机械毕业设计（论文）-卧式双面组合镗床及工装设计【全套图纸】

编编 号号 无锡太湖学院 毕毕业业设设计计（论论文文） 题目：题目： 卧式双面组合镗床及工装设计卧式双面组合镗床及工装设计 信机 系系 机械工程及自动化 专专 业业 学 号： 学生姓名： 指导教师： （职称：副教授 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日 无锡太湖学院本科毕业设计（论文）无锡太湖学院本科毕业设计（论文） 诚诚 信信 承承 诺诺 书书 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 卧式双面组合镗床设 计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了 在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业 设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 95 学 号： 0923213 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 II 无无锡锡太太湖湖学学院院 信信 机机 系系 机机械械工工程程及及自自动动化化 专专业业 毕毕 业业 设设 计计论论 文文 任任 务务 书书 一、题目及专题：一、题目及专题： 1、题目 卧式双面组合镗床及工装设计 2、专题 卧式双面组合镗床设计 二、课题来源及选题依据二、课题来源及选题依据 本课题来源于生产实践，设计的对象是加工变速箱壳体的孔的组合机床 用镗床夹具，组合机床是用按系列化设计的通用部件和按被加工零件的形状 及加工艺要求设计的专用部件组成的专用机床，它有精度高，效率高，结构简 单，占地小，便于维护和修理等优点。随着生产的不断发展，组合机床极其自 动线被广泛的推广和使用，它对于机械制造工业，特别是汽车，拖拉机，电动 机，柴油机，仪器仪表及军工部门等生产发展有着十分重要的意义。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求：三、本设计（论文或其他）应达到的要求： II 在规定时间内完成下列任务要求： 1.设计技术要求：分析被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及本工序机床设计 有关部位结构形状和尺寸；本工序所选的定位基准、压紧部位及加紧方向；本 工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差 II 等技术要求以及对上道工序的技术要求并拟定机械加工工艺路线、进行工艺 规程设计、设计一套适用该变速箱加工的卧式双面组合镗床。 2设计工作量要求： 1）抄画零件图； 2）编制机加工工艺文件； 3）绘制卧式双面组合镗床装配图及全套非标准零件图； 4）编写设计说明书（30 页）； 5）翻译 8000 以上外文印刷字符或译出 4000 汉字以上的有关技术资料或专业 文献。 四、接受任务学生：四、接受任务学生： 机械 95 班班 姓名姓名 五、开始及完成日期：五、开始及完成日期： 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六、设计（论文）指导（或顾问）：六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师指导教师 签名签名 签名签名 教教研研室室主主任任 学科组组长研究所所长学科组组长研究所所长 签名签名 系主任系主任 签名签名 III 20122012 年年 1111 月月 1212 日日 摘摘 要要 该篇论文为镗主轴箱的 6 个轴孔的变速箱组合镗床设计。镗床是主要用镗刀对工件 已有的预制孔进行镗削的机床。通常以镗刀旋转为主运动，镗刀或工件的移动为进给运 动。它主要是用于加工高精度孔或一次定位完成多个孔的精加工，此外还可以从事与孔 精加工有关的其他加工面的加工。使用不同的刀具和附件还可进行钻削、铣削、切削， 其加工精度和表面质量要高于钻床。镗床是大型箱体零件加工的主要设备，也可加工螺 纹及外圆和端面等。 以箱体零件同轴孔系为代表的长孔镗削，是金属切削加工中最重要的内容之一。 尽管现在仍有采用镗模、导套、台式铣镗床后立柱支承长镗杆或人工找正工件回转 180等方法实施长孔镗削的实例 ，但近些年来，一方面由于数控铣镗床和加工中心的 大量使用，使各类卧式铣镗床的坐标定位精度和工作台回转分度精度有了较大提高。 从机床结构上使工作台回转 180自定位的调头镗孔，几乎 是成为了在该种机床上镗 削长孔的唯一方法。 本设计说明书主要包括了组合机床总体设计过程，对工艺方案设计、总体设计、部 件设计等几方面加以论述。 内容有产品工序分析，组合机床总体布置以及镗床主轴图的绘制。 关键词：主轴箱；组合镗床；加工工艺 IV Abstract Gearbox combination boring lathe design this paper into 6 hole boring spindle box. Boring machine is mainly used for boring prefabricated holes on the workpiece has been the boring machine. Usually, boring cutter rotating main movement, the workpiece moving boring or for feed motion. It is mainly used for finishing machining high precision hole or a location to complete a plurality of holes, in addition to engage with the hole machining processing and other related processing surface.Different tools and accessories used can also be drilling, milling, cutting, the machining precision and surface quality than that of drilling machine. Boring machine is the main equipment of large body parts processing. Can also be processed the thread and the outer circle and end. Long hole boring to box part coaxial holes as the representative of the cut, is one of the most important content in the metal cutting. Although there are still using boring mode, guide sleeve, desktop milling and boring machine after the columns support the long boring bar or artificial alignment workpiece rotation of 180 DEG, examples of long hole boring. But in recent years, on the one hand because of the extensive use of CNC milling machine and machining center, precision of the coordinate positioning rotary precision and working table of horizontal boring and milling machine has been greatly improved. From the machine tool structure enable the rotary table 180 from the positioning of the turn-around boring, become almost the only method in the machine tool on the long hole boring. This design instruction booklet mainly includes overall design process of machine tool, and discusses the aspects of design, process scheme for the overall design, component design. The contents of product process analysis, combination of general layout of machine tool and boring spindle diagram. Key words: spindle box; combination machine; processing technology V 目目 录录 摘 要.III ABSTRACTIV 目录V 1 绪论.1 1.1 组合机床及其特点.1 1.2 组合机床的组成和分类.2 1.3 通用部件的分类及简介2 1.4 组合机床的工艺范围及发展方向.3 2 组合机床总体设计.5 2.1 零件图分析.5 2.1.1 零件的结构特点及功用5 2.1.2 变速箱的主要技术要求6 2.1.3 变速箱的体的材料和毛坯6 2.2 组合机床工艺方案的制定.6 2.2.1 工艺基面的分析7 2.2.2 加工工艺的分析7 2.2.3 加工余量的确定.8 2.2.4 确定加工工艺方案应注意的问题8 2.2.5 制定工件加工工艺路线9 2.2.6 组合机床切削用量的选择10 2.3 组合机床总体设计.11 2.3.1 被加工零件工序图11 2.3.2 加工示意图12 2.3.3 动力部件的选择15 2.3.4 机床联系尺寸图的绘制18 2.4 多轴箱的传动系统设计.20 2.5 箱体补充加工图.22 2.6 本章小结23 3 装置的确定.24 3.1 导向装置的作用、类型及结构形式24 3.2 定主轴的类型及镗杆的确定.25 3.3 本章小结.26 4 组合机床生产率的计算.27 VI 4.1 机床生产率的计算.27 4.2 编写组合机床生产率计算卡.28 4.3 本章小结.29 5 结论与展望30 5.1 结论.30 5.2 展望.30 致 谢.31 参考文献.32 卧式双面组合镗床及工装设计 1 1 绪论绪论 1.1 组合机床及其特点组合机床及其特点 一个国家或地区经济发展的重要支柱是制造业，它的发展水平是该国家或地区的经 济实力、科技水平、生活水准和国防实力的标志，而制造业的生产能力和制造水平主要 取决于机械制造装备金属切削机床的先进程度。组合机床作为金属切削机床的生力 军，是以通用部件为基础配备，加上少量专用部件组成的一种专用高效自动化设备，它 具有设计制造投资少、周期短、加工精度稳定、经济效益高、改装方便等优点。 在机械加工工业机械产品大批量生产中，组合机床已得到广泛运用。像一些比较复 杂的壳体类零件，加工工艺复杂、定位夹紧困难，要提高其生产效率和加工精度，单凭 普通的机床是很难办到的，而在用普通机床加工复杂工件的过程中，对操作者的技术也 提了较高的要求，这就迫切的要求生产一定数量的组合机床。这样不但可以提高零件的 加工精度和生产率，还有成本低、生产周期短的特点，适合我国的经济水平、教育水平 和生产力水平，更能够在激烈的竞争中为公司获得更多利润、提高公司核心竞争力。 现代组合机床和自动线作为机电一体化的一部分，它是控制、驱动、测量、监控、 刀具和机械组件等技术的综合反映。组合机床及其自动线的技术性能和综合自动化水平 也在很大的程度上决定了机械生产部门产品的生产效率、质量和公司生产组织的结构， 也在很大程度上决定了公司产品的竞争力，所以对组合机床的设计研究具有十分重要的 意义。近年来，这些技术已有了长足的进步，作为组合机床主要用户的汽车和内燃机等 行业也有了很大的改变，产品市场寿命不断缩短，品种日益增多，而且质量不断提高。 这些因素都有力地推动和激励了组合机床和自动线技术的不断发展，目前组合机床的研 制正在向高效、高精度、高自动化的柔性化方向发展。 组合机床是用按系列化标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要 求设计的专用部件组成的专业机床，它能够对一种或多种零件进行多刀、多轴、多工位 加工。 在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、车削、磨削及滚压等多道 工序，生产效率高，加工精度高。 组合机床与万能机床和专用机床相比，有如下几个特点： 1.由于组合机床是由 7090%的通用零部件组成，在需要的时候，它可以部分或全 部的进行改装，以组合成适应新的加工要求的全新设备。也就是说，组合机床有 重新改装的优越性，其通用零部件可以多次反复利用。 2.组合机床是按照具体加工对象专门设计的机床，它可以按最合理的工艺过程进行 最佳加工过程，这在万能机床上往往是不容易实现的。 3.在组合机床上，可以同时采用多把刀具从多个方向对多个工件进行加工，是能够 实现集中工序的最佳途径，是提高生产效率的有效设备。 4.组合机床通常是用多轴对箱体零件一个面上的许多孔同时进行加工。这样就能比 较好的保证各个孔相互之间的精度要求，提高产品的质量；减少了工件工序间的 搬运过程，改善劳动条件，也减少了机床的占地面积。 无锡太湖学院学士学位论文 2 5.由于组合机床大多数零部件是同类别的通用部件，这就简化了机床的维护和修理 过程。必要时还可以更换整个部件，以提高机床的维修速度。 6.组合机床的通用部件可以组织专门的工厂集中生产，这样就可以采用专用高效设 备进行加工，有利于提高通用部件的性能，降低其制造成本。 组合机床虽然有很多优点，但也还是有以下缺点： 1组合机床的可变性比万能机床低，重新改装时有 1020%的零件不能重复使用， 而且在改装时，劳动量比较大。 2组合机床的通用部件不是为了某一种机床刻意设计的，而是具有较广的适应性。 这样就使组合机床的结构比专用机床稍微复杂些。 1.2 组合机床的组成组合机床的组成和分类和分类 组合机床的通用部件分大型和小型两大类。 大型通用部件是指电机功率为 1.530 千瓦的动力部件及其配套部件，这类动力部件 多为箱体移动的结构形式。 小型通用部件是指电机功率为 0.12.2 千瓦的动力部件及其配套部件，这类动力部件 多为套筒移动的结构形式。 用大型通用部件组成的机床被称为大型组合机床，而用小型通用部件组成的机床就 被称为小型组合机床。 组合机床除了分为大型和小型之外，按配置形式又可以分为单工位和多工位机床两 大类。单工位机床又可以分为单面、双面、三面和四面几种，多工位机床则有移动工作 台式、回转工作台式、中央立柱式和回转鼓轮式等配置型式。 单工位组合机床通常是用于加工一个或两个工件，特别适用于对大中型箱体件进行 加工。 根据该变速箱是典型箱体零件，且被加工孔的位置处于箱体两侧，应采用单工位的 双面机床，又因为被加工孔的中心线与定位基准平行，而且被加工工件的长度较长，因 此本次设计采用的就是这类机床中的卧式双面组合镗床。 多工位组合机床是按工件能够变位来配置的，工件的变位分为手动和机动两种方式。 这类机床工序集中程度高，如回转多工位机床的辅助时间和机动时间相重合，生产效率 高，适用于大批量生产、需要多部位加工的中小型零件。 1.3 通用部件的分类及简介通用部件的分类及简介 1. 动力部件 动力部件是通用部件中最基本的部件，第一种动力部件包括动力箱和完成各种专能 工艺的切削头，如铣削头，镗削头等；第二种是传递进给运动的部件，包括有液压滑台 和机械滑台；第三种是转塔动力部件，包括多轴转塔头和单轴转塔头。 2. 输送部件 要用作夹具和工件的移动和转位，如移动工作台、回转工作台、回转鼓轮等。 3. 支撑部件 它是组合机床的基础部件，包括中间底座、侧底座、立柱、立柱底座等。 卧式双面组合镗床及工装设计 3 4. 控制部件 控制部件是控制组合机床按规定程序运动的一些部件，包括电器元件、液压元件及 操作台。 5. 辅助部件 包括液压与润滑装置、气动或液压夹具装置和机械板等。 1.4 组合机床的工艺范围及发展方向组合机床的工艺范围及发展方向 在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、攻丝、镗孔、镗孔车断面、车削等工序， 还可以进行尺寸检验和简单的装配工序。往往一台组合机床就能同时完成上述工序。但 就大多数组合机床来说，目前主要是用来完成钻孔、扩孔、铰孔、攻丝、镗孔及铣削等 工序。完成这些工序，在工厂常常是用大量的立钻、镗床、万能铣床，占用很大的厂房 面积和很多的人工。而采用组合机床，由于其采用多轴多面加工，就能大大地缩小占地 面积，成倍甚至几十倍地提高劳动生产效率。 近几年来由于组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器仪表、自行车、阀门、 矿山机械、冶金、航空、纺织机械及军工等部门已获得广泛的使用，一些中小批量生产 部门也开始推广使用。在光辉的二十一世纪，组合机床及其自动线将获得更加迅速的发 展。其发展方向为1： 1. 提高生产率 目前组合机床及其自动线的生产效率不断提高，循环时间一般是 12 分钟，有的是 1030 秒。提高生产率的主要方法是改善机床布局，增加同时工作的刀具，减少加工余量， 提高切削用量，提高工作可靠性以及缩短辅助时间等。为了减少自动线的停车损失，提 高自动线的柔性，采用电子计算机进行自动线的管理。 2. 扩大工艺范围 现在组合机床及其自动线一般已不是完成一个工件的某几道工序，而常常是用于完 成工件的全部加工工序。除完成平面铣削、钻孔、扩孔、攻丝、镗孔外，现在已扩展到 能完成车削、仿行车削、磨削、精镗以及非切削加工（如检查、自动装配、清洗、试验 等）工序。 3. 提高加工精度 现在在组合机床及其自动线上纳入了很多精加工工序， 如进行 1 级孔的精镗，保 证孔的加工位置精度在 0.02 毫米。为了使自动线能稳定地保证加工精度，已广泛采用自 动测量和刀具自动补偿技术，做到调刀不停车。 4. 提高自动化程度 重点是解决工件夹压自动化和装卸自动化。 1） 提高组合机床及其自动线的可调性 为了提高中小批生产的一些箱体件的生产效率，进几年来发展了可调的多工序多刀 具的组合机床及其自动线，它们大多采用数字程序控制。 2）创造超小型组合机床 这种组合机床多由超小型气动液压动力头配置而成，体积小，效率高，并能达到高 的加工精度。 无锡太湖学院学士学位论文 4 3）发展专能组合机床及自动线 这种机床不需要每次按具体加工队形进行专门设计，而是可以作为通用品种进行成 批生产，用户根据自己加工产品的需要，配上刀具及工艺装备，即可组成加工一定对象 的高校机床。 今后，随着科学技术的不断进步，组合机床技术将获得更广泛、更快的发展。 卧式双面组合镗床及工装设计 5 2 组合机床总体设计组合机床总体设计 组合机床的设计，目前基本上有两种情况2： 第一，是根据具体加工对象的具体情况进行专门的设计，这是当前最普遍的做法。 第二，是随着组合机床在我国机械行业的广泛使用，广大工人总结自己生产和使用 组合机床的经验，发现组合机床不仅在其组成部件方面有共性，可设计成通用部件，而 且一些行业在完成一定工业范围的组合机床是具有很大相似度的，有可能设计为通用的 组合机床，这种机床被称为“专能组合机床”。这种专能组合机床不需要每次按具体加工 对象进行专门的设计和生产，可以设计为通用配件，组织成批生产，然后按被加工零件 的具体需要，配以简单的夹具及刀具，即可组成加工一定要求对象的高效设备。 2.1 零件图分析零件图分析 对零件图进行分析可以熟悉产品的性能及用途、工作条件等，从而成为各项技术要 求制定的依据，找出主要的技术要求和关键技术问题。 这次设计要加工的零件是变速箱箱体。 2.1.1 零件的结构特点及功用零件的结构特点及功用 变速箱是汽车、拖拉机等传动系统的主要部件，而变速箱箱体是变速箱的主要零 件，它的主要作用是支承各种传动轴，是典型的箱体类零件。 如图所示为汽车变速箱体零件图，前端面上110H7/100H7 同轴孔为 输入、输出 轴轴孔,62/90 同轴孔为中间轴轴孔,后端面上30孔为倒挡齿轮轴轴孔。 图2.1 变速箱零件图 无锡太湖学院学士学位论文 6 2.1.2 变速箱的主要技术要求变速箱的主要技术要求 轴承孔是用来安装轴承的,所以其尺寸误差和几何形状误差会使轴承与孔的配合不良, 轴承孔的尺寸公差等级为IT7,轴承孔的几何形状精度除作特殊规定外,一般都在尺寸公差范 围内。 变速箱上轴承孔的中心线间的平行度与齿轮传动精度及齿宽等因素有关,其误差大小 直接影响齿轮啮合质量和变速箱的正常工作,太大时会出现噪音,冲击振动以及齿轮寿命下 降等现象,变速箱体的孔的中心线平行度公差等到级为IT6-IT7。 变速箱体上轴承孔的中心距公差由齿轮传动中心距标准公差所决定,公差大小会引起 齿轮侧隙过大或做无侧隙的啮合,甚至会出现咬死现象。 同一轴线上各孔的同轴度误差及轴承孔中心线对所在面的垂直度误差,会使轴与轴承 装到箱体上产生歪斜,使轴产生轴向窜动和径向跳动,使输出轴上的齿轮与后桥内的驱动齿 轮不能很好的啮合,同时也使温度升高,加剧轴承的磨损,变速箱体上孔与面的垂直度公差等 级一般取 IT8。 变速箱体上主要表面的粗糙度:轴承孔及变速杆为Ra=3.2m，上、前、后平面为 Ra=6.4m。 2.1.3 变速箱的体的材料和毛坯变速箱的体的材料和毛坯 由于箱体结构复杂,故通常采用铸铁铸造.变速箱体材料为 HT200,其上主要支承孔在 铸造时铸出。 2.2 组合机床工艺方案的制定组合机床工艺方案的制定 制定组合机床工艺方案是设计组合机床最重要的步骤之一。工艺方案制定的正确与 否、合理与否，将决定机床能否达到“重量轻、体积小、结构简单、使用方便、效率高、 质量好”的要求3。 为了使机床方案制定的合理、先进，必须密切联系实际，总结生产实践经验，全面 了解被加工零件的加工情况和影响机床方案制定的因素。 影响机床工艺方案制定的主要因素有： 1)加工的工序和加工精度的要求 被加工零件需要在组合机床上完成的工序和加工精度，是制定机床工艺方案的主要 依据。制定工艺方案时，首先需要全面分析工件的加工精度及技术要求，了解现场加工 工艺及保证精度的有效措施。图示变速箱加工的工序是对双面共 6 个孔的加工，精度要 求两对孔公共轴线的不同轴度小于 0.04mm，轴线与轴线间的平行度不低于 0.015/100mm。 2） 被加工零件的特点 如被加工零件的材料及硬度、加工部位的结构形式、工件的刚性、工艺基面等，对 于机床工艺方案的制定都有重要的影响。该变速箱是典型箱体类零件，材料 HT200。在 加工双面孔之前，工件需经过铣工艺基准面、铣端面、加工定位孔等。因工件有无适当 的工艺基面也是工艺方案制订的重要因素。 3） 工件的生产方式 被加工零件的生产批量的大小，对机床工艺方案的制定也有影响。对大批量生产的 卧式双面组合镗床及工装设计 7 箱体零件，工序安排上，一般趋于分散。而且其粗加工、半精加工及精加工也分别在不 同机床上进行。这样，机床虽然多一些，但由于生产批量很大，从提高生产率、稳定地 保证加工精度的角度来说仍然是合理的。 2.2.1 工艺基面的分析工艺基面的分析 选择工艺基面和夹压部位是制定工艺方案极其重要的问题。工艺基面选择的正确， 将能实现最大限度的工序集中，从而减少机床台数，也是保证加工精度的重要条件。结 合该变速箱的结构特点及箱体零件在组合机床上典型的定位方式，采用“一面两销”定位。 “一面两销”的定位方法有如下特点3： “一面两销”的定位方法很简便的消除工件的六个自由度，使工件获得 稳定的固定位 置。 1.“一面两销”的定位方法，有同时加工五个面的可能。既能高度的集中加工工序， 又有利于提高各面上孔的位置精度。 2.“一面两销”的定位方法可以作为从粗加工到精加工的全部工序加工的基准，使整 个工艺过程实现基准统一。 3.“一面两销”的定位方法使夹紧方便，夹紧机构简单。容易使夹紧力对准支承，消 除夹紧力引起工件变形对加工精度的影响。 4.“一面两销”的定位方法易于实现自动化定位，并有利于防止切屑落入基面。 在选择工艺基面的同时要相应的决定夹压位置。因为它对定位的可靠，工件的稳定 以及保证加工精度都有直接的影响。确定夹压位置时应注意如下的问题： 1.保证工件夹压后定位稳定。组合机床是按集中工序组成的。常常是多轴、多面同 时加工，切削负荷重。为了使工件在加工过程中不产生位移和振动，必须将工件 牢固的夹住，并具有足够的夹压刚度。 2.夹压点应避免放在工件加工部位的上方，力求使其靠近箱体的筋或壁，以减少夹 压变形而影响加工精度。 3.对刚性差的工件，力求使夹压点对着定位支承点。 2.2.2 加工工艺的分析加工工艺的分析 分析被加工零件的工艺，亦是制定工艺方案极其重要的问题，我们要认真地分析被 加工零件加工工艺的需要和组合机床完成工艺的可能，正确的确定组合机床的加工方案。 当被加工孔直径在 40mm 以上时，组合机床上多采用镗削方法加工。但当被加工孔 较短，直径虽在 40mm 以下，甚至直径为 10mm 左右的孔，亦可采用镗削的方法加工。 组合机床上镗孔可达 IT6IT7 级精度，表面粗糙度在 1.6 左右，孔间的位置精度可达 0.0250.05mm , 若用一根镗杆镗削几层同心孔系时，孔的不同轴度可以保证在 0.0150.02mm 范围内，若分别由两根镗杆从两端加工时，孔的不同轴度可以达到 0.030.05mm。 组合机床镗孔分别采用导向加工和不导向的刚性主轴两种加工。大直径深孔，多采 用刚性主轴加工。一些中等直径单层或多层孔，一般都采用导向加工。该变速箱镗组合 无锡太湖学院学士学位论文 8 机床就是采用的导向加工，同时考虑到粗镗孔的过程中，切削量大，震动影响大，势必 影响镗孔的位置精度和同轴度，满足不了零件的技术要求和加工精度，因此才用“内滚式” 导向或浮动卡头，以提高和保证加工质量。 2.2.3 加工余量的确定加工余量的确定 为了使加工过程能正常地进行，可靠的保证加工精度，还必须合理的确定工序间的 余量。组合机床上进行孔加工及制订工艺方案划分工序余量时，要注意以下的问题： 1.粗镗时，考虑工件的冷硬层、铸孔的铸造黑皮和铸造偏心。粗镗余量（直径上） 一般不得小于 67mm。 2.在工件经过重新安装、定位误差较大时，余量应当适当增大。当工件不经过重新 安装，而在一次安装下进行半精和精加工，则最后精加工的余量就可以减小。但 精镗孔（12 级）直径上余量一般不应超过 0.40.5mm。 在确定镗孔机床余量时，还需要注意到加工余量对镗杆直径的影响。尤其是在工件 需要让刀以便通过刀具时，由于加工余量和工件让刀量的影响，往往要减小镗杆直径。 表 2-1 粗镗加工的加工余量（基孔制 7 级精度） 被加工粗 镗（mm）精镗（mm） 孔直径第一次第二次第一次精度 6260.061.56262H7 9088.089.59090H7 10098.099.5100100H7 110108.0 109.5110110H7 2.2.4 确定加工工艺方案应注意的问题确定加工工艺方案应注意的问题 一个正确的组合机床工艺方案的确定，必须正确的处理粗加工和精加工、工序集中 和分散、单一工序和混合加工等矛盾，才能使组合机床很好的满足加工工艺的要求。 1.粗加工和精加工工序的安排 在确定组合机床完成工艺时，合理的处理粗、精工序的安排是很重要的。在大批 量的生产中，粗、精加工应当分开进行。这样做有如下优点： a)工件能得到较好的冷却，减少热变形及内应力变形的影响，有利于保证加工精度。 b)可以避免粗加工产生振动的不利影响。粗加工时切削力很大，并且产生很大的振 动，会影响到精加工孔的光洁度和精度。 c)有利于精加工机床的精度持久的保持。粗、精加工分开时，精加工工序就可以采 用较小的夹紧力，减小夹压变形，有利于保证加工精度。 d)使机床结构简单，便于维修。 2.工序集中原则 集中工序是近代机械加工主要的发展方向之一。组合机床就是按照工序集中的工 艺原则建立起来的，即运用各种不同的刀具，在机床上同时加工一个或几个工件的不同 表面。在组合机床上通常是采用多轴、多面、多工位和复合刀具等方法来集中工序，在 一台机床上完成复杂的工艺过程，从而有效地提高生产率。 具体决定机床工序集中程度时应注意的问题： 卧式双面组合镗床及工装设计 9 1)适当考虑单一工序 在可靠的条件下，应把相同的工序集中在同一个工位或一台机床上加工。但大 量的钻孔和镗孔最好分开，不要集中在一个主轴箱上进行加工。 2)相关工序应集中在同一工位或同一台机床上加工 当箱体零件各方面上的孔相互之间有严格的位置精度要求时，这些孔的精加工 应集中在一台机床上并在一次安装下完成，并且粗加工最好也集中在一台机床 上完成，可以使得精加工机床余量分布的更均匀，有利于保证精度。 3)确定工序集中程度时，必须充分考虑工件的刚性 4)确定工序集中程度时，必须充分考虑粗、精加工工序的安排问题 保证不因粗加工时热变形以及由于工件和夹具刚性不足产生变形，影响加工精 度。 5)集中工序必须考虑机床调整时使用方便性和提高工作可靠性。 3.其它应注意的问题 为了保证加工精度，除了正确的处理粗、精加工工序安排及工序集中程度之外， 还应当根据被加工零件的具体情况注意许多问题： a)粗镗第一次时要切除掉大量黑皮和冷硬层，切削深度大，势必带来很大振动，所 以第二次粗镗应避开第一次粗镗的影响，减少振动。这样，同一镗杆上要安排好 镗刀间的距离，第一次粗镗进行完后，在进行第二次粗镗。 b)镗孔不同轴度要求在 0.05mm 以内时，精加工应尽量由一面进行。尤其是多轴加 工及同一轴线有多层孔加工时更为必要。 c)孔的相互位置精度要求在0.05mm 以内时，最好在同一个工位上进行加工。 d)对于镗孔机床，应注意精加工后孔的表面是否允许留有退刀的刀痕。 e)当采用卧式双面镗床加工时，应注意同轴镗杆之间的干涉情况，即两镗杆不要相 撞。 无锡太湖学院学士学位论文 10 2.2.5 制定工件加工工艺路线制定工件加工工艺路线 表 2-2 加工工艺路线表 序号内容 0铸造 05人工时效处理 10非加工面涂漆处理 15粗精铣上盖结合面 20在上结合面钻孔、铰孔、攻丝 25粗铣前后端面 30粗铣两侧窗口面 35前后端面钻孔 40两侧窗口面钻孔及检查 45粗铣倒档轴孔内端面 50铰取窗口面上定位孔 55粗镗前后端面轴承孔，扩倒档孔 60精镗前后端面轴承孔，铰倒档轴孔 65精铣两侧窗口面 续表 2-2 序号内容 70前后端面螺孔攻丝 75精铣倒档轴孔内端面 80两侧窗口面螺孔攻丝 85精铣前后端面 90清洗 95检验 100入库 2.2.6 组合机床切削用量的选择组合机床切削用量的选择 组合机床的正常工作与合理的选用切削用量，即确定合理的切削速度和工作进给量， 有很多关系。切削用量选的适当，能使组合机床有最少的停车损失，最高的生产效率， 最长的刀具寿命和最好的加工质量，也就是多快好省的进行生产。 组合机床大多为多刀加工，而且常常是多种刀具同时加工，因此在选择切削用量时 应注意下列问题： 1.切削用量的选择要尽可能达到合理的利用所有刀具，充分发挥其性能。因在组合 机床的动力头上往往同时有多把或多种刀具，其切削用量各有特点。但组合机床 上动力头的每分钟进给量是一样的。一般是用拼凑的方法使各种刀具能有较合理 的切削用量，就是按各类刀具选择较合理的转速及每转进给量，然后进行调整， 使各种刀具的每分钟进给量一致，即使其转数和每转进给量的乘积相等。 2.复合刀具切削用量选择的特点：进给量按复合刀具最小直径选择，切削速度按复 卧式双面组合镗床及工装设计 11 合刀具最大直径选择。 表 2-3 本次加工的切削用量选择 被加工孔直径切削速度主轴转速每转进给量动力头进给 （mm）m/minr/minmm/rmm/min 305.6860.30.6237 6255.6285.20.1337 9080.6285.20.1337 10078.4249.70.1537 11086.3249.70.1537 3.在选择切削用量时，应注意工件生产批量的影响。在生产率要求不高时，就没必 要把切削用量选得很高，以免增加刀具的损耗。在大批大量生产中，组合机床需 要有很高的生产率，只需提高那些“限制性”工序刀具的切削用量。对于非限制性 工序刀具的切削用量仍然应该采用比较低的。 4.在选择切削用量时，还必须考虑通用部件的性能。如所选的每分钟进给量一般要 高于动力头允许的最小进给量，这在采用液压驱动的动力头时更为重要。因为若 选取的进给量低于动力头允许的最小值，机床就不能正常工作。 总之，我们必须从实际出发，首先根据加工精度、加工材料、工作条件和技术要求 来进行分析，按照经济的满足加工要求的原则合理的选择切削用量。 2.3 组合机床总体设计组合机床总体设计 组合机床的总体设计，就是针对具体的被加工零件，在选定的工艺和结构方案的基 础上，进行方案图纸设计。这些图纸包括：被加工零件工序图、加工示意图、生产率计 算卡片、机床联系尺寸图等。 2.3.1 被加工零件工序图被加工零件工序图 被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示在一台机床上或一条自动线上完成 的工艺内容、加工部位的尺寸及精度、技术要求、加工用定位基准、夹压部位、以及被 加工零件的材料、硬度和在本机床加工前毛坯情况的图纸。它是在原有的工件图基础上， 以突出本机床或自动线加工内容，加上必要的说明绘制的4。它是组合机床设计的主要依 据，也是制造使用时调整机床、检查精度的重要技术文件。其中包括： 1.被加工零件的形状，尤其是要设置中间导向时，工件内部筋的布置和尺寸。 2.加工用基面和夹压的方向及位置，以便进行夹具的支承、定位及夹压系统的设计。 3.加工表面的尺寸、精度、材料、光洁度、位置尺寸及精度和技术条件。 4. 被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及被加工部位的余量。 无锡太湖学院学士学位论文 12 图 2.2 变速箱加工工序图 加工部位的基本尺寸按切削加工余量及本道工序的余量确定，精镗可以达到 IT7。 根据孔的加工精度要求，可以算出本工序加工保证的尺寸公差，计算记过要保证准 确无误5。 标准公差计算: (2-1) 7 aD001 . 0 3 45 . 0 IT D 其中：D-基本尺寸分段的计算尺寸 a7-公差等级系数 基本尺寸属于 1830mm30 计算尺寸 （2-2）mm24.233018D 公差单位 （2-3）mmI31 . 1 24.23001 . 0 24.2345 . 0 3 标准公差 （2-4）mmm2131 . 1 167IT 所以计算得本工序尺寸精度是 mm0105 . 0 30 同理其他孔的尺寸精度： 0.0175mm110 0.0175mm001 0.0175mm90 mm015 . 0 62 2.3.2 加工示意图加工示意图 加工示意图是组合机床设计的重要图纸之一，在组合机床总体设计中占有重要地位。 是设计刀具、夹具、主轴箱和选择动力部件的主要资料，也是调整机床和刀具的重要依 据。 卧式双面组合镗床及工装设计 13 加工示意图要能够反映机床的加工过程和加工方法，并能决定浮动卡头或接杆的尺 寸、镗杆长度、刀具种类及数量、刀具长度及加工尺寸、主轴尺寸及伸出长度、主轴和 刀具及导向与工件间的联系尺寸等6。根据机床要求的生产率及刀具特点，合理的选择切 削用量，决定动力头的工作循环。 加工示意图应绘制成展开图，其绘制顺序是： 首先按照比例绘制工件的外形及加工部位的展开图。特别注意要将那些距离很近的 孔严格按比例相邻绘制，以便清晰的看出相邻刀具、导向及工具、主轴等是否相碰。然 后，根据工件要求及选定的加工方法绘制刀具，并确定导向形式、位置及尺寸，选择合 适的主轴和接杆。对于采用浮动夹头的镗孔刀杆，必须考虑并解决刀杆推出导向时防止 下垂的问题，这一般是用托架来托住退出的刀杆。 加工示意图还要绘制出工件部位的图形。在轴数多时，必须在孔旁标上号码，以便 设计和调整机床。 加工示意图还要考虑一些特殊要求：如工件的抬起、主轴定位、危险区等，决定动 力头的工作循环和行程。 刀具选择是否合理，将直接影响机床的加工精度和生产率，除工件的加工精度、光 洁度、加工尺寸、台阶孔、排屑以及生产率等因素外，影响刀具选择的其他因素还有： 当孔表面不许有刀痕时要将工件抬起，让刀退出这时只能采用镗刀。本次设计采用的便 是镗刀。 镗刀通常作成方形截面，方形截面镗刀比较简单，但是刀杆上的方形孔制造复杂， 为了提高镗杆的刚性及顺利排屑的前提下，要尽量可能用较粗的镗杆，根据文献2，表 4- 5，可查阅镗杆直径 d 和镗刀截面 BB 如表（2-4）： 表 2-4 镗孔、镗杆直径 镗孔直径 D6290100110 镗杆直径 d4050506565906590 镗刀截面 BB1212121216161616 镗杆通常采用优质合金钢，经过锻造、淬火表面精确磨制，镗刀采用硬质合金刀片， 用压紧螺钉固定在刀体上。镗铸铁时，镗刀的几何参数如下： mm5 . 1r 81128 3050 15459075 1 1 刀尖圆角半径 副后角主后角 刃倾角前角 副偏角主偏角 工序间余量的确定： 在编制加工示意图的过程中，要合理地决定工序间的加工余量。关于工序加工余量 的确定如表 2-1。 导向结构的选择： 组合机床上孔的尺寸和精度都是由导向来保证的。因此在选择导向时要注意以下问 题： a)正确选择导向类型 无锡太湖学院学士学位论文 14 在加工小孔时，导向部分直径较小，通常采用固定式导向，刀具或刀杆在导套内 既转动又移动，这种导向方法精度较好，但容易磨损，不利于持久保证精度；当 导向直径较大转速较高时，为了避免镗杆由于摩擦发热而变形，产生“别劲”现象， 或因导向润滑不良和细切屑进入，而使镗杆与导套“咬死”，则应选用旋转导向， 这种导向利于减轻磨损和持久保证精度。 b)正确的选择导向的形式和结构 必须根据导向的旋转速度、加工精度、刀具工作条件等情况，选择正确的导向形 式和结构。粗镗孔时转速高，但精度要求低，可选用圆锥滚子轴承的旋转导向。 c)选择导向参数 根据导向形式、工件形状及加工精度，以及刀具的性能来决定导向参数。导向长 度要能够保证刀具开始切削时，其导向部分进入导套的长度不能小于一个导向直 径。 d)浮动卡头及接杆的选择 为了提高加工精度，减少主轴位置误差和主轴振摆对加工精度的影响，在采用长 导向或多个导向进行镗孔时，镗杆与主轴均采用浮动卡头相联接。 动力头工作循环及其行程的确定： 动力头工作循环一般包括快速引进、工作进给和快速退回等动作，有时还要有中间 停止、多次往复进给以及跳跃进给等。 a)工作进给长度的确定 组合机床上有第一工作进给和第二工作进给之分。第一工作进给是用于钻孔、铰 孔及镗孔等工作。因此镗孔属于第一工作进给。工作进给长度应等于被加工部分 长度与刀具切入和切出长之和。动力头工作进给的长度是按加工长度最大的孔来 选取的。切入长度一般为 510mm，切出长度镗孔为 510mm。 因此工作进给长度为： （左刀头） （右刀头）（ 36mm mm109mm5158 b)快速引进长度的确定 快速引进长度是动力头把刀具送到工作进给的位置，其长度按具体工作情况确定， 取其为 L=91mm（右） ；L=64mm（左） 。 c)快速退回长度的确定 快速退回的长度等于快速引进和工作进给长度之和。一般在固定式夹具的机床上， 动力头快速退回的行程，只要所有刀具都退回至导套内，不影响工件的装卸就行 了。 快退长度： （左动力头）（ （右动力头）（ 0mm01mm3664L 0mm02mm09119L 2 1 动力头总行程的确定： 卧式双面组合镗床及工装设计 15 动力头的总行程除了满足工作循环所需长度外，还要考虑装卸和调整刀具的方便性。 装卸刀具的理想情况是：刀具退离导向套外端。 图 2.3（a）变速箱体镗加工示意图(左动力头) 无锡太湖学院学士学位论文 16 图 2.3（b） 变速箱体加工示意图(右动力头) 图 2.3（c） 变速箱体加工示意图 2.3.3 动力部件的选择动力部件的选择 动力部件用以实现切削刀具的旋转和进给运动或只用于进给运动，是组合机床最主 要的通用部件。 组合机床往复运动采用机械传动，即由电动机通过齿轮传递运动和动力，进给运动 采用液压滑台，它具有无级调速的优点。 1.动力头电动机功率的确定： 每种规格的动力头都有一定的范围，根据所选切削用量计算的切削功率及进给功率 的需要，并适当考虑提高切削用量的可能性： （2-5） 进切 动 N N N 其中 ：N-动力头电动机功率 动 N-切削功率 切 N-进给功率 进 -传动效率 镗孔的切削功率由文献3，图 1-7 知： 硬质合金镗刀加工： rmmf/45 . 0 max 镗孔时切削深度： mmt2 切削圆周力： （2-6） 55. 075 . 0 4 . 51HBfaF pZ 卧式双面组合镗床及工装设计 17 切削轴向力： （2-7） 1 . 165. 0 2 . 1 51 . 0 HBfaF px 扭矩： （2-8） 55 . 0 75 . 0 75 . 0 7 . 25HBfDaT p 切削功率： （2-9）61200/VFP Z 1）对于对于 62 的孔的孔： 已知： mmNHBfDaT KWVFP NHBfaF NHBfaF mVrmmf p Z pX pZ 19099 7 . 25 82. 061200/ 31.26451. 0 32.897 4 . 51 min/6 .55/13 . 0 55. 075 . 0 75 . 0 2 22 1 . 165 . 0 2 . 1 2 55 . 0 75 . 0 2 加工的主轴箱主轴: （2-10）mmmm T Bd23 100 19099 2 . 6 100 44 1 mmd30 1 取 2）对于）对于 90 的孔：的孔： mmd mmNHBfDaT KWVFP NHBfaF NHBfaF mVrmmf p Z pX pZ 40 07.27724 7 . 25 18. 161200/ 31.26451 . 0 32.897 4 . 51 min/ 6 . 80/13. 0 3 55 . 0 75 . 0 2 22 1 . 165 . 0 2 . 1 2 55 . 0 75. 0 2 小轴直径同理求得： 则： 已知： 3）对于）对于 100 的孔：的孔： mmd mmNHBfDaT KWVFP NHBfaF NHBfaF mVrmmf p Z pX pZ 40 58.34294 7 . 25 28 . 1 61200/ 08.29051 . 0 98.998 4 . 51 min/ 4 . 78/15 . 0 4 55 . 0 75 . 0 75. 0 2 22 1 . 165 . 0 2 . 1 2 55. 075 . 0 2 小轴直径同理求得： 则： 已知： 无锡太湖学院学士学位论文 18 4）对于）对于 110 的孔的孔 mmd mmNHBfDaT KWVFP NHBfaF NHBfaF mVrmmf p Z pX pZ 40 03.37724 7 . 25 61200/ 08.29051 . 0 98.998 4 . 51 min/ 3 . 86/15 . 0 5 55 . 0 75. 0 75. 0 2 22 1 . 165. 02 . 1 2 55. 075 . 0 2 小轴直径同理求得： 则： 已知： 5）对于）对于 30 的孔的孔： kw041 . 0 309740 68. 56593 D9740 VT P 659319062 . 0 30 6 . 31 6 . 31 54.3319062. 025 . 0 2 . 92 . 9 min/68. 5/62 . 0 1 1 6 . 075 . 0 75 . 0 6 . 08 . 075 . 0 1 6 . 04 . 02 . 16 . 04 . 0 2 . 1 1 mmNmmNHBfDT NNHBfaF mVrmmf p则： 已知： 加工的主轴箱主轴: mmd30 1 取 2.主轴箱轮廓尺寸的初选: mmHB mmH mmL mmB mmL 400400 201 201 304 304 ：最终初选主轴箱规格为 部润滑齿轮传动的排列考虑主轴箱壁厚以及内 主轴箱高度 被加工孔上下距离 主轴箱宽度 工件最大间距 孔 孔 2.3.4 机床联系尺寸图的绘制机床联系尺寸图的绘制 机床联系尺寸图是决定各部件的轮廓尺寸及相互间联系关系的，是开展各专用部件 设计和确定机床最大占地面积的指导图纸。 变速箱镗组合机床是由标准部件动力滑台、动力箱、侧底座、中间底座等，加上专 用部件主轴箱，刀具系统，夹具，液压以及 PLC 控制系统组成。 绘制机床联系尺寸图应考虑的问题: 1.机床装料高度的确定 在确定机床装料高度时，要考虑车间运送工件的辊道高度、工件最低孔的位置、 主轴箱最低主轴高度和通用部件高度尺寸的限制。根据我国具体情况，为便于操 作和省力，对一般卧式组合机床、流水线和自动线，装料高度定为 850mm。 2.夹具轮廓尺寸确定 此次设计中镗模也是夹具的一部分，在确定夹具轮廓尺寸的时候，首先根据加工 卧式双面组合镗床及工装设计 19 示意图和测底座以及滑台和动力箱的高度，并结合工件的装料尺寸和工件的高度， 确定工件在高度方向上的位置，然后根据选定的镗模支架的宽度和工件的长度确 定工件在水平方向上的位置。最后考虑工件的定位，限位和夹紧装置，以及夹具 底座排削和安装等方面的空间和面积需要确定夹具的轮廓尺寸。 3.中间底座尺寸的确定 加工示意图中,已确定了工件端