孔加工组合机床设计指南

1绪论

1.1引言

机械加匚工艺是实现产品设计，保证产品质量，节省能源，减少消耗的重要手段，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日勺重要根据，

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H勺技术保证。

在实际生产中，由于零件的生产类型、材料、构造、形状、尺寸和技术规定等不一样,

针对某一零件，往往不是单独在一种机床上，用某一种加工措施就能完毕H勺，而是要通过一

定的工艺过程才能完毕其加工。因此，不仅要根据零件口勺详细规定，结合现场的详细条件，

对冬件的各构成表面选择合适的加工措施，还要合理地安排加工次序，逐渐地把零件加工出

来。

对于某个详细零件，可兴用几种不一样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，也许其中有种方案比较合理且切实可行。

因此，必须根据零件日勺详细规定和也许的加工条件等，拟订较为合理的工艺过程。

在整个加工构成中，夹具不仅仅是为了夹紧、固定被加工零件，设计合理日勺夹具，还规

定保证加工零件的位置精度、提高加工生产率。多种专用夹具的设计质量，将直接影响被加

工零件的I精度规定，在机械加工工艺过程中起到重要日勺作用。

1.2毕业设计的目的

毕业设计是完毕了大学向所有课程之后进行的一次理论与实际的综合运用，是工科学生

在校学习的最终一种重要环节。其目的在于培养学生综合运用专业知识和理论知识，使其对

专业知识、技能有深入日勺提高；通过设计实践环节培养学生运用设计资料、手册及熟悉国标

和规范的能力，学会编写设计阐明书，提高综合素质；培养学生独立处理本专业一般工程技

术问题的能力，使学生具有一定的I机械设计技能和掌握机械设计的一般措施和环节，树立良

好的设计思想和工作作风，为后来从事专业技术工作打下基础。

13组合机床概述

1.3.1组合机床行业企业体制的转变及产品构造变化

“九五”后期，在组合机床行业企业的50余家组合机床分会会员中，仅有两家企业实行

了股份制改造，一家企业退出国有转为民营，其他都是国有企业。而从2023年至今，就先后

有十儿家企业实行股份制改造，某些小厂儿乎所有退出国有转为民营，目前某些国家重点国

有企业也在酝酿股份制改造，转制己势不可挡，“民营经济在经历了从被歧视、被藐视到不可

小视和目前的高度重视4个阶段后，焕发勃勃生机。”组合机床行业企业正在以股份制、民营

化等多种形式迅速发展。

组合机床行业企业重要针对汽车、摩托车、内燃机、农机、工程机械、化工机械、军工、

能源、轻工及家电行业提供专用设备，伴随我国加入WT0后与世界机床行业深入接轨，组合

机床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变。从近两年的企业生产状况看，数控机床与加

工中心的市场需求量在上升，而老式日勺钻、锋、铳组合机床则有下降趋势，市场在向数控、

高精制造技术和成套工艺装各方面发展。

1.3.2组合机床技术装备现实状况与发展趋势

组合机床(Modularmachine)是以系列化、原则化的通用部件为基础，配以少许的专用

部件构成的专用机床。它合适于在大批、大量生产中对一种或几种类似零件口勺一道或几道工

序进行加工。这种机床既具有专用机床的构造简朴、生产率和自动化程度高的特点，又具有

一定日勺重新调整能力，以适应工件变化日勺需要。组合机床可以对工件进行多面、多主轴加工,

一般是半自动H勺。

组合机床具有如下特点：

组合机床上日勺通用部件和原则件约占全机的70〜80%,因而设计和制造的周期短、投资

少、经济效果好。

组合机床采用多刀加工并且自动化程度高，不仅生产效率高，并且劳动强度低。

组合机床的通用部件都是通过长期的生产实践考验的，因而不仅构造稳定，工作可靠，

并且使用和维修以便。

在组合机床上加工零件时，由于采用专用夹具、刀具和导向装置，因而加工质量稳定，

对操作工人的技术规定不高。

组合机床便于产品更新，当改正加工对象时，其通用部件和原则件可以反复使用，而不

必另行设计和制造。

(6)用组合机床易于联成组合机床自动线，以适应大规模生产需要。

组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具,

构成日勺半自动或自动专用机庆。

组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同步加工的方式，生产效率比通

用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经原则化和系列化，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长处，在大批、大量生产中得到广

泛应用，并可用以构成自动生产线。

控制部件是用以控制机床日勺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。

为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把构造和工艺

相似口勺零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的运用率。此类机床常见H勺有两种，可

换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。

组合机床未来H勺发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化构造、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。

伴随电子技术的发展，液压传动和电-液联合控制技术的深入广泛应用，根据大批量生产

多样化、中小批量多品种生产高效化的）规定，以及产品更新加速日勺特点，上世纪70年代以来

发展了新型组合机床一一柔性组合机床。近些年来，伴随电子技术、计算机技术、信息技术

以及激光技术等日勺发展并应用于机床领域，使机床的发展进入了一种新时代。不停提高劳动

生产率和自动化程度是机床发展的方向。80年代被称为数控机床数控系统发展日勺时代。目前,

中国已成为世界的制造业基地，与世界先进水平的差距逐渐缩小。柔性制造系统（FMS）

和计算机集成制造系统（CIMS）已成为中大批量多品种生产较为理想和效益很好日勺设备。

组合机床是目前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展日勺必不

可少口勺设备之一。

1.3.3设计机床的基本规定有如下几点：

1、一定的工艺范围

仟何一台机床所能完毕H勺加工零件的类型，零件尺寸，毛坏形式和工艺工序都是有一定

范围日勺。一般来说，工艺范BI越窄，机床构造可较简朴，轻易实现自动化，生产率也高。机

床的工艺范围过窄，会限制加工工艺和产品日勺革新；而盲目扩大机床工艺范围，将使机床的

构造趋于复杂，不能充足发挥各部件的性能，甚至影响机床重要性能的提高，增长机床成本。

2、保证精度与光洁度

机床应保证被加工冬件的精度和光洁度，并能在长期内保持。工件的精度和光洁度是由

机床，刀具，夹具，切削条件和操作者等方面的原因决定的。就机床方面来说，要保证被加

工零件的精度和光洁度，机庆自身就必须具有一定日勺几何精度，传动精度和动态精度。

一般状况卜，机床刚度越大则动态精度越高。机床H勺刚度包括构造刚度和接触刚度，机

床时构造刚度取决于构件自身日勺材料性质，抗扭抗弯截面的大小，壁厚，筋板布置和窗口影

响等。机床日勺接触刚度不仅与接触材料接触面的儿何尺寸，硬度有关，并且还与接触面日勺光

洁度，儿何精度，加工措施，相对方向接触面间的介质，预压力有关。

切削过程中机床的振动减少了加工精度，工件表面质量和刀具耐用度，影响了生产效率

日勺提高，加速了机床的损坏。机床抵御振动日勺能力称为抗振性。机床的抗振性和机床日勺构造

刚度，阻尼特性，固有频率有关。

机床长时间保持其合格精度的性能称为机床精度保持性。机床按精度可分为一般精度机

床，精密机床，高精度机床和精密母机床。

3、有足够高的I生产率和自动化程度

生产率日勺规定根据生产大纲决定，常用单位时间内机床所能加工的零件数量表达。要提

高机床的生产效率，必须缩短加工一种工件日勺平均时.间，其中包括缩短切削加工时间，辅助

时间以及分摊到每一种工件上日勺准备和结束时间。采用先进刀具提高机床日勺切削速度，采用

大切深，大进给，多刀多刃和成型刀具等都可以缩短切削加工时间，提高生产效率。同步，

缩短辅助时间，例如：空行程快进，夹紧用气压或液压卡盘，从而减少辅助时间，提高生产

率。

为了提高机床欧I生产率和自动化程度，就要在保证工件加工质量的前提下，以最经济的

措施，合理日勺运用刀具，最大程度日勺缩短机动时间和辅助时间。机床的自动化可减少人对加

工的干预，从而保证加工的一致性，即被加工零件H勺精度稳定性。还具有提高生产率和减轻

工人劳动强度H勺长处。

4、操作维修以便，使用安全可靠

机床日勺操纵，观测，调整，装卸工件和工具应以便省力。机床维护须简朴，部件便于拆

装，易于查找故障进行修理，并便于安装和运送。

使用安全包括操作者的安全，误操作日勺防止，超载的保护，有关动作的互锁以及对故障

或废品的报警。

5、提高三化程度

三化是指机床品种系列化，零部件通用化和零件原则化。提高三化程度对发展机床品种,

规格，数量和质量，对于机床的制造，使用和修理，对于新产品的设计和老产品的革新等方

面均有十分重要日勺意义。

6、噪声小

由丁•机床切削速度口勺提高，功率的增K,自动化功能的增多和机床变速范围的扩大，机

床噪声问题已经成为机床设计中必须考虑日勺一种问题。

7、成本低

在保证明现机床的性能规定的同步，也要注意使机床具有很高的经济效益。对于机床生

产厂日勺经济效益来说，机床成本尤为重要。机床日勺成本不仅包括材料，加工制造费用，还包

括研制和管理费用，必须十分重视和努力减少机床的成本。

8、可靠性

机床的工作可靠性也是一项重要的技术经济指标。伴随自动化水平的不停提高，需要许

多机床，仪表，控制系统和辅助装置协同工作。它们对机床的可靠性指标H勺规定是相称高口勺。

2汽车半轴的机械加工

2.1确定生产大纲、生产T工艺特性

首先分析、研究被加工零件，通过认真阅读被加工零件图样，研究被加工零件的用途、

尺寸、形状、材料、硬度、直量、加工部位日勺构造和加工精度及表面粗糙度规定等内容。通

过产品装配图样和有关工艺资料的分析，充足认识被加工零件在产品中的地位和作用，从而

来确定汽车半轴的।机械加工工艺，使它保证多种加工规定和经济精度。

1、由N=20230件/年，懂得零件日勺生产大纲；

2、生产类型确实定一一大批量生产；

3、该工件口勺工艺特性

针对工件的构造形状及正常的经济精度和位置精度的分析，可知零件的加工规定。同步

工件是大批量生产，可以采用高度自动化专用机床进行生产，可以广泛采用高效专用夹具、

专用量具及自动检测装置。因此，在实际加工中我采用组合机床进行加工。这样轻易保证加

工精度，提高生产率，使产品成本相对减少，提高产品的经济效益。

2.2确定毛坯及材料a勺选择

2.2.1查阅资料可知零件的技术规定及构造工艺性：

1）汽车半轴外圆表面和端面加工，由于半轴头部3个孔的精度规定要对其进行钻扩较

口勺加工。

2）对热处理后的零件进行校正、探伤，保证零件的工艺性能良好。

2.2.2、确定毛坯及材料日勺选择

1）查阅零件图和技术规定及构造工艺性可知此工件采用4（）Cr材料，根据零件加制造毛

坯，精度等级为2级。分析零件日勺材料的特性，查《机械制造设计手册》来确定。

2）确定零件毛坯尺寸查工艺手册

毛坯尺寸：零件需车削加工部位比加工后单边厚2.5mm工工艺性及零件日勺轮廓、尺寸精

度、形状、位置、加工表面技术规定，最终确定了采用模锻件来

毛坯无明显的裂纹缺陷，未注圆角为R2~R3

2.2.3确定工艺路线

1）根据零件构造工艺性和经济精度，按照粗、精加工分开原则，工序集中原则，来确定

机械加工工序的安排次序，按照如下原则来初步拟订两条加工工艺路线：（1）先加工基准面,

（2）划分加工阶段，（3）先面后孔，（4）次要表面可在阶段进行加工一、分析、研究、加工

规定和现场工艺

本工件为汽车半轴，生产大纲为N=2()230件/年，是大批生产，通过深入现场调查分析零

件的加工工艺措施，定位和夹紧方式，所采用的先行日勺工艺资料，在结合机械加工工艺原则,

在保证工件所需求H勺经济精度和表面粗糙度，同步考虑产品成本及经济性，我们设计是采用

把孔加工放到组合机床上加工，这样采用一套专用的固定式夹具、专用刀具、专用量具、自

动检测装置，在此四个工位(钻、扩、钱和装卸)来排列设备，进行流水加工，可以保证孔

的经济精度6级和表面粗糙度Ra=3.2微米，节省了加工时间，提高了生产效率和经济性。按

照粗精加工分开口勺原则和工序集中的原则来拟订组合机床的工艺方案

方案1

工序1模锻毛坯

工序2退火处理

工序3粗车端面到34.5mm,半精车到34mm,钻中心孔，粗车大端外圆到中182mm,

半精车到①180mm

工序4钻小端中心孔，粗车端面保证零件总长IOO7±2mm

工序5粗车大端端面到32.5mm,半精车至32mm,粗车小端外圆到56mm半精车到

①54.6mm,精车到6540/-0.12mm

工序6粗车大端端面到12.5mm,半精车到12+0.5/0mm

工序7铳花键齿，原始齿型压力角为48,侧齿粗糙度Rav=3.2,分度圆向弧齿厚度

5.89-6.06。

工序8钻大端的孔到中lOmm到①H.8mm到①12nmi,粗糙度Ra3.2

工序9清洗

工序10去毛刺

工序11防锈处理

工序12检查入库

方案2

工序1模锻毛坯

工序2退火处理

工序3粗车端面到34.5mm,半精车到34mm,钻中心孔，粗车大端外圆到中182,半

精车到e180

工序4钻小端中心孔，粗车端面保证零件总长1007±2mm

工序5粗车大端端面到32.5mm,半精车至32mm,粗车小端外圆到56mm半精车到

①54.6mm,精车到①540/-0.12mm

工序6粗车大端端面到12.5mm,半精车到12+().5/0mm

工序7钻大端日勺孔到中10mm到①11.8mm到中12mm,粗糙度Ra3.2

工序8铳花键齿，原始齿型压力角为48,侧齿粗糙度Rav=3.2,分度圆的弧齿厚度

5.89606。

工序9清洗

工序10去毛刺

工序11防锈处理

工序12检查入库

2)工艺路线的分析比较

工艺路线的方案1,按工序分析，各面日勺车到一般机床上加工，孔加工放在组合机床上

加工，易保证孔日勺精度规定，以及加工工艺性能较高。先加工基准面的原则及先面后孔的I原

则，选择工艺方案1比较合适。

4、确定机械加工余量，总日勺工序尺寸

车大端端面单边余量2.5mm厚度为35.5mm小端的单边余量2mm直径为

58mm

零件总长1010mm

3组合机床方案的制定

3.1影响组合机床方案制定的重要原因

3.1.1被加工零件的加工精度

根据被加工零件需要在组合机床上完毕日勺加工工序及应保证的加工精度，是制定机床方案

日勺重要根据。

本工序分3个工步：钻一一扩一一钱。

3.1.2被加工零件的特点

零件材料为40Cr,硬度比较高，因此加工孔时，工步较多，并且加工定位基准是水平的

且被加工孔与基面相垂直的工件，采用卧式机床进行加工。

3.1.3零件的生产批量

零件生产批量是决定采月工位、多工位式自动线还是大批量生产特点设计组合机床的重

要原因，零件产量为2023（）件，属于大批量生产状况，则要力争减少机床数，因比应将工序

尽量集中起来加工，提高机庆运用率和生产效率。

3.1.4机床使用条件

（1）车间布置状况，组合机床的配置形式是分度回转工作台H勺形式，通过回转工作台分

度，将装在工作台上日勺工件顺次送往各工位进行加工，工作台面直径一般在1600mm如下，

工位数2〜12。

（2）工艺间口勺联络工件到组合机床加工前，毛坯成品必须到达一定规定，否则，会导

致工件在机床夹具上定位和夹具不可靠，导致刀具损害，或者不能保证规定的加工精度。

（3）使用厂的技术能力和自然条件根据厂日勺状况，选择液压传动是机械动力部件的机

床。

3.2组合机床制定工艺方案应考虑的问题

3.2.1工艺方案的原则

由于被加工零件的精度规定、加工部位尺寸、形状、构造特点、材料、生产率规定不一

样，设计组合机床必须采用不一样H勺工艺措施和工艺过程。

1、孔H勺尺寸精度钻孔的精度为10~11级，表面粗糙度为Ra=36.3。

2、扩孔一般作为较前的工序，对规定不高的孔也可以作为最终工序。精度可达9〜10

级，表面粗糙度Ra=3.2〜6.3。

3、较孔可较削圆柱孔、圆锥孔、阶梯孔等，一般孔径在40如下,个别状况也较40~100mm

日勺大孔。在钻一一扩一一较后，精度可达7〜8级，表面粗糙度Ra=1.6~3.2微米。

组合机床确定工艺方案的原则及注意日勺问题

（1）粗、精加工工序的安排必须根据零件日勺生产批量、加工精度、技术规定进行全面

日勺分析，按照经济日勺满足加工规定的原则，合理处理粗加工和精加工工序日勺安排。不要部分

详细状况一律粗、精加工或者粗、精加工工序合并的作法。一般大批量生产中，确定工艺流

程宜粗、精工序分开进行，其长处是：

1）工件能得到很好日勺冷却，有助于减少热变形及内应力变形口勺影响，对精度规定高的零

件，更需要如此安排。

2）可防止粗加工震动对加工精度、表面粗糙度口勺影响。

3）有助于精加工机床保持持久H勺精度。

4）使组合机床构造简朴，便于维修、调整。

不过，粗、精加工工序分开，将使机床台数增多。当工件生产批量不大时，由于机床运

用率低，则经济性不好。因此，在可以保证加工精度的前提下，有时也采用粗、精加工合并

在同一台机床上进行的工艺方案，但须采用措施，尽量减少由此带来的不利影响。例如使切

削余量和铸造黑皮的第一道工序与最终一道加工工序不一样步进行。在工件需要两次安装时,

应使粗、精加工工序所用夹具具有大小不一样的夹压力，若工件一次安装，也应使粗、精加

工工序分别具有不一样夹压力。

3.2.2工序集中与分散的处理

工序集中是机械加工近代口勺重要发展方向之一。组合机床也正是基于工序集中的工艺原

则发展起来的，既运用多种天一样刀具，采用多面、多工位和复合刀具等措施，在一台机床

上对一种或几种零件完毕复杂日勺工艺过程，从而有效的提高生产率，获得更好H勺技术经济效

果。但也应当看到，工序集中程度日勺提高也会带来下述某些问题：

1）工序过度集中会使机床构造复杂，刀具数量增长，机床大而粗笨，调整使用不便，可

靠性减少，反而影响生产率的提高。

2）工序过度集中导致切削负荷加大，往往由于工件刚性局限性及变形等影响加工精度。

因此提高工序集中程度时，应注意：

a、合适考虑单一工序，即把相似工艺内容日勺工序集中在同一台机床上

b、互相之间有位置精度规定的工序应集中在同一工位或同一台机床上加工。根ij如，箱体

零件各面上口勺孔，互相间有位置精度规定，其孔口勺精加工应集中在同一台机床上一次安装并

完毕加工，一般来说，对这些孔的粗加工也应尽量集中在同一台机床上进行，这可以使得精

加工余量分布均匀。

C、确定工序集中时，必须充足考虑零件与否因刚性局限性而在较大的切削力、夹压力下

变形对加工精度带来不利影响。

d、工序集中，必须考虑前述粗、精加工工序的合理安排及由于主轴箱构造及设置倒向H勺

需要，主轴排列不适宜过密，否则会导致机床、刀具调整不便，加工精度、工作可靠性、生

产率减少H勺不良后果。

（3）制定工艺方案应注意精加工后孔的表面与否容许留下螺旋后直线退刀痕迹，假如不

容许留下刀痕，则应在加工终了时，使主轴停止转动并向定位，运用夹具的让刀机构，将工

件以加工表面移离刀尖一段距离后退刀。在生产率容许状况下，也可使刀具以工进速度退回,

这样不仅不会留下刀痕，且有利提高加工精度。

4组合机床三图一卡详细设计

4.1被加工零件功的）作用及内容

被加工零件工序是根据选定的工艺方案，表达一台组合机床或自动线完毕的工艺内容、

加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技术规定，加工用定位基准、夹压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半成品状况的图纸。它不能用顾客提供日勺产品

图纸替代，而须在原零件图基础上突出本机床或自动线日勺加工内容，加上必要日勺阐明而绘制

日勺。它是组合机床设计的重要根据，也是制造、使用和调整机床的I重要技术文献。

图上应表达出：（1）被加工零件日勺形状和轮廓尺寸与本机床设计有关日勺部位的构造形状

及尺寸。（2）加工用定位基准、夹压部位及夹压方向。以便依此进行夹具的定位支承（包括

辅助定位支承）、限位、夹紧及导向系统日勺设计。（3）本道工序加工部位的尺寸、精度、表面

粗糙度、形状位置尺寸精度及技术规定，还包括本道工序对前道工序提出H勺规定（只要指定

定位基准）。（4）必要日勺文字阐明。如被加工零件编号、名称、材料、硬度、重量及加工部位

口勺余最等。

4.2被加工零件工序图

1）为了使被加工零件工序图清析明了，一定要突出木机床的加工内容。

2）加工部位的位置尺寸应由定位基准注起，为了加工及检查，尺寸应采用直角坐标系，

而不采用极坐标系。但有时因所选定位基准与设计基准不重叠，则须对加工部位规定的位置

尺寸精度进行分析计算。止匕外，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，

其公差数值日勺决定要考虑两方面，一是要能到达产品图纸规定的精度，二是采用组合机床可

以加工出来。

3）应注明零件加工对机床提出日勺某些特殊规定。如对多层壁同轴线等直径孔加工，若规

定孔表面不留退刀痕迹，则图纸上应注明规定，如机床主轴定位，工件（夹具）让刀。

4.3加工示意图

4.3.1加工示意图的J作用和内容

零件加工的工艺方案要通过加工示意图反应出来。加工示意图表达被加工零件在机床上

H勺加工过程，刀具H勺布置状况以及工件、夹具、刀具等机床各部件间口勺相对位置关系、机床

口勺工作形成及工作循环等。因此加工示意图是组合机床设计的重要图纸之一，在总体设计中

占据重要地位，它是刀具、夹具、主轴箱、液压电气装置及通用部件选择口勺重要原始资料，

也是整台组合机床布局和性能的原始规定，同步还是调整机床、刀具及试车的根据。其内容

为：

1）应反应机床日勺加工措施、加工条件及加工过程；

2）根据加工部位特点及加工规定，决定刀具类型、数量、构造及尺寸；

3）决定主轴的构造类型、规格尺寸及外伸长度。

4）选择原则或设计专用日勺接杆、浮动卡头、导向装置等，并决定它们的构造、参数及尺

寸。

5）标明主轴、接杆（卡头）、夹具（导向）与工作之间的联络尺寸、配合及精度。

6）根据机床规定的生产率及刀具、材料特点等，合理确定并标注主轴的切削用量。

7）决定机床动力部件的工作行程及工作循环。

4.3.2加工示意图的画法及注意事项

1）加工示意图应绘制成展开图。按比例用实线画出工件外形。加工部位、加工表面画粗

实线。必须使工件和加工措施与机床布局吻合。为简化设计，同一多轴箱上构造尺寸完全相

似的主轴（指加工表面，所用刀具及导向，主轴及接杆等规格尺寸、精度完全相似时）只画

一根，但必须在主轴上标注与工件孔号相对应H勺轴号。

2）一般状况下，在加工示意图上，主轴分布不按真实距离绘制。当主轴彼此间很近或需

要设置构造尺寸较大的导向装置时，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、导向等与否互相干涉。

3）主轴应从端面画起；刀具画加工终了位置。

（3）选择刀具、导向及有关计算

1）刀具的选择刀具选择的一般原则要考虑工件加工尺寸精度，表面粗糙度，切屑的排

除及生产率规定等原因。

2）导向日勺选择在组合机床上加工孔，除用刚性主轴方案外，工件日勺尺寸，位置精度重

要是靠刀具日勺导向装置来保证日勺。导向装置日勺作用：保证刀具相对工件的对的位置，保证各

刀具互相间的对的位置，提高刀具系统的支承刚性。

本次设计使用的是活动钻模板，其导向装置要随机床多轴箱一起移动。

组合机床上刀具的导向装置一般分为固定式导向和旋转式导向两大类。本次设计选用固

定式导向装置。固定式导向装置的I导套装在钻模板上固定不动，刀具或刀杆导向部分在导套

内可以转动和移动。一般用于钻头、扩孔钻、绞刀复合刀具或链杆的导向。这种导向精度较

高，但轻易磨损，合用于小孔加工。导向数量应根据工匠形状，内部构造，刀具刚性，加工

精度及详细加工状况决定。导向H勺重要参数包括：导套的直径及公差配合导套的长度，导套

离工件端面的距离等。

钻：导向长度1尸（1〜2.5）口

取L=8mm；

导套至工件端面於J距离L=（1~L5）Dj,取1?=14mm；

扩：导向长度1尸（2〜4）D2

取L=8mm；

导套至工件端面日勺跑离L=（1~1.5）D2,MX12=10mm；

校:导向长度L=（2~4）D3

取L=8mm；

导套至工件端面『、J距离1,=（0.5-1.5）Di，取

4.3.3初定主轴类型、尺寸、外伸长度和选择接杆

主轴尺寸规格应根据选定的切削用量计算出切削扭距M,初定主轴直径d,再综合考

虑加工精度和详细工作条件，决定主轴外伸部分尺寸及配套的刀具接杆莫氏锥度号。根

据前面日勺计算己经得到各主轴的直径（钻：主轴直径40mm；扩：主轴直径30mm；较：

主轴直径20mm）

钻：主轴外伸尺寸L=115接杆莫氏圆锥号2、3%=50/36

扩：主轴外伸尺寸L=115接杆莫氏圆锥号2、3%=40/28

较：主轴外伸尺寸L=115接杆莫氏圆锥号1、2、%=32/20

3

（5）由主轴箱的所有刀具主轴中找出影响联络尺寸的关键刀具（即其中最长的刀具）。

（6）确定动力部件的工作循环及工作行程。

A、工作进给长度L工应等于工件加工部位长度L与刀具切入长度L1和切出长度L2之和。

即L[=L[+L+L2

切入长度一般为5~l()mm,根据工件端面日勺误差状况确定。

切出长度L2确实定

工序名称钻孔扩孔校孔镇孔攻螺纹

（）

切出长度gd+3~80〜1510-155-105+L切

d为钻头直径，L切为丝锥切削部分长度。

L钞=8+12+8=28mm

L扩=8+12+10=30mm

L校二8十12+10=32iiun

B、迅速退回长度等于迅速引进与工作进给长度之和。

C、动力部件总行程长度

动力部件的总行程应除保证规定的工作循环工作行程外，还要考虑装卸和调整刀具的以

便。

4.3.4确定各工序的切削用量

为了使加工过程次序进行并稳定保证加工精度，必须合理确实定工序间余量，有关工艺

设计资料：

加工工序加工孔径(mm)

钻孔10

扩孔11.8

较孔12

确定工序间余量应注意：工件经从新安装或在多工位机床上加工，应使加工大余量，以

消除转位、定位误差日勺影响。

选择切削用量

1、切削用量选择与否合理，对组合机床的加工精度、生产率、刀具耐用度、机床的布局

形式及正常工作均有很大影响。

1）在大多数状况下，组合机床为多轴、多刀、多面同步加工。因此，所选切削用量，根

据经验应比一般万能机床单刀加工低30%左右。

2）组合机床为多轴主轴箱上所有刀具共用一种进给系统，一般为原则动力滑台。

2、确定切削用量应注意的问题

（1）尽量做到合理运用所有的刀具，充足发挥其性能；

（2）复合刀具切削用量选择，应考虑刀具日勺使用寿命；

（3）选择切削用量时，应注意零件生产批量的影响；

（4）切削用量选择应有助于主轴箱日勺设计；

（5）选择切削用量时，还必须考虑所选动力滑台的性能。

3、组合机床切削用量选择措施

必须从实际出发，根据加工精度、工件材料、工件条件、技术规定等进行分析，按照经

济的满足加工规定的原则，合理的）选择切削用量。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。

确定切削力、切削扭矩、切削功率及刀具耐用度

F=33Df07。产

T=16.5D2f08o■严

钻孔：010(其中Dl=10mm,f=0.1mm/r,V1=17m/min,(rh=700MPa)

F|=33X10X0.083°7X70007S

=462x0.324x109

=8960.99N

Tl=25647.9(N*mm)

「25647.9*18一”、

P.=-------------------=1.43(kw)

19740*3.14*10

v,二=>n.==541r/min

1000

d=B^107^=29.21mm

查表3—4,取d=36mm

扩孔：。11.8(其中D?=10mm,f=0.1Imm/r,v2=6m/min,ab=700MPa)

F2=1166.8

d-B0()7；-24.571111H

_5129.58*15

p2=().213(kw)

-9740*3.14*11.8

T2=5l29.58(N・mm)

v.==>n2==405r/min

1000

查表3—4,取d-28mm

较孔：。16(其中D3=6mm,f=0.45mm/r,v3=5m/min,ah=700MPa)

查表3——4,取d=20mm

1277.395*15

P2==0.213(kw)

9740*3.14*12

T3=1277.395(N»mm)

----=n3==1OOr/min

1000

F,,=（F1+F,+F「）*3

=3127.3N

取F^=32023N

P=3（PI+P2+P3）

=3（1.42+0.213+0.01）=4.93

P『%=49%o%=6.16kw

取P,=7.5kw日勺电动机。

1）刀具时选择刀具选择的一般原则要考虑工件加工尺寸精度，表面粗糙度，切屑的排除

及生产率规定等原因，在这里我选用日勺是专用刀具。

2）导向日勺选择在组合机床上加工孔，除用刚性主轴方案外，工件日勺尺寸，位置精度重

要是靠刀具日勺导向装置来保证日勺。导向装置日勺作用：保证刀具相对工件时对时位置，保证各

刀具互相间的对的位置，提高刀具系统的支承刚性。

本次设计使用的是固定钻模板

组合机床上刀具的导向装置一般分为固定式导向和旋转式导向两大类。本次设计选用固

定

1）加工示意图应与机床实际加工状态一致；

2）尺寸应完整，尤其是从主轴箱端面到刀尖的轴向尺寸应齐全，以备检查行程和调整机

床使用。

3）对多面、多工位机床，还应按各工位加工内容，用缩小比例画出加工部件示意图并标

注孔号；对于回转工作台和鼓轮式机床，应画出加工时在其上面的位置示意图，以便清晰的

表达出工件与主轴箱上主轴的排列位置。

4）加工示意图上应有加工过程H勺工作循环图及各行程长度。

4.4机床联络尺寸总图

4.4.1、联络尺寸总图的作用与内容

机床联络尺寸总图是以被加工零件工序图和加工示意图为根据，并按初步选定的重要通

用部件以及确定的专业部件的总体构造而绘制的。是用来表达机床FI勺配置型式、重要构成及

各部件安装位置、互相联络、运动关系和操作方位的总体布局图。用以检查各部件相对位置

及尺寸联络能否满足加工规定和通用部件与否选择合适；它为多轴箱、夹具等专用部件设计

提供重要根据；它可以当作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

以检查与否适应顾客现场使用环境。

内容：1）表明机床日勺配置形式和总布同。2）完整洁全地反应各部件间H勺重要装配关系

和联络尺寸、专用部件H勺重要轮廓尺寸、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。3）标注重要通用部件口勺规格代号和电动机型号、功率及转速，

并标出机床分组编号及组件名称，所有组件应包括机床所有通用及专用零部件，不得遗漏。4）

标明机床验收原则及安装规程。

4.4.2绘制机床联络尺寸总图之前应确定日勺重要内容

1）选择动力部件

影响动力部件的重要原因：（1）切削功率；（2）进给力；（3）进给速度；（4）行程

根据前面日勺计算可知取P总=5.5kw日勺电动机。查表5—37,选用1TD系列动力箱。

型号型式电机型号电动机功率电机转速输出轴转速

L3(mm)

1TD50I7.5kw4001440r/