【正文】 畢 業(yè)設(shè)計 1 第一章 前言 167。 組合機床 概述 組合機床是 用 系列化、標(biāo)準化的 通用部件 為基礎(chǔ)，配 以少量 專用部件組成的 ,能 加工一種 (或幾種 )零件的一道 (或幾道 )工序的高效率 專用機床 。 組合機床的通用部件和標(biāo)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 。 組合機床常用的通用部件有：床身（側(cè)底座）、底座（包括中間底座和立柱底座）、立柱、動力箱、動力滑臺、各種工藝切削頭等。對于一些按順序加工的多工位組合機床，還具 有移動工作臺或回轉(zhuǎn)工作臺。 動力箱、各種工藝切削頭和動力滑臺是組合機床完成切削主運動和進給運動的動力部件，其中還有可能同時完成切削主運動和進給運動動力頭。 床身、立柱、中間底座等是組合機床的支承部件，起著機床的基礎(chǔ)骨架作用。組合機床的剛度和部件之間的 精 度 保持性，主要由 這些部件保證。 除了上述主要部件之外，組合機床還有各種控制部件，主要指揮機床按順序動作，以保證機床按規(guī)定的程序進行工作。 組合機床是一種自動化或半自動化的機床 。 無論是機械電氣或液壓電氣控制的都能實現(xiàn)自動循環(huán) 。 半自動化的組合機床 ,工人只要將工件裝夾好 ,按一下按鈕 ,機床即可自動進行加工 ,加工一個循環(huán)停止 。 自動化的組合機床 ,工人只要將工件放到料斗或上料架上 ,機床即可連續(xù)不斷的進行工作 。 組合機床一般采用多軸 ,多刀 ,多工序 ,多面 ,多工位同時加工 ,是 一種工序集中的高效率機床 。 加工孔的 組合機床 ,刀具 是借助鉆模板和鏜模架 來 導(dǎo)向 ,所以 能 穩(wěn)定的保證產(chǎn)品質(zhì)量 。 它的特點有： 箱 體零件和復(fù)雜的孔面加工。 。因為工序集中，可多面、多工位、多軸、多刀同時自動加工。 。因為工序固定，可選用成熟的通用部件、精密夾具和自動工作循環(huán)來保證加工精度的一致性。 ，便于設(shè)計、制造和使用維護，成 本低 。因為通用化、系列化、標(biāo)準化程度高，通用零部件占 7090%，通用部件可組織批量生產(chǎn)進行預(yù)制或外購。 ，勞動強度 低 。 。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)品及工藝變化時，通用部件一般可以重復(fù)利用。 167。 組合機床設(shè)計 步驟 組合機床一般都是根據(jù)和用戶簽定的設(shè)計、制造合同進行設(shè)計的。合同規(guī)定了具體的加工對象（工件）、加工內(nèi)容、加工精度、生產(chǎn)率要求、交貨日期及價格等主要的 原始數(shù)據(jù)。在設(shè)計過程中，應(yīng)盡量做到采用先進的工藝方案；正確選擇組合機床通用部件及機床布局型式；要十分注意保證加工精度和生產(chǎn)效率以及操作使用方便性，力爭設(shè)計出技術(shù)先進、經(jīng)濟合理和工作可靠的組合 機床。組 合 機床的設(shè)計步驟大致如下： 一 . 調(diào)查研究 第一章緒論 2 它為組合機床設(shè)計提供必要的大量的數(shù)據(jù)、資料，作好充分的、全面的技術(shù)準備。 二 . 擬定總體設(shè)計方案 總體方案的設(shè)計主要包括制定工藝方案、確定機床配置型式、制定影響機床總體布局和技術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)方案。它是組合機床設(shè)計的最關(guān)鍵的一步。 對同一加工內(nèi)容，有各種不同的工藝方案和機床配置方案，在最后決定采用那種方案時， 必須 對各種可行的方案作全面分析比較，并考慮使用單位及制造單位等諸方面因素，綜合評價，選擇最佳方案或較為合理的方案。 總體設(shè)計的具體工作是編制 “三 圖 一 卡 ”，即繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖，編制生產(chǎn)率計算卡。 在設(shè)計聯(lián)系尺寸圖過程中，不僅要根據(jù)動力計算和功能要求選擇各通用部件，往往還應(yīng)對機床關(guān)鍵的專用部件 結(jié)構(gòu) 方案有所考慮。 三 . 技術(shù)設(shè)計 技術(shù)設(shè)計就是根據(jù)總體設(shè)計已確定的“三 圖 一 卡 ” ，設(shè)計機床專用部件正式總圖。在設(shè)計過程中，應(yīng)按設(shè)計程序作必要計算和驗算等工作，并對第二、第三階段中初定的數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)等作相應(yīng)的調(diào)整或修改。 四 . 工作設(shè)計 當(dāng)設(shè)計 通 過審核后可開展工作設(shè)計，即繪制各個專用部件的施工圖樣、繪制各部件零件明細表。 第二章 組合機 床總體設(shè)計 組合機床的設(shè)計，目前有兩種情況，一是根據(jù)具體加工對象的具體情況進行專門的設(shè)計，是最普遍的做法。二是，隨著組合機床在我國機械行業(yè)的廣泛使用，工人們總結(jié)自己生產(chǎn)和使用組合機床的經(jīng)驗，設(shè)計成為通用的組合機床。又稱為“專能組合機床”。這種專能組合機床就不需要每次按具體加工對象進行專門的設(shè)計和生產(chǎn)，而是 通過設(shè)計為通用品種，組織成批生產(chǎn)，然后按加工零件的具體要求，配以簡單的夾具和刀具，就組成加工一定對象的高效設(shè)備。 專能組合機床一般都是由單軸動力頭組成，這種機床是由安裝在支承部件上的一個或兩個多能動力頭組成 。動力頭能夠?qū)崿F(xiàn)快進 —— 工進 —— 快退的工作循環(huán)。 實現(xiàn)進給運動的液壓傳動裝置設(shè)置在底座內(nèi)。機床留有安裝夾具的位置；配上專用夾具及刀具，即可用于箱體、支承座等工件的加工。 組合機床設(shè)計時，應(yīng)考慮以下幾點： 1． 采用先進的加工工藝，制定最佳的工藝方案。 2． 合適地確定機床工序集中程度。 3． 合理地選擇組合機床的通用部件。 4． 選擇恰當(dāng)?shù)慕M合機床的配置型式。 5． 合理地選擇切削用量。 6． 設(shè)計高效率的夾具、工具、刀具及主軸箱等。 畢 業(yè)設(shè)計 3 圖 21雙面組合機床 畢業(yè)設(shè)計 4 167。 21 工藝方案的 擬定 制定組合機床工藝方案式設(shè)計組合計最重 要的步驟之一。工藝方案制定的正確與否，將決定機床能否達到“重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、效率高、質(zhì)量好”的要求。影響機床工藝方案的主要因素有： ： 被加工零件需要在組合機床上完成的加工工序及應(yīng)保證的加工精度，是制定機床方案的主要依據(jù)。首先分析 工件的精度和技術(shù)要求，加工 4－ M10 的 箱體 螺釘孔的精度要求一般 只是保證圓周分布即可。 ： 被加工零件的特點在很大程度上決定了機床 采取的配置型式。一般說來，孔的中心線與定位基面平行且需由一面 或幾面加工的箱體零件宜采用臥式機床；對于箱體零件，采用單工位機床加工比較適宜。 必須重視工件在組合機床加工前以完成的工序以及毛坯孔的質(zhì)量。當(dāng)毛坯孔余量很大或鑄造質(zhì)量較差，有大毛刺時，有時則安排粗 加工 工序，對幾個 同心孔常用粗擴的加工方法。工件有無 適應(yīng)的工藝基面也是影響工藝方案制定的重要因素。 零件的生產(chǎn)批量為： 30000 件 /年。屬于 大 批量生產(chǎn)，要求減少 機床的臺數(shù)，此時將工序盡量集中在一臺或多臺機床上加工，以提高機床利用率。 ，其 毛坯或半成品必須 達 到 零件圖的要求，否則，會造成工件在機床夾具上定位和夾緊不可靠，甚至造成刀具損壞，或者不能保證 要求的加工精度。如果在組合機床上加工后，還要轉(zhuǎn)到其他機床上加工，而工件沒有預(yù)先加工出保證精度的有關(guān)定為基面，那么組合機床應(yīng)考慮為下一道工序加工出定位基面。 一．工藝基面的分析 選擇工藝基面和夾緊部件式制定工藝方案的極其重要的問題。工藝基面的選擇的正確，將能實現(xiàn)最大限度的工序集中，從而保證加工精度。 1． 箱體零件工藝基面的選擇： 箱體零件是 機械制造業(yè)中加工工序多，工 作量大，精度要求高的關(guān)鍵零件。這類工件一般都有精度較高的軸承孔要加工，但這里只對軸承 孔 圓周 分布 的 四 孔進行加工?！耙幻鎯煽住?是這類零件在組合機床上加工中時常用的典型定位方法。圖 2－ 3 所示是“一面兩孔”的定位方法示意圖。 畢 業(yè)設(shè)計 5 圖 22箱體零件的“一面兩孔”定位 采用 “一面兩孔”定位方式，① 可以簡便地消除工件的六個自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠的定位。 ② 有同時加工五個面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高各 面上孔的位置精度。 ③ “一面兩孔”定位方法可以作為粗加工到精加工的全部工序的基準，使整個工藝過程實現(xiàn)基準統(tǒng)一。 ④ 還可以夾緊方便，夾緊機構(gòu)簡單，容易使夾緊力對準支承，消除夾緊力引起工件變形對加工精度的影響。 ⑤ “一面兩孔” 易于實現(xiàn)自動化定位，并有利于防止切 屑 落入基面。 為了保證箱體零件的加工精度及技術(shù)要求，不能選擇零件上直徑太小的孔作為定位銷孔，因為定位銷孔 過小 ，易受力變形，甚至因裝卸工件碰撞而破壞定位。根據(jù)零件的重量以及 工件上現(xiàn)有孔的情況 ，定位銷孔可 選兩個 ￠ 11mm 的螺栓孔 。 2． 確定機床配置型式及 結(jié)構(gòu)方案： 根據(jù)被加工零件的結(jié)構(gòu)特點、加工要求、工藝過程方案及生產(chǎn)率等，可大體上確定采取哪種基本型式的組合機床。但由于工藝的安排、動力部件的不同配置、零件的安裝和工位數(shù)的不 同，而會產(chǎn)生各種配置方案。不同配置方案對機床的復(fù)雜程度、通用化程度 、結(jié)構(gòu)工藝性、加工精度、機床重新調(diào)整可能性及經(jīng)濟性效果等等，都具有不同 程度的影響。因此，確定機床配置型式及結(jié)構(gòu)方案時，考慮以下因素： （ 1） 單工位多面組合機床 單工位多面組合機床，具有固定式夾具，通常安裝一個工件，用于中型零件的加工。利用多軸箱同時從兩個 方向?qū)ぜM行加工。但其機動時間不能與輔助時間重合，因而生產(chǎn)率比多工位機床低。 鉆孔的位置精度 —— 孔與孔的相關(guān)位置尺寸精度，采用固定式導(dǎo)向能達到 177。 ；嚴格要求機床主軸與夾具導(dǎo)向 套 的同軸度，減少鉆頭與導(dǎo)向 套的 間隙，導(dǎo)向 套 盡量接近工件時，可達 177。 。 （ 2）其他問題 畢業(yè)設(shè)計 6 （ a） 在確定組合機床完成工藝時，考慮可同時加工的最小孔間中心距。由于 多 軸箱結(jié)構(gòu)和導(dǎo)向的需要，以保證必須的加工精度和工作可靠性的要求，組合機床鉆孔時對于通用的 多 軸箱；其主軸間的最小中心距為 24mm（若采用專用結(jié)構(gòu)則可更 小些），這樣，主軸能夠在鑄鐵上鉆直徑為￠ 10mm 以下的孔了。 （ b） 在確定機床配置型式和結(jié)構(gòu)方案時，合理地解決工序集中的問題。在一個動力部件上配置多軸 箱加工多孔來集中工序。主軸數(shù)量的多少， 主要 考慮加工零件的加工要求，還 要考慮動力部件及 多 軸箱的性能、尺寸 及 調(diào)整機床和更換刀具方便 ，并 注意排屑 和操作使用的方便性。 二．加工工藝分析 隨著組合機床在機械加工中的廣泛使用，組合機床的工藝范圍也是日益擴大。組合機床是鉆孔最常見，也是最有效的加工方法。組合機床上鉆孔多數(shù)是采用標(biāo)準麻花鉆。鉆孔孔徑及位置精度主要取決 于導(dǎo)向精度及鉆頭的刃磨情況。為了提高鉆孔孔徑及位置精度，要減小導(dǎo)向 套 和鉆頭間的間隙，嚴格控制鉆頭切削刃的 跳動 ，使導(dǎo)向 套 適當(dāng)靠近被加工零件以及嚴格要求主軸與導(dǎo)向 套 之間的 同軸 度。 167。 22 組合機床切削用量的選擇 組合機床的正常工作與合理地選用切削用量，即確定合理的切削速度和工作進給量，有很大關(guān)系。切削用量選擇得恰當(dāng)，能使組合機床以最少的停車損失，最高的生產(chǎn)效率，最長的刀具壽命和最好的加工質(zhì)量，也就是多快省地進行生產(chǎn)。本組合機床采用多刀加工，而且是多把鉆頭同時工作。計算最佳切削用量的工作比 較復(fù)雜，要想從理論上來確定合理適用于多刀加工的切削用量，很少有簡便可靠的方法。 一． 確定工序余量 為了使加工過程順利進行并穩(wěn)定保證加工精度，必須合理地確 定工序間的余量。對于本箱體零件上 4 孔的加工余量，將在“組合機床設(shè)計”一章中詳細介紹。 二． 選擇切削用量 確定 了在組合機床上完成的工藝內(nèi)容后，就可以著手選取切削用量了。 1． 組合機床切削用量選擇的特點 : 目前組合機床切削用量的選擇，還是根據(jù)多年來積累的一些經(jīng)驗數(shù)據(jù)來進行。由于組合機床上幾把刀具同時工作，為了使機床正常工作，而達到較高的生產(chǎn)率，所 選取的切削用量比一般 通用 機床單刀加工要 低 一些?？梢愿爬ǖ卣f：“在多軸 加工的組合機床上不宜采用較大的切削速度和進給量 ” ，但并不是說，在組合機床上 就 應(yīng) 盡可能選取較低一些的切削用量。無論何時 采用 降低切削用量的方法來改善加工情況是不正確的。在鑄鐵零件上鉆孔時，如果進給量選得太小，鉆頭的壽命不僅不長，反而會很快磨損，且耗費功率大，并且?guī)в屑饨新?。根?jù)現(xiàn)有機床的使用情況來看，多軸加工組合機床一般比 通用 機床的切削用量低 30％ 左右。 2． 確定切削用量應(yīng)注意的問題： （ 1） 盡量做到合理利用所 有刀具，充分發(fā)揮其性能。 （ 2） 復(fù)合刀具切削用量的選擇，應(yīng)考慮刀具的使用壽命。 （ 3） 選擇切削用量時，應(yīng)注意零件生產(chǎn)批量的影響。 （ 4） 切削用量的選擇要有利于 多 軸箱的設(shè)計。 （ 5） 選擇切削用量時，還應(yīng)考慮所選動力滑臺的性能。 3． 組合