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1、摘 要随着纺织业的不断发展，自动化在纺织业中的应用越来越广泛，其中“针板”（用于排放织针）就是实现自动化的一个重要部件。它的加工特殊，精度要求较高，需要有专门的机床加工，这就是我这次的毕业设计课题：ZXH54型铣槽机设计床身以及分度箱部件设计。ZXH54型铣槽机是用于加工纺织业中“针板”的专用切削机床，属于典型的组合机床，该机床具有四工位、八铣头，能同时加工八个工件，具有较高的加工效率和加工精度，同时还能实现针槽与圆弧口槽同工位一次完成，克服了以前针板加工中加工工序复杂、加工效率低、加工精度不高的缺点，有较好的应用前景。本设计总共分为四大部分：第一部分组合机床的概述以及其通用部件的选用；第二部
2、分ZXH54铣槽机的总体方案设计；第三部分铣槽机床身以及分度箱部件的设计；第四部分结论与展望。其中第三部分的设计是本次设计的重点，设计从零部件的分类、筛选、计算、校核四个步骤对ZXH54铣槽机床身以及分度箱部件进行整体细致的设计。关键词：自动化，机床加工，铣槽机，加工效率/精度Body parts of machine tools in ZXH54 type milling groove design ABSTRACT With the continuous development of the textile industry, automation increasingly used in
3、 textile industry, in which pin board (for the discharge needle) is an important part of automation. Processing of special, high-precision requirements, the need for a dedicated machine, this is my graduation project: ZXH54-slot milling machine design-and box-bed design. ZXH54 type milling slot mach
4、ine is for processing textile in the needle plate of dedicated cutting machine, belonging to typical of combination machine, the machine has four station, and eight milling head, can while processing eight a workpiece, has higher of processing efficiency and processing precision, while also can impl
5、ementation needle slot and ARC mouth slot with station once completed, overcome has yiqian needle plate processing in the processing processes complex, and processing efficiency low, and processing precision not high of shortcomings, has better of application prospects. Design of this total is divid
6、ed into four major sections: part one overview of the modular machine tool and its selection of generic parts part II ZXH54 slot milling machines overall design; part III slot milling machine tool and design of box part of; part IV conclusions and prospects. Part III of the design was the focus of t
7、he design, design from the classification of the parts, filters, calculations, checking the four steps to ZXH54 milling machine tools as well as overall detailed design of box part. Key words: Automation, machine, milling machine, processing efficiency/accuracy ZXH54型铣槽机床身部件设计 前言针织槽机的主要部件为“针床”，长方形针床
8、钢板（针板）槽间开有许多细密的“针槽”，用于安装放置“织针”。目前针床钢板上的针槽通常是由人工控制用铣床一条条铣出来的，费工费时，铣槽精度低。而ZXH54型针板铣槽机的出现为我国横机制造业提供了一种新型可靠高效的加工设备，解决了国内横机针板铣槽、开头工序的难题。ZXH54型针板铣槽机，能自动分度与铣槽，铣槽精度高，操作使用方便。该机能实现对八块针板连续铣针槽和铣头槽，对多块针板实现了连续铣针槽后，再连续铣头槽。该机的问世，改变了目前国内落后的针板加工状况，是加工高精度针板的必要设备，也是发展高精度、超细针槽机的关键设备。它的研制成功，将把我国针织槽机加工工业推向一个新的层次，纺织产业走上新高度
9、。ZXH54型针板铣槽机是一种典型的组合机床，因此它也就具有组合机床的一切特征。0.1 机床在国民经济的地位及其发展简史经济迅速发展的今天，人们为了高效、经济地生产各种高质量产品，日益广泛的使用各种机器、仪器、工具等技术设备与装备。由于机械零件的形状精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法来达到，特别是形状复杂、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在机床上经过几道甚至几十道切削加工工艺才能完成。因此，机床是现代机械制造业中最重要的加工设备。如果没有机床的发展，如果不具备今天这样品种繁多、结构完善和性能精良的各种机床，现代社会目前所达到的高度物质文明将是不可想的。我国机床行业
10、的发展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，与世界先进水平相比，还有较大差距。为了适应我国工业、农业、国防和科学技术现代化的需要，为了提高机床产品在国际市场上的竞争能力，必须深入开展机床基础理论研究，加强工艺试验研究，大力开发精密、重型和数控机床，使我国的机床工业尽早跻身于世界先进行列。0.2 组合机床的国内、外现状 世界上第一台组合机床于1908年在美国问世，30年代后组合机床在世界各国得到迅速发展。至今，它已成为现代制造工程（尤其是箱体零件加工）的关键设备之一。我国的机床工业是在1949年新中国成立后才开始建立起来的。解放前，由于长期的封锁统治和19世纪中叶以后帝国主义的侵略和掠夺
11、，我国的工农业生产非常落后，既没有独立的机械制造业，更谈不上机床制造业。解放后，党和人民政府十分重视机床工业的发展。在解放初期的三年经济恢复时期，就把一些原来的机械修配厂改建为专业厂；在随后开始的几个五年计划期间，又陆续扩建、新建了一系列机床厂。经过50多年的建设，我国机床工业从无到有，从小到大，现在已经成门类比较齐全，具有一定实力的机床工业体系，能生产5000多种机床通用品种，数控机床1500多种，不仅装备了国内的工业，而且每年还有一定数量的机床出口。0.2.1 国内组合机床现状近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。0.2.
12、2 国外组合机床现状国外汽车工业的大批量生产，每种零件的生产纲领少则几万件，多则几十万件，甚至上百万件，生产节拍为每件几秒钟到几十秒钟，其生产设备采用高效自动化装备。1 组合机床概述1.1 组合机床及其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、铰孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及滚压等工序，生产效率高，加工精度稳定。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占全部机床零，部件总量的70-80%，因此设计和制造的周期短，投资少
13、，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，因而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，又有专门厂成批制造，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，对操作工人的技术水平要求不高。(5)当被加工产品更新时，采用其他类型的专用机床时，其大部分部件要报废。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。图1.1和图1.2分别表示由通用部件和少量
14、专用部件组成的卧式和立式组合机床。从图中可以看出，两类机床虽然配置型式不同，但都具有大量的通用部件。利用这些通用部件还可以组成各种不同型式的组合机床。图1.1 卧式组合机床及其组成部件1中间底座；2夹具；3主轴箱；4动力箱；5滑台；6滑座；7床身（侧底座）图1.2 立式组合机床及其组成部件1底座；2立柱；3滑座；4滑台；5动力箱；6主轴箱；7夹具；8回转工作台 组合机床常用的通用部件有：床身(侧底座)、底座(包括中间底座和立柱底座)、立柱，动力箱、动力滑台，各种工艺切削头等。对于一些按顺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
15、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，而只能完成进给运动的动力部件称为动力滑台。 固定在动力箱上的主轴箱是用来布置切削主轴，并把动力箱输出轴的旋转运动传递给各主轴的切削刀具，由于各主轴的位置与具体被加工零件有关，因此主轴箱必须根据被加工零件设计，不能制造成完全通用的部件，但其中很多零件(例如：主轴、中间轴、齿轮和箱体等)是通用的。床身、立柱、中间底座等是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。移动的或回转的工作台是多工位组合机床的主要部件之一，它起着转换工位和输送工件的作用，因此它们的直线移动和回
16、转运动的重复定位精度直接影响组合机床的加工精度。除了上述主要部件之外，组合机床还有各种控制部件，主要是指挥机床按顺序动作，以保证机床按规定的程序进行工作。组合机床的通用部件，绝大多数已由机械工业部颁布成国家标准，并按标准所规定的名义尺寸、主参数、互换尺寸等定型，各种通用部件之间有配套关系。这样，用户可根据被加工零件的尺寸、形状和技术要求等，选用通用部件，组成不同型式的组合机床，以满足生产的需要。目前，我国组合机床已广泛应用到大批大量生产的行业，如汽车、拖拉机、柴油机、电动机、缝纫机等。1.2 组合机床分类和基本配置型式组合机床有大型组合机床与小型组合机床两大类，它们不仅在体积和功率上有大小之别
17、，而且在结构和配置型式等方面也有很大差异。大型组合机床的配置型式可分为三大类：1.2.1 具有固定式夹具的单工住组合机床这类组合机床夹具和工作台都固定不动。动力滑台实现进给运动，滑台上的动力箱(连主轴箱)实现切削主运动。根据动力箱和主轴箱的安置方式不同，这类机床的配置型式有以下几种。(1)卧式组合机床(动力箱水平安装)；(2)立式组合机床(动力箱垂直安装)；(3)倾斜式组合机床(动力箱倾斜安装)；(4)复合式组合机床(动力箱具有上述两种以上的安装状态)。图1.3 具有固定式夹具的组合机床a）卧式组合机床 b)立式组合机床 c)倾斜式组合机床 d)复合式组合机床 在以上四种配置型式的组合机床中，
18、如果每一种之中再安置一个或几个动力部件时，还可以组成双面或多面组合机床。1.2.2 具有移动式夹具的(多工位)组合机床这类组合机床的夹具安装在直线移动工作台或回转运动工作台上，并按照一定的节拍时间作间歇移动或转动，使工位得到转换。这类机床的配置型式，常见的有以下四种。(1)具有移动工作台的机床，这类机床的夹具和工件可作直线往复移动。(2)具有回转工作台的机床，这种机床的夹具和工件可绕垂直轴线回转，在回转工作台上每个工位通常都装有工件。图1.4 具有移动工作台的组合机床图1.5 具有回转工作台的组合机床 (3)鼓轮式机床，这种机床的夹具和工件可绕水平轴线回转。此种机床一般为卧式单面或卧式双面，而
19、较少采用三面配置。此外也有辐射式的，它除了安装卧式动力部件外，还在垂直于鼓轮回转轴线的平面上安装动力部件。(4)中央立柱式机床，这种机床具有台面直径较大的环形回转工作台。在工作台中央安装立柱，立柱上安装动力部件，而在工作台的周围还安装有卧式动力部件，工件和夹具则安装在回转工作台上，这种机床一般都是复合式的。1.2.3 转塔主轴箱式组合机床转塔主铀箱式组合机床分为两类：单轴转塔动力头式组合机床和多轴转塔头式组合机床。前者转塔头的每个结合面可安装一个刚性主轴。后者转塔头的每个结合面可安装一个主轴箱。选种机床一般配置型式有：(1)转塔式主轴箱只实现切削运动，被加工零件安装在滑台上，由滑台实现进给运动
20、。(2)转塔式主轴箱安装在滑台上，转塔式主轴箱既实现切削主运动又实现进给运动。被加工零件安装在回转工作台上，转塔式主轴箱转位更换刀具，而工件转位改换被加工的平面。转塔主轴箱式组合机床可以组成双面式或三面式，同时对工件的两、三个平面进行加工。这类机床切削时间与辅助时间不重合，转塔主轴箱各工位的切削时间串联，因此机床的工作效率较低，由于各工位切削时间不重合，减少了切削振动的互相干扰，加工精度较高。当机床用于中批生产时，机床负荷率较高，机床占地面积较小。1.3 组合机床的工艺范围组合机床可完成的工艺有铣平面、刮平面、车端面、钻孔、扩孔；镗孔、铰孔、攻丝、倒角、惚窝、钻深孔、切槽等。随着综合自动化技术
21、的发展，组合机床可完成的工艺范围也在不断扩大，除了上述工艺外，还可完成车外圆、车锥面、车弧面、切削内外螺纹、液压孔、技削内外圆柱面和平面、磨削、抛光、衍磨，甚至还可进行冲压、焊接、热处理、装配、自动测量和检查等。2 组合机床通用部件及其选用通用部件是具有特定功能、按标准化、系列化、通用化原则设计制造的组合机床基础部件。它有统一的联系尺寸标准，结构合理、性能稳定。组合机床的通用化程度是衡量其技术水平的重要标志。通用部件的选择是组合机床设计的重要内容之一。2.1 通用部件的类型2.1.1 通用部件的分类随着科学技术的迅速发展，组合机床类型在不断更新和发展，如已有数控组合机床、专能组合机床等新品种。
22、所以，通用部件的品种、规格也日趋繁多。通用部件按其尺寸大小、驱动和控制方式、单机和自动线的不同，可分为大型和小型通用部件；机械驱动、液压驱动、风动或数控通用部件；组合机床和组合机床自动线通用部件。还出现整机的通用模块，如专能机床(缸盖导管孔加工机床等)、柔性加工单元 (UD系列组合式柔性单元等)。但这些通用部件有其共性功能，按功能划分的类别覆盖面较大。2.1.2 通用部件按其功能通常分为五大类。1)动力部件 动力部件是用于传递动力，实现工作运动的通用部件。它为刀具提供主运动和进给运动，是组合机床及其自动线的主要通用部件。它包括动力滑台、动力箱、具有各种工艺性能的动力头等。2)支承部件 支承部件
23、是用于安装动力部件、输送部件等的通用部件。它包括侧底座、中间底座、立柱、立柱底座、支架等。它是组合机床的基础部件，机床上各部件之间的相对位置精度、机床的刚度等主要依靠它来保证。3)输送部件 输送部件是具有定位和夹紧装置、用于安装工件并运送到预定工位的通用部件。它包括回转工作台、移动工作台和回转鼓轮等。通常具有较高的定位精度。4)控制部件 控制部件用来控制具有运动动作的各个部件，以保证实现组合机床工作循环。它包括可编程序控制器(PC)、液压传动装置、分级进给机构、自动检测装置及操纵台电柜等。5)辅助部件 辅助部件包括定位、夹紧、润滑、冷却、排屑以及自动线的清洗机等各种辅助装置。上述通用部件中，有
24、一部分通用部件及大量通用零件(特别是控制和辅助部件)，通用范围更广，既可用于通用部件，也可用于专用部件，通常称为“广泛通用部件”(T字头编号)。2.2 常用通用部件2.2.1 动力滑台动力滑台是由滑座、滑鞍和驱动装置等组成、实现直线进给运动的动力部件。根据被加工零件的工艺要求，在滑鞍上安装动力箱(用以配多轴箱)或切削头(如钻削头、镗削头、铣削头、攻螺纹头等主轴部件配以传动装置)，可以完成钻、扩、铰、镗孔、倒角、刮端面、铣削及攻螺纹等工序；台面宽320mm以下的滑台配有分给进给装置，可完成深孔加工。此外，滑台还可当移动工件台用，装上检测装置也可完成自动检测等工序。滑台本身可以安装在侧底座上、立柱
25、上或倾斜的底座上，以便配置成卧式、立式或倾斜式等形式的组合机床。图2.1 1HY系列液压滑台结构图1滑座；2滑鞍；3液压缸；4活塞杆；5支架；6单向阀根据驱动和控制方式不同，滑台可分为液压滑台、机械滑台和数控滑台三种类型。图2.2 机械滑台结构比较图2.2.2 主轴部件主轴部件又称单轴头或工艺切削头，其端部安装刀具，尾部联接传动装置，即可进行切削。如进行铣削、镗削、钻削及攻螺纹等单轴加工工序。每种主轴部件均采用刚性主轴结构。在加工时，刀杆(或刀具)一般不需要导向装置，加工精度主要由主轴部件本身以及滑台的精度来保证。主轴部件与相应规格的主运动传动装置(跨系列)配套使用。主轴部件配上传动装置安装在
26、动力滑台上，可以组成立式或卧式组合机床。这类机床不设导向装置，夹具结构较简单，机床配置灵活。主轴部件种类较多，大型组合机床上常用的有铣削头、钻削头、镗削与车端面头。2.2.3 主运动驱动装置主运动驱动装置主要有两大类：一类是与通用主轴部件配套使用的主运动传动装置；另一类是与多轴箱(专用部件)相配的动力箱。图2.3 各种主轴部件配置顶置式齿轮传动装置2.2.4 工作台工作台是多工位组合机床的输送部件，它用来将被加工工件从一个工位转换到另一个工位。工作台按运动方式的不同分为分度回转工作台(简称回转工作台)和多工位移动工作台简称移动工作台；按传动方式的不同分为机械传动、液压传动及气压传动等多种型式。
27、2.2.5 支承部件组合机床的支承部件往往是通用和专用两部分的组合。例如：卧式组合机床的床身是由通用的侧底座和专用中间底座组合而成；立式机床的床身则由立柱及立柱底座组合而成。此种组合结构的优点是加工和配装工艺性好，安装和运输较方便；其缺点是削弱了床身的整体刚性。2.2.6 自动线通用部件组合机床自动线是由组合机床及工件输送装置、转位装置、排屑装置等辅助设备和检测装置、电气、液压控制设备等组成。自动线通用部件多为连线设备和各台机床具有共同功能的设备，是按标准化、系列化、通用化原则设计的。目前， 自动线通用部件划分为通用零件、夹具、工件输送、排屑等几类。2.3 通用部件的选用2.3.1通用部件选用
28、的方法和原则通用部件的选用是组合机床设计的主要内容之一。选用的基本方法是：根据所需的功率、进给力、进给速度等要求，选择动力部件及其配套部件。选用原则如下：1)切削功率应满足加工所需的计算功率(包括切削所需功率、空转功率及传动功率)。2)进给部件应满足加工所需的最大计算进给力、进给速度和工作行程及工作循环的要求，同时还需考虑装刀、调刀的方便性。3)动力箱与多轴箱尺寸应相适应和匹配。根据加工主轴分布位置可大致算出多轴箱尺寸(边缘主轴与多轴箱边缘最小距离为70100mm)，并圆整后选用相近尺寸的标准规格多轴箱，据此选择结合尺寸相适应的动力箱。4)应满足加工精度的要求。选用时应注意结构不同或者结构相同
29、、精度等级不同的动力部件所能达到的加工精度是不同的。5)尽可能按通用部件的配套关系选用有关通用部件。2.3.2 通用部件的选用(1) 动力部件的选用选用动力部件主要是确定动力部件的品种和规格。1) 动力部件品种的确定 在设计组合机床时，究竞选用哪种动力部件，应当根据具体的加工要求、机床的配置型式、制造及使用条件等确定。对于完成主运动的动力部件，如钻削头、铣削头、镗削头等，通常是根据加工工艺要求和配置型式等确定。例如：设计一台铿孔加工的立式组合机床时，宜选用捏削头并配以尾置式的主传动装置；对于完成进给运动的动力部件，如液压滑台、机械滑台，通常是根据进给速度的稳定性、进给量的可调性、工作循环等要求
30、来确定。还要注意用户所在地区气温条件及用户使用的方便性。例如：设计的组合机床要求进给速度稳定、工作循环不太复杂、进给量又不需要无级调速时，一般可选用机械滑台；不太炎热的地区可选用液压滑台；对自动线或流水线各台机床一般选用同一传动方式的滑台，以便设计制造和使用维护；批量不大的多品种柔性化生产，应考虑选用数控滑台。2) 动力部件规格的确定 影响动力部件规格的因素有功率、进给力、进给速度、最大行程及多轴箱外形尺寸等。在确定动力部件规格时，一般先进行功率和进给力计算，再根据选用动力部件的原则。综合地、全面地考虑其它因素来确定其规格。必须强调的是最后所确定的动力部件的规格，应全部满足原则中的各项要求。当
31、遇到动力部件的功率或进给力不能满足要求，但又相差不太大时，不要轻易地选用大一规格的动力部件，而应适当调整切削用量或改变工艺方法，如将同一面部分通孔顺序钻削，刮削端面改为车端面等，但必须以不影响加工精度和生产率要求为前提。(2) 其它通用部件的确定对于支承部件如侧底座、立柱等通用部件，可选与动力滑台规格相配套的相应规格。对于输送部件可按所需工作台的运动形式、工作台台面尺寸(根据估算或夹具草图)、工位数、驱动方式及定位精度等来选用。通常根据运动形式及驱动方式等要求，确定输送部件的品种；根据所需工作台台面的大小、工位数及行程等要求，确定输送部件的规格。选择通用部件时，还应根据加工精度要求、制造成本等
32、确定通用部件的精度等级。 3 组合机床总体设计3.1 主要技术指标 1）.被加工零件材料：45钢。2）.铣削宽度7毫米,铣削深度8毫米，铣削长度130毫米，针床长度3654英寸。3）.分度范围：318N，分度精度：槽距误差0.03毫米，槽距累积误差为任意300毫米内0.01 毫米。4）.工作进刀速度300毫米/分，快退速度4000毫米/分。3.2 组合机床的设计步骤组合机床一般都是根据和用户签订的设计、制造合同进行设计的。合同中规定了具体的加工对象(工件)、加工内容、加工精度、生产率要求、交货日期及价格等主要的设计原始数据。在设计过程中，应尽量做到采用先进的工艺方案和合理的机床结构方案；正确选
33、择组合机床通用部件及机床布局型式；要十分注意保证加工精度和生产效率的措施以及操作使用方便性，力争设计出技术上先进、经济上合理和工作可靠的组合机床。组合机床设计的步骤大致如下。3.2.1 调查研究调查研究的主要内容包括以下几个方面：1)认真阅读被加工零件图样，研究其尺寸、形状、材料、硬度、重量、加工部位的结构及加工精度和表面粗糙度要求等内容。通过对产品装配图样和有关工艺资料的分析，充分认识被加工零件在产品中的地位和作用。同时必须深入到用户现场，对用户原来生产所采用的加工设备、刀具、切削用量、定位基准、夹紧部位和加工质量及精度检验方法、装卸方法及装卸时间、加工时问等作全面的调查研究。2)深入到组合
34、机床使用和制造单位，全面细致地调查使用单位车间的面积、机床的布置、毛坯和在制品流向、工人的技术水平、刀具制造能力、设备维修能力、动力和起重设备等条件以及制造单位的技术能力、生产经验和设备状况等条件。3)研究分析合同要求，查阅、搜集和分析国内外有关的技术资料，吸取先进的科学技术成就。对于满足合同要求的难点拟采用的新技术、新工艺应要求进行必要的试验，以取得可靠的设计依据。总之，通过调查研究应为组合机床总体设计提供必要的大量的数据、资料，作好充分的、全面的技术准备。3.2.2 总体方案设计总体方案的设计主要包括制定工艺方案(确定零件在组合机床上完成的工艺内容及加工方法，选择定位基准和夹紧部位，决定工
35、步和刀具种类及其结构形式，选择切削用量等)、确定机床配置形式、制订影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案。总体方案的拟定是设计组合机床最关键的一步。方案制定得正确与否，将直接影响机床能否达到合同要求，保证加工精度和生产率，并且结构简单、成本较低和使用方便。对于同一加工内容，有各种不同的工艺方案和机床配置方案，在最后决定采用哪种方案时，必须对各种可行的方案作全面分析比较，并考虑使用单位和制造单位等诸方面因素，综合评价，选择最佳方案或较为合理的方案。总体方案设计的具体工作是编制“三图一卡”，即绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图，编制生产率计算卡。在设计联系尺寸图过程中，不仅要
36、根据动力计算和功能要求选择各通用部件，往往还应对机床关键的专用部件结构方案有所考虑。例如影响加工精度的较复杂的夹具要画出草图，以确定可行的结构及其主要轮廓尺寸；多轴箱是另一个重要专用部件，也应根据加工孔系的分布范围确定其轮廓尺寸。根据上述确定的通用部件和专用部件结构及加工示意图，即可绘制机床总体布局联系尺寸图。3.2.3 技术设计技术设计就是根据总体设计已经确定的“三图一卡”，设计机床各专用部件正式总图，如设计夹具、多轴箱等装配图以及根据运动部件有关参数和机床循环要求，设计液压和电气控制原理图。设计过程中，应按设计程序作必要的计算和验算等工作，并对第二、三阶段中初定的数据、结构等作相应的调整或
37、修改。3.2.4 工作设计当技术设计通过审查(有时还须请用户审查)后即可开展工作设计，即绘制各个专用部件的施工图样、编制各部件零件明细表。3.3“三图一卡”3.3.1 被加工零件工序图被加工零件工序图是根据制订的工艺方案，表示所设计的组合机床(或自动线)上完成的工艺内容，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、硬度和在本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
38、制的。其主要内容包括：1)被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。当需要设置中间导向时，则应把设置中间导向临近的工件内部肋、壁布置及有关结构形状和尺寸表示清楚，以便检查工件、夹具、刀具之间是否相互干涉。2)本工序所选用的定位基准、夹压部位及夹紧方向。以便据此进行夹具的支承、定位、夹紧和导向等机构设计。3)本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求。4)注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量。3.3.2 加工示意图加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的。是表达工艺方案具体内容的机床工艺
39、方案图。它是设计刀具、辅具、夹具、多轴箱和液压、电气系统以及选择动力部件、绘制机床总联系尺寸图的主要依据；是对机床总体布局和性能的原始要求；也是调整机床和刀具所必需的重要技术文件。加工示意图应表达和标注的内容有：机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程；工件、刀具及导向、托架及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸；主轴结构类型、尺寸及外伸长度；刀具类型、数量和结构尺寸(直径和长度)；接杆(包括镗杆)、浮动卡头、导向装置、攻螺纹靠模装置等结构尺寸；刀具、导向套间的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式及配合尺寸等。3.3.3 机床联系尺寸总图机床联系尺寸总图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据，
40、并按初步选定的主要通用部件以及确定的专用部件的总体结构而绘制的。是用来表示机床的配置型式、主要构成及各部件安装位置、相互联系、运动关系和操作方位的总体布局图。用以检验各部件相对位置及尺寸联系能否满足加工要求和通用部件选择是否合适；它为多轴箱、夹具等专用部件设计提供重要依据；它可以看成是机床总体外观简图。由其轮廓尺寸、占地面积、操作方式等可以检验是否适应用户现场使用环境。机床联系尺寸总图表示的内容：（1).表明机床的配置型式和总布局。以适当数量的视图(一般至少两个视图，主视图应选择机床实际加工状态)，用同一比例画出各主要部件的外廓形状和相关位置。表明机床基本型式(卧式、立式或复合式、单面或多面加
41、工、单工位或多工位)及操作者位置等。 (2).完整齐全地反映各部件问的主要装配关系和联系尺寸、专用部件的主要轮廓尺寸、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)标注主要通用部件的规格代号和电动机的型号、功率及转速，并标出机床分组编号及组件名称，全部组件应包括机床全部通用及专用零部件，不得遗漏。3.3.4 机床生产率计算卡根据加工示意图所确定的工作循环及切削思量等，就可以计算机床生产率并编制生产率计算卡。生产率计算卡是反映机床生产节拍或实际生产率和切削用量、动作时间、生产纲领及负荷率等关系的技术文件。它是用户验收机床生产效率的重要依据。3.4 组合机床设计方案ZX
42、H54针板铣槽机是专门用于长方形针床钢板成型加工的铣床，根据产品的加工特性，生产效率，拟定以下几种方案：方案一：采用卧式床身，机械动力滑台，单工位式组合机床；每个工件使用一把刀具。图3.1 加工方案一方案二：采用立式床身，液压动力滑台，多工位式组合机床；每个工件使用一把刀具，由下至上逆铣。图3.2 加工方案二方案三：采用立式床身，液压动力滑台，多工位式组合机床；每个工件使用多把组合刀具，由上至下逆铣。图3.3 加工方案三下面对这三种方案分析说明：(1).卧式床身与立式床身相比较，卧式床身占地面积较大，适用于大型零件的加工；立式床身占地面积较小，主要用于中小型零件的加工。因为零件为长方形钢板，所
43、以应选立式床身机构。(2).单工位与多工位相比较，单工位机床可同时加工一个或两个工件，其加工精度较高，但生产率较低，适用于大、中型箱体类零件的加工；多工位机床可同时加工一个或几个零件，其加工精度比单工位机床低，但生产率高，因此，多用于大批量生产中，它特别适于中小型零件的加工。(3).机械动力滑台与液压动力滑台比较：1).进给稳定性。机械滑台可以比较容易地得到较小的进给量，且一般也不会因承受的载荷发生变化而引起进给量的变化，在电源电压比较稳定的情况下，可以认为机械滑台的进给量是桓定不变的。液压滑台的进给量则往往不够稳定，特别是当承受的载荷或温度发生变化时，其进给稳定性更差。2).进给量的可调性。
44、液压滑台的进给量可在允许的范围内进行无级调整，且调整方便；机械滑台的进给量则只能进行有级调整，且一般采用配换齿轮来调整，比较麻烦费时。另外，当机械滑台用于实现二次工作进给工作循环时，其二次进给量只能由多速电机来实现，二次进给量与一次进给量的比值是定值，所以机械滑台一般不适用于实现二次工作进给的工作循环。而液压滑台只要将液压系统中的一次工作进给回路改为二次工作进给回路，便可实现二次工作进给的工作循环，且每次进给量均可进行无级调整。(3).转换精度。液压滑台的转换位置误差一般为0.10.5mm；机械滑台的转换位置误差一般为0.52mm。另外，机械滑台当电气转换开关失灵时，则会出现运动速度不能进行转
45、换的现象，往往因此而损坏刀具或机床，而液压滑台只要死挡铁不失灵，一般不会出现进给速度不能转换的现象。(4).一把刀具与多把组合刀具比较，零件的加工工艺要求在长方形针床钢板上铣出多条细小的槽，从效率的角度来讲，一把刀具加工速度较慢，效率也较低，但单刀加工所受切削阻力较小，发热量也较小，工件不容易变形；用多把组合刀具同时加工，所受切削阻力较大，也会降低加工速度，同时发热量也也会增加，工件容易变形，影响加工精度。相比下还是一把刀具加工比较合理。(5).由下至上逆铣与由上至下逆铣相比，由下至上逆铣时由于工件自身的重力，在切削过程中，工件紧紧的压在刀具上，使得整个切削过程平稳，没有跳动；而由上至下逆铣就
46、没有这个好处。综上所述，采用第二种设计方案。3.5 拟定方案“三图一卡”制作3.5.1 被加工零件工序图本次毕业设计的任务是设计针板式铣槽组合机床，用于加工针床（针板）。针床是用45碳素钢钢板经刨床、磨床、铣床等加工成的。每块针床上有四百条左右的针槽，利用盘型铣刀进行铣削加工，因此此次设计任务就是铣刀的选用、主轴箱的设计、分度箱的设计、液压系统和电气系统的设计以及床身的设计等。表3.1 加工针槽的所须尺寸机号G针 槽 宽N槽 距T加工长度a加工深度p31.501.528.4661294.7541.301.356.3501294.7551.101.135.0801154.75610.41.064
47、.2331154.7570.880.903.6281154.7590.860.882.8221144.72100.760.782.5401144.7210.50.760.782.4191144.72110.760.782.3091144.72120.760.782.1161144.72针床材料为45碳素钢，选用铣刀材料为高速钢。图3.4 被加工零件工序图3.5.2 加工示意图图3.5 加工示意图数据处理(1).耐用度计算。切削速度V选择范围为2040 m/min 铣刀直径D=80mm 齿数Z=90 系数Cv=60.2 每齿进给量Sz=0.0075 铣削深度t=4.724.75 mm 槽宽B=0.761.52 mm根据切削速度公式V=CvD0.25/T0.2t0.3Sz0.2B0.2Z0.1 可推算出耐用度T的大小。当t=4.75 mm B=1.52 mm V=40 m/min时，耐用度应为最小：T=1650 min加工零件最长为1000 mm，若槽间距为2.116 mm，则所需铣削的槽有约474条
