（机械工程专业论文）橱柜门五金件槽孔数控专用设备与工艺研究.pdf

摘要 摘要 随着人们生活水平的提高 居住环境的改善 我国橱柜产业在短短十来年的时问 内 无论是产品规模 制造工艺及水平 材料应用等诸多方面 都取得了长足的进步 但是 还存在很多问题 比如产品制造标准化程度低 产品质量良莠不齐等 目前 在我国橱柜门五金件槽孔加工主要是用单轴木工钻床或多轴木工钻床等进 行 但是这种加工生产效率低 自动化程度和加工精度都比较低 已经不能满足要求 在我国还没有用于专门加工橱柜门五金件槽孔的数控设备 为了解决在传统加工中的这 些不足 就迫切需要设计一台专用的橱柜门五金件槽孔数控加工设备 本文以典型的橱柜门为加工对象 通过对橱柜门结构特点的分析 论述了该数控专 用加工机床的整体设计过程和加工工艺 通过分析橱柜门五金件槽孔数控加工过程定位 夹紧的原则与方法 设计了一种专用的对中夹紧机构 使工件在一次性装夹的情况下完 成所有工序加工 在本文的设计方案中 主运动系统采用高速电主轴直联钻头的形式 实现钻削运 动 进给系统由机床的横向进给 x 方向 纵向进给 y 方向 和垂直进给 z 方 向 组成 整个加工过程在专用的对中定位夹紧机构一次性装夹的情况下 通过机床的 x y z 三轴联动 实现橱柜门的合页孔 拉手孔 锁孔和盲孔的加工 通过在p r o e 环境下建立整台数控机床的运动模型 并进行模型的运动仿真分析 为橱柜门的实际生产提供指导 本文的设计与研究 在橱柜门的加工中形成一种新技术 提升我国木工机械的数控 化程度 同时也为木工机械的发展提供一种新思路 关键词橱柜门 五金件槽孔 数控加工 总体设计 运动仿真 a b s t r a c t a b s t r a c t a st h ei m p r o v e m e n to fp e o p l e sl i v i n gs t a n d a r d sa n de n v i r o n m e n t c h i n a sc a b i n e t i n d u s t r yh a sm a d ec o n s i d e r a b l ep r o g r e s si nt h es h o r ts p a no f t e ny e a r so ft i m e r e g a r d l e s so ft h e s i z eo fa p r o d u c t m a n u f a c t u r i n gp r o c e s sa n dl e v e lo fm a t e r i a l sa p p l i c a t i o na n do t h e ra s p e c t s h o w e v e r t h e r ea r es t i l lm a n yp r o b l e m s s u c ha st h el o wl e v e lo fs t a n d a r d i z a t i o no fp r o d u c t m a n u f a c t u r i n g t h eg o o da n dt h eb a da r ei n t e r m i n g l e di np r o d u c tq u a l i t ya n ds oo n a tp r e s e n t s l o ta n dh o l eo fh a r d w a r ef o rc h i n a sc a b i n e td o o r sw o o dp r o c e s s i n gm a i n l y u s e ss i n g l e a x i so rm u l t i a x i sd r i l lw o o d w o r k i n gd r i l le t c b u tt h i sp r o c e s s i n gm e t h o dh a sl o w p r o d u c t i v i t y a u t o m a t i o na n dp r o c e s s i n ga c c u r a c ya n dc o u l dn ol o n g e rm e e tt h er e q u i r e m e n t s i nc h i n at h e r ei s s t i l ln on u r n e n c a lc o n t r o le q u i p m e n tt ou s es p e c i a l i z i n gi nt h ep r o d u c t i o no f s l o ta n dh o l ef o rc a b i n e td o o r sh a r d w a r e i no r d e rt os o l v et h es h o r t c o m i n g si nt r a d i t i o n a l p r o c e s s i n g ad e d i c a t e dc u p b o a r dd o o r sc n cp r o c e s s i n ge q u i p m e n tf o r s l o ta n dh o l eo f h a r d w a r ei su r g e n tn e e d e dt od e s i g n i nt h i sp a p e r at y p i c a lc a b i n e td o o ri su s e da st h ep r o c e s s i n go b j e c t s t h r o u g ht h ea n a l y s i s o fs t r u c t u r a lf e a t u r e so fc u p b o a r dd o o r s t h i sp a p e rd i s c u s s e st h ew h o l ed e s i g np r o c e s sa n d p r o c e s s i n gt e c h n o l o g yo ft h en u m e r i c a lc o n t r o ls p e c i a lm a c h i n et o o l s b ya n a l y z i n gt h e p r i n c i p l e sa n dm e t h o d so fl o c a t i n ga n dc l a m p i n gf o rn cm a c h i n i n gs l o ta n dh o l eo fc a b i n e t d o o r sh a r d w a r e as p e c i a ls y m m e t r i c a l c l a m pd e v i c eh a s b e e nd e s i g n e d s ot h a ta l lo f p r o c e s s i n go p e r a t i o n sc a l lb ec o m p l e t e di nt h ec a s eo fc l a m p i n gt h ew o r k p i e c eo n e t i m e i nt h i sd e s i g n t h em a i nm o v e m e n ts y s t e mu s e 8t h ef o r mo fd i r e c th i g h s p e e de l e c t r i c s p i n d l ed r i l lt oa c h i e v ed r i l l i n gc a m p a i g n f e e d i n gs y s t e mc o n s i s t so fah o r i z o n t a lf e e d m a c h i n e s xd i r e c t i o n v e r t i c a lf e e d d i r e c t i o n a n dv e r t i c a lf e e d zd i r e c t i o n c o m p o n e n t t h ew h o l ep r o c e s sa c h i e v e sc a b i n e td o o rh i n g eh o l e h a n d l eh o l e k e y h o l e a n db l i n dh o l e p r o c e s s i n gi nt h ec a s eo f ao n e t i m es e t u pf o rt h el o c a t ec l a m p i n gm e c h a n i s mi nt h ec a s eo fa o n e t i m es e t u p t h r o u g ht h em a c h i n e sx yza x i sl i n k a g e t h em o t i o nm o d e l so ft h ee n t i r en cm a c h i n eh a v eb e e ne s t a b l i s h e di nt h ep r o e e n v i r o n m e n t a n dt h ea n a l y s i so fm o t i o ns i m u l a t i o nf o rm o d e l sh a v eb e e nm a d e w h i c hw i l l p r o v i d et h eg u i d a n c ef o rp r a c t i c a lp r o d u c t i o no fc a b i n e td o o r s t h ed e s i g na n dr e s e a r c ho ft h i sa r t i c l ef o r m san e wt e c h n o l o g yi nt h ec u p b o a r dd o o r p r o c e s s i n ga n de n h a n c e s0 1 1 1 l e v e lo fc n cw o o d w o r k i n gm a c h i n e r ya n dp r o v i d e san e wi d e a f o rt h ed e v e l o p m e n to fw o o d w o r k i n gm a c h i n e r y k e y w o r d s c a b i n e td o o r s l o ta n dh o l eo fh a r d w a r e c n cp r o c e s s i n g s y s t e m d e s i g n m o t i o ns i m u l a t i o n n 1 绪论 1 绪论 1 1 引言 橱柜产业是家具产业的重要组成部分 作为一种独立的产品门类 在我国起步较 晚 发展历史也很短 但伴随着人们生活水平的提高 居住环境的改善 我国橱柜产业 在短短的几十来年的时间内 无论是产品规模 制造工艺及水平 材料应用等诸多方 面 都取得了长足的进 从1 9 9 1 年深圳成立了第一家橱柜生产厂家到如今 全国具有一定规模的橱房家具 生产企业已经超过了1 0 0 0 家 有资料显示 从1 9 9 9 年至今 我国橱柜行业的市场容量 已经发生了翻天覆地的变化11 9 9 9 年国内橱柜市场容量仅8 万套 2 0 0 0 年的橱柜市场 需求量则翻了一番 约达1 6 万套 2 0 0 2 中国城市整体橱房消费市场调查研究咨询报 告 结果显示 我国橱柜的需求量达8 0 万套 而今 我国橱柜市场总容量将超过5 0 0 万套 发展速度之快 令人称奇 虽然橱柜业的准入门槛不高 但要造出精品 创出品 牌 却需要在产品设计 工艺以及销售服务等各个方面具备扎实的基础 这也给很多从 长远利益上考虑的企业增加了竞争的压力 当前行业内的竞争主要表现在品牌 设计 服务 创新 质量等方面 有序的竞争使行业得以健康 规模化的发展 2 1 橱柜门作为橱柜的一个非常关键的部分 它质量的好坏直接影响着整个橱柜的品 质 在国外橱柜行业已经进入了全数控化 j n r 的模式 产品正向着高质量 高精度的方 向发展 目前 我国橱柜门加工技术含量不高 导致产品质量无法满足当前人们的需求 大 中型橱柜企业普遍采用的是多轴多排钻床 小型企业主要是人工的手动加工 这种加工 生产率低 自动化程度和加工精度也都比较低 直接影响到产品质量 在我国还没有用 于专门生产橱柜门五金件槽孔的数控专用加工设备 1 1 1 国内橱柜门五金件槽孔数控加工技术与设备发展现状 进入2 1 世纪 中国巨大的市场消费潜力刺激着橱柜业 中国橱柜产业得到了长足 的发展 目前我国橱柜专业化生产及销售企业已超过2 0 0 0 家 年生产能力超过2 0 0 万 套 而年产销售额在2 0 0 0 万元人民币以上 具有相当技术设备能力的企业也有百余 家 较为著名的有 广州欧派 北京科宝 青岛海尔 江苏帅康 浙江方太 上海雅迪 尔等 这些橱柜专门生产企业 构成了我国整体橱柜的生产体系 l 目前我国的家具加 工业从2 0 世纪9 0 年代初开始引进国外的数控木材加工设备 如德国m a k a 公司的摆式 样槽机 门窗加工机及数控镂铣机 意大利u n i t e a m 公司的加工中心等代表性设备 并 于近l o 余年开始尝试自主研发生产 但除少数规模较大的木工机械制造厂近年来添置 了少量的加工中心和精密机床外 绝大多数企业仍在使用比较陈旧的常规金属切削加工 设备 在制造工艺 质量检测 执行标准方面 还停留在2 0 世纪8 0 年代的技术水平 东北林业人学硕 i 学位论文 上 生产的产品静态精度不高 动态精度更低 稳定性与可靠性都较差 1 9 9 5 年 上海 家具机械厂完成了我国首台数控镂铣机m x k l l 0 8 的研制 随后 国内几家大型木工机 械制造企业也开始生产数控镂铣机 如2 0 0 5 年 山东工友集团开发了龙门式两主轴的 木工数控加工中心 j j 橱柜作为家具的一个门类 在我国数控化加工的程度非常低 橱柜门的加工工艺 为 裁板 铣型 表面装饰 钻孔 安装 而钻孔是最关键和最复杂的一个环节 目前 在我国橱柜业中橱柜门五金件槽孔的加工主要是用立式单轴 多轴钻床 多轴多排钻床 和专用钻床等 其使用最多的是多轴多排钻 多排钻一般是6 1 0 头 所有橱柜生产厂 都有多排木工钻床 这种加工采用人工手动定位进给 并且需要多次重定位才能完成整 个橱柜门的加工 从而影响加工产品的质量和橱柜业的进一步发展 使用中 人们已发 现多头钻没有太大的优势 而数控专用钻床有4 个头就已足够 它们的排列组合可以完 全替代多排钻床1 4 1 我国的橱柜产业己取得巨大的发展 为能继续保持稳定增长 迫切需要普及国产数 控橱柜生产线 以实现低成本的批量生产 提高产品质量和劳动生产率以增强竞争力 今后应着重发展橱柜门的四面成型 五金件开槽孔与安装 塑封和包装等工序的数控成 套专用设备 同样 数控设备的专业化也将成为我国橱柜加工数控产品开发的趋势 以 通用数控镂铣机为代表的数控木工机械时代已经过去 大批量生产木制品的数控成套专 用设备的时代已经到来1 4 j 1 1 2 国外橱柜门五金件槽孔数控加工技术与设备发展现状 当前 世界橱柜消费市场主要集中在美国 日本和欧洲 世界橱柜的生产大国主要 有德国 意大利 有关数据显示 欧洲橱柜市场一年的总容量是4 5 0 万套左右 在日 本 由于住宅建筑的标准化程度高 橱柜需求量大 每年有3 0 0 万套的橱柜需求量 美 国是世界最大的橱柜消费市场 消费层次多样化 高 中 低档的橱柜销量都很大1 5 国外发达国家在橱柜门加工领域已基本实现数控化生产 从而使橱柜门的品类 精度水 平和劳动生产率都得到了大幅度的提高 在欧洲 对数控木材加工机械的研究已经从单 机走向数控加工生产线 橱柜门五金件槽孔的数控加工技术亦发展的非常完善 数控技 术已渗透到木制品加工的各个加工工序 木制品加工的c a d c a p p c a m 集成化的发展 已经具体化 家具工业己实现具体产品的全套数控化生产 6 1 在橱柜行业中采用了非常 先进的加工技术 数控化程度几乎是1 0 0 比如n o b i l i a 公司是欧洲领先的定制橱柜制 造商 拥有当今欧洲最高效 最先进的橱柜生产设备 德国和意大利是木工机械制造业的两大巨头 在橱柜门数控力n r 设备的研制方面也 是引领全球 在橱柜门的下料加工 板材加工 表面钻孔和装饰加工机械方面均处于世 界领先水平 橱柜门加工技术以数控加工为主 近年来 用于橱柜门加工的数控加工中 心也相继出现 并以多坐标联动数控机床和数控加工中心为发展方向 这种加工模式与 一般数控机床相比 数控加工中心可减少机床的台数和占地面积 压缩橱柜门的半成品 l 绪论 库存量 减少工序间的辅助时间 有效地提高生产率 同时也减少了由于多次安装引起 的定位误差 基本上依靠机床精度来保证加工精度 大范围地提高产品的质量 具有更 好的性价比 当今 在国外 特别是欧洲 橱柜门的加工已经进入了全自动数控化加工的水平 并将向着更灵活 更小型化 能实现工序高度集中的全自动化数控加工中心发展 1 2 橱柜门五金件槽孔数控加工的特点 橱柜的结构是组合结构 即整套橱柜由台面 各个单元柜 门板三大部分组合而 成 对于绝大多数橱柜生产企业而言 这三部分都是分开加工 再在现场进行装配 由 于各部分所用材料不同 其加工方法也有较大差异 橱柜门作为其中的一个组成 其加 工工艺为 裁板 铣型 表面装饰 钻孔 安装 裁板是将各种大张人造板商品板材 根据橱柜门的尺寸 锯解为所需尺寸的过程 不同的人造板其裁板采用的方法也不尽相 同 有的采用锯解方式 如 细木工板 中纤板 刨花板等 有的则采用手工划折方 式 如 防火板 背板用薄板等 锯制的门板件要求尺寸准确 锯口光滑平整 没有 崩口等锯切缺陷 不需再进行精加工就可进入最后工序 目前对于大多数企业来说 人 造板锯解裁板普遍采用精密裁板锯和电子开料锯 丌 铣型则包括表面图案雕刻铣型和边 部铣线型 一般表面雕刻铣型通常用上轴式立铣 数控铣床 c n c 机床 数控加工中心 等进行 而铣线型则可采用下轴式立铣或手提式镂铣机进行 门板表面装饰根据其装饰 材料不同有 涂饰 贴防火板 贴有机玻璃 水晶门板 贴p v c 真空吸塑 等方式 这些方式的加工工艺差异很大且较为复杂 最后就是钻孔 橱柜门机加工的最后一个环 节也是最难的一个环节 目前 在我国对橱柜门五金件槽孔加工 小型企业一般是用手动进给的立式单轴或 多轴钻床 这种加工时有两种形式 1 主轴向固定在工作台上的工件做进给移动 以实 现钻削加工 2 钻轴不移动 工作台带动工件向钻头做进给移动 大型企业主要采用的 是多轴多排钻来完成橱柜门五金件槽孔加工 一般每排的钻头有1 0 2 1 个 用一个电 机通过齿轮啮合带动钻头一正一反的转动 一般橱柜门企业用3 排或4 排钻就可以加 工 有的大型企业有5 排 甚至6 排的多排钻床 橱柜门通过气动夹紧装置固定在工作 台上 能后通过调节排钻之间的距离通过气动进给气缸带动刀具的进给 从而完成橱柜 门五金件槽孔的加工 通常需要2 次或更多次的定位 随着计算机应用技术的发展 数控木工机床和电脑加工中心在板式部件加工中应用 越来越广泛 橱柜门的数控加工即机床可按照图纸要求的形状和尺寸 自动的将工件加 工出来 不需要对机床进行复杂的调试 只需改变控制程序即可方便的加工出不同尺 寸 不同规格的工件 是一种灵活 高效的自动化加工 目前我国国内已经开始引进或 配备c n c 加工中心 如数控雕刻机 进行高档板式家具的门板 抽屉面板等较复杂的三 维零部件的图案和线型加工 但是 我国自主研发的橱柜门数控加工设备还处于一个低 级阶段 没有形成一定的规模 东北林业大学硕士学位论文 1 3 不同材质橱柜门五金件槽孔的加工原理及设备选择 随着我国橱柜的发展 橱柜门作为其中的重要组成部分 不同规格和材质的橱柜门 对橱柜整体的质量品质有着很大的影响 不同材质橱柜门五金件槽孔的加工原理和设备 选择也是不同的 1 3 1 橱柜门的种类 1 烤漆型 烤漆板基材为密度板 表面经过六次喷烤进口漆 三底 二面 一光 高温烤制而 成 目前用于橱柜的 烤漆 仅说明了一种工艺 即喷漆后经过进烘房加温干燥的油漆 处理基材门板 烤漆板的特点是色泽鲜艳易于造型 具有很强的视觉冲击力 非常美观 时尚且防水性能极佳 抗污能力强 易清理 缺点是工艺水平要求高 废品率高 2 吸塑模压型 基材采用中密度板材 厚度为1 8 m m 表面为p v c 膜 真空压膜一次成型 无需封 边 整体密封性强 可镂铣图形 造型丰富美观 p v c 膜有高光 哑光之分 其视觉效 果好 不开裂不变形 耐划 耐热 耐污 防褪色 是虽成熟的橱柜材料 3 水晶金属封边型 基材可用刨花板 密度板和大芯板 表面压喷有油墨的压克力 四面包铝合金边 晶莹剔透 颜色光鲜 有哑光和高光之分 小作坊式厂家普遍采用有机玻璃代替压克 力 易裂 易碎 4 实木型 实木橱柜门一般为实体 其门框为实木 以樱桃木色 胡桃木色 橡木色为主 门 芯为了保证不变形 不干裂 采用中密度板贴实木皮 是较高档的产品 5 嵌板门型 嵌板门即包框门产品 框为中密度板 外包防划p v c 膜 内可嵌三聚氢胺或吸塑 饰面板 不易变形 防潮防划性能好 6 双饰面板型 也叫三聚氢胺板橱柜门 两面颜色一致 四面封p v c 边 生产工艺简单 7 防火板型 防火板型门板是目前用得最多的橱柜门门板材料 它的颜色比较鲜艳 封边形式多 样 具有耐磨 耐高温 耐剐 抗渗透 容易清洁 防潮 不褪色 触感细腻 价格实 惠等优点 基材为刨花板 防潮板或密度板 表面饰以防火板贴面 1 3 2 加工原理与设备选择 根据橱柜门的种类不同可知 橱柜门的基材大致为中密度纤维板 刨花板 和实木 门板等 它们的加工原理和性质也是不同的1 8 1 刨花板的各个方向的性质一致 结构比较均匀 强度较低 加工起来比较方 面 在一般的钻床就能加工出来 对刀具的要求也不高 l 绪论 2 中密度纤维板在橱柜门的基材中目前是应用最广泛的 强度高 抗弯强度为 刨花板的2 倍 加工性能良好 如锯截 钻孔等 可以雕刻 镂铣 在普通的单轴或多 轴钻床上通过人工定位和进给加工 3 实木门板适用于高档复古形的别墅 消费群体比较狭小 价格相对也是比较 高的 对加工设备的要求也是比较高 在国内由于加工设备的水平较低 造成实木橱柜 门加工后出现开裂 变形等现象 因此 对于实木门的加工 要尽量减少人工操作的步 骤 采用大型的多排钻床或数控加工中心才能保证产品的质量满足人们的需求 对于不同材质的橱柜门 其加工原理基本是相通的 都是对橱柜门合页孔 拉手 孔 锁孔等孔位的加工 不同的加工设备和加工方法加工出的孑l 的质量也不尽相同 孔 位的配合和精度会影响橱柜箱体的结构牢固性 目前在我国 专业大厂用3 2 模数的六 排钻一次完成一块板的板边 板面上的若干孔 这些孔都是同一个定位基准 这样在孔 位的配合上 尺寸的精度是有保证的 而手1 4 厂使用排钻 甚至是手枪钻打孔 由于 不同的定位误差较大 造成孔位的配合精度误差很大 在箱体组合过程中甚至会出现孔 位对不上的情况 这样组合出的箱体是不规则的方体 而是变形的 扭曲的 因此 合 理的选择加工设备对橱柜门的产品质量是有很大影响的 1 4 研究目的和意义 本课题研究目的就是要设计一台专用的橱柜门五金件槽孔数控专用设备并对其加工 工艺进行研究 形成在橱柜门加工中的一种新技术 从而实现 1 形成了橱柜门加工产业的一种新技术 满足了人们对橱柜门在种类 质量和数量 上的需求 2 缩短国内外之间的差距 提升我国木工机械的数控化程度 目前 我国的整个木 工机械行业数控化程度不到1 0 而国外个别发达国家木工机械产品的9 0 均已经数 控化 这种巨大的差距为我们今后的发展指明了方向 因此实现木工机械的数控化正是 我们今后努力工作实现的目标 3 技术的先进性及数控化成本的降低使得此数控设备易于推广 在大幅度降低产品 成本的同时 可以为橱柜加工企业带来超额利润 并可以繁荣和丰富相关的行业 这对提升国内橱柜门设备技术含量 增加高额附加值 缩小与国外的差距 增强我 国的橱柜产品在国际上的竞争力及其进一步提高我国整个木工机械行业技术水平都具有 一定的研究价值 1 5 论文研究的主要内容 本课题的主要研究内容为 1 根据对市场上现有的各种橱柜门的调研分析 找出橱柜门五金件槽孔形状的分 类方法和尺寸的参数设置 进而得出不同尺寸规格橱柜门上合页孔 拉手孔和锁孔的理 想位置布置 东北林业大学帧i j 学位论又 2 通过对橱柜门五金件槽孔的形状 尺寸等参数的分析 确定加工基准点 从而确 定加工生产节拍 设计出数控加工工艺的框图 3 通过对现有设备中橱柜门五金件槽孔加工过程中定位面的选择方法和定位方 法的选择进行分析比较 确定数控加工过程中定位夹紧方法 确定橱柜门定位夹紧的结构 设计 并对橱柜门在数控加工过程中定位夹紧机构的精度进行分析 得出橱柜门五金件 槽孔数控加工的定位夹紧原则与方法 4 详细介绍橱柜门五金件槽孔数控专用设备总体设计的多种不同方案并对其进 行优缺点的分析比较 从而确定橱柜门五金件槽孔数控专用设备的最优总体方案 确定其 进给机构的设计 主轴系统的设计 刀具布置与微调机构的设计 润滑系统的设计 机 架总体结构设计 控制面板和气动系统的设计等 5 通过p r o e 软件对橱柜门五金件槽孔数控专用设备进行三维建模 并对其进 行运动仿真分析 对仿真结果进行分析 找出设计中的干涉 不合理之处加于改正 以 得到最优的结构设计 2 拗柜 j 盒仲枇f l 的结构特点分析 2 橱柜门五金件槽孔的结构特点分析 2 1 橱柜门的合页布置方式及其结构介绍 橱柜门作为橱柜的1 个基本组成部分 其形式根据不同的材质和不同的风格有所彳i 同 但其合页的布置基本上是有一定规律的 如图2 1 为合页孔在橱柜门中的位置布置 二维图 i 厂 厂 f 夕i 一 l 夕 一 l l k 一c 一 蚓2 1 合页孔位置布簧 图2 2 弹簧铰链 合页孔的人小根据橱柜门安装的弹簧铰链规格 f i 同而不同 目前i l 场上比较通辟j 的 足弹簧铰链如图2 2 所示 规格有 矽2 6 m m 3 5 m m 其中合页孔为声3 5 m m 的应用比 较广泛 一般合页孔的分布是相对1 二橱柜门长度方向中心线对称分布的 个数一般为2 个 根据橱柜门人小的不同合页孔之问的问距也是不同的即a 是变化的 而合页孔离橱 柜门的边缘距离b 和合页孑l 旁两盲孔之间的距离c 则是根据所选弹簧铰链的规格来具 体确定的 2 2 橱柜门的拉手布置方式及其结构介绍 目前橱柜门的拉手按材料有采用转应技术的塑料拉手 锌合会拉手 铝合金拉手 不锈钢拉手四大类 按拉手的形式有单个连接孔和双连接孔 其中又有多种形式 如图 2 3 所示 为拉手的不同形式 苷 一t b 舣扎扣手 图2 3 拉手彤 弋 东北林业大学硕十学位论文 橱柜门拉手孔根据所选拉手的要求而定 一般常用的孔径矽5 m m 8 m m l o m m 1 5 m m 双连接孔拉手的尺寸规格如图2 4 所示 其中长l 一般在7 0 1 3 4 t u r n 之间 以3 2 m m 为公差 宽d 一般为1 0 1 5 m m 高h 一般为2 0 m m 两孑l 之 间的中心距c 是一个n 3 2 的整数 其中n 取整数 c 一般取6 4 m m 9 6 m m 1 2 8 m m 1 6 0 r a m 1 9 2 m m 等 前三种规格比较常用 图2 4 拉手尺寸规格 橱柜门拉手在橱柜门中的位置布置形式如图2 5 所示 对于单连接孔的拉手一般布 置在柜门合页孔的另一侧 按照柜 j 离地面的高度不同 分别位于不同的位置 般在 橱柜台面以下的拉手位于橱柜门的上顶角端如图2 6 d 所示 在橱柜门台面以上的拉手 有两种形式 根据高度的不同 可以在橱柜门的长度方向的中心如图2 6 b 所示 也可 以在橱柜门下端如图2 6 a 所示 对于双连接孔的拉手 位置布置方式基本是如图2 6 a b c 三种形式 根据橱柜门功能和高度的不同 采用不同的布置位置 以达到与人的 身高完美结合的效果 拉手孔的中心距c 根据把手规格的不同而不同 幽2 5 拉手布 置立体形式 2 橱柜 五余件槽孔的结构特点分析 ii j 乙一c l 一c 一 b i o ii o 图2 6 拉手布置二维图 2 3 橱柜门的锁具布置方式及其结构介绍 当确定好合页和拉手的布置后 最后就是确定锁具的位置布置 一般橱柜门不需要 安装锁 但对二f 办公用的书桌柜门 存放贵重物品的物柜门 就需要 二锁 锁具的种类 根据橱柜门的不川材质和大小 所选的锁具规格是不相同的 如图2 7 所示 锁具的规 格种类 锁孔的大小根据所选锁具规格具体确定 一般常用的锁孔大小为 1 6 m m 矽1 9 m m 2 0 m m 2 2 m m 等 只警薯 气一一 l 冬i2 7 锁j 乓的规格 锁具n 橱柜门一f i 的化霄布胃 般是按照力 工没衙的功能要求 来确定锁j 的斫j 胃 乃 式 4 i 川的加i 设备 锁其的位计斫i 霄足不棚 的 如吲2 8 所刀 锁j 存橱枇fj l 1 f i 东北林业大学硕上学位论文 的位置布置方式 图2 8 锁具布置形式 锁具的布置形式一般常见的有两种形式 如图2 9 a 所示 锁孔的中心与拉手孔的 中心在同一条直线上 如图2 9 b 所示 锁孔的中心与拉手孔的中心不在一条直线上而 是成一定角度 o ii 0 1 p a 1 抑j l 一 t 1 d o9 i 乙c p 图2 9 锁具布置二维图 b 锁具在橱柜门中的位置如图2 9 所示 尺寸a 和b 是由锁具规格来确定的 和橱柜 门的尺寸大小无关 尺寸e 是锁孔中心到柜门长边的距离 尺寸d 是锁孔中心到柜门 短边的距离 尺寸e 和尺寸d 根据橱柜门大小不 州取值是不相同的 2 4 理想橱柜门的特征与尺寸分析 目前 市场上的橱柜门的规格一般都是以m d f 为基材 其尺寸范围在宽x 长为 2 5 0 r a m x 3 5 0 m m 4 5 0 m m x 7 0 0 m m 之间 其厚度为1 2 2 5 m r n 之 日j 的规格 其中厚度 为1 6 m m 与1 8 m m 在市场上应用比较普遍 橱柜门五金件槽孔的加工主要是钻孔 即加工出合页孔 拉手孔和锁孔 钻 y t 打l l 工 的基本要求是按照设计要求确保孔位 孔距 孔径的加工精度 目前大型橱柜厂生产橱 柜门五金件槽孔均采用3 2 t u r n 系统工艺及设备 3 2 m m 加工系统的核心问题是解决好 孔的加工 要保证橱柜门合页孔 拉手孑l 锁孔的加工质量 首先要保证橱柜门的 质量 即橱柜门的尺寸精度和角方度 同时还要保证橱柜门板边的加工质量 因为在橱 柜门孔加工过程中 板边将作为基准边 2 橱榧门五会件槽孔的结构特点分析 因此 要保证有一个好的钻孔孔位 也就是要合理的布置合页孔 拉手孔 锁孔在 橱柜门上的位置 橱柜门尺寸的设计应具有以下特征 9 如图2 1 0 1 起点与橱柜 门底边重合 2 孔位排列与长度方向l 平行 孔距为3 2 r a m 或3 2 的倍数 3 由于 合页铰链安装孔距离原因 根据选择铰链的规格不同 橱柜门合页孔位中心距橱柜门板 边距离一般为1 7 或2 1 5 m m 图2 1 0 橱柜门 由此可以得出确定橱柜门长度的一个简单公式 l 2xa 2 1 其中n 为合页孔的孔间距 一般n 为3 2 的整数倍 a 为橱柜门板边到第一个合页孔 中心的距离 确定了橱柜门的长度l 再根据对橱柜门结构的分析得出宽度d 对于特 定功能的橱柜门还需要具体的考虑 以便达到一种最优的橱柜门尺寸 2 5 本章小结 本章通过对橱柜门合页布置方式 拉手布置方式和锁具布置方式与及结构的阐述 得出了不同规格橱柜门的合页孔 拉手孔和锁孔等五金件槽孔的理想位置布置和尺寸特 征 东北林业大学硕十学位论文 3 橱柜门五金件槽孔数控加工工艺分析 3 1 橱柜门五金件槽孔加工基准点的确定 所谓的机床基准点是指机床坐标轴移动到预先指定好的指定位置 每次机床顺利起 动后 首先都要进行回归基准点的操作 以便机床建立起基础的坐标系 其后所有位移 数据都要以此基准点位置为参考 故基准点准确归位是数控机床正常工作的先决条件 在整个加工环节中有着至关重要的作用 l 啦 橱柜门五金件槽孔数控加工设备的基准点的确定 对橱柜门五金件槽孔数控加工的 产品精度 加工效率都有着很大的影向 合理的选择加工基准点是非常重要的 根据前 面章节对橱柜门结构特点的分析 我们选择如图3 1 所示的点a 为橱柜门五金件槽孔数 控加工的基准点 点a 为橱柜门长度方向的中心线与定位板侧面的交点 因为橱柜门的 合页孔 拉手孔如图所示是相对于橱柜门长度方向的中心线对称的 同时采用对中夹紧 机构 夹头采用均衡梁的结构 消除了因夹具定位误差而造成的基准点偏移 2 3 1 定位板2 橱柜门3 对中夹鬃 图3 i 橱柜门五金件槽孔数控加工的基准点 橱柜门五金件槽孔数控专用设备以点a 为加工基准 便于机床数控加工的程序编制 和刀具的位置调整 同时提高加工产品质量 3 2 橱柜门五金件槽孔加工生产节拍的确定 在生产管理中 生产节拍是精益生产的关键理念 生产节拍 简称节拍 它是控制 生产速度的指标 明确生产节拍 就可以指挥整个工厂的各个生产工序 保证各个工序 按统一的速度生产加工出零件 半成品 成品 从而达到生产的平衡与同步化 生产节 拍起着控制生产工序的加工时间 消除设备利用率低 生产线严重阻塞等现象的作用 3 橱柜门五金件槽扎数控加t t 艺分析 生产节拍不是一个能够测量出来的数据 而是一个通过计算得来的数据 它以 秒 作单位 即 秒 件 其含义是顾客每隔多少秒有一个产品的需求 理想的生产节拍就 是生产与需求同步 即从采购 生产到出货各个阶段的任何一个环节都要与市场需求合 拍 生产节拍的任务是平衡生产中的各种资源运动的速度与量 识别与消除生产中的瓶 颈问题 如果某些作业消耗的时间比实际所需生产节拍长 那么就正在形成瓶颈 如果 某些作业消耗的时间比实际所需生产节拍短 那么将无法充分利用企业资源 1 2 生产节拍的计算公式为 生产节拍 有效生产时间 顾客需求 由公式可知生产节拍是由有效生产时间和顾客需求之比而计算得出 计算的关键就 是所确定的有效生产时间和顾客需求这两个变量的值必须在同一个时间跨度之内 也就 是说生产节拍是一个确定的期间内有效生产时间之和与顾客需求之和相除所得 首先确定计算生产节拍的需求周期 能后确定在这个周期内可用的有效生产时间 有效生产时间的计算须考虑三个因素 运作模式 每天几班工作 计划内停工 计划外 停工 有效生产时间的计算公式如下 有效生产时间 需求周期 运作模式 每天几班工作 一计划内停工一计划外停工 也就是说有效时间的计算要考虑生产中一切影响生产流程的停工因素 包括计划内 的和计划之外的 一般来讲 生产中计划内停工主要有计划内工人休息时间 机器维护 时间 换刀时间 产量变换以及其他必需的生产变换 生产中计划外停工主要有质量不 合格 机器故障 工人岗位变换以及人为失误等因素引起的停工 根据上述对生产节拍的描述 橱柜门五金件槽孑l 数控加工生产节拍的确定 要根据 橱柜门的产品需求量和橱柜门五金件槽孔数控专用设备的有效生产时间来定 当需求量 增大或减小时可以通过调节有效生产时间来控制生产节怕 从而使整个的加工过程处于 一种平衡的状态 3 3 橱柜门五金件槽孔加工工艺的框图设计 橱柜门五金件槽孔数控加工的特点是工件在一次性装夹的情况下完成所有孔的加 工 包括合页孔 拉手孔 锁孔和盲孔 其中盲孔有两处即合页孔旁盲孔和锁孔旁的盲 孔 都是为了给安装合页和锁具时的自攻螺钉的预定位 如图3 2 为橱柜门五金件槽孔 加工的工艺框图 其加工过程为 首先通过自动上料装置和推料机构 把工件定位到夹 具上 通过对中定位央紧机构对工件进行夹紧 然后x y z 向的进给机构开始工 作 主轴带动刀具分别开始加工 首先加工的是合页孔 加工完以后下一主轴开始加 工 依次加工出合页孔旁的盲孔 锁孔 锁孔旁的盲孔 拉手孔等 主轴的定位与进给 通过软件编程来实现 加工完以后 主轴退回零点 夹紧机构松开 卸料 这样就完成 一个工件的加工 东北林业人学硕上学位论文 图3 2 橱柜门五金件槽孔加工工艺框图 3 4 橱柜门五金件槽孔加工机床生产纲领确定 企业在计划期内生产的产品数量和进度计划称为生产纲领 一般计划期为一年 也 称年生产纲领 生产纲领和生产节拍它们之间是相互联系的 制定不同的生产节怕 生 产纲领就要相应变化 根据橱柜门五金件槽孔加工的生产节拍可以确定其生产纲领 橱柜门的年生产纲领可按公式 3 1 计算 n q 妇 1 口 3 1 式中n 橱柜门的年生产纲领 件 年 q 橱柜门五金件槽孔加工机床数量 台 年 n 每台机床生产纲领 件 台 q 一备品的百分率 b 一废品的百分率 生产纲领的大小对生产组织形式和橱柜门五金件槽孔加工过程起着重要的作用 它 决定了各工序所需专业化和自动化的程度 决定了所应选用的工艺方法和工艺装备 3 5 本章小结 本章详细介绍了橱柜门五金件槽孔数控专用设备基准点的确定方法 确定了机床的 生产节拍和生产纲领以及数控加工的工艺框图 4 橱柜门五金件槽孔加t 的定位夹紧方法研究 4 橱柜门五金件槽孑l 加工的定位夹紧方法研究 4 1 夹紧机构的概述 在橱柜门五金件槽孔加工中 橱柜门的定位和夹紧是相互联系非常密切的两个工作 过程 橱柜门定位以后必须采用一定的机构把橱柜门固定在定位基准上 使橱柜门在加 工过程中 不会由于切削力 自身重力 离心力或惯性力等力的作用而发生位置或产生 震动 以保证加工精度和安全生产 1 3 橱柜门夹紧机构的设计是否合理 对于保证产品的加工质量和提高生产效率有着很 大的影响 因此 橱柜门夹紧机构设计时需要满足以下要求 1 夹紧时 不能破坏橱柜门的定位精度 2 夹紧力大小合理 夹紧作用准确 安全 可靠 3 夹紧动作迅速 操作方便省力 4 夹紧力的大小可以能够调节 被夹紧的橱柜门的变形小 5 夹紧装置结构简单 制造容易 有足够的强度和刚度 4 2 夹紧方案确定 由于橱柜门五金件槽孔加工是在一次性装央下完成所有加工 因此工件在加工过程 中必须始终固定在一个位置 这就对夹紧机构的设计提出了更高要求 4 2 1 橱柜门五金件槽孔数控加工原理 图4 l 为橱柜门的立体外形图 橱柜门的外形是一个正规的长方体型 如图所示的 合页孔 把手孔 锁孔以及盲孔为待加工孔 橱柜门五金件槽孔的数控加工是通过专用 的数控机床以及专用的央具来实现的 橱柜门在专用夹具上一次性装央的情况下 由四个 主轴通过步进电机在x y z 方向的运动 分别带动钻头完成所有孔的加工 如图所示 主轴的布置 每个主轴都能在x y z 方向通过步进电机单独控制 钻头的旋转运动由 电主轴直接带动 工件在专用夹具上安装完后 通过步进电机控制主轴l 在x y 方向 的位置找到合页孔的中心 再由z 方向的步进电机对工件进行进给力n r 当合页 t l n 工 完成以后 主轴2 开始进入工作状态开始加工合页孔旁的盲孔 其中心找正方法与主轴 1 一样也是通过步进电机控制其在x y 方向的位置 依此类推 把手孔 锁孔的加工也 是以同样的方式由主轴3 和主轴4 来完成的 这就实现了橱柜门在一次性装夹的情况下 完成所有五金件孔的加工 东北林业大学硕士学位论文 主 页孔 盲孔 膏面l h 图4 l 橱柜门立体图 4 2 2 定位面的选择 如图4 1 橱柜门共有六个面 两大平面 两长边侧面 两短边侧面 根据合页 孔 把手孔 锁孔的布置位置 因合页孔为盲孔 为保证工件只装夹一次 故应选择与 合页孔相对的大平面作为定位支撑面 如图所示的下平面 限制z x 三个自由度 两 长边侧面任选一面作为侧向定位面 如图所示的侧面l 其限制了y 向自由度 根据六 点定位原则 任选两短边侧面中的一面即侧面2 从而限制x z 向的自山度 4 2 3 夹紧方案的选择 根据选定的定位面 就町以确定工件的夹紧方式 在x 轴和y 轴上分别由两气缸推 动装夹头实现各自方向的定位夹紧 工件下平面有支撑面 y 向有侧向定位面 由于x 轴和y 轴上两气缸是同时动作 从而使工件不能绕z 轴旋转 实现完全定位 如图4 2 为工件定位夹紧的三维立体图 x 图4 2 ii f i 装夹二维视圈 4 3 橱柜门加工时受力分析 通过前面章节对橱柜门结构特点的分析 可知橱柜门五金件槽孔各种孔的大小一般 都是固定的 本文以现在市场f 比较普遍的橱柜门为例进行分析 即长宽高为7 0 0 m m 3 5 0 m m 2 5 m m 合页孔为矽3 5 m m 锁孔矽2 0 m m 把手孔为矽5 m m 盲孔为矽4 m m 选 择相应直径的钻头4 个 由于橱柜门 j n y 时是在夹具的一次性安装下进行的 因此 橱 4 橱柜门五企件槽孔加t 的定位夹紧方法研究 柜门加工时所受的力除了自身的重力和夹具的夹紧力 就是钻头切削时的钻削力 现举 例说明钻削最大孔即合页孔矽3 5 r m 时钻削力的计算方法 根据经验公式 1 4 求得 1 钻削时的进给速度 以 卫 边 4 1 7 1 0 0 01 0 0 0 式中 进给速度 m m i n 每转进给量c r a m r 五 每刃进给l m m z z 主刃口数 根据机电部标准 在各类实际木工加工机床中 一般进给速度以 5 0 m s 时 刀轴 转速在 3 0 0 0 1 2 0 0 0 咖i n 1 5 1 结合橱柜门现有加工机床的实践经验 选定主轴转速 刀为1 2 0 0 0 r m i n 和所选刀具取厂为0 5 m m r 代入公式 4 1 得出以 6m m i n 2 钻削时的切削力b b l o o o 里p 趔 7 名 2 其中 一 8 0 7 等 4 2 4 3 式中c 切削力 n p 单位切削功 j c m 3 d 钻头直径 m m y 斗均主运动速度 m s r 钻头的半径 m m j l l 钻削深度 1 1 1 1 1 1 吼 实验系数 查相关表选取 口 厂 实验指数 查相关表选取 查阅相关表 选取系数将数值代入公式 4 3 和 4 2 可得b 6 5 5 7 n 3 进给力 轴向力 e 昂 9 8 0 7 a d f z y 醪 4 4 式中正 进给力 n a 实验系数 查相关表选取 d 钻头直径 m m z 每刃进给量 m m z j i