【正文】 術(shù)和成套工藝裝備。我國(guó)的傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制，它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型的箱體類和軸類零件（近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額），完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺(tái)，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成型面等。另外，近年來組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來越大。我國(guó)組合機(jī)床及其組合機(jī)床自動(dòng)線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國(guó) 家相對(duì)落后，國(guó)內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動(dòng)線幾乎都從國(guó)外進(jìn)口。因此，市場(chǎng)要求我們不斷開發(fā)新技術(shù)、新工藝、研制新產(chǎn)品，由過去的“剛性”機(jī)床結(jié)構(gòu)，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需要，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。組合機(jī)床的加工精度、多品種加工的柔性以及機(jī)床配置的靈活多樣方面均有新的突破性進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床工作程序軟件化 、工序高度集中、高效短節(jié)拍和多功能知道監(jiān)控。廣州標(biāo)致汽車公司由法國(guó)雷諾公司購(gòu)置的缸蓋加工生產(chǎn)線 ,就是由三臺(tái)自動(dòng)換箱組合機(jī)床組成的 ,其全部動(dòng)作均為數(shù)控 ,包括自動(dòng)上下料的交換工作臺(tái)、環(huán)形主軸箱庫(kù)、動(dòng)力部件和夾具的運(yùn)動(dòng) ,其節(jié)拍時(shí)間為 58秒。如先后發(fā)展了轉(zhuǎn)塔動(dòng)力頭、可換主軸箱等組成的組合機(jī)床 。這種結(jié)構(gòu)的變化 ,既可以實(shí)現(xiàn)多品種加工要求的調(diào)整變化快速靈敏 ,又可以使機(jī)床配置更加靈活多樣。德國(guó)大眾汽車公司 KASSEL 變速箱廠 1987 年投入使用的造價(jià) 9000 萬(wàn)馬克的齒輪箱和離合器殼生產(chǎn)線 ,就是這種綜合自動(dòng)化制造系統(tǒng)的典范。全線由 12 臺(tái)雙面組合機(jī)床、 18 臺(tái)三坐標(biāo)加工單元、空架機(jī)器人、線兩端的毛坯庫(kù)和三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)組成 ,可實(shí)現(xiàn) 3 種零件的加工。隨著綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展 ,出現(xiàn)了一批專門從事裝配、試驗(yàn)、檢測(cè)、清洗等裝備的專業(yè)生產(chǎn)廠家 ,進(jìn)一步提高了制造系統(tǒng)的配套水平。如采用十字滑臺(tái)、多坐標(biāo)通用部件、移動(dòng)主軸箱、雙頭鏜孔車端面頭等組成機(jī)床或在夾具部位設(shè)置刀庫(kù) ,通過換刀加工實(shí)現(xiàn)工序集中 ,從而可最大限度地發(fā)揮設(shè)備的效能 ,獲取更好的經(jīng)濟(jì)效益。 設(shè)計(jì)內(nèi)容 (1)運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 根據(jù)給定的被加工零件，確定機(jī)床的切削用量，通過分析比較擬定傳動(dòng)方案和傳動(dòng)系統(tǒng)圖，確定傳動(dòng)副的傳動(dòng)比及齒輪的齒數(shù)，并計(jì)算主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)準(zhǔn)的相對(duì)誤差。完成裝配草圖后，要驗(yàn)算傳動(dòng)軸的直徑，齒輪模數(shù)否在允許范圍內(nèi)。 (3)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 進(jìn)行主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)軸系、變速機(jī)構(gòu)、主軸主件、箱體、潤(rùn)滑與密封等的布置和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。 (4)編寫設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)要求 評(píng)價(jià)機(jī)床性能的優(yōu)劣，主要是根據(jù)技術(shù) — 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來判定的。機(jī)床設(shè)計(jì)的技術(shù) — 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可以從滿足性能要 求、經(jīng)濟(jì)效益和人機(jī)關(guān)系等方面進(jìn)行分析。其中包括情報(bào)、預(yù)測(cè)、實(shí)驗(yàn)研究成果、發(fā)展趨勢(shì)、新技術(shù)應(yīng)用以及相應(yīng)的圖紙資料等。通過對(duì)上述資料的分析研究，擬訂適當(dāng)?shù)姆桨福员ＷC機(jī)床的質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，使用戶有較好的經(jīng)濟(jì)效益。每個(gè)方案包括的內(nèi)容有：工藝分析、主要技術(shù)參數(shù)、總布局、傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制操作系 統(tǒng)、電系統(tǒng)、主要部件的結(jié)構(gòu)草圖、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等。要盡量用先進(jìn)的工藝和創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)； (2)設(shè)計(jì)必須以生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，凡是未經(jīng)實(shí)踐考驗(yàn)的方案，必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明可靠后才能用于設(shè)計(jì)； (3)繼承與創(chuàng)造相結(jié)合，盡量采用先進(jìn)工藝，迅速提高生產(chǎn)力，為實(shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化服務(wù)。 工作圖設(shè)計(jì) 首先，在選定工藝方案并確定機(jī)床配置形式、結(jié) 構(gòu)方案基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案圖紙的設(shè)計(jì)。并初定出主軸箱輪廓尺寸，才能確定機(jī)床各部件間的相互關(guān)系。 然后，整理機(jī)床有關(guān)部件與主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算書，編制各類零件明細(xì)表，編寫機(jī)床說明書等技術(shù)文件。 第二章 零件分析 零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其技術(shù)要求 零件結(jié)構(gòu)特 點(diǎn) 氣缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)的主體，它將各個(gè)氣缸和曲軸箱連成一體，是安裝活塞，曲軸以及其他零件和附件的支承骨架。 技術(shù)要求 本次加工的零件為氣缸體 ,根據(jù)其零件圖 ,技術(shù)要求有以下幾點(diǎn) : (1)：鑄件的型砂芯砂洗昌口多肉粘砂應(yīng)清除干凈； (2)：鑄件不應(yīng)有裂紋，縮松，砂眼和鐵豆等缺陷，亦不允許修補(bǔ)； (3)：未注鑄造圓角≤ 3mm，拔模斜度≤ 2176。 ~60176。至螺紋深度； (8)：未注壁厚均為 6mm； (9)：材料： HT200 . 零件的生產(chǎn)批量及其機(jī)床的使用 零件的生產(chǎn)批量 本次課題要求 ,零件的生產(chǎn)批量以年產(chǎn) 4萬(wàn)件而計(jì) 機(jī)床的使用條件 本次課題要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為年產(chǎn) 4 萬(wàn)件，而機(jī)床的使用設(shè)備為 :大部分工藝采用通用機(jī)床，部 分采用專用機(jī)床 ,機(jī)床按流水線生產(chǎn)布置，也可以廣泛使用專用夾具，采用部分專用刀具，部分采用專用量具。11 通孔 5: 鉸對(duì)角 2248。76 孔 9: 粗鏜 2248。11 通孔 16：鉸底面另外兩個(gè) 248。76H8 孔 27：精鏜 2248。所以，在制定工藝方案時(shí)，必須計(jì)算分析被 加工零件圖，并深入現(xiàn)場(chǎng)了解零件的形狀、大小、材料、硬度、剛度，加工部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)加工精度，表面粗糙度，以及定位，夾緊方法，工藝過程，所采用的刀具及切削用量，生產(chǎn)率要求，現(xiàn)場(chǎng)所采用的環(huán)境和條件等等。 根據(jù)被加工被零件（氣缸體）的零件圖，加工頂面 6 個(gè) M8 的螺紋底孔 的工藝過程。 加工頂面 6個(gè) M8孔。 要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為（考慮廢品及備品率）年產(chǎn)量 4 萬(wàn)件。 一次性加工孔，孔徑為Φ 7。 在保證加工精度的情況下，提高生產(chǎn)效率減輕工人勞動(dòng)量，而工件也是大批量生產(chǎn)，由于夾具在本設(shè)計(jì)中沒有考慮，因此在設(shè)計(jì)時(shí)就認(rèn)為人工夾緊。氣缸 體的加工孔的精度要求不高，可采用鉆孔組合機(jī)床， 工件各孔間的位置精度為 ,它的位置精度要求不是很高，安排加工時(shí)可以在下一個(gè)安裝工位上對(duì)所有孔進(jìn)行最終精加工。采取提高機(jī)床原始制造精度和工件定位基準(zhǔn)精度并減少夾壓變形等措施就可以了。 (2) 被加工零件的特點(diǎn) 這主要指零件的材料、硬度加工部位的結(jié)構(gòu)形狀，工件剛度定位基準(zhǔn)面的特點(diǎn)，它們對(duì)機(jī)床工藝方案制度有著重要的影響。采用多孔同步加工，零件的剛度足夠，工件受力不大，振動(dòng)，及發(fā)熱變形對(duì)工件影響可以不計(jì)。按設(shè)計(jì)要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為年生產(chǎn)量為 4 萬(wàn)件，從工件外形及輪廓尺寸，為了減少加工時(shí)間，采用多軸頭，為了減少機(jī)床臺(tái)數(shù)，此工序盡量在一臺(tái)機(jī)床上完成，以提高利用率。在根據(jù)使用戶實(shí)際情況來選擇什么樣的組合機(jī)床。 確定切削用量及選擇刀具 確定工序間余量 為使加工過程順利進(jìn)行并穩(wěn)定的保證加工精度，必須合理地確定工序余量。直接加工Φ 7的孔， 直徑上工序間余量～ 1mm。因?yàn)樗O(shè)計(jì)的組合機(jī)床為多軸同步加工在大多數(shù)情況下，所選切削用量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)比一般通用機(jī)床單刀加工低 30%左右．多軸主軸箱上所有刀具共用一個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)，通常為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái)，工作時(shí)，要求所有刀具的每分鐘進(jìn)給量相同，且等于動(dòng)力滑臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量（ mm/min）應(yīng)是適合有刀具的平均值。以滿足不同直徑的加需要，即： 1n 178。 2f =? = in 178。按照經(jīng)濟(jì)地選擇滿足加工要求的原則，采用查表的方法查得： M8螺紋底孔的 鉆頭直徑 D=7mm,鑄鐵 HB190～ 24進(jìn)給量 f=、切削速度 v=11m/min。 7179。 = 切削扭矩： T =10 =10179。 179。 mm 切削功率： P = D9740Tv ? = 179。179。 mm) V—— 切削速度 （ m/min） P—— 切削功率 (kw) 選擇刀具結(jié)構(gòu) 氣缸體的布氏硬度在 HB190~247，孔徑 D 為 7mm，刀具的材料選擇高速鋼鉆頭，為了使工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、刃磨簡(jiǎn)單，選擇標(biāo)準(zhǔn) Φ 7的麻花鉆。 鉆孔組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制 前面對(duì)六軸頭多工位同步鉆床工藝方案及配置型式、結(jié)構(gòu)方案確定的有關(guān)問題，它是鉆床總體設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。 被加工零件工序圖 被加工零件工序圖的作用及內(nèi)容 被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示一臺(tái)組合機(jī)床完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準(zhǔn)、夾具部位及被加工零件的材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或成品狀況的圖紙，它不能用用戶提供的圖 紙代替，而是在原零件圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床的加工的內(nèi)容，加上必要的說明繪制成的。離合器壓盤用 鉆孔組合機(jī)床 的被加工零件工序圖如圖 1所示。 (2)本工序所選定的定位基準(zhǔn)、夾緊部位及夾緊方向。 (4)被加工零件的名稱、編號(hào)、材料、硬度及被加工部位的加上余量等。繪制時(shí)，應(yīng)按一定的比例，選擇足夠的視圖及剖視圖，突出加工部位（用粗實(shí)線），并把零件輪廓及與機(jī)床、夾具設(shè)計(jì)有關(guān)部位（用細(xì)實(shí)線）表清楚，凡本道工序保證的尺寸、角度等，均應(yīng)在尺寸數(shù)值下方面用粗實(shí)線標(biāo)記。 1911 9 7 177。0 . 1 7 56 Φ 6 . 7 深1 5A AAA156176。 加工示意圖 加工示意圖的作用和內(nèi)容 加工示意圖是被加工零件工藝方案在圖樣上的反映，表示被加工零件在機(jī)床上的加工過程，刀具的布置以及工件、夾具、 刀具的相對(duì)位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等，是刀具、夾具、多軸箱、電氣和液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇動(dòng)力部件的主要依據(jù)，是整臺(tái)組合機(jī)床布局形式的原始要求，也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需的重要文件。 在圖上應(yīng)標(biāo)注的內(nèi)容： (1)機(jī)床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程。 (3)主軸的結(jié)構(gòu)類型，尺寸及外伸長(zhǎng)度；刀具類型，數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸、接桿、導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)尺寸；刀具與導(dǎo)向置的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接方式，刀 具應(yīng)按加工終了位置繪制。刀具的選擇前已述及，此處就不在追述了。因此正確選擇導(dǎo)向裝置的類型，合理確定其尺寸、精度，是設(shè)計(jì)組合機(jī)床的重要內(nèi)容，也是繪制加工示意圖時(shí)必須解決的內(nèi)容。 導(dǎo)向套的參數(shù) 根據(jù)刀具的直徑選擇固定導(dǎo)向裝置，如圖 B3 所示： 圖 B3 固定導(dǎo)向裝置 固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺寸如下表： 表 B1 固定導(dǎo)向裝置的標(biāo)準(zhǔn)尺 d D D1 D2 L l1 m R d1 d2 l0 7 12 18 22 25 28 8 10 M6 16 10 固定裝置的配合如下表： 表 B2 固定裝置的配合 導(dǎo)向 類別 工藝 方法 D D D1 刀具導(dǎo)向 部分外徑 固定 導(dǎo)向 鉆孔 G7（或 F8） 67gH 7k6H g6 固定導(dǎo)向裝置的布置如圖 B4 所示 導(dǎo)向裝置的布置如表 2－ 3 所示： 表 B3 導(dǎo)向裝置的參數(shù) (mm) 尺寸 項(xiàng)目 l1 l2 l3 與直徑 d的關(guān)系 (1～ )d 加工鑄鐵 d d/3+(3～ 8) 計(jì)算值 20 7 5 圖 4. 固定導(dǎo)向裝置的布置 (3)初定主軸類型、尺寸、外伸長(zhǎng)度 因?yàn)檩S的材料為 40Cr，剪切彈性模量 G=,剛性主軸取ψ＝ 1／ 4（ 0）／ m,所以 B取 ,根據(jù)剛性條件計(jì)算主軸的直徑為： d? B4T =179。 mm） B—— 系數(shù) 本設(shè)計(jì)中Φ 7主軸直徑取 d=20mm,主軸外伸長(zhǎng)度為： L=115mm， D/1d 為32/20； (4)選擇刀具接桿 由以上可知，多軸箱各主軸的外伸長(zhǎng)度為一定