【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 太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設(shè)計說明書 3 第一章 組合機床設(shè)計概述 第一節(jié) 組合機床及其特點 組 合 機床使用系列化、標準化的通用部件和少量 的專用部件組成的多軸、多 刀、多工序、多面或多工位同時加工的高效 專用機床，其生產(chǎn)率比通用機床高幾倍至幾十倍，可進行鉆、鏜、鉸、攻絲、車削、銑削等切削加工。 組合機床的通用部件和標準件約占 7080%,這些 部件是系列化的 ,可以進行成批生產(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，必須要縮短加工時間和輔助時間，而且盡可能使輔助時間和加工時間重合，使每個工位裝夾多個工件同時進行多刀加工，實行工序高度集中，因而廣泛采用組合機床。 一般的組合機床主要有六部分通用部件及 兩部分專用部件組成。以復合立式三面鉆孔組合機床，它由側(cè)底座、立柱底座、立柱 、動力箱、滑臺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 機床的專用部件往往也是由大量的通用零件和標準件組成。 組合機床按主軸箱和動力箱的安置方式不同可分為以下幾種型式： 臥式組合機床（動力箱水平安裝）。 立式組合機床（動力箱垂直安裝）。 側(cè)斜式組合機床（動力箱傾斜安裝）。 復合式組合機床（動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床中，如果每一種之中再安置一個或幾個動力部件時，還可以組成雙面或多面組合鉆床。 由組合機床組成可以明顯地了解其特點，與通用機床及其它的專用機床比較，具有如下特點： 要用于 加工箱體類零件和雜件的平面和孔。 生產(chǎn)率高。因為工序集中，可多面、多軸、多刀同時自動加工。 加工精度穩(wěn)定。因為工序固定，可選用成熟的通用部件、精密夾具合作的工作循環(huán)來保證加工精度的一致性。 太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設(shè)計說明書 4 研制周期短，便于設(shè)計、制造和使用維護，成本低。因為通用化、系列化、標準化程度高，而且通用部件可組織批量生產(chǎn)。 自動化程度高，勞動強度低。 配置靈活。因為結(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床及自動線。機床易于改裝，產(chǎn)品或工藝變化時，通用部件一般還 可以重復利用。 第二節(jié) 組合機床工藝范圍及加工精度 一、組合機床的工藝范圍 目前，組合機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 、鉸、鏜孔以及倒角、切槽、攻螺紋、锪沉孔、滾壓孔等。隨著綜合自動化的發(fā)展，其工藝范圍正擴大到車外圓、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、自動裝配和建材、清洗和零件分類及打印等非切削工作。 組合機床在汽車、拖拉機、柴油機、電機、儀器儀表、軍工、縫紉機和自行車等工業(yè)領(lǐng)域的大批、大量 生產(chǎn)中已獲得廣泛應用，一些中小批量生產(chǎn)的企業(yè)，如機床、機車、工程機械扽制造業(yè)中也亦推廣應用。組合機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、組合機床的加工精度 組合機床的加工精度簡述如下： ㈠、孔加工 ⒈孔的尺寸精度 采用鉸孔或精鏜孔時，孔的精度可達 H6 級，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，采用精密夾具，經(jīng) 過 3~4 次加工，精度可以穩(wěn)定地達 H6 級，表面粗糙度可達 ~ ? 。 ⒉孔的同軸度 當從兩面多軸加工時，孔的同軸度一般為 .當從一面進行精鏜孔，并且采 太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設(shè)計說明書 5 用固定式夾具，鏜刀桿兩端都有精密導向裝置，夾具在精度良好的條件下，在 1000mm長度內(nèi)，被加工零件幾個孔的同軸度可保證在 ~ mm以內(nèi)。當分別從兩面對同一軸線上的孔進行單軸加工時，在 有中間精密導向裝置條件下，其同軸度亦可保證在 ~ mm。 ⒊孔的平行度 在組合機床上加工，孔與孔相互之間的平行度以及孔對加工基面的平行度，在1000mm 長度內(nèi)可達 ~ 。 ⒋孔的位置精度 孔的位置精度與夾具、機床的型式和精度有很大的關(guān)系。在固定式夾具的機床上鏜孔，孔間距離和孔的軸線與定位基面的位置精度可穩(wěn)定地達到 0. 02 5 ~ 0. 05 mm??。在多工位 機床上，由于回轉(zhuǎn)工作臺會回轉(zhuǎn)鼓輪存在定位誤差，則加工精度不高。如果在同一工位上，若有懸掛式活動鉆模板，對孔進行精加工時，其位置精度可達到? 。 ㈡、平面加工 在組合機床及其自動線上常用銑削、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)臺式等多種型式的組合銑床。當加工大型的箱體類工件時，一般采用銑削頭固定、工件安裝在工作臺上移動的布局型式。這樣的機床結(jié)構(gòu)較簡單，剛性較好，加工 精度較高。在加工中小型工件時，通常將銑削頭組成鼓輪式組合銑床或立式連續(xù)回轉(zhuǎn)臺式組合銑床，這類機床生產(chǎn)效率高，加工精度較低。 在組合機床上加工平面的平直度可以達到在 1000 毫米長度內(nèi)偏差 ～ 毫米，表面粗糙度 微米。對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，采用動力滑臺在死擋鐵上停留的方法，其加工精度能達到 ～ 毫米；單軸加工，采 用特殊結(jié)構(gòu)，加工到終點使擋塊頂在被加工工件的表面，一般精度可以達到 ～ 毫米。條件良好時，精度可以保證在 ～ 毫米以內(nèi)。 太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設(shè)計說明書 6 第三節(jié) 采用組合機床的經(jīng)濟分析 組合機床是一種高效率專用機床，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)濟效益。在確定設(shè)計組合機床前，應該進行具體的技術(shù)經(jīng)濟分析。 根據(jù)設(shè)計任務，要在發(fā)動機缸 體上雙面鉆孔，孔的種類較多，總數(shù)也較多。若采用普通機床加工需反復進行，加工耗時較多，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，同時進行雙面多孔加工。這樣可以保證孔與孔之間的位置精度，且加工所需的時間大大縮短。除此之外采用組合機床對工人的要求很低，節(jié)約了勞動成本。 綜上所述，對于在發(fā)動機缸 體上雙面鉆孔采用組合機床，可以取得良好的經(jīng)濟性。 第四節(jié) 組合機床的發(fā)展趨勢 一、提高通用部件的水平 衡量通用部件技術(shù)水平的主要標準是：品種規(guī)格齊全，動、靜態(tài)性能參數(shù)先進，工藝性好，精度高和精度保持性好。 機械驅(qū)動的動力部件具有性能穩(wěn)定，工作可靠等優(yōu)點。目前，機械驅(qū)動的動力部件應用了交流變頻調(diào)速電機和直流伺服電機等， 使機械驅(qū)動的動力部件增添了新的競爭力。 動力部件采用鑲鋼導軌（硬 度可達 HEC58~60）、滾珠絲杠、靜壓導軌、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、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)展適應中、小批生產(chǎn)的組合機床 在機械制造工業(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，如機床、閥門行業(yè)中、其關(guān)鍵工序采用組合機床。其中機床廠用組合機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)濟效果顯著。發(fā)展具有可調(diào)、快調(diào)、裝配靈活 、適應多品種加工特點的組合機床十分迫切。轉(zhuǎn)塔主軸箱式組合機床，可換主軸 太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設(shè)計說明書 7 箱式組合機床以及自動換刀式數(shù)控組合機床可用于中、小批生產(chǎn)，但這類機床結(jié)構(gòu)復雜，成本較高。 帶轉(zhuǎn)塔式主軸箱的組合機床，由于轉(zhuǎn)塔不能制造的太大，安裝的主軸箱數(shù)量有限，因此只適應工序不多，形狀不太復雜的零件加工。 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，采用先進刀具的工時為原工時的 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床停機換刀時間，提高了組合機床的經(jīng)濟效益。 四、發(fā)展自動監(jiān)測技術(shù) 組合機床的自動檢測通常作為一個工位出現(xiàn)。自動檢測包括對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。檢查方法分為主動檢查與被動檢查。主動檢查是將不合格的工件剔出，使之不往下個工位輸送。被動檢查則是發(fā)現(xiàn)不合格的工件時發(fā)現(xiàn)停機信號。目前主動檢查應用的日趨廣泛。由于電子元件迅速發(fā)展，集成控制器、微機處理的應用，使自動檢測技術(shù)更加可靠。自動檢測工位要進行數(shù)據(jù)處 理，統(tǒng)計計算以及打印出有關(guān)數(shù)據(jù)或作為數(shù)字顯示。自動監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展可以把被加工零件的實際尺寸控制在比規(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行分組，以便按分組的公差帶裝配。實際表明，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。 五、擴大工藝范圍 組合機床出完成切削加工等工序外，還在逐步設(shè)計制造用于焊接、熱處理、自動裝配、自動打印、性能試驗以及清洗和包裝等用途的組合機床。 太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設(shè)計說明書 8 第二章 組合機床總體設(shè)計 組合機床是用已經(jīng)系列化，標準化的通用部件和少量專用 部件組成的多軸，多刀，多工序，多面或多工位同時加工的高效專用機床。在批量生產(chǎn)正為了提高生產(chǎn)率，縮短加工時間和輔助時間，而且盡可能使輔助時間和加工時間重合，使每個工位裝夾多個工件，同時進行多刀加工，實行工序高度集中，必須廣泛采用組合機床。 設(shè)計組合機床首先要分析零件，制定工藝規(guī)程，根據(jù)所加工的工序繪制“三圖一卡”設(shè)計出本工序加工的多軸箱。以下是本次畢業(yè)設(shè)計組合機床的全過程。 第一節(jié) 組合機床的方案設(shè)計 組合機床是針對被加工零件的特點及工藝要求，按高度集中工序的原則設(shè)計的一種高效率的專用機床。設(shè)計組合機床前 ，首先應根據(jù)組合機床完成工藝的一些現(xiàn)狀及組合機床各種工藝方案能達到的加工精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，解決零件是否可以利用組合機床加工以及采用組合機床價格是否合理的問題。 一、擬定方案階段 擬定方案階段包括制定工藝方案，確定機床的配置型式機結(jié)構(gòu)方案，最后在此基礎(chǔ)上進行圖紙的設(shè)計。 二、技術(shù)設(shè)計階段 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床聯(lián)系尺寸圖展開部件設(shè)計，繪制夾具、主軸箱等的裝配圖。 三、工作設(shè)計階段 繪制有關(guān)圖紙，編制機床說明書。詳細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 缸體是發(fā)動機上的主要基礎(chǔ)零件，結(jié)構(gòu)復雜，加工精度要求高，加工 工藝路線長。一般發(fā)動機的汽缸體與曲軸箱合為一體，又稱為機體，它由 缸體，曲軸箱，機座， 太原理工大學陽泉學院 畢業(yè)設(shè)計說明書 9 主軸軸承蓋等零件組成。 氣缸體的功用是： 支撐發(fā)動機上的運動件，并保證活塞，連桿，曲軸等各運動運動部件的準確位置 缸體上加工的出氣蓋，水道，油道，以保證發(fā)動機換氣，冷卻和潤滑的需要。 提供使發(fā)動機形成完整動力裝置所必須的各種輔助設(shè)施的安裝基準面。 由此可見，以滿足發(fā)動機的功能要求，就必須使其個表面之間有非常準確的相互位置精度和 運動關(guān)系。 本次加工的缸體由特種合金 鑄鐵 鑄造成，硬度 210HB。 二 、 基準的選擇 粗基準的選擇 根據(jù)粗基準選擇原則，要保證主要加工表面的余量均勻及保證將來運動件（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，就應該選取主軸軸承座孔和氣缸孔組為氣缸體加工的粗基準。 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定位加工大平面（即后續(xù)工序的定位精基準），即產(chǎn)生的切削力大，所需夾緊力也大，易使 工件變形。同時粗基準表面粗糙不平，也易使工件 在加工中松動。所以在加工中采用面積較小距離較遠的幾個凸臺作為過渡基準，即首先以粗基準定位加工出過度基準然后用過渡 基準加工出精基準來。 精基準的選擇 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工藝孔作為精基準。這樣做的優(yōu)點是： 1）底 面面積大，工件安裝可靠，平穩(wěn)，能簡單可靠的約束工件的六個自由度 2）后續(xù)工序基本上均以一面兩孔定位，符合基準統(tǒng)一原