最终传动箱盖钻孔组合机床设计说明书

目录第一章 绪论 1.1组合机床简介 第2页 1.2组合机床在国内的研究水平和发展趋势(调研报告) 第3页1.3 研究本课题的指导思想及要达到的目标 第7页第二章 组合机床设计方案2.1组合机床的设计步骤 第7页2.2制造工艺的确定 第7页2. 最终传动箱盖钻孔工艺方案的确定 第8页第三章 组合机床多轴箱设计3.1通用多轴箱设计 第13页第四章 组合机床夹具体设计4.1 定位与支承系统 第17页4.2 夹紧机构 第18页第五章 小结 第19页第六章 致谢 第20页第七章 参考文献 第21页 杨威 机械0302 3030301046最终传动箱盖钻孔组合机床设计第一章 绪论1.1 组合机床简介组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国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，以及铣削平面和成形面等。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，还有多工位回转台式组合机床等；随着技术的不断进步，一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受到人们的青睐，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，并能灵活适应多品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（清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线）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。我国组合机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后，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，满足用户需求，真正成为刚柔兼备的自动化装备。组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。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、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。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。专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。最早的组合机床是1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。 通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。主要有动力箱、切削头和动力滑台。支承部件是用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件，主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等。控制部件是用以控制机床的自动工作循环的部件，有液压站、电气柜和操纵台等。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。组合机床具有特定功能，按标准化、系列化、通用化原则设计、制造。对于此项目，在研究设计过程中，着重解决以下几个方面的问题：（1）在研究确定合理的加工工艺方案的前提下，确定该专机的总体设计布局，要求具有经济上的可行性；（2）根据收集的资料和实地的调研考察，确定机床的配置型式及结构方案，并提出影响机床总体总体布局和技术性能的主要部件的结构方案；（3）详细计算论证，确定总体设计绘制三图一卡及多轴箱、夹具设计；1.2组合机床在国内的研究水平和发展趋势(调研报告)组合机床行业企业主要针对汽车、摩托车、内燃机、农机、工程机械、化工机械、军工、能源、轻工及家电行业提供专用设备，随着我国加入WTO后与世界机床行业进一步接轨，组合机床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变。从近两年的企业生产情况看，数控机床与加工中心的市场需求量在上升，而传统的钻、镗、铣组合机床则有下降趋势，中国机床工具工业学会的机床工具行业企业主要经济指标报表的统计数据显示，仅从几个全国大型重点企业生产情况看，2000年生产数控机床590台，产值10?731万元，生产加工中心118台，产值4?601万元； 2001年生产数控机床685台，产值17?969万元，生产加工中心129台，产值5?760万元；而2002年，截至9月份，数控机床、加工中心产量、产值已接近2001年全年水平，故市场在向数控、高精制造技术和成套工艺装备方面发展。 组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国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，以及铣削平面和成形面等。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，还有多工位回转台式组合机床等；随着技术的不断进步，一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受到人们的青睐，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，并能灵活适应多品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（清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线）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。我国组合机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后，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，满足用户需求，真正成为刚柔兼备的自动化装备。现代组合机床作为机电一体化产品，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。近20年来，这些技术有长足进步，同时作为组合机床主要用户的汽车和内燃机等行业也有很大的变化，其产品市场寿命不断缩短，品种日益增多且质量不断提高。这些因素有力地推动和激励了组合机床技术的不断发展。 近20年来，组合机床技术取得了长足进步，在加工精度、生产效率、利用率、柔性化和综合自动化等方面的巨大进步，标志着组合机床技术发展达到的高水平。组合机床的技术发展，刀具、控制和其它相关技术的进步以及用户需求变化起着重要的推动作用，其中，特别是CNC控制技术对组合机床结构的变革及其柔性化起着决定性作用。 1.组合机床品种的发展重点 在组合机床这类专用机床中，回转式多工位组合机床和自动线占有很重要的地位。因为这两类机床可以把工件的许多加工工序分配到多个加工工位上，并同时能从多个方向对工件的几个面进行加工，此外，还可以通过转位夹具(在回转工作台机床上)或通过转位、翻转装置(在自动线上)实现工件的五面加工或全部加工，因而具有很高的自动化程度和生产效率，被汽车、摩托车和压缩机等工业部门所采用。 。 2.自动线节拍时间进一步缩短 目前，以大批量生产为特征的轿车和轻型载货车，其发动机的年产量通常为60万台左右，实现这样大的批量生产，回转式多工位组合机床和自动线在三班运行的情况下，其节拍时间一般为2030秒，当零件生产批量更大时，机床的节拍时间还要更短些。在70年代，自动线要实现这样短的节拍，往往要采用并列的双工位或设置双线的办法，即对决定自动线节拍的、工序时间最长的加工工序要通过并联两个相同的加工工位，如果限制性工序较多时，则通过采用两条相同的自动线来平衡自动线系统的加工节拍。显然，这样就要增加设备投资和作业面积.自动线的短节拍，主要是通过缩短基本时间和辅助时间来实现的。 3.组合机床柔性化进展迅速 十多年来，作为组合机床重要用户的汽车工业，为迎合人们个性化需求，汽车变型品种日益增多，以多品种展开竞争已成为汽车市场竞争的特点之一，这使组合机床制造业面临着变型多品种生产的挑战。为适应多品种生产，传统以加工单一品种的刚性组合机床和自动线必须提高其柔性。在70年代，数控系统的可靠性有了很大的提高，故到70年代末和80年代初，像Alfing、Hller-Hille和Ex-cell-o等公司相继开发出数控加工模块和柔性自动线(FTL)，从此数控组合机床和柔性自动线逐年增多。近十年来，组合机床的数控化发展是十分迅速的。应指出，进入90年代以来，汽车市场竞争更趋激烈，产品市场寿命进一步缩短，新车型的开发周期日益缩短(目前一般为35个月)，汽车品种不断增多，因而汽车工业对柔性自动化技术装备的需求量日益增多。组合机床及其自动线在保持其高生产效率的条件下，进一步提高其柔性就愈来愈具有重要意义。 组合机床的柔性化主要是通过采用数控技术来实现的。开发柔性组合机床和柔性自动线的重要前提是开发数控加工模块，而有着较长发展历史的加工中心技术为开发数控加工模块提供了成熟的经验。由数控加工模块组成的柔性组合机床和柔性自动线，可通过应用和改变数控程序来实现自动换刀、自动更换多轴箱和改变加工行程、工作循环、切削参数以及加工位置等，以适应变型品种的加工。组合机床自动线柔性化的迅速发展和节拍时间的日益缩短，充分显示了CNC技术和刀具技术给组合机床自动线带来的巨大技术进步，使柔性自动线在多品种、大批量生产中成为重要的技术装备。但在这里必须指出，在组合机床和自动线实现柔性化发展的同时，加工中心高速化发展异常迅速。90年代初，由这类高速加工中心组成的柔性生产线进入大批量生产领域，出现了加工中心与自动线竞争的局面。 4.加工精度日益提高 特别自80年代中期以来，汽车制造业为增强其汽车的竞争力，不断地加严其发动机关键件的制造公差，并通过计算机辅助测量和分析方法，以及通过设备能力检验来提高其产品的质量。组合机床制造厂为了满足用户对工件加工精度的高要求，除了进一步提高主轴部件、镗杆、夹具(包括镗模)的精度，采用新的专用刀具，优化切削工艺过程，采用刀具尺寸测量控制系统和控制机床及工件的热变形等一系列措施外，目前，空心工具锥柄(HSK)和过程统计质量控制(SPC)的应用已成为自动线提高和监控加工精度的新的重要技术手段。 5.综合自动化程度日益提高 近十年来，为进一步提高工件的加工精度和减少工件在生产过程中的中间储存、搬运以及缩短生产流程时间，将工件加工流程中的一些非切削加工工序(如工序间的清洗、测量、装配和试漏等)集成到自动线或自动线组成的生产系统中，以实现工件加工、表面处理、测量和装配等工序的综合自动化。 当今，鉴于我们人类赖以生存的环境日益受到工业污染的破坏，环境保护已引起人们的普遍重视。近年来，国内外越来越关注工业清洗对环境的污染。这就促使许多工业部门的零件清洗转向应用水剂清洗(采用酸性、中性或碱性清洗液，清洗液中主要含有磷酸盐、活性剂和络合剂等)，这种水剂清洗主要根据工件清洗质量要求而采用喷淋(分散清洗)和浸渍(集中清洗)两种工艺。 近几年来，由于自动线节拍时间的日益缩短、被测工件的精度要求越来越高以及测量又要在生产条件下进行，因此，自动测量系统不仅要具有很高的工作速度和很高的工作精度，并且要具有较强的抗环境干扰(如切屑、尘埃、冷却液蒸汽、油液、振动和温度等)能力或测量系统具有对某些干扰量能进行自动补偿的性能。 在自动线上，自动测量可分为加工前测量和加工后测量。 加工前测量是在工件加工前通过测量以确定工件的特征，并利用测量结果来调整刀具相对于工件待加工部位的位置，然后进行相应的加工。例如，在铣削缸盖底平面时，为确保各燃烧室至底平面的深度尺寸偏差为最小(这一偏差直接影响到发动机性能)，故采用了测量控制的铣削方法。铣削前，缸盖在随行夹具中找正和夹紧，接着采用多个气动测量头测出各燃烧室的深度，由最大值和最小值求出平均值，然后利用该值通过相应的控制来调整铣头相对于工件的位置再进行铣削。 装配在主体工件的加工过程中，有的需要将个别零件装配到主体件上后再继续进行加工。在现代化生产中，已普遍地将这类工序间装配集成到自动线或自动线组成的生产系统中。例如，缸体的瓦盖装配、缸盖的进排气阀座及导管装配和缸体、缸盖的堵片装配等。 6.自动线可靠性和利用率不断改善和提高 自动线的经济性只有在其进行连续生产的情况下才有可能实现。为提高自动线加工过程的可靠性、利用率和工件的加工质量，目前在自动线上愈来愈多的采用过程监控，对其各组成设备的功能、加工过程和工件加工质量进行监控，以便快速识别故障、快速进行故障诊断和早期预报加工偏差，使操作人员和维修人员能及时地进行干预，以缩短设备调试周期、减少设备停机时间和避免加工质量偏差。 显然，提高自动线的利用率和工件加工质量是生产控制和监控的主要目的。 从目前自动线生产控制和监控的内容看，生产控制和监控系统基本上是由质量监控系统、自动线运行控制与监控系统和刀具监控系统这几个部分组成的。 近年来，质量监控已日益成为现代自动线生产监控的重要一环。这主要是由于汽车工业不断提高发动机质量的缘故。各汽车制造厂普遍要求将零件的设计公差带压缩1/31/2作为工序公差，对机床能力系数提出了很高的要求。为此，自动线制造厂为确保设备具有稳定的加工质量，已日益重视应用SPC对自动线的生产过程进行连续监控，对加工质量偏差的趋向进行早期预报，以便把工件的加工公差始终控制在预定的范围内。 现代自动线的过程控制和监控不仅包含对变得愈来愈复杂的自动线的过程控制和对所有终点开关、电动机保护开关、节拍时间、冷却和润滑液的供给以及液压、气动功能等进行监控和诊断，而且还包括对刀具耐用度、设备维修间隔和工件计数等进行管理，并通过一些直观的过程图形显示、操作指引、故障报警和诊断指示，使操作人员更便于监控整个自动线的生产过程。 80年代末，在自动线的故障诊断技术中出现的一种基于知识的故障诊断技术，可对自动线运行中产生的所有故障进行诊断(而不是局限于诊断最常出现的故障)，确定故障部位及其原因，这为迅速排除故障赢得了时间，从而显著地缩短自动线的调试时间和停机时间。 当前，自动线的控制技术已由集中控制方式转向分散控制方式。根据对这种新的控制模式的研究表明，采用分散控制系统要比采用集中控制系统可节省费用5%。这主要是由于分散控制系统可减少电缆敷设费用(采用总线系统)、减少电气保养维修费(由于提高了透明度)、省去控制柜台架(分散控制系统的控制柜直接设置在自动线的加工工位上)和无需设置集中冷却装置等。此外，这种分散控制系统由于总体配置简单，有利于加快自动线的投入运行，并由于一目了然的结构配置，在产生故障时很容易确定故障的部位。最后，分散控制系统的模块化和标准化也有利于降低成本和提高透明度。 7.其它技术的应用动向 组合机床设计普及CAD技术在国外许多公司中，组合机床设计已普遍采用CAD工作站，在设计室几乎很难见到传统的绘图板。CAD除应用于绘图工作外，并在构件的刚度分析(有限元方法)、组合机床及自动线设计方案比较和选择，以及方案报价等方面均已得到广泛应用，从而显著地提高了设计质量和缩短了设计周期。加之国外许多公司在组合机床和自动线组成模块方面的系列化和通用化程度很高(一般达90%以上)，使组合机床和自动线的交货期进一步缩短。精益生产方式的重要内容之一是并行工程。根据并行工程的组织原则，要求在产品开发的各个环节中，所有各相关的设计和制造活动之间按时间并行地进行密切合作和协调。也就是要求产品开发部门、生产规划部门和设备制造厂之间进行紧密合作，对要设计的产品和加工装备同时进行规划和设计，及早地发现和改正产品(工件)可能存在的错误，并尽早确定主要的生产工艺装备，从而达到改进产品设计和制造工艺、缩短产品开发周期、降低制造费用、提高产品质量和工艺装备质量的目的。 从并行工程的基本思想看，这一方法似乎也不是新发明。因为在通常设计组合机床时，同样要求组合机床制造厂与用户之间进行密切合作，以便使专用设备能更好地满足用户的各种要求。但是，并行工程同这种做法有着本质上的不同。众所周知，组合机床制造厂总是根据用户提供的工件图纸和样件来进行专用设备的设计的，在工作环节上是一种按顺序进行的作业。而并行工程则突破了这种上下道作业的工作程序，它要求通过装备制造部门早期介入用户产品的规划和设计，在产品设计部门考虑其结构和功能时，能协同考虑产品的加工和装配工艺(以制造工艺和装配工艺带动设计)，从而加速产品开发，同时达到降低制造费用和提高产品质量的目的。 在国外，近十年来，很多汽车制造厂都在积极推行并行工程，并有不少组合机床制造厂与汽车厂密切合作应用这一方法来加速专用装备的设计制造。应用并行工程分别为一些汽车厂设计制造了众多的缸体、缸盖和变速箱体等加工自动线，取得了较好的技术经济效益。 8.结束语 近20年来，组合机床自动线技术取得了长足进步，自动线在加工精度、生产效率、利用率、柔性化和综合自动化等方面的巨大进步，标志着组合机床自动线技术发展达到的高水平。自动线的技术发展，刀具、控制和其它相关技术的进步以及用户需求变化起着重要的推动作用，其中，特别是CNC控制技术对自动线结构的变革及其柔性化起着决定性作用。 随着市场需求的变化，柔性将愈来愈成为决择设备的重要因素。因此，自动线将面临由高速加工中心组成的FMS的激烈竞争。 1.3 研究本课题的指导思想及要达到的目标在完成了大学阶段的课程学习之后，为了巩固和深入的学习理论知识，系统地掌握并运用这些知识，全面提高我们自身的综合素质，为以后踏上工作岗位，游刃有余的完成各项工作做好准备。通过本次毕业设计，我在辅导老师和周围人的帮助下认真的完成本次毕业设计课题，在保证完成任务的前提下还有一定的质量水准。让我实际操作设计组合机床，亲自体会作为工程技术人员，作为一名工程师应具有的理论知识、专业素养及实际动手操作能力，力争做一名合格的工科工程师人员！第二章 确定组合机床设计方案2.1 组合机床的设计步骤 一. 拟订方案阶段 指定工艺方案是设计组合机床最重要的一步。工艺方案制定得好与否，将决定机床能否达到“体积小，重量轻，结构简单，使用方便，效率高，质量好”的要求。为了使工艺方案制定得合理，先进，必须从认真分析被加工零件图纸开始，深入现场了解被加工零件的结构特点，加工部位，尺寸精度，表面粗糙度和技术要求，定位夹紧方式，工艺方法和加工过程中所采用的刀具，辅具，切削用量及生产率等，分析其优缺点总结设计制造使用单位和操作者丰富的实践经验，以求理论紧密联系实际，从而确定零件在组合机床上完成的工艺内容及方法，决定刀具种类，结构类型，数量及切削用量等。 二技术设计阶段根据已确定的工艺和结构方案，按照加工示意图和机床联系尺寸图等开展部件设计，绘制多轴箱，夹具等装配图。 三工作设计阶段 （1）绘制机床联系尺寸总图。 （2）编制机床说明书，制定机床精度检验，调整，试车规范等有关验收标准。2.2 制造工艺的确定 本课题就是要通过实地调研考察，结合大学阶段所学专业课知识和相关资料的分析阅读设计专用机床（组合机床），来解决上述制造工艺中上端面钻孔的加工问题。在设计时要注意下列几个问题：采用先进的加工工艺方案，恰当地确定本专机的工序集中度；选择合适的配置，合理选择本专机的通用部件；合理选择切削速度，进给量，确定钻孔所用的刀头；设计合理高效的专用夹具。影响工艺方案的主要因素。（1） 单件加工。（2） 材料HT150。（3） 生产批量：大中批量。工序间余量的确定：mm。刀具结构选择：考虑到加工材料、生产批量和加工精度要求不高，采用通用的锥柄麻花钻头进行钻削。2.3 最终传动箱盖钻孔工艺方案的确定从工艺简图中可以看到：要加工的孔为直径7mm，钻孔深度为10mm，各螺纹孔之间没有位置度要求。根据加工零件的形状和加工要求，考虑加工经济精度等因素，确立合理的加工工艺方案。2.3.1 工艺基准分析选择加工工艺基准时应遵循一下原则：应尽可能的选择设计基准为加工时的定位基准，这样可以减少累计误差，有利于保证加工的精度，还有利于工件加工；选择定位基准时应选用光洁、平整和有足够大的尺寸面做定位基准，定位时要确保工件的稳定，只有不能避免才考虑粗基准；统一基准原则，这样可以简化夹具设计，减少工件搬动和装夹次数；选择基准应保证定位准确、可靠，夹紧机构简单，操作方便；工序集中原则，选择基准时保证在一次装夹下，尽可能多的加工，便于保证加工的精度要求；夹紧时要保证不影响加工，夹紧要可靠；在加工方向上，当所受力较大时要考虑采用辅助夹紧，这样在加工过程中可以保证定位要求，满足加工要求。定位基准和夹紧部位（4） 定位基准：一面两销（5自由度）。（5） 加紧部位：中心孔 2.3.2 机床配置型式的选择组合机床是针对被加工零件的特点及工艺要求，按高度集中工序原则设计的一种高效率专用机床。设计机床前，首先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及采用组合机床加工是否合理的问题。影响机床配置方案的主要因素有：被加工零件的加工精度和加工工序，它是制定机床方案的主要依据；被加工零件的特点在很大程度上决定了机床采用的配置型式；被加工零件的生产批量；机床的使用条件。本机床采用卧式滑台式加工的单工位组合机床。2.3.3 切削用量的选择机床要正常工作，必须确定合理的切削速度和进给量。切削速度和进给量选择适当，将会减少加工时间，延长刀具使用寿命，获得较高的生产效率和加工质量。由于该工序采用的是组合机床单面加工6个孔，都是直径为6mm的圆孔。根据钻孔加工切削用量参照表，钻孔切削速度为20m/min.由公式n=vd1000可得：主轴转速n=500r/min。（d=7）进给进给量f=0.10mm/r。有以上数据，选择相应的涨套、芯轴、衬套及攻丝靠模、螺杆等，参照大连组合机床研究所的 组合机床设计参考图册，加工示意简图如图纸所示。2.3.3.1 动力部件的选择动力部件主要用以实现切削刀具的旋转和进给运动。它们是机床最主要的通用部件，包括液压滑台、滑台侧底座、动力箱。一般主运动采用旋转运动，而进给运动采用液压传动。它们的选择原则应遵循下列原则：（1）进给力和功率应满足加工所需的最大进给力和所需的计算功率（包括切削功率、空转功率、传动损失等）；（2）所选择的快速行程速度应小于动力滑台的规定的快速行程速度，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； （3）多轴箱轮廓尺寸具有一定的限制，不同规格的动力滑台要与同规格的多轴箱配套使用。1)D=7mm，(f=0.10).:切削力切削转矩切削功率综合以上因素，查组合机床设计简明手册表214 左多轴箱选用1TD32IA型动力箱驱动，电机选用Y90L-6, 驱动轴转速615r/min。图1 液压滑台和滑台侧底座2.3.4 组合机床尺寸联系图绘制2.3.4.1 主要相关尺寸的分析装料高度：装料高度是指机床上工件的定位基准到地面的垂直距离。在确定装料高度时，应考虑车间运送工件滚道或者搬运小车的高度，工作最底加工孔的位置，主轴高度及通用部件高度尺寸的限制。具体计算如下：工件最低孔位置h2=98mm, 滑台高度：250mm侧底座高度：560mm(Icc251I),取装料高度为H=880mm中间底座尺寸：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（滑台和滑座）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，要考虑动力部件加工终了位置时，多轴箱与夹具外轮廓间应该有便于机床调整、维修的距离。 夹具安装：长250，宽330在加工意图中，它在加工方向的尺寸已经确定，图中已经规定了机床在加工终了时工件端面至多轴箱端面的距离，由此根据选定的动力箱、滑台、侧底座等标准件的位置关系，并考虑到滑台的前备量，通过尺寸链就可以确定中间在加工方向上的尺寸。确定后并按照优选后为1480mm（3）确定多轴箱轮廓尺寸标准多轴箱厚度为400mm。B=b+2b1H=h+h1+b1为保证有足够的派部齿轮空间，b170100mm,h1必须考虑到与h2、机床装料高度H、滑台滑体总高h3、侧底座高h4、滑台与侧底座之间的调整高度h7等尺寸之间的关系而定。对于卧式组合机床，h1要保证润滑油不致从主轴衬套泄露到箱体外h1=h2+H-(0.5+h3+h7+h4)已知b1 则可以求出：B=b+2b1H=h+h1+b1按照上述计算值，按照多轴箱尺寸系列标准，最后确定多轴箱轮廓尺寸左：BH=4004002.3.4.2 绘制联系尺寸图（1）尺寸确定 注意：要按照机床加工终了位置绘制。检查长宽高三个方向的尺寸链要封闭。中间底座长度的确定：L=(+2+)-2()=850mm（2）机床分组 为便于设计和组织生产，组合机床各部分和装置按照不同的功能划分编组。组号划分规定如下： 第1019组支撑部件。一般由通用的侧底座、立柱及其底座和专用中间底座组成。第2029组夹具及其输送部件。夹具是组合机床的专用的部件，常编为20组，包括定位加紧及导向部分。对于一些独立性较强的活动钻模、攻螺纹模板、自动加紧机构、自动上下料机构常单独编号。移动工作台、回转台等输送设备，如果属于通用设备，可以纳入夹具组，明细表中列出通用部件型号即可，如果专用则单独成组编号。 第3039组电气设备，电气设计编变为30组，包括原理图、接线图和安装图等设计，专用操纵台、控制柜等则另编组号。第4049组传动装置。包括机床中所有的动力部件如动力滑台、动力箱等通用部件，编号40组，其余须修改部分内容或专用的传动设备则单独编租。第5059组液压和气动装置。第6069组刀具、工具、量具和辅助工具等。第7079组多轴箱及其附属部件。第8089组冷却、排屑及润滑装置。第9099组电气、液压、气动等各种控制挡铁。 结果如图2所示图2.组合机床尺寸联系图二、 2.3.5 生产率计算（参照组合机床设计从凤廷 迟建山 主编）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，用以反映机床的加工过程、完成每一动作所要的时间、切削用量、机床生产率及机床负载率等。1.理想生产率=（件/h）A：生产纲领 K：全年总工时，一般情况下，单班制K取2350h,两班制K取4600h。2.实际生产率 （件/h） 生产一个零件所要的时间（min），由下式计算： = （min） ，是刀具第一、第二工作进给长度（mm）。 ，是刀具第一、第二工作进给量（mm/min）。 通常是指刀具在工件上加工终了位置无进给状态下所消耗的时间（min）。 ,动力部件的快退、快进长度（mm）。 动力部件的快速行程速度。机械动力部件取68m/min；液压动力部件取412m/min。 直线移动或工作台进行一次工位转换的时间。 装卸工件的时间。如果计算出的,则必须重新选择切削用量或修改机床设计方案。3.机床负载率 注意：以上的计算结果在生产率计算卡上。第三章 多轴箱设计3.1通用多轴箱设计3.1.1绘制原始依据图 。如下图3： 图3 原始依据图轴号主轴外伸尺寸（mm）切削用量备注D/dL工序内容(r/min)(m/min)(mm/r)1234530/20115钻孔D=7500200.103.1.2.主轴、齿轮的确定及动力计算（1） 已知主轴转速及驱动轴到主轴的传动比。1）， 2）总的传动比 ； 3）确定中间轴位置，并配对各齿轮。（位置如坐标计算图） 7轴为1，4轴的圆心， 8轴为2，5轴的圆心， 9轴为3，6轴的圆心，其中心距为A=88,取。 有； 同理求得： 、确定中间传动轴11,12,13,14,的位置， a：取 =21 ，m=3。由各级传动比得各个传动轴的齿数：。4） 验算各个主轴转速。 ； 主轴的转速相对损失在以内，符合设计要求。5） 采用型叶片泵，经由11轴经过i=1.5的传动比传到14轴所在的叶片泵。 则有：； 在400800r/min 的范围内，满足要求。三、 多轴箱坐标计算1、 加工基准坐标的选择及确定各轴坐标。（1） 因为本机床为卧式，为了使工艺基准与设计基准统一，故坐标架的横轴（X轴）选在箱体底面，纵轴（Y轴）通过定位销孔，这样可以减少因基准转换引起的加工误差。 图4 坐标计算图各点坐标：1(113,199.5) 2(113,1102.5) 3(637,199.5) 4(637,102.5) 5(300.8,171.5) 6(205.8,82.5) 7(300.8,79.5) 8(460.8,171.5) 9(555.8,82.5) 10(460.8,79.5) 11（240.6，74.5）12（110，48.5）13（246.5，105.8）14（356.2，125.5）0（325，52.6）第四章 组合机床夹具设计夹具是实现被加工零件准确定位、夹压、刀具的导向以及装卸工件的限位等目的的部件,因此组合机床夹具设计的成功与否直接关系到被加零件加工精度的高低。包括定位支承系统和夹紧机构。通过对被加工零件尺寸精度、位置精度的分析及机床方案的对比,根据加工孔的精度要求,本机床夹具采用三面定位和液压夹紧。4.1 定位与支承系统 机床在加工时，必须使工件对刀具保持正确的相对位置，这就需要定位系统来实现。定位系统除用以对工件进行定位外，还要承受工件的重力和夹紧力及进给力。因为夹具与工件接触，因此夹具的尺寸、结构、精度和布置直接影响工件的加工精度。4.1.1 工件的定位本课题采用“一面两销”定位，限制工件的6个自由度，工件实现完全定位。4.1.1.1定位准则任何一个工件在夹具中定位时，要完全限制6个自由度（、）使工件定位采用6个按一定规则布置的约束点，可以限制工件的6个自由度，实现完全定位，称为六点定位原理。 定位装置实现工件定位准确的标志是：（1）同一个工件安装在夹具中，特别是对轴加工表面而言，只能有一个自由度未限制，不能产生欠定位。（2）同批工件先后安装在夹具中，特别对被加工表面而言进给系统要求位置一致。4.1.1.2 夹具方案及结构如加工工序图所示,定位面选择底面和侧面,限制、一个移动自由度和两个旋转自由度;最后的两个自由度由圆柱销定位。油缸它的作用：是装上工件把快换垫圈放在工件环面上启动液压装置，油缸上部进油压缩拉杆向下运动，夹紧工件。采用这种结构具有敞开性好、工件装卸方便、结构简单、夹紧力大。4.1.2 夹具操作过程这个夹具结构比较简单。装夹的过程如下：工件顺着滑道到达挡铁，手动放入开口垫圈，液压夹紧工件，加工，拨下挡铁，手动取出开口垫圈，顺着导竿退出工件，拨上挡铁，如此循环。 4.2 夹紧机构夹紧是指工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作过程，实现这一过程的装置，就是夹紧机构。夹紧机构由夹紧动力、中间传动机构、夹紧元件三部分组成。夹紧动力用于产生动力源，并将夹紧力传给中间传动机构。夹紧装置是夹具的重要组成部分，在设计时应满足下面基本要求：（1） 在夹紧过程中应能保持工件定位时所获得的正确位置；（2） 夹紧可靠。夹紧机构一般要有自锁作用，保证在加工过程中不会产生振动。夹紧工件时不允许对工件产生变形和损伤；（3） 夹紧装置应操作方便、省力、安全；（4） 夹紧装置的复杂程度应与工件的生产批量和生产方式相适应。结构力求简单、紧凑，并尽可能采用标准化元件。4.2.1 夹紧力的确定与校核 所谓夹紧力的确定，是要正确确定夹紧力的作用点、方向及大小。为了方便计算，在计算夹紧力时做以下假设：（1） 夹具和工件均为刚性元件；（2） 夹紧力是静态力；（3） 在切削过程中，各种参数不发生变化。4.2.1.1 计算工件钻孔加工时所需夹紧力 4.2.1.2 夹紧元件主夹紧机构为液压缸；辅助夹紧元件采用支撑板。第五章 小结小结组合机床一般均为专用机床,因此在设计组合机床时,应根据具体加工对象的具体工艺要求和公司设备的具体实际情况合理地确定工序集中程度,选择恰当的机床配置型式,合理地选择组合机床的通用部件,设计高效的夹具、刀具及主轴箱等。采用先进的加工工艺,制定最佳的设计方案,达到“精、快、省”的最终目的。本课题设计的这台组合机床，用于加工变速箱体两侧面16孔的攻丝。在设计过程中对存在的一些问题进行了解决，顺利完成本次毕业设计的任务。在机床的设计上采取了一系列的措施，从结构设计到液压、电气设计完成了对大学阶段学习内容的全面考察，达到了预期的效果。主要完成了以下工作：1. 对零件进行整体分析，明确了该工件加工的技术和工艺要求；制定了工艺方案，完成总体设计，完成对被加工工件工序图、加工示意图、机床尺寸联系图和生产效率卡的绘制；2. 合理选用了组合机床设计中用到的通用部件，使设计成本明显降低；3. 完成对机床多轴箱和夹具装配图的设计；当然，由于刚刚完成对基本理论的学习，知识、经验、时间有限，这次设计还有许多值得完善的地方。我将在以后的工作学习中，更加努力以取得更好的成绩。第六章 致谢致谢 本次毕业设计是在导师崇凯老师的悉心指导下完成的。在设计过程中 ，崇凯老师给了我很多的关心和帮助。定期辅导，帮助我们查阅相关书籍，为我们提供了许多有价值的技术参考资料，使本次毕业设计得以顺利完成。导师严谨细致的工作作风，丰富的理论知识给了我很深的启迪，是我受益匪浅。在此，我向我的导师表示衷心的感谢。 此外还要感谢机械学院的领导和老师们，他们给了我许多热心的帮助，为我们提供了安静的设计环境和良好的设计条件。 第七章 参考文献参考文献1、组合机床设计简明手册 谢家瀛 主编 机械工业出版社2、组合机床设计 丛凤廷 迟建山 主编 上海科学技术出版社3、组合机床设计 大连组合机床研究所编 机械工业出版社4、机械制造技术基础课程设计指南 崇凯 主编 化学工业出版社5、机械制造技术基础张福润 徐鸿本 刘延林 于骏一 主编 华中科技大学出版社6、组合机床及其调整与使用 金振华 主编 机械工业出版社7、画法几何及机械制图 西北工业大学工程制图教研室 编 陕西科学技术出版社8、几何量公差与检测 甘永立 主编 上海科学技术出版社9、组合机床设计参考图册大连组合机床研究所编 机械工业出版社10、机械原理教程 申永胜 主编 清华大学出版社11杨黎明机床夹具设计手册北京：国防工业出版社，199612 孙大涌先进制造技术北京：机械工业出版社，199913 肖人彬，周济，查建中智能设计：概念、发展与实践14. 徐憬机械设计手册M北京：机械工业出版社199115.哈尔滨工业大学专用机床设计与制造M黑龙江人民出版社，197916.组合机床小组组合机床讲义M北京：国防工业出版社，197221 -