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柴油机 缸体 组合 机床 总体 整体 夹具 设计 三图一卡 16 图纸 a0 优秀 优良

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第 6卷 第 2期2006年 4月鸡 西 大 学 学 报F J 6 2Ap r. 2006作 者 简 介 :邱 跃 勇 ,助 理 工 程 师 ,鸡 西 矿 业 集 团 安 装 工 程 公 司 ,黑 龙 江 鸡 西 。 邮 政 编 码 : 158100文 章 编 号 : 1672 - 6758 (2006) 02 - 0059 - 2专 用 铣 削 组 合 机 床 的 设 计邱 跃 勇摘 要 :介 绍 了 专 用 铣 削 组 合 机 床 设 计 的 全 过 程 及 一 些 注 意 事 项 。关 键 词 :机 床 工 艺 方 案 ;被 加 工 零 件 工 序 图 ;加 工 示 意 图 ;机 床 总 图中 图 分 类 号 : 文 献 标 识 码 : 组 合 机 床 是 具 有 多 种 配 置 型 式 的 通 用化 、 系 列 化 机 床 ,是 根 据 被 加 工 零 件 的 要 求 合 理 地选 择 机 床 型 式 、 规 格 与 精 度 等 级 ,合 理 地 选 用 通 用部 件 ,组 成 符 合 要 求 的 机 床 。1 机 床 工 艺 方 案机 床 工 艺 方 案 的 制 定 是 铣 削 组 合 机 床 设 计 最重 要 的 一 步 ,它 决 定 机 床 是 否 能 够 在 经 济 合 理 的条 件 下 满 足 被 加 工 零 件 生 产 率 和 加 工 精 度 的 要求 ,是 机 床 设 计 能 否 成 功 的 关 键 。111被 加 工 零 件 在 本 机 床 上 完 成 的 工 序 及 加工 精 度 是 制 订 机 床 工 艺 方 案 的 依 据 ,首 先 要 分 析其 加 工 精 度 和 技 术 要 求 ,了 解 现 场 工 艺 、 保 证 精 度的 措 施 以 及 存 在 的 问 题 。 对 于 精 加 工 机 床 还 要 适当 考 虑 机 床 精 度 储 备 量 。112本 工 序 的 加 工 精 度 直 接 受 前 一 工 序 加 工精 度 的 影 响 。 前 一 工 序 加 工 的 表 面 平 面 度 会 影 响本 工 序 切 削 深 度 的 变 化 ,因 而 产 生 切 削 力 的 变 化 。切 削 刀 片 在 切 削 过 程 中 ,随 着 切 削 深 度 的 变 化 ,在加 工 表 面 产 生 上 下 移 动 ,会 影 响 加 工 表 面 的 平 面度 。113被 加 工 零 件 的 材 料 和 硬 度 、 铸 件 或 锻 件质 量 、 零 件 结 构 特 点 与 结 构 刚 性 、 工 艺 基 面 的 精 度以 及 前 一 工 序 的 定 位 基 准 和 夹 压 位 置 等 直 接 影 响机 床 加 工 精 度 。若 刀 具 切 入 或 切 出 边 为 非 加 工 面 ,铸 造 或 锻造 质 量 较 差 ,有 硬 点 或 夹 砂 等 ,会 直 接 影 响 刀 具 寿命 。 若 被 加 工 零 件 结 构 刚 性 较 差 ,不 仅 会 产 生 夹压 变 形 ,而 且 当 切 削 力 较 大 时 ,还 会 产 生 切 削 振动 。 本 工 序 精 铣 的 工 艺 基 准 及 夹 压 位 置 最 好 与 前一 工 序 半 精 铣 的 工 艺 基 准 及 夹 压 位 置 相 同 。 本 工序 的 工 艺 基 准 面 的 平 面 度 也 很 重 要 。114被 加 工 零 件 的 生 产 批 量 将 直 接 影 响 切 削用 量 、 刀 具 材 料 、 机 床 配 置 型 式 等 的 选 择 。如 果 是 小 批 、 单 件 生 产 ,机 床 需 要 经 常 改 变 切削 速 度 ,就 要 选 用 手 柄 变 速 铣 削 头 。 为 了 适 应 不同 宽 度 零 件 的 需 要 ,铣 削 头 还 要 在 床 身 上 前 后 移动 。中 批 生 产 的 粗 加 工 和 半 精 加 工 以 及 精 度 要 求不 很 高 的 半 精 加 工 和 精 加 工 工 序 ,可 以 采 用 双 轴铣 削 头 ,使 机 床 一 次 进 给 完 成 二 个 工 序 的 加 工 ;或者 采 用 二 次 进 刀 的 方 法 ,也 就 是 采 用 单 轴 铣 削 头 ,在 粗 加 工 之 后 ,主 轴 滑 套 前 调 ,使 刀 具 到 达 第 二 次切 削 的 尺 寸 ,进 行 半 精 加 工 。2 被 加 工 零 件 工 序 图被 加 工 零 件 工 序 图 是 根 据 选 定 的 工 艺 方 案 ,表 示 在 一 台 机 床 上 或 一 条 自 动 线 上 完 成 的 工 艺 内容 、 加 工 部 位 的 尺 寸 及 精 度 、 工 件 定 位 基 准 、 夹 压部 位 、 被 加 工 零 件 的 材 料 、 硬 度 和 重 量 以 及 前 一 工序 的 尺 寸 和 精 度 。 它 是 在 原 有 工 件 图 的 基 础 上 ,以 突 出 本 机 床 的 加 工 内 容 ,加 上 必 要 的 说 明 绘 制的 ,是 机 床 设 计 的 依 据 ,也 是 机 床 调 整 及 精 度 检 验的 重 要 技 术 文 件 。3 加 工 示 意 图根 据 机 床 工 艺 方 案 及 工 序 图 ,绘 制 加 工 示 意图 是 机 床 总 体 设 计 中 的 重 要 组 成 部 分 。 加 工 示 意图 主 要 包 括 以 下 内 容 。311 加 工 余 量 。粗 铣 平 面 余 量 ,主 要 取 决 于 铸 造 质 量 和 锻 造质 量 。 一 般 情 况 下 由 于 刀 具 强 度 的 限 制 ,最 大 切削 深 度 为 6 8粗 铣 平 面 的 最 小 切 削 深 度 ,也 要 大 于 铸 件 或 锻 件 表 皮 硬 化 层 或 者 砂 粒 层 ,否则 会 使 刀 具 严 重 磨 损 ,甚 至 损 坏 。精 加 工 余 量 ,是 根 据 工 序 加 工 精 度 要 求 以 及前 一 加 工 精 度 来 决 定 的 。 但 是 一 般 情 况 下 最 小 切95 1994 。 具 体 切 削 用 量 的 选 择参 考 组 合 机 床 设 计 手 册 中 的 表 2 - 16。312 机 床 工 作 进 给 量 。机 床 工 作 进 给 速 度 是 由 被 加 工 零 件 的 年 产 量来 决 定 的 。 年 产 量 以 及 每 日 几 班 制 生 产 等 是 机 床任 务 书 规 定 的 。 机 床 工 作 进 给 速 度 是 决 定 机 床 结构 性 能 的 重 要 因 素 。主 切 削 功 率 和 进 给 电 动 机 功 率 与 机 床 工 作 进给 速 度 成 正 比 。刀 盘 结 构 、 刀 片 材 质 等 也 与 机 床 工 作 进 给 速度 有 关 。例 如 粗 铣 平 面 , 当 机 床 工 作 进 给 速 度 在1600m 时 ,一 般 要 采 用 密 齿 刀 盘 ;由 于受 到 刀 齿 强 度 及 每 个 刀 齿 进 刀 量 的 限 制 ,往 往 还要 提 高 主 轴 转 速 ,增 加 切 削 深 度 。 此 时 为 了 保 证刀 具 有 足 够 的 耐 用 度 ,必 须 选 用 适 用 于 高 速 切 削的 刀 片 。313 刀 盘 直 径 及 刀 盘 与 工 件 加 工 面 的 相 对位 置 。一 般 情 况 下 ,推 荐 铣 刀 盘 直 径 与 被 加 工 零 件加 工 面 宽 度 的 关 系 如 下 :B = 0. 8 : B 被 加 工 零 件 加 工 面 宽 度 铣 刀 盘 直 径 其 余 切 削 参 数 的 确 定 。每 齿 进 给 量 对 于 平 面 粗 铣 ,以 刀 齿 所 能承 受 的 切 削 力 来 选 择 :一 般 0. 3 0. 5齿 。对 于 精 加 工 ,应 该 是 越 小 越 好 ,但 是 一 般 大 于 0. 06齿 。 否 则 当 切 削 刃 磨 损 时 ,由 于 每齿 进 给 量 过 小 ,会 产 生 挤 削 从 而 加 剧 切 削 刃 的 磨损 。机 床 工 作 进 给 速 度 由 机 床 生 产 率 给 定的 ,每 齿 进 给 量 据 粗 、 精 加 工 也 可 以 初 步 选定 ,根 据 下 面 公 式 选 择 并 记 算 刀 盘 齿 数 Z、 刀 盘 每转 进 给 量 主 轴 转 速 n,以 及 切 削 速 度 V: Z m n m n D 10 - 3 m /m 合 金 刀 片 一 般 100 m /m 有 碳 化 钛 等 新 牌 号 的 硬 质 合 金 刀 片 的 切 削速 度 可 达 到 250m /m 属 陶 瓷 刀 片 的 切 削 速 度 可 达 到 400 600m /m 机 床 总 图是 在 机 床 主 切 削 功 率 、 进 给 功 率 计 算 的 基 础上 ,根 据 被 加 工 零 件 加 工 精 度 要 求 及 机 床 工 艺 方案 要 求 的 机 床 结 构 型 式 ,选 择 通 用 部 件 ,绘 制 机 床总 图 。4. 1 主 切 削 功 率 计 算 。主 切 削 功 率 是 机 床 设 计 的 基 础 ,是 机 床 成 功与 否 的 关 键 。N = 0. 735a (V /25. 43 ) 3 /4 : N 切 削 功 率 马 力a 根 据 刀 具 和 工 件 材 料 确 定 的 系数 ,见 表 1V = t B m 机 床 每 分 钟 工 作 进 给 量 m 切 削 深 度 切 削 表 面 宽 度 刀 具 材 质 工 件 材 质 最 小 最 大 平 均 值硬 质 合 金合 金 钢 200 1. 50 2. 50 2. 00灰 铸 铁 190 0. 50 1. 00 0. 75铝 合 金 0. 50 1. 00 0. 75平 面 精 铣 机 床 一 般 不 按 切 削 功 率 选 择 动 力 部件 ,主 要 是 以 提 高 切 削 平 稳 性 ,保 证 加 工 精 度 为 重点 。平 面 粗 铣 机 床 切 削 功 率 计 算 中 值 的 选 择一 般 以 最 大 值 为 准 。 实 验 证 明 ,切 削 刃 磨 损 到 接近 不 能 再 继 续 切 削 时 的 切 削 功 率 比 切 削 刃 刚 刚 刃磨 时 的 切 削 功 率 几 乎 增 加 1倍 。4. 2 进 给 功 率 计 算 。对 于 液 压 动 力 头 就 是 进 给 油 泵 所 消 耗 的 功 率一 般 为 0. 8 - 2千 瓦 。4. 3 动 力 部 件 的 选 择 。41311 铣 削 头 的 选 择 。根 据 计 算 的 主 切 削 功 率 以 及 刀 盘 直 径 选 择 铣削 头 规 格 。 一 般 情 况 下 铣 削 头 宽 度 比 刀 盘 直 径 大一 个 规 格 ,这 样 可 以 保 持 平 面 铣 削 的 平 稳 性 。 但是 必 须 使 所 选 择 的 铣 削 头 的 功 率 大 于 计 算 的 切 削功 率 。 必 须 注 意 被 加 工 零 件 的 特 点 ,如 果 铸 造 或者 锻 造 质 量 较 差 ,选 择 铣 削 头 的 功 率 时 要 有 足 够的 功 率 储 备 。41312 铣 削 工 作 台 的 选 择 。以 被 加 工 零 件 的 宽 度 来 选 择 工 作 台 的 宽 度 ,也 就 是 被 加 工 零 件 的 加 工 面 最 好 与 工 作 台 导 轨 宽度 相 当 ,可 以 保 证 较 好 的 铣 削 平 稳 性 。(下 转 72页 )06第 2期 鸡 西 大 学 学 报 2006年 1994 ,杜 绝 了 因漏 油 而 停 机 的 现 象 。通 过 “ 运 行 分 析 日 志 ” 记 载 可 统 计 出 : 1#汽 轮机 大 修 前 ,日 耗 油 (油 箱 油 位 50116大 修 后 日耗 油 26油 箱 每 4580 轮 机 油 则月 可 节 约 9616年 可 节 约 1160 吨 汽 轮 机油 7000元 ,则 由 于 节 省 汽 轮 机 油 年 可 节 资 8120元 。同 时 由 于 油 中 水 分 杂 质 减 少 ,机 组 滤 油 时 间减 少 ,每 年 油 水 分 滤 机 甩 水 消 耗 电 能 1440h,改 造 后 可 节 电 1000h,每 度 电 013265元 计 算 ,可 节 约 资 金 32615元 。由 于 轴 承 油 档 漏 泄 情 况 杜 绝 了 ,则 减 少 了 停机 次 数 ,处 理 油 档 漏 油 停 机 一 次 ,因 为 汽 轮 机 暖管 ,蒸 汽 管 道 暖 管 ,各 种 辅 机 起 动 运 行 消 耗 电 能 和浪 费 新 蒸 汽 ,花 费 资 金 大 约 在 6000元 左 右 ,据 03年 统 计 ,处 理 轴 承 油 档 漏 油 停 机 4次 ,费 用 24000元 。由 以 上 分 析 ,轴 承 油 档 改 造 后 可 节 约 资 金3244615元 /年 。 轴 承 油 挡 改 造 投 资 13万 元 ,则 4年 可 收 回 成 本 。 1#汽 轮 机 组 高 低 压 轴 封 ,轴 承 油档 改 造 共 投 资 4115万 元 ,综 合 起 来 ,不 到 九 个 月便 可 收 回 成 本 。 25 - 35 - 1 ic la um D en tM (上 接 60页 )铣 削 工 作 台 的 台 面 长 度 是 由 被 加 工 零 件 长 度与 夹 具 来 决 定 的 。铣 削 工 作 台 的 行 程 取 决 于 被 加 工 表 面 的 长 度和 刀 盘 直 径 以 及 刀 具 切 入 和 切 出 工 件 距 离 的 需要 ,工 作 进 给 行 程 等 于 加 工 表 面 长 度 、 刀 盘 直 径 与切 入 和 切 出 长 度 之 和 :C =L + D + 长 度 出 长 度 于 装 卸 被 加工 零 件 的 方 便 性 。 可 以 根 据 工 作 台 宽 度 、 台 面 长度 及 工 作 进 给 长 度 选 择 铣 削 工 作 台 。4. 4 铣 刀 盘 的 选 用 及 设 计 。铣 刀 盘 的 选 用 及 设 计 是 机 床 能 否 完 成 加 工 工艺 要 求 的 关 键 。41411 根 据 被 加 工 零 件 选 择 刀 盘 直 径 。按 B = 0. 8D 计 算 并 选 标 准 值 。41412 根 据 切 削 速 度 、 生 产 批 量 及 刀 具 耐 用度 选 择 刀 片 材 质 。41413 刀 盘 齿 数 可 根 据 机 床 工 作 进 给 速 度 、加 工 精 度 等 因 素 选 择 ,采 用 疏 齿 、 一 般 齿 或 者 密 齿刀 盘 。41414 高 效 精 密 加 工 往 往 选 用 带 宽 刃 修 光齿 的 刀 盘 。 但 是 要 注 意 ,宽 刃 切 削 时 随 着 切 削 刃的 逐 渐 磨 损 ,切 削 的 轴 向 抗 力 也 增 加 。 因 此 必 须增 加 刀 片 夹 紧 刚 性 ,或 者 采 用 切 削 性 能 好 、 耐 磨 性高 的 刀 片 。应 注 意 到 在 机 床 系 统 刚 性 中 刀 具 的 刚 性 几 乎是 最 弱 的 一 个 环 节 。4. 5 夹 具 设 计 。被 加 工 零 件 的 刚 性 ,往 往 也 是 比 较 薄 弱 的 环节 ,特 别 是 一 些 薄 壳 形 零 件 ,很 难 适 应 大 走 刀 强 力铣 削 的 要 求 。 随 着 工 业 的 发 展 ,被 加 工 零 件 的 生 产率 和 加 工 精 度 也 在 相 应 提 高 ,因 此 夹 具 的 设 计 也 就越 显 重 要 ,因 为 夹 压 变 形 以 及 铣 削 力 引 起 的 变 形 直接 影 响 加 工 精 度 。 对 此 ,往 往 需 要 对 工 件 容 易 变 形的 部 位 采 取 在 夹 具 上 增 加 辅 助 支 承 等 措 施 。p p m of p of of la um D en tM 27第 2期 鸡 西 大 学 学 报 2006年 1994 减 少 机 床 噪 声 污 染 的 方 法王 秋 林 丁 红 军(北 华 航 天 工 业 学 院 机 械 工 程 系 , 河 北 廊 坊 065000)摘 要 : 噪 声 污 染 已 成 为 世 界 三 大 污 染 之 一 。 在 工 业 企 业 中 机 床 噪 声 是 重 要 的 噪 声 污 染 源 之 一 。 本 文 主 要 从 机床 的 齿 轮 传 动 、 轴 承 的 选 用 和 齿 轮 箱 的 结 构 等 方 面 对 机 床 噪 声 产 生 的 影 响 以 及 提 出 相 应 的 降 噪 措 施 进 行 了 探 讨 。从 而 降 低 机 床 噪 声 , 保 障 工 人 身 心 健 康 , 改 善 车 间 工 作 环 境 。关 键 词 : 齿 轮 ; 轴 承 ; 齿 轮 箱 ; 降 噪 措 施中 图 分 类 号 : 文 献 标 识 码 : A 文 章 编 号 : 1673 - 7938 (2007) 05 - 0012 - 04收 稿 日 期 : 2007 - 09 - 14作 者 简 介 : 王 秋 林 (1953 - ) ,男 ,副 教 授 ,河 北 廊 坊 人 ,主 要 从 事机 床 教 学 和 机 械 制 造 技 术 的 研 究 。0 引 言机 械 加 工 车 间 机 床 的 轰 鸣 声 和 金 属 切 削 时 产 生的 冲 击 、 挤 压 声 交 织 在 一 起 ,形 成 较 强 的 噪 声 。 而 且在 有 些 工 厂 车 间 ,其 噪 声 愈 来 愈 强 烈 ,严 重 影 响 人 们的 身 心 健 康 。 我 国 政 府 颁 布 的 “ 工 业 噪 声 卫 生 标 准 ”中 规 定 :工 业 企 业 生 产 车 间 和 作 业 场 所 的 工 作 地 点噪 声 标 准 为 85A) ,对 老 企 业 可 适 当 放 宽 ,但 不 得超 过 90A) 。 然 而 ,在 车 间 中 的 机 床 空 转 时 的 噪声 一 般 为 85A) ,占 据 了 车 间 噪 声 的 90 % 95 %以 上 ,成 为 机 加 车 间 的 主 要 噪 声 源 。 如 何 降 低 机 床噪 声 是 必 须 认 真 考 虑 的 问 题 。1 降 低 齿 轮 传 动 噪 声 的 措 施根 据 测 试 结 果 ,产 生 机 床 噪 声 的 主 要 位 置 在 主轴 箱 ,而 主 轴 箱 内 主 要 是 齿 轮 传 动 机 构 。 众 所 周 知 ,一 对 相 啮 合 的 齿 轮 ,接 触 时 会 产 生 相 对 滑 动 ,在 啮 合线 上 各 接 触 点 相 对 滑 动 速 度 的 变 化 ,将 导 致 摩 擦 力的 大 小 、 方 向 改 变 ,从 而 产 生 冲 击 力 ,发 出 噪 声 。 为此 可 采 取 如 下 措 施 降 低 齿 轮 传 动 噪 声 。1. 1 改 变 齿 轮 类 型不 同 类 型 的 齿 轮 ,其 啮 合 过 程 是 不 同 的 ,产 生 的噪 声 也 不 一 样 。 如 图 1 所 示 ,直 齿 轮 的 轮 齿 在 接 触的 瞬 间 是 整 个 齿 宽 的 线 接 触 ,传 动 时 产 生 的 啮 合 冲击 较 大 ,而 斜 齿 轮 的 轮 齿 在 接 触 时 是 由 齿 面 上 某 一点 开 始 ,渐 渐 地 向 下 延 伸 通 过 齿 面 ,因 此 冲 击 较 小 ,所 以 斜 齿 轮 不 论 从 传 动 的 平 稳 性 还 是 承 载 能 力 来 说都 比 直 齿 轮 要 高 。 斜 齿 轮 产 生 的 噪 声 比 直 齿 轮 小 。在 相 同 的 工 作 条 件 下 ,斜 齿 轮 产 生 的 噪 声 要 比 直 齿轮 低 3 10A) 。图 1 不 同 类 型 齿 轮 接 触 特 征1. 2 齿 顶 修 缘 及 齿 形 修 整由 于 制 造 过 程 中 的 误 差 ,有 部 分 齿 根 过 渡 曲 线呈 现 没 有 磨 到 位 ,而 发 生 齿 顶 干 涉 现 象 ,如 图 2 所示 。 为 了 减 小 齿 轮 在 啮 合 过 程 中 齿 顶 干 涉 冲 击 ,使齿 轮 均 匀 而 平 滑 的 传 动 ,应 设 法 消 除 齿 顶 干 涉 ,这 种方 法 就 是 齿 顶 修 缘 ,如 图 3 所 示 。图 2 齿 轮 啮 合 时 过 渡 曲 线 干 涉 区图 3 齿 轮 轮 齿 修 缘21第 17 卷 第 5 期2007 年 10 月 北 华 航 天 工 业 学 院 学 报 1994 修 缘 量 : (0. 01 0. 15) m (0. 4 0. 5) : 齿 顶 方 向 修 缘 量 ; 齿 高 方 向 修 缘 量 ;m 为 模 数 。此 外 ,一 种 简 单 的 修 缘 方 法 ,即 鼓 形 法 。 采 用 鼓形 齿 面 磨 削 的 方 法 把 齿 轮 周 边 磨 掉 一 些 ,使 齿 轮 厚度 沿 齿 向 连 续 变 化 ,中 间 高 ,二 端 低 ,形 成 鼓 形 ,如 图4 所 示 。 啮 合 时 ,轮 齿 在 齿 面 中 部 接 触 ,避 免 或 减 少了 由 于 齿 形 误 差 、 齿 向 误 差 等 原 因 产 生 的 接 触 精 度不 好 的 现 象 ,从 而 减 少 了 噪 声 。 实 践 证 明 ,采 用 上 述改 进 措 施 ,机 床 主 轴 箱 的 噪 声 可 由 83A) 降 至78A) 。图 4 齿 向 修 缘1. 3 在 齿 轮 轮 体 加 阻 尼 减 振在 齿 轮 啮 合 时 产 生 冲 击 使 轮 体 产 生 振 动 也 是 产生 噪 声 的 原 因 。 为 此 ,可 在 轮 体 表 面 加 阻 尼 材 料 ,减振 降 噪 。 其 作 法 有 以 下 几 种 :1)在 大 齿 轮 轮 辐 上 加 阻 尼 环 。 阻 尼 环 由 阻 尼 合金 、 铸 铁 、 钢 制 成 ,如 图 5、 6 所 示 。 该 方 法 简 单 易 行 ,是 一 种 有 效 的 降 噪 措 施 ,可 产 生 5)的 降 噪 效 果 。图 5 齿 轮 噪 声 阻 尼 环图 6 阻 尼 环 在 齿 轮 上 的 安 装 方 式2)在 轮 体 中 灌 注 聚 氨 脂 橡 胶 。 阻 尼 材 料 为 :聚氨 脂 橡 胶 100 % ,固 化 剂 ) 9 %、 丙 酮 (适 量 ) 。如 对 某 镗 铣 床 的 6 个 传 动 齿 轮 进 行 灌 胶 处 理 后 ,整个 变 速 箱 的 噪 声 由 84A)降 至 79A) 。3)在 轮 体 表 面 贴 一 层 阻 尼 材 料 ,然 后 在 外 再 覆盖 一 层 金 属 片 ,能 有 效 地 抑 制 共 振 振 动 ,减 少 齿 轮 噪声 。 如 对 床 挂 轮 架 中 间 轮 进 行 粘 贴 阻 尼处 理 后 ,降 噪 效 果 约 为 11A) 。2 降 低 轴 承 噪 声在 机 床 结 构 中 ,滚 动 轴 承 应 用 十 分 普 遍 ,然 而 轴承 的 制 造 精 度 对 噪 声 有 很 大 影 响 。 例 如 ,轴 承 的 内 、外 环 在 制 造 中 产 生 的 波 纹 ,会 使 外 环 径 向 移 动 ,并 发出 一 定 频 率 的 振 动 ,该 振 动 的 频 率 与 轴 的 转 动 频 率接 近 或 相 等 时 ,将 发 生 共 振 产 生 更 大 的 噪 声 。 此 外 ,影 响 滚 动 轴 承 噪 声 的 因 素 还 与 轴 承 孔 的 偏 心 量 、 安装 孔 的 平 行 度 、 轴 承 内 的 清 洁 程 度 、 轴 承 的 润 滑 等 有关 。 为 了 控 制 和 降 低 滚 动 轴 承 的 噪 声 ,可 采 取 以 下几 方 面 的 措 施 。2. 1 合 理 选 择 轴 承选 择 刚 性 好 、 抗 振 性 高 的 轴 承 。 滚 针 轴 承 刚 性最 好 ,双 列 滚 子 轴 承 次 之 ,而 球 轴 承 刚 性 最 差 。 但 滚针 轴 承 对 装 配 的 零 件 精 度 要 求 高 ,故 综 合 考 虑 一 般选 择 向 心 球 轴 承 。 另 外 ,轴 承 的 内 径 应 尽 可 能 小 ,否则 ,轴 承 内 径 越 大 ,引 起 的 振 动 和 噪 声 也 越 大 。2. 2 提 高 轴 承 的 制 造 精 度提 高 轴 承 零 件 的 几 何 精 度 ,是 控 制 轴 承 噪 声 的有 效 措 施 。 组 成 轴 承 的 几 个 零 件 分 别 是 滚 子 、 内 外环 、 保 持 架 ,这 些 零 件 对 振 动 的 影 响 大 致 的 比 例 顺 序是 :滚 子 、 内 外 环 、 保 持 架 。 占 首 位 的 是 滚 子 。 实 验证 明 ,滚 子 精 度 提 高 一 级 ,轴 承 噪 声 会 下 降 10A)左 右 。 此 外 ,法 国 司 研 制 出 一 种 空 心 圆 锥滚 子 轴 承 ,大 部 分 润 滑 油 流 过 滚 子 的 中 孔 ,一 方 面 冷却 了 不 易 散 热 的 滚 子 ,另 一 方 面 充 满 油 的 滚 子 还 可吸 收 振 动 ,减 少 噪 声 的 产 生 。2. 3 合 理 选 择 配 合轴 承 外 环 与 轴 承 座 孔 径 的 配 合 不 宜 紧 ,应 为 间隙 配 合 ,而 轴 承 内 孔 与 轴 径 的 配 合 应 为 过 盈 配 合 。为 此 ,应 充 分 考 虑 轴 的 加 工 精 度 。2. 4 提 高 轴 承 座 刚 度当 轴 承 外 环 轴 向 振 动 的 固 有 频 率 与 轴 承 轴 向 弯曲 振 动 频 率 十 分 接 近 时 ,在 轴 承 端 盖 处 会 发 出 很 强的 异 常 噪 声 ,这 是 轴 承 与 轴 承 座 发 生 共 振 所 致 。 消除 的 办 法 有 :改 变 轴 承 座 的 壁 厚 及 形 状 ,提 高 轴 承 座31第 5 期 王 秋 林 等 :减 少 机 床 噪 声 污 染 的 方 法 2007 年 10 月 1994 ;增 加 预 紧 力 ,减 小 轴 承 径 向 间 隙 ,增 加 接 触刚 度 。2. 5 良 好 的 装 配 质 量 和 润 滑 状 态装 配 前 应 对 轴 承 彻 底 清 洗 ,加 洁 净 的 润 滑 油 。装 配 时 ,应 按 正 确 的 方 法 操 作 ,首 先 应 保 证 对 正 ,不可 猛 敲 击 ,以 免 产 生 刮 伤 、 毛 刺 ,否 则 会 使 轴 承 发 生周 期 性 振 动 和 噪 声 。应 使 轴 承 始 终 保 持 良 好 的 润 滑 状 态 。 良 好 的 润滑 可 避 免 干 摩 擦 ,并 有 一 定 的 阻 尼 作 用 ,对 降 低 轴 承噪 声 、 延 长 轴 承 使 用 寿 命 十 分 有 利 。2. 6 改 进 轴 承 结 构法 国 司 研 制 出 一 种 圆 锥 滚 子 做 成 中空 的 轴 承 ,也 称 承 ,如 图 7 所 示 。图 7 轴 承 改 进 示 意 图用 于 主 轴 前 、 后 支 承 。 一 方 面 两 列 滚 子 数 量 差一 个 ,从 而 使 两 列 滚 子 刚 度 变 化 频 率 不 同 ,以 抑 制 振动 。 另 一 方 面 ,为 了 控 制 发 热 量 过 大 , 承 保持 架 是 整 体 的 ,可 以 把 滚 子 之 间 的 空 隙 占 满 ,这 样 ,大 部 分 润 滑 油 被 迫 流 过 滚 子 的 中 空 ,冷 却 不 易 散 热的 滚 子 ,小 部 分 则 通 过 滚 子 与 滚 道 之 间 起 润 滑 作 用 。油 液 从 外 圈 中 部 的 径 向 孔 进 入 流 向 两 端 ,同 时 中 空并 填 充 油 的 滚 子 还 可 吸 收 振 动 ,从 而 降 低 机 床 噪 声 。3 降 低 齿 轮 箱 噪 声 的 措 施齿 轮 传 动 和 轴 承 振 动 发 出 的 噪 声 ,大 部 分 是 由齿 轮 箱 壁 发 出 去 的 ,若 齿 轮 箱 结 构 设 计 得 合 适 ,能 减少 箱 壁 噪 声 的 辐 射 。3. 1 增 加 齿 轮 箱 刚 度 ,减 少 箱 体 振 动在 机 床 设 计 中 ,齿 轮 箱 一 般 设 计 成 方 形 ,其 表 面是 没 有 加 强 筋 的 大 平 板 ,犹 如 发 射 噪 声 的 扬 声 器 。解 决 的 办 法 是 :(1)最 好 在 一 个 方 向 上 或 两 个 方 向 上 把 板 设 计成 曲 面 ,或 将 内 表 面 设 计 成 曲 面 ,外 表 面 设 计 成 平面 ,在 满 足 抑 制 噪 声 传 播 的 同 时 ,也 满 足 了 外 形 美 观的 需 求 。(2)在 大 平 板 上 附 加 肋 条 ,可 大 大 增 加 板 的 刚度 。 另 外 ,加 肋 后 的 大 板 可 视 为 若 干 个 小 板 的 组 合 ,因 小 板 的 固 有 频 率 远 远 高 于 大 板 的 固 有 频 率 ,不 易被 激 发 而 引 起 共 振 。3. 2 消 声 箱 盖 减 噪齿 轮 箱 盖 也 能 辐 射 出 较 大 的 噪 声 。 例 如 ,用 普通 箱 盖 发 出 的 噪 声 为 87 95A) ,由 铅 和 玻 璃 纤维 制 成 的 消 声 盖 ,由 于 有 良 好 的 吸 声 作 用 ,其 噪 声 降至 78 80A) ,可 获 得 较 好 的 减 噪 效 果 。3. 3 对 箱 体 密 封 减 噪密 封 严 密 的 齿 轮 箱 对 控 制 齿 轮 箱 噪 声 最 有 效 。例 如 用 0. 8 的 钢 板 盖 住 箱 体 孔 ,仅 加 盖 就 能 减少 约 10A) ,这 是 各 种 降 噪 措 施 中 费 用 最 低 而 效果 较 为 显 著 的 一 种 措 施 。4 结 语面 向 绿 色 制 造 的 机 床 一 车 间 系 统 降 噪 研 究 在国 际 上 引 起 了 广 泛 的 重 视 , 国 际 生 产 工 程 学 会 几 年 有 大 量 论 文 对 环 境 意 识 制 造 和 多 生 命周 期 工 程 等 与 绿 色 制 造 本 质 一 致 的 问 题 进 行 了 广泛 研 究 ;美 国 A T &T 和 许 多 企 业 以 企 业 行 为 投 入大 量 应 用 和 实 施 研 究 。 还 有 其 他 许 多 文 献 ,也 分 别对 绿 色 制 造 及 相 关 问 题 作 了 初 步 的 研 究 和 探 索 。目 前 大 部 分 对 于 机 床 噪 声 的 研 究 主 要 以 单 个 机床 作 为 对 象 ,研 究 改 善 机 床 噪 声 大 小 的 途 径 。 实 际上 在 生 产 中 ,车 间 环 境 中 机 床 的 噪 声 具 有 以 下 两 个特 点 :一 方 面 ,其 噪 声 不 但 与 机 床 有 关 ,而 且 与 待 加工 工 件 的 工 艺 要 求 有 关 ;另 一 方 面 ,机 械 加 工 系 统 往往 由 多 台 机 床 组 成 ,生 产 任 务 也 往 往 包 括 多 种 工 件 ,因 此 这 个 系 统 应 该 考 虑 机 床 与 工 件 之 间 的 联 系 、 机床 与 机 床 之 间 的 差 别 等 因 素 。 总 体 而 言 ,机 床 一 车间 系 统 是 一 个 密 不 可 分 的 整 体 ,只 有 从 系 统 的 角 度出 发 才 能 达 到 最 佳 降 噪 效 果 。参 考 文 献 :1 郑 仲 民 ,于 永 芳 . 噪 声 与 降 噪 技 术 M . 北 京 :机 械 工 业出 版 社 ,1994.2 方 丹 群 ,王 文 奇 ,孙 家 麒 . 噪 声 控 制 M . 北 京 :北 京 出 版社 ,1986.3 张 立 华 . 基 于 绿 色 制 造 的 切 削 机 床 - 车 间 系 统 降 噪 J 与 液 压 . 2006 , (2) .412007 年 10 月 北 华 航 天 工 业 学 院 学 报 第 17 卷 1994 65000 ,is of in of in of of of of be be of 接 第 2 页 )5 结 语基 于 智 能 温 度 控 制 器 采 用 单 总 线数 字 温 度 传 感 器 ,使 测 温 系 统 结 构 简 单 ,经 济 实 用 ,性 价 比 高 ,其 应 用 范 围 广 泛 ,市 场 前 景 看 好 。 由 于 现场 温 度 直 接 以 “ 单 总 线 ” 的 数 字 方 式 传 输 ,大 大 提 高了 系 统 的 抗 干 扰 性 ,经 实 验 证 明 ,采 用 普 通 线 进 行 传输 ,传 输 距 离 可 达 40 米 。参 考 文 献 :1 沙 占 友 . 智 能 化 集 成 温 度 传 感 器 原 理 与 应 用 M . 北 京 :机 械 工 业 出 版 社 ,2002.2 沙 占 友 . 单 片 机 外 围 电 路 设 计 M . 北 京 :电 子 工 业 出 版社 , 65000 ,2a of 121第 5 期 王 秋 林 等 :减 少 机 床 噪 声 污 染 的 方 法 2007 年 10 月 1994 在 车 床 上 钻 削 多 孔侯 志 坚 , 王 晓 琴(济 南 大 学 机 械 工 程 学 院 , 山 东 济 南 250022)摘 要 : 分 析 了 利 用 钻 床 或 镗 床 加 工 主 轴 上 多 孔 时 存 在 的 问 题 , 利 用 车 床 及 专 用 装 置 对 其 进 行 加 工 , 能 保 证 加 工 精 度 及效 率 , 且 操 作 方 便 、 结 构 简 单 , 扩 大 了 机 床 的 使 用 范 围 。关 键 词 : 车 床 ; 钻 削 多 孔 ; 专 用 装 置中 图 分 类 号 : 文 献 标 识 码 : B 文 章 编 号 : 1001 - 3881 (2006) 3 - 251 - 21 问 题 的 提 出图 1为 普 通 车 床 的 号 主 轴 头 端 面 结 构 示 意图 , 端 面 上 有 6个 23 , 各 孔 之 间 的 位 置 度要 求 为 加 工 各 孔 的 常 规 方 法 是 : (1) 使 用 固定 钻 模 在 钻 床 上 钻 削 ; ( 2) 在 镗 床 上 用 移 位 的 方 法镗 削 各 孔 。图 1 主 轴 端 面 示 意 图2 存 在 的 问 题图 2 定 位 误 差 示 意 图如 果 采 用 钻 床 钻 孔 , 由于 工 件 太 长 (约 580 ,受 钻 床 工 作 台 与 主 轴 端 面 之间 距 离 的 限 制 , 工 件 无 法 安装 , 需 要 在 工 作 台 旁 边 挖 地坑 , 制 造 带 通 孔 的 辅 助 工 作台 及 钻 夹 具 , 制 造 成 本 较高 , 再 就 是 钻 床 主 轴 系 统 刚性 较 差 , 钻 削 大 孔 时 , 产 生较 大 的 变 形 。 在 镗 床 上 镗 孔时 , 一 般 是 采 用 前 后 支 承 处 在 上 定 位 , 夹 紧牢 固 、 可 靠 , 但 该 方 法 存 在 较 大 的 定 位 误 差 : 如 主 轴前 支 承 处 半 精 加 工 后 的 尺 寸 为 95计 算 得 出 轴 线位 置 误 差 01076该 值 大 于 孔 位 置 误 差 要 求 的 1 /3, 没 有 一 孔 可 采 用 调 整 法 加 工 ; 前 后 支 承 处 位 置 误差 方 向 、 大 小 不 一 致 , 工 件 轴 线 与 镗 床 轴 线 不 平 行 ,每 个 工 件 需 摆 正 、 微 调 、 移 位 , 操 作 复 杂 、 效 率 低 ,对 操 作 者 技 术 要 求 高 , 设 备 占 用 费 高 。3 在 车 床 上 钻 削 各 孔本 设 计 思 路 是 : 将 普 通 车 床 的 刀 架 总 成 拆 除 , 在大 溜 板 上 固 定 可 转 位 钻 夹 具 , 利 用 夹 具 精 度 保 证 工 件位 置 精 度 , 钻 头 装 在 车 床 主 轴 上 , 车 床 的 自 动 走 刀 系统 完 成 进 刀 运 动 , 钻 完 一 孔 后 , 手 动 使 钻 模 转 过 一 个工 位 , 最 后 完 成 所 有 孔 的 加 工 。311 车 床 功 率 核 算确 定 所 用 车 床 时 , 需 进 行 功 率 核 算 。 本 工 序 中 ,刀 具 材 料 是 高 速 钢 , 工 件 材 料 为 碳 素 钢 , 查 有 关 手册 1 , 切 削 力 、 扭 矩 、 功 率 计 算 公 式 分 别 为 :F = 60017 T = 01305d2 f 018 P = ( 30d)其 中 : 头 直 径 , d = 23mm; 削 加 工 走 刀 量 , 本 工 序 中 f = 0132 r; 削 加 工 切 削 速 度 , 本 工 序 中 v = 22m /f、 修 正 系 数 , 在 这 里 其 值 均 取 为 1。计 算 结 果 F = 60017 600 23 0132017 1 =6215 (N)T = 01305d2 f 018 01305 232 0132018 1 =6418 (N m)P = (30d) = 6814 22 / (30 23) = 2106 ( 如 根 据 调 查 统 计 法 2 , 机 床 功 率 应 满 足 010646 010646 231119 = 2169 ( 根 据 功 率 验 算 情 况 , 选 取 ( 4 或715 均 能 满 足 要 求 , 但 溜 板面 积 大 , 床 身 较 宽 , 主 轴 刚 性 强 , 选 择 较好 。312 夹 具 结 构 原 理11夹 具 体 21钻 模 板 夹 紧 螺 钉 31转 动 手 柄 41钻 套 51定 位 芯 轴 61工 件 夹 紧 螺 钉 71开 口 垫 圈 81圆 盘 钻 模 板91弹 簧 101定 位 插 销 111工 件 压 紧 圆 盘 121可 调 支 撑131夹 具 安 装 螺 钉图 3 多 工 位 钻 夹 具 装 配 图图 3为 夹 具 结 构 图 。 本 工 序 的 设 计 基 准 是 主 轴 外152 机 床 与 液 压 20061 , 因 外 锥 较 短 , 定 位 不 准 , 而 主 轴 内 锥 孔 与 外 锥有 很 高 的 同 轴 度 , 所 以 夹 具 以 半 精 加 工 后 的 内 锥 孔 和法 兰 盘 端 面 定 位 。 操 作 过 程 如 下 : (1) 将 定 位 芯 轴 5插 入 工 件 内 锥 孔 中 , 将 工 件 夹 紧 螺 钉 6预 先 拧 在 工 件压 紧 圆 盘 11上 , 并 一 起 穿 入 工 件 上 ; ( 2) 将 定 位 芯轴 5、 工 件 夹 紧 螺 钉 6等 , 一 起 穿 过 圆 盘 钻 模 板 8的对 应 孔 中 , 插 上 开 口 垫 圈 7, 拧 紧 工 件 夹 紧 螺 钉 6,将 工 件 固 定 夹 紧 , 调 节 尾 部 辅 助 支 撑 12, 使 之 承 受一 定 的 力 , 减 小 圆 盘 钻 模 板 8受 力 变 形 , 也 有 利 于 减小 振 动 , 提 高 加 工 精 度 ; ( 3) 启 动 车 床 主 轴 及 进 给走 刀 系 统 , 完 成 一 孔 的 加 工 ; (4) 松 开 钻 模 夹 紧 螺钉 2, 拔 出 定 位 插 销 10, 转 动 手 柄 3, 使 圆 盘 钻 模 板8转 到 另 一 工 位 , 将 拔 出 的 定 位 插 销 10插 下 , 再 锁紧 钻 模 夹 紧 螺 钉 2; (5) 进 行 第 二 孔 的 加 工 , 直 至 全部 完 成 。4 结 论(1) 由 于 圆 盘 钻 模 板 与 同 一 芯