【文章內(nèi)容簡介】 零件，在選定的工藝和結構方案的基礎上，進行組合機床總體方案圖樣設計。其內(nèi)容包括：繪制加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖和繪制生產(chǎn)功率計算卡等。 被加工零件工序圖1 被加工零件工序圖的作用與內(nèi)容被加工零件工序圖是在被加工零件圖基礎上，突出本機床或自動線的加工內(nèi)容，并作必要說明而繪制的。其主要內(nèi)容包括如下：（1） 被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本機床設計有關部位結構形狀和尺寸。 本工序選用的定位基準、夾緊部位及方向。（2）本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技術要求以及上道工序的技術要求。 （3）注明加工零件的名稱、編號、材料、硬度以及加工部位的余量。2 繪制被加工零件工序圖的規(guī)定本工序的加工部位用粗實線繪制，其余部位用細實線繪制。定位基準夾緊部位夾緊方向等需用符號表示；本道工序保證的尺寸角度等，均在尺寸下用橫縣標出；加工部位的位置尺寸應由定位基準算起。有時也可將工件某一主要孔的位置尺寸從定位基準算起，其余各孔的位置尺寸再由該孔算起。當定位基準和設計基準不重合時，要進行換算。位置尺寸的公差不對稱時，要換算成對稱公差尺寸；注明零件對機床加工提出的某些特殊要求，如對于精鏜孔機床注明是否允許留有退刀痕跡；對于簡單的零件，可直接在零件圖上作必要的說明，而不必另行繪制被加工零件工序圖。如銑削組合機床和單獨鏜孔組合機床。3 繪制被加工零件工序圖注意事項：本工序加工部位的位置尺寸應與定位基準直接發(fā)生關系；對工件毛坯應有要求，對孔的加工余量應認真分析；當本工序有特殊要求時必須注明。 加工示意圖 加工示意圖是在工藝方案和機床整體方案初步確定的基礎上繪制的。是表達工藝方案具體內(nèi)容的機床工藝方案圖。它是繪制機床聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)；是對機床 圖 22 托輥加工示意圖 總體布局和性能的原始要求；也是調(diào)整機床和刀具所必需的重要技術文件。1 加工示意圖包含的內(nèi)容加工部位、結構尺寸、精度及分布情況；刀具、刀桿及其與主軸的連接結構；導向（或攻絲靠模）結構及大鏜桿的托架結構；上述各類結構的聯(lián)系尺寸、配合尺寸及必要的配合精度；切削用量；工作循環(huán)及其工作過程；多工位機床的工位區(qū)別以及各個工位的上述內(nèi)容；加工對象及加工條件說明；加工部位向示圖，并標出孔的編號與主軸編號對應。2 加工示意圖注意的問題加工示意圖上應有足夠的聯(lián)系尺寸，并標注恰當。如；主軸端部尺寸，刀具結構尺寸，導向尺寸，工件到夾具間的尺寸，托架與夾具之間的尺寸，工件本身以及加工部位的尺寸等；應有足夠的說明。如；被加工零件的圖號、材料、硬度、加工余量、工件是否有讓刀運動，以及是否采用冷卻；加工部位的示意圖。需要將工件各個面的形狀及加工孔的位置用縮小比例畫出，并標注孔號；相鄰兩孔中心距小的主軸，必須在展開圖上按照比例畫在一起，以便檢查主軸，接桿，導向以及浮動夾頭是否相碰。加工示意圖按照最終加工狀態(tài)繪制。3 選擇刀具選擇刀具應考慮工件材質、加工精度、表面粗糙度、排屑及生產(chǎn)率等要求。只要條件允許，應盡量選用標準刀具。為提高工序集中程度或滿足精度要求，可以采用復合刀具。刀具切削部分的材料，必須具備以下性能：（1）硬度必須高于工件材料的硬度。一般講刀具的常溫硬度應在 HRC62～65以上。（2）足夠的強度和韌性。這主要是指刀具材料的抗彎強度及沖擊韌性要較高，以防止切削過程中刀具發(fā)生脆性斷裂及崩刃現(xiàn)象。（3）較高的耐熱性能。這是指刀具材料能在高溫下保持其硬度強度的性能。刀具材料的耐熱性能越好，所允許采用的切削速度也越高。（4）較高的耐磨性。刀具材料的耐磨性能除了與上述三項性能有關外，還與刀具材料的物理化學性能有關。與工件材料的化學親和力越小，則不易產(chǎn)生擴散及粘結磨損；導熱性好、線膨脹系數(shù)及彈性模量愈小，則切削過程中產(chǎn)生的熱應力小，不容易造成裂紋及崩刃現(xiàn)象。（5）良好的工藝性。這包括材料的熱加工性能（熱塑性、淬透性、熱處理變形、可焊性等）及機械加工性能。目前比較常用的刀具材料為高速鋼和硬質合金兩類。對比二者可得在硬質合金中還有大量金屬碳化物，這些碳化物都有高熔點、高硬度、化學穩(wěn)定性好、熱穩(wěn)定性好等特點，因此硬質合金的硬度耐磨性、耐熱性都很高，優(yōu)于高速鋼材料。在8000～1000℃時尚能進行切削。在 540℃時硬質合金的硬度為 82～87HRA，相當于高速鋼的常溫硬度，在 760℃時仍能保持 77～85HRA。因此硬質合金的切削性能比高速鋼高得多，刀具耐用度可以提高幾倍到幾十倍，在耐用度相同的情況下，切削速度可以提高 4～10 倍。綜合以上分析，選擇硬質合金材料作為此次切削的刀具材料。4 切削用量的選擇（1）在工件材料、刀具材料、刀具幾何參數(shù)及其他切削條件已確定的情況下，切削用量的選擇將關系到工件質量、生產(chǎn)效率和加工成本。合理的切削用量應該能滿足以下要求：1）保證工件表面的粗糙度和加工精度 2）保證刀具合理的耐用度3）充分發(fā)揮機床的潛力，但又不超過機床允許的動力及扭距，不超過工藝系統(tǒng)強度及剛度所允許的極限負荷。根據(jù)切削用量三要素（ 、 、 ）對刀具耐用度的不同的影響程度，在保pafv證刀具經(jīng)濟耐用度的條件下，要取得較高的生產(chǎn)效率，應按照 的順序來選pafv?擇切削用量。即應首先考慮選擇較大的切削深度 ，其次選擇盡可能大的進給量 ，t s最后在保證刀具經(jīng)濟耐用度的條件下選擇盡可能大的切削速度 。（2）各切削要素的選擇原則切削深度 pa切削深度是根據(jù)工件的加工余量來決定的，選擇時主要考慮：1）在留下精加工及半精加工的余量后，粗加工應盡可能將剩下的余量一次切除，以減少走刀次數(shù)：2）如果工件余量過大，或機床動力不足而不能將粗切余量一次切除，則也應將第一次走刀的切削深度盡可能大些：3）當沖擊負荷較大（如斷續(xù)切削時） ，或工藝系統(tǒng)剛性較差時，應當減小切削深度：進給量 f通常限制進給量的主要因素是切削力及加工表面光潔度。粗切時加工表面光潔度要求不高，進給量主要受刀桿刀片工件及機床的強度和剛度所能承受的切削力的限制；半精切及精切時，進給量主要受表面光潔度要求的限制，刀具的副偏角愈小，刀尖圓弧半徑越大，切削速度愈高，工件材料的強度愈大，則進給量可愈大。切削速度 v切削速度的選擇，主要考慮切削加工的經(jīng)濟性，必須保證刀具的經(jīng)濟耐用度，同時切削負荷不能超過機床的額定功率。通常的原則是：刀具材料的耐熱性好，切削速度可高些；工件材料的強度硬度高或塑性太大和太小，切削速度均應該取低些；加工帶外皮的工件時，切削速度應該低些；要求得到較高的表面光潔度時，切削速度應避開積屑瘤的生成速度范圍；對硬質合金刀具，可取較高的切削速度；對高速鋼刀具宜采用低速切削；斷續(xù)切削時，應采用較低的切削速度；工藝系統(tǒng)剛性較差時，切削速度適當減?。辉谇邢魉俣茸詈蟠_定前，需要驗算機床電動機功率是否足夠，如果驗算發(fā)現(xiàn)超載，則適當減小切削速度。根據(jù)上述原則及注意事項查鏜孔切削余量表 21，選擇管體的 ，2pam?， 。?70/inv?表 21鋼工序 刀具材料V（米∕分） S（毫米 ∕轉）高速鋼 15～30 ～硬質合金 50～70 ～高速鋼 15～50 ～硬質合金 95～135 ～精鏜 硬質合金 100～150 ～5 切削力及其計算（1） 切削力的來源克服被加工材料對彈性變形的抗力，克服被加工材料對塑性變形的抗力，刻度切屑對刀具前刀面的摩擦力和刀具后刀面對過度渡表面和已加工表面的摩擦力（2） 影響切削力的因素1） 工件材料 材料的強度硬度愈高或加工硬化傾向愈大，則切削力也愈大；工件材料中含有易切削元素時，可減小切削力2） 切削速度 它的通過影響切屑變形程度來影響切削力，切屑變形大則切削力增大3） 進給量及切削深度 進給量及切削深度增大，均使切削面積成正比增大，故切削力也隨之增大，但兩者的影響程度不同。切削深度增大時，切削變形程度增大不變，切削力成正比增大；而進給量增大時，切屑的平均變形有所減小，因而切削力并不成正比增大，一般進給量增大一倍，切削力僅增大 68～86%4） 除了上述因素外，刀具的前角、主偏角、刃傾角、刀尖圓弧半徑、刀具磨損、切削液的選擇也對切削力有較大影響。切削力的計算指數(shù)公式 （2???1）在式中：——決定被加工金屬和切削條件的系數(shù)；Fz、 、 ——分別表示背吃刀量 、進給量 、和切削速度 的指數(shù)xyFznpafv——指實際加工條件和所求得經(jīng)驗公式的條件不符時，各種因素對切削力FzK的修正系數(shù)的積。查《金屬切削原理》得 270,1.,.1FzFzzFzCxyn??? （2.=.663rmkKK??????????2）進而求得 923zFN?切削功率的計算： （?????3）切削轉矩的計算 （24）46/?? （29507PTN?A5）計算主軸直徑，一般主軸選擇 45 鋼，在強度條件下，主軸的直徑為mm （?????????6）剛度條件計算時主軸的直徑為 （244 ..5Td mG????????????7）式中：d——軸直徑(㎜)；T——軸所承受的轉矩( )；NmA——許用剪應力(MPa)；45 鋼 =31MPa；??????B——系數(shù)，當材料的剪切彈性摸量 G= ，?；傳動軸 。??,???? ??63B????，綜合上述計算，參考通用鉆削類主軸系列參數(shù)選擇得主軸的直徑為 40mm。主軸外伸長度為 135mm，孔深 129mm。6 主軸和刀桿的連接方式（1）靠圓柱孔和端面定位，用螺釘緊固以端面鍵傳遞扭矩。這種連接方式，比較方便，應用廣泛，但需要經(jīng)常注意定位面的維護，以保持良好的定位精度。（2） 主軸和刀桿制成整體的，這種型式可以消除結合面的變形，增強主軸剛性。但是加長了主軸的長度，給制造和維修帶來困難。較少采用。 機床聯(lián)系尺寸圖它是進行多軸箱夾具等專用部件設計的重要依據(jù)。機床聯(lián)系尺寸總圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù)，并按初步選定的主要通用部件以及確定的專用部件的總體結構而繪制的。是用來表示機床的配置型式、主要構成及各部件安裝位置、相互聯(lián)系、運動關系和操作方位的總體布局圖。用以檢驗各部件相對位置及尺寸聯(lián)系能否滿足加工要求和通用部件選擇是否合適；它為多軸箱、夾具等專用部件設計提供重要依據(jù)它可以看成是機床總體外觀簡圖。由其輪廓尺寸、占地面積、挽作方式等可以檢驗是否適應用戶現(xiàn)場使用環(huán)境。1 機床聯(lián)系尺寸圖包括的內(nèi)容：機床的布局形式，通用部件的型號規(guī)格動力部件的運動尺寸和所用電動機的主要參數(shù)，工件與各部件間的主要聯(lián)系尺寸，專用部件的輪廓尺寸等。通用部件是具有特定功能、按標準化、系列化、通用化原則設計制造的組合機床基礎部件。它有統(tǒng)一的聯(lián)系尺寸標準，結構合理、性能穩(wěn)定。2 通用部件選用的方法和原則通用部件助選用是組合機床設計的主要內(nèi)容之一。選用的基本方法是；根據(jù)所需的功率進給力、進給速度等要求，選擇動力部件及其配套部件。選用原則如下：（1） 切削功率應滿足加工所需的計算功卒(包括切削所需功率、空轉功率及傳動功率) 。（2） 進給部件應滿足加工所需的最大計算進給力、進給速度和工作行程及工作循環(huán)的要求，同時還需考慮裝刀調(diào)刀的方便性。（3） 動力箱與多軸箱尺寸應相適應和匹配。根據(jù)加工主軸分布位置可大致算出多軸箱尺寸 (邊緣主軸與多軸箱邊緣最小距離為 70—l00mm)，并圓整后選用相近尺寸的標堆規(guī)格多軸箱，據(jù)此選擇結合尺寸、相適應的動力箱。（4）應滿足加工精度的要求。選用時應注意結構不同或者結構相同精度等級不同的動力部件所能達到的加工精度是不同的。 （5）盡可能按通用部件的配套關系選用有關通用部件。3 動力部件的選用選用動力部件主要是確定動力部件的品種和規(guī)格。表 22 動力箱聯(lián)系尺寸 (1) 動力部件品種的確定：在設計組合機床時，究競選用哪種動力部件，應當根據(jù)具體的加工要求、機床的配置型式、制造及使用條件等確定。對于完成主運動的動力部件，通常是根據(jù)加工工藝要求和配置型式等確定。對于完成進給運動的動力部件，通常是根據(jù)進給速度的穩(wěn)定性、進給量的可調(diào)性、工作循環(huán)等要求來確定。還要注意用戶所在地區(qū)氣溫條件及用戶使用的方便性。如設計的組合機床要求進給速度穩(wěn)定、工作循環(huán)不太復雜、進給量又不需要無級調(diào)速時，一般可選用機械滑臺；不太炎熱的地區(qū)可選用液壓沿臺；對自動線或流水線各臺機床一般選用同一傳動方式的滑臺，以便設計制造和使用維護；批量不大的多品種柔性化生產(chǎn)，應考慮選用數(shù)控滑臺。 (2) 動力部件規(guī)格的確定：影響動力部件規(guī)格的因素有功率、進給力、進給速度、最大行程及多軸箱外形尺寸等。在確定動力部件規(guī)格時，一般先進行功率和進給力計算，再根據(jù)選用動力部件的原則，綜合地、全面地考慮其它因素來確定其規(guī)格。必須強調(diào)的是最后所確定的動火部件的規(guī)格，應全部滿足原則中的各項要求。當遇到動力部件的功率或進給力不能滿足要求，但又相差不太大時，不要輕易地選用大一規(guī)格的動力部件，而應適當調(diào)整切削用量或改變工藝方法，但必須以不影響加工精度和生產(chǎn)率要求為前提。（3） 動力部件的選擇動力部件是實現(xiàn)切削刀具的旋轉和進給運動或只用于進給運動,是組合機床主要的