半轴壳体左右两面孔加工组合机床的总体设计【含CAD图纸、说明书、SW三维】

毕业设计（论文）任务书 填表时间： 年 2 月 28 日 （指导教师填表）学生姓名 超 专业班级 指导教师 鲍莉 课题 类型 工程设计题目 半轴壳体左右两面孔加工组合机床的总体设计主要研究目标(或研究内容)1. 组合机床方案的拟定；2. 选择刀具、确定相应的切削用量；3. 绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图；4. 编制机床生产率计算卡课题要求、主要任务及数量（指图纸规格、张数，说明书页数、论文字数等）独立完成不少于 3 张 A0 图纸的结构设计图、装配图和零件图，其中应包含 1 张以上用计算机绘制的具有中等难度的 A1 号图纸，同时至少有折合 A1 图幅以上的图纸用三维绘制，查阅 15 篇以上与题目相关的文献。并需翻译一万印刷符（或译出 3000 汉字）以上的有关技术资料（并附原文） 。毕业论文的字数一般为 15 万字（约 4050 页） 。进度计划第 13 周：借阅相关资料、了解相关知识，毕业实习，完成开题报告第 46 周：熟悉加工零件、了解用途、绘制零件图第 713 周：确定设计方案、分析、计算、绘图第 1415 周：编写说明书、定稿、打印、答辩前准备阶段主要参考文献1 沈阳工业大学 大连铁道学院 吉林工学院编.组合机床设计.上海:上海科学技术出版社,1985.2 周诵明. 机械类专业 毕业设计指导书. 武汉：华中理工大学出社， 1993.3 赵雪松,任小中, 于华. 机械制造装备设计.武汉:华中科技大学出版社， 2009.4 谢家瀛. 组合机床设计简明手册.北京：机械工业出版社， 2002.指导教师签字： 系主任签字： 年 月 日 半轴壳体左右两面孔加工组合机床总体设计摘 要半轴壳体左右两面钻孔组合机床总体设计是根据加工零件，拟定工艺和结构方案，选择合适的刀具，拟定合适的结构方案和工艺，定出通用部件，并进行绘图和相关方案和技术文件的设计。满足加工内容如下：对左右端面经行钻孔加工，左端面上孔径为 23.4mm 和17.4mm 的孔各两个，右端面上是孔径为 13mm 的六个孔。组合机床总体设计和普通机床的设计过程是相似的，组合机床使用多刀同时加工的，因此自动化程度高，因而比普通机床生产效率高，产品质量高，所需劳动力少。组合机床的总体设计是通过对零件分析等，用三图一卡表达出总体方案，包括绘制零件加工的工序图、加工示意图、联系尺寸图，及生产率计算卡。设计组合机床满足生产要求，符合实际情况，并且节约材料，满足市场需求，经济实惠。关键词：半轴壳体，组合机床，总体设计IHALF SHAFT CASING AROUND TWO FACE PROCESSING AND THE OVERALL DESIGN OF COMBINED MACHINE TOOLABSTRACTOverall design about half shaft shell sides drill combination machine tools is according to the machining parts, drafting process and the structure scheme, choosing the right tool, to formulate appropriate structure scheme and process, set general components, and for the design of drawing and relevant scheme and technical documents.About satisfy processing content is as follows: to end the row drilling processing, on the left end face diameter of 23.4 mm and 17.4 mm hole of the two, on the right end is size for six of the 13 mm hole. Overall design of combined machine tool and the design process of ordinary machine tool is similar, combination machine tools using multiple blade processing at the same time, so a high degree of automation, and thus is higher than common machine tool production efficiency, product quality is high, you need less labor. The overall design of the modular machine tool is based on the component analysis and so on, with three figure one card expresses the overall scheme, including map parts processing process, processing sketch, contact size chart, and productivity calculation card. Design combination machine tools to meet production requirements, in line with the actual situation, and save material, meet market demand, economical and practical.KEY WORDS: Half shaft casing, Combination machine tools, general designII目 录前 言 .1第 1 章 组合机床总体设计步骤 .31.1 制定方案 31.1.1 确定工艺方案 31.1.2 机床的配置型式及结构方案 31.1.3 总体设体 三图一卡 4第 2 章 制定组合机床方案 .52.1 影响组合机床方案制定的那些因素 52.1.1 被加工零件的加工精度和加工工序 52.1.2 被加工零件的特点 52.1.3 零件的生产批量 62.1.4 机床应用条件 62.2 制定工艺方案 72.2.1 工艺方法达到的制造要求 72.2.2 工艺原则的确定 72.2.3 定位基准及夹紧点的确定 82.3 确定机床配置型式及结构方案 92.3.1 机床各项注意内容 9第 3 章 刀具部分 .103.1 关于切削用量的内容 103.1.1 切削用量选择特点及注意问题 103.1.2 切削用量选择方法 123.2 切削力、扭矩、功率及刀具耐用度计算 133.2.1 各计算内容 133.3 刀具结构 153.3.1 选择刀具注意内容 15第 4 章 图纸内容及要求 .164.1 被加工零件 164.1.工序图作用及内容 .16III4.1.2 工序图注意事项 174.2 加工示意图 174.2.1 示意图作用及内容 174.2.2 示意图的画法及注意事项 174.2.3 相关部件确定 184.2.4 动力部件工作循环及工作行程 224.3 联系尺寸图作用及内容 224.3.1 联系尺寸图 224.3.2 选择动力部件 234.3.3 需考虑的问题 254.3.4 联系尺寸的画法和过程 27第 5 章 组合机床生产率计算 .28结 论 .30谢 辞 .31参考文献 .32外文资料翻译 .330前 言机床在现代机械制造业中占有最重要的地位。通常在机械制造厂中，机床所担负生产总量，大约是机械制造业的 90%，机床结构和工艺是对机械加工产品的质量及经济性影响的重要因素，它是衡量国家制造水平重要依据。另外，通过这么多年来机床的不断的发展，一次次的更新，出现了现在这么多、结构优良和性能较好的机床，才使现代制造业出现了翻天覆地的变化，组合机床的发展，节约了大量人力，释放了劳动力，提高了生产力，在现代机械领域，组合机床的设计非常重要的意义。半轴壳体左右两两面钻孔组合机床总体设计，主要同过对加工工艺的要求，选择合适刀具，根据切削用量算出切削力，一步步选择主轴，进而确定工进长度，选择通用部件，绘制出三图一卡，来完成总体部分的相关设计。以达到的技术要求目的，即满足加工精度，耐用度，生产效率及节约资源。在设计中主要面对工艺分析，刀具选择，通用部件合理性等问题。通过认真分析计算一步步完成设计。半轴壳体左右两面钻孔组合机床设计主要是让我们全面合理的分析理解，最终加工精度要求及达到生产率要求。同过理论计算，让理论和标准相结合，然后选择合适的通用部件。全球第一台组合机床在 1908 年被设计出来，在这 30 年后组合机床在全球各国得到快速发展。时至今日，组合机床成为现代机械制造业的必不少设备。现代机械制造业全方位对组合机床提出了更高的要求，它也在连绵不绝的接受新技术，不断更新发展。我国也不甘于落后，我国面对国际机床的发展，我国也不断发展，产生了生产和销售都不错的势头，到 2005 年，我国组合机床产量已达 10000 多台，产值达 3.9 亿，我国加入 WTO 以后，机械制造业我国所面临前所未有的挑战，组合机床不断发展。随着我国的发展，组合机床不断发展，使产品销售不断增长。关于组合机床的各项经济指标均有所增长。新机床不断出现，新技术的不断运用，促使我国组合机床不断发展。组合机床是现代制造业不可缺少的部分，它是我国制造业必须依赖的设备，组合机床的发展影响着我国制造业水平，我国是制造业大国，因此我们更应注重1我国组合机床的发展。不仅要从产量上考虑，还应从先进度上着想，让我国的制造业得到快速的发展，让我国从制造大国向创新大国转变。尽快让我们国家变得更加强大。2第 1 章 组合机床总体设计步骤1.1 制定方案1.1.1 确定工艺方案机床性能好坏，将取决于工艺方案的制定是否合理。工艺方案的合理性，将是该组合机床体积小，操作简单，效率高。想要组合机床制定工艺方案正确、质量好，我们一定要详细了解被加工零件的形状、加工精度，加工位置等技术要求，定位要合理正确，刀具选择要合理，最好使刀具结构简单。选择合理加工工艺过程。制定工艺方案时应考虑以下问题：（1） 如果使用和制造相冲突时，先考虑是否能够使用，然后考虑能否方便制造。要优先考虑使用先进的制造、加工工艺；（2） 一定要与生产实践相结合，坚信实践检验真理，要经过实验检验，才能使用到设计中；（3）尽量使用先进工艺方案，使生产效率得到提高，为现代工业服务。一定要吸取国内外的先进经验和教训，并原有的条件下产生创造性和发展性。1.1.2 机床的配置型式及结构方案依据见面选择的合适的工艺方案，定粗组合机床的配置形式，然后选择出引起组合机床总体布局和技术性能发生改变的通用部件的结构方案。一方面要考虑到所加工零件的制造精度，生产效率。另外还需考虑组合机床检查、维修、排泄是否方便。考虑到对同一工件，我们可以设计不同工艺方案和组合机床的配置形式，我们应全面考虑，选择合理，方便，简单的方案。选择工艺方案，也就从另一方面上确定了组合机床的配置形式和结构方案。然而还要顾忌几个因素的影响：(1) 零件加工精度对组合机床配置和结构方案的影响。(2) 工件结构状况对组合机床配置和结构方案的影响。(3) 生产效率对组合机床配置和结构方案影响。(4) 现场条件对组合机床配置和结构方案影响。31.1.3 总体设体三图一卡首先，制定工艺方案，确定组合机床配置形式并构思其结构方案，然后开始方案图纸的绘制。图纸包含：被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡，即“三图一卡” 。然后，整理组合机床通用部件与主要零件的选择，细认真写出组合机床说明书，并附有公开发表的外文带译文一篇。最后，并各个图纸进行工艺检查和标准化检查。4第 2 章 制定组合机床方案2.1 影响组合机床方案制定的那些因素2.1.1 被加工零件的加工精度和加工工序被加工零件的名称:半轴壳体材料: HT200加工内容: 左端面钻 2-23.4mm 孔深 35mm、2-17.4mm 孔深 34mm，右端面钻6-13mm 孔深 15mm加工精度: 孔的位置度 0.1生产批量: 6 万台/年半轴壳体需要在组合机床上完成的加工工序和保证这些孔的加工精度，这是确定组合机床制造方案的重要根据。对那些孔孔之间的有相对较高的位置精度加工要求时，加工工艺需应在一个安装工位上对这 10 个孔同时经行加工。所以本次组合机床设计就采用同时加工，以保证其加工精度。并采用刚性主轴结构方案。依据被加工零件材料、加工部位的特点及精度要求来选择主轴结构和具体参数以使主轴油足够刚度和抗震性。提高机床原来加工制造精度、加工零件的定位基准且减少由于夹紧而引起变形，来保证加工出来孔表面粗糙度为 Ra3.2um。该组合机床进给系统采用液压系统。2.1.2 被加工零件的特点被加工零件的特点指被加工零件的材料、硬度、加工零件的结构形状、加工零件刚性、定位方式等。此半轴壳体的材料是 HB200、硬度 HB170-230、 ，孔的直径为 23.4mm、17.4 mm 及 13mm。采用多孔同时加工，零件的刚度充分，工件受力小，振动小，发热变形对工件影响可以不计。被加工零件的特点是决定了组合机床配置形式重要依据。通常来说，孔中心线与定位基准面平行，另外需要有多个面加工的半轴壳体以采用卧式机床。因此此设计采用卧式机床。因大型箱体件用单工位组合机床加工较方便，对中小型零件需多用多工位机床加工。总结得出使用单工位组合机床。52.1.3 零件的生产批量据生产纲领得到（考虑废品及备品）年产量 6 万件，8 小时制生产加工。半轴壳体零件的生产量是取单工位，多工位还是自动线，或是按中小批量设计组合机床的主要因素，被加工零件的生产批量越大，工序安排通常是分散的，并且它的粗，精加工还应需要在不同的组合机床上分别进行，来确保零件制造精度，另外对于中小批量加工的时，则尽力减少机床台数，这时需将工序尽可能多的集中在一台或少数几台机床上进行加工，尽可能提高机床的利用效率，这次设计要求年产量是 6 万台，根据实际情况，考虑半轴壳体的尺寸，形状，是中小批量的加工量，所以更加适合用组合机床。2.1.4 机床应用条件（1）车间布置情况 机床的装料高度由车间内加工工件输送滚道的高将决定，当输送零件的滚道经过加工得组合机床时，机床需考虑设计形式是通过式，另外配合不能多余三面，并且，装卸零件必须是推进拉出形式，机床一般不可以安装中间导向，如果车间大小有一定限制，则要控制机床外轮廓大小，还有，加工生产线的工艺过程流向，机床在车间里位置对其配置方案必会造成影响。（2）工艺地联系关系 半轴壳体在组合机床上加工前，要达到一定的技术要求，不然，造成半轴壳体在组合机床上夹紧定位不可靠，且造成所用刀具损坏，或不可以保证零件加工精度，在这机床上加工后，另转到其他机床上进行加工，如果零件没有提前加工出确保加工精度的相关定位基面，则组合机床须考虑为接下来工序加工出定位基准面。（3）工厂的加工能力和自然条件 如制造厂没有较好能力的加工车间，加工，刃磨复杂的整体复合刀具有非常大难度，那么设定此方案时应少取用这类刀具，如果不得已时可增加组合机床工位，方便用通用刀具分散加工。通过以上总结：经过对半轴壳体的结构、位置精度、尺寸精度、表面粗糙度及技术要求、定位、夹紧、工艺等考虑，及给出影响组合机床的总体布局和技术性能等方面的总结，最后确定设计为单工位同步组合机床。2.2 制定工艺方案62.2.1 工艺方法达到的制造要求孔的尺寸精度要求，钻孔加工孔的大小小于 40 毫米一下，通常情况下，钻削低空或螺纹孔工序在实心铸件扩、绞工序的前面，加工这些要求为 IT10IT11的孔， 表面粗糙度可以达到 50 微米。扩孔加工圆柱孔、圆锥孔、倒角、扩成型面等，对加工加工精度要求不高也可以做最总工序，精度可以达到 IT9IT10，表面粗糙度可以达到 3.26.3 微米。绞孔加工圆柱孔、圆锥孔、阶梯孔等，对加工孔的大小 40100mm，精度可以达到 IT8IT9，表面粗糙度可以达到 1.63.2微米.镗孔通常加工孔径 40mm 以上。镗孔分为两类：一用刚性主轴，二用浮动主轴。考虑加工孔径大小，及加工精度，选用钻孔加工。2.2.2 工艺原则的确定粗、精加工工序一定要根据零件的生产量、加工精度、技术特性经行系统分析，做到全面了解，还应该考虑经济方面的因素。比较合理解决粗精加工之间的关系。做到统筹兼顾。不要一概而论。通常情况下，大批量加工中最好把粗精加工分开。其优点： (1) 加工零件能得到很好的冷却，使热变形及内应力变形减少，加工季度高时使用。(2) 能够减少粗精加工时，粗加工震动对精加工的影响。(3)对精加工组合机床保持持久的精度有力。(4) 方便组合机床维修调整。在可以确保加工精度前提下，也可把粗精加工放在同一台机床上加工的工艺，尽可能减少这样的加工工艺带来的不利影响。工序集中带来的不利因素：(1) 工序太过集中会使刀具增多，机床结构复杂，维修、检查麻烦，机床太大，可靠性太低，但生产率会提高。(2) 工序太过集中，会使切削力增大负荷增多，另外可能零件刚度低，影响加工。加大工序集中时，需注意：(1) 考虑单一工序。(2) 有相对位置精度要求应该统一到同一工位或机床上经行零件的加工。7(3) 如果是大量的钻、镗加工工序应尽量分开。(4) 工序集中时，应尽量考虑工件的刚度，避免因切削力过大，对零件加工精度造成影响。此外，因为绞孔为速度低，进给量大的切削过程，但镗孔为速度高，进给量小的加工过程。确定工艺方案时需注意以下问题：(1) 镗孔加工时，需注意零件精加工后是否可以留下镗刀退刀时的痕迹。(2) 在钻阶梯孔时，应首先把大孔钻了，然后再对小孔进行加工制造，因为这样可以缩小小孔钻孔深度，使小钻头寿命更长。(3) 相互连接的断面，应从结合面开始进行加工制造，因为这样能更好的保证孔孔之间位置精度，避免装配麻烦。(4) 端面的加工，通常采用铣削加工。综上所诉，由于所加工的半轴壳体进行两面钻孔加工，加工精度较低，工序相对比较集中，零件的强度满足同时加工，因此应选择工序集中，一次钻削加工。2.2.3 定位基准及夹紧点的确定在这里设计 6 点定位中，限制 6 个自由度，方便从中找出最合理的定位夹紧方法任何物体在空间有 6 个相对独立的运动，沿 X、y、Z 轴的平动，分别记为 ：X1、Y1、Z1；各自绕 X、y、Z 轴方向的转动，分别记为 x 、y 、z ，通常，把这 6 个独立运动叫作 6 个自由度假如采取一定的约束方法，限制物体的 6 个自由度，那么物体就会被完全定位如对于长方零件时，就在底面设置 3 不共线的约束点，并且在它的侧面设置 2 个约束点，还有在端面设置一个约束点，那么可以 X2、Y2 、Z2 3 个自由度被底面约束点约束了， X1、Z12 个自由度侧面约束点约束了，y 方向自由度被端面约束点约束了。这样就完全约束了长方体零件 6 个自由度。夹紧装置的方向需指向定位元件，必须使工件所受的夹紧力最小保证夹紧力作用点的位置一定不破坏定位方式除此之外，工件定位时，夹紧力作用点一定要尽可能接近零件加工的部位，从而使切削加工时的切削力绕夹紧力作用点的力矩减小，进而防止加工零件时，由于夹紧不合理而引起转动或震动影响加工精度需确保夹紧变形不对加工精度产生影响。夹紧力作用点个数需保证工件在整8个接触面上受力均匀，并且接触变形小。这个零件属于壳体类元件。通过对零件形状分析决定采用一个面、一个支撑钉、一个V形块来定位。在钻孔加工时，左端面采用定位板进行定位，采用支撑钉来限制工件转动自由度。通过分析发现，该工件被完全定位。2.3 确定机床配置型式及结构方案2.3.1 机床各项注意内容通常，我们选择组合机床配置形式时，不要贪大求全，必须合理的分析和处理先进性和可靠性两者之间的关系，确定符合经济的组合机床方案。下面是立式和卧式机床两种方案主要指标：(1)零件精度：卧式机床比立式机床加工精度低。(2)排铁屑：卧式比立式更容易把铁屑排出。(3)占地面积大小：立式占地面积少。除此之外，例如：组合机床生产效率，自动化程度高低，结构复杂程度，通用化程度，两种组合机床之间相差不大。通过零件形状分析，及对加工孔的先对位置分析，应选用卧式组合机床对半轴壳体进行两端面同时钻孔切削加工。洛阳理工学院毕业设计（论文）9第 3 章 刀具部分3.1 关于切削用量的内容3.1.1 切削用量选择特点及注意问题切削用量指的是切削速度、进给量、背吃刀量。切削速度是切削加工过程中切削运动速度快慢的大小和刀具切入零件的程度，切削速度是切削刃的选定点对工件的主运动的瞬时速度，常用 表示，单位为 或 m/s。进给量是工件或vmin/刀具的每一转，刀具与加工零件之间在进给方向的相对位移长度，通常用 f 来表示，单位为毫米/转或毫米/行程。背吃刀量是指通过切削刃基点并且垂直于加工零件平面方向上测量的吃刀深 ap，也就是零件准备加工表面与已加工表面之间的垂直长度，一般情况下，上也将背吃刀量称为切削深度，通常用 ap 表示，单位为 mm 。切削深度 ap 是依据加工零件的加工余量来选择的，在选择切削深度需考虑：(1) 留下工件精加工及工件半精加工余量后，工件粗加工需尽最大可能将剩下的加工余量一次切除用以减少走刀次数；(2)假如工件加工余量过大，或者机床动力不足而不可以将粗切削余量一次进行切除时，可以将第一次走刀的切削深度尽最大可能取大些；(3)如果冲击负载比较大时，或者工艺系统刚性较差，可以适当的减少切削深度；(4) 通常精切加工时，取 ap 取 0.050.8mm，工件半精加工时可取 ap 取1.03.0mm 。进给量 f 主要是依据切削力及加工表面粗糙度进行选择的，工件粗加工时，其加工表面粗糙度要求不高时，进给量是被刀杆、刀片、加工零件及组合机床的强度和刚度所能承受的切削力所制约；工件半精切削及精切时，进给量时被工件表面粗糙度要求制约，对于使用刀具的副偏角愈小，还有其刀尖圆弧半径越大及加工零件切削速度越高，零件材料的强度越大，那么进给量就越大。切削速度 v 主要依据切削加工的经济性来选择的，一定要保证刀具寿命，另外工件切削负载不可以超过机床的额定功率。一般的原则是：(1)刀具材料比较耐热性，切削速度就应选择相对比较大的；洛阳理工学院毕业设计（论文）10(2)应该选的低些。(3)对于那些加工带外皮的零件时，可以适当减小速度；(4)对于要求得到较小的表面粗糙度工件时，切削速度需积极避开积屑瘤的生成速度范围，对于那些硬质合金刀具，可以取得相对较高的切削速度，对于那些高速钢刀具，一般采取低速切削；(5) 对于工件断续切削时，需取较小的切削速度；(6) 那些工艺系统刚性叫差时，切削速度可以适当减小；(7)在切削速度最后确定之前，须验算机床电动机的功率是否足够。对组合机床常用多轴、多刀、多面同时进行加工，则组合机床上加工此零件的所有刀具都需要有足够使用寿命。组合机床切削用量通常比通用机床的单刀加工的切削用量要低 30%以上。对于同一多轴箱上的刀具，因为采用同一液压滑台实现进给运动，所以各刀具的进给量一定相等。需按工件时间最长、负荷最大、刃磨比较困难的被称作“限制性刀具”来确定；其他刀具，在此基础上进行调整其每转进给量，满足同一多轴箱上每转进给量相同的要求。除此之外，必须在多轴箱传动系统设计完成之后和传动齿轮齿数定出后，一定反过来调整当初定下来的切削用量。确定切削用量时，需尽量使相邻的主轴转速接近，方便使多轴箱的传动链比较简单些。用液压滑台，所选择的进给量应比液压滑台的最小进给量大 50%。在确定在组合机床上完成的工艺内容后，就开始选择切削用量。所设计的机床为多轴同步加工，对于选切削用量，依据经验比通用机床单刀加工低 30%左右对指定的某一个多轴主轴箱上的所有刀具都是共用一个进给系统，一般为标准动力滑台，在工作时，要求这些刀具的每分钟进给量相同，而且等于该动力滑台的每分钟进给量（ ）应是适合刀具的平均值。所以，在指定某个主轴min/箱上的刀具均可以设计成不同转速或不同的每转进给量（ ）与其零件的加m/r工要求相适应。来满足不同直径的加工需要。为： ( )vf21nff 1-3各主轴转速（ ）. r/in各主轴进给量（ ） m动力滑台每分钟进给量（ ）vf i/按照经济性并且满足加工要求的原则，通过其性能要求查得最合适的部件：对于左主轴箱计算如下：对于 23.4 孔于：（m/min） 180fV(mm/r) 4.25.洛阳理工学院毕业设计（论文）11对于 17.4 孔：（m/min ） vf180(mm/r) 25.(3-2)43/(ndVf得 n1 为 200r/min得 n2 为 300r/minvf1 取 14.69m/minvf2 取 16.39m/min又因为：mm /min 21nff75所以：f1 取 0.375mm/r f2 取 0.25mm/r对于右主轴箱计算如下：对于 13 孔于：（m/min） 180fV(mm/r) 25.得 n1 取 400r/min=72mm/min fn取 16.32m/min， 取 0.18mm/r vf13.1.2 切削用量选择方法从实际出发，依据加工精度、材料、工作条件、技术要求全面的进行分析，须满足经济要求，全面合理的选择切削用量。参照生产类型工艺经行分析来确定切削用量。在组合机床上经行孔加工的切削用量如表 3-1。表 3-1 用高塑钢钻头加工铸铁件的切削用量HB 2016HB 240HB 3024加工直径毫米切削用量洛阳理工学院毕业设计（论文）12v(m/min) f(mm/r) v(m/min) f(mm/r) v(m/min) f(mm/r)6112.07. 1.05. 08.3.38. 15214.0225.01. 2.0.50.48. 4135.3.2 切削力、扭矩、功率及刀具耐用度计算3.2.1 各计算内容依据切削用量（特指切削速度 v 及进给量 f）确定切削力，它们是选择动力部件和夹具设计的根据；根据计算切削扭矩，以确定主轴及后面其他部件的型号；通过计算各轴切削率之和，以选择主传动电动机，通过计算如下：布氏硬度： min-ax3/1-maxHBHB =210 钻孔径 D 23.4mm 通孔时：切削力： 6.08.f2F26 23.48.3756.02=7251.8N切削扭矩 ： 6.08.f1HBT9.14238.0756.02347618Nmm切削功率： Dvp/0.9727 KW刀具耐用度： 8/9603.15.02. HBft(9600 14.69 )8.45.073.12洛阳理工学院毕业设计（论文）13962.38 分钻孔径 D 17.4mm 通孔时：切削力： 6.08.f2HBF4178.56.0233898.6N切削扭矩： 6.08.fT19.1478.0256.0319607.95 Nmm切削功率： Dvp/124.3970/.165.9070.7140kw刀具耐用度： 8/3.15.02.HBvft( 16.39 )896.475.023.11320 分钻孔径 D 13mm 通孔时：切削力： 6.08.f2BF26 138.16.0232239.60N切削扭矩： 6.08.fHT10 9.138.6.0238664.57Nmm切削功率： Dvp740/134.9/32.165.80.3556 KW刀具耐用度： 8/903.15.02. HBvft( 16.32 )86. 5.023.13223.3 分 HB布氏硬度F切削力（ N）D钻头直径（mm）洛阳理工学院毕业设计（论文）14f每转进给量（mm/r）T切削扭矩(Nmm)V切削速度（m/min）P切削功率 (KW)3.3 刀具结构3.3.1 选择刀具注意内容半轴壳体的布氏硬度在 HB170230，加工孔径 D 为 23.4mm、17.4mm 和13mm。刀具结构的选择应注意以下几个要点：(1) 最好选择标准刀具和简单道具。(2) 为让工序相对集中和确保工件加工精度，可以采用先后加工或者不同类符合刀具。(3) 只有认真分析被加工工件的特点，才能合理的选择出刀具。(4)通常情况下，因为铰孔的进给量大，并且在主轴数较多的情况下，使用铰刀可以省略好多的辅助对刀调整工时。洛阳理工学院毕业设计（论文）15第 4 章 图纸内容及要求4.1 被加工零件 4.1.工序图作用及内容被加工零件工序图是在被加工件图前提下，表现出该机床的加工内容，然后通过绘图表现出来。工序图内容包括如下：（1） 包含被加工工件的形状，相关部位结构形状和尺寸。（2）图中应表现出定位基准、夹紧部位及方向。（3）变现出加工工件尺寸特征，及粗糙度特征。（4）注明加工工件的名称、材料、硬度及加工部位的余量。钻半轴壳体结合件两端面孔的被加工零件轴测图如图 4-1。图 4-1 零件轴测图洛阳理工学院毕业设计（论文）164.1.2 工序图注意事项（1）画出被加工零件工序图的要求，表达被加工零件工序图，表现出工序内容，画图时应按照比例，绘制充分的视图；画该零件的加工部位用粗实线，其他的部位用细实线。（2）画出工序图注意事项：1）加工部位的位置尺寸需与定位基准相联系。2）本道工序应对零件毛坯有要求，则应对孔的加工余量应详细分析。4.2 加工示意图4.2.1 示意图作用及内容零件的加工示意图反映零件加工的工艺方案。工件在机床上的加工过程通过加工示意图表示出来，它反映钻头、布置情况，及工件、夹具、钻头等组合机床各部件间的相对位置关系和工作行程及工作循环等。加工示意图在总体设计中占据非常重要地位。加工示意图是通用部件选择的最初资料，还是整台组合机床布局的体现，另外还是调整该组合机床、钻头及试车的重要依据。 内容为：（1）加工示意图反映其加工工艺。（2）据工件加工部位特点和加工要求，确定刀具类型、个数、结构、尺寸。（3）加工示意图确定主轴的结构、尺寸大小及外伸长度。（4）确定接杆，另外，决定它们的结构、参数及尺寸。（5）加工示意图必须表示出各部分之间的联系尺寸、配合及精度。（6）据组合机床要求的生产率及被加工工件材料特征等，标注各主轴的切削用量。（7）机床动力部件的工作行程及零件的加工循环取决于加工示意图。4.2.2 示意图的画法及注意事项（1）加工示意图的绘制顺序（2）通常，各主轴所在位置距离可以按一定比例绘制。洛阳理工学院毕业设计（论文）17（3）主轴须主轴箱端面画起。对于刀具与工件配合，画加工终了位置，对于螺纹的加工需要画出刀具开始加工位置。（4)如果主轴轴数较多时，工件加工示意图可按一定比例缩小，用细实线画出零件加工部位分布情况简图，需要加工孔旁边标注相应数字，方便于设计与调整机床。（5）各轴的相应切削用量需要写在各个主轴后端。4.2.3 相关部件确定（1）刀具的选择：工件材料为 ，钻孔加工，选用锥柄麻花钻。20HT（2）导向结构的选择：夹具选用固定钻套，轴采用刚性轴来保证孔的位置精度。 （3）合适的主轴类型、直径、外伸长度。（4）选择接杆。组合机床的主轴与刀具间一般用接杆连接。导向套的选择是根据加工孔的直径大小来决定的，通过计算初定其导向的设备，在从标准中选择满足合适加工要求的型号，还需考虑到加工工艺。根据 4-2导向布置图和表 4-1 导向装置标准综合考虑可以定出导向装置长度 L1 和导向装置端面与工件端面之间的距离 L2。 图 4-2 导向布置筒图4-1 固定导向装置的标准尺寸洛阳理工学院毕业设计（论文）18因为：L1 (24)d L2 （1-1.5)d 加工孔直径为 d=23.4mm，L1 取 46.893.6 mm，L2 取 23.435.1 mm，考虑到导向的标准，所以取下列值：LI 取 55 mm,，L2 取 30 mm，加工孔直径为 d 17.4mm，L1 取 34.869.6 mm，L2 取 17.426.1 mm，考虑到导向的标准，所以取下列值：LI 为 46，L2 为 20 mm，加工孔直径为 d：13mm，L1 在 2652 mm 之间，L2 在 1319.5 mm 之间。考虑到导向的标准，所以取下列值：LI 为 46 mm,，L2 为 15 mm,计算轴承所受的扭矩来确定主轴外伸直径，由外伸主轴确定接杆号。D D D1 D2 L l1 d1 l012-15 22 30 34 36 4 M8 1015-18 26 35 39 36 4 M8 1022-26 35 46 50 45 4 M8 10洛阳理工学院毕业设计（论文）19初定主轴直径 d：依据已选择的切削用量，公式如下：（4-1）410/MB（4-2）pWd轴的直径M轴所传递的扭矩轴的抗扭截面系数p许用剪应力B系数通过代入计算得：d1 为 34.10mm，d2 为 28mm，d1 为 23mm。这是主轴满足要求的最小尺寸，它是使主轴保持正常工作的最小直径，因此，所选择直径应比其大。根据主轴轴颈 d，查表 4-2 得：主轴外伸尺寸: L1 115，D1/d1 50/36L2 115，D3/d3 30/20L3 115，D3/d3 30/20 依据计算得主轴参数，和其锥度，可以选择接杆，还有其配件。选择接杆型号按主轴大小排列分别为：加工直径 23.4mm 孔的主轴接杆为 Tr3 63，接杆号为 13-L T0635-41。锥度为莫氏 3，类型为 A短接杆，加工直径 17.4mm 孔的主轴接杆为 Tr202，接杆号为 5-L T0635-41。锥度为莫氏 2，类型为 A 型短接杆。加工直径 13mm 孔的主轴接杆为 Tr202，接杆号为 5-L T0635-41。锥度为莫氏2，类型为 A 型短接杆。然后，通过接杆号选择其上键，螺母，垫片。接杆号为 13-L T0635-41 其上键为 8 30 GB1096-72，其上螺母为 50 T0652-41,垫片为 48 T0654-41。接杆号为 5-L T0635-41 其上键为 6 25 GB1096-72，其上螺母为 40 T0642-41,垫片为 29 T0654-41。主轴系列和接杆简图分别如下表 4-2 和 4-3。表 4-2 通用钻削类主轴系列洛阳理工学院毕业设计（论文）20图 4-3 接杆筒图4.2.4 动力部件工作循环及工作行程进给长度，其进给长度 是工件厚度 、切入长度 和切出长度 三个的L01L2L主轴外伸 主轴类型短主轴 滚锥轴承短主轴 253050滚锥轴承长主轴 0滚珠轴承主轴 15253050长主轴滚针轴承主轴 0d/D16/25/326/83/506/48/7主轴外伸尺寸 mm L85151515接杆模式锥号 ， 2， 32 洛阳理工学院毕业设计（论文）21和。钻头切入长 应根据零件加工误差情况在 之间，为了便于计算，所1Lm105以刀具度切入长度取 。m0切出长度因为： 283d/1所以钻孔径 23.4mm 的进给长度： mm. 5103L加工孔径 17.4.4mm 的进给长度： mm. 4加工孔径 13mm 的进给长度： mm. 510工件快进长度的计算，依据实际制造情况，没有开始加工时，确保零件表面与钻头之间有足够的长度，这里取左主轴箱快退长度为 ，快退长度是快进m20与工进之和，因此快进距离 145 毫米。取右主轴箱快退长度为 180mm，快退长度是快进长度与工进之和，因此快进长度 145mm。动力部件工作循环及工作行程的确定是画加工示意图的关键，它是确定导向位置和工件与动力箱位置的重要依据。它也是确定动力箱等机床各部件间相互位置起初依据，为中间底座尺寸的确定提供重要的数据支持。为工人了解加工的工作循环提供更加详细的数据支持。工作行程也是开始调试的数据依据，在工人调试期间可以更加完美调试好机器。动力部件的工作行程以及工作循环要在加工示意图和联系尺寸图中表达清楚，它是两图的重要组合成部分。4.3 联系尺寸图作用及内容4.3.1 联系尺寸图通常来说，动力箱、液压滑台、侧底座、 、多轴箱、刀具、中间底座、等组合成组合机床。各组成部件的相互装配和运动关系通过绘制联系尺寸图表现出来。联系尺寸图用来检验机床所有件的相对位置及尺寸联系是符合实际生产，可以从中看出通用部件的选择是否正确，联系尺寸图为主轴箱尺寸、夹具总轮廓等专用部件尺寸设计的依据。它表现出机床的配置型式及总体布局。组合机床联系尺寸图的含布局样式、通用部件、动力部件之间尺寸和所用电动机的型号参数、各部件间的主要关联尺寸，专用部件的轮廓大小等。洛阳理工学院毕业设计（论文）224.3.2 选择动力部件选择组合机床的动力部件，主要是动力滑台、动力箱，底座尺寸。含其型号、规格。（1）滑台选择 通常，依据动力滑台的动力样式、所需总的进给力、所需进给速度的范围、最大行程和所要达到的加工精度等因素来选择自己需要的滑台。1）动力样式的选择 依据对液压和机械滑台的结构、性能等的比较，结合自己的加工零件要求和使用条件，选择 HY 系列的液压滑台。2）按（4-3）计算各轴轴向进给力 （4-3）式中：Fi各主轴加工时所产生的轴向力i左主轴轴向进给力：8.2306.38921.75i 左主轴轴向进给力：7.4.iF因滑台工作的时，不仅要克服主轴的受外力，而且消除滑台自身滑动时所产生的滑动摩擦力。所以液压滑台所提供最大进给力应大于计算值。3）选择合适的进给速度 液压滑台的进给速度是在一定范围内的，可以进行无级调速，选择液压滑台时，其所需进给速度应大于液压滑台最小进给速度。液压进给系统中采用应力继电器时，实际进给速度应更大一些。本,因此对于左主轴选择 1HY50M 系列的液压滑台，液压滑台进给速度在 。对于右主轴选择 系列的液m/in3501 MHY401压滑台，液压滑台进给速度在 。.24）液压滑台的行程的确定 液压滑台的总行程不仅要保证充足的工作行程长度，而且需要留有充足的前备量和后备量。动力部分运动前备量的功能是让其有一定量的向前移动的距离，用来防止机床的制造误差和能够使刀具在磨损后可以向前调整。前备量通常数值在 1020mm 之间，左右两主轴方向上的前备量都为 20mm，动力部分运动前备量洛阳理工学院毕业设计（论文）23的功能是能够让其有一定量的向后移动的距离，主要目的为刀具装卸方便，左右两主轴方向上的后备量都取 300mm, 由于液压滑台总行程长度应大于工作行程长度，前备量长度，后备量长度之和。根据上面条件，总结左主轴选择 1HY50M 系列的液压滑台。右主轴选择1HY40M 系列的液压滑台。液压滑台的主要技术参数如表 4-3 所示。表 4-3 液压滑台的主要技术参数见下表行程(mm)型号 台面宽度（mm）长 度(mm)I II最大进给力(N)工进速度(mm/min)快进移动速度 (m/min)MHY4018040 632050.18MHY50110 4063 203501 3.6（2）通过计算功率来挑选动力箱 P1 为切削功率； 为多轴箱传动效率，半轴壳体取 ；此次加工工件材料 HB200 所以9.08 取 0.8。所选择的动力箱的电动机功率一定要大于实际生产需要，还要根据主轴所需转速选择电动机型号。计算如下：（4-4） /1pP左动力箱的选取计算：/12.480/)714.29.0(p KW右动力箱的选取计算：洛阳理工学院毕业设计（论文）24 p1P/67.280356. KW所以左动力箱的选取 1TD40,电动机型号 Y132M2-6。右动力箱的选取 1TD32,电动机型号 Y100L2-4, 主要技术参数见下表 4-4 表 4-4 主要技术参数型号 型式 电动机型号 电动机功率KW m3L电动机转速 r/in输出轴转速 r/min32TDII 4210LY320143071540V 63M5.43520（3）配套通用部件根据液压滑台的型号，选择对应滑台的侧底座，左侧底座型号为 1CC501M,宽度 B mm，长度 L mm，其高度 mm。右侧底座型号为 1CC401M,宽度701780560B=600mm，长度 L mm，其高度 mm。54.3.3 需考虑的问题（1） 夹具大小的确定 ，夹具轮廓大小是指夹具底座的长、宽、高。不仅考虑加工零件的轮廓大小，形状，加工位置，还要考虑有足够空间确保定位，夹具的加紧机构和导向系统，夹具底座与其底座连接也必须足够空间。 （2） 组合机床装料高度的确定，自己时，它的装料高度可根据现场要求在之间选取。装料高度确定与该车间里输送加工零件的滚道高度相一致。10685有加工工序图知：加工工件最低孔位置 h2 是 102.6mm,整个组合机床主轴高度 h1 是 100mm，组合机床左侧滑台总高 h3 是 360mm, 组合左侧滑台高 h3 是 320m侧底座高度 h4=560mm，装料高 H h1-h2 0.5 h3 h4 992.9 考虑加工误差，所以 H 取 1000mm。中间底座的大小要保证夹具在其上面有足够空间。中间的底座长要依据运动洛阳理工学院毕业设计（论文）25部件及与其机床的位置关系来确定，满足加工零件合理性。特别是，确保加工完成时，加工零件端面到左右箱体端面的距离不小于加工示意图上距离。机床与夹具外表面之间要有方便组合机床调整，维修的空间。组合机床的中间底座还设有沟槽，方便排屑。 中间底座长度方向计算如下：(4-5)321()3201( llLL加工完成时，左右多轴箱端面到加工零件端面间的长度。/左右多轴箱厚度，都是 325mm。2被加工零件的长度，为 260mm。3多轴箱与滑台交叉部分（mm） ，本题目为 300mm。1l加工按成时，液压滑台与滑座相对位置取 40mm。2加工完成时滑座前面与侧底座前面的距离。l3704265070L总结得长 mm,高 mm，宽 mm8（4） 主轴箱外形尺寸计算， 主轴箱的厚度是一定的，卧式钻床的厚度是325mm，在画联系尺寸图时，图中变现其宽度、高度及其最低主轴高度 h1。主轴箱外形尺寸，大致确定计算 :(4-6)1bB(4-7)hH零件水平方向相距最远孔间距 ；bm其中轴中心离箱外壁的最近距离 ；1孔竖直方向最远的两孔长度数值 ；h主轴最小高度 。以上尺寸通过加工零件的出，考虑到主轴箱内各部件尺寸。b1 取100mm。对于左主轴箱: mm1bB16.35026.53mmhH对于右主轴箱: mmmm1b13.4043考虑到与动力箱的配合尺寸，则左主轴箱宽取 630mm，高取 500mm。右主轴