-第4章自動(dòng)鉆孔機(jī)的整體可行性分析4.1自動(dòng)鉆孔機(jī)生產(chǎn)節(jié)拍的保證自動(dòng)鉆孔機(jī)的生產(chǎn)節(jié)拍是整機(jī)的關(guān)鍵參數(shù)。節(jié)拍要求為40～60s/件。為了保證加工質(zhì)量的同時(shí)保證生產(chǎn)效率，本節(jié)將對生產(chǎn)節(jié)拍進(jìn)行控制。4.1.1時(shí)序設(shè)計(jì)通過時(shí)序設(shè)計(jì)能夠?qū)C(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的先后順序和時(shí)間進(jìn)行直觀的分析。本設(shè)備的主要運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為：1）上料機(jī)構(gòu)；2）物料傳送機(jī)構(gòu)；3）鉆Φ2mm孔機(jī)構(gòu)；4）鉆Φ6mm孔機(jī)構(gòu)；5）打磨毛刺機(jī)構(gòu)。將其連續(xù)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間分別用a、b、c、d、e表示，單位為秒（s）。按照機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間順序得到時(shí)序圖。上料機(jī)構(gòu)（用時(shí)a）物料傳送機(jī)構(gòu)（用時(shí)b）鉆Φ2mm孔機(jī)構(gòu)（用時(shí)c）鉆Φ6mm孔機(jī)構(gòu)（用時(shí)d）打磨毛刺機(jī)構(gòu)（用時(shí)e）圖4-4一個(gè)周期內(nèi)各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)序圖從時(shí)序圖中可以得到自動(dòng)鉆孔機(jī)工作一個(gè)周期的時(shí)間為T=a+b+c。本設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)采用三工位進(jìn)行加工，如采用單工位加工，一個(gè)加工周期的時(shí)間為T=a+b+c+d+e，相比單工位加工方式本文采用的三工位加工方式大大的節(jié)省了加工周期。設(shè)備在加工過程中主要耗時(shí)機(jī)構(gòu)為上料機(jī)構(gòu)，物料傳送機(jī)構(gòu)，鉆Φ2mm孔機(jī)構(gòu)。本節(jié)對生產(chǎn)節(jié)拍的控制主要從整體結(jié)構(gòu)以及主要耗時(shí)機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。4.1.2鉆Φ2mm孔機(jī)構(gòu)耗時(shí)鉆孔機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分為快進(jìn)與工進(jìn)兩部分，快進(jìn)的目的是快速運(yùn)動(dòng)到指定位置準(zhǔn)備鉆孔，節(jié)省時(shí)間。工進(jìn)的目的是選擇合適的進(jìn)給速度進(jìn)行鉆孔加工，保證加工質(zhì)量。通過3.4.2節(jié)鉆孔參數(shù)的選擇中可知鉆Φ2mm孔的進(jìn)給速度為2.5mm/s。根據(jù)設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)，測得工進(jìn)距離為28mm，下降快進(jìn)距離為105.5mm，上升快進(jìn)距離為133.5mm。將快進(jìn)速度設(shè)定為24mm/s。快進(jìn)耗時(shí)===10s（4-1）工進(jìn)耗時(shí)===11.2s（4-2）鉆Φ2mm孔總耗時(shí)=快進(jìn)耗時(shí)+工進(jìn)耗時(shí)=10+11.2=22.2s通過計(jì)算所得的鉆Φ2mm孔機(jī)構(gòu)耗時(shí)為22.2s。這部分時(shí)間是由鉆孔參數(shù)決定。4.1.3物料傳送機(jī)構(gòu)耗時(shí)物料傳送機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程為兩次水平移動(dòng)、兩次上升運(yùn)動(dòng)與兩次下降運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)過程均由氣缸提供動(dòng)力。由本設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)測得水平運(yùn)動(dòng)距離為400mm，豎直方向運(yùn)動(dòng)距離為145mm。由氣缸的運(yùn)動(dòng)特性可知普通氣缸的速度為20～500mm/s。通過計(jì)算得出：兩次水平運(yùn)動(dòng)耗時(shí)為1.6～40s；兩次豎直運(yùn)動(dòng)耗時(shí)為0.6～14.5s；物料傳送機(jī)構(gòu)耗時(shí)為2.2～54.5s；物料傳送機(jī)構(gòu)的總耗時(shí)最少為2.2s，最大為54.5s。4.1.4上料機(jī)構(gòu)耗時(shí)上料機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)是由電機(jī)通過蝸輪蝸桿減速器驅(qū)動(dòng)鏈輪實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)缸筒直徑的大小確定出凹形工裝的尺寸。根據(jù)凹形工裝的尺寸能夠確定出鏈條的尺寸，由于本機(jī)構(gòu)鏈條的作用是起到傳動(dòng)支撐工件的作用，因此選型并不是按照傳統(tǒng)的計(jì)算進(jìn)行選擇，而是由與之連接的工裝尺寸進(jìn)行選擇，為了保證凹形工裝在豎直方向能夠保持穩(wěn)定性，鏈條的節(jié)距選定為凹形工裝寬度的一半。由鏈條選擇鏈輪的尺寸，本文選擇的鏈輪分度圓周長為306mm。上料運(yùn)動(dòng)的距離大約為120mm。本文選用普通電機(jī)的轉(zhuǎn)速為1500r/min，蝸輪蝸桿減速比i=40。經(jīng)減速后的轉(zhuǎn)速為37.5r/min。鏈輪旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間為1.6s。上料機(jī)構(gòu)理論耗時(shí)為0.63s，加入啟動(dòng)與其他耗時(shí)總耗時(shí)約1.6s。綜上所述，鉆孔機(jī)構(gòu)最大耗時(shí)22.2s，物料傳送機(jī)構(gòu)耗時(shí)2.2～54.5s，上料機(jī)構(gòu)耗時(shí)1.6s。通過簡單的計(jì)算可知本設(shè)備工作一個(gè)周期的時(shí)間T=鉆孔機(jī)構(gòu)耗時(shí)+2×物料傳送機(jī)構(gòu)耗時(shí)+上料機(jī)構(gòu)耗時(shí)=28.2～132.8s。企業(yè)對本設(shè)備生產(chǎn)節(jié)拍的技術(shù)要求為40～60s/件。通過合理的調(diào)節(jié)物料傳送機(jī)構(gòu)的耗時(shí)即可達(dá)到技術(shù)要求。由此可以驗(yàn)證本設(shè)備設(shè)計(jì)的合理性與可行性。結(jié)論本文研制的液壓缸缸筒表面自動(dòng)鉆孔機(jī)實(shí)現(xiàn)了鉆孔工序與打磨毛刺工序的結(jié)合，改變了傳統(tǒng)加工方式，避免了由于人為因素造成的質(zhì)量問題。通過對工序的理解與對技術(shù)要求的把握，設(shè)計(jì)出三種符合要求的方案。本文采用模糊綜合評價(jià)法進(jìn)行三種方案的評價(jià)，建立模糊評價(jià)模型并計(jì)算，得出方案三的最優(yōu)隸屬度最高，最終確定方案三為最佳方案。運(yùn)用三維數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件對各子系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。按照缸筒加工步驟的先后順序進(jìn)行各子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，最后按照模塊化設(shè)計(jì)原則，兼顧現(xiàn)場實(shí)際情況完成對各子系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)布局。對整體設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)要求進(jìn)行可行性分析，通過實(shí)驗(yàn)研究對理論分析結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，通過數(shù)據(jù)對比分析說明設(shè)計(jì)與理論分析的合理性。在設(shè)備研制過程中得到如下結(jié)論：（1）對自動(dòng)鉆孔機(jī)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，得到三種整體方案。由于方案之間各有利弊，難以確定最終方案。通過對各方案“優(yōu)”“良”的隸屬度百分比進(jìn)行綜合分析，最終確定出最佳方案為方案三。（2）將所選方案劃分成自動(dòng)上料系統(tǒng)、物料傳送系統(tǒng)、定位夾緊系統(tǒng)、鉆孔系統(tǒng)和毛刺清理系統(tǒng)五大子系統(tǒng)。采用模塊化設(shè)計(jì)理念對各子系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并改進(jìn)。選擇合理的鉆孔參數(shù)完成鉆孔任務(wù)。通過整機(jī)設(shè)計(jì)保證孔距精度達(dá)到39±0.05mm。通過參數(shù)的選擇確定鉆孔過程中的轉(zhuǎn)矩與軸向力等重要參數(shù)，并對鉆孔電機(jī)，進(jìn)給用伺服電機(jī)等關(guān)鍵部件進(jìn)行參數(shù)計(jì)算。對各子系統(tǒng)整合形成總體設(shè)備。通過對設(shè)備使用情況的現(xiàn)場考察，認(rèn)為設(shè)備的運(yùn)行情況良好，能夠保證生產(chǎn)節(jié)拍，保證加工質(zhì)量與運(yùn)行可靠性。實(shí)現(xiàn)了缸筒表面鉆臺(tái)階孔的自動(dòng)化加工。但由于經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)的局限性，仍存在著需要深入研究并改進(jìn)的問題：（1）鉆頭磨損后自動(dòng)補(bǔ)償是個(gè)難點(diǎn)，需要形成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)的檢測磨損量并進(jìn)行補(bǔ)償，本文采用的補(bǔ)償方法是通過人機(jī)交互界面進(jìn)行補(bǔ)償參數(shù)的設(shè)置。如何能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)、準(zhǔn)確、可靠的進(jìn)行鉆頭磨損補(bǔ)償值得深入研究。（2）本文的零部件大部分是按經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，利用有限元分析軟件進(jìn)行校核，零件的強(qiáng)度過大，造成材料的浪費(fèi)。對部件的優(yōu)化問題需要后續(xù)研究。（3）本文采用鋁合金型材作為整體框架，使得整體美觀大氣，同時(shí)能夠保證強(qiáng)度的要求。但型材連接的螺栓在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的震動(dòng)中容易松動(dòng)，如何有效的進(jìn)行防松是值得改進(jìn)的問題。（4）本設(shè)備在上料時(shí)采用人工調(diào)整工件方向，如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整工件方向是目前沒有解決的問題，仍需進(jìn)行后續(xù)研究。（5）孔表面質(zhì)量的主要影響因素為鉆頭參數(shù)與切削用量，由于時(shí)間與能力有限，這部分內(nèi)容有待后續(xù)進(jìn)行研究。參考文獻(xiàn)王英.

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