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原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 宁 XX 大学 毕业设计(论文) 题目 减速器箱体 9 个孔钻组合机床设计 学 生 姓 名 学 号 指 导 教 师 (签 字 ) 2014 年 月 日 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 摘摘 要要 本论文主要说明组合机床设计的基本过程及要求。 组合机床是按高度集中 原则设计的，即在一台机床上可以同时完成同一种工序或多种不同工序的加工。 组合机床发展于工业生产末期，与传统的机床相比：组合机床具有许多优点：效 率高、精度高、成本低。它由床身、立柱、工作台、及电源一些基本部件及一些 特殊部件，根据不同的工件加工所需而设计的。 在组合机床上可以完成很多工序，但就目前使用的大多数组合机床来说， 则主要用于平面加工和孔加工两大类工序。论文主要内容包括四大部分： （1） 、 制定工艺方案 通过了解被加工零件的加工特点、 精度和技术要求、 定位夹紧情况、生产效率及机床的结构特点等，确定在组合机床上完成的工艺内 容及加工方法，并绘制被加工零件工序图。 （2） 、组合机床的总体设计 确定机床各部件之间的相互关系，选择通用 部件和刀具的导向，计算切削用量及机床生产效率、绘制机床的尺寸联系图及加 工示意图。 （3） 、组合机床部件设计 包括专用多轴箱的设计，传动布局合理，轴 与齿轮之间不发生干涉，保证传动的平稳性和精确性。专用主轴设计、轴承的选 用及电机的选择等。 （4） 、液压装置的设计 液压滑台、定位夹紧装置均为液压控制。并采用 了许多液压控制阀，保证了运动的平衡性，循环性和精确性。 关键词：关键词：组合机床；设计；过程；功能 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 ABSTRACT This thesis mainly elucidates the basic process and requirements that design of the combination machine. Combination machine is designed according the fundamental , which highly centralized ,or , more correctly it can process one working procedure or more different working procedures at one time . Combination machine was developed in the end of industrial production compared with traditional machine; combination machine has many advantages , such as high efficiency , high accuracy and low cost . It is composed of some general parts , such as bed ,column ,work able ,power unit ,and some special parts designed according to different work piece machining need. The preface of a lot of works can be completed on the combination machine, but in regard to the majority current usage of combination machine, then and primarily used for the flat surface to process and the bore to process two big work preface. The main part including :(1) Formulating technological plan We,ve learned the characteristic of the part designed ,accuracy and specification ,locating and fixing ,productivity and machining structure by the practice .Then the technological operation and work order can be determined which can be finished in combination machine.(2) Combination machine frame design determines the interrelation of the different part in the machining tool ,select general parts and tool oriented .Then compute cut feed and productivity finally draw a sketch map of the machine .(3) Combination machine parts design including headstock、proper transmission layout 、shaft and gear move freely without interference which ensure the stability and accuracy during transmission ,then design dedicated select bearings and engine etc.(4) It adopts many hydraulic control valves ,which ensure the stability ,circulation and accuracy . Keywords: combination machine ;design ;process ;function 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 目目 录录 摘 要 2 Abstract . 3 目 录 4 1 绪论 6 1.1 课题研究意义 . 6 1.2 钻孔专用设备应用 6 1.3 钻孔专用设备. 7 1.3.1 多轴头 . 7 1.3.2 多轴箱 7 1.3.3 多轴钻床 . 8 1.3.4 自动更换主轴箱机床 . 8 1.4 钻孔专用设备趋势 . 9 2 减速器箱体 机械加工工艺 . 10 2.1 了解零件的功用及技术要求 10 2.2 分析零件的结构工艺性 . 10 2.3 毛坯选择 10 2.3.1 毛坯的种类 10 2.3.2 铸件制造方法的选择 10 2.3.3 铸件的尺寸公差与加工余量 .11 2.4 定位基准的选择11 2.5 拟定工艺路线 12 2.5.1 确定各表面的加工方法 12 2.5.2 加工顺序的安排 12 2.5.3 确定加工余量 13 2.5.4 计算工序尺寸及公差 14 2.6 确定各工序切削用量 . 14 2.7 机床及工艺装备的选择 . 14 3 组合机床的总体设计. 19 3.1 组合机床方案的制定 19 3.1.1 制定工艺方案 . 19 3.1.2 确定组合机床的配置形式和结构方案。 . 19 3.2 确定切削用量及选择刀具 21 3.3.1 确定工序间余量 . 21 3.3.2 选择切削用量 . 21 3.3.3 确定切削力、切削扭矩、切削功率 . 21 3.3.4 选择刀具结构 . 22 3.3 钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制 22 3.3.1 被加工零件工序图 . 22 3.3.2 加工示意图 . 24 3.3.3 机床联系尺寸图 . 28 3.3.4 生产率计算卡 . 30 3.4 多轴箱的设计 31 3.4.1 绘制多轴箱设计原始依据图 . 31 3.4.2 齿轮模数选择 . 32 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 3.4.3 多轴箱的传动设计 . 32 3.4.4 绘制传动系统图 . 34 3.4.5 传动零件的校核 . 35 1.5 夹具设计的计算 36 1.5.1 受力计算. 36 1.5.2 夹紧力. 37 3.6 机床的液压滑台系统的具体设计 37 3.6.1 液压缸所受的外负载 . 37 3.6.2 拟定液压系统原理图 . 38 3.6.3 液压系统的计算和选择液压元件 . 39 结 论 43 致 谢 44 参考文献 45 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 1 绪论绪论 1.1 课题研究意义课题研究意义 市场的开放性和全球化使产品的竞争日趋激烈。而决定产品竞争力的指标是产品的 开发时间(Time ) ， 产品(Quality)，成本(Cost)，创新能力(Creation)和服务 (Service)。用户在追求高质量产品的同时，会更多的追求较低的价格和较短的交货周 期。美国制造业在 20 世纪 50 至 40 年代主要以扩大生产规模作为企业竞争力的第一要 素，而在 70 年代竞争力的第一要素为降低生产成本，80 年代为提高产品质量，90 年代 为市场响应速度。所以现代企业都期望通过提高自身的科技含量，增强竞争力。 制造业是国家重要的基础工业之一，制造业的基础是。是众多机械制造的母机，它 的发展水平，与制造业的生产能力和制造精度有着直接关系，关系到国家机械工业以至 整个制造业的发展水平.是先进制造技术的基本单元载体，机械产品的质量、更新速度、 对市场的应变能力、生产效率等在很大程度上取决于的效能。因此，制造业对于一个国 家经济发展起着举足轻重的作用我国是世界上产量最多的国家.根据德国工业协会(VD W )2000 年统计资料，在主要的生产国家中，中国排名为世界第五位。但是在国际市场 竞争中仍处于较低水平:即使在国内市场也面临着严峻的形势:一方面国内市场对各类 产品有着大量的需求，而另一方面却有不少国产滞销积压，国外产品充斥市场。 1.2 钻孔专用设备应用 据统计，一般在车间中普通机床的平均切削时间很少超过全部工作时间的 15%。 其余时间是看图、装卸工件、调换刀具、操作机床、测量以及清除铁屑等等。使用数控 机床虽然能提高 85%，但购置费用大。某些情况下，即使生产率高，但加工相同的零件， 其成本不一定比普通机床低。故必须更多地缩短加工时间。不同的加工方法有不同的特 点，就钻削加工而言，钻孔专用设备是一种通过少量投资来提高生产率的有效措施。虽 然不可调式多轴头在自动线中早有应用，但只局限于大批量生产。即使采用可调式多轴 头扩大了使用范围，仍然远不能满足批量小、孔型复杂的要求。尤其随着工业的发展， 大型复杂的钻孔专用设备更是引人注目。例如原子能发电站中大型冷凝器水冷壁管板有 15000 个 20 孔，若以摇臂钻床加工，单单钻孔与锪沉头孔就要 841.5 小时，另外还要 划线工时 151.1 小时。但若以数控八轴落地钻床加工，钻锪孔只要 171.6 小时，划线也 简单，只要 1.9 小时。因此，利用数控控制的二个坐标轴，使刀具正确地对准加工位置， 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 结合钻孔专用设备不但可以扩大加工范围，而且在提高精度的基础上还能大大地提高工 效，迅速地制造出原来不易加工的零件。有人分析大型高速柴油机 30 种箱形与杆形零 件的 2000 多个钻孔操作中， 有 40%可以在自动更换主轴箱机床中用二轴、 三轴或四轴多 轴头加工，平均可减少 20%的加工时间。1975 年法国巴黎机床展览会也反映了钻孔专用 设备的使用愈来愈多这一趋势。 1.3 钻孔专用设备 钻孔专用设备是在一次进给中同时加工许多孔或同时在许多相同或不同工件上各 加工一个孔。这不仅缩短切削时间，提高精度，减少装夹或定位时间，并且在数控机床 中不必计算坐标，减少字块数而简化编程。它可以采用以下一些设备进行加工：立钻或 摇臂钻上装多轴头、多轴钻床、多轴组合机床心及自动更换主轴箱机床。甚至可以通过 二个能自动调节轴距的主轴或多轴箱，结合数控工作台纵横二个方向的运动，加工各种 圆形或椭圆形孔组的一个或几个工序。现在就这方面的现状作一简介。 1.3.1 多轴头 从传动方式来说主要有带传动、齿轮传动与万向联轴节传动三种。这是大家所熟 悉的。前者效率较高，结构简单，后者易于调整轴距。从结构来说有不可调式与可调式 二种。前者轴距不能改变，多采用齿轮传动，仅适用于大批量生产。为了扩大其赞许适 应性，发展了可调式多轴头，在一定范围内可调整轴距。它主要装在有万向.二种。 （1） 万向轴式也有二种:具有对准装置的主轴。主轴装在可调支架中，而可调支架能在壳体 的 T 形槽中移动，并能在对准的位置以螺栓固定。 （2）具有公差的圆柱形主轴套。主轴 套固定在与式件孔型相同的模板中。前一种适用于批量小且孔组是规则分布的工件（如 孔组分布在不同直径的圆周上） 。后一种适用于批量较大式中小批量的轮番生产中，刚 性较好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模板。多轴头可以装在立钻式摇臂钻床 上，按钻床本身所具有的各种功能进行工作。这种钻孔专用设备方法，由于钻孔效率、 加工范围及精度的关系，使用范围有限。 1.3.2 多轴箱 也象多轴头那样作为标准部件生产。美国 Secto 公司标准齿轮箱、多轴箱等设计 的不可调式多轴箱。有 32 种规格，加工面积从 300300 毫米到 6001050 毫米，工作 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 轴达 60 根，动力达 21.5 千瓦。Romai 工厂生产的可调多轴箱调整方便，只要先把齿轮 调整到接近孔型的位置，然后把与它联接的可调轴移动到正确的位置。因此，这种结构 只要改变模板，就能在一定范围内容易地改变孔型，并且可以达到比普通多轴箱更小的 孔距。 根据成组加工原理使用多轴箱或多轴头的组合机床很适用于大中批量生产。为了 在加工中获得良好的效果，必需考虑以下数点： （1）工件装夹简单，有足够的冷却液冲 走铁屑。 （2）夹具刚性好，加工时不形变，分度定位正确。 （3）使用二组刀具的可能性， 以便一组使用，另一组刃磨与调整，从而缩短换刀停机时间。 （4）使用优质刀具，监视 刀具是否变钝，钻头要机磨。 （5）尺寸超差时能立即发现。 1.3.3 多轴钻床 这是一种能满足钻孔专用设备要求的钻床。诸如导向、功率、进给、转速与加工范 围等。巴黎展览会中展出的多轴钻床多具液压进给。其整个工作循坏如快进、工进与清 除铁屑等都是自动进行。值得注意的是，多数具有单独的变速机构，这样可以适应某一 组孔中不同孔径的加工需要。 1.3.4 自动更换主轴箱机床 为了中小批量生产合理化的需要，最近几年发展了自动更换主轴箱组合机床。 (1) 自动更换主轴机床 自动更换主轴机床顶部是回转式主轴箱库，挂有多个不可调主轴箱。纵横配线盘予 先编好工作程序，使相应的主轴箱进入加工工位，定位紧并与动力联接，然后装有工件 的工作台转动到主轴箱下面，向上移动进行加工。当变更加工对象时，只要调换悬挂的 主轴箱，就能适应不同孔型与不同工序的需要。 (2)多轴转塔机床 转塔上装置多个不可调或万向联轴节主轴箱，转塔能自动转位，并对夹紧在回转工 作台的工件作进给运动。 通过工作台回转， 可以加工工件的多个面。 因为转塔不宜过大， 故它的工位数一般不超过 46 个。且主轴箱也不宜过大。当加工对象的工序较多、尺 寸较大时，就不如自动更换主轴箱机床合适，但它的结构简单。 (3)自动更换主轴箱组合机床 它由自动线或组合机床中的标准部件组成。不可调多轴箱与动力箱按置在水平底 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 座上，主轴箱库转动时整个装置紧固在进给系统的溜板上。主轴箱库转动与进给动作都 按标准子程序工作。换主轴箱时间为几秒钟。工件夹紧于液压分度回转工作台，以便加 工工件的各个面。好果回转工作台配以卸料装置，就能合流水生产自动化。在可变生产 系统中采用这种装置，并配以相应的控制器可以获得完整的加工系统。 (4) 数控八轴落地钻床 大型冷凝器的水冷壁管板的孔多达 15000 个，它与支撑板联接在一起加工。孔径 为 20 毫米，孔深 3.20 毫米。采用具有内冷却管道的麻花钻，57 巴压力的冷却液可直 接进入切削区，有利于排屑。钻尖磨成 90供自动定心。它比普通麻花钻耐用，且进给 量大。为了缩短加工时间，以 8 轴数控落地加工。 1.4 钻孔专用设备趋势 钻孔专用设备生产效率高，投资少，生产准备周期短，产品改型时设备损失少。而且随着我国 数控技术的发展，钻孔专用设备的范围一定会愈来愈广，加工效率也会不断提高。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 2 减速器箱体机械加工工艺 2.1 了解零件的功用及技术要求 熟悉用途（机械传动有级调速） 、性能及工作条件密封（保证齿轮系中无杂，无灰 层进入，机油润滑） ，在产品中的位置（处于电机与执行机构之间）和功用（齿轮间的 传动比来改变转速） ， 2.2 分析零件的结构工艺性 零件的结构工艺分析主要应考虑以下几个方面： 零件的结构工艺分析主要应考虑以下几个方面： （1）零件的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的要求应经济合理，重要尺寸精度 35， 40， 48 公差在 0.025 之内，形位公差垂直度要求 0.05 之内,一般尺寸精度为 9-11 级。 （2）各加工表面的几何形状应尽量简单。 （3）有相互位置要求的表面应尽量在一次装夹中加工。 该箱体在加工时， 对 35和 40二孔加工要保证孔与孔的孔距高度方向在330.03 及孔与孔轴线垂直度在 0.05 之内，故对 35 和 40 加工时采用一次定位安装来加工。 2.3 毛坯选择 2.3.1 毛坯的种类 铸件 HT15-132（适用于形状复杂的毛坯，良好的耐磨性、抗震性、切削加工性和铸 造性能）表 1-6HT 的牌号、性能及主要用途（机械制造基础） 2.3.2 铸件制造方法的选择 毛坯制造方法应与材料的工艺性、零件的结构形状及大小、生产类型及特点以及工 厂的现有条件相适应 毛坯种类 制造精度 （IT） 加工余量 原材料 工件尺寸 工件形状 砂型铸造 13 级以下 大 HT15-132 各种尺寸 复杂 表 1-2 各类毛坯的特点及应用范围 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 2.3.3 铸件的尺寸公差与加工余量 1、铸件的尺寸公差（GB643.2-1986）规定：铸件尺寸代号为 CT，分 16 级 造型材料 公差等级 CT 灰铸铁 自硬砂 1113 表 1-4 小批和单件生产铸件的尺寸公差等级 表 1-5 铸件尺寸公差数值（机械制造技术课程设计） 2 铸件加工余量 表 1-6 用于成批和大量生产与铸件尺寸公差配套使用的铸件机械加工余量等级和表 1-7 铸件尺寸公差配套使用的铸件机械加工余量（机械制造技术课程设计） 3 铸件最小孔径 表面类型 成批生产 通孔 1530MM 表 1-8 铸件最小孔径 3 毛坯零件合图 用查表法确定各表面的加工总余量和余量公差。 表 1-5 铸件尺寸公差数值（机械制造技术课程设计） 表 1-6 用于成批和大量生产与铸件尺寸公差配套使用的铸件机械加工余量等级和表 1-7 铸件尺寸公差配套使用的铸件机械加工余量（机械制造技术课程设计） 2.4 定位基准的选择 正确地选择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容，也是保证加工精度的关键。 定位基准分为粗基准和精基准。对于无合适定位面的零件可在毛坯上另外专门设计或加 工出定位表面，称为辅助基准。 定位基准的选择原则（机械制造基础 P254） 粗基准的选择原则 （1） 应选择不加工表面为粗基准。 （2） 对于具有较多加工表面的工件，粗基准的选择，应合理分配各加工表面的加 工余量，以保证： 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 1）各加工表面都有足够的加工余量； 2）对某些重要的表面，尽量使其加工余量均匀； 3）使工件上各加工表面总的金属切除量最小； （3） 作为粗基准的表面，应尽量平整，没有浇口，冒口或飞边等其它表面缺陷， 以便定位准确； （4） 同一尺寸方向上的粗基准表面只能使用一次； 2.5 拟定工艺路线 2.5.1 确定各表面的加工方法 工件各加工表面的加工方法和加工次数是拟定工艺路线的重要内容。主要依据零件 各加工表面本身的技术要求确定，同时还要综合考虑生产类型，零件的结构形状和加工 表面的尺寸，工厂现有的设备情况，工件材料性质和毛坯情况等。 2.5.2 加工顺序的安排 在确定了零件各表面的加工方法之后，就要安排加工的先后顺序，零件加工顺序是 否合适，对加工质量，生产率和经济性有着较大的影响。 （1） 机械加工顺序的安排 在安排机械加工顺序时，一般遵循先粗后精先面后孔先主后次基准先行的 原则。对于工序内容复杂的零件则视具体情况采取工序集中与分散的原则处理。 （2） 加工阶段的划分 对于精度和表面质量要求较高的零件，应将粗精加工分开进行。为此，一般将 整个工艺过程划分阶段，按加工性质和作用不同，一般划分为粗加工阶段半精加工阶 段精加工阶段和光整加工阶段。这对于保证零件加工质量合理使用机床设备及时 发现毛坯缺陷及合理安排热处理工序等有很大好处 。 （3） 热处理工序的安排 热处理工序主要用来改善材料的性能及消除应力。热处理的方法次数和在工艺 路线中的位置，应根据零件材料和热处理的目的而定。 （退火 正火时效） （人工时效） （氮化） 毛坯粗加工半精加工精加工精磨细磨 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 （调质 退火） （高频淬火 渗碳淬火整体淬火去应力处理） 图 1-4 热处理工序的安排图（机械制造技术课程设计） 由图可得热处理安排为 毛坯粗加工半精加工精加工 （去应力退火 时效去应力） （表面淬火） （4） 合理安排辅助工序 辅助工序种类很多，主要包括检验划线，去毛刺清洗平衡退磁防锈包 装等，根据工艺需要穿插在工序中。 2.5.3 确定加工余量 合理确定加工余量对零件的加工质量和整个工艺过程的经济性都有很大影响。 余量 过大（材料工时机床刀具）则消耗大；余量过小，不能去掉加工前道工序存在的 误差和缺陷层，影响加工质量，造成废品。 故应在保证加工质量的前提下尽量减小加工余量。毛坯余量（总余量）已在画毛坯图时 确定，这里主要是确定工序余量。 （1） 平面加工余量 加工工序 加工长度 加工宽度 粗加工后精铣 30 100 100300 3001000 1.0mm 1.5mm 1.5mm 2.0mm 表 1-38 平面加工余量 （2） 镗孔加工余量 项目 加工直径 直径余量 半精镗 2080 0.71.2mm 精镗 30130 0.250.40mm 表 1-37 镗孔加工余量 （3） 在实心工件上加工 H7 孔的工序尺寸 零件基本尺寸 钻 粗铰 精铰 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 8 7.8 7.96 8H7 零件基本尺寸 钻 扩孔钻 粗铰 12 11.0 11.95 12H9 表 1-132 在实心工件上加工 H7 孔的工序尺寸 2.5.4 计算工序尺寸及公差 工序顺序确定后，就要计算各个工序加工时所应达到的工序尺寸及其公差。工序尺 寸及其公差的确定与工序余量大小工序尺寸的标注方法基准选择中间工序安排等 密切相关，是一项细致的工作。 2.6 确定各工序切削用量 在单件小批生产中，各工序的切削用量一般由操作工人根据具体情况自己确定，以 简化工艺文件。 在大批大量生产中则应科学地严格地选择切削用量，以充分发挥高效率设备的潜力和 作用。切削用量的选用与下列因素有关：生产率，加工质量（主要是表面粗糙） ，切削 力所收起的工艺系统弹性变形，工艺系统的振动，刀具耐用度，机床功率等。在综合考 虑上述因素的基础上，使背吃刀量 ap，进给量 f ，切削速度 v 的积最大。一般应先尽量 取在的 ap，其次尽量取大的进给量 f，最后取合适的切削速度 v. 2.7 机床及工艺装备的选择 选择机床：数控铣床卧式镗床。夹具（专用夹具） 选择机床和工艺装备的总原则是根据生产类型与加工要求使所选择的机床及工艺装备 既能保证加工质量，又经济合理。中批生产时，通常采用通用机床加专用工夹具；在 大批大量生产条件下，多采用高效率专用机床组合机床流水线自动线与随行夹具。 在需要改装设备或设计专用机床时，应根据具体要求提出设计任务书，其中包括与 加工工序内容有关的必要参数，所要求的生产率保证产品质量的技术条件以及机床的 总体布置形式等。 在选择工艺装备时，既工考虑适应性又要注意新技术的应用，当需要设计专用刀 具量具时，也应提出设计任务书。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 机械加工工艺过程卡片 零件名称 减速箱体 材料牌号 HT200 毛坯种类 灰铸铁 工序号 工序名称 工序内容 设备 工艺装备 010 毛坯铸造 砂型铸造 自硬砂为造 型材料 020 热处理 1 去应力退火 030 底平面粗/ 半精加工 122尺寸加工 数控铣床 立铣刀，专用夹具 1，机 械卡尺 040 顶面粗/半 精加工 122尺寸加工 数控铣床 面铣刀（高速钢） ，专用 夹具 1，机械卡尺 050 D 向端面面 粗/半精加 工 134尺寸加工 数控铣床 面铣刀（高速钢） ，专用 夹具 1，机械卡尺 050 54 端面 面粗/半精 加工 134尺寸加工 数控铣床 面铣刀（高速钢） ，专用 夹具 1，机械卡尺 060 孔粗/半精 加工 35， 48 卧式镗床 单刃镗刀，专用夹具 2， 机械卡尺 070 钻孔 4- 8.5 卧式镗床 钻头，铰刀，丝攻，机械 卡尺 080 孔粗/半精 加工 4-M6 卧式镗床 单刃镗刀，专用夹具 3， 机械卡尺 100 钻孔 其他各端面 小孔 组合机床 钻头，铰刀，丝攻，机械 卡尺 110 热处理 表面淬火 编制 （日期） 审核（日期） 共（ ）页 第（ ）页 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 机械加工工艺卡片 零件名称 减速箱体 材料牌号 HT200 毛坯 种类 灰铸铁 工序 装夹工步 工序内容 背吃刀量 切削速 度m/s 每分钟 转数 进给量mm/r 设备 名称 工艺装备 030 1 3.20，170 1.5 040 1 15 1.4，1.1， 050 1 117，130， 127 1.5，0.75， 060 2 35， 40 1.45，0.6， 1/3 0.3 070 1 12 12，0.425， 0.45 0.520.64 卧式 镗床 钻头 080 1 75 2.25 080 2 47 1.45，0.6， 090 2 2，45 0.55，2.3 100 1 8，9， 14 8， 0.08， 9， 14 0.45 0.360.44 0.470.57 0.610.75 卧式 镗床 钻头 100 1 M5-7H 4.8， 0.45 0.270.33 卧式 镗床 钻头 编制 （日期） 审核 （日期） 共（ ）页 第（ ）页 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 机械加工工艺卡片 零件名称 减速箱 体 材料牌 号 HT200 毛坯 种类 灰铸铁 工序 装夹工 步 工序内 容 背吃刀量 切削速 度 m/s 每分钟 转数 进给量 mm/r 设备 名称 工艺装 备 030 1 3.20， 170 1.5 040 1 15 1.4，1.1， 050 1 117， 130， 127 1.5，0.75， 060 2 35， 40 1.45，0.6， 1/2 0.2 070 1 12 12， 0.425， 0.45 0.520.64 卧式 镗床 钻头 080 1 75 2.25 080 2 47 1.45，0.6， 090 2 2，45 0.55，2.3 100 1 8， 9， 14 8，0.08， 9，14 0.45 0.360.44 0.470.57 0.610.75 卧式 镗床 钻头 100 1 M5-7H 4.8， 0.45 0.270.33 卧式 镗床 钻头 编制 （日期） 审核 （日期） 共（ ）页 第（ ）页 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 机械加工工序卡片 零件名称 减速箱体 材料牌号 HT200 毛坯种类 灰铸铁 工序 工步号 工步内容 背吃刀量 切削速度 m/s 每分钟转 数 进给量 mm/r 设备名称 工艺装备 030 15 1.0 040 117， 130， 127 0.5 050 35， 40 0.2 1/6 3.0 060 12 0.075 1.53.0 卧式镗床 铰刀 080 47 0.2 080 2，45 0.2，0.2 090 8， 0.02， 1.02.0 卧式镗床 铰刀 100 M5-7H 0.1 0.61.2 卧式镗床 铰刀 编制 （日期） 审核 （日期） 共（ ）页 第（ ）页 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 3 组合机床的总体设计 3.1 组合机床方案的制定 3.1.1 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。 根据被加工零件 （减速器箱体） 的零件图 （图 3.1） ， 加工 6 个螺纹底孔的工艺过程： (1) 加工孔的主要技术要求。 9 个螺纹孔 M4 底孔直径均为 3.2mm。 孔的位置度公差为 0.05mm。 工件材料为 HT200，HB170-241HBS 要求生产纲领为（考虑废品及备品率）年产量 2 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。 根据组合机床的工艺方法及能达到的精度，可采用如下的加工方案： 一次性加工通孔，孔径为 3.2mm。 (3) 定位基准及夹紧点的选择 加工此零件上的孔，以上表面限制三个自由度和右端面限制三个自由度，位于中间 的孔通过螺杆起到了很好的夹紧作用。 在保证加工精度的情况下， 提高生产效率减轻工人劳动量， 由于工件是大批量生产， 因此在设计时就认为是人工夹紧。 3.1.2 确定组合机床的配置形式和结构方案。 (1)被加工零件的加工精度 被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序及应保证的加工精度，是制造机床方 案的主要依据。减速器箱体钻孔的精度要求较高，可采用钻孔组合机床。为了加工出表 面粗糙度为 Ra1.6um 的孔，采取提高机床原始制造精度和工件定位基准精度并减少夹压 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 变形等措施就可以了。为此，机床通常采用尾置式齿轮动力装置，进给采用液压系统， 被加工零件图如图 3.1 所示 图 3.1 减速器箱体 (2) 被加工零件的特点 这主要指零件的材料、硬度加工部位的结构形状，工件刚度定位基准面的特点，它 们对机床工艺方案制度有着重要的影响。此减速器箱体的材料是 HT200、硬度 HB170 241、孔的直径为 3.2mm。采用多孔同步加工，零件的刚度足够，工件受力不大，振动， 及发热变形对工件影响可以不计。 一般来说，孔中心线与定位基准面平行且需由一面或几面加工的箱体宜用卧式机 床，立式机床适宜加工定位基准面是水平的且被加工孔与基准面垂直的工件，而不适宜 加工安装不方便或高度较大的细长工件。对大型箱体件采用单工位机床加工较适宜，而 中小型零件则多采用多工位机床加工。 此零件的加工特点是中心线与定位基准平面是垂直的，并且定位基准面是水平的， 工件较小，其孔分布较密集，多轴箱体积较大，一次钻孔，选择立式钻床。 (3) 零件的生产批量 零件的生产批量是决定采用单工位、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 2 万件， 从工件外形及轮廓尺寸， 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 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。 (4) 机床使用条件 根据使用组合机床对车间布置情况、工序间的联系、技术能力和自然条件等的要求 来选择适合的组合机床。 综合以上所述：通过对减速器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，最终决定设计四轴头多工位同步钻床。 3.2 确定切削用量及选择刀具确定切削用量及选择刀具 3.3.1 确定工序间余量 为使加工过程顺利进行并稳定的保证加工精度，必须合理地确定工序余量。生产中 常用查表给出的组合机床对孔加工的工序余量，以消除转、定位误差的影响。 3.2mm 的孔在钻孔时，直径上工序间余量均为 0.2mm。 3.3.2 选择切削用量 确定了在组合机床上完成的工艺内容了，就可以着手选择切削用量了。因为所设计 的组合机床为多轴同步加工在大多数情况下，所选切削用量，根据经验比一般通用机床 单刀加工低 30%左右 多轴主轴箱上所有刀具共用一个进给系统， 通常为标准动力滑台， 工作时， 要求所有刀具的每分钟进给量相同， 且等于动力滑台的每分钟进给量 （mm/min） 应是适合有刀具的平均值。因此，同一主轴箱上的刀具主轴可设计成同转速和同的每转 进给量（mm/r）与其适应。以满足直径的加需要，即： 1 122 . ii n fn fn fvf 3.1 式中： n1 、n2、ni 各主轴转速（r/min） 12 ,. i fff 各主轴进给量（mm/r） v f 动力滑台每分钟进给量（mm/min） 由于减速器箱体钻孔的加工精度、工件材料、工作条件、技术要求等，按照经济地 选择满足加工要求的原则，采用查表的方法查得：孔钻头直径 D=3.2mm，进给量 f=0.3.2mm/r、切削速度 v=3.2m/min 3.3.3 确定切削力、切削扭矩、切削功率 根据选定的切削用量（主要指切削速度 v 及进给量 f）确定切削力，作为选择动力 部件（滑台） ；确定切削扭矩，用以确定主轴及其它传动件（齿轮，传动轴等）的尺寸； 确定切削功率，用以选择主传动电动（一般指动力箱）功率，通过查表计算如下： 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 切削力： F=26D 8 . 0 f 6 . 0 HB3.2 =26 3.2 8 . 0 2 . 0 6 . 0 200 =2378.5N 切削扭矩： T=10 9 . 1 D 8 . 0 f 6 . 0 HB3.3 =10 9 . 1 14 0.8 0.2 6 . 0 200 =9979N mm 切削功率： P=/9740TvD3.4 =9979 3.2/(9740 3.3.2 3.2) =0.43kw 式中： HB布氏硬度 F切削力（N） D钻头直径（mm） f每转进给量（mm/r） T切削扭矩(N mm) V切削速度（m/min） P切削功率(kw) 3.3.4 选择刀具结构 减速器箱体的布氏硬度在 HB170-241，孔径 D 为 3.2mm 刀具的材料选择高速钢钻头 （W3.2Cr4V） ，为了使工作可靠、结构简单、刃磨简单，选择标准 3.2mm 的麻花钻。孔 加工刀具的长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端与导向套之间有 3050mm 的距离， 以便排出切屑和刀具磨损后有一定的向前的调整量。 3.3 钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制 总体设计方案的图纸表达形式“三图一卡”设计，其内容包括： 绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图、编制生产率卡。 3.3.1 被加工零件工序图 1、被加工零件工序图的作用及内容 被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示一台组合机床完成的工艺内容，加 工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、夹具部位及被加工 零件的材料、硬度等状况的图纸。它是在原零件图基础上，突出本机床的加工的内容， 加上必要的说明绘制成的，是组合机床设计的主要依据，也是制造、使用、检验和调整 机床的重要技术文件。减速器箱体钻孔组合机床的被加工零件工序图如 3.2 所示。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 图上主要内容： （1）被加工零件的形状，主要外廓尺寸和本机床要加工部位的尺寸、精度、表面 粗糙度、形位精度等技术要求，以及对上道工序的技术要求等。 （2）本工序所选定的定位基准、夹紧部位及夹紧方向。 （3）被加工零件的名称、编号、材料、硬度及被加工部位的加上余量等。 2、绘制被加工零件工序图的注意事项 （1）为了使被加工零件工序图清晰明了，一定要图出被本机床的加工内容。绘制 时，应按一定的比例，选择足够的视图及剖位视图，突出加工部位（用粗实线） ，并把 零件轮廓及与机床、夹具设计有关粗实线标记。如图 3.2 中定位基准，机械夹压位置及 方向，辅助支承均须用规定的符号部（用细实线）表清楚，凡本道工序保证的尺寸、角 度等，均应在尺寸数值下方面用表示出来。 图 3.2 减速器箱体工序图 （2）加工部位的位置尺寸应由定位基准注起，为便于加工及检查，有时因所选定 位基准与设计基准不重合，则须对加工部位要求位置尺寸精度进行分析换算。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 3.3.2 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。图 3.3 为减速 器箱体钻孔的加工示意图 图 3.3 加工示意图 在图上应标注的内容： （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、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 （1）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。 （2）导向套的选择 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 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。 1）选择导向类型 根据刀具导向部分直径和刀具导向的线速度 v=3.2m/min，选择 固定式导向。 2）导向套的参数 根据刀具的直径选择固定导向装置 固定导向装置的标准尺寸如下表： 表 3.1 固定导向装置的标准尺 d d1 D D1 D2 l l1 l2 l3 l4 L5 3.2 3.2 22 30 34 150 40 3.2 12 17 46 固定装置的配合如下表： 表 3.2 固定装置的配合 导向 类别 工艺 方法 D D D1 刀具导向 部分外径 固定 导向 钻孔 G7（或 F8） H7/g6 H7/n6 g6 固定导向装置的布置如图 3.4 所示 图 3.4 固定导向装置的布置 （3）初定主轴类型、尺寸、外伸长度 因为轴的材料为 40Cr，剪切弹性模量 G=81.0GPa,刚性主轴取 14（ 0）m,所 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 以 B 取 3.316， 根据刚性条件计算主轴的直径为： dB 4 T1.59 式中： d轴直径（mm） （24.65） T轴所承受的转矩（Nmm） B系数 本设计中主轴直径 d=25mm,主轴外伸长度为：L=115mm，D/ 1 d为 40/28。 （4）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,连接杆如图 1.5 所示， 图 1.5 可调连接杆 连接杆