WHCB1000S3鋸鉆聯(lián)合機(jī)床設(shè)計(jì)（鉆床部分）

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（畢業(yè)論文）WHCB1000/S3鋸鉆聯(lián)合機(jī)床（鉆床部分）WHCB1000/S3鋸鉆聯(lián)合機(jī)床設(shè)計(jì)（鉆床部分）摘要 鋸鉆聯(lián)合機(jī)床是一種組合機(jī)床，主要用于在鋼軌連續(xù)生產(chǎn)線上對(duì)鋼軌的鋸切、鉆削等加工。因?yàn)樗梢栽谝慌_(tái)機(jī)床上同時(shí)完成兩種加工，所以優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本少。本設(shè)計(jì)運(yùn)用功能分析法著重論述機(jī)床總體方案的制定、主軸箱的設(shè)計(jì)及其零件部件的校核、進(jìn)給控制系統(tǒng)以及夾具系統(tǒng)。通過(guò)多種方案比較選擇指定合理方案，實(shí)現(xiàn)機(jī)床功能和被加工零件的相關(guān)工藝要求。所選用的系統(tǒng)安全性高且設(shè)備簡(jiǎn)單易于維護(hù)；所選用的液壓系統(tǒng)，控制精度高所占空間小，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制并且自動(dòng)控制效果好。同時(shí)注重人機(jī)工程學(xué)的

2、運(yùn)用并盡力降低成本，使得系統(tǒng)易于控制，便于操作維護(hù)，并且機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠安全。關(guān)鍵詞：鋸鉆聯(lián)合機(jī)床 鉆床 主軸箱 液壓控制系統(tǒng) 夾具系統(tǒng)WHCB1000/S3 Combined machine of saws and drills designAbstractCombined machine of saws and drills is use to saw the end plane of steel rail and drillconnect bolts in serial production linc, it can accomplish two process on the same ma

3、chine ,not only increase efficiency but also reduce the production costs. This design apply themethod of function analysis means., emphasize deal with the overall plan establish,the designof the headstock and the check of machine replacement parts, move ahead-back and fixturesystem. Compare to the d

4、ifferent schemes , choose the most rational scheme to ensure thefunction of the machine tool come to ,also to ensure the demand relate processing technic ofthe separate part . The mechanical system which adopted, with high safety and simpleequipment, and easy to preserve. The hydraulic system which

5、to be put to use, with highcontrol precision, take up small space , easy to achieve automata control and have powerfulportability. At the same time ,it emphasize to use the man-machine engineering and endeavorreduce the production costs, make the system more easy to control, operate and preserve, al

6、sowith simple system structure ,safe and reliable ,and with a beautiful dignified appearanceKeywords: Combined machine ofsaws and drills; Drilling machine; Spinclle box;Hydraulic control system; Fixture system摘要IAbstractII第一章 緒論31.1引言31.2現(xiàn)代組合機(jī)床的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)31.2.1現(xiàn)代組合機(jī)床的特點(diǎn)31.3機(jī)床設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容、要求31.3.1設(shè)計(jì)目的31.3.2

7、設(shè)計(jì)內(nèi)容31.4機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟31.4.1調(diào)查研究31.4.2擬定方案31.4.3工作圖設(shè)計(jì)3第二章 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)32.1設(shè)計(jì)方案的選擇與制定32.2組合機(jī)床方案的制定32.2.1制定工藝方案32.2.2確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案32.3確定切削用量及選擇刀具32.3.1確定工序間余量32.32選擇切削用量32.3.3確定切削力、切削扭矩、切削功率32.34 選擇刀具結(jié)構(gòu)32.4鉆孔組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制32.4.1 被加工零件工序圖32.4.2加工示意圖32.4.3機(jī)床聯(lián)系尺寸圖32.4.4生產(chǎn)率計(jì)算卡3第三章 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)33.1多軸箱的組成33.2多軸箱通用零件33

8、.2.1通用箱體類零件33.2.2通用主軸、通用傳動(dòng)軸、通用齒輪和套類零件33.3多軸箱設(shè)計(jì)33.3.1多軸箱設(shè)計(jì)一般步驟33.3.2繪制多軸箱原始依據(jù)圖33.4主軸、齒輪的確定及動(dòng)力計(jì)算33.4.1主軸型式的確定33.4.2主軸位置的確定33.4.3齒輪模數(shù)的確定33.5多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)33.5.1對(duì)多軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)的一般要求33.5.2傳動(dòng)系統(tǒng)擬定33.5.3繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖33.5.4繪制多軸箱總圖33.5.5多軸箱零件設(shè)計(jì)33.6傳動(dòng)零件的校核33. 6.1傳動(dòng)軸的校核33.6.2齒輪的校核33.6.3鍵的校核33.6.4滾動(dòng)軸承校核33.6.5其他零件的校核3第四章 鉆床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)3

9、4.1鉆床受到的力34.1.1鉆床的工況要求34.1.2鉆床工進(jìn)時(shí)的作用力34.2負(fù)載圖和速度圖34. 2.1鉆床工作循環(huán)各階段的時(shí)間34.2.2負(fù)載圖和速度圖34.3鉆床液壓缸的尺寸及工況圖34.3.1系統(tǒng)工作壓力的選定34.3.2動(dòng)力滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)液壓缸的尺寸34.3.3根據(jù)壓力、流量和功率畫(huà)出工況圖34.4鉆床液壓系統(tǒng)原理圖34.5鉆床液壓控制系統(tǒng)34.5.1鉆床液壓動(dòng)力元件34.5.2鉆床液壓控制元件34.5.3動(dòng)作循環(huán)表34.6驅(qū)動(dòng)電機(jī)和油管油箱34.6.1驅(qū)動(dòng)電機(jī)34.6.2油管與油箱34.6.3液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算3第五章 夾具設(shè)計(jì)35.1機(jī)床夾具概述35.1.1機(jī)床夾具的組成35.1.

10、2機(jī)床夾具的類型35.2工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析35.3工件定位方案和定位元件的設(shè)計(jì)35.4工件夾緊方案和夾緊元件的設(shè)計(jì)35.5夾具體的設(shè)計(jì)35.6夾緊元件設(shè)計(jì)35.7夾具液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)35.8夾具精度及誤差的分析3第六章 結(jié)論3參考文獻(xiàn)3致謝374第一章 緒論1.1引言 2010年1月7日，全國(guó)鐵路工作會(huì)議在京召開(kāi)，報(bào)告數(shù)據(jù)顯示，截止2009年底，我國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程達(dá)到8.6萬(wàn)公里，躍居世紀(jì)第二位。同時(shí)，自上海成功舉辦第九屆國(guó)際重載運(yùn)輸大會(huì)暨第九屆中國(guó)國(guó)際現(xiàn)代化鐵路技術(shù)裝備展，進(jìn)一步擴(kuò)大了我國(guó)鐵路的國(guó)際影響，100多個(gè)國(guó)家的元首、政要和代表團(tuán)參觀考察京津城際鐵路，對(duì)我國(guó)高速鐵路的發(fā)展給予高度評(píng)價(jià)，不少國(guó)

11、家表達(dá)了與我國(guó)合作的意愿，與美國(guó)、俄羅斯、沙特和巴西等高速鐵路合作項(xiàng)目取得積極進(jìn)展。高鐵與重軌成為未來(lái)鐵路發(fā)展的主要方向。未來(lái)幾年，我國(guó)鐵路將不斷開(kāi)創(chuàng)中國(guó)鐵路品牌新局面，堅(jiān)持以鐵道部為主導(dǎo)、以鐵路關(guān)聯(lián)企業(yè)聯(lián)盟為主體、以先進(jìn)技術(shù)為依托，注重發(fā)揮中國(guó)鐵路產(chǎn)業(yè)集成優(yōu)勢(shì)，推出中國(guó)鐵路的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)體系，打造中國(guó)鐵路品牌，以中國(guó)鐵路的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，大力開(kāi)拓國(guó)際市場(chǎng)，形勢(shì)十分樂(lè)觀。 然而，重軌與高鐵的快速發(fā)展，無(wú)形間對(duì)其上游產(chǎn)業(yè)提出了更高的要求，如高新技術(shù)在冶煉和軋制技術(shù)中的運(yùn)用、高精密自動(dòng)化生產(chǎn)線的投產(chǎn)與使用等，也極大地促進(jìn)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，但是就目前我國(guó)的裝備制造技術(shù)還相對(duì)落后，許多關(guān)鍵技術(shù)還依賴

12、于國(guó)際進(jìn)口，因此，高新技術(shù)的開(kāi)發(fā)與先進(jìn)裝備的國(guó)產(chǎn)化成為擺在業(yè)內(nèi)研究人員面前的一火課題。 本文就高速重軌生產(chǎn)線上用于鋼軌鋸切與鉆孔的鋸鉆聯(lián)合機(jī)床展開(kāi)論述，設(shè)備原產(chǎn)于德國(guó)，引進(jìn)時(shí)無(wú)任何技術(shù)資料，使設(shè)備維護(hù)人員對(duì)設(shè)備的維修與維護(hù)產(chǎn)生諸多不便，基于此，參照國(guó)內(nèi)組合機(jī)床的研究與設(shè)計(jì)方法，對(duì)該引進(jìn)的鋸鉆聯(lián)合機(jī)床進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，相關(guān)通用零部件全部按國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)、選用，進(jìn)而完成其技術(shù)改造與國(guó)產(chǎn)化。1.2現(xiàn)代組合機(jī)床的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì) 世界上第一臺(tái)組合機(jī)床于19U8年在美國(guó)問(wèn)世，30年代后組合機(jī)床在世界各國(guó)得到迅速發(fā)展。至今，它已成為現(xiàn)代制造工程的關(guān)鍵設(shè)備之一?，F(xiàn)代制造工程從各個(gè)角度對(duì)組合機(jī)床提出了愈來(lái)愈高的要求，

13、而組合機(jī)床也在不斷吸取新技術(shù)成果而日趨發(fā)展和完善。1.2.1現(xiàn)代組合機(jī)床的特點(diǎn) 我國(guó)機(jī)床行業(yè)由于起步晚、底子薄。與世界先進(jìn)水平相比，還有較大差距。為了適應(yīng)我國(guó)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的需要，為了提高機(jī)床產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力，必須深入開(kāi)展機(jī)床基礎(chǔ)理論研究，加強(qiáng)工藝試驗(yàn)研究，大力開(kāi)發(fā)精密、重型和數(shù)控機(jī)床，使我國(guó)的機(jī)床工業(yè)盡早躋身子世界先進(jìn)行列。 組合機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體是綜合自動(dòng)化度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，因而被廣泛應(yīng)用與工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電行業(yè)。我國(guó)的傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工

14、對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型的箱體類和軸類零件（近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孑L、車(chē)端面和凸臺(tái)，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成型面等。組合機(jī)床的分類繁多，有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)組合機(jī)床等；隨著技術(shù)的不斷是進(jìn)步，一種新型的組合機(jī)床柔性組合機(jī)床越來(lái)越受人們是親睞，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)更換，配以可編程序控制器(PLC)、數(shù)字控制(NC)等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。另外，近年來(lái)

15、組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來(lái)越大。 由于組合機(jī)床及其自動(dòng)線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶特殊要求而設(shè)計(jì)的，它涉及到加工工藝、刀具、測(cè)量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國(guó)組合機(jī)床及其組合機(jī)床自動(dòng)線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國(guó)家相對(duì)落后，國(guó)內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動(dòng)線幾乎都從國(guó)外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢(shì)必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，市場(chǎng)要求我們不斷開(kāi)發(fā)新技術(shù)、新工藝、研制新產(chǎn)品，由過(guò)去的“剛性”機(jī)床結(jié)構(gòu)，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需要，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。1.2.2組合機(jī)床發(fā)展趨勢(shì) 80年代

16、以來(lái)，國(guó)外組合機(jī)床技術(shù)在滿足精度和效率要求的基礎(chǔ)上，止朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機(jī)床的加工精度、多品種加工的柔性以及機(jī)床配置的靈活多樣方面均有新的突破性進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床工作程序軟件化、工序高度集中、高效短節(jié)拍和多功能知道監(jiān)控。組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是： (1)廣泛應(yīng)用數(shù)控技術(shù) 國(guó)外主要的組合機(jī)床生產(chǎn)廠家都有自己的系列化完整的數(shù)控組合機(jī)床通用部件，在組合機(jī)床上不僅一般動(dòng)力部件應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，而且?jiàn)A具的轉(zhuǎn)位或轉(zhuǎn)角、換箱裝置的自動(dòng)分度與定位也都應(yīng)用數(shù)控技術(shù)，從而進(jìn)一步提高了組合機(jī)床的工作可靠性和加工精度。廣州標(biāo)致汽車(chē)公司由法國(guó)雷諾公司購(gòu)置的缸蓋加工生產(chǎn)線，就是由三臺(tái)自動(dòng)換箱組合機(jī)床組成的，

17、其全部動(dòng)作均為數(shù)控，包括自動(dòng)上下料的交換工作臺(tái)、環(huán)形主軸箱庫(kù)、動(dòng)力部件和夾具的運(yùn)動(dòng)，其節(jié)拍時(shí)間為58秒。 (2)發(fā)展柔性技術(shù) 80年代以來(lái)，國(guó)外對(duì)中大批量生產(chǎn)，多品種加工裝備采取了一系列的可調(diào)、可變、可換措施，使加工裝備具有了一定的柔性。如先后發(fā)展了轉(zhuǎn)塔動(dòng)力頭、可換主軸箱等組成的組合機(jī)床；同時(shí)根據(jù)加工中心的發(fā)展，開(kāi)發(fā)了二坐標(biāo)、三坐標(biāo)模塊化的加工單元，并以此為基礎(chǔ)組成了柔性加工自動(dòng)線(FTL)。這種結(jié)構(gòu)的變化，既可以實(shí)現(xiàn)多品種加工要求的調(diào)整變化快速靈敏，又可以使機(jī)床配置更加靈活多樣。 (3)發(fā)展綜合自動(dòng)化技術(shù) 汽車(chē)工業(yè)的大發(fā)展，對(duì)自動(dòng)化制造技術(shù)提出了許多新的需求，大批量生產(chǎn)的高效率，要求制造系統(tǒng)

18、不僅能完成一般的機(jī)械加工工序，而且能完成零件從毛坯進(jìn)線到成品下線的全部工序，以及下線后的自動(dòng)碼垛、裝箱等。德國(guó)大眾汽車(chē)公司KASSEL變速箱廠1987年投入使用的造價(jià)9000萬(wàn)馬克的齒輪箱和離合器殼生產(chǎn)線，就是這種綜合自動(dòng)化制造系統(tǒng)的典范。該系統(tǒng)由兩條相似對(duì)稱布置的自動(dòng)線組成，三班制工作，每條線日產(chǎn)2000件，節(jié)拍時(shí)間為40秒。全線由12臺(tái)雙面組合機(jī)床、18臺(tái)三坐標(biāo)加工單元、空架機(jī)器人、線兩端的毛坯庫(kù)和三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)組成，可實(shí)現(xiàn)3種零件的加工?？占軝C(jī)器人完成工件下線的碼垛裝箱工作。隨著綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了一批專門(mén)從事裝配、試驗(yàn)、檢測(cè)、清洗等裝備的專業(yè)生產(chǎn)廠家，進(jìn)一步提高了制造系統(tǒng)的配套水

19、平。 (4)進(jìn)一步提高工序集中程度 國(guó)外為了減少機(jī)床數(shù)量，節(jié)省占地面積，對(duì)組合機(jī)床這種工序集中程度高的產(chǎn)品，繼續(xù)采取各種措施，進(jìn)一步提高工序集中程度。如采用十字滑臺(tái)、多坐標(biāo)通用部件、移動(dòng)主軸箱、雙頭鏜孔車(chē)端面頭等組成機(jī)床或在夾具部位設(shè)置刀庫(kù)，通過(guò)換刀加工實(shí)現(xiàn)工序集中，從而可最大限度地發(fā)揮設(shè)備的效能，獲取更好的經(jīng)濟(jì)效益。1.3機(jī)床設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容、要求1.3.1設(shè)計(jì)目的 機(jī)床設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)，其目的在于通過(guò)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使我們?cè)跀M定傳動(dòng)和變速的結(jié)構(gòu)方案過(guò)程中，得到設(shè)計(jì)構(gòu)思、方案的分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計(jì)算、編寫(xiě)技術(shù)文件和查閱資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹(shù)立正

20、確的設(shè)計(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)基本的設(shè)計(jì)方法，并培養(yǎng)了自己具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力。1.3.2設(shè)計(jì)內(nèi)容 1)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)根據(jù)給定的被加工零件，確定機(jī)床的切削用量，通過(guò)分析比較擬定傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖，確定傳動(dòng)副的傳動(dòng)比及齒輪的齒數(shù)，并計(jì)算主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)的相對(duì)誤差。 2)動(dòng)力設(shè)計(jì)根據(jù)給定的工件，初算傳動(dòng)軸的直徑、齒輪的模數(shù)；確定動(dòng)力箱；計(jì)算多軸箱尺寸及設(shè)計(jì)傳動(dòng)路線。完成裝配草圖后，要驗(yàn)算傳動(dòng)軸的直徑，齒輪模數(shù)是否在允許范圍內(nèi)，還要驗(yàn)算主軸主件的靜剛度。 3)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)軸系、變速機(jī)構(gòu)、主軸主件、箱體、潤(rùn)滑與密封等的布置和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，即繪制裝配圖和零件工作圖。 (4

21、)編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)通過(guò)構(gòu)思與驗(yàn)算，確定設(shè)計(jì)方案并將設(shè)計(jì)方案編寫(xiě)成一系列規(guī)范、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募夹g(shù)性文件。1.3.3設(shè)計(jì)要求 評(píng)價(jià)機(jī)床性能的優(yōu)劣，主要是根據(jù)技術(shù)一經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)判定的。技術(shù)先進(jìn)合理，亦即“質(zhì)優(yōu)價(jià)廉”才會(huì)受到用戶的歡迎，在國(guó)內(nèi)和國(guó)際市場(chǎng)上才有競(jìng)爭(zhēng)力。機(jī)床設(shè)計(jì)的技術(shù)一經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可以從滿足性能要求、經(jīng)濟(jì)效益和人機(jī)關(guān)系等方面進(jìn)行分析。1.4機(jī)床的設(shè)計(jì)步驟1.4.1調(diào)查研究 研究市場(chǎng)和用戶對(duì)所設(shè)計(jì)機(jī)床的要求，然后檢索有關(guān)資料，其中包括情報(bào)、預(yù)測(cè)、實(shí)驗(yàn)研究成果、發(fā)展趨勢(shì)、新技術(shù)應(yīng)用以及相應(yīng)的圖紙資料等，甚至還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)檢索技術(shù)查閱先進(jìn)國(guó)家的有關(guān)資料和專利等。通過(guò)對(duì)上述資料的分析研究，擬訂適當(dāng)?shù)姆桨?，以保證機(jī)

22、床的質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，使用戶有較好的經(jīng)濟(jì)效益。1.4.2擬定方案 通?？梢詳M定出幾個(gè)方案進(jìn)行分析比較。每個(gè)方案包括的內(nèi)容有：工藝分析、主要技術(shù)參數(shù)、總布局、傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制操作系統(tǒng)、電系統(tǒng)、主要部件的結(jié)構(gòu)草圖、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等。 在制定方案時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面： 1)當(dāng)使用和制造出現(xiàn)矛盾時(shí)，應(yīng)先滿足使用要求，其次才是盡可能便于制造。要盡量用先進(jìn)的工藝和創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)； 2)設(shè)計(jì)必須以生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，凡是未經(jīng)實(shí)踐考驗(yàn)的方案，必須經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明可靠后才能用于設(shè)計(jì)； 3)繼承與創(chuàng)造相結(jié)合，盡量采用先進(jìn)工藝，迅速提高生產(chǎn)力，為實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化服務(wù)。注意吸取前人和國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，并在此

23、基礎(chǔ)上有所創(chuàng)造和發(fā)展。1.4.3工作圖設(shè)計(jì) 首先，在選定工藝方案并確定機(jī)床配置形式、結(jié)構(gòu)方案基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案圖紙的設(shè)計(jì)。這些圖紙包括：被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計(jì)算卡，統(tǒng)稱“三圖一卡”設(shè)計(jì)。并初定出主軸箱輪廓尺寸，才能確定機(jī)床各部件間的相互關(guān)系。 其次，繪制機(jī)床的總裝圖、部分部件裝配圖、液壓系統(tǒng)圖、零件圖等。 然后，整理機(jī)床有關(guān)部件與主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算，編制各類零件明細(xì)表，編寫(xiě)機(jī)床說(shuō)明書(shū)等技術(shù)文件。 最后，對(duì)有關(guān)圖紙進(jìn)行工藝審查和標(biāo)準(zhǔn)化審查。第二章 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 組合機(jī)床由于只加工一種或數(shù)種工件的特定工序，工藝范圍窄，主要技術(shù)參數(shù)已知，且工藝方案一旦確定，也就確定

24、了結(jié)構(gòu)布局，設(shè)計(jì)上具有一定的局限性。因而其側(cè)重點(diǎn)主要是通過(guò)工件分析等掌握機(jī)床設(shè)計(jì)的依據(jù)，畫(huà)出詳細(xì)的加工零件工序圖；通過(guò)工藝分析，畫(huà)出加工示意圖；然后進(jìn)行總體布局，畫(huà)出機(jī)床尺寸聯(lián)系圖。最后制定出加工生產(chǎn)率計(jì)算卡。2.1設(shè)計(jì)方案的選擇與制定 首先確定總體設(shè)計(jì)方案，一般來(lái)說(shuō)，考慮重點(diǎn)不同，設(shè)計(jì)方案有多種。 第一種是根據(jù)被加工對(duì)象的力學(xué)性能，計(jì)算出加工參數(shù)，以及驅(qū)動(dòng)裝置及有關(guān)零件的相關(guān)參數(shù)。這種設(shè)計(jì)方案安全系數(shù)較大，安全性高，但設(shè)計(jì)時(shí)成本因素不能忽略，設(shè)計(jì)的工藝系統(tǒng)越經(jīng)濟(jì)越好。 第二種方案是參照已有設(shè)備先確定電動(dòng)機(jī)，再確定其它部件，因?yàn)橐延性O(shè)備都是已經(jīng)經(jīng)過(guò)調(diào)試，并且大多經(jīng)過(guò)改裝，雖經(jīng)濟(jì)合理，但適應(yīng)條件

25、限制太多，如果按此方案，必須在新的條件下校核，才能保證其安全可靠，但是新的環(huán)境條件不確定因素太多，無(wú)法全面考慮，設(shè)計(jì)結(jié)果誤差太大，影響加工，常常無(wú)法達(dá)到技術(shù)要求。 如上所述，奉設(shè)計(jì)將采用安全系數(shù)較大的第一種設(shè)計(jì)方案，并在設(shè)計(jì)時(shí)綜合考慮成本因素，進(jìn)行一定的設(shè)計(jì)優(yōu)化，盡量使設(shè)計(jì)結(jié)果即安全可靠，又合理經(jīng)濟(jì)。2.2組合機(jī)床方案的制定2.2.1制定工藝方案 零件加工工藝將決定組合機(jī)床的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、總體布局和夾具結(jié)構(gòu)等。所以，在制定工藝方案時(shí)，必須計(jì)算分析被加工零件圖，并深入現(xiàn)場(chǎng)了解零件的形狀、大小、材料、硬度、剛度，加工部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)加工精度，表面粗糙度，以及定位、夾緊方法，工藝過(guò)程，所采用的刀具

26、及切削用量，生產(chǎn)率要求，現(xiàn)場(chǎng)所采用的環(huán)境和條件等等。并收集國(guó)內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料，制定出合理的工藝方案。 被加工被零件（75km/m鋼軌）的零件圖如圖2.1所示。 圖2.1 75kg/m重軌零件圖 加工要求：定位后鋸切端頭余料并在指定點(diǎn)鉆削三個(gè)直徑31mm螺栓孔。 (1)加工孔的主要技術(shù)要求： 鉆削3個(gè)031的螺栓孑L。孑L距鋼軌底面高度為80. 4mm，距離鋸削端面距離依次為96mm、316mm、446mm。 鉆孔孔徑公差為±lmm，位置度公差為00.Imm，孔距公差為±Imm。 鋼軌材料：考慮被加工鋼軌的多樣性，此處按U71Mn設(shè)計(jì)計(jì)算。硬度：207255HBS，抗拉強(qiáng)度盯

27、6880MP。 生產(chǎn)綱領(lǐng)：90萬(wàn)噸年，24小時(shí)工作。 (2)工藝分析 加工該組孔時(shí)，孔的位置度公差為00.1mm，孔徑公差為±1mm，孔距公差為±1mm。 根據(jù)組合機(jī)床用的工藝方法及能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，采用如下的加工方案：一次性加工螺栓孔，即采用三軸主軸箱，三軸同步鉆削，孔徑為31mm。 (3)定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇 加工此種規(guī)格鋼軌，由于鋸切、鉆孔加工為同一工序，同用一次裝夾，故鋼軌通過(guò)機(jī)床工作臺(tái)支撐面和水平方向兩個(gè)夾緊點(diǎn)、豎直方向三個(gè)夾緊點(diǎn)聯(lián)合限制、五個(gè)自由度，其中豎直方向一夾緊點(diǎn)作用還在于限制鋸斷端頭自動(dòng)脫落的影響。 工件為大批量連續(xù)生產(chǎn)，為了提高生產(chǎn)效率，減輕工人勞動(dòng)

28、量，因此在保證加工精度的情況下，采用機(jī)床固定位置安裝液壓驅(qū)動(dòng)自動(dòng)控制的夾緊裝置。 (4)控制系統(tǒng)的選擇 傳統(tǒng)上，電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用最為廣泛，而液壓驅(qū)動(dòng)則是近代才得到巨大發(fā)展，對(duì)比方案如下： 電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)上，必須選擇機(jī)械機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)夾緊、進(jìn)給和切削加工的主運(yùn)動(dòng)；動(dòng)力傳遞上，可以選擇齒輪、螺紋實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)力的傳遞。液壓傳動(dòng)，則由液壓缸來(lái)驅(qū)動(dòng)鋸床、鉆床滑臺(tái)的進(jìn)給，夾具同時(shí)采用液壓控制，夾緊力大且易于實(shí)現(xiàn)。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)，機(jī)械傳動(dòng)，設(shè)備易于實(shí)現(xiàn)，且設(shè)備簡(jiǎn)單，易于維護(hù)，對(duì)環(huán)境要求也較低，但是設(shè)備笨重，占據(jù)大量空間，加工精度低，不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；在加工對(duì)象改變時(shí)，不易輕松改裝和調(diào)整，不易實(shí)現(xiàn)整條生產(chǎn)線的自動(dòng)化

29、控制，發(fā)展空間小。液壓驅(qū)動(dòng)，控制精度高，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化。但實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的條件較高，對(duì)環(huán)境要求也較高，成本投入大，尤其在應(yīng)用高質(zhì)量元件時(shí)，常常需要數(shù)倍價(jià)格的進(jìn)口元件。 最終方案將綜合考慮兩者的優(yōu)缺點(diǎn)，在進(jìn)給和裝夾上，采用液壓控制，在主運(yùn)動(dòng)上，采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，從而在成本上得到控制，在系統(tǒng)性能上得到改善。2.2.2確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案 (1)被加工零件的加工精度 被加工零件需要在組合機(jī)床上完成的加工工序及應(yīng)保證的加工精度，是制造機(jī)床方案的主要依據(jù)。75kg/m鋼軌鋸切端面及螺栓孔的加工精度要求相對(duì)不高，采用鋸鉆聯(lián)合機(jī)床，一次加工成型，不再需要后續(xù)精加工。為此，本聯(lián)合

30、機(jī)床采用鋸鉆雙面對(duì)置式布置；主運(yùn)動(dòng)采用機(jī)電動(dòng)力，機(jī)械傳動(dòng)；進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用液壓驅(qū)動(dòng)，自動(dòng)控制；裝夾裝置采用液壓驅(qū)動(dòng)自動(dòng)夾緊。 (2)被加工零件的工藝特點(diǎn) 工藝特點(diǎn)主要指零件的材料、硬度、剛度及加工部位的結(jié)構(gòu)形狀、定位基準(zhǔn)面的特點(diǎn)，它們對(duì)機(jī)床工藝方案制定有著重要影響。此鋼軌材料是U71Mn、硬度207255 HBS，抗拉強(qiáng)度吼880MP?？椎奈恢镁噤撥壍酌娓叨?0. 4mm，呈水平直線布置，不均勻分配，孔徑為31mm。采用群鉆同步加工，零件的剛度足夠，工件受力不大，振動(dòng)、發(fā)熱變形等對(duì)工件影響可以不計(jì)。 一般來(lái)說(shuō)，孔中心線與定位基準(zhǔn)面平行且需由一面或幾面加工的零件宜用臥式機(jī)床，立式機(jī)床適宜加工定基準(zhǔn)面

31、是水平的且被加工孔與基準(zhǔn)面垂直的工件，而不適宜加工安裝不方便或高度較大的細(xì)長(zhǎng)工件。對(duì)大型箱體件采用單工位機(jī)床加工較適宜，而中小型零件則多采用多工位機(jī)床加工。 此零件的加工特點(diǎn)是中心線與定位基準(zhǔn)平面是平行的，并且定位基準(zhǔn)面是水平的?？椎姆植际撬街本€，加工量較少，因而適合選擇臥式多單工位鉆床。 (3)零件的生產(chǎn)批量 零件的生產(chǎn)批量是決定采用單工位還是多工位、自動(dòng)線還是半自動(dòng)線等生產(chǎn)特點(diǎn)設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要因素。按設(shè)計(jì)要求，生產(chǎn)綱領(lǐng)為年生產(chǎn)量90萬(wàn)噸，折合百米重軌12萬(wàn)件。從工件外形尺寸和加工特點(diǎn)看，為了減少加工時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，采用多軸頭，即三鉆頭同步加工。 (4)機(jī)床使用條件 由于組合機(jī)床對(duì)對(duì)

32、車(chē)間布置情況、工序問(wèn)的聯(lián)系、廠方的技術(shù)能力和自然條件等均有一定的要求。再根據(jù)使用方實(shí)際情況及具體要求來(lái)選擇組合機(jī)床類型及布置形態(tài)。 綜合以上所述：通過(guò)對(duì)鋼軌的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工部位、尺寸精度和技術(shù)要求、定位夾緊方式等工藝要求的考量，并考慮機(jī)床的總體布局和技術(shù)性能等各方面要求，最終決定設(shè)計(jì)三軸頭單工位同步鉆床。2.3確定切削用量及選擇刀具2.3.1確定工序間余量 為了使加工過(guò)程順利進(jìn)行并保證加工精度穩(wěn)定，必須合理地確定工序余量。生產(chǎn)中常用查表給出的組合機(jī)床對(duì)孔加工的工序余量，但由于鋼軌鉆孔工序?yàn)橐淮渭庸ぃㄒ坏叮┏尚停瑹o(wú)后續(xù)加工，且可保證精度要求，故不存在工序間余量。31mm螺栓孔直接由30mm鉆頭鉆

33、孔，加工余量為： 式中：d-孔徑； L-鉆孔深度，此處通孔即為鋼軌厚度。2.32選擇切削用量 因?yàn)樗O(shè)計(jì)的組合機(jī)床（鉆床部分）為三軸同步加工，在大多數(shù)情況下，所選切削用量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)比一般通用機(jī)床單刀加工低30%左右。多軸主軸箱上所有刀具共用一個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)，通常為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái)，工作時(shí)，要求所有刀具的每分鐘進(jìn)給量相同，且等于動(dòng)力滑臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量( mm/min)。因此，主軸箱上的三個(gè)刀具主軸應(yīng)設(shè)計(jì)成相同轉(zhuǎn)速和相同的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量( rnm/r)。 由于鋼軌螺栓孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求都是相同的，按照經(jīng)濟(jì)且滿足加工要求的原則，采用查表法得： 參考3表20-21，選用硬質(zhì)合金淺孔鉆。鉆頭

34、直徑D=30mm。 參考3表28-16，取進(jìn)給量f=0. 5mmr，切削速度v=13m/min。2.3.3確定切削力、切削扭矩、切削功率 根據(jù)選定的切削用量（主要指切削速度v及進(jìn)給量f），進(jìn)而確定切削力，作為選擇動(dòng)力部件（滑臺(tái)）及災(zāi)具設(shè)計(jì)的依據(jù)；確定切削扭矩，用以確定主軸及其它傳動(dòng)件（齒輪，傳動(dòng)軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動(dòng)電動(dòng)（一般指動(dòng)力箱）功率。 (1)鉆床工進(jìn)時(shí)的軸向力 75k g/m的鋼軌加工要求有三個(gè)螺栓孔，因?yàn)殂@床是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞給鉆頭，工進(jìn)時(shí)同步對(duì)鋼軌進(jìn)行鉆削加工，考慮受力相等的三個(gè)鉆頭，因此計(jì)算時(shí)選擇群鉆公式。 由3表28-6，軸向力計(jì)算公式為

35、：F=C式中：do-鉆頭直徑(mm)； f -進(jìn)給量(mm/r)； V-鉆削速度(m/min)； 其余為軸向力相關(guān)參數(shù)。 考慮加工鋼軌的材料有所不同，故公式中各項(xiàng)參數(shù)值有所不同，按75kg/m鋼軌計(jì)算，加工螺栓孔直徑為31mm，材料的抗拉強(qiáng)度不小于880MP，因此， 參考3表28-6，取、。 將各參數(shù)代入上式得，群鉆加工時(shí)軸向力為： 本機(jī)床共有三個(gè)鉆頭同時(shí)鉆孔，故鉆孔總軸向力為： F=3F=36.3KN (2)鉆床工進(jìn)時(shí)的轉(zhuǎn)矩 由3表28-6，鉆削轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式為： 式中：鉆削加工轉(zhuǎn)矩計(jì)算相關(guān)參數(shù)。 參考3表28-6，取C=0. 625、Y =0. 923、=0. 059、=1.1。 將各參數(shù)代

36、入上式得，加工時(shí)所需轉(zhuǎn)矩為：本機(jī)床工有三個(gè)鉆頭同時(shí)鉆孔，故鉆孔總鉆矩為： (3)鉆床切削功率切削速度與鉆頭直徑已選定，由公式可知，切削轉(zhuǎn)速為： 因此可估算的鉆床切削功率為：式中：p切削功率 T切削總轉(zhuǎn)矩2.34 選擇刀具結(jié)構(gòu) 鋼軌硬度為207255HBS，孔徑為31mm，鉆孔深度為20mm。刀具材料選擇硬質(zhì)合金，為了使工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、刃磨及更換方便，選擇標(biāo)準(zhǔn)30的硬質(zhì)合金淺孔鉆。其顯著優(yōu)點(diǎn)還在于淺孔鉆不會(huì)將孔鉆偏，且能加工出較低粗糙度和較高精度的圓度和圓柱度的孔。加工刀具的長(zhǎng)度應(yīng)保證加工終了時(shí)刀具螺旋槽尾端與導(dǎo)向套之間有3050mm的距離，以便排出切屑和刀具磨損后有一定的向前的調(diào)整量。該刀

37、具總長(zhǎng)133mm，工作部長(zhǎng)88mm。其他尺寸詳見(jiàn)3表20-21。 2.4鉆孔組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制 前面對(duì)三軸頭單工位同步鉆床的工藝方案、配置型式、結(jié)構(gòu)方案確定做了相關(guān)分析說(shuō)明，它是鉆床總體設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。下面以鉆床加工鋼軌具體說(shuō)明總體設(shè)計(jì)的另一個(gè)問(wèn)題：總體設(shè)計(jì)方案的圖紙表達(dá)形式“三圖一卡”設(shè)計(jì)。其內(nèi)容包括： 繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖、編制生產(chǎn)率卡。 2.4.1 被加工零件工序圖 被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示一臺(tái)組合機(jī)床完成的工藝內(nèi)容，如加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準(zhǔn)、夾具部位及被加工零件的材料、硬度、重量和在本道

38、工序加工前毛坯或半成品狀況的圖紙，它不能用用廣提供的圖紙代替，而是在原零件圖基礎(chǔ)上，突出木機(jī)床的加工的內(nèi)容，加上必要的說(shuō)明繪制成的。它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是制造、使用、檢驗(yàn)和調(diào)整機(jī)床的重要技術(shù)文什。鋼軌用鉆孔組合機(jī)床的被加工零件工序圖如2.2所示。 圖上主要內(nèi)容包括： 1)被加工零件的形狀，主要外廓尺寸和本機(jī)床要加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形位精度等技術(shù)要求，以及對(duì)上道工序的技術(shù)要求等。 2)本工序所選定的定位基準(zhǔn)、夾緊部位及夾緊方向。 3)加工時(shí)如需要中間向?qū)В瑧?yīng)表示出工件與中間向?qū)в嘘P(guān)部位結(jié)構(gòu)和尺寸，以便檢查工件、夾具、刀具之間是否相互干涉。 4)被加工零件的名稱、編號(hào)、材料

39、、硬度及被加工部位的加工余量等。圖2.2被加工零件工序圖 附注：1被加工零件名稱及編號(hào)：75kg/m鋼軌； 2材料及硬度：U71Mn， HBS207-255; 3工序名稱：鉆31mm孔；加工設(shè)備：鉆床。2.4.2加工示意圖 (1)加工示意圖的作用和內(nèi)容 加工示意圖是被加工零件工藝方案在圖樣上的反映，表示被加工零件在機(jī)床上的加工過(guò)程，刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對(duì)位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等，是刀具、夾具、多軸箱、電氣和液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇動(dòng)力部件的主要依據(jù)，是整臺(tái)組合機(jī)床布局形式的原始要求，也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需的重要文件。 圖2.3為組合機(jī)床上鉆削鋼軌腰部三個(gè)螺栓孔的加工示意圖。

40、圖2.3加工示意圖 在圖上應(yīng)標(biāo)注的內(nèi)容： 1)機(jī)床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程。 2)工件、夾具、刀具及多軸箱端面之間的距離等。 3)主軸的結(jié)構(gòu)類型，尺寸及外伸長(zhǎng)度，刀具類型，數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸，刀具、接桿、主軸之間的連接方式，刀具加工終了位置等。 (2)繪制加工示意圖之前的有關(guān)計(jì)算 1)刀具的選擇 刀具選擇考慮加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素。刀具的選擇前己述及，此處不在贅述。 2)初定主軸類型、尺寸、外伸長(zhǎng)度 因?yàn)檩S的材料一般選為45鋼或40Cr，調(diào)質(zhì)處理，其剪切彈性模量，剛性主軸許用扭轉(zhuǎn)角取。 由6表6-1-2，按扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算軸徑為： 式中：d軸最小直徑(m

41、m)； B系數(shù)，當(dāng)材料的剪切彈性模量G=8.lMPa，剛性主軸許用扭轉(zhuǎn)角取m時(shí)，B=2. 316。非剛性主軸，B=l. 948;傳動(dòng)軸，B=1.638 T軸所承受的轉(zhuǎn)矩(Nm)。 本設(shè)計(jì)中所有主軸直徑皆取d=40mm，由2表4-7，查得主軸外伸長(zhǎng)度為135mm，內(nèi)孔孔深129mm，D/d=67/48。 (3)確定加工示意圖的聯(lián)系尺寸 從保證加工終了時(shí)主軸箱端面到工件端面間距離最小來(lái)確定全部聯(lián)系尺寸，加工示意圖聯(lián)系尺寸的標(biāo)注如圖2.3所示。其中最重要的聯(lián)系尺寸即工件端面到多軸箱端面之間的距離（圖中的尺寸560mm），它等于刀具懸伸長(zhǎng)度、螺母厚度、主軸外伸長(zhǎng)度與接桿伸出長(zhǎng)度（可調(diào)）之和，再減去加工

42、孔深度和切出值。 (4)工作進(jìn)給長(zhǎng)度的確定 工作進(jìn)給長(zhǎng)度I應(yīng)等于工件加工部位長(zhǎng)度d與刀具切入長(zhǎng)度Lr和切出長(zhǎng)度Lc之和。 切入長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)工件端面誤差情況在510mm之間選擇，誤差大時(shí)取大值，因此取Lr=lOmm，切出長(zhǎng)度Lc=l/3d+(38)15mm，所以L=20+10+15=45mm?？紤]被加工鋼軌型號(hào)略有不同，此處取工作進(jìn)給長(zhǎng)度為60mm。 (5)快進(jìn)長(zhǎng)度的確定 考慮實(shí)際加工情況，在未加工之前，保證工件表面與刀尖之間有足夠的工作空間，也就是快速退回行程須保證所有刀具均退至遠(yuǎn)離夾具和工件而不影響工件裝卸。這里取快速退回行程為340mm，快退行程等于快進(jìn)與工進(jìn)行程之和，因此快進(jìn)長(zhǎng)度為280mm

43、。2.4.3機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 (1)聯(lián)系尺寸圖的作用和內(nèi)容 一般來(lái)說(shuō)，組合機(jī)床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用部件動(dòng)力箱、動(dòng)力滑臺(tái)、底座加上專用部件多軸箱、刀、輔具系統(tǒng)、夾具、液、電、冷卻、潤(rùn)滑、排屬系統(tǒng)組合而成。聯(lián)系尺寸圖用來(lái)表示機(jī)床各組成部件的相互裝配和運(yùn)動(dòng)關(guān)系，以檢驗(yàn)機(jī)床各部件的相對(duì)位置及尺寸聯(lián)系是否滿足要求，通用部件的選擇是否合適，并為進(jìn)一步開(kāi)展主軸箱、夾具等專用部件、零件的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。聯(lián)系尺寸圖也可以看成是簡(jiǎn)化的機(jī)床總圖，它表示機(jī)床的配置型式及總體布局。 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的內(nèi)容包括機(jī)床的布局形式，通用部件的型號(hào)、規(guī)格、動(dòng)力部件的運(yùn)動(dòng)尺寸和所用電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)、工件與各部件間的主要聯(lián)系尺寸，專用部件的輪廓

44、尺寸等。 鋸鉆聯(lián)合機(jī)床機(jī)床聯(lián)系尺寸圖如圖2.4。 (2)選用動(dòng)力部件 選用動(dòng)力部件主要選擇型號(hào)、規(guī)格合適的動(dòng)力滑臺(tái)、動(dòng)力箱。 1)滑臺(tái)的選用 通常，根據(jù)滑臺(tái)的驅(qū)動(dòng)方式、所需進(jìn)給力、進(jìn)給速度、最大行程長(zhǎng)度和加工精度等因素來(lái)選用合適的滑臺(tái)。 驅(qū)動(dòng)形式的確定 根據(jù)對(duì)液壓滑臺(tái)和機(jī)械滑臺(tái)的性能特點(diǎn)比較，并結(jié)合具體的加工要求、使用條件選擇。本機(jī)床選用常用的臥式HY系列液壓滑臺(tái)。 確定軸向進(jìn)給力 刀具工進(jìn)時(shí)產(chǎn)生總的軸向力由2.2.3計(jì)算出為36.3KN，但由于滑臺(tái)工作時(shí)，除了克服各主軸的軸向力外，還要克服滑臺(tái)移動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的摩擦力，以及慣性負(fù)載、背壓負(fù)載等。具體計(jì)算詳見(jiàn)本文第四章，此取其計(jì)算結(jié)果Fmax=43

45、.7KN。圖2.4機(jī)床聯(lián)系尺寸圖確定進(jìn)給速度 液壓滑臺(tái)的工作進(jìn)給速度規(guī)定一定范圍(0. 3320mm/s)內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)速，對(duì)液壓滑臺(tái)確定切削用量時(shí)所規(guī)定的工作進(jìn)給速度應(yīng)大于滑臺(tái)最小工作進(jìn)給速度的0.51倍；液壓進(jìn)給系統(tǒng)中采用壓力繼電器時(shí)，實(shí)際進(jìn)給速度應(yīng)更大一些。本系統(tǒng)中進(jìn)給速度為：v=nf=0.5mm/r138.0r/min=69.0mm/min.確定滑臺(tái)行程 滑臺(tái)的行程除保證足夠的工作行程外，還應(yīng)留有前備量和后備量。前備量的作用是動(dòng)力部件有一定的向前移動(dòng)的余地，以彌補(bǔ)機(jī)床的制造誤差以及刀具磨損后能向前調(diào)整，一般大于1020mm。后備量的作用是使動(dòng)力部件有一定的向后移動(dòng)的余地，為方便裝卸刀具，后備

46、量一般不小于4050mm。本系統(tǒng)前備量取為40mm，后備量取為80mm，所以滑臺(tái)總行程應(yīng)大于工作行程、前備量、后備量之和。 即：行程L> 340+40+80=460mm，取系列值L=500mm。 工作質(zhì)量計(jì)算液壓滑臺(tái)工作質(zhì)量包括滑臺(tái)組件、動(dòng)力箱、電機(jī)等，粗略估計(jì)總質(zhì)量為30t。 綜合上述條件，參考3表52-9，選擇液壓動(dòng)力滑臺(tái)型號(hào)為1HY50。名義尺寸500mm，工作進(jìn)給速度范圍32800mm/min，最大速度12m/min。其他尺寸詳見(jiàn)表述。 2)動(dòng)力箱的選用 動(dòng)力箱主要依據(jù)多軸箱所需的電動(dòng)機(jī)功率來(lái)選用，在多軸箱沒(méi)有設(shè)計(jì)之前，其功率可由下式估算： 式中：n多軸箱傳動(dòng)效率，加工黑色金屬時(shí)

47、=0.80.9，本機(jī)床加工合金鋼，取=0. 85。 動(dòng)力箱的電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)大于計(jì)算功率，并結(jié)合主軸要求的轉(zhuǎn)速大小選擇。因此，選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y180L-8的動(dòng)力箱，電機(jī)軸與支腳高度為180mm，動(dòng)力箱輸出軸至箱底面高度為220rnm。主要技術(shù)參數(shù)如下表： 電機(jī)型號(hào)電機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)電機(jī)功率(kw)額定轉(zhuǎn)矩(kN/m) Y180L-8 730 1 1 2 (3)確定裝料高度 裝料高度指工件安裝基面至機(jī)床底面的垂直距離。組合機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)中，推薦裝料高度為1060mm，但根據(jù)具體情況，如車(chē)間運(yùn)送工件的滾道高度、多軸箱最低主軸高度等因素，裝料高度可視具體情況在H=8501060mm之間選取，考慮運(yùn)送輥道

48、高度，本系統(tǒng)取裝料高度為800mm。 (4)中間底座輪廓尺寸 中間底座的輪廓尺寸要滿足工件加工及定位要求，又要考慮裝料高度、夾具及聯(lián)接方式，以及機(jī)床總體尺寸和位置關(guān)系。同時(shí)還應(yīng)考慮多軸箱處于終了位置時(shí)，多軸箱與夾具之間應(yīng)有適當(dāng)距離，以便于機(jī)床調(diào)整、維修；另外中間底座周邊應(yīng)有不小于70100mm的排屑或冷卻液回流槽。中問(wèn)底座長(zhǎng)度方向尺寸L，要根據(jù)所選動(dòng)力部件和夾具安裝要求來(lái)確定。一般可按下式計(jì)算： 式中:L加工終了位置時(shí)，多軸箱端面至工件端面間的距離。此選L=290mm，L=300mm; L多軸箱厚度，此多軸箱用90mm后蓋，厚度為325mm; L工件長(zhǎng)度，L=150mm; l滑臺(tái)與多軸箱重合長(zhǎng)

49、度，此為180mm; l加工終了位置時(shí)，滑臺(tái)前端至滑臺(tái)端面間的距離和前備量之和，此為40mm; 滑臺(tái)前端面與側(cè)底座端面距離，此為l10mm。 由此，計(jì)算中間底座長(zhǎng)度為： L= (310+290+2 x325+110) -2×(180+40+110) =700mm 取標(biāo)準(zhǔn)值L=710mm。 因此，參考3表52-14，中間底座采用平底座：Bz=710mm，Hz=710mm。 (5)確定多軸箱輪廓尺寸 標(biāo)準(zhǔn)通用多軸箱的厚度是一定的，臥式為325mm，立式為340mm。因此，確定多軸箱尺寸，主要是確定多軸箱寬度B和高度H及最低主軸高度向。本機(jī)床配置的多軸箱厚度取為325mm，寬度和高度按標(biāo)準(zhǔn)

50、尺寸中選取。 多軸箱寬度B、高度H的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關(guān)，可按下式確定：B=b+2b 式中：b工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離； b最邊緣主軸中心距箱外壁的距離； h工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離； h最低主軸高度； 為保證多軸箱有排布齒輪的足夠空間，推薦b >85140mm。 主軸箱最低主軸高度h須考慮到與工件最低孔位置（h=80. 4mm）、機(jī)床裝料高度( H=800mm)、滑臺(tái)滑座總高(h)等尺寸之間的關(guān)系而確定。對(duì)于臥式組合機(jī)床，h還要保證潤(rùn)滑油不致從主軸襯套處泄露，通常推薦h>85140mm。選取h=140mm。B=b+2b=350+2100=550mm

51、H=h十h+2b=0+140+2100=340mm 根據(jù)上述計(jì)算值，按主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，參考3表52-16，選擇動(dòng)力箱型號(hào)為1TD50A，主軸箱輪廓尺寸Bx×Hx=630mm×400mm。2.4.4生產(chǎn)率計(jì)算卡 生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映所設(shè)計(jì)機(jī)床的工作循環(huán)過(guò)程、動(dòng)作時(shí)間、切削用量、生產(chǎn)率、負(fù)荷率等技術(shù)文件，通過(guò)生產(chǎn)率計(jì)算卡，可以分析擬定的方案是否滿足用戶對(duì)生產(chǎn)率及負(fù)荷率的要求。計(jì)算如下： 切削時(shí)間： 式中：t機(jī)加工時(shí)間(S); l工進(jìn)行程長(zhǎng)度(mm)； v刀具進(jìn)給量(mm/s); t t死擋鐵停留時(shí)間。一般為在動(dòng)力部件進(jìn)給停止?fàn)顟B(tài)下，刀具旋轉(zhuǎn)515 r所需要時(shí)間。這里取15

52、r。 輔助時(shí)間： t=式中：l分別為動(dòng)力部件快進(jìn)、快退長(zhǎng)度(mm)； v快速移動(dòng)速度( rnm/s)； t夾具移動(dòng)時(shí)間(S)，一般為38s，此取5s; t裝卸工件時(shí)間(s)一般為3090s，此取90s。機(jī)床生產(chǎn)率： Q=3600/t=3600/(t+t) =3600/(126.5+106.2) =15.47件/h機(jī)床負(fù)荷率： = =92.82式中：Q機(jī)床的理想生產(chǎn)率（件/h）；A年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件），90萬(wàn)噸折合75kg/m百米鋼軌12萬(wàn)什；t年工作時(shí)間，三班制300工作日年工作時(shí)間t=7200h。根據(jù)組合機(jī)床的使用經(jīng)驗(yàn)，適宜的機(jī)床負(fù)荷率為= 0.80.95。 所以該負(fù)荷率滿足要求。最終確定本機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡如表2.1所示。表2.1 生產(chǎn)率計(jì)算卡圖號(hào)毛坯種類軋件被加工零件名稱75kg/m鋼軌毛坯重量約8000kg材料U71Mn硬度HBS207-255 工序名稱鋸切斷面，鉆螺栓孔 工序號(hào)序行程切削速度進(jìn)給量進(jìn)給速度工時(shí)s 號(hào)工步名稱mmmminmmrmmS工進(jìn)輔助l安裝工件52定位夾緊53鋸滑臺(tái)快進(jìn)4鋸鋼軌端而5鋸滑臺(tái)快退6鉆滑臺(tái)快進(jìn)2