皮圈架座組合機(jī)床及專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì)

I 摘 要 隨著自動(dòng)化應(yīng)用的逐步提高，組合機(jī)床越來(lái)越多的出現(xiàn)在現(xiàn)代工廠中，組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以工件特定外形和加工工藝設(shè)計(jì)的專(zhuān)用部件和夾具，組成的半自動(dòng)或自動(dòng)專(zhuān)用機(jī)床。 它一般采用多軸，多刀，多過(guò)程，多方位多站同時(shí)處理方法，生產(chǎn)效率高，比一般機(jī)器幾個(gè)幾倍到幾十倍。作為合作的通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化系列，可靈活配置，可縮短設(shè)計(jì)制造周期。因此， 組合機(jī)床 在大規(guī)模生產(chǎn)的低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，已被廣泛地使用，可用于形成自動(dòng)生產(chǎn)線。 本次設(shè)計(jì)為皮圈架座鉆孔專(zhuān)用機(jī)床，同時(shí)完成 3個(gè)孔的加工。主要有以下幾個(gè)方面 ： （ 1）制定工藝方案。了解被加工零件的加工特點(diǎn)、精度和技術(shù)要求、定位夾緊情況以及生產(chǎn)率的要求等。確定在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容及其加工方法。這里要確定加工工步數(shù)，決定刀具的種類(lèi)和型式。 （ 2）機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的分析和確定。根據(jù)工藝方案確定機(jī)床的型式和總體布局。在選擇機(jī)床配置型式時(shí)，既要考慮實(shí)現(xiàn)工藝方案，保證加工精度、技術(shù)要求及生產(chǎn)效率；又要考慮機(jī)床操作、維護(hù)、修理是否方便，排屑情況是否良好。 （ 3）組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)。確定機(jī)床各個(gè)部件間的相互關(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) 率。繪制機(jī)床的總聯(lián)系尺寸圖及加工示意圖等。 關(guān)鍵詞 ：組合機(jī)床；多軸箱；三圖一卡；夾具設(shè)計(jì) Abstract With the gradual improvement of automation, machine tool more and more in modern factories, machine tool based on common components, together with the specific shape of the workpiece and process design special parts and fixtures, composed of semi-automatic or automatic dedicated machine. It is commonly used multi-axis, multi-tool, multi-process, multi-faceted or multi-station processing at the same time, the production efficiency several times or more higher than the general machine. Common components have been standardized for serialization, can be flexibly configured, you can shorten the design and manufacturing cycle. Therefore, the combination of machine combines the advantages of low cost and high efficiency has been widely used in mass production, and can be used to form an automatic production line. The design for the apron mountings drill special machine tools, completed three hole machining. Mainly the following aspects: (1) to develop a process plan. Learn about the processing characteristics of the machined parts, precision and technical requirements, the positioning clamping and productivity requirements. Determine the combination of machine tool technology content and its processing method. To determine the number of processing steps, determine the type of tool and type. (2)Machine analysis of the structure of the program and OK. According to the technical program to determine the type and the overall layout of the machine. Machine configuration type is selected, it is necessary to consider the process scheme to ensure accuracy, technical requirements and production efficiency； will have to consider the operation of the machine, maintenance, repair, chip case is good. (3) a combination of the overall machine design. Determine the relationship between the various components of the machine, select the common components and tool-oriented computing cutting and machine productivity. Draw machine total contact size figure and processing schematic diagram. Keywords: combination of machine tools； multi-axle； three card； fixture design 目 錄 摘 要 . I Abstract. . II 目 錄 . III 1 緒論 . 1 1.1 課題來(lái)源和意義 . 1 1.2 課題背景 . 1 1.3 組合機(jī)床技術(shù)裝備 研究 現(xiàn)狀 和發(fā)展趨勢(shì) . 1 1.4 本課題研究的主要內(nèi)容 . 2 2 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) . 3 2.1 前期調(diào)查研究 . 3 2.1.1 工件的分析 . 3 2.1.2 現(xiàn)場(chǎng)工藝調(diào)查 . 3 2.2 組合機(jī)床方案的制定 . 4 2.2.1 制定工藝方案 . 4 2.2.2 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案 . 4 2.3 確定切削用量及選擇刀具 . 5 2.3.1 確定工序間余量 . 5 2.3.2 選擇切削用量 . 6 2.3.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率 . 6 2.3.4 選擇刀具結(jié)構(gòu) . 7 2.4 組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制 . 7 2.4.1 被加工零件工序圖 . 8 2.4.2 加工示意圖 . 9 2.4.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 . 11 2.4.4 生產(chǎn)率計(jì)算卡 . 13 3 多軸箱的設(shè)計(jì) . 17 3.1 繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖 . 17 3.2 齒輪模數(shù)選擇 . 18 3.3 多軸箱的傳動(dòng)設(shè)計(jì) . 19 3.4 繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖 . 20 3.5 傳動(dòng)零件的校核 . 22 4 夾具設(shè)計(jì) . 26 4.1 機(jī)床夾具的概述 . 26 4.1.1 機(jī)床夾具的組成 . 26 4.1.2 機(jī)床夾具的類(lèi)型 . 26 4.2 工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析 . 26 4.3 工件定位方案和定位元件的設(shè)計(jì) . 26 4.4 夾緊方案和夾緊元件的設(shè)計(jì) . 26 4.5 夾具的性能及優(yōu)點(diǎn) . 27 4.6 夾具體的設(shè)計(jì) . 27 4.7 誤差的分析與計(jì)算 . 27 4.8 夾具精度分析計(jì)算 . 28 5 結(jié)論與展望 . 28 5.1 結(jié)論 . 28 5.2 不足之處及未來(lái)展望 . 28 致 謝 . 29 參考文獻(xiàn) . 32 皮圈架座組合機(jī)床及專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì) 1 緒論 1.1 課題來(lái)源和意義 無(wú)錫市江泰機(jī)械制造廠是一家專(zhuān)業(yè)從事外協(xié)件加工的企業(yè)，公司現(xiàn)采用加工中心加工紡織機(jī)械零件 -皮圈架座上的三個(gè)孔，工裝時(shí)間長(zhǎng)，加工成本高，效率不高。因而需要設(shè)計(jì)一臺(tái)專(zhuān)機(jī)達(dá)到提高工作效率，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)保證加工質(zhì)量的目的。 本課題的研究意義在與使企業(yè)能根據(jù)自己的要求自主創(chuàng)新、自發(fā)研 究設(shè)計(jì)制造設(shè)備，提高自身在國(guó)內(nèi)甚至國(guó)際制造行業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)力。 專(zhuān)用機(jī)床是一種專(zhuān)門(mén)適用于特定零件和特定工序加工的機(jī)床，因而 它主要是應(yīng)對(duì)企業(yè)有單品種、大批量的零件加工定單，解決了許多企業(yè)面臨的共同問(wèn)題：用好設(shè)備加工雖保證加工質(zhì)量但是耗費(fèi)了高的成本；用普通設(shè)備加工降低了成本但是又付出了加工質(zhì)量往往不符合設(shè)計(jì)要求的兩難境地。通過(guò)本課題研究，就力求解決這種問(wèn)題，使組合機(jī)床的加工保質(zhì)性和經(jīng)濟(jì)性凸顯。 其次組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)主要針對(duì)汽車(chē)、摩托車(chē)、內(nèi)燃機(jī)、農(nóng)機(jī)、工程機(jī)械、化工機(jī)械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專(zhuān)用設(shè)備， 該課題的 研究有利于提高這些行業(yè)設(shè)備制造的質(zhì)量和效率，從而推動(dòng)他們的高質(zhì)、快速發(fā)展。 1.2 課題背景 在國(guó)內(nèi)，皮圈架從無(wú)到有，一直到今天的發(fā)展，離不開(kāi)技術(shù)人員對(duì)皮圈架一步步的改進(jìn)。 20世紀(jì)八十年代，上棉八廠一個(gè)織車(chē)間技術(shù)改革組就曾針對(duì) 1511M 型織機(jī)皮圈架存在的缺點(diǎn)，做出了一些改進(jìn)。 原來(lái)皮圈架 F42、 F43裝在筘座 Q1處，因?yàn)槁萁z扳緊常常壓縮變形，雖然在筘座裝皮圈架的地方釘入竹 銷(xiāo)，但筘座的壽命仍然受到影響。另外，底座托架 F45、 F46前后橫穿起固定作用的螺絲容易斷裂，筘座 Q1的眼子也容易磨大，給維修帶來(lái)困難；加上 木質(zhì)比較軟，容易歪斜變形，造成打手棒導(dǎo)槽與皮圈架導(dǎo)槽不一致，使修機(jī)工在調(diào)換皮圈時(shí)比較費(fèi)力。 經(jīng)試驗(yàn)改進(jìn)，制成一種類(lèi)似阪本式的皮圈架。另外，還改制了 K83、 K205、 K28、 K212及 F45和 F46。增加制造了零件。安裝部位。新皮圈架固定位置： a點(diǎn)固定于 K28和 K212上， b點(diǎn)固定于 K83和 K205上， c、 d兩 點(diǎn)裝 F45 和 F46， K28和增制件相配合。 經(jīng)過(guò)以上改進(jìn)后，增加了皮圈架的穩(wěn)固性，基本上解決了鐵和木銷(xiāo)接觸時(shí)所產(chǎn)生的問(wèn)題，使其不變形，不磨損，拆裝調(diào)節(jié)時(shí)比較省力，調(diào)換皮圈方便，可減少扳螺絲次數(shù)，從而減少 了織機(jī)停臺(tái)的次數(shù)，提高了效率。經(jīng)過(guò)試用效果顯著，很受修機(jī)工人的歡迎。 1 1.3 組合機(jī)床技術(shù)裝備 研究 現(xiàn)狀 和發(fā)展趨勢(shì) 組合機(jī)床出現(xiàn)在世界上只有 50多年的歷史。我國(guó)組合機(jī)床事業(yè)是從無(wú)到有，逐漸發(fā)展起來(lái)的。從 1956年開(kāi)始自行設(shè)計(jì)、制造了組合機(jī)床并取得了很大發(fā)展。如北京、上海、遼寧、山東、江蘇等發(fā)展很快，西北、西南地區(qū)也有新的發(fā)展。國(guó)家又重點(diǎn)安排了一批工廠，如大連機(jī)床廠、常州機(jī)床廠、大河機(jī)床廠、長(zhǎng)沙機(jī)床廠、上海第十機(jī)床廠等 20多個(gè)工廠生產(chǎn)組合機(jī)床通用部件，為全國(guó)各地機(jī)械加工部門(mén)用組合機(jī)床自己武裝自己創(chuàng)造了非常有利的條件。許多工廠在大搞技術(shù)改造、設(shè)備更新、質(zhì)量翻新的熱潮中，制造了大量的組合機(jī)床及其自動(dòng)線，成倍地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證了產(chǎn)量和質(zhì)量，降低了成本。目前， 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 我國(guó)大多數(shù)省、市、自治區(qū)都能設(shè)計(jì)并制造組合機(jī)床及其自動(dòng)線，產(chǎn)量、質(zhì)量和技術(shù)水平都在不斷提高。我國(guó)組合機(jī)床及其自動(dòng)線已占有一定數(shù)量，特別是在汽車(chē)制造行業(yè)已有了大量的組合機(jī)床及其自動(dòng)線，生產(chǎn)能力也在不斷提高。我國(guó)組合機(jī)床及其自動(dòng)線已占有一定數(shù)量，特別是在汽車(chē)制造行業(yè)已有了大量的組合機(jī)床及其自動(dòng)線，生產(chǎn)能力也在不斷提高。用我國(guó)自行設(shè)計(jì)與制造的組合機(jī)床及其自動(dòng) 線武裝起來(lái)的第二汽車(chē)制造廠，經(jīng)投產(chǎn)后證明具有規(guī)模、效率高，具有較高的自動(dòng)化程度特點(diǎn)。無(wú)論從工藝方案和布局，還是從加工精度和質(zhì)量方面看，這些組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線都已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。 組合機(jī)床解決了許多企業(yè)面臨的共同問(wèn)題：用好設(shè)備加工雖保證加工質(zhì)量但是耗費(fèi)了高的成本；用普通設(shè)備加工降低了成本但是又付出了加工質(zhì)量往往不符合設(shè)計(jì)要求的兩難境地。 組合機(jī)床主要用于大批量的生產(chǎn)，加工開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)管理技術(shù)的發(fā)展和改進(jìn)，組合機(jī)床在小批量生產(chǎn)的各種組合也將得到廣泛的應(yīng)用，應(yīng)用成組技術(shù)，結(jié)構(gòu)和處理類(lèi)似的部分集中在一個(gè)組合機(jī)床 加工，以提高機(jī)器的利用率 。這類(lèi)機(jī)床常見(jiàn)的有兩種，可換主軸箱式組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床。 組合機(jī)床未來(lái)的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠等傳動(dòng)，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動(dòng)更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。 1.4 本課題研究的主要內(nèi)容 1.制定工藝方案。了解被加工零件的加工特點(diǎn)、精度和技術(shù)要求、定位夾緊情況以及生產(chǎn)率的要求等。確定在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容及其加工方法。這里要確定加工工步數(shù)，決定刀具的種類(lèi)和型式。 2.機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的分析和確定。根 據(jù)工藝方案確定機(jī)床的型式和總體布局。在機(jī)器配置類(lèi)型的選擇，有必要考慮實(shí)施過(guò)程中的計(jì)劃，以確保準(zhǔn)確性，技術(shù)要求和生產(chǎn)效率；又要考慮機(jī)床操作、維護(hù)、修理是否方便，排屑情況是否良好。 3.組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)。確定 某些機(jī)器的各個(gè)組件之間的相互作用，選擇通用的組件和工具的定向力，計(jì)算切割 用量 ，機(jī)器的生產(chǎn)率。 繪制機(jī)床的總聯(lián)系尺寸圖及加工示意圖等。 皮圈架座組合機(jī)床及專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì) 2 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 2.1 前期調(diào)查研究 2.1.1 工件的分析 皮圈架座是紡機(jī)卷繞機(jī)構(gòu)中安裝皮圈架的一個(gè)重要零件，材料為 ZL101，硬度為 50HBS。分析圖紙（如圖）可知，三個(gè)待加工孔之間的位置精度要求不是很高，而單個(gè)孔的尺寸精度和粗糙度要求比較高，分別為 12U6（ -0.033/-0.044mm）， 11H7（ +0.018/0mm），10H7（ +0.015/0mm），粗糙度 Ra都為 1.6m。另外 12孔的軸線和底面的平行度要求為 0.1mm，因而 12孔的要求最高。 在本道工序前，底面已經(jīng)過(guò)銑削加工，平面度為 0.1mm。三個(gè)待加工孔為鑄孔，毛坯上孔尺寸為： 9.4-9.0mm, 10.4-10.0mm, 11.4-11.0mm。 圖 2.1 工件實(shí)體圖 2.1.2 現(xiàn)場(chǎng)工藝調(diào)查 為了給機(jī)床設(shè)計(jì)提供更多的信息，深入現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查其現(xiàn)采用的加工工藝方法為：以底面和 3 個(gè)定位銷(xiāo)消除 6 個(gè)自由度，用兩個(gè)鏍釘來(lái)夾緊工件，一塊定位板上一次裝夾 10 個(gè)工件。在加工中心上編好程序，采用定做的硬質(zhì)合金銑鉸復(fù)合刀具一次進(jìn)給完成一個(gè)孔加工，接著進(jìn)行另一同直徑孔的加工，直到 10 個(gè)孔全部加工完成，換刀繼續(xù)加工另外的孔。加工雖然達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但是工裝時(shí)間較長(zhǎng)，整體效率不高，而且加工成本高。 圖 2.2 現(xiàn)行的定位夾緊方案圖 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2.2 組合機(jī)床方案的制定 2.2.1 制定工藝方案 零件加工過(guò)程中會(huì)確定加工組合的質(zhì)量，生產(chǎn)率，總體布局和夾具結(jié)構(gòu)。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。 2 根據(jù)被加工被零件（皮圈架座）的零件圖（如圖 2.1）所示，加工三個(gè)孔的工藝過(guò)程。 (1) 加工孔的主要技術(shù)要求。 加工三個(gè)直徑分別為 10， 11 和 12 的孔。 孔 12 與底面的平行度公差為 0.1mm。 工件材料為 ZL101 要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為（考慮廢品及備品率）年產(chǎn)量 6 萬(wàn)件，單班制生產(chǎn) (2) 工藝分析 加工三個(gè)孔時(shí)，孔的位置度公差為 0.1mm 根據(jù)組合機(jī)床用的工藝方法及能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，可采用如下的加工方案。 (3) 定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇 加工此工件的孔，以底面和側(cè)面的限制五個(gè)自由度，再以一個(gè)支承釘限制一個(gè)自由度，工件被完全定位。 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，而工件也是大批量生產(chǎn)，由于夾具在本設(shè)計(jì)中沒(méi)有考慮，因此在設(shè)計(jì)時(shí)就認(rèn)為是人工夾緊。 3 2.2.2 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 在機(jī)器上被加工零件的組合需要完成的處理操作，并應(yīng)保證加工精度，該方案主要是基于制造機(jī) 床。皮圈架座加工孔的精度要求高，采用鉸和銑組合的組合機(jī)床，工件各孔間的位置精度為 0.1mm,它的位置精度要求不是很高，安排加工時(shí)可以在一個(gè)安裝工位上對(duì)所有孔進(jìn)行一次的精加工。為了加工出表面粗糙度為 Ra1.6um 的孔。 提高原機(jī)床的制造精度和 精度的工件定位基準(zhǔn)和其他措施，以減少 加壓 變形 。為此，機(jī)床進(jìn)給采用液壓系統(tǒng)，人工夾緊。被加工零件圖如圖 2.1 所示。 皮圈架座組合機(jī)床及專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì) 圖 2.3 被加工零件圖 (2) 被加工零件的特點(diǎn) 這主要是指硬度加工部位的結(jié)構(gòu)和形狀的工件定位表面剛度特性的機(jī)床技術(shù)方案的材料，他們有一個(gè)重要的對(duì)系統(tǒng)的影響的部分 。此零件的材料是 ZL101、硬度 50HB、孔在整個(gè)零件上呈三角分布，孔的直徑分別為為 10mm、 11mm 和 12mm。 多孔同時(shí)加工 ，零件足夠的剛度，工件的不均勻力，振動(dòng)，和熱變形的影響可以忽略不計(jì) 。 一般情況下，孔的中心線的平面平行的定位和需要由一個(gè)或多個(gè)側(cè)面的框是適當(dāng)?shù)?，臥式加工工具，立式機(jī)適合于處理固定的基準(zhǔn)水平和垂直于參考平面的孔被加工的工件而不宜或高度處理較大的細(xì)長(zhǎng)工件安裝不方便 。對(duì)大型箱體件采用單工位機(jī)床加工較適宜，而 小零件大都是多臺(tái)加工 。 此零件的加工特點(diǎn)是中心線與定位基準(zhǔn)平面是平行的，并且定位基準(zhǔn)面是水平的?？椎姆植挤秶侨切螤?，一次加工完，該零件體積較小，采用單工位加工，因而選擇臥式單工位機(jī)床。 (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)線或小批量的生產(chǎn)特點(diǎn)設(shè)計(jì)的重要因素組合機(jī)床零部件的生產(chǎn)批次 。按設(shè)計(jì)要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為年生產(chǎn)量為 6 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 使用組合機(jī)床對(duì)車(chē)間布置情況、工序間的聯(lián)系、 使用組合機(jī)床工廠布局，工藝技術(shù)能力之間的聯(lián)系，使用 技術(shù)能力 和自然條件有一定的要求 。 綜合以上所述：通過(guò)對(duì)皮圈架座零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術(shù)要求、定位、夾緊方式、工 藝方法，并定出影響機(jī)床的總體布局和技術(shù)性能等方面的考慮，最終決定設(shè)計(jì)三軸頭單工位機(jī)床。 2.3 確定切削用量及選擇刀具 2.3.1 確定工序間余量 合理地確定工序余量，才能使加工過(guò)程順利進(jìn)行同時(shí)又能保證穩(wěn)定的加工精度。生產(chǎn)無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 中常用查表給出的組合機(jī)床對(duì)孔加工的工序余量，由于在本機(jī)床上一次加工完成，三孔在加工前的余量已經(jīng)確定為 0.61mm。 2.3.2 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)的多軸同步的加工組合機(jī)床，在大多數(shù)情況下，對(duì)于切削用量，它比一般通用機(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)是適合所有刀具的平均值。因此，為了與其適應(yīng)，同一主軸箱上的刀具主軸可設(shè)計(jì)成不同的轉(zhuǎn)速和不同的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（ mm/r），以滿足不同直徑的加工需要。 即： n1 f1=n2 f2= = ni fi=vf 式中： n1 、 n2 、 ni 各主軸轉(zhuǎn)速（ r/min） f1、 f2、 fi 各主軸進(jìn)給量（ mm/r） vf 動(dòng)力滑臺(tái)每分鐘進(jìn)給量（ mm/min） 由于皮圈架座孔的加工精度 、工件材料、工作條件、技術(shù)要求都是相同的。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：進(jìn)給量 f=0.2mm/r切削速度 v=20m/min，背吃刀量 ap=0.5mm。 2.3.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率 根據(jù)選定的切削用量（主要指切削速度 v 及進(jìn)給量 f）確定切削力，作為選擇動(dòng)力部件（滑臺(tái)）及夾具設(shè)計(jì)的依據(jù)；確定切削扭矩，用以確定主軸及其它傳動(dòng)件（齒輪，傳動(dòng)軸等）的尺寸；確定切削功率，用以確定主傳動(dòng)電動(dòng)（一般指動(dòng)力箱）功率，通過(guò)查表計(jì)算如下： 布氏硬度： HB =50HB 10 孔 切削扭矩： T=80.6D f0.68 ap0.79 HB0.6 （ 2.1） =80.6 100.83 0.20.68 0.50.79 500.6 =2056.8 N mm 切削力 ： F=0.6T/D （ 2.2） =0.6 2056.8/10 =123.4N 切削功率 ： P = D9740Tv （ 2.3） =2656.8 20/(9740 3.14 10) =0.1345Kw 皮圈架座組合機(jī)床及專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì) 11 孔 切削扭矩 ： T=80.6D f0.68 ap 0.79HB0.6 （ 2.4） =80.6 11 0.20.68 0.50.79 500.6 =2226.1N/mm 切削力 ： F=0.6T/D （ 2.5） =0.6 2226.1/10 =133.6N 切削功率 ： P = D9740Tv （ 2.6） =2226.1 20/(9740 3.14 10) =0.1323Kw 12 孔 切削扭矩 ： T=80.6D f0.68 ap 0.79HB0.6 （ 2.7） =80.6 12 0.20.68 0.50.79 500.6 =2392.8N/mm 切削力 ： F=0.6T/D （ 2.8） =0.6 2392.8/10 =133.6N 切削功率 ： P = D9740Tv （ 2.9） =2226.1 20/(9740 3.14 10) =0.1304Kw 式中 ： HB 布氏硬度 F 切削力（ N） D 鉆頭直徑（ mm） f 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（ mm/r） T 切削扭矩 (N mm) V 切削速度 （ m/min） P 切削功率 (kw) 2.3.4 選擇刀具結(jié)構(gòu) 皮圈架座 的布氏硬度為 50HB，刀具的材料選擇硬質(zhì)合金，為了使工作可靠、便于加工，選擇鉸銑組合刀具。孔加工刀具的長(zhǎng)度應(yīng)保證加工終了時(shí)刀具螺旋槽尾端與工件側(cè)面有 8 10mm 的距離，以便排出切屑和刀具磨損后有一定的向前的調(diào)整量。 2.4 組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制 機(jī)床總體設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容是對(duì)三軸頭單工位鉆床工藝方案及配置型式、結(jié)構(gòu)方案的確無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 定的有關(guān)問(wèn)題。下面就是 組合機(jī)床加工皮圈架座總體設(shè)計(jì)的另一個(gè)問(wèn)題，既總體設(shè)計(jì)方案用圖紙的形式表達(dá) “三圖一卡”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)率卡。 2.4.1 被加工零件工序圖 (1) 被加工零件工序圖的作用及內(nèi)容 被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示一臺(tái)組合機(jī)床完成的工藝內(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)、夾具部位及被加工零件的材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或成品狀況的圖紙，它不能由用戶提供的圖紙代替，而是在原零件圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床的 加工的內(nèi)容，加上必要的說(shuō)明繪制成的。這是一個(gè)組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，制造，使用，檢驗(yàn)和調(diào)整的重要技術(shù)文件的機(jī)器。皮圈架座用加工孔組合機(jī)床的被加工零件工序圖如 2.4 所示。 圖上主要內(nèi)容： 1）被加工零件的形狀，主要外廓尺寸和本機(jī)床要加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形位精度等技術(shù)要求，以及對(duì)上道工序的技術(shù)要求等。 2）本工序所選定的定位基準(zhǔn)、夾緊部位及夾緊方向。 3） 如果您需要一個(gè)中間處理向?qū)В撓驅(qū)?yīng)顯示在工件和中間結(jié)構(gòu)和尺寸的相關(guān)部分，以便檢查工件，夾具，刀具之間的相互干擾是否 相互干涉。 4）被加 工零件的名稱(chēng)、編號(hào)、材料、硬度及被加工部位的加上余量等。 (2) 繪制被加工零件工序圖的注意事項(xiàng) 1）為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定要突出被本機(jī)床的加工內(nèi)容。繪制時(shí)，應(yīng)按一定的比例，選擇足夠的視圖及剖視圖，突出加工部位（用粗實(shí)線），并把零件輪廓及與機(jī)床、夾具設(shè)計(jì)有關(guān)部位（用細(xì)實(shí)線）表清楚，凡本道工序保證的尺寸、角度等，均應(yīng)在尺寸數(shù)值下方面用粗實(shí)線標(biāo)記。如圖 2.2 中加工用的定位基準(zhǔn)，夾壓位置及方向，輔助支承均須用規(guī)定的符號(hào)表示出來(lái)。 皮圈架座組合機(jī)床及專(zhuān)用夾具設(shè)計(jì) 圖 2.4 被加工零件工序圖 附注： 1.被加工零件名稱(chēng)及編號(hào)：皮圈架座； 2.材料及硬度： ZL101 50HB； 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)系標(biāo)出。 圖 2.5 加工示意圖 2.4.2 加工示意圖 (1) 加工示意圖的作用和內(nèi)容 加工示意圖是被加工零件工藝方案在圖樣上的反映， 表示被加工零件在機(jī)床上的加工無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 過(guò)程，刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對(duì)位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等，是刀具、夾具、多軸箱、電氣和液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇動(dòng)力部件的主要依據(jù)，是整臺(tái)組合機(jī)床布局形式的原始要求，也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需的重要文件。圖 2.5 為皮圈架座上三孔臥式機(jī)床加工示意圖。 在圖上應(yīng)標(biāo)注的內(nèi)容： 1）機(jī)床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程。 2）工件、夾具、刀具及多軸箱端面之間的距離等。 3）主軸的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，尺寸及外伸長(zhǎng)度；刀具類(lèi)型，數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸、接桿、導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)尺寸；刀 具與導(dǎo)向裝置的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接方式，刀具應(yīng)按加工終了位置繪制。 (2) 繪制加工示意圖之前的有關(guān)計(jì)算 1）刀具的選擇 刀具選擇考慮加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素。刀具的選擇前已述及，此處就不在追述了。 2）初定主軸類(lèi)型、尺寸、外伸長(zhǎng)度 因?yàn)檩S的材料為 40Cr，剪切彈性模量 G=81.0GPa,剛性主軸取 1 4（ 0） m,所以B 取 2.316， 根據(jù)剛性條件計(jì)算主軸的直徑為： d B4T =2.316 4 .82392 =16.198mm （ 2.10） 式中： d 軸直徑（ mm） T 軸所承受的轉(zhuǎn)矩（ N mm） B 系數(shù) 本設(shè)計(jì)中所有主軸直徑皆取 d=20mm,主軸外伸長(zhǎng)度為： L=100mm， D/ 1d 為 20/12，內(nèi)孔長(zhǎng)度為： l1 =45mm. 3）確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸 從保證加工終了時(shí)主軸箱端面到工件端面間距離最小來(lái)確定全部聯(lián)系尺寸，加工示意圖聯(lián)系尺寸的標(biāo)注如圖 2.6 所示。其中最重要的聯(lián)系尺寸即工件端面到多軸箱端面之間的距離（圖中的尺寸 246mm） ,它等于刀具懸伸長(zhǎng)度、螺母厚度、主軸外伸長(zhǎng)度之和，再減去加工孔深度和切出值。 4）工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定 如圖 2.6 工作進(jìn)給長(zhǎng)度工L應(yīng)等于工件加工部 位長(zhǎng)度 L 與刀具切入長(zhǎng)度 1L 和切出長(zhǎng)度 2L 之和。切入長(zhǎng)度 1L 應(yīng)根據(jù)工件端面誤差情況在 5 10mm 之間選擇，誤差大時(shí)取大值，因此取 1L =5mm，切出長(zhǎng)度 2L =5+0.3 12=5+3.6 9mm,所以工L=5+44+9=58mm。 5）快進(jìn)長(zhǎng)度的確定 考慮實(shí)際加工情況，在未加工之前，保證工件表面與刀尖之間有足夠的工作空間，也就是快速退回行程須保證所有刀具均退回而不影響工件裝卸。這里取快速退回行程為 200mm，快退長(zhǎng)度等于快速引進(jìn)與工