r901飛錘加工組合機(jī)床設(shè)計(jì)說明書

1、飛錘4孔組合鉆床設(shè)計(jì)的意義摘要本文首先通過分析比較，確定了4孔單工位組合鉆床的配置型式及結(jié)構(gòu)的最佳方案，遵循機(jī)械設(shè)計(jì)中標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化原則， 給出機(jī)床的總體設(shè)計(jì)，繪制出代表機(jī)床總體設(shè)計(jì)的被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計(jì)算卡。由于在本臺(tái)組合鉆床上髓同時(shí)加工4個(gè)孔，孔多、間距小，采用常規(guī)方法排箱無(wú)法實(shí)現(xiàn)4孔的工序集中的加工方案。本鉆床的主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)通過采用變位齒輪和滾針軸承等結(jié)構(gòu)方面的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，將常規(guī)方法下不能完成的排箱成為可能。本臺(tái)組合鉆床夾緊機(jī)構(gòu)，采用了快速螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。減少了裝卸零件所用時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。本文從企業(yè)實(shí)際需求出發(fā)。在全面分析被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2、、尺寸精度、被加工孔相互之間位置精度、表面粗糙度和技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，指出采用現(xiàn)有設(shè)備不僅工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)率低，零件加工精度難以保證。根據(jù)實(shí)際需要，研制出了4孔單工位組合鉆床。按上述設(shè)計(jì)方案制造出的4孔單工位組合鉆床與原方案加工工件的實(shí)驗(yàn)結(jié)相比較，有以下幾個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)：1 提高了加工精度在普通鉆床上加工，由于是采用多工步，各孔的位置精度不易保證，廢品率一般在2：采用4孔組合鉆床，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，都嚴(yán)格控制設(shè)計(jì)零件的精度，且是多刀同時(shí)加工，所加工出的零件位置精度均在要求范圍內(nèi)，廢品率為0。通過實(shí)際運(yùn)行結(jié)果證明：該4孔單工位組合鉆床確實(shí)達(dá)到了“體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，效率高，

3、質(zhì)量好”的要求。2.提高了生產(chǎn)率在本臺(tái)組合鉆床上加工該零件，由于是8把刀具同時(shí)加工，縮短了輔助時(shí)間，加工循環(huán)時(shí)間僅為27min，而在原普通鉆床上加工此工件，加工循環(huán)時(shí)間平均需要15分鐘，生產(chǎn)率提高了46倍。關(guān)鍵詞： 組合鉆床 主軸箱 夾具設(shè)計(jì) 傳動(dòng)設(shè)計(jì)The meaning of the designation of a combination drilling machine for R801flyweghtABSTRACT In view of the actual conditions of enterprises and on the basis of overall analyzin

4、g workpiece structure features，accuracy of size，surface roughness，accuracy of distance between drilled holes and other technical requirements，this article points out that the existing equipments used to manufacture workpieces may result in lower productivity，greater intensity of labor and worse work

5、ing accuracyTherefore，it is necessary to develop a new type of 4 hole single working position combination drilling machineThrough analysis and comparison，the article has determined the best project of the structure and the disposition of the 4 holes combination drilling machineAccording to the princ

6、iple of standardization，generalization and serialization in machine design，the article offers the master design of the drilling machine，the process drawing of workpiece，the working diagram，the connection dimensional drawing of the drilling machine and the calculating card of productivityIn some key

7、parts of the drilling machine，there are certain new designs on the structure of the spindle box and the fixtureWith 4 hole drilled simultaneously on the drilling machine，in addition to dispersive arrangement of hole position，the 4 holes drilling program cannot be completed in conventional wayIn the

8、transmission system of 4 hole drilling machine are used some new structural designs such as pin bearings and position-changeable gears，so that the arrangement of hole position，which cannot be finished in conventional way，can be accomplishedThe combination drilling machine is applied a fast spiral pi

9、nch machinery whose features are not only shortens the time consumed in loading and unloading workpiece but also enhances productivityAfter the experimental result of the new type of 4 hole combination drilling machine is compared with the one of the original working program，there are followingpromi

10、nent advantages：1Improving working accuracyThereject rate of workpiece cut on the general-purpose drilling machine usually reaches to 2 because of its multistep working procedure，so it is difficult to secure the spacing accuracy of every holeYet the 4 hole combination drilling machine may reach to 0

11、This is because the working accuracy of workpiece is strictly controlled at each design point and the spacing accuracy of workpiece cut by multitool is limited within thedesired scopeThe result checked through actual operation proves that the 4 hole combination drilling machine really meets the requ

12、irement of“small in volume，light in weight，simple in structure，convenient in use，high in efficiency and excellent in quality”This type of drilling machine reduces the labor strength largely and brings enterprises huge economic benefits，either2Enhancing productivityIf the workpiece is cut with 4 dril

13、ls on the combination drilling machine，the auxiliary time would be shortened and the working cycle time would be limited within 27minOn the other hand，if the workpiece is cut on the general-purpose drilling machine，its working cycle time would take 15min on an average，the productivity would increase

14、 by 46 timesKey Words：Combination drilling machine Design of transmission systemSpindle box Design of fixture36目錄第一章 緒論211論文背景及研究意義212組合機(jī)床及發(fā)展概況3121組合機(jī)床的由來3122組合機(jī)床技術(shù)裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)313本文研究的主要內(nèi)容3第二章 組合鉆床總體設(shè)計(jì)42.1 組合機(jī)床設(shè)計(jì)的步驟42、1、1 擬定方案階段42、2 組合機(jī)床方案的制定42、2、1 影響組合機(jī)床方案制定的主要因素52、2、2 確定機(jī)床配置型式及結(jié)構(gòu)方案62、3 確定切削用量及選擇刀具62、

15、3、1 選擇切削用量62、3、2 確定切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率及刀具耐用度72、3、3 選擇刀具結(jié)構(gòu)82、4 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)三圖一卡82、4、1 被加工零件工序圖82、4、2 加工示意圖92、4、3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖132、4、4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡16第三章 組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì)183.1 多軸箱的設(shè)計(jì)步驟183、1、1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)的原始設(shè)計(jì)圖183、1、2 主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇及動(dòng)力計(jì)算193、1、3 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算193、1、4 多軸箱的坐標(biāo)計(jì)算22第四章 夾具設(shè)計(jì)234、1 機(jī)床夾具的概述234、1、1 機(jī)床夾具的組成234、1、2 本機(jī)床的夾具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：244、2 定位支

16、承系統(tǒng)設(shè)計(jì)244、2、1 定位支承系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則244、2、2 定位支承元件及其布置244、3 導(dǎo)向裝置設(shè)計(jì)254、3、1 導(dǎo)向裝置的作用254、3、2 固定式導(dǎo)套的設(shè)計(jì)264、3、3 固定鉆模板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)27第五章 組合機(jī)床經(jīng)濟(jì)性分析 28結(jié)論29致謝30參考文獻(xiàn)31第一章 緒論11論文背景及研究意義目前， 我國(guó)中、小型企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率都需要有一個(gè)新的提高。但是N-r手段卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。有遠(yuǎn)見的企業(yè)家根據(jù)國(guó)情、廠情，都認(rèn)為只有走技術(shù)改造的道路，按照實(shí)際情況對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)進(jìn)行改造，通過強(qiáng)化自身，以求自我發(fā)展，才是一條捷徑。許多中小型企業(yè)都結(jié)合自己的實(shí)際，設(shè)計(jì)、改裝適合

17、自身特點(diǎn)的機(jī)床以提高工作效率，降低設(shè)備占用率和人力占用率，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。衡量對(duì)機(jī)床進(jìn)行技術(shù)改造是否合理，唯一的標(biāo)準(zhǔn)是看能否滿足企業(yè)的實(shí)際需要。飛錘側(cè)面上，需加工的孔數(shù)量有多個(gè)，且為了生產(chǎn)效率一次要轉(zhuǎn)四個(gè)孔，還要保證同軸度，間距小，排列又分散。采用普通方法排箱無(wú)法完成對(duì)4孔同時(shí)加工。采用變位齒輪和滾針軸承等創(chuàng)新性的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，把常規(guī)狀況下不能完成的鉆孔成為可能，使需在多工序完成的鉆削加工在同一工步完成。飛錘大的使用量較大，一般機(jī)械中多處會(huì)用到飛錘，應(yīng)用這臺(tái)組合鉆床不僅能提高生產(chǎn)效率和加工精度，降低設(shè)備占用率，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還會(huì)為廠家?guī)砜捎^的經(jīng)濟(jì)效益。12組合機(jī)床及發(fā)展概況121組合機(jī)

18、床的由來組合機(jī)床是按系列化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的通用部件和按被加工零件的形狀及工藝要求設(shè)計(jì)的專用部件組成的專用機(jī)床。組合機(jī)床是隨著生產(chǎn)的發(fā)展，由萬(wàn)能機(jī)床和專用機(jī)床發(fā)展來的。它既有專用機(jī)床效率高結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，又有萬(wàn)能機(jī)床能夠重新調(diào)整，以適應(yīng)新工件加工的特點(diǎn)。根據(jù)工件加工的需要，用這些通用部件配以部分專用部件就可組成機(jī)床，這就是組合機(jī)床。當(dāng)加工對(duì)象改變了，用這些通用部件，只將部分專用部件改造，又可以組成加工新工件的機(jī)床。組合機(jī)床是按工序集中原則設(shè)計(jì)的，即在一臺(tái)機(jī)床上可以同時(shí)完成許多同種工序或多種不同工序的加工。122組合機(jī)床技術(shù)裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)組合機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于體的綜合自動(dòng)化程度較高的制造技術(shù)

19、和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國(guó)傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件(近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額)，完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺(tái)，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等。由于組合機(jī)床及其自動(dòng)線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶特殊要求而設(shè)計(jì)的，它涉及到加工工藝、刀具、測(cè)最、控制、診斷監(jiān)控、清沈、裝配和試漏等技術(shù)。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇和對(duì)產(chǎn)品需求的提高，高精度、高生產(chǎn)率、柔性

20、化、多品種、短周期、數(shù)控組臺(tái)機(jī)床及其自動(dòng)線正在沖擊著傳統(tǒng)的組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)，因此組合機(jī)床裝備的發(fā)展思路必須是以提高組合機(jī)床加工精度、組合機(jī)床柔性、組合機(jī)床工作可靠性和組合機(jī)床技術(shù)的成套性為主攻方向。一方面，加強(qiáng)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，提高組合機(jī)床產(chǎn)品數(shù)控化率；另一方面，進(jìn)一步發(fā)展新型部件，尤其是多坐標(biāo)部件，使其模塊化、柔性化，適應(yīng)可調(diào)可變、多品種加工的市場(chǎng)需求。13本文研究的主要內(nèi)容零件飛錘見附圖l所示，有4個(gè)孔待加工，原來采用的加工方案是在普通鉆床上逐孔加工，工人頻繁忙于裝夾工件、啟動(dòng)機(jī)床、進(jìn)刀、退刀、停車及卸工件等，不僅工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且生產(chǎn)率也低，不利于保證產(chǎn)品加工精度。在對(duì)這4孔進(jìn)行精度、相

21、互之間位置要求以及零件的裝配要求分析的基礎(chǔ)上， 重新制定出合理的機(jī)械加工工藝方案，將4個(gè)孔安排在一道工序上完成。由于在本臺(tái)組合鉆床上需同時(shí)加工4個(gè)孔，不僅孔多、間距小，而且要保證孔的相對(duì)位置精度，采用常規(guī)方案排箱無(wú)法實(shí)現(xiàn)4孔的工序集中。因此本鉆床的主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)通過采用變位齒輪和滾針軸承，將常規(guī)情況下不能完成的排箱得以實(shí)現(xiàn)，從而使需在多工序完成的鉆削加工在同一工步完成。底座、滑臺(tái)、動(dòng)力頭等通用部件的合理選用：齒輪箱排箱結(jié)構(gòu)緊湊：夾具部分定位合理可靠；工件裝夾方便靈活；刀具更換簡(jiǎn)便；機(jī)械化程度高；減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度是本文研究的主要內(nèi)容。第二章 組合鉆床總體設(shè)計(jì)2.1 組合機(jī)床設(shè)計(jì)的步驟2、1、1

22、 擬定方案階段1、 制定工藝方案制定工藝方案是設(shè)計(jì)組合機(jī)床最重要的一步。工藝方案制定正確與否，將決定機(jī)床能否達(dá)到“體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，效率高，質(zhì)量好”的要求.2、確定機(jī)床配置型式及結(jié)構(gòu)方案根據(jù)選定的工藝方案，確定機(jī)床的配置型式，并定出影響機(jī)床總體布局和技術(shù)性能的主要結(jié)構(gòu)方案。既要考慮能實(shí)現(xiàn)工藝方案，以確保零件的加工精度、技術(shù)要求及生產(chǎn)率；又要考慮機(jī)床操作方便可靠，易于維修，且潤(rùn)滑、冷卻、排泄情況良好。3、 總體設(shè)計(jì)三圖一卡在選定工藝方案并確定機(jī)床配置型式、結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案圖紙的設(shè)計(jì)。這些圖紙包括：被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床尺寸聯(lián)系圖和生產(chǎn)率計(jì)算卡，統(tǒng)稱“三圖一卡

23、”設(shè)計(jì)。2、1、2 技術(shù)設(shè)計(jì)階段根據(jù)已定的工藝和結(jié)構(gòu)方案，按照加工示意圖和機(jī)床尺寸聯(lián)系圖等開展部件設(shè)計(jì)，繪制夾具、多軸箱等裝配圖。2、1、3 工作設(shè)計(jì)階段編制機(jī)床說明書，制訂機(jī)床精度檢驗(yàn)、調(diào)整、試車規(guī)范等有關(guān)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。2、2 組合機(jī)床方案的制定組合機(jī)床是針對(duì)被加工零件的特點(diǎn)及工藝要求，按照集中工序原則設(shè)計(jì)的一種高效率專用機(jī)床,制定組合鉆床工藝方案是設(shè)計(jì)組合鉆床最重要的內(nèi)容之一。經(jīng)確定，飛錘可以利用組合機(jī)床進(jìn)行加工，那么，為使加工過程順利進(jìn)行并順利達(dá)到要求的生產(chǎn)率，必須在掌握飛錘加工工藝資料基礎(chǔ)上，統(tǒng)盤考慮影響制定飛錘加工工藝方案、機(jī)床配置型式、結(jié)構(gòu)方案的各種因素及應(yīng)注意的問題。2、2、1 影響

24、組合機(jī)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被加工零件飛錘在使用過程中是成對(duì)使用，加工時(shí)成對(duì)加工飛錘會(huì)大大提高飛錘的生產(chǎn)率，因此飛錘有四個(gè)孔待加工，給個(gè)孔之間相互位置精度要求為0.04mm。為確保相互之間的位置精，可以考慮將4孔集中在一個(gè)工位上。這樣既可以滿足被加工零件的表面粗糙度，也可以滿足位置精度要。所以采用組合鉆床比較適合。2、加工零件的特點(diǎn)被加工零件特點(diǎn)是指零件的材料、硬度、加工部位的結(jié)構(gòu)形狀、零件剛性、定位基準(zhǔn)面的特點(diǎn)等。飛錘材料是ZG40Cr，工件剛度足夠。由于飛錘要與其他零件進(jìn)行裝配，所以對(duì)飛錘鉆孔時(shí)，需要從裝配結(jié)合面鉆起，孔的位置精度才能夠得到有效保證。在鉆孔過

25、程中，可能會(huì)出現(xiàn)中心線偏斜的情況，保證鉆頭進(jìn)口處的位置精度比.定位基準(zhǔn)及加壓部位選擇被加工件裝配結(jié)合面作為設(shè)計(jì)平面，選用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為主定位基準(zhǔn)，這樣減少了累積誤差，使加工精度得到有利保證，同時(shí)，此平面最大，用它定位能使切削力均落在定位平面之內(nèi)。選用16mm的己加工外圓表面和斜底座實(shí)現(xiàn)工件完全定位。通過分析被加工件的特點(diǎn)，在已經(jīng)選擇好工藝基面的同時(shí)，決定夾緊力作用點(diǎn)在16mm外圓附近處。因?yàn)槎噍S鉆孔時(shí)產(chǎn)生很大的切削力，為使工件在加工過程中不產(chǎn)生位移和振動(dòng)，必須將工件牢固夾住，并且有足夠的加壓剛度，這樣可使加壓合力落在定位平面之內(nèi)，且接近定位平面的中心，使工件加壓后定位穩(wěn)定。3、孔間中心距的影響由于

26、主軸箱的主軸結(jié)構(gòu)和設(shè)置導(dǎo)向的需要，以及加工精度和工作可靠性的要求，組合機(jī)床鉆孔時(shí)，在確定組合機(jī)床完成工藝時(shí)對(duì)于通用的主軸箱，其主軸最小中心距為24mm，這時(shí)主軸能鉆由l0mm以下的孔。圖中空間距離為32mm，大于24mm。4、工件的生產(chǎn)方式由于被加工件屬于大批量生產(chǎn)。將加工4孔工序集中于一臺(tái)鉆床，可提高組合機(jī)床的利用率。5、機(jī)床使用條件(1) 車間布置情況 當(dāng)工件輸送滾道穿過機(jī)床時(shí)，機(jī)床設(shè)計(jì)成通過式，且不能超過三面；同時(shí)，裝卸工件只能推進(jìn)拉出，機(jī)床不能安置中間導(dǎo)向。(2) 工藝間的聯(lián)系 工件加工之前，飛錘毛坯必須達(dá)到一定要求，同時(shí)組合機(jī)床應(yīng)考慮為下一道工序加工出定位基面。（3）使用廠的技術(shù)能力

27、和自然條件 如果使用廠沒有相當(dāng)能力的工具車間，制造、刃磨復(fù)雜的整體復(fù)合刀具有困難，則制定方案時(shí)，應(yīng)避免采用此類刀具，必要時(shí)可增加機(jī)床工位，以便一般刀具分散加工。為使鉆床在溫度過高時(shí)工作性能穩(wěn)定，而且由于被加工件不需多次進(jìn)給，故選用機(jī)械通用部件配置鉆床。2、2、2 確定機(jī)床配置型式及結(jié)構(gòu)方案根據(jù)飛錘的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工要求、工藝過程方案及生產(chǎn)率等，可大體確定采取哪種基本型式的組合機(jī)床。由于飛錘屬于中小型零件，所以采用多工位組合機(jī)床。通常，飛錘安裝在多工位工作臺(tái)上，采用圓周式輸送零件的方式。但由于工藝的安排、動(dòng)力部件的不同配置、零件安裝數(shù)目和工位數(shù)多少等不同，會(huì)產(chǎn)生多種配置方案。因此，確定機(jī)床配置型式

28、及結(jié)構(gòu)方案，必須考慮下述問題：(1) 加工精度在選擇組合鉆床的結(jié)構(gòu)方案時(shí)，首先毖須注意到能否保證穩(wěn)定的加工精度。飛錘選擇固定式夾具，這類機(jī)床可達(dá)到的加工精度最高。為保證飛錘鉆孔時(shí)相關(guān)位置精度，通常采用固定式導(dǎo)向，能達(dá)到±0.2mm;當(dāng)嚴(yán)格要求主軸與導(dǎo)向的同軸度，減少鉆頭與導(dǎo)套間的間隙導(dǎo)向裝置靠近工件時(shí)，可達(dá)到±O15mm。當(dāng)采用與夾具一定位銷定位的活動(dòng)鉆模板時(shí)，精度可達(dá)到±0.2-o.25mm。(2)操作的方便性由于被加工件較小，裝料高度可稍高些，具體情況具體情況在8501060mm之間選取。(3)夾具形式對(duì)機(jī)床方案的影響從工件形狀看，似乎可采用立式機(jī)床加工，但是

29、立式鉆床無(wú)法保證對(duì)面孔之間的位置精度，因而采用臥式加工方案。2、3 確定切削用量及選擇刀具2、3、1 選擇切削用量切削用量選擇是否合理，對(duì)組合機(jī)床的加工精度、生產(chǎn)率、刀具耐用度、機(jī)床的布局型式及正常工作均有很大影響。必須從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求等進(jìn)行分析，按照經(jīng)濟(jì)地滿足加工要求的原則，合理地選擇切削用量。一般常用查表法，參照生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)同類工藝，通過工藝試驗(yàn)確定切削用量。綜合被加工件的加工精度、加工材料、工作條件、刀具耐用度等因素，初選動(dòng)力滑臺(tái)的進(jìn)給速度為60mmmin，初定切削速度1 5mmin，由計(jì)算公式：n= (21) 式中：n一為各主軸轉(zhuǎn)速，單位rmin v為

30、主軸切削速度， 單位mmin，f為每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，單位mmrd為各鉆頭直徑，單位mm。表2-1各主軸轉(zhuǎn)速和每轉(zhuǎn)進(jìn)給量各主軸轉(zhuǎn)速n(rmin)各主軸刀具進(jìn)給量f(mmr)備注8mm孔596.80.14初選切削速度15 mmin初選進(jìn)給速度60 mmmin6mm孔795.70.082、3、2 確定切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率及刀具耐用度根據(jù)選定的切削用量（主要指切削速度及進(jìn)給量），確定切削力，作為選擇動(dòng)力部件及夾具設(shè)計(jì)的依據(jù)；確定切削轉(zhuǎn)矩，用以確定主軸及其他傳動(dòng)件（齒輪、傳動(dòng)軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動(dòng)電機(jī)（一般指動(dòng)力箱電機(jī)）功率；確定刀具耐用度，用以驗(yàn)證所選刀具是否合理。切削力F、切削轉(zhuǎn)

31、矩M、切削功率P、刀具耐用度T的計(jì)算高速鋼鉆頭在灰鑄鐵上鉆孔的計(jì)算公式為F= (22) M= (23) P= (24)T= (25)式中： F軸向切削力(N) D鉆頭直徑(mm) f每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(mmr) P切削功率(kw) M切削轉(zhuǎn)矩(N.mm) HB零件的布氏硬度 本零件材料為ZG40Gr，取HB247270 v切削速度(mmin) T刀具耐用度(min) HB零件的布氏硬度值。通常給出一個(gè)范圍，如HB180-220.對(duì)于公式（2.2）-（2.4）取最大值；對(duì)于公式（2.5）取最大硬度值減去硬度偏差值得1/3，此處HB=200表2-2各主軸切削力、切削扭矩、切削功率計(jì)算值鉆頭直徑d(mm)軸

32、向切削力F(N)切削轉(zhuǎn)矩M(Nm)切削功率P(kw)刀具耐用度(min)1036.52590.50.1581211019.91967.50.112335由上表，總切削力為： =9518.8N，總切削功率為： =1.476KW，總切削扭距= 21464.4N·m。當(dāng)確定了刀具耐用度T后，可據(jù)此檢驗(yàn)切削用量及刀具的選擇是否合理。2、3、3 選擇刀具結(jié)構(gòu)根據(jù)工藝要求及加工精度的不同，組合機(jī)床采用的刀具有：簡(jiǎn)單刀具（標(biāo)準(zhǔn)刀具）、復(fù)合刀具及特種刀具。鑒于加工零件飛錘的4孔比較簡(jiǎn)單，此處采用標(biāo)準(zhǔn)刀具。2、4 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)三圖一卡組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)就是針對(duì)被加工零件，在選定的結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上，進(jìn)行

33、方案圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，這些圖紙包括：被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖、生產(chǎn)率計(jì)算卡。2、4、1 被加工零件工序圖飛錘加工工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示一臺(tái)組合機(jī)床或自動(dòng)線完成的工藝內(nèi)容、加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求、加工用定位基準(zhǔn)、加壓部位及飛錘的材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或半成品情況的圖紙。飛錘的機(jī)械加工工藝過程卡如下圖所示。表2-3被咖工零件加工工藝過程卡機(jī)械加工工藝過程產(chǎn)品型號(hào)R801零件圖號(hào)003產(chǎn)品名稱飛錘零件名稱飛錘共一頁(yè)第一頁(yè)材料牌號(hào)ZG40Gr毛坯種類鑄件毛坯可制件數(shù)1備注序號(hào)工序工序內(nèi)容設(shè)備工藝裝備01鑄造鑄造毛坯件02清砂時(shí)效處理清砂時(shí)效處理0

34、3銑端面銑側(cè)端面X6036銑床夾具04銑端面銑底端面X6036銑床夾具05鉆孔鉆側(cè)端面四個(gè)通孔組合鉆床專用夾具06絞孔絞側(cè)端面四個(gè)通孔組合鉆床專用夾具07檢驗(yàn)檢驗(yàn)零件是否合格它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是制造、使用、檢測(cè)和調(diào)整機(jī)床的重要技術(shù)文件。圖2-1 飛錘加工工序圖2、4、2 加工示意圖1、 加工示意圖的作用和內(nèi)容飛錘加工的工藝方案通過示意圖反應(yīng)出來。飛錘加工示意圖表示別加工零件在機(jī)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(jī)床個(gè)部件間的相對(duì)位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等。因此，加工示意圖是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要圖紙之一，在總體設(shè)計(jì)中占重要地位。它是刀具、輔具、夾具、多

35、軸箱、液壓電氣裝置設(shè)計(jì)及通用部件選擇的主要原始資料，同時(shí)還是調(diào)整機(jī)床、刀具及試車的依據(jù)。其內(nèi)容包括以下幾方面：(1)刀具的選擇根據(jù)飛錘4個(gè)孔的大小，結(jié)合飛錘加工尺寸精度、表面粗糙度、切屑的排除及生產(chǎn)率要求等因素，并要求飛錘長(zhǎng)度保證加工鐘了時(shí)，刀具螺旋槽尾端與導(dǎo)向套外端面有一定距離，選用5種規(guī)格的刀具如下表所示。表2-4 刀具名稱，標(biāo)準(zhǔn)尺寸及數(shù)量刀具名稱鉆頭直徑鉆刀懸伸長(zhǎng)度數(shù)量備注刀具總長(zhǎng)刀具懸伸長(zhǎng)莫氏錐柄麻花鉆1號(hào)6138574GBT 1438.1-1996莫氏錐柄麻花鉆1號(hào)8156754GBT 1438.1-1996(2) 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇在組合機(jī)床上加工孔，除用剛性主軸的方案外，工件的尺寸、

36、位置精度主要取決于夾具導(dǎo)向。導(dǎo)向類型、型式和結(jié)構(gòu)根據(jù)刀具導(dǎo)向線速度V=15mmin，小于20 mmin，故采用第一類（固定式）導(dǎo)向，刀具導(dǎo)向部分與夾具之間既有相對(duì)移動(dòng)又有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，這種導(dǎo)向方法精度好。導(dǎo)向數(shù)量和導(dǎo)向參數(shù)的確定報(bào)據(jù)工件形狀、刀具剛度、加工精度及工作情況采用單導(dǎo)向。導(dǎo)套長(zhǎng)度由經(jīng)驗(yàn)公式 =(24)d，小直徑時(shí)取大值，大直徑時(shí)取小值。具體尺寸及配合見下表圖2-2 固定導(dǎo)向裝置的尺寸及配合表2-5導(dǎo)向裝置的尺寸及配合參數(shù)d(F7)D(k6)L1815122022181222本組合機(jī)床上采用活動(dòng)鉆模板，需將導(dǎo)向裝置單獨(dú)做成活動(dòng)鉆模板并連接在多軸箱上。(3)導(dǎo)向到工件端面距離選為10mm。以

37、四個(gè)墊塊保證間距，實(shí)現(xiàn)主定位，這樣可以達(dá)到以不妨礙排屑為原則。(4)初定主軸直徑及各主軸外伸長(zhǎng)度和選擇接桿主軸直徑：d= B (26)式中： d軸的直徑(mm)M主軸承受的轉(zhuǎn)矩(N·mm)B系數(shù)，當(dāng)材料的剪切彈性模量G=81×Nmm時(shí)，非剛性主軸取7.3，傳動(dòng)軸為6.2。為使軸的強(qiáng)度足夠，主軸材料均采用合金鋼，并參考資料組合機(jī)床設(shè)計(jì)得出主軸參數(shù)，如下表格所示：表2-6主軸參數(shù)軸號(hào)材料主軸直徑主軸外伸尺寸備注L1440Gr20115剛性主軸5840Gr1585主軸箱各主軸的外伸長(zhǎng)度為一定值，而且刀具長(zhǎng)度也為一定值。因此，為保證主軸籍上各刀具能同時(shí)到達(dá)加工極限位置，就需要在主軸

38、與刀具之聞設(shè)置一中間可調(diào)環(huán)節(jié)刀具接桿。由于接桿上的尺寸D與主軸外伸長(zhǎng)度上的內(nèi)孔配合，可根據(jù)尺寸及刀具為莫氏l號(hào)。選用接桿T0635-01。(6)由多軸箱的所有刀具中找出影響聯(lián)系尺寸的關(guān)鍵刀具確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸多軸箱端面至工件端面之間的軸向距離是飛錘加工示意圖上最重要的聯(lián)系尺寸。圖2-3加工示意圖的聯(lián)系尺寸計(jì)算圖該尺寸為：L=+-B-(+) (27) 式中各符號(hào)意義：主軸外伸長(zhǎng)度鉆刀懸伸長(zhǎng)度接桿伸出長(zhǎng)度(可調(diào))加工孔深刀具的切出值B螺母及墊圈厚度經(jīng)計(jì)算調(diào)整后選擇接桿標(biāo)記如表27所示。表27與主軸刀具配合的接桿號(hào)刀具直徑接桿號(hào)1-240 T0635-013-220 T0635-01(7) 確

39、定動(dòng)力部件的工作循環(huán)及工作行程動(dòng)力部件的循環(huán)是指：加工時(shí)動(dòng)力部件從原始位置開始運(yùn)動(dòng)到加工終了位置又放回到原始位置的動(dòng)作過程。一般包括快速引進(jìn)、工作進(jìn)給、快速退回等動(dòng)作。下面討論工作行程長(zhǎng)度的確定：工作進(jìn)給長(zhǎng)度L等于工件加工部位長(zhǎng)度與刀具的切入長(zhǎng)度與切出長(zhǎng)度之和，即：=+ (2-8)如下圖所示所示。圖2-3 工作進(jìn)給長(zhǎng)度按被加工件孔深最大值(長(zhǎng)20mm)來選取，切入長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)工件端面的誤差情況選擇，一般取為510mm，誤差大時(shí)取最大值。 取d+(38)，據(jù)此，工進(jìn)長(zhǎng)度定為35mm。2 快速退回長(zhǎng)度等于引進(jìn)與工件進(jìn)給長(zhǎng)度之和快速退回長(zhǎng)度：=+ (29)快速引進(jìn)是指動(dòng)力部件把多軸箱連同刀具從原始位置

40、送到工作進(jìn)給開始位置，其長(zhǎng)度是加工具體情況二定，取=25mm。3 動(dòng)力部件總行程長(zhǎng)度 除應(yīng)保證要求的工作循環(huán)工作行程（快速引進(jìn)+工件進(jìn)給=快速退回）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(dòng)力部件總行程為快退行程長(zhǎng)度與前后備量之和。因?yàn)槭枪潭ㄊ綂A具鉆孔的機(jī)床，動(dòng)力頭快退的行程，只要把所有刀具都退到導(dǎo)套內(nèi)，不影響工件的裝卸即可。此臺(tái)組合鉆床根據(jù)被加工件為淺孔，循環(huán)過程包括：快速引進(jìn)、工作進(jìn)給和快速退回。如下圖所示圖2-3工作循環(huán)圖圖2 飛錘加工示意圖2、4、3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖1、聯(lián)系尺寸圖的作用一般來說，組合機(jī)床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用部件-動(dòng)力滑臺(tái)、動(dòng)力箱、各種工藝切削頭、側(cè)底座及中間底

41、座加上專用部件-多軸箱、刀、輔助系統(tǒng)、夾具、液、潤(rùn)滑、排屑系統(tǒng)組合裝配而成。2、 選擇動(dòng)力部件組合機(jī)床的動(dòng)力部件是配置組合機(jī)床的基礎(chǔ)。影響動(dòng)力部件選擇的主要因素有切削功率、進(jìn)給力、進(jìn)給速度、行程、多軸箱輪廓尺寸、動(dòng)力滑臺(tái)的精度和導(dǎo)軌材料。綜合考慮上述因素，根據(jù)具體加工要求，正確合理地選擇動(dòng)力部件如下：（1）滑臺(tái)的選用滑臺(tái)渭臺(tái)選用主要取決于驅(qū)動(dòng)方式、所需進(jìn)給力、進(jìn)給速度、最大行程長(zhǎng)度和加工精度等因素。A驅(qū)動(dòng)方式的確定根據(jù)具體的加工要求、使用條件選用液壓動(dòng)力滑臺(tái)。B確定軸向進(jìn)給力由表2-2知總切削力為： =9518.8N，由于滑臺(tái)工作時(shí)，除了克服各主軸的軸向力外，還要克服滑臺(tái)移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦阻力，

42、因而所選滑臺(tái)的最大進(jìn)給力應(yīng)大于。C滑臺(tái)進(jìn)給速度的確定椐被加工件的實(shí)際要求，考慮刀具的耐用度，選滑臺(tái)的進(jìn)給速度為60mmmin。D確定滑臺(tái)行程滑臺(tái)行程除保證足夠的工作行程外，還應(yīng)留有前備量和后備量。前各量的作用是使動(dòng)力部件有一定的向前移動(dòng)的余地，以彌補(bǔ)機(jī)床的制造誤差以及刀具磨損后能向前調(diào)整。前備量取為75mm。后備量的作用是使動(dòng)力部件有一定的向后移動(dòng)的余地，以方便裝卸刀具，取為260mm工作行程為60mm，故滑臺(tái)的總行程長(zhǎng)度為400mm。結(jié)合以上因素：1 液壓滑臺(tái)的選用選用1HY32-IA液壓滑臺(tái)。其主要性能指標(biāo)：臺(tái)面寬320mm，長(zhǎng)630mm，行程長(zhǎng)400mm，滑臺(tái)及滑座總高為280mm。允許

43、最大進(jìn)給力12500N，工作進(jìn)給速度范圍20650mmmin，快速移動(dòng)速度10mmin，機(jī)械滑臺(tái)支承總長(zhǎng)940mm。2 動(dòng)力箱的選用動(dòng)力箱主要依據(jù)主軸箱所需的電動(dòng)機(jī)功率來選用。根據(jù)公式： =× (210)式中：-切削用總功率，由表2·2計(jì)算得1.476kw。-為多軸箱傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí)0.80.9；有色金屬時(shí)0.70.8，本系統(tǒng)加工鑄剛，取0.8。所以=1.845kw。動(dòng)力箱的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)大于計(jì)算功率，并結(jié)合主軸要求的轉(zhuǎn)速大小選擇。因此，選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為的I型動(dòng)力箱，轉(zhuǎn)速1430rmin，輸出軸轉(zhuǎn)速715rmin，動(dòng)力箱與主軸箱結(jié)合面尺寸：長(zhǎng)400mm，寬320mrn

44、，高320mm，動(dòng)力箱輸出軸至箱底面高度為125mm。3 配套通用部件滑臺(tái)確定后，與之配套的支承部件選為ICC321-I側(cè)底座?？傞L(zhǎng)1180mm，高560mm，總寬520mm，滑臺(tái)與側(cè)底座之間用5mm的調(diào)整墊。3、 機(jī)床輪廓尺寸的確定組合機(jī)床專用夾具是保證零件加工精度的重要專用部件。這里所要確定的夾具輪廓尺寸主要是指夾具底座的長(zhǎng)×寬×高.并慮到夾具底座與機(jī)床其他部件（如中間底座）連接、固定所需要的尺寸。4、機(jī)床裝料高度H裝料高度H指機(jī)床上工的定位基準(zhǔn)面至機(jī)床底面的距離。在現(xiàn)階段，設(shè)計(jì)組合機(jī)床時(shí)，裝料高度可視具體情況H一般在8501060mm之間選取。選取裝料高度H上的主要因

45、素是：應(yīng)與車間里運(yùn)輸工件的滾到高度相適應(yīng)，具體尺寸取決于最低主軸中心至主軸箱底面的高度，滑臺(tái)與側(cè)底座之間的調(diào)整墊，滑臺(tái)高度，側(cè)底座高度。即H=+十 (2-11)式中：1HY32-I液壓滑臺(tái)=280mm，ICC321-I側(cè)底座高度=560mm。為求，需先確定主軸箱輪廓尺寸。確定主軸箱輪廓尺寸 標(biāo)準(zhǔn)通用多軸箱厚度是一定的，臥式325mm。因此，確定多軸箱，主要是確定多軸箱的寬度B和高度H及最低主軸高度B=b+2 （212）H=h+ （213）式中 b工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔的距離 b=90mm最邊緣主軸中心至箱體壁距離 >70100mm 取=100mmh工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離

46、h=32mm最低軸高度通常推薦：取=115mmB=100+2×90=280mm H=h+h1+b1=32+100+100=232mm查組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)，并綜合其與動(dòng)力箱的配套規(guī)格選取多軸箱體規(guī)格尺寸400×320。所以裝料高度H=280+560+115+5=960。5、 中間底座的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(zhǎng)度方向尺寸要根據(jù)所選動(dòng)力部件（滑臺(tái)和滑座）及其配套部件（側(cè)底座）的位置關(guān)系。要保證加工到終了位置時(shí)，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，其長(zhǎng)度方向尺寸可按下式確定：L=(L1左+L1右+2L2+L3)-2(l1

47、+l2+l3) （214）式中：L1加工終了位置，多軸箱端面至工件端面的距離，本例取L1左=L1右=274mm。 L2多軸箱厚度，本例L2=325mm。 L3沿機(jī)床長(zhǎng)度方向工件的尺寸，本例L3=70mm。 l1機(jī)床長(zhǎng)度方向上，多軸箱與動(dòng)力滑臺(tái)的重合長(zhǎng)度，本例l1=169mm。 l2加工終了位置，滑臺(tái)前端至滑臺(tái)前端面的距離，本例l2=40mm l3滑座前端面至側(cè)底座前端面的距離，本例l3=110mm。取L=630mm。中間底座長(zhǎng)度L確定后，必須根據(jù)夾具底座長(zhǎng)度尺寸A及其在中間底座上的相對(duì)安裝位置來檢查尺寸a的大小是否合適，經(jīng)驗(yàn)算本長(zhǎng)度合適。圖3 機(jī)床聯(lián)系尺寸簡(jiǎn)圖2、4、4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡1.

48、理想生產(chǎn)率理想生產(chǎn)率是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)A（包括備品及廢品率在內(nèi)）所要求的機(jī)床生產(chǎn)率，它與全年工時(shí)總數(shù)K有關(guān)，取K=2350h。=30（件/h）2.機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率QQ=（件/h）公式中： 生產(chǎn)一個(gè)零件所需時(shí)間（min）=+= 0.6+1.14=1.74min故Q=34.5（件/h）Q1<Q,滿足理想生產(chǎn)率要求。3. 機(jī)床負(fù)荷率=0.87機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡被加工零件圖號(hào)毛坯種類鑄件名稱R801飛錘毛坯重量材料ZG40Gr硬度HB245270工序名稱鉆飛錘上四個(gè)通孔工序號(hào)序號(hào)工布名稱被加工零件數(shù)加工直徑（mm）加工長(zhǎng)度（mm）工作行程（mm）切削速度（m/min）每分鐘轉(zhuǎn)速（r/min）每轉(zhuǎn)進(jìn)給

49、量（mm/r）每分鐘進(jìn)給量（mm/min）工時(shí)（min）機(jī)動(dòng)時(shí)間輔助時(shí)間共計(jì)1裝入工件20.52工件定位夾緊150.013動(dòng)力部件快進(jìn)1200.064動(dòng)力部件工進(jìn)通孔6015596.80.107600.096015795.70.08600.095死檔鐵停留0.026動(dòng)力部件快退2000.017松開工件200.0028卸下工件0.5備注本機(jī)床裝卸工件時(shí)間為1min單間工時(shí)061.141,74機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率Q34.5（件/h） 機(jī)床的理想生產(chǎn)率Q130（件/h）機(jī)床負(fù)荷率0.87根據(jù)機(jī)床使用經(jīng)驗(yàn)，最適宜的機(jī)床負(fù)荷率為075090，由生產(chǎn)率計(jì)算卡可見計(jì)算出的機(jī)床實(shí)際生產(chǎn)率能夠滿足理想生產(chǎn)率要求，故方

50、案制定的合理可行。第3章 組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì)多軸箱是組合機(jī)床的重要組成部件，按專用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，由通用零件組成。其主要作用是，根據(jù)被加工零件的加工要求，安排個(gè)主軸位置，并將動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)有電機(jī)或動(dòng)力部件傳給各工作主軸，使之得到要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。設(shè)計(jì)的本機(jī)床上需同時(shí)加工8個(gè)孔，孔呈多、間距小、排列分散的特點(diǎn)，常規(guī)方法排箱無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)8孔的工序集中。3.1 多軸箱的設(shè)計(jì)步驟多軸箱是組合機(jī)床的重要部件之一，它關(guān)系到整臺(tái)組合機(jī)床質(zhì)量的好壞。具體設(shè)計(jì)時(shí)，除了要熟悉多軸箱本身的一些設(shè)計(jì)規(guī)律和要求外，還需依據(jù)“三圖一卡”仔細(xì)分析研究零件的加工部位，工藝要求，確定多軸箱與被加工零件、機(jī)床其它部分的相互關(guān)系。3、1、

51、1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)的原始設(shè)計(jì)圖多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖，是根據(jù)“三圖一卡”整理編繪出來的，其內(nèi)容包括多軸箱設(shè)計(jì)的原始設(shè)計(jì)要求和已知條件。在編制此圖時(shí)從“三圖一卡”中已知：(1)主軸箱輪廓尺寸400×320mm。(2)工件輪廓尺寸及各孔位置尺寸。(3)工件與主軸箱相對(duì)位置尺寸。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，同時(shí)由總體設(shè)計(jì)，編制出表3-1，并繪出主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖。表3-1各主軸外伸尺寸及切削用量軸號(hào)主軸外伸尺寸切削用量L工序轉(zhuǎn)速切削速度切削用量1-2115鉆通孔596.8150.143-485鉆通孔795.7150.083、1、2 主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇及動(dòng)力計(jì)算1、主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇本組合機(jī)床主要用于鉆孔，因此采用滾珠軸承主軸。2、 主軸直徑和齒輪模數(shù)的初步確定初定主軸直徑一般在編制“三圖一卡”。初選模數(shù)可按下式估算：m=(3032) (3-1)式中：m估算齒輪