转向节主销孔专用镗床设计大学本科毕业论文.docx

*大学本科毕业论文（设计）目录摘要：4abstract50 文献综述60.1 组合机床的生产背景60.2组合机床的概念及特点60.3组合机床的组成70.4组合机床的历史及新发展70.4.1组合机床的发展历史70.4.2组合机床品种的发展重点80.4.3组合机床加工精度的日益提高80.4.4其他技术的提高90.5结束语101引言112零件加工工艺分析112.1零件的选择112.1.1毛坯的确定112.1.2定位基准的选择122.1.3粗基准的选择122.1.4精基准的选择122.1.5零件结构分析和加工表面加工方法的确定132.2制定工艺路线153转向节主销孔镗削加工组合机床总体设计183.1 绘制加工零件工序图183.2绘制加工示意图193.2.1在加工示意图上应标注的内容193.2.2绘制加工示意图之前的计算193.3机床联系尺寸图223.3.1动力部件的选择223.3.2确定机床装料高度243.3.3确定夹具轮廓尺寸243.3.4中间底座轮廓尺寸243.3.5确定多轴箱的轮廓尺寸243.3.6生产效率计算卡254夹具设计284.1镗套的设计284.1.1镗杆的设计284.1.2导向套的选择294.2定位元件设计294.2.1平面定位294.2.2圆柱面定位294.2.3圆柱孔定位294.2.4误差分析294.3夹紧装置的设计304.3.1夹紧力的确定304.3.2螺旋夹紧机构304.3.3夹紧元件选择314.3.4镗套支座的设计324.3.5夹具体及底座的设计325 组合机床多轴箱设计325.1绘制右主轴箱设计原始依据图325.2 主轴、齿轮的确定及动力计算345.2.1 主轴型式和直径、齿轮模数的确定345.2.2 主轴箱的动力计算345.3主轴箱传动系统的设计与计算345.3.1 拟订主轴箱传动路线345.3.2 驱动轴、主轴的坐标计算365.3.3润滑泵轴和手柄轴的安置365.3.4传动零件的校核375.4多轴箱坐标计算406设计方案416.1电路设计方案416.2选择并确定控制方案416.2.1液压泵电动机416.2.2主轴电机426.2.3照明及信号指示436.2.4电气控制原理图437 小结44参考文献45致谢46转向节主销孔专用镗床设计*摘要：转向节是汽车转向桥中的重要零件之一，能够使汽车稳定行驶。其功用是承受汽车前部载荷，支承并带动前轮绕主销转动而使汽车转向，而且由于需要承受多变的冲击载荷，必须要有很高的强度。 转向节是车轮转向的铰链，一般呈叉形。上下两叉有安装主销的两个同轴孔,而我本次的毕业设计的主要内容就是完成转向节加工总体工艺的设计、主销孔镗削的专用组合机床设计以及相关的夹具设计。对于主销孔镗削加工工艺装备设计主要是组合机床总体设计，包括三图一卡的编制，主要参照组合机床设计简明手册上的设计方法来进行。主销孔镗削加工夹具设计主要应用了机械制造技术基础中的夹具设计的相关知识。 本次毕业设计主要应用了组合机床设计的相关知识以及专用夹具设计的方法。通过这次的设计我更加系统的了解了机床的相关知识以及加工工艺的相关流程。关键词：转向节；组合机床；镗削；夹具knuckle kingpin hole boring machine design*abstract：the steering knuckle is one of the main parts of the automobile steering bridge, it can making the car stable running. its function is to bear the load of the front car and to support and promote the rotation of the wheel about the kingpin car steering. and because of it need to withstand the impact of the changing load ,so it must have a high strength. the steering knuckle is the hinge of the wheel turning, it is generally manufactured as forked. there are two coaxial hole on the fork, and in the graduation design, my job are complete the overall process design of the steering knuckle, the special combination machine boring design of the kingpin hole and the fixture design. for the main pin hole boring processing equipment design is the combination of overall machine design. including the preparation of three graphics and a card, the design method with reference to the modular machine tool design cookbook .in the kingpin hole boring fixture design, we use the relevant knowledge of fixture design in the mechanical manufacturing base to locate the fixture. the graduation project is mainly applied the knowledge of the combination machine and dedicated fixture design method. i can understanding of more systematic knowledge processing machine and related processes with this design.key words：the steering knuckle；combined machine tool；boring ；fixture0 文献综述0.1 组合机床的生产背景 组合机床是是一种专用高效自动化技术装备，目前，由于它仍是大批量机械产品实现高效、 高质量和经济性生产的关键装备，因而被广泛应用于汽车、拖拉机、内燃机和压缩机等许多工业生产领域。其中 ，特别是汽车工业，是组合机床最大的用户。如德国大众汽车厂在salzgitter的发动机工厂，90年代初所采用的金属切削机床主要是自动线(60%)、组合机床(20%)和加工中心(20%)。显然，在大批量生产的机械工业部门，大量采用的设备是组合机床。0.2组合机床的概念及特点 组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。组合机床相对于通用机床来说有很多优点： 首先从组合机床加工的方式来分析，你会发现组合机床一般采用的是多轴，多刀，多工序或是多面的加工方式，这样加工出来的东西是比较于效率的，它的生产效率比通用机床的效率还要高出很多，甚至可以达到几倍甚至是十几倍。 一般组合机床的零部件都是经过一定的特定加工的，所以在使用的过程中它会有一种标准化系列化零件，这样如果在平时的操作中有哪些零部件坏掉了，你可以根据需要及时的补充，这样也不会耽误生产工作和生产方面的周期情况。 从整体上来说组合机床有低成本和高效率的特点，在大批大量的生产中可以得到很广泛性的应用，并且在应用的过程中还可以组合成一些旋转式的生产线。这样它加工的方式就会更加的灵活化了，因为这些使用的实际性特点在使用的过程中它还可以实现钻孔扩孔等各种形式的操作。0.3组合机床的组成 组合机床常用的通用部件有动力部件、输出部件、支撑部件、控制部件和辅助部件五种部件组成。1 动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。组合机床的动力部件有四种：机床主动动力部件如动力箱、切削头等。机床进给运动动力部件如液压滑台、机械滑台、数控滑台等。既能实现主运动又能实现进给运动的动力部件如动力头、多轴转塔动力头。为单轴头变化主轴转速的跨系列通用部件如1ng系列传动装置。2 输出部件的作用是夹具和工件的移动或者转位。如回转工作台、移动过作态、自动线的输送装置等。3 支撑部件是用于安装动力部件和输送部件等的通用部件。如侧底座、立柱、立柱底座和中间底座等。4 控制部件是用于控制具有运动功能的各个部件，以保证实现组合机床的工作循环。它包括可编程控制器、液压传动装置、分级进给机构、自动检测装置及曹总电柜等。5 辅助部件是上述部件以外的其他部件，如冷却、润滑、排屑已经自动线的清洗装置，气动或液压压紧装置和机械扳手等。0.4组合机床的历史及新发展0.4.1组合机床的发展历史二十世纪70年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。铣削平面的平面度可达0.05毫米/1000毫米，表面粗糙度可低达2.50.63微米；镗孔精度可达it76级，孔距精度可达0.030.02微米。最早的组合机床是1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。在我国，组合机床发展已有28年的历史，其科研和生产都具有相当的基础，应用也已深入到很多行业。是当前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。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。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。组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。0.4.2组合机床品种的发展重点 在组合机床这类专用机床中，回转式多工位组合机床和自动线占有很重要的地位。因为这 两类机床可以把工件的许多加工工序分配到多个加工工位上，并同时能从多个方向对工件的几个面进行加工，此 外，还可以通过转位夹具(在回转工作台机床上)或通过转位、翻转装置(在自动线上)实现工件的五面加工或全部 加工，因而具有很高的自动化程度和生产效率，被汽车、摩托车和压缩机等工业部门所采用。根据有关统计资料，德国在19901992年期间，回转式多工位组合机床和自动线的产量约各占组合机床总数 的50%左右。 应指出，回转式多工位组合机床实际上是一种特殊型式的小型自动线，适合于加工轮廓尺寸250mm的中小 件。与自动线相比，在加工同一种工件的情况下，回转式多工位组合机床所占作业面积要比自动线约小2/3。0.4.3组合机床加工精度的日益提高 特别自80年代中期以来，汽车制造业为增强其汽车的竞争力，不断地加严其发动机关键件的制造公差，并通过计算机辅助测量和分析方法，以及通过设备能力检验来提高其产品的质量。目前，在验收组合机床和自动线时，已普遍要求设备的工序能力系数要大于1.33，有的甚至要求工序能力系数要大于1.67，以便确保稳定的加工精度。应指出，采用cp1.33来验收设备，这实际上是加严了工件的制造公差，即工件的实际加工公差仅为工件给定公差的1/31/2，这无疑是对组合机床和自动线提出了更高的要求。组合机床制造厂为了满足用户对工件加工精度的高要求，除了进一步提高主轴部件、镗杆、夹具(包括镗模)的精度，采用新的专用刀具，优化切削工艺过程，采用刀具尺寸测量控制系统和控制机床及工件的热变形等一系列措施外，目前，空心工具锥柄和过程统计质量控制的应用已成为自动线提高和监控加工精度的新的重要技术手段。 空心工具锥柄是一种采用径向和轴向双向定位的新颖工具，其优点是具有较高的抗弯刚度、扭转刚度和很高的重复精度。在机床上采用空心锥柄的镗刀，就可使用预调的刀具加工出it7/it6精密孔。 过程统计质量控制是基于工序能力的用于监控工件加工质量的一种方法。目前，在自动线上这种质量保证系统愈来愈多地被用来对整个生产过程中的加工质量进行连续监控。0.4.4其他技术的提高 在工业发达国家的组合机床行业中，下列技术得到了较为广泛的应用。 组合机床的cad技术在国外许多公司中，组合机床设计已普遍采用cad工作站，在设计室几乎很难见到传统的绘图板。cad除应用于绘图工作外，并在构件的刚度分析(有限元方法)、组合机床及自动线设计方案比较和选择，以及方案报价等方面均已得到广泛应用，从而显著地提高了设计质量和缩短了设计周期。加之国外许多公司在组合机床和自动线组成模块方面的系列化和通用化程度很高(一般达90%以上)，使组合机床和自动线的交货期进一步缩短。精益生产方式的重要内容之一是并行工程。根据并行工程的组织原则，要求在产品开发的各个环节中，所有各相关的设计和制造活动之间按时间并行地进行密切合作和协调。也就是要求产品开发部门、生产规划部门和设备制造厂之间进行紧密合作，对要设计的产品和加工装备同时进行规划和设计，及早地发现和改正产品(工件)可能存在的错误，并尽早确定主要的生产工艺装备，从而达到改进产品设计和制造工艺、缩短产品开发周期、降低制造费用、提高产品质量和工艺装备质量的目的。0.5结束语 近20年来，组合机床的发展技术取得了长足进步，在加工精度、生产效率、利用率、柔性化和综合自动化等方面的巨大进步，标志着组合机床发展达到的高水平。组合机床的技术发展，刀具、控制和其它相关技术的进步以及用户需求变化起着重要的推动作用，随着市场需求的变化，组合机床也会随之而改变相信不久国产的组合机床将会赶上甚至超于其他国家。1引言 转向节主销孔镗削加工工艺及组合机床设计，在此次毕业设计中要完成对转向节加工总体工艺方案设计、主销孔加工工艺装备设计和主销孔镗削夹具设计。 而此次的毕业设计其目的是就是培养学生综合运用所学基本理论，基本知识，基本方法和基本技能，分析问题和解决问题的能力。通过对机床的设计、夹具的设计以及加工工艺的设计，可以充分培养学生对所学知识的灵活运用的能力，是培养学生综合运用所学知识与技能解决实际问题的教学环节，是学生在校获得的最后训练机会，也是对学生在校期间所获得知识的检验。2零件加工工艺分析2.1零件的选择零件的制造包含毛坯出产、切削的加工、热处理和装配等阶段。零件的选择包括毛坯的选择以及基准的选择。对后面的零件加工有着深远的影响。2.1.1毛坯的确定 毛坯的种类和质量与机械的加工紧密相关，在其中起着保证加工质量，提高生产率，降低成本的作用。而在选择毛坯的时候，往往都要从加工质量，成本，生产率考虑，而且还要从实际出发，不仅要考虑零件的作用、用途、结构外，还要充分考虑生产零件的实际情况毕竟理论与实际生产有较大的区别。而转向节作为汽车重要零部件之一，在汽车在行驶过程当会对转向节零件产生交变载荷和冲击性载荷，所以在零件的材料选择上就要认真考虑。本次选择零件材料为40cr，这种材料性能较好常用于制造比较重要的调制零件，中等转速或者中等载荷的零件，而且经过淬火以后，还可以作为载荷及耐磨性较高的零件。而这些特点都吻合转向节的工作特质，所以材料正确，而且因为生产批量巨大，并且零件的尺寸较小，所以采用模锻成型。模锻有以下优点：（1）锻造的部件其内部的结构紧实，有着较高的强度。（2）锻件的废品少。（3）制得的锻件可以大幅度减少机加工的时间，节约劳动力，降低成本。（4）锻件的表面光洁度高,可以保证加工精度。（5）生产率较高。2.1.2定位基准的选择 在工艺规程安排中，精确选择定位基准，对确保合理安排加工顺序和零件技术要求有着很大的影响。定位基准则分为两种基准，一种是用毛坯上未经过加工的面做定位基准的称为粗基准。而另一种则是在已经加工过的表面上才进行定位基准的，被称之为精基准。在选择定位基准时应根据零件的加工要求选择精基准，才能达到零件的加工要求。2.1.3粗基准的选择粗基准的选择原则：1. 保证相互位置要求的原则。2. 保证加工表面加工余量合理分配的原则。3. 便于工件装夹的原则。4. 粗基准在一般的情况下不得重复选择使用的原则。 因为转向节右端为短轴，而左端又是为叉型的不对称结构，是以粗基准应当是选取在轴颈与两耳端面。2.1.4精基准的选择 选取精基准时要思考的主要问题是怎么确保设计技术要求的完成和装夹的正确性、可靠性、方便性，为此，一般要注意下面几个原则包括：基准重合原则、基准不变原则、互为基准原则、自为基准原则、便于装夹原则。所以在选取精基准的时候，一定要选取有利于保证加工精度的基准，而且还要确保工件装夹的便利，减少人工的浪费。在选择精基准的时候还要注意基准的重合原则和统一原则，如果设计基准与工序基准不同时，还应当适当的进行尺寸的换算。 在此次转向节零件加工中，最为重要的基准就是主轴的中心线和主销孔的中心线及两中心线交点，因为加工面的测量基准都是以此为基础的，而且也是零件的设计基准。所以在接下来的所有加工过程当中均要以精加工后的支承轴颈以及主销孔和主轴的中心线来作为定位基准避免造成误差，保证精度。2.1.5零件结构分析和加工表面加工方法的确定 转向节的形状较为复杂，拥有轴、套、盘环、叉架这四类零件的结构和特点，主体结构主要是分为支承轴颈、法兰盘和叉架。支承轴颈主要是由外圆柱面、圆锥面、螺纹面，以及与轴心线垂直的轴肩、过渡圆角和端面组成的阶梯轴，具有明显的对称性；法兰盘主要是由法兰面、均匀分布的四个的连接螺栓通孔和定位销孔组成；叉架则是由上、下两耳和法兰面构成的不规则形体，而两耳的主销孔在同一水平线上，比较难以加工。转向节结构如下图2.1所示：图2.1 转向节零件图fig.2.1 knuckle part drawing1） 轴颈部分 包括：尺寸为的轴颈尺寸为的通孔及倒角；尺寸为的轴颈;小径为，大径为的轴颈；尺寸为的轴颈及其倒角；尺寸为的轴颈及其倒角。其中主要加工表面分别有：轴颈ii、轴颈iv以及轴颈v的右端面，它们的表面粗糙度ra值均不大于，所以一定要先车再磨才能达到要求，而轴颈的表面粗糙度ra值不大于 只需要车便能达到要求。 轴部的加工是以中心孔作为定位基准的，加工主要是以车削和磨削为主。圆角r5处是受力集中部位，需要有很高的强度，而油封轴颈端面则容易磨损，所以需要有很高的表面硬度，因此，在此区域中需要采用淬火处理。在轴颈端头有着长25mm的m22x1.5h6螺纹，而在零件图中螺纹上方有着长为25mm的平面，所以必须在螺纹全长上铣平，保证尺寸为。2） 法兰部分。法兰面其上有均布的的螺钉孔，每个螺钉孔均锪有的沉孔，其表面粗糙度ra值不大于用于限制旋转的定位销孔与轴心线在同一水平线内，距离为。法兰盘右面对轴心线的全跳动度为，而其左端面粗糙度ra值不大于。法兰盘加工主要是端面的粗糙度要达到用铣削达到，而四个螺纹孔的加工主要注意的是要保证位置精度，所以采用一面两销定位。3） 叉架部分。（1）主销孔。 主销孔尺寸要求，是长156mm的断续长孔，主销孔圆度为0.013和圆柱度公差为0.013，主销孔轴线和轴中心线交点到轴颈右端面的距离为，与下半部分销孔端面距离为。在上半部主销孔内端面18mm处有半径为5mm的注油孔和直径为14mm的凸台，凸台突出1mm。 为了保证主销孔与内端面的垂直度，和两个主销孔的同轴度的要求必须采用用专门的夹具还要要采用一面两销定位来加工主销孔才能达到加工要求。(2)锥孔和键槽 锥孔大端直径, 孔长度为,锥度1:8，锥孔与塞规着色面积不小于75%。锥孔轴心线距销孔轴线32mm距离r22圆角处为20mm。锥孔底部距左端外圆面8.5mm。锥孔端面对锥孔轴心线的垂直度公差为0.05mm。 锥孔键槽槽宽的中心线与锥孔的中心线偏转角度为，键槽对锥孔轴心线的对称度公差为0.10mm。2.2制定工艺路线 制定工艺路线的主要目的，是为了保证零件的尺寸精度、形状公差和位置精度等得到满足。在生产刚要已确定为大批量生产的前提下，应尽量使工序集中以提高出产率，并使生产成本减少。而由于汽车转向节的结构形状不太规则，其加工面的精度要求以及公差要求等方面要求也比较严格，加工难度比较大，所以在设计加工工艺路线时，主要要考虑以下几个方面：1由于转向节的结构的不对称性，极大的增加了转向节的准确装夹的难度，因此在加工的过程当中，应该使转向节的搬动次数变少，所以最好能在同一道夹具里加工多个工序，这样可以充分的减少误差。2加工时不仅要满足加工面的精度和同轴度要求，还要保证孔的尺寸和形位误差。 3杆部的强化处理以提高转向节的疲劳寿命，对大多数类型的转向节都有这方面的技术要求，一般为滚压和淬火处理，以在表面形成残余压应力，提高产品疲劳强度。拟定工艺路线方案如下：方案1： 工序1：铣上、下耳内外端面 工序2：钻、镗主销孔 工序3：拉主销孔 工序4：钻绞锥孔 工序5： 拉键槽 工序6：铣端面钻中心孔 工序7：车轴颈台肩及端面 工序8：粗磨轴颈及端面 工序9：精磨轴颈及端面 工序10：钻法兰面螺钉孔 工序11：锪螺母沉孔 工序12：攻螺纹 工序13：清洗 工序14：淬火 工序15：钻注油孔 工序16：锪注油孔凸台 工序17：钻螺纹轴颈通孔并倒角 工序18：车螺纹轴颈 工序19：滚压螺纹 工序20：铣螺纹平面 方案2： 工序1：铣上、下耳内外端面 工序2：中心孔 工序3：车轴颈台肩及端面 工序4：粗磨轴颈及端面 工序5： 钻、镗主销孔 工序6：拉主销孔 工序7：钻法兰面螺钉孔 工序8：锪螺母沉孔 工序9：攻螺纹 工序10：清洗 工序11：淬火 工序12：铣耳环侧面 工序13：钻绞锥孔 工序14：拉键槽 工序15：钻注油孔 工序16：锪注油孔凸台 工序17：精磨轴颈及端面 工序18：钻螺纹轴颈通孔并倒角 工序19：车螺纹轴颈 工序20：滚压螺纹 工序21：铣螺纹平面 方案比较：方案一的工艺路线过晚才进行中心孔加工，不利于零件的定位，会造成过多的定位误差，而且没有考虑到实际操作中机械设备的结构情况，因此在实际的操作中增加了难度，造成了人工工作量的增加和加工时间的浪费。所以从总体上来说，方案一设计的路线没有达到理想中的设计效果，原因主要是因为缺乏实践经验，没有认真思考生产过程。方案二是在方案一的经验基础上，从实际出发，根据零件不同的加工要求，在工方面合理的分为了粗加工、半精加工、精加工阶段三个阶段，从而可以保证零件加工的技术要求。而且还将加工过程中工件的装夹次数减少，节省加工的时间，工人的工作量也得到减少，而且提高了产品质量，减少了加工成本。经过综合考虑，认为方案二的加工顺序比较合理，所以选择方案二为加工顺序。加工顺序表如下表2.1所示：表2.1 加工工序表tab.2.1 processing operation3转向节主销孔镗削加工组合机床总体设计 组合机床与普通机床其实相差不大，所以它们的设计内容和步奏也基本相同，但是组合机床往往只是加工一种或数种工件的特定工序，加工工艺范围比较窄，而且只要确定了工艺方案，就基本确定了组合机床结构和布局；所以在机床的总体设计当中有不同的侧重点，其主要是通过共建分析来掌握机床设计的依据，并以此画出详细的加工零件工序图；然后通过工艺分析，画出加工示意图；最后进行总体的布局和配件的选择安装，以及位置关系来画出机床尺寸联系图。3.1 绘制加工零件工序图 工序图的绘制主要是按照选定的工艺计划，以及表现在所设计的组合机床上需要完成的工艺内容。工序图上主要要有被加工零件的加工部位的尺寸和精度、切削余量，定位基准、夹紧部位以及被加工零件的材料、硬度，表面粗糙度等方面。加工零件工序图是组合机床设计的具体依据，也是制造、使用、调整和检验机床精度的重要文件。 本次的零件图图纸，老师已经给了我们，而在零件图的要求基础上，则可以推导出本道加工的加工部件的尺寸、精度、表面粗糙度等技术要求，也以此为基础画出了此次加工的工序图。本道工序要保证的尺寸、角度等，都应在尺寸数值处用粗实线方框标记，加工定位基准、加压方向及位置都应用符号表示出来。但是本道工序的定位基准和夹具无法表示出来，所以需要专门的设计。3.2绘制加工示意图 加工示意图是整个组合机床设计中非常重要的图纸，对机床的总体设计有着重大的影响。基本来说就是被加工零件的艺方案在图纸上的表现形式，可以充分表示被加工零件在机床上的加工过程，加工工具的布置情况，还可以表现出工件、夹具、刀具等部件间的相对位置关系，还能表现出机床的工作行程及工作循环。不仅如此，加工示意图还是刀具，夹具，多轴箱等重要部件的选择依据，也是整个机床布局的原始要求。3.2.1在加工示意图上应标注的内容（1）机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程。（2）工件、夹具、刀具及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸。如工件端至多轴箱端面间的距离，刀具刀尖至多轴箱端面之间的距离等。（3）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（包括镗杆）、浮动卡头、导向装置、攻螺纹靠模装置的结构尺寸；刀具与导向装置的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式.3.2.2绘制加工示意图之前的计算（1）初定切削用量本机床加工的主销孔方式为镗削加工，其精度能达到9级，故采用半精镗加工。查组合机床设计简明手册表6-15，确定切削用量为：，。由得取（2）确定切削力、切削扭矩和切削功率工件的材料为40cr，硬度为174229hb。切削力： 其中,所以切削力： 切削转矩：切削功率： （3）选择刀具结构及镗杆镗杆的主要尺寸是直径和长度的确定，在本道工序中d=30mm镗孔直径d、镗杆直径d、镗刀截面bb之间的关系，参照组合机床设计简明手册表3-2选取d=20mm，bb=88。（4）选取刀具接杆由于多轴箱各主轴的外伸长度和刀具的长度都是可以确定的。所以为了使刀具能同一时间到达加工的最终停止位置，就必须要在在主轴与刀具之间增加可调环节。可调环节则是通过可调整的刀具接杆来解决主轴与刀具的连接的。组合机床主轴与刀具之间的连接方式一共有两种常用的方式。一种是接杆连接，也称刚性连接，第二种是浮动卡头连接，也称浮动连接。而浮动链接常用于长导向、双导向和多导向进行镗、扩、铰孔，所以在本机床的选择中选择浮动卡头链接。而浮动卡头又分为两种小浮动量卡头和大浮动量卡头，此次选择为大浮动量卡头。在本次设计中，浮动卡头的结构型式和尺寸根据组合机床设计简明手册选取为tr28x3。（5）导向套的设计 组合机床在加工孔的时候，除采用刚性主轴加工外，其他的加工都需要在刀具上安装导向装置来保证位置精度。而又由于此次加工的工切削速度大于30m/min，所以应当选用旋转式的镗套。 （6）主轴选择主轴一般是根据切削转矩来选取的，但是主对于镗销一类的加工主轴来说，是不能的。这是因为，在镗削孔的时候，一般的加工余量都很小，相对来说转矩也很小，因此，如果按切削转矩来决定镗轴的直就会径往往刚性不足。所以镗削主轴的决定程序应该是：工件加工部位尺寸镗杆直径浮动卡头规格尺寸主轴尺寸。由浮动卡头尺寸tr28x3可得主轴孔径为28mm，由表3-6可得主轴直径为25mm。（7）加工示意图的联系尺寸的确定加工示意图的联系尺寸最重要是多轴箱端面到工件端面之间的距离。本设计中即为尺寸364mm。（8）动力部件工作循环确定 动力部件的工作循环是指加工时动力部件从原始位置开始运动到加工终了位置又返回到原始位置的动作过程，一般包括快速引进、工作进给、快速退回等动作。由于本机床各主轴用于镗孔加工，因此该组合机床的左右动力部件的工作循环如图3.1所示：图3.1 工作循环图fig.3.1 work cycle 工进长度应等于加工部位长度和刀具切入长度以及刀具切除长度之和。而镗孔加工的切入值与切出值510mm所以此次设计取 5mm，而由于加工孔深为40mm，所以工作总长度为50mm。快速退回长度等于快速引进和工作进给长度之和。一边只要把所有刀具全部都退至导向套内，不影响工作的装卸就行了，此次设计取为150mm.所以快速引进为100mm。3.3机床联系尺寸图绘制机床的联系尺寸图的主要依据是被加工零件工序图和加工示意图以及按初步选定的主要通用部件尺寸参数和形状配合等。是用来表示机床的配置型式、机床各部件之间相对位置关系和运动关系的总体布局图。它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。3.3.1动力部件的选择动力箱的选择主要依据多轴箱所需的电动机功率多轴箱的功率计算如下:其中，动力箱的切削功率：多轴箱传动效率，取0.8。由于动力箱除了切削时消耗的功率还有轴之间空转，摩擦等产生的损耗功率，所以所选的电动机功率应大于计算功率。查组合机床设计简明手册114页表5-39初步选定动力箱的型号为1td32，与其配套的电动机的型号为y100l-6，电动机功率1.5 kw，电动机转速940r/min，驱动轴转速470r/min。 滑台分为两种，一种是机械滑台，另一种是液压滑台。而机械滑台和液压滑台的区别不大，它们的用途，工作轨迹等基本是一致的。但是液压滑台与机械滑台相比，液压滑台的进给速度属于无级调速，所以进给量变换比机械滑台要方便。从机床的安全性来说，因为液压滑台装有压力继电器，所以比机械滑台安全很多。在加工方面来说液压滑台可以较易实现加工自动循环有利于减少人工成本，所以应当选用液压滑台。滑台所需进给力： 本机床是液压动力滑台，其运动轨迹由液压系统控制，其液压流路如图3.2所示：图3.2 液压系统图fig.3.2 hydraulic system 根据多轴箱中的主轴所需要的总进给力来选择滑台，组合机床设计简明手册表5-2选取滑台型号为1hy32g。滑台的行程应该大于工作行程与前备量与后备量之和，前备量一般大于1020mm，本机床中取为20mm；后备量的作用是方便的装卸刀具，一般不小于4050mm，本机床后备量取为230mm。而本设计中选用1hy32g，其总行程为630mm，满足设计要求。查组合机床设计简明手册表5-2，与1hy32g配套滑台侧底座为1cc322m，查表5-3得1cc322m标准尺寸，其标准高度为560mm。3.3.2确定机床装料高度 机床装料高度指的是工件安装基面到机床底面的垂直距离。对于一般的卧式机床来说，装料高度在一般在8501060mm范围内，主要是为了装料和卸件方便，在本机床设计中选取装料高度为1000mm。3.3.3确定夹具轮廓尺寸夹具的轮廓尺寸主要确定夹具底座的长、宽、高尺寸其主要依据是工件的大小，尺寸，形状等。而确定夹具底座尺寸时应考虑工件的定位件、夹紧机构、刀杆导向装置的需求空间，并应满足排屑和安装的需要。本设计中夹具高度为535mm，宽度为470mm，长度为696mm。3.3.4中间底座轮廓尺寸中间底座长度尺寸根据所选动力部件及配套部件的位置关系确定。而且要注意中间底座只差夹具底座的空余边缘尺寸。当机床不用冷却液时不要小于1015mm；使用冷却液时不小于70100mm。本次设计中取80mm，推算出中间底座长度为856mm，取整为860mm。而中间底座的高度则是按照标准的高度选择为560mm。3.3.5确定多轴箱的轮廓尺寸卧式配置多轴箱标准厚度为325mm，箱体厚度为180mm，前盖厚度为55mm，基型后盖为90mm。宽度高度的标准尺寸查组合机床简明手册49页，多轴箱的宽度b和高度h可按下式计算: 式中 为最边缘主轴中心至多轴箱外币之间的距离，取=90mm。、分别为工件在宽度和高度方向上相距最远的两加工孔中心距； 为最低主轴高度。式中h为装料高度；为最低加工孔中心至工件定位基面的距离； 滑台高度； 滑座与侧底座之间的调整垫厚度； 侧底座高度； 多轴箱底与滑台之间的距离。 根据表7-2取箱体尺寸bh=400mm400mm的多轴箱。3.3.6生产效率计算卡 生产效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、负荷率等的技术文件。（1）理想生产率a年生产纲领（件），a=100000件；年工作时间，双班制。（2）实际生产率q指所设计机床每小时实际可以生产的零件数量:式中生产一个零件所需要的时间（min），它可以根据下式计算： 式中分别为刀具第、第工作进给行程长度（mm）。；、分别为刀具第、第工作进给量（mm/min）。 为抵挡铁停留时间，一般为动力部件进给停止状态下。刀具旋转510转所需要的时间（min），；、分别为动力部件快进、快退行程长度（mm）；动力部件快速行程速度。机械动力部件取56m/min;液压动力部件取310m/min。本设计中取；为直线移动或回转工作台进行一次工位转换的时间。；为装卸工件时间，一般取0.51.5min。取。=0.8min; 由于此次设计的机床是同时加工两个零件，所以实际的生产率应该是： （3）机床负荷率 （4）生产率计算卡根据以上的计算，可以得出生产效率卡如下表3.1所示：表3.1 生产效率卡tab.3.1 production efficiency被加工零件图号毛坯种类锻件名称转向节毛坯重量材料40cr硬度174229hbs工序名称镗转向节主销孔工序号5序号工步名称工作行程（mm）切削速度（m/min）每转进给量（mm/r）每分钟进给量（mm/min）工时（min）工进时间辅助时间共计1安装工件0.40.42滑台快进400 50000.080.83工件定位夹紧0.10.14滑台工进镗孔深40mm5028.30.31.7671.7675死档铁停留0.030.36滑台快退400 50000.080.087工件松开0.20.28卸下工件0.20.2备注 1、一次安装加工两个工件2、机床装卸时间为1min总计1.7671.09单件总工时3.667机床实际生产率34.32机床理想生产率21.74负荷率0.6344夹具设计 镗床夹具的设计，主要是由工件的定位方案设计、镗套的设计、工件的加紧方案设计以及夹具的其他元件的结构设计组成。最后根据选择的夹具元件，确定他们的位置，配合以及安装方式来确定夹具总体结构。4.1镗套的设计4.1.1镗杆的设计 镗杆的主要需要确定的是直径和长度以及镗刀的截面。在本道工序中d=30mm镗孔直径d、镗杆直径d、镗刀截面之间的关系，根据组合机床设计简明手册表3-2选取镗杆的直径d=20mm，而镗刀的截面为=。4.1.2导向套的选择 为了保证主销孔的同轴度，在这次加工中采用双镗刀同时加工前后主销孔的方案。而又由于此次加工的工切削速度大于30m/min，所以应当选用旋转式的镗套，根据组合机床设计简明手册以及机械制造技术基础课程设计中的导向套相关零件的选取完成导向套的设计。4.2定位元件设计 定位装置主要是由定位元件和它们的组合装置组成的，而作用就是为了保证工件的位置，保证加工的顺利进行。而本次设计夹具采用的定位原理为一面两销定位，可以确保工件的加工精度，完全限制了工件的自由度。4.2.1平面定位 平面定位采用与法兰面相契合的斜板定位。而与定位盘接触的工件的面的宽度为114mm长度为150mm。斜板与平面角度为与转向节的倾斜角度相同，保证两个主销孔中心在同一水平面上。4.2.2圆柱面定位 采用以转向节轴部的圆柱面和轴端面两个端面进行定位，可以限制工件的两个自由度。4.2.3圆柱孔定位 由于前两个定位元件已经限制住了工件的5个自由度，所以圆柱孔采用削边销进行定位，限制住一个自由度就行。4.2.4误差分析 造成零件加工误差有很多因素, 这里只验算工件的安装误差,而由于此次的加工为镗削，所以需要的夹紧力不大,而且由于斜板的作用使得夹紧力与支撑面相互垂直,所以造成的夹紧变形误差很小,所以只需要对定位误差进行讨论。两主销孔与其他部分的位置的主要误差是主销孔的中心线与轴心线之间的10的角度误差，由工件定位面的位置度而引起角度误差要求为30，其公式为： 式中定位面的位置度公差,;定位面宽度, 。由于定位轴与定位轴套之间会产生间隔,所以必定会造成转角：式中定位轴套直径的最大值, ;定位轴套直径的最小值, ;定位轴长, 。由于工件的定位误差所引起的最大的转角误差是：满足要求由上面所述可知，夹具可以很好的定位夹具工件，满足了加工的要求，所以夹具的设计是合理的。4.3夹紧装置的设计 夹紧装置一般由力源装置、中间传力机构、夹紧原件和夹紧机构所组成。在夹紧装置的设计中，夹紧力和夹紧机构尤为重要必须严格计算和选取。4.3.1夹紧力的确定 由于镗削加工的切削力不大，但由于工件中心部位平面与主轴相垂直，所以采用两个压板同时压住工件两边的加紧方式，确保加工时工件不会晃动。4.3.2螺旋夹紧机构 本次夹具的设计选择用螺旋夹紧机构称。它具有结构简单、通用性好、夹紧可靠、增力比大、行程不受限制等优点，在夹具中得到广泛的应用，所以很适合本次夹具的设计。夹紧力的计：式中：实际所需夹紧力；理论夹紧力；在一定条件下，由静力平衡算出；为安全系数；查机床设计手册表1-2-1:，；安全系数根据规定，选取1.5。单个螺旋夹紧产生的夹紧力（n）；螺杆端部与工件间的当量摩擦半径（mm）；其值视螺杆端部的结构形式而定，见机床夹具设计手册表1-2-9； 螺杆端部与工件间的摩擦角；螺旋副的当量摩擦角，见表1-2-9；螺纹中径之半（mm）； 螺纹升角，见表1-2-10； 螺旋机构的效率，其值为0.850.95；取。4.3.3夹紧元件选择 螺栓选择：通过以上计算结果来选取螺栓为m16； 螺母选择：选择m16的带肩螺母，采用扳手拧紧； 压板选择：压板采用选择为16x120的直压板； 弹簧选择：。4.3.4镗套支座的设计 镗套支座参数可以参照机床夹具设计手册的参数来进行设计。而在本次设计中，由于是两个工件同时加工，所以每个端面需有2个镗套，而为了使两个镗套的中心处于同一水平面上，也为了方便镗套支座的安装，所以将镗套支座设计成具有两个安装孔的支座，这样就可以满足设计要求和加工需求。4.3.5夹具体及底座的设计 定位元件和加紧元件及换位元件的位置及尺寸以及它们之间的装配是夹具体的主要依据。而之前已确定的装料高度是1000mm，依据装料的高度，可以推算出底座的高度为280mm。5 组合机床多轴箱设计 多轴箱是组合机床的重要专用部件。它是根据加工示意图所确定的工件加工孔的数量