毕业论文--插齿机工作台底座加工工艺及机床设计

插齿机工作台底座加工工艺及机床设计 摘 要：本设计主要是关于插齿机工作台底座加工工艺及三面复合式钻组合机床的设计，排出该零件的加工工艺，并对钻孔工序设计组合机床，通过组合机床的设计，达到一次性钻出多个孔的目的，从而保证零件的加工精度，提高生产效率，降低工人的劳动强度。本次毕业设计的是插齿机工作台底座三面复合式钻组合机床的设计，设计的加工零件是插齿机工作台底座。主要设计的是三图一卡及多轴箱。首先进行组合机床的总体设计，然后根据根据工件的材料及硬度选择刀具、导向结构、切削用量，计算切削力、切削转矩及切削功率，并以此选择主轴轴颈及外伸尺寸，动力部件，液压滑台，并绘制加工示意图和尺寸联系图。在此基础上进行多轴箱的设计，多轴箱是组合机床的主要部件之一，按专用要求进行设计，由通用零件组成，其主要作用是根据被加工零件的要求，安排各主轴位置并将动力和运动由电机或动力部件传给各主轴，使之得到要求的转速。专用主轴箱根据加工零件特点，及其加工工艺要求进行设计，由大量的专用零件组成。设计的内容包括：绘制多轴箱设计原始依据图；确定主轴结构；确定轴颈及齿轮模数；拟定传动系统；计算主轴、传动轴坐标；绘制坐标检查图；绘制多轴箱总图、零件图。本次设计完成了插齿机工作台底座的加工工艺及复合式钻组合机床的三图一卡及上多轴箱的设计，完成了上多轴箱的主轴的位置计算，达到了设计要求。 关键词：加工工艺;组合机床;传动系统;上多轴箱;三图一卡ABTRACT ：This design is mainly about the gear shaping machine workbench base processing technology and the design of the three sides compound drill combination machine tools, discharge machining process, the drilling holes and the design of modular machine tool, by combining the design of the machine tool, reach the purpose of the disposable drill multiple holes, so as to ensure the processing precision of parts, improve the production efficiency, reduce the labor intensity of workers.This graduation design is the gear shaping machine workbench base on three sides by compound drill combination machine tools design, design of machining parts are gear shaping machine workbench base. Figure 1 is the main design of three CARDS and spindle box. Overall design of modular machine tool is first, and then choose according to according to the workpiece material and hardness of the cutting tool, the structure of the guide, cutting dosage, calculation of cutting force, cutting torque and the cutting power, and to choose the main shaft journal and overhanging size, power components, hydraulic sliding table, and map processing schematic diagram and the size to contact. On this basis for the design of spindle box, is one of the main components of modular machine tool spindle box, according to the special requirements for design, is composed of general parts, its main function is according to the requirement of the processed parts, arrange .This design to complete the processing technology of gear shaping machine workbench base and compound drill combination machine tools of three figure on a card and the design of the spindle box, finished on the position of the spindle spindle box computing, has reached the design requirements.Key words: process, the modular machine tool, transmission system, the spindle box, three figure one card目录前言1第一章 插齿机工作台底座加工工艺规程21.1零件的分析21.2箱体的结构特点31.3 箱体的材料、毛坯及热处理31.3.1毛坯种类的确定31.3.2毛坯的形状及尺寸的确定41.3.3毛坯的材料热处理41.3.4确定毛坯的制造形式51.4 确定工艺路线51.5 确定切削用量5第二章 组合机床的概述142.1 组合机床的组成及其特点142.2 组合机床的工艺范围及配置形式152.2.1组合机床的工艺范围152.2.2 组合机床的配置形式162.3 组合机床的加工精度162.4 组合机床的设计步骤162.4.1 调查研究162.4.2 总体设计方案172.4.3 技术设计17第三章 组合机床通用部件及其选用183.1 通用部件的分类183.2 常用通用部件183.2.1 动力滑台183.2.2 动力箱183.2.3 工艺切削头183.2.4 工作台193.2.5 支承部件193.3 通用部件选用的方法和原则19第四章 组合机床总体设计204.1 工艺方案的拟定204.1.1 确定组合机床工艺方案的基本原则204.1.2 确定组合机床工艺方案应注意的问题214.1.3 组合机床工艺方案的拟定214.2 切削用量的确定及其计算224.2.1 组合机床切削用量的选择特点224.2.2 切削用量的选择方法和注意的问题234.2.3 确定切削用量、力、切削功率及刀具耐用度252切削力、扭矩和功率的计算274.3 组合机床总体设计“三图一卡”314.3.1 被加工零件工序图314.3.2 加工示意图334.3.3 机床联系尺寸图404.3.4 机床生产率计算卡44第五章 组合机床上部多轴箱设计445.1 主轴箱原始依据设计图445.2 主轴结构形式的选择及动力计算455.2.1 主轴结构形式的选择455.2.2 主轴直径和齿轮模数的初步确定455.2.3 主轴箱的动力计算465.3 传动系统的设计与计算465.3.1 传动系统的一般要求465.3.2 主轴分布类型及传动系统设计475.3.3 主轴箱传动系统的设计方案495.3.4主轴箱的变速和操作505.3.5润滑油泵安排505.4主轴箱坐标计算515.4.1.验算中心距误差515.4.2.绘制坐标检查图535.4.3.绘制多轴箱总图及零件图545.4.4多轴箱零件设计55致 谢57参 考 文 献5856前言毕业设计是完成工程师基本训练的重要环节，也是学生在校学习阶段的最后一个重要教育环节，其目的是培养学生综合运用所学的专业和基础理论知识，独立解决本专业一般工程技术问题的能力，树立正确的设计思想和工作作风。在我国经济飞速发展的时代，我国机床设计的水平与国外先进的设计技术水平的距离有了明显的缩小，我国组合机床工业已经取得了很大的成就，组合机床的产量迅速的增长，质量不断的提高，新产品不断的涌现，组合机床及其自动线在机械制造业中正获得越来越广泛的应用。组合机床是有许多的预制的通用部件及少量的专用部件组成的，它能从多面、工位、多轴对一个或几个工件的同时进行加工，和一般的万能机床相比，具有设计制造周期短、成本低、自动化程度高、加工效率高、加工质量稳定、减轻工人劳动强度等优点。在机械制造工业中，装备新企业或者对老企业进行技术改造，采用组合机床及其自动线，是发展生产、提高质量的有效途径之一。目前，国内外许多行业，其中特别是汽车行业，仍然大量使用组合机床。正是它的许多与普通机床相比较显优越的特点，以及与数控机床相比，更适用于大批量、流水线生产的特点，才得到各种行业的广泛适用。也正是如此，各行业都在加大对组合机床的研究、改进、创新设计，以提高生产水平，提高生产率，提高企业的竞争力。因此，要对组合机床的设计进行不断的学习和探索，本毕业设计对组合机床的设计，借鉴了先进的组合机床设计的设计经验，又对组合机床的设计做出了自己独特的设计方案，通过毕业设计使自己对所学知识得到了巩固和扎实，在设计中学到了机床设计的一些经验和方法，特别是对组合机床的设计得到了更深入的了解。由于水平有限，本设计中谬误之处在所难免，我诚恳的希望大家能够提出宝贵的意见第一章 插齿机工作台底座加工工艺规程1.1零件的分析旋转工作台底座主要用来安装蜗杆和蜗轮，以及旋转工作台主轴，对于重要安装位置都有严格的形状和位置公差要求。其中蜗轮中心线与底面有垂直度要求，蜗杆中心线与底面有平行度要求，轴承安装孔有圆度要求，安装轴承端盖的法兰对中心线有端面跳动公差要求等等。对于一般箱体设计而言，轴承支承孔的尺寸精度、形状精度、表面粗糙度要求。位置精度，包括孔系轴线之间的距离尺寸精度和平行度，同一轴线上各孔的同轴度，以及孔端面对孔轴线的垂直度、孔轴线对安装面的平行度或垂直度等。此外，为满足箱体加工中的定位需要及箱体与机器总装要求，箱体的装配基准面与加工中的定位基准面应有一定的平面度和表面粗糙度要求；各支承孔与装配基准面之间应有一定距离尺寸精度的要求。 零件的材料为HT220，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，减震性能 良好。传动箱体需要加工表面以及加工表面的位置要求。现分析如下主要加工面：1）铣上下平面保证尺寸235mm2）铣侧面保证表面粗糙度3.23）镗160，140，70，260各孔至所要求尺寸，并保证各位误差要求4）钻孔攻丝底平面各孔 1.2箱体的结构特点 箱体是机器和部件的基础零件,由它将机器和部件中许多零件连接成一个整体,并使之保持正确的相互位置,彼此能协调地运动.常见的箱体零件有:各种形式的机床主轴箱.减速箱和变速箱等.各种箱体类零件由于功用不同,形状结构差别较大,但结构上也存在着相同的特点 :(1)尺寸较大箱体通常是机器中最大的零件之一,它是其他零件的母体,如大型减速箱体长达56m,宽34m,重5060吨,正因为它是一个母体,所以它是机器整体的最大零件.(2)形状复杂 其复杂程度取决于安装在箱体上的零件的数量及在空间的相互位置,为确保零件的载荷与作用力,尽量缩小体积.有时为了减少机械加工量或减轻零件的重量,而又要保证足够的刚度,常在铸造时减小壁的厚度,再在必要的地方加筋板.凸台.凸边等结构来满足工艺与力的要求.(3)精度要求有若干个尺寸精度和相互位置精度要求很高的平面和孔，这些平面和孔的加工质量将直接影响机器的装配精度，使用性能和使用寿命。(4)有许多紧固螺钉定位箱孔这些孔虽然没有什么特殊要求。但由于分分布在大型零件上，有时给加工带来很大的困难。由于箱体有以上共特点，故机械加工劳动量相当大，困难也相当大，例如减速箱体在镗孔时，要如何保证位置度问题，都是加工过程较困难的问题。1.3 箱体的材料、毛坯及热处理1.3.1毛坯种类的确定 常用毛坯种类有：铸件、锻件、焊件、冲压件。各种型材和工程塑料件等在确定毛坯时，一般要综合考虑以下几个因素（1）依据零件的材料及机械性能要求确定毛坯。例如，零件材料为铸铁，须用铸造毛坯；强度要求高而形状不太复杂的钢制品零件一般采用锻件。（2）依据零件的结构形状和外形尺寸确定毛坯，例如结构比较的零件采用铸件比锻件合理；结构简单的零件宜选用型材，锻件；大型轴类零件一般都采用锻件。（3）据生产类型确定毛坯。大批大量生产中，应选用制造精度与生产率都比较高的毛坯制造方法。例如模锻、压力铸造等。单件小批生产则采用设备简单甚至用手工的毛坯制造方法，例如手工木模砂型铸造。（4）确定毛坯时既要考虑毛坯车间现有生产能力又要充分注意采用新工艺、新技术、新材料的可能性。本主轴箱体是大批量的生产，材料为HT2040用铸造成型。1.3.2毛坯的形状及尺寸的确定 毛坯的尺寸等于零件的尺寸加上（对于外型尺寸）或减去（对内腔尺寸）加工余量。毛坯的形状尽可能与零件相适应。在确定，毛坯的形状时，为了方便加工，有时还要考虑下列问题（1）为了装夹稳定、加工方便，对于形状不易装夹稳固或不易加工的零件要考虑增加工艺搭子。（2）为了提高机械加工的生产率，有些小零件可以作成一坯多件。（3）有些形状比较特殊，单纯加工比较困难的零件可以考虑将两个甚至数个合制成一个毛坯。例如连杆与连杆盖在一起模锻，待加工到一定程度再切割分开。 在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。 在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。1.3.3毛坯的材料热处理长期使用经验证明，由于灰口铸铁有一系列的技术上（如耐磨性好，有一定程度的吸震能力、良好的铸造性能等）和经济上的优点，通常箱体材料采用灰口铸铁。最常用的是HT2040，HT2547，当载荷较大时，采用HT3054，HT3561高强铸铁。箱体的毛坯大部分采用整体铸铁件或铸钢件。当零件尺寸和重量很大无法采用整体铸件（受铸造能力的限制）时，可以采用焊接结构件，它是由多块金属经粗加工后用焊接的方法连成一整体毛坯。焊接结构有铸焊、铸煅焊、煅焊等。采用焊接结构可以用小的铸造设备制造出大型毛坯，解决铸造生产能力不足的问题。焊前对各种组合件进行粗加工，可以部分地减轻大型机床的负荷。毛坯未进入机械加工车间之前，为不消除毛坯的内应力，对毛坯应进行人工实效处理，对某些大型的毛坯和易变形的零件粗加工后要再进行时效处理。毛坯铸造时，应防止沙眼、气孔、缩孔、非金属夹杂物等缺陷出现。特别是主要加工面要求更高。重要的箱体毛坯还应该达到规定的化学成分和机械性能要求。1.3.4确定毛坯的制造形式零件的材料HT250。由于年产量达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸较大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合大批生产的金属模铸造。便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。1.4 确定工艺路线 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 机床 刀具1热人工时效2龙门铣以165孔定位，铣235上面，留量为3X2102AYG63钻扩铰以235上面及外形定位，压紧： 1，钻8x17孔2，扩与主轴孔同一轴线上的2x17孔 3，铰与主轴孔同一轴线上的2x17孔，至2x17H7，作为工艺孔 4龙门铣以235上面及外形定位，压紧：铣235下面至尺寸X2102AYG65龙门铣1，以235下面及两工艺孔定位，压紧：X2102AYG6 1）侧刀架铣500左面留量1.5 铣平Ra3.2面留量3，刀具修整方框，尺寸见12，侧刀架铣500右面留量1.5， 铣平Ra3.2面留量3，刀具修整方框，尺寸见4 3，铣665两面至尺寸，620+3左面做留量26立车以235下面及两工艺孔定位，压紧：CM512AYG6 车260锥孔1:20至250直孔 车165留量2 车155下面留量27镗以235下面及两工艺孔定位，压紧：T68YG81，镗70H6至尺寸65， 镗轴承盖凸台端面留量1.5mm2，工作台转动180，镗140x80至135x75, 镗孔深12mm至11mm 8热人工时效9表面处理1，抛丸，2，清沙，3，非加工面涂机床防锈底漆10龙门铣1，以235下面及两工艺孔定位，压紧：铣235上面至要求XK2120BYG6 2，以235下面及两工艺孔定位，压紧： 1）铣620+3左面做留量2 2）铣500两侧面至要求3）精铣左面与235下面垂直度在0.054）铣平视图中两Ra3.2面至要求5）铣平视图中Ra3.2面至要求 11数控立车以235下面及两工艺孔定位，压紧：SVT160YG31，车315深15至尺寸2，车165H6及上端面至要求， 车D-D视图中175x10槽至要求 车1:20锥孔留量0.2-0.3 车B-B视图中260x10至要求。 3，车1:20锥孔上端面R3深1.5环形油槽至尺寸 120钻以235下面及两工艺孔定位，压紧：组合机床麻花钻 1，A-A中8xM10处用中心钻点窝； 钻攻中4xM6至要求，孔口倒角1x452，反锪A-A中6x17x36， 反锪4x17x26至要求； 3，钻8.7（通），攻Z1/8（A-A，C-C）; 钻14.8深50攻Z3/8至要求；4，钻，锪22.5x32， 并攻M24x1.5至要求（见、M-M图及，F-F图）； 钻、攻2xM24x1.5至要求（见A-A） 5，钻2x8.7至要求， 钻16孔与A-A图中Z1/8通6，钻、攻中8xM10深30至要求，孔口倒角1x45 13 钳 1，将主轴套蜗轮与蜗杆组装在一起；装配前去除端面上加工螺孔 产生的高点，并清洗干净2，与旋转台主轴配刮1:20锥孔及上端面至要求14 镗 1，以235下面及两工艺孔定位，压紧：TPX611BYG6X 镗2x70H6孔留量1.0-1.2， 并锪3下端留量0.5 2，以235下面及两工艺孔定位，压紧： 镗140深12，80至要求15坐标镗 以235下面及两工艺孔定位，压紧：DIXI175YG3X 精镗70H6至要求 精镗蜗杆轴承盖凸台面至要求16加工中心1，以235下面及两工艺孔定位，压紧：EC-1600麻花钻 钻、攻1图中6xM6螺纹孔至要求， 钻、攻 1图中4xM6螺纹孔至要求， 钻、攻 1图中8xM6螺纹孔至要求， 钻8.7通孔，各孔口倒钝2，工作台转90，找正70H6内孔中心： 钻、攻6xM8螺纹孔至要求，各孔口倒钝3，工作台又转90： 钻、攻4视图中6xM6、 8xM6螺纹孔至要求，各孔口倒钝4，工作台转90： 钻、攻A-A左上端处4xM8至要求，孔口倒角1x4517 钳 1，清除各腔内铁屑，清洗划线留下的大白粉；2，防锈1.5 确定切削用量工序2：粗箱体上平面工件材料： HT250，铸造。机床：X2102A龙门铣床。刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为细齿铣刀。铣削深度：每齿进给量：根据参考文献，取铣削速度：参照参考文取。机床主轴转速： 式中 V铣削速度； d刀具直径。机床主轴转速：取 实际铣削速度：工序4：粗箱体下平面工件材料： HT250，铸造。机床：X2102A龙门铣床。刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为细齿铣刀。铣削深度：每齿进给量：根据参考文献，取铣削速度：参照参考文取。机床主轴转速： 式中 V铣削速度； d刀具直径。机床主轴转速：取 实际铣削速度：工序5：粗箱体四个侧平面工件材料： HT250，铸造。机床：X2102A龙门铣床。刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为细齿铣刀。铣削深度：每齿进给量：根据参考文献，取铣削速度：参照参考文取。机床主轴转速： 式中 V铣削速度； d刀具直径。机床主轴转速：取 实际铣削速度：工序6：立车165，260孔工件材料： HT250，铸造机床：CM512A立式车床刀具材料：切削深度：进给量：根据参考文献，取 切削速度：参照参考文取。机床主轴转速： 式中 V切削速度； d刀具直径。机床主轴转速： 工序7：粗镗70,140的孔机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：，毛坯孔径。进给量：根据参考文献,刀杆伸出长度取，切削深度为=3.0mm。因此确定进给量切削速度：参照参考文献,取机床主轴转速 工序10：精铣箱体各个平面工件材料： HT250，铸造。机床：XK2120B龙门铣床。刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为细齿铣刀。铣削深度：每齿进给量：根据参考文献，取铣削速度：参照参考文取。机床主轴转速： 式中 V铣削速度； d刀具直径。机床主轴转速：工序11：精立车315,175x10槽,165，260孔工件材料： HT250，铸造机床：SVT160数控立式车床刀具材料：切削深度：进给量：根据参考文献，取 切削速度：参照参考文取。机床主轴转速： 式中 V切削速度； d刀具直径。机床主轴转速： 工序14：精镗70,140的孔机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：进给量：根据参考文献,刀杆伸出长度取，切削深度为=0.5mm。因此确定进给量切削速度：参照参考文献,取机床主轴转速 工序16：坐标镗70孔机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：进给量：根据参考文献,刀杆伸出长度取，切削深度为=0.05mm。因此确定进给量切削速度：参照参考文献,取机床主轴转速 第二章 组合机床的概述2.1 组合机床的组成及其特点组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。它能够对工件进行多刀、多轴、多面、多工位同时加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及滚压等工序，随着组合机床技术的发展，它能完成的工艺范围日益扩大。在组合机床自动线上可以完成一些非切削 ，例如：打印、清洗、热处理、简单的装配、试验和在线自动检查等工序。组合机床的组成一般为：立柱、垫铁、立柱底座、中间底座、滑台、动力箱、多轴箱、夹具、刀具、液压装置等，各个部件都是具有一定独立功能的部件，并且大都是已经系列化、标准化和通用化的通用部件，这些通用部件都有合理的规格尺寸系列，有适用的技术参数和完善的配套关系。通常夹具、中间底座和多轴箱是根据工件的尺寸形状和工艺要求设计的专用部件，但其中的绝大多数零件如定位夹压元件、传动件等也都是标准件和通用件。通用部件是组合机床的基础。用来实现机床切削和进给运动的通用部件，如单轴工艺切削头（即镗削头、钻削头、铣削头等）、传动装置（驱动切削头）、动力箱（驱动多轴箱）、进给滑台（机械或液压滑台）等为动力部件。用以安装动力部件的通用部件如侧底座、立柱、立柱底座等称为支承部件。组合机床具有如下特点：（1）主要用于棱体类零件和杂件的孔面加工。（2）生产率高。因为工序集中，可多面、多工位、多轴、多刀同时自动加工。（3）加工精度稳定。因为工序固定，可选用成熟的通用部件、精密夹具和自动工作循环来保证加工精度的一致性。（4）研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本低。因为通用化、系列化、标准化程度高，通用零部件占70%90%，通用件可组织批量生产进行预制或外购。2.2 组合机床的工艺范围及配置形式2.2.1组合机床的工艺范围目前，组合机床主要用于平面加工和孔加工两类工序。平面加工包括铣平面、锪（刮）平面、车端面；孔加工包括钻、扩、铰、镗孔以及倒脚、切槽、攻螺纹、锪沉孔、滚压孔等。随着综合自动化的发展，其工艺范围正扩大到车外圆、行星铣削、拉削、推削、磨削、珩磨及抛光、冲压等工序。组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器仪表、军工及缝纫机、自行车等轻工行业大批大量生产中已获得广泛的应用；一些中小批量生产的企业，如机床、机车、工程机械等制造业中也已推广应。组合机床最适宜于加工各种大中型箱体类零件，如气缸盖、气缸体等零件，也可用来完成轴套类、轮盘类、叉架类和盖板类零件的部分或全部工序的加工。 2.2.2 组合机床的配置形式组合机床的通用部件分大型和小型两大类。用大型通用部件组成的机床称为大型组合机床。用小型通用部件组成的机床称为小型组合机床。大型组合机床和小型组合机床在结构和配置型式等方面又较大的差别。大型组合机床的配置型式可分为两类：1. 具有固定式夹具的单工位组合机床这类组合机床夹具和工作台都固定不动。动力滑台实现进给运动，滑台上的动力箱实现切削住运动。根据动力箱和主轴箱的安置方式不同，这类机床的配置型式有：（1）卧式组合机床（动力箱水平安装）；（2）立式组合机床（动力箱垂直安装）；（3）倾斜式组合机床（动力箱倾斜安装）；（4）复合式组合机床（动力箱具有上述两种以上的安装状态）。2.3 组合机床的加工精度二十世纪70年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。铣削平面的平面度可达0.05毫米1000毫米，表面粗糙度可低达2.50.63微米；镗孔精度可达IT76级，孔距精度可达O.03O.02微米。组合机床上的钻孔工序大多是扩铰工序前加工底孔及加工螺纹底孔的。在铸铁工件上钻孔精度一般可达6级，光洁度为3。钻孔位置精度一般可达0.20毫米2.4 组合机床的设计步骤2.4.1 调查研究研究市场和用户对设计机床的要求，然后检索有关资料。其中包括情报、预测、实验研究成果、发展趋势、新技术应用以及相应的图纸资料等。甚至还可以通过网络检索技术查阅先进国家的有关资料和专利等。通过对上述资料的分析研究，拟订适当的方案，以保证机床的质量和提高生产率，使用户有较好的经济效益。2.4.2 总体设计方案通常可以拟定出几个方案进行分析比较。每个方案包括的内容有：工艺分析、主要技术参数、总布局、传动系统、液压系统、控制操作系统、电系统、主要部件的结构草图、实验结果及技术经济分析等。在制定方案时应注意以下几个方面：（1） 当使用和制造出现矛盾时，应先满足使用要求，其次才是尽可能便于制造。要尽量用先进的工艺和创新的结构；（2） 设计必须以生产实践和科学实验为依据，凡是未经实践考验的方案，必须经过实验证明可靠后才能用于设计；（3） 继承与创造相结合，尽量采用先进工艺，迅速提高生产力，为实现四个现代化服务。注意吸取前人和国外的先进经验，并在此基础上有所创造和发展。2.4.3 技术设计首先，在选定工艺方案并确定机床配置形式、结构方案基础上，进行方案图纸的设计。这些图指包括：被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡，统称“三图一卡”设计。并初定出主轴箱轮廓尺寸，才能确定机床各部件间的相互关系。其次，是被加工零件的夹具设计。包括夹具装配图，夹具零件图等。然后，整理机床有关部件与主要零件的设计计算书，编制各类零件明细表，编写机床说明书等技术文件。最后，对有关图纸进行工艺审查和标准化审查最后。第三章 组合机床通用部件及其选用3.1 通用部件的分类 组合机床的通用部件主要可分为五大类：动力部件、输送部件、支承部件、控制部件和辅助部件。3.2 常用通用部件3.2.1 动力滑台动力滑台是由滑座、滑鞍和驱动装置等组成，是实现组合机床直线进给运动的动力部件。动力滑台的用途：根据被加工工件的工艺要求，可以在滑台上安装动力箱（连接多轴箱）、钻削头、镗削头、铣削头和镗孔车端面头等各种部件，以完成对工件的钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、倒角、刮端面、车端面、铣削及攻螺纹等工序。此外滑台还可以用作夹具和工件的输送部件。 滑台根据驱动方式的不同，可以分为液压滑台、机械滑台和数控滑台。3.2.2 动力箱动力箱是将电动机的动力传递给多轴箱的动力部件。动力箱安装在滑台或其他进给部件的结合面上，动力箱前端结合面安装多轴箱，动力箱的输出轴驱动多轴箱的每个主轴及传动轴，使多轴箱完成各种工艺切削运动。3.2.3 工艺切削头工艺切削头是标准化了的专用主轴头，其中包括铣削头、镗削头、钻削头、攻螺纹头及镗孔车端面头等。这些单轴的工艺切削头都属于刚性主轴结构，在加工时，刀杆不带导向装置工作，加工精度靠主轴部件与导轨运动精度保证，主轴部件的设计方法与一般通用机床相同。工艺切削头安装在滑台上，可以配置成立式或卧式组合机床。由于这类组合机床不需要导向装置工作，因此，夹具结构简章，机床配置灵活。3.2.4 工作台工作台是多工位组合机床的输送部件。它用来将被加工工件从一个工位转换到另一个工位。工作台按运动方式的不同分为分度回转工作台（简称回转工作台）和多工位移动工作台（简称移动工作台）。按传动方式的不同分为机械传动、液压传动和气压传动等多种型式。3.2.5 支承部件组合机床支承部件主要用来安装动力部件及其他工作部件，是组合机床的基础部件。它包括中间底座、侧底座、立柱、立柱底座、支架及垫块等。支承部件应有足够的刚度，以保证各部件之间相对位置精度长期准确，从面保证组合机床的加工精度。组合机床的支承部件采用组合式，其优点是加工和装配工艺性好，调整和运输比较方便。但是，组合式结构削弱了床身的整体刚性，这一缺点通常用加强部件之间的连接刚度来补偿。3.3 通用部件选用的方法和原则通用部件的选用是组合机床设什的主要内容之一。选用的基本方法是:根据所需的功率,进给力，进给速度等要求，选择动力部件及其配套部件。选用原则如下: （1)切削功率应满足加工所需的计算功率(包括切削所需功率，空转功率及传动功率)。 （2)迸给部件应满足加工所需要的最大计算进给力、进给速度和工作行程及工作循环的要求，同时还需考虑装刀、让刀的方便性。 （3）动力箱与多轴箱尺寸应相适应和匹配。根据加工主轴分布位置可大致算出多轴箱尺寸边缘主轴与多轴箱边缘最小距离为70100mm）,并圆整后选用相近尺寸的标准规格多轴箱，据此选择结合尺寸相适应的动力箱。 （4)应满足加工精度的要求。选用时应注意结构不同或者结构相同、精度等级不同的动力部件所能达到的加工精度是不同的。 （5)尽可能按通用部件的配套关系选用有关通用部件。第四章 组合机床总体设计4.1 工艺方案的拟定工艺方案的拟订是组合机床设计的关键一步。因为工艺方案在很大程度上决定了组合机床的结构配置和使用性能。因此，应根据工件的加工要求和特点，按一定的原则、结合组合机床常用工艺方法、充分考虑各种影响因素，并经技术经济分析后拟出先进、合理、经济、可靠的工艺方案。4.1.1 确定组合机床工艺方案的基本原则（1）粗精加工分开原则 粗加工的切削负荷较大，切削产生的热变形、较大夹压力引起的工件变形以及切削振动等，对精加工工序十分不利，影响加工尺寸精度和表面粗糙度。因此，在拟订工件一个连续的多工序工艺过程时，应选择粗精加工工序分开的原则。（2）工序集中原则 组合机床运用多刀集中在一台机床上完成一个或多个工件的不同表面的复杂过程，从而有效的提高生产率。因此，在拟订工艺方案时，在保证加工质量和操作维修方便的情况下，应适当提高工序集中程度，以便减少机床台数、占地面积和节省人力，取得理想的效益。本机床由于螺纹孔直径较小，精度较高，要求主轴和机床刚度较好，所以工序应集中，并且十个孔的相对位置精度要求较高所以工序集中加工。通过丝锥对孔进行一次性加工，从而保证精度、质量、生产率。4.1.2 确定组合机床工艺方案应注意的问题1 按一般原则拟定方案时的一些限制（1）孔间中心距的限制 根据切削扭矩计算要求，主轴轴颈和轴承外径有一最小许用尺寸，对于镗孔，要考虑浮动卡头和导向尺寸或刚性结构尺寸的限制。（2）工件结构工艺性不好的限制 当孔径直径大于50时，可采用让刀的方法加工，如主轴处于定位刀具的定向状态，抬起工件或刀杆的径向移动，民便轴向进退刀，否则不适宜在组合机床上加工。2 其他应注意的问题精镗孔时应注意孔表面是否允许留有退刀刀痕。这对机床的工作循环、多轴箱和夹具都有影响。当生产许可时，刀具可按工进速度退回，这样既不留痕迹，又利于提高加工精度。对互相结合的两壳体零件，均应分别从结合面加工联接孔。这样能更好的保证联接孔的位置精度，便于装配。在制订加工一个工件的几台成套机床或流水线的工艺方案时，应尽可能使精加工集中在所有粗加工之后，以减少内应力变形影响，有利于保证加工精度。4.1.3 组合机床工艺方案的拟定1 分析、研究加工要求和现场工艺根据分析、研究被加工零件插齿机工作台底座三个面的孔，在箱体上同时加工，技术要求及生产纲领。深入现场调查分析零件（或同类零件）的加工工艺方法，定位和加紧，所采用的设备、刀具及切削用量，生产率情况及工作条件等方面的现行工艺资料，以便制定出切合实际的合理工艺方案。左侧：（1）钻螺孔（M24X1.5)的底孔22.5 （2）钻孔16 （3）钻锥螺纹（Z1/8)的底孔8.8右侧：（1）钻螺孔（M24X1.5)的底孔22.5 （2）钻锥螺纹（Z1/8)的底孔8.8上侧：（1）钻螺孔（M24X1.5)的底孔22.5 （2）钻锥螺纹（Z3/8)的底孔15.2 （3）钻螺孔（M10)的底孔92定位基准和夹压部位的选择(1)由于实行多刀加工，切削负荷大，工件受力方向变化，加工零件为箱体，所以采用一面两销定位，上面夹紧。(2)组合机床的工艺方法及所能获得的加工精度；表面粗糙度和形位精度。4.2 切削用量的确定及其计算4.2.1 组合机床切削用量的选择特点（1） 在大多数情况下，组合机床为多轴、多刀、多面同时加工。因此，所选切削用量，根据经验应该比一般万能机床单刀加工低30%左右。（2） 组合机床多轴箱上所有刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑台。工作时，要示所有刀具的每分钟进给量相同，且等于动力滑台的每分钟进给量。这个每分钟进给量应该是适合于所有刀具的平均值。因此，同一多轴箱上的刀具主轴可设计成不同转速和选择不同的每转进给量与其相适应，以满足不同直径工件的加工需要，即 式中：n1,n2.,ni各主轴转速,r/min f1,f2.,fi各主轴进给量，mm/r Vf滑台每分钟进给量，mm/min4.2.2 切削用量的选择方法和注意的问题 切削用量选择方法 组合机床切削用量选择方法一般常用查表法，参照生产现场同类工艺，通过工艺试验确定切削用量。根据生产经验，在组合机床上进行孔加工、平面加工、螺纹加工的切削用量，推荐按参考文献的表中选取。确定切削用量应该注意的问题尽量做到合理自用所有刀具，充分发挥其性能。由于连接于动力部件的多轴箱上同时工作的刀具各类不同且直径大小不等，因此其切削用量选择也各有特点。如钻孔要求切削速度高面每转进给量小;铰孔却要求切削速度小而每转进给量大;锪端面则要求切削速度低、每转进给量小等。而同一多轴箱上的刀具每分钟进给量是同样的，要使每把刀具均能有合适的切削刀具是困难的。一般情况下，可先按各类刀具选择合理的主轴转速n（r/min)和每转进给量（mm/r),然后进行适当调整，使各个刀具的每分钟进给量相同，皆等于动力滑台的每分钟进给量vf。这样，各类刀具都不是按最合理的切削用量而是按一个中间切削用量工作。假如确实需要，也可按多数刀具选用一个统一的每分钟进给量，对少数刀具采用附加机构，使之按各自所需的合理进给量工作，以达到合理使用刀具的目的。复合刀具切削用量的选择，应考虑刀具的保用寿命。进给量通常按复合刀具最小直径选择，切削速度按复合刀具的最大直径选择。对于完成同类工艺的多级阶梯复合刀具，进给量应选择其小直径允许值上限，切削速度应选择其大直径允许值上限。由于整体小直径复合刀具的强度较低，故切削速度应选得稍低些。选择切削用量时，应注意零件生产批量的影响。生产率要求不高时，就没有必要将切削用量选得过高，以免降低刀具耐用度。对于要求生产率高的大批量生产组合机床，要首先保证那些耐用度低，刃磨困难，造价高的所谓“限制性”工序刀具的合理切削用量。但须注意不能影响加工精度，也不能使刀具耐用度降低。对于“非限制性”刀具，应采取不使刀具耐用度降低的某一极限值，这样可以减少切削功率。组合机床通常要求切削用量的选择使刀具耐用度不低于一个工作班，最少不低于40h.在确定锪镗孔切削速度时，除考虑保证加工精度、表面粗糙度、镗刀耐用度外，当镗孔主轴需要周身定位时，各镗轴转速应相等或成整数倍。切削用量选择应有利于多轴箱设计。若能做到相邻主轴转速相等，则可使多轴箱传动链简单。某些刀具带导向加工，若不便冷却润滑，则应适当降低切削速度。选择切削用量时，还必须考虑所选动力滑台的性能。尤其是当采用液压动力滑台时，所选择的每分钟进给量一般应比动力滑台可实现的最小进给量大50%。否则会由于温度和其他原因导致进给量不稳定，影响加工精度，甚至造成机床不能正常工作。4.2.3 确定切削用量、力、切削功率及刀具耐用度1切削用量的选择组合机床上使用的切削用量，主要是切削速度V（m/min）、切削深度ap（mm）和每转进给量f（mm/r）,这些参数选择得是否合适，对生产率与加工质量有很大的影响。当切削用量选择的大时，加工一个工件所需的机动时间就少，单件生产率高。但是，如果切削用量选择的太大，所需的切削力就大，在切削过程中产生的热变形和振动就大，会使加工精度和表面粗糙度降低。同时，刀具的耐用度也随之降低。由于组合机床通常采用多刀同时加工，刀具的刃磨、装卸、调整都很费事。如果刀具的耐用度过低，就会因刀具的装卸、刃磨而使机床的生产率降低。由此可见，组合机床切削用量的合理选择是比较复杂的。总的说来，组合机床要求刀具的耐用度比通用机床的高。根据组合机床切削用量计算图可选择切削用量为：1、4、6轴1、4、6轴均为用D=23的高速钢麻花钻在硬度为210HB的灰铸铁的零件上钻孔，因此这3根轴可选择相同的切削用量。根据刀具直径和工件及刀具材料，查表选取切削速度V=18m/min,每转进给量. 根据被加工孔的长径比,查表，取速度修正系数0.99，则m/min因此每分钟转数为 2轴2轴均为用D=16的麻花钻改制的双刃内排屑深孔钻在硬度为210HB的灰铸铁的零件上钻孔，根据刀具直径和工件及刀具材料，查表选取切削速度V=18m/min,每转进给量根据被加工孔的长径比,查表，取速度修正系数0.5，则m/min因此每分钟转数为 取200r/min3、5轴3轴用D=8.8的高速钢麻花钻,5轴用D=8.8的麻花钻改制的双刃内排屑深孔钻在硬度为210HB的灰铸铁的零件上钻孔。根据刀具直径和工件及刀具材料，查表选取切削速度V=18m/min,每转进给量. 根据被加工孔的长径比,取速度修正系数0.99，则 m/min查表，取速度修正系数0.5，则m/min因此每分钟转数为 取500r/min 7轴7轴均为用D=15.2的高速钢麻花钻在硬度为210HB的灰铸铁的零件上钻孔，根据刀具直径和工件及刀具材料，查表选取切削速度V=18m/min,每转进给量.根据被加工孔的长径比,查表，取速度修正系数0.85，则m/min因此每分钟转数为 8轴8轴均为用D=9的高速钢麻花钻在硬度为210HB的灰铸铁的零件上钻孔，根据刀具直径和工件及刀具材料，查表选取切削速度V=18m/min,每转进给量.根据被加工孔的长径比,查表，取速度修正系数0.9，则m/min因此每分钟转数为 取550r/min2切削力、扭矩和功率的计算各轴轴向力的计算（1）1轴 （2）2轴 （3）3轴 （4）4轴 （5）5轴 （6）6轴 （7）7轴 （8）8轴 各轴转矩的计算（1）1轴 （2）2轴 （3）3轴 （4）4轴 （5）5轴 （6）6轴 （7）7轴 （8）8轴 各轴功率的计算（1）1轴 （2）2轴 （3）3轴 （4）4轴 （5）5轴 （6）6轴 （7）7轴 （8）8轴 各轴刀具耐用度的计算（1）1轴 （2）2轴 （3）3轴 （4）4轴 （5）5轴 （6）6轴 （5）7轴 （6）8轴 式中：f进给量，mm/r D刀具直径，mmv切削速度，m/min HB布氏硬度通过上面的计算，可知前面确定的切削用量是合理的。4.3 组合机床总体设计“三图一卡”4.3.1 被加工零件工序图1. 被加工零件工序图的作用及内容 被加工零件工序图是根据选定的方案，表示一台组合机床或自动线完成的工艺内容，加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求、加工用定位基准、夹压部位及被加工零件的材料、硬度、重量和在本道工序前毛坏或半成品情况的图纸。它不能用用户提供的产品图纸代替，而必须在原零件图基础上，突出本机床或自动线的加工内容，加上必要的说明而绘制。它是组合机床设计的主要依据，也是制造、使用、检验和调整机床的重要技术文件。图上应表示出： 被加工零件的形状和轮廓尺寸及与本机床设计有关的部位结构形状及尺寸。尤其是当需要设置中间导向套时，应表示出零件内部的肋、壁布置及有关结构的形状及尺寸，以便检查工件、夹具、刀具是否发生干涉。 加工用定位基准、夹压部位及夹压方向。以便依此进行夹具的定位支承、限位、夹紧、导向装置的设计。 本道工序加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形状位置尺寸精度及技术要求，还包括本道工序对前道工序提出的要求。 必要的文字说明。如被加工零件编号、名称、材料、硬度、重量及加工部位的余量等。2. 绘制被加工零件工序图的注意事项 为了使被加工零件工序图清晰明了，一定要突出该机床的加工内容。绘制时，应按一定比例，选择足够视图及剖视图，突