压缩机曲轴工艺及铣二端头钻中心孔组合机床设计.doc

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1、1 绪 论毕业设计是对每个即将毕业的大学生在校四年学习情况的综合测评和考量，具有非常重要的意义。是对学校和家长做出一次总结性的汇报，是对自我能力的一次展示，也是对自我不足的一种审查。也是非常有用的一次实践机会。本次毕业设计的题目是“曲轴双端面铣打中心孔”专题是“曲轴铣端面打中心孔双面组合机床设计”课题来源于无锡市力源压缩机制造公司（原无锡市第二压缩机厂）本课题系压缩机曲轴加工的专用机床设计，对于压缩机是不可缺少的部件，应用于所有压缩机。本次设计的任务是：完成曲轴（以某一规格为准）工艺规程的制定；编制曲轴加工工序卡；完成机床总体设计的“三图一卡”。此次毕业设计任务要求机床功能得到进一步的完善，能

2、够提高零件的加工精度和加工效率，能够降低加工成本。该零件属空气压缩机用，其材料为QT600-3，要求单班制生产，年产量15000件。2 工艺方案的确定2.1曲轴零件的结构特点 轴类零件的功用为支撑传动零件、传递扭矩和承受载荷以及保证装在轴上的工件（刀具）具有一定的回转精度。曲轴在轴类零件分类中属于异型轴，是发动机上的一个重要零件，承受由活塞通过连杆传来的力，并将活塞往复运动通过曲柄连杆机构变为旋转运动，将发动机所做的功传递出去。曲轴在工作时所承受的是很大的扭转力矩以及大小和方向都有变化的弯曲力。 2.2 曲轴零件的技术要求(1)铸件应该经正火处理，硬度为240290HB，显微组织按部标JB18

3、02，石墨数不低于5级，球化体大于75，允许有少于5的碳化磷+磷共晶为05。(2)未注圆半角半径为3mm。(3)加工面不应该有毛刺、裂缝、结疤、夹渣等缺陷，并应清理清洁。(4)所有加工表面应光洁，不可有裂缝、压痕、毛刺、气孔、凹痕以及非金属夹杂物，在磨光表面上不应该有深痕和黑点。(5)锥形规涂色检查锥面密合面应不少于70。(6)清除油道及其他部分金属屑、污染物及其他杂物，并清洗吸干。(7)中心孔必须保持完好。(8)精加工后，应经磁力探伤并退磁。2.3 制定工艺规程考虑的有关因素零件加工的工艺规程就是一系列不同工序的综合。由于生产规模和具体情况的不同，对同意零件的加工工序可能有很多的方案。应当根

4、据具体条件采用其中最完善和最经济的一种方案。工艺规程选择要考虑的基本因素如下。(1)生产规模是决定生产类型的主要因素，即设备、用具、机械化。自动化程度等。(2)制造零件所用的坯料或型材的形状、尺寸和精度。(3)零件材料性质。(4)零件制造的精度，包括尺寸公差、形位公差以及零件图上所制定的要求。(5)零件表面粗糙度。(6)特殊限制条件，如：工厂设备和用具条件。(7)编制的加工规程要在生产规模与生产条件下达到经济与安全的效果。零件的生产纲领： N=Qn（1+a）（1+b）式中 N零件的生产纲领，件/年 Q产品的年产量，台/年 n每台产品中包含该零件的数量 a该零件备件的百分率，% b该零件废品的百

5、分率，%划分生产类型时，既要根据生产纲领，同时还要考虑零件的体积、质量等因素。值得一提的是生产类型将直接影响工艺过程的内容和生产的组织形式，并在一定程度上对产品的结构设计也起着重要的作用。 由于本零件是大批量生产，零件的生产纲领N为15000件/年，它的主要工艺特征是广泛采用专用机床、专用夹具、量具，机床按工艺路线排列组织流水生产。为减轻工人的劳动强度，留有进一步提高生产率的可能，该曲轴在工艺设计上采用了组合机床流水线加工的方式。 2.4 材料及毛坯要求QT600-3型曲轴材料为球墨铸铁。该材料强度高、耐磨，并有一定的韧性，用于制作部分机床的主轴，空压机、冷冻机的曲轴、缸体，小水轮发电机主轴，

6、中小型柴油机、汽油机曲轴、部分轻型柴油机、汽油机的凸轮轴、汽缸套，农业机械小负荷齿轮等。毛坯种类的确定是与零件的结构形状、尺寸大小、材料的力学性能和零件的生产类型直接相关的，另外还和毛坯车间的具体生产条件相关。铸件：包括铸钢、铸铁、有色金属及合金钢的铸件等。铸件毛坯的形状可以相当复杂，尺寸可以相当大，且吸震性能好，但铸件的力学性能差。在大批量生产中，常采用精度和生产率高的毛坯制造方法，如金属型铸造，可以使毛坯的形状接近于零件的形状，因此可以减小切削加工用量，从而提高材料利用率，降低了机械加工成本。本零件选用的造型方法是砂型机器造型。2.5 定位基准的选择工件在机床上用夹具进行夹紧加工时，用来决

7、定工件相对于刀具的位置的工件上这些表面称为定为基准。定位基准分为粗基准和精基准。曲轴和一般轴类零件主要区别是：一般轴类零件的全部轴颈位于同一轴线上，而曲轴的主轴颈虽然也位于同一轴线上，但是其连杆轴颈不与主轴颈同轴，而是离开一定距离而彼此平衡。为保证各轴颈的同轴度要求，在基准选择时采用基准同一的原则，即粗、精加工各主轴颈时都采用顶尖孔作为定为基准。对于连杆轴颈的加工，为保证连杆轴颈轴线与主轴颈的轴线之间的平行，在基准选择时应该采用定为基准和装配基准重合的原则，即粗、精加工连杆轴颈时都采用两个主轴颈的角度定位面，通常是在曲柄上铣出两个小平面作为辅助基准。根据本曲轴的特点，连杆轴颈只有一个，因此不存

8、在与主轴颈的角度问题。在加工连杆轴颈时选择主轴颈定位，加工主轴颈时则选择顶尖孔定位。2.6 工艺路线的拟定 拟定工艺路线的出发点是使零件的几何形状、尺寸、精度以及位置精度等技术要求能得到保证。工艺路线的拟定一般需要做两方面的工作：一是根据生产纲领确定加工工序和工艺内容，根据工序的集中和分散程度划分工艺;二是选择工艺基准，即主要选择定位基准和检验基准。在生产纲领已确定为批量生产的条件下，减少安装的次数来提高生产率。除此之外，还应尽量考虑经济精度以便生产成本尽量下降，根据以上原则，拟定的工艺路线如下： 10 铸造15 正火20 铣端面，打中心孔30 粗车扇形面外圆及侧面40 粗长轴端面外圆及侧面4

9、5 粗车锥面 1：1050 粗车短轴端外圆及侧面60 精车长轴端外圆及侧面70 精车短轴端外圆及侧面80 铣扇形侧面90 铣连杆轴颈100 钻19孔，扩孔25，攻2-G1/2螺纹110 钻斜油孔6115 钻连杆轴颈30斜孔120 检验125 淬火130 修整中心孔140 粗磨主轴颈150 铣键槽160 磨锥面1：10165 粗磨连杆轴颈170 精磨主轴颈175 精磨连杆轴颈180 车退刀槽190 车螺纹M42200 抛光主轴颈及连杆轴颈210 检验，探伤，退磁，清理油孔2.7 机械加工余量、工序尺寸1 毛坯机械加工余量确定 因曲轴形状较为复杂且生产批量大，故毛坯选用铸件，造型方法为砂型机器造型

10、。查机械加工工艺手册1，综合得出铸件机械加工余量见表2-1、表2-2。基本尺寸/mm加工余量/mm附注基本尺寸/mm加工余量/mm附注3070R96653.03.03.03.0双侧双侧双侧双侧5025G1/23.03.03双侧双侧双侧表2-1 零件圆柱加工余量基本尺寸/mm加工余量/mm附注基本尺寸/mm加工余量/mm附注305（两外端面）281（70左侧面）203.5（70右侧面）3.03.03.0单侧单侧单侧40（厚度为29的扇形面内侧）192（厚度为29的扇形面外侧）33单侧单侧表2-2 零件各端面加工余量在此附上本设计曲轴的毛坯图,见图2-1：图2-1 曲轴毛坯图2 主要切削用量的确定

11、 查组合机床设计手册2得硬质合金铣刀的铣削用量，如表2-3所示。加工材料工序名称铣削深度/mm铣削速度v/mmin1每齿走刀量S/（mm/齿）铸铁粗铣2550800.20.4精铣0.51801300.050.2表2-3 硬质合金端铣刀的铣削用量初选v=62.8m/min，S齿=0.3mm/齿，铣削深度为5mm。查组合机床设计手册2得高速钢钻头加工铸铁件的切削用量，见表2-4。表2-4 高速钢钻头加工铸铁件的切削用量加工直径d/mm160200HB200241HB300400HBv/mmin1S转/mmr1v/mmin1S转/mmr1v/mmin1S转/mmr1225016240.40.8101

12、80.250.45120.20.3初选v=6.28m/min，S转=0.2mm/r。查中心钻刀具尺寸得：切深为15.5mm。2.8 切削用量选定、刀具的选用2.8.1 铣削要素和切削层要素(1) 铣削速度：V=d0n/1000 式中 v铣削速度(m/s); d0铣刀外径（mm）； n铣刀每秒转速（r/s）(2)进给量：若铣刀每转一周，工件与铣刀的相对位移为f，则有Z个刀齿的铣刀每转一齿角，工件与铣刀的相对位移为f/Z，工件与铣刀的每秒相对位移为fn。通常将f称为每转进给量；f/Z 用f 表示，称为每齿进给量；fn称为每秒进给量，亦可表示为进给速度f 。三者关系如下： f=fn=afZn mm/

13、s(3) 铣削宽度： 铣削宽度ae 是指垂直于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸(4) 铣削深度： 铣削深度ap 是指平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸 铣削速度、每齿进给量f 、铣削宽度ae、铣削深度ap合称为铣削用量四要素。2.8.2 刀具的选择铣刀是一种多刃刀具，同时参加切削的切削刃总长度较长，切削时没有空行程，可使用较高的切削速度，一般情况下生产效率较高。应用各种铣刀可以加工平面、沟槽、台阶灯，也可以加工齿轮、螺纹、花键轴的齿形及各种成型表面。 铣刀也可以看成是由许多把车刀组成的多刃刀具，分析铣削过程、铣刀几何角度以及切削层参数等，可以根据前面叙述的车刀基本原理。2.8.2.1 硬质合金端铣

14、刀的设计硬质合金端铣刀主要用于铣削表面。当主偏角为90时，还可以用来加工互相垂直的台阶面。它与高速钢铣刀相比，效率很高，而且获得较高的表面光洁度。硬质合金端铣刀按照刀齿的安装方式有如下几种：1.整体焊接式 整体焊接式刀齿是将硬质合金刀片直接镶焊在铣刀刀体上。这种结构由于刃磨困难，浪费刀体材料及难于保证刀片焊接质量的原因，目前已很少用。2.焊接-夹固式 焊接-夹固式刀齿是将硬质合金刀片焊接在小刀头上，再将小刀头用机械夹固的方法安装在刀体上。这种结构目前在我国应用比较普遍，其中一些规格也已列入我国的工具标准。这种硬质合金端铣刀，按刃磨方法又可分为两种：一种是将小刀头装于刀体内，然后将整个铣刀在专用

15、铣刀磨床或工具磨床上刃磨（体内刃磨）；一种是实现将小刀头在专用磨刀夹具上刃磨之后装在刀体上，用对刀装置调整各刀齿寸使之一致（体外刃磨）。焊接-夹固式端铣刀重磨时，要在铣床主轴上装卸刀体，又在刀体上装卸和调整刀头，比较麻烦，费时较多。这种方式的铣刀，尚不能适应有一定节拍的自动线生产。3.机夹不重磨式 这种铣刀的刀齿是将经仔细刃磨的硬质合金刀片直接用机械夹固的方法安装在刀体上，通常称为不重磨式端铣刀。当刀片的一个切削刃用钝后，只需将刀片转位，使另外一个新切削刃参加工作；刀片上各切削刃都用钝后，直接在机床上更换新刀片。在更换新刀片或刀片转位后，为使切削刃偏摆不超过规定值，这种铣刀的各刀片、定位元件及

16、刀体本身都应精确制造。不重磨端铣刀是一种先进铣刀，目前在我国，通常是根据具体加工条件，由使用厂自行设计和制造。专业工具厂生产的标准的硬质合金端铣刀，一般具有较好的通用性，但对使用厂的特定条件就不一定能满足。 硬质合金端铣刀的夹持部分大体可分为两种形式：一种是带柄结构；另一种是套式结构。对于小直径（d080mm）的端铣刀，一般做成带柄结构，锥柄和主轴锥孔相配合，锥面用作定位和传递扭矩，柄部末端的螺孔 用以拉紧铣刀。对于d0100mm的端铣刀，均做成套式结构，圆柱孔与安装在主轴锥孔中的心轴相配合用作定心，刀体的上端面用以轴向定位，刀体的端面键槽用作传递扭矩。大直径（d0250mm）的就套式结构，在

17、刀体的端面有128.57mm或221.44mm的止口与相应的铣床主轴前段相配合。采用专用装配环的结构适合于160mm以上的铣刀的安装。2.8.2.2 硬质合金端铣刀几何角度的合理选择 端铣刀的几何角度是指将刀齿安装到铣刀体以后所具有的工作角度。硬质合金端铣刀的工作角度主要应根据加工条件选择，下表列出了硬质合金端铣刀几何角度选择参考值。见表2-5：表2-5 普通硬质合金端铣刀几何角度选择参考值被加工材料r0sxr xrxr0，0，0s钢b0.785GPa（80kg/mm2）5.-（610）6075051215b0.7851.177GPa（80120 kg/mm2）-10b1.177GPa（120

18、 kg/mm2）-20铸铁HB=150250 554560051012断续切削是铣刀刀齿的工作特点之一。每个刀齿在切入工件时都要发生冲击，改善刀齿切入工件时的受力状况，提高其抗冲击能力是选择前角及刃倾度所要考虑的重要问题之一。在刀刃切入工件时，最好不要使切削刃或刀尖先解除工件，而是使前刀面上的U点与工件首先接触。为此一般应使刃倾角为负值，并使端截面前角rf尽量小些，以满足rf （称为切入角，改变铣刀轴线与工件相对位置可改变的大小）。当愈小，与rf之差愈大时，则整个刀齿切入工件的时间愈长。冲击愈小3。1.刃倾角的选取 在通常情况下，刃倾角均应取负值，以增加刀尖强度，提高刀齿的抗冲击能力，一般可取

19、=(1015)，有的端铣刀甚至=（2030）。但是也要注意到减小后，会使排屑困难，并使副切削刃有较大的负前角，这一点对于钢件的铣削往往是重要的。2.前角的选取 从上表看出，硬质合金端铣刀的前角应比普通车刀小些，甚至取为较大的负值。这一方面是因为负前角可以增加刀齿的楔角，以增加切削刃强度；另一方面可以使rf 更小，以满足rf的要求，使切削刃免受冲击。另外，rf更便于切削在前刀面卷曲和这段，使在铣削过程中易于生成不太长的螺旋状切屑，便于排出。当然，为了减少切削过程中切屑的变形，使切削省力，在保证有足够的切削刃强度及耐用度的前提下，尽量增大前角值的原则也是使用的，但此时要注意应磨出可以增强角*的选取

20、要综合考虑如下。 第一类：r00，0（rf多属于大于0，rp0）。切削刃比较锋利，切削性能好，副切削刃为正前角，排屑顺畅。但切削刃处比较脆弱，刀尖处易受冲击。适合对韧性钢材及铝合金进行半精铣、精铣或大进给铣铸铁。在一般情况下r0=510，=0+5。这种角度的不重磨端铣刀必须选用带后角的不重磨刀片。 第二类：r00，0（rf0，rp多属小于0）。这种组合由于有正的工作前角，切削轻快。负的刃倾角可以增加切削刃的强度及抗冲击性能，所以比较适合大切深或毛坯质量不高的切削。采用这种组合，铣削一般钢材及铸铁都能得到较好的效果。通常r0=010，=08。 第三类：r00，0（rf0，rp多属大于0）。这种组

21、合有较高的切削刃强度，副切削刃为正前角，前刀面能较好的卷曲、这段切削，并能较好的导出切削。虽然0，但由于rf0，所以刀齿切入时，刀齿上首先与工件接触的点一般是在与刀尖有一定距离的切削刃上。如果用较小的主偏角xr来增强刀尖，则可以用来铣削某些韧性较强的钢材。通常r0=010，=0+5。第四类：r00，0（rf多属小于0，rp0）。这种组合切削刃最强固，但不锋锐，切削在前刀面上的推挤比较严重，切削力大，不适用于重切削。适用于轻切铸铁或钢材，一般用来加工高强度钢、淬火钢。通常r0=（1020），=（515）。同时要求铣床有较好的刚度。3.主偏角及过渡刃偏角的选取 与车刀相似，在切削深度及进给量一定时

22、，主偏角xr的大小要影响切削层断面积的形状及各切削分力的比例关系。xr小，则切削厚度小，主切削刃参加工作的长度长，散热好。但xr太小时，会使轴向分力太大，容易产生振动，而且不适于切削深度太长的情况。一般xr=4575。为了增加刀尖强度，在刀尖处做成过渡刃偏角xr=xr/2、l1=12mm的过渡刃。2.8.2.3 端铣刀直径的选择 专用端铣刀直径d0应按细小工件表面的宽度（即铣削宽度ae）来确定：d0 =（1.11.6）ae mm为了减少铣刀的规格，端铣刀直径应采用公比为1.25的标准系列，即d0=100、125、160、200、250、320、400、500、630mm。根据铣削程度确定的直径

23、应按上述标准数值选取。 2.8.2.4 端铣刀齿数 端铣刀的齿数Z是一个重要的参数。齿数增多，可以提高铣削生产率。但齿数的增多受到容屑空间、夹紧结构等因素的限制。对于硬质合金端铣刀，气齿数Z可以参考经验公式选取： 加工钢材 Z=（0.040.06）d0 加工铸铁 Z=（0.080.10）d0用于加工铸铁的硬质合金端铣刀齿数可稍多些，用于加工钢料的齿数应取少些。专业工具厂生产的标准硬质合金端铣刀，为适应各种加工条件，齿数均偏少。 硬质合金端铣刀有粗齿、细齿和密齿之分。习惯上，用铣刀直径d0（英寸）与齿数Z之比，Z d0 =Z/ d0（英寸），即每英寸直径上包含的齿数Z d0来区分。当Z d03时

24、，为密齿; Z d0=1.53时，为细齿；Z d01.5时为粗齿。粗齿端铣刀主要用于钢件的粗加工，它具有较大的容屑空间外，还有条件做成“不等齿距”铣刀，以减小铣削过程中的周期振动。细齿端铣刀主要适用于加工带断续表面的铸铁件、在稳定工作条件下粗加工或精加工钢件。由于齿数较多，在不减小进给速度vf的情况下，每齿进给量af 相对减小，因此可以减少由于af太大而引起的“颤振”，在加工铸铁时效果尤为显著。密齿端铣刀特别适用于加工铸铁薄壁件，因即使af不太大而vf较大，保持较高的生产率。目前已广泛地应用在流水生产线上加工铸铁的箱体类零件。这种铣刀，也可在切削深度较小的情况下用来加工钢件。 本设计选择的硬质

25、合金铣刀为：GR68-60 型 。其尺寸为 D=100mm B=50mm z=8 =60 h=10铣削力为F=6000N。3 组合机床总体设计组合机床是按系列化、标准化、设计通用部件和被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床，组合机床是按具体加工对象专门设计，可以按最合理的工艺过程进行加工，也可以同时以几个方面采用多把道具对工件进行加工，它是实行工序集中的最佳途径，是提高生产率的有效设备。本专题“铣端面打中心孔组合机床”是针对压缩机曲轴左右两个端面进行设计的，工艺要求在工序20#中完成铣端面和打中心孔。该工序采用双面铣和钻的方法同时对两个端面进行加工。该零件的总体轮廓尺寸较小

26、，属于小型零件加工，零件的定位夹紧元件也不会太大，设计时考虑诸多因素后，决定选用卧式双面铣削和钻削组合机床。3.1 机床配置型式的比较确定组合机床有大型和小型两种，大、小型组合机床虽有其共性但又有其特殊性，无论是使用范围、配置型式、通用部件和驱动方式都各有特点。用大型通用部件组成的机床成为大型组合机床，用小型通用部件组成的成为小型组合机床。大型组合机床的配置型式主要有单工位组合机床和多工位组合机床两大类。通用部件可分为如下部分。(1)动力部分 用于传递动力，实现工作运动的通用部件，如动力滑台、动力箱、各种动力头等。它为刀具提供主运动和进给运动，是组合机床及自动线的主要通用部件。(2)支撑部件

27、支撑部件是用于安装动力部件、输送不见等的通用部件（如侧底座、中间底座、立柱、立柱底座、支架等），它是组合机床的基础部件。机床各部件之间相对位置精度、机床的刚度等主要依靠它来保证。(3)输送部件 输送部件具有定位和夹紧装置，用于装夹工件并运送到预定工位的通用部件（如回转工作台、移动工作台和回转鼓轮等），定位精度高。(4)辅助部件 辅助部件有定位、夹紧、润滑、冷却、排屑以及自动线清洗机等。 单工位组合机床通常是用于加工一个或两个工件，特别适用于大中型箱体的加工，根据配置动力部件的数量，这类机床可以从单面或同时从几个方面对工件进行加工。以下机床的主要配置型式。 1 卧式单面组合机床 2 立式单工位组

28、合机床 3 卧式双面组合机床 4 复合式双面组合机床 5 卧式三面组合机床 6 复合式三面组合机床 7卧式四面组合机床 8复合式四面组合机床本次设计的组合机床为卧式机床，卧式机床在配置时候可将铣削头安装在专用卧式床身或滑台上，而被加工零件放在移动工作台上，以组成铣削头固定的卧式组合机床；也可以将铣削头安装在水平配置滑台上，而被加工零件放在固定夹具上，以组成铣削头移动的卧式组合机床；由于本道工序需要先铣再钻，所以工件需要安装在滑台上；同时钻头也必须移动带能加工中心孔，所以本次设计的组合机床为刀具和工件都安装在各自的滑台上。 在配置铣削头固定的卧式组合机床时，其传动装置的电机通常是采用顶置式，即电

29、动机放在铣削头上方。在配置铣削头移动的卧式组合机床时，其传动装置的电机通常是采用侧置式，即电动机放在铣削头侧面。本次设计采用的铣削头是安装在滑台上的，可随滑台一起移动，但是铣削头调整到适当位置后不再移动，所以采用电动机安装在铣削头的上方配置型式。3.2 机床加工采用的二种型式比较确定根据选定的工艺方案，确定机床配置型式，并定出影响机床总体布局和性能的主要部件的结构方案。既要考虑能实现的工艺方案，以保证零件加工的精度、技术要求及生产效率；又要考虑机床操作的可靠方便、易于维修，冷却、排屑情况良好。对以同以个零件的加工，可能会有各种不同的工艺方案和机床配置方案，在最后决定采取哪种方案时，决不能草率，

30、要全面地看问题，综合分析各方面的情况，进行多种方案的比较，选择符合多快好省的机床方。同一工件，同样的加工内容可以安排两种不同的形式的工艺规程：一种是工序集中，另一种是工序分散。 工序集中有利于保证各加工面间的相互位置精度要求，有利于采用高生产率床，节省安装工件的时间，减少工件的搬动次数。工序分散可使每个工序使用的设备和夹具比较简单，调整，对刀也比较容易，对操作工人的技术水平要求比较低。采用高效自动化机床,以工序集中的形式组织生产,除了具有上述工序集中的优点以外,生产适应强,因而虽然设备价格昂贵,但仍然受到愈来愈多的重视.本设计可以采用二种机床配置型式。第一种是按工件：快进工进 快进 工进 停止

31、的进给设计的。第二种质按工件：快进工进停 动力头：快进工进快退的进给设计的。其中第一种需要两对动力头来完成铣削和钻孔，第二种只需要一对动力头就可以对工件完成铣削和钻中心孔。根据选择的部件尺寸，首先按照第一种设计方案画出组合机床的尺寸联系总图。见图3-1：图3-1 机床尺寸联系图再画出第二种方案的组合机床尺寸联系总图，见图3-2：图2-2 机床尺寸联系图对照两图很容易可以得出第二种方案更符合当前的生产条件，它节省了一对动力头，而且使得组合机床占用的空间也大大缩小了。因此此设计选用第二种设计方案。3.3 “三图一卡”的设计根据具体加工对象，在调查研究、分析讨论，审定工艺方案和结构方案基础上，进行“

32、三图一卡”的设计，其内容包括：被加工零件工序图、加工示意图、生产率计算卡和机床联系尺寸图。3.3.1 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来表示在一台机床或一条自动线上完成的工艺内容，是包括加工部位尺寸精度、表面粗糙度及技术要求、加工用定位基准、夹压部位以及被加工零件材料的硬度和本道工序加工前毛坯或半成品情况的图纸。它不能用用户提供的产品图纸代替，必须在预案零件图的基础上突出机床或自动线的加工内容，加上必要的说明而绘制的，它是组合机床设计的主要依据，也是制造、使用和调整机床，检查精度等级的重要技术文件。 1 在图上应标出被加工零件的形状、轮廓尺寸及本机床设计有关的部位的结构形

33、状及尺寸，尤其是当需要设置中间导向套时应表示出零件内部的筋、壁布置及有关结构的形状及尺寸，以便检查工具、夹具、刀具是否发生干涉。 2 加工用定位基准、夹压部位及夹压方向，以便依次进行夹具的定位支撑（包括辅助定位支撑）、限位、夹紧、导向系统的设计。3 本道工序加工部位的尺寸精度表面粗糙度、形状、位置尺寸精度及技术要求，还包括本道工序对前道工序提出的要求。4 要的说明文字，为被加工零件编号、名称、硬度、重量及加工部位的余量等。 绘制工序图时应注意的事项如下：(1)为了使被加工零件工序图清晰明了，一定要突出本机床的加工内容，绘制时合适的比例，选择足够的视图及剖视突出加工部位（用粗实线），并把零件轮廓

34、及机床、夹具有关的部位用实线表示清楚，凡与本道工序保证的尺寸、角度等均有关的部位用粗实线表示清楚，加工用的定位基准符号用“”，夹压位置及方向用符号“”。(2)加工部位的位置尺寸应从定位基准注起，为便于加工及检查尺寸，应采用直角坐标系标注，而不采用坐标系，但有时因选择定为基准与设计基准的不重合，则需要将加工部位要求的位置尺寸公差，其公差数值的决定要考虑两方面：一是要能达到产品图纸要求的精度；而是采用组合机床能够加工出来。(3)注明零件加工对机床提出的某些特殊要求。本设计根据所提供的曲轴零件图作出了如下的工序简图，见图3-3：图3-3 曲轴端面铣打中心孔工序简图3.3.2 被加工零件示意图1加工示

35、意图的作用和内容 加工示意图是组合机床设计的主要图纸之一，在总体设计中占据重要地位，它是刀具、辅具、夹具、主轴箱、液压电气装置设计及通用部件选择的主要原始资料，也是整台组合机床布局和性能的原始要求，同时还是调整机床、刀具及试车的依据。加工示意图要反映机床的加工过程和加工方法，并决定浮动夹头或接杆的尺寸，镗杆长度，主轴、刀具、导向与工件间联系尺寸等，根据机床要求的生产率及刀具特点，合理地选择切削用量，决定动力头的工作循环。 加工示意图应绘制成展开图，其绘制顺序：首先按比例绘制工件的外形及加工部位的展开图，特别注意将那些距离很近的孔严格按比例相邻绘制，以便清晰看出相邻刀具、工具、主轴等是否相碰；然

36、后，根据工件加工要求及选定的加工方法绘制刀具，并确定导向形式，位置尺寸，选择主轴和连杆；从这些刀具中找出影响其联系尺寸的关键刀具，按其中最长的一把刀具，从主轴箱到工件间的最下距离来确定全部刀具、导向及工件之间的尺寸关系。 加工示意图还要绘制出工件加工部位的图形。在轴数多时，必须在孔旁标上号码，以便于设计和调整机床。加工示意图还要考虑一些特殊要求，决定动力头的工作循环及行程。最后，选择切削用量及附加说明。 绘制多工位机床加工示意图时，一定要分出工位，按每工位的加工内容顺序进行绘制，同时还要画出工件在回转工作台上或鼓轮上的位置示意图，以便能清楚地看出工件及主轴的排列位置。 加工示意图包括以下内容。

37、(1) 反映机床的加工方法、加工条件及加工过程。(2) 根据加工部位特点及加工要求，决定刀具类型、数量、结构、尺寸（直径和长度），包括镗削加工时决定镗杆的直径和长度，钻、扩加工时决定钻、扩杆的直径和长度等。(3) 决定主轴的结构类型、尺寸规格及外伸长度。(4) 选择标准或设计专用的接杆、浮动卡头、导向装置，并决定它们结构、参数及尺寸。(5) 标明主轴及接杆、夹具与工件之间的联系尺寸、配合及精度。(6) 根据机床要求的生产率及刀具、材料特点等，合理确定并标注各主轴的切削用量。(7) 决定机床动力部件的工作行程及工作循环。2 加工示意图的画法和注意事项 (1)加工示意图应绘制成展开图。其绘制的顺序

38、是：先按比例绘出工件外形、加工部位和局部结构的展开图。工件加工部位简图（向视图）采用缩小比例用细实线画，但加工表面应用粗实线画。在加工示意图上，主轴分布可以不按真实距离画。但必须注意，如果被加工的孔距很近或需设置结构较大的导向装置时，相邻两主轴必须严格按照比例绘制，以便清晰看出相邻刀具、导向、工具、主轴等是否干涉。主轴应从主轴箱端面画起，刀具要画加工终了为止，对一些标准通用结构（如钻头连杆、丝锥卡头、浮动卡头以及钻、镗主轴的悬伸部分等）只画外廓不必剖视。一些专用结构（如导向、刀杆托架、专用接杆等）应画剖视图，显示其结构和尺寸。(2)根据工件加工要求及选定的工艺方法，绘制刀具、导向装置等，注出其

39、位置及尺寸。a 刀具选择：其直径和长度主要与加工部位尺寸有关。其长度对于钻、扩孔刀具，要保证加工终了时，刀具螺旋槽尾端距离导套外端面不少于3050毫米。b 导向的选择：在组合机床上加工孔，除用刚性主轴的方案外，其尺寸和位置尺寸精度主要取决于夹具导向。因此，正确的选择导向结构，确定导向类型、参数和精度是设计组合机床的重要内容，也是绘制加工示意图必须解决的问题。生产实践证明，在组合机床上利用精密导向镗孔，不但孔径精度可达2级以上，且位置尺寸精度也可达0.0250.05毫米。导向参数通常包括导套直径D及其配合，导向长度L，导向到工件端面的距离等。这些参数可根据确定的导向型式，工件的形状和加工精度要求

40、及刀具刚性等确定。一般导向长度L取为2.53.5D。导套离工件端面的距离推荐如下：钻孔时，通常取为11.5D，加工铸铁时取为1D，加工钢件时，考虑切削是卷曲带状的，可取为1.5D。扩、铰或镗较大的孔时，可取2050毫米。(3)从所有刀具中找出影响其联系尺寸的关键刀具，即按其中最长的一根刀具，从加工终了时主轴箱端面到工件端面间的最小距离来确定全部刀具、接杆、卡头、导向托架及工件之间的联系尺寸，并给恰当的标注。其中，主轴端部必须标注直径D/d1，外伸长度L；刀具结构尺寸必须标注直径和长度；导向结构尺寸必须标注直接、长度、配合；工件至家具之间的尺寸必须标注工件离导套端面的距离，还必须标注托架与夹具之

41、间的尺寸，工件本身以及加工部件的尺寸、精度等等。 主轴箱端面到工件端面之间的距离是加工示意图上最重要的联系尺寸，要求这一距离越小越好，因为可使刀具悬伸和工作行程缩短。它取决于两方面：一是主轴箱上刀具、接杆、卡头、主轴等，由于结构和相互联系所要求的最小轴向尺寸，如采用麻花钻、扩孔钻时，要考虑其螺旋槽尾端应离开导套面3050毫米，以备排屑和钻头重磨后可向前调整；关于接杆长度标准，有一选择范围，开始时通常按最小长度选取。二是机床总部据所要求的联系尺寸，这两个方面互相约束。(4)确定动力部件的工作循环和工作行程，动力部件的工作循环是指动力部件从原始位置开始运动，到加工终了又回到原始位置的动作过程。它是

42、根据加工工艺的具体需要来确定的。(5)其他应注意的问题 a 加工示意图上应有足够的说明。如被加工零件的图号、材料、硬度、加工余量、重量和其它必要的说明（如有的机床需注明采用冷却液）。 b 要画出加工部位的示意图。对于多面多工位机床，一定要分出工位，按每工位的加工内容将各面形状和加工孔位用缩小比例画出，并标注孔号（孔号应于主轴编号一致）。同时必须画出工件在回转工作台或鼓轮上的位置示意图，以便能清楚地看出工件及主轴箱上主轴的排列位置。 c 带有钻孔和攻丝复合主轴箱的动力部件确定行程时，要注意攻丝工作循环和钻孔循环保持一定关系。即在计算其行程时，应该攻丝循环（攻击和退回）提前完成后，动力部件才能退回

43、。 d 加工示意图加工终了状态绘制。3 加工示意图的编制 (1) 刀具的选择 选择刀具时可考虑工件加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生产率要求等因素。根据本工序特点，应选用硬质合金端铣刀和高速钢麻花钻。(2) 工序余量 查组合机床设计手册得2: 端面加工余量 35mm，选择3.0mm； 孔加工余量为1.52.0mm，选择1.5mm。(3) 切削用量 本工序的切削用量在前面已经叙述过，也可参见工艺卡片上的相应内容。动力头工作循环及行程确定 动力头工作循环一般包括快进、工作进给、快退等动作。铣端面和打中心孔的工作循环为：快进工作进给停快进工作进给快退。a 工作进给长度确定 铣：L=70 ； 钻

44、：L=11mm。b 快进长度确定 铣：L快=200mm，钻：L快=3mm。c 快退长度确定快退长度等于快进长度和工作进给长度之和，即，铣：200+70=270mm；钻：3+11=14mm。其中，铣端面时，S=0.3mm/ z，n=250mm/ r;中心孔时，S=0.2mm/ z，n=125mm/ r。本设计铣端面打中心孔加工示意图如图2-4所示：图3-4 铣端面打中心孔加工示意图 3.3.3 组合机床联系尺寸的绘制机床联系尺寸图是决定各部件的轮廓尺寸及相互间联系关系的，是开展各专用部件设计和确定机床最大占地面积的图纸。组合机床的动力部件用以实现切削刀具的旋转和进给运动，它们是组合机床最主要的通

45、用部件。关于各动力部件的传动方式、结构特点及应用场合，动力部件的性能参数、联系尺寸及结构详见有关通用部件标准和图册9。在一台组合机床或自动线上，究竟选用何种动力部件，应当根据具体的加工工艺、机床配置型式、制造、使用条件等因素全面考虑，才能使机床具有先进的工艺水平和技术水平，并保证良好的经济效果。下面简述动力部件选用时应注意的几个问题：(1)切削功率及进给功率 由于主运动由单独电机通过动力箱或切削头驱动，进给运动由单独电机驱动，所以要分别计算或用类比法确定相应各电动机的功率；(2)进给力 每一型号的动力部件都有其最大允许进给力。选用时，可根据所选择的切削用量，计算出各主轴的轴向切削合力，选择动力滑台，要小于所选动力部件的最大允许进给力；(3)进给速度 每种动力部件都有快速行程速度和最小进给量的规定。为了避免由于油