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1、正文第一章 绪论一、深孔加工技术简介1深孔加工技术的由来和发展深孔加工技术产生于对枪炮管的制造过程。20世纪50年代，世界格局进入以和平和建设为主基调的时代，深孔加工技术随之脱颖而出，成为“军转民”技术中的一朵奇葩，迅速被扩展应用于能源采掘、航空航天、发动机制造、机床汽车制造、石化及轻重化工、纺织机械、饲料机械、冶金、仪器仪表等广泛的产业领域。我国机械工业技术基础不足，改革开放以来，机械兵工企业一度处于发展低谷。20世纪80年代后期经济进入快速发展阶段，各行业对深孔加工技术和先进深孔加工装备提出了广泛的需求。但由于大多数企业无法承受进口装备昂贵的价格和深孔道具的高售价和高使用成本，同时又没有自
2、己的专业化深孔加工装备生产体系，致使需求与供给之间的矛盾不断扩大。可以预见的是，先进深孔加工技术和高性能价格比的深孔加工设备的短缺，将会成为制约我国装备制造业高速发展的瓶颈之一。12深孔加工技术相关介绍（1）深孔在机械制造业中，一般将孔深超过孔径5倍的圆柱孔（内圆柱面）称为“深孔”。而孔深与孔径的比值，称之为“长径比”或“深径比”。相对而言，长径比不大于5倍的圆柱孔，可称为“浅孔”。口径即深孔直径大小的划分，深孔直径的大小，常常对所采用的加工技术和加工难度有重大的影响。（2）深孔加工技术泛指用于深孔加工的工具、设备（硬件）和加工原理、操作规程、操作技巧（软件）。在一般情况下，深孔加工技术主要指
3、用切削加工方法和磨料工具加工深孔的技术。随着科学技术的发展，20世纪涌现出一批可用于深孔加工的特种加工技术，从而扩大了深孔加工技术的领域。（3）现代深孔加工技术现代制造技术的基本要求是：工效高并可以重复性地进行机械化大批量生产；加工质量好，批量加工时产品质量具有较高的一致性；废品率低，从而节约原材料及其他消耗；综合加工成本低。于此相应，现代深孔加工技术的基本标志应当是：能连续自动排削及冷却润滑；刀具（工具）应具备较好的自导向功能。深孔实体钻削技术被公认为是深孔加工技术的关键技术。（4）深孔刀具深孔刀具是指专用于深孔加工的切削刀具。包括深孔钻头、深孔扩钻、深孔套料钻、深孔绞刀、深孔镗头、深孔拉刀
4、等。其共同特点是刀具有进、出切削液的通道和导向部分。以高硬或超硬颗粒磨料为加工主体的定直径（或直径可以微调）磨料工具，也已被用于深孔加工。1二、深孔加工技术的现状与加工现代制造技术的基本要求是：工效高并可以重复性地进行机械化大批量生产；加工质量好，批量加工时产品质量具有较高的一致性；废品率低，从而节约原材料及其他消耗；综合加工成本低。于此相应，现代深孔加工技术的基本标志应当是：能连续自动排削及冷却润滑；刀具（工具）应具备较好的自导向功能。深孔实体钻削技术被公认为是深孔加工技术的关键技术。排屑方式可以分为外排屑、内排屑、后排屑、前排屑。外排屑是切屑液由钻头内部空腔中供入至切屑刃部，并伴随着切屑经
5、钻头外围与已加工孔壁之间的空隙排出孔外，这种排屑方式称为外排屑。而内排屑是指切屑也经钻头外部的间隙流向切屑内部，带着切屑经钻头和钻杆的内腔排出孔外。当切屑的排出方向与刀具进给方向相反时，称为后排屑；方向一致则为前排屑。三、本论文的主要内容在本论文中，首先完成深孔加工机床的总体设计，然后就夹具部分进行改造。深孔加工机床的总体设计主要是针对深孔加工技术的特点和及其深孔加工的缺点就机床总体结构进行改造，改变其尾架结构，在不同机床的尾架上增加一个钻头，同时在原主轴位置安装一个钻头，两个钻头同时加工零件，使普通机床成为适合深孔加工的机床。而夹具的设计是此次设计的主要部分。主要的内容包括：在改造的机床结构
6、原有的基础上，增加V形槽，定位环、导柱等，利用气缸进行气压传动，使得工件可以准确的固定在车床上。在比较和确定了合适的方案以后，再进行具体的设计计算，最后画出夹具的零件装配图。第二章 机床总体设计以及改造一、现有机床的参数1机床参数的选定（1）尺寸参数根据要求，机床的主要参数如下：机床外形尺寸（长宽高）：26905001400工作台尺寸（长宽）：2050392（2）运动参数机床可以加工的最大孔径为20，能加工的最小孔径为5。由此，最大钻削速度=。主轴极限转速： = =1427 = =802. 机床主要部件（1）主轴箱又称床头箱，它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所
7、需的正反两种转向的不同转速，同时主轴箱分出部分动力将运动传给进给箱。主轴箱中等主轴是车床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量，一旦主轴的旋转精度降低，则机床的使用价值就会降低。（2）进给箱又称走刀箱，进给箱中装有进给运动的变速机构，调整其变速机构，可得到所需的进给量或螺距，通过光杠或丝杠将运动传至刀架以进行切削。（3）丝杠与光杠用以联接进给箱与溜板箱，并把进给箱的运动和动力传给溜板箱，使溜板箱获得纵向直线运动。丝杠是专门用来车削各种螺纹而设置的，在进行工件的其他表面车削时，只用光杠，不用丝杠（4）溜板箱是车床进给运动的操纵箱，内装有将光杠和丝杠的旋转运动变成刀架直线运动的
8、机构，通过光杠传动实现刀架的纵向进给运动、横向进给运动和快速移动，通过丝杠带动刀架作纵向直线运动，以便车削螺纹。（5）夹具用以装夹工件，实现被加工零件的准确定位、夹压、刀具的导向等。（6）另有刀架、尾架和床身等。341-进给箱 2-挂轮箱 3-主轴箱 4-溜板箱 5-刀架 7-尾座 8-丝杠 9-光杠 10-床身 11-床腿 12-夹具图1 机床结构示意图二、普通机床改造1改造原因由于深孔加工技术由于在实际操作过程中有以下特点：刀杆由于受到孔径的限制，造成产品的刚性差，强度低，而切削时易产生振动、波纹、锥度，从而影响了深孔的直线度和表面粗糙度。同时在在钻孔和扩孔时，冷却润滑液在没有采用特殊装置
9、的情况下，难于输入到切削区，使刀具耐用度降低，而且排屑也困难。因为排屑困难，发热等不良状况，使得深孔加工的零件精度不高，因此，我们对车床尾座进行改造，使其成为双向钻孔机床。2设计方案车床尾架改造，就是讲普通车床改造成双向钻孔的机床。主要是在车床尾架上装夹一个钻头，同时在原主轴上也安装一个钻头。具体改造步骤如下：（1）拆除原车床尾架套筒及与其相连的丝杠、螺母、手轮、端盖、导向键等零件。（2）将车床的尾架改装成动力主轴，由电动机驱动，带动一把钻头。（3）改造原有的主轴，安装另一把钻头在上面。（4）将工件安装在原有的刀架上，由大拖板带动其左右进给，实现两头同时钻孔。改造后的双面钻机床及其主要部件如图
10、2所示1-左钻头 2-工件 3-右钻头 4-车床尾架 5-车床中的拖板 6-夹具图2 改造后的双面钻机床示意图3改造后的优点原先的单向深孔加工由于切屑深度引起的排屑不利、发热等，若零件长度较长等，这样的现象就越为明显。重新装载，换头切屑同时也严重影响了深孔的直线度等其他标准度。而双向钻孔机床在一定程度上解决了这个问题。（1）保证了孔的直线度，同时，同轴度，轴线与低脚面的尺寸精度、平行度等都得到了提高，（2）另外，也省去了装夹两次，粗车、加工两次断面等麻烦，大大减少了加工工序。（3）只需在普通机床上进行改造，钻头可任意替换，可性度高，操作方便，经济性高，可用于大批量生产。5第三章 夹具设计一、车
11、床夹具概述1夹具的定义机床夹具是在机床上装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床和刀具有一个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。2夹具的基本组成定位元件确定工件的正确位置夹紧装置保证工件正确位置不变。对刀及导向装置确定刀具与工件的相对位置夹具体基础件其他装置或元件如分度装置，联接元件等3机床夹具的作用保证加工精度 提高劳动生产率扩大机床的使用范围 改善劳动条件、保证生产安全24机床夹具的分类按通用化程度可分为：通用夹具、专用夹具、可调夹具、成组夹具、组合夹具、随行夹具；按使用机床分类可分为：车夹具、铣夹具、钻夹具、镗夹具、磨夹具等；按动力源可分为：手动、气动、液压、电动、磁力、真空
12、等。从用途来分：可分为机床夹具、装配夹具和检验夹具等。二、设计要求和生产条件1.生产条件只需将工厂中的普通机床改造成双向深孔机床。在普通机床的尾座安装一个钻头，再在原来主轴的位置上增加一个钻头，两个钻头同时加工工件，实现双向加工。如此设计的机床大大节约了购买专项深孔加工设备的成本，也简化了拆装两次工件的加工工艺。2.设计要求（1）深孔双面钻床。（2）工件形状为圆柱型棒料,材料为45号钢，可加工毛坯长度范围为250350mm，直径为3050mm，目标加工孔径为1525mm。（3）工件断面45倒角三、夹具设计方案1定位方式主要定位方式分为两种（1）找正安装找正安装，是按工件的有关表面或专门划出的线
13、痕作为找正依据，用划针或指示表，逐个地找正工件相对于道具及机床的位置，然后夹紧工件。这种安装方法简单，不需要专门设备，但精度不高，生产率也低，同时对工人有较高的技术要求，只适用于单件小批生产。（2）夹具定位安装夹具定位很好地保证了加工的质量它确保了加工精度，特别是保证被加工工件加工面与定位面之间以及被加工表面互相之间的位置精度。同时安装专用夹具定位也可以提高生产效率，降低生产成本。另外，夹具的使用扩大了机床的工艺范围。它也减轻了工人的劳动强度，保证了生产的安全。52设计方案综上所述，相较之下，选用专用夹具进行定位。具体定位方案如下：（1）在夹具上，与工件相卡部位两端分别安装一个定位环（图3所示
14、）1-45倒角图3 定位环示意图（2）定位环内有45倒角，定位环与夹具其他部分用导柱连接（图4所示），导柱使得定位环可在导柱上左右移动，使其可装夹不同长度的工件。1-定位环 2-导轨 3-导柱图4 导柱和定位环示意图（3）车床的托板上安放一个V形槽，V型槽角度约为30，使得工件能够卡嵌在V型槽上，如图5所示。1-V形槽 2-工件图5 V形槽示意图3传动方案（1）传动类型传动方案大致也分为两种，一种为机械方案，还有一种为气压传动。机械传动以电动机为动力源，电动机是提供了运动和动力的装置，是执行件的运动来源。普通机床通常都采用三相异步电动机作动源。然后，通过传动装置把动源的运动和动力传给执行件。机
15、床上为了得到所需要的运动，需要通过一系列的传动件把执行件和动源（例如钻头和电动机）或者把执行件和执行件（比如两个钻头）之间联接起来，以构成传动联系。而在这里，我要研究的深孔技术所用机床的传动主要是在螺旋表面时形成一个运动钻头和工件间相对的螺旋运动。2气压传动的系统主要由以下五部分组成：能源装置 将机械能转换成气体压力能的装置。常见的是空气压缩机等，为系统提供压缩空气执行元件 将气体的压力能转换成机械能输出的装置。它可以作直线运动的气缸，也可以作回转运动的气马达等控制元件 对系统中气体的压力、流量及流动方向进行控制和调节的装置，以及进行信号转换，逻辑运算和放大等功能的信号控制元件，比如如压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀等。辅助元件 保证系统正常工作所需的上述三种意外的装置，比如过滤器，管路、接头、压力表、分水滤气器、消声器、压力继
