机械机床毕业设计227钻削变速箱体S面8M106H底孔组合机床rar论文Word格式.docx
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零件综合工艺过程
1，铸造
2，粗铣、精铣上盖接合面。
3，在上盖接合面上钻、铰螺纹。
4，在上盖接合面上攻螺纹。
5，粗铣前后端面。
6，粗铣两侧窗口面及凸台面。
7，钻前、后端面孔。
8，工件在转台上回转90度。
9，钻两侧窗口面螺纹底孔。
10，粗铣倒档孔内端面，钻加油孔。
11，粗镗前、后端面轴承孔。
12，扩倒档孔。
13，在取力窗口面上铰孔。
14，精镗前、后端面轴承孔。
15，铰倒档轴孔。
16，精铣两侧窗口面。
17，前，后端面攻螺纹。
18，精铣倒档孔内端面，取力窗口侧面攻加油螺孔。
19，两侧窗口面上攻螺纹。
20，精铣前，后端面。
21，去毛刺。
22，清洗。
23，终检。
2.2组合机床配置型式的选择
2.2.1机床配置型式和结构方案影响的因数
①加工精度要求的影响
需根据加工精度的影响来选择配置型式，机床可达到的精度应符合加工精度。
组合机床上影响加工精度的因数很多，一般分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，其他偶然误差）和与切削有关的误差（如夹压变形，热变形，刀具磨损所引起的误差）。
组合机床加工精度通常是靠夹具来保证的。
本机床选用固定式夹具可提高机床加工精度。
②机床生产率的影响
机床要求的生产率对机床配置型式和结构方案有很大的影响，它是决定采用单工位机床、多工位或自动线，还是按中小批生产所需组合机床的特点进行设计的重要因素。
本工序加工的零件采用流水线式生产，完全可以采用单工位固定夹具的机床型式。
③被加工零件的大小、形状、加工部位特点的影响
这些特点在很大程度上决定了采取卧式、立式或者倾斜式机床。
一般地讲，卧式机床多用于加工孔中心线与定位基准面平行，又需由一面或两面同时加工的箱体件。
本工序加工的正好是两面同时加工的箱体，所以采用卧式双面加工组合机床。
2.2.2选择机床配置型式
单面组合机床，对工件S面进行钻孔加工。
单工位组合机床通常用于加工一个或两个工件，特别适用与大中箱体件的加工。
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面对工件进行加工。
工件安装在机床的固定夹具里，夹具和工件固定不动，动力滑台实现进给运动，滑台上的动力箱连同多轴箱实现切削主运动。
2.3组合机床的总体设计—三图一卡
组合机床“三图一卡”，就是针对具体的零件，在选定的工艺和结构方案的基础上进行组合机床总体方案图样文件设计，其内容包括：
被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡等。
2.3.1被加工零件工序图
2.3.1.1被加工零件工序图的作用和内容被加工零件工序图是根据制定的工艺方案，表示设计的组合机床上完成的工艺内容，加工部位的尺寸、硬度和在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，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变速箱体图的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制的，其主要的内容包括：
1）变速箱体的形状和主要轮廓尺寸，机床设计有关部分结构形状和尺寸，在攻螺纹时需要在多轴箱上攻螺纹靠模装置，合理安排见位置及尺寸，以便检查工件，夹具，刀具之间是否相互干涉。
2）钻孔所选用的定位基准（G面，H面）夹压部分（H面）及夹紧方向（自F面向H面夹紧H面）以便据此进行夹具的支撑，定位，夹紧和导向等机构设计
3）钻孔加工表面的尺寸，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，硬度以及加工部分的余量。
钻削变速箱体S面底孔组合机床的被加工零件工序图见所绘图。
2.3.1.2绘制被加工零件工序图的规定及注意事项
1）绘制被加工零件工序图为了使被加工零件工序图表达清晰明了，突出本工序（S面底孔）内容，绘制时规定：
按1：
1的比例绘制足够的视图；
本工序加工部分用粗实线表示，保证的加工部分及位置尺寸数值下方画“-”粗实线，其余部分用细实线；
且在图中表示定位基准符号用“”并用下标表明消除的自由度数量；
而图中夹压位置符号用“”；
具体的情况见视图。
2）绘制被加工零件工序图注意事项：
①本工序加工部分的位置尺寸与定位基准直接发生关系。
当本工序定位基准与设计基准不符合时，必须对加工部分的的位置精度进行分析和换算，并把不对称公差换算为对称公差。
②对工件毛坯应有要求，对孔的加工余量要认真的分析。
③当本工序有特殊的要求是必须注明。
2.3.2加工示意图
⑴加工示意图的作用和内容
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方案图，它是设计刀具、多轴箱以及选择动力部件绘制机床联系尺寸图的主要依据；
是对机床总体布局和性能要求；
也是调整刀具和机床所必须的重要文件。
加工示意图应表达和标注的内容为：
1）机床的加工方法、切削用量、工作循环和工作行程；
。
2）工件、刀具、多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸；
3）主轴结构类型及尺寸，外伸长度；
4）刀具类型、数量和结构尺寸（直径和长度）
5）决定机床动力部件的工作行程及工作循环
⑵绘制加工示意图的注意事项
加工示意图应绘制成展开图，按比例用细实线画出工件外形、加工部位、加工表面画出实线（具体见图）。
必须使工件和加工方位与机床布局相吻合。
为简化设计，同一多轴箱上结构完全相同的主轴只须画一根，但必须在主轴上标注与工件孔号相对应的轴号。
（在本次设计中，S面上的8个孔的尺寸要求均相同）。
主轴应从多轴箱前端面画起，刀具在钻削孔时应画在加工开始位置。
采用标准通用件结构只画外轮廓，但必须注明规格代号。
当轴数较多时，加工示意图必须用细实线画出加工部分分布情况简图，并在孔旁注明响应的号码，以便设计和调整机床。
多面多工位机床的加工示意图一定要分工位，按每个加工内容顺序进行绘制。
⑶刀具的选择
在编制加工示意图的过程中，首先遇到的是刀具的选择，而一台机床刀具选择是否合理，直接影响到机床的加工精度、生产率和工作情况。
为提高工序集中程度或满足精度要求，选择刀具应考虑工件材质、加工精度、表面粗糙度、排屑及生产率等因素。
只要条件允许的情况下，尽量选用标准刀具。
对于本次钻削孔工序，考虑其材质为铸铁，硬度HT150，所以才用高速钢钻削，尺寸为M8.5，再经济方面考虑应在此工序中使用普通直柄麻花钻。
钻倒φ8.5的孔用8.5×
l1；
TC60-1-73A。
l1为公称尺寸，根据加工孔深决定。
尾柄尺寸选1＃莫氏锥度，此次加工深度为20mm
⑷导向结构的选择
在钻小孔时，其导向部分直径较小，旋转线速度一般小于20m/min，通常采用固定式导向，刀具或刀杆在导套内既转动又移动，这种导向方法精度较好，但容易磨损，不利于持久保证精度。
本导向结构采用固定式导向，钻套的选配与刀具相配。
导向的数量，通常钻小孔时采用一个导向就可满足要求。
导向的参数，导向至工件端面的距离选为15㎜，导向长度据钻套长度决定，有46㎜，用于钻φ8.5的孔用。
但导向长度应保证刀具开始切削时，其导向部分进入导套的长度不小于一个导向直径。
⑸接杆的选择
在钻、扩、铰、锪孔及倒角等加工小孔时，通常都采用接杆。
因多轴箱各主轴的外伸长度和刀具长度都为定值，为保证多轴箱上各刀具能同时到达终了位置，需采用轴向可调整的接杆来协调各轴的轴向长度，以满足同时加工完各孔的要求。
为使工件端面至多轴箱端面为最小距离，首先应按加工部位在外壁、加工孔深最浅、孔径又最大的主轴选定接杆。
接杆已标准化，通用标准接杆号可根据刀具尾部机构（莫氏号）和主轴头部内孔直径d1选取依次选取接杆型号：
B20/1/25。
⑹确定主轴类型、尺寸、外伸长度
主轴类型主要依据工艺方法和刀杆与主轴联结结构进行确定。
按加工孔径、接杆直径、的顺序来确定主轴直径，逐步推定主轴直径。
加工孔径为φ8.5的孔，选择接杆直径φ20㎜，进而选定主轴32/20㎜，外伸长度为115㎜。
⑺确定主轴箱端面至工件外表面的联系尺寸
此尺寸是加工终了的尺寸，分别由主轴外伸尺寸、接杆长度、刀具尺寸组成。
这个尺寸是首先要确定的，是决定其他尺寸的先决条件。
为使所设计的机床结构紧凑，应尽量缩小这一距离。
这一距离取决于两方面：
一是多轴箱上刀具、接杆、主轴等结构和互相联系所需的最小轴向尺寸；
二是机床总布局所要求的联系尺寸。
这两方面是互相制约的。
多轴箱端面到工件端面之间的距离，既要考虑刀具在加工终了时工件端面与钻模前端面间的距离、钻模导向长度、接杆及主轴外伸长度等所需最小尺寸，又要照顾到其他孔的需要以及滑台处于前端位置时向前行程备量、多轴箱与夹具间排冷却液、观察和维修空间的需要。
首先从同一主轴箱上所有刀具中找出影响联系尺寸的关键刀具，使其接杆最短，以获得加工终了使多轴箱前端面到工件端面之间所需要的最小距离（当然对于攻螺纹工序要获得的使多轴箱前端面刚要加工尺寸的刀具头最短距离），并确定全部刀具及工件之间的联系尺寸。
主轴箱端部须标注外径和孔径（D/d）、外深长度L；
刀具结构尺寸须标直径和长度及工件至夹具之间的尺寸。
多轴箱前端面到丝锥端面之间的距离使加工示意图上重要的联系尺寸。
这以距取决于两个方面：
一是多轴箱上刀具，主轴等结构和相互联系所需要的最小轴向尺寸；
二是机床总体布局所要求的联系尺寸。
标注刀具用量：
各主轴的切削用量硬标注在相应主轴的后端。
因本次设计组合机床每个加工面上的主轴类型完全相同，所以在每一个面上只需要画一个即可表示。
其内容包括：
主轴转速ni相应刀具的切削速度、每装进给量fi、和每分钟进给量fm，具体的数值见所绘试图。
⑻动力部件工作循环及其行程的确定
动力部件从原始位置开始运动到加工终了位置，又返回到原位的动作过程称之为动力部件的工作循环。
包括快速引进、工作进给和快速退回等动作。
Ⅰ、工作进给长度LI的确定
工作进给长度LI应等于加工部位长度L（多轴加工时按最长孔计算）与刀具切入长度L1和切出长度L2之和，即LI=L1+L2+L。
切入长度一般诶5-10㎜。
切出长度：
钻孔1/3d+（3-8）㎜。
具体选择：
刀具的切入长度L1=23mm加工部分长度L=20mm切出长度L2=5+L切=5+2=7mm所以LI=23+7+20=50㎜
Ⅱ、快速引进长度的确定
动力部件把刀具送到工件进给位置为快速引进长度，其长度按具体情况确定。
根据本加工工序的情况，快速引进长度确定为100㎜。
Ⅲ、快速退回长度的确定
快速退回的长度等于快速引进和工进进给长度之和。
在固定式夹具钻孔的机床上，动力部件快速退回的行程，只要把所有刀具都退回到导套内，不影响工件的装卸就行了。
可得快速退回长度为150㎜。
Ⅳ、动力部件总行程的确定
动力部件的总行程除了满足工作循环向前和向后所需的行程外，还要考虑因刀具磨损或补偿制造、安装误差，动力部件能够向前调节的距离（即前备量）和刀具装卸以及刀具从接杆中或接杆连同刀具一起从主轴孔中取出时，动力部件需后退的距离（刀具退离夹具导套外端面的距离应大于接杆插入主轴孔内或刀具插入接杆孔内的长度，即后备量）。
因此，动力部件的总行程为快退行程与前后备量之和。
取前备量30㎜，后备量220㎜，可得动力部件的总行程为400㎜。
Ⅴ、死挡铁停留
在加工端面或止口时，为了控制深度尺寸及保证加工精度，须采用死挡铁停留。
本加工工序采用复合刀具，在进行倒角时，需死挡铁停留。
⑼各轴的切削速度、进给量、转速的确定、转矩、切削功率的计算及主轴转矩的验算
Ⅰ、钻3-M10螺纹低孔至φ8.5通孔
切削速度v=13.35m/minf0=0.14㎜/r
转速n=
=1000×
13.35/8.5π=500r/min
进给速度fN=nf0=500×
0.14=70㎜/min
转矩T=10D1.9f00.8HB0.6=10×
8.51.9×
0.140.8×
2000.6=2938N.㎜
进给功率P=
=2938×
13.35÷
9740π÷
8.5=0.1508KW
三个孔总切削功率3P=3×
0.1508=0.4524KW
主轴直径d=B（
）0.25=0.25×
（2.938）0.25=0.33㎜〈20㎜满足要求。
⑽电动机功率的选择
P多轴箱=P切/η=2.9336/0.8=3.667KW
传动效率加工黑色金属η=0.8
选择电动机的功率为4KW电机的型号Y112M-4
⑾加工示意图的要求
Ⅰ、加工示意图应与机床实际加工状态一致，表示出工件安装及主轴加工方法。
Ⅱ、图中尺寸应标注完整，尤其是从多轴箱端面至刀尖的轴向尺寸链应齐全，以便于检查行程和调整机床。
标出机床动力部件的工作循环及各行程长度。
Ⅲ、有必要的说明，被加工零件的名称、图号、材料、硬度、加工余量、是否有冷却液及其他特殊要求。
2.3.3机床联系尺寸图
①机床联系尺寸总图的作用与内容
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，并按步选定的主要通用部件以及确定的专用部件的总体机构而绘制的。
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应用现场使用环境。
主要内容有：
表明机床的配置型式、完整齐全地反映各部件间的主要装配关系和尺寸、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、主要通用部件的规格代号和电动机的型号功率及转速、机床分组编号及组件名称。
②绘制机床联系尺寸图之前应确定的主要内容
Ⅰ、选择动力部件
动力部件的选择主要是确定动力箱和动力滑台。
动力箱规格要与滑台匹配，其驱动功率主要依据多轴箱所要传递的切削功率选用。
据前面所选的电动机功率选择1TD32-Ⅱ型动力箱，n驱=720r/min
根据选定的切削用量，计算总的进给力
F8.5=26Df00.8HB0.6=26×
8.5×
2000.6=1114N
F=8F8.5=8912N
根据工作行程选定1HY32型液压滑台，以及相配套的侧底座1CC401
Ⅱ、确定机床装料高度H
装料高度一般是指工件安装基面至地面的垂直距离，首先考虑到工人操作的方便性，其次是考虑机床内部结构尺寸限制和刚度要求。
装料高度取850-1060㎜之间。
夹具底座与支承的高度为250㎜，中间底座高度为560㎜，则装料高度为900㎜。
Ⅲ、确定夹具轮廓尺寸
主要确定夹具底座得长、宽、高尺寸，工件得轮廓尺寸和形状是确定夹具底座得基本依据。
Ⅳ、确定中间底座尺寸
中间底座的轮廓尺寸，在长度方向应满足夹具的安装需要。
它在加工方向的尺寸，实际已由加工示意图所确定，机床在加工终了时工件端面至多轴箱端面的距离已定为560㎜。
由此，根据选定的动力箱、滑台、侧底座等标准的位置关系，并考虑到毛坯误差和装配偏移，中间底座支撑夹具的空余边缘尺寸。
本机床不使用冷却液，取空余边缘尺寸20㎜。
由此便可得底座的加工方向的尺寸为800㎜。
Ⅴ、确定多轴箱轮廓尺寸
标准通用钻多轴箱厚度是定的，卧式为325㎜，因此多轴箱尺寸主要是确定多轴箱的宽度B和高度H。
多轴箱的宽度B和高度H的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关。
B=b+b1H=h+h1+b1
b--工件在宽度方向相距最远的两孔距离
b1--最边缘主轴中心至箱体外壁距离
h—工件在高度方向相距最远的两孔的距离
h1—最底主轴高度
b和h为已知尺寸。
为保证多轴箱内有足够安排齿轮的空间，取b1>
70-100㎜。
H、B的计算如下：
由于变速箱体放置为卧式所以b和h已知b=150mmh=90mm
宽度B=b+2b1=504mm
高度H=h+h1+b1=501mm
在此选用通用多轴箱标准实取B*H=500*500mm
③绘制机床联系尺寸总图的要求
机床联系尺寸总图应按机床加工终了状态绘制。
图中绘出各部件在长、宽、高方向的相对位置联系尺寸及动力部件退至始位置尺寸；
绘出动力部件的总行程和工作循环图；
标明通用部件的型号、规格和电动机型号、功率及转速；
对机床各组成部分标注分组编号。
④机床分组
为便于设计和组织生产，组合机床各部件和装置按不同的功能划分编组。
组号划分如下：
第10-19组支承部件
第20-29组夹具及输送部件
第30-39组电气设备
第40-49组传动装置
第50-59组液压和气动装置
第60-69组刀具、工具、量具和辅助工具等
第70-79组多轴箱及其附属部件
⑤绘制机床联系尺寸总图注意事项
机床联系尺寸总图按机床加工终了状态绘制，图中应画出机床各不见在长宽高方向的相对位置联系尺寸及动力部件退至起始位置时；
画出动力部件的总行程和工件的循环图；
注明通用部件的型号、规格和电动机型号、功率及转速；
对机床各组成部分标注分组编号；
综合完成后的尺寸链要封闭。
例如，高度方向
H+h2=h4+h3+0.5+h1
880+71.5mm=560+320+0.5+71mm
具体的绘制标注情况见尺寸联系图。
2.3.4组合机床生产率的计算
根据选定的机床工作循环所要选定的工作循环、工作行程及切削用量等，就可计算机床生产率，并编制生产率计算卡。
生产率计算卡反映出机床的加工过程和动作时间、切削用量以及机床生产率与负荷率的关系等。
①理想生产率Q1
Q1=A/K（件/h）
=10000/2350=4.26
A-年生产纲领
K-全年工时总数
②实际生产率Q
指所设计机床每小时实际可以生产的零件数量。
Q=60/T单（件/h）=5.3（件/h）
式中：
T单—生产一个零件所需的时间〔min〕，计算得
T单=t+t=（L1/vf1+t）+（L快进+L快退/Vfk）+t移+t装卸=11min
L1—为刀具第一工作进给行程长度〔㎜〕；
vf1—为刀具第一工作进给量〔㎜〕；
t停—当加工沉孔、止口，惚窝、倒角、光整表面时，动力滑台在死挡铁上的停留时间，通常指刀具在加工终了时无进给状态下旋转5～10r所需时间〔min〕；
L快进、L快退—分别为动力部件快进、快退行程长度〔㎜〕；
vfk—动力部件快速行程速度。
t移—直线移动或回转工作台进行一次工位转换的时间，一般取0.1min
t装卸—工件装卸〔包括定位、夹压及清除铁屑等〕时间，取1.5min。
③机床负荷率η负
当Q1<
Q时，计算二者的比值即为负荷率。
η负=Q1/Q=4.26/5.3=0.80
④生产率计算卡
它是按一定格式要求编制的反映零件在机床上的加工过程、工作时间、机床生产率、机床负荷率的简明表格。
表格如下：
零件
图号
12-37，101
毛坯种类
铸件
名称
变速箱
毛坯重量
47.5
材料
HT150
硬度
148-222HBS
工序名称
钻倒TS面螺纹低孔
序号
零件数
直径（㎜）
加工长度（㎜）
工作行程（㎜）
切削速度（m/min）
转速（r/min）
进给量（㎜/r）
进给速度（㎜/min）
工时
加工时间（min）
辅助时间
共计（min）
1
装卸工件
1.5
动力部件
滑台快进100
0.04
多箱工进（钻倒）
4
8.5
20
6
192
2
384
0.6
2.4
前动力部件
前多箱工进（钻倒）
159
318
死挡铁停留
0.05
滑台快退150
装卸工件时间取决与操作者熟练程度，本机床计算取1.5min
总计
6.43min
单件工时
机床生产率5.3件/h
机床负荷率80%
生产率计算卡
2.3.5组合机床多轴箱设计
1通用多轴箱设计
轴号
主轴外伸尺寸（mm）
切削用量
D/d
L
工序内容
n（r/min）
v（m/min）
f（mm/r）
1-8
φ30/φ14
120
攻φ10螺纹
196
0.1
1．主轴外伸尺寸及切削用量
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