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長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設計 編號 本科生畢業(yè)設計 減速器箱蓋連接孔組合機床夾具設計 The Fixture Design of Combination Machine Tool for Connecting Holes of Reducer Box Cover 2013 年 6 月 學 生 姓 名 王富鈺 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 學 號 0951318 指 導 教 師 仲叢華 分 院 機電工程分院 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設計 摘 要 本文通過對減速器箱蓋連接孔孔位的研究，為保證其面上各個孔的位置公差，結 合對組合機床的特點，設計出了專門用來加工該型號減速器箱蓋連接孔組合機床的夾 具。 組合機床夾具設計時采用了“基準統(tǒng)一”的原則，以上一道加工工序的基準面為 定位基準面，保證減速器箱蓋連接孔各個孔位的形狀、位置精度的同時又降低了減速 器箱蓋整體的累積誤差。加緊力經計算可以保證加工要求。組合機床總體設計時采用 了“三圖一卡”的設計原則，既滿足了加工要求，又保證了機床的相對生產率。 關鍵詞：減速器箱蓋 組合機床 夾具 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設計 ABSTRACT Based on the study of position of connecting holes of reducer box cover, in order to ensure position tolerances of the each hole, combined with the characteristics of combination machine tool, this paper designs the fixture of combination machine tool for the connecting holes of reducer box cover. The "Unification Datum" principle is taken into account the datum of the fixture is the one that last machining process used. In this way, the shape and position precision is ensured and reduces the accumulated error of the whole. To guarantee the processing requirements, the force is calculated. The design principle of "three charts and a card" of the overall design of machine tool is used, not only to meet the processing requirements, but also to ensure the relative productivity of the machine tool. Keyword: Reducer box cover Combination machine tool Fixture 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設計 I 目 錄 第一章 緒 論 .............................................................1 1.1 課題的背景、目的及意義 ..............................................1 1.2 國內外組合機床的應用與發(fā)展現狀 ......................................2 1.3 本文要解決的問題、研究思路與基本框架 ................................4 第二章 組合機床總體設計 .................................................6 2.1 箱蓋連接孔加工工藝路線的制定 ........................................6 2.2 箱蓋連接孔加工刀具的選擇及切削用量的確定 ............................7 2.2.1 刀具的選擇 ......................................................7 2.2.2 切削用量的確定 ..................................................8 2.3 組合機床總體設計—— 三圖一卡 ........................................9 2.3.1 被加工零件圖的繪制 ..............................................9 2.3.2 加工示意圖的繪制 ................................................9 2.3.3 聯系尺寸圖的繪制 ...............................................12 2.3.4 機床生產率計算卡的繪制 .........................................15 第三章 組合機床主軸箱設計 ..............................................18 3.1 多軸箱的組成及表示方法 .............................................18 3.2 多軸箱通用零件 .....................................................18 3.2.1 通用箱體類零件 .................................................19 3.2.2 通用主軸、通用傳動軸、通用齒輪和套 .............................19 3.3 繪制多軸箱設計原始依據圖 ...........................................19 3.4 主軸、齒輪的確定及動力計算 .........................................20 3.4.1 主軸型式、直徑及位置的確定 .....................................21 3.4.2 齒輪模數的確定 .................................................21 3.4.3 多軸箱所需動力的計算 ...........................................21 3.5 多軸箱傳動系統(tǒng)設計 .................................................22 3.5.1 對多軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求 .....................................23 3.5.2 擬訂多軸箱傳動系統(tǒng) .............................................23 3.5.2 多軸箱傳動系統(tǒng)的驗算與校核 .....................................25 第四章 組合機床夾具設計 .................................................28 4.1 組合機床夾具設計方法與步驟 .........................................28 4.2 組合機床夾具結構設計 ...............................................29 4.2.1 定位支承系統(tǒng)結構設計 ...........................................29 4.2.2 導向裝置結構設計 ...............................................30 4.2.3 夾緊機構設計與計算 .............................................30 總 結 ..................................................................35 參考文獻 ................................................................36 致 謝 ..................................................................37 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設計 1 第一章 緒 論 1.1 課題的背景、目的及意義 隨著現代化工業(yè)技術的快速發(fā)展，特別是隨著它在自動化領域內的快速發(fā)展，組 合機床的研究已經成為當今機器制造界的一個重要方向，在現代工業(yè)運用中，大多數 機器的設計和制造都是用機床大批量完成的?，F代大型工業(yè)技術的飛速發(fā)展，降低了 組合機床的實現成本，軟件支持機制也使得實現變得更為簡單，因此，研究組合機床 的設計具有十分重要的理論意義和現實意義。在工業(yè)高速發(fā)展的現代化浪潮中，各種 機械設計和制造業(yè)中，組合機床的應用越來越廣泛，越來越轉化為生產力，這也從另 一方面說明，對組合機床的研究具有重要的現實意義。 組合機床是根據工件加工需要，以通用部件為基礎，配以少量專用部件組成的一 種高效專用機床。組合機床是按系列化標準化設計的通用部件和按被加工零件的形狀 及加工工藝要求設計的專用部件組成的專用機床。由于通用部件已經標準化和系列化， 可根據需要靈活配置，從而縮短了設計和制造的周期，因此，組合機床兼有低成本和 高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產中得到了廣泛的應用，并可用以組成自動生產線。 本課題組合機床總體方案的設計主要包括制定工藝方案（確定零件在組合機床上 完成工藝內容及加工方法，選擇定位基準和夾緊部位，決定工步和刀具種類及其結構 形式，選擇切削用量等） 、確定機床配置形式、制定影響機床總體布局和技術性能的 主要部件的結構方案?？傮w方案的擬定是設計組合機床最關鍵的一步。方案制定得正 確與否，將直接影響機床能否達到合同要求，保證加工精度和生產率，并且結構簡單、 成本較低和使用方便。對于同一加工內容，有各種不同的工藝方案和機床配置方案， 在最后決定采用哪種方案時，必須對各種可行的方案作全面分析比較，根據工件的加 工要求和特點，按一定的原則、結合組合機床常用工藝方法、充分考慮各種影響因素， 并經技術經濟分析后擬訂出先進、合理、經濟、可靠的工藝方案。 在組合機床諸多零件中，多軸箱和夾具與組合機床密切相關，是組合機床的重要 組成部件。它是選用通用零件按專用要求設計的，所以在本課題的組合機床設計過程 中工作量較大的零部件是多軸箱和夾具。就多軸箱設計來說，工作量主要集中在傳動 系統(tǒng)的設計上，軸的設計必須保證各軸的轉速、旋向、強度和剛度，而且應當考慮有 無讓刀，有無調位機構等。夾具是組合機床的重要組成部件，是根據機床的工藝和結 構方案的具體要求而專門設計的。它是用于實現被加工零件的準確定位，夾壓，刀具 的導向，以及裝卸工件時的限位等作用的。組合機床夾具和一般夾具所起的作用看起 來好象很接近，但是其結構和設計要求卻有著很顯著的甚至是很根本的區(qū)別。組合機 床夾具的結構和性能，對組合機床配置方案的選擇，有很大的影響。 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設計 2 因此，本課題的主要目的就是，設計出專門用來加工減速器箱蓋連接孔的結構簡 單、使用方便、效率高、質量好的組合機床。本次設計主要內容在于著重選擇最佳的 工藝方案，合適地確定機床工序集中程度，合理地選擇組合機床的通用部件，恰當的 組合機床的配置型式，合理地選擇切削用量，以及設計高效率的夾具、工具、刀具及 主軸箱。具體的工作就是要制定工藝方案，進行機床結構方案的分析和確定，進行組 合機床總體設計，組合機床的部件設計和施工設計，使其具有工程意義，實現其在實 際應用中的價值。 本課題的意義在于組合機床是按系列化標準化設計的、由大量的通用部件和少量 的專用部件組合的工序集中的高效率專用機床。它能對工件進行多刀，多軸，多面， 多工位，同時加工。隨著組合機床技術的發(fā)展，它以工藝范圍日益擴大。組合機床與 通用機床，其它專用機床比較，具有以下特點：組合機床上的通用部件和標準零件約 點全部機床零部件總量的 70％―80％，因此設計和制造周期短，經濟效益好。由于組 合機床目的通用部件和標準零件自動化程度高，因而比通用機床生產效率高，產品質 量穩(wěn)定勞動強度低。組合機床的通用部件是經過周密設計和長期生產實踐考驗的，又 有專門廠家成批生產，它與一般專用機床比較，其結構穩(wěn)定，工作可靠，使用和維修 方便。組合機床加工工件，由于采用專用夾具組合刀具和導向裝置等，產品加工質量 靠工藝裝備保證，對操作工人的技術水平要求不高。當機床被加工的產品更新時，專 用機床的大部件要報廢。組合機床的通用部件是根據國家標準設計的，并等效于國際 標準，因此，其通用部件可以重復使用。不必加行設計和制造。組合機床易于聯成結 合機床自動線，以適應大規(guī)模和自動化生產需要。 1.2 國內外組合機床的應用與發(fā)展現狀 我國加入 WTO 以后，制造業(yè)所面臨的機遇與挑戰(zhàn)并存、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 2005 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 2004 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。 ⑴行業(yè)企業(yè)產品結構的變化 組合機床行業(yè)企業(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) 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設計 3 計數據顯示，僅從幾個全國大型重點企業(yè)生產情況看，2003 年生產數控機床 890 臺， 產值 16187 萬元，生產加工中心 148 臺，產值 5770 萬元；2004 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。 ⑵行業(yè)企業(yè)的快速轉變 “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，其余的都是國有企業(yè)。而從 2001 至 2002 年，不到兩年的時間，就先后有十幾家企業(yè)實行股份制改造，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。 ⑶組合機床技術裝備現狀與發(fā)展趨勢 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。 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： ⑴廣泛應用數控技術 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, 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。 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設計 4 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。 ⑵發(fā)展柔性技術 80 年代以來,國外對中大批量生產,多品種加工裝備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。 ⑶發(fā)展綜合自動化技術 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 種零件的加工。空架機器人完 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。 ⑷進一步提高工序集中程度 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 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。 1.3 本文要解決的問題、研究思路與基本框架 本次設計工作將設計一臺雙面臥式攻絲組合機床（減速器箱蓋后面螺紋） 。因此， 目的是使設計出的機床結構簡單、使用方便、效率高、質量好。從而選擇最佳的工藝 方案，合適地確定機床工序集中程度，合理地選擇組合機床的通用部件，恰當的組合 機床的配置型式，合理地選擇切削用量，以及設計高效率的夾具、工具、刀具及主軸 箱就是本次設計主要內容。具體的工作就是要制定工藝方案，進行機床結構方案的分 析和確定，進行組合機床總體設計，組合機床的部件設計和施工設計。 摘要部分，指出了本課題的研究概況，本課題的研究方法，第一部分是緒論，主 要介紹了本課題的研究背景及意義，指出本課題在國內外的研究概況，并給出了本論 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設計 5 文的主要工作及結構。 第二部分是本論文的主體部分，主要給出了本次課題研究對象，即攻減速器箱蓋 后面螺紋的雙面臥式攻絲組合機床的總體設計、多軸箱設計及夾具設計。 在接下去的幾個部分分別給出了通過本課題的研究之后得出的結論，并對此方向 的課題進行展望，表達了對學院老師特別是導師的感謝，給出完成本論文所需要的參 考文獻，最后，附上相關的設計圖及一張生產效率卡。 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設計 6 第二章 組合機床總體設計 2.1 箱蓋連接孔加工工藝路線的制定 工藝路線的制定是組合機床設計的關鍵一步。因為工藝路線在很大程度上決定了 組合機床的結構配置和使用性能。因此，應根據工件的加工要求和特點，按一定的原 則、結合組合機床常用工藝方法、充分考慮各種影響因素，并經技術經濟分析后擬出 先進、合理、經濟、可靠的工藝路線。 設計組合機床之前， [1]首先應根據組合機床完成工藝的一些限制及組合機床各種 工藝方法能達到的加工精度，表面粗糙度及技術要求，解決零件是否可以利用組合機 床加工以及采用組合機床加工是否合理。本次畢業(yè)設計是減速器箱蓋上連接孔，符合 組合機床加工的特點，因此適合于利用組合機床加工。那么，為了是加工過程順利進 行，并達到要求的生產率，本文在掌握大量的零件加工工藝基礎上，統(tǒng)盤考慮影響制 定零件工藝方案、機床配置形式、結構方案的各種因素及應注意的問題，分析了它們 的優(yōu)點和缺點，根據被加工零件（減速箱箱蓋）的零件圖，制定工藝路線如下： 工序 10：粗銑機蓋下底面 工序 20：銑機蓋上窺視孔表面 工序 30：半精銑、精銑機蓋下底面 工序 40：粗銑機蓋主軸孔附近凸臺 工序 50：在機蓋上底面左側鉆孔 2-φ11 惚孔 2-φ24 工序 60：在機蓋底面右側鉆 2 個 φ7.8 孔，在左側鉆一個 φ7.8 孔 工序 70：攻機蓋底面右側的 M10-H7 的螺紋孔 工序 80：鉆 φ100 +0.0350與 φ80 +0.0300（不到尺寸） 工序 90：鏜主軸孔 φ100 +0.0350與 φ80 +0.0300（不到尺寸） 工序 100：精鏜主軸孔 φ100 +0.0350與 φ80 +0.0300 工序 110：鉆 6-φ13 惚平 φ30 的螺栓孔 工序 120：精銑機蓋主軸孔附近凸臺 工序 130：在組合機床上分別在機蓋前后端面上鉆 12-φ6.8 的孔 工序 140：在組合機床上分別在機蓋前后端面上攻 12-M8-7H 的螺紋孔 工序 150：鉆機蓋上窺視孔 4-φ3.9 孔 工序 160：鉆削為 2-φ8 的錐銷孔 工序 170：在窺視孔上攻 4-M6-H7 的螺紋孔 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設計 7 工序 180：清洗去毛刺 工序 190：檢查 圖 2－1 減速器箱蓋結構圖 本課題的目的是攻減速器箱蓋后面螺紋，采用一面兩銷定位，實現完全定位。由 于利用工件的底面作為基面，為了使夾緊可靠以及部件配置合理，采用對工件的頂面 進行夾緊。要求加工之后能滿足尺寸的公差范圍之內。整體的定位及夾緊的位置可見 上圖 2－1 所示。 2.2 箱蓋連接孔加工刀具的選擇及切削用量的確定 2.2.1 刀具的選擇 根據工藝要求及加工精度的不同，組合機床采用的刀具有：簡單刀具（標準刀具） 、復合刀具及特種刀具。 刀具的類型的選擇決定于所切螺紋的性質、所切螺紋在工件上的位置、工件的構 造與尺寸及生產的批量。 經查 [10] P899 表10-49 本次設計選擇選用細柄機用絲錐 6-M8-H3 GB3464-83 本次設計選擇孔用φ14的標準錐柄麻花鉆，刀具材料為高速鋼。 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設計 8 min/9.725.13086.0.ptdcvymx??? 2.2.2 切削用量的確定 為了使加工過程順利進行并穩(wěn)定保證加工精度，必須合理地確定工序間余量。 [3] 確定了在組合機床上完成的工藝內容之后，就可以著手選擇切削用量，切削用量的選 擇是否合理對機床的基價工精度，生產率，刀具耐用度，機床的布局及正常工作均有 很大影響。 同一多軸箱上的刀具主軸可設計成不同轉速和選擇不同的每轉進給量(mm/r)與其 相適應，以滿足不同直徑工件的加工需要，即：n 1f1=n2f2=n3f3=……=nifi=vi； 式中:n 1,n2,n3……ni——各主軸的轉速（轉/分） f1,f2,f3……fi——個主軸進給量（min/轉） Vu——動力滑臺每分鐘進給量（mm/分） 用高速鋼鉆頭加工鑄鐵件的切削用量參考《組合機床設計》 【3】 表3—7， 由于組合機床有大量刀具同時工作，為了使機床正常工作，不經常停車換刀，而 達到較高的生產率。所選擇的切削用量比一般通用機床的切削用量要低一些?？傮w上 說：在采用多軸加工的組合機床的切削用量和切削速度要低一些。根據現有組合機床 使用情況，多軸加工的切削用量比通用機床單刀加工的切削用量約30%左右。 查閱 [2] P51 表 2-17 攻絲切削速度 加工材料為鑄鐵 切削速度：v=4～8m/min 查 [10] P1142 表 14-90 由公式計算得 (2-1) 取 v=8m/min 進給量為絲錐的導程 f=1.25mm/r 由公式：v=πd n 得: 主軸轉速 n=318/r/min 計算硬度 HB=229- =22714329 （1）切削力F由《金屬切削手冊》 【2】 公式（3-1）得： F=26 D f0.8×HB0.6=26×14×0.20.8×2270.6=2642N? ∑F=2642 4=10568 N （2）切削轉矩M由《金屬切削手冊》 【2】 公式（3-2）得: M=10×D1.9×f0.8×HB0.6 =10×141.9×0.20.8×2270.6=10925.6N.M (3）切削功率P由《金屬切削手冊》 【2】 公式（3-3）得： P= =0.46k?DMV?974014.3861925?? P總 =0.46×4=1.84kw 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設計 9 (4) 刀具耐用度T由《金屬切削手冊》 [2]公式（3-4）得： T=（ ） 8=（ ） 8=612min3.15.0 296HBfvD?3.15.027496? 2.3 組合機床總體設計——三圖一卡 2.3.1 被加工零件圖的繪制 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線完成的工 藝內容、加工部位尺寸、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。圖上應表示出： (1) 被加工零件的形狀和輪廓尺寸及本機床設計有關的部位的結構形狀及尺寸。 (2) 加工用定位基準，夾壓部位及夾壓方向。 (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。 (4) 必要的文學說明。 繪制被加工零件圖時應注意以下幾點： (1) 應按一定比例，選擇足夠視圖，突出加工部位（用粗實線） ，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容，繪制時，機床，夾具設計有關 的部位（用細實線）表示清楚。 (2) 加工部位的位置尺寸應由定位基準注起，為了便于加工及檢查，尺寸應采用 直角坐標系標準，而不采用極坐標系，但有時因所選定位基準及設計基準不重合，則 須對加工部位要求的位置尺寸精度進行分析計算。此外，應將零件圖上的不對稱位置 尺寸公差換算成對稱尺寸公差，其公差數值的確定要考慮兩方面。一是能達到產品圖 紙要求的精度，二是采用組合機床能夠加工出來。 (3) 應注明零件加工對機床提出的某些特殊要求。 2.3.2 加工示意圖的繪制 加工示意圖是組合機床設計的重要圖紙之一，在機床總體設計中占有重要地位。 它是設計刀具、夾具、主軸箱以及選擇動力部件的主要資料，同時也是調整機床和刀 具的依據。 加工示意圖，要反映機床的加工過程和加工方法，刀具尺寸及加工尺寸，主軸尺 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設計 10 寸及伸出長度，主軸、刀具、工件間的聯系尺寸等，根據機床要求的生產率及刀具特 點，合理地選擇刀削用量，決定動力頭的工作循環(huán)。 加工示意圖應繪制成展開圖，其繪制順序是：首先按比例繪制工件的外形及加工 部位的展開圖，加工示意圖還要繪制出工件加工部位的圖形。加工示意圖還要考慮一 些特殊要求（如工件抬起、主軸定位、危險區(qū)等） 。決定動力頭的工作循環(huán)及行程。 最后，選擇切削用量及附加必要的說明。 綜合考慮以上各種注意事項，可以看出加工示意圖的繪制方法可以分為幾個步驟， 即刀具的選擇、工序間余量的確定等。 （1）技術分析 螺紋孔：M8 精度等級：7H 材料： HT200 硬度： HB190 盲孔 加工深度：L=15mm （2） 刀具的選擇 刀具的類型的選擇決定于所切螺紋的性質、所切螺紋在工件上的位置、工件的構 造與尺寸及生產的批量。 查 [10] P899 表10-49 選用細柄機用絲錐 6-M8-H3 GB3464-83。 （3）攻絲靠模裝置選擇 在組合機床上攻制螺紋多采用攻絲靠模裝置。其原理仍然是“自引法”攻絲。這 種攻絲裝置的進給運動，直接由靠模螺桿、螺母得到。常用的靠模裝置有：TO281型 攻絲靠模裝置和TO282型靠模裝置。 本設計中采用了通用的TO281型攻絲靠模裝置如圖2－2所示。 圖2－2 TO281型攻絲靠模 這種靠模裝置有攻絲靠模和攻絲卡頭配合組成，并由攻絲裝置配置成攻絲組合機 床。 動力由攻絲主軸通過雙鍵傳到攻絲靠模桿，再經平鍵傳遞給攻絲卡頭上的絲錐。 靠模螺母通過結合子和彈簧裝在套筒內，套筒由壓板壓在靠模板誰上。攻絲時，靠模 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設計 11 min/9.725.13086.0.ptdcvymx???桿邊轉動邊向前移動，其進給量與絲錐引進量相同。壓板的壓力要適當，以保證絲錐遇到故障不能前進，扭力增大，靠模桿與靠模螺母同時轉動，停止進給，避免破壞傳動件或扭轉絲錐。 這種裝置易于調整，只要松開壓板，則可方便的將攻絲靠模取出，且在變動加工螺孔規(guī)格時，易裝卸調換。 （5）切削用量的選取由于組合機床有大量刀具同時工作，為了使機床正常工作，不經常停車換刀，而達到較高的生產率。所選擇的切削用量比一般通用機床的切削用量要低一些?？傮w上說：在采用多軸加工的組合機床的切削用量和切削速度要低一些。根據現有組合機床使用情況，多軸加工的切削用量比通用機床單刀加工的切削用量約30%左右。 查閱 [2]P51表2-17 攻絲切削速度加工材料為鑄鐵 切削速度：v=4～8m/min 查 [10] P1142 表14-90由公式計算得 (2-1) 取v=8m/min 進給量為絲錐的導程 f=1.25mm/r 由公式：v= π d n得: 主軸轉速n=318/r/min （6） 確定主軸類型、尺寸、外伸長度 主軸類型主要依據工藝方法和刀桿與主軸的聯結結構進行確定。主軸軸頸及軸端 尺寸主要取決于進給抗力和主軸——刀具系統(tǒng)結構。 通用攻螺紋主軸有兩種(1)滾錐軸承攻螺紋主軸(2) 滾針軸承攻螺紋主軸。 經查 [9]表4-2 ，選用滾錐軸承攻螺紋主軸 根據公式：d=6.2 (2-2)410T 可算出本設計中攻螺紋主軸的大致直徑 式中：d——主軸直徑（mm） T——轉矩（N·m） D——螺距大徑（mm） P——螺距（mm） 加工鑄鐵時T=0.195D P (2-3)4.15. 由于本設計中D=8mm ，P=1.25mm，所以 查 [9]中表3-5 攻螺紋主軸直徑的確定，得螺紋M8的主軸直徑 d=17mm 轉矩T=5 N·m 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設計 12 查 [9]表3-6 和4-2 主軸直徑d=20mm 外伸尺寸L=120mm。 （7）選擇接桿、浮動卡頭 加工螺紋時，常采用攻螺紋靠模裝置和攻螺紋卡頭及相配套的攻螺紋接桿，絲錐 用相應的彈簧夾頭裝在攻螺紋接桿上。 查 [9]中圖8-1 選用用于夾持M6～M30的機用絲錐彈簧夾頭。 查 [9]中圖8-6 選用攻螺紋卡頭及攻螺紋接桿。 （10）動力部件工作循環(huán)及行程的確定 動力部件的工作循環(huán)是指加工時，動力部件從原始位置開始運動到加工終了位置， 又返回到原位的動作過程如圖2－3所示。 圖2－3 動力部件工作循環(huán)圖 1）工作進給長度 的確定L工 (2-4)=+L?切2 ：工作進給長度 ：切入長度 ：加工長度 ：切出長度切 1LL2 =15+8=23mm 工 切入長度一般為5~10mm，取8mm。 切出長度為0。 2）快速引進長度確定 快速引進是指動力部件把刀具送到工作進給位置，其長度由具體情況確定。本工 序選取快速引進長度為75mm。 3）動力部件總行程的確定 動力部件總行程為快退行程和前后備量之和。總行程為630mm前備量為40mm， 后備量為515mm。 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設計 13 2.3.3 聯系尺寸圖的繪制 機床聯系尺寸圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據，并按初步選定的主 要通用部件以及確定專用部件的總體結構而繪制的。是用來表示機床的配置形式、主 要構成及各部件安裝位置、相互關系、運動關系和操作方位的總體布局圖。 機床聯系尺寸總圖表示的內容： [1]表示機床的配置形式和總布局。 [2]完整齊全的反映各部件之間的主要裝配關系和聯系尺寸、專用部件的主要輪 廓尺寸、運動部件的運動極限位置及滑臺工作循環(huán)總的工作行程和前后備量尺寸。 [3]標注主要通用部件的規(guī)格代號和電動機型號、功率及轉速，并標出機床分組 編號及組件名稱，全部組件應包括機床全部通用及專用零部件。 [4]標明機床驗收標準及安裝規(guī)程。 （1） 選擇動力部件 動力部件的選擇主要是確定動力箱和動力滑臺。根據已定的工藝方案和機床配置 形式并結合使用及修理因素，確定機床為臥式雙面單工位液壓傳動組合機床，液壓滑 臺實現工作進給運動，選用配套的動力箱驅動多軸箱攻絲主軸。 動力箱規(guī)格與滑臺要匹配，其驅動功率主要依據是根據多軸箱所傳遞的切屑功率 來選用。確定攻絲電機功率，應考慮絲錐鈍化的影響，一般按計算功率的1.5~2.5倍選 取。 （軸數少時取大值，軸數多時取小值） (2-5)? 切 削主 軸 箱 P? 式中： ——消耗于各主軸的切削功率的總和，單位為kw ；切 削 ——主軸箱的傳動效率，加工黑色金屬時取0.8~0.9，加工有色金屬時取η 0.7~0.8，主軸數多、傳動復雜時取小值，反之取大值。 查《組合機床設計簡明手冊》表6-20 則： (2-6) kwDvPTvpw 163.08974025.1974015.5.1 ?????? =6x0.1636/0.8=1.09kw 切 削P 1.09x2=2.18kw 查[9]表5-39 本機床左右多軸箱均采用1TD25-IB型動力箱（ =1420r/min;電動機選Y100L1-4qn 型，功率為2.2KW ） 。 (2-7)NHBDfF 23146.597205.1826266.8..08. ???? 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設計 14 NF3867.5923146.5976???總 根據選定的切削用量，計算總的進給力，根據所需的最小進給速度、工作行程、 結合多軸箱輪廓尺寸，考慮工作穩(wěn)定性，選用HY63-I 型液壓滑臺，以及相配套的側 底座（1CC631 型） 。查[9]P91 表5-1 滑鞍寬度： 630mm 滑鞍長度： 1250mm 行 程： 630mm 滑座長度： 1920mm 高 度： 400mm 工進速度：6.5-250mm/min 快進速度：5m/min。 （2）確定機床裝料高度H 裝料高度是指工件安裝基面至地面的垂直距離?？紤]上述剛度結構功能和使用要 求等因素選取計算： 最低孔高度 h2=204.5mm 滑臺高度 h3=400mm 側底座高度 h4=630mm 取H=1250mm 。 （3）確定夾具輪廓尺寸 主要確定夾具底座的長、寬、高尺寸。 初取長為1000mm,寬為600mm，高為850mm。 （4）確定中間底座尺寸 中間底座尺寸在長度和寬度上滿足夾具的安裝要求。他在加工方向上的尺寸，實 際已由加工示意圖確定。 （5）確定多軸箱輪廓尺寸 標準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h1。 B=b+2 (2-8)1b H=h+ (2-9)h? 式中 b——工件在寬度方向相距最遠的兩孔的距離 b=245mm b1——最邊緣主軸中心至箱體壁距離 b1>70~100mm 取b1=75mm h——工件在高度方向相距最遠的兩孔距離 h=35mm 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設計 15 h1——最低軸高度 B=245+2x75=395mm h1=h2+H-（0.5+h3+h4 ）=25+1100-（0.5+400+630）=94.5mm H=35+100+94.5=229.5mm 查[9]，P135表7-1選取多軸箱體規(guī)格尺寸400 x400。聯系尺寸圖如下圖2－4所示 圖2－4 聯系尺寸圖 2.3.4 機床生產率計算卡的繪制 根據選定的機床工作循環(huán)所需要的工作行程長度，切削用量，動力部件的快進及 工進速度等，就可以計算機床生產率并編寫生產率計算卡，以反映機床的加工過程， 完成每一動作所需要的時間，切削用量，機床生產率及機床負荷率等。 （1）實際生產率Q1 年生產綱領 A=5.6萬件/年 全年工時總數 K=2350h，單班制生產。 則 Q1=A/K =56000/2350 =23.8件/h （2）理想生產率Q Q=60/T單 （件/h） T單 =t切 +t輔 = （min） (2-4)?????????????? 裝 卸移快 退快 進停 tvLtvLfKff21 式中：L 1、L 2分別為刀具1、2工作進給行程長度 L1=36mm L2=0 Vf1、V f2 — 刀具1、2工作進給量 長春理工大學光電信息學院畢業(yè)設計 16 Vf1=90mm/min t停 — 死擋鐵停留時間 t停 =0 L快進 、L 快退 — 快進與快退行程長度 L快進 =106mm L快退 =142mm Vfk — 動力部件快速行程速度 Vfk=4m/min t移 — 直線移動的時間 t移 =0.1min t裝卸 — 工件裝卸時間一般為1.5min 則 t單 =36/90+[（106+142）/4×1000+0.1+1.5] =2.06min 所以 Q=60/T單 =60/2.06 =29.1（件/h） （3）機床負荷率 ? 當Q 1
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