0544-加工搖臂軸后支架φ24孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì),加工,搖臂,支架,24,組合,機(jī)床,液壓,系統(tǒng),設(shè)計(jì) 摘 要 本文根據(jù)任務(wù)的需要，設(shè)計(jì)一臺(tái)能高效、大批量加工搖臂軸后支架φ24F7大孔的專用組合機(jī)床 。由于本人主要做的是組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分，所以文章從工藝方案設(shè)計(jì)、總體設(shè)計(jì)和液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)三部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)中最顯著的特點(diǎn)是：滑臺(tái)的直線運(yùn)動(dòng)和工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)都是由液壓系統(tǒng)來提供動(dòng)力，液壓系統(tǒng)穩(wěn)定，緩沖能力強(qiáng)，提高了滑臺(tái)的緩沖能力和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)位精度，進(jìn)而提高了工件的加工精度。搖臂軸后支架大孔由普通機(jī)床加工時(shí)存在生產(chǎn)率低下、加工精度的穩(wěn)定性低等問題。通過制定切實(shí)可行的、合理的工藝方案，設(shè)計(jì)出了四工位的擴(kuò)、鏜組合機(jī)床，加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率得到大幅度提高，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著。 關(guān)鍵詞：組合機(jī)床；機(jī)床總體設(shè)計(jì)；液壓滑臺(tái)；液壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)；液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 II Abstract Based on the needs of the mission，it is to design a more efficient and mass processing arm shaft after stent φ24F7 macroporous portfolio dedicated machine。Because what I mainly do is the hydraulics design of modular machine tool，the article makes up of the three-part design that is the program design process、design and hydraulic system design。Design of the most notable features：the linear motion of sliderand the rotating movement of workbench are provided power by the hydraulic system，the hydraulic system is stable，buffer capability and improved slider and the buffering capacity of the rotary table to accuracy，thereby improving the precision machining of workpieces。Rocker shaft after stent big hole is processed by the ordinary existence of machining，which is low productivity and the stability of precision machining program。Through the development of practical and reasonable process，I design of the modular machine that has four stations，which improves processing mass and productivity greatly，economic and social benefits is significantly。 Keywords：Modular Machine；Machine Design；Hydraulic slide；Hydraulic rotary table；Hydraulic System Design。 目 錄 摘要 Ⅰ Abstract Ⅱ 第1章 概 述 1 1.1 組合機(jī)床的組成 1 1.2 組合機(jī)床的類型 2 1.2.1具有固定夾具的單工位組合機(jī)床 2 1.2.2 具有移動(dòng)夾具的多工位組合機(jī)床 3 1.2.3轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床 3 1.3 組合機(jī)床的通用部件 4 1.3.1通用部件的分類 4 1.3.2通用部件的型號(hào)、規(guī)格及配套關(guān)系 4 第2章 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 6 2.1 工藝方案的擬定 6 2.1.1 制定工藝方案 6 2.1.2 確定組合機(jī)床的工藝方案 7 2.2 組合機(jī)床配置形式及結(jié)構(gòu)方案的確定 10 2.2.1 影響組合機(jī)床配置形式及結(jié)構(gòu)方案的因素 11 2.2.2 組合機(jī)床配置形式及結(jié)構(gòu)方案的確定 11 2.3 切削用量的確定 12 2.3.1選擇切削用量選擇的特點(diǎn) 13 2.3.2 確定切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削轉(zhuǎn)速及切削功率 13 2.4 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)——“三圖一卡” 16 2.4.1 被加工零件工序圖 17 2.4.2 加工示意圖 18 2.4.3 機(jī)床尺寸聯(lián)系圖 20 2.4.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 21 第3章 機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 23 3.1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 23 3.2 液壓系統(tǒng)參數(shù)及液壓缸工況的確定 23 3.2.1 擴(kuò)孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)參數(shù)及工況的確定 23 3.2.2 粗鏜孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)參數(shù)及工況的確定 26 3.2.3 精鏜孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)參數(shù)及工況的確定 29 3.2.4 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)液壓系統(tǒng)參數(shù)及工況的確定 31 3.3 液壓系統(tǒng)圖的擬定 39 3.3.1 選擇液壓回路 39 3.3.2擬定液壓系統(tǒng)圖和工作循環(huán)表 42 3.4 液壓元件的計(jì)算和選擇 43 3.4.1確定液壓泵規(guī)格和電動(dòng)機(jī)功率 43 3.4.2控制閥的選擇 44 3.4.3油箱容量的計(jì)算 46 3.5 液壓系統(tǒng)主要性能的估算 47 3.5.1 液壓系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)特性的校核 47 3.5.2 液壓系統(tǒng)發(fā)熱與溫升的驗(yàn)算 52 第4章 結(jié) 論 54 參考文獻(xiàn) 55 附錄A 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 56 附錄B 擴(kuò)孔組合機(jī)床液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率的實(shí)際使用值 57 附錄C 粗鏜組合機(jī)床液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率的實(shí)際使用值 58 附錄D 精鏜組合機(jī)床液壓缸工作循環(huán)中各階段的壓力、流量和功率的實(shí)際使用值 59 附錄E 總體液壓系統(tǒng)圖 60 致謝 61 第1章 概 述 在批量生產(chǎn)中為了提高生產(chǎn)率，必須注意縮短加工時(shí)間和輔助時(shí)間，而且盡可能使輔助時(shí)間和加工時(shí)間重合，使每個(gè)工位安裝多個(gè)工件的同時(shí)進(jìn)行多刀加工，實(shí)行工序高度集中，因而廣泛采用組合機(jī)床。 組合機(jī)床是用已經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件和少量專用部件組成的多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的高效專用機(jī)床，生產(chǎn)率比比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍，可以進(jìn)行鉆、鏜、鉸、攻絲、車削、銑削、車孔端面等工序，隨著組合機(jī)床的發(fā)展，其工藝范圍日益擴(kuò)大，如：焊接、熱處理、自動(dòng)測量和自動(dòng)裝配、清洗等非切削工序。 1911年，美國為加工汽車零部件研制了組合機(jī)床。在發(fā)展初期，各機(jī)床制造廠都執(zhí)行自己的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為方便用戶使用和維修，提高互換性，1953年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機(jī)床制造廠協(xié)商，確定機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，并規(guī)定了部件間聯(lián)系尺寸。1973年ISO公布了第一批組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)，它包括了汽車、農(nóng)業(yè)、紡機(jī)和儀表工業(yè)。1978年、1983年又第二次作了增補(bǔ)。目前，我國組合機(jī)床的通用部件約占70%～90%。 組合機(jī)床廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的行業(yè)，如：汽車、拖拉機(jī)、電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、閥門縫紉機(jī)等制造業(yè)。主要加工箱體零件，如汽缸體、變速箱體、汽缸蓋、閥體等；一些重要零件的關(guān)鍵加工工序，雖然生產(chǎn)批量不大，但也采用組合機(jī)床來保證其加工質(zhì)量。目前，組合機(jī)床的研制正向高效、高精度、高自動(dòng)化的柔性方向發(fā)展。 1.1 組合機(jī)床的組成 組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種高效專機(jī)。 如圖1-1所示為典型的雙面復(fù)合式單工位組合機(jī)床。其組成是：側(cè)底座1、滑臺(tái)2、鏜削頭3、夾具4、多軸箱5、動(dòng)力箱6、立柱7、墊鐵8、立柱底座9、中間底座10、液壓裝置11、電氣控制設(shè)備12、刀工具13等。通過控制系統(tǒng)，在兩次裝卸工件間隔時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)自動(dòng)工作循環(huán)。圖中各個(gè)部件都是具有一定獨(dú)立功能的部件，并且大都是已經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化的通用部件。通常夾具4、中間底座10、和多軸箱5是根據(jù)工件的尺寸形狀和工藝要求設(shè)計(jì)的專用部件，但其中的絕大多數(shù)零件如定位夾緊元件、傳動(dòng)等也都是標(biāo)準(zhǔn)件和通用件。 圖 1-1 雙面試復(fù)合式組合機(jī)床 通用部件是組成組合機(jī)床的基礎(chǔ)。用來實(shí)現(xiàn)機(jī)床切削和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的通用部件，如單軸工藝切削頭（即鏜削頭、鉆削頭、銑削頭等）、傳動(dòng)裝置（驅(qū)動(dòng)切削頭）、動(dòng)力箱（驅(qū)動(dòng)多軸箱）、進(jìn)給滑臺(tái)（機(jī)械或液壓滑臺(tái)）等為動(dòng)力部件。用以安裝動(dòng)力部件的通用部件如側(cè)底座、立柱、立柱底座等稱為支撐部件。 1.2 組合機(jī)床的類型 根據(jù)所選的通用部件的規(guī)格大小以及結(jié)構(gòu)和配制形式等方面的差異，將組合機(jī)床分為大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床兩大類。習(xí)慣上滑臺(tái)臺(tái)面寬度B≥250mm的為大型組合機(jī)床，滑臺(tái)B＜250mm的為小型組合機(jī)床。 根據(jù)大型組合機(jī)床的配制形式，可以將其分為具有固定夾具的單工位組合機(jī)床、具有移動(dòng)夾具的多工位組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床三類。 1.2.1具有固定夾具的單工位組合機(jī)床 單工位組合機(jī)床特別適用于加工大、中型箱體類零件。在整個(gè)加工循環(huán)中，夾具和工件固定不動(dòng)，通過動(dòng)力部件使刀具從單面、雙面或多面對工件進(jìn)行加工。這類機(jī)床加工精度高，但生產(chǎn)率低。 按照組成部件的配置形式及動(dòng)力部件的進(jìn)給方向，單工位組合機(jī)床又分為臥式、立式、傾斜式和復(fù)合式四種類型。 1.臥式組合機(jī)床 臥式組合機(jī)床的刀具主軸水平布置，動(dòng)力部件沿水平方向進(jìn)給，按工要求的不同，可配置成單面、雙面或多面的形式。 2.立式組合機(jī)床 立式組合機(jī)床的刀具主軸水平布置，動(dòng)力部件沿垂直方向進(jìn)給。一般只有單面配置形式。 3.傾斜式組合機(jī)床 傾斜式組合機(jī)床的動(dòng)力部件傾斜布置，沿傾斜方向進(jìn)給。可配置成單面、雙面或多面的形式，以加工工件上的傾斜表面。 4.復(fù)合式組合機(jī)床 復(fù)合式組合機(jī)床是上述兩種或三種形式的組合。 1.2.2 具有移動(dòng)夾具的多工位組合機(jī)床 多工位組合機(jī)床的夾具和工件可按預(yù)訂的工作循環(huán)，作間歇的移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，以便依次在不同工位上對工件進(jìn)行不同工序的加工。這類機(jī)床生產(chǎn)率高，但加工精度不如單工位組合機(jī)床，多用于大批量生產(chǎn)中對中小型零件的加工。 按照夾具和工件的輸送方式不同，可分為移動(dòng)式工作臺(tái)式、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式、中央立柱式和鼓輪式四種類型。 1.移動(dòng)工作臺(tái)組合機(jī)床 可移動(dòng)工作臺(tái)組合機(jī)床以先后在兩個(gè)工位上從兩面對工件進(jìn)行加工，夾具和工件可隨工作臺(tái)直線移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)工位的變換。 2.回轉(zhuǎn)工作臺(tái)組合機(jī)床 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)組合機(jī)床在每一個(gè)工位上可以同時(shí)加工一個(gè)或幾個(gè)工件，其上的夾具和工件安裝在繞垂直軸線回轉(zhuǎn)的工作臺(tái)上，并隨其作周期轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)工位的變換。由于這種機(jī)床適宜于對中小型工件進(jìn)行多面、多工序加工，具有專門的裝卸工位，使裝卸工件的輔助時(shí)間和機(jī)動(dòng)時(shí)間重合，所以能夠獲得較高的生產(chǎn)率。 3.中央立柱式組合機(jī)床 中央立柱式組合機(jī)床上的夾具和工件安裝在繞垂直軸線回轉(zhuǎn)的工作臺(tái)上，并隨其作周期轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)工位的變換。在環(huán)形回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上周圍以及中央立柱上均可布置動(dòng)力部件，在各個(gè)工位上，對工件進(jìn)行多工序加工。 4.鼓輪式組合機(jī)床 股輪式組合機(jī)床上的夾具和工件安裝在繞垂直軸線回轉(zhuǎn)的工作臺(tái)上，并隨其作周期轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)工位的變換。在鼓輪的兩端布置動(dòng)力部件，從兩面對工件進(jìn)行加工。 1.2.3轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床 轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床的特點(diǎn)是幾個(gè)多軸箱安裝在轉(zhuǎn)塔式工作臺(tái)上，各個(gè)多軸箱依次轉(zhuǎn)到加工位置對工件進(jìn)加工。按多軸箱是否做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，可將這類機(jī)床分為： 1.只實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)塔式多軸箱組合機(jī)床 多軸箱安裝在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，主軸由電動(dòng)機(jī)通過多軸箱內(nèi)的傳動(dòng)裝置帶動(dòng)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；工件安裝在滑臺(tái)的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上（如果不需工件轉(zhuǎn)位時(shí)，可直接安裝在滑臺(tái)上），由滑臺(tái)帶動(dòng)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 2.既實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)又可隨滑臺(tái)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)塔式多軸箱組合機(jī)床 這類機(jī)床的工件固定不動(dòng)（也可以做周期轉(zhuǎn)位），轉(zhuǎn)塔式多軸箱安裝在滑臺(tái)上并隨滑臺(tái)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床可以完成一個(gè)工件的多工序加工，因而可以減少機(jī)床臺(tái)數(shù)和占地面積，適宜于中，小批量生產(chǎn)。 1.3 組合機(jī)床的通用部件 通用部件是組合機(jī)床的基礎(chǔ)。部件通用化程度的高低標(biāo)志著組合機(jī)床的技術(shù)水平。在組合機(jī)床設(shè)計(jì)中，選擇通用部件是重要內(nèi)容之一。 1.3.1通用部件的分類 按通用部件在組合機(jī)床上的作用，可分為下列幾類： 1.動(dòng)力部件 動(dòng)力部件是組合機(jī)床的主要部件，它為刀具提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。動(dòng)力部件包括動(dòng)力滑臺(tái)及其相配套的動(dòng)力箱和各種單軸頭，如銑削頭、鉆削頭、鏜孔車端面頭等，其它部件均以選定的動(dòng)力部件為依據(jù)來配套選用。 2.支撐部件 支撐部件是組合機(jī)床的基礎(chǔ)部件，它包括側(cè)底座、立柱、立柱底座和中間底座等，用于支撐和安裝各種部件。組合機(jī)床各種部件之間的相對位置精度、機(jī)床的剛度要求主要由支撐部件保證。 3.輸送部分 輸送部件用于帶動(dòng)夾具和工件的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)工位的變換，因此，要求較高的定位精度。輸送部件主要有移動(dòng)工作臺(tái)和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。 4.控制部件 控制部件用于控制組合機(jī)床按預(yù)定的加工程序進(jìn)行循環(huán)工作，它包括可編程控制器（PLC）、各種液壓元件、操縱板、控制擋鐵和按鈕臺(tái)等。 5.輔助部件 輔助部件包括用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾緊工件的液壓或氣動(dòng)裝置、機(jī)械扳手、冷卻和潤滑裝置、排銷裝置以及上下料的機(jī)械手等。 1.3.2通用部件的型號(hào)、規(guī)格及配套關(guān)系 按通用部件標(biāo)準(zhǔn)，動(dòng)力滑臺(tái)的主參數(shù)為其工作臺(tái)面寬度，其它通用部件的主參數(shù)取與其配套的滑臺(tái)主參數(shù)來表示。例如，1HY32M1B表示臺(tái)面寬度為320mm，經(jīng)過一次重大改進(jìn)，采用鑲鋼導(dǎo)軌的精密液壓滑臺(tái)；TX40A表示于臺(tái)面寬度為400mm的滑臺(tái)配套，主軸徑向軸承采用短圓柱滾子軸承，用于精加工的銑削頭。 等效采用國際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的“1字頭”通用部件，按精度分為：普通級、精密級和高精度級三種精度等級?！?字頭”滑臺(tái)采用雙矩形閉式導(dǎo)軌，縱向用雙矩形的外側(cè)導(dǎo)向，斜鑲條調(diào)整導(dǎo)軌間隙；壓板與支承導(dǎo)軌組成輔助導(dǎo)軌副，防止傾覆力矩過大導(dǎo)致滑鞍（動(dòng)導(dǎo)軌）與滑座（支承導(dǎo)軌）分離。這種導(dǎo)軌制造工藝簡單，導(dǎo)向精度高，剛度好?；鶎?dǎo)軌材料有兩種，分別在型號(hào)后面加A、B以區(qū)別，A表示滑座導(dǎo)軌材料為HT300，高頻淬火，淬火硬度為42～48HRC；B表示滑座為鑲鋼導(dǎo)軌，淬火硬度為48HRC以上。 數(shù)控機(jī)械滑臺(tái)是1HJ系列機(jī)械滑臺(tái)的派生產(chǎn)品，采用了大連組合機(jī)床研究所研制的ZHS-ACO4D交流伺服系統(tǒng)，能自動(dòng)變換進(jìn)給速度和工作循環(huán)，在較大的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)速、位置控制、程序控制。適合多種小批量柔性生產(chǎn)。帶光電編碼器的交流伺服電動(dòng)機(jī)采用SPWM控制技術(shù)，750～2400r/min為恒功率調(diào)速；運(yùn)動(dòng)通過一級定比齒輪減速驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，驅(qū)動(dòng)滑鞍移動(dòng)，開環(huán)系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角誤差為±0.072°，由光柵尺組成的全閉環(huán)系統(tǒng)，滑鞍位置精度可達(dá)±2μm。 63 第2章 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)，通常是根據(jù)與用戶簽訂的合同和協(xié)議書，針對具體加工零件，擬定工藝和結(jié)構(gòu)方案，并進(jìn)行方案圖樣和有關(guān)技術(shù)文件的設(shè)計(jì)。 2.1 工藝方案的擬定 零件的加工工藝方案將決定組合機(jī)床的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、總體布局和夾具結(jié)構(gòu)等。所以，在制定工藝方案時(shí)，我們必須認(rèn)真分析被加工零件圖，并深入現(xiàn)場了解了相關(guān)零件的形狀、大小，材料、硬度、剛性、加工部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工精度、表面粗糙度、以及現(xiàn)場所采用的定位、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)場的環(huán)境和條件等等。如條件允許，還應(yīng)廣泛收集國內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料，制定合理的工藝方案。 2.1.1 制定工藝方案 1.選擇合適、可靠的的工藝方案 根據(jù)被加工零件的材料，加工的尺寸、形狀、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加工精度、表面粗糙度以及生產(chǎn)率要求等等，結(jié)合組合機(jī)床的工藝范圍及所能達(dá)到的加工精度，選擇合適可靠的的工藝方法，以保證機(jī)床有穩(wěn)定的加工質(zhì)量和高的生產(chǎn)率。 2.粗精加工分開原則 粗加工時(shí)的切削負(fù)荷大，切削產(chǎn)生的熱變形、較大夾壓力引起的工件變形以及切削振動(dòng)等，對精加工工序十分不利，影響加工尺寸精度和表面粗糙度。因此，在擬訂工件一個(gè)連續(xù)的多工序工藝過程時(shí)，應(yīng)選擇粗精加工工序分開的原則。 3.工序集中原則 工序集中是近代機(jī)械加工主要發(fā)展的方向之一。組合機(jī)床正是基于這個(gè)原則上發(fā)展而來的，即運(yùn)用多刀（相同或不同刀具）集中在一臺(tái)機(jī)床上完成一個(gè)或幾個(gè)工件的不同表面的復(fù)雜工藝過程，從而有效的提高生產(chǎn)率。因此，擬訂工藝方案時(shí)，在保證加工質(zhì)量和操作維修方便的前提下，應(yīng)適當(dāng)提高工序集中度，以便減少機(jī)床臺(tái)數(shù)、占地面積和節(jié)省人力，取得理想的效益。但是，工序過于集中會(huì)使機(jī)床結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，增加機(jī)床設(shè)計(jì)和制造的難度，機(jī)床使用調(diào)整不便，甚至影響機(jī)床使用性能。如刀具數(shù)過多，停機(jī)效率增高，反而會(huì)影響機(jī)床生產(chǎn)率，切削負(fù)荷過大，當(dāng)工件剛度不足而產(chǎn)生變形會(huì)影響加工質(zhì)量。所以我們在選擇時(shí)要考慮因素要全。 4.定為基準(zhǔn)及夾點(diǎn)的選擇原則 粗基準(zhǔn)的選用要求是：保證能迅速可靠的加工精基準(zhǔn)；保證各加工表面有足夠的加工余量，并盡量使主要加工表面加工余量均勻；保證各加工表面與不加工表面之間的相對位置精度。同時(shí)須考慮定位基準(zhǔn)、夾緊可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。因此，應(yīng)選擇毛坯上平整、光潔、尺寸較大，沒有澆注系統(tǒng)、冒口的不加工表面或加工余量小的表面做粗基準(zhǔn)。 2.1.2 確定組合機(jī)床的工藝方案 1.分析研究加工要求和現(xiàn)場工藝 (1) 搖臂軸支架的功用 搖臂軸支架主要是用于固定搖臂軸，搖臂繞搖臂軸擺動(dòng)，每個(gè)搖臂對應(yīng)三個(gè)搖臂軸支架，其分別為：搖臂軸前支架、搖臂軸中支架和搖臂軸后支架，搖臂上帶著氣門，其主要是用于進(jìn)氣、燃燒封閉和排氣的作用。 (2) 搖臂軸支架的受力情況 由于搖臂繞搖臂軸擺動(dòng)，所以搖臂軸作用在搖臂軸支架上的載荷程周期性變化（但力并不大），而且同時(shí)有三個(gè)搖臂軸支架固定著一個(gè)搖臂軸，為了使燃燒封閉時(shí)的密封性好，所以對搖臂軸和搖臂軸支架的配合精度要高，即與搖臂軸配合的孔精度要求較高。 (3) 搖臂軸支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 搖臂軸后支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：此零件結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，鑄造時(shí)上下端面精度要求容易達(dá)到，對應(yīng)的夾具體也相對簡單。 (4) 加工部位的精度，粗糙度要求 我們所設(shè)計(jì)的機(jī)床主要目的是加工搖臂軸后支架上的φ24（與搖臂軸配合的孔），其精度要求是基孔制F7級，表面粗糙度達(dá)到1.6μm，孔的中心軸線與下端面的平行度誤差不超過0.02mm。 (5) 工件的材料和生產(chǎn)類型 工件材料為:HT200，硬度為HB195；由設(shè)計(jì)參數(shù)可以知道，生產(chǎn)類型為大批大量生產(chǎn)，此處取 70000件/年。 2.定位基準(zhǔn)和加壓部位的選擇 組合機(jī)床一般為工序集中的多刀加工，不但切削負(fù)荷大，而且工件受力方向一直在變化。因此，正確選擇定位基準(zhǔn)和夾壓部位是保證加工精度的重要條件。對于毛坯基準(zhǔn)選擇要考慮有關(guān)工序加工余量的均勻性；對于光滑表面定位基準(zhǔn)的選擇要考慮基面與加工部位間位置尺寸關(guān)系，使它有利于保證加工精度。定位夾壓部位的選擇應(yīng)在有足夠的夾緊力力下工件產(chǎn)生的變形最小，并且夾具易于設(shè)置導(dǎo)向和通過刀具。 3.影響工藝方案的因素 (1) 加工的工序內(nèi)容和加工精度 這是制定機(jī)床工藝方案的主要依據(jù)。顯然，面加工和孔加工、不同尺寸的平面和孔徑加工以及不同的加工精度要求，直接影響著工藝方法的選擇和工步數(shù)及工藝路線的確定。 (2) 被加工零件的特點(diǎn) 如工件的材料硬度、加工部位的結(jié)構(gòu)形狀、工件剛性、定位基準(zhǔn)面的特點(diǎn)等，對組合機(jī)床工藝方案的擬訂都有著重要影響。 (3) 工件的剛性 當(dāng)工件的剛性不足時(shí)工序不能太集中 (4) 使用廠后方車間制造能力 如工具制造能力。 基于以上的因素，擬定工作方案如下圖2-1, 由工藝圖2-1可以看出，采用兩面一孔定位，即工件低端面、右側(cè)端面和被加工的φ24孔。兩面一孔定位是比較常見而且方便的定位方式，加工φ24的孔時(shí)，以低端面和右側(cè)端面為定位基準(zhǔn)來保證φ24孔的中心軸線與低端面的平行度，用活動(dòng)的定位銷定位（即φ24孔的中心軸）軸來保證φ24的孔與其它兩個(gè)小孔位置精度，因此可以看出φ24孔的中心軸為主要定為基準(zhǔn)，以此來保證位置精度和平行度，符合基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則，所以就采用這個(gè)方案。 有了定位之后，還要確定夾緊位置，由前面已確定的定位基準(zhǔn)可以看出，要在工件的上 圖2-1 搖臂軸后支架φ24孔的加工工序圖 端面要加一個(gè)從上而下的夾緊力，唯有這樣才能保證工件在加工時(shí)不會(huì)發(fā)生偏移（工件偏移會(huì)使工件出現(xiàn)誤差甚至成為廢品）。兩面一孔定位操作簡單，方便，快捷 ，精度易保證，對應(yīng)的夾具體也比較簡單，提高生產(chǎn)效率。 4.加工方法的選擇 由前面可以得知 工件材料為:HT200，硬度為HB195；設(shè)計(jì)組合機(jī)床的目的是加工搖臂軸后支架的φ24大孔，而且精度要達(dá)到基孔制F7級精度，表面粗糙度達(dá)到1.6μm。由查得 擴(kuò)孔→粗鏜→精鏜 經(jīng)濟(jì)精度(IT7～I(xiàn)T8) 表面粗糙度（0.8μm～1.6μm）。采用此方法可以達(dá)到工件所需要的精度要求和粗糙度要求，因此采用此方法來加工這個(gè)φ24大孔。擴(kuò)孔時(shí)可以用鉆頭來代替擴(kuò)刀，下面有選其中一個(gè)刀的原因。 5.刀具的選擇和加工余量的確定 得如表2-1所示，可以得到各個(gè)工序加工鑄鐵時(shí)的切削速度、進(jìn)給速度和加工余量如表2-1。 表2-1 臥式鏜床的鏜削用量 加工方式 刀具材料 刀具類型 灰鑄鐵 V(m/min) F(mm/r) 粗鏜 高速鋼 刀頭 20～35 0.3～1.0 5～8 刀塊 25～40 0.3～0.8 硬質(zhì)合金 刀頭 40～80 0.3～1.0 刀塊 35～60 0.3～0.8 精鏜 高速鋼 刀頭 15～30 0.15～0.5 0.6～1.2 刀塊 8～15 1.0～4.0 硬質(zhì)合金 刀頭 50～80 0.15～0.5 0.6～1.2 刀塊 20～40 1.0～4.0 由于搖臂軸后支架的材料為HT200,硬度較高，切削溫度也比較高，所以要選擇耐熱性，耐磨性都較好的硬質(zhì)合金刀，為了使加工精度比較穩(wěn)定的話，這里選擇了刀頭。 由得知，普通高速鋼刀具制造工藝簡單，容易磨成鋒利的切削刃，能鍛造，制造復(fù)雜的道具比較容易，而且高速鋼材料性能較硬質(zhì)合金和陶瓷穩(wěn)定，在自動(dòng)機(jī)床上使用較可靠，具有一定的硬度和耐磨性，高的強(qiáng)度和韌性，良好的塑性和耐磨性因此廣泛用于制造各種較復(fù)雜的工具，所以鉆頭和擴(kuò)孔鉆都用高速鋼材料的刀具。 由表2-1，和表查得總結(jié)得如表2-2所示： 表2-2 各工藝方法的切削參數(shù) 加工方法 刀具材料 切削速度 (m/min) 進(jìn)給速度 (mm/r) 加工余量 (mm) 鉆 孔 高速鋼 24～34 0.26 — 擴(kuò) 孔 高速鋼 10～18 0.2～0.25 粗 鏜 硬質(zhì)合金 40～80 0.3～1.0 5～8 精 鏜 硬質(zhì)合金 50～80 0.15～0.5 0.6～1.2 滿足以上條件的前提下，可以知道各工序的加工余量如表2-3所示： 表2-3 各工序的加工余量及尺寸 工序名稱 各工序的加工余量（mm） 各工序孔的尺寸（mm） 毛 坯 — 10 鉆孔或擴(kuò)孔 10 18 粗 鏜 5 23 精 鏜 1 24 2.2 組合機(jī)床配置形式及結(jié)構(gòu)方案的確定 通常，在確定工藝方案的同時(shí)，也就大體上確定了組合機(jī)床的配制形式和結(jié)構(gòu)方案。但是還要考慮下列因素的影響。 2.2.1 影響組合機(jī)床配置形式及結(jié)構(gòu)方案的因素 1.工件加工精度的影響 工件的加工精度要求，往往影響組合機(jī)床的配制形式和結(jié)構(gòu)方案，例如，加工精度要求高時(shí)，應(yīng)采用固定夾具的單工位組合機(jī)床，加工精度要求較低時(shí)，可采用移動(dòng)夾具的多工位組合機(jī)床；工件各孔之間的位置精度要求高時(shí)，應(yīng)采用在同一工位上對各孔同時(shí)精加工的方法；工件各孔間同軸度要求較高時(shí)，應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行精加工等等。 2.工件結(jié)構(gòu)狀況的影響 工件的形狀、大小和加工部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對機(jī)床的結(jié)構(gòu)方案也有一定的影響。例如，對外形尺寸和重量較大的工件，一般采用固定夾具的單工位組合機(jī)床，對多工序的中小型零件，側(cè)宜采用移動(dòng)夾具的多工位組合機(jī)床；對大直徑的深孔加工，宜采用剛性主軸的立式組合機(jī)床等等。 3.生產(chǎn)率的影響 生產(chǎn)率往往是決定采用單工位組合機(jī)床、多工位組合機(jī)床還是組合機(jī)床自動(dòng)線的重要因素。例如，從其他因素考慮應(yīng)采用單工位組合機(jī)床，但由于滿足不了生產(chǎn)率的要求時(shí)，應(yīng)選用移動(dòng)工作臺(tái)式的組合機(jī)床；工位數(shù)超過4個(gè)時(shí)才選用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)或鼓輪式組合機(jī)床。 4.現(xiàn)場條件的影響 使用組合機(jī)床的現(xiàn)場條件對組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)方案也有一定的影響。例如，使用單位的氣候炎熱，車間溫度過高，使用液壓傳動(dòng)機(jī)床不夠穩(wěn)定，側(cè)宜采用機(jī)械傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式；使用單位刃磨刀具、維修、調(diào)整能力以及車間布置的情況，都將影響組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)方案。 2.2.2 組合機(jī)床配置形式及結(jié)構(gòu)方案的確定 由前面可以知道工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工藝要求、生產(chǎn)率要求及工藝方案，在加上影響組合機(jī)床配置形式及結(jié)構(gòu)方案的因素可以知道組合機(jī)床的大體結(jié)構(gòu)配制形式。 1.由于搖臂軸后支座大孔加工屬于多工序的中小型零件加工類型，側(cè)宜采用移動(dòng)夾具的多工位組合機(jī)床。 2.搖臂軸后支架的生產(chǎn)綱領(lǐng)是大批大量生產(chǎn)，而且加工搖臂軸后支架φ24的孔總共有4個(gè)工步(即裝卸工件→擴(kuò)孔→粗鏜孔→精鏜孔)，為了提高生產(chǎn)率選取4工位回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。這里選取液壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，夾緊的穩(wěn)定性好，回轉(zhuǎn)精度較高，機(jī)械回轉(zhuǎn)臺(tái)穩(wěn)定性差，噪音大，回轉(zhuǎn)精度不夠高。所以選取液壓回轉(zhuǎn)臺(tái)。 3.在加工零件時(shí)，要求在快進(jìn)、工進(jìn)、快退的穩(wěn)定性要高，抗沖擊能力要強(qiáng)。 由資料可以得到下面的機(jī)械滑臺(tái)和液壓滑臺(tái)性能特點(diǎn)對比如表2-4所示： 表2-4 機(jī)械滑臺(tái)和液壓滑臺(tái)性能的特點(diǎn)對比 滑臺(tái)類型 優(yōu) 點(diǎn) 缺 點(diǎn) 機(jī)械滑臺(tái) 1 進(jìn)給量穩(wěn)定，慢速無爬行。高速無振動(dòng)?？梢越档凸ぜ谋砻娲植诙?。 2 具有較好的抗擊性能 3 運(yùn)行安全可靠，調(diào)整維修方便 4 沒有液壓驅(qū)動(dòng)的管路漏油，噪聲和液壓占地問題。 1只能有級變速，變速比較麻煩 2 一般沒有可靠的過載保護(hù)，快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)時(shí)轉(zhuǎn)位精度低。 液壓滑臺(tái) 1 液壓滑臺(tái)在相當(dāng)大的范圍內(nèi)進(jìn)給量可以無級調(diào)速； 2 可以獲得較大的進(jìn)給力； 3 由于液壓驅(qū)動(dòng)零件磨損小，使用壽命長； 4 工藝上要求多次進(jìn)給時(shí)通過液壓換向閥很容易實(shí)現(xiàn)； 5 過載保護(hù)簡單可靠； 6 由行程調(diào)速閥來控制滑臺(tái)的快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)轉(zhuǎn)位精度高，工作可靠。 1進(jìn)給量由于載荷的變化和溫度的影響而不夠穩(wěn)定； 2 液壓漏油現(xiàn)象影響工作環(huán)境，能源浪費(fèi)； 3調(diào)整維修比較麻煩。 由于搖臂軸后支架工件的材料為HT200，硬度比較高，對搖臂軸后支架大孔的位置精度和尺寸精度都有較為嚴(yán)格的要求，因此在加工搖臂軸后支架大孔的過程中要求有較大的進(jìn)給力并且有可靠的過載保護(hù)，為保證大孔的位置精度和尺寸精度要求加工過程中有良好的導(dǎo)向性，較高的轉(zhuǎn)位精度；另外大批量生產(chǎn)要求機(jī)床加工精度有持久的穩(wěn)定性和較高的生產(chǎn)率。由于液壓驅(qū)動(dòng)零件磨損小使用壽命長，經(jīng)濟(jì)性好，液壓滑臺(tái)使用方便，自動(dòng)化程度高，工作可靠。所以選取了液壓滑臺(tái)。 2.3 切削用量的確定 在組合機(jī)床工藝方案確定的過程中,工藝方法和關(guān)鍵工序的切削用量選擇十分重要.切削用量選擇是否合理,對組合機(jī)床的加工精度,生產(chǎn)率,刀具耐用度,機(jī)床的結(jié)構(gòu)形式及工作可靠性均有較大的影響。 2.3.1選擇切削用量選擇的特點(diǎn) 1.組合機(jī)床常采用多刀,多刃同時(shí)切削，為盡量減少換刀時(shí)間和刀具的損耗,保證機(jī)床的生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)效果，選用的切削用量應(yīng)比普通單刀加工時(shí)低30%左右。 2.組合機(jī)床通常用動(dòng)力滑臺(tái)來帶動(dòng)刀具進(jìn)給。因此，同一滑臺(tái)帶動(dòng)的多軸箱上所有刀具的每分鐘進(jìn)給量相同，即等于滑臺(tái)的工進(jìn)速度。 目前切削用量的確定常采用查表法參照現(xiàn)場同類工藝，確定切削用量如表2-5所示： 表2-5 各個(gè)工序的切削參數(shù) 加工方法 v（m/min） f（mm/r） （mm） 鉆孔或 擴(kuò)孔 16 0.45 8 18 1.6 粗 鏜 45 0.2 5 精 鏜 80 0.15 1 2.3.2 確定切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削轉(zhuǎn)速及切削功率 1.擴(kuò)孔時(shí)的切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削轉(zhuǎn)速及切削功率的計(jì)算 (1) 用鉆頭擴(kuò)孔 由表查得 利用高速鋼鉆頭擴(kuò)材料為鑄鐵的孔時(shí)，選取以下公式分別計(jì)算，公式如下： （2-1） （2-2） （2-3） （2-4） —切削轉(zhuǎn)矩；—軸向切削力；—切削速度；—進(jìn)給量；—擴(kuò)孔鉆直徑；HB—布氏硬度，一般取較大值，已知工件材料為 HT200，布氏硬度170～220，所以后面的計(jì)算都取HB=220。 由表2-5可以得到用鉆頭擴(kuò)孔時(shí)的參數(shù)：；；。 計(jì)算得 (2) 用擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔 同樣，由表查得 利用高速鋼擴(kuò)孔鉆擴(kuò)材料為鑄鐵的孔時(shí)，選取以下公式分別計(jì)算，公式如下： （2-5） （2-6） （2-7） （2-8） —切削轉(zhuǎn)矩；—軸向切削力；—切削速度；—進(jìn)給量；—擴(kuò)孔鉆直徑；—切削深度。 利用擴(kuò)孔鉆擴(kuò)材料為灰鑄鐵的孔時(shí)，由134頁，表得知，要用上面的公式時(shí)，最好滿足，即。 由表2-5可以得到用擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔時(shí)的參數(shù)：；。 計(jì)算得 由上面的計(jì)算可以看出用擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔時(shí)，切削轉(zhuǎn)矩和輸入功率相對鉆頭擴(kuò)孔時(shí)要大將近一倍。材料為灰鑄鐵的工件被加工時(shí)，沖擊力比較大，對擴(kuò)孔刀和機(jī)床主軸的剛度要求較高，加大了機(jī)床和刀具的設(shè)計(jì)難度。由表2-4得知液壓滑臺(tái)能在工進(jìn)時(shí)可以獲得較大的進(jìn)給力，為了提高工件的加工精度，減小機(jī)床的設(shè)計(jì)難度，因此選擇鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔。 2.鏜孔時(shí)的切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削轉(zhuǎn)速及切削功率的計(jì)算 由134頁的表查得 利用硬質(zhì)合金刀頭加工材料為鑄鐵的孔時(shí)，選取以下公式分別計(jì)算，公式如下： (2-9) (2-10) (2-11) （2-12） （2-13） —圓周力；—軸向切削力；—切削速度；—進(jìn)給量；—粗鏜孔的直徑；—切削深度。 由于粗鏜和精鏜的計(jì)算公式一樣，所以計(jì)算所得的值如下 (1) 粗鏜的計(jì)算 由表2-5可以得到用鉆頭擴(kuò)孔時(shí)的參數(shù)：；；。 計(jì)算得 (2) 精鏜的計(jì)算 由表2-5可以得到用鉆頭擴(kuò)孔時(shí)的參數(shù)：；；。 計(jì)算得 所以可以得到以下的各工序的軸向切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速及切削功率的值如表2-6所示： 表2-6 各工序的軸向切削力、切削轉(zhuǎn)矩、切削轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速及切削功率 工 序名 稱 切削力F（N） 切削轉(zhuǎn)矩T() 切削轉(zhuǎn)速（） 進(jìn)給速度（） 主軸轉(zhuǎn)速 （r/min） 切削功率P() 擴(kuò)孔 6284.5 32586.8 16 127.4 283 0.95 粗鏜 203 8584.3 45 124.6 623 0.55 精鏜 24.4 1443.8 80 159.24 1062 0.16 2.4 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)——“三圖一卡” 繪制組合機(jī)床“三圖一卡”就是針對具體零件在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行組合機(jī)床總體方案圖樣文件設(shè)計(jì)，其內(nèi)容包括加工零件工序圖，加工示意圖，機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖和繪制生產(chǎn)率計(jì)算卡等。 2.4.1 被加工零件工序圖 1.被加工零件工序圖的作用與內(nèi)容 被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工藝方案，表示所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床上完成的工藝內(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)，夾壓部位以及被加工零件的材料，硬度和在本機(jī)床加工前加工余量，毛坯或半成品情況的圖樣，被加工零件工序圖是在被加工零件基礎(chǔ)上突出本機(jī)床的加工內(nèi)容，并作以必要的說明而繪制的，其主要內(nèi)容包括： (1) 被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸，以及本工序設(shè)計(jì)有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀和尺寸； (2) 本工序所選用的定位基準(zhǔn)，夾壓部位，夾緊方向； (3) 本工序加工表面的尺寸精度，表面粗糙度，形位公差度等技術(shù)要求以及對上道工序的技術(shù)要求； (4) 注明被加工零件的名稱，編號(hào)，材料，硬度以及加工部位的余量。 2.繪制被加工零件工序圖的規(guī)定 為使被加工零件工序表達(dá)清晰明了,突出本工序圖內(nèi)容，繪制時(shí)規(guī)定：應(yīng)按一定的比例繪制足夠的視圖以剖面；本工序加工部位用粗實(shí)線表示，保證的加工部位尺寸及位置尺寸數(shù)值下方畫“—”粗實(shí)線；其余部位用細(xì)實(shí)線表示；定位基準(zhǔn)符號(hào)用“”，并用下標(biāo)數(shù)表明消除自由度數(shù)；夾壓部位用“” 或 “”輔助支承符號(hào)用“”表示。 3.繪制加工工序圖 本工序加工部位為搖臂軸后支架φ24大孔，擴(kuò)孔→粗鏜→精鏜，加工完成后大孔尺寸為φ24F7，搖臂軸后支架大孔的中心軸線與低端面的平行度由低端面和前端面來保證（平行度要達(dá)到0.02）；位置精度由活動(dòng)的定位銷和低端面來保證，（即大孔與左邊小孔的位置精度為14±0.1，大孔與右邊的小孔的位置精度為26±0.1）。從始至終，定位基準(zhǔn)選擇低端面，與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合?？准庸ね曛蟮牡谋砻娲植诙纫_(dá)到1.6μm。低端面限制三個(gè)自由度（Z方向的移動(dòng)；X、Y方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，右端面限制兩個(gè)自由度(Y方向的移動(dòng)；Z方向的轉(zhuǎn)動(dòng))，活動(dòng)定位銷限制一個(gè)自由度（X方向的移動(dòng)）。最終得到加工工序圖0003號(hào)。 2.4.2 加工示意圖 1.加工示意圖的內(nèi)容與作用 加工示意圖是在工藝方案和機(jī)床總體方案初步確定的基礎(chǔ)上繪制的，是表達(dá)工藝方案具體內(nèi)容的機(jī)床工藝方案，它是設(shè)計(jì)刀具，輔助夾具，多軸箱和液壓電氣系統(tǒng)以及選擇動(dòng)力部件，繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖的主要依據(jù)，是對機(jī)床總體布局和性能的原始要求。也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需的技術(shù)文件 2.刀具，刀桿和其它附屬件的選擇 搖臂軸后支架的材料為HT200，搖臂軸后支架的工作條件要求其有較高的強(qiáng)度，硬度，因此在搖臂軸后支架進(jìn)行φ24大孔的切削加工時(shí)就要求刀具具有較高的硬度，耐磨性和耐熱性，硬質(zhì)合金的切削性能比高速鋼高的多，刀具耐用度可提高到幾十倍，切削速度可提高4~10倍，但硬質(zhì)合金材料不宜加工結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的零件，所以鉆頭選用高速鋼，鏜刀選擇硬質(zhì)合金。 由表2-3得知，鉆頭擴(kuò)孔至φ18 ，因?yàn)槭浅跫壖庸?，所以鉆頭不用鉆套，否則使夾具的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。鉆頭可以選擇一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)刀具，由第二卷，表，取得標(biāo)準(zhǔn)刀具GB1438-85，總長為258mm，錐柄2莫氏錐。與其配套的加緊螺母，選取4-AT61011-01，h=16mm，寬度b=16mm。當(dāng)鉆頭擴(kuò)通孔之后，鉆頭尖與被加工孔最近端面的距離為，這里取mm。 粗鏜、精鏜的鏜桿，鏜刀都做成專用的，有利于提高加工精度。因?yàn)榭椎纳疃戎挥?4.5mm，孔的最終尺寸為φ24mm，所以不用帶鏜套。我們設(shè)計(jì)一個(gè)比較短的錐柄鏜桿，前提是能夠保證孔的設(shè)計(jì)尺寸和孔的加工精度。鏜刀頭根據(jù)鏜桿的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，粗鏜和精鏜的鏜桿直徑設(shè)計(jì)都取16mm；當(dāng)鏜削加工終了時(shí)，鏜刀頭的尖部與被加工孔最近端面的距離，鏜桿的端面與被加工孔最近端面的距離。 3.主軸的計(jì)算 主軸一般的材料都為45剛，所以此處選取45剛初步作為主軸的材料。由式（4-7）、（4-8）得知； 強(qiáng)度條件下45號(hào)鋼質(zhì)主軸的直徑為 （2-14） 剛度條件計(jì)算時(shí)主軸的直徑為 （2-15） 式中 —軸直徑（mm）；—軸所承受的轉(zhuǎn)矩（N·mm）；—許用剪應(yīng)力 （MPa）45號(hào)鋼 ；B—系數(shù)，當(dāng)材料的剪切彈性模量，剛性主軸，；非剛性主軸，。因?yàn)樵诩庸よT鐵時(shí)，沖擊力比較，所以要求主軸有一定的韌性，所以選擇剛性主軸，即 B=2.316。 (1) 擴(kuò)孔機(jī)床的主軸計(jì)算 強(qiáng)度條件下45號(hào)鋼質(zhì)主軸的直徑為 剛度條件計(jì)算時(shí)主軸的直徑為 兩者條件同時(shí)都要滿，因此取大，即。 (2) 粗鏜機(jī)床的主軸計(jì)算 同理 強(qiáng)度條件下45號(hào)鋼質(zhì)主軸的直徑為 剛度條件計(jì)算時(shí)主軸的直徑為 兩者條件同時(shí)都要滿，因此取大，即 (3) 精鏜機(jī)床的主軸計(jì)算 同理 強(qiáng)度條件下45號(hào)鋼質(zhì)主軸的直徑為 剛度條件計(jì)算時(shí)主軸的直徑為 兩者條件同時(shí)都要滿，因此取大，即 本設(shè)計(jì)中，結(jié)合上面的軸的計(jì)算值，由資料查得，鉆削主軸選取φ60，主軸孔直徑φ36，查得主軸外伸長度；粗鏜和精鏜的主軸都選φ55，主軸孔直徑φ36，外伸長度。 4.選取動(dòng)力部件 (1) 動(dòng)力部件的選取 各主軸的軸徑由上面可以知道，結(jié)合表2-6轉(zhuǎn)速和功率可以從資料選取鉆削頭為1TZ20型，粗鏜和精鏜都也都選取1TA20-F60。為了使機(jī)床的維護(hù)比較方便，與其配套的的傳動(dòng)裝置都選取20。 (2) 滑臺(tái)的選取 在上節(jié)已確定了滑臺(tái)為液壓滑臺(tái)（原因上節(jié)已列出），由表2-6得知各工序的工進(jìn)速度和進(jìn)給力的大小，在結(jié)合工件和動(dòng)力部件的尺寸大小，由表5-1選取了1HY系列的1型250液壓滑臺(tái)，所有工序的滑臺(tái)都一樣，與其配套的的側(cè)底座選取630（1CC××2）。由資料得知 快速移動(dòng)速度為<12m/min，工進(jìn)速度>5 m/min；動(dòng)力滑臺(tái)的前備量一般大于10～20mm，后備量一般不小于40～50mm，本設(shè)計(jì)取所有滑臺(tái)的快進(jìn)速度都取v=7mm/min，前備量為25mm，后備量為45mm。 5.快進(jìn)、工進(jìn)及快退行程的確定 由選取的滑臺(tái)及動(dòng)力部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)尺寸、前備量和后備量可以確定總行程，工進(jìn)行程為 ，快進(jìn)行程為，快退行程為。 最終得到的加工示意圖如圖0002號(hào)。 2.4.3 機(jī)床尺寸聯(lián)系圖 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖是用來表示機(jī)床的配制形式、機(jī)床各部件之間相對位置關(guān)系的總體布局圖。它是夾具，刀具，刀桿等專用部件設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。 1.裝料高度的確定 裝料高度指工件安裝基面至機(jī)床低端面的垂直距離。組合機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)中，推薦裝料高度為1060mm，但根據(jù)具體情況，如車間運(yùn)輸工件的滾道高度、主軸箱主軸的高度等因素，在850～1060mm選取。 2.工裝夾具輪廓尺寸的確定 工件的尺寸和形狀是確定夾具底座的尺寸的基本依據(jù)。確定夾具底座尺寸時(shí)應(yīng)考慮工件的定位件，夾緊機(jī)構(gòu)、刀具導(dǎo)向裝置的需求空間，應(yīng)滿足排銷和安裝的需要。鉆削和鏜削的模架體厚度約為100～300mm。根據(jù)上面的要求，大約估計(jì)取夾具體的底座長為130mm，寬度為100mm。 3.工作臺(tái)的選取 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)選取液壓驅(qū)動(dòng)，選取原因上節(jié)已經(jīng)給出。根據(jù)工件的大小、重量以及工裝夾具底座的尺寸，初步由表5-41選取液壓回轉(zhuǎn)臺(tái)為1AHY50。從中可以獲取其參數(shù)的尺寸。 4.中間輪廓尺寸的確定 中間底座的輪廓尺寸要滿足夾具在其上面連接安裝的需要。中間底座長度尺寸根據(jù)所選的動(dòng)力部件（滑臺(tái)、滑座）及配套部件的位置關(guān)系的確定。還應(yīng)考慮主軸箱處于中了位置時(shí)，主軸箱與夾具之間有適當(dāng)?shù)木嚯x，以便機(jī)床調(diào)整、維修；另外中間底座應(yīng)有70～100mm的排銷或冷卻液回流槽。中間底座長度方向尺寸，要根據(jù)所選動(dòng)力部件和夾具的安裝來確定。中間低座的計(jì)算可以由下面的公式進(jìn)行計(jì)算 公式 （2-16） —為加工終了時(shí)，動(dòng)力箱至工件端面間的距離，； —1AHY50系列液壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)中心至工件最（左）或最（右）端面的距離，； —加工終了時(shí)，動(dòng)力滑臺(tái)前端面至滑座端面的距離和前備量之和，本設(shè)計(jì)?。? —滑座前端面與側(cè)底座端面的距離，=900-250-500-40=110mm。 由公式計(jì)算得： 因?yàn)?AHY50系列液壓回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的外圍尺寸為900mm，900>669，所以要使工作臺(tái)能夠安裝在中間底座上，中間底座高度按標(biāo)準(zhǔn)選取630mm，同時(shí)2（L+）=780<900，為了使工作臺(tái)能夠安裝上去，取L=700mm，所以刀具要進(jìn)行調(diào)整，最終。由上面所算得值和標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸可以繪制出機(jī)床聯(lián)系尺寸圖0001號(hào)。 2.4.4 機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 生產(chǎn)率計(jì)算卡是反映所設(shè)計(jì)機(jī)床的工作循環(huán)過程、動(dòng)作時(shí)間、切削用量、生產(chǎn)率、負(fù)荷率等的技術(shù)文件。通過生產(chǎn)率計(jì)算卡，可以分析擬定的方案是否滿足用戶對生產(chǎn) 率及負(fù)荷率的要求。機(jī)床的生產(chǎn)率(件/h)按下式計(jì)算 （2-17） 式中 —單件工時(shí)（min）； —機(jī)加工時(shí)間（min），包括動(dòng)力部件工作進(jìn)給和死檔鐵停留時(shí)間。即 （2-18） —分別為刀具的第一、第二工作進(jìn)給行程長度（mm）； —分別為刀具的第一、第二工作進(jìn)給量（mm/min）； —死擋鐵停留時(shí)間，一般為在動(dòng)力部件進(jìn)給停止?fàn)顟B(tài)下，刀具旋轉(zhuǎn)5～10轉(zhuǎn)所需的時(shí)間（min）； —輔助時(shí)間（min），包括快進(jìn)時(shí)間、快退時(shí)間、工作臺(tái)移動(dòng)或轉(zhuǎn)位時(shí)間，裝卸工件時(shí)間；即 （2-19） —分別為動(dòng)力部件快進(jìn)行程長度、快退行程長度（mm）； —?jiǎng)恿Σ考目焖僖苿?dòng)速度（mm/min）； —工作臺(tái)移動(dòng)或轉(zhuǎn)位時(shí)間（min），一般為0.05～0.13min； —裝卸工件時(shí)間（min），一般為0.05～0.13min。 機(jī)床負(fù)荷率按下式計(jì)算 （2-20） 式中 —機(jī)床的理想生產(chǎn)率（件/h）； —年生產(chǎn)綱領(lǐng)（件） A=60000件/h； —年工作時(shí)間（h）；單班制工作時(shí)間；兩班制；機(jī)床負(fù)荷率一般以65%～75%為宜。機(jī)床復(fù)雜時(shí)取小值，反之取大。生產(chǎn)率計(jì)算卡如附錄A。 第3章 機(jī)床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須從實(shí)際出發(fā)，重視調(diào)查研究，注意吸取國內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，力求設(shè)計(jì)出效率高、質(zhì)量好、結(jié)構(gòu)簡單和操作方便的液壓傳動(dòng)裝置來。一般說來，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)著重解決的主要問題是滿足工作部件對力和運(yùn)動(dòng)兩方面的要求。在滿足工作性能和工作可靠的前提下，應(yīng)力求系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)且維修方便。 3.1 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 已知組合機(jī)床工況：臥式單面擴(kuò)孔，粗鏜孔，精鏜孔組合機(jī)床，要求完成如下的動(dòng)作循環(huán)：快進(jìn)→工進(jìn)→快退→停止，每個(gè)機(jī)床只有一個(gè)軸，第一個(gè)組合機(jī)床目的是擴(kuò)孔φ10至φ18，第二個(gè)機(jī)床的目的是粗鏜孔φ18至φ23，第三個(gè)機(jī)床的目的是精鏜孔φ23至φ24。工件材料為:HT200，硬度為HB195。動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)，軸向最大切削力約為8000N，工作部件的重量估計(jì)為5000N，快進(jìn)，快退的速度取7m/min，快進(jìn)長度為109mm，工進(jìn)行程長度為31mm，快退長度為140mm。動(dòng)力滑臺(tái)采用平導(dǎo)軌，其摩擦系數(shù)值取,往復(fù)運(yùn)動(dòng)的加速，減速時(shí)間要求不大于0.2s 。 3.2 液壓系統(tǒng)參數(shù)及液壓缸工況的確定 3.2.1 擴(kuò)孔組合機(jī)床液壓系統(tǒng)參數(shù)及工況的確定 1.負(fù)載分析 (1) 切削阻力 由134頁的表6-20得知高速鋼鉆頭擴(kuò)孔時(shí)的軸向切削里計(jì)算公式為 (3-1) 式中： —鉆削軸向力（N）；—孔徑（mm）；—每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r）；—鑄件硬度。 (2) 摩擦阻力 （3-2） （3-3） (3) 慣性阻力： （3-4） (4) 重力 因?yàn)楣ぷ鞑考桥P式安置，所以G=0。 根據(jù)上述分析，可以計(jì)算出液壓缸在各個(gè)動(dòng)作階段中的負(fù)載如表3-1所示： 表3-1 液壓缸在各個(gè)動(dòng)作階段中的負(fù)載 工 況 計(jì)算公式 液壓負(fù)載F(N) 液壓缸推力 啟 動(dòng) 1000 1111 加 速 797 886 快 進(jìn) 500 556 工 進(jìn) 6346 7051 快 退 500 556 備注：這里取液壓缸的機(jī)械效率 這里的摩擦阻力在動(dòng)力切斷時(shí)，立即把慣性力對消掉，使工作部件迅速停了下來，其制動(dòng)時(shí)間遠(yuǎn)小于規(guī)定的0.2s。 2.負(fù)載圖和速度圖 圖3-1 液壓缸的負(fù)載圖和速度圖 (a)負(fù)載圖 (b)速度圖 根據(jù)工況負(fù)載繪制出來的負(fù)載圖如圖（a），已知快進(jìn)快退的速度：，其行程分別為109mm、140mm。工進(jìn)的速度按選定的鉆頭轉(zhuǎn)速與進(jìn)給量求得：，工進(jìn)行程為31mm，由此可以繪出液壓缸的速度圖，如圖（b）。 3.初步確定液壓缸的參數(shù) (1) 初選液壓的工作壓力 由表8-3查得：在組合機(jī)床上，對負(fù)載約為10000N的液壓缸來說，初選液壓工作壓力時(shí)應(yīng)取。 (2) 計(jì)算液壓缸的尺寸 由于機(jī)床要求滑臺(tái)快速與快退的速度相同，這里選用單桿式的液壓缸，并使，于是。 擴(kuò)孔組合機(jī)床液壓滑臺(tái)液壓缸的回油路上必須加背壓以防止孔鉆通時(shí)工作部件的突然前沖，根據(jù)表10-3暫取背壓力為，快進(jìn)式液壓缸做差動(dòng)鏈接，由于管路中有壓力損失，這是液壓缸有桿腔中的壓力必須大于無桿腔；如這項(xiàng)損失按估計(jì)，側(cè)。快退時(shí)回油腔中是有被壓力的，這時(shí)亦可按估計(jì)。 由資料第四章式（4-3a）可以求液壓缸大腔面積為 （3-5） 故得液壓缸內(nèi)徑D為 （3-6） 由手冊的表6-4查得：按JB1068-67圓整就近的標(biāo)準(zhǔn)值，得 液壓活塞的直徑d為 （3-7） 按JB1068-67圓整就近的標(biāo)準(zhǔn)值，得 由此求的液壓缸實(shí)際有效工作面積為 無桿腔面積