机械专业毕业论文.换档杆壳钻纵孔专机(Y)设计.doc

换档杆壳钻纵孔专机（y）设计目录摘 要iabstractii第一章 概述111 引言112 课题介绍113 组合机床简介及特点1131 组合机床概述1132 组合机床的发展概况2133 组合机床的分类和配置形式2134 组合机床的特点2第二章 零件的工艺分析42. 1 零件的功用42. 2 分析零件的技术要求4第三章 零件加工工艺规程的制定63. 1 确定换档杆壳的生产类型63. 2 确定零件毛坯的种类和制造形式63. 3 制定工艺路线73.3.1 制定工艺路线的依据73.3.2 定位基准的选择73.3.3主要面加工方法的选择83. 4 确定机械加工余量(本工序)113. 5 工艺装备的选择123. 6 切削用量和时间定额的选择123.6.1 切削用量的选择133.6.2 时间定额的确定14第四章 组合机床总体设计154. 1 概述154. 2 制定工艺方案154. 3 机床配置型式及结构方案的确定154. 4 确定切削用量及选择刀具164.4.1 确定切削用量164.4.2 确定切削力，切削扭矩，切削功率164.4.3 选择刀具结构184. 5 “三图一卡”的编制184.5.1 被加工零件工序图184.5.2加工示意图194.5.3 机床尺寸联系图224.5.4 生产率计算卡25结语27参考文献28致 谢29 第i页摘 要应用组合机床加工大批量零件，快捷高效，生产率高，是机械加工的发展方向。在现代加工业中，组合机床在提高产量和保证质量等方面起着重要作用。组合机床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。它是针对被加工零件的特点及工艺要求，按高度集中工序原则设计的一种高效率的专用机床。机械加工工艺规程是指导生产的重要技术文件，因此它的制订非常重要。设计工艺规程的主要步骤包括：1.熟悉原始资料并对零件进行工艺分析；2.分析零件的结构工艺性。本次的设计任务是换档杆壳钻纵孔组合机床的设计。论文首先分析了换档杆壳的用途和工艺，同时制定了该零件的加工工艺路线，然后具体介绍了钻纵孔工序组合机床的设计过程，主要包括确定组合机床的配置形式、结构方案；相关切削参数的设计计算；刀具的选择；组合机床“三图一卡”的相关设计等工作，最后借助cad软件完成了相关图纸的绘制。该机床采用两工位卧式双面组合机床，加工工艺好，调整机床及更换刀具方便，可实现双工位、双向工作进给，以缩短辅助时间，提高生产效率。关键词： 组合机床 加工工艺 设计 gear stick shell hole drilling vertical plane (y)design abstract this paper introduces the design of the vertical bearing drill combination machine, which is widely used for its high efficiency. in the modern factory , the modular tool is an important means that in order to increase in productivity and improve quality. the aggregate machine tool and its production line are the electromechanical equipment and they have the synthesis automaticity high manufacture technology and the complete craft equipment. the aggregate machine-tool is a special purpose machine which is aims at the components processed of the characteristic and the technological requirement and according to high degree of concentration working procedure principle design one kind of high efficiency. machines processing craft rules is the important technique document that the instruction produces, so it establishes much. the main step which designs a craft rules a distance includes:1. acquaint with original data to also carry on craft analysis to the parts; 2.the structure craft of analytical parts.the thesis introduced gear stick shell hole drilling vertical plane design. firstly, this paper analyzes the gear stick to the shell and use of technology, while developing parts of the processing line, then on specific vertical hole drilling machine processes the combination of the design process, including the identification of the composition of machine configurations, program structure; cutting the relevant design parameters, tool choice; combination machine, plans a three cards of design work, finally use cad software drawings related to the completion of the drawing. the machine used two-position horizontal double combination machine tools, processing, and the replacement and adjustment of machine tool convenient, double spaces can be realized, two-way feed work to reduce support time and improve production efficiency.keyword: aggregate machine-tool； processing； design第i页 第一章 概述11 引言 组合机床因其各种部件的通用化、标准化程度较高，结构与实现相对较容易，操作简单，能大大提高生产效率，较好保证加工质量的要求，性能稳定等诸多优点在大批量零件加工业中得到广泛的应用。虽然各种新工艺、新的加工方法不断涌现且得到广泛应用，但是组合机床在现代加工业中仍然拥有它的一席之地，发挥着并仍将发挥它的重要作用。12 课题介绍本次毕业设计的任务是为某轻卡车厂设计换档杆生产线并编制机械加工工艺和设计配套专机（y）和夹具等工艺装备。我担负的设计任务主要是编制换档杆壳机械加工工艺及设计钻纵孔所用的液压滑台式组合机床。设计题目的依据及原始数据如下：1）某轻卡车厂因搬迁规划需设计换档杆壳生产线并编制工艺和设计配套专机（y）和夹具等工艺装备。 2） 换档杆壳年产量约40000件，材料为ht150。3）换档杆壳钻纵孔专机（y）用于换档杆壳钻纵孔加工工序，其设计应服从轻卡生产线工艺总体设计的要求。4）换档杆壳各主要加工孔和面的主要尺寸及其它相关技术要求详见产品零件图， 工艺流程及专机（y）总体设计方案及控制系统有关参数与厂方设计与工艺部门商定。 未及其他要求与厂方设计及相关部门商定。 13 组合机床简介及特点131 组合机床概述组合机床是根据被加工工件的工艺要求，按照高度工序集中的原则而设计的，并以已经系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件而组成的高效、自动化的专用机床。组合机床因其各种部件的通片化、标准化程度较高，操作简单，性能稳定等诸多优点在大批量零件加工业中得到广泛的应用。虽然各种新工艺、新的加工方法不断涌现且得到广泛应用，但是组合机床在现代加工业中仍然拥有它的一席之地，发挥着并仍将发挥它的重要作用。 组合机床包括主传动系统、进给传动系统、支承件、液压传动系统、电气控制系统、夹具以及所使用的专用刀具等。132 组合机床的发展概况我国传统的组合机床主要采用机、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，完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面，以及铣平面和成形面等。随着技术的不断进步，一种新型的组合机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、机床辅机等在组合机床行业中所占份额也越来越大。133 组合机床的分类和配置形式根据组合机床的配置形式，可将其分为具有固定夹具的单工位组合机床，具有移动夹具的多工位组合机床和转塔式组合机床三类。按照组成部件的配置形式及动力部件的进给方向，单工位组合机床又分为卧式，立式，倾斜式和复合式四种类型。按照夹具和工件的运输方式不同，多工位组合机床可分为移动工作台式，回转工作台式，中央立拄式和鼓轮式四种。按多轴箱是否作进给运动，转塔式组合机床可分为只实现主运动的转塔式多轴箱组合机床和既实现主运动又可随滑台作进给运动的转塔式多轴箱组合机床两种。134 组合机床的特点组合机床具有下列优点:第一，组合机床的通用部件和通用零件是经过精心设计和长期生产实践考验的，因此工作稳定可靠 ；第二，设计时，对于通用零、部件主要是选用，不必重新设计，所以设计周期短；第三，组合机床的通用零、部件是成批生产的，并且可以预先制造出来。因此，组合机床制造周期短，维修方便，并可降低造价；第四，当被加工对象改变时，组合机床的通用零、部件还可以重新被利用，组成新的组合机床，因此有利于产品更新。第39页 南京工业大学学士学位论文第二章 零件的工艺分析2.1 零件的功用变速器换档杆壳是壳体零件，是装在变速器上的一个重要零件。在该零件的内部安装有换档杆。该零件的主要功用是用于保护换档杆部分的零件在工作中不受灰尘，温度等的影响，使其能够及时，准确的换档，从而保证变速器的正常工作。图2-1 换档杆壳三维图 2.2 分析零件的技术要求变速器换档杆壳的外形结构复杂，壁薄厚度不均匀，内部呈腔型。在壳体上既有精度较高的孔系和平面需要加工，也有许多精度较低的用于紧固零部件的孔需加工。因此，该零件的加工部位较多，且加工的难度也较大。由零件图可知，为了保证该零件与其他部件装配时的精度要求，因而对壳体零件的加工提出了相应的一系列技术要求，主要包括保证用于安装的纵长孔与横短孔的回转精度，纵长孔与横短孔的相互位置精度以及该零件的正常工作条件。零件的主要加工部位及技术要求分析：表2-1 换档杆壳零件技术要求表加工表面尺寸及偏差(mm)公差及精度等级表面粗糙度(um)形位公差(mm)纵孔 20 d920+0.117 +0.065it91.6 0.04 a21 _it1112.5_24h11 24+0.13 0it1112.5_横孔20 d9 20+0.117 +0.065it91.6 0.04 b 0.08 a21 _it1112.5_24h11 24+0.13 0it1112.5_96122平面_it83.2 0.15 ab86160平面_it83.2 0.30 de第三章 零件加工工艺规程的制定3.1 确定换档杆壳的生产类型 依据设计题目知:q =40000台/年, m = 1件/台；结合生产实际，备品率a%和废品率b%分别取3%和0.5%。代入公式得：n = 40000台/年（1+3%）（1+0.5%）= 4326件/年根据换档杆壳的重量知该零件为轻型零件,生产类型为大批量生产。3.2 确定零件毛坯的种类和制造形式 变速器换档杆壳选用的材料是灰口铸铁ht150。这一牌号的灰口铸铁具有：优良的铸造性能；良好的吸震性；较低的缺口敏感性；良好的切削加工性；生产方便；成品率高；成本低等特点。铸件的种类很多，我采用的是金属模机器造型类的分模造型（级精度）。根据零件的结构特点，所有待加工的孔径均小于30 mm，因此，毛坯上无须铸出预加工孔，因此采用可两箱造型。分模面与分型面一致，造型时两半模样分别放置于上砂箱和下砂箱内。分模两箱造型操作简便，应用广泛，适用于生产形状较为复杂的铸件。所以应用于变速器换档杆壳的铸造是合理可行的。图3-1 分型面图3. 3 制定工艺路线3.3.1 制定工艺路线的依据根据零件的结构特点，工艺路线的制定应当使零件上的各尺寸精度，位置精度，表面粗糙度各项技术要求均能得到保证。在已知生产纲领确定为大批大量生产的条件下，考虑采用组合机床。采用组合机床应尽量将能够集中在一起的工序集中在一台机床上进行加工，力求减少机床的台数，提高组合机床的利用率，充分显示组合机床的优越性。除此之外，工艺方案指定的正确与否，还将决定着机床能否达到“重量轻，体积小，结构简单，使用方便，效率高，质量好”的要求。加工顺序按：先粗后精，先主后次，先基准后其它，先面后孔的原则进行。3.3.2 定位基准的选择在制定零件加工的工艺规程时，正确选择工件的定位基准有着十分重要的意义。定位基准选择的正确与否，不仅影响到零件的尺寸精度合互相位置精度，而且对零件各表面间的加工顺序也有很大的影响。壳体零件是机械制造业中加工工序多，劳动量大，精度要求高的关键零件。这类零件一般都有精度高的孔要加工，又常常要在几次安装下进行。“一面二孔”是换档杆壳零件在组合机床上加工时常用的典型定位方法。“一面二孔”的定位方法特点： “一面二孔”的定位方法能简单的消除工件的六个自由度，使工件获得稳定的固定位置； “一面二孔”的定位方法，有同时加工五个面的可能，既能高度集中加工工序，又有利于保证各面上孔的位置精度； “一面二孔”的定位方法，可以作为从粗加工到精加工的基准，使整个工艺过程实现基准统一； “一面二孔”的定位方法使夹紧方便，夹紧机构简单，容易使夹紧力对准支承，消除夹紧力引起工件变形对加工精度的影响；对于变速器换档杆壳这一零件，本工序采用“一面两孔”的定位方式，即该零件的精基准是12296mm平面及该平面上的两孔，如图示。 图3-2 零件定位示意图3.3.3主要面加工方法的选择 加工平面的方法有许多种，例如刨削，铣削，磨削等。在已知生产纲领为大批量的指导思想下，既要获得高的生产效率，又要保证零件所必须的技术要求。因此确定了加工平面的方法为铣削加工。为了减小工件的安装次数，提高生产率，保证加工面之间的相互位置精度要求。确定加工平面的加工方案为：组合铣。所需加工的两个平面在一台机床上，一个工序内加工成功。变速器换档杆壳这个零件是用来变速的，因此零件上具有许多安装长轴的通孔。在机械加工中，加工孔的方法有钻孔，扩孔，镗孔，拉孔和磨孔等，根据加工零件的工艺特点确定各加工孔的方法为：4-10.5孔，加工方法：钻铰 6-m8孔，加工方法：钻铰 纵长孔20d9为主的同轴孔系，加工方法：钻 扩 铰 横短孔20d9为主的同轴孔系，加工方法：钻 扩 铰 其余各孔的加工方案为：组合钻 在这次设计中，我设计的是纵长孔（20d9为主的同轴孔系）加工的组合机床。具体的加工方法及方案为：一工位：右边钻19孔，扩19.8孔 左边钻19孔，扩19.8孔，21孔，24h11(+0.13 0)孔二工位：右边铰20d9（+0.117 +0.065）孔 左边铰20d9（+0.117 +0.065）孔 3.3.4 两种工艺路线方案 方案一：10 划线 20 铣平面，尺寸66.5mm及297mm 30 铣搭子面 40 钻10.5孔等七个工步，钻2-10.5孔 钻2-10.3孔 铰2-10.5h8定位孔 钻9.3孔 扩9.5孔d11孔 扩16h11孔 锪24平面 50 钻6.7孔等4个工步，钻4-6.7孔 钻2-6.5孔 铰2-6.7h8孔 6孔口锪120 60 钻，扩，铰孔等4个工步，钻19孔 钻19.8孔 铰20d9孔 扩21，24h11孔（注分别调头加工） 70 钻19孔等六个工步，钻19孔 扩19.8孔 铰20d9孔 钻31孔 扩31.5孔，孔底160 攻丝m331.5 80 扩21，24h11孔 90 钻，扩，攻丝m141.5 ，z1/8孔 100 攻丝6-m8 105 清洗 终了 成品检验方案二：10 铣两平面，尺寸66.5mm及297mm 20 钻10.5孔等七个工步，钻2-10.5孔 钻2-10.3孔 铰2-10.5h8定位孔 钻9.3孔 扩9.5孔d11孔 扩16h11孔 锪24平面 30 检验（2-10.5h8定位孔） 40 铣三搭子面 50 钻6.7孔等二工步 钻4-6.7孔 钻2-6.5孔 6孔口锪120铰2-6.7h8孔 60 纵长孔钻，扩，铰孔二工步 钻19孔 扩19.8孔（右） 钻19孔 扩19.8孔 扩21，24h11孔（左）铰20d9孔 （双边） 70 横短孔钻，扩，铰孔二工步 钻19孔 扩19.8孔 扩21，24h11孔（右） 钻19孔，29.3孔 孔底160（左） 铰20d9孔（右）扩19.8孔 铰20d9孔（左） 80 钻，扩m141.5 ，z1/8孔 钻8.8孔 ，9.5d11孔 ，11.9孔21，24h11孔 90 攻丝 m331.5-2（左）m141.5 ，z1/8孔（右）6-m8-2（前） 100 清洗 终了 成品检验3.3.5 工艺方案的比较与分析上述两方案比较，第二套方案较第一套方案有如下特点：1） 工序集中：我们知道工序集中在大批大量生产中是工艺规程设计的一个重要原则。即把工序集中成若干工序，每个工序中包括尽可能多的工步，由于方案二采用的是组合机床，因而具有以下特点： 将每道工序中的多道工步缩减到最低限度，从而提高生产率； 减少了设备数目，从而减少了操作人员和生产占地面积； 减少了工件的安装次数，不仅有利于提高生产率，又因在一次装夹下加工许多表面，从而易于保证这些加工面的相互位置精度要求。2） 采用组合机床: 组合机床既具有专用机床生产率高，结构简单的特点，又具有通用机床能够重新调整，以适应产品更新变化的特点。3） 刀具选择: 方案二加工时采用的是复合刀具。复合刀具是可以将多道工序的内容，转换成一道工步的多道工步，从而提高生产率，减少机床台数。减少实际生产占地面积，减轻工人的劳动强度，减少工件的安装误差。3. 4 确定机械加工余量(本工序) 机械加工余量对工艺过程有一定的影响，为了使加工过程能正常进行，并可靠的保证加工精度，还必须合理地确定工序之间的余量。本设计采用查表法和经验法相结合选取加工余量。表3-1 加工余量、工序尺寸计算表工序号孔径（mm）尺寸精度加工方法加工余量（mm）工序尺寸(mm)6020it9钻1919扩0.819.8铰0.22021it11扩1.22124it11扩524工序尺寸是加工过程中各个工序应保证的加工尺寸，其公差即工序尺寸公差，正确地确定工序尺寸及其公差，是制定工艺规程的重要工作之一。工序尺寸及其公差的确定与工序加工余量的大小，工序尺寸的标注以及定位基准的选择和变换有着密切的联系。本工序的机械加工余量、工序尺寸如表3-1。3. 5 工艺装备的选择一机床设备的选择机床的选择，既要保证加工质量，又要经济合理。由于为大批量生产,选用组合机床。组合机床是按系列化，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。二夹具的选择应尽量选用通用夹具，为了提高生产率积极推广使用组合夹具，大批大量生产，应采用高生产率的气液传动的专用夹具，夹具的精度应与加工精度相适应。三. 刀具的选择一般采用标准刀具，必须时可采用各种高生产率的复合刀具及其它一些专用刀具。在本设计中，由于都采用了组合机床进行加工，故采用复合刀具。四. 量具的选择 量具的精度必须与加工精度相适应。由于变速箱换档杆壳这一零件的生产纲领为大批大量生产，为了提高生产率，故应采用各种规格和一些高生产率的专用检具及量具。3. 6 切削用量和时间定额的选择60工序：加工纵长孔（两工位）加工条件：工件材料ht150，时效 加工要求：第一工位左边钻19 mm，19.8 mm，21mm，24h11mm的阶梯孔 右边钻19 mm孔，并扩至19.8 mm 第二工位左边铰20d9mm孔，孔深44 mm 右边铰20d9mm孔，孔深25 mm，并保证两孔同轴度为0.04mm 刀具：高速钢四阶锥柄复合钻刀，钻扩复合刀具，高速钢铰刀共四把 刀具材料：w18cr4v 3.6.1 切削用量的选择 第一工位：左边切削深度，单边余量z1= 19/2=9.5mm z2= （19.8-19)/2=0.4mm z3= （21-19.8)/2=0.6mm z4= （24-21)/2=1.5mm 切削速度,查组合机床设计表2-7,可知v=20 m/min 主轴转速 n = 1000v/d = 100020/3.1424= 256 r/min 进给量,查组合机床设计表2-7,可知f= 0.4 mm/r 每分钟进给量 =fn=0.4265= 106 mm/min 右边切削深度，单边余量z1= 19/2=9.5mm z2= （19.8-19)/2=0.4mm 切削速度,查组合机床设计表2-7,可知v=18 m/min 主轴转速 n = 1000v/d = 100018/3.1419.8= 290 r/min 进给量,查组合机床设计表2-7,可知f= 0.3 mm/r 每分钟进给量 =fn=0.3290 = 87 mm/min第二共位：左边切削深度，单边余量z = （20-19.8）/2=0.1 mm 切削速度,查组合机床设计表2-14,可知v=6 m/min 主轴转速 n = 1000v/ d = 10006/3.1420= 95.5 r/min 进给量,查组合机床设计表2-14,可知f=1.1 mm/r 每分钟进给量 =fn=1.195.5= 105 mm/min 右边切削深度，单边余量z1= (20-19.8)/2=0.1mm 切削速度,查组合机床设计表2-14,可知v=5 m/min 主轴转速 n = 1000v/ d = 10005/3.1420= 79.6 r/min 进给量,查组合机床设计表2-14,可知f= 1.1mm/r 每分钟进给量 =fn=1.179.6 = 88 mm/min3.6.2 时间定额的确定第一工位:左边: l1切入长度=10 mm；l2切出长度=15mm；l3加工长度=88 mm =106 mm/min t机 =（l1+l2+l3）/ = （10+15+88）/106=1.07 min 右边: l1切入长度=10 mm；l2切出长度=15mm；l3加工长度=50 mm = 87 mm/min t机=（l1+l2+l3）/ = （10+15+50）/87=0.86min第二工位:左边: l1切入长度=10 mm；l2切出长度=15mm；l3加工长度=44 mm = 105 mm/min t机=（l1+l2+l3）/ = （10+15+44）/105=0.66 min 右边: l1切入长度=10 mm；l2切出长度=15mm；l3加工长度=25 mm = 88mm/min t机=（l1+l2+l3）/ = （10+15+25）/88=0.57min第四章 组合机床总体设计4.1 概述组合机床的总体设计主要是通过工件分析等掌握机床设计依据，画出详细的加工零件工序图；通过工艺分析，画出加工示意图；然后进行总体布局，画出机床尺寸联系图。总体设计的内容和方法大致如下：1）制定工艺方案。零件加工工艺方案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。指定工艺方案时还要考虑下列几点基本原则：选择合适的可靠的工艺方法；粗精加工要合理安排；工序集中的原则；定位基准及夹紧点的选择原则。2）确定组合机床的配置形式和结构方案。在确定工艺方案的同时，也就大体上确定了组合机床的配置形式和结构方案。但还要考虑下列因素的影响：加工精度的影响；工件结构状况的影响；生产率的影响；以及现场条件的影响。3）“三图一卡”的编制。“三图一卡”是组合机床总体方案的具体实现。其工作内容包括：绘制被加工零件工序图，加工示意图，机床联系尺寸图，编制生产率计算卡。4. 2 制定工艺方案 制定组合机床工艺方案是设计组合机床最重要的步骤之一。它决定组合机床的加工质量、生产率、总体布局和夹具结构等。制定工艺方案的具体步骤及内容详见第三章“零件工艺规程设计”。4.3 机床配置型式及结构方案的确定根据被加工零件的结构特点，加工要求，加工工艺过程方案，生产率等情况，经分析认为采用固定式夹具，两工位卧式双面组合机床较为合理。这类机床达到的加工精度高，加工工艺也比较好，工件的装卸方便，夹具设计简单，导向精度好，且调整机床及更换刀具方便。另外，这种形式的组合机床还有易于排屑，操作方便，较易形成流水线等特点。图4-2 组合机床结构示意图4.4 确定切削用量及选择刀具4.4.1 确定切削用量 切削用量的计算见第三章4.4.2 确定切削力，切削扭矩，切削功率 在确定切削用量后，需要确定切削力，为选择动力部件（滑台）及夹具设计作依据。确定切削扭矩，以确定主轴及其它传动件的尺寸；确定切削功率，用以选择主传动电机功率。具体计算如下：钻三阶梯孔：根据组合机床设计参考图手册，高速钢钻头钻铸铁的扭矩公式： m = 10d1.9f0.8hb0.6 = 10241.90.4 0.82000.6 = 48380 hmm f = 26 df0.8hb0.6 = 26240.40.8 2000.6 = 7202 h p切 = mv/9740 d = 4838020/97403.1424 = 1.32 kw p动(p切+p进)/ (kw) p进=0.8 =0.9(组合机床设计第二册p136) (1.32+0.8)/0.9 = 2.36 kw 钻,扩,铰(19,19.8)： m = 10d1.9f0.8hb0.6 = 1019.81.90.3 0.82000.6 = 26667 hmm f = 26 df0.8hb0.6 = 2619.80.30.8 2000.6 =4720 h p切 = mv/9740 d = 2666718/97403.1419.8 = 0.79 kw p动(p切+p进)/ (kw) p进=0.8 =0.9(组合机床设计第二册p136) (0.79+0.8)/0.9 = 1.77 kw 因该机床是多件加工,因此上述计算结果需乘上n件,本机床为n=2.计算结果见下表. 因二工位的m,f,p切,p动均小于一工位的m,f,p切,p动,所以二工位的m,f,p切,p动均省略不计,选择动力部件时,按一工位的动力部件取。表4-1 切削参数表 切削力等参数位置切削速度v(m/min)进给量f(mm/r)主轴转速n(r/min)进给速度 (mm/min)轴向切削力f(n)切削功率p(kw)扭矩m(nmm)切削合力f(n)驱动功率p(kw)一工位左主轴箱200.4265106144042.6496760144044.72右主轴箱180.32908794401.585333494403.54二工位左主轴箱61.195.5105_右主轴箱51.179.688_4.4.3 选择刀具结构 在本台机床设计中,为提高工序集中程度及保证零件的加工精度,采用了四阶锥柄钻扩复合刀具,可使几个不同直径但又相差不大的同轴孔系在同一机床同一工位上一次加工,保证零件所必要的技术要求。复合刀具的结构采用整体式。4.5 “三图一卡”的编制 组合机床的总体设计是根据被加工零件的特点及工艺要求，来选定工艺方案，确定机床配置型式。在结构方案的基础上，进行包括被加工零件工序图，加工示意图，机床联系尺寸图的设计及编制生产率计算卡。4.5.1 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，表明零件形状，尺寸，硬度，以及在所设计的组合机床上完成的工艺内容和所采用的定位基准，夹压点的图纸。它既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 图4-3 被加工零件工序图4.5.2加工示意图 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和性能的原始要求，也是调整机床和刀具所必须的重要技术文件。1） 刀具的确定在编制加工示意图过程中，首先遇到的是刀具的选择，一台机床刀具选择的是否合理，将直接影响到机床的加工精度，生产率和工作情况，因而正确的选择刀具是一个相当重要的工作。除工件的加工精度，表面粗糙度，加工尺寸，台阶孔加工，切削排除以及生产率等因素外，影响刀具选择的其它特殊要求还有：当加工孔表面不许有退刀痕迹时，需将工件抬起让刀退出，这时只能采用镗刀；再如位置限制，导向孔的尺寸小于加工孔的尺寸也只能用镗刀。 我设计的是60工序，是双工位双面加工，要保证加工孔的同轴度和精度，并使工序集中，提高生产率，因此采用了复合刀具。2）导向装置的选择 组合机床上加工孔时，除用刚性主轴加工的方案外，其尺寸和位置精度都是依靠夹具导向来保证的。如何正确的选择导向结构，确定导向的精度和参数，是设计组合机床的重要内容，也是绘制加工示意图时要解决的问题。选择导向装置，首先要知道导向装置的作用：保证刀具相对于工件的正确位置；保证各刀具相互间的正确位置和提高刀具系统的支承刚性。导向通常分为两类：一类是固定式导向，允许线速度20m/min，另一类是旋转式导向，允许线速度20m/min，它一般用以加工孔径大于25 mm的孔。根据本工序的情况，在加工示意图中，第一工位是钻孔，扩孔，其导向部分直径不大，旋转线速度不超过20m/min，故选用第一类导向装置固定式导向。刀具本身在导套内既转动又移动，这种导向方式精度较好，能保证两面同时加工孔的轴心线的同轴度为0.04 mm。第二工位是铰20d9 孔，由于转速不高，故选用 “外滚式”导向装置。由于这属于精加工，采用d级精度单列向心推力球轴承。3）初定主轴类型，尺寸，外伸长度和接杆选择 主轴的型式主要取决于进给抗力和主轴-刀具系统结构上的需要，主轴尺寸规格应根据切削扭矩m后，根据组合机床设计表5-10，选择刚性主轴，取=1/4度/米，b=7.3，由公式d=b4m/100 计算轴径为：钻三阶梯孔（一工位左边）时： d=7.3448380/100 =34.2 mm 取 d=35 mm 根据组合机床设计表5-2,可知:主轴参数:d/ d=38/26 主轴外伸尺寸:l=115 mm 接杆莫氏锥号3（本机床采用接杆均为加强杆） 钻扩铰（一工位右边）时：d=7.3426667/100 =29.5 mm 取 d=30 mm 根据组合机床设计表5-2,可知:主轴参数: d/d=30/20 主轴外伸尺寸: l=115 mm 接杆莫氏锥号 2 因二工位的铰孔加工,m远小于一工位的钻扩铰孔m.因此,二工位铰孔主轴的直径均按照一工位的尺寸参数取,具体参数见下表:表4-2 主轴、接杆系列参数位置主轴直径主轴外伸尺寸接杆长度接杆型号莫氏锥度数量外伸长直径d/d一工位左主轴箱2611538/261107-110t0635-0132右主轴箱2011530/201157-115t0635-0122二工位左主轴箱2011530/201057-105t0635-0122右主轴箱2011530/20957-95t0635-01224）确定动力部件的工作循环及工作行程根据本工序的加工特点，决定选用快进工进快退的工作循环。动力部件工作行程长度的确定： 工进长度l1的确定：工作进给长度l1应等于工件加工部位长度l与刀具切入长度l2和切入长度l3之和。选工件切入长度l2 = 10 mm 一工位左主轴箱：切入长度l3 = d/3+8 = 19/3 +8 = 15 mm 工进长度l1 = l+l2+l3 = 88+10+15 = 113 mm 右主轴箱：切出长度l3 = d/3+8 = 19/3 +8 = 15 mm工进长度l1 = l+l2+l3 = 50+10+15 = 75 mm 快退长度的确定：在采用固定式夹具的钻孔组合机床上，通常快退行程长度须保证所有刀具均快退至夹具导套内不影响工件装卸即可。在本机床上，刀具刚性较好，且能满足生产率的需要，为了使滑台导轨磨损均匀，将快退行程加长。 具体参数为：左动力箱300 mm，右动力箱300 mm 动力部件总行程长度的确定：动力部件的总行程除应保证要求的工作循环外，还要考虑装卸刀具和调整刀具的方便，即考虑前后备量。为了补偿刀具的磨损或制造，安装误差，取前备量为20 mm，考虑到滑台的工作行程，取前备量为80 mm，总行程长度为400mm，一二工位的左右动力部件的总行程相同，根据上述数据绘制出加工示意图。图4-4 滑台工作行程图4.5.3 机床尺寸联系图机床尺寸联系图可视为简化了的机床总图。它体现了机床的实际配置型式，机床各部件之间相对位置关系和运动关系的总体布局图。它是进行多轴箱，夹具等专用部件设计的重要依据。其主要内容为：1）动力部件及其配套通用部件的选择 动力箱的选择：动力箱是为刀具提供切削主运动的驱动装置。动力箱有齿轮传动的动力箱和联轴节传动的动力箱。由于我国目前通用部件中只有齿轮传动的动力箱，因此选用标准的齿轮传动动力箱。由切削参数表知：左动力箱的驱动功率：4.72kw 右动力箱的驱动功率：3.54kw动力箱的电动机功率应大于计算功率，并结合各主轴要求的转速大小，合理地选定动力箱的电动机功率和型号。据此，本例决定选用：1td40i型齿轮传动动力箱，电机型号：y132s-4b5，功率5.5kw,转速1440r/min，动力箱输出轴转速720 r/min。 选择动力滑台：动力滑台有机械和液压两种。两种滑台的用途及导轨型式完全一样。滑台主要参考和互换性也相同。动力滑台的主要参数是台面宽度及行程。由于台面宽320 mm以上的机械滑台没有分级进给装置，因此钻孔深度的准确性及过载保护两方面均不如液压滑台，所以本机床选用液压滑台。行程取最小滑台行程400 mm，满足总行程的要求。 左滑台：根据滑台进给力p进 切削合力p ，且滑台宽度应为动力箱长度的1/1.25，决定选取1hy40ia型液压滑台，其性能指标： p进 = 20000n （p = 1440 n ） 台面宽度400 （动力箱长度为500 mm） 行程l = 400 mm 工作进给长度