本科毕业设计说明书（论文） 第 1 页 共 3 页1 引言 组合机床是以通用部件为基础，配以少量专用部件，对一种或若干种工件按预先确定的工序进行加工的机床。它能够对工件进行多刀、多轴、多面、多工位同时加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削以及滚压等工序，随着组合机床技术的发展，它能完成的范围日益扩大。在组合机床自动线上可以完成一些非切削工序，例如打印、清洗、热处理、简单的装配、试验和再现自动检查等工序。组合机床及其自动线所使用的通用部件是具有特定功能，按标准化、系列化、通用化原则设计、制造的组合机床基础部件。每种通用部件有合理的规格尺寸系列，由适用的技术参数和完善的配套关系。组合机床设计应根据机床性能要求配套液压、气压和电控等系统。许多大型、形状复杂的工件，需要的加工工序很多，不可能在一台机床上全部加工完成，这就需要用多台组合机床加工，按工序加工顺序依次排列，组成组合机床流水线，在组合机床流水线的基础上，发展成组合机床自动线。1.1 组合机床的特点和分类1.1.1 组合机床的特点 (1) 组合机床上的通用部件和标准零件约占全部机床部件的70%80%，因此设计和制造周期短，经济效益好。 (2) 由于组合机床多采用多刀加工，机床自动化程度高，因此比通用机床生产效率高，产品质量稳定，劳动强度低。 (3) 组合机床的通用部件是经过周密设计和长期生产实践考验的，又有专门厂家长期生产，它与一般专用机床相比，其结构稳定，工作可靠，使用和维修方便。 (4) 组合机床加工工件，由于采用专用夹具、组合刀具和导向装置等，产品加工质量靠工艺装备保证，对操作工人的技术水平要求不高。 (5) 当机床被加工的产品更新时，专用机床的大部分部件要报废。组合机床的通用部件是根据国家标准设计的，并等效于国家标准，因此其通用部件可以重复使用，不必另行设计和制造。 (6) 组合机床易于联成组合机床自动线，以适应大规模和自动化生产需要。1.1.2 组合机床的分类 (1) 固定式夹具的单工位组合机床 (2) 移动式夹具（多工位）组合机床 (3) 转塔主轴箱式组合机床1.2 设计任务本毕业设计课题主要培养学生综合运用所学的机械制造的基础理论、专业知识和基本技能，设计专用组合机床，用于1P64F汽油机上箱的加工，提高学生分析与解决工程实际问题的能力和初步科学研究的能力。主要设计要求有： (1) 生产纲领：单班制年产10万台 (2) 协助完成机床总体设计 (3) 完成机床典型零件结构设计2 组合机床的总体设计2.1 组合机床方案的分析组合机床是针对被加工零件的特点和工艺要求，按高度集中工序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。如果确定零件可以利用感组合机床加工，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加工工艺资料基础上，通盘考虑影响制定零件工艺方案、机床配置类型、结构方案的各种因素以及应注意的问题。经过分析比较，以确定零件在组合机床上合理可行的加工方案（包括安排工序及工艺流程，确定工序中的工步数，选择加工的定位基准及夹压方案等）、确定工序（或工步）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，这些便是组合机床方案制定的主要内容。2.1.1 影响组合机床方案制定的主要因素 (1) 被加工零件的加工精度和加工工序被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序即应保证的加工精度，是制定机床方案的主要依据。 (2) 被加工零件的特点被加工零件的特点主要指零件的材料、硬度、加工部位的结构形状、零件刚度、定位基准面的特点等他们对机床工艺方案的制定有着重要的影响。 (3) 被加工零件的生产批量零件的生产批量是决定采用单工位、多工位或自动线，还是按中小批量生产特点设计组合机床的重要因素。有是从工件外行及轮廓尺寸看，本来可以采取单工位固定式家具的机床配置形式，但由于生产批量极大，就不得不采用多工位几机床方案以使装卸工件时间与机动时间重合。 (4) 机床使用条件 (a) 车间布置情况 (b) 工艺间的联系 (c) 使用厂的技术能力和自然条件2.1.2 制定工艺方案应考虑的问题 (1) 组合机床常用工艺方法能达到的精度及表面粗糙度 (2) 确定工艺方案的原则及注意问题 (3) 定位基准及夹压点选择2.1.3 确定机床配置形式及结构方案应考虑的问题根据被加工零件的结构特点、加工要求、工艺过程方案及生产率等，可大体确定采取哪种形式的组合机床。但由于工艺的安排、动力部件的不同配置、零件安装数目和工位数多少等不同，而会产生许多配置方案。不同配置方案对机床的复杂程度、通用化程度、结构工艺性、加工精度、机床重新调整可能性及经济效果等，具有不同的影响。因此，确定机床配置形式及结构方案时，必须考虑下述问题：不同配置形式机床的特点及适应性、不同配置形式机床的加工精度、选择多工位组合机床方案应注意的问题等。2.1.4 分析本次设计的要求和零件的特点本次设计需要从1P64F汽油机上箱右面同时钻8个两种直径的孔直径分别为8mm和9mm。如图2.1所示: 图2.1 需要加工的孔2.2 选择切削用量确定了组合机床上完成的工艺内容后，就可以着手选择切削用量。切削用量选择是否合理，对组合机床的加工精度、生产率、刀具耐用度、机床的布局形式及正常工作均有很大影响。2.2.1 组合机床切削用量选择的特点 (1) 在大多数情况下，组合机床为多轴、多刀、多面同时加工。因此，所选择切削用量，根据经验应比一般万能机床单刀加工低30%左右。 (2) 组合机床主轴箱上所有刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑台。工作时，要求所有的刀具的每分钟进给量相同，且等于动力滑台的每分钟进给量。这个每分钟进给量（mm/min)应是适合于所有刀具的平均值。因此，同一主轴箱上的刀具主轴可以设计成不同不同转速和选择不同的每转进给量（mm/r)与其相适应，以满足于不同直径工件的加工要求。2.2.2 确定切削用量应注意的问题 (1) 尽量做到合理利用所有刀具，充分发挥其性能。由于连接动力部件的主轴箱上同时工作的刀具种类不同且直径大小不等，因此，切削用量选择也各有特点。如钻孔要求切削速度高而每转进给量小；铰孔却要求切削速度低而每转进给量大；铣端面则是要求切削速度低而每转进给量小而同一主轴箱上的刀具每分钟进给量是相同的，要使每把刀具都能有合适的切削用量是很困难的。一般情况下，可先按各类刀具选择较合理的主轴转速n(r/mm)和每分钟进给量f(mm/r),然后进行适当调整，使各个刀具的每分钟进给量相同，皆等于动力滑台的每分钟进给量。这样，各类刀具都不是按最合理的切削用量而是按一个中间切削用量工作。假如确实需要，也可按多数刀具选择一个统一的每分钟进给量，对少数刀具采取附加机构，使之按各自需要的合理的进给量工作，一达到合理使用刀具的目的。 (2) 选择合理的切削用量时，应注意零件生产批量的影响。生产率要求不高时就没有必要将切削用量选的过高，以免降低刀具耐用性。对于要求生产率高的大批量生产用组合机床，要首先保证那些耐用度低，刃磨困难，造价高的所谓“限制性”工序刀具的合理切削用量。但须注意不能影响加工精度，也不能使刀具耐用度降低。对于“非限制性”刀具应采取不使刀具耐用度降低的某一极限值，这样可减少切削功率。组合机床通常要求切削用量的选择使刀具耐用度不低于一个工作班，最少不低于4h。 (3) 切削用量的选择应有利于主轴箱的设计。若能做到相邻主轴转速相近、相等，则可使主轴箱传动链简单。刀具带导向加工，若不便冷却润滑，则应适当降低切削速度。 (4) 选择切削用量时，还必须考虑所选动力滑台的性能。2.2.3 组合机床切削用量选择方法必须从实际出发，根据加工精度、工作材料、工作条件、技术要求等进行分析，按照经济的满足加工要求的原则，合理的选择切削用量。一般常用查表法。因为零件材料为铝合金，所以选择高速钢钻头刀具钻孔。查机械加工工艺设计实用手册表15-37得高速钢钻铝合金材料孔时切削速度为2050m/min,所以选切削速度V=26.9m/min。根据要加工的孔的直径可以确定两种钻头的直径分别8mm和9mm。根据V=Dn 式(2.1)得：n8=35r/s=1071r/min,n9=40r/s=952r/min。表2.1 加工铝及铝合金的切削用量加工直径d(毫米) 切削速度V(米每分) 每转进给量f(毫米每转)纯铝 铝合金长切屑 铝合金短切屑38 0.030.2 0.050.25 0.030.1825 2050 0.060.5 0.10.60 0.050.152530 0.150.8 0.21.0 0.080.36 按机床说明书（见工艺手册表4.2-18），与1071r/min和952r/min相近的机床转速为850r/min和1100r/min。现选取n=1100r/min,如果选n=850r/min则速度损失太大。所以实际切削速度V8=27.6m/min，V9=31.09m/min根据已知条件得初钻孔加工的相关参数如下: 表2.2 孔加工的相关参数螺孔8孔9孔加工深度(mm)1922进给量(mm/r) 0.250.25转速(r/min) 1071 952切削速度(m/min) 27.631.092.3 确定切削力、切削扭矩、切削工具及刀具耐用度根据选定的切削用量（主要指切削速度及进给量），确定切削力，作为选择动力部件及夹具设计的依据；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，用以选择主传动电机（一般指动力箱电机）功率；确定刀具耐用度，用以验证所选刀具是否合格。查工艺手册高速钢钻头切削铝表得：M8=1.57N.m F8=392N M9=1.98N.M F9=439N Q8=4F8.V=0.722kw Q9=4F9.V=0.914kw当确定了切削转矩M以后，便可根据扭转刚度处定出主轴及传动轴直径，计算公式为： dBM1/4(cm) 式(2.2)式中：M切削转