临沂大学机械工程学院2014届本科毕业设计

2014届届 分 类 号: 单位代码:10452 毕业论文设计毕业论文设计 六孔卧式组合钻床的设计六孔卧式组合钻床的设计 姓 名 学 号 201003110209 年 级 2010 级机制 2 班 专 业 机械设计制造及其自动化 系 （院） 机械工程学院 指导教师 临沂大学机械工程学院 2014 届本科毕业设计 I 摘 要 在机械生产过程中，往往需要在同一平面上加工多个孔，这些孔都有位置精度要 求。若依次加工每个孔，不仅会延长加工时间，还容易造成误差。本文设计的组合钻 床不仅能减少加工时间，提高效率，还能有效减少加工误差。本文主要对组合钻床的 床身进行设计 。在组合机床的设计中，多轴箱的设计和计算是关键。评价机床性能 的优劣，主要是根据技术经济指标来判定的。多轴箱的结构图是整个机床的关键部 位，反应了该机床的性能、效率和精度。加工示意图表明被加工零件在机床的加工过 程,刀具,辅具的位置状况,工件与夹具,机床各零部件间的位置关系，以及机床的工作 行程和工作循环等。机床总图表示机床各组成部件相互配合关系及各零件、部件、标 准件、通用件等名称、代号、数量及运动关系。以及检验各部件的相对位置及尺寸之 间联系是否满足加工要求，通用部件是否合适等内容。 关键词：组合机床；机床性能；多轴箱；夹具；刀具 临沂大学机械工程学院 2014 届本科毕业设计 II ABSTRACT In mechanical production process, often need to process a plurality of holes on the same plane, these holes have the position precision. If you are processing each hole, will not only prolong the processing time, but also easy to cause the error. Combination drilling machine designed in this paper can not only reduce the processing time, improve efficiency, but also effective in reducing the machining error. In this paper, the main body of the combination drilling machine design. In the design of transfer and unit machine, the multi- axle box design and the calculation is the key. The machine performance can be evaluated and its mainly determined by the technical economic indicators. The structure of multi- axle box is the key parts to the entire machine tool, the reaction of the machine performance, efficiency and accuracy. The processing schematic drawing indicates the machine tool processing process, the cutting tool, auxiliary position condition, work piece and jig, the position relations of various spare parts in the engine part and so on .The machine tool assembly drawing expresses the cooperate relationship between each composition part of the machine tool and the name, code, quantity and the movement relationship of all parts, components standard parts and general part. Examines weather the relative position and size between the various parts satisfies the processing request and whether the general part is appropriate and so on the content. Key words: Transfer and Unit Machine；Machine Performance；Multi-axle Box；Jig；Tool 临沂大学机械工程学院 2014 届本科毕业设计 III 目 录 摘 要 I ABSTRACTII 1 绪论 .1 1.1 概述 1 1.2 我国组合机床行业的发展现状1 1.2.11.2.1 组合机床行业的现状组合机床行业的现状1 1.2.21.2.2 组合机床及其自动线装备技术的基本情况组合机床及其自动线装备技术的基本情况3 1.3 机床设计的目的、要求、内容4 1.3.11.3.1 设计的目的设计的目的4 1.3.21.3.2 设计内容设计内容4 1.3.31.3.3 设计要求设计要求4 1.4 机床的设计步骤5 1.4.11.4.1 调查研究调查研究5 1.4.21.4.2 拟定方案拟定方案5 1.4.31.4.3 工作图设计工作图设计5 2 组合机床的总体设计6 2.1 组合机床方案的制定6 2.1.12.1.1 制定工艺方案制定工艺方案6 2.1.22.1.2 确定组合机床的配置形式和结构方案确定组合机床的配置形式和结构方案6 2.2 钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制7 2.2.12.2.1 多轴箱的传动结构图多轴箱的传动结构图7 2.2.22.2.2 机床联系尺寸图机床联系尺寸图7 2.2.32.2.3 加工示意图加工示意图12 2.2.42.2.4 生产率计算卡生产率计算卡13 2.3 多轴箱的设计15 多轴箱的传动结构图多轴箱的传动结构图15 2.4 本章小结 23 3 夹具设计方案24 3.1 机床夹具的概述24 3.1.13.1.1 机床夹具的组成机床夹具的组成24 临沂大学机械工程学院 2014 届本科毕业设计 IV 3.1.23.1.2 机床夹具的类型机床夹具的类型24 3.2 工件装夹的目的24 3.3 工件结构特点分析25 3.4 工件定位方案和定位元件的设计25 3.5 夹紧方案和夹紧元件的设计25 3.6 工件加工误差的组成25 3.7 夹紧的性能与优点26 3.8 夹具的设计26 3.8.13.8.1 夹紧力夹紧力26 3.8.23.8.2 选择夹紧机构选择夹紧机构27 3.9 夹具的精度分析28 3.10 本章小结 28 结 论 .29 参 考 文 献 .30 致 谢 .31 临沂大学机械工程学院 2014 届本科毕业设计 1 1 绪论 1.1 概述 众所周知，机床在机械制造业中十分重要，在国民经济中的地位举足轻重。随着 经济的发展和科学技术的进步，机床在凸显其重要位置的同时，也正朝着更精确、更 安全、更实用、更经济的方向发展。机床种类的繁多也决定了机床的多用途，各种各 样的机床也就应运而生了。其中组合机床是机床的一个重要分支，随着经济的发展， 组合机床的功能也越来越多，越来越齐全，同时还向着专用机床的方向发展。这也就 形成了生产流水线，加快了产品的生产，提高了生产效率，增加了经济效益。 组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效 率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活 配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、 大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。组合机床一般用于加工箱体类 或特殊形状的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相 对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及 加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动， 也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥半轴等)的外圆和端面加工。 1.2 我国组合机床行业的发展现状 1.2.11.2.1 组合机床行业的现状组合机床行业的现状 我国加入 WTO 以后，制造业所面临的机遇与挑战并存。组合机床行业企业适时调 整战略，采取了积极的应对策略，出现了产、销两旺的良好势头，截至 2002 年 9 月 份，组合机床行业企业仅组合机床产品一项，据不完全统计产量已达 800 余台，产值 达 3 个亿以上，较 2001 年同比增长了 10%以上, 另外组合机床行业工业增加值、产 品销售率、全员工资总额、出口交货值等经济指标均有不同程度的增长，新产品、新 技术较去年均有大幅度提高，可见行业企业运营状况良好。 (1)、行业企业产品结构的变化 组合机床行业企业主要针对汽车、摩托车、内燃机、农机、工程机械、化工机械、 军工、能源、轻工及家电行业提供专用设备，随着我国加入 WTO 后与世界机床行业进 一步接轨，组合机床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变。从近两年的企业生产 情况看，数控机床与加工中心的市场需求量在上升，而传统的钻、镗、铣组合机床则 有下降趋势，中国机床工具工业学会的机床工具行业企业主要经济指标报表的统 临沂大学机械工程学院 2014 届本科毕业设计 2 计数据显示，仅从几个全国大型重点企业生产情况看，2000 年生产数控机床 590 台， 产值 10731 万元，生产加工中心 118 台，产值 4601 万元； 2001 年生产数控机床 685 台，产值 17969 万元，生产加工中心 129 台，产值 5760 万元；而 2002 年，截至 9 月 份，数控机床、加工中心产量、产值已接近 2001 年全年水平，故市场在向数控、高 精制造技术和成套工艺装备方面发展。 (2)、行业企业体制的快速转变 “九五”后期，在组合机床行业企业的 50 余家组合机床分会会员中，仅有两家 企业实行了股份制改造，一家企业退出国有转为民营，其余都是国有企业。而从 2001 年至今，不到两年的时间里，就先后有十几家企业实行股份制改造，一些小厂 几乎全部退出国有转为民营，现在一些国家重点国有企业也在酝酿股份制改造，转制 已势不可挡，“民营经济在经历了从被歧视、被藐视到不可小视和现在的高度重视 4 个阶段后，焕发勃勃生机。”组合机床行业企业正在以股份制、民营化等多种形式快 速发展。 (3)、组合机床技术装备现状与发展趋势 组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工 艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能 源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、 电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件 （近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额），完成钻孔、扩孔、铰孔， 加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面 等。组合机床的分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、三面、 卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台式组合机床等；随着技术的不断进 步，一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受到人们的青睐，它应用多位主轴 箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器（PLC）、 数字控制（NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多品种加工 的可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机 （清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线）等在组合机床行业中所占份额也 越来越大。 由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品，是根据用户 特殊要求而设计的，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配 和试漏等技术。我国组合机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后， 国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势 临沂大学机械工程学院 2014 届本科毕业设计 3 必导致投资规模的扩大，并使产品生产成本提高。因此，市场要求我们不断开发新技 术、新工艺，研制新产品，由过去的“刚性”机床结构，向“柔性”化方向发展，满 足用户需求，真正成为刚柔兼备的自动化装备。 1.2.21.2.2 组合机床及其自动线装备技术的基本情况组合机床及其自动线装备技术的基本情况 （1）为某冰箱压缩机厂提供的 ZHS-1283 冰箱压缩机外支撑八工位回转工作台 组合机床，镗孔精度 9.097mm0.004mm, 表面粗糙度 Ra0.8m，节拍时间 26s（2 件），采用交流伺服滑台，HSK 接杆，主轴带中孔冷却液通道，全封闭防护。 （2）ZHS-XU86 凸轮轴轴承盖加工自动线是为某汽车公司研制的用于 30 万辆轿 车生产的高精度、高生产率、多品种数控自动线。该线采用多种先进技术：可控扭矩 夹紧扳手、气浮输送、电液比例阀、高精度空心锥柄接杆、高密度材料镗杆、数控精 密十字滑台、分布式控制系统与监测系统、故障诊断及显示系统、大流量冷却排屑和 全封闭防护系统，节拍 38s。 （3）UD80 型换刀换箱柔性加工单元。该单元是一种高效、高精度与高柔性的 数控机床，机床有 5 个坐标，交换托板尺寸为 800mm800mm，刀库容量 60，120，180 任选，箱库容量 12 个，能在一次装夹下完成铣、钻、铰、攻丝、镗孔、 镗车等工序的单轴加工和多轴加工，适合中大批量生产规模的箱体零件和成组杂件的 加工，也适用于中小批量多品种零件的生产。 （4）为某航空动力机械公司生产的柔性生产线的物流输送系统。该系统采用了 链式摩擦轮滚道、电动滚筒、托盘自动识别、计算机生产调度等技术，可实现被输送 零部件的定向、定位、升降、回转，通过编码识别及计算机的生产调度实现无序混流 输送等。 上述组合机床代表了目前我国组合机床装备较高的技术水平，但随着市场竞争的 加剧和对产品需求的提高，高精度、高生产率、柔性化、多品种、短周期、数控组合 机床及其自动线正在冲击着传统的组合机床行业企业，因此组合机床装备的发展思路 必须是以提高组合机床加工精度、组合机床柔性、组合机床工作可靠性和组合机床技 术的成套性为主攻方向。一方面，加强数控技术的应用，提高组合机床产品数控化率； 另一方面，进一步发展新型部件，尤其是多坐标部件，使其模块化、柔性化，适应可 调可变、多品种加工的市场需求。从 2002 年年底第 21 届日本国际机床博览会上获悉， 在来自世界 10 多个国家和地区的 500 多家机床制造商和团体展示的最先进机床设备 中，超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。 据专家分析，机床装备的高速和超高速加工技术的关键是提高机床的主轴转速和进给 速度。该届博览会上展出的加工中心，主轴转速 1000020000r/min，最高进给速度 临沂大学机械工程学院 2014 届本科毕业设计 4 可达 2060m/min；复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。在零部件一体 化程度不断提高、数量减少的同时，加工的形状却日益复杂。多轴化控制的机床装备 适合加工形状复杂的工件。另外，产品周期的缩短也要求加工机床能够随时调整和适 应新的变化，满足各种各样产品的加工需求。 然而更关键的是现代通信技术在机床 装备中的应用，信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步提高，操作者 可以通过网络或手机对机床的程序进行远程修改，对运转状况进行监控并积累有关数 据；通过网络对远程的设备进行维修和检查、提供售后服务等。在这些方面我国组合 机床装备还有相当大的差距，因此我国组合机床技术装备高速度、高精度、柔性化、 模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向。 1.3 机床设计的目的、要求、内容 1.3.11.3.1 设计的目的设计的目的 机床设计，其目的在于通过机床主运动机械变速传动系统的结构设计，使我们在 拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案的分析、结构工艺性、机械 制图、零件计算、编写技术文件和查阅资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想， 掌握基本的设计方法，培养基本的设计方法，并培养了自己具有初步的结构分析、结 构设计和计算能力。 1.3.21.3.2 设计内容设计内容 (1)运动设计 根据给定的被加工零件，确定机床的切削用量，通过分析比较拟 定传动方案和传动系统图，确定传动副的传动比及齿轮的齿数，并计算主轴的实际转 速与标准的相对误差。 (2)动力设计 根据给定的工件，初算传动轴的直径、齿轮的模数；确定动力箱； 计算多轴箱尺寸及设计传动路线。完成装配草图后，要验算传动轴的直径，齿轮模数 否在允许范围内。还要验算主轴主件的静刚度。 (3)结构设计 进行主运动传动轴系、变速机构、主轴主件、箱体、润滑与密封 等的布置和机构设计。即绘制装配图和零件工作图。 (4)编写设计说明书 1.3.31.3.3 设计要求设计要求 评价机床性能的优劣，主要是根据技术经济指标来判定的。技术先进合理，亦 即“质优价廉”才会受到用户的欢迎，在国内和国际市场上才有竞争力。机床设计的 技术经济指标可以从满足性能要求、经济效益和人机关系等方面进行分析。 临沂大学机械工程学院 2014 届本科毕业设计 5 1.4 机床的设计步骤 1.4.11.4.1 调查研究调查研究 研究市场和用户对设计机床的要求，然后检索有关资料。其中包括情报、预测、 实验研究成果、发展趋势、新技术应用以及相应的图纸资料等。甚至还可以通过网络 检索技术查阅先进国家的有关资料和专利等。通过对上述资料的分析研究，拟订适当 的方案，以保证机床的质量和提高生产率，使用户有较好的经济效益。 1.4.21.4.2 拟定方案拟定方案 通常可以拟定出几个方案进行分析比较。每个方案包括的内容有：工艺分析、主 要技术参数、总布局、传动系统、液压系统、控制操作系统、电系统、主要部件的结 构草图、实验结果及技术经济分析等。 在制定方案时应注意以下几个方面： （1） 当使用和制造出现矛盾时，应先满足使用要求，其次才是尽可能便于制 造。要尽量用先进的工艺和创新的结构； （2） 设计必须以生产实践和科学实验为依据，凡是未经实践考验的方案，必须 经过实验证明可靠后才能用于设计； （3） 继承与创造相结合，尽量采用先进工艺，迅速提高生产力，为实现四个现 代化服务。注意吸取前人和国外的先进经验，并在此基础上有所创造和发展。 1.4.31.4.3 工作图设计工作图设计 首先，在选定工艺方案并确定机床配置形式、结构方案基础上，进行方案图纸的 设计。这些图纸包括：机床联系尺寸图、多轴箱传动图、加工示意图和生产率计算卡， 统称“三图一卡”设计。确定主轴箱轮廓尺寸，才能确定机床各部件间的相互关系。 其次，绘制机床的总装图、部分部件装配图、液压系统图。 然后，整理机床有关部件与主要零件的设计计算书，编制各类零件明细表，编写 机床说明书等技术文件。 最后，对有关图纸进行工艺审查和标准化审查。 临沂大学机械工程学院 2014 届本科毕业设计 6 2 组合机床的总体设计 2.1 组合机床方案的制定 2.1.12.1.1 制定工艺方案制定工艺方案 零件加工工艺将决定组合机床的加工质量、生产率、总体布局和夹具结构等。所 以，在制定工艺方案时，必须计算分析被加工零件图，并深入现场了解零件的形状、 大小、材料、硬度、刚度，加工部位的结构特点加工精度，表面粗糙度，以及定位， 夹紧方法，工艺过程，所采用的刀具及切削用量，生产率要求，现场所采用的环境和 条件等等。并收集国内外有关技术资料，制定出合理的工艺方案。 根据被加工被零件（减速箱）的零件图，加工六个螺栓孔的工艺过程。 (1)加工孔的主要技术要求 加工六个 M10 螺纹底孔的孔。 孔的位置度公差为 0.05mm。 工件材料为 HT21-40，HB170241。 要求生产纲领为（考虑废品及备品率）年产量 6 万件，单班制生产。 (2)工艺分析 加工该孔时，孔的位置度公差为 0.05mm。 根据组合机床用的工艺方法及能达到的经济精度，可采用如下的加工方案。 一次性加工螺纹底孔，孔径为 8mm。 (3)定位基准及夹紧点的选择 在保证加工精度的情况下，提高生产效率减轻工人劳动量，而工件也是大批量生 产，由于夹具在本设计中没有考虑，因此在设计时就认为是人工夹紧。 2.1.22.1.2 确定组合机床的配置形式和结构方案确定组合机床的配置形式和结构方案 (1)被加工箱体的特点 这主要指箱体的材料、硬度加工部位的结构形状，工件刚度定位基准面的特，它 们对机床工艺方案制度有着重要的影响。材料是 HT21-40、硬度 HB170-241，孔的直 径为 10mm。采用多孔同步加工，箱体的刚度足够，工件受力不大，振动，及发热 变形对工件影响可以不计。通过对箱体零件的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面 粗糙度和技术要求、定位、夹紧方式、工艺方法，并定出影响机床的总体布局和技术 性能等方面的考虑，最终决定设计六轴头多工位同步钻床。 (2)批量生产 临沂大学机械工程学院 2014 届本科毕业设计 7 批量生产是决定采用单工位、多工位、自动线或按中小批量生产特点设计组合机 床的重要因素。按设计要求生产纲领为年生产量为 6 万件，从工件外形及轮廓尺寸， 为了减少加工时间，采用多轴头，为了减少机床台数，此工序尽量在一台机床上完成， 以提高利用率。 (3)机床使用条件 使用组合机床对对车间布置情况、工序间的联系、使用厂的技术能力和自然条件 等一定的要求。在根据使用户实际情况来选择什么样的组合机床。 综合以上所述：通过对箱体的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技 术要求、定位、夹紧方式、工艺方法，并定出影响机床的总体布局和技术性能等方面 的考虑，最终决定设计六轴头多工位同步钻床。 2.2 钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制 前面对六轴头多工位同步钻床工艺方案及配置型式、结构方案确定的有关问题， 它是钻床总体设计的重要内容。下面就以钻床加工箱体总体设计的另一个问题，既总 体设计方案的图纸表达形式“三图一卡”设计，其内容包括： 绘制多轴箱的传动结构图、加工示意图、机床联系尺寸图、编制生产率卡。 2.2.12.2.1 多轴箱的传动结构图多轴箱的传动结构图 (1)、多轴箱的传动结构图的计算 根据加工的六孔的位置和电机传出的动力比，通过计算确定齿轮传动的比，进而 计算出各齿轮的分度圆直径、齿数和轴的直径，并确定轴承的选择。 (2)、多轴箱体的设计 根据传动的结构，多轴箱体由中间、前盖和后盖组成。前盖和中间箱体的半成品 （未加工轴孔 ）和后盖都是通用件。前盖和中间箱体应根据主轴及传动轴的数量和 位置，加工出相应的孔。 (3)、多轴箱中轴承和齿轮的润滑 在中间体中放进润滑液，在齿轮传动时，齿会带着液体在齿轮和轴承间流动，从 而可用润滑轴承和齿轮。 2.2.22.2.2 机床联系尺寸图机床联系尺寸图 下图是六孔卧式组合机床的尺寸图： (1)、尺寸图的作用和内容 一般来说，组合机床是由标准的通用部件动力箱、动力滑台、支承部件、输 送部件、控制部件、辅助部件加上专用部件多轴箱、刀、辅具系统、夹具、液、 电、冷却、润滑、排屑系统组合而成。尺寸图用来表示机床各组成部件的相互装配和 临沂大学机械工程学院 2014 届本科毕业设计 8 运动关系，以检验机床各部件的相对位置及尺寸联系是否满足要求，通用部件的选择 是否合适，并为进一步开展主轴箱、夹具等专用部件、零件的设计提供依据。联系尺 寸图也可以看成是简化的机床总图，它表示机床的配置型式及总体布局。 图 2.1 组合钻床的尺寸图 如图 2.1 所示，机床尺寸图的内容包括机床的布局形式，通用部件的型号、规格、 动力部件的运动尺寸和所用电动机的主要参数、工件与各部件间的主要联系尺寸，专 用部件的轮廓尺寸等。 (2)、通用部件的选择 动力部件 组合机床的动力部件有动力箱、切削头（钻头）和滑台。动力箱与 多轴箱配合使用，用于实现主运动。切削头，主要用于实现刀具的主运动。滑台主要 实现进给运动。动力部件的工作性能基本上决定了组合钻床的工作的性能，其他部件 都要以动力部件为基础进行配置使用。 支承部件 组合钻床的支承部件有底座和侧底座。它们是组合钻床的基础部件。 它们的结构、刚度对组合钻床的精度和寿命有较大的影响。 输送部件 组合钻床的输送部件对于自动化有很大的提高，被加工的箱体可以 迅速的运送过来和运送走。不仅缩短了时间还提高了生产效率。同时在和夹具的配合 使用时也影响了钻孔的精度。 控制部件 控制部件包括液压元件、控制板、挡铁和各种电气元件等。这些控 制元件保证了组合钻床按要求的顺序地进行工作。 辅助部件 辅助部件包括冷却、润滑、排屑等装置，以及各种自动夹紧工件的 扳手等。 (3)、动力箱 临沂大学机械工程学院 2014 届本科毕业设计 9 动力箱是刀具主运动的驱动装置。在动力箱上安装多轴箱后，可以用来配置成多 轴箱组合钻床。电动机的选择应该在满足动力的要求的情况下合理选择。 电动机的选择规格如下表： 表 2.1 电动机的规格 电动机的转速电动机 的型号 电动机 的容量同步转速满载转速 Y132M2-65.5KW1000r/min960r/min (4)、滑台 动力滑台是组合钻床上实现进给运动的一个部件，配上动力头和主轴箱后可以 对箱体完成各种孔的加工工序。下图 2.2 是滑台在组合钻床上的示意图。 1-床身 2-动力滑台 3-动力头 4-主轴箱 5-刀具 6-工作台 7-夹具 8-工作台 9-底座 图 2.2 组合机床 滑台是实现组合钻床的进给的部件。如图 2.3 的液压滑台的结构图。 液压滑台的结构图主要包括滑座、滑台体和液压缸三个部分组成。液压缸固定在 滑台上，活塞杆通过支架固定在滑台的下面。工作时，液压缸固定，活塞杆移动。滑 座导轨截面形状为矩形，具有刚度高，承载能力较强的优点。 液压滑台的工作循环为：原位停止快速前进工作进给（一次工作进给、 二次工作进给）快速退回等。图 2.4 是动力滑台的液压系统图。 （1）YT4543 型动力滑台的功能： a速度控制回路 调速回路：容积节流调速回路，速度稳定性好，功率损失不大； 临沂大学机械工程学院 2014 届本科毕业设计 10 快速运动回路：限压式变量泵+差动连接 效率高； 速度换接回路：快进工进 行程阀 转换平稳，位置精确 图 2.3 液压滑台的结构图 一工进二工进 电磁阀+串联调速阀 安装调节方便 b换向回路：三位五通电液换向阀 自动化、大流量液体换向、平稳无冲击 c顺序动作回路：压力继电器 方便可靠 行程开关 灵活方便 d卸荷回路：三位换向阀中位卸荷、流量卸荷 e止挡块停留：保证轴向尺寸精度和表面光洁度 （2）工作原理 快进：1YA（+）4（左）3（左）；低压6 关 进油路：123（左）11（下）缸（左） 回油路：缸右3（左）711（下）缸（左） 差动连接+泵 1 供大流量（低压） 第一次工进：行程挡块11（上）；高压6 打开 进油路：123（左）810（右）缸（左） 回油路：缸（右）3（左）65油箱 泵 1 供大流量，阀 8 调速，回油路上有阀 6 作背压阀。 .第二次工进：行程开关3YA（+）10（左） 进油路：123（左）89缸（左） 回油路：缸（右）3（左）65油箱 临沂大学机械工程学院 2014 届本科毕业设计 11 1-限压式变量叶片泵 2、7、13-单向阀 3-三位五通液动换向阀 4-三位四通电磁换向阀 5-溢流阀 6-液控顺序阀 8、9-调速阀 10-二位二通电磁换向阀 11-二位二通机动换向阀 12-压力继电器 图 2.4 滑台的液压系统图 .止挡铁停留：压力增大压力继电器时间继电器延时 液压缸停止，泵流量卸荷（供极小流量补充泄漏） .快退：压力继电器（延时后）2YA（+）、1YA（-）3YA（-）4（右） 进油路：123（右）缸（右） 回油路：缸（左）133（右）油箱 低压泵 1 供大流量 .原位停止：行程开关1YA（-）、2YA（-）、3YA（-） 泵 1 卸荷，液压缸锁紧 临沂大学机械工程学院 2014 届本科毕业设计 12 下表是液压滑台的动作循环表： 表 2.2 液压系统动作循环表 电磁铁工作状态液压元件工作状态 动作 名称 信号 来源 1YA2YA3YA 顺序 阀 先导 阀 换向 阀 电磁 阀 行程 阀 快进启动按钮 +- 关闭右位 一工 进 挡块压下行 程阀 +- 右位 二工 进 挡块压下行 程开关 +-+ 停留滑台靠压在 死挡块处 +-+ 打开左位左位 左位 快退时间继电器 发出信号 -+ 右位右位 左位 停止挡块压下终 点开关 - 关闭 中位中位右位 右位 2.2.32.2.3 加工示意图加工示意图 图 2.5 加工示意图 （1） 、加工示意图的作用和内容 加工示意图是被加工零件工艺方案在图样上的反映，表示被加工零件在机床上的 加工过程，刀具的布置以及工件、夹具、刀具的相对位置关系，机床的工作行程及工 作循环等，是刀具、夹具、多轴箱、电气和液压系统设计选择动力部件的主要依据， 是整台组合机床布局形式的原始要求，也是调整机床和刀具所必需的重要文件。 在图上应标注的内容： 机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程。 工件、夹具、刀具及多轴箱端面之间的距离等。 主轴的结构类型，尺寸及外伸长度；刀具类型，数量和结构尺寸、接杆、导向 装置的结构尺寸；刀具与导向置的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式，刀具应 按加工终了位置绘制。 （2）、绘制加工示意图之前的有关计算 临沂大学机械工程学院 2014 届本科毕业设计 13 刀具的选择 刀具选择考虑加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生产率 要求等因素。刀具的选择前已述及，此处就不在追述了。 导向套的选择 在组合机床上加工孔，除用刚性主轴的方案外，工件的尺寸、 位置精度主要取决于夹具导向。因此正确选择导向装置的类型，合理确定其尺寸、精 度，是设计组合机床的重要内容，也是绘制加工示意图时必须解决的内容。 固定导向套的尺寸如下图所示： 图 2.6 导向套尺寸图 （3） 、选择刀具接杆 由以上可知，多轴箱各主轴的外伸长度为一定值，而刀具的长度也是一定值，因 此，为保证多轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置，就需要在主轴与刀具之间设置 可调环节，这个可调节在组合机床上是通过可调整的刀具接杆来解决的。刀具接杆的 尺寸图如下图。 图 2.7 刀具接杆的尺寸图 2.2.42.2.4 生产率计算卡生产率计算卡 生产率计算卡是反映所设计机床的工作循环过程、动作时间、切削用量、生产率、 负荷率等技术文件，通过生产率计算卡，可以分析拟定的方案是否满足用户对生产率 及负荷率的要求。计算如下： 临沂大学机械工程学院 2014 届本科毕业设计 14 切削时间： = + （2.1）T切 f L V t停 = + 60 40.2 15 402 =1.53min 式中：机加工时间（min）T切 L工进行程长度（mm） 刀具进给量（mm/min） f V 死挡鉄停留时间。一般在动力部件进给停留状态下，刀t停 具旋转 515r 所需要的时间，这里取 15r. 辅助时间： = + + （2.2）T辅 34 fk LL V t移t装 = +0.12+1.5 160 185 10000 =1.655min 式中：、分别为动力部件快进、快退长度（mm） 3 L 4 L 快速移动速度（mm/min） fk V 工作台移动时间（min） ，一般为 0.050.13min，取 0.12mint移 装卸工件所需时间（min） ，一般为 0.51.5min，取 1.5mint装 机床生产率： =60/ （2.3） 1 QT单 = 60/(TT 切辅） = 60/(1.53 1.655） =18.84 件/h 机床负荷率按下式计算： = /Q 100% （2.4） 1 Q = 1 /100% k QtA =18.84 1950/60000 100%=61% 式中：Q机床的理想生产率（件/h） 临沂大学机械工程学院 2014 届本科毕业设计 15 A年生产量纲 年工作时间，单班制工作时间=1950h k t k t 表 2.3 生产率计算卡 图号箱体种类铸件 名称箱体箱体重量 被加工 零件 材料HT21-24硬度HB170-241 工序名称侧面钻孔工序号工时(min) 序号工步名称 工作行程 （mm） 切削 速度 (m/min) 进刀量 (mm/r) 进刀量 (mm/min) 工进 时间 辅助 时间 1安装工件0.7 2 工件定 位夹紧 0.25 3向右快进160100000.012 4向右工进600.03940.21.531.655 5暂停0.037 6向左快退0.012 7工件松开0.25 8卸下工件0.8 累计1.533.716 单件总工时 机床生产率18.84 件/h 理论生产率 备注 1、主轴转速 1440r/min 2、一次安装加工完一个 负载荷61% 2.3 多轴箱的设计 多轴箱的传动结构图多轴箱的传动结构图 图 2.8 多轴箱的结构图 临沂大学机械工程学院 2014 届本科毕业设计 16 1、根据电动机的传动动力的输出功率、转速和被加工的箱体的六孔的大小和位 置确定多轴箱的大小和尺寸及其内部的齿轮传动结构。如图 2.8 多轴箱的结构图。 2、多轴箱的齿轮的计算。 （1）电动机的功率选择 5.5kW，转速是 960r/min。由于轴 3 的转速在 83 4860r/min，轴 1 的转速在 201600r/min。 （2）各轴的功率的计算。= =2880r/min，=2 =1440r/min 1 i 1 3 2 n 2 i 3 n = 1 p D L Z （2.5） =5.5 0.99 0.99 =5.391 kW = 2 p 1 p C Z （2.6） =5.931 0.99 0.99 =5.283 kW =