畢業(yè)設計---汽缸體左右端面鉆孔組合機床設計（含全套資料）

1、<p><b>　　摘　　要</b></p><p>　　本設計的課題是汽缸體左右端面鉆孔組合機床設計。主要說明組合機床設計的基本過程及要求。組合機床是根據工件加工的需要，以大量的通用部件為基礎，配以少量的專用部件組成的一種高效的專用機床。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法，生產效率比通用機床高幾倍到幾十倍。與傳統(tǒng)的機床相比：組合機床具有許多優(yōu)點：效率高

2、、精度高、成本低。它由床身、立柱、工作臺、及電源一些基本部件及一些特殊部件，根據不同的工件加工所需而設計的。多年來機械產品加工中廣泛的采用萬能機床，但是隨著生產的發(fā)展，很多企業(yè)的產品的產量越來越大，精度越來越高，采用萬能機床加工已經不能很好的滿足要求。理所當然，組合機床可以提高生產效率和加工精度。在組合機床設計過程中，為了降低組合機床的制造成本，應盡可能的使用通用件和標準件。</p><p>　　在組合機床上可以

3、完成很多工序，但就目前使用的大多數組合機床來說，則主要用于平面加工和孔加工兩大類工序。本設計主要內容包括三大部分大部分：1、組合機床的總體設計，就是確定機床各部件之間的相互關系，選擇通用部件和刀具的導向，并確定切削用量及選擇刀具；2、組合機床“三圖一卡”的編制，就是繪制被加工零件的工序圖，加工示意圖、機床尺寸聯系圖及生產效率計算卡；3、多軸箱的設計，包括繪制多軸箱設計原始依據圖，多軸箱的傳動設計及傳動零件的校核。專用多軸箱的設計，傳動布

4、局合理，軸與齒輪之間不發(fā)生干涉，保證傳動的平穩(wěn)性和精確性。專用主軸設計、軸承的選用及電機的選擇等。</p><p>　　關鍵詞：組合機床；設計；汽缸體端蓋；鉆孔；工藝</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The subject of the design is the cylinder body end f

5、ace drilling combination machine and fixture design. Mainly to explain the basic process and requirements of the combination machine design. combination machine is an efficient special purpose machine which is based on a

6、 large number of common components and a small number of dedicated components according to the needs of the work piece. Combination machine was developed in the end of industrial production compared with traditional mach

7、ine; com</p><p>　　The preface of a lot of works can be completed on the combination machine, but in regard to the majority current usage of combination machine, then and primarily used for the flat surface t

8、o process and the bore to process two big work preface. The main part including：1) Combination machine frame design： determines the interrelation of the different part in the machining tool, select general parts and too

9、l oriented .Then compute cut feed and productivity finally draw a sketch map of the machine</p><p>　　Key words：Combination Machine；Design；The Cylinder Body Face；Drilling；Process</p><p><b>

10、　　目　　錄</b></p><p><b>　　摘　　要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　目　　錄1</b></p><p>　　第1章 緒　　論1</p><p>　　1.1 機床概述1</p&g

11、t;<p>　　1.2 機床設計的目的、要求及內容4</p><p>　　1.2.1 設計的目的4</p><p>　　1.2.2 設計要求4</p><p>　　1.2.3 設計內容4</p><p>　　1.3 機床的設計步驟5</p><p>　　1.3.1 調查研究5</p>

12、;<p>　　1.3.2方案擬定5</p><p>　　1.3.3 工作圖設計6</p><p>　　第2章 汽缸體左右端面鉆孔組合機床的總體設計8</p><p>　　2.1 組合機床總體方案的制定8</p><p>　　2.1.1 制定加工工藝方案8</p><p>　　2.1.2 確定組合

13、機床的配置形式及結構方案9</p><p>　　2.2 確定切削用量及刀具選擇10</p><p>　　2.2.1 確定加工工序間余量10</p><p>　　2.2.2 選擇切削用量11</p><p>　　2.2.3 確定切削力、切削力矩及切削功率11</p><p>　　2.2.4刀具結構選擇12&l

14、t;/p><p>　　2.3 本章小結12</p><p>　　第3章 端面鉆孔組合機床總設計“三圖一卡”的編制13</p><p>　　3.1 被加工零件工序圖的繪制13</p><p>　　3.2 加工示意圖的繪制15</p><p>　　3.4機床聯系尺寸圖的繪制19</p><p>

15、;　　3.5 生產效率計算卡的繪制21</p><p>　　3.6 本章小結23</p><p>　　第4章 機床多軸箱體的設計24</p><p>　　4.1多軸箱設計原始依據圖的繪制24</p><p>　　第5章 夾具設計29</p><p>　　5.1.1機床夾具的組成29</p>&

16、lt;p>　　5.1.2機床夾具的類型29</p><p>　　5.2夾緊方案和夾緊元件的設計30</p><p>　　5.3夾具的性能及優(yōu)點30</p><p>　　5.4夾具操作的簡要說明31</p><p><b>　　結　　論32</b></p><p><b>

17、　　參考文獻33</b></p><p><b>　　致　　謝34</b></p><p><b>　　第1章 緒　　論</b></p><p><b>　　1.1 機床概述</b></p><p>　　現代社會中，人們?yōu)榱烁咝?、經濟地生產各種高質量產品，日益廣

18、泛的使用各種機器、儀器和工具等技術設備與裝備。為制造這些技術設備與裝備，又必須具備各種加工金屬零件的設備，諸如鑄造、鍛造、焊接、沖壓和切削加工設備等。由于機械零件的形狀精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法來達到，特別是形狀復雜、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在機床上經過幾道甚至幾十道切削加工工藝才能完成。因此，機床是現代機械制造業(yè)中最重要的加工設備。在一般機械制造廠中，機床所擔負的加工工作量，約占機械制造總

19、工作量的40%～60%，機床的技術性能直接影響機械產品的質量及其制造的經濟性，進而決定著國民經濟的發(fā)展水平。</p><p>　　一個國家要繁榮富強，必須實現工業(yè)、農業(yè)、國防和科學技術的現代化，這就需要一個強大的機械制造業(yè)為國民經濟各部門提供現代化的先進技術設備與裝備，即機床工業(yè)是機械制造業(yè)的“裝備部”、“總工藝師”，對國民經濟發(fā)展起著重大作用。因此，許多國家都十分重視本國機床工業(yè)的發(fā)展和機床技術水平的提高，使本

20、國國民經濟的發(fā)展建立在堅實可靠的基礎上。</p><p>　　機床是人類在長期生產實踐中，不斷改進生產工具的基礎上生產的，并隨著社會生產的發(fā)展和科學技術的進步而漸趨完善。最原始的機床是木制的，所有運動都是由人力或畜力驅動，它們實際上并不是一種完整的機器?，F代意義上的用于加工金屬機械零件的機床，是在18世紀中葉才開始發(fā)展起來的。當時，歐美一些工業(yè)最發(fā)達的國家，開始了從工場手工業(yè)向資本主義機器大工業(yè)生產方式的過度，需

21、要越來越多的各種機器，這就推動了機床的迅速發(fā)展。為使蒸汽機的發(fā)明付諸實用，1770年前后創(chuàng)制了鏜削蒸汽機汽缸內孔用的鏜床。1797年發(fā)明了帶有機動刀架的車床，開創(chuàng)了用機械代替人手控制刀具運動的先聲，不僅解放了人的雙手，并使機床的加工精度和工效起了一個飛躍，初步形成了現代機床的雛型。續(xù)車床之后，隨著機械制造業(yè)的發(fā)展，其他各種機床也陸續(xù)被創(chuàng)制出來。至19世紀末，車床、鉆床、鏜床、刨床、拉床、銑床、磨床、齒輪加工機床等基本類型的機床已先后形成

22、。</p><p>　　世界上第一臺組合機床于1908年在美國問世，30年代后組合機床在世界各國得到迅速發(fā)展。至今，它已成為現代制造工程（尤其是箱體零件加工）的關鍵設備之一。</p><p>　　現代制造工程從各個角度對組合機床提出了愈來愈高的要求，而組合機床也在不斷吸取新技術成果而完善和發(fā)展。 </p><p>　　我國加入WTO以后，制造業(yè)所面臨的機遇與挑戰(zhàn)并存

23、、組合機床行業(yè)企業(yè)適時調整戰(zhàn)略，采取了積極的應對策略，出現了產、銷兩旺的良好勢頭，截至2008年4月份，組合機床行業(yè)企業(yè)僅組合機床一項，據不完全統(tǒng)計產量已達1000余臺，產值達3.9個億以上，較2007年同比增長了10%以上，另外組合機床行業(yè)增加值、產品銷售率、全員工資總額、出口交費值等經濟指標均有不同程度的增長，新產品、新技術較去年年均有大幅度提高，可見行業(yè)企業(yè)運營狀況良好。</p><p>　　組合機床行業(yè)企

24、業(yè)主要針對汽車、摩托車、內燃機、農機、工程機械、化工機械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專用設備，隨著我國加入WTO后與世界機床進一步接軌，組合機床行業(yè)企業(yè)產品開始向數控化、柔性化轉變。從近兩年是企業(yè)生產情況來看，數控機床與加工中心的市場需求量在上升，而傳統(tǒng)的鉆、鏜、銑組合機床則有下降趨勢，中國機床工具工業(yè)學會的《機床工具行業(yè)企業(yè)主要經濟指標報表》是統(tǒng)計數據顯示，僅從幾個全國大型重點企業(yè)生產情況看，2007年生產數控機床890臺，產值1

25、6187萬元，生產加工中心148臺，產值5770萬元；2008年生產數控機床985臺，產值25838萬元，生產加工中心159臺，產值7099萬元；而2005年，截至4月份，數控機床、加工中心、產值已接近2003年全年水平，故市場在向數控、高精制造技術和成套工藝裝備方面發(fā)展。</p><p>　　“九五”后期，在組合機床行業(yè)企業(yè)的50多家組合機床分會會員中，僅有兩家企業(yè)實行了股份改造，一家企業(yè)退出國有轉為民營，其余

26、的都是國有企業(yè)。2002年，不到，一些小廠幾乎全部退出國有轉為民營，現在一些國家重點國有企業(yè)也在醞釀股份制改造，轉制已勢不可檔，“民營經濟在經歷了從被歧視，被藐視到不可小視和現在高度重視4個階段后，煥發(fā)勃勃生機。”組合機床行業(yè)企業(yè)正在以股份制、民營化等多種形式快速發(fā)展。</p><p>　　組合機床及其自動線是集機電于一體是綜合自動化度較高的制造技術和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質、經濟實用，因而被廣泛應用與

27、工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電行業(yè)。我國的傳統(tǒng)的組合機床及組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產批量比較大的大中型的箱體類和軸類零件（近年研制的組合機床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成型面等。組合機床的分類繁多，有大型組合機床和小型組合機床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復合式，還有多工位回轉臺組合機

28、床等；隨著技術的不斷是進步，一種新型的組合機床——柔性組合機床越來越受人們是親昧，它應用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換，配以可編程序控制器（PLC）、數字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅動系統(tǒng)，并能靈活適應多種加工的可調可變的組合機床。另外，近年來組合機床加工中心、數控組合機床、機床輔機等在組合機床行業(yè)中所占份額也越來越大。</p><p>　　由于組合機床及其自動線是一種技術綜合

29、性很高的高技術專用產品，是根據用戶特殊要求而設計的，它涉及到加工工藝、刀具、測量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術。我國組合機床及其組合機床自動線總體技術水平比發(fā)達國家相對落后，國內所需的一些高水平組合機床及自動線幾乎都從國外進口。工藝裝備的大量進口勢必導致投資規(guī)模的擴大，并使產品生產成本提高。因此，市場要求我們不斷開發(fā)新技術、新工藝、研制新產品，由過去的“剛性”機床結構，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需要，真正成為剛柔兼?zhèn)涞淖詣?/p>

30、化裝備。</p><p>　　80年代以來，國外組合機床技術在滿足精度和效率要求的基礎上，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機床的加工精度、多品種加工的柔性以及機床配置的靈活多樣方面均有新的突破性進展，實現了機床工作程序軟件化、工序高度集中、高效短節(jié)拍和多功能知道監(jiān)控。組合機床技術的發(fā)展趨勢是：</p><p>　　國外主要的組合機床生產廠家都有自己的系列化完整的數控組合機床通用部件

31、,在組合機床上不僅一般動力部件應用數控技術,而且夾具的轉位或轉角、換箱裝置的自動分度與定位也都應用數控技術,從而進一步提高了組合機床的工作可靠性和加工精度。廣州標致汽車公司由法國雷諾公司購置的缸蓋加工生產線,就是由三臺自動換箱組合機床組成的,其全部動作均為數控,包括自動上下料的交換工作臺、環(huán)形主軸箱庫、動力部件和夾具的運動,其節(jié)拍時間為58秒。</p><p>　　80年代以來,國外對中大批量生產,多品種加工裝備

32、采取了一系列的可調、可變、可換措施,使加工裝備具有了一定的柔性。如先后發(fā)展了轉塔動力頭、可換主軸箱等組成的組合機床；同時根據加工中心的發(fā)展,開發(fā)了二坐標、三坐標模塊化的加工單元,并以此為基礎組成了柔性加工自動線(FTL)。這種結構的變化,既可以實現多品種加工要求的調整變化快速靈敏,又可以使機床配置更加靈活多樣。</p><p>　　汽車工業(yè)的大發(fā)展,對自動化制造技術提出了許多新的需求,大批量生產的高效率,要求制造

33、系統(tǒng)不僅能完成一般的機械加工工序,而且能完成零件從毛坯進線到成品下線的全部工序,以及下線后的自動碼垛、裝箱等。德國大眾汽車公司KASSEL變速箱廠1987年投入使用的造價9000萬馬克的齒輪箱和離合器殼生產線,就是這種綜合自動化制造系統(tǒng)的典范。該系統(tǒng)由兩條相似對稱布置的自動線組成,三班制工作,每條線日產2000件,節(jié)拍時間為40秒。全線由12臺雙面組合機床、18臺三坐標加工單元、空架機器人、線兩端的毛坯庫和三坐標測量機組成,可實現3種零

34、件的加工?？占軝C器人完成工件下線的碼垛裝箱工作。隨著綜合自動化技術的發(fā)展,出現了一批專門從事裝配、試驗、檢測、清洗等裝備的專業(yè)生產廠家,進一步提高了制造系統(tǒng)的配套水平。</p><p>　　國外為了減少機床數量,節(jié)省占地面積,對組合機床這種工序集中程度高的產品,繼續(xù)采取各種措施,進一步提高工序集中程度。如采用十字滑臺、多坐標通用部件、移動主軸箱、雙頭鏜孔車端面頭等組成機床或在夾具部位設置刀庫,通過換刀加工實現工序

35、集中,從而可最大限度地發(fā)揮設備的效能,獲取更好的經濟效益。</p><p>　　1.2 機床設計的目的、要求及內容</p><p>　　1.2.1 設計的目的</p><p>　　通過機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)的結構設計，使我們在擬定傳動和變速的結構方案過程中，得到設計構思、方案的分析、結構工藝性、機械制圖、零件計算、編寫技術文件和查閱資料等方面的綜合訓練，樹立正確

36、的設計思想，掌握基本的設計方法，并培養(yǎng)自己具有初步的結構分析、結構設計和計算能力。</p><p>　　1.2.2 設計要求</p><p>　　評價機床性能的優(yōu)劣，主要是根據技術—經濟指標來判定的。技術先進合理，亦即“質優(yōu)價廉”才會受到用戶的歡迎，在國內和國際市場上才有競爭力。機床設計的技術—經濟指標可以從滿足性能要求、經濟效益和人機關系等方面進行分析。</p><p

37、>　　1.2.3 設計內容</p><p>　　（1）運動設計 根據給定的被加工零件，確定機床的切削用量，通過分析比較擬定傳動方案和傳動系統(tǒng)圖，確定傳動副的傳動比及齒輪的齒數，并計算主軸的實際轉速與標準的相對誤差。</p><p>　?。?）動力設計 根據給定的工件，初算傳動軸的直徑、齒輪的模數；確定動力箱；計算多軸箱尺寸及設計傳動路線。完成裝配草圖后，要驗算傳動軸的直徑，齒輪模

38、數否在允許范圍內。還要驗算主軸主件的靜剛度。</p><p>　　（3）結構設計 進行主運動傳動軸系、變速機構、主軸主件、箱體、密封等的布置和機構設計。即繪制裝配圖和零件工作圖。</p><p>　　（4）編寫設計說明書</p><p>　　1.3 機床的設計步驟</p><p>　　1.3.1 調查研究</p><p&

39、gt;　　研究市場和用戶對設計機床的要求，然后檢索有關資料。其中包括情報、預測、實驗研究成果、發(fā)展趨勢、新技術應用以及相應的圖紙資料等。甚至還可以通過網絡檢索技術查閱先進國家的有關資料和專利等。通過對上述資料的分析研究，擬訂適當的方案，以保證機床的質量和提高生產率，使用戶有較好的經濟效益。</p><p><b>　　1.3.2方案擬定</b></p><p>　　通

40、?？梢詳M定出幾個方案進行分析比較。每個方案包括的內容有：工藝分析、主要技術參數、總布局、傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制操作系統(tǒng)、電系統(tǒng)、主要部件的結構草圖、實驗結果及技術經濟分析等。</p><p>　　在制定方案時應注意以下幾個方面：</p><p>　?。?）當使用和制造出現矛盾時，應先滿足使用要求，其次才是盡可能便于制造。要盡量用先進的工藝和創(chuàng)新的結構；</p><p&

41、gt;　　（2）設計必須以生產實踐和科學實驗為依據，凡是未經實踐考驗的方案，必須經過實驗證明可靠后才能用于設計；</p><p>　?。?）繼承與創(chuàng)造相結合，盡量采用先進工藝，迅速提高生產力，為實現四個現代化服務。注意吸取前人和國外的先進經驗，并在此基礎上有所創(chuàng)造和發(fā)展。</p><p>　　汽缸體加工工藝方案：

42、

43、

44、 </p><p>　　1：以頂面為粗基準,粗銑底面</p><p>　　2：以底面定位，粗銑頂面</p><p>　　3: 以頂面定位，半精銑底面</p><p>　　4: 鉆對角2-ø11通孔</p><p>　　5: 鉸對角2-ø11通孔</p><p&

45、gt;<b>　　6: 粗銑左右面</b></p><p><b>　　7: 粗銑前后面</b></p><p><b>　　8: 粗鏜ø76孔</b></p><p>　　9: 粗鏜2-ø65孔</p><p>　　10: 粗鏜M37沉頭孔</p&g

46、t;<p>　　11: 以底面定位，半精銑頂面</p><p><b>　　12：精銑左右面</b></p><p><b>　　13：精銑前后面</b></p><p>　　14：以頂面定位，精銑底面</p><p>　　15：鉆底面另外兩個ø11通孔</p>

47、<p>　　16：鉸底面另外兩個ø11通孔</p><p>　　17：鉆8-M8-7H螺紋底孔</p><p>　　18：鉆8-M6-7H螺紋底孔</p><p>　　19：鉆6-M8-7H深15螺紋底孔 </p><p>　　20：攻8-M8-7H螺紋</p><p>　　21：攻8-M6-7H

48、螺紋</p><p>　　22：攻6-M8-7H深15螺紋</p><p><b>　　23：攻M37螺紋</b></p><p>　　24：鉆Z3/8"錐孔</p><p>　　25：攻Z3/8"錐孔</p><p>　　26：精鏜ø76H8孔</p>

49、<p>　　27：精鏜2-ø65H7孔</p><p><b>　　28：去毛刺</b></p><p><b>　　29：零件終檢</b></p><p>　　1.3.3 工作圖設計</p><p>　　首先，在選定工藝方案并確定機床配置形式、結構方案基礎上，進行方案圖紙的設

50、計。這些圖子包括：被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯系尺寸圖和生產率計算卡，統(tǒng)稱“三圖一卡”設計。并初定出主軸箱輪廓尺寸，才能確定機床各部件間的相互關系。</p><p>　　然后，整理機床有關部件與主要零件的設計計算書，編制各類零件明細表，編寫機床說明書等技術文件。</p><p>　　最后，對有關圖紙進行工藝審查和標準化審查。</p><p>　　第2章 汽缸

51、體左右端面鉆孔組合機床的總體設計</p><p>　　2.1 組合機床總體方案的制定</p><p>　　2.1.1 制定加工工藝方案</p><p>　　零件加工工藝將決定組合機床的加工質量、生產率、總體布局和夾具結構等。所以，在制定工藝方案時，必須計算分析被加工零件圖，并深入現場了解零件的形狀、大小、材料、硬度、剛度，加工部位的結構特點加工精度，表面粗糙度，以及

52、定位，夾緊方法，工藝過程，所采用的刀具及切削用量，生產率要求，現場所采用的環(huán)境和條件等等。并收集國內外有關技術資料，制定出合理的工藝方案。</p><p>　　根據被加工零件（汽缸體左右端面）的零件圖（圖2.1），加工四個螺紋孔的工藝過程如下：</p><p>　　（1） 加工孔的主要技術要求。</p><p>　　4個螺紋孔的直徑均為Φ8，</p>

53、<p>　　孔的位置度公差為0.4mm，</p><p>　　工件材料為HT200，HB190-247，</p><p>　　要求生產綱領為（考慮廢品及備品率）年產量4萬件，單班制生產。</p><p><b>　　（2） 工藝分析</b></p><p>　　加工該螺紋孔時，孔的位置度公差為0.4mm，<

54、;/p><p>　　根據組合機床用的工藝方法及能達到的精度，可采用如下的加工方案：</p><p>　　a.首先銑汽缸體左端蓋的底面、頂面，然后在其上按照要求加工兩個直徑為Φ11mm的通孔，進而為加工螺紋孔做下基礎；</p><p>　　b.其次銑汽缸體左端蓋的前面、后面，然后在其上按照要求加工四個直徑為Φ7.5mm的通孔；</p><p>　　

55、c.最后對已加工好的直徑為Φ7.5mm的通孔進行攻絲處理，其中選擇Φ8mm，加工余量為0.5mm。</p><p>　　其中右端蓋螺紋孔加工同理可得，在此不在贅述。 </p><p>　?。?） 定位基準及夾緊點的選擇</p><p>　　加工此零件上的螺紋孔，以底面的兩個長條形板限制、和三個自由度，位于頂面上的長心軸起到了很好的定位作用，限制了和，一共限制了5個自

56、由度，面5gect of the design is the 。其中夾具上的整套螺母起到了很好的夾緊作用。這樣就保證了工件在加工過程中完全定位，滿足了要求。 </p><p>　　在保證加工精度的情況下，提高生產效率減輕工人勞動量，由于工件是大批量生產，夾具在本設計中沒有考慮，因此在設計時就認為是人工夾緊。</p><p>　　2.1.2 確定組合機床的配置形式及結構方案</p>

57、;<p>　?。?）被加工零件的加工精度</p><p>　　被加工零件需要在組合機床上完成的加工工序及應保證的加工精度，是制造機床方案的主要依據。汽缸體螺紋孔的精度要求不高，可采用鉆孔攻絲組合機床。為了加工出表面粗糙度為Ra3.2um的螺紋孔，采取提高機床原始制造精度和工件定位基準精度并減少夾壓變形等措施就可以了。為此，機床通常采用尾置式齒輪動力裝置，進給采用液壓系統(tǒng)，被加工零件圖如圖2.1所示。

58、</p><p>　　圖2.1 被加工零件圖</p><p>　?。?） 被加工零件的特點</p><p>　　這主要指零件的材料、硬度加工部位的結構形狀，工件剛度定位基準面的特點，它們對機床工藝方案制度有著重要的影響。此汽缸體端蓋的材料是HT200、硬度HB190～247、孔的直徑為Φ8。采用多孔同步加工，零件的剛度足夠，工件受力不大，振動，及發(fā)熱變形對工件影響可

59、以不計。</p><p>　　一般來說，孔中心線與定位基準面平行且需由一面或幾面加工的箱體宜用臥式機床，立式機床適宜加工定基準面是水平的且被加工孔與基準面垂直的工件，而不適宜加工安裝不方便或高度較大的細長工件。對大型箱體件采用單工位機床加工較適宜，而中小型零件則多采用多工位機床加工。</p><p>　　此零件的加工特點是中心線與定位基準平面是垂直的，并且定位基準面是水平的，工件較小，其孔

60、分布較密集，多軸箱體積較大，所以分一次鉆孔，選擇立式鉆床。</p><p>　?。?） 零件的生產批量</p><p>　　零件的生產批量是決定采用單工位、多工位、自動線或按中小批量生產特點設計組合機床的重要因素。按設計要求生產綱領為年生產量為4萬件，從工件外形及輪廓尺寸，為了減少加工時間，采用多軸頭，為了減少機床臺數，此工序盡量在一臺機床上完成，以提高利用率。</p>&l

61、t;p>　　（4） 機床使用條件</p><p>　　根據使用組合機床對車間布置情況、工序間的聯系、技術能力和自然條件等的要求來選擇適合的組合機床。</p><p>　　綜合以上所述：通過對汽缸體端蓋零件的結構特點、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術要求、定位、夾緊方式、工藝方法，并定出影響機床的總體布局和技術性能等方面的考慮，最終決定設計四軸頭多工位同步立式鉆床。</p&g

62、t;<p>　　2.2 確定切削用量及刀具選擇</p><p>　　2.2.1 確定加工工序間余量</p><p>　　為使加工過程順利進行并穩(wěn)定的保證加工精度，必須合理地確定工序余量。生產中常用查表給出的組合機床對孔加工的工序余量，以消除轉、定位誤差的影響。Φ8mm的孔在鉆孔時，直徑上工序間余量均為0.1mm。</p><p>　　2.2.2 選擇切

63、削用量</p><p>　　確定了在組合機床上完成的工藝內容了，就可以著手選擇切削用量了。因為所設計的組合機床為多軸同步加工在大多數情況下，所選切削用量，根據經驗比一般通用機床單刀加工低30%左右．多軸主軸箱上所有刀具共用一個進給系統(tǒng)，通常為標準動力滑臺，工作時，要求所有刀具的每分鐘進給量相同，且等于動力滑臺的每分鐘進給量（mm/min）應是適合應有刀具的平均值。因此，同一主軸箱上的刀具主軸可設計成同轉速和同的每

64、轉進給量（mm/r）與其適應。以滿足直徑的加需要，即：</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　式中： … ——各主軸轉速（r/min）；</p><p>　　——各主軸進給量（mm/r）；</p><p>　　——動力滑臺每分鐘進給量（mm/min）。</p><p&g

65、t;　　由于汽缸體端面鉆孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術要求等，按照經濟地選擇滿足加工要求的原則，采用查表的方法查得：孔鉆頭直徑D=7mm，進給量f=0.1mm/r、切削速度v=10m/min。</p><p>　　2.2.3 確定切削力、切削力矩及切削功率</p><p>　　根據選定的切削用量（主要指切削速度v及進給量f）確定切削力，作為選擇動力部件（滑臺）；確定切削扭矩，用以確

66、定主軸及其它傳動件（齒輪，傳動軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動電動（一般指動力箱）功率，通過查表計算如下：</p><p>　　切削力： =26 （2.2）</p><p><b>　　=26×7××</b></p><p><b

67、>　　=692.92 N</b></p><p>　　切削扭矩： =10 （2.3）</p><p><b>　　=10×××</b></p><p>　　=773.46N·mm</p><p>　　切

68、削功率： = （2.4）</p><p>　　=773.46×10/(9740×3.14×7)</p><p><b>　　=0.036kw</b></p><p>　　式中： HB——布氏硬度；</p><p>　　F

69、——切削力（N）；</p><p>　　D——鉆頭直徑（mm）；</p><p>　　f——每轉進給量（mm/r）；</p><p>　　T——切削扭矩(N · mm)；</p><p>　　V——切削速度（m/min）；</p><p>　　P——切削功率(kw)。</p><p>

70、　　2.2.4刀具結構選擇</p><p>　　汽缸體端蓋的布氏硬度在HB190-247，孔徑D為7mm刀具的材料選擇高速鋼鉆頭（W18Cr4V），為了使工作可靠、結構簡單、刃磨簡單，選擇標準Φ7的麻花鉆?？准庸さ毒叩拈L度應保證加工終了時刀具螺旋槽尾端與導向套之間有30～50mm的距離，以便排出切屑和刀具磨損后有一定的向前的調整量。</p><p><b>　　2.3 本章小結&

71、lt;/b></p><p>　　本章主要對組合機床作了總體設計，主要包括組合機床方案的制定（制定工藝方案、確定組合機床的配置形式和結構方案）；切削用量的計算及刀具的選擇（確定工序間余量、選擇切削用量、確定切削力、切削力矩及切削功率以及刀具結構的選擇）。通過以上設計，進而為組合機床的設計奠定了基礎。</p><p>　　第3章 端面鉆孔組合機床總設計“三圖一卡”的編制</p&g

72、t;<p>　　總體設計方案的圖紙表達形式——“三圖一卡”設計，其內容包括：繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯系尺寸圖、編制生產率卡。</p><p>　　3.1 被加工零件工序圖的繪制</p><p>　　1、被加工零件工序圖的作用及內容</p><p>　　被加工零件工序圖是根據選定的工藝方案，表示一臺組合機床或自動生產線完成的工藝內容，加工

73、部位尺寸、精度、表面粗糙度及技術要求，加工用的定位基準、夾壓部位及被加工零件的材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或半成品情況的圖紙。它不能用用戶提供的產品圖紙代替，而須在原零件圖基礎上，突出本機床或自動線的加工內容，加上必要的說明而繪制的。它是組合機床設計的主要依據，也是制造、使用、檢驗和調整機床的重要技術文件。如圖4.1為汽缸體左端面鉆孔組合機床的被加工零件工序圖，圖上主要內容包括：</p><p>　　圖

74、3.1 零件加工工序圖</p><p>　?。?） 被加工零件的形狀和輪廓尺寸及與本機床設計有關的部位的結構形狀及尺寸。尤其是當須要設置中間導向套時，應表示出零件內部的肋、壁布置及有關結構的形狀及尺寸，一遍檢查工件、夾具、刀具是否發(fā)生干涉。</p><p>　?。?）本工序所選定的定位基準、夾緊部位及夾緊方向。以便依次進行夾具的定位支承、限位、夾緊、導向裝置的設計。</p>

75、<p>　　（3）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，還包括本道工序對前道工序提出的要求。</p><p>　?。?）必要的文字說明，被加工零件的名稱、編號、材料、硬度及被加工部位的加上余量等。</p><p>　　2、繪制被加工零件工序圖的注意事項</p><p>　?。?）為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定要突出本機

76、床的加工內容。繪制時，應按一定的比例，選擇足夠的視圖及剖視圖，突出加工部位（用粗實線），并把零件輪廓及與機床、夾具設計有關部位（用細實線）表示清楚，凡本道工序保證的尺寸、角度等，均應在尺寸數值下方用粗實線標記。</p><p>　?。?）加工部位的位置尺寸應由定位基準注起，為便于加工及檢查，尺寸應采用直角坐標系標注，而不采用極坐標系。但有時因所選定位基準與設計基準不重合，則須對加工部位要求位置尺寸精度進行分析換算

77、。</p><p>　?。?）應注明零件加工對機床提出的某些特殊要求。如對多層壁同軸線等直直徑孔加工，若要求孔表面不留退刀痕跡，則圖紙上應標明要求“機床主軸定位，工件讓刀”。壁對標系清楚，凡本道工序保證的尺寸、角度等，均應在尺寸數值下方面</p><p>　　3.2 加工示意圖的繪制</p><p>　　1、加工示意圖的作用和內容</p><p&

78、gt;　　零件加工的工藝方案要通過加工示意圖反映出來。加工示意圖表示被加工零件在機床上的加工過程，刀具、輔具的布置狀況以及工件、夾具、刀具等機床各部件的相對位置關系，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，在總體設計中占據重要地位。它是刀具、輔具、夾具、多軸箱、電氣和液壓系統(tǒng)設計及通用部件選擇的主要原始資料，也是整臺組合機床布局形式和性能的原始要求，同時還是調整機床、刀具及試車的必需重要文件。圖4.2為

79、汽缸體端面鉆孔的加工示意圖。在圖上應標注的內容：</p><p>　?。?）反應機床的加工方法、加工條件及加工過程。</p><p>　　（2）工件、夾具、刀具及多軸箱端面之間的距離等。</p><p>　?。?）主軸的結構類型，尺寸及外伸長度；刀具類型，數量和結構尺寸、接桿、導向裝置的結構尺寸；刀具與導向置的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接方式，刀具應按加工終了位

80、置繪制。</p><p>　?。?）決定機床動力部件的工作循環(huán)及工作行程。</p><p>　　圖3.2 加工示意圖</p><p>　　2、繪制加工示意圖之前的有關計算</p><p>　?。?）刀具的選擇 </p><p>　　刀具選擇考慮加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生產率要求等因素，刀具的選擇前已述

81、及，此處就不在追述了。</p><p>　?。?）導向套的選擇 </p><p>　　在組合機床上加工孔，除用剛性主軸的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取決于夾具導向。因此正確選擇導向裝置的類型，合理確定其尺寸、精度，是設計組合機床的重要內容，也是繪制加工示意圖時必須解決的內容。</p><p>　　1）選擇導向類型：根據刀具導向部分直徑和刀具導向的線速度v=2

82、0m/min，選擇固定式導向。</p><p>　　2）導向套的參數：根據刀具的直徑選擇固定導向裝置。</p><p>　　固定導向裝置的標準尺寸如下表3.1所示：</p><p>　　表3.1 固定導向裝置的標準尺</p><p>　　固定裝置的配合如下表3.2所示：</p><p>　　表3.2 固定裝置的配合

83、</p><p>　　固定導向裝置的布置如圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3 固定導向裝置的布置</p><p>　?。?）初定主軸類型、尺寸、外伸長度</p><p>　　因為軸的材料為40Cr，剪切彈性模量G=81.0GPa,剛性主軸取ψ＝1／4（0）／m,所以B取2.316，</p><p>　　根據剛

84、性條件計算主軸的直徑為：</p><p>　　dB （3.1）</p><p>　　式中：d——軸直徑（mm）；</p><p>　　T——軸所承受的轉矩（N·mm）；</p><p><b>　　B——系數。</b></p><p>　

85、　本設計中主軸直徑d=48mm,主軸外伸長度為：L=285mm，D/為66/48。</p><p>　　（4）選擇刀具接桿 </p><p>　　由以上可知，多軸箱各主軸的外伸長度為一定值，而刀具的長度也是一定值，因此，為保證多軸箱上各刀具能同時到達加工終了位置，就需要在主軸與刀具之間設置可調環(huán)節(jié)，這個可調節(jié)在組合機床上是通過可調整的刀具接桿來解決的，連接桿如圖3.3所示， </

86、p><p>　　圖3.4 可調連接桿</p><p>　　連接桿上的尺寸d與主軸外伸長度的內孔D配合，因此，根據接桿直徑d選擇刀具接桿參數如表3.3所示：</p><p>　　表3.3 可調接桿的尺寸</p><p>　?。?）確定加工示意圖的聯系尺寸</p><p>　　從保證加工終了時主軸箱端面到工件端面間距離最小

87、來確定全部聯系尺寸，加工示意圖聯系尺寸的標注如圖3.2所示。其中最重要的聯系尺寸即工件端面到多軸箱端面之間的距離（圖中的尺寸285mm）,它等于刀具懸伸長度、螺母厚度、主軸外伸長度與接桿伸出長度（可調）之和，再減去加工孔深度和切出值。</p><p>　?。?）工作進給長度的確定 </p><p>　　如圖2.6工作進給長度應等于工件加工部位長度L與刀具切入長度和切出長度之和。切入長應

88、應根據工件端面誤差情況在5～10mm之間選擇，誤差大時取大值，因此取=7mm，切出長度=1/3d+(3～8)=+89mm，所以=10+7+9=26mm。</p><p>　?。?）快進長度的確定 </p><p>　　考慮實際加工情況，在未加工之前，保證工件表面與刀尖之間有足夠的工作空間，也就是快速退回行程須保證所有刀具均退至夾具導套內而不影響工件裝卸。這里取快速退回行程為180mm，

89、快退長度等于快速引進與工作工進之和，因此快進長度180-60=120mm，如圖3.5所示。</p><p>　　圖3.5 工作進給長度</p><p>　　3.4機床聯系尺寸圖的繪制</p><p>　　圖3.6 機床聯系尺寸圖</p><p>　　1、聯系尺寸圖的作用和內容</p><p>　　一般來說，組合機床是由

90、標準的通用部件——動力箱、動力滑臺、立柱、立柱底座加上專用部件組合而成。聯系尺寸圖用來表示機床各組成部件的相互裝配聯系和運動關系，以檢驗機床各部件的相對位置及尺寸聯系是否滿足加工要求，通用部件的選擇是否合適，并為進一步開展主軸箱、夾具等專用部件、零件的設計提供依據。聯系尺寸圖也可以看成是簡化的機床總圖，它表示機床的配置型式及總體布局。</p><p>　　如圖4.6所示，機床聯系尺寸圖的內容包括機床的布局形式，通

91、用部件的型號、規(guī)格、動力部件的運動尺寸和所用電動機的主要參數、工件與各部件間的主要聯系尺寸，專用部件的輪廓尺寸等。</p><p><b>　　2、選用動力部件</b></p><p>　　選用動力部件主要選擇型號、規(guī)格合適的動力滑臺、動力箱。</p><p>　?。?）滑臺的選用：通常，根據滑臺的驅動方式、所需進給力、進給速度、最大行程長度和

92、加工精度等因素來選用合適的滑臺。</p><p>　　1）驅動形式的確定：根據對液壓滑臺和機械滑臺的性能特點比較，并結合具體的加工要求，使用條件選擇HC系列液壓滑臺。</p><p>　　2）確定軸向進給力：滑臺所需的進給力</p><p>　　=∑=4×1045.45=4181.8N</p><p>　　式中： ——各主軸加工時所

93、產生的軸向力。</p><p>　　由于滑臺工作時，除了克服各主軸的軸的向力外，還要克服滑臺移動時所產生的摩擦力。因而選擇滑臺的最大進給力應大于＝4.18KN。</p><p>　　3）確定進給速度：液壓滑臺的工作進給速度規(guī)定一定范圍內無級調速，對液壓滑臺確定切削用量時所規(guī)定的工作進給速度應大于滑臺最小工作進給速度的0.5～1倍；液壓進給系統(tǒng)中采用應力繼電器時，實際進給速度應更大一些。本系

94、統(tǒng)中進給速度=n·f=21.8mm/min。所以選擇1HC50液壓滑臺，工作進給速度范圍25～700mm/min，快速速度15m/min。</p><p>　　4）確定滑臺行程：滑臺的行程除保證足夠的工作行程外，還應留有前備量和后備量。前備量的作用是動力部件有一定的向前移動的余地，以彌補機床的制造誤差以及刀具磨損后能向前調整。本系統(tǒng)前備量為20mm，后備量的作用是使動力部件有一定的向后移動的余地，為方便

95、裝卸刀具，這里取80mm,所以滑臺總行程應大于工作行程，前備量，后備量之和。</p><p>　　即：行程L＞180+20+80=280mm，取L＝630mm。綜合上述條件，確定液壓動力滑臺型號1HC5048IA以及相配套的滑臺底座（1CC504型）。</p><p>　?。?）由下式確定動力箱的選用：動力箱主要依據多軸所需的電動機功率來選用，在多軸箱沒有設計之前，可算</p>

96、<p>　?。剑?(3.2)</p><p>　　＝2×8.887／0.85</p><p><b>　?。?0.911KW</b></p><p>　　式中：η——多軸箱傳動效率，加工黑色金屬時η＝0.8～0.9；有色金屬時η＝0.7～0.8，本系統(tǒng)加工Q235

97、，取η＝0.85。</p><p>　　動力箱的電動機功率應大于計算功率，并結合主軸要求的轉速大小選擇。因此，選用電動機型號為Y132M2-6的1TD50Ⅲ型動力箱，動力箱輸出軸至箱底面高度為400mm。主要技術參數如下表3.4所示：</p><p><b>　　表3.4</b></p><p>　　3、配套支承部件的選用</p>

98、<p>　　立柱底座1CD504。</p><p><b>　　4、確定裝料高度</b></p><p>　　裝料高度指工件安裝基面至機床底面的垂直距離，在現階段設計組合機床時，裝料高度可視具體情況在H＝550～1800mm之間選取，本系統(tǒng)取裝料高度為1400mm。</p><p>　　5、中間底座輪廓尺寸</p>&

99、lt;p>　　中間底座的輪廓尺寸要滿足滑臺在其上面聯接安裝的需要，又考慮到與立柱底座相連接。因此，中間底座采用側底座1CD504。</p><p>　　6、確定多軸箱輪廓尺寸</p><p>　　本機床配置的多軸箱總厚度為400mm，寬度和高度按標準尺寸中選取。計算時，多軸箱的寬度B和高度H可確定為：B=800mm。</p><p>　　根據上述計算值，按主軸

100、箱輪廓尺寸系列標準，最后確定主軸箱輪廓尺寸B×H=800×1800mm。</p><p>　　3.5 生產效率計算卡的繪制</p><p>　　生產率計算卡是反映所設計機床的工作循環(huán)過程、動作時間、切削用量、生產率、負荷率等技術文件，如下表4.5所示。通過生產率計算卡，可以分析擬定的方案是否滿足用戶對生產率及負荷率的要求。計算如下：</p><p&g

101、t;　　切削時間： T切= L/vf+t停 （3.3） </p><p>　　= 2×26/21.8＋2×15/478</p><p>　　=2.448 min</p><p>　　式中：

102、 T切——機加工時間（min）；</p><p>　　L——工進行程長度（mm）；</p><p>　　vf—— 刀具進給量（mm/min）；</p><p>　　t?！罁蹊F停留時間。一般為在動力部件進給停止狀態(tài)下，刀具旋轉5～15 r所需要時間。這里取15r。</p><p>　　表3.5 生產率計算卡</p><

103、;p>　　輔助時間 T輔 = +t移+t裝 （3.4）</p><p>　　= （249＋300）/200+0.10+1.5</p><p>　　= 4.363min</p><p>　　式中： L3、L4 ——分別為動力部件快進、快退長度（mm）；</p&

104、gt;<p>　　vfk ——快速移動速度（mm/min）；</p><p>　　t移 ——工作臺移動時間（min）,一般為0.05～0.13min,取0.12 min；</p><p>　　t裝 ——裝卸工件時間（min）一般為0.5～1.5min,取1.5min。</p><p>　　機床生產率 Q1 = 60/T單

105、 （3.5）</p><p>　　= 60/（T切+T輔）</p><p>　　=60/（2.448+4.363）</p><p><b>　　=8.81 件/h</b></p><p>　　機床負荷率按下式計算 η = Q1/Q

106、×100% （3.6）</p><p>　　= Q1tk/A×100%</p><p>　　=8.81×2350/40000×100%</p><p><b>　　=51.8%</b></p><p>　　式中：Q——機床的理想生產率

107、（件/h）；</p><p>　　A——年生產綱領（件）；</p><p>　　tk——年工作時間，單班制工作時間tk =2350h。</p><p><b>　　3.6 本章小結</b></p><p>　　本章主要對鉆孔組合機床的“三圖一卡”作了總體編制，主要包括被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯系尺寸圖及生產效率

108、計算卡。通過以上設計，進而為組合機床的設計奠定了基礎。</p><p>　　第4章 機床多軸箱體的設計</p><p>　　4.1多軸箱設計原始依據圖的繪制</p><p>　　多軸箱設計原始依據圖是根據“三圖一卡”繪制的如圖5.1所示:</p><p>　　圖4.1 鉆孔組合機床多軸箱原始依據圖</p><p>　　

109、圖中多軸箱的兩定位銷孔中心連線為橫坐標，工件加工孔對稱，選擇箱體中垂線為縱坐標，在建立的坐標系中標注輪廓尺寸及動力箱驅動軸的相對位置尺寸。主軸部為逆時針旋轉（面對主軸看）。</p><p>　　主軸的工序內容，切削用量及主軸尺寸及動力部件的型號和性能參數如表 5.1所示：</p><p>　　表5.1 主軸外尺寸及切削用量</p><p>　　注：1．被加工零件編

110、號及名稱：汽缸體端蓋；材料：HT200 JB297-62；硬度：HB190-247。</p><p>　　2．動力部件型號：1TD50Ⅲ動力箱，電動機型號Y132M2-6；功率P＝5.5kw。</p><p>　　4.2 齒輪模數的選擇</p><p>　　本組合機床主要用于鉆孔，因此采用滾珠軸承主軸。</p><p>　　齒輪模數m可按下

111、式估算：</p><p>　　m=(30～32)=32×≈3 （4.1）</p><p>　　式中：m——估算齒輪模數；</p><p>　　P——齒輪所傳遞率（kw）；</p><p>　　Z——對嚙合齒中的小齒輪數；</p><p>　　N——小齒輪的轉速（r/min）。</p&g

112、t;<p>　　多軸箱輸入齒輪模數取m=3。</p><p>　　4.3 多軸箱的傳動設計</p><p><b>　　1）最小齒數的確定</b></p><p>　　為保證齒輪齒根強度，有《組合機床簡明設計手冊》知，驅動所以驅動軸齒數要在21-24之間。</p><p>　　2）傳動軸2為主軸1，2，3，

113、4都各自在同一同心圓上。</p><p>　　多軸箱的齒輪模數按驅動軸出輪估算</p><p><b>　　（4.2）</b></p><p>　　多軸箱輸入出輪模數取m=3，且設轉速為。主軸1，2，3，4要求的轉速一致且較高，所以采用降速傳動?，F選取驅動軸齒數Z=22，傳動齒輪采用z=24齒的齒輪，變位系數。傳動軸的轉速為:</p>

114、;<p><b>　?。?.3）</b></p><p>　　由于前面選取了主軸直徑為45，顯然傳動軸直徑都選取40，這樣為了減少傳動軸種類和設計題目需要由于傳動軸轉速是，則驅動軸至傳動軸的傳動比為:</p><p><b>　　（4.4）</b></p><p>　　則傳動軸至主軸的傳動比為:</p&