大型热模锻下底座深孔加工技术研究

论文摘要

KP125MN热模锻压力机是20世纪60年代末由德国奥姆科（EUMUCO）公司研制的一种高效率力压力机,具有噪音和振动小,能源消耗少等特点。本文结合该压机下底座φ120+0.3mm×2550mm深孔的加工技术,对大型非回转体类铸钢件的深孔加工技术进行了系统的分析,针对重型机械加工的特点,结合生产实际,开发出一套从工艺、刀具到加工设备的下底座专用深孔加工系统,且该系统还可应用于其它类似件的加工制造。论文以一汽及一拖两条KP125MN压力机下底座的制造为依托,在分析下底座结构特点和中碳钢铸钢件加工性能的基础上,综合分析了传统的典型深孔加工系统的加工范围、精度、效率,结合重型机械加工的特点,提出了BTA（Boring andTrepanning Association）实体深孔钻和BTA扩孔钻相结合的深孔加工方案。对BTA刀具的力学模型、切削原理、刀具特点及断屑机理进行了系统的理论分析,讨论了用于大型非回转体铸钢件深孔加工刀具的关键问题,提出了刀具设计原则,形成了布局结构合理,并根据设备的结构状况,设计了用于钻杆定位、密封及增强钻杆刚性的支承系统、冷却回油系统。以25钢的切削加工为试验基础,对单刃钻、焊接式多刃错齿钻、机夹式多刃错齿钻的切削性能进行了较完善的工艺试验,并以此为基础分析研究了镗床加工非回转体类铸件深孔的工艺参数,建立了较为完善的加工模型,结合企业实际,对模型进行实证分析,使模型参数具有一定的理论水平和实用价值。实践证明,该系统设计思想合理,实用性较强,完全可以满足重型机械行业大型非回转体铸钢件中等直径深孔的加工需求。在实际加工中,孔径尺寸超差、轴线偏移、粗糙度差及螺旋沟是加工中存在的主要缺陷。针对上述缺陷,进行了系统的理论分析,提出了相应的预防措施,对指导生产具有很大的参考价值,实际中取得了明显的效果。该系统已成功地应用于企业生产实践,生产实践表明,设计思想正确,结构合理,效率高,稳定性好,解决了企业生产的难题。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 综述
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 深孔加工的特点
• 1.3 深孔加工方法
• 1.4 深孔刀具的发展史
• 1.5 国内外研究现状
• 1.6 课题研究的主要内容
• 2 深孔加工方法
• 2.1 扁钻
• 2.2 枪钻（Gun drill）系统
• 2.3 BTA系统
• 2.4 双管喷吸钻（Ejector Drill）系统
• 2.5 DF（Double Feeder system）系统
• 2.6 单管内排屑深孔喷吸加工技术（SIED技术）
• 2.7 深孔扩钻（Counterboring）技术
• 2.8 加工系统的确定
• 2.9 本章小结
• 3 零件的结构工艺性及切削工艺性分析
• 3.1 零件的结构特点
• 3.2 零件的材料特性
• 3.2.1 零件材料的化学成分
• 3.2.2 零件材料的机械性能
• 3.2.3 零件的其它技术要求
• 3.3 零件的切削加工工艺性
• 3.3.1 零件的切削加工工艺性分析
• 3.3.2 加工的主要难点
• 3.3.3 各类加工方法的经济加工精度
• 3.3.4 零件材料的切削加工性分析
• 3.4 深孔加工的可行性分析
• 3.4.1 影响深孔加工的主要因素
• 3.4.2 试验方法的确定
• 3.5 零件的加工工艺规程
• 3.6 本章小结
• 4 工艺装备设计技术
• 4.1 加工设备的确定
• 4.1.1 深孔加工设备的功率计算
• 4.1.2 深孔加工装置对机床性能的要求
• 4.2 系统的工作原理
• 4.2.1 钻削系统
• 4.2.2 环形支撑系统
• 4.2.3 高压油授油器
• 4.2.4 冷却系统
• 4.2.5 油箱规格的选用
• 4.3 本章小结
• 5 BTA刀具及钻杆设计
• 5.1 深孔BTA刀具的受力分析
• 5.1.1 受力分析
• 5.1.2 力学模型的建立
• 5.1.3 切削力及功率计算
• 5.2 刀具的稳定度及其应用
• 5.2.1 稳定度的概念
• 5.2.2 稳定度在导向块布置中的应用
• 5.2.3 按导向块受力确定导向块的分布
• 5.3 BTA错齿钻的设计要点
• 5.3.1 单刃BTA钻的结构特点
• 5.3.2 多刃错齿钻的结构特点
• 5.3.3 单刃钻与多刃错齿钻的性能比较
• 5.3.4 各齿的切削状态分析
• 5.3.5 各切削齿的负荷分配
• 5.3.6 各切削齿的材质选择
• 5.3.7 多刃错齿钻的几何参数
• 5.4 导向块的设计
• 5.5 钻头柄部设计
• 5.6 BTA实体钻的切削用量
• 5.7 本章小结
• 6 试验结果分析及改进
• 6.1 φ90单刃实体钻加工试验
• 6.2 φ90焊接式多刃错齿钻加工试验
• 6.3 机夹式可转位错齿钻切削试验
• 6.4 系统的改善
• 6.5 孔加工质量分析及改进措施
• 6.5.1 影响深孔加工精度的主要因素
• 6.5.2 轴线偏斜的机理与控制
• 6.5.3 螺旋沟的形成机理及控制
• 6.6 本章小结
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录:在读期间的主要技术工作