【凸轮轴四工位销孔机床的整体设计案例4200字】

VII凸轮轴四工位销孔机床的整体设计案例现代科学技术的快速发展，促进了数控机床的诞生与发展[4]。随着数控技术与机床的不断联系融合，呈现出高速率、高精度化的特点，如今已在市场占重要作用，尤其在机械行业要求也越来越高，特别各类零件对钻孔的要求越来越高，如何能高效精密地对工件实现钻孔成为解决问题的关键。利用凸轮轴四工位设计销孔机避免了普通钻床的繁琐、效率低等问题，并且其能实现各种复杂工件的钻孔加工，同时可以大批量、自动化生产，符合现代社会的需求。传统机床在进行工件的加工时，需要工人师傅繁琐的操作过程，即便如此也难以达到高的加工精度。而数控机床具有高精度化、高效率的特点。在当今社会应用极广。为此，本课题将研发一台新型数控机床-数控凸轮轴四工位销孔机。1.1机床的功能要求目前，数控机床制造技术是否先进，便捷，高效，是可以用来评价一个国家的制造方面的水平和国家在工业方面的先进程度以及国家是否有竞争能力的标志[5]。解决了时间上的难题，它的发展更是促进了当前时代的飞速发展。因此，机床的性能决定机床的作用，对机床要求也就越高。新型的数控机床应有以下基本的功能要求：1.1.1可行性工艺的要求数控机床的工艺可行性表示数控机床对于在不同的加工要求下，其相对于不同的生产能力。数控机床四工位销孔机用来在钻、扩、铰孔凸轮轴端面，使他可以完成并且满足同工序多品种的凸轮轴加工。在数控技术日新月异的今天，为了满足未来的需求以及走向，数控凸轮轴四工位销孔机应具有以下基本方面的加工能力：（1）凸轮轴要满足尺寸，形状要求。在设计方面需要满足，数控凸轮轴四工位销孔机可以加工直径介于20mm~100mm，长300mm~1000mm的各种凸轮轴端面孔加工。（2）机床夹具设计在机床加工工件过程中，工件需要固定在导轨上，防止在加工过程中工件由于偏移或振动等对工件的加工产生重大后果，特别此机床主要用于凸轮轴的加工，凸轮轴的长度较长，若不夹紧工件就会出现在高转速的情况下产生了很大的误差，难以实现高精度的问题。像螺栓、螺母、压板、垫圈组成的加紧装置是目前在市面上可以见到的最常见的夹紧装置。并且，为了提高生产的效率，增加生产出来的工件的品质，让设计的数控机床有更开阔的市场，就必须有一个很好的夹紧装置，因此，机床的夹紧装置需要满足：用来夹紧的装置要合适。夹紧工件之后工件必须可以正常的加工，不能出现妨碍加工的情况。夹紧装置的夹紧力不能太松同样不能太紧。机床的夹紧装置与工件的位置精度要高，必须可以满足夹紧加工零件的要求。根据上述需求分析，为了满足恰当的夹紧力，采用液压装置来提供驱动力，并且使用三点自定心机构原理的夹具，用来作为数控凸轮轴四工位销孔机的主要夹具。图1.1工件的夹紧图1.2凸轮轴的装夹1.1.2生产效率方面的要求数控机床相比传统的人工操作具有高精度、高效率的特点，能大大缩短加工时间，提高工件的加工效率。生产生活中对零件的生产效率要求较高，特别是企业追求企业效益，对生产效率要求更高，如何改进产品结构设计对提高劳动生产率有重大意义。由此可知，要想提高生产效率，就得想办法提高劳动生产，缩短时间定额。本数控凸轮轴四工位销孔机为专用凸轮轴的销控加工，机床的主切削运动由主电动机来驱动。在凸轮轴零件加工过程中，机床无需更换刀具，能一次完成凸轮轴的钻孔、扩孔、销孔等，这大大的提高了数控凸轮轴四工位销孔机的加工效率。1.1.3加工精度方面的要求零件加工主要对其加工精度要求较高，特别是对本设计中凸轮轴的加工，其加工精度要求更高。加工精度直接影响工件的工作效率。数控凸轮轴四工位销孔机床加工凸轮轴时，要求其能保证凸轮轴各圆柱面之间较高的同轴度。因此，在设计过程中要考虑凸轮轴各类精度问题。在生产车间进行工件的生产加工时，要尽量减少其加工误差带来的影响，不能让其超过加工误差所允许的范围。消除加工误差所带来的影响，避免零件的损失。消除操作失误。数控技术的应用在加工精度的要求方面改善较高，使零件的加工精度得到了很大的提高。1.1.4机床自动化程度方面的要求自动化指在无人操作的条件下，完成加工人物的能力。随着自动化技术的发展应用，对现今社会机械行业等的发展具有重大作用。自动化应用各个方面都产生重大影响。机床的自动化可以分为大批量和单件、小批量生产自动化。在现今社会市场上占据及其重要地位。多个柔性制造系统可形成工厂自动化，能够实现多品种、小批量生产自动化。本台数控凸轮轴四工位销孔机在加工时，工人不需直接操作机床，而是编好程序调整好机床后，由数控系统来控制机床。且加工的零件不许多次装夹，一次可完成所有工作，减少工人的劳动时间，自动化生产同时提高了工件的加工效率。1.1.5机床的安全和可靠性要求数控机床就如普通机床一样，也是一种生产的设备，所以，数控机床的安全问题也是不容忽视的。当前生命主要放在第一位，数控加工中存在许多危险措施，特别加工过程中由于转速很快，刀具及与工件接触加工时可能出现切屑、崩碎等，对工人安全产生重大隐患等。因此，本台数控凸轮轴四工位销孔机采用了全封闭防护设计，并在安全门处设有防护玻璃。这样可以保证加工过程中的危险，保护工人安全。图1.4机床安全门数控车床可靠性指在规定的时间内，规定的工作条件下维持无故障工作的能力。从可靠性来讲，不只是要满足机床在加工工件的时尽最大可能的将出现故障的几率降为最小，还应该满足，即使是出现了故障，还特别方便修理的问题。平均无故障工作时间和有效度是机床的可靠性衡量指标。本台数控凸轮轴四工位销孔机选用的都是优质的机加件和外购件，其可靠性得到了保证。1.1.6造型设计要求一台机床的外观形状一定得可以和它的功能能够相互适应。机床的造型并不是简简单单的把机床的各个功能部件相结合起来，不是随随便便的相互叠加，而是首先得在能够保证好人机关系这个基础之上，然后把艺术规律及造型美学法相结合，再把其精炼、塑造，最后得到的机床的造型才会恰到好处。总之，机床的造型最根本的原则就是经济而又能实用，美观而且大方。1.2机床总体结构布局设计该论文主要研究设计的是数控凸轮轴四工位销孔机，使其能让凸轮轴销孔加工工艺实现多工位的功能、提高零件的生产效率、进行高效率、高精度化生产等，以满足当代的生产需求，以低成本来满足良好的经济效益。但在设计过程中，仍得考虑到加工工艺及方案的可行性，同时该数控凸轮轴四工位销孔机还得适应多种的凸轮轴销孔加工。1.1.1加工过程分析本文设计的机床可以完成凸轮轴俩端面销孔的同时加工，这台四工位销孔机具有高效率，高精度的特点。机床的工作过程如下：首先把凸轮轴放在机床的托料架上，然后三点自定心机构运作，将凸轮轴调整好位置，在液压缸的驱动下，凸轮轴被机床夹具夹紧。在凸轮轴夹紧定位之后，机床两边的主轴箱分别沿着机床上边的导轨朝靠近凸轮轴方向移动，等到了合理的位置之后就会停止，然后就可以去做凸轮轴的钻孔，铰孔、扩孔等加工程序，在做完上述程序之后，机床的俩主轴箱，按照原来的路径返回到最开始的位置停止。1.1.2机床工作原理数控凸轮轴四工位销孔机床由主轴箱上的刀具和进给系统上的工件安装在机床上，由电机带动进行切削运动，由刀具进行对工件的加工，得到预期的形状、尺寸、位置精度和表面粗糙度的工件，完成工件的加工。数控凸轮轴四工位销孔机的主轴箱是使用齿轮与齿轮之间的啮合来作为传动方式的，这样可以减小转速，一定程度的增大转矩，并且使用变频电动机和同步齿形带提供主运动的动力，使用这样的方式使得主轴获得电机的动力。之后，位于主轴上的中心钻就还是钻孔工作，它会在凸轮轴的俩端面钻四个用来定位的孔，然后这主轴停止转动，另一个主轴逐次开始运动，φ5.8的麻花钻会去钻底孔，在这几个底孔钻完之后，φ5.8麻花钻所处的主轴也停止运动。然后φ6.8的麻花钻去钻三个螺纹底孔，在这根主轴也做完工作之后，停止旋转。最终φ6的主轴使用铰刀铰孔，在上述这个步骤做完之后，这个凸轮轴销孔的加工就完成了。图1.6凸轮轴端面1.1.3机床的结构布局四工位的凸轮轴销孔机没有传统机床加工工序太多，精度低，加工慢的问题，并且这台机床最主要的功能就是用它来加工凸轮轴的销孔，他是由电动机、机床夹具、机床床身、主轴箱、数控系统、滑鞍、润滑、滚珠丝杠、液压组成的。机床的机械部分他的机械部分含有进给系统，主轴箱，滑鞍、机床床身、主轴传动系统、工作台、滚珠丝杠、夹具等等，由这些部件组成的数控机床四工位销孔机。为了缩短床身的铸造时间，使得铸造方式方法更加的便捷，更加的让人工容易操作，提升铸造的效率，我们将为数控凸轮轴四工位销孔机使用整体式沙型铸造。最重要的是这样铸造的好处很多，比如铸造出来的件精度高，防震，而且床身不需要太多的加工，并且不易发生机械变形。使用卧式导轨作为这台机床的进给部分，由于文章中设计的机床是一个高精度的机床，所以选静压滑动导轨。（2）机床的电气部分随着社会的发展，机电一体化发展也越来越迅速，引领着相关行业的发展。如果说数控凸轮轴四工位销孔机床相当于一个人的话，那么该机床的电气部分无非就是人体的头颅了。因为他控制者整台机床的运作情况，其对机床的重要性不言而喻。机床的电气部分由数控系统、PLC、操作机构等组成[6]。使用伺服电机来控制这台机床的轴向运动，使用电动机给主轴提供钻孔的旋转动力。本机床控制系统如下图所示：图1.8机床系统控制（3）机床防护部分在生产的加工车间，不免会发生一些安全事故。其中有操作工人不遵循安全操作规程或一时疏忽等其他的因素，也可能有机床本身出现故障的原因。不管如何，为了安全第一，机床都应该有防护部分。加工过程中，由于机床快速运转，存在许多危险措施。为了更好的去减少机床运行过程中出现的危险，比如飞屑，或者刀具崩坏飞出伤人等等事故，为了更好的保证操作人员的安全，降低事故出现的次数，所设计的机床的安全防护部分就是非常重要的，他可以更好的保护工人的安全，是工人更加放心的操控机床。（4）机床辅助部分为了能让机床更好的完成加工过程，需要给机床做一些辅助装置，特别机床刀具在高速运转的时候温度一定很高，就需要冷却液来冷却等，在加工一段时间之后会有很多的费屑，就需要排屑部分等等。总而言之，辅助部分能让机床更好的完成工作。1.1.4机床技术参数数控凸轮轴四工位销孔机参数如下表所示：序号名称参变量单位1机床所加工工件长度3