盖板孔加工组合机床总体设计

第1章 绪论 机床是人类在长期生产实践中，不断改进生产工具的基础上生产的，并随着社会生产的发展和科学技术的进步而渐趋完善。最原始的机床是木制的，所有运动都是由人力或畜力驱动，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它们实际上并不是一种完整的机器。现代意义上的用于加工金属机械零件的机床，是在18世纪中叶才开始发展起来的。当时，欧美一些工业最发达的国家，开始了从工场手工业向资本主义机器大工业生产方式的过渡，需要越来越多的各种机器，这就推动了机床的迅速发展。为使蒸汽机的发明付诸实用，1770年前后创制了镗削蒸汽机汽缸内孔用的镗床。1797年发明了带有机动刀架的车床，开创了用机械代替人手控制刀具运动的先声，不仅解放了人的双手，并使机床的加工精度和工效起了一个飞跃，初步形成了现代机床的雏型。续车床之后，随着机械制造业的发展，其他各种机床也陆续被创制出来。至19世纪末，车床、钻床、镗床、刨床、拉床、铣床、磨床、齿轮加工机床等基本类型的机床已先后形成。现代机械制造中加工机械零件的方法很多：除切削加工外，还有铸造、锻造、焊接、冲压、挤压等，但凡属精度要求较高和表面粗糙度要求较细的零件，一般都需在机床上用切削的方法进行最终加工。在一般的机器制造中，机床所担负的加工工作量占机器总制造工作量的40%-60%，机床在国民经济现代化的建设中起着重大作用。 组合机床一般用于加工箱体类或特殊形式的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削端面、切削平面、切削内外螺纹以及加工圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥半轴等)的外圆和端面加工。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。1.1 组合机床的国内、外现状世界上第一台组合机床于1908年在美国问世，30年代后组合机床在世界各国得到迅速发展。至今，它已成为现代制造工程（尤其是箱体零件加工）的关键设备之一。现代制造工程从各个角度对组合机床提出了愈来愈高的要求，而组合机床也在不断吸取新技术成果而完善和发展。1.1.1 国内组合机床现状我国的传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型的箱体类和轴类零件（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额），完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成型面等。组合机床的分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台组合机床等；随着技术的不断是进步，一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受人们的青睐，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器（PLC）、数字控制（NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多种加工的可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机等在组合机床行业中所占份额也越来越大。由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品，是根据用户特殊要求而设计的，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合机床及其组合机床自动线总体技术水平比发达国家相对落后，国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大，并使产品生产成本提高。因此，市场要求我们不断开发新技术、新工艺、研制新产品，由过去的“刚性”机床结构，向“柔性”化方向发展，满足用户需要，真正成为刚柔兼备的自动化装备。目前的现状的是：a.组合机床制造技术由过去的以加工为主的单机及自动线想综合成套方向转化。b.组合机床的控制技术由传统的程序控制技术向数控、计算机管理与监控方向发展。c.组合机床的开发设计手段由过去的人工设计，转向计算机辅助设计。组合机床行业虽然取得了较大的进步与发展，但是，在制造技术高速发展的今天，由于基础薄弱，从整体上看，与国外先进水平、与国内用户的要求还存在着一定的差距，主要表现在：产品可靠性较差；可调可变性差；缺少必要的适应多品种加工的新品种；系列化、通用化、模块化程度低，致使制造周期过长，满足不了用户要求。1.1.2 国外组合机床现状80年代以来，国外组合机床技术在满足精度和效率要求的基础上，正朝着综合成套和具备柔性的方向发展。组合机床的加工精度、多品种加工的柔性以及机床配置的灵活多样方面均有新的突破性进展，实现了机床工作程序软件化、工序高度集中、高效短节拍和多功能知道监控。国外对中大批量生产,多品种加工装备采取了一系列的可调、可变、可换措施,使加工装备具有了一定的柔性。如先后发展了转塔动力头、可换主轴箱等组成的组合机床;同时根据加工中心的发展,开发了二坐标、三坐标模块化的加工单元,并以此为基础组成了柔性加工自动线(FTL)。这种结构的变化,既可以实现多品种加工要求的调整变化快速灵敏,又可以使机床配置更加灵活多样。国外主要的组合机床生产厂家都有自己的系列化完整的数控组合机床通用部件,在组合机床上不仅一般动力部件应用数控技术,而且夹具的转位或转角、换箱装置的自动分度与定位也都应用数控技术,从而进一步提高了组合机床的工作可靠性和加工精度。广州标致汽车公司由法国雷诺公司购置的缸盖加工生产线,就是由三台自动换箱组合机床组成的,其全部动作均为数控。国外为了减少机床数量,节省占地面积,对组合机床这种工序集中程度高的产品,继续采取各种措施,进一步提高工序集中程度。如采用十字滑台、多坐标通用部件、移动主轴箱、双头镗孔车端面头等组成机床或在夹具部位设置刀库,通过换刀加工实现工序集中,从而可最大限度地发挥设备的效能,获取更好的经济效益。国外组合机床技术在满足精度和效率要求的基础上，正朝着综合成套和具备柔性的方向发展。组合机床的加工精度、多品种加工的柔性以及机床配置的灵活多样方面均有新的突破性发展，实现了机床工作程序软件化，工序高度集中，高效短节拍和多种功能的自动监控。组合机床技术的发展趋势是：广泛应用数控技术；发展柔性技术；发展综合自动化技术；进一步提高工序集中程度。设计师们在开展任何一种产品的设计，都要运用自己的思维，使产品具有较高的竞争性。第2章 工艺方案的拟订根据被加工零件图，工件材料HT200，HB170241HBS。该零件主要是在工件单面进行多孔加工，生产纲领为60000件/年，属大批量的零件加工，因为是只完成钻孔工序，所以选择单工位组合机床。工件安装在机床的固定夹具里，夹具和工件都固定不动。因为被加工零件直径较小，厚度也较小，为了便于排屑,所以选择卧式机床。此机床加工为单面，单件加工。考虑到工件装拆，决定采用活动钻模板。根据所给的被加工零件图，确定定位基准和夹紧部位。第3章 切削用量的确定工件的被加工孔径为8.5,工件的材料为铸铁（200-241HBS）。根据以上条件，查阅组合机床设计简明手册，按高速钢钻头查表6-11确定切削用量：选取切削速度 ，进给量。根据已选取的切削速度和进给量，查表6-20确定切削力，切削转矩和切削功率，可得：=241-=217.33切削力：F= = =切削转矩：T= = =切削功率P=第4章 “三图一卡”的编制绘制组合机床“三图一卡”，就是针对具体零件，在选定的工艺和结构方案的基础上，进行组合机床总体方案图样文件设计。编制“三图一卡”的工作内容包括：绘制被加工零件图、加工示意图、机床联系尺寸图，编制生产率计算卡。“三图一卡”是组合机床总体方案的具体体现。4.1 被加工零件工序图4.1.1 被加工零件工序图的作用与内容被加工零件工序图是根据制定的工艺方案，表示所设计的组合机床（或自动线）上完成的工艺内容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前加工余量、毛坯或半成品情况的图样。除了设计研制合同外，它是组合机床设计的具体依据，也是制造、使用、调整和检验机床精度的重要文件。被加工零件工序图是在被加工零件图基础上，突出本机床或自动线的加工内容，并做必要的说明而绘制的。被加工零件工序图主要的内容有： （1）被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。当需要设置中间导向时，则应把设置中间导向临近的工件内部肋、壁布置及有关结构形状和尺寸表示清楚，以便检查工件、夹具、刀具之间是否相互干涉。 （2）本工序所选定的定位基准、夹压部位及夹紧方向。以便据此进行夹具的支承、定位、夹紧和导向等机构设计。 （3）本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求。 （4）注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度及被加工部位的余量。 根据已有的被加工零件图，按规定画出被加工零件工序图，见图4-1：图4-1 被加工零件工序图注：1、被加工零件名称：盖板；材料及硬度：HT200,170-241HBS2、图中为定位基准符号，下标数表明消除自由度数量； 为夹压位置符号。3、粗细线上尺寸为本工序保证尺寸。4.2 加工示意图4.2.1 加工示意图的作用和内容 加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的。是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图。它是设计刀具、辅具、夹具、多轴箱和液压、电气系统以及选择动力部件、绘制机床总联系尺寸的主要依据；是对机床总体布局和性能的原始要求；也是调整机床和刀具所必需的重要技术文件。 加工示意图应表达和标注的内容有： （1）机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程。 （2）工件、刀具和导向、托架及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸。 （3）主轴的结构类型、尺寸及外伸长度； （4）刀具类型、数量和结构尺寸（直径和长度）； （5）接杆、导向装置、攻螺纹靠模装置的结构尺寸； （6）刀具与导向装置的配合，刀具、接杆、主轴之间连接方式及配合尺寸等。4.2.14.2.2 选择刀具、导向及有关计算 （1）刀具的选择选择刀具，应考虑工艺要求与加工尺寸精度、工件材质、表面粗糙度、排屑及生产率的要求。只要条件允许，应尽量选用标准刀具。为提高工序集中程度或满足精度要求，可以采用复合刀具。孔加工刀具的直径应与加工部位尺寸、精度相适应，其长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端与导向套外端面之间有30-50距离，以便于排出切屑和刀具磨损后又一定的向前调整量。刀具锥柄插入接杆孔内长度，在绘制加工示意图时应注意从刀具总长中减去。所以，根据被加工零件要加工的孔是5个M8.5的孔，参照以上要求，查机械加工工艺手册，选择M8.5攻丝前钻孔用锥柄阶梯麻花钻。总长，钻头长，莫氏号为1。 （2）导向结构的选择 选择导向类型组合机床加工孔时，除采用刚性主轴加工方案外，零件上孔的位置精度主要靠刀具的导向装置来保证。因此，正确选择导向装置的类型，合理确定其尺寸、精度，是设计组合机床的重要内容，也是绘制加工示意图时必须解决的问题。导向装置有两大类，即固定式导向和旋转式导向。在加工孔径不大于40或摩擦表面线速度小于20时，一般采用固定式导向，刀具或刀杆的导向部分，在导向套内即转动又作轴向移动。固定导向装置一般由中间套、可换导套和压套螺钉组成。中间套的作用是在可换导套磨损后，可较为方便的更换，不会破坏钻模体上的孔的精度。所以本设计选择固定式导向套。确定导向数量、选择导向参数导向数量应根据刀件形状、内部结构、刀具刚性、加工精度及具体加工情况决定。通常对于小孔加工用单个导向加工。导向的主要参数包括：导套的直径及公差配合，导套的长度、导套离工件端面的距离等。导套的直径为11，导套长度为1636 ，取28,导套到工件端面的距离为11.5。 （3）确定主轴类型、尺寸、外伸长度 主轴类型主轴类型主要依据工艺方法和刀杆与主轴的联结结构进行确定。主轴轴颈和轴端主要取决于进给抗力和主轴刀具系统结构。主轴尺寸规格应根据选定的切削用量计算出切削扭矩T，查组合机床设计简明手册书表3-4，因为是非刚性主轴，所以，取B=6.2所以初定主轴直径为15mm。综合考虑加工精度和具体工作条件，按表3-6和表4-1选定主轴的外伸长度,外径,内径=16,主轴的类型为滚珠主轴，配套的刀具接杆莫氏锥度号为1。 （4）选择接杆接杆已标准化，通用标准接杆号可根据刀具尾部结构（莫氏号）和主轴头部内孔直径按表8-1，选择A型短接杆，长度,半圆键516，锥度是莫氏一号，选择一个夹紧螺母。 （5）动力部件的工作循环及行程的确定动力部件的工作循环是指加工时，动力部件从原始位置开始运动到加工终了位置，又返回到原始的动作过程。工作进给长度的确定工作进给长度应等于工件加工部位长度与刀具切入长度和切出长度之和。因为是钻盲孔，所以加工部位长度=15；切入长度一般为5-10，根据工件端面的误差情况确定里取=10；切出长度：=0。得工件进给长度为： =10+15+0=25快退长度等于快速引进与工件进给长度之和。快速引进是指动力部件把多轴箱连同刀具从原始位置送进到工作进给开始位置，其长度按加工具体情况确定。取快速引进为120快速退回为120+25=145动力部件总行程长度除了应保证要求的工作循环工作行程外，还要考虑装卸和调整刀具方便，即前后备量。前备量为20,后备量为235。总行程=工作行程+前备量+后备量 =145+20+235 =400 （6）钻模板设计 钻模是用来保证工件孔系的位置精度的。他应有足够的强度和刚度，避免因变形而影响钻套的导向精度。在组合机床孔加工工序中，除采用刚性主轴加工方法外，多数情况下多数情况下都让切削刀具在导向装置中工作。在本道孔加工工序中因主轴为非刚性主轴，故采用钻模导向装置，其作用是： 保证刀具对工件的正确位置。 保证各刀具相互间的正确位置。 提高刀具系统的支承刚度。已知钻头直径，选择钻模板厚度为。钻模板形式为活动式钻模板，钻套采用可换式钻套，这样便于磨损后可以快速更换。 （7）应注意问题 加工示意图应与机床实际加工状态一致。表示出工件安装状态及主轴加工方法。 尺寸要标注完整，多轴箱端面至刀尖的轴向尺寸链要齐全，还要表示出机床动力部件的工作循环及各行程长度。 加工示意图要有必要的说明。如被加工零件的名称、图号、材料、硬度、加工余量及其他特殊的工艺要求。4.2.3 切削用量的确定各主轴的切削用量应标注在相应主轴后端，其内容包括：主轴转速、相应刀具的切削速度、每转进给量和每分钟进给量。同一主轴箱上各主轴的每分钟进给量是相等的，等于动力滑台的工进速度，即=。其中=15.5=0.14=572因为= =80.08根据以上的计算和选用，按照要求画出了加工示意图，如图4-2所示：图4-2 加工示意图4.3 机床尺寸联系总图机床联系尺寸总图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据，并按初步选定的主要通用部件以及确定的专用部件的总体结构而绘制的。一般来说，组合机床是由标准的通用部件动力滑台，动力箱，各种工艺切削头，侧底座，立柱，立柱底座及中间底座加上专用部件主轴箱，刀、辅具系统，夹具，液、电、冷却、润滑、排屑系统组合装配而成。机床联系尺寸总图用以检验各部件相对位置及尺寸联系能否满足加工要求和通用部件选择是否合适；同时，它为多轴箱、夹具等专用部件设计提供重要依据。 机床联系尺寸总图表示的内容： （1）表明机床的配置形式和总布局。 （2）完整齐全地反映各部件间的主要装配关系和联系尺寸，专用部件的主要轮廓尺寸、运动部件的运动极限位置及各滑台工作循环总的工作行程和前后行程备量尺寸。 （3）标注主要通用部件的规格代号和电动机的型号、功率及转速，并标出机床分组编号及组件名称，全部组件应包括机床全部通用及专用零部件，不能遗漏。 （4）表明机床验收标准及安装规程。4.3.1 动力箱的匹配动力箱规格要与滑台匹配，其驱动功率主要依据多轴箱所需传递的切削功率来选用。式中：消耗于各主轴和切削功率的总和，单位为KW；计算公式详细见手册表6-16；多轴箱的传动效率，加工黑色金属时取0.8 0.9，加工有色金属时取0.7 0.8；主轴数多、传动复杂时取小值，反之取大值。总切削功率=5P=0.1825=0.91查组合机床设计简明手册表5-39，选择1TD32I型动力箱。电动机型号，电动机功率2.2，电动机转速1430，输出轴转速为715。电动机安装端面至罩壳后面间的轴向长度为320。4.1.24.2.24.3.2 选择动力滑台通常根据选定的切削用量，滑台的驱动方式所需进给力、最小的进给速度、工作行程、结合多轴箱轮廓尺寸，考虑工作的稳定性，选用合适的滑台。初选1HY型液压滑台：(1) 选择动力滑台及附属部件根据动力滑台中，液压滑台与机械滑台的优缺点的比较：快进转工进时，转换位置精度较低且考虑到过载保护方面的原因，选择液压滑台，根据前面计算得到的动力滑台每分钟进给量应比滑台的最小进给量大50%，选择1HY32 I型系列液压滑台。具体液压滑台的主要技术参数见下表4-1：表4-1 液压滑台的主要技术参数表 型号台面宽台面长行程进给力快进速度工进速度1HY323206304001250010 mm/min100mm/min 根据1HY32系列液压滑台，选择该系列滑台的附属部件、支承部件以及配套设施部件，经过查组合机床设计简明手册可知，如下表4-2所示表4-2 1HY32系列液压滑台与附属部件、支承部件配套表部件型号行程立柱滑台侧底座立柱侧底座1HY321HY32M1HY32GABAB4006301CL321CL32M1CC3211CC3221CC321M1CC322M1CD3211CD3221CD321M1CD322M由于该机床所选择的加工方式是卧式单面，则该液压滑台的配置型式为卧式。其具体配置时联系尺寸以及相关部件的位置关系根据组合机床设计简明手册中表53来确定。(2) 确定进给速度液压滑台是靠液压系统中变量叶片泵供油，进口节流调速来实现液压滑台的工作进给速度在一定范围内的无级调节。液压在确定刀具的切削用量是所规定的工作进给速度应大于滑台最小进给速度，1HY型滑台为无级变速，工作进给速度为4800范围内快速移动速度为定值。则选取滑台的型号为1HY32型。(3) 确定滑台进程由于滑台的行程除保证足够的工作行程外还应留有前备量和后备量。前备量的作用是使动力部件有一定的向前移动的余地，以弥补机床的制造误差及刀具磨损后能向前调整，前备量一般取值范围为1020 本设计取前备量为20，后备量的作用是使动力部件有一定的向后移动的余地以方便装卸刀具，所以总行程为：工作行程+前备量+后备量=145+20+235=4004.3.3 确定机床装料高度装料高度一般是指工件安装基面至地面的垂直距离。我国过去设计组合机床一般取装料高度 H=850。为提高通用部件及支撑部件的刚度并考虑自动线设计时中间底座内袄安装夹具输送、冷却排屑装置，新颁布的组合机床标准推荐装料高度H=1060，与国际标准（ISO）一致。在现阶段，设计组合机床时，装料高度视具体情况在H=8501060之间选取。本机床装料高度取H=910。4.3.4 确定夹具轮廓尺寸主要确定夹具底座的长、宽、高尺寸。工件轮廓尺寸和形状是确定夹具底座轮廓尺寸的基本依据。根据工件尺寸和形状，考虑工件的定位件、夹紧机构、刀杆导向装置的要求空间；并应满足排屑和安装的需要。夹具底座的高度尺寸，一方面要保证其有足够的刚度，同时要考虑机床的装料高度、中间底座的刚度、排屑的方便性和便于设置定位、夹紧机构。一般不小于240。具体结构为：底座长度为520，宽度为385，高为430。4.3.5 确定中间底座尺寸中间底座的轮廓尺寸要满足夹具在其上面安装连接的需要。其长度方向尺寸要根据所选动力部件（滑台和滑座）及其配套部件（侧底座）的位置关系，照顾各部件联系尺寸的合理性来确定。非常重要的是，一定要保证加工终了位置时，工件端面至主轴箱前端面的距离不小于加工示意图上要求的距离。同时，要考虑动力部件处于加工终了位置时，主轴箱与夹具轮廓间应有便于机床调整、维修的距离。为便于切屑及冷却液回收，中间底座周边须有足够宽度的沟槽。装料高度和夹具底座高度确定后，中间底座的高度就已经确定了。查组合机床设计简明手册得下表4-3：表4-3 中间底座主要尺寸中间底座长中间底座宽 800 1000 1250 1250 500 560 630 630 710 710 710 710 800 800 800 800 900 900 900 900 1000 1000 1000选定中间底座主要尺寸，底座长为1000，底座宽为800，底座高度与滑台底座相适应，所以高为560。4.3.6 确定多轴箱轮廓尺寸标准中规定卧式配置的多轴箱总厚度为325 宽度和高度按标准尺寸系列表选取，绘制机床联系尺寸图时，着重要确定的尺寸是主轴箱的宽度B和高度H及最低主轴高度。主轴箱宽度B、高度H的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关，可按下式确定： 式中：工件在宽度方向相距最远的两孔距离（）； 最边缘主轴中心距箱外壁的距离（）； 工件在高度方向相距最远的两孔距离（）； 最低主轴高度（）。和为已知尺寸。根据工件加工时的位置确定:为保证多轴箱内有足够安排齿轮的空间，所以取 =100。主轴箱最低主轴高度须考虑到与工件最低孔位置、机床装料高度（H=975）、滑台滑座总高（=270）、滑台侧底座高度（560）等尺寸之间的关系来确定。对于卧式组合机床，要保证润滑油不致从主轴衬套处泄漏箱外，则：对于本组合机床的设计为：=138则可求出主轴箱轮廓尺寸为：=252+2100=452=155+138+100=393根据上述计算值，按主轴箱轮廓尺寸系列标准，最后确定主轴箱轮廓尺寸为：4.3.7 机床联系尺寸图的画法和步骤 （1）画主视图主视图的图形布置应与实际机床工作位置一致。 （2）画左视图重点在于表示清楚组合机床各部件在宽度方向的轮廓尺寸及相关位置，配合知识图完成联系尺寸图所要求表达的内容。 （3）在联系尺寸图上标注尺寸 完整、恰当地标注机床各主要组成部件的轮廓尺寸及相关联系尺寸，应使机床在长、宽、高三个方向的尺寸链封闭。 应表示清楚运动部件的原位、终点状态及运动过程情况（可用工作循环图表示），以确定机床最大轮廓尺寸。 应注明工件、夹具、动力部件、中间底座对称中心线间的位置关系。 应注明电动机的型号、功率、转速及所选标准通用部件的型号规格和其主要轮廓尺寸。 （4）机床分组为了方便设计和组织生产，组合机床各部件和装置按不同的功能划分编组。本设计组号划分规定如下： 第10组滑台侧底座 第11组中间底座 第20组夹具 第30组电气装置 第40组传动装置 第50组液压装置 第60组刀具 第70组多轴箱 第80组润滑装置在机床各组成部件的设计完成之后，以联系尺寸图为基础进行细化，并加注技术要求等文字说明，便成为机床总图。4.4 机床生产率计算卡根据加工示意图所确定的工作循环及切削用量等，就可以计算机床生产率并编制生产率计算卡。生产率计算卡是反映机床生产节拍或实际生产率和切削用量、动作时间、生产纲领及负荷率等关系的技术文件。它是用户验收机床生产效率的重要依据。4.4.1 理想生产率理想生产率是指完成年生产纲领（包括备品及废品率）所要求的机床生产率。它与全年工时数有关，一般情况下，单班制取2350h，两班制生产取4600h，则本机床的生产率为：4.4.2 实际生产率实际生产率是指所设计机床每小时实际可以生产的零件数量。即= (件/)式中：生产一个零件所需要的时间（min），它可按下式计算：=+=（）+（）式中：为刀具工作进给行程长度，单位为；为刀具工作进给量，单位为； 当加工沉孔、止口、锪窝、倒角、光整表面时，滑台在死挡铁上的停留时间，通常指刀具在加工终了时无进给状态下旋转510转所需时间，单位为；分别为动力部件快进、快退行程长度，单位为；动力部件快速行程速度。采用机械动力部件时取5-6；液压动力部件时取3-10；工件装、卸（包括定位或撤销定位、夹紧或松开、清理基面或切屑及吊运工件等）时间。它取决于装卸自动化程度、工件重量大小、装卸是否方便及工人的熟练程度。通常取0.5-1.5。=+=（）+（） = =1.839经计算得 经过计算比较，本机床的设计生产率满足理想生产率要求。4.4.3 机床负荷率 当时，机床负荷率为二者之比。即 组合机床负荷率一般为0.75-0.90，典型的钻、镗，攻螺纹组合机床，按其复杂程度参照表4-4：表4-4组合机床允许最大负荷率机床复杂程度单面或双面加工三面或四面加工主轴数1516-4041-801516-4041-80负荷率0.900.90-0.860.86-0.800.860.86-0.800.80-0.75本机床的负荷率为：=0.78根据组合机床的使用经验，适合的机床负荷率为=0.75-0.90。经过以上的计算，按一定格式编制，反映该零件在机床上加工过程、工作时间、机床生产率、机床负荷率的简明表格。也就是生产效率卡，如下表：表4-5生产率计算卡被加工零件 图号毛坏种类铸件名称盖板毛坏重量材料HT200硬度170-241HBS工序名称钻孔工序号序号工步名称被加工零件数量（件）加工直径 （毫米)） 加工长度（毫米）工作行程（毫米）切削速度（米/分） 每分钟转速 （转/分）进给量（毫米/转）进给速度（毫米/分）工时（分）机加工时间辅助时间共计1装卸工件11.51.52动力部件快进120100000.0120.012续表4-5被加工零件 图号毛坏种类铸件名称盖板毛坏重量材料HT200硬度170-241HBS工序名称钻孔工序号序号工步名称被加工零件数量（件）加工直径 （毫米)） 加工长度（毫米）工作行程（毫米）切削速度（米/分） 每分钟转速 （转/分）进给量（毫米/转）进给速度（毫米/分）工时（分）机加工时间辅助时间共计3动力部件工进8.52515.54460.1462.440.480.484动力部件快退145100000.0150.015备注装卸工件时间取决于操作者熟练程度，本机床计算时取1.5分。总计1.839分单件工时1.839分机床生产率32.63件/h机床负荷率0.78结论本课题开发研制的单工位单面钻孔组合机床，用于加工盖板，在研发过程中，针对加工过程中存在的难点进行了攻关。在钻孔组合机床的设计上采取了一系列的措施，保证了被加工孔的加工精度。主要完成了以下工作： (1）对盖板孔的加工工艺进行了分析研究，明确了各个孔加工的技术要求和工艺要点。 （2）恰当地选择了机床的切削参数，根据通用、经济的原则，选择了刀具，满足了工艺的需要。（3）正确选择导向结构和导向类型，确定了主轴类型和很据实际情况选择接杆，并确定了动力部件工作循环和行程。（4）选定了动力部件，确定了各个关键的尺寸和做了一个机床的布局。（5）根据以上的条件，编制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图和生产效率卡。在刀具方面，由于所加工孔的尺寸精度和表面粗糙度要求都不算高，采用锥柄麻花钻。这种钻头采购比较方便，而且价格比深孔钻头也要便宜，切削轻快，刀具耐用度高。在保证强度的前提下，有效降低了切削力和切削温度，提高了刀具使用寿命和生产效率。通过本成果的实施，盖板孔加工质量和生产效率得到较大幅度提高，经济和社会效益显著。而且加工精度也完全能够满足设计要求。则在直接经济效益方面，节省了大量加工工时。组合机床的设计思想是：以组合机床的特点和特性为设计思想；以用户为目标的设计思想；满足产品批量大、高效自动化要求的设计思想；组合机床应重视和加强技术配套工作；重视提高机床的刚性，确保机床的工作稳定可靠；从新型刀具、新材料的应用出发，提高切削用量，提高机床工作效率；不断提高组合机床的精度；缩短机床的制造周期。组合机床的设计分为四个阶段：工艺方案的分析制订；机床配置型式和结构方案的分析确定；组合机床总体设计；组合机床的部件设计。 整个设计过程是艰辛的，在设计过程中必须考虑各方面的问题。由于所学的知识只是一些最基本的机械常识，因此，在设计过程中，还要查阅大量的相关资料，以补充自己的不足之处。首先，要有丰富的实践经验。整个设计，仅靠一些参考资料是远远不够的，这样设计出来的组合机床只是结构完美，外形美观，但实用性差，在实习期间与企业工程技术人员共同讨论，积累了一些宝贵的实践经验。本项工作还有许多值得完善的地方，例如：装夹、定位由人工完成，效率较低；自动化程度有待提高等问题。这些问题通过改进设计、完善工艺、现场的不断实践、总结，必将会得到进步的提高。24