机械制造装备设计之组合机床总体设计课件

机械制造装备设计机械制造装备设计 主讲人：李爱芝主讲人：李爱芝机械制造装备设计 主讲人：李爱芝4.3.4.1 4.3.4.1 工件工序图工件工序图 4.3.4.2 4.3.4.2 加工示意图（刀具布置图）加工示意图（刀具布置图）4.3.4.3 4.3.4.3 机床联系尺寸图（外观图）机床联系尺寸图（外观图）4.3.4.4 4.3.4.4 机床生产率计算卡机床生产率计算卡 4.3.4 4.3.4 组合机床总体设计组合机床总体设计4.3.4.1 工件工序图 4.3.4 组合机床总体设计2 4.3.4.1 4.3.4.1 工件工序图工件工序图 根据选定的工艺方案，表示在一台专用机床（组合机床）或根据选定的工艺方案，表示在一台专用机床（组合机床）或 自动线上完成的工艺内容；加工部位的尺寸、精度、表面粗自动线上完成的工艺内容；加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度和技术要求；加工用的定位基准、夹压部位；被加工工糙度和技术要求；加工用的定位基准、夹压部位；被加工工件的材料、硬度、重量和在本机床加工前的毛坯情况的图纸。件的材料、硬度、重量和在本机床加工前的毛坯情况的图纸。1 1功用功用 专用机床或组合机床设计和验收的依据；专用机床或组合机床设计和验收的依据；制造、使用时检验和调整机床的重要技术文件。制造、使用时检验和调整机床的重要技术文件。4.3.4.1 工件工序图32 2内容：内容：加工部位及其尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差及技术要求；加工部位及其尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差及技术要求；加工前工件的形状、主要尺寸和已达到的技术要求；加工前工件的形状、主要尺寸和已达到的技术要求；标出加工用定位基准、夹压部位和方向；标出加工用定位基准、夹压部位和方向；标出工件的名称、编号、材料、硬度、质量、加工余量、毛坯标出工件的名称、编号、材料、硬度、质量、加工余量、毛坯种类和精度。种类和精度。P391P391图图7-27-2：被加工零件工序图被加工零件工序图2内容：P391图7-2：被加工零件工序图4 3 3绘制：绘制：突出本机床的加工内容。突出本机床的加工内容。用用细实线画出工件的形状和轮廓尺寸细实线画出工件的形状和轮廓尺寸，设置中间导向时，应，设置中间导向时，应画出工件内部筋的布置和尺寸，以便检查工件、夹具、刀具画出工件内部筋的布置和尺寸，以便检查工件、夹具、刀具是否发生干涉及刀具通过的可能性；是否发生干涉及刀具通过的可能性；用用粗实线画出加工部位粗实线画出加工部位，并标出加工表面尺寸、精度、表面，并标出加工表面尺寸、精度、表面粗糙度、位置尺寸。粗糙度、位置尺寸。生产线的工件工序图按全线或工段来绘制生产线的工件工序图按全线或工段来绘制，并表示出与输送，并表示出与输送装置有关的图形、尺寸及精度要求。装置有关的图形、尺寸及精度要求。注明工件加工对机床提出的特殊要求，用必要文字加以说明。注明工件加工对机床提出的特殊要求，用必要文字加以说明。位置尺寸标注由定位基准标起，用直角坐标系标注位置尺寸标注由定位基准标起，用直角坐标系标注加工和检查。加工和检查。当选用的定位基准和设计基准不重合时当选用的定位基准和设计基准不重合时尺寸链进行换算。尺寸链进行换算。不对称位置尺寸公差换算成对称尺寸公差不对称位置尺寸公差换算成对称尺寸公差进行夹具、主轴箱设进行夹具、主轴箱设计时确定导向孔和主轴孔的位置坐标尺寸。计时确定导向孔和主轴孔的位置坐标尺寸。对精镗机床必须注明是否允许留有退刀痕迹及允许退刀槽对精镗机床必须注明是否允许留有退刀痕迹及允许退刀槽的形状（直线或螺旋线），要求孔表面不留螺旋刀痕且加的形状（直线或螺旋线），要求孔表面不留螺旋刀痕且加工时由于引刀需要，应注明要求工时由于引刀需要，应注明要求“主轴定位或工件（夹具）主轴定位或工件（夹具）让刀让刀”；孔的加工余量要求：阶梯孔加工，大孔单边余量应小于相孔的加工余量要求：阶梯孔加工，大孔单边余量应小于相邻两孔的半径差邻两孔的半径差镗刀通过；镗刀通过；对毛坯精度要求。对毛坯精度要求。3绘制：突出本机床的加工内容。位置尺寸标注由定位基准标5汽车变速器上盖工件工序图汽车变速器上盖工件工序图本工序加工要求本工序加工要求:底面六个孔：底面六个孔：上面五个孔：上面五个孔：返回返回返回64.3.4.2 4.3.4.2 加工示意图（刀具布置图）：加工示意图（刀具布置图）：根据工艺流程绘制。根据工艺流程绘制。1 1作用作用反映工件的加工工艺方案，表示零件在机床上的加工过程；反映工件的加工工艺方案，表示零件在机床上的加工过程；是刀具、辅具布置图；是刀具、辅具布置图；是刀具、辅具、夹具、电气、液压、主轴箱等部件设计的重是刀具、辅具、夹具、电气、液压、主轴箱等部件设计的重要依据；要依据；是机床布局和机床性能的原始要求，是机床试车前对刀和调是机床布局和机床性能的原始要求，是机床试车前对刀和调整的技术资料。整的技术资料。4.3.4.2 加工示意图（刀具布置图）：根据工艺流程绘制。72 2内容内容 图图7-47-4：加工示意图实例加工示意图实例加工部位结构尺寸、精度及分布情况；加工部位结构尺寸、精度及分布情况；采用刀具类型、数量、结构、尺寸；采用刀具类型、数量、结构、尺寸；主轴的结构类型、规格尺寸及外伸长度主轴的结构类型、规格尺寸及外伸长度(与刀具或接杆连接部分结构与刀具或接杆连接部分结构););选用标准或设计专用接杆、浮动卡头（或万向节）、导向装置、攻丝选用标准或设计专用接杆、浮动卡头（或万向节）、导向装置、攻丝靠模装置、刀杆托架（如大镗杆的托架）；靠模装置、刀杆托架（如大镗杆的托架）；标明主轴、接杆（卡头）、夹具（导向）与工件之间的联系尺寸、配标明主轴、接杆（卡头）、夹具（导向）与工件之间的联系尺寸、配合及精度；合及精度；切削用量：根据机床要求的生产率及刀具、材料特点等，合理标注各切削用量：根据机床要求的生产率及刀具、材料特点等，合理标注各主轴的切削用量；主轴的切削用量；机床的工作循环和工作行程（机床动力部件）；机床的工作循环和工作行程（机床动力部件）；工件的名称、编号、材料、硬度、质量、加工余量、冷却润滑、是否工件的名称、编号、材料、硬度、质量、加工余量、冷却润滑、是否需要让刀等；需要让刀等；工件加工部位向视图，并在向视图上编出孔号。工件加工部位向视图，并在向视图上编出孔号。2内容 图7-4：加工示意图实例8加工示意图加工示意图加工示意图93 3绘制方法绘制方法按比例绘出工件加工部位和局部结构的展开图，工件的非加工部位用按比例绘出工件加工部位和局部结构的展开图，工件的非加工部位用细实线，加工部位用粗实线。工件在图中允许只画加工部位；细实线，加工部位用粗实线。工件在图中允许只画加工部位；刀具在图中是加工终了位置；刀具在图中是加工终了位置；同一个主轴箱上结构尺寸相同的主轴可以只画一根，但必须在主轴上同一个主轴箱上结构尺寸相同的主轴可以只画一根，但必须在主轴上标出轴号。标出轴号。一般情况下，在加工示意图上主轴分布可不按真实距离绘制。一般情况下，在加工示意图上主轴分布可不按真实距离绘制。标准的通用结构，只画出轮廓，并需标注规格代号。标准的通用结构，只画出轮廓，并需标注规格代号。专用结构，应画剖视图，并标出尺寸、精度及配合。专用结构，应画剖视图，并标出尺寸、精度及配合。生产线的加工示意图，一般每台机床绘制一张，较短的线可以全线绘生产线的加工示意图，一般每台机床绘制一张，较短的线可以全线绘制一张。制一张。工位和加工方位与机床布局想吻合。工位和加工方位与机床布局想吻合。当轴数较多时，可采用缩小比例，用细实线当轴数较多时，可采用缩小比例，用细实线画出工件加工部位向视图（加工表面用粗实画出工件加工部位向视图（加工表面用粗实线画），并在向视图上标注孔号。线画），并在向视图上标注孔号。多孔同时加工时对相邻距离很近的孔或多孔同时加工时对相邻距离很近的孔或需要设置径向结构尺寸较大导向装置时需要设置径向结构尺寸较大导向装置时需严格按比例绘制，以便检查相邻轴承、需严格按比例绘制，以便检查相邻轴承、主轴、导向、辅具是否干涉。主轴、导向、辅具是否干涉。如接杆、浮动卡头、攻丝靠模及丝锥卡头、主轴箱的标准钻、镗主如接杆、浮动卡头、攻丝靠模及丝锥卡头、主轴箱的标准钻、镗主轴外伸部分等。轴外伸部分等。如导向、刀杆托架、专用接杆等。如导向、刀杆托架、专用接杆等。返回返回3绘制方法 当轴数较多时，可采用缩小比例，用细实线画出工104.3.4.3 4.3.4.3 机床联系尺寸图（外观图）机床联系尺寸图（外观图）表示机床的配置形式、机床各部件之间相对位置关系和运动关表示机床的配置形式、机床各部件之间相对位置关系和运动关 系的总体布局图。系的总体布局图。1 1作用：作用：表明了机床的配置形式和布局；表明了机床的配置形式和布局；规定各部件的轮廓尺寸及相互间的装配关系和运动关系；规定各部件的轮廓尺寸及相互间的装配关系和运动关系；是开展各部件设计的依据。是开展各部件设计的依据。4.3.4.3 机床联系尺寸图（外观图）112 2内容内容机床的配置形式和总体布局形式；机床的配置形式和总体布局形式；通用部件的型号和规格；通用部件的型号和规格；专用部件的轮廓尺寸；专用部件的轮廓尺寸；工件和各部件间的主要联系尺寸及反映部件运动尺寸（运工件和各部件间的主要联系尺寸及反映部件运动尺寸（运动部件极限位置）；动部件极限位置）；机床部件的分组情况及行程；机床部件的分组情况及行程；电动机型号、功率、转速。电动机型号、功率、转速。2内容123 3动力部件选择动力部件选择组合机床组合机床 动力部件是用于传递动力实现工作运动的通用部件，是配置动力部件是用于传递动力实现工作运动的通用部件，是配置 组合机床的基础部件，包括：动力箱、切削头（单轴头）、组合机床的基础部件，包括：动力箱、切削头（单轴头）、动力滑台（机械滑台、液压滑台）。动力滑台（机械滑台、液压滑台）。主要指选择型号合适的滑台和动力箱（动力头）主要指选择型号合适的滑台和动力箱（动力头）根据零件的加工工艺、机床配置形式、使用条件等因素选择。根据零件的加工工艺、机床配置形式、使用条件等因素选择。应考虑主要问题：应考虑主要问题：3动力部件选择组合机床13切削功率：切削功率：根据切削用量进行计算，考虑传动效率或空载功率损耗（空运根据切削用量进行计算，考虑传动效率或空载功率损耗（空运 转损耗）和载荷附加功率损耗（摩擦损耗），作为选择组合机转损耗）和载荷附加功率损耗（摩擦损耗），作为选择组合机 床传动用床传动用动力箱型号规格动力箱型号规格的依据。的依据。进给力：进给力：每种规格的动力滑台有其最大进给力每种规格的动力滑台有其最大进给力 的限制。选用时，的限制。选用时，应根据确定的切削用量计算出各主轴的轴向切削合力应根据确定的切削用量计算出各主轴的轴向切削合力 ，确定动力滑台的型号和规格应满足：确定动力滑台的型号和规格应满足：考虑进给电机进给功率的大小。考虑进给电机进给功率的大小。切削功率：14进给速度：进给速度：每种动力部件（滑台）都有快速行程速度和最小进给量的规定。每种动力部件（滑台）都有快速行程速度和最小进给量的规定。快速进给速度应小于动力滑台规定的快速行程速度；快速进给速度应小于动力滑台规定的快速行程速度；工作进给速度应大于所选动力滑台的最小进给速度。工作进给速度应大于所选动力滑台的最小进给速度。最大行程：最大行程：选用动力部件时，必须考虑其最大允许行程，选用动力部件时，必须考虑其最大允许行程，动力部件的行程动力部件的行程大于确定的总行程，否则对于液压动力部大于确定的总行程，否则对于液压动力部件，必须加长油缸或滑座来满足总行程要求。件，必须加长油缸或滑座来满足总行程要求。进给速度：15加工精度影响：加工精度影响：动力滑台的导轨形式动力滑台的导轨形式动力部件的导轨主要有矩形和矩形、矩形和三角（山）形动力部件的导轨主要有矩形和矩形、矩形和三角（山）形结合两种形式。结合两种形式。矩形和矩形：用于一般带导向引导刀具进行加工的机床和矩形和矩形：用于一般带导向引导刀具进行加工的机床和粗加工机床；粗加工机床；矩形和三角形：刚性主轴加工或精加工机床。矩形和三角形：刚性主轴加工或精加工机床。加工精度影响：动力滑台的导轨形式164 4机床配置形式：机床配置形式：单工位、多工位单工位、多工位组合机床生产线组合机床生产线多台单工位机床组多台单工位机床组成，单工位机床常成，单工位机床常见配置形式：见配置形式：单面卧式单面卧式双面卧式双面卧式单面卧式双面卧式17单面立式单面立式三面卧式三面卧式单面立式三面卧式18立卧复合式立卧复合式双面倾斜式双面倾斜式立卧复合式双面倾斜式19 5 5主要联系尺寸确定：主要联系尺寸确定：（1 1）装料高度尺寸）装料高度尺寸H H：机床上工件安装基面到机床底面的距离。机床上工件安装基面到机床底面的距离。根据工件大小和输送线高度确定：根据工件大小和输送线高度确定：一般卧式机床、组合机床、专用机床：一般卧式机床、组合机床、专用机床：（2 2）夹具轮廓尺寸）夹具轮廓尺寸（夹具底座的长、宽、高尺寸）（夹具底座的长、宽、高尺寸）依据：依据：工件的轮廓形状和结构；工件的轮廓形状和结构；夹具定位装置、夹紧机构、导向装置的布局空间；夹具定位装置、夹紧机构、导向装置的布局空间；夹具底座与其它部件连接所需要尺寸。夹具底座与其它部件连接所需要尺寸。夹具底座高度一般夹具底座高度一般240mm 5主要联系尺寸确定：20（3 3）中间底座轮廓尺寸：）中间底座轮廓尺寸：长、宽方向尺寸：长、宽方向尺寸：中间底座上安装夹具底座后四周应留有中间底座上安装夹具底座后四周应留有7070100100mm宽切削液回收凹槽。宽切削液回收凹槽。高度方向尺寸：高度方向尺寸：考虑切屑储存及排除，切削液的储存。考虑切屑储存及排除，切削液的储存。切削液池的容量切削液池的容量5 51515mm冷却泵的流量，一般中间底座高度冷却泵的流量，一般中间底座高度540540630630mm。（4 4）主轴箱轮廓尺寸：）主轴箱轮廓尺寸：动力滑台、动力箱、主轴箱应配套使用动力滑台、动力箱、主轴箱应配套使用主轴箱尺寸有一定限制。主轴箱尺寸有一定限制。一般钻、镗类组合机床主轴箱的厚度：一般钻、镗类组合机床主轴箱的厚度：卧式卧式325325mm；立式；立式340340mm。（3）中间底座轮廓尺寸：21确定主轴箱轮廓尺寸确定主轴箱轮廓尺寸宽度、高度和最低主轴高度：宽度、高度和最低主轴高度：据工件需要加工孔的分布，安置齿轮要求的最小距离确定据工件需要加工孔的分布，安置齿轮要求的最小距离确定。主轴箱宽度主轴箱宽度主轴箱高度主轴箱高度 最低主轴中心至主轴箱底平面的距离最低主轴中心至主轴箱底平面的距离确定主轴箱轮廓尺寸宽度、高度和最低主轴高度：22主轴箱轮廓尺寸主轴箱轮廓尺寸确定图确定图 主轴箱轮廓尺寸23机床联系尺寸图机床联系尺寸图返回返回机床联系尺寸图返回244.3.4.4 4.3.4.4 生产率计算卡生产率计算卡1 1作用：作用：反映机床生产率和负荷率情况的表格，表明机床工作循环过程反映机床生产率和负荷率情况的表格，表明机床工作循环过程 及每一个过程所用时间、切削过程所选择的切削用量等。及每一个过程所用时间、切削过程所选择的切削用量等。根据加工示意图上所选定工作循环要求的工作行程、切削用量根据加工示意图上所选定工作循环要求的工作行程、切削用量 动力部件的快速和工进速度，计算机床的生产率并编制生产率动力部件的快速和工进速度，计算机床的生产率并编制生产率 计算卡。计算卡。4.3.4.4 生产率计算卡252 2生产率和负荷率的计算方法生产率和负荷率的计算方法单件作业时间：单件作业时间：机床加工一个工件所消耗的机动时间和辅助时间之和，是机床加工一个工件所消耗的机动时间和辅助时间之和，是 直接用于制造产品或零、部件所消耗的时间：直接用于制造产品或零、部件所消耗的时间：2生产率和负荷率的计算方法26L1、L2、L3工进、快进、快退行程（工进、快进、快退行程（mm）；）；Vf1、Vf2、Vf3工进、快进、快退速度；工进、快进、快退速度；t1空行程时间（快退和快进时间）；空行程时间（快退和快进时间）；t2死挡铁停留时间；死挡铁停留时间；t3工作台转位时间，一般取工作台转位时间，一般取0.1min左右；左右；t4装卸工件时间，一般取装卸工件时间，一般取0.51.5min。对于多动力头机床，以机动时间与辅助时间最长的动力头为对于多动力头机床，以机动时间与辅助时间最长的动力头为计算基础，同时考虑各动力头不重叠的工作时间。计算基础，同时考虑各动力头不重叠的工作时间。L1、L2、L3工进、快进、快退行程（mm）；27机床理想生产率与实际生产率机床理想生产率与实际生产率机床理想生产率：机床理想生产率：不考虑机床故障、维修情况下所能达到生产率不考虑机床故障、维修情况下所能达到生产率机床实际生产率：机床实际生产率：用户要求生产率用户要求生产率N零件年生产纲领，零件年生产纲领，T机床年有效工作时间：机床年有效工作时间：机床负荷率：机床负荷率：机床理想生产率与实际生产率28返回返回返回29