組合專機-P68F上箱體雙面鉆專機總體及夾具設計,組合,專機,p68f,箱體,雙面,總體,整體,夾具,設計 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 39 頁 共 39 頁 1 前言 畢業(yè)設計是按照教學計劃的規(guī)定，必須進行的一個重要的綜合性教學環(huán)節(jié)，使學生所學的知識在實踐中得到具體應用。通過這次設計，能使學生全面了解和掌握一些機械設備方面的知識，便于使自己形成一套設計的思維模式，而且使所學的知識系統(tǒng)化地由理論轉向實踐，以培養(yǎng)學生對知識的綜合運用能力，為畢業(yè)后走上工作崗位打下一個良好的基礎。同時通過認真的設計，可以提高學生分析和解決問題的能力，以便更好的適應社會。 本設計的主要內容有：組合機床的概述、組合機床通用部件及其選用、組合機床總體設計、組合機床主軸箱設計、組合機床技術設計五個部分。 本設計以提高生產率和保證加工精度為目的，以較充足的專業(yè)課知識為基礎，結合畢業(yè)設計任務書，在收集和參考大量資料的前提下獨立完成。設計基本上做到：圖紙繪制基本符合國家標準，做到布局合理，圖紙也基本能夠正確、完整、清晰的表達出零件的形狀及尺寸。計算說明書的條理較清晰，語言通順流暢，圖表和公式的編輯也基本符合畢業(yè)論文撰寫規(guī)范。 在設計過程中，盡量采用通用部件，為組合機床的生產提供便利條件。其中主軸箱的設計是重點，也是難點。主軸箱設計應充分考慮被加工零件的形狀及加工要求，合理布置傳動及齒輪的位置。尤其在齒輪設計上，更要反復驗算轉速，努力作出最合理的設計方案。 在這次設計中，趙老師給予了我們很大的幫助。在她的指導下，一個又一個的難題被攻克，我們的設計水平有了很大的提高。 由于本人的水平十分有限，缺少實踐經驗，設計中難免有錯誤和不當之處，懇請各位老師批評指正。 2 摘要 組合機床使用系列化、標準化的通用部件和少量的專用部件組成的多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的高校專用機床，其生產率比通用機床高幾倍至幾十倍，可進行鉆、鏜、鉸、攻絲、車削、銑削等切削加工。組合機床的通用部件和標準件約占70-80%,這些部件是系列化的,可以進行成批生產.其余20-30%的專用部件是由被加工零件的形狀,輪廓尺寸,工藝和工序來決定。 在批量生產中這了提高生產率，必須要縮短加工時間和輔助時間，而且盡可能使輔助時間和加工時間重合，使每個裝夾多外工件同時進行多刀加工，實行工序高度集中，因而廣泛采用組合機床及自動線。 3 概述 在大批量生產中為了提高生產率，必須注意縮短加工時間和輔助時間，而且盡可能使輔助時間和加工時間重合，使每個工位安裝多個工件的同時進行多刀加工，實行工序高度集中，因而廣泛采用組合機床。 由參考文獻[14]表1-5得 組合機床是用已經系列化、標準化的通用部件和少量專用部件組成的多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的高效專用機床，生產率比通用機床高幾倍至幾十倍，可以進行鉆、鏜、鉸、攻絲、車削、銑削、車孔端面等工序，隨著組合機床的發(fā)展，其工藝范圍日益擴大，如：焊接、熱處理、自動測量和自動裝配、清洗等非切削工序。 1911年，美國為加工汽車零部件研制了組合機床。在發(fā)展初期，各機床制造廠都執(zhí)行自己的通用部件標準。為方便用戶使用和維修，提高互換性，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，確定機床通用部件標準化的原則，并規(guī)定了部件間聯(lián)系尺寸。1973年ISO公布了第一批組合機床通用部件標準，它包括了汽車、農業(yè)、紡機和儀表工業(yè)。1978年、1983年又第二次作了增補。目前，我國組合機床的通用部件約占70%～90%。 組合機床廣泛應用于大批量生產的行業(yè)，如：汽車、拖拉機、電動機、內燃機、閥門縫紉機等制造業(yè)。主要加工箱體零件，如汽缸體、變速箱體、汽缸蓋、閥體等，一些重要零件的關鍵加工工序，雖然生產批量不大，但也采用組合機床來保證其加工質量。目前，組合機床的研制正向高效、高精度、高自動化的柔性方向發(fā)展。 3.1 組合機床的組成 組合機床是根據工件加工需要，以大量通用部件為基礎，配以少量專用部件組成的一種高效專機。 由參考文獻[13]表3-5得 典型的雙面復合式單工位組合機床。其組成是：側底座、滑臺、鏜削頭、夾具、多軸箱、動力箱、立柱、墊鐵、立柱底座、中間底座、液壓裝置、電氣控制設備、刀工具等。通過控制系統(tǒng)，在兩次裝卸工件間隔時間內完成一個自動工作循環(huán)。圖中各個部件都是具有一定獨立功能的部件，并且大都是已經系列化、標準化和通用化的通用部件。通常夾具、中間底座、和多軸箱是根據工件的尺寸形狀和工藝要求設計的專用部件，但其中的絕大多數(shù)零件如定位夾緊元件、傳動件等也都是標準件和通用件。 3.2 組合機床的類型 根據所選的通用部件的規(guī)格大小以及結構和配制形式等方面的差異，將組合機床分為大型組合機床和小型組合機床兩大類。習慣上滑臺臺面寬度B≥250mm的為大型組合機床，滑臺B＜250mm的為小型組合機床。 由參考文獻[7]表3-7得 根據大型組合機床的配制形式，可以將其分為具有固定夾具的單工位組合機床、具有移動夾具的多工位組合機床兩類。 3.2.1 具有固定夾具的單工位組合機床 單工位組合機床特別適用于加工大、中型箱體類零件。在整個加工循環(huán)中，夾具和工件固定不動，通過動力部件使刀具從單面、雙面或多面對工件進行加工。這類機床加工精度高，但生產率低。 按照組成部件的配置形式及動力部件的進給方向，單工位組合機床又分為臥式、立式、傾斜式和復合式四種類型。 3.2.2 具有移動夾具的多工位組合機床 多工位組合機床的夾具和工件可按預訂的工作循環(huán)，作間歇的移動或轉動，以便依次在不同工位上對工件進行不同工序的加工。這類機床生產率高，但加工精度不如單工位組合機床，多用于大批量生產中對中小型零件的加工。 由參考文獻[13]表3-5得 按照夾具和工件的輸送方式不同，可分為移動式工作臺、回轉式工作臺、中央立柱式工作臺和鼓輪式工作臺四種類型。 4 組合機床及其特點 組合機床使用系列化、標準化的通用部件和少量的專用部件組成的多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的高校專用機床，其生產率比通用機床高幾倍至幾十倍，可進行鉆、鏜、鉸、攻絲、車削、銑削等切削加工。組合機床的通用部件和標準件約占70-80%,這些部件是系列化的,可以進行成批生產.其余20-30%的專用部件是由被加工零件的形狀,輪廓尺寸,工藝和工序來決定,如夾具,主軸箱,刀具和工具等. 在批量生產中為了提高生產率，必須要縮短加工時間和輔助時間，而且盡可能使輔助時間和加工時間重合，使每個工位裝夾多個工件同時進行多刀加工，實行工序高度集中，因而廣泛采用組合機床。 由參考文獻[2]表4-5得 一般的組合機床主要有六部分通用部件及兩部分專用部件組成。以復合立式三面鉆孔組合機床，它由側底座、力主底座、力主、動力箱、滑臺及中間底座等通用部件及多軸箱、夾具等專用部件組成。組合機床的專用 部件往往也是由大量的通用零件和標準件組成。 組合機床按主軸箱和動力箱的安置方式不同可分為以下幾種型式： （1）臥式組合機床（動力箱水平安裝）。 （2）立式組合機床（動力箱垂直安裝）。 （3）側斜式組合機床（動力箱傾斜安裝）。 （4）復合式組合機床（動力箱具有上述兩種以上的安裝狀態(tài)）。 在以上四種配置型式的組合機床中，如果每一種之中再安置一個或幾個動力部件時，還可以組成雙面或多面組合鉆床。 由組合機床組成可以明顯地了解其特點，與通用機床及其它的專用機床比較，具有如下特點： （1）要用于加工箱體類零件和雜件的平面和孔。 （2）生產率高。因為工序集中，可多面、多軸、多刀同時自動加工。 （3）加工精度穩(wěn)定。因為工序固定，可選用成熟的通用部件、精密夾具合作的工作循環(huán)來保證加工精度的一致性。 （4）研制周期短，便于設計、制造和使用維護，成本低。因為通用化、系列化、標準化程度高，而且通用部件可組織批量生產。 （5）自動化程度高，勞動強度低。 （6）配置靈活。因為結構模塊化、組合化、可按工件或工序要求，用大量通用部件和少量專用部件靈活組成各種類型的組合機床及自動線。機床易于改裝，產品或工藝變化時，通用部件一般還可以重復利用。 4.1 組合機床工藝范圍及加工精度 目前，組合機床主要用于平面加工和孔加工兩類工序。平面加工包括銑平面、锪（刮）平面、車端面；孔加工包括鉆、闊、鉸、鏜孔以及倒角、切槽、攻螺紋、锪沉孔、滾壓孔等。隨著綜合自動化的發(fā)展，其工藝范圍正擴大到車外圓、行星銑削、拉削、推削、磨削、珩磨及拋光、沖壓等工序。此外，還可以完成焊接、熱處理、自動裝配和建材、清洗和零件分類及打印等非切削工作。 由參考文獻[6]表5-5得 組合機床在汽車、拖拉機、柴油機、電機、儀器儀表、軍工、縫紉機和自行車等工業(yè)領域的大批、大量生產中已獲得廣泛應用，一些中小批量生產的企業(yè)，如機床、機車、工程機械扽制造業(yè)中也亦推廣應用。組合機床最適宜加工各種大中型箱體類零件，如氣缸蓋、氣缸體、變速箱體、電機座及儀表殼等零件，也可以用來完成軸套類、輪盤類、叉架類和蓋板類零件的部分或全部工序的加工。 組合機床的加工精度簡述如下： 采用鉸孔或精鏜孔時，孔的精度可達H6級，表明粗糙度為，孔的圓度在孔徑尺寸公差一半范圍內。加工有色金屬時，采用精密夾具，經過3~4次加工，精度可以穩(wěn)定地達H6級，表面粗糙度可達。 當從兩面多軸加工時，孔的同軸度一般為.當從一面進行精鏜孔，并且采用固定式夾具，鏜刀桿兩端都有精密導向裝置，夾具在精度良好的條件下，在長度內，被加工零件幾個孔的同軸度可保證在以內。當分別從兩面對同一軸線上的孔進行單軸加工時，在有中間精密導向裝置條件下，其同軸度亦可保證在。 在組合機床上加工，孔與孔相互之間的平行度以及孔對加工基面的平行度，在長度內可達。 孔的位置精度與夾具、機床的型式和精度有很大的關系。在固定式夾具的機床上鏜孔，孔間距離和孔的軸線與定位基面的位置精度可穩(wěn)定地達到。在多工位機床上，由于回轉工作臺會回轉鼓輪存在定位誤差，則加工精度不高。如果在同一工位上，若有懸掛式活動鉆模板，對孔進行精加工時，其位置精度可達到。 在組合機床及其自動線上常用銑削、刮削、車削（端面）和拉削等方法加工平面。一般采用銑削頭、滑臺和滑座等通用部件，根據被加工工件的工藝要求組成單面、雙面以及立式、回轉臺式等多種型式的組合銑床。當加工大型的箱體類工件時，一般采用銑削頭固定、工件安裝在工作臺上移動的布局型式。這樣的機床結構較簡單，剛性較好，加工精度較高。在加工中小型工件時，通常將銑削頭組成鼓輪式組合銑床或立式連續(xù)回轉臺式組合銑床，這類機床生產效率高，加工精度較低。 在組合機床上加工平面的平直度可以達到在1000毫米長度內偏差0.02～0.05毫米，表面粗糙度微米。對定位基面的平行度可以保證在0.05毫米以內，到定位基面的距離（一般在500毫米以內）尺寸公差可以保證在0.05毫米以內。 多軸加工，采用動力滑臺在死擋鐵上停留的方法，其加工精度能達到0.15～0.25毫米；單軸加工，采用特殊結構，加工到終點使擋塊頂在被加工工件的表面，一般精度可以達到0.08～0.10毫米。條件良好時，精度可以保證在0.02～0.045毫米以內。 4.2 采用組合機床的經濟分析 組合機床是一種高效率專用機床，有特定的使用條件，不是在任何情況下都能收到良好的經濟效益。在確定設計組合機床前，應該進行具體的技術經濟分析。 由參考文獻[4]表9-5得 根據設計任務，要在驅動橋殼體上三面鉆孔，孔的種類較多，總數(shù)也較多。若采用普通機床加工需反復進行，加工耗時較多，且不容易保證孔與孔間的位置精度。根據零件的形狀及加工要求選取采用臥式雙面組合鉆床，同時進行雙面多孔加工。這樣可以保證孔與孔之間的位置精度，且加工所需的時間大大縮短。除此之外采用組合機床對工人的要求很低，節(jié)約了勞動成本。 綜上所述，對于在驅動橋殼體上三面鉆孔采用組合機床，可以取得良好的經濟性。 4.3 組合機床的發(fā)展趨勢 衡量通用部件技術水平的主要標準是：品種規(guī)格齊全，動、靜態(tài)性能參數(shù)先進，工藝性好，精度高和精度保持性好。 機械驅動的動力部件具有性能穩(wěn)定，工作可靠等優(yōu)點。目前，機械驅動的動力部件應用了交流變頻調速電機和直流伺服電機等，使機械驅動的動力部件增添了新的競爭力。 動力部件采用鑲鋼導軌（英度可達HEC58~60）、滾珠絲杠、靜壓導軌、靜壓軸承、遲形皮帶等較新的結構。支承部件采用焊接結構等。由于提高了部件的精度和動、靜態(tài)性能，因而使被加工的工件精度明顯提高，表面粗糙度減小。 在機械制造工業(yè)中，中小批量生產約占80%。在某些中批量生產的企業(yè)中，如機床、閥門行業(yè)中、其關鍵工序采用組合機床。其中機床廠用組合機床加工主軸變速箱孔系，產品質量穩(wěn)定，生產效率高，技術經濟效果顯著。發(fā)展具有可調、快調、裝配靈活、適應多品種加工特點的組合機床十分迫切。轉塔主軸箱式組合機床，可換主軸箱式組合機床以及自動換刀式數(shù)控組合機床可用于中、小批生產，但這類機床結構復雜，成本較高。 近年來出現(xiàn)了多種新刀具，如具有鍍層的硬質合金刀片、立方氮化鵬刀具、金剛石刀具、各種可轉位的密赤銑刀，噴吸鉆頭，鑲有可轉位刀片的“短鉆頭”等。一般情況下，采用先進刀具的工時為原工時的。由于提高了刀具的耐用度，大大縮短了多刀組合機床停機換刀時間，提高了組合機床的經濟效益。 由參考文獻[5]表2-7得 組合機床的自動檢測通常作為一個工位出現(xiàn)。自動檢測包括對毛坯尺寸和工件硬度的檢查、鉆孔深度、刀具折斷、精加工尺寸和幾何形狀的檢查等。檢查方法分為主動檢查與被動檢查。主動檢查是將不合格的工件剔出，使之不往下個工位輸送。被動檢查則是發(fā)現(xiàn)不合格的工件時發(fā)現(xiàn)停機信號。目前主動檢查應用的日趨廣泛。由于電子元件迅速發(fā)展，集成控制器、微機處理的應用，使自動檢測技術更加可靠。自動檢測工位要進行數(shù)據處理，統(tǒng)計計算以及打印出有關數(shù)據或作為數(shù)字顯示。自動監(jiān)測技術的發(fā)展可以把被加工零件的實際尺寸控制在比規(guī)定公差更小的范圍之內。還可以把加工后的工件按公差進行分組，以便按分組的公差帶裝配。實際表明，采用分組裝配法提高產品的精度要比用單純提高設備精度更為經濟。 組合機床出完成切削加工等工序外，還在逐步設計制造用于焊接、熱處理、自動裝配、自動打印、性能試驗以及清洗和包裝等用途的組合機床。 5 組合機床通用部件及其選用 通用部件是組合機床的基礎。部件通用化程度的高低標志著組合機床的技術水平。在組合機床設計中，選擇通用部件是重要內容之一。 5.1 通用部件的類型 按通用部件在組合機床上的作用，可分為下列幾類： （1）動力部件 動力部件是組合機床的主要部件，它為刀具提供主運動和進給運動。動力部件包括動力滑臺及其相配套的動力箱和各種單軸頭，如銑削頭、鉆削頭、鏜孔車端面頭等，其它部件均以選定的動力部件為依據來配套選用。 （2）支撐部件 支撐部件是組合機床的基礎部件，它包括側底座、立柱、立柱底座和中間底座等，用于支撐和安裝各種部件。組合機床各種部件之間的相對位置精度、機床的剛度要求主要由支撐部件保證。 （3）輸送部分 輸送部件用于帶動夾具和工件的移動和轉動，以實現(xiàn)工位的變換，因此，要求較高的定位精度。輸送部件主要有移動工作臺和回轉工作臺。 （4）控制部件 控制部件用于控制組合機床按預定的加工程序進行循環(huán)工作，它包括可編程控制器（PLC）、各種液壓元件、操縱板、控制擋鐵和按鈕臺等。 （5）輔助部件 輔助部件包括用于實現(xiàn)自動夾緊工件的液壓或氣動裝置、機械扳手、冷卻和潤滑裝置、排銷裝置以及上下料的機械手等。 按通用部件標準，動力滑臺的主參數(shù)為其工作臺面寬度，其它通用部件的主參數(shù)取與其配套的滑臺主參數(shù)來表示。例如，1HY32M1B表示臺面寬度為320mm，經過一次重大改進，采用鑲鋼導軌的精密液壓滑臺；TX40A表示于臺面寬度為400mm的滑臺配套，主軸徑向軸承采用短圓柱滾子軸承，用于精加工的銑削頭。 等效采用國際標準設計的“1字頭”通用部件，按精度分為：普通級、精密級和高精度級三種精度等級。“1字頭”滑臺采用雙矩形閉式導軌，縱向用雙矩形的外側導向，斜鑲條調整導軌間隙；壓板與支承導軌組成輔助導軌副，防止傾覆力矩過大導致滑鞍（動導軌）與滑座（支承導軌）分離。這種導軌制造工藝簡單，導向精度高，剛度好?；鶎к壊牧嫌袃煞N，分別在型號后面加A、B以區(qū)別，A表示滑座導軌材料為HT300，高頻淬火，淬火硬度為42～48HRC；B表示滑座為鑲鋼導軌，淬火硬度為48HRC以上。 由參考文獻[3]表7-5得 數(shù)控機械滑臺是1HJ系列機械滑臺的派生產品，采用了大連組合機床研究所研制的ZHS-ACO4D交流伺服系統(tǒng)，能自動變換進給速度和工作循環(huán)，在較大的范圍內實現(xiàn)自動調速、位置控制、程序控制。適合多種小批量柔性生產。帶光電編碼器的交流伺服電動機采用SPWM控制技術，750～2400r/min為恒功率調速；運動通過一級定比齒輪減速驅動滾珠絲杠，驅動滑鞍移動，開環(huán)系統(tǒng)伺服電動機的轉角誤差為±0.072°，由光柵尺組成的全閉環(huán)系統(tǒng)，滑鞍位置精度可達±2μm。 5.2 常用通用部件 （1）動力滑臺 動力滑臺是有滑座、滑鞍和驅動裝置等組成、實現(xiàn)直線進給運動的動力部件。 根據驅動和控制方式不同，滑臺可分為液壓滑臺、機械滑臺和數(shù)控滑臺三種類型。 （2）主軸部件 主軸部件又稱單軸頭或工藝切削頭，其端部安裝刀具，尾部連接傳動裝置即可進行切削。如進行銑削、鏜削、鉆削及攻螺紋等單軸加工工序。每種主軸部件均采用剛性主軸結構。在加工時，刀桿（或刀具）一般不需要導向裝置，加工精度主要由主軸部件本身以及滑臺的精度保證。 （3）主運動驅動裝置 主運動驅動裝置主要有兩大類：一類是與通用主軸部件配套使用的主運動傳動裝置；另一類是與主軸箱（專用部件）相配的動力箱。 （4）工作臺 工作臺是多工位組合機床的輸送部件，它用來將被加工工件轉換到另一個工位。工作臺按運動方式的不同可分為分度回轉工作臺和多工位移動工作臺；按傳動方式的不同可分為機械傳動、液壓傳動及氣壓傳動等多種型式。 （5）支承部件 組合機床的支承部件往往是通用和專用兩部分的組合。有中間底座、側底座和立柱及立柱側底座三種。 （6）自動線通用部件 組合機床自動線是由組合機床及工件輸送裝置、轉位裝置、排屑裝置等輔助設備和檢測裝置、電氣、液壓控制設備等組成。 5.3 通用部件的選用 （1）通用部件選用的方法和原則 選用的基本方法是：根據所需的功率、進給力、進給速度等要求，選擇動力部件及其配套部件。選用原則如下： 切削功率應滿足加工所需的計算功率。 （a）進給部件應滿足加工所需的最大計算進給力、進給速度和工作行程及工作循環(huán)的要求，同時還需考慮裝刀、調刀的方便性。 （b）動力箱與多軸箱尺寸應相適應和匹配。 （c）應滿足加工精度的要求。 （d）盡量按通用部件的匹配關系選用有關通用部件。 （2）通用部件的選用 （a）動力部件品種的確定。 （b）動力部件規(guī)格的確定。 對于支承部件如側底座、立柱等通用部件，可選與動力滑臺規(guī)格相配套的相應規(guī)格。 6 繪制“三圖一卡” 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法案的基礎上,進行組合機床總體法案圖樣文件設計。內容包括:繪制被加工零件工序圖,加工示意圖,機床聯(lián)系尺寸圖和編制生產率計算卡”, 本次設計工序是鉆兩側面的孔。 6.1 加工工序圖 6.1.1 被加工零件工序圖的作用和要求 被加工零件工序圖是根據制定的工序方案,表示所設計的組合機床上完成的工序內容,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前加工余量,毛坯或半成平情況的圖樣,除了設計研制合同外,它是組合機床設計的具體依據,也的也是制造,使用,調速和檢驗機床精度的重要文件。 6.1.2 被加工零件工序圖的內容 （1）被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸及本工作設計有關部位結構形狀和尺寸。 （2）本工序所選用的定位基準,夾緊部位及夾緊方向。 （3）本工序加工表面的尺寸,精度,表面粗糙度,形位公差等級,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,硬度以及加工部位的余量。 6.1.3 編制被加工零件工序圖的注意事項 （1）本機床加工部分的位置尺寸由定位基面標起，尤其在本機床加工，所選用的定位基面與設計基面不一致時，還必須對各孔要求的位置精度進行分析和換算，即把不對稱公差的尺寸換算成對稱公差尺寸。以便在進行夾具鏜?？自O計和主軸箱設計時，確定鏜?？壮叽缂爸鬏S位置尺寸，并把各孔位置尺寸改為從定位 基面標注。 （2）對孔的加工余量要認真分析，在鏜階梯孔時，其大直徑孔的單邊余量應小于相鄰兩孔半徑之差，以便鏜刀能通過。在加工毛坯孔時，不僅要弄清楚加工余量，還需要注意孔德鑄造偏心及鑄造毛刺大小，以便設計相應尺寸的鏜桿，保證加工能正常進行。 （3）對精鏜機床必須注明是否允許有刀痕，以及允許退刀痕的形狀。 為了使被加工零件工序圖清晰明了，能突出本機床加工內容，繪制時對本機床加工部件用粗實線表示，其尺寸打上方框，其余部位用細實線表示，定位基準符號用“”，”表示，夾壓位置符號用↓表示。 6.2 加工示意圖 6.2.1 被加工零件示意圖的作用 加工示意圖是在工藝方案和機床總方案初步確定的基礎上繪制的。是表達工藝方案、具體的機床工藝方案圖。它是設計刀具夾具多軸箱和液壓、電氣系統(tǒng)以及選擇動力部件。繪制機床總配合尺寸圖的主要依據，是對機床總體布局和性能的原始要求，也是調整機床刀具所必須的重要技術文件。 6.2.2 被加工零件示意圖的內容 （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、刀具及導向、托架及多軸箱之間的相對位置及其聯(lián)系尺寸。 （3）主軸結構類型、尺寸及外伸長度。 （4）刀具類型、數(shù)量和結構尺寸、直徑和長度、接桿、浮動卡頭、導向裝置、攻螺紋靠模裝置等結構尺寸。 （5）刀具、導向套間的配合,刀具、接桿主軸之間的連接方式及配合尺寸等。 （6）加工部位結構尺寸、精度及分布情況。 （7）工件名稱、材料、加工余量、切削液及是否需要讓刀等。 （8）工件加工部位向視圖，并在向視圖上編出孔號。 6.2.3 選擇刀具、導向及有關計算 由上述計算每根軸的輸出功率P=0.153kw，右側共9根輸出軸，且每一根軸都鉆￠5直徑，所以總切削功率 。 查閱《組合機床設計簡明手冊》p47表2-7 初選切削用量： 加工直徑 d=6.8mm 切削速度 v=50m/min 進給量 f=0.2mm/r 得 主軸轉速 加工直徑 d=5mm 切削速度 v=50m/min 進給量 f=0.2mm/r 得 主軸轉速 多軸箱的功率： ??? （2-9） =59 52 0.20.633=532.53N.mm =≈0.13kw ——切削轉矩（N.mm） ——進給量（mm.r-1） ——鉆頭直徑（mm） 其中η在切削有色金屬時取0.8 所以 =0.130.8=0.104kw 由參考文獻[1]表5-39選取動力箱 得出動力箱及電動機的型號: 動力箱型號 電動機型號 電動機功率(Kw) 電動機轉速(r/min) 輸出軸轉速(r/min) 右主軸箱 1TD40-IV型動力箱驅動（n驅=480/min; 電動機選 Y132M1-6B5型，功率為4kw ）。 根據選定的切削用量，計算總的進給力，并根據所需的最小進給速度、工作行程、結合多軸箱輪廓尺寸，考慮工作穩(wěn)定性，選用1HY49ⅡA型液壓滑臺，以及相配套的側底座（1CC401型）。 確定主軸類型，尺寸，外伸長度 在右側面，主軸用于鉆孔，選用滾珠軸承主軸。又因為浮動卡頭與刀具剛性連接，所以該主軸屬于長主軸。故本課題中的主軸均為滾珠軸承長主軸。 由表3-5查得 被加工材料M6 主軸轉矩T=2.40 N.M 選取d=15mm， B取7.3剛性主軸 由表3-6查得 主軸直徑=20mm，主軸外徑D=25mm,內徑d1=16mm, 主軸外伸尺寸L=85mm,接桿莫氏圓錐號1。 導向裝置的選擇 組合機床鉆孔時，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導向裝置來保證的。導向裝置的作用是：保證刀具相對工件的正確位置；保證刀具相互間的正確位置；提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。 由參考文獻[1]查表8-4得 ￠5 在 d>8～10范圍內，查得如下 D=15mm, D1=22mm, D2=26mm, D3=M6, L取16mm,短型導套,選用通用導套。 連桿的選擇 在鉆、擴、鉸孔及倒角等加工小孔時，通常都采用接桿（剛性接桿）。因為主軸箱各主軸的外伸長度和刀具均為定值，為保證主軸箱上各刀具能同時到達加工終了位置，須采用軸向可調整的接桿來協(xié)調各軸的軸向長度，以滿足同時加工完成孔的要求。 為了獲得終了時多軸箱前端面到工件端面之間所需要的最小距離，應盡量減少接桿的長度。 因為9-￠5孔的鉆削面是同一面且主軸內徑是16mm,由參考文獻[1]表8-1查得 選取A型可調接桿 d=16mm， L=85mm。 動力部件工作循環(huán)及行程的確定 切入長度一般為5-10mm， 取切入長度 =5mm; 切出長度由參考文獻[1]表3-7得 切出長度取===10.24mm 。 加工時加工部位長度L(多軸加工時按最長孔計算)L=83mm. 為排屑要求必須鉆口套與工件之間保留一點的距離，根據麻花鉆直徑￠5，由參考文獻[3]表3-4得 導套口至工件尺寸 ,（參考鉆鋼） 取 ，又根據鉆套用導套的長度確定鉆模架的厚度為12mm。 快退長度的確定:一般在固定式夾具鉆孔或擴孔的機床上動力頭快速退回的行程只要把所有的刀具都退回至導套內,不影響工件裝卸即可。 選擇刀具：根據鉆口套至工進行程末端的距離 ，及鉆口套長度 ,由參考文獻[12]表3-1查得選擇：矩形柄麻花鉆 ,(切削長度部分145mm)。 滑臺及底座的選擇， 選擇液壓滑臺，進給量實行無級調速，安全可靠，轉換精度高。由于液壓驅動，零件損失小，使用壽命長，但調速維修比較麻煩。 由已知工進 每根輸出軸的切削力F=1144.5N 則9根軸總的切削力 又因為ITD32-Ⅰ型動力箱滑鞍長度L=630mm, 由參考文獻[1]表5-1選擇1HY32-Ⅰ型滑臺及它的側底座選擇ICC321查表5-3可得： 臺面寬度320mm，臺面長度630mm，行程400mm， 最大進給力12500N， 工進速度20～650mm/min, 快速移動速度10m/min。 多軸箱輪廓尺寸的設計 確定機床的裝料高度，新頒國家標準裝料高度為1060mm，實際設計時常在850～1060mm之間選取，選取裝料高度為950mm。 多軸箱的寬度與高度的大小與被加工零件的加工部位有關，可按下列關系式確定： B=b+2b1=165.5+2x100=365.5mm b-工件在寬度方向相距最遠兩孔距離 b1-最邊緣主軸中心距箱體外壁的距離，推薦 ，取b1 =100。 h-工件在高度方向相距最遠的兩孔距離，h=96.5+67=163.5mm。 h1-最底主軸高度 H-多軸箱高度 h1=h2+H-(0.5+h3+h4)=152.4-880-(0.5+320+560)=151.9mm H=h+h1+b1=163.5+151.4+100=404.9mm B=b+2b1=165.5+2x100=365.5mm 按通用箱體系列尺寸標準選擇，選擇多軸箱輪廓尺寸，實例取BxH=500mmx500mm 因為滑臺與底座的型號都已經選擇，所以側底座的高度為已知值：560mm， 滑臺滑座總高：320mm。 左側面鉆￠6.8 切削用量的選擇 根據參考文獻[1]查表6-11高速鋼鉆頭切削用量。加工材料為鋁合金，硬度200～241HBS,可知切削速度為20～50m/min,孔徑3～8mm。 進給量f mm/r 為 0.05～0.25mm/r。 鉆孔的切削用量還與鉆孔的深度有關，當加工鑄鐵件孔深為鉆頭直徑的3～4倍時，在組合機床上通常都是和其他淺孔一樣采取一次走刀的辦法加工出來的，不過加工這種較深孔的切削用量要適當降低些。 動力部件的選擇 右側共9根輸出軸，且每一根軸都鉆￠6.8直徑，所以總切削功率 。 則多軸箱的功率： ??? （2-9） =596.820.20.633=984.97N.mm =≈0.24kw ——切削轉矩（N.mm） ——進給量（mm.r-1） ——鉆頭直徑（mm） 其中η在切削有色金屬時取0.8 所以 =0.192kw 由參考文獻[1]表5-39選取動力箱得出動力箱及電動機的型號: 動力箱型號 電動機型號 電動機功率(Kw) 電動機轉速(r/min) 輸出軸轉速(r/min) 右主軸箱 1TD40-IV型動力箱驅動（n驅=480/min; 電動機選 Y132M1-6B5型，功率為4kw ）。 根據選定的切削用量，計算總的進給力，并根據所需的最小進給速度、工作行程、結合多軸箱輪廓尺寸，考慮工作穩(wěn)定性，選用1HY49ⅡA型液壓滑臺，以及相配套的側底座（1CC401型）。 確定主軸類型，尺寸，外伸長度 在右側面，主軸用于鉆孔，選用滾珠軸承主軸。又因為浮動卡頭與刀具剛性連接，所以該主軸屬于長主軸。故本課題中的主軸均為滾珠軸承長主軸。 由表3-5查得 被加工材料M8 主軸轉矩T=5 N.M 選取d=17mm， B取7.3剛性主軸 由表3-6查得 主軸直徑=20mm， 主軸外徑D=32mm,內徑d1=20mm, 主軸外伸尺寸L=115mm, 接桿莫氏圓錐號1，2。 導向裝置的選擇 組合機床鉆孔時，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導向裝置來保證的。導向裝置的作用是：保證刀具相對工件的正確位置；保證刀具相互間的正確位置；提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。 由參考文獻[1]查表8-4得 ￠6.8 在 d>8～10范圍內，查得如下 D=15mm, D1=22mm, D2=26mm, D3=M6, L取16mm， 短型導套，選用通用導套。 連桿的選擇 在鉆、擴、鉸孔及倒角等加工小孔時，通常都采用接桿（剛性接桿）。因為主軸箱各主軸的外伸長度和刀具均為定值，為保證主軸箱上各刀具能同時到達加工終了位置，須采用軸向可調整的接桿來協(xié)調各軸的軸向長度，以滿足同時加工完成孔的要求。 為了獲得終了時多軸箱前端面到工件端面之間所需要的最小距離，應盡量減少接桿的長度。 因為6-￠6.8孔的鉆削面是同一面且主軸內徑是20mm,由參考文獻[1]表8-1查得 選取A型可調接桿 d=20mm， L=88mm。 動力部件工作循環(huán)及行程的確定 切入長度一般為5-10mm， 取 =7mm; 切出長度由參考文獻[1]表3-7得。 加工時加工部位長度L(多軸加工時按最長孔計算)L=78mm. 為排屑要求必須鉆口套與工件之間保留一點的距離，根據麻花鉆直徑￠6.8，由參考文獻[3]表3-4得: 導套口至工件尺寸 ,（參考鉆鋼） 取 ，又根據鉆套用導套的長度確定鉆模架的厚度為12mm。 附帶得出底面定位元件的厚度 。 快退長度的確定:一般在固定式夾具鉆孔或擴孔的機床上動力頭快速退回的行程只要把所有的刀具都退回至導套內,不影響工件裝卸即可。 選擇刀具：根據鉆口套至工進行程末端的距離 ，及鉆口套長度 ,由參考文獻[12]表3-1查得選擇：矩形柄麻花鉆 ,(切削長度部分145mm)。 滑臺及底座的選擇， 選擇液壓滑臺，進給量實行無級調速，安全可靠，轉換精度高。由于液壓驅動，零件損失小，使用壽命長，但調速維修比較麻煩。 由已知工進 每根輸出軸的切削力F=1144.5N 又因為ITD32-Ⅰ型動力箱滑鞍長度L=630mm, 由參考文獻[1]表5-1選擇1HY32-Ⅰ型滑臺及它的側底座選擇ICC321查表5-3可得： 臺面寬度320mm，臺面長度630mm，行程400mm， 最大進給力12500N， 工進速度20～650mm/min, 快速移動速度10m/min。 多軸箱輪廓尺寸的設計 確定機床的裝料高度，新頒國家標準裝料高度為1060mm，實際設計時常在850～1060mm之間選取，選取裝料高度為950mm。 多軸箱的寬度與高度的大小與被加工零件的加工部位有關，可按下列關系式確定： B=b+2b1=214+100x2=414mm b-工件在寬度方向相距最遠兩孔距離，b=214mm。 -最邊緣主軸中心距箱體外壁的距離，推薦 ，取b1 =100。 h-工件在高度方向相距最遠的兩孔距離，h=86+56=142mm。 -最低主軸高度 h1=最底主軸高度 H-多軸箱高度 h1=h2+H-(0.5+h3+h4)=152.4-880-(0.5+320+560)=151.9mm H=h+h1+b1=151.9+142+100=393.9mm 按通用箱體系列尺寸標準選擇，選擇多軸箱輪廓尺寸，實例取BxH=500mmx500mm 因為滑臺與底座的型號都已經選擇，所以側底座的高度為已知值：560mm，滑臺滑座總高：320mm。 6.3 機床聯(lián)系尺寸圖簡圖 機床聯(lián)系尺寸圖如圖6.1所示。 圖6.1 機床聯(lián)系尺圖 6.4 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節(jié)拍或生產率的切削用量、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率的重要依據。 由參考文獻[15]表9-5得 （1） 理想生產率Q 理想生產率Q（單件為件/h）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。它與全年工時總數(shù)tk有關，一般情況下，單班制tk取2350h,則 =50000/2350≈21臺/h （2）實際生產率Q1 實際生產率Q1（單件為件/h）是指所設計機床每小時實際可生產的零件數(shù)量。 即式中 式中 ——生產一個零件所需時間（min）,可按下式計算： 式中 ——分別為刀具第Ⅰ、第Ⅱ工作進給長度，單位為mm； ——分別為刀具第Ⅰ、第Ⅱ工作進給量，單位為mm/min； ——當沉孔止口倒角光整表面時，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510轉所需的時間，單位 mm； 、—分別動力部件快進快退行程長度，單位為mm； —動力部件快速行程速度。用機械動力部件時取56；用液壓動力部件時取310 —直線移動或回轉工作臺進行一次工位轉換時間，一般取0.1min； —工件裝、卸（包括定位或撤消定位夾緊或松開 清理基面或切削及吊運工件等）時間。它取決于裝卸是否方便及工人的熟練程度。通常取 （3）機床負荷率 （a） 左主軸箱 =（10/50+10.24/50+0.2x10/480）+（200/3000+0.1+1.5）≈2.1min≈0.04h 2350/0.04=58750臺 =58750/2350≈25臺/h ﹥ 機床實際生產率滿足理想生產率要求 機床負荷率 =50000÷2350÷(58750÷2350)≈0.85 右主軸箱 =（5/50+9.65/50+0.2x10/480）+（200/3000+0.1+1.5）≈1.977min=0.033h 2350/0.033≈70570臺 =70570/2350≈30臺/h ﹥ 機床實際生產率滿足理想生產率要求 機床負荷率 =50000÷2350÷(70570÷2350)≈0.71 7 組合機床總體設計 組合機床是用已經系列化，標準化的通用部件和少量專用部件組成的多軸，多刀，多工序，多面或多工位同時加工的高效專用機床。在批量生產正為了提高生產率，縮短加工時間和輔助時間，而且盡可能使輔助時間和加工時間重合，使每個工位裝夾多個工件，同時進行多刀加工，實行工序高度集中，必須廣泛采用組合機床。 設計組合機床首先要分析零件，制定工藝規(guī)程，根據所加工的工序繪制“三圖一卡”及夾具和總裝配圖。以下是本次畢業(yè)設計組合機床的全過程. 7.1 組合機床方案設計 組合機床是針對被加工零件的特點及工藝要求，按高度集中工序的原則設計的一種高效率的專用機床。設計組合機床前，首先應根據組合機床完成工藝的一些現(xiàn)狀及組合機床各種工藝方案能達到的加工精度、表面粗糙度及技術要求，解決零件是否可以利用組合機床加工以及采用組合機床價格是否合理的問題。 7.1.1 加工方案制定階段 擬定方案階段包括制定工藝方案，確定機床的配置型式機結構方案，最后在此基礎上進行圖紙的設計。 根據1P68F上箱體的毛坯尺寸、加工要求和生產批量大小,相應的加工方式也有所區(qū)別,我們共設計了兩種供選擇的方案，并根據方案的優(yōu)劣選擇適合企業(yè)年生產綱領要求，并且相對加工效率最高，成本最低的方案。兩種加工方案分別為：立式升降臺鉆床、1P68F上箱體雙面鉆。 方案1：立式鉆床 立式鉆床的主軸是垂直布置的。鉆頭可以根據加工需要在垂直方向內進給。主軸隨同主軸套筒能在主軸相中上下移動，可實現(xiàn)手動快速升降、手動進給和接通、斷開機動進給。工件直接或通過夾具安裝在工作臺上。工作臺和主軸箱都安裝在方形立柱的垂直導軌上，可以上下調整其位置，以適應不同高度工件的加工需要。立式鉆床一般只有單面配置一種形式。 方案2：臥式雙面鉆床 臥式雙面鉆床的刀具主軸水平布置，動力部件沿水平方向進給，兩個主軸箱上可同時安裝多個刀具，一次可同時在同一工件的左右兩個不同面上加工多個孔。對于要求雙面加工的零件更具有加工的針對性。 (2) 加工方案選擇 方案1中，采用立式鉆床，優(yōu)點是操作要求低，床身占用空間小，加工精度較高，能夠基本保證加工要求，且由于其通用性，故通常企業(yè)內都有大量的此類設備，原始資源充足。但此種加工方案造成零件在加工過程中需要在工作臺上同時安裝兩個工件，夾具設計較為困難且裝夾穩(wěn)定性差，工件換向裝夾操作較為繁瑣，容易使工人產生混亂而導致操作失誤，無形中大大增加了加工所需的時間，提高了生產成本。 方案2中，采用臥式雙面鉆床設計，最直接的特點是有兩面多個刀具，可同時實現(xiàn)雙面多孔加工，節(jié)約了多次裝卸工件的時間，操作比較簡單，穩(wěn)定性較好，減少了裝夾時產生的誤差，簡化了加工工序，大大縮短了加工時間，降低了勞動成本，并且對工人的操作要求也不高。缺點是機床占用空間較大，加工精度較低，加工方式單一，通用性差。 綜上，本設計選擇方案2中臥式雙面鉆床設計，該方案既可以滿足零件加工的技術要求，又符合企業(yè)年生產綱領的要求，提高了生產率，節(jié)約了生產成本。 7.1.2 技術設計階段 根據已確定的工藝和結構方案，按照加工示意圖和機床聯(lián)系尺寸圖展開部件設計，繪制夾具、機床等的裝配圖。 7.1.3 工作設計階段 繪制有關圖紙，編制機床說明書。詳細過程見下列步驟和所繪圖紙。 箱體是發(fā)動機上的主要基礎零件，結構復雜，加工精度要求高，加工工藝路線長。 箱體的功用是： （1）支撐發(fā)動機上的運動件，并保證活塞，連桿，曲軸等各運動部件的準確位置。 （2）箱體上加工的出氣蓋，水道，油道，以保證發(fā)動機換氣，冷卻和潤滑的需要。 （3）提供使發(fā)動機形成完整動力裝置所必須的各種輔助設施的安裝基準面。 由此可見，以滿足發(fā)動機的功能要求，就必須使其個表面之間有非常準確的相互位置精度和運動關系。 本次加工的1P68F箱體由ADC12壓鑄而成，硬度大于90HB。 8 夾具總體設計 夾具設計的基本要求 （1）工裝夾具應具備足夠的強度和剛度。夾具在生產中投入使用時要承受多種力度的作用，所以工裝夾具應具備足夠的強度和剛度。 （2）夾緊的可靠性。夾緊時不能破壞工件的定位位置和保證產品形狀、尺寸符合圖樣要求。既不能允許工件松動滑移，又不使工件的拘束度過大而產生較大的拘束應力。 （3）良好的工藝性。所設計的夾具應便于制造、安裝和操作，便于檢驗、維修和更換易損零件。設計時還要考慮車間現(xiàn)有的夾緊動力源、吊裝能力及安裝場地等因素，降低夾具制造成本。 （4）夾具體的外形尺寸。在繪制夾具總圖時，根據工件、定位元件、夾緊裝置及其輔助機構在總體上的配置，夾具體的外形尺寸便已大體確定。然后進行造型設計，再根據強度和剛度要求選擇斷面的結構形狀和壁厚尺寸。根據設計要求，夾具體上設計有螺孔、銷孔，并且要求定位定位器和夾緊器的銷孔在裝配時配作。 定位方式及元器件選擇 定位器的作用是要使工件在夾具中具有準確和確定不便的位置，在保證加工要求的情況下，限制足夠的自由度。 工件的定位原理 自由物體在空間直角坐標系中有六個自由度，即沿OX,OY,OZ三個軸向的平動自由度和三個繞軸的轉動自由度。要使工件在夾具體中具有準確和確定不變的位置，則必須限制六個自由度。工件的六個自由度均被限制的定位叫做完全定位；工件被限制的自由度少于六個，但仍然能保證加工要求的定位叫不完全定位。在焊接生產中，為了調整和控制不可避免產生的焊接應力和變形，有些自由度是不必要限制的，故可采用不完全定位的方法。在焊接夾具設計中，按加工要求應限制的自由度而沒有被限制的欠定位是不允許的；而選用兩個或更多的支撐點限制一個自由度的方法稱為過定位，過定位容易位置變動，夾緊時造成工件或定位元件的變形，影響工件的定位精度，過定位也屬于不合理設計。 （1）以工件的平面為基準進行定位時，常采用擋鐵、支撐釘進行定位 （2）工件以圓孔內表面為基準進行定位時常采用銷定位器 （3）工件以圓柱外表面為基準進行定位時常采用V形鐵定位器 夾緊方式及元器件選擇 夾緊機構的三要素是夾緊力方向的確定、夾緊力作用點的確定、夾緊力大小的確定。 對夾緊機構的基本要求如下： （1）夾緊作用準確，處于夾緊狀態(tài)時應能保持自鎖，保證夾緊定位的安全可靠。 （2）夾緊動作迅速，操作方便省力，夾緊時不應損害零件表面質量 （3）夾緊件應具備一定的剛性和強度，夾緊作用力應是可調節(jié)的。 （4）結構力求簡單，便于制造和維修。 主要零件設計的說明 （1）夾具體 綜合考慮了結構合理性、工藝性、經濟型、標準化以及各種夾具體的優(yōu)缺點等，選擇夾具體毛坯制造方法為鑄造夾具體；考慮到定位的精確度，要求定位定位器和夾緊器的銷孔在裝配時配作；考慮到焊件小，夾具體的強度要求以及夾具體的結構要求，沒有在夾具體上設計加強筋。 （2）壓板 考慮到定位錐頭銷釘需垂直取出焊件才能保證順利脫離焊件，在壓板下邊設置了彈簧；考慮到對螺母M6和喇叭支座的組件的定位，在壓板上開了凹槽起到定位作用；考慮到快速并順利取出焊件，將壓板設計成可退式壓板。 定位的概念 使用夾具安裝工件時，工件在夾具中的位置是由定位元件確定的。工件的有關表面需緊靠在定位元件上，從而被確定在一個既定的位置上，實現(xiàn)工件的定位。工件定位的作用在于使工件準確占據定位元件所規(guī)定的位置，并且使一批逐次加工的工件在夾具中占據同一正確的位置。通常夾具是用來安裝加工成批工件的，所以工件的定位需要保證一批工件加工位置的一致性。 工件定位的基本原理 沒有采取定位措施時，每個工件在夾具中的位置是任意的。因此，對一個工件來說，其位置是不確定的，而對一批工件來說，其位置將是變動的、不一致的。一個物體在空間可能具有的運動稱為自由度。從理論力學可知，一個在空間處于自由狀態(tài)的物體具有六個自由度，它們是沿三個垂直坐標軸x、y、z的平動和沿三個垂直坐標軸x、y、z的轉動。若使物體在某方向上有確定的位置，就必須設法限制該方向的自由度。當物體的六個自由度完全被限制后，則該物體在空間的位置就完全被確定了。在夾具設計時，是采用各種定位元件限制工件的自由度，實現(xiàn)工件的定位。 8.1 壓板的強度校核 各種材料因強度不足引起的失效現(xiàn)象是不同的。塑性材料，如普通碳鋼，以發(fā)生屈服現(xiàn)象，出現(xiàn)塑性變形為失效的標志。脆性材料，如鑄鐵，失效現(xiàn)象則是突然斷裂。在單向受力情況下，出現(xiàn)塑性變形的屈服極限s和發(fā)生斷裂時的強度極限b，可由實驗測定。s和b可稱為失效應力。以安全系數(shù)除失效應力，便得到許用應力[]，于是建立強度條件 [] 可見，在單向應力狀態(tài)下，失效狀態(tài)或強度條件都是以實驗為基礎的。 實際構件危險點的應力狀態(tài)往往不是單向的。實現(xiàn)復雜應力狀態(tài)下的實驗，要比單向拉伸或壓縮困難得多。常用方法是把材料加工成薄壁圓筒，在內壓p作用下，筒壁為二向應力狀態(tài)。如再配以軸向拉力F，可使兩個主應力之比等于各種預定的數(shù)值。這種薄壁筒試驗除作用內壓和軸力外，有時還在兩端作用扭矩，這樣還可得到更普遍的情況。此外，也還有一些實現(xiàn)復雜應力狀態(tài)的其他實驗方法。盡管如此，完全復現(xiàn)實際中遇到的各種復雜應力狀態(tài)，并不容易。況且，復雜應力狀態(tài)中應力組合的方式和比值，又有各種可能。如果像單向拉伸一樣，靠實驗來確定失效狀態(tài)，建立強度條件，則必須對各式各樣的應力狀態(tài)一一進行實驗，確定失效應力，然后建立強度條件。由于技術上的困難和工作的繁重，往往是難以實現(xiàn)的。解決這類問題，經常是依據部分實驗結果，經過推理，提出一些假說，推測材料失效的原因，從而建立強度條件。 事實上，盡管失效現(xiàn)象比較復雜，但經過歸納，強度不足引起的失效現(xiàn)象主要還是屈服和斷裂兩種類型。同時，衡量受力和變形程度的量又有應力、應變和應變能密度等。人們在長期的生產活動中，綜合分析材料的失效現(xiàn)象和資料，對強度失效提出各種假說。這種假說認為，材料之所以按某種方式（斷裂或屈服）失效，是應力、應變或應變能密度等因素中某一因素引起的。按照這類假說，無論是簡單或復雜應力狀態(tài)，引起失效的因素是相同的。亦即，造成失效的原因與應力狀態(tài)無關。這類假說稱為強度理論。利用強度理論，便可由簡單應力狀態(tài)的實驗結果，建立復雜應力狀態(tài)的強度條件。 強度理論既然是推測強度失效原因的一些假說，它是否正確，適用于什么情況，必須由生產實踐來檢驗。經常是適用于某種材料的強度理論，并不適用于另一種材料；在某種條件下適用的理論，卻又不適用于另一種條件。 切削加工時，在刀具的作用下，被切削層金屬、切屑和工件已加工表面金屬都要產生彈性變形和塑性變形，這些變形所產生的抗力分別作用在前刀面和后刀面上；同時，由于切屑沿前刀面流出，刀具與工件之間有相對運動，所以還有摩擦力作用在前刀面和后刀面上。這些作用在刀具上的合力就是總切削力F，簡稱切削力。 由于F受很多因素的影響，因此，其大小和方向都是不固定的。為了便于分析切削力的作用和測量切削力的大小，常常將總切削力F分解為三個互相垂直的切削分力： （1）切削里Fc 是總切削力在主運動方向上的分力。因此，它垂直于基面，是切削力中最大的一個切削分力。其所消耗的功率占總功率的95%-99%。它是計算機床動力，校核刀具、夾具的強度與剛度的主要依據之一。 （2）背向力Fp 是總切削力在切削深度方向上的分力。它在基面內，與進給運動方向垂直。此力作用在機床-夾具-工件-刀具系統(tǒng)剛度最弱的方向上，容易引起振動與加工誤差，它是設計和校驗系統(tǒng)剛度和精度的基本參數(shù)。 （3）進給力Ff 是總切削力在進給運動方向上的分力。它在基面內，與進給運動方向一致。Ff作用在機床的進給機構上，是計算和校驗機床進給系統(tǒng)的動力、強度及剛度的主要依據之一。 由參考文獻[9]表8-2得 為校核夾具強度，需計算切削力Fc