矩形柱座双面倒角专用机床设计（机械CAD图纸）.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流矩形柱座双面倒角专用机床设计（机械CAD图纸）.精品文档.矩形柱座双面倒角专用机床 摘 要：从完成对矩形柱座进行双面倒角加工的全过程出发，本设计在保证加工质量的前提下尽量降低工人的劳动强度，提高生产效率。采用专用机床有利于实现单机自动化，组成生产自动线，提高劳动生产率，降低劳动强度。随着生产的发展和自动化程度的提高，专用机床目前在生产中的应用已越来越广。关键词：矩形柱座；双面倒角；专用机床Design of the Special Machine for Double-Sided Bevel Edge on Rectangle ColumnA

2、bstract: Departure from the whole process completed chamfering on both sides of the rectangular column base the design as far as possible under the premise of quality assurance process to reduce labor intensity and improve production efficiency. Special machine stand-alone automation, composed of au

3、tomatic production line, improve labor productivity, reduce labor intensity. With the development of production and increased automation, special machine tools in production has been more widely. Keywords: rectangular column base; double-sided chamfer; special machine tools;1 前言1.1 机床在国民经济的地位及其发展简史一

4、个国家要繁荣富强，必须实现工业、农业、国防和科学技术的现代化，这就需要一个强大的机械制造业为国民经济各部门提供现代化的先进技术设备与装备，即各种机器、仪器和工具等。然而，一个现代化的机械制造业必须要有一个现代化的机床制造业做后盾。机床工业是机械制造业的“装备部”、“总工艺师”，对国民经济发展起着重大作用。因此，许多国家都十分重视本国机床工业的发展和机床技术水平的提高，使本国国民经济的发展建立在坚实可靠的基础上。机床是人类在长期生产实践中，不断改进生产工具的基础上生产的，并随着社会生产的发展和科学技术的进步而渐趋完善。最原始的机床是木制的，所有运动都是由人力或畜力驱动，主要用于加工木料、石料和陶

5、瓷制品的泥坯，它们实际上并不是一种完整的机器。现代意义上的用于加工金属机械零件的机床，是在18世纪中叶才开始发展起来的。当时，欧美一些工业最发达的国家，开始了从工场手工业向资本主义机器大工业生产方式的过度，需要越来越多的各种机器，这就推动了机床的迅速发展。为使蒸汽机的发明付诸实用，1770年前后创制了镗削蒸汽机汽缸内孔用的镗床。1797年发明了带有机动刀架的车床，开创了用机械代替人手控制刀具运动的先声，不仅解放了人的双手，并使机床的加工精度和工效起了一个飞跃，初步形成了现代机床的雏型。续车床之后，随着机械制造业的发展，其他各种机床也陆续被创制出来。至19世纪末，车床、钻床、镗床、刨床、拉床、铣

6、床、磨床、齿轮加工机床等基本类型的机床已先后形成。上世纪初以来，由于高速钢和硬质合金等新型刀具材料相继出现，刀具切削性能不断提高，促使机床沿着提高主轴转速、加大驱动功率和增强结构刚度的方向发展。与此同时，由于电动机、齿轮、轴承、电气和液压等技术有了很大的发展，使机床的转动、结构和控制等方面也得到相应的改进，加工精度和生产率显著提高。此外，为了满足机械制造业日益广阔的各种使用要求，机床品种的发展也与日俱增，例如，各种高效率自动化机床、重型机床、精密机床以及适应加工特殊形状和特殊材料需要的特种加工机床相继问世。50年代，在综合应用电子技术、检测技术、计算技术、自动控制和机床设计等各个领域最新成就的

7、基础上发展起来的数控机床，使机床自动化进入了一个崭新的阶段，与早期发展的仅适用于大批大量生产的纯机械控制和继电器接触器控制的自动化相比，它具有很高柔性，即使在单件和小批生产中也能得到经济的使用。综观机床的发展史，它总是随着机械工业的扩大和科学技术的进步而发展，并始终围绕着不断提高生产效率、加工精度、自动化程度和扩大产品品种而进行的，现代机床总的趋势仍然是继续沿着这一方向发展。我国的机床工业是在1949年新中国成立后才开始建立起来的。解放前，由于长期的封锁统治和19世纪中叶以后帝国主义的侵略和掠夺，我国的工农业生产非常落后，既没有独立的机械制造业，更谈不上机床制造业。至解放前夕，全国只有少数城市

8、的一些规模很小的机械厂，制造少量简单的皮带车间、牛头刨床和砂轮等；1949年全国机床产量仅1000多台，品种不到10个。解放后，党和人民政府十分重视机床工业的发展。在解放初期的三年经济恢复时期，就把一些原来的机械修配厂改建为专业厂；在随后开始的几个五年计划期间，又陆续扩建、新建了一系列机床厂。经过50多年的建设，我国机床工业从无到有，从小到大，现在已经成门类比较齐全，具有一定实力的机床工业体系，能生产5000多种机床通用品种，数控机床1500多种；不仅装备了国内的工业，而且每年还有一定数量的机床出口。我国机床行业的发展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，与世界先进水平相比，还有较大差

9、距。为了适应我国工业、农业、国防和科学技术现代化的需要，为了提高机床产品在国际市场上的竞争能力，必须深入开展机床基础理论研究，加强工艺试验研究，大力开发精密、重型和数控机床，使我国的机床工业尽早跻身于世界先进行列。专用机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式,生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化,可根据需要灵活配置,能缩短设计和制造周期。因此专用机床兼有低成本和高效率的优点,在大批、大量生产中得到广泛应用,并可用以组成自动生产线。专用机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加工时,工件一般不旋转,由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动,来实现钻

10、孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。本课题矩形柱做双面倒角专用机床即锥形铣刀一次成型进行内棱边的倒角加工。1.2 组合机床的国内、外现状世界上第一台组合机床于1908年在美国问世，30年代后组合机床在世界各国得到迅速发展。至今，它已成为现代制造工程（尤其是箱体零件加工）的关键设备之一。组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱

11、体类和轴类零件(近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额) ,完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台,在孔内镗各种形状槽,以及铣削平面和成形面等。组合机床的分类繁多,有大型组合机床和小型组合机床,有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式,还有多工位回转台式组合机床等；随着技术的不断进步,一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受到人们的青睐,它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换,配以可编程序控器( PLC) 、数字控制(NC) 等，能任意改变工作循环控制和驱动系统,并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机

12、床、机床辅机(清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线) 等在组合机床行业中所占份额也越来越大。由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品,是根据用户特殊要求而设计的,它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装滚筒、托盘自动识别计算机生产调度等技术,可实现被输送零部件的定向、定位、升降、回转,通过编码识别及计算机的生产调度实现无序混流输送等。上述组合机床代表了目前我国组合机床装备较高的技术水平,但随着市场竞争的加剧和对产品需求的提高,高精度、高生产率、柔性化、多品种、短周期、数控组合机床及其自动线正在冲击着传统的组合机床行业企业,因此组合机床装备的发展思路必须是以

13、提高组合机床加工精度、组合机床柔性、组合机床工作可靠性和组合机床技术的成套性为主攻方向。一方面,加强数控技术的应用,提高组合机床产品数控化率;另一方面,进一步发展新型部件,尤其是多坐标部件,使其模块化、柔性化,适应可调可变、多品种加工的市场需求。组合机床是工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。组合机床是随着生产的发展，由万能机床和专用机床发展而来的。大家都知道，多少年来机械产品加工广泛地采用万能机床。但随着生产的发展，很多企业的产品产量越来越大，精度越来越高，如汽车行业的汽缸体、汽缸盖、变速箱、导块等零件，采用万能机床加工就不能很好的满足要求。因为在某一台

14、机床上总是加工一种工件，使万能机床的很多部件和机构变得作用不大，工人整天忙于装夹工件、启动机床、起刀退刀、停车及卸工件等，不仅工人劳动强度很大，而且生产效率也不高，不利于保证产品加工精度。专用机床的创造，就是为了解决这个矛盾的。专用机床是专门用于加工一种工件或一种工件的一定工序的机床，它可以同时用许多刀具进行切削，机床的辅助动作部分地实现了自动化，结构也比万能机床简单，生产效率提高了。但专用机床有一个最大的弱点：就是当被加工工件稍有一点变动，它就用不上了，需要另造新的机床，不能适应现代机械工业技术迅速发展、产品经常革新的需要，而且这种机床设计制造周期长，造价也高。在总结生产实践的基础上，提出创

15、造这样的高效率机床：它既有专用机床效率高结构简单的特点，又有万能机床能够重新调整，以适应新工件的加工特点。为此，将机床上带动刀具对工件产生切削运动的部分以及床身、立柱、工作台等设计制造成通用的独立部件，称为“通用部件”。根据工件加工的需要，用这些通用部件配以部分专用部件就可以组成机床，这就是组合机床。当工件改变了，还是用这些通用部件，只将部分专用部件改装，又可以组成加工新工件的机床。2 设计内容2.1 设计题目： 矩形柱做双面倒角专用机床的设计2.2 设计要求：2.2.1 工件材料 合金结构钢，Cr402.2.2 生产类型 成批生产2.2.3 工艺过程要求 大部分有互换性，少数用钳工修配2.3

16、 设计任务2.3.1 要求明细 （1）了解工件的工序要求，明确其工序专用机床的功能要求，进行速度负载分析,确定加工方法。 （2）根据切削加工原理，确定工艺参数，计算机床电机功率；确定切削用量，进给速度，选用合适的刀具。 （3）完成专用机床的有关设计计算。 （4）完成专用联系尺寸图。 （5）机床整体布局图，重点画出主轴箱，床身及装配图，设计机床装配图，主轴箱装配图、床身部件图。3 矩形柱做双面倒角专用机床总体设计专用组合机床总体设计，是根据已有加工零件图，拟定工艺和结构方案，并进行方案图样和有关技术文件的设计。3.1 工艺方案的拟定工艺方案的拟订是组合机床设计的关键一步，根据工件的加工要求和特点

17、，按一定原则、结合组合机床常用工艺方法、充分考虑各种影响因素，并经技术经济分析后拟定出先进、合理、经济、可靠的工艺方案。3.1.1 确定组合机床工艺方案的基本原则（1）粗精加工分开原则：粗加工时的切削负荷较大，切削产生的热变形、较大夹压力引起的工件变形以及切削震动等，对精加工工序十分不利，影响加工尺寸精度和表面粗糙度。因此，在拟定工件一个连续的多工序工艺过程时，应选择粗精加工工序分开原则。即在一台多工位机床上粗精加工工序分开在相隔工位数较多的两个位置上进行，使粗精加工切削热有足够的冷却时间，避免或减轻对精加工的影响，采用钻、扩、铰的加工顺序。而本题目中对工件的加工精度要求不高IT1113的粗加

18、工，一次成型。（2）工序集中原则：工序集中是近代机械加工的主要发展方向之一。组合机床正是基于这一原则发展而来，即运用多刀（相同或不同刀具）集中在一台机床上完成一个或几个工件的不同表面的复杂工艺过程，从而提高生产率。本设计中只有一道加工工序，采用双面倒角一次成型，可以极大的提高生产效率。3.1.2 组合机床工艺方案的拟订（1）分析、研究加工要求和现场工艺：在制定组合机床工艺方案时，首先要分析 、研究被加工零件的用途及其结构特点，加工部位及其精度、表面粗糙度、技术要求及生产纲领。深入现场调查分析零件（或同类零件）的加工工艺方法，定位和夹紧方式，所采用设备、刀具及切削用量，生产率情况及工作条件等方面

19、的现行工艺资料，以便制定出切合实际的合理工艺方案。（2）定位基准和夹紧部位的选择：组合机床一般为工序集中的多刀加工，一般切削负荷大，而且工件受力方向变化。因此，正确选择定位基准和夹压部位是保证加工精度的重要条件。对于毛坯基准选择要考虑有关工序加工余量的均匀性；对于光面定位基准的选择要考虑基面与加工部位间位置尺寸关系，使它利于保证加工精度。定位夹紧部位的选择应在有足够的夹紧力下工件产生的变形最小，并且夹具易于设置导向和通过刀具。组合机床常用工艺方法及所能获得的加工精度；表面粗糙度和形位精度推荐数据参见文献。（3）工序加工余量的确定：为可靠地保证加工质量，必须合理确定工序间余量。（4）刀具结构的选

20、择：正确选择刀具结构，对保证组合机床正常工作极为重要。专用机床对刀具有特殊的要求，根据工艺要求和加工精度不同，常用刀具有一般刀具（标准）、复合刀具及特种刀具等。选择刀具应注意以下问题：1）只要条件许可，应尽量选用标准刀具和一般简单刀具。2）用硬质合金代替高速钢或合金钢，以提高生产效率，选择刀具结构必须考虑工件材料特点。3）合理确定或改进刀具角度和刃口形状，保证刀具的强度和耐用度，减少切削动力消耗，改善加工质量。根据题目中的材料和要求，依据以上原则，选择YT类硬质合金材料制造的专用锥形铣刀，碳化钛硬度很高，能提高硬质合金的硬度和红硬性，在粗加工时可用YT5。锥形铣刀的刀头直径为60mm，锥度为4

21、5度。3.2 组合机床配置型式及结构方案的确定根据工件的结构特点、工艺要求、生产率要求及工艺方案等，可大体确定采用哪种基本配置形式的机床。配置方案不同对机床的复杂程度、通用化程度、结构工艺性、加工精度、机床重新调整的可能性以及经济性等都有不同的影响。因此，确定机床配置形式和结构方案时应考虑以下主要问题。3.2.1 不同配置形式和结构方案对加工精度的影响在确定机床配置形式和结构方案时，首先要考虑如何稳定的保证零件的加工精度。影响加工精度的主要原因有夹具误差和加工误差两方面。夹具误差：一般精加工的夹具公差为零件公差的1/31/5；粗加工时，夹具精度可略低，但不能太低。夹具形式对误差也有影响。固定式

22、夹具单工位组合机床可达到的加工精度最高；移动（或回转）式夹具多工位组合机床，因存在移（转）位、定位误差，其加工精度一般比固定式夹具低。3.2.2 其他注意问题（1）要注意排屑通畅：如采用前后导向进行加工的机床，最好卧式布置，以免切屑挤入前导向。条件允许，应设吹屑或倒屑装置。（2）注意相关联的机床夹具结构的统一性：确定成套或流水线上的机床型式时，应尽量使机床和夹具型式一致，以利保证加工精度、提高通用化程度，便于设计、制造和维修。（3）应注意机床使用条件：如车间的布置情况、毛坯或在制品的堆放和流向、装卸方位和操作方便性以及使用单位的后方车间技术水平和维修能力等。综上所述，考虑各方面因素以及机床配置

23、型式所应注意的问题，矩形柱座双面倒角专用机床采用卧式布局，加工工位位于工作台两侧，负责动力头的进给和前后移动，前方布置连带夹具一起做举升运功的升降机构，整体设计平衡性和实用性都得到最大化的加强。 3.3 切削用量的确定在组合机床工艺方案确定中，工艺方法和关键工序的切削用量选择十分重要。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、机床的结构型式及工作可靠性均有较大的影响。3.3.1 组合机床切削用量选择的特点、方法及问题（1）组合机床切削用量的选择特点：1）组合机床常采用多刀多刃同时切削，为尽量减少换刀时间和刀具的损耗，保证机床的生产率及经济效果，选用的切削用量应比通用机床单

24、刀加工时低30左右。2）组合机床通常用动力滑台来带动刀具进给。因此，同一滑台带动的多轴箱上所有刀具（除丝锥外）的每分钟进给量相同，即等于滑台的工进速度。（2）组合机床切削用量选择方法及应注意的问题：目前常用查表法，参照生产现场同类工艺，必要时经工艺试验确定切削用量。组合机床切削用量确定时应注意以下问题：1）应尽量做到合理使用刀具，充分发挥其使用性能。一般先按刀具选择较合理的转速ni(单位为r/min)和每转进给量fi(单位为mm/r)，再根据其中工作时间最长、负荷最重、刃磨较困难的所谓“限制性刀具”来确定并调整每转进给量和转速，通常用“试凑法”来满足每分钟进给量相同的要求。即 n1f1=n2f

25、2= nifi=Vf （1） 必要时可对少数难以协调的刀具采用附加（增或减速）机构加以解决。2）选择切削用量时要注意既要保证生产批量要求，又要保证刀具一定的耐用度。在生产率要求不是很高时，切削用量就不必选得很高，以免降低刀具耐用度。即使是生产率要求很高的组合机床，也是在保证加工精度和刀具的耐用度的情况下，提高“限制性刀具”的切削用量；对于“非限制性刀具”，其耐用度只要求不低于某一极限值，这样可减少切削功率。组合机床切削用量选择通常要求刀具耐用度不低于一个工作班，最少不低于4h。3）确定切削用量时，还需考虑所选动力滑台的性能。根据以上原则并结合工件孔的加工精度、工件材料、工作条件、技术要求等。按

26、照经济地选择满足加工要求，经过反复计算、试凑，最终选取双面倒角，铣刀采用YT5硬质合金材料，直径d=40mm 进给量f=1(mm/r) 转速n=360（r/min） 切削速度v=45.216（m/min）。3.3.2 确定切削力、切削转矩、切削功率及刀具耐用度根据选定的切削用量（主要指切削速度v 及进给量f），确定进给力，作为选择动力滑台及设计夹具的依据；确定切削转矩，用以确定主轴及其他传动件（齿轮、传动轴）的尺寸；确定切削功率，用作选择主传动电机（一般指动力箱电机）功率；确定刀具耐用度，用以验证所选用量或刀具是否合理。通过查表计算如下：单位切削力 p=2305N/单位切削功率 由进给量f=0

27、.6mm/r，查参考文献得：切削力 单位切削功率 切削功率 由铣削圆周力： （2）其中：D铣刀的直径mm（专用铣刀的有效工作直径平均为20mm）T 铣削深度mm（t=10mm）铣刀每齿的走刀量mm/齿 （0.25mm/齿）B铣削宽度mm （B=10mm）Z铣刀的齿数 （Z=4）N铣刀的转速 转/分 （360r/min） 材料改变时的修正系数 （=0.84；=67 ；=0.86；=0.72；=1.0；=0；=0.86）。 计算过程中注意铣刀磨钝之后铣削力增大，铣削较硬的钢材料时增大1.31.4倍。得到= 458.58 KgN由假设条件中n = 360r/min，得: 得切削功率为： 故机床中切削

28、过程需要的功率为:3.4 矩形柱座双面倒角专用机床总体设计“三图一卡”绘制组合机床“三图一卡”，就是针对具体零件，在选定的工艺和结构方案的基础上，进行组合机床总体方案图样文件设计。其内容包括：绘制机床整体布局图、主轴箱装配图、夹具装配图和编制工件加工工序卡。3.4.1 被加工零件工序图（1）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制定的工艺方案，表示所设计的组合机床上完成的工艺内容，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。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

29、精度的重要文件。被加工零件工序图是在被加工零件图基础上，突出本机床或自动线的加工内容，并作必要的说明而绘制的。（2）其内容包括：1）被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。当需要设置中间导向时，则应把设置中间导向时，则应把设置中间导向临近的工件内部肋、壁布置及有关结构形状和尺寸表示清楚，以便检查工件、夹具、刀具之间是否相互干涉。2）本工序所选用的定位基准、夹压部位及加紧方向。以便据此进行夹具的支承、定位、夹紧和导向等机构设计。3）本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求。4）注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加

30、工部位的余量。零件工序图如图1所示。3.4.2 加工示意图（1）加工示意图的作用和内容：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。它是设计刀具、辅具、夹具、多轴箱和液压、电气系统以及选择动力部件、绘制机床总联系尺寸图的依据；是对机床总体布局和性能的原始要求；也是调整机床和刀具所必需的重要技术文件。图1 零件工序图Fig1 Parts process diagram加工示意图应表达和标注的内容有：机床的加工方法，切削用量，工作循环和工作行程；工件、刀具及导向、托架及多轴箱之间的相对位置及联系尺寸；主轴结构类型、尺寸及外伸长度；刀具类型、数量和结构尺寸

31、（直径和长度）；接杆、浮动卡头、导向装置、攻螺纹靠模机构装置等结构尺寸；刀具、导向套间的配合，刀具、接杆、主轴间的连接方式及配合尺寸等。加工示意图如图2所示。3.4.3 选择刀具、导向及有关计算（1）刀具的选择：选择刀具应考虑工件的材质、加工精度、表面粗糙度、排屑及生产率等要求。只要条件允许，应尽量选用标准刀具。为提高工序集中程度或满足精度要求，可以采用复合刀具。成型铣刀直径应与加工部位尺寸、精度相适应，其长度应保证加工终了时刀具尾端离导向套端面3050mm,以利排屑和刀具磨损后有一定的向前调整量。刀具锥柄插入接杆孔内长度，在绘制加工示意图时应注意从刀具总长中减去。 （2）导向结构的选择：组合

32、机床加工孔时，除靠刀具的导向装置来保证外，本设计中可以选用专用的动力头，采用刚性主轴加工方案。省去了导向装置的制造和装配，主要是由于题目中实际生产过程对精度的要求并不高。（3）确定主轴类型、尺寸、外伸长度：主轴类型主要依据工艺方法和刀杆与主轴图2 零件加工示意图Fig 2 Parts processing diagram的连接结构进行确定。主轴轴颈及轴端尺寸主要取决于进给抗力和主轴刀具结构系统。因为轴的材料为45，剪切弹性模量G=81.0Gpa，刚性主轴取(m)，所以B取7.3。根据刚性条件计算主轴的直径为： dB (3)图3 专用的四刃锥形铣刀示意图Fig 3 Four-blade coni

33、cal cutter diagram钻削主轴：dB=7.3=11.27mm，取d=15mm式中：d轴直径（mm） T轴所承受的转矩（Nm）B系数（4）标注联系尺寸 首先从动力头上的刀具中找出影响联系尺寸的关键刀具，以获得加工终了时前端面到工件端面之间所需的最小距离，并据此确定全部刀具、接杆（或卡头）、导向托架及工件之间的联系尺寸。为使所设计的机床结构紧凑，应尽量缩小这一距离。这一距离取决于两方面：一是刀具、接杆（卡头）、主轴等结构和互相联系所需的最小轴向尺寸；二是机床总布局所要求的联系尺寸。这两个方面是互相制约的。（5）标注切削用量 各主轴的切削用量应标注在相应的主轴后端。其内容包括：主轴转速

34、ni、相应刀具的切削速度vi、每转进给量fi和每分钟进给量Fm。主轴的每分钟进给量是相等的，都等于动力滑台的工进速度，即Fm=vf （4）（6）动力部件工作循环及行程的确定动力部件的工作循环是指加工时，动力部件从原始位置开始运动到加工终了位置，又返回到原位的动作过程。一般包括快速引进、工作进给和快速退回等动作。有时还有中间停止、多次往复进给、跳跃进给、死挡铁停留等特殊要求。图4 工作循环及其行程Fig 4 Duty cycle trip1）工作进给长度LI的确定：组合机床上有第一工作进给和第二工作进给之分。前者用于钻、扩、铰等工序；后者用于钻或扩孔之后的倒大角等工序；工作进给长度LI，应等于加

35、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。即: LI= L1+L+ L2 （5） 切入长度一般为510mm，根据工件端面的误差情况确定。在取值时，当刀具切出平面为以加工表面时取小值，反之取大值。2）快速引进长度的确定：快速引进是指动力部件把刀具送到工作进给位置，其长度按其具体情况确定。3）快速退回长度的确定：快速退回的长度等于快速引进和工作进给长度之和。一般在固定式夹具钻孔或扩孔的机床上，动力部件快速退回的行程，只要把所有刀具都退至导套内，不影响工作的装卸就行了。但对于夹具需要回转或移动的机床，动力部件快速退回行程必须把刀具、托架、活动钻模板及定位销都退至夹具

36、运动可能碰到的范围外。4）动力部件总行程的确定：动力部件的总行程除了满足工作循环向前和向后所需的行程外，还要考虑因刀具磨损或补偿制造、安装误差，动力部件能够向前调节的距离（即前备量）和刀具装卸以及刀具从接杆中或接杆连同刀具一起从主轴孔中取出时，动力部件需退后的距离（刀具退离夹具导套外端面得距离应大于接杆插入主轴孔内或刀具插入接杆空没得长度，及后备量）。因此，动力部件的总行程为快退行程与前后备量之和。3.4.4 机床联系尺寸总图（1）机床联系尺寸总图的作用和内容：机床联系尺寸总图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据，并按初步确定的主要通用部件以及确定的专用部件的总体结构而绘制的。是用来表示机床

37、的配置形式、主要构成及各部件安装位置、互相联系、运动关系和操作方位的总体布局图。用以检验各部件相对位置及尺寸联系能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依据；它可以看成是机床总体外观简图。由其轮廓尺寸、占地面积、操作方式等可以检验是否适应用户现场使用环境。（2）绘制机床联系尺寸总图之前应确定的主要内容1）选择动力部件 动力部件的选择主要是确定动力箱（或各种工艺切削头）和动力滑台。动力箱规格要与滑台匹配，其驱动功率主要依据多轴箱所需传递的切削功率来选用。再不需要精确计算多轴箱功率或多轴箱尚未设计出来之前，可按下列简化公式进行估算： （6）由公式（6）中：多轴箱传

38、动效率，加工黑色金属时0.80.9；有色金属时0.70.8，本系统加工40结构钢材，取0.9。3.390.9 3.76(KW)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Y112M4。主要技术参数如表1所示：表1 Y112M-4电动机的技术数据Table 1 Y112M-4 motor technical data电动机型号额定功率(kw）满载转速（r/min）堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩质量(kg)Y112M-4414402.22.343根据选定的切削用量，计算总的进给力，并据所需的最小进给速度、工作行程、结合变速主轴箱轮廓尺寸，考虑工作稳定性，

39、选用NC-1HJ系列交流伺服数控机械滑台，使机床进给及自动化系统具有易调和无极调速的优点，这种及交流伺服机械滑台在变转速、进给量、生产节拍等方面具有较大的柔性。主要技术参数如表2所示：表2 NC-1HJ50的主要技术性能Table 2 The NC the-1HJ50, the main technical performance滑台型号台面宽（mm）台面长(mm)最大行程(mm)II型最大进力（N）电动机型号 功率(kW)工作进给（mm/min）快速移动(m/min)NC-1HJ50500100063032000Y112M-4 458NC-1HJ50交流伺服数控机械滑台的配套装置按相应的技术

40、手册查询得到，传动装置、交流伺服电机为、导轨防护装置、滑台侧底座、立柱、立柱侧底座等系列通用件如表3所示：表3 NC-1HJ50交流伺服数控机械滑台与附属部件配套表Table 3 The NC -1HJ50 AC servo CNC machinery Stages and accessories table型号行程（mm）传动装置交流伺服电机导轨防护装置滑台侧底座立柱立柱侧底座NC-1HJ50 630NC-1HJ50-F41 DKS06-IIA1HJ50-F811CC5011CLb501CD501 DKS系列交流伺服电机由大连组合机床研究所电子技术服务中心提供。NC-1HJ系列交流伺服系统是

41、组合机床及其自动线实现宽范围调速、滑台位控准确以及能执行数控机床加工工件程序的先进动力部件，目前这种滑台已经实现人机对话，随着组合机床及其自动线的柔性化，NC-1HJ系列交流伺服系统数控滑台将更广泛的被使用。其技术参数如表4所示：表4 NC-1HJ系列交流伺服系统的技术参数Table 4 NC-1HJ Series of AC servo system technical parameters 项目 技术参数输入电源电源要求主电路调速范围调速精度位控分辨率位控精度数控程序存贮手动速度选择可编程输入接口可编程输出接口串行通讯接口编程系统全闭环控制接口3相180V 变压器输出方式电压偏差+10%，

42、-15% 频率偏差2Hz大功率晶体管桥 正弦波PWM控制0750r/min恒转矩 7502400r/min恒功率0.5%2x/10000 即每转10000脉冲 光电编码器输出2脉冲可存16段数控加工程序，每段程序42个程序步，由代码调用16种 0.1r/min1400r/min14路 光电隔离24VDC8路 光电隔离24VDC继电器输出触电容量110V，2A可选件：RS232C电流环Apple-II式IBM-PC微机及其编程软件可选件：采用同步感应尺，位控精度可达2工艺切削头选用通用的铣削头，ITXb32双面卧式铣削头，其用于大进给量、强力切削，加工平面要求高精度。由于铣削是不连续的冲击切削，

43、因此，机床振动严重。本型号的铣削头具有较大的抵抗切削振动的能力。ITXb32铣削头主要性能及参数如表5所示：表5 ITXb32铣削头主要性能及参数Table 5 ITXb32 milling head main properties and parameters型号dd1D功率（kW）ITXb32128.57M121253204选择与动力头配套的传动装置，1NG系列主运动传动装置的各种结构是适应各种工艺切削头使用原则设计的。一般与相同规格的工艺切削头主轴部件配套。通常配套的工艺切削头有：1TZ系列钻削头，1TA系列镗削头，1TXb系列铣削头，1TX系列铣削头以及1TX系列多轴可调头等。根据相关

44、设计手册选择配套的传动装置为INGC32，此传动装置的技术参数及与主轴部件配套表6所示：表6 INGC32传动装置的技术参数及与主轴部件配套表Table 6 The technical parameters of the INGC32 gear and spindle components supporting tables传动装置型号转速范围（r/min）电动机功率（kW）配套主轴部件型号INGC32125-4004ITX322）确定机床装料高度H 装料高度一般是指工件安装基面至地面的垂直距离。在确定机床装料高度时，首先要考虑工人操作的方便性；对于流水线要考虑车间运送工件的滚道高度。其次是机

45、床内部结构尺寸限制和刚度要求。考虑上述刚度、结构功能和使用要求等因素，新颁国家标准装料高度为1060，与国际标准ISO一致。实际设计常在8501060 mm之间选取，本设计取1040 mm。3）确定夹具轮廓尺寸 主要是夹具底座的长、宽、高尺寸。工件的轮廓尺寸和形状是确定夹具底座轮廓尺寸的基本依据。具体要考虑布置工件的定位、限位、夹紧机构、刀具导向装置以及夹具底座排屑和安装等方面的空间和面积需要，夹具如图5所示：图5 夹具图Fig5 Fixture diagram4）确定中间底座尺寸 中间底座的轮廓尺寸，在长宽方向应满足夹具的安装需要。它在加工尺寸方向的尺寸，实际已由加工示意图所确定，图中已规定了机床在加工终了时工件端面至多轴箱前端面的距离。由此，根据选定的动力箱、滑台、侧底座等标准的位置关系，并考虑滑台的前备量，通过尺寸链就可以计算确定中间底座的加工方向的尺寸。算出的长度通常圆整，并按R20优先数系选用。确定中间底座的高度方向尺寸时，应注意机床的刚性要求、冷却排屑系统要求以及侧底座连接尺寸要求。装料高度和夹具底座高度确定后，中间底座高度就已经确定了。5）确定多轴箱轮廓尺寸 标准通用多轴箱的厚度是一定的，立式为340 mm。因此，确定多轴箱尺寸，