基于PROE平臺(tái)的立式雙軸缸孔半精鏜機(jī)床總體及刀具設(shè)計(jì)
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目錄
1 前言……………………………………………………………………………… 1
2 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)……………………………………………………………… 3
2.1 總體方案的確定……………………………………………………………… 3
2.1.1 組合機(jī)床工藝方案的制定………………………………………………… 3
2.1.2 定位基準(zhǔn)的選擇…………………………………………………………… 3
2.1.3 機(jī)床配置型式的選擇……………………………………………………… 4
2.1.4 滑臺(tái)型式的選擇…………………………………………………………… 4
2.1.5 中間底座的選擇…………………………………………………………… 4
2.2 切削用量及刀具的選擇……………………………………………………… 5
2.2.1 選擇切削用量……………………………………………………………… 5
2.2.2切削力、切削扭矩及切削功率的計(jì)算 ………………………………… 6
2.2.3 刀具結(jié)構(gòu)的選擇…………………………………………………………… 8
2.3三圖一卡設(shè)計(jì)…………………………………………………………………..9
2.3.1 被加工零件工序圖………………………………………………………… 9
2.3.2 加工示意圖………………………………………………………………… 10
2.3.3機(jī)床聯(lián)系尺寸圖………………………………………………………………11
2.3.4機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡……………………………………………………………12
3. 組合鏜刀設(shè)計(jì)……………………………………………………………………15
3.1 刀具設(shè)計(jì)概述………………………………………………………………….15
3.1.1 金屬切削刀具的發(fā)展……………………………………………………….15
3.1.2 刀具使用和設(shè)計(jì)中需注意的問題………………………………………….15
3.2 組合鏜刀工作原理…………………………………………………………….15
3.2.2 工作原理…………………………………………………………………….17
3.3 推桿與滑塊的工作原理……………………………………………………….17
3.1.1 推桿與滑塊的設(shè)計(jì)原因…………………………………………………….17
3.2.2 工作原理…………………………………………………………………….17
3.4 鏜刀設(shè)計(jì)……………………………………………………………………….18
5 結(jié)論……………………………………………………………………………….26
文獻(xiàn)資料…………………………………………………………………………….27
致謝………………………………………………………………………………….28
附錄………………………………………………………………………………….29
1 前言
組合機(jī)床是根據(jù)工件加工需要,以大量通用部件為基礎(chǔ),配以少量專用部件組成的一種高效的專用機(jī)床。組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方法，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此，組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用來組成自動(dòng)生產(chǎn)線。組合機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng)化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用,因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制,它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件(近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額),完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔,加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺(tái),在孔內(nèi)鏜各種形狀槽,以及銑削平面和成形面等。組合機(jī)床的分類繁多,有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床,有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式,還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)式組合機(jī)床等;隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,一種新型的組合機(jī)床——柔性組合機(jī)床越來越受到人們的青睞,它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)更換,配以可編程序控制器(ＰＬＣ)、數(shù)字控制(ＮＣ)等,能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。另外,近年來組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)(清洗機(jī)、裝配機(jī)、綜合測量機(jī)、試驗(yàn)機(jī)、輸送線)等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來越大。二十世紀(jì)70年代以來，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動(dòng)檢測和刀具自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床的加工精度也有所提高。組合機(jī)床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠等傳動(dòng)，以簡化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動(dòng)更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。
國內(nèi)組合機(jī)床近幾年取得了長足的進(jìn)步，但是與發(fā)達(dá)國家相比，在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品水平、開發(fā)能力、產(chǎn)業(yè)規(guī)模、制造技術(shù)水平、勞動(dòng)生產(chǎn)率、國內(nèi)外市場占有率等諸多方面尚存在不少差距。在組合機(jī)床方面，總體水平不高，國際競爭力不強(qiáng)，不能充分滿足國內(nèi)建設(shè)需要，關(guān)鍵技術(shù)過分依賴國外，自主發(fā)展能力薄弱，高技能人才的比較優(yōu)勢有弱化的危險(xiǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，用戶服務(wù)水平差距較大。
本次設(shè)計(jì)的課題是基于PRO/E立式雙軸缸孔半精鏜機(jī)床總體及刀具設(shè)計(jì)。該課題來源于江淮動(dòng)力集團(tuán)。本次設(shè)計(jì)分總體設(shè)計(jì)、夾具設(shè)計(jì)、鏜削頭設(shè)計(jì)、刀具設(shè)計(jì)三個(gè)部分。我主要負(fù)責(zé)刀具部分的設(shè)計(jì)，總體設(shè)計(jì)由我和另外三位同學(xué)共同完成。在設(shè)計(jì)組合機(jī)床過程中，組合機(jī)床刀具的設(shè)計(jì)是組合機(jī)床設(shè)計(jì)工作的重要部分之一。刀具要滿足成批量加工的要求，因此，就需要對刀具的強(qiáng)度、刀具材料進(jìn)行計(jì)算校核，它要滿足同時(shí)加工幾個(gè)孔的要求，但由于中間孔的孔徑大于兩端的孔徑，給設(shè)計(jì)帶來了很大的難度，具體設(shè)計(jì)方案在后面講予以介紹。
設(shè)計(jì)該組合機(jī)床思路如下：仔細(xì)分析零件的特點(diǎn)，以確定零件合理可行的加工方法（包括安排工序及工藝流程，確定工序中的工步數(shù)，選擇加工的定位基準(zhǔn)及夾壓方案等），確定工序間加工余量，選擇合適的切削用量，確定組合機(jī)床的配制形式；根據(jù)被加工零件的工藝要求確定刀具，再由刀具直徑計(jì)算切削力，切削扭矩，切削功率，然后選擇各通用部件，最后按裝配關(guān)系組裝成組合機(jī)床。
本說明書以設(shè)計(jì)立式雙軸缸孔半精鏜組合機(jī)床為主線，闡述了刀具的選擇、鏜削頭和夾具設(shè)計(jì)的過程。在第2章中著重介紹了組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)。在總體設(shè)計(jì)中，首先是被加工零件的工藝分析，然后是總體方案的論證，在比較了許多方案之后，結(jié)合本道工序加工的特點(diǎn)最終選擇臥式三面的機(jī)床配置型式。再結(jié)合本道工序的特點(diǎn)選擇刀具。根據(jù)選擇的切削用量，計(jì)算刀具的切削力、切削扭矩、切削功率等，再確定刀具的大小和型式。在確定這些設(shè)計(jì)計(jì)算后，然后是繪制組合機(jī)床的“三圖一卡”—被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計(jì)算卡。在第3章中，主要介紹了刀具的設(shè)計(jì)。
組合機(jī)床刀具，雖然從它的作用和對它的基本要求上看，與通用機(jī)床上用的刀具基本一樣，但是由于組合機(jī)床的特殊條件，也給組合機(jī)床刀具帶來了一些與一般刀具不同的特點(diǎn)。因此，要使組合機(jī)床能很好的工作，就必須了解這些特點(diǎn)。
組合機(jī)床刀具要求有較高的耐用度和可靠性，并便于裝卸和調(diào)整。由于組合機(jī)床是高生產(chǎn)率的專用機(jī)床，它的循環(huán)時(shí)間較短，而在每一循環(huán)中，刀具不工作的時(shí)間很短。同時(shí)在大多數(shù)情況下，組合機(jī)床又是多刀加工，刀具數(shù)量較多，更換調(diào)整刀具較費(fèi)時(shí)間。這樣，如換刀次數(shù)較多，勢必占用大量時(shí)間，降低生產(chǎn)率。所以就要求組合機(jī)床刀具具有如下性能：結(jié)構(gòu)可靠；刀具材料和幾何參數(shù)選取合理，并創(chuàng)造合適的切削條件以及選取比一般通用機(jī)床稍低的切削用量，以使刀具有較高的耐用度；便于裝卸。
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