1、1摘 要组合机床是以通用部件，配以工件特定外形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。它一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍甚至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批量生产中得到的广泛应用，并可用以组成自动生产线。本课题是针对汽车减速器壳体侧端面上 4-M16X1.5 孔钻销这一特定工序而设计的一台专用立式组合机床。本设计中，在充分数据计算得基础上对标准通用零件做了仔细选择。并依据被加工零件的结构特点、加工部位的尺寸精度、表面粗糙度要求以及定
2、位夹紧方式、工艺方法和加工过程所采用的道具、生产率、切削用量情况等、设计了结构合理的组合机床。关键词：组合机床；工艺流程；生产率；自动生产线2ABSTRACTWith the general components as the basic structure.the combined machine tool is a kind of semi-automatic or automatic specific machine composed by the specific components and clamps for the specific workpiece shape and pr
3、ocessing technology design.It generally applines stamulous processing fromthe aspects of multi-axis,multi-cutter,multi-procedure,multi-surface or multi-station so that the production efficien is several times and even more higher than the general machine tool.Owing to the standardization and seriali
4、zation of the general components,the configuration can be made flexibly to shorten the circle of design and manufacture.Therefore,with the advantages of low cost and high efficiency,the combined machine tool is applied to be prduction in a large quantity anto from the automatic production line.On th
5、e specific procedure of 4-M16x1.5 hole drilling of the auto speed reducer housing end,the vertical combined machine tools is designed specifically.On the basis of the complete data calculation, the stabdard general parts ischosen. The multi-axis box with reasonable structure is designed based on the
6、 structure features of theprocessed parts,the surface roughness,the locating and clamping ways,the technological approach as well as the cutter,production efficiency,cutting parameter in the combined machine tool.Key words:Combined machine tool;clamp;multi-axis;Automatic production line31 绪论1.1 机床在国
7、民经济的地位及其发展简史现代社会中，人们为了高效、经济地生产各种高质量产品，日益广泛的使用各种机器、仪器和工具等技术设备与装备。为制造这些技术设备与装备，又必须具备各种加工金属零件的设备，诸如铸造、锻造、焊接、冲压和切削加工设备等。由于机械零件的形状精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法来达到，特别是形状复杂、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在机床上经过几道甚至几十道切削加工工艺才能完成。因此，机床是现代机械制造业中最重要的加工设备。在一般机械制造厂中，机床所担负的加工工作量，约占机械制造总工作量的 40%60%，机床的技术性能直接影响机械产品的质量及其制造的经济性，
8、进而决定着国民经济的发展水平。可以这样说，如果没有机床的发展，如果不具备今天这样品种繁多、结构完善和性能精良的各种机床，现代社会目前所达到的高度物质文明将是不可想象的。一个国家要繁荣富强，必须实现工业、农业、国防和科学技术的现代化，这就需要一个强大的机械制造业为国民经济各部门提供现代化的先进技术设备与装备，即各种机器、仪器和工具等。然而，一个现代化的机械制造业必须要有一个现代化的机床制造业做后盾。机床工业是机械制造业的“装备部” 、 “总工艺师” ，对国民经济发展起着重大作用。因此，许多国家都十分重视本国机床工业的发展和机床技术水平的提高，使本国国民经济的发展建立在坚实可靠的基础上。机床是人类
9、在长期生产实践中，不断改进生产工具的基础上生产的，并随着社会生产的发展和科学技术的进步而渐趋完善。最原始的机床是木制的，所有运动都是由人力或畜力驱动，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它们实际上并不是一种完整的机器。现代意义上的用于加工金属机械零件的机床，是在 18 世纪中叶才开始发展起来的。当时，欧美一些工业最发达的国家，开始了从工场手工业向资本主义机器大工业生产方式的过度，需要越来越多的各种机器，这就推动了机床的迅速发展。为使蒸汽机的发明付诸实用，1770 年前后创制了镗削蒸汽机汽缸内孔用的镗床。1797 年发明了带有机动刀架的车床，开创了用机械代替人手控制刀具运动的先声，不仅解放了
10、人的双手，并使机床的加工精度和工效起了一个飞跃，初步形成了现代机床的雏型。续车床之后，随着机械制造业的发展，其他各种机床也陆续被创制出来。至 19 世纪末，车床、钻床、镗床、刨床、拉床、铣床、磨床、齿轮加工机床等基本类型的机床已先后形成。上世纪初以来，由于高速钢和硬质合金等新型刀具材料相继出现，刀具切削性能不断提高，促使机床沿着提高主轴转速、加大驱动功率和增强结构刚度的方向发展。与此同时，由于电动机、齿轮、轴承、电气和液压等技术有了很大的发展，使机床的转动、结构和控制等方面也得到相应的改进，加工精度和生产率显著提高。此外，为了满足机械制造业日益广阔的各种使用要求，机床品种的发展也与日俱增，例如
11、，各种高效率自动化机床、重型机床、精密机床以及适应加工特殊形状和特殊材料需要的特种加工机床相继问世。50 年代，在综合应用电子技术、检测技术、计算技术、自动控制和机床设计等各个领域最新成就的基础上发展起来的数控机床，使机床自动化进入了一个崭新的阶段，与早期发展的仅适用于大批大量生产的纯机械控制和继电器接触器控制的自动化相比，它具有很高柔性，即使在单件和小批生产中也能得到经济的使用。4综观机床的发展史，它总是随着机械工业的扩大和科学技术的进步而发展，并始终围绕着不断提高生产效率、加工精度、自动化程度和扩大产品品种而进行的，现代机床总的趋势仍然是继续沿着这一方向发展。我国的机床工业是在 1949
12、年新中国成立后才开始建立起来的。解放前，由于长期的封锁统治和19 世纪中叶以后帝国主义的侵略和掠夺，我国的工农业生产非常落后，既没有独立的机械制造业，更谈不上机床制造业。至解放前夕，全国只有少数城市的一些规模很小的机械厂，制造少量简单的皮带车间、牛头刨床和砂轮等；1949 年全国机床产量仅 1000 多台，品种不到 10 个。解放后，党和人民政府十分重视机床工业的发展。在解放初期的三年经济恢复时期，就把一些原来的机械修配厂改建为专业厂；在随后开始的几个五年计划期间，又陆续扩建、新建了一系列机床厂。经过 50 多年的建设，我国机床工业从无到有，从小到大，现在已经成门类比较齐全，具有一定实力的机床
13、工业体系，能生产 5000 多种机床通用品种，数控机床 1500 多种；不仅装备了国内的工业，而且每年还有一定数量的机床出口。我国机床行业的发展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，与世界先进水平相比，还有较大差距。为了适应我国工业、农业、国防和科学技术现代化的需要，为了提高机床产品在国际市场上的竞争能力，必须深入开展机床基础理论研究，加强工艺试验研究，大力开发精密、重型和数控机床，使我国的机床工业尽早跻身于世界先进行列。1.2 组合机床的国内、外现状世界上第一台组合机床于 1908 年在美国问世，30 年代后组合机床在世界各国得到迅速发展。至今，它已成为现代制造工程（尤其是箱体零件加
14、工）的关键设备之一。现代制造工程从各个角度对组合机床提出了愈来愈高的要求，而组合机床也在不断吸取新技术成果而完善和发展。1.2.1 国内组合机床现状我国加入 WTO 以后，制造业所面临的机遇与挑战并存、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 2005 年 4 月份，组合机床行业企业仅组合机床一项，据不完全统计产量已达 1000 余台，产值达 3.9 个亿以上，较 2004 年同比增长了 10%以上，另外组合机床行业增加值、产品销售率、全员工资总额、出口交费值等经济指标均有不同程度的增长，新产品、新技术较去年年均有大幅度提高，可见行业企业运营状况良好
15、。（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 后与世界机床进一步接轨，组合机床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变。从近两年是企业生产情况来看，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是统计数据显示，仅从几个全国大型重点企业生产情况看，2003 年生产数控机床 890台，产值 16187 万元，生产加工中心 148 台，产值 5770 万元；2004 年生产数控机床 985 台，产值25
16、838 万元，生产加工中心 159 台，产值 7099 万元；而 2005 年，截至 4 月份，数控机床、加工中心、产值已接近 2003 年全年水平，故市场在向数控、高精制造技术和成套工艺装备方面发展。5（2）行业企业的快速转变“九五”后期，在组合机床行业企业的 50 多家组合机床分会会员中，仅有两家企业实行了股份改造，一家企业退出国有转为民营，其余的都是国有企业。而从 2001 至 2002 年，不到两年的时间，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，转制已势不可档， “民营经济在经历了从被歧视，被藐视到不可小视和现在高
17、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。（3）组合机床技术装备现状与发展趋势组合机床及其自动线是集机电于一体是综合自动化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，因而被广泛应用与工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电行业。我国的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的箱体类和轴类零件（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，以及铣削平面和成型面等。组合机床的分类繁多，有
18、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，还有多工位回转台组合机床等；随着技术的不断是进步，一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受人们是亲昧，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、机床辅机等在组合机床行业中所占份额也越来越大。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
19、试漏等技术。我国组合机床及其组合机床自动线总体技术水平比发达国家相对落后，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，满足用户需要，真正成为刚柔兼备的自动化装备。1.2.2 国外组合机床现状方向发展。组合机床的加工 80 年代以来，国外组合机床技术在满足精度和效率要求的基础上，正朝着综合成套和具备柔性的精度、多品种加工的柔性以及机床配置的灵活多样方面均有新的突破性进展，实现了机床工作程序软件化、工序高度集中、高效短节拍和
20、多功能知道监控。组合机床技术的发展趋势是：（1）广泛应用数控技术国外主要的组合机床生产厂家都有自己的系列化完整的数控组合机床通用部件,在组合机床上不仅一般动力部件应用数控技术,而且夹具的转位或转角、换箱装置的自动分度与定位也都应用数控技术,从而进一步提高了组合机床的工作可靠性和加工精度。广州标致汽车公司由法国雷诺公司购置的缸盖加工生产线,就是由三台自动换箱组合机床组成的,其全部动作均为数控,包括自动上下料的交换工作台、环形主轴箱库、动力部件和夹具的运动,其节拍时间为 58 秒。(2)发展柔性技术680 年代以来,国外对中大批量生产,多品种加工装备采取了一系列的可调、可变、可换措施,使加工装备具
21、有了一定的柔性。如先后发展了转塔动力头、可换主轴箱等组成的组合机床;同时根据加工中心的发展,开发了二坐标、三坐标模块化的加工单元,并以此为基础组成了柔性加工自动线(FTL)。这种结构的变化,既可以实现多品种加工要求的调整变化快速灵敏,又可以使机床配置更加灵活多样。(3)发展综合自动化技术汽车工业的大发展,对自动化制造技术提出了许多新的需求,大批量生产的高效率,要求制造系统不仅能完成一般的机械加工工序,而且能完成零件从毛坯进线到成品下线的全部工序,以及下线后的自动码垛、装箱等。德国大众汽车公司 KASSEL 变速箱厂 1987 年投入使用的造价 9000 万马克的齿轮箱和离合器壳生产线,就是这种
22、综合自动化制造系统的典范。该系统由两条相似对称布置的自动线组成,三班制工作,每条线日产 2000 件,节拍时间为 40 秒。全线由 12 台双面组合机床、18 台三坐标加工单元、空架机器人、线两端的毛坯库和三坐标测量机组成,可实现 3 种零件的加工。空架机器人完成工件下线的码垛装箱工作。随着综合自动化技术的发展,出现了一批专门从事装配、试验、检测、清洗等装备的专业生产厂家,进一步提高了制造系统的配套水平。(4)进一步提高工序集中程度国外为了减少机床数量,节省占地面积,对组合机床这种工序集中程度高的产品,继续采取各种措施,进一步提高工序集中程度。如采用十字滑台、多坐标通用部件、移动主轴箱、双头镗
23、孔车端面头等组成机床或在夹具部位设置刀库,通过换刀加工实现工序集中,从而可最大限度地发挥设备的效能,获取更好的经济效益。2 组合机床的总体设计2.1 组合机床方案的制定2.1.1 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。后桥减速器壳体共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求，
24、现分析如下：1、以 62 孔为中心的加工表面，这一组加工表面包括 110 的孔，2 个 10 的孔，16 个 11 的孔，4 个 M16 的螺纹孔。2、以 113 孔为中心的加工表面，这一组加工表面包括：10 个 11 的光孔，6 个 M12 的螺纹孔。这两组加工表面有一定的位置要求，主要是：（1）62 的孔与 113 的孔同轴度为 0.04；（2）366 所在平面与 304 所在平面平行度公差为 0.08；（3）366 平面与 113 孔的垂直度为 0.08；（4）313 的圆柱面与 113 孔的同轴度为 0.06；（5）M16 的螺纹孔中心与 110 上平面的位置度为 0.25B；7由以上
25、分析可知，对于这两组加工表面来说可以先加工一组表面然后借助于专用夹具加工另一表面并且保证他们之间的位置精度要求。在加工零件时多数用到 366 的外圆及端面和 304 的端面定位，因此要首先加工出定位基准，又因为粗基准不能重复使用，因此要采用组合机床在同一工序加工出这个表面。另外两组加工表面中的每组加工表面之间又有不同的相对位置关系和各自的加工精度要求，这要借助于专用夹具和提高机床加工精度的办法来保证他们的加工要求。3、基面的选择基面的选择是工艺规程设计的重要工作之一，基面选择的正确与合理可使加工余量得到保证，生产率得到提高，否则加工工艺中会问题百出，更有甚者，会造成零件的大批量报废，使生产无法
26、进行。粗基准的选择将会影响加工表面与不加工表面的相互位置或影响到加工余量的分配，并且写一道粗加工工序首先遇到了粗基准的选择问题，因此正确选择粗基准对产品质量将有重要影响，对本零件来说，按有关粗基准的选择原则：当零件有不加工表面时则应与加工表面相对位置精度较高的不加工表面为粗基准，为保证 366 平面与 304 平面的平行度要求，选择 366 外圆及端面为粗基准作为第一道工序的定位面，消除其他 5 个自由度（Z 轴转动自由度除外）选择精基准时，考虑的主要是如何来保证设计技术要求的实现，主要应考虑基准重合问题，当设计基准与工序基准不重合时，应进行尺寸的换算。4、制定工艺路线工序：粗车 366 外圆
27、和 304 外圆，半精车 366 端面和 304 外圆，粗车 313 外圆端面工序：精车 304 端面工序：钻两个 9.8 的孔，钻 16 个 11 的孔工序：钻 4 个 M16 的螺纹底孔，将 9.8 孔铰至 10.工序：钻 10 个 11 的孔工序：钻 6 个 M12 的螺纹底孔（钻至 10.5）工序：粗铣 110 半孔的上表面工序：精铣 110 半孔的上表面工序：攻 4 个 M16 的螺纹工序：攻 6 个 M12 的螺纹工序：将减速器外壳及减速器轴承盖连为一体，粗镗 110 的孔工序：精镗 110 孔工序：粗镗 113，62 孔工序：精镗 113，62 孔工序：梳丝工序：清洗工序：终检5
28、、根据被加工被零件的零件图，加工四个螺栓孔的工艺过程。8（1）加工孔的技术要求。（2）加工 4 个 M161.5 螺纹孔。（3）螺纹孔的外表面锪 的倒角，粗糙度为 3。45.12.1.2 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。被工孔的精度要求不高，可采用钻孔组合机床。为了加工出表面粗糙度为 3 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，人工夹紧。2、被加工零件特点该后桥主减速器壳体的材料是 QT45
29、0-10，硬度 HB160-210，被求加工孔在同一表面上，而且沿中心线对称,孔的直径为 14.5mm。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，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
30、体积，使整个钻床瘦身，因而适合选择立式多工位钻床。3、 机床使用条件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。2.2 确定切削用量及选择刀具2.2.1 确定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
31、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。由于被加工零件的加工精度、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=14.5mm,进给量 f=0.25mm/r,切削速度v=18m/min。2.2.2 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）确定切削力，作为选择动力部件（滑台）9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
32、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：=13()=21013(210160)193.33切削力：N=260.80.6=2614.50.250.8193.330.62927.34切削扭矩：=101.90.80.6=1014.51.90.250.8193.330.612495.13切削功率：= 9740= 12495.131897403.1414.52.25式中：HB布氏硬度F切削力（N）D钻头直径（mm）f每转进给量（mm/r）T切削扭矩(Nmm)V切削速度（m/min）P切削功率(kw)2.2.3 选择刀具结构减速器壳体的硬度 HB160 ，孔径 D
33、为 14.5mm, 孔外端面有 1.5 。刀具材料选210 45倒角择高速钢钻头，为了使工作可靠、结构简单、刃磨简单，选择 14.5 的复合麻花钻头。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。2.3 钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制2.3.1 被加工零件工序图被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示所设计的组合机床上完成的工艺内容，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、夹压底部以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前加工余量、毛坯或半成品情况的图样。除了设计研制合同外，它是组
34、合机床设计的具体依据，也是制造、使用、调整和检验机床精度的重要文件。被加工零件工序图是在被加工零件图的基础上，突出本机床的加工内容，并作必要的说明而绘制的。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10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。被加工零件工序图如图 2-1 所示图 2-1 被加工零件工序图附注：1
35、、被加工零件名称：汽车后桥主减速器壳体2、材料及硬度：灰铸铁 QT42-10,硬度 HB 160 2102.3.2 加工示意图 快 退 140工 进 5快 进 9主 轴图 2-2 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11机床和刀具所必需的重要文件。在图上标注的内容：（1）切削用量，工作循环和工作行程。（2）主轴的结构类型，尺寸及外伸长度；
36、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)选择导向类型 根据刀具导向部分直径 d=18mm 和刀具导向的线速度 v=18m/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 2-3 所示：图 2-3 固定导向装置固定导向装置的标准尺寸如表 2-1 所示：表 2-1 固定导向套的标准尺寸d D D1 D2 L l1 m R d1 d2 l018 26 35 39 20 30 17.5 26.5 M8 16 16固定导向装置的布置如图 24
37、所示：图 2-4 固定导向装置的布置导向装置的布置如表 2-2 所示：12表 2-2 导向装置的参数尺寸项目 l1 l2 l3与直径 d 的关系 (23)d 加工铸铁 d计算值 2x18=36 18 0（3）初定主轴类型、尺寸、外伸长度由于切削转矩 T ，查简明手册表 3-4 得：主轴直径取 d=25mm。查简明手册表 3-6 得：12主轴外伸尺寸 L=115mm，D/ =40/28。1d(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
38、刀具接杆来解决的,连接杆如图 25 所示，图 2-5 可调节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23 所示：表 2-3 可调节接杆尺寸d(h6) (h6)1 d2 d3 L l1 l2 l3螺母厚度28 Tr286 莫氏 1 号 12.061 25 145 51 42 50 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。（6）工作进给长度的确定如图 2-6 工作进给长度 等于工件加工部位长度 L 与刀具切入长度 之和。切入长度 应根据工
39、工 1 1件端面误差情况在 510mm 之间选择，因此取 10mm。所以 。考虑1= 工 =1+=10+40=5013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。取快速退回行程为 140mm, 快退长度等于快速引进与工作工进之和，因此快进长度 140-50=90mm。2.3.3 机床联系尺寸图 总行程上备量下备量快退140工进 快进图 2-6 机床联系尺寸图1、选用动力部件（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适的滑台。1）驱动形式的确定 根
40、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 滑台所需的进给力进 =42927.34=11709.36式中： 各主轴加工时所产生的轴向力iF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 进 =11709.363）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器时，实际进给速度应更大一些。本系统中进给速度 mm/min。所以选择 1HY32
41、 液压滑台，=98工进速度 20 mm/min,快速移动速度 10m/min。6504）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14120mm。所以滑台总行程应大于工作行程，前备量，后备量之和。L=120+20+140=280mm。综上，确定液压动力滑台型号 1HY32IA。（2） 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，主 =切 =40.5070.8=2.535
42、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，本系统加工的是 QT450-10， 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 Y100 -4 的 1TD32型动力箱，主要技术参数如下表 2-4 所示：2表 2-4 动力箱性能表转速范围（r/min）主电机传动型号电机转速 输出转速（mm）3 主电机功率（KW）Y100 -42 1430 715 320 3.02、配套支承部件的选用立柱 1CL32 型，立柱侧底座 1CD321M 型3、 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
43、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 880mm。4、确定中间底座尺寸中间底座的轮廓尺寸要满足 Z 轴滑台在其上面联接安装的需要，又考虑到与立柱底座相连接。因此，中间底座采用侧底座 1CC32。5、确定多轴箱轮廓尺寸本机床配置的多轴箱总厚度为 340mm, 宽度 B 和高度 H 按标准尺寸中选取。=2+21=240+2100=440=+1+1=135+100+94.5=329.5式中： 最边缘主轴中心至多轴箱外壁之间的距离，一般取 70 mm,本例 ；1 100 1取 1002， 分 别为 工件在 宽 度和高度方向上相距最 远 的两加工孔德中心距，
44、本例 2=240， =135；最低主轴高度，一般推荐 1 185140，本例 1取 94.5。根据上述计算值，按主轴箱轮廓尺寸系列标准，最后确定主轴箱轮廓尺寸 B =500 。 5002.3.4 机床生产率计算卡根据加工示意图锁确定的工作循环及切削用量等，就可以计算机床生产率并编制生产效率计算卡。生产效率计算卡是反映机床生产节拍或实际生产率和切削用量、动作时间、生产纲领及负荷率等关系的技术文件。它是用户验收机床生产率的重要依据。1、理想生产率 Q理想生产率 Q（单位为件/h）是指完成年生产纲领 A 所要求的机床生产率。它与全年总数 有关，15一般情况下，单班制 取 2350h,两班制 4600
45、h，则 取=7000235029.79 件 /2、实际生产率 1实际生产率 （单位为件/h）是指所设计机床每小时实际可生产的零件数量。即11=60单式中： 生产一个零件所需的时间(min),可按下式计算：单单 =切 +辅 =(11+22+停 )+(快 进 +快退 +移 +装、卸 )式中： 、 分别为刀具第、第工作进给长度，单位为 mm，1 2 本例 1=50；、 分别为刀具第、第工作进给量，单位为 mm， m/min; 1 2 本例 1=18当加工沉孔、止口、锪窝、倒角、光整表面时，滑台在死挡铁上的停留时间，通 停常指刀具在加工终了时无进给状态下旋转 5-10 转所需的时间，单位为 min,本
46、例 =10停；395 0.025、 分别为动力部件快退。快进行程长度，单位为 mm,本例 =90mm, 快 进 快退 快 进；快退 =140动力部件快速行程速度。用机械动力部件时取 5-6m/min；用液压动力部件时取3-10m/min,本例 ；=5/直线移动或回转工作台进行一次工位转换时间，一般取 0.1min；移工件装、卸（包括定位或撤销定位、夹紧或松开、清理基面或切削及吊运工装、卸件等）时间。它取决于装卸自动化程度、工件质量大小、装卸是否方便及工人的熟练程度。通常取 0.5-1.5min,本例 装、卸 =1.5代入数据计算得： 单 =(0.0518+0.025)+(0.09+0.14)5
47、+0.1+1.51.67435.84 件/h1=601.674由于 ，则说明选择的切削用量和机床设计方案符合要求。13、机床负荷率 负当 时，机床负荷率为二者之比。即3-6 6-8 8-20 20-25 25-32 32-40 40-50B d-0.5 d-1 d-1 d-2 d-3 d-4 d-51 1 2 3 3 3 4 5b 2 3 4 5 5 6 8本次设计取两孔中心距为 280mm,取两孔中心距公差为 0.018mm,则两销的中心距为 280mm；圆柱销的直径为 11mm,其公差取 g7。按表 3-1 选取菱形销宽度：b=4mm；按上述公式计算得 =0.004mm,按2h7 确定菱形
48、销的直径 mm。11+0.0040.0143.3 钻模夹具的设计3.3.1 钻模类型的选择钻床夹具一般通称为钻模、钻模的结构类型很多，主要有固定式、回转式、翻转式、盖板式和滑柱式钻模等五类。选择钻模的结构类型，应根据工件的加工要求、形状、尺寸、重量和生产批量等条件进行综合考虑。3.3.2 钻模板的设计钻模板一般是装在夹具体或支架上，或与刀具上的其他元件相连接。常见的类型如下：固定式钻模板、可卸式钻模板、铰链式钻模板、悬挂式钻模板和滑柱式钻模板。为了装、卸工件方便、确保加工精度，本例选择活动钻模板，如图 3-3 所示：图 3-3 活动动式钻模板1导柱；2多轴箱；3弹簧；4钻模板；5弹簧销；6定位销；7夹具体钻模板 4 通过导柱 1、弹簧 3 与多轴多轴箱 2 连接，固定
