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）第1页共26页1绪论金属切削机床中的组合机床，是根据工件加工需要，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。它具有：生产率高；加工精度稳定；研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本低；配置灵活等。正是由于这些特点的存在，决定了组合机床在当今新形势下仍能被广泛应用于汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器仪表、军工及自行车等轻工行业和机床、机车、工程机械等制造业中。1.1专用机床的使用场合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[1]。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。有的专用组合机床采用车削头夹持工件使之旋转,由刀具作进给运动,也可实现某些回转体类零件的外圆和端面加工。1.2专用组合机床的结构特点组合机床是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率专用机床。它能对一种零件进行多刀，多轴，多面，多工位加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及滚压等工序，生产效率高，具有以下特点：组合机床的通用部件和标准零件约占全部机床零、部件总量的70%~80%，因此设计和制造的周期短，投资少，经济效果好。（1）由于组合机床采用多刀加工，并且自动化程度高，因而比通用机床生产效率高，产品质量稳定，劳动强度低。（2）组合机床的通用部件是经过周密设计和长期生产实践考验的，又有专门厂成批制造，因此结构稳定、工作可靠、使用和维修方便。（3）在组合机床上加工零件时，由于采用专用夹具、刀具和导向装置等。加工质量靠工艺装备保证，对操作工人的技术水平要求不高。）第2页共26页（4）当被加工产品更新时，采用其他类型的专用机床时，其大部分部件要报废。用组合机床时，其通用部件和标准零件可以重复利用，不必另行设计和制造。（5）组合机床易于联成组合机床自动线，以适应大规模的生产需要。组合机床常用的通用部件有：床身、底座、立柱、动力箱、动力滑台、各种工艺切削头等。对于一些按顺序加工的多工位组合机床，还具有移动工作台或回转工作台。动力箱、各种工艺切削头和动力滑台是组合机床完成切削主动力或进给运动的动力部件。其中还有能同时完成切削主运动和进给运动的动力头。而只能完成进给运动的动力部件称为动力滑台。固定在动力箱的主轴箱是用来布置切削主轴，并把动力箱输出轴的旋转运动传递给各主轴的切削刀具，由于各主轴的位置与具体被加工零件有关，因此主轴箱必须根据被加工零件设计，不能制造成完全通用的部件，但其中很多零件是通用的。床身、立柱、中间底座等是组合机床的支承部件，起着机床的基础骨架作用。组合机床的刚度和部件之间的精度保持性，主要是由这些部件保证。移动的或回转的工作台是多工位的组合机床的主要部件之一，它起着转换工位和输送工件的作用，因此它们的直线移动和回转运动的重复定位精度直接影响组合机床的加工精度。1.3本课题设计的目的、内容1.3.1设计的目的机床设计毕业设计，其目的在于通过机床主运动机械变速传动系统的结构设计，使我们在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案的分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养基本的设计方法，并培养了自己具有初步的结构分析、结构设计和计算能力[2]。1.3.2设计内容（1）双工位专用组合机床总体设计；（2）第一工位多轴箱传动设计（3）运用Pro/E的实体造型技术对夹具进行三维造型设计并进行工程图的转换；（4）结构设计即绘制装配图和零件工作图。（5）夹具设计（6）液压原理设计（7）编写设计说明书）第3页共26页2专用组合机床总体设计2.1转子压缩机缸体零件的功用及结构特点随着人们生活水平的提高，家家户户都使用上了空调、冰箱，空调、冰箱的核心组成部分就是压缩机。滚动转子式压缩机主要由汽缸、转子、滑片、排汽阀和汽缸端盖等部件组成。汽缸和转子的端面由汽缸端盖密封。圆柱形气缸内配置圆柱形的转子，转子的直径D2小于汽缸直径D1，两者之间形成的月牙状空腔即汽缸的工作容积。当转子的主轴在原动机拖动下旋转时，偏心转子紧贴着汽缸内壁面回转，造成月牙状空间容积的变化[3]。汽缸壁上的圆柱导向器中设置着可沿槽上、下滑动的滑片，紧靠滑片两侧的缸壁上分别开有汽缸进汽口和排汽口，汽缸排汽口设置排汽阀，而进汽口不设吸汽阀。滑片靠滑片弹簧的作用在转子的外圆柱面上形成另一条接触密封线，这条密封线可将月牙状空间容积分隔成两部分。当转子回转时，这两部分容积的大小将发生周期性的变化。2.1.1滚动转子式压缩机的工作过程（1）压缩过程开始时，转子和汽缸壁之间的密封线刚移过吸气口，滑片左侧充满进气的空间开始缩小，右侧的容积则开始下一工作循环的进气过程。（2）压缩过程结束、排气过程开始时的状态。此时，滑片左侧空间容积的缩小已使工作室蒸汽的压力升高到一定程度，从而顶开排汽阀开始排汽。同时滑片右侧的空间容积仍在不断增大，处于进气过程之中。(3)排汽过程结束时的状态。此时，汽缸和转子之间的密封线刚移过排气口，滑片左侧的空间容积已缩小为一个很小的“死隙”(实际上“死隙”中几乎充满了润滑油)，排气过程结束。滑片右侧的空间容积仍在继续进汽。当转子继续回转时，转子与汽缸的密封线和滑片与转子的密封线重合，达到理论最大吸入容积，下一循环进气结束(实际上排出口至滑片间的“死隙”为润滑油占据，不能进气)。(4)转子再转一个很小的角度即回到初始的位置，工作过程将重复进行。在这段过程中，转子又扫过了滑片与吸气口之间的“死隙”，将已吸入汽缸的一小部分汽体又从吸入口排出，使汽缸的理论输汽容积变小。2.1.2滚动转子式压缩机缸体的结构特点）第4页共26页我们这次设计项目的加工零件就是用来加工滚动转子式压缩机上的一个重要零件--1HP缸体，它是滚动转子式压缩机上非常关键的零件，其加工质量直接影响压缩机性能的好坏，其基本结构为旋转体，车床上完成其内孔、外圆表面的车削即可，但最大的特点是需加工的孔系很多，且孔端都需要进行倒角，加工孔系的时间就会很长。根据缸体零件这样的结构特点，为了提高孔加工的生产效率，在大批量生产的情况下，就需要采用专用机床加工孔系。2.2被加工零件工序图2.2.1被加工零件工序图的作用与内容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，并作必要说明而绘制的[4]。其主要内容包括如下：（1）被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本机床设计有关部位结构形状和尺寸。（2）本工序选用的定位基准、夹紧部位及方向。（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上道工序的技术要求。（4）注明加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量。图2.1所示为转子压缩机缸体零件的孔口倒角工序图，本次设计的专用组合机床，是按客户要求一次装夹三件，同时对每个零件的8个孔的两端孔口进行倒角处理(包括4-φ4、3-φ6、φ6.6)，又由于每个零件的8个孔排布很紧密，若在同一工位同时加工8个孔，主轴的排布空间不够，不能进行主轴箱设计，另一方面又要保证加工速度，客户要求28秒加工一只零件，因此方案拟定为两工位加工，第一工位加工4-φ4和一个φ6.6孔，第二工位加工3-φ6孔，而且是双面同时进行倒角加工，我们这次设计的专机就因此称为Y26缸体双面双工位倒角加工专用组合机床。如图表2.1所示。）第5页共26页图2.1加工工序图）第6页共26页表2.1Y2601缸体倒角专机的设计要求序号项目内容1设备概要卧式双面双工位专机2加工内容Y26缸体两面孔口的倒角加工3加工节拍工艺要求为27秒/件；理论为25秒/件4切削参数主轴转速n=900-1100转/分S=0.1-0.12毫米/转5主要事项电源AC380±15%/220V50HZ使用环境温度-10至40℃压缩空气0.4-0.8MPa门手动开关门涂装色根据甲方提供的色标6工件状态材料缸体:HT250；HB190-2407加工精度按产品图要求、工序附图、技术协议8床身保证专机有足够的刚性和精度保持性，材料为HT250。9动力部件自行设计和制造动力箱和主轴箱10运动部件液压滑台外购，符合使用要求11夹具装夹件数每次装夹3件定位方式零件平面和孔定位夹紧方式液压夹紧12刀辅具标准刀具高速钢或硬质合金13电气控制系统日本三菱或欧姆龙PLC主机电气柜利用动力公司提供的电器柜进行改制机床照明机床专用防爆型照明灯故障报警电机过载，润滑异常，气压异常，加工异常14液压液压站确保整个专机的正常运行；15气动气动元件用于机床打扫。机床清整时使用。16润滑系统系统利用动力公司提供的润滑系统进行改制17刀具冷却冷却液切削油（煤油加机油），大流量外部冷却排屑方式一利用冲屑水管，将切屑冲入排屑槽，进入磁性排屑机。排屑方式二采用原发动机生产线上专机所用的磁性排屑机和接屑箱，自动排屑。机床上配有冲屑水管。18防护滑台采用钢板防护罩2.3加工示意图加工示意图是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图，是设计刀具、夹具、多轴箱、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主要依据，是对机）第7页共26页床总体布局和性能的原始要求，也是调整机床和刀具所必须的技术文件[5]。加工示意图如图2.2所示。图2.2加工示意图图2.3被加工零件说明图2.4零件走刀示意图主轴的伸出长度选择85mm，主轴通过接杆、弹性涨套夹紧倒角钻头。倒4-φ5角的钻头确定为φ8的外直径，倒φ6.5角的钻头确定为φ10的外直径，倒3-φ8角的钻头确定为φ12的外直径。接杆连接涨套的那一端选择为1号莫氏锥度，另一端与主轴连接的部分采用M14的螺纹，主轴的外直径设计为φ22。为了统一弹性涨套的）第8页共26页尺寸，所有倒角钻头的夹持部分均设计为φ5的直径。对于这台钻机来说，倒0.5mm的角，进给量很小，切削力也很小，因此也不需要进行轴能承受的转矩的校核了。2.3.1绘制被加工零件图的规定及注意事项：（1）绘制被加工零件工序图的规定为使被加工零件工序图表达清晰明了，突出本工序内容，绘制时规定；应按一定比例，绘制足够的视图以剖面；本工序加工部位用粗实线表示，其余部位用细实线表示；定位基准符号用，并下标数表明消除自由度量[6]。（2）绘制被加工零件工序图注意事项：（a）本工序加工部位的位置尺寸应与定位基准直接发生关系。（b）对工件毛坯应有要求，对孔的加工余量应认真分析。（c）当本工序有特殊要求时必须注明。2.4机床联系尺寸总图2.4.1机床联系尺寸总图表示内容机床联系尺寸总图表示内容：机床联系尺寸图是以被加工零件工序图和加工示意图为依据，并按初步选定的主要通用部件以及确定专用部件的总体结构而绘制的[7]。是用来表示机床的配置形式、主要构成及各部件安装位置、相互关系、运动关系和操作方位的总体布局图。2.4.2绘制机床联系尺寸总图前应确定的主要内容（1）选择动力箱根据已定的工艺方案要求和机床配置形式，并结合使用和修理等因素，确定机床为卧式双面双工位液压传动组合机床，液压滑台实现工作进给运动和二工位之间的交替运动；选择配套的动力箱驱动多轴主轴箱倒角钻头的主轴。按工作要求及工作条件来确定动力箱，第一工位上加工的孔较多，每个零件需要加工5个孔(包括4-φ5、φ6.5)，三个零件就是十五个孔口倒角；第二工位上加工的孔较多，每个零件需要加工3个孔(包括3-φ8)，三个零件就是九个孔口倒角，因此按照第一工位所需要功率来选择电机的功率。切削力:60214029..τ.HBff.F，其中f是mm/r进给量，αf每齿进给量mm/z，HB为被加工材料的布氏硬度。计算最大直径φ8倒角钻头的切削力为:56112151010292960214