车床滤油器加工工艺及关键工序工装设计

1、1 绪论1.1 毕业设计的目的毕业设计是我们一次理论联系实际的训练，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。我们通过机械毕业设计在多个方面得到锻炼：（1）能熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的时间知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。（2）提高结构设计能力。学生通过设计借据（或量具）的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而能保证加工的夹具的能力。（3）学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处，能够做到熟练运用。就我个人而言，我希望能通过这次毕业设计对自己未

2、来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后打下一个良好的基础1。1.2 毕业设计要求车床滤油器车床滤油器是铸件，结构比较简单，但是典型的零件，有必要详细研究工艺制造过程。主要包括分析零件作用及零件图上的技术要求；分析加工表面的尺寸、形状及位置精度、表面粗糙度以及设计基准等；分析零件的材料、热处理及机械加工的工艺性。本文介绍了车床滤油器体的加工工艺及关键工序工装设计的目的、加工工艺规程、机床夹具、组合机床等。在设计中采用先设计车床滤油器体的加工工艺再根据加工工艺来选取夹具和组合机床的设计2。 研究或解决的问题本课题是车床滤油器体加工工艺及关键工序工装设计。（1

3、）工艺设计及夹具设计（2）组合机床 研究手段和方法（1）对车床滤油器体加工要求、零件的结构工艺性进行分析。在设计中采用先设计车床滤油器体的加工工艺再根据加工工艺来选取夹具和组合机床的设计。主要包括分析零件作用及零件图上的技术要求；分析加工表面的尺寸、形状及位置精度、表面粗糙度以及设计基准等；分析零件的材料、热处理及机械加工的工艺性;选择毛坯的制造方式，根据精度要求选择；结合工件的实际情况来安排工艺路线。工艺装备包含：刀具、量具、夹具、辅具。工艺装备的选用及设计得依据工序及工件的实际情况。（2）车床滤油器体关键工序的组合机床设计。（a）运动设计  根据给定的被加工零件，确定机

4、床的切削用量，通过分析比较拟定传动方案和传动系统图，确定传动副的传动比及齿轮的齿数，并计算主轴的实际转速与标准的相对误差。（b）动力设计  根据给定的工件，初算传动轴的直径、齿轮的模数；确定动力箱；计算多轴箱尺寸及设计传动路线。完成装配草图后，要验算传动轴的直径，齿轮模数否在允许范围内。还要验算主轴主件的静刚度。（c）结构设计  进行主运动传动轴系、变速机构、主轴主件、箱体、润滑与密封等的布置和机构设计。2 主要技术依据2.1 主要技术依据 生产纲领，生产类型生产纲领为50000件/年，属大批量生产。大批量生产的工艺特征：（1）零件的互换性：具有广泛的互

5、换性，少数装配精度较高处，采用分组装配法和调整法；（2）毛坯的制造方法和加工余：广泛采用金属模机器造型，模锻或其他商效方法。毛坯精度高，加工余量小；（3）机床设备及其布置形式：广泛采用商效专用机床及自动机床，按流水线和自动排列设备；（4）工艺装备：广泛采用专用夹具，专用组合机床，专用刀具，专用量具或自动检验装置，靠调整法达到精度要求；（5）对工人的技术要求：对调整工的技术水平要求高，对操作工的技术水平要求较低；（6）工艺文件：有工艺过程卡或工序卡，关键工序要调整卡和检验卡；（7）成本：较低；（8）生产率：高；（9）工人劳动条件：较好。车床滤油器的功用本课题是“CA6140车床滤油器体”的机械加

6、工工艺规程的编制及工艺装备的设计，滤油器在车床上是个必不可少的部件，它有着过滤油液及缓冲的作用。因此在加工时，零件的配合部分需进行精加工，保证其配合准确，提高车床的综合性能，又因为被加工零件的结构比较复杂，加工难度大，需进行专用夹具的设计与装配3。 毛坯的选择及制备根据零件图可知，零件材料为灰口铸铁，零件形状为非圆柱体，且属中批及大批生产，因此选用铸造毛坯，这样毛坯形状与成品相似，加工方便，省工省料。（1）根据零件用途确定毛坯类型。（2）根据批量（生产纲领）确定毛坯制造方法。（3）根据手册确定表面加工余量及余量公差。2.2 工艺分析 零件的作用题目所给的零件是“CA6140的车床滤油器体”，它

7、位于车床主轴箱上面，主要作用是给主轴箱内供油及对油液起缓冲作用，零件的两端有两孔用于油液的进出，零件的中间有一个48h6的外圆柱面，用于与主轴箱以基轴制形式联接。 零件的工艺分析（1）由车床“CA6140车床滤油器体”的加工表面有： （a）零件的左端面（由图纸所示）（用于精基准加工其他表面） （b）螺栓孔39（用于联接车床主轴箱起固定作用） （c）中心孔38 （用于过滤及缓冲油液） （d）进出油孔211 （用于联接进出油装备） （e）外圆柱面48h6 （用于与车床主轴箱联接）（2）各表面的相互精度要求有： （a）外圆柱面48h6为基轴制联接，尺寸精度为IT6 （b）其他表面无特殊精度要求，除保

8、证其表面粗糙度外，尺寸精度为IT142.3 加工方案制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证，在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使用工序集中来提高生产效率，除此之外，应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降4。 （1）工艺路线方案一：工序：夹右圆柱面，车左端面工序：使用专用夹具夹左端面，车外圆柱面及退刀槽工序：使用专用夹具夹左端面，磨48外圆柱面工序：钳工划线定各孔的中心位置工序：钻38的孔及9的孔工序：扩38的孔及9的孔工序：倒38的孔的45°角工序：锪平26（平面进出油口）及30的平面

9、工序：钻11及16.5（进出油口）工序：扩11及16.59（进出油口）工序：绞M18×1.5（进出油口）细螺纹 （2）工艺路线方案二： 工序I：使用专用夹具夹左端面，粗车外圆柱面、底座右端面及退刀槽工序II：夹右圆柱面，车左端面工序III：钻38的孔及倒38圆孔工序：钻锪30内孔工序：以38做定位精基准，精车外圆柱面工序：钻3×9的孔工序：钻扩11孔、钻16.5孔工序：攻丝M18×1.5用丝锥M18×1.5mm锪孔26工序：钻扩11孔、钻16.5孔攻丝M18×1.5用丝锥M18×1.5mm锪孔26工序：检验（3）工艺方案的比较与分析：

10、上述两个工艺方案的特点在于：方案一将工序分散，增加工人在钻床上装卸工件的次数，不仅影响加工精度而且还浪费时间。方案二使用了工序集中的原则，减少了装夹的次数，但有时在一道工序中要完成这么多工作，除了可以选用专用夹具来装夹外，还要适当选用万能车床，提高加工要求和质量，因此选用第二个方案，具体如下：工序I：使用专用夹具夹左端面，粗车外圆柱面、三角形底座右端面及退刀槽工序II：夹右圆柱面，车左端面工序III：钻38的孔及倒38圆孔工序：钻锪30内孔工序：3×9的孔工序：以38做定位精基准，精车外圆柱面工序：钻扩11孔、钻16.5孔工序：攻丝M18×1.5用丝锥M18×1.

11、5mm锪孔26工序：钻扩11孔、钻16.5孔攻丝M18×1.5用丝锥M18×1.5mm锪孔26工序：检验 确定切削用量及基本工时根据各原始资料及制定的零件加工工艺路线，采用计算与查表相结合的方法确定各工序加工余量，中间工序公差按经济精度选定，上下偏差按入体原则标注，确定各加工表面的机械加工余量。“CA6140车床滤油器体”零件材料为灰口铸铁，硬度HB207HB233，毛坯的重量约为1.1千克。生产类型为中批或大批，采用机械砂型铸造毛坯5。（1）粗车外圆柱面、三角形底座右端面及退刀槽（a）粗车51.7外圆 选择刀具：90°焊接式直头外原车刀，前角=5°15

12、°，=6°8°，=30°45°，=10°，副偏角为5°10°，刀尖原角半径为0.4 确定切削用量加工余量：3.7+2=5.7，：5.7/2=2.85进给量：由机械加工工艺手册表1.147：硬质合金外圆进给量f=0.6 mm/r0.9mm/r，由表1.146外表面车削常用切削用量：=3mm。选择刀具磨钝标准：机械加工工艺手册表1.84粗车：后刀面最大磨损限度0.81.0，精车：后刀面最大磨损限度0.60.8。确定切削速度=158，=0.15，=0.40，m=0.20，T=60min=65mm/min （2.1）n=r

13、/min （2.2）计算基本工时：T=(42+2)/416.5×0.8=0.13 min（2.3）（b）半精车49.7外圆 择刀具：90°焊接式直头外原车刀，前角=5°15°，=6°8°，=30°45°，=10°，副偏角=5°10°，刀尖原角半径0.4mm。切削用量加工余量：1.4mm，=0.7mm进给量：由机械加工工艺手册表1.147：硬质合金外圆进给量f=0.6 mm/r0.9mm/r，由表1.146外表面车削常用切削用量：=0.5mm1.0mm。择刀具磨钝标准：表1.84精车：后

14、刀面最大磨损限度0.60.8。定切削速度=158，=0.15，=0.40，m=0.20，=121.4mm/minn=r/min计算基本工时：T=min(c)车46.6外圆选择刀具：90°焊接式直头外原车刀，前角=5°5°，=6°8°，=30°5°，=10°，副偏角为5°0°，刀尖原角半径为0.4mm。确定切削用量加工余量：1mm，=0.5。进给量：由机械加工工艺手册表1.147：硬质合金外圆进给量f=0.6 mm/r0.9mm/r，由表1.146外表面车削常用切削用量=0.5mm。选择刀具磨钝标

15、准：机械加工工艺手册表1.84粗车：后刀面最大磨损限度0.8mm1.0mm，精车：后刀面最大磨损限度0.6mm0.8mm。确定切削速度=158，=0.15，=0.40，m=0.20，T=60min=70.5m/minn=481.8r/min计算基本工时：T=0.15min（d）车削退刀槽车3×0.5退刀槽，l=3mm，B=3mm（宽）选择刀具：选择90°切槽刀，前角为10°，后角8°，主偏角90°，副偏角3°，刀尖圆弧半径0.2mm0.5mm取0.5mm，刃倾角0°。确定切削用量：背吃刀深度为3.6mm，一次走刀完成。确定进

16、给量f：根据切削手册切深L=0.5mm，属于L3mm，f=0.4mm/r0.5mm/r。按工艺手册中C365L车床取=0.41mm/r。选择车刀磨钝标准及耐用度：根据切削手册表10，取车刀后面最大磨损量为0.8mm1.0mm，焊接刀耐用度T=60min。根据切削手册，f=0.41mm/r，Vc=1.50m/s，修正系数：=1.0，=0.89，=0.85 ，=1.0。则=1.50×60×1.0×0.89×0.85×0.73×1.0=55.78mm/min = =1000×55.78/50 =355r/min，按C365L车床转

17、速（见工艺手册表）选择与355相近的转速=322r/min，则实际切削速度为=50×322/1000=50.6 m/min，最后决定切削用量为 2mm，f=0.41，=322r/min，=50.6mm/min。计算基本工时：t=0.02min。（2）夹右圆柱面，车左端面（a）选择刀具：90°焊接式直头外原车刀，前角=5°15°，=6°8°，=30°45°，=10°，副偏角为5°10°，刀尖原角半径为0.4mm。（b）确定切削用量：加工余量：1mm，=0.5mm进给量：由机械加工工艺手册

18、表1.1-47：高速钢进给量f=0.2mm/r，由表1.1-46外表面车削常用切削用量：=0.5mm。选择刀具磨钝标准：机械加工工艺手册表1.8-4粗车：后刀面最大磨损限度0.8mm1.0mm，精车：后刀面最大磨损限度0.6mm0.8mm。确定切削速度=158，=0.15，=0.40，m=0.20，T=60min=70.5mm/minn=327.8r/min（c）计算基本工时T=0.55min(3)加工38孔(a)钻36孔选择刀具：机械加工工艺手册表3.3-11莫氏锥柄麻花钻GB/T1438.1-1996直径36mm。 确定切削用量：加工余量36mm进给量f：由机械加工工艺手册表3.4-1高速

19、钢钻头钻孔的进给量f=1.0 mm/r1.2mm/r。选择刀具磨钝标准：表3.4-7钻头磨钝标准0.8mm1.2mm确定钻速=9.4，=0.25，=0，=0.4，m=0.125，T=60V=24.9m/minn=220.0r/min计算基本工时：T=1.0min(b)扩孔38孔 选择刀具：机械加工工艺手册表3.3-53莫氏锥柄机用扩孔刀的型号和尺寸GB/T1132-2004，高速钢，直径38mm。确定切削用量：加工余量：2mm，=1.0。进给量f：由机械加工工艺手册表3.4-1高速钢钻头钻孔的进给量f=0.15mm/r。选择刀具磨钝标准：表3.4-7后刀面最大磨损限度0.91.4。确定切削速度

20、=109，=0.2，=0，=0.5，m=0.45。V=51.0m/minn=427.3r/min计算基本工时：T=1.18min(3)加工30孔(a)选择刀具：机械加工工艺手册表3.3-53表3.3-40莫氏椎柄平底锪钻26×13.5，高速钢，直径38mm。(b)确定切削用量：加工余量：1mm，=0.5min进给量f：由机械加工工艺手册表3.4-1高速钢钻头钻孔的进给量f=0.1mm/r。确定切削速度=109，=0.2，=0，=0.5，m=0.45。V=7m/minn=79.5r/min(c)计算基本工时：T=1.18min（5）加工3×9孔(a)钻孔8孔选择刀具：机械加工

21、工艺手册表3.3-7直柄短麻花钻GB/T6135.2-1996直径8mm。确定切削用量：加工余量：8mm，=4mm。进给量f：由机械加工工艺手册表3.4-1高速钢钻头钻孔的进给量=0.36mm/r0.44mm/r。选择刀具磨钝标准：机械加工工艺手册表3.4-7钻头磨钝标准0.5mm0.8mm。确定钻速=6.1，=0.4，=0，=0.5，m=0.2，T=60minV=19.4m/minn=733.9r/min计算基本工时：T=0.33min（b）扩孔9孔选择刀具：机械加工工艺手册表3.3-50莫氏锥柄扩孔钻的型号和尺寸GB/T1132-2004，高速钢，直径9mm。确定切削用量：加工余量：1mm

22、，=0.5mm。进给量f：由机械加工工艺手册表3.4-1高速钢钻头钻孔的进给量f=0.15mm/r。选择刀具磨钝标准：后刀面最大磨损限度0.4mm0.6mm。确定切削速度=12.1，=0.3，=0.2，=0.65，m=0.4，T=60min，=42.98m/min=1520.7r/min计算基本工时：T=0.14min（7）加工11孔（a）钻9孔选择刀具：机械加工工艺手册表3.3-51莫氏锥柄麻花钻，直径9mm。确定切削用量：加工余量9mm。进给量f：由机械加工工艺手册表3.4-1高速钢钻头钻孔的进给量f=0.15mm/r。选择刀具磨钝标准：机械加工工艺手册表3.4-7钻头磨钝标准0.5mm0

23、.8mm。确定钻速：=9.4，=0.25，=0，=0.4，m=0.125，T=60min，V= (9.4×)/(××)=20.87m/minn=20.87/(3.14×9×1000)=739r/min计算基本工时：T=32÷0.15÷739=0.289min（b）扩孔11孔选择刀具：机械加工工艺手册表3.3-50直柄机用绞刀的型号和尺寸，高速钢，直径11mm。确定切削用量：加工余量：2mm，=1.0mm。进给量f：由机械加工工艺手册表3.4-1高速钢钻头钻孔的进给量f=0.15mm/r。选择刀具磨钝标准：机械加工工艺手册表3

24、.4-7后刀面最大磨损限度0.9mm1.4mm。确定切削速度=10.9，=0.2，=0，=0.5，m=0.45，t=45min，V=(10.9×)÷(××)=8.2m/minn=8.2/(3.14×11÷1000)=237.41r/min计算基本工时：T=32/(0.15×237.41)=0.899min（8）攻丝M18×1.5（a）钻孔16.50：选择刀具：机械加工工艺手册表3.2-20攻螺纹前钻孔用麻花钻直径16.50刀，表3.3-7直柄短麻花钻。确定切削用量：加工余量：8.25mm。进给量f：由机械加工工艺手

25、册表3.4-1高速钢钻头钻孔的进给量f=0.3mm/r。选择刀具磨钝标准：机械加工工艺手册表3.4-7钻头磨钝标准0.5mm0.8mm。确定钻速=9.4，=0.25，=0，=0.4，m=0.125，T=60min，V=(9.4×)/(××)=18.25m/minn=18.25÷(3.14×16.50÷1000)=352.3r/min计算基本工时：T=32÷0.15÷352.3=0.6056min（b）攻丝丝锥M18×1.5mm，=14.00mm，l=32.0mm，方头a=11.20mm，=14mm，丝锥L

26、=90mm，机械加工工艺手册表7.2-7主偏角与切削厚度：铸铁取0.04mm0.07mm，主偏角=8°齿宽N=4，每齿切削厚度0.035×1.5mm，机械加工工艺手册表7.2-23弯柄丝锥攻螺纹的切削速度：v=13m/min，n=v/（D×1000）=13/（18×3.14×1000）=230r/min刀具材料高速钢，寿命T=120min.，t=h/(n·p·f)=18/230/1.5/(4×0.035×1.5)=0.249min(主轴转速r/min，p螺距mm，h镙厚mm)（9）锪孔（a）选择刀具：机械

27、加工工艺手册表3.3-40莫氏椎柄平底惚钻26×13.5，（b）确定切削用量：加工余量：26mm。进给量f：由机械制造装备设计表4-5高速钢钻头钻孔的切削用量f=0.1mm/r。选择刀具磨钝标准表3.4-7钻头磨钝标准0.8mm1.2mm。确定锪孔速由机械制造装备设计表4-5高速钢钻头钻孔的切削用量=6mm/minn=73.5r/minT=0.54min2.4工艺规程工艺规程见表2.1。表2.1 机械加工工艺过程综合卡片表2.5滤油器的检验滤油器在机械加工中要进行中间检验，加工完毕后要进行最终检验，检验项目按图纸上的技术要求进行。滤油器零件工艺简单无严格的形位公差要求，所以检验项目以

28、常规的尺寸检查为主，如孔的直径，外型尺寸等，为了提高效率可以使用专用量具测量。3 夹具设计滤油器HT200，年产量5万件。为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。本夹具用于侧孔的加工。3.1 问题的提出本夹具主要用来钻11孔及16.5孔。并无型位尺寸要求，设计较为简单。设计夹具主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。本次设计加工11mm孔的钻床夹具，本夹具将用于组合机床，刀具材料为高速钢，在滤油器上端加工孔及攻丝。利用本夹具主要用来加工11mm，这个孔内表面的粗糙度要求为Ra=6.3m，先加工9mm孔

29、，钻深32mm。再扩孔加工11mm，接着攻丝M18×1.5，在攻丝之前加工16.5mm孔，本工序的加工精度容易保证，主要考虑如何定位夹紧以节省操作时间提高生产率。3.2 夹具设计 定位基准的选择由零件图知本道工序工艺没有位置要求，相对比较简单以右侧端面为定位基准面，在顶部加工位置旁的9孔安装定位销，共限制6个自由度，这一定位方案可行。3.2.2 定位元件的选择以右侧端面为定位基准面，相应地定位元件也就确定为定位销的轴肩。3.2.3 切削力计算钻16.5mm孔时切削量最大，切削力和加紧力也最大，这里只考虑钻16.5mm孔时的切削力和加紧力。（1）加工9时功率为0.22KW，进给速度11

30、1mm/min，主切削力574N。（2）加工11时功率为0.89KW，进给速度366mm/min，主切削力1140N。（3）加工16.5时功率为0.35KW，进给速度53mm/min，主切削力1052N。3.2.4 定位误差分析工件的定位就是使同一工序中的所有工件逐次放置到夹具中，使之占有正确的位置的工艺过程。一批工件逐个在夹具中定位时，由于定位基准与工序基准不重合、定位副制造不准确等原因，使得各个工件在夹具中占据的位置不可能完全一致，势必产生定位误差，即工件在夹具中因定位不准确而产生的工件加工误差。本滤油器体的设计要求并无行位公差的要求，所以分析较为简单，并无特殊需要注意的地方。夹具的主要定

31、位元件为定位套，该定位套是根据零件定位方案设计的专用件，各定位面加工后对各孔的轴向位置偏差影响可以忽略不计。钻孔位置主要由钻套钻模板引导，因此孔的位置加工偏差主要由钻套中心位置尺寸偏差决定。普通精度的钻模板上固定的衬套中心位置尺寸的极限偏差取±0.05mm<±0.3mm，因此孔的位置偏差可以保证。3.2.5 夹紧基本原理理论及夹紧力的确定（1）夹紧基本原理夹紧的目的是保证工件在夹具中的定位，不致因工时受切削力，重力或伴生离心力，惯性力，热应力等的作用产生移动或振动。夹紧装置是夹具完成夹紧作用的一个重要的而不可以缺少的组成部分，除非工件在加工过程中所受到的各种力不会使它

32、离开定位时所需确定的位置，才可以设有夹紧装置。夹紧装置设计的优劣，对于提高夹紧的精度和加工作效率，减轻劳动强度都有很大的影响。（2）夹紧力的确定夹具限制5个自由度，只有轴向的移动未限制。切削力，扭矩由夹具本身来作用，夹紧元件只负责夹紧，通过动V型块施加夹紧力，装卸工件方便、迅速。通过查阅相关资料，加工11时功率为0.89KW，主切削力1140N。选择YG系列液压缸。3.2.6 夹具设计及操作的简要说明（1）设计原则由于此工件为大批大量生产，需满足以下几点要求：（a）安装方便，夹紧迅速可靠；（b）结构刚度好（c）夹具设计误差小最好采用一体结构（2）方案确定基于以下设计原则及定位夹紧情况，结合实际

33、生产活动中所使用的组合夹具情况，采用一体化夹具体结构，并采用液压夹紧机构。（a）结构特点各定位面之间的位置精度高。由于夹具采用一体化结构，各面之间的精度要求可通过后期加工来保证，可消除分散机构因装配产生的装配误差。（b）结构简单如图3.1采用这种结构，钻模板可以直接安装在机床上；液压压紧装置置于右部，向左压紧工件，操作方便。图3.1 夹具结构图箱体壁厚由于支架承受工件压紧力反作用力，选用20mm壁厚来保证其强度。在用定位心轴定位时，采用的是间隙配合心轴，心轴工作部分按基孔制h6、g6或f7制造。此设计在装卸工件时较方便，缩短了加工时的辅助时间。根据该滤油器结构特点设计的定位套一次限制5个自由度

34、，即满足定位要求又能增加定位稳定性。夹紧装置操作方便，可防止零件在加工时发生翻转或者滚动。夹具体也是由定位夹紧需要设计而成，工件的拆装也比较方便，总体上这套夹具方案能够满足生产要求。4 组合机床设计组合机床是根据工件加工需要，以大量系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件，对一种或数种工件按预先确定的工序进行加工的高效专用机床。组合机床能对工件进行多刀、多轴、多面、多工位同时加工。组合机床可分为具有固定夹具的单工位组合机床、具有移动夹具的多工位组合机床和转塔式组合机床三类8。4.1 问题的提出本组合机床主要用来加工11孔由钻扩两步完成以及加工16.5的孔。设计组合机床主要考虑如何布局。

35、本设计采用具有移动夹具的多工位组合机床。4.2 组合机床总体设计绘制组合机床“三图一卡”，就是针对具体，在选定的工艺和结构方案的基础上，进行组合机床总体方案图样文件设计。其内容包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图和编制生产率计算卡等。 被加工零件工序图(1)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订的工艺方案，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。除了设计研究合同外，它是组合机床设计的具体依据，也是制造、使

36、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工序图基础上，突出本机床或自动线的加工内容，并作必要的说明而绘制的。其主要内容包括：（a）被加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。（b）本工序所选用的定位基准、夹压部位及夹紧方向。以便据此进行夹具的支撑、定位、夹紧和导向等机构设计。（c）本工序所选用加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求。（d）注明被加工零件的名称、编号、材料

37、、硬度以及加工部位的余量。组合机床的被加工零件工序图如图4.1。图4.1 被加工零件工序图加工示意图（1）加工示意图的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邮件，绘制机床总联系尺寸图的主要依据：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：刀柄类型、数量和结构尺寸。浮动卡头、导向装置、

38、攻螺纹靠模装置等结构尺寸；刀具、导向之间的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式及配合尺寸。（2）选择刀具、导向及有关计算（a）刀具的选择选择刀具应考虑工件材质、加工精度、表面粗糙度、排屑及生产率等要求。只要条件允许，应尽量选用标准刀具。为提高工序集中程度或满足精度要求，可采用复合刀具。孔加工刀具的直径应与加工部位尺寸、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30mm50mm，以利排屑和刀具磨损后有一定的向前调整量。刀具锥柄插入接杆孔内长度，在绘制加工示意图时应从刀具总长中减去。图4.2 钻头尺寸图（b）导向结构的选择导向装置的作用：保证刀具相对工件的正确位置，保证个刀具相

39、互间的物正确位置，提高刀具系统的支撑刚性。此孔系各孔均为小孔。线速度小于70m/min，为提高加工位置精度采用固定式导向钻模版12。图 4.3钻套尺寸图（3）确定主轴类型、尺寸、外伸长度（a）主轴类型主要依据工艺方法和刀杆与主轴的联结结构进行确定。主轴轴颈及轴端尺寸主要取决于进给抗力和主轴刀具系统结构。主轴轴颈尺寸规格应根据选定的切削用量计算出切削转矩T，查机械加工工艺手册表3-4和表35初定主轴直径d=30，并考虑便于生产管理，适当简化规格。综合考虑加工精度和具体工作条件，按机械加工工艺手册表36和表35，选定主轴外伸长度L外径D和内径d及配套的刀具接杆莫氏锥度号或攻螺纹靠模规格代号等。钻头

40、9直径强度校核1.826×=1.826×16.62=30.34mm（3.1）钻头9直径刚度校核1.948×=16.03mm（3.2）钻头11直径强度校核1.826×=1.826×=30.7mm钻头11直径刚度校核1.948×=16.18mm钻头16.5直径强度校核1.826×=1.826×=42.4mm钻头16.5直径刚度校核1.948×=20.6mm图4.4 刀杆尺寸示意图（6）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

41、所需的最小距离，并据此确定全部刀具、接杆(或卡头)、导向托架及工件之间的联系尺寸。主轴端部须标注外径和孔径(Dd)、外伸长度L；刀具结构尺寸须标注直径和长度；导向结构尺寸应标注直径、长度、配合；工件至夹具之间的尺寸须标注工件离导套端面的距离；还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联系尺寸。为使所设计的机床结构紧凑，应尽量缩小这一距离。这一距离取决于两个方面：一是多轴箱上刀具、接杆、主轴等结构和相互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。这两个方面是相互制约的14。（7）标注切削用量各主轴的切削用量应

42、标注在相应主轴后端。其内容包括：主轴转速n、相应刀具的切削速度 。每转进给量 每分钟进给量 。同一多轴箱上各主轴的分钟进给量是相等的，等于动力滑台的工进速度。（8）动力部件工作循环及行程的确定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运动到加工终了位置，又返回到原位的动作过程。一般包括快速引进、工作进给和快速退回等动作。有时还有中间停止多次往复进绐，跳跃进给、死挡铁停留等特殊要求。（a）工作进给长度的确定工作进给长度，应等于加工部位长度L(多轴加工时按最长孔计算)与刀具切入长度加切出长度。（b）快速进给长度确定快速进给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。（c）快

43、速退回长度的确定 快速退回长度等于快速引进加工作进给长度。一般在固定式夹具钻孔或扩孔的机床上，动力部件快速退回的行程，只要把所有刀具都退至导套内，不影响工作的装卸就行了。但对于夹具需要回转或移动的机床，动力部件快速退回行程必须把刀具、托架、活动钻模板及定位销都退离到夹具运动可能碰到的范围之外。 （d）动力部件总行程确定动力部件的总行程除了满足工作循环向前和向后所需的行程外，还要考虑因刀具磨损或补偿制造、安装误差，动力部件能够向前调节的距离(即前备量)和刀具装卸以及刀具从按杆中或接杆连同刀具一起从主轴孔中取出时，动力部件需后退的距离(刀具退离夹具导套外端面的距离应大于接杆插入主轴孔内或刀具插入接

44、杆孔内的长度，即后备量)。因此，动力部件的总行程为快退行程与前后备量总和。图4.5进给行程示意图表4.1 组合机床切削用量表机床联系尺寸总图（1）机床联系尺寸总图的作用与内容机床联系尺寸总图的作用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制的。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图。用以检验各部件相对位置及尺寸联系能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主要依据；它可以看成是机床总体外观简图。由其轮廓尺寸，占地面积、操作方式等可以检验是否

45、适应用户现场使用环境。（2）机床联系尺寸总图的内容：（a）表明机床的配置型式和总布局。以适当数量的视图(至少两个视图，主视图应选择机床实际加工状态)，用同一比例画出各主要部件的外廓形状和相关位置。表明机床基本型式(卧式、立式或复合式、单面或多面加上、单工位或多工位)及操作者位置等。（b）完整齐全地反各部件间的主要装配关系和联系尺寸、专用部件的主要轮廓尺寸、运动部件的运动极限位置及各滑台工作循环总的工作行程和前后行程备量尺寸。（c）标注主要通用部件的规格代号和电动机的型号、功率及转速，并标出机床分组编号及组件名称，全部组件应包括机床全部通用及专用零部件，不得遗漏。（3）绘制机床联系尺寸总图之前应

46、确定的主要内容（a）选择动力部件动力部件的选择主要是确定动力箱（或各种工艺切削头）和动力滑台。下图中是根据已定的工艺方案和机床配置型式并结合使用及修理等因素，确定机床为卧式单面单工位液压传动组和机床，液压滑台实现工作进给运动，选用配套的动力箱驱动多轴箱钻孔主轴。（b）动力滑台的选择切削进给V=13.02m/min，考虑钻头均钻通孔，为不损害刀具选用型液压滑台，以及相配套的侧底座。（c）动力箱的选择由前面计算可知：工进速度 =60m/min理论总功率：=0.468×12=5.616kw （4.1）实际所需功率：P=5.616/0.8=7.02kw （4.2）动力箱规格要与滑台匹配，其驱

47、动功率主要依据多轴箱所需传递的切削功率来选用。在不需要精确计算多轴箱功率或多轴箱尚未设计出来之前，可按下列简化公式进行估算： （4.3）式中消耗于各主轴的切削功率的总和，单位为kw，计算公式洋见表组合机床设计中表616，多轴箱的传动效率，加工黑色金属时取0.80.9，加工有色金属时取0.70.8；主轴数多、传动复杂时取小值，反之取大值。根据选定的切削用量，计算总的进给力，并据所需的最小进给速度、工作行程、结合多轴箱轮廓尺寸，考虑工作稳定性，选用 型液压滑台，以及相配套的侧底座型。查组合机床设计手册表选1TD63型动力箱驱动。注意当某一规格的动力部件的功率或进给力不能满足要求，但又相差不大时，不

48、要轻易选用大规格的动力部件，而应以不影响加工精度和效率为前提，适当降低关键性刀具的切削用量或将刀具错开顺序加工，以降低功率和进给力。为保证机床加工过程中进给的稳定性：选择动力部件还应考虑各刀具的合力作用点应在多轴箱与动力箱的结合面内，并尽可能缩小合力作用线与滑台垂直中心面之间的距离，以减少颠覆力矩。（4）确定机床装料高度H装料高度一般是指工件安装基面至地面的垂直距离。在确定机床装料高度时，首先要考虑工人操作的方便性；对于流水线要考虑车间运送工件的滚道高度，以便允许内腔通过随行夹具返回系统或冷却排屑系统。其次是机床内部结构尺寸限制和刚度要求。如工件最低孔位置。多轴箱允许的最低主轴高度和通用部位、

49、中间底座及夹具底座基本尺寸的限制等。考虑上述刚度、结构功能和使用要求等因素，新颁国家标准装料高度为1060mm，与国际标准准ISO一致。实际设计时常在850mm1060mm之间选取。设计中，工件最低孔径=22.5mm，滑台高度为400mm，侧底座高度为630mm，取装料高度为=1030 mm。对于自动线，装料高度较高，一般取1m左右；对回转鼓轮式组合机床，装料高度一般为1.2m1.4m，但常增加工作者脚踏板，便于装卸操作。（5）确定夹具轮廓尺寸 主要确定夹具底座的长、宽、高尺寸。工件的轮廓尺寸和形状尺寸是确定夹具底座轮廓尺寸的基本依据。具体要考虑布置工件的定位、限位、夹紧机构、刀具导向装置以及夹具底座排屑和安装等方面的空间