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東南大學成賢學院
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
系 專業(yè)
學 生 姓 名：
學 號：
設(shè) 計 地 點：
指 導 教 師：
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
課 題 名 稱
減速器箱體9個孔鉆組合機床設(shè)計
一、 選題背景與意義（300字左右）
組合機床出現(xiàn)在世界上只有50多年的歷史。我國組合機床事業(yè)是從無到有，逐漸發(fā)展起來的。從1956年開始自行設(shè)計、制造了組合機床并得到很大發(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)也又新的發(fā)展。國家又重點安排了一批工廠，如大連機床廠、常州機床廠、大河機床廠、長沙機床廠、上海第十機床廠等20多個工廠生產(chǎn)組合機床通用部件，為全國各地機械加工部門用組合機床自己武裝自己創(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床及其自動線，成倍地提高了勞動生產(chǎn)率，保證了產(chǎn)量和質(zhì)量，降低了成本。目前，我國大多數(shù)省、市、自治區(qū)都能設(shè)計并制造組合機床及其自動線，產(chǎn)量、質(zhì)量和技術(shù)水平都在不斷提高。我國組合機床及其自動線已占有一定數(shù)量，特別是在汽車制造行業(yè)已有了大量的組合機床及其自動線，生產(chǎn)能力也在不斷提高。用我國自行設(shè)計與制造的組合機床及其自動線武裝起來的第二汽車制造廠，經(jīng)投產(chǎn)后證明具有規(guī)模、效率高，具有較高的自動化程度特點物理從工藝方案和布局，還是從加工精度和質(zhì)量方面看，這些組合機床及組合機床自動線都已達到國際先進水平。
近幾年來，組合機床在汽車、拖拉機、柴油機、電機、儀器、儀表、縫紉機、自行車、閥門、礦山機械、冶金、航空、紡織機械及軍工等部門已獲得廣泛的應用，甚至一些中小批量生產(chǎn)部門也開始推廣使用。由于組合機床具有的一系列優(yōu)點，因此在我國機械加工工業(yè)中廣泛推廣使用組合機床已成為多、快、好、省地發(fā)展我國機械加工工業(yè)的一條重要途徑，繼續(xù)發(fā)展和提高組合機床及自動線技術(shù)水平，是當前機械加工工業(yè)的一項重要任務。
綜觀世界四大機床展覽會的概況，我們可以從中看到未來機床的發(fā)展動向有以下特點：
（1）從開發(fā)FA、CIM等制造系統(tǒng)轉(zhuǎn)變到積極深入開發(fā)單機與環(huán)節(jié)技術(shù)，提高其先進性、可靠性、實用性和性能價格比，力求價廉，切實用于生產(chǎn)，產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效果。這是當前世界機床技術(shù)發(fā)展的主流。
（2）進一步提高和開發(fā)高精度、高效率、高自動化（簡稱“三高”）及多樣性、成套性、綜合性（簡稱“三性”）的單機與環(huán)節(jié)。這是目前世界機床技術(shù)發(fā)展的根本趨勢。
（3）進一步發(fā)展不同程度的低、中、高檔機電一體化的各類單機與環(huán)節(jié)產(chǎn)品，這對于不同生產(chǎn)規(guī)模，大中小不同技術(shù)水平的工廠，從提高加工精度、效率、自動化、全面提高制造技術(shù)水平來說，都是有利的長遠發(fā)展趨勢。
機床工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)特別是現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)，在國民經(jīng)濟中占有重要的戰(zhàn)略地位。對我國而言，機床工業(yè)不僅僅具有重要的經(jīng)濟意義，而且還具有重要的國防戰(zhàn)略意義。研究機床工業(yè)的特點，有助于我們了解機床工業(yè)的特殊規(guī)律，從而找到適合我國國情的機床工業(yè)發(fā)展之路。機床工業(yè)的發(fā)展帶動了制造業(yè)和工業(yè)的發(fā)展。對一個國家而言，本土的機床工業(yè)與本土的制造業(yè)及工業(yè)緊密相連，高水平的本土機床工業(yè)有助于提升本土制造業(yè)及工業(yè)的水平。機床工業(yè)與一個國家的工業(yè)競爭力、制造業(yè)發(fā)展水平緊密相關(guān)，本國的機床工業(yè)水平越高，工業(yè)和制造業(yè)競爭力越強。我國工業(yè)競爭力和制造業(yè)發(fā)展水平不高，一定程度上是與我國機床工業(yè)發(fā)展水平不高相聯(lián)系的。加快我國機床工業(yè)的發(fā)展，提高我國機床工業(yè)技術(shù)和管理水平，將有利于我國工業(yè)和制造業(yè)發(fā)展。所以對機床的研究設(shè)計意義是極其重大的。
隨著社會的不斷進步，機械加工技術(shù)的不斷發(fā)展，古老的生產(chǎn)方式已不能完全適應新形勢的要求。比如，我們傳統(tǒng)的通用機床，由于它為了適應各種零件的通用加工，強調(diào)了加工范圍的廣泛性，使其萬能性增大，隨之帶來的便是機床結(jié)構(gòu)復雜，并且在加工某一零件的某些加工表面時，使機床不能完全發(fā)揮出全部效能。為了克服通用機床的弊端，工程技術(shù)人員便相應地推出了專用機床。但由于專用機床是根據(jù)某一工藝要求專門設(shè)計制造的，且它的組成部件均是專門設(shè)計制造的，因此，相對于通用機床而言，專用機床的造價昂貴，設(shè)計、制造周期長，特別是在飛速發(fā)展的變化之中，一旦產(chǎn)品更新?lián)Q代，產(chǎn)品變型，原有的專用機床將不能滿足新產(chǎn)品加工工藝的要求，更有甚者是原專用機床完全不能加工新產(chǎn)品而變成一堆廢鐵，失去了機床應有的作用。為了使產(chǎn)品在市場中立于不敗之地，工程技術(shù)人員不得不重新花費時間，設(shè)計、制造新的專用機床。由此可見，專用機床在一定程度上阻礙著產(chǎn)品的更新?lián)Q代。為了解決以上通用機床與專用機床之間的矛盾，同時盡可能地兼顧通用機床與專用機床的優(yōu)越性，于是，組合機床便在通用機床與專用機床的夾縫中悄然興起，并得到了越來越廣泛的應用。
畢業(yè)設(shè)計是高等教育體系中非常重要的環(huán)節(jié)，它可以檢驗自己對專業(yè)知識理解與掌握的程度，也可以提高自己綜合運用所學知識的能力，也能在分析問題和解決問題的過程中學到更多新的知識。
就我個人而言，我希望能通過這次畢業(yè)設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。
由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導。
二、課題關(guān)鍵問題及難點（300左右字）
根據(jù)任務書的已知條件，對材料為HT200，抗拉強度為200N的減速器箱體，在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上，繪制被加工零件工序圖、加工示意圖和編制生產(chǎn)率計算卡等。需根據(jù)加工零件示意圖所確定的工件加工孔的數(shù)量、位置和切削用量和速度。主要完成夾具的設(shè)計，確定其定位方案，夾緊方式等，從而保證減速器箱體9孔精度和位置精度的要求。
課題的難點在于多軸箱的設(shè)計，以及相關(guān)的傳動系統(tǒng)的設(shè)計。
傳動系統(tǒng)的設(shè)計方案：
（1）對多軸箱齒輪傳動系統(tǒng)的一般要求：
a.盡量用一根中間傳動軸帶動多跟軸
b.一般情況下，盡量不采用主軸帶動主軸方案
c.為使結(jié)構(gòu)緊湊，主軸箱體內(nèi)的齒輪傳動副的最高傳動比1-1.5
d.在驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速較高時，可采用逐步降速傳動
e.齒輪排數(shù)安排:不同軸上齒輪不相碰，不同軸上齒輪與軸套不相碰，可放在箱體內(nèi)不同排上齒輪與軸相碰，可放后蓋內(nèi)，另外，驅(qū)動軸直接帶動軸數(shù)不超過兩根。
a.主軸分布類型：根據(jù)零件工藝，主軸分布為同心圓分布，故采用一根中間傳動軸帶動三根主軸
三、文獻綜述（或調(diào)研報告）（1200字左右）
關(guān)于組合機床的綜述
前言
組合機床是以通用部件作為基礎(chǔ)，配以按工件特定形狀和加工工藝設(shè)計的專用主軸箱和夾具，組成的半自動或自動專用機床。
組合機床是一種專用高效自動化技術(shù)裝備，目前，它是大批量機械產(chǎn)品實現(xiàn)高效、 高質(zhì)量和經(jīng)濟性生產(chǎn)的關(guān)鍵裝備，因而被廣泛應用于許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。在大批量生產(chǎn)的機械工業(yè)部門，大量采用的設(shè)備是組合機床。因此，組合機床及其自動線的技術(shù)性能和綜合自動化水平，在很大程度上決定了這些工業(yè)部門產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)組織的結(jié)構(gòu)，也在很大程度上決定了企業(yè)產(chǎn)品的競爭力。礦車輪在礦山機械技術(shù)領(lǐng)域用途極為廣泛。而本題目就包含了這兩種在機械領(lǐng)域都有著重要用途的設(shè)備。
組合機床發(fā)展歷史
1908年，美國福持汽車公司率先制造出第一臺組合機床，用于汽車零件的加工。1928年，前蘇聯(lián)開始生產(chǎn)組合機床。我國的組合機床制造技術(shù)是從“一五”計劃期間，“—汽”、‘洛拖’’引進組合機床開始的。1956年3月，當時的第一機械工業(yè)部第二機器管理局批準成立了第一專業(yè)設(shè)計處(即現(xiàn)大連組合機床研究所的前身)，全面引進了前蘇聯(lián)的組合機床通用部件和設(shè)計指導資料，開始了我國組合機床的創(chuàng)業(yè)階段。并于同年在大連機床廠制造出我國的第一臺組合機床、1961年，又制造出我國第一條組合機床自動線。組合機床設(shè)計制造從“一所一廠”起步已發(fā)展到如今—個獨立的配套齊全的行業(yè)。［3］
我國組合機床制造技術(shù)的發(fā)展大體經(jīng)歷／以下四個階段
引進消化，開創(chuàng)我國組合機床技術(shù)標準體系
普及組合機床技術(shù)，發(fā)展形成行業(yè)
組織科技攻關(guān)，努力擔高組合機床技術(shù)水平
柔性制造技術(shù)的發(fā)展，推動了組合機床傳統(tǒng)制造技術(shù)的轉(zhuǎn)變
組合機床的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
國內(nèi)組合機床的發(fā)展現(xiàn)狀
近十多年來，組 機床及其自動線在高效、高生產(chǎn)率， 柔性化以及采用并行(同步)工程制訂更為合理、更為節(jié)省的方案方面取得了不小的進展。尤其是汽車工業(yè)， 為了提高汽車的性能，對零件的加工精度提出了一些新的要求， 因此對機床性能的要求也更高了。［4］
近年來，隨著數(shù)控技術(shù)，電子技術(shù)，計算機技術(shù)的發(fā)展，組合機床的服務對象已經(jīng)由過去的農(nóng)用機械，載貨汽車向以轎車工業(yè)為重點的轉(zhuǎn)移，組合機床行業(yè)開展了針對轎車零件關(guān)鍵工藝研究開發(fā)的科研攻關(guān)，采取引進技術(shù)，合作生產(chǎn)和自行開發(fā)相結(jié)合；組合機床也由過去的剛性組合機床向具有一定柔性，可實現(xiàn)多品種加工方向的變化,先后開發(fā)了轉(zhuǎn)塔組合機床,主軸移動式組合機床,自動更換主軸箱式組合機床,同時又應用數(shù)控技術(shù)發(fā)展了三坐標加工單元等數(shù)控組合機床,把純剛性的設(shè)備變?yōu)榫哂幸欢ㄈ嵝?可變可調(diào)的裝備；組合機床的加工精度以過去多完成粗加工，半精加工向精加工方向轉(zhuǎn)化。組合機床行業(yè)開發(fā)了針對汽車發(fā)動機五大件加工的關(guān)鍵工藝設(shè)備，使行業(yè)在精加工機床的品種上有了較大擴充，為提供成套設(shè)備創(chuàng)造了條件；組合機床制造技術(shù)由過去的以機加工為主的單機及自動化向綜合成套方向轉(zhuǎn)換，加強了相應配套技術(shù)與產(chǎn)品的研究開發(fā)，行業(yè)的已經(jīng)初步具備了向用戶提供自毛坯上線，經(jīng)機械加工和非機械加工至成品下線的成套技術(shù)裝備，包括整個車間的切屑和冷卻處理系統(tǒng)；組合機床的控制技術(shù)由傳統(tǒng)的程序控制技術(shù)向數(shù)控，計算機管理與監(jiān)控方向發(fā)展。組合機床行業(yè)企業(yè)生產(chǎn)的組合機床的控制技術(shù)，已完成了由接觸-繼電器控制向可編程控制的轉(zhuǎn)變，從而大大的提高了組合機床的可靠性，故障率大為降低；組合機床的開發(fā)已經(jīng)又過去的人工設(shè)計轉(zhuǎn)向計算機輔助設(shè)計。組合機床行業(yè)大力推行CAD，為提高設(shè)計速度，保證設(shè)計質(zhì)量，縮短供貨周期創(chuàng)造了有利的條件。
國內(nèi)該行業(yè)雖然取得了很大的進步與發(fā)展，但是，在制造技術(shù)高速發(fā)展上的今天，由于基礎(chǔ)比較薄弱，從整體看，與國外先進水平與國內(nèi)的用戶的要求還存在一定的差距，主要表現(xiàn)在產(chǎn)品的可靠性太差，難以適應大批量生產(chǎn)的需要，可調(diào)可變性，柔性較差，缺少必要的適應多種加工的新產(chǎn)品，系統(tǒng)化，通用化，模塊化程度底，致使制造周期過長，滿足不了用戶的要求，科學管理，成本控制水平不高，在市場上缺乏競爭力等不足之。
組合機床的發(fā)展趨勢
(1)、高速化：由于機構(gòu)各組件分工的專業(yè)化，在專業(yè)主軸廠的開發(fā)下，主軸高速化日益普及。過去只用于汽車工業(yè)高速化的機種（每分鐘1.5萬轉(zhuǎn)以上的機種），現(xiàn)在已成為必備的機械產(chǎn)品要件?！?
(2)、精密化：由于各組件加工的精密化，微米的誤差已不是問題。以電腦輔助生產(chǎn)（CAM）系統(tǒng)的發(fā)展帶動數(shù)控控制器的功能越來越多。
(3)、高效能：對機床高速及精密化要求的提高導致了對加工工件制造速度的要求提高。同時，由于產(chǎn)品競爭激烈，產(chǎn)品生命周期縮短，模具的快速加工已成為縮短產(chǎn)品開發(fā)時間所必須具備的條件。對制造速度的要求致使加工模具的機床向著高效能專業(yè)化機種發(fā)展。
(4)、系統(tǒng)化：機床已逐漸發(fā)展成為系統(tǒng)化產(chǎn)品。現(xiàn)在可以用一臺電腦控制一條生產(chǎn)線的作業(yè)，不但可縮短產(chǎn)品的開發(fā)時間，還可以提高產(chǎn)品的加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量。
(5)、復合化：產(chǎn)品外觀曲線的復雜化致使模具加工技術(shù)必須不斷升級，機床五軸加工、六軸加工已日益普及，機床加工的復合化已是不可避免的發(fā)展趨勢。
參 考 文 獻
［1］黃奇葵、鐘華珍、張福潤.《機械制造基礎(chǔ)》
［2］李慶余、張佳.《機械制造裝備設(shè)計》.機械工業(yè)出版
［3］佟璞瑋. 中國組合機床市場.《1999中國機電產(chǎn)品市場展望》.
［4］裘愉. 從幾個側(cè)面看組合機床的發(fā)展動向. 《組合機床與自動化加工技術(shù)》 1994年第11期.
［5］李明、王合增、張應午 . 組合機床的發(fā)展趨勢及企業(yè)的對策 《機械產(chǎn)品與科技》 2002年第1期.
［6］ 李如松．組合機床和自動線的技術(shù)發(fā)展．《組合機床與自動化加工技術(shù)》，1999．(1)：5～10
四、方案（設(shè)計方案、研制方案、研究方案）論證（不少于100字）
課題的研究內(nèi)容是減速器箱體組合機床設(shè)計，包括：切削功率的計算、動力部件參數(shù)的選擇、機床總體設(shè)計和刀具的選擇。
組合機床的設(shè)計步驟：
（1）制定工藝方案 要深入現(xiàn)場，了解被加工零件的加工特點、精度和技術(shù)要求、定位夾壓情況以及生產(chǎn)率的要求等。確定在組合機床上完成的工藝內(nèi)容及其加工方法。這里要確定加工工步數(shù)，決定刀具的種類和型式。
（2）機床結(jié)構(gòu)方案的分析和確定 根據(jù)工藝方案確定機床的型式和總體布局。在選擇機床配置型式時，既要考慮實現(xiàn)工藝方案，保證加工精度、技術(shù)要求及生產(chǎn)效率；又要考慮機床操作、維護、修理是否方便，排屑情況是否良好；還要注意被加工零件的生產(chǎn)批量，以便使設(shè)計的組合機床符合多、快、好、省的要求。
（3）組合機床總體設(shè)計 這里要確定機床個部件間的相互關(guān)系，選擇通用部件和刀具的導向，計算切削用量及機床生產(chǎn)率。繪制機床的總聯(lián)系尺寸圖及加工示意圖等。
（4）組合機床的部件設(shè)計和施工設(shè)計 制定組合機床流水線的方案時，與一般單個的組合機床方案有所不同。在流水線上由于工序的組合不同，機床的型式和數(shù)量都會有較大的變化。因此，這時應按流水線進行全面考慮，而不應將某一臺或幾臺機床分裂開來設(shè)計。即使暫時不能全面地進行流水線設(shè)計，制定方案時也應該綜合研究，才能將工序組合得更為合理，更可靠地滿足工件的加工要求，用較少的機床完成較多的工作，也為進一步發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。
設(shè)計完成后提交的文件和圖表（論文完成后提交的文件）：
（1）計算說明部分：切削功率計算、動力部件參數(shù)的選擇、機床總體設(shè)計和刀具的選擇。
（2）圖紙部分：加工工序圖、加工示意圖、多軸箱展開圖、多軸箱檢查圖和機床尺寸聯(lián)系圖。
措施：
通過設(shè)計加深與鞏固所學機床、夾具、工藝、刀具、液壓、材料、計算機繪圖等專業(yè)知識；提高學生綜合運用、靈活運用所學專業(yè)知識的能力；增強學生分析問題、查閱資料及文獻、計算機繪圖等各方面技能；培養(yǎng)學生科學、嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。
先查找相關(guān)資料，在進行總體設(shè)計，再查找具體資料，解決設(shè)計中遇到的各種技術(shù)難點。
1.組合機床總體的設(shè)計主要是擬訂工藝方案以及確定“三圖一卡”。
2.組合機床主軸箱的設(shè)計是根據(jù)主軸箱原始依據(jù)圖來確定的。
3.主軸箱傳動裝置的設(shè)計首先是擬訂傳動方案，再進行具體的設(shè)計計算。
以右側(cè)的3個孔的加工情況為例說明
右側(cè)的3個孔多軸箱傳動系統(tǒng)簡圖
此方案的優(yōu)缺點：
優(yōu)點：1、可傳遞空間任意軸間的運動和動力，即軸可以平行，交叉或交錯；轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，其傳動比恒定，大多數(shù)齒輪的傳動比是常數(shù)；2、適應范圍較廣（傳遞速度、功率范圍都大）；3、壽命長、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點
缺點：1、制造成本高；2、剛性傳動沒有過載保護作用；3、振動和噪音等
多軸箱內(nèi)減速系統(tǒng)設(shè)計方案：
對減速系統(tǒng)的一般要求：
1）降速同時提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機輸出乘減速比，但要注意不能超出減速機額定扭矩。
2）速同時降低了負載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。大家可以看一下一般電機都有一個慣量數(shù)值。
方案一：二級圓柱齒輪減速器
此方案優(yōu)缺點：
優(yōu)點：1、機械結(jié)構(gòu)緊湊、體積輕巧、小型高效；2、安裝簡易、靈活輕捷、性能優(yōu)越、易于維護檢修；3、傳動速比大、扭矩大、承受過載能力高；4、應用較廣泛。
缺點：1、無法改變運動方向；2、沿齒長的縱向滑動會使摩擦損失增加，降低傳動效率。3、齒面間大的壓力和摩擦功，可能導致油膜破壞和齒面燒結(jié)咬死，即抗膠合能力較低。
方案二：蝸輪蝸桿減速器
此方案優(yōu)缺點：
優(yōu)點：能得到很大的傳動比、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動平穩(wěn)、噪音較小及可以自鎖等；
缺點：傳動效率較低，不宜在大功率下長期連續(xù)工作；為了減磨耐磨，蝸輪齒圈需用貴重的青銅制造，成本較高。
綜合考慮此部分設(shè)計方案后，決定使用方案一，并且對方案一稍作修改，即使用圓柱斜齒輪代替圓柱齒輪
四、工作計劃（不少于300字）
開學～3月15日．畢業(yè)實習階段。
畢業(yè)實習，查閱資料，市場調(diào)查，到多個公司實踐，撰寫實習報告。
3月16日～3月31日．論文開題階段。
論文總體構(gòu)思方案，填寫開題報告。
4月1日～5月10日．論文初稿階段。
撰寫畢業(yè)論文初稿。
5月11日～6月4日． 中期工作階段。
充實完善畢業(yè)論文，中期檢查。
6月5日～6月7日．畢業(yè)論文預答辯。
6月8日～6月13日．論文定稿階段。
論文修改、定稿，材料復查。
6月14日～6月16日．畢業(yè)答辯。
6月17日～6月18日．材料整理裝袋。
指導教師意見：
（對學生開題報告內(nèi)容的評價及指導性意見，要求不少于100個漢字。填寫時刪除此行）
簽 名： 年 月 日
寧XX大學
畢業(yè)設(shè)計(論文)
題目 減速器箱體9個孔鉆組合機床設(shè)計
學生姓名
學 號
指導教師(簽字)
2014 年 月 日
摘 要
本論文主要說明組合機床設(shè)計的基本過程及要求。組合機床是按高度集中原則設(shè)計的，即在一臺機床上可以同時完成同一種工序或多種不同工序的加工。組合機床發(fā)展于工業(yè)生產(chǎn)末期，與傳統(tǒng)的機床相比：組合機床具有許多優(yōu)點：效率高、精度高、成本低。它由床身、立柱、工作臺、及電源一些基本部件及一些特殊部件，根據(jù)不同的工件加工所需而設(shè)計的。
在組合機床上可以完成很多工序，但就目前使用的大多數(shù)組合機床來說，則主要用于平面加工和孔加工兩大類工序。論文主要內(nèi)容包括四大部分：
（1）、制定工藝方案 通過了解被加工零件的加工特點、精度和技術(shù)要求、定位夾緊情況、生產(chǎn)效率及機床的結(jié)構(gòu)特點等，確定在組合機床上完成的工藝內(nèi)容及加工方法，并繪制被加工零件工序圖。
（2）、組合機床的總體設(shè)計 確定機床各部件之間的相互關(guān)系，選擇通用部件和刀具的導向，計算切削用量及機床生產(chǎn)效率、繪制機床的尺寸聯(lián)系圖及加工示意圖。
（3）、組合機床部件設(shè)計 包括專用多軸箱的設(shè)計，傳動布局合理，軸與齒輪之間不發(fā)生干涉，保證傳動的平穩(wěn)性和精確性。專用主軸設(shè)計、軸承的選用及電機的選擇等。
（4）、液壓裝置的設(shè)計 液壓滑臺、定位夾緊裝置均為液壓控制。并采用了許多液壓控制閥，保證了運動的平衡性，循環(huán)性和精確性。
關(guān)鍵詞：組合機床；設(shè)計；過程；功能
43
Abstract
This thesis mainly elucidates the basic process and requirements that design of the combination machine. Combination machine is designed according the fundamental , which highly centralized ,or , more correctly it can process one working procedure or more different working procedures at one time . Combination machine was developed in the end of industrial production compared with traditional machine; combination machine has many advantages , such as high efficiency , high accuracy and low cost . It is composed of some general parts , such as bed ,column ,work able ,power unit ,and some special parts designed according to different work piece machining need.
The preface of a lot of works can be completed on the combination machine, but in regard to the majority current usage of combination machine, then and primarily used for the flat surface to process and the bore to process two big work preface. The main part including :(1) Formulating technological plan We,ve learned the characteristic of the part designed ,accuracy and specification ,locating and fixing ,productivity and machining structure by the practice .Then the technological operation and work order can be determined which can be finished in combination machine.(2) Combination machine frame design determines the interrelation of the different part in the machining tool ,select general parts and tool oriented .Then compute cut feed and productivity finally draw a sketch map of the machine .(3) Combination machine parts design including headstock、proper transmission layout 、shaft and gear move freely without interference which ensure the stability and accuracy during transmission ,then design dedicated select bearings and engine etc.(4) It adopts many hydraulic control valves ,which ensure the stability ,circulation and accuracy .
Keywords: combination machine ;design ;process ;function
目 錄
摘 要 2
Abstract 3
目 錄 4
1 緒論 6
1.1 課題研究意義 6
1.2鉆孔專用設(shè)備應用 6
1.3 鉆孔專用設(shè)備 7
1.3.1多軸頭 7
1.3.2 多軸箱 7
1.3.3多軸鉆床 8
1.3.4 自動更換主軸箱機床 8
1.4 鉆孔專用設(shè)備趨勢 9
2 減速器箱體 機械加工工藝 9
2.1 了解零件的功用及技術(shù)要求 9
2.2分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性 10
2.3毛坯選擇 10
2.3.1毛坯的種類 10
2.3.2鑄件制造方法的選擇 10
2.3.3鑄件的尺寸公差與加工余量 10
2.4定位基準的選擇 11
2.5 擬定工藝路線 12
2.5.1確定各表面的加工方法 12
2.5.2加工順序的安排 12
2.5.3確定加工余量 13
2.5.4計算工序尺寸及公差 13
2.6確定各工序切削用量 14
2.7機床及工藝裝備的選擇 14
3 組合機床的總體設(shè)計 3.2
3.1 組合機床方案的制定 3.2
3.1.1 制定工藝方案 3.2
3.1.2 確定組合機床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案。 19
3.2 確定切削用量及選擇刀具 20
3.3.1 確定工序間余量 20
3.3.2 選擇切削用量 20
3.3.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率 21
3.3.4 選擇刀具結(jié)構(gòu) 21
3.3 鉆孔組合機床總設(shè)計“三圖一卡”的編制 22
3.3.1 被加工零件工序圖 22
3.3.2 加工示意圖 23
3.3.3 機床聯(lián)系尺寸圖 27
3.3.4 生產(chǎn)率計算卡 29
3.4 多軸箱的設(shè)計 31
3.4.1 繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖 31
3.4.2 齒輪模數(shù)選擇 31
3.4.3 多軸箱的傳動設(shè)計 32
3.4.4 繪制傳動系統(tǒng)圖 33
3.4.5 傳動零件的校核 34
1.5 夾具設(shè)計的計算 35
1.5.1 受力計算 35
1.5.2 夾緊力 36
3.6 機床的液壓滑臺系統(tǒng)的具體設(shè)計 36
3.6.1 液壓缸所受的外負載 36
3.6.2 擬定液壓系統(tǒng)原理圖 37
3.6.3 液壓系統(tǒng)的計算和選擇液壓元件 38
結(jié) 論 42
致 謝 43
參考文獻 44
1 緒論
1.1 課題研究意義
市場的開放性和全球化使產(chǎn)品的競爭日趨激烈。而決定產(chǎn)品競爭力的指標是產(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(Service)。用戶在追求高質(zhì)量產(chǎn)品的同時，會更多的追求較低的價格和較短的交貨周期。美國制造業(yè)在20世紀50至40年代主要以擴大生產(chǎn)規(guī)模作為企業(yè)競爭力的第一要素，而在70年代競爭力的第一要素為降低生產(chǎn)成本，80年代為提高產(chǎn)品質(zhì)量，90年代為市場響應速度。所以現(xiàn)代企業(yè)都期望通過提高自身的科技含量，增強競爭力。
制造業(yè)是國家重要的基礎(chǔ)工業(yè)之一，制造業(yè)的基礎(chǔ)是。是眾多機械制造的母機，它的發(fā)展水平，與制造業(yè)的生產(chǎn)能力和制造精度有著直接關(guān)系，關(guān)系到國家機械工業(yè)以至整個制造業(yè)的發(fā)展水平.是先進制造技術(shù)的基本單元載體，機械產(chǎn)品的質(zhì)量、更新速度、對市場的應變能力、生產(chǎn)效率等在很大程度上取決于的效能。因此，制造業(yè)對于一個國家經(jīng)濟發(fā)展起著舉足輕重的作用我國是世界上產(chǎn)量最多的國家.根據(jù)德國工業(yè)協(xié)會(VD W )2000年統(tǒng)計資料，在主要的生產(chǎn)國家中，中國排名為世界第五位。但是在國際市場競爭中仍處于較低水平:即使在國內(nèi)市場也面臨著嚴峻的形勢:一方面國內(nèi)市場對各類產(chǎn)品有著大量的需求，而另一方面卻有不少國產(chǎn)滯銷積壓，國外產(chǎn)品充斥市場。
1.2鉆孔專用設(shè)備應用
據(jù)統(tǒng)計，一般在車間中普通機床的平均切削時間很少超過全部工作時間的15%。其余時間是看圖、裝卸工件、調(diào)換刀具、操作機床、測量以及清除鐵屑等等。使用數(shù)控機床雖然能提高85%，但購置費用大。某些情況下，即使生產(chǎn)率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通機床低。故必須更多地縮短加工時間。不同的加工方法有不同的特點，就鉆削加工而言，鉆孔專用設(shè)備是一種通過少量投資來提高生產(chǎn)率的有效措施。雖然不可調(diào)式多軸頭在自動線中早有應用，但只局限于大批量生產(chǎn)。即使采用可調(diào)式多軸頭擴大了使用范圍，仍然遠不能滿足批量小、孔型復雜的要求。尤其隨著工業(yè)的發(fā)展，大型復雜的鉆孔專用設(shè)備更是引人注目。例如原子能發(fā)電站中大型冷凝器水冷壁管板有15000個ψ20孔，若以搖臂鉆床加工，單單鉆孔與锪沉頭孔就要841.5小時，另外還要劃線工時151.1小時。但若以數(shù)控八軸落地鉆床加工，鉆锪孔只要171.6小時，劃線也簡單，只要1.9小時。因此，利用數(shù)控控制的二個坐標軸，使刀具正確地對準加工位置，結(jié)合鉆孔專用設(shè)備不但可以擴大加工范圍，而且在提高精度的基礎(chǔ)上還能大大地提高工效，迅速地制造出原來不易加工的零件。有人分析大型高速柴油機30種箱形與桿形零件的2000多個鉆孔操作中，有40%可以在自動更換主軸箱機床中用二軸、三軸或四軸多軸頭加工，平均可減少20%的加工時間。1975年法國巴黎機床展覽會也反映了鉆孔專用設(shè)備的使用愈來愈多這一趨勢。
1.3 鉆孔專用設(shè)備
鉆孔專用設(shè)備是在一次進給中同時加工許多孔或同時在許多相同或不同工件上各加工一個孔。這不僅縮短切削時間，提高精度，減少裝夾或定位時間，并且在數(shù)控機床中不必計算坐標，減少字塊數(shù)而簡化編程。它可以采用以下一些設(shè)備進行加工：立鉆或搖臂鉆上裝多軸頭、多軸鉆床、多軸組合機床心及自動更換主軸箱機床。甚至可以通過二個能自動調(diào)節(jié)軸距的主軸或多軸箱，結(jié)合數(shù)控工作臺縱橫二個方向的運動，加工各種圓形或橢圓形孔組的一個或幾個工序?，F(xiàn)在就這方面的現(xiàn)狀作一簡介。
1.3.1多軸頭
從傳動方式來說主要有帶傳動、齒輪傳動與萬向聯(lián)軸節(jié)傳動三種。這是大家所熟悉的。前者效率較高，結(jié)構(gòu)簡單，后者易于調(diào)整軸距。從結(jié)構(gòu)來說有不可調(diào)式與可調(diào)式二種。前者軸距不能改變，多采用齒輪傳動，僅適用于大批量生產(chǎn)。為了擴大其贊許適應性，發(fā)展了可調(diào)式多軸頭，在一定范圍內(nèi)可調(diào)整軸距。它主要裝在有萬向.二種。（1）萬向軸式也有二種:具有對準裝置的主軸。主軸裝在可調(diào)支架中，而可調(diào)支架能在殼體的T形槽中移動，并能在對準的位置以螺栓固定。（2）具有公差的圓柱形主軸套。主軸套固定在與式件孔型相同的模板中。前一種適用于批量小且孔組是規(guī)則分布的工件（如孔組分布在不同直徑的圓周上）。后一種適用于批量較大式中小批量的輪番生產(chǎn)中，剛性較好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模板。多軸頭可以裝在立鉆式搖臂鉆床上，按鉆床本身所具有的各種功能進行工作。這種鉆孔專用設(shè)備方法，由于鉆孔效率、加工范圍及精度的關(guān)系，使用范圍有限。
1.3.2 多軸箱
也象多軸頭那樣作為標準部件生產(chǎn)。美國Secto公司標準齒輪箱、多軸箱等設(shè)計的不可調(diào)式多軸箱。有32種規(guī)格，加工面積從300Ｘ300毫米到600Ｘ1050毫米，工作軸達60根，動力達21.5千瓦。Romai工廠生產(chǎn)的可調(diào)多軸箱調(diào)整方便，只要先把齒輪調(diào)整到接近孔型的位置，然后把與它聯(lián)接的可調(diào)軸移動到正確的位置。因此，這種結(jié)構(gòu)只要改變模板，就能在一定范圍內(nèi)容易地改變孔型，并且可以達到比普通多軸箱更小的孔距。
根據(jù)成組加工原理使用多軸箱或多軸頭的組合機床很適用于大中批量生產(chǎn)。為了在加工中獲得良好的效果，必需考慮以下數(shù)點：（1）工件裝夾簡單，有足夠的冷卻液沖走鐵屑。（2）夾具剛性好，加工時不形變，分度定位正確。（3）使用二組刀具的可能性，以便一組使用，另一組刃磨與調(diào)整，從而縮短換刀停機時間。（4）使用優(yōu)質(zhì)刀具，監(jiān)視刀具是否變鈍，鉆頭要機磨。（5）尺寸超差時能立即發(fā)現(xiàn)。
1.3.3多軸鉆床
這是一種能滿足鉆孔專用設(shè)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。
1.3.4 自動更換主軸箱機床
為了中小批量生產(chǎn)合理化的需要，最近幾年發(fā)展了自動更換主軸箱組合機床。
(1) 自動更換主軸機床
自動更換主軸機床頂部是回轉(zhuǎn)式主軸箱庫，掛有多個不可調(diào)主軸箱?？v橫配線盤予先編好工作程序，使相應的主軸箱進入加工工位，定位緊并與動力聯(lián)接，然后裝有工件的工作臺轉(zhuǎn)動到主軸箱下面，向上移動進行加工。當變更加工對象時，只要調(diào)換懸掛的主軸箱，就能適應不同孔型與不同工序的需要。
(2)多軸轉(zhuǎn)塔機床
轉(zhuǎn)塔上裝置多個不可調(diào)或萬向聯(lián)軸節(jié)主軸箱，轉(zhuǎn)塔能自動轉(zhuǎn)位，并對夾緊在回轉(zhuǎn)工作臺的工件作進給運動。通過工作臺回轉(zhuǎn)，可以加工工件的多個面。因為轉(zhuǎn)塔不宜過大，故它的工位數(shù)一般不超過4—6個。且主軸箱也不宜過大。當加工對象的工序較多、尺寸較大時，就不如自動更換主軸箱機床合適，但它的結(jié)構(gòu)簡單。
(3)自動更換主軸箱組合機床
它由自動線或組合機床中的標準部件組成。不可調(diào)多軸箱與動力箱按置在水平底座上，主軸箱庫轉(zhuǎn)動時整個裝置緊固在進給系統(tǒng)的溜板上。主軸箱庫轉(zhuǎn)動與進給動作都按標準子程序工作。換主軸箱時間為幾秒鐘。工件夾緊于液壓分度回轉(zhuǎn)工作臺，以便加工工件的各個面。好果回轉(zhuǎn)工作臺配以卸料裝置，就能合流水生產(chǎn)自動化。在可變生產(chǎn)系統(tǒng)中采用這種裝置，并配以相應的控制器可以獲得完整的加工系統(tǒng)。
(4) 數(shù)控八軸落地鉆床
大型冷凝器的水冷壁管板的孔多達15000個，它與支撐板聯(lián)接在一起加工?？讖綖?0毫米，孔深3.20毫米。采用具有內(nèi)冷卻管道的麻花鉆，5－7巴壓力的冷卻液可直接進入切削區(qū)，有利于排屑。鉆尖磨成90°供自動定心。它比普通麻花鉆耐用，且進給量大。為了縮短加工時間，以8軸數(shù)控落地加工。
1.4 鉆孔專用設(shè)備趨勢
鉆孔專用設(shè)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(shè)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(shè)備的范圍一定會愈來愈廣，加工效率也會不斷提高。
2 減速器箱體機械加工工藝
2.1 了解零件的功用及技術(shù)要求
熟悉用途（機械傳動有級調(diào)速）、性能及工作條件密封（保證齒輪系中無雜，無灰層進入，機油潤滑），在產(chǎn)品中的位置（處于電機與執(zhí)行機構(gòu)之間）和功用（齒輪間的傳動比來改變轉(zhuǎn)速），
2.2分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性
零件的結(jié)構(gòu)工藝分析主要應考慮以下幾個方面：
零件的結(jié)構(gòu)工藝分析主要應考慮以下幾個方面：
（1）零件的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的要求應經(jīng)濟合理，重要尺寸精度φ35，φ40，φ48公差在0.025之內(nèi)，形位公差垂直度要求0.05之內(nèi),一般尺寸精度為9-11級。
（2）各加工表面的幾何形狀應盡量簡單。
（3）有相互位置要求的表面應盡量在一次裝夾中加工。
該箱體在加工時，對φ35和φ40二孔加工要保證孔與孔的孔距高度方向在33±0.03及孔與孔軸線垂直度在0.05之內(nèi)，故對φ35和φ40加工時采用一次定位安裝來加工。
2.3毛坯選擇
2.3.1毛坯的種類
—鑄件HT15-132（適用于形狀復雜的毛坯，良好的耐磨性、抗震性、切削加工性和鑄造性能）—表1-6HT的牌號、性能及主要用途（機械制造基礎(chǔ)）
2.3.2鑄件制造方法的選擇
毛坯制造方法應與材料的工藝性、零件的結(jié)構(gòu)形狀及大小、生產(chǎn)類型及特點以及工廠的現(xiàn)有條件相適應
毛坯種類
制造精度
（IT）
加工余量
原材料
工件尺寸
工件形狀
砂型鑄造
13級以下
大
HT15-132
各種尺寸
復雜
表1-2各類毛坯的特點及應用范圍
2.3.3鑄件的尺寸公差與加工余量
1、鑄件的尺寸公差（GB643.2-1986）規(guī)定：鑄件尺寸代號為CT，分16級
造型材料
公差等級CT
灰鑄鐵
自硬砂
11~13
表1-4小批和單件生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級
表1-5鑄件尺寸公差數(shù)值（機械制造技術(shù)課程設(shè)計）
2鑄件加工余量
表1-6用于成批和大量生產(chǎn)與鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機械加工余量等級和表1-7鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機械加工余量（機械制造技術(shù)課程設(shè)計）
3鑄件最小孔徑
表面類型
成批生產(chǎn)
通孔
15~30MM
表1-8鑄件最小孔徑
3毛坯—零件合圖
用查表法確定各表面的加工總余量和余量公差。
表1-5鑄件尺寸公差數(shù)值（機械制造技術(shù)課程設(shè)計）
表1-6用于成批和大量生產(chǎn)與鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機械加工余量等級和表1-7鑄件尺寸公差配套使用的鑄件機械加工余量（機械制造技術(shù)課程設(shè)計）
2.4定位基準的選擇
正確地選擇定位基準是設(shè)計工藝過程的一項重要內(nèi)容，也是保證加工精度的關(guān)鍵。定位基準分為粗基準和精基準。對于無合適定位面的零件可在毛坯上另外專門設(shè)計或加工出定位表面，稱為輔助基準。
定位基準的選擇原則（機械制造基礎(chǔ)P254）
粗基準的選擇原則
（1） 應選擇不加工表面為粗基準。
（2） 對于具有較多加工表面的工件，粗基準的選擇，應合理分配各加工表面的加工余量，以保證：
1） 各加工表面都有足夠的加工余量；
2） 對某些重要的表面，盡量使其加工余量均勻；
3） 使工件上各加工表面總的金屬切除量最?。?
（3） 作為粗基準的表面，應盡量平整，沒有澆口，冒口或飛邊等其它表面缺陷，以便定位準確；
（4） 同一尺寸方向上的粗基準表面只能使用一次；
2.5 擬定工藝路線
2.5.1確定各表面的加工方法
工件各加工表面的加工方法和加工次數(shù)是擬定工藝路線的重要內(nèi)容。主要依據(jù)零件各加工表面本身的技術(shù)要求確定，同時還要綜合考慮生產(chǎn)類型，零件的結(jié)構(gòu)形狀和加工表面的尺寸，工廠現(xiàn)有的設(shè)備情況，工件材料性質(zhì)和毛坯情況等。
2.5.2加工順序的安排
在確定了零件各表面的加工方法之后，就要安排加工的先后順序，零件加工順序是否合適，對加工質(zhì)量，生產(chǎn)率和經(jīng)濟性有著較大的影響。
（1） 機械加工順序的安排
在安排機械加工順序時，一般遵循先粗后精．先面后孔．先主后次．基準先行的原則。對于工序內(nèi)容復雜的零件則視具體情況采取工序集中與分散的原則處理。
（2） 加工階段的劃分
對于精度和表面質(zhì)量要求較高的零件，應將粗．精加工分開進行。為此，一般將整個工藝過程劃分階段，按加工性質(zhì)和作用不同，一般劃分為粗加工階段．半精加工階段．精加工階段和光整加工階段。這對于保證零件加工質(zhì)量．合理使用機床設(shè)備．及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷及合理安排熱處理工序等有很大好處 。
（3） 熱處理工序的安排
熱處理工序主要用來改善材料的性能及消除應力。熱處理的方法．次數(shù)和在工藝路線中的位置，應根據(jù)零件材料和熱處理的目的而定。
（退火 正火時效）（人工時效） （氮化）
↓ ↓ ↓
毛坯→粗加工→半精加工→精加工→精磨→細磨
↑ ↑
（調(diào)質(zhì) 退火） （高頻淬火 滲碳淬火整體淬火去應力處理）
圖1-4熱處理工序的安排圖（機械制造技術(shù)課程設(shè)計）
由圖可得熱處理安排為 毛坯→粗加工→半精加工→精加工
↑ ↑
（去應力退火 時效去應力） （表面淬火）
（4） 合理安排輔助工序
輔助工序種類很多，主要包括檢驗．劃線，去毛刺．清洗．平衡．退磁．防銹．包裝等，根據(jù)工藝需要穿插在工序中。
2.5.3確定加工余量
合理確定加工余量對零件的加工質(zhì)量和整個工藝過程的經(jīng)濟性都有很大影響。余量過大（材料．工時．機床．刀具）則消耗大；余量過小，不能去掉加工前道工序存在的誤差和缺陷層，影響加工質(zhì)量，造成廢品。
故應在保證加工質(zhì)量的前提下盡量減小加工余量。毛坯余量（總余量）已在畫毛坯圖時確定，這里主要是確定工序余量。
（1） 平面加工余量
加工工序
加工長度
加工寬度
粗加工后精銑
≤30
≤100
＞100~300
＞300~1000
1.0mm
1.5mm
1.5mm
2.0mm
表1-38平面加工余量
（2） 鏜孔加工余量
項目
加工直徑
直徑余量
半精鏜
20~80
0.7~1.2mm
精鏜
30~130
0.25~0.40mm
表1-37鏜孔加工余量
（3） 在實心工件上加工H7孔的工序尺寸
零件基本尺寸
鉆
粗鉸
精鉸
Φ8
Φ7.8
Φ7.96
Φ8H7
零件基本尺寸
鉆
擴孔鉆
粗鉸
Φ12
Φ11.0
Φ11.95
Φ12H9
表1-132在實心工件上加工H7孔的工序尺寸
2.5.4計算工序尺寸及公差
工序順序確定后，就要計算各個工序加工時所應達到的工序尺寸及其公差。工序尺寸及其公差的確定與工序余量大?。ば虺叽绲臉俗⒎椒ǎ鶞蔬x擇．中間工序安排等密切相關(guān)，是一項細致的工作。
2.6確定各工序切削用量
在單件小批生產(chǎn)中，各工序的切削用量一般由操作工人根據(jù)具體情況自己確定，以簡化工藝文件。
在大批大量生產(chǎn)中則應科學地．嚴格地選擇切削用量，以充分發(fā)揮高效率設(shè)備的潛力和作用。切削用量的選用與下列因素有關(guān)：生產(chǎn)率，加工質(zhì)量（主要是表面粗糙），切削力所收起的工藝系統(tǒng)彈性變形，工藝系統(tǒng)的振動，刀具耐用度，機床功率等。在綜合考慮上述因素的基礎(chǔ)上，使背吃刀量ap，進給量f ，切削速度v的積最大。一般應先盡量取在的ap，其次盡量取大的進給量f，最后取合適的切削速度v.
2.7機床及工藝裝備的選擇
選擇機床：數(shù)控銑床．臥式鏜床。夾具（專用夾具）
選擇機床和工藝裝備的總原則是根據(jù)生產(chǎn)類型與加工要求使所選擇的機床及工藝裝備既能保證加工質(zhì)量，又經(jīng)濟合理。中批生產(chǎn)時，通常采用通用機床加專用工．夾具；在大批大量生產(chǎn)條件下，多采用高效率專用機床．組合機床流水線．自動線與隨行夾具。
在需要改裝設(shè)備或設(shè)計專用機床時，應根據(jù)具體要求提出設(shè)計任務書，其中包括與加工工序內(nèi)容有關(guān)的必要參數(shù)，所要求的生產(chǎn)率．保證產(chǎn)品質(zhì)量的技術(shù)條件以及機床的總體布置形式等。
在選擇工藝裝備時，既工考慮適應性又要注意新技術(shù)的應用，當需要設(shè)計專用刀具．量具時，也應提出設(shè)計任務書。
機械加工工藝過程卡片
零件名稱
減速箱體
材料牌號
HT200
毛坯種類
灰鑄鐵
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
工藝裝備
010
毛坯鑄造
砂型鑄造
自硬砂為造型材料
020
熱處理1
去應力退火
030
底平面粗/半精加工
122尺寸加工
數(shù)控銑床
立銑刀，專用夾具1，機械卡尺
040
頂面粗/半精加工
122尺寸加工
數(shù)控銑床
面銑刀（高速鋼），專用夾具1，機械卡尺
050
D向端面面粗/半精加工
134尺寸加工
數(shù)控銑床
面銑刀（高速鋼），專用夾具1，機械卡尺
050
Φ54端面面粗/半精加工
134尺寸加工
數(shù)控銑床
面銑刀（高速鋼），專用夾具1，機械卡尺
060
孔粗/半精加工
Φ35，Φ48
臥式鏜床
單刃鏜刀，專用夾具2，機械卡尺
070
鉆孔
Φ4-Φ8.5
臥式鏜床
鉆頭，鉸刀，絲攻，機械卡尺
080
孔粗/半精加工
4-M6
臥式鏜床
單刃鏜刀，專用夾具3，機械卡尺
100
鉆孔
其他各端面小孔
組合機床
鉆頭，鉸刀，絲攻，機械卡尺
110
熱處理
表面淬火
編制（日期）
審核（日期）
共（ ）頁 第（?。╉?
機械加工工藝卡片
零件名稱
減速箱體
材料牌號
HT200
毛坯
種類
灰鑄鐵
工序
裝夾工步
工序內(nèi)容
背吃刀量
切削速
度m/s
每分鐘
轉(zhuǎn)數(shù)
進給量mm/r
設(shè)備
名稱
工藝裝備
030
1
3.20，170
1.5
040
1
15
1.4，1.1，
050
1
117，130，127
1.5，0.75，
060
2
Φ35，
Φ40
1.45，0.6，
1/3
0.3
070
1
Φ12
12，0.425，
0.45
0.52~0.64
臥式
鏜床
鉆頭
080
1
Φ75
2.25
080
2
Φ47
1.45，0.6，
090
2
2，45
0.55，2.3
100
1
Φ8，Φ9，Φ14
8，0.08， 9，14
0.45
0.36~0.44
0.47~0.57
0.61~0.75
臥式
鏜床
鉆頭
100
1
M5-7H
4.8，
0.45
0.27~0.33
臥式
鏜床
鉆頭
編制
（日期）
審核
（日期）
共（ ）頁 第（?。╉?
機械加工工藝卡片
零件名稱
減速箱體
材料牌號
HT200
毛坯
種類
灰鑄鐵
工序
裝夾工步
工序內(nèi)容
背吃刀量
切削速度m/s
每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)
進給量mm/r
設(shè)備
名稱
工藝裝備
030
1
3.20，170
1.5
040
1
15
1.4，1.1，
050
1
117，130，127
1.5，0.75，
060
2
Φ35，
Φ40
1.45，0.6，
1/2
0.2
070
1
Φ12
12，0.425，
0.45
0.52~0.64
臥式
鏜床
鉆頭
080
1
Φ75
2.25
080
2
Φ47
1.45，0.6，
090
2
2，45
0.55，2.3
100
1
Φ8，Φ9，Φ14
8，0.08， 9，14
0.45
0.36~0.44
0.47~0.57
0.61~0.75
臥式
鏜床
鉆頭
100
1
M5-7H
4.8，
0.45
0.27~0.33
臥式
鏜床
鉆頭
編制
（日期）
審核
（日期）
共（ ）頁 第（?。╉?
機械加工工序卡片
零件名稱
減速箱體
材料牌號
HT200
毛坯種類
灰鑄鐵
工序
工步號
工步內(nèi)容
背吃刀量
切削速度m/s
每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)
進給量mm/r
設(shè)備名稱
工藝裝備
030
15
1.0
040
117，130，127
0.5
050
Φ35，
Φ40
0.2
1/6
3.0
060
Φ12
0.075
1.5~3.0
臥式鏜床
鉸刀
080
Φ47
0.2
080
2，45
0.2，0.2
090
Φ8，
0.02，
1.0~2.0
臥式鏜床
鉸刀
100
M5-7H
0.1
0.6~1.2
臥式鏜床
鉸刀
編制
（日期）
審核
（日期）
共（ ）頁 第（ ）頁
3 組合機床的總體設(shè)計
3.1 組合機床方案的制定
3.1.1 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（減速器箱體）的零件圖（圖3.1），加工6個螺紋底孔的工藝過程：
(1) 加工孔的主要技術(shù)要求。
9個螺紋孔M4底孔直徑均為Φ3.2mm。
孔的位置度公差為0.05mm。
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，單班制生產(chǎn)
(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Φ3.2mm。
(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(shè)計時就認為是人工夾緊。
3.1.2 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，是制造機床方案的主要依據(jù)。減速器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3.1所示
圖3.1 減速器箱體
(2) 被加工零件的特點
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。此減速器箱體的材料是HT200、硬度HB170～241、孔的直徑為Φ3.2mm。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，多軸箱體積較大，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(shè)計組合機床的重要因素。按設(shè)計要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為年生產(chǎn)量為2萬件，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：通過對減速器箱體零件的結(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(shè)計四軸頭多工位同步鉆床。
3.2 確定切削用量及選擇刀具
3.3.1 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。Φ3.2mm的孔在鉆孔時，直徑上工序間余量均為0.2mm。
3.3.2 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(shè)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．多軸主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，同一主軸箱上的刀具主軸可設(shè)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： …………………………………3.1
式中： … ——各主軸轉(zhuǎn)速（r/min）
——各主軸進給量（mm/r）
——動力滑臺每分鐘進給量（mm/min）
由于減速器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=3.2mm，進給量f=0.3.2mm/r、切削速度v=3.2m/min
3.3.3 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，用以確定主軸及其它傳動件（齒輪，傳動軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動電動（一般指動力箱）功率，通過查表計算如下：
切削力： =26…………………………3.2
=26×3.2××
=2378.5N
切削扭矩： =10………………………3.3
=10×××
=9979N·mm
切削功率： =……………………………3.4
=9979×3.2/(9740×3.3.2×3.2)
=0.43kw
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)
3.3.4 選擇刀具結(jié)構(gòu)
減速器箱體的布氏硬度在HB170-241，孔徑D為3.2mm刀具的材料選擇高速鋼鉆頭（W3.2Cr4V），為了使工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、刃磨簡單，選擇標準Φ3.2mm的麻花鉆。孔加工刀具的長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。
3.3 鉆孔組合機床總設(shè)計“三圖一卡”的編制
總體設(shè)計方案的圖紙表達形式——“三圖一卡”設(shè)計，其內(nèi)容包括：
繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖、編制生產(chǎn)率卡。
3.3.1 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(shè)計的主要依據(jù)，也是制造、使用、檢驗和調(diào)整機床的重要技術(shù)文件。減速器箱體鉆孔組合機床的被加工零件工序圖如3.2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(shè)計有關(guān)粗實線標記。如圖3.2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3.2減速器箱體工序圖
（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(shè)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。
3.3.2 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、多軸箱、電氣和液壓系統(tǒng)設(shè)計選擇動力部件的主要依據(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3.3為減速器箱體鉆孔的加工示意圖
圖3.3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、刀具及多軸箱端面之間的距離等。
（3）主軸的結(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、主軸之間的連接方式，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，除用剛性主軸的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取決于夾具導向。因此正確選擇導向裝置的類型，合理確定其尺寸、精度，是設(shè)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=3.2m/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3.1 固定導向裝置的標準尺
d
d1
D
D1
D2
l
l1
l2
l3
l4
L5
3.2
3.2
22
30
34
150
40
3.2
12
17
46
固定裝置的配合如下表：
表3.2 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F8）
H7/g6
H7/n6
g6
固定導向裝置的布置如圖3.4所示
圖3.4 固定導向裝置的布置
（3）初定主軸類型、尺寸、外伸長度
因為軸的材料為40Cr，剪切彈性模量G=81.0GPa,剛性主軸取ψ＝1／4（0）／m,所以B取3.316，
根據(jù)剛性條件計算主軸的直徑為：
dB……………………………………1.59
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(shè)計中主軸直徑d=25mm,主軸外伸長度為：L=115mm，D/為40/28。
（4）選擇刀具接桿
由以上可知，多軸箱各主軸的外伸長度為一定值，而刀具的長度也是一定值，因此，為保證多軸箱上各刀具能同時到達加工終了位置，就需要在主軸與刀具之間設(shè)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1.5所示，
圖1.5 可調(diào)連接桿
連接桿上的尺寸d與主軸外伸長度的內(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3.3所示：
表3.3 可調(diào)接桿的尺寸
d
D1(h6)
d2
d3
L
l1
l2
l3
螺母
厚度
28
Tr28×2
莫氏1號
13.061
36
3.25
51
42
50
12
（5）確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸
從保證加工終了時主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3.3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321mm）,它等于刀具懸伸長度、螺母厚度、主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3.6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=8mm，切出長度=1/3d+(3～8)= x3.2+712mm，所以=8+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.
圖3.6 工作進給長度
3.3.3 機床聯(lián)系尺寸圖
圖3.7 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，并為進一步開展主軸箱、夾具等專用部件、零件的設(shè)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3.7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主要參數(shù)、工件與各部件間的主要聯(lián)系尺寸，專用部件的輪廓尺寸等。
2、選用動力部件
選用動力部件主要選擇型號、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
=∑=4×2378.5=953.2N
式中： ——各主軸加工時所產(chǎn)生的軸向力
由于滑臺工作時，除了克服各主軸的軸的向力外，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＝9.53.2KN。
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=3.2mm/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80mm,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+80=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 動力箱主要依據(jù)多軸所需的電動機功率來選用，在多軸箱沒有設(shè)計之前，可算
＝／η……………………………3.6
＝6*0.43／0.8
＝3.225KW
式中：η——多軸箱傳動效率，加工黑色金屬時η＝0.8～0.9；有色金屬時η＝0.7～0.8，本系統(tǒng)加工HT200，取η＝0.8．
動力箱的電動機功率應大于計算功率，并結(jié)合主軸要求的轉(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3.20mm。主要技術(shù)參數(shù)如下表：
表3.4電機型號及參數(shù)
主電機傳動型號
轉(zhuǎn)速范圍（r/min）
主電機功率（）
配套主軸部件型號
電機轉(zhuǎn)速
輸出轉(zhuǎn)速
D50 Y132M1-6
960
470
4
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(shè)計組合機床時，裝料高度可視具體情況在H＝580～1060mm之間選取，本系統(tǒng)取裝料高度為800mm。
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、確定多軸箱輪廓尺寸
本機床配置的多軸箱總厚度為340mm，寬度和高度按標準尺寸中選取。計算時，多軸箱的寬度B和高度H可確定為：B=320，H=250
根據(jù)上述計算值，按主軸箱輪廓尺寸系列標準，最后確定主軸箱輪廓尺寸B×H=320×250mm。
3.3.4 生產(chǎn)率計算卡
生產(chǎn)率計算卡是反映所設(shè)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.