0034-P68F上箱體雙面鉆專機(jī)總體及夾具設(shè)計(jì)（優(yōu)秀）
0034-P68F上箱體雙面鉆專機(jī)總體及夾具設(shè)計(jì)（優(yōu)秀）,p68f,箱體,雙面,專機(jī),總體,整體,夾具,設(shè)計(jì),優(yōu)秀,優(yōu)良
南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
系 部：
機(jī)械工程學(xué)院
專 業(yè)：
機(jī)械工程及自動(dòng)化
學(xué) 生 姓 名：
俞濤
學(xué) 號(hào)：
0601510164
設(shè)計(jì)(論文)題目：
1P68F上箱體雙面鉆專機(jī)總體及夾具設(shè)計(jì)
起 迄 日 期:
2010年 月 日 ~ 6月29日
設(shè)計(jì)(論文)地點(diǎn):
南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院
指 導(dǎo) 教 師:
郭國(guó)偉
專業(yè)負(fù)責(zé)人:
發(fā)任務(wù)書日期: 2010年 3 月 26 日
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書
1．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的：
通過本設(shè)計(jì)，使學(xué)生熟悉專用機(jī)床設(shè)計(jì)的一般過程，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)和各項(xiàng)技能，著重培養(yǎng)設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析問題和解決問題的能力，進(jìn)而總結(jié)、歸納和獲得合理結(jié)論，進(jìn)行較為系統(tǒng)的工程訓(xùn)練，初步鍛煉科研能力，提高論文撰寫和技術(shù)表述能力，為實(shí)際工作奠定基礎(chǔ)，達(dá)到人才培養(yǎng)的目的和要求。
2．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：
原始數(shù)據(jù)
（1） 工件材質(zhì)：ADC12
（2） 加工要求如圖示；
設(shè)計(jì)要求：
（1）生產(chǎn)綱領(lǐng)：?jiǎn)伟嘀颇戤a(chǎn)5萬(wàn)臺(tái)。
（2）電液聯(lián)合控制，須有手動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)，夾具須定位準(zhǔn)確夾緊可靠。
工作任務(wù)：
（1）查閱資料15篇以上，翻譯外文資料不少于3000漢字，撰寫文獻(xiàn)綜述和開題報(bào)告。
（2）完成機(jī)床總體及夾具設(shè)計(jì)，繪制裝配圖2份（0號(hào)圖紙）。
（3）完成機(jī)床典型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；繪制零件圖不少于5張（圖紙須用計(jì)算機(jī)繪制）。
（4）撰寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書不少于1.5萬(wàn)字。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書
3．對(duì)本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題成果的要求〔包括畢業(yè)設(shè)計(jì)論文、圖表、實(shí)物樣品等〕：
畢業(yè)設(shè)計(jì)成果以圖紙和說明書形式交卷。符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn);說明書層次分明、論據(jù)可靠、技術(shù)正確、圖標(biāo)規(guī)范、語(yǔ)句通順。
4．主要參考文獻(xiàn)：
l 要求按國(guó)標(biāo)GB 7714—2005《文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則》書寫，例如：
[1] 劉謀佶, 呂志詠, 丘成昊, 等. 邊條翼與旋渦分離流[M]. 北京: 北京航空學(xué)院出版社, 1988. 24~27.
[2] 傅惠民. 二項(xiàng)分布參數(shù)整體推斷方法[J]. 航空學(xué)報(bào)，2000，21（2）： 155~158.
[3] 朱剛. 新型流體有限元法及葉輪機(jī)械正反混合問題[D]. 北京：清華大學(xué)，1996.
[4] 辛希孟. 信息技術(shù)與信息服務(wù)國(guó)際研討會(huì)論文集：A集[C]. 北京：中國(guó)社會(huì)科學(xué)出版社，1994.
[5] 陳永康，李素循，李玉林. 高超聲速流繞雙橢球的實(shí)驗(yàn)研究[A]. 見：北京空氣動(dòng)力研究所編. 第九屆高超聲速氣動(dòng)力會(huì)議論文集[C]. 北京：北京空氣動(dòng)力研究所，1997：9～14.
[6] 孔祥福. FD-09風(fēng)洞帶地面板條件下的流場(chǎng)校測(cè)報(bào)告[R]. 北京空氣動(dòng)力研究所技術(shù)報(bào)告 BG7-270，北京：北京空氣動(dòng)力研究所，1989.
[7] 黎志華，黎志軍. 反饋聲抵消器[P]. 中國(guó)專利：ZL85100748，1986－09－24.
…………
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書
5．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃：
起 迄 日 期
工 作 內(nèi) 容
2010年
3月17日 ~ 3月23日
3月24日 ~ 4 月2日
4月3日 ~ 4月10日
4月11日 ~ 4月20日
4月21日 ~ 5月15日
5月16日 ~ 5月20日
5月21日 ~ 6月4日
6月5日 ~ 6月14日
6月15日 ~ 6月18日
6月19日
熟悉課題，查閱資料，外文翻譯。
圍繞主題開展調(diào)研工作，了解專用機(jī)床在一般機(jī)械加工行業(yè)中所起的作用，了解鋁合金加工的一般方法，了解機(jī)床的構(gòu)成。
撰寫文獻(xiàn)綜述，完成開題報(bào)告
原理方案設(shè)計(jì)，經(jīng)過綜合討論確定合理方案，繪制總體方案簡(jiǎn)圖，熟悉相關(guān)軟件
編制相關(guān)軟件，計(jì)算相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)，選擇通用部件及標(biāo)準(zhǔn)件
對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)與修改，使之完善
完成總裝圖，繪制零件圖
整理相關(guān)資料，撰寫并打印設(shè)計(jì)說明書
正式提交設(shè)計(jì)成果（包括圖紙及論文）
準(zhǔn)備論文答辯
所在專業(yè)審查意見：
負(fù)責(zé)人：
2010年 月 日
系部意見：
系部主任：
2010年 月 日
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 39 頁(yè) 共 39 頁(yè)
1 前言
畢業(yè)設(shè)計(jì)是按照教學(xué)計(jì)劃的規(guī)定，必須進(jìn)行的一個(gè)重要的綜合性教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生所學(xué)的知識(shí)在實(shí)踐中得到具體應(yīng)用。通過這次設(shè)計(jì)，能使學(xué)生全面了解和掌握一些機(jī)械設(shè)備方面的知識(shí)，便于使自己形成一套設(shè)計(jì)的思維模式，而且使所學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)化地由理論轉(zhuǎn)向?qū)嵺`，以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力，為畢業(yè)后走上工作崗位打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。同時(shí)通過認(rèn)真的設(shè)計(jì)，可以提高學(xué)生分析和解決問題的能力，以便更好的適應(yīng)社會(huì)。
本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有：組合機(jī)床的概述、組合機(jī)床通用部件及其選用、組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)、組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)、組合機(jī)床技術(shù)設(shè)計(jì)五個(gè)部分。
本設(shè)計(jì)以提高生產(chǎn)率和保證加工精度為目的，以較充足的專業(yè)課知識(shí)為基礎(chǔ)，結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書，在收集和參考大量資料的前提下獨(dú)立完成。設(shè)計(jì)基本上做到：圖紙繪制基本符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，做到布局合理，圖紙也基本能夠正確、完整、清晰的表達(dá)出零件的形狀及尺寸。計(jì)算說明書的條理較清晰，語(yǔ)言通順流暢，圖表和公式的編輯也基本符合畢業(yè)論文撰寫規(guī)范。
在設(shè)計(jì)過程中，盡量采用通用部件，為組合機(jī)床的生產(chǎn)提供便利條件。其中主軸箱的設(shè)計(jì)是重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。主軸箱設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮被加工零件的形狀及加工要求，合理布置傳動(dòng)及齒輪的位置。尤其在齒輪設(shè)計(jì)上，更要反復(fù)驗(yàn)算轉(zhuǎn)速，努力作出最合理的設(shè)計(jì)方案。
在這次設(shè)計(jì)中，趙老師給予了我們很大的幫助。在她的指導(dǎo)下，一個(gè)又一個(gè)的難題被攻克，我們的設(shè)計(jì)水平有了很大的提高。
由于本人的水平十分有限，缺少實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)中難免有錯(cuò)誤和不當(dāng)之處，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。
2 摘要
組合機(jī)床使用系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件和少量的專用部件組成的多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的高校專用機(jī)床，其生產(chǎn)率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍，可進(jìn)行鉆、鏜、鉸、攻絲、車削、銑削等切削加工。組合機(jī)床的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)件約占70-80%,這些部件是系列化的,可以進(jìn)行成批生產(chǎn).其余20-30%的專用部件是由被加工零件的形狀,輪廓尺寸,工藝和工序來決定。
在批量生產(chǎn)中這了提高生產(chǎn)率，必須要縮短加工時(shí)間和輔助時(shí)間，而且盡可能使輔助時(shí)間和加工時(shí)間重合，使每個(gè)裝夾多外工件同時(shí)進(jìn)行多刀加工，實(shí)行工序高度集中，因而廣泛采用組合機(jī)床及自動(dòng)線。
3 概述
在大批量生產(chǎn)中為了提高生產(chǎn)率，必須注意縮短加工時(shí)間和輔助時(shí)間，而且盡可能使輔助時(shí)間和加工時(shí)間重合，使每個(gè)工位安裝多個(gè)工件的同時(shí)進(jìn)行多刀加工，實(shí)行工序高度集中，因而廣泛采用組合機(jī)床。
由參考文獻(xiàn)[14]表1-5得
組合機(jī)床是用已經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件和少量專用部件組成的多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的高效專用機(jī)床，生產(chǎn)率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍，可以進(jìn)行鉆、鏜、鉸、攻絲、車削、銑削、車孔端面等工序，隨著組合機(jī)床的發(fā)展，其工藝范圍日益擴(kuò)大，如：焊接、熱處理、自動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)裝配、清洗等非切削工序。
1911年，美國(guó)為加工汽車零部件研制了組合機(jī)床。在發(fā)展初期，各機(jī)床制造廠都執(zhí)行自己的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為方便用戶使用和維修，提高互換性，1953年美國(guó)福特汽車公司和通用汽車公司與美國(guó)機(jī)床制造廠協(xié)商，確定機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，并規(guī)定了部件間聯(lián)系尺寸。1973年ISO公布了第一批組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)，它包括了汽車、農(nóng)業(yè)、紡機(jī)和儀表工業(yè)。1978年、1983年又第二次作了增補(bǔ)。目前，我國(guó)組合機(jī)床的通用部件約占70%～90%。
組合機(jī)床廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的行業(yè)，如：汽車、拖拉機(jī)、電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、閥門縫紉機(jī)等制造業(yè)。主要加工箱體零件，如汽缸體、變速箱體、汽缸蓋、閥體等，一些重要零件的關(guān)鍵加工工序，雖然生產(chǎn)批量不大，但也采用組合機(jī)床來保證其加工質(zhì)量。目前，組合機(jī)床的研制正向高效、高精度、高自動(dòng)化的柔性方向發(fā)展。
3.1 組合機(jī)床的組成
組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種高效專機(jī)。
由參考文獻(xiàn)[13]表3-5得
典型的雙面復(fù)合式單工位組合機(jī)床。其組成是：側(cè)底座、滑臺(tái)、鏜削頭、夾具、多軸箱、動(dòng)力箱、立柱、墊鐵、立柱底座、中間底座、液壓裝置、電氣控制設(shè)備、刀工具等。通過控制系統(tǒng)，在兩次裝卸工件間隔時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)自動(dòng)工作循環(huán)。圖中各個(gè)部件都是具有一定獨(dú)立功能的部件，并且大都是已經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的通用部件。通常夾具、中間底座、和多軸箱是根據(jù)工件的尺寸形狀和工藝要求設(shè)計(jì)的專用部件，但其中的絕大多數(shù)零件如定位夾緊元件、傳動(dòng)件等也都是標(biāo)準(zhǔn)件和通用件。
3.2 組合機(jī)床的類型
根據(jù)所選的通用部件的規(guī)格大小以及結(jié)構(gòu)和配制形式等方面的差異，將組合機(jī)床分為大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床兩大類。習(xí)慣上滑臺(tái)臺(tái)面寬度B≥250mm的為大型組合機(jī)床，滑臺(tái)B＜250mm的為小型組合機(jī)床。
由參考文獻(xiàn)[7]表3-7得
根據(jù)大型組合機(jī)床的配制形式，可以將其分為具有固定夾具的單工位組合機(jī)床、具有移動(dòng)夾具的多工位組合機(jī)床兩類。
3.2.1 具有固定夾具的單工位組合機(jī)床
單工位組合機(jī)床特別適用于加工大、中型箱體類零件。在整個(gè)加工循環(huán)中，夾具和工件固定不動(dòng)，通過動(dòng)力部件使刀具從單面、雙面或多面對(duì)工件進(jìn)行加工。這類機(jī)床加工精度高，但生產(chǎn)率低。
按照組成部件的配置形式及動(dòng)力部件的進(jìn)給方向，單工位組合機(jī)床又分為臥式、立式、傾斜式和復(fù)合式四種類型。
3.2.2 具有移動(dòng)夾具的多工位組合機(jī)床
多工位組合機(jī)床的夾具和工件可按預(yù)訂的工作循環(huán)，作間歇的移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，以便依次在不同工位上對(duì)工件進(jìn)行不同工序的加工。這類機(jī)床生產(chǎn)率高，但加工精度不如單工位組合機(jī)床，多用于大批量生產(chǎn)中對(duì)中小型零件的加工。
由參考文獻(xiàn)[13]表3-5得
按照夾具和工件的輸送方式不同，可分為移動(dòng)式工作臺(tái)、回轉(zhuǎn)式工作臺(tái)、中央立柱式工作臺(tái)和鼓輪式工作臺(tái)四種類型。
4 組合機(jī)床及其特點(diǎn)
組合機(jī)床使用系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件和少量的專用部件組成的多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的高校專用機(jī)床，其生產(chǎn)率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍，可進(jìn)行鉆、鏜、鉸、攻絲、車削、銑削等切削加工。組合機(jī)床的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)件約占70-80%,這些部件是系列化的,可以進(jìn)行成批生產(chǎn).其余20-30%的專用部件是由被加工零件的形狀,輪廓尺寸,工藝和工序來決定,如夾具,主軸箱,刀具和工具等.
在批量生產(chǎn)中為了提高生產(chǎn)率，必須要縮短加工時(shí)間和輔助時(shí)間，而且盡可能使輔助時(shí)間和加工時(shí)間重合，使每個(gè)工位裝夾多個(gè)工件同時(shí)進(jìn)行多刀加工，實(shí)行工序高度集中，因而廣泛采用組合機(jī)床。
由參考文獻(xiàn)[2]表4-5得
一般的組合機(jī)床主要有六部分通用部件及兩部分專用部件組成。以復(fù)合立式三面鉆孔組合機(jī)床，它由側(cè)底座、力主底座、力主、動(dòng)力箱、滑臺(tái)及中間底座等通用部件及多軸箱、夾具等專用部件組成。組合機(jī)床的專用
部件往往也是由大量的通用零件和標(biāo)準(zhǔn)件組成。
組合機(jī)床按主軸箱和動(dòng)力箱的安置方式不同可分為以下幾種型式：
（1）臥式組合機(jī)床（動(dòng)力箱水平安裝）。
（2）立式組合機(jī)床（動(dòng)力箱垂直安裝）。
（3）側(cè)斜式組合機(jī)床（動(dòng)力箱傾斜安裝）。
（4）復(fù)合式組合機(jī)床（動(dòng)力箱具有上述兩種以上的安裝狀態(tài)）。
在以上四種配置型式的組合機(jī)床中，如果每一種之中再安置一個(gè)或幾個(gè)動(dòng)力部件時(shí)，還可以組成雙面或多面組合鉆床。
由組合機(jī)床組成可以明顯地了解其特點(diǎn)，與通用機(jī)床及其它的專用機(jī)床比較，具有如下特點(diǎn)：
（1）要用于加工箱體類零件和雜件的平面和孔。
（2）生產(chǎn)率高。因?yàn)楣ば蚣?，可多面、多軸、多刀同時(shí)自動(dòng)加工。
（3）加工精度穩(wěn)定。因?yàn)楣ば蚬潭?，可選用成熟的通用部件、精密夾具合作的工作循環(huán)來保證加工精度的一致性。
（4）研制周期短，便于設(shè)計(jì)、制造和使用維護(hù)，成本低。因?yàn)橥ㄓ没?、系列化、?biāo)準(zhǔn)化程度高，而且通用部件可組織批量生產(chǎn)。
（5）自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低。
（6）配置靈活。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)模塊化、組合化、可按工件或工序要求，用大量通用部件和少量專用部件靈活組成各種類型的組合機(jī)床及自動(dòng)線。機(jī)床易于改裝，產(chǎn)品或工藝變化時(shí)，通用部件一般還可以重復(fù)利用。
4.1 組合機(jī)床工藝范圍及加工精度
目前，組合機(jī)床主要用于平面加工和孔加工兩類工序。平面加工包括銑平面、锪（刮）平面、車端面；孔加工包括鉆、闊、鉸、鏜孔以及倒角、切槽、攻螺紋、锪沉孔、滾壓孔等。隨著綜合自動(dòng)化的發(fā)展，其工藝范圍正擴(kuò)大到車外圓、行星銑削、拉削、推削、磨削、珩磨及拋光、沖壓等工序。此外，還可以完成焊接、熱處理、自動(dòng)裝配和建材、清洗和零件分類及打印等非切削工作。
由參考文獻(xiàn)[6]表5-5得
組合機(jī)床在汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)、電機(jī)、儀器儀表、軍工、縫紉機(jī)和自行車等工業(yè)領(lǐng)域的大批、大量生產(chǎn)中已獲得廣泛應(yīng)用，一些中小批量生產(chǎn)的企業(yè)，如機(jī)床、機(jī)車、工程機(jī)械扽制造業(yè)中也亦推廣應(yīng)用。組合機(jī)床最適宜加工各種大中型箱體類零件，如氣缸蓋、氣缸體、變速箱體、電機(jī)座及儀表殼等零件，也可以用來完成軸套類、輪盤類、叉架類和蓋板類零件的部分或全部工序的加工。
組合機(jī)床的加工精度簡(jiǎn)述如下：
采用鉸孔或精鏜孔時(shí)，孔的精度可達(dá)H6級(jí)，表明粗糙度為，孔的圓度在孔徑尺寸公差一半范圍內(nèi)。加工有色金屬時(shí)，采用精密夾具，經(jīng)過3~4次加工，精度可以穩(wěn)定地達(dá)H6級(jí)，表面粗糙度可達(dá)。
當(dāng)從兩面多軸加工時(shí)，孔的同軸度一般為.當(dāng)從一面進(jìn)行精鏜孔，并且采用固定式夾具，鏜刀桿兩端都有精密導(dǎo)向裝置，夾具在精度良好的條件下，在長(zhǎng)度內(nèi)，被加工零件幾個(gè)孔的同軸度可保證在以內(nèi)。當(dāng)分別從兩面對(duì)同一軸線上的孔進(jìn)行單軸加工時(shí)，在有中間精密導(dǎo)向裝置條件下，其同軸度亦可保證在。
在組合機(jī)床上加工，孔與孔相互之間的平行度以及孔對(duì)加工基面的平行度，在長(zhǎng)度內(nèi)可達(dá)。
孔的位置精度與夾具、機(jī)床的型式和精度有很大的關(guān)系。在固定式夾具的機(jī)床上鏜孔，孔間距離和孔的軸線與定位基面的位置精度可穩(wěn)定地達(dá)到。在多工位機(jī)床上，由于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)會(huì)回轉(zhuǎn)鼓輪存在定位誤差，則加工精度不高。如果在同一工位上，若有懸掛式活動(dòng)鉆模板，對(duì)孔進(jìn)行精加工時(shí)，其位置精度可達(dá)到。
在組合機(jī)床及其自動(dòng)線上常用銑削、刮削、車削（端面）和拉削等方法加工平面。一般采用銑削頭、滑臺(tái)和滑座等通用部件，根據(jù)被加工工件的工藝要求組成單面、雙面以及立式、回轉(zhuǎn)臺(tái)式等多種型式的組合銑床。當(dāng)加工大型的箱體類工件時(shí)，一般采用銑削頭固定、工件安裝在工作臺(tái)上移動(dòng)的布局型式。這樣的機(jī)床結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，剛性較好，加工精度較高。在加工中小型工件時(shí)，通常將銑削頭組成鼓輪式組合銑床或立式連續(xù)回轉(zhuǎn)臺(tái)式組合銑床，這類機(jī)床生產(chǎn)效率高，加工精度較低。
在組合機(jī)床上加工平面的平直度可以達(dá)到在1000毫米長(zhǎng)度內(nèi)偏差0.02～0.05毫米，表面粗糙度微米。對(duì)定位基面的平行度可以保證在0.05毫米以內(nèi)，到定位基面的距離（一般在500毫米以內(nèi)）尺寸公差可以保證在0.05毫米以內(nèi)。
多軸加工，采用動(dòng)力滑臺(tái)在死擋鐵上停留的方法，其加工精度能達(dá)到0.15～0.25毫米；單軸加工，采用特殊結(jié)構(gòu)，加工到終點(diǎn)使擋塊頂在被加工工件的表面，一般精度可以達(dá)到0.08～0.10毫米。條件良好時(shí)，精度可以保證在0.02～0.045毫米以內(nèi)。
4.2 采用組合機(jī)床的經(jīng)濟(jì)分析
組合機(jī)床是一種高效率專用機(jī)床，有特定的使用條件，不是在任何情況下都能收到良好的經(jīng)濟(jì)效益。在確定設(shè)計(jì)組合機(jī)床前，應(yīng)該進(jìn)行具體的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。
由參考文獻(xiàn)[4]表9-5得
根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，要在驅(qū)動(dòng)橋殼體上三面鉆孔，孔的種類較多，總數(shù)也較多。若采用普通機(jī)床加工需反復(fù)進(jìn)行，加工耗時(shí)較多，且不容易保證孔與孔間的位置精度。根據(jù)零件的形狀及加工要求選取采用臥式雙面組合鉆床，同時(shí)進(jìn)行雙面多孔加工。這樣可以保證孔與孔之間的位置精度，且加工所需的時(shí)間大大縮短。除此之外采用組合機(jī)床對(duì)工人的要求很低，節(jié)約了勞動(dòng)成本。
綜上所述，對(duì)于在驅(qū)動(dòng)橋殼體上三面鉆孔采用組合機(jī)床，可以取得良好的經(jīng)濟(jì)性。
4.3 組合機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)
衡量通用部件技術(shù)水平的主要標(biāo)準(zhǔn)是：品種規(guī)格齊全，動(dòng)、靜態(tài)性能參數(shù)先進(jìn)，工藝性好，精度高和精度保持性好。
機(jī)械驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力部件具有性能穩(wěn)定，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。目前，機(jī)械驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力部件應(yīng)用了交流變頻調(diào)速電機(jī)和直流伺服電機(jī)等，使機(jī)械驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力部件增添了新的競(jìng)爭(zhēng)力。
動(dòng)力部件采用鑲鋼導(dǎo)軌（英度可達(dá)HEC58~60）、滾珠絲杠、靜壓導(dǎo)軌、靜壓軸承、遲形皮帶等較新的結(jié)構(gòu)。支承部件采用焊接結(jié)構(gòu)等。由于提高了部件的精度和動(dòng)、靜態(tài)性能，因而使被加工的工件精度明顯提高，表面粗糙度減小。
在機(jī)械制造工業(yè)中，中小批量生產(chǎn)約占80%。在某些中批量生產(chǎn)的企業(yè)中，如機(jī)床、閥門行業(yè)中、其關(guān)鍵工序采用組合機(jī)床。其中機(jī)床廠用組合機(jī)床加工主軸變速箱孔系，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果顯著。發(fā)展具有可調(diào)、快調(diào)、裝配靈活、適應(yīng)多品種加工特點(diǎn)的組合機(jī)床十分迫切。轉(zhuǎn)塔主軸箱式組合機(jī)床，可換主軸箱式組合機(jī)床以及自動(dòng)換刀式數(shù)控組合機(jī)床可用于中、小批生產(chǎn)，但這類機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。
近年來出現(xiàn)了多種新刀具，如具有鍍層的硬質(zhì)合金刀片、立方氮化鵬刀具、金剛石刀具、各種可轉(zhuǎn)位的密赤銑刀，噴吸鉆頭，鑲有可轉(zhuǎn)位刀片的“短鉆頭”等。一般情況下，采用先進(jìn)刀具的工時(shí)為原工時(shí)的。由于提高了刀具的耐用度，大大縮短了多刀組合機(jī)床停機(jī)換刀時(shí)間，提高了組合機(jī)床的經(jīng)濟(jì)效益。
由參考文獻(xiàn)[5]表2-7得
組合機(jī)床的自動(dòng)檢測(cè)通常作為一個(gè)工位出現(xiàn)。自動(dòng)檢測(cè)包括對(duì)毛坯尺寸和工件硬度的檢查、鉆孔深度、刀具折斷、精加工尺寸和幾何形狀的檢查等。檢查方法分為主動(dòng)檢查與被動(dòng)檢查。主動(dòng)檢查是將不合格的工件剔出，使之不往下個(gè)工位輸送。被動(dòng)檢查則是發(fā)現(xiàn)不合格的工件時(shí)發(fā)現(xiàn)停機(jī)信號(hào)。目前主動(dòng)檢查應(yīng)用的日趨廣泛。由于電子元件迅速發(fā)展，集成控制器、微機(jī)處理的應(yīng)用，使自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)更加可靠。自動(dòng)檢測(cè)工位要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，統(tǒng)計(jì)計(jì)算以及打印出有關(guān)數(shù)據(jù)或作為數(shù)字顯示。自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展可以把被加工零件的實(shí)際尺寸控制在比規(guī)定公差更小的范圍之內(nèi)。還可以把加工后的工件按公差進(jìn)行分組，以便按分組的公差帶裝配。實(shí)際表明，采用分組裝配法提高產(chǎn)品的精度要比用單純提高設(shè)備精度更為經(jīng)濟(jì)。
組合機(jī)床出完成切削加工等工序外，還在逐步設(shè)計(jì)制造用于焊接、熱處理、自動(dòng)裝配、自動(dòng)打印、性能試驗(yàn)以及清洗和包裝等用途的組合機(jī)床。
5 組合機(jī)床通用部件及其選用
通用部件是組合機(jī)床的基礎(chǔ)。部件通用化程度的高低標(biāo)志著組合機(jī)床的技術(shù)水平。在組合機(jī)床設(shè)計(jì)中，選擇通用部件是重要內(nèi)容之一。
5.1 通用部件的類型
按通用部件在組合機(jī)床上的作用，可分為下列幾類：
（1）動(dòng)力部件 動(dòng)力部件是組合機(jī)床的主要部件，它為刀具提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。動(dòng)力部件包括動(dòng)力滑臺(tái)及其相配套的動(dòng)力箱和各種單軸頭，如銑削頭、鉆削頭、鏜孔車端面頭等，其它部件均以選定的動(dòng)力部件為依據(jù)來配套選用。
（2）支撐部件 支撐部件是組合機(jī)床的基礎(chǔ)部件，它包括側(cè)底座、立柱、立柱底座和中間底座等，用于支撐和安裝各種部件。組合機(jī)床各種部件之間的相對(duì)位置精度、機(jī)床的剛度要求主要由支撐部件保證。
（3）輸送部分 輸送部件用于帶動(dòng)夾具和工件的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)工位的變換，因此，要求較高的定位精度。輸送部件主要有移動(dòng)工作臺(tái)和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。
（4）控制部件 控制部件用于控制組合機(jī)床按預(yù)定的加工程序進(jìn)行循環(huán)工作，它包括可編程控制器（PLC）、各種液壓元件、操縱板、控制擋鐵和按鈕臺(tái)等。
（5）輔助部件 輔助部件包括用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾緊工件的液壓或氣動(dòng)裝置、機(jī)械扳手、冷卻和潤(rùn)滑裝置、排銷裝置以及上下料的機(jī)械手等。
按通用部件標(biāo)準(zhǔn)，動(dòng)力滑臺(tái)的主參數(shù)為其工作臺(tái)面寬度，其它通用部件的主參數(shù)取與其配套的滑臺(tái)主參數(shù)來表示。例如，1HY32M1B表示臺(tái)面寬度為320mm，經(jīng)過一次重大改進(jìn)，采用鑲鋼導(dǎo)軌的精密液壓滑臺(tái)；TX40A表示于臺(tái)面寬度為400mm的滑臺(tái)配套，主軸徑向軸承采用短圓柱滾子軸承，用于精加工的銑削頭。
等效采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的“1字頭”通用部件，按精度分為：普通級(jí)、精密級(jí)和高精度級(jí)三種精度等級(jí)。“1字頭”滑臺(tái)采用雙矩形閉式導(dǎo)軌，縱向用雙矩形的外側(cè)導(dǎo)向，斜鑲條調(diào)整導(dǎo)軌間隙；壓板與支承導(dǎo)軌組成輔助導(dǎo)軌副，防止傾覆力矩過大導(dǎo)致滑鞍（動(dòng)導(dǎo)軌）與滑座（支承導(dǎo)軌）分離。這種導(dǎo)軌制造工藝簡(jiǎn)單，導(dǎo)向精度高，剛度好?；鶎?dǎo)軌材料有兩種，分別在型號(hào)后面加A、B以區(qū)別，A表示滑座導(dǎo)軌材料為HT300，高頻淬火，淬火硬度為42～48HRC；B表示滑座為鑲鋼導(dǎo)軌，淬火硬度為48HRC以上。
由參考文獻(xiàn)[3]表7-5得
數(shù)控機(jī)械滑臺(tái)是1HJ系列機(jī)械滑臺(tái)的派生產(chǎn)品，采用了大連組合機(jī)床研究所研制的ZHS-ACO4D交流伺服系統(tǒng)，能自動(dòng)變換進(jìn)給速度和工作循環(huán)，在較大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)速、位置控制、程序控制。適合多種小批量柔性生產(chǎn)。帶光電編碼器的交流伺服電動(dòng)機(jī)采用SPWM控制技術(shù)，750～2400r/min為恒功率調(diào)速；運(yùn)動(dòng)通過一級(jí)定比齒輪減速驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，驅(qū)動(dòng)滑鞍移動(dòng)，開環(huán)系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角誤差為±0.072°，由光柵尺組成的全閉環(huán)系統(tǒng)，滑鞍位置精度可達(dá)±2μm。
5.2 常用通用部件
（1）動(dòng)力滑臺(tái) 動(dòng)力滑臺(tái)是有滑座、滑鞍和驅(qū)動(dòng)裝置等組成、實(shí)現(xiàn)直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。
根據(jù)驅(qū)動(dòng)和控制方式不同，滑臺(tái)可分為液壓滑臺(tái)、機(jī)械滑臺(tái)和數(shù)控滑臺(tái)三種類型。
（2）主軸部件 主軸部件又稱單軸頭或工藝切削頭，其端部安裝刀具，尾部連接傳動(dòng)裝置即可進(jìn)行切削。如進(jìn)行銑削、鏜削、鉆削及攻螺紋等單軸加工工序。每種主軸部件均采用剛性主軸結(jié)構(gòu)。在加工時(shí)，刀桿（或刀具）一般不需要導(dǎo)向裝置，加工精度主要由主軸部件本身以及滑臺(tái)的精度保證。
（3）主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置 主運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置主要有兩大類：一類是與通用主軸部件配套使用的主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)裝置；另一類是與主軸箱（專用部件）相配的動(dòng)力箱。
（4）工作臺(tái) 工作臺(tái)是多工位組合機(jī)床的輸送部件，它用來將被加工工件轉(zhuǎn)換到另一個(gè)工位。工作臺(tái)按運(yùn)動(dòng)方式的不同可分為分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和多工位移動(dòng)工作臺(tái)；按傳動(dòng)方式的不同可分為機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)及氣壓傳動(dòng)等多種型式。
（5）支承部件 組合機(jī)床的支承部件往往是通用和專用兩部分的組合。有中間底座、側(cè)底座和立柱及立柱側(cè)底座三種。
（6）自動(dòng)線通用部件 組合機(jī)床自動(dòng)線是由組合機(jī)床及工件輸送裝置、轉(zhuǎn)位裝置、排屑裝置等輔助設(shè)備和檢測(cè)裝置、電氣、液壓控制設(shè)備等組成。
5.3 通用部件的選用
（1）通用部件選用的方法和原則 選用的基本方法是：根據(jù)所需的功率、進(jìn)給力、進(jìn)給速度等要求，選擇動(dòng)力部件及其配套部件。選用原則如下：
切削功率應(yīng)滿足加工所需的計(jì)算功率。
（a）進(jìn)給部件應(yīng)滿足加工所需的最大計(jì)算進(jìn)給力、進(jìn)給速度和工作行程及工作循環(huán)的要求，同時(shí)還需考慮裝刀、調(diào)刀的方便性。
（b）動(dòng)力箱與多軸箱尺寸應(yīng)相適應(yīng)和匹配。
（c）應(yīng)滿足加工精度的要求。
（d）盡量按通用部件的匹配關(guān)系選用有關(guān)通用部件。
（2）通用部件的選用
（a）動(dòng)力部件品種的確定。
（b）動(dòng)力部件規(guī)格的確定。
對(duì)于支承部件如側(cè)底座、立柱等通用部件，可選與動(dòng)力滑臺(tái)規(guī)格相配套的相應(yīng)規(guī)格。
6 繪制“三圖一卡”
繪制組合機(jī)床”三圖一卡”,就是針對(duì)具體零件,在選定的工藝和結(jié)構(gòu)法案的基礎(chǔ)上,進(jìn)行組合機(jī)床總體法案圖樣文件設(shè)計(jì)。內(nèi)容包括:繪制被加工零件工序圖,加工示意圖,機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和編制生產(chǎn)率計(jì)算卡”, 本次設(shè)計(jì)工序是鉆兩側(cè)面的孔。
6.1 加工工序圖
6.1.1 被加工零件工序圖的作用和要求
被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工序方案,表示所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床上完成的工序內(nèi)容,加工部位的尺寸,精度,表面粗糙度及技術(shù)要求,加工用的定位基準(zhǔn),夾壓部位以及被加工零件的材料,硬度和在本機(jī)床加工前加工余量,毛坯或半成平情況的圖樣,除了設(shè)計(jì)研制合同外,它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的具體依據(jù),也的也是制造,使用,調(diào)速和檢驗(yàn)機(jī)床精度的重要文件。
6.1.2 被加工零件工序圖的內(nèi)容
（1）被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸及本工作設(shè)計(jì)有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。
（2）本工序所選用的定位基準(zhǔn),夾緊部位及夾緊方向。
（3）本工序加工表面的尺寸,精度,表面粗糙度,形位公差等級(jí),技術(shù)要求以及對(duì)上道工序的技術(shù)要求。
（4）注明被加工零件的名稱,編號(hào),材料,硬度以及加工部位的余量。
6.1.3 編制被加工零件工序圖的注意事項(xiàng)
（1）本機(jī)床加工部分的位置尺寸由定位基面標(biāo)起，尤其在本機(jī)床加工，所選用的定位基面與設(shè)計(jì)基面不一致時(shí)，還必須對(duì)各孔要求的位置精度進(jìn)行分析和換算，即把不對(duì)稱公差的尺寸換算成對(duì)稱公差尺寸。以便在進(jìn)行夾具鏜?？自O(shè)計(jì)和主軸箱設(shè)計(jì)時(shí)，確定鏜?？壮叽缂爸鬏S位置尺寸，并把各孔位置尺寸改為從定位
基面標(biāo)注。
（2）對(duì)孔的加工余量要認(rèn)真分析，在鏜階梯孔時(shí)，其大直徑孔的單邊余量應(yīng)小于相鄰兩孔半徑之差，以便鏜刀能通過。在加工毛坯孔時(shí)，不僅要弄清楚加工余量，還需要注意孔德鑄造偏心及鑄造毛刺大小，以便設(shè)計(jì)相應(yīng)尺寸的鏜桿，保證加工能正常進(jìn)行。
（3）對(duì)精鏜機(jī)床必須注明是否允許有刀痕，以及允許退刀痕的形狀。
為了使被加工零件工序圖清晰明了，能突出本機(jī)床加工內(nèi)容，繪制時(shí)對(duì)本機(jī)床加工部件用粗實(shí)線表示，其尺寸打上方框，其余部位用細(xì)實(shí)線表示，定位基準(zhǔn)符號(hào)用“”，”表示，夾壓位置符號(hào)用↓表示。
6.2 加工示意圖
6.2.1 被加工零件示意圖的作用
加工示意圖是在工藝方案和機(jī)床總方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的。是表達(dá)工藝方案、具體的機(jī)床工藝方案圖。它是設(shè)計(jì)刀具夾具多軸箱和液壓、電氣系統(tǒng)以及選擇動(dòng)力部件。繪制機(jī)床總配合尺寸圖的主要依據(jù)，是對(duì)機(jī)床總體布局和性能的原始要求，也是調(diào)整機(jī)床刀具所必須的重要技術(shù)文件。
6.2.2 被加工零件示意圖的內(nèi)容
（1）機(jī)床的加工方法、切削用量、工作循環(huán)和工作行程。
（2）工件、刀具及導(dǎo)向、托架及多軸箱之間的相對(duì)位置及其聯(lián)系尺寸。
（3）主軸結(jié)構(gòu)類型、尺寸及外伸長(zhǎng)度。
（4）刀具類型、數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸、直徑和長(zhǎng)度、接桿、浮動(dòng)卡頭、導(dǎo)向裝置、攻螺紋靠模裝置等結(jié)構(gòu)尺寸。
（5）刀具、導(dǎo)向套間的配合,刀具、接桿主軸之間的連接方式及配合尺寸等。
（6）加工部位結(jié)構(gòu)尺寸、精度及分布情況。
（7）工件名稱、材料、加工余量、切削液及是否需要讓刀等。
（8）工件加工部位向視圖，并在向視圖上編出孔號(hào)。
6.2.3 選擇刀具、導(dǎo)向及有關(guān)計(jì)算
由上述計(jì)算每根軸的輸出功率P=0.153kw，右側(cè)共9根輸出軸，且每一根軸都鉆￠5直徑，所以總切削功率 。
查閱《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》p47表2-7
初選切削用量：
加工直徑 d=6.8mm
切削速度 v=50m/min
進(jìn)給量 f=0.2mm/r
得 主軸轉(zhuǎn)速
加工直徑 d=5mm
切削速度 v=50m/min
進(jìn)給量 f=0.2mm/r
得 主軸轉(zhuǎn)速
多軸箱的功率： ??? （2-9）
=59 52 0.20.633=532.53N.mm
=≈0.13kw
——切削轉(zhuǎn)矩（N.mm）
——進(jìn)給量（mm.r-1）
——鉆頭直徑（mm）
其中η在切削有色金屬時(shí)取0.8
所以 =0.130.8=0.104kw
由參考文獻(xiàn)[1]表5-39選取動(dòng)力箱
得出動(dòng)力箱及電動(dòng)機(jī)的型號(hào):
動(dòng)力箱型號(hào) 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 電動(dòng)機(jī)功率(Kw) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min) 輸出軸轉(zhuǎn)速(r/min)
右主軸箱 1TD40-IV型動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)（n驅(qū)=480/min; 電動(dòng)機(jī)選 Y132M1-6B5型，功率為4kw ）。
根據(jù)選定的切削用量，計(jì)算總的進(jìn)給力，并根據(jù)所需的最小進(jìn)給速度、工作行程、結(jié)合多軸箱輪廓尺寸，考慮工作穩(wěn)定性，選用1HY49ⅡA型液壓滑臺(tái)，以及相配套的側(cè)底座（1CC401型）。
確定主軸類型，尺寸，外伸長(zhǎng)度
在右側(cè)面，主軸用于鉆孔，選用滾珠軸承主軸。又因?yàn)楦?dòng)卡頭與刀具剛性連接，所以該主軸屬于長(zhǎng)主軸。故本課題中的主軸均為滾珠軸承長(zhǎng)主軸。
由表3-5查得
被加工材料M6
主軸轉(zhuǎn)矩T=2.40 N.M
選取d=15mm， B取7.3剛性主軸
由表3-6查得
主軸直徑=20mm，主軸外徑D=25mm,內(nèi)徑d1=16mm, 主軸外伸尺寸L=85mm,接桿莫氏圓錐號(hào)1。
導(dǎo)向裝置的選擇
組合機(jī)床鉆孔時(shí)，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導(dǎo)向裝置來保證的。導(dǎo)向裝置的作用是：保證刀具相對(duì)工件的正確位置；保證刀具相互間的正確位置；提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。
由參考文獻(xiàn)[1]查表8-4得
￠5 在 d>8～10范圍內(nèi)，查得如下
D=15mm, D1=22mm, D2=26mm, D3=M6,
L取16mm,短型導(dǎo)套,選用通用導(dǎo)套。
連桿的選擇
在鉆、擴(kuò)、鉸孔及倒角等加工小孔時(shí)，通常都采用接桿（剛性接桿）。因?yàn)橹鬏S箱各主軸的外伸長(zhǎng)度和刀具均為定值，為保證主軸箱上各刀具能同時(shí)到達(dá)加工終了位置，須采用軸向可調(diào)整的接桿來協(xié)調(diào)各軸的軸向長(zhǎng)度，以滿足同時(shí)加工完成孔的要求。
為了獲得終了時(shí)多軸箱前端面到工件端面之間所需要的最小距離，應(yīng)盡量減少接桿的長(zhǎng)度。
因?yàn)?-￠5孔的鉆削面是同一面且主軸內(nèi)徑是16mm,由參考文獻(xiàn)[1]表8-1查得
選取A型可調(diào)接桿 d=16mm， L=85mm。
動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程的確定
切入長(zhǎng)度一般為5-10mm， 取切入長(zhǎng)度 =5mm; 切出長(zhǎng)度由參考文獻(xiàn)[1]表3-7得
切出長(zhǎng)度取===10.24mm 。
加工時(shí)加工部位長(zhǎng)度L(多軸加工時(shí)按最長(zhǎng)孔計(jì)算)L=83mm.
為排屑要求必須鉆口套與工件之間保留一點(diǎn)的距離，根據(jù)麻花鉆直徑￠5，由參考文獻(xiàn)[3]表3-4得
導(dǎo)套口至工件尺寸 ,（參考鉆鋼） 取 ，又根據(jù)鉆套用導(dǎo)套的長(zhǎng)度確定鉆模架的厚度為12mm。
快退長(zhǎng)度的確定:一般在固定式夾具鉆孔或擴(kuò)孔的機(jī)床上動(dòng)力頭快速退回的行程只要把所有的刀具都退回至導(dǎo)套內(nèi),不影響工件裝卸即可。
選擇刀具：根據(jù)鉆口套至工進(jìn)行程末端的距離 ，及鉆口套長(zhǎng)度 ,由參考文獻(xiàn)[12]表3-1查得選擇：矩形柄麻花鉆 ,(切削長(zhǎng)度部分145mm)。
滑臺(tái)及底座的選擇，
選擇液壓滑臺(tái)，進(jìn)給量實(shí)行無(wú)級(jí)調(diào)速，安全可靠，轉(zhuǎn)換精度高。由于液壓驅(qū)動(dòng)，零件損失小，使用壽命長(zhǎng)，但調(diào)速維修比較麻煩。
由已知工進(jìn) 每根輸出軸的切削力F=1144.5N
則9根軸總的切削力
又因?yàn)镮TD32-Ⅰ型動(dòng)力箱滑鞍長(zhǎng)度L=630mm,
由參考文獻(xiàn)[1]表5-1選擇1HY32-Ⅰ型滑臺(tái)及它的側(cè)底座選擇ICC321查表5-3可得：
臺(tái)面寬度320mm，臺(tái)面長(zhǎng)度630mm，行程400mm， 最大進(jìn)給力12500N， 工進(jìn)速度20～650mm/min, 快速移動(dòng)速度10m/min。
多軸箱輪廓尺寸的設(shè)計(jì)
確定機(jī)床的裝料高度，新頒國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)裝料高度為1060mm，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)常在850～1060mm之間選取，選取裝料高度為950mm。
多軸箱的寬度與高度的大小與被加工零件的加工部位有關(guān)，可按下列關(guān)系式確定：
B=b+2b1=165.5+2x100=365.5mm
b-工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)兩孔距離
b1-最邊緣主軸中心距箱體外壁的距離，推薦 ，取b1 =100。
h-工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離，h=96.5+67=163.5mm。
h1-最底主軸高度
H-多軸箱高度
h1=h2+H-(0.5+h3+h4)=152.4-880-(0.5+320+560)=151.9mm
H=h+h1+b1=163.5+151.4+100=404.9mm
B=b+2b1=165.5+2x100=365.5mm
按通用箱體系列尺寸標(biāo)準(zhǔn)選擇，選擇多軸箱輪廓尺寸，實(shí)例取BxH=500mmx500mm
因?yàn)榛_(tái)與底座的型號(hào)都已經(jīng)選擇，所以側(cè)底座的高度為已知值：560mm，
滑臺(tái)滑座總高：320mm。
左側(cè)面鉆￠6.8
切削用量的選擇
根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]查表6-11高速鋼鉆頭切削用量。加工材料為鋁合金，硬度200～241HBS,可知切削速度為20～50m/min,孔徑3～8mm。
進(jìn)給量f mm/r 為 0.05～0.25mm/r。
鉆孔的切削用量還與鉆孔的深度有關(guān)，當(dāng)加工鑄鐵件孔深為鉆頭直徑的3～4倍時(shí)，在組合機(jī)床上通常都是和其他淺孔一樣采取一次走刀的辦法加工出來的，不過加工這種較深孔的切削用量要適當(dāng)降低些。
動(dòng)力部件的選擇
右側(cè)共9根輸出軸，且每一根軸都鉆￠6.8直徑，所以總切削功率 。
則多軸箱的功率： ??? （2-9）
=596.820.20.633=984.97N.mm
=≈0.24kw
——切削轉(zhuǎn)矩（N.mm）
——進(jìn)給量（mm.r-1）
——鉆頭直徑（mm）
其中η在切削有色金屬時(shí)取0.8
所以 =0.192kw
由參考文獻(xiàn)[1]表5-39選取動(dòng)力箱得出動(dòng)力箱及電動(dòng)機(jī)的型號(hào):
動(dòng)力箱型號(hào) 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 電動(dòng)機(jī)功率(Kw) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min) 輸出軸轉(zhuǎn)速(r/min)
右主軸箱 1TD40-IV型動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)（n驅(qū)=480/min; 電動(dòng)機(jī)選 Y132M1-6B5型，功率為4kw ）。
根據(jù)選定的切削用量，計(jì)算總的進(jìn)給力，并根據(jù)所需的最小進(jìn)給速度、工作行程、結(jié)合多軸箱輪廓尺寸，考慮工作穩(wěn)定性，選用1HY49ⅡA型液壓滑臺(tái)，以及相配套的側(cè)底座（1CC401型）。
確定主軸類型，尺寸，外伸長(zhǎng)度
在右側(cè)面，主軸用于鉆孔，選用滾珠軸承主軸。又因?yàn)楦?dòng)卡頭與刀具剛性連接，所以該主軸屬于長(zhǎng)主軸。故本課題中的主軸均為滾珠軸承長(zhǎng)主軸。
由表3-5查得
被加工材料M8
主軸轉(zhuǎn)矩T=5 N.M
選取d=17mm， B取7.3剛性主軸
由表3-6查得
主軸直徑=20mm， 主軸外徑D=32mm,內(nèi)徑d1=20mm, 主軸外伸尺寸L=115mm, 接桿莫氏圓錐號(hào)1，2。
導(dǎo)向裝置的選擇
組合機(jī)床鉆孔時(shí)，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導(dǎo)向裝置來保證的。導(dǎo)向裝置的作用是：保證刀具相對(duì)工件的正確位置；保證刀具相互間的正確位置；提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。
由參考文獻(xiàn)[1]查表8-4得
￠6.8 在 d>8～10范圍內(nèi)，查得如下
D=15mm, D1=22mm, D2=26mm, D3=M6,
L取16mm， 短型導(dǎo)套，選用通用導(dǎo)套。
連桿的選擇
在鉆、擴(kuò)、鉸孔及倒角等加工小孔時(shí)，通常都采用接桿（剛性接桿）。因?yàn)橹鬏S箱各主軸的外伸長(zhǎng)度和刀具均為定值，為保證主軸箱上各刀具能同時(shí)到達(dá)加工終了位置，須采用軸向可調(diào)整的接桿來協(xié)調(diào)各軸的軸向長(zhǎng)度，以滿足同時(shí)加工完成孔的要求。
為了獲得終了時(shí)多軸箱前端面到工件端面之間所需要的最小距離，應(yīng)盡量減少接桿的長(zhǎng)度。
因?yàn)?-￠6.8孔的鉆削面是同一面且主軸內(nèi)徑是20mm,由參考文獻(xiàn)[1]表8-1查得
選取A型可調(diào)接桿 d=20mm， L=88mm。
動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程的確定
切入長(zhǎng)度一般為5-10mm， 取 =7mm; 切出長(zhǎng)度由參考文獻(xiàn)[1]表3-7得。
加工時(shí)加工部位長(zhǎng)度L(多軸加工時(shí)按最長(zhǎng)孔計(jì)算)L=78mm.
為排屑要求必須鉆口套與工件之間保留一點(diǎn)的距離，根據(jù)麻花鉆直徑￠6.8，由參考文獻(xiàn)[3]表3-4得:
導(dǎo)套口至工件尺寸 ,（參考鉆鋼） 取 ，又根據(jù)鉆套用導(dǎo)套的長(zhǎng)度確定鉆模架的厚度為12mm。
附帶得出底面定位元件的厚度 。
快退長(zhǎng)度的確定:一般在固定式夾具鉆孔或擴(kuò)孔的機(jī)床上動(dòng)力頭快速退回的行程只要把所有的刀具都退回至導(dǎo)套內(nèi),不影響工件裝卸即可。
選擇刀具：根據(jù)鉆口套至工進(jìn)行程末端的距離 ，及鉆口套長(zhǎng)度 ,由參考文獻(xiàn)[12]表3-1查得選擇：矩形柄麻花鉆 ,(切削長(zhǎng)度部分145mm)。
滑臺(tái)及底座的選擇，
選擇液壓滑臺(tái)，進(jìn)給量實(shí)行無(wú)級(jí)調(diào)速，安全可靠，轉(zhuǎn)換精度高。由于液壓驅(qū)動(dòng)，零件損失小，使用壽命長(zhǎng)，但調(diào)速維修比較麻煩。
由已知工進(jìn) 每根輸出軸的切削力F=1144.5N
又因?yàn)镮TD32-Ⅰ型動(dòng)力箱滑鞍長(zhǎng)度L=630mm,
由參考文獻(xiàn)[1]表5-1選擇1HY32-Ⅰ型滑臺(tái)及它的側(cè)底座選擇ICC321查表5-3可得：
臺(tái)面寬度320mm，臺(tái)面長(zhǎng)度630mm，行程400mm， 最大進(jìn)給力12500N， 工進(jìn)速度20～650mm/min, 快速移動(dòng)速度10m/min。
多軸箱輪廓尺寸的設(shè)計(jì)
確定機(jī)床的裝料高度，新頒國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)裝料高度為1060mm，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)常在850～1060mm之間選取，選取裝料高度為950mm。
多軸箱的寬度與高度的大小與被加工零件的加工部位有關(guān)，可按下列關(guān)系式確定：
B=b+2b1=214+100x2=414mm
b-工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)兩孔距離，b=214mm。
-最邊緣主軸中心距箱體外壁的距離，推薦 ，取b1 =100。
h-工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離，h=86+56=142mm。
-最低主軸高度
h1=最底主軸高度
H-多軸箱高度
h1=h2+H-(0.5+h3+h4)=152.4-880-(0.5+320+560)=151.9mm
H=h+h1+b1=151.9+142+100=393.9mm
按通用箱體系列尺寸標(biāo)準(zhǔn)選擇，選擇多軸箱輪廓尺寸，實(shí)例取BxH=500mmx500mm
因?yàn)榛_(tái)與底座的型號(hào)都已經(jīng)選擇，所以側(cè)底座的高度為已知值：560mm，滑臺(tái)滑座總高：320mm。
6.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖簡(jiǎn)圖
機(jī)床聯(lián)系尺寸圖如圖6.1所示。
圖6.1 機(jī)床聯(lián)系尺圖
6.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡
根據(jù)加工示意圖所確定的工作循環(huán)及切削用量等，就可以計(jì)算機(jī)床生產(chǎn)率并編制生產(chǎn)率計(jì)算卡。生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映機(jī)床節(jié)拍或生產(chǎn)率的切削用量、動(dòng)作時(shí)間、生產(chǎn)綱領(lǐng)及負(fù)荷率等關(guān)系的技術(shù)文件。它是用戶驗(yàn)收機(jī)床生產(chǎn)率的重要依據(jù)。
由參考文獻(xiàn)[15]表9-5得
（1） 理想生產(chǎn)率Q
理想生產(chǎn)率Q（單件為件/h）是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)（包括備品及廢品率）所要求的機(jī)床生產(chǎn)率。它與全年工時(shí)總數(shù)tk有關(guān)，一般情況下，單班制tk取2350h,則
=50000/2350≈21臺(tái)/h
（2）實(shí)際生產(chǎn)率Q1
實(shí)際生產(chǎn)率Q1（單件為件/h）是指所設(shè)計(jì)機(jī)床每小時(shí)實(shí)際可生產(chǎn)的零件數(shù)量。
即式中
式中 ——生產(chǎn)一個(gè)零件所需時(shí)間（min）,可按下式計(jì)算：
式中
——分別為刀具第Ⅰ、第Ⅱ工作進(jìn)給長(zhǎng)度，單位為mm；
——分別為刀具第Ⅰ、第Ⅱ工作進(jìn)給量，單位為mm/min；
——當(dāng)沉孔止口倒角光整表面時(shí)，滑臺(tái)在死擋鐵上的停留時(shí)間，通常指刀具在加工終了時(shí)無(wú)進(jìn)給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)510轉(zhuǎn)所需的時(shí)間，單位 mm；
、—分別動(dòng)力部件快進(jìn)快退行程長(zhǎng)度，單位為mm；
—?jiǎng)恿Σ考焖傩谐趟俣?。用機(jī)械動(dòng)力部件時(shí)取56；用液壓動(dòng)力部件時(shí)取310
—直線移動(dòng)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行一次工位轉(zhuǎn)換時(shí)間，一般取0.1min；
—工件裝、卸（包括定位或撤消定位夾緊或松開 清理基面或切削及吊運(yùn)工件等）時(shí)間。它取決于裝卸是否方便及工人的熟練程度。通常取
（3）機(jī)床負(fù)荷率
（a）
左主軸箱
=（10/50+10.24/50+0.2x10/480）+（200/3000+0.1+1.5）≈2.1min≈0.04h
2350/0.04=58750臺(tái)
=58750/2350≈25臺(tái)/h
﹥
機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率滿足理想生產(chǎn)率要求
機(jī)床負(fù)荷率
=50000÷2350÷(58750÷2350)≈0.85
右主軸箱
=（5/50+9.65/50+0.2x10/480）+（200/3000+0.1+1.5）≈1.977min=0.033h
2350/0.033≈70570臺(tái)
=70570/2350≈30臺(tái)/h
﹥
機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率滿足理想生產(chǎn)率要求
機(jī)床負(fù)荷率
=50000÷2350÷(70570÷2350)≈0.71
7 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)
組合機(jī)床是用已經(jīng)系列化，標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件和少量專用部件組成的多軸，多刀，多工序，多面或多工位同時(shí)加工的高效專用機(jī)床。在批量生產(chǎn)正為了提高生產(chǎn)率，縮短加工時(shí)間和輔助時(shí)間，而且盡可能使輔助時(shí)間和加工時(shí)間重合，使每個(gè)工位裝夾多個(gè)工件，同時(shí)進(jìn)行多刀加工，實(shí)行工序高度集中，必須廣泛采用組合機(jī)床。
設(shè)計(jì)組合機(jī)床首先要分析零件，制定工藝規(guī)程，根據(jù)所加工的工序繪制“三圖一卡”及夾具和總裝配圖。以下是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)組合機(jī)床的全過程.
7.1 組合機(jī)床方案設(shè)計(jì)
組合機(jī)床是針對(duì)被加工零件的特點(diǎn)及工藝要求，按高度集中工序的原則設(shè)計(jì)的一種高效率的專用機(jī)床。設(shè)計(jì)組合機(jī)床前，首先應(yīng)根據(jù)組合機(jī)床完成工藝的一些現(xiàn)狀及組合機(jī)床各種工藝方案能達(dá)到的加工精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，解決零件是否可以利用組合機(jī)床加工以及采用組合機(jī)床價(jià)格是否合理的問題。
7.1.1 加工方案制定階段
擬定方案階段包括制定工藝方案，確定機(jī)床的配置型式機(jī)結(jié)構(gòu)方案，最后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行圖紙的設(shè)計(jì)。
根據(jù)1P68F上箱體的毛坯尺寸、加工要求和生產(chǎn)批量大小,相應(yīng)的加工方式也有所區(qū)別,我們共設(shè)計(jì)了兩種供選擇的方案，并根據(jù)方案的優(yōu)劣選擇適合企業(yè)年生產(chǎn)綱領(lǐng)要求，并且相對(duì)加工效率最高，成本最低的方案。兩種加工方案分別為：立式升降臺(tái)鉆床、1P68F上箱體雙面鉆。
方案1：立式鉆床
立式鉆床的主軸是垂直布置的。鉆頭可以根據(jù)加工需要在垂直方向內(nèi)進(jìn)給。主軸隨同主軸套筒能在主軸相中上下移動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)快速升降、手動(dòng)進(jìn)給和接通、斷開機(jī)動(dòng)進(jìn)給。工件直接或通過夾具安裝在工作臺(tái)上。工作臺(tái)和主軸箱都安裝在方形立柱的垂直導(dǎo)軌上，可以上下調(diào)整其位置，以適應(yīng)不同高度工件的加工需要。立式鉆床一般只有單面配置一種形式。
方案2：臥式雙面鉆床
臥式雙面鉆床的刀具主軸水平布置，動(dòng)力部件沿水平方向進(jìn)給，兩個(gè)主軸箱上可同時(shí)安裝多個(gè)刀具，一次可同時(shí)在同一工件的左右兩個(gè)不同面上加工多個(gè)孔。對(duì)于要求雙面加工的零件更具有加工的針對(duì)性。
(2) 加工方案選擇
方案1中，采用立式鉆床，優(yōu)點(diǎn)是操作要求低，床身占用空間小，加工精度較高，能夠基本保證加工要求，且由于其通用性，故通常企業(yè)內(nèi)都有大量的此類設(shè)備，原始資源充足。但此種加工方案造成零件在加工過程中需要在工作臺(tái)上同時(shí)安裝兩個(gè)工件，夾具設(shè)計(jì)較為困難且裝夾穩(wěn)定性差，工件換向裝夾操作較為繁瑣，容易使工人產(chǎn)生混亂而導(dǎo)致操作失誤，無(wú)形中大大增加了加工所需的時(shí)間，提高了生產(chǎn)成本。
方案2中，采用臥式雙面鉆床設(shè)計(jì)，最直接的特點(diǎn)是有兩面多個(gè)刀具，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)雙面多孔加工，節(jié)約了多次裝卸工件的時(shí)間，操作比較簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性較好，減少了裝夾時(shí)產(chǎn)生的誤差，簡(jiǎn)化了加工工序，大大縮短了加工時(shí)間，降低了勞動(dòng)成本，并且對(duì)工人的操作要求也不高。缺點(diǎn)是機(jī)床占用空間較大，加工精度較低，加工方式單一，通用性差。
綜上，本設(shè)計(jì)選擇方案2中臥式雙面鉆床設(shè)計(jì)，該方案既可以滿足零件加工的技術(shù)要求，又符合企業(yè)年生產(chǎn)綱領(lǐng)的要求，提高了生產(chǎn)率，節(jié)約了生產(chǎn)成本。
7.1.2 技術(shù)設(shè)計(jì)階段
根據(jù)已確定的工藝和結(jié)構(gòu)方案，按照加工示意圖和機(jī)床聯(lián)系尺寸圖展開部件設(shè)計(jì)，繪制夾具、機(jī)床等的裝配圖。
7.1.3 工作設(shè)計(jì)階段
繪制有關(guān)圖紙，編制機(jī)床說明書。詳細(xì)過程見下列步驟和所繪圖紙。
箱體是發(fā)動(dòng)機(jī)上的主要基礎(chǔ)零件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度要求高，加工工藝路線長(zhǎng)。
箱體的功用是：
（1）支撐發(fā)動(dòng)機(jī)上的運(yùn)動(dòng)件，并保證活塞，連桿，曲軸等各運(yùn)動(dòng)部件的準(zhǔn)確位置。
（2）箱體上加工的出氣蓋，水道，油道，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)換氣，冷卻和潤(rùn)滑的需要。
（3）提供使發(fā)動(dòng)機(jī)形成完整動(dòng)力裝置所必須的各種輔助設(shè)施的安裝基準(zhǔn)面。
由此可見，以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的功能要求，就必須使其個(gè)表面之間有非常準(zhǔn)確的相互位置精度和運(yùn)動(dòng)關(guān)系。
本次加工的1P68F箱體由ADC12壓鑄而成，硬度大于90HB。
8 夾具總體設(shè)計(jì)
夾具設(shè)計(jì)的基本要求
（1）工裝夾具應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度。夾具在生產(chǎn)中投入使用時(shí)要承受多種力度的作用，所以工裝夾具應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度。
（2）夾緊的可靠性。夾緊時(shí)不能破壞工件的定位位置和保證產(chǎn)品形狀、尺寸符合圖樣要求。既不能允許工件松動(dòng)滑移，又不使工件的拘束度過大而產(chǎn)生較大的拘束應(yīng)力。
（3）良好的工藝性。所設(shè)計(jì)的夾具應(yīng)便于制造、安裝和操作，便于檢驗(yàn)、維修和更換易損零件。設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮車間現(xiàn)有的夾緊動(dòng)力源、吊裝能力及安裝場(chǎng)地等因素，降低夾具制造成本。
（4）夾具體的外形尺寸。在繪制夾具總圖時(shí)，根據(jù)工件、定位元件、夾緊裝置及其輔助機(jī)構(gòu)在總體上的配置，夾具體的外形尺寸便已大體確定。然后進(jìn)行造型設(shè)計(jì)，再根據(jù)強(qiáng)度和剛度要求選擇斷面的結(jié)構(gòu)形狀和壁厚尺寸。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，夾具體上設(shè)計(jì)有螺孔、銷孔，并且要求定位定位器和夾緊器的銷孔在裝配時(shí)配作。
定位方式及元器件選擇
定位器的作用是要使工件在夾具中具有準(zhǔn)確和確定不便的位置，在保證加工要求的情況下，限制足夠的自由度。
工件的定位原理
自由物體在空間直角坐標(biāo)系中有六個(gè)自由度，即沿OX,OY,OZ三個(gè)軸向的平動(dòng)自由度和三個(gè)繞軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。要使工件在夾具體中具有準(zhǔn)確和確定不變的位置，則必須限制六個(gè)自由度。工件的六個(gè)自由度均被限制的定位叫做完全定位；工件被限制的自由度少于六個(gè)，但仍然能保證加工要求的定位叫不完全定位。在焊接生產(chǎn)中，為了調(diào)整和控制不可避免產(chǎn)生的焊接應(yīng)力和變形，有些自由度是不必要限制的，故可采用不完全定位的方法。在焊接夾具設(shè)計(jì)中，按加工要求應(yīng)限制的自由度而沒有被限制的欠定位是不允許的；而選用兩個(gè)或更多的支撐點(diǎn)限制一個(gè)自由度的方法稱為過定位，過定位容易位置變動(dòng)，夾緊時(shí)造成工件或定位元件的變形，影響工件的定位精度，過定位也屬于不合理設(shè)計(jì)。
（1）以工件的平面為基準(zhǔn)進(jìn)行定位時(shí)，常采用擋鐵、支撐釘進(jìn)行定位
（2）工件以圓孔內(nèi)表面為基準(zhǔn)進(jìn)行定位時(shí)常采用銷定位器
（3）工件以圓柱外表面為基準(zhǔn)進(jìn)行定位時(shí)常采用V形鐵定位器
夾緊方式及元器件選擇
夾緊機(jī)構(gòu)的三要素是夾緊力方向的確定、夾緊力作用點(diǎn)的確定、夾緊力大小的確定。
對(duì)夾緊機(jī)構(gòu)的基本要求如下：
（1）夾緊作用準(zhǔn)確，處于夾緊狀態(tài)時(shí)應(yīng)能保持自鎖，保證夾緊定位的安全可靠。
（2）夾緊動(dòng)作迅速，操作方便省力，夾緊時(shí)不應(yīng)損害零件表面質(zhì)量
（3）夾緊件應(yīng)具備一定的剛性和強(qiáng)度，夾緊作用力應(yīng)是可調(diào)節(jié)的。
（4）結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單，便于制造和維修。
主要零件設(shè)計(jì)的說明
（1）夾具體
綜合考慮了結(jié)構(gòu)合理性、工藝性、經(jīng)濟(jì)型、標(biāo)準(zhǔn)化以及各種夾具體的優(yōu)缺點(diǎn)等，選擇夾具體毛坯制造方法為鑄造夾具體；考慮到定位的精確度，要求定位定位器和夾緊器的銷孔在裝配時(shí)配作；考慮到焊件小，夾具體的強(qiáng)度要求以及夾具體的結(jié)構(gòu)要求，沒有在夾具體上設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋。
（2）壓板
考慮到定位錐頭銷釘需垂直取出焊件才能保證順利脫離焊件，在壓板下邊設(shè)置了彈簧；考慮到對(duì)螺母M6和喇叭支座的組件的定位，在壓板上開了凹槽起到定位作用；考慮到快速并順利取出焊件，將壓板設(shè)計(jì)成可退式壓板。
定位的概念
使用夾具安裝工件時(shí)，工件在夾具中的位置是由定位元件確定的。工件的有關(guān)表面需緊靠在定位元件上，從而被確定在一個(gè)既定的位置上，實(shí)現(xiàn)工件的定位。工件定位的作用在于使工件準(zhǔn)確占據(jù)定位元件所規(guī)定的位置，并且使一批逐次加工的工件在夾具中占據(jù)同一正確的位置。通常夾具是用來安裝加工成批工件的，所以工件的定位需要保證一批工件加工位置的一致性。
工件定位的基本原理
沒有采取定位措施時(shí)，每個(gè)工件在夾具中的位置是任意的。因此，對(duì)一個(gè)工件來說，其位置是不確定的，而對(duì)一批工件來說，其位置將是變動(dòng)的、不一致的。一個(gè)物體在空間可能具有的運(yùn)動(dòng)稱為自由度。從理論力學(xué)可知，一個(gè)在空間處于自由狀態(tài)的物體具有六個(gè)自由度，它們是沿三個(gè)垂直坐標(biāo)軸x、y、z的平動(dòng)和沿三個(gè)垂直坐標(biāo)軸x、y、z的轉(zhuǎn)動(dòng)。若使物體在某方向上有確定的位置，就必須設(shè)法限制該方向的自由度。當(dāng)物體的六個(gè)自由度完全被限制后，則該物體在空間的位置就完全被確定了。在夾具設(shè)計(jì)時(shí)，是采用各種定位元件限制工件的自由度，實(shí)現(xiàn)工件的定位。
8.1 壓板的強(qiáng)度校核
各種材料因強(qiáng)度不足引起的失效現(xiàn)象是不同的。塑性材料，如普通碳鋼，以發(fā)生屈服現(xiàn)象，出現(xiàn)塑性變形為失效的標(biāo)志。脆性材料，如鑄鐵，失效現(xiàn)象則是突然斷裂。在單向受力情況下，出現(xiàn)塑性變形的屈服極限s和發(fā)生斷裂時(shí)的強(qiáng)度極限b，可由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。s和b可稱為失效應(yīng)力。以安全系數(shù)除失效應(yīng)力，便得到許用應(yīng)力[]，于是建立強(qiáng)度條件
[]
可見，在單向應(yīng)力狀態(tài)下，失效狀態(tài)或強(qiáng)度條件都是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的。
實(shí)際構(gòu)件危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)往往不是單向的。實(shí)現(xiàn)復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的實(shí)驗(yàn)，要比單向拉伸或壓縮困難得多。常用方法是把材料加工成薄壁圓筒，在內(nèi)壓p作用下，筒壁為二向應(yīng)力狀態(tài)。如再配以軸向拉力F，可使兩個(gè)主應(yīng)力之比等于各種預(yù)定的數(shù)值。這種薄壁筒試驗(yàn)除作用內(nèi)壓和軸力外，有時(shí)還在兩端作用扭矩，這樣還可得到更普遍的情況。此外，也還有一些實(shí)現(xiàn)復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)的其他實(shí)驗(yàn)方法。盡管如此，完全復(fù)現(xiàn)實(shí)際中遇到的各種復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，并不容易。況且，復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)中應(yīng)力組合的方式和比值，又有各種可能。如果像單向拉伸一樣，靠實(shí)驗(yàn)來確定失效狀態(tài)，建立強(qiáng)度條件，則必須對(duì)各式各樣的應(yīng)力狀態(tài)一一進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，確定失效應(yīng)力，然后建立強(qiáng)度條件。由于技術(shù)上的困難和工作的繁重，往往是難以實(shí)現(xiàn)的。解決這類問題，經(jīng)常是依據(jù)部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果，經(jīng)過推理，提出一些假說，推測(cè)材料失效的原因，從而建立強(qiáng)度條件。
事實(shí)上，盡管失效現(xiàn)象比較復(fù)雜，但經(jīng)過歸納，強(qiáng)度不足引起的失效現(xiàn)象主要還是屈服和斷裂兩種類型。同時(shí)，衡量受力和變形程度的量又有應(yīng)力、應(yīng)變和應(yīng)變能密度等。人們?cè)陂L(zhǎng)期的生產(chǎn)活動(dòng)中，綜合分析材料的失效現(xiàn)象和資料，對(duì)強(qiáng)度失效提出各種假說。這種假說認(rèn)為，材料之所以按某種方式（斷裂或屈服）失效，是應(yīng)力、應(yīng)變或應(yīng)變能密度等因素中某一因素引起的。按照這類假說，無(wú)論是簡(jiǎn)單或復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)，引起失效的因素是相同的。亦即，造成失效的原因與應(yīng)力狀態(tài)無(wú)關(guān)。這類假說稱為強(qiáng)度理論。利用強(qiáng)度理論，便可由簡(jiǎn)單應(yīng)力狀態(tài)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，建立復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)的強(qiáng)度條件。
強(qiáng)度理論既然是推測(cè)強(qiáng)度失效原因的一些假說，它是否正確，適用于什么情況，必須由生產(chǎn)實(shí)踐來檢驗(yàn)。經(jīng)常是適用于某種材料的強(qiáng)度理論，并不適用于另一種材料；在某種條件下適用的理論，卻又不適用于另一種條件。
切削加工時(shí)，在刀具的作用下，被切削層金屬、切屑和工件已加工表面金屬都要產(chǎn)生彈性變形和塑性變形，這些變形所產(chǎn)生的抗力分別作用在前刀面和后刀面上；同時(shí)，由于切屑沿前刀面流出，刀具與工件之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以還有摩擦力作用在前刀面和后刀面上。這些作用在刀具上的合力就是總切削力F，簡(jiǎn)稱切削力。
由于F受很多因素的影響，因此，其大小和方向都是不固定的。為了便于分析切削力的作用和測(cè)量切削力的大小，常常將總切削力F分解為三個(gè)互相垂直的切削分力：
（1）切削里Fc 是總切削力在主運(yùn)動(dòng)方向上的分力。因此，它垂直于基面，是切削力中最大的一個(gè)切削分力。其所消耗的功率占總功率的95%-99%。它是計(jì)算機(jī)床動(dòng)力，校核刀具、夾具的強(qiáng)度與剛度的主要依據(jù)之一。
（2）背向力Fp 是總切削力在切削深度方向上的分力。它在基面內(nèi)，與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向垂直。此力作用在機(jī)床-夾具-工件-刀具系統(tǒng)剛度最弱的方向上，容易引起振動(dòng)與加工誤差，它是設(shè)計(jì)和校驗(yàn)系統(tǒng)剛度和精度的基本參數(shù)。
（3）進(jìn)給力Ff 是總切削力在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的分力。它在基面內(nèi)，與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向一致。Ff作用在機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)上，是計(jì)算和校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的動(dòng)力、強(qiáng)度及剛度的主要依據(jù)之一。
由參考文獻(xiàn)[9]表8-2得
為校核夾具強(qiáng)度，需計(jì)算切削力Fc
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