組合專機-鉆孔組合機床設計
組合專機-鉆孔組合機床設計,組合,專機,鉆孔,機床,設計
第2O卷第3期
V0I．2O N0．3
湖 北 工 業(yè) 大 學 學報
Journal of Hubei University of Technology
2005年O6月
Jun．2005
[文章編號]1003—4684I 2005)06—0055—03
立式軸承座鉆孔組合機床設計
張銀保
(湖北汽車工業(yè)學院機械工程系，湖北十堰442002)
[摘要]應用組合機床加工大批量零件，快捷高效，生產率高，是機械加工的發(fā)展方向．本次設計的立式軸
承座鉆孔組合機床，對零件的定位、夾緊、刀具選擇、電機等各部件的選擇及設計計算加以闡述．
[關鍵詞]組合機床；回轉工作臺；多軸箱
[中圈分類號]GT502．1 [文獻標識碼]：A
1 分工序、定工位
1．1 生產類型分析
此次設計的立式軸承座鉆孔組合機床，其所加
工的零件在汽車中應用十分廣泛，應該屬于大批量
生產項目，所以在設計時應注意到盡量使加工簡單，
但又不影響加工質量．
1．2 加工方案的制定
劃分工序要考慮到生產的規(guī)模、加工的精度、所
用機床的特點、機床負荷情況等．劃分工序可以有兩
種趨向：工序集中和工序分散．工序的集中分散各有
其長處，一般說來，在大批量生產中以提高生產率為
主，需廣泛采用多刀、單軸與多軸自動或半自動機
床，多軸龍門銑床、組合機床等，故采取工序集中可
以獲得突出的效果．
此次設計的軸承座鉆孔組合機床很大程度上使
各工序盡量集中，發(fā)揮組合機床的優(yōu)點，同時使各種
誤差減小到最低限度．
由于此設計中所加工的零件10個孔中部分孔
距離太近，不便于加工，所以分開為兩個工位完成，
然后進行零件位置轉換．
主要工位經分析選取以下方案：1)裝卸、夾緊；
2)鉆7個孔 13．5；3)鉆3個孔一個為 l4，鉆2個
螺紋底孔 14，孔號為8、9；4)鉆橫向孔 14；5)擴
鉸7個孔 14．5；6)攻絲[¨．
2 復合刀具的切削用量的計算
2．1 切削用量的特點
組合機床的正常工作與合理地選用切削用量，
即確定合理的切削速度和工作進給量有很大的關
系．切削用量選的恰當，能使組合機床減少停車損
失，提高生產效率，延長刀具壽命，提高加工質量．
2．2 導套設計
被加工7個孔直徑為14．5，加工孔的直徑與導
套長度，導套內徑尺寸，上下偏差以及孔軸線理想位
置的偏移的關系，如表1所示．
表1 導套參數(shù)表 mm
由表l可知1～7號孔，以及8～10號孔和底孔
的直徑為14．5 mm，它所需要的導套長度為(32～
40)mm，內徑尺寸偏差為+0．016～ +0．034，孔軸
線理想位置偏移為(0．15～0．20)mm．
2．3 孔加工切削用量計算
2．3．1 用高速鋼鉆頭加工此鑄件HB=204(鉆1
～ 7號孔，Ⅱ工位；鉆8～10號孔，Ⅲ工位)；鉆頭直
徑：14．5 mm；切削用量： =(10～18)m／min，s=
[收疆日期]20o5～O3～O5
[作者筒介]張銀保(1972一)，男，河南中牟人，湖北汽車工業(yè)學院助理實驗師，研究方向。機械制造、數(shù)據(jù)控加工．
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56 湖 北 工 業(yè) 大 學 學報 2005年第3期
0．2 mm／r．轉速350 r／min．
2．3．2 用高速鋼鉆頭鉆橫向孔 16(Ⅳ 工位) 加
工直徑：16 mm；切削用量 一(10～18)m／min；S
一(O．18～O．25)mrn／r~轉速350 r／rain．
2．3．3 用硬質合金擴孔鉆擴鉸孔1—7號孔(V工
位) 在V工位上，擴鉸7個孔時，采用擴鉸復合刀
具，進給量按擴孔鉆選擇，切削速度按鉸刀選擇，而
且進給量應按復合刀具最小直徑選用允許值的上
限，切削速度則按復合刀具最大直徑選用允許值的
上限．
加工直徑：14．5 mm；切削用量： 一(8～10)
m／min，S一0．25 mm／r，轉速280 r／min；擴孔鉆刀
桿及導向部分的公稱直徑d+0．08；擴孔鉆公差：一
0．036；刀桿導向部分公差：一0．006～ 一0．0017；導
套內徑公差：+0．024~0．006．
2．3．4 孔加工常用工序間余■ 擴孔直徑為1O～
2O，直徑上的工序余量為(1．5～2．O)mm；鉸孔直徑
為1O～20，直徑上的工序量為(0．10～0．20)mm
(以上切削用量的選擇由東風汽車公司設備制造廠
設計科提供資料)[2 ]．
3 部件選用
3．1 功率選擇標準
動力部件用以實現(xiàn)切削刀具的旋轉和進給運動
或只用于進給運動，此機床實現(xiàn)了切削刀具旋轉和
進給運動兩項內容．
每一種規(guī)格的動力頭都有一定的功率范圍，根
據(jù)所計算出的切削功率及進給功率之需要，并適當
提高切削用量的可能性，選用相應規(guī)格的動力頭，公
式如下：
N動> (N切+ N進)／7 kW．
式中：N動為動力頭電機功率；N切為切削功率，按
各刀具選用的切削用量，由“組合機床的切削力及功
率計算公式”中已求出；N進為進給功率，對于液壓
動力頭就是進給油泵所消耗的功率，一般為(O．8～
2)kW ；叩為傳動效率，當主軸箱少于15根時，叩一
0．7，多于15根時，呀一0．65．
3．2 機床實際功率
此立式組合機床左右分兩個電機帶動兩個多軸
箱進行加工．對于左半部分多軸箱刀具，在加工1～
7號孔以及Ⅲ工位加工1O號孔時其功率總和：
N／kW 一0．29×7+ 0．283= 2．313．
因為左主軸箱少于15跟鉆頭，所以
叩一0．7，N／kW 一2．313÷0．7— 3．3．
對于右半部分多軸箱刀具，在V工位擴鉸1～7號孔
以及攻絲，鉆頭的實際功率：
N／kW 一0．1427× 7= 1．0．
因為右主軸箱少于15根鉆頭，所以
一0。7，N／kW 一1÷ 0．7— 1·43·
3．3 選用電機
由于此機床在驅動方面沒有特殊的要求，選用
普通也是最可靠的Y系列電機，它是封閉自扇冷式
鼠籠型三相異步電動機，取代JO2系列的更新?lián)Q代
產品． ．
左半部分所需功率為3．3 kW ，查Y系列三相
異步電動機表，選用Y123S-4型號的電機，額定功
率為5．5 kW，選用此型號電機比較合適．
右半部分所需功率為1．43 kW，查Y系列三相
異步電動機表，選用Y112M一6型號的電機，額定功
率為2．2 kW，選用此型號電機比較合適[4]．
4 夾具設計
4．1 軸承座鉆孔組合機床夾具分析
1)根據(jù)工件不同的生產條件，可以有各種不同
的安裝方法：a)找正安裝法．b)夾具安裝法．
2)基本定位原理分析這里討論6點定位中，
6個自由度的消除，以便找出較合適的定位夾緊方
案．一個物體在空間可以有6個獨立的運動，即沿
X、y、Z軸的平移運動，分別記為 。、y-、z-；繞X、
y、Z軸的轉動，記為x 、y 、z ，習慣上，把上述6個
獨立運動稱作6個自由度．如果采用一定的約束措
施，消除物體的6個自由度，則物體被完全定位．例
如討論長方體工件時，可以在底面布置3個不共線
的約束點，在側面布置2個約束點，在端面布置一個
約束點，則底面約束點可以限制X2、y 、z 3個自由
度，側面約束點限制x。、z。2個自由度，端面約束點
限制y。這個自由度，就完全限制了長方體工件6個
自由度．
3)夾緊力“兩要素”，方向與作用點 夾緊力方
向應朝向定位元件，并使所需的夾緊力最小．
確定夾緊力作用點的位置時應不破壞定位．夾
緊力作用點的位置應盡可能靠近加工部位，以減小
切削力繞夾緊力作用點的力矩，防止工件在加工過
程中產生轉動或震動．應保證夾緊變形不影響加工
精度．夾緊力作用點數(shù)目應使工件在整個接觸面上
受力均勻，接觸變形?。?
4．2 定位夾緊方案的確定
如圖1所示，此零件屬于空心圓形鑄件，一般的
定位元件有V形塊、定位套筒作半圓形定位，如果
選用V形塊定位的話，在Z軸方向移動以及繞 、y
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第2O卷第3期 張銀保 立式軸承座鉆孔組合機床設計 57
軸旋轉的自由度已經消除，在鉆頭進行jj~-r時，繞Z
軸轉動的自由度卻無法消除，所以用V形塊定位的
方案是行不通的．如果利用半圓形定位，其結果和用
V形塊是一樣的，都無法使工件在繞z軸的方向上
穩(wěn)定，最后決定利用定位套筒定位
圖1 被加工零件圖
如圖2環(huán)形套筒以H7／K6或H7／js6的過度
配合裝入夾具，零件放入套筒后，在x、y方向的自
由度消除，同時采用壓板的方法；利用球頭螺栓使壓
板緊壓住工件體．
1定位套筒：2底座
圖2 夾具圖1
如圖3所示，在此壓板的作用下，沿X 軸旋轉
xz，以及沿z軸旋轉zz和沿z軸方向z 自由度都被
限制．所以在此套夾具的作用下，x 、y。、z。、x。、y。
等自由度完全被消除，而在壓板的壓力作用下，零件
和刀具之間強大的摩擦力，以及在加工過程中軸向
力的相互抵消，在z的自由度也被消除．當進行到Ⅳ
工位，加工橫向孔時，x 、y。、z。的自由度已被消
除， 、l，z方向自由度也已被消除，在z2方向上，由
于壓板的作用使工件在z2方向的自由度也消除了．
1球頭螺栓：2壓板
圖3 夾具圖2
5 攻絲裝置
在組合機床上攻制螺紋時，根據(jù)被加工零件加
工部位的分布情況和工藝要求等，常用的攻絲方法
有3種：采用攻絲動力頭攻絲，采用攻絲裝置攻絲和
采用活動攻絲模板攻絲．
在此設計中，右半部分完成V、Ⅵ 工位的加工．
電機只有5．5 kW 的功率，故綜合考慮選用攻絲裝
置攻絲．當整臺機床或機床的某一面全部用于完成
攻絲工序時，廣泛地采用了攻絲裝置．
攻絲裝置由攻絲主軸箱和攻絲靠模頭組成，由
于靠模螺母和靠模桿是經磨削并配研的，其螺距要
求與所需加工螺孔的螺距保持一定關系，并設有螺
距誤差補償機構．因此利用攻絲裝置進行攻絲可以
達到較高的精度：
6 組合機床冷卻裝置
機床冷卻液除對刀具和工件起冷卻作用外，還
能在金屬表面形成潤滑薄膜，起到潤滑作用．一些冷
卻液中含有碳酸鈉，亞硝酸鈉等防銹劑，它們在金屬
表面形成膠狀吸附膜或氧化物薄膜，又能使金屬免
受腐蝕的作用．因而選擇冷卻液時，應根據(jù)組合機床
完成工藝、加工方法、刀具材料以及被加工零件的材
料來決定
在加工鑄鐵件時，由于鑄鐵本身含有石墨能自
身潤滑，一般都不加冷卻液．在大量生產中有時為了
減少加工中的鐵粉飛揚，也增加冷卻系統(tǒng)，以改善操
作條件．有時可采用蘇打水，5 的乳化液，其乳化劑
的主要成分可以是氧化油膏或硫化切削油．其配方
為：油膏2 ～5 9，6，粗加工取低值，精加工取高值；
亞硝酸鈉0。2 ～0．25 ；無水碳酸鈉0．2 ～0．
3 9，6．在鑄鐵工件上攻絲時，則都采用潤滑液，以提高
表面光滑度，減少功率的消耗．通常采用煤油，亦可
采用硫化切削液及混合油等．
冷卻液的流量應根據(jù)刀具的形式、直徑的大小、
加工方法、切削用量等具體條件確定，組合機床的設
計使用經驗表明，對鏜刀、鉆頭以及銑刀一類刀具，
每根刀具冷卻液的平均流量約為(2～6)L／min．國
外資料推薦按加工直徑選擇，每把刀具的冷卻液流
量，值見表2．
表2 冷卻液流■ 選擇L／min
D為按加工直徑計算I表中數(shù)據(jù)為每一把刀需要的流量
(下轉第65頁)
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第2O卷第3期 黃豐云等Socket下連接的MIDAS安全漏洞的解決方法 65
公開數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)結構，在加密的時候不能直接對
數(shù)據(jù)集進行加密，只能對數(shù)據(jù)集中的每條記錄單個
進行，因此在接收端也需要分別對記錄解密，代碼的
書寫比較復雜．
[ 參考文獻]
[1]
[2]
[3]
蔣華林．基于MIDAS技術的數(shù)據(jù)庫安全代理的設計
與實現(xiàn)[J]．重慶大學學報，2003(7)：124—127．
Bruce Schneier．應用密碼學[M]．北京：機械工業(yè)出版
社，2000．
李 維．Delphi5．x分布式多層應用系統(tǒng)篇[M]．北
京：機械工業(yè)出版社，2000．
The Safety Leak and Solution of M IDAS M ulti·-tier Application
Base on SOCKET Connection
HUANG Feng—yun ，LU Xiao—hai ，MO Yi—min
(1 School of Electro Mechanical Engin．，Wuhan Univ．of Technology，Wuhan 430070，China；
2 NSFOCUS(Beijing)Ltd．，Beijing 100089，China)
Abstract：This paper studies the application of the multi—tier database based on C+ -+-Builder MIDAS．The
safety of the application server conneting to the socket is analyzed． W e suggest that the system safety be
improved by connection certifying and data comm unication encrypting．
Keywords：M IDAS；socket connection；data safety
[責任編輯：張眾]
(上接第57頁)
7 工作循環(huán)說明
一臺組合機床，其工作循環(huán)常常是比較復雜的，
不僅有好幾個動力頭按不同的循環(huán)進行工作，而且
這些循環(huán)還需其他部件，如移動工作臺，回轉工作臺
以及鼓輪等配合動作．各動力部件借助程序控制擋
鐵，按規(guī)定順序進行工作．工作循環(huán)應當盡可能的簡
單而且控制元件應該少，否則機床的制造成本加大，
安全性能也會降低．
本組合機床適合在大批量生產中使用，生產效
率大大提高．為了降低成本，應多選用復合刀具，盡
量做到一次成形，減少裝夾次數(shù)．選擇合適的電機和
動力頭，選擇恰當?shù)那邢饔昧亢颓邢魉俣龋?
[1]
[23
[3]
[4]
[5]
[ 參 考 文 獻]
大連組合機床研究所．組合機床設計[M]．北京：機械
工業(yè)出版社，1975．
徐憬．．機械設計手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社．
1991．
王步瀛．機械零件強度計算的理論和方法[M]．北京：
高等教育出版社，1986．
哈爾濱工業(yè)大學．專用機床設計與制造[M]．黑龍江：
黑龍江人民出版社，1979．
組合機床小組．組合機床講義[M]．北京：國防工業(yè)出
版社，1972．
Design of the Vertical Bearings Hole Drill Bed
ZH ANG Yin-bao
(Dep．ofMechanical Engin．，HubwiAutomotive Industries Institute，Shiyan 442002，China)
Abstract：This paper introduces the design of the vertical bearing drill com bination machine， which is
widely used for its high efficiency．It also analyzes the selections of the positioning of parts，clamps，cut—
ters，and electromotor，as well as the design calculation．
Keywords：com bination machine bed；turn round type work set；axles box
． [責任編輯：張巖芳]
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