【正文】 K ：切削特點，取 K =；33 K ：夾緊力的穩(wěn)定性，取 K =；4 4 K ：夾緊時的位置，K =；55 20 K ：僅有力矩使工件回轉時工件與支承面的接觸情況，取 K =。6 6 K=K K K K K K K0123456 = = 查文獻[3]表 334 摩擦系數(shù) 、 均為 該方案定位原理：選底面為定位基準面，用定位塊與底面接觸，同時用兩個活動手柄旋緊螺釘定位，上面使用寬頭移動壓板進行機械夾緊。 夾緊裝置的其他結構設計鏜模支架和底座均為鏜模主要零件，支架供安裝鏜套和承受切削力的作用。鏜模底座承受包括工件、鏜桿、鏜套、鏜模支架、定位元件和夾緊裝置等在內的全部重量以及加工過程中的切削力。因此，支架和支座的剛性要好，變形要小。主要方式如下：1) 在底座上用螺釘緊固 為是支架有較好的剛性，取支架裝配基面寬度沿孔軸線方向尺寸為 160mm，以保證不小于 的二分之一；H2) 支架的厚度取 25mm3) 為保證底座有較好的剛性，底座厚度尺寸選為 120mm，以保 = ： ；LH5174) 為增強剛性，底座應采取筋條，筋條取為 底座厚度取為 10?2m25mm，筋條取為 20mm； 5) 底座上的找正基面的平行度為 。 21 4. 組合機床總體設計 組合機床的設計步驟組合機床一般都根據(jù)合用戶簽訂的設計、制造合同進行設計的。合同中規(guī)定了具體的加工對象、加工內容、加工精度、生產(chǎn)率要求、交貨日期及價格等主要的設計原始數(shù)據(jù)。在設計過程中，應盡量做到采用先進的工藝方案；正確選擇組合機床通用部件及機床布局型式；要十分注意保證加工精度和生產(chǎn)效率的措施以及操作使用方便性，力爭設計出技術上先進、經(jīng)濟上合理和工作可靠的組合機床。組合機床設計的步驟大致如下。 調查研究調查研究的主要內容包括以下幾個方面：，研究其尺寸、形狀、材料、硬度、重量、加工部位的結構及加工精度和表面粗糙度要求等內容。，全面細致的調查使用單位車間的面積、機床的布置、毛坯和在制品流向、工人的技術水平、刀具制造能力、設備維修能力、動力和起重設備等條件以及制造單位的技術能力、生產(chǎn)經(jīng)驗和設備狀況等條件。，查閱、搜集和分析國內外有關的技術資料，吸取先進的科學技術成就。對于滿足合同以前的難點擬采用的新技術、新工藝應要求進行必要的試驗，以取得可靠地設計依據(jù)?？傊?，通過調查研究應為組合機床總體設計提供必要的大量的數(shù)據(jù)、資料，做好充 22 分準備的、全面的技術準備。 總體方案設計總體方案的設計主要包括制定工藝方案（確定零件在組合機床上完成的工藝內容及加工方法，選擇定位基準和夾緊部位，決定工步和刀具種類及其結構形式，選擇切削用量等）確定機床配置形式、制定影響機床總體布局和技術性能的主要部件的結構方案?？傮w方案的擬定是設計組合機床最關鍵的一步。方案制定的正確與否，將直接影響機床能否達到合同要求，保證加工精度和生產(chǎn)率，并且結構簡單、成本較低和使用方便。對同一加工內容，有各種不同的加工工藝方案和機床配置方案，在最后決定采用哪種方案時，必須對各種可行的方案作全面分析比較，并考慮使用單位和制造單位等諸方面因素，綜合評價，選擇最佳方案或較為合理的方案。總體方案設計的具體工作是編制“三圖一卡” 。即繪制加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖，編制生產(chǎn)率計算卡。 技術設計技術設計就是根據(jù)總體設計已經(jīng)確定的“三圖一卡” ，設計機床各專用部件正式總圖，如設計夾具、多軸箱等裝配圖以及根據(jù)運動部件有關參數(shù)和機床循環(huán)要求，設計液壓和電氣控制原理。設計過程中，應按設計程序作必要的計算和驗算等工作，并對第二、第三階段中初定的數(shù)據(jù)、結構等做相應的調整或修改。 工作設計當技術設計經(jīng)過審查（有時還必須請用戶審查）后即可展開工作設計，即繪制各個專用部件的施工圖樣、編制各部件零件明細表。 工藝方案的擬定工藝方案的擬定是組合機床設計的關鍵一步。因為工藝方案在很大程度上決定了組合機床的結構配置和使用性能。因此，應根據(jù)工件的加工要求和特點，按一定的原則、組合機床常用工藝方法、充分考慮各種影響因素，并經(jīng)技術經(jīng)濟分析后擬定出先進、合理、經(jīng)濟、可靠的工藝方案。 確定組合機床工藝方案的基本原則及注意問題確定組合機床工藝方案的基礎原則①粗精加工分開原則 ②工序集中原則 23 確定組合機床工藝方案應注意的問題①按一般原則擬訂工藝方案時的一些限制A 孔間中心距地限制 B 工件結構工藝性不好的限制 ②其它注意的問題A 經(jīng)鏜孔時應該注意孔表面是否允許留有退刀刀痕。這對機床的工作循環(huán)、多軸箱和夾具結構都有影響。如果允許螺旋形刀痕時，刀具可不停轉退刀；若只允許有直線形刀痕時，刀具必須停轉后退刀；如不準留有刀痕時，刀具必須先停轉、定位并使刀具或工件讓刀后方方可退刀。當產(chǎn)生率許可時，到具可按工進速度退回，這樣既不留刀痕，有利于提高價工精度。B 對互相結合的兩殼體零件，均應分別從結合面加工聯(lián)接孔。這樣能更好地保證聯(lián)接孔位置精度，便于裝配。C 鉆階梯孔時，應先鉆大孔后鉆小孔。這樣可縮短孔的廠度，提高生產(chǎn)率和減少小鉆頭時折斷的事故。D 平面一般采用銑削加工。但孔口端面常對孔有垂直度要求而加工尺寸較小時，采用鉆锪或擴锪復合刀具加工；加工尺寸較大時常采用鏜孔車端面的方法，一次加工出孔和端面。工件內端面可用徑向走刀的方法加工。E 在制訂加工一個工件的幾臺成套機床或流水線的工藝方案時，應盡可能使精加工集中在所有粗加工之后，以減少內應力變形影響，有利于保證加工精度。攻螺紋工序應盡量放在最后進行，以減少油膩污垢對基面的影響。 組合機床工藝方案的擬訂擬訂組合機床工藝方案的一般步驟如下：1. 分析、研究加工要求和現(xiàn)場工藝在制訂組合機床工藝方案時，首先要分析、研究被加工零件，如被加工零件的用途及其結構特點，加工部位及其精度、表面粗糙度、技術要求及生產(chǎn)綱領。組合機床一般為工序集中地多刀加工，不但切削負荷大，而且工件受力方向變化。因此，正確選擇定位基準和加壓部位是保證加工精度的重要條件。 24 ①加工的工序內容和加工精度 這是制訂機床工藝方案的主要依據(jù)。顯然，面加工和孔加工、不同尺寸的平面和孔徑加工及不同的加工精度要求，直接影響著工藝方案的選擇（銑、鏜鉆、鉸等）和工步及工藝路線的確定。②被加工零件的特點 如工件的材料及硬度、加工部位的結構形狀、工件剛性、定位基準面的特點等，對組合機床工藝方案的擬訂都有著重要影響。為可靠地保證加工質量，必須合理確定工序間余量。組合機床孔加工采用工序間余量參見表 31，其他工藝方法的工序間余量可參考有關工藝設計資料。表 31 孔加工常用工序間余量(mm)加工工序 加工孔徑 工序特點 直徑上工序間余量鉆孔后擴孔 ～216。10～216。20 粗孔后精孔 ～鉆孔后擴孔 ～鉆孔216。20～216。50 粗擴后精擴 ～216。10～216。20 ～216。20～216。30 ～216。30～216。50 ～216。50～216。80 ～鉸孔216。80～216。100—～216。20～216。80 ～半精鏜216。80～216。150 — ～～216。30 ～精鏜 216。30～216。130 — ～ 25 ＞216。20 ～確定工序間余量應注意以下問題：①粗鏜是應該考慮工件的冷硬層、鑄造里皮和孔偏心，加工余量一般應大于或等于6～7mm。②工件經(jīng)重新安裝或用多工位機床加工，定位誤差較大時，余量應適當加大。當工件在一次安裝下半徑加工或精加工時，精加工余量可小些。精鏜 H6～H7 孔時，直徑上余量一般不應超過 ～。③在確定鏜孔余量時，應該注意余量對鏜桿直徑的影響。尤其是需要讓刀時，加工余量和讓刀量決定了鏜桿直徑需要削扁的程度。 確定組合機床配置型式及結構方案應該考慮的問題根據(jù)工件的結構特點、工藝要求、生產(chǎn)率要求及工藝方案等，可大體確定采用哪種基本配置型式的機床。滿足圖樣要求，可有多種配置方案。配置方案不同對機床的復雜程度、通用化程度、結構工藝性、加工精度、機床重新調整的可能性及經(jīng)濟型等都有不同的影響，因此，確定機床配置形式和結構方案時應考慮以下問題。在確定機床配置型式和結構方案，首先要考慮如何穩(wěn)定地保證零件的加工精度。影響加工精度的主要因素有夾具誤差合加工誤差兩方面。夾具誤差：一般精加工的夾具公差為零件的 1/3～ 1/5；粗加工時，夾具精度可略低，但不能太低。夾具型式也有影響。固定式夾具單工位和機床可達到的加工精度最高；移動（或回轉）式夾具多工位組合機床，因存在轉（移）位、定位誤差，其加工精度比一般固定式夾具低。表 32 為不同夾具型式的組合機床所能大到的加工位置精度。 組合機床總體設計—“三圖一卡” 被加工零件工序圖 被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工藝方案，表示所設計的組合機床上完成的工藝內容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術要求，加工用的定位基準、夾壓部位以及被加工零件的材料、硬度和在本機床加工前的加工余量毛坯或半成品情況的圖樣。 加工示意圖 26 加工示意圖是組合機床設計的重要圖紙之一，在機床總體設計中占有重要的地位，它是設計刀具、夾具、主軸箱以及選擇動力部件的主要資料，同時也是調整機床和刀具的依據(jù)。 加工示意圖反映了機床的加工過程和加工方法，并決定浮動卡頭或接桿的尺寸，鏜桿的長度，刀具種類和數(shù)量，刀具長度及加工尺寸，主軸尺寸及伸出長度、主軸、刀具、導向與工件間的聯(lián)系尺寸等，根據(jù)機床要求的生產(chǎn)率及刀具特點，合理地選擇切削用量，決定動力頭的工作循環(huán)。 加工示意圖的作用和內容： 一臺機床刀具選擇是否合理，直接影響到機床的加工精度，生產(chǎn)率和工作情況。 根據(jù)機體孔的加工精度、加工尺寸、臺階級加工、切屑排除以及生產(chǎn)率等因素和加工孔表面允許有退刀痕，因位置限制，導向孔的尺寸小于加工孔的尺寸，且加工孔直徑大于216。40，應選用鏜刀，這樣對刀方便，加工中不至于有振動，并在導套上開引刀槽，以便鏜刀通過，刀具材質用硬質合金鋼。 為了提高工序集中程度，可采用兩把鏜刀的鏜桿，同時加工孔。 考慮到被加工零件是淬火鑄鐵，由于其硬度較高，為 170 ~ 241HB，可采用刃鏜刀頭加工，以提高刀具的使用壽命。 鏜削頭與相同規(guī)格的液壓滑臺組成的鏜床，滿足要求的精度 HT 級，表面粗糙度達 微米的鏜孔，因鏜削直徑較大，傳遞的扭矩大，可 主軸前端的短圓錐和端面定位，并由端面鍵傳遞扭矩。2. 導向結構的選擇 在組合機床加工孔時，除用剛性主軸方案外，其尺寸和位置精度主要是靠刀具的導向裝置來保證的。導向裝置的作用是：保證刀具相對工件的正確位置；保證刀具相互間的正確位置；提高刀具系統(tǒng)的支承剛性。 （1）本課題中加工的 12 個孔中，鉆、擴的導向部分直徑較小，導向表面旋轉線速度均小于 20m∕min，所以導向裝置選用固定導套，且采用單導向。鏜孔導向直徑較大，旋轉線速度較高，采用旋轉導向（利于減輕磨損和持久保證精度） ，且采用雙導向。 （2）導向參數(shù)的選擇：導套直徑、導向長度及導向套到工件端面距離，導向長度可 27 按經(jīng)驗公式 L=（Z3）d 來確定。導向套端面至工件端面距離是為了排屑方便，一般取1~。 對于加工軸孔 216。4軸孔 216。4軸孔 216。58.、軸孔 216。6軸孔 216。81 孔，選擇的導套尺寸分別為： D=26mm，D =20mm，D =38mm， =115mm， =70mm，配用的螺釘 M8；12ll1 D=26mm，D =20mm，D =38mm， =115mm， =70mm，配用的螺釘 M8； D=36mm，D =26mm，D =50mm， =115mm， =70mm，配用的螺釘 M10；12ll1 D=36mm，D =26mm，D =50mm， =115mm， =70mm，配用的螺釘 M10； D=36mm，D =26mm，D =50mm， =115mm， =70mm，配用的螺釘 M10；12ll1 D=44mm，D =32mm，D =65mm， =115mm， =75mm，配用的螺釘 M10。 對于加工軸孔選擇的導套有內滾式導向結構，外滾式導向結構。具體見加工示意圖。、尺寸、外伸尺寸在該課題中，主軸用于鏜孔，鏜孔選用滾錐軸承主軸。鏜孔時主軸與刀具采用浮動卡頭連接，主軸屬于短主軸。根據(jù)由選定的切削用量計算得到切削轉矩 ，有《簡明手冊》的 43 頁公式Td= 410TB ????pW 式中：d軸的直徑,mm —軸所傳遞的轉矩，N mm；T —軸的抗阻截面模數(shù)， ；pw3m —許用剪切應力， ,45 號鋼的 =31M ；???aP???aP B系數(shù)，本課題中鏜孔主軸為傳動軸，取 B=；由公式可得： ???TBd 28 ??? ???Td 根據(jù)主軸類型 及初定的主軸軸徑，文獻[9]的 44 頁表 36 可得到主軸外伸尺寸及連桿莫氏錐度號。滾錐主軸軸徑 d=45mm 時，主軸外伸尺寸為 = ,L=75 mm 。滾錐主軸軸徑 d=45mm