摘要 隨著機械行業(yè)的發(fā)展，高效專用的組合機床越來越受到人們的重視。組合機床的主要特點就是生產(chǎn)率高，設(shè)計制造周期短，這些都與現(xiàn)代化大批量生產(chǎn)相適應(yīng)，成為現(xiàn)代機械制造行業(yè)發(fā)展的主要方向。本設(shè)計題目是CBF-F100-42齒輪泵泵蓋上的8-14孔的加工專用機床及夾具設(shè)計。調(diào)研地點是阜新液壓件廠。該廠采用立式鉆床Z535對8-14逐個加工，現(xiàn)在改為大批量生產(chǎn)。因而上述方法不能與之相適應(yīng)，經(jīng)研究決定采用單工位臥式組合機床來完成對8-14孔的加工。這樣生產(chǎn)率高，且工人勞動量及勞動強度大大降低，且產(chǎn)品質(zhì)量得到保證，因而方案可行。本設(shè)計重點論述了組合機床的總體設(shè)計過程，以及專用夾具和多軸箱的設(shè)計安裝。并進行全面的校核計算和經(jīng)濟效益性分析。關(guān)鍵詞：組合機床；多軸箱；專用夾具ABSTRACTWith the developing of manufacture,combined machine tool of high efficiency and special is paid attention to more and more.The main character of combined machine tool is high efficiency and short cycle of design and manufacture,so the combined machine tool became the hand of the develop of manufacture.The subject of this design is combined damp and special fixture which can drill 8-14 aperture of gear pumps canopy.The place of study is FuXin pump works.There 8-14 aperture are processed one by one in drill press of E535.So the efficiency of manufacture are very show.Now the type of manufacture become high lot.The old method can not adapt with high cot.So make single work place honifortal combined machine tool to drill 8-14 aperture.Than have lots of good coming such as high production efficient low labour strength.good manufacture product so this version can be carrying out.This text point discussed the total design process of the combination machine bed,and appropriation tongs with the design gearing of many stalks box.And proceed completely of the calculate with the analysis of economic performance. Keywords：Modular Machine Tool;Spindle Box;Special Fixture目錄前言11組合機床概述21.1組合機床概述及發(fā)展21.1.1組合機床概述2 1.1.2組合機床的發(fā)展21.2組合機床的特點21.2.1組合機床的特點21.3組合機床的工藝范圍和發(fā)展方向31.3.1組合機床工藝范圍31.3.2組合機床的發(fā)展方向32組合機床的通用部件52.1通用部件簡介52.1.1通用部件的分類52.2動力滑臺及動力箱52.2.1動力滑臺概述52.2.2動力箱72.3組合機床的支撐部件72.3.1概述72.3.2 ICC系列滑臺側(cè)底座72.3.3 ICD系列立柱側(cè)底座82.3.4中間底座83零件工藝特性分析93.1產(chǎn)品簡介93.2生產(chǎn)特點分析94組合機床總體設(shè)計104.1組合機床方案的制定104.1.1影響組合機床方案制定的主要因素104.1.2制定工藝方案應(yīng)考慮的問題104.1.3確定機床配置形式及結(jié)構(gòu)方案114.2確定切削用量及選擇刀具124.2.1選擇切削用量124.2.2選擇刀具結(jié)構(gòu)134.3三圖一卡144.3.1被加工零件工序圖144.3.2加工示意圖154.3.3機床聯(lián)系尺寸圖204.3.4機床生產(chǎn)率計算卡245多軸箱設(shè)計275.1概述275.1.1組合機床多軸箱的作用275.1.2通用多軸箱的通用部件275.2多軸箱的設(shè)計285.2.1繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖285.2.2主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇295.2.3多軸箱的動力計算295.2.4傳動系統(tǒng)設(shè)計與計算305.2.5主軸箱坐標計算346夾具設(shè)計376.1定位裝置的設(shè)計376.1.1定位方法及定位元件376.1.2 定位誤差的分析376.2夾緊裝置的設(shè)計386.2.1夾緊裝置的組成和基本要求386.2.2夾緊力的確定396.2.3具體加工方法的切削力計算396.2.4本設(shè)計夾緊力的計算396.2.5夾緊力源的選擇396.2.6夾緊機構(gòu)工作原理417電氣與液壓系統(tǒng)設(shè)計427.1電氣設(shè)計427.2液壓系統(tǒng)設(shè)計438經(jīng)濟技術(shù)分析與本專機加工工作原理458.1經(jīng)濟技術(shù)分析458.2本專機加工工作原理459結(jié)論47致謝48 參考文獻49附錄A 譯文50附錄B 外文文獻56前言在裝備制造業(yè)中，組合機床是必不可少的加工設(shè)備，以其生產(chǎn)效率高，設(shè)計制造周期短，應(yīng)用范圍廣，操作簡單等優(yōu)點，在機械加工中得到廣泛的應(yīng)用。隨著科技事業(yè)的發(fā)展與進步，尤其是組合機床通用部件的標準化，組合機床越來越發(fā)揮出其巨大的潛力，因此在我國組合機床的的產(chǎn)量迅速增長，質(zhì)量不斷提高，新產(chǎn)品逐漸的涌現(xiàn)。本組合機床的設(shè)計是針對齒輪泵泵蓋所要加工的8個鉆孔進行的。調(diào)研地點是阜新液壓件廠。由于該廠采用立式鉆床對8個孔逐個加工，這樣保證不了孔的位置精度，且生產(chǎn)率很低，因此采用專用的夾具對其進行加工。我采用的夾具為一面兩銷定位方式：一面即耳座面，定位三個方向的自由度。兩銷之一是耳座面后的凸臺，另一個是形銷，兩銷亦定位三個方向的自由度，這樣一共定位了六個方向的自由度。采用這樣的組合機床進行加工，生產(chǎn)率會得到很好的保證且加工精度有了很大的提高。1 組合機床概述1.1 組合機床概述及發(fā)展1.1.1 組合機床概述1組合機床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定形狀和加工工藝設(shè)計的專用部件和夾具，組成的半自動或自動專用機床。組合機床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標準化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計和制造周期。因此。組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動化生產(chǎn)線。組合機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)運動和刀具與零件的相對進給運動，來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、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。有的組合機床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進給運動，也可實現(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。1.1.2 組合機床的發(fā)展2二十世紀70年代以來，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和刀具自動補償技術(shù)的發(fā)展，組合機床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達0.05毫米1000毫米，表面粗糙度可低達2.50.63微米；鏜孔精度可達IT76級，孔距精度可達0.030.02微米。專用機床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機床中某些部件因重復(fù)使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機床。最早的組合機床是1911年在美國制成的，用于加工汽車零件。初期，各機床制造廠都有各自的通用部件標準。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修，1953年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機床制造廠協(xié)商，確定了組合機床通用部件標準化的原則，即嚴格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。1.2 組合機床的特點1.2.1 組合機床的特點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總量的70%80%，因此設(shè)計和制造的周期短，投資少，經(jīng)濟效果好；2）由于組合機床采用多刀加工，并且自動化程度高，因而比通用機床生產(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，又有專門廠成批制造，因此結(jié)構(gòu)穩(wěn)定工作可靠，使用和維修方便；4）在組合機床的通用上加工零件時，由于采用專用夾具、刀具和導(dǎo)向裝置等，加工質(zhì)量靠工藝裝備保證，對操作工人的技術(shù)水平要求不高；5）當被加工產(chǎn)品更新時，采用其他類型的專用機床時，其大部分部件要報廢。用組合機床時，其通用部件和標準零件可以重復(fù)利用，不必另行設(shè)計和制造；6）組合機床易于聯(lián)成組合機床生產(chǎn)線，以適應(yīng)大規(guī)模的生產(chǎn)需要。1.3 組合機床的工藝范圍和發(fā)展方向1.3.1 組合機床的工業(yè)范圍組合機床最常用的形式就是加工平行孔系。除此之外還可完成銑平面、刮平面、車端面、鉆孔、擴孔、鏜孔、鉸孔、攻絲、倒角、锪窩、鉆深孔、切槽等。隨著綜合自動化技術(shù)的發(fā)展，組合機床可完成的工藝范圍也在不斷擴大，除了上述工藝外，還可以完成車外圓、車錐面、車弧面、切削內(nèi)外螺紋、滾壓孔、拉削內(nèi)外圓柱面、磨削、拋光、甚至還可以進行沖壓、焊接、熱處理、裝配、自動測量和檢查等。1.3.2 組合機床的發(fā)展方向1）提高組合機床的加工精度a 提高工件加工精度的因素提高測量儀器的精度等級，提高機床的精度等級，降低工件的裝夾斜量，降低工件的定位與找正誤差，降低溫度差引起的熱變形量，降低設(shè)備刻度尺誤差值，降低工藝系統(tǒng)由于自激振動與受壓迫振動產(chǎn)生的加工誤差等。b 采用新的設(shè)計結(jié)構(gòu)提高工件加工精度 采用超精密級滾動軸承，液體靜壓軸承，液體動壓軸承，氣壓軸承和磁浮軸承等。c 采用新工藝以提高工件加工精度 采用帶有鏜刀磨損補償裝置的鏜削頭，在加工進行中可以自動測量，自動調(diào)整刀具位移，以提高加工精度。2）提高組合機床的柔性化程度a 柔性制造系統(tǒng)的優(yōu)點：柔性生產(chǎn)系統(tǒng)適應(yīng)企業(yè)多品種，小批量生產(chǎn)要求；柔性化生產(chǎn)有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量可以大大提高組合機床的經(jīng)濟效益；縮短產(chǎn)品的制造周期，企業(yè)能迅速適應(yīng)市場需求變化。b 組合機床柔性化的途徑：組合機床柔性化是指機床的主要部件柔性化，機床進給系統(tǒng)通過數(shù)控滑塊實現(xiàn)柔性化。機床主運動系統(tǒng)實現(xiàn)柔性化的方法有：自動換箱式組合機床；自動換刀式組合機床；手動換箱式組合機床2 組合機床的通用部件2.1 通用部件簡介2.1.1 通用部件的分類1）動力部件是為組合機床提供主運動和進給運動的部件。動力部件是通用部件中最基本的部件。第一種動力部件是傳遞切削主運動的部件，包括動力箱和完成各種專能工藝的切削頭，如銑削頭、鏜削頭、鉆削頭、鏜孔車端面頭等。第二種是傳遞進給運動的部件，包括液壓滑臺和機械滑臺。第三種是轉(zhuǎn)塔動力部件，包括多軸轉(zhuǎn)塔頭和單軸轉(zhuǎn)塔頭。2）輸送部件是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、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺、分度鼓輪和往復(fù)移動工作臺等。主要是將工件由一個工位輸送到另一個工位得部件，常用作夾具和工件的移動或轉(zhuǎn)位。3）支承部件是用以安裝動力滑臺、帶有進給機構(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。支承部件是組合機床的基礎(chǔ)部件，組合機床的其他部件都安裝在支承部件上。組合機床各部件之間的相對位置精度，機床的剛度等主要靠支承部件保證。4）控制部件是用以控制機床的自動工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺等。輔助部件有潤滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等?？刂平M合機床按規(guī)定程序運動的一些部件，包括液壓元件，電氣擋鐵及操縱臺等。5）除上述以外的其他部件，例如：冷卻與潤滑裝置、氣動或液壓夾具裝置和機械搬手等。為了使組合機床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組技術(shù)，把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺組合機床上加工，以提高機床的利用率。這類機床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機床和轉(zhuǎn)塔式組合機床。2.2 動力滑臺及動力箱2.2.1 動力滑臺概述滑臺與滑座配套組成一個獨立的動力部件動力滑臺?；_在滑座導(dǎo)軌上移動，實現(xiàn)機床的進給運動?；_上可以安裝各種專用的單軸工藝切削頭或安裝動力箱和主軸箱。圖所示為利用動力滑臺進行加工的工序，其中有：鉆、擴、鉸、鏜孔、倒角、刮端面、銑削、攻絲。若安裝分級進給機構(gòu)可以進行深孔加工，安裝轉(zhuǎn)塔頭可以組合成轉(zhuǎn)塔式動力頭。此外，滑臺還可以用作夾具和工件的輸送部件?；_的主要參數(shù)規(guī)定為臺面寬度尺寸。組合機床各種通用部件的品種，規(guī)格及其配套關(guān)系也以滑臺寬度尺寸為標準，其理由是：直接反映在滑臺上安裝工藝切削頭的能力，間接反映銑刀最大直徑等。在安裝主軸箱時，可以反映出被加工零件加工位置的分布面積等?；_臺面寬度是一個主要結(jié)合尺寸，結(jié)合面尺寸的標準化能使組合機床整個部件外型協(xié)調(diào)?；_臺面寬度作為通用部件配套標準，使機床受力合理，提高組合機床的剛度。1）HY系列液壓動力滑臺液壓滑臺是由滑臺，滑座和油缸三部分組成。油缸固定在滑座上，活塞桿則固定在滑臺下面。當壓力油進入油缸的后腔或前腔時，便可實現(xiàn)滑臺沿滑座的導(dǎo)軌向前或向后移動?？刂苹_各種運動的液壓系統(tǒng)裝置，則可根據(jù)滑臺動作程序另外配置。液壓滑臺可實現(xiàn)的典型自動工作循環(huán)。這些自動工作循環(huán)的油路系統(tǒng)已有標準設(shè)計，可以成套購買，以滿足工藝需要?；c滑臺配制矩形導(dǎo)軌用于精加工，如無導(dǎo)向裝置的精鏜孔，鏜孔車端面工序等?；c滑臺配置雙矩形導(dǎo)軌，用于粗加工，如鉆孔、銑削及帶有鏜模的浮動主軸鏜孔工序等。 液壓滑臺即可用與配置臥式機床又可配置立式機床。當液壓滑臺用于配置立式或傾斜式機床時，為了使滑臺在滑座上移動輕便和防止滑臺下滑需要配置平衡重錘。2）液壓滑臺的液壓系統(tǒng)滑臺實現(xiàn)兩次進給工作循環(huán)的液壓系統(tǒng)。在液壓系統(tǒng)中采用變量葉片泵供油，進口節(jié)流調(diào)速，各液壓元件按集成塊式聯(lián)接裝置，即在油路系統(tǒng)中，將各元件按其作用，分別組成若干個實現(xiàn)一定功能的環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)組成一個集成塊，再將這些集成塊裝在一起組成一個完整的油路裝置。整個油路系統(tǒng)在電器及固定在滑臺上的行程擋鐵配合下，完成所需要的工作循環(huán)：滑臺快進一次工進二次工進停留快退原位停止。下一工件重新安裝后，經(jīng)發(fā)令，重復(fù)上述自動循環(huán)。3）液壓滑臺的技術(shù)性能臺面寬320毫米以下的滑臺，可以安裝分級進給裝置，用以進行深孔加工。根據(jù)經(jīng)驗規(guī)定一般麻花鉆頭在鋼件上鉆孔深度超過其直徑的6倍，在鑄鐵上鉆孔深為其直徑的1015倍，應(yīng)作為深孔加工。由于加工深孔排屑困難，切削易阻塞在孔內(nèi)使鉆頭折斷，因此，深孔加工過程中，要求刀具加工到一定深度便退出工件之外排屑和冷卻，然后再行切入。分級進給機構(gòu)已有標準部件，可根據(jù)工藝需要選擇。2.2.2 動力箱動力箱是為主軸箱的刀具提供切削主運動的驅(qū)動裝置。它與動力滑臺和主軸箱配套使用，由動力滑臺實現(xiàn)進給運動，動力箱上安裝主軸箱實現(xiàn)切削運動，用以組成帶導(dǎo)向裝置加工的臥式或立式組合機床。標準中規(guī)定了動力箱的兩種結(jié)構(gòu)形式，即齒輪傳動的動力箱和聯(lián)軸節(jié)傳動的動力箱。圖為齒輪傳動的動力箱，其機構(gòu)比較簡單，運動從電動機經(jīng)一對降速齒輪傳到驅(qū)動軸。為了提高動力箱的剛度，規(guī)定動力箱與主軸箱結(jié)合面的高度等于動力箱與滑臺結(jié)合面的寬度。動力箱與主軸箱結(jié)合面的寬度以及動力箱的長度為同參數(shù)滑臺寬度尺寸的1.25倍。其優(yōu)點是：1）通過聯(lián)軸節(jié)傳動可以吸收振動，使傳動平衡；2）采用聯(lián)軸節(jié)傳動，動力箱不需潤滑，這樣就可避免主軸箱與動力箱之間的漏油。2.3 組合機床的支承部件32.3.1 概述 組合機床支承部件包括中間底座、側(cè)底座、立柱、立柱底座、支承架及墊塊等。支承部件主要用來安裝動力部件及其他工作部件，是組合機床的基礎(chǔ)部件。支承部件應(yīng)由足夠的剛度，以保證各部件之間相對位置精度長期正確，從而保證組合機床的加工精度。2.3.2 ICC系列滑臺側(cè)底座本系列滑臺側(cè)底座用于HY系列液壓滑臺及各種機械滑臺，側(cè)底座長度按滑臺行程長度分型并與其配套?；惭b在側(cè)底座上，側(cè)底座與中間底座用螺釘及銷連結(jié)成一體?；驳鬃g裝有5mm厚的墊圈，采用調(diào)整墊對機床的制造和維修都方便，因此防滑座導(dǎo)軌磨損后，或重新組裝機床時，只須取下滑座將導(dǎo)軌面重新修刮或修磨，再重新更換調(diào)整墊厚度，可使機床達到應(yīng)有的精度。側(cè)底座的頂面除具有與滑座結(jié)合的平面外，在其周圍有收集冷卻液或潤滑油用的溝槽，用管道將油液引回儲存槽中，側(cè)底座的另一側(cè)面有電器盒，以供安裝電器元件，一般電器盒與冷卻液儲存槽不應(yīng)接近，以防電器元件潮濕。為了便于安裝支承部件及整臺機床運輸，側(cè)底座應(yīng)有起吊孔。2.3.3 ICD系列立柱側(cè)底座 本系列立柱側(cè)底座用于安裝ICL立柱及ICLb立柱，根據(jù)組合機床總體聯(lián)系尺寸的需要，立柱可以在立柱側(cè)底座上平面前，后方向作任何位置上的安裝。根據(jù)組合機床調(diào)整，維修和更新的要求，在立柱與立柱側(cè)底座之間增加5mm調(diào)整墊塊，在主側(cè)底座與中間底座之間的連接定位有鍵定位和錐銷定位兩種。2.3.4 中間底座 中間底座是用于安裝輸送部件和夾具等的支承部件。它可以與側(cè)底座，支架和立柱等相連接； 中間底座在配置組合機床時，往往不能用一種系列滿足不同使用要求，因此中間底座無標準化系列，尚須根據(jù)具體情況設(shè)計專用的中間底座； 中間底座分為安裝固定夾具和安裝分度回轉(zhuǎn)工作臺的兩種類型。3 零件工藝特性分析3.1 產(chǎn)品簡介1）阜新液壓件廠生產(chǎn)的CBF-F100-42齒輪泵泵蓋為本設(shè)計的被加工零件。泵蓋的毛坯總類為鑄件，材料為鑄造鋁合金。2）毛坯的A面及耳座面都是待加工面，加工后可作為定位面。A面與耳座面之間以筋連接。筋均已鑄出。零件圖中孔徑分為52H8，45，34.5，36.5的階梯通孔加工前毛坯均已鑄出?？讖椒謩e為31，34.5，36.5H7的階梯孔也已鑄出。而圖中其它大小，深淺不一的孔均不是鑄出。而是在以后的機加工過程中逐一加工出來。3）泵蓋A面兩端均為半徑R64半圓面，中間由寬128的矩形面連接，A面到筋的厚度為14，其上有8-14的透孔，2-12銷孔，兩個孔徑分別為10，15.8，16H7的階梯孔，耳座面上有2-17.5的螺栓孔，每個螺栓孔上都有32的螺栓沉頭孔，耳座面上還有一個125f8厚為7的凸臺。其上有一個大的階梯通孔，耳座面兩端為梯形面，上下為圓弧行面，邊角連接處由R15的圓弧連接。4）位于A面上的8-14透孔，孔深14是螺釘連接孔。它們由螺栓和泵體上的攻絲孔進行連接，使泵蓋與泵體成為一體。因而這些孔的孔徑精度要求并不太高，只是它們的位置精度要求較高。另外8-14孔的表面粗糙度要求達到Ra=6.3，在設(shè)計中主要保證這兩點。3.2 生產(chǎn)特點分析阜新液壓件廠采用立式鉆床Z535來完成對8-14孔的加工，單個鉆頭逐個加工。這樣明顯效率太低，且工人工作量大，勞動強度高，被加工孔的位置精度也不高?，F(xiàn)在泵的社會需求量增加，泵蓋由原來的小批量生產(chǎn)改為大批量生產(chǎn)。工人每天生產(chǎn)泵蓋的數(shù)量加大。如果用原來的設(shè)備生產(chǎn)不能和大批量生產(chǎn)相適應(yīng)，而且產(chǎn)品合格率也得不到保證。因此必須進行專機設(shè)計才能保證大批量生產(chǎn)的順利進行。4 組合機床總體設(shè)計4.1 組合機床方案的制定34.1.1 影響組合機床方案制定的主要因素1）被加工零件的加工精度和加工工序零件在機床上所完成的加工工序及應(yīng)保證的加工精度，是制定機床方案的主要依據(jù)。在設(shè)計機床的過程中應(yīng)重要考慮。2）被加工零件特點被加工零件特點主要指零件的材料、硬度、加工部位的結(jié)構(gòu)形狀、零件剛性、定位基準面的特點等。他們對機床工藝方案的制定有著重要的影響。此外還必須重視被加工零件在組合機床加工之前所完成的工序及毛坯或半成品的質(zhì)量。被加工零件的特點很大程度上決定了機床形式。3）被加工零件的生產(chǎn)批量零件的生產(chǎn)批量是決定采用單工位、多工位或自動線，還是按中小批生產(chǎn)。這些特點是設(shè)計組合機床的重要因素。4）機床使用條件a 車間布置情況 車間內(nèi)零件輸送軌道的高度將直接影響機床裝料高度。b 工藝間的聯(lián)系工件到組合機床加工之前，其毛坯或半成品必須達到一定要求，否則會造成工件在機床夾具上定位和夾緊不可靠，或造成刀具的損壞，此外還可使廢品率顯著上升。c 使用廠的技術(shù)和自然條件根據(jù)使用廠的現(xiàn)場情況，由于各車間生產(chǎn)制造各式刀具的復(fù)雜度不同，以及車間的溫度等因素選定適合的機床。4.1.2 制定工藝方案應(yīng)考慮的問題41）制定工藝方案應(yīng)考慮的問題a 確定工藝方案的原則；b 粗、精加工工序的合理安排；c 工序集中與分散的處理；d 其他問題。2）組合機床常用工藝方法能達到的精度及表面粗糙度當加工孔徑在40mm以下，鉆孔的尺寸精度可達IT10IT11，表面粗糙度Ra6.3-12.5mm3）定位基準及夾緊點的選擇a 選擇定位基準的原則和應(yīng)注意的問題應(yīng)盡量選擇零件設(shè)計基準作為組合機床加工的定位基準，這樣可以減少基準不符的誤差，保證加工精度。選擇定位基準應(yīng)確保工件定位穩(wěn)定。統(tǒng)一基面原則，即在各臺機床上采取共同的定位基面來加工零件不同表面上的孔或?qū)ν槐砻嫔系目淄瓿刹煌墓ば颉．敱患庸ち慵痪邆淅硐氲亩ㄎ换鶞蕰r，或工件剛性不足時，為防止工件的變形，振動而影響精度，可在機床上設(shè)置輔助支撐。b 確定夾緊位置應(yīng)注意的問題要保證零件夾緊后定位穩(wěn)定。盡量減少和避免零件夾壓后的變形，消除其對加工精度的影響。4.1.3 確定機床配置型式及結(jié)構(gòu)方案51）不同配置型式組合機床的特點及適應(yīng)性a 單工位組合機床 其結(jié)構(gòu)相對簡單，定位可靠，加工精度高。特別適用于大、中型箱體類零件的加工。b 多工位組合機床 該型式能在不同工位上利用多刀對工件進行順序加工或平行加工，從而提高了工序集中程度，提高生產(chǎn)率。特別適用于中、小零件加工。2）不同配置型式組合機床的加工精度a 固定式夾具單工位組合機床的加工精度采用該配置型式，其鉆孔位置精度可達0.2mm，此外如果嚴格要求機床主軸和夾具導(dǎo)向的同軸度，減少刀具與導(dǎo)向間隙，可達0.15mm。b 移動式夾具多工位組合機床的加工精度由于多工位機床上存在轉(zhuǎn)位、定位誤差，其精度一般比固定式夾具單工位組合機床低。3）其他問題a 在確定機床配置型式結(jié)構(gòu)方案時，要合理解決工序集中程度問題；b 要注意排屑和操作使用方便性；c 選擇機床配置型式要考慮夾具結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的可能性及工作可靠性；d 組合機床主要用于批量較大的生產(chǎn)。4.2 確定切削用量及選擇刀具64.2.1 選擇切削用量1）組合機床切削用量選擇的特點a 組合機床所選切削用量，根據(jù)經(jīng)驗應(yīng)比一般萬能機床單刀加工低30%左右；b 組合機床多軸箱上所有刀具共用一個進給系統(tǒng)，工作時要求所有刀具的每分鐘進給量相同，且等于進給系統(tǒng)的每分鐘進給量。即 (4-1)式中 Vf滑臺每分進給量(mm/min)n1 n2ni各主軸轉(zhuǎn)速(mmr)f1 f2fi 各主軸進給量(mmmin)2）確定切削用量應(yīng)注意的問題a 盡量做到合理利用所有刀具，充分發(fā)揮其性能；b 復(fù)合刀具切削用量的選擇，應(yīng)考慮刀具的使用壽命；c 選擇切削用量時，應(yīng)注意零件生產(chǎn)批量的影響；d 在確定鏜孔切削速度時應(yīng)有利于多軸箱的設(shè)計；e 選擇切削用量時，還必須考慮所選動力滑臺的性能。3）組合機床切削用量的選擇 工件的切削用量參見表4-1表4-1 加工鋁及鋁合金的切削用量Tablet.4-1 Process the slicing of aluminum and aluminum metal alloy the chop to use the deal加工直徑d/mm切削速度V/m.每轉(zhuǎn)進給量S轉(zhuǎn) mm/轉(zhuǎn)純鋁 鋁合金（長切削） 鋁合金（短切削）3820500.03-0.20.05-0.250.03-0.18250.06-0.50.1-0.60.05-0.1525500.15-0.80.2-10.08-0.36確定切削力、切削扭矩、切削功率及刀具耐用度切削力 (4-2) 切削扭矩 (4-3) 切削功率 (4-4)刀具耐用度 (4-5)式中 P切削軸向力（牛）D鉆頭直徑（毫米）f每轉(zhuǎn)進給量（毫米/轉(zhuǎn)）M切削扭矩（牛毫米）N切削功率（千瓦）T刀具耐用度（分）V切削速度（米/分）HB零件的布氏硬度值根據(jù)刀具直徑和工件，刀具材料，由表4-1選取v公稱=35米/分 f=0.10毫米/轉(zhuǎn) 孔深L=14毫米因為 （4-6）所以 Vf=35mm/min計算硬度 HB=100-=96切削力 =26140.100.81200.6=1020牛切削扭矩 =10141.90.100.81200.6=4218.4牛毫米切削功率 =0.345千瓦刀具耐用度 =37531分4.2.2 選擇刀具結(jié)構(gòu)根據(jù)工藝要求及加工精度的不同，組合機床所采用的刀具主要有：簡單刀具（標準刀具）、復(fù)合刀具及特種刀具。選擇刀具應(yīng)注意的事項1）只要條件允許，為使工件可靠，結(jié)構(gòu)簡單，刃磨容易，應(yīng)盡量選擇標準刀具；2）為提高工序集中程度或保證加工精度，可采用先后加工或同時加工兩個或兩個以上表面的復(fù)合刀具；3）選擇刀具結(jié)構(gòu)時，還必須認真分析被加工零件材料的特點；4）在組合機床上，為了某種特殊目的，需選用和設(shè)計特殊刀具時，可參見組合機床設(shè)計的有關(guān)資料。刀具選擇的最基本原則是只要滿足條件，都應(yīng)選擇標準刀具。按此原則，本設(shè)計選用標準錐柄長麻花鉆。圖4-1標準錐柄長麻花鉆Fig.4-1 Standard taper the handle grow the fibre flower to drill4.3 三圖一卡1.24.3.1 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或自動線完成的工藝內(nèi)容、加工尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求、加工用定位基準、夾壓部位及被加工零件的材料、硬度、重量和在本工序加工前毛坯或半成品情況的圖紙。它是組合機床設(shè)計的主要依據(jù)，也是制造、使用、檢測和調(diào)整機床的重要技術(shù)文件，圖中包括：a 被加工零件的形狀和輪廓尺寸基于本機床設(shè)計有關(guān)的部位的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸；b 加工定位基準、夾壓部位及夾壓方向；c 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?；d 必要的文字說明。2）繪制被加工零件工序圖的注意事項a 按一定比例，選取足夠視圖及剖視，為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定要突出該機床的加工內(nèi)容；b 加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基準注起。零件輪廓及機床，夾具設(shè)計有關(guān)部分用粗實線表示清楚；c 應(yīng)注明零件加工對機床提出的某些特殊要求。本設(shè)計是加工CBF-F100-42齒輪泵的泵蓋，其材料是鑄造鋁合金ZLG0.1,硬度為HB90-HB120，加工部位要求為8-14，表面粗糙度為Ra1.6m。具體工序圖圖4-2被加工零件工序圖Fig.4-2 Were processed the spare parts work preface the diagram4.3.2 加工示意圖1）加工示意圖的作用和內(nèi)容加工示意圖表示被加工零件在機床上的加工過程，刀具、輔具的布置情況以及工件、夾具、刀具等機床各部件間的相對位置關(guān)系，機床的工作行程及工作循環(huán)等。因此，加工示意圖是組合機床設(shè)計的主要圖紙之一，在總體設(shè)計中占重要地位。它是刀具、輔具、夾具、主軸、液壓電器裝置設(shè)計及通用部件選用的主要原始資料，也是整臺組合機床布局和性能的原始要求，同時還是調(diào)整機床、刀具及試車的依據(jù)。其內(nèi)容為：a 必須反映機床的加工方法、加工條件及加工過程；b 根據(jù)加工部位特點及加工要求合理選用刀具類型、數(shù)量、結(jié)構(gòu)、尺寸（直徑和長度），包括鏜削加工時決定鏜桿的直徑與長度；c 決定主軸的結(jié)構(gòu)類型、規(guī)格尺寸及外伸長度；d 確定機床動力部件的工作循環(huán)及工作行程；e 根據(jù)機床要求的生產(chǎn)率及刀具，材料特點等，合理的確定并標注各主軸的切削用量；f 選擇標準或設(shè)計專用的接桿、浮動卡頭、導(dǎo)向裝置、刀桿托架，攻絲靠模裝置等，并決定其結(jié)構(gòu)、尺寸和參數(shù)；g 標明主軸、接桿（卡頭）、夾具（導(dǎo)向）與工件間的聯(lián)系尺寸、配合及精度。2）選擇刀具、工具、導(dǎo)向裝置并標注相關(guān)位置尺寸a 刀具選擇考慮工件加工尺寸精度、表面粗糙度、切屑的排除及生產(chǎn)率要求，本設(shè)計選用錐柄長麻花鉆。b 導(dǎo)向選擇在組合機床上加工孔，除剛性主軸方案外，工件的尺寸，位置精度主要取決于導(dǎo)向裝置。因此，正確選擇導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，確定導(dǎo)向類型，參數(shù)，精度，不但是繪制加工示意圖必要解決的問題，也是設(shè)計組合機床必不可少的重要內(nèi)容。導(dǎo)向通常分兩類：一類是刀具導(dǎo)向部分與夾具導(dǎo)套之間既有相對移動又有相對轉(zhuǎn)動，簡稱固定式導(dǎo)向，也稱第一類導(dǎo)向；另一類是刀具導(dǎo)向部分與夾具導(dǎo)套之間只有相對位移而無相對轉(zhuǎn)動的第二類導(dǎo)向，簡稱旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向。由于本設(shè)計是鉆孔，因而選用固定式導(dǎo)向。導(dǎo)向數(shù)量根據(jù)工件形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、刀具剛性、加工精度和具體加工情況決定。由于本設(shè)計所要加工的孔，直徑小，深度淺，因此選用單個導(dǎo)向加工。導(dǎo)向的主要參數(shù)包括：導(dǎo)套的直徑及公差配合，導(dǎo)套的長度、導(dǎo)套離工件端面的距離，具體結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)如下：導(dǎo)向長度 l（2-4）d=2.514=35mm導(dǎo)向至工件端面的距離 l2=（0.3-0.6）d=0.514=7mm圖4-3導(dǎo)套主要參數(shù)圖Fig.4-3 Guide set main ginseng few diagram固定式鉆套直接壓入鉆模板或加具體上，其外圓與鉆模板采用或配合，磨損后不易更換，適用于中，小批生產(chǎn)的鉆模上火用來加工孔距甚小以及孔距精度要求較高的孔，帶肩固定鉆套主要用于鉆模板較薄時，用以保持必需的引導(dǎo)裝置，也可作為主軸進給時軸向定程擋塊用。3）鉆套高度、寬度和鉆套端部與工件表面間的距離鉆套端部與工件表面間的距離，見表4-2表4-2 鉆套高度以及與工件表面間聯(lián)系尺寸Tablet.4-2 Drill the set the high degree and with the work piece surface contact size簡 圖加工條件鉆套高度加工材料鉆套端部與工件表面間的距離一般螺孔，銷孔，孔距公差為H=（1.5-2）d鑄鐵h=(0.3-0.7)dH7以上的孔，孔距公差為-H=(2.5-3.5)d鋼青銅鋁合金h=(0.7-1.5)dH8以下的孔，孔距公差為-H=(1.25-1.5)(h+L)查表4-5 H=（1.5-2）d=1.514=21mm h=(0.7-1.5) d=114=14mm4）初定主軸類型、尺寸、外伸直徑和選擇接桿、浮動卡頭a 初定主軸尺寸、外伸直徑主軸形式主要取決于進給抗力和主軸-刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的需要，主軸尺寸規(guī)格應(yīng)根據(jù)選定的切削用量計算出切削扭矩M，查表初定主軸直徑d。由于M=4218.4牛毫米由公式 (4-7)因此初定主軸直徑d=20毫米再綜合考慮加工精度和具體工作條件，根據(jù)表確定主軸外伸部分尺寸（直徑D/d1，長度L）及配套的刀具接桿莫氏錐號。查表3-22 D/d1=30/20 L=115毫米b 選擇接桿、浮動卡頭除剛性主軸以外，組合機床主軸與刀具間常用兩種連接，一是接桿連接用于單導(dǎo)向進行鉆、擴，鉸等，通用的標準接桿有大、小型之分，其規(guī)格尺寸隨接桿號不同而異。二是浮動卡頭連接，用于長導(dǎo)向、雙導(dǎo)向和多導(dǎo)向進行鏜、擴和鉸孔。根據(jù)已知的主軸外伸部分尺寸（直徑D/d1，長度L）及配套的刀具接桿莫氏錐號。查表選取接桿號為7-LT0635-41。表4-3 主軸外伸參數(shù)Tablet.4-3 Principal axises outside stretch the ginseng number主軸外伸主軸類型主軸直徑外伸尺寸接桿莫氏圓錐號滾珠主軸2030/201圖4-4主軸外伸部分尺寸Fig .4-4 Principal axises outside stretch part of sizesc 由多軸箱的所有刀具主軸中找出影響聯(lián)系尺寸的關(guān)鍵刀具多軸箱端面至工件端面間的軸向距離是加工示意圖上最重要的聯(lián)系尺寸，為了縮短刀具懸梁伸長度與工件行程長度，要求這一距離尺寸越小越好，主要取決于多軸箱上的刀具、接桿、主軸等由于結(jié)構(gòu)和相互連接所需要的最小軸向尺寸，此外還應(yīng)考慮機床總體布局所要求的聯(lián)系尺寸。d 確定動力部件的工作循環(huán)及工作行程動力部件的工作形成指的是加工時動力部件從原始位置開始運動到加工終了位置返回到原始位置的工作過程。一般包括快速引進，工作進給，快速退回等動作。工作進給長度L工等于工件加工部位長度L與刀具切入長度L1和切出長度L2之和其中切入長度L1應(yīng)根據(jù)工件端面的誤差情況在4-10之間選擇，誤差大時取大值，反之取小值。切出長度L2根據(jù)下表選定。而采用復(fù)合刀具加工時，應(yīng)根據(jù)具體情況而定。切出長度L2的選擇參見表4-4表4-4 切出長度L2的確定Tablet.4-4 Slice out the length L2 certain工序名稱切出長度L2鉆孔1/3d+（3-8）擴孔10-15鉸孔10-15鏜孔5-10攻絲5+L錐L2=1/3d+（3-8）=1/314+（3-8）=8-13mm因刀具出口不是加工面，故取大值L2取13L工=5+14+13=32mm快速退出長度等于快速引進與工件進給長度之和。快速引進是指動力部件把多軸箱連同刀具從原始位置送到工作進給開始位置，其長度按加工具體情況確定。對于采用移動式或回轉(zhuǎn)式夾具的組合機床，快退行程長度須保證把刀具、托架、鉆模板及定位銷都退離到夾具運動可能碰到的范圍。本設(shè)計快速退出長度為100mm動力部件總行程長度,該長度除保證要求的工作循環(huán)工作行程外，還要考慮裝卸和調(diào)整刀具方便，即考慮前、后備量。因此動力部件總行程長度等于快退行程長度與前后備量之和。其中前備量是指因刀具磨損或補償制造、安裝誤差，動力部件尚可向前調(diào)節(jié)的距離，本設(shè)計取前備量為20毫米。后備量是指考慮刀具從接桿中或連同刀具一起從主軸孔中取出所需要的軸向距離。理想情況是保證刀具退離夾具套外端面的距離大于刀桿插入主軸孔內(nèi)或刀具插入接桿孔內(nèi)的長度。本設(shè)計后備量取130毫米。動力部件總行程等于快退行程長度與后備量之和。因此，本設(shè)計動力部件總行程為 130+20+100=250至此，加工示意圖所需數(shù)據(jù)及結(jié)構(gòu)全部確定完畢。加工示意圖詳見圖紙圖4-5加工示意圖Fig.4-5 Process the sketch map4.3.3 機床聯(lián)系尺寸圖1）聯(lián)系尺寸圖的作用及內(nèi)容聯(lián)系尺寸圖是用來表示機床整個組成部件的相互裝配聯(lián)系和運動關(guān)系，以檢驗機床各部件相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿足加工要求。主要內(nèi)容：a 以適當數(shù)量的視圖按統(tǒng)一比例畫出機床各主要組成部件的外形輪廓及相關(guān)位置，表明機床的配置型式及總體布局；b 圖上應(yīng)盡量減少不必要的線條及尺寸；c 為便于開展部件設(shè)計，聯(lián)系尺寸圖上應(yīng)標注通用部件的規(guī)格代號，電動機型號，功率及轉(zhuǎn)速，并標明機床部件的分組情況及總行程。2）選擇動力部件根據(jù)加工的切削功率，進給力，進給速度，行程，多軸箱輪廓尺寸及動力滑臺的精度和導(dǎo)軌材料選擇恰當?shù)膭恿Σ考１驹O(shè)計具體選擇情況如下：液壓動力滑臺HY32A- 主要數(shù)據(jù)如下：臺面寬：320mm，臺面長630mm，行程長250mm。導(dǎo)軌為鑄鐵材料，滑臺及滑座總高280mm，滑座長為920mm，允許最大進給力為F進=16000N，快速行程速度為8m/min，工進速度20-650mm/min。動力箱TD32A主要數(shù)據(jù)如下：電動機為Y90L-4型，功率P=3.0KW。動力箱輸出軸的轉(zhuǎn)速n驅(qū)=715r/min，動力箱與動力滑臺結(jié)合面尺寸：長400mm，寬320mm；動力箱與多軸箱結(jié)合面尺寸：寬400mm，高315mm；動力箱輸出軸距箱底面高度125mm。配套通用部件：側(cè)底座1CC251，其高度H=560mm，寬度B1=450mm，長度L=900mm。配套通用部件：側(cè)底座CC32，其高度H=560mm，寬度B=520mm，長度L=1020mm。3）機床聯(lián)系尺寸的確定a 夾具輪廓尺寸的確定組合機床夾具使保證零件加工精度的重要的專用部件。其輪廓尺寸為長寬高。尺寸的確定，除了首先必須考慮工件的輪廓尺寸，形狀和具體結(jié)構(gòu)外，還需考慮能夠布置下保證加工要求的定位，限位，夾緊機構(gòu)，導(dǎo)向系統(tǒng)如鏜模，導(dǎo)向套等，并要考慮夾具底座與機床側(cè)底座。連接固定所需要的尺寸，對于精加工機床不一味地追求尺寸，而一定要確保夾具具有足夠的剛度。根據(jù)以上原則，選取夾具底座長寬高=360345.4236b 機床裝料高度H裝料高度是指機床上工件的定位基準面到地面的垂直距離。裝料高度應(yīng)與車間里運送工件的滾道高度相適應(yīng)，工件的最低孔尺寸h1=345.4mm,主軸箱最低主軸高度和所選通用部件，中間底座，夾具等高度尺寸的限制。本設(shè)計滑臺與滑座總高h3=280mm，側(cè)底座高度h4=560mm，夾具底座高度h5=345.4mm,中間底座高度h6=560mm,綜合上述，本設(shè)計機床裝料高度H=1040.4mm。c 中間底座輪廓尺寸中間底座的輪廓尺寸要滿足夾具在其上面連接安裝的需要。其長度方向尺寸要根據(jù)多選動力部件及其配套部件的位置關(guān)系，照顧各部件聯(lián)系尺寸的合理性來確定。工件端面至多軸箱前面的距離不小于加工示意圖上要求的距離。本設(shè)計L=315mm。同時要考慮動力部件處于加工終了位置時，主軸箱應(yīng)與夾具處輪廓間應(yīng)有便于機床調(diào)整維修的距離。中間底座尺寸如下：長寬高=720560520mmd 多軸箱輪廓尺寸標準通用鉆鏜類多軸箱的厚度有兩種尺寸規(guī)格，臥式為325mm，立式為340mm。在繪制聯(lián)系尺寸圖時，著重要確定的尺寸是多軸箱的寬度B和高度H及主軸高度H1。主軸箱寬度B，高度H的大小主要和被加工零件的孔分布位置有關(guān)，可按下列公式確定圖4-6多軸箱外形尺寸Fig.4-6 Shape size of many stalk boxes B=b+2b1 (4-8) H=h+h1 +b1 (4-9)式中 b：工件在寬度方向上相距最遠兩孔距離b=93.4mm b1：最邊緣主軸中心距箱外的距離b1=150mmh：工件在高度方向上相距最遠兩孔距離h=142mmh1：最低主軸高度h1=109mm其中b和h為已知尺寸，為保證多軸箱有排布齒輪的足夠空間，推薦b1取大于70100mm，取b1=140mm。h1要保證潤滑油不致從主軸襯套處泄露箱外，推薦h1取大于85140mm本設(shè)計取h1=109mm代入公式（4-8），（4-9）計算：B=b+2b1=93.4+280=373.4H=h+h1+b1=142+109+140=391按多軸箱輪廓尺寸標準系列，最后確定多軸箱的輪廓尺寸為：BH=400400mm4）聯(lián)系尺寸圖的畫法和步驟在聯(lián)系尺寸圖所需的尺寸都確定下來后，可按如下方法和步驟繪制機床聯(lián)系尺寸圖。畫主視圖:主視圖的圖形布置應(yīng)與實際機床的工作位置一至，并選擇適當?shù)谋壤?，本設(shè)計選用的比例是1：2.5，選用雙點劃線畫出被加工零件的長高的輪廓。以工件左端面為基準，并以工件最低孔的中心線為基準，分別畫出機床各組成部件的輪廓尺寸及主要相關(guān)尺寸。具體如下：a 以工件左端面為基準，根據(jù)加工示意圖確定的工件端面至主軸箱前端面的最小距離L=315mm，確定主軸箱前端面的軸向位置。再根據(jù)主軸箱最低軸高度尺寸h1 =109mm及主軸箱的輪廓尺寸長寬高=400400325mm，畫出主軸箱外廓；b 主軸箱以其后蓋與動力箱連接，根據(jù)已選擇的TD32A型動力箱的安裝聯(lián)系尺寸，畫出動力箱的輪廓；c 動力滑臺上表面與動力箱連接，在機床長度方向動力箱后端面應(yīng)與滑臺后端面平齊安裝。動力滑臺與滑座在機床長度方向的相對位置，是由加工終了時，滑臺前端面到滑座前端面的距離l2決定。l2是機