立式多軸鉆鉆床設計-多軸鉆孔自動升降機工件架機械設計及鉆模頭開題報告

1.1.2 問題的提出 由上述現(xiàn)狀分析可以看到，機床加工中鉆床的加工工作量在制造過程中的占比很大。鉆床為孔加工機床設備，主要用來進行鉆孔，擴孔，鉸孔，攻絲等。以往我國的機械加工過程中孔類加工多以傳統(tǒng)鉆床來完成。但傳統(tǒng)鉆床在大批量生產(chǎn)中存在諸多不足之處： （1） 自動化程度低，難以滿足大批量生產(chǎn)的要求； （2） 勞動強度大，工作效率較低，工作環(huán)境惡劣，； （3） 人力資源占用過高，操作固定不變，容易出錯、 （4） 加工精度不高，工件裝夾費時費力； （5） 產(chǎn)品的加工質量無法令人滿意； 針對以上傳統(tǒng)鉆床的不足之處及生產(chǎn)中存在的問題，我們有必要對傳統(tǒng)鉆床進行結構改進。通過對傳統(tǒng)鉆床手動的進給系統(tǒng)、夾緊系統(tǒng)的改進和設計，從而提高產(chǎn)品質量和生產(chǎn)效率，實現(xiàn)自動化，降低勞動強度及工作量。 1.1.3 問題的分析及解決方案 當前普通鉆床問題的存在主要在于自動化程度、生產(chǎn)效率、工作環(huán)境及產(chǎn)品質量。在生產(chǎn)過程中，手動的操作、繁鎖的裝夾、大量生產(chǎn)力的投入和單一的生產(chǎn)流程導致了打孔加工的鉆孔同心度不佳，自動化程度低、生產(chǎn)效率低、工作環(huán)境惡劣和產(chǎn)品質量不高，因此，我們要解決的問題在于如何實現(xiàn)鉆床加工的自動化、減少生產(chǎn)力的投入生產(chǎn)和與其它工藝流程相結合，同時也要考慮經(jīng)濟問題。 為了解決問題和便于設計改進，我們將工件架的機械設計和鉆模頭設計兩個部分分別闡述。下面分別對各部分的問題提出解決方案： 1. 工件架機械設計 （1）傳動系統(tǒng) 工件架的機械傳動系統(tǒng)由氣缸、U型架、傳動臂、傳動軸以及四桿機構組成。為滿足改進后的加工及工作要求，在做出相應的計算后對傳動系統(tǒng)進行改進和調整。 （2）夾緊系統(tǒng) 傳統(tǒng)鉆床的夾緊主要是手工操作，由壓板壓緊工件，由此造成鉆孔的垂直度超差，無法保證加工精度。采用新的設計，夾緊系統(tǒng)由鉆模板、凸輪以及背緊螺母和背緊螺栓組成，并在氣缸、傳動機構組成的傳動系統(tǒng)作用下對加工工件實現(xiàn)夾緊。動力源由氣壓缸導入，通過氣壓控制系統(tǒng)來實現(xiàn)夾緊動作的自動化。為了實現(xiàn)工件的夾緊，偏心輪做圓周旋轉運動，旋轉相應的角度以頂起工件。背緊螺栓、背緊螺母（在垂直方向上可移動、調節(jié)）緊固情況下，偏心輪的支撐作用使鉆模板與工件處于夾緊狀態(tài)。此外，在借助背緊螺母的水平校準調節(jié)的條件下，偏心輪還能起到使工件能處于水平的作用，確保在加工打孔時鉆孔的垂直度。 2. 鉆模頭設計 （1）傳動系統(tǒng) 鉆模頭由外部的定位套、內部芯軸及其兩側的軸承組成，鉆套芯軸的動力頭由12根外向節(jié)連接桿和鉆頭連接。不同于市場上常見的鉆模頭長槽設計，帶有定位套的設計能更好的保證鉆孔的同心度。 （2）控制系統(tǒng) 除了升降臺的上升、下降和鉆孔加工切削的動作控制外，由于鉆孔加工過程中，鉆頭溫度的升高導致鉆頭磨損和打孔失效情況發(fā)生，我們將采用溫度傳感器來探測鉆頭的工作狀態(tài)。當前機床控制系統(tǒng)通常主要由計算機數(shù)控、繼電器電氣控制和PLC控制等，由于繼電器電氣控制系統(tǒng)，其聯(lián)動關系復雜，維修困難，故障率高，經(jīng)常影響正常生產(chǎn)，計算機數(shù)控造價高、系統(tǒng)復雜，而PLC控制系統(tǒng)可靠性好、造價低、抗干擾能力強、柔性好、編程簡單、使用方便、擴充靈活、功能完善，所以我們利用PLC控制技術來實現(xiàn)鉆孔加工的控制。此外，還借此技術手段實現(xiàn)對多軸鉆床的進給系統(tǒng)的氣壓控制系統(tǒng)的控制。 1.2設計內容 本文主要是通過應用機床設計的一般方法對立式多軸鉆的機構和控制系統(tǒng)進行設計及改進。研究的重點內容是工件架傳動系統(tǒng)的改進和夾緊系統(tǒng)的設計。此外，立式多軸鉆的鉆模頭設計以及溫度傳感器的應用和PLC控制是設計內容的另一重要組成部分。 我們通過對多軸鉆的改進及設計，要達到的目標在于通過改進鉆床能夠實現(xiàn)工作自動化，最終能滿足以下要求： （1）能實現(xiàn)自動化連續(xù)生產(chǎn)，改善產(chǎn)品加工質量，提高生產(chǎn)效率； （2）降低工作人員勞動強度和工作量； （3）鉆床系統(tǒng)工作平穩(wěn)，滿足工作要求； （4）經(jīng)濟因素合理； 多軸鉆孔升降機由工件架、多軸鉆鉆床兩大部分構成。 工件架的設計內容由傳動系統(tǒng)和夾緊系統(tǒng)控制系統(tǒng)組成。如下圖所示，工件架主要由鉆模板、凸輪、氣缸以及四桿機構等組件組成。 鉆孔升降機的多軸鉆鉆床部分由機頭、鉆模頭，升降臺及氣缸等組件組成。如下圖所示。 立式多軸鉆自動升降機的整體機械運動描述如下： （1）當設備接通電源后，工件架的氣缸機械運動并輸出動力，通過四桿機構傳遞至凸輪，使之旋轉，并作用于加工工件左右兩側的邊緣位置，將工件升起。經(jīng)過水平校準確保工件處于水平，再手動調節(jié)上面四個背緊螺母并緊固，然后將下放的四個背緊螺母緊固，最終實現(xiàn)對加工工件的夾緊。 （2）工件的定位和夾緊完成后，將啟動多軸鉆底座上的氣缸，推動升降臺由初始位置向上垂直運動。與此同時，機頭部分的電機工作，帶動皮帶，齒輪帶動鉆頭轉動。當升降臺繼續(xù)升高，升至預設高度，即鉆頭將工件鉆孔完成時，限位開關即刻產(chǎn)生一個信號，通過PLC使升降臺開始下降。下移至初始位置時，限位開關產(chǎn)生信號使移動托板停止移動。工件的打孔工作完成。