墻板加工機床總體及夾具設計,加工,機床,總體,整體,夾具,設計 激光微加工技術的進步 遼寧石油化工大學順滑能源學院 新微加工技術已經開發(fā),提供更大的精度生產金屬和聚合物支架等設備 波長和材料 對設計工程師誰想使用激光在一個微型的過程,這兩個主要特點是需要考慮波長和脈沖寬度。發(fā)出的光的波長激光在很大程度上決定了微加工過程的質量。當光從一個激光遇到材料,光這不是反映,從表面進入材料在這里被吸收或傳輸(圖1)。波長的激光光源發(fā)出的常見范圍從157納米的紫外線(UV)結束的10μm電磁頻譜在紅外(IR)地區(qū)。最常見的激光和波長他們發(fā)出如圖2所示。 大多數(shù)的材料用于醫(yī)療設備是金屬或聚合物的基礎。最有效地處理金屬熔煉;歷史上,二氧化碳激光器,它運行在一個波長的10.6μm已經被用于過程金屬設備。然而,由于金屬吸收更多的光,激光波長短,經營范圍1-μm就開始流行。最初摻釹釔鋁石榴石(釔鋁石榴石激光器獲得大量的使用,但最近1-μm波長光纖激光器,這么叫是因為光纖傳輸激光光束也充當增益介質,幾乎壟斷了市場的金屬切削。 圖1:吸收的光在一個材料 聚合物可以處理融化,但最有效地處理直接斷了原子間債券,維系鐵鏈。這減少了熱負荷進材料,從而大大提高了過程的結果。理想情況下,單個光子的能量將會強大到足以打破單個原子債券。鑒于光子能量的波長成反比,它遵守低波長強債券,可以打破。氟聚合物材料是一個很好的例子,很難機沒有低波長。因為他們的高鍵能,一個準分子激光操作在193海里有必要產生所需的結果。 在能力范圍內,二極管泵浦的固體激光器(固體激光泵浦)隔纖維激光和準分子激光和,因此,可用于機廣泛的材料。雖然他們從來沒有給高吞吐量的纖維為基礎過程或質量的融化削減在含氟聚合物交付193 nm準分子,它們可以產生優(yōu)秀的結果如上圖所示在本文的開始頁。 為什么脈沖寬度問題 所有的激光加熱材料在加工過程中,沒有所謂的冷激光過程。金屬必須融化,這意味著溫度至少1500 K是必需的。聚合物加工通過分解原子間債券,導致單個原子與高動能。這個動能可以沉淀為熱到高分子材料。熱破壞的面積在大塊襯底被稱為熱影響區(qū)(HAZ)。 圖2。激光波長、激光加工技術匹配他們的來源。 激光是熱源和脈沖激光的熱量積聚在脈沖和減少后迅速完成脈搏。因此,一個方法讓HAZ降到最低是激光的脈沖寬度盡可能短。圖3顯示了脈沖寬度為一些不同的激光源。因為金屬加工主要是由熱,長脈沖寬度是必需的。其他材料如聚合物,它們反映強烈,熱,需要較短的脈沖,通常在納秒范圍。 激光加工方法 激光加工技術的范圍被匹配到特定的激光源為便于參考圖2。不同的激光源更適合不同的處理方法,這也決定了材料,可以加工。對于介入產品,如冠狀動脈支架和相關交付設備,不銹鋼歷來是材料的選擇。在過去的十年里其他貴金屬如金,合金如鎳鈦諾已經成為受歡迎的,因為他們的特定的機械性能。 熔化切割。金屬需要融化,這種技術稱為熔切是最常見的方法,激光微加工這種類型的醫(yī)療設備。在這個過程中,氣體是美聯(lián)儲與激光束同軸到材料的表面。氣體輔助有很多用途。首先,它可以用來控制切削過程;例如,使用氧氣的速度增加不銹鋼切割和氬防止氧化鎳鈦諾。第二,它可以減少建立碎片吹融化的渣滓遠離部分。第三,它可以冷卻部分和減少整個熱影響區(qū)。 掩模投影。聚合物材料,它要求,利用準分子激光的一個過程,即一個特定掩模投影形狀是由激光聚焦成像部件表面的加工和特性。流體訪問端口導管和洞插子的過濾dev 圖3:脈沖寬度不同的激光源。 技術,如氣體輔助融合切割和準分子掩模投影已經扮演了重要的角色在發(fā)展現(xiàn)有的醫(yī)療設備。然而,作為新一代的激光源達到成熟和開放范圍的材料,新方法的設計師擴展激光微加工技術正在被開發(fā)來增加功能的設備以及降低制造成本。 遠程激光加工 在熔化切割和準分子加工光束是靜止和移動的部分。一個計算機輔助設計文件反饋到控制系統(tǒng),它將分階段在激光光束來實現(xiàn)預期的削減形狀。高質量的階段限制的速度部分可以移動和昂貴的控制系統(tǒng)是必要的,以確保減少部分的質量。 遠程激光加工 在熔化切割和準分子加工光束是靜止和移動的部分。一個計算機輔助設計文件反饋到控制系統(tǒng),它將分階段在激光光束來實現(xiàn)預期的削減形狀。高質量的階段限制的速度部分可以移動和昂貴的控制系統(tǒng)是必要的,以確保減少部分的質量。 圖4:聚合物和金屬零件加工通過遠程切割。 遠程激光加工技術,激光光束移動在一個靜止的部分。通過使用低質量轉向鏡子,可以將激光光束的速度高達10米/秒,沒有任何損失在位置精度。歷史上,遠程激光加工用電流計是利用削減形狀在平板材料?，F(xiàn)在已開發(fā)出一種技術,允許遠程處理上使用管裝置生產特性如高度靈活的、相互關聯(lián)的關節(jié)如圖4。短脈沖微微和飛秒系統(tǒng)適合遠程切割,該技術還可以用于二極管泵浦,纖維甚至二氧化碳激光加工。 離軸切削 標準管切割系統(tǒng)是建立翻譯和旋轉部分根據(jù)激光和通常限于兩個軸。這限制了設計的設備,因為激光總是削減在軸向中心管。添加第三個軸允許部分離開中心管和離軸激光切割是可能的 離軸切削允許的細微差異減少獲取配置文件和這些打開新的醫(yī)療設備設計的可能性。圖5顯示了一個示例的一個裝置,最大彎曲角度增加了離軸切割。雖然四軸已經一個共同的特點在控制系統(tǒng)多年,直到最近,這個技術已經獲得醫(yī)療器械行業(yè)的興趣。 雖然離軸切削是兼容的 圖5:減少配置文件和離軸的切割,離軸部分的一個例子。這里顯示的設備是與許可復制這種夢想公司,荷蘭。 實時部分對齊 對于熔切,重要的是要準確地控制激光光束的位置表面的部分。設備比如支架,特征尺寸精度在很大程度上取決于機械階段和空間變異的管材。機械定位階段的成本大大增加點位精度和重復性提高階段。高精度階段用于傳統(tǒng)支架切割操作可以花費大約50000美元。 提供改進的定位精度較低成本、實時定位系統(tǒng)已經開發(fā)的一部分,它替代了昂貴的階段與低成本的計算能力。一個光學的基礎系統(tǒng)是用來跟蹤部分的位置相對于激光光束和提供反饋控制系統(tǒng)來補償任何位置錯誤。 未來增長 雖然金屬,如不銹鋼目前占很大一部分醫(yī)療設備市場,未來的增長在于更多的難加工材料,如專業(yè)聚合物和金屬合金。傳統(tǒng)的激光加工技術不具備處理這些材料在24/7生產環(huán)境的新方法是需要的。 結合技術,如遠程處理和實時定位讓下一代要處理的材料。一個應用程序的組合方法是聚合物支架的加工設備,這需要一個高精確度沒有任何減少的質量。聚合物支架的一個例子,它是由一個Blueacre加工技術生產工具,如圖6。與外部直徑1毫米和支柱寬度小于50μm,這些設備是一個很好的示范所能達到的使用這些新技術。 跟專家 激光微加工是一個復雜的領域,它是很重要的,從專家在此領域獲得更全面的了解它的好處和新技術可以實現(xiàn)在符合成本效益的方式。討論應該開始在發(fā)展的早 圖6:聚合物支架加工使用遠程處理和實時定位系統(tǒng)。 期階段,設備如何與不同材料的激光將和潛在的替代品,是簡單和廉價過程從而減少設備的花費和增加利潤。 5 Advances in Laser-Based Micromachining 遼寧石油化工大學順滑能源學院 New micromachining techniques have been developed that provide greater accuracy in the production of metal and polymer devices such as stents. Wavelength and materials For the design engineer who wants to use lasers in a micromanufacturing process, the two main characteristics to consider are wavelength and pulse width. The wavelength of light emitted by a laser determines to a large extent the quality of the micromachining process. When light from a laser encounters a material, the light that is not reflected from the surface enters the material where it is absorbed or transmitted (Figure 1). The wavelengths emitted by common laser sources range from 157 nm in the ultraviolet (UV) end of the electromagnetic spectrum to 10 μm in the infrared (IR) region. The most common lasers and the wavelengths they emit are shown in Figure 2. ? The majority of materials employed for medical devices are metal or polymer based. Metals are most efficiently processed by melting; historically, CO2 lasers, which operate at a wavelength of 10.6 μm, have been used to process metal-based devices. However, because metals absorb more light at shorter wavelengths, lasers that operate in the 1-μm range have become more prevalent. Initially YAG (yttrium aluminium garnet) lasers obtained a lot of usage, but more recently?1-μm wavelength fibre lasers, so called because the optical fibre that transmits the laser beam also acts as the gain medium, have almost monopolised the metal cutting market. Figure 1: Absorption of light in a material. ? Polymers can be processed by melting, but are most efficiently processed by direct breaking of the interatomic bonds that hold together the chains. This reduces the heat load into the material, which greatly improves process results. Ideally, the energy of a single photon will be strong enough to break an individual atomic bond. Given that the photon energy is inversely proportional to the wavelength, it follows that the lower the wavelength, the stronger the bonds that can be broken. Fluoropolymers are a good example of materials that are hard to machine without a low wavelength. Because of their high bond energy, an excimer laser operating at 193 nm is necessary to produce the required results. ? In the capability range, diode pumped solid state (DPSS) lasers lie between fibre lasers and excimer lasers and, as such, can be used to machine a wide range of materials. Although they never give the high throughput of a fibre-based melt process or the quality of cut in a fluoropolymer delivered by a 193-nm excimer, they can produce excellent results as shown in the image on the opening page of this article. ? Why pulse width matters All lasers heat up material during machining; there is no such thing as a cold laser process. Metals must be melted, which means temperatures of at least 1500 K are required. Polymers are machined by breaking the interatomic bonds, which leads to individual atoms with high kinetic energy. This kinetic energy can be deposited as heat into the polymer material. The area of heat damage in the bulk substrate is referred to as the heated affected zone (HAZ). ? Figure 2. Laser wavelengths and laser processing techniques matched to their sources. The laser is the heat source and for a pulsed laser the heat builds up during the pulse and decreases quickly after the pulse is finished. Therefore, one way to keep the HAZ to a minimum is to have the pulse width of the laser as short as possible. Figure 3 shows the pulse widths for a number of different laser sources. Because metals are machined primarily by heat, long pulse widths are required. Other materials such as polymers, which react badly to heat, require shorter pulses, usually in the nanosecond range. ? Laser processing methods The range of laser processing techniques are matched to particular laser sources for ease of reference in Figure 2. Different laser sources are more suited for different processing methods and this also determines the materials that can be processed. For interventional products such as coronary stents and associated delivery devices, stainless steel has historically been the material of choice. In the past decade other precious metals such as gold, and alloys such as nitinol have become popular because of their particular mechanical properties. ? Fusion cutting. Metals require melting, and a technique known as fusion cutting is the most common method of laser micromachining this type of medical device. In this process, gas is fed co-axially with the laser beam onto the surface of the material. The gas assist has a number of uses. First, it can be used to control the cutting process; for example, using oxygen to increase the speed of?stainless steel cutting and argon to prevent the oxidisation of nitinol. Second, it can reduce the build up of debris by blowing the melted dross away from the part. Third, it can cool the part and reduce the overall HAZ. ? Mask projection. Polymer materials, which require excimer lasers, have utilised a process of mask projection, whereby a particular shape is imaged by the laser onto the surface of the part and the feature machined. Fluid access ports for catheters and holes in embolic filtration devices are commonly machined this way. Although suitable for polymer processing, excimer lasers are expensive to run and require frequent servicing. The method in which the pattern is mask projected onto the device also limits the thickness of the materials that can be processed, which can lead to constraints for device designers. ? Figure 3: The pulse widths of different laser sources. Techniques such as gas-assisted fusion cutting and excimer mask projection have played an important role in the development of existing medical devices. However, as the next generation of laser sources reaches maturity and the range of materials open to designers extends, new methods of laser micromachining are being developed to increase the functionality of devices as well as lower the cost of manufacturing. ? Remote laser processing In fusion cutting and excimer processing the beam is stationary and the part is moved. A computer-aided design file is fed to the control system, which moves in stages under the laser beam to achieve the desired cut shape. The high mass of the stages limits how fast the part can move and expensive control systems are necessary to ensure the quality of the cut part. ? Figure 4: Polymer and metal parts machined by remote cutting. Remote laser processing is a technique whereby the laser beam is moved over a stationary part. By using low mass steering mirrors, it is possible to move the laser beam at speeds up to 10 m/s, without any loss in positional accuracy. Historically, remote laser processing with galvanometers was utilised to cut shapes in flat sheet materials. Now a technique has been developed that allows remote processing to be used on tube devices to produce features such as the highly flexible, interlinked joints shown in Figure 4. Short-pulse pico- and femto-second systems are suitable for remote cutting; the technique can also be adapted for diode pumped, fibre and even CO2 laser processing. ? Off-axis cutting Standard tube cutting systems are set up to translate and rotate the part under the laser and are usually limited to two axes. This restricts the design of devices because the laser is always cutting on axis towards the centre of the tube. The addition of a third axis allows the part to move away from the centre of the tube and off-axis laser cutting is possible ? Off-axis cutting allows subtle differences in the cut profile to be obtained and these open up new design possibilities for medical devices. Figure 5 shows an example of a device, where the maximum bending angle has been increased by off-axis cutting. Although up to four axes have been a common feature in control systems for many years, it is only recently that this technique has gained interest in the medical device sector. ? Although off-axis cutting is compatible with standard fusion cutting machines and only minor upgrades are necessary to bring the extra axis into use, it is highly suitable for remote processing using a scanning galvanometer, where the mirrors can move the beam off-axis very quickly and without the need for an additional stage. ? Real-time part alignment Figure 5: Cut profiles of on- and off-axis cutting, with an example of an off-axis part. The device shown here is reproduced with the kind permission of DEAM Corp., Netherlands. For fusion cutting, it is important to accurately control the position of the laser beam on the surface of the part. For devices such as stents, feature sizes are largely determined by the accuracy of mechanical stages and the dimensional variation in the tube stock. The cost of mechanical positioning stages increases substantially as stage positional accuracy and repeatability improve. High precision stages used for traditional stent cutting operations can cost approximately US$50,000. ? To provide improved positional accuracy at a lower cost, a real-time part alignment system has been developed, which replaces expensive stages with lower cost computing power. An optical-based system is used to track the position of the part relative to the laser beam and provide feedback to the control system to compensate for any positional errors. ? Future growth Although metals such as stainless steel currently make up a large part of the medical device market, future growth lies in the more difficult to machine materials such as speciality polymers and metal alloys. Traditional laser machining technology is not equipped to process these materials in a 24/7 production environment—new methods are needed. ? Figure 6: Polymer stents machined using remote processing and a real-time alignment system. Combining techniques such as remote processing and real-time alignment allow the next generation of materials to be processed. One application of this combined approach is the machining of polymer stent devices, which require a high degree of accuracy without any reduction in quality. An example of a polymer stent, which was machined by a Blueacre Technology production tool, is shown in Figure 6. With an outside diameter of 1 mm and strut widths less than 50 μm, these devices are a good demonstration of what can be achieved using these new techniques. ? Talk to experts Laser micromachining is a complex area and it is important to obtain from experts in this field a full understanding of its benefits and how new techniques can be implemented in cost-effective ways. Discussions should start at the early stages of device development on how the laser will interact with different materials and the potential alternatives that are simpler and cheaper to process to thereby reduce the cost of the device and increase profit margins.? 7 畢 業(yè) 論 文 題目：墻板加工機床總體及夾具設計 系 別 ： 機械工程系 專 業(yè) ： 機械設計制造及其自動化 班 級 ： 姓 名 ： 成 績 ： 指 導 教 師 ： 遼寧石油化工大學順華能源學院 2013年6月4日 畢業(yè)設計獨創(chuàng)性聲明 本人所呈交的畢業(yè)設計，是在導師的指導下，獨立進行研究所取得的成果。除文中已經注明引用的內容外，本論文不含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫的作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中標明。 本聲明的法律后果由本人承擔。 論文作者（簽名）： 2013年 6月 4 日 畢業(yè)設計使用授權聲明 本人愿意按照學校要求提交畢業(yè)設計的印刷本和電子版，同意學校保存畢業(yè)設計的印刷本和電子版，或采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；同意學校在不以營利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務系統(tǒng)，公布設計的部分或全部內容，允許他人依法合理使用。 論文作者（簽名）： 2013年 6 月4日 摘要： 機械加工是一種用加工機械對工件的外形尺寸或性能進行改變的過程。按被加工的工件處于的溫度狀態(tài)﹐分為冷加工和熱加工。一般在常溫下加工，并且不引起工件的化學或物相變化﹐稱冷加工。一般在高于或低于常溫狀態(tài)的加工﹐會引起工件的化學或物相變化﹐稱熱加工。冷加工按加工方式的差別可分為切削加工和壓力加工。熱加工常見有熱處理﹐煅造﹐鑄造和焊接。 Machining is a kind of used machinery for the appearance of workpiece dimension or performance change process. According to the processed workpiece in the temperature of the condition, divided into cold and hot working. General processing at room temperature, and does not cause the chemical and phase change of workpiece, says cold work. General processing in higher or lower than the normal temperature condition, can cause artifacts of chemical or physical phase change, say hot working. Cold work according to the difference of processing methods can be divided into cutting machining and pressure. Hot working common heat treatment, forging, casting and welding. 目錄 1 引言··········································1 2 機床用途及設計數(shù)據(jù)····························3 2.1機床用途··································3 2.2設計數(shù)據(jù)··································3 3 總體設計······································5 3.1工件研究及查詢資料························5 3.2設計方案··································7 3.3設計計算··································7 3.4組合機床各部分選取························9 3.5 機床的總體布局···························10 3.6 “三圖一卡”的制定·······················11 4 夾具設計·····································16 4.1 機床夾具·································16 4.2 方案擬定·································17 4.3 夾具的受力計算···························20 4.4 夾具的主要零件設計及選用·················21 5 結束語·······································25 6 致謝·········································26 7參考文獻······································27 8 1引言 組合機床是以通用部件為基礎，配以按工件特定外形和加工工藝設計的專用部件和夾具，組成的半自動或自動專用機床。它一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式，生產效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經標準化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設計和制造周期。因此，組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產中得到廣泛應用，并可用以組成自動生產線。 組合機床一般用于加工箱體類或非凡外形的零件。加工時，工件一般不旋轉，由刀具的旋轉運動和刀具與工件的相對進給運動，來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機床采用車削頭夾持工件使之旋轉，由刀具作進給運動，也可實現(xiàn)某些回轉體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。 專用機床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機床中某些部件因重復使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產生了組合機床。 為了使組合機床能在中小批量生產中得到應用，往往需要應用成組技術，把結構和工藝相似的零件集中在一臺組合機床上加工，以提高機床的利用率。這類機床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機床和轉塔式組合機床。 我國的機械工業(yè)正朝著“三化”的方向發(fā)展，這為組合機床的利 2 用開辟了廣闊的前景。組合機床也必將在長期生產實踐中不斷的得以完善，在專業(yè)化生產中充分發(fā)揮它的作用。 由于設計者所掌握的知識有限，又缺乏設計經驗，本次設計難免有不妥和誤漏之處，懇請各位老師給予批評指正，以便在實際工作中加以改正。 關鍵詞：組合機床，專用機床，“三化” 2 機床用途及設計數(shù)據(jù) 2.1 機床用途：加工電葫蘆墻板孔 2.2 設計數(shù)據(jù)： 年產量 30000件 工作制度 二班制 按每班6小時 每年工作300天計 加工內容 鉆削墻板上4個Ф25的孔（精度要求不同 工件材料 Q235 其他數(shù)據(jù) 見下零件圖 被加工零件 3總體設計 3.1工件研究及查詢資料 （1） 查《金屬切屑手冊》得 材料 Q235 切屑速度V 24m/s 進給量f 0.32mm/r 背吃刀量 12.5mm 硬度HB 36-40HRC 抗拉強度 375Mpa 注：進給量f可根據(jù)情況調小，故取f=0.1mm/r以防止機床一年中的閑置時間過長 （2） 查《現(xiàn)代實用機床設計手冊》得 組合機床功率傳遞效率為 75%-85% （3） 查《機床夾具設計手冊》得 ①鉆削切削力的計算方式 工件材料 結構鋼 加工方式 鉆 擴鉆 刀具材料 高速鋼 切削扭矩計算公式 切削力計算公式 ②鉸刀切削力的計算公式 工件材料 結構鋼 刀具材料 硬質合金 加工方式 擴孔 計算 公式 切削力 背向力 進給力 M----切削扭矩（N*M） D----鉆頭直徑 ---切削層的深度（mm) 對于擴鉆=0.5（D-d) d----擴孔前的的孔徑(mm) F----軸向切削力（N) f----每一轉進給量(mm) ----修正系數(shù) 結構鋼 3.2設計方案 有被加工的零件的零件圖可知，零件需要加工出4個孔，而且上面的兩個孔的粗糙度比下面兩個空的粗糙度高，所以不能夠使用四根鉆頭同時加工出四個孔，故我選擇雙向進給的加工方式。先鉆出兩個小的孔，在加工出零件所要求的孔。 我選取D=24mm高速鉆頭兩個在右主軸箱的上側，D=18mm高速鉆頭兩個在右主軸箱的下側，D=25mm鉸刀在左主軸箱上側，D=25mm高速鉆頭在左主軸箱下側。 3.3設計計算 （1）運動計算 （2）右側功率計算 ① D=24mm鉆頭 ② D=18mm鉆頭 ③右側總功率計算 選取傳遞效率為0.75，則 （3) 左側功率計算 ① D=25mm鉆頭 ② D=25mm鉸刀 ③左側總功 取傳遞效率為0.75，則 3.4組合機床各部分選取 （1）動力箱選取： 經計算，右側加工所需的總功率為2.4kw。為滿足使用要,查 附表1 選取TD40A-3.0kw型號動力箱。左側所需功率為0.584kw，選取TD25A-0.8kw型號動力箱。 （2）液壓動力滑臺選取 以動力箱的大小形狀為參考，查 附表2 選取右側液壓動力滑臺為 HY40A-Ⅰ 型。選取左側液壓動力滑臺為 HY25A-Ⅰ 型。 （3）滑臺側底座選取 因為滑臺側底座為標準件，結合液壓動力滑臺，選取名義尺 為400的液壓側底座為右側側底座，名義尺寸為250的液壓側底座為左側的側底座。 （4）中間底座選取 中間底座同樣為國家標準，結合側底座，為滿足使用要求計人體條件，選取長800，寬500，高630.的中間底座。 3.5 機床的總體布局 （1） 加工一般通孔的工作循環(huán) 該機床的動力頭從初始位置起，通過液壓系統(tǒng)和電器操縱系統(tǒng)，即可實現(xiàn)快進—工進—快退—原位停止的循環(huán)。其工作循環(huán)圖如圖3所示： 快退 快進 工進 + 工作循環(huán)圖 過程為：動力頭起動后快進一段距離，當擋鐵碰到行程開關后，通過液壓系統(tǒng)由快進自動轉為工作進給，動力頭以慢速完成加工循環(huán)，當擋鐵壓下終點處的形成開關后，動力頭立即變?yōu)榭焖偻嘶?，到原位后擋鐵壓下原位行程開關，動力頭立即停止，并發(fā)給機床必要的互鎖信號。 （2）機床的運動分配 A．主運動 由主電機提供動力，經變速箱變速后將動力傳給主軸箱通過萬向聯(lián)軸節(jié)使主軸旋轉。 變速箱是由主箱體和后蓋所組成。主軸轉速級數(shù)的變化是靠交換齒輪來實現(xiàn)的。這種變速機構的構造最簡單。 B． 進給運動 油泵電機帶動油泵提供高壓油，通過進給油缸推動滑臺，實現(xiàn)快進，工進，快退，完成進給運動。同時通過夾緊油缸使夾具動作來夾壓工件。進給油缸和夾緊油缸都通過各自的電氣開關來控制。 3.6 “三圖一卡”的制定 （1)機床尺寸聯(lián)系圖 機床尺寸聯(lián)系圖是反映機床各個部分的尺寸和位置關系的圖 機床尺寸聯(lián)系圖 （2）加工工序圖 加工工序圖是反映被加工零件的加工部位的圖 加工工序圖 （3）加工示意圖 加工示意圖是根據(jù)生產率要求和工序圖的要求而擬訂的機床工藝方案。它是刀具、輔具的布置圖，是組合機床部件設計的重要依據(jù)，是機床布局和機床性能的原始要求，也是機床試車前對刀和調整機床的技術資料。 左側和右側加工示意圖 （4）生產率計算卡 ① 理想生產率Q ② 實際生產率 工步名稱 時間（min) 裝工件 2 工件夾緊 0.3 右動力箱快進 0.08 右動力箱Ⅰ工進 1.21 右動力箱Ⅱ工進 0.3 右動力箱快退 0.1 左動力箱快進 0.08 左動力箱Ⅰ工進 1.21 左動力箱Ⅱ工進 0.3 左動力箱快退 0.1 松開工件 0.3 卸工件 2 ③ 機床負荷率 本機床加工速度相對較慢，這樣可以是機床在較長的時間內 處于工作狀態(tài)，以此來避免機床的老化。 4 夾具設計 4.1 機床夾具 機械制造過程中用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測的裝置。又稱卡具。從廣義上說，在工藝過程中的任何工序，用來迅速、方便、安全地安裝工件的裝置，都可稱為夾具。例如焊接夾具、檢驗夾具、裝配夾具、機床夾具等。其中機床夾具最為常見，常簡稱為夾具 。在機床上加工工件時，為使工件的表面能達到圖紙規(guī)定的尺寸、幾何形狀以及與其他表面的相互位置精度等技術要求 ，加工前必須將工件裝好（定位）、夾牢（夾緊）。夾具通常由定位元件（確定工件在夾具中的正確位置）、夾緊裝置 、對刀引導元件(確定刀具與工件的相對位置或導引刀具方向)、分度裝置（使工件在一次安裝中能完成數(shù)個工位的加工，有回轉分度裝置和直線移動分度裝置兩類）、連接元件以及夾具體（夾具底座）等組成。 4.2 方案擬定 （1）定位方案： 被加工零件 如圖所示，被加工零件的中心有一個大圓孔，被加工零件需要在機床上加工出四個孔，被加工的四個孔之間的間距和位置是固定，所以該零件需要固定全部的六個自由度。為了固定六個自由度，可以采用一面一銷定位方式。用一個銷位于零件的大圓孔內。這樣就定位了零件的三個移動自由度，兩個轉動自由度，只差一個轉動自由度沒有定位了，為了是零件在夾具上拆卸方便，采用在零件的底部位置設定一個定位銷，使零件轉動到指定位置時，零件的位置被完全確定。 定位件 （2）夾緊方案 夾具的夾緊方法有很多，但現(xiàn)代夾具大多采用液壓的方式夾緊，這樣更方便實現(xiàn)生產與加工的自動化或半自動化，可以大大的提高生產效率和節(jié)省人力。 因為該零件是應用在雙面進給的組合機床上，因我將提供夾緊力的液壓缸安放在定位件的下方，采用杠桿原理來夾緊被加工零件。 夾具裝配圖 4.3 夾具的受力計算 （1）右動力頭Ф24mm鉆頭受力： （2）右動力頭Ф18mm鉆頭受力： （3）左動力頭Ф25mm鉆頭受力： （4）左動力頭Ф25mm鉸刀受力: (5)總受力; 4.4 夾具的主要零件設計及選用 （1）定位件的強度計算 公式： 則: 因此： 材料 45鋼 故45鋼合用 (2)液壓缸的驗算 因為只有在左動力頭進給的時候，液壓缸才承受力，因此，只需要在計算中代入左動力頭加工時所施加的力。 夾緊力計算： 1.5 1.0 1.0 1.0 1.3 1.0 1.0 液壓缸參數(shù) 缸徑(mm) 63 活塞桿徑（mm) 30 油缸（MPa) 13.6 作用了（N) 36456 故液壓缸合用 (3) 壓桿 壓桿在夾具中起到了關鍵的作用，它與液壓缸的活塞桿連接，并與缸體的上部通過銷連接在一起而構成一個連桿機構，從而是液壓缸中的活塞運動轉換為壓緊工件的運動，也是液壓缸內的壓力轉換為壓緊工件的壓力實現(xiàn)對工件的夾緊。 （4） 銷、螺釘、螺栓以及其他部件 在夾具中，存在一些小的部件，但是有非常重要，而如果對它們進行設計將耗費大量的時間和精力，因此對于這些部件，我們通常采取選用標準的物件，以此來節(jié)約時間和設計成本。 5 結束語 組合機床是一種高效率機床，有特定的使用條件，并不是在任何情況下都能收到良好的經濟效果，但是組合機床本身有許多是采用的標準件進行組裝而成的，因此也具有非常強的經濟性和實用性。 本次設計的機床主要是對墻板的四個孔進行加工，零件采用一面一銷的定位方式，液壓夾緊，對墻板的四個螺栓孔進行兩次加工，因為各孔的加工精度要求不同，為了提高工作效率，減少工人的勞動強度，采取了雙向進給的加工方式。同時在設計過程中大部分選用了標準件和通用部件，從而進一步減少了制造成本，從而增加了經濟效益，同時也使得維修更加方便。 本機床還存在一些問題，機床只能加工特定的零件，一旦加工零件發(fā)生變化，則該機床就需要重新設計，重新選擇基本部件。對實行機械加工中機床的通用性上的表現(xiàn)明顯不足。 6．致謝 在這里我要向所有在這次畢業(yè)設計過程中幫助過我的人表示衷心的感謝。 首先，我特別感謝的就是我的導師。他在整個設計期間給予了我殷切關懷和諄諄教誨。老師深厚的理論功底，嚴謹?shù)难芯繎B(tài)度，一絲不茍的工作作風，敏銳的洞察力使我受益終身。在此，我表示我最衷心的感謝和崇高的敬意。如果沒有他的鼓勵和幫助，這次畢業(yè)設計將會很難順利完成；如果沒有他的耐心指導，畢業(yè)設計過程中的遇到的困難和問題也將很難解決。趙教授在這次畢業(yè)設計中起到了關鍵性的作用，我要在這里再次向他表示衷心的感謝。 我還要感謝在這四年里教過我的所有老師。他們在我在大學學習這四年中給了我很大的幫助，并傳授了我很多知識，這些知識是我一生都將受益的，我向他們真誠的說聲：謝謝！ 我也要感謝我的同學們，感謝他們在這次設計中對我的幫助，本次設計中遇到的有些問題也是他們幫助我一起解決的。 我要向我引用的參考文獻的作者表示感謝，許多重要的公式都是來自參考文獻，他們的前期工作正是我現(xiàn)在設計完成的基礎。 我還要向我的家人，朋友表示感謝，感謝他們在這次設計中對我的支持，理解和幫助。 最后，謹向百忙中抽出時間來參加我的論文答辯的各位專家、老師和 學者，表示我最衷心的感謝。 7參考文獻 （1) 張耀宸．機械加工工藝設計手冊[M]．北京：航空工業(yè)出版社，1987．12 (2) 大連組合機床研究所．組合機床設計參考圖冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1975 (3) 大連組合機床研究所．組合機床設計（機械部分）[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1975 (4) 沈陽工業(yè)大學，大連鐵道學院，吉林工學院．組合機床設計[M]．上海：上海科學技術出1985 (5) 第一機械工業(yè)部．金屬切削機床產品樣本[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1978 (6) 吉林工業(yè)大學，吉林工學院，東北工學院．金屬切削機床設計（下冊）[M]．上海：上?？茖W技術出版社，1980．2 (7) 上海柴油機廠工藝設備研究所．金屬切削機床夾具設計手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1984 (8) 李洪，蔡群禮．機床設計指導書[M]．沈陽：東北工學院．1982 (9) 孫志禮，冷興聚，魏延剛，曾海泉．機械設計[M]．沈陽：東北大學出版社．2003．3 (10) 許鎮(zhèn)宇，邱宣懷．機械零件[M]．北京：高等教育出版社．1981 (11) 東北工學院．機械零件設計手冊(第二版上冊)[M]．北京：冶金工業(yè)出版社．1980．11 (12) 鞏云鵬，田萬錄，張祖立，黃秋波.機械設計課程設計[M].沈陽：東北大學出版社，2000.12 (13)彭林中，張宏.機械切削工藝參數(shù)數(shù)查手冊 (14) T.Y. Chenetal. International Journal of Machine Tools & Manufacture . 1999 右動力頭 TD40A 右液壓滑臺 HY40A 右側底座 GB3668.6-83 左動力頭 TD25A 左液壓滑臺 HY25A 左側底座 GB3668.6-83 中間底座 GB3668.7-83 定位件 45鋼 壓桿 45鋼 螺栓 GB5785-86 墊圈 GB93-87 螺母 GB6171-86 液壓缸體 45鋼 插銷 GB117-86 法蘭盤 HT20-40 定位銷 GB117-86 活塞桿 45鋼 螺釘 GB70-85 32