【正文】 狀、尺寸和重量，在很大程度上左右著機(jī)床的布局形式，工藝需求決定了機(jī)床所需的運(yùn)動(dòng)，每個(gè)運(yùn)動(dòng)均由相應(yīng)的執(zhí)行部件來完成。機(jī)床的布局受多方因素的影響，例如機(jī)床的性能、操作、觀察與調(diào)整等。 機(jī)床總體布局的目的，是按照簡單經(jīng)濟(jì)，合理的原則，制定一種實(shí)現(xiàn)加工要求的方案。 機(jī)床總體布局的基本要求： ① 保證機(jī)床的剛度 ，精度，抗振性和穩(wěn)定性，力求減輕機(jī)床的重量； ② 確保實(shí)現(xiàn)既定工藝方法所要求的工件和刀具的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，保證機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單，且盡量采用較短的傳動(dòng)鏈，以提高傳動(dòng)精度和傳動(dòng)效率； ③ 保證良好的加工工藝性，以便于機(jī)床的加工和裝配； ④ 保證生產(chǎn)安全，便于操作、調(diào)整和維修； ⑤ 對(duì)于生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度較高的機(jī)床和專用機(jī)床，應(yīng)力求便于自動(dòng)上、下料或納入自動(dòng)線，并便于排除鐵屑； 本科 畢業(yè)論文 7 ⑥ 保證給定的工藝過程要求（對(duì)于組合機(jī)床，還應(yīng)滿足參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的要求）。 影響機(jī)床總體布局的基本因素 工藝方法對(duì)總體布局的影響 專用機(jī)床上加工工件的工藝方法是多種多樣的。例如，工序的集中、分散程度及機(jī)床萬能性要求不同，機(jī)床的布局也不一樣。所采用的工藝方法不同，所采用的刀具和運(yùn)動(dòng)以及機(jī)床布局也不同，即使是同一類型的機(jī)床，也可以采取不同的運(yùn)動(dòng)方案和布局結(jié)構(gòu)。此時(shí)有三種方案：即相對(duì)運(yùn)動(dòng)可以完全分配給刀具，也可完全分配給工件，或者刀具和工件共同完成。 在分配機(jī)床的運(yùn)動(dòng)時(shí)，一般應(yīng)注意一下幾點(diǎn)： ①移動(dòng)部件的重量應(yīng)盡量輕。本科 畢業(yè)論文 8 為簡化傳動(dòng)，應(yīng)將運(yùn)動(dòng)分配給重量小的執(zhí)行件。 如鉆一般的孔時(shí)，應(yīng)將主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)都分配給刀具。 ③應(yīng)利于提高機(jī)床剛度，縮小占地面積。 機(jī)床性能對(duì)總體布局的影響 ① 足夠的剛度和抗振性 為了得到所要求的加工精度和光潔度，在機(jī)床總體布局上就 應(yīng)該保證有足夠的剛度和抗振性。因此，設(shè)計(jì)機(jī)床，特別是設(shè)計(jì)精密機(jī)床時(shí)應(yīng)采取措施來消除或減少振動(dòng)，減少機(jī)床振動(dòng)可以從布局、結(jié)構(gòu)、剛度等方面來采取措施，其中從布局方面消除振動(dòng)的措施如下： A、隔離強(qiáng)迫振動(dòng)源 機(jī)床的電動(dòng)機(jī)，變速箱等部件在工作時(shí)，由于不平衡等原因會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。 B、平衡運(yùn)動(dòng)部件，減少?zèng)_擊力。 B、一般情況下，框架式和門式布局的剛度和抗振性比懸梁式強(qiáng)。 D、將機(jī)床基礎(chǔ)件做成整體式，以減少結(jié)合面的數(shù)目。 F、移動(dòng)部件的選擇，應(yīng)有利于減小移動(dòng)時(shí)因其重心位置改變對(duì)機(jī)床精度的影響。 在螺紋或齒輪加工中常采取用縮短內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈的方法來提高加工精度。從布局方面消除或減少機(jī)床熱變形一般有如下措施： A、隔離熱源 將機(jī)床的傳動(dòng)部件，如油泵、電動(dòng)機(jī)、變速箱等安排在距離執(zhí)行部件和支承部件較遠(yuǎn)的位置，使前者產(chǎn)生的熱不傳或少傳給后者。 C、合理布置熱源 D、大件的結(jié)構(gòu)布局要符合熱對(duì)稱原則 E、機(jī)床的切削部分應(yīng)沿?zé)嶙冃屋^小的方向布置 本科 畢業(yè)論文 10 機(jī)床自動(dòng)化對(duì)總體布 局的影響 自動(dòng)化機(jī)床布局時(shí)，要特別注意以下問題： A、便于排屑，刀架和床身導(dǎo)軌宜作成傾斜式和垂直式。 C、合理選擇刀架的形式和位置。 E、便于操作，例如應(yīng)便于上下料，便于機(jī)床和刀具的調(diào)整；便于觀察加工情況等。 機(jī)床的自動(dòng)化程度不同，機(jī)床的總體布局也不一樣，生產(chǎn)效率也不相同。機(jī)床的生產(chǎn)批量不同，其結(jié)構(gòu)可能完全不同。 操作調(diào)整對(duì)總體布局的影響 操作調(diào)整時(shí)必須考慮一下問題： A、設(shè)計(jì)機(jī)床必須考慮人體的基本尺寸和四肢運(yùn)動(dòng)范圍，以減輕工人的疲勞強(qiáng)度。 B、合理選擇立柱的位置，使 之符合通常的操作習(xí)慣，便于對(duì)刀、調(diào)整和檢測。通常的操縱手柄和控制按鈕應(yīng)設(shè)在操作者近身處。 綜上所述，影響機(jī)床布局的因素是多方面的，其中，工藝方法的選擇，對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)的要求及運(yùn)動(dòng)分配是起決定性作用的因素；工件的尺寸、精度、形狀及重量等是考慮的重要因素。 專用機(jī)床的加工對(duì)象比較固定，生產(chǎn)批量較大，往往要求機(jī)床有較高的成產(chǎn)效率 ，因此，必須正確選擇工件的加工方法，并配備專門的執(zhí)行機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)特定的工藝要求。故在確定機(jī)床的總體方案時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)分析和選擇合理的工藝方案。制定機(jī)床工藝方案時(shí)，首先需要全面的分析工件的加工精度及技術(shù)要求，了解現(xiàn)場加工工藝及保證精度的有效措施。 工件的剛性不足，加工時(shí)工序就不能太集中。 B、工件的生產(chǎn)方式 被加工零件生產(chǎn)批量的大小，對(duì)機(jī)床方案的制定也有影響。例如加工輪輻螺栓孔，其粗加工、精加工分別在不同的機(jī)床上進(jìn)行。在小批量生產(chǎn)情況下，完成同樣工藝內(nèi)容，則力求減少機(jī)床臺(tái)數(shù)，此時(shí)應(yīng)當(dāng)將工序盡量集中在一臺(tái)或少數(shù)幾臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行加工，以提高機(jī)床的利用率。 從零件圖，圖一中可見，圖紙比較完整，技術(shù)要求也一般，沒什么難加工的結(jié)構(gòu)。擴(kuò)孔后，只需保證其位置精度，其他沒有特殊要求，用一般擴(kuò)孔鉆進(jìn)行擴(kuò)孔就可以達(dá)到要求。 本科 畢業(yè)論文 13 與該零件結(jié)構(gòu)相同的還有幾種，但其 10 個(gè)孔的沿圓周均布及中心距是不變的，只需更換一下鉆頭，同樣適合在這臺(tái)設(shè)備上加工，便于有效的利用設(shè)備。 毛坯的選擇 對(duì)毛坯的種類及制造方法進(jìn)行選擇，對(duì)工件的質(zhì)量，機(jī)械加工工藝過程及設(shè)備、材料利用率、機(jī)械加工勞動(dòng)量和工件的制造成本有很大的影響。 工件的尺寸不大，形狀也不復(fù)雜，采用碳結(jié)構(gòu)鋼板（ Q235B）最大限度的減少機(jī)械加工量。 綜上所述，選擇 Q235B 碳結(jié)構(gòu)鋼板為毛坯材料。當(dāng)工件不斷向上進(jìn)給時(shí)，壓向 G 面的壓料半板和 N 面的均勻支撐便限制了 Z↑的自由度，隨著進(jìn)給的繼續(xù)進(jìn)行鉆頭下鉆，浮動(dòng)銷被鉆頭下壓，鉆頭變成為新的定本科 畢業(yè)論文 14 位裝置。 進(jìn)行擴(kuò)孔至 10ⅹ 162。 （精度無特別要求）； B、檢驗(yàn)：按圖紙要求，檢查各孔的位置精度。 它是在原有的工件圖基礎(chǔ)上，以突出本機(jī)床或自動(dòng)線加工內(nèi)容，加上必要說明繪制的。 B、 工件工序圖所包含的內(nèi)容： a、在圖上表示出被加工零件的形狀，尤其要設(shè)置中間導(dǎo)向時(shí)，應(yīng)表示出工件內(nèi)部筋的布置和尺寸，以便檢查工件裝進(jìn)夾具是否相碰，以及刀具通過的可能性； b、在圖上表示出加工用基面和夾壓的方向及位置，以便依次進(jìn)行夾具的支撐，定位及夾壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)； c、在圖上表示出加工表面的尺寸，精度，光潔度，位置尺寸及精度和技術(shù)條件（ 包括對(duì)上道工序的要求及本機(jī)床保證的部分）； d、圖中還應(yīng)注明被加工零件的名稱、編號(hào)、材料、硬度以及被加工部位的余量； e、為了使工序圖清晰明了和突出本機(jī)床的加工內(nèi)容，繪制時(shí)對(duì)本機(jī)床的加工部位用粗實(shí)線表示，其尺寸打上方框，其余部位用細(xì)實(shí)線表示。 材料及硬度：碳結(jié)構(gòu)鋼 Q235B 重 量： 20～ 25kg b、加工余量 162。 ； c、其余尺寸不變。 。 B、對(duì)孔的加工余量要認(rèn)真分析，在鏜階梯孔時(shí)，其大直徑的 單邊余量 應(yīng)小于相鄰兩孔半徑之差，以便鏜刀能通過。 C、對(duì)精鏜機(jī)床必須注明是否允許留有退刀痕跡，以及允許退刀痕的形狀本科 畢業(yè)論文 17 （直線或螺旋退刀痕）。留給加工表面每一道工序的余量叫做工序余量，留給加工表面工序余量的總合叫做總余量。 查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》 機(jī)械工業(yè)出版社 1975 年 6 月版 P38 表 26 孔加工常用余量 并結(jié)合 = 則加工余量（雙邊余量）為： 刀具的選擇 刀具與工藝方案的關(guān)系 專用機(jī)床刀具，是專用機(jī)床主要組成部分之一。在專用機(jī)床上常采用多刀，復(fù)合刀具及特種刀具，從而使工序集中，機(jī)床結(jié)構(gòu)簡化，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。但在確定復(fù)合刀具結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)盡可能采用組裝式復(fù)合刀 。 工作時(shí)，十軸鉆床的十把刀具同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，為了使鉆床能正常工作，不經(jīng)常停車換刀，而達(dá)到較高的生產(chǎn)率，所選的切削用量比一般鉆床單刀加工要低些。對(duì)于擴(kuò)絞孔，要想達(dá)到理想的狀態(tài)，除刀具需保證合理的幾何形狀及冷卻充分，很重要的一點(diǎn)是合理的選擇切削 用量。 查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》第一冊(cè)“機(jī)械部分” P49 表 231 高速鋼“擴(kuò)孔切削用量”，得 V=12～ 20m/min,f=～ ,由鉆頭直徑 d=,本設(shè)計(jì)選取 V=18m/min, f=。 上面敘述了各種因素對(duì)機(jī)床總體布局的影響，然而就同一類機(jī)床來說，尚需對(duì)專用機(jī)床的支承部件、傳動(dòng)部件和執(zhí)行部件等三大部分的布本科 畢業(yè)論文 19 局進(jìn)行方案分 析。這些部件安放位置的不同，就形成了不同的支撐形式。支撐部件是床身或床身與底座的結(jié)合。 b、豎“一”字支撐。由這種部件所組成的機(jī)床，稱之為立式機(jī)床。支撐部件是床身和立柱的組合。 d、側(cè)開口行支撐。有它組成的機(jī)床稱為單臂式機(jī)床。機(jī)床的支撐部件由床身、橫梁以及兩個(gè)立柱組合而成，形成封閉的方框，其所組成的機(jī)床，稱之為龍門式機(jī)床。 適用范圍：立式機(jī)床適用于加工徑向尺寸大而軸向尺寸短的工件。 適用范圍：臥式機(jī)床適用于加工細(xì)而長的工件或需要加工行程較長的工件。橫梁越大，則可加工的橫向尺寸越大，但剛度也就越低 適用范圍：適用于方便地更換點(diǎn)位進(jìn)行加工。因此，大大提高了機(jī)床的剛度。 適用范圍：適用于箱體件的平面加工。就同一類機(jī)床而言，確定機(jī)床配置部件的形式時(shí)，應(yīng)注意下面問題： ㈠、機(jī)床的支撐部件要有足夠的剛度和較好的受力情況； ㈡、力求結(jié)構(gòu)簡單，維修方便； ㈢、保證較高的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率； ㈣、要保證操縱的方便性、習(xí)慣性。 執(zhí)行元件的布局： 執(zhí)行部件一般指安裝刀具與工件的部件，如主 軸部件，工作臺(tái)部件及刀本科 畢業(yè)論文 21 架等， A、汽車輪輻擴(kuò)孔加工專用機(jī)床總體布局方案分析： a、設(shè)計(jì)要求： ㈠、設(shè)計(jì)為加工汽車輪輻的專用機(jī)床； ㈡、在該機(jī)床上完成對(duì)零件圖上十個(gè)螺栓空的擴(kuò)孔加工； ㈢、各孔的精度、光潔度、無特殊要求，只需保證各孔的位置度； ㈣、毛坯的材料是碳結(jié)構(gòu)鋼 Q235B； ㈤、要求大批量生產(chǎn)。戰(zhàn)地面積小，動(dòng)運(yùn)自由度大，操作方便，操作者可站在機(jī)床的前面，左面，右面操作。如下圖所示： 本科 畢業(yè)論文 22 圖 2— 3 立式鉆床簡圖 運(yùn)動(dòng)分配：在本設(shè)計(jì)中，采用多軸立式鉆床，主軸箱固定，工作臺(tái)沿立柱在液壓系統(tǒng)的推動(dòng)下上下調(diào)整移動(dòng)。 運(yùn)動(dòng)聯(lián)系的形式 機(jī)床的運(yùn)動(dòng)聯(lián)系是指動(dòng)力源和運(yùn)動(dòng)之間，或者運(yùn)動(dòng)與運(yùn)動(dòng)之間聯(lián)系。 專用機(jī)床通常以電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，由它帶動(dòng)機(jī)械，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)完成機(jī)床的各種運(yùn)動(dòng)，再通過電氣、液壓系統(tǒng)完成機(jī)床的各種運(yùn)動(dòng)，再通過電氣、液壓系統(tǒng)控制這些運(yùn)動(dòng)間的轉(zhuǎn)換，先后順序及聯(lián)系。此次種聯(lián)系形式結(jié)構(gòu)簡單、可靠、目前應(yīng)用廣泛。由于液壓驅(qū)動(dòng)具有無級(jí)變速，驅(qū)動(dòng)力大，工作平穩(wěn)，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，因此，液壓驅(qū)動(dòng)進(jìn)給目前用于自動(dòng)車床以及進(jìn)給力大的車床。此種聯(lián)系形式由于液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，目前應(yīng)用較少，一般某些重要機(jī)床中實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的無級(jí)變速。它的優(yōu)點(diǎn)是兩個(gè)運(yùn)動(dòng)均為無級(jí)變速，并且容易實(shí)現(xiàn)變速的自動(dòng)化。 運(yùn)動(dòng)聯(lián)系形式的選擇 機(jī)械、液壓、電氣等各種運(yùn)動(dòng)聯(lián)系方式都各有其優(yōu)缺點(diǎn)。 ①、機(jī)械聯(lián)系目前應(yīng)用較廣泛，工作較可靠。目前，在加工復(fù)雜表面，如螺紋、齒輪、花鍵等表面時(shí)多加采用。 ②、非機(jī)械聯(lián)系（液壓、電氣、光電、電磁、氣壓以及它們的 綜合等）具有某些優(yōu)點(diǎn)，可簡化機(jī)床的結(jié)構(gòu)。目前這種聯(lián)系形式多用于自動(dòng)化程度較高的機(jī)床，如數(shù)控機(jī)床，仿型車床本科 畢業(yè)論文 24 等。目前，在設(shè)計(jì)自動(dòng)線時(shí)大都采用此聯(lián)系形式。因此，設(shè)計(jì)螺紋加工，齒輪加工，滾切花鍵，鏟齒等機(jī)床時(shí)，應(yīng)采用機(jī)械聯(lián)系。其傳動(dòng)系統(tǒng)圖如下所示： 本科 畢業(yè)論文 25 圖 2— 4 傳動(dòng)系統(tǒng)圖 該圖即為此立式多軸鉆床的傳動(dòng)系統(tǒng)圖，該機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)（主軸旋轉(zhuǎn)）的驅(qū)動(dòng)力為機(jī)械的，由電動(dòng)機(jī)經(jīng)主軸箱變速傳遞為鉆頭的旋轉(zhuǎn)。 此機(jī)床由于機(jī)械、液壓的聯(lián)合作用，實(shí)現(xiàn)了較多的自動(dòng)化動(dòng)作，從而使生產(chǎn)率高，自動(dòng)化程度高，占地面積小等特點(diǎn)。動(dòng)力部件的功率如果選取過大，電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于低負(fù)荷情況，功率因素小，造成電力浪費(fèi)，同時(shí)使轉(zhuǎn)動(dòng)件及相關(guān)尺寸選取過大，浪費(fèi)材料，且機(jī)床笨重，如果選取過小，則機(jī)床達(dá)不到設(shè)計(jì)提出的性能要求。 動(dòng)力部件是用以實(shí)現(xiàn)切削刀具的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（動(dòng)力頭）或只用于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（動(dòng)力滑臺(tái)），是組合機(jī)床最主要的通用部件。例如：對(duì)于一般的多軸鉆床和鏜孔機(jī)床，可用機(jī)械或液壓動(dòng)力頭，對(duì)于銑削、鏜端面孔機(jī)床、精鏜等機(jī)床，應(yīng)用動(dòng)力滑臺(tái)配以相應(yīng)的銑頭，鏜孔車端面頭，精鏜等；立式機(jī)床宜采用動(dòng)力滑臺(tái)或機(jī)械動(dòng)力頭等。 電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算 A．電動(dòng)機(jī)功率的確定 扭矩公式： 米）（公斤力料 ??????? ?KStDCM yMxMqMM 軸向力公式： 本科 畢業(yè)論文 27 )(0 公斤力料 ?KStDCP ypxpqpp ????? 式中： )( dDt ??? D —— 為鉆頭直徑。 （以上軸向力、力矩公式和數(shù)值來自《專用機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》 —— 黑龍江人民出版社 P679） pnK ??????? 756??料 ， ?pn 2/ 3 56 mmMp 公斤力??? ??