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1、l目录 1 概述概述.1 1.1 组合机床的特点1 1.2 组合机床的分类和组成1 1.3 组合机床的发展史2 1.4 组合机床的 CAD 发展概况2 2 组合机床总体设计组合机床总体设计.4 2.1 制定组合机床工艺方案4 2.2 选择刀具及切削用量4 2.3 切削力、切削功率的确定5 2.4 组合机床的总体分析三图一卡6 2.4.1 被加工零件工序图.6 2.4.2 加工示意图.6 2.4.3 组合机床联系尺寸图.10 2.4.4 生产率计算卡.14 3 组合机床多轴箱设计组合机床多轴箱设计.16 3.1 主轴箱设计的原始依据16 3.2 主轴结构型式的选择17 3.3 多轴箱传动设计17
2、 3.3.1 对多轴箱传动系统的一般要求.17 3.3.2 传动系统拟定.18 3.3.3 多轴箱坐标计算、绘制坐标检查图.21 3.4 绘制多轴箱总图23 结论结论.24 参考文献参考文献.2511 概述1.1 组合机床的特点组合机床是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率专用机床。 它能够对一种（或几种）零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工。在组合机床上可以 完成钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等 工序，生产效率比通用机床高几倍至几十倍，且加工精度十分稳定。 组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀 具的旋
3、转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现。有的组合机床采用车削头夹持工 件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥半轴等)的 外圆和端面加工。 组合机床与通用机床、其他专用机床比较，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 7080%，因此 设计和制造的周期短，投资少，高效率，经济效果好。 2）由于组合机床采用多刀加工，并且自动化程度高，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，又有厂成批制造， 因此结构稳定、工作可靠，使用和维修方便。 4）在组合机床上加工
4、零件时，由于采用专用夹具、刀具和导向装置等，加工质量靠 工艺装备保证，对操作工人水平要求不高。 5）当被加工产品更新时，采用其他类型的专用机床时，其大部分件要报废。用组合 机床时，其通用部件和标准零件可以重复利用，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，以适应大规模的生产需要。组合机床常用的 通用部件有：机身、底座、立柱、动力箱、动力滑台，各种工艺切削头等。对于一些按 循序加工的多工位组合机床，还具有移动工作台或回转工作台。动力箱、各种工艺切削 头和动力滑台是组合机床完成切削主运动或进给运动的动力部件。其中还有能同时完成 切削主运动和进给运动的动力头。机身、立柱、中间底座等是
5、组合机床的支承部件，起 着机床的基础骨架作用。组合机床的刚度和部件之间的精度保持性，主要是由这些部件 保证。1.2 组合机床的分类和组成组合机床的通用部件分大型和小型两大类。大型通用部件是指电机功率为 1.5-30 千 瓦的动力部件及其配套部件。这类动力部件多为箱体移动的结构形式。小型通用部件是 指电机功率为 1.1-2.2 千瓦的动力部件及其配套部件。这类动力部件多为套筒移动的结构 形式。用大型通用部件组成的机床称为大型组合机床。用小型通用部件组成的机床称为 小型组合机床。按设计的要求本次设计的机床为大型通用机床。组合机床除分为大型和 小型外，按配置形式又分为单工为和多工位机床两大类。单工位
6、机床又有单面、双面、 三面和四面几种，多工位机床则有移动工作台式、回转工作台式、中央立柱式和回转鼓 轮式等配置形式。本次设计的机床为单工位双面钻床。 组合机床部件分类 通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。2动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。主要有动力箱、切削头和动 力滑台。 支承部件是用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，有侧底座、 中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。 输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件，主要有分度回转工作台、环 形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等。 控制部件是用以控制机床的自动
7、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。1.3 组合机床的发展史组合机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用， 逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。最早的组合机床是 1911 年在美国制成的， 用于加工汽车零件。初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造 厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953 年美国福特汽车公司和通用汽车公 司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件 间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。 二十世纪 70 年代以来，随着可转位刀具、密齿
8、铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动 补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。铣削平面的平面度可达 0.05 毫米 1000 毫米，表面粗糙度可低达 2.50.63 微米；镗孔精度可达 IT76 级，孔距精度可 达 0.030.02 微米。 组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、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。1.4 组合机床的 CAD 发展概况计算机辅助设计简称 CAD，即利用电子计算机及其外部设备进行工程设计计算。 国外组合机床 CAD 技术研究开始比较早。70 年代初，一些工业发达国
9、家首先多轴箱 CAD 方面开始研究。尤其是进入 90 年代以来，计算机技术发展，交互式绘图和数据库管 理系统等发展和应用，使组合机床 CAD 技术日益实用且使用范围不断扩大，发达国家组 合机床设计中已普遍采用了 CAD 技术。目前，正向 CAD/CAM 集成系统发展。 近年来，美国几个主要机床厂家(BURGMAST、KINGSBURY、INGERSOLL LAMB、CINCINNATI、MILACRON、CROSS 等公司)，其 CAD 技术已到普遍应用。其 中最引人注目是 INGERSOLL 公司具有 50 个交互式 CAD 工作站组成软、硬件环境，使 其实现了几乎百分之百 CAD 化。 国
10、内对组合机床设计采用 CAD 认识也比较早。70 年代初，大连组合机床研究所就开 始了这方面研究工作。1978 年国家把组合机床 CAD 列为机械工业重点项目，并责成上海 交通大学、大连组合机床研究所、机械部自动化研究所负责，大连理工大学、清华大学、 北京工业大学、上海机电产品研究院等单位参加，对钻孔组合机床 CAD 进行了研究，从 此揭开了我国组合机床 CAD 技术序幕。32 组合机床总体设计2.1 制定组合机床工艺方案1被加工零件特点 被加工零件是一气缸体。该零件外形复杂，尺寸较大。本工序所要加工孔的数量较4多，而且是不同位置处的不同形状的孔。同时，各孔又有一定的位置度要求。但各孔没 有尺
11、寸精度要求，孔内表面粗糙度要求为 Ra6.3、Rz50。因此，直接钻孔即可满足次精度 要求。 该零件材料为铸铁 HT150，其硬度为 200-241HBS，其质量为 15kg，其生产类型为中 型零件大量生产（生产纲领：30000 件/年） 。 2确定工件的定位基准 加工时，工件以底面（限制三个自由度） 、H 面（限制二个自由度） ；并以顶面上的两 点夹压（见工序图） 。 3本工序内容从工序图中可以看出：在左端面上钻 2 个24mm 孔和 2 个20mm的孔，在右端面钻 4 个 14mm 孔。各孔没有尺寸精度要求，但相对 2 个基准面有一定的位置度要求。根据以上工艺特点，若选用普通机床加工，难以
12、保证各孔的位置度，同时效率也不 高。因此，选用单工位的双面卧式组合钻床进行加工。这样不仅提高了加工效率，而且 多个孔一次走刀即加工成形，能够较好的保证其位置精度。此外，在组合机床上加工零 件时，由于采用专用夹具、刀具和导向装置等，加工质量靠工艺装备保证，对操作工人 水平要求也不高。2.2 选择刀具及切削用量本工序加工所需刀具为钻头。选择刀具首先是选择刀具材料，对于钻头来说，常见 材料有高速钢和硬质合金两种。高速钢钻头主要用于切削硬度在 250-280HBS 的部分结构 钢和铸铁；硬质合金钻头则主要用于加工硬度较高的钢件。被加工零件的材料为铸铁， 硬度为 200-241HBS。所以，选用高速钢钻
13、头。查机械加工工艺手册(GB/T6135.3- 1996) 选择刀具类型为锥柄麻花钻，同时查组合机床设计简明手册表 6-11 选择切削 用量并计算主轴转速进给速度，汇总于表 2-1。min/240min/24181000 d1000n1rrmin/250min/207 .151000 d1000n2rrmin/315min/1485.131000 d1000n3rrmin/96min/4 . 0240v332211mmmmfnfnfn表 2-1刀具类型刀具标准切削速度 v(m/min)进给量 f(mm/r)主轴转速 n(r/min)进给速度 vf(mm/min) 24mm 锥柄麻花钻GB/T6
14、135.3- 1996180.4240965 20mm 锥柄麻花钻GB/T6135.3- 199615.70.38425096 14mm 锥柄麻花钻GB/T6135.3- 199613.850.305315962.3 切削力、切削功率的确定根据选定的切削用量（组要指切削速度 v 及进给量 f） ，确定切削力，作为选择动力部 件（滑台）及夹具设计的依据；确定切削扭矩，用以确定主轴及其他传动件（齿轮、传 动轴等）的尺寸；确定切削功率，用以选择主传动电机功率。 查组合机床设计简明手册表 6-20，得： 切削力(N):55.7769227.30.4242626DF0.60.86 . 08 . 0 1H
15、Bf29.6272227.30.384202626DF0.60.86 . 08 . 0 2HBf12.3654227.30.305142626DF0.60.86 . 08 . 0 3HBf式中，。3 .22720024131241HBHB31HBHBminmaxmax切削扭矩(N.mm): 06.21935227.30.4241010DT0.60.81.96 . 00.81.9 1HBf34.35758227.30.384021010DT0.60.81.96 . 00.81.9 2HBf08.51121227.30.305411010DT0.60.81.96 . 00.81.9 3HBf切削功
16、率(kw): 280. 12497401806.52193 9740TvP1D918. 02097407 .1534.357589740TvP2D490. 014974085.1308.15112 9740TvP3D2.4 组合机床的总体分析三图一卡2.4.1 被加工零件工序图被加工零件工序图是根据制定的工艺方案，表示设计的组合机床所完成的工艺内容，6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: 1）被加工零
