机械机床毕业设计40变速箱钻削组合机床设计Word文档格式.docx
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（5）自动化程度高，可降低工人的劳动强度；
（6）配置灵活。
因为结构模块化，组合化。
可按工件或工序要求，用大量通用部件和少量专用部部件灵活组成各种类型的组合机床及自动线，机床易于改装，产品或工艺变化时，通用部件一般还可以重复利用。
因此组合机床适宜加工箱体类零件。
根据组合机床完成工艺的一些限制及组合机床的各种工艺方法能达到的加工精度、表面粗糙度及技术要求，可以确定用组合机床来钻EQY-112-90汽车变速箱后面孔系的六个孔是经济合理的。
2.2组合机床的设计步骤
组合机床一般是根据用户的需要而进行设计的。
设计前往往规定了具体的加工对象、加工内容和加工精度等设计的原始数据。
在设计过程中应尽量采用先进的工艺方案和合理的机床结构方案；
正确选择通用部件及机床布局形式；
要十分注意保证加工精度和生产效率的措施以及操作的使用方便性。
组合机床设计步骤大致如下。
一、调查研究
调查研究的主要内容有：
认真阅读被加工零件图样，研究其尺寸、形状、材料、硬度、重量、加工部位的结构及加工精度和表面粗糙度要求等内容。
通过对产品装配图和有关工艺资料的分析，认识被加工零件在产品中的地位和作用。
二、总体方案设计
总体方案的设计主要包括制定工艺方案（确定零件在组合机床上完成的工艺内容及加工方法，选择定位基准和夹紧部位，决定工步和刀具种类及其结构形式，选择切削用量等）、确定机床配置形式、制定影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案。
总体方案设计的具体工作是编制“三图一卡”，即绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图，编制生产率计算卡。
三、技术设计
技术设计就是根据设计已经确定的“三图一卡”，设计机床各专用部件正式总图，如设计夹具，多轴箱等装配图以及根据运动部件有关参数和机床循环要求，设计液压和电气控制原理图。
设计过程中，应按设计程序作必要的计算和验算工作，并对第一、第二阶段的数据、结构等作相应的调整或修改。
四、工作设计
当技术设计通过审查后即可展开工作设计，即绘制各个专用部件的施工图样、编制各部件零件明细表。
第三章、制定机械加工工艺过程
3.1工艺方案的拟订
工艺方案的拟订是组合机床设计的关键一步，因为工艺方案在很大程度上决定了组合机床的结构配置和使用性能。
工艺方案的制定原则：
（1）粗、精加工工序的安排必须根据零件的生产批量、加工精度、技术要求进行全面的分性，按照经济的原则，合理安排粗加工与精加工的工序。
一般在大批大量生产中，粗、精加工宜分开，但这将使机床的台数增多。
当工件生产批量不大时，由于机床负荷率低，则经济性不好。
因此，在能够保证加工精度的前提下，有时也采用粗、精加工合并在一台机床上的方案，但必须采取措施，尽量减少由此带来的不利影响。
（2）工序集中与分散的处理工序集中是机械加工近代的主要发展方向之一。
组合机床也正是基于工序集中的工序原则发展起来的，即运用多种不同的刀具，采用多面、多工位和复合刀具等方法，在一台机床上对一个或几个零件完成复杂的工艺过程，从而提高生产的效率。
但也应当看到，工序过分集中也会带来一些问题：
使机床结构复杂，刀具数量增多，机床大而笨重，调整使用不便，可靠性降低，反而影响生产效率的提高。
也会导致切削负荷加大，往往由于工件的刚性不足及变形等影响加工精度。
因此，提高工序集中程度，应该注意：
考虑单一工序。
即把相同工艺内容的工序集中在同一台机床上或同一工位上加工。
例如，通常把箱体零件上的大量螺纹孔攻丝工序集中在一台攻丝机床上，而不与大量钻、镗工序集中在同一个主轴箱或同一台机床上进行，这样会使机床更为简单合理。
相互间有位置精度要求的工序应集中在同一工位或同一台机床上加工。
例如，箱体类零件各面上的孔，相互间有位置精度要求时，其孔的精加工应集中在一台机床上一次装夹并完成加工，一般说来，这些孔的粗加工也应尽量集中在一台机床上进行，这可以使的精加工余量分布均匀，以利于保证加工精度。
大量的钻、镗工序最好分开，不要集中在同一主轴箱完成。
这是因为，钻孔与镗孔的直径往往相差很大，主轴转速也就相差很大，导致主轴箱的传动链复杂和设计困难。
同时，大量钻孔会产生很大的轴向力，有可能使工件变形而影响了镗孔的精度；
而且，粗镗孔振动较大，又会影响钻孔，甚至会造成小钻头的损坏和折断。
另外，铰孔为低速大进给量切削，镗孔为高速小进给量切削，所以两者也不宜放在同一个主轴箱上进行，以有利于切削用量的合理选择和主轴箱传动系统的简化。
确定工序集中时，必须充分考虑零件是否会因为刚性不足而在较大的切削力、夹压力下变形对加工精度带来的不利影响。
工序集中时，必须考虑到前述粗、精加工工序的合理安排及由于主轴箱结构及设置导向的需要。
主轴排列不宜过密，否则会造成机床、刀具调整的不便，加工精度、工作可靠性、生产率降低的不良后果。
3.2被加工零件的工艺分析及其工艺方案
3．2．1被加工零件的结构特点
首先要研究被加工零件的用途及其结构特点，这主要指零件的材料、硬度、加工部位的结构形状、工件刚性、定位基准的特点等。
它们对机床工艺方案的制定有着重要的影响。
同样精度的孔，因为材料、硬度的不同，其工艺方案也不同，若工件刚性不足，安排工序就不能太过于集中，以免因同时加工表面过多造成工件受力大，振动及发热变形而影响加工精度，还必须十分重视被加工零件在组合机床加工前所完成的工序及毛坯或半成品质量，对加工余量很大或铸造质量较差的零件应安排预加工工序。
汽车变速箱体是典型的箱体类零件，其材料为HT200，硬度为HB200左右，表面粗糙度要求并不会高。
纵观整个零件所需加工得部位较多，但主要是平面加工和钻孔，特别是孔系很多。
大多数尺寸都是以顶面为基准，还有依照夹紧定位的要求底面较平整可作为定位基面进行“一面两销”，故在加工其它工序之前应该尽快加工出底面及底面上的定位销孔，在后面的加工工序中几乎都以底面为定位基准，以“一面两销”方式定位的。
故应先加工其底面及加工底面上的两个定位销孔。
被加工零件的特点在很大程度上决定了组合机床的配置形式。
一般说来，孔中心线与定位基准面平行的且需由一面或几面加工的箱体件宜采用卧式机床；
对大型箱体件，采用单工位机床加工较适宜。
3.2.2被加工零件的技术要求和加工工序
被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序及应该保证的加工精度，是制定机床方案的主要依据。
EQY-112-90汽车变速箱后面孔系螺纹底孔φ8.5，其要求的精度不高，表面粗糙度为Ra=16。
从各种加工方式所能达到的精度及表面粗糙度考虑，可采用一次钻削加工就能达到尺寸要求和精度要求，而不需要留加工余量。
变速箱的顶面是比较规则且比较大的平面，在加工时可以以顶面及顶面上两个定位孔采用“一面两销”定位，采用组合钻床同时加工六个孔。
由《组合机床设计》书中表3—1HT200铸件根据不同精度孔的典型工艺方法可知：
，直径在Ø
8.5mm以下的采用钻削加工
3.2.3零件的生产批量
零件的生产批量是决定采用单工位，多工位或自动线，还是按照中小批生产特点来设计组合机床的重要因素。
从工件的外型及轮廓尺寸看，可以采取单工位固定式夹具的机床配置形式。
汽变速箱体的年产量为10000/年，单班制，且变速箱零件的尺寸较大，故采用单工位机床加工。
3.3制定工艺方案时应考虑问题
3.3.1定位基准的及夹压点选择
组合机床是针对某种零件或某道工序而设计的。
正确选择加工用定位基准，是确保加工精度的重要条件，同时也是有利于实现最大限度的集中工序，从而收到减少机床台数的效果。
箱体类零件是机械加工中工序多，精度要求高的零件。
这类零件一般都有较高精度的孔要加工，又常常在几次装夹下进行。
因此，定位基准选择“一面两孔”是最常用的方法。
它可以简便地消除工件的六个自由度，使工件获得可靠的定位；
有同时加工零件五个表面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高各面上孔的位置精度。
“一面两孔”定位可以作为零件从粗加工到精加工全部工序的定位基准，使零件整个工艺过程基准统一，从而减少由基准转换带来的积累误差，有利于保证加工的精度。
同时使机床各工序（工位）的许多部件，如夹具，实现通用化，有利于缩短设计、制造周期，降低成本。
同时采用“一面两孔”定位，易于实现自动化定位、夹紧。
3.3.2加工工艺方案
具体的工艺安排如下：
1、粗铣变速箱外壳的顶面，以心轴和右侧面及后端一点定位，由左侧面进行夹紧，变速箱外壳底下采取辅助支承的工艺；
2、粗镗四轴孔，采用一面两销的定位方式，由上往下夹紧；
3、精铣顶面，采用工序1的定位方式和夹紧方法；
4、精镗轴孔φ110，φ80；
5、钻变速箱外壳顶面的两销孔φ11.8，采用工序1的定位和夹紧方法（此两孔用来为后面的工序当作定位孔）；
6、绞顶面的两销孔φ12，以右侧面、心轴及顶面一点定位；
7、粗铣前后端面及凸台面，以一面两销的定位方式，从上往下夹紧（以下如无特别说明均以一面两销定位，从上往下夹紧）；
8、铣两侧面，以一面两销的定位方式,，从上往下夹紧；
9、钻后端面凸台销孔2-φ9.8；
10、绞后端面凸台销孔2-φ10；
11、钻后端面右下方凸台螺纹底孔6-φ8.5；
12、攻螺纹6-M10；
13、钻前端面右下方凸台螺纹底孔6-φ8.5；
14、攻螺纹6-M10；
15、钻前端面其它螺纹底孔6-φ8.5；
φ12
16、攻螺纹6-M10；
M14
17、钻右下侧面螺纹底孔5-φ8.5；
18、攻螺纹5-M10；
19、钻右上侧面螺纹底孔6-φ8.5；
20、攻螺纹6-M10；
21、钻右侧面销孔φ8,及扩2-φ30孔；
22、扩底孔φ30；
23、钻左侧所有孔4-φ17,4-φ8.5及销孔φ8；
24、攻螺纹4-M10；
25、扩注油孔φ42；
26、钻顶面螺纹底孔9-φ8.5，以一面两销的定位方式，由下往上夹紧；
27、攻螺纹9-M10，以一面两销的定位方式，由下往上夹紧；
28、清洗；
29、检验。
第四章加工工序图
4.1被加工零件工序图
4.1.1被加工零件工序图的作用及内容
被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示一台组合机床或自动线完成的工艺内容、加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用定位基准、夹压部位及被加工零件的材料、硬度、重量和在本工序加工前毛坯或半成品情况的图纸。
它不能用用户提供的产品图纸代替，而须在原零件图基础上，突出本机床或自动线的加工内容，加上必要的说明而绘制的。
它是组合机床设计的主要依据，也是制造、使用、检验和调整机床的重要技术文件。
图上应表示出：
1）被加工零件的形状和轮廓尺寸及与本机床设计有关的部位的结构形状尺寸。
尤其是当须要设置中间导向套时，应表示出零件内部的筋，壁布置及有关结构的形状尺寸。
以便检查工件、夹具、刀具是否发生干涉。
2）加工用定为基准、夹压部位及夹压方向。
以便依次进行夹具的定位支承（包括辅助支承）、限位、夹紧、导向系统的设计。
本课题的工序是钻汽车变速箱后面螺纹底孔，定位基准是底面，从顶面夹紧。
3）本工序加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形状位置尺寸精度及技术要求，还包括本道工序对前道工序提出的要求。
4）必要的文字说明。
如被加工零件编号、名称、材料、硬度、重量及加工部位的余量等。
制被加工零件工序图的注意事项
5）为使被加工零件工序图清晰明了，一定要突出本机床的加工内容。
绘制时，应按一定比例，选择足够的视图及剖视，突出加工部位，并把零件轮廓及与机床、夹具设计有关的部位表示清楚。
凡本工序保证的尺寸、角度等，均应在尺寸数值下方画粗实线标记。
加工用定位基准、夹压位置及方向、辅助支承等都要用统一的标准符号标出。
6）加工部位的位置尺寸应由定位基准标注起。
为便于加工及检查，尺寸应采用直角坐标系标注，而不采用极坐标系。
但有时因所选的定位基准与设计基准不重合，则须对加工部位要求的位置尺寸精度进行分析换算。
此外，应将零件图上不对称位置尺寸公差换算成对称公差，其公差数值的决定要考虑一是要能到达产品图纸要求的精度，二是采用组合机床能加工出来。
7）应注明零件加工对机床提出的某些特殊要求。
如对多层壁同轴线等直径孔加工，若要求孔的表面不留退刀痕迹，则图纸上应注明要求“机床主轴定位，工件（夹具）让刀。
加工汽变速箱体后面六个孔的加工工序图见具体图纸。
第五章加工示意图
5.1切削用量的选择
组合机床的正常工作与合理地选择切削用量，即确定合理的切削速度和工作进给量有很大的关系，切削用量选的恰当，能使组合机床以最少的停车损失，最高的生产效率，最长的刀具寿命和最好的加工质量，也就是多快好省的进行生产。
组合机床大多为多刀加工，而且是多种刀具同时工作。
计算最佳切削用量的工作比较复杂。
确定了在组合机床上完成的工艺内容后，就可以着手选择切削用量。
目前组合机床的切削用量的选择，主要是参考现场采用的切削用量的情况，根据积累的经验来进行。
由于组合机床有大量的刀具同时工作，为了能使机床能正常工作，不经常停车换刀，而达到较高的生产效率，所选的切削用量比一般的万能机床单刀加工要低一些。
可概括地说：
在多轴加工的组合机床上不宜最大的切削用量。
5.1.1确定切削用量应注意的问题
尽量做到合理利用所有的刀具，充分发挥其性能。
由于连接于动力部件的主轴箱上同时工作时的刀具种类和直径大小不等，因此其切削用量的选择也各有特点。
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等。
同一主轴箱上的刀具每分钟进给量是相同的，要使每把刀具均能有合适的切削用量是困难的。
一般情况下可先按各类刀具选择较合理的主轴转速n（转/分）和每转进给量f（毫米/分），然后进行适当的调整使各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vf。
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的切削用量工作。
假如确实需要，也可按多数刀具选用一个统一的每分钟进给量，对少数刀具采用附加机构（增、减速）机构，使之按各自需要的合理进给量工作。
以达到合理使用刀具的目的。
选择切削用量时，应考虑零件批量生产的影响。
生产率要求不高时，就没有必要将切削用量选得过高，以免降低刀具得耐用度，对于要求生产率高得大批量生产用组合机床，也只是提高那些耐用度低，刃磨困难，造价高得所谓“限制性”工序刀具得切削用量。
但必须注意不能影响加工的精度，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4小时。
切削用量的选择应有利于主轴箱设计。
若能作到相邻主轴转速接近相等，则可以使主轴箱传动链简单；
某些刀具带导向加工时，若不便冷却润滑，则应适当降低切削速度。
选择切削用量时，还必须考虑所选的动力滑台的性能。
尤其采用液压动力滑台时，所选的每分钟进给量一般比动力滑台可实现的最小进给量大50％。
否则，会由于温度和其他原因导致进给量不稳定，影响加工精度，甚至造成机床不能工作。
5.1.2组合机床切削用量的选择
必须从实际出发，根据加工精度、工件材料，工作条件、技术要求等进行分析，按照经济地满足加工要求地原则，合理地选择切削用量。
一般常用查表法，参照生产现场同类工艺，通过工艺试验确定切削用量。
根据生产经验，在组合机床上进行孔加工的切削用量按下表选取：
表1用高速钢钻头加工铸铁件的切削用量
加工直径
（毫米）
HB160～200
HB200～241
HB300～400
切削用量
v（m/min）
f（mm/转）
1～6
16～24
0.07～0.12
10～18
0.05～0.10
5～12
0.03～0.08
6～12
0.12～0.20
0.10～0.18
0.08～0.15
12～22
0.20～0.40
0.18～0.25
0.15～0.20
22～50
0.40～0.80
0.25～0.40
0.20～0.30
由上表可见，根据工件的材料与加工的孔径，可以选择合适的切削用量。
加工零件的材料为HT200，其硬度为HB200，加工的孔径为8.5mm。
初定主轴转速为n＝500转，故可以选择加工各孔的切削用量如下：
Ø
8.5mm：
v＝3.14x500x8.5/1000＝13.4m/min
f=0.10~0.18r/min取0.15r/min
5.2选择刀具结构
根据工艺要求及加工精度的不同，组合机床采用的刀具有：
一般简单刀具（标准刀具），复合刀具及特种刀具。
选择刀具结构应注意以下主要问题：
1）只要条件允许，为使工作可靠，结构简单，刃磨容易，应该尽量选择标准刀具（如标准的麻花钻，扩空钻，铰刀等）和简单的刀具。
采用此类刀具的缺点使加工一个零件所需的工位或机床台数较多。
2）为提高工序集中程度或保证加工精度，可采用先后加工或同时加工两个或两个以上表面的复合刀具。
3）选择刀具结构时，还必须认真分析被加工零件材料的特点。
如加工硬度较高的铸铁或钢件时，为了提高刀具的耐用度减少换刀时间，宜采用多刃铰刀或多刃镗刀头加工，以解决断屑及排屑问题
本次设计所加工的零件为变速箱盖前面孔上的六个水孔，其精度要求较低，材料为铸铁，硬度不高，采用标准的高速钢锥柄麻花钻刀具，即可满足加工的技术要求。
由《金属机械加工工艺人员手册》刀具部分P587表8-17可选择如下刀具：
Ø
高速钢锥柄长麻花钻
＝190mm，
＝109m
5.3加工示意图
5.3.1加工意图的作用和内容
零件加工的工艺方案要通过加工示意图来反映。
加工示意图表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具、辅具、夹具、主轴箱、液压电气装置设计及通用部件选择的主要原始资料，也是整个组合机床布局和性能的原始要求，同时还是调整机床、刀具及试车的依据。
其内容为：
1）应反映机床的加工方法、加工条件及加工过程。
2）根据加工部位特点及加工要求，决定刀具类型、数量、结构、尺寸（直径和长度），包括镗削加工时决定镗杆直径和长度。
3）决定主轴的结构类型、规格尺寸及外伸长度。
4）选择标准或设计专用的接杆、浮动卡头、导向装置、攻丝靠模装置、刀杆托架等，并决定它们的结构、参数及尺寸。
5）表明主轴、接杆（卡头）、夹具（导向）与工件之间的联系尺寸、配合及精度。
6）根据机床要求的生产率及刀具、材料特点等，合理确定并标注各主轴的切削用量。
7）决定机床动力部件的工作行程及工作循环。
5.3.2．加工示意图的画法及注意事项
1）加工示意的绘制顺序是：
先按比例用细实线绘出工件加工部位和局部结构的展开图。
加工表面用粗实线画。
为简化设计，相同加工部位的加工示意图（指对同一规格的孔加工，所用刀具、导向、主轴、接杆等的规格尺寸、精度完全相同），允许只表示其中之一，亦即同一主轴箱上结构尺寸相同的主轴可只画一根。
但必须在主轴上标注轴号。
（与工件孔号相对应）。
当轴数较多，可采用缩小比例，用细实线画出工件加工部位简图并标注孔号，以便设计和调整机床。
2）一般情况下，在加工示意图上，主轴分布可不按真实距离绘制。
当被加工孔间距很小或需设置径向尺寸结构较大的导向装置时，相邻主轴必须严格按比例绘制，以便检查相邻主轴、刀具、辅具、导向等是否干涉。
3）主轴应丛主轴箱端面画起。
刀具画加工终了位置（攻丝加工则应画开始位置）。
标准的通用结构如接杆、浮动卡头、攻丝靠模及丝锥卡头、通用主轴箱的标准钻镗主轴外伸部分等只画外轮廓，并须加注规格代号。
对一些专用结构如导向、刀杆托架、专用接杆或浮动卡头等，为了显示其结构而必须剖视，并标注尺寸、精度及配合。
5.3.3．择刀具、工具、导向装置并标注其相关位置尺寸
1）刀具的选择刀具的选择如前所述，要考虑工件的加工尺寸精度、表面粗糙度、切屑的排除及生产率要求等因素。
一般孔加工刀具（钻、扩、刀具螺旋槽尾端与导向套外端面有一定的距离（一般为30～50mm）。
2）导向的选择在组合机床上加工孔，除了刚性主轴的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取决于夹具导向。
因此，正确选择导向的结构，确定导向类型、参数、精度，不但是绘制加工示意图应该解决的问题，也是设计组合机床不可忽视的重要内容。
（1）导向类型、形式和结构导向通常分为两类：
一类是刀具导向部分与夹具导套之间既有相对移动又有相对转动的第一类导向，或称固定式导向。
另一类是刀具导向部分与夹具导套之间只有相对移动而无相对转动的第二类导向，或称旋转式导向。
通常依据刀具导向部分的直径d和刀具转速n折算出导向的线速度v，其中
米/分，在结合加工部位的尺寸精度，工艺方法和刀具的具体工作条件来选择导向的类型、形式和结构。
第一类导向的允许线速度v<
20米/分。
因此，除了铰孔外，这类导向很少用于大孔径的加工。
第二类导向的允许线速度v>
一般用于孔径大于25mm以上的孔加工，尤其以大直径的镗孔应用较多。
由前所选择的刀具和主轴转速，根据切削用量的线速度，加上气缸盖前面板上的六个孔的直径为Ø
8.5mm，孔径不大，其线速度v不大于20米/分，故采用固定式导向。
（2）确定导向数量、选择导向参数导向数量应根据工件形状，内部结构，刀具刚性，加工精度及具体加工情况而定。
通常钻、扩、铰单层壁小孔
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