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装订线长 春 大 学 毕业设计说明书前言组合机床是用已经系列化、标准化的通用部件和少量专用部件组成的多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的高效专用机床，生产效率比通用机床高几倍至几十倍，可进行钻、镗、铰、攻丝、车削、铣削等切削加工。组合机床具有如下特点：1）主要用于加工箱体类零件和杂件的平面和孔。2）生产率高。可多面、多工位、多轴、多刀同时自动加工。3）加工精度稳定。可选用成熟的通用部件、精密夹具来保证加工精度。4）研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本低。5）自动化程度高，劳动强度低。6）配置灵活。因为结构模块化、组合化，机床易于改装；产品或工艺变化时，通用部件还可以重复利用。 本次设计主要分为五大章节：主要是组合机床的概述，了解组合机床在国民经济中的地位及发展过程，同时也包含了组合机床在国内外发展现状及未来的发展趋势。第二章介绍了组合机床的组成、特点及其配制形式，同时对本次设计机床的配制形式进行选择。第三章主要是对凸缘端盖零件进行分析，零件的生产类型确定、零件的作用以及零件的工艺、工艺过程分析。第四章对组合机床进行总体设计，拟定组合和机床工艺方案、选择切削用量及刀具同时完成“三图一卡”的绘制和计算，“三图”包括加被加工零件工序图、工示意图、机床联系尺寸图，“一卡指的是生产率计算卡。第五章对组合机床主轴箱进行设计，设计内容有：1.了解通用主轴箱的组成，选取主轴箱的通用零件2.主轴箱结构形式的选择以及动力计算3.主轴箱坐标计算，绘制传动系统图4.进行传动零件的校核由于本人水平有限，经验不足，设计中难免存在错误疏忽之处，希望各位老师能予批评和指出，本项工作还有许多值得完善的地方，例如：装夹、定位由人工完成，效率较低；自动化程度有待提高等问题。这些问题通过改进设计、完善工艺、现场的不断实践、总结，必将会得到进步的提高。第1章 绪论1.1 引言机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低消耗的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度，加工操作，安全生产，技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种，上质量，上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。在实际生产中，由于零件的生产类型、材料、结构、形状、尺寸和技术要求等不同，针对某一零件，往往不是单独在一种机床上，用某一种加工方法就能完成的，而是要经过一定的工艺过程才能完成其加工。因此，不仅要根据零件的具体要求，结合现场的具体条件，对零件的各组成表面选择合适的加工方法，还要合理地安排加工顺序，逐步地把零件加工出来。对于某个具体零件，可采用几种不同的工艺方案进行加工。虽然这些方案都可以加工出来合格的零件，但从生产效率和经济效益来看，可能其中有种方案比较合理且切实可行。因此，必须根据零件的具体要求和可能的加工条件等，拟订较为合理的工艺过程。1.2组合机床概述 现代社会中，人们为了高效、经济地生产各种高质量产品，日益广泛的使用各种机器、仪器和工具等技术设备与装备。为制造这些技术设备与装备，又必须具备各种加工金属零件的设备，诸如铸造、锻造、焊接、冲压和切削加工设备等。由于机械零件的形状精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法来达到，特别是形状复杂、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在机床上经过几道甚至几十道切削加工工艺才能完成。因此，机床是现代机械制造业中最重要的加工设备。在一般机械制造厂中，机床所担负的加工工作量，约占机械制造总工作量的40%60%，机床的技术性能直接影响机械产品的质量及其制造的经济性，进而决定着国民经济的发展水平。1.2.1组合机床经济地位及其发展过程 一个国家要繁荣富强，必须实现工业、农业、国防和科学技术的现代化，这就需要一个强大的机械制造业为国民经济各部门提供现代化的先进技术设备与装备，即各种机器、仪器和工具等。然而，一个现代化的机械制造业必须要有一个现代化的机床制造业做后盾。机床工业是机械制造业的“装备部”、“总工艺师”，对国民经济发展起着重大作用。因此，许多国家都十分重视本国机床工业的发展和机床技术水平的提高，使本国国民经济的发展建立在坚实可靠的基础上。机床是人类在长期生产实践中，不断改进生产工具的基础上生产的，并随着社会生产的发展和科学技术的进步而渐趋完善。最原始的机床是木制的，所有运动都是由人力或畜力驱动，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它们实际上并不是一种完整的机器。现代意义上的用于加工金属机械零件的机床，是在18世纪中叶才开始发展起来的。当时，欧美一些工业最发达的国家，开始了从工场手工业向资本主义机器大工业生产方式的过度，需要越来越多的各种机器，这就推动了机床的迅速发展。为使蒸汽机的发明付诸实用，1770年前后创制了镗削蒸汽机汽缸内孔用的镗床。1797年发明了带有机动刀架的车床，开创了用机械代替人手控制刀具运动的先声，不仅解放了人的双手，并使机床的加工精度和工效起了一个飞跃，初步形成了现代机床的雏型。续车床之后，随着机械制造业的发展，其他各种机床也陆续被创制出来。至19世纪末，车床、钻床、镗床、刨床、拉床、铣床、磨床、齿轮加工机床等基本类型的机床已先后形成。上世纪初以来，由于高速钢和硬质合金等新型刀具材料相继出现，刀具切削性能不断提高，促使机床沿着提高主轴转速、加大驱动功率和增强结构刚度的方向发展。与此同时，由于电动机、齿轮、轴承、电气和液压等技术有了很大的发展，使机床的转动、结构和控制等方面也得到相应的改进，加工精度和生产率显著提高。此外，为了满足机械制造业日益广阔的各种使用要求，机床品种的发展也与日俱增，例如，各种高效率自动化机床、重型机床、精密机床以及适应加工特殊形状和特殊材料需要的特种加工机床相继问世。50年代，在综合应用电子技术、检测技术、计算技术、自动控制和机床设计等各个领域最新成就的基础上发展起来的数控机床，使机床自动化进入了一个崭新的阶段，与早期发展的仅适用于大批大量生产的纯机械控制和继电器接触器控制的自动化相比，它具有很高柔性，即使在单件和小批生产中也能得到经济的使用。综观机床的发展史，它总是随着机械工业的扩大和科学技术的进步而发展，并始终围绕着不断提高生产效率、加工精度、自动化程度和扩大产品品种而进行的，现代机床总的趋势仍然是继续沿着这一方向发展。我国的机床工业是在1949年新中国成立后才开始建立起来的。解放前，由于长期的封锁统治和19世纪中叶以后帝国主义的侵略和掠夺，我国的工农业生产非常落后，既没有独立的机械制造业，更谈不上机床制造业。至解放前夕，全国只有少数城市的一些规模很小的机械厂，制造少量简单的皮带车间、牛头刨床和砂轮等；1949年全国机床产量仅1000多台，品种不到10个。在解放初期的三年经济恢复时期，就把一些原来的机械修配厂改建为专业厂；在随后开始的几个五年计划期间，又陆续扩建、新建了一系列机床厂。经过50多年的建设，我国机床工业从无到有，从小到大，现在已经成门类比较齐全，具有一定实力的机床工业体系，能生产5000多种机床通用品种，数控机床1500多种；不仅装备了国内的工业，而且每年还有一定数量的机床出口。我国机床行业的发展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，与世界先进水平相比，还有较大差距。为了适应我国工业、农业、国防和科学技术现代化的需要，为了提高机床产品在国际市场上的竞争能力，必须深入开展机床基础理论研究，加强工艺试验研究，大力开发精密、重型和数控机床，使我国的机床工业尽早跻身于世界先进行列。1.2.2组合机床国内、外现状 组合机床是根据被加工件的工艺要求，按照工序高度集中的原则而设计的，并以系列化 、标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件而组成的专用设备，并配以专用夹具，采用多把刀具同时进行加工。组合机床的辅助动作实现了自动化，具有专用、高效、自动化和易于保证加工精度。当被加工的零件尺寸结构有所改进时，合机床的通用零部件还可以重新被利用组成新的组合机床，且具有一定的柔性度。在数控设备还没有普及和推广的几十年里，它对于提高加工效率，降低对操作者的技术要求起到了很大的作用，尤其是组合铣床和专用钻床，在壳体类零件的加工线中应用非常广泛。近几年来，由于国家加大基础设施的投入，工程机械需求呈现了强劲的增长势头，部分生产厂家呈现出一年翻一番的发展形势，虽然国家因出现局部经济过热而采取对钢材、建材、电解铝等行业进行调控，但许多重点工程都陆续开工上马，工程机械虽不会出现过热现象，但今后几年仍然会维持较大程度的增长态势。国内工程机械同进口产品相比，其特点是价位低、产品稳定性、可靠性差、零件加工手段落后。随着国家对世贸承诺的逐步实现，价格的竞争优势也逐渐减少，以装载机为例：目前大多数的主机生产厂及部件配套厂家对变速箱箱体、变矩器壳体前车架、后车架、动臂、驱动桥等关键零件，大多采用通用设备加工，这种加工方式的缺点有：生产能力难以扩大，产品质量不稳定，在制品积压严重，经济效益不够显著。值得庆幸的是国内比较大的装载机生产厂家都已逐步认识到这一问题。在机构件方面，厦工、临工、宜工、龙工纷纷采用组合机床对动臂、前车架、后车架，前后铰接架的孔系进行加工，零件一次装夹，多头同时加工，比通用机床单孔逐个加工，效率提高了36倍，而且避免了工件调头而产生的二次定位误差。运用组合机床加工结构件与通用机床相比各孔系坐标精度可以由1mm提高到0.2mm，同轴度05mm提高到008mm孔系平行度由07mm提高到01 mm 而且所有精度均靠机床本身的装配精度保证，为提高整车的质量奠定了基础。变速箱箱体是装载机运动系统中的核心部件， 零件本身的结构刚度较差，而加工精度相对要求较高，不采用特殊措施，使得与变速器结合面008mm的平面度以及各孔对此面的垂直度，各孔中心矩均难以保证。组合机床与通用机床组合生产线使适当的投资能迅速扩大生产规模，解决通用机床加工效率低，同一工序需要多台机床加工的难题。在工程机械快速发展的今天，我们面临的产品上规模，质量上台阶的难题，都可以运用组合机床加工得到有效的解决，组合机床在工程机械领域有着更大的发展空间。1.2.3组合机床在未来发展趋势现阶段组合机床主要应用于大批量生产中，随着组合机床加工的发展与各种生产管理技术的发展与完善，组合机床在中小批量生产中也将得到广泛的应用，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。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。第2章 组合机床的组成、特点分类及配置形式2.1组合机床的组成组合机床是根据工件的加工需要，以大量的通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。通用部件是组成组合机床的基础。用来实现机床切削和进给运动的通用部件，如单轴工艺切削头（即镗削头、钻削头、铣削头等）、传动装置（驱动切削头）、动力箱（驱动多轴箱）、进给滑台（机械或液压滑台）等为动力部件。用以安装动力部件的通用部件如侧底座、立柱、立柱底座等称为支承部件。如图1所示。2.2组合机床特点组合机床是以通用部件为基础，配以少量专用部件，对一种或若干中工件按预先确定的工序进行加工的机床。它能够对工件进行多刃多轴多面多工位同时加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及液压等工序，随着组合机床的发展它能完成的工艺范围将日益扩大。组合机床所使用的通用部件具有特定功能，按标准化、系列化、通用化原则设计制造的组合机床基础部件，每种通用部件有合理的规格尺寸系列，有适用的技术参数和完善的配套关系。2.3 组合机床与通用机床、其它机床比较具有以下特点（1）组合机床上的通用部件和特征零件越占全部机床零部件的70%-80%，因此设计和制造周期短，经济效益好。（2）用于组合机床采用多刀加工，机床自动化程度高，因此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，又有专门厂家成批生产，它与一般专用机床比较，其结构稳定，工作可靠，使用和维修容易。（4）组合机床加工工件，采用专用夹具，组合刀具和导向装置等，产品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）当机床被加工的产品更新时，专用机床的大部分的部件报废，组合机床的通用部件是根据国家检验设计的，并等效于国际检验，因此其通用部件可以重复使用，不必另行设计和制造。（6）组合机床易于联成组合机床自动线，以适应大规模和自动化生产需要。目前，我国组合机床以广泛用于大批量生产和使用，例如：汽车、拖拉机、柴油机等。2.4 组合机床的配置形式组合机床的通用部件分大型和小型两大类。用大型通用部件组成的机床称为大型组合机床。用小型通用部件组成的机床称为小型组合机床。大型组合机床和小型组合机床在结构和配置形式等方面有较大的差异。在这里我们主要介绍大型组合机床的配置形式，主要可分为三大类：1. 具有固定式夹具的单工位组合机床，这类机床的配置形式：（1）卧式组合机床（动力箱水平放置）。（2）立式组合机床（动力头垂直安装）。（3）倾斜式组合机床（动力箱倾斜安装）。（4）复合式组合机床（动力箱具有以上两种的安装状态）2.具有移动式夹具的（多工位）组合机床配置形式：（1）具有移动工作台的机床。（2）有回转工作台的机床。（3）鼓轮式机床。（4）中央立式机床。3.转塔主轴箱式组合机床的配置形式。（1）转塔主轴箱只能实现切削运动，被加工零件安装在滑台上，由滑台实现进给。（2）转塔式主轴箱安装在滑台上，转塔式主轴箱既能实现切削运动又能实现进给运动。2.5确定机床的配置形式通常根据工件的结构特点，加工要求，生产率和工艺过程方案等，大体上就可以确定应采用哪种基本形式的组合机床。但在基本形式的基础上，由于工艺的组织，动力头的不同配置方法，零件安装数目和工位数多少等具体安排不同，而具有多种配置方案。它们对机床的结构复杂程度，通用化程度，结构工艺性能，重新调整的可能性以及经济效果，还有维修操作是否方便等，都具有不同的影响。另外，还必须看到，就是在有些情况下，对于工艺过程方案做不大的更改或重新安排，往往会使机床简单，工作可靠，结构紧凑，更符合多快好省的要求。因此，在最后决定机床配置形式和结构方案时，必须注意下面一些问题： A加工精度要求的影响 B机床生产率的影响 C被加工零件的大小，形状加工部位特点的影响 D车间布置情况的影响 E工艺间联系情况的影响 F使用厂的技术后方和自然条件的影响所以被加工零件的特点在很大程度上决定了机床的配置形式。2.5.1不同配置形式组合机床的特点及适应性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。各种形式的单工位组合机床具有固定的夹具。通常可以安装一个工件特别适合于大中型零件的加工。本设计的零件较大，需要加工的孔径较大，且与轴箱配合安装，基于这点考虑，本设计采用单工位卧式组合机床是合适的。多工位组合机床主要适用于中小型零件。2.5.2不同配置形式组合机床的加工精度在组合机床上影响加工精度的因素很多，一般分为与切削负荷无关的误差（如机床原始误差，工件安装误差，夹具与刀具的误差，其它偶然性误差等）和与切削负荷有关的误差（如夹压变形，热变形，刀具磨损所引起的误差和其他偶然性误差）。组合机床加工精度通常是靠夹具来保证的，我们也可以把影响加工精度的因素分为加工误差和夹具误差两大类。那么现在的问题在于确定夹具误差和加工误差的比例，这个问题的解决通常是根据经验数据来进行机床配置形式的选择。一般从固定式夹具组合机床的加工精度和移动式夹具组合机床的加工精度来考虑。固定式夹具单工位组合机床加工精度最高。这种机床由于零件采用固定导向的位置度可以达到0.2mm。可见这种形式的组合机床加工此零件能稳定的保证加工精度。2.5.3选择机床配置形式应注意的问题 A适当提高工序集中程度在确定机床的配置形式和结构方案时，要合理解决工序集中程度的问题。在一个动力头上安装多轴，同时加工多孔来集中工序，是组合机床最基本的方法，在一台机床主轴数量有达200根左右的。但是，也不应无限制地增加主轴数量，要考虑到动力头及主轴箱的性能和尺寸，并保证调整和更换刀具的方便性。这些在以后的设计中药得以解决。 B注意排屑和操作使用的方便性排除切屑和操作使用的方便性队机床方案也有影响。 C夹具形式对机床配置形式的影响选择机床配置形式时要注意考虑夹具结构的实现可能性和工作的可靠性，在决定加工一个工件的成套流水线上个机床的型式时，还应注意，是机床与夹具的型式尽量一致，尤其是粗加工机床。这样不仅有利于保证加工精度，而且便于设计，制造和维修，也提高了机床之间的通用化程度。 D另外还应具有一定的成产批量 由于本课题基于使设计出的机床结构简单、使用方便、效率高、质量好提出的要求，着重选择最佳的工艺方案，合适地确定机床工序集中程度，合理地选择组合机床的通用部件，恰当的组合机床的配置型式，合理地选择切削用量，以及设计高效率的夹具、工具、刀具及主轴箱就是本次设计主要内容。具体的工作就是要制定工艺方案，进行机床结构方案的分析和确定，进行组合机床总体设计，组合机床的部件设计和施工设计，使其具有工程意义，实现其在实际应用中的价值。所以此次设计根据设计要求及零件加工工艺要求，初步选择卧式双面钻床，夹具采用固定式夹具，其主要特点是生产效率高，加工精度好，能够提高工序集中度，便于设计和制造以及后期对组合机床的维护。 第3章 零件分析通过对零件的整体分析可以了解零件的用途，结构特点以及生产时的工艺特性、生产类型等需要在设计机床前进行详细的分析了解。3.1 生产类型的确定 零件的生产纲领可按下式计算 （3.1） 式中 零件的生产纲领（件/年）； 产品的生产纲领（台/年）； 每台产品中包含该零件的数量（件/台）； 该零件备件的百分率； 该零件废品的百分率。由设计任务书知，生产纲领为60000件/年，批量为设计本专机一台。根据实用机械制造工艺设计手册第64页 表4-1 知：凸缘端盖的生产类型属于大批量生产。3.2零件的作用题目所给的零件是电动机的凸缘端盖。它位于电机的端部，用来固定中心轴，所加工的三个10的孔是用来固定电机外盖的。3.3零件的工艺分析 从零件图002可以看出有两组加工表面，而这两组加工表面之间又一定的位置要求，现在我们对这两组加工表面分析如下： 法兰止口及止口平面和轴承室径平面。这一组加工表面包括：止口230及止口平面。轴承室平面90，止口215，这几个加工表面都作为定位面，因此有一定的精度要求。 钻孔三个10的孔相对止口有215有位置度0.08的要求，四个15的孔相对230及止口平面位置度1.2的要求。3.4工艺过程分析3.4.1 工艺过程的组成 工艺过程是由一个或若干个依次摆列的工序所组成。毛坯顺次通过这些工序就变成了成品或半程品。 、（1） 工序 一个（或一组）工人，在一个固定的工作地点，对一个工件所连续完成的那部分工艺过程，称为工序 （2） 工步 工步是工序的组成单位，在被加工的表面、切削用量（指切削速度、背吃刀量和进给量）、切削刀具均保持不变的情况下所完成的那部分工序，称工步。（3） 走刀 被加工的某一表面，由于余量较大或其他原因，在切削用量不变的条件下，用同一把刀具对它进行多次加工，每加工一次，称一次走刀。（4） 安装 工件在加工前，在机床或加剧中相对刀具应有一个正确的位置并给予固定，这个过程称为装夹，一次装夹完成的那部分加工过程称为安装。（5） 工位 为减少工序中的装夹次数，常采用回转工作台或回转夹具，使工件在一次安装中，可先后在机床上不同的位置进行连续加工，每一个位置所完成的那部分工序，称一个工位。3.4.2工艺规程设计的步骤 （1）研究和分析零件的工作图首先明确零件在产品中的作用、地位和工作条件，并找出其主要的技术要求和规定它的依据，然后对零件图进行工艺审查。（2）确定毛坯种类 若毛坯的种类不同，即使是同一个零件，其加工工艺过程也不相同，因此在制定工艺规程时必须正确地选择毛坯种类和了解毛坯的制情况。毛坯的种类的确定是与零件的结构形状、尺寸大小、材料的机械性能和零件的生产类型直接有关的，另外还与毛坯车间的具体生产条件有关。（3）拟定零件的加工的工艺路线 内容包括：定位基准面的选择；各个表面的加工方法选择；加工阶段的划分；各表面的加工顺序的安排；工序集中或分散的确定；热处理及检验工序的安排；其他辅助工序的安排等。（4）选定各个工序的机床设备、工艺装备和辅助工具。（5）确定各工序的加工余量、工序尺寸及公差。（6）确定各个工序的切削用量及工时定额。（7）经济技术分析。（8）填写工艺文件。3.4.3定位基准的选择根据基准的用途可分为设计基准和工艺基准两大类。设计基准： 设计人员在零件图上标注尺寸或相互位置关系时所依据的那些点、 线、面称为设计基准。工艺基准： 零件在加工或装配过程中所使用的基准，称为工艺基准（也称为设计基准）。工艺基准按用途又可分为：（1）工序基准 在工序图上标注被加工表面尺寸（称工序尺寸）和相互位置关系时，所依据的点、线、面称为工序基准。（2）定位基准 工件在机床上加工时，在工件上用以确定被加工表面相对机床、夹具、刀具位置的点、线、面称为定位基准。（3）测量基准 在工件上用以测量已加工表面位置、尺寸时所依据的点、线、面称为测量基准。 （4）装配基准 在装配时，用来确定零件或部件在机器中的位置时所依据的点、线、面称为装配基准。3.4.4零件加工工艺路线工序：粗车法兰端工步：1.以止口端毛坯外圆定位，找正夹紧2.粗车法兰止口及止口平面3.粗车轴承室平面4.工序：粗车端盖端工步：1.以粗车法兰止口及平面定位找正2.粗车轴承室903.粗车轴承室平面4.粗车止口断面5.粗车止口及止口平面。 工序：精车端盖端工步：1.以粗车法兰之后定位找正夹紧。2.半精车轴承室。3.精车轴承室904.同时分别车止口端面，止口平面，轴承室平面保证尺寸215。5.粗车止口230同时止口倒角145。6.轴承室倒角145。工序：精车法兰端工步：1.以端盖止口、止口断面定位。 2.精车轴承室、轴承室平面，并倒角145保证尺寸40 3.仍以端盖端止口、止口断面定位用压板压紧轴承室平面。 4.精车法兰止口端面、保证尺寸230 5.精车止口平面保证尺寸4 6.精车止口外圆300。 7.止口倒角145 工序： 1.用组合机床同时钻通孔，保证尺寸10、153.4.5 零件生产工序方案序号工序内容定位基准1铸造毛坯2时效处理3按毛坯尺寸检查4粗车法兰端毛坯外圆5粗车端盖端法兰止口、及止口平面6精车端盖端法兰止口7精车法兰端端盖端止口、止口端面8同时钻通孔法兰止口、止口断面9清洗，去毛刺，倒角10检验11入库表3-1生产工序表第4章 组合机床总体设计 组合机床的总体设计，通常是根据与客户签订的合同和技术协议书，针对具体的加工零件拟定工艺和结构方案，进行方案和有关技术文件的设计。4.1 工艺方案拟定分析 工艺方案的拟定是组合机床设计的关键一步。因为工艺方案在很大程度上决定了组合机床的结构配置和使用性能因此，根据工件的加工要求和特点，按一定的原则、结合组合机床常用的工艺方法、充分考虑各种影响因素，并经技术经济分析后拟定出现金、合理、经济可靠的工艺方案。4.1.1 确定组合机床工艺方案的基本原则（1）粗加工和精加工分开原则 粗加工时的切削负荷较大，切削产生的热变形、较大的夹压力引起的工件变形以及切削震动等，对精加工工序十分不利，影响加工尺寸精度和表面粗糙度。因此，在拟定工件一个连续的多工序工艺过程时，应该选择粗加工工序分开的原则。 （2）工序集中原则 工序集中是近代机械加工主要的发展方向之一。组合机床正式基于这一原则发展而来，即运用多刀（相同或者不同的刀具）集中在一台机床上完成一个或者几个工件的不同表面的复杂工艺过程，从而有效地提高生产率。因此，拟定工艺方案时，在保证加工质量和在、操作维修方便的前提下，应适当提高工序集中程度，以便减少机床台数、占地面积和节省人力，取得理想的效益。4.1.2 组合机床工艺方案的拟定步骤 拟定组合机床工艺方案的一般步骤如下： （1）分析、研究加工技术要求和现场工艺在制定组合机床工艺方案时，首先要分析、研究被加工零件，如被加工零件的用途及其结构特点，加工部位及其精度、表面粗糙度、技术要求及生产纲领。深入现场调查分析零件（或同类零件）的加工工艺方法，定位和夹紧方式，所采用的设备刀具及切削用量，生产率情况及工作条件等方面的现行工艺资料，一遍制定出切合事假的合理工艺方案。（2）定位基准和夹压部位的选择 组合机床一般为供需集中的多刀加工，不但切削负荷大，而且工件受力方向变化。因此，正确学则定位基准和夹压部位是保证加工精度的重要条件。对于毛坯基准选择要考虑有关工序加工余量的均匀性；对于光面定位基准的选择要考虑基面与加工部位间位置尺寸关系，使它利于保证加工精度。定位夹压部位的选择应在有足够的加紧力下工件产生的变形最下，并且夹具易于设置导向和通过刀具。（3）影响工艺方案的主要因素 加工的工序内容和加工精度 被加工零件的特点 零件的生产批量 刀具的选择（4）工序间余量的确定为可靠地保证加工质量，必须合理确定工序间的余量。4.2切削用量及刀具选择4.2.1 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组合机床对孔加工的工序余量，见表4-1。表4-1孔加工常用工序间余量加工工序加工孔径 工序特点 直径上工序间余量扩孔10-20钻孔后扩孔1.5-2.0粗扩后精扩0.5-1.020-50钻孔后扩孔2.0-2.5粗扩后精扩1.0-1.5铰孔10-200.10-0.2020-300.15-0.5230-500.20-0.2050-800.25-0.3580-1000.30-0.40半精镗20-800.70-1.280-1501.0-1.5精镗-300.20-0.2530-1300.25-0.40 1300.35-0.504.2.2选择切削用量确定了在组合机床上完成的工艺内容了，就可以着手选择切削用量了。因为所设计的组合机床为多轴同步加工在大多数情况下，所选切削用量，根据经验比一般通用机床单刀加工低30%左右多轴主轴箱上所有刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑台，工作时，要求所有刀具的每分钟进给量相同，且等于动力滑台的每分钟进给量（mm/min）应是适合有刀具的平均值。因此，同一主轴箱上的刀具主轴可设计成不同转速和不同的每转进给量（mm/r）与其适应。以满足不同直径的加需要，即： = （4.1） 式中： 各主轴转速（r/min） 各主轴进给量（mm/r） 动力滑台每分钟进给量（mm/min） 1）组合机床切削用量选择的特点： 组合机床常采用多刀多刃同时切削，这样就尽可能的减少换刀时间和道具的消耗，保证机床的生产率及经济效果，选用的切削用量应比通用机床单刀加工时低30%左右。 组合机床通常用动力滑台来带动道具进给。因此同一滑台带动的多轴箱上所有刀具的每分钟进给量相同，即等于滑台的工进速度。 2）确定切削用量的方法 组合机床切削用量的选择方法必须从实际出发，根据加工精度、工件材料、工作条件、技术要求等进行分析，按照经济、满足加工要求的原则，合理地选择切削用量。计算法：对称表面（双边，如孔或轴）的基本余量为： （4.2） 查表法：工厂中广泛应用这种方法，表格是以工厂的生产实践和实验研究所积累的数据为基础，结合具体加工情况加以修正后制定的，如金属机械加工工艺人员手册。 经验法：适用单间小批量，不够准确。一般常用查表法，参照生产现场同类工艺，通过工艺试验确定切削用量。本零件加工所选用切削用量按组合机床设计表3-7选取如下：（1） 钻10孔；f=0.010.18；V=1018（2） 钻15孔；f=0.0180.025；V=1018 由n=400r/min，所以根据公式： （4.3） 取得： 通过计算可以知道，这样能够满足负荷由公式得： 4.2.3切削力、切削扭矩、切削功率计算根据选定的切削用量（主要指切削速度v及进给量f）确定切削力，作为选择动力部件（滑台）及夹具设计的依据；确定切削扭矩，用以确定主轴及其它传动件（齿轮，传动轴等）的尺寸；确定切削功率，用以选择主传动电动（一般指动力箱）功率，通过查表计算如下：布氏硬度HB =200 切削力： =26 （4.4） =1369N = =2585N切削扭矩：=10 （4.5） =10 =4183Nmm =10 =11377.435Nmm切削功率：= （4.6） =418312.56/(97403.1410) =0.172kw =1137718.84/(97403.1415) =0.467kw 式中：HB布氏硬度 F切削力（N） D钻头直径（mm） f每转进给量（mm/r） T切削扭矩(Nmm) V切削速度（m/min） P切削功率(kw)4.2.4 选择刀具结构刀具选择要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等因素。一般孔加工刀具其直径选择应与加工部位尺寸，精度相适应，其长度要保证加工终了时，刀具螺旋槽尾端与导向外套端面有一定距离（一般3050mm）。查组合机床设计简明手册标准锥柄麻花钻。根据零件图可知被加工工件为电机凸缘端盖，如图001，其材料为灰铸铁HT20-40，其布氏硬度在HB175255，加工部位为断面7孔，分别为10、15两种孔径，要求如图002。根据工艺要求及加工精度的不同，组合机床所采用刀具的材料选择高速钢钻头（W18Cr4V），为了使工作可靠、结构简单、刃磨简单，选择标准锥柄麻花钻。 4.3组合机床总体设计“三图一卡”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、夹具部位及被加工零件的材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或成品状况的图纸，它不能用用户提供的图纸代替，而是在原零件图基础上，突出本机床的加工的内容，加上必要的说明绘制成的。它是组合机床设计的主要依据，也是制造、使用、检验和调整机床的重要技术文件。凸缘端盖组合机床的被加工零件工序图如41所示。图上主要内容：（1）被加工零件的形状，主要外廓尺寸和本机床要加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形位精度等技术要求，以及对上道工序的技术要求等。（2）本工序所选定的定位基准、夹紧部位及夹紧方向。（3）加工时如需要中间向导，应表示出工件与中间向导有关部位结构和尺寸，以便检查工件、夹具、刀具之间是否相互干涉。（4）被加工零件的名称、编号、材料、硬度及被加工部位的加上余量等。2.绘制被加工零件工序图的注意事项（1）为了使被加工零件工序图清晰明了，一定要图出被本机床的加工内容。绘制时，应按一定的比例，选择足够的视图及剖视图，突出加工部位（用粗实线），并把零件轮廓及与机床、夹具设计有关部位（用细实线）表清楚，凡本道工序保证的尺寸、角度等，均应在尺寸数值下方面用粗实线标记。加工用定位基准，机械夹压位置及方向，辅助支承均须用规定的符号表示出来。 加工部位的位置尺寸应由定位基准注起，为便于加工及检查，尺寸应采用直角坐标系标出，而不采用极坐标，但有时因所选定位基准与设计基准不重合，则须对加工部位要求位置尺寸精度进行分析换算。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是被加工零件工艺方案在图样上的反映，表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具的布置以及工件、夹具、刀具的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等，是刀具、夹具、多轴箱、电气和液压系统设计选择动力部件的主要依据，是整台组合机床布局形式的原始要求，也是调整机床和刀具所必需的重要文件。在图上应标注的内容：（1）机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程。（2）工件、夹具、刀具及多轴箱端面之间的距离等。（3）主轴的结构类型、规格尺寸及外伸长度；刀具类型，数量和结构尺寸、接杆、导向装置的结构尺寸；刀具与导向置的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式，刀具应按加工终了位置绘制。2、绘制加工示意图之前的有关计算（1）刀具的选择 刀具选择考虑加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生产率要求等因素。刀具按锥柄麻花钻选钻头直径与加工孔直径相同。（2）导向套的选择 在组合机床上加工孔，除用刚性主轴的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取决于夹具导向。因此正确选择导向装置的类型，合理确定其尺寸、精度，是设计组合机床的重要内容，也是绘制加工示意图时必须解决的内容。1）选择导向类型 根据加工7孔的速度满足V20m/min，故选择固定式导向。用钻模板，钻套导向。2）确定导向数量 左侧用一块滑动钻模板，四个钻套；右侧用一块固定钻模板和三个钻套。3）导向套的参数 根据机械设计手册选择固定导向装置参数： 固定导向装置的参数如下表： 图43 固定导向装置表41 固定导向装置参数dDD1101522152530表42固定装置的配合导向类别工艺方法DDD1刀具导向部分外径固定导向钻孔G7（或F8）g6根据组合机床设计表3-17可得导向装置布置参数：固定导向装置布置参数如下：表43 导向装置布置参数(mm)尺寸项目l1l2l1l2与直径d的关系(24)d加工铸铁d(24)d加工铸铁d计算值3d=30104010注： 图44 固定导向装置的布置（3）初定主轴类型、尺寸、外伸长度根据组合机床设计简明手册表3-4可得，剪切弹性模量G=81.0GPa,刚性主轴取14（0）m,所以B取2.316，根据刚性条件计算主轴的直径为： B=2.316=18.626mm （4.7）B=2.316=23.92mm式中：d轴直径（mm） T轴所承受的转矩（Nmm） B系数主轴形式主要取决于进给拉力和主轴刀具系统结构上的需要。根据前面计算出的切削扭矩以及以上计算可根据组合机床设计表3-19和表初定主轴直径d。在综合考虑加工精度和具体工作条件。根据组合机床设计简明手册表3-21决定主轴外伸部分尺寸（直径D/d，长度L）及配套的刀具，根据表3-6选长主轴前后支承均为圆锥滚子轴承。如下表4-4所示：表4-4主轴尺寸、外伸长度 内孔的直径 内孔长度 主轴直径主轴外伸长度 D/d 30 l1 =75mm =20mm L=115mm 30/20 38 l2.=77mm =25mm L=115mm 40/28（4）选择刀具接杆 由以上可知，多轴箱各主轴的外伸长度为一定值，而刀具的长度也是一定值，因此，为保证多轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置，就需要在主轴与刀具之间设置可调环节，这个可调节在组合机床上是通过可调整的刀具接杆来解决的,接杆如图4-5所示图45 可调连接杆连接杆上的尺寸d与主轴外伸长度的内孔D配合，因此，根据组合机床设计表3-23选取A型接杆，刀具接杆参数如表24所示：表45 可调接杆的尺寸d(h6)D1(h6)d2d3Ll1l2l3螺母厚度20Tr206莫氏1号12.0611018846401001226Tr206莫氏1号12.06115188464010012（5） 确定加工示意图的联系尺寸从保证加工终了时主轴箱端面到工件端面间距离最小来确定全部联系尺寸，加工示意图联系尺寸的标注如图23所示。其中最重要的联系尺寸即工件端面到多轴箱端面之间的距离,它等于刀具悬伸长度、螺母厚度、主轴外伸长度与接杆伸出长度（可调）之和，再减去加工孔深度和切出值。（6） 工作进给长度的确定 如图27工作进给长度应等于工件加工部位长度L与刀具切入长度和切出长度之和。切入长应应根据工件端面误差情况在510mm之间选择，误差大时取大值，因此取=5mm，切出长度采用一般刀具按组合机床设计表3-24可得=1/3d+(38)=+8 10mm（7） 快退长度的确定 考虑实际加工情况，在未加工之前，保证工件表面与刀尖之间有足够的工作空间，也就是快速退回行程须保证所有刀具均退至夹具导套内而不影响工件装卸。这里整体考虑钻15孔取工作进给65、钻10孔工作进给55。快速退回长度等于快速进给与工作进给长度之和，取左侧快速进给长度135，右侧快速进给长度为90。所以快速退回长度左侧为135+65=200；右侧快退长度55+90=145。（8） 动力部件的总行程长度动力部件的总称除了应保证要求的工作循环工作行程之外，还要考虑装卸和调整刀具方便。即考虑前后备量：前备量都取20，左侧后备量30，右侧后备量 图46 工作进给长度4.3.3 机床尺寸联系图 机床联系尺寸总图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据，并按初步选定的主要通用部件以及确定的专用部件的总体结构而绘