皮圈架座组合机床及专用夹具设计

1、编号无锡太湖学院毕业设计（论文）题目：皮圈架座组合机床及专用夹具设计 信机 系 机械工程及自动化 专业学 号： 学生姓名： 指导教师： （职称：副教授 ） （职称： ） 2013年5月25日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚 信 承 诺 书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 皮圈架座组合机床及专用夹具设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 学 号： 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日无锡太湖学院信 机系 机械工程及自动化 专业毕

2、 业 设 计论 文 任 务 书一、题目及专题：1、题目 皮圈架座组合机床及专用夹具设计 2、专题 二、课题来源及选题依据 无锡市江泰机械制造厂是一家专业从事外协件加工的企业，公司现采用加工中心加工纺织机械零件-皮圈架座上的三个孔，工装时间长，加工成本高，效率不高。因而需要设计一台专机达到提高工作效率，降低生产成本，同时保证加工质量的目的。 本课题的研究意义在与使企业能根据自己的要求自主创新、自发研究设计制造设备，提高自身在国内甚至国际制造行业中的竞争力。专用机床是一种专门适用于特定零件和特定工序加工的机床，因而它主要是应对企业有单品种、大批量的零件加工定单，解决了许多企业面临的共同问题：用好设

3、备加工虽保证加工质量但是耗费了高的成本；用普通设备加工降低了成本但是又付出了加工质量往往不符合设计要求的两难境地。通过本课题研究，就力求解决这种问题，使组合机床的加工保质性和经济性凸显。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 整机的总体设计，确定整机配置形式和尺寸联系参数； 各专用部件的结构设计，功率计算及重要零件的校核； 整机液压系统原理的设计 四、接受任务学生： 机械94 班 姓名 顾 涛 五、开始及完成日期：自2012年11月12日 至2013年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名 签名 签名教研室主任学科组组长研究所所长签名 系主任 签名2012年 11月12日摘

4、要 随着自动化应用的逐步提高，组合机床越来越多的出现在现代工厂中，组合机床是以通用部件为基础，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，多过程，多方位多站同时处理方法，生产效率高，比一般机器几个几倍到几十倍。作为合作的通用部件已经标准化系列，可灵活配置，可缩短设计制造周期。因此，组合机床在大规模生产的低成本和高效率的优点相结合，已被广泛地使用，可用于形成自动生产线。本次设计为皮圈架座钻孔专用机床，同时完成3个孔的加工。主要有以下几个方面：（1）制定工艺方案。了解被加工零件的加工特点、精度和技术要求、定位夹紧情况以及生产率的要求等。确定在组

5、合机床上完成的工艺内容及其加工方法。这里要确定加工工步数，决定刀具的种类和型式。 （2）机床结构方案的分析和确定。根据工艺方案确定机床的型式和总体布局。在选择机床配置型式时，既要考虑实现工艺方案，保证加工精度、技术要求及生产效率；又要考虑机床操作、维护、修理是否方便，排屑情况是否良好。 （3）组合机床总体设计。确定机床各个部件间的相互关系，选择通用部件和刀具的导向，计算切削用量及机床生产率。绘制机床的总联系尺寸图及加工示意图等。 关键词：组合机床；多轴箱；三图一卡；夹具设计Abstract With the gradual improvement of automation, machine

6、tool more and more in modern factories, machine tool based on common components, together with the specific shape of the workpiece and process design special parts and fixtures, composed of semi-automatic or automatic dedicated machine. It is commonly used multi-axis, multi-tool, multi-process, mult

7、i-faceted or multi-station processing at the same time, the production efficiency several times or more higher than the general machine. Common components have been standardized for serialization, can be flexibly configured, you can shorten the design and manufacturing cycle. Therefore, the combinat

8、ion of machine combines the advantages of low cost and high efficiency has been widely used in mass production, and can be used to form an automatic production line. The design for the apron mountings drill special machine tools, completed three hole machining. Mainly the following aspects: (1) to d

9、evelop a process plan. Learn about the processing characteristics of the machined parts, precision and technical requirements, the positioning clamping and productivity requirements. Determine the combination of machine tool technology content and its processing method. To determine the number of pr

10、ocessing steps, determine the type of tool and type. (2)Machine analysis of the structure of the program and OK. According to the technical program to determine the type and the overall layout of the machine. Machine configuration type is selected, it is necessary to consider the process scheme to e

11、nsure accuracy, technical requirements and production efficiency; will have to consider the operation of the machine, maintenance, repair, chip case is good.(3) a combination of the overall machine design. Determine the relationship between the various components of the machine, select the common co

12、mponents and tool-oriented computing cutting and machine productivity. Draw machine total contact size figure and processing schematic diagram.Keywords: combination of machine tools; multi-axle; three card; fixture design目 录摘 要IIIAbstract.IV目 录V1 绪论11.1 课题来源和意义11.2 课题背景11.3 组合机床技术装备研究现状和发展趋势11.4 本课题

13、研究的主要内容22 组合机床的总体设计32.1 前期调查研究32.1.1 工件的分析32.1.2 现场工艺调查32.2 组合机床方案的制定42.2.1 制定工艺方案42.2.2 确定组合机床的配置形式和结构方案42.3 确定切削用量及选择刀具52.3.1 确定工序间余量52.3.2 选择切削用量62.3.3 确定切削力、切削扭矩、切削功率62.3.4 选择刀具结构72.4 组合机床总设计“三图一卡”的编制72.4.1 被加工零件工序图82.4.2 加工示意图92.4.3 机床联系尺寸图112.4.4 生产率计算卡133 多轴箱的设计153.1 绘制多轴箱设计原始依据图153.2 齿轮模数选择1

14、63.3 多轴箱的传动设计173.4 绘制传动系统图183.5 传动零件的校核204 夹具设计244.1 机床夹具的概述244.1.1 机床夹具的组成244.1.2机床夹具的类型244.2工件结构特点分析244.3工件定位方案和定位元件的设计244.4夹紧方案和夹紧元件的设计244.5夹具的性能及优点254.6夹具体的设计254.7误差的分析与计算254.8夹具精度分析计算265 结论与展望285.1结论285.2不足之处及未来展望28致 谢29参考文献301 绪论1.1 课题来源和意义无锡市江泰机械制造厂是一家专业从事外协件加工的企业，公司现采用加工中心加工纺织机械零件-皮圈架座上的三个孔，

15、工装时间长，加工成本高，效率不高。因而需要设计一台专机达到提高工作效率，降低生产成本，同时保证加工质量的目的。本课题的研究意义在与使企业能根据自己的要求自主创新、自发研究设计制造设备，提高自身在国内甚至国际制造行业中的竞争力。专用机床是一种专门适用于特定零件和特定工序加工的机床，因而它主要是应对企业有单品种、大批量的零件加工定单，解决了许多企业面临的共同问题：用好设备加工虽保证加工质量但是耗费了高的成本；用普通设备加工降低了成本但是又付出了加工质量往往不符合设计要求的两难境地。通过本课题研究，就力求解决这种问题，使组合机床的加工保质性和经济性凸显。其次组合机床行业企业主要针对汽车、摩托车、内燃

16、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，该课题的研究有利于提高这些行业设备制造的质量和效率，从而推动他们的高质、快速发展。1.2 课题背景在国内，皮圈架从无到有，一直到今天的发展，离不开技术人员对皮圈架一步步的改进。20世纪八十年代，上棉八厂一个织车间技术改革组就曾针对1511M型织机皮圈架存在的缺点，做出了一些改进。原来皮圈架F42、F43装在筘座Q1处，因为螺丝扳紧常常压缩变形，虽然在筘座装皮圈架的地方钉入竹销，但筘座的寿命仍然受到影响。另外，底座托架F45、F46前后横穿起固定作用的螺丝容易断裂，筘座Q1的眼子也容易磨大，给维修带来困难；加上木质比较软，容易

17、歪斜变形，造成打手棒导槽与皮圈架导槽不一致，使修机工在调换皮圈时比较费力。经试验改进，制成一种类似阪本式的皮圈架。另外，还改制了K83、K205、K28、K212及F45和F46。增加制造了零件。安装部位。新皮圈架固定位置：a点固定于K28和K212上，b点固定于K83和K205上，c、d两点装F45和F46，K28和增制件相配合。经过以上改进后，增加了皮圈架的稳固性，基本上解决了铁和木销接触时所产生的问题，使其不变形，不磨损，拆装调节时比较省力，调换皮圈方便，可减少扳螺丝次数，从而减少了织机停台的次数，提高了效率。经过试用效果显著，很受修机工人的欢迎。11.3 组合机床技术装备研究现状和发展

18、趋势组合机床出现在世界上只有50多年的历史。我国组合机床事业是从无到有，逐渐发展起来的。从1956年开始自行设计、制造了组合机床并取得了很大发展。如北京、上海、辽宁、山东、江苏等发展很快，西北、西南地区也有新的发展。国家又重点安排了一批工厂，如大连机床厂、常州机床厂、大河机床厂、长沙机床厂、上海第十机床厂等20多个工厂生产组合机床通用部件，为全国各地机械加工部门用组合机床自己武装自己创造了非常有利的条件。许多工厂在大搞技术改造、设备更新、质量翻新的热潮中，制造了大量的组合机床及其自动线，成倍地提高了劳动生产率，保证了产量和质量，降低了成本。目前，我国大多数省、市、自治区都能设计并制造组合机床及

19、其自动线，产量、质量和技术水平都在不断提高。我国组合机床及其自动线已占有一定数量，特别是在汽车制造行业已有了大量的组合机床及其自动线，生产能力也在不断提高。我国组合机床及其自动线已占有一定数量，特别是在汽车制造行业已有了大量的组合机床及其自动线，生产能力也在不断提高。用我国自行设计与制造的组合机床及其自动线武装起来的第二汽车制造厂，经投产后证明具有规模、效率高，具有较高的自动化程度特点。无论从工艺方案和布局，还是从加工精度和质量方面看，这些组合机床及组合机床自动线都已达到国际先进水平。组合机床解决了许多企业面临的共同问题：用好设备加工虽保证加工质量但是耗费了高的成本；用普通设备加工降低了成本但

20、是又付出了加工质量往往不符合设计要求的两难境地。组合机床主要用于大批量的生产，加工开发和生产管理技术的发展和改进，组合机床在小批量生产的各种组合也将得到广泛的应用，应用成组技术，结构和处理类似的部分集中在一个组合机床加工，以提高机器的利用率。这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。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。1.4 本课题研究的主要内容1.制定工艺方案。了解被加工零件的加工特点、精度和技术要求、定位夹紧情况以及生产率的要求等。确定在组

21、合机床上完成的工艺内容及其加工方法。这里要确定加工工步数，决定刀具的种类和型式。 2.机床结构方案的分析和确定。根据工艺方案确定机床的型式和总体布局。在机器配置类型的选择，有必要考虑实施过程中的计划，以确保准确性，技术要求和生产效率；又要考虑机床操作、维护、修理是否方便，排屑情况是否良好。 3.组合机床总体设计。确定某些机器的各个组件之间的相互作用，选择通用的组件和工具的定向力，计算切割用量，机器的生产率。绘制机床的总联系尺寸图及加工示意图等。2 组合机床的总体设计2.1 前期调查研究2.1.1 工件的分析皮圈架座是纺机卷绕机构中安装皮圈架的一个重要零件，材料为ZL101，硬度为50HBS。分

22、析图纸（如图）可知，三个待加工孔之间的位置精度要求不是很高，而单个孔的尺寸精度和粗糙度要求比较高，分别为12U6（-0.033/-0.044mm），11H7（+0.018/0mm），10H7（+0.015/0mm），粗糙度Ra都为1.6m。另外12孔的轴线和底面的平行度要求为0.1mm，因而12孔的要求最高。在本道工序前，底面已经过铣削加工，平面度为0.1mm。三个待加工孔为铸孔，毛坯上孔尺寸为：9.4-9.0mm, 10.4-10.0mm, 11.4-11.0mm。 图2.1 工件实体图 2.1.2 现场工艺调查 为了给机床设计提供更多的信息，深入现场调查其现采用的加工工艺方法为：以底面和3

23、个定位销消除6个自由度，用两个镙钉来夹紧工件，一块定位板上一次装夹10个工件。在加工中心上编好程序，采用定做的硬质合金铣铰复合刀具一次进给完成一个孔加工，接着进行另一同直径孔的加工，直到10个孔全部加工完成，换刀继续加工另外的孔。加工虽然达到设计要求，但是工装时间较长，整体效率不高，而且加工成本高。 图2.2 现行的定位夹紧方案图2.2 组合机床方案的制定2.2.1 制定工艺方案零件加工过程中会确定加工组合的质量，生产率，总体布局和夹具结构。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

24、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。2根据被加工被零件（皮圈架座）的零件图（如图2.1）所示，加工三个孔的工艺过程。(1) 加工孔的主要技术要求。加工三个直径分别为10，11和12的孔。孔12与底面的平行度公差为0.1mm。工件材料为ZL101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) 工艺分析加工三个孔时，孔的位置度公差为0.1mm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。(3) 定位基准及夹紧点的选择加工此工件的孔，以底面和侧面的限制五个自由度，再以一个

25、支承钉限制一个自由度，工件被完全定位。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人工夹紧。3 2.2.2 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在机器上被加工零件的组合需要完成的处理操作，并应保证加工精度，该方案主要是基于制造机床。皮圈架座加工孔的精度要求高，采用铰和铣组合的组合机床，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，安排加工时可以在一个安装工位上对所有孔进行一次的精加工。为了加工出表面粗糙度为Ra1.6um的孔。提高原机床的制造精度和精度的工件定位基准和其他措施，以

26、减少加压变形。为此，机床进给采用液压系统，人工夹紧。被加工零件图如图2.1所示。图2.3 被加工零件图 (2) 被加工零件的特点这主要是指硬度加工部位的结构和形状的工件定位表面刚度特性的机床技术方案的材料，他们有一个重要的对系统的影响的部分。此零件的材料是ZL101、硬度50HB、孔在整个零件上呈三角分布，孔的直径分别为为10mm、11mm和12mm。多孔同时加工，零件足够的刚度，工件的不均匀力，振动，和热变形的影响可以忽略不计。一般情况下，孔的中心线的平面平行的定位和需要由一个或多个侧面的框是适当的，卧式加工工具，立式机适合于处理固定的基准水平和垂直于参考平面的孔被加工的工件而不宜或高度处理

27、较大的细长工件安装不方便。对大型箱体件采用单工位机床加工较适宜，而小零件大都是多台加工。此零件的加工特点是中心线与定位基准平面是平行的，并且定位基准面是水平的。孔的分布范围是三角形状，一次加工完，该零件体积较小，采用单工位加工，因而选择卧式单工位机床。(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，自动线或小批量的生产特点设计的重要因素组合机床零部件的生产批次。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) 机床使用条件使用组合机床对车间布置情况、工序间的联系、使用组合机

28、床工厂布局，工艺技术能力之间的联系，使用技术能力和自然条件有一定的要求。综合以上所述：通过对皮圈架座零件的结构特点、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，最终决定设计三轴头单工位机床。2.3 确定切削用量及选择刀具2.3.1 确定工序间余量合理地确定工序余量，才能使加工过程顺利进行同时又能保证稳定的加工精度。生产中常用查表给出的组合机床对孔加工的工序余量，由于在本机床上一次加工完成，三孔在加工前的余量已经确定为0.61mm。2.3.2 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

29、计的多轴同步的加工组合机床，在大多数情况下，对于切削用量，它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）应是适合所有刀具的平均值。因此，为了与其适应，同一主轴箱上的刀具主轴可设计成不同的转速和不同的每转进给量（mm/r），以满足不同直径的加工需要。即： =式中： 各主轴转速（r/min） 各主轴进给量（mm/r） 动力滑台每分钟进给量（mm/min）由于皮圈架座孔的加工精度、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

30、得：进给量f=0.2mm/r切削速度v=20m/min，背吃刀量ap=0.5mm。2.3.3 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，用以确定主传动电动（一般指动力箱）功率，通过查表计算如下：布氏硬度：HB =50HB 10孔切削扭矩：T=80.6D f0.68 ap0.79 HB0.6 （2.1） =80.6100.830.20.680.50.79500.6 =2056.8 Nmm切削力： F=0.6T/D （2.2） =0

31、.62056.8/10 =123.4N切削功率：= （2.3） =2656.820/(97403.1410) =0.1345Kw 11孔切削扭矩：T=80.6D f0.68 ap 0.79HB0.6 （2.4） =80.6110.20.680.50.79500.6 =2226.1N/mm切削力： F=0.6T/D （2.5） =0.62226.1/10 =133.6N切削功率：= （2.6） =2226.120/(97403.1410) =0.1323Kw12孔切削扭矩：T=80.6D f0.68 ap 0.79HB0.6 （2.7） =80.6120.20.680.50.79500.6 =2

32、392.8N/mm切削力： F=0.6T/D （2.8） =0.62392.8/10 =133.6N切削功率：= （2.9） =2226.120/(97403.1410) =0.1304Kw 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)2.3.4 选择刀具结构皮圈架座的布氏硬度为50HB，刀具的材料选择硬质合金，为了使工作可靠、便于加工，选择铰铣组合刀具。孔加工刀具的长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端与工件侧面有810mm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。2.4 组合机床

33、总设计“三图一卡”的编制 机床总体设计的重要内容是对三轴头单工位钻床工艺方案及配置型式、结构方案的确定的有关问题。下面就是组合机床加工皮圈架座总体设计的另一个问题，既总体设计方案用图纸的形式表达“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。2.4.1 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，它不能由用户提供的图纸代替，而是在原零

34、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。这是一个组合机床设计的主要依据，制造，使用，检验和调整的重要技术文件的机器。皮圈架座用加工孔组合机床的被加工零件工序图如2.4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）如果您需要一个中间处理向导，该向导应显示在工件和中间结构和尺寸的相关部分，以便检查工件，夹具，刀具之间的相互干扰是否相互干涉。 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

35、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，一定要突出被本机床的加工内容。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2.2中加工用的定位基准，夹压位置及方向，辅助支承均须用规定的符号表示出来。 图2.4 被加工零件工序图附注：1.被加工零件名称及编号：皮圈架座； 2.材料及硬度：ZL101 50HB； 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。图2.5 加工示意图2.4.2 加工示意

36、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2.5为皮圈架座上三孔卧式机床加工示意图。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；刀具与导向装置的配合，刀具

37、、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）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： dB=2.316=16.198mm （2.10）式中：d轴直径（mm） T轴所承受的转矩（Nmm）B系数本设计中所有主轴直径皆取d=20mm,主轴外伸长度为：L=100mm，D/为20/12，内孔长度为：l1 =45m

38、m. 3）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2.6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246mm）,它等于刀具悬伸长度、螺母厚度、主轴外伸长度之和，再减去加工孔深度和切出值。 4）工作进给长度的确定 如图2.6工作进给长度应等于工件加工部位长度L与刀具切入长度和切出长度之和。切入长度应根据工件端面误差情况在510mm之间选择，误差大时取大值，因此取=5mm，切出长度=5+0.312=5+3.6 9mm,所以=5+44+9=58mm。 5）快进长度的确定 考虑实际加工情况，在未加

39、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回而不影响工件装卸。这里取快速退回行程为200mm，快退长度等于快速引进与工作工进之和，因此快进长度20058=144mm。 图2.6 工作进给长度 图2.7 机床联系尺寸图2.4.3 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、滑台上加上专用部件多轴箱、刀、辅具系统、液、电、润滑系统组合而成。联系尺寸图用来表示机床各组成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

40、、零件的设计提供依据。联系的尺寸也可以被看作是一个工具，以简化的机器类型和结构的总体布局的整体图。如图25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） 台的选用 通常情况下，根据滑台的驱动的方法，所需要的进给力，进给速率，最大行程长度和加工精度及其他因素来选择相应的滑道。 2） 驱动形式的确定 基于液压和机械滑台滑道比较的性能特点，并结合具体处理要求、使用条件选择使用HY系列液压滑台。 3） 确定

41、轴向进给力 滑台所需的进给力:=31071.79=3215.37N 式中：各主轴加工时所产生的轴向力由于滑台工作时，除了主轴轴克服的力，而且还克服移动时产生的滑动摩擦力。因而选择滑台的最大进给力应大于3.3KN。 4） 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=nf=127.4mm/min。所以选择HY32IA液压滑台，工作进给速度范围32800mm/min，快速速度12m/min。 5） 确定滑台行程 滑台的行程除保证

42、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，这里取80mm,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L100+20+80=200mm，取L250mm。综合上述条件，确定液压动力滑台型号HY32IA，液压缸型号为DG-J40*SCE。 6）通过下式估计动力箱的选用，动力箱选用的主要依据是多轴所需的电动机功率，在多轴箱没有设计之前，可以计算： （2.11）（0.1345+0.1323）0.80.39KW式

43、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ZL101 ，取0.7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Y90S4的1TD25IA型动力箱，动力箱输出轴至箱底面高度为84mm。主要技术参数如下表：表2-1 Y90S4主电机技术参数表主电机传动型号电机转速(r/min)输出转速(r/min)主电机功率(kw)配套主轴部件型号Y90S-414006371.11TA32、1TA32M、1TZ32(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，在现阶段设计组合机床时，装料高度可视具体情况在H5801

44、060mm之间选取，本系统取装料高度为1060mm。(4) 中间底座轮廓尺寸中间底座的轮廓尺寸要夹具在其上面联接安装的需要。因此，中间底座采用992245600。(5) 侧底座轮廓尺寸侧底座是用来装液压动力滑台的，考虑到成本和生产决定选用标准侧底座，这里选用STH系列侧底座，尺寸为1010833.5300(6) 确定多轴箱轮廓尺寸本机床配置的多轴箱总厚度为300mm，多轴箱的宽度B和高度H可确定为：B=300 H=264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BH=300264mm。2.4.4 生产率计算卡 生产率计算卡是反映所设计机床的工作循环过程、动作时间、切削用量

45、、生产率、负荷率等技术文件，通过生产率计算卡，可以分析拟定的方案是否满足用户对生产率及负荷率的要求。计算如下：切削时间： T切= L/vf+t停 （2.12） = 58/127.415/637 =0.46 min 式中： T切机加工时间（min） L工进行程长度（mm） vf 刀具进给量（mm/min）辅助时间： T辅= +t移+t装 （2.13） = （142200）/12000+0.024+1.5 = 1.553min 式中： L3、L4 分别为动力部件快进、快退长度（mm） vfk 快速移动速度（mm/min） t停留 滑台停留时间（min）t装 装卸工件时间（min）一般为0.51.5

46、min,取1.5min机床理想生产率： Q0 = 60/T单 （2.14） = 60/（T切+T辅） =60/（0.46+1.553） =29.8件/h机床负荷率按下式计算： = Q1/Q0100% （2.15） = Q1tk/A100% =60000/2400/29.8100% =83.9% 式中： Q机床的理想生产率（件/h） A年生产纲领（件） tk年工作时间，单班制工作时间tk =2400h被加工零件图号1601A-093毛坯种类铸件名称皮圈架座毛坯重量材料ZL101硬度50HB工序名称加工皮圈架座孔工序号工时/min序号工步名称工作行程/mm切速/（mmin-1）进给量/（mmr-1

47、）进给量/（mmmin-1）工进时间辅助时间1安装工件0.52工件定位夹紧0.253快进142120000.0124工进58200.2127.40.465暂停0.0246快退200120000.0177工件松开0.258卸下工件0.5 生产率计算卡续 生产率计算卡 备注1、主轴转速637r/min2、一次安装加工完一个工件累计0.461.553单件总工时2.013机床生产率25 件/h理论生产率29.8件/h负荷率83.9%3 多轴箱的设计3.1 绘制多轴箱设计原始依据图多轴箱设计原始依据图是根据“三图一卡”绘制的如图3.1、3.2所示: 图3.1 组合机床右多轴箱原始依据图图中多轴箱三孔加工不对称，选择距箱体边缘分别为30和20的点为坐标原点建立坐标系，在建立的坐标系中标注轮廓尺寸及动力箱驱动轴的相对位置尺寸。主轴部为逆时针旋转（面对主轴看）。 图3.2 组合机床左多轴箱原始依据图主轴的工序内容，切削用量及主轴尺寸及动力部件的型号和性能参数如表3-1所示：表3-1 主轴外尺寸及切削用量轴号主轴外伸尺寸工序内容切削用量D/dLN（r/min）V(m/min)f(mm/r)Vf(mm/min)1、2、320/12100加工