基于proe平臺的立式雙軸缸孔半精鏜機床總體及刀具設(shè)計本科學(xué)位論文

基于PROE平臺的立式雙軸缸孔半精鏜機床總體及刀具設(shè)計PAGE22PAGE23鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書2008PAGE11前言組合機床是根據(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的專用機床。組合機床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方法，生產(chǎn)效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已標準化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計和制造周期。因此，組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用來組成自動生產(chǎn)線。組合機床及其自動線是集機電于一體的綜合自動化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟實用,因而被廣泛應(yīng)用于工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國傳統(tǒng)的組合機床及組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制,它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件(近年研制的組合機床加工連桿、板件等也占一定份額),完成鉆孔、擴孔、鉸孔,加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺,在孔內(nèi)鏜各種形狀槽,以及銑削平面和成形面等。組合機床的分類繁多,有大型組合機床和小型組合機床,有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式,還有多工位回轉(zhuǎn)臺式組合機床等;隨著技術(shù)的不斷進步,一種新型的組合機床——柔性組合機床越來越受到人們的青睞,它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換,配以可編程序控制器(ＰＬＣ)、數(shù)字控制(ＮＣ)等,能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動系統(tǒng),并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的組合機床。另外,近年來組合機床加工中心、數(shù)控組合機床、機床輔機(清洗機、裝配機、綜合測量機、試驗機、輸送線)等在組合機床行業(yè)中所占份額也越來越大。二十世紀70年代以來，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和刀具自動補償技術(shù)的發(fā)展，組合機床的加工精度也有所提高。組合機床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動機和滾珠絲杠等傳動，以簡化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。國內(nèi)組合機床近幾年取得了長足的進步，但是與發(fā)達國家相比，在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品水平、開發(fā)能力、產(chǎn)業(yè)規(guī)模、制造技術(shù)水平、勞動生產(chǎn)率、國內(nèi)外市場占有率等諸多方面尚存在不少差距。在組合機床方面，總體水平不高，國際競爭力不強，不能充分滿足國內(nèi)建設(shè)需要，關(guān)鍵技術(shù)過分依賴國外，自主發(fā)展能力薄弱，高技能人才的比較優(yōu)勢有弱化的危險，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，用戶服務(wù)水平差距較大。本次設(shè)計的課題是基于PRO/E立式雙軸缸孔半精鏜機床總體及刀具設(shè)計。該課題來源于江淮動力集團。本次設(shè)計分總體設(shè)計、夾具設(shè)計、鏜削頭設(shè)計、刀具設(shè)計三個部分。我主要負責(zé)刀具部分的設(shè)計，總體設(shè)計由我和另外三位同學(xué)共同完成。在設(shè)計組合機床過程中，組合機床刀具的設(shè)計是組合機床設(shè)計工作的重要部分之一。刀具要滿足成批量加工的要求，因此，就需要對刀具的強度、刀具材料進行計算校核，它要滿足同時加工幾個孔的要求，但由于中間孔的孔徑大于兩端的孔徑，給設(shè)計帶來了很大的難度，具體設(shè)計方案在后面講予以介紹。設(shè)計該組合機床思路如下：仔細分析零件的特點，以確定零件合理可行的加工方法（包括安排工序及工藝流程，確定工序中的工步數(shù)，選擇加工的定位基準及夾壓方案等），確定工序間加工余量，選擇合適的切削用量，確定組合機床的配制形式；根據(jù)被加工零件的工藝要求確定刀具，再由刀具直徑計算切削力，切削扭矩，切削功率，然后選擇各通用部件，最后按裝配關(guān)系組裝成組合機床。本說明書以設(shè)計立式雙軸缸孔半精鏜組合機床為主線，闡述了刀具的選擇、鏜削頭和夾具設(shè)計的過程。在第2章中著重介紹了組合機床的總體設(shè)計。在總體設(shè)計中，首先是被加工零件的工藝分析，然后是總體方案的論證，在比較了許多方案之后，結(jié)合本道工序加工的特點最終選擇臥式三面的機床配置型式。再結(jié)合本道工序的特點選擇刀具。根據(jù)選擇的切削用量，計算刀具的切削力、切削扭矩、切削功率等，再確定刀具的大小和型式。在確定這些設(shè)計計算后，然后是繪制組合機床的“三圖一卡”—被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計算卡。在第3章中，主要介紹了刀具的設(shè)計。組合機床刀具，雖然從它的作用和對它的基本要求上看，與通用機床上用的刀具基本一樣，但是由于組合機床的特殊條件，也給組合機床刀具帶來了一些與一般刀具不同的特點。因此，要使組合機床能很好的工作，就必須了解這些特點。組合機床刀具要求有較高的耐用度和可靠性，并便于裝卸和調(diào)整。由于組合機床是高生產(chǎn)率的專用機床，它的循環(huán)時間較短，而在每一循環(huán)中，刀具不工作的時間很短。同時在大多數(shù)情況下，組合機床又是多刀加工，刀具數(shù)量較多，更換調(diào)整刀具較費時間。這樣，如換刀次數(shù)較多，勢必占用大量時間，降低生產(chǎn)率。所以就要求組合機床刀具具有如下性能：結(jié)構(gòu)可靠；刀具材料和幾何參數(shù)選取合理，并創(chuàng)造合適的切削條件以及選取比一般通用機床稍低的切削用量，以使刀具有較高的耐用度；便于裝卸。2組合機床總體設(shè)計該組合機床的加工對象是汽車變速箱箱體，材料是HT250，硬度為HB190～250.屬于箱體零件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。2.1組合機床總體設(shè)計2.1.1組合機床工藝方案的制定A.本機床被加工零件特點該加工零件為JD490柴油機機體。材料HT250，其硬度為HB187—251，在本工序之前各主要表面、主要孔已加工完畢。B.本機床被加工零件的加工工序及加工精度此次設(shè)計的組合機床是完成JD490柴油機機體上的4個缸孔的加工，其具體的加工工藝路線如下:1、粗銑底面；2、粗銑左、右端面；3、粗銑前、后端面；4、半精銑底面；5、半精銑左、右端面；6、半精銑前、后端面；7、粗鏜孔；8、半精鏜孔;9、精鏜孔；10、鉆左、右、后面的孔；11、攻絲。本道加工工序是第8道工序，其加工內(nèi)容是：半精鏜孔,深10，表面粗糙度為3.2孔,深10.3，表面粗糙度為3.2孔,深124倒角,深5.6半精鏜,深21.4，表面粗糙度為3.22.1.2定位基準的選擇組合機床是針對某種零件或零件某道工序設(shè)計的。正確選擇定位基準，是確保加工精度的重要條件，同時也有利于實現(xiàn)最大限度的集中工序?！耙幻骐p孔”的定位方法，其特點是：A.可以簡便地消除工件的六個自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠定位。B.有同時加工零件五個表面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高各面上孔的位置精度。C.“一面雙孔”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。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。D.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。本機床加工時采用的是"一面兩銷"的定位方式。即一面是缸體底面，限制了三個方向的自由度；圓柱銷限制了兩個方向的自由度；菱形銷限制了一個方向的自由度。通過一個平面和兩個定位銷限制其六個自由度，這樣工件的6個自由度被完全約束了也就得到了完全的定位。E.由于主軸是液壓控制，因此，夾具也通過液壓來驅(qū)動，能達到集中控制的要求，對被加工零件的四個角進行加緊，有效的保證了加工精度。2.1.3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)性能的主要部件的結(jié)構(gòu)方案。既要考慮能實現(xiàn)工藝方案，以確保零件的精度、技術(shù)要求及生產(chǎn)率，又要考慮機床操作方便可靠，易于維修，且潤滑、冷卻、排屑情況良好。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。各種形式的單工位組合機床，具有固定式夾具，通?？砂惭b一個工件，特別適用于大、中型箱體類零件的加工。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。利用多軸箱同時從幾個方面對工件進行加工。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。機床的配置型式主要有臥式和立式兩種。臥式組合機床床身由滑座、側(cè)底座及中間底座組合而成。其優(yōu)點是加工和裝配工藝性好，無漏油現(xiàn)象；同時，安裝、調(diào)試與運輸也都比較方便；而且，機床重心較低，有利于減小振動。其缺點是削弱了床身的剛性，占地面積大。立式組合機床床身由滑座、立柱及立柱底座組成。其優(yōu)點是占地面積小，自由度大，操作方便。其缺點是機床重心高，振動大。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多工位立式半精鏜組合機床。2.1.4滑臺型式的選擇本組合機床采用的是液壓滑臺。與機械滑臺相比較，液壓滑臺具有如下優(yōu)點：零件損失小，使用壽命長，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；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JD490柴油機機體上的4個缸孔的加工，位置精度和尺寸精度要求較高，剛度高、熱變形小、進給穩(wěn)定性高，因此采用液壓滑臺。2.1.5中間底座的選擇中間底座其頂面安裝夾具或輸送部件，側(cè)面可與側(cè)底座相連接，并通過斷面鍵或定位銷定位。根據(jù)機床配置形式不同，中間底座有多種形式，。總之而言，中間底座的結(jié)構(gòu)、尺寸需要根據(jù)工件的大小、形狀以及組合機床的配置形式來確定。因此，中間底座一般按專用部件進行設(shè)計，但為了不致使組合機床的外廓尺寸過分繁多中間底座可參照表2-1：表2-1中間底座主要尺寸（mm）中間底座長中間底座寬800500560630710800900_1000__63071080090010001250___7108009001000>1250___71080090010002.2切削用量及選擇刀具的確定2.2.1選擇切削用量對于半精鏜5個被加工孔，采用查表法選擇切削用量，從文獻[1]P.132表6-15中選取。鏜孔深度較大時，由于冷卻排屑條件都較差，使刀具壽命有所降低。降低切削速度主要是為了提高刀具壽命，并使加工較深孔時鏜刀的的壽命與加工其他淺孔時鏜刀的壽命比較接近。復(fù)合刀具切削用量選擇應(yīng)考慮刀具的使用壽命。保證刀具應(yīng)有的使用壽命，進給量按復(fù)合刀具最小直徑選擇，切削速度按復(fù)合刀具最大直徑選擇。對整體的復(fù)合刀具，往往強度較低，故切削用量應(yīng)選對稍低些。另外，選擇切削用量時還要保證生產(chǎn)批量要求，也要保證刀具一定的耐用度。組合機床切削用量選擇通常要求刀具耐用度不低于一個工作班，最少不低于4h。確定切削用量時，還需考慮所選動力滑臺的性能。使用液壓滑臺時，選擇每分鐘進給量應(yīng)比該滑臺最小工進速度大50%，否則會受溫度和其他原因?qū)е逻M給不穩(wěn)定。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。組合機床多軸箱上所有的刀具共用一個進給系統(tǒng)，通常為標準動力滑臺。查文獻[1]得硬度HB187-251時，高速鋼鉆頭的切削用量如表2-2表2-2鏜孔切削用量工序刀具材料鑄鐵半精鏜高速鋼20-350.1-0.3硬質(zhì)合金70-900.15-0.45先以刀具來選擇較合理的轉(zhuǎn)速n和每轉(zhuǎn)進給量f，選擇合理的切削速度。切削速度v的公式如下：（1-1）A.1、3缸孔的切削用量選擇如下：a)半精鏜孔,深10由，硬度大于187~251HBS，選擇，，又，初選，則由式得：b)半精鏜孔,深10.3c)半精鏜孔,深124d)倒角,深5.6e)半精鏜,深21.4B.2、4缸孔的切削用量選擇如上2.2.2切削力、切削扭矩及切削功率的計算根據(jù)選定的切削用量（主要指切削速度v及進給量f），確定進給力，作為選擇動力滑臺及夾具設(shè)計的依據(jù)；確定切削轉(zhuǎn)矩，用以確定主軸及其他傳動件的尺寸；確定切削功率，用作選擇主傳動電機功率；確定刀具耐用度，用以驗證所選用量或刀具是否合理。根據(jù)文獻[1]P.134表6-20中公式：（2-2）（2-3）（2-4）（2-5）式中，－－圓周力（Ｎ）－－軸向切削力（Ｎ）－－切削轉(zhuǎn)矩（）－－切削功率（）HB--布氏硬度，，本設(shè)計中，A.由以上公式可得，半精鏜孔,深10B.半精鏜孔,深10.3C.半精鏜孔,深124D.倒角,深5.6E.半精鏜,深21.42.2.3刀具結(jié)構(gòu)的選擇A.正確選擇刀具結(jié)構(gòu)，對保證組合機床正常工作極為重要。根據(jù)工藝要求和加工精度不同，常用刀具有一般刀具、復(fù)合刀具及特種刀具等。B.為了提高工序集中程度或保證加工精度，采用先后加工或同時加工兩個或兩個以上便面的復(fù)合刀具。但應(yīng)采用組裝式結(jié)構(gòu)，就是裝幾把鏜刀的鏜桿。整體式復(fù)合刀具制造刃磨較為困難，刀體不能重復(fù)使用，成本高。C.采用鏜刀的原則：除孔面不連續(xù)，鏜削時容易產(chǎn)生振動，影響孔的圓度；在機床上對刀不方便；加工孔徑小于mm且要求較高的同心孔系外，應(yīng)優(yōu)先選用鏜削工藝。鏜刀制造刃磨簡便，特別對不通孔、高精度孔、孔中心線直線度和位置度要求較嚴格的孔，采用精密鏜削比較重要。組合機床大多采用裝在鏜桿上的硬質(zhì)合金鏜刀頭（塊）進行鏜孔。鏜桿直徑和鏜刀頭界面尺寸一般根據(jù)鏜孔直徑按表2-3選擇。表2-3鏜孔、鏜桿直徑和鏜刀截面（mm）鏜孔直徑D30--4042--5050--7070--9090--100鏜桿直徑d20--3030--4040--5050--6565--90鏜刀方截面BXB8x810x1012x1216x1620x20鏜刀圓截面直徑d8--1010--1212--1618--2018--20根據(jù)加工精度、工件材料、工件條件、技術(shù)要求等進行分析，按照經(jīng)濟地滿足加工要求的原則，合理地選擇刀具。只要所選工藝方案可以采用剛性較好的鏜桿，還是采用鏜削方法，這是因為鏜刀制造簡單，刃磨方便。當(dāng)被加工孔直徑在Φ40mm以上時，組合機床上多采用鏜削加工，其加工精度可高達1-2級。直徑小于Φ40mm時，選用鉆削方法，鉆頭選用高速鋼修磨棱帶及橫刃鉆頭。由于本道工序所要加工的孔的直徑均大于Φ100mm，故選用鏜削方法，刀具采用復(fù)合刀具，刀片材料為硬質(zhì)合金，刀桿材料為40Cr。2.3三圖一卡設(shè)計繪制組合機床“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，進行組合機床的總體方案文件設(shè)計。其內(nèi)容包括：繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖和編制生產(chǎn)率計算卡等。2.3.1被加工零件工序圖被加工零件工序圖是根據(jù)制定的工藝方案，表示所設(shè)計的組合機床（或自動線）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、夾壓部位以及被加工零件的材料、硬度和在本機床加工前加工余量、毛坯或半成品情況的圖樣。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。2.3.1.1繪制被加工零件工序圖時的注意事項：A.加工部位的輪廓用粗實線突出應(yīng)且加工部位尺寸應(yīng)加方框標注；B.加工部位的位置尺寸應(yīng)與定位基準直接發(fā)生關(guān)系；C.鏜階梯孔時，其大孔單邊余量應(yīng)小于相鄰兩空半徑之差，以便鏜刀能夠通過。本組合機床以柴油機機體為加工對象進行設(shè)計，對工序圖簡要說明及與本機床設(shè)計有關(guān)的技術(shù)指標如下：a)定位方法：采用的是“一面兩銷”定位法；圖中符號b)圖中符號：↓夾緊點定位基面c)名稱及編號：柴油機機體缸孔d)零件材料：HT250；e)零件硬度：；f)本機床需要保證的加工尺寸有：半精鏜孔,深10；孔,深10.3；孔,深124倒角,深5.6；半精鏜,深21.42.3.2加工示意圖零件加工的工藝方案要通過加工示意圖反映出來。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。本道工序的加工順序為：鏜刀桿快進40mm到達工作位置，然后工進22mm最下面一把刀鏜Φ110.4的孔，工進完成后鏜刀桿快進42mm使掃鏜刀和倒角刀到達工作位置，鏜刀桿工進115mm時掃內(nèi)腔，工進9mm時止口刀工作，在掃內(nèi)腔的同時鏜孔刀工作。死擋板停留時倒角刀工作。A.導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的選擇由于采用剛性主軸(鏜桿)，故不選用導(dǎo)向機構(gòu)。B.確定主軸、尺寸、外伸尺寸在該課題中，主軸用于鏜孔，鏜孔選用圓柱滾子軸承主軸。根據(jù)由選定的切削用量計算得到的切削轉(zhuǎn)矩T，由文獻[12]表4-3公式計算主軸（2-6）式中d—軸的直徑（㎜）；T—軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩（N·m）；B—系數(shù)，本課題中鏜孔主軸為剛性主軸，取B=7.3。由公式可得：根據(jù)主軸類型及初定的主軸軸徑，文獻[12]的44頁表3-6可得到主軸外伸尺寸及接桿莫氏圓錐號。滾錐主軸軸徑d=40㎜時，主軸外伸尺寸為：D/d1=67/48,L=75㎜。滾錐主軸軸徑d=60㎜時，主軸外伸尺寸為：D/d1=90/60,L=75㎜。C.選擇接桿、浮動卡頭由于采用剛性主軸，因此不選用接桿和浮動卡頭。D.動力部件工作循環(huán)及行程的確定a）工作進給長度的確定工作進給長度，應(yīng)等于加工部位長度L（多軸加工時按最長孔計算）與刀具切入長度和切出長度之和。即（2-7）由于采用復(fù)合刀具，根據(jù)工件端面的誤差情況，取切入長度為1.7mm,切出長度取0mm。I工進長度的確定：鏜φ110.4孔切入長度L1取1.7mm，切出長度為0mm，所以=1.7+20.3+0=22mm。II工進長度的確定：鏜φ115孔時切入長度L1可取9mm，切出長度為0mm，所以=9+106+0=115mm。III工進長度的確定：鏜φ110.4孔切入長度L1取1mm，切出長度為0mm，所以=1+8+0=9mm。b）快速進給長度的確定快速進給是指動力部件把刀具送到工作進給位置。選定刀具的快速進給長度分別為40mm和42mm。c）快速退回長度的確定快速退回長度等于快速進給和工作進給長度之和。由已確定的快速進給和工作進給長度可知，快速退回長度為228㎜。d）動力部件總行程的確定動力部件的總行程除了滿足工作循環(huán)向前和向后所需的行程外，還要考慮因刀具磨損或補償制造、安裝誤差，動力部件能夠向前調(diào)節(jié)的距離（即前備量）和刀具裝卸以及刀具從主軸孔中取出時，動力部件需后退的距離（即后備量）。因此，動力部件的總行程為快退行程與前后備量之和。根據(jù)本組合機床和加工零件的特點，確定前后備量分別為20mm和152mm。3.4鏜刀設(shè)計3.4.1鏜刀桿的設(shè)計A.鏜刀桿時組合鏜刀的主體部分，在它上面可以裝夾多把刀片，為了保證加工表面粗糙度，所以把在鏜刀桿的單側(cè)安裝刀片。選擇刀桿的材料為40Cr，它的總長為260mm，由被加工零件工序圖可知，需要一次加工五個孔，因此，在該鏜刀桿上裝由五把刀片，刀片的選擇在下面講的內(nèi)容進一步介紹。B.由于鏜刀桿要與鏜削頭相連接，因此，我們必須考慮到它們之間的定位、夾緊。在該刀桿的設(shè)計中，我們主要采用了一銷一孔的定位方式，孔限制了它們的坐標軸方向的移動，銷主要限制了它的旋轉(zhuǎn)。在鏜削頭與鏜刀的連接上，主要通過六個螺釘進行連接。C.考慮到刀具的排屑因素，所以在每個安裝刀具的旁邊開了一個角度為45度的切槽，同時也能夠使刀具與工件能更好的接觸。D.另外，鏜桿中還有一個比較特殊的部分，也是這把刀具的設(shè)計中最繁瑣的部分，也就是鏜桿與滑塊的配合部分，在次設(shè)計中把它的寬度、高度分別定位51mm和56mm，它與滑塊配合，配合面精度要求比較高，故把它的表面粗糙度定為0.8。E.表面熱處理達到HRC30-35，氧化處理。圖3.5鏜刀桿3.4.2推桿設(shè)計a.推桿是實現(xiàn)掃內(nèi)腔的主要零件，它與齒塊配合，它的上端主要與鏜削頭配合。與鏜刀桿的配合面精度要求較高，一般可去u0.8。b.推桿和件五的配合面主要是以齒的形式，加工要求：螺距的累積誤差不超過0.035mm，保證與齒塊的配合良好。c.加工齒的時候由于它的齒頂線很難找準，所以在它的表面加工一個直徑為2mm的工藝孔，以作為加工齒頂線時用的。d.為了保證它和齒塊能夠有很好的潤滑，故在的法向加工一個2的孔，以便潤滑油能通過油杯流進齒的接觸面。圖3.6推桿3.4.3齒塊設(shè)計齒塊與推桿屬于一體的，在它的表面也帶有與推桿相同的齒型，除了與推桿配合外，還與滑塊和調(diào)整墊都有著很重要的配合關(guān)系，它的齒溝線通過滑塊的中心，它的加工要求與推桿一樣。圖3.7齒塊3.4.4滑塊設(shè)計A.滑塊的特點滑塊與齒塊配合要求較高，是推桿的軸向移動帶動齒塊的徑向移動，再帶動滑塊的移動。在滑塊的兩側(cè)裝有掃內(nèi)腔刀具和倒角刀，因此，齒塊與滑塊的配合精度要求較高。B.滑塊長95mm，高56mm，寬36mm，在兩側(cè)設(shè)計出兩個螺釘孔，用來裝夾刀具，并且軸線傾斜20度。圖3.8滑塊3.4.5組合鏜刀三維造型圖圖3.9三維造型3.4.6刀片的選擇A.刀片夾固結(jié)構(gòu)的選擇考慮到加工是在立式鏜床上進行，且屬于連續(xù)加工，參照文獻[13]表1-1典型刀片夾固結(jié)構(gòu)簡圖和特點，采用螺釘壓緊夾固結(jié)構(gòu)。B.刀片材料的選擇參照文獻[12]表6-15，由于加工材料為鑄鐵，且加工方式為半精加工，故刀片材料選硬質(zhì)合金（）。C.鏜刀合理角度的選擇根據(jù)刀具合理幾何參數(shù)的選擇原則，并考慮到鏜刀幾何角度的形成特點，參照文獻[10]表2-6-1、2-6-2、2-6-3，選取如下四個主要角度：倒角刀：a）前角b）后角c）主偏角d）刃傾角轉(zhuǎn)位鏜刀：a）前角b）后角c）主偏角d）刃傾角掃鏜刀：a）前角b）后角c）主偏角d）刃傾角止口刀：a）前角b）后角c）主偏角d）刃傾角D.切削用量的選擇切削用量在前面已求出。切削深度0.7mm進給量0.34mm/r0.17mm/r切削速度82.1m/min85.5m/min85.5m/minE.刀片型號和尺寸的選擇a)選擇刀片有無中心固定孔由于刀片夾固結(jié)構(gòu)已選定為螺釘壓緊式，因此應(yīng)選用有中心固定孔的刀片。b)選擇刀片形狀國家標準GB2076-87中規(guī)定的硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片有17種刀片形狀（見文獻[13]表1-3），常用的是：三角形、正方形、偏三邊形、凸三邊形等。選擇刀片形狀時，主要依據(jù)被加工工件的工序性質(zhì)、工件形狀、刀具耐用度和刀片的利用率等進行。根據(jù)本組合機床要加工孔的特點及加工方法選取各鏜刀的刀片形狀為：倒角刀：圓孔正三角形轉(zhuǎn)位鏜刀：圓孔正方形掃鏜刀：圓孔菱形止口刀：圓孔菱形c)選擇刀片精度等級鏜削用硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片的精度等級有U(普通級)、M（中等級）和G（精密級）等3種，一般情況下選用U級，有特殊要求時才選用M和G級。本組合機床刀片的精度等級為U級。d)選擇刀片內(nèi)切圓直徑d（或刀片邊長L）根據(jù)已選定的，和，將、和代入式（3-1）可求出刀刃的實際參加工作長度。則所選用的刀片邊長L應(yīng)為L>1.5.經(jīng)計算后得各刀片的邊長倒角刀：11mm轉(zhuǎn)位鏜刀：12mm掃鏜刀：9mm止口刀：9mme)選擇刀片厚度s根據(jù)已選定的、，利用文獻[13]圖1-1選擇刀片厚度的諾模圖，求得刀片厚度S。倒角刀：3.18mm轉(zhuǎn)位鏜刀：4.76mm掃鏜刀：3.97mm止口刀：3.97mmf)選擇刀尖圓角半徑r根據(jù)已選定的、，利用文獻[13]圖1-2選擇刀尖圓角半徑的諾模圖，求得連續(xù)切削時的r。倒角刀：0.8mm轉(zhuǎn)位鏜刀：0.8mm掃鏜刀：0.8mm止口刀：0.4mmg)選擇刀片斷屑槽型式和尺寸國家標準GB2076-87中規(guī)定的硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片有13中斷屑槽型式。常用的是：A、H、Y、K和V型。Y型K型截面形狀與A、H、V型截面形狀類似，只是沿刃上斷屑槽寬與槽深是變化的。斷屑槽的尺寸是與刀片型號和尺寸相適應(yīng)的，因此當(dāng)選定了刀片型號和尺寸之后，只要確定斷屑槽的槽型，便可在有關(guān)標準中查到與刀片型號和尺寸相適應(yīng)的斷屑槽尺寸。綜合以上七方面的因素，確定選用的刀片型號：a倒角刀：TCMT110308T—刀片形狀（圓孔正三角形）C—刀片法后角（）M—刀片精度等級：d—刀片的內(nèi)切圓公稱直徑（）s—刀片厚度()m—刀尖位置尺寸（）T—刀片有無斷屑槽和中心固定孔：斷屑槽（單面有）中心固定孔（有）沉孔角度（）11—刀片邊長（11mm）03—刀片厚度（3.18mm）08—刀尖圓角半徑（0.8mm）b轉(zhuǎn)位鏜刀：SCMT120408S—刀片形狀（圓孔正方形）C—刀片法后角（）M—刀片精度等級：d—刀片的內(nèi)切圓公稱直徑（）s—刀片厚度()m—刀尖位置尺寸（）T—刀片有無斷屑槽和中心固定孔：斷屑槽（單面有）中心固定孔（有）沉孔角度（）12—刀片邊長（12mm）04—刀片厚度（4.76mm）08—刀尖圓角半徑（0.8mm）c掃鏜刀：CCMW09T308C—刀片形狀（圓孔菱形）C—刀片法后角（）M—刀片精度等級：d—刀片的內(nèi)切圓公稱直徑（）s—刀片厚度()m—刀尖位置尺寸（）W—刀片有無斷屑槽和中心固定孔：斷屑槽（無）中心固定孔（有）沉孔角度（）09—刀片邊長（9mm）T3—刀片厚度（3.97mm）08—刀尖圓角半徑（0.8mm）d止口刀：CCMT09T304C—刀片形狀（圓孔菱形）C—刀片法后角（）M—刀片精度等級：d—刀片的內(nèi)切圓公稱直徑（）s—刀片厚度()m—刀尖位置尺寸（）T—刀片有無斷屑槽和中心固定孔：斷屑槽（單面有）中心固定孔（有）沉孔角度（）09—刀片邊長（9mm）T3—刀片厚度（3.97mm）04—刀尖圓角半徑（0.4mm）F.硬質(zhì)合金刀墊型號和尺寸的選擇為了承受切削中產(chǎn)生的高溫和保護刀體，一般在硬質(zhì)合金刀片的下面放置一個刀墊。刀墊材料可用淬硬的高速鋼或高碳鋼，但最好用硬質(zhì)合金。刀墊的形狀應(yīng)與刀片一致，但邊長略小，一般可每側(cè)小0.5mm，刀墊厚度也可比刀片小些。G.刀桿材料和尺寸的選擇a)刀桿材料的選擇選用40Cr為刀桿材料，熱處理硬度為35-40HRC，表面氧化。b)刀桿尺寸的選擇半精加工中時，根據(jù)文獻資料[12]表3-2可得如下數(shù)據(jù)：表3-1鏜孔、鏜桿直徑和鏜刀截面鏜孔直徑D30～4042～50鏜桿直徑d20～3030～40鏜刀方截面B×B8×810×10鏜刀圓截面d18～1010～12a刀桿截面尺寸（H×B）參照文獻[13]表1-14得刀桿截面尺寸：倒角刀：17×11.5mm轉(zhuǎn)位鏜刀：21×16mm掃鏜刀：17×13mm止口刀：21×16mmb刀桿長度尺寸參照文獻[13]表1-14得刀桿長度尺寸：倒角刀：39.4mm轉(zhuǎn)位鏜刀：46mm掃鏜刀：39.5mm止口刀：68mmH.刀片壓緊螺釘?shù)倪x擇根據(jù)選擇的刀片型號及刀桿尺寸選擇刀片壓緊螺釘?shù)男吞柸缦拢旱菇堑叮篗2.5×5.2轉(zhuǎn)位鏜刀：M5×14掃鏜刀：M4×8.4止口刀：M4×10I.刀桿調(diào)節(jié)螺釘?shù)倪x擇a)根據(jù)選擇的刀片型號及刀桿尺寸選擇刀桿軸向調(diào)節(jié)螺釘?shù)男吞柸缦拢旱菇堑叮篗4×10轉(zhuǎn)位鏜刀：M5×12掃鏜刀：M4×10止口刀：M5×14b)根據(jù)選擇的刀片型號及刀桿尺寸選擇刀桿徑向調(diào)節(jié)螺釘?shù)男吞柸缦拢旱菇堑叮簾o轉(zhuǎn)位鏜刀：M4×15掃鏜刀：無止口刀：M5×144結(jié)論本次設(shè)計的加工對象為JD490柴油機氣缸體，材料為HT200，硬度為HB187-251。在本工序前各主要表面已加工完畢。機床加工內(nèi)容為半精鏜頂面一個Φ116.4H8孔；一個Φ110.4H8孔；一個Φ115孔；一個Φ109.4H8孔；倒角一個Φ114.9H8孔。這五個孔為同軸孔。在這次的設(shè)計過程中，由于很多零部件都不是通用部件，這顯然給我們增加了難度，該任務(wù)中讓我感覺最難的就是設(shè)計掃內(nèi)腔工作時的刀具結(jié)構(gòu)，最終在自己收集資料和向老師請教的情況下解決了，基本能滿足工作的需要。另外，由于一次性加工五個孔并且孔徑大小不一，所以要根據(jù)相應(yīng)的要求選擇多把刀具，并且它們的安裝形式也不完全相同。本機床設(shè)計合理，符合實際應(yīng)用，滿足加工要求，具有較好的經(jīng)濟性，并且具有自動化程度高，加工效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定，減輕工人勞動強度等優(yōu)點；缺點就是，每個專用部件都要逐個設(shè)計，造成了很大的設(shè)計費用?？傮w而言，還是能夠讓人接受的。文獻資料[1]謝家瀛.組合機床設(shè)計簡明手冊[M].機械工業(yè)出版社，1992.[2]范云漲等.金屬切削機床設(shè)計簡明手冊[J].機械工業(yè)出版社，1993.[3]葉偉昌.機械工程及自動化簡明設(shè)計手冊(上冊)[M].機械工業(yè)出版社，2001.[4]葉偉昌.機械工程及自動化簡明設(shè)計手冊(下冊)[M].機械工業(yè)出版社，2001.[5]艾興.金屬切削用量手冊[M].機械工業(yè)出版社，1996.[6]李益民.機械制造工藝設(shè)計手冊[M].機械工業(yè)出版社，1995.[7]孟憲椅等.機床夾具圖冊[M].機械工業(yè)出版社，1991.[8]韓敬禮等.機械電氣設(shè)計簡明手冊[M].機械工業(yè)出版社，1994.[9]胡家秀.機械零件設(shè)計實用手冊[M].機械工業(yè)出版社，1999.[10]李儒荀．刀具設(shè)計原理與計算[M]．江蘇：江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，1985．[11]范忠仁．刀具工程師手冊[M]．黑龍江：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1985．[12]大連組合機床研究所.組合機床設(shè)計參考圖冊[M].機械工業(yè)出版社，19