《机械制造装备设计》第八章组合机床设计
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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。
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 切削用量的合理选择和多轴箱传动结构的简化。
机械设计制造及其自动化
机械制造装备设计
第八ห้องสมุดไป่ตู้8.4 组合机床总体设计
一、概述 二、工艺方案的制定 三、确定机床配置型式及结构方案 四、“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、 机床配置型式、工艺装备的各种因素。完成如下内容：
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。
通常采用“一面两孔” 作定位基准。
第二节 组合机床总体设计
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。
第二节 组合机床总体设计
（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。
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。
第二节 组合机床总体设计
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， 不采用结构复杂的浮动主轴带导向加工。
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。
第二节 组合机床总体设计
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）箱体类零件定位基准选择
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。
第二节 组合机床总体设计
（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 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。
◆ “一面两孔”易实现自动化定位、夹紧。
第二节 组合机床总体设计
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）。
（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。
第二节 组合机床总体设计
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 ◆ 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。
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）
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。
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 切削用量的合理选择和多轴箱传动结构的简化。
机械设计制造及其自动化
机械制造装备设计
第八ห้องสมุดไป่ตู้8.4 组合机床总体设计
一、概述 二、工艺方案的制定 三、确定机床配置型式及结构方案 四、“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、 机床配置型式、工艺装备的各种因素。完成如下内容：
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。
通常采用“一面两孔” 作定位基准。
第二节 组合机床总体设计
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。
第二节 组合机床总体设计
（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。
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。
第二节 组合机床总体设计
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， 不采用结构复杂的浮动主轴带导向加工。
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。
第二节 组合机床总体设计
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）箱体类零件定位基准选择
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。
第二节 组合机床总体设计
（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 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。
◆ “一面两孔”易实现自动化定位、夹紧。
第二节 组合机床总体设计
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）。
（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。
第二节 组合机床总体设计
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 ◆ 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。
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）
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。