1、i摘 要全套图纸，加 153893706当今世界是一个充满竞争的世界，要想处于领先的国际地位，就要提高核心竞争能力，就要发展国民经济基础的制造业，制造业是一个国家的经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国的经济实力、科技水平、生活水平和国防实力。我国的机床制造模式基本上还属于国外 50 年“传统产业”的范畴。发达国家早在 50-60年代用高新技术对传统产业进行了改造，改造后的机械制造业普遍具有“柔性化” 、“自动化”和“精密化”的特点 ，具有更强的竞争力。在这样的情况下必须提升我国制造业的整体竞争能力。组合机床的设计、制造和应用水平是一个国家科学技术水平的重大体现。近年来组合机床的设计和制造水
2、平在我国得到了飞速的发展，组合机床的应用也在我国得到了广泛的推广。我的毕业设计论文主要说明加工多工位孔小型组合机床的设计方法。组合机床是庞大机床家族中的一种特殊形式。毕业设计是对大学四年来我们所学理论知识的应用和深化，也是对我们所学知识的检验。这次的毕业设计可以为我们即将毕业参加工作提供丰富的实践操作经验。我们的设计题目是：设计加工多工位孔小型组合机床。我们知道，组合机床是ii用按系列化标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床。它专门用于加工一种工件或一种工件的一定工序，机床的辅助部件部分地实现了自动化，大大的提高了生产率。在本次毕业设计中，我们组有三
3、个成员。我主要负责机床整体部分的设计，此外还有立柱的设计、滑台的设计、滑鞍的设计、冷却系统和润滑系统的设计。论文中，首先，介绍了设计机床的目的机床加工工件的加工工艺和技术要求。其次，说明了机床所需注意的技术要求机床的联系尺寸和整体样式。随后又详细地说明了机床立柱、滑台和滑鞍设计的具体过程。最后，阐述机床冷却系统和润滑系统。AbstractThe world is a world that is filled with a competition nowadays, want to be placed in to lead of international position, will impr
4、ove the core competition ability, will develop the manufacturing industry of the national economy foundation, manufacturing industry is the important that an economy of nation develop pillar, its development level symbolizes the economic power,science and technology level,the life level and national
5、 defense real strenght of that country.The tool machine manufacturing mode of the our country belongs to outside the country still for 50 years the category of“traditional industry“ basically.The flourishing nation was as early as to use a high new technique to carry on a reformation to the traditio
6、nal industry in 50-60s, the machine manufacturing industry of the empress of the reformation was widespread to have the characteristics of“gentle turn“,“automation“ and“the nicety turn“, having a stronger competition ability.Have to promote the whole competition ability of the our country iiiindustr
7、y under this circumstance.Combine the design,manufacturing and the application level of the tool machine is a national science techniques levels of the important body is now.Combined the design and the manufacturing level of the tool machine to get to fly to develop soon in the our country in recent
8、 years, combination tool machine of the application also got extensive expansion at the our country.My graduation design thesis mainly explains process many bores the design method of the small scaled combination tool machine.Combine a kind of special form that the tool machine is in the huge tool m
9、achine household.Graduate the design is to university four in the last yearses we talk about knowledge the academic theories of application with turn deeply, also is to the knowledge that we learn of examination.This graduation design can will soon graduate to attend a work to provide for us abundan
10、t of fulfillment operation experience.Our design topic BE:The design processes small scaled combination tool machine of many bores.We know that the combination tool machine is use to press series to turn an in general use parts of standardize the design with press is process spare parts of shape and
11、 process the craft request to design of the appropriation parts constitute of appropriation tool machine.It useds for the certain work preface that processes a kind of work piece or a kind of work piece exclusively, the assistance parts partly of the tool machine carried out automation, raising rate
12、 of production consumedly.In this graduation design, our set contain three members.I mainly am responsible for whole part of tool machine of design, still have a ivdesign of sign the pillar,slippery design of the pedestal in addition,slippery the design ofwith design,cooling system and lubricate sys
13、tem of the saddle.In the thesis, first, the purpose-tool machine that introduced the design tool machine processes the work piece to process the craft and technique request.Explained the contact size that the advertent technique requests tool machine that tool machine need with the whole style secon
14、dly.In detail explained tool machine to sign pillar again later on,slippery pedestal with slippery the saddle design of concrete process.Eaborated the tool machine cooling system and lubricate system further.目 录摘 要 .iAbstractii前 言 .1毕业设计的基本要求 .21 机床总体方案设计 .31.1 概述： .31.2 工件 .41.2.1 使用要求 .51.2.2 制造条件
15、 .51.3 本次毕业设计任务 .52 工件的加工工艺分析 .72.1 工艺方法对钻床结构和性能的影响 .7v2.2 工件夹具设计 .92.2.1 钻床通用夹具 .92.2.2 该机床所选取得夹具 .92.3 钻床的运动 182.3.1 按运动的功能分类 182.3.2 按组成可分为简单运动和复合运动 182.3.3 本次设计机床上的运动 192.4 绘制加工示意图 193 机床的总体布局 203.1 总体布局 203.2 运动的分配 213.3 提高加工精度 223.4 缩小机床占地面积 223.5 机床的传动形式 223.6 机床的支承形式 233.6.1 支承件的设计分析 243.6.2
16、 支承件结构的刚度 263.7 立柱的设计 273.8 床导轨的设计： 303.8.1 导轨的材料 313.8.2 导轨的形状 323.8.3 导轨的润滑与防护 323.9 动力部件的驱动部分 动力滑台 323.9.1 液压滑台 333.9.2 液压滑台的典型工作循环与应用 34vi3.10 工作台的设计 .364 导轨的 润滑 384.1 润滑方式 384.2 设计润滑装置 38结 束 语 39致 谢 40参考文献 411前 言毕业设计是对大学所学知识的一次总的检验和巩固，也是一次很好的理论联系实际的机会，较之以前的几次课程设计，毕业设计有广泛性、全面性和深度，是知识性与实践性的有机结合。做
17、好本次毕业设计可以为以后的工作打下坚实的基础和积累丰富的经验，因此本次毕业设计具有很重要的意义，我们应该充分重视。我们组本次毕业设计的任务是设计用于加工减振器活塞支承座上活塞孔的组合机床。因此在毕业设计说明书对活塞孔的加工组合机床做了系统的设计与介绍。活塞孔的加工组合机床主要是由主轴箱、工件夹具和工作台液压传动系统组成，这三部分在机床加工过程中起非常重要的作用，有广泛的应用范围。在设计加工活塞孔的组合机床计时，在保证得到所要求加工孔的同时，其安全性、精确性和机床的效率也是应该充分考虑的。在本次设计中，我们查阅了大量的参考资料，在毕业实习中对工厂进行了参观学习，并请教老师和现场的技术工人，积累了
18、一些加工双面活塞孔的组合机床设计方面的知识，并在此基础上尽力做到优化设计。组合机床的设计，目前基本上有两种情况：其一，根据具体加工对象的具体情况进行专门设计，这是当前最普遍的一种做法。其二，随着组合机床在我国机械行业的广泛应用，广大工人总结自己生产和使用组合机床的经验，发现组合机床不仅在其组成部件有共性，可以设计成通用部件。而且一些行业的或完成一定工艺范围的组合机床是极其相似的，有可能设计成通用的组合机床，这种机床叫做“专能组合机床” 。这次的加工双面活塞孔的组合机床属于前一种。2毕业设计的基本要求1） 工件设计要求1 减振器活塞支撑座表面均匀分布 8 个大孔直径 3mm 均匀分布 8 个小孔
19、直径2.5mm。2 对减振器活塞支撑座的孔粗加工。3 工件材料：一级铸铁和易切削钢。4 批量条件：大批量生产。5 制造条件：一般制造条件，中型工厂生产。 2） 设计内容1 设计方案的选择与计算。2 总体结构的设计，相关图纸及说明书。3） 设计关键1 加工工艺方法的选择，设计主轴、主轴箱、夹具和工作台的传动装置。2 设计适合中型工厂生产的零部件。3 必须保证产品的精度和经济性。31 机床总体方案设计1.1 概述：本次课程设计，我们组由我确定总体方案。也就是在调查和分析的基础上，提出所设计机床的工艺方法、运动和布局、传动和控制、结构和性能等的初步方案。总体方案是部件和零件的设计依据，对整个机床设计
20、的影响较大。因此，在拟定总体方案的过程中，要综合地考虑，使所定方案技术上先进，经济效果好。确定机床的总体方案，包括下列内容：（1）调查研究 包括调查和分析工件、了解使用要求和制造条件、调查研究现有同类型机床等。（2）工艺分析 包括确定机床上的工艺方法、运动等。（3）机床总体布局 一般包括：工件加工方式、分配运动、选择传动形式和支承形式、安排手柄等操作件的位置、拟定从布局上改善机床性能和技术经济指标的措施等。最后，绘制机床的总联系尺寸图，以表达所采用的总体布局，规定联系尺寸，并确定主要技术参数。（4）参考同类机床设计，如下：H5-3 型立式钻床，Z5125 型立式钻床，Z540-S 型立式钻床。
21、另外，当机床的传动和控制较复杂时，须拟定机床传动系统的草图。对于不同类型的机床，拟定总体方案的侧重点也是不同的。通用机床的工艺比较定型，一般是侧重于机床的系列化工作、对现有同类型机床的调查分析以及新技术、新结构的应用。此次毕业设计所设计的机床以双面 10 工位 16 轴的小型组合机床为基型，为提高其生产效率，以及为了利用液压传动的优点，工作台的旋转采用了液压传动的方式驱动。41.2 工件设计组合机床总体方案的主要依据包括：工件类型、同类型机床、有关的科研成果、使用要求以及生产条件和工厂加工技术设备情况等。工件是机床的工作对象，是机床总体方案设计的主要依据。因此，必须明确工件的特点和加工要求，如
22、：被加工孔的尺寸精度、加工表面各个孔之间的相互位置精度、孔的加工深度等。工件分析:图 11 减振器活塞支承座工件在圆盘上钻大孔 3mm,内孔表面粗糙度为 Ra=3.2m, 圆盘上钻小孔 2.5mm,表面粗糙度也为 Ra=3.2m，大小孔的加工深度均为 10mm，圆盘总厚度 22mm。大小孔的内表面粗糙度要求不高，所以不在加工设计要求范围，正常情况都可以达到。零件材料为 45 号钢，考虑到零件的用途及在工作中受力不很大的情况，我们5可以利用铸件（砂型铸造） ，然后再利用调质、热处理过程，以达到零件的技术要求：HRC3540。此生产类型为中批生产，应尽量提高生产率，降低生产成本。此加工工件的重量较
23、轻，可采用手动装卸。由于此工件要求的加工精度不高，故采用一次成型加工，不需经过铰孔、扩孔、镗孔等过程。1.2.1 使用要求将所设计立式双面 10 工位 16 轴的小型组合机床列入自动线或流水线内时，须与线内其他的机床有相同的节拍（工作循环时间）和装料高度，并尽可能采用统一的夹具和输送装置，以便于自动输送和装卸工件。1.2.2 制造条件了解制造条件和技术水平：如：工件的铸造过程、工件的热加工条件、工件的机械加工条件、工件的装配条件、工件的材料及外协情况在拟定组合机床床身整体结构的过程中，要随时考虑到制造的可能性和经济合理性，使设计方案落到实处，使所设计钻床好用、好造、好修。对生产批量大，生产率要
24、求高时，机床布局应有下特点：机床的主轴和工作台的设计更有利于工件的装卸和加工。 1.3 本次毕业设计任务本次毕业设计是在普通组合钻床的基础上设计一台加工减振器活塞支承座的立式 10 工位 16 轴的小型组合机床。主要是为了提高加工该工件的效率，使加工更专门化、分工更精细、劳动效率更高。什么是组合机床？组合机床是用按系列化标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专门部件组成的专用机床。组合机床根据加工零件6的不同，可以分为专用机床和通用机床两大类。本次毕业设计设计的是用来专门加工减振器活塞支承座的专用多工位加工组合机床。由于加工工件尺寸比较小，一次加工使多个轴承之间间隔较小，
25、易产生较大的内应力，不利于提高工件的质量和寿命，故采用多工位加工，由于需加工 8 个大孔和 8 个小孔，所以采用了 10 工位 16 轴的小型孔加工组合机床，其中每个工位加工两个大孔或两个小孔。中间还有一个装卸工位和一个空工位。在这种机床的加工作用下，各个动力头每向下工加一次后，工作台就在液压传动作用下旋转 36，使各个加工工件移动到下一个加工工位的位置，进行下一步的加工，如此不间断的进行加工，有利于提高生产效率，节省各个工件装卸时间，缩短工件的加工工时。另外：由于本次设计加工的工件要求加工孔的加工精度不高，故机床设计过程中只要设计了各个孔的定位精度，而对各个孔的加工采用了一次钻成型加工。所以
26、本次毕业设计要在传统立式钻床的基础上设计一台专用式立式钻床，以便提高加工精度和工件生产率。72 工件的加工工艺分析2.1 工艺方法对钻床结构和性能的影响钻床是孔加工用机床，主要用来加工形状较复杂，没有对称回转轴线的工件上的孔。在钻床上加工时，工件不动，刀具作旋转主运动，同时沿轴向移动，作进给运动。钻床可完成钻孔、铰孔、扩孔、刮平面以及攻螺纹等工作。使用的孔加工工具主要有麻花钻、中心钻、深孔钻、扩孔钻、铰刀、丝锥、鍃钻等。钻床可分为立式钻床、台式钻床、摇臂钻床、以及深孔钻床等。由于工艺方法的多样性，加工同一工件可以有多种不同的工艺方法。而且工件的加工还分一定的工序，如本次加工的减振器活塞支承座工
27、件，就先后经历：毛坯铸造调质处理热处理各个面粗加工表面精加工活塞孔的加工过程。其中的毛坯铸造采用 45 号钢铸造加工是由于考虑到零件的用途及在工作中受力不是很大的情况，铸造后利用调质、热处理过程，就可以达到零件的技术要求。调质处理和热处理是为了增加工件的强度和韧性，提高工件的加工工艺和应用质量。各个表面的粗加工和精加工是工件表面尺寸的精确化，是工件成型加工，它的加工有利于下一步工序孔加工的进行。工件的孔加工是最后一道加工工序，也是成型工序，也是最重要的一道工序，是本次设计的重点内容。根据工件的加工要求，所设计的机床采用了 10 工位 16 轴的加工工艺，如图2-1 和图 2-2 所示的工件加工
28、编号图和左右动力头工作循环图：81654320987图 2-1 工件加工编号工 位工位工 位工 位 工 位 工 位 工 位 工 位工 位工 位右 动 力 头左 动 力 头 工 作 台 回 转 方 向图 2-2 左右动力头工作循环9其中工作台回转方向如图 2-2 所示为顺时针方向。由以上两图可以看出：机床共有 8 个加工工位II、III、IV、V、VII、VIII、IX、X，一个装卸工位 I 和一个空工位 VI，机床配有两个立式动力头，每个动力头都装有跨 4 个工位的主轴箱。每个工件都要经过 8个加工工位才能完成全部孔的加工，这样是为了避免该加工零件的尺寸过小和孔与孔之间的间距过小引起工件变形。
29、2.2 工件夹具设计工件夹具是将工件进行定位、加紧、 ，将刀具进行导向或对刀，以保证工件和刀具间的相对位置关系的附加装置，简称夹具。将刀具在机床上进行定位、加紧的装置，称为辅助夹具。钻床夹具在结构上主要是有下列全部或部分元件和部件组成：定位元件、夹紧元件、导向装置钻套及其钻模板，辅助装置、夹具体。2.2.1 钻床通用夹具特点：通用程度高，适应性强，一般无需调整或稍加调整（包括稍作补充加工和配换少数零、部件） ，就可加工不同工件，故可减少专用夹具的品 种；结构、尺寸已典型化、规格化，可预先生产出成品或半成品以供选用，故选用此夹具能缩短生产准备时间。钻床通用夹具适用于多品种、中小批量生产，也适用于
30、单一品种的大量生产。2.2.2 该机床所选取得夹具该工件的位置加工精度是0.15mm，由此可见位置加工精度要求也不是太高，只用专门设计一个工件夹具，就可以很容易的达到要求。（1）夹具设计方案的初步设定：1022图 2-3 弹簧碟片图从以上设计可以看出，工件定位的设计是结合工件机构的特点采用一面一孔的定位方案来限制工件的 5 个自由度。同时，为了确保夹具和孔的配合以及便于工件的装卸，决定采用碟形弹簧片来夹紧心轴，如：工件定位图 2-3 所示。（2）夹具具体方案设计：在组合机床上加工时，工件依靠夹具上的定位支撑系统，获得刀具及其导向的正确相对位置，还要依靠夹具上的加紧机构，来消除工件因受切削力和工
31、件自重的作用而产生的位移或震动，使工件在加工过程中能继续保持定位所得到的正确位置。加紧机构通常由三个部分组成：加紧动力部分、中间传动机构和加紧元件。这三部分起着不同的作用：加紧力部分用于产生力源，并将作用力传给中间传动机构；中间传动机构能够改变作用力的方向和大小，即作为增力机构，同时能产生自锁作用，以保证在加工过程中，当力源消失时，工件在切削力或震动作用下仍能可靠加紧；加紧元件则用以承受由中间传动机构传递的加紧力，并与工件直接接触而执行11加紧动作。但是，并非全部加紧机构都具备上述三部分，有时可能缺少其中的某一部分，例如手动机构往往就很简单。组合机床夹具的加紧机构，就其加紧特性而言，可以分为直
32、接加紧机构和自锁加紧机构两大类。如果按加紧动力的来源区分，可以分为手动加紧机构和自动加紧机构，在自动加紧中，又有气动加紧、液压加紧、自动扳手加紧和弹簧加紧等机构。设计夹具机构时，应满足的要求如下：A. 保证加工精度 加紧机构应能保证工件可靠地接触相应的定位基面，加紧后不破坏工件的正确位置。加紧后工件在加工削过程中，不应由于切削力的作用而产生位移和晃动。为此，必须保证加紧机构能产生足够的加紧力，同时还要求具有较高的刚性。由于组合机床通常都是多面多刀同时加工的，夹具往往在较大的切削力作用下工作，提高加紧机构的刚性，是十分重要的。加紧工件时，不应破坏工件的以加工表面，也不应引起工件过大的变形，加紧机
33、构应力求使工件加紧稳定和变形较小，为此，应当正确的选择加紧部位和设置辅助支撑等。B. 保证生产率 加紧机构应当具有适当的自动化程度，加紧动作要力求迅速。C. 保证工作可靠 具有自锁功能 ， 加紧机构除了应当能产生足够的加紧力外，通常还要求具有自锁性能，以保证它的工作可靠性。D. 结构紧凑简单 在保证加工精度、满足生产率要求和工作可靠性的原则下，加紧力应越小越好，这样可以避免使用庞大而复杂的加紧机构和减小加压变形。E. 操作方便，使用安全 由于组合机床生产率高，操作比较频繁，因此加紧机构应当操作方便省力，采用手动加紧机构时操作力通常不应超过 810 公12斤。鉴于以上设计加紧机构的要求，考虑到所
34、夹工件太小，不适合自动加紧，因此采用手动加紧的方式。（3）夹具体方案设计夹具体是夹具的基础件，它既要包括夹具的各种元件、机构、装置连接成一个整体，而且，还要考虑工件装卸方便以及夹具与机床的连接方式。因此，夹具体的形状和尺寸，主要取决于夹具各组成件的分布位置，工件的外形轮廓尺寸以及加工的条件等。在设计夹具时应满足以下一些基本要求：应有足够的刚度和强度。加工工件时，为了防止在切削力、夹紧力等外力的作用下，夹具产生不允许的变形和振动，夹具体应具有足够的壁厚，刚性不足处可适当增加加强筋。力求结构简单、重量轻。夹具体的外形一般尺寸较大，结构比较复杂，而且各表面间的相互位置精度要求高，应特别注意其结构工艺
35、性。应便于排除切屑。加工过程中为了防止切屑聚积，影响工件的正确定位和夹具的正常操作，因才在设计夹具体时应考虑切屑的排除问题。在机床上的安装应稳定可靠。对于固定在机床上的夹具，应该使重心尽量低；对于不固定在机床上的夹具，则重心和切削力作用点应落在夹具体的作用范围之内，重心越高夹具支承面积越大。为了使夹具安装稳定可靠，夹具体底面中部通常挖空。对于翻转或移动式夹具体，应在夹具体上设置手柄或手扶部件，以便于操作。对于大型夹具，在夹具体上应设置吊环螺栓或者起重孔，以便于吊运。应具有良好的结构工艺性和经济性。夹具体上有三个重要的表面，直接影响夹具的装配精度，即夹具体底面，固定定位元件和引导装置的表面，以及
36、夹具安装时的校正基面。在加工这些表面时，通常是以夹具底面作为定位基准，因此在考虑夹具体的结构时，应便于达到这些表面的加工要求。在夹具体上供安装各种元件的表面，一般应铸出 35mm 的凸台，以便于减少加工面积。13综合以上考虑和分析，结合钻孔的要求，具体夹具设计如图 2-4 所示：图 2-4 工件安装图由夹具草图分析，要使工件易于装卸工件和夹具的定位部分应当采用间隙配合的原则，当卸工件时只要将旋转螺母便可减少碟形弹簧片的变形，从而撤销对工件的定位，就可以很容易的将工件取下，当装工件时由于工件和定位系统采用的是间隙配合，很容易将工件装到夹具上，这是旋转螺母使压紧套压紧碟形弹簧片，使弹簧片径向胀开从
37、而将工件定心并加紧。（4）夹具的具体设计步骤：通过对工件的具体分析和夹具加紧的要求，工件在加工时要承受刀具旋转所带来的扭矩的作用，为了实现对工件的加紧，必须施加一定的轴向力的作用，通过以上的分析可知，工件所受到的扭矩的大小为 M=4192N*mm,为了传递这样大的扭矩，根据碟形弹簧片的计算公式得需要施加的轴向力 Q 为： )2(2tgDMKQ14式中 M所需传递的转矩（N*mm） ；D工件定位基面的直径（mm） ；装夹表面的摩擦因数；碟形弹簧片锥面半角（） ；K安全系数；现取安全系数 K=1.5;装夹表面的摩擦系数 =0.3;工件定位基面的直径 D=12mm; 则根据公式计算得： NtgtgD
38、MKQ 42993.01245.)2(2 根据以上计算初选碟形弹簧片的数量和尺寸如下表所示：表 2-1序号和单位dmmDmmd1mmD1mmtmmAmmBmmamm8 12 9 11 9 0.5 10 10 1 30根据尺寸可画出弹簧片具体如图 2-5 所示：15图 2-5 弹簧碟片图通过对夹具受力的分析根据力的大小现计算夹具的最小直径：选择夹具材料为 45 钢。根据查表可知 45 钢的许用应力大小为=216MP根据公式 且 AFNQN即 2662 1098.10244 md 由此求出 m.106.3现根据工件所承受的转矩进行计算：已知心轴的许用剪切力为=128MP根据公式 且 316dTMT
39、md5.0284.9363316根据计算可知所求的心轴与弹簧片相接触处的直径，在这里为了适应工艺的要求并考虑到实际的情况，我们选择心轴最小直径 6mm。现对工件的夹具设计如图 2-6，2-7 和 2-8 所示：图 2-6 心轴体图 2-7 压紧套17图 2-8 支撑环（5）定位误差分析在批量生产中是采用调整法加工，在不考虑磨损、多次换刀误差及工艺系统受力变形和热变形的情况下，可以认为加工表面的位置是不变的。因此，定位误差实际上是由于工序基准的位置变化引起的，即定位误差是工序基准在加工尺寸方向上的位置变动量（ ） 。DW定位误差太小，说明定位精度高，加工要求容易保证，但会提高定位基准和定位元件的
40、制造精度，并会增加组装困难，所以定位误差应合理。一般情况下，定位误差与相应尺寸 应满足下面不等式：)315(DW因为所加工工件是在板状工件上加工均布的 8 个大孔 3 和 8 个小孔 2.5,工件以底平面及定心和定位孔为定位基准。孔是由刀具尺寸保证的，加工的工序基准是工件孔的轴线，因为是用定心与工件中心孔配合实现在 和 方向上的定位，定心也是定位基准。尽管工序基准与定xy18位基准重合，但因中心孔和定心的直径都有制造误差，所以工序基准在 和 方向xy的位置仍然是变化的，其最大变动量即为工件的定位误差，即 01m.540.2.0. DW所以工件定位良好。2.3 钻床的运动由前述可见，不同的工艺方
41、法所要求的机床运动的类别和数目是不一样的。因此，与分析工艺的同时，还必须分析机床上的运动。2.3.1 按运动的功能分类 为了完成工件加工表面的加工，机床上需要设置各种运动，各个运动的功能是不同的，可以分成形运动和非成形运动。成形运动：凡形成表面所必需的工件或刀具的运动，称为表面形成运动（或称基本运动） 。他直接影响被加工表面的精度和光洁度。它又分为：主运动：凡在消耗切削动力和产生切削速度方面起主要作用的运动，称为主运动。它的功能是切除加工表面上多余的金属材料，在钻床上便是钻头切削刃沿中心线的旋转，因此运动速度高，消耗了机床大部分动力。非成形运动：除表面形成运动以外的运动，都属于非表面形成运动（
42、或称辅助运动） 。非表面形成运动包括刀具（或工件）的移近、退回、工件的夹紧、分度等，它们并不参加表面形成过程，但对过程起着不可缺少的辅助作用。2.3.2 按组成可分为简单运动和复合运动只包含一个单元运动的运动，称为简单运动。有两个或两个以上的单元运动组成的运动，称为复合运动。钻床上的单元运动，为钻头的回转运动和轴向进给运动，因为实现这些运动的结构简单。其运动分配可把主轴箱和工作台分别沿立柱上下移动。192.3.3 本次设计机床上的运动本次设计机床上的运动属于复合运动，其中有主轴箱上的各个轴的主运动，而工作台的回转运动和主轴箱的上下移动都属于非形成运动。2.4 绘制加工示意图如图 2-9 所示，
43、加工示意图的作用是表明机床所采用的工艺方法和刀具，规定工件、刀具、以及机床执行部件（如主轴箱、工作台、刀架等）的运动速度、行程以及主要联系尺寸，并可检查它们之间是否会发生干涉。图 2-9 加工示意图203 机床的总体布局3.1 总体布局机床是由部件装配而成，每个部件在机床中占有一定的位置。选择机床的型式，分配运动以及安排各部件和手柄等在整台机床中的位置，叫做机床的总体布局。合理的总体布局应满足的基本要求是：(1)保证工艺方法所要求的工件和刀具的相对位置和相对运动；(2)保证机床具有与所要求的加工精度相适应的刚度和的抗振性；(3)便于观察加工过程；便于操作、调整和修理机床；便于输送、装卸工件和排
44、除切屑，并须保证工作安全；(4)经济性好，如节省材料，减少机床占地面积等；机床总体设计的一般步骤是，首先根据工艺分析，分配机床部件的运动，选择传动形式和支承形式；然后，安排手柄等操作件的位置，并拟定从布局上改善机床性能和技术经济指标的措施。上述各步骤之间有着密切的联系，必要时可以互相穿插或同时并进。机床设计所依据的内容在第一章机床总体方案设计的依据中已有所说明，下面在进行机床整体布局设计的详细叙述。根据我已查的资料和跟本组其他成员的讨论，最后选取如图 3-1 样式的机床作为本次设计的组合机床布局： 21图 3-1 机床布局图3.2 运动的分配机床上的工艺方法确定后，刀具和工件在切削加工时的相对
45、运动亦随着被规定了。但是，这相对运动可分配给刀具，也可分配给工件，或者由工件和刀具共同来完成。机床上的运动分配，是由刀具和工件的重量和尺寸、工艺方法的特点等多方面的因素决定的。由于此机床加工的零件采用多工位加工，故采用了工件的加工和进给运动都有钻头来完成，另外，为了简化装卸和提高生产效率满足多工位加工在同一台机床上进行，采用了通过液压系统带动工作台作顺时针旋转运动，同时主轴箱体部分也采用液压控制多个钻头上下移动。223.3 提高加工精度由第一章的介绍，可知被加工工件的位置要求公差不大，而孔加工精度没作要求，故，本机床设计了专门的夹具来控制各个孔的相对位置（在第二章有详细的介绍） 。3.4 缩小
46、机床占地面积本次设计的 10 工位 16 轴孔加工小型组合机床，是立式加工机床，其主要占地面积是由工作台的大小决定的，而工作台的尺寸主要是由负责主要加工部分的两个主轴箱尺寸决定的。机床底座采用了一般机床型底座，其高度设计为 850mm,宽度为工作台直径稍大的尺寸，长度选用工作台直径加两倍立柱尺寸。由于该机床设计为小型号机床，所以占地面积不会太大。3.5 机床的传动形式机床的传动，有机械、液压、机械液压、气动、气动液压、电气等多种形式。其中最常见的是机械传动和液压传动。液压传动具有机械结构简单、容易实现自动化和无级变速、吸振性能好、过载保护简单以及能自身润滑等优点，在机床中得到了日益广泛的应用。
47、因此，本次设计工作台的回转和主轴箱的进给运动都采用了液压装置，工作台的旋转是自动控制装置，只要主轴箱上升到最高位置，液压系统自动执行通过液压缸带动工作台主轴自动旋转 36，把每个工件移动到它需要加工的下一道工部处。如图 3-2 所示工作台的液压驱动装置：23图 3-2 液压驱动装置图该组合钻床的传动形式确定后，可进行传动部件的布局。组合钻床一经确定加工钻头传动和工作台的回转运动采用液压驱动，则钻床应具备驱动主轴和工作台的液压传动装置。其中主轴箱的液压驱动装置设置在立柱内，工作台的液压驱动装置设计在底座内。3.6 机床的支承形式机床中常用的支承件有床身、底座、立柱、横梁、横臂、刀架及工作台等。这
48、些支承件，或单独使用，或组合使用。此双面组合钻床的支承形式可设计采用“U”形（柱形）支承，支承件是立柱，或立柱与底座的组合。具有这种支承形式的机床，称为双面立式组合机床。此双面立式钻床为中小型普通机床，与卧式机床相比，立式机床占地面积较小；尤其是本次设计的专用组合钻床，机床的加工工件的尺寸较小，工作台的尺寸也不是太大，这就决定了次机床得占地面积不会太大。机床支承件应满足的基本要求：应具有足够的刚度和较高的刚度质量比。24应具有较好的动态特性，包括较大的位移阻抗和阻尼，整 机的低 阶频较高，若阶频不致引起结构共振，不会因薄壁振动而产生噪声。热稳定性要好，热变形对机床加工精度的影响较小。排屑畅通，
49、吊运安全，并具有良好的结构工艺性。由于支承件的结构形状十分复杂，受力条件也很复杂，所以对支承件主要是进行近似的工程技术计算，用近似的技术计算结果，来和已有的经过生产实践考验的同类型支承件的计算结果进行比较，进而评价所设计的支承件。3.6.1 支承件的设计分析首先，在简化支承系统中做出计算简图时，假定：(1) 支承件都是规则的几何形状；(2) 基壁及加入的隔板、筋条的厚度相等，且其间的距离也相等；(3) 支承件是薄壁构件，它们工作条件可看成是铰支梁或在弹性基础上的；其次，支承件的受力变形分析：一下所述均是一个主轴箱对半个工作台和一个立柱的受力分析：条件分析如下：承受载荷：轴向钻削力 Px 和钻削扭矩 Md 以相等数值和相反方向分别通过主轴箱和工作台作用在床身上、下两处支承条件：床身可看作下端固定、上端自由的立柱型的悬臂梁，主轴箱和工作台可看作是一端固定在床身上，另一端自由的悬臂梁。载荷分析：床身、工作台、主轴箱：作用在 x-y 面的载荷简图如 3-3 所示：
