【正文】 第 1 頁 共 49 頁 序 言 隨著科技的迅速發(fā)展 ， 鏜床發(fā)展的水平之高 主要表現(xiàn)在產(chǎn)品設(shè)計理念的不斷更新，體現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計將裝飾藝術(shù)與精細(xì)加工的完美結(jié)合；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的不 斷創(chuàng)新，顯示了 鏜床在向高速、高精、高效發(fā)展的同時，還向人性化、精細(xì)化制造的方向發(fā)展 。 夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展。高精度夾具的定位孔距精度高達(dá) 177。德國 demmeler（戴美樂）公司制造的 4m長、 2m 寬的孔系列組合焊接夾具平臺，其等高誤差為 177。5μm；瑞士 EROWA 柔性夾具的重復(fù)定位精度高達(dá) 2～ 5μm。誠然，為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟(jì)性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇。為了減少工件 的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。為了縮短在機(jī)床上安裝與調(diào)整夾具的時間，瑞典 3R 夾具僅用 1 分鐘，即可完成線切割機(jī)床夾具的安裝與校正。 三、模塊、組合 夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。省工、省時，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進(jìn)夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗，了解市場需求，不斷地改進(jìn)和完善夾具系統(tǒng)。 四、通用、經(jīng)濟(jì) 夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性。德國 demmeler（戴美樂）公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。 第 3 頁 共 49 頁 1 緒論 鏜床的 起源 、功能及基本特點 17世紀(jì)，由于軍事上的需要，大炮制造業(yè)的發(fā)展十分迅速，如何制造出大炮的炮筒成了人們亟需解決的一大難題。其實，確切地說，威爾金森的鏜床是一種能夠精密地加工大炮的鉆孔機(jī)，它是一種空心圓筒形鏜桿，兩端都安裝在軸承上。有意思的是， 1808 年威爾金森去世以后，他就葬在自己設(shè)計的鑄鐵棺內(nèi)。以后，瓦特在制造蒸汽機(jī)的汽缸和活塞時，也應(yīng)用了威爾金森這架神奇的機(jī)器。當(dāng)時，瓦特就是利用水輪使金屬圓筒旋轉(zhuǎn)，讓中心固定的刀具向前推進(jìn)，用以切削圓筒內(nèi)部，結(jié)果，直徑 75 英寸的汽缸，誤差還不到一個硬幣的厚度，這在當(dāng)對是很先進(jìn)的了。 1885 年，英國的赫頓制造了工作臺升降式鏜床，這已成為了現(xiàn)代鏜床的雛型。 鏜床主要是 用鏜刀在工件上鏜孔 的 機(jī)床，通常，鏜刀旋轉(zhuǎn)為主運動，鏜刀或工件 為進(jìn)給運動。鏜床是大型箱體零件加工的主要設(shè)備。 鏜削是把工件上的預(yù)制孔擴(kuò)大至具有一定的孔徑、并提高孔形精度和表面光潔度的加工過程。鏜床的鏜孔精度一般可達(dá) IT7， 對 第 4 頁 共 49 頁 于精度要求更高的孔，可用高精度的金剛鏜、坐標(biāo)鏜或?qū)Ｓ苗M床進(jìn)行細(xì)精鏜，以獲得更高的孔形精度和孔距精度。它與鉆削加工相似。 3） 鏜 削 加工時，把工件裝夾在工作臺上，有鏜桿作縱向、垂直移動或工作臺縱、橫向移動來實現(xiàn)對工件的進(jìn)給運動。 加工特點：加工過程中工件不動，讓刀具移動，將刀具中心對正孔中心，并使刀具轉(zhuǎn)動 (主運動 )。它主要是孔加工，鏜孔精度可達(dá) IT7，表面粗糙度 Ra值為 主軸直徑。它的結(jié)構(gòu)特點是有坐標(biāo)位置的精密測量裝置。 單柱式坐標(biāo)鏜床：主軸帶動刀具作旋轉(zhuǎn)主運動，主軸套筒沿軸向作進(jìn)給運動。 雙柱式坐標(biāo)鏜床：主軸上安裝刀具作主運動，工件安裝在工作臺上隨工作臺沿床身導(dǎo)軌作縱向直線移動。雙柱式坐標(biāo)鏜床的主 參數(shù)為工作臺面寬度。它的加工精度較高。 鏜床的發(fā)展趨勢 鏜床技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)新的特點，在提高進(jìn)給速度和快速移動速度的同時，又出現(xiàn)了提高加速度這一新的概念，提高起動加速度，以提高速度挖掘 鏜床 的潛力。 并且有出現(xiàn) 立柱采用斜面概 念的設(shè)計，剛性極高，具有臥式主軸和電主軸可交換使用的功能，具有 “ 一機(jī)兩用 ” 之功效 的鏜床等等。 目前世界一流的 電主軸，功率達(dá)到 80kW，轉(zhuǎn)速高達(dá) 30000r/min。為了滿足汽車發(fā)動機(jī)缸體缸蓋及航天航空、高新技 術(shù)、 儀器、儀表、電子信息和生物工程 、輕金屬材料零件和精密零件加 工需求 ，高精度鏜床的發(fā)展更是突飛猛進(jìn)。 2) 重型、超重型 的大型鏜床 為了 滿足能源、航天航空、軍工、艦船主機(jī)制造、重型機(jī)械制造、大型模具加工、汽輪機(jī)缸體 、 大型發(fā)電、輸變電設(shè)備、大型石油化工和煤化工裝置、礦山采掘設(shè)備、成套軋鋼設(shè)備、大型海洋船舶、高速列車、大端面巖石掘進(jìn)機(jī)為代表的工程機(jī)械、民用航空飛機(jī)及發(fā)動機(jī)等 零件加工 的需要。這類鏜床不但 在精度和剛度方面要求高，而且對床子的綜合性 能方面提出了更高的要求。我國的西部大開發(fā)也正在進(jìn)行之中，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)十分重要，像一些大型的水力發(fā)電機(jī)組的建設(shè)等，這給重型鏜銑床的發(fā)展帶來了很大的鍥機(jī)。 3) 主流產(chǎn)品和各類產(chǎn)品共存 傳統(tǒng)制造業(yè)的發(fā)揮依托先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展而變化，同時勢必影響著數(shù)控機(jī)床行業(yè)的變化 。在我國 ， 從地域發(fā)展分析，由于近幾年中國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，帶動了一系列相關(guān)事物的變化，尤其是我國東部產(chǎn)業(yè)的升級、東北等老工業(yè)基地的振興和中西部的開發(fā)加快步伐， 并且多數(shù)是重型制造行業(yè)要求大型的鏜床裝備。 國內(nèi)市場；經(jīng)濟(jì)全球化，國際發(fā) 展期 資本和產(chǎn)業(yè)向中國的轉(zhuǎn)移、國際技術(shù)和人才的交流、中國國際貿(mào)易的強勁發(fā)展等，更為我國 鏜床 產(chǎn)業(yè)的 綜合 發(fā)展提供了外部環(huán)境，使我們處于難得的戰(zhàn)略 ，走一條依存互補、相輔相成、共同發(fā)展的道路。這樣不但裝夾 、對刀時間長，而且 加工精度不能夠保證。 本課題 的 研究內(nèi)容 鏜銑床 適用于 機(jī) 械加工 車間對單件或小批量生產(chǎn)的零件進(jìn)行平面銑削和孔系加工，能精確鏜削尺寸較大的孔和平面。 本課題研究的內(nèi)容 ：鏜床工作臺的工作原理的了解 、鏜床夾具的設(shè)計、鏜床結(jié)構(gòu)的分析、了解鏜床傳動機(jī)構(gòu)、同軸度的調(diào)整、對刀調(diào)刀 等問題。 2) 鏜床夾具方面，主要研究定位元件，夾緊裝置，對刀，引導(dǎo)元件，安裝 裝置和夾具體等。 3) 鏜床種類較多，但主要功能是加工各種孔。 最終選擇一個合適的鏜床為例來完成課題。利用一種機(jī)械裝置來完成對孔和主軸同軸這一要求。 5) 對于對刀裝置的設(shè)計可以依據(jù)先擺正工件的裝夾位置，然后對刀位利用 對刀塊和 其它的輔助裝置 進(jìn)行調(diào)整，最終完成鏜床的對刀。 6) 定位誤差的分析計算，對刀誤差的分析計算 ，液壓夾緊裝置的設(shè)計等等各種夾緊力的計算。 第 7 頁 共 49 頁 本課題的研究意義 由于目前國內(nèi)的鏜床加工要求的不斷提高，對加工效率的要求越來越高， 在航空航天，軍工，船舶，煤炭，汽輪機(jī)缸體，大型發(fā)電機(jī)組，裝備制造等行業(yè)對重型鏜床 的使用越來越多，這使 的 鏜床的 發(fā)展加速， 對鏜床的加工效率提出挑戰(zhàn)， 本 裝置的設(shè)計 正是 迎合了這種要求，在設(shè)計中對夾具的定位精度，夾緊速度以及夾具上的對刀裝置作了很大的改進(jìn) ， 使夾具的加工精度更高。再加之這些年來精密機(jī)械和精密測量 的快速發(fā)展對 本課題的研究 也提供了相當(dāng)多的參考資料 。在機(jī)械加工中，為了保證工件的加工精度要求，工件在機(jī)床中需要有準(zhǔn)確的定位和可靠的夾緊。把工件定位后壓緊夾牢，以保證這個準(zhǔn)確的位置在加工過程中不會發(fā)生改變稱為工件的夾緊。 夾具是 工藝裝備的主要組成 部分，在機(jī) 械制造中占有重要地位。 夾具一般可分為專用夾具和組合夾具兩種。由于機(jī)械產(chǎn)品的品種繁多，要求機(jī)械產(chǎn)品的開發(fā)周期不斷縮短，傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)模式逐步被中小批量生產(chǎn)模式所取代。機(jī)械制造業(yè)欲 適應(yīng)這種變化須具備較高的柔性，國內(nèi)外已把柔性制造系統(tǒng)作為開發(fā)新產(chǎn)品的有效手段，并將其作為機(jī)械制造業(yè)的主要發(fā)展向 。由于他們是與機(jī)床配套供應(yīng)用戶，一般也稱為機(jī)床附件，是通用機(jī)床夾具的鼻祖。專用夾具的使用，一方面縮短了工序時間，降低了加工成本 :另一方面，夾具本身的設(shè)計制造工時、材料消耗等又增加 了工件的成本。 如圖所示，為夾具分類框圖。與此同時，卻帶來一個嚴(yán)重問題 — 如果零件的結(jié)構(gòu)和尺寸參數(shù)一旦發(fā)生變化，相關(guān)夾具就要報廢。但是制造業(yè)中約有 75%的企業(yè)從事單件小批生產(chǎn)。為解決這一問題，從 20世紀(jì) 40年代開始，人們就已經(jīng)著手研制能夠適合單件小批和成批生產(chǎn)的可多次重復(fù)使用的夾具，相繼出現(xiàn)了組合夾具和各種可調(diào)整夾具。它們形成了夾具發(fā)展的新動力。設(shè)計者應(yīng)該按照功能要求確定夾具的設(shè)計參數(shù) { SDP }={底面定位組件，頂面夾緊組件，水平定位組件，水平夾緊組件，側(cè)面定位組件，側(cè)面夾緊組件 }。頂面夾緊功能的實現(xiàn)主要取決于頂面夾緊組件即 21a = 23a = 24a = 25a = 26a =0以此類 推： 31a = 32a = 34a = 35a = 36a =0， 41a = 42a = 43a = 45a = 46a =0， 51a = 52a = 53a = 54a = 56a =0， 61a = 62a = 63a = 64a = 65a =0 。夾具設(shè)計還要考慮動力源，主要是氣動或者液壓裝置，這些裝置本身大多已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，可以從市場上采購到。例如，應(yīng)該在其它夾具組件設(shè)計時考慮它們與這些氣壓裝置之間的空間位置關(guān)系，不同夾緊力源組件與其它夾具組件之間的接口問題，以及夾具 同機(jī)床運動時刀具間相互干涉等。定位是為了能夠使工件占據(jù)正確的空間坐標(biāo)位置，多次重復(fù)擺放時，都能在同樣的位置。 夾緊是為了平衡和抵抗來自加工中的切削力，保持正確的定位位置不變。 工件在機(jī)床上的裝夾，有三種方式： （ 1）直接找正裝夾 工件裝到機(jī)床后， 用百分表或劃線盤上的劃針目測校正工件位置，以保證被加工表面的位置精度，而后夾緊工件。 （ 2）劃線找正裝夾 有些重、大、復(fù)雜工件，先在待加工處劃線，然后裝到機(jī)床上，按線找正定位。夾具與刀具間的相對位置，以在加工前預(yù)先調(diào)整好，所以一批工件加工時，不必逐個找正定位。 第 11 頁 共 49 頁 夾具的組成 及夾具體的設(shè) 計 機(jī)床夾具的種類和結(jié)構(gòu)雖然繁多，但它們的組成均可概括為以下幾個部分，這些組