機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-雙頭鉆擴(kuò)鉸專機(jī)設(shè)計(jì)—專機(jī)總體設(shè)計(jì)主軸箱設(shè)計(jì)【全套圖紙】

編編 號(hào)號(hào) 無(wú)錫太湖學(xué)院 畢畢業(yè)業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)（論論文文） 題目：題目： 雙頭鉆擴(kuò)鉸專機(jī)設(shè)計(jì)雙頭鉆擴(kuò)鉸專機(jī)設(shè)計(jì) 專機(jī)總體設(shè)計(jì)，主軸箱設(shè)計(jì)專機(jī)總體設(shè)計(jì)，主軸箱設(shè)計(jì) 信機(jī) 系系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專專 業(yè)業(yè) 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： （職稱：高級(jí)工程師 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠(chéng)誠(chéng) 信信 承承 諾諾 書(shū)書(shū) 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 雙頭鉆擴(kuò)鉸 專機(jī)設(shè)計(jì)專機(jī)總體設(shè)計(jì)，主軸箱設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指 導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論 文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級(jí)： 機(jī)械 93 學(xué) 號(hào)： 0923151 作者姓名： II 2013 年 5 月 25 日 I 無(wú)無(wú)錫錫太太湖湖學(xué)學(xué)院院 信信 機(jī)機(jī) 系系 機(jī)機(jī)械械工工程程及及自自動(dòng)動(dòng)化化 專專業(yè)業(yè) 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì)論論 文文 任任 務(wù)務(wù) 書(shū)書(shū) 一、題目及專題：一、題目及專題： 1、題目 雙頭鉆擴(kuò)鉸專機(jī)設(shè)計(jì) 2、專題 專機(jī)總體設(shè)計(jì)，主軸箱設(shè)計(jì) 二、課題來(lái)源及選題依據(jù)二、課題來(lái)源及選題依據(jù) 課題來(lái)源：無(wú)錫市惠發(fā)特精密制造機(jī)械有限公司 減震器鋁合金缸體的圖紙，加工要求（包括實(shí)物）。 材料：ZAlSi9Mg 缸體年產(chǎn)綱領(lǐng) 50000 件/年 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求：三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： 1、根據(jù)產(chǎn)品圖樣及樣品進(jìn)行工藝分析，選擇比較合理的工藝方案。 2、進(jìn)行專用機(jī)床總體設(shè)計(jì)， “三圖一卡”的設(shè)計(jì)與繪制即完成本工序的 工序圖、加工示意圖、機(jī)床總圖及床身部件圖，折合不少于 3 張 A0圖 紙。 3、編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，要求對(duì)機(jī)床的總體設(shè)計(jì)部分詳細(xì)分析說(shuō)明， 并包括必要的計(jì)算，文字簡(jiǎn)潔通順，重要公式數(shù)據(jù)應(yīng)標(biāo)明出處。字?jǐn)?shù) II 一萬(wàn)字左右。 4、專業(yè)英語(yǔ)翻譯一萬(wàn)字符左右 四、接受任務(wù)學(xué)生：四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 93 班班 姓名姓名 五、開(kāi)始及完成日期：五、開(kāi)始及完成日期： 自自 2012 年年 11 月月 12 日日 至至 2013 年年 5 月月 25 日日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）：六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）： 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 簽名簽名 簽名簽名 簽名簽名 教教研研室室主主任任 學(xué)科組組長(zhǎng)研究所學(xué)科組組長(zhǎng)研究所 所長(zhǎng)所長(zhǎng) 簽名簽名 系主任系主任 簽名簽名 2012 年年 11 月月 12 日日 III 摘摘 要要 組合機(jī)床是一種高效專用機(jī)床，有特定的使用條件。在確定設(shè)計(jì)機(jī)床前，應(yīng)該進(jìn)行 具體的經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析。加工同一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的零件，通常會(huì)有很多種工藝方案，不同的 方案會(huì)有不同的經(jīng)濟(jì)效果，影響技術(shù)經(jīng)濟(jì)的因素有很多，有時(shí)技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)的方案，經(jīng) 濟(jì)指標(biāo)不一定優(yōu)越。因此，需要對(duì)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)作綜合評(píng)價(jià)，選出優(yōu)化方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì) 效果評(píng)價(jià)，如果滿意即可決定。 本課題是雙頭鉆擴(kuò)鉸專機(jī)設(shè)計(jì)。其來(lái)源于惠發(fā)特精密機(jī)械有限公司。在設(shè)計(jì)中，通 過(guò)研究被加工零件的特點(diǎn)，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，對(duì)相關(guān)部件進(jìn)行選擇，從而確定機(jī)床 的總體布局。并繪制出被加工零件工序圖，加工示意圖，機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計(jì)算 卡。在此基礎(chǔ)上擬定了主軸箱的傳動(dòng)路線，設(shè)計(jì)了軸的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了皮帶輪及軸等相關(guān) 零件的強(qiáng)度，剛度校核，并繪制出主軸箱裝配圖。該機(jī)床對(duì)零件的兩端孔同時(shí)進(jìn)行加工， 加工的工藝性好，工件裝夾方便。采用滾珠絲杠導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)刀具進(jìn)給。工件采用 V 形塊定 位，液壓夾緊，一次裝夾完成不僅保證了孔的加工精度，而且還提高了加工效率，降低 了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：雙頭鉆擴(kuò)鉸專機(jī)；組合機(jī)床；主軸箱 IV Abstract Portfolio is a highly efficient machine for machine tools, there are specific conditions of use, in determining the design of machine tools, should carry out specific economic and technical analysis. Processing products with a mechanical parts, usually have a variety of programmes, the impact of technological and economic factors are many, sometimes technical indicators advanced programmes, economic indicators do not necessarily superior, therefore, need to On the technical, economic indicators for comprehensive evaluation, comprehensive views of the majority, elected Optimization of economic evaluation, if you satisfied with the decision. This topic is designed to face double-processing machine combinations. Its benefits from the special Precision Machinery , In the design: The study was part of the processing characteristics of the relevant data, the relevant components of choice to determine the overall layout of machine tools. And the mapping of processes to be processed parts map, diagram processing, machine size map and the associated productivity calculation card. On this basis the development of the spindle box of transmission lines, the design of the shaft structure, a pulley and shaft, and other relevant parts of the strength and stiffness Verification, and spindle box assembly to map out plans and related spare parts plans. Tool Guide to achieve a ball screw feed. Workpiece positioning using V-shaped blocks, hydraulic clamp, a fixture not only guarantee the completion of the hole processing precision, but also improve the processing efficiency and reduce the labor intensity of the workers. Key words: double-face processing; combination machine; Headstock V 目目 錄錄 摘 要.III ABSTRACTIV 目 錄 V 1 緒 論.1 1.1 惠發(fā)特精密機(jī)械有限公司簡(jiǎn)介.1 1.2 本設(shè)計(jì)任務(wù)簡(jiǎn)介.1 1.3 本設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到的要求1 2 機(jī)床總體設(shè)計(jì).2 2.1 工藝方案制定.2 2.1.1 工件和加工部位的主要要求2 2.1.2 擬定工藝路線2 2.1.3 二種工藝線路的比較與確定及其各分析其優(yōu)缺點(diǎn)6 2.1.4 安裝與夾緊方案的比較與確定，包括定位、夾緊、夾緊部位、形式等7 2.1.5 刀具、輔具的確定8 2.1.6 工序8 2.1.7 工序的集中與分散9 2.1.8 確定加工工藝路線9 2.1.9 加工工序卡片10 2.2 專機(jī)總體設(shè)計(jì).11 2.2.1 確定專機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式，切削力，切削功率、電動(dòng)機(jī)選擇等計(jì)算13 2.2.2 基本參數(shù)（尺寸）設(shè)計(jì)17 2.2.3 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)17 2.2.4 三圖一卡的設(shè)計(jì).19 3 主軸箱的設(shè)計(jì).27 3.1 主軸箱及其卸荷機(jī)構(gòu).27 3.2 主軸的結(jié)構(gòu)型式.28 3.2.1 主軸的構(gòu)造28 3.3 主軸的軸承選用.29 3.3.1 幾種軸承的比較29 3.3.2 軸承的安裝與定位30 3.4 主軸剛度計(jì)算.30 3.5 軸承壽命計(jì)算.31 3.6 電機(jī)的安裝.33 3.7 兩主軸箱等高與共線調(diào)節(jié).33 4 其他設(shè)計(jì).34 4.1 夾具.34 4.2 進(jìn)給系統(tǒng).34 VI 4.3 液壓原理.34 4.4 冷卻系統(tǒng).35 5 附件設(shè)計(jì)部分（床身部件）.36 5.1 對(duì)床身部件的具體要求.36 5.2 選擇床身部件的材料、毛胚制造方式.36 5.2.1 鑄造加工工藝36 5.2.2 焊接加工工藝36 5.3 對(duì)床身部件與其他部件聯(lián)系的方式確定.36 5.3.1 床身與其余部件的整體布局36 5.3.2 導(dǎo)軌安裝36 5.3.3 排屑及冷卻液回流37 5.3.4 起吊問(wèn)題37 5.4 床身部件加工工藝方案及工藝路線確定.37 5.4.1 加工工藝方案的比較與確定37 5.4.2 加工工藝路線39 5.5 技術(shù)要求說(shuō)明.39 6 結(jié)論與展望.41 致謝.42 參考文獻(xiàn).43 雙頭鉆擴(kuò)鉸專機(jī)設(shè)計(jì)專機(jī)總體設(shè)計(jì)，主軸箱設(shè)計(jì) 1 1 緒緒 論論 1.1 惠發(fā)特精密機(jī)械有限公司簡(jiǎn)介惠發(fā)特精密機(jī)械有限公司簡(jiǎn)介 無(wú)錫惠發(fā)特精密機(jī)械有限公司位于無(wú)錫市惠山區(qū)堰橋鎮(zhèn)工業(yè)園，公司生產(chǎn)工藝先進(jìn)， 設(shè)備齊全，技術(shù)力量雄厚。專門從事各種系列型號(hào)液壓機(jī)的生產(chǎn)，其各項(xiàng)性能指標(biāo)均已 達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品的水平。 公司全體員工秉承“追求卓越品質(zhì)，滿足客戶需求”的經(jīng)營(yíng)理念，不斷強(qiáng)化質(zhì)量管 理，堅(jiān)持跟蹤服務(wù)，已通過(guò)了 ISO9001：2000 國(guó)際質(zhì)量體系認(rèn)證，為各種內(nèi)燃機(jī)、電機(jī) 電器、汽車、摩托車、粉末冶金、軸承等良好組配創(chuàng)造了條件。同時(shí)還生產(chǎn)專用組合機(jī) 床、數(shù)控專用組合機(jī)床及三棍輪、二棍輪精密校直機(jī)。 1.2 本設(shè)計(jì)任務(wù)簡(jiǎn)介本設(shè)計(jì)任務(wù)簡(jiǎn)介 本設(shè)計(jì)是從事專業(yè)機(jī)床設(shè)計(jì)，包括總體設(shè)計(jì)、進(jìn)給系統(tǒng)、床身部件、液壓系統(tǒng)、主 軸箱設(shè)計(jì)。 課題來(lái)源于無(wú)錫市惠發(fā)特精密機(jī)械有限公司。本課題系機(jī)動(dòng)車減震器缸筒加工的專 用機(jī)床設(shè)計(jì)，對(duì)于摩托車及其這一類機(jī)動(dòng)車的減震器缸筒加工均有一定得參考價(jià)值，在 減震器行業(yè)技術(shù)更新中起相當(dāng)?shù)淖饔谩?此次畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)要求機(jī)床功能得到進(jìn)一步的完善，能夠提高零件的加工精度和加 工效率，能夠降低加工成本。該零件屬摩托車減震器用，其材料為鑄鋁，要求單班制生 產(chǎn)，年產(chǎn)量 5 萬(wàn)件。限于水平和經(jīng)驗(yàn)，不完善之處，敬請(qǐng)批評(píng)指正。 1.3 本設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到的要求本設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到的要求 1. 對(duì)缸體加工工藝（經(jīng)簡(jiǎn)化）方案的簡(jiǎn)要分析比較。 2. 完成本工序的工序圖，加工示意圖，機(jī)床總圖及床身部件圖。 3. 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，要求對(duì)機(jī)床的總體設(shè)計(jì)部分詳細(xì)分析說(shuō)明，并包括必要的計(jì)算， 文字簡(jiǎn)潔通順，重要公式數(shù)據(jù)應(yīng)注明出處。 4. 對(duì)制造廠家調(diào)研，了解其對(duì)質(zhì)量、成本要求，所設(shè)計(jì)的專機(jī)要結(jié)合廠方具體生產(chǎn) 條件。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 2 機(jī)床總體設(shè)計(jì)機(jī)床總體設(shè)計(jì) 2.1 工藝方案制定工藝方案制定 機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機(jī)械加工工藝過(guò)程和操作方法的工藝文件。 生產(chǎn)規(guī)模的大小，工藝水平的高低以及解決各種工藝問(wèn)題的方法和手段都要通過(guò)機(jī)械加 工工藝規(guī)程來(lái)體現(xiàn)。因此，機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要而又嚴(yán)肅的工作。為能具 體確切地說(shuō)明工藝過(guò)程，一般將機(jī)械加工工藝過(guò)程分為工序、安裝、工位、工步、走刀。 工藝方案制定正確與否，將決定機(jī)床能否達(dá)到“體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用 方便，效率高，質(zhì)量好”的要求，這是設(shè)計(jì)最重要的一步。 為使工藝方案制定的合理、先進(jìn)，必須認(rèn)真分析被加工的零件圖紙，深入現(xiàn)場(chǎng)全面 了解被加工零件的結(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 方式工藝方法和加工過(guò)程所采用的刀具，輔具，切屑用量。分析其優(yōu)缺點(diǎn)，總結(jié)設(shè)計(jì)， 制造，使用單位和操作者的豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以求理論緊密聯(lián)系實(shí)際，從而確定零件在 組合機(jī)床上完整的工藝（工序）內(nèi)容及方法，從而決定刀具種類，結(jié)構(gòu)型式，數(shù)量及切 屑用量等。 根據(jù)選定的工藝方案確定機(jī)床的配置形式，并制定出影響機(jī)床總體布局和技術(shù)性能 的主要部件結(jié)構(gòu)方案。既要考慮能實(shí)現(xiàn)工藝方案，以確保零件的加工精度，技術(shù)要求及 生產(chǎn)率；又要考慮機(jī)床的操作方便可靠，易于維修，且冷卻，排屑情況良好。 對(duì)于同一個(gè)零件的加工，可能會(huì)有各種不同的工藝方案和機(jī)床配置方案，在最后決 定采取哪種方案時(shí)，決不能草率，要全面地看問(wèn)題，綜合分析各方面的情況，進(jìn)行多種 對(duì)比，選擇最佳方案。 2.1.1 工件和加工部位的主要要求工件和加工部位的主要要求 被加工零件為棒狀鋁合金：MgZAlSi9 牌號(hào)：MgZAlSi9 代號(hào)：ZL104 鑄造方法 ：金屬型 熱處理： 淬火+人工時(shí)效 力學(xué)性能：抗拉強(qiáng)度b/MPa：145 伸長(zhǎng)率 5(%)：2 布氏硬度 HBS(5/250/30)：70 鑄鋁合金應(yīng)具有良好的鑄造性能，其成分應(yīng)接近共晶點(diǎn)。 雙孔加工：左端 14.5，表面粗糙度 Ra=6.3 微米 右端階梯孔 最大 43，最小 35，表面粗糙度 Ra=6.3 微米 其他技術(shù)要求見(jiàn)零件圖，要求年產(chǎn)量為 5 萬(wàn)件，單班制生產(chǎn)。實(shí)物圖如圖2.1。 圖 2.1 實(shí)物圖 雙頭鉆擴(kuò)鉸專機(jī)設(shè)計(jì)專機(jī)總體設(shè)計(jì)，主軸箱設(shè)計(jì) 3 2.1.2 擬定工藝路線擬定工藝路線 根據(jù)廠方要求，該零件有兩種加工方案，一是先加工深孔再加工雙端面孔，二是先 加工雙端面孔再加工深孔。 2.1.2.1 機(jī)床設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求機(jī)床設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求 (1) 工藝范圍 機(jī)床的工藝范圍只要取決于其使用于是生產(chǎn)模式。如使用于大批量生產(chǎn)模式，工序 分散，一臺(tái)機(jī)床僅需對(duì)一種工件完成一道或幾道工序的加工，工藝范圍窄，但要求加工 效率高，自動(dòng)化程度高，應(yīng)采用專業(yè)機(jī)床。如使用于單件小批量生產(chǎn)模式，工序集中， 要求機(jī)床具有較寬的加工范圍，對(duì)加工效率和自動(dòng)化程度的要求相對(duì)低一些，應(yīng)采用普 通機(jī)床或通用機(jī)床。在多品種小批量生產(chǎn)模式，要求機(jī)床能適應(yīng)多品種工件的加工，具 有一定的工藝范圍，較高 的加工效率和自動(dòng)化程度，應(yīng)采用專門化機(jī)床。 機(jī)床的工藝范圍直接影響到機(jī)床結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，設(shè)計(jì)制造成本，加工效率和自動(dòng) 化程度。對(duì)于生產(chǎn)率，就機(jī)床本身而言，工藝范圍增加，可能會(huì)使加工效率下降，但就 工件的制造全過(guò)程而言，機(jī)床工藝范圍的增加，將會(huì)減少工件的裝卸次數(shù)，減少安裝， 搬運(yùn)等輔助時(shí)間，有可能使總的生產(chǎn)率提高。數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)較好地解決了上述矛盾。 萬(wàn)能數(shù)控機(jī)床是能進(jìn)行自動(dòng)化加工的通用機(jī)床， ，其工藝范圍往往比普通通用機(jī)床還寬， 專用數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度卻比普通專用機(jī)床還高，因此數(shù)控機(jī)床不僅可使用 于多品種。 小批量生產(chǎn)模式，現(xiàn)已逐步推廣應(yīng)用于大批量生產(chǎn)模式。 (2) 柔性 機(jī)床的柔性是指其適應(yīng)加工對(duì)象變化的能力。隨著時(shí)常經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)機(jī)床機(jī)器組 成的生產(chǎn)線的柔性要求越來(lái)越高。機(jī)床的柔性包括空間上的柔性和時(shí)間上的柔性。所謂 空間柔性是指一臺(tái)機(jī)床的工藝范圍相當(dāng)于多臺(tái)機(jī)床的工藝范圍，即機(jī)床的運(yùn)動(dòng)功能和刀 具的數(shù)目較多，工藝范圍較廣，機(jī)床能夠在同一時(shí)期內(nèi)完成。 多品種加工的能力。所謂時(shí)間上的柔性也就是結(jié)構(gòu)柔性，指的是在不同時(shí)期，機(jī)床 各部件經(jīng)過(guò)重新變化快的要求。為現(xiàn)實(shí)這項(xiàng)功能，在單位或極小批量生產(chǎn) FMS 作業(yè)線上， 可通過(guò)識(shí)別裝置對(duì)待加工的工件進(jìn)行識(shí)別，并根據(jù)其加工要求，在較短的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)地 對(duì)機(jī)床功能進(jìn)行重構(gòu)。要重構(gòu)在較短的時(shí)間內(nèi)完成，要求機(jī)床的功能部件具有快速分離 與組合的功能。 (3) 與物流系統(tǒng)的可接近性 可接近性是指機(jī)床與物流系統(tǒng)之間進(jìn)行物料（工件，刀具，切屑等）流動(dòng)的方便程 度。對(duì)于普通機(jī)床，是由人工進(jìn)行物料流動(dòng)的，要求機(jī)床的使用，操作，清理和維護(hù)方 便和安全。對(duì)于自動(dòng)化制造系統(tǒng)，是采用工件傳送帶，自動(dòng)換刀系統(tǒng)和自動(dòng)排屑系統(tǒng)等 裝置自動(dòng)進(jìn)行流動(dòng)的，要求機(jī)床的結(jié)構(gòu)便于物料的自動(dòng)流動(dòng)，可靠性好。 (4) 剛度 機(jī)床的剛度是指加工過(guò)程中，在切削力的作用下，抵抗刀具相對(duì)于工作在影響加工 精度方向變形的能力。剛度包括靜態(tài)剛度，動(dòng)態(tài)剛度，熱態(tài)剛度。機(jī)床的剛度直接影響 機(jī)床的加工精度和生產(chǎn)率，因此機(jī)床應(yīng)有足夠的剛度。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 (5) 精度 要保證能加工出一定精度的工件，作為工作母機(jī)的機(jī)床必須具有更高的精度要求。 機(jī)床精度分為機(jī)床本身的精度，即空載條件下的精度（包括幾何精度，運(yùn)動(dòng)精度，傳動(dòng) 精度，定位精度等）和工作精度（加工精度） 。 (6) 生產(chǎn)率 機(jī)床的生產(chǎn)率通常是指單位時(shí)間內(nèi)機(jī)床所能加工的工件數(shù)量。機(jī)床的切屑效率越高， 輔助時(shí)間越短，則它的生產(chǎn)率越高。它是衡量生產(chǎn)技術(shù)的先進(jìn)性，生產(chǎn)組織的合理性和 工人勞動(dòng)積極性的重要指標(biāo)之一。對(duì)用戶而言，使用高效率機(jī)床，可以降低工件的加工 成本。 (7) 自動(dòng)化 自動(dòng)化機(jī)床可在無(wú)人工干預(yù)的情況下，按規(guī)定的動(dòng)作要求，通過(guò)機(jī)械，電子或計(jì)算機(jī) 的控制，自動(dòng)完成全部或部分的加工。機(jī)床的自動(dòng)化程度越高，加工精度的穩(wěn)定性越好， 還可以有效地降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，便于一個(gè)工人看管多臺(tái)機(jī)床，大大地提高勞動(dòng)生產(chǎn) 率。 (8) 成本 成本感念貫穿在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期內(nèi)，包括設(shè)計(jì)，制造，包裝，運(yùn)輸，使用維護(hù)， 再利用和報(bào)廢處理等費(fèi)用，是衡量產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要指標(biāo)，應(yīng)盡可能在保證機(jī)床性 能要求的前提下，提高其性能價(jià)格比。 (9) 生產(chǎn)周期 生產(chǎn)周期（包括產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和制造周期）是衡量產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要指標(biāo)，為了快 速響應(yīng)市場(chǎng)需求變化，應(yīng)盡可能縮短機(jī)床的生產(chǎn)周期。這就要求盡可能采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方 法，縮短新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期；盡可能采用現(xiàn)代制造和管理技術(shù)，縮短制造周期。 2.1.2.2 機(jī)床設(shè)計(jì)方法機(jī)床設(shè)計(jì)方法 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)需求的變化，機(jī)床的設(shè)計(jì)理論和技術(shù)也在不斷的發(fā)展。 計(jì)算機(jī)技術(shù)和分析技術(shù)的飛速進(jìn)步，為機(jī)床設(shè)計(jì)方法的發(fā)展提供了有力的技術(shù)支撐。計(jì) 算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助工程已在機(jī)床設(shè)計(jì)的各個(gè)階段得到了應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)的經(jīng) 驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，使機(jī)床設(shè)計(jì)由傳統(tǒng)的人工設(shè)計(jì)向計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，由定性設(shè)計(jì)向定量設(shè)計(jì)， 有靜態(tài)和線性分析向動(dòng)態(tài)和非線性分析，由可行性設(shè)計(jì)向最佳設(shè)計(jì)過(guò)渡。 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，使得機(jī)床的傳動(dòng)與結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變化。伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可 以方便地實(shí)現(xiàn)機(jī)床的單軸運(yùn)動(dòng)及多軸聯(lián)動(dòng)，從而可以省去復(fù)雜笨重的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，使 其結(jié)構(gòu)及布局產(chǎn)生很大的變化。 隨著生產(chǎn)的發(fā)展，社會(huì)需求也在發(fā)生變化。在機(jī)械制造業(yè)中，小批量生產(chǎn)需求日益 增加，因此出現(xiàn)了與之相適應(yīng)的 FMS（柔性制造系統(tǒng)）等先進(jìn)制造系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床是 FMS 的核心裝備。前期的 FMS，可以說(shuō)是“以機(jī)床為主的系統(tǒng)” ，即根據(jù)現(xiàn)有機(jī)床的特 點(diǎn)來(lái)構(gòu)成 FMS。但是，傳統(tǒng)的機(jī)床（包括數(shù)控機(jī)床）設(shè)計(jì)時(shí)并未考慮到它在 FMS 中的應(yīng) 用，因此在功能上制約了 FMS 的發(fā)展。 FMS 的發(fā)展對(duì)機(jī)床提出了新的要求，要求機(jī)床設(shè)計(jì)向“以系統(tǒng)為主的機(jī)床設(shè)計(jì)發(fā)展” 方向發(fā)展，即在機(jī)床設(shè)計(jì)時(shí)就要考慮他如何更好地適應(yīng) FMS 等先進(jìn)制造系統(tǒng)的要求，例 雙頭鉆擴(kuò)鉸專機(jī)設(shè)計(jì)專機(jī)總體設(shè)計(jì)，主軸箱設(shè)計(jì) 5 如要求具有時(shí)空柔性，與物流的可接近性等等，這就對(duì)機(jī)床設(shè)計(jì)的方法學(xué)提出了新的要 求。 機(jī)床的設(shè)計(jì)方法是根據(jù)其設(shè)計(jì)類型而定的。通用機(jī)床采用系列化設(shè)計(jì)方法。系列中 基型產(chǎn)品為創(chuàng)新設(shè)計(jì)類型，其他為變型設(shè)計(jì)類型。有些機(jī)床，如組合機(jī)床為組合設(shè)計(jì)類 型。 在創(chuàng)新設(shè)計(jì)類型中，機(jī)床總體方案（包括運(yùn)動(dòng)功能方案和結(jié)構(gòu)布局方案）的產(chǎn)生方 法可采用分析式設(shè)計(jì)（又稱試行設(shè)計(jì)）或創(chuàng)成式設(shè)計(jì)（又稱解析式設(shè)計(jì)） 。前者是用類比 分析，推理方法產(chǎn)生方案，是目前創(chuàng)新設(shè)計(jì)一般采用的方法，后者則用創(chuàng)成解析的方法 生成方案，創(chuàng)新能力強(qiáng)，這種方法尚在研究發(fā)展之中。 2.1.2.3 機(jī)床設(shè)計(jì)步驟機(jī)床設(shè)計(jì)步驟 機(jī)床的類型和要求不同，設(shè)計(jì)步驟也不同。按新的原理進(jìn)行加工的機(jī)床應(yīng)按創(chuàng)新設(shè) 計(jì)的步驟進(jìn)行；成系列的機(jī)床產(chǎn)品應(yīng)按系列化設(shè)計(jì)的步驟進(jìn)行；通用化程度較高的機(jī)床 產(chǎn)品，例如組合機(jī)床應(yīng)按模塊化設(shè)計(jì)的步驟進(jìn)行。 (1) 確定結(jié)構(gòu)原理 根據(jù)初步設(shè)計(jì)方案，確定被設(shè)計(jì)機(jī)床的結(jié)構(gòu)原理方案的主要內(nèi)容包括： 用途：即機(jī)床的工藝范圍，包括加工件的材料類型，形狀，質(zhì)量和尺寸范圍等。 生產(chǎn)率：包括加工件的類型，批量及所要求的生產(chǎn)率。 性能指標(biāo)：加工件要求的精度（用戶定貨設(shè)計(jì)）或機(jī)床的精度，剛度，熱變形，噪 聲等性能指標(biāo)。 主要參數(shù)：即確定機(jī)床的加工空間和主要參數(shù)。 驅(qū)動(dòng)方式：機(jī)床的驅(qū)動(dòng)方式有電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)方式。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式中又有 普通電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)與伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)方式的確定不僅與機(jī)床的成 本有關(guān)，還將直接影響傳動(dòng)方式的確定。 結(jié)構(gòu)原理：主要零部件應(yīng)滿足的要求和結(jié)構(gòu)原理，有時(shí)還需進(jìn)行草圖設(shè)計(jì)，確定關(guān) 鍵零部件自制還是外協(xié)。 成本及生產(chǎn)周期：無(wú)論是訂貨還是工廠規(guī)劃產(chǎn)品，都應(yīng)確定成本及生產(chǎn)周期方面的 指標(biāo)。 (2) 總體設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì)的內(nèi)容 運(yùn)動(dòng)功能設(shè)計(jì)：包括確定機(jī)床所需運(yùn)動(dòng)的個(gè)數(shù)，形式（直線運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)） ，功能 （主運(yùn)動(dòng)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，其它運(yùn)動(dòng)）及排列順序，最后畫(huà)出機(jī)床的運(yùn)動(dòng)功能圖。 基本參數(shù)設(shè)計(jì)：包括尺寸參數(shù)，運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì)。 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)：包括傳動(dòng)方式，傳動(dòng)原理圖及傳動(dòng)系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)。 總體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)：包括運(yùn)動(dòng)功能分配，總體布局結(jié)構(gòu)形式及總體結(jié)構(gòu)方案圖設(shè)計(jì)。 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)：包括控制方式及控制原理，控制系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)。 總體方案綜合評(píng)價(jià)與選擇 在總體方案設(shè)計(jì)階段，對(duì)其各種方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，從中選擇較好的方案。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 對(duì)所選擇的方案進(jìn)行進(jìn)一步修改或優(yōu)化，確定最終方案。上述設(shè)計(jì)內(nèi)容，在設(shè)計(jì)過(guò)程中 要交叉進(jìn)行。 (3) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)，確定各主要結(jié)構(gòu)的原理方案，設(shè)計(jì)部件裝配圖，對(duì)主要零件 進(jìn)行分析計(jì)算或優(yōu)化，設(shè)計(jì)液壓原理和相應(yīng)的液壓部件裝配圖，設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)原理 圖和相應(yīng)的電氣安裝接線圖，設(shè)計(jì)和完善機(jī)床總裝圖和總聯(lián)系尺寸圖。 (4) 工藝設(shè)計(jì) 該機(jī)床的全部自制零件圖，編制標(biāo)準(zhǔn)件，通用件和自制件明細(xì)表，撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)， 使用說(shuō)明書(shū)，指定機(jī)床的檢驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)文檔。 (5) 機(jī)床整機(jī)綜合評(píng)價(jià) 對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)床進(jìn)行整機(jī)性能分析和綜合評(píng)價(jià)?？蓪?duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)床進(jìn)行計(jì)算機(jī)建模， 得到所謂的數(shù)學(xué)化樣機(jī)，又稱虛擬樣機(jī)。采用虛擬樣機(jī)對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)床進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真， 在實(shí)際樣機(jī)試造出來(lái)之前對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，可以大大減少新產(chǎn)品研制的風(fēng)險(xiǎn)，縮短研 制的周期，提高研制的質(zhì)量。 (6) 定型設(shè)計(jì) 在上述步驟（三）完成后，可進(jìn)行實(shí)物樣機(jī)的制造，實(shí)驗(yàn)及評(píng)論。根據(jù)實(shí)物樣機(jī)的 評(píng)論結(jié)果進(jìn)行修改設(shè)計(jì)，最終完成產(chǎn)品的定型設(shè)計(jì)。 2.1.3 二種工藝線路的比較與確定及其各分析其優(yōu)缺點(diǎn)二種工藝線路的比較與確定及其各分析其優(yōu)缺點(diǎn) 2.1.3.1 先加工深孔方案及工藝路線先加工深孔方案及工藝路線 根據(jù)加工深孔時(shí)工件旋轉(zhuǎn)而刀具不轉(zhuǎn)的原理，此方案在先加工深孔時(shí)需要一個(gè)導(dǎo)航 設(shè)備，以確保刀具能夠精準(zhǔn)地校準(zhǔn)工件中心。在工件夾緊方面，工件左面可考慮選用三 爪卡盤夾具，這樣可以帶動(dòng)工件高速旋轉(zhuǎn)。由于深孔加工的特殊要求，工件若只夾緊一 側(cè)，會(huì)由于震動(dòng)而導(dǎo)致誤差偏大，達(dá)不到工件的精度要求。故而需要設(shè)計(jì)一輔助夾具， 用來(lái)夾緊工件的另一側(cè)，以確保工件能夠達(dá)到廠方要求。但由于工件需要高速旋轉(zhuǎn)，此 輔助夾具也必須能夠高速旋轉(zhuǎn)。這一特殊要求將給此輔助夾具的設(shè)計(jì)帶來(lái)相當(dāng)大的困難， 暫考慮以同樣的三爪卡盤來(lái)夾緊工件的另一側(cè)。由于深孔加工對(duì)刀具的特殊要求，刀具 在加工時(shí)需要一個(gè)導(dǎo)航設(shè)備，以避免刀具在加工時(shí)產(chǎn)生較大的偏移。經(jīng)這樣考慮，輔助 夾具和導(dǎo)航設(shè)備的安裝又將是另一難題。若將此兩個(gè)設(shè)備以前后順序安裝于同一板墊上， 則或多或少會(huì)影響加工精度。 現(xiàn)在來(lái)考慮加工兩端面孔。我們要求兩端面孔要同時(shí)加工，這樣不僅可以提高工作 效率，對(duì)兩端孔的中心線的合一也能夠很好的解決，避免了先后加工兩端面孔時(shí)由于拆 卸工件所帶來(lái)的認(rèn)為誤差。由于這一要求，所以對(duì)夾具的設(shè)計(jì)要進(jìn)行一番考慮?，F(xiàn)設(shè)計(jì) 夾具為臂桿式，左右各一個(gè)，如“T”型狀，利用液壓缸夾緊，簡(jiǎn)圖如圖 2.2。 雙頭鉆擴(kuò)鉸專機(jī)設(shè)計(jì)專機(jī)總體設(shè)計(jì)，主軸箱設(shè)計(jì) 7 圖 2.2 夾具簡(jiǎn)圖 綜上所述，此方案需消耗人力，才力和資源比較大，成本高，方案實(shí)行比較困難。 2.1.3.2 先加工兩端孔的方案及工藝路線先加工兩端孔的方案及工藝路線 兩端面孔的加工要求同步進(jìn)行，并在同時(shí)間內(nèi)完成加工任務(wù)，在刀具設(shè)計(jì)方面同上 方案。現(xiàn)在來(lái)考慮加工深孔。深孔加工要求工件高速旋轉(zhuǎn)，上一方案考慮用三爪卡盤夾 緊兩端面里帶動(dòng)工件完成高速運(yùn)轉(zhuǎn)。此方案在實(shí)際亦不可行，現(xiàn)由于工件兩端面孔已經(jīng) 加工完成，故可考慮用頂針頂住工件左端面孔，依靠機(jī)床結(jié)構(gòu)對(duì)工件向左的緊壓力所產(chǎn) 生的摩擦力帶動(dòng)工件高速運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)工件右端面孔的特征，可以設(shè)計(jì)一個(gè)刀具導(dǎo)向套， 利于機(jī)床部件運(yùn)動(dòng)給工件一個(gè)向左的壓緊力。 圖 2.3 刀具導(dǎo)向套簡(jiǎn)圖 這樣便可以成功地解決工件高速運(yùn)轉(zhuǎn)所帶來(lái)的夾具設(shè)計(jì)困難問(wèn)題。此方案不僅方便 可行，而且成本低，運(yùn)用合理，完全能夠滿足加工要求。 2.1.4 安裝與夾緊方案的比較與確定，包括定位、夾緊、夾緊部位、形式等安裝與夾緊方案的比較與確定，包括定位、夾緊、夾緊部位、形式等 在同一個(gè)工序中，工件每定位和夾緊一次所完成的那部分加工稱為一個(gè)安裝。此次 全部工序的完成需要兩次定位和夾緊。如表 2-1 所示。 表 2-1 鋁合金缸筒的工序和安裝 工序號(hào)安 裝 號(hào)安 裝 內(nèi) 容設(shè) 備 11左右兩端鉆孔專業(yè)鉆床 22加工深孔專業(yè)鉆床 2.1.4.1 定位定位 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 在制定工件的工藝規(guī)程時(shí)，已經(jīng)初步考慮了加工中的工藝基準(zhǔn)問(wèn)題，有時(shí)還繪制了 工序簡(jiǎn)圖。設(shè)計(jì)夾具時(shí)原則上應(yīng)選該工藝基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)。 工件以外圓柱表面定位有兩種形式，一種是定心定位，另一種是支承定位。 (1) 定心定位 與工件以圓柱孔定心類似，用各種卡頭或彈性筒夾代替心軸或柱銷， 來(lái)定位和夾緊工件的外圓。有時(shí)也可以采用套筒和錐套來(lái)定位。 (2) V 型塊定位 工件外圓以 V 型塊定位是最常見(jiàn)的定位方式之一，兩斜面夾角有 60、90、120等，90V 型塊使用最廣泛，其定位精度和定位穩(wěn)定性介于 60和 120V 型塊之間，精度比 60V 型塊高，穩(wěn)定性比 120V 型塊高。使用 V 型塊定位的 優(yōu)點(diǎn)是對(duì)中性好，可用于非完整外圓柱表面定位。V 型塊有長(zhǎng)短之分，長(zhǎng) V 型塊限制 4 個(gè)自由度，其寬度 B 與圓柱直徑 D 之比 B/D1，短 V 型塊只能限制兩個(gè)自由度，其寬 度有時(shí)僅 2mm。它們均已標(biāo)準(zhǔn)化，可以選用，特殊場(chǎng)合也可以自行設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)采用的是 V 型塊定位的方式。 2.1.4.2 夾緊夾緊 設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)一般應(yīng)遵循以下主要原則： (1) 夾緊必須保證定位準(zhǔn)確可靠，而不能破壞定位； (2) 工件和夾具變形必須在允許的范圍內(nèi)； (3) 夾緊機(jī)構(gòu)必須可靠。夾緊機(jī)構(gòu)各元件要有足夠的強(qiáng)度和剛度，手動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)必須 保證自鎖，機(jī)動(dòng)夾緊應(yīng)有聯(lián)鎖保護(hù)裝置，夾緊行程必須足夠； (4) 夾緊機(jī)構(gòu)操作必須安全、省力、方便、迅速、符合工人操作習(xí)慣； (5) 夾緊機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度、自動(dòng)化程度必須與生產(chǎn)綱領(lǐng)和工廠的條件相適應(yīng)。 氣動(dòng)夾緊裝置采用空氣作為夾緊裝置的動(dòng)力源。壓縮空氣具有粘度小，不污染，傳 送分配方便的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是夾緊力比液壓夾緊小，一般壓縮空氣工作壓力為 0.40.6MPa，結(jié)構(gòu)尺寸較大，有排氣噪音。 液壓夾緊裝置的工作原理和結(jié)構(gòu)基本上與氣動(dòng)夾緊裝置相似，它與氣動(dòng)夾緊裝置相 比有下列優(yōu)點(diǎn)： 壓力油工作壓力可達(dá) 6MPa，因此液壓缸尺寸小，不需增力機(jī)構(gòu)，夾緊裝置緊湊。 壓力油具有不可壓縮性，因此夾緊裝置剛度大，工作平穩(wěn)可靠。 液壓夾緊裝置噪聲小。 其缺點(diǎn)是需要有一套供油裝置，成本要相對(duì)高一些。因此適用于具有液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 的機(jī)床和切削力較大的場(chǎng)合。本設(shè)計(jì)采用的是液壓夾緊裝置。 2.1.5 刀具、輔具的確定刀具、輔具的確定 孔加工復(fù)合刀具是由兩把或兩把以上單個(gè)孔加工刀具結(jié)合在一個(gè)刀體上形成的專用 刀具。這種刀具在組合機(jī)床及其自動(dòng)線上獲得廣泛使用，一般需要進(jìn)行專門設(shè)計(jì)。 孔加工復(fù)合刀具在組合機(jī)床及其自動(dòng)線上能獲得廣泛應(yīng)用，因?yàn)樗哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)： （1）生產(chǎn)效率高：用同類工藝復(fù)合刀具同時(shí)加工幾個(gè)表面時(shí)，能使機(jī)動(dòng)時(shí)間重合； 用不同類型工藝復(fù)合刀具對(duì)一個(gè)或幾個(gè)表面進(jìn)行順序加工時(shí)，能減少（換刀等）的輔助 時(shí)間。因此，使用孔加工復(fù)合刀具能大大提高生產(chǎn)效率。 （2）加工精度高：用孔加工復(fù)合刀具能使工件被加工表面之間獲得較高的位置精度 雙頭鉆擴(kuò)鉸專機(jī)設(shè)計(jì)專機(jī)總體設(shè)計(jì)，主軸箱設(shè)計(jì) 9 （如孔的同軸度、孔與端面垂直度等） ，還能減少工件的安裝次數(shù)和定位誤差，有利于提 高工件加工精度和表面質(zhì)量。 （3）加工成本低：用孔加工復(fù)合刀具可方便工序集中，從而減少工序或工位數(shù)量。 對(duì)自動(dòng)加工生產(chǎn)則可以大大節(jié)省投資，同時(shí)對(duì)工人的操作水平要求也較低。 （4）加工范圍廣：用孔加工復(fù)合刀具不僅可以在實(shí)心材料上加工出孔，也可以對(duì)已 有孔進(jìn)行擴(kuò)孔。既能加工圓柱孔、圓錐孔、螺紋孔、臺(tái)階孔以及相隔一定距離的同軸孔， 還可以锪凸臺(tái)、深孔平面等。 但是，孔加工復(fù)合刀具與單個(gè)刀具相比較，不僅需要專門設(shè)計(jì)、制造，同時(shí)刃磨也 比較麻煩。因此，孔加工復(fù)合刀具多用于成批大量生產(chǎn)的組合機(jī)床和自動(dòng)線上。應(yīng)該指 出，如果復(fù)合刀具的設(shè)計(jì)、制造、刃磨、使用不當(dāng)或在刀具管理上缺乏相應(yīng)的措施，也 難以得到預(yù)期的加工效果。綜上所述，本設(shè)計(jì)采用的是孔加工復(fù)合刀具。 2.1.6 工序工序 機(jī)械加工工藝過(guò)程的工序是指：一個(gè)（或一組）工人在一個(gè)工作地點(diǎn)對(duì)一個(gè)（或同 時(shí)對(duì)幾個(gè)）工件連續(xù)完成的那一部分加工過(guò)程。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所要加工零件，為了簡(jiǎn)化 課題，零件圖已作抽象處理，只標(biāo)出內(nèi)孔結(jié)構(gòu)以便工藝分析，其余次要結(jié)構(gòu)均簡(jiǎn)略。加 工零件的零件圖如圖 2.4。 圖 2.4 零件圖（已抽象） 其加工內(nèi)容是： 對(duì)左右兩端鉆孔 加工深孔 去毛刺 這些加工內(nèi)容安排在 3 個(gè)工序中完成，如表 2-2 所示。 表 2-2 鋁合金缸筒工序安排方案 工 序 號(hào)工 序 內(nèi) 容設(shè) 備 1對(duì)左右兩端鉆孔專業(yè)鉆床 2加工深孔專業(yè)鉆床 3手工去毛刺 2.1.7 工序的集中與分散工序的集中與分散 同一工件，同樣的加工內(nèi)容可以安排兩種不同的形式的工藝規(guī)程：一種是工序集中， 另一種是工序分散。 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 工序集中有利于保證各加工面相互位置精度要求，有利于采用高生產(chǎn)率機(jī)床，節(jié)省 安裝工件的時(shí)間，減少工件的搬動(dòng)次數(shù)。工序分散可使每個(gè)工序使用的設(shè)備和夾具比較 簡(jiǎn)單，調(diào)整，對(duì)刀也比較容易，對(duì)操作工人的技術(shù)水平要求比較低。 采用高效自動(dòng)化機(jī)床,以工序集中的形式組織生產(chǎn),除了具有上述工序集中的優(yōu)點(diǎn)以外, 生產(chǎn)適應(yīng)強(qiáng),因而雖然設(shè)備價(jià)格昂貴,但仍然受到愈來(lái)愈多的重視。綜上所述,此次加工采用 的是工序集中的工藝規(guī)程。 2.1.8 確定加工工藝路線確定加工工藝路線 根據(jù)上述內(nèi)容,對(duì)各種方案的比較，選用先加工兩端面孔再加工深孔這一方案比較合 理，也比較科學(xué)，這一方案不僅降低了生產(chǎn)成本,提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)也容易完成加工 任務(wù)。工藝路線簡(jiǎn)圖如圖 2.5 所示。 鉆 兩 端 面 孔鉆 深 孔 圖 2.5 工藝路線簡(jiǎn)圖 2.1.9 加工工序卡片加工工序卡片 表 2-3 加工工序卡片 產(chǎn) 品 型 號(hào) 零件圖號(hào)01工序號(hào)1共 1 頁(yè) 惠發(fā)特精密機(jī) 械有限公司 產(chǎn) 品 名 稱 鋁合金 缸 筒 零件名稱 減震 器 工序名稱鉆 孔第 1 頁(yè) 材 料 牌號(hào)名稱硬 度 ZAlSi9M g 鋁合金HBS70 毛坯 種類 毛坯外 形尺寸 每毛坯 可制造 件數(shù) 鑄造 503001 設(shè)備 名稱 設(shè)備 型號(hào) 同時(shí)加 工件數(shù) 專用 鉆床 1 工步 號(hào) 共步 內(nèi)容 刀具量具 走刀 長(zhǎng)度 走刀 次數(shù) 主軸 轉(zhuǎn)速 切削 速度 進(jìn)給量 背 吃 刀 量 工步工 時(shí) 雙頭鉆擴(kuò)鉸專機(jī)設(shè)計(jì)專機(jī)總體設(shè)計(jì)，主軸箱設(shè)計(jì) 11 1 兩端 面鉆 孔 專用 鉆頭 游標(biāo) 卡尺 29/141 1000 210.350.6 2 鉆深 孔 專用 鉆頭 游標(biāo) 卡尺 248120801.51 編制校 對(duì)審 核 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 2.2 專機(jī)總體設(shè)計(jì)專機(jī)總體設(shè)計(jì) 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)為摩托車減震器，為了簡(jiǎn)化課題，零件圖已作抽象處理，只標(biāo)出內(nèi)孔 結(jié)構(gòu)以便工藝分析，其余次要結(jié)構(gòu)均簡(jiǎn)略(如圖 2.6 所示)，其材料為鑄鋁，硬度為 HBS70，加工部位及要求為： 深孔即 31，表面粗糙度 0.2，其他技術(shù)要求見(jiàn)零件圖，要求年產(chǎn)量為 5 萬(wàn)件，單班 制生產(chǎn)。 圖 2.6 摩托車減震器零件圖（已抽象） 組合機(jī)床是針對(duì)被加工零件的特點(diǎn)及工藝要求，按高度集中工序原則設(shè)計(jì)的一種高 效率專用機(jī)床。設(shè)計(jì)組合機(jī)床前，首先應(yīng)根據(jù)組合機(jī)床完成工藝的一些限制及組合機(jī)床 各種工藝方法能達(dá)到的加工精度，表面粗糙度及技術(shù)要求，解決零件是否可以利用組合 機(jī)床加工過(guò)程順利進(jìn)行，并達(dá)到要求的生產(chǎn)率，必須在掌握大量的零件加工工藝資料基 礎(chǔ)上，統(tǒng)盤考慮影響制定零件工藝方案，機(jī)床配置型式，結(jié)構(gòu)方案的各種因素及應(yīng)注意 的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)分析比較，以確定零件在組合機(jī)床上合理可行的加工方法（包括安排工序 及工藝流程，確定工序中的工步數(shù)，選擇加工的定位基準(zhǔn)及夾壓方案等） 。確定工序（或 工步）間加工余量，選擇合適的切屑用量，相應(yīng)的刀具結(jié)構(gòu)，確定機(jī)床配置型式等等， 這些便是組合機(jī)床方案制定的主要的內(nèi)容。 (1) 影響組合機(jī)床方案制定的主要因素 被加工零件的加工精度和加工工序： 被加工零件要在組合機(jī)床上完成的加工工序及應(yīng)保證的加工精度，是制定機(jī)床方案 的主要依據(jù)。例如精度為 H7 的孔加工工序，不僅工步數(shù)多（通常 34 個(gè)） ，而且對(duì)于不 同尺寸的孔徑，也必須采取不同的工藝方法（鏜或鉸） 。當(dāng)孔與孔之間有較高位置精度要 求 9 如0.05 毫米） ，其最后精加工應(yīng)從一面進(jìn)行。又如，為了加工精度為 H6，表面粗糙 度為 Ra0.4 微米的孔，除采取提高機(jī)床原始制造精度和工件定位基準(zhǔn)度并減少夾壓變形等 一般措施外，機(jī)床必須采取主軸高速，低進(jìn)給量的加工方法沒(méi)，以使切屑力盡量小，還 須盡量消除主軸振動(dòng)的影響，并保持穩(wěn)定的小進(jìn)給量（一般 f0.0 1 毫 米/轉(zhuǎn)） ，為此， 機(jī)床通常采用皮帶傳動(dòng)的精鏜頭，主軸設(shè)卸載裝置，進(jìn)給采用液壓增穩(wěn)系統(tǒng)。又如加工 精度為 H6H7，直徑為 80150 毫米的汽缸孔，機(jī)床一般采用立式剛性主軸結(jié)構(gòu)， 而不采用浮動(dòng)主軸帶導(dǎo)向加工，因?yàn)椴捎们?，后?dǎo)向加工，不僅機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，龐大， 還常因汽缸孔間距較小而不便安置導(dǎo)向套，同時(shí)立式加工時(shí)，切屑也易落入下導(dǎo)向，造 成導(dǎo)向精度早期走失，不利于保證加工精度。 采用剛性主軸結(jié)構(gòu)方案時(shí)，必須根據(jù)被加工零件材料，加工部位特點(diǎn)及加工精度要 雙頭鉆擴(kuò)鉸專機(jī)設(shè)計(jì)專機(jī)總體設(shè)計(jì),主軸箱設(shè)計(jì) 13 求來(lái)選擇主軸結(jié)構(gòu)型式和具體參數(shù)，以使主軸有足夠剛度及抗振性。還必須合理布置鏜 刀位置，力求減少切削徑向力在加工過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)。當(dāng)氣缸體缸孔孔間距及平行度 要求精度較高（0.020.03 毫米） ，缸孔對(duì)定位基準(zhǔn)位置精度要求高于0.05 毫米時(shí)， 通常采用由單個(gè)精鏜頭組成的多軸機(jī)床結(jié)構(gòu)方案，目的是各精鏜頭可單獨(dú)調(diào)整位置。為 提高機(jī)床工作過(guò)程中的穩(wěn)定性，鏜頭滑臺(tái)應(yīng)采用矩型三角型導(dǎo)軌型式，并把機(jī)床設(shè)計(jì)成 10或者 45傾斜式。 被加工零件特點(diǎn)： 這主要指零件的材料，硬度，加工部位的結(jié)構(gòu)形狀，工件剛性，定位基準(zhǔn)的特點(diǎn)等。 它們對(duì)機(jī)床工藝方案制定有著重要的影響。同樣精度的孔，因材料，硬度的不同，其工 藝方案也不同，如鋼件一般比鑄鐵件的加工工步數(shù)多。加工薄壁易振的工件，安排工序 時(shí)，必須考慮防止共振。加工箱體零件多層壁同軸線等直徑孔，通常在一根鏜桿上安裝 多個(gè)鏜刀頭進(jìn)行鏜削，退刀時(shí)，要求工件（夾具） “讓刀” ，鏜刀頭周向定位3。 若工件剛性不組，安排工序就不能過(guò)于集中，以免因同時(shí)加工表面多造成工件受力大， 振動(dòng)及發(fā)熱變形而影響加工精度。 還必須十分重視被加工零件在組合機(jī)床加工前完成的工序及毛坯或半成品質(zhì)量。對(duì) 加工余量很大或鑄造質(zhì)量較差的零件安排預(yù)加工工序。被加工零件的特點(diǎn)在很大程度上 決定了機(jī)床采取的配置型式。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 加工的箱體見(jiàn)宜采用臥式機(jī)床；立式機(jī)床適宜加工定位基面是水平的被加工孔與基面相 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。 零件的生產(chǎn)批量： 零件的生產(chǎn)批量是決定采用單工位，多工位或自動(dòng)線，還是按中小批生產(chǎn)特點(diǎn)設(shè)計(jì) 組合機(jī)床的重要因素。有時(shí)從工件外形及輪廓尺寸看，本來(lái)可以采取單工位固定式夾具 的機(jī)床配置型式，但由于生產(chǎn)批量較大，就不得不采取多工位的機(jī)床方案以使裝卸工件 時(shí)間與機(jī)動(dòng)時(shí)間重合。被加工零件的生產(chǎn)批量越大，工序安排一般趨于分散。而且，其 粗，半精，精加工應(yīng)分別在不同機(jī)床上完成。對(duì)于中小批量生產(chǎn)情況，則要力求減少機(jī) 床臺(tái)數(shù)，此時(shí)應(yīng)將工序盡量集中在一臺(tái)（多工位）或少數(shù)幾臺(tái)機(jī)床上加工，以提高機(jī)床 利用率。 機(jī)床使用條件： 車間布置情況：車間內(nèi)零件輸送滾道的高度將直接影響機(jī)床裝料高度。當(dāng)工件輸出， 機(jī)床通常不能安置中間導(dǎo)向（采取特殊機(jī)構(gòu)時(shí)除外） 。如果車間面積有限，則要限制機(jī)床 輪廓尺寸。有的機(jī)床安裝在樓上，則對(duì)機(jī)床單位面積重量有嚴(yán)格要求。此外，生產(chǎn)線的 工藝流程方向，機(jī)床在車間的安裝位置等也對(duì)機(jī)床配置方案有一定影響。 工藝間的聯(lián)系：工件到組合機(jī)床加工前，其毛坯或半成品必須達(dá)到一定要求，否則， 會(huì)造成工件在機(jī)床夾具上定位和夾緊不可靠，甚至造成刀具損壞，或者不能保證要求的 加工精度。如果在組合機(jī)床上加工以后，還要轉(zhuǎn)到其他機(jī)床上加工，而工件沒(méi)有預(yù)先加 工出保證精度的有關(guān)定位基面，那么組合機(jī)床應(yīng)考慮為下道工序加工出定位基面。 使用廠的技術(shù)能力和自然條件：如果使用廠沒(méi)有相當(dāng)能力的工具車間，制造，刃磨 復(fù)雜的整體復(fù)合刀具有困難，則制定方案時(shí)，應(yīng)避免采用此類刀具，必要時(shí)，可增加機(jī) 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 床工位，以便采用一般刀具分散加工。 2.2.1 確定專機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式，切削力，切削功率、電動(dòng)機(jī)選擇等計(jì)算確定專機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式，切削力，切削功率、電動(dòng)機(jī)選擇等計(jì)算 2.2.1.1 切削力切削力 P、切削扭矩、切削扭矩 M、切削功率、切削功率 N 6.08.0 26HBfDP （2.1） 6.08.09.1 10HBfDM （2.2） D vM N 14.39740 （2.3） 式（2.1）中：P切削軸向力（牛） ； D鉆頭直徑（毫米） ； 式（2.2）中：f每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（毫米/轉(zhuǎn)） ；M切削扭矩（牛毫米） ； f 、v 查表 表 2-4 采用硬質(zhì)合金刀具鉆削的 v 及 f 鑄 鐵銅、鋁及其合金加工直徑 mmv m/minf mm/rv m/minf mm/r 1020 2030 3040 4050 50 5080 4575 4070 3565 3060 0.20.4 0.30.6 0.40.8 0.51.0 0.61.2 6090 5585 5080 4575 4070 0.20.5 0.31.5 0.41.8 0.52.0 0.62.5 切削力 6.08.0 1 26HBfDP 6.08.0 7035.04326N7.6176 切削扭矩 6.08.09.1 1 10HBfDM mmN701237035.04310 6.08.09.1 切削功率 D vM N 14.39740 1 1 KW12.1 4314.39740 2170123 切削力 6.08.0 2 26HBfDP N5.50277035.03526 6.08.0 切削扭矩 6.08.09.1 2 10HBfDM mmN474297035.03510 6.08.09.1 切削功率 D vM N 14.39740 2 2 雙頭鉆擴(kuò)鉸專機(jī)設(shè)計(jì)專機(jī)總體設(shè)計(jì),主軸箱設(shè)計(jì) 15 KW93.0 3514.39740 2147429 切削力 6.08.0 3 26HBfDP NP20837035.05.1426 6.08.0 3 切削扭矩 6.08.09.1 3 10HBfDM mmN88907035.05.1410 6.08.09.1 切削功率 D vM N 14.39740 3 3 KW421.0 5.1414.39740 218890 KWPPP05.293.012.1 21 查設(shè)計(jì)手冊(cè) 電機(jī)功率為 2.2 kw 型號(hào) Y100L1-4 在主電機(jī)選用時(shí)，兩端切削選擇切削功率大的一臺(tái)計(jì)算，另一臺(tái)用相同的電機(jī)和主 軸箱以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。 當(dāng)確定了切削扭矩 M 以后，便可根據(jù)扭轉(zhuǎn)剛度初定主軸及傳動(dòng)直徑，計(jì)算公式為： 25.0 100 M Bd （2.4） 式（2.4）中：M切削扭矩mmN B系數(shù)，根據(jù)主軸或傳動(dòng)軸在 1 米長(zhǎng)度上允許最大扭轉(zhuǎn)角按表 2-5 選 擇。 表 2-5 系數(shù) 允許最大扭轉(zhuǎn)角 （度/米） 1/41/2111/2221/2 B0.730.620.520.470.440.42 通常，主軸允許最大扭轉(zhuǎn)角為 1/2 度/米，則 B=0.62， 傳動(dòng)軸允許最大扭轉(zhuǎn)角可按 1 或 11/2度米選取，則 B=0.52 或 B=0.47。 25.0 100 M Bd =mm30 100 70123 62.0 25.0 2.2.1.2 V 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 V 帶設(shè)計(jì)已知數(shù)據(jù)：傳遞功率 P，帶輪轉(zhuǎn)速，工作條件，及外輪廓尺寸要求等。設(shè)計(jì) 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 16 內(nèi)容包括：確定 V 帶的型號(hào)；標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度；根數(shù)；中心距；帶輪直徑、材料和結(jié)構(gòu)；張緊 力以及對(duì)帶輪軸的壓力等。 工作情況系數(shù) KA，查表 2-6。 表 2-6 工作情況系數(shù) KA 原動(dòng)機(jī)（一天工作時(shí)數(shù)，h） I 類II 類 工 作 機(jī) 1010161610101616 載荷 平穩(wěn) 液體攪拌機(jī)；離心式水泵； 通風(fēng)和鼓風(fēng)機(jī)（7.5KW） ； 離心式壓縮機(jī)；輕型運(yùn)輸機(jī) 1.01.11.21.11.21.3 載荷 變動(dòng) 小 帶式運(yùn)輸機(jī)（運(yùn)送砂石、谷 物） ；通風(fēng)機(jī)（7.5KW） ； 發(fā)電機(jī)；旋轉(zhuǎn)式水泵；金屬 切削機(jī)床；剪床；壓力機(jī)； 印刷機(jī)；振動(dòng)篩 1.11.21.31.21.31.4 載荷 變動(dòng) 較大 螺旋式運(yùn)輸機(jī)；斗式提升機(jī)； 往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)；鍛錘； 磨粉機(jī)；鋸木機(jī)；和木工機(jī) 械；紡織機(jī)械 1.21.31.41.41.51.6 載荷 變動(dòng) 很大 破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式、顎式等） ； 球磨機(jī)；棒磨機(jī)；起重機(jī)； 挖掘機(jī)；橡膠輥壓機(jī) 1.31.41.51.51.61.8 注：I 類直流電動(dòng)機(jī)、Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)、汽輪機(jī)、水輪機(jī)； II 類交流同步電動(dòng)機(jī)、交流異步滑環(huán)電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、蒸汽機(jī)。 單班 KA取 1.1 計(jì)算功率 Pc PKP AC （2.5） KW42.22.21.1 V 帶型號(hào)，由機(jī)械設(shè)計(jì)普通 V 帶選型圖，確定帶輪基準(zhǔn)直徑 D1、D2 小帶輪直徑 D1 查下表 2-7 表 2-7 V 帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑)( min mmD和基準(zhǔn)直徑系列)(mmD 型 號(hào)YZABCDE 最小基準(zhǔn)直徑 Dmin205075125200335500 基準(zhǔn)直徑系列 D 20，22.4，25，28，31.5，35.5，40，45，50，56，63，71，75 ，80，85，90，95，100，106，112，118，125，132，140，150， 160，170，180，200，212，224，236，250，265，280，300，315 ，355，375，400，425，450，500，530，560，600，630，670，7 雙頭鉆擴(kuò)鉸專機(jī)設(shè)計(jì)專機(jī)總體設(shè)計(jì),主軸箱設(shè)計(jì) 17 10，750，800，900，1000 選取mmD100 1 大帶輪直徑 D2 1 2 1 2 D n n Dmm145100 1000 1450 （2.6） 按上表圓整mmD145 2 2.2.1.3 驗(yàn)算帶速驗(yàn)算帶速 v 100060 14.3 11 nD v （2.7） sm59.7 100060 1450100 14.3 要求帶速在 525 之間，smv59.7 帶速符合要求。 2.2.1.4 確定確定 V 帶長(zhǎng)度帶長(zhǎng)度 Ld 和中心距和中心距 a 若沒(méi)有給定中心距，可按 21021 27.0DDaDD （2.8 ） 初取中心距mma400 0 ，由下式初算帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 L 0 2 12210 4214.32aDDDDaL （2.9） mm11864004100145214510014.34002 2 由機(jī)械設(shè)計(jì)P48 表 4.3 圓整 基準(zhǔn)長(zhǎng)度mmLd1250 2 0 LLaa d （2.10） mm432211861256400 2.2.1.5 驗(yàn)算小帶輪包角驗(yàn)算小帶輪包角 1 3.57 D-D 180 12 1 a （2.11） 1201743.57 432 100-145 180 2.2.1.6 確定確定 V 帶跟數(shù)帶跟數(shù) z 單根 V 帶試驗(yàn)條件下許用功率 0 P查表 KWP32.1 0 傳遞功率增量 0 P KWP13.0 0 包角系數(shù) K 99.0 K 長(zhǎng)度系數(shù) L K 93.0 L K LC KKPPPz 00 （2.12） 無(wú)錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 18 27.293.099.013.032.142.2 取整 z =3 2.2.1.7 計(jì)算初拉力計(jì)算初拉力 F0 2