箱式类零件钻削组合机床设计(编辑修改稿)

箱式类零件钻削组合机床设计(编辑修改稿)内容摘要：

= 24/(9740 5) = kw 式中： HB—— 布氏硬度 F—— 切削力（ N） D—— 钻头直径（ mm） f—— 每转进给量（ mm/r） T—— 切削扭矩 (N mm) V—— 切削速度（ m/min） P—— 切削功率 (kw) 选择刀具结构 根据工艺要求及加工精度不同，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一些问题： （ 1）只要条件允许，为使工作可靠，结构简单、应尽量选择标准刀具和简单刀具。 采用此类刀具的特点是加工一个零件所需要的工位数或机床台数多。 （ 2）为提高工序集中程度或保证加工精度，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特点。 如加工硬度较高的铸铁或刚件时，为提高刀具耐用度，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。 根据上述要求选取钻孔刀具。 吴一非 箱体类零件钻削组合机床设计 12 箱体的布氏硬度在 HB170～ 241，孔径 D 为 5mm，刀具的材料选择高速钢钻头（ W18Cr4V），为了使工作可靠、结构简单、刃磨简单，选择标准Φ 5 的麻花钻。 如图 31 图 31 麻花 钻 吴一非 箱体类零件钻削组合机床设计 13 第 四 章 钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制 “三图一 卡”是指被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率卡。 被加工零件工序图 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，是制造、使用、检验和调整机床的重要技术文件。 图上主要内容： ①被加工零件的形状，主要外廓尺寸和本机床要加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形位精度等技术要求，以及对上道工序的技术要求等。 ②本工序所选定的定位基准、夹紧部位及夹紧方向。 ③加工时如需要中间向导，应表示出工件与中间向导有关部位结构和尺寸，以便检查工件、夹具、刀具之间是否相互干涉。 ④被加工零件的名称、编号、材料、硬度及被加工部位的加上余量等。 为了使被加工零件工序图清晰明了，绘制时，应按一定的比例，选择足够的视图。 箱体用 钻孔组合机床 的被加工零件工序图如 2－ 2 所示。 图 4－ 1工序图 加工示意图 加工示意图是被加工零件工艺方案在图样上的反映，表示被加工零件在机床上吴一非 箱体类零件钻削组合机床设计 14 的加工过程，刀具的布置 以及工件、夹具、刀具的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等，是刀具、夹具、多轴箱、电气和液压系统设计选择动力部件的主要依据，是整台 组合机床布局形式的原始要求，也是调整机床和刀具所必需的重要文件。 在图上应标注的内容： ①机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程。 ②工件、夹具、刀具及多轴箱端面之间的距离等。 ③主轴的结构类型，尺寸及外伸长度；刀具类型，数量和结构尺寸、接杆、导向装置的结构尺寸。 ①刀具的选择 刀具选择考虑加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除 及生产率要求等因素。 选择锥柄麻花钻头。 ②导向套的选择 在组合机床上加工孔，除用刚性主轴的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取决于夹具导向。 因此正确选择导向装置的类型，合理确定其尺寸、精度，是设计组合机床的重要内容。 Ⅰ选择导向类型 根据刀具导向部分直径 d=5mm 和刀具导向的线速度v=24m/min，选择固定式导向。 Ⅱ导向套的参数 根据刀具的直径选择固定导向装置，如图 4－ 2所示： 固定导向装置的标准尺寸如下表： 表 2－ 1 固定导向装置的标准尺 D D D1 D2 L l1 D3 l 5 10 15 18 20 3 M6 8 固定装置的配合如下表： 表 2－ 2 固定装置的配合 导向类别 工艺方法 1D D 刀具导向部分外径 固定导向 钻孔 H7/h6 H7/h6 g6 吴一非 箱体类零件钻削组合机床设计 15 图 4－ 2固定导向装置 ③初定主轴类型、尺寸、外伸长度 因为轴的材料为 40Cr，剪切弹性模量 G=,刚性主轴取ψ＝ 1／ 4,所以B取 ， 根据刚性条件计算主轴的直径为： T= N mm d B4T == 式中： d—— 轴直径（ mm） T—— 轴所承受的转矩（ N mm） B—— 系数 本设计中所有主轴直径皆取 d=32mm,主轴外伸长度为： L=115mm， D/1d 为32/20 ④选择刀具接杆 由以上可知，多轴箱各主轴的外伸长度为一定值，而刀具的长度也是一定值，因此，为保证多轴箱上各刀具能同时到达加工终了位置，就需要在主轴与刀具之间设置可调环节，这个可调节在组合机床上是通过可调整的刀具接杆来解决的 ,连接杆如图 4－ 3 所示， 吴一非 箱体类零件钻削组合机床设计 16 图 4－ 3连接杆 连接杆上的尺寸 d与主轴外伸长度的内孔 D 配合，因此，根据接杆直径 d 选择刀具接杆参数如表 2－ 3所示： 表 2－ 3 可调接杆的尺寸 d(h6) D1(h6) d2 L4 l1 l2 l3 20 Tr20 莫氏 1 号 188 40 46 75 ⑤确定加工示意图的联系尺寸 从保证加工终了时主轴箱端面到工件端面间距离最小来确定全部联系尺寸，加工示意图联系尺寸的标注如图 2－ 3 所示。 其中最重要的联系尺寸即工件端面到多轴箱端面之间的距离 ,它等于刀具悬伸长度、螺母厚度 、主轴外伸长度与接杆伸出长度（可调）之和，再减去加工孔深度和切出值。 ⑥工作进给长度的确定 如图 26 工作进给长度 工L 应等于工件加工部位长度 L 与刀具切入长度 1L 和切出长度 2L 之和。 切入长 1L 应根据工件端面误差情况在 5～ 10mm之间选择，误差大时取大值，因此取 1L =7mm，切出长度 2L =1/3d+(3～8)=1/3*5 +8  9mm,所以 工L =10+16+9=35mm. ⑦快进长度的确定 考虑实际加工情况，在未加工之前，保证工件表面与刀尖之间有足够的工作空间，也就是快速退回行程须保证所有刀具均退至夹具导套内而不影响工件装卸。 这里取快速退回行程为 155mm，快退长度等于快速引进与工作工进之和，因此快进长度 155－ 35=120mm. 吴一非 箱体类零件钻削组合机床设计 17 图 4－ 4 工作进 给长度 综上图 4－ 5为箱体上 8 孔卧式钻床加工示意图 图 4－ 5加工示意图 机床联系尺寸图 联系尺寸图用来表示机床各组成部件的相互装配和运动关 系，以检验机床各部件的相对位置及尺寸联系是否满足要求，通用部件的选择是否合适，并为进一步开展主轴箱、夹具等专用部件、零件的设计提供依据。 联系尺寸图也可以看成是简化的机床总图，它表示机床的配置型式及总体布局。 机床联系尺寸图的内容包括机床的布局形式，通用部件的型号、规格、动力部件的运动尺寸和所用电动机的主要参数、工件与各部件间的 主要联系尺寸，专用部件的轮廓尺寸等。 选用动力部件 选用动力部件主要选择型号、规格合适的动力滑台、动力箱。 ①滑台的选用 通常根据滑台的驱动方式、所需进给力、进给速度、最大行程长度和加工精度等因素来选用合适的滑台。 Ⅰ驱动形式的确定 吴一非 箱体类零件钻削组合机床设计 18 根据对液压滑台和机械滑台的性能特点比较，并结合具体的加工要求，使用条件选择 HY系列液压滑台。 Ⅱ确定轴向进给力 滑台所需的进给力 进F = ∑ iF =4 = 式中： iF —— 各主轴加工时所产生的轴向力 由于滑台工作时，除了克服各主轴的轴的向力外，还要克服滑台移动时所产生的摩擦力。 因而选择滑台的最大进给力应大于 进F ＝ Ⅲ确定进给速度 液压滑台的工作进给速度规定一定范围内无级调速，对液压滑台确定切削用量时所规定的工作进给速度应大于滑台最小工作进给速度的 ～ 1 倍。 液压进给系统中采用应力继电器时 ，实际进给速度应更大一些。 本系统中进给速度vf =n f=764 =。 所以选择 1HY25IA 液压滑台。 Ⅳ确定滑台行程 滑台的行程除保证足够的工作行程外，还应留有前备量和后备量。 前后备量的作用是动力部件有一定的向前后移动的余地，以弥补机床的制造误差以及刀具磨损后能向前调整。 本系统前备量为 20mm， 1HY25IA 液压滑台的工作行程由查表可取 250mm，工作行程 =快进行程 +工进行程 +前备量 +后备量，即250=120+35+20+后备量 ，所以后备量取 75mm。 ②由下式估动力箱的选用 动力箱主要依据多轴所需的电动机功率来选用，在多轴箱没有设计之前， 主P 可算 主P ＝ 切P ／η ＝ 4 ／ ＝ 式中：η —— 多轴箱传动效率，加工黑色金属时η＝ ～ ；有色金属时η＝ ～ ， 本系统加工 HT200，取η＝ ． 动力箱的电动机功率应大于计算功率，并结合主轴要求的转速大小选择。 因此，选用电动机型号为 Y90S4的 1TD16 IB 型动力箱。 查表 538主要技术参数 如表 24 吴一非 箱体类零件钻削组合机床设计 19 主电机传动型号 转速范围（ r/min） 主电机功率（ kw） 电机转速 输出转速 Y90S4 1400 920 综上 数据选择如图 46所示数据关系及其标准件的选择： 图 46 动力部件及其滑台 滑台侧底座 1CC251 各 尺寸见图 47 图 47 滑台侧底座 吴一非 箱体类零件钻削组合机床设计 20 装料高度指工件安装基面至机床底面的垂直距离，在现阶段设计组合机床时，装料高度可视具体情况在 H＝ 580～ 1060mm 之间选取，本系统取装料高度为810mm。 如图 48 图 48装料高度 多轴箱宽度 B、高度 H的大小主要与被加工零件孔的分布位置有关，可按下式确定： B=b+2b1=40+2*100=240mm h1=h2+H(+h3+h4)=11+810(+250+560)= H=h+h1+b1=50++100= 多轴箱 宽度和高度按标准尺寸中选取。 计算时，多轴箱的宽度 B 和高度 H可确定为： B=320mm H=320mm 根据上述计算值，按主轴箱轮廓尺寸系列标准，最后确定主轴箱轮廓尺寸 B H=320 mm 320 mm。 如图 49 吴一非 箱体类零件钻削组合机床设计 21 图 49多轴箱 综上图 410为机床联系尺寸图 图 410 机床联系尺寸图 生产率计算卡 生产率计算卡是反映所设计机床的工作循 环过程、动作时间、切削用量、生产率、负荷率等技术文件，通过生产率计算卡，可以分析拟定的方案是否满足用户对生产率及负荷率的要求。 计算如下： 切削时间： T 切 = L/vf+t 停 = 35/＋ 15/764 = min 式中： T 切 —— 机加工时间（ min） L—— 工进行程长度（ mm） vf—— 刀具进给量（ mm/min） 吴一非 箱体类零件钻削组合机床设计 22 t 停 —— 死挡铁停留时间。 一般为在动力部件进给停止状态 下，刀具旋转 5～ 15 r 所需要时间。 这里取 15r 辅助时间 T 辅 = fkvLL 43 +t 装 = （ 155+120） /12020+ = 式中： L L4 —— 分别为动力部件快进、快退长度（ mm） vfk —— 快速移动速度（ mm/min） t。