组合机床总体设计

包缝机机体钻孔组合机床总体及夹具设计

T —— 刀具耐用度，单位min；

D —— 钻头直径，单位mm； v —— 切削速度，单位m/min； f —— 每转进给量，单位mm/r； HB—— 布氏硬度。 选择Φ6.6mm的钻头进行计算：

?9600D0.25???9600?3.30.25T??0.551.3????67113min 0.551.3??vfHB??12.9525?0.064?223?8根据计算，所得刀具耐用度满足要求。 2.2.4 选择刀具结构

根据工艺要求及加工精度的要求，加工31个孔的刀具均采用标准锥柄长麻花钻。 2.3三图一卡设计

2.3.1 被加工零件工序图

被加工零件工序图是根据制定的工艺方案，表示所设计的组合机床（或自动线）上完成的工艺内容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前加工余量、毛坯或半成品情况的图样。除了设计研制合同外，它是组合机床设计的具体依据，也是制造、使用、调整和检验机床精度的重要文件。

a.被加工零件 名称及编号：包缝机机体

材料及硬度：HT200 HB190—240 b.定位基准及夹压点的选择

针对机体的结构特点，宜选用“一面双孔”定位基准，不可采用“三平面”定位基准的方法。在选择夹压部位时应注意零件夹压后定位稳定和避免零件夹压后变形的问题，可以选择上表面夹压。

c.图中符号

↓夹紧点 定位基面

本工序加工的是在机体的左右两边同时加工20个孔，详见附录1。 2.3.2 加工示意图

加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的。是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图。零件加工的工艺方案要通过加工示意图反映出来。加工示意图表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具、辅具的布置状况以及工件、夹具、刀具等机床各部件间的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等。

A.刀具的选择

在编制加工示意图的过程中，首先是对刀具进行选择。一台机床刀具的选择是否合理，直接影响到机床的加工精度、生产率和工作情况。因而正确选择刀具是一个相当重要的工作。刀具的选择要考虑到工件加工尺寸精度、表面粗糙度、切屑的

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排除及生产率要求等因素。钻孔刀具其直径应与加工终了时刀具后端和导向套外端有一定的距离。

刀具直径的选择应与加工部位尺寸、精度相适应。孔Φ5选择刀具Φ5G7；孔Φ4.2选择刀具Φ4.2G7；孔Φ3.3选择刀具Φ3.3G7。

B.导向结构的选择

组合机床钻孔时，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的导向装置来保证的。导向装置的作用是：保证刀具相对工件的正确位置；保证刀具相互间的正确位置；提高刀具系统的支承刚性。

本课题中加工20个孔时，由于是大批大量生产，考虑到当导套磨损时，便于更换，避免使整个钻模板报废，以节约成本，所以导向装置选用可换导套。

对于加工Φ5孔，选择的导套尺寸为：D=10mm，D1=15 mm，D2=18mm，L=20mm， 对于加工Φ4.2孔，选择的导套尺寸为：D=10mm，D1=15 mm，D2=18 mm，L=20mm，

对于加工Φ3.3孔，选择的导套尺寸为：D=8mm，D1=12mm，D2=15mm，L=16mm， C.确定主轴、尺寸、外伸尺寸

在该课题中，主轴用于钻孔，选用滚珠轴承主轴。又因为浮动卡头与刀具刚性连接，所以该主轴属于长主轴。故本课题中的主轴均为滚珠轴承长主轴。

根据由选定的切削用量计算得到的切削转矩T，由[1]P.43公式

d?B410T (2-7) 式中，d—轴的直径（㎜）；

T—轴所传递的转矩（Nm）； B—系数，本课题中主轴为非刚性主轴，取B=6.2。 由公式可得：

左边轴 d=10.17 mm 右边轴 d=7.38 mm

考虑到安装过程中轴的互换性、安装方便等因素，20根主轴轴径均取为15mm。根据主轴类型及初定的主轴轴径，查[1]P.44表3-6可得到主轴外伸尺寸及接杆莫氏圆锥号。主轴轴径d=15mm时，主轴外伸尺寸为：D/d1?25/16,L=85mm；接杆莫氏圆锥号为１。

D.动力部件工作循环及行程的确定 a.工作进给长度L工的确定

工作进给长度L工，应等于加工部位长度L（多轴加工时按最长孔计算）与刀具切入长度L1和切出长度L2之和。切入长度一般为5～10mm，根据工件端面的误差情况确定。由于加工的孔均为螺纹底孔，即盲孔，所以各个孔的切出长度均为零。两个面上钻孔时的工作进给长度见下表：

表2-4 工作进给长度

左主轴箱 L 18 L1 10 d 5 L2 8 L工 36 9

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右主轴箱 12 10 3.3 5 27 b.进给长度的确定

快速进给是指动力部件把刀具送到工作进给位置。初步选定两个主轴箱上刀具的快速进给长度分别为50mm和70mm。

c.快速退回长度的确定

快速退回长度等于快速进给和工作进给长度之和。由已确定的快速进给和工作进给长度可知，两面快速退回长度分别为106mm和77mm。

d.动力部件总行程的确定

动力部件的总行程为快退行程与前后备量之和。两面的前备量取80mm，后备量取140mm，则总行程分别为326mm和297mm。

本工序是确定主轴直径，刀具类型及导向结构的选择，详见附录2。 2.3.3 机床联系尺寸图

机床联系尺寸图是用来表示机床的配置型式、主要构成及各部件安装位置、相互联系、运动关系和操作方位的总体布局。用以检验各部件相对位置及尺寸联系是否满足加工要求和通用部件选择是否合适；它为多轴箱、夹具等专用部件设计提供重要依据；它可以看成是简化的机床总图。 2.3.3 .1选择动力部件

A.动力滑台形式的选择

本组合机床采用的是机械滑台。

根据已定的工艺方案和机床配置形式并结合使用及修理等因素，确定机床为卧式双面单工位机械传动组合机床，机械滑台实现工作进给运动，选用配套的动力箱驱动主轴箱钻孔主轴。

B.动力滑台型号的选择

a.根据选定的切削用量计算得到的单根主轴的进给力，按文献[1] P.62式

F多轴箱??Fi （2-8）

i?1n式中，Fi—各主轴所需的 向切削力，单位为N。则

左主轴箱 F多轴箱?2?441.98?2?441.98?2?310.56?2?200.28?2?200.28

?310.56?3500.72N右主轴箱 F多轴箱?200.28?7?200.28?274.85?2079.65N

实际上,为克服滑台移动引起的摩擦阻力，动力滑台的进给力应大于F多轴箱。 b.进给速度

V左?n1f?1000?0.08?80mm/min

v右?n2?f?1250?0.064?80mm/min

c.最大行程 L=400mm d.动力滑台导轨型式

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动力滑台导轨组合有“矩—矩”和“矩—心”两种型式。前者一般多用于带导向刀具进行加工的机床及其他粗加工机床，后者主要用于不带导向的刚性主轴加工及其它精加工机床。由此可知，本机床选用“矩—矩”式最合适。

考虑到所需的进给力、最小进给速度、切削功率、行程、主轴箱轮廓尺寸等因素，为了保证工作的稳定性，由文献[1]P.91表5-1，左、右两面的机械滑台均选用1HJ25IB型。台面宽250mm，台面长500mm,行程长400mm，允许最大进给力8000N，快速行程速度20.6～380m/min，工进速度8.01mm/min。

C.动力箱型号的选择

由切削用量计算得到的各主轴的切削功率的总和P，根据[1]P.47页公式 切削 P多轴箱?P切削? （2-9）

式中, P—消耗于各主轴的切削功率的总和（kW）； 切削 ?—多轴箱的传动效率,加工黑色金属时取0.8～0.9，加工有色金属时取0.7～0.8；主轴数多、传动复杂时取小值，反之取大值。本课题中，被加工零件材料为灰铸铁，属黑色金属，又主轴数量较多、传动复杂，故取??0.8。 左主轴箱：P切削??Pi?2?0.074?2?0.074?2?0.056

i?1?2?0.037?2?0.037?0.056?0.612KW0.612??0.765kW 则 P多轴箱0.8右主轴箱：P切削??Pi?0.037?7?0.037?0.035?0.331kw

i?1nn? 则 P多轴箱0.331?0.41375kW 0.8根据滑台的配套要求，滑台额定功率应大于电机功率的原则，查[1] P.114～115

表5-39得出动力箱及电动机的型号

表2-5 动力箱及电动机的型号选择 左主轴箱 右主轴箱 动力箱型号 1TD25IB 1TD25IB 电动机型号 Y100L-4 Y100L-4 电动机功率(kW) 2.2 2.2 电动机转速(r/min) 1420 1420 输出轴转速(r/min) 720 720 D.配套通用部件的选择

侧底座1CC251，其高度H=560mm。根据夹具体的尺寸，自行设计中间底座。 2.3.3 .2确定机床装料高度H

装料高度是指机床上工件的定位基准面到地面的垂直距离。本课题中，工件最低孔位置h2?9mm，主轴箱最低主轴高度h1?128.5mm，侧底座高度h4?560mm，综合以上因素，该组合机床装料高度取H=960mm。

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