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                                         圖1  機(jī)床整體三維模型
   
      其工作原理如下：如圖2所示，當(dāng)工件放置在滑道上后，在動(dòng)力裝置的驅(qū)動(dòng)下靠近工件1，同時(shí)夾具3上的機(jī)械手7將工件拉到夾具3上進(jìn)行定位及夾緊．然后動(dòng)力裝置將夾具推向銑刀，刀具2對(duì)工件進(jìn)行加工，銑完整個(gè)工件的后端面后，工件將被滑道4送到下個(gè)機(jī)床加工。然后繼續(xù)進(jìn)入下個(gè)加工循環(huán)。
   

      
      l一工件  2一刀具  3----夾具  4—滑道  5、6—液壓油缸  7一機(jī)械手  8一機(jī)床
                                  圖2  機(jī)床總體簡(jiǎn)介
   
      2 、機(jī)床刀具
 
      2．1 工件材料
 
      如圖3所示，工件材料是決定機(jī)床一切設(shè)計(jì)的根源。該機(jī)床主要用來(lái)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體端面進(jìn)行粗銑，其材料是HT250，HBl70～249，外形尺寸為962 mlllx391．7 mill×420 toni。加工余量為5 mln。
  
    
                                 圖3發(fā)動(dòng)機(jī)缸體
 
 
      2．2刀具的選擇
    
      由工件材料的性能，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，作者選擇國(guó)外進(jìn)口的涂層硬質(zhì)合金剛作為刀片；材料要加工的面尺寸為962 mmx420 mill，則可確定銑削寬度為420 mill，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選刀盤(pán)直徑為500 mm，對(duì)應(yīng)的刀片數(shù)為26；60。～750主偏角適用于平面銑削的粗加工．750主偏角銑刀為通用型刀具，使用范圍較廣，所以選擇主偏角妒為750。
 
     2．3 銑削用量的確定
   
     由于該機(jī)床是粗銑，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合文獻(xiàn)[2]，可得銑削速度可選范圍為130～155 m／min，取銑削速度140 m／min，每齒進(jìn)給量為0．25 mm／齒，相應(yīng)的銑削深度為5 mm，即v=140 m／min，o。=4 mm，s。=0．25 mm／齒，￡=962 mm則：

             
  
         
  
     式中：穢為銑削速度(m／min)；口。為銑削深度(mm)；s：為每齒進(jìn)給量(mm／齒)；Z為銑刀刀片個(gè)數(shù)；D為刀盤(pán)直徑(mm)。
  
           
  
      式中：H。為修正系數(shù)；X為銑削厚度系數(shù)；P為銑削功率(kW)；B為銑削寬度(mill)。
 
      經(jīng)查表可得：K。。=1．16，X=0．83。將相關(guān)數(shù)據(jù)代入計(jì)算銑削功率公式，計(jì)算得：P=40．06 kW。考慮實(shí)際情況，工件的銑削有效面積約為60％，所以實(shí)際的銑削功率為P定際=40．06xO．6=24．036 kW，取機(jī)械傳動(dòng)效率77=0．85，則可算得電機(jī)的功率為P電機(jī)--．p新／r／=28．28 kW。由銑削功率P實(shí)際可計(jì)算出銑刀的圓周銑削力．即
  
    
  
      刀盤(pán)選擇時(shí)已經(jīng)合理選擇對(duì)稱(chēng)端面銑[3]，則如圖4所示．選取適當(dāng)?shù)南禂?shù)得：
 
      PH=0．35×Pz；3 677．485 N
      Pv=0．9xPz=9 456．39 N
      Po=0．5xPz=5 253．55 N
 
      式中：P。為走刀抗力(N)；P。為平行銑削面且垂直走刀抗力方向的力(N)；P。為軸向力(N)。
 

            圖4 對(duì)稱(chēng)端面銑削示意圖
 
       3 、夾具的設(shè)計(jì)
 
      3．1 夾具的組成
   
      夾具由定位元件、夾緊元件與夾緊裝置、導(dǎo)向元件、夾具體等組成。根據(jù)工件加工面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析所要求加工的位置，以2個(gè)支撐板做為下面的定位基面。
 
      3．2工件定位及夾緊的設(shè)計(jì)
 
     夾具在機(jī)床中主要是起給工件一個(gè)精確的定位和夾緊工件的作用。如圖5所示，根據(jù)工件的外形特點(diǎn)和對(duì)加工面的要求，工件的上下底面在銑端面之前已經(jīng)達(dá)到加工精度，所以直接以工件的一個(gè)底面作為基準(zhǔn)進(jìn)行加工，即滑道10作為一個(gè)定位基準(zhǔn)面：另一個(gè)底面通過(guò)3個(gè)爪子1將工件夾緊．防止在加工過(guò)程中發(fā)生振動(dòng)和偏移；銑刀軸向方向通過(guò)3個(gè)定位柱12進(jìn)行定位，保證端面與底面的垂直，并且這3個(gè)定位柱12還頂住工件，防止工件軸向的移動(dòng)；3個(gè)定位柱中兩端的兩根軸頂在工件的凹槽部分。起到平行于滑道10方向的定位作用。上下面的夾緊及與滑道的摩擦阻礙工件在這個(gè)方向的滑動(dòng)。該夾具限制工件的6個(gè)自由度．屬于完全定位并達(dá)到各方面夾緊的要求，最終可以達(dá)到相應(yīng)的加工要求。
 

                                圖5夾具設(shè)計(jì)

    
      3．3夾具體的設(shè)計(jì)
 
      由以上的計(jì)算可得：夾具軸向方向至少需要P。=0．5×P，=5 253．55 N的力，徑向方向至少需要P。=0．9xP，=9 456．39 N的力，才能達(dá)到加工要求。考慮到夾緊裝置的穩(wěn)定，作者選擇液壓系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)了自鎖裝置。提高該機(jī)床的安全性。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，提高生產(chǎn)效率，作者設(shè)計(jì)出機(jī)械臂15，用來(lái)傳送工件；擋板14限制機(jī)械臂移動(dòng)距離，把工件送到更精確的位置。
 
       4、液壓裝置的選擇
   
       4．1  液壓系統(tǒng)組成
 
       液壓系統(tǒng)主要由泵站、濾油器、順序閥、電磁換向閥、壓力表、壓力繼電器等元器件組成。在加工工件時(shí)，液壓夾緊裝置的確定至關(guān)重要，故作者對(duì)此作進(jìn)一步研究。
 
      4．2液壓工作壓強(qiáng)的選擇
 
      壓力大小的選定不僅要考慮到載荷大小和設(shè)備類(lèi)型．還要考慮到執(zhí)行元件供應(yīng)、經(jīng)濟(jì)條件和裝配空間等系列條件的限制。在外載荷相同的條件下，工作壓力越低，勢(shì)必會(huì)加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，對(duì)某些特定的設(shè)備來(lái)說(shuō)，尺寸要受到總體尺寸的限制，從材料消耗角度考慮也不經(jīng)濟(jì)，對(duì)泵、缸、閥等元件的材料、密封、制造精度也會(huì)要求更高，必會(huì)提高設(shè)備的制造成本。該機(jī)床的最大切削力為圓周銑削力P：=0 507．1 N，為了能夾緊，根據(jù)載荷選擇壓力表[4]，選擇該機(jī)床的工作壓強(qiáng)為2 MPa，安全系數(shù)為1．5，則該機(jī)床的工作壓強(qiáng)應(yīng)該為3 MPa。
 
       4．3  液壓裝置的分析
 
      液壓缸8(圖6)主要是頂住軸向方向的移動(dòng)；當(dāng)工件被機(jī)械臂傳送到相應(yīng)位置后，油缸8開(kāi)始工作。調(diào)整工件的位置，保證被銑平面與相鄰表面的垂直度；液壓缸1、13主要作用是壓緊工件防止在徑向的振動(dòng)：當(dāng)油缸8調(diào)整完成后，油缸1、13開(kāi)始工作，將工件夾緊并且抱死，防止加工過(guò)程中工件竄動(dòng)：另外，該夾緊力還可以增大工件與滑道的摩擦，防止工件在滑道方向的移動(dòng)。
    
     
    
      圖6液壓裝置局部剖視
   
      5 、總結(jié)
   
      根據(jù)用戶要求設(shè)計(jì)出一臺(tái)粗銑發(fā)動(dòng)機(jī)缸體端面的專(zhuān)用機(jī)床，設(shè)計(jì)夾具及自動(dòng)傳送裝置，大多選擇標(biāo)準(zhǔn)件，并進(jìn)行了三維建模與計(jì)算。用戶使用證明：該專(zhuān)用機(jī)床運(yùn)行平穩(wěn)，加工精度高，可以大大提高生產(chǎn)效率，降低成本。