【正文】 。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，在國內(nèi)和國際市場上才有競爭力。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。 機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟 調(diào)查研究 研究市場和用戶對設(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、實(shí)驗(yàn)研究成果、發(fā)展趨勢、新技術(shù)應(yīng)用以及相應(yīng)的圖紙資料等。甚至還可以通過網(wǎng)絡(luò)檢索技術(shù) 查閱 先進(jìn)國家的有關(guān)資料和專利等。通過對上述資料的分析研究，擬訂適當(dāng)?shù)姆桨福员ＷC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。 擬定方案 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。 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。 其次，繪制機(jī)床的 總裝圖、 部分 部件裝配 圖 、液壓系統(tǒng)圖 、 PLC 接線圖和梯攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 7 形圖 。 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，編制各類零件明細(xì)表，編寫機(jī)床說明書等技術(shù)文件。 最后，對有關(guān)圖紙進(jìn)行工藝審查和標(biāo)準(zhǔn)化審查。 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 2 組合機(jī)床的 總體設(shè)計(jì) 組合機(jī)床 方案的制定 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，工藝過程，所采用的刀具及切削用量，生產(chǎn)率要求，現(xiàn)場所采用的環(huán)境和條件等等。并收集國內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料，制定出合理的工藝方案。 根據(jù)被加工被零件（減速箱箱蓋）的零件圖（圖 21），加工八個(gè)螺栓孔的工藝過程。 (1) 加工孔的主要技術(shù)要求。 加工 4 個(gè) M8 螺紋底孔 的孔。 孔的位置度公差為 ，與 Φ12 孔同心。 工件材料為 HT2140， HB170～ 241 要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為（考慮廢品及備品率）年產(chǎn)量 6 萬件，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 根據(jù)組合機(jī)床用的工藝方法及能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，可采用如下的加工方案。 一次性加工螺紋底孔，孔徑 為 (3) 定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇 加工此 離合器壓蓋 的孔 ，以底面的 兩 個(gè)支承點(diǎn)限制 X 、 Y 和 X 、 Y? 四 個(gè)自由度，位于 中間的心軸起到了很好的定位作用 。 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，而工件也是大批量生產(chǎn)， 由于夾具在本設(shè)計(jì)中沒有考慮， 因此 在設(shè)計(jì)時(shí)就認(rèn)為是人工夾緊 。 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)。 離合器 壓盤 加工孔的精度要求不高，可采用 鉆孔 組合機(jī) 床，工件各孔間的位置精度為 ,它的位置精度 要求不是很高， 安排 加工 時(shí) 可以 在 下 一個(gè)安裝工位上對所有孔進(jìn)行最終精加工。為了加工出表面粗糙度為 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 9 ? 22 凸臺4 個(gè)均布孔?10均布位置準(zhǔn)確度0.2孔 ? 12 位置準(zhǔn)確度0 . 1 圖 2－ 1 被加工零件圖 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)，人工 夾緊。 被加工零件圖如圖 21 所示。 (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)，它們對機(jī)床工藝方案制度有著重要的影響。此 離合器 壓盤 的材料是 HT21硬度 HB17024孔在 整個(gè)壓盤上呈 90 度均度分配， 孔的直徑為 。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)熱變形對工件影響可以不計(jì)。 一般來說，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)長工件。對大 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。孔的分布范圍是直線形狀，工件比較長，一次鉆完，多軸箱體積較大，采用兩工位以減小多軸箱的體積，使整個(gè)鉆床瘦身，因而適合選擇立式多工位鉆床。 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 (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 6 萬件，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)床臺數(shù)，此工序盡量在一臺機(jī)床上完成，以提高利用率。 (4) 機(jī)床使用條件 使用組合機(jī)床對對車間布置情況、工序間的聯(lián)系、使用廠的技術(shù)能力和自然條件等一定的要求。在根據(jù)使用戶實(shí)際情況來選擇什么樣的組合機(jī)床。 綜合以上所述：通過對箱蓋零件的結(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)四軸頭多工位同步鉆床。 確定切削用量及選擇刀具 確定工序間余量 為使加工過程順利進(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)床對孔加工的工序余量，由于在本鉆床上鉆孔后重新安裝或在其他多工位機(jī)床上加工下道工序，應(yīng)適當(dāng)加大余量，以消除轉(zhuǎn)、定位誤差的影響。Φ 的孔在鉆孔后擴(kuò)孔，直徑上工序間余量 ～ 1mm。 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，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)成不同轉(zhuǎn)速和不同的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（ mm/r）與其適應(yīng) 。 以滿足不同直徑的加需要，即： n1 f1=n2 f2=? = ni fi=vf 式中： n1 、 n2 、 ? ni —— 各主軸轉(zhuǎn)速（ r/min） f f ? fi—— 各主軸進(jìn)給量（ mm/r） vf —— 動(dòng)力滑臺每分鐘進(jìn)給量（ mm/min） 由于 離合器壓盤 孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求都是相同的。攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 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：鉆頭直徑 D=,鑄鐵 HB175～ 25進(jìn)給量 f=、切削速度 v=15m/min. 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）及夾具設(shè)計(jì)的依據(jù)；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，通過查表計(jì)算如下： 布氏硬度： HB =HBmin－ 31 (HBmax－ HBmin) =170－ 31 (241－ 170) = 切削力： F =26D =26 = N 切削扭矩： T =10 =10 = mm 切削功率： P = D9740Tv ? = 15/(9740 10) = kw 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) 選擇刀具結(jié)構(gòu) 離合器壓盤 的布氏硬度在 HB170～ 241，孔徑 D 為 ，刀具的材料選擇高速鋼鉆頭 （ W18Cr4V），為了使工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、刃磨簡單，選擇標(biāo)準(zhǔn)Φ 的麻花鉆?？准庸さ毒叩拈L度應(yīng)保證加工終了時(shí)刀具螺旋槽尾端與導(dǎo)向套之攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 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。 總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制 前面對四軸頭多工位同步鉆床工藝方案及配置型式、結(jié)構(gòu)方案確定的有關(guān)問題，它是鉆床總體設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。下面就以鉆床加工箱蓋總體設(shè)計(jì)的另一個(gè)問題，既總體設(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。 被加工零件工序圖 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、重量和在本道工序加工前毛坯或成品狀況的圖紙，它不能用用戶提供的圖紙代替，而是在原零件圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床的加工的內(nèi)容，加上必要的說明繪制成的。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。 離合器壓盤 用 鉆孔組合機(jī)床 的被加工零件工序圖如 2－ 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）加工時(shí)如需要中間向?qū)?，?yīng)表示出工件與中間向?qū)в嘘P(guān)部位結(jié)構(gòu)和尺寸，以便檢查工件、夾具、刀具之間是否相互干涉。 （ 4）被加工零件的名稱、編號、材料、硬度及被加工部位的加上余量等。 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)值下方面用粗實(shí)線標(biāo)記。如圖 2－ 2 中 4－ Φ 12 加工用定位基準(zhǔn)，機(jī)械夾壓位置及方向，輔助支承均須用規(guī)定的符號表示出來。 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 13 ? 22 凸臺4 個(gè)均布孔?10均布位置準(zhǔn)確度0.2孔 ? 12 位置準(zhǔn)確度0 . 1 圖 2－ 2 被加工零件工序圖 附注： ： 離合器壓盤 ； ：灰鑄鐵 HT2140 JB30762 HB175~255； （ 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)出，而不采用極坐標(biāo)，但有時(shí)因所選定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，則須對加工部位要求位置尺寸精度進(jìn)行分析換算。 加工示意圖 主軸多軸箱端面圖 2－ 3 加工示意圖 攀枝花學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 14 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)床上的加工過程，刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對位置關(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 2－ 3 為箱蓋上 4 孔立式鉆床加工示意圖 。 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