关 键 词：

机械毕业设计全套

资源描述：

JCGY01-024@包缝机机体钻孔组合机床总体及夹具设计,机械毕业设计全套

内容简介：

被加工零件 图号 YZJ651-00 毛坯种类 铸件 名称 包缝机机体 毛坯质量 材料 HT200 硬度 HB190-240 工序名称 工序号 序号 工序名称 被加工零件数量 加工直径 加工长度 工作行程 切削速度 转速 进给量 f 进给速度 工时 机加工时间 辅助时间 共计 1 装卸工件 1 1.5 1.5 2 右动力部件 快进 50 10000 0.005 0.005 钻 1 3.3孔 3.3 9 27 16.5792 1600 0.05 80 钻 7 3.3孔 3.3 11 27 16.5792 1600 0.05 80 钻 1 3.3孔 3.3 12 27 12.9525 1250 0.064 80 0.0375 0.0375 快退 77 10000 0.0077 0.0077 3 作动力部件 快进 70 6300 0.011 0.011 钻 2 5孔 5 13 36 15.7 1000 0.08 80 钻 2 5孔 5 18 36 15.7 1000 0.08 80 钻 2 4.2孔 4.2 12 36 16.485 1250 0.064 80 钻 1 4.2孔 4.2 9 36 16.485 1250 0.064 80 钻 2 3.3孔 3.3 9 36 16.5792 1600 0.05 80 钻 2 3.3孔 3.3 10 36 16.5792 1600 0.05 80 0.45 0.45 快退 106 6300 0.0168 0.0168 备注 装卸工件时间取决于操作者熟练程度，本机床计算时取 1.5min 总计 1.9778min 单件工时 1.9778min 机床生产率 30.04件 /h 机床负荷率 0.81 nts目 录 1 前言 . 1 2 组合机床总体设计 . 3 2.1 总体方案论证 . 3 2.1.1 加工对象工艺性分析 . 3 2.1.2 机床配置型式的选择 . 3 2.1.3 定位基准的选择 . 4 2.2 确定切削用量及选择刀具 . 4 2.2.1 选择切削用量 . 4 2.2.2 计算切削力 、 切削扭矩及切削功率 . 6 2.2.3 刀具耐用度的计算 . 10 2.2.4 选择刀具结构 . 10 2.3 三图一卡 设计 . 10 2.3.1 被加工零件工序图 . 10 2.3.2 加工示意图 . 11 2.3.3 机 床联系尺寸图 . 12 2.3.4 机床生产率计算卡 . 15 3 组合机床夹具设计 . 17 3.1 零件的工艺性分析 . 17 3.1.1 夹具设计的基本要求 . 17 3.1.2 夹具总体结构构思 . 17 3.2 定位方案的确定 . 18 3.2.1 定位方案的 论证 . 18 3.2.2 定位 基准的选择 . 18 3.2.3 定位 的实现方法 . 18 3.3 夹紧方案确定 . 20 3.3.1夹紧装置的确定 . 20 3.3.2夹紧力的确定 . 21 3.4 导向装置的选择 . 22 3.4.1钻模套型式的选择和设计 . 22 3.4.2钻模板的类型和设计 . 23 3.5 误差分析 . 24 3.5.1 影响加工精度的因素 . 24 3.5.2 保证加工精度的条件 . 25 3.6 夹具体 确定 . 26 4 结论 . 27 参考文献 . 28 致 谢 . 29 附 录 . 30 nts 1 1 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一种高效的专用机床。 组合机床通常是多刀、多面、多工序、多工位加工 ,使用继电器 - 接触器控制 ,电气线路复杂 ,故障率高 ,操作人员的维修任务重 ,设备的使用率低在组合机床的诸多零件中 ,主轴箱是组合机床设计过程中工作量最大的部件 ,因为通常主轴箱是采用一根动力轴带动多根主轴的工作方式 ,各传动轴必须在有限的标准箱体空间中找到适宜的分布位置并避免干涉 ,而各轴的设计又必须保证其转速、旋向、强度和刚度 ,因此难度大、设计周期长。在批量设计某生产线的组合机床主轴箱中 ,为提高设计质量 ,缩短设计周期 ,我们采用计算机辅助设计组合机床主轴箱 ,取得了良好的技术经济效果。 组合机床的分类繁多 ,有大型组合机床和小型组合机床 ,有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式 ,还有多工位回转台式组合机床等 ;如 卧式单面多孔加工组合机床的液压系统 , 可完成自动工作循环 : 快进、工进、快退、停止 ; 能同时驱动多根主轴进行钻孔加工。钻孔时是靠主轴产生的转矩 T及主轴的转速 n进行钻孔。在钻孔过程中外负载经常是变化的 , 当钻头上的负载增大 , 即转矩增大时 , 要求转速能自动下降 , 当钻头上的负载减小 , 即转矩减小时 , 要求转速能自动升高 , 保证钻孔时消耗的功率为恒定值 。 组合机床主要用于平面加工和孔加工两类工序。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、拉削、推削、磨削、抛光、冲压等工序。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。 国 内外的工业发展史告诉我们，实现机械自动化是一个由低级到高级、由简单到复杂、由不完善到完善的发展过程。当机器的操作采用自动控制器后，生产方式才从机械化逐步过渡到机械控制（传统）自动化、数字控制自动化、计算机控制自动化。只有建立了自动化工厂后，生产过程才能全盘自动化，才能使生产率全面提高，达到自动化的高级理想阶段 。 本次设计的课题是 包缝机机 组合机床总体及夹具设计。该课题来源于江淮动力集团。现在该集团迫切需要改善现有的生产条件，进行提高生产率、改善产品质量方面的技术改造，使产品的合格率上升，增加产量，适应市场竞争 的需要，提高经济效益。 本设计主要针对机体左右 两个面上 加工 多个孔 、生产率低、位置精度误差大的问题而设计的，从而保证孔的位置精度、提高生产效率，降低工人劳动强度。 为了提高加工精度，降低成本， 提高生产效率， 有必要设计一种组合机床 来 满足左右 两面同时钻孔的需要。本次设计分总体设计、夹具设计、左多轴箱设计、右多轴箱设计三个 部分。我主要负责 夹具部分的设计， 总体设计由我和另外二 位 同学 共同完成 。在设计组合机床过程中，组合机床夹具的设计是整个组合机床设计工作的重要部分之一。虽然夹具零件的标准化程度高，使设计工作量大为减少， 设计周期大为缩短，但在夹具设计过程中，在保证加工精度的前提下，如何综合考虑生产率、经济性和劳动条件等因素，还有一定的难度。 nts包缝机机体钻孔组合机床总体及夹具设计 2 设计该组合 机床思路如下：认真 分析零件的特点， 研究其尺寸、形状、材料、硬度、重量、加工部位的结构及加工精度和表面粗糙度要求等内容， 以确定零件 在组合机床上完成的工艺内容及加工方法，选择加工的定位基准及夹压方案 ， 决定工步和刀具种类及其结构形式， 选择合适的切削用量，确定组合机床的配制形式 、制定影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案。 根据被加工零件的工艺要求确定刀具，再由刀具直径计算切削 力，切削扭矩，切削功率，然后选择各通用部件，最后按装配关系组装成组合机床。 本 说明书以设计卧式双面钻 孔组合机床为主线，阐述了刀具的选择和夹具设计的过程。在第 2 章中着重介绍了组合机床的总体设计。在总体设计中，首先是被加工零件的工艺分析，然后是总体方案的论证，在比较了许多方案之后，结合本道工序加工的特点最终选择卧式双面的机床配置型式。再结合本道工序的特点选择刀具。根据选择的切削用量，计算刀具的切削力、切削扭矩、切削功率等，再确定刀具的大小和型式。在确定这些设计计算后，然后是绘制组合机床的“三图一卡” 被加工零件 工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡。在第 3 章中，主要介绍了夹具的设计。夹具设计是组合机床设计中的一个重要的组成部分。夹具设计时，首先确定工件的 定位方案，然后选择夹紧方案，估算夹紧力大小， 最终完成夹具的零部件设计。最后根据计算结果绘制夹具装配图和主要的零件图。 2 组合机床总体设计 2.1 总体方案论证 2.1.1 加工对象工艺性的分析 A.本机床被加工零件特点 该加工零件为 包缝 机机体。材料 HT200，其硬度为 HB190 240，重量 36.5Kg，在本工序之前各主要表面、主要孔已加工完毕。 B.本机床被加工零件的加工工序及加工精度 本道工序：钻左面、右面的孔 ，本设备的主要功能是完成包缝 机机体左、右两个面上 20个孔的加工。具体加工内容及加工精度是： a.钻左侧面（即机体上面）上 11个孔：钻 2 10孔 ，深 13，各孔位置度公差为 0.03mm；钻 2 5孔深 18，各孔位置度公差为 0.03mm；钻 2 4.2孔 ，深 12， 各孔位置度公差为 0.03mm；钻 4.2 孔，深 9；钻 2 3.3 孔，深 10；钻2 3.3孔，深 9，个各孔位置度公差为 0.03mm。 b.钻右侧面（即机体下面）上 9个孔：钻 3.3 孔 ，深 9，各孔位置度公差为 0.03mm；钻 ； 7 3.3孔 ，深 11， 各孔位置度公差为 0.03mm；钻 3.3孔，深 12。 2.1.2 机床配置型式的选择 根据选定的工艺方案确定机床的配置型式，并定出影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案。既要考虑能实现工艺方案，以确保零件的精度、技术要nts 3 求及生产率，又要考虑机床操作方便可靠，易于维修，且润滑、冷却、排屑情况良好。对同一个零件的加工，可能会有各种不同的工艺方案和机床配置方案，在最后决定采取哪种方案时，绝不能草率，要全面地看问题，综合分析各方面的情况， 进行多种方案的对比，从中选择最佳方案。 各种形式的单工位组合机床，具有固定式夹具，通常可安装一个工件， 夹具和工件固定不动，能保证加工表面有较高的相互位置精度，特别适用于大 中型箱体类零件的加工。根据配置动力部件的型式和数量，这种机床可分为单面、多面复合式。利用多轴箱同时从几个方面对工件进行加工。但其机动时间不能与辅助时间重合，因而生产率比多工位机床低。 机床的配置型式主要有卧式和立式两种。卧式组合机床床身由滑座、侧底座及中间底座组合而成。其优点是加工和装配工艺性好，无漏油现象；同时，安装、调试与运输也都比较方 便；而且，机床重心较低，有利于减小振动。其缺点是削弱了床身的刚性，占地面积大。立式组合机床床身由滑座、立柱及立柱底座组成。其优点是占地面积小，自由度大，操作方便。其缺点是机床重心高，振动大。 在认真分析了被加工零件的结构特点及所选择的加工工艺方案，又由组合机床的特点及适应性，确定设计的组合机床的配置型式为单工位卧式双面钻组合机床。 2.1.3 定位基准的选择 被加工零件为 包缝 机机体体属箱体类零件，本工序加工为双面同时钻孔，加工工序集中、精 度要求高。由于箱体零 件的定位方案一般有两种，“一面两孔”和“三平面”定 位方法。 A. “一面双孔”的定位方法 它的特点是： a.可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得稳定可靠定位。 b.有同时加工零件五个表面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高各 面上孔的位置精度。 c.“一面双孔”可作为零件从粗加工到精加工全部工序的定位基准，使零件整个工艺过程基准统一，从而减少由基准转换带来的累积误差，有利于保证零件的加工精度。同时，使机床各个工序（工位）的许多部件实现通用化，有利于缩短设计、制造周期，降低成本。 d.易于实现自动化定位、夹紧，并有利于防止切削落于定位基面上。 B.“三平面”定位方法 它的特点是： a.可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得稳定可靠定位。 b.有同时加工零件两个表面的可能，能高度集中工序。 一般情况下，“一面双孔”是最常用的定位方案，即零件在机床上放置的底面及底面上的两个孔作为定位基准，通过一个平面和两个定位销限制其六个自由度。 本机床加工时采用的定位方式 就是一 面 双孔 定位 ，以后面为定位基准面，限制三个自由度；一个短的圆柱限制两个自由度，最后一个削边销限制一个自由度， 这样工件的 6个自由度被完全约束了也就得到了完全的定位。 2.2 确定切削用量及选择 刀具 nts包缝机机体钻孔组合机床总体及夹具设计 4 2.2.1 选择切削用量 对于 20 个被加工孔，采用查表法选择切削用量，从 文献 1P.130 表 6-11 中选取。由于钻孔的切削用量还与钻孔深度有关，随孔深的增加而逐渐递减，其递减值按 文献 1P.131表 6-12选取。降低进给量的目的是为了减小轴向切削力，以避免钻头折段。钻孔深度较大时，由于冷却排屑条件都较差，是刀具寿命有所降低。降低切削速度主要是为了提高刀具寿命，并使加工较深孔时钻头的寿命与加工其他浅孔时钻头的寿命比较接近。 切削用量选择是否合理，对组合机床的加工精度、生产率、刀具耐用度、机床的布局形 式及正常工作均有很大影响。组合机床多轴箱上所以的刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑台。查文献 1得硬度 HB190-240时，高速钢钻头的切削用量如表 2-1： 表 2-1 高速钢钻头切削用量 加工材料 加工直径1d（ mm） 切削速度v (m/min) 进给量f (mm/r) 铸铁 190 240HBS 6 12 10 18 0.1 0.18 12 22 0.18 0.25 在选择切削速度时，要求同一多轴箱上各刀具每分钟进给量必须相等并等于滑台的工进速度fv（单位为 mm/min） ,因此，一般先按各刀具选择较合理的转速in(单位为 r/min)和每转进给量if（单位为 mm/r），再根据其工作时间最长、负荷最重、刃磨较困难的所谓“限制性刀具”来确定并调整每转进给量和转速，通过“试凑法”来满足每分钟进给量相同的要求，即 fii vfnfnfn 2211（ 2-1） 在选择了转速后就可以根据公式 1000 ndv （ 2-2） 选择合理的切削速度。 A.左侧面上 11 个孔的切削用量的选择 a.孔 2 5， 深 13， 由硬度大于 190 240HBS，选择 v=10 18m/min, f 0.05 0.1mm/r,初选n=1000r/min, f =0.08mm/r,则由 （ 2-2） 得： v= 5 1000/1000=15.7m/min b.孔 2 5,深 18， 由硬度大于 190 240HBS，选择 v=10 18m/min, f 0.05 0.1mm/r,初选n=1000r/min, f =0.08mm/r, 则由 （ 2-2） 得： v= 5 1000/1000=15.7m/min c.孔 2 4.2，深 12， 由硬度大于 190 240HBS，选择 v=10 18m/min, f 0.05 0.1mm/r, 初选nts 5 n=1250r/min, f =0.064mm/r, 则由 （ 2-2） 得： v= 4.2 1250/1000=16.49m/min d.孔 4.2,深 9 由硬度大于 190 240HBS，选择 v=10 18m/min, f 0.05 0.1mm/r, 初选n=1250r/min, f =0.064mm/r, 则由 （ 2-2） 得 : v= 4.2 1250/1000=16.49m/min e.孔 2 3.3,深 9 由硬度大于 190 240HBS，选择 v=10 18m/min, f 0.05 0.1mm/r, 初选n=1600r/min, f =0.05mm/r, 则由 （ 2-2） 得 : v= 3.3 1600/1000=16.58m/min f:孔 2 3.3,深 10 由硬度大于 190 240HBS，选择 v=10 18m/min, f 0.05 0.1mm/r, 初选n=1600r/min, f =0.05mm/r, 则由 （ 2-2） 得 : v= 3.3 1600/1000=16.58m/min B.右侧面上 9 个孔的切削用量的选择 a.孔 3.3,深 9 由硬度大于 190 240HBS，选择 v=10 18m/min, f 0.05 0.1mm/r,初选n=1600r/min, f =0.05mm/r,则由 （ 2-2） 得： v= 3.3 1600/1000=16.58m/min b.孔 7 3.3,深 11 由硬度大于 190 240HBS，选择 v=10 18m/min, f 0.05 0.1mm/r, , 初选n=1600r/min, f =0.05mm/r,则由 （ 2-2） 得： v= 3.3 1600/1000=16.58m/min c.孔 3.3,深 12 由硬度 大于 190 240HBS，选择 v=10 18m/min, f 0.05 0.1mm/r, , 初选n=1250r/min, f =0.064mm/r,则由 （ 2-2） 得： v= 3.3 1250/1000=12.95m/min 表 2-2 加工各个孔的进给量，工进速度及切削速度 孔径 切削用量 5 5 4.2 4.2 3.3 3.3 3.3 3.3 3.3 v(m/min) 15 7 15 7 16 49 16 49 16 58 16 58 16 58 16 58 12 95 f (mm/r) 0 08 0 08 0 064 0 064 0 05 0 05 0 05 0 05 0 064 n (r/min) 1000 1000 1250 1250 1600 1600 1600 1600 1250 2.2.2 计算切削力、切削扭矩及切削功率 根据 文献 1P.134 表 6-20 中公式 6.08.026 HBDfF (2-3) 6.08.09.110 HBfDT (2-4) nts包缝机机体钻孔组合机床总体及夹具设计 6 DTvP 9740(2-5) 式中， F 切削力（ N）； T 切削转矩 （ Nmm） P 切削功率（ kW）； v 切削速度（ m/min）； f 进给量（ mm/r）； D 加工（或钻头）直径（ mm）； HB 布氏硬度 。 )(31 m i nm a xm a x HBHBHBHB ，在本设计中，240max HB ， 190min HB ，得 HB=223。 由以上公式可得： A.左侧面钻孔 a.钻 2 5,深 13 由公式（ 2-3）得： 6.08.026 HBDfF =26 5 0.080.8 2230.6 =441.98 N 由公式（ 2-4）得： 6.08.09.110 HBfDM =10 51.9 0.080.8 2230.6 =726.3 Nmm 由公式（ 2-5）得：DTvP 9740= 7 2 6 .3 1 5 .79 7 4 0 3 .1 4 5=0.074kW b.钻 2 5,深 18 由公式（ 2-3）得： 6.08.026 HBDfF =26 5 0.080.8 2230.6 =441.98 N 由公式（ 2-4）得： 6.08.09.110 HBfDM =10 51.9 0.080.8 2230.6 =723.6Nmm 由公式（ 2-5）得：DTvP 9740= 7 2 6 .3 1 5 .79 7 4 0 3 .1 4 5=0.074kW nts 7 c.钻 孔 2 4.2，深 12 由公式（ 2-3）得： 6.08.026 HBDfF =26 4.2 0.0640.8 2230.6 =310.56 N 由公式（ 2-4）得： 6.08.09.110 HBfDM =10 4.21.9 0.0640.8 2230.6 =434.61Nmm 由公式（ 2-5）得：DTvP 9740= 4 3 4 .6 1 1 6 .4 8 59 7 4 0 3 .1 4 4 .2=0.056 kW d.孔 4.2,深 9 由公式（ 2-3）得： 6.08.026 HBDfF = 26 4.2 0.0640.8 2230.6 =310.56 N 由公式（ 2-4）得： 6.08.09.110 HBfDM =10 4.21.9 0.064.8 2230.6 =434.61Nmm 由公式（ 2-5）得：DTvP 9740= 4 3 4 .6 1 1 6 .4 8 59 7 4 0 3 .1 4 4 .2=0.056 kW e.孔 2 3.3,深 9 由公式（ 2-3）得： 6.08.026 HBDfF = 26 3.3 0.050.8 2230.6 =200.28 N 由公式（ 2-4）得： 6.08.09.110 HBfDM =10 3.31.9 0.058 2230.6 nts包缝机机体钻孔组合机床总体及夹具设计 8 =225.6 Nmm 由公式（ 2-5）得：DTvP 9740= 2 2 5 .6 1 6 .5 7 9 29 7 4 0 3 .1 4 3 .3=0.037 kW f:孔 2 3.3,深 10 由公式（ 2-3）得： 6.08.026 HBDfF = 26 3.3 0.050.8 2230.6 =200.28 N 由公式（ 2-4）得： 6.08.09.110 HBfDM =10 3.31.9 0.058 2230.6 =225.6 Nmm 由公式（ 2-5）得：DTvP 9740= 2 2 5 .6 1 6 .5 7 9 29 7 4 0 3 .1 4 3 .3=0.037 kW B.右侧面钻孔 a.钻 3.3,深 9 由公式（ 2-3）得： 6.08.026 HBDfF = 26 3.3 0.050.8 2230.6 =200.28 N 由公式（ 2-4）得： 6.08.09.110 HBfDM =10 3.31.9 0.058 2230.6 =225.6 Nmm 由公式（ 2-5）得：DTvP 9740= 2 2 5 .6 1 6 .5 7 9 29 7 4 0 3 .1 4 3 .3nts 9 =0.037 KW b.钻孔 7 3.3，深 11 由公式（ 2-3）得： 6.08.026 HBDfF =26 3.3 0.050.8 2230.6 =200.28 N 由公式（ 2-4）得： 6.08.09.110 HBfDM =10 3.31.9 0.050.8 2230.6 =225.6 Nmm 由公式（ 2-5）得：9740TvP D = 2 2 5 .6 1 6 .5 7 9 29 7 4 0 3 .1 4 3 .3=0.037 Kw c. 钻孔 3.3，深 12 由公式（ 2-3）得： 6.08.026 HBDfF =26 3.3 0.0640.8 2230.6 =244.01 N 由公式（ 2-4）得： 6.08.09.110 HBfDM =10 3.31.9 0.0640.8 2230.6 =274.85 Nmm 由公式（ 2-5）得：9740TvP D = 2 7 4 .8 5 1 2 .9 5 2 59 7 4 0 3 .1 4 3 .3=0.035 Kw nts包缝机机体钻孔组合机床总体及夹具设计 10 表 2-3 加工各个孔的切削力、切削转矩及切削功率 孔径 F（ N） M（ Nmm） P（ kw） 5 441 8 726 3 0 074 5 441 8 726 3 0 074 4 2 310 56 434 61 0 056 4 2 310 56 434 61 0 056 3 3 200 28 225 6 0 037 3 3 200 28 225 6 0 037 3 3 200 28 225 6 0 037 3 3 200 28 225 6 0 037 3 3 244 01 274 85 0 035 2.2.3 刀具耐用度的计算 确定刀具耐用度，用以验证选用量或刀具是否合理，刀具的耐用度至少大于 4个小时。查阅文献 2中公式： 83.155.025.09600 HBvf DT（ 2-6） 式中： T 刀具耐用度，单位 min； D 钻头直径，单位 mm； v 切削速度，单位 m/min； f 每转进给量，单位 mm/r； HB 布氏硬度。 选择 6.6mm的钻头进行计算： 80 . 2 5 0 . 2 50 . 5 5 1 . 3 0 . 5 5 1 . 39 6 0 0 9 6 0 0 3 . 3 671131 2 . 9 5 2 5 0 . 0 6 4 2 2 3DTv f H B min根据计算，所得刀具耐用度满足要求。 2.2.4 选择刀具结构 根据工艺要求及加工精度的要求，加工 31 个孔的刀具均采用标准锥柄长麻花钻。 2.3 三图一卡 设计 2.3.1 被加工零件工序图 被加工零件工序图是根据制定的工艺方案，表示所设计的组合机床（或自动线）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，它是组合机床设计的具体依据，也是nts 11 制造、使用、调整和检验机床精度的重要文件。 a.被加工零件 名称及编号： 包缝机 机体 材料及硬度： HT200 HB190 240 b.定位基准及夹压点的选择 针对机体的结构特点， 宜选用“一面双孔”定位基准， 不 可采用“三平面”定位基准的方法。在选择夹压部位时应注意零件夹压后定位稳定和避免零件夹压后变形的问题，可以选择上表面夹压。 c.图中符号 夹紧点 定位基面 本工序加工的 是在机体的左右两边同时加工 20 个孔，详见附录 1。 2.3.2 加工示意图 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。是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图。零件加工的工艺方案要通过加工示意图反映出来。加工示意图表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具、辅具的布置状况以及工件、夹具、刀具等机床各部件间的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等。 A.刀具的选择 在编制加工示意图的过程中，首先是对刀具进行选择。一台机床刀具的选择是否合理，直接影响到机床的加 工精度、生产率和工作情况。因而正确选择刀具是一个相当重要的工作。刀具的选择要考虑到工件加工尺寸精度、表面粗糙度、切屑的排除及生产率要求等因素。钻孔刀具其直径应与加工终了时刀具后端和导向套外端有一定的距离。 刀具直径的选择应与加工部位尺寸、精度相适应。孔 5 选择刀具 5G7；孔4.2 选择刀具 4.2G7；孔 3.3 选择刀具 3.3G7。 B.导向结构的选择 组合机床钻孔时，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的导向装置来保证的。导向装置的作用是：保证刀具相对工件的正确位置；保证刀具相互间的正确位置；提高刀具系统的 支承刚性。 本课题中加工 20 个孔时，由于是大批大量生产，考虑到当导套磨损时，便于更换，避免使整个钻模板报废，以节约成本，所以导向装置选用可换导套。 对于加工 5 孔，选择的导套尺寸为： D=10mm， D1=15 mm， D2=18mm， L=20mm， 对于加工 4.2 孔，选择的导套尺寸为： D=10mm， D1=15 mm， D2=18 mm，L=20mm， 对于加工 3.3 孔，选择的导套尺寸为： D=8mm， D1=12mm， D2=15mm， L=16mm， C.确定主轴、尺寸、外伸尺寸 在该课题中，主轴用于钻孔，选用 滚珠轴承主轴。又因为浮动卡头与刀具刚性连接，所以该主轴属于长主轴。故本课题中的主轴均为滚珠轴承长主轴。 根据由选定的切削用量计算得到的切削转矩 T，由 1P.43 公式 nts包缝机机体钻孔组合机床总体及夹具设计 12 410d B T (2-7) 式中， d 轴的直径（）； T 轴所传递的转矩（ Nm）； B 系数，本课题中主轴为非刚性主轴，取 B=6.2。 由公式可得： 左边 轴 d=10.17 mm 右边 轴 d=7.38 mm 考虑到安装过程中轴的互换性、安装方便等因素， 20 根主轴轴径均取为 15mm。根据主轴类型及初定的主轴轴径，查 1P.44 表 3-6 可得到主轴外伸尺寸及接杆莫氏圆锥号。主轴轴径 d=15mm时，主轴外伸尺寸为：1/ 2 5 / 1 6Dd,L=85mm；接杆莫氏圆锥号为。 D.动力部件工作循环及行程的确定 a.工作进给长度 L工的确定 工作进给长度 L工，应等于加工部位长度 L（ 多轴加工时按最长孔计算）与刀具切入长度1L和切出长度2L之和。切入长度一般为 5 10mm，根据工件端面的误差情况确定。由于加工的孔均为螺纹底孔，即盲孔，所以各个孔的切出长度均为零。两个面上钻孔时的工作进给长度见下表： 表 2-4 工作进给长度 L 1Ld 2LL工左主轴箱 18 10 5 8 36 右主轴箱 12 10 3.3 5 27 b.进给长度的确定 快速进给是指动力部件把刀具送到工作进给位置。初步选定两个主轴箱上刀具的快速进给长度分别为 50mm和 70mm。 c.快速退回长度的确定 快速退回长度等于快速进给和工作进给长度之和。由已确定的快速进给和工作进给长度可知，两面快速退回长度 分别 为 106mm和 77mm。 d.动力部件总行程的确定 动力部件的总行程为快退行程与前后备量之和。两面的前备量取 80mm，后备量取 140mm，则总行程 分别 为 326mm和 297mm。 本工序是确定主轴直径，刀具类 型及导向结构的选择，详见附录 2。 2.3.3 机床联系尺寸图 机床联系尺寸图是用来表示机床的配置型式、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。用以检验各部件相对位置及尺寸联系是否满足加工要求和通用部件选择是否合适；它为多轴箱、夹具等专用部件设计提供重要依据；它可以看成是简化的机床总图。 2.3.3 .1选择动力部件 nts 13 A.动力滑台形式的选择 本组合机床采用的是 机械 滑台。 根据已定的工艺方案和机床配置形式并结合使用及修理等因素，确定机床为卧式双面单工位 机械传动组合机床，机械 滑台实现工作 进给运动，选用配套的动力箱驱动主轴箱钻孔主轴。 B.动力滑台型号的选择 a.根据选定的切削用量计算得到的单根主轴的进给力，按 文献 1 P.62 式 ni iFF1多轴箱（ 2-8） 式中，iF 各主轴所需的 向切削力，单位为 N。则 左主 轴箱 2 4 4 1 . 9 8 2 4 4 1 . 9 8 2 3 1 0 . 5 6 2 2 0 0 . 2 8 2 2 0 0 . 2 83 1 0 . 5 6 3 5 0 0 . 7 2 NF 多 轴 箱右主轴箱 2 0 0 . 2 8 7 2 0 0 . 2 8 2 7 4 . 8 5 2 0 7 9 . 6 5 NF 多 轴 箱实际上 ,为克服滑台移动引起的摩擦阻力，动力滑台的进给力应大于 F多 轴 箱。 b.进给速度 1 1 0 0 0 0 . 0 8 8 0 m m / m i nV n f 左2 1 2 5 0 0 . 0 6 4 8 0 / m i nf m mvn 右c.最大行程 L=400mm d.动力滑台导轨型式 动力滑台导轨组合有“矩 矩”和“矩 心”两种型式。前者一般多用于带导向刀具进行加工的机床及其他粗加工机床，后者主要用于不带导向的刚性主轴加工及其它精加工机床。由此可知，本机床选用“矩 矩”式最合适。 考虑到所需的进给力、最小进给速度、切削功率、行程、主轴箱轮廓尺寸等因素，为了保证工作的稳定性，由 文献 1P.91 表 5-1，左、右两面的机械 滑台均选用1HJ25IB型。台面宽 250mm，台面长 500mm,行程长 400mm，允许最大进给力 8000N，快速行程速度 20.6 380m/min，工进速度 8.01mm/min。 C.动力箱型号的选择 由切削用量计算得到的各主轴的切削功率的总和 P切 削，根据 1P.47页公式 切削多轴箱PP （ 2-9） 式中 , P切 削 消耗于各主轴的切削功率的总和（ kW） ； 多轴箱的传动效率 ,加工黑色金属时取 0.8 0.9，加工有色金属时取0.7 0.8；主轴数多、传动复杂时取小值，反之取大值。本课题中，被加工零件材料为灰铸铁，属黑色金属，又主轴数量较多、传动复杂， 故取 8.0 。 nts包缝机机体钻孔组合机床总体及夹具设计 14 左主轴箱：12 0 . 0 7 4 2 0 . 0 7 4 2 0 . 0 5 62 0 . 0 3 7 2 0 . 0 3 7 0 . 0 5 6 0 . 6 1 2niP P iKW 切 削 则 0 . 6 1 2 0 . 7 6 5 k W0 . 8P 多 轴 箱右主轴箱：10 . 0 3 7 7 0 . 0 3 7 0 . 0 3 5 0 . 3 3 1niP P i k w 切 削 则 0 . 3 3 1 0 . 4 1 3 7 5 k W0 . 8P 多 轴 箱根据滑台的配套要求，滑台额定功率应大于电机功率的原则，查 1 P.114 115表 5-39得出动力箱及电动机的型号 表 2-5 动力箱及电动机的型号选择 动力箱型号 电动机型号 电动机功率(kW) 电 动 机 转 速(r/min) 输出轴转速(r/min) 左主轴箱 1TD25IB Y100L-4 2.2 1420 720 右主轴箱 1TD25IB Y100L-4 2.2 1420 720 D.配套通用部件的选择 侧底座 1CC251，其高度 H=560mm。根据夹具体的尺寸，自行设计中间底座。 2.3.3 .2确定机床装料高度 H 装料高度是指机床上工件的定位基准面到地面的垂直距离。本课题中，工件最低孔位置2 9mmh ，主轴箱最低主轴高度1 128.5m mh ，侧底座高度4 560mmh ，综合以上因素，该组合机床装料高度取 H=960mm。 2.3.3 .3 确定主轴箱轮廓尺寸 主要需确定的尺寸是主轴箱的宽度 B 和高度 H 及最低主轴高度1h。主轴箱宽度B、高度 H 的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关，可按下式计算： 12B b b（ 2-10） 11H h h b （ 2-11） 式中， b 工件在宽度方向相距最远的两孔距离（ mm）； 1b 最边缘主轴中心距箱外壁的距离（ mm）； h 工件在高度方向相距最远的两孔距离（ mm）； 1h 最低主轴高度（ mm） 。 其中，1h还与工件最低孔位置（2 9mmh ）、机床装料高度（ H=930mm）、滑台滑座总高（3 280mmh ）、侧底座高度（4 560mmh ）、滑座与侧底座之间的调整垫高度（7 5mmh ）等尺寸有关。对于卧式组合机床，1h要保证润滑油不致从主轴衬套处泄漏箱外，通常推荐1 8 5 1 4 0 m mh ，本组合机床按式 1 2 3 7 4( 0 . 5 )h h H h h h （ 2-12） nts 15 计算，得：1 128.5m mh 2 1 6 m m , 9 3 0 m mbh,取 1 90 mb ，则求出主轴箱轮廓尺寸： 12 2 1 6 2 9 0 3 9 6 m mB b b 11 1 5 1 1 2 8 . 5 9 0 3 6 9 . 5 m mH h h b 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为 BH=400mm 400mm。 本工序是对设计机床的整体布局，详见附录 3。 2.3.4 机床生产率计算卡 已知：机动时间 0.45min 装卸工件时间 1.5min 单件工时 1.9778min/件 a.理想生产率 Q（件 /h） 理想生产率是指完成年生产纲领（包括备品及废品率）所要求的机床生产率。用组合机床设计简明手册 P.51 公式 ktNQ （ 2-13） 计算，式中， N 年生产纲领（ 件），本课题中 N=58000 件； kt 全年工时总数，本课题以单班 7 小时计，则 2350kth。 则 58000 2 4 . 6 8 /2350kAQht 件 b.实际生产率 Q1（件 /h） 实际生产率是指所设计的机床每小时实际可生产的零件数量。即公式 1P.51 单TQ 601 （ 2-14） 式中， T单 生产一个零件所需时间（ min）。 则 16 0 6 0 3 0 . 3 4 /1 . 9 7 7 8 hQ T 单 件c.机床负荷率 机床负荷率为理性乡生产率与实际生产率之比。即公式 1P.52 1QQ （ 2-1nts包缝机机体钻孔组合机床总体及夹具设计 16 则 2 4 . 6 8 81%3 0 .3 4 生产率计算卡见表 2-6 nts 17 生产率计算卡 被加工零件 图号 YZJ651-00 毛坯种类 铸件 名称 包缝机机体 毛坯质量 材料 HT200 硬度 HB190-240 工序名称 工序号 序号 工序名称 被加工零件数量 加工直径 加工长度 工作行程 切削速度 转速 进给量 f 进给速度 工时 机加工时间 辅助时间 共计 1 装卸工件 1 1.5 1.5 2 右动力部件 快进 50 10000 0.005 0.005 钻 1 3.3 孔 3.3 9 27 16.5792 1600 0.05 80 钻 7 3.3 孔 3.3 11 27 16.5792 1600 0.05 80 钻 1 3.3 孔 3.3 12 27 12.9525 1250 0.064 80 0.0375 0.0375 快退 77 10000 0.0077 0.0077 3 作动力部件 快进 70 6300 0.011 0.011 钻 2 5 孔 5 13 36 15.7 1000 0.08 80 钻 2 5 孔 5 18 36 15.7 1000 0.08 80 钻 2 4.2 孔 4.2 12 36 16.485 1250 0.064 80 钻 1 4.2 孔