辽宁工程技术大学毕业设计（论文）
序言
作为一种高效率的专用机床，组合机床在大批、大量机械加工生产中应用广泛。本次毕业将以组合机床总体结构和液压系统设计为例，介绍该组合机床设计方法和设计步骤，其中包括零件加工工艺路线、组合机床总体结构设计（三图一卡）、液压系统的工况分析、主要参数确定、液压系统原理图的拟定、液压元件的选择以及系统性能验算等。
组合机床是以通用部件为基础，配以按工件特定外形和加工工艺设计的专用部件和夹具而组成的半自动或自动专用机床。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。组合机床通常采用多轴、多刀、多面、多工位同时加工的方式，能完成钻、扩、铰、镗孔、攻丝、车、铣、磨削及其他精加工工序，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。液压系统由于具有结构简单、动作灵活、操作方便、调速范围大、可无级连读调节等优点，在组合机床中得到了广泛应用。
在我国，组合机床发展已有28年的历史，其科研和生产都具有相当的基础，应用也已深入到很多行业。是当前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额），完成钻孔、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，以及铣削平面和成形面等。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，还有多工位回转台式组合机床等；随着技术的不断进步，一种新型的组合机床——柔性组合机床越来越受到人们的青睐，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，并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机（清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线）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，是根据用户特殊要求而设计的，它涉及到加工工
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刘雷：轴承座（1）4×M5螺纹底孔加工专机总体结构、夹具及其液压系统设计
艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后，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，市场要求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，满足用户需求，真正成为刚柔兼备的自动化装备。
从2002年年底第21届日本国际机床博览会上获悉，在来自世界10多个国家和地区的500多家机床制造商和团体展示的最先进机床设备中，超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。据专家分析，机床装备的高速和超高速加工技术的关键是提高机床的主轴转速和进给速度。该届博览会上展出的加工中心，主轴转速10000～20000r/min，最高进给速度可达20～60m/min；复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。在零部件一体化程度不断提高、数量减少的同时，加工的形状却日益复杂。多轴化控制的机床装备适合加工形状复杂的工件。另外，产品周期的缩短也要求加工机床能够随时调整和适应新的变化，满足各种各样产品的加工需求。 然而更关键的是现代通信技术在机床装备中的应用，信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步提高，操作者可以通过网络或手机对机床的程序进行远程修改，对运转状况进行监控并积累有关数据；通过网络对远程的设备进行维修和检查、提供售后服务等。
在这些方面我国组合机床装备还有相当大的差距，因此我国组合机床技术装备高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向。
组合机床总体结构和液压系统设计过程如下:(1) 通过对零件的工艺性分析，确定机床的配置型式和结构方案以及切削力、切削转矩、切削功率及刀具耐用度最终完成组合机床总体结构设计和液压系统的设计；(2)利用CAD软件分别对各个部分的零件进行设计；(3)采用这样的设计方法可以减少了设计、计算、制图所需要的时间，缩短了设计周期，从多种方案中进行分析、比较，选出最优的方案，实现设计方案的优化，缩短了设计到生产的周期，提高了产品质量。
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1 零件机械加工工艺规程的制定
1.1 零件的作用
轴承座是用来支撑轴承的，固定轴承的外圈，仅仅让内圈转动，外圈保持不动，始终与传动的方向保持一致（比如电机运转方向），并且保持平衡；轴承座的概念就是轴承和箱体的集合体,以便于应用，这样的好处是可以有更好的配合，更方便的使用，减少了使用厂家的成本。至于形状，多种多样，通常是一个箱体,轴承可以安装在其中。
1.2 零件的工艺分析
零件的工艺分析，就是通过对零件图纸的分析研究，判断该零件的结构和技术要求是否合理，是否符合工艺性要求。找出主要技术要求和加工关键，研究零件加工过程中可能出现的问题及需要采取的措施，对图纸的完整性、技术要求的合理性提出意见，对不合理的部分提出修改意见，以保证能用经济合理的方法制造出符合质量要求的零件。通过对零件图的重新绘制，知原图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。总体说来，这个零件的工艺性较好。
1.3 零件的生产类型
1.3.1 生产纲领的计算
生产纲领[1]：企业根据市场需求和自生生产能力，在计划期内应当生产的合格品产量和进度计划。计划期若为一年，生产纲领则为年产量。
N=Qn（1+α）（1+β） (1-1)式中， Q—产品的年产量，台/年；
n—每台产品中该零件的数量，件/台； α—备品率，5%； β—废品率，2%；
零件的生产纲领可按式1-1计算，带入数据得
N=Qn（1+α）（1+β）=37000×2×1.05×1.02=79254件
取Q=80000件。
1.3.2 生产类型的确定
生产类型是指企业生产专业化程度的分类。主要依据产品大小、结构复杂程度及生产纲领而确定。根据表1-1选择生产类型为大批大量生产。生产类型不同，产品的制造工艺
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方法、所用的设备和工艺装备以及生产组织均不相同。
表1-1 生产类型与生产纲领的关系
Table1-1 relation between production type and production program
同类型零件的年产量/件
生产类型
重型（零件质量大于
2000kg）
单件生产 成批生
大批生产
产
大量生产 产品代表
>1000 轧钢机
>5000 柴油机
>50000 缝纫机
300~1000
500~5000
5000~50000
小批生产 中批生产
﹤5 5~100 100~300
中型（零件质量100~2000kg）
﹤20 20~200 200~500
轻型（零件质量小于
100kg） ﹤100 100~500 500~5000
1.4选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯零件图
1.4.1 确定毛坯的铸造方法
表1-2 铸件制造方法 Table1-2 the method for casting works
分类 砂型 铸
机器造型 造
高，但需要一套造型设备，费用较高，铸件重量受限制
大批大量生产中尺寸不大、
采用金属造型，其精度比砂型铸件的高，表面质量和力
金属型铸造
学性能较好，而且生产率高，但需一套专用的金属型
件
铸件金属组织致密，力学性能好，其外圆表面质量与精
离心铸造
度均较高，但内孔精度较低，需流出较大的余量
铜合金等旋转体铸件 大批大量生产的黑色金属、结构不太复杂的有色金属铸
手工木模
制造精度低，易受潮变形，故铸件精度低，加工余量大 批量较小，精度较低的铸件
造型
采用机械化代替手工操作，铸件精度和生产率有所提
一般用于中小尺寸的铸件
特点
适用场合
毛坯的选择是制定工艺规程中的一项重要内容，选择不同的毛坯就会有不同的加工工艺，采用不同设备、工装，从而影响零件加工的生产率和成本。毛坯选择包括选择毛坯
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类型和确定毛坯制造方法两方面，应全面考虑机械加工成本和毛坯制造成本，以降低零件制造总成本。该零件材料为铸铁，据表1-2选择生产类型为大批大量生产，可选择砂型铸造机器造型。
1.4.2确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差
毛坯余量指某一表面毛坯尺寸与零件设计尺寸之差，亦称毛坯总余量，包括毛坯的尺寸公差与机械加工余量。常用的铸件毛坯的尺寸公差与机械加工余量已有国家标准，按照标准即可确定。
a 铸件的公差等级 由于铸造方法是砂型铸造机器造型，铸件材料为灰铸铁，据表1-3选择公差等级为8级。
表1-3 大批量生产的毛坯铸件的公差等级
Table1-3 tolerance class of rough castings of mass production
公差等级CT
方法
钢
砂型铸造手工造型 砂型铸造机器造型
8~12
和壳型 金属型铸造 压力铸造
水玻璃
熔模铸造
硅溶胶
4~6
4~6
4~6
4~6
7~9
8~10 7~9
8~10 7~9
8~10
8~10 6~8 5~8
7~9 4~6
8~12
8~12
8~12
8~10
8~10
11 ~ 14
灰铸铁 11~14
铸 件 材 料 球墨铸铁 11~14
可锻铸件 11~14
铜合金 10~13
锌合金 10~13
b 机械加工余量等级 据表1-4，选定机械加工余量等级为F级。
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