【正文】 畢 業(yè)設(shè)計(jì) 1 第一章 前言 167。 組合機(jī)床 概述 組合機(jī)床是 用 系列化、標(biāo)準(zhǔn)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(jī)床 。 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(lái)決定 ,如夾具 ,主軸箱 ,刀具和工具等 。 組合機(jī)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(dòng)力箱、動(dòng)力滑臺(tái)、各種工藝切削頭等。對(duì)于一些按順序加工的多工位組合機(jī)床，還具 有移動(dòng)工作臺(tái)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。 動(dòng)力箱、各種工藝切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)是組合機(jī)床完成切削主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件，其中還有可能同時(shí)完成切削主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)動(dòng)力頭。 床身、立柱、中間底座等是組合機(jī)床的支承部件，起著機(jī)床的基礎(chǔ)骨架作用。組合機(jī)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(jī)床還有各種控制部件，主要指揮機(jī)床按順序動(dòng)作，以保證機(jī)床按規(guī)定的程序進(jìn)行工作。 組合機(jī)床是一種自動(dòng)化或半自動(dòng)化的機(jī)床 。 無(wú)論是機(jī)械電氣或液壓電氣控制的都能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán) 。 半自動(dòng)化的組合機(jī)床 ,工人只要將工件裝夾好 ,按一下按鈕 ,機(jī)床即可自動(dòng)進(jìn)行加工 ,加工一個(gè)循環(huán)停止 。 自動(dòng)化的組合機(jī)床 ,工人只要將工件放到料斗或上料架上 ,機(jī)床即可連續(xù)不斷的進(jìn)行工作 。 組合機(jī)床一般采用多軸 ,多刀 ,多工序 ,多面 ,多工位同時(shí)加工 ,是 一種工序集中的高效率機(jī)床 。 加工孔的 組合機(jī)床 ,刀具 是借助鉆模板和鏜模架 來(lái) 導(dǎo)向 ,所以 能 穩(wěn)定的保證產(chǎn)品質(zhì)量 。 它的特點(diǎn)有： 箱 體零件和復(fù)雜的孔面加工。 。因?yàn)楣ば蚣校啥嗝?、多工位、多軸、多刀同時(shí)自動(dòng)加工。 。因?yàn)楣ば蚬潭?，可選用成熟的通用部件、精密夾具和自動(dòng)工作循環(huán)來(lái)保證加工精度的一致性。 ，便于設(shè)計(jì)、制造和使用維護(hù)，成 本低 。因?yàn)橥ㄓ没?、系列化、?biāo)準(zhǔn)化程度高，通用零部件占 7090%，通用部件可組織批量生產(chǎn)進(jìn)行預(yù)制或外購(gòu)。 ，勞動(dòng)強(qiáng)度 低 。 。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)模塊化、組合化?？?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)品及工藝變化時(shí)，通用部件一般可以重復(fù)利用。 167。 組合機(jī)床設(shè)計(jì) 步驟 組合機(jī)床一般都是根據(jù)和用戶簽定的設(shè)計(jì)、制造合同進(jìn)行設(shè)計(jì)的。合同規(guī)定了具體的加工對(duì)象（工件）、加工內(nèi)容、加工精度、生產(chǎn)率要求、交貨日期及價(jià)格等主要的 原始數(shù)據(jù)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)盡量做到采用先進(jìn)的工藝方案；正確選擇組合機(jī)床通用部件及機(jī)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(zhēng)設(shè)計(jì)出技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理和工作可靠的組合 機(jī)床。組 合 機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟大致如下： 一 . 調(diào)查研究 第一章緒論 2 它為組合機(jī)床設(shè)計(jì)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(zhǔn)備。 二 . 擬定總體設(shè)計(jì)方案 總體方案的設(shè)計(jì)主要包括制定工藝方案、確定機(jī)床配置型式、制定影響機(jī)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(jī)床設(shè)計(jì)的最關(guān)鍵的一步。 對(duì)同一加工內(nèi)容，有各種不同的工藝方案和機(jī)床配置方案，在最后決定采用那種方案時(shí)， 必須 對(duì)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(píng)價(jià)，選擇最佳方案或較為合理的方案。 總體設(shè)計(jì)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(jī)床聯(lián)系尺寸圖，編制生產(chǎn)率計(jì)算卡。 在設(shè)計(jì)聯(lián)系尺寸圖過(guò)程中，不僅要根據(jù)動(dòng)力計(jì)算和功能要求選擇各通用部件，往往還應(yīng)對(duì)機(jī)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(jì) 技術(shù)設(shè)計(jì)就是根據(jù)總體設(shè)計(jì)已確定的“三 圖 一 卡 ” ，設(shè)計(jì)機(jī)床專用部件正式總圖。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)按設(shè)計(jì)程序作必要計(jì)算和驗(yàn)算等工作，并對(duì)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(jì) 當(dāng)設(shè)計(jì) 通 過(guò)審核后可開展工作設(shè)計(jì)，即繪制各個(gè)專用部件的施工圖樣、繪制各部件零件明細(xì)表。 第二章 組合機(jī) 床總體設(shè)計(jì) 組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，目前有兩種情況，一是根據(jù)具體加工對(duì)象的具體情況進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)，是最普遍的做法。二是，隨著組合機(jī)床在我國(guó)機(jī)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(jī)床的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)成為通用的組合機(jī)床。又稱為“專能組合機(jī)床”。這種專能組合機(jī)床就不需要每次按具體加工對(duì)象進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，而是 通過(guò)設(shè)計(jì)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(jiǎn)單的夾具和刀具，就組成加工一定對(duì)象的高效設(shè)備。 專能組合機(jī)床一般都是由單軸動(dòng)力頭組成，這種機(jī)床是由安裝在支承部件上的一個(gè)或兩個(gè)多能動(dòng)力頭組成 。動(dòng)力頭能夠?qū)崿F(xiàn)快進(jìn) —— 工進(jìn) —— 快退的工作循環(huán)。 實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的液壓傳動(dòng)裝置設(shè)置在底座內(nèi)。機(jī)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(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： 1． 采用先進(jìn)的加工工藝，制定最佳的工藝方案。 2． 合適地確定機(jī)床工序集中程度。 3． 合理地選擇組合機(jī)床的通用部件。 4． 選擇恰當(dāng)?shù)慕M合機(jī)床的配置型式。 5． 合理地選擇切削用量。 6． 設(shè)計(jì)高效率的夾具、工具、刀具及主軸箱等。 畢 業(yè)設(shè)計(jì) 3 圖 21雙面組合機(jī)床 畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 167。 21 工藝方案的 擬定 制定組合機(jī)床工藝方案式設(shè)計(jì)組合計(jì)最重 要的步驟之一。工藝方案制定的正確與否，將決定機(jī)床能否達(dá)到“重量輕、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、效率高、質(zhì)量好”的要求。影響機(jī)床工藝方案的主要因素有： ： 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，是制定機(jī)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(diǎn)在很大程度上決定了機(jī)床 采取的配置型式。一般說(shuō)來(lái)，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(jī)床；對(duì)于箱體零件，采用單工位機(jī)床加工比較適宜。 必須重視工件在組合機(jī)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(shí)，有時(shí)則安排粗 加工 工序，對(duì)幾個(gè) 同心孔常用粗?jǐn)U的加工方法。工件有無(wú) 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(jī)床的臺(tái)數(shù)，此時(shí)將工序盡量集中在一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)床上加工，以提高機(jī)床利用率。 ，其 毛坯或半成品必須 達(dá) 到 零件圖的要求，否則，會(huì)造成工件在機(jī)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(jī)床上加工后，還要轉(zhuǎn)到其他機(jī)床上加工，而工件沒(méi)有預(yù)先加工出保證精度的有關(guān)定為基面，那么組合機(jī)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(wèn)題。工藝基面的選擇的正確，將能實(shí)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(jī)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(duì)軸承 孔 圓周 分布 的 四 孔進(jìn)行加工?！耙幻鎯煽住?是這類零件在組合機(jī)床上加工中時(shí)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(jì) 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(jiǎn)便地消除工件的六個(gè)自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠的定位。 ② 有同時(shí)加工五個(gè)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(zhǔn)，使整個(gè)工藝過(guò)程實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一。 ④ 還可以?shī)A緊方便，夾緊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易使夾緊力對(duì)準(zhǔn)支承，消除夾緊力引起工件變形對(duì)加工精度的影響。 ⑤ “一面兩孔” 易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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?yàn)槎ㄎ讳N孔 過(guò)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(gè) ￠ 11mm 的螺栓孔 。 2． 確定機(jī)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(diǎn)、加工要求、工藝過(guò)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(jī)床。但由于工藝的安排、動(dòng)力部件的不同配置、零件的安裝和工位數(shù)的不 同，而會(huì)產(chǎn)生各種配置方案。不同配置方案對(duì)機(jī)床的復(fù)雜程度、通用化程度 、結(jié)構(gòu)工藝性、加工精度、機(jī)床重新調(diào)整可能性及經(jīng)濟(jì)性效果等等，都具有不同 程度的影響。因此，確定機(jī)床配置型式及結(jié)構(gòu)方案時(shí)，考慮以下因素： （ 1） 單工位多面組合機(jī)床 單工位多面組合機(jī)床，具有固定式夾具，通常安裝一個(gè)工件，用于中型零件的加工。利用多軸箱同時(shí)從兩個(gè) 方向?qū)ぜM(jìn)行加工。但其機(jī)動(dòng)時(shí)間不能與輔助時(shí)間重合，因而生產(chǎn)率比多工位機(jī)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(dá)到 177。 ；嚴(yán)格要求機(jī)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(shí)，可達(dá) 177。 。 （ 2）其他問(wèn)題 畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 （ a） 在確定組合機(jī)床完成工藝時(shí)，考慮可同時(shí)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(jī)床鉆孔時(shí)對(duì)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(jī)床配置型式和結(jié)構(gòu)方案時(shí)，合理地解決工序集中的問(wèn)題。在一個(gè)動(dòng)力部件上配置多軸 箱加工多孔來(lái)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(dòng)力部件及 多 軸箱的性能、尺寸 及 調(diào)整機(jī)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(jī)床在機(jī)械加工中的廣泛使用，組合機(jī)床的工藝范圍也是日益擴(kuò)大。組合機(jī)床是鉆孔最常見，也是最有效的加工方法。組合機(jī)床上鉆孔多數(shù)是采用標(biāo)準(zhǔn)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(yán)格控制鉆頭切削刃的 跳動(dòng) ，使導(dǎo)向 套 適當(dāng)靠近被加工零件以及嚴(yán)格要求主軸與導(dǎo)向 套 之間的 同軸 度。 167。 22 組合機(jī)床切削用量的選擇 組合機(jī)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(jìn)給量，有很大關(guān)系。切削用量選擇得恰當(dāng)，能使組合機(jī)床以最少的停車損失，最高的生產(chǎn)效率，最長(zhǎng)的刀具壽命和最好的加工質(zhì)量，也就是多快省地進(jìn)行生產(chǎn)。本組合機(jī)床采用多刀加工，而且是多把鉆頭同時(shí)工作。計(jì)算最佳切削用量的工作比 較復(fù)雜，要想從理論上來(lái)確定合理適用于多刀加工的切削用量，很少有簡(jiǎn)便可靠的方法。 一． 確定工序余量 為了使加工過(guò)程順利進(jìn)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(duì)于本箱體零件上 4 孔的加工余量，將在“組合機(jī)床設(shè)計(jì)”一章中詳細(xì)介紹。 二． 選擇切削用量 確定 了在組合機(jī)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(jī)床切削用量選擇的特點(diǎn) : 目前組合機(jī)床切削用量的選擇，還是根據(jù)多年來(lái)積累的一些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行。由于組合機(jī)床上幾把刀具同時(shí)工作，為了使機(jī)床正常工作，而達(dá)到較高的生產(chǎn)率，所 選取的切削用量比一般 通用 機(jī)床單刀加工要 低 一些?？梢愿爬ǖ卣f(shuō)：“在多軸 加工的組合機(jī)床上不宜采用較大的切削速度和進(jìn)給量 ” ，但并不是說(shuō)，在組合機(jī)床上 就 應(yīng) 盡可能選取較低一些的切削用量。無(wú)論何時(shí) 采用 降低切削用量的方法來(lái)改善加工情況是不正確的。在鑄鐵零件上鉆孔時(shí)，如果進(jìn)給量選得太小，鉆頭的壽命不僅不長(zhǎng)，反而會(huì)很快磨損，且耗費(fèi)功率大，并且?guī)в屑饨新?。根?jù)現(xiàn)有機(jī)床的使用情況來(lái)看，多軸加工組合機(jī)床一般比 通用 機(jī)床的切削用量低 30％ 左右。 2． 確定切削用量應(yīng)注意的問(wèn)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(shí)，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(jì)。 （ 5） 選擇切削用量時(shí)，還應(yīng)考慮所選動(dòng)力滑臺(tái)的性能。 3． 組合