立式軸承座鉆孔組合機(jī)床設(shè)計(jì)

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1、文章來源：中國鋸工業(yè)網(wǎng)　　添加人：cnsaw　　添加時(shí)間：2006-4-20 9:10:08 1 分工序、定工位 1.      生產(chǎn)類型分析 此次設(shè)計(jì)的立式軸承座鉆孔組合機(jī)床，其所加工的零件在汽車中應(yīng)用十分廣泛，應(yīng)該屬于大批量生產(chǎn)項(xiàng)目，所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意到盡量使加工簡(jiǎn)單，但又不影響加工質(zhì)量。 2.      加工方案的制定 劃分工序要考慮到生產(chǎn)的規(guī)模、加工的精度、所用機(jī)床的特點(diǎn)、機(jī)床負(fù)荷情況等。劃分工序可以有兩種趨向：工序集中和工序分散。 工序的集中分散各有其長處，一般說來，在

2、大批量生產(chǎn)中以提高生產(chǎn)率為主，需廣泛采用多刀、單軸與多軸自動(dòng)或半自動(dòng)機(jī)床，多軸龍門銑床、組合機(jī)床等，故采取工序集中可以獲得突出的效果。 此次設(shè)計(jì)的軸承座鉆孔組合機(jī)床很大程度上使各工序盡量集中，發(fā)揮組合機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)使各種誤差減小到最低限度。 由于此設(shè)計(jì)中所加工的零件10 個(gè)孔中部分孔距離太近，不便于加工，所以分開為兩個(gè)工位完成，然后進(jìn)行零件位置轉(zhuǎn)換。 主要工位經(jīng)分析選取以下方案：1)裝卸、夾緊；2)鉆7個(gè)孔f13.5；3)鉆3個(gè)孔一個(gè)為f14，鉆2個(gè)螺紋底孔f14，孔號(hào)為8、9；4)鉆橫向孔f14；5)擴(kuò)鉸7個(gè)孔f14.5；6)攻絲。 2 復(fù)合刀具的切削用量的計(jì)算 1.

3、60;     切削用量的特點(diǎn) 組合機(jī)床的正常工作與合理地選用切削用量，即確定合理的切削速度和工作進(jìn)給量有很大的關(guān)系。切削用量選的恰當(dāng)，能使組合機(jī)床減少停車損失，提高生產(chǎn)效率，延長刀具壽命，提高加工質(zhì)量。 2.      導(dǎo)套設(shè)計(jì) 表1 導(dǎo)套參數(shù)表(mm) 加工孔 直徑 導(dǎo)套 長度 導(dǎo)套內(nèi)徑尺寸偏差 孔軸線理 想位置偏移   上 下   3～6 16 +0.010 +0.020 0.15   7～10

4、 22 +0.013 +0.028 0.15   11～14 32 +0.016 +0.034 0.15～0.20   15～18 40 +0.016 +0.034 0.20   19～24 50 +0.020 +0.041 0.25   25～30 60 +0.020 +0.041 0.30   3.      被加工7個(gè)孔直徑為14.5 ，加工孔的直徑與導(dǎo)套長度，導(dǎo)套內(nèi)徑尺寸，上下偏差以及

5、孔軸線理想位置的偏移的關(guān)系，如表1 所示。 4.     由表1可知1～7號(hào)孔，以及8～10號(hào)孔和底孔的直徑為14.5 mm ，它所需要的導(dǎo)套長度為(32～40)mm ，內(nèi)徑尺寸偏差為+0.016～+0.034 ，孔軸線理想位置偏移為(0.15～0.20)mm。 5.      孔加工切削用量計(jì)算 a.      用高速鋼鉆頭加工此鑄件 HB=204(鉆1～7號(hào)孔，Ⅱ工位；鉆8～10號(hào)孔，Ⅲ工位)；鉆頭直徑：14.5mm；切削用量：v=(10～

6、18)m/min，s=0.2mm/r，轉(zhuǎn)速350r/min。 b.      用高速鋼鉆頭鉆橫向孔f16(Ⅳ工位) 加工直徑：16mm；切削用量v=(10～18)m/min；s=(0.18～0.25)mm/r；轉(zhuǎn)速350r/min。 c.      用硬質(zhì)合金擴(kuò)孔鉆擴(kuò)鉸孔1～7號(hào)孔(Ⅴ工位) 在Ⅴ工位上，擴(kuò)鉸7個(gè)孔時(shí)，采用擴(kuò)鉸復(fù)合刀具，進(jìn)給量按擴(kuò)孔鉆選擇，切削速度按鉸刀選擇，而且進(jìn)給量應(yīng)按復(fù)合刀具最小直徑選用允許值的上限，切削速度則按復(fù)合刀具最大直徑選用允許值的上限。 加工直徑：14

7、.5mm；切削用量：v=(8～10)m/min，s=0.25mm/r，轉(zhuǎn)速280r/min；擴(kuò)孔鉆刀桿及導(dǎo)向部分的公稱直徑d+0.08；擴(kuò)孔鉆公差：-0.036；刀桿導(dǎo)向部分公差：-0.006～-0.0017；導(dǎo)套內(nèi)徑公差：+0.024～0.006。 d.      孔加工常用工序間余量 擴(kuò)孔直徑為10～20，直徑上的工序余量為(1.5～2.0)mm；鉸孔直徑為10～20，直徑上的工序量為(0.10～0.20)mm(以上切削用量的選擇由東風(fēng)汽車公司設(shè)備制造廠設(shè)計(jì)科提供資料)。 3 部件選用 1.   

8、60;  功率選擇標(biāo)準(zhǔn) 動(dòng)力部件用以實(shí)現(xiàn)切削刀具的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)或只用于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，此機(jī)床實(shí)現(xiàn)了切削刀具旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)兩項(xiàng)內(nèi)容。 每一種規(guī)格的動(dòng)力頭都有一定的功率范圍，根據(jù)所計(jì)算出的切削功率及進(jìn)給功率之需要，并適當(dāng)提高切削用量的可能性，選用相應(yīng)規(guī)格的動(dòng)力頭，公式如下： N動(dòng)>(N切+N進(jìn))/hkW。 式中：N動(dòng)為動(dòng)力頭電機(jī)功率；N切為切削功率，按各刀具選用的切削用量，由“組合機(jī)床的切削力及功率計(jì)算公式”中已求出；N進(jìn)為進(jìn)給功率，對(duì)于液壓動(dòng)力頭就是進(jìn)給油泵所消耗的功率，一般為(0.8～2)kW；h為傳動(dòng)效率，當(dāng)主軸箱少于15根時(shí)，h=0.7，多于15根時(shí)，h=0.65

9、。 2.      機(jī)床實(shí)際功率 此立式組合機(jī)床左右分兩個(gè)電機(jī)帶動(dòng)兩個(gè)多軸箱進(jìn)行加工。對(duì)于左半部分多軸箱刀具，在加工1～7號(hào)孔以及Ⅲ工位加工10號(hào)孔時(shí)其功率總和： N/kW=0.29×7+0.283=2.313 因?yàn)樽笾鬏S箱少于15跟鉆頭，所以 h=0.7，N/kW=2.313/0.7=3.3 對(duì)于右半部分多軸箱刀具，在Ⅴ工位擴(kuò)鉸1～7號(hào)孔以及攻絲，鉆頭的實(shí)際功率： N/kW=0.1427×7=1.0 因?yàn)橛抑鬏S箱少于15根鉆頭，所以 h=0.7，N/kW=1÷0.7=1.43 3.

10、      選用電機(jī) 由于此機(jī)床在驅(qū)動(dòng)方面沒有特殊的要求，選用普通也是最可靠的Y系列電機(jī)，它是封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，取代J02系列的更新?lián)Q代產(chǎn)品。 左半部分所需功率為3.3kW，查Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)表，選用Y123S24型號(hào)的電機(jī)，額定功率為5.5kW，選用此型號(hào)電機(jī)比較合適。 右半部分所需功率為1.43kW，查Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)表，選用Y112M26型號(hào)的電機(jī)，額定功率為2.2kW，選用此型號(hào)電機(jī)比較合適。 4 夾具設(shè)計(jì) 1.      軸承座鉆孔組合機(jī)床夾具分

11、析 a.      根據(jù)工件不同的生產(chǎn)條件，可以有各種不同的安裝方法：a)找正安裝法；b)夾具安裝法。 b.      基本定位原理分析 這里討論6點(diǎn)定位中，6個(gè)自由度的消除，以便找出較合適的定位夾緊方案。一個(gè)物體在空間可以有6個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)，即沿X、Y、Z軸的平移運(yùn)動(dòng)，分別記為X1、Y1、Z1；繞X、Y、Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，記為X2、Y2、Z2，習(xí)慣上，把上述6個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)稱作6個(gè)自由度。如果采用一定的約束措施，消除物體的6個(gè)自由度，則物體被完全定位。例如討論長方體工件時(shí)，可以在底面布置3個(gè)不共線

12、的約束點(diǎn)，在側(cè)面布置2個(gè)約束點(diǎn)，在端面布置一個(gè)約束點(diǎn)，則底面約束點(diǎn)可以限制X2、Y2、Z23個(gè)自由度，側(cè)面約束點(diǎn)限制X1、Z12個(gè)自由度，端面約束點(diǎn)限制Y1這個(gè)自由度，就完全限制了長方體工件6個(gè)自由度。 c.      夾緊力“兩要素”，方向與作用點(diǎn)夾緊力方向應(yīng)朝向定位元件，并使所需的夾緊力最小。 確定夾緊力作用點(diǎn)的位置時(shí)應(yīng)不破壞定位。夾緊力作用點(diǎn)的位置應(yīng)盡可能靠近加工部位，以減小切削力繞夾緊力作用點(diǎn)的力矩，防止工件在加工過程中產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)或震動(dòng)。應(yīng)保證夾緊變形不影響加工精度。夾緊力作用點(diǎn)數(shù)目應(yīng)使工件在整個(gè)接觸面上受力均勻，接觸變形小。

13、2.      定位夾緊方案的確定 3.     此零件屬于空心圓形鑄件，一般的定位元件有V形塊、定位套筒作半圓形定位，如果選用V形塊定位的話，在Z軸方向移動(dòng)以及繞X、Y軸旋轉(zhuǎn)的自由度已經(jīng)消除，在鉆頭進(jìn)行加工時(shí)，繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度卻無法消除，所以用V形塊定位的方案是行不通的。如果利用半圓形定位，其結(jié)果和用V形塊是一樣的，都無法使工件在繞Z軸的方向上穩(wěn)定，最后決定利用定位套筒定位。 如圖2環(huán)形套筒以H7/K6或H7/js6的過度配合裝入夾具，零件放入套筒后，在X、Y方向的自由度消除，同時(shí)采用壓板的方

14、法;利用球頭螺栓使壓板緊壓住工件體。 如圖3所示，在此壓板的作用下，沿X軸旋轉(zhuǎn)X2，以及沿Z軸旋轉(zhuǎn)Z2和沿Z軸方向Z1自由度都被限制。所以在此套夾具的作用下，X1、Y1、Z1、X1、Y1等自由度完全被消除，而在壓板的壓力作用下，零件和刀具之間強(qiáng)大的摩擦力，以及在加工過程中軸向力的相互抵消，在Z的自由度也被消除。當(dāng)進(jìn)行到Ⅳ工位，加工橫向孔時(shí)，X1、Y1、Z1的自由度已被消除，X2、Y2方向自由度也已被消除，在Z2方向上，由于壓板的作用使工件在Z2方向的自由度也消除了。 5 攻絲裝置 在組合機(jī)床上攻制螺紋時(shí)，根據(jù)被加工零件加工部位的分布情況和工藝要求等，常用的攻絲方法有3種：采用攻絲動(dòng)力

15、頭攻絲，采用攻絲裝置攻絲和采用活動(dòng)攻絲模板攻絲。 在此設(shè)計(jì)中，右半部分完成Ⅴ、Ⅵ工位的加工。電機(jī)只有5.5kW的功率，故綜合考慮選用攻絲裝置攻絲。當(dāng)整臺(tái)機(jī)床或機(jī)床的某一面全部用于完成攻絲工序時(shí)，廣泛地采用了攻絲裝置。 攻絲裝置由攻絲主軸箱和攻絲靠模頭組成，由于靠模螺母和靠模桿是經(jīng)磨削并配研的，其螺距要求與所需加工螺孔的螺距保持一定關(guān)系，并設(shè)有螺距誤差補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。因此利用攻絲裝置進(jìn)行攻絲可以達(dá)到較高的精度。 表2 冷卻液流量選擇(L/min) 加工方法 鋼件 可鍛鑄鐵及鋁   D 不小于 D 不小于   鉆孔(外冷) 0.40

16、 6 0.32 5   鉆孔(內(nèi)冷) 0.25 4 0.20 3   粗鏜 0.20 6 0.16 5   精鏜 0.12 4 0.10 3   锪孔 0.15 2.5 0.12 2   擴(kuò)孔 0.05 1 0.04 1   鉸孔 0.12 2 0.10 1.5   D為按加工直徑計(jì)算；表中數(shù)據(jù)為每一把刀需要的流量   6 組合機(jī)床冷卻裝置 機(jī)床冷卻液除對(duì)刀具和

17、工件起冷卻作用外，還能在金屬表面形成潤滑薄膜，起到潤滑作用。一些冷卻液中含有碳酸鈉，亞硝酸鈉等防銹劑，它們?cè)诮饘俦砻嫘纬赡z狀吸附膜或氧化物薄膜，又能使金屬免受腐蝕的作用。因而選擇冷卻液時(shí)，應(yīng)根據(jù)組合機(jī)床完成工藝、加工方法、刀具材料以及被加工零件的材料來決定。 在加工鑄鐵件時(shí)，由于鑄鐵本身含有石墨能自身潤滑，一般都不加冷卻液。在大量生產(chǎn)中有時(shí)為了減少加工中的鐵粉飛揚(yáng)，也增加冷卻系統(tǒng)，以改善操作條件。有時(shí)可采用蘇打水，5%的乳化液，其乳化劑的主要成分可以是氧化油膏或硫化切削油。其配方為：油膏2%～5%，粗加工取低值，精加工取高值;亞硝酸鈉0.2%～0.25%;無水碳酸鈉0.2%～0.3%。在鑄

18、鐵工件上攻絲時(shí)，則都采用潤滑液，以提高表面光滑度，減少功率的消耗。通常采用煤油，亦可采用硫化切削液及混合油等。 冷卻液的流量應(yīng)根據(jù)刀具的形式、直徑的大小、加工方法、切削用量等具體條件確定，組合機(jī)床的設(shè)計(jì)使用經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)鏜刀、鉆頭以及銑刀一類刀具，每根刀具冷卻液的平均流量約為(2～6)L/min。國外資料推薦按加工直徑選擇，每把刀具的冷卻液流量，值見表2。 7 工作循環(huán)說明 一臺(tái)組合機(jī)床，其工作循環(huán)常常是比較復(fù)雜的，不僅有好幾個(gè)動(dòng)力頭按不同的循環(huán)進(jìn)行工作，而且這些循環(huán)還需其他部件，如移動(dòng)工作臺(tái)，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)以及鼓輪等配合動(dòng)作。各動(dòng)力部件借助程序控制擋鐵，按規(guī)定順序進(jìn)行工作。工作循環(huán)應(yīng)當(dāng)盡可能的簡(jiǎn)單而且控制元件應(yīng)該少，否則機(jī)床的制造成本加大，安全性能也會(huì)降低。 本組合機(jī)床適合在大批量生產(chǎn)中使用，生產(chǎn)效率大大提高。為了降低成本，應(yīng)多選用復(fù)合刀具，盡量做到一次成形，減少裝夾次數(shù)。選擇合適的電機(jī)和動(dòng)力頭，選擇恰當(dāng)?shù)那邢饔昧亢颓邢魉俣取?