Z535型立式钻床改装成独头多孔钻床的设计

　　摘要：通过对多缸柴油机零件轴承座的结构和工艺分析，提出了改进的工艺方法，并设计了轴承座侧面孔的独头多孔钻床。在改制过程中，因原钻床开档尺寸的限制，为充分利用原有设备配件，该箱体零件均设计成非标。经生产实践证明，机床运行良好，轴承座侧面孔加工位置精确，深度合格，加工质量稳定，生产效率大大提高。
　　关键词：工艺，多孔钻床，多轴箱，夹具
　　我公司在生产多缸柴油机的过程中，产量和质量常常受到轴承座零件的制约，主要是轴承座侧面孔系的加工还是传统的方法，由工人利用各种钻床、钻模，通过更换不同的钻头逐个孔加工，相对来说，工人劳动强度较大、效率低、质量还不稳定，为解决该难题，我在现有设备Z535型立钻上进行设计改造，对加工工艺进行改进，将Z535型立钻改制成多孔钻床，同时避免了外协搞专机的生产周期长、加工成本高的问题。该专机使用后，其工序效率提高了7倍，减轻了工人的劳动强度，钻孔深度的统一得到有效控制，质量得到了有效保证，使用一年来，效果很好。
　　1零件结构、工艺分析及比较
　　1.1零件结构分析
　　图示一是TY295/395柴油机轴承座侧面孔的局部简图，从图中可以看出共需加工8个孔，图中1～4号孔径为8.5，是安装侧支架用的螺孔底孔；5号和7号孔径为6.7，安装机滤用的螺孔底孔，孔偏会导致机滤垫密封面不够；6号和8号孔径为11.2，是油道孔与其它油道孔在工件内部相交，这些孔均有位置、大小和深度要求。
　　1.2原加工工艺
　　原加工工艺是：上工件→压钻模→钻孔1～4号→换钻头钻5、7号孔→换钻头钻6、8号孔，同时不停地移动工件和钻模，使钻模上不同的钻套孔对准机床主轴上的钻头后进给加工，需要8次进刀、8次退刀，更换三次不同直径的钻夹头按一定次序加工侧面上不同的孔系。
　　1.3现加工工艺
　　现加工工艺是在改制的独头多孔钻床上：将工件推入夹具，外形定位→压紧→钻孔1～8号（同时），一次进给加工，各孔径深度尺寸均很稳定。
　　1.4新旧工艺比较
　　原工艺是用Z535立式钻床按一定次序钻加工的，通过外形定位的钻模来保证相关孔的位置，而新工艺是通过多轴箱轮系中心坐标来保证的，所以原工艺加工出来的工件无论孔的深度尺寸还是位置尺寸均不如新工艺精确。安装孔位置偏会影响侧支架的装配，油孔深度和位置控制不好会造成试车回油不畅，直接影响曲轴与凸轮轴的润滑，进而影响发动机的正常工作。原工艺需换三次钻头，不停地移动工件，相对于新工艺是一次进给来说，劳动强度大、生产效率低。
　　
　　
　　2侧面孔多孔钻床
　　根据新工艺的要求，我设计构思搞一台侧面孔多孔钻床专机，并且在原Z535型立式钻床进行改制。
　　2.1侧面孔多孔钻床传动原理
　　在Z535型立式钻床主轴上连接一个齿轮轴作为小型主轴箱的驱动齿轮，齿轮轴与机床的主轴通过键销连接为整体，设计一个小型主轴箱，它与机床通过主轴箱的箱体后盖用螺钉连接，箱体内齿轮传动实现了各主轴加工。
　　2.2侧面孔多孔机床结构图
　　改装后的多孔钻床结构示意图见下面的图示二，它由：Z535型立式钻床、齿轮轴、主轴箱、导杆、弹簧与接杆联接的钻头、夹具、工件等组成
　　
　　2.3主轴箱
　　主轴箱使各主轴获得一定的位置和转速，该机床实现8根主轴同时进给，主轴箱应用的是非标准结构，其组成零件包括：齿轮、主轴、传动轴、隔套、轴承、箱体、前盖、后盖和主润滑组件，因机床结构的限制，对配重有限制，所以主轴箱体内上面的零件大多均设计成非标的。另外6、7、8号孔主轴，因三轴间距很小，分别是27.87mm、24.70mm、28.11mm，所以设置时均按最小间距小于24mm采用错开的滚针轴承孔来设置的，因而无论设计或装配难度均偏大。主轴箱组装之后，所有的主轴孔轴线与机床主轴的平行度0.03mm/300mm，主轴回转轴线对导套孔轴心线同轴度不超过0.03mm。
　　2.4机床夹具
　　整套夹具为框架式结构图见图示三所示，为使上、下料方便采用外形定位，包括上面钻模板、下面夹具底板、左右侧板、前定位板、定位支承块、导料块等。另外，因TY295和TY395轴承座的侧面孔系相同，只是外形上长度不一，宽度与高度一致，所以我们通过设计用不同长度的压紧螺杆在前面夹紧就行了，整体夹具通用。
　　2.5刀具的安装与调整
　　刀具是通过钻头与接杆连接而调节加工不同孔径与孔深的，因Z535型立式钻床的开档长度限制，因而接杆全部设计成非标的接杆。
　　
　　3该多孔钻床工艺的先进性
　　3.1、主轴箱内主轴和传动轴、齿轮、隔套等零件均因Z535型立式钻床的开档尺寸限制设计为非标的；
　　3.2、因有接杆结构所以能有效控制各孔系的加工深度，提高该工序的质量；
　　3.3、床身为老式自驱式摇臂钻床，自动走刀加工时主轴旋向有限制，所以又将摇臂钻床的一对蜗轮、蜗杆的传动进行反向设计、整改。机床操作的同时操作者还可以再操作另一台机床完成另一侧面的孔的加工。不仅提高了生产效率，也大大降低了工人的劳动强度。
　　4该多孔钻床的应用效果
　　经生产实践证明，该独头多孔钻床运行良好，不光产量同比大幅增长，质量也很稳定，将来要是产品改型，卸掉箱体与夹具，就能恢复机床的原有功能。该机构结构新颖，创意好，改制成本低，为企业节约了大量的资金，赢得了时间与效益。
　　
　　[参考文献]
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　　[2]杨叔子主编.机械加工艺师手册.机械工业出版社.2001
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　　[4]大连组合机床研究所编.组合机床设计第一册机械部份.机械工业出版社.