组合机床总体设计学习教案

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1、会计学1组合组合(zh)机床总体设计机床总体设计第一页，共65页。按一般按一般(ybn)原则拟订工艺方案时的一些限制原则拟订工艺方案时的一些限制 1 孔间中心距的限制孔间中心距的限制 2 工件工件(gngjin)结构工艺性的结构工艺性的 限制限制 其它应注意的问题1 精镗孔注意孔表面精镗孔注意孔表面。2 对互相结合的两壳体零件，均应对互相结合的两壳体零件，均应3 钻阶梯孔先钻大孔后钻小孔。钻阶梯孔先钻大孔后钻小孔。4 平面一般采用铣削加工。平面一般采用铣削加工。 5 制订加工一个工件的几台成套机床或流水线的工艺方案时，制订加工一个工件的几台成套机床或流水线的工艺方案时，应尽可能应尽可能，以减少

2、内应力，以减少内应力变形影响，有利于保证加工精度。变形影响，有利于保证加工精度。第1页/共65页第二页，共65页。1 分析、研究加工要求和现场工艺分析、研究加工要求和现场工艺第2页/共65页第三页，共65页。 1 消除工件的六个自由度使其获得稳定可靠的定位。 2 加工零件五个表面时能高度集中工序和提高各面上孔的位置精度。 3 使零件整个工艺过程基准统一和机床(jchung)各工序（工位）的许多部件（如夹具）实现通用化。 4 易于实现自动化定位、夹紧，并有利于防止切屑落于定位基面上。 特点特点1）箱体类零件定位基准的选择）箱体类零件定位基准的选择 一面双孔（最常用一面双孔（最常用 ）第3页/共6

3、5页第四页，共65页。工件重量（kg） 100 定位销孔直径 12 16 20 25 第4页/共65页第五页，共65页。2）非箱体类零件定位）非箱体类零件定位(dngwi)基准的选择基准的选择（1）对曲轴、连杆、转向器壳、半轴、拨叉等零件，应采用(ciyng)以V形铁为主要定位元件的定位方法。提高定位精度，应对V形铁定位圆提出精度要求(yoqi)；V形铁角度一般取90 120 。（2）对“法兰”类零件，常采用一个孔（或外圆）及一个平面的定位方法。当需要限制零件的六个自由度时，可再用一个孔（或一个筋或凸台）来限制零件圆周方向的转动。第5页/共65页第六页，共65页。定位定位(dngwi)基准基准

4、基准重合基准重合(chngh)原则原则 确保工件确保工件稳定定位稳定定位 基准统一原则基准统一原则 被加工零件不具备被加工零件不具备理想的定位基准或理想的定位基准或工件刚性不足，可工件刚性不足，可在机床上设置辅助在机床上设置辅助支承，以增加定位支承，以增加定位稳定性和承受较大稳定性和承受较大的切削力。的切削力。第6页/共65页第七页，共65页。（1）确保零件夹压后定位稳定。为使工件在加工过程中不产生振动和位移，夹压力要足够，夹压点布置应使夹压合力落在定位平面内，力求接近定位平面的中心。 (2）尽量减少和避免工件夹压后的变形，消除其对加工精度的不利影响。为此，应避免把夹压点放在工件加工孔的上方和

5、容易引起变形之处。例如，加工刚性差的零件应适当增加辅助支承(zh chn)或采用多点夹压方法，以使夹压分力布均匀，减少夹压变形，提高加工精度。 第7页/共65页第八页，共65页。 由于被加工零件的精度要求(yoqi)、 加工部位尺寸、 形状、 结构特点、 材料、 生产率要求(yoqi)不同， 设计组合机床必须采用不同的工艺方法和工艺过程。不同配置型式组合(zh)机床采取的常用工艺方法及所能达到的经济精度及表面粗糙度见表32至表35 。第8页/共65页第九页，共65页。加工精度 孔 径 40以下（无底孔） 40以上（有铸孔） H6 扩（粗镗）、扩（半精镗）、精镗、细镗H7 加工直径到16 mm钻

6、、铰或钻、扩、铰加工直径大于16 mm钻、扩、铰或钻、扩、粗铰、精铰 扩、半精镗、精镗扩、扩、粗铰、精铰粗镗、半精镗、精镗H8 加工直径到20 mm钻、扩、铰或钻铰复合加工直径大于20 mm钻、扩、铰或钻镗复合 粗镗、精镗（单刀）粗镗、精镗（双刀）扩、铰挤复合 H8H10 加工直径到25 mm钻、扩或钻、铰加工直径大于25 mm钻、镗或钻、扩铰复合 扩、扩扩、铰粗镗、精镗 H11 加工直径到30 mm钻加工直径大于30 mm钻、扩或钻铰复合 扩粗镗粗镗、半精镗 第9页/共65页第十页，共65页。第10页/共65页第十一页，共65页。螺纹孔类型 工 艺 过 程 一般紧固螺纹孔 钻底孔、（倒角）、

7、攻丝 较高精度螺纹孔 钻孔、扩至底尺寸、（倒角）攻丝（或用挤压丝锥加工） 注：1、螺纹孔加工应根据不同直径及加工精度，采取(ciq)不同工步数； 2、攻丝前最好在孔口倒角，以确保攻丝精度； 3、中小零件，可在多工位机床上采用一个工位倒角，有时也可 采用钻倒角复合刀具在一个工位上进行； 4、螺纹孔一般采用一个工步一次攻至所需深度。当螺纹孔较深时，为防止丝锥折断，可利用二次进给攻丝，即第一次攻到一段距离后丝锥反转退回，但不全部退出工件孔，第二次攻至全深。 第11页/共65页第十二页，共65页。1）加工(ji gng)工序内容和加工(ji gng)精度 2）被加工零件(ln jin)的特点 3）零件

8、的生产批量 4）厂后方车间制造能力 制订组合机床工艺方案的主要依据 等，对组合机床工艺方案的制订都有着重要影响 零件的生产批量大时，工序安排一般趋向分散，而且粗加工、半精及精加工也宜分开 工具制造能力。若使用厂没有制造、刃磨复杂刀具或特殊刀具的能力，制订工艺方案时就应尽可能采用简单或标准刀具 第12页/共65页第十三页，共65页。一般(ybn)精加工的夹具公差为零件公差的1/3 1/5 ；粗加工时，夹具精度可略低，但不能太低。夹具型式也有影响。第13页/共65页第十四页，共65页。第14页/共65页第十五页，共65页。 要注意(zh y)排屑通畅 注意(zh y)相关联的机床夹具结构的统一性

9、应注意机床使用条件第15页/共65页第十六页，共65页。1、机床、机床(jchung)加工精度和生产率加工精度和生产率 分析比较机床保证加工(ji gng)精度的持久性和机床负荷率。加工(ji gng)精度应有储备量。机床负荷率一般为70% 90%，复杂机床、多品种加工(ji gng)机床负荷率不能偏高（控制在60%左右） 2、机床使用方便性和自动化程度、机床使用方便性和自动化程度 分析比较时一定要与生产率相适应，不应过分求机床的自动化程度。生产率高、节拍短，则要求自动化程度高、刀具耐磨且更换调整方便，这样使用才有方便性 3、经济性与可靠性、经济性与可靠性 1）根据加工精度的需要选择相当精度等

10、级的通用部件； 2）应根据生产率要求合理安排工艺流程，均衡负荷，使机床数量少，机床利用率最高（机床负荷率不应低于50%），以取得好的经济效果。第16页/共65页第十七页，共65页。为使加工过程顺利进行并可靠地保证加工质量，必须合理确定工序间余量。组合机床孔加工常用(chn yn)工序间余量参见表37 ，其他工艺方法的工序间余量可参考有关工艺设计资料。 一一 确定工序间余量确定工序间余量第17页/共65页第十八页，共65页。第18页/共65页第十九页，共65页。 组合机床通常(tngchng)用动力滑台来带动刀具进给。 组合机床常采用多刀多刃同时切削， 1 组合机床切削用量选择的特点组合机床切削

11、用量选择的特点第19页/共65页第二十页，共65页。 1）尽量做到合理使用所有(suyu)刀具，充分发挥其性能。 2）复合(fh)刀具切削用量选择应考虑刀具的使用寿命。 3）多轴镗孔主轴刀头均需定向快速进退时各镗轴转速应相等或成整数倍。 4）选择切削用量时要注意既要保证生产批量要求，又要保证刀具一定的耐用度要求。 5）切削用量选择应有利于主轴箱设计。 6）确定切削用量时，还须考虑所选动力滑台的性能。 第20页/共65页第二十一页，共65页。3 组合机床切削用量的选择组合机床切削用量的选择(xunz)方法方法第21页/共65页第二十二页，共65页。第22页/共65页第二十三页，共65页。第23页

12、/共65页第二十四页，共65页。第24页/共65页第二十五页，共65页。确定进给力，作为选择动力滑台及设计夹具的依据(yj)；确定切削扭矩，用以确定主轴及其他传动件（齿轮、传动轴等）的尺寸；确定切削功率，用作选择主传动电动机（一般指动力箱电动机）的功率；确定刀具耐用度，用以验证所选切削用量或刀具是否合理。第25页/共65页第二十六页，共65页。第26页/共65页第二十七页，共65页。第27页/共65页第二十八页，共65页。条件允许，为使工作可靠，结构简单，刃磨容易，尽量选择标准刀具和 简单刀具。为提高(t go)工序集中程度或保证加工精度，可采用先后加工或同时加工两个或 两个以上表面的复合刀具

13、。 选用镗刀和铰刀的原则。镗杆直径和镗刀头截面尺寸一般可根据镗孔直径按表316选取。 选择刀具结构时，必须认真分析被加工零件材料特点 在生产率要求较高的孔的精加工场合，应采用铰铰削而不采用镗刀镗 削。 对工艺上有特殊要求时，如孔的加工表面不允许留下退刀痕迹，则要用具有让刀动作的镗刀镗削。在组合机床上，为了某种特殊目的（如精锪止口、锪孔及内切槽等），需选用和设计特殊刀具时，可参考组合机床设计的有关资料。第28页/共65页第二十九页，共65页。第29页/共65页第三十页，共65页。第30页/共65页第三十一页，共65页。1 被加工零件被加工零件(ln jin)工序图的作用与内容工序图的作用与内容第

14、31页/共65页第三十二页，共65页。第32页/共65页第三十三页，共65页。（1）应按一定的比例，绘制足够的视图以及剖面。（2）加工部位的位置尺寸应由定位基准注起，为便于(biny)加工及检查，尺寸应采用直角坐标标注，而不采用极坐标系。 （1）本工序加工部位的位置应与定位基准直接发生关系。 （2）对工件毛坯应有要求，对孔的加工余量要认真分析。 （3）本工序有特殊要求时必须注明 第33页/共65页第三十四页，共65页。加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的。是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图。表达被加工零件在机床上的加工过程，刀具、辅具的布置状况以及工件、夹具、刀具等机

15、床各部件间的相对位置关系，机床的工作循环等。加工示意图是组合机床设计的主要图纸之一。是刀具、辅具、夹具、主轴箱、液压电气(dinq)装置设计及通用部件选择的主要原始资料，也是整台组合机床布局和性能的原始要求，同时还是调整机床刀具及试车所必须的重要技术文件。1 加工加工(ji gng)示意图的作用和内容示意图的作用和内容第34页/共65页第三十五页，共65页。第35页/共65页第三十六页，共65页。第36页/共65页第三十七页，共65页。第一类导向 固定式导向，刀具(doj)导向部分与夹具导套之间既有相对移动又有相对转动，允许线速度 20米/分，一般用于孔径毫米以上的孔加工，尤以大直径镗孔应用较

16、多。3 选择导向及有关计算选择导向及有关计算1）导向结构选择）导向结构选择第37页/共65页第三十八页，共65页。 通常钻、扩、铰单壁小孔或用悬伸量不大的镗杆镗、扩、铰深度不大的大孔时，选取单个导向加工。当在工件铸孔上扩孔时，为加强刀具导向刚性，通常采取双导向加工；当由于工件内部结构限制而使刀杆悬伸较长或扩、铰长孔且位置精度要求较高时，也应考虑布置单个长导向或双导向加工。当镗削大孔或工件多层壁一系列同轴孔时，须根据工件具体结构形状布置双导向或多导向加工。采用多导向加工时，位于进给方向前面者为前导向，反之(fnzh)为后导向，两者之间称为中间导向。第38页/共65页第三十九页，共65页。第39页

17、/共65页第四十页，共65页。第40页/共65页第四十一页，共65页。第41页/共65页第四十二页，共65页。3）选择）选择(xunz)接杆、浮动卡头接杆、浮动卡头第42页/共65页第四十三页，共65页。主轴端部须标注外径D1和孔径（D/ d1）、外伸长度L ；刀具(doj)结构尺寸须标注直径和长度；导向结构尺寸应标注直径、长度、配合；工件至夹具之间的尺寸须标注工件离导套端面的距离；标注托架与夹具之间的尺寸、工件本身以及加工部位的尺寸和精度等。第43页/共65页第四十四页，共65页。主轴箱上刀具(doj)、接杆（卡头主轴等结构和互相联系所需的最小轴向尺寸机床总布局所要求的联系(linx)尺寸第

18、44页/共65页第四十五页，共65页。动力部件动力部件(bjin)的工作循环是指加工时，动力部件的工作循环是指加工时，动力部件(bjin)从原始位置开始运动到加工终了位置，又返回到原始位置的动作过程。一般包括快速引进、工作进给和快速退回等动作。有时还有中间停止、多次往复进给、跳跃进给、死挡铁停留等从原始位置开始运动到加工终了位置，又返回到原始位置的动作过程。一般包括快速引进、工作进给和快速退回等动作。有时还有中间停止、多次往复进给、跳跃进给、死挡铁停留等 特殊要求。特殊要求。第45页/共65页第四十六页，共65页。第46页/共65页第四十七页，共65页。 在加工(ji gng)双层或多层壁孔径

19、相同的同轴孔系时，可采用跳跃进给循环进行加工(ji gng)，即在加工(ji gng)完一层壁后，动力部件再快速引起到位，再加工(ji gng)第二层壁孔，以缩短循环时间。一般在固定式夹具钻孔或扩孔的机床上，动力部件快速退回的行程，只要把所有刀具都退至导套内，不影响工作的装卸就可以了。但对于夹具需要回转或移动的机床，动力部件快速退回行程必须的刀具、托架、活动钻模板及定位销都退 离运动(yndng)可能碰到的范围之外。第47页/共65页第四十八页，共65页。 前备量是指因刀具磨损或补偿制造、安装误差，动力部件能够向前调节的距离。 后备量是指考虑刀具从接杆中或接杆连同刀具一起从主轴孔中取出时，动力

20、部件需后退(hutu)的距离。理想情况是刀具退离夹具导套外端面的距离应大于接杆插入主轴孔内或刀具插入接杆孔内的长度。第48页/共65页第四十九页，共65页。（1）加工示意图应于机床实际加工状态一致。）加工示意图应于机床实际加工状态一致。（2）图中尺寸应标注完整，以便于检查行程和调整机床。）图中尺寸应标注完整，以便于检查行程和调整机床。（3）加工示意图应有必要的文字说明）加工示意图应有必要的文字说明.（4）对多面、多工位机床，还应按各工位加工内容，用缩小）对多面、多工位机床，还应按各工位加工内容，用缩小(suxio)比例画出加工部件示意图并标注孔号（与主轴编号相比例画出加工部件示意图并标注孔号（

21、与主轴编号相对应）；对于回转工作台和鼓轮式机床，应画出加工时工件在对应）；对于回转工作台和鼓轮式机床，应画出加工时工件在其上面的位置示意图，以便清楚地表示出工件与主轴箱上主轴其上面的位置示意图，以便清楚地表示出工件与主轴箱上主轴的排列位置。的排列位置。（5）加工示意图上应有表示加工过程的工作循环图及各行程长度。）加工示意图上应有表示加工过程的工作循环图及各行程长度。7）其它）其它(qt)应注意的问题应注意的问题第49页/共65页第五十页，共65页。第50页/共65页第五十一页，共65页。1）表明机床的配置(pizh)和总布局 2）完整齐全地反映各部件间的主要装配关系和联系尺寸、专用部件的主要轮

22、廓尺寸、运动部件的运动极限(jxin)位置及各滑台工作循环总的工作行程和前后备量尺寸。 3）标注主要通用部件的规格代号和电动机的型号、功率及转速，并标出机床分组编号及组件名称，全部组件应包括机床全部通用及专用零部件 4）标明机床验收标准及安装规程 第51页/共65页第五十二页，共65页。P主轴主轴(zhzhu)箱箱 = P切削切削/ 第52页/共65页第五十三页，共65页。装料高度一般(ybn)是指机床上工件的安装基面至地面的垂直距离。第53页/共65页第五十四页，共65页。 工件的轮廓尺寸和开头是确定夹具底座轮廓尺寸的基本依据。具体(jt)要考虑布置工件的定位、限位、夹紧机构、刀具导向装置以

23、及夹具底座排屑和安装等方面的空间和面积需要。 主要是合理确定设置导向的镗模架体尺寸，它在加工方向的尺寸一般不小于导向长度，通常取150 300 mm ，至于宽度尺寸可根据导向分布尺寸及工件限位元件安置需要确定。上述尺寸确定之后，夹具底座的上方支架面积就可初步确定。 一方面要保证其有足够的刚度，同时要考虑机床的装料高度，中部底座的刚度、排屑的方便性和便于设置定位、夹紧机构。一般不小于240 mm 。第54页/共65页第五十五页，共65页。当加工终了时，主轴箱与夹具体轮廓间应有足够的距离，以便(ybin)于调整和维修，并应留有一定的前备量。（一般不小于15 20 mm ）。注意第55页/共65页第

24、五十六页，共65页。B = b + 2b1H = h + h1 + b1第56页/共65页第五十七页，共65页。h1 = h2 + H -（0.5 + h3 + h4）H = h1 + h + b1第57页/共65页第五十八页，共65页。第58页/共65页第五十九页，共65页。第59页/共65页第六十页，共65页。用以反映机床的加工过程、完成每一动作(dngzu)所需的时间、切削用量、机床生产率及机床负荷率，同时反映所设计组合机床的自动化程度。通过生产率计算卡的编制可以分析所制定的机床方案是否满足生产要求及使用是否全理。作用：第60页/共65页第六十一页，共65页。 Q = A/K （件/ h ） 指完成生产纲领A（包括备品率及废品率在内）所要求(yoqi)的机床生产率。指所设计机床每小时实际可以生产的零件数量。 Q1 = 60/T单单 （件/ h ）第61页/共65页第六十二页，共65页。T单单= t切切 + t辅辅 = L1/f1+L2/f2+t停）停）+（L快进快进+L快退）快退）/fk+t移移+t装卸装卸(zhungxi)）（）（ min ）第62页/共65页第六十三页，共65页。负负 = Q/Q1第63页/共65页第六十四页，共65页。第64页/共65页第六十五页，共65页。