起重機鉆頭設計

起重機鉆頭設計,起重機,鉆頭,設計 學院 屆本科畢業(yè)設計說明書目錄1 緒論11.1 概述11.2 國內外的現(xiàn)狀11.2.1 國外起重機研究現(xiàn)狀分析21.2.2 國內起重機研究現(xiàn)狀分析21.2.3 國內起重機設計中存在的問題31.3 課題的主要內容42 起重機車輪、軌道及其零部件的設計計算42.1 車輪的種類42.2 車輪的設計計算52.2.1 車輪計算載荷52.2.2 車輪踏面接觸強度計算62.3 鋼軌的選定112.3.1 鋼軌的材料和型號122.3.2 鋼軌的固定122.4 附件的選擇及其計算122.4.1 軸承的選擇122.4.2 軸承端蓋的選擇142.4.3 軸的計算選擇142.4.4 鍵的選擇163 起重機鋼軌、車輪及其附件三維模型的建立163.1 建模工具的簡介163.2 起重機鋼軌、車輪及其附件三維模型的建立163.2.1 車輪三維模型的建立163.2.2 軌道三維模型的建立183.2.3 附件三維模型的建立193.2.4 起重機車輪、鋼軌及其附件的裝配244 結論25附錄28參考文獻34致謝36外文文獻原文譯文1 緒論1.1 概述深孔加工技術產(chǎn)生于對槍炮管的制造過程。二戰(zhàn)結束前的幾個世紀中，深孔加工技術的發(fā)展和應用一直被局限于相對封閉的軍工領域，并以其高難度、高成本和神秘性而聞名于制造業(yè)。20世紀50年代，世界格局進入以和平和建設為主基調的時代，深孔加工技術隨之脫穎而出，成為“軍轉民”技術中的一朵奇葩，迅速被擴展應用于能源采掘、航空航天、發(fā)動機制造、機床汽車制造、石化及輕重化工、紡織機械、飼料機械、冶金、儀器儀表等廣泛的產(chǎn)業(yè)領域。歐、美、日等先進工業(yè)國，早在20世紀50年代就紛紛展開了深孔加工技術的學術和應用研究，六、七十年代形成專業(yè)化的深孔刀具和深孔機床裝備制造體系，少數(shù)跨國公司迄今仍壟斷著世界深孔加工裝備市場，使深孔加工技術成為制造技術門類中成本最昂貴的技術之一。至70年代末我國改革開放時，中國的深孔加工技術已整整比西方落后了30年。阻礙深孔加工技術成為“大眾化”制造技術的另一個深層次原因在于深孔加工技術研究工作的滯后。自20世紀30年代槍鉆問世帶40年代BTA鉆推出，深孔加工刀具及其排屑技術在半個多世紀中鮮有突破性的發(fā)展。雖然槍鉆和BTA鉆各有它們的固有缺陷，盡管為改進BTA鉆而推出了雙管噴吸鉆和DF系統(tǒng)，但在實體深孔鉆領域中至今仍然存在著“鉆小深孔靠槍鉆，鉆大深孔靠BTA鉆，用不起深孔鉆就靠麻花鉆”的現(xiàn)實。這一差距所導致的消極影響，早在80年代就開始顯露。在制造業(yè)處于低谷時，以深孔加工為關鍵技術的液壓件、兵工等生產(chǎn)行業(yè)相繼瀕于停產(chǎn)、倒閉狀態(tài)，數(shù)以千計的相關大、中、小企業(yè)從此一蹶不振。與此同時，我國與世界經(jīng)濟的接軌又促成了大批新制造行業(yè)的誕生。2001年在我國停機的29個制造行業(yè)中，至少有一半對深孔加工技術和裝備有直接需求，1/3以上有迫切需求。至20世紀90年代末，由于我國經(jīng)濟發(fā)展的加速，上述供需矛盾呈現(xiàn)激化態(tài)勢。一方面，不斷應先的新型深孔類裝備迫切需要“價廉物美”的深孔加工技術去承造試制；另一方面，由于國家沒有自己的原創(chuàng)性先進深孔加工技術和專業(yè)化的深孔加工裝備產(chǎn)業(yè)提供保證，迫使為數(shù)不多的大企業(yè)以高價進口深孔加工裝備，導致其產(chǎn)品成本顯著提高；而大多數(shù)企業(yè)則由于買不起也用不起進口裝備，智能靠相對落后的技術、裝備，去制造品質相對低劣的裝備產(chǎn)品。必須看到，在深孔加工技術和裝備制造上已經(jīng)呈現(xiàn)出來的這一瓶頸現(xiàn)象如不能得到有效解決，將會嚴重制約我國經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展。1.2 國內外的現(xiàn)狀 通過對深孔加工技術的了解，國內外深孔鉆的發(fā)展可分為四個階段：第一階段在19世紀末20世紀初，為解決槍管的加工，發(fā)明了將高壓液體通過鉆桿內通道送到鉆頭，帶走切削和熱量，并在鉆頭外徑上加向導塊，以保證鉆孔正確方向的方法槍鉆。第二次世界大戰(zhàn)期間，由于槍管的需求量猛增，使這項技術得到了快速發(fā)展。第二階段，1942年德國的Beisher 發(fā)明了內排屑深孔鉆，后來國際孔加工協(xié)會（Boring and Trepaning Association ）加以完善，形成了BTA加工方式，其所用的鉆頭簡稱為BTA鉆。BTA鉆頭在槍鉆的基礎上增強了剛性，改善了排屑條件，并提高了孔的表面質量。第三階段，1963年瑞典Sandvik公司發(fā)明了噴吸鉆加工方式，將切屑又切削液推出改為切削液推吸聯(lián)合作用，改善了排屑過程，降低了系統(tǒng)壓力，密封條件得以改善，對應該系統(tǒng)所用的鉆頭成為噴吸鉆。第四階段，在70年代，日本冶金股份公司發(fā)明了DF(Double Feeder)裝置，將原來噴吸鉆的雙管系統(tǒng)改為單管系統(tǒng)，在鉆桿尾部增加一個射流裝置，來完成液體推吸效應，使鉆桿系統(tǒng)剛性增加，切削液壓力減小。DF系統(tǒng)是傳統(tǒng)深孔鉆的最好方式，該系統(tǒng)所用的鉆頭成為DF鉆。時至今日，國內外學者已經(jīng)對深孔加工刀具結構、斷屑方式、刀具材料冷卻方式等做了大量的研究。在國外，瑞典Sandvik公司、德國R.stock公司、美國Sonobond公司在深孔加工技術領域取得了顯著的成果，處于世界領先水平。在國內，江西工量刃具有限公司、程度工具研究所、中北大學、西安理工大學、西安石油大學等單位在深孔加工方面處于領先水平。20世紀80年代，王峻等人在總結歸納傳統(tǒng)深孔加工的基礎上，發(fā)明了SIED（單管內排屑噴吸鉆）技術，這種技術完善了DF鉆的抽屑容器設計，使抽屑能力大大增強，并對內排屑鉆頭進行了優(yōu)化設計，構成了以單邊刃切削、單管內排屑噴吸鉆加工、自導向為特征的工具，使鉆頭可以不帶斷屑臺而實現(xiàn)重磨，成為當前非常先進的一種傳統(tǒng)加工技術。廣西工學院研制出一種用于數(shù)控機床的高效深孔鉆，解決了在數(shù)控機床上加工小直徑深孔（20，5L/D32）的問題，這種深孔鉆的前角為02,后角為12，頂角為120，排屑槽呈120V型。在加工合金結構鋼小直徑深孔時效果較好。西安石油大學深孔加工技術研究所研究設計了多尖齒內折線刃深孔鉆，它是在普通內排屑深孔鉆頭的基礎上，對鉆頭的結構和刃型做了有效的改進。鉆頭包含中心齒、外齒、中間平齒（各一個）和兩個中間尖齒，各齒不在同一個圓錐面上。中間尖齒的錐面在軸線方向上高出中心齒和外齒的錐面（0.51），可實現(xiàn)完全分屑。由于中間齒為尖齒型可起到鉆削定心和穩(wěn)定鉆削的作用。除外齒外緣一側為尖角，其余刀齒都進行看倒角，同時帶有612的側后角，消除尖角、增大散熱面積和刀齒強度，提高刀具耐用度。增大了偏心量，并在中心齒的內刃上磨出兩條折線型內刃，有效降低鉆尖高度，使出鉆和入鉆時間縮短。增大斷屑臺的寬度及圓角半徑，改善斷屑效果。在刀體后端增加一個減振塊，防止鉆頭產(chǎn)生振動。內刃余偏角較大，有利于定心和穩(wěn)定鉆削及徑向力的平衡。這種深孔鉆的切削力小，定心效果好，切削平穩(wěn)。在合金鋼的深孔鉆削中取得看較好的效果。1.3 本課題設計與研究中存在的問題和不足 深孔加工由于其特殊性，導致切削熱量散放、切屑處理、鉆頭正確導向成為保證加工質量的關鍵技術，對這些問題解決的程度，極大地影響了加工質量。同時，根據(jù)所采用的咱頭選用相應的加工系統(tǒng)，根據(jù)不同的工件采用不同的加工工藝，共同支撐了加工的高效、高精度順利進行。 經(jīng)過查閱相關書籍及歷史資料，就本課題在設計與研究中存在的問題和不足，需要注意的有以下及點：（1）切削散熱難 常規(guī)加工過程中80的切削熱應由切削帶走，但在封閉和半封閉的深孔加工中，潤滑、冷卻都很困難，熱量擴散慢，工件、刀具成了主要散熱體，熱量積聚效應非常明顯，導致刀具刃口溫度可達600，極大地影響了刀具耐用度。同時，已加工孔也發(fā)生熱脹冷縮，嚴重影響孔加工精度。（2）工藝系統(tǒng)剛性差 深孔的長徑比大，鉆桿必然細長，剛性嚴重不足。加工時，易產(chǎn)生振動、扭曲、折斷等問題。同時，孔的尺寸精度。位置精度及表面粗糙度都難以保證。（3）排屑難 切削路程長，排屑空間狹窄，切削排除很困難，容易與孔壁摩擦，孔加工表面出現(xiàn)螺旋溝。也易發(fā)生切屑塞，刀具容易磨損、崩刃，報廢零件2 多刃錯齒內排屑深孔鉆2.1 多刃錯齒內排屑深孔鉆的結構特點 多刃錯齒內排屑深孔鉆是將相錯的刀齒分別置于鉆頭兩排屑槽的兩側，徑向錯齒排列有37個刀齒（小直徑鉆頭取小值），各刀齒間相錯且留有少量搭接量，圓周上還分布兩個導向快，刀體與鉆桿用方牙螺紋連接，如圖2.1所示。圖2.1 多刃錯齒內排屑深孔鉆這種結構的深孔鉆，由于切削刃錯齒排列，故能夠實現(xiàn)完全分屑，加之磨有斷屑臺，容易形成“C”形切屑，有利于切屑的順利排出。鉆頭的刀片布置比較合理，可以使徑向力始終壓向導向塊，導向塊緊貼已加工孔壁向前推進，鉆孔直線度比較好。由于錯齒分屑，切削力及扭矩都比較小，切削變形小，產(chǎn)生的切削熱較少，而且可以根據(jù)各刀齒不同的切削狀態(tài)，合理地選用不同材質的硬質合金刀片。經(jīng)過實驗證明，多刃錯齒內排屑深孔鉆與單刃內排屑深孔鉆相比，切削力，切削扭矩可減小4550，功率消耗減小20，刀具耐用度提高35左右。因此，應用比較廣泛。鉆孔直徑一般為15180mm，最大可達340mm，鉆孔長徑比一般為50，最大可至250；加工精度為IT8IT10級，表面粗糙度Ra為3.20.8m。對于直徑為2050mm的深孔鉆頭，一般都采用焊接式多刃錯齒（2齒以上）結構（見圖2.1）。當鉆頭直徑小于20mm時，制造的工藝性將成為主要矛盾，為此不僅要考慮合理分屑與穩(wěn)定的導向，還要考慮工藝因素。通常采用單刃結構外，還有兩種比較適合的結構（d015mm），如圖2.2所示，圖2.2（a）中有2個刀片（1個刀片兼導向塊）和一個導向塊共3塊硬質合金刀片；圖2.2（b）中有2個刀片和2個導向塊共4塊硬質合金刀片。（a） （b） 圖2.2 小直徑錯齒內排屑深孔鉆的結構直徑大于50mm的錯齒深孔鉆，可有效地采用機架式結構。目前使用的機夾式結構有一下幾種：（1）機夾小刀塊可重磨式：其結構如圖2.3所示。適用于5095mm的深孔鉆，刀體上裝有2個或2個以上的小刀塊，硬質合金刀片焊接在小刀塊上，每個小刀塊由圓柱面定位，用螺釘緊固在鉆頭刀體上，刀片磨損后可重磨或更換小刀塊。刀體上分布有兩個固定導向塊和一個彈性導向塊。彈性導向塊的作用是減少鉆頭在入口處的振動，增加固定導向塊與工件孔壁的接觸，改善鉆頭的導向能力，減小孔偏斜。這種結構的深孔鉆，制造較為容易、刃磨和重磨方便，是一種比較簡單、實用的機架式內排屑深孔鉆。圖2.3 機夾小刀塊式內排屑深孔鉆1-外刃刀塊；2-內刃刀塊；3-導向塊；4-刀體；5-緊固螺釘（2）杠桿壓緊式可轉位深孔鉆：其結構如圖2.4所示，適用于孔徑50120mm的深空加工。根據(jù)3個切削刃所處的位置不同，一般外齒用杠桿式，中間齒用偏心式，內齒采用杠銷式。導向塊采用斜楔式，磨損后可重磨更換，在切削速度V=106m/min，進給速度V為6080mm/min的條件下，這種鉆頭仍能正常工作，證實刀片的夾緊是牢靠的。 圖2.4 杠桿壓緊式的可轉位深孔鉆1-外齒；2-中心齒；3內齒；4-導向塊（3）T-MAX機夾可轉位深孔鉆：如圖2.5所示，它是瑞典山特維克公司生產(chǎn)的一種內排屑深孔鉆。鉆頭的直徑范圍為65180mm，鉆孔長徑比可達100.該鉆頭的刀體為高強度鋼并經(jīng)調質處理，根據(jù)鉆頭直徑大小錯齒分布35塊刀片，由沉頭螺釘壓緊在刀塊的刀片槽內，刀片均為精制刀片，定位刀槽也十分準確，保證了刀片的轉位、定位及尺寸精度，使各刀片能準確地保證各自的相互位置精度及最佳的切削位置，發(fā)揮它良好的切削性能。在外齒刀塊的后部加有一個減振塊，起減振穩(wěn)定鉆削的作用；導向塊是由2塊硬質合金刀片焊接在一個導向座上，導向座的地面為平面，并由螺釘和彈簧壓緊在刀體上。由于導向座及定位槽的制造精度高，配合良好，尅保證鉆頭的孔徑尺寸精度。這種鉆頭的加工精度一般為IT9IT10級，孔的表面粗糙度Ra為3.21.6m。圖2.5 T-MAX機夾式可轉位深孔鉆2.2 內排屑深孔鉆的刀齒及導向塊2.2.1 切削齒的切削狀態(tài)分析鉆頭上的外齒、中心齒，由于所處的位置和工作狀況不同，其各齒的切削狀況也各不相同。（1）中心齒在幾個刀齒中，它的切削條件最差，刀齒的切削力最大，擠壓力最為嚴重，卷屑、斷屑困難，容易斷齒，因此，應減小中心齒內刃的前角和刃傾角（為負值），增強內刃的強度；應縮短中心齒與其他刀齒的軸向距離，以便加強切削的穩(wěn)定性，減輕中心齒的切削負荷。（2）中心齒的切削速度高于中心齒而低于外齒，切削條件較中心齒要好，但由于刀齒突出刀體較好，刃口的左右兩側又磨有側后角，刀齒強度較低，容易崩刃。刃磨中間齒時，只要它高于中心齒與外齒的錐面（0.51）（為進給量）即可，中間齒的寬度不宜過寬，可以適當增加中間齒的數(shù)量，以便減小切削寬度，減小切削扭矩和切削變形等。（3）外齒的切削速度和扭矩都是最大的，它是加工孔壁質量好壞的關鍵齒。為保護外齒，必須讓徑向合力壓向導向塊，使之緊貼孔壁，穩(wěn)定鉆削，加強導向作用。反之，若徑向合力壓向外齒，不僅容易打刀，而且容易將孔鉆偏。為加強導向，外齒和導向塊可磨出很小倒錐或不磨倒錐。為保證外齒的強度，外齒的副切削刃應磨有棱帶。2.2.2切削齒的負荷分配為合理分配各刀齒的切削負荷，應根據(jù)各刀齒的切削狀態(tài)及鉆頭直徑的大小來分配刀齒的寬度。對于直徑小于15mm的鉆頭，可采用單齒結構；對于直徑為15mm25mm的鉆頭，可以選用兩刀齒結構（見圖2.2）；對于直徑大于25mm的鉆頭，則選擇3個或3個以上的刀齒。各刀齒所占鉆頭半徑的比例大致如表2.1所示。表2.1 各刀齒所占鉆頭半徑比例鉆頭的形式中心齒中間齒外齒三刀齒鉆頭40%20%40%四刀齒鉆頭20%25%,25%25%五刀齒鉆頭20%20%,20%,20%20% 由于中間齒高于外齒和中心齒的錐面，因此，中間齒刃口的徑向寬度就是它的徑向切削寬度，但中心齒的外刃和外齒刃口的徑向寬度應減去刀齒的搭接量才是它們的徑向切削寬度 。搭接量（刀齒雙邊）一般約為0.51mm（鉆頭直徑打大，去大值）。如圖2.6所示為三刃錯齒鉆頭3個刀刃沿半徑方向的寬度。其各值的選取應按以下原則確定：（1） 鉆尖偏心量為（0.10.2）d0。（2） +-（13）mm，以使徑向力始終壓向導向塊。（3） +0.5d0+（0.51）mm，保證有一定的齒間搭接量。圖2.6 切削刃寬度飛分配2.2.3 各切削齒的材質選擇根據(jù)各刀齒所受的負荷及切削狀態(tài)選擇其刀片材料。對于中心齒，所受的軸向力較大，擠壓、摩擦嚴重，切削條件惡劣，因此，應考慮選用抗彎強度高、抗沖擊性好的YG類或YT5硬質合金刀片；而外齒和中間齒，由于其切削速度較中心齒高（尤其是外齒），故應選用紅硬性好、耐磨性高的刀片材料（如YT5，YW1，YW2等）。自貢硬質合金廠生產(chǎn)的YT798刀片，雖然屬于YT類，但由于它的抗彎強度和耐磨性都比較好，因此均可用于中心齒、中間齒及外齒。對于加工一些特殊材料（如鈦合金、高溫合金等），應根據(jù)材料的特性，選擇相應的刀片材料。如加工鈦合金材料時，應考慮YT類刀片會與鈦合金產(chǎn)生親和性，從而選用YG類刀片。對于高溫合金材料，應考慮采用紅硬性高、耐磨性強的刀片，如YD15。圖2.7 導向塊的形狀2.2.4 導向塊在外齒和中心齒的對面刀體上，分布有兩塊導向塊（其形狀如圖2.7所示），有時為了減振，在外齒之后設計了一個彈性導向塊。導向塊的分布原則是要求徑向合力作用在兩導向塊之間，作用在各個導向塊上單位面積的壓力應最小，并且最好兩塊導向塊的壓力相等，以保證穩(wěn)定切削和導向塊的磨損均勻。兩塊導向塊分布的最佳位置應通過切削實驗來確定，一般取， （見圖2.8）。在軸向上，導向塊不能超前外齒的刀尖，否則導向塊將參加切削。導向塊與外齒刀尖的滯后量不宜太小，因為外齒刀尖的磨損會造成導向塊的超前；滯后量選得過大，初鉆時外齒容易打刀，一般取0.51.2mm。導向塊不宜太短，太短的導向塊起不了導向作用；導向塊太長，不僅浪費硬質合金而且造成摩擦扭矩增大，容易打刀。對于單刃內排屑深孔鉆，導向塊長度為（0.51）d0（d0為賺投直徑）；對于多刃錯齒深孔鉆，其導向塊長度可以取短些，一般不大于15mm。導向塊的寬度以不破壞導向塊與工件之間的潤滑油膜為原則，保證導向塊與孔壁始終處于滑動摩擦狀態(tài)，一般取導向塊的寬度B為（0.10.2）d0(d0為鉆頭直徑)。導向塊必須倒棱，以利于油膜的形成，如圖2.7所示為導向塊的形狀。導向塊材料要注意選擇與工件材料親和性小、耐磨性高、刃切性好的硬質合金材料。一般加工脆性材料及鈦合金材料時選用YG8；加工鋼件時，選用YT5，YT15，YW1或YT798的硬質合金材料。2.3 多刃錯齒內排屑深孔鉆的幾何參數(shù)圖2.8為多刃錯齒內排屑深孔鉆的標注角度圖2.8 多刃錯齒內排屑深孔鉆的標注角度2.3.1 直徑及倒錐在深孔加工中，由于徑向合力通過導向塊對孔壁產(chǎn)生擠壓作用，使得內孔產(chǎn)生塑性變形，之后又經(jīng)收縮造成一定的微量縮孔，其收縮量為0.0050.02mm。因此，深孔鉆的直徑應根據(jù)縮孔量相應加大，一般主要是根據(jù)加工孔的尺寸及公差選擇。鉆頭的基本直徑是最小孔徑加上2/3孔徑公差，公差值按h6選取。為了減小導向塊及外緣副切削刃對已加工孔壁的摩擦，又能對孔壁起導向和擠壓作用，應將導向塊及外緣副切削刃磨成倒錐，每100mm長度上控制在0.040.07mm以內；對于鈦合金材料，考慮到回彈量較大這一特性，應適當加大倒錐量，可取0.070.09mm；對于鉆孔精度要求高的多刃錯齒深孔鉆，為了提高導向塊的擠壓效果，導向塊也可不磨倒錐。2.3.2 余偏角 余偏角的大小直接影響切削力的分配、切削變形、切削厚度、切削寬度以及斷屑狀況。適當?shù)販p小余偏角，可使徑向力減小，有利于改善導向塊的受力狀態(tài)，減小鉆頭的走偏，并能改善切屑的流出方向，使排屑順暢。通常取外刃余偏角r為180，內刃余偏角r大，這樣，一方面可保證徑向力始終壓向導向塊一邊，另一方面又可避免刃磨時碰傷中間齒。2.3.3 前角0和內刃端面刃傾角前角的大小主要根據(jù)工件材料和加工要求而定。一般取各切削刃的前角0=00；對于難斷屑的材料，可取0為1030；對于加工性能好的材料，可取03060；對于脆性材料或冷硬性強的材料，前角可取負值。一般情況下，外齒、中間齒以及中心齒的外刃刃傾角s=00。但對于焊接式結構的深孔鉆，由于中心齒的內刃不便于磨出斷屑臺，致使內刃高于中心，對切削不利，因而內刃應磨出一定的刃傾角（通常端面刃傾角為5080），使人口略低于鉆心，但不超過0.200.25mm。同時中心齒的內刃采用負前角0=-50-80，鉆刃強度高，斷屑可靠。在刃磨內刃時，其起始點應不超過內齒上的外刃卷屑槽，否則會影響到外刃的斷屑效果，而形成長屑。2.3.4 后角0切削刃后角0主要根據(jù)工件材料和進給量選取，一般外刃后角0取80120。靠近鉆心的中心齒內刃，刃口上各點的切削速度不同，甚至趨向于零。這樣后角值變化較大，實際工作中后角減小較多，因此，內刃的后角0應取大些，一般取120150。由于中間齒在軸向上稍微超前一些，因此中間齒兩側要磨出切深方向的后角p和副偏角r1，否則會引起刃口兩側的迅速磨損，切削力增大，甚至崩刃。一般p取3050，r1取1020。2.3.5 鉆尖偏心量多刃錯齒深孔鉆由于刀刃錯齒分布于軸線兩側，一部分徑向力得到抵消，鉆頭所受的徑向力小于單刃內排屑深孔鉆，工作較穩(wěn)定。因此鉆尖偏心量相應可取小些，一般取為（0.080.1）d0（d0為鉆頭直徑）。2.3.6 副切削刃的刀具標注角度外齒外緣處副切削刃的后角通常取0=80，同時應留有一定的刃帶（棱邊），其刃帶寬度b1為0.51.5mm，主要保證鉆頭外齒副刃的刃口強度，加強外齒副刃的擠壓效果，另外在外齒副切削刃的上端反向倒角80，以免退鉆時刮傷已加工表面。2.3.7 斷屑臺尺寸斷屑臺的參數(shù)應針對具體加工材料，通過試驗來確定。一般孔徑越大，進給量越大，切削速度越低，斷屑臺寬度值可取大些。通常取斷屑臺寬度為1.22mm，值的大小對切屑的長短有很大影響。實踐證明，當相差0.1mm時，切屑的長度可相差35mm。斷屑臺深度一般取0.30.6mm，圓弧半徑為（10.1）mm，斷屑臺斜角為2060。斷屑臺斜角通常有兩種形式，一種是外斜型，如圖2.9（a）所示，卷出來的切屑里緊外松，功率消耗較低，適用于加工一般材料；另一種是內斜型，如圖2.9（b）所示，卷出來的切屑里松外緊，有拉緊力，容易折斷，適用于加工韌性較大的材料。（a） (b)圖9 斷屑臺斜角的形式3 深孔鉆的系列設計3.1 Pro/Engineer在機械制造中的應用3.1.1 三維繪圖軟件Pro/EngineerPro/Engineer軟件系統(tǒng)是美國參數(shù)化技術公司PTC（Parametric Technology Corporation）的優(yōu)秀產(chǎn)品，提供了集成產(chǎn)品的三維造型設計、加工、分析及繪圖等功能的完整的CAD/CAM解決方案。該軟件以使用方便、參數(shù)化造型和系統(tǒng)的全相關性而著稱。目前，Pro/Engineer軟件在我國的機械、電子、家電、塑料模具、工業(yè)設計、汽車、航天、玩具等行業(yè)取得了廣泛的應用，該軟件在國內的應用數(shù)量大大超過了同類型的其他國外產(chǎn)品。Pro/Engineer可謂是個全方位的3D產(chǎn)品開發(fā)軟件，集合了零件設計、產(chǎn)品組合、模具開發(fā)、NC加工，鈑金件設計，鑄造設計、造型設計、逆向工程，自動測量、機構仿真、應力分析、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理于一體，其模塊眾多。主要由以下六大模塊組成：工業(yè)設計（LAID）模塊、機械設計(CAD)模塊、功能仿真（CAE）模塊、制造(CAM)模塊、數(shù)據(jù)管理（PDM）模塊和數(shù)據(jù)交換（Geometry Translator）模塊。下面介紹Pro/Engineer的重要特性：（1）相關性（Full Associativity）相關性是指所有的Pro/Engineer的功能都相互關聯(lián)。這就意味著在產(chǎn)品開發(fā)過程中，用戶任何時候所作的變更，都會擴展到整個設計中，同時自動更新所有工程文檔。Pro/Engineer系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境最突出的特點就在于它能夠支持并行工程，通過一系列足以表現(xiàn)外形、裝配性能的全相關性的解決方案，可以讓用戶同時在幾個技術領域處理一個產(chǎn)品模型。這些能力包括造型設計、機械設計、功能設計、以及產(chǎn)品信息管理等。Pro/Engineer提供的參數(shù)化設計的最大的特點就是單一數(shù)據(jù)庫，所有設計過程所使用的尺寸（參數(shù)）都存在設計庫中，修改CAD模型及工程圖不再是一件難事，設計者只要更改3D零件的尺寸，則2D工程圖就會依照尺寸的修改做集合形狀的變化，同樣修改2D工程圖的尺寸，3D實體模型也會自動修改，同時裝配、制造等相關設計也會自動修改，這樣可確保數(shù)據(jù)的正確性，達到設計修改工作的一致性，避免發(fā)生人為改圖的疏漏情形，減少許多人為改圖的時間和精力的消耗。也正因為有參數(shù)式設計，用戶才可以運用強大的數(shù)學運算方式，建立各尺寸參數(shù)間的關系式使得模型可自動計算出應有的外型，減少尺寸逐一修改的繁瑣費時并減少錯誤的發(fā)生。（2）基于特征的參數(shù)化建模參數(shù)式設計就是將零件尺寸的設計用參數(shù)來描述，并在設計修改時間通過修改參數(shù)的數(shù)值來更改零件的外形。參數(shù)化設計的思想在工業(yè)界穿鼻了許多年，1988年，Pro/Engineer以參數(shù)設計的思想問世以后，業(yè)內人士即對參數(shù)式設計的思想翹首以待。Pro/Engineer對于傳統(tǒng)機械設計工作來說，有相當大的幫助作用，因為Pro/Engineer中參數(shù)不只代表設計對象的外觀相關尺寸，并且具有實質上的物理意義。例如我們可以運用系統(tǒng)參數(shù)（System parametes）如體積、表面積、重心、三維坐標等，或用戶依設計流程所定義的用戶定義參數(shù)（Use defined parameters）如密度、厚度等具有設計意義的物理量或字符串加入設計構思中來表達設計思想。這項參數(shù)化設計的功能不但改變了設計的概念，并且將設計便捷性推進了一大步。（3）數(shù)據(jù)管理 為了在最短時間內完成最多的開發(fā)工作，必須允許多個學科的工程師同時對同意產(chǎn)品進行開發(fā)。Pro/Engineer數(shù)據(jù)管理功能可以管理并行工程所要求的并行作業(yè)程序，并通過全相關性達到并行工程的目的。（4）裝配管理Pro/Engineer能夠讓用戶使用貼合、插入、對齊等直覺式指令，輕松裝配零部件，保持設計意圖，達到設計目的。而高級的功能則支持大型復雜裝配體的創(chuàng)建與管理，并且零件數(shù)目不受限制。（5）工程數(shù)據(jù)庫重用 工程數(shù)據(jù)庫重用就是為了達到大幅提高生產(chǎn)力、降低成本的目的，而以標準、公認的設計作為新產(chǎn)品設計的基礎，它能夠讓用戶快速開發(fā)整個產(chǎn)品系列。Pro/Engineer的基礎結構使EDR易于實現(xiàn)。隨著將來幾代產(chǎn)品的創(chuàng)建，會發(fā)現(xiàn)從Pro/Engineer中獲得的益處將大大超過最初的投資。（6）易用性 Pro/Engineer獨有的自動導引菜單為用戶提供了使用方便的選項，也可以預先定最常用的功能。此外，系統(tǒng)還提供了簡短的功能菜單說明和完整的在線幫助。這些都使得Pro/Engineer具有非常好的易用性。（7）硬件獨立性 Pro/Engineer可以在UNIX和Windows98/2000XP平臺下運行，并在每個系統(tǒng)中都維持相同的界面，使用的感覺也一樣。用戶可以根據(jù)自己的需求，選購最經(jīng)濟的硬件配置，具有獨特的數(shù)據(jù)結構模式，因此可以方便地讓信息在不同平臺的機器之間相互轉換。3.1.2 Pro/Engineer在我國機械行業(yè)中的應用隨著我國汽車、家電等工業(yè)的迅速發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的外形在滿足性能要求的同時，變得越來越復雜，而這些產(chǎn)品的出現(xiàn)離不開機械制造，這就要求機械制造行業(yè)以最快的速度、最低的成本、最高的質量生產(chǎn)出產(chǎn)品。為了達到上述的要求，機械制造企業(yè)只有運用先進的管理手段和CAD/CAM集成制造技術，才能在激烈的時常競爭中立于不敗之地。Pro/Engineer軟件采用面向對象的同意數(shù)據(jù)庫和參數(shù)化造型技術，具備概念設計、基礎設計和詳細設計的功能，為機械產(chǎn)品的集成制造提供了優(yōu)良的平臺。Pro/Engineer的并行工程技術在機械制造中應用也是非常重要的。在實際生產(chǎn)過程中，應用Pro/Engineer軟件，我們將原來機械產(chǎn)品設計，機械產(chǎn)品型腔，型芯二維設計，工藝準備，型芯設計三維造型，數(shù)控加工指令編程，數(shù)控加工的串行工藝路線改為由不同的工程師同時進行設計、工藝準備的并行路線，不但提高了產(chǎn)品的制造精度，而且能縮短設計、數(shù)控編程時間達40%以上。要實施并行工程關鍵要實現(xiàn)零件三維圖形數(shù)據(jù)共享，使每個工程師用的圖形數(shù)據(jù)是絕對相同，并使每個工程師所做的修改自動反映到其他有關的工程師那里，保證數(shù)據(jù)的唯一性和可靠性。Pro/Engineer軟件具有單一的數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化實體特征造型技術為實現(xiàn)并行工程提供了可開的技術保證。建立標準零件庫也是Pro/Engineer在我國機械制造剛也廣泛應用的一個方面。利用Pro/Engineer軟件的參數(shù)化功能或指令編程技術，建立符合自身要求的常用的標準零件庫，減少重復建模的時間，提高設計效率。3.1.3 本課題運用Pro/Engineer軟件設計直徑60mm鉆頭效果圖3.2 AutoCAD在機械設計中的應用3.2.1 二維繪圖軟件AutoCADAutoCAD是由美國Autodesk歐特克公司于二十世紀八十年代初為微機上應用CAD技術（Computer Aided Design，計算機輔助設計）而開發(fā)的繪圖程序軟件包，經(jīng)過不斷的完善，現(xiàn)已經(jīng)成為國際上廣為流行的繪圖工具。 AutoCAD具有良好的用戶界面，通過交互菜單或命令行方式便可以進行各種操作。它的多文檔設計環(huán)境，讓非計算機專業(yè)人員也能很快地學會使用。在不斷實踐的過程中更好地掌握它的各種應用和開發(fā)技巧，從而不斷提高工作效率。 AutoCAD具有廣泛的適應性，它可以在各種操作系統(tǒng)支持的微型計算機和工作站上運行，并支持分辨率由320200到20481024的各種圖形顯示設備40多種，以及數(shù)字儀和鼠標器30多種，繪圖儀和打印機數(shù)十種，這就為AutoCAD的普及創(chuàng)造了條件。AutoCAD軟件具有如下特點： (1)具有完善的圖形繪制功能。 (2)有強大的圖形編輯功能。 (3)可以采用多種方式進行二次開發(fā)或用戶定制。 (4)可以進行多種圖形格式的轉換，具有較強的數(shù)據(jù)交換能力。 (5)支持多種硬AutoCAD在我國機械行業(yè)中的應用件設備。 (6)支持多種操作平臺 (7)具有通用性、易用性，適用于各類用戶此外，從AutoCAD2000開始，該系統(tǒng)又增添了許多強大的功能，如AutoCAD設計中心（ADC）、多文檔設計環(huán)境（MDE）、Internet驅動、新的對象捕捉功能、增強的標注功能以及局部打開和局部加載的功能，從而使AutoCAD系統(tǒng)更加完善。3.2.2 基本功能（1）平面繪圖能以多種方式創(chuàng)建直線、圓、橢圓、多邊形、樣條曲線等基本圖形對象。繪圖輔助工具，AutoCAD提供了正交、對象捕捉、極軸追蹤、捕捉追蹤等繪圖輔助工具。正交功能使用戶可以很方便地繪制水平、豎直直線，對象捕捉可 幫助拾取幾何對象上的特殊點，而追蹤功能使畫斜線及沿不同方向定位點變得更加容易。（2）編輯圖形AutoCAD具有強大的編輯功能，可以移動、復制、旋轉、陣列、拉伸、延長、修剪、縮放對象等。 標注尺寸。可以創(chuàng)建多種類型尺寸，標注外觀可以自行設定。 書寫文字。能輕易在圖形的任何位置、沿任何方向書寫文字，可設定文字字體、傾斜角度及寬度縮放比例等屬性。 圖層管理功能。圖形對象都位于某一圖層上，可設定圖層顏色、線型、線寬等特性。 3.2.3 AutoCAD畫圖技巧 （1）AutoCAD表格制作AutoCAD盡管有強大的圖形功能，但表格處理功能相對較弱，而在實際工作中，往往需要在AutoCAD中制作各種表格，如工程數(shù)量表等，如何高效制作表格，是一個很實用的問題。 在AutoCAD環(huán)境下用手工畫線方法繪制表格，然后，再在表格中填寫文字，不但效率低下，而且，很難精確控制文字的書寫位置，文字排版也很成問題。盡管AutoCAD支持對象鏈接與嵌入，可以插入Word或Excel表格，但是一方面修改起來不是很方便，一點小小的修改就得進入Word或Excel，修改完成后，又得退回到AutoCAD，另一方面，一些特殊符號如一級鋼筋符號以及二級鋼筋符號等，在Word或Excel中很難輸入，那么有沒有兩全其美的方法呢，經(jīng)過探索，可以這樣較好解決：先在Excel中制完表格，復制到剪貼板，然后再在AutoCAD環(huán)境下選擇edit菜單中的Paste special，選擇作為AutoCAD Entities，確定以后，表格即轉化成AutoCAD實體，用explode打開，即可以編輯其中的線條及方字，非常方便。 （2）在Word文檔中插入AutoCAD圖形Word文檔制作中，往往需要各種插圖，Word繪圖功能有限，特別是復雜的圖形，該缺點更加明顯，AutoCAD是專業(yè)繪圖軟件，功能強大，很適合繪制比較復雜的圖形，用AutoCAD繪制好圖形，然后插入Word制作復合文檔是解決問題的好辦法，可以用AutoCAD提供的EXPORT功能先將AutocAD圖形以BMP或WMF等格式輸出，然后插入Word文檔，也可以先將AutoCAD圖形拷貝到剪貼板，再在Word文檔中粘貼。須注意的是，由于AutoCAD默認背景顏色為黑色，而Word背景顏色為白色，首先應將AutoCAD圖形背景顏色改成白色。另外，AutoCAD圖形插入Word文檔后，往往空邊過大，效果不理想。利用Word圖片工具欄上的裁剪功能進行修整，空邊過大問題即可解決。 （3）線寬修改AutoCAD提供了一個多義線線寬修改命令PEDIT，來進行多義線線寬的修改（若不是多義線，則該命令將先轉化成多義線，再改變其線寬），但是PEDIT操作頻繁，每次只能選取1個實體操作，效率低下。AutoCAD R14附贈程序Bonus提供了mpedit命令，用于成批修改多義線線寬，非常方便高效。在AutoCAD2000中，還可給實體指定線寬（LineWeight）屬性修改線寬，只需選擇要改變線寬的實體（實體集），改變線寬屬性即可，線寬修改更加方便，須注意的是，LineWeight屬性線寬在屏幕的顯示與否決定于系統(tǒng)變量WDISPLAY，該變量為ON，則在屏幕上顯示LineWeight屬性線寬，該變量為OFF，則不顯示。多義線線寬同LineWeight都可控制實體線寬，兩者之間的區(qū)別是，LineWeight線寬是絕對線寬，而多義線線寬是相對線寬，也就是說，無論圖形以多大尺寸打印，LineWeight線寬都不變，而多義線線寬則隨打印尺寸比例大小變化而變化，命令scale對LineWeight線寬沒什么影響，無論實體被縮放多少倍，LineWeight線寬都不變，而多義線線寬則隨縮放比例改變而改變。 （4）圖形的打印技巧由于沒有安裝打印機或想用別人高檔打印機輸入AutoCAD圖形，需要到別的計算機去打印AutoCAD圖形，但是別的計算機也可能沒安裝AutoCAD，或者因為各種原因（如AutoCAD圖形在別的計算機上字體顯示不正常，通過網(wǎng)絡打印，網(wǎng)絡打印不正常等），不能利用別的計算機進行正常打印，這時，可以先在自己計算機上將AutoCAD圖形打印到文件，形成打印機文件，然后，再在別的計算機上用DOS的拷貝命令將打印機文件輸出到打印機，方法為：copy prn /b，須注意的是，為了能使用該功能，需先在系統(tǒng)中添加別的計算機上特定型號打印機，并將它設為默認打印機，另外，COPY后不要忘了在最后加/b，表明以二進制形式將打印機文件輸出到打印機。 （5）選擇技巧用戶可以用鼠標一個一個地選擇目標，選擇的目標逐個地添加到選擇集中，另外，AutoCAD還提供了Window（以鍵入“w”響應Select object：或直接在屏幕上自右至左拉一個矩形框響應Select object：提示），Crossing（以鍵入“C”響應Select object：或直接在屏幕上自左至右拉一個矩形框響應Select object：提示），Cpolygon（以鍵入“CP”響應Select object：），Wpolygon（以鍵入“WP”響應Select object：）等多種窗口方式選擇目標，其中Window及Crossing用于矩形窗口，而Wpolygon及Cpolygon用于多邊形窗口，在Window及Wpolygon方式下，只有當實體的所有部分都被包含在窗口時，實體才被選中，而在Crossing及Cpolygon方式下，只要實體的一部分包括在窗口內，實體就被選擇像。 AutoCAD還提供了Fence方式（以鍵入“F”響應Select object：）選擇實體，畫出一條不閉合的折線，所有和該折線相交的實體即被選擇。在選擇目標時，有時會不小心選中不該選擇的目標，這時用戶可以鍵入R來響應“select objects：”提示，然后把一些誤選的目標從選擇集中剔除，然后鍵入A，再向選擇集中添加目標。當所選擇實體和別的實體緊挨在一起時可在按住CTRL鍵的同時，然后連續(xù)單擊鼠標左鍵，這時緊挨在一起的實體依次高亮度顯示，直到所選實體高亮度顯示，再按下enter鍵（或單擊鼠標右鍵），即選擇了該實體。還可以有條件選擇實體，即用filter響應select objects：，在AutoCAD2000中，還提供了QuickSelect方式選擇實體，功能和filter類似，但操作更簡單，方便。AutoCAD提供的選擇集的構造方法功能很強，靈活恰當?shù)厥褂每墒怪茍D的效率大大提高。3.2.4 本課題運用AutoCAD軟件繪制深孔鉆系列如下：參考文獻1 王峻 現(xiàn)代深孔加工技術 哈爾濱：工業(yè)大學出版社 20052 王世清 深孔加工技術 西安：西北工業(yè)大學出版社 20033 朱祖良 孔加工刀具 北京：國防工業(yè)出版社 19904 霍爾登J斯溫哈特 深孔加工 管光普譯 北京：國防工業(yè)出版社 19745 樂兌謙 金屬切屑刀具 北京：機械工業(yè)出版社 19856 陳日耀 金屬切屑原理 北京：機械工業(yè)出版社 19857 石建軍 孔的切削加工 西安：西安交通大學出版社 19888 仇啟源 現(xiàn)代金屬切削技術 北京：機械工業(yè)出版社 19929 王世清 機械制造工程學 西安：陜西科技出版社 199810 樊鐵鑌 實心料的深孔加工 成都：成都工具研究所 198811 任兆應等 鉆孔技術 北京：北京金盾出版社 199712 王世清 孔加工技術 北京：石油工業(yè)出版社 199313 房立中 世界兵器博覽 北京：學苑出版社 199014 龐浩 深孔加工的發(fā)展綜述 浙江：農(nóng)村技術師專學報 199615 中山一雄日 金屬切削加工理論 北京機械工業(yè)出版社 198516 Thomas J Drozda,Charles WickTool and Mannfacturing Engineers Handbook 4th ed. Dearborn,Michigan:SME,1983,1(9)17 SANDVIK/Coromant公司.Metelworking Products,19831996 致謝這次畢業(yè)設計得到了老師和很多同學的幫助，其中尤其感謝我的指導老師辛志杰，每次遇到難題，我都會找辛老師求教，而辛老師每次不管忙或閑，總會抽空幫助我解決問題。辛老師淵博的知識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，對科研事業(yè)的執(zhí)著追求，坦誠待人之道，將使我受益終身！另外，感謝校方給予我們這樣一次機會，能夠獨立地完成一個課題，使我們在即將離校的最后一段時間里，能夠更多學習一些實踐應用知識，增強了我們實際操作和動手應用能力，提高了獨立思考的能力，再一次對我的母校表示感謝。感謝在整個畢業(yè)設計期間和我密切合作的同學，和曾經(jīng)在各個方面給予我?guī)椭耐瑢W們，在大學生活即將結束的最后日子里，我們再一次演繹了團結合作的童話，把一個龐大的，從來沒有上手的課題，圓滿地完成了。正是因為有路了你們的幫助，才讓我不僅學到了深孔加工所涉及的新知識，更讓我感覺到了知識外的東西，那就是團結的力量。最后，衷心地感謝參加論文答辯和評審、評閱的各位老師。第XXIX頁 共II頁