CG汽缸体卧式数控钻孔组合机床设计说明书.docx

重庆工业职业技术学院毕业设计课 题 名 称： CG150汽缸体卧式数控钻孔机床 专 业 班 级： 13 机制 305 学 生 姓 名： 黄海林、周正来、康自华、冯枫、李国强、吴嘉懿指 导 教 师： 关 云 卿 二O一 六 年 五 月前言毕业设计是完成工程技术人员基本训练的最后一个重要环节，目的是培养学生综合运用所学专业与基础知识、独立解决本专业一般工程技术问题的能力。在设计方案的选定、设计资料的收集、手册与国家标准、规范的运用，设计方案的应用、零件图与总装图的绘制等方面有一定较全面的锻炼，并使每个学生树立起正确的设计思路与良好的工作风。一个零件的同一面上，往往有多个孔，如果在普通机床上加工。通常要一个一个孔的钻，生产率低下，同时，各加工孔的形状与它的位置公差以与尺寸精度都难以保证，工人劳动强度大。特别是大批大量生产的工艺，更是大大地增加了生产周期，而且成本也很高。为了克服多孔零件普通机床加工不利的一面，行之有效的方案就是在普通机床的主轴上装上多头轴，但是对于大型箱体零件，采用变种方案也不行，而采用组合钻床才是最佳方案。组合机床是按系列化、标准化设计的通用部件与按被加工零件的形状与加工工艺要设计的专用部件所组成的专用机床。由于编者学术水平有限，难免有错误与不妥之处，敬请同行专家与广大读者批评指正。 编者目录前言绪论1第一章 组合机床方案的制定2制定工艺方案21.2 组合机床方案的制定41.3 确定组合机床的配置形式和结构方案。41.4 确定切削用量与选择刀具53、切削用量的选择6钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制8被加工零件工序图8加工示意图（如图1-3）10机床联系尺寸图的作用和内容15生产率计算卡18第二章 右端面多轴箱设计212.1 多轴箱的基本结构21多轴箱设计212.2.1 绘制多轴箱设计原始依据图212.2.2 主轴、齿轮的确定与动力运算232.3 多轴箱的传动设计方案252.3.1 传动设计方案分析252.3.2 传动系统的设计计算262.4 绘制多轴箱总图与零件图322.4.1 多轴箱总图设计322.4.2 多轴箱零件设计33第三章 左端面多轴箱设计35 绘制多轴箱设计原始依据图354.2.2 主轴、齿轮的确定与动力运算363.3 多轴箱的传动设计方案383.3.1 传动设计方案分析383.3.2 传动系统的设计计算39第四章 进给系统结构设计474.1 进给系统变速方式474.2 伺服电动机类型的选择484.3 伺服进给系统机械传动结构形式484.3.1 传动齿轮副的选择485.3.2 丝杆副的选择494.4 机床导轨类型的选择504.4.1 导轨的基本要求504.4.2 对导轨的精度要求504.4.3 导轨的种类和特点514.4.4 滚动导轨的选择514.4.5 滚动导轨的结构形式51第五章 进给系统参数计算与选择535.1 设计参数535.2 切削参数的选择535.2.1 进给速度535.2.2 工作进给长度与快速进给长度545.2.3 轴向进给力545.3 进给伺服电机参数选择545.4 滚动导轨参数的选择555.4.1 摩擦力555.4.2 滚动导轨结构类型555.4.3 尺寸系列555.4.4 精度等级与间隙555.4.5 导轨长度L导56滚珠丝杠副的计算565.5.1 滚珠导程565.5.2 滚珠丝杠副的载荷与转速565.5.3 预期额定动载荷Cm575.5.4 最小螺纹底径d2m575.5.5 确定滚珠丝杠副的规格代号575.5.6 滚珠丝杠副预紧力585.5.7 确定滚珠丝杠副支承用得轴承代号，规格。585.5.8 滚珠丝杠副工作图设计585.5.9 传动系统刚度585.5.10 传动系统刚度验算59滚珠丝杠副临界压缩载荷Fc的校核595.5.12 临界转速验算605.5.13 疲劳寿命计算60珠丝杠的动载荷计算与直径估算60第六章 夹具设计61钻床夹具的总体设计616.1.1 设计任务616.1.2 定位方案与定位元件616.1.3 夹紧装置62实际所需夹紧力的计算63夹紧方案646.1.6 夹具的使用方法666.2 钻床夹具体与夹具零件的设计676.2.1 夹具体的要求676.2.2 夹具体毛坯的类型686.2.3 钻模板以与钻套的设计686.3.1 角度尺寸公差706.3.2 定位误差706.3.3 夹具误差的计算71第八章 整体防护罩设计说明书76结论78致 谢79参考文献81第 108 页绪论众所周知，机床的用途十分广阔，在国民经济中所起的作用极为重要。可以说，机床生产的水平是衡量一个国家工业、农业、国防与科学技术四个现代化水平的重要标志。组合机床是一种典型的加工类机械，它与其它机床一样是用于加工其它各类零件的母机。以前，在生产中广泛的采用万能机床，但是随着生产的发展，万能机床越来越不能适应大规模，集成化的生产，很多企业的产品产量越来越大，精度越来越高。在这种情况下，这时就产生了零件加工的专用设备。组合机床是用已经系列化、标准化的通用部件与少量专用部件组成的多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的高效专用机床，生产率比通用机床高几倍至几十倍，可以进行钻、镗、铰、攻丝、车削、铣削、车孔端面等工序，随着组合机床的发展，其工艺范围日益扩大，如：焊接、热处理、自动测量与自动装配、清洗等非切削工序。1911年，美国为加工汽车零部件研制了组合机床。在发展初期，各机床制造厂都执行自己的通用部件标准。为方便用户使用与维修，提高互换性，1953年美国福特汽车公司与通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定机床通用部件标准化的原则，并规定了部件间联系尺寸。1973年ISO公布了第一批组合机床通用部件标准，它包括了汽车、农业、纺机与仪表工业。1978年、1983年又第二次作了增补。目前，我国组合机床的通用部件约占70%90%。组合机床广泛应用于大批量生产的行业，如：汽车、拖拉机、电动机、内燃机、阀门缝纫机等制造业。主要加工箱体零件，如汽缸体、变速箱体、汽缸盖、阀体等，一些重要零件的关键加工工序，虽然生产批量不大，但也采用组合机床来保证其加工质量。目前，组合机床的研制正向高效、高精度、高自动化的柔性方向发展。第一章 组合机床方案的制定1.1制定工艺方案零件加工工艺将决定组合机床的加工质量、生产率、总体布局与夹具结构等。所以，在制定工艺方案时，必须计算分析被加工零件图，并深入现场了解零件的形状、大小、材料、硬度、刚度，加工部位的结构特点加工精度，表面粗糙度，以与定位，夹紧方法，工艺过程，所采用的刀具与切削用量，生产率要求，现场所采用的环境与条件等等。并收集国内外有关技术资料，制定出合理的工艺方案。根据被加工被零件（摩托车汽缸体）的零件图（图1-1），加工大端面5个孔与小端面6个孔的工艺过程。（a）A-A剖视图（b）小面视图（c）大面视图图1-1被加工零件图样1.2 组合机床方案的制定 (1) 加工孔的主要技术要求。孔以与两个6.5孔。9孔与62孔的位置公差为±0.05mm，工件材料为ZL112，HB90，要求生产纲领为月产量10000件，两班制生产。(2) 工艺分析根据组合机床用的工艺方法与能达到的经济精度，可采用如下的加工方案。一次性加工所有孔，大面孔径为9与，小面孔径为9与。(3) 定位基准与夹紧点的选择加工此摩托车汽缸体的孔，以孔62（长销定位）与孔（短销定位）两孔作为定位基准，此定位为完全定位。在保证加工精度的情况下，提高生产效率减轻工人劳动量，而工件也是大批量生产，因此夹紧为气动夹紧，夹紧点为大小两端面（利用平面夹紧）。 确定组合机床的配置形式与结构方案。(1)被加工零件的加工精度被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序与应保证的加工精度，是制造机床方案的主要依据。摩托车汽缸体加工孔的尺寸精度要求不高，可采用钻孔组合机床，工件各孔间的位置精度为0.1mm,它的位置精度要求不是很高，安排加工时可以在下一个安装工位上对所有孔进行最终精加工。为了加工出表面粗糙度为的孔。采取提高机床原始制造精度与工件定位基准精度并减少压夹变形等措施就可以了。被加工零件图如图1-1所示。(2) 被加工零件的特点这主要指零件的材料、硬度加工部位的结构形状，工件刚度定位基准面的特点，它们对机床工艺方案制度有着重要的影响。此摩托车汽缸体的材料是ZL112、硬度HB90。大端面5个孔，9孔分布在大端面四个角落，为单孔；小端面6个孔，9孔与大断面同心，两个6孔分布在底部。由于大小两端面上的孔均在同一表面，故采用多孔同步加工，零件的刚度足够，工件受力不大，振动，与发热变形对工件影响可以不计。考虑到被加工零件的大小两端面上的孔在本工序同时加工，为可以减小多轴箱的体积，使整个钻床结构紧凑，宜采用卧式钻床。 (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、自动线或按中小批量生产特点设计组合机床的重要因素。按设计要求生产纲领为月生产量为1万件，从工件外形与轮廓尺寸，为了减少加工时间，采用多轴头，为了减少机床台数，此工序尽量在一台机床上完成，以提高利用率。(4) 机床使用条件使用组合机床对对车间布置情况、工序间的联系、使用厂的技术能力与自然条件等一定的要求。在根据使用户实际情况来选择什么样的组合机床。综合以上所述：通过对零件的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度与技术要求、定位、夹紧方式、工艺方法，并定出影响机床的总体布局与技术性能等方面的考虑，最终决定设计两边同时钻孔多工位同步钻床。1.4 确定切削用量与选择刀具1、确定切削用量应注意的问题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）与每转进给量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”工序刀具的切削用量。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，会由于温度与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。2、确定工序间余量为使加工过程顺利进行并稳定的保证加工精度，必须合理地确定工序余量。生产中常用查表给出的组合机床对孔加工的工序余量，由于在本钻床上钻孔后在其他工序无特殊精度，故只需钻孔即可。加工孔尺寸为9mm，3、切削用量的选择机床的正常工作切削用量密切相关，合理的选用切削速度与工作进给量能使机床以最少的停车损失，最高的生产效率，最长的刀具寿命与最好的加工质量，也就是多快好省的进行生产。尽量做到合理利用所有的刀具，充分发挥其性能。确定了在机床上完成的工艺内容后，就可以着手选择切削用量。目前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选用偏大的切削用量。因为所设计的组合机床为多轴同步加工在大多数情况下，所选切削用量，根据经验比一般通用机床单刀加工低30%左右多轴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（mm/min）应是适合有刀具的平均值。因此，同一主轴箱上的刀具主轴可设计成不同转速与不同的每转进给量（mm/r）与其适应。以满足不同直径的加需要，即：n1f1=n2f2=nifi=vf式中：n1、n2、ni各主轴转速（r/min） f1、f2、 fi各主轴进给量（mm/r） vf动力滑台每分钟进给量（mm/min）根据CG150汽缸体上孔的加工精度、工件材料、工作条件、技术要求，按照经济地选择满足加工要求的原则，采用查表的方法查得：钻头直径D=9mm、，材料ZL112 其硬度为HB=90，根据综合因素取进给量f =3mm/r、取切削速度v =20m/min。主轴转速由下式计算：n=1000vdn1=1000×vd1=1000×203.14×9=707 r/minn2=1000×vd2=1000×203.14×8.1=787 r/minn3=1000×vd3=1000×203.14×6.5=980 r/min对于大端面（右端面）所加工孔为9mm、故将两种孔的主轴转速调成一致，选用787r/min作为主轴转速。对于小端面（左端面）所加工孔为9mm、，其主轴转速分别为707 r/min、980 r/min。4、确定切削力、切削扭矩、切削功率根据选定的切削用量（主要指切削速度v与进给量f）确定切削力，作为选择动力部件（滑台）与夹具设计的依据；确定切削扭矩，用以确定主轴与其它传动件（齿轮，传动轴等）的尺寸；确定切削功率，用以选择主传动电动（一般指动力箱）功率，本机床主要加工9mm、三种孔径通过查表计算如下：布氏硬度：HB =90F2=26 D2f0.8HB0.6 =26×8.1×0.130.8×900.6 =N切削力：F1=26 D1f0.8HB0.6 =26×9×0.130.8×900.6 T2=10D21.9f0.8HB0.6 =10×8.11.9×0.130.8×900.6=1 N·mm =N 切削扭矩：T1=10 D11.9f0.8HB0.6 =10×91.9×0.130.8×900.6 P2=T2v9740D2 =1548.18×209470×3.14×8.1 = kw =N·mm切削功率：P1=T1v9740D1 =1891.30×209470×3.14×9= kw切削力：F3=26 D3f0.8HB0.6 =26××0.130.8×900.6 =N切削扭矩：T3=10 D31.9f0.8HB0.6=10×6.51.9×0.130.8×900.6=N·mm 切削功率：P3=T1v9740D3 =1019.14×209470×3.14×6.5= 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)5 选择刀具结构摩托车汽缸体的布氏硬度在HB90，孔径D为9mm、与，刀具的材料选择高速钢钻头（W18Cr4V），选择9、的麻花钻。孔加工刀具的长度应保证加工终了时刀具螺旋槽尾端与导向套之间有3050mm的距离，以便排出切屑与刀具磨损后有一定的向前的调整量。查组合机床设计简明手册直柄麻花钻的直径系列 由D=9mm、D=mm与D=mm选取麻花钻类型为直柄麻花钻（如图1-1所示），参数如表1-1：图1-1 直柄麻花钻表1-1刀具参数表选项直径全长L刃长L1后角螺旋角锋角2kr91248912181208.11178412181206.51057312181201.5钻孔组合机床总设计“三图一卡”的编制前面对多工位同步钻床工艺方案与配置型式、结构方案确定的有关问题，它是钻床总体设计的重要内容。下面就以钻床加工摩托车汽缸体总体设计的另一个问题，即：总体设计方案的图纸表达形式“三图一卡”设计，其内容包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图、编制生产率卡。.1被加工零件工序图一、被加工零件工序图的作用与内容被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示一台组合机床完成的工艺内容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度与技术要求，加工用的定位基准、夹具部位与被加工零件的材料、硬度、重量与在本道工序加工前毛坯或成品状况的图纸，它不能用用户提供的图纸代替，而是在原零件图基础上，突出本机床的加工的内容，加上必要的说明绘制成的。它是组合机床设计的主要依据，也是制造、使用、检验与调整机床的重要技术文件。摩托车汽缸体用钻孔组合机床的被加工零件工序图如12所示。 A-A图1-2a 图1-2被加工零件工序图 图上主要内容：（1）被加工零件的形状，主要外廓尺寸与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，以与对上道工序的技术要求等。（2）本工序所选定的定位基准、夹紧部位与夹紧方向。（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与尺寸，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、硬度与被加工部位的加上余量等。二、绘制被加工零件工序图的注意事项（1）为了使被加工零件工序图清晰明了，一定要图出被本机床的加工内容。绘制时，应按一定的比例，选择足够的视图与剖视图，突出加工部位（用粗实线），并把零件轮廓与与机床、夹具设计有关部位（用细实线）表清楚，凡本道工序保证的尺寸、角度等，均应在尺寸数值下方面用粗实线标记。 （2）加工部位的位置尺寸应由定位基准注起，为便于加工与检查，尺寸应采用直角坐标系标出，而不采用极坐标，但有时因所选定位基准与设计基准不重合，则须对加工部位要求位置尺寸精度进行分析换算。1.5.2加工示意图（如图1-3） 1、加工示意图的作用与内容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的加工过程，刀具的布置以与工件、夹具、刀具的相对位置关系，机床的工作行程与工作循环等，是刀具、夹具、多轴箱、电气与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，也是调整机床与刀具所必需的重要文件。图13为CG150汽缸体右端面加工示意图。图13加工示意图在图上应标注的内容：（1）机床的加工方法，切削用量，工作循环与工作行程。（2）工件、夹具、刀具与多轴箱端面之间的距离等。（3）主轴的结构类型，尺寸与外伸长度；刀具类型，数量与结构尺寸、接杆、导向装置的结构尺寸；刀具与导向置的配合，刀具、接杆、主轴之间的连接方式，刀具应按加工终了位置绘制。2、绘制加工示意图之前的有关计算（1）刀具的选择 刀具选择考虑加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除与生产率要求等因素。刀具的选择前已述与，此处就不在追述了。（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，也是绘制加工示意图时必须解决的内容。1）选择导向类型 根据刀具导向部分直径d=10mm与刀具导向的线速度v=20m/min，选择固定式导向。2）导向套的参数 根据刀具的直径选择固定导向装置，如图14所示：固定导向装置的标准尺寸如下表：固定装置的配合如下表：图14 固定导向装置表12 固定导向装置的标准尺dDD1D2ll1mRd1d2l016253528381318M81616固定导向装置的标准尺寸如下表：表13 固定装置的配合导向类别工艺方法DDD1刀具导向部分外径固定导向钻孔G7（或F8）H7g6H7js6g6表14 导向装置的参数(mm)尺寸项目ll1l2l3与直径d的关系(23)d加工铸铝dd/3+(38)计算值d=93×9=279333×=（取）97d=153×=97图15 固定导向装置的布置（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=81.0GPa,刚性主轴取14（0）m，所以B取。根据刚性条件计算主轴的直径为：d1B4T=2.316×41891.30=15.27mmd2B4T=2.316×41548.18 =14.53mmd3B4T=2.316×41019.14 =13.09mm式中：d轴直径（mm） T轴所承受的转矩（N·mm）B系数本设计中右端面钻9mm孔的主轴直径取d=17mm，主轴外伸长度为：L=85mm，D/d1 为25/16，1号莫氏锥度；钻8.1mm孔的主轴直径取d=17mm，主轴外伸长度为：L=85mm，D/d1 为25/16，1号莫氏锥度；左端面主轴直径取d=17mm与15mm，主轴外伸长度为：L=85mm，D/d1 为25/16，1号莫氏锥度。（4）选择刀具与主轴中间工具 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与卡头等中间工具来解决的。由于所选择的刀具为直柄刀具，故选用弹簧卡头作为轴向调节工具，弹簧卡头如图26所示：图16 弹簧卡头根据刀具直径选择弹簧卡头参数如表15所示：表15 弹簧卡头尺寸参数弹簧卡头参数刀具直径D（mm）d（mm）L（mm）莫氏锥度992°8.12°6.52°（5）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16所示。图16 可调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14所示：表16 可调接杆的尺寸d(h6)d 1(h6)d2abhL4l1l2l3半圆键调整量16Tr20×2莫氏1号551354013115×1928-0.250 （6）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23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）之与，再减去加工孔深度与切出值。（7）工作进给长度的确定 如图27工作进给长度L工应等于工件加工部位长度L与刀具切入L1长度与切出长度L2之与。 9mm加工部位长度L=29.5mm，切入长应根据工件端面误差情况在510mm之间选择，误差大时取大值，因此取L1=7.5mm，切出长度 L2=0，所以L工=L+L1+L2=29.5+7.5=37mm。加工部位长度L=33mm，切入长应根据工件端面误差情况在510mm之间选择，误差大时取大值，因此取L1=7mm，切出长度L2=d3+38=8.13+38=8,所以L工=L+L1+L2=33+7+8=48mm。加工部位长度L=15mm，切入长应根据工件端面误差情况在510mm之间选择，误差大时取大值，因此取L1=7mm，切出长度L2=d3+38=6.53+38=8,所以L工=L+L1+L2=15+7+8=30mm。（8）快进长度的确定 右端面主轴箱：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回而不影响工件装卸（以为基本参数计算）。考虑到工件定位方式与取件方便这里取快速退回行程为265mm（工件在主轴轴向方向长度为88，定位销长度取55），快退长度等于快速引进与工作工进之与，因此快进长度26548=217mm。左端面主轴箱：钻模板为固定钻模板，取快速退回行程为120，快退长度等于快速引进与工作工进之与，因此快进长度12037=83mm。图17 工作进给长度机床联系尺寸图的作用与内容一般来说，组合机床是由标准的通用部件动力箱、动力滑台、立柱、立柱底座加上专用部件多轴箱、刀、辅具系统、夹具、液、电、冷却、润滑、排屑系统组合而成。联系尺寸图用来表示机床各组成部件的相互装配与运动关系，以检验机床各部件的相对位置与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与总体布局。如图18所示，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与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。图18 机床联系尺寸图1、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、最大行程长度与加工精度等因素来选用合适的滑台。1）驱动形式的确定 根据任务书要求进给速度在010m/min范围内无极可调，故选用数控机械滑台。2）确定轴向进给力 滑台所需的进给力F进=FiFi1=309df0.8Kp=309×9×0.130.8×1=543.7NFi2=309df0.8Kp=309×8.1×0.130.8×1=489.3N故F进1=Fi=4×543.7+489.3=2664.1N 式中：Fi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F进KN。3）确定进给速度 数控机械滑台采用伺服电机无级调速。本系统中进给速度vf1=n*f=787×0.13=102.5mm/min，设置快进速度为12m/min。根据进给系统任务要求，要求进给速度在010m/min范围内无极可调，滑台选用数控机械滑台，各参数见进给系统设计说明书。4）确定滑台行程 滑台的行程除保证足够的工作行程外，还应留有前备量与后备量。前备量的作用是动力部件有一定的向前移动的余地，以弥补机床的制造误差以与刀具磨损后能向前调整。本系统前备量为20mm，后备量的作用是使动力部件有一定的向后移动的余地，为方便装卸刀具，这是取40mm,所以滑台总行程应大于工作行程，前备量，后备量之与。即：行程L265+20+40=325mm，取L330mm。综合上述条件，滑台行程为330mm。（2）由下式选用动力箱 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，可算右端面P主=P切/4×0.141+0.1290.8左端面P主=P切/4×0.141+2×0.1050.8式中：多轴箱传动效率，加工黑色金属时；有色金属时，本系统加工ZL112 HB90，取0.8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Y90L4型动力箱，主要技术参数如表17：表17 电机技术参数主电机传动型号转速范围（额定转速）（r/min）主电机功率（kw）（左端面）Y90L41400（右端面）Y90L414002、确定装料高度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H8501060mm之间选取，本系统取装料高度为950mm。3、中间底座轮廓尺寸中间底座的轮廓尺寸要满足Y轴滑台在其上面联接安装的需要，又考虑到与立柱底座相连接。因此，中间底座采用侧底座1CC252。4、确定多轴箱轮廓尺寸标准通用钻镗类多轴箱的厚度是一定的，卧式取325mm，立式取340mm。因此确定多轴箱尺寸，主要是确定多轴箱的宽度B与高度H与最低主轴高度h1。综合分析取多轴箱总厚度为325mm，宽度与高度按下式计算：B=b+2b1=65+2×100=265mmH=h+h1+b1=102+130+100=332mm式中 b-零件在宽度方向相距最远的两孔距离（mm）； b1-最边缘主轴中心离至箱体外壁距离，取b1=70100mm； h-零件在高度方向相距最远的两孔距离（mm）； h1最低主轴高度，防止润滑油外泄，取h1=85140mm。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=265×332mm。 考虑到主轴箱内各轴的分布选取B×H=380×380mm5、机床分组 为便于设计与组织生产，组合机床的各部件与装置按不同的功能划分编组，组号划分规定如下：（1）第1019组支撑部件。一般由通用的侧底座、立柱与其底座与专用中间底座等组成。（2）第2029组夹具与输送设备。夹具是组合机床主要的专用部件，常编号为20组，包含工件定位夹紧与固定导向部分。对一些独立性较强的活动钻模板、攻螺纹模板、自动夹紧机构、自动上下料装置等单独编组。移动工作台、回转工作台等输送设备，如果属通用部件，则可以纳入夹具组，明细表中列出通用部件型号即可，如果专用则单独成组编号。（3）第3039组电气设备。电气设备常组编为30组，包括原理图，接线图与安装图等。专用操作台、控制柜等则另组编号。（4）第4049组传动装置。包括机床中所有动力部件，如动力滑台、动力箱等通用部件，编号40组，其余需修改部分类容或专用的传动设备则单独编组。（5）第5059组液压与气压装置。（6）第6069组刀具、工具、量具与辅助工具等。（7）第7079组多轴箱与其附属部件。（8）第8089组冷却、排屑与润滑装置。（9）第9099组电气、液压、气动等各种控制挡铁。1生产率计算卡生产率计算卡是反映机床生产节拍或实际生产率、切削时间、动作时间、生产纲领与负荷率等关系的技术文件，它使用户验收机床生产率的重要依据。（1）理想生产率Q 理想生产率Q（件/h）指完成年生产纲领（包括备品与废品率在内）所要求的机床生产率。它与全年工时总数tk有关，一般情况下，单班制生产tk=2350h,两班制tk=4600h，根据生产纲领月产量为1万件，则采取两班制生产，即tk=4600h，则Q=Atk=1200004600=26.08（件/h）（2）实际生产率Q1 实际生产率Q1（件/h）是指所设计机床每小时实际可生产的零件数量。即Q1=60t单式中 t单生产一个零件所需时间（min），可按下式计算t单=t切+t辅=L1vf1+L2vf2+t停+L快进+L快退vfk+t移+t装式中 L1、L2分别为刀具第、第工作进给长度（mm）； vf1、vf2分别为刀具第、第工作进给量； t停当加工沉孔、止口、锪窝、倒角、光整表面时，滑台在死挡铁上的停留时间，通常指刀具在加工终了时无进给条件下旋转（510）r所需时间（min）； L快进、L快退 分别为动力部件快进、快退行程长度（mm）； vfk动力部件快速行程速度。用机械动力部件时取56m/min；用液压动力部件时取310m/min； t移直线移动或回转工作台进行一次工位转换时间，一般取； t装工件装、卸（包括定位或撤销定位、夹紧或松开、清理基面或切削与吊动工件等）时间。它取决于装卸自动化程度、工件质量大小、装卸方便程度与工人的熟练程度，通常取。t单=t切+t辅=L1vf1+L2vf2+t停+L快进+L快退vfk+t移+t装 =48102.5+0.015+217+2656000+0.1+1.3故 Q1=60t单=601.963=30.56（件/h）>26.08（件/h）根据计算得实际生产率能满足理想生产率要求（2）机床负荷率负当Q1>Q时，机床负荷率为两者之比，即负=QQ1=26.0830.56=0.85根据以上计算数据负=0.85符合组合机床设计要求。生产率计算卡见表2-727 生产率计算卡被加工零件图号CG150-A毛坯种类铸件名称CG150摩托车汽缸体毛坯重量材料ZL112硬度HB90工序名称左、右