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變速器撥叉多工位專用鉆床的設(shè)計
[摘要] 組合機(jī)床和組合機(jī)床自動線是一種專用高效自動化技術(shù)裝備，目前，由于它仍是大批量機(jī)械產(chǎn)品實現(xiàn)高效，高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)的關(guān)鍵裝備，因而被廣泛應(yīng)用于汽車，拖拉機(jī)，內(nèi)燃機(jī)和壓縮機(jī)等許多生產(chǎn)領(lǐng)域。其中，特別是汽車工業(yè)，是組合機(jī)床和自動線最大的用戶。
現(xiàn)代組合機(jī)床作為機(jī)電一體化產(chǎn)品，它是控制，驅(qū)動，測量，監(jiān)控，刀具和機(jī)械組件等技術(shù)的綜合反映。近20年來，這些技術(shù)有長足進(jìn)步，同時作為組合機(jī)床主要用戶的汽車和內(nèi)燃機(jī)等行業(yè)也有很大的變化，其產(chǎn)品市場壽命不斷縮短，品種日益增多且質(zhì)量不斷提高。這些因素有力地推動和激勵了組合機(jī)床和自動線技術(shù)的不斷發(fā)展。
[關(guān)鍵詞] 機(jī)床 自動化 機(jī)電一體化
Transmission fork multi-location special-purpose drilling machine design
[Abstract] Combination of automated machine tools and machine tool portfolio is a dedicated high-performance line of automation technology and equipment, at present, it is still a large number of mechanical products for efficient, high-quality and economic production of key equipment, have been widely used in automobiles, tractors, internal combustion engines and many other areas of industrial production. which ,in particular the automotive industry, is the combination of the largest machine tool and automatic line user.
Modern tools and automatic line combinations as a mechanical-electrical integration products, such as a comprehensive reflection of technology. Over the past 20 years, these technologies have made considerable progress, at the same time as the main user of combined machine tool and automotive industries, such as internal combustion engines have a lot of changes in the market for there products continue to shorten life expectancy, increasing variety and quality improved. These factors promote and stimulate the combination of machine tools and automatic lines for the continuous development of technology.
[Keywords] machine tools automation mechanical-electrical integration
目 錄
第1章 緒論…………………………………………………………………………1
1.1 組合機(jī)床概述………………………………………………………………1
1.1.1 什么是組合機(jī)床……………………………………………………1
1.1.2 組合機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀…………………………………………………1
1.1.3 組合機(jī)床的特點……………………………………………………2
1.2 組合機(jī)床發(fā)展展望…………………………………………………………2
1.3 設(shè)計問題的提出……………………………………………………………3
1.4 設(shè)計計劃安排………………………………………………………………3
第2章 撥叉零件介紹及加工工藝…………………………………………………5
2.1 撥叉零件介紹………………………………………………………………5
2.2 撥叉機(jī)械加工工藝路線……………………………………………………5
2.3 零件工序圖的作用和要求…………………………………………………6
2.4 圖的畫法……………………………………………………………………6
第3章 撥叉的加工示意圖…………………………………………………………8
3.1 加工撥叉參數(shù)的選擇………………………………………………………8
3.2 繪制加工示意圖應(yīng)該注意的問題 ………………………………………10
3.3 加工示意圖的繪制 ………………………………………………………10
第4章 機(jī)床總體聯(lián)系尺寸圖………………………………………………………11
4.1 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的繪制內(nèi)容及尺寸圖的作用 …………………………11
4.2 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖各部件參數(shù)的選擇 ……………………………………11
4.2.1 機(jī)床的配置………………………………………………………………11
4.2.2選擇動力部件……………………………………………………………12
第5章 鉆模板的設(shè)計 ……………………………………………………………13
第6章 多軸式主軸箱的設(shè)計 ……………………………………………………14
6.1 組合機(jī)床主軸箱的介紹 …………………………………………………14
6.2 主軸箱的設(shè)計 ……………………………………………………………14
6.2.1主軸箱的輪廓尺寸…………………………………………………14
6.2.2 多軸箱所需功率與進(jìn)給力…………………………………………16
6.2.3 主軸箱傳動路線的設(shè)計……………………………………………17
6.2.4主軸箱軸的校核……………………………………………………18
6.2.5主軸箱的潤滑………………………………………………………22
第7章 回轉(zhuǎn)工作臺的設(shè)計 ………………………………………………………23
7.1 加工零件相對于工作臺的位置設(shè)計 ……………………………………23
7.2 回轉(zhuǎn)工作臺的設(shè)計 ………………………………………………………24
7.2.1 回轉(zhuǎn)裝置介紹………………………………………………………24
7.2.2 反靠定位裝置介紹…………………………………………………24
7.3 回轉(zhuǎn)工作臺液壓系統(tǒng) ……………………………………………………24
結(jié) 論………………………………………………………………………………28
致 謝………………………………………………………………………………29
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………30
第1章 緒論
1.1 組合機(jī)床概述
1.1.1 什么是組合機(jī)床
組合機(jī)床是用按系列化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的運用部件和按被加工零件的形狀及加工工藝要求設(shè)計的專用部件組成的專用機(jī)床。
1.1.2 組合機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀
組合機(jī)床是隨著生產(chǎn)的發(fā)展，由萬能機(jī)床和專用機(jī)床發(fā)展來的。多少年來機(jī)械產(chǎn)品加工中廣泛地采用萬能機(jī)床。但隨著生產(chǎn)的發(fā)展，很多企業(yè)的產(chǎn)品產(chǎn)量越來越大，精度越來越高，如汽車、拖拉機(jī)行業(yè)的汽缸體、氣缸蓋、變速箱、后橋等零件，采用萬能機(jī)床加工就不能很好地滿足要求。因為在某一臺機(jī)床上總是加工一種工件，使萬能機(jī)床的很多部件和機(jī)構(gòu)變得作用不大，工人整天忙于裝夾工件、起動機(jī)床、進(jìn)刀退刀、停車及卸工件等，不僅工人勞動強(qiáng)度很大，而且生產(chǎn)效率也不高，不利于保證產(chǎn)品加工精度。專用機(jī)床的創(chuàng)造．就是為了解決這個矛盾的。專用機(jī)床是專門用于加工一種工件此或一種工件的一定工序的機(jī)床，它可以同時用許多刀具進(jìn)行切削，機(jī)床的輔助動作部分實現(xiàn)了自動化，結(jié)構(gòu)也比萬能機(jī)床簡單，生產(chǎn)效率提高了。但專用機(jī)床有一個最大的弱點：就是被加工零件稍有一點變動，它就用不上了，需要另造新的機(jī)床，不能適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)技術(shù)迅速發(fā)展。產(chǎn)品經(jīng)常革新的需要，而且龍種機(jī)床設(shè)計制造周期長，造價也高。
廣大工人和技術(shù)人員在總結(jié)生產(chǎn)實線經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，提出創(chuàng)造這樣的高效率機(jī)床：它既有專用機(jī)床效率高結(jié)構(gòu)簡單的特點，又有萬能機(jī)床能夠重新調(diào)整，以適應(yīng)新工件加工的特點。為此，將機(jī)床上帶動刀具對工件產(chǎn)生切削運動的部分以及床身，立柱，工作臺等設(shè)計制造成通用的獨立部件，稱為“通用部件”。供根據(jù)工件加工的需要，用這些通用部件配以部分專用部件就可組成機(jī)床，這就是組合機(jī)床。當(dāng)工件改變了，還是用這些通用部件，只將部分專用部件改裝，又可以組成加工新工件的機(jī)床。組合機(jī)床是按高度工序集中原則沒計的．即在—臺機(jī)床上可以同時完成許多同一種工序或多種不同工序的加工。組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)主要針對汽車、摩托車、內(nèi)燃機(jī)、農(nóng)機(jī)、工程機(jī)械、化工機(jī)械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專用設(shè)備，隨著我國加入WTO后與世界機(jī)床行業(yè)進(jìn)一步接軌，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開始向數(shù)控化、柔性化轉(zhuǎn)變。從近兩年的企業(yè)生產(chǎn)情況看，數(shù)控機(jī)床與加工中心的市場需求量在上升，而傳統(tǒng)的鉆、鏜、銑組合機(jī)床則有下降趨勢，中國機(jī)床工具工業(yè)學(xué)會的《機(jī)床工具行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)報表》的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，僅從幾個全國大型重點企業(yè)生產(chǎn)情況看，2000年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床590臺，產(chǎn)值10,731萬元，生產(chǎn)加工中心118臺，產(chǎn)值4,601萬元； 2001年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床685臺，產(chǎn)值17,969萬元，生產(chǎn)加工中心129臺，產(chǎn)值5,760萬元；而2002年，截至9月份，數(shù)控機(jī)床、加工中心產(chǎn)量、產(chǎn)值已接近2001年全年水平，故市場在向數(shù)控、高精制造技術(shù)和成套工藝裝備方面發(fā)展。
1.1.3 組合機(jī)床的特點
為了更好地了解組合機(jī)床的優(yōu)越性，有必要將其設(shè)計制造的情況和專用機(jī)床進(jìn)行一下比較。一臺專用機(jī)床，除一些標(biāo)準(zhǔn)件外，全部零件都要一個—個地設(shè)計和制造，勞動量大，生產(chǎn)周期長。由于全是單件生產(chǎn)的性質(zhì)，不僅制造成本高，而且生產(chǎn)使用的問題也較多。而沒計制造一臺組合機(jī)床情況就大不一樣，組合機(jī)床是根據(jù)具體加工對象，用預(yù)先設(shè)計制造好的通用部件和通用零件，加上少量的專用部件或零件組成的，而通用部件和通用零件占整臺機(jī)床總零件數(shù)的70一90％，這不僅大大地縮短了設(shè)計制造周期，減少了制造中的問題，提高了機(jī)床工作的可靠性，降低了機(jī)床制造成本，而且為開展群眾性的組合機(jī)床設(shè)計制造工作創(chuàng)造了有利條件。
1.2 組合機(jī)床發(fā)展展望
近兩年雖然組合機(jī)床行業(yè)產(chǎn)銷呈現(xiàn)上升趨勢，但行業(yè)內(nèi)一些企業(yè)同樣存在負(fù)債經(jīng)營的情況，主要原因是傳統(tǒng)的組合機(jī)床產(chǎn)品不能滿足用戶柔性化、高精度、短周期的市場需求，同時組合機(jī)床行業(yè)一些企業(yè)存在現(xiàn)代化管理水平低、人才流失嚴(yán)重、科研成果不能迅速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力等缺陷。為此提出如下建議。
提高現(xiàn)代化管理水平。中國加入WTO后，迫切要求企業(yè)提高現(xiàn)代化管理水平，進(jìn)一步深化企業(yè)內(nèi)部改革，建立健全適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)的運行機(jī)制，“建立企業(yè)的科學(xué)的管理體制，做到集權(quán)有道、分權(quán)有序、授權(quán)有章、用權(quán)有度的責(zé)權(quán)利內(nèi)在統(tǒng)一的有機(jī)結(jié)合，是提高企業(yè)控制力所必須的?！币獜氐赘淖兟浜蟮捏w制，必須樹立全球化經(jīng)營理念，提高國際市場競爭能力，建立市場快速反應(yīng)機(jī)制，以適應(yīng)日趨發(fā)展的市場需求。
亟待提高企業(yè)創(chuàng)新能力。企業(yè)的生存，關(guān)鍵在于產(chǎn)品的生命力。已步入電子時代的今天，傳統(tǒng)的組合機(jī)床已經(jīng)不能適應(yīng)高速發(fā)展的國內(nèi)外市場需要，這就要求企業(yè)必須適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，建立技術(shù)創(chuàng)新體系，推進(jìn)企業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，加速向柔性化、數(shù)控化、高精度、短周期方向發(fā)展，提高組合機(jī)床適用范圍和市場覆蓋面；同時實施名牌戰(zhàn)略，爭創(chuàng)世界品牌, 加速我國組合機(jī)床的發(fā)展進(jìn)程，使我國組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)在世界制造領(lǐng)域里立于不敗之地。
企業(yè)發(fā)展、技術(shù)創(chuàng)新和管理水平的提高都需要高技術(shù)人才。在全球化經(jīng)濟(jì)格局不斷明朗的今天，人才爭奪戰(zhàn)已滲透到各個領(lǐng)域，組合機(jī)床行業(yè)應(yīng)適時把握國際大環(huán)境，廣招高技術(shù)人才、高技能工人?，F(xiàn)在企業(yè)尤其缺少高技能工人，專家指出，目前我國企業(yè)產(chǎn)品平均合格率僅為7成，不良產(chǎn)品每年損失近27000億元，而其中50%以上系由工人技能不高所致。因此，建立強(qiáng)大的技術(shù)生力軍，不斷更新知識，更新觀念，依靠優(yōu)秀的高技術(shù)人才、高技能工人，加快企業(yè)信息化建設(shè)，是企業(yè)發(fā)展的必由之路。
綜上所述，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)一要開展科技攻關(guān)，攻克當(dāng)前行業(yè)企業(yè)技術(shù)發(fā)展上的難題；二要加強(qiáng)與國外的合資合作，利用和學(xué)習(xí)國外的先進(jìn)技術(shù)，提高企業(yè)的現(xiàn)代化管理水平和技術(shù)水平；三要通過對引進(jìn)技術(shù)的消化吸收進(jìn)行再創(chuàng)新，發(fā)展自己的產(chǎn)品。通過我們的努力，使我國真正由制造大國變成制造強(qiáng)國。
1.3 設(shè)計問題的提出
1.針對大批量生產(chǎn)類型的汽車變速器撥叉軸孔的加工設(shè)計高效率的專用機(jī)床.本課題采用鉆,擴(kuò),鉸的形式使用立式鉆床來進(jìn)行加工實現(xiàn)設(shè)計要求.
2. 變速叉的功用及技術(shù)要求
操縱變速操縱桿,通過叉型撥桿,變速導(dǎo)塊,變速叉軸帶動變速叉撥動滑動齒套改換檔位,實現(xiàn)汽車行駛的各種速度.變速叉在改換檔位時叉桿受彎曲應(yīng)力的作用,要求變速叉有足夠的剛度.因此,變速叉的結(jié)構(gòu)形式,材質(zhì)選擇,熱處理方式及硬度指標(biāo)等,均以增強(qiáng)剛度為基點,以適應(yīng)變速叉的工作條件.變速叉的技術(shù)要求:變速叉叉軸孔的尺寸精度為IT8.表面粗糙度為Ra3.2μm.
1.4 設(shè)計計劃安排
（1）調(diào)查研究
研究市場,用戶對機(jī)床的具體要求,目前使用的加工方法,收集并分析國內(nèi)外同類型機(jī)床的現(xiàn)狀,發(fā)展趨勢以及有關(guān)的科技動向;調(diào)查機(jī)床制造廠的設(shè)備條件,技術(shù)能力和生產(chǎn)經(jīng)驗等.
（2）擬定方案
分析工件的加工工藝,提出總體設(shè)計方案,其中包括:工藝方案,主要參數(shù),機(jī)床總體布局,傳動系統(tǒng),電氣系統(tǒng),液壓系統(tǒng),主要部件的結(jié)構(gòu)草圖,試驗結(jié)果及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析報告等.
在擬定方案時盡可能采用先進(jìn)的工藝和結(jié)構(gòu),盡量采用先進(jìn)技術(shù),設(shè)計方案必須以生產(chǎn)實踐和科學(xué)實驗為依據(jù).
（3）技術(shù)設(shè)計
根據(jù)總體設(shè)計方案,繪制機(jī)床總圖,部件裝配圖,液壓與電氣裝配圖,并進(jìn)行運動計算和動力計算.進(jìn)行零件圖設(shè)計并編寫各種技術(shù)文件.
（4）樣機(jī)試制和鑒定
如果所設(shè)計的機(jī)床是一定批量的產(chǎn)品,在零件圖設(shè)計完成后,應(yīng)進(jìn)行樣機(jī)試制以考驗設(shè)計對樣機(jī)要進(jìn)行實驗和鑒定,合格后再進(jìn)行小批試制以考驗工藝.在試制,試驗和鑒定過程中,要根據(jù)暴露出來的問題,對圖紙進(jìn)行修改,直到機(jī)床達(dá)到使用要求為止.但可根據(jù)設(shè)計條件及機(jī)床的不同做好樣機(jī)的鑒定.
如下面的機(jī)床示意圖包括的幾部分是此次設(shè)計機(jī)床的結(jié)構(gòu)方案：
第2章 撥叉零件介紹及加工工藝
2.1 撥叉零件介紹
機(jī)床要加工的撥叉位于汽車變速箱中工作原理是：縱變速操縱桿,通過叉型撥桿,變速導(dǎo)塊,變速叉軸帶動變速叉撥動滑動齒套改換檔位,實現(xiàn)汽車行駛的各種速度.變速叉在改換檔位時叉桿受彎曲應(yīng)力的作用,要求變速叉有足夠的剛度.因此,變速叉的結(jié)構(gòu)形式,材質(zhì)選擇,熱處理方式及硬度指標(biāo)等,均以增強(qiáng)剛度為基點,以適應(yīng)變速叉的工作條件.變速叉的技術(shù)要求:變速叉叉軸孔的尺寸精度為IT8.表面粗糙度為Ra3.2μm.此點是設(shè)計的關(guān)鍵點，作為機(jī)床加工的保證。在設(shè)計組合機(jī)床前，先對零件的加工工藝路線應(yīng)該有確定，從而確定每道工序的定位，夾具的確定。
2.2 撥叉機(jī)械加工工藝路線
加工工序要求：
表2-1 加工工序
加工表面
尺寸及偏差/mm
公差/mm及精度等級
表面粗糙度
形位公差/ mm
Φ15.8mm
Φ15.8mm
IT8
Ra 3.2
無要求（以其中心線為別工序基準(zhǔn)
1）確定各加工表面的加工方法及加工路線
該撥叉的加工表面為：Φ15.8mm孔及其端面，撥叉腳的兩側(cè)面及側(cè)面 Φ6mm孔。根據(jù)各加工表面的精度要求及表面粗糙度要求，Φ15.8mm孔的加工路線為鉆-擴(kuò)-鉸；端面的加工方法為銑；撥叉腳端面的加工方法為粗銑一磨；撥叉腳內(nèi)側(cè)面為銑；Φ6mm孔為鉆削。
2）擬訂加工工藝路線
根據(jù)機(jī)械加工順序的安排原則：
（1） 先加工定位基準(zhǔn)面，再加工其他表面；
（2） 先加工主要表面，再秒個度年個 次要表面；
（3） 先安排粗加工工序，再安排精加工；
（4） 先加工平面后加工孔；
由上述原則考慮，后續(xù)很多工序都是以撥叉頭端面為主要基準(zhǔn)，故考慮先加工平面，然后再鉆端面上的孔，為加工Ф6孔及撥叉腳做準(zhǔn)備基準(zhǔn)，所以確定主要加工順序基本為：撥叉頭端面-叉軸孔-撥叉腳粗加工-鎖緊孔Ф6-精加工撥叉腳。
工藝方案：
Ⅰ.銑撥叉頭端面
Ⅱ.鉆-擴(kuò)-鉸Ф15.8孔（擴(kuò)孔后倒角，用復(fù)合刀具）
Ⅲ粗銑撥叉腳端面
Ⅳ銑撥叉腳內(nèi)側(cè)面
Ⅴ鉆 孔
Ⅵ去毛刺
Ⅶ清洗零件
Ⅷ中間檢查
Ⅸ撥叉腳局部淬火
Ⅹ磨撥叉腳兩端面 （工序Ⅱ是此機(jī)床完成的任務(wù)。）
2.3 零件工序圖的作用和要求
被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示在一臺機(jī)床上或一條生產(chǎn)自動線上完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸和精度，技術(shù)要求，加工用定位基準(zhǔn)，夾壓部位，以及被加工零件的材料，硬度和在本機(jī)床加工前毛坯情況圖紙。它是在原有的工件圖基礎(chǔ)上，以突出本機(jī)床自動線加工內(nèi)容，加上必要的說明繪制的。它是組合機(jī)床設(shè)計主要的依據(jù)，也是制造使用時調(diào)整機(jī)床，檢查精度的重要技術(shù)文件。被加工零件工序圖要包括一下內(nèi)容：
1） 在圖上應(yīng)表示出被加工零件的形狀，尤其是要設(shè)置中間導(dǎo)向時，應(yīng)表示出工件內(nèi)部筋的布置和尺寸，以便檢查工件裝進(jìn)夾具是否相碰，以及刀具通過的可能性。
2） 在圖上應(yīng)表示出加工用基面和夾壓的方向及位置，以便以此進(jìn)行夾具的支承，定位及夾壓的設(shè)計。
3） 在圖上應(yīng)表示出加工表面的尺寸精度，光潔度，位置尺寸及精度和技術(shù)條件。
4） 圖中還應(yīng)注明被加工零件的名稱，編號，材料，硬度以及被加工部位的余量。
2.4 圖的畫法
如下圖所示：在圖中清晰的表示出撥叉零件的加工位置。所標(biāo)柱定位方式及夾具的布置：
圖2-1撥叉示意圖
圖2-2定位方案圖
第3章 撥叉的加工示意圖
加工示意圖是組合機(jī)床設(shè)計的重要圖紙之一，在機(jī)床總體設(shè)計中占有重要地位。它是設(shè)計刀具、夾具、主鈾箱以及選擇動力部件的主要資料，同時也是調(diào)整機(jī)床和刀具的依據(jù)。加工示意圖，要反映機(jī)床的加工過程和加工方法，并決定浮動夾頭式接桿的尺寸，鈕桿長度，刀具種類及數(shù)量，刀具長度及加工尺寸，主軸尺寸及伸出長度，主軸、刀具、導(dǎo)向與工件間的聯(lián)系尺寸等。根據(jù)機(jī)床要求的生產(chǎn)率及刀具特點，合理地選擇切削用量，決定動力頭的工作循環(huán)。
加工示意圖應(yīng)繪制成展開圖，其繪制順序是：首先按比例繪制工件的外形及加工部位的展開圖。特別注意將那些距離很近的孔嚴(yán)格按此例相鄰繪制，以便清晰地看出相鄰刀具、導(dǎo)向及工具、主軸等是否相碰。然后，根據(jù)工件加工要求從選定的加工方法繪制刀具，并確定導(dǎo)向形式、 位置及尺寸， 選擇主軸和接桿。 從這些刀具中找出影響其聯(lián)系尺寸的關(guān)鍵刀具，按其中最長的一根刀具，從主軸箱到工件間的最小距離來確定全部刀具，導(dǎo)向及工件之間的尺寸關(guān)系。對于采用浮動夾頭的鏜孔刀稈，必須考慮并解決刀桿退出導(dǎo)向時防止下垂的問題，一般是用托架來托住退出的刀桿。因此，在繪制加示意圖時，必須將托架聯(lián)系尺寸標(biāo)出。
加工示意圖還要繪制出工件加工部位的圖形。在軸數(shù)多時，必須在孔旁標(biāo)上號碼，以便于設(shè)計和調(diào)整機(jī)床。加工示意圖還要考慮一些持殊要求(如工件抬起、 主軸定位、危險區(qū)等)，決定動力頭的工作循環(huán)及行程。最后，選擇切削用量及附加必要的說明。繪制多工位機(jī)床的加工示意圖時，—定要分出工位，按每工位的加工內(nèi)容順序進(jìn)行繪制，同時還要畫出工件在回轉(zhuǎn)工作臺或鼓輪上的位置示意圖，以便能清楚地看出工件及主抽箱上主軸的排列位置。
3.1 加工撥叉參數(shù)的選擇
1)刀具的選擇
刀具材料一般指的是刀具切削部分的材料，最常用的材料是高速鋼和硬質(zhì)合金。高速鋼的最大的優(yōu)點是紅硬性較高。因此高速鋼的切削速度可達(dá)到30米/分。同時高速鋼是目前消耗量最大的刀具材料，目前切削刀具中大多數(shù)用高速鋼制造。它主要用于形狀復(fù)雜，不易鑲裝硬質(zhì)合金的刀具，如鉆頭，銑刀，齒輪刀具等。綜上考慮，刀具采用高速鋼材料的。經(jīng)查表得鉆15.8 孔達(dá)到所要求的精度下，刀具的選擇是：
鉆刀：d = Φ15mm 錐柄麻花鉆 莫氏錐柄號2
擴(kuò)刀：d =Φ15.75mm 錐柄擴(kuò)孔鉆 莫氏錐柄號2（復(fù)合刀具孔被擴(kuò)后要求進(jìn)行倒
角）d1 = Φ17.8mm
鉸刀：d = Φ15.8mm 錐柄鉸刀 莫氏錐柄號2。
2)切削用量的選擇
用高速鋼鉆頭加工剛件的切削用量
表3-1鉆孔切削用量
加工直徑
d(mm)
σb=52-70(35,45)
v(m/min)
f(mm/r)
12-22
18-25
0.2-0.3
初選速度V=18m/min
n===382r/min查表立式鉆床n=392r/min
v===18.46m/min
表3-2 擴(kuò)孔切削用量
加工直徑
d(mm)
σb=52-70(35,45)
v(m/min)
f(mm/r)
10-15
12-20
0.12-0.2
初選速度V=12 m/min
n===255r/min查表立式鉆床n=275r/min
v===12.95m/mi
表3-3 鉸孔切削用量
加工直徑
d(mm)
σb=52-70(35,45)
v(m/min)
f(mm/r)
11-15
1.2-5
0.4-0.5
初選速度V=5 m/min
n===101r/min查表立式鉆床n=89r/min
v===4.4m/min
3）導(dǎo)向選擇
在組合機(jī)床上加工孔。除用鋼性主軸的方案外，工件的尺寸，位置精度主要取決于夾具的導(dǎo)向。因此，正確選擇導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，確定導(dǎo)向類型，參數(shù)，精度，不但是繪制加工示意圖必須要考慮的問題。
因為是小直徑加工，每把刀具的規(guī)格不同，導(dǎo)向裝置的尺寸也不一樣，多方面的考慮而得導(dǎo)套不裝在夾具上，需要活動鉆模板在鉆模板上有鉆模套作為導(dǎo)向裝置來滿足加工需要。
3.2 繪制加工示意圖應(yīng)該注意的問題
1．加工示意圖上應(yīng)有足夠的聯(lián)系尺寸、并標(biāo)注恰當(dāng)。如主軸端部尺寸，刀具結(jié)構(gòu)尺寸，導(dǎo)向尺寸，工件至夾具之間的尺寸，托架與夾具之間的尺寸，工件本身以及加工部位的尺寸等。
2．應(yīng)有足夠的說明，如被加工零件的圖號、材料、硬度，加工余量，工件是否有讓刀運動，以及是否采用冷卻等。
3．加工部位的示意圖。如三面機(jī)床的加工示意圖，需將各面工件的形狀和加工孔的位置用縮小比例畫出，并標(biāo)注孔號(孔號應(yīng)與主軸編號一致）
4．相鄰兩孔中心距小的主軸，必須在展開圖上按此例畫在一起，以便檢查主軸、接桿．導(dǎo)向及浮動夾頭等是否相碰。
5．加工示意圖按加工終了狀態(tài)繪制。
3.3 加工示意圖的繪制
圖3-1加工示意圖
第4章 機(jī)床總體聯(lián)系尺寸圖
4.1機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的繪制內(nèi)容及尺寸圖的作用
機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是決定各部分的輪廓尺寸及相互間接聯(lián)系關(guān)系的，是開展各專用部件設(shè)計和確定機(jī)床最大占地面積的指導(dǎo)圖紙。組合機(jī)床是由一些通用部件和專用部件組成的。為了使設(shè)計的組合機(jī)床既能滿足預(yù)期的性能要求，又能做到配置上勻稱合理，符合多快好省的精神，必須對所設(shè)計的組合機(jī)床各個部件 的關(guān)系進(jìn)行全面的分析研究。這是通過繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖來達(dá)到的。機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是在被加工零件工序圖和加工示意圖之后，根據(jù)初步選定的主要通用部件（動力部件及其配套的滑座，床身或立柱等），以及確定的專用部件的結(jié)構(gòu)原理而繪制的。
以適當(dāng)數(shù)量的視圖（一般為主，左，右視圖）按同一比例畫出機(jī)床各主要組成部件的外形輪廓及相對位置，表明機(jī)床 的配置型式及總體布局，主視圖的選擇應(yīng)與機(jī)床實際加工狀態(tài)一致。
圖上應(yīng)盡量減少不必要的線條及尺寸，但反映各部件的聯(lián)系尺寸，專用部件的主要輪廓尺寸，運動部件的極限位置及行程尺寸，必須完整齊全。各部件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)不必畫出，留在具體設(shè)計部件時完成。
為便于部件設(shè)計，聯(lián)系尺寸圖上應(yīng)標(biāo)注通用部件的規(guī)格代號，電動機(jī)型號，功率及轉(zhuǎn)數(shù)，并注明機(jī)床部件的分組情況及總行程。
4.2機(jī)床聯(lián)系尺寸圖各部件參數(shù)的選擇
4.2.1 機(jī)床的配置
從加工所用的刀具出發(fā)，安裝刀具的是多軸箱的主軸，電機(jī)的動力通過動力箱將動力傳給多軸箱，多軸箱中利用各級齒輪的傳動將動力傳給伸出的主軸，進(jìn)而對工件進(jìn)行加工。工件利用夾具安裝在工作臺上，工作臺設(shè)計成回轉(zhuǎn)工作臺有四個工位，夾具夾緊利用液壓，工作臺的回轉(zhuǎn)也是一樣，動力滑臺也是利用的液壓來傳動。
組合機(jī)床多軸主軸箱上所有的刀具共用一個進(jìn)給系統(tǒng)，通常為標(biāo)準(zhǔn)動力滑臺。工作時，要求所有刀具的每分鐘進(jìn)給量相同，且等于動力滑臺的每分鐘進(jìn)給量。這個每分鐘進(jìn)給量應(yīng)是適合于所有刀具的平均值。因此，同一主軸箱上的刀具主軸可設(shè)計成不同轉(zhuǎn)速和不同的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量與其相適應(yīng)，以滿足不同直徑的加工需要，即：
4.2.2 選擇動力部件
1）切削功率 根據(jù)各刀具主軸的切削用量，計算出總切削功率，
作為選擇組合機(jī)床傳動用動力箱型號規(guī)格的依據(jù)。綜合考慮讓主軸箱的傳動鏈較短設(shè)計簡單來選用動力箱：
型號 型式 電動機(jī)型號 電動機(jī)功率 電動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù) 驅(qū)動轉(zhuǎn)速
ITD50 Ⅱ Y132-6 4.0KW 960r/min 477r/min
2)進(jìn)給力及進(jìn)給速度 不同規(guī)格的動力滑臺有其最大進(jìn)給力F的限制。選用時，可根據(jù)確定的切削用量計算出主軸的軸向切削合力，保證<。所選擇的快速行程速度應(yīng)小于動力滑臺規(guī)定的快速行程速度，所選切削用量中的每分鐘工作進(jìn)給速度應(yīng)大于動力滑臺額定的最小進(jìn)給量。
代號 型號 滑臺臺面 進(jìn)給速度范圍 最大快進(jìn)速度 最大進(jìn)給力最大行程
（毫米） （毫米/分） （米/分） （公斤） （毫米）
3 YT4533 340X650 9.3～930 4.9 2500 400
3）行程 確定的動力部件的總行程要小于所選動力滑臺的最大行程。
如圖所示：
圖4-1 滑臺行程圖
整個進(jìn)給系統(tǒng)的行程是這樣的：快進(jìn)190mm 工進(jìn)60mm 快退250mm.
第5章 鉆模板的設(shè)計
在機(jī)床的設(shè)計過程中，加工示意的繪制時，加工零件用到了活動鉆模板，它不能固定地設(shè)置在機(jī)床夾具上，而是將它連接在主軸箱上并隨主軸箱上下運動。原因在于在多工位組合機(jī)床上，由于各工位加工工序不同，在機(jī)床工作過程中工件要完成工序間的轉(zhuǎn)換運動、如果將導(dǎo)向裝置設(shè)置在機(jī)床夾具上并和工件一起做工件轉(zhuǎn)換運動，那么同一個導(dǎo)向裝置就個能適應(yīng)各工位上不同直徑刀具的需要因此在這種情況下，需要將導(dǎo)向裝置單獨做成活功鉆模板并連接在主軸箱上。
CAD圖中所畫的是針對多工位鉆床加工撥叉而設(shè)計的活動鉆模板。共有四個工位，第一工位是作為裝卸零件用的，第二，三，四 分別作為鉆，擴(kuò)，鉸孔。鉆模板中刀具的導(dǎo)向位置也就是鉆模套的位置，根據(jù)主軸箱主軸的設(shè)計，及回轉(zhuǎn)工作臺上零件的位置而定。
第I工位為裝卸工位，為了便于裝卸工件，在鉆模板前面的相應(yīng)部位設(shè)有缺口。其它各工位分別為鉆、擴(kuò)和鉸加工工位。導(dǎo)套作刀具的導(dǎo)向?；顒鱼@模板借助兩個定位套和支承塊組成的平面同夾縣定位，回轉(zhuǎn)工作臺夾具上的相應(yīng)部位設(shè)有定位銷和支承塊工作時只有兩個定位銷起定位作用，其余二個定位銷均進(jìn)入鉆模板不裝定位套的相應(yīng)孔中。鉆模板用四根導(dǎo)扦穿過主軸箱而懸掛在主軸箱上，工作時導(dǎo)桿由主軸箱側(cè)蓋的伸出、拔出導(dǎo)桿端部的彈簧插銷，可以很快地從主軸箱上卸下鉆模板并將它放置在回轉(zhuǎn)工作臺夾具上，以便順利地更換刀具而用。
1．鉆模板用定位銷和支承塊（T0244）
定位銷和支承塊用于使活動鉆模板同夾具定位。同一臺機(jī)床上使用的支承塊，應(yīng)在一次安裝下同時磨出，以保證鉆模板定位支承面的共面性，防止鉆模板在定位時發(fā)生歪斜。
2．鉆模板用導(dǎo)桿（T0246）
通用導(dǎo)桿通常只適用于立式機(jī)床的活動鉆模板。導(dǎo)桿的長度可按實際結(jié)構(gòu)的需要而定。根據(jù)鉆模板至主軸箱端面的距離和鉆模板的工作行程來選取相應(yīng)長度的壓力彈簧。
3．導(dǎo)桿用彈簧銷（T0247）
彈簧銷用于將活動鉆模板固定在導(dǎo)桿的端部，在更換刀具時，拔出彈簧銷并將其旋轉(zhuǎn)90度，可以很快地從主軸箱上卸下鉆模板。
第6章 多軸式主軸箱的設(shè)計
6.1組合機(jī)床主軸箱的介紹
在動力頭或動力滑臺上安裝一個專門設(shè)計的一個多軸式主軸箱，進(jìn)行對零件的加工，對于此設(shè)計來說，動力部件通過主軸箱和加工零件發(fā)生關(guān)系。主軸箱是使各個主軸獲得一定的位置和轉(zhuǎn)速的。主軸的位置決定于被加工零件孔的位置。針對撥叉零件鉆，擴(kuò)，鉸的加工，主軸的位置得全方面的去考慮，包括回轉(zhuǎn)工作臺的臺面尺寸及零件的最大徑向尺寸，夾具的大小，加工的工位數(shù)等等?；剞D(zhuǎn)工作臺回轉(zhuǎn)一周，主軸箱上主軸完成對孔的一系列的加工。因此，主軸箱作為作為一個部件來說，不是通用部件，而僅是按照零件加以分類，實現(xiàn)主軸箱零件的通用化。如主軸箱的箱體和前，后蓋是按輪廓尺寸和外形分類以保證鑄件的通用化；主軸是按用途分類的，分為鉆孔，鏜孔和攻絲用的幾種；齒輪按模數(shù)M，齒數(shù)Z 和孔徑R 分類等。通過這些辦法，使得主軸箱的零件幾乎全部通用化，從而可以采用這些通用化的零件配置成各種不同結(jié)構(gòu)型式的主軸箱。此次設(shè)計也是按著這樣的思想。
6.2主軸箱的設(shè)計
6.2.1主軸箱的輪廓尺寸
主軸箱的輪廓尺寸主要決定于被加工零件的上孔的分布。而對于這次設(shè)計較為特殊，主軸箱我采用三軸式的 有四個工位，零件在工作臺上的分布為半徑為150mm的圓形分布，因此主軸在主軸箱中的分布也應(yīng)如此。
經(jīng)過查表了解到主軸箱的有關(guān)配制及相應(yīng)的尺寸
規(guī)格B=500mm H=450mm，型號 T0711-11，適用動力頭 2.3
6.2.2主軸切削力與切削功率的計算
1．根據(jù)加工工藝和毛坯的余量已經(jīng)確定了主軸的位置和轉(zhuǎn)速，再進(jìn)行切削力和切削功率的計算，從而確定主軸的直徑。一些參數(shù)上面幾章有提到
v --- 切削速度（米/分） D ---鉆頭直徑（毫米）
p --- 軸向力（公斤） M ---扭矩（公斤.毫米）
s --- 進(jìn)給量（毫米/轉(zhuǎn)） --- 抗拉強(qiáng)度（公斤/ ）
N --- 切削功率（千瓦） ---圓周率
T ---刀具耐用度（分）
（1） 用高速鋼鉆頭在45號鋼上鉆孔的計算公式（0.2mm/r
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