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机械机床毕业设计92齿轮泵泵盖连接螺孔底孔钻削专机及夹具设计
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机械机床毕业设计92齿轮泵泵盖连接螺孔底孔钻削专机及夹具设计,机械毕业设计论文
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1 前言 在装备制造业中，组合机床是必不可少的加工设备，以其生产效率高，设计制造周期短，应用范围广，操作简单等优点，在机械加工中得到广泛的应用。随着科技事业的发展与进步，尤其是组合机床通用部件的标准化，组合机床越来越发挥出其巨大的潜力，因此在我国组合机床的的产量迅速增长，质量不断提高，新产品逐渐的涌现。 本组合机床的设计是针对齿轮泵泵盖所要加工的 8 个钻孔进行的。调研地点是阜新液压件厂。由于该厂采用立式钻床对 8 个孔逐个加工，这样保证不了孔的位置精度，且生产率很低，因此采用专用的夹具对其进行加工。 我采用的夹具为一 面两销定位方式：一面即耳座面，定位三个方向的自由度。两销 之一是耳座面后的凸台，另一个是形销，两销 亦定位三个方向的自由度，这样一共定位了六个方向的自由度。 采用这样的组合机床进行加工，生产率会得到很好的保证且加工精度有了很大的提高。 nts 齿轮泵泵盖连接螺孔底孔钻削专机及夹具设计 2 1 组合机床概述 1.1 组合机床概述及发展 1.1.1 组合机床概述 1 组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状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。 组合机床一般采用多轴、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。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，并可用以组成自动化生产线。 组合机床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零件的相对进给运动，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。有的组合机床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。 1.1.2 组合机床的发展 2 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。铣削平面的平面度可达 0.05 毫米1000毫米，表面粗糙度可低达 2.5 0.63微米；镗孔精度可达 IT7 6级，孔距精度可达 0.030.02 微米。 专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。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。 最早的组合机床是 1911 年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期， 各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修， 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，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。 1.2 组合机床的特点 1.2.1 组合机床的特点 1） 组合机床上的通用部件和标准零件约占全部机床零部件总量的 70% 80%，因此设nts 3 计和制造的周期短，投资少，经济效果好 ； 2） 由于组合机床采用多刀加工，并且自动化程度高，因而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，又有专门厂成批制造，因此结构稳定工作可靠，使用和维修方便 ； 4） 在组合机床的通用上加工零件时，由于采用专用夹具、刀具和导向装置等，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） 当被加工产品更新时，采用其他类型的专用机床时，其大部分部件要报废。用组合机床时，其通用部件和标准零件可以重复利用，不必另行设计和制造 ； 6） 组合机床易于联成组合机床生产线，以适应大规模的生产需要。 1.3 组合机床的工艺范围和发展方向 1.3.1 组合机床的工业范围 组合机床最常用的形式就是加工平行孔系。除此之外还可完成铣平面、刮平面、车端面、钻孔、扩孔、镗孔、铰孔、攻丝、倒角、 锪 窝、钻深孔、切槽等。随着综合自动化技术的发展，组合机床可完成的工艺范围也在不断扩大，除了上述工艺外，还可以完成车外圆、车锥面、车弧面、切削内外螺纹、滚压孔、拉削内外圆柱面、磨削、抛光、甚至还可以进行冲压、焊接、热处理、装配、自动测量和检查等。 1.3.2 组合机床的发展方向 1） 提高组合机床的加工精度 a 提高工件加工精度的因素 提高测量仪器的精度等级，提高机床的精度等级 ，降低工件的装夹斜量，降低工件的定位与找正误差，降低温度差引起的热变形量，降低设备刻度尺误差值，降低工艺系统由于自激振动与受压迫振动产生的加工误差等。 b 采用新的设计结构提高工件加工精度 采用超精密级滚动轴承，液体静压轴承，液体动压轴承，气压轴承和磁浮轴承等。 c 采用新工艺以提高工件加工精度 采用带有镗刀磨损补偿装置的镗削头，在加工进行中可以自动测量，自动调整刀具位移，以提高加工精度。 2） 提高组合机床的柔性化程度 nts 齿轮泵泵盖连接螺孔底孔钻削专机及夹具设计 4 a 柔性制造系统的优点： 柔性生产系统适应企业多品种，小批量生产要求 ； 柔性化生产有利于提高产品质量可以大大提高组合机床的经济效益 ； 缩短产品的制造周期，企业能迅速适应市场需求变化。 b 组合机床柔性化的途径 ： 组合机床柔性化是指机床的主要部件柔性化，机床进给系统通过数控滑块实现柔性化。机床主运动系统实现柔性化的方法有：自动换箱式组合机床 ； 自动换刀式组合机床 ；手动换箱式组合机床 nts 5 2 组合机床的通用部件 2.1 通用部件简介 2.1.1 通用部件的分类 1） 动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。 动力部件是通用部件中最基本的部 件。第一种动力部件是传递切削主运动的部件，包括动力箱和完成各种专能工艺的切削头，如铣削头 、 镗削头 、 钻削头 、镗 孔车端面头等。第二种是传递进给运动的部件，包括液压滑台和机械滑台。第三种是转塔动力部件，包括多轴转塔头和单轴转塔头。 2） 输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件，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。 主要是将工件由一个工位输送到另一个工位得部件，常用作夹具和工件的移动或转位。 3） 支承部件是用以安装动力滑台、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。 支承部件是组合机床的基础部件，组合机床的其他部件都安装在支承部件上。组合机床各部件之间的相对位置精度，机床的刚度等主要靠支承部件保证。 4） 控制部件是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。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。 控制组合机床按规定程序运动的一些部件，包括液压元件，电气挡铁及操纵台等。 5） 除上述以外的其他部件，例如：冷却与润滑装置 、 气动或液压夹具装置和机械搬手等。 为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把 结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。 2.2 动力滑台及动力箱 2.2.1 动力滑台概述 滑台与滑座配套组成一个独立的动力部 件 动力滑台。滑台在滑座导轨上移动，实现机床的进给运动。滑台上可以安装各种 专 用的单轴工艺切削头或安装动力箱和主轴箱。图所示为利用动力滑台进行加工的工序，其中有：钻 、 扩 、 铰 、 镗孔 、 倒角 、 刮端面 、 铣削 、攻丝 。 若安装分级进给机构可以进行深孔加工，安装转塔头可以组合成转塔式动力头。此nts 齿轮泵泵盖连接螺孔底孔钻削专机及夹具设计 6 外，滑台还可以用作 夹具和工件的输送部件。 滑台的主要参数规定为台面宽度尺寸。组合机床各种通用部件的品种，规格及其配套关系也以滑台宽度尺寸为标准，其理由是： 直接反映在滑台上安装工艺切削头的能力，间接反映铣刀最大直径等。在安装主轴箱时，可以反映出被加工零件加工位置的分布面积等。滑台台面宽度是一个主要结合尺寸，结合面尺寸的标准化能使组合机床 整 个部件外型协调。滑台台面宽度作为通用部件配套标准，使机床受力合理，提高组合机床的刚度。 1） HY 系列液压动力滑台 液压滑台是由滑台，滑座和油缸三部分组成。油缸固定在滑座上，活塞杆则固定在滑台 下面。当压力油进入油缸的后腔或前腔 时 ，便可实现滑台沿滑座的导轨向前或向后移动。控制滑台各种运动的液压系统装置，则可根据滑台动作程序另外配置。液压滑台可实现的典型自动工作循环。这些自动工作循环的油路系统已有标准设计，可以成套购买，以满足工艺需要。 滑座与滑台配制矩形导轨用于精加工，如无导向装置的精镗孔，镗孔车端面工序等。滑座与滑台配置双矩形导轨，用于粗加工，如钻孔 、 铣削及带有镗模的浮动主轴镗孔工序等。 液压滑台即可用与配置卧式机床又可配置立式机床。当液压滑台用于配置立式或倾斜式机床时，为了使滑台在滑座上移 动轻便和防止滑台下滑需要配置平衡重锤。 2） 液压滑台的液压系统 滑台实现两次进给工作循环的液压系统。在液压系统中采用变量叶片泵供油，进口节流调速，各液压元件按集成块式联接装置，即在油路系统中，将各元件按其作用，分别组成若干个实现一定功能的环节，每个环节组成一个集成块，再将这些集成块装在一起组成一个完整的油路装置。整个油路系统在电器及固定在滑台上的行程挡铁配合下，完成所需要的工作循环：滑台快 进 一次工 进 二次工 进 停 留 快 退 原位停止。 下一工件重新安装后，经发令，重复上述自动循环。 3） 液压滑台的技术性能 台面宽 320 毫米以下的滑台，可以安装分级进给装置，用以进行深孔加工。根据经验规定一般麻花钻头在钢件上钻孔深度超过其直径的 6倍，在铸铁上钻孔深为其直径的 1015倍，应作为深孔加工。由于加工深孔排屑困难，切削易阻塞在孔内使钻头折断，因此，深孔加工过程中，要求刀具加工到一定深度便退出工件之外排屑和冷却，然后再行切入。分nts 7 级进给机构已有标准部件，可根据工艺需要选择。 2.2.2 动力箱 动力箱是为主轴箱的刀具提供切削主运动的驱动装置。它与动力滑台和主轴箱配套使用，由动力滑台实现进给运动，动力箱上安装主轴箱实现切削 运动，用以组成带导向装置加工的卧式或立式组合机床。 标准中规定了动力箱的两种结构形式，即齿轮传动的动力箱和联轴节传动的动力箱。图为齿轮传动的动力箱，其机构比较简单，运动从电动机经一对降速齿轮传到驱动轴。为了提高动力箱的刚度，规定动力箱与主轴箱结合面的高度等于动力箱与滑台结合面的宽度。动力箱与主轴箱结合面的宽度以及动力箱的长度为同参数滑台宽度尺寸的 1.25 倍。其优点是： 1） 通过联轴节传动可以吸收振动，使传动平衡 ； 2） 采用联轴节传动，动力箱不需润滑，这样就可避免主轴箱与动力箱之间的漏油。 2.3 组合机床 的支承部件 3 2.3.1 概述 组合机床支承部件包括中间底座 、 侧底座 、 立柱 、 立柱底座 、 支承架及垫块等。支承部件主要用来安装动力部件及其他工作部件， 是 组合机床的基础部件。支承部件应由足够的刚度，以保证各部件之间相对位置精度长期正确，从而保证组合机床的加工精度。 2.3.2 ICC 系列滑台侧底座 本系列滑台侧底座用于 HY 系列液压滑台及各种机械滑台，侧底座长度按滑台行程长度分型并与其配套。滑座安装在侧底座上，侧底座与中间底座用螺钉及销连结成一体。滑座也底座之间装有 5mm 厚的垫圈，采用调整垫对机床的 制造和维修都方便，因此防滑座导轨磨损后，或重新组装机床时，只须取下滑座将导轨面重新修刮或修磨，再重新更换调整垫厚度，可使机床达到应有的精度。 侧底座的顶面除具有与滑座结合的平面外，在其周围有收集冷却液或润滑油用的沟槽，用管道将油液引回储存槽中，侧底座的另一侧面有电 器 盒，以供安装电器元件，一般电器盒与冷却液储存槽不应接近，以防电器元件潮湿。为了便于安装支承部件及整台机床运输，侧底座应有起吊孔。 2.3.3 ICD 系列立柱侧底座 本系列立柱侧底座用于安装 ICL 立柱及 ICLb 立柱，根据组合机床总体联系尺 寸的需nts 齿轮泵泵盖连接螺孔底孔钻削专机及夹具设计 8 要，立柱可以在立柱侧底座上平面前，后方向作任何位置上的安装。根据组合机床调整，维修和更新的要求，在立柱与立柱侧底座之间增加 5mm 调整垫块， 在 主侧底座与中间底座之间的连接定位有键定位和锥销定位两种。 2.3.4 中间底座 中间底座是用于安装输送部件和夹具等的支承部件。它可以与侧底座，支架和立柱等相连接 ； 中间底座在配置组合机床时，往往不能用一种系列满足不同使用要求，因此中间底座无标准化系列，尚须根据具体情况设计专用的中间底座 ； 中间底座分为安装固定夹具和安装分度回转工作台的两种 类型。 nts 9 3 零件工艺特性分析 3.1 产品简介 1） 阜新液压件厂生产的 CBF-F100-42 齿轮泵泵盖为本设计的被加工零件。泵盖的毛坯总类为铸件，材料为铸造铝合金。 2） 毛坯的 A 面及耳座面都是待加工面，加工后可作为定位面。 A 面与耳座面之间以筋连接。筋均已铸出。零件图中孔径分为 52H8， 45， 34.5， 36.5 的阶梯通孔加工前毛坯均已铸出。孔径分别为 31， 34.5， 36.5H7的阶梯孔也已铸出。而图中其它大小，深浅不一的孔均不是铸出。而是在以后的机加工过程中逐一加 工 出来。 3） 泵盖 A 面两端均为半径 R64 半圆面，中间由宽 128 的矩形面连接， A 面到筋的厚度为 14，其上有 8-14 的透孔， 2-12 销孔，两个孔径分别为 10， 15.8， 16H7 的阶梯孔，耳座面上有 2-17.5的螺栓孔，每个螺栓孔上 都有 32的螺栓沉头孔，耳座面上还有一个 125f8 厚为 7 的凸台。其上有一个大的阶梯通孔，耳座面两端为梯形面，上下为圆弧行面，边角连接处由 R15 的圆弧连接。 4） 位于 A 面上的 8-14透孔，孔深 14 是螺钉连接孔。它们由螺栓和泵体上的攻丝孔进行连接，使泵盖与泵体成为一体。因而 这些孔的孔径精度要求并不太高，只是它们的位置精度要求较高。另外 8-14孔的表面粗糙度要求达到 Ra=6.3，在设计中主要保证这两点。 3.2 生产特点分析 阜新液压件厂采用立式钻床 Z535 来完成对 8-14 孔的加工，单个钻头逐个加工。这样明显效率太低，且工人工作量大，劳动强度高，被加工孔的位置精度也不高。现在泵的社会需求量增加，泵盖由原来的小批量生产改为大批量生产。工人每天生产泵盖的数量加大。如果用原来的设备生产不能和大批量生产相适应，而且产品合格率也得不到保证。因此必须进行专机设计才能保证大批量生产的顺 利进行。 nts 齿轮泵泵盖连接螺孔底孔钻削专机及夹具设计 10 4 组合机床总体设计 4.1 组合机床方案的制定 3 4.1.1 影响组合机床方案制定的主要因素 1） 被加工零件的加工精度和加工工序 零件在机床上所完成的加工工序及应保证的加工精度， 是 制定机床方案的主要依据。在设计机床的过程中应重要考虑。 2） 被加工零件特点 被加工零件特点主要指零件的材料、硬度、加工部位的结构形状、零件刚性、定位基准面的特点等。他们对机床工艺方案的制定有着重要的影响。此外还必须重视被加工零件在组合机床加工之前所完成的工序及毛坯或半成品的质量。被加工零件的特点 很大程度上决定了机床 形式 。 3） 被加工零件的生产批量 零件的生产批量是决定采用单工位、多工位或自动线，还是按中小批生产 。这些 特点是 设计组合机床的重要因素。 4） 机床使用条件 a 车间布置情况 车间内零件输送轨道的高度将直接影响机床装料高度。 b 工艺间的联系 工件到组合机床加工之前，其毛坯或半成品必须达到一定要求，否则会造成工件在机床夹具上定位和夹紧不可靠，或造成刀具的损坏，此外还可使废品率显著上升。 c 使用厂的技术和自然条件 根据使用厂的现场情况，由于各车间生产制造各式刀具的复杂度不同，以及车间的温度 等因素选定适合的机床。 4.1.2 制定工艺方案应考虑的问题 4 1） 制定工艺方案应考虑的问题 a 确定工艺方案的原则 ； b 粗、精加工工序的合理安排 ； c 工序集中与分散的处理 ； d 其他问题 。 nts 11 2） 组合机床常用工艺方法能达到的精度及表面粗糙度 当加工孔径在 40mm 以下，钻孔的尺寸精度可达 IT10 IT11，表面粗糙度Ra6.3-12.5mm 3） 定位基准及夹紧点的选择 a 选择定位基准的原则和应注意的问题 应尽量选择零件设计基准作为组合机床加工的定位基准 ，这样可以减少基准不符的误差，保证加工精度。选择定位基准应确保工件定位稳定。统一基面原则，即在各台机床上采取共同的定位基面来加工零件不同表面上的孔或对同一表面上的孔完成不同的工序。当被加工零件不具备理想的定位基准时，或工件刚性不足时，为防止工件的变形，振动而影响精度，可在机床上设置辅助支撑。 b 确定夹紧位置应注意的问题 要保证零件夹紧后定位稳定。尽量减少和避免零件夹压后的变形，消除其对加工精度的影响。 4.1.3 确定机床配置型式及结构方案 5 1） 不同配置型式组合机床的特点及适应性 a 单工位组合机 床 其结构相对简单，定位可靠，加工精度高。特别适用于大、中型箱体类零件的加工。 b 多工位组合机床 该 型 式能在不同工位上利用多刀对工件进行顺序加工或平行加工，从而提高了工序集中程度，提高生产率。特别适用于中、小零件加工。 2） 不同配置型式组合机床的加工精度 a 固定式夹具单工位组合机床的加工精度 采用该配置型式，其钻孔位置精度可达 0.2mm， 此外如果严格要求机床主轴和夹具导向的同轴度，减少刀具与导向间隙，可达 0.15mm。 b 移动式夹具多工位组合机床的加工精度 由于多工位机床上存在转位、定位误差，其精度一般比固定式夹具单工位组合机床低。 3） 其他问题 a 在确定机床配置型式结构方案时，要合理解决工序集中程度问题 ； b 要注意排屑和操作使用方便性 ； c 选择机床配置型式要考虑夹具结构实现的可能性及工作可靠性 ； d 组合机床主要用于批量较大的生产。 nts 齿轮泵泵盖连接螺孔底孔钻削专机及夹具设计 12 4.2 确定切削用量及选择刀具 6 4.2.1 选择切削用量 1） 组合机床切削用量选择的特点 a 组合机床所选切削用量，根据经验应比一般万能机床单刀加工低 30%左右 ； b 组合机床多轴箱上所有刀具共用一个进给系统，工作时要求所有刀具的每分钟进给量相同，且等于进给系统的每分钟进给量。 即 iif fnfnfnV 2211 (4-1)式中 Vf 滑台每分进给量 (mm/min) n1 n2 ni 各主轴转速 (mm r) f1 f2 fi 各主轴进给量 (mm min) 2） 确定切削用量应注意的问题 a 尽量做到合理利 用 所有刀具，充分发挥其性能 ； b 复合刀具切削用量的选择，应考虑刀具的使用寿命 ； c 选择切削用量时，应注意零件生产批量的影响 ； d 在确定镗孔切削速度时应 有 利于多轴箱的设计 ； e 选择切削用量时，还必须考虑所选动力滑台的性能。 3） 组合机床切削用量的选择 工件的切削用量参见表 4-1 表 4-1 加工铝及铝合金的切削用量 Tablet.4-1 Process the slicing of aluminum and aluminum metal alloy the chop to use the deal 加工直径 d/mm 切削速度 V/m. 1min 每转进给量 S 转 mm/转 纯铝 铝合金（长切削） 铝合金（短切削） 3 8 20 50 0.03-0.2 0.05-0.25 0.03-0.1 8 25 0.06-0.5 0.1-0.6 0.05-0.15 25 50 0.15-0.8 0.2-1 0.08-0.36 确定切削力、切削扭矩、切削功率及刀具耐用度 切削力 6.08.026 HBfDP (4-2) 切削扭矩 6.08.09.110 HBfDM (4-3) 切削功率 DvMN 9740(4-4) nts 13 刀具耐用度 83.155.025.09 6 0 0HBfvDT (4-5) 式中 P 切削轴向力（牛） D 钻头直径（毫米） f 每转进给量（毫米 /转） M 切削扭矩（牛毫米） N 切削功率（千瓦） T 刀具耐用度（分） V 切削速度（米 /分） HB 零件的布氏硬度值 根据刀具直径和工件，刀具材料，由表 4-1 选取 v 公称 =35 米 /分 f=0.10 毫米 /转 孔深 L=14 毫米 因为 dnV 14.3 （ 4-6） 所以 m in/6 83rdvn Vf=35mm/min 计算硬度 HB=100-310=96 切削力 6.08.026 HBfDP =26140.100.81200.6=1020 牛 切 削扭矩 6.08.09.110 HBfDM =10 141.9 0.100.8 1200.6=4218.4 牛毫米 切削功率 DvMN 9740=1414.39740 354.4218 =0.345 千瓦 刀具耐用度 83.155.025.09 6 0 0HBfvDT = 83.155.025.012010.035149 6 00 =37531 分 4.2.2 选择刀具结构 根据工艺要求及加工精度的不同，组合机床所采用的刀具主要有 ：简单刀具（标准刀具）、复合刀具及特种刀具。 选择刀具应注意的事项 1）只要条件允许，为使工件可靠，结构简单，刃磨容易，应尽量选择标准刀具 ； 2）为提高工序集中程度或保证加工精度，可采用先后加工或同时加工两个或两个以nts 齿轮泵泵盖连接螺孔底孔钻削专机及夹具设计 14 上表面的复合刀具 ； 3）选择刀具结构时，还必须认真分析被加工零件材料的特点 ； 4）在组合机床上，为了某种特殊目的，需选用和设计特殊刀具时，可参见组合机床设计的有关资料。 刀具选择的最基本原则是只要满足条件，都应选择标准刀具。按此原则，本设计选用标准锥柄长麻花钻。 图 4-1 标准锥柄长麻花钻 Fig.4-1 Standard taper the handle grow the fibre flower to drill 4.3 三图一卡 1.2 4.3.1 被加工零件工序图 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或自动线完成的工艺内容、加工尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求、加工用定位基准、夹压部位及被加工零件的材料、硬度、重量和在本工序加工前毛坯或半成品情况的图纸。它是组合机床设计的主要依据，也是制造、 使用、检测和调整机床的重要技术文件，图中包括： a 被加工零件的形状和轮廓尺寸基于本机床设计有关的部位的结构形状及尺寸 ； b 加工定位基准、夹压部位及夹压方向 ； c 本道工序加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形状位置尺寸精度及技术要求，还包括本道工序对前道工序提出的要求 ； d 必要的文字说明。 2） 绘制被加工零件工序图的注意事项 a 按一定比例，选取足够视图及剖视，为了使被加工零件工序图清晰明了，一定要突出该机床的加工内容 ； b 加工部位的位置尺寸应由定位基准注起。零件轮廓及机床，夹具设计有关部分用粗实线表 示清楚 ； nts 15 c 应注明零件加工对机床提出的某些特殊要求。 本设计是加工 CBF-F100-42 齿轮泵的泵盖，其材料是铸造铝合金 ZLG0.1,硬度为HB90-HB120，加工部位要求为 8- 14，表面粗糙度为 Ra1.6 m。具体工序图图 4-2 被加工零件工序图 Fig.4-2 Were processed the spare parts work preface the diagram 4.3.2 加工示意图 1）加工示意 图的作用和内容 加工示意图表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具、辅具的布置情况以及工件、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。因此，加工示意图是组合机床设计的主要图纸之一，在总体设计中占重要地位。它是刀具、辅具、夹具、主轴、液压电器装置设计及通用部件选用的主要原始资料，也是整台组合机床布局和性能的原始要求，同时还是调整机床、刀具及试车的依据。 其 内容 为 ： a 必须反映机床的加工方法、加工条件及加工过程 ； nts 齿轮泵泵盖连接螺孔底孔钻削专机及夹具设计 16 b 根据加工部位特点及加工要求合理选用刀具类型、数量、结构、尺寸（直径和长度），包括镗削加工时决定镗杆的直径与长度 ； c 决定主轴的结构类型、规格尺寸及外伸长度 ； d 确定机床动力部件的工作循环及工作行程 ； e 根据机床要求的生产率及刀具，材料特点等，合理的确定并标注各主轴的切削用量 ； f 选择标准或设计专用的接杆、浮动卡头、导向装置、刀杆托架，攻丝靠模装置等，并决定其结构、尺寸和参数 ； g 标明主轴、接杆（卡头）、夹具（导向）与工件间的联系尺寸、配合及精度。 2） 选择刀具、工具、导向装置并标注相关位置尺寸 a 刀具选择 考虑工件加工尺寸精度、表面粗糙度、切 屑 的排除及生产率要求， 本设计选用锥柄长麻花钻。 b 导向选择 在组合机床上加工孔，除刚性主轴方案外，工件的尺寸，位置精度主要取决于导向装置。因此，正确选择导向结构，确定导向类型，参数，精度，不但是绘制加工示意图必要解决的问题，也是设计组合机床必不可少的重要内容。 导向通常分两类：一类是刀具导向部分与夹具导套之间既有相对移动又有相对转动，简称固定式导向，也称第一类导向 ； 另一类是刀具导向部分与夹具导套之间只有相对位移而无相对转动的第二类导向，简称旋转式导向。由于本设计是钻孔，因而选用固定式导向。 导向数量根据工件形状、内部结构、刀具 刚性、加工精度和具体加工情况决定。由于本设计所要加工的孔，直径小，深度浅，因此选用单个导向加工。 导向的主要参数包括：导套的直径及公差配合，导套的长度、导套离工件端面的距离，具体结构及数据如下： 导向长度 l （ 2-4） d=2.5 14=35mm 导向至工件端面的距离 l2=（ 0.3-0.6） d=0.5 14=7mm nts 17 图 4-3 导套主要参数图 Fig.4-3 Guide set main ginseng few diagram 固定式钻套直接压入钻模板或加具体上，其外圆与钻模板采用67nH或67rH配合，磨损后不易更换，适用于中，小批生产的钻模上火用来加工孔距甚小以及孔距精度要求较高的孔，带肩固定钻套主要用于钻模板较薄时，用以保持必需的引导装置，也可作为主轴进给时轴向定程挡块用。 3） 钻套高度、宽度和钻套端部与工件表面间的距离 钻套端部与工件表面间的距离，见表 4-2 表 4-2 钻套高度以及与工件表面间联系尺寸 Tablet.4-2 Drill the set the high degree and with the work piece surface contact size 简 图 加工条件 钻套高度 加工材料 钻套端部与工件表面间的距离 一般螺孔，销孔，孔距公差为 25.0 H=（ 1.5-2） d 铸铁 h=(0.3-0.7)d H7 以上的孔，孔距公差为 1.0 - 15.0 H=(2.5-3.5)d 钢 青铜 铝合金 h=(0.7-1.5)d H8 以下的孔，孔距公差为 06.0 - 10.0 H=(1.25-1.5)(h+L) 查表 4-5 H=（ 1.5-2） d=1.5 14=21mm h=(0.7-1.5) d=1 14=14mm 4） 初定主轴类型、尺寸、外伸直径和选择接杆、浮动卡头 nts 齿轮泵泵盖连接螺孔底孔钻削专机及夹具设计 18 a 初定主轴尺寸、外伸直径 主轴形式主要取 决于进给抗力和主轴 -刀具系统结构上的需要，主轴尺寸规格应根据选定的切削用量计算出切削扭矩 M，查表初定主轴直径 d。 由于 M=4218.4 牛毫米 由公式 1004 MBd (4-7) 因此初定主轴直径 d=20 毫米 再综合考虑加工精度和具体工作条件，根据表确定主轴外伸部分尺寸（直径 D/d1，长度 L）及配套的刀具接杆莫氏锥号。查表 3-22 1 D/d1=30/20 L=115 毫米 b 选择接杆、浮动卡头 除刚性主轴以外，组合机床主轴与刀具间常用两种连接，一是接杆连接用于单导向进行钻、扩，铰等，通用的标准接杆有大、小型之分，其规格尺寸随接杆号不同而异。二是浮动卡头连接，用于长导向、双导向和多导向进行镗、扩和铰孔。根据已知的主轴外伸部分尺寸（直径 D/d1，长度 L）及配套的刀具接杆莫氏锥号。查表选取接杆号为 7-LT0635-41。 表 4-3 主轴外伸参数 Tablet.4-3 Principal axises outside stretch the ginseng number 主轴外伸 主轴类型 主轴直径 外伸尺寸 接杆莫氏圆锥号 滚珠主轴 20 30/20 1 图 4-4 主轴外伸部分尺寸 Fig .4-4 Principal axises outside stretch part of sizes c 由多轴箱的所有刀具主轴中找出影响联系尺寸的关键刀具 多轴箱端面至工件端面间的轴向距离是加工示意图上最重要的联系尺寸， 为 了缩短刀具悬梁伸长度 与工件行程长度，要求这一距离尺寸越小越好，主要取决于多轴箱上的刀具、nts 19 接杆、主轴等由于结构和相互连接所需要的最小轴向尺寸，此外还应考虑机床总体布局所要求的联系尺寸。 d 确定动力部件的工作循环及工作行程 动力部件的工作形成指的是加工时动力部件从原始位置开始运动到加工终了位置返回到原始位置的工作过程。一般包括快速引进，工作进给，快速退回等动作。 工作进给长度 L 工 等于工件加工部位长度 L与刀具切入长度 L1和切出长度 L2之和其中切入长度 L1 应根据工件端面的误差情况在 4-10 之间选择，误差大时取大值，反之取小值。切出长 度 L2 根据下表选定。而采用复合刀具加工时，应根据具体情况而定。 切出长度 L2 的选择参见表 4-4 表 4-4 切出长度 L2 的确定 Tablet.4-4 Slice out the length L2 certain 工序名称 切出长度 L2 钻孔 1/3d+（ 3-8） 扩孔 10-15 铰孔 10-15 镗孔 5-10 攻丝 5+L 锥 L2=1/3d+（ 3-8） =1/3 14+（ 3-8） =8-13mm 因刀具出口不是加工面，故取大值 L2 取 13 L 工 =5+14+13=32mm 快速退出长度等于快速引进与工 件进给长度之和。 快速引进是指动力部件把多轴箱连同刀具从原始位置送到工作进给开始位置，其长度按加工具体情况确定。对于采用移动式或回转式夹具的组合机床，快退行程长度须保证把刀具、托架、钻模板及定位销都退离到夹具运动可能碰到的范围。 本设计快速退出长度为 100mm 动力部件总行程长度 ,该长度除保证要求的工作循环工作行程外，还要考虑装卸和调整刀具方便，即考虑前、后 备 量。因此动力部件总行程长度等于快退行程长度与前后 备 量之和。 其中前备量是指因刀具磨损或补偿制造、安装误差，动力部件尚可向前调节的距离，nts 齿轮泵泵盖连接螺孔底孔钻削专机及夹具设计 20 本设计取前备量为 20 毫米。后备量是指考虑刀具从接杆中或连同刀具一起从主轴孔中取出所需要的轴向距离。理想情况是保证刀具退离夹具套外端面的距离大于刀杆插入主轴孔内或刀具插入接杆孔内的长度。本设计后备量取 130 毫米。动力部件总行程等于快退行程长度与后备量之和。因此，本设计动力部件总行程为 130+20+100=250 至此，加工示意图所需数据及结构全部确定完毕。加工示意图详见图纸 图 4-5 加工示意图 Fig.4-5 Process the sketch map 4.3.3 机床联系尺 寸图 1） 联系尺寸图的作用及内容 联系尺寸图是用来表示机床整个组成部件的相互装配联系和运动关系，以检验机床各部件相对位置及尺寸联系是否满足加工要求。 主要内容： a 以适当数量的视图按统一比例画出机床各主要组成部件的外形轮廓及相关位置，表明机床的配置型式及总体布局 ； b 图上应尽量减少不必要的线条及尺寸 ； c 为便于开展部件设计，联系尺寸图上应标注通用部件的规格代号，电动机型号，功率及转速，并标明机床部件的分组情况及总行程。 2） 选择动力部件 nts 21 根据加工的切削功率，进给力，进给速度，行程，多轴箱轮廓尺寸及动力 滑台的精度和导轨材料选择恰当的动力部件。 本设计具体选择情况如下： 液压动力滑台 HY32A- 主要数据如下： 台面宽： 320mm，台面长 630mm，行程长 250mm。导轨为铸铁材料，滑台及滑座总高 280mm，滑座长为 920mm，允许最大进给力为 F 进 =16000N，快速行程速度为 8m/min，工进速度 20-650mm/min。 动力箱 TD32A 主要数据如下：电动机为 Y90L-4 型，功率 P=3.0KW。动力箱输出轴的转速 n 驱 =715r/min，动力箱与动力滑台结合面尺寸：长 400mm，宽 320mm；动力箱与多轴箱结合面尺寸：宽 400mm，高 315mm；动力箱输出轴距箱底面高度 125mm。 配套通用部件：侧底座 1CC251，其高度 H=560mm，宽度 B1=450mm，长度 L=900mm。 配套通用部件：侧底座 CC32，其高度 H=560mm，宽度 B=520mm，长度 L=1020mm。 3） 机床联系尺寸的确定 a 夹具轮廓尺寸的确定 组合机床夹具使保证零件加工精度的重要的专用部件。其轮廓尺寸为长宽高。尺寸的确定，除了首先必须考虑工件的轮廓尺寸，形状和具体结构外，还需考虑能够布置下保证加工要求的定位，限位，夹紧机构 ，导向系统如镗模，导向套等，并要考虑夹具底座与机床侧底座。连接固定所需要的尺寸，对于精加工机床不一味地追求尺寸，而一定要确保夹具具有足够的刚度。根据以上原则，选取夹具底座长宽高 =360345.4236 b 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。装料高度应与车间里运送工件的滚道高度相适应，工件的最低孔尺寸 h1=345.4mm,主轴箱最低主轴高度和所选通用部件，中间底座，夹具等高度尺寸的限制。本设计滑台与滑座总高 h3=280mm，侧底座高度 h4=560mm，夹具底座高度 h5=345.4mm,中间底座高度 h6=560mm,综合上述，本设计机床装料高度 H=1040.4mm。 c 中间底座轮廓尺寸 中间底座的轮廓尺寸 要 满足夹具在其上面连接安装的需要。其长度方向尺寸要根据多选动力部件及其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。工件端面至多轴箱前面的距离不小于加工示意图上要求的距离。本设计 L=315mm。同时要考虑动力部件处于加工终了位置时，主轴箱应与夹具处轮廓间应有便于机床调整维修的距离。中间nts 齿轮泵泵盖连接螺孔底孔钻削专机及夹具设计 22 底座尺寸如下：长宽高 =720560520mm d 多轴箱轮廓尺寸 标准 通用钻镗类多轴箱的厚度有两种尺寸规格，卧式为 325mm，立式为 340mm。在绘制联系尺寸图时，着重要确定的尺寸是多轴箱的宽度 B 和高度 H 及主轴高度 H1。主轴 箱宽度 B，高度 H 的大小主要和被加工零件的孔分布位置有关，可按下列公式确定 图 4-6 多轴箱外形尺寸 Fig.4-6 Shape size of many stalk boxes B=b+2b1 (4-8) H=h+h1 +b1 (4-9) 式中 b：工件在宽度方向上相距最远两孔距离 b=93.4mm b1：最边缘主轴中心距箱外的距离 b1=150mm h：工 件 在高度方向上相距最远两孔距离 h=142mm h1：最低主轴高度 h1=109mm 其中 b 和 h 为已知尺寸，为保证多轴箱有排布齿轮的足够空间，推荐 b1 取大于 70 100mm，取 b1=140mm。 h1 要保证润滑油不致从主轴衬套处泄露 箱外，推荐 h1 取大于 85 140mm 本设计取 h1=109mm 代入公式（ 4-8），（ 4-9）计算： B=b+2b1=93.4+280=373.4 nts 23 H=h+h1+b1=142+109+140=391 按多轴箱轮廓尺寸标准系列，最后确定多轴箱的轮廓尺寸为： B H=400 400mm 4）联系尺寸图的画法和步骤 在联系尺寸图所需的尺寸都确定下来后，可按如下方法和步骤绘制机床联系尺寸图。 画主视图 :主视图的图形布置应与实际机床的工作位置一至，并选择适当的比例，本设计选用的比例是 1： 2.5，选用双点划线画出被加工零 件的 长 高的轮廓。以工件左端面为基准，并以工件最低孔的中心线为基准，分别画出机床各组成部件的轮廓尺寸及主要相关尺寸。具体如下： a 以工件左端面为基准，根据加工示意图确定的工件端面至主轴箱前端面的最小距离L=315mm，确定主轴箱前端面的轴向位置。再根据主轴箱最低轴高度尺寸 h1 =109mm 及主轴箱的轮廓尺寸长宽高 =400 400 325mm，画出主轴箱外廓 ； b 主轴箱以其后盖与动力箱连接，根据已选择的 TD32A 型动力箱的安装联系尺寸，画出动力箱的轮廓 ； c 动力滑台上表面与动力箱连接，在机床长度方向 动力箱后端面应与滑台后端面平齐安装。动力滑台与滑座在机床长度方向的相对位置，是由加工终了时，滑台前端面到滑座前端面的距离 l2 决定。 l2 是机床联系尺寸在长度方向上的可调环节。 l2 是动力滑台与滑座本身结构决定的滑台前端面到滑座前端面的最小距离与前备量二者之和。本设计中前者是20mm，前备量亦取 20mm，则 l2 =20+20=40mm。至此可绘出动力滑台 TD32A 的轮廓 ； d 为便于机床的调整和维修，滑座与侧底座之间需加 5mm 的调整垫。而滑座与侧底座在机床长度方向上的相对位置由滑座前端面到侧底座前端面的距离 l3 确 定。本设计取l3=100mm 。 根据侧底座 CC32 的长和高画出侧底座的外形 ； e 根据原先确定的中间底座尺寸画出中间底座轮廓。在中间底座上画出夹具底座及夹具外形，至此联系尺寸图的主视图已绘制完毕 。 画俯视图 :重点在于表示清楚组合机床各部件在宽度方向上的轮廓尺寸及相关位置，配合主视图完成联系尺寸图所要表达的内容。 联系尺寸图的尺寸标注 : 完整恰当地标注机床各主要组成部 件的轮廓尺寸及联系尺寸，使机床在长，宽，高三个方向上尺寸链封闭 ;应表示清楚动力部件的原位，终点状态及运动过程情况，以确定机床最大轮廓尺寸 ； 应注明 工件，夹具，动力部件，中间底座对称中心线间的位置关系 ； 应注nts 齿轮泵泵盖连接螺孔底孔钻削专机及夹具设计 24 明电动机的型号，功率，转速，及选用标准通用部件的型号和规格及其主要轮廓尺寸，并对机床所有部件进行分类编号，作为部件和零件设计的原始依据。至此，机床联系尺寸图的绘制过程已经叙述完毕，所绘图纸见机床联系尺寸图。 图 4-7 机床联系尺寸图 Fig.4-7 Machine bed contact size diagram 4.3.4 机床生产率计算卡 根据选 项 的机床工作循环所要求的工作行程长度，切削用量，动力部件的快 速及工进速度等，计算机床的生产率计算卡，用以反映机床的加工过程，完成动作所需时间，切削用量，机床生产率及机床负荷率等。 1） 理想生产率 理想生产率是指完成年生产纲领（包括备品及废品率在内）所要求的机床生产率。 本设计泵盖的生产纲领 A=116000 件。 与全年工作时数 k 有关，单班生产 k 取 2350小时，两班制生产 k 取 4600 小时，本设计采用两班制生产。故 k 取 4600 小时，则 nts 25 KA4600116000 25.2（件 /小时） （ 4-10） 2） 实际生产率 实际 生 产率是指所设计的机床每小时实际可以生产的零件数量。 单TQ 60 =28.3 单 t 切 t 辅 （停tL f11v）（fkvLL 快退快进 t 移 t 装卸 ） （ 4-11） 式中 L1， L2 分
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