机械制造装备设计机械设计制造及其自动化一、概述二、工艺方案的制定三、确定机床配置型式及结构方案四、“三图一卡”设计第八章第八章8.4 8.4 组合机床总体设计组合机床总体设计第二节第二节 组合机床总体设计组合机床总体设计一、制定工艺方案一、制定工艺方案 确定零件在组合机床上合理可行的加工方法（安排工序及流程确定零件在组合机床上合理可行的加工方法（安排工序及流程，选择加工的定位基准及夹压方案）、确定工序间加工余量、，选择加工的定位基准及夹压方案）、确定工序间加工余量、确定确定刀具的结构型式、数量及刀具的结构型式、数量及切削用量等切削用量等分析被加工零件图纸，分析被加工零件图纸，根据组合机床各种工艺方法能达到的加根据组合机床各种工艺方法能达到的加工精度和技术要求，解决零件是否可以利用组合机床加工以及采用工精度和技术要求，解决零件是否可以利用组合机床加工以及采用组合机床加工是否合理组合机床加工是否合理等等问题综合综合考虑影响制考虑影响制定定零件工艺方案、零件工艺方案、机床配机床配置置型式、型式、工艺装备工艺装备的各种因素完成如下内容的各种因素完成如下内容：：重点介绍重点介绍：：1. 1. 选择合适、可靠的工艺方法；选择合适、可靠的工艺方法；2 . 2 . 合理安排粗、合理安排粗、精加工；精加工；3. 3. 合理实施工序集中；合理实施工序集中；4. 4. 合理选择定位基准及夹压点。
合理选择定位基准及夹压点第二节第二节 组合机床总体设计组合机床总体设计1.1.选择合适、可靠的工艺方法选择合适、可靠的工艺方法（（1 1）考虑被加工零件的加工精度和加工工序）考虑被加工零件的加工精度和加工工序 ①① 精度为精度为H7H7的孔加工，工步数应设为的孔加工，工步数应设为3~43~4个，对于不同尺寸的个，对于不同尺寸的孔径，须采用不同的工艺方法（如镗孔或铰孔）孔径，须采用不同的工艺方法（如镗孔或铰孔）②② 当孔与孔间有较高位置精度要求（误差当孔与孔间有较高位置精度要求（误差≤ ≤0.05mm0.05mm）时，应）时，应在一个安装工位对所有孔同时进行最终精加工在一个安装工位对所有孔同时进行最终精加工③③ 如果箱体件的如果箱体件的同一轴线上几个孔的同轴度要求较高同一轴线上几个孔的同轴度要求较高（同轴（同轴 度误差度误差≤≤0.05mm0.05mm），则），则最后精加工应从一面进行最后精加工应从一面进行第二节第二节 组合机床总体设计组合机床总体设计④④ 加工精度为加工精度为H6H6、、R Ra a0.40.4μ μmm的孔的孔时时时时，机床，机床须须须须采取主采取主轴轴轴轴高速、高速、低低进给进给进给进给 量（量（f f≤0.01mm≤0.01mm/ /r r) )的加工方法，以尽量减小切削力和消除主的加工方法，以尽量减小切削力和消除主轴轴轴轴振振动动动动。
机床常采用皮带转动的精镗头，主轴设有卸载装置，进給机床常采用皮带转动的精镗头，主轴设有卸载装置，进給采用液压增稳系统采用液压增稳系统⑤⑤ 加工精度为加工精度为H6H6~ ~H7H7、直径为、直径为ΦΦ8080~ ~ΦΦ150150mmmm的气缸孔的气缸孔时时时时 ，，由于气缸孔由于气缸孔间间间间距小距小，，不便安装不便安装导导导导向，且向，且需需立式加工，切屑立式加工，切屑容容易落入易落入下下导导导导向向套套，造成，造成导导导导向精度向精度变变变变差此时，此时，应采用立式刚性主轴结构，应采用立式刚性主轴结构，不采用不采用结构复杂的结构复杂的浮动主轴带导向加工浮动主轴带导向加工第二节第二节 组合机床总体设计组合机床总体设计（（2 2）考虑被加工零件的材料、硬度、加工部位的结）考虑被加工零件的材料、硬度、加工部位的结 构形状、零件刚性和定位基准面构形状、零件刚性和定位基准面 ①① 同样精度的孔，加工钢件一般比加工铸铁件的工步数多同样精度的孔，加工钢件一般比加工铸铁件的工步数多②② 加工薄壁易振动的工件或刚性不足的工件，安排工序不能加工薄壁易振动的工件或刚性不足的工件，安排工序不能过于集中过于集中，，以避免加工表面多以避免加工表面多而而造成工件受力大造成工件受力大、共振、共振及发热变形及发热变形影响加工精度。
影响加工精度③③ 加工箱体多层壁同轴线的等直径孔，应在一根镗杆上安装加工箱体多层壁同轴线的等直径孔，应在一根镗杆上安装多个镗刀进行镗削，退刀时，要求工件（夹具）多个镗刀进行镗削，退刀时，要求工件（夹具）““让刀让刀””，镗刀头，镗刀头周向定位周向定位第二节第二节 组合机床总体设计组合机床总体设计②② 中、小批量生产，则力求减少机床台数，尽量将工序集中中、小批量生产，则力求减少机床台数，尽量将工序集中在一台（多工位）或少数几台机床上加工在一台（多工位）或少数几台机床上加工3 3）考虑被加工零件的生产批量及生产效率）考虑被加工零件的生产批量及生产效率零件生产批量是决定按单工位、多工位、自动线，还是按中、零件生产批量是决定按单工位、多工位、自动线，还是按中、小批生产特点设计组合机床的重要因素小批生产特点设计组合机床的重要因素①① 零件的生产批量越大，工序安排一般趋于分散，且粗、半零件的生产批量越大，工序安排一般趋于分散，且粗、半精、精加工分别在不同机床上完成精、精加工分别在不同机床上完成4 4）组合机床的工艺范围所能达到的加工精度）组合机床的工艺范围所能达到的加工精度组合机床加工铸铁或钢件的主要工序能达到的精度和表面粗糙组合机床加工铸铁或钢件的主要工序能达到的精度和表面粗糙度可查阅设计手册。
度可查阅设计手册 第二节第二节 组合机床总体设计组合机床总体设计2.2.合理安排粗、精加工合理安排粗、精加工首先分析零件的生产批量、加工精度、技术要求，再合理安排首先分析零件的生产批量、加工精度、技术要求，再合理安排粗、精加工工序粗、精加工工序1 1））零件批量大或加工精度较高，粗、精工序应分开零件批量大或加工精度较高，粗、精工序应分开◆◆ 工件能得到较好的冷却，利于减少热变和内应变的影响工件能得到较好的冷却，利于减少热变和内应变的影响◆◆ 避免粗加工振动对加工精度、表面粗糙度的影响避免粗加工振动对加工精度、表面粗糙度的影响◆◆ 利于精加工机床保持持久地精度利于精加工机床保持持久地精度◆◆ 机床结构简单，便于维修、调整机床结构简单，便于维修、调整2 2））零件批量不大，如能保证加工质量，粗、精加工可集中零件批量不大，如能保证加工质量，粗、精加工可集中零件的粗、精加工集中在一台机床上，可减少机床台数，提高零件的粗、精加工集中在一台机床上，可减少机床台数，提高其负荷效率但其负荷效率但最大切除余量和最后精加工工序应分开最大切除余量和最后精加工工序应分开。
第二节第二节 组合机床总体设计组合机床总体设计3.3.合理实施合理实施工序集中工序集中 工序集中工序集中 指运用多种刀具，采用多面、多工位和复指运用多种刀具，采用多面、多工位和复合刀具方法，在一台机床上对一个或几个零件完成多个工合刀具方法，在一台机床上对一个或几个零件完成多个工序过程，以提高生产率序过程，以提高生产率1 1）注意工序集中带来的问题）注意工序集中带来的问题◆◆ 导致机床结构复杂，刀具数量增加，调整不方便，可靠性降导致机床结构复杂，刀具数量增加，调整不方便，可靠性降低，影响生产率的提高低，影响生产率的提高◆◆ 导致切削负荷加大，造成工件刚性不足、工件变导致切削负荷加大，造成工件刚性不足、工件变形而形而影响加影响加工精度第二节第二节 组合机床总体设计组合机床总体设计③ ③ 工序集中要保证工序集中要保证零件零件能能在较大的切削力、夹紧力作用下在较大的切削力、夹紧力作用下不不变形，变形，即在提高生产率的同时保证加工精度即在提高生产率的同时保证加工精度① ① 将相同工艺内容的工序集中在同一台机床或同一工位上加将相同工艺内容的工序集中在同一台机床或同一工位上加工。
工如：将如：将箱体零件的大量螺孔攻丝工序集中在一台攻丝机床上，箱体零件的大量螺孔攻丝工序集中在一台攻丝机床上，不与大量钻、镗工序集中在用一台机床上进行，使机床结构简单不与大量钻、镗工序集中在用一台机床上进行，使机床结构简单② ② 箱体零件上有相互位置精度要求的孔时，孔加工应集中在箱体零件上有相互位置精度要求的孔时，孔加工应集中在一台机床上一次安装完成加工粗、精加工）一台机床上一次安装完成加工粗、精加工）（（2 2）合理考虑工序集中）合理考虑工序集中第二节第二节 组合机床总体设计组合机床总体设计⑤ ⑤ 铰孔、镗孔工序应分开铰孔、镗孔工序应分开铰孔是低速大进给量切削，镗孔是高速小进给量切削会铰孔是低速大进给量切削，镗孔是高速小进给量切削会影响影响切削用量的合理选择和多轴箱传动结构的简化切削用量的合理选择和多轴箱传动结构的简化⑥ ⑥ 工序集中应工序集中应考虑多轴箱轴承结构、设置导向需要，否则造考虑多轴箱轴承结构、设置导向需要，否则造成机床、刀具调整不便，工作性能、生产率降低成机床、刀具调整不便，工作性能、生产率降低④ ④ 大量的钻、粗镗工序应分开大量的钻、粗镗工序应分开◆◆ 钻孔、镗孔直径相差很大，会使主轴转速相差较大，钻孔、镗孔直径相差很大，会使主轴转速相差较大，导致导致多轴箱传动链复杂。
多轴箱传动链复杂◆ ◆ 钻孔产生很大轴向力，钻孔产生很大轴向力，会使工件变形而影响镗孔精度；会使工件变形而影响镗孔精度；◆◆ 粗镗孔振动较大，影响钻孔加工，造成小钻头折断粗镗孔振动较大，影响钻孔加工，造成小钻头折断第二节第二节 组合机床总体设计组合机床总体设计4. 4. 合理选择定位基准及夹压点合理选择定位基准及夹压点合理的加工定位基准，是确保加工精度的重要条件，有利于最合理的加工定位基准，是确保加工精度的重要条件，有利于最大限度的集中工序和提高生产率大限度的集中工序和提高生产率1 1））箱体类零件定位基准选择箱体类零件定位基准选择箱体类零件是机械加工工序箱体类零件是机械加工工序多，精度要求高的零件特别是多，精度要求高的零件特别是有较多高精度的孔需要加工有较多高精度的孔需要加工通常采用通常采用“ “一面两孔一面两孔” ”作作定位基准定位基准第二节第二节 组合机床总体设计组合机床总体设计◆◆ “ “一面两孔一面两孔””可作粗、精全部可作粗、精全部工序的定位基准，达到整个工艺过程工序的定位基准，达到整个工艺过程的基准统一实现夹具通用化的基准统一实现夹具通用化◆◆ “ “一面两孔一面两孔””易实现自动化定位、夹紧。
易实现自动化定位、夹紧◆◆ “ “一面两孔一面两孔” ”可可同时加工工件同时加工工件5 5个表面，利于提高各面上孔的位置个表面，利于提高各面上孔的位置精度◆◆ 可可消除工件的消除工件的6 6个自由度，工件得到可靠的定位个自由度，工件得到可靠的定位① “① “一面两孔一面两孔””定位基准的优点定位基准的优点第二节第二节 组合机床总体设计组合机床总体设计◆ ◆ 定位销孔为定位销孔为H7H7精度，两销孔中心距精度，两销孔中心距L L 尽量大一些，其公差尽量大一些，其公差为为±±0.03~0.06mm0.03~0.06mm（或为工件公差的（或为工件公差的1/3~1/51/3~1/5）◆◆ 定位平面的平面度允差一般为定位平面的平面度允差一般为 0.05~0.08 mm0.05~0.08 mm，表面粗糙度，表面粗糙度一般为一般为R Ra a1.6~3.2 1.6~3.2 μ μmm② “② “一面两孔一面两孔””定位基准的要求定位基准的要求◆◆ 不可选择零件上直径太小的孔为不可选择零件上直径太小的孔为定位销孔如果定位销太细，输。