KM15矿用锚具的加工设计.doc

阳泉职业技术学院-毕业设计说明书第一章：锚具介绍第一节：矿用锚具的作用 采用体外预应力加固时,要求体外预应力材料及锚固体系安全可靠方便维修及易于对体外预应力材料调整所施加的应力。夹片锚具操作简单,夹片锚具中的夹片与芳纶筋、索接触面是粗糙面,并粘有细金属砂以增加摩擦力,在夹片与锚套接触面刻有粗糙的横向纹路。在锚具施固时只要将芳纶筋或索沿锚具夹片伸进锚具,随着预应力张拉器逐渐施加应力增加,夹片逐渐将芳纶筋、索夹紧,在施加到设计应力后,将张拉器松开,锚具则承担固定作用。锚具每月生产20000件,属大批生产。一、 锚具特征及主要优点1.锚具的特征预应力锚索框架已广泛应用于边坡加固之中,其施工质量是保证锚索达到设计要求和边坡稳定安全的关键.将锚索框架施工分为施工准备、边坡开挖钻孔、锚索制作、锚索安装、注浆、框架梁钢筋制安、框架梁模板制安、混凝土浇筑、锚索张拉锁定、封锚、框架内绿化等12个主要配套工艺进行论述和研究. 我公司生产的KM/151/1860矿用锚索（预应力锚具）主要应用于矿井巷道掘进过程中，通过锚索悬吊将下部不稳定岩层悬吊在上部稳定岩层中，是围岩强度得到提高，防止片帮和冒顶事故的发生，已实现安全生产。同时，生产的其它系列单孔或多孔预应力锚具还广泛适用于高层建筑、跨度厂房、桥梁等工程建设。我公司锚具生产线，拥有先进的数控机床等先进的精密加工设备，产品加工能力强、精确程度高、质量过硬。生产的各种预应力锚具在工程施工中应用，操作方便，使用牢靠，经久耐用，与国外供类产品相比有明显的价格优势，倍受用户欢迎。KM/151/1860矿用锚索获得国家煤炭工业局认证的“安全标志准用证”（煤安“MA”标志号20011342），并通过了中国建筑科学研究院的检测认证。质量检测和山东省锚杆、锚固剂检测中心的检测。论述了矿用锚索参数设计方法,并制定了一整套实用的施工工艺法,完全适应于矿山井巷工程的特殊条件.本文通过列举的工程应用实例,说明这种岩石锚索是一种有效的支护手段,在大断面及硐室支护、破损井巷工程修复和煤巷加强支护方面,效果明显.钢绞线预应力锚具，用于标准强度 1860MPa 的高强度底松驰钢绞线或钢丝束的锚固，锚固根数从单根至 17 根任意选择。 一、KM系列 KM-15单孔锚具 KM-18单孔锚具MSY-180矿用锚索张拉机具 MSY-180型矿用手动锚索张拉机具由YCD-180型预应力张拉千斤顶、SDB-63型手动油泵以及高压油管等组成，构成一组煤矿巷道锚索预应力张拉的必备设备。该设备同样也适用于交通隧道和冶金、化工等矿工工程二、 锚具的主要优点：1. 提高工作效率YCD-180型预应力张拉千斤等内置工具锚，不但实现了自动锚固和自动退锚，而且保证了操作安全，提高了工作效率。此外还能与多种顶压器配套使用，外露钢绞线的长度不超过15mm。 2. 安全SDB-63手动油泵无需其他动力力源，安全性好，具有换向功能，用于双作用液压系统也可用于单作用液压系统。置有可旋转的压力表，使压力显示最佳的视角。3.结构合理 总体结构合理、性能优越、操作简单、使用安全。我公司长期致力于矿山、煤矿巷道支护和岩土锚固用大规格预应力钢绞线的开发研究，并研制出21.8MM大规格预应力钢绞线。无论从强度和延伸等各方面力学性能都处于世界先进水平，他将强有力的推动预应力构筑物的发展，尤其是对矿山、煤矿的岩层加固安全系数的整体提高；矿山、煤矿的岩层加固用预应力结构锚固力的加强、稳固性的改善，将起到不可估量的作用。本公司也是预应力钢材生产专业化企业,全厂生产建设用地面积600.其主导产品为锚固用预应力21.8MM大规格钢绞线、预应力混凝土用钢丝、钢绞线。现拥有直进式拉丝机-生产线条，钢丝、钢绞线稳定化处理设备各2条。年综合生产能力达吨。为确保拉丝后钢丝的各项力学性能，拉丝卷筒均采用内部水冷却，外部强风冷。钢丝、钢绞线回火采用大功率中频感应加热，以改变频率来保证大直径钢绞线的“完全透热回火”是我企业的技术独到之处。 所有生产线、稳定化设备动力均采用变频电机（数字化控制），速度与温度形成闭环控制。同时本公司具有完备的检、试验设备，其中能做大规格钢绞线拉力试验的t拉力实验机是国内制品行业中唯一的一台。通过严格按照-质量管理体系认证标准，规范管理生产，确保产品质量优良，性能稳定，并且锚固用预应力21.8MM大规格钢绞线已达到国际同类产品先进水平。三、七丝钢绞线的组成7丝钢绞线是由6跟圆钢丝均匀螺旋紧密的缠绕一根圆钢丝而成，全部经过稳定化处理，具有松弛低，不松散，弹性极限较高等优点。产品用于预应力混凝土，桥梁的斜拉索，岩石锚固和重载拉伸。第二节 数控机床加工锚具的应用 数控机床是机电一体化高新技术产品，同时又是先进制造技术的工艺装备，是高效自动化设备。用数控加工程序控制数控机床自动化加工零件，无需使用复杂，专用的工艺装备，它能够较好的解决中、小批量及多品种复杂曲面零件加工自动化的问题，加速了产品更新。 数控技术是现代化机、电、光、微电子等学科高度交叉的成果，是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志。实现加工机床及生产过程数控化，是当今世界制造业的重要发展方向。工业发达国家无论在军工和民用部门都广泛使用数控机床，并加大在数控技术方面的研究。我国数控技术发展起步较晚，但在“八五”期间已取得了巨大的进步。 近年来，数控技术的迅速发展带动了机械加工技术的飞速发展，使传统的制造工艺发生了显著和本质的变化，许多企业逐步用数控机床替代了普通机床。 数控，即数字控制，在机床领域是指用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法。数控机床是以数字指令方式控制机床各部件的相对运动和动作。随着计算机、微电子、信息、自动控制、精密检测及机械制造技术的高速发展，机床数控技术也得到了长足进步。近几年一些相关技术的发展，如刀具及新材料的发展，主轴伺服晕给伺机服，超高速切削等技术的发展，以及对机械产品质量的要求越高等到因素，加速了数控机床的发展。目前数控机床正朝着高速、高精度、高工序集中度、高复合化和高可靠性等方向发展。 信息技术、网络技术、自动化技术的发展，在数控技术（机械制造业中则体现在数控机床上）的基础上，将以往企业中相互独立的工程设计、生产制造及经营管理等过程，在计算机及其软件的支持下，构成一个覆盖整个企业的完整而有机的，以实现全局动态最优化、总体高效益、高柔性，并进而赢得竞争全胜的计算机集成制造系统（CIMS），这一发展趋势至今仍然方兴未艾！ 数控技术是如此广泛，深入、系统地影响着先进制造技术，并强有力地支撑着先进制造技术，一浪高过一浪地向前蓬勃发展！第三节 数控系统的发展趋势 从1952年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统，到现在已走过了半个世纪历程。随着电子技术和控制技术的飞速发展，当今的数控系统功能已经非常强大，与此同时加工技术以及一些其他相关技术的发展对数控系统的发展和进步提出了新的要求。趋势之一：数控系统向开放式体系结构发展 20世纪90年代以来，由于计算机技术的飞速发展，推动数控技术更快的更新换代。世界上许多数控系统生产厂家利用PC机丰富的软、硬件资源开发开放式体系结构的新一代数控系统。开放式体系结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、可扩展性，并可以较容易的实现智能化、网络化。近几年许多国家纷纷研究开发这种系统，如美国科学制造中心(NCMS)与空军共同领导的“下一代工作站/机床控制器体系结构”NGC，欧共体的“自动化系统中开放式体系结构”OSACA，日本的OSEC计划等。开放式体系结构可以大量采用通用微机技术，使编程、操作以及技术升级和更新变得更加简单快捷。开放式体系结构的新一代数控系统，其硬件、软件和总线规范都是对外开放的，数控系统制造商和用户可以根据这些开放的资源进行的系统集成，同时它也为用户根据实际需要灵活配置数控系统带来极大方便，促进了数控系统多档次、多品种的开发和广泛应用，开发生产周期大大缩短。同时，这种数控系统可随CPU升级而升级，而结构可以保持不变。趋势之二：数控系统向软数控方向发展 现在，实际用于工业现场的数控系统主要有以下四种类型，分别代表了数控技术的不同发展阶段，对不同类型的数控系统进行分析后发现，数控系统不但从封闭体系结构向开放体系结构发展，而且正在从硬数控向软数控方向发展的趋势。 传统数控系统，如FANUC 0系统、MITSUBISHI M50系统、SINUMERIK 810M/T/G系统等。这是一种专用的封闭体系结构的数控系统。目前，这类系统还是占领了制造业的大部分市场。但由于开放体系结构数控系统的发展，传统数控系统的市场正在受到挑战，已逐渐减小。 “PC嵌入NC”结构的开放式数控系统，如FANUC18i、16i系统、SINUMERIK 840D系统、Num1060系统、AB 9/360等数控系统。这是一些数控系统制造商将多年来积累的数控软件技术和当今计算机丰富的软件资源相结合开发的产品。它具有一定的开放性，但由于它的NC部分仍然是传统的数控系统，用户无法介入数控系统的核心。这类系统结构复杂、功能强大，价格昂贵。 “NC嵌入PC”结构的开放式数控系统它由开放体系结构运动控制卡和PC机共同构成。这种运动控制卡通常选用高速DSP作为CPU，具有很强的运动控制和PLC控制能力。它本身就是一个数控系统，可以单独使用。它开放的函数库供用户在WINDOWS平台下自行开发构造所需的控制系统。因而这种开放结构运动控制卡被广泛应用于制造业自动化控制各个领域。如美国Delta Tau公司用PMAC多轴运动控制卡构造的PMAC-NC数控系统、日本MAZAK公司用三菱电机的MELDASMAGIC 64构造的MAZATROL 640 CNC等。 SOFT型开放式数控系统这是一种最新开放体系结构的数控系统。它提供给用户最大的选择和灵活性，它的CNC软件全部装在计算机中，而硬件部分仅是计算机与伺服驱动和外部I/O之间的标准化通用接口。就像计算机中可以安装各种品牌的声卡和相应的驱动程序一样。用户可以在WINDOWS NT平台上，利用开放的CNC内核，开发所需的各种功能，构成各种类型的高性能数控系统，与前几种数控系统相比，SOFT型开放式数控系统具有最高的性能价格比，因而最有生命力。通过软件智能替代复杂的硬件，正在成为当代数控系统发展的重要趋势。其典型产品有美国MDSI公司的Open CNC、德国Power Automation公司的PA8000 NT等。第二章 锚具的数控编程及其加工工艺 第一节 数控车床加工锚具编程一、 概述 数控车床是用计算机数字控制的车床，普通车床是靠手工操作机床来完成各种切削加工，而数控车床是将编好的加工程序输入到数控系统中，由数控系统通过车床X、Z坐标轴的伺服电动机去控制车床进给运动部件的动作顺序，移动量和进给速度，再配以主轴的转速和转向，便能加工出各种形状不同的轴类或盘类回转休零件，因此，数控车床是目前使用较为广泛的数控机床。二、 数控车床的用途 数控车床主要用来加工轴类零件的内外圆柱面、圆锥面、螺纹表面、成形回转体表面等。对于盘类零件要进行钻孔、铰孔、镗孔等加工。机床还可能性完成车端面、切槽、倒角等加工。三、 锚具数控车削加工程序的编制1、数控车床的编程特点1） 在一个程序段中，根据图样上标准的尺寸，可以采用绝对坐标编程、增量坐标编程或二者混合编程。2） 由于被加工零件的径向尺寸在图样上和在测量时都以直径表示，所直径方向的绝对坐标在编程时X表示直径值，用增量坐标编程时以径向实际位移量的两倍值表示，并附向上方向符号。3） 为提高工件的径向尺寸精度，X向的脉冲当量取Z向的一半。4） 由于车削加工常用棒料或锻料作为毛坯，加工余量较大，所以为简化编程，数控装置常具备不同形式的固定循环，可进行多次重复循环切削。5） 编程时一般认为车刀刀尖是一个点，而实际上为了提高刀具寿命和工件表面质量，车刀刀尖常磨成一个半径不大的圆弧。因此，为提高工件的加工精度，当编帛圆头程序时需要以刀具半径进行补偿。大多数数控车床都具有刀具半径自动补偿功能。这类数控车床可直接按工件轮廓尺寸编程。以不具有刀具半径自动补偿功能的数控车床，编程时需先计算补偿量。6） 不同组G代码可编写在同一程序段内，且均有效；相同组G代码若编写在同一程序段内，后面的G代码有效。 2、 数控编程的内容 数控加工时，首先要编制零件的加工程序。主要工作包括： 1）分析零件图，确定零件的加工工艺过程 2）工艺处理阶段 3）进行数值计算，在编程前，根据零件图中的加工尺寸，确定加工工艺路线，计算出数控加工轨迹所需要的坐标值，作为程序的输入数据。如零件轮廓几何元素的交点或切点的坐标值的计算，称为基点坐标的计算；加工非圆曲线、曲面组成的零件，用直线段或圆弧段逼近零件轮廓时，相邻几何元素的交点或切点的坐标值计算，称为节点坐标的计算；自由曲线、曲面及组合曲面的数学处理较为复杂，必须使用计算机辅助数控加工软件来完成。4） 编写国工程序单及初步校验。根据加工工艺路线、工艺参数、刀具号、辅助动作以及数值计算的结果等，按所使用的机床数控系统规定的功能指令及程序格式，编写零件加工程序单，并需要校核、检查上述步骤中的错误。此外，还应附上必须的加工示意图、刀具布置图、机床调整卡、工序卡必须的说明。5） 制作控制介质6） 程序校验和首件试切削。编制好的程序单，必须经过进一步的校验并试毁合格，才能认为这个零件的编者按程工作结束，然后进入正式加工生产阶段。 程序校验和试切削通常的方法是将控制介质上的内容输入到数控装置进行机床的空运转检查。对于平面轮廓的工件可在机床上用笔代替刀具，坐标纸代替工件进行空运行绘图；对下空间曲面零件，可用木料或塑料工件进行试切，以此检查机床运动轨迹与运输物正确性。在具有图形显示的机床 上，用图形的静态显示仿真（在机床闭锁的状态下形成的运动轨迹）或动态显示仿真（模拟刀具和工件的加工过程）则更为方便，但这些方法只能检查运动轨迹的正确性，无法检查工件的加工误差。首件试切法不仅可查出程序单和控制介质是否有错，还可知道加工精度是否符合要求。当发现错误时，应分析错误的性质、修改程序单、调整刀具补偿尺寸，直到符合图样规定的精度要求。3、 程序编制的方法： 数控编程的方法分为手动编程和自动编程两大类；（1） 手工编程 分析零件图、确定零件加工工艺过程、计算数值、编写零件加工程序、制作控制介质及校对程序整个过程都是由人工完成，这种编程方法为手工编程。 手工编程经济、便捷，适用于几何开头简单的零件，如直线与圆弧组成的轮廓零件。（2） 自动编程 对于形状复杂，具有非圆曲线及曲面的零件，如叶片，复杂的型腔模具等到，数值计算很繁琐，程序量很大，手编程难以胜任，此时需采用自动纺程。 自动编程是利用计算机及相应软件编制加工程序。它充分发挥了计算机快速运算和存储的功能 。其特点是采用简单、习惯的语言来描述零件的几何形状和加工过程，由计算机接受、翻译，并根据系统要求进行分析、计算，最后处理成为适合于相应数控机术所用的控制带。与手工编程相比，可以减轻编程的劳动强度，缩短编程时间，提高编程的质量。但是自动编程硬件与软件配置费用高。第二节 锚具的数控加工工艺一、 数控加工工艺的基本特点 数控机床不同于普通机床，它受控于程序指令，加工的全过程都是按程序指令自动进行的。因此，数控加工程序与普通机床工艺规程 有较大差别，涉及的内容也较广。数控机床加工程序不公要包括零件的工艺过程，而且还要包括切削用量，进给路线、刀具尺寸以及机床的运动过程。困此，要求编程人员对数控机床的性能、特点、运动方式、刀具系统、切削规范以及工件的装夹方法都是非常熟悉。工艺方案的好坏不仅会影响机床效率的发挥，而且将直接影响到零件的加工质量。二、 数控加工工艺分析 当加工零件和数控机床确定之后，编程人员就要对零件加工工艺进行分析。工艺分析主要从零件数控加工的可能性、程序编制的方便性等方面进行。具体要分析的内容大致有如下7个方面。 1)零件毛坏的可安装性分析。这就是分析被加工零件的毛坏是否便于定们和装夹，要不要增加工艺齐子，安装基准需不需要进行加工，夹压方式和夹压点的选取是否会有碍刀具的运动，夹压变形是否对加工质量有影响等。为工件定位安装和夹具设计提供依据。 2)毛坯材质的加工性分析。即分析所提供的毛坯材质本身的力学性能和热处理状态，毛坯的铸选品质和被加工部位的材料硬度，是否有白口、夹砂、疏松等。判断其加工的难易度，为刀具材料和切削用量的选择提供依据。 3)刀具运动的可行性分析。分析工件毛坯 （或坯件）外形和内腔是否有碍刀具定位、运动和切削的地方，对有碍部位是否允许进行刀检。为刀具运动路线的确定和程序设计提供依据。 4)加工余量状况的分析。分析毛坯（或坯件）是否留有足够的加工余量孔加工部位是通孔还是盲孔，有无沉孔等，为刀具选择、加工安排和加工余量分配提供依据。 5)分析零件图样尺寸的标注方法是澡适应数控加工的特点。通常零件图的尺寸标准方法都是要根据装配要求和零件的使用特性分散地从设计基准引注，这样的标注方法会给工序安排、坐标计算和数控加工增加许多麻烦。而数控加工零件图则要求从同一基准引注尺寸或直接给出相应的坐标值（或坐标尺寸），这样有利于编程和协调设计基准、工艺基准、测量基准与编程零点的设置和计算，用坐标标注法，编程时就十分方便。 1)分析零件图样给出构成零件轮廓几何元素的条件是否充分。如果不充分，一是手工编程时无法计算基点或节点的坐标；二是自动编程时，无法院对构成零件轮廓的几何元素进行定义。 2)分析零件结构工艺性是否有利于数控国工。一是分析零件的外形、内腔是否可以采取统一的几何类型或尺寸，尽可能减速少刀具数量和换刀次数；二是分析零件内槽圆角是否过小，不易保证加工质量，零件槽的底部的圆角半径尺寸是否过大，影响底部铣削。三、 锚具加工方法与加工方案的确定 1、加工方法的选择 加工方法的选择原则是保证加工精度和表面粗糙度的要求。由下获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法有很多，固而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和热处理要求等全面考虑。例如，对于IT7级精度的孔采用镗削、铰削、磨削等加工方法均可达到精度要求，但箱体上的孔一般采用镗削或铰削，而不宜采用磨削。一般小尺寸的箱体孔选择铰孔，当孔径较大时则选择镗孔。此外，还应考虑生产效率和经济加工精度用表面粗糙度可查阅有关工艺手册。 2、加工方案的确定零件上比较精确表面的加工，常常通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到。对这此表面仅仅根据质量要求来选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确确定从毛坯到最终终成形的加工方案。确定加工方案时，应先根据主要表面的加工精度和表面粗糙度的要求，初步确定为达到这此要求所需要的加工方法。例如，对于孔径不大的IT7精度的孔，若最终加工方法选择精铰，则精铰孔前通常要经过钻孔、扩孔和粗铰孔等加工。四、 数控加工路线的确定 在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线。所谓刀位点是指车刀、镗刀、镗刀的刀尖、钻头的钻尖、立铣刀、端铣刀刀头底面的中心，球头铣刀的球头中心等。 编程时，加工路线的确定原则主要有以下几点： 1)加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度、且效率较高。 2)使数值计算简单，以减少编程工作量。 3)应使加工路线最短，这样既可以减速少程序段，又可减少空刀时间。 此外，确定加工路线时还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定是采用一次进给，还是采用多次进给来完成加工以及在铣削加工中是采用顺铣还是逆铣等。第三章 锚具加工刀具的选择及切削用量的确定 第一节 锚具加工刀具的选择 刀具的选择是数控加工工艺中重要的内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、刚度好、寿命长，而且要求尺寸稳定，安装调整方便。这就需要采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。一、 数控刀具的结构与选择 数控车床使用的刀具，无论是车刀、镗刀、切刀还是螺纹加工刀具均有焊接式和机夹式之分，除经济型数据车床外，目前已广泛地使用机夹式刀具。现代数控车刀，它主要由刀体、刀片和刀片紧固系统3部分组成。 1)刀片紧固方式：机夹式车刀按刀片紧固方法的差异可分为杠杆式、契块式、螺钉式、上压式。不同的刀夹方式是为了满足不同用途的需要而设计的。 2)刀片材质：按刀片材料分有硬质合金刀片、涂镀刀片、陶瓷刀片、陶瓷金属刀片、氮化硼刀片等。影响刀片选择最重要的因素有零件的加工精度、工件的材料软硬程度、耐热、切屑长短（断屑）、加工的间断或连续、振动倾向等。 3)刀片的形状与边长：刀片形状有三角形、正方形、正六边形、棱形和多边形刀片。刀片形状与切削边长均已标准化。 4)刀具的编码：在ISO中对可转位嵌刀、车刀架和镗刀架都规定了编码方式，可参考有关资料。 数控机床特别是加工中心，主轴转速较普通机床的主轴转速高压高25倍，某些特殊用途的数控机床、加工中心其主轴转速高达数万转。因此数控刀具的强度与寿命至关重要。目前涂镀刀具、立方氮化硼刀具等广泛应用于加工中心，陶瓷刀具与金刚石刀具也开始在加工中心上运用。二、 数控刀具的使用特点 数控刀具应具有较高的寿命和刚度，刀头材料热脆性好，有良好断屑性能，可调节器、易更换等特点。第二节 切削用量的确定 切削用量包括主轴转速（切削速度）、背吃刀量、进给量。对于不同的数控加工方法，需要选择不同的切削用量，并应编入程序清单内。合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产效率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率，经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。 1、背吃刀量aP（mm） 背吃刀量ap主要根据机床、夹具、刀具和工件的刚度来决定。在刚度允许的情况下，应以最少的进给次数切除加工余量，最好一次切净余量，以便提高生产效率。在数控机床上，精加工余量， 可小于普通机床，一般取0.20.5mm. 2、主轴转速n（r/min）主轴转速n主要根据允许的切削速度v（m/min）选取。 n=1000v/D式中v切削速度，由刀具的寿命决定，可查有关手册或刀具说明书。 D工件或刀具直径（mm） 主轴转达速n要根据计算值在机床说明书中选取标准值（无级变速除外），并填入程序清单中。 3、进给量（进给速度）f（mm/min或mm/r）进给量（进给速度）f是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。当加工精度、表面粗糙度要求高时，进给量数值应小些，一般在2050mm/mn范围内选取。最大进给量则要受机床刚度和进给系统的性能限制，并与脉冲当量有关。 目前一些完善的自动编程系统中有超程校验功能时，一旦检测出超大型程误差超大型过允许值，可设置适当的减速速程序或暂停程序段予以控制。第四章 矿用锚具的加工工艺设计 第一节 锚套加工工艺一、 零件图工艺分析技术条件：1 倒角0.5光洁度3 调质 该零件表面有锥孔、倒角组成，是一个简单的矿用零件，其中锥孔有表面粗糙度要求，需要调质处理。 零件毛坯材料为45铬，该材料具有较高的强度，耐磨性及淬透性，但韧性稍低，调质处理后用于加工高硬度、耐磨的零件。 该零件主要加工的是锥孔，锥孔大端的尺寸精度为 270.1，小端的尺寸精度170.1，锥孔的表面粗糙度Ra为3.2m，锥孔的光洁度直接影响锚套与夹片的接触精度。 锚套组成几何元素之间关系清楚，条件充分，编程时，所需基点坐标很容易求得。毛坯选用46mm,长为50mm 棒料。二、 确定装夹方案确定毛坯件轴线和N面为定位基准，采用三爪自定心卡盘定心夹紧。三、 确定加工路线 加工路线是按由粗到精的原则确定的。具体加工顺序为：1. 下料 长 49mm 直径 45mm2. 钻直孔 打通，便于定位（双顶尖定位）3. 粗车锥度 现在普通车床上进行粗加工4. 调质 先进行热处理5. 车外圆 热处理后的表皮6. 平端面 去表皮，（粗加工完成）7. 精车锥度 上数控车床进行精加工达到图纸要求8. 倒角 9. 发蓝 防止在潮湿的环境中锈蚀四、 选择刀具及切削用量 钻17的直孔，选用数控台式钻床主轴转速范围为3353150r/min,选主轴转速为350r/min,刀具为直柄麻花钻。 车外圆、端面和锥度都用SK100D机床，车外圆时选用35度菱形刀，主轴转速为500r/min，进给量为0.3mm/r,背吃刀量为2mm;车端面时选用90度端面车刀，主轴转速500r/min,进给量为0.2mm/r,背吃刀量为3mm；粗车锥度时选用45度内孔车刀，主轴转速为320r/min,进给量为0.3mm/r,背吃刀量为9mm;精车锥度时，主轴转速为750r/min,进给量为0.2mm/r,背吃刀量为1mm.五、 数控加工工艺文件的制定 1)按加工顺序将各工步的加工内容、所用刀具及其进给量、主轴转速等填入数控加工工序卡片中。 2)将选定的各工步所用刀具的名称、规格、刀辅具型号等填入数控加工刀具卡片中。六、锚套的数控编程建立坐标系如右图所示：锚套：(所用的刀具为45镗刀)O0057G99M03S1500; T0101; G00X28.15Z2;G01X16.64Z-48F0.12M08;X17.84;X16;G00Z100;M05;M30;%此程序就是精加工锚套的程序。加工完后测量调试进行刀补，保证批量生产的精度。第二节 夹片加工工艺一、 零件图工艺分析技术条件：1 倒角1X452 光洁度3 热处理（渗碳）HRC57-62 该零件表面是由锥面、环槽、螺纹孔等面组成，其中锥面有光洁度要求，而且需要热处理。 零件毛坯材料为45铬，该材料具有较高的强度和耐磨性，经渗碳处理之后可使工件具有外硬内韧的性能。 该零件主要加工螺纹孔、锥面、环槽和切片，螺纹孔为M15N，锥面的表面粗糙度为Ra3.2m,大端面27mm，小端面18.3mm，锥面的光洁度直接影响和锚套的接触精度环槽距M面的距离为38mm，槽宽为2,将即成形的套类零件实现120度旋转切成三片。 夹片组成几何元素之间关系清楚，条件充分，编程时，所需基点坐标很容易求得。毛坯选用30mm，长为45mm的棒料。二、 确定装夹方案 确定毛坯件轴线和M面为定们基准，采用三爪自定心卡盘定心夹紧来加工外圆、端面、精车内孔、切槽、倒内角、攻丝这几个工步，因为通过三爪自定心卡盘定心夹紧就可以同时加工以上这几个工步；用与螺孔相配合的螺丝钉式的定位销来定位夹紧加工锥度，由于锥度有光洁度要求，所以要粗、精车锥度；切片的时候用专用机床夹具来加工，专用机床利用槽轮机构来实现使工件120度旋转切成三片。三、 确定加工路线加工路线是按由粗到精先面后孔的原则确定的。具体加工顺序为：下料： 长45mm 直径30mm钻直孔： （同上）车外圆： 去表皮平端面： 去皮（达到图纸要求）二次打孔： （因为第一次打孔时断屑太多，导致孔不均匀，为下一步攻丝做准备）切槽： 切22的槽，套o形圈倒内角： 为攻丝做准备，钢绞线好往进穿攻丝： 为索住钢绞线粗车锥度： （同上）精车锥度： 保证结合面的光滑切片： 切成3片（成三爪形，索紧钢绞线）打磨： 去毛刺倒棱（为了不划伤表面） 渗碳： 为了保证在拉或振动过程中的强度四、 选择刀具及切削用量 钻13mm的直孔，选用数控台式钻床DCZ24016A，主轴转速范围为3353150r/min,选主轴转速为350r/min,刀具为直柄麻花钻。 车外圆、端面、精车内孔、切槽、倒内角、攻丝、精车锥度、精车锥度都在sk100机床上加工，车外圆时，选用劲35度菱形车刀，主轴转速为500r/min,进给量为0.3mm/r；背吃刀量为0.3mm;车端百时选用90度端面车刀，主轴转速500r/min；进给量为0.2mm/r，背吃刀量为2mm；精车内孔时选用45度内孔车刀，主轴转速为320r/min,进给量为0.2mm/r；背秘刀量为1mm；切环槽时选用2mm的切槽刀；倒内角用45度内孔车刀；攻丝用14mm的丝锥，背吃刀量为1mm；粗车锥度时选用35度菱形车刀，主轴转速为320r/min；进给量为0.3mm/r；背吃刀量为6.7mm；精车时，主轴转速为750r/min,进给量为0.2mm/r,背吃刀量为0.2mm/r；背吃刀量为2mm；切片是将快要成形的锥形套筒实现120度旋转切成均匀的三片，所用专用圆形锯片，背吃刀量为1mm；在专用夹具上加工成形。五、 锚具数控加工工艺文件的制定1） 按加工顺序将各步的加工内容、所用刀具及其进给量、主轴转速等填入数控加工工序卡片中。2） 将选定的各工步所用刀具的名称、规格、刀辅具型号等填入数控加工卡片中。六、夹片的数控编程 建立坐标系如右图所示：夹片（90偏刀）从大头往小头加工O0058G99M03S1500;T0303;G00X28.04Z1.5;G01X17.84Z-40F0.1M08;G00X30;Z2;M05;M30;%此程序为精加工夹片的程序。加工完后测量调试进行刀补，保证批量生产的精度。 以上就是KM-15锚具的加工过程新研制的DQM系列锚具具有可靠的自锚能力，在工艺性试验和工程使用中无任何滑丝、断丝和倒牙现象，达到了研制任务的要求。DQM15系列锚具正式通过国家建筑工程质量监督检验测试中心对DQM锚具-钢绞线组装件静载试验、周期荷载试验和200万次疲劳试验。从DQM系列锚具组装件的各种试验和工程应用实践表明，DQM系列锚具外形合理，齿形比较完善，夹持力大，对钢绞线损伤小，可以锚固1860Mpa应力的进口高强度钢绞线，也可以锚固国内生产的各种尺寸的钢绞线。适用于于顶压器顶楔，也适用于限位板。可用于后张法，也可用于先张法多次重复张拉应用、工程实践证明，新研制的DQM系列锚具具有高可靠性自锚能力，适用于各种预应力砼工程。七、锚具加工时的要求外圆表面通常有如下技术要求：1) 本身精度 如直径和长度的尺寸精度及外圆表面的圆度，与端面的垂直度等。2) 位置精度 与其他外圆表面和内圆表面的同轴度，与端面的垂直度等。3) 表面质量 主要是指表面粗糙度，此外，还有表面的物理机械性能。外圆表面加工最常用的方法有：车削，磨削；当精度及表面质量要求很高时，还需进行光整加工。1.粗车 2.半精车 3.精车 4.精细车5.粗磨 6.精磨 7.光整加工粗车的尺寸公差等级为IT12-IT11,表面粗糙度Ra值为50-12.5um半精车的尺寸公差等级为IT10-IT9,表面粗糙度Ra值为6.3-3.2um精车的尺寸公差等级为IT8-IT7,表面粗糙度Ra值为1.6um精细车的尺寸公差等级为IT6-IT5,表面粗糙度Ra值为0.8um精磨的尺寸公差等级为IT8-IT7,表面粗糙度Ra值为1.6-0.8um光整加工精度在IT5以上，表面粗糙度Ra的值为0.1-0.005um外圆表面的车削加工，对于单件小批量生产，一般在普通车床上加工；对于大批量生产，则在转塔车床，仿形车床，自动及半自动车床上加工；对于重型零件多在立式车床上加工。外圆表面的磨削可以在普通外圆磨床，万能外圆磨床或无心磨床上加工。内圆表面主要指圆柱形的孔，它是零件的主要组成表面之一。具有内孔的零件按其结构特点可分为：1) 单一轴线的孔（如空心轴，套筒，盘环等类零件上的孔。这些孔一般要求与某些外圆表面同轴，并与端面垂直）2) 多轴线孔系（如箱体，机座等零件上的同轴孔系，平行孔系，垂直孔系等） 孔的加工方法很多，常用的有：钻孔，扩孔，绞孔，拉孔，研磨，滚压等。 钻孔用于粗加工；扩孔，车孔，镗孔用于精加工；研磨，滚压主要用于高精加工。 孔加工的常用设备有：钻床，车床，铣床，镗床，拉床，内圆磨床，研磨机等。 在实体材料表面上加工内圆表面时，必须先钻孔。若孔的精度要求不高，孔径又不太大（直径小于50mm），只经过钻孔即可。 应用于孔径较小，加工精度要求较高时的孔应先钻后扩 应用于孔径较小，加工精度要求较高的各种批量的标准尺寸的孔。 钻镗磨 主要用于加工淬火零件的孔，但不宜用于加工有色金属零件。 钻拉 适用于加工大批量未淬硬的盘，套类零件中心部位的通孔。螺纹的加工 螺纹是一种特定成形面，种类多，应用广。 按用途可以分为：1) 联结螺纹 用于零件间的固定联结。2) 传动螺纹 用于传递动力，运动和位移，如丝杆，螺杆等。 螺纹的加工方法： 车削，铣削，攻螺纹与套螺纹，滚压，磨削，研磨。 螺纹加工的运动要点为：工件每转过一转，刀具相对于工件轴向位移一个导程。其加工可以用手工操作，也可以在车床，钻床，螺纹铣床，螺纹磨床，滚丝机等机床上利用不同的刀具进行加工。任何机器都是由若干个，甚至成千上万个零件组成。其制造过程往往相当复杂，需要通过原材料的供应，保管，运输，生产设备，毛培制造，机械加工，装配，检验，试车，油漆和包装等许多环节才能完成。在实际生产中，绝大多数零件多不是单独在一种机床上，采用一种方法就能完成的，而是要经过一系列的工艺过程才能完成。在每一个工艺过程中又包含了一系列的工序，安装，和工步。工序是指在一个工作地，对一个或一组零件连续完成的那部分工艺过程。它是工艺过程的基本组成部分，也是安排生产计划的基本单元。在一道工序中，工件可能有几次安装，在一次安装中所完成的那部分工艺过程称为安装