立式多軸鉆鉆床設(shè)計(jì)-多軸鉆孔自動(dòng)升降機(jī)工件架機(jī)械設(shè)計(jì)及鉆模頭開題報(bào)告

1.1.2 問題的提出 由上述現(xiàn)狀分析可以看到，機(jī)床加工中鉆床的加工工作量在制造過程中的占比很大。鉆床為孔加工機(jī)床設(shè)備，主要用來進(jìn)行鉆孔，擴(kuò)孔，鉸孔，攻絲等。以往我國(guó)的機(jī)械加工過程中孔類加工多以傳統(tǒng)鉆床來完成。但傳統(tǒng)鉆床在大批量生產(chǎn)中存在諸多不足之處：（1） 自動(dòng)化程度低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求；（2） 勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率較低，工作環(huán)境惡劣，；（3） 人力資源占用過高，操作固定不變，容易出錯(cuò)、（4） 加工精度不高，工件裝夾費(fèi)時(shí)費(fèi)力；（5） 產(chǎn)品的加工質(zhì)量無法令人滿意；針對(duì)以上傳統(tǒng)鉆床的不足之處及生產(chǎn)中存在的問題，我們有必要對(duì)傳統(tǒng)鉆床進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)。通過對(duì)傳統(tǒng)鉆床手動(dòng)的進(jìn)給系統(tǒng)、夾緊系統(tǒng)的改進(jìn)和設(shè)計(jì)，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，降低勞動(dòng)強(qiáng)度及工作量。1.1.3 問題的分析及解決方案 當(dāng)前普通鉆床問題的存在主要在于自動(dòng)化程度、生產(chǎn)效率、工作環(huán)境及產(chǎn)品質(zhì)量。在生產(chǎn)過程中，手動(dòng)的操作、繁鎖的裝夾、大量生產(chǎn)力的投入和單一的生產(chǎn)流程導(dǎo)致了打孔加工的鉆孔同心度不佳，自動(dòng)化程度低、生產(chǎn)效率低、工作環(huán)境惡劣和產(chǎn)品質(zhì)量不高，因此，我們要解決的問題在于如何實(shí)現(xiàn)鉆床加工的自動(dòng)化、減少生產(chǎn)力的投入生產(chǎn)和與其它工藝流程相結(jié)合，同時(shí)也要考慮經(jīng)濟(jì)問題。為了解決問題和便于設(shè)計(jì)改進(jìn)，我們將工件架的機(jī)械設(shè)計(jì)和鉆模頭設(shè)計(jì)兩個(gè)部分分別闡述。下面分別對(duì)各部分的問題提出解決方案：1. 工件架機(jī)械設(shè)計(jì)（1）傳動(dòng)系統(tǒng) 工件架的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)由氣缸、U型架、傳動(dòng)臂、傳動(dòng)軸以及四桿機(jī)構(gòu)組成。為滿足改進(jìn)后的加工及工作要求，在做出相應(yīng)的計(jì)算后對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和調(diào)整。（2）夾緊系統(tǒng) 傳統(tǒng)鉆床的夾緊主要是手工操作，由壓板壓緊工件，由此造成鉆孔的垂直度超差，無法保證加工精度。采用新的設(shè)計(jì)，夾緊系統(tǒng)由鉆模板、凸輪以及背緊螺母和背緊螺栓組成，并在氣缸、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成的傳動(dòng)系統(tǒng)作用下對(duì)加工工件實(shí)現(xiàn)夾緊。動(dòng)力源由氣壓缸導(dǎo)入，通過氣壓控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)夾緊動(dòng)作的自動(dòng)化。為了實(shí)現(xiàn)工件的夾緊，偏心輪做圓周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度以頂起工件。背緊螺栓、背緊螺母（在垂直方向上可移動(dòng)、調(diào)節(jié)）緊固情況下，偏心輪的支撐作用使鉆模板與工件處于夾緊狀態(tài)。此外，在借助背緊螺母的水平校準(zhǔn)調(diào)節(jié)的條件下，偏心輪還能起到使工件能處于水平的作用，確保在加工打孔時(shí)鉆孔的垂直度。2. 鉆模頭設(shè)計(jì)（1）傳動(dòng)系統(tǒng) 鉆模頭由外部的定位套、內(nèi)部芯軸及其兩側(cè)的軸承組成，鉆套芯軸的動(dòng)力頭由12根外向節(jié)連接桿和鉆頭連接。不同于市場(chǎng)上常見的鉆模頭長(zhǎng)槽設(shè)計(jì)，帶有定位套的設(shè)計(jì)能更好的保證鉆孔的同心度。 （2）控制系統(tǒng) 除了升降臺(tái)的上升、下降和鉆孔加工切削的動(dòng)作控制外，由于鉆孔加工過程中，鉆頭溫度的升高導(dǎo)致鉆頭磨損和打孔失效情況發(fā)生，我們將采用溫度傳感器來探測(cè)鉆頭的工作狀態(tài)。當(dāng)前機(jī)床控制系統(tǒng)通常主要由計(jì)算機(jī)數(shù)控、繼電器電氣控制和PLC控制等，由于繼電器電氣控制系統(tǒng)，其聯(lián)動(dòng)關(guān)系復(fù)雜，維修困難，故障率高，經(jīng)常影響正常生產(chǎn)，計(jì)算機(jī)數(shù)控造價(jià)高、系統(tǒng)復(fù)雜，而PLC控制系統(tǒng)可靠性好、造價(jià)低、抗干擾能力強(qiáng)、柔性好、編程簡(jiǎn)單、使用方便、擴(kuò)充靈活、功能完善，所以我們利用PLC控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)鉆孔加工的控制。此外，還借此技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對(duì)多軸鉆床的進(jìn)給系統(tǒng)的氣壓控制系統(tǒng)的控制。1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容本文主要是通過應(yīng)用機(jī)床設(shè)計(jì)的一般方法對(duì)立式多軸鉆的機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)及改進(jìn)。研究的重點(diǎn)內(nèi)容是工件架傳動(dòng)系統(tǒng)的改進(jìn)和夾緊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。此外，立式多軸鉆的鉆模頭設(shè)計(jì)以及溫度傳感器的應(yīng)用和PLC控制是設(shè)計(jì)內(nèi)容的另一重要組成部分。我們通過對(duì)多軸鉆的改進(jìn)及設(shè)計(jì)，要達(dá)到的目標(biāo)在于通過改進(jìn)鉆床能夠?qū)崿F(xiàn)工作自動(dòng)化，最終能滿足以下要求：（1）能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)，改善產(chǎn)品加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率；（2）降低工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度和工作量；（3）鉆床系統(tǒng)工作平穩(wěn)，滿足工作要求；（4）經(jīng)濟(jì)因素合理；多軸鉆孔升降機(jī)由工件架、多軸鉆鉆床兩大部分構(gòu)成。工件架的設(shè)計(jì)內(nèi)容由傳動(dòng)系統(tǒng)和夾緊系統(tǒng)控制系統(tǒng)組成。如下圖所示，工件架主要由鉆模板、凸輪、氣缸以及四桿機(jī)構(gòu)等組件組成。 鉆孔升降機(jī)的多軸鉆鉆床部分由機(jī)頭、鉆模頭，升降臺(tái)及氣缸等組件組成。如下圖所示。 立式多軸鉆自動(dòng)升降機(jī)的整體機(jī)械運(yùn)動(dòng)描述如下：（1）當(dāng)設(shè)備接通電源后，工件架的氣缸機(jī)械運(yùn)動(dòng)并輸出動(dòng)力，通過四桿機(jī)構(gòu)傳遞至凸輪，使之旋轉(zhuǎn)，并作用于加工工件左右兩側(cè)的邊緣位置，將工件升起。經(jīng)過水平校準(zhǔn)確保工件處于水平，再手動(dòng)調(diào)節(jié)上面四個(gè)背緊螺母并緊固，然后將下放的四個(gè)背緊螺母緊固，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)加工工件的夾緊。（2）工件的定位和夾緊完成后，將啟動(dòng)多軸鉆底座上的氣缸，推動(dòng)升降臺(tái)由初始位置向上垂直運(yùn)動(dòng)。與此同時(shí)，機(jī)頭部分的電機(jī)工作，帶動(dòng)皮帶，齒輪帶動(dòng)鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)升降臺(tái)繼續(xù)升高，升至預(yù)設(shè)高度，即鉆頭將工件鉆孔完成時(shí)，限位開關(guān)即刻產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，通過PLC使升降臺(tái)開始下降。下移至初始位置時(shí)，限位開關(guān)產(chǎn)生信號(hào)使移動(dòng)托板停止移動(dòng)。工件的打孔工作完成。