浅谈cy2108气缸体顶面和底面多孔加工组合机床的设计

王 夏

（南宁机械厂，广西 南宁 530003）

机械制造业是一个国家经济发展的重要支柱。而制造业的生产能力主要取决于制造装备——机床的先进程度。组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线，组合机床主要由卧式底座、中间底座、液压滑台、动力箱、多轴箱等组成。

本企业主导产品是单缸柴油机，主要用于配套农业机械，随着市场经济的发展，在进一步拓展传统单缸柴油机业务的同时，确立了以先进环卫机械和可再生能源动力机械为主、农业机械和通用机械为辅的发展战略，为此本企业与某大型内燃机企业联合设计投产一条cy2108气缸体生产线，该生产流水线由多台组合机床与普通通用设备共37台组成完成cy2108气缸体所有加工工序。

1 制定工艺方案

cy2108气缸体结构复杂，精度要求高，该零件选用的材料为HT250，具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减震性，切削性能良好，其加工品质直接影响cy2108内燃机整机性能。cy2108气缸体顶面和底面工序加工是整条生产流水线的关键工序，因为后续加工的“一面两孔”定位基准的两个孔由该工序加工，两定位孔准16+0.018加工精度与位置度要求高，为确保上述要求，两定位孔的钻孔和铰孔加工要在同一设备上一次装夹完成。同时cy2108气缸体顶面和底面工序共有各种孔加工25个，其中底面曲轴盖分开面6-M16-4H螺孔，深48 mm加工难度最大，因为孔深48 mm距底面平面还有75 mm，这样孔的总深度就达到133 mm，远大于6倍直径的要求，归属难度较大的深孔加工，同时6-M16-4H螺孔口端还有6-准22R7深10 mm的曲轴盖定位销孔，其粗糙度和精度要求高，也要求一次装夹完成钻孔和铰孔加工，两关键点在同一面加工给组合机床设计增加了难度。

从上述工艺分析如将钻孔和铰孔加工分开进行，两次装夹后将影响各关键孔的精度与位置度要求，同时要增加一台组合机床，要设计投产一条生产规模为单班年产1.8万cy2108气缸体生产线，承担加工钻孔和铰孔两道工序的顶面和底面双面组合机床的生产节拍，直接影响着整条生产线的加工速度。因此，组合机床就成为生产线的核心，要达到最好效果也就要在工艺以及刀具、模具和组合机床设计上进行改进。

2 组合机床总体设计

cy2108气缸体顶面和底面加工工序采用三个平面进行定位，其中主要的定位面与cy2108气缸体设计基面重合，加工出来的两定位基准孔符合全生产线的“一面两孔”定位要求。

2.1 夹具与模具设计

夹具采用左右固定钻模板框架结构，人工装卸工件，手工定位和夹紧。由于6-M16-4H螺孔是距底面平面还有75 mm的凹面，在设计钻模时考虑钻模导套端面距工件不应大于钻头直径，于是钻模板要在底面平面前凸55~60 mm。本组合机床设计是两道工序在一台设备上完成，钻模导套要同时适用钻头和铰刀，为此6-M16-4H螺纹底孔采用GB1440-1985，准22.5加长锥柄麻花钻设计成复合钻头，一次将6-M16-4H螺纹底孔和准22R7的扩孔尺寸加工完成，准22R7深10 mm的曲轴盖定位销孔铰刀也同样设计适用于钻模导套，其材料为T10A并进行热处理保证钻模导套的刚性和耐磨性。在加工完成螺纹底孔后手工更换铰刀即可，从而保证了工件的精度要求。

2.2 主轴箱体设计

左右主轴箱采用计算机辅助优化设计，计算和精确地标出各传轴的坐标座位，底面加工有15根主轴，传动轴有22根；顶面加工有10根主轴，传动轴有14根；主轴与传动轴之比为1：1.2，结构紧凑，达到较高的设计水准。本工序以钻孔为主，切削量较大，为减轻主轴箱内齿轮和各轴的负荷，避免失效，为此采用多路传动形式。

主轴箱动力采用机床通用件TW33动力箱，液压滑台为TW33A-11，滑台底座为TW33A-10，主轴箱体由本企业MAZA卧式加工中心生产并达到设计精度要求，夹具底座钻模板框架夹紧结构设计出图自制，大大缩短制造周期。

电气上采用先进的PLC技术构成控制系统，与传统的继电接触器系统相比，可减少电气接线及开关接点，大大地降低故障，并可自我检测故障，出故障时及时发出警报。此外，还设有互锁程序，使一面滑台工进完成时，另一面可继续工进，完成整个工序的加工，应用PLC控制系统使本组合机床具有更高的可靠性和更好的稳定性。

3 结束语

该组合机床与其他机床配套制造完成，即可形成生产线批量投产，月可完成生产cy2108气缸体1 500台，可创工业产值130多万元，加工精度达到设计要求，使用效果良好，该生产线的投入使用又是我厂经济增长的一个亮点。

[1]孟少农.机械加工工艺手册：第三册[M].北京：机械工业出版社，1992.

[1]大连组合机床研究所.组合机床设计：第一册[M].北京，机械工业出版社1976.

[1]成大先.机械设计手册（单行本）：液压传动[M].北京：化学工业出版社，2010.