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机械毕业设计全套

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JX03-184@液压钻机本体组合机床设计,机械毕业设计全套

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目录 摘要 . Abstract . 第 1章 绪论 . 1 第 2章 组合机床概述 . 2 2.1组合机床的基本概述 . 2 2.2组合机床的发展概况 . 2 2.3组合机床的特点 . 3 2.4组合机床的分类和组成 . 4 第 3章 组合机床总体设计 . 6 3.1组合机床总体方案的选择 . 6 3.2组合机床配置形式的选择 . 7 3.3被加工零件工序图的绘制 . 7 3.4加工示意图的绘制 . 9 3.5组合机床总体尺寸联系图的绘制 . 15 3.6组合机床夹具设计 . 17 3.7生产效率卡的计算和编写 . 21 第 4章 组合机床 多 轴 箱 设计 . 23 4 1概述 . 23 4 2主轴箱设计原始资料 . 23 4 3主轴形式及其各部分尺寸的确定 . 24 4 4主轴和传动轴直径的确定与校核 . 24 4 5齿轮传动路线的设计 . 26 4 6多轴箱坐标设计 . 29 4 7主轴箱的润滑、变速和手柄轴的设置 . 31 4 8组合机床主轴箱总图的设计 . 39 第 5章 产品的经济 性 分析 . 40 结论 . 41 致谢 . 42 参考文献 . 43 专题 液压钻机本体工艺规程的编制 . 44 附录： . 55 附录： . 80 ntsI 摘要 本 设计的说明书 是按照所设计的 TXU-75钻机本体组合机床所撰写的。主要包括零件的工艺性分析，总体方案的确定，三图一卡的设计以及主轴箱的设计。 该组合机床主要针对 TXU-75钻机本体上的双面 5孔进行粗加工而设计的，由于组合机床自身的特点可以提高生产效率， 减轻工人的劳动强度，便于管理和集中生产，能提高加工精度，提高自动化程度，扩大工艺范围 。 所以设计制造组合机床是机械制造业的必备的工作母机 。 关键词 ：组合 机床、加工工序图、机床尺寸联系图、生产效率卡、主轴箱 ntsII Abstract This graduation design is designed according to the TXU-75 drills tool machine.Mainly include the craft analysis of the spare parts, the total project really settled, three the figures in one design of the card and the design of the principal axis box. The two-sided boreses should combine tool machine to mainly drill the machine essence to TXU-75s carry on thick process but design of, because of combine the tool machine oneself of the characteristics can raise the production efficiency, easing the workers labor strength, easy to management and concentrate production, can raise to process accuracy, exaltation automation degree, extend craft scope.So design manufacturing combination the tool machine is the essential machine tool of the machine manufacturing industry. Keyword:Combine tool machine,process work preface diagram,the tool machine size contact diagram , produce efficiency card,principal axis box. nts1 第 1章 绪论 大学生活就要和我们挥手说再见了，在回首这四年的生活留下的是许多美好的回忆，四年 中有过许多的收获，当然也失去了很多。无论是年龄还是思想上，我都成熟了不少，也正是有这次机会在大学这座象牙塔上学习，才能使我在以后的日子里能更好的工作，走向时社会有更多的知识丰富头脑来适应今天这个竞争激烈的天地。 四年的大学生活即将结束，毕业设计是对我们四年学习收获的最好检验，同时也是一次很好的锻炼机会。这次设计与以前的不同的是，这是在我们以前所学的理论课和专业课的基础上所完成的，不是某一课程的单独检验。通过这次设计，锻炼了我分析问题的能力，也促使我更好的利用图书馆这一书海世界，翻阅了各种资料、手册、期刊等。 本方案是根据 TXU-75米钻机上的部件，本体的图纸要求，所设计的用来加工其本体的组合机床。 设计前，我通过去具体地点进行调研，收集了第一手资料，同时也得到了工厂师傅以及技术人员的热心指导。在整个设计过程中，知道老师不仅耐心指导，同时也给予我很多启发。 虽然四年中我们学习了不少理论知识，但我的实践经验却很有限，而且理论不能和实践很好的相联系，因此在这次设计中不免有许多的错误和缺点，恳请广大老师和同学们给予指导，以鉴今后。 nts2 第 2 章 组合机床概述 2.1组合机床的基本概述 组合机床是为了完成一种（或 多种）被加工零件的一道或多道工序，由大量通用部件和少量专用部件组合而成的工序集中的专用机床，他可以同时进行多刀、多轴、多工位、多面加工的专用机床。在组合机床上可以完成钻空、扩孔、攻丝、车削、铣削及滚压等工序。生产效率高，加工稳定。 组合机床是随着生产的发展，由通用机床和专用机床发展而来的。多年来，机械产品加工中广泛地采用了万能机床。但随着 生产的发展，很多企业的产量越来越大，采用万能机床不能很好的满足要求。因为在一台机床上总加工一种工件，使万能机床不能很好的满足要求。因为 在一台机床 总加工一种工件，使万能机床很 多零件不能发挥作用。工人每天总是忙于装夹工件、操纵机床、进刀、退刀、停车、卸件等。劳动强度大，生产效率低 ,并且也不利于保证产品精度。要求操纵者有很高的技术水平。专用机床的生产与使用就是为了解决这个矛盾。专用机床是用于 加工一种工件或一种工件的某一表面的某一工序的。它可采用多刀、多工序加工。机床辅助部分或全部实现了自动化循环。但专用机床有一个最大的弱点：就是当更换工件或 工序时，它就无法使用。不能实现现代化机械工业技术迅速发展、产品经常更新的需要，并且该种机床设计周期长、造价高。 同通用机床相比，组合机床同时具备 了万能机床便于调整、适应于不同工件加工的特点和专用机床结构简单、生产效率高的特点。为此，将机床上带动刀具对工件生产切削运动的部分及床身、立柱、工作台等设计成通用部件。根据不同工件加工需要，用这些通用部件和部分专用部件组成组合机床。当工件变化了，还用这种通用部件和新的专用部件改装成新的组合机床，加新的辅助工具，用新的夹具，按新的循环加工新的工件。 2.2组合机床的发展概况 自一九八二年由美国克劳斯公司生产出世界第一台组合机床到现在，组合机床已有六十多年的历史。组合机床的发展可分为以下几个阶段： 三十年代到四十 年代，初期发展阶段。各国先后生产组合机床几生产线，并把他们应用于生产实践中。 五十年代到六十年代 ，为结构改造阶段新技术不断应用，各国努力把液压、nts3 数控和计算机应用到组合机床中，极大的提高组合机床的进给速度和控制技术。 七十年代到八十年代，属于完善改进阶段，其主要表现如下： 1.组合机床使用了 ISO标准，这样便于国际交流。 2.通用部件的技术水平的标志 品种规格极大丰富了。使大型、中型、小型和超小型组合机床都能配套。 3.结构参数和动静性能的提高。如国外生产的组合机床 快移速度可达每分钟几十米。 4.结构工艺性、 精度、精度保持性提高了很多。 我国的组合机床的研究和生产起步晚，从一九五六年开始的。一九六二年建立了大连组合机床研究所。并将组合机床应用于汽车、拖拉机等机械制造行业中。并建立了我国组合机床通用部件标准和规格 、型号供设计者及生产厂家使用。但是我们也要看到，由于我国实际情况，尤其是十年动乱的影响，使组合机床发展到今天，与其他国家相比，仍然有很多差距，表现在通用部件的品种不够齐全（特别是小型和超小型组合机床）。液压滑台的结构工艺性差，快进速度底车削工序难以实现。这就要求我们不断更新这些不足之处。 2.3组合机床的 特点 同通用机床和专用机床相比，组合机床有如下特点： 2.3.1 由于组合机床是由 70-90%的通用部件组合而成，必要时要进行改装组成新的机床，这就是说组合机床有改进更新的优越性，通用部件重复使用。 2.3.2 组合机床可以同时在各个方向采用几把刀具加工不同的表面，这样在孔隙加工中能很好的保证各孔之间相互位置 精度的准确性，是实现工序集中的最好途径。也是提高生产率的有效设备。 2.3.3 组合机床是按具体加工对象设计的，因而可以按最合理的工艺规程进行加工，而在通用机床上很难实现。 2.3.4 多数组合机床是采用了 多轴设计，对箱体类零件或类似于箱体类零件进行加工，这样保证了产品质量，减少了工序间搬运，改善了劳动条件，减少所用设备数量，同时组合机床占地面积小，能合理应用空间。 nts4 2.3.5 由于组合机床大多数是通用部件，而只有少数专用部件。这样可减少机床生产时间和费用。维护和维修也简单方便。 2.3.6 组合机床通用部件可以组织指定的专门厂家生产，由于采用精密高效设备，有利于提高部件性能，降低成本。 2.4组合机床的分类和组成 2.4.1 分类 1.按通用部件电机功率分 ： (1)大型组合机床（ 1.5-3.0KM） (2)小型 组合机床（ 0.1-2.2KM） 2.按配置形式分 ： (1)单工位：单面、双面 (2)多共位：移动工作台、回转工作台、中央立柱式、回转鼓轮式 2.4.2 组合机床的 组成 组合机床常用通用部件有：床身（侧底座、中间底座和立柱底座）、立柱、动力箱、动力滑台等。 现在组合机床上可以完成钻、扩、铰孔 、攻丝、镗孔、车端面、铣削和车削等工序。往往一太组合机床可以完成以上所述的几个工序甚至是全部工序，但目前车削很难实现。 组合机床自生产以来，得到了广泛的应用。在机床、汽车、飞机、拖拉机等行业应用较多。矿山机械制造业目前应用 不多，这一点受我国目前煤炭行业的发展状况所限制，随着综采的普及，组合机床也不断为矿山机械行业所采用。 从理论上看，组合机床的发展方向为： 1、提高生产效率 2、扩大工艺范围 3、提高加工精度 4、提高自动化程度 5、提高组合机床及其自动线的可调性 6、创新超小型组合机床 nts5 7、发展专能组合机床为多能组合机床 从实践来审视，组合机床又最初一般专用机床发展到今天特殊的专用机 床，今后将被加工中心所取代。这一点是随着计算机的发展和普及，给机床制造工业带来的必然趋势，因为采用组合机床计算机控制会更进一步提高加工精度 ，更进一步提高生产率，并且就大批量，特型件的生产而言，会更大的降低成本，也会更进一步提高机床自动化程度。 nts6 第 3 章 组合机床总体设计 3.1 组合机床总体方案选择 3.1.1 对现场生产能力和工艺状况的分析： 就黑龙江科技学院校办工厂来看，本体上面的五个孔是在坐标镗床上进行加工的，这样的加工对于小批量生产即可保证精度，又可满足要求，但对于大批量生产就不能满足要求了。因此，为了满足现代化生产的要求，我们开始设计组合机床。 就鸡西煤矿机械厂的现有设备和技术力量，就可以生产出 适合本体加工的组合机床 ，该厂有液压车间 可以生产泵、缸、阀等精密液压元件，并能对液压装置进行维修和修理：刀具车间生产各种精密件和特行件 ，一些通用部件在国内，像大连、长春等地可以买到，所以如果进行大批量生产，采用组合机床加工是完全可行的，也是必要的。由于每部工件的技术要求各不相同，因此所设计的组合机床也只能用来加工某些特定工序 ，因此可以解决某些厂家可以自行生产某些专用主轴箱内的附件，而不是都到厂家去订购。 3.1.2组合机床工艺方案的确定： 在组合机床上，一次粗镗 135, 115,2- 61,2- 32 五孔， 精度可达IT11-113，表面粗糙度为 Ra25-50。 1. 分析被加工零件 TXU-75 钻机本体 材料 ZG35 硬度 HB=190 本体为一箱体件 ，壁薄，刚性差，尺寸位置精度高，在设计夹具时，定位和夹紧都要认真安排，以保证工件的设计要求。 3.1.3定位基准的选择： 箱体件是机械制造业中加工工序多，劳动量大，进度要求高的关键零件。“一面两孔”是这类箱体零件在组合机床现场是常用的典型定位方法。由于该零件不具备“一面两孔”的定 位基准，这时采用大平面短销以及一小挡销定位，其中主要定位面最好采用箱体的设计基面，由大平面限制 3 个自由度，短销限nts7 制 2个自由度，一小挡销限制一个自由度，则为六点定位，符合加工要求。 3.1.4夹紧装置的选择： 夹紧时夹紧力有助于定位，而不应该破坏定位。为此，在夹紧力作用下工件不应该离开支撑点，首先要保证第一定位基准与定位元件可靠接触。 由五孔的尺寸大小分析而知各孔均可进行镗削加工，其轴向力不大，因此，对该零件分析后采用机械夹紧，夹紧定位选在图示位置（在零件的加工工序图上可见）。因此，用两螺杆和一压片压紧。 3.2 组合机床配置形式选择 组合机床有大型和小型两种，大、小型组合机床虽有其共性，但有其特殊性。无论是使用范围，配置型式，通用部件和驱动方式都各有特点。单工位组合机床分为卧式单面组合机床、立式单工位组合机床、卧式双面组合机床 、复合式双面组合机床、卧式三面组合机床、复合式三面组合机床、卧式四面组合机床、复合式四面组合机床 ；多工位组合机床分为固定式多工位夹具组合机床（包括单面双工位组合机床、双面多工位组合机床、卧式三面双工位组合机床、复合式四面双工位组合机床）、移动工作台组合机床（包括卧式单面双工位移动工 作台组合机床、立式单面双工位 移动工作台组合机床、卧式双面双工位移动工作台组合机床、 复合式双工位移动工作台组合机床）、回转工作台组合机床（包括卧式单面回转工作台组合机床、立式回转工作台组合机床、卧式多面回转工作台组合机床、复合式多工位回转工作台组合机床）、回转鼓轮组合机床。单工位组合机床通常是用于加工一个或两个工件，特别适用于大中型箱体件的加工。根据配置动力部件的数量，这类机床可以从单面或同时从几个方面对工件进行加工。分析被加工零件 液压钻机本体的技术要求和工艺性以后，本设计可以选择卧式单面组合机床及卧式双 面组合机床。由于被加工零件两面都具有五孔，但并不完全相同，因此采用双面组合机床，可以进行一次装夹，多次加工。 3.3 被加工零件工序图的绘制 被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示在一台机床上或一条自动线上完成的工艺内容、加工部位的尺寸及精度、技术要求、加工用定位基准，夹压部位，以及被加工零件的材料、硬度和本机床加工前毛坯情况的图纸 。它是在原有的工件图基础上，以突出本机床或自动线加工内容，加上必要的说明绘制的。它是组合机床设计的主要依据，也是 制造使用时调整机床、检查精度nts8 的重要技术条件。被加工零件图应 包括下列内容： 1、在图上应表示出被加工零件的形状，尤其是要设置中间导向时 ，应表示出工件内部筋的布置和尺寸，以便检查工件装进夹具是否相碰，以及刀具通过的可能性。 2、在图上应表示出加工用基面和夹压的方向及位置，以便依此进行夹具的支撑，定位及夹压系统的设计。 3、在图上 应表示出加工表面的尺寸、精度、光洁度、位置尺寸及精度和技术条件（包括对上道工序的要求及本机床保证的部分）。 4、 图中还应注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及被加工部位的余量 5、必要的文字说明。 编制被加工零件工序图的注意事项 1、本机床 加工部位的位置尺寸应由定位基面标起，尤其在本机床加工，所选用的定位基面与设计基面不一致时，还必须对各 孔要求的位置尺寸精度进行分析和换算，即把不对称公差的尺寸换算为对称公差尺寸。 2、对孔的加工余量要认真分析，在镗阶梯孔时，其大直径孔的单边余量应小于相 邻 两孔半径之差，以便镗刀能通过。在加工毛坯孔时，不仅要弄清加工余量，还必须注意孔的铸造偏心及铸造毛刺的大小，以便设计相应尺寸的镗杆，保证加工能正常进行。 3、对精镗机床必须注明是否允许留有退刀 痕迹，以及允许退刀痕迹的形状（直线或螺旋退刀痕）。 nts9 3-1 本体零 件工序图 3.4 加工示意图的绘制 加工示意图 是组合机床设计的重要图纸之一，在机床总体设计中占有重要地位。它是设计刀具、夹具、主轴箱以及选择动力部件的主要资料，同时也是调整机床和刀具的依据。 加工示意图，要反映机床的加工过程和加工方法，并决定浮动卡头或接杆的尺寸，镗杆长度，刀具种类及数量，刀具长度及加工尺寸，主轴尺寸及伸出长度，主轴，刀具、导向与工件间的联系尺寸等。根据机床要求的生产率及刀具特点，合理地选择切削用量，决定动力头的工作循环。 加工示意图应绘制成展开图，其绘制顺序是：首先按比例绘制工件的外形及 加工部位的展开图。特别注意将那些距离很近的孔严格按比例相 邻 绘制，以便清晰地看出相邻 刀具、导向及刀具、主轴是否相碰。然后，根据工件加工要求及选定的加工方法绘制刀具，并确定导向形式、位置及尺寸，选择主轴和接杆。 nts10 3.4.1刀具的选择 刀具的选择应在条件允许的前提下，为使工件可靠、结构简单、刃磨容易，应尽量选择标准刀具和简单刀具，根据五孔的加工精度、光洁度、加工尺寸、切屑 排除以及生产效率等因素 选择硬质合金镗刀。 对于镗 115 和 135 的孔，选择镗杆直径为 65mm，镗刀方截面尺寸 1616mm， 镗刀圆截面直径 20mm，对于镗 2- 61mm 的孔 选择镗杆直径 40mm，镗刀方截面尺寸 16 16mm，镗刀圆截面直径 20mm，对于镗 2- 32mm的孔， 选择镗杆直径 20mm，镗刀方截面尺寸 8 8mm,镗刀圆截面直径 10mm，取硬质合金刀头。 3 4 2选择切削用量 组合机床切削用量是综合考虑刀具寿命，生产率和加工精度等许多因素后指定的，一般切削用量较万能机床的切削用量低 30%，查 专用机床设备设计表 7-22、表 7-25。 对于镗孔加工，取： v=50m/min,f=0.4mm/r 则： n1 =11000vdp =1000 5010 5p =151.6转 /分 n2 =21000dv =1000 50 64=248.8转 /分 n3=31000d v =1000 50 26=612转 /分 圆整为 n1 =150 转 /分， n2 =250转 /分， n3=610转 /分， 滑台的进给速度： v1f= n1 f=150 0.4=60mm/min 保证精度，取： vf=60mm/min 式中： v 切削速度 n 主轴转速 f 每分钟进给量 d 镗刀直径 nts11 vf 滑台进给速度 3.4.3确定切削力、切削力矩、切削功率及刀具耐用度 根据选定的切削用量（主要指切 削速度及进给量），确定切削力，作为选择动力部件及夹具设计的依据； 确定切削转矩 ，用以确定主轴及其它传动件的尺寸，确定切削功率，用以选择主传动电机功率；确定刀具耐用度，用以验证所选刀具是否合理。 参考专用机床设备设计 （ 许小 旸 主编）重庆大学出版社，表 7-24、组合机床切削用量计算图中推荐的切削力，转矩及功率公式 ： 圆周力： Fz =35.7apf 75.0 HB 55.0 =35.7 2 0.4 75.0 HB 55.0 轴向切削力： Fx=0.212 a2.1pf 65.0 HB5.1 =0.212 22.1 0.465.0 1905.1 切削转矩： T=17.9Dap f 75.0 HB 75.0 =94.9KN mm 切削功率： P=61200 Fzv ， fmax=0.75 ap：切削深度 2mm， f：进给量取 f=0.4mm,D:加工直径， HB：零件的布氏硬度，取 190。 则： F1z =639.03N F2z =639.03N F3z=639.03N F1x=699N F2x=699N F3x=699N T1 =96.2KN mm T2 =58.6KN mm T3=23.8KN mm P1 =0.63KW P2 =0.63KW P3=0.63KW 3.4.4动力头行程的确定 动力滑台的工作循环 一般包括快速引进、工作进给、快速退回、停止四个动作。同夹具连接起来也不十分复杂，在加工示意图中可见，滑台快进距离为nts12 100mm，滑台总行程为 630mm，前备量是考虑因刀具磨损或补偿制造安装误差，动力部件能够向前调整的距离，后备量为刀具离夹具导套外端面的距离应大于接杆插入主轴孔内或刀具插入接杆内的长度。 3-2机床工作循环过程 3.4.5导向结构的选择 组合机床上加工孔时，除用刚性主轴加工的方案外，其尺寸和位置精度都是依靠夹具导向来保证的。 如何正确地选择导向结构，确定导向的参数和精度，是设计组合机床 的重要内容，也是绘制加工示意图时要解决的问题。 导向装置的作用在于：保证刀具对于工件的正确位置 和提高刀具系统的支撑刚性。因此，它对于保证加工精度和机床的可靠工作有着重要的影响。 本次设计根据具体设计情况选用内滚式导向 ,导向装置的旋转部分设置在刀杆上，并且成为整个刀杆 的一个组成部分，它有装滚珠轴承、滚锥 轴承、滚针轴承的和滑动轴承等多种形式，如图所示，由于旋转部分设置在导向滑动套的内部，因此通常称为“内滚式”导向 。此时安装在夹具镗模上的导套是固定不动的 ，其结构和第一类导向装置中的导套相同，但一般导套直径都比较大。 nts13 3-3 内滚式导向装置 3.4.6确定主轴类型、尺寸、外伸长度： 主轴类型主要依靠工艺方法和刀杆于主轴的联结进行确定主轴轴径及轴端尺寸主要取决于进给抗力和主轴 刀具系统结构，查组合机床设计简明手册，表 3-4，初步确定为轴直径 d1=40mm,2d=30mm,3d=25mm.由表查主轴类型为滚锥短主轴，主轴外伸长度为 75mm. 3.4.7选择连杆、浮动卡头： 为提高加工精度，减少主轴位置误差和主轴振摆对加工精度的影响，在采用长导向或多个导向进行镗孔或扩、铰孔时，镗杆与主轴均采用浮动卡头相连接，避免主轴与夹具导套不同轴而引起的刀杆“别劲”现象影响加工精度，由于所设计为卧式组合机床则采用浮动卡头，根据组合机床设计图 5-2选择，D/1d=38/26,D/2d=65/44,D/3d=50/36. 3.4.8动力部件的选择 动力部件用以实现切削刀具的旋转和进给运动或只用于进给运动，是组合机床最主要的通用部件，其选择主要是根据加工钻机本体两侧五孔时，每个刀具切削时产生的切削力所需切削功率来选择的。 nts14 3.4.9电动机的选择： 电动机 的选择主要是按照加工时所需功率来选的 ，根据所选的切削用量，确定进给功率，迭加后进行初选，并适当考虑切削刀具的可行性，一般按通用机床切削用量降低 30%来考虑，由前计算， 切削功率：1p=0.63KW，2P=0.63KW，3P=0.63KW 则： p=3.15KW,P动 ppn+切 进 =3.15 10.9+ =4.6KW P动 动力头电动机功率 p切 切削功率 p进 进给功率，对于液压动力头就是进给油泵所消耗的功率，一般为0.8-2千瓦。 N 传动功率，对于主轴箱主轴少于 15根， n=0.9，多于 15根时， n=0.8； 则： P动4.6KW，由组合机床简明手册，表 5-39，初步选定 ITD40型动力箱，其各项参数如下： 电机功率 :5.5KW 电机转速 :960KW 输出轴转速 :480r/min 其它祥见机床尺寸联 系图 3.4.10动力滑台的选择 :查表 5-41 动力滑台的选择是根据进给力来选择的 ,在组合机床中一般动力滑台与动力箱配套使用 ,故选 IH40型 . nts15 3-4加工示意图 3.5 组合机床总体联系尺寸图的绘制 机床总体尺寸联系图是在被加工零件的工序图 ,加工示意图的基础上绘制的 ,表示机床各部件及夹具之间相互尺寸关系的图纸 ,它表示出各部件之间的关系 ,检查各部件间相互空间位置关系 ,通用部件的适应性 ,为进一步设计主轴箱 夹具等专用设备提供依据 ,它还可以定出主轴箱的占地面积 与液压系统的配合关系 . 下面是绘制机床总体 尺寸联系图的及各个主要尺寸的计算 : 3.5.1确定机床装料高度 H 装料高度一般是指工件安装基面至地面的垂直距离 ,确定装料高度要考虑工人操作方便 ,对于流水线要考虑车间运送工件的滚道高度 ,以及机床内部结构尺寸限制和高度要求 ,实际设计时常在 850-1060mm 之间选取 ,选取装料高度为880mm,符合国际标准 . 3.5.2夹具轮廓尺寸的确定 : nts16 根据机床上的空间及夹具的初步方案 ,取夹具的轮廓尺寸联系图所示 . 3.5.3确定中间底座的尺寸 : 中间底座 在长宽方向应满足 夹具的安装需要 ,根据所选定的动力箱 、滑台、侧底座等标准 位置关系，并考虑滑台的前备量，通过尺寸链计算确定中间底座加工方向的尺寸。 3.5.4确定多轴箱轮廓尺寸： 标准通用钻、镗类多轴箱的厚度是一定的， ，卧式 325mm，如图所示，被加工零件以点划线表示，多轴箱轮廓尺寸用轮廓尺寸用粗实线表示，则： B=b+2b1H=h+b1B 工件在宽度方向距离最远的两孔的距离，单位是 mm，由零件加工示意图所示， b=170mm b1 最边缘主轴中心至箱体外壁距离，为 保证多轴箱内有足够安排齿轮的空间 b170-100mm，取 b1=125mm h 工件在高度方向距离最远的两孔距离， h=80mm 1h 最底主轴高度，对于卧式组合机床，1h要保证润滑不致从主轴衬套泄露到 箱外，推荐1h85-140mm 取：1h+250mm 则： H B=500 500 nts17 3-5主轴分布图 3.6 组合 机床 夹具设计 3.6.1组合机床夹具概述 夹具是组合机床的重要部件，是根据机床工艺和结构方案的具体要求而专门设计的。它用于实现被加工零件的准确定位，夹压，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好像很相近，但其结构和设计要求却有着很显著的甚至根本 的区别。组合机床夹具的结构和性能，对组合机床配置方案的选择，有很大的影响。下面介绍一下组合机床夹具的一些主要特点。 1.一般的机床夹具是作为机床的辅助机构设计的，而组合机床夹具是机床的主要组成部分，其设计工作是整个组合机床设计的重要部分之一。 2.组合机床夹具和机床其他部件有极其密切的联系：如回转或移动工作台，回转鼓轮，主轴箱，刀具和辅具，钻模板和托架，以及支承部件等。正确地解nts18 决它们之间的关系，是保证组合机床的工作可靠和使用性能良好的重要条件之一。而夹具的结构也要按这些部件的具体要求来确定。 3.由于组合机 床常常是多刀、多面和多工序同时加工，会产生很大的切削力和振动。因此组合机床夹具必须具有很好的刚性和足够的夹压力，以保证在整个加工过程中工件不产生任何位移。同时，也不应使工件产生不容许的变形。 4.组合机床夹具是保证加工精度（尺寸精度、几何精度和位置精度等）的关键部件，其设计、制造和调整都必须有严格的要求，使其能持久地保持精度。 5.组合机床夹具应便于实现定位和夹压的自动化，并有动作完成的检查信号；以保证切屑从加工空间自动排除；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。 此 外，不要把组合机床夹具和一般的组合夹具混淆起来。组合夹具是在万能机床上为了完成某一道工序的加工，用一些标准的和通用的元件组装成的定位夹压装置。用完后，可用这些元件重新组装成新的夹压装置。而组合机床则以部分的通用部件加上专用件组成的专用夹具，它不便改装。 按结构特点，组合机床夹具分为单工位和多工位夹具两大类。单工位夹具是指工件在一个工位上完成加工工序的机床夹具。按被加工零件的结构和加工要求，单工位夹具具有固定的，带滚道或浮动滚道的，带水盆和小车（或拖板）等形式。多工位组合夹具是指工件需要在几个工位上顺序或平行 顺序加工的机床夹具。按移位方法它又分为：固定式多位夹具、回转夹具、移动工作台夹具、回转工作台夹具和回转鼓轮夹具等。 组合机床夹具是组合机床的组成部件，其设计应按如下的程序进行： 1.认真研究分析所设计夹具的原始数据和要求 因为在拟订组合机床的工艺和结构方案时，对夹具的结构型式和主要性能已提出了原则要求。在具体开展夹具设计时，必须认真分析这些要求并研究影响夹具设计的所有因素，也就是被加工零件的结构特点，工艺安排和加工方法、机床特点、刀具及其导向的结构特点和要求等。此外，还必须考虑装卸方式、夹压方法、有无 冷却液以及切屑排除等具体要求。 2.拟订夹具结构方案和进行必要的计算 根据机床总体设计中确定的工件定位基面、夹压位置、加工方法和刀具导向方式等，制定夹具的总体方案。为此，首先绘制工件的外形，并有必要的投影，其主要投影应和工件在机床上的加工位置一致。然后，在工件四周的相应位置上简单表示出夹具的结构。这时只需要画出工件的定位元件，夹压机构的位置，刀具导向的安排，以及它们相互间的联系。最后进行计算和夹具元件的强度计算。为了提高质量和缩短设计nts19 制造周期，在拟订夹具结构方案时，应当尽量采用通用的部件和零件。 3.组合 机床夹具的总图和零件设计 在已确定的夹具结构方案基础上，设计生产用的夹具总图和零件图。通常是用红色线条（或细线）先画出工件外形，然后按顺序绘制定位和限位元件，夹紧机构，刀具导向，支架和夹具体，以及润滑、冷却、排屑、操纵（如按扭台、起吊元件等）等部位和结构。 组合机床夹具的机构往往比较复杂，其总图必须有足够的投影和抛视，尺寸标注齐全和合理，并严格按比例绘制。还要注有必要的装配和检查的技术要求。最后，进行夹具的零件及校对等工作。 按照组合机床夹具的主要功能，其结构可以分为三大部分，即定位支承系统，夹紧机构和刀 具导向装置。 3.6.2 定位支承系统 在组合机床上加工时，必须使被加工零件对刀具及其导向保持保持正确的相对位置，这是靠夹具的定位支承来实现的。定位支承系统除用已确定被加工零件的位置外，还要承受被加工零件的重量和夹压力，有时还要承受切削力。 定位支承系统主要有定位支承、辅助支承和一些限位元件组成。定位支承是指在加工过程中维持被加工零件有一定位置的元件。辅助支承使劲作用增加被加工零件在加工过程中的刚度及稳定性的一种活动式支承元件。 在组合机床上加工箱体零件大多数采用一面两销（一个圆销和一个菱形销）的定位方 法。这种定位方法保证了理想的六点定位原则（平面三点，圆销两点和菱形销一点）。但需要说及的是在实践中，大多数情况下工件在夹具中不是用三点支承的，而常常是放在四个或更多一些的支承板上，不少情况下还是放在两个长的支承板上。这样可以增加定位系统的刚性，防止当夹压了和切削力不是对准支承时，而引起振动的原因，甚至会造成刀具的折断。诚然，才采用四个支承板时，由于工件定位基面的不平直度误差（一般在 0.05 0.1 毫米 ） 和支承板间的不共面度误差 (通常为 0.01 0.03 毫米 ),工件在夹压力和切削力的作用下也会产生变形。但变形 量较小，对于粗加工、半精加工以及一般要求的精加工还是在允许范围内，并不会引起振动。 3.6.3 夹紧机构 在组合机床上加工时 ,工件依靠夹具上的定位支承系统 ,获得对于刀具及其导向的正确相对位置 ,还需依靠夹具上夹紧机构 ,来消除工件因受切削力或工件nts20 自重的作用而产生的位移或振动 ,使工件在加工过程中能继续保持定位所得到的正确位置 . 夹紧机构通常由三个部分组成 :夹紧动力部分、中间传动和夹紧元件。这三个部分起着不同的作用：夹紧动力部分用于产生力源，并将作用力传给中间传动机构；中间传动机构能够改变作用 力的方向和大小，即作为增力机构，同时能产生自锁作用，以保证在加工过程中，当动力源消失时，工件在切削力或振动的作用下仍能可靠夹紧；夹紧元件则用以承受由中间传动机构传递的夹紧力，并与工件直接接触而执行夹紧动作。 组合机床夹具的夹紧机构，就其夹紧特性而言，可以分为直接夹紧机构和自锁夹紧机构两大类。如果按加紧力的来源区分，可以分为手动夹紧夹紧机构和自动夹紧机构。 设计夹紧机构时，应注意满足以下基本要求： （ 1） 保证加工精度 （ 2） 保证生产率 （ 3） 保证工作可靠 具有自锁性能 （ 4） 结构紧凑简单 （ 5） 操作方便，使用安全 本机床根据被加工零件的 特点采用液压夹紧，液压夹紧具有操作简单，动作迅速，易于集中控制、程序控制和实现工序自动化，工作压力高，油缸结构尺寸小，便于实现过载自动保护和元件便于标准化等一系列优点。此外，由于油液具有不可压缩性，因此液压夹紧能够维持的刚性比气动夹紧所维持的刚性高。 3.6.4 导向装置 在组合机床上完成的孔加工工序中，除采用“刚性主轴”加工方法外，在大多数情况下。切削刀具都在导向装置中工作，因此，具有精密的导向便成为组合机床刀具工作的显著特点之一。组合机床夹具上的导向装置是作为引导刀具多工件进行切削加工的重要装置。 导 向装置的作用在于：保证刀具对于工件的正确位置；保证各刀具相互间的正确位置和提高刀具系统的支承刚性。因此，它对于保证加工精度和机床的可靠工作有着重要的影响。 根据被加工零件的特点，采用“内滚式”导向，这种导向装置的旋转部分设置在刀杆上，并且成为整个刀杆的一个组成部分，它装有滚珠轴承、滚锥轴nts21 承、滚针轴承和滑动轴承等多种形式。本机床采用的是滚锥轴承，也就是圆锥滚子轴承。 3.7 生产效率卡 根据加工示意图所选定的工作循环及切削用量等，就可以计算生产率并编制生产率计算卡，生产率计算卡是反映机床节拍或实 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，是用户验收机床生产效率的重要依据。 3.7.1理想生产率 Q： Q=kAt A：完成年生产纲领 kt： 4600h，取两班制 3.7.2 实际生产率 Q1： 实际生产率 Q1是指所设计机床每小时实际可生产的零件个数。 Q=60T单T单 生产一个零件所需时间 12f f f kLLLLT t t t t tV V V+= + = + + + + +快 进 快 退切 移辅 停 装单 （ ） （ ）1L，2L 分别为刀具第 ，第工作进给长度 1fV，2fV 分别为刀具第，第工作进给长度 t停 当加工深孔、止口 锪窝、倒角、光整表面时，滑台在死挡铁上的停留时间，通常指刀具在加工终了时无进给状态下旋转 5-10装所需时间 L快 进 ， L快 退 分别为动力部件快进、快退行程长度 nts22 fkV 动力部件快速行程速度，用液压动力部件时取 3-10m/min t移 直线移动或回转工作台进行一次工位转换时 间取 0.1min t装 卸 工件装、卸时间，取 0.5-1.5min 取 L=50mm,fV=60mm/min, t停= 10150分 , L快 进=100mm, L快 退=160mm, fkV=7m/min,t装=1.2min,t移=0.1min 则 :T= 5 0 1 0 1 6 0 1 0 0( ) ( 0 . 1 1 . 2 ) 2 . 2 4 m i n6 0 1 5 0 7 0 0 0+ + + + =Q= 60 2 6 . 7 /2 . 2 4 = 件 小 时每天按 8小时 :Q=8 26.7=214件 /班 机床负荷 :负=0QQ 100% 0Q 要求的生产率 根据组合机床的使用经验，适宜的机床负荷率为 负=0。 75-，。 90，设计时参照组合机床设计（丛