486 攻絲組合機床設計

486 攻絲組合機床設計,組合,機床,設計 攀枝花學院本科畢業(yè)設計攻絲組合機床學生姓名： 楊玉娟 學生學號： 200310621051 院 （系）： 機電工程學院 年級專業(yè)： 2003 級機制 指導教師： 周汝忠教授 二〇〇七年六月文獻綜述：關于組合機床的綜述1. 前言組合機床是以系列化、標準化的通用部件為基礎，配以少量的專用部件組成的專用機床。它適宜于在大批、大量生產(chǎn)中對一種或幾種類似零件的一道或幾道工序進行加工。這種機床既有專用機床的結構簡單、生產(chǎn)率和自動程度較高的特點，又具有一定的重新調整能力，以適應工件變化的需要。 ［1］組合機床廣泛應用于大批量生產(chǎn)的行業(yè)，如；汽車、拖拉機、電動機、內燃機、閥門、縫紉機等制造業(yè)。 ［2］2. 組合機床發(fā)展歷史1908 年，美國福持汽車公司率先制造出第一臺組合機床，用于汽車零件的加工。1928 年，前蘇聯(lián)開始生產(chǎn)組合機床。我國的組合機床制造技術是從“一五”計劃期間， “—汽” 、 ‘洛拖’ ’引進組合機床開始的。1956 年 3 月，當時的第一機械工業(yè)部第二機器管理局批準成立了第一專業(yè)設計處(即現(xiàn)大連組合機床研究所的前身)，全面引進了前蘇聯(lián)的組合機床通用部件和設計指導資料，開始了我國組合機床的創(chuàng)業(yè)階段。并于同年在大連機床廠制造出我國的第一臺組合機床、1961 年，又制造出我國第一條組合機床自動線。組合機床設計制造從“一所一廠”起步已發(fā)展到如今—個獨立的配套齊全的行業(yè)。 ［3］我國組合機床制造技術的發(fā)展大體經(jīng)歷／以下四個階段1．引進消化，開創(chuàng)我國組合機床技術標準體系2．普及組合機床技術，發(fā)展形成行業(yè)3．組織科技攻關，努力擔高組合機床技術水平4．柔性制造技術的發(fā)展，推動了組合機床傳統(tǒng)制造技術的轉變3. 組合機床的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢近十多年來，組 機床及其自動線在高效、高生產(chǎn)率， 柔性化以及采用并行(同步 )工程制訂更為合理、更為節(jié)省的方案方面取得了不小的進展。尤其是汽車工業(yè)， 為了提高汽車的性能，對零件的加工精度提出了一些新的要求， 因此對機床性能的要求也更高了。［4］近年來隨著數(shù)控技術、電子技術、計算機技術等的發(fā)展，組合機床的機械結構和控制系統(tǒng)也發(fā)生了巨大變化。［5］組合機床有了以下的發(fā)展：1、數(shù)控化。數(shù)控組合機床的出現(xiàn)，不僅完全改變了過去那種由繼電器電路組成的組合機床的控制系統(tǒng)，而目．也使組合機床機械結構乃至通用部件標準發(fā)生了或正在發(fā)生著巨大的變化。2 、 模塊化。數(shù)控加1 二模塊化極大地豐富了組合機床的通用件，它必將引起組合機床通用件發(fā)生根本性變化。3、高速化。由于高速加工可大大降低零件表面粗糙度及切削力，大大減小切削溫度，提高生產(chǎn)效率，故機床的高速化研究方興未艾，特別是數(shù)控機床的主運動和進給運動速度已達到了驚人高速。如美國生產(chǎn)的加工中心，主軸轉速可達15 000—60 000r／ min，工作臺快進速度高達90—120m／min 。順應機床高速化的潮流，組合機床的速度也越來越高。例如德國大眾汽車廠在加工鋁金缸蓋燃燒室側面時，采用PCD銑刀，銑削速度高達3 075m／min，進給速度達3 600mm／min，而采用安裝有CBN刀片的新穎鏜刀加工灰鑄鐵時， 切削速度達800m／min，進給速度達I 500 mm／min 。［6］4、精密化。由于機床實現(xiàn)了數(shù)控化，因而機床的加工精度越來越高，使一些過去看來難以達到的加工精度今天也已經(jīng)實現(xiàn)了。5、全防護化。全封閉是現(xiàn)在機床的一大特點，不論是單機還是機床生產(chǎn)線，均采用全封閉的外罩， 電器、液壓全部采用空中走線。全封閉防護，不但使機床及其生產(chǎn)線外形美觀，而且也提高了安全性、可靠性和維修的便利性。4．結語組合機床裝備的發(fā)展思路必須是以提高組合機床加工精度、組合機床柔性、組合機床工作可靠性和組合機床技術的成套性為主攻方向。一方面，加強數(shù)控技術的應用，提高組合機床產(chǎn)品數(shù)控化率；另一方面，進一步發(fā)展新型部件，尤其是多坐標部件，使其模塊化、柔性化，適應可調可變、多品種加工的市場需求。參 考 文 獻［1］黃奇葵、鐘華珍、張福潤.《機械制造基礎》［2］李慶余、張佳.《機械制造裝備設計》.機械工業(yè)出版［3］佟璞瑋. 中國組合機床市場.《1999 中國機電產(chǎn)品市場展望》.［4］裘愉. 從幾個側面看組合機床的發(fā)展動向 . 《組合機床與自動化加工技術》 1994年第11期.［5］李明、王合增、張應午 . 組合機床的發(fā)展趨勢及企業(yè)的對策 《機械產(chǎn)品與科技》 2002 年第 1 期.［6］ 李如松．組合機床和自動線的技術發(fā)展．《組合機床與自動化加工技術》，1999．(1)：5 ～10攀枝花學院Panzhihua University本科畢業(yè)設計（論文）文獻綜述院 （系）： 機 電 學 院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 2003 級機制 學生姓名： 楊 玉 娟 學 號: 200310621051 2007 年 4 月 15 日湖北工業(yè)大學本科畢業(yè)設計（論文） 摘要I摘 要機械制造業(yè)是一個國家經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱。而制造業(yè)的生產(chǎn)能力主要取決于制造裝備——機床的先進程度。組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應用，并可用以組成自動生產(chǎn)線。本文對離合器壓盤螺紋孔的加工工藝進行了詳細的分析，就其孔的加工提出了“一次裝夾，單工位加工，達到產(chǎn)品圖樣的精度要求”的思路。根據(jù)這一思路設計了四軸頭單工位攻絲組合機床。該組合機床由立柱、立柱底座、中間底座、液壓滑臺、動力箱、多軸箱等組成。本文對各部分的設計進行了詳細的計算和論證。關鍵詞 組合機床,離合器壓盤,主軸箱,夾具攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） ABSTRACTIIABSTRACTThe machinery Manufacture is an important pillar of economic development in a country. While the capability of production in trade of manufacture mostly depends on the advanced producing equipment－machine tool .modular machine tools have advantages of high efficiency and low cost. It is widely used in large batch production and can be consisted automatic production line This paper analyzes the manufacturing process detail of threading holes of a disc. The idea is once clamping the work. The accuracy can be satisfied the demand of drawing. According above idea, the 4-spindle modular machine tool has been designed. This paper presents the design and calculating of each part of this machine tool.Key words Modular machine tool, Clutch plate攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 目錄1目 錄摘 要 ..................................................................................................................................................IABSTRACT......................................................................................................................................II1 緒論 ...............................................................................................................................................11.1 機床在國民經(jīng)濟的地位及其發(fā)展簡史 .............................................................................11.2 組合機床的國內、外現(xiàn)狀 .................................................................................................21.2.1 國內組合機床現(xiàn)狀 ...................................................................................................31.2.2 國外組合機床現(xiàn)狀 ...................................................................................................41.3 機床設計的目的、要求 .....................................................................................................51.3.1 設計的目的 .............................................................................................................51.3.2 設計要求 .................................................................................................................52 總體方案設計 ...........................................................................................................................62.１ 工藝方案 ..............................................................................................................................62.2 配置形式 .............................................................................................................................62.2.1 確定組合機床的配置形式和結構方案 ...................................................................62.3 “三圖一卡”的編制 ...........................................................................................................72.3.1.被加工零件圖 ...........................................................................................................72.3.2 加工示意圖 ...............................................................................................................82.3.3 繪制加工示意圖的有關計算 ...................................................................................82.3.5 機床聯(lián)系尺寸圖 .....................................................................................................122.3.6 生產(chǎn)率卡 .................................................................................................................163. 主軸箱設計 ..............................................................................................................................203.1 繪制主軸箱設計原始依據(jù)圖 ............................................................................................203.2 主軸結構形式的選擇及動力計算 .......................................................................................223.2.1 初步確定齒輪模數(shù) ....................................................................................................223.2.2 主軸箱的動力計算 ....................................................................................................223.3 傳動系統(tǒng)的設計與計算 ......................................................................................................233.3.1 傳動系統(tǒng)設計 ..........................................................................................................233.3.2 驗算各主軸轉速 .......................................................................................................243.4 主軸箱的坐標計算 ..............................................................................................................253.4.1 計算各傳動軸的坐標 .............................................................................................25攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 目錄23.4.2 繪制坐標檢查圖 ......................................................................................................253.5 主軸箱總圖設計 .................................................................................................................263.5.1 主視圖和側視圖 .....................................................................................................263.5.2 展開圖 .....................................................................................................................273.5.3 主軸和傳動軸裝配表 ..............................................................................................274 夾具設計 ....................................................................................................................................294.1 機床夾具的概述 ...............................................................................................................294.1.1 機床夾具的組成 .....................................................................................................294.1.2 機床夾具的類型 .....................................................................................................294.2 工件的定位和夾具的定位設計 .......................................................................................294.3 夾緊方案的設計 ...............................................................................................................29結論 ....................................................................................................................................................31參考文獻 ...........................................................................................................................................32致謝 ....................................................................................................................................................33攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 緒論11 緒論1.1 機床在國民經(jīng)濟的地位及其發(fā)展簡史現(xiàn)代社會中，人們?yōu)榱烁咝А⒔?jīng)濟地生產(chǎn)各種高質量產(chǎn)品，日益廣泛的使用各種機器、儀器和工具等技術設備與裝備。為制造這些技術設備與裝備，又必須具備各種加工金屬零件的設備，諸如鑄造、鍛造、焊接、沖壓和切削加工設備等。由于機械零件的形狀精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法來達到，特別是形狀復雜、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在機床上經(jīng)過幾道甚至幾十道切削加工工藝才能完成。因此，機床是現(xiàn)代機械制造業(yè)中最重要的加工設備。在一般機械制造廠中，機床所擔負的加工工作量，約占機械制造總工作量的 40%～60%，機床的技術性能直接影響機械產(chǎn)品的質量及其制造的經(jīng)濟性，進而決定著國民經(jīng)濟的發(fā)展水平?？梢赃@樣說，如果沒有機床的發(fā)展，如果不具備今天這樣品種繁多、結構完善和性能精良的各種機床，現(xiàn)代社會目前所達到的高度物質文明將是不可想象的。一個國家要繁榮富強，必須實現(xiàn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學技術的現(xiàn)代化，這就需要一個強大的機械制造業(yè)為國民經(jīng)濟各部門提供現(xiàn)代化的先進技術設備與裝備，即各種機器、儀器和工具等。然而，一個現(xiàn)代化的機械制造業(yè)必須要有一個現(xiàn)代化的機床制造業(yè)做后盾。機床工業(yè)是機械制造業(yè)的“裝備部” 、 “總工藝師” ，對國民經(jīng)濟發(fā)展起著重大作用。因此，許多國家都十分重視本國機床工業(yè)的發(fā)展和機床技術水平的提高，使本國國民經(jīng)濟的發(fā)展建立在堅實可靠的基礎上。機床是人類在長期生產(chǎn)實踐中，不斷改進生產(chǎn)工具的基礎上生產(chǎn)的，并隨著社會生產(chǎn)的發(fā)展和科學技術的進步而漸趨完善。最原始的機床是木制的，所有運動都是由人力或畜力驅動，主要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它們實際上并不是一種完整的機器。現(xiàn)代意義上的用于加工金屬機械零件的機床，是在18 世紀中葉才開始發(fā)展起來的。當時，歐美一些工業(yè)最發(fā)達的國家，開始了從工場手工業(yè)向資本主義機器大工業(yè)生產(chǎn)方式的過渡，需要越來越多的各種機器，這就推動了機床的迅速發(fā)展。為使蒸汽機的發(fā)明付諸實用，1770 年前后創(chuàng)制了鏜削蒸汽機汽缸內孔用的鏜床。1797 年發(fā)明了帶有機動刀架的車床，開創(chuàng)了用機械代替人手控制刀具運動的先聲，不僅解放了人的雙手，并使機床的加工精度和工效起了一個飛躍，初步形成了現(xiàn)代機床的雛型。續(xù)車床之后，隨著機械制造業(yè)的發(fā)展，其他各種機床也陸續(xù)被創(chuàng)制出來。至 19 世紀末，車床、鉆床、鏜床、刨床、拉床、銑床、磨床、齒輪加工機床等基本類型的機床已先后形成。上世紀初以來，由于高速鋼和硬質合金等新型刀具材料相繼出現(xiàn)，刀具切削攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 緒論2性能不斷提高，促使機床沿著提高主軸轉速、加大驅動功率和增強結構剛度的方向發(fā)展。與此同時，由于電動機、齒輪、軸承、電氣和液壓等技術有了很大的發(fā)展，使機床的轉動、結構和控制等方面也得到相應的改進，加工精度和生產(chǎn)率顯著提高。此外，為了滿足機械制造業(yè)日益廣闊的各種使用要求，機床品種的發(fā)展也與日俱增，例如，各種高效率自動化機床、重型機床、精密機床以及適應加工特殊形狀和特殊材料需要的特種加工機床相繼問世。50 年代，在綜合應用電子技術、檢測技術、計算技術、自動控制和機床設計等各個領域最新成就的基礎上發(fā)展起來的數(shù)控機床，使機床自動化進入了一個嶄新的階段，與早期發(fā)展的僅適用于大批大量生產(chǎn)的純機械控制和繼電器接觸器控制的自動化相比，它具有很高柔性，即使在單件和小批生產(chǎn)中也能得到經(jīng)濟的使用。綜觀機床的發(fā)展史，它總是隨著機械工業(yè)的擴大和科學技術的進步而發(fā)展，并始終圍繞著不斷提高生產(chǎn)效率、加工精度、自動化程度和擴大產(chǎn)品品種而進行的，現(xiàn)代機床總的趨勢仍然是繼續(xù)沿著這一方向發(fā)展。我國的機床工業(yè)是在 1949 年新中國成立后才開始建立起來的。解放前，由于長期的封鎖統(tǒng)治和 19 世紀中葉以后帝國主義的侵略和掠奪，我國的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)非常落后，既沒有獨立的機械制造業(yè)，更談不上機床制造業(yè)。至解放前夕，全國只有少數(shù)城市的一些規(guī)模很小的機械廠，制造少量簡單的皮帶車間、牛頭刨床和砂輪等；1949 年全國機床產(chǎn)量僅 1000 多臺，品種不到 10 個。解放后，黨和人民政府十分重視機床工業(yè)的發(fā)展。在解放初期的三年經(jīng)濟恢復時期，就把一些原來的機械修配廠改建為專業(yè)廠；在隨后開始的幾個五年計劃期間，又陸續(xù)擴建、新建了一系列機床廠。經(jīng)過 50 多年的建設，我國機床工業(yè)從無到有，從小到大，現(xiàn)在已經(jīng)成門類比較齊全，具有一定實力的機床工業(yè)體系，能生產(chǎn) 5000 多種機床通用品種，數(shù)控機床 1500 多種；不僅裝備了國內的工業(yè)，而且每年還有一定數(shù)量的機床出口。我國機床行業(yè)的發(fā)展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，與世界先進水平相比，還有較大差距。為了適應我國工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學技術現(xiàn)代化的需要，為了提高機床產(chǎn)品在國際市場上的競爭能力，必須深入開展機床基礎理論研究，加強工藝試驗研究，大力開發(fā)精密、重型和數(shù)控機床，使我國的機床工業(yè)盡早躋身于世界先進行列。1.2 組合機床的國內、外現(xiàn)狀世界上第一臺組合機床于 1908 年在美國問世，30 年代后組合機床在世界各國得到迅速發(fā)展。至今，它已成為現(xiàn)代制造工程（尤其是箱體零件加工）的關鍵設備之一。攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 緒論3現(xiàn)代制造工程從各個角度對組合機床提出了愈來愈高的要求，而組合機床也在不斷吸取新技術成果而完善和發(fā)展。1.2.1 國內組合機床現(xiàn)狀我國加入 WTO 以后，制造業(yè)所面臨的機遇與挑戰(zhàn)并存、組合機床行業(yè)企業(yè)適時調整戰(zhàn)略，采取了積極的應對策略，出現(xiàn)了產(chǎn)、銷兩旺的良好勢頭，截至2005 年 4 月份，組合機床行業(yè)企業(yè)僅組合機床一項，據(jù)不完全統(tǒng)計產(chǎn)量已達1000 余臺，產(chǎn)值達 3.9 個億以上，較 2004 年同比增長了 10%以上，另外組合機床行業(yè)增加值、產(chǎn)品銷售率、全員工資總額、出口交費值等經(jīng)濟指標均有不同程度的增長，新產(chǎn)品、新技術較去年年均有大幅度提高，可見行業(yè)企業(yè)運營狀況良好。⑴行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品結構的變化組合機床行業(yè)企業(yè)主要針對汽車、摩托車、內燃機、農(nóng)機、工程機械、化工機械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專用設備，隨著我國加入 WTO 后與世界機床進一步接軌，組合機床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開始向數(shù)控化、柔性化轉變。從近兩年是企業(yè)生產(chǎn)情況來看，數(shù)控機床與加工中心的市場需求量在上升，而傳統(tǒng)的鉆、鏜、銑組合機床則有下降趨勢，中國機床工具工業(yè)學會的《機床工具行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟指標報表》是統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，僅從幾個全國大型重點企業(yè)生產(chǎn)情況看，2003 年生產(chǎn)數(shù)控機床 890 臺，產(chǎn)值 16187 萬元，生產(chǎn)加工中心 148 臺，產(chǎn)值5770 萬元；2004 年生產(chǎn)數(shù)控機床 985 臺，產(chǎn)值 25838 萬元，生產(chǎn)加工中心 159臺，產(chǎn)值 7099 萬元；而 2005 年，截至 4 月份，數(shù)控機床、加工中心、產(chǎn)值已接近 2003 年全年水平，故市場在向數(shù)控、高精制造技術和成套工藝裝備方面發(fā)展。⑵行業(yè)企業(yè)的快速轉變“九五”后期，在組合機床行業(yè)企業(yè)的 50 多家組合機床分會會員中，僅有兩家企業(yè)實行了股份改造，一家企業(yè)退出國有轉為民營，其余的都是國有企業(yè)。而從 2001 至 2002 年，不到兩年的時間，就先后有十幾家企業(yè)實行股份制改造，一些小廠幾乎全部退出國有轉為民營，現(xiàn)在一些國家重點國有企業(yè)也在醞釀股份制改造，轉制已勢不可檔， “民營經(jīng)濟在經(jīng)歷了從被歧視，被藐視到不可小視和現(xiàn)在高度重視 4 個階段后，煥發(fā)勃勃生機。 ”組合機床行業(yè)企業(yè)正在以股份制、民營化等多種形式快速發(fā)展。⑶組合機床技術裝備現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢組合機床及其自動線是集機電于一體是綜合自動化度較高的制造技術和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質、經(jīng)濟實用，因而被廣泛應用與工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電行業(yè)。我國的傳統(tǒng)的組合機床及組合機床自動線主攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 緒論4要采用機、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型的箱體類和軸類零件（近年研制的組合機床加工連桿、板件等也占一定份額） ，完成鉆孔、擴孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成型面等。組合機床的分類繁多，有大型組合機床和小型組合機床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復合式，還有多工位回轉臺組合機床等；隨著技術的不斷是進步，一種新型的組合機床——柔性組合機床越來越受人們是親昧，它應用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換，配以可編程序控制器（PLC） 、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅動系統(tǒng)，并能靈活適應多種加工的可調可變的組合機床。另外，近年來組合機床加工中心、數(shù)控組合機床、機床輔機等在組合機床行業(yè)中所占份額也越來越大。由于組合機床及其自動線是一種技術綜合性很高的高技術專用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶特殊要求而設計的，它涉及到加工工藝、刀具、測量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術。我國組合機床及其組合機床自動線總體技術水平比發(fā)達國家相對落后，國內所需的一些高水平組合機床及自動線幾乎都從國外進口。工藝裝備的大量進口勢必導致投資規(guī)模的擴大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，市場要求我們不斷開發(fā)新技術、新工藝、研制新產(chǎn)品，由過去的“剛性”機床結構，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需要，真正成為剛柔兼?zhèn)涞淖詣踊b備。1.2.2 國外組合機床現(xiàn)狀80 年代以來，國外組合機床技術在滿足精度和效率要求的基礎上，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機床的加工精度、多品種加工的柔性以及機床配置的靈活多樣方面均有新的突破性進展，實現(xiàn)了機床工作程序軟件化、工序高度集中、高效短節(jié)拍和多功能知道監(jiān)控。組合機床技術的發(fā)展趨勢是：⑴廣泛應用數(shù)控技術國外主要的組合機床生產(chǎn)廠家都有自己的系列化完整的數(shù)控組合機床通用部件,在組合機床上不僅一般動力部件應用數(shù)控技術,而且夾具的轉位或轉角、換箱裝置的自動分度與定位也都應用數(shù)控技術,從而進一步提高了組合機床的工作可靠性和加工精度。廣州標致汽車公司由法國雷諾公司購置的缸蓋加工生產(chǎn)線,就是由三臺自動換箱組合機床組成的,其全部動作均為數(shù)控,包括自動上下料的交換工作臺、環(huán)形主軸箱庫、動力部件和夾具的運動,其節(jié)拍時間為 58 秒。⑵發(fā)展柔性技術80 年代以來,國外對中大批量生產(chǎn),多品種加工裝備采取了一系列的可調、可變、可換措施,使加工裝備具有了一定的柔性。如先后發(fā)展了轉塔動力頭、可換主軸箱等組成的組合機床;同時根據(jù)加工中心的發(fā)展, 開發(fā)了二坐標、三坐標模塊化攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 緒論5的加工單元,并以此為基礎組成了柔性加工自動線(FTL)。這種結構的變化,既可以實現(xiàn)多品種加工要求的調整變化快速靈敏,又可以使機床配置更加靈活多樣。⑶發(fā)展綜合自動化技術汽車工業(yè)的大發(fā)展,對自動化制造技術提出了許多新的需求,大批量生產(chǎn)的高效率,要求制造系統(tǒng)不僅能完成一般的機械加工工序,而且能完成零件從毛坯進線到成品下線的全部工序,以及下線后的自動碼垛、裝箱等。德國大眾汽車公司KASSEL 變速箱廠 1987 年投入使用的造價 9000 萬馬克的齒輪箱和離合器殼生產(chǎn)線,就是這種綜合自動化制造系統(tǒng)的典范。該系統(tǒng)由兩條相似對稱布置的自動線組成,三班制工作,每條線日產(chǎn) 2000 件,節(jié)拍時間為 40 秒。全線由 12 臺雙面組合機床、18 臺三坐標加工單元、空架機器人、線兩端的毛坯庫和三坐標測量機組成,可實現(xiàn) 3 種零件的加工。空架機器人完成工件下線的碼垛裝箱工作。隨著綜合自動化技術的發(fā)展,出現(xiàn)了一批專門從事裝配、試驗、檢測、清洗等裝備的專業(yè)生產(chǎn)廠家,進一步提高了制造系統(tǒng)的配套水平。⑷進一步提高工序集中程度國外為了減少機床數(shù)量,節(jié)省占地面積,對組合機床這種工序集中程度高的產(chǎn)品,繼續(xù)采取各種措施,進一步提高工序集中程度。如采用十字滑臺、多坐標通用部件、移動主軸箱、雙頭鏜孔車端面頭等組成機床或在夾具部位設置刀庫,通過換刀加工實現(xiàn)工序集中,從而可最大限度地發(fā)揮設備的效能,獲取更好的經(jīng)濟效益。1.3 機床設計的目的、要求1.3.1 設計的目的機床設計畢業(yè)設計，其目的在于通過機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)的結構設計，使我們在擬定傳動和變速的結構方案過程中，得到設計構思、方案的分析、結構工藝性、機械制圖、零件計算、編寫技術文件和查閱資料等方面的綜合訓練，樹立正確的設計思想，掌握基本的設計方法，培養(yǎng)基本的設計方法，并培養(yǎng)了自己具有初步的結構分析、結構設計和計算能力。1.3.2 設計要求評價機床性能的優(yōu)劣，主要是根據(jù)技術—經(jīng)濟指標來判定的。技術先進合理，亦即“質優(yōu)價廉”才會受到用戶的歡迎，在國內和國際市場上才有競爭力。機床設計的技術—經(jīng)濟指標可以從滿足性能要求、經(jīng)濟效益和人機關系等方面進行分析。攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 總體方案設計62 總體方案設計2.１ 工藝方案根據(jù)工件示意圖，工件材料 HT20～40，HB170～241。該零件主要是在工件單面進行多孔加工，屬大批量的中、小零件加工，因為是只完成攻絲工序，所以選擇單工位組合機床。工件安裝在機床的固定夾具里，夾具和工件都固定不動。因為被加工零件直徑較大，厚度卻較小。所以選擇立式機床。機床工作循環(huán)如下：上料——工件夾緊——滑臺快進——滑臺鎖緊——主軸啟動——攻絲靠模帶動絲錐工進——主軸反轉——進給滑臺快退——絲錐后退——滑臺快退——工件松開——下料本設計是攻絲這一單一工序。2.2 配置形式零件加工工藝方案將決定組合機床的加工質量、生產(chǎn)率、總體布局和夾具結構等?？紤]到被加工的零件是鉆 4 個 M8 螺孔，而且這 4 個螺孔是沿 φ301 圓周方向性三等分平均分布，并針對零件的形狀、大小、材料、硬度、剛性、加工部位的結構特點、加工精度、表面粗糙度以及定位、夾緊方法、工藝過程、所采用的刀具及切削用量、現(xiàn)場的環(huán)境和條件、生產(chǎn)率要求等?！∮捎诖嗽O計是對 4 個孔攻絲，用一個工位完成。制定工藝方案1)裝卸、夾緊；2)攻絲。2.2.1 確定組合機床的配置形式和結構方案通常，在確定工藝方案的同時，也就大體上確定了組合機床的配置形式和結構方案。但是還要考慮下列因素的影響。⑴. 加工精度的影響工件的加工精度要求，往往影響組合機床的配置形式和結構方案，例如，加工精度要求高時，應采用固定夾具的單工位組合機床，加工精度要求低時，可采用移動夾具的多工位組合機床；工件各孔間的位置精度要求高時，應采用在同一工位上對各孔同時精加工的方法；工件各孔同軸度要求高時，應單獨采用精加工等。⑵. 工件結構狀況影響攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 總體方案設計7工件的形狀、大小和加工部位的結構特點，對機床的結構方案也有一定的影響。例如，對于外形尺寸和重量較大的工件，一般采用固定夾具的單工位組合機床，對多工序的中小型零件，則宜采用移動夾具的多工位組合機床；對于大直徑的深孔加工，宜采用具有剛性主軸的立式組合機床等。⑶. 生產(chǎn)率的影響生產(chǎn)率往往是決定采用單工位組合機床、多工位組合機床還是組合機床自動線的重要因素。例如，從其他因素考慮應采用單工位組合機床，但由于滿足不了生產(chǎn)率的要求，就不得不采用多工位組合機床，甚至自動線來進行加工。而在多工位組合機床時，還要考慮：工位數(shù)不超過 2 3 個，并能滿足生產(chǎn)~率要求時，應選用移動工作臺式組合機床；工位數(shù)超過 4 個時才選用回轉工作臺或鼓輪式組合機床。⑷. 現(xiàn)場條件的影響使用組合機床的現(xiàn)場條件對組合機床的結構方案也有一定的影響。例如使用單位的氣候炎熱，車間溫度過高，使用液壓傳動機床不夠穩(wěn)定，則宜采用機械傳動的結構形式；使用單位刃磨刀具、維修、調整能力以及車間布置得情況，都將影響組合機床的結構方案。2.3 “三圖一卡”的編制編制“三圖一卡”的工作內容包括：繪制被加工零件圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖，編制生產(chǎn)率計算卡。 “三圖一卡”是組合機床總體方案的具體體現(xiàn)。2.3.1.被加工零件圖被加工零件圖是根據(jù)選定的工藝方案，表明零件的形狀、尺寸、硬度、以及在所設計的組合機床上完成的工藝內容和所采用的定位基準、夾壓點的圖紙。是組合機床設計的主要依據(jù)，也是制造、驗收和調整機床的重要技術條件。⑴.在被加工零件圖上標注的內容有：a）加工零件的形狀、主要輪廓尺寸和本機床要加工部位的尺寸、精度 、表面粗燥度、形位精度等技術要求，以及對上道工序的技術要求等。b）本工序所選定的定位基準，夾緊部位及夾緊方向。c）被加工零件的名稱、編號、材料、硬度及被加工部位的加工余量等。遵循繪制被加工零件圖的規(guī)定畫出零件圖見圖 2.1。攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 總體方案設計8圖 2.12.3.2 加工示意圖加工示意圖是被加工零件工藝方案在圖案上的反應，表示被加工零件在機床上的加工過程，刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對位置關系，機床的工作行程及工作循環(huán)等，使刀具、夾具、多軸箱、電氣和液壓系統(tǒng)設計選擇動力部件的主要依據(jù)，是整臺組合機床布局形式的原始要求，也是調整機床和刀具所必需的重要技術文件。在加工示意圖在標注的內容有：⑴機床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程。⑵工件、夾具、刀具及多軸箱之間的相對位置及其聯(lián)系尺寸。⑶主軸的結構類型、尺寸及外伸長度；刀具類型、數(shù)量和結構尺寸；導向裝置、攻螺紋靠模裝置的結構尺寸；刀具與導向裝置的配合，刀具、主軸之間連接方式。2.3.3 繪制加工示意圖的有關計算⑴.刀具的選擇選擇刀具，應考慮工藝要求與加工尺寸精度、工件材質、表面粗糙度及生產(chǎn)率的要求。只要條件允許應盡量選用標準刀具。為了提高工序集中程度或滿足精攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 總體方案設計9度要求，可以采用復合刀具?？准庸さ毒叩拈L度應保證加工終了時刀具螺旋槽尾端與導向套之間有 30 50mm 距離，以便于排出切削和刀具磨損后又一定的向前~調整量。所以，根據(jù)零件要加工的孔是 4 個 M8 螺孔，參照以上要求，依據(jù)加工 M8 螺孔選擇 M8 絲錐。⑵ 導向套的選擇a) 選擇導向類型組合機床加工孔時，除采用剛性主軸加工方案外，零件上孔的位置精度主要靠刀具的導向裝置來保證。因此，正確選擇導向裝置的類型，合理確定其尺寸、精度，是設計組合機床的重要內容，也是繪制加工示意圖時必須解決的問題。導向裝置有兩大類，即固定式導向和旋轉式導向。在加工孔徑不大于 40mm 或摩擦表面線速度小于 20m/min 時，一般采用固定式導向，刀具或刀桿的導向部分，在導向套內即轉動又作軸向移動。固定導向裝置一般由中間套、可換導套華人壓套螺釘組成。中間套的作用是在可換導套磨損后，可較為方便的更換，不會破壞鉆模體上的孔的精度。所以本設計選擇固定式導向套。b) 確定導向數(shù)量、選擇導向參數(shù)導向數(shù)量應根據(jù)刀件形狀、內部結構、刀具剛性、加工精度及具體加工情況決定。通常對于小孔加工用單個導向加工。導向的主要參數(shù)包括：導套的直徑及公差配合，導套的長度、導套離工件端面的距離等。導套的直徑為 8mm，導套長度 為（2～4） =16～32 ，取 161ldm導套到工件端面的距離 = =8 （工件材料為鑄鐵時）m2ldm⑶ 初定切削用量查表 2.1 攻絲切削速度：表 2.1加工材料 鑄鐵 鋼及其合金 鋁及其合金切削速度 （米/分）v2.5～5 1.5～5 5～15因為加工材料是鑄鐵，所以初選 v 為 3 米/分。由 計算出 =119.37 10dn??/minr12ifff???fv?各主軸轉速（轉/分） i各主軸進給量（毫米/轉）f絲錐每分進給量（毫米/分）v得到 =119.37 fv/min攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 總體方案設計10切削功率 9746TvPD???查《組合機床設計》書表 3-19，3-20，3-21，3-22。得：加工 M8 螺紋，被加工材料是鑄鐵時，攻絲主軸的直徑是 17 ，扭矩是 5000mNm?由此得： =0.1929746TvPD???kw⑷初定主軸類型、尺寸、外伸長度和選擇接桿、浮動卡頭a)主軸類型主軸型式主要取決于進給抗力和主軸-刀具系統(tǒng)結構上的需要。主軸尺寸規(guī)格應根據(jù)選定的切削用量計算出切削扭矩 M，查《組合機床設計》書表 3-19，3-20，3-21，3-22。得：加工 M8 螺紋，被加工材料是鑄鐵時，攻絲主軸的直徑是17mm，扭矩是 5000 主軸類型為前后支承均為圓錐滾子軸承的主軸。攻絲Nm?靠模規(guī)格為 1。主軸外伸選長主軸。 ，接桿莫氏圓錐130,5104DLmd???號為 1。b) 接桿連接選擇接桿主要是決定其號數(shù)，應根據(jù)刀具莫氏錐號和主軸外伸部分的內孔直徑 d1而定。選擇接桿 1（接桿 1-L T0635-41，螺母 23 T0642-41，墊 22 T0654-41，平鍵 4×20 GB1096-72） .121D=0,3,B=,L854,l=:c) 攻絲卡頭和攻絲靠模裝置攻絲卡頭主要型式：絲錐超前進給的單向補償攻絲卡頭和主軸超前進給的單向補償攻絲卡頭。選主軸超前進給的攻絲卡頭。攻絲靠模裝置的原理是“自引法”攻絲。選通用的 TO281 型攻絲靠模裝置。這種裝置易于調整。攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 總體方案設計11圖 2.2 攻絲靠模裝置如圖 2.2 所示，攻絲靠模裝置由靠模桿 1、靠模螺母 7 及支承套筒 2 等元件組成。絲錐通過心桿和攻絲卡頭 8 裝在靠模桿 1 的前端?？磕U的中部支承在襯套 4 上，并與靠模螺母 7 相嚙合。靠模桿的尾部與攻螺紋主軸相連接。攻螺紋主軸借助雙鍵將主運動傳給靠模桿，靠模桿隨著轉動可在主軸孔內移動一段距離，即攻螺紋靠模的工作行程。套筒裝在靠模頭前壁上，并用兩個壓板 3 固定，兩個壓板之連的布置角度決定于多軸箱的主軸數(shù)和主軸的分布情況。靠模螺母借助結合子 6 與套筒相連接，當靠模桿回轉時，因靠模螺母固定不動而迫使靠模桿向前進給，并推動絲錐切人工件。帶絲錐遇故障使靠模桿不能前進時，轉矩增大導致壓板打滑靠模螺母跟隨靠模桿同步回轉而停止進給，避免機構或絲錐損壞。所以裝配時壓板的壓力要適當。為了保證絲錐穩(wěn)定可靠地攻入工件，又不干擾絲錐的自行引進，應使靠模桿每轉進給量與絲錐的自行引進量一致，即保證靠模桿螺距與絲錐螺距名義尺寸相同。而靠模螺距和絲錐螺距的制造誤差，可以通過套筒 2 內壓簧 5 和配用攻螺紋卡頭的方法進行補償。⑸確定動力部件的工作循環(huán)及工作行程動力部件的工作循環(huán)是指：加工時動力部件從原始位置開始運動到加工終了位置又返回到原始位置的動作過程。工作進給長度 應等于工件加工部位長度 與刀具切人長度 和切出長度1LL1L之和。因為是盲孔，所以 =0， =5～10 =10 , =12-4=8 ，再多加2L21mm上一部分余量，攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 總體方案設計12得工件進給長度 =181Lm快退長度等于快速引進與工件進給長度之和?？焖僖M是指動力部件把主軸箱連同刀具從原始位置送進到工作進給開始位置，其長度按加工具體情況確定?？焱?138 =120 +18動力部件總行程長度除了應保證要求的工作循環(huán)工作行程外，還要考慮裝卸和調整刀具方便，即前后備量?？傂谐?138+82=220m圖 2.3 加工示意圖2.3.5 機床聯(lián)系尺寸圖一般來說，組合機床是由標準的通用部件——動力滑臺，動力箱，各種工藝切削頭，側底座，立柱，立柱底座及中間底座加上專用部件——主軸箱，刀、輔具系統(tǒng)，夾具，液、電、冷卻、潤滑、排屑系統(tǒng)組合裝配而成。聯(lián)系尺寸圖用來表示機床各組成部件的相互裝配聯(lián)系和運動關系，以檢驗機床各部件相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿足加工要求；通用部件的選擇是否合適；并為進一步開張主軸箱、夾具設計提供依據(jù)。⑴動力滑臺的選擇攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 總體方案設計13通常根據(jù)滑臺的驅動方式所需進給力、進給速度、最大行程長度和加工精度等因素來選用合適的滑臺。初選 1HY 型液壓滑臺：a) 選擇動力滑臺及附屬部件根據(jù)動力滑臺中，液壓滑臺與機械滑臺的優(yōu)缺點的比較：快進轉工進時，轉換位置精度較低且考慮到過載保護方面的原因，選擇液壓滑臺，根據(jù)前面計算得到的動力滑臺每分鐘進給量應比滑臺的最小進給量大 50%，選擇 1HY25Ⅱ型系列液壓滑臺。具體液壓滑臺的主要技術參數(shù)見下表 2.2：表 2.2型號 臺面寬 臺面長 行程 進給力 快進速度 最小進給量1HY25 250 m500 400m10000N10 /min25 /in根據(jù) 1HY25 系列液壓滑臺，選擇該系列滑臺的附屬部件、支承部件以及配套設施部件，經(jīng)過查《組合機床設計簡明手冊》可知，如下表 2.3 所示：表 2.3部件型號 立柱 滑臺側底座 立柱側底座1HY251HY25M1HY25GⅠAⅠBⅡAⅡB2504001CL251CL25M1CC2511CC2521CC251M1CC252M1CD2511CD2521CD251M1CD252M由于該機床所選擇的加工方式是立式單面，則該液壓滑臺的配置型式為立式。其具體配置時聯(lián)系尺寸以及相關部件的位置關系根據(jù)《組合機床設計簡明手冊》中表 5—3 來確定，相關的圖紙亦見參考書。b) 確定進給速度液壓滑臺是靠液壓系統(tǒng)中變量葉片泵供油，進口節(jié)流調速來實現(xiàn)液壓滑臺的工作進給速度在一定范圍內的無級調節(jié)。液壓在確定刀具的切削用量是所規(guī)定的工作進給速度應大于滑臺最小進給速度，1HY 型滑臺為無級變速，工作進給速度為 4～800 范圍內快速移動速度為定值。則選取滑臺的型號為 1HY25 型 /minc) 確定滑臺進程 由于滑臺的行程除保證足夠的工作行程外還應留有前備量和后備量。前備量攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 總體方案設計14的作用是使動力部件有一定的向前移動的余地，以彌補機床的制造誤差及刀具磨損后能向前調整，前備量一般取值范圍為 10～20 本設計取前備量為m20 ，后備量的作用是使動力部件有一定的向后移動的余地以方便裝卸刀具，m后備量一般不小于 40～50 本設計取為 50 所以總行程為：m工作行程+前備量+后備量=138+20+62=220⑵ 動力箱的選用動力箱主要依據(jù)主軸箱所需的電動機功率來選用。主軸箱所需的電動機功率為主 = 切 + 空 + 附P切 =4× =4×0.192=0.768pkw空 可根據(jù)軸的直徑及轉速查資料，得 0.008P附 是所傳功率的 1%。得 P 主 =0.784估算 主 = = =0.90?切 0.7685查組合機床設計簡明手冊，選擇 1TD40Ⅰ型動力箱。電動機型號 Y100L-6，電動機功率 3.0 ，電動機轉速 960 ，驅動軸轉速為 480 ，動力箱kw/minr/minr輸出軸至箱底面高度為 170 .⑶ 確定裝料高度裝料高度是指及穿個上工件的定位基準面到地面的垂直距離。我國過去設計組合機床一般取裝料高度 H=850 。為提高通用部件及支撐部件的剛度并考慮自動線設計時中間底座內襖安裝夾具輸送、冷卻排屑裝置，新頒布的組合機床標準推薦裝料高度 H=1060 ，與國際標準（ISO）一致。在現(xiàn)階段，設計組合機m床時，裝料高度視具體情況在 H=850 ～1060 之間選取。本機床裝料高度取mH=935 。m⑷ 確定夾具輪廓尺寸根據(jù)工件尺寸和形狀，考慮工件的定位件、夾緊機構、刀桿導向裝置的要求空間；并應滿足排屑和安裝的需要夾具底座的輪廓尺寸由與之配合的滑臺底座輪廓尺寸，工件的輪廓尺寸形狀，具體結構為：底座直徑為 700 ，高為 356 。m⑸ 中間底座輪廓尺寸中間底座的輪廓尺寸要滿足夾具在其上面安裝連接的需要。其長度方向尺寸要根據(jù)所選動力部件（滑臺和滑座）及其配套部件（側底座）的位置關系，照顧各部件聯(lián)系尺寸的合理性來確定。非常重要的是，一定要保證加工終了位置時，攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 總體方案設計15工件端面至主軸箱前端面的距離不小于加工示意圖上要求的距離。同時，要考慮動力部件處于加工終了位置時，主軸箱與夾具輪廓間應有便于機床調整、維修的距離。為便于切屑及冷卻液回收，中間底座周邊須有足夠寬度的溝槽。因此，中間底座采用側底座 1CC32。⑹ 初步確定多軸箱輪廓尺寸 標準中規(guī)定立式配置的多軸箱總厚度為 340 寬度和高度按標準尺寸系列m表選取，通用主軸箱箱體的前蓋厚度為 70 ，基型后蓋厚度為 90，其余三種后蓋厚度為 50，100，125，繪制機床聯(lián)系尺寸圖時，著重要確定的尺寸是主軸箱的寬度 B 和高度 H 及最低主軸高度 。主軸箱寬度 B、高度 H 的大小主要與被加工1h零件孔的分布位置有關，可按下式確定：B=b+2b1H= + +hb式中：b——工件在寬度方向相距最遠的兩孔距離（ ） ；m——最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（ ） ；1——工件在高度方向相距最遠的兩孔距離（ ） ；h——最低主軸高度（ ） 。1 mb 和 h 為已知尺寸。為保證主軸箱由排布齒輪的足夠空間，取 =100 。1bm主軸箱最低主軸高度 須考慮到與工件最低孔位置、機床裝料高度（H=900 1h） 、滑臺滑座總高（ =250 ） 、側底座高度（560 ） 、滑座與側底座之間m3 m調整墊高度（5 ）等尺寸之間的關系來確定。對于該組合機床， 要保證潤滑1h不致從主軸襯套處泄漏箱外，則：﹥85~1401hm對于本組合機床的設計為：=1501若取 100 毫米，則可求出主軸箱輪廓尺寸為：?1bB=b+2 =305+2 100=5151b?mH=h+ + =305+150+100=550.5h根據(jù)上述計算值，按主軸箱輪廓尺寸系列標準，最后確定主軸箱輪廓尺寸為：B H=630 630?m⑺ 機床聯(lián)系尺寸圖的畫法和步驟a）畫主視圖 主視圖的圖形布置應與實際機床工作位置一致，并應選擇適當?shù)谋壤?。b）畫左（右）視圖 重點在于表示清楚組合機床各部件在寬度方向的輪攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文）