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油泵体前后侧面攻丝专用机床设计说明书,油泵,前后,侧面,专用,机床,设计,说明书
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设 计 说 明 书 油泵体前后侧面攻丝专用机床设计学院名称： 专业班级： 学生姓名： 指导教师姓名： 指导教师职称： 20XX 年 6 月 13 日序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。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。摘要：组合机床是以通用部件为基础，配以少量的专用部件，对一种或者若干种工件按照预先确定好的工序进行加工的机床。它能够对工件进行多刀，多轴，多工位同时加工。在组合机床上可以完成钻孔，扩孔，铰孔，镗孔，攻丝，车削，铣削，磨削和滚压等工序。组合机床有大型组合机床和小型组合机床两大类，它们不仅在体积上和功率上有大小之别，而且在结构和配置型式上也有差异。关键词：组合机床，攻丝Abstract: The aggregate machine-tool is take the general part as afoundation, matches by the few special-purpose parts, according to theworking procedure which firmly arranges in advance carries on theprocessing to one kind of or certain kind of work pieces the enginebed. It can carry on the multi- knives to the work piece, multiplespindle, the multi- locations also process. May complete the drillhole on the aggregate machine-tool, drills out, articulation, attacks the silk, the turning, mill, rubs truncates and rollings andso on the working procedure. The aggregate machine-tool has thelarge-scale aggregate machine-tool and the small aggregatemachine-tool two big kinds, they not only have the size difference inthe volume and the power, moreover also has the difference in thestructure and the configuration. Key word: The aggregate machine-tool, attacks the silk目 录第一章 通用部件简介 21.通用部件的分类 22.动力滑台与动力箱33.组合机床支承部件3第二章 组合机床的总体设计的步骤51组合机床工艺方案的制定52确定切削用量及选择刀具63组合机床总体设计三图一卡6第三章组合机床多轴箱设计131概述132多轴箱的设计13第四章夹具的设计17结论18致谢18参考文献19附录A 综述 20附录B 调研报告23附录C 外文翻译25附录D 原文31 设 计 说 明 书 油泵体前后侧面攻丝专用机床设计学院名称： 专业班级： 学生姓名： 指导教师姓名： 指导教师职称： 20XX 年 6 月 13 日序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。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。摘要组合机床是以通用部件为基础，配以少量的专用部件，对一种或者若干种工件按照预先确定好的工序进行加工的机床。它能够对工件进行多刀，多轴，多工位同时加工。在组合机床上可以完成钻孔，扩孔，铰孔，镗孔，攻丝，车削，铣削，磨削和滚压等工序。组合机床有大型组合机床和小型组合机床两大类，它们不仅在体积上和功率上有大小之别，而且在结构和配置型式上也有差异。关键词：组合机床，攻丝Abstract The aggregate machine-tool is take the general part as afoundation, matches by the few special-purpose parts, according to theworking procedure which firmly arranges in advance carries on theprocessing to one kind of or certain kind of work pieces the enginebed. It can carry on the multi- knives to the work piece, multiplespindle, the multi- locations also process. May complete the drillhole on the aggregate machine-tool, drills out, articulation, attacks the silk, the turning, mill, rubs truncates and rollings andso on the working procedure. The aggregate machine-tool has thelarge-scale aggregate machine-tool and the small aggregatemachine-tool two big kinds, they not only have the size difference inthe volume and the power, moreover also has the difference in thestructure and the configuration. Key word: The aggregate machine-tool, attacks the silk目 录第一章 通用部件简介 21.通用部件的分类 22.动力滑台与动力箱33.组合机床支承部件3第二章 组合机床的总体设计的步骤51组合机床工艺方案的制定52确定切削用量及选择刀具63组合机床总体设计三图一卡6第三章组合机床多轴箱设计131概述132多轴箱的设计13第四章夹具的设计17结论18致谢18参考文献19附录A 综述 20附录B 调研报告23附录C 外文翻译25附录D 原文31第一章 通用部件简介一.通用部件的分类 通用部件已列为国家标准，并等效为国际标准，设计时应贯彻执行国家标准。我国有些企业有内部标准，但其主要技术参数及部件和联系尺寸必须统一执行国家标准，以实现部件通用化标准。1.动力部件（1）主运动动力部件用来实现组合机床的切削运动。例如：刀具的回转运动。动力箱：1TD12-1TD25，适用小型组合机床；1 TD32-1TD80，适用大型组合机床。多轴箱：主轴固定多轴箱；主轴可调多轴箱。（2）进给运动部件实现刀具的进给运动。液压滑台：1HY系列液压滑台；1HYA系列长台面型液压滑台；1HYS系列液压十字滑台。机械滑台：1HJ系列机械滑台；1HJC系列机械滑台；NC-1HJ系列交流伺服数机械滑台。（3）既能实现主运动，又能实现进给运动的部件。动力头：1LHJb系列机械滑套式动力头；1LXJB系列箱体移动式机械动力头；LHF系列风动动力头；1LZY系列多轴转塔动力头。（4）为单轴头变化主轴转速的跨系列通用部件：1XG系列传动装置。2.输送部件 输送部件是将工件由一个工位输送到另一个工位的部件：1AHY系列液压回转台工作台；1HYA系列长台面型液压滑台。3.支承部件支承部件是可用来安装组合机床其它部件，它包括1CC系列滑台，侧底座；1CD系列立柱侧底座；1CL系列立柱及中间底座等。4.控制部件 控制部件用来控制组合机床行动循环。5.辅助部件 除上述部件外的部件称辅助部件，主要指用于润滑、冷却和排屑等部件。二.动力滑台与动力箱1.动力滑台是由滑座、滑鞍和驱动装置等组成，是实现组合机床直线进给运动的动力部件。 动力滑台的用途：根据被加工工件的工艺要求，可以在滑台上安装动力箱、钻削头、铣削头和镗孔车端面头等各种部件，以完成对工件的钻孔、扩孔、铰孔、螳孔、倒角、削端面、车端面、铣削及攻丝等工序，有时也作为输送部件使用，配置多工位组合机床。2.1TD系列动力箱的用途 动力箱是将电动机的动力传递给多轴箱的动力部件。动力箱安装在滑台或其它进给部件的结合面上，动力箱前端结合面上安装多轴箱，动力箱的输出轴驱动动力箱的每个主轴及传动轴，使多轴箱完成各种工艺切削运动。 1DT系列动力箱分两种：第一种根据用于配置小型组合机床，其型号为1TD12-1TD25，本规格的动力箱输出轴有两种传动形式，I型用输出轴安装的平键，齿轮输出转矩；II型用输出轴端面键输出转矩。第二种动力箱用于配置大型组合机床，其规格为1TD32-1TD80，其输出轴只有平键，齿轮一种输出转矩的形式。三.组合机床支承部件 组合机床支承部件包括中间底座，侧底座，立柱，立柱底座，支架及垫块等。支承部件主要用来安装动力部件及其它工作部件是组合机床的基础部件。支承部件应用于足够的刚度，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。 组合机床的支承部件采用组合式，例如：卧式组合机床的床身，由中间底座与侧底座装配而成，而立式组合机床的床身由立柱及立柱底座装配而成。此种装配结构优点是加工和装配工艺性好，调整和运输比较方便。但是，组合式结构减弱了床身的整体刚性，这一缺点通常用加强部件之间的连接刚度来补偿。1.1CC系列滑台侧底座1CC系列滑台侧底座用于安装1HY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（或键）连接成一体，滑台与侧底座之间装有5mm厚的调整垫。采用调整垫铁对机床的制造和维修都方便。因为当滑座导轨磨损后，或重新组装机床时，只须取下滑台将导轨面重新修刮或修磨，再重新更换调整垫厚度，可使机床达到应有精度。 侧底座的顶面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，用管道将油液引回存储槽中，侧底座的另一侧面有电气壁盒，以供安装电器元件用。一般电器壁盒与冷却液存储箱不应靠近，以防电气元件潮湿。 为了便于支承部件及整台机床运输，侧底座应用走丝吊孔或吊环螺钉孔及放入撬杠用的底面凹槽。2.中间底座中间底座用于安装运输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回转工作台的两种类型。 根据组合机床配置形式的不同，中间底座多种多样。总之，随着组合机床形式不同，中间底座在结构，尺寸方面就有不同的要求。 中间底座的高度为560mm，也可选用630mm或710mm。 第二章 组合机床的总体设计一.组合机床工艺方案的制定 工艺方案制定的正确与否，将决定机床能否达到体积小，重量轻，结构简单。为了使工艺方案制定得合理，先进，必须认真分析被加工零件图纸开始，深入现场全面了解被加工零件的结构特点，加工部位，尺寸精度，表面粗糙度和技术要求，定位、夹紧要求，工艺方法和加工过程所采用的刀具、辅具，切削用量及生产率要求等，分析优缺点。 1.零件的工艺分析 被加工零件为HT200油泵体，加工前后侧面攻丝，且要一次加工完成，因此需在专用机床上加工，并要保证它们之间的粗糙度和位置精度要求。2.工艺方案的制定 1.粗铣左右侧面，2.粗铣上下端面，3.粗铣前后侧面，4.清洗，5.半精铣上下端面，6.半精铣左右侧面，7.半精铣前后侧面，8.清洗去毛刺，9.钻孔上下端面，10.攻丝上下端面，11.清洗，12.钻孔左右侧面，13.攻丝左右侧面，14.清洗，15.钻孔前后侧面，16攻丝前后侧面，17清洗并检验。3.夹紧方案的制定 夹紧机构由夹紧动力，中间传动机构，夹紧元件三部分组成，夹紧动力用于产生力源，并将作用力传给中间传动机构。采用中间传动机构可改变作用力的大小和方向，同时能产生的锁作用，以保证在加工过程中，当力源消失时，工件在切削力或振动作用下仍能可靠夹紧。夹紧元件刚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。工件夹紧时，夹紧装置应重点解决下列问题：（1）夹紧装置在对工件夹紧时，不应破坏工件的定位应正确选择夹紧力的方向及着力点。（2）夹紧力的大小应可靠，适当。要保证工件在夹紧后的变形和受压表面的损坏不能超过允许的范围。（3）结构简单合理，夹紧动作迅速，操作方便，省力，安全。（4）夹紧力或夹紧行程在一定范围内可调整或补偿。 因为工序是双面攻丝，所以采用三面定位，顶面液压夹紧的方案。二.确定切削用量及选择刀具 切削用量选择是否合理，对组合机床的加工精度、生产率、刀具的耐用度、机床的布局及正常工作均有很大的影响。 组合机床切削用量的选择特点：1.在大多数情况下，组合机床为多轴，多刀，多面同时加工，因此切削用量，根据经验应比一般万能机床单刀加工低30%左右。2.组合机床多轴箱下，所有刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑台，工作时，要求所有的刀具的每分钟进给量相同，且等于动力滑台的分钟进给量。由于工件材料：HT200 壁厚：84 HBS：200 =220查工艺师手册 攻丝切削速度查得：铸铁：v=2.55m/min.取v=4m/min组合机床设计简明手册表6-20，可得：(1)前面：切削扭矩：M=0.0195=0.5（千克米） （=1.0）切削功率： N=0.082KW 总N=10N1.5=1.23KW 1.23/0.85=1.447刀具耐用度：T=46min (2)后面： 切削扭矩：M=1.46千克米 切削功率：N=0.159KW 总N=6N1.9=1.813KW 1.813/0.85=2.133KW 刀具耐用度：T=60min三.组合机床总体设计三图一卡1.被加工零件工序图 被加工零件的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，加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用定位基准，夹紧符号及被加工零件的材料、硬度、重量等表示。不能用客户提供的图纸，而需在原零件图的基础上，突出被加工的内容，加上必要的说明绘制而成的，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元件，图上应表示出：（1）被加工零件的形状和轮廓尺寸及本机床设计有关的部位的结构形状及尺寸。（2）加工用定位基准，夹紧部位及夹紧方向，以便依此进行夹具的定位支承，限位，夹紧，导向装置的设计。（3）本道工序加工部位尺寸、精度、表面粗糙度、形状位置尺寸及技术要求，还包括本道工序对前道工序提出的要求。（4）必要的文字说明，如被加工零件的编号名称，硬度，重量，加工余量等。 耐酸陶瓷沙浆泵壳体的工序图见图1。2.加工示意图 1.加工示意图的作用和内容 零件的加工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尚的加工过程，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。因此，加工示意图是组合机床设计的主要图纸之一。在总体设计中占据重要地位。它是刀具，辅具，夹具，多轴箱，液压电气装置设计及通用部件选择的主要原始资料；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成车的依据，其内容为：（1）应反映机床的加工方法，加工条件及加工过程。（2）根据加工部位特点及加工要求，决定刀具类型，数量，结构，尺寸（直径和长度）。（3）决定主轴的结构类型，规格尺寸及外伸长度。（4）选择标准或设计专用的接杆，浮动卡头，导向装置，攻丝靠模装置，刀杆托架等，并决定它们的结构参数及尺寸。（5）标明主轴，接杆，夹具（导向）与工件之间的联系尺寸，配合及精度。（6）根据机床要求的生产率及刀具，材料特点等，合理正确定并标注各主轴的切削用量。2.加工示意图零件的选择（1）刀具的选择刀具的选择要求考虑工件加工尺寸精度，切削的排除，及生产率要求等因素。 由机械加工工艺设计手册表11.29选择：丝锥：M81.25 L=72mm l=22.0mm d=8.0mm丝锥：M121.75 L=89mm l=29.0mm d=12.0mm（2）初定主轴类型、尺寸、外伸长度和选择接杆主轴形式主要取决于进给力和主轴刀具系统结构的需要。主轴尺寸规格应根据选定的切削用量计算出切削转矩， 由d=M8 查表3-5得：确定主轴直径d=12mm. 取d=20mm。 由d=M12 查表3-5得：确定主轴直径d=12mm. 取d=20mm。（3）选攻丝靠模规格为：T0281图2-11 1, 2号。接杆莫氏圆锥号：1，2号。（4）丝锥用弹簧涨套：T0631-51 图3-3 1号：D=12.065 2号：D=17.780。（5）除刚性主轴外，组合机床主轴与刀具之间常用两种连接：一是接杆连接，也称刚性连接，用于单导向进行钻、扩、铰及倒角加工；二是浮动卡头连接，也称浮动连接，用于长导向、双导向和多导向进行镗、扩、铰孔，以减少主轴位置误差及主轴径向跳动对加工精度的影响。 由图3-5 选心杆： T063751 A型。（6）大型组合机床用攻丝卡头： T0637-03 图3-5 卡头号：1号，2号。油泵体前后侧面攻丝的加工示意图见图2。3.影响联系尺寸的关键刀具 保证加工终了时，多轴箱端面到工件端面之间的尺寸最小，来确定全部刀具，接杆，导向，刀具托架及工件之间的联系尺寸。其中，须标注主轴端部外径和内孔径，外伸长度，刀具各段直径及长度，导向的直径，长度配合，工件至夹具之间须标注工件距离导套端面的距离，还需标注刀具托架与夹具之间的尺寸，工件本身及加工部位的尺寸和精度等。4.动力部件的工作循环动力部件的工作循环是指：加工时，动力部件从原始位置开始到加工终了位置又返回到原始位置的动力过程。一般包括快速引进，工作进给，快速退回等动作，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，这是根据具体的加工工艺需要确定的。5.动力部件的工作行程（1）工作进给长度L应等于工件加工部位长度与刀具切入长度和切出长度之和。参考组合机床设计表317得：切入长度 =8mm.切入长度8mm.(2)快速退回和攻退长度之和等于快速引进和进给长度之和。其长度按加工具体要求而定。快进取150mm；工进取50mm；工退取50mm；快退取150mm。（3）动力部件总行程长度除了应保证要求的工作循环工作过程外，还要考虑装卸调整刀具方便，及考虑前后备量。前备量取50mm;后备量取30mm.3.尺寸联系图一般来说，组合机床是由标准的通用部件动力滑台、动力箱、各种工艺、切削头、侧底座、立柱底座及中间底座加上专用部件多轴箱、刀具、辅具系统、夹具、液电、冷却、润滑、排屑系统组合装配而成的。联系尺寸图的主要内容为：（1）以适当数量的视图按同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，主视图的选择应与机床实际加工状态一致。（2）图上应尽量减少在必要的线条及尺寸应标注，但反映部件的联系，专用部件及主要轮廓尺寸，运动部件的极限位置及行程尺寸必须完全。（3）为便于开展局部设计，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，并说明机床部件的分组情况及总行程。组合机床的动力部件是配置组合机床的基础，它主要包括用以实现刀具主轴旋转主运动的动力箱，各种工艺切削用量及进给运动的运功动滑台。影响动力部件选择的主要因素为：切削功率，进给力，进给速度，行程，多轴箱轮廓，尺寸，动力滑台的精度和导轨材料，综合这些因素，根据具体加工要求正确合理选择动力部件动力滑台和动力箱，并以其为基础进行通用部件配置。根据前面算的再查组合机床设计表215选1TD32动力箱，电机型号:Y112M-6,电动机功率：P=2.2KW,电动机转速：n=910r/min,驱动轴转速：n=470r/min.附表8，选L=400 L1=50,动力箱输出轴距底面高度为125mm。由表23结合附表1:选液压动力滑台型号：1HY32，台面宽:B=320mm，台面长:630mm，行程长:H400mm，导轨为铸铁材料，滑台及滑座总高:280mm，滑座长:L2=1070mm；允许最大进给力:12500N，快速行程速度:10mm，工进速度20-650mm/min。配套通用部件：滑台侧底座，附表18:其型号：1CC321,高度h=560mm，宽度=520mm，长度L1180mm计算多轴箱轮廓尺寸标准的通用钻，镗类多轴箱的厚度有两种尺寸规格，卧式为325mm，立式为340mm绘制机床联系尺寸图时，重要确定的尺寸是多轴箱的宽度B和高度H及最低主轴高度：B=b+ H=h+式中：b工件再宽度方向相距最远的两孔距离（mm） 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） 最低主轴高度。为保证多轴箱有排布齿轮的足够空间，推荐b170-100 mm，取b1=80mm，前面：=93.5mm,H=950mm,h3=280mm,h4=560mm,h7=5mm =h2+H-(0.5+h3+h7+h4)198 B= b+2b1=320+280=480mm H= h+b1=339.5mm后面：=83.5mm,H=950mm,h3=280mm,h4=560mm,h7=5mm,=h2+H-(0.5+h3+h7+h4)188mm B=b+2b1=275+280=435mm H=h+b1=269.5mm根据上述计算值，按多轴箱轮廓尺寸系列标准最后确定多轴箱轮廓尺寸由P012表41，取BH=500400动力箱以及底面与动力滑台定位连接，在机床长度方向上，通常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由加工终了时滑台前端面到滑座前面的距离决定，是在机床长度方向上各部件联系尺寸的可调环节；对于通用的标准动力滑台，尺寸的最大范围为75-85mm，是动力滑台，滑座本身结构决定的滑台前端面到滑台前端面的最小距离与前备量两者之和。前者通常不应小于1520mm，后者用补偿刀具重磨后轴向可调的尺寸并用于弥补机床制造和安装误差前备量取50mm；刚203080mm。为便于机床的调整和维修，滑台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决定。若采用的侧底座为标准型，则可由组合机床通用部件联系尺寸标准中查得；若不能采用标准型侧底座则可根据具体情况而定，取110mm。中间底座轮廓尺寸其长度方向尺寸安下式确定： L=(+2)2（） (650+650+2325+86)-2(630-400+40+100) 1296mm 取L=1300mm4.机床生产率计算卡 机床负荷率等。根据选定得机床工作循环所需要的工作行程长度，切削用量，动力部件的速度及工进速度等；就可以计算机床的生产率并编制生产率计算卡；用以反映机床的加工过程；完成每一动作所需的时间，切削用量，机床生产率等1.理想生产率Q1指定成年生产纲领A（包括备量及废品率在内）所需求的机床生产率。它与全年工时总数有关，一般情况下，单班制生产K取2350h，两班制生产取4600h，则Q1=（件/h）两班：则Q1= =100000/4600=21.74（件/h）2.实际生产率Q指所设计机床每小时实际可以生产的零件数量Q=60/ 求出：生产一个零件所需的时间（min）=t切+t辅=（L1/Vf1+L2/Vf2+T停）+（L顺进/Vfk+L快退/Vfk+T移+t卸装）=2.004minQ=60/=60/1.684=30（件/h）3.机床负荷率负当Q1Q时，计算二者的比值即为负荷率h负=Q1/Q则h负=21.28/30=0.72第三章 组合机床多轴箱设计1.概述多轴箱是组合机床的主要部件之一，按专用要求进行设计，由通用零件组成。其主要作用是根据被加工零件的加工要求，安排各主轴位置，并将动力和运动由电机或动力部件传给各工作主轴，使之得到要求的转速和转向。多轴箱按其结构大小，可分为大型多轴箱和小型多轴箱两类。大型又分为通用多轴箱和专用多轴箱两种。通用多轴箱主要由箱体，主轴，传动轴，齿轮，轴套等零件和通用（专用）的附加机构组成。在多轴箱体前后壁之间可安排厚度为24mm的齿轮三排或32mm的齿轮两排；在多轴箱体后壁之间可安排一或两排齿轮。通用多轴箱体厚度为180mm，用于卧式的多轴箱前盖厚度为55mm（基型），用于立式的多轴箱前盖并作油池，加厚为70mm，基型后盖厚度为90mm，其余三种厚度的后盖（50，100，125mm),可根据多轴箱内传动系统安排动力部件与多轴箱的具体连接情况而定。2.多轴箱的设计多轴箱是组合机床的重要部件之一，它关系到整台组合机床质量的好坏。具体设计时，需根据“三图一卡”，仔细分析研究零件的加工部件，工艺要求，确定多轴箱与被加工零件，机床其它部分的相互关系。1.绘制多轴箱设计原始依据图根据“三图一卡”整理编汇，内容包括多轴箱设计的原始要求和已知条件。在编制此图时从“三图一卡”中已知：（1）多轴箱轮廓尺寸500mm400mm（2）工件轮廓尺寸及各孔位置尺寸（3）工件与多轴箱相对位置尺寸多轴箱图一般应包括以下内容:（1）所有主轴的位置尺寸及工件与多轴箱的相对尺寸,在标注主轴的位置及相关尺寸时,首先要注意多轴箱和被加工零件在机床上是面对面摆放的,因此多轴箱横截面上的水平方向尺寸因与被加工零件工序图的水平方向相反;其次,多轴箱上的坐标尺寸基准和被加工零件工序图的尺寸基准相常不相重合,应根据多轴箱和被加工零件的相对位置找出统一基准,并标注出其相对位置关系尺寸.（2）在图中标注主轴转向由于标注刀具多为右旋,因此要求主轴一般为逆时针旋转。（3）图中应标出多轴箱的外形尺寸.（4）列表标明工件材料,加工表面要求,并标出各主轴的工序内容,主轴外伸部分尺寸和切削用量等.（5）注明动力箱型号,功率P,转速机和其它主要参数.2.主轴直径和齿轮模树的初步确定m(30-32) （mm）3.主轴的动力计算 4.传动系统的设计与计算（1）对传动系统的一般要求1) 尽量用一根中间轴带动很多根主轴,当齿轮齿合中心距不符合标准时,可用变位齿轮或略变传动比的方法解决.2) 一般情况下,尽量不采用主轴带动主轴的方案,因为会增加主动轴的负荷,如遇到主轴分布密集而切削负荷又不大时,为了减少中心轴,也可用一根主轴带1-2根或更多根主轴的传动方案.3) 为使结构紧凑多轴箱体的齿轮传动副的最佳传动比为1-1.5,在多轴箱后盖内的第IV排(或第V排)齿轮,根据需要,其传动比可以取大些,但一般不超过33.5。4) 根据转速与转距成反比的道理，一般情况下如驱动轴转速较高时，可采用逐步降速传动，如驱动轴转速较低时可先使速度升高一点再降速，这样可使传动链前面几根轴齿轮上的齿轮应尽量安排靠近前支承，以减少主轴的扭转变形。5）粗加工切削力大，主轴上的齿轮应尽量安排靠近前支承，以减少主轴的扭转变形。6）齿轮安排数可按下面方法安排：不同轴上齿轮不相碰，可放在箱体内同一排上。不同轴上齿轮与轴或轴套不相碰，可放在箱体内不同排上。齿轮与轴相碰，可放在后盖内。5. 计算主轴和传动轴的齿数驱动轴上齿数有一定限制（2126） 取21，m=3则总传动比：160/4701/2.9分三级传动：驱动轴：n0=470r/min n1=470/1.4=336r/min n2=336/1.6=210r/min N3=210/1.3=160r/min 计算：Z21大=44 ，m=3 连动Z21小=20， m=2Z20大=32 ，m=2 连动Z20小=19， m=2Z14=22， m=2 Z13=25，m=2 同理Z19大=Z17大=32，m=2 Z19小=Z17小=19，m=2Z16=Z15=22， m=2 Z18=38，m=2Z11=Z12=25，m=2 Z主（1-10）=25，m=2Z11大=35，m=2 Z22=16，m=2Z23小=16，m=2 Z23大=35，m=2Z24=16，m=2 6. 计算传动轴得直径轴1-10：, 取d=20mm同理可得：轴11，12，13: d=12.8mm, 取d=20mm 轴14，15，16： d=11.7mm, 取d=20mm 轴18: d=14.6mm 取d=20mm 轴17，79，20: d=20mm 轴21，22，23： d=20mm 轴24： d=20mm 轴0 : d=16.7mm 取d=30mm.第四章夹具的设计机床夹具是在机床上所使用的一种辅助装置，用它来准确迅速地确定工件与机床刀具间地相对位置，即将工件定位及夹紧，以完成加工所需地相对运动。使用夹具地最终目的是保证产品质量，改善工人劳动条件，提高生产效率，降低产品成本。1前后侧面攻丝油泵体的定位基准的选择由零件图可知，孔有同轴度要求，因此，以油泵体的下表面作为主要定位基准面，后侧和右侧为次要定位基准面的三面定位的方法。为了提高加工效率，决定采用双面加工的方法，同时为了缩短辅助时间采用液压夹紧。2 夹紧力的计算 查机床夹具设计手册表1211 工件以平面定位，夹紧 力与切削力方向垂直。 其中为基本安全系数1，2 为加工性质系数1，2 为刀具钝化系数1 为断续切削系数10.16 0.7 2.5则2750N 现选用前法兰式的液压缸，查机床夹具设计手册： 故本夹具可安全工作。结论经过四年的学习，这是在学校最重要的设计毕业设计。设计的题目是组合机床，组合机床以以前从没有碰到过，经过这几个月的摸索，终于了解到其中的一些知识。从绘制三图一卡到主轴箱装配图，再有夹具装配图的设计使我对设计组合机床的工艺过程有了深刻了解。我相信以后碰到相同或类似的问题，我会做得更好！致谢这次设计是在樊曙天导师的精心指导下完成的。樊老师虽然很忙，但他还是抽出大量宝贵时间来关心我们。每当我们在设计上遇到什么问题或是有什么想不通的，他都会细心的讲解，直到我们懂为止，在此，献上诚挚的谢意。还要谢谢在设计中帮助我的同学，以及帮我答辩的各位老师！参考文献【1】 大连组合机床研究所编 组合机床与自动化加工技术【2】 大连组合机床研究所编组合机床设计参考图册 北京：机械工业出版社 1990【3】 赵如福主编 金属机械加工工艺人员手册第三版上海科技出版社1982【4】 周泽华主编 金属切削原理第二版 上海科学出版社 1993【5】 金属切削机床设计 上海科学技术出版社 1980 【6】 金正华主编 组合机床及其调整与使用 机械工业出版社 1990【7】 丛凤延，迟建山主编 组合机床设计 上海科学技术出版社【8】 组合机床编写小组编 组合机床讲义 北京：国防工业出版社 1975【9】 黑龙江人民出版社 组合机床设计与制造 1982【10】中华人民共和国国家标准 GB 6477.1-6477.16_86 金属切削机床术语 北京：中国标准出版社 1988附录A现代组合机床技术及其发展综述 姓名：袁义 班级：机械0301 学号：3030301007摘要：介绍现代组合机床技术发展的主流，分析组合机床柔性化的几个主要方面和通用部件、加工精度、应用范围等现状及发展，从柔性制造技术角度介绍了组合机床综合自动化技术的发展新动向。关键词：组合机床、机床技术、自动线、发展1机床及自动线概述组合机床是以通用部件为基础，配以少量专用部件，对一种或若干种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刀、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、铰孔、樘孔、攻丝、车削、铣削、磨削及滚压等工序，随着组合机床技术的发展，它能完成的工艺范围日益扩大。在组合机床自动线上可以完成一些非切削工序，例如：打印、清洗、热处理、简单的装配、试验和在线自动检查等工序。组合机床及自动线所使用的通用部件是具有特定功能，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。许多大型、形状复杂的工件，需要的加工工序很多，不可能在一台组合机床上全部加工完成，这就需要用多台组合机床加工，按工件加工顺序依次排列，组成组合机床流水线，在组合机床流水线的基础上，发展成组合机床自动线。组合机床与通用机床、其它专用机床比较，具有以下特点：（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，设计和制造周期短，经济效益好。（2）由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，使用和维修方便。（4）组合机床加工工件，由于采用专用夹具、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，专用机床的大部分部件要作废。组合机床的通用部件是根据国家标准设计的，并等效于国家标准，因此其通用部件可以重复使用，不必另行设计和制造。（6）组合机床易于连接组合机床自动线，以适应大规模和自动化生产需要。2组合机床加工精度的提高由于采用了新的结构、新刀具、新工艺方法、刀具自动补偿系统、专用刀具的复合工艺，直接利用软件进行误差补偿方法，组合机床加工精度正在不断提高。现阶段在组合机床上加工大平面的平面度已达到1m长上0.020.04mm。粗糙度达到Ra0.40.8um；孔径精度达到0.00150.055mm。定位销孔的中心距精度达到0.013mm；一般孔位置精度达到0.020.025mm；单向镗孔的同轴度达到0.005 0.01mm。双向镗孔的同轴度达到0.0150.02mm；一些特种加工工艺的精度：如止口精度可达到0.0150.02mm。缸盖阀座及导管孔的同轴度达到0.007500.01mm。3通用部件技术的发展除了传统的通用部件以外，各主要通用部件制造厂相继发展了直流伺服驱动滑台、数控滑台、数控三坐标加工模块、多轴箱储存和多轴箱更换装置等新一代通用部件。采用模块化设计原则将常规组合机床的通用部件和加工中心的组成模块统筹设计，组成新的型谱，也是一种新的趋势。为了适应组合机床制造厂发展柔性制造系统等综合自动化的需要，诞生了像可编程伺服驱动位置控制装置、计算机数控滑台、机器人装卸料系统、带误差信息屏幕显示的诊断装置、数据库系统等配套性通用部件模块。4组合机床应用范围的扩展组合机床加工旋转体零件的情况下，采用组合机床加工轴类和盘类零件具有明显的优越性。一些轴件，尤其是大型轴件，可以用旋转夹具夹持中部，在组合机床或专用机床上进行两端同时加工，其优点是工序集中，省去调头加工，增加了刀具及其驱动部件的布置空间。现代成批大量生产的仪表、精密机械、家用电器、钟表等工业部门，常有小型箱体类、盖罩类、连杆拨叉类、杂件等小型异形零件。这类零件由于广泛采用先进高效的毛坯制造工艺，金属切除量较小，且大部分零件的材质是铝合金或铜合金，加工时，切削力较小。通常加工这类零件的组合机床称为小型组合机床，自成体系，发展迅速。5组合机床自动化技术的发展组合机床自动线主要用于大批量生产。虽然技术已很成熟，但一般利用率低、缺乏柔性，难以适应现代中批量轮番生产的需要，现代柔性自动化技术给组合机床综合自动化技术的发展，带来根本性的变革。其中，自动装配机也得到了发展。现代自动装配机广泛采用了组合机床原理及相关技术，现代机电产品的生产规模不断扩大，装配工作量占据愈来愈大的比重。为此，装配作业自动化技术得到了迅速发展。目前，国外自动化装配工艺、已从零件紧固连接、压入、扭合、铆接、粘接、焊接等基本作业方式，发展到去毛刺、清洗、检测及产品总装后的试车、检验、注油、喷漆、包装等工序，一些综合自动化加工系统内通常设有自动装配工序。一个现代化自动装配系统。由装配元件及装配主体件的供料及输送系统，装配装置及控制和检测装置所组成。这些系统装置的设计原则和组合机床及其相似：结构典型，部件和组件通用，形式统一。用于不同装配对象时只是夹具不同。自动装配机的通用部件中也有装配工作头、装配机主体、供料装置及检测装置等。目前，世界各国都大力发展通用化程度较高的直线或回转型间歇输送式装配机来替代连续输送式装配机，发展具有柔性及可进行多品种装配的自动装配线。该种装配线广泛采用：“功能模块式结构技术”，采用柔性连接的输送方式。工业机器人由于可在一次动作循环中灵活完成各种动作，可代替装配机许多复杂部件的动作，从而大大简化装配机自身的复杂结构。工业机器人有固定程序的，也有计算机控制的，其采用大大增加了自动装配线的柔性。参考文献1丛凤延，迟建山主编，组合机床设计，上海科学技术出版社，1994年10月第2版。2金振华，组合机床与自动线，北京，机械工业出版社，1990。3潘鬼善，浅谈实现组合机床柔性化的技术发展途径。组合机床与自动化加工技术，1992（2）附录B调研报告姓名：袁义 班级：机械0301 学号：3030301007 此次调研，我们去的是扬州柴油机厂，主要观察的是组合机床。由于毕业设计也是组合机床相关的，所以老师对此也很重视，带我们观察，给我们详细讲解。我初次了解了组合机床的结构组成，各部件的工作方式和作用。 回来后，仔细阅读了有关组合机床方面的书籍和资料，我对组合机床有了更好的理论性认识。组合机床是以通用部件为基础，配以少量的专用部件，对一种或者若干种工件按照预先确定好的工序进行加工的机床。它能够对工件进行多刀，多轴，多工位同时加工。在组合机床上可以完成钻孔，扩孔，铰孔，镗孔，攻丝，车削，铣削，磨削和滚压等工序。组合机床有大型组合机床和小型组合机床两大类，它们不仅在体积上和功率上有大小之别，而且在结构和配置型式上也有差异。组合机床常用的通用部件有：1.机床主运动部件 2.机床进给运动部件 3.输送部件 4.支承部件 5.辅助部件。利用上述通用部件可以组成各种不同型式的组合机床。 制定工艺方案是设计组合机床最重要的一步。工艺方案制定的正确与否，将决定机床能否达到“体积小，重量轻，结构简单，使用方便，效率高，质量好”的要求。为了使工艺方案制定的合理，先进，必须从认真分析被加工零件（或同类零件）图纸开始，深入现场，全面了解被加工零件的结构特点，加工部位，尺寸精度，表面粗糙度和技术要求，定位，夹紧方式，工艺方法和加工过程所采用的刀具，辅具，切削用量情况及生产率要求等，分析其优缺点，总结设计，制造，使用单位和操作者丰富的实践经验，以求理论紧密联系生产实际，从而确定零件在组合机床上完成的工艺（工序）内容及方法，决定刀具种类，结构型式，数量及切削用量等。 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，以确定零件的加工精度，技术要求及生产率，又要考虑机床操作方便，可靠，易于修理，且润滑，冷却，排屑情况良好。在选定工艺方案并确定机床配置型式，结构方案基础上，进行方案图纸的设计。这些图纸包括：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，统称“三图一卡”设计。通常，在总体设计方案中，应对机床夹具方案有所考虑，画出夹具方案草图（尤其对比较复杂的机床），并初定出多轴箱的轮廓尺寸，才能确定机床各部件间的相互关系。 多轴箱是组合机床的主要部件之一，按专用要求进行设计，由通用零件组成。其主要作用是，根据被加工零件的加工要求，安排各主轴位置，并将动力和运动由电机或动力部件传给各工作主轴，使之得到要求的转速和转向。通用多轴箱在生产中应用甚广，常见的有：1.钻削类多轴箱2.攻丝多轴箱3.钻，攻复合多轴箱。通用多轴箱主要由箱体，主轴，传动轴，齿轮，轴套等零件和通用（专用）的附加机构组成。 调研是一个理论与实践相结合的过程，调研前的理论是纯粹的理论，调研后的理论却是完善的理论与实践相结合的成果。我相信在伺候的毕业设计中，此次调研的成果将发挥一个很大的作用，我也会努力把毕业设计做到最好。 2007年4月15日附录C外文翻译1研究在高硬度钢中攻丝的转力距Baolin Yinand Rongdi Han中华人民共和国，哈尔滨技术学会机械工程和自动化部，哈尔滨150001摘要：在这要解决攻丝中的震动这一问题，因为高速钢是很难在50HRC硬度的工件上攻丝M3孔的。理论上的分析用破碎技巧指出在细工品上攻丝的冲击效果造成增加的 2 类型的压迫力强度因素和大面积的微裂缝，使得降低塑料的毁坏, 减少切削力和降低攻丝转力矩，而且攻丝的扭转力提高了如在动态分析所证明的震动。实验的结果表示与选择良好的广阔面, 攻丝转力矩减少，同时震动频率增加, 而且当切削的时间比增加攻丝转力矩增加, 此时切削计时更重要影响攻丝转力矩。 攻丝的震动然后被证明在硬度高的钢中攻丝小孔是对问题的实际解决办法。关键词：攻丝震动，硬度高的钢，微裂缝，攻丝扭矩，高扭矩1、 概述 在硬度45HRC的钢 中攻丝(M3) 的孔是一件非常困难的工作。硬度 0.45% C 钢有高强度(b1700?MPa) 和在这些材料中攻丝M3转力矩大约 1.3Nm。因此，攻丝破坏似乎是程序的主要问题之一, 也可能是由于过大的转力矩。被硬化的钢拥有高坚硬, 很象高速钢(HSS) 攻丝。它总是使机器制造麻烦譬如工具穿戴和钻孔。高攻丝的扭矩结果在其它问题联系了攻丝的振动噪音包括螺纹尺寸准确性和螺纹形状错误。很明显, 常规过程不能实现小孔的要求攻丝高硬度的钢的攻丝强度、硬度和扭转力强度。但是, 以现代制造业技术的迅速发展, 譬如航空器和航天飞机, 一些组分需要在熄灭以后攻丝, 考虑几何准确性和表面力量。总的, 用机器探测高硬度钢的成分是研究的方向。 振动切口技术是50 年前由Kumabe 提出的有各种各样的作用, 即减少切口力量, 改进表面质量, 克制的工具穿戴, 等等。攻丝震动向钛合金和其它材料被申请增加攻丝的效率和减少攻丝的整体扭矩。攻丝在不同的材料在不同的处理条件下对振动有许多贡献。 张制造了一个由振动协助的攻丝设备, 在由一台压电作动器被使用引起振动沿攻丝轴以50-1600 赫兹和高度频率0.1-5微米。这说明, 扭矩减少总是可获得的在振动轻拍黄铜。张和Gou 做了个实验在钛合金里振动的攻丝。据研究, 摩擦扭矩被降低了并且攻丝寿命被延长了。Patil研究了对不同的处理条件的影响的研究对攻丝的扭矩和推力，在用机器制造期间和最佳条件被发现增加了攻丝寿命。 但是, 几乎没有信息可能用在高硬度钢的振动攻丝。一次系统的调查是非常必要的。本文提出在二个主要机制为在高硬度钢振动攻丝的理论分析, 即减少攻丝的扭矩和改进攻丝的扭转力强度。攻丝的实验并且被研究核实。2、 攻丝震动的理论分析 图1(a) 显示扭转力振动攻丝的过程。为了简化分析, 过程被简化对一个正交切口模型为一颗唯一切口牙依照被显示在图1(b) 。工具边缘的运动所在地在分离的振动切口的操作被显示在图1 。在各个振动周期, 金属层数被切开在牙之前在距离lc 。从点c 到d, 分离在犁耙面孔和芯片之间发生。距离在c 和d 之间由lg. 指定牙随后回来对制件, 移动从点e 到f, 与联络在牙和芯片之间被重建, 以便形成新的振动周期。搏动的切口强度和供选择运动由于振动应用是与常规过程不同的二个主要机制。 对称中心线y=0, 唯一区域y0 需要被考虑。边界条件为y=0 :当 x, z45HRC) is a very difficult task. Hardened 0.45%C steel possesses high strength (b1700MPa) and the tapping torque (M3) in these materials is approximately 1.3Nm. Therefore, tap breakage appears to be one of the major problems in the process, possibly due to excessive torque. Hardened steel possesses high hardness, which is close to the hardness of high-speed steel (HSS) tap. It always causes machining troubles such as tool wear and tipping. High tapping torque results in other problems associated with the tapping vibration chatter including thread dimensional accuracy and thread shape error. It is clear that conventional process could not fulfill the requirement of small-hole tapping for hardened steel in view of tap strength, hardness and torsional rigidity. However, with the rapid development of modern manufacturing technologies, such as aircraft and space shuttle, some components need to be tapped after being quenched, taking geometrical accuracy and surface strength into account. Traditionally, the machining of hardened steel components is the domain of grinding operations. The technology of vibration cutting presented 50 years ago by Kumabe 1 has various effects, e.g. reducing cutting force, improving surface quality, restraining tool wear, and so on. Vibration tapping has been applied to titanium alloys and other materials to increase the tapping efficiency and reduce the overall tapping torque. There have been many contributions to vibration tapping on different materials under different process conditions 2, 3, 4 and 5. Zhang 2 built a vibration-assisted tapping device, in which a piezoelectric actuator was used to generate vibration along the axis of the tap at a frequency of 501600Hz and an amplitude of 0.15m. It turned out that a torque reduction was always obtainable in vibration tapping of brass. Zhang 3 and Gou 5 carried out the experiments on vibration tapping in titanium alloys. It was reported that the frictional torque was reduced and the tap life was prolonged. Patil 4 carried out the research on the influence of different process conditions on tapping torque and thrust during machining, and optimum conditions were found to lengthen the tap life. However, little information can be available on vibration tapping of hardened steel. A systematic investigation is therefore of great importance. This paper presents theoretical analyses on two major mechanisms for vibration tapping of hardened steel, i.e. reduction of tapping torque and enhancement of torsional rigidity of the tap. The tapping experiments were also carried out to verify the theoretical analyses. 2. Theoretical analysis of vibration tapping process Fig. 1(a) shows the torsional vibration tapping process. In order to simplify analysis, the process is simplified to an orthogonal cutting model for a single cutting tooth as shown in Fig. 1(b). The motional locus of the tool edge in the operation of separative vibration cutting is shown in Fig. 1. In each vibration cycle, a layer of metal is cut ahead of the tooth in a distance lc. From point c to d, separation between the rake face and the chip occurs. The distance between c and d is specified by lg. Subsequently the tooth comes back to the workpiece, which moves from point e to f, with the contact between the tooth and the chip being re-established, so that the new vibration cycle is formed. The pulsating cutting force and the alternate motion due to vibration application are the two major mechanisms, which are different from conventional processes. Due to the symmetry with respect to the plane y=0, only the region y0 needs be considered. The boundary conditions for y=0 are given as:(1)for x, z, t0, and(2)For a transversely isotropic material, it proves convenient to introduce scalar potential (x,y,z,t) and (x,y,z,t), so the displacement components can be represented as:(3)The potential functions meet the wave equation(4)3. Conclusions (1) The torsional rigidity of the tap is enhanced in vibration tapping, and the impact effect of the tap on the workpiece leads to extended micro cracks and reduced tapping torque.(2) Experimental results indicate that with well chosen amplitudes, tapping torque decreases as vibration frequency increases and tapping torque increases with the increase of net cutting ratio.(3) In vibration tapping of hardened steel, the net cutting time ratio has the most significant influence on the tapping torque while the vibration amplitude is the second most significant influencing factor of the tapping torque. The vibration frequency has slight influence on the tapping torque.(4) Vibration tapping is proved to be a practical solution to the problem of small-hole tapping in hardened steel.References 1 Kumabe, J., Fundamentals and application of vibration cutting, Jikkyo Publishing Co. Ltd., Japan, 1979. 2 B. Zhang and F. Yang, Fundamental aspects in vibration-assisted tapping, Journal of Materials Processing Technology. 132 (2003), pp. 345352.3 D. Zhang and D. Chen, Relief-Face friction in vibration tapping, International Journal of Mechanical sciences 40 (1998), pp. 12091222. 4 S.S. Patil and S.S. Pande, Some investigations on vibratory tapping process, International Journal of Machine Tools and Manufacture, vol. 27 (1987), pp. 343350. 5 Q. Gou and D. Chen, Research on vibratory tapping of small and deep thread in titanium alloys, 5th (1991), pp. 301306. 6 Li. Xiangpin, Liu. Chuntu, The three-dimensional dynamic stress intensity factor under the moving load on the faces of a crack. Acta mechanical solid sinica, Vol. 15(1994) 95-103. 7 Xiaohua. Zhao, The stress-intensity factor for a half plane crack in a transversely isotropic solid due to impact point loading on the crack faces. International journal of solids and structures, Vol. 38(2001) 2851-2865. 8 Zehua. Zhou, Metal cutting theory, Publishing house of electronics industry, China, 1980. 原文2Effects of special drill bits on drilling-induced delamination of composite materials H. Hocheng and C.C. TsaoAbstract：Drilling is the most frequently employed operation of secondary machining for fiber-reinforced materials owing to the need for joining structures. Delamination is among the serious concerns during drilling. Practical experience proves the advantage of using such special drills as saw drill, candle stick drill, core drill and step drill. The experimental investigation described in this paper examines the theoretical predictions of critical thrust force at the onset of delamination, and compares the effects of these different drill bits. The results confirm the analytical findings and are consistent with the industrial experience. Ultrasonic scanning is used to evaluate the extent of drilling-induced delamination. The advantage of these special drills is illustrated mathematically as well as experimentally, that their thrust force is distributed toward the drill periphery instead of being concentrated at the center. The allowable feed rate without causing delamination is also increased. The analysis can be extended to examine the effects of other future innovative drill bits. Keywords: Drilling; Delamination; Special drill; Ultrasonic C-Scan; Composite material 1. Introduction The peculiar behavior of composite materials during machining has been widely observed experimentally. A proper choice of cutting conditions is difficult due to the coexistence of hard abrasive fibers and a soft matrix. Based on the experimental observations, little plastic deformation of composite materials occurs during cutting, and the fracture resistance is 10100 times lower than that of common steels. Also, the extent of delamination is well correlated with the drilling thrust force. In drilling operations, the center of the twist drill induces a large thrust force, which can cause separation of plies at the exit as the interlaminar bonding yields. Delamination at the exit side can be reduced if a drill with a small chisel edge is used. The candle stick drill has a smaller center than a twist drill. It punches through the last pliesover a smaller area compared with the twist drill. Thus a smaller width of the last laminate is subjected to a bending force from the center. Saw drills and core drills eliminate the chisel, while the step drill cuts a hole mainly at the second stage after its chisel is through. This paper first presents the experimental correlation between the drilling-induced delamination and the thrust force in use of special drills, and secondly examines the predictions based on theoretical models. 2. Experimental setup 2.1. Specimen preparation Composite laminates were made of woven WFC200 fabric carbon fiber prepregs with the stacking sequence of 0/9012S. The laminates were cured in an autoclave at 150C and 600KPa. The plates were cut into coupon specimens of 60mm60mm. Twenty-four lamina make a plate thickness at 6mm. The fiber volume fraction was 0.55, the Youngs modulus was 18.4GPa, Poissons ratio was 0.3 and strain energy release rate was 140J/m2 . 2.2. Drilling test Drilling tests were carried out on a vertical machining center. The mean thrust forces at the exit of the drill bits during drilling were measured with a Kistler 9273 four-component piezoelectric dynamometer and Kistler 5007 charge amplifiers, and were stored on a TEAC DR-F1 digital recorder. The amplifiers have to stabilize for at least an hour. The twist drill, saw drill, candle stick drill and step drill made of high speed steel (10mm in diameter) were used. The drill diameter ratio () of step drills was 0.2. The core drills are 10mm in diameter plated with diamond of #60 grit size at the front end. All tests were run at the spindle speed of 900 and 1000rpm and feed rates of 0.003, 0.005, 0.008, 0.0088, 0.009, 0.01, 0.011, 0.0111, 0.012, 0.0122 and 0.0133mm/rev. The drilling is run dry except in use of the core drill, for which water cooling is applied to ensure that burning does not occur during drilling. 2.3. Ultrasonic C-Scan and image acquisition To determine the extent of delamination produced by various drills, the specimens were examined by the ultrasonic C-Scan technique to evaluate drilling-induced delamination. The ultrasonic C-Scan equipment was an AIT-5112 unit. The specimen was placed between the sender and receiver. When the sender emits ultrasonic waves, the attenuation through the receiver is recorded in a computer. A large number of high-contrast images, each consisting of 200200 pixels, were obtained from each scanning. Each delamination image is represented by an array of gray scale values (0255) corresponding to the differences in lamination density. To obtain the processed image, the pixel value of the drilled hole was set to 0 (black) because it is less than the threshold value, while the delamination zone was s
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