【正文】 通孔 ， Ra 。 機床配置型式的選擇 根據(jù)選定的工藝方案確定機床的配置型式，并定出影響機床總體布局和技術(shù)性基于三維的柴油機氣缸蓋組合鉆床總體及夾具設(shè)計 4 能的主要部件的結(jié)構(gòu)方案。對同一個零件的加工，可能會有各種不同的工藝方案和機床配置方案，在最后決定采取哪種方案時，絕不能草率， 要全面地看問題，綜合分析各方面的情況，進行多種方案的對比，從中選擇最佳方案。根據(jù)配置動力部件的型式和數(shù)量，這種機床可分為單面、多面復(fù)合式。但其機動時間不能與輔助時間重合，因而生產(chǎn)率比多工位機床低。臥式組合機床床身由滑座、側(cè)底座及中間底座組合而成。其缺點是削弱了床身的剛性，占地面積大。其優(yōu)點是占地面積小，自由度大，操作方便。 在認真分析了被加工零件的結(jié)構(gòu)特點及所選擇的加工工藝方案，又由組 合機床的特點及適應(yīng)性，確定設(shè)計的組合機床的配置型式為單工位臥式三 面鉆組合機床。由于箱體零 件的定位方案一般有兩種，“一面兩孔”和“三平面” 定位方法。 ，既能高度集中工序，又有利于提高各 面上孔的位置精度。同時，使機床各個工序（工位）的許多部件實現(xiàn)通用化，有利于縮短設(shè)計、制造周期，降低成本。 B.“三平面”定位方法 它的特點是： ，使工件獲得穩(wěn)定可靠定位。 一般情況下，“一面雙孔”是最常用的定位方案，即零件在機床上放置的底面及底面上的 兩個孔作為定位基準，通過一個平面和兩個定位銷限制其六個自由度。初步擬定“一面雙孔”定位方法。由于鉆孔的切削用量還與鉆孔深度有關(guān)，隨孔深的增加而逐漸遞減，其遞減值按 文獻 [1] 表 612 選取。鉆孔深度較大時，由于冷卻排屑條件都較差，是刀具壽命有所降低。 切削用量選擇是否合理，對組合機床的加工精度、生產(chǎn)率、刀具耐用度、機床的布局形式及正常工作均有很大影響。查文獻 [1]得硬度 HB190240 時，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) 進給量f (mm/r) 鑄鐵 190～ 240HBS 6～ 12 10～ 18 ～ 12～ 22 ～ 在選擇切削速度時，要求同一多軸箱上各刀具每分鐘進給量必須相等并等于滑臺的工進 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)進給量 if （單位為 mm/r），再根據(jù)其工作時間最長、負荷最重、刃磨較困難的所謂“限制性刀具”來確定并調(diào)整每轉(zhuǎn)進給量和轉(zhuǎn)速，通過“試湊法”來滿足每分鐘進給量相同的要求，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。 )(31m inm a xm a x HBHBHBHB ???，在本設(shè)計中，240max ?HB ， 190min ?HB ，得 HB=223。查閱文獻 [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)進給量，單位 mm/r； HB —— 布氏硬度。 選擇刀具結(jié)構(gòu) 根據(jù)工藝要求及加工精度的要求，加工 7 個孔的刀具均采用標準錐柄長麻花鉆。除了設(shè)計研制合同外，它是組合機床設(shè)計的具體依據(jù)，也是制造、使用、調(diào)整和檢驗機床精度的重要文件。 針對機體的結(jié)構(gòu)特點， 選用“一面雙孔”定位基準。是表達工藝方案具體內(nèi)容的機床工藝方案圖。加工示意圖表示被加工零件在機床上的加工過程，刀具、輔具的布置狀況以及 9 工件、夾具、刀具等機 床各部件間的相對位置關(guān)系，機床的工作行程及工作循環(huán)等。一臺機床刀具的選擇是否合理，直接影響到機床的加工精度、生產(chǎn)率和工作情況。刀具的選擇要考慮到工件加工尺寸精度、表面粗糙度、切屑的排除及生產(chǎn)率要求等因素。 刀具直徑的選擇應(yīng)與加工部位尺寸、精度相適應(yīng)。 組合機床鉆孔時，零件上孔的位置精度主要是靠刀具的導(dǎo)向裝置來保證的。 本課題中加工 7 個孔時，由于是大批大量生產(chǎn)，考慮到當(dāng)導(dǎo)套磨損時，便于更換，避免使整個鉆模板報廢，以節(jié)約成本，所以導(dǎo)向裝置選用可換導(dǎo)套。又因為浮動卡頭與刀具剛性連接，所以該主軸屬于長主軸。 根據(jù)由選定的切削用量計算得到的切削轉(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=。主軸軸徑 d=30mm時，主軸外伸尺寸為： L=115mm；接桿莫氏圓錐號為１。 基于三維的柴油機氣缸蓋組合鉆床總體及夾具設(shè)計 10 L工 的確定 工作進給長度 L工 ，應(yīng)等于加工部位長度 L（多軸加工時按最長孔計算）與刀具切入長度 1L 和切出長度 2L 之和。由于加工的孔均為螺紋底孔，即盲孔，所以各個孔的切出長度均為零。初步選定三 個主軸箱上刀具的快速進給長度 都 為 140mm。由已確定的快速進給和工作進給長度可知，三 面快速退回長度為 170mm。三 面的前備量取 30mm，后 備量取 130mm，則總行程為 330mm。用以檢驗各部件相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿足加工要求和通用部件選擇是否合適；它為多軸箱、夾具等專用部件設(shè)計提供重要依據(jù)；它可以看成是簡化的機床總圖。與機械滑臺相比較，液壓滑臺具有如下優(yōu)點：在相當(dāng)大的范圍內(nèi)進給量可以無級調(diào)速；可以獲得較大的進給力；由于液壓驅(qū) 動，零件磨損小，使用壽命長；工藝上要求多次進給時，通過液壓換向閥，很容易實現(xiàn)；過載保護簡單可靠；由行程調(diào)速閥來控制滑臺的快進轉(zhuǎn)工進，轉(zhuǎn)換精度高，工作可靠。本課題的加工對象是 ZH1105 柴油機 氣缸蓋三 個面上的 7 個孔，位置精度和尺寸精度要求較高，因此采用液壓滑臺。 11 ，按 文獻 [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。 V左 = n1xf==67 V右 = n2xf== V后 = n3xf==70 L=400mm 動力滑臺導(dǎo)軌組合有“矩 — 矩”和“矩 — 心”兩種型式。由此可知，本機床選用“矩 — 矩”式最合適。臺面寬 500mm，臺面長 1000mm,行程長 400mm，滑臺及滑座總高 320mm,滑座長 1240mm，允許最大進給力 32021N，快速行程速度 ，工進速度 10～350mm/min。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、傳動復(fù)雜， 故取 ?? 。根據(jù)夾具體的尺寸，自行設(shè)計中間底座。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，該組合機床裝料高度取 H=1000mm。主軸箱寬度B、高度 H 的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關(guān)，可按下式計算： 12B b b?? （ 210） 11H h h b? ? ? （ 211） 式中， b— 工件在寬度方向相距最遠的兩孔距離（ mm）； 1b — 最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（ mm）； h— 工件在高度方向相距最遠的兩孔距離（ mm）； 1h — 最低主軸高度（ mm） 。對于臥式組合機床， 1h 要保證潤滑油不致從主軸襯套處泄漏箱外，通常推薦 1 85 ~ 140mmh ? ，本組合機床按式 13 1 2 3 7 4( 0 .5 )h h H h h h? ? ? ? ? ? （ 212） 計算，得： 1 ? 。 機床生產(chǎn)率計算卡 已知：工作行程為 180mm 進刀量為 7500mm /min 機動時間 裝卸工件時間 單件工時 Q（件 /h） 理想生產(chǎn)率是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)（包括備品及廢品率）所要求的機床生產(chǎn)率。 則 htNQ k / 0300 00 件??? Q1（件 /h） 實際生產(chǎn)率是指所設(shè)計的機床每小時實際可生產(chǎn)的零件數(shù)量。 則 hTQ / 60601 件單 ??? ? 機床負荷率為理性鄉(xiāng)生產(chǎn)率與實際生產(chǎn)率之比。 表 26 生產(chǎn)率計算卡 被加工零件 圖號 毛坯種類 鑄件 名稱 柴油機 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 序號 工步 名稱 被加工零件數(shù)量 加工直徑(mm) 加工長度 (mm) 工作行程 (mm) 切削速度 (m/ min) 每分鐘轉(zhuǎn)速 (r/ min) 進給量 (mm/r) 進給速度 (mm /min) 工時 (min) 機 加工 時間 輔助 時間 共計 1 裝卸工件 1 右滑臺快進 150 左滑臺快進 140 7500 左 軸箱工進 (鉆孔 ) 30 16 335 右多軸箱工進 30 14 533 后多軸箱工進 30 536 20 15 左右滑臺快 退 180 7500 備注 裝卸工件時間取決于操作者熟練程度 ,本機床計算時取 總計 單件工時 機床生產(chǎn)率 /h 機床負荷率 % 3 組合機床夾具設(shè)計 概述 零件的工藝性分析 夾具是組合機床的重要組成部分，是根據(jù)機床的工藝和結(jié)構(gòu)方案的具體要求而專門設(shè)計的。 本次畢業(yè)設(shè)計是設(shè)計在 ZH1105 氣缸蓋 進行鉆加工所用的夾具。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 。其關(guān)鍵在于，正確地確定定位方案、夾緊方案和刀具導(dǎo)向方式，合理地設(shè)計夾具的尺寸、公差和技術(shù)要求，必要時應(yīng)進行誤差的分析和計算。在大批量生產(chǎn)時，應(yīng)盡量采用各種基于三維的柴油機氣缸蓋組合鉆床總體及夾具設(shè)計 16 快速、高效的結(jié)構(gòu)、自動裝置和先進的控制方法，以縮短輔助時間，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