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論文大綱
1緒論
1.1國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
1.2組合機床設計的目的、內容
2組合鉆床總體設計
2.1工藝方案的擬定
2.2切削用量的確定
2.3組合鉆床總體設計
3組合鉆床多軸箱設計
3.1多軸箱設計原始依據圖繪制
3.2多軸箱傳動設計
3.3多軸箱總圖及零件圖繪制
4組合鉆床夾具設計
4.1工件的定位
4.2工件的夾緊
4.3夾具總圖繪制
參考文獻
致謝
畢 業(yè) 設 計（論 文）
設計(論文)題目：曲軸箱箱蓋缸孔端面螺紋底孔組合鉆床及夾具
設計
學生姓名： 指導教師：
二級學院： ?！ I(yè)：
班 級： 學 號：
提交日期： 20xx年05月06日 答辯日期： 20xx年05月14日
摘 要
組合機床要求完成對曲軸箱箱蓋缸孔端面螺紋底孔的鉆削，本次畢業(yè)設計的核心內容包含組合鉆床各組成部件的選擇設計以及夾具方案設計。在機床設計部分涉及選擇合適的切削用量、進給參數及機床的配置,并完成此次設計最重要的一個環(huán)節(jié) “三圖一卡”的繪制。夾具設計部分主要涉及定位基準的選擇以及夾緊方案的確定，計算并檢驗夾緊力，最后繪制夾具裝配圖。
關鍵詞：組合鉆床; 夾具; 定位 ;主軸箱
I
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Abstract
This product is designed for the processing about core holes on crankcase cover The design is mainly focused on both the overall design and jig design. The overell design specifies choice of such factors as the positining datum of processing, grip program, preper cutting parameters, cutting tools, the coafiguration types of machine tools. Meanwhile the drawing of “Three Charts and One Card” are completed. To design fixture design, the first to identify the workpiece positioning programme, Finally, according to the results, draw fixture assembly and major parts of the map.
Keywords: Modular machine tool; Fixture Synchronizing; Location ; Spindle Box
目 錄
摘 要 III
Abstract IV
1 緒 論 1
1.1 課題背景和研究目的 1
1.2 國內外研究動態(tài)及分析 1
1.2.1 國外研究現(xiàn)狀 1
1.2.2 國內研究概況 1
1.3 課題研究趨勢及前景 1
1.4 課題主要研究內容 1
2 組合機床的總體設計 2
2.1主要方案設計 2
2.1.1被加工零件技術要求 2
2.1.2 機床配置型式的選擇 3
2.2 確定切削用量及選擇刀具 3
2.2.1 確定切削用量 3
2.2.2確定相關切削參數 3
2.2.3 選擇刀具結構 4
2.3 鉆孔組合機床 “三圖一卡”的編制 4
2.3.1 被加工零件工序圖 5
2.3.2 加工示意圖 5
2.3.3 機床尺寸聯(lián)系總圖 9
2.3.4 機床生產率計算卡 11
3 多軸箱的設計 14
3.1 繪制多軸箱設計原始依據圖 14
3.2 多軸箱的傳動設計 14
3.2.1 多軸箱設計的一般要求 14
3.2.2 確定各軸位置及齒輪齒數。 15
3.3多軸箱的總圖繪制 16
3.4傳動軸的校核 16
4 組合機床夾具設計 17
4.1 機床夾具的作用及其分類 17
4.1.1 機床夾具的作用 17
4.1.2 機床夾具的分類 17
4.1.3 機床夾具的組成 18
4.2 鉆6-M8底孔夾具設計 18
4.2.1 研究原始資料 18
4.2.2 定位基準的選擇 18
4.2.3 夾具方案的設計選擇 19
4.2.4 切削力及夾緊力的計算 19
4.2.5 誤差分析與計算 20
4.2.6 夾具設計及操作的簡要說明 20
結 論 22
參考文獻 23
致 謝 24
IX
第三章 多軸箱的設計
1 緒 論
1.1 課題背景和研究目的
組合機床涉及對象從以往的重工業(yè)向高精密機械轉移，屬性也由過去剛性向柔性方向發(fā)展。另一方面，夾具在機械加工方面起了至關重要的作用，夾具技術未來可向高精度、高效率靠攏。
1.2 國內外研究動態(tài)及分析
1.2.1 國外研究狀況
組合機床最早發(fā)明于50年前，按外形分為立式組合機床、臥式組合機床、傾斜式組合機床、復合式組合機床。不久之后柔性組合機床問世。柔性組合機床因其多任務操作性和人工智能化備受業(yè)內人士青睞。如今超高速、超高精度加工技術裝備在國際機床博覽會獨占鰲頭。
1.2.2 國內研究概況
組合機床發(fā)展在我國才剛剛起步，但是勢頭很猛，已經由不太成熟的局勢發(fā)展到與國際化接軌，加工對象也由普及的農業(yè)大型重工業(yè)機械向高精度的航天、醫(yī)療等機械遷移。
1.3 課題研究趨勢及前景
在如今的國際全球化銷售市場中，我國組合機床并不占有多大的優(yōu)勢，一些企業(yè)生產更是不能滿足市場需求，有些技術還不是很成熟。所以創(chuàng)新才是打開市場的唯一途徑，現(xiàn)今科技發(fā)展日新月異，傳統(tǒng)企業(yè)的組合機床已經根本不上時代，企業(yè)需要以創(chuàng)新為突破口。在航天、科研方面取得成果，讓中國的組合機床技術在世界大放光彩。
1.4 課題主要研究內容
本次畢業(yè)設計的課題是曲軸箱箱蓋缸孔端面螺紋底孔組合鉆床及夾具設計，要求完成對曲軸箱箱蓋缸孔端面螺紋底孔的加工，該鉆床是臥式單面單工位6軸組合鉆床。對于這臺組合鉆床的設計包括總體設計和主軸箱的設計，在設計的過程中要用到以前學過的知識，如：機床、刀具、夾具、CAD等方面的知識，還需要做到理論結合實際。
5
2 組合機床的總體設計
2.1 主要方案設計
2.1.1 加工工件的加工特點
1.被加工零件技術要求
該工件為曲軸箱箱蓋，材料型號為HT200，材料硬度（HB）為布氏硬度163~255HB，零件所用的材料是鑄鐵，工序內容為鉆6個M8螺紋底孔，生產綱領為6萬臺。
圖2-1曲軸箱蓋零件
2被加工零件的加工工序
我所設計的工序為鉆曲軸箱箱蓋缸孔端面φ100孔端孔6-M8孔，利用多軸箱上
第二章 組合機床的總體設計
6個主軸一次性加工切削出直徑6.8mm的盲孔。
2.1.2 機床配置型式的選擇
加工部位是在曲軸箱蓋斜面上，結合具體情況確定設計的組合機床的配置型式為單工位臥式單面組合機床。
2.1.3定位基準的選擇
通過分析所給任務書上的零件特點，螺紋孔與曲軸箱箱蓋側面的位置是有特定的約束的，當鉆削螺紋底孔時，以底面作為定位基準，在工件底面采用一面兩銷定位，以滿足螺紋底孔與曲軸箱箱蓋斜端面的位置要求。
2.2 確定切削用量及選擇刀具
2.2.1 確定切削用量
切削用量必須與加工精度、生產效率相適應。本次設計的組合機床上面的全部主軸是同時進退的，所以理論上進給量一樣，以上的概念即動力滑臺的每分鐘進給量(mm/min)。
即: ==……=
查閱《機械工人切削手冊》，得到布氏硬度為160~220時高速鋼鉆頭的切削用量：初選鉆頭直徑6.8mm，滑臺進給量f=0.1mm/r，所用鉆頭切削速度v=10m/min。
2.2.2 確定相關切削參數
由刀具直徑和進給量來計算切削力，以此確定動力部件；計算切削功率，以此確定動力箱功率；計算轉速，以確定滑臺進給量以及后面生產效率計算卡的指定。
計算如下：
布氏硬度：HB=-1/3（-）
=255-(255-163) /3
=224.3
切削力：F=26D
=266.8
=721.1 N
切削扭矩：T=10
=10
=1556.9 Nmm
切削功率：P=Tv/9740D
=1556.910/(97403.146.8)
=0.075kw
轉速： n=v/πd
=10/(3.146.8)
=470 r/min
2.2.3 選擇刀具結構
曲軸箱蓋的布氏硬度范從下限163到上限255，孔徑D 取6.8mm，在這種情況下選擇18Cr4V作為刀具材料，采取Φ6.8麻花鉆作為刀具。加工終了時麻花鉆應與鉆模套保持一定的距離以留下足夠的前備量。
2.3 鉆孔組合機床 “三圖一卡”的編制
以上是解決組合機床工藝方案、結構方案確定的問題，下面要解決鉆加工曲軸箱蓋
第三章 多軸箱的設計
總體設計的另一個問題，就是三張圖紙與一份卡片的設計，這部分是機床總體設計的重要組成部分，在整個畢業(yè)設計中起到承上啟下的作用。
加工工序圖表示工件加工工藝內容，定位的基準的選擇與判斷、工件的定位于壓緊方案等。
繪制曲軸箱箱蓋工序圖的應該明了的幾點:
A.做到層次分明，重點突出，用粗實線表示加工部位
B.在需要定位的部位標注定位符
C需要時注釋工件的技術要求
曲軸箱箱蓋缸孔端面螺紋底孔加工工序圖如圖
2.3.2 加工示意圖
1. 加工示意圖的作用和內容
通過加工示意圖的繪制，我們可以看到工件是怎么樣被加工出來的，還可以看到刀具、工件以及夾具是怎樣的裝配關系，另外需要注意的是，繪制加工圖時應該按照加工終了位置進行繪制。
下圖為曲軸箱箱蓋上斜端面6孔單工位組合鉆床加工示意圖。
示意圖上應包含：
（1）主軸單位時間旋轉的圈數，滑臺進給量
（2）刀具、工件、夾具與鉆模套的位置關系
（3）主軸參數，外伸長度
（4）刀具直徑大小，接桿的構造，接桿與主軸的連接方式
（5）加工工作循環(huán)
2. 繪制圖紙前有關參數的計算選擇
（1）刀具的選擇
該方面以上已討論過，請參照前面。
（2）鉆模套的選擇
鉆模套選擇是由鉆模套的高度、外圓直徑、配合公差，鉆模套至工件端面距離等參數決定的。
1）鉆模套外圓直徑配合 鉆模套按類型可分為固定鉆模套、可換鉆模套、快換鉆模套，就可換鉆模套來說，，其外圓直徑與襯套常的配合公差通常選用采用大徑F7小徑m6，而襯套與鉆模板配合公差通常選用大徑 H7小徑n6；
2）鉆模套高 一般情況下對于加工對象是材料強度高鉆頭剛度低或者是在斜面上鉆孔時，我們可以選擇使用長鉆套。在鉆削一般尺寸的螺紋底孔時，去鉆模套高H=2d，這里約等于13毫米。
3)鉆模套與工件的相距長度h h按照經驗公式可知，加工鑄鐵 h=(0.3~ 0.7)d，當材料硬度大時，系數應該取小，當加工小孔，選取的系數必須取大值。這種情況下我們取h=0.5d，h=3.4毫米。
4）鉆模套的結構型式 因為本次畢業(yè)設計中，生產綱領為6萬臺以上，屬于大批量加工，這里選取采用可換鉆模套，如1）所提及。
(3)主軸的選取 主軸的材料為40Cr，剪切彈性模量G=81.0GPa,因為40Cr鋼強度硬度很高，所以為剛性主軸取ψ ＝1／4（）／m, B取7.3，
由以上條件計算主軸的直徑為：
d =B,計算得14.5mm
式中：d——軸直徑（mm）
T——軸所受的轉矩（N·m）
B——系數
由計算結果我們選取主軸直徑d=20mm,查閱相關參數表格得主軸外伸長度L取115mm,主軸外徑D取32毫米，內徑d1取20毫米。
(4)選擇刀具接桿 根據上面結果，主軸向外伸長距離固定不變，麻花鉆長度固定不變，確保全部鉆頭能夠同步進給，需在之間設置一個專用部件，此零件就是接桿。
接桿裝置如圖所示
鉆頭接桿相關參數：
(5)多軸箱端面到工件端面的長度 在整個加工示意圖的繪制中，這是最重要的聯(lián)系尺寸。要求這一距離越小越好，以便刀具懸伸和工作行程縮短。這一距離包含兩個因素，其一是主軸刀具、接桿，為最小軸向尺寸；其二，是機床總布局的聯(lián)系尺寸。兩者之間相互制約。
a)工作進給長度的確定 工作進給長度= +，切入長度在5~10mm間選擇，我們此處取7mm,又因為所鉆孔為盲孔，所以沒有，故=7+18=25mm
b)快速進給長度的確定 快速進給表示動力系統(tǒng)把鉆頭快速定位到工序開始的位置。本例中刀具懸伸長度為119mm,因考慮刀具能從接桿錐柄孔內取出，所以確定為140mm。
c)快速退回長度的確定 由以上計算結果可得，= +=140+25=165mm
d)動力部件總行程的確定 第一，動力部件總行程必須滿足= +；第二，還要把前后備量納入考慮范圍之內。前備量指因刀具磨損需要向前調節(jié)的距離，此距離不應小于15~20mm，這里取20mm。后備量是考慮刀具從接桿中取出的距離，理想情況是確保刀具退離鉆模套外端面的距離大于接桿插入主軸孔距離，所以我們這里取后備量65mm，動力部件總行程等于250mm。
2.3.3 機床尺寸聯(lián)系總圖
1. 聯(lián)系尺寸圖的作用和內容
組合機床的構成部件有滑臺、側底座、刀具、夾具等，聯(lián)系尺寸圖展示機床各所有部件的裝配和運動關系，以校核所選部件是否發(fā)生干涉，并為進一步開展多軸箱、夾具等的設計提供依據。
2.動力部件的確定
動力部件首先選擇動力滑臺，其次選擇功率相適應的動力箱。
（1）滑臺的選用應考慮滑臺進給速度、滑臺橫向進給所需的進給力、滑臺移動最大行程長度等參數。
1）驅動形式的確定 縱觀全局，本設計選擇HY 系列液壓滑臺。
2）確定軸向進給力
滑臺所需的進給力 = =6 721.1=4326.6 N
滑臺進給力必須大于4400 N
3）確定進給速度 本系統(tǒng)中進給速度 = =47 mm/min。
選取25型液壓滑臺
4）確定滑臺行程 前備量應留有足夠的預留量，本系統(tǒng)前備量選取20mm；為了是麻花鉆能夠順利取出，后備量應該選取65mm，因為滑臺總行程為工作行程、前備量后備量之和。 所以行程L取250mm。
（2）動力箱的選用 動力箱的選擇基于電機的功率，初定
＝ /
＝60.075/0.8
＝0.5625 KW
選取25型動力箱
相關技術參數：
（3）中間底座輪廓尺寸 中間底座的輪廓尺寸必須適應軸臺聯(lián)接安裝，綜合多種因素中間底座采用側底座1CC251。
（4）確定多軸箱輪廓尺寸 臥式機床多軸箱總厚度為325mm，寬度和高度參照 [1] 謝家瀛. 組合機床設計簡明手冊 多軸箱的寬度標準選取400毫米，高度確定為400毫米。
2.3.4 機床生產率計算卡
根據加工示意圖計算設計的工作循環(huán)，再結合參考的切削用量，計算出機床生產率，編制生產率計算卡。生產率計算卡為生產提供了指導作用，展示了實際生產率和負荷率。
A. 理想生產率Q
Q為生產綱領，全年工時總數K有關，按經驗來說，單班生產K取2350 h，
Q = 年產量/K
= 60000/2350
= 25.53 （件/h）
B.實際生產率
（件/h）
--------生產一個零件所需的時間，min,，計算公式如下
——滑臺直線移動時間，一取0.1min;
——裝卸工作時間，通常取0.5～1.5min，取1.5 min
所以
60/2.175
27.59 件/h
C.機床負荷率
92.53%
D. 生產率計算卡
工件
品種
鑄件
名稱
曲軸箱箱蓋
毛坯重量
材質
HT200
硬度
HB 163~255
工序名稱
鉆螺紋M8底孔
工序號
序號
工步
名稱
被加工零件數量
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
裝入工件
1
0.5
0.5
2
工件定位夾緊
20
0.25
0.25
3
右動力部件快進
140
12000
0.012
0.012
4
右動力部件工進
18（盲孔）
25
10
470
0.1
47
0.53
0.53
5
死擋鐵停留
0.02
0.02
6
右動力部件快退
165
12000
0.0138
0.0138
7
松開工件
20
0.25
0.25
8
卸下工件
0.5
0.5
備注
1、 裝卸工件的時間取決于工人的熟練程度，取1.5min；
2、 直線移動或回轉工作臺進行一次工位轉換時間，取0.1min.
單件總工時
0.53
1.645
2.175
機床實際生產率
25.53件/小時
機床理想生產率
27.59件/小時
機床負荷率
92.53%
3 多軸箱的設計
3.1 繪制多軸箱設計原始依據圖
（1）大致確定主軸在多軸箱中的位置
（2）主軸尺寸及切削用
（3）動力部件
1TD25IA型動力箱電機功率1.5KW，轉速940 r/min,驅動軸轉速520 r/min，其他尺寸可查動力箱裝配圖。
3.2 多軸箱的傳動設計
3.2.1 多軸箱設計的一般要求
（1）在不影響主軸轉速、轉向的前提下，應保證傳動軸和齒輪數數量最小，所以在條件允許的情況下用一根傳動軸去帶動多個主軸。
（2）多軸箱內齒輪副的傳動比應該大于0.5以確保結構緊湊。
（3）最好不要用軸帶動主軸，避免增加主軸負荷。
3.2.2 確定各軸位置及齒輪齒數
（1）根據原始依據圖，計算驅動軸、主軸坐標。
根據上圖計算各主軸以及驅動軸的坐標
坐標
銷0
驅動軸O1
主軸1
主軸2
主軸3
主軸4
主軸5
主軸6
X
0
175
175
121
121
175
229
229
Y
0
94.5
150
181.25
213.75
245
213.75
151.25
（2）各軸傳動軸傳動比
1）已知6個主軸轉速均為470 r/min，驅動軸轉速為520 r/min,故總傳動比為u=470/520=1/1.1
2)因為主軸上所配齒輪要求不是很大，故最后一對齒輪為提速，即u0-1,2,…6=1.41
3)計算出驅動軸和傳動軸之間的傳動比u0-7=1/1.56
其中7為傳動軸
（3）計算各齒輪齒數
1）確定傳動軸7——各主軸
A1=62.5，取m=2
A1=m(z1+z2)/2
z1+z2=62.5
z1/z2=1.41,所以z1=26 z2=37 所以主軸1到主軸6配合的齒輪齒數均為26，傳動軸7配合的齒數為37。
2）確定驅動軸o1——傳動軸
A2=118，取m=4
A2=m(z3+z4)/2
z3+z4=59
z3/z4=1/1.56,計算得z3=23 z4=36，所以傳動軸7的齒輪齒數為36，驅動軸的齒輪齒數為23。
上式 ：m——齒輪模數
A1——主軸與傳動軸的距離 mm
A2——驅動軸與主軸的距離 mm
（4）分度圓直徑的計算
D1=mxz1=2x26=52 mm
D2=mxz2=2x37=74 mm
D3=mxz3=4x23=92 mm
D4=mxz4=4x36=144 mm
3.3多軸箱的總圖繪制
通過以上計算結果可以繪制多軸箱的總圖，如下圖
3.4
3.4中心距驗算的誤差與傳動軸的校核
（1）經校驗，各軸間齒輪中心距離誤差與實際中心距A相差不大，而且齒輪在實際裝配時能夠正常嚙合，滿足該設計的要求。
（2）經過校核，傳動軸7能夠承受最大扭矩，所以符合本設計要求。
22
第四章 組合機床夾具設計
4 組合機床夾具設計
機床夾對于組合機床的生產效率的提高起著重要的作用，通過夾具使工件達到定位、夾緊的作用，并且刀具能夠通過鉆模套達到加工預定位置，從而實現(xiàn)準確、快速的工進與快退，最后進行工件的拆卸。我的設計任務是曲軸箱箱蓋缸孔端面螺紋底孔組合鉆床及夾具設計。
4.1 機床夾具的作用及其分類
4.1.1 機床夾具的作用
1）確保工件能夠準確定位
工件裝被裝在夾具上，工件的六個自由度也就被夾具所約束，這樣刀具就能精確地進給，快速前進或后退，達到節(jié)約時間、減少成本的目的。
2）加快生產進度
采用專用夾具可以省去劃線、找正這些繁瑣的工序，一定程度減少機床輔助時間，減少人工的工作量，使械加工更加自動化，工序更加集中大大提高了勞動生產效率，同時也降低了工成本，節(jié)約了資源。
4.1.2 機床夾具的分類
夾具的分類方法比較多，主要為通用夾具和專用夾具。
1） 通用夾具
通用夾具是指已經標準化的、在生產加工中有固定尺寸的夾具。如三爪卡盤、機器虎鉗、回轉工作臺。
2）專用夾具
專用夾具是指特定為一個工件的加工所設計的夾具。
3組合夾具
組合夾具是指將很多通用的標準元件和部件組合而成的夾具，這種類型的夾具裝卸方便。
4.1.3 機床夾具的組成
夾具的種類很多，結構功能各異，但是他們的工作原理基本一致，有如下幾個組成部分。
（1） 定位元件
用來定位工件在夾具中的相對位置，用來工件的移動和旋轉，確保工件在加工過程中完全約束。
（2） 夾緊裝置
這種裝置是將工件壓緊夾牢以保證工件在定位時不至于因加工受力而產生跳動。
（3） 對刀導引元件
這類元件的作用是使得刀具能夠按照原先設計的路徑進行切削，提高加工的精度。
（4）夾具體
夾具體是夾具設計的主要組成部分，除此之外，其他裝置都固定在夾具體上。
4.2 鉆6-M8底孔夾具設計
4.2.1 研究原始資料
本次畢業(yè)設計的課題是曲軸箱箱蓋缸孔端面螺紋底孔組合鉆床及夾具設計，只要利用本夾具用來鉆6個6.8mm螺紋底孔，加工時螺紋孔與曲軸箱箱蓋側面的位置是有一定要求的，為了達到任務書里所提出的要求，最重要的是確定定位參考位置，另外還必須考慮如何減少預算，提升科技。
4.2.2 定位參考的確定
通過分析所給任務書上的零件特點，螺紋孔與曲軸箱箱蓋側面的位置是有特定的約束的，當鉆削螺紋底孔時，以底面作為定位基準，在工件底面采用一面兩銷定位，以滿足螺紋底孔與曲軸箱箱蓋斜端面的位置要求。
4.2.3 夾具方案的設計選擇
根據任務書要求，原本考慮使用傾斜式鉆床進行斜向進給鉆削，螺紋孔分布在工件斜端面圓端孔周圍，后來想到用墊板將工件墊起45度，再螺栓定位來使工件與夾具體固定，使得工件加工方向變?yōu)闄M向，也就是x軸方向，從而直接用臥式鉆床進行鉆削而且其夾緊剛度比較低，夾緊力比較理想，夾緊結構簡單。
4.2.4 切削力及夾緊力的計算
切削力
N
計算實際所需夾緊力：由參考文獻[8] 李名望.機床夾具設計實例教程[M].北京:化學工業(yè)出版社，2010. 得：
安全系數K參照經驗公式得到：
式中：所有情況下的安全系數，
所以 N
因為實際夾緊力很小，為了使其夾具結構簡單，決定選用手動螺旋夾緊機構。
取，，
計算夾緊力，有：
參考相關資料：
其中：
由參考文獻[3]表得：公式：
4.2.5 誤差分析與計算
該夾具采用一面兩銷進行定位以限定孔的中心與工件斜端面之間的尺寸公差。
孔與斜側面為線性尺寸一般公差。參考相關資料可知：
?。ㄖ械燃墸┘?：尺寸偏差為、
由參考文獻[7] 孫麗媛.機械制造工藝及專用夾具設計指導可得：
（1）加工誤差：一般情況下限制在內
（2）定位誤差：相關工件的加工部位定位尺寸公差
（3）夾具相對麻花鉆頭的相對位置誤差：鉆模套之間的相對長度的誤差，一般取工件尺寸公差的五分之一。即
結合以上三點得出本次夾具的誤差總和：
綜上所述，計算結果符合本次設計的旨意。
4.2.6 夾具設計的附加說明及簡圖
本夾具用于在鉆床上加工斜端面的螺紋孔。工件采用一面兩銷進行定位，以棱型銷和定位銷實現(xiàn)完工件的完全約束。
結 論
這次畢業(yè)設計使得我對組合機床的總體設計、組合機床多軸箱的傳動系統(tǒng)以及夾具、鉆模套等專用部件有了更深的認識，由最初的計算，繪圖到最后的檢驗校核，我發(fā)現(xiàn)機械制造并不是靠憑空想象，而是有著明確精密的數據，每一個型號都對應著一套配套零件的尺寸參數的選擇，而這些數據參數都是由前人的實際經驗得到的，而夾具的設計則鍛煉了我思維縝密的能力，必須從各方面去考慮工件的定位與夾緊，從而來限制工位的自由度，其實夾具的設計是一件很開放的程序，我們可以從很多種方案中選取最優(yōu)方案。到此遠遠沒有結束，確定了一系列設計方案后，還必須反復推敲，反復考慮實際加工的情況，這樣才算基本完成了畢業(yè)設計。同時多軸箱作為所有機床都有的一個重要組成部分，其實它內部的實際零件的分布，傳動鏈的構造要比理論上的復雜的多，僅僅在紙上設計出來是遠遠不夠的，還必須多看多學，在實踐中掌握理論上學到的知識。
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致 謝
本次畢業(yè)設計即將結束，由于經驗不足，有些方面并未考慮，多少會有不足。在這里第一要感謝我的指導老師趙海霞老師，她一直督促檢查我們的畢業(yè)設計，特別是在多軸箱計算這塊手把手知道我們設計，還有通過QQ解決了我不少計算上的困惑，特別感謝她。其次，還要感謝我的同學王家林、姚晨帆，他們在設計圖紙以及傳動系統(tǒng)方面給我提供了很多的意見。
畢 業(yè) 設 計（論 文）外 文 參 考 資 料 及 譯 文
譯文題目： Combination machine and General transformation multi-axis drilling machine drilling machine
組合機床和多軸鉆床
學生姓名： 學 號：
專 業(yè)：
所在學院：
指導教師：
職 稱：
20xx年 2月 27日
1 Combination machine
Combination machine tool is based on general parts, according to the specific shape of workpiece and the special components and fixture design of machining process, semi-automatic or automatic special machine.
1.1 The function of combination machine
Combination machine tools usually adopts the ways of multi-axial, more knives, more processes, multi-faceted or multistage .At the same time its production efficiency is several times or more higher than general machine. Due to the standardization and serialization of general parts, we can make flexible configuration according to need to shorten the cycle of design and manufacture. Therefore, the combination machine has the advantages of low cost and high efficiency, in large, mass production is widely used, and the automatic production line can be used to composite.
Combination machine tool is usually for general box or special shape of parts. During processing, workpiece rotate, generally by the tool and workpiece rotate movement and tools for the relative motion, to realize in drilling, reaming, economic hole, reaming, boring, cutting and milling, and the processing thread and fiber-end surface etc. Some combination machine adopts clamping workpiece machining head to rotate, feeding movement by the tool for, also can achieve some axisymmettical parts (such as the flywheel, automobile rear half axle, etc.) of the circle and the process.
1.2 Combination machine parts classification
General parts according to the function can be divided into power components and parts, transmission parts, supporting the control and auxiliary parts. Power components are provided for combination machine tools in the movement and moving parts. It contains Main motivation, cutting head and dynamic slide. Supporting components are installed power to slide into to institutions, cutting head or fixture, have side base, base, support, adjustable bracket, column and column base, etc.
Transmission parts is used to transport or spindle box to the processing of the main parts, workstation dividing rotating table, the annular dividing rotating table, drum and to-and-fro moving workbench, etc
Control components are used to control the machine parts, automatic working cycle is hydraulic pressure station and electrical cabinets and control console, etc. Auxiliary parts are lubrication device and cooling device and scraps discharge device etc.
1.3 The development of modular machine tool
In order to make the combination machine tools in small batch production, often applied to the structure, the application of group technology and craft of similar parts in a centralized modular machine tool, in order to improve the machining efficiency. This machine has two kinds of common, spindle box combination machine tools and turn tower combination machine tools.
Combination machine tools of future development will be more adopts adjustable motor transmission of ball screw, etc, to simplify structure and shorten the production beat, Using digital control system and spindle box, jig automatic replacement system, in order to improve the process adjustability, Flexible manufacturing systems and into.
2 General transformation multi-axis drilling machine drilling machine
In present, China's small medium enterprises product quality production efficiency needs new increase. Processing means far from sufficient. Many small medium enterprises actual technical state equipment improvements, through strengthening its own development. Common drilling single-axis machine tools, multi-axis box drill, transformation multi-axis drilling, we could greatly shorten processing time, improve production efficiency.
2.1 Application multi-axis machining :
According general machine tools average cutting time rarely exceeds 15% total working hours. Remaining time plug-in, loading work piece, exchange tools, operation tools, measurements, iron filings so forth. Although CNC machine tools can improve 85%, some cases, even high productivity, same components, necessarily lower than average machine. Different processing methods have different characteristics, drilling process, multi-axis machining small investment increase productivity through effective measures.
2.2Advantage Multi-axis machining
Although automatic multi-axis adjustable long line applications, only limited high-volume production. Even adjustable multi-axis head expanded still far from being able small, hole complex requirements. Industrial development, large complex multi-axis machining even more compelling. For example, large-scale nuclear power plants water-wall tube plate condenser has 15000 ψ20 holes, radial drilling machine processing, simply drilling holes countersink countersunk head 842.5hours, while also crossed hours 151.1 hours. However, 8-axis CNC machining floor drilling, drilling countersink holes 171.6 hours, crossed also simple, 1.9 hours. Therefore, numerical control two axis, so proper alignment tool processing location, combined multi-axis machining can only expand accuracy can greatly enhance work efficiency, easy quickly create original processing parts. Some analysis large high-speed diesel engine 30 kinds box-shaped rod-shaped parts more than 2,000 drilling operations, 40% could automatic replacement machines using two-axis spindle box, three-axis four-axis machining head, average can reduced 20% processing time. Machine Tool Exhibition 1975 also reflected multi-axis machining using more trend.
2.3Multi-axis machining equipment
Multi-axis machining can process different holes at the same time. This not only can shorten cutting time, improve accuracy, reduce clamping positioning time, but also don’t need to calculate coordinates during CNC machine processing, reduce character blocks ,simplify programming. Processing uses following equipment: radial drilling vertical drilling, upload multi-axis head, multi-axis drilling machine, multi-axis modular machine tool spindle box heart and automatic replacement machines
Now put forward some profiles.It contains two kinds of drive ways gear drive and universal joint couplings. Our familiar, the former, more efficient, simple structure, the other can adjust wheelbase. It contains two kinds in the way of structure. The former can’t adjust wheelbase, often use gear driving, only applies high-volume production. Adaptability expands its approval multi-axis adjustable head, certain range adjustable wheelbase. Mainly mounted universal. Two kinds of universal axis: alignment device spindle. Spindle mounted adjustable bracket adjustable bracket can T-shaped slot shell move, cylindrical spindle units. They have the same type template. Former applies small batch and regular holes （pore groups hole groups different diameter circle). Latter applies larger batch-type production, small quantities turns, rigid better pitch accuracy also high, different hole requires different template. Multi-axis head can vertical drilling-type radial drilling machine, press drill itself various functions work. Multi-axis processing methods, due drilling efficiency, range relationship between limited scope.
2.3.1Multi-axle box first multi-axis standard component. U.S. Sect’s standard gear boxes, multi-axle box, etc. designed adjustable multi-axle box. 32 kinds specifications, process size from 300X300 mm 600X1050mm, working-axis up power up 22.5 kilowatts. Romani factory adjustable multi-axle box easy gear should first location near its adjustable-axis move correct location. Therefore, structure changes certain extent change can reach more than ordinary axle box smaller pitch. According group processing first multi-axle, multi-axis machine tool medium volume production. get good results, need following points :(1) work piece clamping simple, enough coolant away iron filings. (2)fixture rigidity, processing, without deformation, dividing right position.（3）Two group knives use, another set adjustment, thereby reducing tool change downtime.（4）Quality tools monitor whether blunt tool, drill grinding （5）Dimensions can detect immediately when ultra-poor.
2.3.2Multi-axis drilling machine multi-axis machining orientation, power, feed, speed processing range. Displayed Paris Exhibition multi-axis drilling machine hydraulic multi-feed. Throughout its work, fast-forward through bad, workers enter iron filings all automatically. separate variable speed, so one group can adapt different pore size hole processing needs.
2.3.3Automatic replacement machine tool spindle box medium volume production recent years automatic replacement modular machine tool spindle box. automatic replacement spindle machine Automatic replacement rotary spindle machine tool spindle box several on-adjustable hanging spindle box. Vertical horizontal patch panel first series good working procedures, so corresponding spindle box processing station, location power connection tight, work piece spindle box below, upward mobility processing. When change processing object, exchange suspension spindle box, you can pass different processes different needs. Multi-axis machine tool turret Turret install more non-adjustable universal coupling spindle box, turret can automatically switch rotary table feed motion. Through rotary table can work piece surface. Because too big, so workers4-6. spindle box too large. When machining process more objects, size larger, should automatically replace machine tool spindle box fit, its simple structure.
2.3.4Automatic replacement modular machine tool spindle box contains automatic line and standard machine parts. Non-adjustable multi-axle box and power box are fixed at horizon base .When spindle rotates, entire case fix at fastening device board. Headstock rotation and feed movement work by the standard procedure. Headstock needs few seconds. Workpiece is clamped at hydraulic sub-degree rotary table so each surface will be processed. If rotary table is equipped with discharging device, we can conduct production automation. In Variable production system, using device and corresponding controller can obtain complete processing system.
8-axis CNC drill floor Large condenser water wall tube plate holes 15,000,which linked together support plate processing. Diameter 20mm, hole depth 180 mm. Using inside cooling pipe with twist drill ,5-7 bar pressure of coolant can directly reach cutting area. Durabler than regular twist drill, large quantity. 8-axis CNC machining floor can shorten processing time
2.3.5Trends of multi-axis machining: Multi-axis machining has high production efficiency, low investment production, short preparation cycle. With the development of China's CNC technology, multi-axis machining will increase, processing efficiency will improve.
1 組合機床
組合機床是以通用部件為基礎,配以按工件特定形狀和加工工藝設計的專用部件和夾具,組成的半自動或自動專用機床。
1.1組合機床的作用
組合機床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式,生產效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經標準化和系列化,可根據需要靈活配置,能縮短設計和制造周期。因此,組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點,在大批、大量生產中得到廣泛應用,并可用以組成自動生產線。
組合機床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件，工作時工件一般不旋轉,由刀具的旋轉運動和刀具與工件的相對進給運動,來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機床采用車削頭夾持工件使之旋轉,由刀具作進給運動,也可實現(xiàn)某些回轉體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。
1.2組合機床部件分類
通用部件按功能可分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動力部件是為組合機床提供主運動和進給運動的部件。主要有動力箱、切削頭和動力滑臺。
支承部件是用以安裝動力滑臺、帶有進給機構的切削頭或夾具等的部件,有側底座、中間底座、支架、可調支架、立柱和立柱底座等。
輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件,主要有分度回轉工作臺、環(huán)形分度回轉工作臺、分度鼓輪和往復移動工作臺等。
控制部件是用以控制機床的自動工作循環(huán)的部件,有液壓站、電氣柜和操縱臺等.輔助部件有潤滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。
1.3組合機床的發(fā)展
為了使組合機床能在中小批量生產中得到應用,往往需要應用成組技術,把結構和工藝相似的零件集中在一臺組合機床上加工,以提高機床的利用率.這類機床常見的有兩種,可換主軸箱式組合機床和轉塔式組合機床。
組合機床未來的發(fā)展將更多的采用調速電動機和滾珠絲杠等傳動,以簡化結構、縮短生產節(jié)拍；采用數字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動更換系統(tǒng),以提高工藝可調性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。
2多軸鉆床
目前，我國中、小型企業(yè)的產品質量和生產效率都需要有一個新的提高。但是加工手段卻遠遠不能滿足需要。許多中小型企業(yè)都結合自己的實際對設備的技術狀態(tài)進行改進，通過強化自身。以求自我發(fā)展。普通鉆床為單軸機床，但安裝上多軸箱就會成為多軸的鉆床，改造成多軸鉆床后，能大大地縮短加工時間，提高生產效率。
2.1多軸加工應用
據統(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、調換刀具、操作機床、測量 以及清除鐵屑等等。使用 數控機床雖然能提高85%，但購置費用大。某些情況下，即使生產率高，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，多軸加工是一種通過少量投資來提高生產率的有效措施。
2.2多軸加工優(yōu)勢
雖然不可調式多軸頭在自動線中早有應用，但只局限于大批量生產。即使采用可調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，大型復雜的多軸加工更是引人注目。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842.5 小時，另外還要 劃線工時151.1 小時。但若以數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，利用數控控制的二個坐標軸，使刀具正確地對準加工位置，結合多軸 加工不但可以擴大加工范圍，而且在提高精度的基礎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 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多軸加工的使用愈來愈多這一趨勢。
2.3多軸加工的設備
多軸加工是在一次進給中同時加工許多孔個孔。這不僅縮短切削時間，提高精度，減少裝夾或定位時間，并且在數控機床中不必計算坐標，減少字塊數而簡化編程。它可以采用以下一些設備進行加工: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。
現(xiàn)在就這方面的現(xiàn)狀作一簡介:從傳動方式來說主要有齒輪傳動與萬向聯(lián)軸節(jié)傳動二種。這是大家所熟悉的。前者效率較高，結構簡單，后者易于調整軸距。從結構來說有不可調式與可調式二種。前者軸不能改變，多采用齒輪傳動，僅適用于大批量生產。為了擴大其適應性，發(fā)展了可調式多軸頭，在一定范圍內可調整軸距。它主要裝在有二種萬向。(1)萬向軸式也有二種: 具有對準裝置的主軸。主軸裝在可調支架中，而可調支架能在殼體的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。這種多軸加工方法,由于鉆孔效率、加工范圍及精度的關系，使用范圍有限。
2.3.1多軸箱:也像多軸頭那樣作為標準部件生產。美國Secto公司標準齒輪箱、多軸箱等設計的不可調式多軸箱。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22.5 千瓦。Romai 工廠生產的可調多軸箱調整方便，只要先把齒輪調整到接近孔型的位置，然后把與它聯(lián)接的可調軸移動到正確的位置。因此，這種結構只要改變模板，就能在一定范圍內容易地改變孔型，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。為了在加工中獲 得良好的效果，必需考慮以下數點:(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，另一組刃磨與調整，從而縮短換刀停機時間。(4)使用優(yōu)質刀具，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)。
2.3.2多軸鉆床:這是一種能滿足多軸加工要求的鉆床。諸如導向、功率、進給、轉速與加工范圍等。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，多數具有單獨的變速機構，這樣可以適應某一組孔中不同孔徑的加工需要。
2.3.3自動更換主軸箱機床: 為了中小批量生產合理化的需要，最近幾年發(fā)展了自動更換主軸箱組合機床。 自動更換主軸機床自動更換主軸機床頂部是回轉式主軸箱庫，掛有多個不可調主軸箱?？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，只要調換懸掛的主軸箱，就能適應 不同孔型與不同工序的需要。 多軸轉塔機床轉塔上裝置多個不可調或萬向聯(lián)軸節(jié)主軸箱，轉塔能自動轉位，并對夾緊在回轉工作臺的工件作進給運動。通過工作臺回轉，可以加工工件的多個面。因為轉塔不宜過大，故它的工位 數一般不超過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，但它的結構簡單。
2.3.4輪輻六軸專用鉆床: 自動更換主軸箱組合機床由自動線或組合機床中的標準部件組成。不可調多軸箱與動力箱按置在水平底座上，主軸箱庫轉動時整個裝置緊固在進給系統(tǒng)的溜板上。主軸箱庫轉動與進給動作都按標準子程序工作。主軸箱時間為幾秒鐘。工件夾緊于液壓分度回轉工作臺，以便加工工件的各個面。如果回轉工作臺配以卸料裝置，就能夠流水生產自動化。在可變生產系統(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)。 數控八軸落地鉆床 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180 毫米。采用具有內冷卻管道的麻花鉆，5-7 巴壓力的冷卻液可直接進入切削區(qū)。它比普通麻花鉆耐用，且進給量大。為了縮短加工時間，以8 軸數控落地加工。
2.3.5多軸加工趨勢:多軸加工生產效率高，投資少，生產準備周期短，產品改型時設備損失少。而且隨著我國數控技術的發(fā)展，多軸加工的范圍一定會愈來愈廣，加工效率也會不斷提高。