風(fēng)能發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架鉆模的設(shè)計(jì)與工藝

1、. . . . 目 錄前言11 課題介紹32 風(fēng)能發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架鉆模的設(shè)計(jì)42.1、加工產(chǎn)品的介紹42.2、風(fēng)能發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架鉆模加工演示52.3 鉆模簡介與選擇62.3.1、鉆模的定義與優(yōu)點(diǎn)62.3.2、鉆模的類型與選擇62.3.3、鉆模板的類型與選擇82.3.4、鉆套的類型與選擇112.4鉆模的設(shè)計(jì)132.4.1、定位方案132.4.2、夾緊方案142.4.3、鉆套的設(shè)計(jì)152.4.4、鉆模板的設(shè)計(jì)163、風(fēng)能發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架鉆模的工藝193.1鉆模板的工藝193.2、定向鍵的加工工藝22參考文獻(xiàn)24總結(jié)25致26前 言眾所周知全球的能源爭奪戰(zhàn)已經(jīng)進(jìn)入白熱化階段，隨著人類社會(huì)的進(jìn)步，人口的增

2、長，地球上的各種資源漸漸被消耗枯竭，人類正面臨著嚴(yán)重的能源危機(jī)，我們迫切的尋找各種能替代的新型能源。世界能源危機(jī)是人為造成的能源短缺。其中石油資源將會(huì)在一代人的時(shí)間枯竭。它的蘊(yùn)藏量不是無限的，容易開采和利用的儲(chǔ)量已經(jīng)不多，剩余儲(chǔ)量的開發(fā)難度越來越大，到一定限度就會(huì)失去繼續(xù)開采的價(jià)值。在世界能源消費(fèi)以石油為主導(dǎo)的條件下，如果能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)不改變，就會(huì)發(fā)生能源危機(jī)。另一大資源煤炭雖比石油多，但也不是取之不盡的。代替石油的其他能源資源，除了煤炭之外，能夠大規(guī)模利用的還很少。人類已經(jīng)估計(jì)到，非再生礦物能源資源枯竭可能帶來的危機(jī)，從而將注意力轉(zhuǎn)移到新的能源結(jié)構(gòu)上，探索、研究開發(fā)利用新能源資源?，F(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)

3、的新型能源有燃料電池、甲醇、生物能、太陽能、潮汐能和風(fēng)能等，但是迄今為止只有水利發(fā)電和核能有明顯的功效。不過風(fēng)能卻有很大的研究價(jià)值和發(fā)展?jié)摿Α?風(fēng)能是太陽輻射下流動(dòng)所形成的。風(fēng)能與其他能源相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，它蘊(yùn)藏量大，是水能的10倍，分布廣泛，永不枯竭，對(duì)交通不便、遠(yuǎn)離主干電網(wǎng)的島嶼與邊遠(yuǎn)地區(qū)尤為重要。 風(fēng)力發(fā)電，是當(dāng)代人利用風(fēng)能最常見的形式，自19世紀(jì)末，丹麥研制成風(fēng)力發(fā)電機(jī)以來，人們認(rèn)識(shí)到石油等能源會(huì)枯竭，才重視風(fēng)能的發(fā)展，利用風(fēng)來做其它的事情。 現(xiàn)在風(fēng)能的利用也漸漸的被推廣，在一些新修的馬路邊上，可以看見一排排帶風(fēng)車的路燈。那些風(fēng)車就是風(fēng)力發(fā)電機(jī)，只要有風(fēng)，風(fēng)葉便能帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)

4、動(dòng)，產(chǎn)生的電流，以電能的形式儲(chǔ)存在蓄電池里，以備晚上路燈照明。2008年9月，德國Enercon公司建造世界上最大的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。該風(fēng)力發(fā)電機(jī)旋葉的直徑約有126米，重量超過120噸，發(fā)電機(jī)巨型三葉轉(zhuǎn)子距離地面的高度超過了180米，其中定子重量就有140噸，如圖1所示。風(fēng)力發(fā)電機(jī)正朝著大功率、大型號(hào)的方向發(fā)展，直徑幾米甚至十幾米的發(fā)電機(jī)，其轉(zhuǎn)子與定子的型號(hào)也跟著飆升。這帶來了很多新問題，像這種巨型的轉(zhuǎn)子和定子的制造，要使用專門的機(jī)床，擬定新的工藝路線，特別是巨型產(chǎn)品的加工。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)就是與風(fēng)能發(fā)電機(jī)的定子有關(guān)，發(fā)電機(jī)的定子又叫轉(zhuǎn)子支架。本文所涉與的風(fēng)能發(fā)電機(jī)是大型風(fēng)電場所用的，其直徑有4米多，

5、轉(zhuǎn)子支架有3596mm。轉(zhuǎn)子支架的加工步驟大體分四步：車外圓、銑方槽、鉆孔、攻絲。其中車外圓可以使用大型的立車，銑方槽則使用專用升降銑床，然而鉆孔出現(xiàn)了一個(gè)難以解決的問題，特別是轉(zhuǎn)子支架圓柱壁上的螺紋孔?，F(xiàn)在不是在鋼板上鉆孔，而是在圓柱面上鉆孔，因此增加了加工難度。本畢業(yè)設(shè)計(jì)就是為了解決這一難題，像這種特殊但又有規(guī)律的孔，可以考慮使用鉆模，本設(shè)計(jì)的課題就是設(shè)計(jì)此鉆模，既要加工簡單，又要保證孔的位置度要求和精度，并且盡量降低加工成本低。在設(shè)計(jì)過程中，指導(dǎo)老師文美純與本人師父樂喜云給了熱情的指導(dǎo)和幫助，在此表示衷心感。由于本人知識(shí)水平的有限，設(shè)計(jì)中定有不少的缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，希望各位評(píng)審老師批評(píng)指正。設(shè)

6、計(jì)者2010年5月1 課題介紹本人現(xiàn)在在市江大機(jī)械制造實(shí)習(xí)，江大機(jī)械制造屬于來料加工單位，專門為其他公司加工零部件?，F(xiàn)在市電機(jī)廠風(fēng)能發(fā)電分廠在研制新型的風(fēng)能發(fā)電機(jī)組，委托本公司加工風(fēng)能發(fā)電機(jī)的定子轉(zhuǎn)子支架。電機(jī)廠送來毛坯，要求我們車轉(zhuǎn)子支架外圓、銑方槽、鉆孔并攻絲?，F(xiàn)在我所設(shè)計(jì)的鉆模就是用在轉(zhuǎn)子支架鉆孔工藝中。轉(zhuǎn)子支架是電機(jī)廠新研發(fā)的大型風(fēng)能發(fā)電機(jī)的定子，直徑3596mm，長1300mm，是一個(gè)大圓筒，如圖2所示?，F(xiàn)在所研究的是其外圓柱面上孔的加工，這些孔是徑向方向，垂直于支架軸線，一組26個(gè)，60組共1560個(gè)均勻分布在轉(zhuǎn)子支架外圓壁上。如果展開轉(zhuǎn)子支架，就像一塊鋼板上有26x60個(gè)孔。加工

7、這些孔的難處在于不是在鋼板上鉆孔，而是在圓柱面上鉆孔。如果是劃線后鉆孔，其工作量是多么的巨大，特別是產(chǎn)品尺寸大，孔的數(shù)量多,劃線的精度都難保證，更不要說加工后的精度。而且在圓柱面鉆孔，孔的位置度難保證。因此設(shè)計(jì)一個(gè)鉆模，所有問題便迎面而解。 2 風(fēng)能發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架鉆模的設(shè)計(jì)2.1、加工產(chǎn)品的介紹加工產(chǎn)品為市電機(jī)廠風(fēng)能發(fā)電分廠新型研發(fā)的風(fēng)能發(fā)電機(jī)組的定子-轉(zhuǎn)子支架。其主要是26x60=1596個(gè)M10螺紋孔的加工。這些螺紋孔分布在圓柱面上，孔的位置如圖3、4所示：螺紋孔加工應(yīng)該是鉆孔后，立即攻絲，使工件只要一次裝夾，提高加工精度。但考慮到轉(zhuǎn)子支架的螺紋孔數(shù)量多，鉆孔后攻絲，換刀麻煩，降低了加工速

8、度。因此等鉆完所有孔后再攻絲，可以提高效率。在以鉆好的孔攻絲，所產(chǎn)生的誤差較小，加之本廠使用的是為轉(zhuǎn)子支架定做攻絲機(jī)，因此攻絲所產(chǎn)生的誤差可以不計(jì)?，F(xiàn)在要考慮的就是在轉(zhuǎn)子支架圓柱面上鉆孔，設(shè)計(jì)一鉆模能很好的解決問題。2.2、風(fēng)能發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架鉆模加工演示轉(zhuǎn)子支架的鉆模有它的特點(diǎn)，此鉆模設(shè)計(jì)為一平板，按轉(zhuǎn)子支架尺寸在平板面設(shè)計(jì)鉆套，加工時(shí)把鉆模掛在轉(zhuǎn)子支架上，只需要對(duì)準(zhǔn)鉆孔即可。一臺(tái)鉆床可以鉆兩組孔，為提高加工效率，兩臺(tái)鉆床同時(shí)加工，鉆床位置對(duì)稱的在轉(zhuǎn)子支架直徑上。一臺(tái)鉆轉(zhuǎn)子支架的上部分，一臺(tái)鉆下部分。如圖5所示：萬向搖臂鉆床鉆完一組孔后，轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)架，用頂針固定轉(zhuǎn)子支架，即可以鉆另外一組孔。其實(shí)

9、鉆完兩組孔，也只鉆了52個(gè)孔，因?yàn)槿f向搖臂鉆床的升降高度有限，一臺(tái)鉆床只鉆上部分的孔，另一臺(tái)只鉆下部分的孔。鉆完兩組孔后，松頂針，擰松螺釘，兩個(gè)鉆模按一樣的移動(dòng)方向移動(dòng)鉆模（順時(shí)針或逆時(shí)針），擰緊螺釘，固定鉆模，最后轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子支架，對(duì)好刀即可鉆孔，如圖5所示。從鉆模的加工示意圖6，可以看出鉆模加工時(shí)既要和轉(zhuǎn)子支架回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，又要圓周移動(dòng)，可以說轉(zhuǎn)子支架的鉆模是回轉(zhuǎn)鉆模與移動(dòng)鉆模的結(jié)合體。它取兩者之長，很好的解決了在圓柱面上鉆孔的難題。特別是移動(dòng)塊的設(shè)計(jì)，是本鉆模的一大亮點(diǎn)，它使裝夾變的簡單，省力。把鉆模掛上轉(zhuǎn)子支架，到加工完整個(gè)轉(zhuǎn)子支架，其中的裝夾只要轉(zhuǎn)動(dòng)鉆模即可。2.3 鉆模簡介與選擇2.3.1

10、、鉆模的定義與優(yōu)點(diǎn)鉆模的使用能省去了劃線和其它測(cè)量與裝夾的方法，使技術(shù)不熟練的工人在了解到工件可以準(zhǔn)確定位，刀具也可以準(zhǔn)確地引導(dǎo)，在正確安裝的前提下，也可以快速而又自信地進(jìn)行操作，從而使工作效率大大的提高。使孔的定位精度不靠操作者而是靠鉆模保證。 鉆模使零件的裝配變得容易。因?yàn)樗辛慵谛〉臉O限圍都視為一樣，而且零件試裝和銼削操作都可省去。它使零件具有互換性。如果產(chǎn)品大圍銷售的話，備用零件的問題就可以得到簡化。下面我們來了解下鉆模：鉆模的定義鉆模是引導(dǎo)刀具在工件上鉆孔或鉸孔用的機(jī)床夾具。鉆模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是除有工件的定位、夾緊裝置外，還有根據(jù)被加工孔的位置分布而設(shè)置的鉆套和鉆模板，用以確定刀具的位

11、置，并防止刀具在加工過程中傾斜，從而保證被加工孔的位置精度。常用的鉆模有固定式、回轉(zhuǎn)式、翻轉(zhuǎn)式和蓋板式4種。此外，還有移動(dòng)式、滑柱式等鉆模。2.3.2、鉆模的類型與選擇1、鉆模的類型鉆模從結(jié)構(gòu)上可以分了兩種：一種是整體鉆模；一種是可分離鉆模。區(qū)別在與整體鉆模沒有鉆套，而可分離鉆模是由鉆模扳與鉆套組成。根據(jù)加工的產(chǎn)品可以確定鉆模的大小，鉆模的尺寸至少要L=1300mm，不可能選擇整體鉆模，因?yàn)槿绻p就只能重新制造，它只能用于制造小型的鉆模。所以選用可分離鉆模，這樣的話如果磨損，只要更換鉆套即可，可以很大程度的節(jié)約成本。下面分別介紹幾種可分離鉆模 1）固定式鉆模 固定式鉆模特點(diǎn)是加工中

12、，鉆模固定不動(dòng)，用于立式鉆床上加工單孔或搖壁鉆床上加工位于同一方向上平行孔素。如圖7所示，鉆模板3用若干個(gè)螺釘2和兩個(gè)圓柱定位銷1固連夾具體4上，鉆模板可裝配時(shí)調(diào)整位置。除用上述螺釘、銷連接外、還可以采用焊接結(jié)構(gòu)或直接鑄造成一體。固定式鉆模板結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，定位精度高，但裝卸工件不便。2）回轉(zhuǎn)式鉆模 回轉(zhuǎn)式鉆模用于加工工件上圍繞某一軸線公布軸向或徑向孔系。如圖8所示，為加工套筒上三圈徑向孔回轉(zhuǎn)式鉆木木模。工件以孔和一個(gè)端面定位軸3和公度盤2端面A上定位，用螺母4夾緊工件。鉆完一排孔后，將分度銷5拉出，松開螺母1，即可轉(zhuǎn)動(dòng)分度盤2另一位置，再插入公度銷，擰緊螺母1和4后，即查行另一

13、排孔加工。3）翻轉(zhuǎn)式鉆模  加工中，翻轉(zhuǎn)式鉆模一般用手進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。夾具和工件一起總重量不能太重，一般不超過100N為宜，翻轉(zhuǎn)式鉆模主要用于加工小型工件分布不同表面上孔。它可以減少安裝次數(shù)，提高各被加工孔間位置精度。其加工批量不宜過大。4）蓋板式鉆模 蓋板式鉆模無夾具體，其定位元件和夾緊裝置直接安裝鉆模板上。它主要特點(diǎn)是鉆模工件上定位，夾具結(jié)構(gòu)簡單，輕便，易清除切屑。蓋板式鉆模適合體積大而笨重工件上小孔加工。中小批量生產(chǎn)，凡需鉆鉸后立即進(jìn)行倒角、锪孔、攻螺紋等工序時(shí)，采用蓋板工鉆模也極為方便。，蓋板式鉆模每次需從工件上裝卸，比較費(fèi)時(shí)，故鉆模重量一般不宜超過100N。圖9所示為蓋

14、板式鉆模。5）移動(dòng)式鉆模  移動(dòng)式鉆模用立式鉆床上，先后鉆削工件同一表面上多個(gè)孔，屬于小型夾具。移動(dòng)方式有兩種：一種是自由移動(dòng)，另一種是定向移動(dòng)，用專門設(shè)計(jì)導(dǎo)軌和定程機(jī)構(gòu)來控制移動(dòng)方向和距離。   6）滑柱式鉆模  滑柱式鉆模是帶有升降鉆模板通用可調(diào)夾具。它由鉆模板、滑柱、夾具體和齒輪齒條傳動(dòng)、鎖緊機(jī)構(gòu)組成。這幾總分結(jié)構(gòu)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，具有不同系列，鉆模板也有不同結(jié)構(gòu)形式，且可以預(yù)先制好備用。滑柱式鉆模具有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便和動(dòng)作迅速、制造周期短優(yōu)點(diǎn)，生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，但難于保證更高精度。2、鉆模的選擇根據(jù)轉(zhuǎn)子支架孔分布的特點(diǎn)，沿著軸線分布，完全符合

15、回轉(zhuǎn)式鉆模的要求。但又有個(gè)很現(xiàn)實(shí)的問題，轉(zhuǎn)子支架結(jié)構(gòu)太大，我們不可能做個(gè)同樣大的鉆模，浪費(fèi)材料而且工件不好定位和旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子支架的結(jié)構(gòu)特殊，是一個(gè)大型的圓筒，而孔的位置都在圓柱上也分布均勻有規(guī)律，加工時(shí)的擺放位置也只能是轉(zhuǎn)子支架的軸線與地面垂直。因此根據(jù)轉(zhuǎn)子支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，我們選用移動(dòng)式鉆模，并且是其中可定向移動(dòng)的。只要限定鉆模軸向的自由度，便其可以沿圓柱端面做圓周定向移動(dòng)。2.3.3、鉆模板的類型與選擇1、鉆模板的類型鉆模板通常是裝配在夾具體或支架上，或與夾具體上的其它元件相連接，常見的有以下幾種類型： 1）固定式鉆模板如圖10所示，這種鉆模板是直接固定在夾具體上的，故鉆套相對(duì)于夾具體也是固定

16、的，鉆孔精度較高。但是這種結(jié)構(gòu)對(duì)某些工件而言，裝拆不太方便。該鉆模板與夾具體多采用圓錐銷定位、螺釘緊固的結(jié)構(gòu)。對(duì)于簡單鉆模也可采用整體鑄造或焊接結(jié)構(gòu)。2）分離式鉆模板如圖11所示，這種鉆模板與夾具體是分離的，并成為一個(gè)獨(dú)立部分，且模板對(duì)工作要確定定位要求。工件在夾具體中每裝卸一次，鉆模板也要裝卸一次。該鉆模板鉆孔精度較高，但裝卸工件的時(shí)間較長，因而效率較低。3）鉸鏈?zhǔn)姐@模板如圖12所示，這種鉆模板是通過鉸鏈與夾具體或固定支架連接在一起的，鉆模板可繞鉸鏈軸翻轉(zhuǎn)。鉸鏈軸和鉆模板上相應(yīng)孔的配合為基軸制間隙配合(G7/h6)，鉸鏈軸和支座孔的配合為基軸制過盈配合(N7/h6)，鉆模板和支座兩側(cè)面間的配

17、合則按基孔制間隙配合(H7/g6)。當(dāng)鉆孔的位置精度要求較高時(shí)，應(yīng)予配制，并將鉆模板與支座側(cè)面間的配合間隙控制在0.010.02mm之。同時(shí)還要注意使鉆模板工作時(shí)處于正確位置。圖12所示是為保證這一要求的幾種常用結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)情況選用。這種鉆模板常采用蝶形螺母鎖緊，裝卸工件比較方便，對(duì)于鉆孔后還需要進(jìn)行锪平面、攻絲等工步尤為適宜。但該鉆模板可達(dá)到的位置精度較低，結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。4）懸掛式鉆模板如圖d所示，這種鉆模板是懸掛在機(jī)床主軸或主軸箱上，隨主軸的往復(fù)移動(dòng)而靠緊工件或離開，它多與組合機(jī)床或多頭傳動(dòng)軸聯(lián)合使用。圖中鉆模板4由錐端緊定螺釘將其固定在導(dǎo)柱2上，導(dǎo)柱2的上部伸入多軸傳動(dòng)頭6的座架孔

18、中，從而將鉆模板4懸掛起來；導(dǎo)柱2的下部則伸入夾具體1的導(dǎo)孔中，使鉆模板4準(zhǔn)確定位。當(dāng)多軸傳動(dòng)頭6向下移動(dòng)進(jìn)行加工時(shí)，依靠彈簧5壓縮時(shí)產(chǎn)生的壓力使鉆模板4向下靠緊工件。加工完畢后，多軸傳動(dòng)頭上升繼而退出鉆頭，并提起鉆模板恢復(fù)至原始位置。2、鉆模板的選擇在設(shè)計(jì)鉆模板的結(jié)構(gòu)時(shí)，主要要根據(jù)工件的外形大小、加工部位、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生產(chǎn)規(guī)模以與機(jī)床類型等條件而定。要求所設(shè)計(jì)的鉆模板結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、制造容易，并要注意以下幾點(diǎn)：1） 在保證鉆模板有足夠剛度的前提下，要盡量減輕其重量。鉆模板的厚度往往按鉆套的高度來確定，一般在1030mm之間。如果鉆套較長，可將鉆模板局部加厚。另外，鉆模板一般不宜承受夾緊力。

19、2） 鉆模板上安裝鉆套的底孔與定位元件間的位置精度直接影響工件孔的位置精度，因此至關(guān)重要。在上述各鉆模板結(jié)構(gòu)中，以固定式鉆模板鉆套底孔的位置精度最高，而以懸掛式鉆模板鉆套底孔的位置精度為最低。根據(jù)鉆模板的種類: 固定式鉆模板、分離式鉆模板 、鉸鏈?zhǔn)姐@模板、懸掛式鉆模板。以與上面注意要點(diǎn)，固定式鉆模板對(duì)于直徑3596mm，長1300mm的轉(zhuǎn)子支架來說裝卸困難，而鉸鏈?zhǔn)姐@模板、懸掛式鉆模板則設(shè)計(jì)復(fù)雜，而且難度大。因此我們選擇分離式鉆模板。其實(shí)鉆模板的選擇與鉆模的選擇沒什么區(qū)別，只要確定其中一個(gè)的類型，另一個(gè)的也就基本確定了。2.3.4、鉆套的類型與選擇1、鉆套的類型鉆套和鉆模板是鉆夾具上的特殊元件

20、。鉆套裝配在鉆模板或夾具體上，其作用是確定被加工孔的位置和引導(dǎo)刀具加工。根據(jù)鉆套的結(jié)構(gòu)和使用特點(diǎn)，主要有四種類型：1）固定鉆套固定鉆套的兩種形式：無肩和帶肩，該類鉆套外圓以H7/n6或H7/r6配合，直接壓入鉆模板上的鉆套底孔。在使用過程中若不需要更換鉆套（據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，鉆套一般可使用100012000次），則用固定鉆套較為經(jīng)濟(jì)，鉆孔的位置精度也較高。2）可換鉆套當(dāng)生產(chǎn)批量較大，需要更換磨損的鉆套時(shí)，則用可換鉆套較為方便，如右圖所示?？蓳Q鉆套裝在襯套中，襯套是以H7/n6或H7/r6的配合直接壓入鉆模板的底孔，鉆套外圓與襯套孔之間常采用F7/m6或F7/k6配合。當(dāng)鉆套磨損后，可卸下螺釘，更換新

21、的鉆套。螺釘還能防止加工時(shí)鉆套轉(zhuǎn)動(dòng)或退刀時(shí)鉆套隨刀具拔出。3）快換鉆套當(dāng)被加工孔需依次進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸時(shí)，由于刀具直徑逐漸增大，應(yīng)使用外徑一樣而徑不同的鉆套來引導(dǎo)刀具，這時(shí)使用快換鉆套可減少更換鉆套的時(shí)間，如下圖所示?？鞊Q鉆套的有關(guān)配合與可換鉆套的一樣。更換鉆套時(shí)，將鉆套的削邊處轉(zhuǎn)至螺釘處，即可取出鉆套。鉆套的削邊方向應(yīng)考慮刀具的旋向，以免鉆套隨刀具自行拔出。4）特殊鉆套由于工件形狀或被加工孔位置的特殊性，有時(shí)需要設(shè)計(jì)特殊結(jié)構(gòu)的鉆套，如圖16所示。 在斜面上鉆孔時(shí)，鉆套應(yīng)盡量接近加工表面，并使之與加工表面的形狀相吻合，如圖a。如果鉆套較長，可將鉆套孔上部的直徑加大（一般取0.1mm），以減少導(dǎo)向

22、長度。在凹坑鉆孔時(shí)，常用加長鉆套（H為鉆套導(dǎo)向長度）如圖b。圖c、d為鉆兩個(gè)距離很近的孔時(shí)所設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)鉆套。2、鉆套的選擇 轉(zhuǎn)子支架的鉆模只是鉆固定位置上的孔，不需跟換鉆套，因此我們使用固定鉆套中帶臺(tái)階的，鉆套與模板的配合使用過盈配合?？偨Y(jié)上面鉆模、鉆模板、鉆套的選擇。選擇可分離鉆模中的移動(dòng)式鉆模，模板選擇可分離式模板，鉆套選擇固定鉆套。此時(shí)鉆模的大體樣子已經(jīng)清楚，下一步只要根據(jù)轉(zhuǎn)子支架確定模板和鉆套的尺寸，與其配合。2.4鉆模的設(shè)計(jì)2.4.1、定位方案 在空間完全自由的單元體的條件下，它有6個(gè)自由度。用3條互相垂直的XX,YY,ZZ軸來表示這6個(gè)自由度。單元體可沿任何一條軸線移動(dòng)，因此有3

23、個(gè)平動(dòng)自由度。單元體也可繞任何一條軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，因此有3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，總計(jì)有6個(gè)自由度。只要限定所有的自由度才能使鉆模定位準(zhǔn)確，因此要考慮所有自由度的限制。1、V型面的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子支架是一個(gè)大圓筒，待加工孔的位置在圓柱外表面。在夾具設(shè)計(jì)中常用于外圓表面的定位元件有定位套、支撐板和V型塊。根據(jù)所加工螺紋孔位置特點(diǎn)，選用V型塊，不過這里的設(shè)計(jì)有點(diǎn)不同，把這個(gè)鉆模設(shè)計(jì)成V型面，兩斜面的夾角是根據(jù)設(shè)計(jì)需要計(jì)算的，且它的安裝位置不是水平而是豎直的，因此它只能限制3個(gè)自由度。V型面可以限制3個(gè)自由度、，如圖所示。2、擋板的設(shè)計(jì)如圖18在側(cè)模板一端面設(shè)計(jì)一擋板，用螺釘固定，此板不僅限定了軸向即軸的自由度和軸的自由度

24、，而且承擔(dān)了所有板的重量。此板限制了自由度。3、定向鍵的設(shè)計(jì)右圖是轉(zhuǎn)子支架的方槽，其均勻分布在支架外圓柱面，與外圓柱面孔的位置固定。設(shè)計(jì)一定向鍵限定鉆模的周向移動(dòng)和徑向轉(zhuǎn)動(dòng)，定向鍵限制了、3個(gè)自由度。如圖19所示：定向鍵設(shè)計(jì)在模板的兩端，也用螺釘固定在模板上。V型面、擋板、定向鍵一共限定了5個(gè)自由度、，屬于不完全定位，但要完全定位才能使鉆模定位準(zhǔn)確。把鉆模裝夾在轉(zhuǎn)子支架上，才能限制自由度。2.4.2、夾緊方案1、夾緊塊的設(shè)計(jì)夾緊塊選用螺旋夾緊結(jié)構(gòu)，直接用螺桿來壓緊。螺旋夾緊結(jié)構(gòu)簡單，自鎖性能好，能夠滿足鉆模的夾緊方案。螺旋夾緊保證了定位穩(wěn)定、滿足切削時(shí)使切削過程順利完成，滿足夾緊力作用點(diǎn)靠近加

25、工位置，夾緊力方向與切削力方向一致，這樣使夾緊力最小、最合理。轉(zhuǎn)子支架夾緊塊的作用使定向鍵與轉(zhuǎn)子支架的方槽緊密配合，同時(shí)也使鉆模板斜面與轉(zhuǎn)子支架斜面緊密配合。在緊固的同時(shí)也起到定位的作用。定位方案中V型面、擋板、定向鍵、確定了、，夾緊塊是安裝鉆模的最后步驟，它使V型斜面緊密結(jié)合轉(zhuǎn)子支架外圓柱面，從而限制最后一個(gè)自由度。鉆模與轉(zhuǎn)子支架形成完全定位，保證了孔加工時(shí)的位置精度。2.4.3、鉆套的設(shè)計(jì)鉆套我選擇的是固定鉆套（帶肩的），下面設(shè)計(jì)鉆套孔的基本尺寸與公差配合的選擇：1、鉆套外孔鉆套孔（又稱導(dǎo)向孔）直徑的基本尺寸應(yīng)為所用刀具的最大極限尺寸，并采用基軸制間隙配合。 轉(zhuǎn)子支架圓柱面M10的螺紋孔，

26、直接采用8.6mm的鉆花，鉆孔后即可攻絲。鉆花與鉆套孔應(yīng)采用基軸制間隙配合，公差取F8，因此鉆套孔徑為8.6 F8。 鉆套外徑查常用鉆套規(guī)格參數(shù)表取16mm，鉆套與模板采用基孔制過渡配合H7/n6，是允許有較大過盈的更精密定位的配合，所以鉆套外徑公差取n6，外徑為16n6。2、導(dǎo)向長度H鉆套的導(dǎo)向長度H對(duì)刀具的導(dǎo)向作用影響很大，H較大時(shí)，刀具在鉆套不易產(chǎn)生偏斜，但會(huì)加快刀具與鉆套的磨損；H過小時(shí)，則鉆孔時(shí)導(dǎo)向性不好。通常取導(dǎo)向長度H與其孔徑之比為：H/d=12.5。加工精度要求較高或加工的孔徑較小時(shí)，由于所用的鉆頭剛性較差，則H/d值可取大些，如鉆孔直徑d<5mm時(shí)，應(yīng)取H/d2.5；如

27、加工兩孔的距離公差為±0.05mm時(shí)，可取H/d=2.53.5。 轉(zhuǎn)子支架的螺紋孔位置度要求為0.5，根據(jù)其的鉆?？椎奈恢枚葹?.125，要求不是很高，所以導(dǎo)向長度取H/d=12.5，轉(zhuǎn)子支架鉆套的長度H=8.5X（12.5）=8.521.25mm，考慮到鉆模板的設(shè)計(jì)取21mm。3、排屑間隙h排屑間隙h是指鉆套底部與工件表面之間的空間。如果h太小，則切屑排出困難，會(huì)損傷加工表面，甚至還可能折斷鉆頭。如果h太大，則會(huì)使鉆頭的偏斜增大，影響被加工孔的位置精度。加工鑄鐵件時(shí)，h=(0.30.7)d；加工鋼件時(shí)， h=(0.71.5)d；式中d為所用鉆頭的直徑。對(duì)于位置精度要求很高的孔或在斜

28、面上鉆孔時(shí)，可將h值取得盡量小些，甚至可以取為零。轉(zhuǎn)子支架是鋼件，孔位置度0.5，精度要求不高，因此不設(shè)計(jì)排屑間隙。鉆套如圖21所示：2.4.4、鉆模板的設(shè)計(jì)1、整體尺寸的確定根據(jù)轉(zhuǎn)子支架的尺寸以與鉆模的夾緊位置，鉆模的長度為1300mm，鉆模一次加工兩組孔，根據(jù)兩組孔間距188.2mm，寬度的設(shè)計(jì)為240mm，高度依據(jù)鉆套與鉆模板的配合長度21mm設(shè)計(jì)為23mm，如圖22所示。2、V型面的設(shè)計(jì)鉆模是鉆夾在圓柱面上，要保證加工時(shí)，鉆花垂直于圓柱面，所以平板鉆模要設(shè)計(jì)個(gè)V型面以保證鉆套與圓柱面垂直，即確保鉆套軸線在轉(zhuǎn)子支架的徑向上。如圖23， =arctan（4.93/94.1）=3，鉆模板的V

29、型面使用銑刀加工，因此要在兩斜面交叉處設(shè)計(jì)一凹槽，給銑刀留加工位置，凹槽深度設(shè)計(jì)為2mm。3、模板上鉆套孔的設(shè)計(jì)鉆套孔是保證鉆套的位置，因此很重要?？椎妮S線應(yīng)與模板V型面垂直，加工位置也在V型面上?？着c鉆套的配合參照鉆套設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)定的基軸制過盈配合H7/n6，公差取H7，孔徑為16H7。4、與鍵槽配合定向鍵的設(shè)計(jì)定向鍵是根據(jù)轉(zhuǎn)子支架的方槽設(shè)計(jì)的，方槽的寬度為mm,所以定向鍵寬度為30，定向鍵與方槽的配合取間隙配合，是間隙很小的滑動(dòng)配合，可以自由移動(dòng)和滑動(dòng)并精密定位的配合，公差取0.05，寬度為mm，長度設(shè)定為85mm，高度設(shè)定為14。定向鍵作用是重要的圓周定位，因此對(duì)于定向鍵與方槽的配合，寬度要

30、求高，其與鉆模板的固定是用螺釘緊固。5、鍵槽的設(shè)計(jì)鍵槽是用來固定定向鍵的，它的精度直接影響著鉆模的周向定位，根據(jù)定向鍵的設(shè)計(jì)。鍵槽的長度為90mm，高度從圖24計(jì)算為8.86mm，因?yàn)槎ㄏ蜴I的高度要小于模板與轉(zhuǎn)子支架的間隙，防止定向鍵頂住轉(zhuǎn)子支架，所以取9mm或更大。定向鍵與鉆模的配合為過渡配合，用于只有較小過盈的精密定位配合。公差取0.05，寬度為。鍵槽的的長度應(yīng)該大于定向鍵的長度，防止定向鍵過長，超出鉆模板端面，影響擋板的定位，從而影響整個(gè)鉆模的定位精度。6、夾緊塊的設(shè)計(jì)夾緊塊的作用是使模板與轉(zhuǎn)子支架的接觸緊密，把定向鍵壓如方槽中，從而周向定位。夾緊塊設(shè)計(jì)為U型鐵，其U型口的寬度設(shè)計(jì)，根據(jù)

31、轉(zhuǎn)子支架的壁厚33mm和鉆模板的厚度23mm，再加上緊固螺釘?shù)膴A緊空間20mm，即為U型口的寬度80mm，螺紋孔的位置與其它尺寸如圖25所示。7、移動(dòng)塊的設(shè)計(jì)移動(dòng)塊一邊用螺釘與模板緊固，一邊與轉(zhuǎn)子支架的頂緣結(jié)合。其寬度就是鉆模板的厚度23mm與轉(zhuǎn)子支架的壁厚33mm，為55mm?？紤]到不影響夾緊塊的夾緊，在移動(dòng)塊上開個(gè)方形口，尺寸根據(jù)夾緊塊設(shè)定。移動(dòng)塊在轉(zhuǎn)子支架上移動(dòng)且要承擔(dān)所有的鉆模重量，因此移動(dòng)塊的材料要耐磨且韌性好，所以用45#。8、承重塊的設(shè)計(jì)因?yàn)殂@模的重量N=Vxxg=552N（V為體積，=7.85Kg /為Q235鋼板的密度，g為9.8N / Kg），太重安裝不方便，所以設(shè)計(jì)一承重

32、塊，便于吊裝。長230mm，寬23mm，厚10mm。移動(dòng)塊與承重塊的孔位置見零件圖，其是根據(jù)鉆模板上的螺紋孔設(shè)計(jì)。以上是整個(gè)鉆模零部件的設(shè)計(jì)，它們的尺寸都是根據(jù)轉(zhuǎn)子支架的方槽和螺紋孔的位置公差、形狀公差設(shè)計(jì)，因此能保證鉆模加工孔的要求。3、風(fēng)能發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架鉆模的工藝公司的加工流程是：先做下料單、下料圖、編寫工藝卡，把下料單、下料圖發(fā)給下料車間，工藝卡、圖紙和領(lǐng)料單發(fā)給機(jī)架車間。下料圖已經(jīng)留好加工余量，下料車間按下料圖下料后，由機(jī)加車間拿領(lǐng)料單領(lǐng)料機(jī)加。3.1鉆模板的工藝鉆模板只是用來固定鉆套的位置，材料要求不高，所以選用45#，振動(dòng)調(diào)質(zhì)處理。按照下料圖，在火焰切割機(jī)上編程，加工面預(yù)留加工余量

33、5mm，然后按圖切割。冷卻，去焊渣?？紤]到鉆模板的切削量大，它的變形會(huì)影響鉆模的精度，因此要調(diào)質(zhì)處理，以公司的條件采用振動(dòng)調(diào)質(zhì)。振動(dòng)調(diào)質(zhì)后可以減少工件熱后變形的90。鉆模板在加工時(shí)，沒有裝夾位置，因此需焊接壓塊，使其能夠準(zhǔn)確的定位。壓塊取6塊，長100mm，寬40mm，厚10mm（為了節(jié)約材料，可以用廢料代替），壓塊的位置如圖26所示。有一個(gè)問題要考慮，是先加工鉆套孔還是先加工卸重孔。此鉆模板最重要的是鉆套孔的位置度精度，它直接影響鉆套的安裝。所以先加工卸重孔，即使產(chǎn)生變形也不影響后面鉆套孔的加工精度。還有另一個(gè)問題，在加工V型面上的鉆套孔與50mm的卸重孔時(shí)，原來的坐標(biāo)原點(diǎn)已經(jīng)發(fā)生改變，因此

34、要重新確定新坐標(biāo)原點(diǎn)。先用鉆花點(diǎn)一樣孔，記下坐標(biāo)，旋轉(zhuǎn)3后，再用鉆花對(duì)刀樣孔，記下新坐標(biāo)，計(jì)算坐標(biāo)偏轉(zhuǎn)量后，確定新坐標(biāo)原點(diǎn)的坐標(biāo)，即可按圖紙加工鉆套孔和卸重孔。如圖27所示，（a，b）為樣孔旋轉(zhuǎn)前的坐標(biāo)， （c，d）為樣孔旋轉(zhuǎn)后的坐標(biāo)，坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)了（c-a，d-b），所以旋轉(zhuǎn)后坐標(biāo)原點(diǎn)的坐標(biāo)為（c-a，d-b）。鉆模板上鉆套孔與鍵槽位置公差的對(duì)稱度要求都高，加工時(shí)安裝次數(shù)越少誤差也就越小。用臥式數(shù)顯鏜銑床加工鉆模板，鉆套孔與鍵槽的加工只需 一次安裝便能完成，機(jī)床如圖所示：鉆模板的加工工藝卡如表一所示：表一工序代碼工序 名稱轉(zhuǎn)子支架鉆模板的工序容車 間設(shè) 備10下料按下料圖下料，加工面保留加工余量

35、，冷卻后，去焊渣下料數(shù)控火焰切割機(jī)20焊壓板按圖紙要求，焊接壓塊，焊后去焊渣，打磨毛刺鉚焊焊機(jī)30調(diào)質(zhì)振動(dòng)調(diào)質(zhì)，20分鐘機(jī)加激振器40銑端面以C端面為基準(zhǔn)，在水平裝夾鉆模板，按圖紙加工要求加工B端面，粗銑端面到1303mm，留精銑余量0.5mm，最后精銑，去毛刺機(jī)加臥式數(shù)顯鏜銑床50銑端面再以C端面為基準(zhǔn)，水平裝夾鉆模板，按圖紙加工要求加工A端面，粗銑端面到1301mm，留精銑余量1mm，最后精銑保證1300mm和光潔度，去毛刺機(jī)加臥式數(shù)顯鏜銑床60鉆端面螺紋孔換10.5mm的鉆花，在A端面鉆10.5mm的孔深20mm；換12mm的攻絲鉆，攻絲后，除鐵屑，去毛刺機(jī)加臥式數(shù)顯鏜銑床70銑平面以B

36、面為水平基準(zhǔn)，以D面為豎直基準(zhǔn)，把鉆模板豎直固定在角鐵上，按圖紙加工要求，銑C平面，粗銑1mm，精銑0.5mm，保證尺寸23.5mm機(jī)加臥式數(shù)顯鏜銑床80銑鍵槽 凹槽翻轉(zhuǎn)鉆模板，以B面為水平基準(zhǔn)，以C面為豎直基準(zhǔn)，把鉆模板豎直固定在角鐵上，先對(duì)刀鉆模板兩邊，以鉆模板的豎直軸線設(shè)定坐標(biāo)原點(diǎn)，按圖紙加工要求，先用25mm的鍵銑刀銑鍵槽保留單邊余量2.5mm；換20mm的立銑刀，精銑鍵槽邊達(dá)到圖紙要求mm；最后換30mm的鍵銑刀，銑凹槽機(jī)加臥式數(shù)顯鏜銑床90鉆凹槽中的卸重孔 換30mm鉆花，按圖紙要求加工卸重孔13x30mm 機(jī)加臥式數(shù)顯鏜銑床100鉆鍵槽中的通孔 換12mm鉆花，按圖紙要求加工2x

37、12mm通孔 機(jī)加臥式數(shù)顯鏜銑床110銑斜面 旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)3°后，換80mm刀盤銑刀，按圖紙要求，先粗銑，再精銑，保證粗糙度要求和尺寸23mm；反向轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái) 6°，以同樣的要求銑另一面 機(jī)加臥式數(shù)顯鏜銑床120確定旋轉(zhuǎn)后新坐標(biāo)原點(diǎn) 在鉆模板上點(diǎn)個(gè)樣孔，旋轉(zhuǎn)3°后移動(dòng)刀具，對(duì)刀樣孔，從顯示器上讀取新坐標(biāo)，確定新坐標(biāo)原點(diǎn)， 機(jī)加臥式數(shù)顯鏜銑床130鉆卸斜面上的重孔 換50mm鉆花，根據(jù)新原點(diǎn)坐標(biāo)，再按圖加工28x50mm 機(jī)加臥式數(shù)顯鏜銑床140鉆鉆套孔 換15.8mm鉆花，根據(jù)新原點(diǎn)坐標(biāo)，再按圖加工鉆套孔，最后用16mm鉸刀精加工達(dá)到圖紙要求mm機(jī)加臥式數(shù)顯鏜銑床150清理卸工件、去毛刺、加工面上油檢驗(yàn)按圖紙檢驗(yàn)庫存3.2、定向鍵