機械制造裝備設計之組合機床總體設計

機械制造裝備設計主講人：李愛芝第一頁，共三十頁。4.3.4.1工件工序圖

4.3.4.2加工示意圖（刀具布置圖）

4.3.4.3機床聯(lián)系尺寸圖（外觀圖）

4.3.4.4機床生產(chǎn)率計算卡

4.3.4組合機床總體設計

第二頁，共三十頁。

4.3.4.1工件工序圖

根據(jù)選定的工藝方案，表示在一臺專用機床（組合機床）或自動線上完成的工藝內(nèi)容；加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度和技術要求；加工用的定位基準、夾壓部位；被加工工件的材料、硬度、重量和在本機床加工前的毛坯情況的圖紙。1．功用

⑴專用機床或組合機床設計和驗收的依據(jù)；⑵制造、使用時檢驗和調(diào)整機床的重要技術文件。第三頁，共三十頁。2．內(nèi)容：

⑴加工部位及其尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差及技術要求；⑵加工前工件的形狀、主要尺寸和已達到的技術要求；⑶標出加工用定位基準、夾壓部位和方向；⑷標出工件的名稱、編號、材料、硬度、質(zhì)量、加工余量、毛坯種類和精度。P391圖7-2：被加工零件工序圖第四頁，共三十頁。

3．繪制：突出本機床的加工內(nèi)容。⑴用細實線畫出工件的形狀和輪廓尺寸，設置中間導向時，應畫出工件內(nèi)部筋的布置和尺寸，以便檢查工件、夾具、刀具是否發(fā)生干涉及刀具通過的可能性；⑵用粗實線畫出加工部位，并標出加工表面尺寸、精度、表面粗糙度、位置尺寸。⑶生產(chǎn)線的工件工序圖按全線或工段來繪制，并表示出與輸送裝置有關的圖形、尺寸及精度要求。⑷注明工件加工對機床提出的特殊要求，用必要文字加以說明。①位置尺寸標注由定位基準標起，用直角坐標系標注→加工和檢查。當選用的定位基準和設計基準不重合時→尺寸鏈進行換算。②不對稱位置尺寸公差換算成對稱尺寸公差→進行夾具、主軸箱設計時確定導向孔和主軸孔的位置坐標尺寸。

對精鏜機床必須注明是否允許留有退刀痕跡及允許退刀槽的形狀（直線或螺旋線），要求孔表面不留螺旋刀痕且加工時由于引刀需要，應注明要求“主軸定位或工件（夾具）讓刀”；

孔的加工余量要求：階梯孔加工，大孔單邊余量應小于相鄰兩孔的半徑差→鏜刀通過；

對毛坯精度要求。第五頁，共三十頁。汽車變速器上蓋工件工序圖本工序加工要求:底面六個孔：上面五個孔：返回第六頁，共三十頁。4.3.4.2加工示意圖（刀具布置圖）：根據(jù)工藝流程繪制。

1．作用⑴反映工件的加工工藝方案，表示零件在機床上的加工過程；⑵是刀具、輔具布置圖；⑶是刀具、輔具、夾具、電氣、液壓、主軸箱等部件設計的重要依據(jù)；⑷是機床布局和機床性能的原始要求，是機床試車前對刀和調(diào)整的技術資料。第七頁，共三十頁。2．內(nèi)容圖7-4：加工示意圖實例⑴加工部位結(jié)構(gòu)尺寸、精度及分布情況；⑵采用刀具類型、數(shù)量、結(jié)構(gòu)、尺寸；⑶主軸的結(jié)構(gòu)類型、規(guī)格尺寸及外伸長度(與刀具或接桿連接部分結(jié)構(gòu));⑷選用標準或設計專用接桿、浮動卡頭（或萬向節(jié)）、導向裝置、攻絲靠模裝置、刀桿托架（如大鏜桿的托架）；⑸標明主軸、接桿（卡頭）、夾具（導向）與工件之間的聯(lián)系尺寸、配合及精度；⑹切削用量：根據(jù)機床要求的生產(chǎn)率及刀具、材料特點等，合理標注各主軸的切削用量；⑺機床的工作循環(huán)和工作行程（機床動力部件）；⑻工件的名稱、編號、材料、硬度、質(zhì)量、加工余量、冷卻潤滑、是否需要讓刀等；⑼工件加工部位向視圖，并在向視圖上編出孔號。第八頁，共三十頁。加工示意圖第九頁，共三十頁。3．繪制方法⑴按比例繪出工件加工部位和局部結(jié)構(gòu)的展開圖，工件的非加工部位用細實線，加工部位用粗實線。工件在圖中允許只畫加工部位；⑵刀具在圖中是加工終了位置；⑶同一個主軸箱上結(jié)構(gòu)尺寸相同的主軸可以只畫一根，但必須在主軸上標出軸號。⑷一般情況下，在加工示意圖上主軸分布可不按真實距離繪制。⑸標準的通用結(jié)構(gòu)，只畫出輪廓，并需標注規(guī)格代號。專用結(jié)構(gòu)，應畫剖視圖，并標出尺寸、精度及配合。⑹生產(chǎn)線的加工示意圖，一般每臺機床繪制一張，較短的線可以全線繪制一張。⑺工位和加工方位與機床布局想吻合。當軸數(shù)較多時，可采用縮小比例，用細實線畫出工件加工部位向視圖（加工表面用粗實線畫），并在向視圖上標注孔號。多孔同時加工時對相鄰距離很近的孔或需要設置徑向結(jié)構(gòu)尺寸較大導向裝置時需嚴格按比例繪制，以便檢查相鄰軸承、主軸、導向、輔具是否干涉。如接桿、浮動卡頭、攻絲靠模及絲錐卡頭、主軸箱的標準鉆、鏜主軸外伸部分等。如導向、刀桿托架、專用接桿等。返回第十頁，共三十頁。4.3.4.3機床聯(lián)系尺寸圖（外觀圖）表示機床的配置形式、機床各部件之間相對位置關系和運動關系的總體布局圖。1．作用：表明了機床的配置形式和布局；規(guī)定各部件的輪廓尺寸及相互間的裝配關系和運動關系；是開展各部件設計的依據(jù)。第十一頁，共三十頁。2．內(nèi)容⑴機床的配置形式和總體布局形式；⑵通用部件的型號和規(guī)格；⑶專用部件的輪廓尺寸；⑷工件和各部件間的主要聯(lián)系尺寸及反映部件運動尺寸（運動部件極限位置）；⑸機床部件的分組情況及行程；⑹電動機型號、功率、轉(zhuǎn)速。第十二頁，共三十頁。3．動力部件選擇——組合機床動力部件是用于傳遞動力實現(xiàn)工作運動的通用部件，是配置組合機床的基礎部件，包括：動力箱、切削頭（單軸頭）、動力滑臺（機械滑臺、液壓滑臺）。

主要指選擇型號合適的滑臺和動力箱（動力頭）

根據(jù)零件的加工工藝、機床配置形式、使用條件等因素選擇。應考慮主要問題：

第十三頁，共三十頁?！羟邢鞴β剩?/p>

根據(jù)切削用量進行計算，考慮傳動效率或空載功率損耗（空運轉(zhuǎn)損耗）和載荷附加功率損耗（摩擦損耗），作為選擇組合機床傳動用動力箱型號規(guī)格的依據(jù)?！暨M給力：每種規(guī)格的動力滑臺有其最大進給力的限制。選用時，應根據(jù)確定的切削用量計算出各主軸的軸向切削合力，確定動力滑臺的型號和規(guī)格應滿足：→考慮進給電機進給功率的大小。

第十四頁，共三十頁?！暨M給速度：

每種動力部件（滑臺）都有快速行程速度和最小進給量的規(guī)定?！焖龠M給速度應小于動力滑臺規(guī)定的快速行程速度；→工作進給速度應大于所選動力滑臺的最小進給速度?！糇畲笮谐蹋?/p>

選用動力部件時，必須考慮其最大允許行程，動力部件的行程→大于確定的總行程，否則對于液壓動力部件，必須加長油缸或滑座來滿足總行程要求。第十五頁，共三十頁?！艏庸ぞ扔绊懀骸鷦恿_的導軌形式

動力部件的導軌主要有矩形和矩形、矩形和三角（山）形結(jié)合兩種形式。矩形和矩形：用于一般帶導向引導刀具進行加工的機床和粗加工機床；矩形和三角形：剛性主軸加工或精加工機床。

第十六頁，共三十頁。4．機床配置形式：單工位、多工位組合機床生產(chǎn)線→多臺單工位機床組成，單工位機床常見配置形式：

單面臥式

雙面臥式第十七頁，共三十頁。

單面立式

三面臥式第十八頁，共三十頁。

立臥復合式

雙面傾斜式第十九頁，共三十頁。5．主要聯(lián)系尺寸確定：（1）裝料高度尺寸H：機床上工件安裝基面到機床底面的距離。根據(jù)工件大小和輸送線高度確定：一般臥式機床、組合機床、專用機床：（2）夾具輪廓尺寸（夾具底座的長、寬、高尺寸）

依據(jù)：工件的輪廓形狀和結(jié)構(gòu)；夾具定位裝置、夾緊機構(gòu)、導向裝置的布局空間；夾具底座與其它部件連接所需要尺寸。

夾具底座高度一般≥240mm第二十頁，共三十頁。（3）中間底座輪廓尺寸：

長、寬方向尺寸：中間底座上安裝夾具底座后四周應留有70～100mm寬切削液回收凹槽。

高度方向尺寸：考慮切屑儲存及排除，切削液的儲存。切削液池的容量≥5～15mm冷卻泵的流量，一般中間底座高度540～630mm。（4）主軸箱輪廓尺寸：

動力滑臺、動力箱、主軸箱應配套使用→主軸箱尺寸有一定限制。

一般鉆、鏜類組合機床主軸箱的厚度：

臥式→325mm；立式→340mm。第二十一頁，共三十頁。

確定主軸箱輪廓尺寸→寬度、高度和最低主軸高度：據(jù)工件需要加工孔的分布，安置齒輪要求的最小距離確定 。主軸箱寬度→

主軸箱高度→最低主軸中心至主軸箱底平面的距離→第二十二頁，共三十頁。主軸箱輪廓尺寸確定圖

第二十三頁，共三十頁。機床聯(lián)系尺寸圖返回第二十四頁，共三十頁。4.3.4.4生產(chǎn)率計算卡1．作用：

反映機床生產(chǎn)率和負荷率情況的表格，表明機床工作循環(huán)過程及每一個過程所用時間、切削過程所選擇的切削用量等。根據(jù)加工示意圖上所選定工作循環(huán)要求的工作行程、切削用量動力部件的快速和工進速度，計算機床的生產(chǎn)率并編制生產(chǎn)率計算卡。第二十五頁，共三十頁。2．生產(chǎn)率和負荷率的計算方法⑴單件作業(yè)時間：

機床加工一個工件所消耗的機動時間和輔助時間之和，是直接用于制造產(chǎn)品或零、部件所消耗的時間：第二十六頁，共三十頁。L1、L2

、L3—工進、快進、快退行程（mm）；Vf1、Vf2

、Vf3—工進、快進、快退速度；t1—空行程時間（快退和快進時間）；t2—死擋鐵停留時間；t3—工作臺轉(zhuǎn)位時間，一般取0.1min左右；t4—裝卸工件時間，一般取0.5～1.5min?！魧τ诙鄤恿︻^機床，以機動時間與輔助時間最長的動力頭為計算基礎，同時考慮各動力頭不重疊的工作時間。第二十七頁，共三十頁。⑵機床理想生產(chǎn)率與實際生產(chǎn)率①機床理想生產(chǎn)率：不考慮機床故障、維修情況下所能達到生產(chǎn)率→②機床實際生產(chǎn)率：用戶要求生產(chǎn)率→

N—零件年生產(chǎn)綱領，

T—機床年有效工作時間：③機床負荷率：第二十八頁，共三十頁。返回第二十九頁，共三十頁。內(nèi)容總結(jié)機械制造裝備設計。⑶生產(chǎn)線的工件工序圖按全線或工段來繪制，并表示出與輸送裝置有關的圖形、尺寸及精度要求。①位置尺寸標注由定位基準標起，用直角坐標系標注→加工和檢查。當選