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木门五金件槽孔数控加工机床的总体设计

发布时间:2013-11-27作者:admin浏览量:

摘要:介绍了一种木门五金件槽孔数控加工机床的总体布局、传动系统和工作台等主要机械结 构的设计。用Solid Edge软件对主机机架建模并用Femap软件进行有限元分析,得到机 架的位移和应力云图,表明机架强度满足设计要求。本设计大大提高了木门五金件槽孔 加工的质量和生产效率,实现了木门五金件槽孔的数控加工。

关键词:木门;五金件槽孔;数控加工;总体设计 中图分类号:TS642

木门是现代生活、办公和作业场所等环境不 可或缺的木制品之一。近年来,我国木门产业发 展快速,全国有规模以上的木门生产企业约有 3000家。木门产业能有这么大的发展,跟先进的 生产工艺和生产设备密不可分。随着经济的发展, 对木门的产量和质量提出了更高的要求,这就要 求更高水平的木门加工设备与之适应。数控技术 应用于木门加工,便是这一领域的技术性突破, 彻底改变了传统加工方式,使木门生产的机械化、 自动化水平有了大幅度的提高'

加工木门的门锁、门铰链等五金件安装槽孔 是木门生产的一个重要工序,也是木门生产机械 化、自动化的一个难点。

传统门锁、门铰链安装槽孔的加工是在两台 以上的镂铣机、钻孔机等设备上完成的121,不仅 工作量大、效率低、操作复杂,而且加工精度底、 位置偏差大,不能满足高质量木门生产的要求。

采用数控系统的五金件槽孔加工机床,往往 能够一次装卡完成门锁孔、锁槽和门合页槽的加 工,劳动强度低,加工效宇高;各运动刀轴由数 字控制,能满足各类锁孔、锁槽、锁槽阶和合贞 槽的精确加工;还能够自动测量门扇宽度和厚度 等' 自动修整门的制造公差,保证加工位置和 尺寸的精度要求;对刀、换刀方便快捷。数控技
基金项目:中央级公益性科研院所基本科研业务费专项, 2006-4-101o
术的应用对木门业生产机械化、自动化水平的提 ?,起了不可或缺的作用。本文针对国内木门五 金件槽孔加工设备的现状,设计了一种用于木门 五金件槽孔加工的数控机床。


2.1主运动系统和进给运动系统确定

木门五金件槽孔加工机床包括主运动系统和 进给运动系统两部分。主运动系统是由两个电主 轴分别带动铣刀和钻头实现的旋转切削运动。进 给运动是由X、Y、Z三个方向的往复直线运动组 成,分别由X、Y、Z三个方向驱动总成实现,如 图2、图3和图4所示。同时对两部分运动要有 简单的控制包括启停控制和调速控制。
图2 X向驱动总成 1'步进电机2涡轮蜗杆减速器3齿轮 4滑块5直线导轨6导轨架7圈梁
1步进电机2联轴器3电机座4底板 5轴端挡圈6紧定螺钉7丝杠螺母副_ 8轴承座9支架10深沟球轴承11轴套


在整个机床结构中,机架起着支撑各运动总 成、连接工作台的作用。根据木门五金件槽孔数 控加工机床总体布局可知,除工作台总成之外的 重量都是由机架来支撑。为了提?机架韵强度和 刚度,充分发挥材料的作用,如图5所示,整个 机架采用可拆分式结构,由冷弯方形空心钢焊接 而成。机架采用焊接,生产周期短,重量轻,出 现缺陷可采取补救措施

为保证工作的安全性,必须对机架进行校核。 初步计算作用在机架上的总重力为丨丨97.07N。根 据上述结果初步选择方形钢管栽面尺寸为80 x 80 x4mm,惯性矩为111.031 cm4。由于X向驱动总成 带动Y向驱动总成、Z向驱动总成和主轴总成在机 架上做往复直线运动,同时主轴又在做高速旋转 运动.故机架与X向驱动总成之间的接触面为主 要的受力面即危险受力面。用FVmap with NX Nastran对机架装配模型进行校核,定义材料??性 采用Q235,对应的参数为杨氏弹性模fiF, = 2.06 x 10*Mpa .泊松比 p = 0.29,密度 p = 7800kg/m\ 各向同性。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载荷.il•箅求解之后可 得出图6m架位移云图和图7机架应力云图。由云 罔可知,机架最大变形出现在上圈梁中间位迓两 侧,最大位移为5.446fi~003inm.最大应力为 1.024MPfl.此处为压应变。机架使用的材料为 Q235.即屈服极限o,.=235MPa,在满栽工况下, 选取安全系数n=1.5 .则许用应力值 la]=o^n=156.7Mpa.由分析结果知:当主轴总成、 X向驱动总成、Y向驱动总成和Z向驱动总成同时 处于上阁梁中间位置两侧之一时,a.=1.024Mpa. o_[a].故满足强度要求。为了保证加工?度要 求..本机床设计要求为整体机架纵向变形不超过 0.5mm,分析结果的最大变形世0.005mm明显小于 0.5mm。因此.机架的变形都在安全范围内.故 机架的设计合理