气缸盖钻孔组合机床

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目 录

1 组合机床总体设计方案........................................................................................................................ 3

1.1 零件分析 ................................................................................................................................... 3

1.1.1 零件分析.......................................................................................................................... 3 1.1.2 选择定位基准的原则及应注意的事项 .......................................................................... 3 1.1.3 确定夹压位置应注意的问题 .......................................................................................... 3 1.2 工艺分析 ................................................................................................................................... 4 1.3 确定机床的配置形式 ................................................................................................................ 4

1.3.1 组合机床部件的选择 .................................................................................................... 5 1.3.2 不同配置型式组合机床的特点及适应性 .................................................................... 5 1.4 确定切削用量及刀具的选择 .................................................................................................... 5

1.4.1 确定切削用量时应注意的问题 .................................................................................... 5 1.4.2 组合机床切削用量选择及计算 .................................................................................... 6

2 组合机床的总体设计——（三图一卡） ............................................................................................ 7

2.1 被加工零件工序图的绘制 ........................................................................................................ 7

2.1.1 气缸盖工序图 ................................................................................................................ 7 2.2 气缸盖的加工示意图绘制 ........................................................................................................ 8

2.2.1 绘制加工示意图的作用和内容 .................................................................................... 8 2.2.2 加工示意图的画法及注意事项 .................................................................................... 8 2.2.3 选择刀具、工具、导向装置并标注相关的位置及尺寸 ............................................ 9 2.2.4 确定动力部件的工作循环 .......................................................................................... 11 2.3 机床总联系尺寸图的绘制 ...................................................................................................... 12

2.3.1 动力部件的选择 .......................................................................................................... 12 2.3.2 夹具轮廓尺寸的确定 .................................................................................................. 13 2.3.3 机床的装料高度 .......................................................................................................... 13 2.3.4 中间底座轮廓尺寸 ...................................................................................................... 13 2.3.5 主轴箱轮廓尺寸的确定 .............................................................................................. 14 2.4 编制生产率计算卡 .................................................................................................................. 14

2.4.1 机床负荷率 .................................................................................................................. 15 2.4.2 编制生产率计算卡 ...................................................................................................... 16

3 组合机床主轴箱设计.......................................................................................................................... 16

3.1 组合机床主轴箱设计内容简介 .............................................................................................. 16

3.1.1 组合机床主轴箱的用途及分类 .................................................................................. 16 3.1.2 设计的具体内容 .......................................................................................................... 16 3.2 主轴箱设计 ............................................................................................................................. 18

3.2.1 绘制主轴箱设计原始依据图 ...................................................................................... 18 3.2.2 轴结构型式的选择及动力计算 .................................................................................. 19 3.2.3 传动系统的设计 .......................................................................................................... 23

4 钻孔专用夹具设计 ............................................................................................................................. 24

4.1 概述 ......................................................................................................................................... 24

4.1.1 机床夹具的作用 .......................................................................................................... 24 4.1.2 机床夹具的分类 .......................................................................................................... 25

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4.1.3 专用机床夹具的组成 .................................................................................................. 25 4.2 工件夹具的设计...................................................................................................................... 26 4.3 工件在夹具中的定位 .............................................................................................................. 26

4.3.1 定位支承系统设计 ...................................................................................................... 26 4.3.2 定位误差的计算 .......................................................................................................... 27 4.4 工件在夹具中的夹紧 .............................................................................................................. 27

4.4.1 夹紧装置的组成和要求 .............................................................................................. 27 4.4.2 夹紧力的确定 .............................................................................................................. 27 4.4.3 夹紧力的计算 .............................................................................................................. 28

致 谢 ................................................................................................................................................. 29 参 考 文 献 ........................................................................................................................................... 30 附录 ......................................................................................................................................................... 31

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1 组合机床总体设计方案

组合机床是针对被加工零件的特点及工艺要求，按高精度集中原则设计的一种高效率专用机床。设计组合机床前，首先应根据组合机床完成工艺的一些限制及组合机床各种工艺方法能达到的加工精度，表面粗糙度及技术要求，解决零件是否可以利用组合机床加工以及采用组合机床加工是否合理的问题。如果确定零件可以用组合机床加工，那么为使加工过程顺利进行，并达到要求的生产率，必须在掌握大量的零件加工工艺数据基础上，统盘考虑影响制定零件工艺方案，机床配置形式，结构方案的各种因素及应注意的问题。经过分析比较，以确定零件在组合机床上合理可行的方法，确定工序间加工余量，选择合适的切削用量，相应的刀具结构确定机床配置形式等，这些是组合机床方案拟定的主要内容。

1.1 零件分析 1.1.1 零件分析

被加工工件：气缸盖

材 料：HT 150 硬度 HB163～HB229 生产纲领 ： 5万件/年（单班） 1.被加工工件的技术要求

（1） 保证?9孔对基准中心的位置度。 （2） 保证?9孔的加工精度。 2.结构方案分析和定位方案的选择

组合机床是针对某种零件或某道工序而设计的。在设计前应仔细分析被加工零件的结构，合理地选择最佳定位基准，以确保加工精度的要求。同时也有利于实现最大限度的集中工序，可以减少机床的台数。从而也可以降低工件的生产成本。

1.1.2 选择定位基准的原则及应注意的事项

（1） 应尽量选择零件设计基准作为组合机床加工的定位基准。从而可以减少由基准选择不佳而产生的误差，保证加工精度。但对于某些特殊工件，可以改用其它基准为定位基准。

（2） 选择定位基准时应确保工件定位稳定。尽量选用已加工过的较大平面为定位基准，这点对于工件加工尤为重要。

(3) 统一定位基准的原则。即在各台机床上尽量采用同一定位基准来加工零件上不同表面的孔或对同一表面上的孔完成不同的工序。这对工序多的箱体类零件加工尤为重要。

1.1.3 确定夹压位置应注意的问题

在选择定位基准面同时，要合理选择出夹压位置的基准面。此时应注意的问题

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如下：

(1) 保证零件夹压后定位稳定。为使工件加工过程中不产振荡和移动，夹压力要足够，夹压点应均匀分布在夹压合力落在定位平面上。

(2) 尽量避免夹压力过大而造成工件夹压后产生变形。尽量消除其对加工精度的影响。

1.2 工艺分析 1.2.1 工艺分析

工艺分析是设计组合机床最重要的一步，必须认真分析被加工零件的工艺过程。深入生产现场，全面了解被加工零件的结构特点、定位基准选择、夹紧方式、加工部位、工艺方法和加工过程中所用的刀具、切削用量及生产率等。 对于本次设计的零件“气缸盖”的加工工序为：钻M9的通孔 1) 加工精度的要求

由于加工孔之间轴线的平行度要求较高而采用单工位方法，一次定位，可以减少一定的误差。

2）被加工零件大小形状特点，加工部位特点要求:

这些特点在很大的程度上决定采用卧式机床、立式或倾斜式机床。本次对钻孔组合机床设计采用了卧式机床。本次设计的组合机床是加工气缸盖工件的第7道工序。钻?9的通孔，表面粗糙度为6.3，所以可采用固定式钻孔靠模体。

本道工艺的夹紧也非常方便，可以利用上一道工序的加工特点。采用内孔定位、端面定位、另一端面夹紧。可使工件定位可靠、夹紧方便、装卸方便和工艺装备简单。

1.2.2 根据上述被加工零件的结构特点、加工要求、工艺过程及生产率，可确定

机床的配置形式为单工位卧式单面组合机床，这种配置形式可达到较高的加工精度，对于精加工机床的夹具公差，一般加工零件的1/3～1/5。对于粗加工机床采用固定式导向，能达到?0.2mm。

1.3 确定机床的配置形式

根据被加工工件的结构特点、加工要求、工艺过程方案及生产率等，可大体确定组合机床的配置型式。一般来说，定位基准是水平的，且被加工工件与定位基准平行采用卧式组合机床。保证排屑顺畅、操作简单以及其它具体方面都应简单、方便。根据加工部位的特点，孔的直径相同且在同一加工面内位置度要求降低，并且使其设计的组合机床完全可以满足其要求。由于轴箱体的结构不是十分复杂。而且又是单面加工。所以采用单工位卧式组合机床可完全达到本道工序加工的技术要求。

卧式组合机床优点是加工和装备配置的工艺性好，安装调整与运输比较方便；其缺点是削弱了床身刚性。但是这个弊端通常可利用加强部件的连结部分的刚度来

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补偿。

1.3.1 组合机床部件的选择

本次设计的组合机床采用卧式床身。滑台安装在侧底座上，底座和中间底座用螺钉联为一体，滑台与侧底座间有一个5mm厚的调整垫。采用调整垫对机床的制造和维修都很方便。因为当滑台导轨面磨损或重新组装时，必须取下滑台导轨面重新修刮并更换调整组。使之恢复应有高度即可，而且滑台可使用较好的材料（耐磨性较好的铸铁），而侧底座可使用较差的一些材料。

1.3.2 不同配置型式组合机床的特点及适应性

（1） 单工位组合机床 各种型式的单工位组合机床，具有固定式夹具，通常可安装

一个工件，特别适用大、中型箱体类零件的加工。根据配置动力部件的型式和数量，这种机床可分为单面、多面及复合式。利用多轴箱同时从几个方向（面）对工件进行加工。但其机动时间不能与辅助时间重合，因而生产率也比多工位机床低。由于本次设计的工件较大以及其它方面的要求，正适合选用单工位组合机床。

（2） 多工位组合机床 主要适用于中、小零件加工。所以不能定为本次设计的选择

对象。

1.4 确定切削用量及刀具的选择

切削用量是否合理，对组合机床的加工精度、生产率、刀具耐用度、机床的布置型式及正常工作有很大影响。 组合机床切削用量的选择特点

1.大多数情况下组合机床为多轴、多刀、多面同时加工。因此所选用的切削用量要比一般万能机床单刀加工低30%左右。

2.组合机床多轴箱上所有刀具共同一个进给系统，通常为标准滑台。工作时要求所有刀具的每分钟进给量相同，并且等于标准滑台的每分钟进给量。这个每分钟进给量应是适用于所有刀具的平均值。

即 n1f1?n2f2????nifi?vf 式中： n1,n2?,ni——各主轴转速(rmin)；

f1,f2,?fi——各主轴进给量(mmr)； vf ——滑台每分进给量(mmmin)

1.4.1 确定切削用量时应注意的问题

1．尽量做到合理利用所有刀具，充分发挥其性能，钻孔要求切削速度高而每分钟进给量小。

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