基于三維的柴油機氣缸體三面鉆削組合機床總體及夾具設計【12張CAD圖紙、文檔全套】【GC系列】

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第 20 卷 第 3 期 湖 北 工 業(yè) 大 學 學 報 2005 年 06 月 Vol 20 No 3 Journal of Hubei University of Technology Jun 2005 收 稿 日 期 2005 03 05 作 者 簡 介 張 銀 保 1972 男 河 南 中 牟 人 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學 院 助 理 實 驗 師 研 究 方 向 機 械 制 造 數(shù) 據(jù) 控 加 工 文 章 編 號 1003 4684 2005 0620055203 立 式 軸 承 座 鉆 孔 組 合 機 床 設 計 張 銀 保 湖 北 汽 車 工 業(yè) 學 院 機 械 工 程 系 湖 北 十 堰 442002 摘 要 應 用 組 合 機 床 加 工 大 批 量 零 件 快 捷 高 效 生 產(chǎn) 率 高 是 機 械 加 工 的 發(fā) 展 方 向 本 次 設 計 的 立 式 軸 承 座 鉆 孔 組 合 機 床 對 零 件 的 定 位 夾 緊 刀 具 選 擇 電 機 等 各 部 件 的 選 擇 及 設 計 計 算 加 以 闡 述 關 鍵 詞 組 合 機 床 回 轉(zhuǎn) 工 作 臺 多 軸 箱 中 圖 分 類 號 GT502 1 文 獻 標 識 碼 A 1 分 工 序 定 工 位 1 1 生 產(chǎn) 類 型 分 析 此 次 設 計 的 立 式 軸 承 座 鉆 孔 組 合 機 床 其 所 加 工 的 零 件 在 汽 車 中 應 用 十 分 廣 泛 應 該 屬 于 大 批 量 生 產(chǎn) 項 目 所 以 在 設 計 時 應 注 意 到 盡 量 使 加 工 簡 單 但 又 不 影 響 加 工 質(zhì) 量 1 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 床 的 特 點 機 床 負 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 床 多 軸 龍 門 銑 床 組 合 機 床 等 故 采 取 工 序 集 中 可 以 獲 得 突 出 的 效 果 此 次 設 計 的 軸 承 座 鉆 孔 組 合 機 床 很 大 程 度 上 使 各 工 序 盡 量 集 中 發(fā) 揮 組 合 機 床 的 優(yōu) 點 同 時 使 各 種 誤 差 減 小 到 最 低 限 度 由 于 此 設 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 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 13 5 3 鉆 3 個 孔 一 個 為 14 鉆 2 個 螺 紋 底 孔 14 孔 號 為 8 9 4 鉆 橫 向 孔 14 5 擴 鉸 7 個 孔 14 5 6 攻 絲 1 2 復 合 刀 具 的 切 削 用 量 的 計 算 2 1 切 削 用 量 的 特 點 組 合 機 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 給 量 有 很 大 的 關 系 切 削 用 量 選 的 恰 當 能 使 組 合 機 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 2 導 套 設 計 被 加 工 7 個 孔 直 徑 為 14 5 加 工 孔 的 直 徑 與 導 套 長 度 導 套 內(nèi) 徑 尺 寸 上 下 偏 差 以 及 孔 軸 線 理 想 位 置 的 偏 移 的 關 系 如 表 1 所 示 表 1 導 套 參 數(shù) 表 mm 加 工 孔 直 徑 導 套 長 度 導 套 內(nèi) 徑 尺 寸 偏 差 上 下 孔 軸 線 理 想 位 置 偏 移 3 6 16 0 010 0 020 0 15 7 10 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 由 表 1 可 知 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 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 2 3 孔 加 工 切 削 用 量 計 算 2 3 1 用 高 速 鋼 鉆 頭 加 工 此 鑄 件 HB 204 鉆 1 7 號 孔 工 位 鉆 8 10 號 孔 工 位 鉆 頭 直 徑 14 5 mm 切 削 用 量 v 10 18 m min s 0 2 mm r 轉(zhuǎn) 速 350 r min 2 3 2 用 高 速 鋼 鉆 頭 鉆 橫 向 孔 16 工 位 加 工 直 徑 16 mm 切 削 用 量 v 10 18 m min s 0 18 0 25 mm r 轉(zhuǎn) 速 350 r min 2 3 3 用 硬 質(zhì) 合 金 擴 孔 鉆 擴 鉸 孔 1 7 號 孔 工 位 在 工 位 上 擴 鉸 7 個 孔 時 采 用 擴 鉸 復 合 刀 具 進 給 量 按 擴 孔 鉆 選 擇 切 削 速 度 按 鉸 刀 選 擇 而 且 進 給 量 應 按 復 合 刀 具 最 小 直 徑 選 用 允 許 值 的 上 限 切 削 速 度 則 按 復 合 刀 具 最 大 直 徑 選 用 允 許 值 的 上 限 加 工 直 徑 14 5 mm 切 削 用 量 v 8 10 m min s 0 25 mm r 轉(zhuǎn) 速 280 r min 擴 孔 鉆 刀 桿 及 導 向 部 分 的 公 稱 直 徑 d 0 08 擴 孔 鉆 公 差 0 036 刀 桿 導 向 部 分 公 差 0 006 0 0017 導 套 內(nèi) 徑 公 差 0 024 0 006 2 3 4 孔 加 工 常 用 工 序 間 余 量 擴 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 汽 車 公 司 設 備 制 造 廠 設 計 科 提 供 資 料 223 3 部 件 選 用 3 1 功 率 選 擇 標 準 動 力 部 件 用 以 實 現(xiàn) 切 削 刀 具 的 旋 轉(zhuǎn) 和 進 給 運 動 或 只 用 于 進 給 運 動 此 機 床 實 現(xiàn) 了 切 削 刀 具 旋 轉(zhuǎn) 和 進 給 運 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 給 功 率 之 需 要 并 適 當 提 高 切 削 用 量 的 可 能 性 選 用 相 應 規(guī) 格 的 動 力 頭 公 式 如 下 N動 N切 N進 kW 式 中 N動 為 動 力 頭 電 機 功 率 N切 為 切 削 功 率 按 各 刀 具 選 用 的 切 削 用 量 由 組 合 機 床 的 切 削 力 及 功 率 計 算 公 式 中 已 求 出 N進 為 進 給 功 率 對 于 液 壓 動 力 頭 就 是 進 給 油 泵 所 消 耗 的 功 率 一 般 為 0 8 2 kW 為 傳 動 效 率 當 主 軸 箱 少 于 15 根 時 0 7 多 于 15 根 時 0 65 3 2 機 床 實 際 功 率 此 立 式 組 合 機 床 左 右 分 兩 個 電 機 帶 動 兩 個 多 軸 箱 進 行 加 工 對 于 左 半 部 分 多 軸 箱 刀 具 在 加 工 1 7 號 孔 以 及 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 0 7 N kW 2 313 0 7 3 3 對 于 右 半 部 分 多 軸 箱 刀 具 在 工 位 擴 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 0 7 N kW 1 0 7 1 43 3 3 選 用 電 機 由 于 此 機 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 它 是 封 閉 自 扇 冷 式 鼠 籠 型 三 相 異 步 電 動 機 取 代 J 02 系 列 的 更 新 換 代 產(chǎn) 品 左 半 部 分 所 需 功 率 為 3 3 kW 查 Y 系 列 三 相 異 步 電 動 機 表 選 用 Y123S24 型 號 的 電 機 額 定 功 率 為 5 5 kW 選 用 此 型 號 電 機 比 較 合 適 右 半 部 分 所 需 功 率 為 1 43 kW 查 Y系 列 三 相 異 步 電 動 機 表 選 用 Y112M26 型 號 的 電 機 額 定 功 率 為 2 2 kW 選 用 此 型 號 電 機 比 較 合 適 4 4 夾 具 設 計 4 1 軸 承 座 鉆 孔 組 合 機 床 夾 具 分 析 1 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 2 基 本 定 位 原 理 分 析 這 里 討 論 6 點 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 立 的 運 動 即 沿 X Y Z 軸 的 平 移 運 動 分 別 記 為 X1 Y1 Z1 繞 X Y Z軸 的 轉(zhuǎn) 動 記 為 X 2 Y2 Z2 習 慣 上 把 上 述 6 個 獨 立 運 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 在 側(cè) 面 布 置 2 個 約 束 點 在 端 面 布 置 一 個 約 束 點 則 底 面 約 束 點 可 以 限 制 X2 Y2 Z2 3 個 自 由 度 側(cè) 面 約 束 點 限 制 X1 Z1 2 個 自 由 度 端 面 約 束 點 限 制 Y1 這 個 自 由 度 就 完 全 限 制 了 長 方 體 工 件 6 個 自 由 度 3 夾 緊 力 兩 要 素 方 向 與 作 用 點 夾 緊 力 方 向 應 朝 向 定 位 元 件 并 使 所 需 的 夾 緊 力 最 小 確 定 夾 緊 力 作 用 點 的 位 置 時 應 不 破 壞 定 位 夾 緊 力 作 用 點 的 位 置 應 盡 可 能 靠 近 加 工 部 位 以 減 小 切 削 力 繞 夾 緊 力 作 用 點 的 力 矩 防 止 工 件 在 加 工 過 程 中 產(chǎn) 生 轉(zhuǎn) 動 或 震 動 應 保 證 夾 緊 變 形 不 影 響 加 工 精 度 夾 緊 力 作 用 點 數(shù) 目 應 使 工 件 在 整 個 接 觸 面 上 受 力 均 勻 接 觸 變 形 小 4 2 定 位 夾 緊 方 案 的 確 定 如 圖 1 所 示 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 65 湖 北 工 業(yè) 大 學 學 報 2005 年 第 3 期 軸 旋 轉(zhuǎn) 的 自 由 度 已 經(jīng) 消 除 在 鉆 頭 進 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 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 采 用 壓 板 的 方 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 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 進 行 到 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 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 計 中 右 半 部 分 完 成 工 位 的 加 工 電 機 只 有 5 5 kW 的 功 率 故 綜 合 考 慮 選 用 攻 絲 裝 置 攻 絲 當 整 臺 機 床 或 機 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 系 并 設 有 螺 距 誤 差 補 償 機 構 因 此 利 用 攻 絲 裝 置 進 行 攻 絲 可 以 達 到 較 高 的 精 度 6 組 合 機 床 冷 卻 裝 置 機 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 根 據(jù) 組 合 機 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 425 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 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 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 床 的 設 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 值 見 表 2 表 2 冷 卻 液 流 量 選 擇 L min 加 工 方 法 鋼 件D 不 小 于 可 鍛 鑄 鐵 及 鋁D 不 小 于 鉆 孔 外 冷 0 40 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 孔 0 05 1 0 04 1 鉸 孔 0 12 2 0 10 1 5 D 為 按 加 工 直 徑 計 算 表 中 數(shù) 據(jù) 為 每 一 把 刀 需 要 的 流 量 下 轉(zhuǎn) 第 65 頁 75 第 20 卷 第 3 期 張 銀 保 立 式 軸 承 座 鉆 孔 組 合 機 床 設 計 公 開 數(shù) 據(jù) 集 的 數(shù) 據(jù) 結(jié) 構 在 加 密 的 時 候 不 能 直 接 對 數(shù) 據(jù) 集 進 行 加 密 只 能 對 數(shù) 據(jù) 集 中 的 每 條 記 錄 單 個 進 行 因 此 在 接 收 端 也 需 要 分 別 對 記 錄 解 密 代 碼 的 書 寫 比 較 復 雜 參 考 文 獻 1 蔣 華 林 基 于 MIDAS 技 術 的 數(shù) 據(jù) 庫 安 全 代 理 的 設 計 與 實 現(xiàn) J 重 慶 大 學 學 報 2003 7 124 127 2 Bruce Schneier 應 用 密 碼 學 M 北 京 機 械 工 業(yè) 出 版 社 2000 3 李 維 Delphi5 x 分 布 式 多 層 應 用 系 統(tǒng) 篇 M 北 京 機 械 工 業(yè) 出 版 社 2000 The Safety Leak and Solution of MIDAS Multi2tier Application Base on SOCKET Connection HUAN G Feng2yun1 L U Xiao2hai2 MO Yi2min1 1 S chool of Elect ro Mechanical Engi n W uhan Uni v of Technolog y W uhan 430070 Chi na 2 N S FOCUS B ei j i ng L t d B ei j i ng 100089 Chi na Abstract This paper st udies t he application of t he multi2tier database based on C Builder MIDAS The safety of t he application server conneting to the socket is analyzed We suggest that t he system safety be improved by connection certifying and data communication encrypting Keywords MIDAS socket connection data safety 責 任 編 輯 張 眾 上 接 第 57 頁 7 工 作 循 環(huán) 說 明 一 臺 組 合 機 床 其 工 作 循 環(huán) 常 常 是 比 較 復 雜 的 不 僅 有 好 幾 個 動 力 頭 按 不 同 的 循 環(huán) 進 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 行 工 作 工 作 循 環(huán) 應 當 盡 可 能 的 簡 單 而 且 控 制 元 件 應 該 少 否 則 機 床 的 制 造 成 本 加 大 安 全 性 能 也 會 降 低 本 組 合 機 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 多 選 用 復 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 和 動 力 頭 選 擇 恰 當 的 切 削 用 量 和 切 削 速 度 參 考 文 獻 1 大 連 組 合 機 床 研 究 所 組 合 機 床 設 計 M 北 京 機 械 工 業(yè) 出 版 社 1975 2 徐 憬 機 械 設 計 手 冊 M 北 京 機 械 工 業(yè) 出 版 社 1991 3 王 步 瀛 機 械 零 件 強 度 計 算 的 理 論 和 方 法 M 北 京 高 等 教 育 出 版 社 1986 4 哈 爾 濱 工 業(yè) 大 學 專 用 機 床 設 計 與 制 造 M 黑 龍 江 黑 龍 江 人 民 出 版 社 1979 5 組 合 機 床 小 組 組 合 機 床 講 義 M 北 京 國 防 工 業(yè) 出 版 社 1972 Design of the Vertical Bearings Hole Drill Bed ZHAN G Yin2bao De p of Mechanical Engi n H ubw i A utomoti ve I nd ust ries I nstit ute S hi y an 442002 Chi na Abstract This paper introduces t he design of t he vertical bearing drill combination machine which is widely used for it s high efficiency It also analyzes t he selections of t he positioning of part s clamp s cut2 ters and electromotor as well as t he design calculation Keywords combination machine bed t urn round type work set axles box 責 任 編 輯 張 巖 芳 56 第 20 卷 第 3 期 黃 豐 云 等 Socket 下 連 接 的 MIDAS 安 全 漏 洞 的 解 決 方 法