图1  机床整体三维模型
   
      其工作原理如下：如图2所示，当工件放置在滑道上后，在动力装置的驱动下靠近工件1，同时夹具3上的机械手7将工件拉到夹具3上进行定位及夹紧．然后动力装置将夹具推向铣刀，刀具2对工件进行加工，铣完整个工件的后端面后，工件将被滑道4送到下个机床加工。然后继续进入下个加工循环。
   

      
      l一工件  2一刀具  3----夹具  4—滑道  5、6—液压油缸  7一机械手  8一机床
                                  图2  机床总体简介
   
      2 、机床刀具
 
      2．1 工件材料
 
      如图3所示，工件材料是决定机床一切设计的根源。该机床主要用来对发动机缸体端面进行粗铣，其材料是HT250，HBl70～249，外形尺寸为962 mlllx391．7 mill×420 toni。加工余量为5 mln。
  
    
                                 图3发动机缸体
 
 
      2．2刀具的选择
    
      由工件材料的性能，根据经验，作者选择国外进口的涂层硬质合金刚作为刀片；材料要加工的面尺寸为962 mmx420 mill，则可确定铣削宽度为420 mill，根据经验选刀盘直径为500 mm，对应的刀片数为26；60。～750主偏角适用于平面铣削的粗加工．750主偏角铣刀为通用型刀具，使用范围较广，所以选择主偏角妒为750。
 
     2．3 铣削用量的确定
   
     由于该机床是粗铣，根据经验，结合文献[2]，可得铣削速度可选范围为130～155 m／min，取铣削速度140 m／min，每齿进给量为0．25 mm／齿，相应的铣削深度为5 mm，即v=140 m／min，o。=4 mm，s。=0．25 mm／齿，￡=962 mm则：

             
  
         
  
     式中：秽为铣削速度(m／min)；口。为铣削深度(mm)；s：为每齿进给量(mm／齿)；Z为铣刀刀片个数；D为刀盘直径(mm)。
  
           
  
      式中：H。为修正系数；X为铣削厚度系数；P为铣削功率(kW)；B为铣削宽度(mill)。
 
      经查表可得：K。。=1．16，X=0．83。将相关数据代入计算铣削功率公式，计算得：P=40．06 kW。考虑实际情况，工件的铣削有效面积约为60％，所以实际的铣削功率为P定际=40．06xO．6=24．036 kW，取机械传动效率77=0．85，则可算得电机的功率为P电机--．p新／r／=28．28 kW。由铣削功率P实际可计算出铣刀的圆周铣削力．即
  
    
  
      刀盘选择时已经合理选择对称端面铣[3]，则如图4所示．选取适当的系数得：
 
      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。为走刀抗力(N)；P。为平行铣削面且垂直走刀抗力方向的力(N)；P。为轴向力(N)。
 

            图4 对称端面铣削示意图
 
       3 、夹具的设计
 
      3．1 夹具的组成
   
      夹具由定位元件、夹紧元件与夹紧装置、导向元件、夹具体等组成。根据工件加工面的结构特点，分析所要求加工的位置，以2个支撑板做为下面的定位基面。
 
      3．2工件定位及夹紧的设计
 
     夹具在机床中主要是起给工件一个精确的定位和夹紧工件的作用。如图5所示，根据工件的外形特点和对加工面的要求，工件的上下底面在铣端面之前已经达到加工精度，所以直接以工件的一个底面作为基准进行加工，即滑道10作为一个定位基准面：另一个底面通过3个爪子1将工件夹紧．防止在加工过程中发生振动和偏移；铣刀轴向方向通过3个定位柱12进行定位，保证端面与底面的垂直，并且这3个定位柱12还顶住工件，防止工件轴向的移动；3个定位柱中两端的两根轴顶在工件的凹槽部分。起到平行于滑道10方向的定位作用。上下面的夹紧及与滑道的摩擦阻碍工件在这个方向的滑动。该夹具限制工件的6个自由度．属于完全定位并达到各方面夹紧的要求，最终可以达到相应的加工要求。
 

                                图5夹具设计

    
      3．3夹具体的设计
 
      由以上的计算可得：夹具轴向方向至少需要P。=0．5×P，=5 253．55 N的力，径向方向至少需要P。=0．9xP，=9 456．39 N的力，才能达到加工要求。考虑到夹紧装置的稳定，作者选择液压系统，并设计了自锁装置。提高该机床的安全性。为了实现自动化，提高生产效率，作者设计出机械臂15，用来传送工件；挡板14限制机械臂移动距离，把工件送到更精确的位置。
 
       4、液压装置的选择
   
       4．1  液压系统组成
 
       液压系统主要由泵站、滤油器、顺序阀、电磁换向阀、压力表、压力继电器等元器件组成。在加工工件时，液压夹紧装置的确定至关重要，故作者对此作进一步研究。
 
      4．2液压工作压强的选择
 
      压力大小的选定不仅要考虑到载荷大小和设备类型．还要考虑到执行元件供应、经济条件和装配空间等系列条件的限制。在外载荷相同的条件下，工作压力越低，势必会加大执行元件的结构尺寸，对某些特定的设备来说，尺寸要受到总体尺寸的限制，从材料消耗角度考虑也不经济，对泵、缸、阀等元件的材料、密封、制造精度也会要求更高，必会提高设备的制造成本。该机床的最大切削力为圆周铣削力P：=0 507．1 N，为了能夹紧，根据载荷选择压力表[4]，选择该机床的工作压强为2 MPa，安全系数为1．5，则该机床的工作压强应该为3 MPa。
 
       4．3  液压装置的分析
 
      液压缸8(图6)主要是顶住轴向方向的移动；当工件被机械臂传送到相应位置后，油缸8开始工作。调整工件的位置，保证被铣平面与相邻表面的垂直度；液压缸1、13主要作用是压紧工件防止在径向的振动：当油缸8调整完成后，油缸1、13开始工作，将工件夹紧并且抱死，防止加工过程中工件窜动：另外，该夹紧力还可以增大工件与滑道的摩擦，防止工件在滑道方向的移动。
    
     
    
      图6液压装置局部剖视
   
      5 、总结
   
      根据用户要求设计出一台粗铣发动机缸体端面的专用机床，设计夹具及自动传送装置，大多选择标准件，并进行了三维建模与计算。用户使用证明：该专用机床运行平稳，加工精度高，可以大大提高生产效率，降低成本。