《机械制造装备设计》2版 习题思考题解答 第8章 组合机床

8.1 什么是组合机床？其工艺特点是什么？由哪些主要零部件组成？有哪些配置形式？适用于什么生产模式？

答：1) 组合机床是由大量的通用部件和少量专用部件所组成的工序集中的高效率专

用机床。

2) 组合机床与通用机床、其它专用机床相比，具有下列工艺特点：

（1）组合机床上的通用部件和标准零件约占全部机床零、部件总量的70~80%，因此设计和制造的周期短，投资少，经济效果好。

（2）由于组合机床采用多刀加工，并且自动化程度高，因此比通用机床生产效率高，产品质量稳定，劳动强度低。

（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，又有专门厂成批制造，因此结构稳定，工作可靠，使用和维修方便。

（4）在组合机床上加工零件时，由于采用专用夹具、刀具和导向装置等，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。

（5）当被加工产品更新时，如采用其它类型的专用机床时，其大部分部件要报废。而采用组合机床时，其通用部件和标准零件可以重复利用，不必另行设计和制造。

（6）组合机床易于联成组合机床自动线，以适应大规模的生产需要。

3) 组合机床是由通用动力部件、专用部件、其他通用部件等部件组成。

4) 组合机床按组成组合机床的通用部件的大小，可分为两类：大型组合机床和小型组合机床。

大型组合机床的配置型式，可分为具有固定夹具的单工位组合机床、具有移动夹具有多工位组合机床和转塔式组合机床三类。

5) 组合机床是一种高效率专用机床，有特定的使用条件，不是在任何情况下都能收到良好的经济效益。

8.2 组合机床的通用部件分为哪几类？

答：按通用部件在组合机床上的作用，可分为下列几类： 1) 动力部件 2) 支承部件 3) 输送部件 4) 控制部件

5) 辅助部件

8.3 组合机床的通用部件的主参数用什么表示？主参数按什么规律排列？

答： 通用部件标准规定，动力滑台的主参数为滑座的台面宽度，其它通用部件的主参数，则用与其相配套的滑台主参数来表示，即以滑台为基础的通用部件体系。

主参数采用R10系列，其公比Φ=1.25，如：200、250、320…。主参数表示滑座的台面宽度名义尺寸的前两位数。

8.4 “1字头”滑台的导轨材料有哪些？导轨的热处理方式是什么？ 答：导轨材料有铸铁（A型）和镶钢的（B型）两种。 A型：材料为HT300, 高频淬火, 淬火硬度为42~48HRC。

B型：材料为镶钢导轨（T8、T10、CrWMn、GCr15等）, 高频淬火, 淬火硬度为

48HRC以上。

8.5 机械滑台有哪几种丝杠传动形式？

答：机械滑台有采用滚珠丝杆传动和采用铜螺母的普通丝杠传动的两种传动形式。

8.6 确定组合机床工艺方案的原则是什么？拟定工艺方案的步骤是什么？ 答：确定组合机床工艺方案的原则是：

1) 组合机床常用工艺方法能达到的精度和表面粗糙度 2) 粗、精加工分开的问题 3) 工序集中与分散的处理 4) 正确选择定位基准和夹压位置

拟定工艺方案的步骤是必须认真分析被加工零件图，并深入现场了解零件的形状、大小、材料、硬度、刚性、加工部位的结构特点、加工精度、表面粗糙度，以及现场所采用的定位、夹紧方法、工艺过程、所采用的刀具及切削用量、生产率要求、现场的环境和条件等等。如条件允许，还应广泛收集国内外有关技术资料，制定出合理的工艺方案。

8.7 被加工零件工序图与机械加工工艺学中的工序图有何异同？被加工零件工序图有什么作用，表示什么内容，如何绘制？

答：工序图的作用：

把需要在组合机床上加工的零件形状、尺寸、加工部位要达到的精度、定位基准、夹压点以及工件的材料、硬度等，在图纸上用特殊的符号简单明了表示零件的加工部位和要求。这样的图称为被加工零件的工序图。

零件的工序图在组合机床设计中占有重要地位。它是设计与维修组合机床的重要依据之一，也是制造、使用时检验和调整机床的重要文件。

工序图内容和画法：

工序图是在原有零件图的基础上加以简化和加上必要的标志和备注而制成的。 1）绘出零件的形状，主要外廓尺寸：绘出工件加工部位尺寸、结构，并注明精度、粗糙度以及技术要求等。绘出定位基准、夹压部位的有关视图，并注明夹压方向，注明工件的材料、硬度、重量、名称、编号。如前一工序为毛坯，则应标出毛坯精度、加工余量等。

2）在工序图上，零件的加工部位用粗实线表示，其余部分用细实线表示。

3）在工序图上，加工用的定位基准、夹压部件及方向，以及本机床加工需要保证的尺寸及精度用下列符号标出（所用的符号应在图上加以说明）：

定位基准用符号 表示；

夹压方向和夹压点用符号“↓”、“ ”表示； 辅助支承用符号 表示；

本工序加工要保证的尺寸用符号“□”表示。

4）各加工部位的位置尺寸，应由定位基准面标起，当定位基准与设计基准不重合时，应进行换算，有时也可以将工件的某一主要孔的位置尺寸从定位基准标起，而其它各孔的位置尺寸从该孔标起。当位置尺寸为不对称公差尺寸时应换算为对称公差尺寸，即使名义尺寸位于公差带的。

5）对于需要设置中间导向的工件，应将导向部位的结构、尺寸绘出，以便检查工件装进夹具时是否相碰，以及刀具通过的可能性。对精镗机床必须注明是否允许在镗孔表面留有退刀刀痕等。

机械加工工艺学中的工序图：在图上标明被加工表面、标出定位基准和装夹位置、列出工序尺寸及公差、写明工时定额等。它用于具体指导工人操作，是大批大量生产和中批复杂或重要零件生产的必备工艺文件。

8.8 加工示意图有什么作用，表示什么内容，如何绘制？ 答：1）加工示意图的作用

加工示意图是在工艺方案和机床方案初步确定的基础上绘制的。绘制时，首先应根据零件的加工精度、生产率等要求，选择合适的刀具结构、切削用量、夹具形式、工序间的加工余量、机床配置型式等；还应根据零件的结构特点和要完成的工艺内容确定刀具导向的结构形式和基本尺寸；还应根据主轴所传递的切削扭矩来选择主轴尺寸以及刀具、主轴与刀杆联结的结构等。上述这些工艺方案内容，基本上都要在加工示意图中反映出来。所以加工示意图是根据机床生产率和工序图的要求而拟定的机床工艺方案。它是刀具、夹具、多轴箱、电气、液压等部件设计的重要依据；是机床布局和机床性能的原始要求；也是将来机床试车、调整的重要文件。

2）加工示意图内容

(1）反映了机床的加工方法。

(2）表明机床主要部件（多轴箱、刀具、夹具等）和工件的相对位置与联系尺寸。例如，工件端面至多轴箱端面的距离、刀具刀尖至多轴箱端面的距离以及机床的中心等。

(3）表明刀具、刀杆和主轴的连接结构（接杆、浮动卡头）及尺寸；导向结构尺寸、配合精度及其联系尺寸。

(4）注出各主轴的切削用量。 (5）表明工件加工部位的结构和尺寸。

(6）表明机床动力部件的工作循环过程及工作行程长度。 (7）注明机床的使用条件，如加工时需要冷却、润滑等。 3）加工示意图的绘制方法

(1）加工示意图绘制成展开图。按一定比例以细实线绘出工件外形，加工表面用粗实线标出。

(2）主轴应从多轴箱端面画起，刀具画加工终了的位置。

(3）一些标准的通用结构，如钻头接杆、丝锥夹头、浮动卡头以及钻、镗主轴悬伸部分等可以不作剖视。对一些专用的结构则应考虑作剖视。

(4）每一工位同一面，同一多轴箱上结构相同的主轴只画一根，但须在主轴上标出轴号（要与工件的孔号对应）。

(5）在加工示意图中，主轴分布可以不按真实距离画，但如果加工的孔距很近或需要设置结构较大的导向装置时，则相邻两主轴必须严格按比例绘制，以便清晰地看出相邻刀具、导向、工具、主轴等是否干涉。

8.9 导向机构分为哪两类，什么是内滚式导向、外滚式导向？滚动导向适用于什么场合？

答：导向装置的结构型式有两种，即固定式导向和旋转式导向。在加工孔径不大于40mm或摩擦表面的线速度小于20m/min时，一般采用固定式导向。加工孔径较大或线速度大于20m/min时，一般采用的。

旋转式导向装置可分为内滚式导向和外滚式导向两种结构型式。滚动轴承安装在刀杆上的旋转式导向装置为内滚式导向装置, 中间导向套只作直线移动。滚动轴承内圈安装在中间导向套上, 中间导向套 不随主轴一起移动的旋转式导向装置为外滚式导向装置。

8.10 组合机床联系尺寸图的作用和主要内容是什么？

答：机床联系尺寸图主要是用来表示机床各组成部件之间的相互联系和运动关系；

检验各部件相对位置及尺寸联系是否能满足加工要求；通用部件的选择是否合适；同时它为进一步开展多轴箱、夹具等专用零部件设计提供依据，也是确定机床最大占地面积的指导图纸。

联系尺寸图有如下内容：

1）以适当数量的视图，按同一比例画出各主要部件的外廓和相关位置，表明机床的配置型式和布局。主视图的选择应与机床实际加工状态一致。

2）标出工件及各部件间主要联系尺寸及反映部件运动的尺寸，图上尽量减少不必要的线条和尺寸。

3）标出专用部件的轮廓尺寸，至于部件的详细结构不必画出，留在部件设计时完成。 4）为便于开展部件设计，需标注通用部件的规格、型号和电动机功率、转速，还需注明各部件的分组情况。

8.11 多轴箱传动设计与通用机床的主传动设计有什么不同，多轴箱设计原则是什么？ 答：多轴箱的传动系统设计，就是通过一定的传动链把动力箱输出轴（亦称多轴箱

驱动轴）传进来的动力和转速按要求分配到各主轴。是多轴箱设计中最关键的一环。

设计时的通用原则为：

1）在设计传动系统时，在保证主轴的强度、刚度、转速和转向的条件下，力求使主要传动件（主轴、传动轴、齿轮等）的规格和数量少、体积少，以达到整个多轴箱的体积小、重量轻、质量好和效率高的目的。

2）尽量用一根中间传动轴带动多根主轴。当齿轮中心距不符合标准时，可用变位齿轮

或略改变传动比的方法解决。尽量避免用主轴带动主轴，因为这会增加主轴的负荷。如遇到主轴之间的间距小，加工的孔径不大或切削负载小时，由于布置齿轮空间受到，为了减少中间轴，也可考虑用主轴兼作传动轴用。即用一根主轴带1~2根或更多根主轴。

3）设计转速图时，还应符合五项原则，但结合组合机床，传动比如何取与一般专机设计时有所差异。为了达到结构紧凑，多轴箱内的齿轮传动副的最佳传动比为。在多轴箱后盖内的第Ⅳ排或V排齿轮，根据需要，其传动比可以取大些，但一般不超过。齿轮齿数一般在17~70范围内选用。尽量避免升速传动。传动系统中升速要早，降速逐步下降可使结构紧凑。为了使主轴上的齿轮不要过分大，常常在最后一级采用升速传动。

4）粗加工切削力大，主轴上的齿轮尽量安排靠近前支承，以减少主轴的扭转变形。 5）在多轴箱内，同时具有粗、精加工主轴，最好将粗精加工的主轴分别由两条传动路线传动，以免影响加工精度。

另外，应注意与驱动轴发生关系的传动轴数不能超过两根，否则将给装配带来困难。

8.12 多轴箱传动系统设计的步骤是什么？ 答：多轴箱传动系统设计的步骤是：

1）将主轴划分各种分布类型 尽可能使之形成同心圆分布，用一根中间传动轴带多

根主轴。

2）确定驱动轴的转速、转向及其在多轴箱上的位置 驱动轴的位置，水平方向一般

在多轴箱的中间。如果多轴箱偏置，则位置就要视多轴箱的偏置情况而定。垂直方向由动力箱定。如果多轴箱较大，则采用电机直接装在多轴箱上的型式，驱动轴即电机轴。此时，驱动轴垂直方向位置主要考虑电机外廓不碰滑台。水平方向位置一般仍取在主轴箱对称中心线上。

3）用最少数量的齿轮和中间传动轴把驱动轴和各主轴连接起来

4）齿轮齿数的确定 在排列齿轮时，要注意先满足转速最低及主轴间距最小的那组

的主轴要求。在考虑传动轴的转速时，应使中间轴的转速尽量高一些，这样扭矩小，同时也便于使驱动轴和其它传动轴连接的传动比不致太大。在已知两轴的位置和转速后，可求出齿轮的节圆半径，从而得出齿数。如有差别时，可采用变位齿轮。

5）手柄轴位置的安排 手柄轴应尽量高一些，安排在靠近工人操作位置，其周围应

有较大的空间，每次扳动角度不小于60o。

6）润滑油泵的安排 油泵轴应尽量靠近油池，使油泵离油面高度不大于400~500mm.

油泵轴的转速根据工作条件而定。

8.13 多轴箱主视图的作用是什么？怎样绘制？

答：主视图主要用以表明多轴箱的传动系统、齿轮排列位置、附加机构及润滑油泵的位置，润滑点的配置，手柄轴的位置和各轴的编号。因此，只要在原来设计的传动系统图基础上，加上润滑系统、轴的编号即可。画出多轴箱轴廓（宽×高），注上多轴箱联系尺寸（驱动轴的水平和垂直方向位置尺寸及最低主轴高度尺寸）。齿轮传动系统用点划线画出所有啮合齿轮的节圆，用罗马数字在啮合处标出齿轮啮合的排数。齿轮的模数及齿数标在啮合位置的附近。主轴用实线双圆表示。标注出主轴驱动轴，润滑泵轴的转向及转速等，便构成主视图。

8.14 多轴箱展开图的作用是什么，怎样绘制？

答：1）展开图主要表示各轴装配关系，主轴、传动轴、齿轮、隔套、防油套、轴承

等的形状和相对位置，图中各零件的轴向尺寸要按比例画出；各轴径向可不按传动关系和展开顺序画。图中必需注明齿轮排数，轴的编号、直径和规格。

2）对结构相同的同类型主轴和传动轴可只画一根，在轴头上注明相同轴的轴号即可。

对于轴向装配结构基本相同，只是齿小及排列位置不同的两根（或两组）轴，可以合画在一起，即轴心线两边各表示一根（或一组）轴。

3）展开图上应完整地标注多轴箱的厚度尺寸和厚度有关的尺寸，主轴外伸部分长度

及内、外径。