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中文摘要
組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專(zhuān)用部件組成的一種高效專(zhuān)用機(jī)床。它能從多面、多工位、多軸對(duì)一個(gè)或幾個(gè)工件同時(shí)進(jìn)行加工，和一般的萬(wàn)能機(jī)床相比，具有設(shè)計(jì)周期短、成本低、自動(dòng)化程度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括：繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖；確定主軸箱結(jié)構(gòu)；計(jì)算主軸、傳動(dòng)軸坐標(biāo)；繪制多軸箱總圖，、零件圖、加工示意圖。組合機(jī)床的設(shè)計(jì)是根據(jù)市場(chǎng)的需求，在現(xiàn)有的制造條件和新工藝的發(fā)展，運(yùn)用科學(xué)技術(shù)發(fā)展而發(fā)展的。因此，組合機(jī)床設(shè)計(jì)的發(fā)展也在先進(jìn)的機(jī)械制造技術(shù)和機(jī)械制造工業(yè)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。
[關(guān)鍵字]:組合機(jī)床 主軸箱 齒輪模數(shù)
Abstract
Combination Machine Tool is required under the workpiece to a large number of common components, based on a few specific components together with an efficient machine tools.It from the multi-faceted, multi-site, multi-axis workpiece on one or several simultaneous processing. Compared with the general multi-function machines, with shorter design cycles, low cost, high degree of automation, process quality, reduce labor intensity and so on.Design include: multi-axle design drawing; to determine the structure of the spindle box; calculate the spindle, drive shaft coordinates; draw more axle box of the map part of the diagram, schematic processing.According to market demand, the existing manufacturing conditions and on the development of new technology, the use of science and technology to development.Therefore, the development of Combination Machine Tool design are advanced machinery manufacturing technology and machinery manufacturing industry played a pivotal role.
[Key words]:Combination machine tools; Spindle box ;Gear module
目 錄
中文摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的 1
1.2 組合機(jī)床的特點(diǎn) 1
1.3 組合機(jī)床的發(fā)展前景 2
1.3.1 組合機(jī)床產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化 2
1.3.2 組合機(jī)床的快速轉(zhuǎn)變 2
1.3.3 組合機(jī)床技術(shù)裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 4
1.3.4 組合機(jī)床行業(yè)的發(fā)展思考 5
第2章 擬定方案 7
2.1 制定工藝方案要求 7
2.2 確定機(jī)床配置形式及結(jié)構(gòu)方案 7
2.3 總體設(shè)計(jì)－三圖一卡 7
2.4 主要技術(shù)參數(shù)及要求 7
第3章 確定切削用量及選用刀具 9
3.1 選擇切削用量 9
3.1.1 床切削用量選擇的特點(diǎn) 9
3.1.2 用量應(yīng)注意的問(wèn)題 9
3.2 確定切削力，切削扭矩，切削功率 9
第4章 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)－三圖一卡 11
4.1 被加工零件工序圖 11
4.1.1 被加工零件工序圖的作用及內(nèi)容 11
4.1.2 注意事項(xiàng) 11
4.2 加工示意圖 11
4.2.1 加工示意圖的作用及內(nèi)容 11
4.2.2 注意事項(xiàng) 12
4.2.3 選擇刀具結(jié)構(gòu) 12
4.2.4 初定主軸類(lèi)型，尺寸 13
4.2.5 加工示意圖上的重要尺寸 14
4.2.6 確定動(dòng)力部件的工作循環(huán)及工作行程 14
4.2.7.其它應(yīng)注意的問(wèn)題 14
4.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 14
4.3.1 聯(lián)系尺寸圖的作用及內(nèi)容 14
4.3.2 選擇動(dòng)力部件 15
4.3.3 聯(lián)系尺寸圖應(yīng)考慮的主要問(wèn)題 16
4.3.4 聯(lián)系尺寸圖的畫(huà)法與步驟 16
4.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 17
4.4.1.理想生產(chǎn)率Q 17
4.4.2 實(shí)際生產(chǎn)率Q1 17
4.4.3 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡的一般格式 18
第5章 組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì) 20
5.1 概 述 20
5.2 通用鉆孔主軸箱的組成 20
5.3 主軸箱的設(shè)計(jì)步驟與內(nèi)容 20
5.4 主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇及動(dòng)力計(jì)算 21
5.4.1 主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇 21
5.4.2 主軸直徑和齒輪模數(shù)的初步確定 21
5.4.3 主軸箱的動(dòng)力計(jì)算 22
5.5 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 23
5.5.1 對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的一般要求 23
5.5.2 擬定主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的基本方法 23
5.5.3 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般要求 23
5.6 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 24
5.6.1 多軸箱傳動(dòng)路線(xiàn)擬定 24
5.6.2 確定傳動(dòng)軸位置及齒輪齒數(shù) 25
5.6.3 主軸箱傳動(dòng)軸坐標(biāo)計(jì)算，繪制坐標(biāo)檢查圖 26
5.7 主軸的潤(rùn)滑、變速 29
5.8 主軸箱總圖設(shè)計(jì) 29
5.8.1 主視圖 29
5.8.2 展開(kāi)圖 30
5.8.3 主軸和傳動(dòng)軸裝配圖 30
5.8.4 主軸箱技術(shù)條件 30
總 結(jié) 31
參考文獻(xiàn) 32
致 謝 33
第1章 緒論
畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生畢業(yè)前完成學(xué)習(xí)任務(wù)所必須的重要環(huán)節(jié)，它是我們機(jī)械制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)四年所學(xué)專(zhuān)業(yè)課的綜合應(yīng)用，更是培養(yǎng)我們獨(dú)立思考和動(dòng)手能力的重要過(guò)程。
1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的
1. 培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)的技能，分析解決機(jī)械工程實(shí)際問(wèn)題的能力，使們懂得生產(chǎn)技術(shù)工作的一般程序和方法。
2. 培養(yǎng)我們工程技術(shù)工作所必須的全局觀(guān)念，生產(chǎn)觀(guān)念和經(jīng)濟(jì)觀(guān)念，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想和和嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)。
3. 培養(yǎng)我們的調(diào)查、研究、閱讀技術(shù)文獻(xiàn)、資料手冊(cè)，進(jìn)行工程計(jì)算，圖樣繪制及編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)的能力。
4. 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目：《減速器箱蓋鉆孔組合機(jī)床設(shè)計(jì)》。
1.2 組合機(jī)床的特點(diǎn)
1 組合機(jī)床是由大量的通用部件和少量的專(zhuān)用部件組成的工序集中的高效率專(zhuān)用機(jī)床。
2 組合機(jī)床上的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件約占全部機(jī)床零部件總量的70-80%，因此設(shè)計(jì)和制造的周期短，投資少，經(jīng)濟(jì)效益好。
3 由于組合機(jī)床采用多刀技工，并且自動(dòng)化程度高，因而比通用機(jī)床生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動(dòng)強(qiáng)度低。
4 組合機(jī)床的通用部件是經(jīng)過(guò)周密設(shè)計(jì)和長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的，又有專(zhuān)門(mén)廠(chǎng)成批制造，因此結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，工作可靠，使用和維修方便。
5 在組合機(jī)床上加工零件時(shí)，由于采用專(zhuān)用夾具，刀具和導(dǎo)向裝置等，加工質(zhì)量靠工藝裝備保證，對(duì)操作工人的技術(shù)水平要求不高。
6當(dāng)被技工產(chǎn)品更新時(shí)，采用其他類(lèi)型的專(zhuān)用機(jī)床時(shí)其大部分部件要報(bào)廢，用組合機(jī)床時(shí)，其通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件可以重復(fù)利用，不必另行設(shè)計(jì)和制造。
7組合機(jī)床易于聯(lián)成組合機(jī)床自動(dòng)線(xiàn)，以適應(yīng)大規(guī)模的生產(chǎn)需要。組合機(jī)床的通用部件絕大多數(shù)由機(jī)械工業(yè)頒布成國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并按標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的名義尺寸，主參數(shù)，互換尺寸等定型，各種通用部件之間有配套關(guān)系。這樣，用戶(hù)可根據(jù)被加工零件的尺寸，形狀和技術(shù)要求等，選用通用部件，組成不同形式的組合機(jī)床，以滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要。
上述組合機(jī)床的特點(diǎn)及使用范圍，加工零件所能達(dá)到的加工精度，表面粗糙度及技術(shù)要求，結(jié)合本次設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)了減速器箱蓋鉆孔組合機(jī)床設(shè)計(jì)。
1.3 組合機(jī)床的發(fā)展前景
組合機(jī)床未來(lái)的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠等傳動(dòng)，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動(dòng)更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。
我國(guó)加入WTO以后，制造業(yè)所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)適時(shí)調(diào)整戰(zhàn)略，采取了積極的應(yīng)對(duì)策略，出現(xiàn)了產(chǎn)、銷(xiāo)兩旺的良好勢(shì)頭，截至2002年9月份，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)僅組合機(jī)床產(chǎn)品一項(xiàng)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量已達(dá)800余臺(tái)，產(chǎn)值達(dá)3個(gè)億以上，較2001年同比增長(zhǎng)了10%以上, 另外組合機(jī)床行業(yè)工業(yè)增加值、產(chǎn)品銷(xiāo)售率、全員工資總額、出口交貨值等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均有不同程度的增長(zhǎng)，新產(chǎn)品、新技術(shù)較去年均有大幅度提高，可見(jiàn)行業(yè)企業(yè)運(yùn)營(yíng)狀況良好。
1.3.1 組合機(jī)床產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化
組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)主要針對(duì)汽車(chē)、摩托車(chē)、內(nèi)燃機(jī)、農(nóng)機(jī)、工程機(jī)械、化工機(jī)械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專(zhuān)用設(shè)備，隨著我國(guó)加入WTO后與世界機(jī)床行業(yè)進(jìn)一步接軌，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開(kāi)始向數(shù)控化、柔性化轉(zhuǎn)變。從近兩年的企業(yè)生產(chǎn)情況看，數(shù)控機(jī)床與加工中心的市場(chǎng)需求量在上升，而傳統(tǒng)的鉆、鏜、銑組合機(jī)床則有下降趨勢(shì)，中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)學(xué)會(huì)的《機(jī)床工具行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)報(bào)表》的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，僅從幾個(gè)全國(guó)大型重點(diǎn)企業(yè)生產(chǎn)情況看，2000年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床590臺(tái)，產(chǎn)值10731萬(wàn)元，生產(chǎn)加工中心118臺(tái)，產(chǎn)值4601萬(wàn)元； 2001年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床685臺(tái)，產(chǎn)值17969萬(wàn)元，生產(chǎn)加工中心129臺(tái)，產(chǎn)值5760萬(wàn)元；而2002年，截至9月份，數(shù)控機(jī)床、加工中心產(chǎn)量、產(chǎn)值已接近2001年全年水平，故市場(chǎng)在向數(shù)控、高精制造技術(shù)和成套工藝裝備方面發(fā)展。
1.3.2 組合機(jī)床的快速轉(zhuǎn)變
“九五”后期，在組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)的50余家組合機(jī)床分會(huì)會(huì)員中，僅有兩家企業(yè)實(shí)行了股份制改造，一家企業(yè)退出國(guó)有轉(zhuǎn)為民營(yíng)，其余都是國(guó)有企業(yè)。而從2001年至今，不到兩年的時(shí)間里，就先后有十幾家企業(yè)實(shí)行股份制改造，一些小廠(chǎng)幾乎全部退出國(guó)有轉(zhuǎn)為民營(yíng)，現(xiàn)在一些國(guó)家重點(diǎn)國(guó)有企業(yè)也在醞釀股份制改造，轉(zhuǎn)制已勢(shì)不可擋，“民營(yíng)經(jīng)濟(jì)在經(jīng)歷了從被歧視、被藐視到不可小視和現(xiàn)在的高度重視4個(gè)階段后，煥發(fā)勃勃生機(jī)?！苯M合機(jī)床行業(yè)企業(yè)正在以股份制、民營(yíng)化等多種形式快速發(fā)展。
組合機(jī)床總類(lèi)多元化，下圖為各種組合機(jī)床：
（a） ZHX-W/L-630臥立式組合銑床
（b） ZH1X系列銑削組合機(jī)床
（c） ZHX系列銑削組合機(jī)床
（d） LTX-63龍門(mén)式鏜銑組合機(jī)床
·
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（e） ZHXZ160C轉(zhuǎn)盤(pán)銑床
圖1-1 各類(lèi)組合機(jī)床
1.3.3 組合機(jī)床技術(shù)裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
組合機(jī)床及其自動(dòng)線(xiàn)是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng)化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國(guó)傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線(xiàn)主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類(lèi)和軸類(lèi)零件（近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車(chē)端面和凸臺(tái)，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等。組合機(jī)床的分類(lèi)繁多，有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)式組合機(jī)床等；隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，一種新型的組合機(jī)床——柔性組合機(jī)床越來(lái)越受到人們的青睞，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)更換，配以可編程序控制器（PLC）、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。另外，近年來(lái)組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)（清洗機(jī)、裝配機(jī)、綜合測(cè)量機(jī)、試驗(yàn)機(jī)、輸送線(xiàn)）等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來(lái)越大。
由于組合機(jī)床及其自動(dòng)線(xiàn)是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專(zhuān)用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶(hù)特殊要求而設(shè)計(jì)的，它涉及到加工工藝、刀具、測(cè)量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國(guó)組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線(xiàn)總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國(guó)家要相對(duì)落后，國(guó)內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動(dòng)線(xiàn)幾乎都從國(guó)外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢(shì)必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，市場(chǎng)要求我們不斷開(kāi)發(fā)新技術(shù)、新工藝，研制新產(chǎn)品，由過(guò)去的“剛性”機(jī)床結(jié)構(gòu)，向“柔性”化方向發(fā)展，滿(mǎn)足用戶(hù)需求，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。
現(xiàn)僅就近幾年大連組合機(jī)床研究所研制的組合機(jī)床及其自動(dòng)線(xiàn)對(duì)目前我國(guó)組合機(jī)床及其自動(dòng)線(xiàn)裝備技術(shù)的基本情況進(jìn)行說(shuō)明。
（1）為某冰箱壓縮機(jī)廠(chǎng)提供的ZHS-1283冰箱壓縮機(jī)外支撐八工位回轉(zhuǎn)工作臺(tái)組合機(jī)床，鏜孔精度?9.097mm±0.004mm, 表面粗糙度Ra0.8μm，節(jié)拍時(shí)間26s（2件），采用交流伺服滑臺(tái)，HSK接桿，主軸帶中孔冷卻液通道，全封閉防護(hù)。
（2）ZHS-XU86凸輪軸軸承蓋加工自動(dòng)線(xiàn)是為某汽車(chē)公司研制的用于30萬(wàn)輛轎車(chē)生產(chǎn)的高精度、高生產(chǎn)率、多品種數(shù)控自動(dòng)線(xiàn)。該線(xiàn)采用多種先進(jìn)技術(shù)：可控扭矩夾緊扳手、氣浮輸送、電液比例閥、高精度空心錐柄接桿、高密度材料鏜桿、數(shù)控精密十字滑臺(tái)、分布式控故障診斷及顯示系統(tǒng)、大流量冷卻排屑和全封閉防護(hù)系統(tǒng)，節(jié)拍38s。
（3）UD80型換刀換箱柔性加工單元。該單元是一種高效、高精度與高柔性的數(shù)控機(jī)床，機(jī)床有5個(gè)坐標(biāo)，交換托板尺寸為800mm×800mm，刀庫(kù)容量60，120，180任選，箱庫(kù)容量12個(gè)，能在一次裝夾下完成銑、鉆、鉸、鏜孔、鏜車(chē)等工序的單軸加工和多軸加工，適合中大批量生產(chǎn)規(guī)模的箱體零件和成組雜件的加工，也適用于中小批量多品種零件的生產(chǎn)。
（4）為某航空動(dòng)力機(jī)械公司生產(chǎn)的柔性生產(chǎn)線(xiàn)的物流輸送系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了鏈?zhǔn)侥Σ凛啙L道、電動(dòng)滾筒、托盤(pán)自動(dòng)識(shí)別、計(jì)算機(jī)生產(chǎn)調(diào)度等技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)被輸送零部件的定向、定位、升降、回轉(zhuǎn)，通過(guò)編碼識(shí)別及計(jì)算機(jī)的生產(chǎn)調(diào)度實(shí)現(xiàn)無(wú)序混流輸送等。
上述組合機(jī)床代表了目前我國(guó)組合機(jī)床裝備較高的技術(shù)水平，但隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇和對(duì)產(chǎn)品需求的提高，高精度、高生產(chǎn)率、柔性化、多品種、短周期、數(shù)控組合機(jī)床及其自動(dòng)線(xiàn)正在沖擊著傳統(tǒng)的組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)，因此組合機(jī)床裝備的發(fā)展思路必須是以提高組合機(jī)床加工精度、組合機(jī)床柔性、組合機(jī)床工作可靠性和組合機(jī)床技術(shù)的成套性為主攻方向。一方面，加強(qiáng)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，提高組合機(jī)床產(chǎn)品數(shù)控化率；另一方面，進(jìn)一步發(fā)展新型部件，尤其是多坐標(biāo)部件，使其模塊化、柔性化，適應(yīng)可調(diào)可變、多品種加工的市場(chǎng)需求。從2002年年底第21屆日本國(guó)際機(jī)床博覽會(huì)上獲悉，在來(lái)自世界10多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的500多家機(jī)床制造商和團(tuán)體展示的最先進(jìn)機(jī)床設(shè)備中，超高速和超高精度加工技術(shù)裝備與復(fù)合、多功能、多軸化控制設(shè)備等深受歡迎。據(jù)專(zhuān)家分析，機(jī)床裝備的高速和超高速加工技術(shù)的關(guān)鍵是提高機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度。該屆博覽會(huì)上展出的加工中心，主軸轉(zhuǎn)速10000～20000r/min，最高進(jìn)給速度可達(dá)20～60m/min；復(fù)合、多功能、多軸化控制裝備的前景亦被看好。在零部件一體化程度不斷提高、數(shù)量減少的同時(shí)，加工的形狀卻日益復(fù)雜。多軸化控制的機(jī)床裝備適合加工形狀復(fù)雜的工件。另外，產(chǎn)品周期的縮短也要求加工機(jī)床能夠隨時(shí)調(diào)整和適應(yīng)新的變化，滿(mǎn)足各種各樣產(chǎn)品的加工需求。 然而更關(guān)鍵的是現(xiàn)代通信技術(shù)在機(jī)床裝備中的應(yīng)用，信息通信技術(shù)的引進(jìn)使得現(xiàn)代機(jī)床的自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高，操作者可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或手機(jī)對(duì)機(jī)床的程序進(jìn)行遠(yuǎn)程修改，對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行監(jiān)控并積累有關(guān)數(shù)據(jù)；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)遠(yuǎn)程的設(shè)備進(jìn)行維修和檢查、提供售后服務(wù)等。在這些方面我國(guó)組合機(jī)床裝備還有相當(dāng)大的差距，因此我國(guó)組合機(jī)床技術(shù)裝備高速度、高精度、柔性化、模塊化、可調(diào)可變、任意加工性以及通信技術(shù)的應(yīng)用將是今后的發(fā)展方向。
1.3.4 組合機(jī)床行業(yè)的發(fā)展思考
近兩年雖然組合機(jī)床行業(yè)產(chǎn)銷(xiāo)呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，但行業(yè)內(nèi)一些企業(yè)同樣存在負(fù)債經(jīng)營(yíng)的情況，主要原因是傳統(tǒng)的組合機(jī)床產(chǎn)品不能滿(mǎn)足用戶(hù)柔性化、高精度、短周期的市場(chǎng)需求，同時(shí)組合機(jī)床行業(yè)一些企業(yè)存在現(xiàn)代化管理水平低、人才流失嚴(yán)重、科研成果不能迅速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力等缺陷。為此提制系統(tǒng)與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、出如下建議。
（1）提高現(xiàn)代化管理水平。中國(guó)加入WTO后，迫切要求企業(yè)提高現(xiàn)代化管理水平，進(jìn)一步深化企業(yè)內(nèi)部改革，建立健全適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行機(jī)制，“建立企業(yè)的科學(xué)的管理體制，做到集權(quán)有道、分權(quán)有序、授權(quán)有章、用權(quán)有度的責(zé)權(quán)利內(nèi)在統(tǒng)一的有機(jī)結(jié)合，是提高企業(yè)控制力所必須的?！币獜氐赘淖兟浜蟮捏w制，必須樹(shù)立全球化經(jīng)營(yíng)理念，提高國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力，建立市場(chǎng)快速反應(yīng)機(jī)制，以適應(yīng)日趨發(fā)展的市場(chǎng)需求。
（2）亟待提高企業(yè)創(chuàng)新能力。企業(yè)的生存，關(guān)鍵在于產(chǎn)品的生命力。已步入電子時(shí)代的今天，傳統(tǒng)的組合機(jī)床已經(jīng)不能適應(yīng)高速發(fā)展的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需要，這就要求企業(yè)必須適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，建立技術(shù)創(chuàng)新體系，推進(jìn)企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，加速向柔性化、數(shù)控化、高精度、短周期方向發(fā)展，提高組合機(jī)床適用范圍和市場(chǎng)覆蓋面；同時(shí)實(shí)施名牌戰(zhàn)略，爭(zhēng)創(chuàng)世界品牌, 加速我國(guó)組合機(jī)床的發(fā)展進(jìn)程，使我國(guó)組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)在世界制造領(lǐng)域里立于不敗之地。
（3）企業(yè)發(fā)展、技術(shù)創(chuàng)新和管理水平的提高都需要高技術(shù)人才。在全球化經(jīng)濟(jì)格局不斷明朗的今天，人才爭(zhēng)奪戰(zhàn)已滲透到各個(gè)領(lǐng)域，組合機(jī)床行業(yè)應(yīng)適時(shí)把握國(guó)際大環(huán)境，廣招高技術(shù)人才、高技能工人。現(xiàn)在企業(yè)尤其缺少高技能工人，專(zhuān)家指出，目前我國(guó)企業(yè)產(chǎn)品平均合格率僅為7成，不良產(chǎn)品每年損失近27000億元，而其中50%以上系由工人技能不高所致。因此，建立強(qiáng)大的技術(shù)生力軍，不斷更新知識(shí)，更新觀(guān)念，依靠?jī)?yōu)秀的高技術(shù)人才、高技能工人，加快企業(yè)信息化建設(shè)，是企業(yè)發(fā)展的必由之路。
綜上所述，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)一要開(kāi)展科技攻關(guān)，攻克當(dāng)前行業(yè)企業(yè)技術(shù)發(fā)展上的難題；二要加強(qiáng)與國(guó)外的合資合作，利用和學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，提高企業(yè)的現(xiàn)代化管理水平和技術(shù)水平；三要通過(guò)對(duì)引進(jìn)技術(shù)的消化吸收進(jìn)行再創(chuàng)新，發(fā)展自己的產(chǎn)品。通過(guò)我們的努力，使我國(guó)真正由制造大國(guó)變成制造強(qiáng)國(guó)。
第2章 擬定方案
2.1 制定工藝方案要求
這是設(shè)計(jì)組合機(jī)床最重要的一步。工藝方案制定的正確與否將決定機(jī)床能否達(dá)到“體積小，質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，效率高，質(zhì)量好”的要求。
2.2 確定機(jī)床配置形式及結(jié)構(gòu)方案
根據(jù)選定的工藝方案確定機(jī)床的配置形式，并定出影響機(jī)床總體布局和技術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)方案，既要考慮能實(shí)現(xiàn)工藝方案，又要確保零件的加工精度，技術(shù)要求及生產(chǎn)率；還要考慮機(jī)床的操作方便可靠，易于維修，且排屑情況良好。
2.3 總體設(shè)計(jì)－三圖一卡
在選定工藝方案并確定機(jī)床配置形式，結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案圖紙的設(shè)計(jì)，這些圖紙包括：被加工工件工序圖，加工示意圖，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計(jì)算卡，統(tǒng)稱(chēng)“三圖一卡”設(shè)計(jì)。通常在總體設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)機(jī)床的夾具方案有所考慮，并確定主軸箱的輪廓尺寸，這樣才能確定機(jī)床各部件間的相互關(guān)系。
1.影響組合機(jī)床方案制定的主要因素：
（1）被加工零件的加工精度
（2）被加工零件的特點(diǎn)
（3）零件的批量生產(chǎn)
（4）機(jī)床使用條件
2.其它應(yīng)注意的問(wèn)題：
（1）在確定機(jī)床配置形式和結(jié)構(gòu)方案時(shí)，要合理解決工序集中問(wèn)題；
（2）要注意排屑和操作方便性；
（3）選擇機(jī)床配置形式要考慮工作可靠性；
（4）組合機(jī)床主要用于批量生產(chǎn)。
2.4 主要技術(shù)參數(shù)及要求
1. 對(duì)減速器箱蓋蓋6個(gè)孔進(jìn)行鉆孔。 即6—M8，深44mm
2. 工件材料：灰鑄鐵HT200，硬度為HB175—255.
3. 生產(chǎn)綱領(lǐng)：年產(chǎn)量6萬(wàn)件，兩班制生產(chǎn)。
4. 汽車(chē)變速器箱蓋鉆孔組合機(jī)床是大型組合機(jī)床，采用固定式夾具的單工位的配置型式組合機(jī)床，這類(lèi)組合機(jī)床工作臺(tái)和夾具都固定不動(dòng)，動(dòng)力滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)滑臺(tái)上的動(dòng)力臂實(shí)現(xiàn)切削運(yùn)動(dòng)。這種組合機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，靈活，便于設(shè)計(jì)，制造和操作。根據(jù)工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及精度要求，以下表面為基加工表面，夾緊力水平其余四個(gè)側(cè)面限制了四個(gè)自由度，這樣六個(gè)自由度都得到了限制，夾緊力與切削力同向，定位準(zhǔn)確，夾緊力可靠，以便以此進(jìn)行夾具的定位支承，限位，夾緊，導(dǎo)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
5. 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)----三圖一卡：即
繪制被加工零件的工序圖：它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是制造，使用，檢驗(yàn)和調(diào)整機(jī)床的主要技術(shù)依據(jù) 。
（1）繪制加工示意圖：它是刀具，輔具，夾具，主軸箱，液壓電氣裝置設(shè)計(jì)及通用部件選擇的主要技術(shù)依據(jù)，原始資料，也是整合組合機(jī)床布局和性能的原始要求，同時(shí)還是調(diào)整機(jī)床，刀具及試車(chē)的依據(jù)。
（2）繪制聯(lián)系尺寸圖：聯(lián)系尺寸圖用來(lái)表示機(jī)床各組成部件的相互裝配關(guān)系和運(yùn)動(dòng)關(guān)系，以檢查機(jī)床各部件相對(duì)位置尺寸聯(lián)系是否滿(mǎn)足加工要求，通用部件的選擇是否合理，并為進(jìn)一步開(kāi)展主軸箱等專(zhuān)用部件，零件的設(shè)計(jì)聽(tīng)過(guò)依據(jù)。
（3）機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡：它用來(lái)反應(yīng)機(jī)床加工過(guò)程，完成每一動(dòng)作所需的時(shí)間，切削用量，機(jī)床生產(chǎn)率及機(jī)床負(fù)荷率等。
第3章 確定切削用量及選用刀具
3.1 選擇切削用量
確定了在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容后，就可以著手選擇切削用量，切削用量選擇是否合理，對(duì)組合機(jī)床的加工精度，生產(chǎn)率，刀具耐用度，機(jī)床的布局型式及正常工作均勻很大影響。
3.1.1 床切削用量選擇的特點(diǎn)
1.在大多數(shù)情況下，組合機(jī)床為多軸，多刀，多面同時(shí)加工，因此，所選切削用量，根據(jù)一般經(jīng)驗(yàn)應(yīng)比一般萬(wàn)能機(jī)床單刀加工低30%左右。
2.組合機(jī)床多軸主軸箱上所用刀具共有一個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)，通常為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái)，工作時(shí)要求所有刀具的沒(méi)分鐘進(jìn)給量相同，且等于動(dòng)力滑臺(tái)的沒(méi)分鐘進(jìn)給量，這個(gè)每分鐘進(jìn)給量（mm/min）應(yīng)是適合于所用刀具的平均值。因此，用一主軸箱上刀具主軸可設(shè)計(jì)成不同轉(zhuǎn)速和選擇不同每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r）與其相適應(yīng)，以滿(mǎn)足不同直徑工件的加工需要，即：
N1*f1=n2*f2=n3*f3=………..=ni*fi=Vf
其中：n1，n2……..各主軸的轉(zhuǎn)速（r/min）
f1, f2……..各主軸進(jìn)給量（mm/r）
Vf…………..動(dòng)力滑臺(tái)每分鐘進(jìn)給量（mm/min）
3.1.2 用量應(yīng)注意的問(wèn)題
（1）盡量做到合理利用刀具，充分發(fā)揮其性能
（2）復(fù)合刀具選擇切削用量應(yīng)考慮刀具的適應(yīng)壽命
（3）選擇切削用量時(shí)應(yīng)注意零件生產(chǎn)批量的影響
（4）切削用量選擇應(yīng)有利于主軸箱設(shè)計(jì)
（5）選擇切削用量時(shí)，還必須考慮所選動(dòng)力滑臺(tái)的性能
3.1.3 切削用量的選擇方法
必須從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)加工精度，工件材料，工件條件，技術(shù)要求等進(jìn)行分析，按照經(jīng)濟(jì)的滿(mǎn)足加工要求的原則，合理地選擇切削用量。選取時(shí)可參考表3-1.
表3-1 鉆孔切削速度
加工材料
鑄鐵
鋼及合金
鋁及其合金
切削速度v（m/min）
2.5 – 5
1.5 – 5
5 - 15
因?yàn)楸敬喂ぜ牟牧鲜腔诣T鐵，所以選切削速度v=3m/min
3.2 確定切削力，切削扭矩，切削功率
根據(jù)選定的切削用量（主要指切削速度v及進(jìn)給量f）確定切削力，作為選擇動(dòng)力部件（滑臺(tái)）及確定切削扭矩，用以確定主軸及其它傳動(dòng)件（齒輪，傳動(dòng)軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動(dòng)電機(jī)(一般指動(dòng)力箱電動(dòng)機(jī))功率，確定刀具耐用度，用以驗(yàn)證所選刀具是否合理，本次設(shè)計(jì)是鉆頭加工鑄鐵：
(3-1)
式中： D---------------鉆頭直徑（mm）
t----------------螺距（mm）
v---------------切削速度（m/min）
M--------------轉(zhuǎn)矩（kg*m）
P---------------切削功率（千瓦）
對(duì)于加工M8孔，鉆頭直徑為10mm，切削速度為v=3m/min,假設(shè)取螺距t=1.5mm
扭矩
=9005.88
0.088kw
所以動(dòng)力箱選擇ITD16IB型。電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y90S-6，電動(dòng)機(jī)功率P=0.75kw，L3=263mm，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=910r/min，驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n驅(qū)=600r/min。
第4章 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)－三圖一卡
4.1 被加工零件工序圖
4.1.1 被加工零件工序圖的作用及內(nèi)容
被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示一臺(tái)組合機(jī)床或自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)完成的工序內(nèi)容，加工部位尺寸，精度，表面粗糙度及其技術(shù)要求，以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情況的圖紙。它不能用用戶(hù)提供的產(chǎn)品圖紙代替，而須在原零件圖的基礎(chǔ)上突出本機(jī)床或自動(dòng)線(xiàn)的加工內(nèi)容，加上必要的說(shuō)明而繪制的，圖上應(yīng)表示出：
（1）被加工零件的形狀和輪廓尺寸與本機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)的部位的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸。當(dāng)需要設(shè)置中間導(dǎo)向時(shí)，則應(yīng)表示出零件內(nèi)部的筋，壁布置及有關(guān)結(jié)構(gòu)形狀及尺寸。
（2）加工用定位基準(zhǔn)，夾緊部位及夾壓方向。
（3）本道工序加工部位的尺寸精度，表面粗糙度，形狀位置尺寸精度及技術(shù)要求，還包括本道工序?qū)η暗拦ば蛱岢龅囊螅ㄖ饕付ㄎ换鶞?zhǔn)）。
（4）必要的文字說(shuō)明，如被加工零件編號(hào)，名稱(chēng)，材料，硬度，重量及加工部位的余量等。
4.1.2 注意事項(xiàng)
（1）為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定要突出本機(jī)床的加工內(nèi)容。繪制時(shí)應(yīng)按一定比列，懸著足夠視圖及剖視，突出加工部位表示清楚。凡本道工序保證的尺寸，角度等，均應(yīng)在尺寸數(shù)值下方畫(huà)粗實(shí)線(xiàn)標(biāo)記。
（2）加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基準(zhǔn)注起。為了便于加工及檢查，尺寸應(yīng)采用直角坐標(biāo)系標(biāo)注，而不采用極坐標(biāo)系。
（3）應(yīng)注明零件加工對(duì)機(jī)床提出的某些特殊要求。
4.2 加工示意圖
4.2.1 加工示意圖的作用及內(nèi)容
零件加工的工藝方案要通過(guò)加工示意圖反應(yīng)出來(lái)，加工示意圖表示被加工零件在機(jī)床上的就愛(ài)個(gè)過(guò)程，刀具，輔具的布置狀況以及工件，刀具等機(jī)床各部件間的相對(duì)位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等，因此加工示意圖是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要圖紙之一，在總體設(shè)計(jì)中占據(jù)重要地位。它是刀具，主軸箱，液壓電氣布局和性能的原始要求，同時(shí)還是調(diào)整機(jī)床，刀具及試車(chē)的依據(jù)，其內(nèi)容為：
(1)應(yīng)反映機(jī)床的加工方法，加工條件及加工過(guò)程。
(2)根據(jù)加工部位特點(diǎn)及加工要求，決定刀具類(lèi)型，數(shù)量，結(jié)構(gòu)，尺寸。
(3)決定主軸的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，規(guī)格尺寸及外伸長(zhǎng)度
(4) 選擇標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)專(zhuān)用的接桿，浮動(dòng)卡頭，導(dǎo)向裝置，鉆孔靠模裝置，刀架托桿等，并決定它們的結(jié)構(gòu)，參數(shù)及尺寸。
(5)表明主軸，接桿（卡頭），夾具（導(dǎo)向）與工件之間的聯(lián)系尺寸，配合及精度。
(6)根據(jù)機(jī)床要求的生產(chǎn)率及刀具，材料特點(diǎn)等，合理確定并標(biāo)注各主軸的切削用量。
(7) 決定機(jī)床動(dòng)力部件的工作行程及工作循環(huán)。
4.2.2 注意事項(xiàng)
(1) 加工示意圖的繪制順序是：先按比列用細(xì)實(shí)線(xiàn)繪制工件加工部位和局部結(jié)構(gòu)的展開(kāi)圖。加工表明用粗實(shí)線(xiàn)畫(huà)。為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，相同加工部位的加工是以（指對(duì)同一規(guī)格的孔加工，所用刀具，導(dǎo)向，主軸，接桿等的規(guī)格尺寸，精度相同），允許只表示其中之一，亦同一主軸箱上結(jié)構(gòu)尺寸相同的主軸可只畫(huà)一根，但必須在表明軸號(hào)（與工件孔號(hào)相對(duì)應(yīng)），當(dāng)軸數(shù)較多時(shí)，可采用縮小比列，用細(xì)實(shí)線(xiàn)畫(huà)出工件加工部位簡(jiǎn)圖（向視圖）并標(biāo)注孔號(hào)，以便設(shè)計(jì)和調(diào)整機(jī)床。
(2) 一般情況下，在加工示意圖上，主軸分布可不按真實(shí)距離繪制。當(dāng)被加工孔間距很小或需設(shè)置徑向結(jié)構(gòu)尺寸較大的導(dǎo)向裝置，相鄰主軸必須嚴(yán)格按比列繪制，以便檢查相鄰主軸，刀具，輔具，導(dǎo)向等是否干涉。
(3) 主軸應(yīng)從主軸箱端面畫(huà)起。刀具畫(huà)加工終了位置（鉆孔加工則應(yīng)畫(huà)開(kāi)始位置），標(biāo)準(zhǔn)的通用機(jī)構(gòu)只畫(huà)外輪廓，并必須加工規(guī)格代號(hào)。對(duì)以些專(zhuān)用結(jié)構(gòu)（如導(dǎo)向，刀桿托架，專(zhuān)用接桿及浮動(dòng)卡頭等）。為顯示其結(jié)構(gòu)而必須剖視，并標(biāo)準(zhǔn)尺寸，精度及配合。
4.2.3 選擇刀具結(jié)構(gòu)
根據(jù)工藝要求及加工精度不同，組合機(jī)床采用的刀具有：一般簡(jiǎn)單刀具（標(biāo)準(zhǔn)刀具），復(fù)合刀具及特種刀具。選擇時(shí)要注意以下主要問(wèn)題：
(1) 只要條件允許，為使工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，刃磨容易，應(yīng)盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)刀具（如標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆，鉸刀等）和簡(jiǎn)單刀具。采用此類(lèi)刀具的缺點(diǎn)是加工一個(gè)零件所需的工位數(shù)或機(jī)床臺(tái)數(shù)多。
(2) 為使提高工序集中程度或保證加工精度，可采用先后加工或同時(shí)加工兩個(gè)以上表面的復(fù)合刀具。
(3) 選用鏜刀和鉸刀的原則，組合機(jī)床對(duì)不同直徑孔的精加工，鉸削和鏜削皆可應(yīng)用。但由于鉸刀直徑不易制成大直徑的，所以主要用于直徑40mm以?xún)?nèi)（個(gè)別情況下也有制成100mm以?xún)?nèi)的鉸刀）孔的精加工。由于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)及鼓輪式機(jī)床加工時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)，在這類(lèi)機(jī)床上采用鏜刀鏜孔常會(huì)造成工件孔不圓，此時(shí)若采用鉸刀鉸孔則易得到穩(wěn)定的加工精度，鉸刀的裝卸、調(diào)整方便，耐用度也高。由于鏜刀制造簡(jiǎn)單，刃磨方便，所以在加工尺寸及位置精度較高的同心孔系時(shí)，只要鏜桿剛性較好且容易對(duì)刀，應(yīng)優(yōu)先考慮用鏜刀鏜孔。
組合機(jī)床上大多采用裝在鏜桿上的硬質(zhì)合金刀頭（塊）進(jìn)行鏜孔。鏜桿直徑和鏜刀頭截面尺寸一般可根據(jù)鏜孔直徑按表選取。
(4) 選擇刀具結(jié)構(gòu)時(shí)，還必須認(rèn)真分析被加工零件材料的特點(diǎn)，如加工硬度較高的鑄鐵和鋼件時(shí)，為提高刀具耐用度，減少換刀時(shí)間，宜采用多刃鉸刀或多刃鏜刀頭加工以解決斷屑及排屑問(wèn)題。
(5) 一般情況下，由于鉸孔的進(jìn)給量大，同時(shí)，在主軸數(shù)較多時(shí)采用鉸刀可節(jié)省較多的對(duì)刀、調(diào)整等輔助時(shí)間，因此，在生產(chǎn)率要求較高的精加工場(chǎng)合，應(yīng)采用鉸刀鉸削而不是采用鏜刀鏜削。
(6) 工藝上又特殊要求時(shí)，如孔的加工表面不允許留下加工痕跡，則要用具有讓刀動(dòng)作的鏜刀鏜削。
(7) 在組合機(jī)床上，為了某種特殊目的（如精止口），需選用和設(shè)計(jì)特殊刀具時(shí)，可參考組合機(jī)床設(shè)計(jì)的有關(guān)資料。
4.2.4 初定主軸類(lèi)型，尺寸
主軸型式主要取決于進(jìn)給抗力和主軸－刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的需要，主軸尺寸規(guī)定應(yīng)根據(jù)選定的切削用量計(jì)算出切削扭矩M，查組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)表5-10初定直徑d，由5-10得：
加工鑄鐵
式中 d------------主軸直徑（mm）
M-----------扭矩（kg.mm）
D------------螺紋直徑（mm）
t--------------螺距（mm）
=899kg/mm
19.1mm
經(jīng)過(guò)查表取直徑d=20mm
注：考慮到磨損系數(shù)，取實(shí)際扭矩為查表扭矩的2.5—3倍 ，在綜合考慮加工精度和具體工作條件，根據(jù)表5—11決定軸的外伸長(zhǎng)度。
4.2.5 加工示意圖上的重要尺寸
主軸端面至工件端面之間的軸向距離是加工示意圖上最重要的聯(lián)系尺寸。
4.2.6 確定動(dòng)力部件的工作循環(huán)及工作行程
動(dòng)力部件的工作循環(huán)是指：加工時(shí)動(dòng)力部件從原始位置開(kāi)始到加工終了位置又返回到原始位置的動(dòng)作過(guò)程。一般包括快速進(jìn)給，工作進(jìn)給，快速退回等動(dòng)作。有時(shí)還有中間停止，多次往復(fù)進(jìn)給，跳躍進(jìn)給，死擋停留等特殊要求，這是根據(jù)具體的加工工藝需要確定的，鉆孔過(guò)程的工作循環(huán)見(jiàn)圖4-3-1.
（1）快速退回長(zhǎng)度等于快速引進(jìn)與工作進(jìn)給長(zhǎng)度之和
（2）動(dòng)力部件總行程長(zhǎng)度，動(dòng)力部件的總行程除應(yīng)保證要求的工作循環(huán)工作行程（快速引進(jìn)+工作進(jìn)給=快速退回）外，還要考慮裝卸和調(diào)整刀具方便，即考慮前后備量，因此動(dòng)力部件總行程為快退行程長(zhǎng)度與前后備量之和。依次作為選擇標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái)或設(shè)計(jì)專(zhuān)用動(dòng)力部件的依據(jù)
4.2.7.其它應(yīng)注意的問(wèn)題
（1）加工示意圖應(yīng)與機(jī)床實(shí)際加工狀態(tài)一致
（2）尺寸完整，尤其是從主軸箱端面到刀具的軸向尺寸應(yīng)齊全，以備檢查行程和調(diào)整機(jī)床使用。
（3）對(duì)多面多工位機(jī)床，還應(yīng)按各工位加工內(nèi)容，用縮小比列畫(huà)出加工部位示意圖并標(biāo)注孔號(hào)。
（4）加工示意圖上應(yīng)有表示加工過(guò)程的工作循環(huán)圖及各行程長(zhǎng)度。
圖4-1 鉆孔過(guò)程工作循環(huán)圖
4.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
4.3.1 聯(lián)系尺寸圖的作用及內(nèi)容
一般來(lái)說(shuō)，組合機(jī)床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用部件-----動(dòng)力滑臺(tái)，動(dòng)力箱，各種工藝切削頭，側(cè)底座。立柱，立柱底盤(pán)及中間底座加工專(zhuān)用部件-----主軸箱，刀具輔系統(tǒng)，液電，冷卻，潤(rùn)滑，排屑系統(tǒng)組合裝配而成。
聯(lián)系尺寸圖用來(lái)表示機(jī)床各組成部件的相互裝配關(guān)系和運(yùn)動(dòng)關(guān)系，以檢查機(jī)床各部件相對(duì)位置及尺寸聯(lián)系是否滿(mǎn)意加工要求；通用部件的選擇是否合適，且聯(lián)系尺寸圖也可看成是簡(jiǎn)化的機(jī)床總圖，它表示機(jī)床的配置型式及總體布局。
聯(lián)系尺寸圖的總體內(nèi)容如下：
（1）以適當(dāng)數(shù)量的視圖（一般為主，左，右視圖）按同一比列畫(huà)出機(jī)床各主要組成部件的外形輪廓及相關(guān)的位置，表明機(jī)床的配置型式及總體布局，主視圖的選擇應(yīng)與機(jī)床實(shí)際加工狀態(tài)一致。
（2）圖上應(yīng)盡量減少不必要的線(xiàn)條及尺寸。
（3）為方便開(kāi)展部件設(shè)計(jì)，聯(lián)系尺寸圖上應(yīng)標(biāo)注通用部件的規(guī)格代號(hào)，電動(dòng)機(jī)型號(hào)，功率及轉(zhuǎn)速，并標(biāo)明機(jī)床部件分組情況及總行程。
4.3.2 選擇動(dòng)力部件
組合機(jī)床的動(dòng)力部件是配置組合機(jī)床的基礎(chǔ)，它主要包括用以實(shí)現(xiàn)刀具主軸旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力箱，各種工藝切削頭用以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力滑臺(tái)。
影響動(dòng)力部件選擇的主要因素為：
1. 切削功率
根據(jù)各刀具主軸的切削用量，計(jì)算出主切削功率，再考慮傳動(dòng)效率或空載功率損耗及載荷負(fù)載功率損耗。作為選擇組合機(jī)床主傳動(dòng)動(dòng)力箱規(guī)格的依據(jù)。如前面計(jì)算：
加工M8孔的功率P=0.088kw，共有6根。
所以選擇功率為0.75kw的電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為Y90S-6型。
2. 進(jìn)給力
每種規(guī)格的動(dòng)力滑臺(tái)有其最大進(jìn)給力P的限制，所以在此選擇HY25IB型液壓滑臺(tái)。
3. 進(jìn)給速度
每種規(guī)格的動(dòng)力滑臺(tái)都有規(guī)定的快速行程速度及最小進(jìn)給量限制。HY25IB型液壓滑臺(tái)的快速進(jìn)給速度V=12m/min，而設(shè)計(jì)時(shí)選擇的快速行程速度小于V規(guī)，該動(dòng)力滑臺(tái)額定的最小進(jìn)給量為32mm/min，小于所選切削用量每分鐘工作進(jìn)給速度。
4. 行程
設(shè)計(jì)時(shí)，所確定的動(dòng)力部件總行程理應(yīng)小于所選擇動(dòng)力滑臺(tái)的最大行程250mm。
5. 主軸箱輪廓尺寸
為使加工過(guò)程中動(dòng)力部件有良好的穩(wěn)定性，動(dòng)力滑臺(tái)上能安裝多大輪廓尺寸的主軸箱是有一定限制的，選擇500x500的主軸箱。
6.動(dòng)力滑臺(tái)導(dǎo)軌型式
在此選擇“矩—山“型
4.3.3 聯(lián)系尺寸圖應(yīng)考慮的主要問(wèn)題
1. 機(jī)床裝料高度H
裝料高度是機(jī)床上下件的定位基準(zhǔn)到地面的垂直距離。新頒布的組合機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)推薦裝量高度H=1060mm，與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）一致。設(shè)計(jì)組合機(jī)床時(shí)，裝料高度可視具體情況在H=850~1060mm之間選取，本機(jī)床裝料高度取900mm。
2. 中間底座聯(lián)系尺寸
720x560mm
3. 主軸箱輪廓尺寸
被加工零件以點(diǎn)劃線(xiàn)，主軸箱輪廓尺寸用粗實(shí)線(xiàn)表示。主軸箱高度B，高度H的大小主要與被加工零件孔的分布位置又關(guān)，可按下式確定：
B=b+2b1,H=h+h1+b1
式中：b—工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離，單位mm；
b1—最邊緣主軸中心至箱體外壁距離，單位mm；
h—工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離，單位mm；
h1—最低主軸高度，單位mm
式中：b=167mm，h=196mm b1=70-100mm之間，所以B=b+2b1=367+2b1>167+2X70
取B=320mm，
因?yàn)? h1+0.5+h3+h4+h墊=H+h2 , 所以h1=H+h2-(0.5+h3+h4+h墊=136.5mm
取h1=137mm
所以: H=h1+h+b1=(137+196+b1)>393mm,故選定尺寸H=400mm，
主軸箱的尺寸選定系列為BxH=320x400
4.3.4 聯(lián)系尺寸圖的畫(huà)法與步驟
(1) 畫(huà)主視圖，主視圖的圖形布置應(yīng)與實(shí)際機(jī)床工作位置一致，并選擇適當(dāng)比列。
先用點(diǎn)劃線(xiàn)或細(xì)實(shí)線(xiàn)畫(huà)出被加工零件的長(zhǎng)x高輪廓。以工件兩端面及工件最低孔中心線(xiàn)分別為長(zhǎng)度與高度方向的基準(zhǔn)，根據(jù)已確定的機(jī)床各組成部件輪廓尺寸及主要相關(guān)尺寸按下列順序進(jìn)行：
以工件任意端面為基準(zhǔn)，根據(jù)前面已經(jīng)確定的工件端面至主軸箱前端面的最小距離確定機(jī)床相應(yīng)面的軸向位置；在根據(jù)主軸箱最低主軸高度位置尺寸h1及主軸箱輪廓尺寸BxHxL1畫(huà)出相應(yīng)主軸箱外輪廓。
(2) 畫(huà)左視圖，重點(diǎn)是底座輪廓尺寸的決定比較靈活。既要照顧到與其它部件聯(lián)系尺寸的合理性，又要盡量使機(jī)床布局勻稱(chēng)，節(jié)省材料。
(3) 聯(lián)系尺寸圖應(yīng)注明的狀態(tài)與尺寸：
1）完整，恰當(dāng)?shù)貥?biāo)注機(jī)床各主要部件的輪廓尺寸及相聯(lián)系尺寸，應(yīng)使機(jī)床在長(zhǎng)，寬，高三個(gè)方向的尺寸鏈封閉。
2）應(yīng)表示清楚運(yùn)動(dòng)部件的原位，終點(diǎn)狀態(tài)及運(yùn)動(dòng)過(guò)程情況以確定機(jī)床最大輪廓尺寸。
3）應(yīng)注明工件，夾具，動(dòng)力部件，中間底座，對(duì)稱(chēng)中心線(xiàn)間的位置關(guān)系。
4）應(yīng)注明電動(dòng)機(jī)的型號(hào)，功率，轉(zhuǎn)速及所選標(biāo)準(zhǔn)通用部件的型號(hào)規(guī)格和其主要輪廓尺寸，并對(duì)組成機(jī)床的所以部件分組編號(hào)，作為部件設(shè)計(jì)的原始依據(jù)。
在機(jī)床各組成設(shè)計(jì)完成之后，以聯(lián)系尺寸圖為基礎(chǔ)進(jìn)行細(xì)化，增加必要的電氣，液壓控制裝置，潤(rùn)滑，冷卻，排屑裝置等，并加注技術(shù)要求等文字說(shuō)明，使成為機(jī)床總圖。
4.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡
根據(jù)選定的機(jī)床工件循環(huán)所要求的工作行程長(zhǎng)度，切削用量，動(dòng)力部件的快速及工進(jìn)速度等，就可以計(jì)算機(jī)床的生產(chǎn)率并繪制生產(chǎn)率計(jì)算卡，用以反應(yīng)機(jī)床的加工過(guò)程，完成每一個(gè)動(dòng)作所需的時(shí)間，切削用量，機(jī)床生產(chǎn)率機(jī)床負(fù)荷率等。
4.4.1.理想生產(chǎn)率Q
指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)A（包括備品及廢品率在內(nèi)）所要求的機(jī)床生產(chǎn)率，它與全年工作總數(shù)K有關(guān)。兩班制K取4600h
Q=A/K（件/h）
4.4.2 實(shí)際生產(chǎn)率Q1
指實(shí)際設(shè)計(jì)機(jī)床每小時(shí)可以生產(chǎn)的零件數(shù)量。
按下列公式計(jì)算：
Q1＝60/T單（件/h） （4-1）
T單＝t切+t輔（min） （4-2）
式中 T單――單位工時(shí)。
t機(jī)和t輔可按下列公式確定：
t切＝ + （4-3）
t輔＝（L快進(jìn) + L快退）/(v快 + t移 + t裝卸)
式中 L1，L2——分別為刀具第一工作進(jìn)給和第二工作進(jìn)給的行程長(zhǎng)度（mm）；
vf1,vf2——分別為刀具第一工作進(jìn)給和第二工作進(jìn)給的每分鐘進(jìn)給量（mm/min）
t?！?dāng)加工沉孔時(shí)動(dòng)力頭在死擋鐵上停留時(shí)間，也就是考慮刀具在終點(diǎn)無(wú)進(jìn)給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)5-10轉(zhuǎn)所需的時(shí)間（min）；
L快進(jìn)，L快退——?jiǎng)恿︻^快進(jìn)和快退行程長(zhǎng)度（m）；
v快——?jiǎng)恿︻^快速行程速度，一般在4.7-10m/min范圍；
t移——工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)或移動(dòng)時(shí)間。組合機(jī)床研究所通用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)每轉(zhuǎn)一個(gè)工位，時(shí)間為3-8秒；
t裝卸——工件裝卸、定位、夾緊以及清除定位基面切屑的時(shí)間。它取決于工件大小、裝卸方便性及操作人員的熟練程度等。根據(jù)對(duì)各類(lèi)機(jī)床的統(tǒng)計(jì)，一般為0.5-1.5min。
但必須指出，由于組合機(jī)床工作過(guò)程中偶然事故（不可靠性）以及操作人員的自然需要等所需時(shí)間，機(jī)床實(shí)際可能生產(chǎn)率Q1要低于機(jī)床理想生產(chǎn)率Q。也就是：
η負(fù)＝Q1/ Q
式中 η負(fù)——機(jī)床負(fù)荷率；
Q1——組合機(jī)床實(shí)際可能生產(chǎn)率，亦可視無(wú)為要求的機(jī)床生產(chǎn)率。當(dāng)全年工時(shí)為4600小時(shí)（按兩班制15小時(shí)），則：
Q1＝年產(chǎn)量/4600（件/小時(shí)）
4.4.3 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡的一般格式
機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡是按一定格式要求編制的反映零件在機(jī)床上的加工過(guò)程、工作時(shí)間、機(jī)床生產(chǎn)率、機(jī)床負(fù)荷率的簡(jiǎn)明表格。
本次設(shè)計(jì)的組合機(jī)床的生產(chǎn)率計(jì)算卡見(jiàn)表4.4.
表4.4 組合機(jī)床的生產(chǎn)率計(jì)算卡
被加工零件
圖號(hào)
毛坯種類(lèi)
鑄鐵
名稱(chēng)
減速器外殼
毛坯重量
8kg
材料
HT200
硬度
175~225HBS
工序名稱(chēng)
上蓋攻螺紋孔
工序號(hào)
Ⅶ
序號(hào)
工步名稱(chēng)
被加工零件數(shù)量
加工直徑mm
加工長(zhǎng)度mm
工作行程mm
切削速度m/min
每分鐘轉(zhuǎn)速r/min
進(jìn)給量mm/r
進(jìn)給速度mm/min
工時(shí)(min)
機(jī)加工時(shí)間
輔助時(shí)間
共計(jì)
1
裝卸工件
1
1.5
1.5
2
左動(dòng)力部件
滑臺(tái)快進(jìn)245
8000
0.031
0.031
軸箱攻進(jìn)鉆孔
10
44
60
3
350
0.1
50
0.089
0.089
滑臺(tái)快退200
8000
0.0375
0.0375
備注
裝卸工件時(shí)間取決于操作者熟練程度，本機(jī)床計(jì)算取1.5min
總計(jì)
1.66min
單件工時(shí)
1.66min
機(jī)床生產(chǎn)率
36.1件/h
機(jī)床負(fù)荷率
80%
第5章 組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)
5.1 概 述
主軸箱是組合機(jī)床的重要組成部件。它是選用通用零件，按專(zhuān)用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的，在組合機(jī)床設(shè)計(jì)過(guò)程中，是工作量較大的部件之一。
5.2 通用鉆孔主軸箱的組成
通用主軸箱主要由箱體，主軸，傳動(dòng)軸，齒輪，軸套和其他一些附加機(jī)構(gòu)組成，主要有：
主軸箱體：前蓋，后蓋，上蓋，側(cè)蓋（箱體類(lèi)零件）
傳動(dòng)類(lèi)零件：主軸，傳動(dòng)軸，六方頭手柄軸，傳動(dòng)齒輪，動(dòng)力箱或惦記齒輪
潤(rùn)滑和防油原件：葉片油泵，分油泵，注油杯，排油塞，通用油盤(pán)和防油套
主軸箱通用零件的編號(hào)是由規(guī)格、字頭、類(lèi)別號(hào)、小組號(hào)、順序號(hào)和零件號(hào)等六部分或五部分組成。
(1) 通用箱體，鑄鐵的通用主軸箱體材料為HT20-40,前蓋和后蓋材料均HT15-33。根據(jù)主軸與傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)要求選用主軸箱體的厚度選用180mm，后蓋的厚度為90mm。
(2) 通用主軸和傳動(dòng)軸 通用主軸按其用途不同，分鉆削類(lèi)主軸和攻絲主軸兩大類(lèi)。
(3) 通用齒輪 主軸箱用的通用齒輪，有傳動(dòng)齒輪、動(dòng)力箱齒輪和電動(dòng)機(jī)齒輪三種。三種齒輪的材料均為45號(hào)剛，齒輪進(jìn)行高周波淬火
5.3 主軸箱的設(shè)計(jì)步驟與內(nèi)容
主軸箱是組合機(jī)床的重要部件之一，它關(guān)系到整臺(tái)組合機(jī)床質(zhì)量的好壞。
繪制主軸箱原始依據(jù)圖：
主軸箱設(shè)計(jì)的原始依據(jù)圖是“三圖一卡”，即機(jī)床聯(lián)系尺寸圖、被加工零件工序圖、加工示意圖、生產(chǎn)率計(jì)算卡，在編制此圖時(shí)從三圖一卡中已知：
主軸箱輪廓尺寸500x500mm
工件輪廓尺寸及各孔位置尺寸
工件與主軸箱相對(duì)位置尺寸
根據(jù)這些數(shù)據(jù)可編制出主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖，見(jiàn)圖5-1：
被加工零件的名稱(chēng)：減速器上蓋
材料：HT200鑄鐵
硬度：HB175-255
動(dòng)力部件：
其它尺寸查動(dòng)力箱裝配圖，包括以下內(nèi)容：
(1) 所有主軸的位置尺寸及工件與主軸箱的相關(guān)尺寸
(2) 在圖中標(biāo)注主軸轉(zhuǎn)向，由于標(biāo)準(zhǔn)刀具多為右旋，因此要求主軸一般為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（面對(duì)主軸看），逆時(shí)針轉(zhuǎn)向可不標(biāo)注，只標(biāo)順時(shí)針?lè)较颉?
(3) 圖中應(yīng)標(biāo)注主軸箱的外形尺寸及其他相關(guān)部件的聯(lián)系尺寸
(4) 列表標(biāo)明工件材料，加工表面要求并注出各主軸的工序內(nèi)容，主軸外伸部分尺寸和切削用量等。
(5) 注明動(dòng)力部件型號(hào)，功率N（kw），轉(zhuǎn)速n（r/min）和其它主要參數(shù)
圖5-1 原始依據(jù)圖
5.4 主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇及動(dòng)力計(jì)算
5.4.1 主軸結(jié)構(gòu)形式的選擇
主軸結(jié)構(gòu)型式由零件加工工藝決定，并應(yīng)考慮主軸的工作條件和受力情況，鉆孔主軸進(jìn)退都有切削，兩個(gè)方向都有切削力，選用前后支撐均為圓錐滾子軸承的主軸結(jié)構(gòu)，主軸型式的選擇除了軸承之外，還應(yīng)考慮相關(guān)結(jié)構(gòu)，鉆孔主軸因靠模桿在主軸孔內(nèi)要作軸向移動(dòng)，為了獲得良好的導(dǎo)向性，一般采用雙鍵結(jié)構(gòu)，軸向不定位。
5.4.2 主軸直徑和齒輪模數(shù)的初步確定
主軸直徑按加工示意圖所示，主軸類(lèi)型及外伸尺寸可初步確定。傳動(dòng)軸的直徑也可參考主軸直徑大小初步確定。待齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后再驗(yàn)算某些關(guān)鍵軸頸。
齒輪模數(shù)m（mm）一般用類(lèi)比法確定，也可按公式估算，即：
(5-1)
式中 P--------齒輪所傳遞的功率，單位KW；
Z--------一對(duì)嚙合齒輪中的小齒輪數(shù)；
n---------小齒輪的轉(zhuǎn)速，單位r/min
主軸箱中的齒輪模數(shù)常用2、2.5、3、3.5、4幾種。為便于生產(chǎn)，同一主軸箱中的模數(shù)規(guī)格最好不要多余兩種。
因此，在此選模數(shù)m1=2，m2=3.
5.4.3 主軸箱的動(dòng)力計(jì)算
主軸箱所需的動(dòng)力有兩項(xiàng)：一項(xiàng)是主運(yùn)動(dòng)所需的動(dòng)力，也就是主軸箱所需要的功率，它等于切削功率、空轉(zhuǎn)功率和與負(fù)荷成正比的功率損失之和；另一項(xiàng)是進(jìn)給力。
主軸箱所需功率按以下公式計(jì)算：
P主=P切+P空+P損 (5-2)
而 P切==P切1+P切2+……+P切n
P空==P空1+P空2+……+P空n
P損== P損1+ P損2+……+ P損n
式中 P切——切削功率，單位 kw；
P空——空轉(zhuǎn)功率，單位 kw；
P損——與負(fù)荷成正比的功率損失，單位 kw。
傳動(dòng)系統(tǒng)確定前可按下式初步估算主軸箱所需功率N主：
N主=N切/
N切--------各主軸切削功率總和；
-----------------組合機(jī)床主軸箱傳動(dòng)效率
加工鑄鐵時(shí)一般取=0.8~0.95，在此取=0.85
主軸箱所需的進(jìn)給力F主可按下式計(jì)算：
F主==F1+F2……+Fn (5-3)
式中 Fi——各主軸箱所需的軸向切削力，單位 N
實(shí)際上，為克服滑臺(tái)移動(dòng)引起的摩擦阻力，動(dòng)力滑臺(tái)的進(jìn)給力應(yīng)大于F主軸箱。
5.5 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
5.5.1 對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的一般要求
設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)，應(yīng)在保證主軸強(qiáng)度，剛度，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的前提下，力求使主要傳動(dòng)件（主軸，傳動(dòng)軸，齒輪等）的規(guī)格少，數(shù)量少，體積??；因此，在設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：
（1）盡量用一根中間傳動(dòng)軸帶動(dòng)多根主軸。
（2）一