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編號
無錫太湖學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計（論文）
題目： 缸頭5個螺紋孔鉆孔專機(jī)設(shè)計
信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動化 專業(yè)
學(xué) 號： 0923155
學(xué)生姓名： 黃 麗 萍
指導(dǎo)教師： 劉新佳 （職稱：副教授 ）
（職稱： ）
2013年5月25日
I
無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）
誠 信 承 諾 書
本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文） 缸頭5個螺紋孔鉆孔專機(jī)設(shè)計 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（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（論文）不包含任何其他個人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。
班 級： 機(jī)械94
學(xué) 號： 0923155
作者姓名：
2013 年 5 月 25 日
無錫太湖學(xué)院
信 機(jī) 系 機(jī)械工程及自動化 專業(yè)
畢 業(yè) 設(shè) 計論 文 任 務(wù) 書
一、題目及專題：
1、題目 缸頭5個螺紋孔鉆孔專機(jī)設(shè)計
2、專題
二、課題來源及選題依據(jù)
本課題來源于生產(chǎn)實(shí)踐。隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)?；I(yè)化、集中化、高度機(jī)械化乃至自動化的步伐的加快，在進(jìn)行工件加工時，要求考慮使用專用機(jī)床和夾具。組合機(jī)床和組合機(jī)床自動線是一種專用高效自動化技術(shù)裝備,目前,由于它仍是大批量機(jī)械產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)的關(guān)鍵裝備,因而被廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和壓縮機(jī)等許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。某企業(yè)因生產(chǎn)發(fā)展需要，擬開發(fā)缸頭5個螺紋孔鉆孔專機(jī)，因此選定缸頭5個螺紋孔鉆孔專機(jī)設(shè)計為本次設(shè)計課題。
三、本設(shè)計（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求：
①學(xué)習(xí)獨(dú)立查閱參考文獻(xiàn)的能力；
②繪制加工零件的加工工序圖，加工示意圖；
③完成缸頭5個螺紋孔鉆孔專機(jī)總體結(jié)構(gòu)和主要部件（機(jī)床夾具、組合機(jī)床多軸箱）設(shè)計；
④設(shè)計說明書一份，不少于10000字，必須有相關(guān)的計算和說明；
⑤專業(yè)外語文獻(xiàn)翻譯不少于一萬字符；
⑥熟悉CAD制圖軟件，了解所設(shè)計的傳動系統(tǒng)。
四、接受任務(wù)學(xué)生：
機(jī)械94 班 姓名 黃麗萍
五、開始及完成日期：
自2012年11月12日 至2013年5月25日
六、設(shè)計（論文）指導(dǎo)（或顧問）：
指導(dǎo)教師 簽名
簽名
簽名
教研室主任
〔學(xué)科組組長研究所所長〕 簽名
系主任 簽名
2012年11月12日
摘 要
組合機(jī)床是由通用部件及專用部件組成的,加工一種(或幾種)零件的一道(或幾道)工序的高效率的專用機(jī)床, 是一種自動化或半自動化的機(jī)床.無論是機(jī)械電氣或液壓電氣控制的都能實(shí)現(xiàn)自動循環(huán)、半自動化的組合機(jī)床。一般采用多軸、多刀、多工序、多面和多工位同時加工，一種工序集中的高效率機(jī)床。組合機(jī)床加工,刀具是借助鉆模板和鏜模架,精加工機(jī)床采用高精度的導(dǎo)向,所以穩(wěn)定的保證產(chǎn)品質(zhì)量。
組合機(jī)床“三圖一卡”就是針對具體零件，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)床總體圖樣文件設(shè)計。其內(nèi)容包括：繪制被加工零件圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系總圖、機(jī)床生產(chǎn)率計算卡等。
機(jī)床夾具通常是指裝夾工件用的裝置，至于裝夾各種刀具用的裝置,則一般稱為“輔助工具”。專用夾具在生產(chǎn)上起著很大的作用。機(jī)床夾具設(shè)計是工藝裝備設(shè)計中的一個重要組成部分，是保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高勞動生產(chǎn)率的一項重要技術(shù)措施。
通過對變速箱體零件圖的分析，制定其工藝過程，確定組合機(jī)床形式，繪制三圖一卡；以及對專用部件多軸箱的設(shè)計。
關(guān)鍵詞：組合機(jī)床；多軸箱設(shè)計；夾具；加工工藝
Abstract
By the combination of machine tools and parts for dedicated components, a (or several) part of a (or several road) process for the high efficiency of the machine,which is an automated or semi-automated machine tools, whether electrical machinery electrical or hydraulic control can achieve automatic cycle, the combination of semi-automatic machine. General use of multi-axis, multi-tool, multi-process, multi-faceted and multi-processing at the same time, a concentration of highly efficient processes machine. Combination of machining, tool use is based on templates and planes, finishing a high-precision oriented machine tools, stable product quality assurance.
Combination machine "three plans and a card" is for specific parts, having an overall composition of machine design on the basis of the overall composition of machine pattern design. It contents : Drawing processed parts map, diagram processing, machine tools contact the pattern, calculating productivity machine cards.
Machine tool fixture is usually used in the workpiece clamping device.As for the clamping tool used in all kinds of devices, commonly known as a "tool". Fixture for the production plays an important role. Machine tool fixture design process is an important part of the design of the equipment,ensuring product quality and raising labor productivity of an important technical measures.
Through the analysis of gear-box patterns, We draw up the process of its craft and determine the form of combination of machine tools, drawing three patterns and a card and the design multi-axle box of dedicated devices .
Key words: Modular machine tool;Multi-axle box design;Fixtures;Processing technic
目 錄
摘 要 III
Abstract IV
目 錄 V
1 緒論 1
1.1本課題的研究內(nèi)容和意義 1
1.2國內(nèi)外的發(fā)展概況 1
1.3本課題應(yīng)達(dá)到的要求 2
2設(shè)計專用夾具 3
2.1夾具的功用與組成 3
2.2 夾具設(shè)計的基本要求 3
2.2.1 保證工件的加工精度 3
2.2.2 提高勞動生產(chǎn)率 3
2.2.3 良好的加工使用性 3
2.2.4 經(jīng)濟(jì)性好 3
2.3 設(shè)計缸頭專用夾具 3
2.3.1 調(diào)研分析 3
2.3.2 確定夾具設(shè)計方案 4
2.3.3 方案審查 4
2.3.4 繪制夾具裝配圖 5
2.3.5 繪制夾具零件圖 5
3 設(shè)計組合機(jī)床 6
3.1 組合機(jī)床工藝方案確定 6
3.1.1 確定組合機(jī)床工藝方案的基本原則 6
3.1.2 確定組合機(jī)床工藝方案應(yīng)注意的問題 7
3.1.3 工藝方案的擬訂 7
3.1.4 工序間余量的確定 8
3.1.5 刀具結(jié)構(gòu)的選擇 8
3.2 切削用量的確定 8
3.2.1 組合機(jī)床切削用量選擇 8
3.2.2 確定切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率和刀具耐用度 8
3.2.4 切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率 8
3.2.5 確定主軸類型、尺寸、外伸長度 9
3.2.6 動力部件工作循環(huán)及行程的確定 10
3.3 組合機(jī)床總體設(shè)計——“三圖一卡” 10
3.3.1 被加工零件工序圖 10
3.3.2 繪制被加工零件工序圖 10
3.3.3 零件加工工序圖的繪制 11
3.3.4 加工示意圖 11
3.3.5 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 13
3.4 組合機(jī)床方案分析 19
3.4.1 機(jī)床加工精度和生產(chǎn)率 19
3.4.2 機(jī)床使用方便性和自動化程度 19
3.4.3 經(jīng)濟(jì)性與可靠性 19
4 設(shè)計組合機(jī)床多軸箱 19
4.1 多軸箱的基本結(jié)構(gòu)及表達(dá)式 20
4.1.1 多軸箱的組成 20
4.2 多軸箱設(shè)計 20
4.2.1 繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 20
4.2.2 主軸、齒輪的確定及動力計算 21
4.2.3 多軸箱傳動設(shè)計 22
4.2.4 繪制多軸箱總圖及零件圖 26
5結(jié)論與展望 27
5.1結(jié)論 28
5.2不足之處及未來展望 28
致謝 30
參考文獻(xiàn) 31
附 錄 32
III
缸頭5個螺紋孔鉆孔專機(jī)設(shè)計
1 緒論
1.1本課題的研究內(nèi)容和意義
畢業(yè)設(shè)計作為大學(xué)里一個實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，對鞏固所學(xué)專業(yè)課程和基礎(chǔ)課程起著非常重要的作用。畢業(yè)實(shí)習(xí)作為畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容，是增加學(xué)生感性認(rèn)識、提高理論聯(lián)系實(shí)際的一個必不可少過程。
通過畢業(yè)設(shè)計能夠培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識獨(dú)立解決工程實(shí)踐能力，通過調(diào)查研究，收集資料，現(xiàn)場學(xué)習(xí)，使學(xué)生初步具有工程結(jié)構(gòu)設(shè)計、解決生產(chǎn)中實(shí)際問題以及在總結(jié)編寫設(shè)計資料設(shè)計論文的能力。
通過畢業(yè)實(shí)習(xí)，可以培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的工作作風(fēng)，培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究、查閱技術(shù)文獻(xiàn)、資料、手冊的能力，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、解決實(shí)際問題的能力。總之，畢業(yè)設(shè)計對提高畢業(yè)生全面素質(zhì)具有很重要的意義。
1.2國內(nèi)外的發(fā)展概況
在我國，組合機(jī)床發(fā)展已有多年的歷史，其科研和生產(chǎn)都具有相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)，應(yīng)用也深入到很多行業(yè)。是當(dāng)前急需制造業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品更新，進(jìn)行技術(shù)改造，提高生產(chǎn)效率和高速發(fā)展必不可少的設(shè)備之一。組合機(jī)床及其自動線是集機(jī)電于一體的綜合自動化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝設(shè)備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。
我國傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件（近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占了一定份額），完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等。組合機(jī)床的分類繁多，有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺組合機(jī)床等；隨著技術(shù)的不斷基本，一種新型的組合機(jī)床——柔性組合機(jī)床越來越受到人們的青睞，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換，配以可編程控制器（PLC）、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。另外，近年來組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)（清洗機(jī)、裝配機(jī)、綜合測量機(jī)、試驗(yàn)機(jī)、輸送線）等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來越大。
由于組合機(jī)床及其自動線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶特殊要求而設(shè)計的，它涉及加工工藝、刀具、測量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏技術(shù)。我國組合機(jī)床及組合機(jī)床自動線總體水平比發(fā)達(dá)國家要相對落后，國內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動線幾乎都從國外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，市場要求我們不斷開發(fā)新技術(shù)、新工藝，研制新產(chǎn)品，由過去的“剛性”機(jī)床結(jié)構(gòu)，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需求，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣踊b備。
從2002年年底第21屆日本國際機(jī)床博覽會上獲悉，在來自世界10多個國家和地區(qū)的500多家機(jī)床制造商和團(tuán)體展示的最先進(jìn)機(jī)床設(shè)備中，超高速和超高精度加工技術(shù)裝備和復(fù)合、多功能、多軸化控制設(shè)備等深受歡迎。據(jù)專家分析，機(jī)床裝備的高速和超高速加工技術(shù)的關(guān)鍵是提高機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度。該屆博覽會上展出的加工中心，主軸轉(zhuǎn)速10000-20000r/min,最高進(jìn)給速度可達(dá)20-60m/min；復(fù)合、多功能、多軸化控制裝備的前景亦被看好。在零部件一體化程度不斷提高、數(shù)量減少的同時，加工的形狀卻利益復(fù)雜。多軸化控制的基礎(chǔ)裝備適合加工形狀復(fù)雜的工件。另外產(chǎn)品周期的縮短也要求加工機(jī)床能夠隨時調(diào)整和適應(yīng)新的變化，滿足各種各樣產(chǎn)品的加工需求。然而更關(guān)鍵的現(xiàn)代通信技術(shù)在機(jī)床裝備中的應(yīng)用，信息通信技術(shù)的引進(jìn)使得現(xiàn)代機(jī)床的自動化程度進(jìn)一步提高，操作者可以通過網(wǎng)絡(luò)對遠(yuǎn)程的設(shè)備進(jìn)行維修和檢查、提供售后服務(wù)等。
在這些方面我國組合機(jī)床裝備還有相當(dāng)大的差距，因此我國組合機(jī)床技術(shù)裝備高速度、高精度、柔性化、模塊化、可變可調(diào)、任意加工性以及通信技術(shù)的應(yīng)用將是今后的發(fā)展方向。
1.3本課題應(yīng)達(dá)到的要求
要習(xí)獨(dú)立查閱參考文獻(xiàn)的能力；完成缸頭5個螺紋孔鉆孔專機(jī)總體結(jié)構(gòu)和主要部件（機(jī)床夾具、組合機(jī)床多軸箱）設(shè)計；學(xué)習(xí)撰寫學(xué)術(shù)論文，完成畢業(yè)論文規(guī)定的各項任務(wù)。
2設(shè)計專用夾具
2.1 夾具的功用與組成
夾具是在機(jī)床上加工零件時使用的一種工藝裝備，其主要功用時實(shí)現(xiàn)工件的定位和夾緊，使得工件加工時相對機(jī)床、刀具有正確地位置，以保證工件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率的要求。
夾具通常由定位元件或裝置、夾緊元件或裝置、夾具體、對刀和導(dǎo)引元件、分度元件或裝置、動力元件或裝置以及其他元件或裝置（如定位鍵及有關(guān)零部件）等組成。
夾具設(shè)計時常用的零部件已有國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
2.2 夾具設(shè)計的基本要求
2.2.1 保證工件的加工精度
夾具應(yīng)采用合理的定位、夾緊方案，選擇合適的定位、夾緊元件，確定合適的尺寸、形位公差，保證工件的加工精度要求。
2.2.2 提高勞動生產(chǎn)率
夾具設(shè)計合理，能縮短輔助時間，提高生產(chǎn)率。
2.2.3 良好的加工使用性
夾具結(jié)構(gòu)簡單、合理，便于加工、裝配、檢驗(yàn)、維修。使用簡便、安全、可靠，減輕勞動強(qiáng)度。
2.2.4 經(jīng)濟(jì)性好
夾具元件標(biāo)準(zhǔn)化程度高，成本低廉，根據(jù)生產(chǎn)批量設(shè)計不同復(fù)雜程度的夾具，提高生產(chǎn)中的經(jīng)濟(jì)效益。
2.3 設(shè)計缸頭專用夾具
2.3.1 調(diào)研分析
1）工件生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)類型分析：本次所加工工件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)是20000件/年，單班制，屬于中小批量生產(chǎn)。
2）工件加工工藝方案分析，工件結(jié)構(gòu)、精度特點(diǎn)分析：本次加工為在缸頭頂面上鉆5個Φ5.0m的孔。
3）機(jī)床設(shè)計情況分析；
4）夾具操作要求分析：
鉆床夾具：工件采用典型的一面兩銷定位方式，并用兩個回轉(zhuǎn)壓板來夾緊；其鉆模板為可拆卸的，用2個定位銷定位，并用兩螺釘擰緊。
工件圖如2.1：
圖2.1 缸頭零件圖
2.3.2 確定夾具設(shè)計方案
1）確定工件定位方式，選擇定位元件:本次加工定位方案選擇一面兩銷，定位元件兩銷為圓柱銷和菱形銷，一面為夾具體工作面。
2）確定工件夾緊方式：
鉆床是以壓板夾緊工件和螺釘固定鉆模板。
3）確定對刀或?qū)б绞剑?
鉆床用鉆套來引導(dǎo)鉆頭加工
4）確定其他裝置架構(gòu)方式：（附圖二）
5）確定夾具總體結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)各裝置：（附圖二）
2.3.3 方案審查
1）必要的加工精度計算、分析；
2）必要的夾緊力計算、分析[9]；
由于夾緊力與切削力的方向一致,切削力可以幫助夾緊,夾緊力只用于防止加工中工件產(chǎn)生振動。于是,平衡方程為
所以
式中 a—切削合力P至壓板的距離
f—切削合力P至夾具體工作面的系數(shù)
3）必要的零部件強(qiáng)度及剛度計算、分析；
4）有關(guān)人員、部門審查；
2.3.4 繪制夾具裝配圖
1）按制圖標(biāo)準(zhǔn)繪圖；工件用雙點(diǎn)劃線繪制，工件視作透明體；依次繪出夾具體、定位機(jī)構(gòu)、夾緊機(jī)構(gòu)及其其他裝置；
2）標(biāo)注必要的尺寸、公差和技術(shù)要求；
3）編制夾具明細(xì)欄及標(biāo)題欄；
2.3.5 繪制夾具零件圖
夾具中非標(biāo)準(zhǔn)零件均要畫（包括夾具體、鉆套），并按夾具總圖要求確定零件的尺寸、公差及技術(shù)要求。
3 設(shè)計組合機(jī)床
組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種高效專用機(jī)床。
組合機(jī)床通用部件按功能可分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動力部件是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動的部件。主要有動力箱、切削頭和動力滑臺。支承部件是用以安裝動力滑臺、帶有進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件，有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺、分度鼓輪和往復(fù)移動工作臺等?？刂撇考怯靡钥刂茩C(jī)床的自動工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺等。輔助部件有潤滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。
組合機(jī)床一般都是根據(jù)和用戶簽定的設(shè)計、制造合同進(jìn)行設(shè)計的。我所做的課題就是這樣的。
1.調(diào)查研究，主要是對加工圖樣研究和工廠實(shí)際情況的調(diào)查研究：我加工的零件為缸頭，其主要用在燃油機(jī)上（特別是在摩托車上）放置火花塞。
2.總體方案設(shè)計，就是編制“三圖一卡”：即加工工序圖、加工示意圖、尺寸聯(lián)系圖和一張生產(chǎn)率效率卡。
3.技術(shù)設(shè)計就是設(shè)計機(jī)床各專用部件正式總圖，如設(shè)計夾具，多軸箱等。
工藝方案的擬定是組合機(jī)床設(shè)計的關(guān)鍵一步。因?yàn)楣に嚪桨冈诤艽蟪潭壬蠜Q定了組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)配置和使用性能。因此，應(yīng)根據(jù)工件的加工要求和特點(diǎn)，按一定的原則，結(jié)合組合機(jī)床常用的工藝方法，充分考慮各種影響因素，并經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析后擬定出先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)、可靠的工藝方案。
3.1 組合機(jī)床工藝方案確定
3.1.1 確定組合機(jī)床工藝方案的基本原則
1.粗、細(xì)加工分開原則
粗加工時的切削負(fù)荷較大，切削產(chǎn)生的熱變形。較大夾緊壓力引起的工件變形以及切削振動等，對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，在擬定工件一個連續(xù)的多工序工藝過程時，應(yīng)選擇粗精加工工序分開的原則。
2.工序集中原則
工序集中是近代機(jī)械加工主要發(fā)展方向之一。組合機(jī)床正是基于這一原則發(fā)展而來的，即運(yùn)用多刀（相同或不同刀具）集中在一臺機(jī)床上完成一個或幾個共建的不同表面的復(fù)雜工藝過程，從而有效地提高生產(chǎn)率。因此，擬定工藝方案時，在保證工件質(zhì)量和操作維修方面的前提下，應(yīng)適當(dāng)提高工序集中程度，以便減少機(jī)床臺數(shù)、占地面積和節(jié)省人力，取得理想的效果。但是，工序過于集中會使機(jī)床結(jié)構(gòu)臺復(fù)雜，增加機(jī)床設(shè)計和制造難度，機(jī)床使用調(diào)整不便，甚至影響機(jī)床是使用性能。因此須全面分析多方因素，合理決定工序集中程度?？紤]的一般原則有如下兩個方面：一是適當(dāng)考慮相同類型工序的集中；二是有相對位置精度要求的工序應(yīng)集中加工。
3.1.2 確定組合機(jī)床工藝方案應(yīng)注意的問題
按一般原則時的擬定工藝方案一些限制：
（1）孔間中心距的限制：根據(jù)切削扭矩計算要求，主軸軸頸和軸承外徑有一最小許用尺寸；對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。所以近距離孔能否在同一多軸箱上同一工位進(jìn)行加工，要受各類主軸允許的最小中心距限制。
（2）工件結(jié)構(gòu)工藝性不好的限制：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，則進(jìn)刀困難。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。
3.1.3 工藝方案的擬訂
擬訂專用機(jī)床工藝方案的一般步驟如下。
1.分析、研究加工要求和現(xiàn)場工藝
在制定組合機(jī)床工藝方案時，首先要分析、研究被加工零件，如被加工零件的用途及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加工部位及其精度、表面粗糙度、技術(shù)要求及生產(chǎn)綱領(lǐng)。深入現(xiàn)場調(diào)查分析零件的加工工藝方法，定位和夾緊方式，所采用的設(shè)備、刀具及切削用量，生產(chǎn)率情況及工作條件等方面的現(xiàn)行工藝資料，以便制定出切合實(shí)際的合理工藝方案。
本設(shè)計所加工的是缸頭，其結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜，加工不是很困難。我所加工的是在其頂面上鉆孔，生產(chǎn)綱領(lǐng)為2萬/年,屬單班制，屬于中小批量生產(chǎn)。因此可以采用組合機(jī)床來進(jìn)行生產(chǎn)。因?yàn)槭枪I(yè)生產(chǎn)，要求操作簡單迅速，故采用較簡單的機(jī)械夾緊方式。
2.定位基準(zhǔn)和夾壓部位的選擇
正確選擇定位基準(zhǔn)和夾緊部位是保證加工精度的重要條件。
本設(shè)計采用一面兩孔的定位方案來保證此加工方案的加工精度，其定位方案選擇2-Φ5的孔和其所在的底面作為定位基準(zhǔn)，它們又是設(shè)計基準(zhǔn)，用他們做定位基準(zhǔn)，能使加工遵循“基準(zhǔn)重合”的原則，保證工藝基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)的重合。實(shí)現(xiàn)箱體零件“一面兩孔”的典型定位方式。夾緊位置選擇在有足夠的夾緊力下箱體產(chǎn)生變形最小的部位。
3.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：我所加工的工序?yàn)殂@孔，其沒有具體的公差要求，綜合考慮只有位置公差的影響。這是制定機(jī)床工藝方案的主要依據(jù)。
（2）被加工零件的特點(diǎn)
工件材料及硬度：材料ZL101，硬度不低于90HBS。
加工部位的構(gòu)造形狀：分別為頂面上同一位置的5個Φ5.0孔。
工件的剛性：滿足要求。
零件的生產(chǎn)批量：生產(chǎn)綱領(lǐng)是20000件/年，單班制。
3.1.4 工序間余量的確定
鉆孔主要是為攻螺紋做準(zhǔn)備的，工作要求中需要加工鉆5個Φ5.0的孔。
3.1.5 刀具結(jié)構(gòu)的選擇
鉆孔選用鉆刀具。采用高速鋼材料的麻花鉆。
3.2 切削用量的確定
在組合機(jī)床工藝方案確定過程中，工藝方法和關(guān)鍵工序的切削用量選擇十分重要。切削用量選擇是否合理，對組合機(jī)床的加工精度、生產(chǎn)率、刀具耐用度、機(jī)床的結(jié)構(gòu)型式即工作可靠性均有較大的影響。
3.2.1 組合機(jī)床切削用量選擇
1.組合機(jī)床切削用量選擇的特點(diǎn)
組合機(jī)床常采用多刀多刃同時切削，為盡量減少換刀時間的消耗，保證機(jī)床的生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)效果，選用的切削用量應(yīng)比通用機(jī)床單刀加工時低30%左右。
2.組合機(jī)床通常用動力滑臺來帶動刀具進(jìn)給。因此，同一滑臺帶動的多軸箱上所有刀具（除絲錐外）的每分鐘進(jìn)給量相同，即等于滑臺的工進(jìn)速度。
目前常用查表法，參照生產(chǎn)現(xiàn)場同類工藝，必要時經(jīng)工藝試驗(yàn)確定切削用量。組合機(jī)床加工孔和螺紋的常用切削用量都要查一般的手冊。確定切削用量時用注意以下問題。
1）應(yīng)盡量做到合理使用所有刀具，充分發(fā)揮其使用性能。
2）復(fù)合刀具切削用量選擇應(yīng)考慮刀具的使用受命。
3）選擇切削用量時要注意既要保證生產(chǎn)批量要求，又要保證刀具一定的耐用度。
4）確定切削用量時，還需考慮所選動力滑臺的性能。
3.2.2 確定切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率和刀具耐用度
1.鉆削用量
加工材料：鋁合金ZL101。
工序：頂面鉆Φ5.0孔
1）Φ5.0的鉆削用量
查[5]130頁表6-11得：
加工直徑為Φ5.0布氏硬度不低于90HBS
切削速度為20～50m/min 取20m/min
進(jìn)給量為0.03～0.1mm/r取0.1mm/r
根據(jù)表6-12深孔鉆削切削用量遞減表[5]得：
切削速度為20m/min×（0.7～0.8）＝14～16m/min 取16m/min
進(jìn)給量為0.1mm/r×0.9=0.09mm/r 取0.09mm/r
3.2.4 切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削功率
鉆孔計算：
1) 鉆Φ5.0孔
取鉆Φ5.0m孔的切削速度v=16m/min，由此算出轉(zhuǎn)速為
按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=1080r/min，則實(shí)際切削速度為
工進(jìn)速度 vf =
其中 —切削速度（m/min）；
M—轉(zhuǎn)矩（）；
T—扭矩（）；
f—每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r）；
P—切削功率（kW）；
HB布氏硬度；
D—鉆頭直徑（mm）。
3.2.5 確定主軸類型、尺寸、外伸長度
主軸類型主要根據(jù)工藝的方法和刀桿與主軸的連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定。我在設(shè)計中采用的是下列公式來確定主軸的：
1) Φ5.0孔
因盡量不使用15mm的直徑主軸，故選用d=20mm。
進(jìn)行軸的校核：
=40 MPa > 滿足要求。
根據(jù)課本查書得 D/d=32/20，L=115mm，接桿莫氏圓錐1號
3.2.6 動力部件工作循環(huán)及行程的確定
工作進(jìn)給長度的確定：
1）鉆孔
工作進(jìn)給長度的確定：
L工 =L1 +L L1取16mm
L為25 mm
則L工=25+16=41mm
鉆模板與工件距離為10 mm。
鉆頭快進(jìn)距離為 90mm
則快退距離為 131mm
動力部件總行程的確定：
總行程為250 mm，前備量為30 mm，后備量為89mm。
3.3 組合機(jī)床總體設(shè)計——“三圖一卡”
繪制組合機(jī)床“三圖一卡”，就是針對具體零件，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)床總體方案圖樣文件設(shè)計。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)率計算卡等。
3.3.1 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)制定的工藝方案，表示所設(shè)計的組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容，加工部件的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準(zhǔn)、夾緊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)計研制合同外，它是組合機(jī)床設(shè)計的具體依據(jù)，也是制造、使用、調(diào)整和檢驗(yàn)機(jī)床精度的重要文件。被加工零件工序圖是被加工零件圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床或生產(chǎn)線的加工內(nèi)容，并作必要的說明而繪制的。其內(nèi)容主要包括：
(1)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)計有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。當(dāng)需要設(shè)置中間導(dǎo)向時，則應(yīng)把設(shè)置中間導(dǎo)向臨近的工件內(nèi)部肋、壁布置及有關(guān)結(jié)構(gòu)形狀和尺寸表示清楚，以便檢查工件、夾具、刀具之間是否相互干涉。
(2)本工序所選用的定位基準(zhǔn)、夾壓部位及夾緊方向。以便據(jù)此進(jìn)行夾具的支撐、定位、夾緊和導(dǎo)向等機(jī)構(gòu)設(shè)計。
(3)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)要求以及對上道工序的技術(shù)要求。
(4)注明被加工零件的名稱、編號、材料、硬度以及加工部位的余量。
3.3.2 繪制被加工零件工序圖
1.繪制被加工零件工序圖的規(guī)定：
為使被加工零件工序圖表達(dá)清晰明了，突出本工序內(nèi)容，繪制時規(guī)定：應(yīng)按一定的比例，繪制足夠的視圖以剖面；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，其余部件用細(xì)實(shí)線表示；定位基準(zhǔn)符號用，并用下標(biāo)數(shù)表明消除自由度數(shù)量（如）；夾緊位置符號用↓。
2.繪制被加工零件工序圖注意事項：
（1）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。當(dāng)本工序定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不符時，必須對加工部位的位置精度進(jìn)行分析和換算，并把不對稱公差換算成對稱公差。有時也可將工件某一主要孔的位置尺寸從定位基準(zhǔn)面開始標(biāo)注，其余各孔則以該孔為基準(zhǔn)標(biāo)注。
（2）對毛坯應(yīng)有要求，對孔加工余量要認(rèn)真分析。
（3）當(dāng)本工序有特殊要求時必須注明。
3.3.3 零件加工工序圖的繪制
我所加工零件的部位是它的正面，在正上鉆孔，它的輪廓尺寸是136mm×108mm×62mm，繪制加工示意圖主要是把它的要鉆孔、倒角和攻螺紋的位置表達(dá)出來。另外，再標(biāo)上尺寸、定位基準(zhǔn)、尺寸標(biāo)注、夾壓部位及夾緊方向、精度、表面粗糙度、形位公差、硬度等內(nèi)容。
零件工序圖如圖3.1所示：
圖3.1 被加工零件工序圖
3.3.4 加工示意圖
1.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。它是設(shè)計刀具、輔具、夾具、多軸箱和液壓、電氣系統(tǒng)以及選擇動力部件、繪制機(jī)床總體聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)；是對機(jī)床總體布局和性能的原始要求；也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需的重要技術(shù)文件。
加工示意圖應(yīng)表達(dá)和標(biāo)注的內(nèi)容有：機(jī)床的加工方法、切削用量、工作循環(huán)和工作行程；工件、刀具及導(dǎo)向、托架及多軸箱之間的相對位置及其聯(lián)系尺寸；主軸結(jié)構(gòu)類型、尺寸及外伸長度；刀具類型、數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸（直徑和長度）；接桿（包括鏜桿）、浮動卡頭、導(dǎo)向裝置等結(jié)構(gòu)尺寸；刀具、導(dǎo)向套間的配合、刀具、接桿、主軸之間的連接方式及配合尺寸等。如圖3.2
圖3.2 鉆加工示意圖
2.繪制加工示意圖的注意事項
加工示意圖應(yīng)繪制成展開圖。按比例用細(xì)實(shí)線畫出工件外形。加工部位、加工表面粗糙度畫粗實(shí)線。必須使工件和加工方位與機(jī)床布局相吻合。為簡化設(shè)計，同一多軸箱上結(jié)構(gòu)尺寸完全相同的主軸只畫一根，但必須在主軸上標(biāo)注與工件孔號相對應(yīng)的軸號。一般主軸的分布不受真實(shí)距離的限制。當(dāng)主軸彼此間很近或需設(shè)置結(jié)構(gòu)尺寸較大的導(dǎo)向裝置時，必須以實(shí)際中心距嚴(yán)格按比例畫，以便檢查相鄰主軸、刀具、輔具、導(dǎo)向等是否互相干涉。主軸應(yīng)從多軸箱端面畫起；刀具畫終了位置。對于采用浮動卡頭的鏜孔刀桿，為避免刀桿退出導(dǎo)向時下垂，常選用托架支撐退出的刀桿。這時必須畫出托架并標(biāo)出聯(lián)系尺寸。采用標(biāo)準(zhǔn)通用結(jié)構(gòu)只畫外輪廓，但必須加注規(guī)格代號；對一些專用的刀具、導(dǎo)向、刀桿托架、專用接桿或浮動卡頭等，須用剖視圖表示其結(jié)構(gòu)，并標(biāo)注尺寸、配合及精度。
當(dāng)軸數(shù)較多時，加工示意圖必須用細(xì)實(shí)線畫出工件加工部位分布情況簡圖，并在孔旁標(biāo)明相應(yīng)號碼，以便于設(shè)計和調(diào)整機(jī)床。多面多工位機(jī)床的加工示意圖一定要分工位，按每個工位的加工內(nèi)容順序進(jìn)行繪制。并應(yīng)畫出工件在回轉(zhuǎn)工作臺或鼓輪上的位置示意圖，以便清楚地看出工件及在不同工位與相應(yīng)多軸箱主軸的相應(yīng)位置。
3.選擇刀具有關(guān)計算
（1）刀具的選擇
選擇刀具應(yīng)考慮工件材料、加工精度、表面粗糙度、排屑及生產(chǎn)率等要求。只要條件允許，應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)刀具。
（2）標(biāo)注聯(lián)系尺寸
主要標(biāo)注從鉆頭的鉆削頭到被加工面尺寸、鉆頭尺寸、鉆頭夾頭尺寸和必要的定位等尺寸。
（3）標(biāo)注切削用量
其內(nèi)容主要有鉆頭的轉(zhuǎn)速n，切削速度v，進(jìn)給量f。
（4）動力部件工作循環(huán)及行程確定
鉆頭的快進(jìn)、工進(jìn)、快退的一個循環(huán)行程的計算。
（5）其他應(yīng)注意事項
加工示意圖應(yīng)于機(jī)床實(shí)際加工狀態(tài)一致。表示出工件安裝狀態(tài)及主軸加工方法。圖中尺寸應(yīng)標(biāo)注完整，尤其是從鉆削頭至鉆頭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。圖中應(yīng)表示出機(jī)床動力部件的工作循環(huán)圖及各行程長度。加工示意圖應(yīng)有必要的說明。如加工零件的名稱、圖號、材料、硬度、加工余量、毛坯要求、是否加冷卻液及其他的工藝要求等。
4.零件加工示意圖的繪制
我所繪制的內(nèi)容主要有要加工的平面和所用的鉆頭。此外，還要標(biāo)注它們與被加工表面的聯(lián)系尺寸、它們的切削用量、工作循環(huán)和工作行程等內(nèi)容。而具體的數(shù)值計算前面已算好，此處不再重復(fù)。
3.3.5 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
1.機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖的作用與內(nèi)容
機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖是以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù)的，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。它是用來表示機(jī)床的配置形式、主要構(gòu)成及各部件安裝位置、互相聯(lián)系、運(yùn)動關(guān)系和操作方位的總體布局圖，用以檢驗(yàn)各部件相對位置及尺寸聯(lián)系能否滿足要求和通用部件選擇是否合適；它為多軸箱、夾具等專用部件設(shè)計提供重要依據(jù)；它可以看成是機(jī)床總體外觀簡圖。由其輪廓尺寸、占地面積、操作方式等可以檢驗(yàn)是否適應(yīng)用戶現(xiàn)場使用環(huán)境。
機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖表示的內(nèi)容：
（1）表明機(jī)床的配置形式和總布局。以適當(dāng)數(shù)量的視圖（一般至少兩個視圖，主視圖應(yīng)選擇機(jī)床實(shí)際加工狀態(tài)），用同一比例畫出各主要部件的外輪廓形狀和相關(guān)位置。表明機(jī)床基本形式及操作者的位置等。
（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)動部件的運(yùn)動極限位置及各滑臺工作循環(huán)總的工作行程和前后行程備量尺寸。
（3）標(biāo)注主要通用部件的規(guī)格代號和電動機(jī)的型號、功率及轉(zhuǎn)速，并標(biāo)出機(jī)床分組編號及組件名稱，全部組件應(yīng)包括機(jī)床全部通用及專用零部件，不得遺漏。
（4）標(biāo)明機(jī)床驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及安裝規(guī)格。
2.繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖之前應(yīng)確定的主要內(nèi)容
（1）選擇動力部件
動力部件的選擇主要是確定動力箱和動力滑臺。
（2）確定機(jī)床裝料高度H
（3）確定夾具輪廓尺寸
（4）確定中間底座尺寸
鉆床：900mm×500mm×560mm
3.繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖的注意事項
機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖應(yīng)按機(jī)床加工終了狀態(tài)繪制。圖中應(yīng)畫出機(jī)床各部件在長、寬、高方向的相對位置聯(lián)系尺寸及動力部件退至起始位置尺寸（動力部件起始位置畫虛線）；畫出動力部件的總行程和工作循環(huán)圖；應(yīng)注明通用部件的型號、規(guī)格和電動機(jī)型號、功率及轉(zhuǎn)速；對機(jī)床各組成部件標(biāo)注分組編號。
當(dāng)工件上加工部件對工件中心線部對稱時，應(yīng)注明動力部件中心線同夾具中心線的偏移量。對機(jī)床單獨(dú)安裝的液壓站和電氣控制臺等設(shè)備也應(yīng)確定安裝位置。繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖時，各部件應(yīng)嚴(yán)格按同一比例繪制，并仔細(xì)檢查長、寬、高、三個坐標(biāo)方向的尺寸鏈均要封閉。
4.機(jī)床分組
為了便于設(shè)計和組織生產(chǎn)，組合機(jī)床各部件和裝置按不同的功能劃分編組。組號劃分規(guī)定如下：
1）第10～19組——支撐部件。一般由通用的側(cè)底座、立柱及其底座和專用中間底座等組成。
2）第20～29組—─夾具及輸送設(shè)備。夾具時組合機(jī)床主要的專用部件，常編制為20組，包括工件定位加緊及固定導(dǎo)向部分。對于一些獨(dú)立性較強(qiáng)的活動鉆模板、攻螺紋模板、自動夾壓機(jī)構(gòu)、自動上下料裝置等常單獨(dú)編組。移動工作臺、回轉(zhuǎn)臺等輸送設(shè)備，如果屬通用部件，則可納入夾具組，明細(xì)表中列出通用部件型號即可，如果專用則單獨(dú)成組編號。
3）第30～39組——電氣設(shè)備。電氣設(shè)計常編為30組，包括原理圖、連線圖和安裝圖等設(shè)計，專用操作臺、控制柜等另編組號。
4）第40～49組——傳動裝置。包括機(jī)床中所有動力部件如滑臺、動力箱等通用部件，編號為40組，其余須修改部分內(nèi)容或?qū)Ｓ玫膫鲃釉O(shè)備則單獨(dú)編組。
5）第50～59組——液壓和氣動裝置。
6）第60～69組——刀具、工具、量具和輔助工具等。
7）第70～79組——多軸箱及其附屬部件。
8）第80～89組——冷卻、排屑及潤滑裝置。
9）第90～99組——電氣、液壓、氣動等各種控制擋鐵。
5、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的繪制
我所繪制的內(nèi)容主要有我要設(shè)計的機(jī)床結(jié)構(gòu)的選擇及相互關(guān)系等。主要有：
（1）動力箱及電動機(jī)的選擇：實(shí)例中根據(jù)已定的工藝方案和機(jī)床的配置形式并結(jié)合使用及修理等因素確定機(jī)床為臥式雙面單工位組合機(jī)床，用液壓滑臺實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給運(yùn)動，選擇配套的動力箱驅(qū)動多軸箱鉆孔。根據(jù)下列公式進(jìn)行估算：
P多軸箱—消耗于各主軸的切削功率的總和，單位為kW；
式中 P切削——切削功率，單位為kW；
P空轉(zhuǎn)——空轉(zhuǎn)功率，單位為kW；
P損失——與負(fù)荷成正比的功率損失，單位為kW。
每根主軸的切削功率，由選定的切削用量按公式計算或查圖表獲得；每根軸的空轉(zhuǎn)功率 查《組合機(jī)床設(shè)計簡明手冊》62頁表4-6確定；每根軸上的功率損失，一般可取所傳遞功率的1%。
鉆Φ5.0孔時：
對于鉆孔在實(shí)際上對于右多軸箱我選 用的是1TD25IB型動力箱驅(qū)動（n驅(qū)=785r/min；電動機(jī)選Y100L1-4型，電動機(jī)轉(zhuǎn)速n點(diǎn)=1420r/min功率為2.2kW）。根據(jù)選定的切削用量，計算的總的進(jìn)給力，并根據(jù)所需要的最小進(jìn)給速度、工作行程、結(jié)合多軸箱輪廓尺寸，考慮工作的穩(wěn)定性，選用1HY25型液壓滑臺。
（2）確定機(jī)床裝料高度H
裝料高度一般是指工件安裝基面至地面的垂直距離。在我設(shè)計的兩臺組合機(jī)床中均選取高度為900mm.
（3）確定夾具輪廓尺寸
主要是確定夾具底座的長、寬、高尺寸。具體尺寸可見夾具圖。
（4）確定中間底座尺寸
中間底座的輪廓尺寸應(yīng)滿足夾具在其上的連接安裝需要。它長度根據(jù)所選動力及配套（側(cè)底座）的位置關(guān)系確定，同時應(yīng)考慮多軸箱處于終了位置時，多軸箱與夾具體之間應(yīng)有合適的距離，以便于機(jī)床的維修、調(diào)整。另外周圍不小于70～100mm的排屑或冷卻液回流槽。長度方向可以按下式進(jìn)行計算。
L = L1+ L2 + L3-（l1 + l2 + l3）
上式中 L1 為終了加工位置時，多軸箱與工件的距離
L2 為多軸箱的厚度
L3 為工件長度
l1 為滑臺與多軸箱的重合長度
l2 為加工終了位置時，滑臺前端與滑座端面間的距離和前備量直和
l3 為滑座前端面與側(cè)底座端面距離
我取的是組合鉆床長度方向?yàn)?00mm，高度方向?yàn)?60mm。滿足國家的技術(shù)要求。
（5）確定多軸箱輪廓尺寸
標(biāo)準(zhǔn)通用鉆，鏜多軸箱的厚度是一定的。臥式為325 mm，立式為340 mm。確定多軸箱，主要是確定多軸箱的寬度B和高度H及最低主軸高度h1。
由此按通用箱體系列尺寸標(biāo)準(zhǔn)，選定多軸箱輪廓尺寸，實(shí)際選取尺寸為B×H=400mm×400mm。
根據(jù)我選的是臥式組合機(jī)床,所以選擇厚度為325mm。
另外，要標(biāo)注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)動部件的運(yùn)動極限位置、主要通用部件的規(guī)格代號、電動機(jī)的型號、功率及轉(zhuǎn)速，并標(biāo)出機(jī)床分組編號及組件名稱等內(nèi)容。
(6)機(jī)床生產(chǎn)效率計算卡（見表3-1）
根據(jù)基多工示意圖所確定的工作循環(huán)及切削用量等，就可以計算機(jī)床生產(chǎn)率并編制生產(chǎn)率計算卡。生產(chǎn)率計算卡是反映機(jī)床生產(chǎn)節(jié)拍或切削用量、動作時間、生產(chǎn)綱領(lǐng)及負(fù)荷等關(guān)系的技術(shù)文件。它是用戶驗(yàn)收機(jī)床生產(chǎn)效率的重要依據(jù)。
1. 理想生產(chǎn)率Q
理想生產(chǎn)率Q（單位為件/h）是指所設(shè)計機(jī)床每小時實(shí)際可生產(chǎn)的零件數(shù)量
2.實(shí)際生產(chǎn)率Q1
實(shí)際生產(chǎn)率Q1（單位為件/h）是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)A（包括備品及廢品率）所要求的機(jī)床生產(chǎn)率。它與全年工時總數(shù)tk有關(guān)，一般情況下，單班制K取2350h，兩班制K取4600h，則
因我所加工的箱體零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為2萬臺/年，單班制。因此，經(jīng)計算得
Q1=20000/2350=8.5件/h
式中 T單──生產(chǎn)一個零件所需時間（min），可按下式(3.1)計算：
(3.1)
式中 L工進(jìn)、L快退、L進(jìn)刀、L退刀──分別為動力部件的工進(jìn)、快退、進(jìn)刀、退刀行程長度，單位為mm。
vfs──動力部件快速行程速度。用機(jī)械動力部件時，取5～6m/min；用液壓動力部件時，取3～10m/min；
vf1、vf2──分別為動力部件的工進(jìn)、快退、進(jìn)刀（退刀）的進(jìn)給量，單位為mm/min.
t裝卸──工件裝卸包括定位，夾壓及清除鐵屑等)時間，一般取0.5～1.5min。
因?yàn)槲宜庸さ墓ぜ枰獌膳_組合機(jī)床,它完成加工所需時間為兩臺組和機(jī)床完成兩次裝卸和加工的時總合。
經(jīng)計算得
T單=40.23/90+（90+130.23/3000+1.5+2×33.88/800+2×90/3000+1.5=3.66min
Q=60/3.66≈16件/h
3. 機(jī)床負(fù)載率η負(fù)
即
經(jīng)計算得
η負(fù)= 8.5/16×100%=53%
被加工零件
圖 號
毛坯種類
鑄件
名 稱
缸 頭
毛坯重量
材 料
ZL101
硬 度
不低于90HRB
工序名稱
鉆孔
工序號
序號
工步名稱
被加工零件數(shù)量
加工直徑
mm
加工長度mm
工作行程
mm
切削速度
m/min
每
分
鐘
轉(zhuǎn)
速（r·min）
進(jìn)
給
量（mm/r）
進(jìn)
給
速
度（mm/min）
工時（min）
機(jī)加工時間
輔
助
時
間
共
計
1
裝卸
工件
1
1.5
1.5
2
鉆的動力部件
1420
3
滑臺
快進(jìn)
90
0.03
0.03
4
工進(jìn)
5.0
25
41
16
1080
0.09
90
0.45
0.45
5
滑臺
快退
131
0.043
0.043
備注
裝卸工件時間取決于操作者熟練程度，本機(jī)床計算時取90s
總 計
2.023
單件時間
2.023
機(jī)床生產(chǎn)率
30件/h
機(jī)床負(fù)荷率
53%
表3-1 機(jī)床生產(chǎn)率計算卡
(7)機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，如圖3.3所示。
圖3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
3.4 組合機(jī)床方案分析
3.4.1 機(jī)床加工精度和生產(chǎn)率
要分析比較機(jī)床保證加工精度的持久性的機(jī)床負(fù)荷率。加工精度應(yīng)有儲備量。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)荷不能偏高（控制在60%）左右。
3.4.2 機(jī)床使用方便性和自動化程度
分析比較時一定要與生產(chǎn)率相適應(yīng)，不應(yīng)過分追求機(jī)床的自動化程度。生產(chǎn)率搞、節(jié)拍短，則要求自動化程度高、刀具耐磨且更換調(diào)整方面，這樣使用才有方便性
3.4.3 經(jīng)濟(jì)性與可靠性
在滿足加工要求的前提下，機(jī)床避免復(fù)雜刀具，力求簡單和較高的通用化程度。這樣可以降低機(jī)床成本，提高工作可靠性。有兩點(diǎn)要注意：1）應(yīng)根據(jù)加工精度的
需要選擇相應(yīng)精度等級的通用部件。2）應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)率要求合理安排工藝流程，均衡負(fù)荷，使機(jī)床數(shù)量少，機(jī)床利用率高（機(jī)床利用率不應(yīng)低于50%），以取得好的經(jīng)濟(jì)效果。
根據(jù)工廠的需求而采用組合機(jī)床，在農(nóng)機(jī)行業(yè)的生產(chǎn)是具有很大季節(jié)性。綜合考慮還是采用組合機(jī)床進(jìn)行加工。
4 設(shè)計組合機(jī)床多軸箱
多軸箱是組合機(jī)床的很重要專用部分。它是根據(jù)加工示意圖所確定的工件加工孔的數(shù)量和位置、切削用量和主軸類型設(shè)計的傳遞各主軸運(yùn)動的動力部件。其動力來自通用的動力箱，與動力箱一起安裝于進(jìn)給滑臺，可完成鉆、擴(kuò)、鉸 、鏜孔等加工工序。
4.1 多軸箱的基本結(jié)構(gòu)及表達(dá)式
4.1.1 多軸箱的組成
大型通用多軸箱由通用零件如箱體、主軸、傳動軸、齒輪和附加機(jī)構(gòu)等組成。其中箱體、前蓋、后蓋、上蓋、側(cè)蓋等為箱體類零件；主軸、傳動軸、手柄軸、傳動齒輪、動力箱或電動機(jī)齒輪等為傳動類零件；葉片泵、分油器、注油標(biāo)、排油塞、油盤（立式多軸箱不用）和防油套等為潤滑及防油元件。
在多軸箱箱體內(nèi)腔，可以安排兩排3mm寬的齒輪或三排2mm寬的齒輪；箱體后壁和后蓋之間可安排一排（后蓋用9mm厚時）或兩排（后蓋用12mm）2mm寬的齒輪。
4.2 多軸箱設(shè)計
目前多軸箱設(shè)計有一般設(shè)計法和計算機(jī)輔助設(shè)計法兩種。我們采用的是傳統(tǒng)的一般的設(shè)計法。一般設(shè)計法的順序是：繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖；確定主軸結(jié)構(gòu)，軸頸及齒輪模數(shù)；擬定傳動系統(tǒng)；計算主軸、傳動軸坐標(biāo)（也可以用計算機(jī)計算和驗(yàn)算箱體軸孔的坐標(biāo)尺寸），繪制坐標(biāo)檢查圖；繪制多軸箱總圖，零件圖及編制組件明細(xì)表。具體內(nèi)容和方法簡述如下：
4.2.1 繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖
多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖（圖4.1）是根據(jù)“三圖一卡”繪制的。其主要步驟如下：
(1）根據(jù)機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，繪制多軸箱外形，并標(biāo)注輪廓尺寸及與動力箱驅(qū)動軸相對位置尺寸。
(2）根據(jù)聯(lián)系尺寸圖和加工示意圖，標(biāo)注所有主軸位置尺寸及工件與主軸、主軸與驅(qū)動軸的相關(guān)位置尺寸。在繪制主軸位置時，要特別注意：主軸和被加工零件在機(jī)床上是面對面安放的，因此，多軸箱主視圖上的水平方向尺寸與零件工序圖上的水平方向正好相反；其次，多軸箱上的坐標(biāo)尺寸基準(zhǔn)和零件工序圖上的基準(zhǔn)經(jīng)常不重合，應(yīng)根據(jù)多軸箱與被加工零件的相對位置找出統(tǒng)一基準(zhǔn)，并標(biāo)出相對位置關(guān)系尺寸，然后根據(jù)零件工序圖各孔位置尺寸，算出多軸箱上各主軸坐標(biāo)值。
(3）根據(jù)加工示意圖標(biāo)注各主軸轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向：主軸逆時針轉(zhuǎn)向（面對主軸看）可不標(biāo)，只注明順時針轉(zhuǎn)向。
(4）表4-1標(biāo)明各主軸的工序內(nèi)容、切削用量及主軸外伸尺寸等。
(5）標(biāo)明動力部件型號及性能參數(shù)等。
圖4.1 鉆多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖
表4-1 主軸的切削用量、軸號、主軸外伸尺寸參數(shù)表
軸號
主軸外伸尺寸
切削用量
D/d
(mm)
L(mm)
工序內(nèi)容
n(r·min-1)
v(m·min-1)
f(mm·r-1)
1,2,3,4,5
30/20
115
鉆Ф5.0孔
1080
16
0.09
動力部件1TD25,YD100L1-