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立式軸承座鉆孔組合機(jī)床設(shè)計摘 要：論述了立式軸承座鉆孔組合機(jī)床設(shè)計的基本步驟，以及包括此類組合機(jī)床設(shè)計所要注意點(diǎn)。關(guān)鍵詞：立式軸承座鉆孔組合機(jī)床 設(shè)計1 分工序、定工位 生產(chǎn)類型分析此次設(shè)計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)項目，所以在設(shè)計時應(yīng)注意到盡量使加工簡單，但又不影響加工質(zhì)量。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、單軸與多軸自動或半自動機(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)，同時使各種誤差減小到最低限度。由于此設(shè)計中所加工的零件10 個孔中部分孔距離太近，不便于加工，所以分開為兩個工位完成，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個孔f13.5；3)鉆3個孔一個為f14 ，鉆 2個螺紋底孔f14，孔號為8、9；4)鉆橫向孔f14；5)擴(kuò)鉸7個孔f14.5； 6)攻絲。2 復(fù)合刀具的切削用量的計算切削用量的特點(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。導(dǎo)套設(shè)計被加工7個孔直徑為14.5 ，加工孔的直徑與導(dǎo)套長度，導(dǎo)套內(nèi)徑尺寸，上下偏差以及孔軸線理想位置的偏移的關(guān)系。1～7號孔，以及8～10號孔和底孔的直徑為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。孔加工切削用量計算用高速鋼鉆頭加工此鑄件 HB=204(鉆1～7號孔，Ⅱ工位；鉆8～10號孔，Ⅲ工位) ；鉆頭直徑：14.5mm；切削用量：v=(10 ～ 18)m/min，s=0.2mm/r，轉(zhuǎn)速350r/min。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 。用硬質(zhì)合金擴(kuò)孔鉆擴(kuò)鉸孔 1～7 號孔(Ⅴ工位) 在Ⅴ工位上，擴(kuò)鉸 7 個孔時，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：14.5mm；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。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)計科提供資料)。3 部件選用功率選擇標(biāo)準(zhǔn)動力部件用以實現(xiàn)切削刀具的旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給運(yùn)動或只用于進(jìn)給運(yùn)動，此機(jī)床實現(xiàn)了切削刀具旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給運(yùn)動兩項內(nèi)容。每一種規(guī)格的動力頭都有一定的功率范圍，根據(jù)所計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)格的動力頭，公式如下：N動>(N切+N進(jìn))/hkW。式中：N動為動力頭電機(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算公式” 中已求出； N進(jìn)為進(jìn)給功率，對于液壓動力頭就是進(jìn)給油泵所消耗的功率，一般為(0.8～2)kW；h為傳動效率，當(dāng)主軸箱少于15根時，h=0.7，多于 15根時，h=0.65 。機(jī)床實際功率此立式組合機(jī)床左右分兩個電機(jī)帶動兩個多軸箱進(jìn)行加工。對于左半部分多軸箱刀具，在加工1～7號孔以及Ⅲ工位加工10號孔時其功率總和：N/kW=0.29×7+0.283=2.313因為左主軸箱少于15跟鉆頭，所以h=0.7， N/kW=2.313/0.7=3.3對于右半部分多軸箱刀具，在Ⅴ工位擴(kuò)鉸1～7號孔以及攻絲，鉆頭的實際功率：N/kW=0.1427×7=1.0因為右主軸箱少于15根鉆頭，所以h=0.7，N/kW=1÷0.7=1.43 選用電機(jī)由于此機(jī)床在驅(qū)動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系列三相異步電動機(jī)表，選用Y123S24型號的電機(jī)，額定功率為5.5kW，選用此型號電機(jī)比較合適。右半部分所需功率為1.43kW，查Y系列三相異步電動機(jī)表，選用Y112M26型號的電機(jī)，額定功率為2.2kW，選用此型號電機(jī)比較合適。4 夾具設(shè)計軸承座鉆孔組合機(jī)床夾具分析根據(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。基本定位原理分析 這里討論6點(diǎn)定位中，6個自由度的消除，以便找出較合適的定位夾緊方案。一個物體在空間可以有6個獨(dú)立的運(yùn)動，即沿X 、Y 、Z軸的平移運(yùn)動，分別記為X1、Y1、Z1；繞X、Y、Z軸的轉(zhuǎn)動，記為X2、Y2、Z2，習(xí)慣上，上述6個獨(dú)立運(yùn)動稱作6個自由度。如果采用一定的約束措施，消除物體的6個自由度，則物體被完全定位。例如討論長方體工件時，可以在底面布置3個不共線的約束點(diǎn)，在側(cè)面布置2個約束點(diǎn)，在端面布置一個約束點(diǎn)，則底面約束點(diǎn)可以限制X2、Y2、Z23個自由度，側(cè)面約束點(diǎn)限制X1、Z12個自由度，端面約束點(diǎn)限制Y1這個自由度，就完全限制了長方體工件 6個自由度。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)動或震動。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)使工件在整個接觸面上受力均勻，接觸變形小。定位夾緊方案的確定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，繞Z軸轉(zhuǎn)動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。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，同時采用壓板的方法;利用球頭螺栓使壓板緊壓住工件體。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，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，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：采用攻絲動力頭攻絲，采用攻絲裝置攻絲和采用活動攻絲模板攻絲。在此設(shè)計中，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)整臺機(jī)床或機(jī)床的某一面全部用于完成攻絲工序時，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。6 組合機(jī)床冷卻裝置機(jī)床冷卻液除對刀具和工件起冷卻作用外，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，它們在金屬表面形成膠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，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，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% 。在鑄鐵工件上攻絲時，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)計使用經(jīng)驗表明，對鏜刀、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。7 工作循環(huán)說明一臺組合機(jī)床，其工作循環(huán)常常是比較復(fù)雜的，不僅有好幾個動力頭按不同的循環(huán)進(jìn)行工作，而且這些循環(huán)還需其他部件，如移動工作臺，回轉(zhuǎn)工作臺以及鼓輪等配合動作。各動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)和動力頭，選擇恰當(dāng)?shù)那邢饔昧亢颓邢魉俣取?