【正文】 本組合機(jī)床設(shè)計(jì)合理，符合實(shí)際應(yīng)用，滿足加工要求，且絕大部分采用了通用部件和標(biāo)準(zhǔn)件，制造成本低，機(jī)床操作簡(jiǎn)單，設(shè)備調(diào)整、維修方便。 夾具體的三維模型 基于三維的柴油機(jī)氣缸蓋組合鉆床總體及夾具設(shè)計(jì) 28 29 基于三維的柴油機(jī)氣缸蓋組合鉆床總體及夾具設(shè)計(jì) 30 31 基于三維的柴油機(jī)氣缸蓋組合鉆床總體及夾具設(shè)計(jì) 32 33 4 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)的 ZH1105 柴油機(jī) 氣缸蓋 鉆擴(kuò)組合機(jī)床 采用三 面同時(shí)鉆孔的工作方式，在加工生產(chǎn)中同時(shí)完成 柴油機(jī) 氣缸蓋 7 個(gè)孔的鉆加工。 。 夾具體的 確定 夾具上的各種裝置通過(guò)夾具體連接成一個(gè)總體。 鉆模板的類型和設(shè)計(jì) 由于孔的位置精度要求較多，因此選用固定式鉆模板，這種鉆模板直接固定在夾具體上，鉆套相對(duì)于夾具也是固定的。 鉆套內(nèi)孔直徑的 基本尺寸應(yīng)為所用刀具的最大極限尺寸，鉆套內(nèi)徑與孔鉆頭配合用 H7/f7(考慮到所用刀具和工件上的加工精度要求 )。 鉆模套型式的選擇和設(shè)計(jì) 鉆套的結(jié)構(gòu)和尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，按其使用特點(diǎn)可分為固定式鉆套、可換鉆套和快換鉆套。 查表 26,取工作行程為 30mm。 根據(jù)文獻(xiàn) [5]查得安全系數(shù) K 按下式計(jì)算 基于三維的柴油機(jī)氣缸蓋組合鉆床總體及夾具設(shè)計(jì) 24 6543210 KKKKKKKK ? （ 34） 式中， 0K ～ 6K 為各種因素的安全系數(shù)，查文獻(xiàn) [4]表 31 和表 32 0K ：考慮工件材料及加工余量均勻性的基本安全系數(shù)，取 0K ? ； 1K ：加工性質(zhì)，取 1K ? ； 2K ：刀具鈍化程度，取 2K ? ； 3K ：切削特點(diǎn)，取 3K ? ； 4K ：夾緊力的穩(wěn)定性，取 4K ? ； 5K ：夾緊時(shí)的位置 ，取 5K ? ； 6K ：僅有力矩使工件回轉(zhuǎn)時(shí)工件與支承面的接觸情況，取 6K 1? 。夾緊力為液壓缸驅(qū)動(dòng)。 。 夾緊力的確定 夾緊力確定的基本原則 ，且主夾緊力應(yīng)朝向主要定位基面。 23 液壓裝置的特點(diǎn)是： 、傳動(dòng)力大，在產(chǎn)生同樣原始作 用力的情況下，液壓缸的 結(jié)構(gòu)尺寸比氣壓小了許多。 ，在管路中的損失較少，便于集中供應(yīng)和遠(yuǎn)距離輸送，易于集中操縱或程序控制等。 氣壓裝置以壓縮空氣為力源，應(yīng)用比較廣泛，有以下特點(diǎn)： ，反應(yīng)快。 ，既要保證工件在整個(gè)加工過(guò)程中位置穩(wěn)定不變 ，振動(dòng)小，又要使工件不產(chǎn)生于過(guò)大的夾緊變形。 ，可取 K? =， K? ?? 為滿足條件，所以該 精度滿足要求。 加工方法誤差 G? 因機(jī)床的精度、刀具精度、刀具與機(jī)床的位置精度、工藝系統(tǒng)的受力變形和受熱變形因素造成的加工誤差，所以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)為它留出工件公差的 1/3，計(jì)算可得： G? =。 工件為平面定位時(shí)，基準(zhǔn)不重合誤差： 0,BA?△ 0BB?△ ； 基準(zhǔn)位移誤差： 0YA?△ ， YB a?△ ； 故 0,DA?△ DB a?△ 。 定位誤差 B△ 由于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合而造成的定位誤差。產(chǎn)生定位誤差的原因是工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不相重合或工序基準(zhǔn)自身在位置上發(fā)生偏移或位移所引起的。由于柴油機(jī)氣缸蓋底面有兩個(gè)孔，再通過(guò)底面這個(gè)平面就可限制氣缸蓋六個(gè)自由度。 B.“三平面”定位方法 它的特點(diǎn)是： ，使工件獲得穩(wěn)定可靠定位。 ，既能高度 集中工序，又有利于提高各 面上孔的位置精度。 夾具設(shè)計(jì)是一種相互關(guān)聯(lián)的工作，通常是在參閱有關(guān)資料的情況下，按加工要求構(gòu)思出設(shè)計(jì)方案，繪制出圖樣，經(jīng)修改后確 定夾具的結(jié)構(gòu)。 夾具的排屑是一個(gè)容易忽視的問(wèn)題，如 果排屑功能不好，切屑積集在夾具中，會(huì)破壞工件正確的定位；切屑帶來(lái)的大量熱量會(huì)引起夾具和工件的熱變形，影響加工質(zhì)量；切屑的的清掃又會(huì)增加輔助時(shí)間，降低生產(chǎn)率。在大批量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)盡量采用各種基于三維的柴油機(jī)氣缸蓋組合鉆床總體及夾具設(shè)計(jì) 16 快速、高效的結(jié)構(gòu)、自動(dòng)裝置和先進(jìn)的控制方法，以縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)率；在中心批量生產(chǎn)中，則要求在滿足夾具功能的前提下，盡量使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，以降低夾具的制造成本。本道工序 鉆排氣道面上 2 M10— 7H螺紋底孔至φ ，深 19mm， ，各孔位置度公差為φ ；鉆井氣道上 4 M10－ 7H 螺紋底孔至φ ，深 19mm， Ra ，各孔位置度公差為φ ；鉆 G3/8放置螺塞底孔至φ 通孔， Ra ，以上倒角均 C1， Ra 。 表 26 生產(chǎn)率計(jì)算卡 被加工零件 圖號(hào) 毛坯種類 鑄件 名稱 柴油機(jī) 氣缸蓋 毛 坯重量 材料 HT250 硬度 190～ 240HBS 工序名稱 三 面鉆孔 工序號(hào) 序號(hào) 工步 名稱 被加工零件數(shù)量 加工直徑(mm) 加工長(zhǎng)度 (mm) 工作行程 (mm) 切削速度 (m/ min) 每分鐘轉(zhuǎn)速 (r/ min) 進(jìn)給量 (mm/r) 進(jìn)給速度 (mm /min) 工時(shí) (min) 機(jī) 加工 時(shí)間 輔助 時(shí)間 共計(jì) 1 裝卸工件 1 右滑臺(tái)快進(jìn) 150 左滑臺(tái)快進(jìn) 140 7500 左 軸箱工進(jìn) (鉆孔 ) 30 16 335 右多軸箱工進(jìn) 30 14 533 后多軸箱工進(jìn) 30 536 20 15 左右滑臺(tái)快 退 180 7500 備注 裝卸工件時(shí)間取決于操作者熟練程度 ,本機(jī)床計(jì)算時(shí)取 總計(jì) 單件工時(shí) 機(jī)床生產(chǎn)率 /h 機(jī)床負(fù)荷率 % 3 組合機(jī)床夾具設(shè)計(jì) 概述 零件的工藝性分析 夾具是組合機(jī)床的重要組成部分，是根據(jù)機(jī)床的工藝和結(jié)構(gòu)方案的具體要求而專門設(shè)計(jì)的。 則 htNQ k / 0300 00 件??? Q1（件 /h） 實(shí)際生產(chǎn)率是指所設(shè)計(jì)的機(jī)床每小時(shí)實(shí)際可生產(chǎn)的零件數(shù)量。對(duì)于臥式組合機(jī)床， 1h 要保證潤(rùn)滑油不致從主軸襯套處泄漏箱外，通常推薦 1 85 ~ 140mmh ? ，本組合機(jī)床按式 13 1 2 3 7 4( 0 .5 )h h H h h h? ? ? ? ? ? （ 212） 計(jì)算，得： 1 ? 。本課題中，工件最低孔位置 2 11mmh ? ，主軸箱最低主軸高度 1 130mmh ? ，所選滑臺(tái)與滑座總高3 320mmh ? ，側(cè)底座高度 4 560mmh ? ，夾具底座高度 5 380mmh ? ，中間底座高度6 560mmh ? ，綜合以上因素，該組合機(jī)床裝料高度取 H=1000mm。本課 題中，被加工零件材料為灰鑄鐵，屬黑色金屬，又主軸數(shù)量較多、傳動(dòng)復(fù)雜， 故取 ?? 。由此可知，本機(jī)床選用“矩 — 矩”式最合適。 11 ，按 文獻(xiàn) [1] 式 ???ni iFF 1多軸箱 （ 28） 式中， iF — 各主軸所需的 向切削力，單位為 N。與機(jī)械滑臺(tái)相比較，液壓滑臺(tái)具有如下優(yōu)點(diǎn)：在相當(dāng)大的范圍內(nèi)進(jìn)給量可以無(wú)級(jí)調(diào)速；可以獲得較大的進(jìn)給力；由于液壓驅(qū) 動(dòng)，零件磨損小，使用壽命長(zhǎng)；工藝上要求多次進(jìn)給時(shí)，通過(guò)液壓換向閥，很容易實(shí)現(xiàn)；過(guò)載保護(hù)簡(jiǎn)單可靠；由行程調(diào)速閥來(lái)控制滑臺(tái)的快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)，轉(zhuǎn)換精度高，工作可靠。三 面的前備量取 30mm，后 備量取 130mm，則總行程為 330mm。初步選定三 個(gè)主軸箱上刀具的快速進(jìn)給長(zhǎng)度 都 為 140mm。 基于三維的柴油機(jī)氣缸蓋組合鉆床總體及夾具設(shè)計(jì) 10 L工 的確定 工作進(jìn)給長(zhǎng)度 L工 ，應(yīng)等于加工部位長(zhǎng)度 L（多軸加工時(shí)按最長(zhǎng)孔計(jì)算）與刀具切入長(zhǎng)度 1L 和切出長(zhǎng)度 2L 之和。 根據(jù)由選定的切削用量計(jì)算得到的切削轉(zhuǎn)矩 T，由 [1] 公式 410d B T? (27) 式中， d— 軸的直徑（㎜）； T— 軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩（ Nm）； B— 系數(shù)，本課題中主軸為非剛性主軸，取 B=。 本課題中加工 7 個(gè)孔時(shí)，由于是大批大量生產(chǎn)，考慮到當(dāng)導(dǎo)套磨損時(shí)，便于更換，避免使整個(gè)鉆模板報(bào)廢，以節(jié)約成本，所以導(dǎo)向裝置選用可換導(dǎo)套。 刀具直徑的選擇應(yīng)與加工部位尺寸、精度相適應(yīng)。一臺(tái)機(jī)床刀具的選擇是否合理，直接影響到機(jī)床的加工精度、生產(chǎn)率和工作情況。是表達(dá)工藝方案具體內(nèi)容的機(jī)床工藝方案圖。除了設(shè)計(jì)研制合同外，它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的具體依據(jù)，也是制造、使用、調(diào)整和檢驗(yàn)機(jī)床精度的重要文件。查閱文獻(xiàn) [2]中公式： 8 ????????? HBvf DT （ 26） 式中： T —— 刀具耐用度，單位 min； D —— 鉆頭直徑，單位 mm； v —— 切削速度，單位 m/min； f —— 每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，單位 mm/r； HB —— 布氏硬度。查文獻(xiàn) [1]得硬度 HB190240 時(shí)，高速鋼鉆頭的切削用量如表 21： 表 21高速鋼鉆頭切削用量 加工材料 加工直徑 1d （ mm） 切削速度v (m/min) 進(jìn)給量f (mm/r) 鑄鐵 190～ 240HBS 6～ 12 10～ 18 ～ 12～ 22 ～ 在選擇切削速度時(shí)，要求同一多軸箱上各刀具每分鐘進(jìn)給量必須相等并等于滑臺(tái)的工進(jìn) 速度 fv （單位為 mm/min） ,因此，一般先按各刀具選擇較合理的轉(zhuǎn)速 in (單位為 r/min)和每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 if （單位為 mm/r），再根據(jù)其工作時(shí)間最長(zhǎng)、負(fù)荷最重、刃磨較困難的所謂“限制性刀具”來(lái)確定并調(diào)整每轉(zhuǎn)進(jìn)給量和轉(zhuǎn)速，通過(guò)“試湊法”來(lái)滿足每分鐘進(jìn)給量相同的要求，即 fii vfnfnfn ???? ?2211 （ 21） 在選擇了轉(zhuǎn)速后就可以根據(jù)公式 1000ndv ???? （ 22） 選擇合理的切削速度。鉆孔深度較大時(shí)，由于冷卻排屑條件都較差，是刀具壽命有所降低。初步擬定“一面雙孔”定位方法。 B.“三平面”定位方法 它的特點(diǎn)是： ，使工件獲得穩(wěn)定可靠定位。 ，既能高度集中工序，又有利于提高各 面上孔的位置精度。 在認(rèn)真分析了被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及所選擇的加工工藝方案，又由組 合機(jī)床的特點(diǎn)及適應(yīng)性，確定設(shè)計(jì)的組合機(jī)床的配置型式為單工位臥式三 面鉆組合機(jī)床。其缺點(diǎn)是削弱了床身的剛性，占地面積大。但其機(jī)動(dòng)時(shí)間不能與輔助時(shí)間重合，因而生產(chǎn)率比多工位機(jī)床低。對(duì)同一個(gè)零件的加工，可能會(huì)有各種不同的工藝方案和機(jī)床配置方案，在最后決定采取哪種方案時(shí)，絕不能草率， 要全面地看問(wèn)題，綜合分析各方面的情況，進(jìn)行多種方案的對(duì)比，從中選擇最佳方案。 左 面上 1個(gè)孔： 鉆