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1、摘要：随着自动化生产能力的提高，现代工厂中出现需要组合机床的场合越来越多，组合机床是以通用部件为基础，配以工件特定外形和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。它一般采用多轴，多刀，多工序，多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化合系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。本课题针对手柄大小孔38和22钻削这一特定工序而设计的一台专用卧式组合机床。本设计中，在充分数据计算的基础上对标准通用零件做了仔细选择，并依据被加工零件的结构特点，
2、加工部位的尺寸精度，表面粗糙度要求，以及定位夹紧方式，工艺方法和加工过程中所采用的刀具，生产率，切削用量情况等设计了结构合理的多轴箱。关键词： 组合机床，多轴箱，工艺流程，钻削AbstractWith automatic production capability is improved, the modern factories in need of modular machine tool, the combination of more occasions based on general parts, match with work piece specific shape and p
3、rocess design of special components and fixtures, composed of semi-automatic or automatic special machine. It usually adopts the multiracial, knife, processes, and multi-faceted or multistage and processing, production efficiency than general machine high several times or more. Due to the common par
4、ts have standard series, can according to the combined flexible configuration, can shorten the cycle of design and manufacture. Therefore, the combination machine has the advantages of low cost and high efficiency, in large, mass production is widely used, and the automatic production line can be us
5、ed to composition.This paper introduces a special vertical combination machine tools designed for 38 holes and 22 holes drilling this specific process. In this design, all the standard parts selection based on the carefully data calculation, and according to the characteristics of the structure by p
6、rocessing components, precision machining parts size, surface roughness, and the localization way, clamping technology and processing process using tools, cutting dosages as productivity, the structure design of reasonable spindle box.Keywords：Combined machine tool, production efficiency, clamp, dri
7、lling第一章 组合机床简介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、铣削磨削等工序，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，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
8、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
9、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0.1-2.2千瓦的动力部件及其配套不见。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。用小型通用部件真诚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
10、形式又分为单工为和多工位机床两大类。单工位机床又有单面、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型式。具有固定夹具的单工位组合机床特别适用于加工大、中型箱体类零件。在整个加工循环中，夹具和工件固定不动，通过动力部件使刀具从单面、双面或多面对工件进行加工。这类机床加工精度较高，但生产率较低。按照组成部件的配置形式及动力部件的进给方向，单工位组合机床又分为卧式、立式、倾斜式和复合式四种类型。具有移动夹具的多工位组合机床的夹具和工件可按预定的工作循环，作间歇的移动或转动，以便依次在不同工位上对工件进行不同工序的加工。这类机床生产率高，但加工精度不如
11、单工位组合机床，多用于大批量生产中对中小型零件的加工。按照夹具和工件的输送方式不同，可分为移动工作台式、回转工作台式、中央立柱式和鼓轮式四种类型。转塔式组合机床的特点是几个多轴箱安装在转塔回转工作台上，各个多轴箱依次转到加工位置对工件进行加工。按多轴箱是否作进给运动，可将这类机床分为两类：1)只实现主运动的转塔式多轴箱组合机床；2)既实现主运动又可随滑台作进给运动的转塔式多轴箱组合机床。转塔式组合机床可以完成一个工件的多工序加工，因而可以减少机床台数和占地面积，适宜于中、小批量生产。1.3 组合机床的方案选择(1)制定工艺方案 要深入现场了解被加工零件的加工特点、精度和技术要求、定位夹紧情况以
12、及生产率的要求等。确定在组合机床上完成的工艺内容及其加工方法。这里要确定加工步数，决定刀具的种类和型式。（2）机床结构方案的分析和确定 根据工艺方案确定机床的型式和总体布局。在选择机床配置型式时，既要考虑实现工艺方案，保证加工精度，技术要求及生产效率；又要考虑机床操作、维护、修理是否良好；还要注意被加工零件的生产批量，以便使设计的组合机床符合多快好省的要求。（3）组合机床总体方案 这里要确定机床各部件间的相互关系，选择通用部件的刀具的导向，计算切削用量及机床生产率。给制机床的总联系尺寸图及加工示意图等。（4）组合机床的部分方案和施工方案 制定组合机床流水线的方案时，与一般单个的组合机床方案有所
13、不同。 流水线上由于工序的组合不同，机床的型式和数量都会有较大的变化。因此，这时应按流水线进行全面考虑，而不应将某一台或几台机床分裂开来设计。即使暂时不能全面地进行流水线设计，制定方案时也应综合研究，才能将工序组合得更为合理，更可靠地满足工件的加工要求，用较多的工作，也为进一步发展创造了有利条件。1.4通用部件的类型及标准 按通用部件在组合机床上的作用，可分为下列几类：1）动力部件 动力部件是组合机床的主要部件，它为刀具提供主运动和进给运动。动力部件包括动力滑台及其相配套使用的动力箱和各种单轴头，如铣削头、钻削头、镗孔车端面头等，其它部件均以选定的动力部件为依据来配套选用。2）支承部件 支承部
14、件是组合机床的基础部件，它包括侧底座、立柱、立柱底座和中间底座等，用于支承和安装各种部件。组合机床各部件之间的相对位置精度、机床的刚度主要由支承部件保证。3）输送部件 输送部件用于带动夹具和工件的移动和转动，以实现工位的变换，因此，要求有较高的定位精度。输送部件主要有移动工作台和回转工作台。4）控制部件 控制部件用于控制组合机床按预定的加工程序进行循环工作，它包括可编程控制器(PLC)、各种液压元件、操纵板、控制挡铁和按钮台等。5）辅助部件 辅助部件包括用于实现自动夹紧工件的液压或气动装置、机械扳手、冷却和润滑装置、排屑装置以及上下料的机械手等。1.5 专用机床的特点专用机床是用按系列化标准化
15、设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的。专用机床优点：可以重新改装；可以按最合理的工艺过程进行加工；可以同时从几个方向采用多把刀具对几个工件进行加工；能够很好地保证精度要求，提高产品质量；简化了机床的维护和修理。专用机床缺点：重新改装浪费较大，劳动量也较大；结构复杂。专用机床的发展方向：提高生产率；扩大工艺范围；提高加工精度；提高自动化程度；提高专用机床及其自动线的可调性；创造超小型专用机床 ；发展专能专用机床及自动线。多轴箱是专用机床的重要专用部件。它是根据加工示意图所确定的工件加工孔的数量和位置、切削用量和主轴类型设计的传递各主轴运动的动力部件。其动力来自通用
16、的动力箱，与动力箱一起安装于进给滑台，可完成钻、扩、铰、镗孔等加工工序。近20年来，组合机床自动线技术取得了长足进步，自动线在加工精度、生产效率、利用率、柔性化和综合自动化等方面的巨大进步，标志着组合机床自动线技术发展达到的高水平。自动线的技术发展，刀具、控制和其它相关技术的进步以及用户需求变化起着重要的推动作用，其中，特别是CNC控制技术对自动线结构的变革及其柔性化起着决定性作用。随着市场需求的变化，柔性将愈来愈成为抉择设备的重要因素。因此，自动线将面临由高速加工中心组成的FMS的激烈竞争。1.6该课题研究的目的和意义传统机床只能对一种零件进行单刀，单工位，单轴，单面加工，成产效率低且加工精
17、度不稳定，组合机床能够对一种（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、铣削磨削等工序，生产效率高，加工精度稳定。本课题针对变速箱壳体设计专用多孔钻机，有利于提高大批量生产的变速箱的生产效率，提高加工精度稳定性，节约社会资源。1.6.1组合机床发展史 专用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
18、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 。1.6.2国内外该研究技术现状组合机床自1911年在美国研制成功后便广泛应用于大批量生产的汽车工业中，并且随着汽车工业的发展而逐步完善。组合机床是根据被加工件的工艺要求，按照工序高度集中的原则而设计的，并以系列化 、标准化的通
19、用部件为基础，配以少量专用部件而组成的专用设备，并配以专用夹具，采用多把刀具同时进行加工。组合机床的辅助动作实现了自动化，具有专用、高效、自动化和易于保证加工精度。当被加工的零件尺寸结构有所改进时，合机床的通用零部件还可以重新被利用组成新的组合机床，且具有一定的柔性度。在数控设备还没有普及和推广的几十年里，它对于提高加工效率，降低对操作者的技术要求起到了很大的作用，尤其是组合铣床和专用钻床，在壳体类零件的加工线中应用非常广泛。近几年来，由于国家加大基础设施的投入，工程机械需求呈现了强劲的增长势头，部分生产厂家呈现出一年翻一番的发展形势，虽然国家因出现局部经济过热而采取对钢材、建材、电解铝等行业
20、进行调控，但许多重点工程都陆续开工上马，工程机械虽不会出现过热现象，但今后几年仍然会维持较大程度的增长态势。国内工程机械同进口产品相比，其特点是价位低、产品稳定性、可靠性差、零件加工手段落后。随着国家对世贸承诺的逐步实现，价格的竞争优势也逐渐减少，以装载机为例：目前大多数的主机生产厂及部件配套厂家对变速箱箱体、变矩器壳体前车架、后车架、动臂、驱动桥等关键零件，大多采用通用设备加工，这种加工方式的缺点有：生产能力难以扩大，产品质量不稳定，在制品积压严重，经济效益不够显著。值得庆幸的是国内比较大的装载机生产厂家都已逐步认识到这一问题。在机构件方面，厦工、临工、宜工、龙工纷纷采用组合机床对动臂、前车
21、架、后车架，前后铰接架的孔系进行加工，零件一次装夹，多头同时加工，比通用机床单孔逐个加工，效率提高了36倍，而且避免了工件调头而产生的二次定位误差。运用组合机床加工结构件与通用机床相比各孔系坐标精度可以由1mm提高到0.2mm，同轴度05mm提高到008mm，孔系平行度由07mm提高到01 mm， 而且所有精度均靠机床本身的装配精度保证，为提高整车的质量奠定了基础。变速箱箱体是装载机运动系统中的核心部件， 零件本身的结构刚度较差，而加工精度相对要求较高，不采用特殊措施，使得与变速器结合面008mm的平面度以及各孔对此面的垂直度，各孔中心矩均难以保证。组合机床与通用机床组合生产线使适当的投资能迅
22、速扩大生产规模，解决通用机床加工效率低，同一工序需要多台机床加工的难题。在工程机械快速发展的今天，我们面临的产品上规模，质量上台阶的难题，都可以运用组合机床加工得到有效的解决，组合机床在工程机械领域有着更大的发展空间。1.6.3发展趋势现阶段组合机床主要应用于大批量生产中，随着组合机床加工的发展与各种生产管理技术的发展与完善，组合机床在中小批量生产中也将得到广泛的应用，应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。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
23、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。1.6.4本课题研究的基本内容(1)零件分析仔细阅读所拿到的零件图纸，分析零件的结构特点及技术要求。(2)拟定零件工艺方案确定零件的材料，加工时的定位基准以及零件的加工工艺方案。(3)总体方案设计确定机床的配置形式及总体结构方案。(4)组合机床设计三图一卡设计确定被加工零件的工序图，零件加工示意图，绘制机床尺寸联系图，机床生产率计算卡。(5)主轴箱设计绘制主轴箱草图，选择主轴结构形式及动力计算，设计主轴箱的传动系统。第二章 组合机床总体设计2.1 组合机床钻孔22H9和38H8工艺方案的制定工艺方案的制定是设计
24、组合钻床最重要的步骤之一。其制定过程应从以下的几个方面考虑：1、加工的工序和加工精度的要求。2、被加工零件的特点3、工件的生产方式。等诸多方面综合考虑。零件加工工艺方案将决定组合机床的加工质量、生产率、总体布局和夹具结构等。指定工艺方案时，要考虑下列几点基本原则：1）选择合适、可靠的工艺方法根据被加工零件的材料，加工部位的尺寸、形状、结构特点，加工精度、表面粗糙度以及生产率要求等等，结合组合机床的工艺范围及所能达到的加工精度，选择合适、可靠的工艺方法，以保证机床有稳定的加工质量和高的生产率。2）粗、精加工要合理安排一般情况下，在大批量生产或零件加工精度要求较高时，应将粗、精加工工序分开，以利于
25、保证加工精度和保持精加工机床的工作精度；在生产批量不大时，在能够保证加工质量的前提下，也可将粗、精加工集中在同一机床上进行，以利于减少机床台数，提高经济效益。3）工序集中的原则为了提高机床生产率，减少机床台数，要求尽量贯彻工序集中的原则。但是，工序集中程度过高会使机床结构复杂，调整使用不便，可靠性下降，并有可能由于切削负荷过大而引起工件变形，降低加工精度。所以，应合理的考虑工序集中。例如，单一工序可以相对集中在一台机床或同一工位上完成。如钻孔、镗孔、攻螺纹等，但要考虑孔距的限制，以免给多轴箱的设计带来困难或无法进行；大量的钻、镗孔工序则不宜集中在同一主轴箱上完成，因为钻孔和镗孔的直径及加工时所
26、采用的转速都相差很大，会导致主轴箱的设计困难，且钻孔的轴向力会影响镗孔的加工精度；铰孔和镗孔也不宜集中在同一主轴箱上完成，因为铰孔用低转速、大进给量切削，而镗孔则用高转速、小进给量，会使主轴箱设计困难。4）定位基准及夹紧点的选择原则应注意组合机床多刀、多面、多工位加工的特性，选择定位基准和夹紧部位时，应使工件有较多的敞开面，以利于加工。另外，还应注意组合机床加工时切削力大、工件受力方向经常改变的特点，结合工件、夹紧刚度的因素，慎重地选择夹紧点。图2-1手柄零件简图2.1.1零件分析手柄连杆由大、小头和杆身等部分组成。连杆身的截面为工字形，可减少重量和减少惯性力又使连杆具有足够的强度和刚度。连杆
27、头两端面有落差且杆身对称。大小头侧面设计有定位凸台作为机械加工时的辅助定位基准，便于定位基准的统一。连杆总的工艺特点是：外形复杂，不易定位；大、小头有长的杆身连接，所以弯曲刚性差，易变形；尺寸精度，形状精度和位置精度及表面粗糙度要求很高。 零件的生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地等）生产专业化程度的 分类，它对工艺规程的制订具有决定性的影响。2.1.2确定零件生产类型生产类型一般可分为大量生产、 成批生产和单件生产三种类型，不同的生产类型由着完全不同的工艺特征。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包
28、括备品和废品在内的某产品年产量。产品的年产量为90000/年，每台产品中该零件数量为1件/台；结合生产实际，备品率%和废品率%分别取3%和5%，零件年产量为N=90000台/年*1件/台*（1+3%）*（1+5%）=97335件/年表2-1 生产类型的划分生产类型工作地每月担负的工序数年产量/台单件生产不作规定110小批生产204010150中批生产1020150500大批生产1105005000大量生产15000故手柄零件为大量生产。2.2.3零件材料分析机械加工中毛坯的种类有很多种，如铸件、锻件、型材、挤压件、冲压件、焊接组合件等，同一种毛坯又可能有不同的制造方法。为了提高毛坯的制造质量，
29、可以减少机械加工劳动量，降低机械加工成本，但往往会增加毛坯的制造成本。选择毛坯的制造方法一般应当考虑一下几个因素。（1）材料的工艺性能材料的工艺性能在很大程度上决定毛坯的种类和制造方法。例如，铸铁，铸造青铜等脆性材料不能锻造和冲压，由于焊接性能差，也不宜用焊接方法制造组合毛坯，而只能用铸造。低碳钢的铸造性能差，很少用于铸造；但由于可锻性能，可焊接性能好，低碳钢广泛用于制造锻件、型材、冲压件等。（2）毛坯的尺寸、形状和精度要求 毛坯的尺寸大小和形状复杂程度也是选择毛坯的重要依据。直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料；直径相差较大的宜采用锻件。尺寸很大的毛坯，通常不采用模锻或压铸、特种铸造方法制造，而适
30、宜采用自由锻造或是砂型铸造。形状复杂的毛坯，不宜采用型材或自由锻件，可采用铸件、模锻件、冲压件或组合毛坯。（3）零件的生产纲领 选择毛坯的制造方法，只有与零件的生产纲领相适应，才能获得最佳的经济效益。生产纲领大时宜采用高精度和高生产率的毛坯制造方法，如模锻及熔模铸造等；生产纲领小时，宜采用设备投资少的毛坯制造方法，如木模砂型铸造及自由锻造。根据上述内容的几个方面来分析零件，如果零件材料为HT200，首先分析灰铸铁材料的性能，灰铸铁是一种脆性较高，硬度较低的材料，因此其铸造性能好，切削加工性能优越，故零件毛坯可选择铸造的方法；其次，观察零件图知，设计零件尺寸并不大时，而且其形状也不复杂，属于简单
31、零件，除了几个需要加工的表面以外，零件的其他表面粗糙度都是以不去除材料的方法获得，若要使其他不进行加工的表面达到较为理想的表面精度，可选择砂型铸造方法；再者，前面已经确定零件的生产类型为大批量生产，可选择砂型铸造机器造型的铸造方法，较大的生产批量可以分散单件的铸造费用。因此，综上所述，本零件的毛坯种类以砂型铸造机器造型的方法获得。手柄所选的材料为45钢（精选含碳量为0.42%0.47%），并经调质处理以提高其强度及其抗冲击能力，其硬度为217287HBS。其锻件重量为7.5kg。 2.2.4工艺基面的分析及选择定位基准的选择在工艺规程制定中直接影响到工序数目，各表面加工顺序，夹具结构及零件的精
32、度。定位基准分为粗基准和精基准，用毛坯上未经加工的表面作为定位基准成为粗基准，使用经过加工表面作为定位基准称为精基准。在制定工艺规程时，先进行精基准的选择，保证各加工表面按图纸加工出来，再考虑用什么样的粗基准来加工精基准。a.粗基准的选择原则为保证加工表面与不加工表面之间的位置精度，则应以不加工表面为粗基准。若工件上有很多个不加工表面，应选其中与加工表面位置精度要求较高的表面为粗基准。为保证工件某重要表面的余量均匀，应选重要表面为粗基准。应尽量选光滑平整，无飞边，浇口，冒口或其他缺陷的表面为粗基准，以便定位准确，夹紧可靠。粗基准一般只在头道工序中使用一次，应精良避免重复使用。b.精基准的选择原
33、则“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的定位误差。“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。所选的精基准应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。根据上述定位基准的选择原则，分析本零件，采用以平面为主要定位元件的方法。配以活动
34、V型块和固定V型块定位。2.2.5工序间余量的确定为可靠地保证加工质量，必须合理确定工序间余量。孔加工常用工序间余量 22H9直径上工序余量1.5mm，38H8直径上工序余量2.0mm。2.2.6刀具结构选择 根据钻削、扩削、绞削加工22H9选莫氏锥柄麻花钻l=248mm l1=150mm38H8选莫氏锥柄短麻花钻l=349mm l1=200mm2.2.7确定组合机床配置形式及结构方案应考虑的问题通常根据工件的结构特点，加工要求，生产率和工艺过程方案等，大体上就可以确定应采用哪种基本形式的组合机床。但在基本形式的基础上，由于工艺的组织，动力头的不同配置方法，零件安装数目和工位数多少等具体安排不
35、同，而具有多种配置方案。它们对机床的结构复杂程度，通用化程度，结构工艺性能，重新调整的可能性以及经济效果，还有维修操作是否方便等，都具有不同的影响。另外，还必须看到，就是在有些情况下，对于工艺过程方案做不大的更改或重新安排，往往会使机床简单，工作可靠，结构紧凑，更符合多快好省的要求。因此，在最后决定机床配置形式和结构方案时，必须注意下面一些问题：A加工精度要求的影响B机床生产率的影响C被加工零件的大小，形状加工部位特点的影响D车间布置情况的影响E工艺间联系情况的影响F使用厂的技术后方和自然条件的影响被加工零件的特点在很大程度上决定了机床的配置形式。不同配置型式和结构方案对加工精度的影响在确定机
36、床配置型式和结构方案时，首先要考虑如何稳定的保证零件的加工精度。影响加工精度的主要因素有夹具误差和加工误差两方面。夹具误差：一般精加工的夹具公差为零件公差的1/3-1/5；粗加工时，夹具精度可略低，因存在移位、定位误差，其加工精度一般比固定式家具低。单工位组合机床通常是用于加工一个或两个工件，特别适用于大中型箱体件的加工。根据配置动力部件的数量，这类机床可以从单面或同时从几个方面对工件进行加工。各种形式的单工位组合机床具有固定的夹具。通常可以安装一个工件特别适合于大中型零件的加工。本设计的零件较大，需要加工的孔径较大，且与轴箱配合安装，基于这点考虑，本设计采用单工位组合机床是合适的。多工位组合
37、机床主要适用于中小型零件。在组合机床上影响加工精度的因素很多，一般分为与切削负荷无关的误差（如机床原始误差，工件安装误差，夹具与刀具的误差，其它偶然性误差等）和与切削负荷有关的误差（如夹压变形，热变形，刀具磨损所引起的误差和其他偶然性误差）。组合机床加工精度通常是靠夹具来保证的，我们也可以把影响加工精度的因素分为加工误差和夹具误差两大类。那么现在的问题在于确定夹具误差和加工误差的比例，这个问题的解决通常是根据经验数据来进行机床配置形式的选择。一般从固定式夹具组合机床的加工精度和移动式夹具组合机床的加工精度来考虑。固定式夹具单工位组合机床加工精度最高。这种机床由于零件采用固定导向的位置度可以达到
38、0.2mm。可见这种形式的组合机床加工此零件能稳定的保证加工精度。A适当提高工序集中程度在确定机床的配置形式和结构方案时，要合理解决工序集中程度的问题。在一个动力头上安装多轴，同时加工多孔来集中工序，是组合机床最基本的方法，在一台机床主轴数量有达200根左右的。但是，也不应无限制地增加主轴数量，要考虑到动力头及主轴箱的性能和尺寸，并保证调整和更换刀具的方便性。这些在以后的设计中药得以解决。B注意排屑和操作使用的方便性排除切屑和操作使用的方便性队机床方案也有影响。C夹具形式对机床配置形式的影响选择机床配置形式时要注意考虑夹具结构的实现可能性和工作的可靠性，在决定加工一个工件的成套流水线上个机床的
39、型式时，还应注意，是机床与夹具的型式尽量一致，尤其是粗加工机床。这样不仅有利于保证加工精度，而且便于设计，制造和维修，也提高了机床之间的通用化程度。D另外还应具有一定的成产批量。表2-2组合机床不同配置型式和结构方案时的位置精度机床型式加工工艺及形位精度机床配置型式和结构方案及加工条件精度数值（mm）固定式夹具单工位组合机床钻孔位置精度一般情况0.2扩孔位置精度一般情况0.1镗、铰孔位置精度一般情况0.3镗孔的同轴度一面镗孔采用前后或多层导向时0.015铰孔轴线平行度在机床夹具调整精确时0.02移动式夹具多工位组合机床钻位置精度在立式多工位机床统一活动钻模板0.2精加工孔的位置精度在一个工位上
40、同时精加工0.052.2切削用量的选择2.2.1 切削用量选择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。切削用量的选择要尽可能达到合理的利用所有刀具，充分发挥其性能。钻孔是要求切削速度高而每转进给量小。组合机床通常要求切削用量的选择是刀具耐用度不低于一个工作班，最少不低于4h根据组合机床设计 简明手册表选有关参数，查得：加工部位切削速度v(m/min)进给量f(mm/r)22H9200.438H8200.42.2.2 确定切削用量应注意的问题尽量做到合理利用所有刀具，充分发挥其性能。符合刀具切削用量的选择，应考虑刀具的使用寿命。进给量通常按
41、复合刀具最小直径选择，切削速度按复合刀具的最大直径选择。选择切削用量时，应注意零件生产批量的影响。组合机床通常要求切削用量的选择使用刀具耐用度不低与一个工作班，最少不低与4h。选择切削用量时，还必须考虑所选动力滑台的性能。尤其是当采用液压滑台时，所选择的每分钟进给量一般应比动力滑台可实现的最小进给量大50%。2.2.3 力转矩及功率的计算公式根据选定的切削用量（主要指切削速度及进给量），确定切削力，作为选择动力部件及家具设计的依据；确定切削转矩，用以确定主轴及其他传动件的尺寸；确定切削功率，用以选择电机功率；确定刀具耐用度用以验证所选刀具是否合理。钻大小孔时切削力F，切削转矩M，切削功率P，刀
42、具耐用度T的计算钻孔22H9的轴向力 F=FzFf yF16000.40.7221N6950.50N钻孔22H9的扭矩 M=c2d zMf yM20.305 222.0 0.40.8 1N70.92钻孔22H9功率 PmMV/30d2.15kw钻孔38H8的轴向力 F=FzFf yF1=6000.40.7381N=12005.41 N钻孔38H8的扭矩 M=c2d zMf yM20.305 382.0 0.40.8 1N211.60钻孔38H8的功率 PmMV/30d3.71kw其中各参考系数为cF600 zF1.0 yF0.7 cM0.305 zM2.0 yM0.8刀具耐用度： 其中HB=2
43、00-1/3（200-160）=186.7HBS 则： (3.4)=4F=41861.4=7445.6N当确定了切削转矩T以后，便可根据扭转刚度初定出主轴及传动轴直径，计算公为： T-切削转矩（Ncm）B 系数，取B=7.3 计算得： d1=32mm d2=42mm2.3 组合机床总体设计“三图一卡”编制“三图一卡”的工作内容包括：绘制被加工零件图、加工示意图、机床联系尺寸图，编制生产率计算卡。“三图一卡”是组合机床总体方案的具体体现。2.3.1 被加工零件工序图被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表明零件形状、尺寸、硬度、以及在所设计的组合机床上完成的工艺内容和所采用的定位基准、夹压点的图
44、纸。它是组合机床设计的主要依据，也是制造、验收和调整机床的重要技术条件。1、其主要内容包括： 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、刀具之间是否互相干涉。 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。 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。被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量。2、绘制被加工零件工序图的一些规定：1)本工序的加工部位用
45、粗实线绘制，其余部位用细实线绘制。定位基准、夹紧部位、夹紧方向等需用符号表示；本道工序保证的尺寸、角度等，均在尺寸下用横线标出。2)加工部位的位置尺寸应由定位基准算起。但有时也可将工件某一主要孔的位置尺寸从定位基准算起，其余各孔的位置尺寸再从该孔算起。当定位基准与设计基准不重合时，要进行换算。位置尺寸的公差不对称时，要换算成对称公差尺寸。3)注明零件对机床加工提出的某些特殊要求，如对精镗孔机床应注明是否允许留有退刀痕迹。4)对简单的零件，可直接在零件图上作必要的说明，而不必另行绘制被加工零件工序图。如铣削组合机床和单轴镗孔组合机床等。图2-2手柄零件的工序图2.3.2 加工示意图加工示意图是被
46、加工零件工艺方案在图样上的反映，表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具的布置以及工件、夹具、刀具的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等，是刀具、夹具、多轴箱、电气和液压系统设计选择动力部件的主要依据，是整台组合机床布局形式的原始要求，也是调整机床和刀具所必需的重要技术文件。1、在加工示意图上应标注的内容1)机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程。2)工件、夹具、刀具及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸。如工件端至多轴箱端面间的距离，刀具刀尖至多轴箱端面之间的距离等。3)主轴的结构类型、尺寸及外伸长度；刀具类型、数量和结构尺寸；接杆 (包括镗杆)、浮动卡头、导向装置、攻螺纹靠模装置的结构尺寸；刀具与导向装置的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式。刀具应按加工终了位置绘制。2、绘制加工示意图之前的有关计算加工示意图绘制之前，应进行刀具、导向装置的选择以及切削用量、转矩、进给力、功率和有关联系尺寸的计算。 刀具的选择 选择刀具应考虑工件材料、加工精度、表面粗糙度、排屑及生产率 等要求。只要条件允许，应尽量选用标准刀具。为提高工序集中程度或满足精度要求，可以采用复合刀具。在本次设计中，根据金属机械加工工艺人员手册选用标准刀具。钻孔选用标准锥柄麻花钻10.8mm L=175
