组合机床总体设计

第二节 组合机床总体设计
3.合理实施工序集中 工序集中 指运用多种刀具，采用多面、多工位和复 合刀具方法，在一台机床上对一个或几个零件完成多个工
序过程，以提高生产率。
（1）注意工序集中带来的问题
◆ 导致机床结构复杂，刀具数量增加，调整不方便，可靠性降 低，影响生产率的提高。 ◆ 导致切削负荷加大，造成工件刚性不足、工件变形而影响加 工精度。
第二节 组合机床总体设计
（2）合理考虑工序集中
① 将相同工艺内容的工序集中在同一台机床或同一工位上加 工。如：将箱体零件的大量螺孔攻丝工序集中在一台攻丝机床上， 不与大量钻、镗工序集中在用一台机床上进行，使机床结构简单。 ② 箱体零件上有相互位置精度要求的孔时，孔加工应集中在 一台机床上一次安装完成加工。（粗、精加工） ③ 工序集中要保证零件能在较大的切削力、夹紧力作用下不 变形，即在提高生产率的同时保证加工精度。
箱体类零件是机械加工工序
多，精度要求高的零件。特别是 有较多高精度的孔需要加工。
通常采用“一面两孔” 作定位基准。
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① “一面两孔”定位基准的优点
◆ 可消除工件的6个自由度，工件得到可靠的定位。 ◆ “一面两孔”可同时加工工 件5个表面，利于提高各面上孔的
位置精度。
◆ “一面两孔”可作粗、精全部 工序的定位基准，达到整个工艺过程 的基准统一。实现夹具通用化。 ◆ “一面两孔”易实现自动化定位、夹紧。
确定机床配置
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2. 工件结构的影响
工件结构的影响 指工件的形状、大小和加工部位特点等影响。 （1） 外形尺寸和重量较大的工件，一般应采用固定夹具的单 工位组合机床。
（2）多工序的中、小型零件，一般应采用移动夹具的多工位组
合机床。 （3）箱体孔中心线与水平定位基面平行，且需由一面或几面加 工，应采用卧式组合机床。 （4）工件孔深且直径大，且孔中心线与水平定位基面垂直，应 采用立式组合机床。
第二节 组合机床总体设计
1.选择合适、可靠的工艺方法 （1）考虑被加工零件的加工精度和加工工序
① 精度为H7的孔加工，工步数应设为3~4个，对于不同尺寸的 孔径，须采用不同的工艺方法（如镗孔或铰孔）。 ② 当孔与孔间有较高位置精度要求（误差≤0.05mm）时，应 在一个安装工位对所有孔同时进行最终精加工。 ③ 如果箱体件的同一轴线上几个孔的同轴度要求较高（同轴 度误差≤0.05mm），则最后精加工应从一面进行。
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3. 机床使用条件的影响
（1）车间内零件输送线的高度直接影响机床装料高度。当工件 输送穿过机床时，机床应设计成通过式，配置不能超过三面。 （2）生产线的工艺流程方向，机床在车间的安装位置，都会影
响机床的配置方案。
（3）工厂缺乏制造、刃磨复合刀具的能力，制定方案应避免采 用复合刀具，考虑增加机床工位以及采用普通刀具分散加工。 （4）炎热地区会影响液压油的性能，使用液压传动滑台可能造 成机床进给运动不够稳定，应考虑采用机械传动的滑台进給机床。
影响加工精度。 ③ 加工箱体多层壁同轴线的等直径孔，应在一根镗杆上安装 多个镗刀进行镗削，退刀时，要求工件（夹具）“让刀”，镗刀头
周向定位。
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（3）考虑被加工零件的生产批量及生产效率
零件生产批量是决定按单工位、多工位、自动线，还是按中、 小批生产特点设计组合机床的重要因素。 ① 零件的生产批量越大，工序安排一般趋于分散，且粗、半 精、精加工分别在不同机床上完成。 ② 中、小批量生产，则力求减少机床台数，尽量将工序集中
在一台（多工位）或少数几台机床上加工。
（4）组合机床的工艺范围所能达到的加工精度
组合机床加工铸铁或钢件的主要工序能达到的精度和表面粗糙 度可查阅设计手册。
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2.合理安排粗、精加工
首先分析零件的生产批量、加工精度、技术要求，再合理安排 粗、精加工工序。 （1）零件批量大或加工精度较高，粗、精工序应分开
第二节 组合机床总体设计
④ 加工精度为H6、Ra0.4μm的孔时，机床须采取主轴高速、 低进给量（f≤0.01mm/r)的加工方法，以尽量减小切削力和消除主
轴振动。机床常采用皮带转动的精镗头，主轴设有卸载装置，进給
采用液压增稳系统。 ⑤ 加工精度为H6~H7、直径为Φ80~Φ150mm的气缸孔时 ， 由于气缸孔间距小，不便安装导向，且需立式加工，切屑容易落入 下导向套，造成导向精度变差。此时，应采用立式刚性主轴结构，
第二节 组合机床总体设计
组合机床总体设计的内容和步骤
一、制定工艺方案
二、确定机床配置型式及结构方案 三、“三图一卡” 设计
第二节 组合机床总体设计
一、制定工艺方案
分析被加工零件图纸，根据组合机床各种工艺方法能达到的加 工精度和技术要求，解决零件是否可以利用组合机床加工以及采用
组合机床加工是否合理等问题。综合考虑影响制定零件工艺方案、
不采用结构复杂的浮动主轴带导向加工。
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（2）考虑被加工零件的材料、硬度、加工部位的结
构形状、零件刚性和定位基准面
① 同样精度的孔，加工钢件一般比加工铸铁件的工步数多。 ② 加工薄壁易振动的工件或刚性不足的工件，安排工序不能
过于集中，以避免加工表面多而造成工件受力大、共振及发热变形
第二节 组合机床总体设计
（2）非箱体类零件定位基准的选择
① 对曲轴、连杆、转向器壳、拔叉等零件，采用以外圆柱体 为定位基准， 以 V形块为定位元件。 V形块夹角取 90~1200。
② 对法兰类零件，采用一个孔（或外圆）及一个平面为定位
基准。
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（3）选择定位基准的原则
① 基准重合原则——尽量选择零件的设计基准作为 组合机床加工的定位基准。 但有时必须改用其它面作为定位基准，如图：
机床配置型式、工艺装备的各种因素。完成如下内容：
确定零件在组合机床上合理可行的加工方法（安排工序及流程，
选择加工的定位基准及夹压方案）、确定工序间加工余量、确定刀
具的结构型式、数量及切削用量等。 重点介绍：1. 选择合适、可靠的工艺方法；2 . 合理安排粗、 精加工；3. 合理实施工序集中；4. 合理选择定位基准及夹压点。
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③ 定位稳定原则——尽量选择已加工的较大平面为 定位基准。且定位基准不可选在铸件或锻件的分型面上。 ④ 辅助支承 对于不具备理想
定位基准的零件而专门设置的支
承。以防止工件加工时变形和振 动，增加定位稳定性，以承受较 大的切削力。
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（4）确定夹压位置应注意的问题
第二节 组合机床总体设计
④ 大量的钻、粗镗工序应分开 ◆ 钻孔、镗孔直径相差很大，会使主轴转速相差较大，导致 多轴箱传动链复杂。 ◆ 钻孔产生很大轴向力，会使工件变形而影响镗孔精度； ◆ 粗镗孔振动较大，影响钻孔加工，造成小钻头折断。 ⑤ 铰孔、镗孔工序应分开 铰孔是低速大进给量切削，镗孔是高速小进给量切削。会影响
制定工艺方案
第二节 组合机床总体设计
二、确定组合机床的配置形式和结构方案
在确定工艺方案的基础上，确定机床的配置形式。影响机床的 配置形式的因素有加工精度、工件结构及机床使用条件等。
1. 加工精度的影响
（1）根据零件加工精度，考虑采用固定夹具的单工位还是移动
夹具的多工位组合机床。
（2）根据工件各孔的位置精度高低，考虑是否采用在同一工位 上，一次安装对工件各孔同时精加工。
零件设计以顶面A为 设计基准。为方便加工曲
轴孔、凸轮轴孔需安装中
间导向，常改用底面C 作 为加工基准。
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② 基准统一原则——尽量在各加工机床上采取共同
的定位基面，加工零件不同表面的孔或对同一孔完成不同
工序。
但有时个别工序不采用统一基准也为合理。例如： 结论 定位基准由 底面改用顶面后，夹紧 力方向与工件重力方向 一致。减小了夹压力， 使夹具结构简单，加工 稳定性提高。
切削用量的合理选择和多轴箱传动结构的简化。
⑥ 工序集中应考虑多轴箱轴承结构、设置导向需要，否则造
成机床、刀具调整不便，工作性能、生产率降低。
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4. 合理选择定位基准及夹压点
合理的加工定位基准，是确保加工精度的重要条件，有利于最
大限度的集中工序和提高生产率。
（1）箱百度文库类零件定位基准选择
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② “一面两孔”定位基准的要求
◆ 定位平面的平面度允差一般为 0.05~0.08 mm，表面粗糙度 一般为Ra1.6~3.2 μm。 ◆ 定位销孔为H7精度，两销孔中心距L 尽量大一些，其公差 为±0.03~0.06mm（或为工件公差的1/3~1/5）。 ◆ 不可选择零件上直径太小的孔 为定位销孔。如果定位销太细，输送工 件时，易受工件碰撞变形而破坏定位。 销孔的直径可根据箱体的大小及 质量来选择。
① 保证零件夹压后定位稳定 即夹压力 要足够，夹压点布置使夹压合力落在定位平
面内。
② 尽量减少和避免零件夹压后的变形 ◆ 加工刚性差或高度较高的箱体零件，应使夹压力尽可能沿 着箱体墙壁和肋，直接对准定位支承。 ◆ 对局部刚性差的零件，应适当增加辅助支承或采用多点夹 压方法，使夹压力分布均匀，减少夹压变形。
◆ 工件能得到较好的冷却，利于减少热变和内应变的影响。
◆ 避免粗加工振动对加工精度、表面粗糙度的影响。 ◆ 利于精加工机床保持持久地精度。
◆ 机床结构简单，便于维修、调整。
（2）零件批量不大，如能保证加工质量，粗、精加工可集中 零件的粗、精加工集中在一台机床上，可减少机床台数，提高 其负荷效率。但最大切除余量和最后精加工工序应分开。