镗套座两侧面4×M10螺纹底孔组合钻床及夹具设计.doc

1、 摘 要近年来，组合机床在机械制造业中的应用越来越多，对比传统机床，现在的组合机床最大的特点是根据高度集中的原则进行设计与制造，在工作中同时可以执行多道工序，组合机床具有效率高、加工精度高、成本低廉等特点。组合机床一般由床身、工作台和电源等基本部件组成，本设计根据镗座套加工工件尺寸和生产要求，合理的拟定设计方案，首先制定加工工序，其次合理地选择主轴、刀具、多轴箱和滑台等部件，然后设定主轴箱内传动系统，设计适合的夹具，最后完成组合机床系统的设计。关键词：组合机床；设计；镗套座；夹具；III AbstactIn recent years, the combination of machine to

2、ol applications in machine manufacturing industry increasingly widespread, the machine is based on a combination of a high concentration of design principles, namely on one machine can process one step or more different processing steps. Compared with traditional machine tools, combined machine with

3、 high efficiency, high precision, low cost and so on.Generally consists of a combination of machine bed, column, and supply some basic components , the design according to seat boring workpiece size and production requirements, the formulation of reasonable design, the first step of the development

4、process, followed by a reasonable Select the spindle, tool, multi-axle and slide other components, then set the headstock transmission, designed for the fixture to finalize the design of modular machine tool systems.;Keywords: combination machine; design; seat sets of boring; jig;III目录摘 要II1 绪论11.1

5、研究背景及意义11.2钻孔组合机床概述22 组合机床的总体设计42.1 零件的分析42.2 拟定组合机床的总体方案52.3 确定切削用量及选择刀具62.4 编制钻孔组合机床“三图一卡”92.5 多轴箱的设计及校核133 夹具设计193.1 拟定夹具定位、夹紧方案193.2 计算切削力及夹紧力203.3 误差分析与计算20总结22参考文献23 III绪论1 绪论1.1 研究背景及意义在机械制造过程中，实现产品加工工艺过程的自动化是实现满足人们对机械零件产品的质量和效率要求日益提高的重要手段。组合机床是一类综合自动化程度较高的机械加工设备，它是按照要加工的目标零部件的规格，采用较多的常规零部件与较

6、少的专门针对组合机床的零配件的一种相对传统机床更为高效的机床，通过组合机床可轻松实现同时对各个零件进行加工处理，所以组合机床生产效率较高，而且所加工产品的质量保持的比较稳定。对比通用机床，组合机床具有如下特点：1）组合机床配备有多刀或者多轴进行加工，整体的自动化程度与生产效率均优于普通机床，可有效节约人工成本。2）组合机床所使用的零部件中70%以上的是通用的标准零件，制造成本低，生产周期短，经济效益明显。3）组合机床装置的通用零部件在工艺上已经成熟，不论是设计上还是性能的稳定性都已经得到了验证。4）如果被加工件需要改变，如果使用的是组合机床，组合机床的通用零部件大多都可以不经过重新加工便可以再

7、次使用，这是相对其他内型机床的明显特点。5）组合机床在操作上要求操作人员具有较高的专业素养，熟悉组合机床的整个制造工艺与操作要点。6）组合机床让多台设备联合运作可更好地实现与满足满足批量化加工。组合机床常用的主要部件及其作用如下：通过动力供给箱配合切削头组件与动力滑台实现被加工工件的进给和切削运动，其中动力头同时参与全部形式的运动，但是动力滑台只是在加工过程中作为被加工工件的支撑与运动平台，功能较为单一，是进给运动的关键完成部件。主轴箱一般位于动力箱上边，主要是安置切削主轴，在整个机床运转过程中主要起到了动力中介与转化的作用，可以通过主轴箱让动力箱产生的旋转动力转化成完成切削所需要的力，最终切

8、削工序由主轴上配备的各种道具组件来完成，在安置主轴箱时还需要考虑被加工件的尺寸等因素，一般都很少有固定模式，但是在主轴箱的内部，很多零部件还是标准通用的。在机床运作过程中起到支撑作用的是机床的床身、还有中间底座与立柱等部件，这部分是否稳定决定了整个组合机床的精确性和稳定性。如果支撑不稳定，被加工件的工艺精确度将受到影响。另外，组合机床还配置了许多的通用标准件，这些零部件的加工工艺、尺寸等都已经有了完整的成熟方案。综合来看，组合机床在设计过程中应该将被加工工件的工艺要求放在首位，在明确了工件完成所需的硬件及工艺需求之后，便可以实现按图索骥，选择真正合适的零部件进行设计组合，最终完成本设计。1.2

9、钻孔组合机床概述钻孔组合机床由于能够实现单次进给中的多孔加工与多工件同时打孔，所以在加工时间方面大大缩短，整个生产效率大幅改善。整个加工过程是通过以下内容实现的：通过在立钻与摇臂钻上装置多轴头、钻床、床心与可实现自动更换的主轴箱机床，通过可智能调整主轴距离的主轴与多轴箱以及数控操作台实现多方向的加工多个孔组。调查表明，由于看图、操作等占用了大量的时间导致普通机床的有效切削时间极端，总体都无法提高到整个操作时间的20%。这种问题虽然可以通过数控机床得到解决但是成本费用却大大的增加了，虽然整个工作效率提升了不少但是综合成本还是难以控制，所以压缩单位加工时间成了必然。从钻削加工的角度看，如果重视钻孔

10、专用设备的投资，便可以很好的提升资金效率。在以往的自动线设计中很多用到了不可调节的多轴头，这种设计对于大批量的生产还是可以基本满足，但是如果要在这种生产线进行精度极高、孔型较为复杂的作业便会出现困难，但是由于工业制造业的不断发展，在市场上对于具有复杂孔型作业能力的大型设备需求越来越旺盛，而多轴钻床在这方面就可以很好的满足客户需求。当前市场上常见的钻孔组合机床在设计上主要包括齿轮传动式、皮带传动式和万向联轴节传动三种形式，其中皮带传动式设计简单，成本较低，而万向连轴节传动式在调节轴距方面便于操作。在动结构上看又有可以调节轴距与不可以调节轴距的两类，轴距不可调节的情况更多的是用于完成大批量的加工作

11、业，最为常用的还是可以调节轴距的。但是综合来看，由于大部分组合机床在钻孔方面效率不高且精度很难达到要求，在使用上并不广泛，当前表现较好的有采用多轴头或多轴箱设计的组合机床。这种机床的成本较高，在部件方面，不论是多轴箱还是多轴头的生产都是标准件，当前市场占有率最高的是美国Secto公司生产的标准齿轮箱、多轴箱，不论是在动力上还是规格要求上都能较好的满足市场需求。总之，依照成组加工的原理配置多轴箱或多轴头形式的组合机床一般是在被加工件数量巨大的情况下使用，并且效率也较为理想，具有工件装夹简单、加工变形小、生产准备周期短、换刀停机时间少、分度定位精度高等特点。随着工业水平的发展，钻孔组合机床已经备受

12、市场关注。26组合机床的总体设计2 组合机床的总体设计2.1 零件的分析每一种零部件的生产工艺的高低最后都会对组合机床的整体加工精度、生产效率和等产生影响。所以，对组合机床的各个零部件的形状、材料、加工精度等技术要求等进行深入细致的分析极为重要，是制定零件工艺方案、设计专用夹具、选择切削刀具及切削用量的基础。镗套座零件图如下：图2.1 镗套座零件图如上图所示，本次设计的是镗套座零件加工4M10螺纹底孔的组合钻床。该机床的设计的关键点如下：螺纹底孔直径；孔位置度公差度最大为；工件材料选择，；而且单班制生产纲领控制住5万件以上。镗套座零件图纸的要求，钻孔组合机床是可以满足的。加入表面粗糙度要求为，

13、直接通过调整组合机床的整体制造精度和布局结构便可以实现，然后并保证夹压变形情况较少表可以实现。可使用上平面和右端面完成零件定位，零件的夹紧可通过在位于零件的中间孔布置螺杆夹紧装置，这样便可实现生产效率提升、节约人工成本，因为很多工件需求量较大，可采用人工夹紧方式。为此，很多机床在设计上动力系统采用的是尾置式齿轮动力，选择液压进给系统。而镗套座零件的材料选择时、硬度、螺纹底孔直径为，所以多孔加工的是最好的选择 。2.2 确定切削用量及选择刀具工序余量在加工过程中很重要。在现实生产中，常用查表的方法确定工序间余量，以保证加工效率。比如直径8.5mm的孔，加工时直径的工序间余量必须保证为0.2mm。

14、在明确了组合机床的工艺要求之后，便基本可以确定切削总量，而进给系统也可保证配置在多轴主轴箱的所有刀具都能使用，常见的是标准的动力滑台，在进行加工作业时，主轴箱配置的所有刀具同步运动，而且匹配动力滑台的单位时间进给量。所以，处于同一主轴箱的刀具要想满足直径加工需求就必须要保证转速相同而且与每转的进给量保持协调。即：式中： 表示各运转过程中主轴能够达到的的转速（r/min），表示主轴所能实现的进给量（mm/r），则是动力滑台单位时间可以实现的进给量（mm/min）综合成本因素，运用查表法可以查出对应的钻头直径、进给量与切削速度分别是=8.5mm，f=0.18mm/r、v=11m/min。由切削用量

15、可以退出选用滑台的规格；滑台确定之后可计算出切削的扭矩，以及主轴及齿轮以及传动轴等传动件之间应该保持的的距离；然后通过切削功率可以作为选择动力箱的参考，具体计算如下：切削力：=0.8=切削扭矩：=10=108.51.90.180.8=3554.1Nmm切削功率：=0.15kw式中：HB为单位硬度，F为机床能够实现的切削力的大小（N），D表示主轴上钻头的实际直径（mm），f为每一转能够实现的进给量（mm/r）、为切削扭矩(Nmm)、V为切削时每分钟可以实现的速度（m/min）、P为切削所需功率的大小(kw)另外，镗套座零件必须保证硬度HB170-241，而螺纹孔底径应该是8mm，刀具规格选用W18Cr4V，还有，为了保证操作便利性，钻头最好是直径为8mm的麻花钻。而在孔加工刀具的长度时应该根据完成加工时刀具螺旋槽尾端和导向套的间距来确定，理想间距是30-50mm，这样设计师为了切削的清理和刀具在使用过程中及时调整。2.3 拟定组合机床的总体方案通常情况下，如果孔的中心线平行于定位的基准面并且需要同时多面进行的情况下加工的箱体采用卧式机床的非常多，但是对于立式设计的机床一般要求被加