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編 號(hào) 濰 坊 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 技 術(shù) 報(bào) 告 課題名稱(chēng)：變速箱前蓋锪孔組合機(jī)床設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 李小娟 學(xué) 號(hào)： 08011140221 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí): 08級(jí)二班 指導(dǎo)教師： 楊祖效 2012 年 5 月 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘要 組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以工件特定外形和加工工藝設(shè)計(jì)的專(zhuān)用部件 和夾具組成的半自動(dòng)或自動(dòng)專(zhuān)用機(jī)床。它一般采用多軸、多刀、多工序、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。組合機(jī)床兼有低成本和高 效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。 本課題針對(duì)變速箱殼體端面上锪孔這一特定工序而設(shè)計(jì)的一臺(tái)專(zhuān)用臥式組合機(jī)床。 本組合機(jī)床效率高、成本低、加工精度高和操作使用方便，同時(shí)減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng) 度，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。 本設(shè)計(jì)中，在數(shù)據(jù)計(jì)算的基礎(chǔ)上對(duì)標(biāo)準(zhǔn)通用零件做了仔細(xì)選擇，并依據(jù)被加工零 件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工部位的尺寸精度、表面粗糙度要求以及定位夾緊方式、工藝方法 和加工過(guò)程中所采用的刀具，生產(chǎn)率和切削用量情況等設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)合理的組合機(jī)床。 關(guān)鍵詞：組合機(jī)床 刀具 三圖一卡 锪孔 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) I ABSTRACT Combination of more occasions is based on general parts, match with work piece specific shape and process design of special components and fixtures, which is composed of semi-automatic or automatic special machine. It usually adopts the multiracial, knife, processes, and multi-faceted or multistage and processing, production efficiency than general machine high several times or more. The combination machine has the advantages of low cost and high efficiency, in large, mass production is widely used, and the automatic production line can be used to composition. This paper introduces a special horizontal combination machine tools designed for gearbox shell holes on the surface countersinking this specific process. This modular mechanical tool has such advantages which is high efficiency. It is easy to operate because of the low cost and the processing precision. It reduces the worker’s labor intensity and it enhanced the productivity. In this design, all the standard parts selection based on the carefully data calculation, and according to the characteristics of the structure by processing components, precision machining parts size, surface roughness, and the localization way, clamping technology and processing process using tools, cutting dosages as productivity, the structure design of reasonable spindle box. Key Words：combined machine tool；Gross assembly drawing；Three graphs and one card；countersinking 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 0 目錄 中文 摘要 ..................................................................I 英文摘要 .................................................................II 第 1 章 前言 .............................................................1 1.1 組合機(jī)床的組成 ......................................................1 1．2 組合機(jī)床的特點(diǎn) .....................................................1 1.3 組合機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀 ...................................................1 第 2 章 工藝方案設(shè)計(jì) ......................................................3 2．1 零件的工藝分析 .....................................................3 2.2 確定機(jī)床的配置形式 ..................................................4 2.3 組合機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)的確定 ...........................................4 第 3 章 三圖一卡設(shè)計(jì) ......................................................7 3.1 被加工零件工序圖 .....................................................7 3.2 加工示意圖 ..........................................................7 3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 .....................................................10 3.3.1 動(dòng)力部件的選擇 ..................................................10 3.3.2 機(jī)床的裝料高度 ..................................................11 3.3.3 多軸箱輪廓尺寸 ..................................................11 3.3.4 確定夾具輪廓尺寸 ................................................11 3.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 ....................................................12 結(jié) 論 ...................................................................15 參考文獻(xiàn) .................................................................16 致 謝 ....................................................................17 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1章 前言 1.1 組合機(jī)床的組成 組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要,以大量通用部件為基礎(chǔ),配以少量專(zhuān)用部件組成的 一種高效專(zhuān)用機(jī)床。 組合機(jī)床中各種部件都是具有一定獨(dú)立功能的部件，并且大都是已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系 列化和通用化的通用部件。只有多軸箱和夾具是根據(jù)工件的尺寸形狀和工藝要求設(shè)計(jì) 的專(zhuān)用部件，但其中絕大多數(shù)零件如夾壓元件、傳動(dòng)件等也是標(biāo)準(zhǔn)件和通用件。通用 部件是組合機(jī)床的基礎(chǔ)。用以實(shí)現(xiàn)機(jī)床切削和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的通用部件，如各種工藝切削 頭、動(dòng)力箱、動(dòng)力滑臺(tái)等動(dòng)力部件。用以安裝動(dòng)力部件的通用部件，如底座等。 組合機(jī)床常用的通用部件有：床身（側(cè)底座） 、底座（包括中間底座和立柱底座） 、 立柱、動(dòng)力箱、動(dòng)力滑臺(tái)、各種工藝切削頭等。對(duì)于一些按順序加工的多工位組合機(jī) 床，還有移動(dòng)工作臺(tái)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。動(dòng)力箱、各種工藝切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)是組合機(jī)床 完成切削主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件，其中還有可能同時(shí)完成切削主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn) 動(dòng)動(dòng)力頭。床身、立柱、中間底座等是組合機(jī)床的支承部件起著機(jī)床的基礎(chǔ)骨架作用。 這些部件同時(shí)保證著組合機(jī)床的剛度和部件之間的精度保持性， 除了上述主要部件之外，組合機(jī)床還有各種控制部件，主要指揮機(jī)床按順序動(dòng)作， 以保證機(jī)床按規(guī)定的程序進(jìn)行工作。 1．2 組合機(jī)床的特點(diǎn) 組合機(jī)床的特點(diǎn)： （1) 主要用于箱體零件和復(fù)雜的孔面加工。 （2) 生產(chǎn)率高。因?yàn)楣ば蚣?，可多面、多工位、多軸、多刀同時(shí)自動(dòng)加工。 （3) 加工精度穩(wěn)定。因?yàn)楣ば蚬潭ǎ蛇x用成熟的通用部件、精密夾具和自動(dòng)工作 循環(huán)來(lái)保證加工精度的一致性。 （4）研制周期短，便于設(shè)計(jì)、制造和使用維護(hù)、成本低。因?yàn)橥ㄓ没?、系列化、?biāo) 準(zhǔn)化程度高，通用零部件占 70-90%，通用部件可組織批量生產(chǎn)，進(jìn)行預(yù)制或外購(gòu)。 （5）自動(dòng)化程度較高，勞動(dòng)強(qiáng)度低。 （6）配置靈活。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)模塊化、組合化?？砂垂ぜ蚬ば蛞螅么罅客ㄓ貌考?和少量專(zhuān)用部件靈活組成各種類(lèi)型的組合機(jī)床及自動(dòng)線；機(jī)床易于改裝，產(chǎn)品及工藝 變化時(shí)，通用部件一般可以重復(fù)利用。 1.3 組合機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀 專(zhuān)用機(jī)床是隨著汽車(chē)工業(yè)的興起而發(fā)展起來(lái)的。在專(zhuān)用機(jī)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(jī)床。組合機(jī)床自1911年在美國(guó)研制成 功后便廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的汽車(chē)工業(yè)中，并且隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展而逐步完善。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 組合機(jī)床是根據(jù)被加工件的工藝要求，按照工序高度集中的原則而設(shè)計(jì)的，并以系列 化 、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專(zhuān)用部件而組成的專(zhuān)用設(shè)備，并配以專(zhuān)用夾 具，采用多把刀具同時(shí)進(jìn)行加工。組合機(jī)床的輔助動(dòng)作實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，具有專(zhuān)用、高 效、自動(dòng)化和易于保證加工精度。當(dāng)被加工的零件尺寸結(jié)構(gòu)有所改進(jìn)時(shí)，合機(jī)床的通 用零部件還可以重新被利用組成新的組合機(jī)床，且具有一定的柔性度。在數(shù)控設(shè)備還 沒(méi)有普及和推廣的幾十年里，它對(duì)于提高加工效率，降低對(duì)操作者的技術(shù)要求起到了 很大的作用，尤其是組合銑床和專(zhuān)用鉆床，在殼體類(lèi)零件的加工線中應(yīng)用非常廣泛。 現(xiàn)階段組合機(jī)床主要應(yīng)用于大批量生產(chǎn)中，隨著組合機(jī)床加工的發(fā)展與各種生產(chǎn)管理 技術(shù)的發(fā)展與完善，組合機(jī)床在中小批量生產(chǎn)中也將得到廣泛的應(yīng)用，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(tái)組合機(jī)床上加工，以提高機(jī)床的利用率。 傳統(tǒng)機(jī)床只能對(duì)一種零件進(jìn)行單刀、單工位、單軸、單面加工、生產(chǎn)效率低且加 工精度不穩(wěn)定，而組合機(jī)床是以系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，再配以少量專(zhuān)用 部件而組成的專(zhuān)用機(jī)床，具有一般專(zhuān)用機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率及自動(dòng)化程度高，易保 證加工精度的特點(diǎn)，又能適應(yīng)工件的變化，具有一定的重新調(diào)整、重新組合的能力。 組合機(jī)床可以對(duì)工件采用多刀、多面及多方位加工，特別適于在大批、大量生產(chǎn)中對(duì) 一種或幾種類(lèi)似零件的一道或幾道工序進(jìn)行加工。組合機(jī)床可完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔、 攻螺紋、車(chē)、銑、磨削以及滾壓等工序，生產(chǎn)效率高，加工精度穩(wěn)定。本課題針對(duì)變 速箱前蓋锪孔組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，有利于提高大批量生產(chǎn)的生產(chǎn)效率，提高加工精度穩(wěn) 定性，節(jié)約資源。 本次設(shè)計(jì)工作將設(shè)計(jì)一臺(tái)臥式變速箱前蓋锪孔組合機(jī)床（變速箱前蓋锪孔） 。因此， 目的是使設(shè)計(jì)出的機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、效率高、質(zhì)量好。從而選擇最佳的工藝 方案，合適地確定機(jī)床工序集中程度，合理地選擇組合機(jī)床的通用部件，恰當(dāng)?shù)慕M合 機(jī)床的配置型式，合理地選擇切削用量，以及設(shè)計(jì)高效率的夾具、工具、刀具及主軸 箱就是本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容。具體的工作就是要制定工藝方案，進(jìn)行機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的分 析和確定，進(jìn)行組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)，組合機(jī)床的部件設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)。摘要部分，指 出了本課題的研究概況，本課題的研究方法；第 1 章是前言，主要介紹了本課題的研 究背景及意義，以及組合機(jī)床的概述。第 2、3 章是本論文的主體部分，主要給出了本 次課題研究即給變速箱前蓋锪孔組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)以及“三圖一卡”的繪制。在接 下去的幾個(gè)部分分別給出了通過(guò)本課題的研究之后得出的結(jié)論，并對(duì)此方向的課題進(jìn) 行展望，最后表達(dá)了對(duì)學(xué)院老師特別是指導(dǎo)老師的感謝。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 第 2章 工藝方案設(shè)計(jì) 2．1 零件的工藝分析 被加工零件：變速箱前蓋 硬度： HB170-241 材料: HT200 零件的技術(shù)要求： a 保證 8Xφ20 孔對(duì)基準(zhǔn)中心的位置度 b 水平方向孔中心到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的位置度要求 c 垂直方向孔中心到設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的位置度要求 圖 2.1 零件圖 (+0.27) 技 術(shù) 要 求1.消 除 內(nèi) 應(yīng) 力2未 注 明 的 鑄 造 圓 角 R3-53鑄 件 不 允 許 自 裂 紋 氣 孔 縮 松 砂 眼 等 缺 陷4全 部 螺 孔 倒 角 至 螺 孔 外 徑5.全 部 字 體 高 度 為 2毫 米6去 毛 刺 銳 邊7非 加 工 面 涂 防 銹 漆 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 本課題是針對(duì)變速箱殼體端面上锪孔這一特定工序而設(shè)計(jì)的一臺(tái)組合機(jī)床。工藝 分析是設(shè)計(jì)組合機(jī)床最重要的一步，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。 （1)锪孔工藝方法能達(dá)到的精度及表面粗糙度 锪孔：在 φ11 毫米鑄件鉆孔工序之后加工底孔或螺紋孔，精度可達(dá) IT9～I(xiàn)T10， 表面粗糙度 Ra3.2～6.3 微米。 （2)定位基準(zhǔn)及夾壓點(diǎn)選擇 根據(jù)圖 2-1 所示的零件圖，選擇底面和兩側(cè)面分別進(jìn)行定位，限制了六個(gè)方向的 自由度，底面采用支承板來(lái)進(jìn)行定位，限制了 X、Y 方向的移動(dòng)和 Z 方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。兩側(cè) 面用薄短板進(jìn)行定位，通過(guò)調(diào)節(jié)螺紋來(lái)夾緊，此時(shí)限制了 X、Y 方向的轉(zhuǎn)動(dòng)和 Z 方向的 移動(dòng)。 此種定位方式簡(jiǎn)便地限制工件的六個(gè)自由度，是工件獲得穩(wěn)定可靠的定位；有同 時(shí)加工零件五個(gè)表面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高各面上孔的位置精度； 保證零件整個(gè)工藝過(guò)程基準(zhǔn)統(tǒng)一，從而減少由基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來(lái)的積累誤差，有利于保證 零件加工精度；易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化定位、夾緊。 2.2 確定機(jī)床的配置形式 根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工藝要求、生產(chǎn)率要求及工藝方案等，可大體確定采用哪 種配置形式的機(jī)床。滿(mǎn)足同樣要求，可有多種配置方案。在確定機(jī)床配置形式和結(jié)構(gòu) 方案時(shí)，首先要考慮如何穩(wěn)定地保證零件的加工精度。 固定式夾具單工位組合機(jī)床可達(dá)到的加工精度最高；移動(dòng)（或回轉(zhuǎn)）式夾具多工 位組合機(jī)床，因存在移位、定位誤差，其加工精度一般比固定式夾具低。 單工位組合機(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?？梢园惭b一個(gè)工件特別適合于大中型零件的加工。 本設(shè)計(jì)題目只進(jìn)行锪孔加工，基于這點(diǎn)考慮，所以采用單工位組合機(jī)床是合適的。 機(jī)床的配置型式主要有臥式和立式兩種。臥式組合機(jī)床床身由滑座、側(cè)底座及中 間底座組合而成。其優(yōu)點(diǎn)是加工和裝配工藝性好，無(wú)漏油現(xiàn)象；同時(shí)，安裝、調(diào)試與 運(yùn)輸也都比較方便；而且，機(jī)床重心較低，有利于減小振動(dòng)。其缺點(diǎn)是削弱了床身的 剛性，占地面積大。立式組合機(jī)床床身由滑座、立柱及立柱底座組成。其優(yōu)點(diǎn)是占地 面積小，自由度大，操作方便。其缺點(diǎn)是機(jī)床重心高，振動(dòng)大。根據(jù)工作要求，孔中 心線與定位基面平行，所以采用臥式固定夾具單工位組合機(jī)床。 2.3 組合機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)的確定 （1） 切削用量的確定 組合機(jī)床常采用多刀多刃同時(shí)切削，為盡量減少換刀時(shí)間和刀具的消耗，保證機(jī) 床的生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效果，選用的切削用量應(yīng)比通用機(jī)床單刀加工時(shí)低 30%左右。組合機(jī) 床通常用動(dòng)力滑臺(tái)來(lái)帶動(dòng)刀具進(jìn)給。因此，同一滑臺(tái)帶動(dòng)的多軸箱上所有刀具（除絲 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 錐外）的每分鐘進(jìn)給量相同，即等于滑臺(tái)的工進(jìn)速度。锪端面要求切削速度低而進(jìn)給 量比鉆孔還小。 在通孔 φ11 上锪平面，所以可以采用同樣的主軸和刀具使得所有刀具的每分鐘進(jìn) 給量相同。 根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 6-13 查的： 切削速度 V=8～12 m/min 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量：f=0.15～0.3 mm/r 通過(guò)查閱得： HT200 的硬度為：HB=170～241 ;取 HB＝HBmax-1/3(HBmax-HBmin)=217 HBS 因此，取切削用量為：v=8 m/min f=0.2 mm/r (2)確定切削力、切削扭矩、切削功率 根據(jù)選定的切削用量，確定切削力，作為選擇動(dòng)力滑臺(tái)及夾具設(shè)計(jì)的依據(jù)；確定 切削扭矩，用以確定主軸及其他傳動(dòng)件（齒輪、傳動(dòng)軸等）的尺寸；確的切削功率， 用以選擇主傳動(dòng)電機(jī)（動(dòng)力箱電機(jī)）功率；確定刀具耐用度，用以驗(yàn)證所選刀具是否 合理。 通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐及試驗(yàn)研究成果，硬質(zhì)合金刀頭在灰鑄鐵材料上锪孔的切削力 F、切 削扭矩 T、切削功率 P 的計(jì)算公式如下。 1）切削力 F、切削扭矩 T、切削功率 P 的計(jì)算公式： 式（2-1） 式（2-2） 式（2-3） 式（2-4） 式中： —軸向切削力（N） ； —圓周力（N） ；xFzF —每齒進(jìn)給量（mm／z） ； —切削深度（mm） ； fa pa T—切削轉(zhuǎn)矩（N·mm） ； v—切削速度（m／min） ； HB—布氏硬度； Z—刀具齒數(shù)； D—加工直徑（mm） ； P—切削功率（KW） ； 根據(jù)箱體零件圖，在加工完的通孔上锪 φ20 的孔，孔的深度是 2mm. 根據(jù)刀具直徑和工件、刀具材料，v=(8～12) m/min,f=(0.15～0.3) mm/r，取 v=8 0.50.50.651.732zfpHBZav???????0.30.371.48xfpF??????zvP6120?0.651.7ZfpTDa工 均 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 m/min 、f=0.2mm/r。 由每轉(zhuǎn)進(jìn)給量可得每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 =0.1mm/z， =2mm，Z=2，HB=217fapa 由公式 2-1 得： 由公式 2-2 得： 由公式 2-3 得： 由公式 2-4 得： 電機(jī)功率： 2KW（ ）/P????電 8.0 總軸向力： 6131.2N8F 2）初定主軸轉(zhuǎn)速 3）滑臺(tái)每分鐘進(jìn)給量的計(jì)算 由《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》 fvn?? 式中：n—主軸轉(zhuǎn)速（r／min） f—主軸進(jìn)給量（mm／r） —滑臺(tái)每分鐘進(jìn)給量（mm／min ）fv 4）主軸直徑的確定 由《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》表 3-19 軸能承受的扭矩計(jì)算： 式（2-??140dBT? 5） 式中： d—軸的直徑（ mm） ； T—軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩（N.mm ） ； B—系數(shù)。 B 與扭矩角 [φ]有關(guān)，當(dāng)為剛性主 軸時(shí)，B=7.3 取 d=30mm 0.50.50.651.723267.48zF N?????????????0.30.371.421826.2x ??????76.42.1KW?1127.3/minrd???0.651.730.230TNm??? 127.305.46/minfv????1426.m 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 第 3章 三圖一卡設(shè)計(jì) 3.1 被加工零件工序圖 被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工藝方案，表示所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床上完成的工藝 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)、加緊部 位以及被加工零件材料，硬度和在本機(jī)床加工前的加工余量等情況的圖樣。它是組合 機(jī)床設(shè)計(jì)的具體依據(jù)，也是制造、使用、調(diào)整和檢驗(yàn)機(jī)床精度的重要技術(shù)文件。被加 工零件工序圖是在被加工零件圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床或自動(dòng)線的加工內(nèi)容，并作必要 的說(shuō)明而繪制的。 被加工零件的主要內(nèi)容包括： 被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序○ 1 機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)部件結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。 本工序所選用的定位基準(zhǔn)、夾壓部位及夾緊方○ 2 向。以便據(jù)此進(jìn)行夾具的支承、定位、技術(shù)要求。 注明被加工零件的名稱(chēng)、編號(hào)、○ 3 材料、硬度以及加工部位的余量。 被加工零件工序圖如所示： 圖 3.1 加工零件的工序圖 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 3.2 加工示意圖 加工示意圖是在工藝方案和機(jī)床總體方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的。是表達(dá)工藝 方案具體內(nèi)容的機(jī)床工藝方案圖。它是設(shè)計(jì)刀具、輔具、夾具、多軸箱和液壓、電氣 系統(tǒng)以及選擇動(dòng)力部件、繪制機(jī)床總聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)；是對(duì)機(jī)床總體布局和性 能的原始要求；也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需的重要技術(shù)文件。 加工示意圖，要反映機(jī)床的加工過(guò)程和加工方法，刀具尺寸及加工尺寸，主軸尺 寸及伸出長(zhǎng)度，主軸、刀具、工件間的聯(lián)系尺寸等。加工示意圖應(yīng)繪制成展開(kāi)圖，其 繪制順序是：首先按比例繪制工件的外形及加工部位的展開(kāi)圖，加工示意圖還要繪制 出工件加工部位的圖形。加工示意圖還要考慮一些特殊要求（如工件抬起、主軸定位、 危險(xiǎn)區(qū)等） 。決定動(dòng)力頭的工作循環(huán)及行程。最后，選擇切削用量及附加必要的說(shuō)明。 在加工示意圖在標(biāo)注的內(nèi)容有： 1）機(jī)床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程。 2）工件、夾具、刀具及多軸箱之間的相對(duì)位置及其聯(lián)系尺寸。 3) 主軸的結(jié)構(gòu)類(lèi)型、尺寸及外伸長(zhǎng)度；刀具類(lèi)型、數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸；導(dǎo)向裝置、 攻螺紋靠模裝置的結(jié)構(gòu)尺寸；刀具與導(dǎo)向裝置的配合，刀具、主軸之間連接方式。 加工示意圖表示被加工零件在機(jī)床上的加工過(guò)程，刀具、輔具的布置狀況以及工 件、夾具、刀具等機(jī)床各部件間的相對(duì)位置關(guān)系，刀具、導(dǎo)向套間的配合，刀具、接 桿、主軸之間的連接方式及配合尺寸，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等。 （1） 刀具的選擇 圖 3.2 加工示意圖 刀具選擇要考慮工件加工尺寸精度、表面粗糙度、切屑的排除及生產(chǎn)率要求等因 素。一般孔加工刀具其直徑選擇應(yīng)與加工部位尺寸，精度相適應(yīng)。查《組合機(jī)床設(shè)計(jì) 參考圖冊(cè)》 由 D=20mm 選取如圖所示的莫式錐度號(hào)為 2 的锪刀。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 L快 退 圖 3.3 锪刀圖 1） 接桿的選擇 由《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 3-6 主軸外伸尺寸 L=115mm 查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》圖 4-104 可得，接桿參數(shù) 接桿號(hào) 8 D=38 mm D1=30mm L1=110mm L2=70mm 2) 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇 組合機(jī)床锪平面時(shí)，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導(dǎo)向裝置來(lái)保證的。導(dǎo) 向裝置的作用是：保證刀具相互間的正確位置；保證刀具相對(duì)工件的正確位置；提高 刀具系統(tǒng)的支承剛性。 （2） 動(dòng)力部件工作循環(huán)的確定 動(dòng)力部件的工作循環(huán)是指：加工時(shí)動(dòng)力部件從原始位置開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到加工終了位置 又返回原始位置的動(dòng)作過(guò)程。包括快速引進(jìn)，工作進(jìn)給，快速退回等動(dòng)作。有時(shí)還有 中間停止、多次往復(fù)進(jìn)給、跳躍進(jìn)給、死擋鐵停留等特殊要求，這是根據(jù)具體的加工 工藝需要確定的。 工作進(jìn)給長(zhǎng)度 應(yīng)等于工件加工部位長(zhǎng)度與刀具切入長(zhǎng)度 和切出長(zhǎng)度 之和，L工 1L2 切入長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)工件端面的誤差情況在 5-10mm 之間選擇。在本設(shè)計(jì)中的工作進(jìn)給長(zhǎng)度 為 =26mm，L工 快速進(jìn)給是指動(dòng)力部件把多軸箱連同刀具從原始位置送進(jìn)到工作進(jìn)給開(kāi)始位置， =180mm?？焖偻嘶亻L(zhǎng)度等于快速引進(jìn)與工作進(jìn)給長(zhǎng)度之和， =206mm?？?進(jìn) 動(dòng)力部件總行程長(zhǎng)度除了應(yīng)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，即前后備量?？傂谐?206+44=250mm。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 圖 3.4 工作循環(huán)圖 3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 機(jī)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(jù)，并按初步選定的 主要通用部件以及確定的專(zhuān)用部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的。是用來(lái)表示機(jī)床的配置型式， 主要構(gòu)成級(jí)各部件安裝位置、相互聯(lián)系、運(yùn)動(dòng)關(guān)系和操作方位的總體布局圖。 3.3.1 動(dòng)力部件的選擇 組合機(jī)床的動(dòng)力部件是配置組合機(jī)床的基礎(chǔ)。它主要包括用以實(shí)現(xiàn)刀具主軸旋轉(zhuǎn) 主運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力箱，各種工藝切削用頭及實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力滑臺(tái)。 影響動(dòng)力部件選擇的主要因素為：切削功率、進(jìn)給力、進(jìn)給速度、行程、多軸箱 輪廓尺寸、動(dòng)力滑臺(tái)的精度和導(dǎo)軌材料。 具體動(dòng)力部件的選擇： （1） 選擇動(dòng)力箱 由 2KW 查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表 5-40 選擇動(dòng)力箱為 TD32，電/P????電 動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y112M-6，功率為 2.2KW，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為 940r／min，動(dòng)力箱輸出轉(zhuǎn)速為 470r／min。 （2） 選擇動(dòng)力滑臺(tái) 由《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》表 2-3 液壓滑臺(tái)與附屬部件、支撐部件配套表 ，總軸向力： 6131.2N<12500N，根據(jù)所需的最小進(jìn)給速度、工作行程、結(jié)合多軸箱輪廓8F? 尺寸，考慮工作穩(wěn)定性，選用 HY32A-1 系列液壓滑臺(tái)，具體液壓滑臺(tái)的主要技術(shù)參數(shù) 見(jiàn)下表 3.1： 表 3.1 型號(hào) 臺(tái)面寬 臺(tái)面長(zhǎng) 行程 進(jìn)給力 快進(jìn)速度 最小進(jìn)給 量 HY32A-1 320 m 630 400m12500N10 /min25 /i 根據(jù) HY32A-1 系列液壓滑臺(tái)，選擇該系列滑臺(tái)的附屬部件、支承部件以及配套設(shè)施 部件，經(jīng)過(guò)查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》可知，如下表 3.2 所示： 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 表 3.2 部件 型號(hào) 行程 立柱 滑臺(tái)側(cè)底座 立柱側(cè)底座 1HY32 1HY32M 1HY32G ⅠA ⅠB ⅡA ⅡB 400 630 1CL32 1CL32M 1CC321 1CC322 1CC321M 1CC322M 1CD321 1CD322 1CD321M 1CD322M 3.3.2 機(jī)床的裝料高度 裝料高度是指上個(gè)工件的定位基準(zhǔn)面到地面的垂直距離。我國(guó)過(guò)去設(shè)計(jì)組合機(jī)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(dòng)線設(shè)計(jì)時(shí)中m 間底座內(nèi)安裝夾具輸送、冷卻排屑裝置，新頒布的組合機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)推薦裝料高度 H=1060 ，與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ ISO）一致。在現(xiàn)階段，設(shè)計(jì)組合機(jī)床時(shí)，裝料高度視具體情況在m H=850 ～1060 之間選取。本機(jī)床裝料高度取 H=925 。m 3.3.3 多軸箱輪廓尺寸 標(biāo)準(zhǔn)通用鉆、鏜類(lèi)多軸箱的厚度是一定的、臥式為 325mm，因此，確定多軸箱尺寸， 主要是確定多軸箱的寬度 B 和高度 H 及最低主軸高度 多軸箱寬度 B、高度 H 的大小1h 主要與被加工零件孔的分布位置有關(guān)，可按下式確定： 式（3-1）1b2?? 式（3-2）=h+ 式中 —工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離，單位為 mm；b —最邊緣主軸中心至箱體外壁距離，單位為 mm；1 —工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離，單位為 mm；h —最低主軸高度，單位為 mm。1 已知 =216mm， =220mm，推薦 ﹥70～100mm。故取 =80mm，即bh1b1b =216+2×80=376mm。推薦 ﹥85～140mm， =220+90+80=390mm，由此按通用箱體系B1H 列尺寸標(biāo)準(zhǔn)，選定多軸箱輪廓尺寸，實(shí)例 =400mm×400mm。B? 3.3.4 確定夾具輪廓尺寸 根據(jù)工件尺寸和形狀，考慮工件的定位件、夾緊機(jī)構(gòu)、刀桿導(dǎo)向裝置的要求空間； 并應(yīng)滿(mǎn)足排屑和安裝的需要。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 夾具底座的輪廓尺寸由與之配合的滑臺(tái)底座輪廓尺寸，工件的輪廓尺寸形狀，具 體結(jié)構(gòu)為：寬為 260mm,高為 280mm。 機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖如下圖所示： 圖 3.5 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 3.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 根據(jù)選定的工作循環(huán)所要求的工作行程長(zhǎng)度、切削用量、動(dòng)力部件的快速及工進(jìn) 速度等，可以編制生產(chǎn)率計(jì)算卡，生產(chǎn)率計(jì)算卡反映機(jī)床加工過(guò)程，完成每一動(dòng)作所 需時(shí)間、切削用量、機(jī)床生產(chǎn)率及機(jī)床負(fù)荷率等。它是用戶(hù)驗(yàn)收機(jī)床生產(chǎn)效率的重要 依據(jù)。 （1）理想生產(chǎn)率 Q 理想生產(chǎn)率 Q 是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng) A 所要求的機(jī)床生產(chǎn)率。它與全年工時(shí)總數(shù) 有kt 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 2f LLTtttvfkv???快 進(jìn) 快 退切 移 輸 停 裝單 （ +） (+)關(guān)，一般情況下，單班制 取 2350h，兩班制取 4600h，產(chǎn)品生產(chǎn)綱領(lǐng)：60000 臺(tái)/年kt則 ： 式(3-3)（2）實(shí)際生產(chǎn)率 1Q 實(shí)際生產(chǎn)率 是指所設(shè)計(jì)機(jī)床每小時(shí)實(shí)際可生產(chǎn)的零件數(shù)量。即 式(3-4） 式中 —生產(chǎn)一個(gè)零件所需T單時(shí)間 （min）, 式(3-5) 式中 —第 II 工作進(jìn)給長(zhǎng)度，單位為 mm；2L —第 II 工作進(jìn)給量，單位為 mm/min；fv —擋鐵停留時(shí)間，單位為 min；t停 —分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退行程長(zhǎng)度，單位為 mm；快 進(jìn) 快 退、 —?jiǎng)恿Σ考焖傩谐趟俣?。用液壓部件時(shí)取 3～10m/min；fkv —直線移動(dòng)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行一次工位轉(zhuǎn)換時(shí)間，一般取 0.1mm；t移 —工件裝卸時(shí)間，通常取 0.5～1.5min。裝 卸 經(jīng)過(guò)計(jì)算算出： =2.765minT單 可得: Q=60000/4600=13.04 件/h =60/2.765=21.70 件/h1Q （3）機(jī)床負(fù)荷率 ?負(fù) 式（3-6） 自動(dòng)線負(fù)荷率為 0.6～0.7，經(jīng)過(guò)計(jì)算得出 =61%。組合機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡如表 3.3?負(fù) 所示： 160T?單kAt? 1?負(fù) 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 表 3.3 生產(chǎn)率計(jì)算卡 圖號(hào) ZC-05 毛坯種類(lèi) 鑄件 名稱(chēng) 變速箱前蓋 毛坯重量 被加 工零 件 材料 HT200 硬度 170～241HBS 工序 名稱(chēng) 锪孔 工序號(hào) 工時(shí)(min) 序 號(hào) 工 步 名 稱(chēng) 加 工 零 件 數(shù) 加 工 直徑 （mm ） 加工 長(zhǎng)度 （mm ） 工作 行程 （mm ） 切削速 度 （m/mi n） 轉(zhuǎn)速 (r/mi n) 進(jìn)給 量 (mm/ r) 進(jìn)給速 度 (mm/mi n) 機(jī) 加 工 時(shí) 間 輔助 時(shí)間 共 計(jì) 1 裝 卸 工 件 1 1.5 1.5 2 滑 臺(tái) 快 進(jìn) 180 3000 0.0 6 0.1 0.1 6 3 多 軸 箱 工 進(jìn) 2 26 8 127.3 0.20 25.46 1.0 2 1.0 2 4 滑 臺(tái) 快 退 206 0.069 0.016 0.0 85 總計(jì) 2.765 單件工時(shí) 2.765備 注 裝卸工件時(shí)間取決于操作者的熟練程度，本機(jī)床計(jì)算 時(shí)取 1.5min 機(jī)床生產(chǎn)率 21.7 件 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 /小時(shí) 機(jī)床負(fù)荷率 61% 結(jié) 論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是進(jìn)行變速箱前蓋锪孔組合機(jī)床設(shè)計(jì)。在短短的幾個(gè)月的時(shí)間 中，主要進(jìn)行了資料收集、組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)、夾具設(shè)計(jì)、圖紙繪制、論文撰寫(xiě)等工 作。 經(jīng)過(guò)這次為期三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我對(duì)計(jì)算機(jī)繪圖的使用更加熟練，把大學(xué)四 年中所學(xué)的東西又鞏固了一遍，使我對(duì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)工藝分析、機(jī)床配置形式的確定、 切削用量及刀具的選擇以及組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)有了更加深刻的理解，且能比較全面 的綜合運(yùn)用機(jī)械加工工藝及機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的理論和實(shí)踐知識(shí)，能根據(jù)被加工零件的技 術(shù)要求，運(yùn)用零件制造的基本工藝路線和方法，學(xué)會(huì)擬訂機(jī)床床頭箱的加工工藝路線， 完成箱體的加工、夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并且對(duì)有關(guān)手冊(cè)、規(guī)范、圖表等技術(shù)資料有了一 定的熟悉，也重新鞏固了識(shí)圖、制圖和編寫(xiě)技術(shù)文件等的基本技能。更加全面的復(fù)習(xí) 了機(jī)械方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，加強(qiáng)鍛煉獨(dú)立思考的能力和自己動(dòng)手的能力。綜合運(yùn)用機(jī)械 制造工藝學(xué)課程和其它相關(guān)課程的知識(shí),分析和解決機(jī)械加工問(wèn)題,進(jìn)一步鞏固、加深 和拓寬所學(xué)的知識(shí)。掌握了如何根據(jù)一個(gè)零件確定加工方法以及加工零件所需設(shè)備的 設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)一項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)有了更深入的了解。 設(shè)計(jì)的機(jī)床，保證了加工孔的生產(chǎn)質(zhì)量，提高了工效，加工成本大幅下降。本項(xiàng) 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(dòng)化程 度有待提高等問(wèn)題。這些問(wèn)題通過(guò)改進(jìn)設(shè)計(jì)、完善工藝、現(xiàn)場(chǎng)的不斷實(shí)踐、總結(jié)，必 將會(huì)得到進(jìn)步的提高。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 參考文獻(xiàn) [1]大連組合機(jī)床研究所.組合機(jī)床設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1956. 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