第3章 相关数据的设计计算
3.1 组合机床的特点
（1）该机床采用了两台液压滑台，主轴箱和夹具均能够移动调整位置。当加工的工件高度及纵向长度有所改变时主轴上下移动，夹具可以在纵向移动适应所加工工件的改变，具有一定的柔性。
（2）夹具夹紧方式为液动联合斜楔及杠杆夹紧，操作方便且夹紧可靠。
组合机床的总体设计 总体布置
已知所加工工件的瓦槽宽度及深度有一定的公差要求，其公差等级分别为11级，< 12级。年产量要求大于30000件。针对该工件的结构特点，加工要求及生产率要求首先对机床进行总体的布置。
有加工的精度可知，此工序公差等级要求不高，可以选用移动夹具的组合机床；该工序为铣连杆盖瓦槽，考虑到工件的上下底面已加工过，且面积较大，定位较准确，选用上或下底面为主要定位面，且由于工件在被加工过程中，工件平放相对于垂直放置较容易排出切屑，所以综合考虑上述影响因素选用立式组合机床。
该工件的生产加工为大量生产，且工件的体积较小，采用一次加工多个工件的方案以提高生产率。
3.2 三图一卡的绘制
1、工序图的绘制
由零件图可知该工序主要保证的尺寸为瓦槽的宽度、深度及瓦槽至连杆盖一底面的长度。瓦槽的宽度及深度的精度有所选用的刀具保证。且工件的尺寸公差等级均较低，一般加工均能满足要求。
由于工件的底面面积较大，且已加工过，所以选用工件的底面为主要定位面，工件的两侧面为导向面，连杆盖同连杆体的结合面为止推面，在工件的被加工面附近夹紧，夹紧力垂直向下垂直于主要定位面。
工序图见图1。
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2、刀具布置图
已知所选用的组合机床为立式组合机床，工件加工过程中，主轴向下移动到达预定的位置，夹具带动工件进给。该工序为铣连杆盖瓦槽，且一次加工两个工件，瓦槽宽5mm，选用直径为68mm的三面刃铣刀。
铣床中常用的主轴结构为带7:24锥孔的空心主轴，主轴中的锥孔用于插入主轴中的锥柄定位。由估算轴颈列线图得知主轴的最小直径不小于22mm，参考相应主轴系列参数，选用主轴直径D/d为50/35，主轴的外伸量为115mm。
设计专用的铣刀杆，与主轴相配合，铣刀杆尾部为3号莫氏圆锥柄,直径为24mm。主轴，刀具，铣刀杆等之间的联系见刀具布置图。
该工序为铣连杆盖瓦槽，有零件图可知所选用的刀具直径为68mm，瓦槽的宽度为5mm，所以选用直径为68mm的三面刃铣刀。
动力部件的工作进给长度L工进=L1+L加工长+L2 式中，L加工长——工件加工部位的长度； L1——刀具的切入长度（一般取5-10mm)； L2——刀具的切出长度； L工进=4+5+0=9mm
动力部件的快速退回长度（即动力部件的工作行程）L快退； L快退= L快进+L工进
L快进——动力部件的快速引进长度；
取动力部件的快速引进长度为15mm，工进长度为9mm，所以 L快退=15+9=24mm
动力部件的总行程长度应大于等于工作行程长度、前倍量及后倍量之 和。
其中前倍量为动力部件尚可向前调节的距离，后倍量为刀具从铣刀杆中或刀具连同铣刀杆从主轴孔中取出所需要的轴向距离。工作行程即动力部件的快速退回长度。
由于采用主轴向下移动到达指定的位置，工件进给，所以对于夹具的总
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行程为24mm。刀具加工示意图见图2。 3、机床总图
机床的主要技术参数和动力参数的确定
有上可知，该工序尺寸公差要求并不高，一次铣削加工即可达到，所以采用一次加工的方式。已知所加工的工件的材料为40钢，硬度为163-219HBS，加工余量为6.3mm。
（1）刀具
所选用的刀具直径为68mm,由于加工槽宽为5mm,所以选用厚度为5mm，直径为68mm，齿数为16的三面刃盘铣刀。所选用的刀具材料为YT15。硬质合金的刀具的切削效率为高速钢刀具的5-8倍。其单位含钨量切除的金属量比高速钢约大5倍。所以选用的硬质合金材料的刀具可以有效的提高切削加工生产率，提高经济效益，并且有效的利用了资源。
（2）切削用量
参考关于三面刃盘铣刀的国家标准，选用该刀具的每齿进给量为0.08mm,则每转进给量为1.28mm/s,背吃刀量为5mm,查阅《切削加工简明设计手册》选择切削速度为1m/s.
以此计算切削力及切削功率 Fc =CpapxFafyFawuF/d0qFnwF
M=Fcd0/2*103 Pm=FcV/6*104
取值见下表
wF (mm) 0.1 qF (mm) 1.1 aP (mm) 3.3 ae (mm) 5 af (mm) 1.28 Cp (mm) 2450 xF (mm) 1.1 yF (mm) 0.8 uF (mm) 0.9 表3-1 参数表 经计算得Fc=260N M=28(N·m) Pm=0.2593Kw
P总=P/?
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P=2*Pm 所以P总=0.6482Kw 进给力f<260N
由于夹具和主轴箱均有液压滑台带动进给，其中带动主轴箱的液压滑台主要带动主轴箱在加工的过程中它上面刀具的上下移动，所以对于带动主轴箱的液压滑台主要要求有较大的行程。 综合上述数据所选用的通用部件为
1）液压动力滑台1HY25
台面宽250mm、台面长500mm；导轨形式：山—矩形；行程长250mm;
允许最大进给力8000N；快速行程速度为12m/min；工进速度为32--800mm/s。
液压动力滑台1HY25
台面宽320mm、台面长630mm、行程长400mm 2）齿轮传动动力箱TD25A
功率1.5Kw，转速940r/min,动力箱同动力滑台结合面尺寸长 为 320mm, 宽250mm. 3）配套通用部件
立柱底座CC25；滑台侧底座CC25.
已知夹具安装在侧底座上面的液压滑台上面，已知所选的侧底座的轮廓尺寸，对其进行验算。已知液压滑台的滑轨长度为790mm,侧底座长度为900mm.侧底座与底座相差80mm.则980-790-80=110mm.所以a=110mm，符合尺寸要求。
4、生产功率计算卡 （1）实际生产率Q1 Q1=A/K（件/小时）
A取30000，K取单班制2350小时 则Q1=A/K
=12.76（件/小时） （2）理想生产率Q
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Q=60/T单（件/小时）
T单—生产一个零件所需的时间（分）
T单=t切+t辅=（L1/Vf1+L2/Vf2+t停）+[(L快进+L快退）/Vfk]+t移+t装卸 L1，L2—分别为第I，第II工作进给量行程长度（mm) Vf1,Vf2 —分别为刀具第I，第II工作进给量（mm/min)
t停—通常指刀具在加工终了时无进给状态下旋转5-10转所需的时间 （分）
L快进，L快退—分别为动力部件快进，快退行程长度（mm) Vfk —动力部件快速行程长度一般取3-10min
t移 —直线移动工作台一次工位转换的时间，一般取0.1分 t装卸—工件装卸时间一般取0.5-1.5分 取L1为0.5mm, Vf1为1.28m/min, t停为0.1min, t装卸为0.5min. 则计算得T单 =4.6065min Q=60/4.60655 =13.03（件/小时） Q>Q1
（3）机床负荷率 ?=Q1/Q =12.76/13.03 =0.9793
功率计算卡见表1。
3.3 组合机床的主轴箱的设计
1、绘制主轴箱设计原始依据图
主轴箱的外轮廓尺寸为400*400，最低主轴至箱底平面的距离125mm,被加工零件与机床的相对位置，主轴的转速，转向等见主轴箱设计原始图。
2、选择主轴的结构形式
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连杆工艺及装备设计说明书
