减速箱体左右端面6×M4孔钻孔专用机床设计 机械设计及自动化专业毕业设计 毕业论文

毕业设计说明书设计题目减速箱体左右端面6×M4孔钻孔专用机床设计进行日期2012年03月14日至2012年06月10日学生姓名：专业班级：机械设计制造及其自动化指导教师：系主任：

前言组合机床是用已经系列化、标准化的通用部件和少量专用部件组成的多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的高效专用机床，生产效率比通用机床高几倍至几十倍，可进行钻、镗、铰、攻丝、车削、铣削等切削加工。1911年，美国为加工汽车零件研制了组合机床。在发展初期，各机床制造厂都执行自己的通用部件标准。为方便用户使用和维修，提高互换性，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议，确定了组合机床通用部件标准化的原则，并规定了部件间联系尺寸。1973年ISO公布了第一批组合机床通用部件标准。1975年我国机械部公布了第一批组合机床通用部件标准，它包括了汽车、农机、纺织和仪表工业。1978年、1983年又2次作了增补。目前，我国组合机床的通用零部件约占70%-90%。组合机床适宜于各种大中型箱体类零件，目前组合机床主要用于平面加工和孔加工两类工序。其中孔加工包括钻、扩、铰、镗孔及倒角、切槽、攻螺纹、锪沉孔、滚压孔等。随着自动化的发展，组合机床的工艺范围已扩展到了车外圆等工序。组合机床具有如下特点：主要用于加工箱体类零件和杂件的平面和孔。2）生产率高。可多面、多工位、多轴、多刀同时自动加工。3）加工精度稳定。可选用成熟的通用部件、精密夹具来保证加工精度。4）研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本低。5）自动化程度高，劳动强度低。6）配置灵活。因为结构模块化、组合化，机床易于改装；产品或工艺变化时，通用部件还可以重复利用。减速箱体左右端面6×M4孔钻孔专用机床设计摘要组合机床（transferandunitmachine）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。关键词：组合机床英文题目AbstractCombinationofmachinetoolsisbasedoncommoncomponents,accordingtotheworkpiecewithaspecificshapeanddesignoftheprocessingcomponentsandspecialfixture,thecompositionsemiautomaticorautomaticspecialmachineKeyword：transferandunitmachine目录TOC\o"1-3"\h\u8639第一章绪论 1230261.1组合机床的发展史 1282951.2组合机床的国内、外现状 1306981.2.1国内组合机床现状 2190241.2.2国外组合机床现状 3316471.3机床设计的目的、内容、要求 420894 410131 473691.3.3设计要求 569311.4机床的设计步骤 531971 577021.4.2拟定方案 542311.4.3工作图设计 531046第二章零件分析 7307932.1零件的结构特点及其技术要求 790032.1.1零件结构特点 7285932.1.2技术要求 750702.2.零件的生产批量及其机床的使用 7304232.2.1零件的生产批量 7231192.2.2机床的使用条件 7230702.3零件工艺方案 711325第三章组合机床的总体设计 942653.1组合机床方案的制定 994033.1.1制定工艺方案 9285313.1.2确定组合机床的配置形式和结构方案。 9229603.2确定切削用量及选择刀具 11241203.2.1确定工序间余量 11244703.2.2选择切削用量 11257403.2.3确定切削力、切削扭矩、切削功率 12226933.2.4选择刀具结构 1222747“三图一卡”的编制 13210983.3.1被加工零件工序图 1320783.3.2加工示意图 1433413.3.3机床联系尺寸图 1993573.3.4生产率计算卡 21250453.4多轴箱的设计 23313863.4.1绘制多轴箱设计原始依据图 23272993.4.2齿轮模数选择 2499683.4.3多轴箱的传动设计 24231693.4.4绘制传动系统图 267508第四章夹具设计 29142034.1机床夹具的概述 293986 2926709 29319724.2夹紧方案和夹紧元件的设计 29237744.3夹具的性能及优点 30136794.4夹具体的设计 3035654.5夹具精度分析计算 31150524.6夹具操作的简要说明 3214933结论 3228088参考文献 3412360致谢 35第一章绪论1.1组合机床的发展史二十世纪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2.5～0.63微米；镗孔精度可达IT7～6级，孔距精度可达0.03～0.02微米。最早的组合机床是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10000～20000r/min，最高进给速度可达20～60m/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。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。组合机床及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。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。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。据专家分析，机床装备的高速和超高速加工技术的关键是提高机床的主轴转速和进给速度。该届博览会上展出的加工中心，主轴转速10000～20000r/min，最高进给速度可达20～60m/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。多轴化控制的机床装备适合加工形状复杂的工件。另外，产品周期的缩短也要求加工机床能够随时调整和适应新的变化，满足各种各样产品的加工需求。然而更关键的是现代通信技术在机床装备中的应用，信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步提高，操作者可以通过网络或对机床的程序进行远程修改，对运转状况进行监控并积累有关数据；通过网络对远程的设备进行维修和检查、提供售后服务等。在这些方面我国组合机床装备还有相当大的差距，因此我国组合机床技术装备高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向。1.2.2国外组合机床现状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方向发展。组合机床的加工精度、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80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。1.3机床设计的目的、内容、要求机床设计毕业设计，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，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)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，使用户有较好的经济效益。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。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。

第二章零件分析2.1零件的结构特点及其技术要求2.1.1零件结构特点箱体是各类机器的基础零件，它将机器和部件的轴套、齿轮等有关零件联接成一个整体，并使之保持正确的位置以传递转矩或改变转速来完成规定的运动，因此，箱体的加工质量直接影响机器的性能、精度和寿命。箱体零件的结构一般比较复杂，壁薄且壁厚不均匀，加工部位多，既有一个或多个基准面及一些支承面，又有一对或数对加工难度大的轴承支撑孔。2.1.2技术要求本次加工的零件为减速箱体,根据其零件图,技术要求有以下几点:1):机座铸成后,应清理并进行时效处理2)：未注明的倒角为1x45度3)：未注明的铸造圆角半径为2~4mm2.2.零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2万件而计.2.2.2机床的使用条件本次课题要求生产纲领为年产2万件,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.2.3零件工艺方案表1生产工艺方案工序号工序名称工序内1粗铣上端面以左右端面和下端面为基准粗铣上端面2精铣下端面以上端面为基准精铣下端面3精铣Φ8销锥孔以上端面为粗基准精铣锥销孔4精铣底面的外表面以底面和锥销孔为精基准精铣底面的外表面5精铣左右端面上圆的外表面以底面和锥销孔为精基准精铣底面的外表面6精铣前后端面圆的外边面以底面和锥销孔为精基准精铣底面的外表面7精铣上表面以底面和锥销孔为精基准精铣底面的外表面8粗镗Φ47的圆以上端面和左右端面为精基准9粗镗Φ42的圆以上端面和左右端面为精基准10精铣Φ47的孔以上端面和左右端面为精基准11精铣Φ42的孔以上端面和左右端面为精基准12精铣Φ47孔的上表面以上表面和左右端面为精基准13精铣Φ75底圆的上表面以上表面和左右端面为精基准14粗镗左右端面上Φ40孔一面两销15粗镗前后端面上Φ35的孔一面两销16钻左右端面孔一面两销定位17钻前后端面孔一面两销18攻左右端面螺纹攻6*M4-7H的孔19攻前后端面螺纹攻6*M6-7H的孔20钻、攻上端面4*M5-7HT12一面两销21钻，攻下端面3*M5-7H的螺钉孔一面两销22去毛刺23检验零件终检

第三章组合机床的总体设计3.1组合机床方案的制定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。改变根据被加工的零件的零件图，加工6个左右端面Ф4通孔的工艺过程。(1)加工孔的主要技术要求。加工6个Ф4孔。工件材料：HT330HBS：190～230Ø4孔深15mm要求生产纲领为（考虑废品及备品率）年产量2万件，单班制生产(2)工艺分析加工该孔时，孔的表面粗糙度为Ra50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。一次性加工孔，孔径为Φ4。(3)定位基准及夹紧点的选择加工此减速箱体的孔，以地面的两个定位销孔（一面两销）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人工夹紧。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位上对所有孔进行最终精加工。为了加工出表面粗糙度为图2－1被加工零件图Ra50um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。被加工零件图如图2-1所示。(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。此减速器箱体的材料是HT330、硬度HBS：190～230、孔在左右端面呈等边三角形分布，孔的直径为Φ4mm。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2万件，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。Φ4mm的孔在钻孔后扩孔，直径上工序间余量0.5～1mm。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（mm/r）与其适应。以满足不同直径的加需要，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=4mm,铸铁HB190～230、进给量f=0.1mm/r、切削速度v=10m/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=HBmin－(HBmax－HBmin) =220切削力：=26切削扭矩：=10·mm切削功率：=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(N·mm)V——切削速度（m/min）P——切削功率(kw)3.2.4选择刀具结构减速器箱体的布氏硬度在HB190～230，孔径D为4m，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Φ4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30～50mm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。“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。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2－2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2×Φ8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2－2被加工零件工序图附注：1.被加工零件：减速器箱体；2.硬度：HT330HB190~230；（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。3.3.2加工示意图图2－3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2－3为左右端面钻床加工示意图。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、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=4m和刀具导向的线速度v=10m/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2－4所示：图2－4固定导向装置固定导向装置的标准尺寸如下表：表2－1固定导向装置的标准尺dDD1D2Ll1mRd1d2l017253635253524M81612固定装置的配合如下表：表2－2固定装置的配合导向类别工艺方法DDD1刀具导向部分外径固定导向钻孔G7（或F8）g6固定导向装置的布置如图2－5所示图2－5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ψ＝1／4（0）／m,所以B取2.316，根据刚性条件计算主轴的直径为：初定主轴类型、尺寸、外伸长度和选择接杆主轴形式主要取决于进给力和主轴－刀具系统结构的需要。主轴尺寸规格应根据选定的切削用量计算出切削转矩，由d=4mm查表得：确定主轴直径d=20mm.（4）除刚性主轴外，组合机床主轴与刀具之间常用两种连接：一是接杆连接，也称刚性连接，用于单导向进行钻、扩、铰及倒角加工；二是浮动卡头连接，也称浮动连接，用于长导向、双导向和多导向进行镗、扩、铰孔，以减少主轴位置误差及主轴径向跳动对加工精度的影响。（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2－6所示图2－6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2－4所示：表2－4可调接杆的尺寸d(h6)D1(h6)d2d3Ll1l2l3螺母厚度20Tr20×6莫氏1号17188464010012（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2－3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,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2－7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。切入长应应根据工件端面误差情况在5～10mm之间选择，误差大时取大值，因此取=5mm，切出长度=1/3d+(3～8)=+89mm,所以=10+5+9=29mm.（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120mm，快退长度等于快速引进与工作工进之和，因此快进长度91mm.图2－7工作进给长度3.3.3机床联系尺寸图图2-8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。如图2－8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=∑=4×式中：——各主轴加工时所产生的轴向力由于滑台工作时，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。3）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0.5～1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=n·f=47.8mm/min。所以选择1HY25液压滑台，工作进给速度范围32～800mm/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L＞156+20+40=236mm，取L＝250mm。综合上述条件，确定液压动力滑台型号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＝／η＝4×式中：η——多轴箱传动效率，加工黑色金属时η＝0.8～0.9；有色金属时η＝0.7～0.8，本系统加工HT21-40JB307-62，取η＝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Y100L—6B5的1TD12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：主电机传动型号转速范围（r/min）主电机功率（）配套主轴部件型号电机转速输出转速AO7124-A3D14009501TA32、1TA32M、1TZ32~1TG32确定多轴箱轮廓尺寸计算多轴箱轮廓尺寸标准的通用钻，镗类多轴箱的厚度有两种尺寸规格，卧式为325mm绘制机床联系尺寸图时，重要确定的尺寸是多轴箱的宽度B和高度H及最低主轴高度：B=b+H=h++式中：b—工件再宽度方向相距最远的两孔距离（mm）—最边缘主轴中心距箱外壁的距离（mm）h—工件在高度方向相距最远的两孔距离（mm）—最低主轴高度。为保证多轴箱有排布齿轮的足够空间，推荐b1>70～100mm，取b1=175mm，=46mm,H=984mm,h3=250mm,h4=560mm,h7=5mm,推荐>85～140mm。=h2+H-(0.5+h3+h7+h4B=b+2b1=45+1752=395mm根据上述计算值，按多轴箱轮廓尺寸系列标准最后确定多轴箱轮廓尺寸由P012表4－1，取B×H=400400mm。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×H=400X400mm。3.3.4生产率计算卡机床负荷率等。根据选定得机床工作循环所需要的工作行程长度，切削用量，动力部件的速度及工进速度等；就可以计算机床的生产率并编制生产率计算卡；用以反映机床的加工过程；完成每一动作所需的时间，切削用量，机床生产率等指定成年生产纲领A（包括备量及废品率在内）所需求的机床生产率。它与全年工时总数有关，一般情况下，单班制生产K取2350h，两班制生产取4600h，则Q1=（件/h）指所设计机床每小时实际可以生产的零件数量Q=60/求出：—生产一个零件所需的时间（min）=t切+t辅=（L1/Vf1+L2/Vf2+T停）+（L顺进/Vfk+L快退/Vfk+T移+t卸装）Q=60/µ负当Q1〈Q时，计算二者的比值即为负荷率h负=Q1/Q表2－5生产率计算卡被加工零件图号001毛坯种类铸件名称减速箱体毛坯重量材料HT330硬度220工序名称钻前后端面6×Μ4的孔工序号18序号工步名称被加工零件数加工直径（mm）加工长度（mm）工作行程(mm)切削速度(m/min)每分钟转速(r/min)进给量(mm/r)进给速度(mm/min)工时(min)机加工时间辅助时间共计1装卸工件11．52左右动力部件滑台快进91左右多轴箱工进415291070039滑台快退1208000备注装卸工件时间取决于操作者熟练程度，本机床总计单件工时机床生产率机床负荷率80%3.4多轴箱的设计3.4.1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2－9所示:如图2－9钻孔组合机床多轴箱原始依据图图中多轴箱的两定位销孔中心连线为横坐标，工件加工孔对称，选择箱体中垂线为纵坐标，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）。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2－6所示：表2－6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、3、20/12115钻Φ4478100.150注：1．被加工零件：减速器箱体；材料：HT330；硬度:HB190-2302．动力部件型号：1TD12动力箱，电动机型号AO7124-A3D；功率P＝kw。3.4.2齿轮模数选择本组合机床主要用于钻孔，因此采用滚珠轴承主轴。齿轮模数m可按下式估算：m=(30～32)式中：m——估算齿轮模数P——齿轮所传递率（kw）Z——对啮合齿中的小齿轮数N——小齿轮的转速（r/min）多轴箱输入齿轮模数取m1=3，其余齿轮模数取m2=2。3.4.3多轴箱的传动设计（1）根据原始依据图（图2－9），画出驱动轴、主轴坐标位置。如下表：表2—7驱动轴、主轴坐标值坐标驱动轴O主轴1主轴2主轴3X143187165Y83185185147（2）确定传动轴位置及齿轮齿数图2－10齿轮的最小壁厚1）最小齿数的确定为保证齿轮齿根强度，应使齿根到孔壁或键槽的厚度a2m,驱动轴的直径为d=30mm,有《机械零件设计手册》知，如图2－10所示齿轮t=33.3mm,当m1=3时。驱动轴上最小齿轮齿数为：2（t/m1+2+1.25）－d0/m1=2×(33.3/3+2+1.25)－30/3所以驱动轴齿数要大于等于19。为减小传动轴的种类，所有传动轴的直径取30mm.当m2=2，d=20时，齿轮t=23.3mm。主轴上最小齿轮齿数为：2（t/m2+2+1.25）－d0/m2=2×（23.3/2+2+1.25）－20/2所以主轴齿数要大于等于20。2）多轴箱的齿轮模数按驱动轴出轮估算QUOTE=32xQUOTE=多轴箱输入出轮模数取m1=3，其余齿轮模数取m2=2。主轴1，2，3要求的转速一致且较高，所以采用升速传动。主轴齿数选取Z=16，传动齿轮采用z=48和30齿的齿轮，变位系数。传动轴的转速为:N=435r/min由于前面选取了主轴直径为20，传动轴直径都选取30，这样为了减少传动轴种类和设计题目需要由于传动轴转速是435r/min，则驱动轴至传动轴的传动比为:所以选择两级传动驱动轴的直径为30mm，由《机械零件设计手册》查得知：当m=3时，驱动轴上的齿数为22通用的齿轮有三种，即传动齿轮、动力箱齿轮和电机齿轮。材料均为45钢，热处理为齿部高频淬火G54。本机床齿轮的选用按照下表选用齿轮种类宽度（mm）齿数模数（mm）孔径（mm）驱动轴齿轮3216～50连续16～702、2.5、32、2.5、3、420传动轴齿轮3244（B型）45230输出轴齿轮3216220计算各主轴转速使各主轴转速的相对转速损失在5%以内。由公式：V=知：n1=n2=n3=815r/min3.4.4绘制传动系统图传动系统图是表示传动关系是示意图，即用以确定的传动轴将驱动轴和各主轴连接起来，绘制在多轴箱轮廓内的传动示意图，如图2－11所示图2－11涡轮箱钻孔多轴箱装配总图传动轴齿轮和驱动轴齿轮为第Ⅱ排。在图中标出齿轮的齿数、模数、变位系数，以校核驱动轴是否正确。另外，应检查同排的非啮合齿轮是否齿顶干涉；还画出主轴直径和轴套直径，以避免齿轮和相邻的主轴轴套相碰。

第四章夹具设计机床夹具设计在组合机床设计中占有重要的地位。它的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度。本夹具主要是用来钻左右端面的6个M4螺纹孔，整个需要加工的孔的位置尺寸用机床和夹具就能直接保证。因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何保证垂直度要求的前题下，提高劳动生产率，降低劳动强度。为了很好利用工厂实际设备和提高生产率，设计专用夹具进行加工。4.1机床夹具的概述(1)定位元件和定位装置用于确定工件正确位置的元件或装置，如V形块，定位销，凡是夹具都有定位元件，它是实现夹具基本功能的元件。(2)夹紧元件和夹紧装置用于固定工件以获得的正确位置的元件或装置。工件在夹具定位之后引进加工之前必须将工件夹紧，使其在加工时在切削力的作用下不离开已获得的定位，有时同一个元件既能定位，也具有夹紧的双重功效。(3)导向元件确定刀具的位置并引导刀具的元件，它也可以供钻镗类夹具在机床上安装时做基准找正用。(4)夹具体夹具体也称为夹具本体，用于将各种元件，装置连于一体，并通过它将整个夹具安装在机床上，一般采用铸铁制造，它是保证夹具的刚度和改善夹具动力学特性的重要部分。如果夹具体的刚性不好，加工时将要引起较大的变形和震动，产生较大的加工误差。机床夹具的种类很多，形状千差万别，为了设计和制造方便，一般按某一属性进行分类，如按所使用的机床分：车床夹具，铣床夹具，镗床夹具，磨床夹具和钻床夹具。工件在切削过程中会受到切削力、惯性力等作用，因此必须夹紧以保证定位，典型的夹紧装置是由夹紧元件、中间传力机构和动力源装置所组成。夹紧元件是执行夹紧的最终元件，是直接与零件接触来完成夹紧的。中间传力机构是传传递动力源装置的力到夹紧元件来完成夹紧，它可以改变夹紧力的大小、方向和使夹紧具有自锁性能。动力装置是产生夹紧力的动力源，所产生的力称为原始力。夹紧装置在夹紧过程中有一定的要求：(1)夹紧装置应保证工件定位，而不能破坏工件的定位。(2)夹紧力的大小应能保证工件在加工时的位置不变，同时又不能使工件产生变形。(3)夹紧力的方向应和切削力方向相应，使夹紧力减小。(4)夹紧装置的动作应迅速、方便、安全。(5)夹紧装置的结构应简单、合理、制造方便。由于该道工序是钻φ4孔，此零件属于中批量生产，并且切削力较小，所以力求夹具设计简单，降低成本的原则。则本夹具采用螺栓夹紧及一个压环夹紧。（1）刚性好该夹具在高转速、大吃刀的情况下不会产生振动，自动定心效果优于三爪卡盘。套筒用铸铁件制造，无薄弱环节。整个机构不存在刚性不足、偏载和偏心现象。（2）应用范围广此夹具更换不同直径的弹簧套筒，可以加工不同直径的同类产品，通用性好。（3）精度保证较高使用可胀心轴车床夹具，消除了工件的定位间隙，有效地保证了被加工零件的位置精度。经实验证明其定位精度可达0.01mm。夹具体的设计是整个夹具的基础零件，定位元件、夹紧装置、连接元件、导向元件或对刀装置等都要求装在它上面，因此夹具体是一个复杂而又重要的零件，而且必须满足一定的要求：1）夹具体要有足够的刚度，承受夹紧力及加工时的切削力，一般夹具体为铸件，但也可是焊接件。2）夹具体一般应考虑搬运的吊装问题，以方便夹具的安装对于小规模当然可以不考虑吊装，但也应该考虑搬运的问题。3）夹具体上应考虑排屑和清理切屑方便。4）夹具体的结构尺寸应考虑夹具体的稳定性，夹具底面可以做的稍大些。5）由于夹具体一般都比较复杂，故要考虑结构工艺性，对加工和安装都应该合理、方便。则该夹具体的基本要求为：459308。夹具精度计算是一个非常重要的环节，它是检验夹具是否合乎零件加工要求。利用夹具在机床上加工工件