【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 *********************) N320(OFFSET= 5) N330(TOOL5 TTZ RaD= .0150 PIQ=3 ) N340(*********************) N350 G54 G90 T0 N360 G01 X23. Z35. F200 N370 T05005 N380 M42 N390 G92 S1120 N400 G96 S500 M04 N410 N420 M08 N430 G01 N440 F60. N450 G95 N460 G94 F50 N470 G00 N480 G01 N490 G95 N500 G94 F50 第 頁(yè) 12 N510 G00 N520 M09 N530 N540 M00 N550(**********************) N560(MESSURE LENGTH TO FLANGE FACE IS 〃 AND DIA 〃 ) N570(**********************) 鏜刀的試切一般僅加工一段內(nèi)孔，用來(lái)調(diào)整徑向的刀補(bǔ)值，軸向?qū)Φ恫捎玫姆椒殓M刀進(jìn)到離對(duì)刀基準(zhǔn)面一固定距離（如 1 英寸）處，在程序中設(shè)置暫停，用塊規(guī)確定刀尖到對(duì)刀基準(zhǔn)面的距離，如圖 25所示。 圖 25 粗鏜采用分段方式，每刀余量可采用 英寸左右，每段在孔的徑向方向切 12 刀左右，長(zhǎng)度方向鏜進(jìn) 3英寸左右后，鏜刀完全退出，清理鐵屑，檢查刀片。當(dāng)然，這只是一個(gè)典型的例子，實(shí)際加工中還受孔的大小、深度，機(jī)床冷卻情況等因素的影響。 精鏜留 英寸余量到尺寸。精鏜之前可無(wú)切削余量地光一刀內(nèi)孔，確保 英寸的余量準(zhǔn)確均勻。精鏜分兩 刀鏜，每刀余量 英寸，可往內(nèi)鏜一刀，再往外拉一刀。與兩刀都往內(nèi)鏜相比較，內(nèi)孔質(zhì)量好一些。究其原因，筆者認(rèn)為是因?yàn)樽詈笸饫坏稌r(shí)三角形刀片的另一邊刃參與切削，較為鋒利所至。 圖 26 內(nèi)孔表面粗糙度要求高時(shí)，支承方式不同對(duì)其的影響也不一樣。一類零件內(nèi)孔大端直徑處的表面粗糙度要求不高，為 Ra125，僅在軸中部軸頸處 用軟爪夾緊就能達(dá)到要求。 第 頁(yè) 13 另一類零件內(nèi)孔大端直徑處的表面粗糙度要求較高，為 Ra32，須用專用的軟爪在大端法蘭和軸中部直徑處同時(shí)夾緊，才能保證內(nèi)孔表面粗糙度要求，如圖 26。實(shí)際加工中未夾持法蘭時(shí)，采用相同的刀具和切削參數(shù)，內(nèi)孔表面粗糙度只達(dá)到了 Ra110 以內(nèi)，如圖27所示。 圖 27 內(nèi)孔有大臺(tái)階，刀具受限制時(shí)可采用全 刀刃切削法，如圖 28 但采用較小的進(jìn)給量，如 ～ 英寸 /r，每進(jìn)千分之三，退千分之二。因退刀量很小，感覺(jué)刀具好像在連續(xù)進(jìn)刀切削，不過(guò)比較慢而已。在實(shí)際加工中，曾有過(guò)三角形刀片一邊刀刃的三分之二以上都參予切削的例子，未出現(xiàn)振動(dòng)或刀具異常磨損等情況。 圖 28 不同種類鏜刀的優(yōu)缺點(diǎn)。 VDI50彈性?shī)A 式刀柄對(duì)減振有很好的效果。最初，我們訂購(gòu)了一些肯納的鏜桿，包括幾把減振鏜桿，用普通的 VDI50 刀柄即螺栓壓緊方式的刀柄裝夾，使用效果很不好，振動(dòng)大，崩刀片。想了各種辦法調(diào)整都解決不了振動(dòng)的問(wèn)題，只好把這些鏜桿都閑置起來(lái)，而另外找鏜桿來(lái)替代。后來(lái)，我們了解到國(guó)外工藝中采用的是彈性?shī)A式刀柄（ Split sleeve），就嘗試著訂購(gòu)了兩個(gè) 試用 ，結(jié)果效果很好，振刀現(xiàn)象完全消除了。因?yàn)橘I(mǎi)的比較貴，我們又通過(guò)工裝部門(mén)自己仿制了幾個(gè)不同內(nèi)徑的彈性?shī)A式刀柄，也很好用，而且把以前閑置的鏜桿都利用起來(lái)了。 孔的長(zhǎng)徑比大，且有較大臺(tái)階時(shí)，采用組合的偏心式鏜頭效果很好。減振鏜桿前端用螺栓和燕尾槽與前面的可偏心調(diào)節(jié)的鏜頭連接。這種選擇的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度好，加工的內(nèi)孔表面質(zhì)量高，尺寸精確。實(shí)際加工中采用 英寸 /r， 800r/min，余量為 英寸時(shí)，加工內(nèi)孔的表面粗糙 第 頁(yè) 14 度可達(dá) Ra26，且能輕松保證 177。 英寸的尺寸公差。只不過(guò)不同零件內(nèi)孔形狀有差異時(shí)，可能需要換裝不同的鏜頭以避免干涉。如果選擇采用直徑小一些的鏜桿的話，雖然同樣能避免干涉，且適用范圍廣一些，但過(guò)大的長(zhǎng)徑比將使鏜刀的穩(wěn)定性不易保證，振動(dòng)很難消除，而且由于鏜刀強(qiáng)度的 降低，讓刀現(xiàn)象將較明顯，鏜孔尺寸不易控制。 第 頁(yè) 15 第 三 章 例子說(shuō)明 1. 工程機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)分析 和特點(diǎn) 工程機(jī)械產(chǎn)品，不同于機(jī)床和輕工設(shè)備中的零件，結(jié)構(gòu)型式較為簡(jiǎn)單固定而易于實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)。工程機(jī)械，諸如礦山機(jī)械、港口機(jī)械設(shè)備等通常含有大量復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)件，而類似這樣的鋼結(jié)構(gòu)件相比之下較難實(shí)現(xiàn)參數(shù)化。 工程機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程大致可分為兩個(gè)階段：方案設(shè)計(jì)及詳圖設(shè)計(jì)。在方案設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)者根據(jù)用戶對(duì)產(chǎn)品的功能要求，確定整機(jī)的主要性能參數(shù)、結(jié)構(gòu)型式、主要機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案、結(jié)構(gòu)件的所需幾何尺寸，繪出總體方案圖，提出方案設(shè)計(jì)說(shuō)明 書(shū)，經(jīng)方案審查完后，確定選擇的方案。在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，須進(jìn)行詳細(xì)的分析計(jì)算，以確定各零部件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，從而繪出全部裝配圖及零件生產(chǎn)圖紙，整理出設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)及材料需求清單、標(biāo)準(zhǔn)件清單、機(jī)電產(chǎn)品目錄等技術(shù)文檔。表示了工程機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一般過(guò)程。 2. 實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)的必要性和可行性分析 從方案設(shè)計(jì)及方案的分析、計(jì)算、評(píng)估等工作起著相當(dāng)重要的份量和作用。方案設(shè)計(jì)的效率直接影響著整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)程。在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) CAD(Computer Aided Design)手段不斷發(fā)展和日趨成熟的今天，選擇合適的設(shè)計(jì)軟件來(lái)處 理方案設(shè)計(jì)中的有限元分析、動(dòng)力學(xué)分析、三維模擬、動(dòng)力學(xué)仿真、數(shù)值優(yōu)化等復(fù)雜問(wèn)題，已經(jīng)成為可能并且非常有必要。 對(duì)于工程機(jī)械產(chǎn)品中，類似復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)件，一般地說(shuō)，它是零部件的組合設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)件有限元分析是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)性分析。最基本的分析是進(jìn)行線性應(yīng)力分析 。對(duì)于有些結(jié)構(gòu)件，例如吊臂與塔架，還要進(jìn)行穩(wěn)定性分析，研究結(jié)構(gòu)件失穩(wěn) (屈曲 )的條件。整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，整體分析是工程師面臨的最直接、最重要的問(wèn)題?；谡w結(jié)構(gòu)分析技術(shù)，利用三維設(shè)計(jì)軟件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)模型的參數(shù)化，采用子結(jié)構(gòu)分析的技術(shù)策略，實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的剖分與結(jié)構(gòu)件分析 ，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)件的變換與組裝，最終完成整體結(jié)構(gòu)分析。通過(guò)建立三維參數(shù)化實(shí)體模型，并通過(guò)修改參數(shù)實(shí)現(xiàn)不同方案的比較、數(shù)值優(yōu)化等，最終找到最佳設(shè)計(jì)?；谶@個(gè)思想，本文將展開(kāi)說(shuō)明復(fù)雜工程機(jī)械產(chǎn)品的參數(shù)化設(shè)計(jì)方法。 3. Inventor 三維設(shè)計(jì)軟件 如前言中所述，目前已有很多優(yōu)秀的三維 CAD軟件，諸如： UG、 PRO/E、 CATIA、 Autodesk Inventor、 Solidworks 及國(guó)產(chǎn)的 CAXA 軟件。 UG、 PRO/E、 CATIA 主要用于多曲 第 頁(yè) 16 線多曲面等較為復(fù)雜的汽車(chē)、飛機(jī)、模具行業(yè)。 Inventor、 Solidworks 相比易學(xué)易用，其中 Inventor 是 Autodesk 公司解決三維機(jī)械設(shè)計(jì)的拳頭產(chǎn)品，憑借其業(yè)界領(lǐng)先的 DWG兼容性和大型裝配性能， Inventor 可將傳統(tǒng)數(shù)據(jù)從二維轉(zhuǎn)換到三維，因此歷年的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)可得到有效的利用，進(jìn)而可以減少設(shè)計(jì)時(shí)間。 鑒于上述原因，本文下述部分將提出一個(gè)工程設(shè)計(jì)實(shí)例，借用 Inventor 軟件平臺(tái)，重點(diǎn)論述三維參數(shù)化設(shè)計(jì)在工程領(lǐng)域的應(yīng)用。 4. 參數(shù)化設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例 該例子取自福建華電儲(chǔ)運(yùn)有限公司 SR4000/ 型斗輪堆取料機(jī)項(xiàng)目。斗輪堆取料機(jī)是電廠，港口，礦山等領(lǐng)域常用的 連續(xù)高效率的散料輸送設(shè)備，如圖 31 所示。該設(shè)備能夠通過(guò)斗輪將堆場(chǎng)的散料 (常見(jiàn)如煤、礦石等 )挖取，通過(guò)皮帶機(jī)輸送至設(shè)置在回轉(zhuǎn)中心的中心料斗，通過(guò)中心料斗輸送至系統(tǒng)皮帶機(jī)再運(yùn)走 。相對(duì)的，系統(tǒng)皮帶機(jī)的料流通過(guò)尾車(chē)皮帶機(jī)將物料送至懸臂皮帶機(jī)，懸臂皮帶機(jī)可將物料送至料場(chǎng)，完成堆料作業(yè)。 例子中的斗輪堆取料機(jī)屬于整體液壓俯仰式機(jī)型，即整個(gè)上部鋼結(jié)構(gòu)和配重通過(guò)液壓油缸伸縮實(shí)現(xiàn)俯仰動(dòng)作，以滿足不同高度料堆的堆取工作。整個(gè)上部俯仰結(jié)構(gòu)是通過(guò)兩個(gè)俯仰主鉸點(diǎn)和兩個(gè)油缸動(dòng)鉸點(diǎn)支承的，油缸鉸點(diǎn)的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)俯仰動(dòng)作。從圖中可以看出，斗 輪機(jī)構(gòu)、懸臂膠帶機(jī)、懸臂架、配重架、拉桿、附屬結(jié)構(gòu)等零部件的重量和載荷都直接或者間接的作用在塔架上，因此，塔架在整個(gè)設(shè)備中受力復(fù)雜，需要合理設(shè)計(jì)和準(zhǔn)確計(jì)算。 塔架的最終優(yōu)化后的模型圖，該塔架的結(jié)構(gòu)型式是在參考和借鑒大量國(guó)內(nèi)外不同機(jī)型設(shè)備之后確定的。由于型式做了很大變動(dòng)，以及考慮國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)制造工藝質(zhì)量的區(qū)別等因素，在最終確定使用該結(jié)構(gòu)型式之前，需要通過(guò)有限元計(jì)算，合理更改梁高，板厚等參數(shù)，并經(jīng)過(guò)再次計(jì)算驗(yàn)證。 Inventor 設(shè)計(jì)軟件提供了從建模，計(jì)算，參數(shù)更改，再驗(yàn)算等完整功能。 (1) 建立參數(shù)化模型 在參 數(shù)化設(shè)計(jì)中，最重要的工作之一是如何將復(fù)雜的實(shí)際結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為參數(shù)化的計(jì)算模型。 由于工程機(jī)械產(chǎn)品 (如圖 32 塔架 )的鋼結(jié)構(gòu)件，包含大量形狀各異的板件、型材等。為了避免生成大額數(shù)量的零件以及免去復(fù)雜的零件裝配工作，通常根據(jù)需要將部分鋼結(jié) 第 頁(yè) 17 構(gòu)設(shè)計(jì)為一個(gè)多特征疊加的實(shí)體模型 一個(gè)零件，通過(guò)定義用戶參數(shù)和尺寸約束確定板材厚度、外形、位置等。 要建立參數(shù)化模型，最好先建立坐標(biāo)系和找出關(guān)鍵點(diǎn) 節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)的位置將決定模型的主體形狀，繼而影響結(jié)構(gòu)件的承載能力。圖 33 從模型中抽取出來(lái)的節(jié)點(diǎn)圖。 Inventor 軟件提供了和 Excel 表鏈接的功能。該功能可以大大減少設(shè)置參數(shù)和更新模型的時(shí)間，而且 Excel 表內(nèi)可以設(shè)置不同的工作表，如圖 34 中有工作表 “45 米懸臂 ” ， “38米懸臂 ”?? 不同的參數(shù)表?yè)碛邢嗤膮?shù)名和不同的參數(shù)值，相當(dāng)于設(shè)置了不同的方案，只要激活需要的工作表，就可以生成相應(yīng)的方案。在零件造型、分析設(shè)置或后處理過(guò)程中，可以隨時(shí)定義和編輯參數(shù)。得出方案之后，如果更改了與載荷或約束關(guān)聯(lián)的參數(shù)，系統(tǒng)將啟用 “ 更新 ” 命令，即可以運(yùn)行得到新的方案。 要得到參數(shù)化模型，在建模中需要注意的是，新的特征要盡可能利用已有的參數(shù)，必要的時(shí)候甚 至可以引用參數(shù)方程式。其目的是盡可能減少參數(shù)的數(shù)量以及保證模型特征能夠與參數(shù)相關(guān)聯(lián)。 (2) 有限元分析和數(shù)值優(yōu)化 ?? Inventor 中的應(yīng)力分析，為機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程提供了一個(gè)便捷實(shí)用的工具。設(shè)計(jì)者可以在設(shè)計(jì)過(guò)程中隨時(shí)對(duì)零件進(jìn)行靜力學(xué)基本分析和動(dòng)力學(xué)的模態(tài)分析。 Inventor具備 ANSYS 為內(nèi)核的分析模塊，又提供了很好的人機(jī)交互界面，因此非常實(shí)用。通過(guò)固定約束，施加載荷，設(shè)置應(yīng)力分析環(huán)境等工作，就能得到分析結(jié)果。根據(jù)結(jié)果變更重要參數(shù)值就能得到最佳設(shè)計(jì)。 對(duì)于該文章中的塔架模型，我們僅以變動(dòng) E和 E 的位置 參數(shù)為例，通過(guò)多次更改和分析，得到了優(yōu)化后的設(shè)計(jì)。 工程機(jī)械中的鋼結(jié)構(gòu)件在目前尚無(wú)法實(shí)現(xiàn) CAM制造，因此在絕大多數(shù)情況下還需要出工程圖。 Inventor 三維設(shè)計(jì)軟件具有從三維模型到二維工程圖的直接轉(zhuǎn)換的功能。而且生成的工程圖與三維模型尺寸關(guān)聯(lián)，當(dāng)三維模型參數(shù)變更之后，工程圖也能自動(dòng)得到更新。 第 頁(yè) 18 結(jié) 論 隨著數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)實(shí)際中的廣泛應(yīng)用，數(shù)控編程已經(jīng)成為數(shù)控加工中的關(guān)鍵問(wèn)題之一。在數(shù)控程序的編制過(guò)程中，要在人機(jī)交互狀態(tài)下即時(shí)選擇刀具和確定切削用量。因此，編程人員必須熟悉刀具的選擇方法和切削用量的確定 原則，從而保證零件的加工質(zhì)量和加工效率，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)水平。 1. 尺寸精度軸類零件的主要表面常為兩類：一類是與軸承的內(nèi)圈配合的外圓軸頸，即支承軸頸，用于確定軸的位置并支承軸，尺寸精度要求較高，通常為 IT 5~IT7；另一類為與各類傳動(dòng)件配合的軸頸，即配合軸頸，其精度稍低，常為 IT6~IT9。 2. 幾何形狀精度主要指軸頸表面、外圓錐面、錐孔等重要表面的圓度、圓柱度。其誤差一般應(yīng)限制在尺寸公差范圍內(nèi)，對(duì)于精密軸，需在零件圖上另行規(guī)定其幾何形狀精度。 3. 相互位置精度包 括內(nèi)、外表面、重要軸面的同軸度、圓的徑向跳動(dòng)、重要端面對(duì)軸心線的垂直度、端面間的平行度等。 4. 表面粗糙度軸的加工表面都有粗糙度的要求，一般根據(jù)加工的可能性和經(jīng)濟(jì)性來(lái)確定。支承軸頸常為 ~ m，傳動(dòng)件配合軸頸為 ~ m。 5. 其他熱處理、倒角、倒棱及外觀修飾等要求。 要提高產(chǎn)品制造的效率，實(shí)現(xiàn)快速制造還要涉及高技能人才培養(yǎng)、實(shí)行科學(xué)化的管理等方方面面，限于篇幅這里不再展開(kāi)。本文只是從技術(shù)的角度，對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行了相關(guān)的探討，希望能對(duì)大家有所幫 助。 第 頁(yè) 19 致 謝 首先要向我的 指導(dǎo) 老師 郭聰 致以誠(chéng)摯的謝意。 郭 老師學(xué)識(shí)淵博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，待人平易近人，在 郭 老師的 精 心指導(dǎo) 下 ，我不僅學(xué)到了扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，也在怎樣處人處事等方面收益很多；同時(shí)他對(duì)工作的積極熱情、認(rèn)真負(fù)責(zé)、有條不紊、實(shí)事求是的態(tài)度，給我留下了深刻的印象，使我受益非淺。在此我謹(jǐn)向 他 表示衷心的感謝和深深的敬意。 同時(shí)，我要感謝學(xué)院給我們授課的各位老師，正是由于他們的傳道、授業(yè)、解惑，讓我學(xué)到了專業(yè)知識(shí)，并從他們身上學(xué)到了如何求知治學(xué)、如何為人處事。我也要感謝西南科技 大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院及重慶學(xué)習(xí)中心，是它提供了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境和生活環(huán)境，豐富 了 我的大學(xué)生活。 另外， 我的同窗同學(xué)們，在我畢業(yè)論文寫(xiě)作中 ，他們也給了我很多無(wú)私的幫助和支持 ，對(duì)此， 我深表謝意。