立式轴承座钻孔组合机床设计.pdf

第 2 O卷第 3期 V0 I 2 O N0 3 湖 北 工 业 大 学 学报 J o u r n a l o f Hu b e i Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y 2 0 0 5年 O 6月 J u n 2 0 0 5 文章编号1 0 0 3 4 6 8 4 I 2 0 0 5 ) 0 6 0 0 5 5 0 3 立式轴承座钻孔组合机床设计 张银 保 ( 湖北汽 车工业 学院机械 工程 系， 湖北 十堰 4 4 2 0 0 2 ) 摘要应用组合机床加工大批 量零 件 ， 快捷 高效 ， 生产率 高 ， 是机械 加工 的发展方 向本次设 计 的立式轴 承座钻孔组合机床 ， 对零件 的定位 、 夹紧、 刀具选择 、 电机等各部件的选择及设计计算加 以阐述 关键词组合机床 ；回转工作台 ； 多轴箱 中圈分 类号G T5 0 2 1 文献标识码 ：A 1 分工序 、 定工位 1 1 生产 类型 分析 此次设计 的立式轴承座钻孔组合机床 ， 其所加 工 的零 件在 汽 车 中应 用 十 分广 泛 ， 应该 属 于大 批 量 生产项 目， 所以在设计时应注意到尽量使加工简单 ， 但又不影响加工质量 1 2 加工 方案 的制 定 划分工序要考虑到生产的规模 、 加工的精度 、 所 用机床的特点 、 机床负荷情况等 划分工序可以有两 种 趋 向 ： 工 序集 中和 工序 分散 工 序 的集 中分散各 有 其长处 ， 一般说来 ， 在大批量生产中以提高生产率 为 主， 需广泛采用多刀 、 单轴与 多轴 自动或半 自动机 床 ， 多轴龙门铣床、 组合机床等， 故采取工序集 中可 以获得 突 出 的效 果 此次设计的轴承座钻孔组合机床很大程度上使 各工序尽量集中， 发挥组合机床的优点 ， 同时使各种 误 差减 小 到最低 限度 由于 此设 计 中所 加 工 的零 件 1 0个 孔 中部 分 孔 距 离 太近 ， 不便 于 加 工 ， 所 以分 开 为 两个 工 位 完 成 ， 然 后进 行零 件位 置转 换 主要工位经分析选取以下方案 ： 1 ) 装卸 、 夹紧 ； 2 ) 钻 7个孔 1 3 5 ； 3 ) 钻 3个 孔一 个 为 l 4 ， 钻 2个 螺 纹底 孔 1 4 ， 孔 号 为 8 、 9 ； 4 ) 钻 横 向孔 1 4 ； 5 ) 扩 铰 7个 孔 1 4 5 ； 6 ) 攻丝 2 复合刀具的切削用量 的计算 2 1 切 削用量 的特 点 组合机床的正常工作与合理地选用切削用量 ， 即确定合理的切 削速度 和工作进给量 有很大 的关 系 切削用量选 的恰 当， 能使 组合机 床减少停车损 失， 提高生产效率 ， 延长刀具寿命 ， 提高加工质量 2 2 导套 设计 被加 工 7个孔 直径 为 1 4 5 ， 加 工孔 的直 径 与 导 套长度， 导套内径尺寸 ， 上下偏差以及孔轴线理想位 置 的偏 移 的关 系 ， 如 表 1所示 表 1 导套参数表 mm 由表 l 可 知 1 7号孔 ， 以及 8 1 0号孔 和底 孔 的直径为 1 4 5 mm， 它所需要的导套长度 为( 3 2 4 0 )mm， 内径 尺 寸偏 差 为 +0 0 1 6 +0 0 3 4 ， 孔 轴 线 理 想位 置偏 移 为( 0 1 5 0 2 0 )mm 2 3 孔加工切削用量计算 2 3 1 用高速 钢钻 头 加工 此铸 件HB=2 0 4 ( 钻 1 7号 孔 ， 工 位 ； 钻 8 1 0号 孔 ， 工 位 ) ； 钻 头 直 径 ： 1 4 5 mm； 切削用量 ： =( 1 0 1 8 )m mi n ， s = 收疆 日期2 0 o 5 O 3 O 5 作者筒介张银保( 1 9 7 2 一) ，男， 河南中牟人， 湖北汽车工业学院助理实验师， 研究方向。 机械制造、 数据控加工 维普资讯 5 6 湖 北 工 业 大 学 学报 2 0 0 5年第 3期 0 2 mm r 转 速 3 5 0 r mi n 2 3 2用高速钢钻头钻横 向孔 1 6 ( 工位 ) 加 工直 径 ： 1 6 mm； 切 削 用 量 一 ( 1 0 1 8 )m mi n ；S 一( O 1 8 O 2 5 )mr n r 转速 3 5 0 r rai n 2 3 3 用硬质 合 金 扩孔 钻 扩 铰 孔 1 7号 孔 ( V工 位 ) 在 V工 位上 ， 扩 铰 7个 孔 时 ， 采 用 扩 铰 复合 刀 具 ， 进给量按扩孔钻选择 ， 切削速度按铰刀选择 ， 而 且进给量应按 复合 刀具最小直径选 用允许值 的上 限， 切削速度则按复合刀具最大直径选用允许值的 上 限 加 工直 径 ： 1 4 5 mm； 切 削 用 量 ： 一 ( 8 1 0 ) m mi n ， S 一0 2 5 mm r， 转 速 2 8 0 r mi n ； 扩 孔钻 刀 杆 及 导 向部分 的公称 直径 d +0 0 8 ； 扩孔 钻 公 差 ： 一 0 0 3 6 ； 刀 杆导 向部分 公差 ： 一0 0 0 6 一0 0 0 1 7； 导 套 内径公差 ：+0 0 2 4 0 0 0 6 2 3 4孔 加工 常 用工序 间 余 扩孔 直 径 为 1 O 2 O ， 直径上 的工 序余 量 为( 1 5 2 O )mm； 铰 孔 直径 为 1 O 2 0 ， 直径 上 的工 序 量 为 ( 0 1 0 0 2 0 )mm ( 以上切 削用 量 的选择 由东 风 汽 车 公 司设 备 制造 厂 设计科提供资料) 2 3 部件选用 3 1 功 率选 择标 准 动力部件用以实现切削刀具的旋转和进给运动 或 只用 于进 给运 动 ， 此 机 床实 现 了切 削 刀 具 旋 转 和 进 给运动 两 项 内容 每一种规格 的动力头都有一定的功率范围， 根 据所计算出的切削功率及进给功率之需要 ， 并适 当 提高切削用量的可能性 ， 选用相应规格的动力头 ， 公 式 如下 ： N动 ( N切+ N进) 7 k W 式 中 ： N动 为动 力 头 电 机 功 率 ； N切 为 切 削 功 率 ， 按 各刀具选用的切削用量 ， 由“ 组合机床的切削力及功 率计算公式”中已求 出； N进为进给功率 ， 对 于液压 动力 头就是 进 给油 泵所消 耗 的功率 ， 一 般 为 ( O 8 2 )k W ； 叩为传动效率 ， 当主轴箱少于 1 5根时 ， 叩一 0 7 ， 多于 1 5根 时 ，呀一0 6 5 3 2机床 实 际功 率 此立 式组合 机 床左右 分 两个 电机 带动 两个 多轴 箱进行加工 对于左半部分多轴箱刀具 ， 在加工 1 7号孔以及 工位加工 1 O号孔时其功率总和： N k W 一 0 2 97+ 0 2 8 3= 2 3 1 3 因为左 主轴箱 少于 1 5跟钻 头 ， 所 以 叩一 0 7，N k W 一 2 3 1 30 7 3 3 对于右半部分多轴箱刀具 ， 在 V工位扩铰 1 7号孔 以及攻 丝 ， 钻头 的实 际功 率 ： N k W 一 0 1 4 2 7 7= 1 0 因 为右 主轴箱 少 于 1 5根钻 头 ， 所 以 一 0 。 7 ，N k W 一 1 0 7 1 4 3 3 3 选 用 电机 由于此机床在驱动方面没有特殊 的要求 ， 选用 普通 也 是最 可靠 的 Y 系列 电机 ， 它 是 封 闭 自扇冷 式 鼠笼型三相异步 电动机 ， 取代 J O 2系列 的更新换代 产 品 左半部分所需功率为 3 3 k W ， 查 Y系列三相 异 步 电动机 表 ， 选 用 Y1 2 3 S - 4型 号 的 电 机 ， 额 定 功 率为 5 5 k W， 选用此型号 电机比较合适 右半部分所需功率为 1 4 3 k W， 查 Y系列三相 异步 电动 机表 ， 选 用 Y1 1 2 M一 6型 号 的 电机 ， 额 定 功 率 为 2 2 k W ， 选 用 此型 号 电机 比较合 适 4 4 夹具设计 4 1 轴 承座 钻孔 组合 机床 夹具 分析 1 )根据 工件 不 同的生 产 条件 ， 可 以有各 种 不 同 的安 装方 法 ： a ) 找正 安装 法 b ) 夹具 安装 法 2 )基本定位原理分析这里讨论 6点定位 中， 6个 自由度的消除 ， 以便找出较合适 的定位 夹紧方 案 一 个物 体 在空 间 可 以有 6个 独 立 的 运 动 ， 即沿 X、 y、 Z轴 的平 移 运 动 ， 分 别 记 为 。 、 y - 、 z - ； 绕 X、 y、 Z轴 的转动 ， 记 为 x 、 y 、 z ， 习惯上 ， 把 上述 6 个 独立运动称作 6个 自由度 如果采用一定的约束措 施 ， 消除物体的 6个 自由度 ， 则 物体被完全定位 例 如 讨论 长 方体工 件 时 ， 可 以在 底 面 布 置 3个 不共 线 的约束点 ， 在侧面布置 2个约束点， 在端面布置一个 约束点 ， 则 底面 约 束 点 可 以 限制 X2 、 y 、 z 3个 自由 度 ， 侧面约束点限制 x。 、 z 。 2个 自由度， 端面约束点 限制 y 。 这个 自由度 ， 就完 全 限制 了长 方体 工件 6个 自由度 3 )夹 紧力“ 两要 素” ， 方 向与作 用 点 夹 紧力 方 向应朝 向定位元 件 ， 并使 所需 的夹紧 力最 小 确定 夹 紧 力作 用 点 的位 置 时应 不 破 坏 定 位 夹 紧力作 用 点 的位置 应 尽 可 能 靠 近 加 工 部 位 ， 以减 小 切削 力绕 夹 紧力作 用 点 的力 矩 ， 防止 工 件 在 加 工 过 程 中产生 转 动或震 动 应保 证 夹 紧 变形 不 影 响 加 工 精度 夹紧力作用点数 目应使工件在整个接触面上 受力 均匀 ， 接触 变 形小 4 2 定 位夹 紧方 案 的确定 如图 1 所示 ， 此零件属于空心圆形铸件 ， 一般 的 定位元件有 V形块 、 定位套筒作半圆形定位，如果 选用 V形块定位的话 ， 在 Z轴方向移动以及绕 、 y 维普资讯 第 2 O卷 第 3期 张银保 立式轴承座钻孔组合机床设计 5 7 轴旋转的自由度已经消除 ， 在钻头进行j j - r 时 ， 绕 Z 轴转动的自由度却无法消除， 所以用 V形块定位 的 方案是行不通的 如果利用半圆形定位， 其结果和用 V形块是一样 的， 都无法使工件在绕 z轴 的方向上 稳定 ， 最后决定利用定位套筒定位 图 1 被加 工零件图 如图 2环形套筒 以 H7 K6或 H7 j s 6的过度 配合装 入 夹 具 ， 零 件 放 入 套 筒 后 ， 在 x、 y方 向 的 自 由度消除， 同时采用压板的方法 ； 利用球头螺栓使压 板 紧压 住工 件体 1定位 套筒 ：2底座 图 2 夹具图1 如 图 3 所 示 ， 在 此 压板 的作 用 下 ， 沿 X 轴 旋 转 xz ， 以及沿z轴旋转zz 和沿 z轴方向z 自由度都被 限制 所 以在此套 夹具 的作 用下 ， x 、 y 。 、 z。 、 x。 、 y 。 等 自由度完全被消除， 而在压板的压力作用下， 零件 和 刀具之 间强大 的摩 擦 力 ， 以及 在加 工过 程 中轴 向 力的相互抵消， 在z的自由度也被消除 当进行到 工位 ， 加 工横 向孔 时 ， x 、 y 。 、 z 。的 自由度 已被 消 除 ， 、 l ， z方向自由度也已被消除， 在 z 2 方 向上， 由 于压板的作用使工件在 z 2 方向的自由度也消除了 1球头螺栓：2压板 图 3 夹 具图2 5攻丝装置 在组合机床上攻制螺纹时， 根据被加工零件加 工部位 的分布情 况 和工 艺 要求 等 ， 常 用 的 攻 丝 方法 有 3种 ： 采 用攻 丝 动力 头攻 丝 ， 采 用攻 丝装 置攻 丝 和 采用活动攻丝模板攻丝 在此设计 中， 右半部分完成 V、 工位 的加工 电机只有 5 5 k W 的功率 ， 故综合考虑选用攻丝装 置攻丝 当整台机床或机床 的某一面全部用 于完成 攻丝工序时， 广泛地采用了攻丝装置 攻 丝 装 置 由攻 丝 主 轴 箱 和攻 丝 靠 模 头组 成 ， 由 于靠模螺母和靠模杆 是经磨 削并配研 的， 其螺距要 求与所需加工螺孔的螺距保持一定关 系， 并设有螺 距 误差 补偿 机构 因此 利 用 攻 丝装 置 进行 攻 丝 可 以 达 到较 高 的精度： 6 组合机床冷却装 置 机床冷却液除对刀具和工件起 冷却作用外， 还 能在 金属 表 面形成 润 滑薄 膜 ， 起 到 润滑 作用 一些 冷 却液 中含有碳酸钠， 亚硝酸钠等防锈剂 ， 它们在金属 表 面形 成 胶状 吸 附膜 或 氧 化 物 薄 膜 ， 又能 使 金 属 免 受腐蚀的作用 因而选择冷却液时 ， 应根据组合机床 完成工艺 、 加工方法、 刀具材料以及被加工零件的材 料来决 定 在加工铸铁件时， 由于铸铁本身含有石墨能 自 身润滑， 一般都不加冷却液 在大量生产中有时为 了 减少加工中的铁粉飞扬 ， 也增加冷却系统 ， 以改善操 作条件 有时可采用苏打水 ， 5 的乳化液 ， 其乳化剂 的主 要成 分可 以是 氧 化 油 膏 或 硫 化 切 削 油 其 配 方 为 ： 油 膏 2 5 9 ， 6 ， 粗 加 工 取 低 值 ， 精 加 工 取 高 值 ； 亚硝 酸钠 0 。 2 0 2 5 ； 无 水 碳 酸 钠 0 2 0 3 9 ， 6 在铸铁工件上攻丝时 ， 则都采用润滑液 ， 以提高 表面光滑度， 减少功率的消耗 通 常采用煤油 ， 亦可 采用硫化切削液及混合油等 冷却液的流量应根据刀具的形式 、 直径的大小、 加工方法 、 切削用量等具体条件确定 ， 组合机床的设 计使用经验表明， 对镗刀、 钻头以及铣刀一类 刀具， 每根刀具冷却液的平均流量 约为 ( 2 6 )L mi n 国 外资料推荐按加工直径选择 ， 每把刀具的冷却液流 量， 值见表 2 表 2冷却液流选择L mi n D为按加工 直径计算 I 表 中数据为每一把 刀需要 的流量 ( 下转 第 6 5页) 维普资讯 第 2 O卷 第 3 期 黄丰云等S o c k e t 下连接 的 MI D AS安全漏洞的解决 方法 6 5 公开数据集的数据结 构， 在加 密的时候不能直接对 数据集进行加密 ， 只能对数据集中的每条记录单个 进行 ， 因此在接收端也需要分别对记录解密 ， 代码的 书写比较复杂 参考文献 1 2 3 蒋华林 基于 MI D AS技术的数据库安全代理的设计 与实现 J 重庆大学学报 ，2 0 0 3 ( 7 ) ： 1 2 4 1 2 7 B r u c e S c h n e i e r 应用密码学 M 北 京 ： 机 械工业 出版 社 ， 2 0 0 0 李 维 D e l p h i 5 x分布 式 多层 应 用 系 统篇 M 北 京 ： 机械 工业 出版社 ， 2 0 0 0 Th e S a f e t y Le a k a n d S o l u t i o n o f M I DAS M u l t i - t i e r App l i c a t i o n Ba s e o n S OCKET Co n n e c t i o n H UANG Fe ng y un ，LU Xi a o h a i ，M O Yi mi n ( 1 S c h o o l o f El e c t r o Me c h an i c a l En gi n ，Wu h a n Un i v o f Te c h n o l o g y，Wu h a n 4 3 0 0 7 0，Ch i n a； 2 NSFOCUS( Be i j i n g) Lt d ， Be i j i n g 1 0 0 0 8 9 ，C hi n a ) Ab s t r a c t ：Th i s p a pe r s t ud i e s t he a ppl i c a t i o n of t he mul t i t i e r d a t a b a s e b a s e d o n C+ - + - Bu i l de r M I DAS The s a f e t y o f t h e a ppl i c a t i o n s e r v e r c onn e t i ng t o t he s oc ke t i s a na l y z e d W e s ug ge s t t ha t t he s ys t e m s a f e t y be i mpr o v e d by c o nne c t i o n c e r t i f yi n g a n d d a t a c omm u ni c a t i o n e nc r yp t i ng Ke y wo r d s：M I DAS；s o c k e t c o nne c t i o n；d a t a s a f e t y 责任编辑 ：张众 ( 上接 第 5 7页) 7工作循环说明 一 台组合 机床 ， 其 工作循 环 常常 是 比较复 杂 的 ， 不仅 有好 几个 动力 头 按 不 同 的循 环进 行 工作 ， 而且 这些循环还需其他部件 ， 如移动工作台 ， 回转工作台 以及鼓轮等配合动作 各动力部件借助程序控制挡 铁， 按规定顺序进行工作 工作循环应 当尽可能的简 单而 且控 制元 件应 该少 ， 否 则机 床 的制造 成 本加 大 ， 安全 性能 也会 降低 本 组合 机 床 适合 在 大 批 量 生产 中使 用 ， 生 产 效 率大大提高 为了降低成本 ， 应多选用复合刀具 ， 尽 量做 到一 次成 形 ， 减 少 装夹 次数 选 择合适 的 电机 和 动 力 头 ， 选 择恰 当的切 削用 量和 切 削速度 1 2 3 3 4 5 参 考 文 献 大连组合机 床研究 所 组 合 机床设 计 M 北 京 ： 机械 工 业 出 版社 ， 1 9 7 5 徐憬 机 械设 计手 册 M 北 京 ： 机 械工 业 出 版社 1 9 91 王步瀛 机械零 件强 度计算 的理 论 和方法 M 北 京 ： 高等教育出版社 ， 1 9 8 6 哈尔滨