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寧XX大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
題目 減速器箱體9個(gè)孔鉆組合機(jī)床設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)教師(簽字)
2014 年 月 日
摘 要
本論文主要說(shuō)明組合機(jī)床設(shè)計(jì)的基本過(guò)程及要求。組合機(jī)床是按高度集中原則設(shè)計(jì)的，即在一臺(tái)機(jī)床上可以同時(shí)完成同一種工序或多種不同工序的加工。組合機(jī)床發(fā)展于工業(yè)生產(chǎn)末期，與傳統(tǒng)的機(jī)床相比：組合機(jī)床具有許多優(yōu)點(diǎn)：效率高、精度高、成本低。它由床身、立柱、工作臺(tái)、及電源一些基本部件及一些特殊部件，根據(jù)不同的工件加工所需而設(shè)計(jì)的。
在組合機(jī)床上可以完成很多工序，但就目前使用的大多數(shù)組合機(jī)床來(lái)說(shuō)，則主要用于平面加工和孔加工兩大類(lèi)工序。論文主要內(nèi)容包括四大部分：
（1）、制定工藝方案 通過(guò)了解被加工零件的加工特點(diǎn)、精度和技術(shù)要求、定位夾緊情況、生產(chǎn)效率及機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等，確定在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容及加工方法，并繪制被加工零件工序圖。
（2）、組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 確定機(jī)床各部件之間的相互關(guān)系，選擇通用部件和刀具的導(dǎo)向，計(jì)算切削用量及機(jī)床生產(chǎn)效率、繪制機(jī)床的尺寸聯(lián)系圖及加工示意圖。
（3）、組合機(jī)床部件設(shè)計(jì) 包括專(zhuān)用多軸箱的設(shè)計(jì)，傳動(dòng)布局合理，軸與齒輪之間不發(fā)生干涉，保證傳動(dòng)的平穩(wěn)性和精確性。專(zhuān)用主軸設(shè)計(jì)、軸承的選用及電機(jī)的選擇等。
（4）、液壓裝置的設(shè)計(jì) 液壓滑臺(tái)、定位夾緊裝置均為液壓控制。并采用了許多液壓控制閥，保證了運(yùn)動(dòng)的平衡性，循環(huán)性和精確性。
關(guān)鍵詞：組合機(jī)床；設(shè)計(jì)；過(guò)程；功能
43
Abstract
This thesis mainly elucidates the basic process and requirements that design of the combination machine. Combination machine is designed according the fundamental , which highly centralized ,or , more correctly it can process one working procedure or more different working procedures at one time . Combination machine was developed in the end of industrial production compared with traditional machine; combination machine has many advantages , such as high efficiency , high accuracy and low cost . It is composed of some general parts , such as bed ,column ,work able ,power unit ,and some special parts designed according to different work piece machining need.
The preface of a lot of works can be completed on the combination machine, but in regard to the majority current usage of combination machine, then and primarily used for the flat surface to process and the bore to process two big work preface. The main part including :(1) Formulating technological plan We,ve learned the characteristic of the part designed ,accuracy and specification ,locating and fixing ,productivity and machining structure by the practice .Then the technological operation and work order can be determined which can be finished in combination machine.(2) Combination machine frame design determines the interrelation of the different part in the machining tool ,select general parts and tool oriented .Then compute cut feed and productivity finally draw a sketch map of the machine .(3) Combination machine parts design including headstock、proper transmission layout 、shaft and gear move freely without interference which ensure the stability and accuracy during transmission ,then design dedicated select bearings and engine etc.(4) It adopts many hydraulic control valves ,which ensure the stability ,circulation and accuracy .
Keywords: combination machine ;design ;process ;function
目 錄
摘 要 2
Abstract 3
目 錄 4
1 緒論 6
1.1 課題研究意義 6
1.2鉆孔專(zhuān)用設(shè)備應(yīng)用 6
1.3 鉆孔專(zhuān)用設(shè)備 7
1.3.1多軸頭 7
1.3.2 多軸箱 7
1.3.3多軸鉆床 8
1.3.4 自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床 8
1.4 鉆孔專(zhuān)用設(shè)備趨勢(shì) 9
2 減速器箱體 機(jī)械加工工藝 9
2.1 了解零件的功用及技術(shù)要求 9
2.2分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性 10
2.3毛坯選擇 10
2.3.1毛坯的種類(lèi) 10
2.3.2鑄件制造方法的選擇 10
2.3.3鑄件的尺寸公差與加工余量 10
2.4定位基準(zhǔn)的選擇 11
2.5 擬定工藝路線(xiàn) 12
2.5.1確定各表面的加工方法 12
2.5.2加工順序的安排 12
2.5.3確定加工余量 13
2.5.4計(jì)算工序尺寸及公差 13
2.6確定各工序切削用量 14
2.7機(jī)床及工藝裝備的選擇 14
3 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 3.2
3.1 組合機(jī)床方案的制定 3.2
3.1.1 制定工藝方案 3.2
3.1.2 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案。 19
3.2 確定切削用量及選擇刀具 20
3.3.1 確定工序間余量 20
3.3.2 選擇切削用量 20
3.3.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率 21
3.3.4 選擇刀具結(jié)構(gòu) 21
3.3 鉆孔組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制 22
3.3.1 被加工零件工序圖 22
3.3.2 加工示意圖 23
3.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 27
3.3.4 生產(chǎn)率計(jì)算卡 29
3.4 多軸箱的設(shè)計(jì) 31
3.4.1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 31
3.4.2 齒輪模數(shù)選擇 31
3.4.3 多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 32
3.4.4 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 33
3.4.5 傳動(dòng)零件的校核 34
1.5 夾具設(shè)計(jì)的計(jì)算 35
1.5.1 受力計(jì)算 35
1.5.2 夾緊力 36
3.6 機(jī)床的液壓滑臺(tái)系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì) 36
3.6.1 液壓缸所受的外負(fù)載 36
3.6.2 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 37
3.6.3 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件 38
結(jié) 論 42
致 謝 43
參考文獻(xiàn) 44
1 緒論
1.1 課題研究意義
市場(chǎng)的開(kāi)放性和全球化使產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。而決定產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的指標(biāo)是產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)時(shí)間(Time ) ， 產(chǎn)品(Quality)，成本(Cost)，創(chuàng)新能力(Creation)和服務(wù)(Service)。用戶(hù)在追求高質(zhì)量產(chǎn)品的同時(shí)，會(huì)更多的追求較低的價(jià)格和較短的交貨周期。美國(guó)制造業(yè)在20世紀(jì)50至40年代主要以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模作為企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的第一要素，而在70年代競(jìng)爭(zhēng)力的第一要素為降低生產(chǎn)成本，80年代為提高產(chǎn)品質(zhì)量，90年代為市場(chǎng)響應(yīng)速度。所以現(xiàn)代企業(yè)都期望通過(guò)提高自身的科技含量，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。
制造業(yè)是國(guó)家重要的基礎(chǔ)工業(yè)之一，制造業(yè)的基礎(chǔ)是。是眾多機(jī)械制造的母機(jī)，它的發(fā)展水平，與制造業(yè)的生產(chǎn)能力和制造精度有著直接關(guān)系，關(guān)系到國(guó)家機(jī)械工業(yè)以至整個(gè)制造業(yè)的發(fā)展水平.是先進(jìn)制造技術(shù)的基本單元載體，機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量、更新速度、對(duì)市場(chǎng)的應(yīng)變能力、生產(chǎn)效率等在很大程度上取決于的效能。因此，制造業(yè)對(duì)于一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著舉足輕重的作用我國(guó)是世界上產(chǎn)量最多的國(guó)家.根據(jù)德國(guó)工業(yè)協(xié)會(huì)(VD W )2000年統(tǒng)計(jì)資料，在主要的生產(chǎn)國(guó)家中，中國(guó)排名為世界第五位。但是在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中仍處于較低水平:即使在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也面臨著嚴(yán)峻的形勢(shì):一方面國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)各類(lèi)產(chǎn)品有著大量的需求，而另一方面卻有不少?lài)?guó)產(chǎn)滯銷(xiāo)積壓，國(guó)外產(chǎn)品充斥市場(chǎng)。
1.2鉆孔專(zhuān)用設(shè)備應(yīng)用
據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般在車(chē)間中普通機(jī)床的平均切削時(shí)間很少超過(guò)全部工作時(shí)間的15%。其余時(shí)間是看圖、裝卸工件、調(diào)換刀具、操作機(jī)床、測(cè)量以及清除鐵屑等等。使用數(shù)控機(jī)床雖然能提高85%，但購(gòu)置費(fèi)用大。某些情況下，即使生產(chǎn)率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通機(jī)床低。故必須更多地縮短加工時(shí)間。不同的加工方法有不同的特點(diǎn)，就鉆削加工而言，鉆孔專(zhuān)用設(shè)備是一種通過(guò)少量投資來(lái)提高生產(chǎn)率的有效措施。雖然不可調(diào)式多軸頭在自動(dòng)線(xiàn)中早有應(yīng)用，但只局限于大批量生產(chǎn)。即使采用可調(diào)式多軸頭擴(kuò)大了使用范圍，仍然遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足批量小、孔型復(fù)雜的要求。尤其隨著工業(yè)的發(fā)展，大型復(fù)雜的鉆孔專(zhuān)用設(shè)備更是引人注目。例如原子能發(fā)電站中大型冷凝器水冷壁管板有15000個(gè)ψ20孔，若以搖臂鉆床加工，單單鉆孔與锪沉頭孔就要841.5小時(shí)，另外還要?jiǎng)澗€(xiàn)工時(shí)151.1小時(shí)。但若以數(shù)控八軸落地鉆床加工，鉆锪孔只要171.6小時(shí)，劃線(xiàn)也簡(jiǎn)單，只要1.9小時(shí)。因此，利用數(shù)控控制的二個(gè)坐標(biāo)軸，使刀具正確地對(duì)準(zhǔn)加工位置，結(jié)合鉆孔專(zhuān)用設(shè)備不但可以擴(kuò)大加工范圍，而且在提高精度的基礎(chǔ)上還能大大地提高工效，迅速地制造出原來(lái)不易加工的零件。有人分析大型高速柴油機(jī)30種箱形與桿形零件的2000多個(gè)鉆孔操作中，有40%可以在自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床中用二軸、三軸或四軸多軸頭加工，平均可減少20%的加工時(shí)間。1975年法國(guó)巴黎機(jī)床展覽會(huì)也反映了鉆孔專(zhuān)用設(shè)備的使用愈來(lái)愈多這一趨勢(shì)。
1.3 鉆孔專(zhuān)用設(shè)備
鉆孔專(zhuān)用設(shè)備是在一次進(jìn)給中同時(shí)加工許多孔或同時(shí)在許多相同或不同工件上各加工一個(gè)孔。這不僅縮短切削時(shí)間，提高精度，減少裝夾或定位時(shí)間，并且在數(shù)控機(jī)床中不必計(jì)算坐標(biāo)，減少字塊數(shù)而簡(jiǎn)化編程。它可以采用以下一些設(shè)備進(jìn)行加工：立鉆或搖臂鉆上裝多軸頭、多軸鉆床、多軸組合機(jī)床心及自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床。甚至可以通過(guò)二個(gè)能自動(dòng)調(diào)節(jié)軸距的主軸或多軸箱，結(jié)合數(shù)控工作臺(tái)縱橫二個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，加工各種圓形或橢圓形孔組的一個(gè)或幾個(gè)工序?，F(xiàn)在就這方面的現(xiàn)狀作一簡(jiǎn)介。
1.3.1多軸頭
從傳動(dòng)方式來(lái)說(shuō)主要有帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)與萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)三種。這是大家所熟悉的。前者效率較高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，后者易于調(diào)整軸距。從結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)有不可調(diào)式與可調(diào)式二種。前者軸距不能改變，多采用齒輪傳動(dòng)，僅適用于大批量生產(chǎn)。為了擴(kuò)大其贊許適應(yīng)性，發(fā)展了可調(diào)式多軸頭，在一定范圍內(nèi)可調(diào)整軸距。它主要裝在有萬(wàn)向.二種。（1）萬(wàn)向軸式也有二種:具有對(duì)準(zhǔn)裝置的主軸。主軸裝在可調(diào)支架中，而可調(diào)支架能在殼體的T形槽中移動(dòng)，并能在對(duì)準(zhǔn)的位置以螺栓固定。（2）具有公差的圓柱形主軸套。主軸套固定在與式件孔型相同的模板中。前一種適用于批量小且孔組是規(guī)則分布的工件（如孔組分布在不同直徑的圓周上）。后一種適用于批量較大式中小批量的輪番生產(chǎn)中，剛性較好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模板。多軸頭可以裝在立鉆式搖臂鉆床上，按鉆床本身所具有的各種功能進(jìn)行工作。這種鉆孔專(zhuān)用設(shè)備方法，由于鉆孔效率、加工范圍及精度的關(guān)系，使用范圍有限。
1.3.2 多軸箱
也象多軸頭那樣作為標(biāo)準(zhǔn)部件生產(chǎn)。美國(guó)Secto公司標(biāo)準(zhǔn)齒輪箱、多軸箱等設(shè)計(jì)的不可調(diào)式多軸箱。有32種規(guī)格，加工面積從300Ｘ300毫米到600Ｘ1050毫米，工作軸達(dá)60根，動(dòng)力達(dá)21.5千瓦。Romai工廠生產(chǎn)的可調(diào)多軸箱調(diào)整方便，只要先把齒輪調(diào)整到接近孔型的位置，然后把與它聯(lián)接的可調(diào)軸移動(dòng)到正確的位置。因此，這種結(jié)構(gòu)只要改變模板，就能在一定范圍內(nèi)容易地改變孔型，并且可以達(dá)到比普通多軸箱更小的孔距。
根據(jù)成組加工原理使用多軸箱或多軸頭的組合機(jī)床很適用于大中批量生產(chǎn)。為了在加工中獲得良好的效果，必需考慮以下數(shù)點(diǎn)：（1）工件裝夾簡(jiǎn)單，有足夠的冷卻液沖走鐵屑。（2）夾具剛性好，加工時(shí)不形變，分度定位正確。（3）使用二組刀具的可能性，以便一組使用，另一組刃磨與調(diào)整，從而縮短換刀停機(jī)時(shí)間。（4）使用優(yōu)質(zhì)刀具，監(jiān)視刀具是否變鈍，鉆頭要機(jī)磨。（5）尺寸超差時(shí)能立即發(fā)現(xiàn)。
1.3.3多軸鉆床
這是一種能滿(mǎn)足鉆孔專(zhuān)用設(shè)備要求的鉆床。諸如導(dǎo)向、功率、進(jìn)給、轉(zhuǎn)速與加工范圍等。巴黎展覽會(huì)中展出的多軸鉆床多具液壓進(jìn)給。其整個(gè)工作循壞如快進(jìn)、工進(jìn)與清除鐵屑等都是自動(dòng)進(jìn)行。值得注意的是，多數(shù)具有單獨(dú)的變速機(jī)構(gòu)，這樣可以適應(yīng)某一組孔中不同孔徑的加工需要。
1.3.4 自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床
為了中小批量生產(chǎn)合理化的需要，最近幾年發(fā)展了自動(dòng)更換主軸箱組合機(jī)床。
(1) 自動(dòng)更換主軸機(jī)床
自動(dòng)更換主軸機(jī)床頂部是回轉(zhuǎn)式主軸箱庫(kù)，掛有多個(gè)不可調(diào)主軸箱?？v橫配線(xiàn)盤(pán)予先編好工作程序，使相應(yīng)的主軸箱進(jìn)入加工工位，定位緊并與動(dòng)力聯(lián)接，然后裝有工件的工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到主軸箱下面，向上移動(dòng)進(jìn)行加工。當(dāng)變更加工對(duì)象時(shí)，只要調(diào)換懸掛的主軸箱，就能適應(yīng)不同孔型與不同工序的需要。
(2)多軸轉(zhuǎn)塔機(jī)床
轉(zhuǎn)塔上裝置多個(gè)不可調(diào)或萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)主軸箱，轉(zhuǎn)塔能自動(dòng)轉(zhuǎn)位，并對(duì)夾緊在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。通過(guò)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)，可以加工工件的多個(gè)面。因?yàn)檗D(zhuǎn)塔不宜過(guò)大，故它的工位數(shù)一般不超過(guò)4—6個(gè)。且主軸箱也不宜過(guò)大。當(dāng)加工對(duì)象的工序較多、尺寸較大時(shí)，就不如自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床合適，但它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
(3)自動(dòng)更換主軸箱組合機(jī)床
它由自動(dòng)線(xiàn)或組合機(jī)床中的標(biāo)準(zhǔn)部件組成。不可調(diào)多軸箱與動(dòng)力箱按置在水平底座上，主軸箱庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)整個(gè)裝置緊固在進(jìn)給系統(tǒng)的溜板上。主軸箱庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)與進(jìn)給動(dòng)作都按標(biāo)準(zhǔn)子程序工作。換主軸箱時(shí)間為幾秒鐘。工件夾緊于液壓分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，以便加工工件的各個(gè)面。好果回轉(zhuǎn)工作臺(tái)配以卸料裝置，就能合流水生產(chǎn)自動(dòng)化。在可變生產(chǎn)系統(tǒng)中采用這種裝置，并配以相應(yīng)的控制器可以獲得完整的加工系統(tǒng)。
(4) 數(shù)控八軸落地鉆床
大型冷凝器的水冷壁管板的孔多達(dá)15000個(gè)，它與支撐板聯(lián)接在一起加工?？讖綖?0毫米，孔深3.20毫米。采用具有內(nèi)冷卻管道的麻花鉆，5－7巴壓力的冷卻液可直接進(jìn)入切削區(qū)，有利于排屑。鉆尖磨成90°供自動(dòng)定心。它比普通麻花鉆耐用，且進(jìn)給量大。為了縮短加工時(shí)間，以8軸數(shù)控落地加工。
1.4 鉆孔專(zhuān)用設(shè)備趨勢(shì)
鉆孔專(zhuān)用設(shè)備生產(chǎn)效率高，投資少，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，產(chǎn)品改型時(shí)設(shè)備損失少。而且隨著我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，鉆孔專(zhuān)用設(shè)備的范圍一定會(huì)愈來(lái)愈廣，加工效率也會(huì)不斷提高。
2 減速器箱體機(jī)械加工工藝
2.1 了解零件的功用及技術(shù)要求
熟悉用途（機(jī)械傳動(dòng)有級(jí)調(diào)速）、性能及工作條件密封（保證齒輪系中無(wú)雜，無(wú)灰層進(jìn)入，機(jī)油潤(rùn)滑），在產(chǎn)品中的位置（處于電機(jī)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間）和功用（齒輪間的傳動(dòng)比來(lái)改變轉(zhuǎn)速），
2.2分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性
零件的結(jié)構(gòu)工藝分析主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：
零件的結(jié)構(gòu)工藝分析主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：
（1）零件的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的要求應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理，重要尺寸精度φ35，φ40，φ48公差在0.025之內(nèi)，形位公差垂直度要求0.05之內(nèi),一般尺寸精度為9-11級(jí)。
（2）各加工表面的幾何形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單。
（3）有相互位置要求的表面應(yīng)盡量在一次裝夾中加工。
該箱體在加工時(shí)，對(duì)φ35和φ40二孔加工要保證孔與孔的孔距高度方向在33±0.03及孔與孔軸線(xiàn)垂直度在0.05之內(nèi)，故對(duì)φ35和φ40加工時(shí)采用一次定位安裝來(lái)加工。
2.3毛坯選擇
2.3.1毛坯的種類(lèi)
—鑄件HT15-132（適用于形狀復(fù)雜的毛坯，良好的耐磨性、抗震性、切削加工性和鑄造性能）—表1-6HT的牌號(hào)、性能及主要用途（機(jī)械制造基礎(chǔ)）
2.3.2鑄件制造方法的選擇
毛坯制造方法應(yīng)與材料的工藝性、零件的結(jié)構(gòu)形狀及大小、生產(chǎn)類(lèi)型及特點(diǎn)以及工廠的現(xiàn)有條件相適應(yīng)
毛坯種類(lèi)
制造精度
（IT）
加工余量
原材料
工件尺寸
工件形狀
砂型鑄造
13級(jí)以下
大
HT15-132
各種尺寸
復(fù)雜
表1-2各類(lèi)毛坯的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍
2.3.3鑄件的尺寸公差與加工余量
1、鑄件的尺寸公差（GB643.2-1986）規(guī)定：鑄件尺寸代號(hào)為CT，分16級(jí)
造型材料
公差等級(jí)CT
灰鑄鐵
自硬砂
11~13
表1-4小批和單件生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級(jí)
表1-5鑄件尺寸公差數(shù)值（機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)）
2鑄件加工余量
表1-6用于成批和大量生產(chǎn)與鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機(jī)械加工余量等級(jí)和表1-7鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機(jī)械加工余量（機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)）
3鑄件最小孔徑
表面類(lèi)型
成批生產(chǎn)
通孔
15~30MM
表1-8鑄件最小孔徑
3毛坯—零件合圖
用查表法確定各表面的加工總余量和余量公差。
表1-5鑄件尺寸公差數(shù)值（機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)）
表1-6用于成批和大量生產(chǎn)與鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機(jī)械加工余量等級(jí)和表1-7鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機(jī)械加工余量（機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)）
2.4定位基準(zhǔn)的選擇
正確地選擇定位基準(zhǔn)是設(shè)計(jì)工藝過(guò)程的一項(xiàng)重要內(nèi)容，也是保證加工精度的關(guān)鍵。定位基準(zhǔn)分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。對(duì)于無(wú)合適定位面的零件可在毛坯上另外專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)或加工出定位表面，稱(chēng)為輔助基準(zhǔn)。
定位基準(zhǔn)的選擇原則（機(jī)械制造基礎(chǔ)P254）
粗基準(zhǔn)的選擇原則
（1） 應(yīng)選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。
（2） 對(duì)于具有較多加工表面的工件，粗基準(zhǔn)的選擇，應(yīng)合理分配各加工表面的加工余量，以保證：
1） 各加工表面都有足夠的加工余量；
2） 對(duì)某些重要的表面，盡量使其加工余量均勻；
3） 使工件上各加工表面總的金屬切除量最?。?
（3） 作為粗基準(zhǔn)的表面，應(yīng)盡量平整，沒(méi)有澆口，冒口或飛邊等其它表面缺陷，以便定位準(zhǔn)確；
（4） 同一尺寸方向上的粗基準(zhǔn)表面只能使用一次；
2.5 擬定工藝路線(xiàn)
2.5.1確定各表面的加工方法
工件各加工表面的加工方法和加工次數(shù)是擬定工藝路線(xiàn)的重要內(nèi)容。主要依據(jù)零件各加工表面本身的技術(shù)要求確定，同時(shí)還要綜合考慮生產(chǎn)類(lèi)型，零件的結(jié)構(gòu)形狀和加工表面的尺寸，工廠現(xiàn)有的設(shè)備情況，工件材料性質(zhì)和毛坯情況等。
2.5.2加工順序的安排
在確定了零件各表面的加工方法之后，就要安排加工的先后順序，零件加工順序是否合適，對(duì)加工質(zhì)量，生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性有著較大的影響。
（1） 機(jī)械加工順序的安排
在安排機(jī)械加工順序時(shí)，一般遵循先粗后精．先面后孔．先主后次．基準(zhǔn)先行的原則。對(duì)于工序內(nèi)容復(fù)雜的零件則視具體情況采取工序集中與分散的原則處理。
（2） 加工階段的劃分
對(duì)于精度和表面質(zhì)量要求較高的零件，應(yīng)將粗．精加工分開(kāi)進(jìn)行。為此，一般將整個(gè)工藝過(guò)程劃分階段，按加工性質(zhì)和作用不同，一般劃分為粗加工階段．半精加工階段．精加工階段和光整加工階段。這對(duì)于保證零件加工質(zhì)量．合理使用機(jī)床設(shè)備．及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷及合理安排熱處理工序等有很大好處 。
（3） 熱處理工序的安排
熱處理工序主要用來(lái)改善材料的性能及消除應(yīng)力。熱處理的方法．次數(shù)和在工藝路線(xiàn)中的位置，應(yīng)根據(jù)零件材料和熱處理的目的而定。
（退火 正火時(shí)效）（人工時(shí)效） （氮化）
↓ ↓ ↓
毛坯→粗加工→半精加工→精加工→精磨→細(xì)磨
↑ ↑
（調(diào)質(zhì) 退火） （高頻淬火 滲碳淬火整體淬火去應(yīng)力處理）
圖1-4熱處理工序的安排圖（機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)）
由圖可得熱處理安排為 毛坯→粗加工→半精加工→精加工
↑ ↑
（去應(yīng)力退火 時(shí)效去應(yīng)力） （表面淬火）
（4） 合理安排輔助工序
輔助工序種類(lèi)很多，主要包括檢驗(yàn)．劃線(xiàn)，去毛刺．清洗．平衡．退磁．防銹．包裝等，根據(jù)工藝需要穿插在工序中。
2.5.3確定加工余量
合理確定加工余量對(duì)零件的加工質(zhì)量和整個(gè)工藝過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性都有很大影響。余量過(guò)大（材料．工時(shí)．機(jī)床．刀具）則消耗大；余量過(guò)小，不能去掉加工前道工序存在的誤差和缺陷層，影響加工質(zhì)量，造成廢品。
故應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下盡量減小加工余量。毛坯余量（總余量）已在畫(huà)毛坯圖時(shí)確定，這里主要是確定工序余量。
（1） 平面加工余量
加工工序
加工長(zhǎng)度
加工寬度
粗加工后精銑
≤30
≤100
＞100~300
＞300~1000
1.0mm
1.5mm
1.5mm
2.0mm
表1-38平面加工余量
（2） 鏜孔加工余量
項(xiàng)目
加工直徑
直徑余量
半精鏜
20~80
0.7~1.2mm
精鏜
30~130
0.25~0.40mm
表1-37鏜孔加工余量
（3） 在實(shí)心工件上加工H7孔的工序尺寸
零件基本尺寸
鉆
粗鉸
精鉸
Φ8
Φ7.8
Φ7.96
Φ8H7
零件基本尺寸
鉆
擴(kuò)孔鉆
粗鉸
Φ12
Φ11.0
Φ11.95
Φ12H9
表1-132在實(shí)心工件上加工H7孔的工序尺寸
2.5.4計(jì)算工序尺寸及公差
工序順序確定后，就要計(jì)算各個(gè)工序加工時(shí)所應(yīng)達(dá)到的工序尺寸及其公差。工序尺寸及其公差的確定與工序余量大?。ば虺叽绲臉?biāo)注方法．基準(zhǔn)選擇．中間工序安排等密切相關(guān)，是一項(xiàng)細(xì)致的工作。
2.6確定各工序切削用量
在單件小批生產(chǎn)中，各工序的切削用量一般由操作工人根據(jù)具體情況自己確定，以簡(jiǎn)化工藝文件。
在大批大量生產(chǎn)中則應(yīng)科學(xué)地．嚴(yán)格地選擇切削用量，以充分發(fā)揮高效率設(shè)備的潛力和作用。切削用量的選用與下列因素有關(guān)：生產(chǎn)率，加工質(zhì)量（主要是表面粗糙），切削力所收起的工藝系統(tǒng)彈性變形，工藝系統(tǒng)的振動(dòng)，刀具耐用度，機(jī)床功率等。在綜合考慮上述因素的基礎(chǔ)上，使背吃刀量ap，進(jìn)給量f ，切削速度v的積最大。一般應(yīng)先盡量取在的ap，其次盡量取大的進(jìn)給量f，最后取合適的切削速度v.
2.7機(jī)床及工藝裝備的選擇
選擇機(jī)床：數(shù)控銑床．臥式鏜床。夾具（專(zhuān)用夾具）
選擇機(jī)床和工藝裝備的總原則是根據(jù)生產(chǎn)類(lèi)型與加工要求使所選擇的機(jī)床及工藝裝備既能保證加工質(zhì)量，又經(jīng)濟(jì)合理。中批生產(chǎn)時(shí)，通常采用通用機(jī)床加專(zhuān)用工．夾具；在大批大量生產(chǎn)條件下，多采用高效率專(zhuān)用機(jī)床．組合機(jī)床流水線(xiàn)．自動(dòng)線(xiàn)與隨行夾具。
在需要改裝設(shè)備或設(shè)計(jì)專(zhuān)用機(jī)床時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體要求提出設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，其中包括與加工工序內(nèi)容有關(guān)的必要參數(shù)，所要求的生產(chǎn)率．保證產(chǎn)品質(zhì)量的技術(shù)條件以及機(jī)床的總體布置形式等。
在選擇工藝裝備時(shí)，既工考慮適應(yīng)性又要注意新技術(shù)的應(yīng)用，當(dāng)需要設(shè)計(jì)專(zhuān)用刀具．量具時(shí)，也應(yīng)提出設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)。
機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片
零件名稱(chēng)
減速箱體
材料牌號(hào)
HT200
毛坯種類(lèi)
灰鑄鐵
工序號(hào)
工序名稱(chēng)
工序內(nèi)容
設(shè)備
工藝裝備
010
毛坯鑄造
砂型鑄造
自硬砂為造型材料
020
熱處理1
去應(yīng)力退火
030
底平面粗/半精加工
122尺寸加工
數(shù)控銑床
立銑刀，專(zhuān)用夾具1，機(jī)械卡尺
040
頂面粗/半精加工
122尺寸加工
數(shù)控銑床
面銑刀（高速鋼），專(zhuān)用夾具1，機(jī)械卡尺
050
D向端面面粗/半精加工
134尺寸加工
數(shù)控銑床
面銑刀（高速鋼），專(zhuān)用夾具1，機(jī)械卡尺
050
Φ54端面面粗/半精加工
134尺寸加工
數(shù)控銑床
面銑刀（高速鋼），專(zhuān)用夾具1，機(jī)械卡尺
060
孔粗/半精加工
Φ35，Φ48
臥式鏜床
單刃鏜刀，專(zhuān)用夾具2，機(jī)械卡尺
070
鉆孔
Φ4-Φ8.5
臥式鏜床
鉆頭，鉸刀，絲攻，機(jī)械卡尺
080
孔粗/半精加工
4-M6
臥式鏜床
單刃鏜刀，專(zhuān)用夾具3，機(jī)械卡尺
100
鉆孔
其他各端面小孔
組合機(jī)床
鉆頭，鉸刀，絲攻，機(jī)械卡尺
110
熱處理
表面淬火
編制（日期）
審核（日期）
共（ ）頁(yè) 第（?。╉?yè)
機(jī)械加工工藝卡片
零件名稱(chēng)
減速箱體
材料牌號(hào)
HT200
毛坯
種類(lèi)
灰鑄鐵
工序
裝夾工步
工序內(nèi)容
背吃刀量
切削速
度m/s
每分鐘
轉(zhuǎn)數(shù)
進(jìn)給量mm/r
設(shè)備
名稱(chēng)
工藝裝備
030
1
3.20，170
1.5
040
1
15
1.4，1.1，
050
1
117，130，127
1.5，0.75，
060
2
Φ35，
Φ40
1.45，0.6，
1/3
0.3
070
1
Φ12
12，0.425，
0.45
0.52~0.64
臥式
鏜床
鉆頭
080
1
Φ75
2.25
080
2
Φ47
1.45，0.6，
090
2
2，45
0.55，2.3
100
1
Φ8，Φ9，Φ14
8，0.08， 9，14
0.45
0.36~0.44
0.47~0.57
0.61~0.75
臥式
鏜床
鉆頭
100
1
M5-7H
4.8，
0.45
0.27~0.33
臥式
鏜床
鉆頭
編制
（日期）
審核
（日期）
共（ ）頁(yè) 第（?。╉?yè)
機(jī)械加工工藝卡片
零件名稱(chēng)
減速箱體
材料牌號(hào)
HT200
毛坯
種類(lèi)
灰鑄鐵
工序
裝夾工步
工序內(nèi)容
背吃刀量
切削速度m/s
每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)
進(jìn)給量mm/r
設(shè)備
名稱(chēng)
工藝裝備
030
1
3.20，170
1.5
040
1
15
1.4，1.1，
050
1
117，130，127
1.5，0.75，
060
2
Φ35，
Φ40
1.45，0.6，
1/2
0.2
070
1
Φ12
12，0.425，
0.45
0.52~0.64
臥式
鏜床
鉆頭
080
1
Φ75
2.25
080
2
Φ47
1.45，0.6，
090
2
2，45
0.55，2.3
100
1
Φ8，Φ9，Φ14
8，0.08， 9，14
0.45
0.36~0.44
0.47~0.57
0.61~0.75
臥式
鏜床
鉆頭
100
1
M5-7H
4.8，
0.45
0.27~0.33
臥式
鏜床
鉆頭
編制
（日期）
審核
（日期）
共（ ）頁(yè) 第（?。╉?yè)
機(jī)械加工工序卡片
零件名稱(chēng)
減速箱體
材料牌號(hào)
HT200
毛坯種類(lèi)
灰鑄鐵
工序
工步號(hào)
工步內(nèi)容
背吃刀量
切削速度m/s
每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)
進(jìn)給量mm/r
設(shè)備名稱(chēng)
工藝裝備
030
15
1.0
040
117，130，127
0.5
050
Φ35，
Φ40
0.2
1/6
3.0
060
Φ12
0.075
1.5~3.0
臥式鏜床
鉸刀
080
Φ47
0.2
080
2，45
0.2，0.2
090
Φ8，
0.02，
1.0~2.0
臥式鏜床
鉸刀
100
M5-7H
0.1
0.6~1.2
臥式鏜床
鉸刀
編制
（日期）
審核
（日期）
共（ ）頁(yè) 第（?。╉?yè)
3 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)
3.1 組合機(jī)床方案的制定
3.1.1 制定工藝方案
零件加工工藝將決定組合機(jī)床的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、總體布局和夾具結(jié)構(gòu)等。所以，在制定工藝方案時(shí)，必須計(jì)算分析被加工零件圖，并深入現(xiàn)場(chǎng)了解零件的形狀、大小、材料、硬度、剛度，加工部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)加工精度，表面粗糙度，以及定位，夾緊方法，工藝過(guò)程，所采用的刀具及切削用量，生產(chǎn)率要求，現(xiàn)場(chǎng)所采用的環(huán)境和條件等等。并收集國(guó)內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料，制定出合理的工藝方案。
根據(jù)被加工零件（減速器箱體）的零件圖（圖3.1），加工6個(gè)螺紋底孔的工藝過(guò)程：
(1) 加工孔的主要技術(shù)要求。
9個(gè)螺紋孔M4底孔直徑均為Φ3.2mm。
孔的位置度公差為0.05mm。
工件材料為HT200，HB170-241HBS
要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為（考慮廢品及備品率）年產(chǎn)量2萬(wàn)件，單班制生產(chǎn)
(2) 工藝分析
加工該孔時(shí)，孔的位置度公差為0.05mm。
根據(jù)組合機(jī)床的工藝方法及能達(dá)到的精度，可采用如下的加工方案：
一次性加工通孔，孔徑為Φ3.2mm。
(3) 定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇
加工此零件上的孔，以上表面限制三個(gè)自由度和右端面限制三個(gè)自由度，位于中間的孔通過(guò)螺桿起到了很好的夾緊作用。
在保證加工精度的情況下，提高生產(chǎn)效率減輕工人勞動(dòng)量，由于工件是大批量生產(chǎn)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)就認(rèn)為是人工夾緊。
3.1.2 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案。
(1)被加工零件的加工精度
被加工零件需要在組合機(jī)床上完成的加工工序及應(yīng)保證的加工精度，是制造機(jī)床方案的主要依據(jù)。減速器箱體鉆孔的精度要求較高，可采用鉆孔組合機(jī)床。為了加工出表面粗糙度為Ra1.6um的孔，采取提高機(jī)床原始制造精度和工件定位基準(zhǔn)精度并減少夾壓變形等措施就可以了。為此，機(jī)床通常采用尾置式齒輪動(dòng)力裝置，進(jìn)給采用液壓系統(tǒng)，被加工零件圖如圖3.1所示
圖3.1 減速器箱體
(2) 被加工零件的特點(diǎn)
這主要指零件的材料、硬度加工部位的結(jié)構(gòu)形狀，工件剛度定位基準(zhǔn)面的特點(diǎn)，它們對(duì)機(jī)床工藝方案制度有著重要的影響。此減速器箱體的材料是HT200、硬度HB170～241、孔的直徑為Φ3.2mm。采用多孔同步加工，零件的剛度足夠，工件受力不大，振動(dòng)，及發(fā)熱變形對(duì)工件影響可以不計(jì)。
一般來(lái)說(shuō)，孔中心線(xiàn)與定位基準(zhǔn)面平行且需由一面或幾面加工的箱體宜用臥式機(jī)床，立式機(jī)床適宜加工定位基準(zhǔn)面是水平的且被加工孔與基準(zhǔn)面垂直的工件，而不適宜加工安裝不方便或高度較大的細(xì)長(zhǎng)工件。對(duì)大型箱體件采用單工位機(jī)床加工較適宜，而中小型零件則多采用多工位機(jī)床加工。
此零件的加工特點(diǎn)是中心線(xiàn)與定位基準(zhǔn)平面是垂直的，并且定位基準(zhǔn)面是水平的，工件較小，其孔分布較密集，多軸箱體積較大，一次鉆孔，選擇立式鉆床。
(3) 零件的生產(chǎn)批量
零件的生產(chǎn)批量是決定采用單工位、多工位、自動(dòng)線(xiàn)或按中小批量生產(chǎn)特點(diǎn)設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要因素。按設(shè)計(jì)要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為年生產(chǎn)量為2萬(wàn)件，從工件外形及輪廓尺寸，為了減少加工時(shí)間，采用多軸頭，為了減少機(jī)床臺(tái)數(shù)，此工序盡量在一臺(tái)機(jī)床上完成，以提高利用率。
(4) 機(jī)床使用條件
根據(jù)使用組合機(jī)床對(duì)車(chē)間布置情況、工序間的聯(lián)系、技術(shù)能力和自然條件等的要求來(lái)選擇適合的組合機(jī)床。
綜合以上所述：通過(guò)對(duì)減速器箱體零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術(shù)要求、定位、夾緊方式、工藝方法，并定出影響機(jī)床的總體布局和技術(shù)性能等方面的考慮，最終決定設(shè)計(jì)四軸頭多工位同步鉆床。
3.2 確定切削用量及選擇刀具
3.3.1 確定工序間余量
為使加工過(guò)程順利進(jìn)行并穩(wěn)定的保證加工精度，必須合理地確定工序余量。生產(chǎn)中常用查表給出的組合機(jī)床對(duì)孔加工的工序余量，以消除轉(zhuǎn)、定位誤差的影響。Φ3.2mm的孔在鉆孔時(shí)，直徑上工序間余量均為0.2mm。
3.3.2 選擇切削用量
確定了在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容了，就可以著手選擇切削用量了。因?yàn)樗O(shè)計(jì)的組合機(jī)床為多軸同步加工在大多數(shù)情況下，所選切削用量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)比一般通用機(jī)床單刀加工低30%左右．多軸主軸箱上所有刀具共用一個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)，通常為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái)，工作時(shí)，要求所有刀具的每分鐘進(jìn)給量相同，且等于動(dòng)力滑臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量（mm/min）應(yīng)是適合有刀具的平均值。因此，同一主軸箱上的刀具主軸可設(shè)計(jì)成同轉(zhuǎn)速和同的每轉(zhuǎn) 進(jìn)給量（mm/r）與其適應(yīng)。以滿(mǎn)足直徑的加需要，即： …………………………………3.1
式中： … ——各主軸轉(zhuǎn)速（r/min）
——各主軸進(jìn)給量（mm/r）
——?jiǎng)恿_(tái)每分鐘進(jìn)給量（mm/min）
由于減速器箱體鉆孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求等，按照經(jīng)濟(jì)地選擇滿(mǎn)足加工要求的原則，采用查表的方法查得：孔鉆頭直徑D=3.2mm，進(jìn)給量f=0.3.2mm/r、切削速度v=3.2m/min
3.3.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率
根據(jù)選定的切削用量（主要指切削速度v及進(jìn)給量f）確定切削力，作為選擇動(dòng)力部件（滑臺(tái)）；確定切削扭矩，用以確定主軸及其它傳動(dòng)件（齒輪，傳動(dòng)軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動(dòng)電動(dòng)（一般指動(dòng)力箱）功率，通過(guò)查表計(jì)算如下：
切削力： =26…………………………3.2
=26×3.2××
=2378.5N
切削扭矩： =10………………………3.3
=10×××
=9979N·mm
切削功率： =……………………………3.4
=9979×3.2/(9740×3.3.2×3.2)
=0.43kw
式中： HB——布氏硬度
F——切削力（N）
D——鉆頭直徑（mm）
f——每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r）
T——切削扭矩(N·mm)
V——切削速度（m/min）
P——切削功率(kw)
3.3.4 選擇刀具結(jié)構(gòu)
減速器箱體的布氏硬度在HB170-241，孔徑D為3.2mm刀具的材料選擇高速鋼鉆頭（W3.2Cr4V），為了使工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、刃磨簡(jiǎn)單，選擇標(biāo)準(zhǔn)Φ3.2mm的麻花鉆?？准庸さ毒叩拈L(zhǎng)度應(yīng)保證加工終了時(shí)刀具螺旋槽尾端與導(dǎo)向套之間有30～50mm的距離，以便排出切屑和刀具磨損后有一定的向前的調(diào)整量。
3.3 鉆孔組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制
總體設(shè)計(jì)方案的圖紙表達(dá)形式——“三圖一卡”設(shè)計(jì)，其內(nèi)容包括：
繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖、編制生產(chǎn)率卡。
3.3.1 被加工零件工序圖
1、被加工零件工序圖的作用及內(nèi)容
被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示一臺(tái)組合機(jī)床完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準(zhǔn)、夾具部位及被加工零件的材料、硬度等狀況的圖紙。它是在原零件圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床的加工的內(nèi)容，加上必要的說(shuō)明繪制成的，是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是制造、使用、檢驗(yàn)和調(diào)整機(jī)床的重要技術(shù)文件。減速器箱體鉆孔組合機(jī)床的被加工零件工序圖如3.2所示。
圖上主要內(nèi)容：
（1）被加工零件的形狀，主要外廓尺寸和本機(jī)床要加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形位精度等技術(shù)要求，以及對(duì)上道工序的技術(shù)要求等。
（2）本工序所選定的定位基準(zhǔn)、夾緊部位及夾緊方向。
（3）被加工零件的名稱(chēng)、編號(hào)、材料、硬度及被加工部位的加上余量等。
2、繪制被加工零件工序圖的注意事項(xiàng)
（1）為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定要圖出被本機(jī)床的加工內(nèi)容。繪制時(shí)，應(yīng)按一定的比例，選擇足夠的視圖及剖位視圖，突出加工部位（用粗實(shí)線(xiàn)），并把零件輪廓及與機(jī)床、夾具設(shè)計(jì)有關(guān)粗實(shí)線(xiàn)標(biāo)記。如圖3.2中定位基準(zhǔn)，機(jī)械夾壓位置及方向，輔助支承均須用規(guī)定的符號(hào)部（用細(xì)實(shí)線(xiàn)）表清楚，凡本道工序保證的尺寸、角度等，均應(yīng)在尺寸數(shù)值下方面用表示出來(lái)。
圖3.2減速器箱體工序圖
（2）加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基準(zhǔn)注起，為便于加工及檢查，有時(shí)因所選定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，則須對(duì)加工部位要求位置尺寸精度進(jìn)行分析換算。
3.3.2 加工示意圖
1、加工示意圖的作用和內(nèi)容
加工示意圖是被加工零件工藝方案在圖樣上的反映，表示被加工零件在機(jī)床上的加工過(guò)程，刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對(duì)位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等，是刀具、夾具、多軸箱、電氣和液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇動(dòng)力部件的主要依據(jù)，是整臺(tái)組合機(jī)床布局形式的原始要求，也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需的重要文件。圖3.3為減速器箱體鉆孔的加工示意圖
圖3.3加工示意圖
在圖上應(yīng)標(biāo)注的內(nèi)容：
（1）機(jī)床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程。
（2）工件、夾具、刀具及多軸箱端面之間的距離等。
（3）主軸的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，尺寸及外伸長(zhǎng)度；刀具類(lèi)型，數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸、接桿、導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)尺寸；刀具與導(dǎo)向置的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接方式，刀具應(yīng)按加工終了位置繪制。
2、繪制加工示意圖之前的有關(guān)計(jì)算
（1）刀具的選擇
刀具選擇考慮加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素。刀具的選擇前已述及，此處就不在追述了。
（2）導(dǎo)向套的選擇
在組合機(jī)床上加工孔，除用剛性主軸的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取決于夾具導(dǎo)向。因此正確選擇導(dǎo)向裝置的類(lèi)型，合理確定其尺寸、精度，是設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要內(nèi)容，也是繪制加工示意圖時(shí)必須解決的內(nèi)容。
1）選擇導(dǎo)向類(lèi)型 根據(jù)刀具導(dǎo)向部分直徑和刀具導(dǎo)向的線(xiàn)速度v=3.2m/min，選擇固定式導(dǎo)向。
2）導(dǎo)向套的參數(shù) 根據(jù)刀具的直徑選擇固定導(dǎo)向裝置
固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺寸如下表：
表3.1 固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺
d
d1
D
D1
D2
l
l1
l2
l3
l4
L5
3.2
3.2
22
30
34
150
40
3.2
12
17
46
固定裝置的配合如下表：
表3.2 固定裝置的配合
導(dǎo)向
類(lèi)別
工藝
方法
D
D
D1
刀具導(dǎo)向
部分外徑
固定
導(dǎo)向
鉆孔
G7（或F8）
H7/g6
H7/n6
g6
固定導(dǎo)向裝置的布置如圖3.4所示
圖3.4 固定導(dǎo)向裝置的布置
（3）初定主軸類(lèi)型、尺寸、外伸長(zhǎng)度
因?yàn)檩S的材料為40Cr，剪切彈性模量G=81.0GPa,剛性主軸取ψ＝1／4（0）／m,所以B取3.316，
根據(jù)剛性條件計(jì)算主軸的直徑為：
dB……………………………………1.59
式中： d——軸直徑（mm）（24.65）
T——軸所承受的轉(zhuǎn)矩（N·mm）
B——系數(shù)
本設(shè)計(jì)中主軸直徑d=25mm,主軸外伸長(zhǎng)度為：L=115mm，D/為40/28。
（4）選擇刀具接桿
由以上可知，多軸箱各主軸的外伸長(zhǎng)度為一定值，而刀具的長(zhǎng)度也是一定值，因此，為保證多軸箱上各刀具能同時(shí)到達(dá)加工終了位置，就需要在主軸與刀具之間設(shè)置可調(diào)環(huán)節(jié)，這個(gè)可調(diào)節(jié)在組合機(jī)床上是通過(guò)可調(diào)整的刀具接桿來(lái)解決的,連接桿如圖1.5所示，
圖1.5 可調(diào)連接桿
連接桿上的尺寸d與主軸外伸長(zhǎng)度的內(nèi)孔D配合，因此，根據(jù)接桿直徑d選擇刀具接桿參數(shù)如表3.3所示：
表3.3 可調(diào)接桿的尺寸
d
D1(h6)
d2
d3
L
l1
l2
l3
螺母
厚度
28
Tr28×2
莫氏1號(hào)
13.061
36
3.25
51
42
50
12
（5）確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸
從保證加工終了時(shí)主軸箱端面到工件端面間距離最小來(lái)確定全部聯(lián)系尺寸，加工示意圖聯(lián)系尺寸的標(biāo)注如圖3.3所示。其中最重要的聯(lián)系尺寸即工件端面到多軸箱端面之間的距離（圖中的尺寸321mm）,它等于刀具懸伸長(zhǎng)度、螺母厚度、主軸外伸長(zhǎng)度與接桿伸出長(zhǎng)度（可調(diào)）之和，再減去加工孔深度和切出值。
（6）工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定
如圖3.6工作進(jìn)給長(zhǎng)度應(yīng)等于工件加工部位長(zhǎng)度L與刀具切入長(zhǎng)度和切出長(zhǎng)度之和。切入長(zhǎng)應(yīng)應(yīng)根據(jù)工件端面誤差情況在5～10mm之間選擇，誤差大時(shí)取大值，因此取=8mm，切出長(zhǎng)度=1/3d+(3～8)= x3.2+712mm，所以=8+12+12=32mm.
（7）快進(jìn)長(zhǎng)度的確定
考慮實(shí)際加工情況，在未加工之前，保證工件表面與刀尖之間有足夠的工作空間，也就是快速退回行程須保證所有刀具均退至夾具導(dǎo)套內(nèi)而不影響工件裝卸。這里取快速退回行程為120mm，快退長(zhǎng)度等于快速引進(jìn)與工作工進(jìn)之和，因此快進(jìn)長(zhǎng)度120-45=75mm.
圖3.6 工作進(jìn)給長(zhǎng)度
3.3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
圖3.7 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
1、聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容
一般來(lái)說(shuō)，組合機(jī)床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用部件——?jiǎng)恿ο洹?dòng)力滑臺(tái)、立柱、立柱底座加上專(zhuān)用部件組合而成。聯(lián)系尺寸圖用來(lái)表示機(jī)床各組成部件的相互裝配和運(yùn)動(dòng)關(guān)
系，以檢驗(yàn)機(jī)床各部件的相對(duì)位置及尺寸聯(lián)系是否滿(mǎn)足要求，通用部件的選擇是否合適，并為進(jìn)一步開(kāi)展主軸箱、夾具等專(zhuān)用部件、零件的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。聯(lián)系尺寸圖也可以看成是簡(jiǎn)化的機(jī)床總圖，它表示機(jī)床的配置型式及總體布局。
如圖3.7所示，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的內(nèi)容包括機(jī)床的布局形式，通用部件的型號(hào)、規(guī)格、動(dòng)力部件的運(yùn)動(dòng)尺寸和所用電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)、工件與各部件間的主要聯(lián)系尺寸，專(zhuān)用部件的輪廓尺寸等。
2、選用動(dòng)力部件
選用動(dòng)力部件主要選擇型號(hào)、規(guī)格合適的動(dòng)力滑臺(tái)、動(dòng)力箱。
（1）滑臺(tái)的選用 通常，根據(jù)滑臺(tái)的驅(qū)動(dòng)方式、所需進(jìn)給力、進(jìn)給速度、最大行程長(zhǎng)度和加工精度等因素來(lái)選用合適的滑臺(tái)。
1）驅(qū)動(dòng)形式的確定 根據(jù)對(duì)液壓滑臺(tái)和機(jī)械滑臺(tái)的性能特點(diǎn)比較，并結(jié)合具體的加工要求，使用條件選擇HY系列液壓滑臺(tái)。
2）確定軸向進(jìn)給力 滑臺(tái)所需的進(jìn)給力
=∑=4×2378.5=953.2N
式中： ——各主軸加工時(shí)所產(chǎn)生的軸向力
由于滑臺(tái)工作時(shí)，除了克服各主軸的軸的向力外，還要克服滑臺(tái)移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的摩擦力。因而選擇滑臺(tái)的最大進(jìn)給力應(yīng)大于＝9.53.2KN。
3）確定進(jìn)給速度 液壓滑臺(tái)的工作進(jìn)給速度規(guī)定一定范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)速，對(duì)液壓滑臺(tái)確定切削用量時(shí)所規(guī)定的工作進(jìn)給速度應(yīng)大于滑臺(tái)最小工作進(jìn)給速度的0.5～1倍;液壓進(jìn)給系統(tǒng)中采用應(yīng)力繼電器時(shí)，實(shí)際進(jìn)給速度應(yīng)更大一些。本系統(tǒng)中進(jìn)給速度=n·f=3.2mm/min。所以選擇1HY32ⅡA液壓滑臺(tái)，工作進(jìn)給速度范圍20～650mm/min，快速速度10m/min。
4）確定滑臺(tái)行程 滑臺(tái)的行程除保證足夠的工作行程外，還應(yīng)留有前備量和后備量。前備量的作用是動(dòng)力部件有一定的向前移動(dòng)的余地，以彌補(bǔ)機(jī)床的制造誤差以及刀具磨損后能向前調(diào)整。本系統(tǒng)前備量為20mm，后備量的作用是使動(dòng)力部件有一定的向后移動(dòng)的余地，為方便裝卸刀具，這里取80mm,所以滑臺(tái)總行程應(yīng)大于工作行程，前備量，后備量之和。
即：行程L＞120+20+80=220mm，取L＝630mm。綜合上述條件，確定液壓動(dòng)力滑臺(tái)型號(hào)1HY32ⅡA,以及相配套的滑臺(tái)底座（1CC321型）。
（2）由下式確定動(dòng)力箱的選用 動(dòng)力箱主要依據(jù)多軸所需的電動(dòng)機(jī)功率來(lái)選用，在多軸箱沒(méi)有設(shè)計(jì)之前，可算
＝／η……………………………3.6
＝6*0.43／0.8
＝3.225KW
式中：η——多軸箱傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí)η＝0.8～0.9；有色金屬時(shí)η＝0.7～0.8，本系統(tǒng)加工HT200，取η＝0.8．
動(dòng)力箱的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)大于計(jì)算功率，并結(jié)合主軸要求的轉(zhuǎn)速大小選擇。因此，選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M1-6的1TD32I型動(dòng)力箱，動(dòng)力箱輸出軸至箱底面高度為3.20mm。主要技術(shù)參數(shù)如下表：
表3.4電機(jī)型號(hào)及參數(shù)
主電機(jī)傳動(dòng)型號(hào)
轉(zhuǎn)速范圍（r/min）
主電機(jī)功率（）
配套主軸部件型號(hào)
電機(jī)轉(zhuǎn)速
輸出轉(zhuǎn)速
D50 Y132M1-6
960
470
4
1HY32ⅡA,1CC321,1CD321
3、配套支承部件的選用
立柱底座1CD322。
4、確定裝料高度
裝料高度指工件安裝基面至機(jī)床底面的垂直距離，在現(xiàn)階段設(shè)計(jì)組合機(jī)床時(shí)，裝料高度可視具體情況在H＝580～1060mm之間選取，本系統(tǒng)取裝料高度為800mm。
5、中間底座輪廓尺寸
中間底座的輪廓尺寸要滿(mǎn)足滑臺(tái)在其上面聯(lián)接安裝的需要，又考慮到與立柱底座相連接。因此，中間底座采用側(cè)底座1CD321。
6、確定多軸箱輪廓尺寸
本機(jī)床配置的多軸箱總厚度為340mm，寬度和高度按標(biāo)準(zhǔn)尺寸中選取。計(jì)算時(shí)，多軸箱的寬度B和高度H可確定為：B=320，H=250
根據(jù)上述計(jì)算值，按主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，最后確定主軸箱輪廓尺寸B×H=320×250mm。
3.3.4 生產(chǎn)率計(jì)算卡
生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映所設(shè)計(jì)機(jī)床的工作循環(huán)過(guò)程、動(dòng)作時(shí)間、切削用量、生產(chǎn)率、負(fù)荷率等技術(shù)文件，通過(guò)生產(chǎn)率計(jì)算卡，可以分析擬定的方案是否滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)生產(chǎn)率及負(fù)荷率的要求。計(jì)算如下：
切削時(shí)間： T切= L/vf+t?！?.7
= 45/74.7＋10/415
=0.