毕业设计（论文）柴油机机体两端面孔钻削组合机床总体及液压系统设计

1、柴油机机体两端面孔钻削组合机床总体及液压系统设计 摘要：组合机床是以通用部件为基础，配以少量专用部件，对一种或若干种工件按预先的工序进行加工的机床。它能对工件进行多刀，多轴，多面，多工位同时加工。 本文在全面分析被加工零件的结构特点、尺寸精度、被加工孔相互之间位置精度、表面粗糙度和技术要求的基础上，根据实际需要，进行柴油机机体两端面孔钻削组合机床的总体和液压系统设计。首先通过分析比较，确定了柴油机机体两端面孔钻削组合机床的配置型式及结构的最佳方案，遵循机械设计中标准化、通用化、系列化原则，给出机床的总体设计方案。其次，根据被加工零件的加工要求，进行了相关切削参数的计算，确定了切削力、切削功率及

2、切削转矩，为组合机床设计中的通用部件和专用部件的选择提供了技术依据，并绘制出代表机床总体设计的被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡，即“三图一卡”，进行了通用部件的选择。最后设计出液压系统原理图及液压站总装图。本液压系统可实现对工件夹紧、定位销插销拔销、滑台进给等的自动控制。关键词：组合机床；总体设计；“三图一卡”；液压系统the overall and hydraulic design of machine tool which drilling the both ends of the airframe in diesel engineabstract: machin

3、e tool allow us to process one or several parts by pre-processing, based on common components together with a small amount of special parts. the workpiece can be multi-tool, multi-axis, multi-faces, multi-station while processing.in this paper,according to actually requirements,we will work out the

4、overall and hydraulic design of machine tool which drilling the both ends of the airframe in diesel engine based on a comprehensive analysis of the structure features,dimensional accuracy,position accurancy of the holes processed,surface roughness and technical requirements of the workpiece to be ma

5、chined.first,define the assembly type and best programs of the configuration of the machine tool which drilling the both ends of the airframe in diesel engine by analysis and compare,give the program of the overall design abiding the principle of standardization, univerlization and series.then,accor

6、ding to the requirement of the workpiece to be machined,calculating the relevant cutting parameters,defining the cutting force,cutting torque and cutting capacity, offering the technical foundation for the choice of the common parts and specific parts of the design in the machine tool,and drawing th

7、e machining process diagram of the workpiece to be machined which represent the overall design of the machine tool,machining sketch,diagram of the contacted dimension in machine tool and the card calculating productivity,namely “three-diagram and one-card”,completing the selection of the common part

8、s.finally,complete the schematic of the hydraulic system and the diagram of the hydraulic assembly.this hydraulic system enables to control automatic of holding the workpiece ,damping and pulling the located pin and slider to feed.keywords: machine tool;drilling; “three-diagram and one-card”; the sy

9、stem of hydraulic目 录1 绪论11.1 课题的来源11.2 指导思想和设计要求22 组合机床总体方案设计32.1 组合机床总体方案的设计步骤32.1.1 组合机床的特点32.1.2组合机床总体方案的设计步骤32.1.3组合机床总体方案设计时应考虑的问题42.2 组合机床总体方案的制定42.2.1 影响组合机床总体方案制定的主要因素52.2.2 制定工艺方案应考虑的问题52.2.3 确定机床配置型式及结构方案应考虑的问题62.3 确定切削用量及选择刀具72.3.1 切削用量的选择72.3.2 确定切削力、切削扭矩、切削功率82.3.3 刀具结构的选择102.3.3确定滑台每分钟

10、进给量113 “三图一卡”的设计123.1 加工零件工序图123.1.1 被加工零件工序图的作用和要求123.1.2 绘制被加工零件工序图的注意事项123.1.3 绘制柴油机机体工序图133.2 被加工零件加工示意图133.2.1 加工示意图的作用133.2.2 加工示意图的画法及注意事项143.2.3 选择刀具、工具、导向装置并标注其相关位置及精度尺寸143.2.4 确定主轴类型、尺寸、外伸出长度和选择接杆153.2.5 确定动力部件的工作循环行程173.3 机床联系尺寸总图193.3.1 联系尺寸总图的作用及内容193.3.2 选择动力部件193.3.3. 联系尺寸总图应考虑的主要问题21

11、3.4 生产率计算卡233.4.1 实际生产率233.4.2 机床负荷率244 制定液压系统设计方案并确定主要参数264.1 分析并初定液压系统方案264.1.1 液压系统整体性分析264.1.2 初定液压系统方案264.2 运动和负载分析264.2.1 运动分析274.2.2 负载分析274.2.3 负载图和速度图的绘制284.3 液压缸主要参数的确定284.3.1 液压缸上作压力p的确定284.3.2 计算液压缸内径d和活塞杆直径d294.3.3 最低稳压速度验算304.3.4 计算在各工作阶段液压缸所需的流量304.4 制定液压系统方案及绘制液压系统原理图314.4.1 制定基本方案31

12、4.4.2 绘制液压系统原理图325 液压元件计算与选择及系统的性能验算345.1 液压泵的选择345.1.1 确定液压泵的最大工作压力pp345.1.2 确定液压泵的流量345.1.3 确定液压泵的驱动功率355.1.4 确定液压阀355.1.5 蓄能器的选择365.1.6 确定管道尺寸375.1.7 确定油箱容积375.2 液压系统的性能验算375.2.1 回路压力损失验算375.2.2 液压系统的发热和温升验算386 液压系统的节能分析406.1 液压泵的节能406.2 液压回路的节能406.3 蓄能器的节能407 结 论41参考文献42致 谢431 绪论1.1 课题的来源组合机床是根据

13、工件加工需要，以大量系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件，对一种或多种工件按预先确定的工序进行加工的高效专用机床。组合机床广泛应用于大批量生产的行业，如:汽车、拖拉机、电动机、内燃机、阀门、缝纫机等制造业，主要加工箱体类零件，如:汽缸体、变速箱体、汽缸盖、阀体等;一些重要零件的关键加工工序，虽然生产批量不大，也采用组合机床来保证其加工质量。目前，组合机床的研制正向高效、高精度、高自动化的柔性方向发展。在国内外组合机床己发展成为一个新兴的工业部门。由于技术、经济、生产上的原因，早在50年代已经迅速发展并具有专门经营这项业务的企业。 在技术上，由于传统的普通机床精度低、并且不能同时加

14、工同一零件，导致生产效率低。而社会生产力的巨大发展要求制造技术向高精度与高效率方向前进。而组合机床是以通用部件为基础，配以少量专用部件，对一种或若干种工件按预先确定的工序进行加工的机床。它能对工件进行多刀、多轴、多面、多工位、同时加工。采用组合机床即能提高生产率又能提高加工精度。 在经济上，如果就设备以淘汰的形式更换为新设备则耗资巨大，很不经济，而采用组合机床加以现代化，为中小型企业和大企业创造了可观的经济效益。 在生产上，组合机床最适合多品种，中小批量生产，很符合现代化机械制造业的生产需要。就国内外概况而言，我国是拥有上百万台机床的国家，要在短时间内实现机床多方位加工和高效率、高精密、设备的

15、更新，国情上讲全面更新是不大可能的，组合机床的设计就以成为一个重要的研究方向。因此组合机床的设计加以自动化将会使得我们的国家的制造业迅速发展。在组合机床设计中引入了微机，不但技术上具有先进性，同时应用上也比传统的机床有了较大的通用性和可用性。液压传动是利用液体一液压油液作为工作介质传递能量和进行控制的传动形式，液压系统利用液压泵将动力源的机械能转换成液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行原件(缸和马达)把液体压力能转换成机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。在液压技术广泛的应用于上程机械当中之际，高的工作效率、减小液压元件的体积

16、和质量、加大输出功率以及液压元件的模块化设计已成为前沿的液压技术的关键技术所在。而这些正是液压系统比其他的传动系统的优越性之所在。在工作装置中，广泛的采用新材料、新结构，使工作装置的结构强度、刚度、耐磨性得到较大程度的提高，自重减轻;同时，在设计和制造过程中普遍采用cad、cam技术和优化技术。 当今世界，机械技术一日千里，为我们所处的时代加上了飞翔的翅膀，机械技术的产生和飞速发展改变了整个人类的生活和思维方式，为人类文明的进程作出了.草越的贡献，液压技术为机械行业作出了很大的贡献。随着机械行业的不断发展，社会经济的日新月异，特别是机械制造行业，汽车行业，建筑行业，电子行业等等，各个企业已普遍

17、地使用到液压系统。特别是在机床行业中应用液压传动技术实现机床往复、机床回转、机床进给、机床仿行及各种辅助运动，所以研究液压系统和使液压系统的使用效率提高、节能环保，有重大意义。 本设计对组合机床总体及液压系统设计中的相关技术问题进行了探讨。1.2 指导思想和设计要求 组合机床是以通用部件为基础，配以少量专用部件，对一种或若干种工件按预先确定的工序进行加工的机床。它能对工件进行多刀、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、锉孔、攻丝、车削、铣削、磨削及滚压等工序，随着组合机床技术的发展，它能完成的工艺范围日益扩大。组合机床所使用的通用部件是具有特定功能、按标准化、系列化原则

18、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。组合机床设计应根据机床的性能要求配套液压、气压和电控等系统。本设计的主要参数如下： (1) 加工要求：钻削柴油机机体两端面孔56（两个）、32.7、10.2、8.5（两个），倒角12.5（三个）、8.5（两个）、10.5（两个）。 (2) 工件材料: ht200，硬度为190241 hbs (3) 生产纲领: 30件/时 在制定基本方案并进一步着手液压系统各部分设计之前，必须了解设计要求以及与该设计内容有关的其他方面内容，主要考虑： (1) 主机的概况:用途、性能、工艺流程、作业环境、总体布局等;

19、 (2) 液压系统要完成哪些动作，动作顺序及彼此联锁关系如何; (3) 液压驱动机构的运动形式，运动速度; (4) 各动作机构的载荷大小及其性质; (5) 对调速范围、运动平稳性、转换精度等性能方而的要求。 (6) 自动化程度、操作控制方式的要求； (7) 对防尘、防爆、防寒、噪声、安全可靠性的要求; (8) 对效率、成本等方面的要求。2 组合机床总体方案设计2.1 组合机床总体方案的设计步骤2.1.1 组合机床的特点组合机床是以通用部件为基础，配以少量专用部件，对一种或若干种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刀、多孔等同时加工。在组合机床自动生产线上可以完成一系列的切削加

20、工工序。组合机床及其自动生产线所使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设计部件。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。组合机床以其独特的特点在现代化的生产中占有重要的地位，其特点如下:(1)组合机床上的通用部件和标准部件占全部机床零部件总重量的70%80%，因此设计周期短，经济效益好。(2)由于组合机床上采用多刀加工，机床自动化程度高，因此生产率高，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，使用和维修方便。(4)组合

21、机床加工零件，由于采用专用夹具、组合刀具禾!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，专用机床的大部分部件要报销。组合机床的通用部件是根据国家标准设计的，并等效于国家标准，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，适用于大规模和自动化生产需要。 本次设计的主要目的是为了使我们通过对组合机床的设计，对其结构及工作原理有个初步了解。同时经过设计完成组合机床达到加工工件的目的。在设计过程中需要查阅多种设计手册，对各种设计手册也有了一定了解，对以后走上工作岗位有很大的帮助，对以往所学的理论知识也是一

22、个巩固，把所学与实践相结合起来。2.1.2组合机床总体方案的设计步骤 (1)组合机床工艺方案的确定 工艺方案的拟定是组合机床设计的关键一步。因为工艺方案在很大程度上决定了组合机床的结构配置和使用性能。工艺方案制定的正确，将是机床达到重量轻、体积小、结构简单、使用方便、效率高、质量好的标准要求。 (2)组合机床配置形式的选择 组合机床有大型和小型两种,但两者在结构和配置型式上等方面有较大的差别。.在这里我们选择大型单工位卧式组合机床。 (3)组合机床的技术设计 组合机床技术设计就是针对具体加工零件,拟定工艺和结构方案，并进行方案图样和有关技术文件的设计。具体工作是编制”三图一卡”，即被加工零件工

23、序图、机床尺寸联系图、加工示意图、生产率计算卡。编制完”三图一卡”设计机床各专用部件。 (4)组合机床的部件设计 制定组合机床的结构方案时，应进行全面考虑，综合研究，才能将工序组合的更为合理，更可靠的满足工件的加工要求。用较少的机床完成较多的工作，也为进一步发展创造了有利条件制定组合机床工艺方案是设计组合机床最重要的内容之一。工艺方案制定的正确与否，将决定机床能否达到“重量轻、体积小、结构简单、使用方便、效率高、质量好”的要求。为了该机床方案制定的合理、先进，在方案设计时，密切联系实际，全面了解被加工零件的加工情况和影响方案制定的各种因素。2.1.3组合机床总体方案设计时应考虑的问题(1) 采

24、用先进的加工工艺，制定最佳的工艺方案。(2) 合理的确定机床工序集中程度。(3) 合理的选择组合机床的通用部件。(4) 选择恰当的组合机床的配置型式。(5) 合理的选择切削用量。(6) 设计高效率的夹具，工具，刀具及主轴箱等2.2 组合机床总体方案的制定 组合机床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专用机床。设计组合机床前，首先应根据组合机床完成工艺的一些限制及组合机床各种工艺方法能达到的加工精度、表面粗糙度及技术要求，解决零件是否可以利用组合机床加工及采用组合机床加工是否合理。如果确定零件可以利用组合机床加工，那么，为使加工过程顺利进行，并达到要求的生产率，必

25、须在掌握大量的零件加工工艺资料基础上，统盘考虑影响制定零件工艺方案、机床配置型式结构方安的各种因素及应注意的问题。经过分析比较，以确定零件组合机床上合理可以的加工方法、确定工序间加工余量选择合适的切削用量相应的刀具结构确定机床配置型式等，这些便是组合机床方案的主要内容。2.2.1 影响组合机床总体方案制定的主要因素 (1)被加工零件的加工精度和加工工序 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，是制定机床方案的主要依据。采用刚性主轴结构方案时，必须根据被加工零件的材料加工部位的特点及加工精度要求来选择主轴结构型式及数据参数，以使主轴有足够的刚性及抗振性。还必须布置好刀具位置，

26、以减少切削径向力在加工过程中产生的振动。 (2)被加工零件的特点 本设计的被加工零件的材料是ht200，它的硬度为190 241hbs，加工的过程是钻孔和扩孔，孔的表面粗糙度为ra12.5。工件采用一面双销定位。这些对机床工艺方案制定有着重要的影响。同样精度的孔，因材料硬度的不同，其工艺方案也不同，如钢件一般比铸铁件的加工工步数多。 (3)被加工零件的生产批量 零件的生产批量是决定采用单工位、多工位或自动线，还是按中小批生产特点设计组合机床的重要因素。 本次设计按大批量设计组合机床。 (4)机床使用条件。2.2.2 制定工艺方案应考虑的问题2.2.2.1 组合机床常用工艺方法能达到的精度及表面

27、粗糙度 由于被加工零件的精度要求加工部位尺寸、形状特点、材料、生产率要求不同，设计组合机床必须采用不同的工艺方法和工艺过程。 根据对我国使用的组合机床的调查，加工铸铁件的某些主要工序所能达到的精度和表面粗糙度如下述，可供制定时参考。 孔的尺寸精度:钻孔 加工孔径在40mm以下，一般为实心铸件扩、铰工序之前钻削底孔或螺纹底孔，精度可达it10it11，表面粗糙度ra12.5m。扩孔 一般作为精铰或精镗钱的工序，对精度要求不高的孔可作为最终工序。精度可达it8it9，表面粗糙度ra3.26.3m。2.2.2.2 确定工艺方案的原则及注意问题 粗、精加工工序的安排必须根据零件的生产批量、加工精度、技

28、术要求进行全面分析，按照经济地满足加工要求的原则，合理解决加工工序的安排。不要不分具体情况而一律粗、精加工分开。 由于本次设计只有一道工序，为粗加工工序，不用考虑工序的安排问题。2.2.2.3 制定工艺方案时孔中心距的问题 在确定组合机床完成工艺时，要考虑可同时加工最小孔间中心距。由于主轴箱的主轴结构和设置导向的要求，以及保证必须的加工精度和工作可靠的要求，组合机床钻孔对于通用的主轴箱，其最小中心距为24mm。 本次设计的最小中心距为55mm，所以主轴箱为通用主轴箱。2.2.2.4 定位基准及夹紧点选择 组合机床是针对某种零件或零件某道工序而设计的。正确选择加工用的定位基准，是确保加工精度的重

29、要条件，同时也有利于实现最大规模的集中工序，从而得到减少机床台数的效果。选择定位基准的原则及应注意的问题: (1)应尽量选择零件设计基准作为组合机床加工的定位基准，这样可减少基准不符的误差，保证加工精度。但在某些情况下，却必须该用其它面作定位基准，如组合机床经常加工的各种发动机汽缸体，其顶面为主要安装基准，即设计基准。 (2)选择定位基准应确保工件定位稳定。尽量采用以加工的较大平面为定位基准，这对于精加工尤为重要。在不得以的情况下，才选那些与加工表面有一定关系的、经过仔细清理平整的毛面作为定位基准。切记，定位基准不可选在铸铁或铸件的分型面上，也不要选在有铸孔的部位，否则将影响定位精度。 (3)

30、统一基面原则。即在各台机床上采用共同的定位基面来加工零件不同表面上的孔或对同一表面上的孔完成不同的工序，这对工序多的箱体类零件尤为重要。 (4)当被加工零件不具备理想的定位基准，或者工件刚性不足时，为防止加工时工件变形，振动而影响加工精度，可在机床上设置辅助支撑，以增加定位稳定性和承受较大的切削力。 (5)在选择定位基面同时，要相应决定夹压位置。此时应注意的问题是：保证零件夹压后定位稳定；尽量减少和避免零件夹压后变形，消除其对加工的影响。2.2.3 确定机床配置型式及结构方案应考虑的问题 根据被加工零件的结构特点、加工要求、工艺过程方案及生产率等，可大体确定采用哪种基本型式的组合机床。但由于工

31、艺的安排动力部件的不同配置零件安装数目和工位数多少不同，而会产生多种配置方案。不同的配置方案对机床的复杂程度、通用化程度、结构工艺性、加工精度、机床从新调整可能性及经济性等，具有不同的影响。因此，确定机床配置型式及结构方案时，必须考虑下述问题： (1)组合机床的特点及适用性 单工位组合机床的工作特点是，加工过程中位置固定不变，由动力部件移动来完成各种加工。这类机床能保证较高的相互位置精度，它特别适合于大中型箱体类零件的加工。单工位组合机床根据工件加工表面的分布情况不同，其配置型式有卧式、立式、倾斜式和复合式等。 根据本设计的被加工件的特点，正适合采用单工位组合机床。 (2)组合机床的加工精度

32、组合机床可完成的工艺范围及所能达到的加工精度已有叙述。这里着重要说明的是组合机床不同的配置型式对加工精度的影响。在确定机床配置型式和结构方案时，首先必须注意零件加工精度能否稳定的得到保证。影响组合机床加工精度的因素是多方面的，一般分为加工误差和夹具误差两方面。 钻孔位置精度:指孔与孔或孔与基面间的相对位置精度。通常，采用固定导向能达到0.2mm，若严格要求机床主轴和夹具导向的同轴度，减少刀具与导向间隙，精度可达0.20.25mm。在组合机床上加工孔，其孔的中心线对基面或孔相对另一孔中心线的垂直度通常可达0.02m /100mm。本设计要求达到的精度正好在上述范围内，所以组合机床钻孔的位置精度能

33、达到本零件的要求。 (3)其它应注意的问题 在确定机床配置型式和结构方案时，要合理解决工序集中问题。在一个动力部件上配置多轴箱加工多孔来集中工序是组合机床基木的加工方法。但主轴数量的多少，既要考虑动力部件及多轴箱的性能和尺寸，又要调整机床和更换刀具方便。 要注意排屑和操作使用方便性。由于本设计是用前后导向进行加工的机床，所以采用的方案是卧式加工。有时候，可将孔钻的深一些，以避免由于孔内积存切屑而折损刀具或破坏加工精度。 选择机床配置型式要考虑夹具结构实现的可能性及工作可靠性。确定成套机床或流水线上的各机床型式时，应注意使机床和夹具型式尽量一致，这不仅有利于保证加工精度，也可提高通用化程度，便于

34、设计、制造、维修。组合机床主要用于批量较大的生产。但有的情况下，如为了保证关键工序稳定的加工精度又要缩短设计制造周期，虽然工件批量不大，也采用组合机床。2.3 确定切削用量及选择刀具2.3.1 切削用量的选择 确定了组合机床上完成的工艺内容之后，就可以着手选择切削用量。切削用量选择是否合理，对组合机床的加工精度、生产率、刀具耐用度、机床的布局型式及正常工作有很大影响。2.3.1.1 组合机床切削用量选择的特点 在大多数情况下，组合机床为多轴、多刀、多面同时加工。因此，所选切削用量，根据经验应比一班万能机床单刀加工低30%左右。 组合机床多轴箱上所有刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑台的每分

35、钟进给量。2.3.1.2 确定切削用量应注意的问题 尽量做到合理利用所有刀具，充分发挥其性能。所以本设计选用标准锥柄麻花钻和硬质合金锥柄扩孔钻。选择切削用量时，应注意零件生产批量的影响。生产率要求不高时，就没必要将切削用量选得过高，以免降低刀具耐用度。对于要求生产率高的大批大量生产用组合机床，要首先保证那些耐用度低，刃磨困难，造价高的所谓“限制性”工序刀具的合理切削用量，但须注意不能够影响加工精度，也不能使刀具耐用度降低。 切削用量的选择应有利于多轴箱设计。本设计主轴转速不相等，刀具带导向加工，由于不便冷却润滑，应适当降低切削速度。 选择切削用量，还必须考虑所选动力滑台的性能。本设计采用液压动

36、力滑台，所选择的每分钟进给量应比动力滑可实现的最小进给量大50%，这样能避免由于温度和其他原因导致进给量不稳定，影响加工精度，甚至造成机床不能工作。2.3.1.3 组合机床切削用量的选择方法 必须从实际出发，根据加工精度工件材料技术要求等进行分析，按照经济地满足加工要求的原则，合理地选择切削用量。一般常用查表法，参考生产现场同类工艺，通过工艺实验确定切削用量。2.3.2 确定切削力、切削扭矩、切削功率根据刀具材料、工件材料的布氏硬度值，由组合机床设计表6-11和表6-13确定切削速度，由表6-20的计算公式确定切削力、切削扭矩、切削功率。 用高速钢钻头时： （2-1） （2-2） （2-3）

37、用硬质合金钻头时： （2-4） （2-5） 式中:f切削轴向力(n) t切削转矩(nmm) p切削功率(kw) d钻头直径(mm) f每转进给量(mm/r) v切削速度(m/min) hb-零件的布氏硬度值用公式（2-1）（2-5）计算各孔参数如下：扩2#（2-56）孔时：选取切削速度v=35m/min,进给量f=0.314mm/r，由零件图可知，切削用量mm/min，取hb=220。由机械制造工程学公式 计算转速n： r/min 由公式（2-5）得：=62724.4 nmm由公式（2-4）得：= n由公式（2-3）得 kw 扩24#（31.5）孔时：选取切削速度v=20m/min,进给量f=

38、0.346mm/r，由零件图可知，切削用量mm/min，取hb=220。由同上公式得： r/min n nmm kw30#、33#、34#孔（12.5）倒角：选取切削速度v=15m/min,进给量f=0.183mm/r，由公式 得： r/min由公式（2-1）得： n由公式（2-2）得： nmm由公式（2-3）得： kw钻29#（10.2）孔：选取切削速度v=16m/min,进给量f=0.14mm/r，代入公式 得： r/min用同上公式求的： n nmm kw19# 、21#孔（8.5）倒角：选取切削速度v=15m/min,进给量f=0.125mm/r，前公式 得： r/min用同上公式求的

39、： n nmm kw钻13#、14#（8.5）孔：选取切削速度v=15m/min,进给量f=0.125mm/r，前公式 得： r/min用同上公式求的： n nmm kw12#、16#孔（10.5）倒角：选取切削速度v=16m/min,进给量f=0.144mm/r，前公式 得： r/min用同上公式求的： n nmm kw2.3.3 刀具结构的选择 根据工艺要求及加工精度的不同，组合机床采用的刀具有:简单刀具、复合刀具及特种刀具。选择刀具结构应注意以下凡个问题: （1）只要条件允许，为使工件可靠、结构简单、刃磨容易，应尽量选择标准刀具或简单刀具。（2） 选择刀具结构时，还必须认真分析被加工零件

40、材料特点。基于以上问题和对被加工零件的分析，本设计中，钻孔和倒角刀具均选用标准高速钢锥柄麻花钻，扩孔时选用硬质合金刀具。2.3.3确定滑台每分钟进给量根据公式： （2-6）可得： mm/min式中：n主轴转速（r/min） f主轴进给量（mm/r） vf滑台每分钟进给量（mm/min）3 “三图一卡”的设计3.1 加工零件工序图3.1.1 被加工零件工序图的作用和要求被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示在一台机床上或一条自动生产线完成的工艺内容、加工部位的尺寸及精度、技术要求、加工用定位基准、夹压部位、以及被加工零件的材料、硬度和在机床加工前毛坯情况的图纸。它是在原有的工件图基础上，以突

41、出本机床或自动线加工内容，加上必要的说明绘制的。它是组合机床设计的主要依据，也是制造使用时调整机床、检查精度的重要技术文件。被加工零件工序图包括以下内容: (1)在图上应表示出被加工零件的形状，尤其是要设置中间导向时，应表示工件内部分的布置和尺寸，以便检查工件装进夹具是否相碰，以及刀具通过的可能性。 (2)在图上应表示出加工用基准、夹紧部位及夹压方向。以便依次进行夹具的定位支撑、限位、夹紧、导向装置的设计。 (3)在图上应表示出加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形状 位置尺寸精度及技术要求，还包括本道工序对前道工序提出的要求。 (4)图上还应有必要的文字说明。如被加工零件的名称、编号、 材料、

42、硬度、重量及被加工部位的余量等等。 3.1.2 绘制被加工零件工序图的注意事项 (1)为了是被加工零件工序图清晰明了，一般要突出本机床的加工内容，绘制时，应按一定的比例，选择足够的视图及剖视，突出加工部位用粗实线表示，并把零件轮廓及机床、夹具设计有关的部位用细实线表示清楚。凡本道工序保证的尺寸、角度等，均打上方框；定位基准符号为，加压位置符号用 表示，夹紧方向符号用。 (2)本机床加工部位的位置尺寸应由定位基准注起，有的定位基准与设计基准不一致应换算成为对称公差尺寸。有时也可以将工件的某一孔的位置尺寸从定位基面标注，其余各孔的位置尺寸以次孔为基准进行标注，以免由于尺寸尺寸链的影响，而不能保证要

43、求的精度。 (3)应注明零件加工对机床提出的某些特殊要求。如对多层壁同轴线等直孔加工，若要求孔表面不留退刀痕迹，则图纸上应注明要求“机床主轴定位，工件让刀”。3.1.3 绘制柴油机机体工序图 根据以上所述分析确定零件的加工工序图，对零件进行总体分析,绘制出柴油机机体两端面孔加工工序图如图3-l所示。图3-1 柴油机机体两端面孔加工工序图3.2 被加工零件加工示意图3.2.1 加工示意图的作用加工示意图是组合机床设计的重要图纸之一，在机床总设计中占有重要位置。它是设计刀具、夹具、主轴箱以及选择动力部件的主要资料，同时也是调整机床和刀具的依据。 加工示意图，要反映机床的加工过程和加工方法，并决定接

44、杆的尺寸，钻杆长度，刀具种类数量，刀具长度及加工尺寸，主轴尺寸及伸出长度，主轴、刀具、导向与工件的联系尺寸等。 加工示意图应绘制成展开图，其绘制顺序是，首先按比例绘制工件的外形及加工部位的展开图。特别是注意那些距离很近的孔严格按比例相邻绘制，以便清晰地看见相邻刀具、导向及工具、主轴等是否相撞。然后，根据工件加工要求几次选定的加工方法绘制刀具，并确定导向形式、位置及尺寸，选定主轴和接杆。从这些刀具中找出影响其联系尺寸的关键刀具，按其中最长的一根刀具，从主轴箱到工件之间的最小距离来确定全部刀具，导向及工件之间的尺寸联系。 加工示意图还要绘制出工件加工部位的图形。在轴数多时，必须在空旁边标上号码，以

45、便设计和调整机床。3.2.2 加工示意图的画法及注意事项 (1)加工示意图的绘制顺序 先按比例用细实线绘出工件的加工部位和局部结构的展开图。加工表面用粗实线。以简化设计，相同加工部位的加工示意图(指对同二规格的孔加工，所用的的刀具、导向、主轴、接杆等规格的尺寸、精度完全相同)，允许只表示其中之一，亦即同一多轴箱上结构尺寸相同的主轴只画一根。但必须在主轴上标注轴号(与工件的孔号相对应)。 (2)一般情况下，在加工示意图上，主轴分布可不按真实距离绘制，当被加工件的孔间距很小或需设置径向结构尺寸较大的导向装置时，相临主轴必须按严格比例绘制，并检查相互是否干涉。 (3)主轴应从多轴箱端面画起，至刀具加

46、工终了位置。标准的通用结构只画外形轮廓，并必须加注规格代号。对一些专用结构，为显示其结构而必须剖视，并标注尺寸、精度及配合。3.2.3 选择刀具、工具、导向装置并标注其相关位置及精度尺寸3.2.3.1 刀具的选择3刀具的选择，要考虑工件加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生产率要求等因素，本设计是钻孔，倒角和扩孔。 钻孔、倒孔时，采用标准的高速钢锥柄麻花钻;扩孔时，采用硬质合金锥柄扩孔钻.刀具长度根据工件加工部位的距离选择，所采用得刀具的钻头直径和刀具长度如下表3-1：表3-1 刀具的钻头直径和刀具长度孔号钻头直径（mm） 刀具长度（mm）29#10.216813#、14#8.515630#

47、、33#、34#1521219#、21#1016812#、16#12.51822#5623024#31.5和352103.2.3.2导向选择在组合机床上加工孔，除用“刚性主轴”的方案除外，工件的尺寸、位置精度主要取决于夹具导向。导向装置的作用是：保证刀具相对于工件的正确位置；保证各刀具相互间得正确位置；提高道具系统得支撑刚性。因此，正确的选择导向结构，确定导向类型、参数、精度，不但是绘制加工示意图必须解决的问题，也是设计组合机床不可忽视的内容。选择导向类型、型式和结构 导向通常分为两类:一类是刀具导向部分与夹具导套之间具有相对移动又有相对转动的第一类导向，或称固定导向。另一类是刀具或刀杆本身在

48、导套内既有相对转动，又有相对移动得第二类导向，或称旋转式导向。通常依据刀具导向部分直径d和刀具转速n折合算出导向的线速度(v=dn/1000m/min)在结合加工部位尺寸精度、工艺方法及刀具的具体工作条件来选择导向类型、型式和结构。确定导向数量、选择导向参数导向参数应根据工件形状、内部结构、刀具韧性、加工精度具体加工情况确定。一般加工小孔时采用固定式导套，当导向直径较大，转速较高时时，应选用旋转导向。本设计2# 孔采用旋转导向的“外滚式”导向，除了2#孔之外其他的孔加工全采用固定式采用固定导向，采用可换钻套与衬套连接，衬套与钻摸板连接。导向的主要参数包括:导套的直径及公差配合，导向的长度、导套

49、离工件端面的距离等。本设计中所选的导向结构参数如下表2-26：表3-2 导向结构参数孔号导套类型导套长度（mm）导套距端面距离（mm）29#固定式351013#、14#固定式301030#、33#、34#固定式451519#、21#固定式351012#、16#固定式55102#旋转外滚式1002024#固定式65203.2.4 确定主轴类型、尺寸、外伸出长度和选择接杆主轴形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选定的切削用量计算出切削转矩t，再综合考虑加工精度和具体工作条件，由下式确定【5】。 （3-1） （3-2）式中： d-轴的直径（mm）； t-轴所传递的转矩

50、（nmm）； wp -轴的扭转截面模数（m3）.实心轴得； -许用剪切应力（pa）=31 mpa b-系数。当材料剪切弹性模数g=81.0 gpa时，b的值如表3-3：表3-3 系数1/41/21b7.36.25.2主轴为刚性主轴，材料为45号钢,取=1/4(),则系数b=7.3，则由（3-1）和（3-2）初算主轴直径如下：29#孔： mm m3 mpa 主轴的直径取整，取为d=20 mm。 用同上公式算得各加工孔主轴直径如下：13#、14# 孔： d=20 mm30#、33#、34#孔： d=25 mm19#、21# 孔： d=20 mm12#、16# 孔： d=25 mm2# 孔： d=5

51、0 mm24# 孔： d=35 mm 本设计所选的主轴和接杆尺寸型号如表3-445：表3-4 主轴和接杆尺寸型号孔号主轴外伸直径（d/d1）mm主轴外伸长度mm接杆型号29#30/201153-275 t 0635-4113#、14#30/201152-290 t 0635-4130#、33#、34#38/261158-225 t 0635-4119#、21#30/201153-255 t 0635-4112#、16#38/261158-240 t 0635-412#80/60135专做24#50/3611512-250 t 0635-413.2.5 确定动力部件的工作循环行程 动力部件的工作

52、循环是指:加工是动力部件从原始位置开始到加工终了位置又返回到原始位置的动作过程。一般包括快速引进、工作进给、快速退回等动作，有时还有中间停止、多次反复进给、跳跃进给、死挡铁停留等特殊要求，这是根据具体情况确定的。3.2.5.1 工作行程长度的确定工作进给长度l，应等于工件加工部位长度l与刀具切入长度l1和切出长度l2之和，见图3-2所示。图3-2 工作行程长度切入长度l1，应根据工件端面误差情况在5-10mm间选择；切出长度l2，在采用一般刀具时，可按推荐值选取5。在本设计第一步加工取切入长度为5mm，取切出长度为10mm，而加工部位长度为35mm，则确定工作进给长度为50mm，为了满足退刀及换刀的要求确定快进长度为115mm。再第二步加工，因考虑到所有刀具要同时停止工作，故取切入长度为20mm，取切出长度为10mm，快进长度为80mm，则快退长度为280mm。根据数据画出工作循环图，如图3-3所示。2.2.5.2 前后备量长度 动力部件总行程长度应保证要求的工作循环工作行程外，还要考虑装卸和调整刀具方便，即考虑前后备量。 前备量是指因刀具磨损或补偿制造、安装误差，动力部件尚可向前调节的距离，将设计的前备量定为20mm。后