【正文】 在被加工零件工序圖與加工示意圖繪制之后，根據(jù)初步選定的主要通用部件，以及確定的專用部件的結(jié)構原理而繪制的。 (1) 機床裝料高度的確定 確定機床裝料高度需要考慮車間運送工件的滾道高度、工件最低孔的位置、主軸箱最低主軸高度和通用部件高度尺寸的限制。根據(jù)我國具體情況，為便于操作和省力，對于一般臥式組合機床、流水線和自動線，裝料高度定為850mm。對于加工中小工件的自動線，考慮自動排屑，特別是一些要從機床垂直下方返回隨行夾具的自動線，裝料高度可采用1000mm。鼓輪機床的裝料高度一般取1200～1300mm，本組合機床的裝料高度設計為1000mm。 (2) 夾具外形輪廓尺寸的確定 夾具是用于定位和夾緊工件的，所以工件的輪廓尺寸和形狀是確定夾具輪廓尺寸的依據(jù)。在加工示意圖中對工件和鏜模間的距離，以及導套的尺寸，都有了規(guī)定。所以確定長度尺寸時，主要在于合理地選取鏜模架的厚度。對于高度不大的鏜模架，其厚度可取l50～200mm；當鏜模架較高(如鼓輪機床的鏜模架)，為了保證有足夠的剛度和穩(wěn)定性，其厚度可取250～300mm。 在掌握了工件寬度、工件和鏜模架問的距離和鏜模架的厚度尺寸后，即可確定夾具底座的總長尺寸。為了補償鑄件的鑄造誤差，它應比上述三項尺寸總和稍微大一些，一般大10～20mm。 夾具底座高度確定。夾具底座的高度應視夾具大小而定，既要保證有足夠的剛性，又要考慮工件的裝料高度，為了便于布置定位元件，一般夾具底座的高度不少于240mm。 對于非框形夾具，在繪制聯(lián)系尺寸圖時，應事先繪制夾具結(jié)構草圖，確定夾具的主要技術特性、基本結(jié)構原則及其外形控制尺寸。 (3)機床通用部件的選擇此次設計的專用組合機床所用的通用部件有：二個銑削動力頭、三個滑臺、二個側(cè)底座、二個墊鐵、一個中間底座和四臺電動機。根據(jù)設計要求，本組合機床通用部件選取見表2—5。1) 動力部件的選擇 動力部件的選擇是根據(jù)切削時的受力情況、所需功率和行程確定的。銑削動力頭的功率計算如下：背吃刀量－在一次走刀內(nèi)切完，取 =5mm。確定每齒進給量：取=，采用對稱銑削。確定銑削速度ν：根據(jù)切削情況，查表可取 ν= 40 m/min。確定切削寬度：確定刀具直徑d和齒數(shù)z：根據(jù)給定條件，得d=100mm,z=8。刀具轉(zhuǎn)速n：銑削進給速度f：f＝af*z*n=*8*128=204mm/min (工進速度)切削力：硬質(zhì)合金端面銑刀，Ф100mm，Z=8，則 （式中各指數(shù)為查表值）切削功率P: P=F*v/60000=5259*40/60000= Kw根據(jù)計算結(jié)果，可選銑削動力頭型號為1TX32，電機功率為4Kw。鉆削頭的選擇方法同上，這里不再贅述。液壓滑臺的選擇主要根據(jù)切削阻力和行程來確定。本課題選擇銑削進給滑臺的型號是1HY32，它的臺面寬度是320mm，與曲軸總長相當，最大行程630mm，能滿足圖2－4的工作循環(huán)的長度要求。該型號滑臺的液壓缸直徑為φ63mm， 最大推力可達12500N，大于切削阻力。該型號滑臺的工進速度范圍為20－600mm/min,也能滿足銑削工序的要求。2)中間底座尺寸的確定 在加工示意圖中，已確定了中間底座上裝的是1HY32型液壓滑臺，寬度B＝320mm，長度L＝1300mm，高度H＝280mm，根據(jù)選定的動力部件及其配套部件(滑座、床身等)的位置關系，并考慮動力頭的前備量等因素，就可以確定中間底座長度尺寸。本道工序設計的組合機床中間底座長度為1300mm。 在確定中間底座高度尺寸時，應考慮切屑的貯存及排除、電氣接線盒的安排以及冷卻液的貯存，其容量應不小于3～5min冷卻泵的流量。對于加工鑄鐵件的機床，為了使冷卻液有足夠的沉淀時間，容量還應大一些，有時取l0～15min冷卻泵的流量。當裝料高度取1040mm時，床身和中間底座之間結(jié)合面的高度，無論哪一型號的床身都是統(tǒng)一的，定為540mm，所以中間底座的高度一般總是大于540mm。本機床的中間底座高度設計為560mm。3) 側(cè)底座尺寸的確定中間底座的高度是由裝料高度和所選動力頭及滑臺的型號規(guī)格有關。根據(jù)所選的動力頭及滑臺的型號規(guī)格，本例確定為664mm。 以上介紹了繪制機床聯(lián)系尺寸圖時應考慮的問題和主要聯(lián)系尺寸的確定。此外，在聯(lián)系尺寸圖上還必須明確標明運動部件的終點和原位狀態(tài)，以及運動過程中的情況。如對于動力頭必須標明其退回的最遠狀態(tài)，以便確定機床的最大輪廓尺寸。對于回轉(zhuǎn)工作臺、移動工作臺或回轉(zhuǎn)鼓輪機床，需要特別注意動力頭退回原位時，刀具、托架等必須處于夾具移動或回轉(zhuǎn)的最大尺寸范圍以外。 在機床聯(lián)系尺寸圖上應標明工件、夾具及動力頭的中心線之間的關系。特別當工件上加工部位對于工件中心線不對稱時，動力部件對于夾具和中間底座也就不對稱，這時應注明動力頭中心線相對夾具中心線的偏移距離。聯(lián)系尺寸圖繪制后，在進行機床各部件的具體設計過程中，可能發(fā)現(xiàn)某些尺寸定得不合理，甚至不能實現(xiàn)，則可按需要返回來修改聯(lián)系尺寸圖，加以調(diào)整。 機床的聯(lián)系尺寸圖主要應針對各部件之間的聯(lián)系尺寸進行標注，各部件只畫出必要的輪廓形狀即可，盡量減少不必要的線條和尺寸。各部件應嚴格按同一比例繪制。至此，組合機床的各部件尺寸已確定，組合機床設計總圖見圖2—5。安裝時首先將側(cè)底座和中間底座的螺栓孔與銷孔連接好，再布置好方位，然后按照滑臺底下的螺栓孔與側(cè)底座上面孔將其連接好，最后安裝動力銑削頭和鉆削頭。 專用夾具設計 夾具是組合機床的重要組成部件，是根據(jù)機床的工藝結(jié)構的具體要求而專門設計的。它是用于實現(xiàn)對加工零件的準確定位、夾緊、刀具的導向以及裝卸工件時的限位等作用的。 1．組合機床專用夾具的特點 組合機床專用夾具和一般夾具所起的作用看起來好像很接近，但其結(jié)構和設計要求卻有很顯著的區(qū)別。組合機床夾具的結(jié)構和性能，對組合機床配置方案的選擇有很大的影響。以下是組合機床專用夾具的主要特點： (1)一般的機床夾具是作為機床的輔助機構設計的，而組合機床夾具是機床的主要組成部分，其設計工作是整個組合機床設計的重要內(nèi)容之一。 (2)組合機床夾具和機床其他部件有著密切的聯(lián)系，如回轉(zhuǎn)或移動工作臺、回轉(zhuǎn)鼓輪、主軸箱、刀具和輔具、鉆模板和托架以及支承部件等。正確地解決它們之間的關系是保證組合機床工作可靠和使用性能良好的重要條件之一，而且夾具的結(jié)構也要按這些部件的具體要求來確定。 (3)由于組合機床常常是多刀、多面和多工序同時加工，會產(chǎn)生很大的切削力和振動，因此組合機床夾具必須具有很好的剛性和足夠的夾緊力，以保證在整個加工過程工件不產(chǎn)生任何位移。同時，也不應使工件產(chǎn)生不容許的變形。 (4)組合機床夾具是保證加工精度的關鍵部件，其設計、制造和調(diào)整都必須有嚴格的要求，使其能持久地保持精度。 (5)組合機床夾具應便于實現(xiàn)定位和夾緊的自動化，并有動作完成的檢查信號；保證切屑從加工空間自動排除；便于觀察和檢查，以及在不從機床上拆下夾具的情況下，能夠更換易損件和維護調(diào)整。 此外，不要把組合機床夾具和一般的組合夾具混淆起來。組合夾具是在萬能機床上為了完成某一道工序的加工，用一些標準的和通用的元件組裝成的定位夾緊裝置。用完后可用這些元件重新組裝成新的夾緊裝置。而組合機床夾具則是以部分的通用元件加上專用件組成的專用夾具，它不便于改裝。 按結(jié)構特點，組合機床夾具分為單工位和多工位夾具兩大類。單工位夾具是指工件在一個工位上完成加工工序的機床夾具。按被加工零件的結(jié)構和加工要求，單工位夾具有固定式的、帶滾道或浮動滾道的、和小車等形式。 2．組合機床夾具設計步驟 (1)認真研究分析所要設計夾具的原始數(shù)據(jù)和要求 因為在擬訂組合機床的工藝和結(jié)構方案時，對夾具的結(jié)構型式和主要性能已提出了原則要求。在具體開展夾具設計時，必須認真分析這些要求并研究影響夾具設計的所有因素，也就是被加工零件的結(jié)構特點、工藝安排和加工方法、機床特點、刀具及其導向的結(jié)構特點和要求等。 (2)擬訂夾具結(jié)構方案和進行必要的計算 根據(jù)機床設計中確定的工件定位基面、夾壓位置、加工方法和刀具導向方式等，制定夾具的總體方案。為此，首先繪制工件的外形，并有必要的投影，其主要投影和工件在機床上的加工位置一致。然后，在工件四周的相應位置上簡單表示出夾具的結(jié)構。最后進行夾緊力計算和必要的夾具元件的強度計算。為了提高質(zhì)量和縮短設計制造周期，在擬訂夾具結(jié)構方案時，應當盡量采用通用的部件和零件。(3)組合機床夾具的總圖和零件圖設計 在已確定的夾具結(jié)構方案基礎上，設計生產(chǎn)用的夾具總圖和零件圖。組合機床夾具的結(jié)構往往比較復雜，其總圖必須有足夠的投影和剖視，尺寸標注齊全合理，并嚴格按比例繪制。按照組合機床夾具的主要功能，其結(jié)構可以分為三大部分，即定位支承系統(tǒng)、夾緊機構和刀具導向裝置。 夾具定位支承系統(tǒng)定位支承系統(tǒng)主要由定位支承、輔助支承和一些限位元件組成。定位支承是指在加工過程中維持被加工零件有一定位置的元件。輔助支承是僅用作增加被加工零件在加工過程中穩(wěn)定性的一種活動式支承元件。由于定位支承元件直接與被加工零件接觸，因此其尺寸、結(jié)構、精度和布置都直接影響零件的加工精度。為了避免產(chǎn)生廢品以及經(jīng)常修理定位支承元件的麻煩，設計時必須注意以下問題：(1) 合理布置定位支承元件，力求使其組成較大的定位支承平面。最好使夾緊力的位置對準定位支承元件。當受工件結(jié)構限制不能實現(xiàn)時，也應使定位支承元件盡量接近夾緊力的作用線，并使夾緊力的合力中心處于定位支承平面內(nèi)。(2) 提高剛性，減少定位支承系統(tǒng)的變形。(3) 提高定位支承系統(tǒng)的精度及其元件的耐磨性，以便長期保持夾具的定位精度。(4) 可靠地排除定位支承部位的切屑,使切屑不堵塞和粘附在定位支承系統(tǒng)上，否則對定位的準確性和工作可靠性有很大影響。因此設計時應盡可能不使切屑落到定位支承系統(tǒng)上。1. 工件定位方案曲軸雖然屬于異形軸，但是它的定位與一般軸類零件基本相同。即：圓柱面定位。本道工序是加工305177。1處的兩個端面。根據(jù)零件的結(jié)構特點和加工部位確定其定位方案為：采用兩個V形塊，分別在兩主軸頸處定位，限制四個自由度；用一個定位銷在扇形面處完成軸向定位，限制一個自由度；工件沿軸向轉(zhuǎn)動不影響加工的準確性，此處自由度可不限制。至此，工件的五個自由度全部被限制住了，可保證工件加工的準確性。2. 定位誤差分析 機械加工過程中，產(chǎn)生加工誤差的因素很多。在這些因素中，有一項因素與機床夾具有關。使用夾具時，加工表面的位置誤差與夾具在機床上的位置及工件在夾具中的定位密切相關。為滿足工序加工要求，必須使工序中各項加工誤差之總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序誤差，即： △j+△w≤δg (23)式中△j——與機床夾具有關的加工誤差； △w——與工序中除夾具外其他因素有關的誤差； δg——工序誤差。可見使用夾具加工工件時，應盡量減小與夾具有關的加工誤差，在保證工序加工要求情況下，留給加工過程中其他誤差因素的比例大一些，以便較易控制加工誤差。本工序的定位誤差計算如下:△DW(A)=0，△DW(B)=δD/2, △DW(c)=δD/2式中 △DW(A)——中心孔加工的定位基準不重合誤差；△Dw(B)，△DW(c) —— 左右兩主軸頸定位基準φ80的基準位移誤差；δD ——φ80的尺寸公差，所以要控制該處的毛坯的制造誤差。 △j＝△DW(A) ＋△DW(B) ＋△DW(c) ＝0+δD /2＋δD /2＝δD因為該工序是機加工藝過程的第一道工序，只要鑄件的精度滿足要求即可。 夾緊機構在機械加工過程中，工件將受到切削力、離心力、慣性力等外力的作用。為保證在這些外力作用下，工件仍能在夾具中保持由定位元件所確定的加工位置，而不致發(fā)生振動或位移，一般在夾具結(jié)構中都必須設置一定的夾緊裝置，將工件可靠地夾緊。 (1)力源裝置 力源裝置是產(chǎn)生夾緊作用力的裝置。通常是指機構夾緊時所用的氣動、液壓、電動等動力裝置。 (2)中間遞力機構 中間遞力機構是將力源作用力傳遞給夾緊元件，然后由夾緊元件最終完成對工件的夾緊。(3)夾緊元件 夾緊元件是夾緊裝置的最終執(zhí)行元件，通過它和工件受壓面的直接接觸而完成夾緊動作。： （1）在夾緊過程中，工件應能保持在既定位置，即在夾緊力的作用下，工件不應離開定位支承。 （2）夾緊力的大小要適當、可靠，既要使工件在加工過程中不產(chǎn)生移動和振動，又不使工件產(chǎn)生不允許的變形和損傷。 （3）夾緊裝置應操作安全、方便、省力。 ： （1）夾緊元件選擇 組合機床夾具常用夾緊元件有：螺母、螺釘、螺栓、壓塊、壓板等。壓板分為平壓板、鉤形壓板、浮動壓板三大類。其中平壓板在組合機床夾具中應用最廣泛，平壓板常用形式有固定式壓板、移動式壓板、旋轉(zhuǎn)式壓板。根據(jù)本零件的結(jié)構尺寸和本道工序的加工要求，固定式壓板不可用，旋轉(zhuǎn)式的可用，所以本次設計的夾具夾緊元件為旋轉(zhuǎn)式壓板。 （2） 夾緊動力部件的確定動力部件作為夾緊機構的力源，可分為手動夾緊與自動夾緊力源。組合機床常用自動夾緊力源，氣動夾緊、液壓夾緊與夾緊扳手都屬自動夾緊力源。為提高生產(chǎn)自動化程度和生產(chǎn)率，本夾具選用液壓夾緊。 液壓夾緊是利用壓力油作為夾緊動力，通過中間傳動機構，使夾具的夾緊元件執(zhí)行夾緊動作。在組合機床夾具上，采用液壓夾緊機構較多。 液壓夾緊機構具有操作簡單，動作迅速，易于集中控制、程序控制和實現(xiàn)工序自動化；工作壓力高，液壓缸結(jié)構尺寸?。槐阌趯崿F(xiàn)過載自動保護和元件便于標準化等一系列優(yōu)點。此外，由于油液具有不可壓縮性，因此液壓夾緊能夠維持的剛性比氣動夾緊等所能維持的剛性高。 由于液壓傳動易于實現(xiàn)復雜的自動工作循環(huán)，并且可以采用統(tǒng)一的液壓系統(tǒng)來控制夾緊機構，因此在組合機床自動線上廣泛采用液壓夾緊機構。由于夾