四軸頭多工位同步鉆床。 2.2 確定切削用量及選擇刀具 2.2.1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(duì)孔加工的工序余量，以消除轉(zhuǎn)、定位誤差的影響。Φ12.2mm的孔在鉆孔時(shí)，直徑上工序間余量均為0.2mm。 2.2.2選擇切削用量 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(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（mm/min）應(yīng)是適合有刀具的平均值。因此，同一主軸箱上的刀具軸可設(shè)計(jì)成同轉(zhuǎn)速和同的每轉(zhuǎn) 進(jìn)給量（mm/r）與其適應(yīng)。以滿足直徑的加需要，即： …………………………………2.1 式中： … ——各軸轉(zhuǎn)速（r/min） ——各軸進(jìn)給量（mm/r） ——?jiǎng)恿_(tái)每分鐘進(jìn)給量（mm/min） 由于連桿鉆孔的加工精度、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：孔鉆頭直徑D=12.2mm，進(jìn)給量f=0.18mm/r、切削速度v=18m/min 2.2.3確定切削力、切削扭矩、切削功率 根據(jù)選定的切削用量（要指切削速度v及進(jìn)給量f）確定切削力，作為選擇動(dòng)力部件（滑臺(tái)）；確定切削扭矩，用以確定軸及其它傳動(dòng)件（齒輪，傳動(dòng)軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇傳動(dòng)電動(dòng)（一般指動(dòng)力箱）功率，通過查表計(jì)算如下： 切削力： =26…………………………2.2 =26×12.2×× =2378.5N 切削扭矩： =10………………………2.3 =10××× =9979N·mm 切削功率： =……………………………2.4 =9979×18/(9740×3.14×12.2) =0.43kw 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(N·mm) V——切削速度（m/min） P——切削功率(kw) 2.2.4選擇刀具結(jié)構(gòu) 連桿的布氏硬度在HB170-241，孔徑D為12.2mm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(jiǎn)單、刃磨簡(jiǎn)單，選擇標(biāo)準(zhǔn)Φ12.2mm的麻花鉆?？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30～50mm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。 2.3 鉆孔組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制 總體設(shè)計(jì)方案的圖紙表達(dá)形式——“三圖一卡”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)率卡。 2.3.1 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(tái)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。連桿鉆孔組合機(jī)床的被加工零件工序圖如2.2所示。 圖上要內(nèi)容： （1）被加工零件的形狀，要外廓尺寸和本機(jī)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(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上余量等。 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(shí)，應(yīng)按一定的比例，選擇足夠的視圖及剖位視圖，突出加工部位（用粗實(shí)線），并把零件輪廓及與機(jī)床、夾具設(shè)計(jì)有關(guān)粗實(shí)線標(biāo)記。如圖2.2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(hào)部（用細(xì)實(shí)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)值下方面用表示出來(lái)。 圖2.2連桿工序圖 （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(shí)因所選定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，則須對(duì)加工部位要求位置尺寸精度進(jìn)行分析換算。 2.3.2 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(duì)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、主軸箱、電氣和液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇動(dòng)力部件的要依據(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文件。圖2.3為連桿鉆孔的加工示意圖 圖2.3加工示意圖 在圖上應(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、刀具及主軸箱端面之間的距離等。 （3）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、接桿、導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)尺寸；刀具與導(dǎo)向置的配合，刀具、接桿、軸之間的連接方式，刀具應(yīng)按加工終了位置繪制。 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，除用剛性軸的方案外，工件的尺寸、位置精度要取決于夾具導(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(shí)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) 根據(jù)刀具的直徑選擇固定導(dǎo)向裝置 固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺寸如下表： 表2.1 固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺 d d1 D D1 D2 l l1 l2 l3 l4 L5 12.2 12.2 40 30 34 150 40 12.2 12 17 46 固定裝置的配合如下表： 表2.2 固定裝置的配合 導(dǎo)向 類別 工藝 方法 D D D1 刀具導(dǎo)向 部分外徑 固定 導(dǎo)向 鉆孔 G7（或F8） H7/g6 H7/n6 g6 固定導(dǎo)向裝置的布置如圖2.4所示 圖2.4 固定導(dǎo)向裝置的布置 （3）初定軸類型、尺寸、外伸長(zhǎng)度 因?yàn)檩S的材料為40Cr，剪切彈性模量G=81.0GPa,剛性軸取ψ＝1／4（0）／m,所以B取2.316， 根據(jù)剛性條件計(jì)算軸的直徑為： dB……………………………………2.59 式中： d——軸直徑（mm）（24.65） T——軸所承受的轉(zhuǎn)矩（N·mm） B——系數(shù) 本設(shè)計(jì)中軸直徑d=12.2mm,軸外伸長(zhǎng)度為：L=115mm，D/為40/28。 （4）選擇刀具接桿 由以上可知，主軸箱各軸的外伸長(zhǎng)度為一定值，而刀具的長(zhǎng)度也是一定值，因此，為保證主軸箱上各刀具能同時(shí)到達(dá)加工終了位置，就需要在軸與刀具之間設(shè)置可調(diào)環(huán)節(jié)，這個(gè)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(lái)解決的,連接桿如圖2.5所示， 圖2.5 可調(diào)連接桿 連接桿上的尺寸d與軸外伸長(zhǎng)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2.3所示： 表2.3 可調(diào)接桿的尺寸 d D1(h6) d2 d3 L l1 l2 l3 螺母 厚度 28 Tr28×2 莫氏1號(hào) 12.061 36 12.25 51 42 50 12 （5）確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸 從保證加工終了時(shí)主軸箱端面到工件端面間距離最小來(lái)確定全部聯(lián)系尺寸，加工示意圖聯(lián)系尺寸的標(biāo)注如圖2.3所示。其中最重要的聯(lián)系尺寸即工件端面到主軸箱端面之間的距離（圖中的尺寸321mm）,它等于刀具懸伸長(zhǎng)度、螺母厚度、軸外伸長(zhǎng)度與接桿伸出長(zhǎng)度（可調(diào)）之和，再減去加工孔深度和切出值。 （6）工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定 如圖2.6工作進(jìn)給長(zhǎng)度應(yīng)等于工件加工部位長(zhǎng)度L與刀具切入長(zhǎng)度和切出長(zhǎng)度之和。切入長(zhǎng)應(yīng)應(yīng)根據(jù)工件端面誤差情況在5～10mm之間選擇，誤差大時(shí)取大值，因此取=8mm，切出長(zhǎng)度=1/3d+(3～8)= x12.2+712mm，所以=8+12+12=32mm. （7）快進(jìn)長(zhǎng)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。這里取快速退回行程為120mm，快退長(zhǎng)度等于快速引進(jìn)與工作工進(jìn)之和，因此快進(jìn)長(zhǎng)度120-45=75mm. 2.3.3機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 圖2.7 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 1、聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容 一般來(lái)說，組合機(jī)床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用部件——?jiǎng)恿ο?、?dòng)力滑臺(tái)、立柱、立柱底座加上專用部件組合而成。聯(lián)系尺寸圖用來(lái)表示機(jī)床各組成部件的相互裝配和運(yùn)動(dòng)關(guān) 系，以檢驗(yàn)機(jī)床各部件的相對(duì)位置及尺寸聯(lián)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(jiǎn)化的機(jī)床總圖，它表示機(jī)床的配置型式及總體布局。 如圖2.7所示，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的內(nèi)容包括機(jī)床的布局形式，通用部件的型號(hào)、規(guī)格、動(dòng)力部件的運(yùn)動(dòng)尺寸和所用電動(dòng)機(jī)的要參數(shù)、工件與各部件間的要聯(lián)系尺寸，專用部件的輪廓尺寸等。 2、選用動(dòng)力部件 選用動(dòng)力部件要選擇型號(hào)、規(guī)格合適的動(dòng)力滑臺(tái)、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)。 1）驅(qū)動(dòng)形式的確定 根據(jù)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)合具體的加工要求，使用條件選擇HY系列液壓滑臺(tái)。 2）確定軸向進(jìn)給力 滑臺(tái)所需的進(jìn)給力 =∑=4×2378.5=9512.2N 式中： ——各軸加工時(shí)所產(chǎn)生的軸向力 由于滑臺(tái)工作時(shí)，除了克服各軸的軸的向力外，還要克服滑臺(tái)移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的摩擦力。因而選擇滑臺(tái)的最大進(jìn)給力應(yīng)大于＝9.512.2KN。 3）確定進(jìn)給速度 液壓滑臺(tái)的工作進(jìn)給速度規(guī)定一定范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)速，對(duì)液壓滑臺(tái)確定切削用量時(shí)所規(guī)定的工作進(jìn)給速度應(yīng)大于滑臺(tái)最小工作進(jìn)給速度的0.5～1倍;液壓進(jìn)給系統(tǒng)中采用應(yīng)力繼電器時(shí)，實(shí)際進(jìn)給速度應(yīng)更大一些。本系統(tǒng)中進(jìn)給速度=n·f=18mm/min。所以選擇1HY32ⅡA液壓滑臺(tái)，工作進(jìn)給速度范圍20～650mm/min，快速速度10m/min。 4）確定滑臺(tái)行程 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)床的制造誤差以及刀具磨損后能向前調(diào)整。本系統(tǒng)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，為方便裝卸刀具，這里取80mm,所以滑臺(tái)總行程應(yīng)大于工作行程，前備量，后備量之和。 即：行程L＞120+20+80=220mm，取L＝630mm。綜合上述條件，確定液壓動(dòng)力滑臺(tái)型號(hào)1HY32ⅡA,以及相配套的滑臺(tái)底座（1CC321型）。 （2）由下式確定動(dòng)力箱的選用 動(dòng)力箱要依據(jù)多軸所需的電動(dòng)機(jī)功率來(lái)選用，在主軸箱沒有設(shè)計(jì)之前，可算 ＝／η……………………………2.6 ＝6*0.43／0.8 ＝3.212.2KW 式中：η——主軸箱傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí)η＝0.8～0.9；有色金屬時(shí)η＝0.7～0.8，本系統(tǒng)加工45，取η＝0.8． 動(dòng)力箱的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)大于計(jì)算功率，并結(jié)合軸要求的轉(zhuǎn)速大小選擇。因此，選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M1-6的1TD32I型動(dòng)力箱，動(dòng)力箱輸出軸至箱底面高度為180mm。要技術(shù)參數(shù)如下表： 表2.4電機(jī)型號(hào)及參數(shù) 電機(jī)傳動(dòng)型號(hào) 轉(zhuǎn)速范圍（r/min） 電機(jī)功率（） 配套軸部件型號(hào) 電機(jī)轉(zhuǎn)速 輸出轉(zhuǎn)速 D50 Y132M1-6 960 470 4 1HY32ⅡA,1CC321,1CD321 3、配套支承部件的選用 立柱底座1CD322。 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(shí)，裝料高度可視具體情況在H＝580～1060mm之間選取，本系統(tǒng)取裝料高度為800mm。 5、中間底座輪廓尺寸 中間底座的輪廓尺寸要滿足滑臺(tái)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1CD321。 6、確定主軸箱輪廓尺寸 本機(jī)床配置的主軸箱總厚度為340mm，寬度和高度按標(biāo)準(zhǔn)尺寸中選取。計(jì)算時(shí)，主軸箱的寬度B和高度H可確定為：B=320，H=12.20 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B×H=320×12.20mm。 2.3.4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(dòng)作時(shí)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(duì)生產(chǎn)率及負(fù)荷率的要求。計(jì)算如下： 切削時(shí)間： T切= L/vf+t?！?.7 = 45/74.7＋10/415 =0.612.2 min 式中： T切——機(jī)加工時(shí)間（min） L——工進(jìn)行程長(zhǎng)度（mm） vf—— 刀具進(jìn)給量（mm/min） t停——死擋鐵停留時(shí)間。一般為在動(dòng)力部件進(jìn)給停止?fàn)顟B(tài)下，刀具旋轉(zhuǎn)5～10 r所需要時(shí)間。這里取10r 輔助時(shí)間 T輔 = +t移+t裝……………………2.8 = （75＋120）/1000+0.13+2 = 2.312.2min 式中： L3、L4 ——分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退長(zhǎng)度（mm） vfk ——快速移動(dòng)速度（mm/min） t移 ——工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)間（min）,一般為0.05～0.13min,取0.13 min t裝 ——裝卸工件時(shí)間（min）一般為0.5～1.5min,本例取2min 機(jī)床生產(chǎn)率 Q1 = 60/T單…………………………………2.9 = 60/（T切+T輔） =60/（0.612.2+3.295） =15.3 件/h 機(jī)床負(fù)荷率按下式計(jì)算 η = Q / Q1×100%…………………………2.10 = A / Q1tk×100% =20000/15.3×1950×100% =67.04% 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，單班制工作時(shí)間tk =1950h 表2.5 生產(chǎn)率計(jì)算卡 3 主軸箱的設(shè)計(jì) 3.1 主軸箱的設(shè)計(jì) 3.1.1繪制主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的如圖3.1所示: 圖3.1 鉆孔組合機(jī)床主軸箱 圖中主軸箱的兩定位銷孔中心連線為橫坐標(biāo)，工件加工孔對(duì)稱，選擇箱體中垂線為縱坐標(biāo)，在建立的坐標(biāo)系中標(biāo)注輪廓尺寸及動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸的相對(duì)位置尺寸。軸部為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（面對(duì)軸看）。 軸的工序內(nèi)容，切削用量及軸尺寸及動(dòng)力部件的型號(hào)和性能參數(shù)如表 3.1所示： 表3.1 軸外尺寸及切削用量 軸號(hào) 軸外伸尺寸 工序 內(nèi)容 切削用量 D/d L N （r/min） V (m/min) f (mm/r) Vf (mm/min) 1、2、 3、4 40/28 115 鉆Φ12.2 415 18 0.18 74.7 注：1．被加工零件編號(hào)及名稱：箱體材料：45 JB297-62；硬度: HB170-241， 前、后、側(cè)蓋等材料為HT150 2．動(dòng)力部件型號(hào)：1TD32I動(dòng)力箱，電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y112M-6；功率P＝2.2kw。 3.1.2齒輪模數(shù)選擇 本組合機(jī)床要用于鉆孔，因此采用滾珠軸承軸。 齒輪模數(shù)m可按下式估算： m=(30～32)=32×≈1.8……………2.11 式中：m——估算齒輪模數(shù) P——齒輪所傳遞的功率（kw） Z——對(duì)嚙合齒中的小齒輪數(shù) N——小齒輪的轉(zhuǎn)速（r/min） 主軸箱輸入齒輪模數(shù)取m=2。 3.1.3主軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì) （1）根據(jù)原始依據(jù)圖（圖3.2），畫出驅(qū)動(dòng)軸、軸坐標(biāo)位置。如下表： 表3.2 驅(qū)動(dòng)軸、軸坐標(biāo)值 坐標(biāo) 銷O1 驅(qū)動(dòng)軸O 軸1 軸2 軸3 軸4 X －175 0 37 37 -37 -37 Y 0 86.5 103.5 12.29.5 12.29.5 103.5 （2）確定傳動(dòng)軸位置及齒輪齒數(shù) 圖3.2 齒輪的最小壁厚 1）最小齒數(shù)的確定 為保證齒輪齒根強(qiáng)度，根據(jù)《組合機(jī)床簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，驅(qū)動(dòng)軸齒數(shù)要在21-24之間。 2）傳動(dòng)軸2為軸1，2，3，4都各自在同一同心圓上。 主軸箱的齒輪模數(shù)按驅(qū)動(dòng)軸齒輪估算 ………………………2.12.2 所以選擇兩級(jí)傳動(dòng)，且傳動(dòng)比分配為：一級(jí)為1.0×1.0;二級(jí)為1.4×1.0。 驅(qū)動(dòng)軸的直徑為40mm，由《組合機(jī)床簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得知：t=33.3mm,當(dāng)m=3時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸上的齒數(shù)為： Zmin≥………2.17 去驅(qū)動(dòng)齒輪齒數(shù)Z=24。 通用的齒輪有三種，即傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力箱齒輪和電機(jī)齒輪。材料均為45鋼，熱處理為齒部高頻淬火G54。本機(jī)床齒輪的選用按照下表選用 表2.8齒輪種類及參數(shù) 齒輪種類 寬度（mm） 齒 數(shù) 模數(shù)（mm） 孔徑（mm） 驅(qū)動(dòng)軸齒輪 24 32 17～50連續(xù) 17～70 2、2.5、3 2、2.5、3、4 15、20、30、35、40 12.2、30、35、40、50 傳動(dòng)軸齒輪 44（B型） 21-24 3 12.2、30、35、40、50 輸出軸齒輪 32 21-24 3 18、22、28、32、36 計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速 使各軸轉(zhuǎn)速的相對(duì)轉(zhuǎn)速損失在5%以內(nèi)，由公式：V= 知： n1=n2=n3=n4=18x1000/3.12.2/12.2=415r/min…………………2.18 3.1.4繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 傳動(dòng)系統(tǒng)圖是表示傳動(dòng)關(guān)系是示意圖，即用以確定的傳動(dòng)軸將驅(qū)動(dòng)軸和各軸連接起來(lái)，繪制在主軸箱輪廓內(nèi)的傳動(dòng)示意圖，如圖3.3所示 圖3.3 鉆孔主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)圖 圖中傳動(dòng)軸齒輪和驅(qū)動(dòng)軸齒輪為第Ⅰ排。在圖中標(biāo)出齒輪的齒數(shù)、模數(shù)、變位系數(shù)，以校核驅(qū)動(dòng)軸是否正確。另外，應(yīng)檢查同排的非嚙合齒輪是否齒頂干涉；還畫出軸直徑和軸套直徑，以避免齒輪和相鄰的軸軸套相碰。 3.2 傳動(dòng)軸的直徑估算 傳動(dòng)軸除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度的要求，強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大變形。因此疲勞強(qiáng)度一般不失是要矛盾，除了載荷很大的情況外，可以不必驗(yàn)算軸的強(qiáng)度。剛度要求保證軸在載荷下不至發(fā)生過大的變形。因此，必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。 3.2.1 確定各軸轉(zhuǎn)速 ⑴、確定軸計(jì)算轉(zhuǎn)速：計(jì)算轉(zhuǎn)速是傳動(dòng)件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上，按軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動(dòng)關(guān)系確定。 根據(jù)【1】表3-10，軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 ⑵、各變速軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速： ①軸Ⅲ的計(jì)算轉(zhuǎn)速可從軸71r/min按72/18的變速副找上去，軸Ⅲ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 100r/min； ②軸Ⅱ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為400r/min； ③軸Ⅰ的計(jì)算轉(zhuǎn)速為800r/min。 ⑶、各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速 各變速組內(nèi)一般只計(jì)算組內(nèi)最小齒輪，也是最薄弱的齒輪，故也只需確定最小齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速。 變速組c中，22/86只需計(jì)算z = 22 的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為280r/min； 變速組b計(jì)算z = 18的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為400r/min； 變速組a應(yīng)計(jì)算z = 28的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為800r/min。 ⑷、核算軸轉(zhuǎn)速誤差 ∵ ∴ 所以合適。 3.2.2傳動(dòng)軸直徑的估算：確定各軸最小直徑 根據(jù)【5】公式（7-1），，并查【5】表7-13得到取1. ①Ⅰ軸的直徑：取 ②Ⅱ軸的直徑：取 ③Ⅲ軸的直徑：取 其中：P-電動(dòng)機(jī)額定功率（kW）； -從電機(jī)到該傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率的乘積； -該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（）； -傳動(dòng)軸允許的扭轉(zhuǎn)角（）。 當(dāng)軸上有鍵槽時(shí)，d值應(yīng)相應(yīng)增大4～5%;當(dāng)軸為花鍵軸時(shí)，可將估算的d值減小7%為花鍵軸的小徑;空心軸時(shí)，d需乘以計(jì)算系數(shù)b，b值見【5】表7-12。Ⅰ和Ⅳ為由鍵槽并且軸Ⅳ為空心軸，Ⅱ和Ⅲ為花鍵軸。根據(jù)以上原則各軸的直徑取值：，和在后文給定，軸采用光軸，軸和軸因?yàn)橐惭b滑移齒輪所以都采用花鍵軸。因?yàn)榫匦位ㄦI定心精度高，定心穩(wěn)定性好，能用磨削的方法消除熱處理變形，定心直徑尺寸公差和位置公差都能獲得較高的精度，故我采用矩形花鍵連接。按規(guī)定，矩形花鍵的定心方式為小徑定心。查【15】表5-3-30的矩形花鍵的基本尺寸系列，軸花鍵軸的規(guī)格；軸花鍵軸的規(guī)格。 ④各軸間的中心距的確定： ； ； ； 3.2.3 鍵的選擇 查【4】表6-1選擇軸上的鍵，根據(jù)軸的直徑，鍵的尺寸選擇，鍵的長(zhǎng)度L取22。軸處鍵的選擇同上，鍵的尺寸為，鍵的長(zhǎng)度L取100。 3.3 傳動(dòng)軸的校核 需要驗(yàn)算傳動(dòng)軸薄弱環(huán)節(jié)處的傾角荷撓度。驗(yàn)算傾角時(shí)，若支撐類型相同則只需驗(yàn)算支反力最大支撐處傾角；當(dāng)此傾角小于安裝齒輪處規(guī)定的許用值時(shí)，則齒輪處傾角不必驗(yàn)算。驗(yàn)算撓度時(shí)，要求驗(yàn)算受力最大的齒輪處，但通常可驗(yàn)算傳動(dòng)軸中點(diǎn)處撓度（誤差<%3）. 當(dāng)軸的各段直徑相差不大，計(jì)算精度要求不高時(shí)，可看做等直徑，采用平均直徑進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算花鍵軸傳動(dòng)軸一般只驗(yàn)算彎曲剛度，花鍵軸還應(yīng)進(jìn)行鍵側(cè)擠壓驗(yàn)算。彎曲剛度驗(yàn)算；的剛度時(shí)可采用平均直徑或當(dāng)量直徑。一般將軸化為集中載荷下的簡(jiǎn)支梁，其撓度和傾角計(jì)算公式見【5】表7-15.分別求出各載荷作用下所產(chǎn)生的撓度和傾角，然后疊加，注意方向符號(hào)，在同一平面上進(jìn)行代數(shù)疊加，不在同一平面上進(jìn)行向量疊加。 3.3.1 傳動(dòng)軸的校核 ①Ⅰ軸的校核：通過受力分析，在一軸的三對(duì)嚙合齒輪副中，中間的兩對(duì)齒輪對(duì)Ⅰ軸中點(diǎn)處的撓度影響最大，所以，選擇中間齒輪嚙合來(lái)進(jìn)行校核 最大撓度：