毕业设计（论文）-支座加工工艺及机床设计.doc

本科生毕业论文（设计）题 目： 支座加工工艺及机床设计 目 录摘 要IAbstractII第一章.前言- 1 -1.1 组合机床的特点- 1 -1.2 组合机床的发展前景- 1 -1.3 组合机床的工艺范围- 2 -第二章.零件分析及工艺规程设计- 3 -2.1 零件分析- 4 -2.1.1 零件的作用- 4 -2.1.2 零件的工艺分析- 4 -2.2 工艺规程设计- 5 -2.2.1 确定毛坯的制造形式- 5 -2.2.2 基面的选择- 5 -2.2.3 制定工艺路线- 6 -2.2.4 确定工序尺寸、切削用量及基本工时- 7 -第三章. 组合机床总体设计- 19 -3.1 组合机床方案拟定- 19 -3.2 组合机床各部件配置拟定- 19 -3.2.1 进刀配置的拟定- 19 -3.2.2 动力配置拟定- 19 -3.2.3 支承部件配置拟定- 20 -3.2.4 控制部件配置拟定- 20 -第四章. 组合机床多轴箱设计- 21 -4.1绘制多轴箱设计原始依据图- 21 -4.2主轴结构型式选择及动力计算- 23 -4.2.1主轴结构型式选择- 23 -4.2.2主轴直径和齿轮模数的初步确定- 23 -4.2.3主轴箱的动力计算及动力部件的选择- 24 -4.3 传动系统的设计与计算- 25 -4.3.1拟定传动路线- 25 -4.3.2确定传动轴位置及齿轮齿数- 26 -4.3.3主轴及各传动轴直径的确定- 29 -4.4 多轴箱坐标计算，绘制坐标检查图- 30 -4.4.1选择加工基准坐标系XOY，计算主轴、驱动轴坐标- 30 -4.4.2计算传动轴坐标- 30 -4.4.3验算中心距误差- 31 -4.5绘制多轴箱总图- 33 -第五章.常用通用部件的选择- 34 -5.1动力部件- 34 -5.2主轴部件- 34 -5.3主运动驱动装置- 34 -5.4轴承的选用- 34 -5.5冷却装置- 35 -5.6传动装置的润滑- 35 -5.7工作台的选用- 35 -第六章.结论- 36 -参 考 文 献- 37 -致 谢- 38 -支座加工工艺及组合机床设计摘 要本文是对支座零件进行加工工艺分析，对每一工序进行分析、计算主要加工参数，确定切削用量和基本工时，制定机械工艺过程综合卡。根据工序卡钻4-13mm孔参数设计钻孔组合机床。在组合机床的设计中，绘制了出多轴箱方案设计图，拟定出系统传动路线；对主轴及齿轮的参数进行了确定及动力计算，选取动力源，选择各轴轴承及通用部件；确定了各主轴相关参数和多轴箱外部尺寸，选用定位元件，最终完成了组合机床设计。关键词：加工工艺； 组合机床； 多轴箱Support Parts Processing Technology And Combined Machine Tool DesignAbstractProcessing technology analysis of support parts is studied in the paper, every procedure is analyzed and main processing parameters are calculated, cutting parameters and basic working hours are determined, and comprehensive cards of manufacturing process are formulated. The combined hole drilling machine tool is designed according to the parameters of drilling the 4-13mm holes in the working process cards. In the course of combined machine tool design, the conceptual design drawings of multi-spindle box are drawn and transmission route of the system is determined. Parameters of main shafts and gears are determined, and dynamic calculations are conducted, the power source, bearings of every shaft and general components are selected. Related parameters of each main shaft, as well as the outer dimensions of the multi-spindle box are determined，positioning elements are selected， and the design of combined machine tool turned out to be successful.Key words:processing technology, combined machine tool, multi-spindle boxII青岛农业大学海都学院本科毕业设计（论文）第一章.前言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对被加工零件特定工序进行加工的一种高效率机床。在组合机床加工时，一般工件不动，由切削刀具进给运动和作主运动，可保证最大的可靠性，同时可采用多刀从多面进行多工序加工，达到很高的工序集中程度。对形状复杂和许多大型的工件在一台机床上不能完成全部加工时，可采用若干台组合机床组成流水线或自动线，依次地对工件进行加工，完成全部加工工序1。组合机床大多用来加工大批大量生产中的箱体和箱盖类工件，与一般专业用机床相比，组合机床具有加工效率高、自动化程度高、通用化程度高、加工质量稳定、设计制造同期短、价格便宜、改装方便等一系列优点。1.1 组合机床的特点组合机床具有如下特点：1）生产率高。因为工序集中可多面、多工位、多轴、多刀同时加工；2）自动化程度高，劳动强度低；3）加工精度稳定。因为工序固定，可选较成熟的通用部件、精密夹具和自动工作循环来保证加工精度的一致性；4）研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本低。因为通用化、系列化、标准化程度高，通用零部件占70%90%，通用件可组织批量生产，进行预制和外购；5）主要用于棱体类零件和杂件的孔面加工；6）配置灵活。因为结构组合化、模块化，可按工件或工序要求，用大量通用部件和少量专用部件灵活组成各种类型的组合机床及自动线；机床易于改装；产品或工艺变化时，通用部件一般还可以重复使用1。1.2 组合机床的发展前景二十世纪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。在专用机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。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。组合机床的柔性化主要是通过采用数控技术来实现的。而有着较长发展历史的加工中心技术为开发数控加工模块提供了成熟的经验。由数控加工模块组成的柔性组合机床和柔性自动线，可通过应用和改变数控程序来实现自动换刀、自动更换多轴箱和改变加工行程、工作循环、切削参数以及加工位置等，以适应变型品种的加工。柔性组合机床和柔性自动线用的数控加工模块，按其数控坐标(轴)数，主要有单坐标(Z)、双坐标(X-Z、Y-Z、Z-U和Z-B等)和三坐标(X-Y-Z)加工模块；按其主轴数，有单轴和多轴加工模块，也有单轴和多轴复合加工模块。 多轴加工模块是又一种重要模块，基本上可分为自动换箱式多轴加工模块、转塔式多轴加工模块和回转工作台式多轴加工模块。自动换箱式模块由于可在专门设置的多轴箱库中储存较多的多轴箱，故可用来加工不同 品种的工件。而转塔式和回转工作台式多轴加工模块，由于在转塔头和回转工作台上允许装的多轴箱数量有限 (一般为46个) ，因此这种加工模块只能实现有限品种的加工2。1.3 组合机床的工艺范围目前，组合机床主要用于平面加工和孔加工两类工序。平面加工包括铣平面、锪孔平面、车端面；孔加工包括钻、扩、铰、镗孔以及倒角、槽、沉孔、压孔等。随着综合自动化的发展，其工艺范围正扩大到车外圆、行星铣削、推削、磨削及抛光等工序。此外还可以完成焊接、热处理、自动装配和检测、清洗和零件分类及打印等非切削工作。而本设计的支座孔加工组合机床设计只是一种较为传统的组合机床，它能实现多刀、多工位的同时加工，该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3。毕业设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及所有专业课之后进行的，是大学学习的最后一个环节，是对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。我希望通过这次设计对自己将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，为以后继续学习和参加工作上打下坚实的基础。但我知道，自己能力不足，知识有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师批评指正。- 36 - 第二章.零件分析及工艺规程设计机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。机械加工工艺规程设计应该遵循一定的原则： 1）必须可靠地保证零件图纸上所有技术要求的实现。2）在规定的生产纲领和生产批量下，一般要求工艺成本最低。3）充分利用现有的生产条件，少成本，效率高。4）尽量减轻工人的劳动强度，保证生产安全，创造良好文明的劳动条件。设计机械加工工艺规程的步骤和内容：1）阅读装备图和零件图 了解产品的用途、性能和工作条件。2）工艺审查 审查图纸上的尺寸、视图和技术要求是否完整、正确、统一；找出主要的技术要求和分析关键的技术问题；审查零件的结构工艺性。所谓零件的结构工艺性是指在满足使用要求的前提下，制造该零件的可靠性和经济性。3）熟悉或确定毛坯 常用毛坯的种类有：铸件、锻件、型件、焊接件、冲压件等。毛坯的选择 ，首先要熟悉毛坯的特点。其次，毛坯的种类和质量与机械加工方法关系密切。在选择的毛坯的时候，应从实际出发，分析零件的作用，生产纲领和零件的结构。4）拟订机械加工工艺路线 这是制订机械加工工艺规程的核心。其主要的内容有：选择定位基准、确定加工工艺方法、安排加工顺序以及安排热处理、检验和其它工序等。机械加工工艺路线的最终确定，一般要通过一定的范围的论证，即通过对几条工艺路线的分析比较，从中选出一条适合条件的，确保加工质量、高效和低成本的最佳工艺路线。5）确定满足工序要求的工艺装备，对需要改装或重新设计的专用工艺装备应提出具体设计任务书。6）确定各主要工序的技术要求和检验方法。7）确定各工序的加工余量、计算尺寸和公差。8）确定切削用量 目前，在单件小批生产，切削用量多由操作者自行决定，机械加工工艺过程卡中一般不作明确规定。在中批量，特别是在大批大量生产，为了保证生产的合理性和节奏均衡，则要求必须规定切削用量，不能随意改动。9）确定时间定额。10）填写工艺文件。2.1 零件分析2.1.1 零件的作用支座是柴油机一个零件，是柴油机摇杆座的结合部，80孔装摇杆轴，支座通过四个13mm孔用螺杆与汽缸盖相连，5mm轴向槽和水平槽用于锁紧摇杆轴，使之不转动。 2.1.2 零件的工艺分析该零件毛坯采用铸件，分析零件图并查机械加工工艺手册可知80mm，20mm，13mm，38mm，25mm，21mm，43mm等孔均可以在毛坯中先铸出，然后再进一步加工达到图纸精度。另外，该零件除主要工作面（80，38，25孔内表面）外，其余表面加工精度较低，不需要高精度机床加工，通过铣削钻床的粗加工就可以达到加工要求；而主要工作表面虽然加工精度较高，但可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保质保量地加工出来。 图2-2 零件图2.2 工艺规程设计2.2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为HT200。由于支座零件的形状较复杂，铸件易于造型，且支座在工作过程中需承受冲击载荷，铸件具有良好的吸震作用，所以毛坯采用铸件。由于该零件是大批大量生产且零件的轮廓尺寸不大，造型方法采用金属模铸造成型，可以提高生产率、保证加工精度。2.2.2 基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。定位基准的选择有两种：（一）选择粗基准一般遵循的原则：1)保证相互位置要求的原则如果必须保证工件上加工面与不加工面的相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准。2)保证加工表面加工余量合理分配的原则如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，应该选择该表面的毛坯为粗准。3)便于工件装夹的原则选择粗基准面时，必须考虑定位准确，夹紧可靠以及夹具结构简单、操作方便等问题。为了保证定位准确，夹紧可靠，要求选用的粗基准尽可能平整、光滑和有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其它缺陷。4)粗基准一般不得重复使用的原则如果能使用精基准定位，则粗基准一般不应该被重复使用。这是因为若毛坯的定位面很粗糙，在两次装夹中重复使用同一粗基准，就会造成相当大的定位误差。（二）精基准的选择1）基准重合原则应尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准。在对加工面位置尺寸有决定作用的工序中，特别是当位置公差要求很小的是 ，一般不应违反这一原则。否则必然会会产生基准不重合误差，增大加工难度。2）统一基准原则当工件以某一精度基准定位，可以比较方便地加工大多数其它表面，则应尽早地把这个基准面加工出来，并达到一定一定精度，以后工序均以它的精基准加工其它表面。3）互为基准原则某些位置要求很高的表面，常采用互为基准反复加工的办法来达到位置度要求4）自为基准原则旨在减小表面粗糙度，减小加工余量和保证加工余量均匀的工序，常以加工面本身为基准进行加工。5） 便于装夹原则所选择的精基准，应该保证定位准确、可靠，夹紧机构简单，操作方便4。对于该支座零件，根据零件的技术要求，选择支座底面和80孔内表面作为精基准，零件上的很多面都可以采用他们作基准进行加工，既遵循了“基准统一”的原则，同时，底面和80孔轴线又是设计基准，遵循了“基准重合”的原则。作为粗基准，必须考虑定位准确，夹紧可靠以及夹具结构简单、操作方便等问题。为了保证定位准确，夹紧可靠，要求选用的粗基准尽可能平整、光滑和有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其它缺陷。对于该支座零件，选择支座上端面和80外圆面作为粗基准，采用80外圆面作为粗基准加工内孔可保证孔的壁厚均匀；采用支座上端面作粗基准，定位加工地面，可以为后续工序准备好精基准。2.2.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点,应该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。在生产纲领已确定为大批大量生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。1.工艺路线方案一工序1 铸造毛坯。工序2 时效处理。工序3 粗铣支座上端面和底板上表面。工序4 粗铣、精铣支座底面。工序5 用组合机床钻413mm通孔，并锪沉孔420mm，深13mm。工序6 钻铰210mm锥销孔。工序7 粗镗、精镗80mm孔及倒角245。工序8 粗扩、精扩38mm,25mm,21mm,43mm孔。工序9 铣水平槽和竖直槽。工序10 钻M8螺纹底孔及攻螺纹。工序11 加工圆角R3mm。工序12 去毛刺、清洗。工序13 终检。2工艺路线方案二工序1 铸造毛坯。工序2 时效处理。工序3 粗铣支座上端面。工序4 粗镗、精镗80mm孔及倒角245。工序5 钻铰210mm锥销孔。工序6 粗铣、精铣支座底面。工序7 用组合机床钻413mm通孔，并锪沉孔420mm，深13mm。工序8 粗扩、精扩38mm,25mm,21mm,43mm孔。工序9 铣水平槽和竖直槽。工序10 钻M8螺纹底孔及攻螺纹。工序11 加工圆角R3mm。工序12 去毛刺、清洗。工序13 终检。3.工艺方案的比较与分析方案一严格遵守工序安排的原则，先加工面，后加工孔，加工精度能够得到保证。方案二中采用的是先加工80mm孔，再加工底面，违背了“先面后孔”的原则。并且在用组合机床钻413mm通孔前，没有粗铣加工表面，这样在加工孔时，钻头很可能在毛坯上引偏甚至折断，加工出的精度也达不到要求。综上所述可知，方案一是合理的加工方案。 2.2.4 确定工序尺寸、切削用量及基本工时工序1 铸造毛坯（毛坯图见图2-3）图2-3 零件毛坯图工序2 时效处理工序3粗铣支座上端面和底板上表面工步1 粗铣支座上端面（1）刀具此表面可用高速钢三面刃铣刀加工；根据金属机械加工工艺人员手册5表14-77，选择铣刀直径=200mm，齿数Z=20。（2）铣削用量 确定铣削深度p: 由于加工余量较小为4mm，故可在一次走刀内完成，故p=4mm。 确定每齿进给量f: 根据金属机械加工工艺人员手册表14-69，故每齿进给量=0.2mm/z。 确定铣削速度v参考金属机械加工工艺人员手册表14-77，确定v=30m/min。=现采用X6142卧式升降台铣床，取。故实际切削速度为： =当48r/min时，工作台的每分钟进给量应为： 查机床说明书，选。 切削工时:由于是粗铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，参考金属机械加工工艺人员手册表15-18,知，铣刀的行程,则机动工时为： =工步2粗铣底板上表面（1）刀具 此表面可用高速钢三面刃铣刀加工；根据金属机械加工工艺人员手册表14-77，选择铣刀直径，齿数Z=22。（2）铣削用量 确定铣削深度: 由于加工余量较小为4mm，故可在一走刀内完成，故。 确定每齿进给量f: 根据金属机械加工工艺人员手册表14-69，故每齿进给量。 确定铣削速度v参考金属机械加工工艺人员手册表14-77，确定v=38.7m/min。=现采用XD6132A卧式升降台铣床，取，故实际切削速度为： =当时，工作台的每分钟进给量应为： 查机床说明书，选。 切削工时:由于是粗铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，参考金属机械加工工艺人员手册表15-18,知，铣刀的行程,则机动工时为： =。工序4 粗铣、精铣支座底面工步1 粗铣（1）刀具此表面可用高速钢三面刃铣刀加工；根据金属机械加工工艺人员手册表14-77，选择铣刀直径=200mm，齿数Z=20。（2）铣削用量 确定铣削深度p: 由于加工余量较小为4mm，故可在一走刀内完成，故p=4mm。 确定每齿进给量f: 根据金属机械加工工艺人员手册表14-69，故每齿进给量=0.2mm/z。 确定铣削速度v参考金属机械加工工艺人员手册表14-77，确定v=30m/min。=现采用X6142卧式升降台铣床，取。故实际切削速度为： =当48r/min时，工作台的每分钟进给量应为： mm/min查机床说明书，选。 切削工时:由于是粗铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，参考金属机械加工工艺人员手册表15-18,知，铣刀的行程,则机动工时为： =工步2 精铣查金属切削手册6，得主轴转速： n=240r/min。铣削用量选择：查切削手册得a、铣削深度: Ra=0.5mm；b、铣削进给量: f=1.2mm/r；c、铣削速度: v=120m/min工序5 用组合机床钻413mm通孔，并锪沉孔420mm，深13mm工步1 用组合机床钻413mm通孔因为是在组合机床上同时加工四个通孔，所以其数据是一样的。（1）钻头: 选用13mm标准高速钢钻头，查机械加工工艺手册表10-2-19及表10-2-14取参数 2=118，=55，be=2.5mm,a。=11,b=1.5mm,l=3mm7。（2） 钻削用量: 确定进给量f：查机械加工工艺手册表10-4-1知f表=0.52-0.64mm/r,孔深与孔径之比为15/113，取修正系数kf=1，则 f=(0.52-0.64)1=0.52-0.64mm/r现取f=0.58mm/r。 确定切削速度：由金属切削手册表4-8取切削速度v=14m/min, ns=这里取 nw=405r/min，故实际切削速度为 v实= 切削功率Pm为：由表查出1.0，且查表的kmm0.94, Pm0.58kwPmkmmPm0.940.580.55kw切削工时：由表10-4-43可得知tm,t1cotkr3, l224mm,这里l2取2，kr查表得知为45，所以t1139.5mmtm1= 以上为钻一个孔时的机动时间。故本工序的机动工时为： 工步二 锪沉孔420mm，深13mm锪沉孔20 mm深13 mm。选用转塔车床C365L加工，根据根据有关手册说明锪沉头孔时进给量及切削速度约为钻孔时的1/21/3,则: 进给量 f=f钻=0.58=0.29 mm/r 切削速度 V=V钻=14=4.67 m/min机床主轴转速为：ns=74.37 r/min按机床选取nw=75 r/min。故实际的切削速度：V=4.71 m/min切削工时由机械加工工艺人员手册表157得 T0=，由表1513知，l1=2mm，l2=0，l=12mm，则：T0=0.64min。则实际切削速度v= =m/min =17.8m/min 。工序6 钻铰210mm锥销孔钻扩铰2-10F9孔至2-9F9, 选用锥柄麻花钻(参考文献1表43-9)锥柄扩孔复合钻,锥柄机用铰刀、专用夹具、快换夹头、游标卡尺及塞规。孔 2 -9F9 孔扩、铰余量参考有关手册取 Z扩=0.9mm，Z铰 = 0.1mm ，由此可算出Z钻 =（-0.9-0.1）mm= 3.5mm 各工步余量和工序尺寸及公差（ mm ）加工表面加工方法 余 量公差等级 工序尺寸2 -9F9钻孔3.572 -9F9扩孔0.9H108.82 -9F 9铰孔0.1F99机械加工工艺手册表2.4-38并参考 Z3025 机床技术参数表，取钻4 -13mm 孔的进给量f0.4mmr，取钻27mm孔的进给量f0.3mmr。用插入法求得钻7mm孔的 V= 0.435 m /s= 26.1m/min, 由此算出转速为：n= r/min =1187r/min按机床实际转速取 n=1000 r/min ，则实际切削速度为：v=m/min=22m/min扩2-8.8 mm孔，机械加工工艺手册表2.4-50，并参考机床实际进给量，取 f= 0.3mm/r。扩孔切削速度为钻孔时的（1/21/3）v钻，故取v扩 =1/2v钻=1/2 22 m /min11m /min。由此算出转速n= = r/min =398 r/min 。按机床实际转速n=400r/min。 机械加工工艺手册表2.4-58，铰孔的进给量取 f= 0.3mm/r（因铰的是盲孔，所以进给量取得较小）7。 同理，由表2.4-60，取铰孔的切削速度为= 0.3m/s= 18m/min。由此算出转速n=r/min =636.9 r/min 。工序7粗镗、精镗80mm孔及倒角245查机械加工工艺手册表3.2-10得粗镗以后孔的直径为 79.5 mm ,故精镗余量 Z精=0.25mm，又已知ZA = 3mm ， 故Z粗=(3-0.25) mm= 2.75 mm 精镗及精镗工序的余量工序尺寸及公差列于下表：加工表面加工方法余 量精度等级工序尺寸及公差80孔粗镗2.75H1079.580孔精镗0.25H980粗镗孔时因余量为 2.75mm，故 ap 2.75mm 。 查文献机械加工工艺手册表2.4-180得：取0.4m/s 24m/min，取进给量为 f0.2mmr 。 n= = r/min=96r/min 查文献机械加工工艺手册表2.4-21得：FZ FZ=9.8160nFZCFZapXFZfYFZnFZkFZ Pm= Fzv10-3 取 CFZ =180, XFZ=1 ,YFZ=0.75 nFz=0, FFZ =1 则 FZ=9.81601802.75t0.20.750.401=1452.3N Pm=1452.30.410-3 =0.58kW取机床效率为0.85 ，则1.50.85=1.27kw0.58kw，故机床功率足够。 精镗孔时，因余量为0.25mm ，故ap= 0.25mm 。 查文献机械加工工艺手册表2.4-180，取v=1.2m/s= 72m/min,取f=0.12mm/r 。 n= = r/min 287(r/min)工序8 粗扩、精扩38mm,25mm, 21mm, 43mm孔（1）38mm孔1）刀具由机械加工工艺手册表10-2-6选取扩孔钻，直径为38mm标准高速钢扩孔钻。2）切削用量 确定进给量f：根据机械加工工艺手册表10-4-6查得 f表(0.80.9)0.7=(0.560.63)mm/r。 依据Z535机床说明书 取 f=0.57mm/r。 确定切削速度V及转速n：根据机械加工工艺手册表10-4-34 查取 V表=28m/min,由于切削条件与上表不完全相同故需进行修正。查机械加工工艺手册表10-4-10得：k=0.88 k=1.0V表=28 切削工时：由表10-4-43可得知tm,t1cotkr3,l224mm,这里l2取2，所以t11320mmt=min （2）25mm孔1）刀具由机械加工工艺手册表10-2-6选取扩孔钻，直径为25mm标准高速钢扩孔钻。2）切削用量 确定进给量f：根据机械加工工艺手册表10-4-6查得 f表(0.80.9)0.7=(0.560.63)mm/r。 依据Z535机床说明书，取f=0.57mm/r。 确定切削速度V及转速n：根据机械加工工艺手册表10-4-34 查取 V表=28m/min,由于切削条件与上表不完全相同故需进行修正。查机械加工工艺手册表10-4-10得：k=0.88 k=1.0V表=28 切削工时：由表10-4-43可得知tm,t1cotkr3,l224mm,这里l2取2，所以t11313.5mmt=min （3）21mm孔由机械加工工艺手册表10-2-6选取扩孔钻，直径为21mm标准高速钢扩孔钻。1）切削用量 确定进给量f：根据机械加工工艺手册表10-4-6查得 f表(0.80.9)0.7=(0.560.63)mm/r。 依据Z535机床说明书，取f=0.57mm/r。 确定切削速度V及转速n：根据机械加工工艺手册表10-4-34 查取 V表=28m/min,由于切削条件与上表不完全相同故需进行修正。查机械加工工艺手册表10-4-10得：k=0.88 k=1.0V表=28 切削工时：由表10-4-43可得知tm,t1cotkr3,l224mm,这里l2取2，所以t11313.05mmt=min （4）43mm孔1）刀具由机械加工工艺手册表10-2-6选取扩孔钻，直径为43mm标准高速钢扩孔钻。2）切削用量 确定进给量f：根据机械加工工艺手册表10-4-6查得 f表(0.80.9)0.7=(0.560.63)mm/r。 依据Z535机床说明书，取f=0.57mm/r。 确定切削速度V及转速n：根据机械加工工艺手册表10-4-34 查取 V表=28m/min,由于切削条件与上表不完全相同故需进行修正。查机械加工工艺手册表10-4-10得：k=0.88 k=1.0V表=28 切削工时：由表10-4-43可得知tm,t1cotkr3, l224mm,这里l2取2，所以t11324.5mmt=min 工序9 铣水平槽和竖直槽工步一 铣水平槽 刀具 此水平槽可用硬质合金铣刀加工；根据机械加工工艺手册表9-2-14及硬质合金铣刀标准GB5342-85，选择铣刀直径d=5mm，齿数Z=12，硬质合金刀片牌号取YG8。 铣削用量 确定铣削深度p: 由于加工余量较小为5mm，故可在一走刀内完成，故p=5mm。 确定每齿进给量f: 根据机械加工工艺手册表9-4-3，X5032万能铣床的功率为7.5KW，故每齿进给量f=0.20-0.29mm/z，取f=0.2mm。 确定铣削速度v及铣削功率Pm据已知条件，可直接在机械加工工艺手册表9-4-13中查出v与Pm，即 v表=54m/min, Pm表 =4.32KW。工件硬度为180HB，实际铣削宽度aw=68mm，故应根据机械加工工艺手册表9-4-11查出修正系数为Kmv=1.15, KmPm=0.89 (表9-4-11第2项)Ksv=0.75 （表9-4-11第3项）考虑修正系数后的铣削速度，v表为v表=681.150.750.89=52.19m/min计算出刀具转速N及进给速度vfN=66.48r/minvf=fZn=0.21266.48=159.55m/min根据X0532立式铣床说明书取nR=75r/min vfR=150m/min校验机床功率：考虑工件材料硬度及实际铣削宽度的铣削功率为：PM4.320.890.933.58KW此外，铣削功率还与铣削速度有关，由表查出的v表54mmim,现实际上选用的v54mmin,所以1.0根据表9-4-11第12项，考虑铣削速度的变化对铣削功率的影响，由于kvpm1.0，故实际铣削功率PmR3.58kw,查表X5032万能铣床的主电机功率为：PE7.5kw，取机床有效功率0.8,则PRPE 7.50.86kw因PEPR,故上述铣削用量可以在该机床上使用。切削工时 查表9-4-33可查出铣削宽度为68mm. d。=250mm的切入及切出行程长度l1+l2=26mmt=0.46min工步二 铣竖直槽（所有数据均与水平槽相同）。工序10 钻M8螺纹底孔及攻螺纹钻螺纹底孔 加工设备：摇臂钻查切削手册，得主轴转速： n=630r/min。铣削用量选择：查切削手册得切削深度: Ra=5.1mm；切削进给量: f=0.3mm/r；切削速度: v=20m/min；攻螺纹工艺装备： M8丝锥一副 确定进给量f：查实用机械加工工艺手册表11-53，确定f=0.4mm/r。 确定切削速度：查实用机械加工工艺手册表11-53，确定v=2m/min , 所以： 根据机床说明书，取，故实际切削速度为: 切削工时：查（金属机械加工工艺人员手册表15-7和15-9 ， 工序11 加工圆角。工序12 去毛刺、清洗。工序13 终检。最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其它加工数据，一并填入机械加工工艺过程综合卡片，见图纸。第三章. 组合机床总体设计3.1 组合机床方案拟定本次设计的题目是“支座加工工艺及组合机床设计”根据零件的具体结构与工作性质，试确定该机床为卧式四轴钻削组合机床，用于完成均布在底面圆周上78圆周上的4-13通孔的加工。设计该孔加工的组合机床的方案很多，现采用卧式组合机床，由传动轴带动四根主轴同时运转，依靠动力箱、多轴箱在滑台上移动完成零件上4-13孔的加工8。如图3-1所示：图3-1 加工示意图3.2 组合机床各部件配置拟定3.2.1 进刀配置的拟定该方案采用卧式液压滑台，动力箱及多轴箱在滑台上作左右移动，并在液压传动的作用下完成左移加工右移退刀工序。其间滑台左右移动采用行程开关严格控制滑台的行程，即当滑台左移加工完毕时接触一行程开关，实现滑台右移退刀动作，当右移一定距离时又触一行程开关使滑台实现左移并进入加工准备阶段。 刀具进给装置采用液压传动系统，因其系统结构简单、体积小、设计方便、噪声小、易实现控制换向、并能传递较大的进给力，而不足在于它要求机械元件制造精度高、不可避免的泄露等9。3.2.2 动力配置拟定由于此组合机床设计完成的是孔的加工，相较其它加工而言主轴的转速相对较低，而无需过多地变速、换向便可传递给主轴，故本次设计采用的动力装置是动力箱装置。采用动力箱装置可查取相关技术手册直接选用，而不需专门设计，节省设计经费缩短设计周期。3.2.3 支承部件配置拟定该机床采用的是卧式四轴组合机床设计方案，进刀装置采用的是卧式液压滑台装置，因其滑台本身自带支承部件，又由于零件本身的结构尺寸大小等性质因素，在选用支承部件时无需其它附带支承，故支承部件由卧式液压滑台自身组建。3.2.4 控制部件配置拟定滑台的左右移动是由液压缸内推杆驱动的，而推杆的左右移动是由液压回路中的换向阀及行程开关来控制的。换向阀的左通与右通是由行程开关直接控制，也即当滑台触动左行程开关时接通右通换向阀实现滑台右移，当触动右行程开关时，接通左通换向阀实现滑台左移。故在整个加工过程中可初步实现自动加工方式，实现智能化操作9。如图3-2所示： 图3-2 行程开关控制系统第四章. 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和位置、切削用量和主轴类型设计的传递各主轴运动的动力部件。多轴箱按结构特点分为通用（即标准）多轴箱和专用多轴箱两大类。前者结构典型，能利用通用的箱体和传动件；后者结构特殊，往往需要加强主轴系统刚性，而使主轴及某些传动件必须专门设计，故专用多轴箱通常指“刚性主轴箱”，即采用不需刀具导向装置的刚性主轴和用精密滑台导轨来保证加工孔的位置精度8。根据支座的零件结构特征可采用一般设计法来设计多轴箱。其顺序是绘制多轴箱设计原始图确定主轴结构、轴颈及齿轮模数；拟订传动系统，计算主轴、传动轴系统的相关参数，绘制坐标检查图，零件图，绘制多轴箱总图及编制组件明细表。4.1绘制多轴箱设计原始依据图主轴箱是根据被加工零件的工序要求进行设计，安排各主轴的位置，并将动力和运动电动机或动力部件传给各工作主轴，使之得到要求的转速和转向。主轴箱主要由箱体、主轴、传动轴、齿轮、轴套等零件和通用或专用的附加机构组成。多轴箱设计原始依据图要先确定多轴箱的轮廓尺寸，而通常标准通用的钻削类多轴箱的厚度是一定的，且卧式取325 mm。确定多轴箱的尺寸主要是确定多轴箱的宽度B和高度H及最低的主轴高度h1,如图4-3所示多轴箱箱体尺寸图。 图4-3多轴箱箱体尺寸图主轴箱设计原始依据图即使根据“三图一卡”整理编绘出主轴箱设计的原始要求。从“三图一卡”中已知：(1)各孔位置关系尺寸；(2)工件对称放在主轴箱对面，支座底面孔所在的分布中心线与主轴箱中心线重合；(3)主轴外伸尺寸及切削用量；多轴箱宽度高度的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关，可由下式确定： B=b+2b1 H=h+h1+b1式中： b -工件在宽度方向相距最远的两孔距离，单位为mm。 b1- 最边缘主轴中心至箱体外壁距离，单位为mm。 h- 工件在高度方向相距最远的两孔距离，单位为mm。 h1 - 最低主轴高度，单位为mm。为保证多轴箱内有足够安排齿轮的空间，推荐b170100mm，h185140mm取b1=100mm，h1=140 mm，h=156 mm，b=156 mm则：B=b+2b1=156+2100=356 mmH=h+h1+b1=156+140+100=396mm参照组合机床设计手册表7-1确定主轴箱轮廓尺寸BH=400mm400mm。如图4-3多轴箱箱体尺寸图。根据这些数据，可编制出主轴箱设计原始依据图4-4和表4-1。图4-4原始依据图 表4-1主轴外伸尺寸及切削用量表轴号主轴外伸尺寸切削用量备注1-4D/dL工序内容n(r/min)V(m/min)F(mm/r)30/20115钻13mm孔405140.584.2主轴结构型式选择及动力计算4.2.1主轴结构型式选择根据零件图及工艺路线可知，要对4-13mm孔进行加工，钻孔时可采用滚珠轴承主轴。由于其前支承为推力球轴承和深沟球轴承，后支承为深沟球轴承或圆锥滚子轴承，又因推力球轴承设置在前端，能够承受单方向的轴向力，故适用于钻孔主轴。主轴直径按加工示意图所示主轴类型及外伸长度可初步确定，传动轴直径也可参照主轴直径的大小初步确定，待齿轮传动系统设计完成后再验算一些关键的轴颈。主轴结构型式的选择，除了轴承之外应考虑轴头结构。根据轴头外伸长度的轴孔长度可知，该主轴应为长主轴，其轴头内的轴孔长，可增大与刀具尾部连接的接触面，因而可增强刀具与主轴的连接刚度，减少前端下垂。可采用标准导套导向，轴头用圆柱孔和刀具连接，用单键传扭矩。4.2.2主轴直径和齿轮模数的初步确定主轴轴颈尺寸规格应根据选定的切削用量计算出切削转矩T查组合机床设计简明手册表3-4初定主轴直径d，由表6-20可知：T=10D1.9f0.8HB0.6 其中HB=180,则: T=10D1.9f 0.8HB0.6 = =19072.1N.mm=19.072N.m则由表34可知： d =其中B为系数，由表可取B=7.3。则：d =27.1mm由前面所取长主轴（其主要与刀具刚性连接的钻、铰、锪孔的工序）滚珠轴承主轴，对照表3-4取最接近数值d=30mm，其能承受的最大转矩T=20 NM，因此能够满足设计要求。此主轴结构图见图 4-5。图4-5主轴结构图初选模数主要是用类比法，目前大型组合机床通用主轴中常用的齿轮模数有：2、2.5、3、3.5、4mm等几种8。本设计采用模数为2.5mm。4.2.3主轴箱的动力计算及动力部件的选择动力部件的选择主要是确定动力箱（或各种工艺切削头）和动力滑台。动力箱规格要与滑台匹配，其驱动功率主要依据多轴箱所需传递的切削功率来选用。在多轴