毕业设计（论文）-495曲轴零件工艺、钻润滑油孔夹具及专用机床设计（全套图纸）.pdf

XX学院学士学位论文（设计） 本本 科科 毕毕 业业 设设 计计 题 目 495 曲轴零件工艺、 钻润滑油孔夹具及专用曲轴零件工艺、 钻润滑油孔夹具及专用 机床设计机床设计 学 院 工业制造学院工业制造学院 专 业 机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 学生姓名 学 号 年级 11 指导教师 职称 讲师讲师 2015 年 3 月 28 日 XX学院学士学位论文（设计） 495 曲轴零件工艺、钻润滑油孔夹具及专用机床设计 专 业： 学 号： 学 生： 指导教师： 摘要：本设计介绍了 495 曲轴零件工艺、钻润滑油孔夹具及专用机床的设计，其中包含了零件加工 工艺的确定，设计中首先要了解工件的加工工艺路线及工序的计算，确定钻润滑油孔主轴的直径， 初步选用电机型号及机床各部分部件。编制三图一卡（被加工零件工序图，加工示意图，机床联系 尺寸图，机床生产率计算卡）。在多轴箱设计中，确定传动系统，计算主轴坐标，传动部件的校核 及主轴箱的总图绘制。 本设计将钻孔工装实现了通用化，从而降低了机器成本，而且节省了加工时间，提高了工作生 产效率。 关键词： 曲轴；专业机床；多轴箱；工装 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 XX学院学士学位论文（设计） The 495 part process, the crankshaft design of lubricating oil hole drilling fixture and special purpose machine Specialty： Student Number： Student： Supervisor： Abstract：The design on the Lidao Biansuchilun Box axlebox more than the design, which includes parts fthe processing technology of identification, design is first necessary to understand the workpiece intheprocessing line and process of calculation to determine Tapping the spindle diameter, the initial choice ofmotor Model and some parts of the machine. Figure 1 of the three cards (the processing parts process map,diagram processing, machine tools Contact size map, machine tool productivity calculation card). Inmulti- axle box design, drive system established to calculate coordinates spindle, transmission parts of the spindlebox and check the total mapping. This design will be drilling, tapping combination of the two as one and reduce the cost of machinery, processing and save time, improve the work efficiency of production. Key words：Machine manufacture,;Crankshaft,;Processing craft, Fixture;tool box XX学院学士学位论文（设计） XX学院学士学位论文（设计） I 目 录 绪论 . 1 1. 组合机床概述 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2. 495 曲轴零件工艺分析 . 3 2.1 被加工零件的功用 . 3 2.2 编制工艺规程及分析 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2.2.1 被加工零件的技术要求 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2.2.2 毛坯的选用 . 4 2.3 零件加工工艺路线的拟定 . 4 2.3.1 定位基准的选择 . 4 2.3.1.1 粗基准的选择 . 4 2.3.1.2 精基准的选择 . 4 2.4 制定工艺路线 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2.5 零件技术条件分析 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2.6 初步拟定工艺规程 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2.7 所用设备及工艺装备 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 2.8 切削用量的确定 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 3. 钻孔组合机床的结构设计 . 12 3.1 组合机床的配置形式的选择 . 12 3.2 动力部件的选择 . 12 4. 绘制“三图一卡” . 13 4.1 绘制被加工零件工序图 . 13 4.2 绘制被加工零件加工示意图 . 14 4.3 机床联系尺寸图的绘制 . 15 4.4 专用机床生产率计算卡的编制 . 16 4.4.1 生产率的计算 . 16 4.4.2 编写生产率计算卡 . 17 5. 组合机床钻润滑油孔多轴箱设计 . 17 5.1 钻孔概述 . 17 XX学院学士学位论文（设计） II 5.2.1 内容及注意事项 . 18 5.2.2 主轴外伸尺寸及切削用量 . 19 5.3 主轴齿轮的确定及计算 . 19 5.3.1 主轴形式和直径，齿轮模数的确定 . 19 5.3.2 多轴箱所需动力计算 . 20 5.4 多轴箱的传动设计 . 22 5.4.1 对多轴箱的传动系统的一般要求 . 22 5.4.2 拟订多轴箱传动系统的方法 . 22 5.5 对传动零件进行校核 . 25 5.5.1 轴的挍核 . 26 5.5.2 齿轮的挍核 . 27 5.6 钻润滑油孔夹具的设计 . 28 5.6.1 钻孔靠模机构及卡头 . 29 5.6.2 钻孔装置 . 29 5.6.3 钻孔行程的控制 . 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 6. 结论 . 31 附录 32 参考文献 33 致谢 34 XX学院学士学位论文（设计） 1 绪论 1 组合机床概述 本设计是对 495 曲轴零件钻孔的专用机床总体及钻孔多轴箱设计。通过本次设计掌 握组合机床的工作原理，设计方法和了解组合机床的发展史及未来的发展前景。 动力箱 、各种工艺切削头和动力滑台是组合机床完成切削主运动或进给运动的动 力部件，是组合机床通用部件中最基本的部件。其中还有能同时完成切削主运动和进给 运动的动力头。而只能完成进给运动的动力部件称为动力滑台。 固定在动力箱上的主轴箱是用来布置切削主轴，并把动力箱输出轴的旋转运动传递 给各主轴的切削刀具。由于各主轴的位置与具体被加工零件有关，因此主轴箱必须根据 被加工零件进行设计。不能制造成完全通用的部件，但其中很多零件（如主轴、中间轴 齿轮和箱体等）是通用的。 组合机床在目前被广泛应用。组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基 础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床，它能够对工件进行多刀，多轴，多面， 多工位同时加工。在组合机床上可以完成钻孔，钻孔，铰孔，车削，镗削，磨削及液压 等工序。组合机床结构稳定，工作可靠，使用和维修方便，有可重新改装的优越性。其 通用零部件可以多次重复使用。它可以同时从几个方向采用多把道具，对几个工件进加 工，大大提高了生产率，而且他还具有设计制造周期短，占地面积小等特点。所以组合 机床越来越广泛的被广泛的被应用到各行各业。 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。 组合机床的通用部件有：床身（侧底座）、底座（包括中间底座和立柱底座）、立 柱、动力箱、动力滑台、各种工艺切削头等。对于一些按顺序加工的多工位组合机床， 还具有移动工作台和回转工作台。 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。 图 1-1 为各种组合机床配置方案示意图 13 . XX学院学士学位论文（设计） 2 图 1-1 各种组合机床配置方案示意图 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、切削内外钻孔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。 美国组合机床（其包括内容与我国比较接近）的产值在金切机床产值中占的比例较 高，大多数年份都在 20%以上，表明美国组合机床行业是比较发达的。从单台（条）的 平均价值金额看，美国较高，表明美国组合机床自动线的产量较多。意、法两国组合机 床的产量和产值虽然较少，但其在金切机床年产值中的比例却高于德国和日本，表明这 两国重视组合机床的生产。美国组合机床的常量很少，所占比例较低，未受重视。 XX学院学士学位论文（设计） 3 表 1-1 美国金属切削机床市场情况及预测 2 495 曲轴零件工艺分析 2.1 被加工零件的功用 495曲轴零件是机械制造中加工工序较多，劳动量较大的，精度要求高的典型零件。 曲轴是柴油发动机的重要零件。它的作用是把活塞的往复直线运动变成旋转运动， 将作用在活塞上的气体压力变成扭矩，用来驱动工作机械和柴油发动机各辅助系统进行 工作。曲轴在工作时承受着不断变化的压力、惯性力和它们的力矩作用，因此要求曲轴 的强度高、刚度大、耐磨性好、轴颈表面加工尺寸精确。 2.2 编制工艺规程及分析 2.2.1 被加工零件的技术要求 曲轴一般是由自由端、功率输出端和若干个曲拐组成。曲拐由主轴颈、连杆轴颈和 曲柄组成。如零件图所示，该曲轴是整体式曲轴，有四个拐。曲轴的工艺特点是：结构 复杂，加工的尺寸精度、形位精度和表面质量要求高，刚性差，属于易弯曲变形的异性 轴类零件。曲轴的主要加工表面有：主轴颈、连杆轴颈等。 XX学院学士学位论文（设计） 4 2.2.3 毛坯的选用 机械零件常用的毛坯主要有铸件、锻件、焊接件、各种型材及板料等。选择毛坯要 综合考虑零件材料及其力学性能、 零件材料的工艺性、 零件结构形状和尺寸、 生产类型、 工厂生产条件。曲轴工作时要承受很大的转矩及变形弯曲应力，容易产生扭转、折断及 轴颈磨损，要求材料应有较高的强度、冲击韧度、抗疲劳强度和耐磨性，球墨铸铁能很 好地满足上述要求。该零件为小批量生产，采用铸造毛坯。材料为 QT600- 2,经热处理消 除内应力，调整硬度值到 190- 270HBS。 2.3 零件加工工艺路线的拟定 2.3.1 定位基准的选择 机械加工的最初工序只能用工件毛坯上未加工的表面作为定位基准，这种定位基准 成为粗基准。用已经加工过的表面作定位基准则成为精基准。在这定零件机械加工工艺 规程时，总是先考虑选择怎样的精基准定位把工件加工到设计要求，然后考虑选择怎样 的粗基准定位，把用作精基准的表面加工出来。 2.3.1.1 粗基准的选择 粗基准选择的要求应能保证加工面与非加工面之间的位置要求及合理分配加工面 的余量。同时要为后续工序提供精基准。具体有以下原则：为了保证加工面与非加工面 之间的位置要求， 应选择非加工面为粗基准;为了保证各加工面都有足够的加工余量， 应 选择毛坯余量最小的面为粗基准；粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上，通常只 允许使用一次；做粗基准的表面应平整光洁，以使工件定位稳定可靠，加紧方便。 曲轴也是属于轴类零件，以外圆做为粗基准，可分别以主轴颈和连杆轴颈作为粗基 准。 2.3.1.2 精基准的选择 精基准选择时应能保证加工精度和装夹可靠方便，有以下原则：基准重合原则；基 准同一原则；自为基准原则；互为基准原则；保证工件定位准确、加紧可靠、操作方便 的原则。精基准的选择主要考虑基准重合的问题。当设计基准与工序不重合时，应进行 尺寸换算。 2.4 制定工艺路线 XX学院学士学位论文（设计） 5 工艺路线是工艺规程设计的总体布局。其主要任务是选择零件表面的加工方法、确 定加工顺序、划分加工阶段。根据工艺路线，可以选择各工序的工艺基准，确定工序尺 寸、设备、工装、切削用量和时间定额等。在拟定工艺路线时应从实际情况出发，充分 考虑应用各种新工艺、新技术的可行性和经济性。 机械加工工序的安排原则概括为十六字诀：基准先行，先主后次，先粗后精，先面 后孔。在零件切削加工工艺过程中，首先要安排加工加准面的工序。作为精基准表面， 一般都安排在第一道工序进行加工，以便后续工序利用该基准定位加工其它表面。其次 安排加工主要表面，至于次要表面则可在主要表面加工后穿插进行加工。当零件需要分 阶段加工时，即先进行粗加工，在进行半精加工，最后进行精加工和光整加工。总之表 面粗糙度值最低的表面和最终加工工序必须安排在最后加工，尽量避免磕碰高光洁的表 面。所有机械零件的切削加工总是先加工出平面，然后再加工内孔。 热处理工序的安排：预备热处理的目的是改善加工性能，为最终热处理做好准备和 消除残余应力，如正火、退火和时效处理。最终热处理的目的是提高力学性能，如调质、 淬火、渗碳淬火、渗氮等。调质、淬火、渗碳淬火安排在半精加工之后，精加工之前进 行，以便在精加工磨削时纠正热处理变形。 辅助工序的安排：辅助工序主要包括检验、去毛刺、清洗、涂防锈油等。检验工序 是主要的辅助工序，重要零件粗加工或半精加工后，重要工序加工之前，零件外送车间 加工之前，零件全部加工结束之后都要检验。去毛刺也是不可缺少的工序，在成批生产 中，对于车削回转表面的毛刺均由车工去除；对于刨、铣、磨、钻等表面毛刺均由钳工 去除。 2.5 零件技术条件分析 （1）主轴颈110 尺寸公差等级 IT6，表面粗糙度 Ra 为 0.63m，圆柱度误差为 0.011。 （2）连杆轴颈110 尺寸公差等级为 IT7，表面粗糙度 Ra 为 0.8m，圆柱度误差 为 0.011。 （3） 位置精度： 主轴颈与连杆轴颈平行度误差为 0.02， 主轴颈的同轴度误差为 0.02。 2.6 初步拟定工艺规程 工艺规程：把工艺过程的操作方法按一定的格式用文件的形式规定下来。 XX学院学士学位论文（设计） 6 拟订的加工工艺: 曲轴 机械加工工艺过程卡片 零 件 图 号 零 件 名 称 495 曲轴 材 料 牌 号 QT-60-2 毛 坯 种 类 铸 铁 工 序 号 工序 名称 工序内容 设 备 工 艺 装 备 1 铸 铸造，清理 2 热处理 正火 3 锯式样 4 车 车曲轴两端面钻中心孔 CA6140 三爪卡盘、游标卡尺、中 心钻钻头 5 车 粗车主轴颈右端并倒角 CA6140 三爪卡盘、游标卡尺、外 圆车刀 6 车 粗车主轴颈左端并倒角 CA6140 两顶尖、游标卡尺、90 度 车刀 7 车 半精车主轴颈右端 CA6140 两顶尖、游标卡尺、 90 度车刀 8 车 半精车主轴颈左端 CA6140 两顶尖、游标卡尺、 90 度车刀 XX学院学士学位论文（设计） 7 9 车 钻主轴颈右端盲孔深1936 CA6140 两顶尖、游标卡尺、 钻头36 10 车 粗车、精车主轴颈右端面内孔740N CA6140 两顶尖、游标卡尺、 内孔车刀 11 车 钻、 攻 M14X4.5 螺纹孔底孔10.5， 攻 M14 牙 CA6140 两顶尖、游标卡尺、 丝攻钻头、145 .10M 12 车 粗车连杆轴颈切第一、二侧板 特种多刀车 床 偏心分度卡盘、游标 卡尺、90 度车刀 13 车 粗车连杆轴颈切第三、四侧板 特种多刀车 床 偏心分度卡盘、游标 卡尺、90 度车刀 14 车 粗车连杆轴颈切第五、六侧板 特种多刀车 床 偏心分度卡盘、游标 卡尺、90 度车刀 15 车 粗车连杆轴颈切第七、八侧板 特种多刀车 床 偏心分度卡盘、游标 卡尺、90 度车刀 16 铣 粗铣各连杆上、下及前、后端 铣床 V 形块、游标卡尺、 铣刀 17 钻 在各个侧板及主轴颈上钻油孔 专用钻床 专用夹具、 游标卡尺、 6 钻头 18 钻 钻、攻主轴颈右端面 6-M12X1.25 螺纹孔底孔 5 . 10，攻 M12X1.25 牙 普通立式钻床 专用钻孔夹具 19 铣 在主轴颈左端粗铣键槽 铣床 V 形块、游标卡尺、铣刀 20 校直 校直 压床 21 热处理 淬火 22 去毛刺 在所有侧面去除机械加工所留下 的毛刺 辊道上 23 清 理 并 吹净 在乳化液中清洗顶尖和油孔保证 没有赃物并吹净 清洗机上 24 检验 检验以上加工尺寸 检验台上 XX学院学士学位论文（设计） 8 25 修 正 中 心孔 修正中心孔 26 磨 磨削主轴颈右端 外圆磨床 两顶尖、卡规、千分 尺、砂轮 27 磨 磨削主轴颈左端 外圆磨床 两顶尖、卡规、千分 尺、砂轮 28 磨 磨削连杆轴颈第一、二侧板 外圆磨床 偏心分度卡盘、 卡规、 千分尺、砂轮 29 磨 磨削连杆轴颈第一、二侧板 外圆磨床 偏心分度卡盘、 卡规、 千分尺、砂轮 30 磨 磨削连杆轴颈第一、二侧板 外圆磨床 偏心分度卡盘、 卡规、 千分尺、砂轮 31 磨 磨削连杆轴颈第一、二侧板 外圆磨床 偏心分度卡盘、 卡规、 千分尺、砂轮 32 磨 磨削各连杆上、下及前、后端 外圆磨床 V 形块、游标卡尺、 砂轮 33 去 毛 刺 吹净 在所有孔口处抛光棱边在主轴颈、 连杆 轴颈上去毛刺并吹净 辊道上 34 检验 检验 检验台上 35 动平衡 曲轴动平衡量每端不大于 120g.cm n=600r/min 动平衡机上 36 去 除 不 平衡量 去除不平衡量 立式钻床、 立式铣床 V 形块 37 校直 校直 液压床上 38 终检 终检 检验台上 XX学院学士学位论文（设计） 9 签 字 设计 （日 期） 校 对（日期） 审 核（日 期） 标 准 化 （ 日 期） 会 签（日 期） 2.7 所用设备及工艺装备 设备：CA6140、立式铣床、卧式双面中心钻床、特种多刀车床、摇臂钻床、攻钻 孔机床、液压床、辊道、清洗机、检验台、外圆磨床、动平衡机。 夹具：顶尖、V 形块、偏心卡盘分度夹具、钻直孔专用夹具、钻斜孔专用夹具。 刀具：90 度车刀、R3 圆弧车刀、铣刀、10、20 钻头、砂轮、切断刀。 量具：千分尺、游标卡尺、专用卡规 2.8 切削用量的确定 （1）车曲轴两端面并从两面钻中心孔： 背吃刀量:a p=5 由参考文献2表 8- 3 得：f=0.5mm/r, 由2表 8- 4 得 v=40m/min 则 n=318v/d=31840/115=110r/min （2）粗车主轴颈右端并倒角： 背吃刀量：a p=2.6, 由参考文献2表 8- 3 得:f=0.6 由2表 8- 6 查得 v=120m/min 则 n=318v/d=318x120/112.4=339.5=340r/min （3）粗车主轴颈左端并倒角： XX学院学士学位论文（设计） 10 背吃刀量：a p=2.6 由2表 8- 3 得：f=0.6mm/r 由2表 8- 6 得：v=120m/min 则 n=318v/d=318120/112.4=339.5=340r/min （4）半精车主轴颈右端时： 背吃刀量：（刀尖圆弧半径取 0.5）a p=2 由2表 8- 5 得 f=0.1mm/r 由2表 8- 6 得 v=180m/min 则 n=318v/d=318180/110.4=519r/min （5）半精车主轴颈左端时： 背吃刀量：a p=2 由2表 8- 5 得 f=0.1mm/r 由2表 8- 6 得 v=180m/min 则 n=318v/d=318180/110.4=519r/min （6）粗车连杆轴颈，切第一、二侧板并倒角 背吃刀量：a p=4.6 由2表 8- 3 得 f=0.6mm/r 由2表 8- 6 得 v=120m/min 则 n=318v/d=318120/110.4=346r/min （7）粗铣连杆上、下端及前、后端： 背吃刀量:a p=4.5 由2表 8- 18 得 f=0.25mm/r 由2表 8- 20 得硬质合金铣刀铣削灰铸铁时 v=48m/min 则选择主轴转速为 n=150r/min （8）在第一侧板钻油孔，在主轴颈左端钻油孔： 背吃刀量：a p=220 由2表 8- 10 得 f=0.5mm/r XX学院学士学位论文（设计） 11 由2表 8- 12 得 v=21m/min 则 n=318v/d=318x21/20=334r/min （9）在主轴颈右端粗铣键槽： 背吃刀量：a p=9.7 由2表 8- 20 得 f=0.05mm/z 由2表 8- 21 得 v=25m/min 则 n=318v/d=318x49/105=149r/min （10）磨削主轴颈右端： 背吃刀量：a p=0.4 由2表 8- 25 得 f=0.4mm/r v=60m/min n=1350r/min （11）磨削主轴颈左端： 背吃刀量：a p=0.4 由2表 8- 25 得 f=0.4mm/r v=60m/min 则 n =1350r/min （12）磨削连杆轴颈第一、二侧板 背吃刀量：a p=0.4 由2表 8- 28 得 f=0.016mm/r v=30m/min 则 n =995r/min （13）磨削连杆上、下端： 背吃刀量：a p=0.5 由2表 8- 28 得 f=0.016mm/r v=30m/min 则 n =995r/min （14）扩孔32 背吃刀量：a p=45 由2表 8- 13 得 f=1mm/r v=21m/min 则 n =318v/d=318x21/32=209r/min XX学院学士学位论文（设计） 12 （15）磨削连杆轴颈： 背吃刀量：a p=0.4 由2表 8- 25 得 f=0.4mm/r v=40m/min 则 n =1200r/min 3 钻孔组合机床的结构设计 3.1 组合机床的配置形式的选择 本设计是对曲轴零件钻润滑油孔的专用机床设计。根据 495 曲轴零件结构和大批量 生产采用组合机床和可调手夹紧结构以便提高生产效率。 图 3- 1 机床总体布置图 其总体布置如图 31 所示。 3.2 动力部件的选择 动力部件的选择主要是确定动力箱和动力滑台。已经确定为卧式双面齿轮传动组合 机床，选用配套的动力箱驱动多轴箱钻孔主轴。 动力箱规格要与滑台匹配，其驱动功率主要依据多轴箱所传递的切削功率来选用。 P多轴箱 切削 P （31） P切削 消耗主轴的切削功率总和 多轴箱的传动功率 XX学院学士学位论文（设计） 13 机床有多根主轴加工工件，故 P切削P4 0.341.2kw 传动功率 加工黑色金属时取 0.80.9，加工有色金属时取 0.70.8；主轴传动复 杂时取小值，反之取大值。故本设计取 0.8。 P多轴箱 1.2 0.8 1.5kw 据组合机床简明手册 2 表 539 选用动力箱： 1TD32IV 电动机型号 Y100L- 6,电动机功率 1.5kw 电动机转速 n=940r/min,输出转 速 n=470r/min, L3 =320mm。 4 绘制“三图一卡” 4.1 绘制被加工零件工序图 （1）作用： 被加工零件工序图是根据制订的工艺方案，表示所设计的组合机床上完成的工艺内 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，夹压部位以 及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前的加工余量，毛坯或半成品情况的图样。 除了设计研制合同外，它是专用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。被加工零件工序图是在被加工零件图基础上，突出本机床或自动线 的加工内容，并作必要的说明而绘制的。 （2）内容： 被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和 尺寸。 本工序所使用的定位基准，夹压部位以及夹紧方向。 本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度和形位公差等技术要求以及对上道 工序的技术要求。 注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量。 （3）技术要求 本机床加工前应保证： 除方框内尺寸的所有尺寸； 两定位销为 8 级精度，表面粗糙度 3.2mm。 XX学院学士学位论文（设计） 14 本机床应保证： 所加工中心位置度不大于 0.5，并按最大实体原则要求；保证方框内尺寸。 4.2 绘制被加工零件加工示意图 （1）作用： 加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的。它是表达工艺 方案具体内容的机床工艺方案图。它是设计刀具、辅具、夹具、多轴箱和液压、电气系 统以及选择动力部件，绘制机床总联系尺寸图的主要依据；它是对机床总体布局和性能 的原始要求；它也是调整机床和刀具所必需的重要技属文件。 （2）内容 机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程。 工件、刀具及导向、托架及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸。 主轴结构类型、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、导向装置钻孔靠模装置等结构尺寸。 刀具、导向套间的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式及配合尺寸等 （3）加工示意图的绘制 刀具的选择原则 首选标准刀具，为提高工序集中程度或满足精度要求，可以采用复合刀具；选择刀 具应考虑工件材质加工精度，表面粗糙度，排屑及生产率等工艺要求。 本道工序选择： 标准细柄机用柄钻头M12 作为刀具； M12： L=89mm l=29mm。 导向机构的选择： 导向装置的作用是： 保证刀具相对工件的正确位置； 保证各刀具相互间的正确位置； 提高刀具系统的支承刚性。 选择导向机构为钻孔靠模机构。钻孔靠模装置用于同一方向纯钻孔工序。由钻孔多 轴箱和钻孔靠模头组成。靠模螺母和靠模螺杆是经过磨制并精细研配的，因而螺孔加工 精度较高。靠模结构简单，制造成本低，并能在一个钻孔装置上方便的攻制不同规格的 钻孔，而且可各自选用合理的切削用量。 （4）主轴、接杆结构确定 XX学院学士学位论文（设计） 15 主轴类型主要依据工艺方法和刀杆与主轴联接结构进行确定。主轴轴颈及轴端尺寸 主要取决于进给抗力和主轴刀具系统结构。 主轴直径 查表 3- 5，4- 2 2 , 由钻孔直径 M12 可得 D/d1=40/20, 主轴直径 25mm，钻孔靠模机构规格代号 3，主轴外伸尺寸 L=120mm。 接杆的选择 除刚性主轴外，专用机床主轴与刀具间常用接杆连接，因多轴箱各主轴的外伸长度 和刀具长度都为定值，为保证多轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置，须采用轴向可 调整的接杆来调整各轴的轴向长度，以满足同时加工完成各孔的要求。 （5） 切削用量的选择 组合机床上钻孔，是主轴系统带动钻头实现主运动和进给运动，即主轴进给速度 V f (mm/min)为： V f nf （42） n 转速 m/min f 每转进给量 mm/min V f 2001.75350mm/min 4.3 机床联系尺寸图的绘制 （1） 机床联系尺寸图的作用 机床联系尺寸图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据，并按初步选定的 主要通用部件的总体结构而绘制的。 它是用来表示机床的配置形式，主要构成及各部件安装位置，相互联系，运动关系 和操作方位的总体布局图。 它用以检验各部件相对位置及尺寸联系能否满足加工要求和通用部件选择是否合 适。 它为多主轴箱。夹具等专用部件设计提供重要依据。 它可以看成是机床总体外观简图，由其轮廓尺寸，占地面积，操作方式等可以 检验是否适应用户现场使用环境。 XX学院学士学位论文（设计） 16 （2）机床联系尺寸图的作用 机床联系尺寸图表示了机床的结构形式。 机床联系尺寸图表示了所选动力部件，配套部件型号及规格。 机床联系尺寸图反映部件间的动态和静态的联系尺寸。 机床联系尺寸图反映专用部件的外形尺寸。 机床联系尺寸图反映主要动力的型号，功率，转速。 机床联系尺寸图反映总行程。 机床联系尺寸图表示部件的分组及编号。 4.4 专用机床生产率计算卡的编制 4.4.1 生产率的计算 根据加工示意图所确定的工作循环及切削用量等，就可以计算机床生产率并编制生 产率计算卡。生产率计算卡是反映机床生产节拍或实际生产率和切削用量、动作时间、 生产纲领及负荷率等关系的技术文件。它是用户验收机床生产效率的重要依据。 （1）理想生产率 Q 理想生产率是指完成年生产纲领 A（包括废品率）所要求的机床生产率。 Q=A/T K （44） Q 理想生产率 A 年生产纲领 TK 全年工时总数 一般情况下，单班制 TK取 2350h,两班制取 4600h，A=59000。本设计取为单班制 TK2350h。 计算得出 Q=25.1 件/小时 （2）实际生产率 实际生产率 Q1是指所设计机床每小时实际可生产的零件数量。 即 Q1=60/T单 T单=t切 T单生产一个零件所需时间（min） XX学院学士学位论文（设计） 17 T单=t切+t辅=（L1V f +t停）+（L快进+L快退）/VF r +t移+t装 （45） L1 刀具工作进给长度（mm） V f 刀具工作进给速度 (mm/min) t停 滑台在死挡铁上停留时间， 通常指刀具在加工终了时无进 给状态下旋 转 5- 10 转所需时间 (min) L 快进，L 快退 动力头快进和快退行程长度 (mm) VFr 动力部件快进行程速度，用机械动力部件时取 5- 6m/min， 用液压动力部件时取 3- 10m/min (m/min) t移工作台进行一次工位转换时间，一般取 0.1min (min) t装 工件装卸时间，通常取 0.5- 1.5min (min) 本设计是和组合钻床作为同一道工序，工件不拆卸用移动滑台来转换工位。故计算 生产率计算卡需考虑两者的情况。 钻孔用时 取 L1=70mm, V f =117mm/min, t停=1s=0.01min, L快进=110mm, L快退=180mm,VFr =10m/min, t移=0.1min, t装=0.5min T钻=1.247min/件 机床负荷率 当 Q1Q 时，机床负荷率为二者之比 即 = Q/ Q1，=25.1/30.472=82.25 组合机床负荷率一般为 0.750.90，自动线负荷率为 0.60.7 2 。由此计算得出实 际生产率满足理想生产率的要求。 4.4.2 编写生产率计算卡 编写生产率计算卡（见附录） 5 组合机床钻孔多轴箱设计 5.1 钻孔概述 XX学院学士学位论文（设计） 18 在组合机床上钻孔， 根据工件加工部位分布情况和工艺要求， 常有钻孔动力头钻孔、 钻孔靠模装置钻孔和活动钻孔模板钻孔三种方法。 钻孔动力头用于同一方向纯钻孔工序。利用丝杠进给，钻孔行程较大，结构复杂， 传动加工直孔精度较低（一般低于 7H 级）目前极少应用。 钻孔靠模装置用于同一方向纯钻孔工序。 由