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关于数控加工机床中立柜门专用的总体设计

发布时间:2013-11-25作者:admin浏览量:

 

摘要:文章重点针对目前立柜门的传统加工工序的分散以及加工低精度等问题进行了研究和分析,通过进一步地对立柜门加工工艺和结构 特点的分析,提出了 一个可行的总体设计方案。

关键词:数控加工立柜门总体设计定位夹紧
立柜门的工艺流程主要是指开槽、钻孔、雕花以及封边等步骤, 目前,在我国立柜门钻孔使用最为广泛的是单轴钻床和多轴钻床, 在一些大中型企业使用最多的是多轴多排的钻床。这种加工过程中 一般都是利用手动进行装夹,每一次加工完一类孔之后,就要重复 对工件进行第二次的定位夹紧工作,从而造成了严重的累积误差, 所以加工的生产率相对比较低,加工精度和自动化程度都相对比较 低。纵观我国机床市场,当前还没有形成一个专门用于立柜门的生 产加工设备,但是在一些西欧发达国家,立柜门的生产加工完全实 现了全自动的程度。

1、立柜门加工工艺流程

立柜门数控加工的最基本的特点就是,所有的零部件都是在一 次装夹下,利用一些成型的铣刀以及钻头按照指定的顺序依次完 成,这其中主要包括拉手孔、合页孔、锁孔与盲孔。通常情况下,盲孔 都会有两处盲孔,即锁孔旁和合页孔旁的盲孔,都是为了给安装锁 具和合页的过程中自攻螺钉的适当预定位。下面根据立柜门的具体 结构特点,确定了一个加工流程:上料一工件定位夹紧〜合页孔加 工一盲孔加工一锁孔加工一盲孔加工一拉手孔加工一工件松开夹 紧一卸料。首先,通过自动推料机构和上料装置,把工件定位到夹具 上,通过对中定位夹紧机构对工件进行夹紧,然后X, Y, Z向的进给 机构开始工作,主轴带动刀具分别开始加工,首先加工的是合页孔, 加工完以后下一主轴开始加工,依次加工出合页孔旁的盲孔,锁孔, 锁孔旁的盲孔,拉手孔等。主轴的定位与进给通过软件编程来实现。 加工完以后,主轴退回零点,夹紧机构松开.卸料,这样就完成一个 工件的加工。
2.1机床的总体布局

专用机床的布局根据工件特定运动方案和工艺方案确定其布 局,型式有多种多样。常见的立式机床布局有单臂式、立柱式和龙门 式三种。龙门式机床的支承件由横梁、床身及双立柱组合而成’形成 一个封闭的框形结构,该机床加工精度好,刚度较高。立柱式机床的 支承件是由立柱、底柱和底座组合而成,一般执行部件在横、纵、垂 直三个方向运动,机床的占地面积比较小。单臂式机床的支承件是 由立柱、床身和横梁三者的组合,与立柱式机床相比,单臂式机床可 加工横向尺寸较大的工件,动力学性能好,机床的占地面积较小。立 柜门数控加工机床属于专用的数控机床,根据立柜门的结构特点以 及加工工艺要求,选用龙门式的结构形式。龙门式的结构布局是刚 度最好的一种机床结构形式,使Y轴滑座的惯性力作用在与基础相
连的立柱上。工件的纵向运动发生在工作台上,作用在基础上的惯 性力很小。Y、Z向结构紧凑,动力学性能良好,适于中小尺寸零件的 加工。

2。2机架总体结构设计

为了提高机架的强度和刚度,充分发挥材料的作用,整个机架 由方形钢管焊接而成。机架上端是由方形钢管焊接而成的圈梁,为 进一步提高刚度,同时焊接一加强筋,支架由四根立柱通过四根方 形钢管焊接而成,立柱之间也焊接有加强筋来保证机架的强度和刚 度,避免出现变形。采用焊接结构,生产周期短,重量轻,出现缺陷可 采取补救措施,如加焊接隔板和加强筋等。机架是整个机床的支柱, 为保证工作的安全性,必须对其进行校核。初步计算各部件的总质 量为350.72kg,则总重力为3507. 2N。根据上述结果初步选择方形 钢管截面尺寸为(100过0饭6)111111,惯性矩为328.20114。由于龙门横 梁是在机架上做往复直线运动。同时主轴又在横粱上运动,故安装 在机架两侧的导轨为主要的受力面即危险受力面。将整个模型导人 ANSYS对机架进行校核,定义材料属性采用Q235(普通碳钢),对应 的参数为弹性模量E=2.06E5Mpa,泊松比=0 • 3,密度p=7.85E-9tonne / mm3。首先对整个模型进行网格划分,根据上述数据对其 施加相应的力。

2.3定位夬紧机构设计

为了保证工件在一次性装夹的情况下完成所有孔的加工,根据 立柜门定位面的选择和加工工艺分析,在减小系统误差的基础上, 立柜门专用数控加工机床采用对中夹紧机构,不仅减少了工件在夹 具上的安装误差,同时也保证了被加工工件的加工精度。定位夹紧 机构主要由底板、工作台、支撑梁、对中夹紧机构、定位板、夹紧气 缸、定位气缸等组成。定位夹紧机构通过六角螺栓固定到底板上,工 作时,定位气缸带动定位板向上移动到指定的位置,被加工工件由 推料机构通过工作台将工件长边侧面推动到定位板处进行定位,同 时立柜门的两短边侧面在夹紧气缸的推动作用下通过对中夹紧机 构把工件进行对中夹紧,这样就对工件进行了完全的定位夹紧。

3、结语

本文通过对国内立柜门生产加工的现状分析,设计了立柜门专 用数控加工机床,该设计具备如下优点:(1)在立柜门的加工中形成 了一种新技术,提升我国机械的数控化程度。同时也为机床的发展 提供一种新思路;(2)加工一定范围内的立柜门,具有一定的柔性, (3)结构设计简单合理、加工过程控制准确、加工产品精度高、尺寸 形状准确,(4)可以在立柜门一次性装夹的情况下完成立柜门五金 件槽孔所有工序的加工。缩短了辅助加工时间,提髙了加工效率;减 少了因多次装夹导致定位基准不一致的误差,提高了产品精度。 参考文献