组合机床主轴箱及夹具设计正文样本.docx

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组合机床主轴箱及夹具设计正文样本

第一章绪论

1.1组合机床特点

组合机床是由大量通用部件和少量专用部件构成工序集中高效率专用机床。

它可以对一种（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毕钻孔、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、其她专用机床比较，具备如下特点：

（1）组合机床上通用部件和原则零件约占所有机床零、部件总量70～80%，因而设计和制造周期短，投资少，经济效果好。

（2）由于组合机床采用多刀加工，并且自动化限度高，因而比通用机床生产效率高，产品质量稳定，劳动强度低。

（3）组合机床通用部件是通过周密设计和长期生产实践考验，又有厂成批制造，因而构造稳定、工作可靠，使用和维修以便。

（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，对操作工人水平规定不高。

（5）当被加工产品更新时，采用其她类型专用机床时，其大某些件要报废。

用组合机床时，其通用部件和原则零件可以重复运用，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，以适应大规模生产需要。

组合机床惯用通用部件有：

机身、底座、立柱、动力箱、动力滑台，各种工艺切削头等。

对于某些按循序加工多工位组合机床，还具备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毕切削主运动或进给运动动力部件。

其中尚有能同步完毕切削主运动和进给运动动力头。

机身、立柱、中间底座等是组合机床支承部件，起着机床基本骨架作用。

组合机床刚度和部件之间精度保持性，重要是由这些部件保证。

1.2组合机床分类和构成

组合机床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1.5-30千瓦动力部件及其配套部件。

此类动力部件多为箱体移动构造形式。

小型通用部件是指电机功率甾.1-2.2千瓦动力部件及其配套不见。

此类动力部件多为套筒移动构造形式。

用大型通用部件构成机床称为大型组合机床。

用小型通用部件真诚机床称为小型组合机床。

按设计规定本次设计机床为大型通用机床。

组合机床除分为大型和小型外，按配备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、三面和四周几种，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备型式。

本次设计机床为单工位双面铣床。

1.3组合机床方案选取

（1）制定工艺方案要进一步现场理解被加工零件加工特点、精度和技术规定、定位夹压状况以及生产率规定等。

拟定在组合机床上完毕工艺内容及其加工办法。

这里要拟定加工工步数，决定刀具种类和型式。

（2）机床构造方案分析和拟定依照工艺方案拟定机床型式和总体布局。

在选取机床配备型式时，既要考虑实现工艺方案，保证加工精度，技术规定及生产效率；又要考虑机床操作、维护、修理与否良好；还要注意被加工零件生产批量，以便使设计组合机床符合多快好省规定。

（3）组合机床总体方案这里要拟定机床各部件间互有关系，选取通用部件刀具导向，计算切削用量及机床生产率。

给制机床总联系尺寸图及加工示意图等。

（4）组合机床部份方案和施工方案制定组合机床流水线方案时，与普通单个组合机床方案有所不同。

流水线上由于工序组合不同，机床型式和数量都会有较大变化。

因而，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。

虽然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，才干将工序组合得更为合理，更可靠地满足工件加工规定，用较多工作，也为进一步发展创造了有利条件。

第二章组合机床总体描述

2.1组合铣床工艺方案制定

工艺方案制定是设计组合铣床最重要环节之一。

其制定过程应从如下几种方面考虑：

1、加工工序和加工精度规定。

2、被加工零件特点3工件生产方式。

等诸多方面综合考虑。

　　图3-1为拖拉机发动机连杆零件，合件简图。

图2-1发动机连杆零件简图

　　连杆由大、小头和杆身等某些构成。

大头为开式构造（系直剖式连杆）。

连杆和连杆盖用螺栓，螺母连接。

为减少磨损和便于修理，大头孔和小头孔内分别安装轴瓦和铜套。

连杆身截面为工字形，可减少重量和减少惯性力又使连杆具备足够强度和刚度。

连杆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辅助定位基准，便于定位基准统一。

　　连杆总工艺特点是：

外形复杂，不易定位；大、小头有细长杆身连接，因此弯曲刚性差，易变形；尺寸精度，形状精度和位置精度及表面粗糙度规定很高。

　　连杆所选材料为45钢（精选含碳量为0.42%~0.47%），并经调质解决以提高其强度及其抗冲击能力，其硬度为217~287HBS。

其锻件重量为7.5kg。

依照以上工艺特点下面初步拟订工艺方案。

1、工艺基面分析及选取

采用以V形铁为重要定位元件办法。

为提高其定位精度，要把V形铁角度做大某些。

如图2-2

图3-2工艺基面选取

2、工序间余量拟定

3、刀具构造选取

按有关资料选用端铣刀形式。

在铣削过程中，端铣刀直径要不不大于加工工件最大宽度，由给定加工零件图可知最大为Bmax=135mm，故端铣刀直径选用150mm为宜，其齿数按原则选7。

即D=150

Z=7

4、铣削用量选取

为使组合铣床更好提高生产效率，便于人工操作，至少停车损失和使刀具寿命更长、加工质量更好，合理选取铣削用量是非常必要。

表3-3为硬质合金端铣刀铣削用量。

加工材料

工序

铣削深度

铣削速度

每齿走刀量

钢

52~70

（公斤/

）

粗

2~4mm

80~120米/分

0.2~0.4

精

0.5~1mm

100~180米/分

0.05~0.02

　　表3-3硬质合金端铣刀铣削用量表

加工工件为45号钢，因此选如下铣削用量

铣削深度T=3mm

铣削速度V=120m/min

每齿走刀量

=毫米/齿

铣削用量选取应当使选取刀具充分发挥其性能。

因此就不能选取太低。

考虑到批量生产时也没必要把切削用量选太高，以免增长刀具损耗。

总之要依照加工精度和加工材料，工作条件和技术规定进行分析。

因此以上选取是可行。

2.2拟定切削力、切削功率

依照选定切削用量（组要指切削速度v及进给量f），拟定切削力，作为选取动力部件（滑台）及夹具设计根据；拟定切削扭矩，用以拟定主轴及其她传动件（齿轮、传动轴等）尺寸；拟定切削功率，用以选取主传动电机功率。

一銑削力和主切削功率计算

1主切削力Fc

因选用硬质合金端面銑削45,钢工件,由<机床设计手册>得：

Cf——系数

——銑削接触弧深

——每齿进给量

——铣刀深度

——铣削深度

Z——铣刀齿数

故由上则有：

2切削功率：

2.3组合机床配备型式选取

对于加工发动机连杆这样工件，特别适合大、中箱体件加工。

为尽量地提高生产率，最抱负是将工件一次性所有加工。

通过和指引教师商量后，咱们决定设计四根主轴两端同步进行铣削。

在满足条件状况下，采用卧式双面铣床是可行。

在加工连杆过程中，还必要考虑到加工零件特点对配备型式和构造方案影响。

在加工精度规定影响方面，不但提高原始精度，提高工件定位基准和减少夹压变形等办法，还要采用如下办法。

1、采用液压进给系统。

液压系统可以稳定，便捷操作，提高了加工过程精度和光洁度。

2、采用刚性主轴方案，由于机床导轨间隙及导轨磨损影响。

在加工过程中就不易产生振动，并且有足够刚性保证其径向切削力。

2.4影响总体布置因素

1、加工精度影响

当工件加工精度规定较高时，应采用品有固定夹具单工位组合机床，加工精度规定较低时，可采用品有移动夹具多工位组合机床。

此外，还要考虑到不同布置形式机床所能达到加工精度。

例如，对于同轴度规定较高各孔，应采用从同一面对工件进行加工机床布置形式。

2、工件大小、形状和加工部位特点影响

对于较大工件，宜采用单工位机床，反之，宜采用多工位机床；对于大直径深孔工件，宜采用品有刚性主轴构造立式机床；对于小直径深孔工件，普通采用专门深孔加工机床；对于被加工孔中心线与定位基准垂直工件，普通采用立式机床。

本原则也可依照机床使用条件综合考虑。

依照上述原则，对于本章实例，可采用立式机床。

但考虑工件排屑以便，机床空间高度可矮些，故可采用卧式组合钻床。

3、生产率影响

零件生产批量大小是决定采用单工位、多工位或自动线，还是按中小批量生产特点来设计组合机床重要因素。

有时从工件外形及轮廓尺寸上看，可采用单工位固定夹具机床布置形式，但是由于生产率规定很高，就不得不采用多工位机床布置方案，以便使装卸工件时间与机动时间重叠。

被加工零件生产批量越大，工序安排普通就越趋于分散，且粗、半精、精加工应分别在不同机床上完毕。

对于中小批量生产状况，则要力求减少机床台数，并应将所有工序尽量集中在一台或少数几台机床上完毕，以提高机床运用率。

2.5组合铣床总体分析——三图一卡

2.5.1被加工零件工序图

被加工零件工序图是指依照已拟定工艺方案，表达一台组合机床或自动线对加工零件应完毕工艺内容示意图，它涉及加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技术规定等内容。

它不能用产品零件图代替，而须在原零件图基本上，突出本机床或自动线加工内容及必要阐明进行重新绘制。

它是进行组合机床设计重要根据，也是制造、使用、检查和调节机床重要技术文献。

其内容应涉及如下几种方面：

（1）表达出被加工零件形状和轮廓尺寸及与本机床设计关于部位构造形状和尺寸。

特别是当需要中间导向套时，应表达出零件内部筋、壁布置及关于构造形状和尺寸，以便检查工件、夹具、刀具与否发生干涉。

（2）表达出加工用定位基准、夹紧部位及夹紧方向，以便依此进行夹具定位支承（涉及辅助定位支承）、限位、夹紧及导向系统设计。

（3）表达出本道工序加工部位尺寸、尺寸精度、表面粗糙度、形状位置精度及技术规定，此外还应表达出本道工序对前道工序提出规定（重要指定位基准）。

（4）表达出必要文字阐明，如被加工零件编号、名称、材料、硬度、重量及加工部位余量等。

（5）绘制时，按一定比例，细实线表达与本道工序加工无关某些，粗实线表达被加工部位精度、粗糙度、位置精度、定位面及夹压方向。

（6）凡本道工序保证尺寸、角度等，应在基尺寸数值上打上方框，并在下面加一横线（粗实线）。

如下为被加工零件图，其材料为45钢并经调质解决，其其硬度为217~287HBS。

图2-4连杆零件图

2.5.2加工示意图

零件加工工艺方案要通过加工意图才干反映出来。

加工示意图表达：

被加工零件在机床上加工过程，刀具、辅具布置状况，工件与夹具、刀具等机床各部件间相对位置关系，以及机床工作行程和工作循环等。

因而，它是刀具、辅具、夹具、主轴箱、液压和电气装置设计及通用部件选取重要原始资料，也是对整台机床布置和技术性能原始规定，同步还是调节机床、刀具及试车根据。

其内容涉及如下几方面：

（1）应反映机床加工办法、加工条件及加工过程。

（2）依照加工部位特点及加工规定，决定刀具类型、数量、构造、尺寸（直径和长度）。

（3）决定主轴构造类型、规格尺寸及外伸长度。

（4）选取原则或设计专用接杆、浮动卡头、导向装置、攻丝靠模装置、刀杆托架等，并决定它们构造参数及尺寸。

（5）标明主轴、接杆、夹具（导向装置）与工件之间联系尺寸、配合及精度等。

（6）依照机床生产率及刀具和工件材料等，合理拟定并标注各主轴切削用量。

（7）加工示意图绘制顺序是：

先按比例用细实线绘出工件加工部位和局部构造展开图，然后用粗实线绘出加工表面。

为了简化，对同一主轴箱上构造尺寸完全相似主轴，可只画一根，但必要在主轴上标注孔号。

当轴数多时，可缩小比例。

最后，用细实线画出加工部位简图，并标注孔号。

（8）在加工示意图上，主轴分布可不按真实距离绘制。

但当被加工孔间距很小时或需设立径向构造尺寸较大导向装置时，相邻主轴必要严格按比例绘制，以便检查相邻主轴、刀具、辅具、导向装置等之间与否发生干涉。

（9）主轴应从主轴箱端面画起。

刀具画在加工终了位置上（攻丝加工则画在开始位置上）。

对原则通用构造，只须画出外廓，并须加注原则代号，对某些专用构造，则必要画出剖视图，并标注尺寸、精度及配合种类。

发动机连杆示意图如图3-5所示。

选取刀具、导向装置

a刀具选取

普通孔加工用刀具（钻、扩、铰等刀具）其直径选取应与加工部位尺寸、精度相适应，其长度选取要保证加工终了时，刀具螺旋槽尾端面与导向装置外端面之间有定距离。

其原则见图。

b导向装置选取

图2-5发动机连杆加工示意图

选取导向装置类型、形式和构造第一类导向装置容许刀具线速度V＜20m/min。

除铰孔外，此类导向装置很少用于大直径加工。

第二类导向装置容许刀具线速度V＞20m/min。

此类装置普通用孔径在φ25mm以上孔加工，特别是大直径镗孔时应用较多。

拟定导向装置数量、选取导向装置参数

粗定主轴类型、尺寸、外伸长度及选取接杆、浮动卡头

查表初定主轴直径D，再综合考虑加工精度和详细工作条件，依照表决定主轴外伸某些尺寸（轴端外径和内径：

D/d1，外伸长度L）及配套刀具接杆莫氏圆锥号、攻丝靠模规格代号等。

　　拟定动力部件工作循环及工作行程

（1）动力部件工作进给长度L工进：

　　L工进＝L1＋L加工长＋L2　即：

L工进　＝　10+10+1/3×6.7+5=27　

式中，L加工长—工件加工部位长度；L1—刀具切入长度；L2—刀具切出长度

（2）动力部件迅速退回长度L快退:

L快退＝L工进　＋L快进　　　　　　

即：

L快退　＝27＋133＝160;　　　　　

式中，L快进　是动力部件引进长度（动力部件把主轴相连同刀具，从原始位置送进到工作进给开始位置），其长度按加工详细状况拟定。

（3）动力部件总行程L总≥L工进行程＋L前备＋L后备　　　　　　

　式中　

L前备—前备量，动力部件尚可向前调节距离；　　　　　　　　　　　　　　

L后备—后备量，刀具从接杆中接杆连同刀具一起从主轴孔中得到所需要轴向距离；　　　　　　　　

　　L工进行程—动力部件工作行程，即L快进。

夹具尺寸重要指夹详细长X宽X高。

对这些尺寸拟定，考虑工件尺寸、形状、详细构造外，还要考虑能否布置下保证加工规定定位、限位、夹紧机构及导向装置，并要考虑夹具底座与机床其她部件连接、固定所需要位置。

2）机床装料高度H拟定

组合机床原则装料高度推荐为850---1060mm

因此选取装料高度为

H=850mm

3）中间底座尺寸拟定

中间底座尺寸重要满足夹具在其上安装连接需要，同步满足配套部件对其规定，因而应合理地选定中间底座尺寸。

重要是，一定要保证动力部件处在加工终了位置时，工件端面至主轴箱端面之间距离应不不大于加工示意图上所规定距离。

4）主轴箱尺寸拟定

关于原则中规定，卧式主轴箱厚325mm，立式主轴箱厚340mm。

多轴箱宽度B和高度H按下列公式拟定；

H=h2+h1+b1

B=b2+2b1

式中：

b——工件在宽度方向相距最远两加工面距离（毫米）

b1——最边沿主轴中心距箱外壁距离（毫米）

h——工件在高度方向相距最远两加工平面距离（毫米）

h1——最底主轴高度（毫米）

普通取b1不不大于等于70—100mm；普通推荐h1不不大于等于85—140mm。

根基上述计算值，按主轴箱轮廓尺寸系列原则，最后拟定主轴箱轮廓尺寸为500×500mm

4、其她应注意问题

1）机床总图要按加工终了时状态画出。

同步，要表白动力部件退回到最远时所处位置。

最远处为160mm。

2）应注明电动机型号、功率和转速。

应注明动力部件总行程，本题为230mm。

图2-6主轴箱轮廓尺寸拟定图

3）应表白液压系统和电气控制按钮等安装位置。

4）当工件加工部位对其中心线不对称，而使动力部件对夹具和中间底座不对称时，应注明动力部件中心线与夹具中心线之间偏移量。

2.5.4生产率计算卡

1．机床抱负生产率我Q1计算

　　　　　Q1＝

　＝

（件/h）

式中

－单件工时（min）；　　　　

－机加工时间（min）（涉及动力部件工作进给时间和死挡铁停留时间）；　

－辅助时间（min）（涉及快进时间、快退时间、工作台直线移动或转位时间、工件装卸时间等）。

　注：

工作台直线移动或回转转换一次工位时间普通取0.1min;工件装卸时间普通取0.5~1.5min。

2。

机床负荷率计算

＝

式中Q1—机床抱负和产率；　

　Q2—使用单位规定生产率，当全年工时为2448h时，Q2＝N/2448（件/h），当全年工时为4600h，Q2＝N/4600（件/h），其中N为被加工零件年产量（生产大纲）。

第三章组合机床主轴箱设计

3.1主轴箱设计原始根据

主轴箱设计原始根据图,是依照三图一卡整顿编绘出来,其内容涉及主轴箱设计原始规定和已知条件

在编辑此图时从三图一卡中一已之

1）主轴箱轮廓尺寸500

500mm。

2）工件位置尺寸及连杆大小头中心位置尺寸。

3）工件与主轴箱位置尺寸。

依照这些数据可编制出主轴箱设计原始根据图。