齿轮箱工艺及钻8-φ13孔工装及专机设计【10张CAD图/19400字】【优秀机械毕业设计论文】
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齿轮箱
工艺
13
工装
专机
设计
优秀
优良
机械
毕业设计
论文
- 资源描述：
-
文档包括:
说明书一份,32页,19400字左右.
任务书一份.
图纸共10张:
A0-机床联系尺寸总图.dwg
A0-零件图.dwg
A0-主轴箱总图.dwg
A2-夹具装配图.dwg
A2-压板.dwg
A2-液压回路图.dwg
A3-加工工序图.dwg
A3-加工示意图.dwg
A3-毛坯零件图.dwg
A3-钻模板.dwg
目 录
一. 零件分析 1
二. 毛坯制造方法的选择与毛坯设计 1
三. 工艺规程设计 2
3.1定位基准的选择 2
3.2组合机床工艺方案的拟订 3
3.3制定工艺路线 5
3.4加工工序的设计 6
四. 夹具设计 9
4.1夹具的功能与组成 9
4.2夹具设计的基本要求 9
4.3夹具设计的一般步骤 9
4.4钻床夹具的设计 10
4.5夹具设计的基本要求 9
4.6夹具设计的基本要求 9
五. 组合机床简介 12
5.1组合机床的组成 12
5.2组合机床的特点 12
5.3组合机床的工艺范围 12
5.4组合机床配置型式 13
5.5组合机床的设计步骤 13
5.6夹具的功能与组成 13
六. 组合机床的总体设计 13
6.1确定组合机床工艺方案的基本原则及注意问题 13
6.2确定组合机床工艺方案应注意的问题 14
七. 组合机床总体设计——三图一卡 15
7.1夹具的功能与组成 15
7.2加工示意图 16
7.3机床联系尺寸总图 19
7.4机床生产率卡计算 24
八. 组合机床多轴箱的设计 25
8.1多轴箱的基本结构及表达方法 25
8.2通用多轴箱的设计 26
- 内容简介：
-
南京工程学院机械学院 毕业设计任务书 专 业 名 称 机械设计制造及其自动化 设 计 题 目 齿轮箱 工艺、钻 8- 13 孔工装及专机设计 学 生 姓 名 孟 杨 班 级 机制 031 起 止 日 期 设 计 地 点 南京工程学院 指 导 教 师 李翔英 教研室主任 李翔英 发任务书日期 2007 年 3 月 1 日 零件图 (见附图 )； 生产纲领： 2 万 /年； 单班制。 论文 )的内容和要求 (包括技术要求、图表要求以及工作要求等 )： 工艺过程设计及关键工 序的工序设计； 机床夹具设计； 组合机床总体设计；组合机床多轴箱设计； 编写毕业设计论文。 开题报告；参考外文及 译文 零件毛坯合图；工艺过程卡及工序卡； 夹具总图； 零件工序图； 零件加工示意图； 机床尺寸联系图； 多轴箱主视图和展开图； 说明书 （含中英文摘要）； 机械加工工艺手册及典型零件工艺图册； 机床夹具设计手册及图册； 组合机床设计手册 ； 论文 )进度计划 (以周为单位 )： 起 止 日 期 工 作 内 容 备 注 第 1周 第 2周 第 3 周 第 4 周 第 5 周 第 6 周 第 7 周 第 8 周 第 9 周 第 10 周 第 11 周 第 12 周 第 13 周 第 14 周 第 15 周 第 16 周 明确设计任务，查阅参考资料 ; 查阅资料 ,工厂调研；完成译文； 撰写开题报告； 零件分析，毛坯制造方法选择与毛坯设计； 选定工艺方案，进行工艺过程设计； 工序设计； 夹具方案设计，绘装配草图； 完成夹具装配总图； 完善夹具图纸，中期检查； 绘制零件加工工序图和加工示意图； 绘制机床尺寸联系图；填生产率计算卡； 多轴箱传动、润滑方案设计； 绘制多轴箱主视图； 绘制多轴箱展开图及联系表 检查完善图纸，撰写论文； 整理论文，准备毕业答辩。 教研室审查意见： 室主任 2007 年 1 月 18 日 系部审查意见： 系主任 年 月 日 I 目 录 一 . 零件分析 . 1 二 . 毛坯制造方法的选择与毛坯设计 . 1 三 . 工艺规程设计 . 2 . 2 . 3 . 5 . 6 四 . 夹具设计 . 9 . 9 . 9 . 9 . 10 . 9 . 9 五 . 组合机床简介 . 12 . 12 . 12 . 12 . 13 . 13 . 13 六 . 组合机床的总体设计 . 13 . 13 . 14 七 . 组合机床总体设计 三图一卡 . 15 . 15 . 16 . 19 . 24 八 . 组合机床多轴箱的设计 . 25 . 25 . 26 II 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 1 目 录 一 . 零件分析 . 1 二 . 毛坯制造方法的选择与毛坯设计 . 1 三 . 工艺规程设计 . 2 位基准的选择 . 2 合机床工艺方案的拟订 . 3 定工艺路线 . 5 工工序的设计 . 6 四 . 夹具设计 . 9 具的功能与组成 . 9 具设计的基本要求 . 9 具设计的一般步骤 . 9 床夹具的设计 . 10 具设计的基本要求 . 9 具设计的基本要求 . 9 五 . 组合机床简介 . 12 合机床的组成 . 12 合机床的特点 . 12 合机床的工艺范围 . 12 合机床配置型式 . 13 合机床的设计步骤 . 13 具的功能与组成 . 13 六 . 组合机床的总体设计 . 13 定组合机床工艺方案的基本原则及注意问题 . 13 定组合机床工艺方案应注意的问题 . 14 七 . 组合机床总体设计 三图一卡 . 15 具的功能与组成 . 15 工示意图 . 16 床联系尺寸总图 . 19 床生产率卡计算 . 24 八 . 组合机床多轴箱的设计 . 25 轴箱的基本结构及表达方法 . 25 用多轴箱的设计 . 26 一、 零件分析 1零件的作用 2零件的工艺分析 由零件图可知， 其材料为 材料具有较高的强度、耐磨性、耐南京工程学院毕业设计说明书（论文） 2 热性及减振性，适用于承受较大应力、要求耐磨的零件。 该零件的主要加工面为 N 面 、 A 面、 B 面、 R 面和 2- 70 2- 91 和680K 的孔 。 N 面是作为定位基准， 2- 70 2- 91 的尺寸精度、两孔距尺寸精度为 。影响齿轮的啮合与传动 ，从而减少了齿轮的工作寿命。因此 ， 在加工它们时，最好能在一次装夹下 将两孔同时加工出来。 680K 孔的尺寸精度 ，与 B 面的平行度 A 面相对于 R 面的平行度 400 294孔与 680K 孔的同轴度为 此，在加工是三孔一定要在相同的条件下加工。这样才能提高精度符合精度要求。 由参考文献 中有关面 和孔加工的经济精度及机床能达到的位置精度可知，上述要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。 二、毛坯 制造方法的选择与毛坯设计 根据零件材料确定毛坯为铸件。 又由任务书已知零件的生产纲领为 20000件 /年。可知其生产类型为大批生产。毛坯的制造方法选用 砂型机器造型。又由于箱体的内腔及 400 2942- 70 2- 91 等孔均需铸出。 故还应安放型心。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。 由参考文献 表 该种铸件的尺寸公差等级 810 级，加工余量等级 取 10 级， G 级。 毛坯的技术要求： 1 铸件应符合 6431积式压缩机灰铁铸件技术条件的要求。 2铸件不应有砂眼、裂纹、夹沙、气孔疏松等。影响强度和 使用的铸件铸造缺陷存在。 3铸件的硬度 170241 4未注铸造圆角为 10。 5铸件应进行时效处理。 6不加工表面涂防锈漆 。 参考文献 表 查表法确定各表面的总加工余量如表 2示。 表 2加工 表面的总余量 加工 基本尺寸 加工余量等级 加工余量数值 说 明 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 3 表面 （ (397 G 6 底面，单侧加工（取上行数据） 110 G 4 侧面，单侧加工（取上行数据） 230 G 5 侧面，单侧加工（取上行数据） 113 G 4 侧面，单侧加工（取上行数据） 194 194 G 4 双侧加工 由参考文献 表 得铸件主要尺寸的公差，如表 2示 。 表 2主要毛坯尺寸及公差 （ 主要面尺寸 零件尺寸 总余量 毛坯尺寸 公差 面尺寸 397 6 403 面尺寸 110 4 114 面尺寸 230 5 235 4 A 面尺寸 113 4 117 194 194 4 202 4 三、工艺规程设计 1定位基准的选择 粗基准的选择：考虑到以下几点要求，选择箱体零件的不需加工的面作为粗基准 （即齿轮箱体的顶面）。第一，在保证各加工面均有加工余量的前提下，使重要加工孔的加工余量尽量均匀；第二，装入箱体内的旋转零件（如齿轮）与箱体内壁有足够的空隙；第三，要保证定位准确、夹紧可靠 ；第四，粗基准不得重复使用。 精基准的选择： 齿轮箱的 N 面和 2- 20 的孔即是定位基准，又是设 计基准，用它们作为精基准，能使加工遵守“基准重合”的原则， 实现箱体零件“一面两孔”的典型定位方式；其余各面和孔的加工也能用它定位， 这样使工艺路南京工程学院毕业设计说明书（论文） 4 线遵守了“基准统一”的原则。此外， N 面的面积较大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单、可靠、操作方面。 最先进行机械加工的表面是 N 面，这是可用的定位夹紧方案如下： 以齿轮箱的上表面作为粗基准，来粗铣 N 面，齿轮箱的上表面作为定位基准，限制了三个自由度，分别是 一个移动两个转动，这是不完全定位，对于粗铣 N 面来说已经完成定位。使用夹具夹紧，这种方案适合于大批大量的生产类型。 拟订专用机床工艺方案的一般步骤如下。 析、研究加工要求和现场工艺 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，以便制定出切合实际的合理工艺方案。 本设计所加工的是 用于压缩机中的齿轮箱 ，属于箱体类零件，其结构不是很复杂，加工不是很困难。我所加工的是 一 个侧面 上的 8 个直径为 13通孔 属于普通级别，生产纲领是 2 万件 /年， 单 班制，属于大批大量生产。因此可以采用组合机床来进行生产。考虑到大批大量生产，应设计专用钻夹具来完成，因为是工业生产，要求操作简单迅速，故采用较简单的手动夹紧方式。 位基准和夹压部位的选择 正确选择定位基准和夹紧部位时保证加工精度的重要条件。 本设计采用一面两孔的定位方案来保证此 钻孔 ，则 选择 20 的孔和其所在的上顶面平面 作为定位基准。它们又是设计基准，用他们做定位基准，能使加工遵循“基准重合”的原则， 保证工艺基准和设计基准的重合。 实现箱 体零件“一面两孔”的典型定位方式。 夹紧位置选择在有足够的夹紧力下箱体产生变形最小的部位 。 响工艺方案的主要因素 (1) 加工的工序内容和加工精度 :我所 加工的是钻孔和攻丝，其没有具体的公差要求，综合考虑只有位置公差的影响。这是制定机床工艺方案的主要依南京工程学院毕业设计说明书（论文） 5 据。 (2) 被加工零件的特点 工件材料及硬度 : 材料 硬度 170241工部位的构造形状 : 8 个直径为 13通孔 。 工件的刚性 :满足要求。 零件的生产批量 : 生产纲领是 2 万件 /年， 单 班制。 使用厂后方车间的制造能力：可以胜任。 削用量的确定 在组合机床工艺方案确定过程中，工艺方法和关键工序的切削用量选择十分重要。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、机床的结构型式即工作可靠性均有较大的影响。 合机床切削用量选择的特点、方法及注意问题 1、组合机床切削用量选择的特点 (1) 组合机床常采用多刀多刃同时切削，为尽量减少换刀时间的消耗，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。 (2)、组合机床通常用动力滑台来带动刀 具进给。因此，同一滑台带动的多轴箱上所有刀具（除丝锥外）的每分钟进给量相同，即等于滑台的工进速度。 合机床切削用量选择方法及应注意的问题 目前常用查表法，参照生产现场同类工艺，必要时经工艺试验确定切削用量。组合机床加工孔、平面及螺纹的常用切削用量都要查一般的手册。确定切削用量时用注意以下问题。 1）应尽量做到合理使用所有刀具，充分发挥其使用性能。 2）复合刀具切削用量选择应考虑刀具的使用受命。 3）多轴镗孔主轴刀头均需定向快速进退时（刀头处于同一角度位置进入或退出工件孔），各镗轴转速应相等或成 整数倍。 4）选择切削用量时要注意既要保证生产批量要求，又要保证刀具一定的耐用度。 5）确定切削用量时，还需考虑所选动力滑台的性能。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 6 3制定工艺路线 根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的精度要求， 确定各表面的加工方法如下： N 面：粗铣 精铣 ； A 面、 R 面、 Q 面： 粗铣 精铣； 2- 702- 184、 294 400 80 ： 粗镗 精镗； 凸台面：粗铣；螺纹孔：钻孔 攻螺纹。 根据先面后孔、先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则，将 A 面、 Q 面、 R 面和 2- 702- 184、 294 400 80的粗加工放在前面，精加工放在后面，每一阶段中又首先加工 N 面，然后在镗孔； A 面、 Q 面、 R 面上的孔或螺纹孔在次要的表面上加工。 工艺路线如下： 序号 工 序 内 容 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 铸造 时效 涂底漆 粗铣 N 面 钻 2- 20 孔到 2- 19 粗铣 A 面和 R 面 粗镗 2- 70 沉孔 91 深 5 粗镗 2- 184 孔 孔口倒角 粗镗 294 粗镗 400 粗镗 80 精铣 N 面 铰 2- 20 的孔 钻 纹底孔 反面锪平 30 钻 纹底孔 精铣 A 面 和 R 面 精镗 2- 70 精镗 2- 184 孔 精镗 294 精镗 400 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 7 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 精镗 80 钻 14- 13 孔 反面锪平 22 钻 2- 13 孔 反面沉孔 22 深 20 钻 24纹底孔深 24 粗铣 Q 面和 B 面 及 P 面 粗铣凸台面 精铣 Q 面和 B 面 及 P 面 钻 12纹底孔深 14 攻螺纹 12 12 攻螺纹 攻螺纹 螺纹 24 20 检验 入库 4加工工序的设计 工序 120： 钻 7- 13 孔 反面锪平 22 钻 13 孔 反面沉孔 22 深 20 8- 13 的孔一次钻出，故其钻削余量为 Z= 213 =- 13 的孔的位置度要求均由钻模板保证。 参考文献 表 择 硬质合金 钻头，加工材料 钻 8- 13孔的进给量 f=r。 参考文献 表 最小二乘法 计算 得： 钻 8- 13 孔的切削速度v=s=此算出转速为： m 54m 按机床实际转速取 n=630r/实际的切削速度为： m 000 6301314.3 参考 文献 表 6： f 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 8 10 9740 求出钻 8- 13 孔的 M，如下： NF f 5 时间定额的计算 计算工序 120 的时间定额 （ 1） 机动时间。参考文献 表 钻孔的计算公式； fn j 21 2121 rc 412 l ， 钻盲孔时 02 l 钻 8- 13 孔时 ： o 182131 l =35取 2 将以上数据及前面已选定的 f 及 n 代入公式，得 m 锪孔时间： 211 l 将以上数据及前面已选定的 f 及 n 代入公式，得 m i 沉孔时间 jq 机动时间 m 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 9 （ 2） 辅助时间。参考文献 表 定如表 2示。 表 2助时间 操作内容 每次需用时间 钻 8- 13 锪 7- 13 反面 沉孔 22 主轴变速 变速进给量 装卸套筒工具 卡尺测量 停车 主轴运转 清除铁屑 工步的辅助时间为：钻 8- 13的时间 7- 13的时间 面沉孔 22 孔的时间 动时间 (.0装卸工件的时间 参考文献 表 5以 ，辅助时间 m （ 3） 作业时间。 m （ 4） 布置工作地时间 参考文献 取 3% m （ 5） 休息与生理需要时间 参考文献 取 3% m i T （ 6） 准备与终结时间 参考文献 表 7） 单间时间 m i （ 8） 单件计算时间 m i 四、夹具设计 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 10 夹具是在机床上加工零件时使用的一种工艺装备，其主要功用时实现工 件的定位和夹紧，使得工件加工时相对机床、刀具有正确地位置，以保证工件的加工质量和生产率的要求。 夹具通常由定位元件或装置、夹紧元件或装置、夹具体、对刀和导引元件、分度元件或装置、动力元件或装置以及其他元件或装置（如定位键及有关零部件）等组成。 夹具设计时常用的零部件已有国家标准或部颁标准。 1) 保证工件的加工精度 夹具采用合理的定位、夹紧方案，选择合适的定位、夹紧元件，确定合适的尺寸、形位公差，保证工件的加工精度要求。 2) 提高劳动生产率 夹具设计合理，能 缩短 辅助时间，提高生 产率。 3) 良好的加工使用性 夹具结构简单、合理，便于加工、装配、检验、维修。使用简便、安全、可靠，减轻劳动强度。 4) 经济性好 夹具元件标准化程度高，成本低廉，根据生产批量设计不同复杂程度的夹具，提高生产中的经济效益。 研分析 1）工件生产纲领、生产类型分析； 2）工件加工工艺方案分析，工件结构、精度特点分析； 3）机床设计情况分析； 4）夹具操作要求分析； 5）成本分析； 定夹具设计方案 1）确定工件定位方式，选择定位元件； 2）确定工件夹紧方式； 3）确定对刀或 导引方式； 4）确定其他装置架构方式； 5）确定夹具总体结构，协调各装置； 案审查 1）必要的加工精度计算、分析； 2）必要的夹紧力计算、分析； 3）必要的零部件强度及刚度计算、分析； 4）方案优化； 5）给指导老师 审查； 制夹具装配图 1）按制图标准绘图；工件用双点划线绘制，工件视作透明体；依次绘出定位、夹紧机构及其他装置； 2）标注必要的尺寸、公差和技术要求； 3）编制南京工程学院毕业设计说明书（论文） 11 夹具明细栏及标题栏； 制夹具零件图 夹具中非标准零件均要画，并按夹具总图要求确定零件的尺寸、公差及技术要求。 设计 对于 夹具 的 设计我们 首先还是要对工件图纸、工艺文件、生产纲领、制造与使用夹具的情况进行研究和分析。 夹具外形稳重均匀有足够的刚性，制造精度高，能持久地保证被加工零件的精度要求。 夹具采用一面两销的定位方式。面是零件图上的 N 面，孔是 N 面上直径为 20两孔。我设计是考虑到是工业生产， 而工件的加工生产纲领为 2万件 /年，再综合考虑生产成本问题采用简单有效的夹紧方式也是减低生产成本的一个方面，这也使工厂产品更具有竞争力一些 。 故采用的是手动夹紧方式。操作和维护都是很方便。 最后的工作就是绘制夹具总装配图；标 注各部分主要尺寸、公差配合和技术要求。零件明细表要注明夹具名称、编号、序号、零件名称及材料和数量 设计的夹具为第 120 道工序 钻 8- 13 孔、锪孔 7- 22 深 2、反面沉孔 22 深 20 的夹具。 按照基准重合的原则并考虑到目前只有 N 面加工过， 为了避免重复使用 基准，应以 N 面定位。 工件以 N 面在夹具上定位，限制了三个自由度，在 N 面上有两个直径为20 的孔，所以，用“一面两孔”定位 。 方案 以 N 面定位基准，限制了三个自由度，和 N 面上有两孔组成完全定位，利用压板夹紧 P 面 。 使用手动夹紧，使夹具简单，操作方便。 算夹紧力 参考文献 第 83 页，因夹具的夹紧力与切削力的方向相垂直， 并 且切削力 的作用线不通过 圆 销的中心，所以工件在切削力的作用下就有可能绕圆销中心产生转动的趋势，而夹紧力就是为了防止工件转动的。实际上菱形销也允许承南京工程学院毕业设计说明书（论文） 12 受部分切削力（ 1P ） 。于是，平衡方程为： j 121 所以 )( 211则实际的夹紧力为： )()(211式中 L 切削合力 P 至圆销中心的距离； l 定位销之中心距； R 夹紧合力中心至圆销中心的距离； 1P 菱形销允许承受的部分切削力 ， 1 挤，精加工时不允许受力，即 1P =0； 其中 b 菱形销的宽度； h 菱形销与孔的接触长度； 挤 许用挤压力，取工件与菱形销中的较小者。 )( )(211 )( 4 4 320 其中： )(5 0 47 0 )( 9 2 ) 9 2 R= l=449(五、组合机床简介 机床的组成 组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部南京工程学院毕业设计说明书（论文） 13 件组成的一种高效专用机床。 组合机床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。动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。主要有动力箱、切削头和动力滑台。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。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。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。 1)、主要用于棱体类零件和杂件的孔面加工。 2)、生产率高。因为工序集中，可多面、多工位、多轴、多刀同时自动加工。 3)、加工精度稳定。因为工序固定，可选用成熟的通用零件、精密夹具和自动工作循环来保证加工精度的一致性。 4)、研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本低。因为通用化、系列化、标准化程度高，通用零件占 70% 90%，通用件可组织批量生产进行预制或外购。 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。可按工件或工序要求，用大量通用部件和少量专用部件灵活组成各种类型的组合机床或生产线；机床易于改装；产品或工艺变化时，通用部件一般还可以重复利用。 组合机床加工时，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进行平面加工和孔加工两大类工序。平面加工包括铣平面、锪（刮）平面、车端面等；孔加工包括钻、扩、铰、镗孔以及倒角、切槽、攻螺纹、锪沉孔、滚压孔等。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、珩磨及抛光、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艺。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 14 组合机床的通用件部件分大型和小型两大类。所以大型组合机床和小型组合机床在结构和配置型式有较大的差别。 大型组合机床的配置型式多种多样， 根据配置型式，组合机床可分为单工位和多工位两大类。其中单工位组合机床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；多工位组合机床则有 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。 小型组合机床的配置型式可分为单工位和多工位两大类等。 本次设计的是单工位、 单 面、卧式的大型组合机床。 组合机床一般都是根据和用户签定的设计、制造合同进行设计的。我所做的课题就是这样的。 1) 调查研究主要是对加工图样研究和工厂实际情况的调查研究； 2) 总体方案设计，就是编制“三图一卡”； 3) 技术设计 就是设计机床各专用部件正式总图，如设计夹具，多轴箱等； 4) 工作设计即绘制各个专用部件的施工图样、编制各部件零件 明细表。 六、组合机床的总体设计 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，应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先进、合理、经济、可靠的工艺方案。 定组合机床工艺方案的基本原则 1)、粗细加工分开原则 粗加工时的切削负荷较大，切削产生的热变形。较大夹紧压力引起的工件变形以及切削振动等，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，应选择粗精加工工序分开的原则。 2)、工序集中原则 工序集中时近代机械加工主要发展方向之一。组合机床正是基于这一原则南京工程学院毕业设计说明书（论文） 15 发展而来的，即运用多刀（相同或不同刀具）集中在一台机床上完成一个或几个共建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，在保证工件质量和操作维修方面的前提下，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，取得理想的效果。但是，工序过于集中会使机床结构台复杂，增加机床设计和制造难度，机床使用 调整不便，甚至影响机床是使用性能。如刀具数过多，停机率增加，反而会影响机床生产率，切削负载过大，当工件刚性不足而产生变形会影响工件质量。因此须全面分析多方因素，合理决定工序集中程度。考虑的一般原则有如下两个方面：一是适当考虑相同类型工序的集中；二是有相对位置精度要求的工序应集中加工。 1)、按一般原则拟定工艺方案时的一些限制 (1)孔间中心距的限制：根据切削扭矩计算要求，主轴轴颈和轴承外径有一最小许用尺寸；对于螺纹孔加工还要考虑相应攻螺纹靠模的径向尺寸限制；对于镗孔，要 考虑浮动卡头和导向尺寸或刚性主轴机构尺寸限制。所以近距离孔能否在同一多轴箱上同一工位进行加工，要受各类主轴允许的最小中心距限制。 (2)工件结构工艺性不好的限制：有些工件结构工艺性不好，如箱体多层壁上的同轴线的孔径中间大两头小时，则进刀困难。又如多层壁同轴孔，为便于布置中间导向装置，孔中心离箱体侧壁间距离也应足够。 2、 其他应注意的问题 (1) 精镗孔时用注意孔表面是否允许留有退刀刀痕。 这对机床的工作循环、多轴箱和夹具结构都有影响。如果允许螺旋形刀痕时，刀具可不停转退刀；若只允许直线形刀痕时，刀具必须停转后 退刀；如不准留有刀痕时，刀具必须先停转、定位并使刀具或工件让刀后方可退刀。当生产率许可时，刀具可按工进速度退回，这样既不留刀痕， 又利于提高加工精度。 (2) 对互相结合的量壳体零件，均应分别从 截获 面加工联接孔。 这样能更好的保证联结孔的位置精度，便于装配。 (3) 钻阶梯孔时，应先钻大孔后钻小孔。 这样可缩短钻小孔的长度，提高生产率和减少小钻头钻孔时折断的事故。 (4) 平面一般采用铣削加工。 但空口端面常对孔有垂直度要求而加工尺寸南京工程学院毕业设计说明书（论文） 16 较小时，常用钻锪或扩锪复合刀具加工；加工尺寸较大时常采用镗孔车端面的方法，一次加工 出孔和 端面。工件内端面可用径向走刀的方法加工。 (5) 在制定加工一个工件的几台成套机床或流水线的工艺方案时，应尽可能使精加工集中在所有粗加工之后，以减少内应力变形影响，有利于保证加工精度。 攻螺纹工序应尽量放在最后进行，以减少油腻污垢对基面的影响。 七 、 组合机床总体设计 三图一卡 组合机床的“三图一卡”，就是针对具体零件，在选定的工艺和结构的基础上，进行组合机床总体方案图样文件设计。其内容包括： 加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图和编制生产率计算卡等。 1. 被加工零件工序图 被加工零件工序图的作用与内容 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 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，也是制造、使用、调整和检验机床精度的重要文件。被加工零件工序图是在被加工零件图的基础上，突出本机床的加工内容 ，并作必要的说明而绘制的。其内容包括： 1)工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有 关部位结构形状和尺寸。当需要设置中间导向时，则应把设置中间导向临近的工件内部肋、壁布置及有关结构形状和尺寸表示清楚，以便检查工件、夹具、刀具之间是否相互干涉 。 2)本工序所选的定位基准、夹压部位及夹紧方向。以便据此进行夹具的支承、定位、夹紧和导向等机构设计。 3 本工序加工表面的尺寸、精度、表粗糙度、形位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求。 4 注明被加工零件的名称、编号、 材料、硬度以及加工部位的余量。 加工零件工序图的规定几注意事项 (1) 绘制被加工零件工序图的规定 为使绘制被加工零件工序图表达清晰明了，突出本工序的内容，绘制时南京工程学院毕业设计说明书（论文） 17 规定：应按一定的比例，绘制足够的视图以剖面；本工序加工部位用粗实线表示 ，保证的加工部位尺寸及位置尺寸数值下面画“ ”粗实线，如被加工零件工序图中的 13 ，其余部位用细实线表示；定位符号用“ ”，并用下标数表明消除自由度数量 （如 ） ，夹压位置符号用“ ”。 (2) 绘制被加工零件工序图的注意事项 a)本工序加工部位的位置尺寸应与定位基准直接发生关系。 b)对工件毛坯应有要求，对孔的加工余量要认真分析。 c)有特殊要 求时必须注明。 1 加工示意图的作用与内容 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。它是设计刀具、辅具、夹具、多轴箱和液压、电气系统以及选择动力部件、绘制机床总尺寸联系图的主要依据；是对机床总体布局和性能的原始要求；也是调整机床 和刀具所必需的重要技术文件。 加工示意图应表达和标注的内容有：机床的加工方法切削用量，工作循环和工作行程；工件、刀具及导向、托架及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸；主轴结构类型 、尺寸及外伸长 度； 刀具类型、数量和结构尺寸（直径和长度）；接杆、浮动卡头、导向装置、攻螺纹靠模装置等结构尺寸；刀具、导向套之间的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式及配合尺寸等。 加工示意图 应绘制成展开图。按比例用细实线画出工件外形。加工部位、加工表面画粗实线。必须是工件和加工方位与机床布局相吻合。为简化设计，同一多轴箱上结构尺寸完全相同的主轴（即指加工表面，所用刀具及导向，主轴及接杆等规格尺寸、精度完全相同时） 只画一根， 但必须在主轴上标注与工件孔号相对应的轴号 。一般主轴的分布不受真实距离的 限制。当主轴彼此间很近或需设置结构尺寸较大的装置时，必须以实际中心距严格按比例画，以便检查相邻主轴 、 刀具 、 辅具 、 导向等是否相互干涉。主轴应从多轴箱端面画起；刀具画加工终了位置。采用标准通用结构只画外轮廓，但须加注规格代号； 对一些专用结构，如专用的刀具、导向、刀杆托架、专用接杆或浮动卡头等，需南京工程学院毕业设计说明书（论文） 18 用剖视图表示其结构，并标注尺寸、配合及精度。 当轴数较多时，加工示意图必须用细实线画出工件加工部位分布情况简图（向视图），并在孔旁表明相应号码，以便于设计和调整机床。多面多工位机床的加工示意图一定要分工位，按每个工位的加工 内容顺序进行绘制。并应画出工件在工作台上的示意图，以便清楚的看出工件及在不同工位与相应多轴箱主轴的相应位置。 向及有关计算 (1)刀具的选择 选择刀具应考虑工件的材质、加工精度、表面粗糙度、排屑及生产率等要求。只要条件允许，应尽量选择标准刀具。本到工序为 一次钻 直径为 13 8 个深为 35通孔， 由参考文献 表 质合金 锥 柄麻花钻。 孔加工刀具（钻、扩、铰等）的直径与加工部位尺寸、精度相适应，其长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端离导向套外端面 3050便利于排屑和刀具磨损后有一定的向前调整量。刀具锥柄插入接杆内长度，在绘制加工示意图时应注意从刀具总长度中减去。 (2)导向结构的选择 组合机床加工孔时， 除采用刚性主轴加工外，零件上孔的位置精度是主要刀具的导向装置来保证的。 本到工序钻孔就采用非刚性主轴。钻孔类组合机床通常用固定式导向，其结构 、尺寸规格、布置和配合选择见参考文献 表 88 (3)确定主轴类型、尺寸、外伸长度 根据转矩，确定主轴直径， 主轴转矩 T=N*由 参考文献 表 3， 4 10 ，由于主轴是非刚性，所以，取 ， B= 代入公式得， )( 8 3 4 表 3，取 d=25(由表 3， D/d=40/28(主轴外伸尺寸 L=115(接杆莫氏圆锥号取 1。 (4)选择接杆 本到工序的连接是非刚性主轴刚性连接。接杆已经标准化。选择 时，其直径可根据刀具尾部的莫氏锥号和主轴头部内孔直径选取，其长度先按加工部位在外壁、加工空深最浅、孔径又最大的主轴选取，通常先按最小长度选取，由此选用其它接杆， 以使多轴箱端面到工件端面的距离为最小。由参考文献 表 8选得接杆。 (5)标注联系尺寸 首先从同一多轴箱上所有刀具中找出影响联系尺寸的关键刀具，使其接杆最短，以获得加工终了时 多轴箱前端面到工件端面之间所需的最小距离，并据此决定全部刀具、接杆、导向托架及工件之间的联系尺寸。南京工程学院毕业设计说明书（论文） 19 主轴端部必须标注外径和孔径（ D/d）、外伸长 度 L；刀具结构尺寸须标注直径和长度；导向结构尺寸须标注直径、长度、配合；工件到夹具之间的尺寸须标注工件离导套端面的距离 ；还必须标注托架与夹具之间的尺寸、工件本身以及加工部位的尺寸和精度等。 多轴箱端面到工件端面之间的距离是加工示意图上最重要的尺寸。为使所设计的机床结构紧凑，应尽量缩小这一距离。这一距离取决于两方面：一是多轴箱上刀具、接杆、主轴等结构和互相联系所需的最小轴向尺寸；二是机床总布局 所要求的联系尺寸。这两方面是相互制约的。 (6)标注切削用量 各主轴的切削用量应标注在相应主轴后短。其内容包括：主轴 转速 n、相应刀具的切削速度 v、每转进给量 0f 和每分钟进给量 同一多轴箱各主轴的每分钟进给量是相等的，等于动力滑台的工进速度 即fM 。在 本 到 工 序 中 ： n=630r/v= , 252mm/ (7)动力部件工作循环及行程的确定 动力部件工作循环 是指加工时，动力部件从原始位置开始运动到加工终了位置，又返回到原位置的动作过程。一般包括快速引进 、工作进给和快速退等动作。有时还有中间停止、多次往复进给、跳跃进给、死挡铁停留等特殊要求。 1)工作进给长度 确定 组合机床有第一工作进给和第二工作进给之分。前者用于 钻、扩、铰和镗孔等工序；后者常用于钻或扩孔之后需要进行锪平面、倒大角等工序。 工作进给长度 应等于加工部位长度 L（多轴加工时按长孔计算）与刀具切入长度 1L 和切出长度 2L 之和。即 21 g ，切入长度一般为 510根据工件端面的误差情况确定。切出长度由参考文献 表 3得。 )(3)83(3/2 ，取 2L =8( 2)快速引进长度的确定 快速引进是指动力部件把刀具送到工作进给位置，其长度按具体情况确定。在加工双层或多层壁孔径相 同的同轴孔系时，可以采用跳跃进给加工，即在加工玩第一层壁后， 动力部件再次快速
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