在批量生产法兰盘时,多采用流水线式操作,即按工序分配给不同生产车间来生产。法兰盘孔加工专机及夹具设计,就是为加工法兰盘4-φ10孔这一工序而设计的专用机床及夹具。由于法兰盘4-φ10孔为均匀分布,因此需要综合应用孔的加工及机床夹具等方面的知识。
本次设计主要包括两大部分。
第一部分为法兰盘4-φ10孔钻削专机的设计,其中包括机床的基本尺寸的选择、电机的选择、传动系统的设计(图1-1)和钻头的选择。
                
图1-1 机床传动联系图
首先,机床的基本尺寸主要参考常用机床的外形尺寸,并根据法兰盘4-φ10孔加工的需要来确定。其次,法兰盘材料为铝合金。因此可根据铝合金的切削性能,及钻削铝合金时的切削用量和钻削速度来估算出钻削力、钻削扭矩和钻削功率来,并根据钻削功率选择电动机。然后,根据所选电机的同步转速和切削速度来确定传动比,并用齿轮传动系统来实现。由于本次设计的机床只为加工法兰盘4-φ10孔而设计,因此不需变速,一级传动就能实现。最后,根据回油孔的特点,并考虑经济性来选择合适的多孔加工刀具。
第二部分为专用夹具的设计,其中包括定位方式的选择、定位误差的计算、夹紧方式的确定、夹紧力的确定及夹紧机构的的选择、导引装置的确定、夹具体的设计和夹具体在机床上的定位方式。
根据优尔点定位原理(图1-2)、法兰盘外形的特点及常用定位元件的种类,来确定夹具体的定位方式。由于零件在加工时,总会产生误差,因此应考虑工件的定位误差。进行定位误差的计算,以保证定位误差在零件加工误差允许的范围之内。若不合适,则应选择更合适的定位方式,以确保零件的加工精度。为了使零件在被加工时保持位置不变,应对零件在被加工时所需的加紧力进行估算。在此基础上,综合考虑零件的定位方式和加工方式,来设计适合的夹紧机构。为保证加工精度,选择合适的对刀导引装置,保证工件相对于刀具处于正确的位置。综合以上各方面的设计和各个装置的相对位置关系,可以设计出夹具体的结构。并且还要确定夹具体在机床上的定位方法和定位精度。这样就完成了夹具的设计。
           
图1-2 优尔点定位原理
由于此次设计是根据实际生产加工中的需要来进行设计的,因此还从经济性方面分析了此次设计的可行性。另外,分析了此次设计相对于一般生产加工情况的优点、此次设计的不足,和可能改进的方法。
2 法兰盘4-φ10孔加工专机的设计
2.1 钻床的总体设计
钻床可用于加工简单零件上的孔,也可用于加工外型复杂、没有对称回转轴线工件上的单个或一系列圆柱孔,如盖板、箱体、机架等零件上的各种用途的孔。钻床一般用于完成加工尺寸较小、精度要求不太高的孔。通常,钻头旋转为主运动,钻头轴向移动为进给运动[3]。
钻床可分为台式钻床、立式钻床、摇臂钻床、铣钻床、深孔钻床、平端面中心孔钻床和卧式钻床。
在本次设计中,待加工孔为多孔且均匀分布,因此在选择机床上有些困难。通常多孔钻床具有特殊设计的主轴,卧式布局。一般为工件旋转,用特制的钻头钻削孔,可完成孔工件钻、扩、铰、套料等加工。但由于多孔钻床的特殊性,其比较昂贵,对于非专业化深孔加工的厂家,成本过高,因此不能选用这种形式。所以,应由其他钻床改造成多孔钻床,这样可节省开支,并且易于中、小型企业接受。综合各种机床的结构特点和工作方式,决定选用卧式钻床的结构布置。卧式钻床的结构特点是主轴旋转中心固定,移动工件使加工点对准主轴中心。主轴箱安装在立柱上,主轴水平布置。立柱有圆柱、方柱,这里选择圆柱作为主轴。主轴可机动进给。
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铣镗舵叶法兰面及孔的专用机床设计

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