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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)
題目 精鏜6102箱蓋凸輪軸孔專用組合機(jī)床的設(shè)計(jì)
機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院機(jī)械電子工程專業(yè)機(jī)電093班
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)教師(簽字)
設(shè)計(jì)(論文)工作自 2013年 2月27 日至 2013年 6 月 23 日
發(fā)任務(wù)書(shū)日期：2013 年 2 月27 日
任務(wù)書(shū)填寫(xiě)要求
1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫(xiě)，經(jīng)教研室負(fù)責(zé)人審查、院（系）領(lǐng)導(dǎo)簽字后生效。此任務(wù)書(shū)應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)始前一周內(nèi)填好并發(fā)給學(xué)生；
2．任務(wù)書(shū)內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書(shū)寫(xiě)或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)址上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書(shū)寫(xiě)，禁止打印在其它紙上后剪貼；
3．任務(wù)書(shū)內(nèi)填寫(xiě)的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完成的情況相一致，若有變更，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)所在專業(yè)及院（系）分管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可重新填寫(xiě)；
4．任務(wù)書(shū)內(nèi)有關(guān)“院（系）”、“專業(yè)”等名稱的填寫(xiě)，應(yīng)寫(xiě)中文全稱，不能寫(xiě)數(shù)字代碼。學(xué)生的“學(xué)號(hào)”要寫(xiě)全號(hào)，不能只寫(xiě)最后2位或1位數(shù)字；
5．任務(wù)書(shū)內(nèi)“主要參考文獻(xiàn)”的填寫(xiě)，應(yīng)按照國(guó)標(biāo)GB 7714—87《文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則》的要求書(shū)寫(xiě)，不能有隨意性；
6．有關(guān)年月日等日期的填寫(xiě)，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫(xiě)。如“2004年4月2日”或“2004-04-02”。
1、 本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的：
精鏜凸輪軸孔設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)機(jī)械、電氣控制兩方面內(nèi)容。機(jī)械設(shè)計(jì)包括主軸箱設(shè)計(jì)，液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及夾具設(shè)計(jì)。電氣控制選用可編程控制器作為控制器進(jìn)行電路硬件控制，也可以選用單片機(jī)控制方式。此次設(shè)計(jì)是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，通過(guò)該題目的設(shè)計(jì)，可以掌握機(jī)械設(shè)計(jì)、電氣控制設(shè)計(jì)的基本過(guò)程，并培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力，培養(yǎng)綜合應(yīng)用基礎(chǔ)理論知識(shí)和實(shí)際動(dòng)手能力，為將來(lái)的工作打下良好的基礎(chǔ)。
2、 本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求：
此專機(jī)是集機(jī)械、電控為一體的典型機(jī)電設(shè)備，主要完成精鏜凸輪軸孔。通過(guò)該題目的設(shè)計(jì)，可掌握機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和電氣控制等設(shè)計(jì)內(nèi)容的基礎(chǔ)過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用基礎(chǔ)理論知識(shí)解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題的能力，為學(xué)生將來(lái)參加工作打下良好的基礎(chǔ)，要求學(xué)生能自主完成總體方案構(gòu)思，完成機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，部分關(guān)鍵零件的強(qiáng)度校核計(jì)算以及電氣部分的硬件和部分軟件編程等工作。
具體工作量如下所示：
（1）總體機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，1張A1圖。
（2）夾具設(shè)計(jì)圖 , 1張A1圖。
（3）主軸箱設(shè)計(jì)圖， 1張A1圖。
（4）液壓系統(tǒng)原理圖， 1張A1圖。
（5）軟件編程。
（6）英文翻譯 3000words。
（7）閱讀相關(guān)論文15篇以上。
（8）論文2萬(wàn)字。
工藝簡(jiǎn)圖如下：
3、主要參考文獻(xiàn)：
[1]孫志禮.機(jī)械設(shè)計(jì).沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社，2000.9
[2]卜炎.機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.4
[3]吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè).北京：化工工業(yè)出版社，2003.6
[4]鞏云鵬.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社，2000.12
[5]賈伯年.傳感器技術(shù).南京：東南大學(xué)出版社，2000.8
[6]劉金琪.機(jī)床電氣自動(dòng)控制.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1999.8
[7]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：化工工業(yè)出版社，2004.1
[8]于曉丹，李衛(wèi)民。計(jì)算機(jī)繪圖.沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社，2005.12
[9]于夢(mèng)生.機(jī)械零部件手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.11
[10]孫桓,陳作模.機(jī)械原理.北京:高等教育出版社,2001
[11]陳宇.可編程控制器基礎(chǔ)及編程技巧.廣州:華南理工大學(xué)出版社,1999
[12]張龍.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2006.5
[13]李道森.電氣控制與PLC原理及應(yīng)用.北京.電子工業(yè)出版社.2004.8
[14]魯遠(yuǎn)東.PLC機(jī)電控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)技術(shù).北京. 電子工業(yè)出版社.2006.4
[15]張建民.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京.高等教育出版社.2006.8
4、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的實(shí)習(xí)（調(diào)研）基本要求：
實(shí)習(xí)地點(diǎn)為朝陽(yáng)柴油機(jī)責(zé)任有限公司以及春光包裝廠（錦州），學(xué)校實(shí)驗(yàn)室，金工實(shí)訓(xùn)中心，并上網(wǎng)和圖書(shū)館查找了相關(guān)資料，為下一步的詳細(xì)設(shè)計(jì)積累感性認(rèn)識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)設(shè)計(jì)資料。
5、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題進(jìn)度計(jì)劃：
起訖日期
工 作 內(nèi) 容
2月27日～3月4日
3月5日～3月18日
3月19日～3月25日
3月26日～4月1日
4月2日～4月13日
4月14日～4月21日
4月22日～5月5日
5月6日～5月12日
5月13日～5月19日
5月20日～5月26日
5月27日～6月9日
6月10日～6月16日
6月17日～6月23日
查找資料、熟悉本課題相關(guān)內(nèi)容。
搜集相關(guān)資料，確定相關(guān)參數(shù)，初步擬訂方案，進(jìn)行方案論證
書(shū)寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告，設(shè)計(jì)計(jì)算，確定尺寸，繪制草圖，準(zhǔn)備開(kāi)題答辯
繪制總體方案圖，運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力計(jì)算、二維機(jī)械裝配圖草圖。
主軸箱的詳細(xì)設(shè)計(jì)
夾具的設(shè)計(jì)
機(jī)床聯(lián)系尺寸的電話設(shè)計(jì)
液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
控制系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行軟件編程
完善控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及軟件編程
完善機(jī)械與電控各個(gè)部分，并完成說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)
完成全部工作，準(zhǔn)備答辯
教研室審查意見(jiàn)：
教研室主任簽字：
年 月 日
院（系）意見(jiàn)：
院(系)負(fù)責(zé)人簽字：
年 月 日
3
寧XX大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
題目 精鏜6102箱蓋凸輪軸孔專用組合機(jī)床的設(shè)計(jì)
機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院機(jī)械電子工程專業(yè)機(jī)電093班
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
指導(dǎo)教師(簽字)
設(shè)計(jì)(論文)工作自 2013年 2月27 日至 2013年 6 月 23 日
2013 年 月 日
誠(chéng) 信 承 諾
我謹(jǐn)在此承諾：本人所寫(xiě)的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）《XXXXXXXX》均系本人獨(dú)立完成，沒(méi)有抄襲行為，凡涉及其他作者的觀點(diǎn)和材料，均作了注釋，若有不實(shí)，后果由本人承擔(dān)。
承諾人（簽名）：
年 月 日
摘 要
本論文主要說(shuō)明組合機(jī)床設(shè)計(jì)的基本過(guò)程及要求。組合機(jī)床是按高度集中原則設(shè)計(jì)的，即在一臺(tái)機(jī)床上可以同時(shí)完成同一種工序或多種不同工序的加工。組合機(jī)床發(fā)展于工業(yè)生產(chǎn)末期，與傳統(tǒng)的機(jī)床相比：組合機(jī)床具有許多優(yōu)點(diǎn)：效率高、精度高、成本低。它由床身、立柱、工作臺(tái)、及電源一些基本部件及一些特殊部件，根據(jù)不同的工件加工所需而設(shè)計(jì)的。
在組合機(jī)床上可以完成很多工序，但就目前使用的大多數(shù)組合機(jī)床來(lái)說(shuō)，則主要用于平面加工和孔加工兩大類工序。論文主要內(nèi)容包括四大部分：
（1）、制定工藝方案 通過(guò)了解被加工零件的加工特點(diǎn)、精度和技術(shù)要求、定位夾緊情況、生產(chǎn)效率及機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等，確定在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容及加工方法，并繪制被加工零件工序圖。
（2）、組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 確定機(jī)床各部件之間的相互關(guān)系，選擇通用部件和刀具的導(dǎo)向，計(jì)算切削用量及機(jī)床生產(chǎn)效率、繪制機(jī)床的尺寸聯(lián)系圖及加工示意圖。
（3）、組合機(jī)床部件設(shè)計(jì) 包括專用多軸箱的設(shè)計(jì)，傳動(dòng)布局合理，軸與齒輪之間不發(fā)生干涉，保證傳動(dòng)的平穩(wěn)性和精確性。專用主軸設(shè)計(jì)、軸承的選用及電機(jī)的選擇等。
（4）、液壓裝置的設(shè)計(jì) 液壓滑臺(tái)、定位夾緊裝置均為液壓控制。并采用了許多液壓控制閥，保證了運(yùn)動(dòng)的平衡性，循環(huán)性和精確性。
關(guān)鍵詞：組合機(jī)床；設(shè)計(jì)；過(guò)程；功能
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Ⅰ
Abstract
This thesis mainly elucidates the basic process and requirements that design of the combination machine. Combination machine is designed according the fundamental , which highly centralized ,or , more correctly it can process one working procedure or more different working procedures at one time . Combination machine was developed in the end of industrial production compared with traditional machine; combination machine has many advantages , such as high efficiency , high accuracy and low cost . It is composed of some general parts , such as bed ,column ,work able ,power unit ,and some special parts designed according to different work piece machining need.
The preface of a lot of works can be completed on the combination machine, but in regard to the majority current usage of combination machine, then and primarily used for the flat surface to process and the bore to process two big work preface. The main part including :(1) Formulating technological plan We,ve learned the characteristic of the part designed ,accuracy and specification ,locating and fixing ,productivity and machining structure by the practice .Then the technological operation and work order can be determined which can be finished in combination machine.(2) Combination machine frame design determines the interrelation of the different part in the machining tool ,select general parts and tool oriented .Then compute cut feed and productivity finally draw a sketch map of the machine .(3) Combination machine parts design including headstock、proper transmission layout 、shaft and gear move freely without interference which ensure the stability and accuracy during transmission ,then design dedicated select bearings and engine etc.(4) It adopts many hydraulic control valves ,which ensure the stability ,circulation and accuracy .
Keywords: combination machine ;design ;process ;function
目 錄
摘 要 1
Abstract II
目 錄 III
1 緒論 1
1.1 課題研究意義 1
1.2鏜孔專用設(shè)備應(yīng)用 1
1.3 鏜孔專用設(shè)備 2
1.3.1多軸頭 2
1.3.2 多軸箱 2
1.3.3多軸鉆床 3
1.3.4 自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床 3
1.4 鏜孔專用設(shè)備趨勢(shì) 4
2 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 5
2.1 組合機(jī)床方案的制定 5
2.1.1 制定工藝方案 5
2.1.2 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案。 5
2.2 確定切削用量及選擇刀具 7
2.2.1 確定工序間余量 7
2.2.2 選擇切削用量 7
2.2.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率 7
2.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu) 8
2.2.5 被加工零件工序圖 9
2.2.6 機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖 10
3 鏜孔專用機(jī)床及夾具設(shè)計(jì) 14
3.1 夾具的初步設(shè)計(jì)方案 14
3.2 機(jī)床的初步設(shè)計(jì) 14
3.2.1 動(dòng)力部件的選擇 14
3.2.2 確定切削用量及選擇刀具 15
3.2.3 確定切削力，切削扭矩，切削功率 15
3.3 夾具設(shè)計(jì)的計(jì)算 17
3.3.1 受力計(jì)算 17
3.3.2 夾緊力 17
3.4 機(jī)床的液壓滑臺(tái)系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì) 18
3.4.1 液壓缸所受的外負(fù)載 18
3.4.2 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 19
3.4.3 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件 20
4 主軸箱設(shè)計(jì) 24
4.1 專用主軸箱設(shè)計(jì) 24
4.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 24
4.2.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 24
4.2.2 電動(dòng)機(jī)功率的選擇 24
4.2.3 傳動(dòng)系統(tǒng)總傳動(dòng)比的確定及各級(jí)分傳動(dòng)比的分配 25
4.3 齒輪的設(shè)計(jì)及參數(shù)的確定 25
4.3.1 齒輪的設(shè)計(jì) 26
4.3.2 齒輪參數(shù)的確定 28
4.4 軸承的選擇 31
結(jié) 論 33
致 謝 34
參考文獻(xiàn) 35
1 緒論
1.1 課題研究意義
市場(chǎng)的開(kāi)放性和全球化使產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。而決定產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的指標(biāo)是產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)時(shí)間(Time ),產(chǎn)品(Quality)，成本(Cost)，創(chuàng)新能力(Creation)和服務(wù)(Service)。用戶在追求高質(zhì)量產(chǎn)品的同時(shí)，會(huì)更多的追求較低的價(jià)格和較短的交貨周期。美國(guó)制造業(yè)在20世紀(jì)50至40年代主要以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模作為企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的第一要素，而在70年代競(jìng)爭(zhēng)力的第一要素為降低生產(chǎn)成本，80年代為提高產(chǎn)品質(zhì)量，90年代為市場(chǎng)響應(yīng)速度。所以現(xiàn)代企業(yè)都期望通過(guò)提高自身的科技含量，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。
制造業(yè)是國(guó)家重要的基礎(chǔ)工業(yè)之一，制造業(yè)的基礎(chǔ)是。是眾多機(jī)械制造的母機(jī)，它的發(fā)展水平，與制造業(yè)的生產(chǎn)能力和制造精度有著直接關(guān)系，關(guān)系到國(guó)家機(jī)械工業(yè)以至整個(gè)制造業(yè)的發(fā)展水平.是先進(jìn)制造技術(shù)的基本單元載體，機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量、更新速度、對(duì)市場(chǎng)的應(yīng)變能力、生產(chǎn)效率等在很大程度上取決于的效能。因此，制造業(yè)對(duì)于一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著舉足輕重的作用我國(guó)是世界上產(chǎn)量最多的國(guó)家.根據(jù)德國(guó)工業(yè)協(xié)會(huì)(VD W )2000年統(tǒng)計(jì)資料，在主要的生產(chǎn)國(guó)家中，中國(guó)排名為世界第五位。但是在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中仍處于較低水平:即使在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也面臨著嚴(yán)峻的形勢(shì):一方面國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)各類產(chǎn)品有著大量的需求，而另一方面卻有不少國(guó)產(chǎn)滯銷積壓，國(guó)外產(chǎn)品充斥市場(chǎng)。
1.2鏜孔專用設(shè)備應(yīng)用
據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般在車間中普通機(jī)床的平均切削時(shí)間很少超過(guò)全部工作時(shí)間的15%。其余時(shí)間是看圖、裝卸工件、調(diào)換刀具、操作機(jī)床、測(cè)量以及清除鐵屑等等。使用數(shù)控機(jī)床雖然能提高85%，但購(gòu)置費(fèi)用大。某些情況下，即使生產(chǎn)率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通機(jī)床低。故必須更多地縮短加工時(shí)間。不同的加工方法有不同的特點(diǎn)，就鉆削加工而言，鏜孔專用設(shè)備是一種通過(guò)少量投資來(lái)提高生產(chǎn)率的有效措施。雖然不可調(diào)式多軸頭在自動(dòng)線中早有應(yīng)用，但只局限于大批量生產(chǎn)。即使采用可調(diào)式多軸頭擴(kuò)大了使用范圍，仍然遠(yuǎn)不能滿足批量小、孔型復(fù)雜的要求。尤其隨著工業(yè)的發(fā)展，大型復(fù)雜的鏜孔專用設(shè)備更是引人注目。例如原子能發(fā)電站中大型冷凝器水冷壁管板有15000個(gè)ψ20孔，若以搖臂鉆床加工，單單鏜孔與锪沉頭孔就要842.5小時(shí)，另外還要?jiǎng)澗€工時(shí)151.1小時(shí)。但若以數(shù)控八軸落地鉆床加工，鉆锪孔只要171.6小時(shí)，劃線也簡(jiǎn)單，只要1.9小時(shí)。因此，利用數(shù)控控制的二個(gè)坐標(biāo)軸，使刀具正確地對(duì)準(zhǔn)加工位置，結(jié)合鏜孔專用設(shè)備不但可以擴(kuò)大加工范圍，而且在提高精度的基礎(chǔ)上還能大大地提高工效，迅速地制造出原來(lái)不易加工的零件。有人分析大型高速柴油機(jī)30種箱形與桿形零件的2000多個(gè)鏜孔操作中，有40%可以在自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床中用二軸、三軸或四軸多軸頭加工，平均可減少20%的加工時(shí)間。1975年法國(guó)巴黎機(jī)床展覽會(huì)也反映了鏜孔專用設(shè)備的使用愈來(lái)愈多這一趨勢(shì)。
1.3 鏜孔專用設(shè)備
鏜孔專用設(shè)備是在一次進(jìn)給中同時(shí)加工許多孔或同時(shí)在許多相同或不同工件上各加工一個(gè)孔。這不僅縮短切削時(shí)間，提高精度，減少裝夾或定位時(shí)間，并且在數(shù)控機(jī)床中不必計(jì)算坐標(biāo)，減少字塊數(shù)而簡(jiǎn)化編程。它可以采用以下一些設(shè)備進(jìn)行加工：立鉆或搖臂鉆上裝多軸頭、多軸鉆床、多軸組合機(jī)床心及自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床。甚至可以通過(guò)二個(gè)能自動(dòng)調(diào)節(jié)軸距的主軸或多軸箱，結(jié)合數(shù)控工作臺(tái)縱橫二個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，加工各種圓形或橢圓形孔組的一個(gè)或幾個(gè)工序?，F(xiàn)在就這方面的現(xiàn)狀作一簡(jiǎn)介。
1.3.1多軸頭
從傳動(dòng)方式來(lái)說(shuō)主要有帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)與萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)三種。這是大家所熟悉的。前者效率較高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，后者易于調(diào)整軸距。從結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)有不可調(diào)式與可調(diào)式二種。前者軸距不能改變，多采用齒輪傳動(dòng)，僅適用于大批量生產(chǎn)。為了擴(kuò)大其贊許適應(yīng)性，發(fā)展了可調(diào)式多軸頭，在一定范圍內(nèi)可調(diào)整軸距。它主要裝在有萬(wàn)向.二種。（1）萬(wàn)向軸式也有二種:具有對(duì)準(zhǔn)裝置的主軸。主軸裝在可調(diào)支架中，而可調(diào)支架能在殼體的T形槽中移動(dòng)，并能在對(duì)準(zhǔn)的位置以螺栓固定。（2）具有公差的圓柱形主軸套。主軸套固定在與式件孔型相同的模板中。前一種適用于批量小且孔組是規(guī)則分布的工件（如孔組分布在不同直徑的圓周上）。后一種適用于批量較大式中小批量的輪番生產(chǎn)中，剛性較好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模板。多軸頭可以裝在立鉆式搖臂鉆床上，按鉆床本身所具有的各種功能進(jìn)行工作。這種鏜孔專用設(shè)備方法，由于鏜孔效率、加工范圍及精度的關(guān)系，使用范圍有限。
1.3.2 多軸箱
也象多軸頭那樣作為標(biāo)準(zhǔn)部件生產(chǎn)。美國(guó)Secto公司標(biāo)準(zhǔn)齒輪箱、多軸箱等設(shè)計(jì)的不可調(diào)式多軸箱。有32種規(guī)格，加工面積從300Ｘ300毫米到600Ｘ1050毫米，工作軸達(dá)60根，動(dòng)力達(dá)22.5千瓦。Romai工廠生產(chǎn)的可調(diào)多軸箱調(diào)整方便，只要先把齒輪調(diào)整到接近孔型的位置，然后把與它聯(lián)接的可調(diào)軸移動(dòng)到正確的位置。因此，這種結(jié)構(gòu)只要改變模板，就能在一定范圍內(nèi)容易地改變孔型，并且可以達(dá)到比普通多軸箱更小的孔距。
根據(jù)成組加工原理使用多軸箱或多軸頭的組合機(jī)床很適用于大中批量生產(chǎn)。為了在加工中獲得良好的效果，必需考慮以下數(shù)點(diǎn)：（1）工件裝夾簡(jiǎn)單，有足夠的冷卻液沖走鐵屑。（2）夾具剛性好，加工時(shí)不形變，分度定位正確。（3）使用二組刀具的可能性，以便一組使用，另一組刃磨與調(diào)整，從而縮短換刀停機(jī)時(shí)間。（4）使用優(yōu)質(zhì)刀具，監(jiān)視刀具是否變鈍，鉆頭要機(jī)磨。（5）尺寸超差時(shí)能立即發(fā)現(xiàn)。
1.3.3多軸鉆床
這是一種能滿足鏜孔專用設(shè)備要求的鉆床。諸如導(dǎo)向、功率、進(jìn)給、轉(zhuǎn)速與加工范圍等。巴黎展覽會(huì)中展出的多軸鉆床多具液壓進(jìn)給。其整個(gè)工作循壞如快進(jìn)、工進(jìn)與清除鐵屑等都是自動(dòng)進(jìn)行。值得注意的是，多數(shù)具有單獨(dú)的變速機(jī)構(gòu)，這樣可以適應(yīng)某一組孔中不同孔徑的加工需要。
1.3.4 自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床
為了中小批量生產(chǎn)合理化的需要，最近幾年發(fā)展了自動(dòng)更換主軸箱組合機(jī)床。
(1) 自動(dòng)更換主軸機(jī)床
自動(dòng)更換主軸機(jī)床頂部是回轉(zhuǎn)式主軸箱庫(kù)，掛有多個(gè)不可調(diào)主軸箱?？v橫配線盤(pán)予先編好工作程序，使相應(yīng)的主軸箱進(jìn)入加工工位，定位緊并與動(dòng)力聯(lián)接，然后裝有工件的工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到主軸箱下面，向上移動(dòng)進(jìn)行加工。當(dāng)變更加工對(duì)象時(shí)，只要調(diào)換懸掛的主軸箱，就能適應(yīng)不同孔型與不同工序的需要。
(2)多軸轉(zhuǎn)塔機(jī)床
轉(zhuǎn)塔上裝置多個(gè)不可調(diào)或萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)主軸箱，轉(zhuǎn)塔能自動(dòng)轉(zhuǎn)位，并對(duì)夾緊在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。通過(guò)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)，可以加工工件的多個(gè)面。因?yàn)檗D(zhuǎn)塔不宜過(guò)大，故它的工位數(shù)一般不超過(guò)4—6個(gè)。且主軸箱也不宜過(guò)大。當(dāng)加工對(duì)象的工序較多、尺寸較大時(shí)，就不如自動(dòng)更換主軸箱機(jī)床合適，但它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
(3)自動(dòng)更換主軸箱組合機(jī)床
它由自動(dòng)線或組合機(jī)床中的標(biāo)準(zhǔn)部件組成。不可調(diào)多軸箱與動(dòng)力箱按置在水平底座上，主軸箱庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)整個(gè)裝置緊固在進(jìn)給系統(tǒng)的溜板上。主軸箱庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)與進(jìn)給動(dòng)作都按標(biāo)準(zhǔn)子程序工作。換主軸箱時(shí)間為幾秒鐘。工件夾緊于液壓分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，以便加工工件的各個(gè)面。好果回轉(zhuǎn)工作臺(tái)配以卸料裝置，就能合流水生產(chǎn)自動(dòng)化。在可變生產(chǎn)系統(tǒng)中采用這種裝置，并配以相應(yīng)的控制器可以獲得完整的加工系統(tǒng)。
(4) 數(shù)控八軸落地鉆床
大型冷凝器的水冷壁管板的孔多達(dá)15000個(gè)，它與支撐板聯(lián)接在一起加工?？讖綖?0毫米，孔深180毫米。采用具有內(nèi)冷卻管道的麻花鉆，5－7巴壓力的冷卻液可直接進(jìn)入切削區(qū)，有利于排屑。鉆尖磨成90°供自動(dòng)定心。它比普通麻花鉆耐用，且進(jìn)給量大。為了縮短加工時(shí)間，以8軸數(shù)控落地加工。
1.4 鏜孔專用設(shè)備趨勢(shì)
鏜孔專用設(shè)備生產(chǎn)效率高，投資少，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，產(chǎn)品改型時(shí)設(shè)備損失少。而且隨著我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，鏜孔專用設(shè)備的范圍一定會(huì)愈來(lái)愈廣，加工效率也會(huì)不斷提高。
35
2 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)
2.1 組合機(jī)床方案的制定
2.1.1 制定工藝方案
零件加工工藝將決定組合機(jī)床的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、總體布局和夾具結(jié)構(gòu)等。所以，在制定工藝方案時(shí)，必須計(jì)算分析被加工零件圖，并深入現(xiàn)場(chǎng)了解零件的形狀、大小、材料、硬度、剛度，加工部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)加工精度，表面粗糙度，以及定位，夾緊方法，工藝過(guò)程，所采用的刀具及切削用量，生產(chǎn)率要求，現(xiàn)場(chǎng)所采用的環(huán)境和條件等等。并收集國(guó)內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料，制定出合理的工藝方案。
根據(jù)被加工零件（鏜6102箱蓋凸輪軸）的零件圖（圖2.1），加工5個(gè)Φ43孔的工藝過(guò)程：
(1)加工孔的主要技術(shù)要求。
加工5個(gè)Φ43孔
工件材料為HT200，HB170-241HBS
要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為（考慮廢品及備品率）年產(chǎn)量2萬(wàn)件，單班制生產(chǎn)
(2) 工藝分析
加工該孔時(shí)，孔的位置度公差為0.05mm。
(3) 定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇
加工此零件上的孔，以上表面限制三個(gè)自由度和右端面限制三個(gè)自由度，位于中間的孔通過(guò)螺桿起到了很好的夾緊作用。
在保證加工精度的情況下，提高生產(chǎn)效率減輕工人勞動(dòng)量，由于工件是大批量生產(chǎn)，因此在設(shè)計(jì)時(shí)就認(rèn)為是人工夾緊。
2.1.2 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案。
(1)被加工零件的加工精度
被加工零件需要在組合機(jī)床上完成的加工工序及應(yīng)保證的加工精度，是制造機(jī)床方案的主要依據(jù)。鏜6102箱蓋凸輪軸鏜孔的精度要求較高，可采用鏜孔組合機(jī)床。為了加工出表面粗糙度為Ra1.6um的孔，采取提高機(jī)床原始制造精度和工件定位基準(zhǔn)精度并減少夾壓變形等措施就可以了。為此，機(jī)床通常采用尾置式齒輪動(dòng)力裝置，進(jìn)給采用液壓系統(tǒng)，被加工零件圖如圖2.1所示
(2) 被加工零件的特點(diǎn)
這主要指零件的材料、硬度加工部位的結(jié)構(gòu)形狀，工件剛度定位基準(zhǔn)面的特點(diǎn)，它們對(duì)機(jī)床工藝方案制度有著重要的影響。此鏜6102箱蓋凸輪軸的材料是HT200、硬度HB170～241、孔的直徑為Φ43mm。采用同步加工，零件的剛度足夠，工件受力不大，振動(dòng)，及發(fā)熱變形對(duì)工件影響可以不計(jì)。
一般來(lái)說(shuō)，孔中心線與定位基準(zhǔn)面平行且需由一面或幾面加工的箱體宜用臥式機(jī)床，立式機(jī)床適宜加工定位基準(zhǔn)面是水平的且被加工孔與基準(zhǔn)面垂直的工件，而不適宜加工安裝不方便或高度較大的細(xì)長(zhǎng)工件。對(duì)大型箱體件采用單工位機(jī)床加工較適宜，而中小型零件則多采用多工位機(jī)床加工。
此零件的加工特點(diǎn)是中心線與定位基準(zhǔn)平面是垂直的，并且定位基準(zhǔn)面是水平的，工件較小，其孔分布較密集，多軸箱體積較大，一次鏜孔。
(3) 零件的生產(chǎn)批量
零件的生產(chǎn)批量是決定采用單工位、多工位、自動(dòng)線或按中小批量生產(chǎn)特點(diǎn)設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要因素。按設(shè)計(jì)要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為年生產(chǎn)量為2萬(wàn)件，從工件外形及輪廓尺寸，為了減少加工時(shí)間，采用多軸頭，為了減少機(jī)床臺(tái)數(shù)，此工序盡量在一臺(tái)機(jī)床上完成，以提高利用率。
(4) 機(jī)床使用條件
根據(jù)使用組合機(jī)床對(duì)車間布置情況、工序間的聯(lián)系、技術(shù)能力和自然條件等的要求來(lái)選擇適合的組合機(jī)床。
2.2 確定切削用量及選擇刀具
2.2.1 確定工序間余量
為使加工過(guò)程順利進(jìn)行并穩(wěn)定的保證加工精度，必須合理地確定工序余量。生產(chǎn)中常用查表給出的組合機(jī)床對(duì)孔加工的工序余量，以消除轉(zhuǎn)、定位誤差的影響。
2.2.2 選擇切削用量
確定了在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容了，就可以著手選擇切削用量了。因?yàn)樗O(shè)計(jì)的組合機(jī)床為多軸同步加工在大多數(shù)情況下，所選切削用量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)比一般通用機(jī)床單刀加工低30%左右．多軸主軸箱上所有刀具共用一個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)，通常為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái)，工作時(shí)，要求所有刀具的每分鐘進(jìn)給量相同，且等于動(dòng)力滑臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量（mm/min）應(yīng)是適合有刀具的平均值。因此，同一主軸箱上的刀具主軸可設(shè)計(jì)成同轉(zhuǎn)速和同的每轉(zhuǎn) 進(jìn)給量（mm/r）與其適應(yīng)。以滿足直徑的加需要，即： …………………………………2.1
式中： … ——各主軸轉(zhuǎn)速（r/min）
——各主軸進(jìn)給量（mm/r）
——?jiǎng)恿_(tái)每分鐘進(jìn)給量（mm/min）
由于鏜6102箱蓋凸輪軸鏜孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求等，按照經(jīng)濟(jì)地選擇滿足加工要求的原則，采用查表的方法查得：孔鉆頭直徑D=43mm，進(jìn)給量f=0.18mm/r、切削速度v=18m/min
2.2.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率
根據(jù)文獻(xiàn)[9]的134頁(yè)表6-20中公式計(jì)算鉆孔
（2-2）
（2-3）
（2-4）
根據(jù)文獻(xiàn)[9]的134頁(yè)表6-20中公式計(jì)算鏜孔
（2-5）
（2-6）
（2-7）
（2-8）
式中， F、Fz-切削力（N）；T-切削轉(zhuǎn)矩（N·㎜）；P-切削功率（Kw）；v-切削速度（m/min）；f-進(jìn)給量（mm/r）；ap-切削深度（mm）； D-加工（或鉆頭）直徑（mm）； HB-布氏硬度， 得HB=223。
由d＞22-50，硬度大于190-240HBS，選擇v=10-18m/min,f＞0.25-0.4mm/r,又d=35.8mm,取定第一次進(jìn)給v1=17.9m/min,f1=0.3mm/r,則
=1000×17.9/43π=157r/min
取v2=17.9m/min,f2=0.3mm/r
由以上公式可得：
2.2.4 選擇刀具結(jié)構(gòu)
根據(jù)加工精度、工件材料、工件條件、技術(shù)要求等進(jìn)行分析，按照經(jīng)濟(jì)地滿足加工要求的原則，合理地選擇刀具。只要所選工藝方案可以采用剛性較好的鏜桿，還是采用鏜削方法，這是因?yàn)殓M刀制造簡(jiǎn)單，刃磨方便。
當(dāng)被加工孔直徑在Φ40mm以上時(shí)，組合機(jī)床上多采用鏜削加工，其加工精度可高達(dá)1-2級(jí)。
直徑小于Φ40mm時(shí)，選用鉆削方法，鉆頭選用高速鋼修磨棱帶及橫刃鉆頭。鏜孔選用合金鏜刀頭。
直徑大于Φ40mm時(shí)，選用鏜削方法，刀具材料為硬質(zhì)合金。當(dāng)加工階梯孔時(shí)，選用階梯桿，由于多刀加工，扭矩較大，所以要選用強(qiáng)度較好的刀桿材料：41Gr。
2.2.5 被加工零件工序圖
A．被加工零件工序圖的作用和內(nèi)容
被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工藝方案，表示所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準(zhǔn)、夾壓部位以及被加工零件的材料、硬度和在本機(jī)床加工前加工余量、毛坯或半成品情況的圖樣。除了設(shè)計(jì)研制合同外，它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，也是制造、使用、調(diào)整和檢驗(yàn)機(jī)床精度的重要文件。被加工零件工序圖是在被加工零件的基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床或自動(dòng)線的加工內(nèi)容，并作必要的說(shuō)明而繪制的。其主要內(nèi)容包括：
a.被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。
b.本工序所選用的定位基準(zhǔn)、夾壓部位及夾緊方向。
c.本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技術(shù)要求以及對(duì)上道工序的技術(shù)要求。
d.注明被加工零件的名稱、編號(hào)、材料、硬度以及加工部位的余量。
B. 繪制被加工零件工序圖的規(guī)定及注意事項(xiàng)
a.繪制被加工零件工序圖的規(guī)定 應(yīng)按一定的比例，繪制足夠的視圖以及剖面；本工序加工部位用粗實(shí)線表示；定位用定位基準(zhǔn)符號(hào)表示，并用下標(biāo)數(shù)表明消除自由度符號(hào)；夾緊用夾緊符號(hào)表示，輔助支承用支承符號(hào)表示。
b.繪制被加工零件工序圖注意事項(xiàng)
a) 本工序加工部位的位置尺寸應(yīng)與定位基準(zhǔn)直接發(fā)生關(guān)系。
b) 對(duì)工件毛坯應(yīng)有要求，對(duì)孔的加工余量要認(rèn)真分析。
c) 當(dāng)本工序有特殊要求時(shí)必須注明。
圖2-1所示為被加工零件工序圖。
2.2.6 機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖
A. 選擇動(dòng)力部件
a.動(dòng)力滑臺(tái)型號(hào)的選擇
根據(jù)選定的切削用量計(jì)算得到的單根主軸的進(jìn)給力，按文獻(xiàn)[9]的62頁(yè)公式
計(jì)算。
式中，F(xiàn)i—各主軸所需的 向切削力，單位為N。
則
主軸箱：
實(shí)際上,為克服滑臺(tái)移動(dòng)引起的摩擦阻力，動(dòng)力滑臺(tái)的進(jìn)給力應(yīng)大于F。又考慮到所需的最小進(jìn)給速度、切削功率、行程、主軸箱輪廓尺寸等因素，為了保證工作的穩(wěn)定性，由文獻(xiàn)[9]的91頁(yè)表5-1，左、右、后面分別選用機(jī)械滑臺(tái)HJ40ⅡA型、HJ40ⅢA型、HJ40ⅠA型，臺(tái)面寬400mm，臺(tái)面長(zhǎng)800mm，滑臺(tái)及滑座總高為320mm，允許最大進(jìn)給力為20000N；其相應(yīng)的側(cè)底座型號(hào)分為1CC401M、1CC401M、1CC401。
b.動(dòng)力箱型號(hào)的選擇
由切削用量計(jì)算得到的各主軸的切削功率的總和，根據(jù)文獻(xiàn)[9]的47頁(yè)公式計(jì)算：
式中, —消耗于各主軸的切削功率的總和（Kw）；
—多軸箱的傳動(dòng)效率,加工黑色金屬時(shí)取0.8～0.9，加工有色金屬時(shí)取0.7～0.8；主軸數(shù)多、傳動(dòng)復(fù)雜時(shí)取小值，反之取大值。本課題中，被加工零件材料為灰鑄鐵，屬黑色金屬，又主軸數(shù)量較多、傳動(dòng)復(fù)雜，故取5。
右主軸箱：
則
根據(jù)液壓滑臺(tái)的配套要求，滑臺(tái)額定功率應(yīng)大于電機(jī)功率的原則，查文獻(xiàn)[9]的頁(yè)表5-38得出動(dòng)力箱及電動(dòng)機(jī)的型號(hào),見(jiàn)表2-1。
表 2-1 動(dòng)力箱及電動(dòng)機(jī)的型號(hào)
動(dòng)力箱型號(hào)
電動(dòng)機(jī)型號(hào)
電動(dòng)機(jī)功率(Kw)
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/PM)
輸出軸轉(zhuǎn)速(r/min)
后主軸箱
1TD40-I
Y100-L8
2
1440
720
c.配套通用部件的選擇
側(cè)底座1CC401型號(hào)，其高度H=560mm，寬度B=600mm，長(zhǎng)度L=1350mm。
B. 確定機(jī)床裝料高度H
裝料高度是指機(jī)床上工件的定位基準(zhǔn)面到地面的垂直距離。本課題中，工件最低孔位置h2=70.52㎜，主軸箱最低主軸高度h1=145.02㎜，所選滑臺(tái)與滑座總高h(yuǎn)3=320㎜，側(cè)底座高度h4=560㎜，夾具底座高度h5=345㎜，中間底座高度h6=600㎜，綜合以上因素，該組合機(jī)床裝料高度取H=1005㎜。
確定夾具輪廓尺寸
夾具是用于定位和夾緊工件的，所以工件輪廓尺寸和形狀是確定夾具輪廓尺寸的依據(jù)，由于加工示意圖中對(duì)工件和靠模桿的距離，以及導(dǎo)套尺寸都作了規(guī)定，掌握了以上尺寸后，確定夾具總長(zhǎng)尺寸A，A=590 mm。夾具底座高度應(yīng)視夾具大小而定，既要求保證有足夠的剛性，又要考慮工件的裝料高度，一般夾具底座高度不小于240mm。根據(jù)具體情況，本夾具底座取高度為345mm。
確定中間底座尺寸
在加工示意圖中，已經(jīng)確定了工件端面至主軸箱在加工終了時(shí)距離：
L1左=650mm，L2右=800mm
根據(jù)選定的動(dòng)力部件及其配套部件的位置關(guān)系，并考慮動(dòng)力頭的前備量因素，通過(guò)尺寸鏈就可確定中間底座尺寸L
L=2（L1左+L2右+2L2+L3）-2（L 1+ L 2+ L 3）
其中 L1------動(dòng)力頭支承凸臺(tái)尺寸。
L2------動(dòng)力頭支承凸臺(tái)端面到滑座前端面加工完了時(shí)距離，由于動(dòng)力頭支承凸臺(tái)端面到滑座端面最小尺寸和動(dòng)力頭向前備量組成。
L3------滑座前端面到床身端面距離取L=585mm。
確定中間底高度尺寸時(shí)，應(yīng)考慮鐵屑的儲(chǔ)存及排除電氣接線安排，中間底座高度一般不小于540mm。
本機(jī)床確定中間底座高度為600mm。
確定主軸箱輪廓尺寸
主要需確定的尺寸是主軸箱的寬度B和高度H及最低主軸高度h1。主軸箱寬度B、高度H的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關(guān)，可按文獻(xiàn)[9]的49頁(yè)公式計(jì)算：
B=b+2b1
H=h+h1+b1
式中，b—工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（㎜）；
b1—最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（㎜）；
h—工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（㎜）；
h1—最低主軸高度（㎜）。
其中，h1還與工件最低孔位置（h2=70.52㎜）、機(jī)床裝料高度（H=1005㎜）、滑臺(tái)滑座總高（h3=320㎜）、側(cè)底座高度（h4=560㎜）等尺寸有關(guān)。對(duì)于臥式組合機(jī)床， h1要保證潤(rùn)滑油不致從主軸襯套處泄漏箱外，通常推薦h1＞85-140㎜，本組合機(jī)床按文獻(xiàn)[9]的50頁(yè)公式
h1=h2+H-(0.5+h3+h4)
計(jì)算，得： h1=150.52㎜。
b=212.33㎜,h=186.48㎜,取b1=100㎜，則求出主軸箱輪廓尺寸：
B=b+2b1=212.33+2×100=412.33㎜
H=h+h1+b1=186.48+150.52+100=437㎜
根據(jù)上述計(jì)算值,按主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，主軸箱輪廓尺寸都預(yù)定為B×H=500㎜×500㎜。
3 鏜孔專用機(jī)床及夾具設(shè)計(jì)
3.1 夾具的初步設(shè)計(jì)方案
粗鏜孔專用夾具的自由度：
它用止口及端面定位，消去５個(gè)自由度，剩下的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度用一根裝在尾座套筒中的削邊銷插入銷孔中來(lái)定位，從而保證鏜孔的加工余量均勻。當(dāng)用螺母與螺桿及壓塊將活塞壓緊后，再將削邊銷從銷孔中退出，即可進(jìn)行加工。
3.2 機(jī)床的初步設(shè)計(jì)
根據(jù)加工工序的需要決定采用具有固定式夾具的主軸箱橫向進(jìn)給的臥式單工位專用機(jī)床
3.2.1 動(dòng)力部件的選擇
采用通用部件。第一種動(dòng)力部件是傳遞主運(yùn)動(dòng)的部件，包括動(dòng)力源和主軸箱。第二種傳遞進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件，包括液壓滑臺(tái)。
（1），液壓滑臺(tái)
液壓滑臺(tái)由滑臺(tái)，滑座，油缸三部分組成。
滑臺(tái)與滑座配置雙矩形導(dǎo)軌，初選HY20A型液
壓滑臺(tái)，導(dǎo)軌為“矩－矩”型式。
液壓滑臺(tái)技術(shù)性能：
臺(tái)面寬(mm)
行程(mm)
進(jìn)給力(N)
油缸內(nèi)徑/活塞直徑(mm)
油泵流量(升/分)
快進(jìn)流量(升/分)
最小進(jìn)給量(mm/分)
工進(jìn)速度（mm/min）
200
400
6300
50/35
12
12
40
40~1000
（2），動(dòng)力源
動(dòng)力源是為主軸箱的刀具提供切削主運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置
它與主軸配套使用。
因?yàn)閷?duì)鋁及其合金等輕金屬進(jìn)行粗鏜削時(shí)，根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》p20對(duì)傳動(dòng)裝置的選擇，應(yīng)采用皮帶輪傳動(dòng)裝置，所以現(xiàn)決定采用皮帶輪傳動(dòng)裝置的型號(hào)為T(mén)Xxx-F42。
（3），主軸箱
主軸箱安裝在滑臺(tái)上，鏜刀桿上安裝多個(gè)鏜刀進(jìn)行鏜削。本設(shè)計(jì)采用自行設(shè)計(jì)的主軸箱和TX20A-F42皮帶輪傳動(dòng)裝置。
3.2.2 確定切削用量及選擇刀具
查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》表3-11得。粗鏜的鏜刀的材料高速鋼，切削速度v（m/min）在100~150范圍內(nèi)選取，初步定為120。每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f（mm/轉(zhuǎn)）在0.5~1.5范圍內(nèi)選取，但考慮到液壓滑臺(tái)的進(jìn)給速度v（40—1000mm/min）的限制要取合適的值。
由公式n=1000v/πD得：
n=1000×120/π×27=1414.7(r/min)
v=f×n取滑臺(tái)的進(jìn)給速度為1000，則f=v/n=1000/1414.7=0.7（mm/r）
3.2.3 確定切削力，切削扭矩，切削功率
切削力Fc,切削扭矩M，切削功率N，刀具耐用度T的計(jì)
初定鏜刀裝在鏜桿上的幾何參數(shù)為：主偏角Kψ=45°，前角Ψ。=20°，刃傾角λs＝0°，刀尖圓弧半徑Υε=20（mm）,初定鏜孔加工余量ap=1.5mm
（1），切削力Fc=9.81×CFC×apXFC×fyFC×KFC
=9.81×40×1.51×0.70.75×1200×KFC
其中KFC= KMFC × KΥ0FC × KKΥFC × KλsFC × KΥεFC
查《機(jī)械制造技術(shù)》p48 表2-3，得 KMFC=1
查表2-4得 KΥ0FC=1.0 KKΥFC=1.0
KλsFC=1.0 KΥεFC=1.0
∴KFC= KMFC × KΥ0FC ×KKΥFC × KλsFC × KΥεFC
=1×1.0×1.0×1.0×1.0×1.0
=1
∴Fc=9.81×CFC×apXFC×fyFC×KFC
=9.81×40×1.51×0.70.75×1200×KFC
=9.81×40×1.51×0.70.75×1200×1
=450.4(N)
（2），切削功率：
Pc=Fc×Vc/60×103
=450.4×120/60000
=0.895(kW)
（3），快速運(yùn)動(dòng)速度的確定：
由HY20A液壓滑臺(tái)技術(shù)性能可知快進(jìn)速度為
12米/分。
（4），選擇刀具結(jié)構(gòu)及切削扭矩：
鏜桿直徑及鏜刀截面尺寸：
查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》p60表3-16得
由鏜孔直徑D=27(mm)，取鏜桿直徑=22(mm),
鏜刀截面BXB=8×8(mmXmm)
主軸直徑d=25(mm)
由式d=B 4√(M/100)
查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》p59表3-15得,取系B=7.3
∴M=(d/B)4×100=(25/7.3)4×100
=13755.25(N.mm)
（5），電動(dòng)機(jī)的選用：
根據(jù)上面算出的轉(zhuǎn)速為1414.7(r/min)和功率為0.895×2=1.79(kW)。現(xiàn)決定選用型號(hào)為Y100L2-4的電動(dòng)機(jī)。其額定功率為3(kW)，轉(zhuǎn)速為1420(r/min)。
3.3 夾具設(shè)計(jì)的計(jì)算
3.3.1 受力計(jì)算
∵M(jìn)e=Wk【r`tgρ1+rztg(α+ρ`2)】/η0(N.mm)
其中：
Wk-實(shí)際所需夾緊力(N)
r`-螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑(mm)，參見(jiàn)表1-2-20
∵螺桿端部的結(jié)構(gòu)形式為點(diǎn)接觸
∴r`=0
ρ1-螺桿端部與工件的摩擦角（o）
rz-螺紋中徑之半(mm)，初選M10，P=1，查表1-2-21得rz=4.675
α-螺紋升角（o），初選M10，P=1，查表1-2-21得α=1o57`
ρ`2-螺旋副當(dāng)量摩擦角。當(dāng)選用三角螺紋時(shí)，由表1-2-22查得ρ`2=9o50`
η0-除螺旋外機(jī)構(gòu)的效率，其值為0.85~0.95，取0.90
由表1-2-24中，初選螺紋公稱直徑為10(mm)的螺栓，查得其許用夾緊力為3924(N)，加在螺母上的夾緊扭矩為9.320(N.mm)
∴Me=450.4【0+4.675tg(1o57`+9o50`)】/0.9
=484.7(N.mm)
∵M(jìn)10的許用夾緊力=3924＞450.4(N)
∴M10的螺栓滿足強(qiáng)度要求。
3.3.2 夾緊力
當(dāng)用扳手扳動(dòng)M10螺栓上的六角螺母時(shí)，查表1-2-25得，
柄長(zhǎng)度L=120(mm),作用力為45（N），而夾緊力為3550（N），遠(yuǎn)大于450.4N）
∴用M10的螺栓，并用扳手長(zhǎng)度L=120(mm)的扳手的方案符合要求。
3.4 機(jī)床的液壓滑臺(tái)系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)
工進(jìn)長(zhǎng)度的確定：
工進(jìn)長(zhǎng)度=切入長(zhǎng)度+加工孔長(zhǎng)度+切出長(zhǎng)度
取切入長(zhǎng)度為7(mm)，加工孔長(zhǎng)度為102(mm)， 切出長(zhǎng)度取8(mm)。
∴工進(jìn)長(zhǎng)度=7+102+8=117(mm)
快進(jìn)長(zhǎng)度，初定為283(mm)
快退長(zhǎng)度=快進(jìn)長(zhǎng)度+工進(jìn)長(zhǎng)度=283+117=400(mm)
∵滑臺(tái)式后帶“A”表示滑座導(dǎo)軌為鑄鐵導(dǎo)軌。
又∵球墨鑄鐵的密度為7300kg/m3
∴可根據(jù)滑座的外形尺寸和密度來(lái)估算其重力。
估算液壓滑臺(tái)的重力N1=9.8×400×200×80×7300×10-9
=457.86(N)
估算主軸箱和動(dòng)力源的重力N2=9.8×200×472×388×7300×10-9
=2799.78(N)
即運(yùn)動(dòng)部件的重力N= N1 +N2=3257.64(N) 取N=4000(N)
3.4.1 液壓缸所受的外負(fù)載
F包括三種類型：
Fω-工作負(fù)載Fω=6300(N)
Fa-運(yùn)動(dòng)部件速度變化時(shí)的慣性負(fù)載Fa=G×⊿v/gX⊿t 一般取⊿t=0.05（s）
Fa=4000×12/9.8/0.05/60=1632.65(N)
Ff-導(dǎo)軌摩擦阻力負(fù)載，啟動(dòng)時(shí)為靜摩擦阻力，啟動(dòng)后為動(dòng)摩擦阻力 Ff=fG
在本設(shè)計(jì)中取靜摩擦系數(shù)為0.18，動(dòng)摩擦系數(shù)為0.1
∴Ffs=0.18×4000=720(N)
Ffa=0.1×4000=400(N)
∴工作循環(huán)各階段的外負(fù)載為：
啟動(dòng)加速：F= Ffs +Fa = 720+1632.65=2352.65(N)
工進(jìn) ：F= Ffa+ Fω=400+6300=6700(N)
快進(jìn) ：F= Ffa=400(N)
快退 ：F= Ffa=400(N)
速度循環(huán)圖： 負(fù)載循環(huán)圖：
3.4.2 擬定液壓系統(tǒng)原理圖
（1）， 確定供油方式：
考慮到該機(jī)床在工作進(jìn)給時(shí)負(fù)載較大，速度較低。而在快進(jìn)，快退時(shí)負(fù)載較小，速度較高。從節(jié)省能量，減少發(fā)熱考慮，泵源系統(tǒng)宜選用變量泵供油?，F(xiàn)采用限壓式變量葉片泵。
（2）， 調(diào)速方式的選擇：
在中小型專用機(jī)床的液壓系統(tǒng)中，進(jìn)給速度的控制一般采用節(jié)流閥或調(diào)速閥。根據(jù)鏜削類專用機(jī)床的特點(diǎn)，決定采用限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的容積節(jié)流調(diào)速。這種調(diào)速回路具有效率高、發(fā)熱少和速度剛性好的特點(diǎn)。
（3）， 速度換接方式的選擇：
本系統(tǒng)采用行程閥切換的速度換接回路，它的特點(diǎn)是可提高系統(tǒng)的換接平穩(wěn)性。
（4）， 最后把所選擇的液壓回路組合起來(lái)，即可組成圖紙所示的液壓系統(tǒng)原理圖。其工作原理如下：
1），快進(jìn)
按下啟動(dòng)按鈕，電磁鐵1YA通電吸合控制油路有泵16經(jīng)電磁先導(dǎo)閥13的左位，單向閥11，進(jìn)入液動(dòng)閥14的左端油腔，液動(dòng)閥14左位接入系統(tǒng)。液動(dòng)閥14右端回油經(jīng)過(guò)節(jié)流器和閥13回油箱。閥14處于左位。主油路從泵16—單向閥15—液動(dòng)閥14左位—行程閥9（常態(tài)）—液壓缸左腔?；赜吐窂囊簤焊椎挠仪弧y14的左位—單向閥3—閥9—液壓缸的左腔。
2），工進(jìn)
壓下行程閥9，則油路不能通過(guò)而只能通過(guò)調(diào)速閥6，此時(shí)系統(tǒng)的壓力升高，壓力的升高使順序控制閥2打開(kāi)而且也會(huì)另限量葉片泵的流量減少，直到與經(jīng)過(guò)調(diào)速閥6流量相同為止。液壓的有杠腔的油液則通過(guò)液動(dòng)閥14，經(jīng)順序閥2和背壓閥1回油路。（兩側(cè)的壓力差使單向閥3關(guān)閉）
3），死檔鐵停留：
滑臺(tái)工進(jìn)終了，滑臺(tái)體前端頂上固定在滑座體上的死檔鐵，滑臺(tái)不能前進(jìn)，而而油路系統(tǒng)還在供油，迫使油缸大腔油壓升高，壓力繼電器5發(fā)出信號(hào)，使2YA通電，1YA斷電，實(shí)現(xiàn)滑臺(tái)快退。壓力繼電器7延時(shí)的過(guò)程就是滑臺(tái)在死擋鐵停留的時(shí)間。
4），滑臺(tái)快退及原位停止：
2YA的通電使閥14接入系統(tǒng)，進(jìn)油路有泵16—閥15—液動(dòng)閥14右路—液壓缸右腔。回油：液壓缸的左腔—單向閥7—閥14右位—回油缸。由于此時(shí)空載，系統(tǒng)的壓力很低，泵輸出的流量最大，滑臺(tái)快退。
當(dāng)滑臺(tái)快退到原位時(shí)，檔塊壓下原位的行程開(kāi)關(guān)，使電磁鐵都斷電，閥13和14都處于中位，滑臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)。泵通過(guò)閥14的中位卸荷。
3.4.3 液壓系統(tǒng)的計(jì)算和選擇液壓元件
（1）， 液壓缸主要尺寸的確定：
1），工作壓力P的確定：
工作壓力P可根據(jù)負(fù)載大小及機(jī)器的類型來(lái)初步確定，現(xiàn)參閱《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》p10表2-1取液壓缸工作壓力為4(Mpa)。
2），計(jì)算液壓缸內(nèi)徑D和活塞杠直徑d：
按HY20A液壓滑臺(tái)的參數(shù)定D/d為50/35
按最低工作速度驗(yàn)算液壓缸的最小穩(wěn)定速度
由式 A＞(qmin/vmin)
式中A為液壓缸節(jié)流腔的有效工作面積，qmin是由產(chǎn)品樣本查得GE系列調(diào)速閥AQF3-E10B的最小穩(wěn)定流量為50(mL/min)，vmin=4(cm/min)
∴A＞(qmin/vmin)=50/4=12.5(cm2)
由于調(diào)速閥是安裝在油路上的，故液壓缸節(jié)流腔有效工作面積應(yīng)選液壓缸無(wú)杠腔的實(shí)際面積。
即 A=（π/4）× D2=（π/4）× 52
=19.63(cm2)
∵19.63＞12.5
∴液壓缸能選到所需流速。
3） 計(jì)算在各工作階段液壓缸所需的流量：
q快進(jìn)=（π/4）×d2×V快進(jìn) =（π/4）×(3.5X10-2)2×12
=11.5(L/min)
q工進(jìn)=（π/4）×D2 ×V工進(jìn) =（π/4）×(5×10-2)2 ×1
=2 (L/min)
q快退=（π/4）× (D2－d2) × V快退=（π/4）× (0.052－0.0352) ×12
=12(L/min)
（2）， 確定液壓泵的流量、壓力和選擇泵的規(guī)格：
1）， 泵的工作壓力的確定：
pp=p1+∑⊿p
式中pp —液壓泵的最大工作壓力
p1—執(zhí)行元件最大工作壓力
∑⊿p—進(jìn)油管路中的壓力損失，初算時(shí)簡(jiǎn)單系統(tǒng)可取0.2~0.5（Mpa），復(fù)雜系統(tǒng)取0.5~1.5（Mpa）。本設(shè)計(jì)中取0.5 （Mpa）。
pp=p1+∑⊿p=4+0.5=4.5 （Mpa）
上述計(jì)算所得的pp是系統(tǒng)的靜態(tài)壓力，考慮到系統(tǒng)有各種工況的過(guò)渡階段出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)壓力往往超過(guò)靜態(tài)壓力。另外考慮到一定的壓力儲(chǔ)備量，并確保泵的壽命，因此選泵的額定壓力pn應(yīng)滿足pn≥（1.25~1.6）pp。
本設(shè)計(jì)中pn= 1.25pp=5.625 （Mpa）
2）， 泵的流量的確定：
由HY20A液壓滑臺(tái)的技術(shù)性能參數(shù)可知油泵的流量為qp=12（L/min）
3）， 選擇液壓泵的規(guī)格：
根據(jù)以上算得的pp和qp，再查閱《液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》p81，現(xiàn)選用YBX-16限壓式變量葉片泵，該泵的基本參數(shù)為：每轉(zhuǎn)排量q0=16m（L/r），泵的額定壓力pn=6.3（Mpa），電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nH=1450（r/min），容積效率ηv=0.85，總效率η=0.7
4）， 與液壓泵匹配的電動(dòng)機(jī)的選定：
首先分別算出快進(jìn)與工進(jìn)兩種不同工況時(shí)的功率，取兩者較大值為選擇電動(dòng)機(jī)規(guī)格的依據(jù)，由于在慢進(jìn)時(shí)泵輸出的流量減少，泵的效率急劇降低，一般當(dāng)流量在0.2~1L/min范圍內(nèi)，可取η=0.03~0.14。同時(shí)還應(yīng)該注意到，為了使所選擇的電動(dòng)機(jī)在經(jīng)過(guò)泵的流量特性曲線最大功率點(diǎn)時(shí)不致停轉(zhuǎn)，需進(jìn)行驗(yàn)算，即
pB×qp/η≤2pn
式中pn—所選電動(dòng)機(jī)額定功率
pB—限壓式變量泵的限定壓力
qp—壓力為pB時(shí)，泵的輸出流量
首先計(jì)算快進(jìn)時(shí)的功率，快進(jìn)時(shí)的外負(fù)載為400N，進(jìn)油路的壓力損失定為0.3 （Mpa），由式
pp=p1+∑⊿p 得
pp=400/（（π/4）×0.0352）×10-6+0.3
=0.40(Mpa)
快進(jìn)時(shí)所需電動(dòng)機(jī)的功率為：
P= pp× qp/η=0.40×11.5/60/0.7
=0.11(kW)
工進(jìn)時(shí)所需電動(dòng)機(jī)功率為：
P= pp× qp/η=4.5×2/60/0.7
=0.22 (kW)
查閱電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品樣本，選用Y90S-4型電動(dòng)機(jī)，其具體參數(shù)為：
功率(kW)
滿載時(shí)
額定電流
額定轉(zhuǎn)矩
電流（A）
轉(zhuǎn)速（r/min）
效率（%）
功率因數(shù)（COSΦ）
1.1
2.7
1400
79
0.78
6.5
2.2
根據(jù)產(chǎn)品樣本可查得YBX-16的流量壓力特性曲線。再由已知的快進(jìn)時(shí)的流量為11.5（L/min），工進(jìn)時(shí)的流量為2（L/min），壓力為4.5(Mpa),作出泵的實(shí)際工作時(shí)的流量壓力特性曲線，查得該曲線拐點(diǎn)處的流量為24（L/min），壓力為2.9(Mpa)，該工作點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的功率為
P=2.9×24/60/0.7=1.66(kW)≤2×1.1=2.2(kW)
∴所選的電動(dòng)機(jī)在拐點(diǎn)處能正常工作。
（3）， 液壓閥的選擇：
本設(shè)計(jì)均用GE系列閥，根據(jù)擬定的液壓系統(tǒng)圖。按通過(guò)各元件的最大流量來(lái)選擇液壓元件的規(guī)格。
1.背壓閥
2.液控順序閥
3.7.11.1215.-單向閥 AF3-EA10B
4，10節(jié)流閥
5.-壓力繼電器 DP1-63B
6.調(diào)速閥 AQF3-E10B
9.行程閥
13，電磁先導(dǎo)閥
14，液動(dòng)
換向閥
16，液壓泵 YBX-16
17，濾油器 XU-B32X100
（4）， 確定管道尺寸：
油管內(nèi)徑尺寸可參照選用的液壓元件的接口尺寸而定。
（5）， 液壓油箱容積的確定：
本設(shè)計(jì)為中壓系統(tǒng)。液壓油箱有效容量按泵的流量的5~7倍來(lái)確定?，F(xiàn)選用容量為160L的油箱。
4 主軸箱設(shè)計(jì)
4.1 專用主軸箱設(shè)計(jì)
合機(jī)床及自動(dòng)線上，當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的主軸箱不能滿足加工工藝的要求（如大直徑深孔加工、平面加工等），或者難以保證精度時(shí)，就應(yīng)設(shè)計(jì)專用主軸箱和專用頭。
要想按計(jì)算來(lái)設(shè)計(jì)專用主軸箱箱體，這幾乎是不可能的。應(yīng)充分參考調(diào)查的實(shí)例進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)受力大的地方要適當(dāng)加大剛性；對(duì)受力小的地方應(yīng)酌情減薄壁厚。
設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮使主軸上受的力盡快的通過(guò)軸承傳到箱體上。這就要求組成前支承的受徑向和軸向載荷的軸承，盡量設(shè)置在靠近主軸的前端。
為了縮短前軸承至鏜刀（加工部位）的距離，剛性主軸箱可以不用前蓋。
4.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
4.2.1 電動(dòng)機(jī)的選擇
電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式可以根據(jù)電源（直流或交流）、工作條件（溫度、環(huán)境、空間尺寸等）和載荷特點(diǎn)（性質(zhì)、大小、啟動(dòng)性能和過(guò)載情況）來(lái)選擇。
一般情況下應(yīng)選用交流電動(dòng)機(jī)。Y系列電動(dòng)機(jī)為80年代的更新?lián)Q代產(chǎn)品，具有高效、節(jié)能、振動(dòng)小、噪聲小和運(yùn)行安全可靠的特點(diǎn)，安裝尺寸和功率等級(jí)符合 IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，適合于無(wú)特殊要求的各種機(jī)械設(shè)備。
電動(dòng)機(jī)容量的選擇須根據(jù)工作機(jī)容量的需要來(lái)確定。如所選電動(dòng)機(jī)的容量過(guò)大，必然會(huì)增加成本，造成浪費(fèi)；相反容量過(guò)小，則不能保證工作機(jī)的正常工作，或使電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載，發(fā)熱量大而過(guò)早損壞。
4.2.2 電動(dòng)機(jī)功率的選擇
N動(dòng)>（千瓦） （3-1）