齒輪泵泵蓋連接螺孔底孔鉆削專機及夾具設計

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1、摘要 隨著機械行業(yè)的發(fā)展，高效專用的組合機床越來越受到人們的重視。組合機床的主要特點就是生產(chǎn)率高，設計制造周期短，這些都與現(xiàn)代化大批量生產(chǎn)相適應，成為現(xiàn)代機械制造行業(yè)發(fā)展的主要方向。 本設計題目是CBF-F100-42齒輪泵泵蓋上的8-Φ14孔的加工專用機床及夾具設計。調(diào)研地點是阜新液壓件廠。該廠采用立式鉆床Z535對8-Φ14逐個加工，現(xiàn)在改為大批量生產(chǎn)。因而上述方法不能與之相適應，經(jīng)研究決定采用單工位臥式組合機床來完成對8-Φ14孔的加工。這樣生產(chǎn)率高，且工人勞動量及勞動強度大大降低，且產(chǎn)品質(zhì)量得到保證，因而方案可行。本設計重點論述了組合機床的總體設計過程，以及專用夾具和多軸箱的

2、設計安裝。并進行全面的校核計算和經(jīng)濟效益性分析。 關鍵詞：組合機床；多軸箱；專用夾具 ABSTRACT With the developing of manufacture,combined machine tool of high efficiency and special is paid attention to more and more.The main character of combined machine tool is high efficiency and short cycle of design and m

3、anufacture,so the combined machine tool became the hand of the develop of manufacture. The subject of this design is combined damp and special fixture which can drill 8-Φ14 aperture of gear pumps canopy.The place of study is FuXin pump works.There 8-Φ14 aperture are processed one by one in drill pr

4、ess of E535.So the efficiency of manufacture are very show.Now the type of manufacture become high lot.The old method can not adapt with high cot.So make single work place honifortal combined machine tool to drill 8-Φ14 aperture.Than have lots of good coming such as high production efficient low lab

5、our strength.good manufacture product so this version can be carrying out.This text point discussed the total design process of the combination machine bed,and appropriation tongs with the design gearing of many stalks box.And proceed completely of the calculate with the analysis of economic perform

6、ance. Keywords：Modular Machine Tool;Spindle Box;Special Fixture 目錄 前言………………………………………………………………………………1 1組合機床概述……………………………………………………………………2 1.1組合機床概述及發(fā)展…………………………………………………………2 1.1.1組合機床概述………………………………………………………………2 1.1.2組合機床的發(fā)展……………………………………………………………2 1.2組合機床的特點………………………………………………

7、………………2 1.2.1組合機床的特點……………………………………………………………2 1.3組合機床的工藝范圍和發(fā)展方向……………………………………………3 1.3.1組合機床工藝范圍…………………………………………………………3 1.3.2組合機床的發(fā)展方向………………………………………………………3 2組合機床的通用部件……………………………………………………………5 2.1通用部件簡介…………………………………………………………………5 2.1.1通用部件的分類……………………………………………………………5 2.2動力滑臺及動力箱………………………………………………

8、……………5 2.2.1動力滑臺概述………………………………………………………………5 2.2.2動力箱………………………………………………………………………7 2.3組合機床的支撐部件…………………………………………………………7 2.3.1概述…………………………………………………………………………7 2.3.2 ICC系列滑臺側底座………………………………………………………7 2.3.3 ICD系列立柱側底座………………………………………………………8 2.3.4中間底座……………………………………………………………………8 3零件工藝特性分析……………………………………

9、…………………………9 3.1產(chǎn)品簡介………………………………………………………………………9 3.2生產(chǎn)特點分析…………………………………………………………………9 4組合機床總體設計……………………………………………………………10 4.1組合機床方案的制定…………………………………………………………10 4.1.1影響組合機床方案制定的主要因素………………………………………10 4.1.2制定工藝方案應考慮的問題………………………………………………10 4.1.3確定機床配置形式及結構方案…………………………………………11 4.2確定切削用量及選擇刀具………………………

10、……………………………12 4.2.1選擇切削用量………………………………………………………………12 4.2.2選擇刀具結構………………………………………………………………13 4.3三圖一卡………………………………………………………………………14 4.3.1被加工零件工序圖…………………………………………………………14 4.3.2加工示意圖…………………………………………………………………15 4.3.3機床聯(lián)系尺寸圖……………………………………………………………20 4.3.4機床生產(chǎn)率計算卡…………………………………………………………24 5多軸箱設計…………………

11、…………………………………………………27 5.1概述……………………………………………………………………………27 5.1.1組合機床多軸箱的作用……………………………………………………27 5.1.2通用多軸箱的通用部件……………………………………………………27 5.2多軸箱的設計…………………………………………………………………28 5.2.1繪制多軸箱設計原始依據(jù)圖………………………………………………28 5.2.2主軸結構形式的選擇………………………………………………………29 5.2.3多軸箱的動力計算…………………………………………………………29 5.2.4傳

12、動系統(tǒng)設計與計算………………………………………………………30 5.2.5主軸箱坐標計算……………………………………………………………34 6夾具設計………………………………………………………………………37 6.1定位裝置的設計………………………………………………………………37 6.1.1定位方法及定位元件………………………………………………………37 6.1.2 定位誤差的分析…………………………………………………………37 6.2夾緊裝置的設計………………………………………………………………38 6.2.1夾緊裝置的組成和基本要求………………………………………………38

13、 6.2.2夾緊力的確定………………………………………………………………39 6.2.3具體加工方法的切削力計算………………………………………………39 6.2.4本設計夾緊力的計算………………………………………………………39 6.2.5夾緊力源的選擇……………………………………………………………39 6.2.6夾緊機構工作原理…………………………………………………………41 7電氣與液壓系統(tǒng)設計…………………………………………………………42 7.1電氣設計………………………………………………………………………42 7.2液壓系統(tǒng)設計………………………………………………………

14、…………43 8經(jīng)濟技術分析與本專機加工工作原理………………………………………45 8.1經(jīng)濟技術分析…………………………………………………………………45 8.2本專機加工工作原理…………………………………………………………45 9結論……………………………………………………………………………47 致謝………………………………………………………………………………48 參考文獻…………………………………………………………………………49 附錄A 譯文………………………………………………………………………50 附錄B 外文文獻…………………………………………………………………

15、56 前言 在裝備制造業(yè)中，組合機床是必不可少的加工設備，以其生產(chǎn)效率高，設計制造周期短，應用范圍廣，操作簡單等優(yōu)點，在機械加工中得到廣泛的應用。隨著科技事業(yè)的發(fā)展與進步，尤其是組合機床通用部件的標準化，組合機床越來越發(fā)揮出其巨大的潛力，因此在我國組合機床的的產(chǎn)量迅速增長，質(zhì)量不斷提高，新產(chǎn)品逐漸的涌現(xiàn)。 本組合機床的設計是針對齒輪泵泵蓋所要加工的8個鉆孔進行的。調(diào)研地點是阜新液壓件廠。由于該廠采用立式鉆床對8個孔逐個加工，這樣保證不了孔的位置精度，且生產(chǎn)率很低，因此采用專用的夾具對其進行加工。 我采用的夾具為一面兩銷定位方式：一面即耳座面，定位三個方向的自由度。兩

16、銷之一是耳座面后的凸臺，另一個是形銷，兩銷亦定位三個方向的自由度，這樣一共定位了六個方向的自由度。 采用這樣的組合機床進行加工，生產(chǎn)率會得到很好的保證且加工精度有了很大的提高。 1 組合機床概述 1.1 組合機床概述及發(fā)展 1.1.1 組合機床概述[1] 組合機床是以通用部件為基礎，配以按工件特定形狀和加工工藝設計的專用部件和夾具，組成的半自動或自動專用機床。 組合機床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標準化和系列化，可根據(jù)需要靈活配

17、置，能縮短設計和制造周期。因此。組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批量生產(chǎn)中得到廣泛應用，并可用以組成自動化生產(chǎn)線。 組合機床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時，工件一般不旋轉，由刀具的旋轉運動和刀具與零件的相對進給運動，來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機床采用車削頭夾持工件使之旋轉，由刀具作進給運動，也可實現(xiàn)某些回轉體類零件（如飛輪、汽車后橋半軸等）的外圓和端面加工。 1.1.2 組合機床的發(fā)展[2] 二十世紀70年代以來，隨著可轉位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和刀具自動補償技術的發(fā)展，組合機床的加工精度也有所提

18、高。銑削平面的平面度可達0.05毫米／1000毫米，表面粗糙度可低達2.5～0.63微米；鏜孔精度可達IT7～6級，孔距精度可達0.03～0.02微米。 專用機床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機床中某些部件因重復使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機床。 最早的組合機床是1911年在美國制成的，用于加工汽車零件。初期，各機床制造廠都有各自的通用部件標準。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修，1953年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機床制造廠協(xié)商，確定了組合機床通用部件標準化的原則，即嚴格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對部件結構未作規(guī)定。 1.2 組

19、合機床的特點 1.2.1 組合機床的特點 1）組合機床上的通用部件和標準零件約占全部機床零部件總量的70%－80%，因此設計和制造的周期短，投資少，經(jīng)濟效果好； 2）由于組合機床采用多刀加工，并且自動化程度高，因而比通用機床生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動強度低； 3）組合機床的通用部件是經(jīng)過周密設計和長期生產(chǎn)實踐考驗的，又有專門廠成批制造，因此結構穩(wěn)定工作可靠，使用和維修方便； 4）在組合機床的通用上加工零件時，由于采用專用夾具、刀具和導向裝置等，加工質(zhì)量靠工藝裝備保證，對操作工人的技術水平要求不高； 5）當被加工產(chǎn)品更新時，采用其他類型的專用機床時，其大部分部件要報廢。用組合機

20、床時，其通用部件和標準零件可以重復利用，不必另行設計和制造； 6）組合機床易于聯(lián)成組合機床生產(chǎn)線，以適應大規(guī)模的生產(chǎn)需要。 1.3 組合機床的工藝范圍和發(fā)展方向 1.3.1 組合機床的工業(yè)范圍 組合機床最常用的形式就是加工平行孔系。除此之外還可完成銑平面、刮平面、車端面、鉆孔、擴孔、鏜孔、鉸孔、攻絲、倒角、锪窩、鉆深孔、切槽等。隨著綜合自動化技術的發(fā)展，組合機床可完成的工藝范圍也在不斷擴大，除了上述工藝外，還可以完成車外圓、車錐面、車弧面、切削內(nèi)外螺紋、滾壓孔、拉削內(nèi)外圓柱面、磨削、拋光、甚至還可以進行沖壓、焊接、熱處理、裝配、自動測量和檢查等。 1.3.2 組合機床的發(fā)展方向

21、 1）提高組合機床的加工精度 a 提高工件加工精度的因素 提高測量儀器的精度等級，提高機床的精度等級，降低工件的裝夾斜量，降低工件的定位與找正誤差，降低溫度差引起的熱變形量，降低設備刻度尺誤差值，降低工藝系統(tǒng)由于自激振動與受壓迫振動產(chǎn)生的加工誤差等。 b 采用新的設計結構提高工件加工精度 采用超精密級滾動軸承，液體靜壓軸承，液體動壓軸承，氣壓軸承和磁浮軸承等。 c 采用新工藝以提高工件加工精度 采用帶有鏜刀磨損補償裝置的鏜削頭，在加工進行中可以自動測量，自動調(diào)整刀具位移，以提高加工精度。 2）提高組合機床的柔性化程度 a 柔性制造系統(tǒng)的優(yōu)點： 柔性生產(chǎn)系統(tǒng)

22、適應企業(yè)多品種，小批量生產(chǎn)要求；柔性化生產(chǎn)有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量可以大大提高組合機床的經(jīng)濟效益；縮短產(chǎn)品的制造周期，企業(yè)能迅速適應市場需求變化。 b 組合機床柔性化的途徑： 組合機床柔性化是指機床的主要部件柔性化，機床進給系統(tǒng)通過數(shù)控滑塊實現(xiàn)柔性化。機床主運動系統(tǒng)實現(xiàn)柔性化的方法有：自動換箱式組合機床；自動換刀式組合機床；手動換箱式組合機床 2 組合機床的通用部件 2.1 通用部件簡介 2.1.1 通用部件的分類 1）動力部件是為組合機床提供主運動和進給運動的部件。動力部件是通用部件中最基本的部件

23、。第一種動力部件是傳遞切削主運動的部件，包括動力箱和完成各種專能工藝的切削頭，如銑削頭、鏜削頭、鉆削頭、鏜孔車端面頭等。第二種是傳遞進給運動的部件，包括液壓滑臺和機械滑臺。第三種是轉塔動力部件，包括多軸轉塔頭和單軸轉塔頭。 2）輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉工作臺、環(huán)形分度回轉工作臺、分度鼓輪和往復移動工作臺等。主要是將工件由一個工位輸送到另一個工位得部件，常用作夾具和工件的移動或轉位。 3）支承部件是用以安裝動力滑臺、帶有進給機構的切削頭或夾具等的部件，有側底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。支承部件是組合機床的基礎部件，組合機床的其他部件都

24、安裝在支承部件上。組合機床各部件之間的相對位置精度，機床的剛度等主要靠支承部件保證。 4）控制部件是用以控制機床的自動工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺等。輔助部件有潤滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等?？刂平M合機床按規(guī)定程序運動的一些部件，包括液壓元件，電氣擋鐵及操縱臺等。 5）除上述以外的其他部件，例如：冷卻與潤滑裝置、氣動或液壓夾具裝置和機械搬手等。 為了使組合機床能在中小批量生產(chǎn)中得到應用，往往需要應用成組技術，把結構和工藝相似的零件集中在一臺組合機床上加工，以提高機床的利用率。這類機床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機床和轉塔式組合機床。 2.2 動力滑臺及動力箱 2.2.

25、1 動力滑臺概述 滑臺與滑座配套組成一個獨立的動力部件—動力滑臺?；_在滑座導軌上移動，實現(xiàn)機床的進給運動。滑臺上可以安裝各種專用的單軸工藝切削頭或安裝動力箱和主軸箱。圖所示為利用動力滑臺進行加工的工序，其中有：鉆、擴、鉸、鏜孔、倒角、刮端面、銑削、攻絲。若安裝分級進給機構可以進行深孔加工，安裝轉塔頭可以組合成轉塔式動力頭。此外，滑臺還可以用作夾具和工件的輸送部件。 滑臺的主要參數(shù)規(guī)定為臺面寬度尺寸。組合機床各種通用部件的品種，規(guī)格及其配套關系也以滑臺寬度尺寸為標準，其理由是： 直接反映在滑臺上安裝工藝切削頭的能力，間接反映銑刀最大直徑等。在安裝主軸箱時，可以反映出被加工零件加工位置的

26、分布面積等?；_臺面寬度是一個主要結合尺寸，結合面尺寸的標準化能使組合機床整個部件外型協(xié)調(diào)?；_臺面寬度作為通用部件配套標準，使機床受力合理，提高組合機床的剛度。 1）HY系列液壓動力滑臺 液壓滑臺是由滑臺，滑座和油缸三部分組成。油缸固定在滑座上，活塞桿則固定在滑臺下面。當壓力油進入油缸的后腔或前腔時，便可實現(xiàn)滑臺沿滑座的導軌向前或向后移動?？刂苹_各種運動的液壓系統(tǒng)裝置，則可根據(jù)滑臺動作程序另外配置。液壓滑臺可實現(xiàn)的典型自動工作循環(huán)。這些自動工作循環(huán)的油路系統(tǒng)已有標準設計，可以成套購買，以滿足工藝需要。 滑座與滑臺配制矩形導軌用于精加工，如無導向裝置的精鏜孔，鏜孔車端面工序等?；c滑

27、臺配置雙矩形導軌，用于粗加工，如鉆孔、銑削及帶有鏜模的浮動主軸鏜孔工序等。 液壓滑臺即可用與配置臥式機床又可配置立式機床。當液壓滑臺用于配置立式或傾斜式機床時，為了使滑臺在滑座上移動輕便和防止滑臺下滑需要配置平衡重錘。 2）液壓滑臺的液壓系統(tǒng) 滑臺實現(xiàn)兩次進給工作循環(huán)的液壓系統(tǒng)。在液壓系統(tǒng)中采用變量葉片泵供油，進口節(jié)流調(diào)速，各液壓元件按集成塊式聯(lián)接裝置，即在油路系統(tǒng)中，將各元件按其作用，分別組成若干個實現(xiàn)一定功能的環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)組成一個集成塊，再將這些集成塊裝在一起組成一個完整的油路裝置。整個油路系統(tǒng)在電器及固定在滑臺上的行程擋鐵配合下，完成所需要的工作循環(huán)：滑臺快進—一次工進—二次

28、工進—停留—快退—原位停止。 下一工件重新安裝后，經(jīng)發(fā)令，重復上述自動循環(huán)。 3）液壓滑臺的技術性能 臺面寬320毫米以下的滑臺，可以安裝分級進給裝置，用以進行深孔加工。根據(jù)經(jīng)驗規(guī)定一般麻花鉆頭在鋼件上鉆孔深度超過其直徑的6倍，在鑄鐵上鉆孔深為其直徑的10~15倍，應作為深孔加工。由于加工深孔排屑困難，切削易阻塞在孔內(nèi)使鉆頭折斷，因此，深孔加工過程中，要求刀具加工到一定深度便退出工件之外排屑和冷卻，然后再行切入。分級進給機構已有標準部件，可根據(jù)工藝需要選擇。 2.2.2 動力箱 動力箱是為主軸箱的刀具提供切削主運動的驅(qū)動裝置。它與動力滑臺和主軸箱配套使用，由動力滑臺實現(xiàn)進給運動，動

29、力箱上安裝主軸箱實現(xiàn)切削運動，用以組成帶導向裝置加工的臥式或立式組合機床。 標準中規(guī)定了動力箱的兩種結構形式，即齒輪傳動的動力箱和聯(lián)軸節(jié)傳動的動力箱。圖為齒輪傳動的動力箱，其機構比較簡單，運動從電動機經(jīng)一對降速齒輪傳到驅(qū)動軸。為了提高動力箱的剛度，規(guī)定動力箱與主軸箱結合面的高度等于動力箱與滑臺結合面的寬度。動力箱與主軸箱結合面的寬度以及動力箱的長度為同參數(shù)滑臺寬度尺寸的1.25倍。其優(yōu)點是： 1）通過聯(lián)軸節(jié)傳動可以吸收振動，使傳動平衡； 2）采用聯(lián)軸節(jié)傳動，動力箱不需潤滑，這樣就可避免主軸箱與動力箱之間的漏油。 2.3 組合機床的支承部件[3] 2.3.1 概述 組合機

30、床支承部件包括中間底座、側底座、立柱、立柱底座、支承架及墊塊等。支承部件主要用來安裝動力部件及其他工作部件，是組合機床的基礎部件。支承部件應由足夠的剛度，以保證各部件之間相對位置精度長期正確，從而保證組合機床的加工精度。 2.3.2 ICC系列滑臺側底座 本系列滑臺側底座用于HY系列液壓滑臺及各種機械滑臺，側底座長度按滑臺行程長度分型并與其配套?；惭b在側底座上，側底座與中間底座用螺釘及銷連結成一體?；驳鬃g裝有5mm厚的墊圈，采用調(diào)整墊對機床的制造和維修都方便，因此防滑座導軌磨損后，或重新組裝機床時，只須取下滑座將導軌面重新修刮或修磨，再重新更換調(diào)整墊厚度，可使機床達到應有的精

31、度。 側底座的頂面除具有與滑座結合的平面外，在其周圍有收集冷卻液或潤滑油用的溝槽，用管道將油液引回儲存槽中，側底座的另一側面有電器盒，以供安裝電器元件，一般電器盒與冷卻液儲存槽不應接近，以防電器元件潮濕。為了便于安裝支承部件及整臺機床運輸，側底座應有起吊孔。 2.3.3 ICD系列立柱側底座 本系列立柱側底座用于安裝ICL立柱及ICLb立柱，根據(jù)組合機床總體聯(lián)系尺寸的需要，立柱可以在立柱側底座上平面前，后方向作任何位置上的安裝。根據(jù)組合機床調(diào)整，維修和更新的要求，在立柱與立柱側底座之間增加5mm調(diào)整墊塊，在主側底座與中間底座之間的連接定位有鍵定位和錐銷定位兩種。 2.3.4

32、 中間底座 中間底座是用于安裝輸送部件和夾具等的支承部件。它可以與側底座，支架和立柱等相連接； 中間底座在配置組合機床時，往往不能用一種系列滿足不同使用要求，因此中間底座無標準化系列，尚須根據(jù)具體情況設計專用的中間底座； 中間底座分為安裝固定夾具和安裝分度回轉工作臺的兩種類型。 3 零件工藝特性分析 3.1 產(chǎn)品簡介 1）阜新液壓件廠生產(chǎn)的CBF-F100-42齒輪泵泵蓋為本設計的被加工零件。泵蓋的毛坯總類為鑄件，材料為鑄造鋁合金。 2）毛坯的A面及耳座面都是待加工面，加工后可作為定位面。A面與耳

33、座面之間以筋連接。筋均已鑄出。零件圖中孔徑分為Φ52H8，Φ45，Φ34.5，Φ36.5的階梯通孔加工前毛坯均已鑄出。孔徑分別為Φ31，Φ34.5，Φ36.5H7的階梯孔也已鑄出。而圖中其它大小，深淺不一的孔均不是鑄出。而是在以后的機加工過程中逐一加工出來。 3）泵蓋A面兩端均為半徑R64半圓面，中間由寬128的矩形面連接，A面到筋的厚度為14，其上有8-Φ14的透孔，2-Φ12銷孔，兩個孔徑分別為Φ10，Φ15.8，Φ16H7的階梯孔，耳座面上有2-Φ17.5的螺栓孔，每個螺栓孔上都有Φ32的螺栓沉頭孔，耳座面上還有一個Φ125f8厚為7的凸臺。其上有一個大的階梯通孔，耳座面兩端為梯形面，

34、上下為圓弧行面，邊角連接處由R15的圓弧連接。 4）位于A面上的8-Φ14透孔，孔深14是螺釘連接孔。它們由螺栓和泵體上的攻絲孔進行連接，使泵蓋與泵體成為一體。因而這些孔的孔徑精度要求并不太高，只是它們的位置精度要求較高。另外8-Φ14孔的表面粗糙度要求達到Ra=6.3，在設計中主要保證這兩點。 3.2 生產(chǎn)特點分析 阜新液壓件廠采用立式鉆床Z535來完成對8-Φ14孔的加工，單個鉆頭逐個加工。這樣明顯效率太低，且工人工作量大，勞動強度高，被加工孔的位置精度也不高。現(xiàn)在泵的社會需求量增加，泵蓋由原來的小批量生產(chǎn)改為大批量生產(chǎn)。工人每天生產(chǎn)泵蓋的數(shù)量加大。如果用原來的設備生產(chǎn)不能和大批量

35、生產(chǎn)相適應，而且產(chǎn)品合格率也得不到保證。因此必須進行專機設計才能保證大批量生產(chǎn)的順利進行。 4 組合機床總體設計 4.1 組合機床方案的制定[3] 4.1.1 影響組合機床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 零件在機床上所完成的加工工序及應保證的加工精度，是制定機床方案的主要依據(jù)。在設計機床的過程中應重要考慮。 2）被加工零件特點 被加工零件特點主要指零件的材料、硬度、加工部位的結構形狀、零件剛性、定位基準面的特點等。他們對機床工藝方案的制定有著重要的影響。此外還必須重視被加工零件在組合機床加工之前所完成的工序及毛坯或半成品的質(zhì)

36、量。被加工零件的特點很大程度上決定了機床形式。 3）被加工零件的生產(chǎn)批量 零件的生產(chǎn)批量是決定采用單工位、多工位或自動線，還是按中小批生產(chǎn)。這些特點是設計組合機床的重要因素。 4）機床使用條件 a 車間布置情況 車間內(nèi)零件輸送軌道的高度將直接影響機床裝料高度。 b 工藝間的聯(lián)系 工件到組合機床加工之前，其毛坯或半成品必須達到一定要求，否則會造成工件在機床夾具上定位和夾緊不可靠，或造成刀具的損壞，此外還可使廢品率顯著上升。 c 使用廠的技術和自然條件 根據(jù)使用廠的現(xiàn)場情況，由于各車間生產(chǎn)制造各式刀具的復雜度不同，以及車間的溫度等因素選定適合的機床。 4.1.2 制定工藝方

37、案應考慮的問題[4] 1）制定工藝方案應考慮的問題 a 確定工藝方案的原則； b 粗、精加工工序的合理安排； c 工序集中與分散的處理； d 其他問題。 2）組合機床常用工藝方法能達到的精度及表面粗糙度 當加工孔徑在40mm以下，鉆孔的尺寸精度可達IT10—IT11，表面粗糙度Ra6.3-12.5mm 3）定位基準及夾緊點的選擇 a 選擇定位基準的原則和應注意的問題 應盡量選擇零件設計基準作為組合機床加工的定位基準，這樣可以減少基準不符的誤差，保證加工精度。選擇定位基準應確保工件定位穩(wěn)定。統(tǒng)一基面原則，即在各臺機床上采取共同的定位基面來加工零件不同表面上的孔或?qū)ν槐砻嫔系?/p>

38、孔完成不同的工序。當被加工零件不具備理想的定位基準時，或工件剛性不足時，為防止工件的變形，振動而影響精度，可在機床上設置輔助支撐。 b 確定夾緊位置應注意的問題 要保證零件夾緊后定位穩(wěn)定。盡量減少和避免零件夾壓后的變形，消除其對加工精度的影響。 4.1.3 確定機床配置型式及結構方案[5] 1）不同配置型式組合機床的特點及適應性 a 單工位組合機床 其結構相對簡單，定位可靠，加工精度高。特別適用于大、中型箱體類零件的加工。 b 多工位組合機床 該型式能在不同工位上利用多刀對工件進行順序加工或平行加工，從而提高了工序集中程度，提高生產(chǎn)率。特別適用于中、小零件加工。 2）不同配置型

39、式組合機床的加工精度 a 固定式夾具單工位組合機床的加工精度 采用該配置型式，其鉆孔位置精度可達0.2mm，此外如果嚴格要求機床主軸和夾具導向的同軸度，減少刀具與導向間隙，可達0.15mm。 b 移動式夾具多工位組合機床的加工精度 由于多工位機床上存在轉位、定位誤差，其精度一般比固定式夾具單工位組合機床低。 3）其他問題 a 在確定機床配置型式結構方案時，要合理解決工序集中程度問題； b 要注意排屑和操作使用方便性； c 選擇機床配置型式要考慮夾具結構實現(xiàn)的可能性及工作可靠性； d 組合機床主要用于批量較大的生產(chǎn)。 4.2 確定切削用量及選擇刀具[6] 4.2.1 選

40、擇切削用量 1）組合機床切削用量選擇的特點 a 組合機床所選切削用量，根據(jù)經(jīng)驗應比一般萬能機床單刀加工低30%左右； b 組合機床多軸箱上所有刀具共用一個進給系統(tǒng)，工作時要求所有刀具的每分鐘進給量相同，且等于進給系統(tǒng)的每分鐘進給量。 即 (4-1) 式中 Vf—滑臺每分進給量(mm/min) n1 n2…ni—各主軸轉速(mm﹒r) f1 f2…fi —各主軸進給量(mm﹒min) 2）確定切削用量應注意的問題 a 盡量做到合理利用所有刀具，充分

41、發(fā)揮其性能； b 復合刀具切削用量的選擇，應考慮刀具的使用壽命； c 選擇切削用量時，應注意零件生產(chǎn)批量的影響； d 在確定鏜孔切削速度時應有利于多軸箱的設計； e 選擇切削用量時，還必須考慮所選動力滑臺的性能。 3）組合機床切削用量的選擇 工件的切削用量參見表4-1 表4-1 加工鋁及鋁合金的切削用量 Tablet.4-1 Process the slicing of aluminum and aluminum metal alloy the chop to use the deal 加工直徑d/mm 切削速度V/m. 每轉進給量S轉 mm/轉 純鋁 鋁合金（

42、長切削） 鋁合金（短切削） 3——8 20——50 0.03-0.2 0.05-0.25 0.03-0.1 8——25 0.06-0.5 0.1-0.6 0.05-0.15 25——50 0.15-0.8 0.2-1 0.08-0.36 確定切削力、切削扭矩、切削功率及刀具耐用度 切削力 (4-2) 切削扭矩 (

43、4-3) 切削功率 (4-4) 刀具耐用度 (4-5) 式中 P——切削軸向力（牛） D——鉆頭直徑（毫米） f——每轉進給量（毫米/轉） M——切削扭矩（牛﹒毫米） N——切削功率（千瓦） T——刀具耐用度（分） V——切削速度（米/分） HB——零件的布氏硬度值 根據(jù)刀具直徑和工件，刀具材料，由表4-1選取 v公稱=35米/分 f=0.10毫米/轉 孔深L=14毫米 因為

44、 （4-6） 所以 Vf=35mm/min 計算硬度 HB=100-=96 切削力 =26140.100.81200.6=1020牛 切削扭矩 =10141.90.100.81200.6=4218.4牛﹒毫米 切削功率 ==0.345千瓦 刀具耐用度 ==37531分 4.2.2 選擇刀具

45、結構 根據(jù)工藝要求及加工精度的不同，組合機床所采用的刀具主要有：簡單刀具（標準刀具）、復合刀具及特種刀具。 選擇刀具應注意的事項 1）只要條件允許，為使工件可靠，結構簡單，刃磨容易，應盡量選擇標準刀具； 2）為提高工序集中程度或保證加工精度，可采用先后加工或同時加工兩個或兩個以上表面的復合刀具； 3）選擇刀具結構時，還必須認真分析被加工零件材料的特點； 4）在組合機床上，為了某種特殊目的，需選用和設計特殊刀具時，可參見組合機床設計的有關資料。 刀具選擇的最基本原則是只要滿足條件，都應選擇標準刀具。按此原則，本設計選用標準錐柄長麻花鉆。 圖4-1標準錐柄長麻花鉆 Fig.4

46、-1 Standard taper the handle grow the fibre flower to drill 4.3 三圖一卡[1].[2] 4.3.1 被加工零件工序圖 1）被加工零件工序圖的作用及內(nèi)容 被加工零件工序圖，是根據(jù)選定的工藝方案表示一臺組合機床或自動線完成的工藝內(nèi)容、加工尺寸、精度、表面粗糙度及技術要求、加工用定位基準、夾壓部位及被加工零件的材料、硬度、重量和在本工序加工前毛坯或半成品情況的圖紙。它是組合機床設計的主要依據(jù)，也是制造、使用、檢測和調(diào)整機床的重要技術文件，圖中包括： a 被加工零件的形狀和輪廓尺寸基于本機床設計有關的部位的結構形狀及尺寸；

47、 b 加工定位基準、夾壓部位及夾壓方向； c 本道工序加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形狀位置尺寸精度及技術要求，還包括本道工序?qū)η暗拦ば蛱岢龅囊螅? d 必要的文字說明。 2）繪制被加工零件工序圖的注意事項 a 按一定比例，選取足夠視圖及剖視，為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定要突出該機床的加工內(nèi)容； b 加工部位的位置尺寸應由定位基準注起。零件輪廓及機床，夾具設計有關部分用粗實線表示清楚； c 應注明零件加工對機床提出的某些特殊要求。 本設計是加工CBF-F100-42齒輪泵的泵蓋，其材料是鑄造鋁合金ZLG0.1,硬度為HB90-HB120，加工部位要求為8-14，表面粗

48、糙度為Ra1.6m。具體工序圖 圖4-2被加工零件工序圖 Fig.4-2 Were processed the spare parts work preface the diagram 4.3.2 加工示意圖 1）加工示意圖的作用和內(nèi)容 加工示意圖表示被加工零件在機床上的加工過程，刀具、輔具的布置情況以及工件、夾具、刀具等機床各部件間的相對位置關系，機床的工作行程及工作循環(huán)等。因此，加工示意圖是組合機床設計的主要圖紙之一，在總體設計中占重要地位。它是刀具、輔具、夾具、主軸、液壓電器裝置設計及通用部件選用的主要原始資料，也是整臺組合機床布局和性能的原始要求，同時還是調(diào)整機床、刀具及試

49、車的依據(jù)。其內(nèi)容為： a 必須反映機床的加工方法、加工條件及加工過程； b 根據(jù)加工部位特點及加工要求合理選用刀具類型、數(shù)量、結構、尺寸（直徑和長度），包括鏜削加工時決定鏜桿的直徑與長度； c 決定主軸的結構類型、規(guī)格尺寸及外伸長度； d 確定機床動力部件的工作循環(huán)及工作行程； e 根據(jù)機床要求的生產(chǎn)率及刀具，材料特點等，合理的確定并標注各主軸的切削用量； f 選擇標準或設計專用的接桿、浮動卡頭、導向裝置、刀桿托架，攻絲靠模裝置等，并決定其結構、尺寸和參數(shù)； g 標明主軸、接桿（卡頭）、夾具（導向）與工件間的聯(lián)系尺寸、配合及精度。 2）選擇刀具、工具、導向裝置并標注相關位置尺寸

50、 a 刀具選擇 考慮工件加工尺寸精度、表面粗糙度、切屑的排除及生產(chǎn)率要求，本設計選用錐柄長麻花鉆。 b 導向選擇 在組合機床上加工孔，除剛性主軸方案外，工件的尺寸，位置精度主要取決于導向裝置。因此，正確選擇導向結構，確定導向類型，參數(shù)，精度，不但是繪制加工示意圖必要解決的問題，也是設計組合機床必不可少的重要內(nèi)容。 導向通常分兩類：一類是刀具導向部分與夾具導套之間既有相對移動又有相對轉動，簡稱固定式導向，也稱第一類導向；另一類是刀具導向部分與夾具導套之間只有相對位移而無相對轉動的第二類導向，簡稱旋轉式導向。由于本設計是鉆孔，因而選用固定式導向。 導向數(shù)量根據(jù)工件形狀、內(nèi)部結構、刀具剛

51、性、加工精度和具體加工情況決定。由于本設計所要加工的孔，直徑小，深度淺，因此選用單個導向加工。 導向的主要參數(shù)包括：導套的直徑及公差配合，導套的長度、導套離工件端面的距離，具體結構及數(shù)據(jù)如下： 導向長度 l１＝（2-4）d=2.514=35mm 導向至工件端面的距離 l2=（0.3-0.6）d=0.514=7mm 圖4-3導套主要參數(shù)圖 Fig.4-3 Guide set main ginseng few diagram 固定式鉆套直接壓入鉆模板或加具體上，其外圓與鉆模板采用或配合，磨損后不易更換，適用于中，小批生產(chǎn)的鉆模

52、上火用來加工孔距甚小以及孔距精度要求較高的孔，帶肩固定鉆套主要用于鉆模板較薄時，用以保持必需的引導裝置，也可作為主軸進給時軸向定程擋塊用。 3）鉆套高度、寬度和鉆套端部與工件表面間的距離 鉆套端部與工件表面間的距離，見表4-2 表4-2 鉆套高度以及與工件表面間聯(lián)系尺寸 Tablet.4-2 Drill the set the high degree and with the work piece surface contact size 簡 圖 加工條件 鉆套高度 加工材料 鉆套端部與工件表面間的距離 一般螺孔，銷孔，孔距公差為 H=（1.5-

53、2）d 鑄鐵 h=(0.3-0.7)d H7以上的孔，孔距公差為- H=(2.5-3.5)d 鋼 青銅 鋁合金 h=(0.7-1.5)d H8以下的孔，孔距公差為- H=(1.25-1.5)(h+L) 查表4-5 H=（1.5-2）d=1.514=21mm h=(0.7-1.5) d=114=14mm 4）初定主軸類型、尺寸、外伸直徑和選擇接桿、浮動卡頭 a 初定主軸尺寸、外伸直徑 主軸形式主要取決于進給抗力和主軸----刀具系統(tǒng)結構上的需要，主軸尺寸規(guī)格應根據(jù)選定的切削用量計算出切削扭矩M，查表初

54、定主軸直徑d。 由于M=4218.4牛毫米 由公式 (4-7) 因此初定主軸直徑d=20毫米 再綜合考慮加工精度和具體工作條件，根據(jù)表確定主軸外伸部分尺寸（直徑D/d1，長度L）及配套的刀具接桿莫氏錐號。查表3-22 D/d1=30/20 L=115毫米 b 選擇接桿、浮動卡頭 除剛性主軸以外，組合機床主軸與刀具間常用兩種連接，一是接桿連接用于單導向進行鉆、擴，鉸等，通用的標準接桿有大、小型之分，其規(guī)格尺寸隨接桿號不同而異。二是浮動卡頭連接，用于長導向、雙導向

55、和多導向進行鏜、擴和鉸孔。根據(jù)已知的主軸外伸部分尺寸（直徑D/d1，長度L）及配套的刀具接桿莫氏錐號。查表選取接桿號為7-LT0635-41。 表4-3 主軸外伸參數(shù) Tablet.4-3 Principal axises outside stretch the ginseng number 主軸外伸 主軸類型 主軸直徑 外伸尺寸 接桿莫氏圓錐號 滾珠主軸 20 30/20 1 圖4-4主軸外伸部分尺寸 Fig .4-4 Principal axises outside stretch part of sizes c 由多軸箱的所有刀具主軸中

56、找出影響聯(lián)系尺寸的關鍵刀具 多軸箱端面至工件端面間的軸向距離是加工示意圖上最重要的聯(lián)系尺寸，為了縮短刀具懸梁伸長度與工件行程長度，要求這一距離尺寸越小越好，主要取決于多軸箱上的刀具、接桿、主軸等由于結構和相互連接所需要的最小軸向尺寸，此外還應考慮機床總體布局所要求的聯(lián)系尺寸。 d 確定動力部件的工作循環(huán)及工作行程 動力部件的工作形成指的是加工時動力部件從原始位置開始運動到加工終了位置返回到原始位置的工作過程。一般包括快速引進，工作進給，快速退回等動作。 工作進給長度L工等于工件加工部位長度L與刀具切入長度L1和切出長度L2之和其中切入長度L1應根據(jù)工件端面的誤差情況在4-10之間選擇，

57、誤差大時取大值，反之取小值。切出長度L2根據(jù)下表選定。而采用復合刀具加工時，應根據(jù)具體情況而定。 切出長度L2的選擇參見表4-4 表4-4 切出長度L2的確定 Tablet.4-4 Slice out the length L2 certain 工序名稱 切出長度L2 鉆孔 1/3d+（3-8） 擴孔 10-15 鉸孔 10-15 鏜孔 5-10 攻絲 5+L錐 L2=1/3d+（3-8）=1/314+（3-8）=8-13mm因刀具出口不是加工面，故取大值L2取13 L工=5+14+13=32mm 快速退出長度等于快速引進與工件進給長度之和。 快速引進是指

58、動力部件把多軸箱連同刀具從原始位置送到工作進給開始位置，其長度按加工具體情況確定。對于采用移動式或回轉式夾具的組合機床，快退行程長度須保證把刀具、托架、鉆模板及定位銷都退離到夾具運動可能碰到的范圍。 本設計快速退出長度為100mm 動力部件總行程長度,該長度除保證要求的工作循環(huán)工作行程外，還要考慮裝卸和調(diào)整刀具方便，即考慮前、后備量。因此動力部件總行程長度等于快退行程長度與前后備量之和。 其中前備量是指因刀具磨損或補償制造、安裝誤差，動力部件尚可向前調(diào)節(jié)的距離，本設計取前備量為20毫米。后備量是指考慮刀具從接桿中或連同刀具一起從主軸孔中取出所需要的軸向距離。理想情況是保證刀具退離夾具套外

59、端面的距離大于刀桿插入主軸孔內(nèi)或刀具插入接桿孔內(nèi)的長度。本設計后備量取130毫米。動力部件總行程等于快退行程長度與后備量之和。因此，本設計動力部件總行程為 130+20+100=250 至此，加工示意圖所需數(shù)據(jù)及結構全部確定完畢。加工示意圖詳見圖紙 圖4-5加工示意圖 Fig.4-5 Process the sketch map 4.3.3 機床聯(lián)系尺寸圖 1）聯(lián)系尺寸圖的作用及內(nèi)容 聯(lián)系尺寸圖是用來表示機床整個組成部件的相互裝配聯(lián)系和運動關系，以檢驗機床各部件相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿足加工要求。 主要內(nèi)容： a 以適當數(shù)量的視圖按統(tǒng)一比例畫出機床各主要組成部件的

60、外形輪廓及相關位置，表明機床的配置型式及總體布局； b 圖上應盡量減少不必要的線條及尺寸； c 為便于開展部件設計，聯(lián)系尺寸圖上應標注通用部件的規(guī)格代號，電動機型號，功率及轉速，并標明機床部件的分組情況及總行程。 2）選擇動力部件 根據(jù)加工的切削功率，進給力，進給速度，行程，多軸箱輪廓尺寸及動力滑臺的精度和導軌材料選擇恰當?shù)膭恿Σ考? 本設計具體選擇情況如下： 液壓動力滑臺HY32A-Ⅰ 主要數(shù)據(jù)如下： 臺面寬：320mm，臺面長630mm，行程長250mm。導軌為鑄鐵材料，滑臺及滑座總高280mm，滑座長為920mm，允許最大進給力為F進=16000N，快速行程速度為8m/mi

61、n，工進速度20-650mm/min。 動力箱TD32A主要數(shù)據(jù)如下：電動機為Y90L-4型，功率P=3.0KW。動力箱輸出軸的轉速n驅(qū)=715r/min，動力箱與動力滑臺結合面尺寸：長400mm，寬320mm；動力箱與多軸箱結合面尺寸：寬400mm，高315mm；動力箱輸出軸距箱底面高度125mm。 配套通用部件：側底座1CC251，其高度H=560mm，寬度B1=450mm，長度L=900mm。 配套通用部件：側底座CC32，其高度H=560mm，寬度B=520mm，長度L=1020mm。 3）機床聯(lián)系尺寸的確定 a 夾具輪廓尺寸的確定 組合機床夾具使保證零件加工精度的重要的專

62、用部件。其輪廓尺寸為長寬高。尺寸的確定，除了首先必須考慮工件的輪廓尺寸，形狀和具體結構外，還需考慮能夠布置下保證加工要求的定位，限位，夾緊機構，導向系統(tǒng)如鏜模，導向套等，并要考慮夾具底座與機床側底座。連接固定所需要的尺寸，對于精加工機床不一味地追求尺寸，而一定要確保夾具具有足夠的剛度。根據(jù)以上原則，選取夾具底座長寬高=360345.4236 b 機床裝料高度H 裝料高度是指機床上工件的定位基準面到地面的垂直距離。裝料高度應與車間里運送工件的滾道高度相適應，工件的最低孔尺寸h1=345.4mm,主軸箱最低主軸高度和所選通用部件，中間底座，夾具等高度尺寸的限制。本設計滑臺與滑座總高h3=280

63、mm，側底座高度h4=560mm，夾具底座高度h5=345.4mm,中間底座高度h6=560mm,綜合上述，本設計機床裝料高度H=1040.4mm。 c 中間底座輪廓尺寸 中間底座的輪廓尺寸要滿足夾具在其上面連接安裝的需要。其長度方向尺寸要根據(jù)多選動力部件及其配套部件的位置關系，照顧各部件聯(lián)系尺寸的合理性來確定。工件端面至多軸箱前面的距離不小于加工示意圖上要求的距離。本設計L=315mm。同時要考慮動力部件處于加工終了位置時，主軸箱應與夾具處輪廓間應有便于機床調(diào)整維修的距離。中間底座尺寸如下：長寬高=720560520mm d 多軸箱輪廓尺寸 標準通用鉆鏜類多軸箱的厚度有兩種尺寸規(guī)格，

64、臥式為325mm，立式為340mm。在繪制聯(lián)系尺寸圖時，著重要確定的尺寸是多軸箱的寬度B和高度H及主軸高度H1。主軸 箱寬度B，高度H的大小主要和被加工零件的孔分布位置有關，可按下列公式確定 圖4-6多軸箱外形尺寸 Fig.4-6 Shape size of many stalk boxes B=b+2b1 (4-8) H=h+h1 +b1 (4

65、-9) 式中 b：工件在寬度方向上相距最遠兩孔距離b=93.4mm b1：最邊緣主軸中心距箱外的距離b1=150mm h：工件在高度方向上相距最遠兩孔距離h=142mm h1：最低主軸高度h1=109mm 其中b和h為已知尺寸，為保證多軸箱有排布齒輪的足夠空間，推薦b1取大于70～100mm，取b1=140mm。h1要保證潤滑油不致從主軸襯套處泄露箱外，推薦h1取大于85～140mm 本設計取h1=109mm 代入公式（4-8），（4-9）計算：B=b+2b1=93.4+280=373.4 H=h+h1+b1=142+109+140=391 按多軸箱輪廓尺寸標準系列

66、，最后確定多軸箱的輪廓尺寸為： BH=400400mm 4）聯(lián)系尺寸圖的畫法和步驟 在聯(lián)系尺寸圖所需的尺寸都確定下來后，可按如下方法和步驟繪制機床聯(lián)系尺寸圖。 畫主視圖:主視圖的圖形布置應與實際機床的工作位置一至，并選擇適當?shù)谋壤驹O計選用的比例是1：2.5，選用雙點劃線畫出被加工零件的長高的輪廓。以工件左端面為基準，并以工件最低孔的中心線為基準，分別畫出機床各組成部件的輪廓尺寸及主要相關尺寸。具體如下： a 以工件左端面為基準，根據(jù)加工示意圖確定的工件端面至主軸箱前端面的最小距離L=315mm，確定主軸箱前端面的軸向位置。再根據(jù)主軸箱最低軸高度尺寸h1 =109mm及主軸箱的輪廓尺寸長寬高=400400325mm，畫出主軸箱外廓； b 主軸箱以其后蓋與動力箱連接，根據(jù)已選擇的TD32A型動力箱的安裝聯(lián)系尺寸，畫出動力箱的輪廓； c 動力滑臺上表面與動力箱連接，在機床長度方向動力箱后端面應與滑臺后端面平齊安裝。動力滑臺與滑座在機床長度方向的相對位置，是由加工終了時，滑臺前端面到滑座前端面的距離l2決定。l2是機