【文章內(nèi)容簡介】 錯誤 !未找到引用源。 8 第 3 章 組合機床總體設(shè)計 結(jié)構(gòu)方案分析和方案的選擇 本課題是針對減速器 底座 上 12 個孔鉆削這一特定工序而設(shè)計的一臺專用組合機床。正確選擇 加工用定位基準(zhǔn)是確保加工精度的重要條件，同時也有利于實現(xiàn)最大限度的集中工序，從而實現(xiàn)減少機床臺數(shù)的效果。由于采用專用夾具，對其精度要求完全可以達到。 選擇定位基準(zhǔn)的原則及應(yīng)注意的問題 a 應(yīng)盡量選擇零件設(shè)計基準(zhǔn)作為組合機床加工的定位基準(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)，這對于加工尤為重要。 c 統(tǒng)一基準(zhǔn)原則。即在各臺機床上采取共同的定位基面來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)注意的問題 在選擇定位基面時，要相應(yīng)決定夾壓位置。此時應(yīng)注意的問題是： a 保證零件夾壓后定位穩(wěn)定。為使工件在加工過程中不產(chǎn)生振動移動，夾壓力要足夠，夾壓點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，消除其對加工精度的影響。 工藝分析 工藝分析是設(shè)計組合機床最重要的一步，必須認(rèn)真分析被加工零件的洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 工藝過程。深入現(xiàn)場全面了解被加工零件的結(jié)構(gòu)特點，加工部位，夾緊方式，工藝方法和加工過程所用的刀具，切削用量及生產(chǎn)率等。 選擇單工位，雙面 臥式組合機床，使機床結(jié)構(gòu)簡單，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，加工部位特點要求。 這些特點在很大的程度上決定采用臥式機床。一般來說，孔中心線與定位基面平行宜采用臥式機床。故本加工工序采用臥式機床。該組合機床是鉆 12 φ 12，精度等級 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，工藝裝備簡單。根據(jù)上述被加工零件的結(jié)構(gòu)特點，加 工要求，工藝過程及生產(chǎn)率，可以確定機床配置形式為臥式組合機床，這種配置形式可達到較高的加工精度，對于精加工機床的夾具公差，一般加工零件的三分之一至五分之一，對于粗加工機床采用固定式導(dǎo)向，能達到177。 。 確定機床的配置形式 通常根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點，加工要求，生產(chǎn)率和工藝過程方案等，大體上就可以確定應(yīng)采用哪種基本形式的組合機床。但在基本形式的基礎(chǔ)上，由于工藝的組織，動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。它們對機床的結(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，對于工藝過程方案做不大的更改或重新安排，往往會使機床簡單，工作可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，更符合多快好省的要求。因此，在最后決定機床配置形式和結(jié)構(gòu)方案時，必須注意下面一些問題： A 加工精度要求的影響 第 3 章 錯誤 !未找到引用源。 10 B 機床生產(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 被加工零件的特點在很大程度上決定了機床的配置形式。 不同配置形式組合機床的特點及適應(yīng)性 單工位組合機床通常是用于加工一個或兩個工件，特別適用于大中型箱體件的加工。根據(jù)配置動力部件的數(shù)量，這類機床可以從單面或同時從幾個方面對工件進行加工。各種形式的單工位組合機床具有固定的夾具 ， 通?？梢园惭b一個工件 ， 特別適合于大中型零件的加工。本設(shè)計的零件較大，需要加工的孔徑較大，且與軸箱配合安裝，基于這點考慮，本設(shè)計采用單工位組合機床是合適的。 不同配置形式組合機床的加工精度 在組合機床上影響加工精度的因素很多，一般分為與切削負(fù)荷無關(guān)的誤差（如機床原始誤 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）。組合機床加工精度通常是靠夾具來保證的，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床的加工精度和移動式夾具組合機床的加工精度來考慮。固定式夾具單工位組合機床加工精度最高。這種機床由于零件采用固定導(dǎo)向的位置度可以達到 ?？梢娺@種形式的組合機床加工此零件能穩(wěn)定的保證加工精度。 選擇機床配置形式應(yīng)注意的問題 A 適當(dāng)提高 工序集中程度 在確定機床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案時，要合理解決工序集中程度的問題。在一個動力頭上安裝多軸，同時加工多孔來集中工序，是組合機床最洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 基本的方法，在一臺機床主軸數(shù)量有達 200 根左右的。但是，也不應(yīng)無限制地增加主軸數(shù)量，要考慮到動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機床方案也有影響。 C 夾具形式對機床配置形式的影響 選擇機床配置形式時要注意考慮夾具結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)可能性和工作的可靠性，在決定加工一個工件 的成套流水線上個機床的型式時，還應(yīng)注意，是機床與夾具的型式盡量一致，尤其是粗加工機床。這樣不僅有利于保證加工精度，而且便于設(shè)計，制造和維修，也提高了機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 組合機床設(shè)計 切削用量的確定 因為所設(shè)計的組合機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)驗比一般通用機床單刀加工低 30%左右．多軸主軸箱上所有刀具共用一個進給系統(tǒng)，通常為標(biāo)準(zhǔn)動力滑臺，工作時，要求所有刀具的每分鐘進給量相同，且等于動力滑臺的每分鐘進給量（ 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)計成不同轉(zhuǎn)速和不同的每轉(zhuǎn)進給量（ 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—— 各主軸進給量（ mm/r） vf —— 動力滑臺每分鐘進給量（ 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 錯誤 !未找到引用源。 12 的。按照經(jīng)濟地選擇滿足加工要求的原則，采用查 《組合機床設(shè)計簡明手冊》 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 及進給量 f）確定切削力，作為選擇動力部件（滑臺）及夾具設(shè)計的依據(jù)；確定切削扭矩，用以確定主軸及其它傳動件（齒輪，傳動軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動電動（一般指動力箱）功率，通過查 P134 表 620 計算如下： 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) 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（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)簡單、刃磨簡單，選擇標(biāo)準(zhǔn) Φ 12 的麻花鉆。孔加工刀具的長度應(yīng)保證加工終了時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)計組合機床的重要內(nèi)容，也是繪制加工示意圖時必須解決的內(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 項目 l1 l2 l3 與直徑 d 的關(guān)系 (1～ )d 鉆 鑄鐵 ≈ d 0 計算值 2 d=24 12 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 圖 33 固定導(dǎo)向裝置的布置 確定主軸類型、尺寸、外伸長度 因為軸的材料為 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 ? ， 主軸外伸長度為：L=115mm，接桿莫氏圓錐號為 1， 2。 選擇刀具接桿 由以上可知，多軸箱各主軸的外伸長度為一定值，而刀具的長度也是一定值，因此，為保證多軸箱上各刀具能同時到達加工終了位置 ，就需要在主軸與刀具之間設(shè)置可調(diào)環(huán)節(jié)，這個可調(diào)節(jié)在組合機床上是通過可調(diào)整的刀具接桿來解決的 ,連接桿如圖 35 所示， 第 3 章 錯誤 !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 從保證加工終了時主軸箱端面到工件端面間距離最小來確定全部聯(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，它等于刀具懸伸長度、螺母厚度、主軸外伸長度與接桿伸出長度（可調(diào)）之和，再減去加工孔深度。 工作進給長度的確定 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 如圖 35 工作進給長度 工L 應(yīng)等于工件加工部位長度 L 與刀具切入長度1L 和切出長度 2L 之和。切入長應(yīng) 1L 應(yīng)根據(jù)工件端面誤差情況在 5～ 10mm之間選擇，誤差大時取大值，因此取 1L =10mm，加工部位長度 L=30mm， 切出長度2L =0,則 L 工 1L +L+ 2L =10+30+0=40mm。 快進長度的確定 考慮實際加工情況，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，快退長度等于快速 引進與工作工進之和，因此快進長度 100－ 40=60mm。 機床尺寸聯(lián)系圖 圖 37 機床尺寸聯(lián)系圖 聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容 一般來說，組合機床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用部件 —— 動力箱、動力滑臺、 側(cè)第 3 章 錯誤 !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、潤滑、排屑系統(tǒng)組合而成。聯(lián)系尺寸圖用來表示機床各組成部件的相互裝配和運動關(guān) 系，以檢驗機床各部件的相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿足要求，通用部件的選擇是否合適，并為進一步開展主軸箱、夾具等專用部件、零件的