吉林大學(xué)機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)2015第4章.ppt

1,Design of Mechanical Manufacturing Machining,機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì),2,第四章 組合機(jī)床設(shè)計(jì),第一節(jié) 概 述,組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要，以大量系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量的專用部件，對(duì)一種或幾種工件按預(yù)先確定的工序進(jìn)行加工的高效專用機(jī)床。 組合機(jī)床能夠?qū)ぜM(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位同時(shí)加工，可完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、攻絲、銑削、車孔端面等工序。,3,組合機(jī)床在汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)和機(jī)床等大批大量生產(chǎn)企業(yè)中已獲得廣泛的應(yīng)用。組合機(jī)床最適宜加工各種大中型箱體類零件，也可用來(lái)完成軸套類、輪盤類、叉桿類和蓋板類零件的加工。目前，組合機(jī)床正向著高效、高精度的柔性化方向發(fā)展。 組合機(jī)床具有如下特點(diǎn)：主要用于箱體類零件和雜件的孔面加工；生產(chǎn)率高；加工質(zhì)量穩(wěn)定；設(shè)計(jì)周期短，便于制造和維護(hù)，成本低；自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低；配置靈活。,4,圖4-1所示為一臺(tái)單工位雙面復(fù)合組合機(jī)床。,一、組合機(jī)床的組成,圖4-1 單工位雙面復(fù)合組合機(jī)床 1-滑臺(tái) 2-鏜削頭 3-夾具 4-多軸箱 5-動(dòng)力箱 6-立柱 7-中間底座 8-側(cè)底座 9-立柱底座,5,附圖 單工位復(fù)合式三面組合機(jī)床,6,根據(jù)所選用的通用部件的規(guī)格大小以及結(jié)構(gòu)和配置型式等方面的差異，可將組合機(jī)床分為大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床兩大類。習(xí)慣上滑臺(tái)臺(tái)面寬度B250mm的為大型組合機(jī)床， B250mm的為小型組合機(jī)床。 根據(jù)大型組合機(jī)床的配置型式，可將其分為具有固定夾具的單工位組合機(jī)床、具有移動(dòng)夾具的多工位組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床三類。,二、組合機(jī)床的類型,7,1. 具有固定夾具的單工位組合機(jī)床 單工位組合機(jī)床特別適用于加工大中型箱體類零件，能保證較高的位置精度。在整個(gè)加工循環(huán)中，夾具和工件固定不動(dòng)，通過(guò)動(dòng)力部件使刀具從單面、雙面或多面對(duì)工件進(jìn)行加工。 按照組成部件的配置型式以及動(dòng)力部件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向，單工位組合機(jī)床又分為臥式、立式、傾斜式和復(fù)合式等四種類型。,8,1）臥式組合機(jī)床 動(dòng)力箱水平安裝 2）立式組合機(jī)床 動(dòng)力箱垂直安裝 3）傾斜式組合機(jī)床 動(dòng)力箱傾斜安裝 4）復(fù)合式組合機(jī)床,圖4-2 具有固定夾具的 單工位組合機(jī)床,圖4-2 具有固定夾具的 單工位組合機(jī)床,9,2. 具有移動(dòng)夾具的多工位組合機(jī)床 多工位組合機(jī)床有兩個(gè)或兩個(gè)以上的加工工位，工件可依次在各個(gè)工位上完成相應(yīng)的工藝過(guò)程，生產(chǎn)率比單工位組合機(jī)床高。但由于存在移位或轉(zhuǎn)位的定位誤差，所以加工精度較單工位組合機(jī)床略低。這種機(jī)床的價(jià)格也較高。多工位組合機(jī)床適用于大批、大量生產(chǎn)中加工較復(fù)雜的中小型零件。 多工位組合機(jī)床按照夾具和工件的輸送方式不同，可分為以下四種類型。,10,1）移動(dòng)工作臺(tái)的組合機(jī)床 2）回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的組合機(jī)床 3）中央立柱式組合機(jī)床 4）鼓輪式組合機(jī)床,圖4-3 多工位組合機(jī)床,11,3. 轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床 轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床的特點(diǎn)是幾個(gè)多軸箱安裝在轉(zhuǎn)塔回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，各個(gè)多軸箱依次轉(zhuǎn)到加工位置對(duì)工件進(jìn)行加工。,圖4-4 轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床,12,組合機(jī)床主要用于平面加工和孔加工兩類工序。平面加工包括銑平面、锪（刮）平面、車端面；孔加工包括鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔以及倒角、切槽、攻螺紋、锪沉孔、滾壓孔等。 隨著綜合自動(dòng)化的發(fā)展，其工藝范圍正擴(kuò)大到車外圓、行星銑削、拉削、推削、摩削、珩磨及拋光、沖壓等工序。此外，還可以完成焊接、熱處理、自動(dòng)裝配和檢測(cè)、清洗和零件分類及打印等非切削加工工作。,三、組合機(jī)床的工藝范圍,13,1.發(fā)展適應(yīng)中、小批量生產(chǎn)的組合機(jī)床 在機(jī)械制造工業(yè)中中、小批量生產(chǎn)約占80%。在某些中批量生產(chǎn)的企業(yè)（如機(jī)床、閥門行業(yè)等）中。其關(guān)鍵工序采用組合機(jī)床因此產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高技術(shù)效果顯著。所以發(fā)展具有可調(diào)、快調(diào)、裝配靈活、適應(yīng)多品種加工特點(diǎn)的組合機(jī)床十分迫切。轉(zhuǎn)塔主軸箱式組合機(jī)床、可換主軸箱式組合機(jī)床以及自動(dòng)換刀式數(shù)控組合機(jī)床可適用于中、小批量生產(chǎn)。但這類機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。,四、組合機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì),14,帶轉(zhuǎn)塔主軸箱的組合機(jī)床，轉(zhuǎn)塔不能制造得太大，安裝的主軸數(shù)量有限，只適應(yīng)工序不多、形狀不太復(fù)雜的零件加工。 可換主軸箱式組合機(jī)床設(shè)有專用的貯存和更換主軸箱的裝置按被加工工件工藝規(guī)程的程序從機(jī)床上卸下已用過(guò)的主軸箱，將需要的主軸箱用機(jī)械手自動(dòng)裝到機(jī)床的動(dòng)力箱上，并使主軸箱自動(dòng)定位和夾緊。這種組合機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，只有用適于成組加工零件才有良好經(jīng)濟(jì)效果。 自動(dòng)換刀式數(shù)控組合機(jī)床的貯刀庫(kù)安裝在轉(zhuǎn)塔刀架上方，用機(jī)械手自動(dòng)更換刀具，這種組合機(jī)床一般用單刀加工加工精度較高，但生產(chǎn)率較低。,15,2.采用新型刀具 近年來(lái)出現(xiàn)了多種新型刀具如具有鍍層的硬質(zhì)合金刀片、立方氯化硼刀具、金剛石刀具、各種可轉(zhuǎn)位的密齒銑刀、噴吸鉆頭、鑲有可轉(zhuǎn)位刀片的“短鉆頭”等。由于提高了刀具的耐用度，大大縮短了多刀組合機(jī)床停機(jī)換刀時(shí)間，提高了組合機(jī)床的經(jīng)濟(jì)效益。 3.發(fā)展自動(dòng)檢測(cè)技術(shù) 自動(dòng)檢測(cè)包括對(duì)毛坯尺寸和工件硬度、鉆孔深度、刀具折斷、精加工尺寸和幾何形狀的檢查等。檢查方法分為主動(dòng)檢查與被動(dòng)檢查。,16,主動(dòng)檢查是將不合格的工件剔除，使之不往下一個(gè)工位輸送。被動(dòng)檢查則是發(fā)現(xiàn)不合格的工件時(shí)發(fā)出停機(jī)信號(hào)。目前主動(dòng)檢查應(yīng)用日趨廣泛。由于電子元件迅速發(fā)展，集成控制器、微處理機(jī)的應(yīng)用使自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)更加可靠。 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展可以把被加工零件的實(shí)際尺寸控制在比規(guī)定公差更小的范圍之內(nèi)。還可以把加工后的工件按會(huì)差大小進(jìn)行分組，以便按分組的公差帶裝配。實(shí)踐表明采用分組裝配法提高產(chǎn)品的精度要比采用單純提高設(shè)備精度的方法更為經(jīng)濟(jì)。,17,4.提高通用部件的水平 應(yīng)開發(fā)適應(yīng)強(qiáng)力銑削的大功率動(dòng)力滑臺(tái)、高精度鏜削頭和高精度滑臺(tái)。機(jī)械驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力部件應(yīng)采用交流變頻調(diào)速電機(jī)和直流伺服電機(jī)等。 采用鑲鋼導(dǎo)軌、滾珠絲杠、靜壓導(dǎo)軌、靜壓軸承等新結(jié)構(gòu)，提高部件的精度和動(dòng)、靜態(tài)性能，因而使被加工工件的精度明顯提高，表面粗糙度減小。 5.擴(kuò)大工藝范圍 逐步設(shè)計(jì)制造用于焊接、熱處理、自動(dòng)裝配、自動(dòng)打印、性能試驗(yàn)以及清洗和包裝等用途的組合機(jī)床。,18,通用部件是組合機(jī)床的基礎(chǔ)，是根據(jù)各自的功能要求，按標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化的原則設(shè)計(jì)和制造的獨(dú)立部件。這些部件在組成各種組合機(jī)床時(shí)，能互相通用。在組合機(jī)床設(shè)計(jì)中，選擇通用部件是重要內(nèi)容之一。 1.通用部件的特點(diǎn) (1)全面貫徹了國(guó)際、國(guó)家和機(jī)電部通用部件互換尺寸標(biāo)準(zhǔn)，有利于打入國(guó)際市場(chǎng)。,五、組合機(jī)床的通用部件,19,(2)全面貫徹了國(guó)家機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)及公差配合、形位公差、表面粗糙度、螺紋、齒輪及花鍵六項(xiàng)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。 (3)精度分為普通級(jí)、精密級(jí)和高精度級(jí)三種精度等級(jí)。 (4)剛度好、噪音低、振動(dòng)小、壽命長(zhǎng)，且便于使用和維修。 (5)品種規(guī)格齊全 2. 通用部件的編制方法 機(jī)械工業(yè)部頒布通用標(biāo)準(zhǔn)及其型號(hào)表示方法。,20,1HY32M-I B，表示經(jīng)過(guò)第一次改進(jìn)設(shè)計(jì)，臺(tái)面寬為320mm的精密級(jí)液壓滑臺(tái)，滑臺(tái)行程控長(zhǎng)度為短行程（I型），滑座體導(dǎo)軌為鑲鋼導(dǎo)軌,21,22,3. 通用部件的分類 根據(jù)其功能，通用部件可分為動(dòng)力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件等五類。 （1）動(dòng)力部件 動(dòng)力部件是組合機(jī)床的主要部件，它包括主運(yùn)動(dòng)部件及進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件。動(dòng)力部件的工作性能基本上決定了組合機(jī)床的工作性能。其他部件都以動(dòng)力部件為基礎(chǔ)進(jìn)行配置。 主運(yùn)動(dòng)部件主要包括動(dòng)力箱和各種切削頭（如銑削頭、鉆削頭、攻螺紋頭和鏜孔車端面頭等）。,23,進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件主要指各種動(dòng)力滑臺(tái)。 （2）支承部件 支承部件包括立柱、立柱底座、側(cè)底座、中間底座等，是組合機(jī)床的基礎(chǔ)部件。支承部件的結(jié)構(gòu)和剛度對(duì)組合機(jī)床的精度和壽命有較大的影響。 （3）輸送部件 輸送部件包括各種工作臺(tái)，如回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和直線移動(dòng)工作臺(tái)等。輸送部件在轉(zhuǎn)位或移位后的定位精度，直接影響多工位組合機(jī)床的加工精度。,24,（4）控制部件 控制部件用于控制組合機(jī)床按預(yù)定的加工程序進(jìn)行循環(huán)工作，它包括可編程序控制器（PLC）、各種液壓元件、氣壓元件、操縱板、控制擋鐵和各種電器元件等，它是組合機(jī)床的中樞神經(jīng)。 （5）輔助部件 輔助部件包括用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾緊工件的液壓或氣動(dòng)裝置、機(jī)械扳手、冷卻、潤(rùn)滑、排屑等裝置。,25,4. 典型通用部件 （1）“1字頭”動(dòng)力滑臺(tái) 動(dòng)力滑臺(tái)上安裝動(dòng)力箱和單軸工藝頭，實(shí)現(xiàn)組合機(jī)床的直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。在組合機(jī)床自動(dòng)線中，動(dòng)力滑臺(tái)也作為輸送部件使用。 “1字頭”動(dòng)力滑臺(tái)分為1HY液壓滑臺(tái)、1HJT機(jī)械滑臺(tái)和NC1HJT交流伺服數(shù)控機(jī)械滑臺(tái)三個(gè)系列。 常用動(dòng)力滑臺(tái)由滑座、滑枕和驅(qū)動(dòng)部件等組成，其結(jié)構(gòu)如附圖所示。,26,附圖 液壓滑臺(tái)的結(jié)構(gòu),27,附圖 機(jī)械滑臺(tái)的結(jié)構(gòu),28,圖4-5 1HJT機(jī)械滑臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)圖,29,（2）1TD系列動(dòng)力箱（頭）,動(dòng)力箱是為主軸箱的刀具提供切削主運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置。它與動(dòng)力滑臺(tái)和主軸箱配套使用，由動(dòng)力滑臺(tái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力箱上安裝主軸箱實(shí)現(xiàn)切削主運(yùn)動(dòng)，用以組成帶導(dǎo)向裝置加工的臥式或立式組合機(jī)床。 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了動(dòng)力箱的兩種結(jié)構(gòu)型式，即齒輪傳動(dòng)的動(dòng)力箱和聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)的動(dòng)力箱。 齒輪傳動(dòng)動(dòng)力箱結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)從電機(jī)經(jīng)一對(duì)降速齒輪傳到驅(qū)動(dòng)軸。為了提高動(dòng)力箱的剛度，規(guī)定動(dòng)力箱與主軸箱結(jié)合面的高度等于動(dòng)力箱與滑臺(tái)結(jié)合面的寬度。,30,聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)的動(dòng)力箱通過(guò)聯(lián)軸節(jié)與電機(jī)直連，可以吸收振動(dòng)，使傳動(dòng)平穩(wěn)。采用聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)，動(dòng)力箱不需潤(rùn)滑，這樣就可避免主軸箱與動(dòng)力箱之間的漏油。,圖4-6 1TD動(dòng)力箱結(jié)構(gòu)示意圖,31,（3）1TX系列銑削頭,銑削頭主要用于鋼、鑄鐵及有色金屬工件的平面銑削和銑槽、銑扁工藝。其型銑削頭結(jié)構(gòu)如圖4-7所示。,圖4-7 1TX型銑削頭結(jié)構(gòu)示意圖,32,（4）1TA系列鏜削頭,鏜削頭與同規(guī)格的動(dòng)力滑臺(tái)組合，對(duì)鋼、鑄鐵及有色金屬工件進(jìn)行鏜孔。如圖4-8所示為鏜削頭結(jié)構(gòu)。,圖4-8 1TA鏜削頭結(jié)構(gòu)示意圖,33,5、通用部件選用的原則 通用部件的選用是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一。選用的基本方法是：根據(jù)所需的功率、進(jìn)給力、進(jìn)給速度等要求，選擇動(dòng)力部件及其配套部件。選用原則如下： (1)切削功率應(yīng)滿足所需的計(jì)算功率。 (2)進(jìn)給部件應(yīng)滿足加工所需的最大進(jìn)給力、進(jìn)給速度和工作行程及工作循環(huán)的要求，同時(shí)還需考慮裝刀、調(diào)刀的方便性。 (3)動(dòng)力箱與主軸箱尺寸應(yīng)相適應(yīng)和匹配。,34,(4)應(yīng)滿足加工精度的要求。 (5)盡可能按通用部件的配套關(guān)系選用有關(guān)通用部件。 6、通用部件的選用 （1）動(dòng)力部件的選用 選用動(dòng)力部件主要是確定動(dòng)力部件的品種和規(guī)格。 1)動(dòng)力部件品種的確定 在設(shè)計(jì)組合機(jī)床時(shí)，究竟選用哪種動(dòng)力部件，應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的加工要求、機(jī)床的配置型式、制造及使用條件等確定。,35,對(duì)于完成主運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件，如鉆削頭、銑削頭、鏜削頭等，通常是根據(jù)進(jìn)給速度的穩(wěn)定性、進(jìn)給量的可調(diào)性、工作循環(huán)等要求來(lái)確定。 還要注意用戶所在地區(qū)氣溫條件及用戶使用的方便性。例如，設(shè)計(jì)的組合機(jī)床要求進(jìn)給速度穩(wěn)定、工作循環(huán)不太復(fù)雜、進(jìn)給量不需要無(wú)級(jí)調(diào)速時(shí)，一般可選用機(jī)械滑臺(tái)；不太炎熱的地區(qū)可選用液壓滑臺(tái)；對(duì)自動(dòng)線和流水線各臺(tái)機(jī)床一般選用同一傳動(dòng)方式的滑臺(tái)，以便設(shè)計(jì)制造和維護(hù)；批量不大的多品種柔性化生產(chǎn)，應(yīng)考慮用數(shù)控滑臺(tái)。,36,2)動(dòng)力部件規(guī)格的確定 影響動(dòng)力部件規(guī)格的因素有功率、進(jìn)給力、進(jìn)給速度、最大行程及主軸箱外形尺寸等。在確定動(dòng)力部件規(guī)格時(shí)，一般先進(jìn)行功率和進(jìn)給力計(jì)算，再根據(jù)選用的原則，綜合地、全面地考慮其他因素來(lái)確定其規(guī)格。當(dāng)遇到動(dòng)力部件的功率或進(jìn)給力不能滿足要求，但又相差不太大時(shí)，不要輕易地選用大一規(guī)格的動(dòng)力部件，而應(yīng)適當(dāng)調(diào)整切削用量或改變工藝方法，如將同一面部分通孔順序鉆削，刮削端面改為車端面等，但必須以不影響加工精度和生產(chǎn)率要求為前提。,37,（2）其他通用部件的確定 對(duì)于支承部件，如側(cè)底座、立柱等，可選與動(dòng)力滑臺(tái)規(guī)格相配套的相應(yīng)規(guī)格。 對(duì)于輸送部件，可按所需工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)形式、工作臺(tái)臺(tái)面尺寸、工位數(shù)、驅(qū)動(dòng)方式及定位精度來(lái)選用。通常根據(jù)運(yùn)動(dòng)形式及驅(qū)動(dòng)方式等要求，確定輸送部件的品種。根據(jù)所需工作臺(tái)臺(tái)面的大小、I位數(shù)及行程等要求，確定輸送部件的規(guī)格。 選擇通用部件時(shí)，還應(yīng)根據(jù)加工精度要求、制造成本等確定通用部件精度等級(jí)。,38,第二節(jié) 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì),組合機(jī)床一般都是根據(jù)與用戶簽訂的設(shè)計(jì)、制造合同中主要的設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)，按照生產(chǎn)線工藝方案設(shè)計(jì)提出的組合機(jī)床設(shè)計(jì)任務(wù)書來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)主要是針對(duì)具體的零件，在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)行組合機(jī)床總體方案圖樣的文件設(shè)計(jì)。其內(nèi)容包括：繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，編制生產(chǎn)率計(jì)算卡，即完成“三圖一卡”的設(shè)計(jì)工作。,39,（一）確定組合機(jī)床工藝方案的基本原則 零件加工工藝方案將決定組合機(jī)床的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、總體布局和夾具結(jié)構(gòu)等。工藝方案時(shí)需考慮四點(diǎn)基本原則 1. 選擇合適、可靠的工藝方法 根據(jù)被加工零件的材料，加工部位的尺寸、形狀、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工精度、表面粗糙度及生產(chǎn)率方面的要求等等，結(jié)合組合機(jī)床的工藝范圍及所能達(dá)到的加工精度，選擇合適、可靠的工藝方法，以保證機(jī)床具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量和較高的生產(chǎn)效率。,一、制定工藝方案,40,2. 粗、精加工要合理安排 一般情況下，在大批量生產(chǎn)或零件加工精度要求較高時(shí)，應(yīng)將粗、精加工工序分開，以利于保證加工精度和保持精加工機(jī)床的工作精度；生產(chǎn)批量不大時(shí)，也可將粗、精加工集中在同一機(jī)床上，利于減少機(jī)床臺(tái)數(shù)，提高經(jīng)濟(jì)效益。 粗加工時(shí)的切削負(fù)荷較大，切削產(chǎn)生的熱變形、較大的夾壓力引起的工件變形以及切削振動(dòng)等對(duì)精加工工序十分不利影響加工尺寸精度和表面粗糙度。因此在擬定工件一個(gè)連續(xù)的多工序工藝過(guò)程時(shí)，應(yīng)選擇粗、精加工工序分開的原則。粗、精加工分開原則有兩種含義。,41,(l)在同一臺(tái)多工位機(jī)床（如回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式機(jī)床）上，粗、精加工工序分開在相隔工位數(shù)較多的兩個(gè)位置上進(jìn)行，使粗加工切削熱有足夠的冷卻時(shí)間，避免或減輕對(duì)精加工的影響。同時(shí)粗、精加工夾具要分別考慮注意避免或減輕粗加工夾壓變形對(duì)精加工的影響。 (2)粗、精加工分開在自動(dòng)線或流水線相隔機(jī)床數(shù)（工序數(shù)）較多的兩臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行，同樣可使工件粗加工后有足夠的冷卻時(shí)問(wèn)又避免了粗加工時(shí)的振動(dòng)和夾壓變形對(duì)精加工的影響，機(jī)床較為簡(jiǎn)單可靠。,42,3工序集中原則 工序集中是近代機(jī)械加工的主要發(fā)展方向之一。組合機(jī)床正是基于這一原則發(fā)展起來(lái)的即運(yùn)用多刀（相同或不同刀具）集中在一臺(tái)機(jī)床上完成一個(gè)或幾個(gè)工件的不同表面的復(fù)雜工藝過(guò)程，從而有效地提高生產(chǎn)率。因此，擬定工藝方案時(shí)，在保證加工質(zhì)量和操作維修方便的前提下，應(yīng)適當(dāng)提高工序集中程度，以便減少機(jī)床臺(tái)數(shù)、占地面積和節(jié)省人力，取得理想的效益。但是，工序過(guò)于集中會(huì)使機(jī)床結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，增加機(jī)床設(shè)計(jì)和制造難度，機(jī)床使用調(diào)整不便，甚至影響機(jī)床使用性能。,43,4. 定位基準(zhǔn)和夾壓部位的選擇原則 組合機(jī)床一般為工序集中的多刀加工，不但切削負(fù)荷大，而且工件受力方向變化大。因此正確選擇定位基準(zhǔn)和夾壓部位是保證加工精度的重要條件。 （1）箱體類零件定位基準(zhǔn)的選擇 箱體類零件是機(jī)械加工中工序多、精度要求高的零件，如汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)等行業(yè)的氣缸體、氣缸蓋、變速箱、減速器、離合器本體等。這類零件一般有較高精度的孔需要加工又常常要在幾次哥裝下進(jìn)行。因此，定位基準(zhǔn)選擇“一面雙孔”是最常用的方法。它的特點(diǎn)是：,44,1)可以簡(jiǎn)便地消除工件的6個(gè)自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠的定位。 2)有同時(shí)加工零件五個(gè)表面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高各面上孔的位置精度。 3)“一面雙孔”可作為零件從粗加工到精加工全邵工序的定位基準(zhǔn)使零件整個(gè)工藝過(guò)程基準(zhǔn)統(tǒng)一，從而減少由基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來(lái)的累積誤差有利于保證零件加工精度。同時(shí)，使機(jī)床各工序（工位）的許多部件（如夾具）實(shí)現(xiàn)通用化，有利于縮短設(shè)計(jì)、制造周期降低成本。,45,4)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化定位、夾緊，并有利于防止切屑落于定位基面上。 為了保證加工精度及技術(shù)要求，作為定位基準(zhǔn)的平面和銷孔必須規(guī)定相應(yīng)的尺寸精度、表面粗糙度及位置精度等。 不可選擇零件上直徑太小的孔作為定位銷孔，固定位銷過(guò)細(xì)，易受力變形，甚至因裝卸工件碰撞而破壞定位。根據(jù)箱體零件的大小及重量，選取銷孔直徑。 有的箱體零件不具備“一面雙孔”定位基準(zhǔn)，可采用“三平面”定位。,46,應(yīng)當(dāng)注意，不論是“一面雙孔”還是“三平面”定位，其主要定位面最好采用箱體設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，即箱體在機(jī)器中的主要安裝面。 還有一些箱體零件沒(méi)有良好的定位基準(zhǔn)，在不影響零件使用性能的前提下，可采取增設(shè)定位用工藝銷孔的辦法來(lái)獲得合理的定位基準(zhǔn)。 （2）非箱體類零件定位基準(zhǔn)的選擇 l)對(duì)曲軸、連桿、轉(zhuǎn)向器殼、半軸、撥又等零件，應(yīng)采用以V形鐵為主要定位元件的定位方法。為提高定位精度，應(yīng)對(duì)V形鐵定位圓提出精度要求：V形鐵角度一般取90-120。,47,2)對(duì)“法蘭”類零件，常采用一個(gè)孔（或外圈）及一個(gè)平面的定位方法。當(dāng)需要限制零件的6個(gè)自由度時(shí)，可再用一個(gè)孔（或一個(gè)筋或凸臺(tái)）來(lái)限制零件圓周方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。 （3）選擇定位基準(zhǔn)的原則 l)基準(zhǔn)重合原則。應(yīng)盡量選擇零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為組合機(jī)床加工的定位基準(zhǔn)，這樣可以減少基準(zhǔn)不符產(chǎn)生的定位誤差，保證加工精度。 2)基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，即在各臺(tái)機(jī)床上采取共同的定位基準(zhǔn)來(lái)加工零件不同表面上的孔或?qū)ν槐砻嫔系目淄瓿刹煌墓ば?。這對(duì)工序較多的箱體類零件尤為重要。,48,3)選擇定位基準(zhǔn)應(yīng)確保工件穩(wěn)定定位。盡量采用已加工的較大平面為定位基準(zhǔn)尤為必要。 4)當(dāng)被加工零件不具備理想的定位基準(zhǔn)（如定位面小而切削力大）時(shí)，或者工件剛性不足，為防止加工時(shí)工件變形、振動(dòng)而影響加工精度，可在機(jī)床上設(shè)置輔助支承，以增加定位穩(wěn)定性和承受較大的切削力。 （4）夾壓點(diǎn)位置確定 在選擇定位基面的同時(shí)，要相應(yīng)決定夾壓位置，此時(shí)應(yīng)注意兩個(gè)問(wèn)題。,49,l)確保零件夾壓后定位穩(wěn)定。為使工件在加工過(guò)程中不產(chǎn)生振動(dòng)和位移，夾壓力要足夠夾壓點(diǎn)布置應(yīng)使夾壓舍力落在定位平面內(nèi)，力求接近定位平面的中心。 2)盡量減少和避免工件夾壓后的變形，消除其對(duì)加工精度的不利影響。為此，應(yīng)避免把夾壓點(diǎn)放在工件加工孔的上方和容易引起變形之處。例如，加工剛性差的零件應(yīng)適當(dāng)增加輔助支承或采用多點(diǎn)夾壓方法，以使夾壓力分布均勻，減少夾壓變形，提高加工精度。,50,（二）確定組合機(jī)床工藝方案應(yīng)注意的問(wèn)題 1按一般原則擬訂工藝方案時(shí)的一些限制 (1)孔間中心距的限制 根據(jù)切削扭矩計(jì)算要求，主軸軸徑和軸承外徑有一最小許用尺寸；對(duì)于螺紋孔加工還要考慮相應(yīng)攻螺紋靠模的徑向尺寸限制；對(duì)于鏜孔加工，要考慮浮動(dòng)卡頭和導(dǎo)向尺寸或剛性主軸結(jié)構(gòu)尺寸限制。所以，近距離孔能否在同一主軸箱上的同一工位進(jìn)行加工，要受各類主軸允許的最小中心距限制。,51,當(dāng)孔間距小于相應(yīng)主軸軸問(wèn)距許用值時(shí)，如果孔系相互位置精度要求不嚴(yán)格，則可將近距孔分散在幾個(gè)工位或幾臺(tái)機(jī)床上分別加工。 (2)工件結(jié)構(gòu)工藝性的限制 有些工件結(jié)構(gòu)工藝性不好，如箱體多層壁上的同軸線的孔徑中間大、兩頭小時(shí)，則進(jìn)刀困難。當(dāng)孔徑大于1Omm，可采用讓刀的辦法加工；如主軸處于定位刀具定向狀態(tài)，抬起工件或刀桿徑向移動(dòng)，以便軸向進(jìn)退刀，否則不適宜在組合機(jī)床上加工。又如多層壁同軸孔，為便于布置中間導(dǎo)向裝置，孔中心離箱體側(cè)壁間距離也應(yīng)足夠。,52,（三）組合機(jī)床常用工藝能達(dá)到的精度及表面粗糙度 由于被加工零件的精度要求、加工部位尺寸、形狀、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，材料、生產(chǎn)率要求不同，設(shè)計(jì)組合機(jī)床須采用不同的工藝方法和工藝過(guò)程。,53,（四）影響工藝方案的主要因素 1加工的工序內(nèi)容和加工精度 這是制定組合機(jī)床工藝方案的主要依據(jù)。顯然，面加工和孔加工、不同尺寸的平面和孔徑加工以及不同的加工精度要求，直接影響著工藝方萊的選擇和工步數(shù)及工藝路線的確定。 2被加工零件的特點(diǎn) 工件的材料及硬度、加工部位的結(jié)構(gòu)形狀、工件剛性、定位基面的特點(diǎn)等，對(duì)組合機(jī)床工藝方案的制訂都有著重要影響。,54,3零件的生產(chǎn)批量 零件的生產(chǎn)批量大時(shí)，工序安排一般趨向分散，而且粗加工、半精及精加工也宜分開。這樣機(jī)床數(shù)雖增多，但對(duì)提高生產(chǎn)率和保證加工質(zhì)量穩(wěn)定有利。在小批量生產(chǎn)時(shí)，工序安排應(yīng)盡量集中，減少機(jī)床臺(tái)數(shù)，提高機(jī)床利用率。 4使用廠后方車間的制造能力 如工具制造能力。若使用廠沒(méi)有制造、刃磨復(fù)雜刀具或特殊刀具的能力，制訂工藝方案時(shí)就應(yīng)盡可能采用簡(jiǎn)單或標(biāo)準(zhǔn)刀具。,55,根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工藝要求、生產(chǎn)率要求及工藝方案等，可大體確定采用哪種基本配置的機(jī)床。滿足同樣要求，可有多種配置方案。配置方案的不同，對(duì)機(jī)床的復(fù)雜程度、通用化程度、結(jié)構(gòu)工藝性、加工精度、機(jī)床重新調(diào)整的可能性以及經(jīng)濟(jì)性等都有不同的影響。因此，確定機(jī)床配置型式和結(jié)構(gòu)方案對(duì)加工精度有影響。,二、確定組合機(jī)床配置型式及結(jié)構(gòu)方案應(yīng)考慮的問(wèn)題,56,（一）不同配置型式和結(jié)構(gòu)方案對(duì)加工精度的影響 在確定機(jī)床配置型式和結(jié)構(gòu)方案時(shí)，首先要考慮如何穩(wěn)定地保證零件的加工精度。影響加工精度的主要因素有夾具誤差和加工誤差兩個(gè)方面。 夾具誤差：一般精加工的夾具公差為零件公差的1/3-1/5；粗加工時(shí)，夾具精度不能太低。夾具型式也有影響。 加工誤差：固定式夾具單工位組合機(jī)床可達(dá)到的加工精度最高；移動(dòng)（或回轉(zhuǎn)）式夾具多工位組合機(jī)床，因存在移（轉(zhuǎn)）位定位誤差，其加工精度一般比固定式夾具低。不同夾具型式的組合機(jī)床所能達(dá)到的精度見附表,57,58,（二）其他需要注意的問(wèn)題 1要注意排屑通暢 如采用前后導(dǎo)向進(jìn)行加工的機(jī)床最好臥式布置，以免切屑擠入前后導(dǎo)向。對(duì)多工位機(jī)床應(yīng)特別注意前道工序存留在孔中的切屑。條件允許也可將孔鉆深一些，以防孔內(nèi)積屑折損刀具或破壞加工精度。 2注意相關(guān)聯(lián)的機(jī)床夾具結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一性 確定成套或流水線上的機(jī)床型式時(shí)，應(yīng)盡量使機(jī)床和夾具型式一致，以利于保證加工精度提高通用化程度，便于設(shè)計(jì)、制造和維修。,59,3應(yīng)注意機(jī)床使用條件 應(yīng)考慮車間的布置情況，毛坯或在制品的堆放和流向，裝卸方位和操作方便性以及使用單位的后方車間的技術(shù)水平和維修能力等。 三、組合機(jī)床方案分析比較的主要指標(biāo) （一）機(jī)床加工精度和生產(chǎn)率 主要分析比較機(jī)床保證加工精度的持久性和機(jī)床負(fù)荷率。加工精度應(yīng)有儲(chǔ)備量。機(jī)床負(fù)荷率一般為70% -90%復(fù)雜機(jī)床、多品種加工機(jī)床負(fù)荷率不能偏高（控制在60%左右）。,60,（二）機(jī)床使用方便性和自動(dòng)化程度 分析比較時(shí)一定要與生產(chǎn)率相適應(yīng)，不應(yīng)過(guò)分要求機(jī)床的自動(dòng)化程度。生產(chǎn)率高、節(jié)拍短，則要求自動(dòng)化程度高、刀具耐磨且更換調(diào)整方便，這樣使用起來(lái)才方便。 （三）經(jīng)濟(jì)性與可靠性 在滿足加工要求的前提下，機(jī)床應(yīng)避免復(fù)雜刀具，力求簡(jiǎn)單和較高的通用化程度，以降低成本，提高可靠性。 (l)根據(jù)加工精度的需要選擇相當(dāng)精度等級(jí)的通用部件。 (2)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)率要求合理哥排工藝流程，均衡負(fù)荷，使機(jī)床數(shù)量少，機(jī)床利用率最高，以取得好的經(jīng)濟(jì)效果。,61,繪制組合機(jī)床“三圖一卡”就是針對(duì)具體零件，在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方萊的基礎(chǔ)上，進(jìn)行組合機(jī)床總體方案圖樣文件設(shè)計(jì)。其內(nèi)容包括繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和編制生產(chǎn)率計(jì)算卡等。 繪圖時(shí)要考慮圖的作用和內(nèi)容，以及繪制相關(guān)圖時(shí)的規(guī)定和注意事項(xiàng)。,四、“三圖一卡”的編制,62,（一）被加工零件工序圖 1. 被加工零件工序圖的作用與內(nèi)容 被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床或自動(dòng)線上完成的工藝內(nèi)容、加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用定位基準(zhǔn)、夾壓部位及被加工零件的材料、硬度、重量和在本機(jī)床加工前的加工余量、毛坯或半成品情況的圖樣。它是組合機(jī)床或主動(dòng)線設(shè)計(jì)的具體依據(jù)，也是制造、使用、調(diào)整和檢驗(yàn)機(jī)床精度的重要技術(shù)文件。,63,被加工零件工序圖不能用用戶提供的產(chǎn)品圖紙代替，而必須是在原零件圖的基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床或自動(dòng)線的加工內(nèi)容，加上必要的說(shuō)明而繪制的。 (l)被加工零件的形狀和輪廓尺寸與本機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)的部位的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸。當(dāng)需要設(shè)置中間導(dǎo)向時(shí)，則應(yīng)表示出零件內(nèi)部的筋、壁布置有關(guān)結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，以便檢查工件、夾具、刀具是否發(fā)生干涉。 (2)本工序所選用的定位基準(zhǔn)、夾壓部位及夾壓方向。以便據(jù)此進(jìn)行夾具的支承、定位、夾緊和導(dǎo)向等機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。,64,(3)本工序加工部位的尺寸、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(主要指定位基準(zhǔn)) (4)注明被加工零件的名稱、編號(hào)、材料、硬度、重量及加工部位的余量等。 （二）繪制被加工零件工序圖的規(guī)定及注意事項(xiàng) 1. 繪制被加工零件工序圖的規(guī)定 (l)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,保證的加工部位尺寸及位置尺寸數(shù)值下方畫粗實(shí)線標(biāo)記,其余部位用細(xì)實(shí)線表示；要注意定位基準(zhǔn)、夾壓位置符號(hào)、輔助支承符號(hào)的表示方法。,65,(2)加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基準(zhǔn)注起，為便于加工及檢查，尺寸應(yīng)采用直角坐標(biāo)標(biāo)注，而不采用極坐標(biāo)系。 2繪制被加工零件工序圖的注意事項(xiàng) (l)本工序加工部位的位置應(yīng)與定位基準(zhǔn)直接發(fā)生關(guān)系。當(dāng)本工序定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不符時(shí)，必須對(duì)加工部位位置精度進(jìn)行分析和換算，并把不對(duì)稱公差換算為對(duì)稱公差。 (2)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。在鏜階梯孔時(shí)其大孔單邊余量應(yīng)小于相鄰兩孔半徑之差，以便鏜刀能通過(guò)。,66,(3)本工序有特殊要求時(shí)必須注明。如精鏜時(shí)，當(dāng)不允許有退刀痕跡或只允許有某種形狀的刀痕時(shí)越須注明；又如壁薄或孔底部壁薄，加工螺孔時(shí)螺紋底孔深度及能否鉆通等。 二、加工示意圖 （一）加工示意圖的作用和內(nèi)容 加工示意圖是在工藝方案和機(jī)床總體方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的，是表達(dá)工藝方案具體內(nèi)容的機(jī)床工藝方案圖。它能表達(dá)被加工零件在機(jī)床上的加工過(guò)程，刀具、輔具的布置狀況以及工件、夾具、刀具等機(jī)床各部件間的相對(duì)位置關(guān)系，機(jī)床的工作循環(huán)等。,67,因此，加工示意圖是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要圖紙之一。它是刀具、輔具、夾具、主軸箱、液壓電氣裝置設(shè)計(jì)及通用邵件選擇的主要原始資料，也是整臺(tái)組合機(jī)床布局和性能的原始要求同時(shí)還是調(diào)整機(jī)床刀具及試車所必須的重要技術(shù)文件。其內(nèi)容為： (l)應(yīng)反映機(jī)床的加工方法、加工條件及加工過(guò)程。 (2)根據(jù)加工部位特點(diǎn)及加工要求，決定刀具類型、數(shù)量、結(jié)構(gòu)、尺寸（直徑和長(zhǎng)度），包括鏜削加工時(shí)決定鏜桿直徑和長(zhǎng)度。,68,(3)決定主軸的結(jié)構(gòu)類型、規(guī)格尺寸及外伸長(zhǎng)度。 (4)選擇標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)專用的接桿、浮動(dòng)卡頭、導(dǎo)向裝置、攻絲靠模裝置、刀桿托架等，并決定它們的結(jié)構(gòu)、參數(shù)及尺寸。 (5)標(biāo)明主軸、接桿（卡頭）、夾具（導(dǎo)向）與工件之問(wèn)的聯(lián)系尺寸、配合及精度。 (6)根據(jù)機(jī)床要求的生產(chǎn)率及刀具、材料的特點(diǎn)等，合理確定并標(biāo)注各主軸的切削用量。 (7)決定機(jī)床動(dòng)力部件的工作行程及工作循環(huán)。,69,（二）加工示意圖的畫法及注意事項(xiàng) (l)加工示意圖的繪制順序是：先按比例用細(xì)實(shí)線繪出工件加工部位和局部結(jié)構(gòu)的展開圖（加工表面用粗實(shí)線畫）。為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，相同加工部位的加工示意圖（指對(duì)同一規(guī)格的孔加工，所及刀具、導(dǎo)向、主軸、接桿等的規(guī)格尺寸、精度完全相同）允許只表示其中之一，亦即同一主軸箱上結(jié)構(gòu)尺寸相同的主軸只畫一根。但必須在主軸上標(biāo)注軸號(hào)（與工件孔號(hào)相對(duì)應(yīng)）。當(dāng)軸數(shù)較多時(shí)，可采用縮小比例，用細(xì)實(shí)線畫出工件加工部位簡(jiǎn)圖（向視圖）并標(biāo)注孔，以便設(shè)計(jì)和調(diào)整機(jī)床。,70,(2)-般情況下，在加工示意圖上主軸分布可不按真實(shí)距離繪制。當(dāng)被加工孔間距很小或需要徑向結(jié)構(gòu)尺寸較大的裝置時(shí)，相鄰主軸必須嚴(yán)格按比例繪制，以便檢查相鄰主軸、刀具、輔具、導(dǎo)向等是否干涉。 (3)主軸應(yīng)從主軸箱端面畫起。刀具畫加工終了位置(攻絲加工則應(yīng)畫開始位置)。標(biāo)準(zhǔn)的通用結(jié)構(gòu)(如接桿、浮動(dòng)卡頭、攻絲靠模及攻絲卡頭、通用主軸箱的標(biāo)準(zhǔn)鉆鏜主軸外伸部分等)只畫外輪廓，并須加注規(guī)格代號(hào)。對(duì)一些專用結(jié)構(gòu)(如導(dǎo)向、刀桿托架、專用接桿或浮動(dòng)卡頭等)，為顯示其結(jié)構(gòu)而必須剖視，并標(biāo)注尺寸、精度及配合。,71,（三）選擇導(dǎo)向及有關(guān)計(jì)算 1導(dǎo)向結(jié)構(gòu)選擇 組合機(jī)床加工孔時(shí),除采用剛性主軸加工方案外，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導(dǎo)向裝置來(lái)保證。因此，正確選擇導(dǎo)向結(jié)構(gòu)和確定導(dǎo)向類型、參數(shù)、精度等是設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要內(nèi)容，也是繪制加工示意圖時(shí)必須解決的問(wèn)題。 1)選擇導(dǎo)向類型、型式和結(jié)構(gòu) 導(dǎo)向通常分為兩類：一類是刀具導(dǎo)向部分與夾具導(dǎo)套之間既有相對(duì)移動(dòng)又有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的第一類導(dǎo)向。,72,另一類是刀具導(dǎo)向部分與夾具之間只有相對(duì)移動(dòng)而無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的第二類導(dǎo)向，或稱旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向。若相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)部分以各種形式設(shè)置在刀桿上，則稱內(nèi)滾式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向；若相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)部分設(shè)置在夾具上，別稱外滾式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向。 通常，依據(jù)刀具導(dǎo)向部分直徑和刀具轉(zhuǎn)速折算出導(dǎo)向的線速度，再結(jié)合加工部位尺寸精度、工藝方法及刀具的具體工作條件來(lái)選擇導(dǎo)向類型、型式和結(jié)構(gòu)。 第一類導(dǎo)向很少用于大直徑孔加工。第二類導(dǎo)向一般用于孔徑25mm以上的孔加工尤以大直徑鏜孔應(yīng)用較多。,73,2)確定導(dǎo)向數(shù)量，選擇導(dǎo)向參數(shù) 導(dǎo)向數(shù)量應(yīng)根據(jù)工件形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、刀具剛性、加工精度及具體加工情況決定。 通常，鉆、擴(kuò)、鉸單壁小孔或用懸伸量不大的鏜桿鏜、擴(kuò)、鉸深度不大的大孔時(shí)，選取單個(gè)導(dǎo)向加工。當(dāng)在工件鑄孔上擴(kuò)孔時(shí)，為加強(qiáng)刀具導(dǎo)向剛性，通常采取雙導(dǎo)向加工。當(dāng)鏜削大孔或工件多層壁一系列同軸孔時(shí)，應(yīng)根據(jù)工件具體結(jié)構(gòu)形狀來(lái)布置雙導(dǎo)向或多導(dǎo)向加工。 導(dǎo)向的主要參數(shù)包括：導(dǎo)套的直徑及公差配合，導(dǎo)套長(zhǎng)度、導(dǎo)套離工件端面的距離等。,74,2確定主軸類型、尺寸、外伸長(zhǎng)度 主軸類型主要依據(jù)工藝方案和刀桿與主軸的連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定。主軸軸徑尺寸主要取決于進(jìn)給抗力和主軸刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。如與刀桿有浮動(dòng)連接或剛性連接，主軸則有短懸伸鏜孔主軸和長(zhǎng)懸伸鉆孔主軸。 主軸軸徑尺寸規(guī)格根據(jù)選定的切削用量計(jì)算出切削扭矩丁，查表初定主軸直徑，并考慮便于生產(chǎn)管理，適當(dāng)簡(jiǎn)化規(guī)格。,75,3. 選擇接桿、浮動(dòng)卡頭 除剛性主軸外，組合機(jī)床主軸與刀具間常用接桿（稱剛性連接）和浮動(dòng)卡頭連接（稱浮動(dòng)連接）。 在鉆、擴(kuò)、锪孔及倒大角等加工時(shí)，通常都采用接桿。因主軸箱各主軸的外伸長(zhǎng)度和刀具長(zhǎng)度都為定值，為保證主軸箱上各刀具能同時(shí)到達(dá)加工終了位置應(yīng)采用軸向可調(diào)整的接桿來(lái)協(xié)調(diào)各軸的軸向長(zhǎng)度，以滿足同時(shí)加工完各孔的要求。為使工件端面至主軸箱端面為最小距離，首先應(yīng)按加工邵位在外壁、加工孔最深、孔徑又最大的主軸選定接桿（通常先按最小長(zhǎng)度選取），由此選用其他接桿。,76,為提高加工精度，減少主軸位置誤差和主軸振擺對(duì)加工精度的影響，在采用長(zhǎng)導(dǎo)向或雙導(dǎo)向和多導(dǎo)向進(jìn)行鏜、擴(kuò)、鉸孔時(shí)，一般孔的位置精度靠夾具保證。為避免固主軸與夾具導(dǎo)套不同軸而引起的刀桿“別勁”現(xiàn)象影響加工精度，均可采用浮動(dòng)卡頭連接。 加工螺紋時(shí)，常采用攻螺紋靠模裝置和攻螺紋卡頭及相配套的攻螺紋接桿，絲錐用相應(yīng)的彈簧夾頭裝在攻螺紋接桿上。,77,4標(biāo)注聯(lián)系尺寸 首先從同一主軸箱上所有刀具中找出影響聯(lián)系尺寸的關(guān)鍵刀具，使其接桿最短，以獲得加工終了時(shí)主軸箱前端面到工件端面之間所需的最小距離，并據(jù)此確定全鄙刀具、接桿（或卡頭）、導(dǎo)向托架及工件之間的聯(lián)系尺寸。主軸端部必須標(biāo)注外徑D1和孔徑(D1d)、外伸長(zhǎng)度L；刀具結(jié)構(gòu)尺寸必須標(biāo)注直徑和長(zhǎng)度；導(dǎo)向結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)標(biāo)注直徑、長(zhǎng)度、配合；工件至夾具之間的尺寸必須標(biāo)注工件離導(dǎo)套端面的距離；還必須標(biāo)注托架與夾具之間的尺寸、工件本身以及加工部位的尺寸和精度等。,78,主軸箱端面至工件之問(wèn)的距離是加工示意圖上最重要的聯(lián)系尺寸。為使所設(shè)計(jì)的機(jī)床結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)盡量縮小這一距離。這一距離取決于兩個(gè)方面：一是主軸箱上的刀具、接桿；二是機(jī)床總布局所要求的聯(lián)系尺寸。這兩個(gè)方面是相互制約的。 5.標(biāo)注切削用量 各主軸的切削用量應(yīng)標(biāo)注在相應(yīng)主軸后端。其內(nèi)容包括：主軸轉(zhuǎn)速、相應(yīng)刀具的切削速度、每轉(zhuǎn)進(jìn)給量和每分進(jìn)給量。同一主軸箱上各主軸的每分進(jìn)給量是相等的，等于動(dòng)力滑臺(tái)的工進(jìn)速度。,79,6.動(dòng)力部件工作循環(huán)及行程的確定 動(dòng)力部件的工作循環(huán)是指加工時(shí)，動(dòng)力部件從原始位置開始運(yùn)動(dòng)到加工終了位置，又返回剄原始位置的動(dòng)作過(guò)程。一般包括快速引進(jìn)、工作進(jìn)給和快速退回等動(dòng)作。有時(shí)還有中間停止、多次往復(fù)進(jìn)給、跳躍進(jìn)給、死擋鐵停留等特殊要求。 1)工作進(jìn)給長(zhǎng)度L的確定 組合機(jī)床上有第一工作進(jìn)給和第二工作進(jìn)給之分。前者用于鉆、擴(kuò)、鉸和鏜孔等工序；后者常用于鉆孔之后需要锪平面、倒大角等工序。工作進(jìn)給行程長(zhǎng)度應(yīng)等于加工部位長(zhǎng)度與刀具切八長(zhǎng)度和切出長(zhǎng)度之和。,80,2)快速引進(jìn)行程長(zhǎng)度的確定 快速引進(jìn)行程是指動(dòng)力部件把主軸箱連同刀具從原始位置送進(jìn)到工作進(jìn)給開始位置，其長(zhǎng)度按加工具體情況確定。在加工雙層或多層壁孔徑相同的同軸孔系時(shí)，可采用跳躍進(jìn)給循環(huán)進(jìn)行加工，即在加工完一層壁后，動(dòng)力邵件再快速引進(jìn)到位，再加工第二層壁孔，以縮短循環(huán)時(shí)間。 3)快速退回行程長(zhǎng)度的確定 快速退回行程長(zhǎng)度等于快速引進(jìn)行程長(zhǎng)度和工作進(jìn)給行程長(zhǎng)度之和。,81,一般在固定式夾具鉆孔或擴(kuò)孔的機(jī)床上，動(dòng)力部件快速退回的行程，只要把所有刀具都退至導(dǎo)套內(nèi)不影響工作的裝卸就可以了。但對(duì)于夾具需要回轉(zhuǎn)或移動(dòng)的機(jī)床，動(dòng)力部件快速退回行程必須將刀具、托架、活動(dòng)鉆模板及定位銷都退離運(yùn)動(dòng)到可能碰到的范圍之外。 4)動(dòng)力部件總行程的確定 動(dòng)力部件的總行程除了滿足工作循環(huán)向前和向后所需的行程(快速引進(jìn)+工作進(jìn)給一快速退回)外，還要考慮裝卸和調(diào)整刀具方便，即考慮前、后備量。前備量是指因刀具磨損或補(bǔ)償制造、哥裝誤差動(dòng)力部件能夠向前調(diào)節(jié)的距離。,82,后備量是指考慮刀具從接桿中或接桿連同刀具一起從主軸孔中取出時(shí)，動(dòng)力部件需后退的距離。理想情況是刀具退離夾具導(dǎo)套外端面的距離應(yīng)大于接桿插入主軸孔內(nèi)或刀具插入接桿孔內(nèi)的長(zhǎng)度。 因此，動(dòng)為部件的總行程為快退行程與前、后備量之和，依此作為選擇動(dòng)力滑臺(tái)或設(shè)計(jì)專用動(dòng)力部件的依據(jù)。 7. 其他應(yīng)注意的問(wèn)題 (l)加工示意圖應(yīng)與機(jī)床實(shí)際加工狀態(tài)一致。 (2)圖中尺寸應(yīng)標(biāo)注完整，尤其是從主軸箱端面至刀尖的軸向尺寸鏈應(yīng)齊全，以便于檢查行程和調(diào)整機(jī)床。,83,(3)加工示意圖應(yīng)有必要的文字說(shuō)明，如被加工零件的名稱、圖號(hào)、材料、硬度、加工余量、毛坯要求、是否加冷卻液及其他特殊的工藝要求等。 (4)對(duì)多面、多工位機(jī)床,還應(yīng)按各工位加工內(nèi)容,采用縮小比例畫出加工部件示意圖并標(biāo)注孔號(hào)；對(duì)于回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和鼓輪式機(jī)床,應(yīng)畫出加工時(shí)工件在其上面的位置示意圖,以便清楚地表示出工件與主軸箱上主軸的排列位置。 (5)加工示意圖上應(yīng)有表示加工過(guò)程的工作循環(huán)圖及各行程長(zhǎng)度。確定鉆攻絲復(fù)合工序動(dòng)力邵件工作循環(huán)時(shí),要注意攻絲循環(huán)（包括攻進(jìn)和絲錐退出）提前完成后,動(dòng)力部件才能開始退回。,84,三、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 （一）機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容 組合機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù)，并按初步選定的主要通用部件以及確定的專用部件的總體結(jié)構(gòu)而繪制的。是用來(lái)表示機(jī)床的配置型式、主要構(gòu)成及各部件安裝位置、相互聯(lián)系、運(yùn)動(dòng)關(guān)系和操作方位的總體布局圖。用以檢驗(yàn)各部件相對(duì)位置及尺寸聯(lián)系能否滿足加工要求以及通用部件選擇是否合理。它為主軸箱、夾具等專用部件設(shè)計(jì)提供了重要依據(jù)。,85,它可以看成是機(jī)床總體外觀簡(jiǎn)圖。由于其輪廓尺寸、占地面積、操作方式等可以檢驗(yàn)是否適應(yīng)用尸現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境，組合機(jī)床聯(lián)系尺寸圖也可看成是簡(jiǎn)化的機(jī)床總圖,其主要表示四部分內(nèi)容： (1)表明機(jī)床的配置和總布局。以適當(dāng)數(shù)量的視圖（一般至少兩個(gè)視圖主視圖應(yīng)選擇機(jī)床實(shí)際加工狀態(tài)),采用同一比例畫出各主要部件的外廓形狀和相關(guān)位置，表明機(jī)床基本型式（臥式、立式或復(fù)合式、單面或多面加工、單工位或多工位）及操作者位置等。,86,(2)完整齊全地反映各部件間的主要裝配關(guān)系和聯(lián)系尺寸、專用部件的主要輪廓尺寸、運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)極限位置及各滑臺(tái)工作循環(huán)總的工作行程和前后備量尺寸。 (3)標(biāo)注主要通用部件的規(guī)格代號(hào)和電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、功率及轉(zhuǎn)速，并標(biāo)出機(jī)床分組犏號(hào)及組件名稱，全部組件應(yīng)包括機(jī)床全邵通用及專用零部件，不得遺漏。 (4)標(biāo)明機(jī)床驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及安裝規(guī)程。,87,（二）繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖之前應(yīng)確定的主要內(nèi)容 1選擇動(dòng)力部件 組合機(jī)床的動(dòng)力部件是配置組合機(jī)床的基礎(chǔ)。它主要包括用以實(shí)現(xiàn)刀具主軸旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力葙（或各種工藝切削頭）和實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力滑臺(tái)。 動(dòng)力箱規(guī)格要與動(dòng)力滑臺(tái)匹配，其驅(qū)動(dòng)功率主要依據(jù)主軸箱所需傳遞的切削功率來(lái)選用。 根據(jù)選定的切削用量，計(jì)算總的進(jìn)給力，然后確定最小進(jìn)給速度、工作行程，結(jié)合主軸箱輪廓尺寸，考慮工作穩(wěn)定性，選用動(dòng)力滑臺(tái)及相配套的側(cè)底座的型號(hào)和規(guī)格。,88,須注意：當(dāng)某一規(guī)格的動(dòng)力部件的功率或進(jìn)給力不能滿足要求，但又相差不大時(shí)，不要輕易選用大一個(gè)規(guī)格的動(dòng)力部件而應(yīng)以不影響加工精度和效率為前提，適當(dāng)降低關(guān)鍵性刀具的切削用量或?qū)⒌毒咤e(cuò)開順序加工，以降低功率和進(jìn)給力。為保證機(jī)床加工過(guò)程中進(jìn)給的穩(wěn)定性，選擇動(dòng)力部件還應(yīng)考慮各刀具的舍力作用點(diǎn)應(yīng)在主軸箱與動(dòng)力箱的結(jié)合面內(nèi)，并盡可能縮小合力作用線與滑臺(tái)（或絲杠）垂直中心面之間的距離，以減少顛覆力矩。,89,2確定機(jī)床裝料高度H 裝料高度一般是指機(jī)床上工件的簧裝基面至地面的垂直距離。在確定機(jī)床裝料高度時(shí)，首先要考慮工人操作的方便性，對(duì)于流水線要考慮車問(wèn)運(yùn)送工件的滾道高度，對(duì)于自動(dòng)線要考慮中間底座的強(qiáng)度足夠，以便允許內(nèi)腔通過(guò)隨行夾具返回系統(tǒng)或冷卻排屑系統(tǒng)：其次要考慮機(jī)床內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸的限制和剛度要求，如工件最低孔位置、主軸箱允許的最低主軸高度和通用部件、中間底座及夾具底座基本尺寸的限制等。,90,考慮上述剛度、結(jié)構(gòu)功率和使用要求等因素，新頒布國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)裝料高度為l060mm，與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO一致。實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)常在850-1060mm之間選取。對(duì)于自動(dòng)線，裝料高度較高，一般取lOOOmm左右；對(duì)于回轉(zhuǎn)鼓輪式組合機(jī)床，裝料高度一般為1200 1400mm，但常增加操作者腳踏板。 3確定夾具輪廓尺寸 主要確定夾具底座的長(zhǎng)、寬、高尺寸。工件的輪廓尺寸和開頭是確定夾具底座輪廓尺寸的基本依據(jù)。具體要考慮布置工件的定位、限位、夾緊機(jī)構(gòu)、刀具導(dǎo)向裝置以及夾具底座排屑和安裝等方面的空間和面積需要。,91,由此，根據(jù)選定的動(dòng)力箱、滑臺(tái)、側(cè)底座等標(biāo)準(zhǔn)的位置關(guān)系，并考慮滑臺(tái)的前備量，通過(guò)尺寸鏈就可以計(jì)算確定中間底座加工方向的尺寸，算出的長(zhǎng)度通常應(yīng)圓整。應(yīng)注意考慮到毛坯誤差和裝配偏移。中間底座支承夾具底座的空余邊緣尺寸當(dāng)機(jī)床不用冷卻液時(shí)不要小于l0-l5mm;使用冷卻液時(shí)不小于70-lOOmm。 確定中間底座的高度尺寸時(shí)，應(yīng)注意機(jī)床的剛性要求、冷卻排屑系統(tǒng)要求以及側(cè)底座連接尺寸要求。裝料高度和夾具底座高度（含支承塊）確定后，中間底座高度就已確定。,92,（三）機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的畫法與步驟 1畫主視圖 主視圖的圖形布置應(yīng)與實(shí)際機(jī)床工作位置一致，并應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)谋壤?先用點(diǎn)劃線或細(xì)實(shí)線畫出被加工零件的長(zhǎng)高輪廓。以工件兩端面及工件最低孔中心線分別為長(zhǎng)度與高度方向的基準(zhǔn)，根據(jù)已確定的機(jī)床各組成邵件輪廓尺寸及主要相關(guān)尺寸按下列順序進(jìn)行（為簡(jiǎn)化說(shuō)明，以機(jī)床左面為例）。,93,以工件左端面為基準(zhǔn)，根據(jù)前面已經(jīng)確定的工件端面至主軸箱前端面的最小距離確定機(jī)床左面主軸箱前端面的軸向位置；再根據(jù)主軸箱最低主軸高度位置尺寸及主軸箱輪廓尺寸BHL.。畫出左主軸箱外廓。主軸箱以其后蓋與動(dòng)力箱連接，根據(jù)已選擇的動(dòng)力箱的簧裝連接尺寸畫出動(dòng)力箱輪廓尺寸。動(dòng)力箱以其底面與動(dòng)力滑臺(tái)定位連接，在機(jī)床長(zhǎng)度方向上，通常動(dòng)力箱后端面應(yīng)與動(dòng)力滑臺(tái)后端面平齊安裝。動(dòng)力滑臺(tái)與滑座在機(jī)床長(zhǎng)度方向的相對(duì)位置，由加工終了時(shí)滑臺(tái)前端面到滑座前端面的距離決定。,94,為便于機(jī)床的調(diào)整和維修，滑座與側(cè)底座之問(wèn)需加5mm厚的調(diào)整墊。而滑座與側(cè)底座在機(jī)床長(zhǎng)度方向上的相對(duì)位置由滑座前端面到側(cè)底座前端面的距離f決定。若所采用的側(cè)底座為標(biāo)準(zhǔn)型，則f可由組合機(jī)床通用部件聯(lián)系尺寸標(biāo)準(zhǔn)中查得；若不能采用標(biāo)準(zhǔn)型，則可根據(jù)具體情況確定。 通常，當(dāng)機(jī)床不采用冷卻液時(shí)，尺寸最小可取為10-15mm;當(dāng)機(jī)床采用冷卻液時(shí)，要考慮中間底座周邊應(yīng)有一定寬度的回收冷卻液及排屑溝槽，尺寸一般不應(yīng)小于70-lOOmm。對(duì)一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜的組合機(jī)床，為調(diào)整、維修和對(duì)刀方便，尺寸還須根據(jù)具體情況加大。,95,對(duì)于較復(fù)雜的夾具，繪制組合機(jī)床聯(lián)系尺寸圖之前應(yīng)繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖，以便于確定夾具的主要技術(shù)參數(shù)、基本結(jié)構(gòu)方案及其外形控制尺寸。因此，總體設(shè)計(jì)也稱為“四圖一卡”設(shè)計(jì)。 4確定中間底座尺寸 中間底座的輪廓尺寸在長(zhǎng)、寬方向應(yīng)滿足夾具的簧裝需要。它在加工方向的尺寸，實(shí)際已由加工示意圖所確定，圖中已規(guī)定了機(jī)床在加工終了時(shí)工件端面至主軸箱前端面的距離。,96,四、生產(chǎn)率計(jì)算卡 （一）生產(chǎn)率計(jì)算卡的作用 根據(jù)選定的機(jī)床工作循環(huán)所要求的工作行程長(zhǎng)度、切削用量、動(dòng)力部件的快速及工進(jìn)速度等，就可以計(jì)算機(jī)床的生產(chǎn)率并編制生產(chǎn)率計(jì)算卡，用以反映機(jī)床的加工過(guò)程、完成每一動(dòng)作所需的時(shí)間、切削用量、機(jī)床生產(chǎn)率及機(jī)床負(fù)荷率，同時(shí)反映所設(shè)計(jì)組合機(jī)床的自動(dòng)化程度。通過(guò)生產(chǎn)率計(jì)算卡的編制可以分析所制定的機(jī)床方萊是否滿足生產(chǎn)要求及使用是否合理。,97,第三節(jié) 通用多軸箱設(shè)計(jì),多軸箱是組合機(jī)床的重要專用部件。根據(jù)加工示意圖所確定的工件加工孔數(shù)及配置、切削用量和主軸類型設(shè)計(jì)，由通用零件和少量專用零件組成。它將動(dòng)力箱的動(dòng)力傳遞給主軸，使之按要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)切削主運(yùn)動(dòng)。 多軸箱與動(dòng)力頭一起安裝在動(dòng)力滑臺(tái)上，可完成鉆、擴(kuò)、鉸、鏜孔等加工工序。,一、多軸箱的功用及分類,98,多軸箱分為專用多軸箱和通用多軸箱兩大類。專用多軸箱根據(jù)被加工工件的特點(diǎn)及其加工工藝要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，基本上由專用零件組成，采用剛性主軸來(lái)保證被加工孔的位置精度要求。本節(jié)只介紹通用多軸箱的設(shè)計(jì)。,二、通用多軸箱的組成,通用多軸箱主要由箱體類零件、主軸、傳動(dòng)軸、齒輪以及潤(rùn)滑和防油元件等組成。如圖4-14所示為表示通用多軸箱基本結(jié)構(gòu)的向視圖和展開圖。,99,圖4-14 通用多軸箱基本結(jié)構(gòu) 15-主軸 6-傳動(dòng)軸 7-手柄軸 8-傳動(dòng)軸 9-油泵軸 10-防油套 11-齒輪 12-潤(rùn)滑油泵 13-齒輪 14-側(cè)蓋 15-后蓋 16-分油器 17-箱體 18-上蓋 19-分油盤 20-前蓋 21-排油塞 22-注油杯,100,三、多軸箱的通用零件,1. 通用箱體類零件 2. 通用軸類零件 （1）通用主軸鉆削類主軸和攻螺紋類主軸。 （2）通用傳動(dòng)軸 3. 通用齒輪動(dòng)力箱齒輪、電動(dòng)機(jī)齒輪和傳動(dòng)齒輪。 4. 潤(rùn)滑油泵 5. 其他通用零件隔套、鍵套、防油套、油杯、定位銷以及鎖緊螺母、防松墊圈等，都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化或通用化。,101,1. 通用箱體類零件 主軸箱的通用箱體類零件采用灰鑄鐵材料，箱體材料為HT200，前蓋、后蓋、側(cè)蓋等材料為HT15O。 主軸箱體及各蓋體都有規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)厚度，主軸箱基本尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)(GB3668. 1-83)規(guī)定。 2. 通用軸類零件 （1）通用主軸：鉆削類主軸和攻螺紋類主軸 1）鉆削類主軸采用兩端定位方式，按支承形式可分為圓錐滾子軸承主軸、深溝球軸承主軸和滾針軸承主軸三種。,102,圓錐滾子軸承主軸。前后支承均為圓錐滾子軸承。這種史承可承受較大的徑向和軸向力，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝配調(diào)整方便，廣泛用于擴(kuò)、鏜、鉸孔和攻螺紋等加工；當(dāng)主軸進(jìn)退兩個(gè)方向都有軸向切削力時(shí)常用此種結(jié)構(gòu)。 球軸承主軸。前支承為推力球軸承和向心球軸承，后支承為向心球軸承或圓錐滾子軸承。因推力球軸承設(shè)置在前端，能承受單方向的軸向力，適用于鉆孔主軸。 滾針軸承主軸。前后支承均為無(wú)內(nèi)環(huán)滾針軸承和推力球軸承。當(dāng)主軸間距較小時(shí)采用。,103,2）攻螺紋類主軸 按支承型式分為以下兩種： 前后支承均為圓錐滾子軸承主