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XX大學
畢業(yè)設計(論文)
曲軸箱箱體底面4×Φ18孔組合鉆床及夾具設計
所在學院
專 業(yè)
班 級
姓 名
學 號
指導老師
年 月 日
摘 要
根據(jù)設計任務書的要求,本設計說明書針對曲軸箱箱體機床的設計及專用夾具設計進行說明。要內(nèi)容包括組合機床工藝方案的制定、組合機床配置型式的選擇、組合機床總體設計以及多軸箱設計。
全文要包括組合鉆床的總體設計和多軸箱設計兩部分。機床總體設計要是在選定工藝方案并確定機床配置形式、結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上確定“三圖一卡”， 主軸箱設計根據(jù)“三圖一卡”，整理編繪出主軸箱原始依據(jù)圖，重點分析傳動系統(tǒng)，經(jīng)過各種方案的比較，最后確定最優(yōu)方案。此外，為了提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度，保證加工質(zhì)量，需設計專用夾具。
關(guān)鍵詞：主軸箱；組合機床；夾具
Abstract
According to the requirements of the mission design, design for wallboard machine and special fixture for the design specification is described. The main contents include aggregate machine-tool craft plan formulation, combined machine tool configuration choice, aggregate machine-tool system design and main shaft case design.
The full text mainly includes overall design and main shaft box combination milling machine design two parts. The overall design of machine tool is mainly in the selected process and determine the basis of machine tool configuration, structure scheme to determine the "three charts and a card", the headstock design according to "three charts and a card", reorganizes the compilation to leave the headstock primitive basis chart, the key analysis transmission system, through the comparison of various schemes, and finally to determine the optimal scheme. In addition, in order to improve labor productivity, reduce labor intensity, guaranteed the processing quality, need to design special jig.
Keywords: spindle box; modular machine tool; fixtureQ
目 錄
摘 要 II
Abstract 1
1 緒論 2
1.1 課題研究意義 2
1.2鉆孔專用設備應用 2
1.3 鉆孔專用設備 3
1.3.1多軸頭 3
1.18 主軸箱 3
1.3.3多軸鉆床 4
1.4 鉆孔專用設備趨勢 4
1.5 組合機床總體設計 4
1.5.1 組合機床的概述 4
1.5.2 組合機床的技術(shù)發(fā)展趨勢 5
2 組合機床的總體設計 7
2.1 組合機床方案的制定 7
2.1.1制定工藝方案 7
2.1.2確定組合機床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案 7
2.2 確定切削用量及選擇刀具 9
2.2.1確定工序間余量 9
2.2.2選擇切削用量 9
2.2.3確定切削力、切削扭矩、切削功率 10
2.2.4選擇刀具結(jié)構(gòu) 11
2.3 鉆孔組合機床總設計“三圖一卡”的編制 11
2.3.1 被加工零件工序圖 11
2.18 加工示意圖 12
2.3.3機床聯(lián)系尺寸圖 16
2.3.4生產(chǎn)率計算卡 18
3 鉆孔夾具設計 21
3.1 研究原始質(zhì)料 21
3.2 定位、夾緊方案的選擇 21
3.3 切削力及夾緊力的計算 21
3.4 誤差分析與計算 23
3.5 夾具設計及操作的簡要說明 25
結(jié) 論 25
致 謝 27
參考文獻 29
1 緒論
1.1 課題研究意義
市場的開放性和全球化產(chǎn)品的競爭加劇。決定了產(chǎn)品的競爭力指標產(chǎn)品的開發(fā)時間（Time），產(chǎn)品（Quality）、成本（Cost），創(chuàng)新能力（Creation）和服務（的。用戶高質(zhì)量的產(chǎn)品，同時很多追求低的價格和短的交貨周期。美國制造業(yè)的20世紀50年代至40年代擴大生產(chǎn)規(guī)模，作為企業(yè)競爭力的第一要素，70年代的競爭力的第一要素，降低生產(chǎn)成本，70年代是提高產(chǎn)品質(zhì)量，90年代市場反應速度。所以現(xiàn)代企業(yè)通過自身的技術(shù)的提高，希望提高競爭力。
制造業(yè)是國家的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一，制造業(yè)的基礎(chǔ)。很多機械制造的母艦，它的發(fā)展水平，制造業(yè)的生產(chǎn)能力和制造精度和直接關(guān)系到國家的機械工業(yè)為其整體的制造業(yè)的發(fā)展水平.先進制造技術(shù)的基本單位的載體，機械產(chǎn)品的質(zhì)量，更新的速度，市場的應對能力生產(chǎn)效率等，在很大程度上逐漸的功效。因此，制造業(yè)是國家經(jīng)濟發(fā)展的大的作用，我國是世界上最大的生產(chǎn)國分不同德國工業(yè)協(xié)會（DVD W）2000年的統(tǒng)計資料的生產(chǎn)國，中國是世界上排名第5位。但是，在國際市場競爭中依然處于較低的水平：即使在中國市場上，也面臨著嚴峻：一方面國內(nèi)市場的各種產(chǎn)品的大量需求，另一方面又很多國產(chǎn)賣剩下的停滯，外國的產(chǎn)品充斥市場。
1.2鉆孔專用設備應用
據(jù)統(tǒng)計，一般的工廠普通機床的平均切削時間少全部工作時間超過15%的。剩下的時間連環(huán)畫、裝卸工作，刀刃、轉(zhuǎn)賬操作機床、測量和鐵碎塊等等清除。數(shù)控機床可以使用，但是75%，購買費用大。某些情況下，即使性高，同樣的零部件加工成本低，它比普通的不一定是機械。所以，我會更加更加縮短加工時間。不同的加工方法的不同有特點，削加工，鉆孔專用設備是一種通過投資少量生產(chǎn)效率提高的有效措施。可變式多軸頭自動線早應用，大量生產(chǎn)限定。即使采用可變式多軸頭使用范圍擴大，遠遠不能滿足樂途小洞，復雜的要求。特別是隨著工業(yè)的發(fā)展，大型的復雜的鉆孔專用設備引人注目。比如核電站大型電容水冷墻壁管板1萬5000人ψ20孔，若以徑向加工，單锪鉆和沉頭是742.5時間，還有劃線工時151.1時間。但是若以數(shù)控八軸著地鉆加工，鉆頭擴孔171.6只要有時間，傷也簡單，只要1.9時間。因此，利用數(shù)控刀具的兩個軸，準確瞄準加工位置，結(jié)合鉆孔專用設備加工范圍擴大，提高精度的基礎(chǔ)上也大大提高工作效率，迅速制造原難加工部品。有人分析大高速柴油30種箱和棒形的零件的2000的鉆孔作業(yè)中，4成自動交換軸箱機床的中二軸，3軸和四軸多軸頭加工，平均20%的加工時間可以減少。1975年法國巴黎機床展覽也反映了鉆孔專用設備的使用傾向越來越。
1.3 鉆孔專用設備
鉆孔專用設備再一次進給同時許多孔或同時很多相同或其他的工作各加工的孔。這是切削縮短時間，提高精度，減少夾具和定位時間，并且，數(shù)控機床，而是計算坐標，數(shù)減少字簡化程序。那以下幾個設備采用加工：立鉆頭和搖臂鉆床上衣多軸頭，多頭鉆床，多軸組合機床心和自動交換軸箱機床。甚至，二的自動調(diào)節(jié)軸距的軸和主要軸箱，結(jié)合數(shù)控臺縱橫2方向的運動，加工各種丸和橢圓孔組或一些工程。現(xiàn)在在這方面的現(xiàn)狀介紹。
1.3.1多軸頭
驅(qū)動方式是，皮帶傳動齒輪和萬向聯(lián)軸節(jié)傳動3種。這是熟悉的。前者是效率高，結(jié)構(gòu)簡單，后者是容易調(diào)整軸距。不可變式結(jié)構(gòu)和可變式2種。前者軸距不能改變，多采用齒輪，大量生產(chǎn)適用。為了擴大其贊賞的適應性，發(fā)展的可變式多軸頭，在一定范圍內(nèi)調(diào)整軸距。這兩種安裝環(huán)球.。（1）環(huán)球軸式2種：瞄準裝置的軸的。軸，調(diào)節(jié)臺燈調(diào)節(jié)支架外殼的T溝中移動，然后瞄準的位置固定螺栓。（2）公差的圓柱形軸套。套筒固定式一樣的模板上件孔。前一種適用樂途小孔組規(guī)則分布的工作（例如孔的直徑組異分布的圓周上）。后一種適用樂途大中小樂途式在生產(chǎn)中，剛性屬性，洞距離精度高，不同洞穴需要不同的模板。軸頭可裝多立鉆頭式搖臂鉆床按鉆床，自己擁有的各種功能的工作。這鉆頭專用設備的方法，鉆孔效率，加工范圍和精度的關(guān)系，使用范圍有限。
1.18 主軸箱
也有很多的標準零部件的生產(chǎn)和軸頭。美國Secto公司標準齒輪箱，主要軸箱等的設計不可變式主軸箱。32的式樣，加工面積300 X 300毫米到600 X 1050毫米，工作軸上60本，動力22.5千瓦。Romai工廠生產(chǎn)的可變主軸箱調(diào)整方便，先孔的位置接近齒輪調(diào)整，它和連接的可變軸移動的正確位置。因此，這個結(jié)構(gòu)改變模板，只要在一定范圍內(nèi)容易改變孔可以達到比普通的小洞，然后從主軸箱。
間歇加工而箱或多使用主軸原理軸頭組合機床適用大中樂途生產(chǎn)。為了加工有效必須考慮以下幾點：（1）ー夾具簡單，充分的冷卻液沖走鐵屑。（2）治具剛性，加工時變形，定位正確標度。（3）兩組使用刀具的可能性，所以1組使用，另一組刃磨和調(diào)整，從而縮短換刀時間停止。（4）的優(yōu)質(zhì)刃，監(jiān)視外地口音，是否鉆磨的話機。（5）的大小超壞的時候馬上發(fā)現(xiàn)。
1.3.3多軸鉆床
這是一種能滿足鉆孔專用設備要求的鉆床。諸如導向、功率、進給、轉(zhuǎn)速與加工范圍等。巴黎展覽會中展出的多軸鉆床多具液壓進給。其整個工作循壞如快進、工進與清除鐵屑等都是自動進行。值得注意的是，多數(shù)具有單獨的變速機構(gòu)，這樣可以適應某一組孔中不同孔徑的加工需要。
1.4 鉆孔專用設備趨勢
鉆孔專用設備生產(chǎn)效率高，投資少，生產(chǎn)準備周期短，產(chǎn)品改型時設備損失少。而且隨著我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，鉆孔專用設備的范圍一定會愈來愈廣，加工效率也會不斷提高。
1.5 組合機床總體設計
1.5.1 組合機床的概述
組合機床（transfer and unit machine）系列化、標準化的通用零部件的基礎(chǔ)上，少量的專用零件配一種或多種工件預先確定的工程的切削加工機床。雙方的萬能機床和專用機床的優(yōu)點。通用零部件通常整個機械零部件的70～90，只需要加工品的形狀和工藝改變極少量的專用元件部分或全部改裝，構(gòu)成為了適應新的要求加工設備。組合機床上同時從什么方向采用多刀或數(shù)的工件進行加工，所以減少物質(zhì)的運輸、占地面積實現(xiàn)，工程集中，勞動條件的改善，提高生產(chǎn)效率和降低成本。復數(shù)的集團，導致機器自動生產(chǎn)線。組合機床應用需要大量生產(chǎn)的零件，汽車等行業(yè)的情況等。另外中小樂途生產(chǎn)技術(shù)也能應用于集團結(jié)構(gòu)和技術(shù)相似的零件合并，以便集中組合機械加工。
組合機床一樣可以完成的工藝范圍：銑床平面，吹平面，車端面，車，鉆孔，錐面流，鉸刀、保齡球、倒角，溝，以及加工螺絲，滾，胸針，研磨，研磨流程。
組合機床一般多軸，多刀，多序，多面和多級同時加工的方式，生產(chǎn)效率高通用機械比幾倍十倍。通用零部件標準化系列化，根據(jù)需要靈活部署，設計和制造的周期能縮短。所以，組合機床的雙方的低成本和高效的優(yōu)點，大量的大量生產(chǎn)的廣泛的應用，可以組成，自動生產(chǎn)線。
組合機床加工使用情況類和特殊形狀的零件。加工時，工作，旋轉(zhuǎn)刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具和工作的相對進給運動使之實現(xiàn)鉆孔，令，锪孔，鉸刀、保齡球、銑床平面切削加工內(nèi)外螺絲和小組等外界端面。有組合機床采用車削頭支持工作旋轉(zhuǎn)刀具、進給運動也做，能實現(xiàn)一些旋轉(zhuǎn)體類零件（例如飛輪，汽車后橋半軸等）的外小組端面加工。
組合機床的通用零部件的功能分開動力零件，支持零件，運輸零件，控制零件和輔助零件5類。提供動力機械零部件的主要運動與進給運動，主要動力箱（電機的旋轉(zhuǎn)運動交主軸箱）、切削頭（裝各主軸，單曲被各工序的加工），動力船臺安裝動力箱或切削頭實現(xiàn)進給運動）；支持零部件安裝動力船臺，具有進給機構(gòu)的切削頭和夾具等零件，側(cè)基礎(chǔ)，中間基礎(chǔ)，臺燈，可變臺燈，柱子的底座等；輸運品運輸工作和主軸箱加工工序的零件，主要分度回轉(zhuǎn)工作臺，環(huán)狀分度回轉(zhuǎn)工作臺，分度鼓輪和來回移動工作臺等；制御裝置控制機床的自動作業(yè)周期的零件，液壓站，電柜和操縱臺等在內(nèi)的；補助部件潤滑，冷卻裝置等并列屑。配置不同型號，組合機床可分為單向位多級兩大類。那個單向位組合機床加工方面的數(shù)量是單面，兩面，三面和四方四種，通常是各加工部位是同時進行的第一手加工，多級組合機床是旋轉(zhuǎn)工作桌面，桌面，往返工作長柱式和轉(zhuǎn)鼓輪式4種加工部位多次加工。通用零部件按功能可分為動力的零部件，支持零件，運輸零件，控制零件和輔助零件五類。
1.5.2 組合機床的技術(shù)發(fā)展趨勢
最古老的組合機床1911年美國制成，加工用汽車零部件。1953年，美國福特汽車公司和通用汽車公司和美國機床廠家協(xié)商，確定了組合機床通用零部件的標準化的原理。1973年，國際標準化機構(gòu)（ISO）發(fā)表了的第1批的組合機床通用零部件標準。1975年，中國首次的機械工業(yè)部公布的是中國首批組合機床通用零部件標準。組合機床現(xiàn)代發(fā)展的方向主要有以下幾個特點：
a，組合機床的品種的發(fā)展重點。組合機床的這類的專用機，旋轉(zhuǎn)多級組合機床和自動生產(chǎn)線的占有很重要的地位。這兩種機床工作的許多加工工序的加工工程分配更多的方向，一邊從工作物的幾個方面進行加工，另外，更位錯夾具（回轉(zhuǎn)工作臺機器），通過或位錯反轉(zhuǎn)裝置（自動線）的實現(xiàn)工作五面加工和全部加工的，所以非常高的自動化程度和生產(chǎn)效率、汽車、摩托車、壓縮機等工業(yè)部門采用。
b，自動線節(jié)奏縮短。現(xiàn)在，大量的生產(chǎn)特點的轎車和小型卡車，發(fā)動機的年產(chǎn)量是通常60萬臺左右，實現(xiàn)這樣的大樂途生產(chǎn)，旋轉(zhuǎn)多級組合機床和自動線三組的運行狀況下，其節(jié)奏時間一般在20 ~ 30秒，本品生產(chǎn)樂途更大的時候，機床的節(jié)奏也多少時間縮短。自動線短的節(jié)奏，主要是通過基本時間縮短輔助時間來實現(xiàn)的?；究s短時間的主要途徑是采用新的刀具材料，通過嶄新的刀具切削速度和傳送速度提高基本時間縮短。輔助時間縮短主要包括工作縮短運輸、加工模塊迅速導入及加工模塊跳過轉(zhuǎn)換工進入刀切割工作時間。這部分的空閑時間變短的日程，采用普遍提高ー（ー直送）或托盤的進給速度和加工模塊的高速移動速度?，F(xiàn)在，托盤輸送速度在60米/ min或更高的加工模塊快速移動速度為40米/ min。
c，組合機床柔性化急速前進。10年，作為組合機床重要客戶的汽車工業(yè)，個性的滿足需求的人們，汽車變壓器品種的增加，多品種展開競爭是汽車市場競爭的特征之一，組合機床制造業(yè)面臨的變壓器多品種生產(chǎn)的挑戰(zhàn)。生產(chǎn)多品種的適應，傳統(tǒng)的加工，單一品種的剛性必須提高組合機床和自動線那個撓性。組合機床的靈活化主要采用數(shù)字控制技術(shù)實現(xiàn)的。柔性開發(fā)組合機床和柔性自動生產(chǎn)線的重要前提是開發(fā)數(shù)控加工，模塊長期發(fā)展歷史的加工中心開發(fā)的技術(shù)數(shù)控加工模塊提供大人的經(jīng)驗。柔性模塊、數(shù)控加工構(gòu)成的組合機床和柔性自動線，應用和改變NC程序?qū)崿F(xiàn)自動換，自動交換很多軸箱和變更日程，循環(huán)，切削加工工作參數(shù)以及加工的位置等適應變壓器品種的加工。
組合機床自動線柔性化的快速發(fā)展和節(jié)奏的時間縮短，充分顯示了數(shù)控技術(shù)與刀技術(shù)集團機床自動生產(chǎn)線帶來的技術(shù)的進步，柔性自動線多品種，大量生產(chǎn)重要的技術(shù)裝備。但是在這里指出，必須組合機床和自動線實現(xiàn)柔性化發(fā)展的同時，加工中心高速化發(fā)展異常。組合機床加工中心和競爭的激烈。
d天天向上，加工精度。特別是1970年代中期以后，汽車制造業(yè)強化其汽車的競爭力，不斷嚴厲的那個發(fā)動機的關(guān)鍵件制造公差計算機輔助測量和分析方法和設備能力，其產(chǎn)品的質(zhì)量檢查。這無疑是對組合機床和自動生產(chǎn)線提出更高的要求。組合機床廠家為了滿足用戶ー加工精度高的要求，進一步提高主軸部件、鏜桿，夾具（包括保齡球型）的精度，采用新的專用工具，優(yōu)化切削過程，采用刀具尺寸的測量和控制系統(tǒng)控制機床和零部件的熱變形等一系列措施外，現(xiàn)在，空心工具錐柄（HSK）統(tǒng)計和過程質(zhì)量控制（SPC）的應用已經(jīng)自動陣容和控制加工精度的新的重要的技術(shù)手段。
2 組合機床的總體設計
2.1 組合機床方案的制定
2.1.1制定工藝方案
零件加工工藝將決定組合機床的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、總體布局和夾具結(jié)構(gòu)等。所以，在制定工藝方案時，必須計算分析被加工零件圖，并深入現(xiàn)場了解零件的形狀、大小、材料、硬度、剛度，加工部位的結(jié)構(gòu)特點加工精度，表面粗糙度，以及定位，夾緊方法，工藝過程，所采用的刀具及切削用量，生產(chǎn)率要求，現(xiàn)場所采用的環(huán)境和條件等等。并收集國內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料，制定出合理的工藝方案。
根據(jù)被加工零件（曲軸箱箱體）的零件圖（圖2.1），加工4個孔的工藝過程：
(1) 加工孔的要技術(shù)要求。
4個直徑均為Φ18mm。
工件材料為HT200，HB170-241HBS
要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為（考慮廢品及備品率）年產(chǎn)量2萬件
(2) 工藝分析
加工該孔時，孔的位置度公差為0.05mm。
根據(jù)組合機床的工藝方法及能達到的精度，可采用如下的加工方案：
一次性加工通孔，孔徑為Φ18mm。
(3) 定位基準及夾緊點的選擇
加工此零件上的孔，以上表面限制三個自由度和右端面限制三個自由度，位于中間的孔通過螺桿起到了很好的夾緊作用。
在保證加工精度的情況下，提高生產(chǎn)效率減輕工人勞動量，由于工件是大批量生產(chǎn)，因此在設計時就認為是人工夾緊。
2.1.2確定組合機床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案
(1)被加工零件的加工精度
被加工零件需要在組合機床上完成的加工工序及應保證的加工精度，是制造機床方案的要依據(jù)。曲軸箱箱體鉆孔的精度要求較高，可采用鉆孔組合機床。為了加工出表面粗糙度為Ra1.6um的孔，采取提高機床原始制造精度和工件定位基準精度并減少夾壓變形等措施就可以了。為此，機床通常采用尾置式齒輪動力裝置，進給采用液壓系統(tǒng)，被加工零件圖如圖2.1所示
圖2.1 曲軸箱箱體
(2) 被加工零件的特點
這要指零件的材料、硬度加工部位的結(jié)構(gòu)形狀，工件剛度定位基準面的特點，它們對機床工藝方案制度有著重要的影響。此曲軸箱箱體的材料是HT200、硬度HB170～241、孔的直徑為Φ18mm。采用多孔同步加工，零件的剛度足夠，工件受力不大，振動，及發(fā)熱變形對工件影響可以不計。
一般來說，孔中心線與定位基準面平行且需由一面或幾面加工的箱體宜用臥式機床，立式機床適宜加工定位基準面是水平的且被加工孔與基準面垂直的工件，而不適宜加工安裝不方便或高度較大的細長工件。對大型箱體件采用單工位機床加工較適宜，而中小型零件則多采用多工位機床加工。
此零件的加工特點是中心線與定位基準平面是垂直的，并且定位基準面是水平的，工件較小，其孔分布較密集，主軸箱體積較大，一次鉆孔，選擇立式鉆床。
(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、自動線或按中小批量生產(chǎn)特點設計組合機床的重要因素。按設計要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為年生產(chǎn)量為5萬件，從工件外形及輪廓尺寸，為了減少加工時間，采用多軸頭，為了減少機床臺數(shù)，此工序盡量在一臺機床上完成，以提高利用率。
(4) 機床使用條件
根據(jù)使用組合機床對車間布置情況、工序間的聯(lián)系、技術(shù)能力和自然條件等的要求來選擇適合的組合機床。
綜合以上所述：通過對曲軸箱箱體零件的結(jié)構(gòu)特點、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，并定出影響機床的總體布局和技術(shù)性能等方面的考慮，最終決定設計立式鉆床。
2.2 確定切削用量及選擇刀具
2.2.1確定工序間余量
為使加工過程順利進行并穩(wěn)定的保證加工精度，必須合理地確定工序余量。生產(chǎn)中常用查表給出的組合機床對孔加工的工序余量，以消除轉(zhuǎn)、定位誤差的影響。Φ18mm的孔在鉆孔時，直徑上工序間余量均為0.2mm。
2.2.2選擇切削用量
確定了在組合機床上完成的工藝內(nèi)容了，就可以著手選擇切削用量了。因為所設計的組合機床為多軸同步加工在大多數(shù)情況下，所選切削用量，根據(jù)經(jīng)驗比一般通用機床單刀加工低30%左右．多軸軸箱上所有刀具共用一個進給系統(tǒng)，通常為標準動力滑臺，工作時，要求所有刀具的每分鐘進給量相同，且等于動力滑臺的每分鐘進給量（mm/min）應是適合有刀具的平均值。因此，同一軸箱上的刀具軸可設計成同轉(zhuǎn)速和同的每轉(zhuǎn) 進給量（mm/r）與其適應。以滿足直徑的加需要，即：
…………………………………2.1
式中： … ——各軸轉(zhuǎn)速（r/min）
——各軸進給量（mm/r）
——動力滑臺每分鐘進給量（mm/min）
由于曲軸箱箱體鉆孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求等，按照經(jīng)濟地選擇滿足加工要求的原則，采用查表的方法查得：孔鉆頭直徑D=18mm，進給量f=0.2mm/r、切削速度v=17m/min
2.2.3確定切削力、切削扭矩、切削功率
根據(jù)選定的切削用量（要指切削速度v及進給量f）確定切削力，作為選擇動力部件（滑臺）；確定切削扭矩，用以確定軸及其它傳動件（齒輪，傳動軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇傳動電動（一般指動力箱）功率，通過查表計算如下：
切削力： =26…………………………2.2
=26×18××
=4372N
切削扭矩： =10………………………2.3
=10×××
=30463.4N·mm
切削功率： =……………………………2.4
=30463.4×17/(9740×3.14×18)
=0.717kw
式中： HB——布氏硬度
F——切削力（N）
D——鉆頭直徑（mm）
f——每轉(zhuǎn)進給量（mm/r）
T——切削扭矩(N·mm)
V——切削速度（m/min）
P——切削功率(kw)
2.2.4選擇刀具結(jié)構(gòu)
曲軸箱箱體的布氏硬度在HB170-241，孔徑D為18mm刀具的材料選擇高速鋼鉆頭（W17Cr4V），為了使工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、刃磨簡單，選擇標準Φ18mm的麻花鉆?？准庸さ毒叩拈L度應保證加工終了時刀具螺旋槽尾端與導向套之間有30～50mm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。
2.3 鉆孔組合機床總設計“三圖一卡”的編制
總體設計方案的圖紙表達形式——“三圖一卡”設計，其內(nèi)容包括：
繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖、編制生產(chǎn)率卡。
2.3.1 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，表示一臺組合機床完成的工藝內(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、夾具部位及被加工零件的材料、硬度等狀況的圖紙。它是在原零件圖基礎(chǔ)上，突出本機床的加工的內(nèi)容，加上必要的說明繪制成的，是組合機床設計的要依據(jù)，也是制造、使用、檢驗和調(diào)整機床的重要技術(shù)文件。曲軸箱箱體鉆孔組合機床的被加工零件工序圖如2.2所示。
圖上要內(nèi)容：
（1）被加工零件的形狀，要外廓尺寸和本機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，以及對上道工序的技術(shù)要求等。
（2）本工序所選定的定位基準、夾緊部位及夾緊方向。
（3）被加工零件的名稱、編號、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
（1）為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定要圖出被本機床的加工內(nèi)容。繪制時，應按一定的比例，選擇足夠的視圖及剖位視圖，突出加工部位（用粗實線），并把零件輪廓及與機床、夾具設計有關(guān)粗實線標記。如圖2.2中定位基準，機械夾壓位置及方向，輔助支承均須用規(guī)定的符號部（用細實線）表清楚，凡本道工序保證的尺寸、角度等，均應在尺寸數(shù)值下方面用表示出來。
圖2.2曲軸箱箱體工序圖
（2）加工部位的位置尺寸應由定位基準注起，為便于加工及檢查，有時因所選定位基準與設計基準不重合，則須對加工部位要求位置尺寸精度進行分析換算。
2.18 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床上的加工過程，刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對位置關(guān)系，機床的工作行程及工作循環(huán)等，是刀具、夾具、主軸箱、電氣和液壓系統(tǒng)設計選擇動力部件的要依據(jù)，是整臺組合機床布局形式的原始要求，也是調(diào)整機床和刀具所必需的重要文件。圖2.3為曲軸箱箱體鉆孔的加工示意圖
圖2.3加工示意圖
在圖上應標注的內(nèi)容：
（1）機床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程。
（2）工件、夾具、刀具及主軸箱端面之間的距離等。
（3）軸的結(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、接桿、導向裝置的結(jié)構(gòu)尺寸；刀具與導向置的配合，刀具、接桿、軸之間的連接方式，刀具應按加工終了位置繪制。
2、繪制加工示意圖之前的有關(guān)計算
（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）導向套的選擇
在組合機床上加工孔，除用剛性軸的方案外，工件的尺寸、位置精度要取決于夾具導向。因此正確選擇導向裝置的類型，合理確定其尺寸、精度，是設計組合機床的重要內(nèi)容，也是繪制加工示意圖時必須解決的內(nèi)容。
1）選擇導向類型 根據(jù)刀具導向部分直徑和刀具導向的線速度v=17m/min，選擇固定式導向。
2）導向套的參數(shù) 根據(jù)刀具的直徑選擇固定導向裝置
固定導向裝置的標準尺寸如下表：
表2.1 固定導向裝置的標準尺
d
d1
D
D1
D2
l
l1
l2
l3
l4
L5
18
18
40
30
34
150
40
18
12
17
46
固定裝置的配合如下表：
表2.2 固定裝置的配合
導向
類別
工藝
方法
D
D
D1
刀具導向
部分外徑
固定
導向
鉆孔
G7（或F7）
H7/g6
H7/n6
g6
固定導向裝置的布置如圖2.4所示
圖2.4 固定導向裝置的布置
（3）初定軸類型、尺寸、外伸長度
因為軸的材料為40Cr，剪切彈性模量G=71.0GPa,剛性軸取ψ＝1／4（0）／m,所以B取2.316，
根據(jù)剛性條件計算軸的直徑為：
dB……………………………………2.59
式中： d——軸直徑（mm）（24.65）
T——軸所承受的轉(zhuǎn)矩（N·mm）
B——系數(shù)
本設計中軸直徑d=18mm,軸外伸長度為：L=115mm，D/為40/27。
（4）選擇刀具接桿
由以上可知，主軸箱各軸的外伸長度為一定值，而刀具的長度也是一定值，因此，為保證主軸箱上各刀具能同時到達加工終了位置，就需要在軸與刀具之間設置可調(diào)環(huán)節(jié)，這個可調(diào)節(jié)在組合機床上是通過可調(diào)整的刀具接桿來解決的,連接桿如圖2.5所示，
圖2.5 可調(diào)連接桿
連接桿上的尺寸d與軸外伸長度的內(nèi)孔D配合，因此，根據(jù)接桿直徑d選擇刀具接桿參數(shù)如表2.3所示：
表2.3 可調(diào)接桿的尺寸
d
D1(h6)
d2
d3
L
l1
l2
l3
螺母
厚度
27
Tr27×2
莫氏1號
12.061
36
185
51
42
50
12
（5）確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸
從保證加工終了時軸箱端面到工件端面間距離最小來確定全部聯(lián)系尺寸，加工示意圖聯(lián)系尺寸的標注如圖2.3所示。其中最重要的聯(lián)系尺寸即工件端面到主軸箱端面之間的距離（圖中的尺寸321mm）,它等于刀具懸伸長度、螺母厚度、軸外伸長度與接桿伸出長度（可調(diào)）之和，再減去加工孔深度和切出值。
（6）工作進給長度的確定
如圖2.6工作進給長度應等于工件加工部位長度L與刀具切入長度和切出長度之和。切入長應應根據(jù)工件端面誤差情況在5～10mm之間選擇，誤差大時取大值，因此取=7mm，切出長度=1/3d+(3～7)= x18+712mm，所以=7+12+12=32mm.
（7）快進長度的確定
考慮實際加工情況，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至夾具導套內(nèi)而不影響工件裝卸。這里取快速退回行程為120mm，快退長度等于快速引進與工作工進之和，因此快進長度120-45=75mm.
2.3.3機床聯(lián)系尺寸圖
圖2.7 機床聯(lián)系尺寸圖
1、聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容
一般來說，組合機床是由標準的通用部件——動力箱、動力滑臺、立柱、立柱底座加上專用部件組合而成。聯(lián)系尺寸圖用來表示機床各組成部件的相互裝配和運動關(guān)
系，以檢驗機床各部件的相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿足要求，通用部件的選擇是否合適，并為進一步開展軸箱、夾具等專用部件、零件的設計提供依據(jù)。聯(lián)系尺寸圖也可以看成是簡化的機床總圖，它表示機床的配置型式及總體布局。
如圖2.7所示，機床聯(lián)系尺寸圖的內(nèi)容包括機床的布局形式，通用部件的型號、規(guī)格、動力部件的運動尺寸和所用電動機的要參數(shù)、工件與各部件間的要聯(lián)系尺寸，專用部件的輪廓尺寸等。
2、選用動力部件
選用動力部件要選擇型號、規(guī)格合適的動力滑臺、動力箱。
（1）滑臺的選用 通常，根據(jù)滑臺的驅(qū)動方式、所需進給力、進給速度、最大行程長度和加工精度等因素來選用合適的滑臺。
1）驅(qū)動形式的確定 根據(jù)對液壓滑臺和機械滑臺的性能特點比較，并結(jié)合具體的加工要求，使用條件選擇HY系列液壓滑臺。
2）確定軸向進給力 滑臺所需的進給力
=∑=4×4372=34976N
式中： ——各軸加工時所產(chǎn)生的軸向力
由于滑臺工作時，除了克服各軸的軸的向力外，還要克服滑臺移動時所產(chǎn)生的摩擦力。因而選擇滑臺的最大進給力應大于＝34.976KN。
3）確定進給速度 液壓滑臺的工作進給速度規(guī)定一定范圍內(nèi)無級調(diào)速，對液壓滑臺確定切削用量時所規(guī)定的工作進給速度應大于滑臺最小工作進給速度的0.5～1倍;液壓進給系統(tǒng)中采用應力繼電器時，實際進給速度應更大一些。本系統(tǒng)中進給速度=n·f=17mm/min。所以選擇1HY32ⅡA液壓滑臺，工作進給速度范圍20～650mm/min，快速速度10m/min。
4）確定滑臺行程 滑臺的行程除保證足夠的工作行程外，還應留有前備量和后備量。前備量的作用是動力部件有一定的向前移動的余地，以彌補機床的制造誤差以及刀具磨損后能向前調(diào)整。本系統(tǒng)前備量為20mm，后備量的作用是使動力部件有一定的向后移動的余地，為方便裝卸刀具，這里取70mm,所以滑臺總行程應大于工作行程，前備量，后備量之和。
即：行程L＞120+20+70=220mm，取L＝630mm。綜合上述條件，確定液壓動力滑臺型號1HY32ⅡA,以及相配套的滑臺底座（1CC321型）。
（2）由下式確定動力箱的選用 動力箱要依據(jù)多軸所需的電動機功率來選用，在主軸箱沒有設計之前，可算
＝／η……………………………2.6
＝4*0.717／0.7
＝3.5KW
式中：η——主軸箱傳動效率，加工黑色金屬時η＝0.7～0.9；有色金屬時η＝0.7～0.7，本系統(tǒng)加工HT200，取η＝0.7．
動力箱的電動機功率應大于計算功率，并結(jié)合軸要求的轉(zhuǎn)速大小選擇。因此，選用電動機型號為Y132M1-6的1TD32I型動力箱，動力箱輸出軸至箱底面高度為170mm。要技術(shù)參數(shù)如下表：
表2.4電機型號及參數(shù)
電機傳動型號
轉(zhuǎn)速范圍（r/min）
電機功率（）
配套軸部件型號
電機轉(zhuǎn)速
輸出轉(zhuǎn)速
D50 Y160M-6
970
470
7.5
1HY32ⅡA,1CC321,1CD321
3、配套支承部件的選用
立柱底座1CD322。
4、確定裝料高度
裝料高度指工件安裝基面至機床底面的垂直距離，在現(xiàn)階段設計組合機床時，裝料高度可視具體情況在H＝570～1060mm之間選取，本系統(tǒng)取裝料高度為700mm。
5、中間底座輪廓尺寸
中間底座的輪廓尺寸要滿足滑臺在其上面聯(lián)接安裝的需要，又考慮到與立柱底座相連接。因此，中間底座采用側(cè)底座1CD321。
6、確定主軸箱輪廓尺寸
本機床配置的主軸箱總厚度為630mm，寬度和高度按標準尺寸中選取。計算時，主軸箱的寬度B和高度H可確定為：B=630，H=400
根據(jù)上述計算值，按軸箱輪廓尺寸系列標準，最后確定軸箱輪廓尺寸B×H=630×400mm。
2.3.4生產(chǎn)率計算卡
生產(chǎn)率計算卡是反映所設計機床的工作循環(huán)過程、動作時間、切削用量、生產(chǎn)率、負荷率等技術(shù)文件，通過生產(chǎn)率計算卡，可以分析擬定的方案是否滿足用戶對生產(chǎn)率及負荷率的要求。計算如下：
切削時間： T切= L/vf+t?！?.7
= 45/74.7＋10/415
=0.618 min
式中： T切——機加工時間（min）
L——工進行程長度（mm）
vf—— 刀具進給量（mm/min）
t?！罁蹊F停留時間。一般為在動力部件進給停止狀態(tài)下，刀具旋轉(zhuǎn)5～10 r所需要時間。這里取10r
輔助時間 T輔 = +t移+t裝……………………2.7
= （75＋120）/1000+0.13+2
= 2.318min
式中： L3、L4 ——分別為動力部件快進、快退長度（mm）
vfk ——快速移動速度（mm/min）
t移 ——工作臺移動時間（min）,一般為0.05～0.13min,取0.13 min
t裝 ——裝卸工件時間（min）一般為0.5～1.5min,本例取2min
機床生產(chǎn)率 Q1 = 60/T單…………………………………2.9
= 60/（T切+T輔）
=60/（0.618+1895）
=15.3 件/h
機床負荷率按下式計算 η = Q / Q1×100%…………………………2.10
= A / Q1tk×100%
=20000/15.3×1950×100%
=67.04%
式中：Q——機床的理想生產(chǎn)率（件/h）
A——年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件）
tk——年工作時間，單班制工作時間tk =1950h
表2.5 生產(chǎn)率計算卡
3 鉆孔夾具設計
3.1 研究原始質(zhì)料
利用本夾具主要用來加工鉆4-￠18孔，加工時除了要滿足粗糙度要求外，還應滿足兩孔軸線間公差要求。為了保證技術(shù)要求，最關(guān)鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率和降低勞動強度。
3.2 定位、夾緊方案的選擇
由零件圖可知：在對孔加工前，鉆4-￠18平面進行了粗、精銑加工因此，定位、夾緊方案有：
在加工中用作確定工件在夾具中占有正確位置的基準，稱為定位基準。據(jù)《夾具手冊》知定位基準應盡可能與工序基準重合，在同一工件的各道工序中，應盡量采用同一定位基準進行加工。該零件以三面定位，的裝配基準為平面，而它們又是滑鞍上其他要素的設計基準，因此以這些裝配基準平面作為定位基準，避免了基準不重合誤差，有利于提高滑鞍各主要表面的相互位置精度。有零件圖可知,根據(jù)本道工序，選底面和側(cè)面為定位基準。
3.3 切削力及夾緊力的計算
刀具的幾何參數(shù)：
由參考文獻[5]查表可得：
圓周切削分力公式：
式中
查[5]表得： 查[5]表 取
由表可得參數(shù)：
即：
同理：徑向切削分力公式 ：
式中參數(shù)：
即：
軸向切削分力公式 ：
式中參數(shù)：
即：
根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值。即：
安全系數(shù)K可按下式計算有：：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]表可得：
所以有：
螺旋夾緊時產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計算有：
式中參數(shù)由參考文獻[5]可查得：
其中：
螺旋夾緊力：
由表得：原動力計算公式
即：
由上述計算易得：
由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。
3.4 誤差分析與計算
為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。
由[5]和[6]可得：
1 定位誤差：
當以任意邊接觸時
通過分析可得：
因此：當以任意邊接觸時
2 夾緊誤差 ：
其中接觸變形位移值：
⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過
⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取
誤差總和：
從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。
3.5 夾具設計及操作的簡要說明
如前所述，該工件為提高生產(chǎn)率，經(jīng)過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（螺旋夾緊機構(gòu)）。這類夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。
此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時根據(jù)情況進行調(diào)整換取。
結(jié) 論
本課題開發(fā)研制的鉆孔組合機床，用于加工曲軸箱箱體的4個孔。在開發(fā)過程中，針對加工過程中存在的難點進行了攻關(guān)。在鉆床的設計上采取了一系列的措施，保證了被加工孔的加工精度。要完成了以下工作：
1、對曲軸箱箱體的4個孔的加工工藝進行了分析研究，明確了4個孔加工的技術(shù)要求和工藝要點。
2、恰當?shù)剡x擇了機床的切削參數(shù)，動力頭及液壓滑臺驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
3、采用液壓滑臺驅(qū)動動力頭和主軸箱實現(xiàn)進給，驅(qū)動工件實現(xiàn)兩工位運動。制定了液壓滑臺的進給工作循環(huán)。經(jīng)分析證明可以滿足工藝要求。
4、設計了穩(wěn)定可靠的主軸箱和鉆模板，從而保證了被加工孔的精度要求。
5、根據(jù)通用、經(jīng)濟的原則，選擇了刀具，滿足了工藝的需要。
設計的鉆孔組合機床，保證了加工孔的生產(chǎn)質(zhì)量，提高工效3倍以上，加工成本大幅下降。
本項工作還有許多值得完善的地方，例如：裝夾、定位由人工完成，效率較低；自動化程度有待提高等問題。這些問題通過改進設計、完善工藝、現(xiàn)場的不斷實踐、總結(jié)，必將會得到進步的提高。
致 謝
過了許久，終于比較成功地完成了設計任務?；仡櫲杖找挂?，我脾氣后得感覺，通過方法得書籍，網(wǎng)絡，教師，學生和其他可用，鞏固了自己得專業(yè)知識。理解和運用所學知識有更深刻得認識。
在這一刻，我要感謝我得導師得精心指導下，不僅指導咱解決得關(guān)鍵技術(shù)問題，更重要得是為咱引導設計思路，并解釋咱在實際得工程設計經(jīng)驗應用于設計因此，不僅如此，教師得敬業(yè)精神深深地感染了我，我愛和未來奉獻骨刺得工作，導師是真得做得傳道，授業(yè)，解惑。
精心準備得長途跋涉大學幾個月了，終于到了時間得論文計劃期間，像往常一樣，救援得心臟，但寫作過程中得感覺經(jīng)常出現(xiàn)無力折騰和徘徊。先花那么多時間和這么多精力去完成得論文具有一定得學術(shù)價值，這是很難說得艱辛和困難，但曲終要離開得味道幕后，這是值得我一生留連忘返。
敲完最后任何一臺字符，再次從仔細閱讀文本已經(jīng)并不陌生，我感覺好多。雖然不是特別值得一提得成就來炫耀，但對我來說，是寶貴得。這是無數(shù)得教誨，關(guān)心他人，樂于助人得結(jié)果。
我要感謝我得導師XX老師。雖然教師負責教學，科研任務，還需要一段時間，不時有門，叫我勸功課，從第一稿到最終版本，耐心，再審，大章偏頗布局，小一審缺陷報表格式，都可以指出。他教我各方面得知識，拓寬我得知識，培養(yǎng)我得技能，完成論文是不無裨益。我還要感謝所有得大學老師教給我得，是你讓我成熟和壯大;感謝學院得工作人員，他得細致工作，讓我得同學，有序得學習和生活。
我得父母和家人想表達我誠摯得謝意。他們是我得生命永遠依靠和支持他們得關(guān)懷和愛護，是我前進得動力;他們得殷切希望，激勵著我繼續(xù)說下去。沒有他們就沒有我，我得成績已經(jīng)從他們來得點點滴滴。
我也舍不得你得好友，與門和室友。我需要幫助時，他們伸出溫暖得手，在最大得幫助。他們可以見面，相交，相知是人生一大幸事。
本論文得完成遠未結(jié)束，不足和膚淺得地方得文字是我得新征程得新起點。
我會繼續(xù)前進！
咱也感謝其他同學，老師和同事們得熱心幫助，感謝咱得教師得重視和關(guān)注課程設計得領(lǐng)導，為咱提供了繪圖工具和選項。
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