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1、 第1章 緒論 機床是人類在長期生產實踐中，不斷改進生產工具的基礎上生產的，并隨著 社會生產的發(fā)展和科學技術的進步而漸趨完善。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)生產方式的過渡，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

2、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。續(xù)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?，F(xiàn)代機械制造中加工機械零件的方法很多：除切削加工外，還有鑄造、鍛造、焊接、沖壓、擠壓等，但凡屬精度要求較高和表面粗糙度要求較細的零件，一般都需在機床上用切削的方法進行最終加工。在一般的機器制造中，機床所擔負的加工工作量占機器總制造工作量的40%-60%，機床在國民經濟現(xiàn)代化的建設中起著重大作用。 組合機床一般用于加工

3、箱體類或特殊形式的零件。加工時，工件一般不旋轉，由刀具的旋轉運動和刀具與工件的相對進給運動來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削端面、切削平面、切削內外螺紋以及加工圓和端面等。有的組合機床采用車削頭夾持工件使之旋轉，由刀具作進給運動，也可實現(xiàn)某些回轉體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。二十世紀70年代以來，隨著可轉位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和刀具自動補償技術的發(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2.5～0.63微米；鏜孔精度可達IT7～6級，孔距精度可達O.03～O.02微米。 1.1 組合機床的國

4、內、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）的關鍵設備之一?，F(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成果而完善和發(fā)展。 1.1.1 國內組合機床現(xiàn)狀 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，它的加工對象主要是生產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

5、，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，還有多工位回轉臺組合機床等；隨著技術的不斷是進步，一種新型的組合機床——柔性組合機床越來越受人們的青睞，它應用多位主軸箱、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）、數字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅動系統(tǒng)，并能靈活適應多種加工的可調可變的組合機床。另外，近年來組合機床加工中心、數控組合機床、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綜合性很高的高技術專用產品，是根據用戶特殊要求而設計的，它涉及到加工工藝、刀具、測量、控制、診斷監(jiān)控、清

6、洗、裝配和試漏等技術。我國組合機床及其組合機床自動線總體技術水平比發(fā)達國家相對落后，國內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，并使產品生產成本提高。因此，市場要求我們不斷開發(fā)新技術、新工藝、研制新產品，由過去的“剛性”機床結構，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需要，真正成為剛柔兼?zhèn)涞淖詣踊b備。目前的現(xiàn)狀的是：a.組合機床制造技術由過去的以加工為主的單機及自動線想綜合成套方向轉化。b.組合機床的控制技術由傳統(tǒng)的程序控制技術向數控、計算機管理與監(jiān)控方向發(fā)展。c.組合機床的開發(fā)設計手段由過去的人工設計，轉向計算機輔助設計。組合機床行業(yè)雖然取得了較

7、大的進步與發(fā)展，但是，在制造技術高速發(fā)展的今天，由于基礎薄弱，從整體上看，與國外先進水平、與國內用戶的要求還存在著一定的差距，主要表現(xiàn)在：產品可靠性較差；可調可變性差；缺少必要的適應多品種加工的新品種；系列化、通用化、模塊化程度低，致使制造周期過長，滿足不了用戶要求。 1.1.2 國外組合機床現(xiàn)狀 80年代以來，國外組合機床技術在滿足精度和效率要求的基礎上，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。國外對中大批量生產,多品種加工裝備采取了一

8、系列的可調、可變、可換措施,使加工裝備具有了一定的柔性。如先后發(fā)展了轉塔動力頭、可換主軸箱等組成的組合機床;同時根據加工中心的發(fā)展,開發(fā)了二坐標、三坐標模塊化的加工單元,并以此為基礎組成了柔性加工自動線(FTL)。這種結構的變化,既可以實現(xiàn)多品種加工要求的調整變化快速靈敏,又可以使機床配置更加靈活多樣。 國外主要的組合機床生產廠家都有自己的系列化完整的數控組合機床通用部件,在組合機床上不僅一般動力部件應用數控技術,而且夾具的轉位或轉角、換箱裝置的自動分度與定位也都應用數控技術,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線,就是由三臺自動換

9、箱組合機床組成的,其全部動作均為數控。 國外為了減少機床數量,節(jié)省占地面積,對組合機床這種工序集中程度高的產品,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)揮設備的效能,獲取更好的經濟效益。國外組合機床技術在滿足精度和效率要求的基礎上，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發(fā)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)拍和多種功能的自動監(jiān)控。組合機床技術的發(fā)展趨勢是：①廣泛應用數

10、控技術；②發(fā)展柔性技術；③發(fā)展綜合自動化技術；④進一步提高工序集中程度。設計師們在開展任何一種產品的設計，都要運用自己的思維，使產品具有較高的競爭性。 第2章 工藝方案的擬訂 根據被加工零件圖，工件材料HT200，HB170～241HBS。 該零件主要是在工件單面進行多孔加工，生產綱領為60000件/年，屬大批量的零件加工，因為是只完成鉆孔工序，所以選擇單工位組合機床。工件安裝在機床的固定夾具里，夾具和工件都固定不動。因為被加工零件直徑較小，厚度也較小，為了便于排屑,所以選擇臥式機床。 此機床加工為單面，單件加工?？紤]到工件裝拆，決定采用活動鉆模板。 根據所給的被加工零件圖，確定定

11、位基準和夾緊部位。 第3章 切削用量的確定 工件的被加工孔徑為8.5,工件的材料為鑄鐵（200-241HBS）。 根據以上條件，查閱《組合機床設計簡明手冊》，按高速鋼鉆頭查表6-11確定切削用量：選取切削速度 ，進給量。根據已選取的切削速度和進給量，查表6-20確定切削力，切削轉矩和切削功率，可得： = =241- =217.33 切削力： F= = = 切削轉矩： T= =

12、= 切削功率 P=== 第4章 “三圖一卡”的編制 繪制組合機床“三圖一卡”，就是針對具體零件，在選定的工藝和結構方案的基礎上，進行組合機床總體方案圖樣文件設計。編制“三圖一卡”的工作內容包括：繪制被加工零件圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖，編制生產率計算卡。“三圖一卡”是組合機床總體方案的具體體現(xiàn)。 4.1 被加工零件工序圖 4.1.1 被加工零件工序圖的作用與內容 被加工零件工序圖是根據制定的工藝方案，表示所設計的組合機床（或自動線）上完成的工藝內容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術要求，加工用的定位基準、夾壓部位以及被加工零件的材料、硬度和在本機床加工

13、前加工余量、毛坯或半成品情況的圖樣。除了設計研制合同外，它是組合機床設計的具體依據，也是制造、使用、調整和檢驗機床精度的重要文件。被加工零件工序圖是在被加工零件圖基礎上，突出本機床或自動線的加工內容，并做必要的說明而繪制的。 被加工零件工序圖主要的內容有： （1）被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序機床設計有關部位結構形狀和尺寸。當需要設置中間導向時，則應把設置中間導向臨近的工件內部肋、壁布置及有關結構形狀和尺寸表示清楚，以便檢查工件、夾具、刀具之間是否相互干涉。 （2）本工序所選定的定位基準、夾壓部位及夾緊方向。以便據此進行夾具的支承、定位、夾緊和導向等機構設計。

14、 （3）本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技術要求以及對上道工序的技術要求。 （4）注明被加工零件的名稱、編號、材料、硬度及被加工部位的余量。 根據已有的被加工零件圖，按規(guī)定畫出被加工零件工序圖，見圖4-1： 圖4-1 被加工零件工序圖 注：1、被加工零件名稱：蓋板；材料及硬度：HT200,170-241HBS 2、圖中 為定位基準符號，下標數表明消除自由度數量； 為夾壓位置符號。 3、粗細線上尺寸為本工序保證尺寸。 4.2 加工示意圖 4.2.1 加工示意圖的作用和內容 加工示意圖是在工藝方案和機床總體方案初步確定的

15、基礎上繪制的。是表達工藝方案具體內容的機床工藝方案圖。它是設計刀具、輔具、夾具、多軸箱和液壓、電氣系統(tǒng)以及選擇動力部件、繪制機床總聯(lián)系尺寸的主要依據；是對機床總體布局和性能的原始要求；也是調整機床和刀具所必需的重要技術文件。 加工示意圖應表達和標注的內容有： （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、刀具和導向、托架及多軸箱之間的相對位置及其聯(lián)系尺寸。 （3）主軸的結構類型、尺寸及外伸長度； （4）刀具類型、數量和結構尺寸（直徑和長度）； （5）接桿、導向裝置、攻螺紋靠模裝置的結構尺寸； （6）刀具與導向裝置的配

16、合，刀具、接桿、主軸之間連接方式及配合尺寸等。 4.2.1 4.2.2 選擇刀具、導向及有關計算 （1）刀具的選擇 選擇刀具，應考慮工藝要求與加工尺寸精度、工件材質、表面粗糙度、排屑及生產率的要求。只要條件允許，應盡量選用標準刀具。為提高工序集中程度或滿足精度要求，可以采用復合刀具?？准庸さ毒叩闹睆綉c加工部位尺寸、精度相適應，其長度應保證加工終了時刀具螺旋槽尾端與導向套外端面之間有30-50距離，以便于排出切屑和刀具磨損后又一定的向前調整量。刀具錐柄插入接桿孔內長度，在繪制加工示意圖時應注意從刀具總長中減去。 所以，根據被加工零件要加工的孔是5個M8.5的孔，參照以上要求

17、，查《機械加工工藝手冊》，選擇M8.5攻絲前鉆孔用錐柄階梯麻花鉆?？傞L，鉆頭長，莫氏號為1。 （2）導向結構的選擇 選擇導向類型 組合機床加工孔時，除采用剛性主軸加工方案外，零件上孔的位置精度主要靠刀具的導向裝置來保證。因此，正確選擇導向裝置的類型，合理確定其尺寸、精度，是設計組合機床的重要內容，也是繪制加工示意圖時必須解決的問題。導向裝置有兩大類，即固定式導向和旋轉式導向。在加工孔徑不大于40或摩擦表面線速度小于20時，一般采用固定式導向，刀具或刀桿的導向部分，在導向套內即轉動又作軸向移動。固定導向裝置一般由中間套、可換導套和壓套螺釘組成。中間套的作用是在可換導套磨損后，可較為

18、方便的更換，不會破壞鉆模體上的孔的精度。所以本設計選擇固定式導向套。 確定導向數量、選擇導向參數 導向數量應根據刀件形狀、內部結構、刀具剛性、加工精度及具體加工情況決定。通常對于小孔加工用單個導向加工。 導向的主要參數包括：導套的直徑及公差配合，導套的長度、導套離工件端面的距離等。導套的直徑為11，導套長度為16～36 ，取28,導套到工件端面的距離為11.5。 （3）確定主軸類型、尺寸、外伸長度 主軸類型 主軸類型主要依據工藝方法和刀桿與主軸的聯(lián)結結構進行確定。主軸軸頸和軸端主要取決于進給抗力和主軸—刀具系統(tǒng)結構。主軸尺寸規(guī)格應根據選定的切削用量計算出切削扭矩T，查《組合

19、機床設計簡明手冊》書表3-4， 因為是非剛性主軸，所以，取B=6.2 所以初定主軸直徑為15mm。 綜合考慮加工精度和具體工作條件，按表3-6和表4-1選定主軸的外伸長度,外徑,內徑=16,主軸的類型為滾珠主軸，配套的刀具接桿莫氏錐度號為1。 （4）選擇接桿 接桿已標準化，通用標準接桿號可根據刀具尾部結構（莫氏號）和主軸頭部內孔直徑按表8-1，選擇A型短接桿，長度,半圓鍵516，錐度是莫氏一號，選擇一個夾緊螺母。 （5）動力部件的工作循環(huán)及行程的確定 動力部件的工作循環(huán)是指加工時，動力部件從原始位置開始運動到加工終了位置，又返回到原始的動作過程。 工作進給長

20、度的確定 工作進給長度應等于工件加工部位長度與刀具切入長度和切出長度之和。因為是鉆盲孔，所以加工部位長度=15；切入長度一般為5-10，根據工件端面的誤差情況確定里取=10；切出長度：=0。 得工件進給長度為： =10+15+0=25 快退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進到工作進給開始位置，其長度按加工具體情況確定。 取快速引進為120 快速退回為120+25=145 動力部件總行程長度除了應保證要求的工作循環(huán)工作行程外，還要考慮裝卸和調整刀具方便，即前后備量。 前備量為20,后備量為235。

21、 總行程=工作行程+前備量+后備量 =145+20+235 =400 （6）鉆模板設計 鉆模是用來保證工件孔系的位置精度的。他應有足夠的強度和剛度，避免因變形而影響鉆套的導向精度。在組合機床孔加工工序中，除采用剛性主軸加工方法外，多數情況下多數情況下都讓切削刀具在導向裝置中工作。在本道孔加工工序中因主軸為非剛性主軸，故采用鉆模導向裝置，其作用是： ① 保證刀具對工件的正確位置。 ② 保證各刀具相互間的正確位置。 ③ 提高刀具系統(tǒng)的支承剛度。 已知鉆頭直徑，選擇鉆模板厚度為。鉆模板形式為活動式鉆模板，鉆套采用可換式鉆套，這樣

22、便于磨損后可以快速更換。 （7）應注意問題 ① 加工示意圖應與機床實際加工狀態(tài)一致。表示出工件安裝狀態(tài)及主軸加工方法。 ② 尺寸要標注完整，多軸箱端面至刀尖的軸向尺寸鏈要齊全，還要表示出機床動力部件的工作循環(huán)及各行程長度。 ③ 加工示意圖要有必要的說明。如被加工零件的名稱、圖號、材料、硬度、加工余量及其他特殊的工藝要求。 4.2.3 切削用量的確定 各主軸的切削用量應標注在相應主軸后端，其內容包括：主軸轉速、相應刀具的切削速度、每轉進給量和每分鐘進給量。同一主軸箱上各主軸的每分鐘進給量是相等的，等于動力滑臺的工進速度，即=。 其中 =15.5 =0.14 ==57

23、2 因為== =80.08 根據以上的計算和選用，按照要求畫出了加工示意圖，如圖4-2所示： 圖4-2 加工示意圖 4.3 機床尺寸聯(lián)系總圖 機床聯(lián)系尺寸總圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據，并按初步選定的主要通用部件以及確定的專用部件的總體結構而繪制的。一般來說，組合機床是由標準的通用部件——動力滑臺，動力箱，各種工藝切削頭，側底座，立柱，立柱底座及中間底座加上專用部件——主軸箱，刀、輔具系統(tǒng)，夾具，液、電、冷卻、潤滑、排屑系統(tǒng)組合裝配而成。機床聯(lián)系尺寸總圖用以檢驗各部件相對位置及尺寸聯(lián)系能否滿足加工要求和通用部件選擇是否合適；同時，它為多軸箱、夾

24、具等專用部件設計提供重要依據。 機床聯(lián)系尺寸總圖表示的內容： （1）表明機床的配置形式和總布局。 （2）完整齊全地反映各部件間的主要裝配關系和聯(lián)系尺寸，專用部件的主要輪廓尺寸、運動部件的運動極限位置及各滑臺工作循環(huán)總的工作行程和前后行程備量尺寸。 （3）標注主要通用部件的規(guī)格代號和電動機的型號、功率及轉速，并標出機床分組編號及組件名稱，全部組件應包括機床全部通用及專用零部件，不能遺漏。 （4）表明機床驗收標準及安裝規(guī)程。 4.3.1 動力箱的匹配 動力箱規(guī)格要與滑臺匹配，其驅動功率主要依據多軸箱所需傳遞的切削功率來選用。 式中：——消耗于各主軸和切削功

25、率的總和，單位為KW；計算公式詳細見手冊表6-16； ——多軸箱的傳動效率，加工黑色金屬時取0.8 0.9，加工有色金屬時取0.7 0.8；主軸數多、傳動復雜時取小值，反之取大值。 總切削功率=5P=0.1825=0.91 查《組合機床設計簡明手冊》表5-39，選擇1TD32I型動力箱。電動機型號，電動機功率2.2，電動機轉速1430，輸出軸轉速為715。電動機安裝端面至罩殼后面間的軸向長度為320。 4.1.2 4.2.2 4.3.2 選擇動力滑臺 通常根據選定的切削用量，滑臺的驅動方式所需進給力、最小的進給速度、工作行程、結合多軸箱輪廓尺寸，考慮工作的穩(wěn)定性，選用合適的滑

26、臺。初選1HY型液壓滑臺： (1) 選擇動力滑臺及附屬部件 根據動力滑臺中，液壓滑臺與機械滑臺的優(yōu)缺點的比較：快進轉工進時，轉換位置精度較低且考慮到過載保護方面的原因，選擇液壓滑臺，根據前面計算得到的動力滑臺每分鐘進給量應比滑臺的最小進給量大50%，選擇1HY32 I型系列液壓滑臺。 具體液壓滑臺的主要技術參數見下表4-1： 表4-1 液壓滑臺的主要技術參數表 型號 臺面寬 臺面長 行程 進給力 快進速度 工進速度 1HY32 320 630 400 12500 10 mm/min 100mm/min 根據1HY32系列液壓滑臺，選擇該系列滑臺

27、的附屬部件、支承部件以及配套設施部件，經過查《組合機床設計簡明手冊》可知，如下表4-2所示 表4-2 1HY32系列液壓滑臺與附屬部件、支承部件配套表 部件 型號 行程 立柱 滑臺側底座 立柱側底座 1HY32 1HY32M 1HY32G ⅠA ⅠB ⅡA ⅡB 400 630 1CL32 1CL32M 1CC321 1CC322 1CC321M 1CC322M 1CD321 1CD322 1CD321M 1CD322M 由于該機床所選擇的加工方式是臥式單面，則該液壓滑臺的配置型式為臥式。其具體配置時聯(lián)系尺寸以及相關

28、部件的位置關系根據《組合機床設計簡明手冊》中表5—3來確定。 (2) 確定進給速度 液壓滑臺是靠液壓系統(tǒng)中變量葉片泵供油，進口節(jié)流調速來實現(xiàn)液壓滑臺的工作進給速度在一定范圍內的無級調節(jié)。液壓在確定刀具的切削用量是所規(guī)定的工作進給速度應大于滑臺最小進給速度，1HY型滑臺為無級變速，工作進給速度為4～800范圍內快速移動速度為定值。則選取滑臺的型號為1HY32型。 (3) 確定滑臺進程 由于滑臺的行程除保證足夠的工作行程外還應留有前備量和后備量。前備量的作用是使動力部件有一定的向前移動的余地，以彌補機床的制造誤差及刀具磨損后能向前調整，前備量一般取值范圍為10～20 本設計取前備量為20，

29、后備量的作用是使動力部件有一定的向后移動的余地以方便裝卸刀具，所以總行程為： 工作行程+前備量+后備量=145+20+235=400 4.3.3 確定機床裝料高度 裝料高度一般是指工件安裝基面至地面的垂直距離。我國過去設計組合機床一般取裝料高度 H=850。為提高通用部件及支撐部件的剛度并考慮自動線設計時中間底座內襖安裝夾具輸送、冷卻排屑裝置，新頒布的組合機床標準推薦裝料高度H=1060，與國際標準（ISO）一致。在現(xiàn)階段，設計組合機床時，裝料高度視具體情況在H=850～1060之間選取。本機床裝料高度取H=910。 4.3.4 確定夾具輪廓尺寸 主要確定夾具底座的長、寬、高

30、尺寸。工件輪廓尺寸和形狀是確定夾具底座輪廓尺寸的基本依據。根據工件尺寸和形狀，考慮工件的定位件、夾緊機構、刀桿導向裝置的要求空間；并應滿足排屑和安裝的需要。 夾具底座的高度尺寸，一方面要保證其有足夠的剛度，同時要考慮機床的裝料高度、中間底座的剛度、排屑的方便性和便于設置定位、夾緊機構。一般不小于240。具體結構為：底座長度為520，寬度為385，高為430。 4.3.5 確定中間底座尺寸 中間底座的輪廓尺寸要滿足夾具在其上面安裝連接的需要。其長度方向尺寸要根據所選動力部件（滑臺和滑座）及其配套部件（側底座）的位置關系，照顧各部件聯(lián)系尺寸的合理性來確定。非常重要的是，一定要保證加工終了

31、位置時，工件端面至主軸箱前端面的距離不小于加工示意圖上要求的距離。同時，要考慮動力部件處于加工終了位置時，主軸箱與夾具輪廓間應有便于機床調整、維修的距離。為便于切屑及冷卻液回收，中間底座周邊須有足夠寬度的溝槽。裝料高度和夾具底座高度確定后，中間底座的高度就已經確定了。查《組合機床設計簡明手冊》得下表4-3： 表4-3 中間底座主要尺寸 中間底座長 中間底座寬 800 1000 1250 >1250 500 — — — 560 — — — 630 630 — —

32、 710 710 710 710 800 800 800 800 900 900 900 900 — 1000 1000 1000 選定中間底座主要尺寸，底座長為1000，底座寬為800，底座高度與滑臺底座相適應，所以高為560。 4.3.6 確定多軸箱輪廓尺寸 標準中規(guī)定臥式配置的多軸箱總厚度為325 寬度和高度按標準尺寸系列表選取，繪制機床聯(lián)系尺寸圖時，著重要確定的尺寸是主軸箱的寬度B和高度H及最低主軸高度。主軸箱寬度B、高度H的大小主要與被加工零件孔

33、的分布位置有關，可按下式確定： 式中：——工件在寬度方向相距最遠的兩孔距離（）； ——最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（）； ——工件在高度方向相距最遠的兩孔距離（）； ——最低主軸高度（）。 和為已知尺寸。根據工件加工時的位置確定: 為保證多軸箱內有足夠安排齒輪的空間，，所以取 =100。 主軸箱最低主軸高度須考慮到與工件最低孔位置、機床裝料高度（H=975）、滑臺滑座總高（=270）、滑臺側底座高度（560）等尺寸之間的關系來確定。對于臥式組合機床，要保證潤滑油不致從主軸襯套處泄漏箱外，則： 對于本組合機床的設計為： =138 則可求出主軸

34、箱輪廓尺寸為： =252+2100=452 =155+138+100=393 根據上述計算值，按主軸箱輪廓尺寸系列標準，最后確定主軸箱輪廓尺寸為： 4.3.7 機床聯(lián)系尺寸圖的畫法和步驟 （1）畫主視圖 主視圖的圖形布置應與實際機床工作位置一致。 （2）畫左視圖 重點在于表示清楚組合機床各部件在寬度方向的輪廓尺寸及相關位置，配合知識圖完成聯(lián)系尺寸圖所要求表達的內容。 （3）在聯(lián)系尺寸圖上標注尺寸 ① 完整、恰當地標注機床各主要組成部件的輪廓尺寸及相關聯(lián)系尺寸，應使機床在長、寬、高三個方向的尺寸鏈封閉。 ② 應表示清楚運動部件的原位、終點狀態(tài)及運動

35、過程情況（可用工作循環(huán)圖表示），以確定機床最大輪廓尺寸。 ③ 應注明工件、夾具、動力部件、中間底座對稱中心線間的位置關系。 ④ 應注明電動機的型號、功率、轉速及所選標準通用部件的型號規(guī)格和其主要輪廓尺寸。 （4）機床分組 為了方便設計和組織生產，組合機床各部件和裝置按不同的功能劃分編組。本設計組號劃分規(guī)定如下： ① 第10組——滑臺側底座 ② 第11組——中間底座 ③ 第20組——夾具 ④ 第30組——電氣裝置 ⑤ 第40組——傳動裝置 ⑥ 第50組——液壓裝置 ⑦ 第60組——刀具 ⑧ 第70組——多軸箱 ⑨ 第80組——潤滑裝置 在機床各組成部件的設計完成

36、之后，以聯(lián)系尺寸圖為基礎進行細化，并加注技術要求等文字說明，便成為機床總圖。 4.4 機床生產率計算卡 根據加工示意圖所確定的工作循環(huán)及切削用量等，就可以計算機床生產率并編制生產率計算卡。生產率計算卡是反映機床生產節(jié)拍或實際生產率和切削用量、動作時間、生產綱領及負荷率等關系的技術文件。它是用戶驗收機床生產效率的重要依據。 4.4.1 理想生產率 理想生產率是指完成年生產綱領（包括備品及廢品率）所要求的機床生產率。它與全年工時數有關，一般情況下，單班制取2350h，兩班制生產取4600h，則本機床的生產率為： 4.4.2 實際生產率 實際生產率是指所設計機床每小時實際可以

37、生產的零件數量。即 = (件/) 式中：——生產一個零件所需要的時間（min），它可按下式計算： =+=（）+（） 式中：——為刀具工作進給行程長度，單位為； ——為刀具工作進給量，單位為； ——當加工沉孔、止口、锪窩、倒角、光整表面時，滑臺在死擋鐵上的停留時間，通常指刀具在加工終了時無進給狀態(tài)下旋轉5～10轉所需時間，單位為； ——分別為動力部件快進、快退行程長度，單位為； ——動力部件快速行程速度。采用機械動力部件時取5-6；液壓動力部件時取3-10； ——工件裝、卸（包括定位或撤銷定位、夾緊或松開、清理基面或切屑及吊運工件等）時間。它取決于裝卸自動化程度、

38、工件重量大小、裝卸是否方便及工人的熟練程度。通常取0.5-1.5。 =+=（）+（） = =1.839 經計算得 經過計算比較，本機床的設計生產率滿足理想生產率要求。 4.4.3 機床負荷率 當時，機床負荷率為二者之比。即 組合機床負荷率一般為0.75-0.90，典型的鉆、鏜，攻螺紋組合機床，按其復雜程度參照表4-4： 表4-4組合機床允許最大負荷率 機床復雜程度 單面或雙面加工 三面或四面加工 主軸數 15 16-40 41-80 15

39、 16-40 41-80 負荷率 0.90 0.90-0.86 0.86-0.80 0.86 0.86-0.80 0.80-0.75 本機床的負荷率為： ==0.78 根據組合機床的使用經驗，適合的機床負荷率為=0.75--0.90。 經過以上的計算，按一定格式編制，反映該零件在機床上加工過程、工作時間、機床生產率、機床負荷率的簡明表格。也就是生產效率卡，如下表： 表4-5生產率計算卡 被加工零件 圖號 毛壞種類 鑄件 名稱 蓋板 毛壞重量 材料 HT200 硬度 170-241HBS 工序名稱

40、鉆孔 工序號 序號 工步名稱 被加工零件數量（件） 加工直徑 （毫米)） 加工長度 （毫米） 工作行程 （毫米） 切削速度（米/分） 每分鐘轉速 （轉/分） 進給量（毫米/轉） 進給速度（毫米/分） 工時（分） 機加工時間 輔助時間 共計 1 裝卸工件 1 1.5 1.5 2 動力部件快進 120 10000 0.012 0.012 續(xù)表4-5 被加工零件 圖號 毛壞種類 鑄件 名稱 蓋板 毛壞重量 材料 HT200

41、 硬度 170-241HBS 工序名稱 鉆孔 工序號 序號 工步名稱 被加工零件數量（件） 加工直徑 （毫米)） 加工長度 （毫米） 工作行程 （毫米） 切削速度（米/分） 每分鐘轉速 （轉/分） 進給量（毫米/轉） 進給速度（毫米/分） 工時（分） 機加工時間 輔助時間 共計 3 動力部件工進 8.5 25 15.5 446 0.14 62.44 0.48 0.48 4 動力部件快退 145 10000 0.015 0.015 備注

42、 裝卸工件時間取決于操作者熟練程度，本機床計算時取1.5分。 總計 1.839分 單件工時 1.839分 機床生產率 32.63件/h 機床負荷率 0.78 結論 本課題開發(fā)研制的單工位單面鉆孔組合機床，用于加工蓋板，在研發(fā)過程中，針對加工過程中存在的難點進行了攻關。在鉆孔組合機床的設計上采取了一系列的措施，保證了被加工孔的加工精度。主要完成了以下工作： (1）對蓋板孔的加工工藝進行了分析研究，明確了各個孔加工的技術要求和工藝要點。 （2）恰當地選擇了機床的切削參數，根據通用、經濟的原則，選擇了刀具，滿足了工藝的需要。 （3）

43、正確選擇導向結構和導向類型，確定了主軸類型和很據實際情況選擇接桿，并確定了動力部件工作循環(huán)和行程。 （4）選定了動力部件，確定了各個關鍵的尺寸和做了一個機床的布局。 （5）根據以上的條件，編制被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸總圖和生產效率卡。 在刀具方面，由于所加工孔的尺寸精度和表面粗糙度要求都不算高，采用錐柄麻花鉆。這種鉆頭采購比較方便，而且價格比深孔鉆頭也要便宜，切削輕快，刀具耐用度高。在保證強度的前提下，有效降低了切削力和切削溫度，提高了刀具使用壽命和生產效率。 通過本成果的實施，蓋板孔加工質量和生產效率得到較大幅度提高，經濟和社會效益顯著。而且加工精度也完全能夠滿足設

44、計要求。則在直接經濟效益方面，節(jié)省了大量加工工時。 組合機床的設計思想是：①以組合機床的特點和特性為設計思想；②以用戶為目標的設計思想；③滿足產品批量大、高效自動化要求的設計思想；④組合機床應重視和加強技術配套工作；⑤重視提高機床的剛性，確保機床的工作穩(wěn)定可靠；⑥從新型刀具、新材料的應用出發(fā)，提高切削用量，提高機床工作效率；⑦不斷提高組合機床的精度；⑧縮短機床的制造周期。組合機床的設計分為四個階段：①工藝方案的分析制訂；②機床配置型式和結構方案的分析確定；③組合機床總體設計；④組合機床的部件設計。 整個設計過程是艱辛的，在設計過程中必須考慮各方面的問題。由于所學的知識只是一些最基本的機械常識，因此，在設計過程中，還要查閱大量的相關資料，以補充自己的不足之處。首先，要有豐富的實踐經驗。整個設計，僅靠一些參考資料是遠遠不夠的，這樣設計出來的組合機床只是結構完美，外形美觀，但實用性差，在實習期間與企業(yè)工程技術人員共同討論，積累了一些寶貴的實踐經驗。 本項工作還有許多值得完善的地方，例如：裝夾、定位由人工完成，效率較低；自動化程度有待提高等問題。這些問題通過改進設計、完善工藝、現(xiàn)場的不斷實踐、總結，必將會得到進步的提高。 24