【正文】 機(jī)床的發(fā)展史 二十世紀(jì) 70年代以來(lái)，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動(dòng)檢測(cè)和刀具自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床的加工精度也有所提高。 專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來(lái)的。 最早的組合機(jī)床是 1911 年在美國(guó)制成的，用于加工汽車零件。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修， 1953 年美國(guó)福特汽車公司和通用汽車公司與美國(guó)機(jī)床制造廠協(xié)商，確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對(duì)部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。動(dòng)力部件是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。 支承部件是用以安裝動(dòng)力滑臺(tái)、帶有進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件，有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底 座等。 控制部件是用以控制機(jī)床的自動(dòng)工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺(tái)等。 4) 組合機(jī)床的發(fā)展 為了使組合機(jī)床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組技術(shù)，把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺(tái)組合機(jī)床上加工，以提高機(jī)床的利用率。 組合機(jī)床未來(lái)的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠等傳動(dòng)， 以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動(dòng)更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。 4. 課題的重點(diǎn)和難點(diǎn)： 由于加工孔的位置特點(diǎn)，根據(jù)被加工零件的特點(diǎn)及加工方法特點(diǎn)選擇機(jī)床的配置形式。 工件夾緊點(diǎn)選擇在零件的上端面，這樣便于工件裝卸。因此僅需要較小的夾緊力就足夠了。 中間底座設(shè)計(jì)適當(dāng)加高而夾具底座相應(yīng)降低， 可以使安裝條件得到改善。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 2021 年學(xué)士畢業(yè)論文 ３ 5. 可能用到的主要知識(shí)和技能： 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，工程 圖學(xué)，繪圖軟件 aotoCAD，材料力學(xué)，控制工程基礎(chǔ)，機(jī)械加工工藝手冊(cè)， 機(jī)械制造，組合機(jī)床設(shè)計(jì)，液壓伺服控制系統(tǒng)。 二、工作計(jì)劃 時(shí)間安排： － 搜集整理相關(guān)信息資料研究總體方案； － 被加工件工序圖； － 外文翻譯，加工示意圖； － 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖； － 主軸箱的設(shè)計(jì)； － 撰寫設(shè)計(jì)說明書； － 出圖，答辯準(zhǔn)備。設(shè)計(jì)組合機(jī)床前，首先應(yīng)根據(jù)組合機(jī)床完成工藝的一些限制及組合機(jī)床各種工藝方法能達(dá)到的加工精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，解決零件是否可以利用組合機(jī)床加工以及采用組合機(jī)床加工是否合理的問題。經(jīng)過分析比較，以確定零件在組合機(jī)床上合理可行的加工方法（包括安排 工序及工藝流程，確定工序中的工步數(shù)，選擇加工的定位基準(zhǔn)及夾壓方案等）、確定工序（或工步）間加工余量、選擇合適的切削用量、相應(yīng)的刀具結(jié)構(gòu)、確定機(jī)床配置型式等，這些便是組合機(jī)床方案制定的主要內(nèi)容。 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。 選擇定位基準(zhǔn)的原則及應(yīng)注意的問題 ： 。 。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 2021 年學(xué)士畢業(yè)論文 2 。這對(duì)工序多的箱體類尤為重要。此時(shí)應(yīng)注意的問題是： 。 ，消除其對(duì)加工精度的影響。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、工藝方法和加工過程所用的刀具、切削用量及生產(chǎn)率等。 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較高，因此采用單工位方法一次定位，可以減少定位誤差。 這些特點(diǎn)在很大的程度上決定采用臥式、或傾斜式機(jī)床。故本加 工工序采用 臥 式機(jī)床。 本道工序的夾緊也非常方便，可以利用上一道工序的加工特點(diǎn)。根據(jù)上述被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加工要求，工藝過程及生產(chǎn)率，可確定機(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 ? . 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)率和工藝過程方案等，大體上就可以確定應(yīng)采取哪種基本形式的組合機(jī)床。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。因此，在最后決定機(jī)床配置型 式和結(jié)構(gòu)方案時(shí)，必須注意下面一些問題： a加工精度要求的影響 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)很大程度上決定了機(jī)床的配置形式。根據(jù)加工部位的特點(diǎn)、孔直徑相同是在同一加工面內(nèi)位置度要求降低，組合機(jī)床完成全可以滿足其要求。 所以 采用 單工位臥 式組合 機(jī)床完成本道工序的加工。這個(gè)弊病通常是利用加強(qiáng)部件的聯(lián)接部分的剛度來(lái)被補(bǔ)償?shù)摹? 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。各種形式的單工位組合機(jī)床具有固定的夾具。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。 不同配置型式組合機(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它偶然性誤差）。那么現(xiàn)在的問題在于確定夾具誤差和加工誤差之間應(yīng)構(gòu)成怎樣的比例，夾具公差應(yīng)取被加工工件公差的百分之幾，各種不同結(jié)構(gòu)的夾具又能達(dá)到怎樣的加工精度。通常是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行機(jī)床配置型式的選擇。固定式夾具單工位組合機(jī)床加工精度最高。 而工件要求的位置度為 。 選擇機(jī)床配置型式應(yīng)注意的問題 a適當(dāng)提高工序集中程度 在確定機(jī)床的配置型式和結(jié)構(gòu)方案時(shí)， 要合理解決工序集中程度的問題。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。 b注意排除切屑和操作使用的方便性 排除切屑和操作使 用的方便性對(duì)機(jī)床方案也有影響。因?yàn)?機(jī)床采用前后導(dǎo)向加工，不僅機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜龐大，還常因汽缸孔間距較小而不便安置導(dǎo)向套。 c夾具形式對(duì)機(jī)床配置形式的影響 選擇機(jī)床配置型式時(shí)要考慮夾具結(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各機(jī)床的型式時(shí)，還應(yīng)當(dāng)注意，使機(jī)床與夾具的型式盡量一致，尤其是粗精加工機(jī)床。 d另外還應(yīng)具有一定 的生產(chǎn)批量 以上要求將在三圖一卡，夾具及主軸箱設(shè)計(jì)中得到滿足和實(shí)現(xiàn)。因?yàn)楫?dāng)滑座導(dǎo)軌面磨損后，或重新組裝時(shí)，必須取下滑座導(dǎo)軌面重新修刮并更換（或修磨）調(diào)整組，使之恢復(fù)應(yīng)有高度即可，而且劃座可使用較好的材料（耐磨性較好的鑄鐵），而側(cè)底座可使用較差的一些材料。切削用量選用得恰當(dāng)，能使組合機(jī)床以最少的停車損失，最高的生產(chǎn)率，最長(zhǎng)的刀具壽命和最好的加工質(zhì)量，也就是多快好省的進(jìn)行生產(chǎn)。由于組合機(jī)床有大量刀具同時(shí)工作，為了使機(jī)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，所選取的切削用量比一般萬(wàn)能機(jī)床單刀加工要低一些。但并不是說，在組合機(jī)床上盡可能選低一些的切削用量。 組合機(jī)床切削用量選擇是否合理，對(duì)組合機(jī)床的加工精度、生產(chǎn)率、刀具耐用度、機(jī)床的布置型式及正常的工作均有很大的影響。 組合機(jī)床切削用量的選擇特點(diǎn) ，組合機(jī)床為多軸、多刀、多面同時(shí)加工。 ，通常為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái)。這個(gè)每分鐘進(jìn)給量（ mm/min）應(yīng)是適合于所有刀具的平均值。m i n... 2121fv 為滑臺(tái)每分鐘進(jìn)給量（ minmm ）。由于連接于動(dòng) 力部件的多軸箱上同時(shí)工作的刀具種類不同且直徑大小不等，因此其切削用量選擇也各有特點(diǎn)。而同一多軸箱上的刀具每分鐘進(jìn)給量是同樣的，要使每把刀具均能有合適的切削用量是困難的。這樣，各類刀具都不是按最合理的切削用量而是按一個(gè)中間切削用量工作。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 2021 年學(xué)士畢業(yè)論文 6 (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。對(duì)于要求生產(chǎn)率高的大批大量生產(chǎn)用組合機(jī)床，要首先保證那些耐用度低，刃磨困難，造價(jià)高的所謂“限制性”工序刀具的合理切削用量。對(duì)于“非限制性”刀具，應(yīng)采取不使刀具耐用度降低的某 一極限值，這樣可減少切削功率。 (4)切削用量選擇應(yīng)有利于多軸箱設(shè)計(jì)。某些刀具帶導(dǎo)向加工，若不便冷卻潤(rùn)滑，則應(yīng)適當(dāng)降低切削速度。尤其是當(dāng)采用液壓動(dòng)力滑臺(tái)時(shí)，所選擇的每分鐘進(jìn)給量一般應(yīng)比動(dòng)力滑臺(tái)可實(shí)現(xiàn)的最小進(jìn)給量大 50%。 組合機(jī)床切削 用量選擇及計(jì)算 F、切削轉(zhuǎn)矩 M、切削功率 P、刀具耐用度 T的計(jì)算公式 由《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》可知計(jì)算公式如下： F=26Df （ 12） HBfDM ?? （ 13） DMvP ??? π9740 （ 14） )9600( HBfv DT ? ?? （ 15） 式中： F —— 切削軸向力 (N) ； D —— 鉆頭直徑 (mm) ； f —— 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 (mm/r) ； M —— 切削轉(zhuǎn)矩 () ； P —— 切削功率 (KW) ； T —— 刀具耐用度 (min) ； v —— 切削速度 (m/min)， vkvv ?? 公稱 ； HB—— 零件的布氏硬度值，通常給出一個(gè)范圍。 用直徑 D=8mm 的高速鋼鉆頭在鉆 15mm 深的孔，根據(jù)刀具直徑和工件、刀具材料，由表 38(用高速鋼鉆頭加工鋼件的切削用量 ) 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 2021 年學(xué)士畢業(yè)論文 7 rmmfmvmmD / i n ,/18,8 ??? 公稱 . 硬 度 HB 170～ 217 查《 組合機(jī)床設(shè)計(jì) 》表 314（ 速度修正系數(shù) ） k v= 則 m i n/ mkvv v ?????公稱 計(jì)算硬度 202)170217(31217 ?????HB 由公式 12得 NF 9 8 0 . 7 ????? 由公式 13得 mmNM .2 4 5 6 .0 ????? 由公式 14得 KWP 1 ??? ?? 由公式 15得 m i ) 896 00( ??? ??T KWPP 1 ?????? ? ?? ）（電機(jī)功率 電 ??PN ??電 ? ???? 8 9 :總軸向力 m i n/ 18100081000vn ?????? ?? 取 n=715r/min 的計(jì)算 由《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》 fvfn ?? 式中： n —— 主軸轉(zhuǎn)速（ minr ）； f —— 主軸進(jìn)給量（ rmm ）； fv —— 滑臺(tái)每分鐘進(jìn)給量（ minmm ） m i n/ 1 5 mmfnv f ????? 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 2021 年學(xué)士畢業(yè)論文 8 由《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》表 319 軸能承受的扭矩 計(jì)算： 41)100(MBd ? 式中： d —— 軸的直徑 (mm )。 B—— 系數(shù)。取 41?? 則 B= m i n/)()100( 4141 mmMBd ????? 取 d=20mm。這些圖紙包括：被加工零件工序圖、加工示意圖、生產(chǎn)率計(jì)算卡片、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖等。它是在原有的工件圖的基礎(chǔ)上，以突出本機(jī)床或自動(dòng)線加工內(nèi)容，加上必要的說明繪制的。被加工零件工序圖應(yīng)包括下列內(nèi)容： 的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸。 、夾壓部位及夾壓方向，以便依此進(jìn)行定位支承（包括輔助定位支 承）、限位、夾緊、導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)。 、編號(hào)、硬度、材料、重量以及被加工部位的余量等。繪制時(shí)，應(yīng)按一定比例，選擇足夠視圖及剖視，突出加工部位（用粗實(shí)線），并把零件輪廓及與機(jī)床、夾具設(shè)計(jì)有關(guān)的部位（用細(xì)實(shí)線）表示清楚。 。但有時(shí)因所選定的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，則須對(duì)加工部位要求的位置尺寸精度進(jìn)行分析換算。 。加工示意圖表示被加工零件在機(jī)床上的加工過程，刀具、輔具的布置狀況以及工件、夾具、刀具等機(jī)床各部件間的相對(duì)位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等。它是刀具、輔具、夾具、多軸箱、液壓電氣設(shè)備設(shè)計(jì)及通用部件選擇的主要原始資料，也是整臺(tái)組合機(jī)床布局和性能的原始要求，同時(shí)還是調(diào)整機(jī)床、刀具及試車的依據(jù)。根據(jù)機(jī)床要求的生產(chǎn)率及刀具特點(diǎn)，合理的選擇切削用量，決定動(dòng)力頭的工作循環(huán)。 (2)根據(jù)加工部位特點(diǎn)及加工要求，決定刀具類型、數(shù)量、結(jié)構(gòu)、尺寸（直徑和長(zhǎng)度），包括鏜削加工時(shí)鏜桿直徑和長(zhǎng)度。 (4)選擇標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)專用的接桿、浮動(dòng)卡頭、導(dǎo)向裝置、攻絲靠模裝置、刀桿托架等，并決定它們的結(jié)構(gòu)、 參數(shù)及尺寸。 (6)根據(jù)機(jī)床要求的生產(chǎn)率及刀具、材料特點(diǎn)等，合理確定各主軸的切削用量。 長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 2021 年學(xué)士畢業(yè)論文 11 加