主减速器壳体镗模即组合机床设计

组合机床是以通用部件为基础，配以工件特定外形和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动化或自动专用机床。它一般采用多轴、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、大量生产中得到广泛的应用，并可用以组成自动生产线。本课题是针对汽车减速器壳体两个110mm半圆镗削这一特定工序而设计的一台专用卧式组合机床。本设计中，在充分数据几十的机床上对标准通用零件做仔细选择。并依据被加工零件的结构特点。加工部位的尺寸精度。表面粗糙度要求，以及定位夹紧方式、工艺方法和加工过程所采用的刀具、生产率切削用量情况等，设计了结构合理的夹具。关键词：工艺流程；生产率；组合机床；夹具ABSTRACTWiththegeneralcomponentsasthebasicstructure,thecombinedmachinetoolisakindofsemi-automaticorautomaticspecificmachinecomposedbythespecificcomponentsandclampsforthespecificworkpieceshapeandprocessingtechnologydesign.Itgenerallyappliesstamulousprocessingfromtheaspectsofmulti-axis,multi-procedure,multi-surfaceormulti-stationsothattheproductionefficiencyisseveraltimesandevenmorehigherthanthegeneralmachinetool.owingtothestandardizationandserializationofthegeneralcomponents,theconfigurationcanbemadeflexiblytoshortenthecircleofdesignandmanufacture.there,withtheadvantageoflowcostandhighefficiency,thecombinedmachinetoolisappliedtotheproductioninalargequantityandtoformtheautomaticproductionline.Onthespecificprocedureof2①llOmmchemiofthecrescent-shapedknifewithlonghandlecutstreatingoftheautospeedreducershellside-end,thehorizontalcombinedmachinetoolisdesignedspecifically.Onthebasisofthecompletedatacalculation,thestandardgeneralpartsischosen.Themulti-axisboxwithreasonablestructureisdesignedbasedonthestructuralfeaturesoftheprocessedparts,thedimensionprecisionoftheprocessingsites,thesurfaceroughness,thelocatingandclampingways,thetechnologicalapproachaswellasthecutter,productionefficiency,cuttingparameterinthemanufacturingprocess.Keyword：Theflowofcraftwork；productionefficiency；combinedmachinetool；clamp绪论1.1本课题的研究背景及意义随着现代化工业技术的快速发展，特别是随着它在自动化领域内的快速发展，组合机床的研究已经成为当今机器制造界的一个重要方向，在现代工业运用中，大多数机器的设计和制造都是用机床大批量完成的。现代大型工业技术的飞速发展，降低了组合机床的实现成本，软件支持机制也使得实现变得更为简单，因此，研究组合机床的设计具有十分重要的理论意义和现实意义。在工业高速发展的现代化浪潮中，各种机械设计和制造业中，组合机床的应用越来越广泛，越来越转化为生产力，从这个意义上讲，对组合机床的研究具有重要的现实意义。组合机床是根据工件加工需要，以通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。组合机床是按系列化标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，从而缩短了设计和制造的周期，因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到了广泛的应用，并可用以组成自动生产线。总体方案的设计主要包括制定工艺方案（确定零件在组合机床上完成工艺内容及加工方法，选择定位基准和夹紧部位，决定工步和刀具种类及其结构形式，选择切削用量等）、确定机床配置形式、制订影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案。总体方案的拟定是设计组合机床最关键的一步。方案制定得正确与否，将直接影响机床能否达到合同要求，保证加工精度和生产率，并且结构简单、成本较低和使用方便。对于同一加工内容，有各种不同的工艺方案和机床配置方案，在最后决定采用哪种方案时，必须对各种可行的方案作全面分析比较，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订出先进、合理、经济、可靠的工艺方案。在组合机床诸多零件中，多轴箱和夹具与组合机床密切相关，是组合机床的重要组成部件。它是选用通用零件〃按专用要求设计的，所以是组合机床设计过程中工作量较大的零部件，就多轴箱设计来说，工作量主要集中在传动系统的设计上，轴的设计必须保证各轴的转速、旋向、强度和刚度，而且应当考虑有无让刀，有无调位机构等。夹具是组合机床的重要组成部件，是根据机床的工艺和结构方案的具体要求而专门设计的。它是用于实现被加工零件的准确定位，夹压，刀具的导向，以及装卸工件时的限位等作用的。组合机床夹具和一般夹具所起的作用看起来好象很接近，但是其结构和设计要求却有着很显著的甚至是很根本的区别。组合机床夹具的结构和性能，对组合机床配置方案的选择，有很大的影响。因此，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。1.2本课题国内外研究概况近20年来，组合机床自动线技术取得长足进步，自动线在加工精度、生产效率、利用率、柔性化和综合自动化等方面的巨大进步，标志着组合机床自动线技术发展达到了高水平。自动线的技术发展，刀具、控制和其他相关技术的进步，特别是CNC控制技术发展对自动线结构的变革及其柔性化起着决定性的作用。随着市场需求的变化，柔性将愈来愈成为抉择设备的重要因素。因此，组合机床自动线将面临由高速加工中心组成的FMS的激烈竞争。组合机床是一种专用高效自动化技术装备，目前，由于它仍是大批量机械产品实现高效、高质量和经济性生产的关键装备，因而被广泛应用于汽车、拖拉机、内燃机和压缩机等许多工业生产领域。其中，特别是汽车工业，是组合机床最大的用户。如德国大众汽车厂在Salzgitter的发动机工厂，在大批量生产的机械工业部门，大量采用的设备是组合机床。因此，组合机床的技术性能和综合自动化水平，在很大程度上决定了这些工业部门产品的生产效率、产品质量和企业生产组织的结构，也在很大程度上决定了企业产品的竞争力。现代组合机床和自动线作为机电一体化产品，它是控制、驱动、测量、监控、刀具和机械组件等技术的综合反映。近20年来，这些技术有长足进步，同时作为组合机床主要用户的汽车和内燃机等行业也有很大的变化，其产品市场寿命不断缩短，品种日益增多且质量不断提高。这些因素有力地推动和激励了组合机床的不断发展。组合机床是由大量的通用部件和少量的专用部件组成且工序集中的高效专用机床•由万能机床和专用机床发展而来.由于组合机床工序的高度集中，即在一台机床上可同时完成一种或几种不同工序加工，因此适应了产量大、精度高的生产要求，并且克服了万能机床结构复杂、劳动强度大、生产效率低、精度不易保证的缺点，以及专用机床通用性差、不适应现代技术迅速发展、产品经常更新的要求•所以，组合机床及其自动线已广泛应用到汽车、柴油机、电动机、仪器仪表以及军工产品等的生产上，并显示出巨大的优越性。1.3本论文的主要工作及结构本次设计工作将设计一台双面卧式镗孔组合机床。因此，目的是使设计出的机床结构简单、使用方便、效率高、质量好。从而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。摘要部分，指出了本课题的研究概况，本课题的研究方法，第1章是绪论，主要介绍了本课题的研究背景及意义，指出本课题在国内外的研究概况，并给出了本论文的主要工作及结构。第2章是本论文的主体部分，主要给出了本次课题研究即镗模双面卧式攻丝组合机床的总体设计。在接下去的几个部分分别给出了通过本课题的研究之后得出的结论，并对此方向的课题进行展望，表达了对学院老师特别是导师的感谢，给出完成本论文所需要的参考文献，最后，附上相关的设计图纸及生产效率卡。工艺方案的拟定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案、并考虑各种影响因素，并经技术分析后拟定出先进、合理、经济、可靠的工艺方案。2.1确定组合机床工艺方案的原则和注意事项确定组合机床工艺方案的原则：粗精加工分开原则粗加工时切削负荷大，切削产生的热变形、较大夹紧力引起的工件变形以及切削振动等，对精加工有影响，故应将粗精加工工序分开。工序集中原则为了提高机床生产率，减少机床台数，要求尽量工序集中，但是，工序集中长度过高会使机床结构复杂，调整不便，可靠性下降。定位基准及夹紧点的选择原则对粗基准的要求是能迅速加工出精基准，保证各加工表面有足的加工余量。选择定位基准及夹紧部位时，应使工件有较多的工作面。确定组合机床应注意的问题：孔间中心距的限制根据切削转矩计算要求，主轴轴颈和轴承外径有一最小需用尺寸，对于镗孔，要考虑浮动卡头和导向尺寸和刚性主轴结构尺寸限制。工件结构工艺性不好的限制2.2组合机床工艺方案的拟定2.2.1零件工艺路线的确定零件的作用本次设计题目是汽车后桥主减速器壳体镗模设计。主减速器壳体和汽车后桥装配在一起，后桥即为驱动桥，功能在于改变汽车传动轴传来的扭矩并将其传给驱动轴承受汽车后桥负荷。通过钢板弹簧的反力和反力矩传给车架。主减速器的作用是将输入的转矩增大并且降低转速，以及当发动机纵置时还具有改变转矩旋转方向的作用。零件的工艺分析后桥减速器壳体共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求，现分析如下：以e62孔为中心的加工表面，这一组加工表面包括eno的孔，2个e10的孔，16个e11的孔，4个M16的螺纹孔。以e113孔为中心的加工表面，这一组加工表面包括：10个e11的光孔，6个M12的螺纹孔。这两组加工表面有一定的位置要求，主要是：e62的孔与e113的孔同轴度为0.04；e366所在平面与e304所在平面平行度公差为0.08；e366平面与e113孔的垂直度为0.08；e313的圆柱面与e113孔的同轴度为0.06；M16的螺纹孔中心与e110上平面的位置度为0.25B；由以上分析可知，对于这两组加工表面来说可以先加工一组表面然后借助于专用夹具加工另一表面并且保证他们之间的位置精度要求。在加工零件时多数用到①366的外圆及端面和①304的端面定位，因此要首先加工出定位基准，又因为粗基准不能重复使用，因此要采用组合机床在同一工序加工出这个表面。另外两组加工表面中的每组加工表面之间又有不同的相对位置关系和各自的加工精度要求，这要借助于专用夹具和提高机床加工精度的办法来保证他们的加工要求。（3）基面的选择基面的选择是工艺规程设计的重要工作之一，基面选择的正确与合理可使加工余量得到保证，生产率得到提高，否则加工工艺中会问题百出，更有甚者，会造成零件的大批量报废，使生产无法进行。粗基准的选择将会影响加工表面与不加工表面的相互位置或影响到加工余量的分配，并且写一道粗加工工序首先遇到了粗基准的选择问题，因此正确选择粗基准对产品质量将有重要影响，对本零件来说，按有关粗基准的选择原则:当零件有不加工表面时则应与加工表面相对位置精度较咼的不加工表面为粗基准，为保证①366平面与e304平面的平行度要求，选择e366外圆及端面为粗基准作为第一道工序的定位面，消除其他5个自由度（Z轴转动自由度除外）选择精基准时，考虑的主要是如何来保证设计技术要求的实现，主要应考虑基准重合问题，当设计基准与工序基准不重合时，应进行尺寸的换算。（4）制定工艺路线工序I：粗车e366外圆和e304外圆，半精车e366端面和e304外圆，粗车e313外圆端面工序II：精车e304端面工序iii：钻两个e9.8的孔，钻16个e11的孔工序W：钻4个M16的螺纹底孔，将e9.8孔铰至e10.工序v：钻10个e11的孔工序W：钻6个M12的螺纹底孔（钻至e10.5）工序⑷：粗铳e110半孔的上表面工序哪：精铳e110半孔的上表面工序IX：攻4个M16的螺纹工序X：攻6个M12的螺纹工序xi：将减速器外壳及减速器轴承盖连为一体，粗镗e110的孔工序刈：精镗e110孔工序xiii：粗镗e113，e62孑l工序xix：精镗e113，e62孑l工序xv：梳丝工序xw：清洗工序xw：终检2.2.2确定组合机床的配置形式通常，在确定工艺方案的同时，也就大体上确定了组合机床的配置形式和结构方案。但还要考虑其它一些因素的影响：（1） 加工精度的影响工件的加工精度要求，往往影响组合机床的配置形式和结构方案，例如，加（工精度要求较高时，应采用固定夹具的单工位组合机床，加工精度要求较低时，可采用移动夹具的多工位组合机床；工件各孔间的位置精度要求高时，应才采用在同一工位对各孔同时精加工的方法;工件各孔同轴度要求较高时，应单独进行精加工。（2） 工件结构状况的影响工件的形状、大小和加工部位的结构特点，对机床的结构方案也有一定的影响。例如，对于外形尺寸较大的工件，一般采用固定夹具的单工位组合机床。（3） 生产率的影响生产率往往是决定单工位组合机床、多工位组合机床还是组合机床自动线的重要因素。（4） 现场条件的影响使用组合机床现场的条件对组合机床的结构方案也有一定的影响。例如，使用单位的气候炎热，车间温度过高，使用液压传动机床不够稳定，则宜采用机械传动的结构形式。2.2.3组合机床方案分析比较的主要指标（1） 机床加工精度和生产率主要分析比较机床保证加工精度的持久性和机床负荷率。加工精度应有储备量。机床负荷率一般为70%-90%,复杂机床、多品种加工机床负荷率不能偏高，控制在60%左右。（2） 机床使用方便性和自动化程度分析比较时一定要与生产率相适应，不应过分追求机床的自动化程度。生产率高、节拍短，则要求自动化程度高、刀具耐磨且更换调整方便，这样使用才有方便性。（3） 经济性与可靠性在满足加工要求的前提下，机床避免复杂刀具，力求简单和较高的通用化程度，这样可以降低机床成本，提高工作可靠性。组合机床切削用量的确定选择切削用量是否合理对组合机床的加工精度、生产线、刀具耐用度、机床的形式及工作稳定性都有很大的影响。3.1切削用量的选择特点在大多数情况下，组合机床为多轴、多刀、多面同时加工。因此，所选切削用量，根据经验应比通用机床单刀加工时低30%左右。b•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的每分钟进给量相同，即等于滑台的工进速度。3.2确定切削用量应注意的问题a•尽量做到合理使用所有刀具，充分发挥其使用性能。由于连接动力部件的多轴箱上同时工作的刀具种类不同且直径大小不等，因此其切削用量选择也各有特点。如钻孔要求切削速度高而每转进给量小。而同一多轴箱上的刀具每分钟进给量是同样的，要使每把刀具均能有合适的切削用量是很困难的。一般情况下，可先按各类刀具选择较合理的主轴转速和每转进给量，然后进行适当调整，使各个刀具的每分钟进给量相同，皆等于动力滑台的每分钟进给量。这样，各类刀具都不是按最合理的切削用量而是按一个中间切削用量工作。复合刀具切削用量的选择，应考虑刀具的使用寿命。进给量通常按复合刀具最小直径选择，切削速度按复合刀具的最大直径选择。选择切削用量时，应注意零件生产批量的影响。生产率要求不高时，就没必要将切削用量选得过高，以免降低刀具耐用度。对于要求生产率高的组合机床，要首先保证那些耐用度低，刃磨困难，造价高的“限制性”工序刀具的合理切削用量。但需注意不能影响加工精度，也不能使刀具耐用度降低。对于“非限制性”刀具，其耐用度只要求不低于某一极限值，这样可以减少切削功率。组合机床通常要求切削用量的选择使刀具耐用度不低于一个工作班，最少不低于4h。d•切削用量选择应有利于多轴箱设计。若能做到相邻主轴转速接近相等，则可使多轴箱传动链简单。某些刀具带导向加工，若不便冷却润滑，则应适当降低切削速度。e.选择切削用量时，还必须考虑所选动力滑台的性能。尤其是当采用液压动力滑台时，所选择的每分钟进给量一般应比动力滑台可实现的最小进给量大50%。否则，会由于温度和其他原因导致进给量不稳定，影响加工精度，甚至造成机床不能正常工作。3.3切削用量选择及计算合理地选择切削用量，即确定合理的切削速度和工作进给量，能使组合机床以最少的停车损失，最高的生产效率，最长的刀具寿命和最好的加工质量。查简明手册（组合机床设计简明手册）表6-15得：表3.1镗孔切削用量工序刀具材料铸铁V(m/min)f(mm/r)粗镗高速钢20-250.25-0.8硬质合金35-500.4-1.5半精镗高速钢20-350.1-0.3硬质合金50-700.15-0.45精镗硬质合金70-900.12-0.15粗镗取f=lmm/r精镗取f=0.15mm/r切削速度的确定镗e110孔，粗镗至e109.7mm取n=116r/min由精镗至e110mm取n=232r/min由确定切削力、切削转矩及切削功率确定切削力、切削转矩及切削功率是为了分别确定主轴及其它传动件尺寸、选择滑台及设计夹具、选择电动机(一般是选择动力箱的驱动电动机)提供依据。查简明手册表6-20，由组合机床切削用量计算图中推荐的切削力、转矩及功率公式：切削力切削转矩功率公式中：V 切削速度(mm/min)；f 进给量(mm/r)切削速度(mm)D 加工直径(mm)——圆周力(N)——轴向切削力(N)HB——布氏硬度：本次设计中，=210 =160代人上式得把数据代人公式：粗镗至e109.7mm精镗至e110mm组合机床总体设计一一三图一卡绘制组合机床“三图一卡”的工作内容包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图，编制生产率计算卡。“三图一卡”是组合机床总体方案的具体体现。4.1被加工零件工序图被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示所设计的组合机床上完成的工艺内容，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、夹压底部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。4.1.1被加工零件工序图的内容：在图纸上应表示出被加工零件的形状和轮廓尺寸及与本机床设计有关的部位的结构形状及尺寸。尤其是当需要设置中间导向套时，应表示出零件内部的肋，壁布置及有关结构的形状及尺寸，以便检查工件、夹具、刀具是否发生干涉。在图上应表示出加工用定位基准，夹压部位及夹压方向，以便依次进行定位支承、限位、夹紧、导向装置的设计。在图上应表示出加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形状位置尺寸精度及技术要求。图上还应注明被加工零件的名称、编号、硬度、材料、重量以及被加工部位的余量等。 另"1忙? 另"1忙?冷左右两个直径110圆的同轴度误差为0.03，直径110圆的内壁粗糙度为6图4.1被加工零件图4.1.2绘制被加工零件工序图的注意事项a.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。绘制时，应按一定比例，选择足够视图及剖视，突出加工部位（用粗实线）并把零件轮廓及与机床、夹具设计有关的部位（用细实线）表示清楚。凡本道工序保证的尺寸、角度等，均应在尺寸数值下方画粗实线标记，另外还要用专用符号表示出加工用定位基准夹压位置、方向以及辅助支承。b.加工部位的位置尺寸应由定位基准注起。为方便加工及检查，尺寸应采用直角坐标系标注，而不用极坐标系标注。但有时因所选定的定位基准与设计基准不重合，则须对加工部位要求的位置尺寸精度进行分析换算。此外，应将零件图上的不对称位置尺寸公差换算成对称尺寸公差，其公差数值的决定要考虑两方面，一是要达到产品图纸要求的精度，二是采用组合机床能够加工出来。C.应注明零件加工对机床提出的某些特殊要求。4.2加工示意图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。4.2.1加工示意图的内容加工示意图的内容包括：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（直径和长度）；接杆（包括镗杆）、浮动卡头、导向装置、攻螺纹靠模装置等结构尺寸；刀具、导向套间的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式及配合尺寸等。4.2.2加工示意图的画法及注意事项加工示意图应绘制成展开图，其绘制顺序是：首先按比例绘制工件的外形及加工部位的展开图。特别注意将那些距离很近的孔严格按比例相邻绘制，以便清晰的看出相邻刀具、导向、及工具、主轴等是否相碰。然后，根据工件加工要求及选定的加工方法绘制刀具，并确定导向型式，位置及尺寸，选择刀具从主轴箱到工具间的最小距离来确定全部刀具、导向及工件之间的尺寸关系。为简化设计，相同加工部位的加工示意图，允许只表示一个其中之一，亦及同一多轴箱上结构尺寸相同的主轴可只画一根。但必须在主轴上标注油号。当轴数较多时，可采用缩小比例，用细实线画出工件加工部位简图并标注孔号，以便设计和调整机床。一般情况下，在加工示意图上，主轴分布可不按照真实距离绘制。当被加工孔间距很小或需设置径向结构尺寸较大的导向装置时，相邻主轴必须按严格比例绘制,，以便检查相邻主轴、刀具、辅助、导向等是否干涉。主轴应从多轴箱端面画起。刀具画加工终了位置。标准的通用结构只画外轮廓，并须加注规格代号。对一些专用结构，为显示其结构而必须剖视，并标注尺寸、精度及配合。4.2.3选择刀具、工具及有关计算a.刀具选择刀具选择，应考虑工艺要求与加工尺寸精度、工件材质'表面粗糙度及生产率的要求。只要条件允许，应尽量选用标准刀具。为了提高工序集中程度或满足精度要求，可以采用复合刀具。孔加工刀具的长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端与导向套之间有30-50mm的距离，以便排除切削和刀具磨损后有一定的向前调整量。组合机床大多采用装在镗杆上的硬质合金镗刀头进行镗孔。镗杆直径和镗刀头截面尺寸查机床夹具设计手册表3-5-3得表4.1镗杆直径、镗刀截面及其关系 （mm）被加工孔径30-4040-5050-7070-9090-110镗杆直径20-2530-4040-5050-6565-90方刀孔尺寸8X810X1012X1216X1616X1620X20圆刀孔尺寸810121618因为被加工孔径为①110mm，故取镗杆直径d=70mm.b.导向结构的选择 组合机床加工孔时，除采用刚性主轴加工方案外，零件上空的位置精度注意靠刀

具的导向装置来保证。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要解决的问题。导向装置有两大类，即固定式导向和旋转式导向。在加工孔径不大于40mm或摩擦表面的线速度小于20m/min时，一般采用固定式导向；加工孔径较大或线速度大于20m/min时，一般采用旋转式导向装置。此次设计采用外滚式旋转导向装置。查简明手册表8-7得：表4.2旋转导向装置加工要求粗加工要求粗加工半精加工精加工导向长度L(mm)轴承形式轴承精度导向的配合Dd镗杆导向部分外径(2.5-3.5)D单列向心球轴承单列圆锥滚子轴承滚针轴承F、GH7J7k6g6或h6单列向心球轴承向心推力球轴承DEH7J7k6h6或g5向心推力球轴承CDH6K6j5js6k6H5因为D=70mmL=(2.5-3.5)D取L=3D=3X70=210mmc.确定主轴类型、尺寸、外伸长度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一一刀具系统结构。如与刀杆有浮动联接或刚性联接,主轴则有短悬伸镗孔主轴和长悬伸钻孔主轴。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,查简明手册表3-4得：c.轴颈d(mm)表轴颈d(mm)表4.3轴能承受的转矩允许扭转角(./m)1/41/21100.350.691.4120.721.42.9151.753.57.1205.511232513.5275530285611435521042104089178360451422855805021743488055317635本次设计粗镗组合机床，由前面是计算知最大转矩T=74.742N.mm由上表知取d=40mm又查简明手册表3-6得：主轴外伸长度L=75mm,外径D=67mm,内径=48mm,内孔长度=129mm。选择浮动卡头在采用长导向套或多个导向套进行镗孔、扩孔或铰孔时，为避免主轴与夹具导向套的同轴度以及主轴的振摆对加工精度的影响，刀杆与主轴之间采用浮动卡头连接，查简明手册图8-2得：表4.4浮动卡头尺寸DXPd(mm)(mm)L(mm)最大（mm）(mm)Tr28X322452058555Tr36X332602198960Tr48X340722208565Tr60X35095260105706010027075由上面表格知d=40mm=72mmL=220mm=85mm=65mm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，使其浮动卡头最短，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，并据此确定全部刀具、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①/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。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、多次往复进给、跳跃进给、死挡铁停留等特殊要求。〈1〉工作进给长度其中为切入长度，为加工长度，为切出长度切入长度一般为5-10mm

图4.2工作进给长度切出长度查简明手册表3-7得：表4.5切入长度尺寸工序名称钻孔扩孔铰孔镗孔攻螺纹切出长度10-1510-155-105+取=7mm,加工部位长度L=36mm则工作进给长度快进70工进50快退120图4.3工作循环〈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。本次设计定为70mm。〈3〉快速退回长度的确定快速退回的长度等于快速引进和工作进给长度之和。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。即快速退回长度为50+70=120mm.〈4〉动力部件总行程的确定 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，本次设计取20mm）和刀具装卸以及刀具从浮动卡头或浮动卡头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卡头插入主轴孔内或刀具插入卡头孔内的长度，即后备量，本次设计取260mm）。因此，动力部件的总行程为快退行程与前后备量之和。即总行程为120+20+260=400mm.快进70一 一快进70工进50.工进50一快退120快退120一4.4镗孔加工示意图4.2.4绘制加工示意图的注意事项加工示意图中的位置，应按加工终了时的状况绘制，且其方向应与机床的布局相吻合。工作的非加工部位用细实线绘制，其余部分一律按机械制图标准绘制。同一多轴箱上，结构、尺寸完全相同的主轴，不管数量多少，允许只绘一根，但应在主轴上标注与工件孔号相对应的轴号。主轴间的分布可不按真实的中心距绘制，但加工孔距很近或需设置径向尺寸较大的导向装置时，则应按比例绘制，以便检查相邻主轴、刀具、导向装置等是否产生干涉。f.对于标准通用结构，允许只绘外形，标上型号，但对一些专用结构如导向、专用接杆等则应绘出剖视图，并标注尺寸、精度及配合。4.3机床联系尺寸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。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；它以多轴箱、夹具等专用部件设计提供重要依据；它可以看成是机床总体外观简图。其轮廓尺寸、占地面积、操作方式等可以检验是否适应用户现场适应环境。4.3.1选择动力部件动力部件的选择主要是确定动力箱和动力滑台。本次设计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，确定机床为卧式双面单工位液压传动组合机床，液压滑台实现工作进给运动，选用配套的动力箱驱动镗孔主轴。动力箱规格与滑台匹配，其驱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，可按下列简化公式计算：式中——消耗于各主轴的切削功率的总和，单位KW——多轴箱的传动效率，加工黑色金属时取0.8-0.9，加工有色金属时取0.7-0.8；主轴数多、传动复杂时取小值，反之取大值。所加工零件为铸铁，故取=0.9, 故动力箱的电动机功率应大于计算功率，并结合各主轴要求的转速大小。合理地选定动力箱的电动机功率和型式。据此，选用电动机型号Y100L-6的1TD25IIA型动力箱，电动机功率1.5KW，驱动轴转速为520r/min；电动机转速为940r/min；选用1HY25MIIA型液压滑台以及相配套的侧底座（1CC252M）4.3.2确定装料高度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；对于自动线要考虑中间底座的足够强度，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。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ISO一致。实际设计时常在850-1060mm之间限取。本次设计取880mm.对于自动线，装料高度较高，一般去1m左右；对回转鼓轮式组合机床一般为1.2-1.4m，但常增加操作者脚踏板，便于装卸操作。4.3.3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和面积需要。加工示意图中已确定一个或几个加工方向的工件与导向间距离以及导向套的尺寸。这里主要是合理确定设置导向的镗模架体尺寸，它在加工方向的尺寸一般不小于导向长度,通常取150-300mm，取210mm；至于宽度尺寸可根据导向分布尺寸及工件限位元件安置需要确定。上述尺寸确定之后，夹具底座的上方支架面积就可初步确定。夹具底座的高度尺寸，一方面要保证其有足够的刚度，同时要考虑机床的装料高度、中间底座的刚度、排屑的方便性和便于设置定位、夹紧机构。一般不小于240mm（本次设计取255mm）.4.3.4确定中间底座尺寸中间底座的轮廓尺寸，在长度方向上应满足夹具的安装需要。它在加工方向上的尺寸，实际已由加工示意图所确定，图中已规定了机床在加工终了时工件端面至多轴箱前端面的距离（本次设计左右均取585mm）。由此，根据选定的动力箱、滑台、侧底座等标准的位置关系，并考虑滑台的前备量（本次设计前备量20mm，计算长度为1490mm）。应注意，考虑到毛坯误差和装配偏移，中间多轴支承夹具底座的空余边缘尺寸。当机床不用冷却液时不要小于10-15mm；使用冷却液时不小于70T00mm。确定中间底座的高度方向尺寸时，应注意机床的刚性要求、冷却排屑系统要求以及侧底座连接尺寸要求。装料高度和夹具底座高度确定后，中间底座高度就已确定（本次设计中高度为630mm）。4.3.5确定多轴箱轮廓尺寸标准通用钻、镗多轴箱的厚度是一定的、卧式为325mm，立式为340mm。因此，确定多轴箱尺寸，主要是确定多轴箱的宽度B和高度H及最低主轴高度。如图3-5所示，被加工零件轮廓以点划线表示。多轴箱轮廓尺寸用实线表示。多轴箱宽度B、高度H的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关，可按下式确定:—'1[1..1.1工14.5多轴箱轮廓尺寸图式中 b——工件在宽度方向相距最远的两孔距离，单位为mm； 最边缘主轴中心至箱体外壁距离，单位为mm；h——工件在高度方向相距最远的两孔距离，单位为mm；——最低主轴高度，B和h为已知尺寸。为保证多轴箱内有足够安排齿轮的空间，推荐〉70-100mm。多轴箱最低主轴高度必须考虑与工件最低孔位置、机床装料咼度H、滑台总咼、侧底座咼度等尺寸之间的关系而确定。本次设计中H计算如下：若取=100mm，则可求出多轴箱的轮廓尺寸;由此按通用箱体系列尺寸标准，选定多轴箱轮廓尺寸。图4.6机床联系尺寸总图4.3.6绘制机床联系尺寸总图的注意事项机床联系尺寸总图应按机床中了状态绘制。图中应画出机床各部件在长、宽、高方向的相对位置联系尺寸及动力部件退至起始位置尺寸；画出动力部件的总行程和工作循环图；应注明通用部件的型号、规格和电动机型号、功率及转速。当工件上加工部位对工件中心线不对称时，应注明动力部件中心线同夹具中心线的偏移量。对机床单独安装的液压站和电气控制柜及控制台等设备也应确定安装位置。绘制机床联系尺寸总图时，各部件应严格按同一比例绘制，并仔细检查长、宽、高三个坐标方向的尺寸链均要封闭，即工件安装后其最低孔轴心线与地面的距离，必须与多轴箱相应的最低主轴轴线与地面间的距离相等，即满足下列等式：同样，机床加工方向从工件中心到夹具、多轴箱、滑台、再由滑台返回到滑座前端、侧底座、中间底座、工件中心的尺寸链也应封闭。4.4机床生产率计算卡根据加工示意图所确定的工作循环及切屑用量等，就可以计算机床生产率并编制生产率计算卡。生产率计算卡是反映机床生产节拍或实际生产率和切削用量、动作时间、生产纲领及负荷率等关系的技术文件。它是用户验收机床生产率的重要依据。a.理想生产率Q理想生产率Q（单位为件/h）是指完成年生产纲领A（包括备品及废品率，取60000）所需要的机床生产率。它与全年工时总数有关，一般情况下，单班制取2350h，两班制取4600h，按单班制计算，则b.实际生产率实际生产率（单位为件/h）是指所设计机床每小时实际可生产的零件数量。即式中 生产一个零件所需时间（min），可按下式计算：式中、一一分别为刀具第I、第II工作进给长度，单位为mm；、一一分别为刀具第I、第II工作进给量，单位为mm；——当加工沉孔、止口、锪窝、倒角、光整表面时，滑台在死挡铁上的停留时间，通常指刀具在加工终了时无进给状态下旋转5-10转所需的时间，单位为mm；、一一分别为动力部件快退。快进行程长度，单位为mm； 动力部件快速行程速度。用机械动力部件时取5-6m/min；用液压动力部件时取3T0m/min；——直线移动或回转工作台进行一次工位转换时间，一般取O.lmin；——工件装、卸（包括定位或撤销定位、夹紧或松开、清理基面或切削及吊运工件等）时间。它取决于装卸自动化程度、工件质量大小、装卸是否方便及工人的熟练程度。通常取0.5-1.5min。因为二50mm,=116mm/min,===0，=70mm,=120mm,=5m/min，=0min，=1.5min代入计算得=1.968min故：因为,故满足要求。机床负荷率当时，机床负荷率为二者之比。即组合机床负荷率一般为0.75-0.90,自动线负荷率为0.6-0.7,。典型的钻、镗、攻螺纹类组合机床，按其复杂程度参照下表确定；对于精密度较高、自动化程度高或加工多品种组合机床，宜适当降低负荷率。表4.6组合机床允许最大负荷率机床复杂程度单面或双面加工二面或四面加工主轴数1516-4041-801516-4041-80负荷率0.900.90-0.860.86-0.800.860.86-0.800.80-0.75表4.7生产率计算卡被加工零件图号毛坯种类铸件名称主减速器壳体毛坯质量材料QT42-10硬度160-210HBS

工序名称左右面镗孔工序号序号工步名称被加工零件数量加工直径（mm）m加工长度<m)m工作行程<m)切削速度（m/min）r*1每分钟转速<.mn)进给量（mm/r）mm)进给速度<m/ln工时（min）机加工时间辅助时间共计1装卸工件11.51.52右动力滑台滑台快进7050000.0140.014左多轴箱工进109.7504011611160.430.43滑台快退1200.0240.024备注装卸工件时间取决于操作者熟练程度，本机床计算时取1.5min。总计1.968min单件工时1.968min机床生产率30.488件/h理论生产率25.532件/h机床负荷率0.8375夹具设计夹具是组合机床的重要组成部件，是根据机床的工艺和结构方案的具体要求而专门设计的。它是用于实现被加工零件的准备定位，夹压，刀具的导向，以及装卸工件时的限位等作用的。组合机床夹具和一般夹具所起的作用看起来好像很接近，但其结构和设计要求却有着很大的区别，对组合机床配置方案的选择，有很大的影响。一般的组合机床夹具是作为机床的辅助机构设计的么人组合机床夹具是机床才主要组成部分，其设计工作是整个醋和机床设计的重要部分之一。组合机床夹具和机床其它部件有极其密切的联系：如回转或移动工作台，回转鼓轮，主轴箱，刀具和辅具，钻模板和托架，以及支承部件等。正确地解决它们之间的关系，是保证组合机床的工作可靠和使用性能良好的重要条件之一。而且夹具的结构也要按这些部件的具体要求来确定。由于组合机床常常是多刀、多面和多工序同时加工，会产生很大的切屑力和振动。因此组合机床夹具必须有很好的刚性和足够的夹压力，以保证在整个加工过程中工件不产生任何位移。组合机床夹具是保证加工精度(尺寸精度、几何精度和位置精度等)的关键部件，其设计、制造和调整都必须有严格的要求，使其能持久保持精度。组合机床夹具设计应便于实现定位和夹压的自动化；保证切屑从加工空间自动排除；便于观察和检查，以及在不从机床上拆下夹具的情况下，能够更换易损件和维护调整。5.1定位方式的选择任何工件在空间坐标系中都具有六个自由度，即沿着三个轴的移动和绕着三个轴的转动，工件定位就是根据加工要求限制工件的全部或部分自由度。本次设计采用一面两销定位，工件的基准面限制三个自由度，即沿Z轴的移动和X、Y轴的转动，一个短圆柱销邙限制Y、Z轴的移动)和一个菱形销邙限制沿Z轴的转动)。之所以其中一个为菱形销是为了避免过定位。本设计的组合机床夹具，在仔细阅读零件图，了解零件的作用，结构特点、材料、和技术要求及生产纲领和加工工艺方案等的基础上确定夹具结构方案，采用一面两销定位限制六个自由度，夹紧力可以承受切削力，工件定位夹紧后，可以保证工件位置正确。这样定位夹紧方案可以保证基准重合，定位误差小，且装卸工件方便，夹具结构简单，成本低。5.1.1—面两孔组合基准的定位设计这是箱体类工件上应用最广泛的一种组合基准，它能实现基准统一，简化夹具结构。平面为第一定位基准，一个工艺孔为第二定位基准，另一个为第三定位基准。采用一个圆柱销和一个菱形销与两各工艺孔配合参见图5.15.1.2确定两销的尺寸在加工箱体类零件时，常采用一面两孔组合定位，夹具上相应的定位元件是一面两销。两销的尺寸可以通过几何关系确定。参看图5.2,考虑极端情况：孔中心距为最大，两销中心距最小，两孔直径均为最小（分别为和），两销直径均为最大（分别为和）。其中和分别为两孔中心距和两销中心距的公差，分别为孔1与销1和孔2与销2的最小间隙。由图中三角形和三角形可得到：即整理后得到：考虑到孔1与销1之间间隙的补偿作用，上式变为：式中 b——菱形销宽度；——工件上与菱形销配合孔的最小直径；——孔1与销1和孔2与销2的最小间隙；,——两孔中心距和两销中心距的公差。5.2菱形销的宽度计算在实际生产中，由于菱形销的尺寸已标准化，因而常按下面步骤进行两销的设计：（1） 确定两销中心距及公差取工件上两孔中心距的基本尺寸为两销中心距的基本尺寸，其公差取工件孔中心距公差的。（2） 确定圆柱销直径及公差取相应孔的最小直径作为圆柱销直径的基本尺寸，其公差一般取g6或g7。（3） 确定菱形销的宽度、直径及公差首先按表4-1选取菱形销的宽度然后按上述公式计算菱形销与其配合孔的最小间隙；再计算菱形销的基本尺寸:；最后按h6或h7确定菱形销直径公差.表5.1菱形销的尺寸d>3-6>6-8>8-20>20-25>25-32>32-40>40-50Bd-0.5d-1d-1d-2d-3d-4d-51233345b2345568本次设计取两孔中心距为280mm,取两孔中心距公差为0.018mm,则两销的中心距为280mm；圆柱销的直径为11mm,其公差取g7。按表5-1选取菱形销宽度：b=4mm；按上述公式计算得=0.004mm,按h7确定菱形销的直径mm。5.2夹紧元件设计夹紧机构遵循的主要原则（1） 夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。（2） 工件和夹具的变形必须在允许的范围内。（3） 夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。（4） 夹紧机构必须可靠，夹紧机构各元件要有足够的