汽缸體左右端面鉆孔組合機(jī)床設(shè)計(jì)【鉆左右端面4-M8螺紋底孔】【說(shuō)明書(shū)+CAD】

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D. 根據(jù)合并原則(相鄰關(guān)鍵距離相差小于給定閾值) 對(duì)搜索層進(jìn)行合并，確定加工平面和可行刀具集，形成加工層。 E. 確定每一加工層使用的刀具，即型腔加工的刀具組合。 F. 根據(jù)刀具推薦的加工參數(shù)(切削速度、銑削深度和進(jìn)給速度) ，計(jì)算材料去除率。 G. 根據(jù)加工層實(shí)際切除的體積，計(jì)算每一加工層的加工時(shí)間。 H. 計(jì)算型腔總的加工時(shí)間和殘余體積。 I. 對(duì)該組刀具組合的總體加工效率進(jìn)行評(píng)估。 J. 重復(fù)ai，直至求出最優(yōu)的刀具組合。如以時(shí)間為目標(biāo)，即要求以整個(gè)型腔的加工時(shí)間t 最短來(lái)優(yōu)化刀具組合。 2.2半精加工刀具選擇 半精加工的主要目的是去除粗加工殘留下的臺(tái)階狀輪廓。為完全去除臺(tái)階，銑削深度必須大于每一臺(tái)階到零件表面的距離x。其算法步驟如下： 步驟1 由零件實(shí)體模型獲得兩個(gè)相鄰截面的表面積以及相應(yīng)的輪廓長(zhǎng)度; 步驟2 計(jì)算平均輪廓長(zhǎng)度; 步驟3 計(jì)算臺(tái)階寬度; 步驟4 計(jì)算臺(tái)階拐角到零件表面的法向距離x ; 步驟5 重復(fù)步驟1步驟4 ，決定每一臺(tái)階的銑削深度; 步驟6 計(jì)算刀具直徑D， 按經(jīng)驗(yàn)D=x/0.6或根據(jù)刀具手冊(cè)推薦; 步驟7 選擇銑削深度大于x 的最小刀具。 2.3 精加工刀具選擇 精加工刀具選擇的基本原則是：刀具半徑尺寸R 小于零件表面最小的曲率半徑r，一般取R=(0.80.9)r。其算法步驟如下： 步驟1: 從零件實(shí)體模型計(jì)算最小曲率半徑; 步驟2: 從刀具庫(kù)中檢索出刀具半徑小于計(jì)算所得的曲率半徑的所有刀具; 步驟3: 選出滿足上述要求的最大刀具; 步驟4: 如果所有刀具大于最小的曲率半徑，選擇最小的作為推薦刀具。 4 小結(jié)與討論 模具型腔加工的工藝規(guī)劃通常需要很高的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，準(zhǔn)備NC 數(shù)據(jù)的時(shí)間幾乎和加工時(shí)間一樣多。因此，自動(dòng)產(chǎn)生型腔加工的工藝計(jì)劃及NC加工指令的需求就顯得愈加迫切。 本文系統(tǒng)研究了模具型腔工藝規(guī)劃中的刀具選擇問(wèn)題，提出了模具型腔粗加工、半精加工、精加工刀具選擇的原則和方法，構(gòu)造了相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)算法，并在UG/OPEN API環(huán)境下進(jìn)行了初步編程實(shí)現(xiàn)，開(kāi)發(fā)了CATS原型系統(tǒng)。在刀具類型和規(guī)格確定的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)還可根據(jù)刀具手冊(cè)推薦加工參數(shù)(切削速度、銑削深度、進(jìn)給量等) ，對(duì)相應(yīng)的加工時(shí)間進(jìn)行評(píng)估。其最終目的是真正實(shí)現(xiàn)CAD/CAM的集成，繼而通過(guò)后處理產(chǎn)生數(shù)控加工指令。目前CATS系統(tǒng)的界面還是獨(dú)立于UG的CAM界面，CATS的決策結(jié)果還需要用戶重新輸入到CAM。 需要指出的是，要提高模具型腔的總體加工效率，需要從粗加工、半精加工、精加工的整體上考慮，進(jìn)行多目標(biāo)組合優(yōu)化，這將是我們下一步要進(jìn)行的工作。 Mould type of numerical control process computer assist the cutter choose and studyForewordNumerical control include cutter production and cutter of orbit choose two key problems process ,. The first problem has been got and studied extensivly and deeply over the past 20 years, a lot of algorithms developed have already got application in commercial CAD/ CAM system. Most CAM systems can produce the cutter orbit automatically after users input relevant parameters at present. Comparatively speaking , it is still not ripe to regard quality , efficiency as the research of choosing the problem of cutter of optimizing the goal correctly, do not have commercial CAM system that can offer the preferred decision support tool of cutter at present, therefore it is difficult to realize the integrating automatically and organically of CAD/ CAM. The cutter is chosen to usually include cutter type and cutter size. Generally speaking , suitable for one processing cutter of target for much kind , one cutter can finish different processing tasks, so it is easier to only consider meeting the cutter that basically processes the requirement and choose, especially to geometirc characteristics of model such as the hole , trough ,etc. But in fact, it is common for cutter to choose and sure optimization goal interrelate, for instance most heavy to cut efficiency , process time , minimum process cost , longest service life ,etc. at least, so the cutter is chosen it is a complicated optimization question. Such as mould type one of parts, because the geometirc form is complicated (usually include curved surface of freedom and island), influence geometry that cutter choose it restrains from to be can explicit to say among CAD model, need to design the corresponding algorithm to draw, therefore choose the cutter specification suitable and cutter association , it is not easy things by improving efficiency and quality processed in numerical control.Mould type generally with preparation method that numerical control mill, usually including rough machining, half finish machining , precise process of processing etc. The principle of rough machining is to spare no effort to remove the surplus metal with high efficiency, therefore hope to choose the larger cutter, but the cutter is oversized, may cause the increase of the crude volume ; Half finish machining of tasks to remove rough machining leave over step that get off mainly; Finish machining mainly guarantees size of the part and surface quality. Consider , go on , select exist , sure by computer difficult automatically totally up till now, therefore assist the cutter to choose in the computer that we developed (Computer Aided Tool Selection , CATS) among the system, base on , provide one aid decision tool for user, rough machining , half finish machining , precise to process etc., the real policy-making power is still left to users, in order to give full play to the advantages of computer and people.1 Basic structure of the system CATS system is CAD model, output for cutter type , cutter specification , mill depth of sharpening , enter the giving amount , rotational speed of main shaft (cut the pace ) and process six parameters such as time (such as Fig. 1), including choosing the aid decision tool in cutter type, rough machining cutter choose aid decision tool, half finish machining cutter choose aid decision tool and finish machining cutter choose aid decision tool ,etc.Given the rough machining in Xingqiang processing of the important position (usually rely time 510 times), rough machining, the system automatically optimize portfolio with cutlery functions to enhance overall processing efficiency. In addition to the decision-making tools, the system also has a detailed look cutlery norms, based on the type and size cutlery recommended processing parameters and assess the function of processing time, the last generation of the overall results of choice cutlery statements (figure 2). All the data and knowledge systems cutlery done by the background database support.2 Key technologies and algorithms2.1 Cutlery type choiceAccording to Assistant Xingqiang digital processing practice, Xingqiang Xi state general processing cutlery into milling cutter, milling cutter radius milling cutter and the first three balls. D based cutlery diameter, radius radius r when r=0 for milling cutter, 0RCutlery can be divided into the overall style and embed films ceremony. For inlay film style, the key is to select the materials razor blades, razor blades materials choice depends on three elements : the processing of working materials, machine tools and cutlery jig stability of the state structures. Processing system will be translated into material steel, stainless steel, cast iron, nonferrous metals, materials and hard to cut materials six groups. Machine tool jig stability into good, better and less than three levels. Cutlery investigation into the short and long cantilever structures two, the system automatically reasoning on the basis of the specific circumstances of razor blades materials, decision-making knowledge from Walter cutlery manual system by the users first choice cutlery type in the world. To embed film style cutlery, a rules-based automated reasoning suitable razor blades materials. For example, if the final processing of materials for the steel, machine tool jig for good stability, cutlery cantilever structures for short, razor blades materials for WAP25.Rough machining cutlery portfolio optimizationXingqiang rough machining the aim is to maximize the removal of excess metal normally used milling cutter, take-cutting approach. Thus, 3D mould Xingqiang the rough machining process, is actually a series of 2.5D components Xingqiang processing. Cutlery optimization is to find a group of cutlery portfolio, allowing for maximum efficiency removal of most metals. Cutlery portfolio optimized basic methods as follows :A. To do some long step into knife in the direction of a group of vertical and horizontal search Xingqiang another entity to form a search layer.B. Derive closed to the contours.C. Calculated between Central and outside the island or islands and the distance between the key that affect cutlery choice geometric constraints algorithm flow As shown in figure 3D. According to the principle of the merger (adjacent to the critical distance will be smaller than the difference between the threshold) to search layer merger, graphic processing and identifying viable cutlery sets, a processing layer.E. Determine the use of each processing layer cutlery, cutlery Xingqiang processing portfolio. F. According cutlery recommended processing parameters (cutting speed, depth and into Xianxiao to speed), the calculation of material removal. G. According to the actual removal of the volume processing layer, the processing time for each processing layer. H. Xingqiang calculating the total processing time and residual volume.I. The overall portfolio of the Group cutlery processing efficiency assessment. J . Repeat ai until derive optimal mix of cutlery. If time is the goal, called for the entire processing time t Xingqiang shortest portfolio to optimize cutlery.2.2 Semi-finished cutlery choiceThe main purpose is to remove semi-finished rough machining residual contours of the new warrants. To completely remove height, depth must be greater than Xianxiao parts of each level to the surface distance x. Its algorithm steps are as follows :Step 1:entity models from parts of two adjacent to the cross section of the surface contours and the corresponding length;Step 2: The average length of contours;Step 3:calculate its width;Step 4 : calculating height floor to the surface of parts to the law distance x;Step 5 : steps 1 repeat steps 4, each level of decision Xianxiao depth;Step 6 : calculate cutlery diameter D, by or under cutlery experience D=x/0.6 manual recommended;steps7 : choose Xianxiao x depth than the smallest cutlery.2.3 fine cutlery choice Fine cutlery choice is the basic principle : cutlery parts surface radius smaller than the smallest size R curve radius r, the general admission R= (0.80.9) r. Its algorithm steps are as follows :Step 1 : from the smallest curve radius calculation model parts entities; Step 2 : From cutlery database search radius of less than a cutlery calculated radius of the curve all cutlery; Step 3 : select the best cutlery meet the above requirements; Step 4 : If all cutlery than the smallest curve radius, the smallest chosen as a recommended cutlery.4 summary and discussionMould type of craft of processing plan , need high technology and experience very usually, prepare NC time of data nearly and process time to be large. So person who produce of craft of processing plan and NC process demand of the order right away seem further more urgent automatically.This text system research mould type of craft cutter plan , choose problem, put forward mould of rough machining , half finish machining , finish machining principle and method that cutter chooses, the realization algorithm with corresponding structure , and has carried on the realization of preliminary programming under the environment of UG/OPEN API, have developed CATS prototype system. In cutter type and on the foundation that the specification is fixed, system also can recommend parameter of processing according to cutter manual (cut pace , mill , sharpen depth , enter person who give ,etc.), evaluate corresponding processing time. Final purpose its to realize integration of CAD/CAM really , produce through aftertreatment numerical control process the order.Need to point out , should improve the mould type totality of and process efficiency, need it from the rough machining , half finish machining , consideration on the whole of finish machining , make up and optimize many targets, this will be work that we want to carry on next . JINGJIANG COLLEGE OF J I A N G S U U N I V E R S I T Y本 科 畢 業(yè) 論 文論文題目:汽缸體左右端面鉆孔組合機(jī)床設(shè)計(jì) Topic:Around Cylinder Body End Face Drilling MachineTool Design學(xué) 生 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 生 姓 名： 專 業(yè) 班 級(jí)： 指導(dǎo)教師姓名： 指導(dǎo)教師職稱： 2012 年 6 月 9 日.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文資料翻譯專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 附 件：1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文 江蘇大學(xué)京江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)的課題是汽缸體左右端面鉆孔組合機(jī)床設(shè)計(jì)。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)床是根據(jù)工件加工的需要，以大量的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量的專用部件組成的一種高效的專用機(jī)床。組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方法，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍到幾十倍。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。多年來(lái)機(jī)械產(chǎn)品加工中廣泛的采用萬(wàn)能機(jī)床，但是隨著生產(chǎn)的發(fā)展，很多企業(yè)的產(chǎn)品的產(chǎn)量越來(lái)越大，精度越來(lái)越高，采用萬(wàn)能機(jī)床加工已經(jīng)不能很好的滿足要求。理所當(dāng)然，組合機(jī)床可以提高生產(chǎn)效率和加工精度。在組合機(jī)床設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了降低組合機(jī)床的制造成本，應(yīng)盡可能的使用通用件和標(biāo)準(zhǔn)件。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工序。本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括三大部分大部分：1、組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)，就是確定機(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，并確定切削用量及選擇刀具；2、組合機(jī)床“三圖一卡”的編制，就是繪制被加工零件的工序圖，加工示意圖、機(jī)床尺寸聯(lián)系圖及生產(chǎn)效率計(jì)算卡；3、多軸箱的設(shè)計(jì)，包括繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖，多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì)及傳動(dòng)零件的校核。專用多軸箱的設(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。專用主軸設(shè)計(jì)、軸承的選用及電機(jī)的選擇等。關(guān)鍵詞：組合機(jī)床；設(shè)計(jì)；汽缸體端蓋；鉆孔；工藝ABSTRACTThe subject of the design is the cylinder body end face drilling combination machine and fixture design. Mainly to explain the basic process and requirements of the combination machine design. combination machine is an efficient special purpose machine which is based on a large number of common components and a small number of dedicated components according to the needs of the work piece. 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 ,workable, power unit ,and some special parts designed according to different work piece machining need. Over years, a universal machine is widely used in mechanical processing, but with the development of production, production is growing and accuracy is higher of many machining products, so the use of universal machine can not meet the requirements. Of course, combination machine can improve production efficiency and precision. It should be possible to use common parts and standard parts in order to reduce the manufacturing cost of combination machine in the combination machine design process.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) 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. 2) The preparation of combination machine “Three figs and one card”, that is to draw the process diagram of the parts to be processed, processing schematic, machine dimensions contact map and production efficiency calculation card；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.Key words：Combination Machine；Design；The Cylinder Body Face；Drilling；ProcessIII目錄摘要IABSTRACTII目錄1第1章 緒論11.1 機(jī)床概述11.2 機(jī)床設(shè)計(jì)的目的、要求及內(nèi)容41.2.1 設(shè)計(jì)的目的41.2.2 設(shè)計(jì)要求41.2.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容41.3 機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟51.3.1 調(diào)查研究51.3.2方案擬定51.3.3 工作圖設(shè)計(jì)6第2章 汽缸體左右端面鉆孔組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)82.1 組合機(jī)床總體方案的制定82.1.1 制定加工工藝方案82.1.2 確定組合機(jī)床的配置形式及結(jié)構(gòu)方案92.2 確定切削用量及刀具選擇102.2.1 確定加工工序間余量102.2.2 選擇切削用量112.2.3 確定切削力、切削力矩及切削功率112.2.4刀具結(jié)構(gòu)選擇122.3 本章小結(jié)12第3章 端面鉆孔組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制133.1 被加工零件工序圖的繪制133.2 加工示意圖的繪制153.4機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的繪制193.5 生產(chǎn)效率計(jì)算卡的繪制213.6 本章小結(jié)23第4章 機(jī)床多軸箱體的設(shè)計(jì)244.1多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖的繪制24第5章 夾具設(shè)計(jì)295.1.1機(jī)床夾具的組成295.1.2機(jī)床夾具的類型295.2夾緊方案和夾緊元件的設(shè)計(jì)305.3夾具的性能及優(yōu)點(diǎn)305.4夾具操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明31結(jié)論32參考文獻(xiàn)33致謝34第1章 緒論1.1 機(jī)床概述現(xiàn)代社會(huì)中，人們?yōu)榱烁咝?、?jīng)濟(jì)地生產(chǎn)各種高質(zhì)量產(chǎn)品，日益廣泛的使用各種機(jī)器、儀器和工具等技術(shù)設(shè)備與裝備。為制造這些技術(shù)設(shè)備與裝備，又必須具備各種加工金屬零件的設(shè)備，諸如鑄造、鍛造、焊接、沖壓和切削加工設(shè)備等。由于機(jī)械零件的形狀精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法來(lái)達(dá)到，特別是形狀復(fù)雜、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在機(jī)床上經(jīng)過(guò)幾道甚至幾十道切削加工工藝才能完成。因此，機(jī)床是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中最重要的加工設(shè)備。在一般機(jī)械制造廠中，機(jī)床所擔(dān)負(fù)的加工工作量，約占機(jī)械制造總工作量的40%60%，機(jī)床的技術(shù)性能直接影響機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量及其制造的經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而決定著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平。一個(gè)國(guó)家要繁榮富強(qiáng)，必須實(shí)現(xiàn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化，這就需要一個(gè)強(qiáng)大的機(jī)械制造業(yè)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)提供現(xiàn)代化的先進(jìn)技術(shù)設(shè)備與裝備，即機(jī)床工業(yè)是機(jī)械制造業(yè)的“裝備部”、“總工藝師”，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重大作用。因此，許多國(guó)家都十分重視本國(guó)機(jī)床工業(yè)的發(fā)展和機(jī)床技術(shù)水平的提高，使本國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展建立在堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)上。機(jī)床是人類在長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐中，不斷改進(jìn)生產(chǎn)工具的基礎(chǔ)上生產(chǎn)的，并隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而漸趨完善。最原始的機(jī)床是木制的，所有運(yùn)動(dòng)都是由人力或畜力驅(qū)動(dòng)，它們實(shí)際上并不是一種完整的機(jī)器?，F(xiàn)代意義上的用于加工金屬機(jī)械零件的機(jī)床，是在18世紀(jì)中葉才開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的。當(dāng)時(shí)，歐美一些工業(yè)最發(fā)達(dá)的國(guó)家，開(kāi)始了從工場(chǎng)手工業(yè)向資本主義機(jī)器大工業(yè)生產(chǎn)方式的過(guò)度，需要越來(lái)越多的各種機(jī)器，這就推動(dòng)了機(jī)床的迅速發(fā)展。為使蒸汽機(jī)的發(fā)明付諸實(shí)用，1770年前后創(chuàng)制了鏜削蒸汽機(jī)汽缸內(nèi)孔用的鏜床。1797年發(fā)明了帶有機(jī)動(dòng)刀架的車床，開(kāi)創(chuàng)了用機(jī)械代替人手控制刀具運(yùn)動(dòng)的先聲，不僅解放了人的雙手，并使機(jī)床的加工精度和工效起了一個(gè)飛躍，初步形成了現(xiàn)代機(jī)床的雛型。續(xù)車床之后，隨著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，其他各種機(jī)床也陸續(xù)被創(chuàng)制出來(lái)。至19世紀(jì)末，車床、鉆床、鏜床、刨床、拉床、銑床、磨床、齒輪加工機(jī)床等基本類型的機(jī)床已先后形成。世界上第一臺(tái)組合機(jī)床于1908年在美國(guó)問(wèn)世，30年代后組合機(jī)床在世界各國(guó)得到迅速發(fā)展。至今，它已成為現(xiàn)代制造工程（尤其是箱體零件加工）的關(guān)鍵設(shè)備之一?，F(xiàn)代制造工程從各個(gè)角度對(duì)組合機(jī)床提出了愈來(lái)愈高的要求，而組合機(jī)床也在不斷吸取新技術(shù)成果而完善和發(fā)展。 我國(guó)加入WTO以后，制造業(yè)所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存、組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)適時(shí)調(diào)整戰(zhàn)略，采取了積極的應(yīng)對(duì)策略，出現(xiàn)了產(chǎn)、銷兩旺的良好勢(shì)頭，截至2008年4月份，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)僅組合機(jī)床一項(xiàng)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量已達(dá)1000余臺(tái)，產(chǎn)值達(dá)3.9個(gè)億以上，較2007年同比增長(zhǎng)了10%以上，另外組合機(jī)床行業(yè)增加值、產(chǎn)品銷售率、全員工資總額、出口交費(fèi)值等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均有不同程度的增長(zhǎng)，新產(chǎn)品、新技術(shù)較去年年均有大幅度提高，可見(jiàn)行業(yè)企業(yè)運(yùn)營(yíng)狀況良好。組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)主要針對(duì)汽車、摩托車、內(nèi)燃機(jī)、農(nóng)機(jī)、工程機(jī)械、化工機(jī)械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專用設(shè)備，隨著我國(guó)加入WTO后與世界機(jī)床進(jìn)一步接軌，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開(kāi)始向數(shù)控化、柔性化轉(zhuǎn)變。從近兩年是企業(yè)生產(chǎn)情況來(lái)看，數(shù)控機(jī)床與加工中心的市場(chǎng)需求量在上升，而傳統(tǒng)的鉆、鏜、銑組合機(jī)床則有下降趨勢(shì)，中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)學(xué)會(huì)的機(jī)床工具行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)報(bào)表是統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，僅從幾個(gè)全國(guó)大型重點(diǎn)企業(yè)生產(chǎn)情況看，2007年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床890臺(tái)，產(chǎn)值16187萬(wàn)元，生產(chǎn)加工中心148臺(tái)，產(chǎn)值5770萬(wàn)元；2008年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床985臺(tái)，產(chǎn)值25838萬(wàn)元，生產(chǎn)加工中心159臺(tái)，產(chǎn)值7099萬(wàn)元；而2005年，截至4月份，數(shù)控機(jī)床、加工中心、產(chǎn)值已接近2003年全年水平，故市場(chǎng)在向數(shù)控、高精制造技術(shù)和成套工藝裝備方面發(fā)展。“九五”后期，在組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)的50多家組合機(jī)床分會(huì)會(huì)員中，僅有兩家企業(yè)實(shí)行了股份改造，一家企業(yè)退出國(guó)有轉(zhuǎn)為民營(yíng)，其余的都是國(guó)有企業(yè)。2002年，不到，一些小廠幾乎全部退出國(guó)有轉(zhuǎn)為民營(yíng)，現(xiàn)在一些國(guó)家重點(diǎn)國(guó)有企業(yè)也在醞釀股份制改造，轉(zhuǎn)制已勢(shì)不可檔，“民營(yíng)經(jīng)濟(jì)在經(jīng)歷了從被歧視，被藐視到不可小視和現(xiàn)在高度重視4個(gè)階段后，煥發(fā)勃勃生機(jī)?！苯M合機(jī)床行業(yè)企業(yè)正在以股份制、民營(yíng)化等多種形式快速發(fā)展。組合機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體是綜合自動(dòng)化度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用與工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電行業(yè)。我國(guó)的傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型的箱體類和軸類零件（近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺(tái)，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成型面等。組合機(jī)床的分類繁多，有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)組合機(jī)床等；隨著技術(shù)的不斷是進(jìn)步，一種新型的組合機(jī)床柔性組合機(jī)床越來(lái)越受人們是親昧，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)更換，配以可編程序控制器（PLC）、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。另外，近年來(lái)組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來(lái)越大。由于組合機(jī)床及其自動(dòng)線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶特殊要求而設(shè)計(jì)的，它涉及到加工工藝、刀具、測(cè)量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國(guó)組合機(jī)床及其組合機(jī)床自動(dòng)線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國(guó)家相對(duì)落后，國(guó)內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動(dòng)線幾乎都從國(guó)外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢(shì)必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，市場(chǎng)要求我們不斷開(kāi)發(fā)新技術(shù)、新工藝、研制新產(chǎn)品，由過(guò)去的“剛性”機(jī)床結(jié)構(gòu)，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需要，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。80年代以來(lái)，國(guó)外組合機(jī)床技術(shù)在滿足精度和效率要求的基礎(chǔ)上，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機(jī)床的加工精度、多品種加工的柔性以及機(jī)床配置的靈活多樣方面均有新的突破性進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床工作程序軟件化、工序高度集中、高效短節(jié)拍和多功能知道監(jiān)控。組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是：國(guó)外主要的組合機(jī)床生產(chǎn)廠家都有自己的系列化完整的數(shù)控組合機(jī)床通用部件,在組合機(jī)床上不僅一般動(dòng)力部件應(yīng)用數(shù)控技術(shù),而且?jiàn)A具的轉(zhuǎn)位或轉(zhuǎn)角、換箱裝置的自動(dòng)分度與定位也都應(yīng)用數(shù)控技術(shù),從而進(jìn)一步提高了組合機(jī)床的工作可靠性和加工精度。廣州標(biāo)致汽車公司由法國(guó)雷諾公司購(gòu)置的缸蓋加工生產(chǎn)線,就是由三臺(tái)自動(dòng)換箱組合機(jī)床組成的,其全部動(dòng)作均為數(shù)控,包括自動(dòng)上下料的交換工作臺(tái)、環(huán)形主軸箱庫(kù)、動(dòng)力部件和夾具的運(yùn)動(dòng),其節(jié)拍時(shí)間為58秒。80年代以來(lái),國(guó)外對(duì)中大批量生產(chǎn),多品種加工裝備采取了一系列的可調(diào)、可變、可換措施,使加工裝備具有了一定的柔性。如先后發(fā)展了轉(zhuǎn)塔動(dòng)力頭、可換主軸箱等組成的組合機(jī)床；同時(shí)根據(jù)加工中心的發(fā)展,開(kāi)發(fā)了二坐標(biāo)、三坐標(biāo)模塊化的加工單元,并以此為基礎(chǔ)組成了柔性加工自動(dòng)線(FTL)。這種結(jié)構(gòu)的變化,既可以實(shí)現(xiàn)多品種加工要求的調(diào)整變化快速靈敏,又可以使機(jī)床配置更加靈活多樣。汽車工業(yè)的大發(fā)展,對(duì)自動(dòng)化制造技術(shù)提出了許多新的需求,大批量生產(chǎn)的高效率,要求制造系統(tǒng)不僅能完成一般的機(jī)械加工工序,而且能完成零件從毛坯進(jìn)線到成品下線的全部工序,以及下線后的自動(dòng)碼垛、裝箱等。德國(guó)大眾汽車公司KASSEL變速箱廠1987年投入使用的造價(jià)9000萬(wàn)馬克的齒輪箱和離合器殼生產(chǎn)線,就是這種綜合自動(dòng)化制造系統(tǒng)的典范。該系統(tǒng)由兩條相似對(duì)稱布置的自動(dòng)線組成,三班制工作,每條線日產(chǎn)2000件,節(jié)拍時(shí)間為40秒。全線由12臺(tái)雙面組合機(jī)床、18臺(tái)三坐標(biāo)加工單元、空架機(jī)器人、線兩端的毛坯庫(kù)和三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)組成,可實(shí)現(xiàn)3種零件的加工。空架機(jī)器人完成工件下線的碼垛裝箱工作。隨著綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了一批專門(mén)從事裝配、試驗(yàn)、檢測(cè)、清洗等裝備的專業(yè)生產(chǎn)廠家,進(jìn)一步提高了制造系統(tǒng)的配套水平。國(guó)外為了減少機(jī)床數(shù)量,節(jié)省占地面積,對(duì)組合機(jī)床這種工序集中程度高的產(chǎn)品,繼續(xù)采取各種措施,進(jìn)一步提高工序集中程度。如采用十字滑臺(tái)、多坐標(biāo)通用部件、移動(dòng)主軸箱、雙頭鏜孔車端面頭等組成機(jī)床或在夾具部位設(shè)置刀庫(kù),通過(guò)換刀加工實(shí)現(xiàn)工序集中,從而可最大限度地發(fā)揮設(shè)備的效能,獲取更好的經(jīng)濟(jì)效益。1.2 機(jī)床設(shè)計(jì)的目的、要求及內(nèi)容1.2.1 設(shè)計(jì)的目的通過(guò)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使我們?cè)跀M定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)方案過(guò)程中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案的分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計(jì)算、編寫(xiě)技術(shù)文件和查閱資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，并培養(yǎng)自己具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。1.2.2 設(shè)計(jì)要求評(píng)價(jià)機(jī)床性能的優(yōu)劣，主要是根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)判定的。技術(shù)先進(jìn)合理，亦即“質(zhì)優(yōu)價(jià)廉”才會(huì)受到用戶的歡迎，在國(guó)內(nèi)和國(guó)際市場(chǎng)上才有競(jìng)爭(zhēng)力。機(jī)床設(shè)計(jì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可以從滿足性能要求、經(jīng)濟(jì)效益和人機(jī)關(guān)系等方面進(jìn)行分析。1.2.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 根據(jù)給定的被加工零件，確定機(jī)床的切削用量，通過(guò)分析比較擬定傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖，確定傳動(dòng)副的傳動(dòng)比及齒輪的齒數(shù)，并計(jì)算主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)的相對(duì)誤差。（2）動(dòng)力設(shè)計(jì) 根據(jù)給定的工件，初算傳動(dòng)軸的直徑、齒輪的模數(shù)；確定動(dòng)力箱；計(jì)算多軸箱尺寸及設(shè)計(jì)傳動(dòng)路線。完成裝配草圖后，要驗(yàn)算傳動(dòng)軸的直徑，齒輪模數(shù)否在允許范圍內(nèi)。還要驗(yàn)算主軸主件的靜剛度。（3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 進(jìn)行主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)軸系、變速機(jī)構(gòu)、主軸主件、箱體、密封等的布置和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。即繪制裝配圖和零件工作圖。（4）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1.3 機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟1.3.1 調(diào)查研究研究市場(chǎng)和用戶對(duì)設(shè)計(jì)機(jī)床的要求，然后檢索有關(guān)資料。其中包括情報(bào)、預(yù)測(cè)、實(shí)驗(yàn)研究成果、發(fā)展趨勢(shì)、新技術(shù)應(yīng)用以及相應(yīng)的圖紙資料等。甚至還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)檢索技術(shù)查閱先進(jìn)國(guó)家的有關(guān)資料和專利等。通過(guò)對(duì)上述資料的分析研究，擬訂適當(dāng)?shù)姆桨?，以保證機(jī)床的質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，使用戶有較好的經(jīng)濟(jì)效益。1.3.2方案擬定通?？梢詳M定出幾個(gè)方案進(jìn)行分析比較。每個(gè)方案包括的內(nèi)容有：工藝分析、主要技術(shù)參數(shù)、總布局、傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制操作系統(tǒng)、電系統(tǒng)、主要部件的結(jié)構(gòu)草圖、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等。在制定方案時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：（1）當(dāng)使用和制造出現(xiàn)矛盾時(shí)，應(yīng)先滿足使用要求，其次才是盡可能便于制造。要盡量用先進(jìn)的工藝和創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)；（2）設(shè)計(jì)必須以生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，凡是未經(jīng)實(shí)踐考驗(yàn)的方案，必須經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明可靠后才能用于設(shè)計(jì)；（3）繼承與創(chuàng)造相結(jié)合，盡量采用先進(jìn)工藝，迅速提高生產(chǎn)力，為實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化服務(wù)。注意吸取前人和國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上有所創(chuàng)造和發(fā)展。汽缸體加工工藝方案： 1：以頂面為粗基準(zhǔn),粗銑底面2：以底面定位，粗銑頂面3: 以頂面定位，半精銑底面4: 鉆對(duì)角2-11通孔5: 鉸對(duì)角2-11通孔6: 粗銑左右面7: 粗銑前后面8: 粗鏜76孔9: 粗鏜2-65孔10: 粗鏜M37沉頭孔11: 以底面定位，半精銑頂面12：精銑左右面13：精銑前后面14：以頂面定位，精銑底面15：鉆底面另外兩個(gè)11通孔16：鉸底面另外兩個(gè)11通孔17：鉆8-M8-7H螺紋底孔18：鉆8-M6-7H螺紋底孔19：鉆6-M8-7H深15螺紋底孔 20：攻8-M8-7H螺紋21：攻8-M6-7H螺紋22：攻6-M8-7H深15螺紋23：攻M37螺紋24：鉆Z3/8錐孔25：攻Z3/8錐孔26：精鏜76H8孔27：精鏜2-65H7孔28：去毛刺29：零件終檢1.3.3 工作圖設(shè)計(jì)首先，在選定工藝方案并確定機(jī)床配置形式、結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案圖紙的設(shè)計(jì)。這些圖子包括：被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計(jì)算卡，統(tǒng)稱“三圖一卡”設(shè)計(jì)。并初定出主軸箱輪廓尺寸，才能確定機(jī)床各部件間的相互關(guān)系。然后，整理機(jī)床有關(guān)部件與主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)，編制各類零件明細(xì)表，編寫(xiě)機(jī)床說(shuō)明書(shū)等技術(shù)文件。最后，對(duì)有關(guān)圖紙進(jìn)行工藝審查和標(biāo)準(zhǔn)化審查。第2章 汽缸體左右端面鉆孔組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)2.1 組合機(jī)床總體方案的制定2.1.1 制定加工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（汽缸體左右端面）的零件圖（圖2.1），加工四個(gè)螺紋孔的工藝過(guò)程如下：（1） 加工孔的主要技術(shù)要求。4個(gè)螺紋孔的直徑均為8，孔的位置度公差為0.4mm，工件材料為HT200，HB190-247，要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為（考慮廢品及備品率）年產(chǎn)量4萬(wàn)件，單班制生產(chǎn)。（2） 工藝分析加工該螺紋孔時(shí)，孔的位置度公差為0.4mm，根據(jù)組合機(jī)床用的工藝方法及能達(dá)到的精度，可采用如下的加工方案：a.首先銑汽缸體左端蓋的底面、頂面，然后在其上按照要求加工兩個(gè)直徑為11mm的通孔，進(jìn)而為加工螺紋孔做下基礎(chǔ)；b.其次銑汽缸體左端蓋的前面、后面，然后在其上按照要求加工四個(gè)直徑為7.5mm的通孔；c.最后對(duì)已加工好的直徑為7.5mm的通孔進(jìn)行攻絲處理，其中選擇8mm，加工余量為0.5mm。其中右端蓋螺紋孔加工同理可得，在此不在贅述。 （3） 定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇加工此零件上的螺紋孔，以底面的兩個(gè)長(zhǎng)條形板限制、和三個(gè)自由度，位于頂面上的長(zhǎng)心軸起到了很好的定位作用，限制了和，一共限制了5個(gè)自由度，面5gect of the design is the 。其中夾具上的整套螺母起到了很好的夾緊作用。這樣就保證了工件在加工過(guò)程中完全定位，滿足了要求。 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)，夾具在本設(shè)計(jì)中沒(méi)有考慮，因此在設(shè)計(jì)時(shí)就認(rèn)為是人工夾緊。2.1.2 確定組合機(jī)床的配置形式及結(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)。汽缸體螺紋孔的精度要求不高，可采用鉆孔攻絲組合機(jī)床。為了加工出表面粗糙度為Ra3.2um的螺紋孔，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2.1所示。圖2.1 被加工零件圖（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。此汽缸體端蓋的材料是HT200、硬度HB190247、孔的直徑為8。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，所以分一次鉆孔，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4萬(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)汽缸體端蓋零件的結(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)四軸頭多工位同步立式鉆床。2.2 確定切削用量及刀具選擇2.2.1 確定加工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。8mm的孔在鉆孔時(shí)，直徑上工序間余量均為0.1mm。2.2.2 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)是適合應(yīng)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)。以滿足直徑的加需要，即： （2.1）式中： 各主軸轉(zhuǎn)速（r/min）； 各主軸進(jìn)給量（mm/r）； 動(dòng)力滑臺(tái)每分鐘進(jìn)給量（mm/min）。由于汽缸體端面鉆孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求等，按照經(jīng)濟(jì)地選擇滿足加工要求的原則，采用查表的方法查得：孔鉆頭直徑D=7mm，進(jìn)給量f=0.1mm/r、切削速度v=10m/min。2.2.3 確定切削力、切削力矩及切削功率根據(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 （2.2） =267=692.92 N切削扭矩： =10 （2.3） =10=773.46Nmm切削功率： = （2.4） =773.4610/(97403.147)=0.036kw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)。2.2.4刀具結(jié)構(gòu)選擇汽缸體端蓋的布氏硬度在HB190-247，孔徑D為7mm刀具的材料選擇高速鋼鉆頭（W18Cr4V），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)7的麻花鉆。孔加工刀具的長(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3050mm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。2.3 本章小結(jié)本章主要對(duì)組合機(jī)床作了總體設(shè)計(jì)，主要包括組合機(jī)床方案的制定（制定工藝方案、確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案）；切削用量的計(jì)算及刀具的選擇（確定工序間余量、選擇切削用量、確定切削力、切削力矩及切削功率以及刀具結(jié)構(gòu)的選擇）。通過(guò)以上設(shè)計(jì)，進(jìn)而為組合機(jī)床的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。第3章 端面鉆孔組合機(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。3.1 被加工零件工序圖的繪制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)床或自動(dòng)生產(chǎn)線完成的工藝內(nèi)容，加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準(zhǔn)、夾壓部位及被加工零件的材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或半成品情況的圖紙。它不能用用戶提供的產(chǎn)品圖紙代替，而須在原零件圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床或自動(dòng)線的加工內(nèi)容，加上必要的說(shuō)明而繪制的。它是組合機(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。如圖4.1為汽缸體左端面鉆孔組合機(jī)床的被加工零件工序圖，圖上主要內(nèi)容包括：圖3.1 零件加工工序圖（1） 被加工零件的形狀和輪廓尺寸及與本機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)的部位的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸。尤其是當(dāng)須要設(shè)置中間導(dǎo)向套時(shí)，應(yīng)表示出零件內(nèi)部的肋、壁布置及有關(guān)結(jié)構(gòu)的形狀及尺寸，一遍檢查工件、夾具、刀具是否發(fā)生干涉。（2）本工序所選定的定位基準(zhǔn)、夾緊部位及夾緊方向。以便依次進(jìn)行夾具的定位支承、限位、夾緊、導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)。（3）本道工序加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形狀位置尺寸精度及技術(shù)要求，還包括本道工序?qū)η暗拦ば蛱岢龅囊?。?）必要的文字說(shuō)明，被加工零件的名稱、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，一定要突出本機(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視圖，突出加工部位（用粗實(shí)線），并把零件輪廓及與機(jī)床、夾具設(shè)計(jì)有關(guān)部位（用細(xì)實(shí)線）表示清楚，凡本道工序保證的尺寸、角度等，均應(yīng)在尺寸數(shù)值下方用粗實(shí)線標(biāo)記。（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，尺寸應(yīng)采用直角坐標(biāo)系標(biāo)注，而不采用極坐標(biāo)系。但有時(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）應(yīng)注明零件加工對(duì)機(jī)床提出的某些特殊要求。如對(duì)多層壁同軸線等直直徑孔加工，若要求孔表面不留退刀痕跡，則圖紙上應(yīng)標(biāo)明要求“機(jī)床主軸定位，工件讓刀”。壁對(duì)標(biāo)系清楚，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3.2 加工示意圖的繪制1、加工示意圖的作用和內(nèi)容零件加工的工藝方案要通過(guò)加工示意圖反映出來(lái)。加工示意圖表示被加工零件在機(jī)床上的加工過(guò)程，刀具、輔具的布置狀況以及工件、夾具、刀具等機(jī)床各部件的相對(duì)位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等。因此，加工示意圖是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要圖紙之一，在總體設(shè)計(jì)中占據(jù)重要地位。它是刀具、輔具、夾具、多軸箱、電氣和液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及通用部件選擇的主要原始資料，也是整臺(tái)組合機(jī)床布局形式和性能的原始要求，同時(shí)還是調(diào)整機(jī)床、刀具及試車的必需重要文件。圖4.2為汽缸體端面鉆孔的加工示意圖。在圖上應(yīng)標(biāo)注的內(nèi)容：（1）反應(yīng)機(jī)床的加工方法、加工條件及加工過(guò)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)類型，尺寸及外伸長(zhǎng)度；刀具類型，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。（4）決定機(jī)床動(dòng)力部件的工作循環(huán)及工作行程。圖3.2 加工示意圖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)向類型：根據(jù)刀具導(dǎo)向部分直徑和刀具導(dǎo)向的線速度v=20m/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3.1所示：表3.1 固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺dd1d2d3d4L0L1L2L3L4L53.555.5673666710固定裝置的配合如下表3.2所示：表3.2 固定裝置的配合導(dǎo)向類別工藝方法DDD1刀具導(dǎo)向部分外徑固定導(dǎo)向鉆孔G7（或F8）g6固定導(dǎo)向裝置的布置如圖3.3所示。圖3.3 固定導(dǎo)向裝置的布置（3）初定主軸類型、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14（0）m,所以B取2.316，根據(jù)剛性條件計(jì)算主軸的直徑為： dB （3.1）式中：d軸直徑（mm）； T軸所承受的轉(zhuǎn)矩（Nmm）；B系數(shù)。本設(shè)計(jì)中主軸直徑d=48mm,主軸外伸長(zhǎng)度為：L=285mm，D/為66/48。（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3.3所示， 圖3.4 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dD1(h6)d2D3Ll1l2l3螺母厚度48Tr206莫氏1號(hào)3612.06136285806514012（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3.2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285mm）,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2.6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510mm之間選擇，誤差大時(shí)取大值，因此取=7mm，切出長(zhǎng)度=1/3d+(38)=+89mm，所以=10+7+9=26mm。（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180mm，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180-60=120mm，如圖3.5所示。圖3.5 工作進(jìn)給長(zhǎng)度3.4機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的繪制圖3.6 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)的通用部件動(dòng)力箱、動(dòng)力滑臺(tái)、立柱、立柱底座加上專用部件組合而成。聯(lián)系尺寸圖用來(lái)表示機(jī)床各組成部件的相互裝配聯(lián)系和運(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)系是否滿足加工要求，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4.6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HC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=41045.45=4181.8N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4.18KN。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0.51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=nf=21.8mm/min。所以選擇1HC50液壓滑臺(tái)，工作進(jìn)給速度范圍25700mm/min，快速速度15m/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L180+20+80=280mm，取L630mm。綜合上述條件，確定液壓動(dòng)力滑臺(tái)型號(hào)1HC5048IA以及相配套的滑臺(tái)底座（1CC504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 (3.2)28.8870.8520.911KW式中：多軸箱傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí)0.80.9；有色金屬時(shí)0.70.8，本系統(tǒng)加工Q235，取0.85。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Y132M2-6的1TD50型動(dòng)力箱，動(dòng)力箱輸出軸至箱底面高度為400mm。主要技術(shù)參數(shù)如下表3.4所示：表3.4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D501TD509604805.51HY50,1CD501,1CD5013、配套支承部件的選用立柱底座1CD504。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H5501800mm之間選取，本系統(tǒng)取裝料高度為1400mm。5、中間底座輪廓尺寸中間底座的輪廓尺寸要滿足滑臺(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1CD504。6、確定多軸箱輪廓尺寸本機(jī)床配置的多軸箱總厚度為400mm，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=800mm。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BH=8001800mm。3.5 生產(chǎn)效率計(jì)算卡的繪制生產(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，如下表4.5所示。通過(guò)生產(chǎn)率計(jì)算卡，可以分析擬定的方案是否滿足用戶對(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停 （3.3） = 226/21.8215/478 =2.448 min式中： T切機(jī)加工時(shí)間（min）； L工進(jìn)行程長(zhǎng)度（mm）；vf 刀具進(jìn)給量（mm/min）； t停死擋鐵停留時(shí)間。一般為在動(dòng)力部件進(jìn)給停止?fàn)顟B(tài)下，刀具旋轉(zhuǎn)515 r所需要時(shí)間。這里取15r。表3.5 生產(chǎn)率計(jì)算卡輔助時(shí)間 T輔 = +t移+t裝 （3.4） = （249300）/200+0.10+1.5= 4.363min式中： L3、L4 分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退長(zhǎng)度（mm）； vfk 快速移動(dòng)速度（mm/min）； t移 工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)間（min）,一般為0.050.13min,取0.12 min； t裝 裝卸工件時(shí)間（min）一般為0.51.5min,取1.5min。機(jī)床生產(chǎn)率 Q1 = 60/T單 （3.5） = 60/（T切+T輔） =60/（2.448+4.363） =8.81 件/h機(jī)床負(fù)荷率按下式計(jì)算 = Q1/Q100% （3.6） = Q1tk/A100% =8.812350/40000100% =51.8%式中：Q機(jī)床的理想生產(chǎn)率（件/h）； A年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件）； tk年工作時(shí)間，單班制工作時(shí)間tk =2350h。3.6 本章小結(jié)本章主要對(duì)鉆孔組合機(jī)床的“三圖一卡”作了總體編制，主要包括被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖及生產(chǎn)效率計(jì)算卡。通過(guò)以上設(shè)計(jì)，進(jìn)而為組合機(jī)床的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。第4章 機(jī)床多軸箱體的設(shè)計(jì)4.1多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖的繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖是根據(jù)“三圖一卡”繪制的如圖5.1所示:圖4.1 鉆孔組合機(jī)床多軸箱原始依據(jù)圖圖中多軸箱的兩定位銷孔中心連線為橫坐標(biāo)，工件加工孔對(duì)稱，選擇箱體中垂線為縱坐標(biāo)，在建立的坐標(biāo)系中標(biāo)注輪廓尺寸及動(dòng)力箱驅(qū)動(dòng)軸的相對(duì)位置尺寸。主軸部為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（面對(duì)主軸看）。主軸的工序內(nèi)容，切削用量及主軸尺寸及動(dòng)力部件的型號(hào)和性能參數(shù)如表 5.1所示：表5.1 主軸外尺寸及切削用量軸號(hào)主軸外伸尺寸工序內(nèi)容切削用量D/dLN（r/min）V(m/min)f(mm/r)Vf(mm/min)1、2、3、466/48130鉆7.5500100.121.8注：1被加工零件編號(hào)及名稱：汽缸體端蓋；材料：HT200 JB297-62；硬度：HB190-247。