【正文】 cutting parameter, and design the three picture. Finally, we can design the spindle box and check the gear and the shaft. Keywords: Modular machine tool。 Spindle box。 Spindle 太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 3 第一章 組合機(jī)床設(shè)計(jì)概述 第一節(jié) 組合機(jī)床及其特點(diǎn) 組 合 機(jī)床使用系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件和少量 的專用部件組成的多軸、多 刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的高效 專用機(jī)床，其生產(chǎn)率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍，可進(jìn)行鉆、鏜、鉸、攻絲、車削、銑削等切削加工。 組合機(jī)床的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)件約占 7080%,這些 部件是系列化的 ,可以進(jìn)行成批生產(chǎn) .其余 2030%的專用部件是由被加工零件的形狀 ,輪廓尺寸 ,工藝和工序來決定 ,如夾具 ,主軸箱 ,刀具和工具等 . 在批量生產(chǎn)中為了提高生產(chǎn)率，必須要縮短加工時(shí)間和輔助時(shí)間，而且盡可能使輔助時(shí)間和加工時(shí)間重合，使每個(gè)工位裝夾多個(gè)工件同時(shí)進(jìn)行多刀加工，實(shí)行工序高度集中，因而廣泛采用組合機(jī)床。 一般的組合機(jī)床主要有六部分通用部件及 兩部分專用部件組成。以復(fù)合立式三面鉆孔組合機(jī)床，它由側(cè)底座、立柱底座、立柱 、動(dòng)力箱、滑臺(tái)及中間底座等通用部件及多軸箱、夾具等專用部件組成。組合 機(jī)床的專用部件往往也是由大量的通用零件和標(biāo)準(zhǔn)件組成。 組合機(jī)床按主軸箱和動(dòng)力箱的安置方式不同可分為以下幾種型式： 臥式組合機(jī)床（動(dòng)力箱水平安裝）。 立式組合機(jī)床（動(dòng)力箱垂直安裝）。 側(cè)斜式組合機(jī)床（動(dòng)力箱傾斜安裝）。 復(fù)合式組合機(jī)床（動(dòng)力箱具有上述兩種以上的安裝狀態(tài)）。 在以上四種配置型式的組合機(jī)床中，如果每一種之中再安置一個(gè)或幾個(gè)動(dòng)力部件時(shí)，還可以組成雙面或多面組合鉆床。 由組合機(jī)床組成可以明顯地了解其特點(diǎn)，與通用機(jī)床及其它的專用機(jī)床比較，具有如下特點(diǎn)： 要用于 加工箱體類零件和雜件的平面和孔。 生產(chǎn)率高。因?yàn)楣ば蚣?，可多面、多軸、多刀同時(shí)自動(dòng)加工。 加工精度穩(wěn)定。因?yàn)楣ば蚬潭ǎ蛇x用成熟的通用部件、精密夾具合作的工作循環(huán)來保證加工精度的一致性。 太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 研制周期短，便于設(shè)計(jì)、制造和使用維護(hù)，成本低。因?yàn)橥ㄓ没⑾盗谢?、?biāo)準(zhǔn)化程度高，而且通用部件可組織批量生產(chǎn)。 自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低。 配置靈活。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)模塊化、組合化、可按工件或工序要求，用大量通用部件和少量專用部件靈活組成各種類型的組合機(jī)床及自動(dòng)線。機(jī)床易于改裝，產(chǎn)品或工藝變化時(shí)，通用部件一般還 可以重復(fù)利用。 第二節(jié) 組合機(jī)床工藝范圍及加工精度 一、組合機(jī)床的工藝范圍 目前，組合機(jī)床主要用于平面加工和孔加工兩類 工序。平面加工包括銑平面、锪（刮）平面、車端面；孔加工包括鉆、擴(kuò) 、鉸、鏜孔以及倒角、切槽、攻螺紋、锪沉孔、滾壓孔等。隨著綜合自動(dòng)化的發(fā)展，其工藝范圍正擴(kuò)大到車外圓、行星銑削、拉削、推削、磨削、珩磨及拋光、沖壓等工序。此外，還可以完成焊接、熱處理、自動(dòng)裝配和建材、清洗和零件分類及打印等非切削工作。 組合機(jī)床在汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)、電機(jī)、儀器儀表、軍工、縫紉機(jī)和自行車等工業(yè)領(lǐng)域的大批、大量 生產(chǎn)中已獲得廣泛應(yīng)用，一些中小批量生產(chǎn)的企業(yè)，如機(jī)床、機(jī)車、工程機(jī)械扽制造業(yè)中也亦推廣應(yīng)用。組合機(jī)床最適宜加工各種大中型箱體類零件，如氣缸蓋、氣缸體、變速箱體、電機(jī)座及儀表殼等零件，也可以用來完成軸套類、輪盤類、叉架類和蓋板類零件的部分或全部工序的加工。 二、組合機(jī)床的加工精度 組合機(jī)床的加工精度簡(jiǎn)述如下： ㈠、孔加工 ⒈孔的尺寸精度 采用鉸孔或精鏜孔時(shí)，孔的精度可達(dá) H6 級(jí)，表明粗糙度為 ?? ，孔的圓度在孔徑尺寸公差一半范圍內(nèi)。加工有色金屬時(shí)，采用精密夾具，經(jīng) 過 3~4 次加工，精度可以穩(wěn)定地達(dá) H6 級(jí)，表面粗糙度可達(dá) ~ ? 。 ⒉孔的同軸度 當(dāng)從兩面多軸加工時(shí)，孔的同軸度一般為 .當(dāng)從一面進(jìn)行精鏜孔，并且采 太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 用固定式夾具，鏜刀桿兩端都有精密導(dǎo)向裝置，夾具在精度良好的條件下，在 1000mm長(zhǎng)度內(nèi)，被加工零件幾個(gè)孔的同軸度可保證在 ~ mm以內(nèi)。當(dāng)分別從兩面對(duì)同一軸線上的孔進(jìn)行單軸加工時(shí)，在 有中間精密導(dǎo)向裝置條件下，其同軸度亦可保證在 ~ mm。 ⒊孔的平行度 在組合機(jī)床上加工，孔與孔相互之間的平行度以及孔對(duì)加工基面的平行度，在1000mm 長(zhǎng)度內(nèi)可達(dá) ~ 。 ⒋孔的位置精度 孔的位置精度與夾具、機(jī)床的型式和精度有很大的關(guān)系。在固定式夾具的機(jī)床上鏜孔，孔間距離和孔的軸線與定位基面的位置精度可穩(wěn)定地達(dá)到 0. 02 5 ~ 0. 05 mm??。在多工位 機(jī)床上，由于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)會(huì)回轉(zhuǎn)鼓輪存在定位誤差，則加工精度不高。如果在同一工位上，若有懸掛式活動(dòng)鉆模板，對(duì)孔進(jìn)行精加工時(shí)，其位置精度可達(dá)到? 。 ㈡、平面加工 在組合機(jī)床及其自動(dòng)線上常用銑削、刮削、車削（端面）和拉削等方法加工平面。一般采用銑削頭、滑臺(tái)和滑座等通用部件，根據(jù)被加工工件的工藝要求組成單面、雙面以及立式、回轉(zhuǎn)臺(tái)式等多種型式的組合銑床。當(dāng)加工大型的箱體類工件時(shí)，一般采用銑削頭固定、工件安裝在工作臺(tái)上移動(dòng)的布局型式。這樣的機(jī)床結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，剛性較好，加工 精度較高。在加工中小型工件時(shí)，通常將銑削頭組成鼓輪式組合銑床或立式連續(xù)回轉(zhuǎn)臺(tái)式組合銑床，這類機(jī)床生產(chǎn)效率高，加工精度較低。 在組合機(jī)床上加工平面的平直度可以達(dá)到在 1000 毫米長(zhǎng)度內(nèi)偏差 ～ 毫米，表面粗糙度 微米。對(duì)定位基面的平行度可以保證在 毫米以內(nèi)，到定位基面的距離（一般在 500 毫米以內(nèi)）尺寸公差可以保證在 毫米以內(nèi)。 ㈢、止口加工 多軸加工，采用動(dòng)力滑臺(tái)在死擋鐵上停留的方法，其加工精度能達(dá)到 ～ 毫米；單軸加工，采 用特殊結(jié)構(gòu)，加工到終點(diǎn)使擋塊頂在被加工工件的表面，一般精度可以達(dá)到 ～ 毫米。條件良好時(shí)，精度可以保證在 ～ 毫米以內(nèi)。 太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 第三節(jié) 采用組合機(jī)床的經(jīng)濟(jì)分析 組合機(jī)床是一種高效率專用機(jī)床，有特定的使用條件，不是在任何 情況下都能收到良好的經(jīng)濟(jì)效益。在確定設(shè)計(jì)組合機(jī)床前，應(yīng)該進(jìn)行具體的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，要在發(fā)動(dòng)機(jī)缸 體上雙面鉆孔，孔的種類較多，總數(shù)也較多。若采用普通機(jī)床加工需反復(fù)進(jìn)行，加工耗時(shí)較多，且不容易保證孔與孔間的位置精度。根據(jù)零件的形狀及加工要求 選取采用臥式雙面組合鉆床，同時(shí)進(jìn)行雙面多孔加工。這樣可以保證孔與孔之間的位置精度，且加工所需的時(shí)間大大縮短。除此之外采用組合機(jī)床對(duì)工人的要求很低，節(jié)約了勞動(dòng)成本。 綜上所述，對(duì)于在發(fā)動(dòng)機(jī)缸 體上雙面鉆孔采用組合機(jī)床，可以取得良好的經(jīng)濟(jì)性。 第四節(jié) 組合機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì) 一、提高通用部件的水平 衡量通用部件技術(shù)水平的主要標(biāo)準(zhǔn)是：品種規(guī)格齊全，動(dòng)、靜態(tài)性能參數(shù)先進(jìn)，工藝性好，精度高和精度保持性好。 機(jī)械驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力部件具有性能穩(wěn)定，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。目前，機(jī)械驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力部件應(yīng)用了交流變頻調(diào)速電機(jī)和直流伺服電機(jī)等， 使機(jī)械驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力部件增添了新的競(jìng)爭(zhēng)力。 動(dòng)力部件采用鑲鋼導(dǎo)軌（硬 度可達(dá) HEC58~60）、滾珠絲杠、靜壓導(dǎo)軌、靜壓軸承、遲形皮帶等較新的結(jié)構(gòu)。支承部件采用焊接結(jié)構(gòu)等。由于提高了部件的精度和動(dòng)、靜態(tài)性能，因而使被加工的工件精度明顯提高，表面粗糙度減小。 二、發(fā)展適應(yīng)中、小批生產(chǎn)的組合機(jī)床 在機(jī)械制造工業(yè)中，中小批量生產(chǎn)約占 80%。在某些中批量生產(chǎn)的企業(yè)中，如機(jī)床、閥門行業(yè)中、其關(guān)鍵工序采用組合機(jī)床。其中機(jī)床廠用組合機(jī)床加工主軸變速箱孔系，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果顯著。發(fā)展具有可調(diào)、快調(diào)、裝配靈活 、適應(yīng)多品種加工特點(diǎn)的組合機(jī)床十分迫切。轉(zhuǎn)塔主軸箱式組合機(jī)床，可換主軸 太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 箱式組合機(jī)床以及自動(dòng)換刀式數(shù)控組合機(jī)床可用于中、小批生產(chǎn)，但這類機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。 帶轉(zhuǎn)塔式主軸箱的組合機(jī)床，由于轉(zhuǎn)塔不能制造的太大，安裝的主軸箱數(shù)量有限，因此只適應(yīng)工序不多，形狀不太復(fù)雜的零件加工。 三、采用新刀具 近年來出現(xiàn)了多種新刀具，如具有鍍層的硬質(zhì)合金刀片、立方氮化硼 刀具、金剛石刀具、各種可轉(zhuǎn)位的密赤銑刀，噴吸鉆頭，鑲有可轉(zhuǎn)位刀片的“短鉆頭”等。一般情況下，采用先進(jìn)刀具的工時(shí)為原工時(shí)的 1/2~1/4 。由于提高了刀具的耐用度，大大縮短了多刀組合機(jī)床停機(jī)換刀時(shí)間，提高了組合機(jī)床的經(jīng)濟(jì)效益。 四、發(fā)展自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù) 組合機(jī)床的自動(dòng)檢測(cè)通常作為一個(gè)工位出現(xiàn)。自動(dòng)檢測(cè)包括對(duì)毛坯尺寸和工件硬度的檢查、鉆孔深度、刀具折斷、精加工尺寸和幾何形狀的檢查等。檢查方法分為主動(dòng)檢查與被動(dòng)檢查。主動(dòng)檢查是將不合格的工件剔出，使之不往下個(gè)工位輸送。被動(dòng)檢查則是發(fā)現(xiàn)不合格的工件時(shí)發(fā)現(xiàn)停機(jī)信號(hào)。目前主動(dòng)檢查應(yīng)用的日趨廣泛。由于電子元件迅速發(fā)展，集成控制器、微機(jī)處理的應(yīng)用，使自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)更加可靠。自動(dòng)檢測(cè)工位要進(jìn)行數(shù)據(jù)處 理，統(tǒng)計(jì)計(jì)算以及打印出有關(guān)數(shù)據(jù)或作為數(shù)字顯示。自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展可以把被加工零件的實(shí)際尺寸控制在比規(guī)定公差更小的范圍之內(nèi)。還可以把加工后的工件按公差進(jìn)行分組，以便按分組的公差帶裝配。實(shí)際表明，采用分組裝配法提高產(chǎn)品的精度要比用單純提高設(shè)備精度更為經(jīng)濟(jì)。 五、擴(kuò)大工藝范圍 組合機(jī)床出完成切削加工等工序外，還在逐步設(shè)計(jì)制造用于焊接、熱處理、自動(dòng)裝配、自動(dòng)打印、性能試驗(yàn)以及清洗和包裝等用途的組合機(jī)床。 太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 第二章 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 組合機(jī)床是用已經(jīng)系列化，標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件和少量專用 部件組成的多軸，多刀，多工序，多面或多工位同時(shí)加工的高效專用機(jī)床。在批量生產(chǎn)正為了提高生產(chǎn)率，縮短加工時(shí)間和輔助時(shí)間，而且盡可能使輔助時(shí)間和加工時(shí)間重合，使每個(gè)工位裝夾多個(gè)工件，同時(shí)進(jìn)行多刀加工，實(shí)行工序高度集中，必須廣泛采用組合機(jī)床。 設(shè)計(jì)組合機(jī)床首先要分析零件，制定工藝規(guī)程，根據(jù)所加工的工序繪制“三圖一卡”設(shè)計(jì)出本工序加工的多軸箱。以下是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)組合機(jī)床的全過程。 第一節(jié) 組合機(jī)床的方案設(shè)計(jì) 組合機(jī)床是針對(duì)被加工零件的特點(diǎn)及工藝要求，按高度集中工序的原則設(shè)計(jì)的一種高效率的專用機(jī)床。設(shè)計(jì)組合機(jī)床前 ，首先應(yīng)根據(jù)組合機(jī)床完成工藝的一些現(xiàn)狀及組合機(jī)床各種工藝方案能達(dá)到的加工精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，解決零件是否可以利用組合機(jī)床加工以及采用組合機(jī)床價(jià)格是否合理的問題。 一、擬定方案階段 擬定方案階段包括制定工藝方案，確定機(jī)床的配置型式機(jī)結(jié)構(gòu)方案，最后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行圖紙的設(shè)計(jì)。 二、技術(shù)設(shè)計(jì)階段 根據(jù)已確定的工藝和結(jié)構(gòu)方案，按照加工示意圖和機(jī)床聯(lián)系尺寸圖展開部件設(shè)計(jì)，繪制夾具、主軸箱等的裝配圖。 三、工作設(shè)計(jì)階段 繪制有關(guān)圖紙，編制機(jī)床說明書。詳細(xì)過程見下列步驟和所繪圖紙。 第二節(jié) 零件分析 一 、 氣 缸體的功用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)上的主要基礎(chǔ)零件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度要求高，加工 工藝路線長(zhǎng)。一般發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸體與曲軸箱合為一體，又稱為機(jī)體，它由 缸體，曲軸箱，機(jī)座， 太原理工大學(xué)陽(yáng)泉學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 主軸軸承蓋等零件組成。 氣缸體的功用是： 支撐發(fā)動(dòng)機(jī)上的運(yùn)動(dòng)件，并保證活塞，連桿，曲軸等各運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件的準(zhǔn)確位置 缸體上加工的出氣蓋，水道，油道，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)換氣，冷卻和潤(rùn)滑的需要。 提供使發(fā)動(dòng)機(jī)形成完整動(dòng)力裝置所必須的各種輔助設(shè)施的安裝基準(zhǔn)面。 由此可見，以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的功能要求，就必須使其個(gè)表面之間有非常準(zhǔn)確的相互位置精度和 運(yùn)動(dòng)關(guān)系。 本次加工的缸體由特種合金 鑄鐵 鑄造成，硬度 210HB。 二 、 基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn)的選擇 根據(jù)粗基準(zhǔn)選擇原則，要保證主要加工表面的余量均勻及保證將來運(yùn)動(dòng)件（連桿，曲軸等）與氣缸體各表面之間具有必要的間隙。氣缸體的主要加工表面有：主軸軸承座孔，缸套孔，凸輪軸軸承孔等，要保證它們的加工余量均勻，就應(yīng)該選取主軸軸承座孔和氣缸孔組為氣缸體加工的粗基準(zhǔn)。 汽缸體上鑄件，有鑄造誤差，表面粗糙不平，如果直接用所選的粗基準(zhǔn)定位加工大平面（即后續(xù)工序的定位精基準(zhǔn)），即產(chǎn)生的切削力大，所需夾緊力也大，易使 工件變形。同時(shí)粗基準(zhǔn)表面粗糙不平，也易使工件 在加工中松動(dòng)。所以在加工中采用面積較小距離較遠(yuǎn)的幾個(gè)凸臺(tái)作為過渡基準(zhǔn)，即首先以粗基準(zhǔn)定位加工出過度基準(zhǔn)然后用過渡 基準(zhǔn)加工出精基準(zhǔn)來。 精基準(zhǔn)的選擇 同其他箱體零件一致，氣缸體加工中一般都選用底面及其上的兩個(gè)工藝孔作為精基準(zhǔn)。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是： 1）底 面面積大，工件安裝可靠，平穩(wěn)，能簡(jiǎn)單可靠的約束工件的六個(gè)自由度 2）后續(xù)工序基本上均以一面兩孔定位，符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原