柴油机机体两端面孔钻削组合机床毕业设计论文

PAGE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theOverallandHydraulicDesignofMachineToolWhichDrillingtheBothEndsoftheAirframeinDieselEngineAbstract:Machinetoolallowustoprocessoneorseveralpartsbypre-processing,basedoncommoncomponentstogetherwithasmallamountofspecialparts.Theworkpiececanbemulti-tool,multi-axis,multi-faces,multi-stationwhileprocessing.Inthispaper,accordingtoactuallyrequirements,wewillworkouttheoverallandhydraulicdesignofmachinetoolwhichdrillingthebothendsoftheairframeindieselenginebasedonacomprehensiveanalysisofthestructurefeatures,dimensionalaccuracy,positionaccurancyoftheholesprocessed,surfaceroughnessandtechnicalrequirementsoftheworkpiecetobemachined.First,definetheassemblytypeandbestprogramsoftheconfigurationofthemachinetoolwhichdrillingthebothendsoftheairframeindieselenginebyanalysisandcompare,givetheprogramoftheoveralldesignabidingtheprincipleofstandardization,univerlizationandseries.then,accordingtotherequirementoftheworkpiecetobemachined,calculatingtherelevantcuttingparameters,definingthecuttingforce,cuttingtorqueandcuttingcapacity,offeringthetechnicalfoundationforthechoiceofthecommonpartsandspecificpartsofthedesigninthemachinetool,anddrawingthemachiningprocessdiagramoftheworkpiecetobemachinedwhichrepresenttheoveralldesignofthemachinetool,machiningsketch,diagramofthecontacteddimensioninmachinetoolandthecardcalculatingproductivity,namely“three-diagramandone-card”,completingtheselectionofthecommonparts.Finally,completetheschematicofthehydraulicsystemandthediagramofthehydraulicassembly.thishydraulicsystemenablestocontrolautomaticofholdingtheworkpiece,dampingandpullingthelocatedpinandslidertofeed.Keywords:machinetool;drilling;“three-diagramandone-card”;thesystemofhydraulic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 3组合机床的特点 3组合机床总体方案的设计步骤 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 4影响组合机床总体方案制定的主要因素 5制定工艺方案应考虑的问题 5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 7切削用量的选择 7确定切削力、切削扭矩、切削功率 8刀具结构的选择 10确定滑台每分钟进给量 113“三图一卡”的设计 123.1加工零件工序图 12被加工零件工序图的作用和要求 12绘制被加工零件工序图的注意事项 12绘制柴油机机体工序图 133.2被加工零件加工示意图 13加工示意图的作用 13加工示意图的画法及注意事项 14选择刀具、工具、导向装置并标注其相关位置及精度尺寸 14确定主轴类型、尺寸、外伸出长度和选择接杆 15确定动力部件的工作循环行程 173.3机床联系尺寸总图 19联系尺寸总图的作用及内容 19选择动力部件 19联系尺寸总图应考虑的主要问题 213.4生产率计算卡 23实际生产率 23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 26液压系统整体性分析 26初定液压系统方案 264.2运动和负载分析 26运动分析 27负载分析 27负载图和速度图的绘制 284.3液压缸主要参数的确定 28液压缸上作压力p的确定 28计算液压缸内径D和活塞杆直径d 29最低稳压速度验算 30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 31制定基本方案 31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 34确定液压泵的最大工作压力PP 34确定液压泵的流量 345.1.3确定液压泵的驱动功率 35确定液压阀 35蓄能器的选择 36确定管道尺寸 37确定油箱容积 375.2液压系统的性能验算 37回路压力损失验算 37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φ56（两个）、φ32.7、φ10.2、φ8.5（两个），倒角φ12.5（三个）、φ8.5（两个）、φ10.5（两个）。(2)工件材料:HT200，硬度为190～241HBS(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;(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个巩固，把所学与实践相结合起来。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。组合机床总体方案设计时应考虑的问题(1)采用先进的加工工艺，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。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，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。制定工艺方案应考虑的问题.1组合机床常用工艺方法能达到的精度及表面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φ40mm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IT10—IT11，表面粗糙度Ra12.5μm。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IT8—IT9，表面粗糙度Ra3.2—6.3μm。.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。.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。.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)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。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±0.2—0.25mm。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0.02μm/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。.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钟进给量。.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。.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。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）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(N·mm)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-φ56）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：==62724.4N·mm由公式（2-4）得：=N由公式（2-3）得KW扩24#（φ31.5）孔时：选取切削速度v=20m/min,进给量f=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/minNN·mmKW30#、33#、34#孔（φ12.5）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：N·mm由公式（2-3）得：KW钻29#（φ10.2）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：NN·mmKW19#、21#孔（φ8.5）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：NN·mmKW钻13#、14#（φ8.5）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：NN·mmKW12#、16#孔（φ10.5）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：NN·mmKW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。选择刀具结构时，还必须认真分析被加工零件材料特点。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。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、硬度、重量及被加工部位的余量等等。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”。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，以便设计和调整机床。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。选择刀具、工具、导向装置并标注其相关位置及精度尺寸.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#、33#、34#1521219#、21#1016812#、16#12.51822#5623024#31.5和35210

.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2-2[6]：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6520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（N·mm）；WP-轴的扭转截面模数（m3）.实心轴得；-许用剪切应力（Pa）=31MPaB-系数。当材料剪切弹性模数G=81.0GPa时，B的值如表3-3：表3-3系数1/41/21B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：mmm3MPa主轴的直径取整，取为d=20mm。用同上公式算得各加工孔主轴直径如下：13#、14#孔：d=20mm30#、33#、34#孔：d=25mm19#、21#孔：d=20mm12#、16#孔：d=25mm2#孔：d=50mm24#孔：d=35mm本设计所选的主轴和接杆尺寸型号如表3-4[4][5]：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#30/201153-275T0635-4113#、14#30/201152-290T0635-4130#、33#、34#38/261158-225T0635-4119#、21#30/201153-255T0635-4112#、16#38/261158-240T0635-412#80/60135专做24#50/3611512-250T0635-41确定动力部件的工作循环行程动力部件的工作循环是指: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。.1工作行程长度的确定工作进给长度Lⅹ，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。后备量是指宽阔了刀具从接杆或接杆连同刀具一起从主轴孔中取出所需要的轴向距离。理想情况是保证刀具退离夹具导向外端面的距离大于接杆插入主轴孔的长度。根据上述条件取后备量为80mm。图3-3工作循环因此，动力部件的总行程长度为快退行程长度与前后备量之和。依此作为选择动力滑台或设计动力部件的依据。根据前面所选的刀具及导向装置工作行程等绘制出零件的加工示意图:如图3-4所示。图3-4加工示意图3.3机床联系尺寸总图联系尺寸总图的作用及内容一般来说，组合机床是由标准的通用部件—动力滑台、动力箱、各种工艺切削头、侧底座、立柱、立柱底座、及中间底座加上专用部件—多轴箱、刀、辅助系统，夹具，液、电、冷却、润滑、排屑系统组合装配而成。联系尺寸图来表示机床各组成部件的相互装配联系和运动关系，以检验机床各个部分相对位置及尺寸联系是否满足加工要求;通用部件的选择是否合理;并为进一步开展多轴箱、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械总图，他表示机床的配置型式及总体布局。联系尺寸图的主要内容如下：(1)以适当数量的视图(一般为主、左视图)按同一比例画出机床各主要组成部件的外形轮廓及相关位置，表明机床的配置型式及总体布局、主视图的选择应与机床实际加工状况一致。(2)图中应尽量减少不必要的线条及尺寸。但反映各部分的联系尺寸、专用部件的轮廓尺寸、运动部件的极限位置及行程尺寸，必须完整齐全。至于各部分的详细结构不画出，留在具体设计部件时完成。(3)为便于开展部件设计，联系尺寸图上应表注通用部件的规格代号，电动机型号、功率及转速，并注明机床部件的分组情况及总行程。选择动力部件组合机床的动力部件是配置组合机床的基础。它主要包括用以实现刀具主轴旋转主运动的动力箱、各个工艺切削用头及实现进给运动的动力滑台。动力部件用以实现切削刀具的旋转和进给运动或只用于进给运动，是组合机床最主要的通用部件。组合机床动力部件有多种结构型式和不同的传动方式。就其传动方式来讲，主运动一般采用机械运动，即由电动机通过齿轮皮带、蜗轮蜗杆等机械元件传递运动和动力;而进给运动则采用机械传动、液压传动、气压传动或气动液压传动等。本组合机床的主运动是由电动机带动动力箱传递运动的，进给运动采用液压传动。影响动力部件选择的主要因素:(1)切削速度根据各刀具主轴的切削用量，计算出总切削功率，再考虑传动效率或空载功率损耗及载荷附加功率损耗，作为选择组合机床主传动用动力箱型事情规格的依据。每种型号的动力箱皆可以配用两种规格的电动机，这两种电机除功率大小不同外，转速也不同。因此动力箱输出转速也有高低两种，应根据多轴箱传动系统设施设计要求，并使多轴传动链短和设计简单来选用。(2)进给力每种规格的动力滑台有最大进给力F进的限制。选用时，可根据确定的切削用量计算出主轴的轴向切削力合力∑F，以∑F来确定动力滑台的型号和规格。(3)进给速度各种规格的动力滑台都有规定的快速行程速度及最小进给限制。所选择的快速行程速度应大于动力滑台额定的最小进给量。(4)行程选用动力滑台时，必须考虑其允许最大行程。日前设计的动力滑台有三种行程。设计时，所确定的动力部件总行程应小于所选动力滑台的最大行程。(5)多轴箱轮廓尺寸为使加工过程中动力部件有良好的稳定性，不同规格的动力滑台与何种规格的动力箱配套使用，其上能安装多大轮廓尺寸的多轴箱是有一定限制的。设计时可查组合机床通用部件相应标准的推荐值。(6)动力滑台的精度和导轨材料新标准动力滑台均采用单导轨两侧导向，增加了导向的长度比，提到了导向精度。导向材料有两种，A型为铸铁导轨，B型为镶铁导轨，两种材料导轨皆经淬火，硬度达G42-48，故导轨寿命高。动力滑台共有3个精度等级，，“M”表示精密级，“G”表示高精度级，型号尾部无符号为普通精度级，如1HY25M，1HY25G，1HY25。可根据加工精度，经济合理地选用动力滑台。.1确定电机的功率根据切削用量计算的切削功率及进给功率之需要，井适当考虑提高切削用量的可能性(一般按30%考虑)，选用相应规格的动力头，可按下式进行计算：(3-3)式中N动—动力头电机功率；N切—切削功率，按各刀具选择的切削用量算出，前面已经计算好；N进—进给功率。对于液压动力头就是进给泵所消耗的功率，一般为0.8-2Kw；—当主轴箱主轴少于15根时，=0.9,主轴多于15根时，=0.8。前面计算各轴N切（右动力头）为：当v2=35m/min时，N切=1.28KWV24=20m/min时，N切=0.764KWV29=16m/min时，N切=0.223KWV30=15m/min时，N切=0.367KWV33=15m/min时，N切=0.367KWV34=15m/min时，N切=0.367KW则N切=1.28+0.764+0.223+0.367+0.367+0.367=3.96KW对于液压动力头N进就是进给油泵所消耗的功率，一般为0.8～2千瓦，取N进1.5KW。由（3-3）得：取N动=11KW选用Y160M-4[10]右动力头的电机选择方法同上。在本设计中，加工特点为两面同时加工，两边进给力、功率相差不大，故两边选同种规格型号的动力部件。综合考虑上述因素，根据具体加工要求，正确合理的选择动力部件、动力滑台和动力箱，并以其为基础进行通用部件配套。在此设计中，根据对加工零件的分析及相关尺寸的计算决定选用液压动力滑台1HY63A—I，台面宽630mm，台长1250mm，行程长400mm，导轨为铸铁材料，滑台及滑座总高400mm，滑座长1790mm，允许最大进给力63000N，快速行程速度为4m/min，工进速度6-400mm/min。选取1TD63型号的动力箱，电动机型号为Y160M-4，其电动机功率为小于11KW，电动机时转速为1460r/min，驱动轴转速度为730r/min,动力箱与动力滑台结合面尺寸，长800mm，宽630mm，动力箱与多轴箱结合面尺寸，宽630mm，高560mm，左右动力箱输出轴距箱底面高度烛114.5mm和112.5mm。所选动力箱高度H=560mm，宽度630mm，长度L=800mm。配套的侧底座型号为CC63—I。.联系尺寸总图应考虑的主要问题绘制联系尺寸图，一般是在以画出加工零件的工序图、加工示意图，并初选用动力部件及与其配套的通用部件之后进行的。对于机床的某些重要尺寸也应在画联系尺寸图之前的方案设计阶段初步确定，如机床的装卸高度H，多轴箱的轮廓尺寸及夹具轮廓尺寸等。尤其对于加工精度要求比较复杂的组合机床，往往需要预先画出夹具方安的详细草图，以确定其主要轮廓尺寸。所以，总体设计更确切地说是包括夹具方案在内的“四图一卡”的设计。.1夹具轮廓尺寸的确定组合机床夹具是保证零件加工精度的重要专用部件。这里所确定的夹具轮廓尺寸是指夹具底座的长、宽、高。这些尺寸的确定，除了首先必须考虑工件的形状、轮廓尺寸、具体结构外，还必须考虑能够布置下保证加工要求的定位、限位、夹紧机构、导向系统，并要考虑夹具底座与机床其他部件连接、固定所需要的尺寸。.2机床的装料高度H装料高度是指机床上工件的定位基准到地面的垂直距离，我国过去的设计组合机床一般H=850mm。为提高通用部件及支撑部件的刚度并考虑自动线设计时中间底座内要安装夹具输送、冷屑、排屑装置，新颁布的组合机床标准推荐可视具体情况在H=850-1060mm之间选取。选取装料高度装料高度H考虑的主要因素是:应与车间里运送工件的滚道高度相适应，工件定位的孔到最低主轴的距离为h1=112.5mm，主轴箱与液压滑台之间的有0.5mm的间隙。和选用通用部件、中间底座、夹具等部件高度尺寸的限制选用滑台与滑座总高度h3=400mm，底座高度h4=560mm，中间底座高度h5=560mm,滑座与侧底座之间的调整高度h6=5mm，综合上述因素，木机床的装料高度取H=1060mm。.3中间底座轮廓尺寸中间底座的轮廓尺寸要满足夹具在其上面连接安装的需要。其长度方向尺寸要根据所选动力部件(滑台和滑座)及配套部件的位置关系，照顾各部件联系尺寸的合理性来确定。非常重要的是，一定要保证加工终了位置时，工件端面至多轴箱的距离不小于加工示意要求的距离。同时要考虑动力部件处于加工终了位置时，多轴箱与夹具外轮廓间应有便于机床调整、维修的距离。本设计所选的中间底座尺寸为：长1200mm，宽1000mm，高560mm。.4多轴箱的轮廓尺寸标准的通用钻床多轴箱的厚度有两种尺寸规格卧式325mm。立式340mm。在绘制机床联系尺寸图时，着重要确定的尺寸是多轴箱的宽度B和高度H及最低主轴的高度h。如被加工零件的轮廓以点划线、多轴箱轮廓尺寸用粗实线表示。多轴箱的宽度B和高度大小主要与被加工零件孔的分布有关，可按下式确定【1】:（3-4）(3-5)式中:b1—最边缘主轴中心距箱外壁的距离(mm)；b2—工件的宽度方向相距最远两孔的距离(mm)；h—工件在高度方向相距最远两孔的距离(mm)；h1—最低主轴中心至主轴箱底平面的距离，即最低主轴高度（mm）；b2和h为以知尺寸。为保证多轴箱排布齿轮有足够的空间，推荐h2≥70—10Omm。多轴箱最低主轴高度h，须考虑到与工件最低孔位置、机床装料高度、滑台滑总高度、侧底座高度、滑座与侧底座之间的调整高度(5mm)等之间的关系确定。对于卧式组合机床，h1要保证润滑油不至于从主轴衬套泄出箱外，通常用:h≥85—120mm。对本次设计的组合机床：mm，mm，取mm则：=1060+18-（0.5+400+5+560）=112.5mmmmmm根据上面计算值，按主轴箱轮廓尺寸系列标准，最后确定多轴箱轮廓尺寸为综合以上各数据尺寸，即可完成机床联系尺寸图。联系尺寸图应完整、恰当标注机床各主要组成部件轮廓尺寸及相关尺寸，应使机床在长、宽、高三方向的尺寸链闭;应表示清楚运动部件的原位、终点状态及运动过程情况(可用工作循环图表示)，以确定机床最大轮廓尺寸;应注明工件、夹具、动力部件、中间底座对称中心线的位置关系;一般注明电动机的型号、功率、转速及所选标准通用部件的型号规格和主要轮廓尺寸，并对组合机床所有部件进行分组编号、作为部件和零件设计的原始依据。根据设计要求，经过计算绘制出组合机床的联系尺寸图详细见机床总图图纸。3.4生产率计算卡根据选定的机床工作循环所要求的工作行程长度、切削用量、动力部件的快速及工进速度等，就可以计算机床的生产率计算卡，用以反映机床的加工过程、完成每个动作所须的时间、切削用量、机床生产率及机床负荷率等。实际生产率Q理想生产率Q1：任务书要求Q1=30（件/时）实际生产率Q：（件/时）（3-6）（3-7）式中：T单-单件工时。（3-8）（3-9）式中：L1、L2—分别为刀具第一工进和第二工进的行程长度（mm）；L快进、L快退—分别为快进和快退时的行程长度（mm）；SM1、SM2—分别为刀具第一工进和第二工进的每分钟进给量（mm/min）；V快—快进、快退时的每分钟进给量（mm/min）；t装卸—工件装卸、定位、夹紧以及清除定位基面切屑的时间（min）；则minmin所以min则本机床的实际生产率为：机床负荷率根据组合机床的使用经验，适宜的机床负荷率为=0.75-0.90，设计时，可按机床复杂程度参照表3-5确定。表3-5负荷率机床主轴数负荷率单面或双面150.9016-400.90-0.8641-840.86-0.8本组合机床的生产率计算卡见下页。生产率计算卡被加工零件图号毛坯种类铸铁名称柴油机机体毛坯重量104Kg材料HT200硬度HB190-240工序名称工序号序号工步名称工作行程切削速度进给量工时minS0mm/rSMmm/min机动时间辅助时间总时间1启动加速0.10.12夹紧0.10.13快进21540000.0540.0544工进50700.7140.7145快进8040000.020.026工进35700.50.57快退38040000.0950.0958松开备注人工装卸工件时间取决于操作者的熟练程度，因此本机床不予考虑单件工时1.683生产率30件/时负荷率0.824制定液压系统设计方案并确定主要参数4.1分析并初定液压系统方案液压系统整体性分析要求此液压系统实现的工作循环是:工作台快进→工作台工进→工作台快进→工作台工进→工作台快退→停止。对于组合机床的液压系统而言，加工的零件需要精度高，定位准确。所以整个系统的设计要求定位精度高，换向速度快。在设计阀的时候，考虑这些方面的变化尤其重要，要考虑到工作在最低速度时调速阀的最小调节流量能否满足要求。在行程方面，应该比要求的工作行程大点，包括工作行程、最大行程，主要是考虑到在安全方面和实际运用中。在压力方而也要考虑到满足最大负载要求。而且在液压系统能满足要求的前提下，使液压系统的成本较低。初定液压系统方案方案一：液压系统中工作台的执行元件为伸缩缸，工作台采用节流阀实现出油口节流调速，用行程阀实现工作台从快进到工进的转换，工进时，为了避免前冲现象，在回路上串接个溢流阀;工作台的进、退采用电磁换向阀;方案二：液压系统中工作台的执行元件为单杆活塞缸，工作台采用单向调速阀实现出油口节流调速，也采用行程阀实现工作台从快进到工进的转换;工进时，为了避免前冲现象，在回路上串接个溢流阀;上作台的进、退换向采用电磁换向阀，工作台快进时，采用差动连接;单杆活塞缸比仲缩缸结构简单，价格便宜，易维护，而且也能满足要求;调速阀的性能比节流阀稳定，调速较好，用于负载变化大而运动要求稳定的系统中;