【文章內(nèi)容簡介】 堆焊機(jī)的工作效率和壽命等等。因此，軋輥堆焊機(jī)的床身具有足夠的靜態(tài)剛度和較高的剛度 /質(zhì)量比；良好的動(dòng)態(tài)性能；較小的熱變形和內(nèi)應(yīng)力；并易于加工制造，裝配等；才能滿足堆焊機(jī)對(duì)床身的要求。 床身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 堆焊機(jī)工作時(shí)，主要受到水平方向摩擦力和垂直方向重力作用，使床身在水平面和垂直面內(nèi)發(fā)生彎曲，以及 在這些分力聯(lián)合作用下的扭轉(zhuǎn)，其中，影響最大的是床身水平面內(nèi)的彎曲。因此，在床身不太長的情況下，主要應(yīng)提高床身在水平面內(nèi)的彎曲剛度。所以，在設(shè)計(jì)軋輥堆焊機(jī)床身時(shí)，采用與水平面傾斜 600 的斜面床身。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是由于在床身上無需開孔，就可以增加與底座連接的床身底面的整體性，從而可增加床身底面的剛性?；谝陨咸攸c(diǎn)使得床身抵抗來自切削力在水平和垂直面內(nèi)的分力所產(chǎn)生的彎曲變形能力，以及它們的合力產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形能力顯增強(qiáng)。從而大幅度提高了床身的抗彎和抗扭剛度。 床身截面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 床身在彎曲、扭轉(zhuǎn) 載荷作用下，床身的變形與床身的截面的抗彎慣性矩和抗扭慣性矩有關(guān)。材料、截面相同，但形狀不同的床身，截面的慣性矩相差很大。截面積相同時(shí)，采用空形截面，加大外輪廓尺寸，在工藝允許的情況下，盡可能減小壁厚，可以大大提高截面的抗彎和抗扭剛度；矩形截面的抗彎剛度高于圓形截面，但圓形截面的抗扭剛度較高；封閉截面的剛度顯著高于不封閉截面的剛度。為此，我們在設(shè)計(jì)床身截面時(shí)，綜合考慮以上因素，在滿足使用、工藝情況下，采用空心截面，加大輪廓，減小壁厚，采用全封閉的類似矩形的床身截面形式；同時(shí)，為了提高床身的抗扭剛度和床身的剛度 /重量比，在大截面內(nèi)設(shè)計(jì)一個(gè)較小的類似圓形截面，如圖 21 所示。 5 圖 21 床身截面圖 為了進(jìn)一步提高床身的抗彎、抗扭剛度和床身的剛度 /重量比，在大截面和小截面之間的橫向和縱向布置隔板，將兩個(gè)截面連接起來，如圖 21 和如圖 22 所示。 圖 22 床身俯視局部圖 堆焊機(jī)床身局部結(jié)構(gòu)的剛性也很重要，若不重視，同樣會(huì)影響床身的整體性能。為此，根據(jù)床身的受力情況，在床身的斜面下方布置了加強(qiáng)筋，如圖 23 所示。 左圖 23 床身的局部剖視 機(jī)床導(dǎo)軌的質(zhì)量在一定程度上決定了機(jī)床的加工精度、 工作能力和使用壽命。導(dǎo)軌應(yīng)滿足導(dǎo)向精度，精度保持性，低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和結(jié)構(gòu)的工藝性的要求。由于燕尾形 導(dǎo)軌制造簡單，剛度高，承載能力大，具有兩個(gè)相垂直的導(dǎo)軌面。且兩個(gè)導(dǎo)軌面的誤R20床身中心線主軸中心線 6 差不會(huì)相互影響，便于安裝。再將矩形整體傾斜 600 后，側(cè)面磨損能自動(dòng)補(bǔ)償，克服了矩形導(dǎo)軌側(cè)面磨損不能自動(dòng)補(bǔ)償?shù)娜毕荩蛊鋵?dǎo)向性更好。為此，設(shè)計(jì)出導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)來滿足機(jī)床對(duì)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的要求。 床身結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計(jì) 這類鑄件是機(jī)床的基礎(chǔ)件，其共同特點(diǎn)是輪廓尺寸較大、箱型結(jié)構(gòu)、筋多、具有導(dǎo)軌面。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的鑄造工藝性問題如下 ： 選擇合適的壁厚是這類鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最重要問題之一，過分地減薄或增加鑄造上的空難。壁厚主要根據(jù)鑄件尺寸、重量、工藝條件等因素來確定。 關(guān)于床身的壁厚尺寸，資料推薦：底部 18 ㎜、外壁 16 ㎜、內(nèi)壁 15 ㎜，床身重量約 1350kg。 由于床身是軋輥堆焊機(jī)上的基礎(chǔ)大件，因此其壁厚對(duì)鑄件和整個(gè)機(jī)床的重量都有較大的影響。 床身材料的選擇和熱處理 床身與導(dǎo)軌為一體，床身材料的選擇應(yīng)根據(jù)導(dǎo)軌的要求選擇。鑄鐵具有良好的減震性和耐磨性，易于鑄造和加工。床身材料采用機(jī)械性能優(yōu)良的 HT250，其硬 度、強(qiáng)度較高，耐磨性較好，具有很好的減震性。為了消除床身的內(nèi)應(yīng)力，對(duì)床身進(jìn)行兩次時(shí)效處理，粗加工前后各進(jìn)行一次。導(dǎo)軌表面經(jīng)熱處理，中頻淬火后，其硬度可達(dá)4050HRC，淬火后其硬度、強(qiáng)度更高，耐磨性更好；而且淬火質(zhì)量穩(wěn)定，成本低、生產(chǎn)效率高。淬火后進(jìn)行磨削加工，磨削后導(dǎo)軌具有良好的導(dǎo)向精度、精度保持性和低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，完全可以滿足機(jī)床的技術(shù)要求。 機(jī)床床身工藝設(shè)計(jì) 床身的作用 床身是軋輥堆焊機(jī)的基礎(chǔ)構(gòu)件。堆焊機(jī)機(jī)床的各個(gè)主要部件和零件都裝在床身上或在床身導(dǎo)軌上作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。床身是機(jī)床的支承 件，裝左床腿和右床腿并支承在地基上。床身上安裝著機(jī)床的各部件，并保證它們之間具有要求的相互準(zhǔn)確位置。 在床身上安裝有尾座、床頭箱等零件。 在工作中，尾座與工件相互作用力傳遞到床身上而床身變形，床身的變形和振動(dòng)直接影響到被加工零件的精度和表面粗糙度。因此，床身是機(jī)床上極為重要的構(gòu)件。 導(dǎo)軌，則是床身上極為重要的一個(gè)部分。導(dǎo)軌為尾座導(dǎo)軌，其作用為導(dǎo)向和承載，所以，以導(dǎo)軌要求有較高的的導(dǎo)向精度，結(jié)構(gòu)簡單，工藝好等特點(diǎn)。 本次的設(shè)計(jì)主要就是針對(duì)加工床身導(dǎo)軌而進(jìn)行設(shè)計(jì)的，為了保證導(dǎo)軌的精度，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，床身導(dǎo)軌的加工基準(zhǔn)選用導(dǎo)軌本身即“自為基準(zhǔn)”原則。 床身的工藝分析 床身主要有三組加工表面，該二組加工表面都要求有較小的表面粗糙度值?，F(xiàn)述 7 如下： （ 1）導(dǎo)軌面。床身上有四條導(dǎo)軌，其中有兩條上安裝拖板，另兩條安裝尾架，導(dǎo)軌面是床身的的一個(gè)重要表面，因此，要求導(dǎo)軌面有較小的表面粗糙度值和好的直線度，以保證零件的加工精度。 （ 2） 床頭箱的安裝定位面。該平面主要安裝床頭箱，所以，要求該平面要較小的表面粗糙度和好的平面度。 （ 3） 鉆孔。該項(xiàng)加工主要包括鉆床身的安裝孔、齒條安裝孔、床頭 箱安裝孔。要求加工這些孔的時(shí)候，保證良好的位置精度，以保證安裝時(shí)的順利。 確定毛坯的制造形式 正確的選擇毛坯，具有重大的經(jīng)濟(jì)技術(shù)意義，毛坯的材料、制造方法和制造 精度對(duì)工件的加工過程、加工勞動(dòng)量、材料利用率和工件成本都有很大的影響。 由于床身的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，生產(chǎn)量又為大批量的生產(chǎn)，所在毛坯應(yīng)選用鑄件，為了 保證床身的鑄造精度和提高其生產(chǎn)率，應(yīng)選用精度和生產(chǎn)率都經(jīng)較高的毛坯制造 方法，所以，這里選用機(jī)器造型的砂型鑄造，一是為了提高生產(chǎn)率，二是為了降 低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn)的選擇 零件在加工時(shí)，考慮到粗基準(zhǔn)的幾個(gè)選擇原則 ,以及更好的制訂合理的加工工藝路線，這里，零件的粗基準(zhǔn)按預(yù)先劃好的加工線來找正，這樣，更有利于保證準(zhǔn)確的加工位置，對(duì)于劃線的基準(zhǔn)，由于床身上導(dǎo)軌面是一個(gè)重要面，所以這里先用導(dǎo)軌面作為基準(zhǔn)。 精基準(zhǔn)的選擇 一般的零件在加工前，都應(yīng)對(duì)基準(zhǔn)進(jìn)行的合理的選擇，這樣，才有利于保證零件加工時(shí)的精度。但是對(duì)于床身來說，這就不一樣了，因?yàn)榇采硎菍儆谳^大型的工件，同時(shí)又比較重，在加工過程在只要調(diào)節(jié)好了床身和刀具的相對(duì)位置，就相當(dāng)于保證了床身 加工時(shí)的精度，因?yàn)榇采磔^重，在加工過程中可以以自身的重量來限制某些自由度。 制定工藝路線 由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)， 應(yīng)盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率，保證零件的各部 份精度，除此以外，還應(yīng)降低生主成本。 工序 1：鑄造毛坯 工序 2：清理、噴砂后上底漆 8 工序 3：劃線，劃底面及導(dǎo)軌面的刨加工線及校正線 工序 4：粗刨床身底面 按劃線找校正線，以導(dǎo)軌面為安裝基準(zhǔn) 工序 5：粗銑各導(dǎo)軌面及結(jié)合面 按劃線找校正線，以底面為安裝基準(zhǔn) 工序 6：人工時(shí)效處理 工序 7：半精刨底面 以導(dǎo)軌面為基準(zhǔn) 工序 8： 半精銑導(dǎo)軌面、床身內(nèi)側(cè)面、結(jié)合面、外側(cè)面 找正導(dǎo)軌側(cè)面，以底面為安裝基準(zhǔn) 工序 9： 熱處理、導(dǎo)軌表面高頻淬火 工序 10：精刨底面、壓板面和齒條安裝面 以導(dǎo)軌面為安裝基準(zhǔn) 工序 11：鉆齒條安裝孔、進(jìn)給箱安裝孔及攻螺紋 以底面為基準(zhǔn) 工序 12：鉆床身的安裝孔 以底面為基準(zhǔn) 工序 13：精磨床頭箱定位安裝面及壓板面 找正導(dǎo)軌面，以底面為安裝基準(zhǔn) 工序 14：粗、精磨導(dǎo)軌面 找正導(dǎo)軌面，以底面為安裝基準(zhǔn) 工序 15：終檢 機(jī)械加工余量及毛坯尺寸的確定 確定床身毛坯的尺寸公差等級(jí) 查《機(jī)械制造工藝簡明手冊》 表 — 3 可知鑄件的尺寸公差為 8— 10 級(jí) 確定床身機(jī)械加工余量、毛坯尺寸 確定床身各加工表面的機(jī)械加工余量、毛坯尺寸如下： 查《機(jī)械制造工藝簡明手冊》 表 — 1 和《機(jī)械加工工藝實(shí)用手冊》表 6— 84 可知： （ 1）高度方向尺寸： 毛坯的底面加工余量為 、頂面加工余量為 ，所以該方向的毛坯 尺寸為 428 ? 。 （ 2） 結(jié)合面尺寸： 壓板面寬度尺寸：該方向的加工余量為 4，所以，毛坯尺寸為 117 ? 和 床頭箱面寬度尺寸：該方向的加工余量為 4，所以，毛坯尺寸為 585 ? 和 119 ? 9 54 ? 。 壓板面高度尺寸：該方向的加工余量為 ，所以，毛坯尺寸為 28 ? 床頭箱面高度尺寸：該方向的加工余量為 ，所以，毛坯尺寸為 27 ? （ 3） 頂面槽尺寸：該方向的加工余量為 ，所以，其槽深方向尺寸為 （ 4） 導(dǎo)軌的加工余量為 導(dǎo)軌尺寸為 26 ? 42 ? （ 5） 底面 厚度尺寸： 30 ? 。 （ 6）底面寬度尺寸： 該方向的加工余量是 4，所以，毛坯尺寸的 450 ? 床身導(dǎo)軌的要求 ： 該導(dǎo)軌的工作條件是在低速下工作，所以，選用凸形的導(dǎo)軌，該種導(dǎo)軌不易積存切屑等臟物，適用于低速運(yùn)動(dòng)中。在導(dǎo)軌工作中，導(dǎo)軌的受力是垂直向下的，由于床身會(huì)引起導(dǎo)軌的磨損，所以，這里選用導(dǎo)軌的截面形狀為三角形導(dǎo)軌，該導(dǎo)軌具有較高的導(dǎo)向精度，它的工作面為兩側(cè)面，故承載能力較大，兩邊的磨損量是一樣的，磨損后能夠起 到自動(dòng)補(bǔ)償作用，所以，工作時(shí)導(dǎo)向精度也高。 而導(dǎo)軌材料則選用鑄鐵，鑄鐵具有較好的耐磨性和減振性、高的熱穩(wěn)定性、并且易于鑄造和切削加工，成本也較低，因此在工業(yè)中用途較多。 對(duì)于導(dǎo)軌的剛度，由于三角導(dǎo)軌的工作面是兩側(cè)面，受力面共有四個(gè)面，工作過程中載荷也較平穩(wěn)，無沖擊現(xiàn)像等發(fā)生，且支承方式為兩邊同時(shí)支承，故導(dǎo)軌的剛度足夠。 安裝、調(diào)試及維護(hù) 安裝 螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的安裝 (1)將螺紋襯套裝入面板下方的通孔中，并用螺釘固定； (2)將兩個(gè)圓柱襯套分別裝入支承座的孔中； (3)將面板裝入支承座中的導(dǎo)軌上； (4)裝入螺旋傳動(dòng)桿； (5)裝入右端限位擋板，并用螺栓固定； (6)將導(dǎo)軌擋塊裝入面板上，并用螺釘固定； (7)將整體裝在導(dǎo)軌機(jī)床的工作臺(tái)上； (8)安裝完成，調(diào)試使用。 調(diào)試 （ 1）裝配完成后，在不安裝工件的情況下，扳動(dòng)手柄，看各導(dǎo)軌面和螺旋傳動(dòng)面的運(yùn)動(dòng)是否靈活，有無卡死現(xiàn)像。 10 （ 2）裝上工件后，再檢查看各部分之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是否靈活，行程能否達(dá)到要求。 維護(hù) （ 1） 定期對(duì)導(dǎo)軌進(jìn)行潤滑 （潤滑方式為澆油潤滑） ； （ 2）定期對(duì)調(diào)節(jié)裝置的各個(gè)部分進(jìn)行檢查，查看導(dǎo)軌、螺紋，支承桿等主要部位有無磨損，如有磨損，應(yīng)及時(shí)更換。 11 3 軋輥堆焊機(jī)夾具 設(shè)計(jì) 卡盤發(fā)展趨勢 夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，在現(xiàn)代化機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動(dòng)下，卡盤技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。 高精隨著機(jī)床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對(duì)卡盤的制造精度要求更高。高精度卡盤的定位孔距精度高達(dá)177。 5μ m，夾具支 承面的垂直度達(dá)到，平行度高達(dá) 。德國 demmeler（戴美樂）公司制造的4m 長、 2m 寬的孔系列組合焊接卡盤平臺(tái)，其等高誤差為177。 ；精密平口鉗的平行度和垂直度在 5μ m 以內(nèi)；夾具重復(fù)安裝的定位精度高達(dá)177。 5μ m；卡盤的重復(fù)定位精度高達(dá) 2～ 5μ m。機(jī)床卡盤的精度已提高到微米級(jí)，世界知名的卡盤制造公司都是精密機(jī)械制造企業(yè)。誠然，為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟(jì)性，卡盤有不同的型號(hào)，以及不同檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇。二、高效為了提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，雙面、四面和多件裝夾的夾 具卡盤產(chǎn)品越來越多。為了減少工件的安裝時(shí)間，各種自動(dòng)定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動(dòng)和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。新型的電控永磁卡盤，加緊和松開工件只用 1～ 2 秒，夾具結(jié)構(gòu)簡化，為機(jī)床進(jìn)行多工位、多面和多件加工創(chuàng)造了條件。為了縮短在機(jī)床上安裝與調(diào)整夾具的時(shí)間，瑞典 3R 夾具僅用 1 分鐘，即可完成線切割機(jī)床卡盤的安裝與校正。采用美國 Jergens（杰金斯）公司的球鎖裝夾系統(tǒng)， 1 分鐘內(nèi)就能將卡盤定位和鎖緊在機(jī)床工作臺(tái)上，球鎖裝夾系統(tǒng)用于柔性生產(chǎn)線上更換卡盤，起到縮短停機(jī)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率 的作用。 模塊、組合夾具元件模塊化是實(shí)現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。利用模塊化設(shè)計(jì)的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開發(fā)的基點(diǎn)。省工、省