泵体钻孔组合机床设计

长春工业大学毕业设计说明书摘 要随着现代化机械制造业的发展，组合机床成为现代制造业的发展支柱。本次设计主要是根据组合机床所使用的通用部件特定功能，按标准化，系统化，通用化设计。着重对本次设计工作的工序图，加工示意图，总联系尺寸图，生产率计算卡，以及工件的多轴箱。多轴箱的内部结构分析，最终设计出最优传动方案。本次设计是根据组合机床的发展模式和它现今制造业中的应用，对工件进行多刀、多刀、多刀位同时加工而设计。体现出组合机床高效率、经济性等特点，利用组合机床多采用通用部件的原则，减少设计周期，充分组合机床的时效性，从而达到组合机床结构稳定，工作可靠，对工人的技术要求不高，使用和维修方便。关键词 ： 组合机床 通用部件 尺寸精度 传动方案The Design of Gear box side drilling machine combinationAbstractNowadays, with the development of the mechanistic manufacturing, the combine machines have become the stanchion of modern manufacturing. This design is mainly according to the particular function of the general-purpose components used by combine-machines, carrying out the designs of standardize, systematize, generalize. Meanwhile, the relative dimension drawing and the modeling of components. Finally, design out the best way of clip fastening.Meantime, this design also according to the develop process of the combine-machines applied in the modern manufacturing, adopting more tools, more axles and manufacturing together to design it. It embody the high-efficiency, economize, etc. In advantage of the principle of more using the general-purpose components of the combine-machines, increasing the time of the designing, embodying the time efficiency of the machine. So, the machine become structure stably, the working reliability, the low technology to the worker and maintenance conweniently.Keywords: Modular machine tool General parts Size precisionTransmission scheme目 录1拟定机床总体设计方案51.1零件分析51.1.1 零件的技术要求61.1.2 结构方案分析和定位方案的选择61.1.3选择定为基准的原则及应注意的问题61.1.4确定夹压位置应注意的问题61.2工艺分析61.2.1加工精度的要求61.2.2被加工零件的大小形状特点，加工部位特点要求71.3 确定机床的配置形式71.3.1不同配置形式组合机床的特点及适应性71.3.2不同配置形式组合机床的加工精度：81.3.3选择机床配置形式应注意的问题81.3.4具体的组合机床部件的选择91.4确定切削用量及刀具的选择91.4.1组合机床切削用量的选择特点91.4.2确定切削用量应注意的问题101.4.3 组合机床切削用量选择及计算112 组合机床总体设计三图一卡122.1 被加工零件工序图122.1.1 被加工零件工序图的作用和要求122.1.2 绘制被加工零件工序图的注意事项132.2 被加工零件的加工示意图132.2.1 加工示意图的作用和内容132.2.2 加工示意图的画法及注意事项142.2.3 选择刀具、工具、导向装置并标注其相关位置及尺寸142.2.4 选择刀具接杆172.2.5 确定动力部件的工作循环及工作行程172.2.6 其他应该注意的问题182.3 机床联系尺寸图182.3.1 动力部件的选择192.3.2 夹具轮廓尺寸的确定202.3.3 机床的装料高度192.3.4中间底座的轮廓尺寸202.4 编制生产率计算卡212.4.1 理想生产率212.4.2 实际生产率212.4.3 机床负荷率222.4.4 编制生产率计算卡223 夹具设计223.1 机床夹具发展趋势233.2 组合机床夹具和一般夹具的区别233.3 定位方式的选择243.4 夹紧元件243.4.1 设计夹紧机构一般应遵循的主要原则：243.4.2 夹紧力方向的确定原则253.4.3 夹紧力作用点的选择253.5 夹紧力大小的计算263.6 定位支撑系统设计263.7 选择夹紧机构263.8 夹紧动力部分263.8.1 夹紧动力部分用液压夹紧，液压夹紧的优点：263.8.2 液压供油系统273.8.3 机床精度及其检测273.8.4 润滑273.8.5 机床调整273.8.6 机床的维护和保养27总结28致谢29参考文献30附录：机床生产率计算卡311拟定机床总体设计方案我的毕业设计题目是：泵体钻孔组合机床设计。组合机床是以通用部件为基础，配以少量专用部件，对一种或若干种工件按预先确定的工序进行加工的机床，它能够对工件进行多刀，多面，多轴，多工位同时加工。在组合机床上可以完成钻孔，扩孔，绞孔，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。它是针对被加工零件的特点及工艺要求，按高集中工序原则设计的一种高效率的专用机床。设计组合机床前，首先应根据组合机床完成工艺的一些限制及组合机床各种工艺方法能达到的加工精度，表面粗糙度及技术要求，解决零件是否可以利用组合机床加工以及采用组合机床加工是否合理的问题。如果确定零件可以利用组合机床加工，那么，为使加工过程顺利进行，并达到要求的生产率，必须在掌握大量的零件加工工艺资料的基础上，统盘考虑影响制定工艺方案，机床配置型式，结构方案的各种因素及应注意的问题。经过分析比较，以确定零件在组合机床上合理进行的加工方法（包括安排工序及工艺流程，确定工序的工步数，选择加工的定位基准及夹压方案等），确定工序（或工步）间加工余量，选择合适的切削用量，相应的刀具结构，确定机床配置型式等，这些便是组合机床方案制定的主要内容。组合机床及其自动线所使用的通用部件是具有特定功能按标准化，系列化，通用化原则设计，制造的组合机床基础部件。每种通用部件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。许多大型的，形状复杂的工件，需要加工工序很多，不可能在一台组合机床上全部加工完成，这就需要用多台组合机床加工，按工件加工顺序依次排列，组成组合机床流水线，在组合机床流水线的基础上，发展成组合机床自动线。1.1零件分析被加工零件： 泵体工件材料 ：HT200年产量 ：5万件/年 技术要求: 钻35孔1.1.1零件的技术要求a：保证46.7孔对基准中心的位置度b：水平方向孔中心到设计基准的位置度要求c：垂直方向孔中心到设计基准的位置度要求1.1.2结构方案分析和定方案的选择组合机床是针对某种零件或零件某道工序而设计的。正确选项加工用定位基准是确保加工精度的重要条件，同时也有利于实现最大限度的集中工序，从而实现减少机床台数的效果。1.1.3选择定位基准的原则及应注意的问题a：应尽量选择零件设计基准作为组合机床加工的定位基准。这样可以减少基准不符的误差，以保证加工精度，但在某些情况下，却必须该用其他作为定位基准。b：选择定位基准应确定工件定位稳定。尽量采用自己加工较大平面作为定位基准，这对加工尤为重要。c：统一基准原则。即在各台机床上采取共同的定位基面来加工零件不同表面的孔或对同一表面上的孔完成不同的工序。这对工序多的箱体尤为重要。1.1.4确定夹压位置应注意的问题在选择定位基面时，要相应决定夹压位置。此时应注意的问题是：a：保证零件夹压后定位稳定。为使工件加工过程中不产生振动位移，夹压力要足够，夹压点布置夹压合力落在定位平面内。b：尽量减少避免零件夹压后的变形，消除其对加工精度的影响。1.2工艺分析工艺分析是设计组合机床最重要的一步，必须认真分析被加工零件的工艺过程。深入现场全面了解被加工零件的结构特点，加工部位，夹紧方式，工艺方法和加工过程所用的刀具，切削用量及生产率等。选择单工位，单面组合机床，使机床结构简单，工作可靠，更符合多，快，好，省的要求。a：加工精度的要求由于加工孔相对于中心的位置度要求较高，因此采用单工位方法一次定位，可以减少定位误差。b：被加工零件大小形状特点，加工部位特点要求。这些特点在很大程度上采用卧式，或倾斜式机床。一般来说，孔中心线与定位基面平行且需有一面或几面加工箱体件宜采用卧式机床。故本加工工序采用卧式机床。该组合机床是是钻35的孔，采用固定式钻模，本工序的夹紧也非常方便，可以利用一面两销限制六个自由度的方法。采用液压缸进行加紧，支撑板作为辅助支撑，定位可靠，夹紧方便，装卸方便，工艺装备简单。根据上述被加工零件的结构特点，加工要求，工艺过程及生产率，可确定机床配置形式为单工位卧式单面组合机床，这种配置形式可达到较高的加工精度，对于精加工机床的夹具公差，一般加工零件的1/3至1/5，对于粗加工机床采用固定式导向能达到0.2mm。1.3 确定机床的配置形式通常根据工件的结构特点、加工要求、生产率和工艺过程方案，大体上就可以确定应采取哪种基本形式的组合机床。但在基本形式的基础上，由于工艺的组织，动力头的不同配置方法，零件的安装数目和工位数多少等具体安排不同，而具有多种配置方案。他们对机床的结构复杂程度，通用化程度，结构工艺性能，重新调整的可能性以及经济效果，还有维修操作是否方便等，都具有不同的影响。另外，还必须看到，就是在有些情况下，对工艺过程方案做不大的更改或重新安排，往往会使机床简单，工作可靠，结构紧凑，更符合快好省的要求。因此，在最后决定机床配置形式和结构方案时，必须注意下面一些问题：1、 加工精度要求的影响2、 机床生产率的影响3、 被加工零件的大小、形状、加工部位特点的影响4、 车间布置情况的影响5、 工艺间联系情况的影响6、 使用厂的技术后方和自然条件的影响被加工零件的特点很大程度上决定了机床的配置形式。一般来说，定位基准是水平的，且被加工与基准垂直应采用卧式组合机床，其排屑和操作以及其具体因素都方便简单。根据加工部位的特点、孔直径相同是在同一加工面内位置度要求降低，组合机床完全可以满足其要求。由于物镜座的结构不是十分复杂，所以采用单工位卧式组合机床完成本道工序的加工。卧式组合机床优点是加工和装配的工艺性能好，安装调整与运输比较方便、其缺点是削弱了床身的刚性。这个弊病通常是利用加强部件的联接部分的刚度来补偿的，不同的工艺安排，动力部件的不同配置会产生多种配置方案，而不同的配置方案，又对机床的复杂程度、通用化程度、结构工艺性、加工精度、经济效果等有不同的影响。1.3.1不同配置形式组合机床的特点及适应性：单工位组合机床通常用于加工一个或两个工件，特别适用于大中型箱体件的加工。根据配置动力部件的数量，这类机床可以从单面或同时从几个方面对工件进行加工。各种形式的单工位组合机床具有固定的夹具。通常可以安装一个工件特别适合于大中型零件的加工。本设计的零件较大，且与轴箱配合安装，基于这点考虑，本设计采用单工位组合机床是合适的。1.3.2不同配置形式组合机床的加工精度： 在组合机床上影响加工精度的因素很多，一般分为切削负荷无关的误差（如机床原始误差，工件安装误差，夹具与刀具的误差，其它偶然性误差等）和与切削负荷有关的误差（如夹压变形，热变形，刀具磨损所引起的误差和其它偶然性误差等）。组合机床加工精度通常是靠夹具来保证的，我们也可以把影响加工精度的因素分为加工误差和夹具误差两大类。那么现在的问题在于确定夹具误差和加工误差之间应构成怎样的比例，夹具公差应取被加工工件公差的百分之几，各种不同结构的夹具又能达到怎样的加工精度。要解决这个问题，想从理论上进行计算，不仅计算复杂，劳动量大，也没有什么实际价值。通常是根据经验数据来进行机床配置型式的选择。一般从固定式夹具组合机床的加工精度和带移动式夹具组合机床的加工精度来考虑。1.3.3选择机床配置形式应注意的问题1、 适当提高工序集中程度 在确定机床的配置型式和结构方案时， 要合理解决工序集中程度的问题。在一个动力部件上配置多轴箱加工多孔来集中工序是组合机床基本的加工方法。但主轴数量的多少，既要考虑动力部件及多轴箱的性能和尺寸，又要保证调整机床和更换刀具方便。2、 注意排除切屑和操作使用的方便对于需用前后导向进行精加工的机床，较好的方案是采用卧式加工。因为立式机床加工时，切削易落入下导向，影响机床加工精度，并加速导向的磨损。考虑这些因素，选用卧式机床。3、 夹具形式对机床配置形式的的影响 选择机床配置型式时要考虑夹具结构的实现可能性和工作的可靠性。确定成套机床或流水线上的各机床型式时，应注意使机床和夹具型式尽量一致，这不仅有利于保证加工精度，也可提高通用化精度，便于设计、制造、维修。 4、另外还应具有一定的生产批量 组合机床主要用于批量较大的生产。但有的情况下，如为了保证关键工序稳定的加工精度又要缩短设计制造周期，虽然工件批量不大，也采用组合机床。以上要求将在三图一卡，夹具及主轴箱设计中得到满足和实现。1.3.4具体的组合机床部件的选择组合机床卧式床身，滑座安装在侧底座上，底座和侧底座用螺钉联为一体，滑座与侧底座间有一个5mm厚的调整垫，采用调整垫对机床的制造和维修都方便。因为当滑座导轨面磨损后，或重新组装时，必须取下滑座导轨面重新修刮并更换（或修磨）调整组，使之恢复应有高度即可，而且划座可使用较好的材料（耐磨性较好的铸铁），而侧底座可使用较差的一些材料。1.4确定切削用量及刀具的选择 组合机床的正常工作与合理地选用切削用量，即确定合理的切削速度和工作进给量，有很大关系。切削用量选用得恰当，能使组合机床以最少的停车损失，最高的生产率，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。组合机床切削用量的选择，主要是参照现场采用的切削用量的情况，并根据多年来积累的一些经验数据来进行。由于组合机床有大量刀具同时工作，为了使机床能正常工作，不经常停车换刀，而达到较高的生产率，所选取的切削用量比一般万能机床单刀加工要低一些。可以概括地说：在多轴加工的组合机床上不宜采用最大的切削速度和进给量。但并不是说，在组合机床上尽可能选低一些的切削用量。无论何时都用降低切削用量来改善加工情况的做法是不正确的。多轴加工的切削用量比一般万能机床单刀加工的切屑用量约低30%左右。组合机床切削用量的选择还有一个特点，就是动力头工作时每分钟工作时的进给量就一种，这样所有刀具的分钟进给量也是相同的。但同一个动力头的每个刀具的转速可以不一样，以便选择较合适的各刀具的每分钟进给量。切削用量选择是否合理对组合机床的加工精度、生产率、刀具耐用度、机床的布置形式及正常工作有很大的影响。1.4.1组合机床切削用量的选择特点1、大多数情况下，组合机床为多轴、多刀、多面、同时加工。因此所选用的切削用量一般比万用机床单刀加工低30%左右。2、在组合机床多轴主轴箱上所有刀具共用同一个进级系统，通常为标准动力滑台。工作时，要求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（mm/min）应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（mm/r）与其相适应，以满足不同直径工件的加工需要，即： 式中：,，各主轴转速（r/min）; , 各主轴进给量（mm/r）; 滑台每分钟进给量（mm/min）。1.4.2确定切削用量应注意的问题 1、尽量做到合理利用所有刀具，充分发挥其性能，钻孔要求切削速度高而每分钟进给量小。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用量是困难的。一般情况下，可先按各类各类刀具选择较合理的主轴转速n(r/min)和每转进给量f(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。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(增、减速)机构，使之按各自需要的合理进给量工作，以达到合理使用刀具的目的。2、对于复合刀具切削用量的选择，应考虑刀具的使用寿命。进给量按复合刀具的最小直径选择，切削速度按复合刀具的最大直径选择。如“钻-铰”复合刀具，进给量按钻头直径选择，切削速度按铰刀直径选择。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。3、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的太高，以免降低刀具耐用度。对于要求生产率高的大批大量生产用组合机床，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4h4、在确定镗孔切削速度时，除考虑保证加工精度、表面粗糙度、镗刀耐用度外，当镗孔主轴重要周向定位（镗杆送进、退出工件孔时，镗刀刀尖需处于规定方位）时，各镗轴转速应相等或成整数倍。5、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接近相等，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。6、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。1.4.3 组合机床切削用量选择及计算1、切削力F、切削转矩M、切削功率P、刀具耐用度T的计算公式由组合机床设计可知计算公式如下： 式中：F切削轴向力（N）； D钻头直径（mm）； f每转进给量（mm/r）； M切削转矩（Nmm）； P切削功率(KW)； T刀具耐用度（min）； 切削速度(m/min) ；通常根据钻孔深度L考虑修正系数(表3-14)， 零件的布氏硬度值（170241）取HB为232用直径D=5mm的高速钢钻头钻14mm深的孔，根据刀具直径和工件、刀具材料，查组合机床设计表3-7选取f=0.1mm/r切削力： 总切削力：加工四个孔 切削转矩： 切削功率：总功率: 因为加工三个孔 刀具耐用度：2 组合机床总体设计三图一卡 组合机床总体设计，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。 2.1 被加工零件工序图 2.1.1 被加工零件工序图的作用和要求 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的基础上，以突出本机床或自动线加工内容，加上必要的说明绘制的。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。被加工零件工序图应包括下列内容：1、在图纸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的结构形状及尺寸。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。 2、再图上应表示出加工用定位基准、夹压部位及夹压方向，以便依次进行定位支撑（包括辅助定位支撑）、限位、夹紧、导向装置的设计。 3、在图上应表示出加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形状位置尺寸精度及技术要求（包括对上道工序的要求基本机床保证的部分）。 4、图中还应注明被加工零件的名称、编号、硬度、材料、重量以及被加工部位的余量等。2.1.2 绘制被加工零件工序图的注意事项1、为了使被加工零件工序图清晰明了，一定要突出机床的加工内容。绘制时，应按一定比例，选择足够视图及剖视，突出加工位置。本视图选择反映加工孔的主要位置的正面为主视图，侧视图突出加工部位并把零件轮廓及机床，夹具设计有关的部位用细实线表示清楚。凡本工序保证的尺寸、角度等，均应把尺寸数值下用方框框上，加工用定位基准符号，夹紧位置及方向符号见零件工序图。2、加工部位的位置尺寸应由定位基准注起。不对称尺寸公差换算成对称尺寸公差。其公差数值的决定要考虑两个方面，一是达到产品图纸要求的精度，二是采用组合机床能够加工出来，以便在进行夹具和主轴箱设计时，确定导向孔和主轴的位置坐标尺寸。3、应注意零件加工时机床提出的某些特殊要求。2.2 被加工零件的加工示意图2.2.1 加工示意图的作用和内容 零件加工的工艺方案要通过加工示意图反映出来。加工示意图表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具、辅具的布置情况以及工件、夹具、刀具等机床各部件间的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等。因此，加工示意图是组合机床设计的主要图纸之一，在总体设计中占据重要地位。它是刀具、辅具、夹具、多轴箱、液压电气设备设计及通用部件选择的主要原始资料，也是整合组合机床布局和性能的原始要求，同时还是调整机床、刀具及试车的依据。加工示意图，要反映机床的加工过程和加工方法，并决定浮动夹头或接杆的尺寸，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、刀具、导向与工件间的联系尺寸等。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，其内容为：1、应反映机床的加工方法、加工条件和加工过程。2、根据加工部位特点及加工要求，决定刀具类型、数量、结构、尺寸。3、决定主轴的结构类型规格尺寸、及外伸长度。4、选择标准或设计专用的接杆、浮动卡头、导向装置、攻丝靠模装置、刀杆托架等，并决定它们的结构、参数及尺寸。5、标明主轴、接杆、夹具、与工件之间的联系尺寸、配合及精度。6、根据机床要求的生产率及刀具、材料等特点，合理确定并标注各主轴的切削用量。7、决定机床的动力部件的工作循环及工作行程。2.2.2 加工示意图的画法及注意事项1、加工示意图应绘制成展开图，其绘制顺序是：首先按比例用细实线绘出工件加工部位和局部结构的展开图。加工表面用粗实线画。为简化设计，相同加工部位的加工示意图（指对同一规格的孔加工，所用刀具、导向、主轴、接杆等的规格尺寸、精度完全相同），允许只表示其中之一，亦及即同一多轴箱上结构尺寸相同的主轴可只画一根。但必须在主轴上标注油号（与工件孔号相对应）。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简图（向视图）并标准孔号，以便设计和调整机床。2、一般情况下，在加工示意图上，主轴分布可不按照真实距离绘制。当被加工孔间距很小或需设置径向结构尺寸较大的导向装置时，相邻主轴必须按严格比例绘制，以便检查相邻主轴、刀具、辅具、导向等是否干涉。3、主轴应从多轴箱端面画起。刀具画加工终了位置（攻丝加工则应画加工开始位置）。标准的通用结构（如接杆、浮动卡头、攻丝靠模及丝锥卡头、通用多轴箱的标准钻镗主轴外伸部分等）只画外轮廓，并须加注规格代号。对一些专用结构（如导向、刀杆托架、专用接杆或浮动卡头等），为显示其结构而必须剖视，并标注尺寸、精度及配合。2.2.3 选择刀具、工具、导向装置并标注其相关位置及尺寸 1、刀具选择选择刀具要考虑工件加工尺寸精度、表面粗糙度、切屑的排除及生产率要求等因素。一般孔加工刀具（钻、扩、铰等），其直径选择应与加工部位尺寸，精度相适应，其长度要保证加工终了时，刀具螺旋槽尾端与导向套外端面有一定距离（一般为）。根据本次设计所要加工零件的特点，选取锥柄麻花钻，如下:图一由加工孔深14mm，d=5查金属机械加工工艺人员手册表8-17选用标准高速钢锥柄长麻花钻（GB1439-78）d=5mm，L=170mm，螺旋角28。该麻花钻的的莫氏圆锥号为1（见图一） 2、确定主轴直径 初定主轴直径及传动轴直径，由组合机床设计表3-20可计算 式中：d主轴直径（mm） M转矩（Nmm）刚性主轴=0.25/m B=7.3d=12.74初取主轴直径d=14mm由组合机床设计表3-22选取主轴22/14，外伸尺寸L=85mm 3、导向选择在组合机床上加工孔，除用刚性主轴的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取决于夹具导向。因此，正确的选择导向结构，确定导向类型、参数、精度，不但是绘制加工示意图必须解决的问题，也是设计组合机床不可忽视的重要内容。导向通常分为两类：一类是刀具导向部分与夹具导套之间既有相对移动又有相对转动的第一类导向，或称固定式导向，此类导向的允许线速度为v20m/min。另一类是刀具导向部分与夹具导套之间只有相对移动而无相对转动的第二类导向，或称旋转式导向。词类导向的允许线速度为v20m/min。其相对转动部分通常以各种型式设置在刀杆上则称内滚式旋转导向；若相对转动部分设置在夹具上则称外滚式旋转导向。再结合加工部位尺寸精度、工艺方法及刀具的具体工作条件来选择导向类型、型式和结构。导向数量应根据工件形状、内部结构、刀具刚性、加工精度及具体加工情况决定。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。图二和图三分别表示出导向布置简图，具体尺寸配合可参见加工示意图。 图二 图三（1） 选择导向装置 通常依据刀具导向部分直径d和刀具转速n折算出导向的线速v，再结合加工部分尺寸精度工艺方法及刀具具体条件来选择导向类型，形式结构。 由于v=10.58m/min20m/min,故选用第一类导向，即固定式导向。（2）选择导向数量和参数导向数量应根据工件形状，内部结构，刀具刚度，加工精度，具体加工情况决定。本次设计任务是钻5的孔，所以选择单个导向加工即可满足要求。导向的主要参数包括：导向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。由教材组合机床设计表317和表318得导向长度：30mm 导向至工件端面的距离：mm导套直径：d=8mm 配合：固定钻套和可换衬套的配合： 2.2.4 选择刀具接杆 选择接杆主要决定其参数，应根据刀具尾部结构和主轴外伸部分的内孔直径d1而定，多轴箱主轴外伸尺寸为一定值，而刀具长度也是一定值，为了使多轴箱上各刀具同时到达加工终了位置，必须在主轴和刀具之间设置一个可调环节。这个环节就是通过调整刀具接杆来解决的。由于所选刀具模式锥号为1号。主轴外伸部分的内孔直径d1=20mm,所以由表323选择接杆号为2号，类型为A。Dp=T142 所以D1=20mm D2=23mm B=1 B1=10L=20mm l=85mm推得接杆类型为 1-190T0635-41主轴箱端面至工件端面之间的轴间距离是加工示意图上最重要的联系尺寸，为了缩短刀具悬伸长度与工作行程长度，要求这一距离越短越好。2.2.5 确定动力部件的工作循环及工作行程 1、确定动力部件的工作循环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回到原始位置的动作过程，包括快速引进、工作进给、死挡铁停留、快速退刀等动作。工作进给长度等于刀具的切入值、加工长度和切出值之和。快退行程应保证工件装卸方便。快退行程和工作进给行程之差就是快进行程。快退行程的长度实际上就是动力滑台工作行程长度。 2、工作进给长度的确定 工进长度等于工件加工部位长度L（多轴加工时按最长孔计算）与刀具切入长度L1和切出长度L2之和。切入长度L1，应根据工件端面的误差情况在510mm之间选择，故本工件取L1=10mm， 本工件加工为盲孔，切出长度取L2=0mm，工件加工部位长度L=14mm，所以工进长度=L+ L1+ L2=14+0+10=24mm 3、快退长度的确定快退长度等于快速引进与工进长度之和，快退长度须保证所有刀具均退到导套内而不影响工件装卸，快速引进是指动力部件把主轴连同刀具从原始位置送入到工作进给位置，其长度按具体情况而定。快退长度=快进长度+工进长度=80+24=104mm 4、动力部件总行程长度动力部件的总行程长度除应保证要求的工作循环工作行程外，还要考虑半年调整刀具方便，即考虑前、后备量。前备量是指因刀具磨损或补偿制造，安装误差，动力部件尚可向前调节的距离。这里取前备量为20mm。后备量是指刀具从接杆或接杆连同刀具一起，从主轴孔中取出所需要的轴向距离。这里后备量取90mm。动力部件的总长度=快退长度+前备量+后备量=140+20+90=250mm。2.2.6 其他应该注意的问题 1、加工示意图上应有足够的联系尺寸，并标注恰当。尤其是从多轴箱端面到刀尖的轴向尺寸应齐全，以备检查行程和调整机床使用。图上应标注各主轴的切削用量及必要说明。 2、加工示意图应按加工终了状态绘制。 3、加工示意图上应有表示加工过程的工作循环及各行程长度。2.3 机床联系尺寸图 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。组合机床是由一些通用部件和专用部件组成的。为了使所设计的组合机床既能满足预期的性能要求，又能做到配置上匀称合理，符合多快好省的精神，必须对所设计的组合机床各个部件间的关系进行全面的分析研究。这是通过绘制机床联系尺寸图来达到的。机床联系尺寸图是在被加工零件工序图与加工示意图绘制之后，根据初步选定的主要通用部件（动力部件及其配套的滑座、床身或立柱等），以及确定的专用部件的结构原理而绘制的。联系尺寸图的主要内容如下：（1）以适当数量的视图（一般为主、左、右视图）按同一比例画出机床各主要组成部件的外形轮廓及相关位置，表明机床的配置型式及总体布局、主视图的选择应与机床实际加工状态一致。（2）图上应尽量减少不必要线条及尺寸。但反映各部件的联系尺寸、专用部件的主要轮廓尺寸、运动部件的极限位置及行程尺寸，必须完整齐全。至于各部件的详细结构不必画出，留在具体设计部件时完成。（3）为便于开展部件设计，联系尺寸图上应标注通用部件的规格代号，电动机型号、功率及转速并注明机床部件的分组情况及总行程。2.3.1 动力部件的选择组合机床动力部件是配置组合机床的基础。它主要包括实现刀具主轴旋转主运动的动力箱、各种工艺切削头及实现进给运动的动力滑台。在一台组合机床或自动线上究竟选用哪种动力部件，应当根据具体加工工艺及机床配置型式要求、制造及使用条件等因素全面考虑，以使所设计机床即具有合理先进的技术水平，又有良好的经济效益。影响动力部件选择的主要因素为：（1）切削功率 根据各刀具主轴的切削用量， 计算出总切削功率，再考虑传动效率或空载功率损耗及载荷附加功率损耗，作为选择组合机床主传动用动力箱型号规格的依据。每种型号的动力箱皆可配用两种规格的电动机，这两种电机除功率大小不同外，转速也不同。因此动力箱输出轴转速也有高低两种，应根据多轴箱传动系统设计要求，并使多轴箱传动链和设计简单来选用。（2）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，可根据确定的切削用量计算出各主轴的轴向切削合力 ，以 来确定动力滑台的型号和规格。（3）进给速度 各种规格的动力滑台都有规定的快速行程速度及最小进给量限制。所选择的快速行程速度应小于动力滑台规定的快速行程速度。所选用切削用量的每分钟工作进给速度应大于动力滑台额定的最小进给量。（4）行程 选用动力滑台时，必须考虑其允许最大行程。目前设计的动力滑台有、三种行程。设计时，所确定的动力部件总行程应小于所选用动力滑台的最大行程。（5）多轴箱轮廓尺寸 为使加工过程中动力部件有良好的稳定性，不同规格的动力滑台与何种规格的动力箱配套使用，其上能安装多大轮廓尺寸的多轴箱是有一定限制的。设计时可查组合机床通用部件相应标准的推荐值。（6）动力滑台的精度和导轨材料 导轨材料有两种，A型为铸铁导轨，B型为镶钢导轨，两种材料导轨皆经淬火，硬度可达G4248，故导轨寿命高。动力滑台共有三个精度，“M”表示精密级，“G”表示高精度级。可根据加工精度要求，经济合理地选用动力滑台。综合考虑上述因素，根据具体加工要求，正确合理选择动力部件动力滑台和动力箱，并以其为基础进行通用部件配套。 具体动力部件的选择（1）动力箱的选择P=0.37kw 由教材组合机床设计24页214选择动力箱为1TD25，电动机型号选为Y100L6B5，功率=1.5kw，电机转速n电=940r/min,驱动轴转速为500r/min。（2）动力滑台的选择由前计算的F=3963.42N,查教材组合机床设计16页表23得选择1HY25型液压滑台，台面宽B=250mm,台面长L1=500mm，行程长L=250mm, 滑座长790mm。允许最大进给力F进=8000N。快移动速度为12m/min。工进速度为32800mm/min。这里选用双矩型导轨，采用双矩形导轨的外侧面导向，用斜镶条调整导轨间隙，平压板将滑鞍与滑座脱离，此种导轨制造工艺简单，导向钢度好，经过改进设计后的各种滑台，淘汰了山形导轨。（3）配套通用部件侧底座1CC251 其高度H=560mm 宽度B1=450mm 长度L=900mm2.3.2 夹具轮廓尺寸的确定 组合机床夹具是保证零件加工精度的重要专用部件，是用于定位和夹紧工件的，所以工件的轮廓尺寸和形状是确定夹具轮廓尺寸的依据。这里所要确定的夹具轮廓尺寸主要是指夹具底座的长宽高，这些尺寸的确定，除了首先必须考虑工件的形状、轮廓尺寸、具体结构外，还必须考虑能够布置下保证加工要求的定位、限位、夹紧机构、导向系统（导向套）,并考虑夹具底座与机床其它部件（如中间底座）连接、固定所需要的尺寸。关于夹具的详细资料在夹具部分详述。2.3.3 机床的装料高度装料高度是指机床上工件的定位基准面到地面的垂直距离。设计组合机床时装料高度H应考虑的主要因素是，应与车间运送工件的滚道相适应的工件最低孔位置，主轴最低高度和选用通用部件，中间底座夹具高度限制，一般取8501060mm.根据本设计的特点及调整机床、刀具方便，装料高度H=850mm。2.3.4中间底座的轮廓尺寸 中间底座的轮廓尺寸要满足夹具在其上面连接安装的需要。其长度方向尺寸要根据所选动力部件及其配套部件的位置关系，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，工件端面至多轴箱前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，多轴箱与夹具外轮廓间应有便于机床调整、维修的距离。为便于切削及冷却液的回收，中间底座周边需有足够宽度的沟槽。本设计中，中间底座长900mm，宽为450mm，高为560mm。2.4 编制生产率计算卡根据选定的机床工作循环所要求的工作行程长度、切削用量、动力部件的快速及工进速度等，就可以计算机床的生产率并编制生产率计算卡，用以反应机床的加工过程、完成每一动作所需要的时间、切削用量、机床生产率及机床负荷率等。2.4.1 理想生产率指完成年生产率纲领A(包括备品及废品率在内)所要求的机床生产率。它与全年工时总数有关，一般情况下，单班班制生产，两班制生产，则： 2.4.2 实际生产率指实际设计机床每小时实际可以生产的零件数量。式中:生产一个零件所需的时间，它可根据下式计算： 式中:、 分别为刀具第、第工作进给行程长度； 、分别为刀具第、第工作进给量；当加工沉孔、止口，锪窝、倒角、光整表面时，动力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所需时间； 、分别为动力部件快进、快退行程长度； 动力部件快速行程速度。采用机械动力部件取6-8m/min；液压动力部件取4-12m/min；直线移动或回转工作工作台进行一次工位转换时间，一般可取0.1min； 工件装卸(包括定位、夹压及清除铁屑等)时间，它取决于工年重量大小、装卸是否方便及工人的熟练程度。根据各类组合机床的统计，一般取0.5-1.5min。如果计算出的机床实际生产率不能满足理想生产率要求，即，则必须重新选择切削用量或修改机床设计方案。 = 2.4.3 机床负荷率当时，计算二者的比值即为负率。 根据组合机床的使用经验，适宜机床负荷率为=0.750.90，设计时，可按机床复杂程度参照组合机床设计页表确定。2.4.4 编制生产率计算卡 生产率计算卡是按一定格式要求编制的反映零件在机床上的加工过程、工作时间、机床生产率、机床负荷率的简明表格。具体内容见附录。3 夹具设计 夹具是组合机床的重要组成部件，是根据机床的工艺和结构方案的具体要求而专门设计的。它是用于实现被加工零件的准确定位，夹压，刀具的导向，以及装卸工件时的限位等等作用的。3.1 机床夹具发展趋势 夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。1、随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工精度，对夹具的制造精度要求更高。高精度夹具的定位孔距精度高达5m，夹具支承面的垂直度达到0.01mm/300mm，平行度高达0.01mm/500mm。2、为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部件不断地推陈出新。新型的电控永磁夹具，加紧和松开工件只用12秒，夹具结构简化，为机床进行多工位、多面和多件加工创造了条件。 3、模块、组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具技术开发的基点。省工、省时、节材、节能，体现在各种先进夹具系统的创新之中。4、夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重构性及可扩展性功能强，应用范围广，通用性好，夹具利用率高，收回投资快，才能体现出经济性好。3.2 组合机床夹具和一般夹具的区别1、一般的组合机床夹具是作为机床的辅助机构设计的，而组合机床夹具是机床的主要组成部分，其设计工作是整个组合机床的重要部分之一。2、组合机床夹具和机床其他部件有极其密切的关系：如回转或移动工作台，回转鼓轮，主轴箱，刀具和辅具，钻模板和托架，以及支撑部件等。正确地解决它们之间的关系，是保证组合机床的工作可靠和使用性能良好的重要条件之一。而且夹具的结构也要按这些部件的具体要求来确定。3、由于组合机床常常是多刀、多面和多工序同时加工，会产生很大的切削力和振动。因此组合机床夹具必须具有很好的刚性和足够的夹压力，以保证在整个加工过程中不产生任何位移。同时，也不使工件产生不容许的变形。4、组合机床夹具是保证加工精度的关键部件，其设计、制造和调整都必须有严格的要求，使其能持久地保证精度。5、组合机床夹具应便于实现定位和夹紧的自动化，并有动作完成的检查信号；保证切削从加工空间自动排除；便于观察和检查，以及在不从机床上拆下夹具的情况下，能够更换易损件和维护调整。此外，不要把组合机床夹具和一般的组合机床夹具混淆起来。组合夹具是在万能机床上为了完成某一道工序的加工，用一些标准的通用的元件组装成的定位夹紧装置。用完后，可用这些元件重新组装成新的夹压装置。而组合机床夹具则是以部分通用部件加上专用部件组成的专用夹具，它应便于安装。3.3 定位方式的选择任何未定位的工件在空间直角坐标系中都具有6个自由度，即沿三个坐标轴的移动自由度和绕三个坐标轴的转动自由度，工件定位的认为就是根据加工要求限制工件的全部或部分自由度。本设计的组合机床夹具，再仔细阅读零件图，了解零件的作用，结构特点、材料、技术要求及生产纲领和加工工艺方案等的基础上拟定了夹具结构方案，因此，本零件的定位方式可选用一平面、一菱形销、一支撑板进行定位，平面限制三个自由度，菱形销限制一个自由度，支撑板限制两个自由度。液压夹紧力与切削力相对，夹紧力可以承受切削力，工件定位夹紧后，可以保证工件位置正确。这样定位夹紧方案可以保证基准重合，定位误差小，且装卸工件方便，夹具结构简单，成本低。定位短销见图四：图四3.4 夹紧元件3.4.1 设计夹紧机构一般应遵循的主要原则： 1、夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。 2、工件和夹具的变形必须在允许的范围内。 3、夹紧机构必须可靠，夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度。 4、夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。 5、夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。 本设计夹紧力较大，故采用液压夹紧，它操作简便，动作迅速，维持刚性较高。所以选用油缸型号为T5016 型（法兰式油缸），液压油缸见图五： 图五3.4.2 夹紧力方向的确定原则 1、夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面。 2、夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。 3、夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减少夹紧力。3.4.3 夹紧力作用点的选择 1、夹紧力的作用点应与支撑点“点对点”对应，或在支撑点确定的区域内，以免破坏定位或造成较大的夹压变形。 2、夹紧力的作用点应作用在工件刚度高的部位。 3、夹紧力的作用点和支撑点尽可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度和抗震性。 4、夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。3.5 夹紧力大小的计算在本设计中，夹紧力与切削力的方向相反，切削加工时工件承受的主切削力与夹紧力的的方向相反，在这种情况下，切削力起着使工件离开夹具定位支撑块和使夹紧机构松夹的作用，因此夹紧力要大于切削力，才能保证工件的正确定位和可靠夹紧，其所需夹紧力可按下式确定： Q=KP Q夹紧力 K安全系数，通常取2.53. P主切削力 Q=2.54213.8=10534.5N=1074.9公斤3.6 定位支撑系统设计 在组合机床上加工时，必须使被加工零件对刀具及其导向保持正确的相对位置，这是靠夹具的定位支撑系统来实现的，定位支撑系统除用以确定被加工零件的位置外，还要承受被加工零件的重量和夹压力。本设计采用支撑板进行定位支撑。3.7 选择夹紧机构在组合机床上加工时，工件依靠夹具上的定位支撑系统，获得对于刀具及其导向的正确相对位置，还需依靠夹具上的夹紧机构，来消除工件因受切削力或工件自重的作用而产生的位移或振动，使工件在加工过程中能继续保持定位所得到的正确位置。 夹紧机构通常由三个部分组成：夹紧力部分，中间传动部分和夹紧元件。夹紧动力部分用于产生力源，并将作用力传给中间传动机构；中间传动机构能够改变力的方向和大小，即作为增力机构，同时能产生自锁作用，以保证在加工过程中，当力源消失时，工件在切削力或振动的作用下仍能可靠夹紧；夹紧元件则用以承受由中间传动机构传递的夹紧力，并与工件直接接触而执行夹紧动作。3.8 夹紧动力部分3.8.1 夹紧动力部分用液压夹紧，液压夹紧的优点： 1、液压夹具操作简便、动作迅速。 2、易于集中控制，程序控制的实现工序自动化。 3、工作压力高，油缸尺寸小。 4、便于实现过载保护，元件便于标准化。3.8.2 液压供油系统液压滑台的液压供油系统及夹具供油系统即整个工作循环为： 起动