開題報(bào)告-深孔實(shí)體鉆削附件的設(shè)計(jì)

PAGE2西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告題目：深孔實(shí)體鉆削附件的設(shè)計(jì)系別機(jī)電信息系專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化班級B070203姓名學(xué)號導(dǎo)師2010年11月30日1.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內(nèi)外相關(guān)研究情況）1.1題目背景及研究意義所謂深孔加工，一般規(guī)定孔深L與孔徑d之比大于5，即L/d>5的孔稱為深孔。而一般的深孔多數(shù)情況下深徑比L/d≥100。如油缸孔、軸的軸向油孔，空心主軸孔和液壓閥孔等等。深孔加工難度高，加工工作量大，已成為機(jī)械加工中的關(guān)鍵性工序。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，產(chǎn)品的跟新?lián)Q代十分頻繁，新型高強(qiáng)度、高硬度的難加工零件不斷出現(xiàn)，無論是對深孔加工的質(zhì)量、加工效率，還是刀具的耐用度都提出了更高的要求。深孔加工技術(shù)已在國防工業(yè)、石油采掘、航空航天、機(jī)床、汽車等行業(yè)獲得相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，且由于其高效、高精度等優(yōu)越性，深孔加工技術(shù)也在某些零件的淺孔加工中得到應(yīng)用。深孔加工是機(jī)械制造技術(shù)中的難點(diǎn)之一。由于深孔加工的特殊性從而形成了其經(jīng)典難題，排屑難、冷卻難、潤滑難、工具系統(tǒng)剛度低。這些問題長期困擾著深孔加工行業(yè)，他們限制了深孔加工的工藝范圍，也限制了深孔加工理論及技術(shù)向其他領(lǐng)域拓展的能力，使深孔加工成為制造技術(shù)門類中成本最昂貴的技術(shù)之一。1.2深孔加工發(fā)展概況1.2.1國外深孔加工的發(fā)展18世紀(jì)后期，由于制造的槍管和炮管要求有較精密的孔，開始人們用扁鉆進(jìn)行加工，直到1860年美國發(fā)明了麻花鉆，這在鉆孔領(lǐng)域中邁出了重要的一步。盡管麻花鉆是扁鉆的一種改進(jìn)，但還不能作為一種極好的精加工工具，在實(shí)踐中，人們發(fā)現(xiàn)麻花鉆的這些缺點(diǎn)可以通過采用自導(dǎo)式單刃鉆孔工具來克服，在這種情況下產(chǎn)生了槍鉆，槍鉆的名稱是因加工槍孔而得名的。在我國槍鉆稱為外排屑鉆孔工具。由于槍鉆的鉆桿為非對稱形，因而槍鉆只適用于加工小孔零件。所以，在第二次世界大戰(zhàn)前和戰(zhàn)爭期間由于戰(zhàn)爭的需要，槍鉆方式加工設(shè)備已不能滿足軍工生產(chǎn)的需要，因而在1943年在德國由畢斯涅耳研究出畢斯涅耳加工系統(tǒng)(即我國常稱的內(nèi)排屑鉆孔法)。此后，畢斯涅耳又經(jīng)不斷發(fā)展和改進(jìn)，到1951一1955年見基本定型，推廣應(yīng)用于生產(chǎn)。二戰(zhàn)后，以德國海勒公司和瑞典卡爾斯德特為主導(dǎo)，成立了國際深孔加工協(xié)會(BoringandTrepanningAssociation)。推出了一種具有單邊刃、自導(dǎo)向和高壓切削液的內(nèi)排屑深孔鉆頭，這就是迄今仍用于鉆直徑020mm以上深孔的BTA鉆。與槍鉆相比，BTA鉆采用圓形空心鉆桿和高壓密封裝置，將大量高壓切削液輸入鉆桿和工件孔壁之間的間隙中，沖向切削區(qū)，除了起到冷卻潤滑和支撐鉆桿的作用外，還帶著切屑從鉆桿內(nèi)孔排出。它具有剛性好、精度高、效率高以及刀具系統(tǒng)性能好等優(yōu)點(diǎn)。雖然工本費(fèi)用較大，但其生產(chǎn)效率比一般加工方法高4～10倍，又可取消一般精加工工序。所以總的看來，還是一種經(jīng)濟(jì)的加工方法。由于BTA鉆系統(tǒng)存在密封裝置制造復(fù)雜，為克服BTA系統(tǒng)存在的不足之處。1963年瑞典Sandvik公司發(fā)明了噴吸鉆系統(tǒng)。噴吸式深孔鉆是在內(nèi)排屑深孔鉆基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型實(shí)心深孔加工方法。它是利用流體的噴吸效應(yīng)原理，當(dāng)高壓流體經(jīng)過一個(gè)狹小的通道(噴嘴)高速噴射時(shí)，在這股噴射流的周圍形成一個(gè)低壓區(qū)，可以將噴嘴附近的流體吸走。它比較巧妙的解決了BTA系統(tǒng)的復(fù)雜壓力頭及密封問題。它不需要專用的深孔鉆床，只要求普通機(jī)床具有足夠的功率，必要的切削速度與機(jī)床結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性就能使用。但是噴吸鉆本身也存在的缺點(diǎn)，由于采用內(nèi)外鉆桿，排屑空間受到限制，所以鉆削直徑一般大于018mm，同時(shí)冷卻潤滑液供給方式不能控制刀桿振動，刀桿易擦傷，因而剛性與加工精度略低于BTA系統(tǒng)。為了補(bǔ)償噴吸鉆的不足，日本冶金股份有限責(zé)任公司發(fā)展了DF(Double．feederSystem)系統(tǒng)。DF系統(tǒng)綜合了BTA系統(tǒng)和噴吸鉆系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，對雙管噴吸鉆去偽存精，淘汰了雙管的襯管，恢復(fù)了BTA的已有簡單結(jié)構(gòu)，并借用了雙管噴吸鉆的負(fù)壓抽屑機(jī)理，在鉆桿末端設(shè)置產(chǎn)生負(fù)壓作用的噴嘴，將推吸排屑加以結(jié)合，大大提高了排屑能力。DF系統(tǒng)在簡化雙管噴吸鉆結(jié)構(gòu)方面是一個(gè)明顯的進(jìn)步，但在其抽屑器設(shè)計(jì)上還不很成熟。1.2.2國內(nèi)深孔加工的發(fā)展由于我國機(jī)械制造業(yè)的迅速發(fā)展，深孔技術(shù)在我國得到了廣泛的應(yīng)用，江西量刃具廠、成都工具研究所、中北大學(xué)、西安理工大學(xué)、西安石油大學(xué)、北京科技大學(xué)、大連理工學(xué)院等單位在深孔加工技術(shù)研究方面處于領(lǐng)先水平。20世紀(jì)50年代群鉆的研制成功，使鉆孔效率大為提高。1958年BTA鉆頭在我國開始使用，70年代初，我國開始研制和推廣噴吸鉆，到1978年df法已在我國開始設(shè)計(jì)完成并與1979年正式用于生產(chǎn)，現(xiàn)代廣泛應(yīng)用于中、小直徑內(nèi)排屑深孔鉆削。國內(nèi)幾家中型機(jī)械制造廠相繼研制和采用了鉆孔套料鉆，已成功的加工出13m長的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)孔。西安石油大學(xué)于1989年成功的將噴吸效應(yīng)原理應(yīng)用到外排屑槍鉆系統(tǒng)，使槍鉆的加工性能大大提高；1994年又研制成功多尖齒內(nèi)排屑深孔鉆，使深孔鉆削的穩(wěn)定性和耐用度大大提高；中北大學(xué)研制成功的單管內(nèi)排屑噴吸鉆加工技術(shù)(SingleTubeInnerChipremovelEjectorDrilling)簡稱“SIED技術(shù)"，它是一個(gè)以單邊刃切削，單管內(nèi)排屑噴吸加工和刀具自導(dǎo)向?yàn)楣灿刑匦缘腟IED刀具系列和一個(gè)多功能、全方位的SIED深孔加工裝備體系，特點(diǎn)是克服了內(nèi)排屑深孔鉆不能鉆小直徑深孔的障礙，使機(jī)床可兼容槍鉆、BTA鉆的鉆孔范圍，在同一機(jī)床上，可完成實(shí)體鉆孔、擴(kuò)孔、套料、絞孔、鏜孔以及珩磨等各種加工，結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)柔性化、專業(yè)化、國產(chǎn)化生產(chǎn)；這些科研成果的出現(xiàn)，把我國的深孔加工水平推向一個(gè)更高的層次。2.本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案、研究方法或措施主要研究內(nèi)容本設(shè)計(jì)根據(jù)深孔加工中排屑的需要，設(shè)計(jì)一套打孔附件，包括受油器，排屑器和負(fù)壓抽屑裝置。需要對其進(jìn)行方案選擇，作相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算，并利用三維CAD進(jìn)行零件模型設(shè)計(jì)及裝配體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。研究方案（一）授油器作用及原理：將高壓切削液由鉆桿和鉆孔之間的間隙高速進(jìn)入鉆頭切削刃，然后帶動切屑進(jìn)入鉆頭的排屑孔由鉆桿內(nèi)孔排出，可以完成冷卻、潤滑和排屑三重使命；對工件定心和實(shí)行軸向夾緊；對鉆頭進(jìn)行導(dǎo)向。后兩項(xiàng)功能可由鉆套來完成。鉆套的外部與車床的尾頂尖相似，加工出60度錐面，而內(nèi)腔為鉆頭導(dǎo)向孔。（二）排屑器和負(fù)壓抽屑裝置作用及原理：切削液分為兩部分進(jìn)入鉆削系統(tǒng)，大部分由授油器壓入鉆削處，少部分由負(fù)壓抽屑裝置經(jīng)由類似月牙形的小孔，沿排屑管軸線成20到30度、并且與軸向反進(jìn)給反向射入排屑管，這樣形成負(fù)壓效應(yīng)，利用負(fù)壓吸屑效應(yīng)可以順利的排出切屑。在此，排屑器和負(fù)壓抽屑裝置總為一個(gè)裝置，使整體結(jié)構(gòu)緊湊簡單，排屑更加順利。研究方法及措施通過調(diào)研及查閱國內(nèi)外資料，深入了解深孔加工的發(fā)展，并且知道每種加工方法的優(yōu)缺點(diǎn)，去其糟粕，取其精華，融入創(chuàng)新，思維開放。先進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由主到次，逐步接近最終方案，并計(jì)算相應(yīng)尺寸，最后用三維軟件進(jìn)行零件模型設(shè)計(jì)及裝配體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。3.本課題研究的重點(diǎn)及難點(diǎn)，前期已開展工作本課題研究的重點(diǎn)如何設(shè)計(jì)一套附件，使這套附件能方便的改裝到普通機(jī)床上，以更加經(jīng)濟(jì)的方式來實(shí)現(xiàn)深孔加工。核心設(shè)計(jì)是授油器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使得切削液能更加流暢的進(jìn)入切削區(qū)，減少壓力損耗,提高排屑效率；負(fù)壓抽屑裝置反向射流口的角度設(shè)計(jì)，射口角度是有效排出切屑的重要因素；其次是整個(gè)裝置的密封設(shè)計(jì)。已經(jīng)大量閱讀圖書館及網(wǎng)上相關(guān)資料，對深孔加工有了初步認(rèn)識，通過以后的不斷學(xué)習(xí)及老師的指導(dǎo)，最終達(dá)到設(shè)計(jì)要求。4.完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃本設(shè)計(jì)在金花校區(qū)進(jìn)行，進(jìn)度如下：查閱資料，翻譯英文資料；（兩周）確定設(shè)計(jì)方案；（兩周）SOLIDEWORKS軟件學(xué)習(xí)；（兩周）做三維裝配圖；（四周）二維零件圖和裝配圖；（兩周）論文撰寫。（兩周）參考文獻(xiàn)：《深孔加工技術(shù)》西北工業(yè)大學(xué)出版社王世清.《現(xiàn)代深孔加工技術(shù)》哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社王峻.《JB3477-3493鉆床輔具》1985.《DF深孔鉆削技術(shù)及其負(fù)壓抽屑系統(tǒng)》汪志明1989(04).《一種新型的深孔負(fù)壓裝置研究》關(guān)世璽.程峰期刊論文-機(jī)械設(shè)計(jì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