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正文內(nèi)容

托輥鏜削及其組合機床的設(shè)計(編輯修改稿)

2024-10-02 12:27 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 機床的結(jié)構(gòu)方案。 5. 其他因素 11 被加工零件的大小加工部位形狀等在很大程度上決定了機床的配置型式。一般來說, 機床的配置型式主要有臥式和立式兩種。臥式組合機床床身由滑座、側(cè)底座及中間底座組合而成。其優(yōu)點是加工和裝配工藝性好,無漏油現(xiàn)象;同時,安裝、調(diào)試與運輸也都比較方便; 而且,機床重心較低,有利于減小振動。其缺點是削弱了床身的剛性,占地面積大。 臥式機床大多數(shù)用來加工孔中心線與定位基準面平行又需要由一面或幾面同時加工的零件,一些在立式機床上安裝不方便或者受到高度限制的細長工件也宜采用臥式機床加工, 立式組合機床床身由滑座、立柱及立柱底座 組成。 其優(yōu)點是占地面積小,自由度大,操作方便。其缺點是機床重心高,振動大。 立式 機床適用于加工定位基準是水平的,而加工的部位垂直于定位基準的工件。 此外,由于此次加工的工件托輥長度較大, 從裝夾的角度來看,臥式平放比較方便,也減輕了工人的勞動強度。 考慮托輥管體加工精度要求 低,同時滿足不同的管體長度,設(shè)計機床時選擇有移動夾具的組合機床, 每個管體的同軸度要求也高,因此采用兩個多軸箱從管體兩側(cè)同時鏜削。 12 3 “三圖一卡”的編制 編制“三圖一卡”的工作 內(nèi)容包括:繪制 被 加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖 ,編制生產(chǎn)率計算卡 。 “三圖一卡”是組合機床總體方案的具體體現(xiàn)。 被加工零件工序圖 加工示意圖是組合機床設(shè)計的重要圖紙之一,在機床總體設(shè)計中占有重要地位。它是設(shè)置刀具、夾具、主軸箱以及選擇動力部件的主要資料,同時也是調(diào)整機床和刀具的依據(jù)。它要反應(yīng)機床加工過程和加工方法,并決定浮動夾頭或接桿的尺寸,鏜桿工作間的聯(lián)系尺寸等。根據(jù)機床的生產(chǎn)率及刀具的特點,合理地選擇切削用量,決定動力頭的工作循環(huán)。 加工示意圖要繪制出工件加工部位的圖形。在軸數(shù)多時,必須在孔旁邊標上號碼,以便于設(shè)計和調(diào)整機床。還要考慮一些特殊要求(如工件抬起、主軸定位、危險區(qū)),決定動力頭的工作循環(huán)及行程。最后,選擇切削用量及附加必要的說明。 被加工零件工序圖是 根據(jù)選定的工藝方案,表明零件形狀、尺寸、硬度以及在所設(shè)計的組合機床上完成的工藝內(nèi)容和所采用的定位基準、夾壓點的圖樣。它是組合機床設(shè)計的主要依據(jù),也是制造、驗收和調(diào)整機床的重要技術(shù)條件。 被加工零件工序圖上應(yīng)標注的內(nèi)容 ① 加工零件的形狀、主要輪廓尺寸和本機床要加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形位精度等技術(shù)要求,以及對上道工序的技術(shù)要求等。 ② 本工序所選定的定位基準、夾緊部位及夾緊方向。 ③ 加工時如需要中間向?qū)В瑧?yīng)表示出工件與中間向?qū)чg有關(guān)部位的結(jié)構(gòu)和尺寸,以便檢查工件、夾具、刀具之間是否相互干涉。 ④ 被加工零件的名稱、編號、材料、硬度及被加工部位的加工余量等。 13 繪制被加工零件工序圖的一些規(guī)定 1) 工序的加工部位用粗實線繪制,其余部位用 細實線繪制。定位基準 、 夾緊部位 、 夾緊方向等需用符號表示; 工序保證的尺寸 、 角度等,均在尺寸下用橫縣標出 。 2) 加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基準算起。 但 有時也可 將工件某一主要孔的位置尺寸從定位基準算起,其余各孔的位置尺寸再從該孔算起。當定位基準與 設(shè)計基準不重合時,要進行換算。位置尺寸的公差不對稱時,要換算成對稱公差尺寸 ,如尺寸 10。 177。 3)注明零件對機床加工提出的某些特殊要求,如對 精鏜孔機床 應(yīng) 注明是否允許留有退刀痕跡 。 4)對 簡單的零件 ,可直接在零件圖上作必要的說明,而不必另行繪制被加工零件工序圖,如銑削組合機床和單軸 鏜孔組合機床 等 。 其余 圖 托輥零件的工序圖 14 加工示意圖 加工示意圖是被加工零件工藝方案在圖樣上的反映,表示被加工零件在機床上的加工過程,刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對位置關(guān)系,機床的工作行程及工作循環(huán)等。加工示意圖是刀具、夾具、多軸箱、電氣和液壓系統(tǒng)設(shè)計選擇動力部件的主要依據(jù),是整臺組合機床布局形式的原始要求,也是調(diào)整機床和刀具所必需的重要技術(shù)文件。 在加工示意圖上應(yīng)標注的內(nèi)容 ① 機床的加工方法,切削用量,工作循環(huán)和工作行程。 ② 工件、夾具、刀具及多軸箱之間的相對位置及其聯(lián)系尺寸。如工件端面至多軸箱端面間的距離,刀具刀尖至多軸箱端面之間的距離等。 ③ 主軸的結(jié)構(gòu)類型、尺寸及外伸長度;刀具類型、數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸;接桿(包括鏜桿)、浮動卡頭、導向裝置、攻螺紋靠模裝置的結(jié)構(gòu)尺寸;刀具與導向裝置的配合,刀具、接桿、主軸之間的聯(lián)接方式。刀具應(yīng)按加工終了位置繪制。 繪制加工示意圖之前的有關(guān)計算 加工示意圖繪制之前,應(yīng)進行刀具、導向裝置的選擇以及切削用量、轉(zhuǎn)矩、進給力、功率和有關(guān)聯(lián)系尺寸的計算。 (1) 刀具的選擇 [11] 選擇刀具 , 應(yīng)考慮 工藝要求與加工尺寸精度、工件材質(zhì)、表面粗糙度及生產(chǎn)率的 要求。只要條件允許,應(yīng)盡量選用標準刀具。為 了 提高工序集中程度或滿足精度要求,可以采用復合刀具。 孔加工刀具的長度應(yīng)保證,加工終了時刀具螺旋槽尾端與導向套之間有 30~50mm 的距離,以便于排出切屑和刀具磨損后有一定的向前調(diào)整量。在繪制加工示意圖應(yīng)注意,從刀具總長中減去刀具錐柄插入接桿孔內(nèi)的長度。 刀具在切削過程中,和工件直接接觸的切削部分要承受極大的切削力,尤其是切削刃及緊鄰的前、后刀面,長期處在切削高溫環(huán)境中工作。并且切削中的各 種不 15 均勻、不穩(wěn)定因素,還將對刀具切削部分造成不同程度的沖擊和振動。為了適應(yīng)如此繁重的切削負荷和惡劣的工作條件,刀具材料應(yīng) 具備以下 幾方面性能。 1) 足夠的硬度和耐磨性 硬度是刀具材料應(yīng)具備的基本性能。刀具硬度應(yīng)高于工件材料的硬度,常溫硬度一般須在 60HRC以上。 2) 足夠的強度和韌性 切削時刀具要承受較大的切削力、沖擊和振動,為避免崩刀和折斷,刀具材料應(yīng)具有足夠的強度和韌性。材料的強度和韌性通常用抗彎強度和沖擊值表示。 3) 較高的耐熱性和傳熱性 刀具材料的高溫硬度越高,耐熱性越好,允許的切削速度越高。刀具材料的傳熱系數(shù)大 ,有利于將切削區(qū)的熱量傳出,降低切削溫度。 4) 較好的工藝性和經(jīng)濟性 為了便于刀具加工制造,刀具材料要有良好的工藝性能,如熱軋、鍛造、焊接、熱處理和機械加工等性能。刀具材料的選用應(yīng)立足于本國資源,注意經(jīng)濟效果,力求價格低廉。 應(yīng)當指出,上述幾項性能之間可能相互矛盾。沒有一種刀具材料能具備所有性能的最佳指標,而是各有所長。所以在選擇刀具材料時應(yīng)合理選用。 目前比較常用的刀具材料為高速鋼和硬質(zhì)合金兩類。對比二者可得在硬質(zhì)合金中還有大量金屬碳化物,這些碳化物都有高熔點、高硬度、化學穩(wěn)定性好、熱穩(wěn)定性好等特點,因此硬質(zhì)合金的硬度耐磨性、耐熱性都很高,優(yōu)于高速鋼材料。在8000~1000℃ 時 能進行切削。 16 快進1 27工進23快退1 50右多軸箱端面左工作循環(huán)主軸1 、 4n = 1 4 5 r/m inv = 7 0m /m inf= 0 .4 m m /r左多軸箱端面主軸1 39。、2 39。、339。 、439。n = 1 4 5 r/m inv = 7 0m /m inf= 0 .4 m m /r主軸1 、1 39。主軸2 、2 39。主軸3 、3 39。主軸4 、4 39。快進1 27工進23快退1 50右工作循環(huán) 圖 托輥零件的加工示意圖 在 540℃ 時硬質(zhì) 合金的硬度為 78~82HRA,相當于高速鋼的常溫硬度,在 760℃時仍能保持 77~85HRA。因此硬質(zhì)合金的切削性能比高速鋼高得多,刀具耐用度可以提高幾倍到幾十倍,在耐用度相同的情況下,切削速度可以提高 4~10 倍 [11]。 所以刀具的材料選硬質(zhì)合金。 17 表 普通單刃鏜刀 表 刀具參數(shù) 刀具的 硬度 HB 背前角 側(cè)前角 徑向后角 100~350 3176。 ~ 10176。 0176。 ~ 15176。 5176。 ~ 10176。 側(cè)后角 主偏角 副偏角 2176。 ~ 3176。 90176。 15176。 普通單刃鏜刀 BxH 選取 10x10 mm , L選取 35 mm 。 考慮到工藝要求、加工尺寸精度、工件材質(zhì)、表面粗糙度以及生產(chǎn)效率要求,選擇硬質(zhì)合金鏜刀,硬度為 100— 150HBS 取 主偏角 90176。, 副偏角 15176。; 徑向前角 5176。 ,軸向前角 10176。; 徑向后角 8176。, 側(cè)后角 3176。 . ( 2)初定切削用量 [3] 1) 組合機床切削用量的選擇特點 a) 在大多數(shù)情況下 ,組合機床為多軸、多刀、多面同時加工 .因此 ,所選切削用 18 量 ,根據(jù)經(jīng)驗應(yīng)比一般萬能機床單刀加工低 30%左右 。 b) 組合機床多軸箱上所有刀具共用一個進給系統(tǒng) ,通常為標準動力滑臺 。 工作時 ,要求所有刀具每分鐘進給量相同 ,且等于動力滑臺的每分鐘進給量 。 2) 確定切削用量應(yīng)注意的問題 a) 盡量做到合理利用所有刀具 ,充分發(fā)揮其性能 .由于連接于動力部件的多軸箱上 同時工作的刀具種類不同且直徑大小不等,因此其切削用量選擇也各有 特點,如鉆孔要求切削速度高而每轉(zhuǎn)進給量小,而同一多軸箱上的刀具每分鐘進給量是同樣的 ,要使每把刀具均能有合適的切削用量使困難的 .一般情況下 ,可先按各類刀具選擇較為合理的主軸轉(zhuǎn)速和每轉(zhuǎn)進給量 ,然后進行適當調(diào)整 ,使各個刀具的每分鐘進給量相同,皆等于動力滑臺的每分鐘進給量 。 這樣 ,各類刀具都不是按最合理的切削用量而是按一個中間切削用量工作 。 假如確實需要 ,可按多數(shù)刀具選用一個統(tǒng)一的每分鐘進給量 ,對少數(shù)刀具采用附加 (增、減速 )機構(gòu),使之按各自需要的合理進給量工作,以達到合理使用刀具的目的 . b) 復合刀具切削用量的選擇 ,應(yīng)考慮刀具的使用壽命 ,進給量通常按復合刀具最小直徑選擇 ,切削速度按復合刀具的最大直徑選擇 . c) 選擇切削用量時 ,應(yīng)注意零件生產(chǎn)批量的影響 。 生產(chǎn)率要求不高時 ,就沒有必要將切削用量選得過高 ,以免降低刀具耐用度 ,對于要求生產(chǎn)率叫高的大批大量生產(chǎn)用組合機床 ,要首先保證那些耐用度 低 ,刃磨困難 ,造價高的刀具的合理切削用量 ,但需注意不能影響加工精度 ,也不能影響加工精度 ,也不能使刀具的耐用度降低 。 對于普通刀具 ,應(yīng)采取不使刀具耐用度降低的某一極限值 ,這樣可減少切削功率 。 組合機床通常要求切削用量的選擇使刀具耐用度不低于一個工作班 ,即 4h。 d) 切削用量選擇有利于多軸箱設(shè)計 。 若能做到相鄰主軸轉(zhuǎn)速接近相等 ,則應(yīng)適當降低切削速度 。 e) 選擇切削用量時 ,還必須考慮所選動力滑臺的性能 ,尤其是 當采用液壓動力滑臺時 ,所選擇的每分鐘進給量一般比動力滑臺可實現(xiàn)的最小進給量大 50%.否則 ,會由于溫度和其他原 因?qū)е逻M給量不穩(wěn)定 ,影響加工精度 ,甚至造成機床不能正常工作。 組合機床往往采用多軸、多刀、多面同時加工,且組合機床上的刀具要有足夠 19 的使用壽命,以減少頻繁換刀。因此,組合機床切削用量一般比通用機床的單刀加工要低 30%以上。 表 為組合機床上鏜孔時推薦的切削用量。 表 鏜孔的切削用量 工序 刀具材料 鋼 V(米∕分) f(毫米∕轉(zhuǎn)) 粗鏜 高速鋼 15~30 ~ 硬質(zhì)合金 50~70 ~ 半精鏜 高速鋼 15~50 ~ 硬質(zhì)合金 95~135 ~ 精鏜 硬質(zhì)合金 100~150 ~ 由上表選擇切削用量 /f mm r? , 70 / minvm? 。 由零件圖可知加工部位工序余量為 ,查得粗鏜的加工余量一般為 2mm左右,故選擇切削深度 ap=。 ( 3)確定切削轉(zhuǎn)矩、軸向切削力和切削功率 確定切削轉(zhuǎn)矩、軸向切削力和切削功率是為了分別確定主軸及其他傳動件尺寸、選擇滑臺及設(shè)計夾具、選擇主電動機(一般是選擇動力箱的驅(qū)動電動機)提供依據(jù)。 切削力的計算公式為 Fc = (60vc)nFcKFc(N) ( 31) 式中 CFc—— 工件材料和切削條件對切削力的影響系數(shù),其值為 270; xFc、 yFc、 nFc—— 分別表示背吃刀量 ap、進給量 f 、和切削速度 v對切削力的影響指數(shù),其值分別為 , , ; KFc—— 指實際加工條件和所求得經(jīng)驗公式的條件不符時,各種因素對切削力的修正系數(shù)的積。 KFc = KmF KrF KγoFKλF ( 32) 式中 KrF—— 主偏角改變時切削力的修正系數(shù),其值為 ; 20 Kγ
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