董淑婧，吳 磊，郭配旭

(大連科技學(xué)院，遼寧大連 116052)

0 引言

組合機床是由許多預(yù)制的通用部件及少量的專用部件組成的一種專用高效自動化技術(shù)裝備，它能從多面、多工位、多軸對一個或幾個工件同時進行加工。組合機床已成為現(xiàn)代制造工程中關(guān)鍵的設(shè)備之一。目前，16Y240JZE柴油機凸輪軸的使用日益頻繁，它主要是與車內(nèi)的挺筒和頂桿配合使用，從而實現(xiàn)氣門的開啟和閉合動作。凸輪軸的整體結(jié)構(gòu)為軸類，且在軸端面有八個孔。在普通機床上加工孔較為繁瑣，生產(chǎn)效率低，因此本文針對凸輪軸孔加工的工藝特點設(shè)計組合機床，在滿足加工質(zhì)量的前提下，大大提高生產(chǎn)效率，節(jié)約成本。

1 擬定工藝方案

1．1 零件工藝分析

被加工零件為16Y240JZE柴油機凸輪軸，零件示意圖如圖1所示。其材料為50 Mn，硬度為HB260－300，加工部位及要求為:在軸端面有八個法蘭孔需要加工，即8－Φ12．95H7，尺寸上 Φ12．95的上偏差為+0．019，下偏差 0，表面粗糙度 Ra3．2 μm，位置度要求為Φ0．2。要求年生產(chǎn)綱領(lǐng)為(考慮廢品及備品率)年產(chǎn)量3 000件，單班制生產(chǎn)。

1．2定位基準及夾緊方式的選擇

16Y240JZE柴油機凸輪軸在組合機床上的定位關(guān)系著箱體的加工質(zhì)量，根據(jù)被加工零件的特點，本文采用中心軸定位的定位方法，可以保證定位的穩(wěn)定性及工件的剛性，還可以提高承受切削力的能力。

夾具是組合機床的重要組成部件，用于實現(xiàn)被加工零件的準確定位，夾緊，刀具轉(zhuǎn)向等，本文采用的是液壓夾緊方式。

1．3 零件的加工工藝過程分析

(1)確定工序余量 為了使加工過程順利進行，并穩(wěn)定保證加工精度，必須合理地確定工序間余量。根據(jù)表2，被加工零件要求為Φ12．95的通孔，由于孔徑比較小，一次鉆孔就可。因此，取鉆Φ12．8的孔，鉆孔后無需擴孔，直徑上工序間余量為0．15，再鉸Φ12．95的孔。

表2 孔加工工序間余量

(2)選擇切削用量 用高速鋼鉆頭加工鋼件的切削用量，加工直徑在12～22(mm)之間，合金鋼 δb=1000～1100(N/mm2)，取切削速度 V=9(m/min)，進給量 f=0．15(mm/r)。

用高速鋼鉸刀鉸孔的切削用量，加工直徑在10～15(mm)之間，合金鋼，取切削速度V=5(m/min)，進給量 f=0．40(mm/r)。

圖1 16Y240JZE柴油機凸輪軸及工序圖

(3)選擇切削力、切削扭矩、切削功率及刀具耐用度

根據(jù)選定的切削用量(主要指切削速度v及進給量f)，得切削力P、切削扭矩M、切削功率N、刀具耐用度T(刀具材料為高速鋼)，得:

根據(jù)T檢驗切削用量及刀具的選擇是否合理，T=386．6 min=6．44 h，刀具耐用度符合要求。

(4)刀具的選擇 孔加工刀具，其直徑的選擇應(yīng)與加工部位尺寸精度相適應(yīng)，其長度要保證加工

終了時，刀具螺旋槽尾端離導(dǎo)向套外端面有30～50 mm的距離，以使排屑和刀具磨損有一定的向前調(diào)整量。

根據(jù)上述計算及被加工零件的工藝要求、加工精度不同及組合機床對刀具的要求，本文選擇高速鋼錐柄麻花鉆鉆孔及高速鋼錐柄機用鉸刀進行鉸孔。

2 導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的確定

(1)導(dǎo)向選擇 組合機床加工孔時，除采用剛性主軸加工方案外，零件上孔的位置精度主要是由刀具的導(dǎo)向裝置來保證的。導(dǎo)向通常分為固定式導(dǎo)向和旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向。固定式導(dǎo)向一般允許的線速度v＜20 m/min，旋轉(zhuǎn)式導(dǎo)向一般允許的線速度v＞20 m/min，后者一般用于孔徑高于Ф25 mm的孔加工。本文孔直徑均小于Ф25 mm，因此本文選擇固定式導(dǎo)向。

(2)導(dǎo)向數(shù)量的確定 導(dǎo)向數(shù)量應(yīng)根據(jù)工件形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、刀具剛性、加工精度及具體加工情況而定。根據(jù)設(shè)計要求，鉆、鉸單層壁小孔時，應(yīng)選取單個導(dǎo)向加工。

3 組合機床的總設(shè)計方案

被加工零件工序圖(見圖1)表示機床完成的工藝內(nèi)容、加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求、加工用定位基準、夾壓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半成品情況的圖紙。零件的加工工藝方案要通過加工示意圖(見圖2)反映。機床聯(lián)系尺寸圖(見圖3)反映了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。

圖2 16Y240JZE柴油機凸輪軸加工示意圖

圖3 16Y240JZE柴油機凸輪軸機床聯(lián)系尺寸圖

4 機床的控制與工作循環(huán)

動力部件的工作循環(huán)包括快速引進、工作進給、快速退回等動作。有時還有中間停止、多次往復(fù)進給、跳躍進給、死擋鐵停留等特殊要求，這是根據(jù)具體的加工工藝需要確定。

(1)工作行程長度的確定 工作進給長度=刀具切入長度+加工長度+刀具切出長度。選擇切入長度為5，切出長度為10，再加上加工長度15，得出工作進給長度30。

快速退回長度等于快速引進與工作進給長度之和?？焖僖M的長度按加工具體情況確定。通常，在采用固定式夾具的鉆孔組合機床上，快速退回行程長度需保證所有刀具均退至夾具導(dǎo)套內(nèi)而不影響工件裝夾，故選快速退回長度為110。機床動力部件的工作循環(huán)及工作行程如圖4所示。

圖4 機床動力部件的工作循環(huán)及工作行程

(2)動力部件總行程長度 動力部件的總行程除應(yīng)保證要求的工作循環(huán)工作行程外，還要考慮裝卸和調(diào)整刀具方便，即考慮前、后備量。因此，動力部件的總行程為快退行程長度與前后備量之和。依此作為選擇標準動力滑臺和動力部件的依據(jù)，由此選總行程長度為400的滑臺，工作行程長度為110，前備量為50，后備量為240。

5 結(jié)語

該組合機床經(jīng)用戶生產(chǎn)現(xiàn)場考核，測試機床幾何精度符合JB304－82鉆膛類組合機床精度標準;加工機體，實測挺桿孔尺寸精度，形位精度及粗糙度均達到產(chǎn)品圖紙要求，加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠。機床結(jié)構(gòu)合理，自動工作循環(huán)穩(wěn)定可靠，操作簡便，大大減輕了工人的勞動強度。并且適應(yīng)時代發(fā)展需要，經(jīng)濟性能好，能迎合目前市場需要。

［1］ 沈陽工業(yè)大學(xué)，大連鐵道學(xué)院，吉林工學(xué)院．組合機床設(shè)計［M］．上海:上?？茖W(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，1985．

［2］ 大連機床研究所．組合機床設(shè)計［M］．北京:機械工業(yè)出版社，1975．

［3］ 大連機床研究所．組合機床設(shè)計設(shè)計參考圖冊［M］．北京:機械工業(yè)出版社，1975

［4］ 陳懋圻．機械制造工藝學(xué)［M］．遼寧:遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1984．

［5］ 王信義，計志孝，王潤田，等．機械制造工藝學(xué)［M］．北京:北京理工大學(xué)出版社，1990．

［6］ 刑紀英，葛宰林．互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)［M］．大連:內(nèi)蒙古大學(xué)出版社，1985．

［7］ 鞏云鵬，田萬祿，張祖立．機械設(shè)計課程設(shè)計［M］．沈陽:東北大學(xué)出版社，2000．

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