毕业设计（论文）-左驱动轴壳右端面孔系加工专用机床设计.doc

河南科技大学毕业设计（论文） 左驱动轴壳右端面孔系加工专用机床设计摘 要随着自动化生产能力的提高，现代工厂中出现需要组合机床的场合越来越多，组合机床是以通用部件为基础，配以工件特定外形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。它一般采用多轴，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合系列化，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，在大批量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。本次毕业设计的题目是“左驱动轴壳右端面孔系加工专用机床设计”。本人的设计的主要内容是：分析左驱动轴壳零件的加工工艺；绘制工序图；根据本工序工艺内容需要进行机床总体设计；完成夹具、主轴箱设计；通过此设计，本机床完全能满足设计要求，与传统的机床相比，本机床具有自动化程度高，生产率高，精度高等优点。关 键 词：组合机床，工艺，夹具，主轴箱MACHINE DESIGN OF THE RIGHT SIDE OF THELEFT DRIVE SHAFT SHELL DRILLINGABSTRACTWith automatic production capability is improved, the modern factories in need of modular machine tool, the combination of more occasions based on general parts, match with work-piece specific shape and process design of special components and fixtures, composed of semi-automatic or automatic special machine. It usually adopts the multi-axial, knife, processes, and multi-faceted or multistage and processing, production efficiency than general machine high several times or more. Due to the common parts have standard series, can according to the combined flexible configuration, can shorten the cycle of design and manufacture. Therefore, the combination machine has the advantages of low cost and high efficiency, in large, mass production is widely used, and the automatic production line can be used to composition.Thisgraduationprojectstopicis “machine design of the right side of the left drive shaft shell drilling ”.my job is analying the crafts of the drive shaft ;painting process chart ;designing the machine ,fixture ,spindle box. With this design, this machine can meet the design requirements, and the traditional compared to the machine, this machine has high automation, high productivity and high precision. KEY WORDS：combination tool, crafts, fixture, spindle box目 录前 言1第1章 绪论2第2章 零件分析32.1 零件的结构特点32.2 零件工艺路线32.2.1 基准的选择42.2.2 工艺路线的制定4第3章 组合机床的总体设计63.1 组合机床方案的制定63.1.1 制定工艺方案63.1.2 确定组合机床的配置形式和结构方案73.2 确定切削用量及刀具选择83.2.1 确定工序间余量83.2.2 确定切削用量93.2.3 确定切削力、切削扭矩、切削功率93.2.4 选择刀具103.3 钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制113.3.1 被加工零件的工序图113.3.2 加工示意图123.3.3 机床联系尺寸图163.3.4 生产率计算卡18第4章 夹具设计214.1 夹具的设计214.1.1 零件结构的分析224.1.2 工件的定位224.1.3 工件的加紧224.1.4 夹具体设计234.2 夹具误差分析244.3 夹具操作24第5章 多轴箱设计265.1 多轴箱设计原始数据265.2主轴箱的传动系统设计26第6章 结论30参考文献31致谢32 河南科技大学毕业设计（论文）32 前 言 组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，再配以少量专用部件而组成的专用机床，具有一般专用机床结构简单，生产率及自动化程度高，易保证加工精度的特点，又能适应工件的变化，具有一定的重新调整、重新组合的能力。组合机床可以对工件采用多刀、多面及多方位加工，特别适于在大批、大量生产中对一种或几种类似零件的一道或几道工序进行加工。组合机床可完成钻、扩、铰、镗孔、攻螺纹、车、铣、磨削以及滚压等工序。 随着组合机床的发展它能完成的工艺范围将日益扩大.组合机床所使用的通用部件具有特定功能，按标准化、系列化、通用化原则设计制造的组合机床基础部件，每种通用部件有合理的规格尺寸系列，有适用的技术参数和完善的配套关系。 组合机床与通用机床、其它机床比较具有以下特点：（1）组合机床上的通用部件和特征零件越占全部机床零部件的70%-80%，因此设计和制造周期短，经济效益好。（2）用于组合机床采用多刀加工，机床自动化程度高，因此比通用机床生产效率高，产品质量稳定，劳动强度低。（3）组合机床的通用部件是经过周密设计和长期生产实践考验的，又有专门厂家成批生产，它与一般专用机床比较，其结构稳定，工作可靠，使用和维修容易。（4）组合机床加工工件，采用专用夹具，组合刀具和导向装置等，产品加工质量靠工艺装备保证，对操作工人的技术水平要求不高。（5）当机床被加工的产品更新时，专用机床的大部分的部件报废，组合机床的通用部件是根据国家检验设计的，并等效于国际检验，因此其通用部件可以重复使用，不必另行设计和制造。（6）组合机床易于联成组合机床自动线，以适应大规模和自动化生产需要。 第1章 绪论一个国家要繁荣富强，必须实现工业、农业、国防和科学技术的现代化，这就需要一个强大的机械制造业为国民经济各部门提供现代化的先进技术设备与装备，即各种机器、仪器和工具等。然而，一个现代化的机械制造业必须要有一个现代化的机床制造业做后盾。机床工业是机械制造业的“装备部”、“总工艺师”，对国民经济发展起着重大作用。因此，许多国家都十分重视本国机床工业的发展和机床技术水平的提高，使本国国民经济的发展建立在坚实可靠的基础上。本次毕业设计的内容是分析左驱动轴壳零件的结构特点，工艺要求；制定出合理的工艺路线；工艺路线制定后，每个人领取一道工序，并根据此工序的要求，设计出一台机床，一套夹具。在领取任务书后，首先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，合理的设计步骤，于是将设计步骤划分为以下章节。在第二章中，详细分析了工件的结构特点，并且对工件的工艺路线进行分析，最终制定出一套合理的工艺路线。在第三章中，每个人确定了自己的任务，就进行机床的总体设计。在设计过程中，要将设计重点放在下面三块：一是运动设计，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。二是动力设计 根据给定的工件，初算传动轴的直径，确定动力箱。三是结构设计 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。第四章详细介绍了夹具的设计，包括定位机构，加紧机构，夹紧力计算，误差分析等。第五章介绍了多轴箱的设计。最后对所有设计内容进行工艺审查和标准化审查，编写说明书，并最终装订成册。 第2章 零件分析2.1 零件的结构特点零件的结构特点主要指零件的材料、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。本次加工零件名为左驱动轴壳，为拖拉机上零部件。此左驱动轴壳是由材料为QT500-7铸造而成，零件为壳体，所以刚性较差。零件外表过渡均为不规则过渡。在零件靠左端部位内部为圆形空腔。中间部位内部为矩形空腔，但在空腔内有加强筋，这样提高了零件的刚性。零件右端部位为以大圆环。零件布氏硬度HBS 170-230。主要加工部位分为三处。第一， 前端面铣削及其孔系加工。前端面形状为三个小端面，在每个端面上分别要钻两个M16螺纹孔。第二， 左端面铣削及其孔系加工。左端面为以正方形面，在上面四角处分别要钻螺纹孔第三， 右端面铣削及其孔系加工。右端面为一个大的圆环，右端面上有十二个孔需要加工，这十二个孔大小一样，在整个右端面直径为262mm的圆上成一定规律分布，孔的直径为13.5mm。本人的任务就是加工这12个孔。决定采用多孔同步加工。因为零件的刚度足够，工件受力不大，振动，及发热变形对工件影响可以不计。2.2 零件工艺路线有零件图分析可知，该零件为左驱动轴壳，材料为QT500-7，硬度HBS 170-230。有三大加工部位，前端面、右端面、左端面。因此在制定工艺的过程中，要充分考虑工件的结构，定位基准的选用，加紧位置等，最终确定出一个合理的工艺。2.2.1 基准的选择(1) 粗基准的选择 粗基准的选择要求是：保证能迅速可靠的加工出精基准；保证各加工表面有足够的加工余量，并尽量使主要加工表面加工余量均匀；保证各加工表面与不加工表面之间的相互位置精度。与此同时，必须考虑定位准确、夹紧可靠、夹具结构简单、操作方便等因素。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。(1) 精基准的选择精基准的选择，重点考虑保证加工精度，使加工过程操作方便。选择精基准应遵循的原则有：基准重合原则，基准统一原则，互为基准原则，自为基准原则，所选精基准应保证工件装夹稳定可靠，夹具结构简单，操作方便。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。2.2.2 工艺路线的制定零件的加工工艺方案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。制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批生产的条件下，可以考虑采用组合机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。除此之外，还应当考虑经济效果，以使生产成本尽量下降。在制定工艺方案时，应考虑的几点基本原则有： 选择合适可靠的工艺方法； 粗精加工要合理安排； 工序集中的原则； 定位基准及加紧点的选择原则； 节约成本，提高经济效益。根据上面的几项基本原则，对工件进行分析，其主要加工部位有前端面，右端面，左端面和中心孔。为了保证零件的加工精度，因此在选用精基准时尽可能使基准统一。因为零件为壳体类零件，刚度不大，因此应该避免工件竖起。所以应该先加工前端面，把前端面和前端面孔系加工完成后，利用前端面和其孔系进行一面两销定位。再加工右端面和左端面。综合考虑各方面因素，拟定的工艺方案如表2-1所示:表2-1 工艺方案工序号工 序 名 称 01铣前端面02铣右端面03钻前端面孔系04检验05钻右端面孔系06检验07镗右中心孔100mm08镗左中心孔110mm09铣左端面10钻左端面孔系11去毛刺，锐边，清洗 12检验上面的工艺路线比较合理，原因有以下几个方面： 上面工艺路线的制定充分考虑了工件在定位过程中的粗精基准的选用，避免了粗基准的重复使用，同时尽可能的使用同一精基准，满足了精基准统一原则。例如在前端面加工完成后，后面所有的工序都利用前端面及其孔系采用一面两销定位，这样减小了加工误差。 充分考虑了工件的结构特点。工件为壳体类零件，所以在制定工艺过程中，考虑定位加紧的时候，要考虑到工件刚性，选好加紧点。 工件在流水线上的运输比较方便。第3章 组合机床的总体设计3.1 组合机床方案的制定在制定方案时应注意以下几个方面：一，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；二， 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； 三，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。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。根据被加工被零件（左驱动轴壳）的零件图（图3-1），加工右端面十二个孔的工艺过程。(1) 加工孔的主要技术要求。加工12个13.5mm的孔。孔的位置度公差为0.4mm。工件材料为QT500-7,HBS 170230。要求生产纲领为3分/件。(2) 工艺分析加工该孔时，孔的位置度公差为0.4mm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12个孔，孔径为13.5mm(3) 定位基准及夹紧点的选择加工此左驱动轴壳的孔，采用一面两销定位，以前面的支承板限制三个自由度，再用一个定位销和削边销限制余下的三个自由度，这样六个自由度被完全限制。因为本工件体积不是很大，为壳体零件，重量也不是很大，所以在保证加工精度，满足生产刚领的情况下，采用人工夹紧的加紧方式。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。左驱动轴壳右端面孔的精度要求不高，只要求保证孔的表面粗糙度不大于6.3，因此可采用钻孔组合机床，工件各孔间的位置精度为0.4mm,它的位置精度要求不是很高，安排加工时可以在一个工位上对所有孔进行一次精加工。为了加工出表面粗糙度为R6.3um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变形等措施就可以了。为此，机床通常进给采用液压系统，人工夹紧。被加工零件图如图2-1所示。(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。此左驱动轴壳的材料是QT500-7、硬度HBS 170-230、孔在整个右端面直径为262mm的圆上成一定规律分布，孔的直径为13.5mm。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壳体零件宜用卧式机床，立式机床适宜加工定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。对大型壳体零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水平的。孔的分布范围是呈圆形，工件比较长，一次钻完，体积较大，因而选择卧式单工位钻床。(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。按设计要求生产要求为每三分钟生产一件，且为大批量生产。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。 图31 被加工零件图(4) 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：通过对左驱动轴壳零件的结构特点、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，最终决定设计十二轴头单工位同步钻床。3.2 确定切削用量及选择刀具3.2.1 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，由于在本钻床上钻孔后无其他加工工序，所以在本道工序后孔的尺寸应满足零件图上要求的尺寸。在加工本道工序时，因为所需加工孔的直径为13.5mm，所以在铸造毛坯时，孔并未铸出。3.2.2 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不同转速和不同的每转进给量（mm/r）与其适应。以满足不同直径的加需要，即：=式中： 各主轴转速（r/min） 各主轴进给量（mm/r） 动力滑台每分钟进给量（mm/min）由于左驱动轴壳右端面十二个孔的尺寸、加工精度、工件材料、工作条件、技术要求都是相同的。所以十二根主轴的尺寸完全一样，各主轴转速、各主轴进给量也完全一样。在保证孔的表面粗糙度前提下，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：钻头直径D=13.5mm,铸铁HBS 170230、进给量f=0.15mm/r、切削速度v=20m/min.3.2.3 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）及夹具设计的依据；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：布氏硬度：HB =HBmax(HBmaxHBmin) =230(230170) =210切削力：=71 =71 =2466 N切削扭矩：=2.63 =2.630.15 =5037Nmm切削功率：= =503720/(97403.1413.5) =0.244 kw 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(Nmm) V切削速度（m/min） P切削功率(kw)3.2.4 选择刀具 表3-1 刀具参数dlL1莫氏锥度13.5mm208mm108mm1号左驱动轴壳的布氏硬度在HB170230，孔径D为13.5mm，为了保证加工孔有较高的表面质量，所以提高了切削速度，因此刀具选择硬质合金锥柄麻花钻。最终选择的刀具参数如表3-1所示：3.3 钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制前面讨论了组合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。下面就以钻床加工左驱动轴壳右端面孔系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 被加工零件的工序图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、重量和在本道工序加工前毛坯或成品状况的图纸，它不能用用户提供的图纸代替，而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。它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。离合器压盘用钻孔组合机床的被加工零件工序图如3-2所示。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）加工时如需要中间向导，应表示出工件与中间向导有关部位结构和尺寸，以便检查工件、夹具、刀具之间是否相互干涉。（4）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、夹具设计有关部位（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粗实线标记。如图23中1213.5加工用定位基准，机械夹压位置及方向，辅助支承均须用规定的符号表示出来。（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，尺寸应采用直角坐标系标出，而不采用极坐标，但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。图3-2 被加工零件工序图附注：1.被加工零件名称：左驱动轴壳； 2.材料及硬度：QT500-7 HB170230；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为左驱动轴壳右端面上12孔卧式钻床加工示意图。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。图3-3 加工示意图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 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d=13.5mm和刀具导向的线速度v=20m/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，如图3-4所示： 图3-4 固定导向装置固定导向装置的标准尺寸如下表：表3-2 固定导向装置的标准尺寸dDD1D2LD313.522303425M8固定装置的配合如下表：表3-3 固定装置的配合导向类别工艺方法DDD1刀具导向部分外径固定导向钻孔G7（或F8）H7/g6H7/js6g6（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,所以B取2.316，根据刚性条件计算主轴的直径为：dB=2.316=19.511mm式中：d轴直径（mm） T轴所承受的转矩（Nmm）B系数本设计中所有主轴直径皆取d=28mm,主轴外伸长度为：L=115mm，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,连接杆上的尺寸d与主轴外伸长度的内孔D配合，因此，根据接杆直径d选择刀具接杆参数如表3-5所示：（5）确定加工示意图的联系尺寸从保证加工终了时主轴箱端面到工件端面间距离最小来确定全部联系尺寸，加工示意图联系尺寸的标注如图3-6所示。其中最重要的联系尺寸即工件端面到多轴箱端面之间的距离,它等于刀具悬伸长度、螺母厚度、主轴外伸长度与接杆伸出长度（可调）之和，再减去加工孔深度和切出值。表3-5 可调接杆的尺寸d(h6)D1(h6)d2d3l4l5l2l3螺母厚度28Tr282莫氏1号12.0651712025511312（6）工作进给长度的确定 工作进给长度应等于工件加工部位长度L与刀具切入长度和切出长度之和。切入长应应根据工件端面误差情况在510mm之间选择，误差大时取大值，因此取=7mm，切出长度=1/3d+(38)=+7.5 12mm,所以=12+18+7=37mm.（7）快进长度的确定 考虑实际加工情况，在未加工之前，保证工件表面与刀尖之间有足够的工作空间，也就是快速退回行程须保证所有刀具均退至夹具导套内而不影响工件装卸。这里取快速退回行程为60mm，快退长度等于快速引进与工作工进之和，因此快进长度6037=23mm.3.3.3机床联系尺寸图1、联系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、侧底座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。联系尺寸图用来表示机床各组成部件的相互装配和运动关系，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。如图3-6所示，机床联系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。图3-6 机床联系尺寸图2、选用动力部件选用动力部件主要选择型号、规格合适的动力滑台、动力箱。（1）滑台的选用 通常，根据滑台的驱动方式、所需进给力、进给速度、最大行程长度和加工精度等因素来选用合适的滑台。1）驱动形式的确定 根据对液压滑台和机械滑台的性能特点比较，并结合具体的加工要求，使用条件选择HY系列液压滑台。2）确定轴向进给力 滑台所需的进给力 =122466=29592N 式中：各主轴加工时所产生的轴向力由于滑台工作时，除了克服各主轴的轴的向力外，还要克服滑台移动时所产生的摩擦力。当选择滑台1HY50，它的最大进给力为32KN，满足要求。3）确定进给速度 液压滑台的工作进给速度规定一定范围内无级调速，对液压滑台确定切削用量时所规定的工作进给速度应大于滑台最小工作进给速度的0.51倍;液压进给系统中采用应力继电器时，实际进给速度应更大一些。本系统中进给速度=nf=70.8mm/min。所以当选择1HY50液压滑台，工作进给速度范围10350mm/min，快速速度6.3m/min。4）确定滑台行程 滑台的行程除保证足够的工作行程外，还应留有前备量和后备量。前备量的作用是动力部件有一定的向前移动的余地，以弥补机床的制造误差以及刀具磨损后能向前调整。本系统前备量为30mm，后备量的作用是使动力部件有一定的向后移动的余地，为方便装卸刀具，这是取40mm,所以滑台总行程应大于工作行程，前备量，后备量之和。即：行程L60+30+50=140mm，综上取型，此时行程最短L400mm。综合上述条件，确定液压动力滑台型号1HY50IA。（2）由下式估动力箱的选用 动力箱主要依据多轴所需的电动机功率来选用，在多轴箱没有设计之前，可算120.2440.93.25KW式中：多轴箱传动效率，加工黑色金属时0.80.9；有色金属时0.70.8，本系统加工工件材料为QT500-7，取0.9动力箱的电动机功率应大于计算功率，并结合主轴要求的转速大小选择。因此，选用电动机型号为Y1326的1TD40型动力箱。主要技术参数如表3-6：（3）配套支承部件的选用滑台侧底座选1CC501型，普通侧底座最低高度为560mm，但由于上料高度已经限制为1000mm，此时如果底座高度还选择560mm，那么因为滑台和动力箱已经确定，它的上料高度则必须大于1000mm,那么就不能满足要求的上料高度。所以侧底座高度必须选用更低的一种，那么就只能选择450mm。 表3-6 动力箱主要技术参数主电机传动型号转速范围（r/min）主电机功率（）电机转速输出转速03、确定装料高度装料高度指工件安装基面至机床底面的垂直距离，在现阶段设计组合机床时，装料高度已经给定H1000mm。4、中间底座轮廓尺寸中间底座的轮廓尺寸要满足夹具在其面上面连接安装的需要。其长度方向尺寸要根据所选动力部件及配套部件的位置关系，照顾各部件联系尺寸的合理性来确定。本设计中，中间底座长800mm，宽710mm，高710mm。5、确定多轴箱轮廓尺寸本机床配置的多轴箱总厚度为325mm，宽度和高度按标准尺寸中选取。计算时，多轴箱的宽度B和高度H可确定为：B=630 H=500根据上述计算值，按主轴箱轮廓尺寸系列标准，最后确定主轴箱轮廓尺寸BH=630X500mm。3.3.4 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：切削时间： T切= L/vf+t停 = 37/70.815/472 =0.5544 min式中：T切机加工时间（min） L工进行程长度（mm） vf 刀具进给量（mm/min） t停死挡铁停留时间。一般为在动力部件进给停止状态下，刀具旋转515 r所需要时间。这里取15r 辅助时间 T辅 = +t装 = （2360）/6300+1.5 = 1.5132min 式中：L3、L4 分别为动力部件快进、快退长度（mm） vfk 快速移动速度（mm/min） t装 装卸工件时间（min）一般为0.51.5min,取1.5min单间工时 T单= T切+T辅 =1.5132+0.5544 =2.0676 min机床生产率 Q = 60/3 =20 件/h机床的理想生产率 Q1 = 60/T单 =60/2.0676 =29.02 件/h机床负荷率按下式计算 = Q1/Q100% = 20/29100% =69% 式中：Q机床的理想生产率（件/h） 表3-7组合机床成产率计算卡左驱动轴壳图号毛坯种类铸 件名称左驱动轴壳右端面孔系加工专用机床设计毛坯重量材料QT500-7硬 度170230HBS工 序 名 称钻12个直径为13.5的孔工 序 号序号工 步 名 称工作行程/mm切速/(m/min)进给量/(mm/r)进 给 量/(mm/min)工 时工进时间辅助时间1安装工件0.62工件定位、夹紧0.23滑台快进2363000.00374滑台工进37200.1570.80.5235死挡铁停留0.0316滑台快退6063000.00957工件松开0.28卸下工件0.5备注1、动力箱驱动的主轴，转速为562r/min2、一个安装加工一个工件3、本机床装卸工件时间取2.5min累 计0.5231.5442单件总工时2.0676机床生产率20理论生产率29负 荷 率69% 第4章 夹具设计夹具是组合机床的重要组成部件，是根据机床的工艺和结构方案的具体要求而专门设计的，它适用于实现被加工零件的准确定位，加压，刀具的导向，以及装卸工件时的限位等等作用的。组合机床夹具和一般夹具所起的作用看起来虽然很接近，但其结构和设计要求却有着很显著甚至是根本的区别。组合机床的夹具结构和性能，对组合机床配置方案的选择，有很大影响。因此在设计组合机床夹具时有以下几点要求：(1)因为组合机床常常是多刀，多面，多工序同时加工，会产生很大的切削力和振动，因此组合机床必须具有很好的刚性和足够的夹紧力，以保证在整个加工过程中不产生任何位移。同时，也不应使工件产生不容许的变形。(2)组合机床夹具是保证加工精度的关键部件，其设计，制造，调整，都必须有严格要求，使其持久地保持精度。(3)组合机床夹具应实现定位和加紧自动化。并且便于观察和检查，以及在不从机床上拆下夹具的情况下，能够更换易损件和维护调整。4.1 夹具的设计夹具的设计是一个非常重要的过程，但夹具设计是有一定规律性的，这是因为夹具主要分为以下几个模块，只要设计好这几个模块，夹具设计基本上就完成了。第一：定位元件和定位装置 用于确定工件正确位置的元件或装置，如V形块，定位销，凡是夹具都有定位元件，它是实现夹具基本功能的元件。第二：夹紧元件和夹紧装置 用于固定工件以获得的正确位置的元件或装置。工件在夹具定位之后引进加工之前必须将工件夹紧，使其在加工时在切削力的作用下不离开已获得的定位，有时同一个元件既能定位，也具有夹紧的双重功效。第三：导向元件 确定刀具的位置并引导刀具的元件，它也可以供钻镗类夹具在机床上安装时做基准找正用。第四：夹具体 夹具体也称为夹具本体，用于将各种元件，装置连于一体，并通过它将整个夹具安装在机床上，一般采用铸铁制造，它是保证夹具的刚度和改善夹具动力学特性的重要部分。如果夹具体的刚性不好，加工时将要引起较大的变形和震动，产生较大的加工误差。4.1.1 零件结构的分析本工序为钻削加工右端面孔系，右端面孔系有十二个孔，这十二个孔直径均为13.5mm，都为通孔，加工厚度一样，他们都分布在一个直径为262mm的圆上，它们在圆上不均匀分布，但成一定规律。零件图上对这12个孔有一定的精度要求，首先，这12个孔的表面粗糙度不大于6.3，针对于此，我们通过提高转速减小进给量来保证。然后，这些孔位置度要求0.4mm。4.1.2 工件的定位由上可知，工件采用卧式组合钻床，定位采用一面两销定位。用两个定位板定位前面，同时在前面的孔上用一个定位销和削边销定位。这样工件的六个自由度被完全限制。这种定位法，理论性强，结合实际，操作简单，是平时最常用的一种定位方案。在定位时，定位板的选用上有两种方案，第一种是用两个长定位板定位前端面，此时，前面上三个突出部位都与定位块接触。第二种方案是用四个短定位板定位，此时只有两端突出部分与定位块接触。上述的两种方案中，第一种方案应为定位块有点长，所以定位块刚度上也许会出现问题，但这种可能性极小。但采用第二种方案的话，应为加紧点在工件中心，此时中间部位没有支撑，又因为工件是壳体零件，所以肯定会发生严重变形。因此相对比较，第一种更加合理点。最终选择的定位块尺寸如表4-1所示。表4-1 定位块尺寸长（mm）宽（mm）高（mm）22040254.1.3 工件的加紧工件在切削过程中会受到切削力、惯性力等作用，因此必须夹紧以保证定位，典型的夹紧装置是由夹紧元件、中间传力机构和动力源装置所组成。夹紧元件是执行夹紧的最终元件，是直接与零件接触来完成夹紧的。中间传力机构是传传递动力源装置的力到夹紧元件来完成夹紧，它可以改变夹紧力的大小、方向和使夹紧具有自锁性能。动力装置是产生夹紧力的动力源，所产生的力称为原始力。夹紧装置在夹紧过程中有一定的要求：(1)夹紧装置应保证工件定位，而不能破坏工件的定位。(2)夹紧力的大小应能保证工件在加工时的位置不变，同时又不能使工件产生变形。(3)夹紧力的方向应和切削力方向相应，使夹紧力减小。(4)夹紧装置的动作应迅速、方便、安全。(5)夹紧装置的结构应简单、合理、制造方便。由于该道工序是钻13.5孔，此零件属于大批量生产，由于切削力较小，所以力求夹具设计简单，降低成本的原则。则本夹具采用螺旋夹紧机构。因为工件的结构和定位，决定了工件只能有上表面加紧，这是受力点只能在上表面。加紧机构的布置有两种方案：第一是沿长度方向布置，第二是沿宽度方向布置。这两种布置方案，各有各的优点，采用第一种方案时，工件的受力面积会增大，这样可以很好地保证加紧的稳定性，但也有一个缺点，那就是沿长度方向上工件的跨度很大，加紧装置要跨越整个工件，刚性肯定很差，这个问题很难解决。如果采用第二个方案的话，可以解决横跨中间机构刚性问题，但是工件的受力又是一个问题，因为工件为壳体类零件，所以当工件受力面积小的时候，很有可能会产生变形，这是决不允许的。相对比较下，决定采用第二种方案，这时，受力点布置在工件两侧有加强筋的部位。在这个加紧机构中，动力源是手动加紧，中间传力机构是铰链压板，加紧元件是弧形压块。4.1.4 夹具体设计夹具体的设计是整个夹具的基础零件，定位元件、夹紧装置、连接元件、导向元件或对刀装置等都要求装在它上面，因此夹具体是一个复杂而又重要的零件，而且必须满足一定