2022年组合机床设计全套指导资料 .pdf

（一）组合机床设计1、概述组合机床是根据工件加工需要，以大量系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件，对一种或数种工件按预先确定的工序进行加工的高效专用机床。组合机床能够对工件进行多刀、多轴、多面、多工位同时加工；可完成钻孔、扩孔、镗孔、攻螺纹、铣削、车孔端面等工序。（1）组合机床的类型根据所选用的通用部件的规格大小以及结构和配置形式等方面的差异，将组合机床分为大型组合机床和小型组合机床两大类。习惯上滑台台面宽度B 250mm的为大型组合机床，滑台台面宽度B250mm 的为小型组合机床。根据大型组合机床的配置形式，可将其分为具有固定夹具的单工位组合机床、具有移动夹具的多工位组合机床和转塔式组合机床三类。具有固定夹具的单工位组合机床特别适用于加工大、中型箱体类零件。在整个加工循环中，夹具和工件固定不动，通过动力部件使刀具从单面、双面或多面对工件进行加工。这类机床加工精度较高，但生产率较低。按照组成部件的配置形式及动力部件的进给方向，单工位组合机床又分为卧式、立式、倾斜式和复合式四种类型。具有移动夹具的多工位组合机床的夹具和工件可按预定的工作循环，作间歇的移动或转动，以便依次在不同工位上对工件进行不同工序的加工。这类机床生产率高，但加工精度不如单工位组合机床，多用于大批量生产中对中小型零件的加工。按照夹具和工件的输送方式不同，可分为移动工作台式、回转工作台式、中央立柱式和鼓轮式四种类型。转塔式组合机床的特点是几个多轴箱安装在转塔回转工作台上，各个多轴箱依次转到加工位置对工件进行加工。按多轴箱是否作进给运动，可将这类机床分为两类：1) 只实现主运动的转塔式多轴箱组合机床；2) 既实现主运动又可随滑台作进给运动的转塔式多轴箱组合机床。转塔式组合机床可以完成一个工件的多工序加工，因而可以减少机床台数和占地面积，适宜于中、小批量生产。（2）组合机床的通用部件按通用部件在组合机床上的作用，可分为下列几类：1）动力部件动力部件是组合机床的主要部件，它为刀具提供主运动和进给运动。动力部件包括动力滑台及其相配套使用的动力箱和各种单轴头，如铣削头、钻削头、镗孔车端面头等，其它部件均以选定的动力部件为依据来配套选用。2）支承部件支承部件是组合机床的基础部件，它包括侧底座、立柱、 立柱底座和中间底座等，用于支承和安装各种部件。组合机床各部件之间的相对位置精度、机床的刚度主要由支承部件保证。3）输送部件输送部件用于带动夹具和工件的移动和转动，以实现工位的变换，因此，要求有较高的定位精度。输送部件主要有移动工作台和回转工作台。4）控制部件控制部件用于控制组合机床按预定的加工程序进行循环工作，它包括可编程控制器 (PLC)、各种液压元件、操纵板、控制挡铁和按钮台等。5）辅助部件辅助部件包括用于实现自动夹紧工件的液压或气动装置、机械扳手、 冷却和润滑装置、排屑装置以及上下料的机械手等。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 18 页（2）通用部件的型号、规格及配套关系按通用部件标准，动力滑台的主参数为其工作台面宽度，其它通用部件的主参数取与其配套的滑台主参数来表示。2、组合机床总体设计组合机床总体设计内容和步骤与普通机床相同，但由于组合机床只加工一种或数种工件的特定工序， 工艺范围窄， 主要技术参数已知；且工艺方案一旦确定，也就确定了结构布局；因而总体设计的侧重点不同，主要是通过工件分析等掌握机床设计的依据，画出详细的加工零件工序图；通过工艺分析，画出加工示意图；然后进行总体布局，画出机床尺寸联系图。总体设计内容和方法大致如下：（1）制定工艺方案零件加工工艺方案将决定组合机床的加工质量、生产率、总体布局和夹具结构等。指定工艺方案时，要考虑下列几点基本原则：1）选择合适、可靠的工艺方法根据被加工零件的材料，加工部位的尺寸、形状、结构特点，加工精度、表面粗糙度以及生产率要求等等，结合组合机床的工艺范围及所能达到的加工精度，选择合适、可靠的工艺方法，以保证机床有稳定的加工质量和高的生产率。2）粗、精加工要合理安排一般情况下，在大批量生产或零件加工精度要求较高时，应将粗、精加工工序分开，以利于保证加工精度和保持精加工机床的工作精度；在生产批量不大时，在能够保证加工质量的前提下， 也可将粗、 精加工集中在同一机床上进行，以利于减少机床台数，提高经济效益。3）工序集中的原则为了提高机床生产率，减少机床台数，要求尽量贯彻工序集中的原则。但是，工序集中程度过高会使机床结构复杂，调整使用不便，可靠性下降，并有可能由于切削负荷过大而引起工件变形，降低加工精度。所以，应合理的考虑工序集中。例如，单一工序可以相对集中在一台机床或同一工位上完成。如钻孔、镗孔、攻螺纹等，但要考虑孔距的限制，以免给多轴箱的设计带来困难或无法进行；大量的钻、镗孔工序则不宜集中在同一主轴箱上完成，因为钻孔和镗孔的直径及加工时所采用的转速都相差很大，会导致主轴箱的设计困难，且钻孔的轴向力会影响镗孔的加工精度；铰孔和镗孔也不宜集中在同一主轴箱上完成，因为铰孔用低转速、大进给量切削，而镗孔则用高转速、小进给量，会使主轴箱设计困难。4）定位基准及夹紧点的选择原则应注意组合机床多刀、多面、多工位加工的特性，选择定位基准和夹紧部位时，应使工件有较多的敞开面，以利于加工。另外，还应注意组合机床加工时切削力大、工件受力方向经常改变的特点，结合工件、夹紧刚度的因素，慎重地选择夹紧点。(2) 确定组合机床的配置形式和结构方案通常，在确定工艺方案的同时，也就大体上确定了组合机床的配置形式和结构方案。但是还要考虑下列因素的影响。1) 加工精度的影响工件的加工精度要求，往往影响组合机床的配置形式和结构方案，例如，加工精度要求高时，应采用固定夹具的单工位组合机床，加工精度要求较低时，可采用移动夹具的多工位精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 18 页组合机床； 工件各孔间的位置精度要求高时，应采用在同一工位上对各孔同时精加工的方法；工件各孔间同轴度要求较高时，应单独进行精加工等等。2) 工件结构状况的影响工件的形状、大小和加工部位的结构特点，对机床的结构方案也有一定的影响。例如，对于外形尺寸和重量较大的工件，一般采用固定夹具的单工位组合机床，对多工序的中小型零件，则宜采用移动夹具的多工位组合机床；对于大直径的深孔加工，宜采用具有刚性主轴的立式组合机床等等。3）生产率的影响生产率往往是决定采用单工位组合机床、多工位组合机床还是组合机床自动线的重要因素。例如，从其他因素考虑应采用单工位组合机床，但由于满足不了生产率的要求，就不得不采用多工位组合机床，甚至自动线来进行加工。而在选择多工位组合机床时，还要考虑工位数不超过23 个，并能满足生产率要求时，应选用移动工作台式组合机床；工位数超过4个时才选用回转工作台或鼓轮式组合机床。4）现场条件的影响使用组合机床的现场条件对组合机床的结构方案也有一定的影响。例如，使用单位的气候炎热，车间温度过高，使用液压传动机床不够稳定，则宜采用机械传动的结构形式；使用单位刃磨刀具、维修、调整能力以及车间布置的情况，都将影响组合机床的结构方案。(3) “三图一卡”的编制编制“三图一卡”的工作内容包括：绘制被加工零件图、加工示意图、机床联系尺寸图，编制生产率计算卡。 “三图一卡”是组合机床总体方案的具体体现。1) 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，表明零件形状、尺寸、硬度、以及在所设计的组合机床上完成的工艺内容和所采用的定位基准、夹压点的图纸。它是组合机床设计的主要依据，也是制造、验收和调整机床的重要技术条件。图 5 所示汽车变速器上盖单工位双面卧式钻、铰孔组合机床的被加工零件工序图。图 5 被加工零件工序图绘制被加工零件工序图的一些规定：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 18 页1) 本工序的加工部位用粗实线绘制，其余部位用细实线绘制。定位基准、夹紧部位、夹紧方向等需用符号表示；本道工序保证的尺寸、角度等，均在尺寸下用横线标出。2) 加工部位的位置尺寸应由定位基准算起。但有时也可将工件某一主要孔的位置尺寸从定位基准算起，其余各孔的位置尺寸再从该孔算起。当定位基准与设计基准不重合时，要进行换算。位置尺寸的公差不对称时，要换算成对称公差尺寸。3) 注明零件对机床加工提出的某些特殊要求，如对精镗孔机床应注明是否允许留有退刀痕迹。4) 对简单的零件， 可直接在零件图上作必要的说明，而不必另行绘制被加工零件工序图。如铣削组合机床和单轴镗孔组合机床等。2) 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技术文件。图46 为汽车变速箱上盖11孔双面钻 ( 铰) 加工示意图。在加工示意图上应标注的内容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、刀具及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸。如工件端至多轴箱端面间的距离，刀具刀尖至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 ( 包括镗杆 )、浮动卡头、导向装置、攻螺纹靠模装置的结构尺寸；刀具与导向装置的配合，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。绘制加工示意图之前的有关计算加工示意图绘制之前，应进行刀具、导向装置的选择以及切削用量、转矩、进给力、功率和有关联系尺寸的计算。绘制加工示意图的注意事项1) 加工示意图中的位置，应按加工终了时的状况绘制，且其方向应与机床的布局相吻合。2) 工件的非加工部位用细实线绘制，其余部分一律按机械制图标准绘制。3) 同一多轴箱上，结构、尺寸完全相同的主轴，不管数量多少，允许只绘一根，但应在主轴上标注与工件孔号相对应的轴号。4) 主轴间的分布可不按真实的中心距绘制，但加工孔距很近或需设置径向尺寸较大的导向装置时，则应按比例绘制，以便检查相邻主轴、刀具、导向装置等是否产生干涉。5) 对于标准通用结构，允许只绘外形，标上型号，但对一些专用结构如导向、专用接杆等则应绘出剖视图，并标注尺寸、精度及配合。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 18 页图 6 汽车变速器上盖11 孔双面钻 (铰 ) 加工示意图3）机床联系尺寸图机床联系尺寸图是用来表示机床的配置形式、机床各部件之间相对位置关系和运动关系的总体布局图。它是进行多轴箱、夹具等专用部件设计的重要依据。如图 7 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等。图 7 机床联系尺寸图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 18 页绘制机床联系尺寸图之前，应进行下列工作及其有关计算。1）选用动力部件选用动力部件主要指选择型号、规格合适的滑台和动力箱。2）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。组合机床标准中，推荐装料高度为1060mm ，但根据具体情况，如车间运送工件的滚道高度、多轴箱最低主轴高度等因素，在8501060mm 范围内选取。本例取装料高度为900mm 。3）确定夹具轮廓尺寸工件的尺寸和形状是确定夹具底座尺寸的基本依据。确定夹具底座尺寸时应考虑工件的定位件、夹紧机构、刀杆导向装置的需求空间，并应满足排屑和安装的需要。一般情况下，加工示意图中已确定工件至导向套端面的距离和导向套的尺寸。4）中间底座轮廓尺寸中间底座的轮廓尺寸要满足夹具在其上面联接安装的需要。中间底座长度尺寸根据所选动力部件( 滑台、滑座 ) 及配套部件 ( 侧底座 ) 的位置关系确定。同时应考虑多轴箱处于终了位置时，多轴箱与夹具体之间应有适当距离，以便于机床调整、维修；另外中间底座周边应有不小于70100mm 的排屑或冷却液回流槽。中间底座长度方向尺寸L，要根据所选动力部件和夹具安装要求来确定。中间底座长度确定后，多轴箱端面至工作端面间的距离就最后确定了，因此，刀具接杆的长度也就最后确定。中间底座高度按标准选取560mm 。在确定中间底座高度时，应考虑切屑的存储和清理以及电气接线盒的安排。5）确定多轴箱轮廓尺寸标准中规定： 卧式配置的多轴箱总厚度为325mm ，立式配置的为340mm ；宽度和高度按标准尺寸系列表411 选取。图 48 多轴箱轮廓尺寸的确定通过在侧底座与滑座之间设置的调整垫，可以保证最低主轴中心与最低被加工孔中心在垂直方向上的等高。机床联系尺寸图应按加工终了时的位置绘制，并表明动力部件退回到最远处的位置。当工件上加工部位与工件中心线不对称时，应注明动力部件中心线同夹具中心线间的偏移量。在图上，还应标明动力部件的总行程、工作行程、前备量、后备量以及液压站和电气控制装置等的安装位置。4)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、负荷率等的技术文件。通过生产率计算卡，可以分析所拟定的方案是否满足用户对生产率及负荷率的要求。表10 机床生产率计算卡精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 18 页3、通用多轴箱设计（1）多轴箱的功用及分类多轴箱是组合机床的重要专用部件。根据加工示意图所确定的工件加工孔数和配置、切削用量和主轴类型而设计，由通用零件组成。能将动力箱的动力，传递给主轴，使之按要求的转速和转向旋转，提供切削动力。 多轴箱与动力箱一起安装于进给滑台上，可完成钻、 扩、铰、镗孔等加工工序。多轴箱分为通用多轴箱和专用多轴箱两大类。专用多轴箱根据被加工工件的特点及其加工工艺要求进行设计。专用多轴箱基本上由专用零件组成，采用不需导向装置的刚性主轴来保证加工孔的位置精度。通用多轴箱按专用要求设计，由通用零件及少量专用零件组成，采用非刚性主轴，加工时，需由导向装置引导刀具来保证被加工孔的位置精度。（2）通用多轴箱的组成通用多轴箱主要由箱体类零件、主轴、传动轴、齿轮以及润滑和防油元件等组成。（3）多轴箱的通用零件多轴箱通用零件的编号方法如下：编号中的T07 表示多轴箱的通用零件；小组号分别用1、2、 3 和 4 表示箱体类、主轴类、传动轴类和齿轮类零件；顺序号和零件顺序号表示的内容随类别号和小组号的不同而不同。例如： 500400T071111，表示宽500mm ，高 400mm的多轴箱体；30T0721-41 ，表示用圆锥滚子轴承，直径为430mm 的扩、镗主轴； 40T073144，表示有排齿轮，用圆锥滚子轴承精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 18 页支承，直径为 440mm的传动轴； 2X 25X 30T074141，表示模数为2mm 、齿数 25、孔径声 30mm和宽度为24mm 的齿轮。通用箱体类零件包括多轴箱箱体、前盖、后盖、上盖和侧盖 (见图 10) 。 箱体材料为HT200 ，前、后盖材料为HTl50，上盖为HTl50。图 10 组合机床卧式多轴箱箱体多轴箱后盖与动力箱的结合面上联接螺孔、定位销孔的大小、位置应与动力箱联系尺寸相适应。多轴箱箱体的标准厚度为180mm ，用于卧式组合机床的多轴箱前盖厚度为 55mm ，用于立式的则兼作油池用，故加厚到70mm ；基型后盖厚度为90mm ，变型后盖厚度为50mm 、100mm和 125mm 三种。可根据多轴箱内传动系统安排和动力箱与多轴箱的连接情况合理选用。1) 通用主轴通用主轴分为钻削类和攻螺纹类两种主轴。钻削类主轴采用两端轴向定位方式，按支承形式可分为圆锥滚子主轴，滚针轴承主轴，滚珠轴承主轴三种。根据与刀具的连接方式，多轴箱主轴又分为浮动主轴和刚性主轴。浮动主轴在多轴箱前盖外的悬伸长度为 75mm(立式主轴为60mm) ，因而又称为短主轴；采用滑块联轴器与刀杆浮动连接，长导向或双导向装置导向，以保证加工精度；用于镗、扩、铰孔等工序。刚性主轴在多轴箱前盖外的悬伸长度大于75mm( 立式主轴大于60mm) ，因而又称为长主轴，主轴内孔与刀具或接杆尾部的配合代号为H7h6，配合长度与主轴内孔直径之比大于16，连接刚度高，刀具前端的下垂量小，配以单导向，适用于钻孔、扩孔、倒角及锪平面等工序。攻螺纹类主轴按支承形式分为圆锥滚子轴承主轴和滚针轴承主轴两种，见图 12 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 18 页图 412 通用主轴a)、b)、c) 钻削类主轴 d) 、e) 攻螺纹主轴2) 通用传动轴常用的通用传动轴按用途和支承形式可分为圆锥滚子轴承传动轴、滚针轴承和推力球轴承传动轴、润滑泵轴、手柄轴四种。通用传动轴材料一般用45 钢，热处理 T215；滚针轴承的传动轴材料为20Cr 钢，热处理S0.5 1，C59。3) 通用齿轮通用齿轮包括动力箱齿轮和电动机齿轮两种。标准齿轮为不变位齿轮。材料为 45 钢，齿部高频淬火G54 。4) 润滑泵规格较大的通用多轴箱常采用R12一 IA 叶片泵进行润滑。 中等规格的多轴箱用一个润滑泵；规格较大且主轴数量多的多轴箱用两个润滑泵。润滑泵泵出的油经分油器至各润滑点。润滑泵安装在前盖内，润滑泵轴在箱体内的悬伸长度为24mm ，传动方式有两种，一是由润滑泵传动轴传动，另一种是通过传动轴上的齿轮直接与润滑泵轴上的齿轮啮合传动，传动齿轮齿宽为12mm 。5) 其他通用零件除上述零件外，多轴箱上还有隔套、键套、防油套、油杯、定位销以及锁紧螺母、防松垫圈等，都已经标准化或通用化。（4）多轴箱设计多轴箱是组合机床的重要部件之一，多轴箱的设计也是组合机床设计的重要内容。多轴箱设计的步骤大致为：根据“三图一卡” ，绘制多轴箱设计原始依据图；确定主轴结构形式及齿轮模数；拟定多轴箱传动系统；计算主轴及传动轴坐标；绘制坐标检查图；绘制多轴箱总图及零件图。1) 绘制多轴箱设计原始依据图多轴箱设计原始依据图是根据“三图一卡”绘制的，其主要内容如下：根据机床联系尺寸图，绘制多轴箱外形图，并标注轮廓尺寸和驱动轴O1、定位销孔的坐标值。根据联系尺寸图和加工示意图，画出工件与多轴箱的对应位置尺寸，标注所有主轴的精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 18 页坐标值及工件轮廓尺寸。在原始依据图中应注意：多轴箱与工件的摆放位置，一般情况下，工件在多轴箱前面。图中，多轴箱的两定位销孔中心连线为横坐标，纵坐标视工件和加工孔的位置而定，工件和加工孔基本对称时，可选择箱体中垂线为纵坐标，如图16 所示原始尺寸图；图 16 组合机床卧式多轴箱原始依据图图 17 多轴箱坐标当工件及加工孔不对称时，纵坐标可选择在左销孔心处，如图17 所示。标注各主轴的转速及旋转方向。绝大部分主轴为逆时针旋转( 面对主轴看 ) ，故逆时针转向不标，只标注顺时针转向主轴。列表说明各主轴的工序内容、切削用量及主轴的外伸尺寸。表明动力部件的型号及其性能参数。图 16 为组合机床卧式多轴箱原始依据图；其余原始数据见表13。表 13 主轴外伸尺寸及切削用量2) 确定主轴结构型式及齿轮模数一般情况下， 根据工件加工工艺、刀具和主轴的连接结构和刀具的进给抗力及切削转矩来确定主轴的结构形式。传动轴直径可参考主轴直径大小初步确定，待传动系统拟定后再进行验证。齿轮模数一般用类比法确定。多轴箱中的齿轮模数常用2、2 5、3、35、4 几种。为了便于生产，同一多轴箱中的齿轮模数不要多于两种。3) 多轴箱的传动系统设计组合机床多轴箱的传动系统，就是用一定数量的传动元件，把动力箱的输出轴与各主轴连接起来，组成一定的传动链，并满足各轴的转速和转向要求。多轴箱的特点是：针对某零件的特定工序恒速加工，传动链短；多主轴同时加工，传动链分支多。因此，多轴箱的传动设计，以获得需要的主轴转速和旋向为原则，不存在通用机精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 18 页床前缓后急的最小传动比限制，甚至可用升速传动副驱动主轴。拟定多轴箱传动系统的基本方法是：先把所有主轴中心尽可能分布在几个同心圆上，然后在各个同心圆的圆心上分别设置中心传动轴；再把各组同心圆上的中心传动轴再取同心圆，并用最少的传动轴带动这些中心传动轴；把最后的合拢传动轴与动力箱的驱动轴连接起来。这就是 “从主轴的布置开始，最后引到驱动轴上” 。注意： 驱动轴的中心必须处于多轴箱箱体宽度的中心线上，其中心高则从选定的动力箱的联系尺寸图中查出。（5）攻螺纹主轴箱的设计1) 纯螺纹工序攻螺纹靠模装置在组合机床上加工螺孔的工艺方式是用丝锥攻制螺纹。攻螺纹主轴经双键驱动丝锥转动，产生主运动，而进给运动及其与主运动严格的传动比则由丝银自身保证，即丝锥旋人螺孔12 扣后， 丝锥便自行引进，并且丝锥旋转一圈轴向移动一个导程。若整个工序都是攻螺纹，工作进给可有丝锥实现，滑台仅提供快进和快退，为使丝锥接近并顺利切人工件，攻螺纹接杆上须设置螺杆螺母靠模机构，如图427 所示。工作循环是：滑台带动动力箱、攻螺纹多轴箱、螺纹靠模装置、螺纹卡头快进，快进终了，滑台停止；动力箱电动机正向转动，带动攻螺纹主轴、螺纹靠模螺杆、螺纹卡头转动，攻螺纹；攻螺纹靠模螺杆转动产生轴向进给，工进开始；攻螺纹完毕，动力箱电动机停止转动，工进结束；动力箱电动机反转，丝锥退回；工退结束，动力箱电动机停止反转，滑台快退。2) 钻孔、攻螺纹混合的多轴箱设计钻孔、攻螺纹混合的多轴箱中，有钻孔主轴和攻螺纹主轴，因而采用通用多轴箱体，前盖厚度为55mm( 立式为 70mm) ； 钻孔主轴的进给运动是由动力滑台提供的，而攻螺纹是自引法，只要丝锥及丝锥卡头转动，丝锥就会产生轴向运动，攻螺纹时攻螺纹卡头相对于攻螺纹主轴端部的位移量等于丝锥的攻螺纹行程 ( 切人长度、 攻螺纹长度、 切出长度之和 ) 与多轴箱进给量之差，即丝锥卡头相对于攻螺纹主轴是滑移的；为保证丝锥越过切人量并顺利切人工件，钻攻混合的多轴箱仍采用攻螺纹靠模装置攻螺纹，为使丝锥能退离工件，攻螺纹主轴采用单独的电动机和传动系统，利用电动机的正反转使丝锥攻进和退回。靠模机构安装在靠模板上，靠模板利用固定在多轴箱前盖上的导杆导向，快速移动时随多轴箱一起移动，因而称为活动靠模板；工进时靠模板利用分别固定在攻螺纹模板和夹具上的定位装置(定位销、定位孔) 定位，即：工进时，靠模板固定不动，与攻螺纹多轴箱相同。用靠模板攻螺纹的钻攻混合多轴箱传动原理见图432。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 18 页（二）专用夹具设计1、设计夹具的程序与内容在实际生产中，夹具设计的程序见图1 所示。图 1 夹具设计程序框图2、熟悉被加工件的图样1）弄清楚被加工件在产品中的作用、结构特点、主要加工表面和技术要求。2）了解被加工件的材料、毛坯种类、特点、重量和外形尺寸等。3、分析被加工件的工艺规程1）熟悉被加工件的工艺路线，了解有关工艺参数和工件在本工序以前的加工情况。2）熟悉在该工序加工中所使用的机床、刀具、量具及辅具的型号、规格、主要参数、机床与夹具连接部分的结构和尺寸。3）了解被加工件的热处理情况。4、收集资料，深入调研收集有关资料，还可进行必须的工艺实验；征求有关人员意见，进行现场调研。尽量使精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 18 页所设计的夹具结构完善、合理。5、确定夹具设计方案，绘制结构示意图1）根据工件的加工要求和基准的选择，确定工件的定位方式及定位元件的结构。2）按照夹紧的基本原则，确定工件的夹紧方式，夹紧力的方向和作用点的位置，选择合适的夹紧机构。 3）确定刀具的对刀、导向方式，选择对刀、导向元件。4）确定其他元件或装置的结构形式，如连接件、分度装置等。5）协调各装置、元件的布局，确定夹具体结构尺寸和夹具的总体结构， 必要时， 对夹具体几何尺寸进行必要的刚度、强度验算。 6）对夹具的轮廓尺寸、总重量、 承载能力以及设备规格进行校核。7）对几种可行的设计方案进行全面分析对比，最终确定出合理的设计方案。夹具的设计方案确定后，便可绘制夹具结构示意图。夹具结构示意图画好后，应对夹具的精度进行分析计算，校核制订的夹具公差和技术要求能否满足工件工序尺寸公差和技术要求。根据经过讨论、审订、修改而定稿的夹具结构示意图，便可绘制正式的装配图，并拆绘零件图。6、绘制夹具装配图1）夹具图样应符合标准规定。夹具图应符合相关各标准的规定，在装配图上应具有下列内容：(1) 绘出工件的外形轮廓、定位、 夹紧部位及加工部位和余量；(2) 注明定位面 ( 点) 、夹紧面 ( 点) ，主要活动件的装配尺寸、配合代号以及外形(长、宽、高 ) 尺寸； (3) 注明工件在夹具中的相关尺寸和主要参数，以及夹具总重等；(4) 需要时应绘出夹紧、装卸活动部位的轨迹；(5) 标明夹具总装检验尺寸和验证技术要求；(6) 有关制造、使用、调整、维修等方面的特殊要求和说明；(7) 夹具零件号； (8) 标题栏和零件明细表。2）绘制夹具总图的步骤及要求(1) 选定比例。为使所绘制的夹具总图有良好的直观性，比例应尽量取1： 1。对于较大或较小的夹具，可适当缩小或放大比例。(2) 合理的选择和布置视图。夹具总图在清楚表达夹具工作原理和结构的前提下，视图应尽可能小。主视图一般应选取最能清楚表达夹具主要部位的视图，并取操作者实际工作正对的位置。(3) 画出工件轮廓图。同画结构示意图一样，用双点划线( 假想线 ) 画出工件轮廓图。(4) 画出整个夹具结构：依据工序卡或设计任务书中的定位简图，参照结构示意图中确定的定位元件结构，画出有关定位元件；按结构示意图中确定的夹紧装置的具体结构和尺寸，画出夹紧装置； 依据工序卡或设计任务书中的定位简图和结构示意图，画出刀具的导向装置；参照结构示意图和有关设计资料，确定并画出夹具体及其他零件。(5) 检查图面。 完成以上工作后，应检查图面是否已把结构表达清楚，即夹具上的每个零件是否都能在装配图上表示出来，与其他零部件的装配关系是否表达明白。同时，还应从机械制图的角度检查是否有漏画、错画和不符合制图标准规定的地方并及时修正过来。(6) 标注夹具尺寸公差和技术要求。夹具装配图应标注的尺寸、公差和技术要求以及各类机床夹具公差和技术要求制订的依据和具体方法。(7) 顺序标注夹具零件号。(8) 填写标题栏和零件明细表。(9) 画完夹具总图，应自行复查一遍，检查有无考虑不周的地方。然后，由制造单位、使精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 18 页用单位同设计者进行审核、会签。7、绘制夹具零件图根据已绘制的装配图，就可绘制全部零件图。具体要求如下：1）零件图的投影应尽量与总图上的投影位置相符合，便于读图和核对。2）尺寸标注应完善、清楚，既便于读图，又便于加工。3）应将该零件的形状、尺寸、相互位置精度、表面粗糙度、材料、热处理及表面处理要求等都清楚地表示出来。4）同一工种加工表面的尺寸应尽量集中标注。5）对于可在装配后用组合加工来保证的尺寸，应在其尺寸数值后注明“按总图”字样。如钻套之间、定位销之间的尺寸等。6）要注意选择设计基准和工艺基准。7) 某些要求不高的形位公差可由加工方法自行保证，可不标注。8) 为满足加工要求，尺寸应尽量按加工顺序标注，以免进行尺寸换算。8、图样审核夹具装配图和零件图绘制完毕后，为使夹具能够满足使用功能要求，同时又具有良好的装配工艺性和加工工艺性，应对图样进行必要的审核。在审核图纸时应特别注意：1)夹具的结构应合理。2) 夹具结构要稳定可靠，有足够的强度和刚度。应根据夹具结构的具体形状确定增加刚度的措施。如铸件可选用合理的截面形状及增加加强筋； 焊接件加焊接加强筋或在结合面上加紧固螺钉；锻件可适当增加截面尺寸。3）夹具的受力应合理。夹具的受力部分应直接由夹具体承受，避免通过紧固螺钉受力。夹紧装置的设计， 应尽量使夹紧力在夹具体一个构件上得到平衡。4） 夹具结构应具有良好的工艺性。5) 正确设计退刀槽及倒角。6) 注意材料及热处理方法的合理选择。7) 夹具结构应具有良好的装配工艺性。8)夹具结构应充分考虑测量与检验问题。9) 夹具的易损件应便于更换和维修。9、编写使用说明书和设计计算书在夹具设计完成后，应整理出使用说明书和设计计算书，其主要内容是：1) 有关夹具操作过程说明及注意事项。2) 有关夹具调整、 维修、 保养的要求和说明。3) 有关设计计算过程，包括几何关系的尺寸换算及误差计算，对工件工序尺寸公差的误差分析，特殊结构中力的分析和计算，以及必要的强度校核等。要求计算过程及结果准确无误，文字叙述有条理，语言通顺简练，文图清晰、工整。10、标准化审查1) 图纸的幅面、格式是否符合有关标准的规定。2) 图纸中所用的术语、符号、代号和计量单位是否符合相应的标准规定，文字是否规范。 3)标题栏、 明细栏的填写是否符合标准。4）图样的绘制和尺寸标注是否符合机械制图国家标准的规定。5）有关尺寸、 尺寸公差、 形位公差和表面粗糙度是否符合相应标准。6）选用的零件结构要素是否符合有关标准。7）选用的材料、标准件是否符合有关标准。8）是否正确选用了标准件、通用件和借用件。（三）机械加工工艺规程的编制零件图、生产纲领、每日班次和生产条件是本设计的主要原始资料，由这些资料确定了生产类型和生产组织形式之后，即可开始拟订工艺规程。1、计算生产纲领、确定生产类型和工艺的基本特征精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 18 页生产类型不同，零件和产品的制造工艺、所用设备及工艺装备、对工人的技术要求、采取的技术措施和达到的技术经济效果也会不同。2、对零件的结构工艺性进行分析，画零件图1）分析零件的性能、功用、工作条件；2）零件的材料和热处理要求；3）零件的确切形状和结构特点；4）零件的主要加工表面、主要技术要求和关键的技术问题；5）零件的结构工艺性。要从选材是否得当，尺寸标注和技术要求是否合理，加工的难易程度，成本高低，是否便于采用先进的、高效率的工艺方法等方面进行分析，对不合理之处可提出修改意见。绘制零件图的过程也是分析和认识零件的过程，零件图应按机械制图国家标准精心绘制。3、确定毛坯类型和制造方法，画毛坯图1）根据生产类型、 零件结构、 形状、 尺寸、 材料等选择毛坯制造方式，确定毛坯的精度。此时，若零件毛坯选用型材，则应确定其名称、规格；如为铸件，则应确定分型面、浇冒口的位置；若为锻件，则应确定锻造方式及分模面等。2）查阅有关的机械加工工艺手册，用查表法和计算法确定各表面的总余量及余量公差。3）绘制毛坯图步骤如下：先用粗实线画出经过简化了次要细节的零件图的主要视图，将已确定的加工余量叠加在各相应被加工表面上，即得到毛坯轮廓，用双点划线表示。和一般零件图一样，为表达清楚某些内部结构，可画出必要的剖视、剖面。对于由实体加工出来的槽和孔，可不必这样表达。在图上标出毛坯主要尺寸及公差，标出加工余量的名义尺寸。标明毛坯技术要求。如毛坯精度、热处理及硬度、圆角尺寸、拔模斜度、表面质量要求 ( 气孔、缩孔、夹砂) 等。毛坯图的绘制应注意：1）用双点划线画出简化了的零件图。2）粗实线绘出毛坯形状。3）将毛坯的尺寸和极限偏差标注在尺寸线的上方。4）应注明一些特殊余块。例如热处理工艺夹头、 机械试验和金相试验用试棒、机械加工用的工艺夹头等的位置。5）对于图上无法或不便表示的条件，应以技术要求的形式写明。例如，图上未注明的圆角半径和模锻斜度；锻件热处理及其硬度；表面质量要求( 允许表面凹坑、 折叠和裂纹等缺陷的位置及深度，残余飞边的宽度等 ) ；特殊实验 (拉力试验、 冲击试验、 碳化物偏析试验等) 要求； 锻件试块的留放位置或增加试验用锻件的数量；其他要求 ( 如上下模允许的错型值、同轴度、 轴线的直线度和重量要求等等 ) 。4、拟定零件的机械加工工艺路线零件的机械加工工艺过程是工艺规程设计的中心问题。要以“优质、高产、低消耗”为宗旨， 设计时应拟出23 个方案， 经全面分析对比，选择出一个较合理的方案。拟定零件的机械加工工艺路线的步骤：1）选择定位基准。2）确定各个加工表面的加工方案。主要依据零件各加工表面的技术要求来确定，同时还要综合考虑到生产类型、零件的结构形状和加工表面的尺寸、工厂现有的设备情况、工件材质和毛坯情况等。在明确了各主要加工表面的技术要求后，即可据此选择能保证该要求的最终加工方法，然后确定前面一系列准备工序的加工方法和顺序，再选定各次要表面的加工方法。在确定各加工表面的加工方法和加工次数时，可参阅有关工艺设计手册中的资料。选择时应考虑下列因素：(1) 应选择相应的能获得经济加工精度的加工方法。(2) 要能保证加工表面的几何形状和相互位置精度要求。(3) 要与工件材料的加工性能相适应。(4) 要与精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 18 页生产类型相适应。(5) 要与生产条件 ( 或设计条件 ) 相适应。3）划分加工阶段，安排加工顺序。一般将整个工艺过程划分为粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段和光整加工阶段。机械加工顺序安排一般应：先粗后精、先面后孔、先主后次、基面先行，热处理按段穿插，检验按需安排。4）确定工序集中和分散倾向。根据生产纲领、技术要求、现场的生产条件( 设计条件 ) 和产品的发展情况来综合考虑。从发展角度来看，当前一般宜按工序集中原则来考虑。5）初拟加工工艺路线。初步拟订出23 个较完整、合理的该零件的加工工艺路线。在选择加工方法、安排加工顺序时，要考虑和注意以下事项：1）表面成形。应首先加工出精基准面，再尽量以统一的精基准定位加工其余表面，并要考虑到各种工艺手段最适合加工什么表面。 2）保证质量。 应注意到在各种加工方案中保证尺寸精度、形状精度和表面相互位置精度的能力；是否要粗精分开，加工阶段应如何划分；怎样保证工件无夹压变形；怎样减少热变形；采用怎样的热处理手段以改善加工条件、消除应力和稳定尺寸；如何减小误差复映； 对某些相互位置精度要求极高的表面，可考虑采用互为基准反复加工的办法等。3）减小消耗，降低成本。要注意发挥工厂原有的优势和潜力，充分利用现有的生产条件和设备；尽量缩短工艺准备时间并迅速投产，避免贵重稀缺材料的使用和消耗。4)提高生产率。在现有通用设备的基础上考虑成批生产的工艺时，工序宜分散，并配备足够的专用工艺装备；当采用高效机床、专用机床或数控机床时，工序宜集中以提高生产效率，保证质量。应尽可能减少工件在车间内和车间间的流动，必要时考虑引进先进、高效的工艺技术。5) 工艺方案的对比取舍。 为保证质量的可靠性，应对比各方案的生产率和经济性( 注意在什么情况下主要对比不同方案的工艺成本，在什么情况下主要对比不同方案的投资回收期) 。 最后综合对比结果，选择最优方案。5、选择各工序所用的机床、夹具、刀具、量具和辅具1）机床的选择。 根据已确定的工艺基本特征，结合零件的结构和质量要求，选择出既能保证加工质量，又经济合理的机床和工艺装备。这时应认真查阅有关手册或实地调查，应将选定的机床或工装的有关参数记录下来，如机床型号、规格、工作台宽、T 型槽尺寸；刀具形式、规格、与机床连接关系；夹具、专用刀具设计要求，与机床的连接方式等等，为后面填写工艺卡片和夹具( 刀具、量具 ) 设计作好必要