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畢業(yè)設(shè)計開題報告
前 言
針織槽機的主要部件為“針床”，長方形針床鋼板（針板）槽間開有許多細密的“針槽”，用于安裝放置“織針”。目前針床鋼板上的針槽通常是由人工控制用銑床一條條銑出來的，費工費時，銑槽精度低。而ZXH54型針板銑槽機的出現(xiàn)為我國橫機制造業(yè)提供了一種新型可靠高效的加工設(shè)備，解決了國內(nèi)橫機針板銑槽、開頭工序的難題。ZXH54型針板銑槽機，能自動分度與銑槽，銑槽精度高，操作使用方便。該機能實現(xiàn)對八塊針板連續(xù)銑針槽和銑頭槽，對多塊針板實現(xiàn)了連續(xù)銑針槽后，再連續(xù)銑頭槽。
該機的問世，改變了目前國內(nèi)落后的針板加工狀況，是加工高精度針板的必要設(shè)備，也是發(fā)展高精度、超細針槽機的關(guān)鍵設(shè)備。它的研制成功，將把我國針織槽機加工工業(yè)推向一個新的層次，紡織產(chǎn)業(yè)走上新高度。
ZXH54型針板銑槽機是一種典型的組合機床，因此它也就具有組合機床的一切特征。
§一、組合機床概述
1-1 組合機床及其特點
組合機床是由大量的通用部件和少量專用部件組成的工序集中的高效率專用機床。它能夠?qū)σ环N(或幾種)零件進行多刀、多軸、多面、多工位加工。在組合機床上可以完成鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔、攻絲、車削、銑削、磨削及滾壓等工序，生產(chǎn)效率高，加工精度穩(wěn)定。
組合機床與通用機床、其他專用機床比較、具有以下特點：
(1)組合機床上的通用部件和標準零件占全部機床零，部件總量的70-80%，因此設(shè)計和制造的周期短，投資少，經(jīng)濟效果好。
(2)由于組合機床采用多刀加工，并且自動化程度高，因而比通用機床生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動強度低。
(3)組合機床的通用部件是經(jīng)過周密設(shè)計和長期生產(chǎn)實踐考驗的，又有專門廠成批制造，因此結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、工作可靠，使用和維修方便。
(4)在組合機床上加工零件時，由于采用專用夾具、刀具和導向裝置等，加工質(zhì)量靠工藝裝備保證，對操作工人的技術(shù)水平要求不高。
(5)當被加工產(chǎn)品更新時，采用其他類型的專用機床時，其大部分部件要報廢。用組合機床時，其通用部件和標準零件可以重復利用，不必另行設(shè)計和制造。
(6)組合機床易于聯(lián)成組合機床自動線，以適應(yīng)大規(guī)模的生產(chǎn)需要。
圖1-1和圖1-2分別表示由通用部件和少量專用部件組成的臥式和立式組合機床。從圖中可以看出，兩類機床雖然配置型式不同，但都具有大量的通用部件。利用這些通用部件還可以組成各種不同型式的組合機床。
組合機床常用的通用部件有：床身(側(cè)底座)、底座(包括中間底座和立柱底座)、立柱，動力箱、動力滑臺，各種工藝切削頭等。對于一些按順序加工的多工位組合機床，還具有移動工作臺或回轉(zhuǎn)工作臺。
動力箱、各種工藝切削頭和動力滑臺是組合機床完成切削主運動或進給運動的動力部件。其中還有能同時完成切削主運動和進給運動的動力頭，而只能完成進給運動的動力部件稱為動力滑臺。 固定在動力箱上的主軸箱是用來布置切削主軸，并把動力箱輸出軸的旋轉(zhuǎn)運動傳遞給各主軸的切削刀具，由于各主軸的位置與具體被加工零件有關(guān)，因此主軸箱必須根據(jù)被加工零件設(shè)計，不能制造成完全通用的部件，但其中很多零件(例如：主軸、中間軸、齒輪和箱體等)是通用的。
床身、立柱、中間底座等是組合機床的支承部件，起著機床的基礎(chǔ)骨架作用。組合機床的剛度和部件之間的精度保持性，主要是由這些部件保證。移動的或回轉(zhuǎn)的工作臺是多工位組合機床的主要部件之一，它起著轉(zhuǎn)換工位和輸送工件的作用，因此它們的直線移動和回轉(zhuǎn)運動的重復定位精度直接影響組合機床的加工精度。
除了上述主要部件之外，組合機床還有各種控制部件，主要是指揮機床按順序動作，以保證機床按規(guī)定的程序進行工作。
組合機床的通用部件，絕大多數(shù)已由機械工業(yè)部頒布成國家標準，并按標準所規(guī)定的名義尺寸、主參數(shù)、互換尺寸等定型，各種通用部件之間有配套關(guān)系。這樣，用戶可根據(jù)被加工零件的尺寸、形狀和技術(shù)要求等，選用通用部件，組成不同型式的組合機床，以滿足生產(chǎn)的需要。
目前，我國組合機床已廣泛應(yīng)用到大批大量生產(chǎn)的行業(yè)，如汽車、拖拉機、柴油機、電動機、縫紉機等。
1-2 組合機床分類和基本配置型式
組合機床有大型組合機床與小型組合機床兩大類，它們不僅在體積和功率上有大小之別，而且在結(jié)構(gòu)和配置型式等方面也有很大差異。大型組合機床的配置型式可分為三大類：
一、具有固定式夾具的單工住組合機床
這類組合機床夾具和工作臺都固定不動。動力滑臺實現(xiàn)進給運動，滑臺上的動力箱(連主軸箱)實現(xiàn)切削主運動。
根據(jù)動力箱和主軸箱的安置方式不同，這類機床的配置型式有以下幾種。
(1)臥式組合機床(動力箱水平安裝)；
(2)立式組合機床(動力箱垂直安裝)；
(3)傾斜式組合機床(動力箱傾斜安裝)；
(4)復合式組合機床(動力箱具有上述兩種以上的安裝狀態(tài))。
在以上四種配置型式的組合機床中，如果每一種之中再安置一個或幾個動力部件時，還可以組成雙面或多面組合機床。
二、具有移動式夾具的(多工位)組合機床
這類組合機床的夾具安裝在直線移動工作臺或回轉(zhuǎn)運動工作臺上，并按照一定的節(jié)拍時間作間歇移動或轉(zhuǎn)動，使工位得到轉(zhuǎn)換。這類機床的配置型式，常見的有以下四種。
(1)具有移動工作臺的機床，這類機床的夾具和工件可作直線往復移動。
(2)具有回轉(zhuǎn)工作臺的機床，這種機床的夾具和工件可繞垂直軸線回轉(zhuǎn)，在回轉(zhuǎn)工作臺上每個工位通常都裝有工件。
(3)鼓輪式機床，這種機床的夾具和工件可繞水平軸線回轉(zhuǎn)。此種機床一般為臥式單面或臥式雙面，而較少采用三面配置。此外也有輻射式的，它除了安裝臥式動力部件外，還在垂直于鼓輪回轉(zhuǎn)軸線的平面上安裝動力部件。
(4)中央立柱式機床，這種機床具有臺面直徑較大的環(huán)形回轉(zhuǎn)工作臺。在工作臺中央安裝立柱，立柱上安裝動力部件，而在工作臺的周圍還安裝有臥式動力部件，工件和夾具則安裝在回轉(zhuǎn)工作臺上，這種機床一般都是復合式的。
三、轉(zhuǎn)塔主軸箱式組合機床
轉(zhuǎn)塔主鈾箱式組合機床分為兩類：單軸轉(zhuǎn)塔動力頭式組合機床和多軸轉(zhuǎn)塔頭式組合機床。前者轉(zhuǎn)塔頭的每個結(jié)合面可安裝一個剛性主軸。后者轉(zhuǎn)塔頭的每個結(jié)合面可安裝一個主軸箱。選種機床一般配置型式有：
(1)轉(zhuǎn)塔式主軸箱只實現(xiàn)切削運動，被加工零件安裝在滑臺上，由滑臺實現(xiàn)進給運動。
(2)轉(zhuǎn)塔式主軸箱安裝在滑臺上，轉(zhuǎn)塔式主軸箱既實現(xiàn)切削主運動又實現(xiàn)進給運動。被加工零件安裝在回轉(zhuǎn)工作臺上，轉(zhuǎn)塔式主軸箱轉(zhuǎn)位更換刀具，而工件轉(zhuǎn)位改換被加工的平面。
轉(zhuǎn)塔主軸箱式組合機床可以組成雙面式或三面式，同時對工件的兩、三個平面進行加工。
這類機床切削時間與輔助時間不重合，轉(zhuǎn)塔主軸箱各工位的切削時間串聯(lián)，因此機床的工作效率較低，由于各工位切削時間不重合，減少了切削振動的互相干擾，加工精度較高。當機床用于中批生產(chǎn)時，機床負荷率較高，機床占地面積較小。
1-3 組合機床的工藝范圍
組合機床可完成的工藝有銑平面、刮平面、車端面、鉆孔、擴孔；鏜孔、鉸孔、攻絲、倒角、惚窩、鉆深孔、切槽等。隨著綜合自動化技術(shù)的發(fā)展，組合機床可完成的工藝范圍也在不斷擴大，除了上述工藝外，還可完成車外圓、車錐面、車弧面、切削內(nèi)外螺紋、液壓孔、技削內(nèi)外圓柱面和平面、磨削、拋光、衍磨，甚至還可進行沖壓、焊接、熱處理、裝配、自動測量和檢查等。
§二、組合機床通用部件及其選用
通用部件是具有特定功能、按標準化、系列化、通用化原則設(shè)計制造的組合機床基礎(chǔ)部件。它有統(tǒng)一的聯(lián)系尺寸標準，結(jié)構(gòu)合理、性能穩(wěn)定。組合機床的通用化程度是衡量其技術(shù)水平的重要標志。通用部件的選擇是組合機床設(shè)計的重要內(nèi)容之一。
2-1 通用部件的類型
一、通用部件的分類
隨著科學技術(shù)的迅速發(fā)展，組合機床類型在不斷更新和發(fā)展，如已有數(shù)控組合機床、專能組合機床等新品種。所以，通用部件的品種、規(guī)格也日趨繁多。
通用部件按其尺寸大小、驅(qū)動和控制方式、單機和自動線的不同，可分為大型和小型通用部件；機械驅(qū)動、液壓驅(qū)動、風動或數(shù)控通用部件；組合機床和組合機床自動線通用部件。還出現(xiàn)整機的通用模塊，如專能機床(缸蓋導管孔加工機床等)、柔性加工單元 (UD系列組合式柔性單元等)。但這些通用部件有其共性功能，按功能劃分的類別覆蓋面較大。
二、通用部件按其功能通常分為五大類。
1)動力部件 動力部件是用于傳遞動力，實現(xiàn)工作運動的通用部件。它為刀具提供主運動和進給運動，是組合機床及其自動線的主要通用部件。它包括動力滑臺、動力箱、具有各種工藝性能的動力頭等。
2)支承部件 支承部件是用于安裝動力部件、輸送部件等的通用部件。它包括側(cè)底座、中間底座、立柱、立柱底座、支架等。它是組合機床的基礎(chǔ)部件，機床上各部件之間的相對位置精度、機床的剛度等主要依靠它來保證。
3)輸送部件 輸送部件是具有定位和夾緊裝置、用于安裝工件并運送到預定工位的通用部件。它包括回轉(zhuǎn)工作臺、移動工作臺和回轉(zhuǎn)鼓輪等。通常具有較高的定位精度。
4)控制部件 控制部件用來控制具有運動動作的各個部件，以保證實現(xiàn)組合機床工作循環(huán)。它包括可編程序控制器(PC)、液壓傳動裝置、分級進給機構(gòu)、自動檢測裝置及操縱臺電柜等。
5)輔助部件 輔助部件包括定位、夾緊、潤滑、冷卻、排屑以及自動線的清洗機等各種輔助裝置。
上述通用部件中，有一部分通用部件及大量通用零件(特別是控制和輔助部件)，通用范圍更廣，既可用于通用部件，也可用于專用部件，通常稱為“廣泛通用部件”(T字頭編號)。
2-2 常用通用部件
一、動力滑臺
動力滑臺是由滑座、滑鞍和驅(qū)動裝置等組成、實現(xiàn)直線進給運動的動力部件。根據(jù)被加工零件的工藝要求，在滑鞍上安裝動力箱(用以配多軸箱)或切削頭(如鉆削頭、鏜削頭、銑削頭、攻螺紋頭等主軸部件配以傳動裝置)，可以完成鉆、擴、鉸、鏜孔、倒角、刮端面、銑削及攻螺紋等工序；臺面寬320mm以下的滑臺配有分給進給裝置，可完成深孔加工。此外，滑臺還可當移動工件臺用，裝上檢測裝置也可完成自動檢測等工序。滑臺本身可以安裝在側(cè)底座上、立柱上或傾斜的底座上，以便配置成臥式、立式或傾斜式等形式的組合機床。
根據(jù)驅(qū)動和控制方式不同，滑臺可分為液壓滑臺、機械滑臺和數(shù)控滑臺三種類型。
二、主軸部件
主軸部件又稱單軸頭或工藝切削頭，其端部安裝刀具，尾部聯(lián)接傳動裝置，即可進行切削。如進行銑削、鏜削、鉆削及攻螺紋等單軸加工工序。每種主軸部件均采用剛性主軸結(jié)構(gòu)。在加工時，刀桿(或刀具)一般不需要導向裝置，加工精度主要由主軸部件本身以及滑臺的精度來保證。
主軸部件與相應(yīng)規(guī)格的主運動傳動裝置(跨系列)配套使用。主軸部件配上傳動裝置安裝在動力滑臺上，可以組成立式或臥式組合機床。這類機床不設(shè)導向裝置，夾具結(jié)構(gòu)較簡單，機床配置靈活。
主軸部件種類較多，大型組合機床上常用的有銑削頭、鉆削頭、鏜削與車端面頭。
三、主運動驅(qū)動裝置
主運動驅(qū)動裝置主要有兩大類：一類是與通用主軸部件配套使用的主運動傳動裝置；另一類是與多軸箱(專用部件)相配的動力箱。
四、工作臺
工作臺是多工位組合機床的輸送部件，它用來將被加工工件從一個工位轉(zhuǎn)換到另一個工位。工作臺按運動方式的不同分為分度回轉(zhuǎn)工作臺(簡稱回轉(zhuǎn)工作臺)和多工位移動工作臺簡稱移動工作臺；按傳動方式的不同分為機械傳動、液壓傳動及氣壓傳動等多種型式。
五、支承部件
組合機床的支承部件往往是通用和專用兩部分的組合。例如：臥式組合機床的床身是由通用的側(cè)底座和專用中間底座組合而成；立式機床的床身則由立柱及立柱底座組合而成。此種組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是加工和配裝工藝性好，安裝和運輸較方便；其缺點是削弱了床身的整體剛性。
六、自動線通用部件
組合機床自動線是由組合機床及工件輸送裝置、轉(zhuǎn)位裝置、排屑裝置等輔助設(shè)備和檢測裝置、電氣、液壓控制設(shè)備等組成。自動線通用部件多為連線設(shè)備和各臺機床具有共同功能的設(shè)備，是按標準化、系列化、通用化原則設(shè)計的。目前， 自動線通用部件劃分為通用零件、夾具、工件輸送、排屑等幾類。
2-3 通用部件的選用
一、通用部件選用的方法和原則
通用部件的選用是組合機床設(shè)計的主要內(nèi)容之一。選用的基本方法是：根據(jù)所需的功率、進給力、進給速度等要求，選擇動力部件及其配套部件。選用原則如下：
1)切削功率應(yīng)滿足加工所需的計算功率(包括切削所需功率、空轉(zhuǎn)功率及傳動功率)。
2)進給部件應(yīng)滿足加工所需的最大計算進給力、進給速度和工作行程及工作循環(huán)的要求，同時還需考慮裝刀、調(diào)刀的方便性。
3)動力箱與多軸箱尺寸應(yīng)相適應(yīng)和匹配。根據(jù)加工主軸分布位置可大致算出多軸箱尺寸(邊緣主軸與多軸箱邊緣最小距離為70～100mm)，并圓整后選用相近尺寸的標準規(guī)格多軸箱，據(jù)此選擇結(jié)合尺寸相適應(yīng)的動力箱。
4)應(yīng)滿足加工精度的要求。選用時應(yīng)注意結(jié)構(gòu)不同或者結(jié)構(gòu)相同、精度等級不同的動力部件所能達到的加工精度是不同的。
5)盡可能按通用部件的配套關(guān)系選用有關(guān)通用部件。
二、通用部件的選用
1.動力部件的選用
選用動力部件主要是確定動力部件的品種和規(guī)格。
(1)動力部件品種的確定 在設(shè)計組合機床時，究競選用哪種動力部件，應(yīng)當根據(jù)具體的加工要求、機床的配置型式、制造及使用條件等確定。對于完成主運動的動力部件，如鉆削頭、銑削頭、鏜削頭等，通常是根據(jù)加工工藝要求和配置型式等確定。例如：設(shè)計一臺鏗孔加工的立式組合機床時，宜選用捏削頭并配以尾置式的主傳動裝置；對于完成進給運動的動力部件，如液壓滑臺、機械滑臺，通常是根據(jù)進給速度的穩(wěn)定性、進給量的可調(diào)性、工作循環(huán)等要求來確定。還要注意用戶所在地區(qū)氣溫條件及用戶使用的方便性。例如：設(shè)計的組合機床要求進給速度穩(wěn)定、工作循環(huán)不太復雜、進給量又不需要無級調(diào)速時，一般可選用機械滑臺；不太炎熱的地區(qū)可選用液壓滑臺；對自動線或流水線各臺機床一般選用同一傳動方式的滑臺，以便設(shè)計制造和使用維護；批量不大的多品種柔性化生產(chǎn)，應(yīng)考慮選用數(shù)控滑臺。
(2)動力部件規(guī)格的確定 影響動力部件規(guī)格的因素有功率、進給力、進給速度、最大行程及多軸箱外形尺寸等。在確定動力部件規(guī)格時，一般先進行功率和進給力計算，再根據(jù)選用動力部件的原則。綜合地、全面地考慮其它因素來確定其規(guī)格。必須強調(diào)的是最后所確定的動力部件的規(guī)格，應(yīng)全部滿足原則中的各項要求。當遇到動力部件的功率或進給力不能滿足要求，但又相差不太大時，不要輕易地選用大一規(guī)格的動力部件，而應(yīng)適當調(diào)整切削用量或改變工藝方法，如將同一面部分通孔順序鉆削，刮削端面改為車端面等，但必須以不影響加工精度和生產(chǎn)率要求為前提。
2.其它通用部件的確定
對于支承部件如側(cè)底座、立柱等通用部件，可選與動力滑臺規(guī)格相配套的相應(yīng)規(guī)格。
對于輸送部件可按所需工作臺的運動形式、工作臺臺面尺寸(根據(jù)估算或夾具草圖)、工位數(shù)、驅(qū)動方式及定位精度等來選用。通常根據(jù)運動形式及驅(qū)動方式等要求，確定輸送部件的品種；根據(jù)所需工作臺臺面的大小、工位數(shù)及行程等要求，確定輸送部件的規(guī)格。
選擇通用部件時，還應(yīng)根據(jù)加工精度要求、制造成本等確定通用部件的精度等級。
§三、組合機床總體設(shè)計
3-1 組合機床的設(shè)計步驟
組合機床一般都是根據(jù)和用戶簽訂的設(shè)計、制造合同進行設(shè)計的。合同中規(guī)定了具體的加工對象(工件)、加工內(nèi)容、加工精度、生產(chǎn)率要求、交貨日期及價格等主要的設(shè)計原始數(shù)據(jù)。在設(shè)計過程中，應(yīng)盡量做到采用先進的工藝方案和合理的機床結(jié)構(gòu)方案；正確選擇組合機床通用部件及機床布局型式；要十分注意保證加工精度和生產(chǎn)效率的措施以及操作使用方便性，力爭設(shè)計出技術(shù)上先進、經(jīng)濟上合理和工作可靠的組合機床。組合機床設(shè)計的步驟大致如下。
一、調(diào)查研究
調(diào)查研究的主要內(nèi)容包括以下幾個方面：
1)認真閱讀被加工零件圖樣，研究其尺寸、形狀、材料、硬度、重量、加工部位的結(jié)構(gòu)及加工精度和表面粗糙度要求等內(nèi)容。通過對產(chǎn)品裝配圖樣和有關(guān)工藝資料的分析，充分認識被加工零件在產(chǎn)品中的地位和作用。同時必須深入到用戶現(xiàn)場，對用戶原來生產(chǎn)所采用的加工設(shè)備、刀具、切削用量、定位基準、夾緊部位和加工質(zhì)量及精度檢驗方法、裝卸方法及裝卸時間、加工時問等作全面的調(diào)查研究。
2)深入到組合機床使用和制造單位，全面細致地調(diào)查使用單位車間的面積、機床的布置、毛坯和在制品流向、工人的技術(shù)水平、刀具制造能力、設(shè)備維修能力、動力和起重設(shè)備等條件以及制造單位的技術(shù)能力、生產(chǎn)經(jīng)驗和設(shè)備狀況等條件。
3)研究分析合同要求，查閱、搜集和分析國內(nèi)外有關(guān)的技術(shù)資料，吸取先進的科學技術(shù)成就。對于滿足合同要求的難點擬采用的新技術(shù)、新工藝應(yīng)要求進行必要的試驗，以取得可靠的設(shè)計依據(jù)。
總之，通過調(diào)查研究應(yīng)為組合機床總體設(shè)計提供必要的大量的數(shù)據(jù)、資料，作好充分的、全面的技術(shù)準備。
二、總體方案設(shè)計
總體方案的設(shè)計主要包括制定工藝方案(確定零件在組合機床上完成的工藝內(nèi)容及加工方法，選擇定位基準和夾緊部位，決定工步和刀具種類及其結(jié)構(gòu)形式，選擇切削用量等)、確定機床配置形式、制訂影響機床總體布局和技術(shù)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)方案。總體方案的擬定是設(shè)計組合機床最關(guān)鍵的一步。方案制定得正確與否，將直接影響機床能否達到合同要求，保證加工精度和生產(chǎn)率，并且結(jié)構(gòu)簡單、成本較低和使用方便。
對于同一加工內(nèi)容，有各種不同的工藝方案和機床配置方案，在最后決定采用哪種方案時，必須對各種可行的方案作全面分析比較，并考慮使用單位和制造單位等諸方面因素，綜合評價，選擇最佳方案或較為合理的方案。
總體方案設(shè)計的具體工作是編制“三圖一卡”，即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)率計算卡。
在設(shè)計聯(lián)系尺寸圖過程中，不僅要根據(jù)動力計算和功能要求選擇各通用部件，往往還應(yīng)對機床關(guān)鍵的專用部件結(jié)構(gòu)方案有所考慮。例如影響加工精度的較復雜的夾具要畫出草圖，以確定可行的結(jié)構(gòu)及其主要輪廓尺寸；多軸箱是另一個重要專用部件，也應(yīng)根據(jù)加工孔系的分布范圍確定其輪廓尺寸。根據(jù)上述確定的通用部件和專用部件結(jié)構(gòu)及加工示意圖，即可繪制機床總體布局聯(lián)系尺寸圖。
三、技術(shù)設(shè)計
技術(shù)設(shè)計就是根據(jù)總體設(shè)計已經(jīng)確定的“三圖一卡”，設(shè)計機床各專用部件正式總圖，如設(shè)計夾具、多軸箱等裝配圖以及根據(jù)運動部件有關(guān)參數(shù)和機床循環(huán)要求，設(shè)計液壓和電氣控制原理圖。設(shè)計過程中，應(yīng)按設(shè)計程序作必要的計算和驗算等工作，并對第二、三階段中初定的數(shù)據(jù)、結(jié)構(gòu)等作相應(yīng)的調(diào)整或修改。
四、工作設(shè)計
當技術(shù)設(shè)計通過審查(有時還須請用戶審查)后即可開展工作設(shè)計，即繪制各個專用部件的施工圖樣、編制各部件零件明細表。
3-2 “三圖一卡”
一、被加工零件工序圖
被加工零件工序圖是根據(jù)制訂的工藝方案，表示所設(shè)計的組合機床(或自動線)上完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準、夾壓部位以及被加工零件的材料、硬度和在本機床加工前加工余量、毛坯或半成品情況的圖樣。除了設(shè)計研制合同外，它是組合機床設(shè)計的具體依據(jù)，也是制造、使用、調(diào)整和檢驗機床精度的重要文件。被加工零件工序圖是在被加工零件圖基礎(chǔ)上，突出本機床或自動線的加工內(nèi)容，并作必要的說明而繪制的。其主要內(nèi)容包括：
1)被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序機床設(shè)計有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。
當需要設(shè)置中間導向時，則應(yīng)把設(shè)置中間導向臨近的工件內(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、夾壓部位及夾緊方向。以便據(jù)此進行夾具的支承、定位、夾緊和導向等機構(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。
二、加工示意圖
加工示意圖是在工藝方案和機床總體方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的。是表達工藝方案具體內(nèi)容的機床工藝方案圖。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、繪制機床總聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)；是對機床總體布局和性能的原始要求；也是調(diào)整機床和刀具所必需的重要技術(shù)文件。
加工示意圖應(yīng)表達和標注的內(nèi)容有：機床的加工方法，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、導向裝置、攻螺紋靠模裝置等結(jié)構(gòu)尺寸；刀具、導向套間的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接方式及配合尺寸等。
三、機床聯(lián)系尺寸總圖
機床聯(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)，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。是用來表示機床的配置型式、主要構(gòu)成及各部件安裝位置、相互聯(lián)系、運動關(guān)系和操作方位的總體布局圖。用以檢驗各部件相對位置及尺寸聯(lián)系能否滿足加工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是否適應(yīng)用戶現(xiàn)場使用環(huán)境。
機床聯(lián)系尺寸總圖表示的內(nèi)容：
1)表明機床的配置型式和總布局。以適當數(shù)量的視圖(一般至少兩個視圖，主視圖應(yīng)選擇機床實際加工狀態(tài))，用同一比例畫出各主要部件的外廓形狀和相關(guān)位置。表明機床基本型式(臥式、立式或復合式、單面或多面加工、單工位或多工位)及操作者位置等。
2)完整齊全地反映各部件問的主要裝配關(guān)系和聯(lián)系尺寸、專用部件的主要輪廓尺寸、運動部件的運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)標注主要通用部件的規(guī)格代號和電動機的型號、功率及轉(zhuǎn)速，并標出機床分組編號及組件名稱，全部組件應(yīng)包括機床全部通用及專用零部件，不得遺漏。
四、機床生產(chǎn)率計算卡
根據(jù)加工示意圖所確定的工作循環(huán)及切削思量等，就可以計算機床生產(chǎn)率并編制生產(chǎn)率計算卡。生產(chǎn)率計算卡是反映機床生產(chǎn)節(jié)拍或?qū)嶋H生產(chǎn)率和切削用量、動作時間、生產(chǎn)綱領(lǐng)及負荷率等關(guān)系的技術(shù)文件。它是用戶驗收機床生產(chǎn)效率的重要依據(jù)。
3-3 組合機床設(shè)計方案
ZXH54針板銑槽機是專門用于長方形針床鋼板成型加工的銑床，根據(jù)產(chǎn)品的加工特性，生產(chǎn)效率，擬定以下幾種方案：
方案一：采用臥式床身，機械動力滑臺，單工位式組合機床；每個工件使用一把刀具。
方案二：采用立式床身，液壓動力滑臺，多工位式組合機床；每個工件使用一把刀具，由下至上逆銑。
方案三：采用立式床身，液壓動力滑臺，多工位式組合機床；每個工件使用多把組合刀具，由上至下逆銑。
下面對這三種方案分析說明：
1.臥式床身與立式床身相比較，臥式床身占地面積較大，適用于大型零件的加工；立式床身占地面積較小，主要用于中小型零件的加工。因為零件為長方形鋼板，所以應(yīng)選立式床身機構(gòu)。
2.單工位與多工位相比較，單工位機床可同時加工一個或兩個工件，其加工精度較高，但生產(chǎn)率較低，適用于大、中型箱體類零件的加工；多工位機床可同時加工一個或幾個零件，其加工精度比單工位機床低，但生產(chǎn)率高，，因此，多用于大批量生產(chǎn)中，它特別適于中小型零件的加工。
3.機械動力滑臺與液壓動力滑臺比較：
(1)進給穩(wěn)定性。機械滑臺可以比較容易地得到較小的進給量，且一般也不會因承受的載荷發(fā)生變化而引起進給量的變化，在電源電壓比較穩(wěn)定的情況下，可以認為機械滑臺的進給量是桓定不變的。液壓滑臺的進給量則往往不夠穩(wěn)定，特別是當承受的載荷或溫度發(fā)生變化時，其進給穩(wěn)定性更差。
(2)進給量的可調(diào)性。液壓滑臺的進給量可在允許的范圍內(nèi)進行無級調(diào)整，且調(diào)整方便；機械滑臺的進給量則只能進行有級調(diào)整，且一般采用配換齒輪來調(diào)整，比較麻煩費時。另外，當機械滑臺用于實現(xiàn)二次工作進給工作循環(huán)時，其二次進給量只能由多速電機來實現(xiàn)，二次進給量與一次進給量的比值是定值，所以機械滑臺一般不適用于實現(xiàn)二次工作進給的工作循環(huán)。而液壓滑臺只要將液壓系統(tǒng)中的一次工作進給回路改為二次工作進給回路，便可實現(xiàn)二次工作進給的工作循環(huán)，且每次進給量均可進行無級調(diào)整。
(3)轉(zhuǎn)換精度。液壓滑臺的轉(zhuǎn)換位置誤差一般為0.1～0.5mm；機械滑臺的轉(zhuǎn)換位置誤差一般為0.5～2mm。另外，機械滑臺當電氣轉(zhuǎn)換開關(guān)失靈時，則會出現(xiàn)運動速度不能進行轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象，往往因此而損壞刀具或機床，而液壓滑臺只要死擋鐵不失靈，一般不會出現(xiàn)進給速度不能轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象。
4.一把刀具與多把組合刀具比較，零件的加工工藝要求在長方形針床鋼板上銑出多條細小的槽，從效率的角度來講，一把刀具加工速度較慢，效率也較低，但單刀加工所受切削阻力較小，發(fā)熱量也較小，工件不容易變形；用多把組合刀具同時加工，所受切削阻力較大，也會降低加工速度，同時發(fā)熱量也也會增加，工件容易變形，影響加工精度。相比下還是一把刀具加工比較合理。
5.由下至上逆銑與由上至下逆銑相比，由下至上逆銑時由于工件自身的重力，在切削過程中，工件緊緊的壓在刀具上，使得整個切削過程平穩(wěn)，沒有跳動；而由上至下逆銑就沒有這個好處。
綜上所述，采用第二種設(shè)計方案。
3-4 擬定方案“三圖一卡”制作
1.被加工零件工序圖
本次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)是設(shè)計針板式銑槽組合機床，用于加工針床（針板）。針床是用45碳素鋼鋼板經(jīng)刨床、磨床、銑床等加工成的。每塊針床上有四百條左右的針槽，利用盤型銑刀進行銑削加工，因此此次設(shè)計任務(wù)就是銑刀的選用、主軸箱的設(shè)計、分度箱的設(shè)計、液壓系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)的設(shè)計以及床身的設(shè)計等。
在下表列出的就是加工針槽的所須尺寸：
機號
G
針 槽 寬
N
槽 距
T
加工長度
a
加工深度
p
3
1.50~1.52
8.466
129
4.75
4
1.30~1.35
6.350
129
4.75
5
1.10~1.13
5.080
115
4.75
6
10.4~1.06
4.233
115
4.75
7
0.88~0.90
3.628
115
4.75
9
0.86~0.88
2.822
114
4.72
10
0.76~0.78
2.540
114
4.72
10.5
0.76~0.78
2.419
114
4.72
11
0.76~0.78
2.309
114
4.72
12
0.76~0.78
2.116
114
4.72
針床材料為45碳素鋼，選用銑刀材料為高速鋼。
圖3.1 被加工零件工序圖
2.加工示意圖
圖3.2 加工示意圖
數(shù)據(jù)處理
★注：數(shù)據(jù)處理中數(shù)據(jù)查取書目用代號表示。例：③代表《機械制造工藝設(shè)計手冊》。爾后給出所在頁數(shù)。
1）耐用度計算。
切削速度V選擇范圍為20~40 m/min ①P46-343
銑刀直徑D=80mm 齒數(shù)Z=90 ⑤P617
系數(shù)Cv=60.2 ⑤P842 每齒進給量Sz=0.0075 ⑤P874
銑削深度t=4.72~4.75 mm 槽寬B=0.76~1.52 mm
根據(jù)切削速度公式V=CvD0.25/T0.2t0.3Sz0.2B0.2Z0.1 ⑤P842
可推算出耐用度T的大小。
當t=4.75 mm B=1.52 mm V=40 m/min時，耐用度應(yīng)為最小：T=1650 min
加工零件最長為1000 mm，若槽間距為2.116 mm，則所需銑削的槽有約474條。
轉(zhuǎn)速n =1000V/πD=80~160 r/min
每轉(zhuǎn)進給量f = Z·Sz = 0.675 mm
每分鐘進給量Vf = Z·Sz·n= 54~108 mm/min
L=l+l1+l2 ⑤P992 L：工作臺的行程長度 l：加工長度 l1：切入長度 l1：超出長度
l=114~129 mm（工件參數(shù)） l1=19.5 mm l2=2.5 mm ⑤P994 L=136~151 mm
加工一條槽所需時間為ts = L/ Vf = 1.26~2.8 min
則加工一個工件所需時間約為Ts = 474·ts = 597.24~1327.2 min
T=1650 min >Ts = 1327.2 min
因此，原理上當切削速度V=40 m/min時可以滿足所需耐用度要求。
2）銑削力計算
銑削力Fz = 9.81CFZ t0.36Sz0.72D-0.86B0.95Z ③P86
銑削力系數(shù)CFZ =68.3 ③P86
t=4.72~4.75 mm Sz=0.0075 D=80mm B=0.76~1.52 mm Z=90
Fz = 55.35~107.17 N FH為沿銑削方向的分力 FV為垂直于銑削方向的分力
FH = (0.6~0.9) Fz = 33.21~96.45 N FV = (0.45~0.70) Fz = 24.91~75.02 N ③P85
3）銑削功率的計算
銑削功率 Pm = Fz V×10-3kw ③P88 Fz = 55.35~107.17 N V = 0.33~0.67 m/min
Pm = 0.018~0.071 kw
4）伸出軸扭矩的計算
扭矩 Tn = Fz D/2 = 2.2~4.3 kN·m
5）其他方面計算
若V = 50 m/min 時 耐用度T = 541 min
n=1000V/πD=199 r/min
Vf = 134.3 mm/min f = Z·Sz = 0.675 mm
加工一條槽所需時間為ts = 1.01~1.12 min
則加工一個工件所需時間約為Ts = 480~533 min
T= 541 min >Ts = 533 min
因此，原理上當切削速度V= 50 m/min時也可以滿足所需耐用度要求，考慮V的兩種選取，我認為當V = 50 m/min時，更能符合實際需求。在耐用度達到要求的同時，盡量使切削速度增大，從而使加工表面精度增加，并且加工一個工件的時間縮短，提高加工效率。
銑削功率 Pm = 0.046~0.089 kw
3. 機床聯(lián)系尺寸總圖
圖3.3 機床聯(lián)系尺寸總圖（簡）
4. 機床生產(chǎn)率計算卡
表3-1 生產(chǎn)率計算卡
被加工零件
圖 號
毛 坯 種 類
名 稱
毛 坯 重 量
材 料
硬 度
工 序 名 稱
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)
進給量
(mm
/r)
進給速度
(mm
/min)
工時(min)
機加工時間
輔助時間
共計
1
2
3
4
備注
總 計
單件工時
機床生產(chǎn)率
機床負荷率
參 考 文 獻
①．《組合機床設(shè)計》 沈陽工業(yè)大學 大連鐵道學院 吉林工學院主編 上海科技技術(shù)出版社
②．《組合機床設(shè)計簡明手冊》 謝家瀛主編 機械工業(yè)出版社
③．《機械制造工藝設(shè)計手冊》 王紹俊主編 機械工業(yè)出版社
④．《組合機床設(shè)計》第一冊機械部分 大連組合機床研究所編 機械工業(yè)出版社
⑤．《金屬機械加工工藝人員手冊》 本手冊增訂組編 上?？茖W技術(shù)出版社
⑥.《機械工程手冊》第8卷 機械工程手冊編輯委員會遍 機械工業(yè)出版社
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