【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 8 第 3 章 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)方案分析和方案的選擇 本課題是針對(duì)減速器 底座 上 12 個(gè)孔鉆削這一特定工序而設(shè)計(jì)的一臺(tái)專用組合機(jī)床。正確選擇 加工用定位基準(zhǔn)是確保加工精度的重要條件，同時(shí)也有利于實(shí)現(xiàn)最大限度的集中工序，從而實(shí)現(xiàn)減少機(jī)床臺(tái)數(shù)的效果。由于采用專用夾具，對(duì)其精度要求完全可以達(dá)到。 選擇定位基準(zhǔn)的原則及應(yīng)注意的問(wèn)題 a 應(yīng)盡量選擇零件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為組合機(jī)床加工的定位基準(zhǔn)。這樣可以減少基準(zhǔn)不符的誤差，以保證加工精度，但在某些情況下，卻必須選用其他作為定位基準(zhǔn)。 b 選擇定位基準(zhǔn)應(yīng)確定工件定位穩(wěn)定。盡量采用已加工較大平面作為定位基準(zhǔn)，這對(duì)于加工尤為重要。 c 統(tǒng)一基準(zhǔn)原則。即在各臺(tái)機(jī)床上采取共同的定位基面來(lái)加工零件不同表面的孔或?qū)ν?表面上的孔完成不同的工序 確定夾壓位置應(yīng)注意的問(wèn)題 在選擇定位基面時(shí)，要相應(yīng)決定夾壓位置。此時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題是： a 保證零件夾壓后定位穩(wěn)定。為使工件在加工過(guò)程中不產(chǎn)生振動(dòng)移動(dòng)，夾壓力要足夠，夾壓點(diǎn)布置加壓合力落在定位平面內(nèi)。 b 盡量減少避免零件夾壓后得變形，消除其對(duì)加工精度的影響。 工藝分析 工藝分析是設(shè)計(jì)組合機(jī)床最重要的一步，必須認(rèn)真分析被加工零件的洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 工藝過(guò)程。深入現(xiàn)場(chǎng)全面了解被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加工部位，夾緊方式，工藝方法和加工過(guò)程所用的刀具，切削用量及生產(chǎn)率等。 選擇單工位，雙面 臥式組合機(jī)床，使機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工件可靠，更符合多，快，好，省的要求。 a 加工精度的要求 由于加工孔相對(duì)于中心的位置度要求比較高，因此采用單工位方法一次定位，可以減少定位誤差。 b 被加工零件大小形狀特點(diǎn)，加工部位特點(diǎn)要求。 這些特點(diǎn)在很大的程度上決定采用臥式機(jī)床。一般來(lái)說(shuō)，孔中心線與定位基面平行宜采用臥式機(jī)床。故本加工工序采用臥式機(jī)床。該組合機(jī)床是鉆 12 φ 12，精度等級(jí) H13。 本道工序的夾緊也非常方便， 一面兩銷 定位， 上 端夾緊，定位可靠，夾緊方便，裝卸方便，工藝裝備簡(jiǎn)單。根據(jù)上述被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加 工要求，工藝過(guò)程及生產(chǎn)率，可以確定機(jī)床配置形式為臥式組合機(jī)床，這種配置形式可達(dá)到較高的加工精度，對(duì)于精加工機(jī)床的夾具公差，一般加工零件的三分之一至五分之一，對(duì)于粗加工機(jī)床采用固定式導(dǎo)向，能達(dá)到177。 。 確定機(jī)床的配置形式 通常根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加工要求，生產(chǎn)率和工藝過(guò)程方案等，大體上就可以確定應(yīng)采用哪種基本形式的組合機(jī)床。但在基本形式的基礎(chǔ)上，由于工藝的組織，動(dòng)力頭的不同配置方法，零件安裝數(shù)目和工位數(shù)多少等具體安排不同，而具有多種配置方案。它們對(duì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度，通用化程度，結(jié)構(gòu)工藝性 能，重新調(diào)整的可能性以及經(jīng)濟(jì)效果，還有維修操作是否方便等，都具有不同的影響。另外，還必須看到，就是在有些情況下，對(duì)于工藝過(guò)程方案做不大的更改或重新安排，往往會(huì)使機(jī)床簡(jiǎn)單，工作可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，更符合多快好省的要求。因此，在最后決定機(jī)床配置形式和結(jié)構(gòu)方案時(shí)，必須注意下面一些問(wèn)題： A 加工精度要求的影響 第 3 章 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 10 B 機(jī)床生產(chǎn)率的影響 C 被加工零件的大小，形狀加工部位特點(diǎn)的影響 D 車間布置情況的影響 E 工藝間聯(lián)系情況的影響 F 使用廠的技術(shù)后方和自然條件的影響 被加工零件的特點(diǎn)在很大程度上決定了機(jī)床的配置形式。 不同配置形式組合機(jī)床的特點(diǎn)及適應(yīng)性 單工位組合機(jī)床通常是用于加工一個(gè)或兩個(gè)工件，特別適用于大中型箱體件的加工。根據(jù)配置動(dòng)力部件的數(shù)量，這類機(jī)床可以從單面或同時(shí)從幾個(gè)方面對(duì)工件進(jìn)行加工。各種形式的單工位組合機(jī)床具有固定的夾具 ， 通?？梢园惭b一個(gè)工件 ， 特別適合于大中型零件的加工。本設(shè)計(jì)的零件較大，需要加工的孔徑較大，且與軸箱配合安裝，基于這點(diǎn)考慮，本設(shè)計(jì)采用單工位組合機(jī)床是合適的。 不同配置形式組合機(jī)床的加工精度 在組合機(jī)床上影響加工精度的因素很多，一般分為與切削負(fù)荷無(wú)關(guān)的誤差（如機(jī)床原始誤 差，工件安裝誤差，夾具與刀具的誤差，其它偶然性誤差等）和與切削負(fù)荷有關(guān)的誤差（如夾壓變形，熱變形，刀具磨損所引起的誤差和其他偶然性誤差）。組合機(jī)床加工精度通常是靠夾具來(lái)保證的，我們也可以把影響加工精度的因素分為加工誤差和夾具誤差兩大類。一般從固定式夾具組合機(jī)床的加工精度和移動(dòng)式夾具組合機(jī)床的加工精度來(lái)考慮。固定式夾具單工位組合機(jī)床加工精度最高。這種機(jī)床由于零件采用固定導(dǎo)向的位置度可以達(dá)到 ?？梢娺@種形式的組合機(jī)床加工此零件能穩(wěn)定的保證加工精度。 選擇機(jī)床配置形式應(yīng)注意的問(wèn)題 A 適當(dāng)提高 工序集中程度 在確定機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案時(shí)，要合理解決工序集中程度的問(wèn)題。在一個(gè)動(dòng)力頭上安裝多軸，同時(shí)加工多孔來(lái)集中工序，是組合機(jī)床最洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 基本的方法，在一臺(tái)機(jī)床主軸數(shù)量有達(dá) 200 根左右的。但是，也不應(yīng)無(wú)限制地增加主軸數(shù)量，要考慮到動(dòng)力頭及主軸箱的性能和尺寸，并保證調(diào)整和更換刀具的方便性。這些在以后的設(shè)計(jì)中藥得以解決。 B 注意排屑和操作使用的方便性 排除切屑和操作使用的方便性隊(duì)機(jī)床方案也有影響。 C 夾具形式對(duì)機(jī)床配置形式的影響 選擇機(jī)床配置形式時(shí)要注意考慮夾具結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)可能性和工作的可靠性，在決定加工一個(gè)工件 的成套流水線上個(gè)機(jī)床的型式時(shí)，還應(yīng)注意，是機(jī)床與夾具的型式盡量一致，尤其是粗加工機(jī)床。這樣不僅有利于保證加工精度，而且便于設(shè)計(jì)，制造和維修，也提高了機(jī)床之間的通用化程度。 D 另外還應(yīng)具有一定的成產(chǎn)批量 組合機(jī)床設(shè)計(jì) 切削用量的確定 因?yàn)樗O(shè)計(jì)的組合機(jī)床為多軸同步加工在大多數(shù)情況下，所選切削用量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)比一般通用機(jī)床單刀加工低 30%左右．多軸主軸箱上所有刀具共用一個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)，通常為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái)，工作時(shí)，要求所有刀具的每分鐘進(jìn)給量相同，且等于動(dòng)力滑臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量（ mm/min）應(yīng)是適 合有刀具的平均值 。 因此，同一主軸箱上的刀具主軸可設(shè)計(jì)成不同轉(zhuǎn)速和不同的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（ mm/r ）與其適應(yīng) 。 以滿足不同直徑的加需要，即：n1 f1 =n2 f2 =? = ni fi =vf 式中： n1 、 n2 、 ? ni —— 各主軸轉(zhuǎn)速（ r/min） f f ? fi—— 各主軸進(jìn)給量（ mm/r） vf —— 動(dòng)力滑臺(tái)每分鐘進(jìn)給量（ mm/min） 由于 分度盤 孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求都是相同第 3 章 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 12 的。按照經(jīng)濟(jì)地選擇滿足加工要求的原則，采用查 《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》 P130 表 61 高速鋼鉆頭切 削用量 得 ：鉆頭直 徑 1d =12mm,鑄鐵HB=157~236Mpa ， H B SHBHBHBHB 210)(31 m inm a xm a x ????， 進(jìn)給量f=、切削速度 v =。 確定切削力、切削扭矩、切削功率 根據(jù)選定的切削用量（主要指切削速度 v 及進(jìn)給量 f）確定切削力，作為選擇動(dòng)力部件（滑臺(tái)）及夾具設(shè)計(jì)的依據(jù)；確定切削扭矩，用以確定主軸及其它傳動(dòng)件（齒輪，傳動(dòng)軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動(dòng)電動(dòng)（一般指動(dòng)力箱）功率，通過(guò)查 P134 表 620 計(jì)算如下： 切削力： HBDfF ? 2 ??? N1223? 切削扭矩： HBfDT ? ???? mmN ?? 4403 切削功率： DTvP ?9740? 129740 ???? ? ? 式中 ： HB —— 布氏硬度 F—— 切削力（ N） D—— 鉆頭直徑（ mm） f—— 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（ mm/r） T—— 切削扭 矩 ( mmN? ) v—— 切削速度 （ m/min） P—— 切削功率 (kW) 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 選擇刀具結(jié)構(gòu) 減速器箱體底座 的 布氏硬度 HB 為 210HBS，孔徑 D 為 12mm，刀具的材料選擇高速鋼鉆頭（ W18Cr4V），為了使工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、刃磨簡(jiǎn)單，選擇標(biāo)準(zhǔn) Φ 12 的麻花鉆?？准庸さ毒叩拈L(zhǎng)度應(yīng)保證加工終了時(shí)刀具螺旋槽尾端與導(dǎo)向套之間有 30～ 50mm 的距離，以便排出切屑和刀具磨損后有一定的向前的調(diào)整量。 圖 31 麻花鉆結(jié)構(gòu)示意圖 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇 導(dǎo)向套的選擇 在組合機(jī)床上加工孔，除用剛性主軸的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取決于夾具導(dǎo)向。因此正確選擇導(dǎo)向裝置的類型，合理確定其尺寸、精度，是設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要內(nèi)容，也是繪制加工示意圖時(shí)必須解決的內(nèi)容。 選擇導(dǎo)向類型 根據(jù)刀具導(dǎo)向部分直徑 d=12mm 和刀具導(dǎo)向的線速度 min/ mv ? ，選擇固定式導(dǎo)向。 導(dǎo)向套的參數(shù) 根據(jù)刀具的直徑選擇固定導(dǎo)向裝置，如圖 32 所示： 第 3 章 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 14 圖 32 固定導(dǎo)向裝置 固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺寸 見 802 2 6 7~802 2 6 2 ?? GBGB 。 固定裝置的配合如下表： 表 31 固定裝置的配合 導(dǎo)向類別 工藝方法 d D 1D 刀具導(dǎo)向部分外徑 固定導(dǎo)向 鉆孔 G7(或 F8) 67gH 67nH 67gH 導(dǎo)向裝置的布置如表 32 所示 ： 表 32 導(dǎo)向裝置的參數(shù) (mm) 尺寸 項(xiàng)目 l1 l2 l3 與直徑 d 的關(guān)系 (1～ )d 鉆 鑄鐵 ≈ d 0 計(jì)算值 2 d=24 12 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 圖 33 固定導(dǎo)向裝置的布置 確定主軸類型、尺寸、外伸長(zhǎng)度 因?yàn)檩S的材料為 40Cr，剪切彈性模量 G=,剛性主軸取 ψ ＝ 1／ 4（ 0）／ m,由 43P 表 34 取 B=， 根據(jù)剛性條件計(jì)算主軸的直徑為： 4 10TBd ? 4 ??? ? 式中： d—— 主軸直徑（ mm） T—— 軸所承受的轉(zhuǎn)矩（ N mm） B—— 系數(shù) 據(jù) 43P 表 34 軸能承受的轉(zhuǎn)矩取 所有主軸直徑 d=20mm,由 44P 表 36 通用主 軸 的 系 列 參 數(shù) 查 得mmdD 20/32/ 1 ? ， 主軸外伸長(zhǎng)度為：L=115mm，接桿莫氏圓錐號(hào)為 1， 2。 選擇刀具接桿 由以上可知，多軸箱各主軸的外伸長(zhǎng)度為一定值，而刀具的長(zhǎng)度也是一定值，因此，為保證多軸箱上各刀具能同時(shí)到達(dá)加工終了位置 ，就需要在主軸與刀具之間設(shè)置可調(diào)環(huán)節(jié)，這個(gè)可調(diào)節(jié)在組合機(jī)床上是通過(guò)可調(diào)整的刀具接桿來(lái)解決的 ,連接桿如圖 35 所示， 第 3 章 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 16 圖 35 可調(diào)連接桿 連接桿上的尺寸 d 與主軸外伸長(zhǎng)度的內(nèi)孔 D 配合，因此，根據(jù)接桿直徑 d 選擇刀具接桿參數(shù)如表 33 所示： 表 33 可調(diào)接桿的尺寸 d(h6) d1(h6) d2 d4 L l1 l3 螺母 厚度 20 Tr202 莫氏 1 17 88 40 13 12 確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸 從保證加工終了時(shí)主軸箱端面到工件端面間距離最小來(lái)確定全部聯(lián)系尺寸。 其中最重要的聯(lián)系尺寸即工件端面到多軸箱端面之間的距離，它等于刀具懸伸長(zhǎng)度、螺母厚度、主軸外伸長(zhǎng)度與接桿伸出長(zhǎng)度（可調(diào)）之和，再減去加工孔深度。 工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 如圖 35 工作進(jìn)給長(zhǎng)度 工L 應(yīng)等于工件加工部位長(zhǎng)度 L 與刀具切入長(zhǎng)度1L 和切出長(zhǎng)度 2L 之和。切入長(zhǎng)應(yīng) 1L 應(yīng)根據(jù)工件端面誤差情況在 5～ 10mm之間選擇，誤差大時(shí)取大值，因此取 1L =10mm，加工部位長(zhǎng)度 L=30mm， 切出長(zhǎng)度2L =0,則 L 工 1L +L+ 2L =10+30+0=40mm。 快進(jìn)長(zhǎng)度的確定 考慮實(shí)際加工情況，在未加工之前，保證工件表面與刀尖之間有足夠的工作空間，也就是快速退回行程須保證所有刀具均退至夾具導(dǎo)套內(nèi)而不影響工件裝卸。 鉆 孔取快速退回行程為 100mm，快退長(zhǎng)度等于快速 引進(jìn)與工作工進(jìn)之和，因此快進(jìn)長(zhǎng)度 100－ 40=60mm。 機(jī)床尺寸聯(lián)系圖 圖 37 機(jī)床尺寸聯(lián)系圖 聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容 一般來(lái)說(shuō)，組合機(jī)床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用部件 —— 動(dòng)力箱、動(dòng)力滑臺(tái)、 側(cè)第 3 章 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 18 底座、中間底座 加上專用部件 —— 多軸箱、刀、輔具系統(tǒng)、夾具、液、電、冷卻、潤(rùn)滑、排屑系統(tǒng)組合而成。聯(lián)系尺寸圖用來(lái)表示機(jī)床各組成部件的相互裝配和運(yùn)動(dòng)關(guān) 系，以檢驗(yàn)機(jī)床各部件的相對(duì)位置及尺寸聯(lián)系是否滿足要求，通用部件的選擇是否合適，并為進(jìn)一步開展主軸箱、夾具等專用部件、零件的