1 绪论1.1 课题的来源在国内外组合机床已发展成为一个新兴的工业部门。
由于技术、经济、生产上的原因，早在50年代已经迅速发展并具有专门经营这项业务的企业。
在技术上，由于传统的普通机床精度低、并且不能同时加工同一零件，导致生产效率低。
而社会生产力的巨大发展要求制造技术向高精度与高效率方向前进。
而组合机床是以通用部件为基础，配以少量专用部件，对一种或若干种工件按预先确定的工序进行加工的机床。
它能对工件进行多刀、多轴、多面、多工位、同时加工。
采用组合机床即能提高生产率又能提高加工精度。
在经济上，如果就设备以淘汰的形式更换为新设备则耗资巨大，很不经济，而采用组合机床加以现代化，为中小型企业和大企业创造了可观的经济效益。
在生产上，组合机床最适合多品种，中小批量生产，很符合现代化机械制造业的生产需要。
就本课题的国内外概况而言，我国是拥有上百万台机床的国家，要在短时间内实现机床多方位加工和高效率、高精密、设备的更新，国情上讲全面更新是不大可能的，组合机床的设计就以成为一个重要的研究方向。
因此组合机床的设计加以自动化将会使得我们的国家的制造业迅速发展。
在组合机床设计中引入了微机，不但技术上具有先进性，同时应用上也比传统的机床有了较大的通用性和可用性。
1.2 指导思想组合机床是以通用部件为基础，配以少量专用部件，对一种或若干种工件按预先确定的工序进行加工的机床。
它能对工件进行多刀、多轴、多面、多工位、同时加工。
在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及滚压等工序，随着组合机床技术的发展，它能完成的工艺范围日益扩大。
组合机床所使用的通用部件是具有特定功能、按标准化、系列化原则设计、制造的组合机床基础部件。
每种通用部件有合理的规格尺寸系列，有适用的技术参数和完善的配套关系。
组合机床设计应根据机床的性能要求配套液压、气压和电控等系统。
主要技术参数1.加工要求：汽车变速器上盖孔2-φ8.5H10和孔4-φ8.52.工件材料：HT200 190—241HBS3.生产纲领：6万件/（单班制）2组合机床总体设计方案2.1计步组合机床的设骤2.1.1 组合机床的特点组合机床是以通用部件为基础，配以少量专用部件，对一种或若干种工件按预先确定的工序进行加工的机床。
它能够对工件进行多刀、多孔等同时加工。
在组合机床自动生产线上可以完成一系列的切削加工工序。
组合机床及其自动生产线所使的通用部件是具有特定功能，按标准化、系列化通用化原则设计、制造的组合机床基础设计部件。
每种通用部件有合理的规格尺寸系列，有适用的技术参数和完善的配套关系。
组合机床以其独特的特点在现代化的生产中占有重要的地位，其特点如下：2.1.1.1组合机床上的通用部件和标准部件占全部机床零部件总重量的70％— 80％，因此设计周期短，经济效益好。
2.1.1.2 由于组合机床上采用多刀加工，机床自动化程度高，因此生产率高，产品质量稳定，劳动强度低。
2.1.1.3 组合机床的通用部件是经过周密设计和长期生产实践考验的，又有专门厂家成批生产，它与一般专用机床比较，其结构稳定，工作可靠，使用和维修方便。
2.1.1.4 组合机床加工零件，由于采用专用夹具、组合刀具和导向装置等，产品加工质量靠工艺装备保证，对操作工人的技术水平要求不高。
2.1.1.5 当机床被加工的产品更新时，专用机床的大部分部件要报销。
组合机床的通用部件是根据国家标准设计的，并等效于国家标准，因此其通用部件可以重复使用，不必另行设计和制造。
2.1.1.6 组合机床易于联成组合机床自动线，适用于大规模和自动化生产需要。
本次设计的主要是为了使我们通过对组合机床的设计，对其结构及工作原理有个初步了解。
同时经过设计完成组合机床达到加工工件的目的。
在设计过程中需要查阅多种设计手册，对各种设计手册也有了一定了解，对以后走上工作岗位有很大的帮助，对以往所学的理论知识也是一个巩固，把所学与实践相结合起来。
本次设计主要是为了钻汽车变速器上盖2-Φ8.5孔和4-Φ8.5孔，年生产汽车变速器上盖6万件，单班生产。
2.1.2拟定方案阶段2.1.2.1 制定工艺方案制定工艺方案是设计组合机床最重要的一步。
工艺方案制定得是否正确，将决定机床能否达到“体积小，重量轻，结构简单，效率高，质量好”的要求。
为了使工艺方案制定的合理、先进必须认真分析被加工零件的图纸，全面了解被加工件的结构特点加工部位尺寸精度表面粗糙度和技术要求，定位夹紧方式，工艺方法和加工过程所采用的刀具、辅具，切削用量情况及生产率要求等，分析其优缺点，总结设计、制造、使用单位和操作者丰富的实践经验，以求理论联系实际，从而确定零件在组合机床上的工艺内容及方法，决定刀具种类、结构形式、数量及切削用量等。
本设计为组合机床钻孔的设计。
加工后的表面粗糙度为Ra12.5。
工件的材料为HT200，硬度为190—241HBS。
工件的生产纲领是每年6万件，单班生产。
采用标准的锥柄麻花钻，用接杆将其连接在主轴上。
工件为汽车变速器上盖，钻Φ6.7孔和4—Φ7孔，采用一面两孔的定位方式，根据汽车变速器上盖的形状，采用机械夹紧。
2.1.2.2 确定机床的工艺方案，确定机床的配置型式，并定出影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案。
既要考虑能实现工艺方案，以确保零件加工精度，技术要求及生产率；又要考虑机床操作方便可靠，易于维修，且润滑冷却排屑情况良好。
2.1.2.3 总体设计——三图一卡在本设计选定工艺方案并确定机床配置型式、结构方案后，进行方案图纸设计。
这些图纸包括：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。
在总设计过程中，应先设计机床的夹具方案，画出夹具方案草图，然后确定多轴箱的轮廓尺寸，从而确定了机床各部分间的尺寸。
2.1.3技术设计阶段本设计要求只绘制多轴箱装备图，根据已确定的工艺和结构方案，按照加工示意图和机床联系尺寸图的尺寸和主轴、传动轴的分布形式的设计及通用部件的选择，绘制多轴箱等装配图。
2.1.4 工作设计阶段本设计要求绘制被加工零件的工序图加工示意图机床联系尺寸图及多轴箱装配图。
还要求编制机床设计说明书，并附一关于机械方面的外文翻译。
2.2组合机床方案的制定组合机床是针对被加工零件的特点及工艺要求，按高度集中工序原则设计的一种高效率专用机床。
设计组合机床前，首先应根据组合机床完成工艺的一些限制及组合机床各种工艺方法能达到的加工精度、表面粗糙度及技术要求，解决零件是否可以利用组合机床加工及采用组合机床加工是否合理。
如果确定零件可以利用组合机床加工，那么，为使加工过程顺利进行，并达到要求的生产率，必须在掌握大量的零件加工工艺资料基础上，统盘考虑影响制定零件工艺方案、机床配置型式结构方安的各种因素及应注意的问题。
经过分析比较，以确定零件在组合机床上合理可以的加工方法、确定工序间加工余量选择合适的切削用量相应的刀具结构确定机床配置型式等，这些便是组合机床方安的主要内容。
2.2.1影响组合机床方案制定的主要因素2.2.1.1 被加工零件的加工精度和加工工序被加工零件需要在组合机床上完成的加工工序及应保证的加工精度，是制定机床方案的主要依据。
采用刚性主轴结构方案时，必须根据被加工零件的材料加工部位的特点及加工精度要求来选择主轴结构型式及数据参数，以使主轴有足够的刚性及抗振性。
还必须布置好刀具位置，以减少切削径向力在加工过程中产生的振动。
2.2.1.2 被加工零件的特点本设计的被加工零件的材料是HT200，它的硬度为190—241HBS，加工的过程是钻孔，孔的表面粗糙度为Ra12.5。
工件采用一面双销定位。
这些对机床工艺方案制定有着重要的影响。
同样精度的孔，因材料硬度的不同，其工艺方案也不同，如钢件一般比铸铁件的加工工步数多。
2.2.1.3 被加工零件的生产批量零件的生产批量是决定采用单工位、多工位或自动线，还是按中小批生产特点设计组合机床的重要因素。
本次设计的批量为6万件每年，所以采用按中小批量设计组合机床。
2.2.1.4机床使用条件2.2.2 制定工艺方案工艺应考虑的问题2.2.2.1 组合机床常用工艺方法能达到的精度及表面粗糙度由于被加工零件的精度要求加工部位尺寸、形状特点、材料、生产率要求不同，设计组合机床必须采用不同的工艺方法和工艺过程。
根据对我国使用的组合机床的调查，加工铸铁件的某些主要工序所能达到的精度和表面粗糙度如下述，可供制定时参考。
孔的尺寸精度钻孔加工孔径在Φ40mm以下，一般为实心铸件扩、铰工序之前钻削底孔或螺纹底孔，精度可达IT10—IT11，表面粗糙度Ra6.3—12.5μm。
见《组合机床设计》P50表3—22.2.2.2 确定工艺方案的原则及注意问题粗、精加工工序的安排必须根据零件的生产批量、加工精度、技术要求进行全面分析，按照经济地满足加工要求的原则，合理解决加工工序的安排。
不要不分具体情况而一律粗、精加工分开或粗、精加工工序的做法。
由于本次设计只有一道工序，为粗加工工序，不用考虑工序的安排问题。
2.2.2.3制定工艺方案时孔中心距的问题在确定组合机床完成工艺时，要考虑可同时加工最小孔间中心距。
由于主轴箱的主轴结构和设置导向的要求，以及保证必须的加工精度和工作可靠的要求，组合机床钻孔对于通用的主轴箱，其最小中心距为24mm。
本次设计的中心距为55mm，所以主轴箱为通用主轴箱。
2.2.2.4定位基准及夹紧点选择组合机床是针对某种零件或零件某道工序而设计的。
正确选择加工用的定位基准，是确保加工精度的重要条件，同时也有利于实现最大规模的集中工序，从而收到减少机床台数的效果。
选择定位基准的原则及应注意的问题应尽量选择零件设计基准作为组合机床加工的定位基准，这样可减少基准不符的误差，保证加工精度。
但在某些情况下，却必须该用其它面作定位基准，如组合机床经常加工的各种发动机汽缸体，其顶面为主要安装基准，即设计基准。
选择定位基准应确保工件定位稳定。
尽量采用以加工的较大平面为定位基准，这对于精加工尤为重要。
在不得以的情况下，才选那些与加工表面有一定关系的、经过仔细清理平整的毛面作为定位基准。
切记，定位基准不可选在铸铁或铸件的分型面上，也不要选在有铸孔的部位，否则将影响定位精度。
统一基面原则。
即在各台机床上采用共同的定位基面来加工零件不同表面上的孔或对同一表面上的孔完成不同的工序，这对工序多的箱体类零件尤为重要。
当被加工零件不具备理想的定位基准，或者工件刚性不足时，为防止加工时工件变形，振动而影响加工精度，可在机床上设置辅助支撑，以增加定位稳定性和承受较大的切削力。
确定夹压位置应注意的问题在选择定位基面同时，要相应决定夹压位置。
此时应注意的问题是：保证零件夹压后定位稳定；尽量减少和避免零件夹压后变形，消除其对加工的影响。