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300型阀体加工工艺装备设计—8-M12底孔加工【夹具资料】【原创CAD图纸和论文】

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关键词：: 原稿定单订单阀体加工工艺装备设备设计 m12 底孔

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摘要

根据设计任务书的要求,本设计说明书针对300型阀体机床的设计及专用夹具设计进行说明。要内容包括多轴头工艺方案的制定、多轴头配置型式的选择、多轴头总体设计以及轴箱设计。

全文要包括组合钻床的总体设计和轴箱设计两部分。机床总体设计要是在选定工艺方案并确定机床配置形式、结构方案基础上确定“三图一卡”，多轴头设计根据“三图一卡”，整理编绘出多轴头原始依据图，重点分析传动系统，经过各种方案的比较，最后确定最优方案。此外，为了提高劳动生产率，降低劳动强度，保证加工质量，需设计专用夹具。

关键词：多轴头；多轴头；夹具

Abstract

According to the requirements of the mission design, design for wallboard machine and special fixture for the design specification is described. The main contents include aggregate machine-tool craft plan formulation, combined machine tool configuration choice, aggregate machine-tool system design and main shaft case design.

The full text mainly includes overall design and main shaft box combination milling machine design two parts. The overall design of machine tool is mainly in the selected process and determine the basis of machine tool configuration, structure scheme to determine the "three charts and a card", the headstock design according to "three charts and a card", reorganizes the compilation to leave the headstock primitive basis chart, the key analysis transmission system, through the comparison of various schemes, and finally to determine the optimal scheme. In addition, in order to improve labor productivity, reduce labor intensity, guaranteed the processing quality, need to design special jig.

Keywords: spindle box; modular machine tool; fixture

摘要II

Abstract1

1 绪论3

1.1 课题研究意义3

1.2钻孔专用设备应用3

1.3 钻孔专用设备4

1.3.1多轴头4

1.3.2 多轴头5

1.3.3多轴钻床5

1.3.4 自动更换轴箱机床5

1.4 钻孔专用设备趋势6

1.5 多轴头总体设计6

1.5.1 多轴头的概述6

1.5.2 多轴头的技术发展趋势8

2 总体设计10

2.1 多轴头方案的制定10

2.1.1制定工艺方案10

2.1.2确定多轴头的配置形式和结构方案10

2.2 确定切削用量及选择刀具12

2.2.1确定工序间余量12

2.2.2选择切削用量12

2.2.3确定切削力、切削扭矩、切削功率13

2.2.4选择刀具结构14

2.3 钻孔多轴头总设计“三图一卡”的编制14

2.3.1 被加工零件工序图14

2.3.2 加工示意图15

3 多轴头的设计20

3.1 多轴头的设计20

3.1.1绘制多轴头设计原始依据图20

3.1.2齿轮模数选择21

3.1.3多轴头的传动设计21

3.1.4绘制传动系统图23

3.2 传动轴的直径估算24

3.2.1 确定各轴转速24

3.2.2传动轴直径的估算：确定各轴最小直径25

3.2.3 键的选择26

3.3 传动轴的校核26

3.3.1 传动轴的校核26

3.3.2 键的校核27

3.4 各变速组齿轮模数的确定和校核28

3.4.1 齿轮模数的确定28

3.4.2 齿宽的确定30

3.4.3 齿轮结构的设计31

3.5 齿轮校验31

3.5.1 校核a变速组齿轮32

3.5.2 校核b变速组齿轮33

3.5.3 校核c变速组齿轮35

3.6 轴承的选用与校核36

3.6.1 各轴轴承的选用36

3.6.2 各轴轴承的校核36

3.7 轴组件设计38

3.8 轴的基本尺寸确定38

3.8.1 外径尺寸D38

3.8.2 轴孔径d38

3.8.3 轴悬伸量a39

3.8.4 支撑跨距L39

3.8.5 轴最佳跨距的确定40

3.9 轴刚度验算42

3.9.1 轴前支撑转角的验算43

3.9.2 轴前端位移的验算44

第4章夹具设计47

4.1 研究原始质料47

4.2 定位、夹紧方案的选择47

4.3切削力及夹紧力的计算47

4.4 误差分析与计算48

4.5钻套、衬套、钻模板设计与选用50

4.6 确定夹具体结构尺寸和总体结构51

4.7 夹具设计及操作的简要说明53

结论54

致谢55

参考文献56

1 绪论

1.1 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

内容简介：: XX 大学毕业设计 (论文 ) 300 型阀体加工工艺装备设计 8-M12 底孔加工所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日nts II 摘要根据设计任务书的要求 ,本设计说明书针对 300 型阀体机床的设计及专用夹具设计进行说明。要内容包括多轴头工艺方案的制定、多轴头配置型式的选择、多轴头总体设计以及轴箱设计。全文要包括组合钻床的总体设计和轴箱设计两部分。机床总体设计要是在选定工艺方案并确定机床配置形式、结构方案基础上确定 “三图一卡”，多轴头设计根据“三图一卡”，整理编绘出多轴头原始依据图，重点分析传动系统，经过各种方案的比较，最后确定最优方案。此外，为了提高劳动生产率，降低劳动强度，保证加工质量，需设计专用夹具。关键词：多轴头；多轴头；夹具 nts 1 Abstract According to the requirements of the mission design, design for wallboard machine and special fixture for the design specification is described. The main contents include aggregate machine-tool craft plan formulation, combined machine tool configuration choice, aggregate machine-tool system design and main shaft case design. The full text mainly includes overall design and main shaft box combination milling machine design two parts. The overall design of machine tool is mainly in the selected process and determine the basis of machine tool configuration, structure scheme to determine the three charts and a card, the headstock design according to three charts and a card, reorganizes the compilation to leave the headstock primitive basis chart, the key analysis transmission system, through the comparison of various schemes, and finally to determine the optimal scheme. In addition, in order to improve labor productivity, reduce labor intensity, guaranteed the processing quality, need to design special jig. Keywords: spindle box; modular machine tool; nts 1 目录摘要 . II Abstract. 1 1 绪论 . 3 1.1 课题研究意义 . 3 1.2 钻孔专用设备应用 . 3 1.3 钻孔专用设备 . 4 1.3.1 多轴头 . 4 1.3.2 多轴头 . 5 1.3.3 多轴钻床 . 5 1.3.4 自动更换轴箱机床 . 5 1.4 钻孔专用设备趋势 . 6 1.5 多轴头总体设计 . 6 1.5.1 多轴头的概述 . 6 1.5.2 多轴头的技术发展趋势 . 8 2 总体设计 . 10 2.1 多轴头方案的制定 . 10 2.1.1 制定工艺方案 . 10 2.1.2 确定多轴头的配置形式和结构方案 . 10 2.2 确定切削用量及选择刀具 . 12 2.2.1 确定工序间余量 . 12 2.2.2 选择切削用量 . 12 2.2.3 确定切削力、切削扭矩、切削功率 . 13 2.2.4 选择刀具结构 . 14 2.3 钻孔多轴头总设计“三图一卡”的编制 . 14 2.3.1 被加工零件工序图 . 14 2.3.2 加工示意图 . 15 3 多轴头的设计 . 20 3.1 多轴头的设计 . 20 3.1.1 绘制多轴头设计原始依据图 . 20 3.1.2 齿轮模数选择 . 21 3.1.3 多轴头的传动设计 . 21 3.1.4 绘制传动系统图 . 23 3.2 传动轴的直径估算 . 24 3.2.1 确定各轴转速 . 24 3.2.2 传动轴直径的估算：确定各轴最小直径 . 25 3.2.3 键的选择 . 26 3.3 传动轴的校核 . 26 3.3.1 传动轴的校核 . 26 3.3.2 键的校核 . 27 3.4 各变速组齿轮模数的确定和校核 . 28 3.4.1 齿轮模数的确定 . 28 nts 2 3.4.2 齿宽的确定 . 30 3.4.3 齿轮结构的设计 . 31 3.5 齿轮校验 . 31 3.5.1 校核 a 变速组齿轮 . 32 3.5.2 校核 b 变速组齿轮 . 33 3.5.3 校核 c 变速组齿轮 . 35 3.6 轴承的选用与校核 . 36 3.6.1 各轴轴承的选用 . 36 3.6.2 各轴轴承的校核 . 36 3.7 轴组件设计 . 38 3.8 轴的基本尺寸确定 . 38 3.8.1 外径尺寸 D . 38 3.8.2 轴孔径 d . 38 3.8.3 轴悬伸量 a . 39 3.8.4 支撑跨距 L. 39 3.8.5 轴最佳跨距 0L 的确定 . 40 3.9 轴刚度验算 . 42 3.9.1 轴前支撑转角的验算 . 43 3.9.2 轴前端位移的验算 . 44 第 4 章夹具设计 . 47 4.1 研究原始质料 . 47 4.2 定位、夹紧方案的选择 . 47 4.3 切削力及夹紧力的计算 . 47 4.4 误差分析与计算 . 48 4.5 钻套、衬套、钻模板设计与选用 . 49 4.6 确定夹具体结构尺寸和总体结构 . 51 4.7 夹具设计及操作的简要说明 . 52 结论 . 53 致谢 . 54 参考文献 . 55 nts 3 1 绪论 1.1 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 842.5 小时，另外还要nts 4 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，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、多轴多轴头心及自动更换轴箱机床。甚至可以通过二个能自动调节轴距的轴或多轴头，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。它要装在有万向 .二种。（ 1）万向轴式也有二种 :具有对准装置的轴。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）具有公差的圆柱形轴套。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。 nts 5 1.3.2 多轴头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、多轴头等设计的不可调式多轴头。有 32 种规格，加工面积从 300 300 毫米到 600 1050 毫米，工作轴达 60 根，动力达 22.5 千瓦。 Romai 工厂生产的可调多轴头调整方便，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头更小的孔距。根据成组加工原理使用多轴头或多轴头的多轴头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轴箱多轴头。 (1) 自动更换轴机床自动更换轴机床顶部是回转式轴箱库，挂有多个不可调轴箱。纵横配线盘予先编好工作程序，使相应的轴箱进入加工工位，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轴箱，转塔能自动转位，并对夹紧在回转工作nts 6 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 4 6 个。且轴箱也不宜过大。当加工对象的工序较多、尺寸较大时，就不如自动更换轴箱机床合适，但它的结构简单。 (3)自动更换轴箱多轴头它由自动线或多轴头中的标准部件组成。不可调多轴头与动力箱按置在水平底座上，轴箱库转动时整个装置紧固在进给系统的溜板上。轴箱库转动与进给动作都按标准子程序工作。换轴箱时间为几秒钟。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 180 毫米。采用具有内冷却管道的麻花钻， 5 7 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。 1.5 多轴头总体设计 1.5.1 多轴头的概述多轴头（ transfer and unit machine）是以系列化和标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件对一种或多种工件按预先确定的工序进行切削加工的机床。兼有万能机床和专用机床的优点。通用零部件通常占整个机床零部件的 70 90，只需要根据被加工零件的形状及工艺改变极少量的专用部件就可以部分或全部进行改装，从而组成适应新的加工要求的设备。由于在多轴头上可以同时从几上方向采用多把刀具对一个或数个工件进行加工，所以可减少物料的搬运和占地面积，实现工序集中，改善劳动条件，nts 7 提高生产效率和降低成本。将多台多轴头联在一起，就成为自动生产线。多轴头广泛应用于需大批量生产的零部件，如汽车等行业中的箱体等。另外在中小批量生产中也可应用成组技术将结构和工艺相似的零件归并在一起，以便集中在多轴头上进行加工。多轴头一般可完成的工艺范围有：铣平面、刮平面、车端面、车锥面、钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、倒角、切槽、以及加工螺纹、滚压、拉削、磨削、抛光工序。多轴头一般采用多轴、多刀、多序、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。因此，多轴头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。多轴头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、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的多轴头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。多轴头的通用部件按功能分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件 5 类。动力部件为机床提供主运动和进给运动，主要有动力箱（将电动机的旋转运动传递给多轴头）、切削头（装在各个主轴上，用于各单一工序的加工）、动力滑台（用于安装动力箱或切削头，以实现进给运动）；支承部件用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等；输运部件用以输送工件或多轴头至加工工位的部件，主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等；控制部件用以控制机床的自动工作循环的部件，有液压站、电气柜和操纵台等；辅助部件包括润滑、冷却和排屑装置等。根据配置型式，多轴头可分为单工位和多工位两大类。其中单工位多轴头按被加工面的数量又有单面、双面、三面和四面 4种，通常只能对各个加工部位同时进行一次加工；多工位多轴头则有回转工作台式、往复工作台式、中长立柱式和回转鼓轮式 4种，能对加工部位进行多次加工。通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。 nts 8 1.5.2 多轴头的技术发展趋势最早的多轴头于 1911 年在美国制成，用于加工汽车零件。 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，确定了多轴头通用部件标准化的原则。1973 年，国际标准化组织（ ISO）公布了第一批多轴头通用部件标准。 1975 年，中国第一机械工业部颁布了中国的第一批多轴头通用部件标准。多轴头现代发展的方向主要有以下几个特点： a、多轴头品种的发展重点。在多轴头这类专用机床中，回转式多工位多轴头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。 b、自动线节拍时间进一步缩短。目前，以大批量生产为特征的轿车和轻型载货车，其发动机的年产量通常为 60 万台左右，实现这样大的批量生产，回转式多工位多轴头和自动线在三班运行的情况下，其节拍时间一般为 20 30 秒，当零件生产批量更大时，机床的节拍时间还要更短些。自动线的短节拍，主要是通过缩短基本时间和辅助时间来实现的。缩短基本时间的主要途径是采用新的刀具材料和新颖刀具，以通过提高切削速度和进给速度来缩短基本时间。缩短辅助时间主要是缩短包括工件输送、加工模块快速引进以及加工模块由快进转换为工进后至刀具切入工件所花的时间。为缩短这部分空行程时间，普遍采用提高工件 (工件直接输送 )或随行夹具的输送速度和加工模块的快速移动速度。目前，随行夹具的输送速度可达 60m/min 或更高些，加工模块快速移动速度达40m/min。 c、多轴头柔性化进展迅速。十多年来，作为多轴头重要用户的汽车工业，为迎合人们个性化需求，汽车变型品种日益增多，以多品种展开竞争已成为汽车市场竞争的特点之一，这使多轴头制造业面临着变型多品种生产的挑战。为适应多品种生产，传统以加工单一品种的刚性多轴头和自动线必须提高其柔性。多轴头的柔性化主要是通过采用数控技术来实现的。开发柔性多轴头和柔性自动线的重要前提是开发数控加工模块，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nts 9 模块组成的柔性多轴头和柔性自动线，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。多轴头自动线柔性化的迅速发展和节拍时间的日益缩短，充分显示了 CNC 技术和刀具技术给多轴头自动线带来的巨大技术进步，使柔性自动线在多品种、大批量生产中成为重要的技术装备。但在这里必须指出，在多轴头和自动线实现柔性化发展的同时，加工中心高速化发展异常迅速。加工中心与多轴头的竞争日趋激烈。 d、加工精度日益提高。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的关键件的制造公差，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。这无疑是对多轴头和自动线提出了更高的要求。多轴头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 (HSK)和过程统计质量控制 (SPC)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。 e、综合自动化程度日益提高。近十年来，为进一步提高工件的加工精度和减少工件在生产过程中的中间储存、搬运以及缩短生产流程时间，将工件加工流程中的一些非切削加工工序 (如工序间的清洗、测量、装配和试漏等 )集成到自动线或自动线组成的生产系统中，以实现工件加工、表面处理、测量和装配等工序的综合自动化。 f、其它技术的应用动向。在工业发达国家的多轴头行业中，下列技术得到了较为广泛的应用。多轴头设计普及 CAD 技术在国外许多公司中，多轴头设计已普遍采用 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 )、多轴头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多轴头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 )，使多轴头和自动线的交货期进一步缩短。 nts 10 2 总体设计 2.1 多轴头方案的制定 2.1.1 制定工艺方案零件加工工艺将决定多轴头的加工质量、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（ 300 型阀体）的零件图（图 2.1），加工 8个孔的工艺过程： (1) 加工孔的要技术要求。 8个直径均为 10mm(M12 螺纹底孔 )。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 6万 /年 (2) 工艺分析加工该孔时，孔的位置度公差为 0.05mm。根据多轴头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 10mm。 (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。 2.1.2 确定多轴头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多轴头上完成的加工工序及应保证的加工精度，是制造机床方案的要依据。 300 型阀体钻孔的精度要求较高，可采用钻孔多轴头。为了加工出表面粗糙nts 11 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 2.1 所示图 2.1 300 型阀体 (2) 被加工零件的特点这要指零件的材料、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 300 型阀体的材料是 HT200、硬度 HB170 241、孔的直径为 10mm。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，nts 12 工件较小，其孔分布较密集，多轴头体积较大，一次钻孔，选择钻床。 (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多轴头的重要因素。按设计要求生产纲领为年生产量为 5 万件，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。 (4) 机床使用条件根据使用多轴头对车间布置情况、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多轴头。综合以上所述：通过对 300 型阀体零件的结构特点、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。 2.2 确定切削用量及选择刀具 2.2.1 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多轴头对孔加工的工序余量，以消除转、定位误差的影响。 10mm 的孔

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