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1、沈阳理工大学应用技术学院毕业设计说明书绪 论组合机床是由已经系列化、标准化的通用部件和少量的专用部件组成的，它能从多面，多工位，多轴对一个或几个工件同时进行加工，和一般万能机床相比，具有设计制造周期短，成本低，自动化程度高，加工效率高，加工质量稳定，减轻工人劳动强度等优点。在机械制造工业中，装备新企业或者对老企业进行技术制造，采用组合机床及自动线，是发展生产，提高质量的有效途径之一。机械部分着重介绍组合机床的设计原理，设计步骤和方法，以及组合机床及其自动线工艺方案的拟定原则。为了更好的了解组合机床的优越性，有必要将其设计制造的情况和专用机床进行一下对比。由于组合机床是由70%90%的通用零件和
2、部件组成的，在需要的时候，它可以部分或全部改装，以组成适应新的加工要求的新设备。组合机床有重新改装的优越性，其通用零部件可以多次重复使用。组合机床是按具体的加工对象专门设计的，因而可以按量合理的工艺过程进行加工。在组合机床上可以同时从几个方向采用多把刀具对几个工件进行加工。它是实现集中工序的最好途径，是提高生产率的有效设备。组合机床常常是用多轴对多箱体零件一个面上的许多孔同时进行加工。这样就能保证各孔之间的精度要求，提高产品的质量；减少了工件工序间的搬运改善劳动条件，也减少了占地面积。由于组合机床大多数零部件是同类的零部件，这就简化了机床的维护和修理。必要时可以更换整个部件，以提高机床的维修速
3、度，组合机床的通用部件可以组织专门工厂集中生产。这样可以采用专用高效设备进行加工，有利于提高通用部件的性能，降低制造成本。组合机床的优点虽然很多，但是也存在不足。组合机床的可变性较万能机床低，重新改装的有10%20%的零件不能重复使用，而且改装的劳动量比较大。组合机床的通用部件不是为某一种机床而设计的，而是具有较广的适用性。这样，就使组合机床的结构比专用机床复杂些。1 被加工零件的工艺分析制定组合机床的工艺方案是设计组合机床的重要步骤之一。工艺方案制定的正确与否，将决定机床能否达到重量轻，体积小，机构简单，使用方便，效率高，质量好的要求。选择工艺基面的原则及注意的问题：1、应该尽量选择设计基面
4、作为在组合机床上加工的定位基准面。2、选择定位基准面应该确保工件稳定定位。3、选择基准面时要确保在一次安装下，能对尽可能多的面进行加工。4、统一基准面原则。5、选择定位基准面应考虑夹紧方便，夹具结构简单。6、当被加工零件不具备理想工艺基准时可在机床夹具上增加辅助支撑结构。分析被加工零件的工艺，亦是制定工艺方案的极其重要问题，我们要认真分析被加工零件加工工艺的需要和组合机床完成工艺的可能。本设计被加工的工件材料为HT200，硬度为HB241-285，工件为定位底座，生产纲领为=20000件/年，是大批量生产。由于被加工零件的精度要求、加工部位尺寸、形状、结构特点、材料、生产率要求不同，设计组合机
5、床必须正确的分析组合机床的工艺方案。2 刀具的选择组合机床刀具是组合机床主要组成部分之一。组合机床刀具设计、制造影响着机床加工出的零件质量、组合机床的生产效率及其经济效益。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要求等因素。组合机床刀具的特点有：要求有较高的耐用度和可靠性，并便于装卸和调整；有较高的复合程度，例如本设计采用的是钻、扩一体的刀具；有良好的导向；具有一定的通用性。在组合机床上钻孔，大多采用工具厂生产的标准麻花钻。采用这种钻头由于它的倒锥度较大，钻头与钻套的间隙也比较大，因此在目前的组合机床上钻孔的精度只能保证在0.2毫米左右，若要提高位置精度，除导向
6、套至工件距离及导套长度选取适当外，还应减小钻头与导向套的间隙，对于钻头要考虑减小钻头的制造公差及其倒锥度。在钢件上扩孔，由于切削力较大，因此必须加强刀刃，一般在扩孔钻上磨出过渡刃，在加工强度较高的钢件时，还需在主切削刃上磨出负倒棱。选择刀具应选择工件材质、加工精度、表面粗糙度、排屑及生产率要求。主要条件允许时，应尽量选用标准刀具。本设计选用的是能同时实现钻扩，前端钻孔钻头直径为9.8mm，扩孔钻选直径为10mm的复合刀具。方案选用高速钢，它比硬质合金的刚度和强度要高，当温度达到一定程度，高速钢的工艺性降低，从而影响加工质量。3 切削用量的选定组合机床的正常工作与合理的选择切削用量，即确定合理的
7、切削速度和工作进给量，有很大的关系。切削用量选择是否合理，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。组合机床大多为多刀加工，而且常常是多种刀具如（钻头，扩孔钻，绞刀以及镗刀等）同时工作。计算最佳切削用量的工作比较复杂，要想从理论上确定最精确合理适用于多刀加工的切削用量，现在还没有简便可靠的方法。确定了在组合机床上完成的工艺内容后，就可以着手选择切削用量。目前组合机床切削用量的选择，主要是参照现场采用切削用量的情况，并根据多年来积累的一些经验来进行。由于组合机床有大量的刀具同时工作，为了使机床能够正常工作，不经常停车换刀，而达到较高的生产率，所选取得切削用量
8、比万能机床单刀加工要高一些。可以概括的说，在多轴加工的组合机床上不宜采用最大的切削速度和进给量但并不是说，在组合机床上选择较低的切削用量。无论何时都用降低切削用量来改善加工情况是不正确的。比如在铸铁零件上钻孔，如果进给量选的太小，钻头寿命不仅不长，反而会很快磨损，且消耗功率大，并有尖叫声。组合机床切削用量的选择还有一个特点，就是动力头工作时每分钟的进给量就是一种，这样所有刀具的每分钟进给量都是相同的。这个每分钟的进给量应是适用于所有刀具的平均值。但同一个动力头上的每个刀具的转速可以不一样，以便选择较合适的各刀具的每转进给量。在组合机床工艺方案确定过程中，工艺方法和切削用量是否合理，对组合机床的
9、加工精度，生产率，刀具耐用度，机床的结构形式及工作可靠性均有较大的影响，组合机床切削用量的选择特点：在大多情况下，组合机床为多轴，多刀，多面同时切削。选择切削用量时，还必须考虑所选动力滑台的性能。组合机床通常用动力滑台来带动刀具进给，由于多轴箱上同时工作的刀具种类的不同且直径大小不同，其切削用量也各有特点。因此，一般先对各刀具选择合理的切削速度V(m/min)和每转进给量f(mm/r),再根据刀具负荷，刃磨来确定并调整每转进给量和转速。在选择切削用量时要注意即要保证生产批量要求，又要保证刀具具有一定的耐用度。切削速度：刀具切削刃上选定点相对于工件的主运动速度。切削速度公式： 式中 刀具直径（）
10、刀具的转速（）进给量：工件和刀具每转一周或往复一次行程时，两者沿进给方向上相对移动的距离。切削深度：工件已加工表面和待加工表面之间的垂直距离。切削深度公式： 式中 待加工表面直径（） 已加工表面直径（）根据公式3.1得：根据公式3.2得： 表3.1 切削用量加工直径工序刀具材料47钻孔高速钢240.4本设计的切削用量选择为：钻孔切削速度为24，进给量为，切削深度为0.1。4 组合机床总体设计4.1被加工零件工序图的绘制被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示在一台机床或一条生产线上完成的工艺内容，加工部位的尺寸、精度和表面粗糙度，技术要求，加工用定位基准、夹紧部位，以及被加工零件的材料、硬度
11、、质量和在本机床加工前的毛坯图样等。它是在原有零件的基础上，以突出本机床或生产线的内容，加上文字说明绘制的。它是组合机床设计的主要依据，也是制造及使用时检验和调整机床的重要技术文件。被加工零件工序图如图4.1图4.1 被加工零件工序图 5 主轴加工示意图的设计5.1加工示意图的作用和内容加工示意图是根据生产率要求和工序图要求而拟定的机床工艺方案，表达了被加工零件在机床上的加工过程和加工方法，是工件、刀具、夹具和机床各部件间的相对位置关系图，是刀具、辅具、夹具、电气、液压、主轴箱等部件设计的重要依据，是机床布局和机床性能的原始要求，是机床试车前对刀和调整的技术资料。加工示意图是组合机床设计的重要
12、图纸之一，在机床总体设计中占有重要的地位。它是设计刀具，夹具，主轴箱以及选择动力部件的主要资料，同时也是调整机床和刀具的依据。其内容为：1）应反映机床的加工方法、加工条件及加工过程；2）根据加工部位特点及加工要求，决定刀具类型、数量、结构及尺寸；3）决定主轴的结构类型、规格尺寸及外伸长度。4）选择标准或设计专用的接杆、浮动卡头、导向装置等，并决定它们的结构、参数及尺寸。5）标明主轴、接杆（卡头）、夹具（导向）与工作之间的联系尺寸、配合及精度。6）根据机床要求的生产率及刀具、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。5.2加工示意图的画法及注意事项1）加
13、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。必须使工件和加工方法与机床布局吻合。为简化设计，同一多轴箱上结构尺寸完全相同的主轴（指加工表面，所用刀具及导向，主轴及接杆等规格尺寸、精度完全相同时）只画一根，但必须在主轴上标注与工件孔号相对应的轴号。2）一般情况下，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结构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、导向等是否相互干涉。3）主轴应从端面画起,刀具画加工终了位置。5.3导向套的选择导向套的类型通常分成两大类，一类是固定式导向套，即刀具导向部分与导套之
14、间既有相对移动又有相对转动；另一类是旋转式导向套，刀具导向部分与导套之间只有相对移动而无相对转动，相对转动线速度小于时，通常采用固定式导向套；大于时，为避免刀杆与钻头摩擦发生热变形，产生“别劲现象“应选择旋转导向。本次设计采用以下导向形式：通用固定式导套 中型导向套的长度取,外径在满足两根主轴上的导套不相互叠加的情况取导向长度:=(12.5)=15.8 39.5mm 取=24；导套至工件端面的距离:钻铸铁时设计初步拟定如图5.1 。图5.1 导向套结构5.4工作行程长度的确定（1）工作进给长度。工作进给的长度等于被加工部位的长度（多轴加工时按加工最长的孔计算）与刀具切入长度与切出长度之和。即=
15、+。切出长度根据加工类型的不同，取值也不同，切出长度参见表5.1（d为钻头直径）。切入长度可根据工件端面误差确定，一般为510，本设计采用。由表5.1得。表5.1 切出长度的确定工序名称钻孔扩孔铰孔镗孔攻螺纹切出长度1/3d+（38）101510155105+即=+=10+72+8=90。（2）快退长度：一般在固定式夹具的钻、扩、铰、孔机床上，快速退回长度必须保证所有刀具都退进夹具导套内，不影响装卸工作既可。对于夹具需要回转和移动的机床，快速退回长度必须把刀具、托架、活动钻模板以及定位销等都退离到运动时可能碰到的范围以外，或不影响装卸工件的距离。（3）快速引进长度：快速引进是动力部件把刀具快速送到工作进给开始的位置。（4）动力部件总行程长度：动力部件总行程长度除必须满足工作循环工作行程外，还需考虑调整和装卸的要求，即考虑前备量和后备量。前备量是指当刀具磨损或补偿安装制造误差，动力部件可以向前调整的距离。后备质量是指刀具连同接杆一起从主轴上取出时，保证刀具退离导套外的距离大于接杆插入主轴孔内（或刀具从接杆中退出时，大于刀具插入接杆孔内）的
