卧式双面钻扩孔组合机床总体及多轴箱的设计.doc

机电工程系
机械设计与制造技术毕业设计
设计题目：卧式双面钻、扩孔组合机床总体及多轴箱的设计
内容:

1.机床总图（一张）

2.钻孔工序图（一张）

3.钻孔加工示意图（一张）

4.左多轴箱图（一张）

5.生产率计算卡（一张）

6.设计说明书（一份）

班级: 机制0801 学生：孙献夺 学号:
指导教师：＿＿＿＿＿＿＿＿＿
教研室主任：＿＿＿＿＿＿＿＿
日期：＿＿＿年＿＿＿月＿＿＿日
卧式双面钻、扩孔组合机床

总
体
及
多
轴
箱
的
设
计

姓名：孙献夺
班级：机制00801
指导教师:张延
日期：2023- -

目录
目录………………………………………………………………………………………….1
第1章 绪论.........................................................................................................................3
1.1 组合机床的发展史………………………………………………………………….3
1.2 组合及的国内外发展状况………………………………………………………….3
1.2.1 国内组合机床现状…………………………………………………………..3
1.2.2 国外组合机床现状…………………………………………………………..5
1.3 组合机床的特点……………………………………………………………………..6
1.4 组合机床的分类及组成……………………………………………………………..6
1.5 组合机床设计的目的、内容、规定………………………………………………..7
1.5.1 设计的目的…………………………………………………………………...7
1.5.2 设计内容………………………………………………………………………7
1.5.3 设计规定……………………………………………………………………...7
1.6 组合机床设计环节…………………………………………………………………..9
1.6.1 调查研究……………………………………………………………………...9
1.6.2 拟定方案……………………………………………………………………..10
1.6.3 工作图设计…………………………………………………………………..10
第2章 组合机床总体设计........11
2.1 制定组合机床工艺方案…………………………………………………………….11
2.2 选择刀具及切削用量……………………………………………………………….11
2.3 切削力及切削功率的拟定………………………………………………………….12
2.4 组合机床的总体分析——三图一卡……………………………………………….13
2.4.1 被加工零件工序图……………………………………………………………13
2.4.2 加工示意图……………………………………………………………………13
2.4.3 组合机床联系尺寸图…………………………………………………………17
2.4.4 生产率计算卡…………………………………………………………………21
第3章 组合机床多轴箱设计……………………………………….........................23
3.1 多轴箱的组成及表达方法………………………………………………………….23
3.1.1 多轴箱的组成………………………………………………………………….23
3.1.2 多轴箱总体图绘制方法特点………………………………………………...23
3.2 多轴箱通用零件……………………………………………………………………..24
3.2.1 通用箱体类零件………………………………………………………………. 24.
3.2.2 通用主轴、传动轴、齿轮和套………………………………………………..24
3.3 绘制多轴箱设计原始依据图………………………………………………………..25
3.4 主轴、齿轮的拟定及动力计算……………………………………………………..26
3.4.1 主轴型式的拟定………………………………………………………………..26
3.4.2 主轴位置的拟定………………………………………………………………..26
3.4.3 齿轮模数………………………………………………………………………..26
3.4.4 多轴箱所需动力的计算………………………………………………………..27
3.5 多轴箱传动系统的设计…………………………………………………………….27
3.5.1 多轴箱传动系统的一般规定…………………………………………………28
3.5.2 拟定多轴箱传动系统…………………………………………………………28
3.5.3 多轴箱坐标计算、绘制坐标检查图…………………………………………32
第4章 组合机床夹具设计………………………………………………………….35
4.1 组合机床夹具概述…………………………………………………………….....35
4.2 定为支撑系统…………………………………………………………………….36.
4.3 夹紧机构………………………………………………………………………….38
4.4 钻模……………………………………………………………………………….39
4.5 钻床夹具结构的选择…………………………………………………………….40
4.6 工艺规程………………………………………………………………………….41
4.7 工序计算夹……………………………………………………………………….41
4.8 紧力计算………………………………………………………………………….41
4.9 误差的分析……………………………………………………………………….42
第5章 结论………………………………………………………………………………..43
参考文献……………………………………………………………………………………46

第1章 绪论
1.1 组合机床的发展史
组合机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因反复使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。最早的组合机床是192023在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，拟定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。
二十世纪70年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。铣削平面的平面度可达0.05毫米／1000毫米，表面粗糙度可低达2.5～0.63微米；镗孔精度可达IT7～6级，孔距精度可达0.03～0.02微米。
组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。
1.2 组合及的国内外发展状况
世界上第一台组合机床于192023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（特别是箱体零件加工）的关键设备之一。
现代制造工程从各个角度对组合机床提出了愈来愈高的规定，而组合机床也在不断吸取新技术成果而完善和发展。
1.2.1 国内组合机床现状
我国加入WTO以后，制造业所面临的机遇与挑战并存、组合机床行业公司适时调整战略，采用了积极的应对策略，出现了产、销两旺的良好势头，截至2023年4月份，组合机床行业公司仅组合机床一项，据不完全记录产量已达1000余台，产值达3.9个亿以上，较2023年同比增长了10%以上，此外组合机床行业增长值、产品销售率、全员工资总额、出口交费值等经济指标均有不同限度的增长，新产品、新技术较去年年均有大幅度提高，可见行业公司运营状况良好。
（1）行业公司产品结构的变化
组合机床行业公司重要针对汽车、摩托车、内燃机、农机、工程机械、化工机械、军工、能源、轻工及家电行业提供专用设备，随着我国加入WTO后与世界机床进一步接轨，组合机床行业公司产品开始向数控化、柔性化转变。从近两年是公司生产情况来看，数控机床与加工中心的市场需求量在上升，而传统的钻、镗、铣组合机床则有下降趋势，中国机床工具工业学会的《机床工具行业公司重要经济指标报表》是记录数据显示，仅从几个全国大型重点公司生产情况看，2023年生产数控机床890台，产值16187万元，生产加工中心148台，产值5770万元；2023年生产数控机床985台，产值25838万元，生产加工中心159台，产值7099万元；而2023年，截至4月份，数控机床、加工中心、产值已接近2023年全年水平，故市场在向数控、高精制造技术和成套工艺装备方面发展。
（2）行业公司的快速转变
“九五”后期，在组合机床行业公司的50多家组合机床分会会员中，仅有两家公司实行了股份改造，一家公司退出国有转为民营，其余的都是国有公司。而从2023至2023年，不到两年的时间，就先后有十几家公司实行股份制改造，一些小厂几乎所有退出国有转为民营，现在一些国家重点国有公司也在酝酿股份制改造，转制已势不可档，“民营经济在经历了从被歧视，被鄙视到不可小视和现在高度重视4个阶段后，焕发勃勃生机。”组合机床行业公司正在以股份制、民营化等多种形式快速发展。
（3）组合机床技术装备现状与发展趋势
组合机床及其自动线是集机电于一体是综合自动化度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特性是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用与工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电行业。我国的传统的组合机床及组合机床自动线重要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象重要是生产批量比较大的大中型的箱体类和轴类零件（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额），完毕钻孔、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，以及铣削平面和成型面等。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，尚有多工位回转台组合机床等；随着技术的不断是进步，一种新型的组合机床——柔性组合机床越来越受人们是亲昧，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，配以可编程序控制器（PLC）、数字控制（NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多种加工的可调可变的组合机床。此外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机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，是根据用户特殊规定而设计的，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合机床及其组合机床自动线总体技术水平比发达国家相对落后，国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大，并使产品生产成本提高。因此，市场规定我们不断开发新技术、新工艺、研制新产品，由过去的“刚性”机床结构，向“柔性”化方向发展，满足用户需要，真正成为刚柔兼备的自动化装备。

1.2.2 国外组合机床现状
80年代以来，国外组合机床技术在满足精度和效率规定的基础上，正朝着综合成套和具有柔性的方向发展。组合机床的加工精度、多品种加工的柔性以及机床配置的灵活多样方面均有新的突破性进展，实现了机床工作程序软件化、工序高度集中、高效短节拍和多功能知道监控。组合机床技术的发展趋势是：
（1）广泛应用数控技术
国外重要的组合机床生产厂家都有自己的系列化完整的数控组合机床通用部件,在组合机床上不仅一般动力部件应用数控技术,并且夹具的转位或转角、换箱装置的自动分度与定位也都应用数控技术,从而进一步提高了组合机床的工作可靠性和加工精度。广州标致汽车公司由法国雷诺公司购置的缸盖加工生产线,就是由三台自动换箱组合机床组成的,其所有动作均为数控,涉及自动上下料的互换工作台、环形主轴箱库、动力部件和夹具的运动,其节拍时间为58秒。
(2)发展柔性技术
80年代以来,国外对中大批量生产,多品种加工装备采用了一系列的可调、可变、可换措施,使加工装备具有了一定的柔性。如先后发展了转塔动力头、可换主轴箱等组成的组合机床;同时根据加工中心的发展,开发了二坐标、三坐标模块化的加工单元,并以此为基础组成了柔性加工自动线(FTL)。这种结构的变化,既可以实现多品种加工规定的调整变化快速灵敏,又可以使机床配置更加灵活多样。
(3)发展综合自动化技术
汽车工业的大发展,对自动化制造技术提出了许多新的需求,大批量生产的高效率,规定制造系统不仅能完毕一般的机械加工工序,并且能完毕零件从毛坯进线到成品下线的所有工序,以及下线后的自动码垛、装箱等。德国大众汽车公司KASSEL变速箱厂1987年投入使用的造价9000万马克的齿轮箱和离合器壳生产线,就是这种综合自动化制造系统的典范。该系统由两条相似对称布置的自动线组成,三班制工作,每条线日产2023件,节拍时间为40秒。全线由12台双面组合机床、18台三坐标加工单元、空架机器人、线两端的毛坯库和三坐标测量机组成,可实现3种零件的加工。空架机器人完毕工件下线的码垛装箱工作。随着综合自动化技术的发展,出现了一批专门从事装配、实验、检测清洗等装备的专业生产厂家,进一步提高了制造系统的配套水平。
(4)进一步提高工序集中限度
国外为了减少机床数量,节省占地面积,对组合机床这种工序集中限度高的产品,继续采用各种措施,进一步提高工序集中限度。如采用十字滑台、多坐标通用部件、移动主轴箱、双头镗孔车端面头等组成机床或在夹具部位设立刀库,通过换刀加工实现工序集中,从而可最大限度地发挥设备的效能,获取更好的经济效益。1.3 组合机床的特点
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。它可以对一种（或几种）零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工。在组合机床上可以完毕钻孔、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工序，生产效率比通用机床高几倍至几十倍，且加工精度十分稳定。
组合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。有的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(如飞轮、汽车后桥半轴等)的外圆和端面加工。
组合机床与通用机床、其他专用机床比较，具有以下特点：
1）组合机床上的通用部件和标准零件约占所有机床零、部件总量的70～80%，因此设计和制造的周期短，投资少，高效率，经济效果好。
2）由于组合机床采用多刀加工，并且自动化限度高，因此比通用机床生产效率高，产品质量稳定，劳动强度低。
3）组合机床的通用部件是通过周密设计和长期生产实践考验的，又有厂成批制造，因此结构稳定、工作可靠，使用和维修方便。
4）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，对操作工人水平规定不高。
5）当被加工产品更新时，采用其他类型的专用机床时，其大部分件要报废。用组合机床时，其通用部件和标准零件可以反复运用，不必另行设计和制造。
6）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：机身、底座、立柱、动力箱、动力滑台，各种工艺切削头等。对于一些按循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毕切削主运动或进给运动的动力部件。其中尚有能同时完毕切削主运动和进给运动的动力头。机身、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，重要是由这些部件保证。
1.4 组合机床的分类和组成
组合机床的通用部件分大型和小型两大类。大型通用部件是指电机功率为1.5-30千瓦的动力部件及其配套部件。这类动力部件多为箱体移动的结构形式。小型通用部件是指电机功率为1.1-2.2千瓦的动力部件及其配套部件。这类动力部件多为套筒移动的结构形式。用大型通用部件组成的机床称为大型组合机床。用小型通用部件组成的机床称为小型组合机床。按设计的规定本次设计的机床为大型通用机床。组合机床除分为大型和小型外，按配置形式又分为单工为和多工位机床两大类。单工位机床又有单面、双面、三面和四周几种，多工位机床则有移动工作台式、回转工作台式、中央立柱式和回转鼓轮式等配置形式。本次设计的机床为单工位双面钻床。
组合机床部件分类
通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。
动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。重要有动力箱、切削头和动力滑台。
支承部件是用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等
输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件，重要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等。
控制部件是用以控制机床的自动工作循环的部件，有液压站、电气柜和操纵台等。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。
1.5机床设计的目的、内容、规定
1.5.1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、编写技术文献和查阅资料等方面的综合训练，树立对的的设计思想，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。
1.5.2 设计内容
(1)运动设计 根据给定的被加工零件，拟定机床的切削用量，通过度析比较拟定传动方案和传动系统图，拟定传动副的传动比及齿轮的齿数，并计算主轴的实际转速与标准的相对误差。
(2)动力设计 根据给定的工件，初算传动轴的直径、齿轮的模数；拟定动力箱；计算多轴箱尺寸及设计传动路线。完毕装配草图后，要验算传动轴的直径，齿轮模数否在允许范围内。还要验算主轴主件的静刚度。
(3)结构设计 进行主运动传动轴系、变速机构、主轴主件、箱体、润滑与密封等的布置和机构设计。即绘制装配图和零件工作图。
(4)编写设计说明书
1.5.3 设计规定
1一定的工艺范围
任何一台机床所能完毕的加工零件的类型，零件尺寸，毛坯形式和工艺工序都是有一定范围的。一般来说，工艺范围越窄，机床结构可较简朴，容易实现自动化，生产率也高。机床的工艺范围过窄，会限制加工工艺和产品的革新；而盲目扩大机床工艺范围，将使机床的结构趋于复杂，不能充足发挥各部件的性能，甚至影响机床重要性能的提高，增长机床成本。
2、保证精度与光洁度
机床应保证被加工零件的精度和光洁度 ，并能在长期内保持。工件的精度和光洁度是由机床，刀具，夹具，切削条件和操作者等方面的因素决定的。就机床方面来说，要保证被加工零件的精度和光洁度，机床自身就必须具有一定的几何精度，传动精度和动态精度。
一般情况下，机床刚度越大则动态精度越高。机床的刚度涉及结构刚度和接触刚度，机床的结构刚度取决于构件自身的材料性质，抗扭抗弯截面的大小，壁厚，筋板布置和窗口影响等。机床的接触刚度不仅与接触材料接触面的几何尺寸，硬度有关，并且还与接触面的光洁度，几何精度，加工方法，相对方向接触面间的介质，预压力有关。
切削过程中机床的振动减少了加工精度，工件表面质量和刀具耐用度，影响了生产效率的提高，加速了机床的损坏。机床抵抗振动的能力称为抗振性。机床的抗振性和机床的结构刚度，阻尼特性，固有频率有关。
机床长时间保持其合格精度的性能称为机床精度保持性。机床按精度可分为普通精度机床，精密机床，高精度机床和精密母机床。
3、有足够高的生产率和自动化限度
生产率的规定根据生产大纲决定，常用单位时间内机床所能加工的零件数量表达。要提高机床的生产效率，必须缩短加工一个工件的平均时间，其中涉及缩短切削加工时间，辅助时间以及分摊到每一个工件上的准备和结束时间。采用先进刀具提高机床的切削速度，采用大切深，大进给，多刀多刃和成型刀具等都可以缩短切削加工时间，提高生产效率。同时，缩短辅助时间，例如：空行程快进，夹紧用气压或液压卡盘，从而减少辅助时间，提高生产率。
为了提高机床的生产率和自动化限度，就要在保证工件加工质量的前提下，以最经济的方法，合理的运用刀具，最大限度的缩短机动时间和辅助时间。机床的自动化可减少人对加工的干预，从而保证加工的一致性，即被加工零件的精度稳定性。还具有提高生产率和减轻工人劳动强度的优点。
4、操作维修方便，使用安全可靠
机床的操纵，观测，调整，装卸工件和工具应方便省力。机床维护须简朴，部件便于拆装，易于查找故障进行修理，并便于安装和运送。
使用安全涉及操作者的安全，误操作的防止，超载的保护，有关动作的互锁以及对故障或废品的报警。
5、提高三化限度
三化是指机床品种系列化，零部件通用化和零件标准化。提高三化限度对发展机床品种，规格，数量和质量，对于机床的制造，使用和修理，对于新产品的设计和老产品的革新等方面都有十分重要的意义。
6、噪声小
由于机床切削速度的提高，功率的增长，自动化功能的增多和机床变速范围的扩大，机床噪声问题已经成为机床设计中必须考虑的一个问题。
7、成本低
在保证实现机床的性能规定的同时，也要注意使机床具有很高的经济效益。对于机床生产厂的经济效益来说，机床成本尤为重要。机床的成本不仅涉及材料，加工制造费用，还涉及研制和管理费用，必须十分重视和努力减少机床的成本。
8、可靠性
机床的工作可靠性也是一项重要的技术经济指标。随着自动化水平的不断提高，需要许多机床，仪表，控制系统和辅助装置协同工作。它们对机床的可靠性指标的规定是相称高的。
1.6 机床的设计环节
1.6.1调查研究
研究市场和用户对设计机床的规定，然后检索有关资料。其中涉及情报、预测、实验研究成果、发展趋势、新技术应用以及相应的图纸资料等。甚至还可以通过网络检索技术查阅先进国家的有关资料和专利等。通过对上述资料的分析研究，拟订适当的方案，以保证机床的质量和提高生产率，使用户有较好的经济效益。
1.6.2 拟定方案
通常可以拟定出几个方案进行分析比较。每个方案涉及的内容有：工艺分析、重要技术参数、总布局、传动系统、液压系统、控制操作系统、电系统、重要部件的结构草图、实验结果及技术经济分析等。
在制定方案时应注意以下几个方面：
（1） 当使用和制造出现矛盾时，应先满足使用规定，另一方面才是尽也许便于制造。要尽量用先进的工艺和创新的结构；
（2） 设计必须以生产实践和科学实验为依据，凡是未经实践考验的方案，必须通过实验证明可靠后才干用于设计；
（3） 继承与发明相结合，尽量采用先进工艺，迅速提高生产力，为实现四个现代化服务。注意吸取前人和国外的先进经验，并在此基础上有所发明和发展。
1.6.3 工作图设计
一方面，在选定工艺方案并拟定机床配置形式、结构方案基础上，进行方案图纸的设计。这些图子涉及：被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡，统称“三图一卡”设计。并初定出主轴箱轮廓尺寸，才干拟定机床各部件间的互相关系。
另一方面，绘制机床的总装图、部分部件装配图。
然后，整理机床有关部件与重要零件的设计计算书，编制各类零件明细表，编写机床说明书等技术文献。
最后，对有关图纸进行工艺审查和标准化审查

第2章 组合机床总体设计
2.1 制定组合机床工艺方案
1．被加工零件特点
被加工零件是一气缸缸头。该零件外形复杂。本工序所要加工孔的数量较多，并且是不同位置处的不同形状的孔。同时，各孔又有一定的位置度规定。但各孔没有尺寸精度规定，孔内表面粗糙度规定为Ra6.3、Rz50。因此，直接钻孔即可满足次精度规定。
该零件材料为合金灰铸铁，其硬度为HB220-250(火力面)、HS48最大(边沿)，其质量为15kg，其生产类型为中型零件大量生产（生产大纲：70000件/年）。
2．拟定工件的定位基准
加工时，工件以底面（限制三个自由度）、H面（限制二个自由度）和L面（限制一个自由度）定位；并以顶面上的四点夹压（见工序图）。
3．本工序内容
从工序图中可以看出：在顶面上钻6个f 8.7mm孔(图上编号为12-17)，在底面上钻2个f 6.7mm孔(图上编号为1-2)、钻2个f 8.2mm通孔(图上编号为3-4)、钻3个f 5mm孔(图上编号为5-7)和钻4个f 5mm通孔(图上编号为8-11)。各孔没有尺寸精度规定，但相对2个基准面有一定的位置度规定。
根据以上工艺特点，若选用普通机床加工，难以保证各孔的位置度，同时效率也不高。因此，选用单工位的双面卧式组合钻床进行加工。这样不仅提高了加工效率，并且多个孔一次走刀即加工成形，可以较好的保证其位置精度。此外，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，对操作工人水平规定也不高。
2.2 选择刀具及切削用量
本工序加工所需刀具为钻头。选择刀具一方面是选择刀具材料，对于钻头来说，常见材料有高速钢和硬质合金两种。高速钢钻头重要用于切削硬度在250-280HBS的部分结构钢和铸铁；硬质合金钻头则重要用于加工硬度较高的钢件。被加工零件的材料为铸铁，硬度为212-285HBS。所以，选用高速钢钻头。查《机械加工工艺手册》(GB/T6135.3-1996) 选择刀具类型为锥柄麻花钻，同时查《组合机床设计简明手册》表6-11选择切削用量并计算主轴转速进给速度，汇总于表2-1。

表2-1
刀具类型
刀具标准
切削速度v(m/min)
进给量
f(mm/r)
主轴转速n(r/min)
进给速度vf(mm/min)
f 6.7mm锥柄麻花钻
GB/T6135.3-1996
10.1
0.100
480
48
f 8.2mm锥柄麻花钻
GB/T6135.3-1996
11.6
0.107
450
48
f 5mm锥柄麻花钻
GB/T6135.3-1996
9.42
0.080
600
48
f 8.7mm锥柄麻花钻
GB/T6135.3-1996
12.3
0.107
450
48
2.3 切削力、切削功率的拟定
根据选定的切削用量（组要指切削速度v及进给量f），拟定切削力，作为选择动力部件（滑台）及夹具设计的依据；拟定切削扭矩，用以拟定主轴及其他传动件（齿轮、传动轴等）的尺寸；拟定切削功率，用以选择主传动电机功率。
查《组合机床设计简明手册》表6-20，得：
切削力(N):

式中，。
切削扭矩(N.mm):

切削功率(kw):

2.4 组合机床的总体分析——三图一卡
2.4.1 被加工零件工序图
被加工零件工序图是根据制定的工艺方案，表达设计的组合机床所完毕的工艺内容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术规定，加工用的定位基准、夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和在机床加工前加工余量、毛坯或半成品情况的图样。除了设计研制协议外，它是组合机床设计的具体依据，也是制造、使用、调整和检查机床精度的重要文献。被加工零件工序图是在被加工零件图的基础上，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。其重要内容涉及:
1）被加工零件的形状和重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。特别是当需要设立中间导向套时，应表达出零件内部的肋、壁布置及有关结构的形状及尺寸。以便检查工件、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。以便依此进行夹具的定位支承（涉及辅助定位支承）、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规定，还涉及本道工序对前道工序提出的规定（重要指定位基准）。
4）必要的文字说明。如被加工零件编号、名称、材料、硬度、重量及加工部位的余量等。
为了使被加工零件工序图清楚明了，一定要突出本机床的加工内容。绘制时，应按一定比例，选择足够的视图及剖视图，突出加工部位（用粗实线），并把零件轮廓及与机床、夹具设计有关的部位（用细实线）表达清楚。凡本道工序保证的尺寸、角度等，均应在尺寸数值下方画粗实线标记。加工用定位基准、机械夹压位置及方向、辅助支承均须使用规定的符号表达出来。
加工部位的位置尺寸应由定位基准注起。为便于加工及检查，尺寸应采用直角坐标系标注，而不采用极坐标系。但有时因所选定位基准与设计基准不重合,则需对加工部位规定的位置尺寸精度进行分析换算。此外，应将零件图上的不对称位置尺寸公差应换算成对称尺寸公差，其公差数值的决定要考虑两方面，一是要能达成产品图纸规定的精度，二是采用组合机床可以加工出来。
2.4.2 加工示意图
1．加工示意图的作用和内容
零件加工的工艺方案要通过加工示意图反映出来。加工示意图表达被加工零件在机床上的加工过程，刀具、辅具的布置状况以及工件、夹具、刀具等机床各部件间的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等。因此，加工示意图是组合机床设计的重要图纸之一，在总体设计中占据重要地位。它是刀具、辅具、主轴箱、液压电气装置设计及通用部件选择的重要原始资料，也是整台组合机床布局和性能的原始规定，同时还是调整机床、刀具及试车的依据。其内容为：
1）应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规定，决定刀具类型、数量、结构、尺寸（直径和长度）。
3）决定主轴的结构类型、规格尺寸及外伸长度。
4）选择标准的或设计专用的接杆、浮动卡头、导向装置、攻丝靠模装置、刀杆托架等，并决定它们的结构、参数及尺寸。
5）标明主轴、接杆（卡头）、夹具（导向）与工件之间的联系尺寸、配合及精度。
6）根据机床规定的生产率及刀具、被加工零件材料特点等，合理拟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。
本设计中，工件的底面是朝左安装的，距离机床中心线向左100mm处是工件的底面，向右101.15mm处是工件的顶面，加工部位的分布情况参照加工时意图中的M、N向视图所示。工件的两面布置刀具，左多轴箱有11根主轴，右多轴箱有6根主轴，每根主轴上均有相应的钻头，用来加工与其相相应的孔。
2．加工示意图的画法及注意事项
1）加工示意图的绘制顺序是：先按比例用细实线绘出工件加工部位和局部结构的展开图，加工表面用粗实线画。为简化设计，相同加工部位的加工示意（指对同一规格的孔加工，所用刀具、导向、主轴、接杆等的规格尺寸、精度完全相同），允许只表达其中之一，亦即同一主轴箱上结构尺寸相同的主轴可只画一根。但必须在主轴上标注轴号（与工件孔号相相应）。
2）一般情况下，在加工示意图上，主轴分布可不按真实距离绘制。当被加工孔间距很小或需设立径向结构尺寸较大的导向装置时，相邻主轴必须严格按比例绘制，以便检查相邻主轴、刀具、辅具、导向是否干涉。
3）主轴应从主轴箱端面画起。刀具画加工终了位置（攻丝加工则应画开始位置）。标准的通用结构只画外形轮廓，但须加注规格代号。对一些专用结构，为显示其结构而必须剖视，并标注尺寸、精度及配合。
4)当轴数较多时，加工示意图可缩小比例，用细实线画出工件加工部位分布情况简图（向视图），并在孔旁标注相应号码，以便于设计和调整机床。
3．导向结构的选择
组合机床加工孔时，零件上孔的位置精度重要是靠刀具的导向装置来保证的。由于要加工的孔径较小且其线速度（切削速度）12.3m/min<20m/min，因此，选用固定式导向装置。
根据所要加工孔的直径，参考《组合机床设计简明手册》表8-4与表8-6选择长型导向装置，其重要尺寸及配合如表2-2。

表2-2 通用导套的尺寸规格（mm）
D(G7)
D()
D1()
D2
L
l+l1
f 5
14
20
22
20
11
f 6.7
14
20
22
20
11
f 8.2
16
22
26
20
11
f 8.7
16
22
26
25
11

4．拟定主轴及其配件尺寸
初定主轴直径D
根据已选择的切削用量，由《组合机床设计简明手册》表3-4公式计算得：

取，，，，并带入公式（）验算：

均满足规定，即主轴轴颈合适
根据主轴轴颈d，查《组合机床设计简明手册》表3-6，得：
主轴外伸尺寸 。
根据主轴参数，选择接杆为可调接杆，查《组合机床设计简明手册》表8-1，选择接杆型号为Tr14×1.5，锥度为莫氏0号，类型为B型—长接杆； Tr20×2，锥度为莫氏1号，类型为A型—短接杆。查表8-5选择相应的夹紧螺母型式及尺寸。
5．拟定动力部件的工作循环及工作行程
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。一般涉及快速引进、工作进给和快速退回等动作。

（1）工作进给长度
工作进给长度应等于加工部位长度与刀具切入长度和切出长度之和，即

式中，——加工长度；
——切入长度，应根据工件端面的误差情况在5～10mm之间选择，误差大时取大值；

——切出长度, 一般为。

图2-1 工作进给长度

根据图2-1所示选择计算工作进给长度并汇总于表2-3

表 2-3
加工直径
加工长度
工作行程
左主轴箱
f 5 mm
16.5 mm
28 mm
f 6.7 mm
22 mm

f 8.2 mm
9 mm

右主轴箱
f 8.7 mm
31.6 mm
38 mm

（2）快进、快退长度
按加工具体情况而定，保证加工所有刀具均退至夹具套内，不影响工件装卸，因此取左主轴箱快进长度为152mm，快退长度为180 mm；右主轴箱快进长度为142mm，快退长度为180 mm。
（3）动力部件总行程长度
动力部件的总行程除应保证规定的工作循环行程外，还要考虑装卸和调整刀具方便，即考虑前、后备量。前备量是指因刀具磨损或补偿制造、安装误差，动力部件尚可向前调节的距离。后备量是指考虑刀具从接杆中或接杆连同刀具一起从主轴孔中取出所需要的动力部件尚能向后退的距离。抱负情况是保证刀具退离夹具导套外端面的距离大于接杆插入主轴孔内（或刀具插入接杆孔内）的长度。
因此，动力部件的总行程为快退行程长度与前后备量之和。
∴
以此作为选择标准动力滑台及设计专用动力部件的依据。
2.4.3 组合机床联系尺寸图
1．机床联系尺寸图的作用与内容
一般来说，组合机床