【正文】 卡尺：擴兩導管孔至 刀具：錐柄麻長花鉆 機床：立式鉆床 Z5125A：鉆 2 個 M10 的螺紋底孔機床：臥式鏜床 T618鉆盲孔 ，深度為 24 mm：精鉸 燃燒室至尺寸 鉸孔：機床：立式鉆床 Z6143A刀具：球形精鉸刀：半精鉸鑲塊孔至尺寸 鉸孔：機床：臥式鏜床 T618：粗擴進氣門座孔 機床：臥式鏜床 T618：精鉸各主要孔：擴 3Φ24mm 孔擴孔：Φ24mm 13 機床：立式鉆床 Z5125A刀具：高速鋼 Φ24mm 擴孔鉆：鉸 2Φ17mm 進排氣門導孔刀具：高速鋼 Φ17mm 鉸刀機床：立式鉆床 Z5125A：鏜進排氣門孔，Φ40mm，Φ46mm，噴油孔底部 Φ40mm機床：臥式鏜床 T618：鉆螺紋孔：鉆兩側(cè)面四個螺紋孔工件材料：灰鑄鐵 HT250加工要求：鉆孔 4Φ8mm機床：臥式鏜床 T618：鉆噴油咀座螺紋底孔加工要求：鉆孔 ：鉆鉸噴油孔，鉆紙插孔工件材料：灰鑄鐵 HT250加工要求：鉆鉸階梯狀噴油孔 ，同軸度 ，鉆紙插孔 Φ10mm，攻絲 M12：攻螺紋 加工要求：攻上平面 M10 的螺紋，深度為 18 mm 加工要求：攻進﹑排氣法蘭面 4M8 螺紋孔，深度為 18 mm 加工要求：攻噴油嘴座 2M8 螺紋孔 具 設(shè) 計 夾具設(shè)計的基本要求和步驟本設(shè)計我們組要求設(shè)計粗鉆前后兩面孔的夾具。其關(guān)鍵在于，正確的確定定位方案、夾緊方案和刀具導向方式，合理的設(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；在中小批量生產(chǎn)中，則要求滿足夾具功能的前提下，盡量使夾具結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，以降低家具 14 的制造成本。省力，盡可能采用氣動、液壓機其它機械化夾緊裝置，以減輕工人的勞動強度，并較好地控制夾緊力。（4）便于排屑夾具的排屑是一個容易忽視的問題，如果排屑功能不好，切屑積集在夾具中，會破壞工件正確定位；切屑帶來的大量熱量會引起來夾具和工件的熱變形，影響加工質(zhì)量；切屑的清掃又會增加輔助時間，降低生產(chǎn)率。因此，排屑問題在夾具設(shè)計時必須給予充分的注意，在設(shè)計高效組合機床夾具時尤為重要。夾具設(shè)計是一種相互關(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)計方案，繪制出圖樣，經(jīng)修改后確定夾具的結(jié)構(gòu)。 （2） 擬定夾具結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 在分析各種原始資料的基礎(chǔ)上，確定夾具的類型、定位設(shè)計、夾緊方式、導向 15 方案、連接方式、總體布局和夾具的結(jié)構(gòu)形式。 （3） 審核 檢查夾具的各項功能是否符合設(shè)計要求（4） 總體設(shè)計 根據(jù)所定方案繪制夾具裝配圖，應(yīng)將夾具的工作原理、結(jié)構(gòu)和各種元件的裝配關(guān)系表達清楚。合理選擇材料，標注尺寸、公差和技術(shù)要求。在夾具體上，要安裝組成該夾具所需要的各種元件、機構(gòu)和裝置等。 （2） 結(jié)構(gòu)簡單，具有良好的工藝性 在保證強度和剛度的條件下，力求結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，以便于操作。 （1）夾具外形輪廓尺寸：一般是指夾具的最大外形尺寸； （2）工件與定位元件間的聯(lián)系尺寸：這種尺寸是用來確定夾具上對刀、引導元件的位置； （3）夾具與機床連接部分的尺寸：這種尺寸表示夾具如何與機床有關(guān)部分連接，從而確定夾具在機床上的正確位置； （4）其它裝配尺寸：這種尺寸是屬于夾具內(nèi)部的配合尺寸，以及某些夾具元件在裝配后需要保證的相關(guān)尺寸。 （1） “一面兩孔”的定位方法 它的特點是：可以簡便地消除工件六個自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠定位。 “一面兩孔”可作為零件從粗加工到精加工全部工序的定位基準，使零件整個工藝過程基準統(tǒng)一，從而減少由基準轉(zhuǎn)換帶來的累積誤差，有利于保證零件的加工精度。 易于實現(xiàn)自動化定位、夾緊，并有利于防止切削落于定位基面上。 有同時加工零件兩個表面的可能，能高度集中工序。 主要元件分析（1）定位塊：用一個定位塊定位。安裝位置與零件加工過程時所安裝進去的方向相同，從而易于達到便于排屑的效果?？紤]到要更換的問題，所以在設(shè)計采用螺釘固定。（4）壓板：在機械夾緊過程和零件相接觸的元件，用來傳遞有效的夾緊力。固定式導套有三個元件組成：壓套螺釘，可換導套和中間套。導套的配合間隙對于孔的位置精度有很大影響，為了提高位置精度，應(yīng)適當提高導套的 17 制造精度和選用較緊的配合，在檢驗機床的總精度時，不是逐次的全部檢查每個部位上主軸與導套間的不同軸度，而是適當?shù)剡x取兩個孔位距離較遠的導套作為檢查部位，因此在設(shè)計時應(yīng)注意相應(yīng)位置的部位選用導套，使中間套的長度與其孔位之比 L∕D≥3，以便使該孔可靠地插入檢驗棒，作為機床總裝時檢查主軸與導套間的不同軸度時使用。其組成部分的相互關(guān)系，如圖 3—1 方框圖所示：圖 3―1 夾緊裝置組成的方框圖 （2）夾緊裝置設(shè)計的基本要求 夾緊過程中，不改變工件定位后占據(jù)的正確位置。 夾緊裝置的自動化和復雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，在保證生產(chǎn)率的前提下，其結(jié)構(gòu)要力求簡單，以便于制造和維修。 （3）夾緊裝置的選擇 18 通常應(yīng)用的機械夾緊裝置有氣壓裝置和液壓裝置兩種，各有其優(yōu)越性，要根據(jù)實際情況來選擇哪種裝置。氣壓為 ，氣缸活塞速度為 1~10m∕s，夾具每小時可連續(xù)松夾上千次。傳動結(jié)構(gòu)簡單，對裝置所用材料及制造精度要求不高，制造成本低。 ④ 空氣可就地取材，容易保持清潔，管路不易堵塞，也不會污染環(huán)境，具有維護簡單，使用安全、可靠、方便等特點。此外，還有較大的排氣噪聲。 ② 液壓油的不可壓縮性可使夾具剛度高、工作平穩(wěn)、可靠。 通過對以上兩種機械夾緊裝置優(yōu)缺點的比較，結(jié)合加工工件的精度要求、工人的勞動強度和環(huán)境要求、企業(yè)的實際情況，本設(shè)計中夾緊裝置采用氣壓夾緊裝置。 （2）夾緊力的作用點 19 ① 夾緊力的作用點應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)；② 夾緊力的作用點應(yīng)選在工件剛度較高的部位。由于工件為薄壁件，易受力變形，故采用多點同時壓向工件，均勻分布壓緊力，起到減少受力變形的效果。用推桿將壓力傳遞致壓板，然后由壓板將壓力分散到工件壓緊表面，從而將工件壓緊。 根據(jù)文獻[3]查得切削力 Q 的計算公式如下：Q= （31）210)(fpPK?? 式中：K—安全系數(shù)； P—切削力； p —定位銷上允許承受的一部分切削力；0 —壓板和工件表面間的摩擦系數(shù)；1f —工件和定位支承塊間的摩擦系數(shù)；2 根據(jù)文獻[3]查得安全系數(shù) K 按下式計算K=K K K K K K K （32）0123456 式中：K ~ K 為各種因素的安全系數(shù)，查文獻[3]表 31 和表 32；06 K ：考慮工件材料及加工余量均勻性的基本安全系數(shù)，取 K =；0 K ：加工性質(zhì)，取 K =；11 K ：刀具鈍化程度，取 K =；2 2 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(zhuǎn)時工件與支承面的接觸情況，取 K =。 夾緊裝置的其他結(jié)構(gòu)設(shè)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。因此，支架和支座的剛性要好，變形要小。 21 4. 組合機床總體設(shè)計 組合機床的設(shè)計步驟組合機床一般都根據(jù)合用戶簽訂的設(shè)計、制造合同進行設(shè)計的。在設(shè)計過程中，應(yīng)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(shè)計出技術(shù)上先進、經(jīng)濟上合理和工作可靠的組合機床。 調(diào)查研究調(diào)查研究的主要內(nèi)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(jié)構(gòu)及加工精度和表面粗糙度要求等內(nèi)容。，查閱、搜集和分析國內(nèi)外有關(guān)的技術(shù)資料，吸取先進的科學技術(shù)成就?？傊ㄟ^調(diào)查研究應(yīng)為組合機床總體設(shè)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(shù)準備?？傮w方案的擬定是設(shè)計組合機床最關(guān)鍵的一步。對同一加工內(nèi)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。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。設(shè)計過程中，應(yīng)按設(shè)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(jié)構(gòu)等做相應(yīng)的調(diào)整或修改。 工藝方案的擬定工藝方案的擬定是組合機床設(shè)計的關(guān)鍵一步。因此，應(yīng)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(shù)經(jīng)濟分析后擬定出先進、合理、經(jīng)濟、可靠的工藝方案。這對機床的工作循環(huán)、多軸箱和夾具結(jié)構(gòu)都有影響。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。這樣能更好地保證聯(lián)接孔位置精度，便于裝配。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。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。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(yīng)盡可能使精加工集中在所有粗加工之后，以減少內(nèi)應(yīng)力變形影響，有利于保證加工精度。 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(jié)構(gòu)特點，加工部位及其精度、表面粗糙度、技術(shù)要求及生產(chǎn)綱領(lǐng)。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。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。為可靠地保證加工質(zhì)量，必須合理確定工序間余量。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。20 粗孔后精孔 ～鉆孔后擴孔 ～鉆孔216。50 粗擴后精擴 ～216。20 ～216。30 ～216。50 ～216。80 ～鉸孔216。100—～216。80 ～半精鏜216。150 — ～～216。30～216。20 ～確定工序間余量應(yīng)注意以下問題：①粗鏜是應(yīng)該考慮工件的冷硬層、鑄造里皮和孔偏心，加工余量一般應(yīng)大于或等于6～7mm。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。③在確定鏜孔余量時，應(yīng)該注意余量對鏜桿直徑的影響。 確定組合機床配置型式及結(jié)構(gòu)方案應(yīng)該考慮的問題根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)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。配置方案不同對機床的復雜程度、通用化程度、結(jié)構(gòu)工藝性、加工精度、機床重新調(diào)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(jié)構(gòu)方案時應(yīng)考慮以下問題。影響加工精度的主要因素有夾具誤差合加工誤差兩方面。夾具型式也有影響。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。 加工示意圖 26 加工示意圖是組合機床設(shè)計的重要圖紙之一，在機床總體設(shè)計中占有重要的地位，它是設(shè)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(diào)整機床和刀具的依據(jù)。 加工示意圖的作用和內(nèi)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。40，應(yīng)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(zhì)用硬質(zhì)合金鋼。 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。2. 導向結(jié)構(gòu)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。 （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(zhuǎn)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。 （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。 對于加工軸孔 216。4軸孔 216。6軸孔 216。 對于加工軸孔選擇的導套有內(nèi)滾式導向結(jié)構(gòu)，外滾式導向結(jié)構(gòu)。、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。根據(jù)由選定的切削用量計算得到切削轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩，N 滾錐主軸軸徑 d=45mm 時，主軸外伸尺寸為 = ,L=75 m