1、 江苏大学毕业论文（设计）第 1 页 共 42 页J I A N G S U U N I V E R S I T Y本 科 毕 业 论 文设计（论文）题目:钻孔的组合机床设计全套图纸，加 153893706学院名称： 京江学院 专业班级： J 机械 0902 学生姓名： 指导教师姓名： 江苏大学毕业论文（设计）第 2 页 共 42 页指导教师职称： 2013 年 6 月 7 日目录前 言 .4摘 要 .51 绪论 51.3 机床设计的目的、内容、要求 .71.3.1 设计的目的 .71.3.2 设计内容 81.3.3 设计要求 81.4 机床的设计步骤 .81.4.1 调查研究 .81.4.2
2、 拟定方案 91.4.3 工作图设计 92 零件分析 .92.1 零件的结构特点及其技术要求 .92.1.1 零件的作用 .92.1.2 零件的工艺分析 102.2. 零件的生产批量及其机床的使用 102.2.1 零件的生产批量 102.2.2 机床的使用条件 103 组合机床的总体设计 113.1 组合机床方案的制定 .113.1.1 制定工艺方案 .113.1.2 确定组合机床的配置形式和结构方案。 113.2 确定切削用量及选择刀具 .133.2.1 确定工序间余量 133.2.2 选择切削用量 133.2.3 确定切削力、切削扭矩、切削功率 133.2.4 选择刀具结构 14江苏大学毕
3、业论文（设计）第 3 页 共 42 页3.3 钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制 143.3.1 被加工零件工序图 153.3.2 加工示意图 173.3.3 机床联系尺寸图 203.3.4 生产率计算卡 233.4 多轴箱的设计 .253.4.1 绘制多轴箱设计原始依据图 253.4.2 齿轮模数选择 273.4.3 多轴箱的传动设计 273.4.4 绘制传动系统图 293.4.5 传动零件的校核 313.5 确定机械重块平衡机构 354 夹具设计 374.1 机床夹具的概述 374.1.1 机床夹具的组成 .374.1.2 机床夹具的类型 .384.2 夹紧方案和夹紧元件的设计 384.
4、3 夹具的性能及优点 384.4 夹具体的设计 394.5 夹具精度分析计算 394.6 夹具操作的简要说明 .405 结论 .41参 考 文 献 42致 谢 43江苏大学毕业论文（设计）第 4 页 共 42 页前 言组合机床是以通用部件为基础，配以少量专用部件，对一种或若干中工件按预先确定的工序进行加工的机床。它能够对工件进行多刃多轴多面多工位同时加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及液压等工序，随着组合机床的发展它能完成的工艺范围将日益扩大。组合机床所使用的通用部件具有特定功能，按标准化、系列化、通用化原则设计制造的组合机床基础部件，每种通用部件有合理的规格尺
5、寸系列，有适用的技术参数和完善的配套关系。组合机床与通用机床、其它机床比较具有以下特点：（1）组合机床上的通用部件和特征零件越占全部机床零部件的 70%-80%，因此设计和制造周期短，经济效益好。（2）用于组合机床采用多刀加工，机床自动化程度高，因此比通用机床生产效率高，产品质量稳定，劳动强度低。（3）组合机床的通用部件是经过周密设计和长期生产实践考验的，又有专门厂家成批生产，它与一般专用机床比较，其结构稳定，工作可靠，使用和维修容易。（4）组合机床加工工件，采用专用夹具，组合刀具和导向装置等，产品加工质量靠工艺装备保证，对操作工人的技术水平要求不高。（5）当机床被加工的产品更新时，专用机床的
6、大部分的部件报废，组合机床的通用部件是根据国家检验设计的，并等效于国际检验，因此其通用部件可以重复使用，不必另行设计和制造。（6）组合机床易于联成组合机床自动线，以适应大规模和自动化生产需要。目前，我国组合机床以广泛用于大批量生产和使用，例如：汽车、拖拉机、柴油机等。江苏大学毕业论文（设计）第 5 页 共 42 页摘 要组合机床及其自动线所使用的通用部件是具有特定功能,按标准化,系列化,通用化原则设计、制造的组合机床基础部件。每种通用部件有合理的规格尺寸系列，有适用的技术参数和完善的配套关系。关键词： 组合机床 AbstractThe modular machine-tool and its
7、the general part which uses from the generatrix has the specific function, according tostandardization, seriation, universalized principle design,manufacture aggregate machine-tool foundation part. Each kind ofgeneral part has the reasonable specification size series, has thesuitable technical param
8、eter and the consummation necessary relations.Key word： Modular machine-tool 1 绪论1.1机床在国民经济的地位及其发展简史组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。二十世纪 70 年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。铣削平面的平面度可达 0.05 毫米/1000 毫米，表面粗糙度可低达 2.50.63 微米；镗孔精度可达 IT76 级，孔距精度可达 0.030.02 微米。 最早的组
9、合机床是 1911 年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953 年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。 在我国，组合机床发展已有 28 年的历史，其科研和生产都具有相当的基础，应用也已深入到很多行业。是当前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。 从 2002 年年底第 21 届日本国际机床博览会上获悉，在来自世界 10 多个国家和地区的 500 多家机
10、床制造商和团体展示的最先进机床设备中，超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。该届博览会上展出的加工中心，主轴转速 1000020000r/min，最高江苏大学毕业论文（设计）第 6 页 共 42 页进给速度可达 2060m/min；复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。在零部件一体化程度不断提高、数量减少的同时，加工的形状却日益复杂。 组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。我国加入 WTO 以后,制造业所面临的机遇与挑战并存。
11、组合机床行业企业适时调整战略,采取了积极的应对策略,出现了产、销两旺的良好势头,截至 2002 年 9 月份,组合机床行业企业仅组合机床产品一项,据不完全统计产量已达 800 余台,产值达 3 个亿以上,较 2001 年同比增长了 10 %以上, 另外组合机床行业工业增加值、产品销售率、全员工资总额、出口交货值等经济指标均有不同程度的增长,新产品、新技术较去年均有大幅度提高,可见行业企业运营状况良好。1.2组合机床的国内、外现状1.2.1行业企业产品结构的变化组合机床行业企业主要针对汽车、摩托车、内燃机、农机、工程机械、化工机械、军工、能源、轻工及家电行业提供专用设备,随着我国加入 WTO 后
12、与世界机床行业进一步接轨,组合机床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变。从近两年的企业生产情况看,数控机床与加工中心的市场需求量在上升,而传统的钻、镗、铣组合机床则有下降趋势,中国机床工具工业学会的机床工具行业企业主要经济指标报表的统计数据显示,仅从几个全国大型重点企业生产情况看,2000 年生产数控机床 590 台,产值 10 731 万元,生产加工中心 118 台,产值 4 601 万元; 2001 年生产数控机床 685 台,产值 17 969 万元,生产加工中心 129 台,产值 5 760 万元;而 2002 年,截至 9 月份,数控机床、加工中心产量、产值已接近 2001 年全年水
13、平,故市场在向数控、高精制造技术和成套工艺装备方面发展。1.2.2行业企业体制的快速转变“九五”后期,在组合机床行业企业的 50 余家组合机床分会会员中,仅有两家企业实行了股份制改造,一家企业退出国有转为民营,其余都是国有企业。而从 2001 年至今,不到两年的时间里,就先后有十几家企业实行股份制改造,一些小厂几乎全部退出国有转为民营,现在一些国家重点国有企业也在酝酿股份制改造,转制已势不可挡“, 民营经济在经历了从被歧视、被藐视到不可小视和现在的高度重视 4 个阶段后,焕发勃勃生机。 ”组合机床行业企业正在以股份制、民营化等多种形式快速发展。1.2.3组合机床技术装备现状与发展趋势组合机床及
14、其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用,因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制,它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件(近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额) ,完成钻孔、扩孔、铰孔,加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台,在孔内镗各种形状槽,以及铣削平面和成形面等。组合机床的分类繁多,有大型组合机床和小型组合机床,有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式,还有多工位回转台式组合机床等;随着技术的不断进步,一种新型的组合机
15、床柔性组合机床越来越受到人们的青睐,它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换,配以可编程序控制器( PLC) 、数字控制(NC) 等,能任意改变工作循环控制和驱动系统,并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外,近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机( 清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线) 等在组合机床行业中所占份额也越来越大。江苏大学毕业论文（设计）第 7 页 共 42 页由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品,是根据用户特殊要求而设计的,它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合机床及组合机床自
16、动线总体技术水平比发达国家要相对落后,国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大,并使产品生产成本提高。因此,市场要求我们不断开发新技术、新工艺,研制新产品,由过去的“刚性”机床结构,向“柔性”化方向发展,满足用户需求,真正成为刚柔兼备的自动化装备。1.2.4组合机床行业的发展思考近两年虽然组合机床行业产销呈现上升趋势,但行业内一些企业同样存在负债经营的情况,主要原因是传统的组合机床产品不能满足用户柔性化、高精度、短周期的市场需求,同时组合机床行业一些企业存在现代化管理水平低、人才流失严重、科研成果不能迅速转化为生产力等缺陷。为此提出如下建议
17、。(1) 提高现代化管理水平。中国加入 WTO 后,迫切要求企业提高现代化管理水平,进一步深化企业内部改革,建立健全适应市场经济的运行机制,“建立企业的科学的管理体制,做到集权有道、分权有序、授权有章、用权有度的责权利内在统一的有机结合,是提高企业控制力所必须的。 ”要彻底改变落后的体制,必须树立全球化经营理念,提高国际市场竞争能力,建立市场快速反应机制,以适应日趋发展的市场需求。(2) 亟待提高企业创新能力。企业的生存,关键在于产品的生命力。已步入电子时代的今天,传统的组合机床已经不能适应高速发展的国内外市场需要,这就要求企业必须适应科学技术的飞速发展,建立技术创新体系,推进企业的技术进步,
18、加速向柔性化、数控化、高精度、短周期方向发展,提高组合机床适用范围和市场覆盖面; 同时实施名牌战略,争创世界品牌, 加速我国组合机床的发展进程,使我国组合机床行业企业在世界制造领域里立于不败之地。(3) 企业发展、技术创新和管理水平的提高都需要高技术人才。在全球化经济格局不断明朗的今天,人才争夺战已渗透到各个领域,组合机床行业应适时把握国际大环境,广招高技术人才、高技能工人。现在企业尤其缺少高技能工人,专家指出,目前我国企业产品平均合格率仅为 7 成,不良产品每年损失近 2 000 亿元,而其中 50 %以上系由工人技能不高所致。因此,建立强大的技术生力军,不断更新知识,更新观念,依靠优秀的高
19、技术人才、高技能工人,加快企业信息化建设,是企业发展的必由之路。综上所述,组合机床行业企业一要开展科技攻关,攻克当前行业企业技术发展上的难题;二要加强与国外的合资合作,利用和学习国外的先进技术,提高企业的现代化管理水平和技术水平;三要通过对引进技术的消化吸收进行再创新,发展自己的产品。通过我们的努力,使我国真正由制造大国变成制造强国。1.3 机床设计的目的、内容、要求1.3.1 设计的目的机床设计毕业设计，其目的在于通过机床主运动机械变速传动系统的结构设计，江苏大学毕业论文（设计）第 8 页 共 42 页使我们在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案的分析、结构工艺性、机械制图、零
20、件计算、编写技术文件和查阅资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养基本的设计方法，并培养了自己具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。1.3.2 设计内容(1)运动设计 根据给定的被加工零件，确定机床的切削用量，通过分析比较拟定传动方案和传动系统图，确定传动副的传动比及齿轮的齿数，并计算主轴的实际转速与标准的相对误差。(2)动力设计 根据给定的工件，初算传动轴的直径、齿轮的模数；确定动力箱；计算多轴箱尺寸及设计传动路线。完成装配草图后，要验算传动轴的直径，齿轮模数否在允许范围内。还要验算主轴主件的静刚度。(3)结构设计 进行主运动传动轴系、变速机构、主轴主件、箱体、润
21、滑与密封等的布置和机构设计。即绘制装配图和零件工作图。(4)编写设计说明书1.3.3 设计要求评价机床性能的优劣，主要是根据技术经济指标来判定的。技术先进合理，亦即“质优价廉”才会受到用户的欢迎，在国内和国际市场上才有竞争力。机床设计的技术经济指标可以从满足性能要求、经济效益和人机关系等方面进行分析。1.4 机床的设计步骤1.4.1 调查研究研究市场和用户对设计机床的要求，然后检索有关资料。其中包括情报、预测、实验研究成果、发展趋势、新技术应用以及相应的图纸资料等。甚至还可以通过网络检索技术查阅先进国家的有关资料和专利等。通过对上述资料的分析研究，拟订适当的方案，以保证机床的质量和提高生产率，
22、使用户有较好的经济效益。江苏大学毕业论文（设计）第 9 页 共 42 页1.4.2 拟定方案通常可以拟定出几个方案进行分析比较。每个方案包括的内容有：工艺分析、主要技术参数、总布局、传动系统、液压系统、控制操作系统、电系统、主要部件的结构草图、实验结果及技术经济分析等。在制定方案时应注意以下几个方面：（1） 当使用和制造出现矛盾时，应先满足使用要求，其次才是尽可能便于制造。要尽量用先进的工艺和创新的结构；（2） 设计必须以生产实践和科学实验为依据，凡是未经实践考验的方案，必须经过实验证明可靠后才能用于设计；（3） 继承与创造相结合，尽量采用先进工艺，迅速提高生产力，为实现四个现代化服务。注意吸
23、取前人和国外的先进经验，并在此基础上有所创造和发展。1.4.3 工作图设计首先，在选定工艺方案并确定机床配置形式、结构方案基础上，进行方案图纸的设计。这些图子包括：被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡，统称“三图一卡”设计。并初定出主轴箱轮廓尺寸，才能确定机床各部件间的相互关系。其次，绘制机床的总装图、部分部件装配图、液压系统图、PLC 接线图和梯形图。然后，整理机床有关部件与主要零件的设计计算书，编制各类零件明细表，编写机床说明书等技术文件。最后，对有关图纸进行工艺审查和标准化审查。江苏大学毕业论文（设计）第 10 页 共 42 页2 零件分析2.1 零件的结构特点及其
24、技术要求2.1.1 零件的作用上紧定螺丝，以达到内圈周向、轴向固定的目的 但因为内圈内孔是间隙配合，一般只用于轻载、无冲击的场合。2.1.2 零件的工艺分析该零件为轴承支架，安装轴承，形状一般，精度要求并不高，零件的主要技术要求分析如下：（参阅图 1）图 2-1 工序图1由零件图可知，零件的底座底面、内孔、端面及轴承座的顶面有粗糙度要求，其余的表面精度要求并不高，也就是说其余的表面不需要加工，只需按照铸造时的精度即可。底座底面的精度为 Ra3.2、内孔、端面及内孔的精度要求均为 3.2。轴承座在工作时，静力平衡。2. 铸件要求不能有砂眼、疏松等缺陷，以保证零件的强度、硬度及疲劳度，在静力的作用
25、下，不至于发生意外事故。江苏大学毕业论文（设计）第 11 页 共 42 页2.2. 零件的生产批量及其机床的使用2.2.1 零件的生产批量本次课题要求,零件的生产批量以年产 6 万件而计，单班制。2.2.2 机床的使用条件本次课题要求生产纲领为年产 6 万件,而机床的使用设备为:大部分工艺采用通用机床,部分采用专用机床,机床按流水线生产布置,也可以广泛使用专用夹具,采用部分专用刀具,部分采用专用量具.3 组合机床的总体设计3.1 组合机床方案的制定3.1.1 制定工艺方案零件加工工艺将决定组合机床的加工质量、生产率、总体布局和夹具结构等。所以，在制定工艺方案时，必须计算分析被加工零件图，并深入
26、现场了解零件的形状、大小、材料、硬度、刚度，加工部位的结构特点加工精度，表面粗糙度，以及定位，夹紧方法，工艺过程，所采用的刀具及切削用量，生产率要求，现场所采用的环境和条件等等。并收集国内外有关技术资料，制定出合理的工艺方案。改变根据被加工被零件的零件图，加工六个侧面 15 深 27.75mm 孔的工艺过程。(1) 加工孔的主要技术要求。加工 6 个 15 孔。工件材料为 HT21-40，HB170 241要求生产纲领为（考虑废品及备品率）年产量 6 万件，单班制生产(2) 工艺分析加工该孔时，孔的表面粗糙度为 Ra12.5根据组合机床用的工艺方法及能达到的经济精度，可采用如下的加工方案。江苏
27、大学毕业论文（设计）第 12 页 共 42 页一次性加工孔，孔径为 15。(3) 定位基准及夹紧点的选择加工此轴承座的孔，以底面和轴承座底面上两个孔限制六个自由度。在保证加工精度的情况下，提高生产效率减轻工人劳动量，而工件也是大批量生产，由于夹具在本设计中没有考虑，因此在设计时就认为是液压夹紧。3.1.2 确定组合机床的配置形式和结构方案。(1)被加工零件的加工精度被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序及应保证的加工精度，是制造机床 方案的主要依据。减速器箱体的加工孔的精度要求不高，可采用钻孔组合机床，工件各孔间的位置精度为 0.1mm,它的位置精度要求不是很高，安排加工时可以在下一个安装工
28、位上对所有孔进行最终精加工。为了加工出表面粗糙度为 Ra12.5 的孔。采取提高机床原始制造精度和工件定位基准精度并减少夹压变形等措施就可以了。为此，机床通常采用尾置式齿轮动力装置，进给采用液压系统，液压缸夹紧。(2) 被加工零件的特点这主要指零件的材料、硬度加工部位的结构形状，工件刚度定位基准面的特点，它们对机床工艺方案制度有着重要的影响。此轴承座的材料是 HT200、硬度 HB170-241、孔在侧面呈圆周形分布，孔的直径为 15mm。采用多孔同步加工，零件的刚度足够，工件受力不大，振动，及发热变形对工件影响可以不计。一般来说，孔中心线与定位基准面平行且需由一面或几面加工的箱体宜用卧式机床
29、，立式机床适宜加工定基准面是水平的且被加工孔与基准面垂直的工件，而不适宜加工安装不方便或高度较大的细长工件。对大型箱体件采用单工位机床加工较适宜，而中小型零件则多采用多工位机床加工。此零件的加工特点是中心线与定位基准平面是垂直的，并且定位基准面是水平的。孔的分布范围是直线形状，工件比较长，一次钻完，多轴箱体积较大，采用两工位以减小多轴箱的体积，使整个钻床瘦身，因而适合选择立式多工位钻床。(3) 零件的生产批量零件的生产批量是决定采用单工位、多工位、自动线或按中小批量生产特点设计组合机床的重要因素。按设计要求生产纲领为年生产量为 6 万件，从工件外形及轮廓尺寸，为了减少加工时间，采用多轴头，为了
30、减少机床台数，此工序尽量在一台机床上完成，以提高利用率。(4) 机床使用条件江苏大学毕业论文（设计）第 13 页 共 42 页使用组合机床对对车间布置情况、工序间的联系、使用厂的技术能力和自然条件等一定的要求。在根据使用户实际情况来选择什么样的组合机床。综合以上所述：通过对箱盖零件的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技术要求、定位、夹紧方式、工艺方法，并定出影响机床的总体布局和技术性能等方面的考虑，最终决定设计四轴头多工位同步钻床。3.2 确定切削用量及选择刀具3.2.1 确定工序间余量为使加工过程顺利进行并稳定的保证加工精度，必须合理地确定工序余量。生产中常用查表给出的组合机床对孔加
31、工的工序余量，由于在本钻床上钻孔后重新安装或在其他多工位机床上加工下道工序，应适当加大余量，以消除转、定位误差的影响。15mm 的孔在钻孔后扩孔，直径上工序间余量 0.51mm。3.2.2 选择切削用量确定了在组合机床上完成的工艺内容了，就可以着手选择切削用量了。因为所设计的组合机床为多轴同步加工在大多数情况下，所选切削用量，根据经验比一般通用机床单刀加工低 30%左右多轴主轴箱上所有刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑台，工作时，要求所有刀具的每分钟进给量相同，且等于动力滑台的每分钟进给量（mm/min）应是适合有刀具的平均值。因此，同一主轴箱上的刀具主轴可设计成不同转速和不同的每转进给量
32、（mm/r）与其适应。以满足不同直径的加需要，即： n1= = =f1n2fifivf式中： 各主轴转速（r/min）1、 2、 ni 各主轴进给量（mm/r ）f1、 2、 fi动力滑台每分钟进给量（mm/min ）vf由于减速器顶面孔的加工精度、工件材料、工作条件、技术要求都是相同的。按照经济地选择满足加工要求的原则，采用查表的方法查得：钻头直径 D=15mm,铸铁江苏大学毕业论文（设计）第 14 页 共 42 页HB175255、进给量 f=0.12mm/r、切削速度 v=26m/min.3.2.3 确定切削力、切削扭矩、切削功率根据选定的切削用量（主要指切削速度 v 及进给量 f）确定
33、切削力，作为选择动力部件（滑台）及夹具设计的依据；确定切削扭矩，用以确定主轴及其它传动件（齿轮，传动轴等）的尺寸；确定切削功率，用以选择主传动电动（一般指动力箱）功率，通过查表计算如下：布氏硬度：HB =HB min (HBmaxHB min)31=170 (241170)=146.33切削力： =26FD8.0f6.HB=2617 .20.6143=2429.11N切削扭矩： =10T9.18.0f6.B=10 .7.0.6143=11964.02Nmm切削功率： =PD9740Tv=2452.2615/(97403.1417)=0.23kw式中：HB布氏硬度F切削力（ N）D钻头直径（mm
34、）f每转进给量（mm/r）T切削扭矩(Nmm)V切削速度（m/min）江苏大学毕业论文（设计）第 15 页 共 42 页P切削功率 (kw)3.2.4 选择刀具结构轴承座的布氏硬度在 HB170241，孔径 D 为 7mm，刀具的材料选择高速钢钻头（W18Cr4V） ，为了使工作可靠、结构简单、刃磨简单，选择标准 7 的麻花钻。孔加工刀具的长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端与导向套之间有 3050mm 的距离，以便排出切屑和刀具磨损后有一定的向前的调整量。3.3 钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制前面对四轴头多工位同步钻床工艺方案及配置型式、结构方案确定的有关问题，它是钻床总体设计的重要内容
35、。下面就以钻床加工箱盖总体设计的另一个问题，既总体设计方案的图纸表达形式“三图一卡”设计，其内容包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图、编制生产率卡。3.3.1 被加工零件工序图1、被加工零件工序图的作用及内容被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示一台组合机床完成的工艺内容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、夹具部位及被加工零件的材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或成品状况的图纸，它不能用用户提供的图纸代替，而是在原零件图基础上，突出本机床的加工的内容，加上必要的说明绘制成的。它是组合机床设计的主要依据，也是制造、使用、检验和调整机床的重要技
36、术文件。离合器压盘用钻孔组合机床的被加工零件工序图如 22 所示。图上主要内容：（1）被加工零件的形状，主要外廓尺寸和本机床要加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形位精度等技术要求，以及对上道工序的技术要求等。（2）本工序所选定的定位基准、夹紧部位及夹紧方向。（3）加工时如需要中间向导，应表示出工件与中间向导有关部位结构和尺寸，以便检查工件、夹具、刀具之间是否相互干涉。（4）被加工零件的名称、编号、材料、硬度及被加工部位的加上余量等。2、绘制被加工零件工序图的注意事项（1）为了使被加工零件工序图清晰明了，一定要图出被本机床的加工内容。绘制江苏大学毕业论文（设计）第 16 页 共 42 页时，应按
37、一定的比例，选择足够的视图及剖视图，突出加工部位（用粗实线） ，并把零件轮廓及与机床、夹具设计有关部位（用细实线）表清楚，凡本道工序保证的尺寸、角度等，均应在尺寸数值下方面用粗实线标记。如图 22 中 615 加工用定位基准，机械夹压位置及方向，辅助支承均须用规定的符号表示出来。图 22 被加工零件工序图附注：1.被加工零件：轴承箱体；2.材料及硬度：灰铸铁 HT21-40 JB307-62 HB175255；（2）加工部位的位置尺寸应由定位基准注起，为便于加工及检查，尺寸应采用直角坐标系标出，而不采用极坐标，但有时因所选定位基准与设计基准不重合，则须对加工部位要求位置尺寸精度进行分析换算。江
38、苏大学毕业论文（设计）第 17 页 共 42 页3.3.2 加工示意图图 23 加工示意图1、加工示意图的作用和内容加工示意图是被加工零件工艺方案在图样上的反映，表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具的布置以及工件、夹具、刀具的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等，是刀具、夹具、多轴箱、电气和液压系统设计选择动力部件的主要依据，是整台组合机床布局形式的原始要求，也是调整机床和刀具所必需的重要文件。图23 为底座上 4 孔卧式钻床加工示意图。在图上应标注的内容：（1）机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程。（2）工件、夹具、刀具及多轴箱端面之间的距离等。（3）主轴的结构类型，尺寸及外伸
39、长度；刀具类型，数量和结构尺寸、接杆、导向装置的结构尺寸；刀具与导向置的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式，刀具应按加工终了位置绘制。2、绘制加工示意图之前的有关计算（1）刀具的选择 刀具选择考虑加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生产率要求等因素。刀具的选择前已述及，此处就不在追述了。（2）导向套的选择 在组合机床上加工孔，除用刚性主轴的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取决于夹具导向。因此正确选择导向装置的类型，合理确定其尺寸、江苏大学毕业论文（设计）第 18 页 共 42 页精度，是设计组合机床的重要内容，也是绘制加工示意图时必须解决的内容。1）选择导向类型 根据刀具导向部分直径 d=
40、7mm 和刀具导向的线速度v=11m/min，选择固定式导向。2）导向套的参数 根据刀具的直径选择固定导向装置，如图 24 所示：图 24 固定导向装置固定导向装置的标准尺寸如下表：表 21 固定导向装置的标准尺d D D1 D2 L l1 m R d1 d2 l017 25 36 35 25 35 15.5 24 M8 16 12固定装置的配合如下表：表 22 固定装置的配合导向类别工艺方法D D D1刀具导向部分外径固定导向钻孔 G7（或 F8） 67gHjsg6固定导向装置的布置如图 25 所示导向装置的布置如表 23 所示：表 23 导向装置的参数(mm)尺寸项目 l1 l2 l3与直
41、径 d 的关系 (23)d 加工铸铁 d d/3+(38)计算值 3d=30 254 25.4/3+8=16.5江苏大学毕业论文（设计）第 19 页 共 42 页图 25 固定导向装置的布置（3）初定主轴类型、尺寸、外伸长度因为轴的材料为 40Cr，剪切弹性模量 G=81.0GPa,刚性主轴取 14（ 0）m,所以 B 取 2.316，根据刚性条件计算主轴的直径为：d B =2.316 =24.22mm4T402.196式中：d轴直径（mm）T轴所承受的转矩（ Nmm）B系数内孔长度为：l 1 =77mm. 本设计中所有主轴直径皆取 d=20mm,主轴外伸长度为：L=115mm，D/ 为 30
42、/20，d（4）选择刀具接杆 由以上可知，多轴箱各主轴的外伸长度为一定值，而刀具的长度也是一定值，因此，为保证多轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置，就需要在主轴与刀具之间设置可调环节，这个可调节在组合机床上是通过可调整的刀具接杆来解决的,连接杆如图 26 所示江苏大学毕业论文（设计）第 20 页 共 42 页图 26 可调连接杆连接杆上的尺寸 d 与主轴外伸长度的内孔 D 配合，因此，根据接杆直径 d 选择刀具接杆参数如表 24 所示：表 24 可调接杆的尺寸d(h6) D1(h6) d2 d3 L l1 l2 l3螺母厚度20 Tr206 莫氏 1 号 12.061 17 188 46 40
43、 100 12（5）确定加工示意图的联系尺寸从保证加工终了时主轴箱端面到工件端面间距离最小来确定全部联系尺寸，加工示意图联系尺寸的标注如图 23 所示。其中最重要的联系尺寸即工件端面到多轴箱端面之间的距离（图中的尺寸 333mm）,它等于刀具悬伸长度、螺母厚度、主轴外伸长度与接杆伸出长度（可调）之和，再减去加工孔深度和切出值。（6）工作进给长度的确定 如图 27 工作进给长度 应等于工件加工部位长工L度 L 与刀具切入长度 和切出长度 之和。切入长应 应根据工件端面误差情况在1LL1510mm 之间选择，误差大时取大值，因此取 =5mm，切出长度 =1/3d+(38)=12+8 9mm,所以
44、=10+5+9=29mm.103工（7）快进长度的确定 考虑实际加工情况，在未加工之前，保证工件表面与刀尖之间有足够的工作空间，也就是快速退回行程须保证所有刀具均退至夹具导套内而不影响工件装卸。这里取快速退回行程为 156mm，快退长度等于快速引进与工作工进之和，因此快进长度 15629=127mm.图 27 工作进给长度江苏大学毕业论文（设计）第 21 页 共 42 页3.3.3 机床联系尺寸图1、联系尺寸图的作用和内容一般来说，组合机床是由标准的通用部件动力箱、动力滑台、立柱、立柱底座加上专用部件多轴箱、刀、辅具系统、夹具、液、电、冷却、润滑、排屑系统组合而成。联系尺寸图用来表示机床各组成
45、部件的相互装配和运动关系，以检验机床各部件的相对位置及尺寸联系是否满足要求，通用部件的选择是否合适，并为进一步开展主轴箱、夹具等专用部件、零件的设计提供依据。联系尺寸图也可以看成是简化的机床总图，它表示机床的配置型式及总体布局。图 2-8 机床联系尺寸图如图 28 所示，机床联系尺寸图的内容包括机床的布局形式，通用部件的型号、规格、动力部件的运动尺寸和所用电动机的主要参数、工件与各部件间的主要联系尺寸，专用部件的轮廓尺寸等。2、选用动力部件选用动力部件主要选择型号、规格合适的动力滑台、动力箱。（1）滑台的选用 通常，根据滑台的驱动方式、所需进给力、进给速度、最大行程长度和加工精度等因素来选用合
46、适的滑台。1）驱动形式的确定 根据对液压滑台和机械滑台的性能特点比较，并结合具体的加工要求，使用条件选择 HY 系列液压滑台。2）确定轴向进给力 滑台所需的进给力江苏大学毕业论文（设计）第 22 页 共 42 页= =41071.79=4287.16N进Fi式中： 各主轴加工时所产生的轴向力i由于滑台工作时，除了克服各主轴的轴的向力外，还要克服滑台移动时所产生的摩擦力。因而选择滑台的最大进给力应大于 4.29KN。进F3）确定进给速度 液压滑台的工作进给速度规定一定范围内无级调速，对液压滑台确定切削用量时所规定的工作进给速度应大于滑台最小工作进给速度的 0.51 倍;液压进给系统中采用应力继电
47、器时，实际进给速度应更大一些。本系统中进给速度=nf=47.8mm/min。所以选择 HY25IA 液压滑台，工作进给速度范围vf32800mm/min，快速速度 12m/min。4）确定滑台行程 滑台的行程除保证足够的工作行程外，还应留有前备量和后备量。前备量的作用是动力部件有一定的向前移动的余地，以弥补机床的制造误差以及刀具磨损后能向前调整。本系统前备量为 20mm，后备量的作用是使动力部件有一定的向后移动的余地，为方便装卸刀具，这是取 40mm,所以滑台总行程应大于工作行程，前备量，后备量之和。即：行程 L156+20+40=236mm，取 L250mm。综合上述条件，确定液压动力滑台型
48、号 HY25IA。（2）由下式估动力箱的选用 动力箱主要依据多轴所需的电动机功率来选用，在多轴箱没有设计之前， 可算主P 主 切40.1230.80.615KW式中：多轴箱传动效率，加工黑色金属时 0.80.9；有色金属时0.70.8，本系统加工 HT21-40 JB307-62，取 0.8动力箱的电动机功率应大于计算功率，并结合主轴要求的转速大小选择。因此，选用电动机型号为 Y100L6B5 的 1TD25IA 型动力箱，动力箱输出轴至箱底面高度为125mm。主要技术参数如下表：转速范围（r/min）主电机传动型号电机转速 输出转速主电机功率（）kw配套主轴部件型号江苏大学毕业论文（设计）第
49、 23 页 共 42 页Y100L-6B5 1430 706 1.51TA32、1TA32M、1TZ321TG32（3）Y 轴液压滑台的选用工件质量计算 V=42024010(2 1602340)1030=1.30810-3m3m = v=7.010 31.30810-3=9.156kg磨擦系数：f=0.070.12 取 f=0.1F=fN=fmg=0.19.15610=9.156N2、配套支承部件的选用立柱 1CL25 型，立柱底座 1CD253、确定装料高度装料高度指工件安装基面至机床底面的垂直距离，在现阶段设计组合机床时，装料高度可视具体情况在 H5801060mm 之间选取，本系统取装料高度为 976mm。4、中间底座轮廓尺寸
