組合機床論文.doc

本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第1頁共35頁1引言組合機床是根據(jù)工件加工需要，以大量系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量的專用部件，對一種或數(shù)種工件按預(yù)先確定的工序進行加工的高效專用機床。組合機床能夠?qū)ぜM行多刀、多軸、多面、多工位同時加工；可完成鉆孔、擴孔、鏜孔、攻螺紋、銑削、車孔端面等工序，隨著組合機床技術(shù)的發(fā)展，其工藝范圍日益擴大，如：焊接、熱處理、自動測量和自動裝配、清洗等非切削工序。組合機床廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的行業(yè)，如：汽車、拖拉機、電動機、內(nèi)燃機、閥門、縫紉機等制造業(yè)。主要加工箱體類零件，如氣缸體、變速箱體、汽缸蓋、閥體等；一些重要零件的關(guān)鍵加工工序，雖然生產(chǎn)批量不大，也采用組合機床來保證其加工質(zhì)量。目前，組合機床的研制正向高效、高精度、高自動化的柔性化方向發(fā)展。本文根據(jù)工廠需要,設(shè)計能高效、高精度的進行上箱體缸體精鏜孔專機上的主軸箱。1.1組合機床的概念組合機床是一種自動化或半自動化的機床。無論是機械電氣或電氣控制的都能實現(xiàn)自動循環(huán)。半自動化的組合機床，工人只要將工件裝夾好，按一下按鈕，機床既可自動進行加工，加工一個循環(huán)停止。自動化的組合機床，工人只要將零件放到料斗或上料架上，機床即可連續(xù)不斷地進行加工。組合機床的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)件約占70%80%，這些部件是系列化的，可以進行成批生產(chǎn)。其余20%30%的專用部件是由被加工零件的形狀、輪廓尺寸、工藝和工序來決定，如夾具、主軸箱、刀具和工具等。1.2組合機床的發(fā)展歷史1.2.1國外組合機床的發(fā)展歷史1911年，美國為了加工汽車零件研制了組合機床。在發(fā)展初期，各機床制造廠都執(zhí)行自己的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了方便用戶使用和維護，提高互換性，1953年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機床制造廠協(xié)定，確定了組合機床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，并規(guī)定了部件間聯(lián)系尺寸。1973年ISO公布了第一批組本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第2頁共35頁合機床通用部件標(biāo)準(zhǔn)，使機床制造標(biāo)準(zhǔn)化做了行業(yè)性的規(guī)定。在剛過去的20世紀(jì)中，對機械制造裝備進行了多次更新?lián)Q代。50年代為“規(guī)模效益”模式，即少品種大批量生產(chǎn)模式；70年代，是“精益生產(chǎn)”模式，以提高質(zhì)量，減低成本為標(biāo)志，80年代較多的采用數(shù)控機床、機器人、柔性制造單元和系統(tǒng)等高技術(shù)的集成機械制造裝備；90年代，機械制造裝備普遍具有“柔性化”、“自動化”和“精密化”的特點，適應(yīng)多品種小批量和經(jīng)常更新產(chǎn)品的需要。1.2.2國內(nèi)組合機床的發(fā)展歷史在改革開放以來，我國機械制造業(yè)迅猛發(fā)展。已經(jīng)具備了成套生產(chǎn)加工各種精密的，高度自動化的以及高效率的組合機床和自動生產(chǎn)線，有些機床甚至已經(jīng)接近世界先進水平?，F(xiàn)在我國已經(jīng)可以研制并生產(chǎn)出六軸五聯(lián)動的系統(tǒng)，分辨率可以達到1微米，適用于復(fù)雜型體的加工。組合機床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動機和滾珠絲杠等傳動，以簡化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。1.3加工對象及用途1P65F上箱體缸體粗鏜孔專機是江蘇林海動力機械集團自主研發(fā)的專機。江蘇林海動力機械集團公司先后研制開發(fā)了排量從26ML到520ML的各種類型的二沖程、四沖程汽油機，臥式、立式、風(fēng)冷、強制風(fēng)冷、水冷、油冷及各種起動方式和用途的汽油發(fā)動機以及各類配套動力機械。主要產(chǎn)品有ATV、CUV等特種車輛；通用發(fā)動機及小型汽油發(fā)電機組、泵、油鋸、風(fēng)力滅火機、割灌機等小動力配套機械；摩托車及摩托車發(fā)動機等。1P65F上箱體缸體粗鏜孔機床是林海集團為了滿足生產(chǎn)要求，自主研發(fā)的專機。它用來摩托車發(fā)動機活塞銷孔的鏜削，生產(chǎn)綱領(lǐng)：單班制5萬臺。摩托車發(fā)動機活塞銷孔的鏜削具有下列特點:1)孔公差要求嚴(yán)格；2)表面光潔度要求高:3)孔的幾何形狀要求較高；4)生產(chǎn)率較高。本工序一般是在大量生產(chǎn)機床上進行的。通常采用三臺機床:一臺粗鏜孔、一臺精鏜孔及一臺切槽。不過,對于某些情況下的生產(chǎn)來說,分開在三臺高效率的機床上加工的投資畢竟是不合算的。所以林海集團考慮到大批量生產(chǎn)，研發(fā)了專機。1P65F上箱體缸體粗鏜孔專機要求生產(chǎn)單班制年產(chǎn)5萬件零件。屬于大批量生產(chǎn)，在批量生產(chǎn)中為了提高生產(chǎn)率，必須注意縮短加工時間和輔助時間，而且盡可能使輔助和加工時間重合，使每個工位安裝多個工件同時進行多刀加工，實本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第3頁共35頁行工序高度集中，因而廣泛采用組合專用機床。組合機床是根據(jù)工件加工需要，以大量系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件，對一種或數(shù)種工件按預(yù)先確定的工序進行加工的高效專用機床。專用機床能夠?qū)ぜM行多刀、多軸、多面、多工位同時加工；可完成鉆孔、擴孔、鏜孔、攻螺紋、銑削、車孔端面等工序，隨著組合機床技術(shù)的發(fā)展，其工藝范圍日益擴大，如：焊接、熱處理、自動測量和自動裝配、清洗等非切削工序。組合機床是用已經(jīng)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件和少量專用部件組成的多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的高效專用機床，生產(chǎn)效率比通用機床高幾倍至幾十倍。專用機床廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的行業(yè)，如：汽車、拖拉機、電動機、內(nèi)燃機、閥門、縫紉機等制造業(yè)。主要加工箱體類零件，如汽缸體、變速箱體、汽缸蓋、閥體等；一些重要零件的關(guān)鍵加工工序，雖然生產(chǎn)批量不大，也采用組合機床來保證其加工質(zhì)量。1.4組合機床的組成組合機床與一般所指的專用機床的最大不同點，在于組合機床是由大量通用部件及少量專用部件所組成。因此，通用部件是組合機床發(fā)展的一個很重要的基礎(chǔ)及標(biāo)志。所謂組合機床通用部件，通常是泛指在組合機床及其自動線的設(shè)計與使用中，可以相互更換使用的一些專能部件。這些部件是經(jīng)過試制與試驗而最后定型的。因此，相對而言，它的結(jié)構(gòu)較可靠，使用性能是較穩(wěn)定的。同時還可以組織專業(yè)廠進行生產(chǎn)，使用廠可以象買標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備一樣在市場上買到。這樣便可以大大縮短設(shè)備的設(shè)計與制造周期，降低設(shè)備的制造成本。通用部件之所以能相互更換使用，這就是由于各種通用部件之間均有著統(tǒng)一的聯(lián)系尺寸標(biāo)準(zhǔn)。在組合機床的零件總數(shù)中，通用零部件所占有的比重是較大的。一般可達60-70%，最高者則可達到90%以上。不僅如此，而且它的種類也是很多種的。大的通用部件可以是個床身、立柱、動力頭、動力滑臺及冷卻系統(tǒng)等，小的通用部件則可以是個電氣擋鐵、液壓元件（如油缸及單向閥）等。1.5組合機床通用部件分類1.5.1按在組合機床中所起作用分（1）動力部件例如動力頭和動力滑臺等。（2）支承部件例如滑臺，床身，立柱及中間底座等。（3）輸送部件例如回轉(zhuǎn)分度工作臺，回轉(zhuǎn)鼓輪，自動線工作回轉(zhuǎn)臺及本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第4頁共35頁零件輸送裝置等。（4）控制部件例如液壓元件，控制板，按鈕臺及電氣擋鐵等。（5）其他部件例如機械扳手，氣動扳手，排屑裝置及潤滑裝置等。1.5.2按動力部件分（1）液壓通用部件優(yōu)點：（a）結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠；（b）進給量可無級調(diào)整（利用節(jié)流挑速器）；（c）過載保護裝置簡單可靠；（d）容易實現(xiàn)較復(fù)雜的工作循環(huán)。缺點：（a）進給穩(wěn)定性受油溫影響；（b）掌握液壓元件的制造比較慢一些；（c）液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障，尋找較困難。（2）機械通用部件優(yōu)點：（a）進給量穩(wěn)定，不受溫度和氣候影響；（b）掌握制造較快；（c）發(fā)生故障，易于尋找及消除。缺點：（a）不采用先進技術(shù)，實現(xiàn)進給量無級調(diào)整困難；（b）結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，使用電機較多。（3）氣動液壓通用部件。1.5.3按動力部件實現(xiàn)的進給方式分（1）箱體移動式它是通過動力部件沿床身導(dǎo)軌的移動來實現(xiàn)刀具進給運動的，通常習(xí)慣稱為大型通用部件。（2）套筒移動式它是通過主軸套筒的移動來實現(xiàn)刀具進給運動的，通常習(xí)慣稱為小型通用部件。本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第5頁共35頁1.6組合機床的特點和分類1.6.1鏜床組合機床的特點鏜床組合機床主要是用鏜刀在工件上鏜孔的機床，通常，鏜刀旋轉(zhuǎn)為主運動，鏜刀或工件的移動為進給運動。它的加工精度和表面質(zhì)量要高于鉆床。鏜床是大型箱體零件加工的主要設(shè)備。鏜床系指主要用鏜刀在工件上加工已有預(yù)制孔的機床。通常，鏜刀旋轉(zhuǎn)為主運動，鏜刀或工件的移動為進給運動。它主要用于加工高精度孔或一次定位完成多個孔的精加工，此外還可以從事與孔精加工有關(guān)的其他加工面的加工。1.6.2鏜床組和機床的加工特點加工過程中工件不動，讓刀具移動，將刀具中心對正孔中心，并使刀具轉(zhuǎn)動(主運動)。1.6.3組和機床鏜床的分類(1)臥式鏜床我是鏜床是鏜床中應(yīng)用最廣泛的一種。它主要是孔加工，鏜孔精度可達IT7，表面粗糙度Ra值為1.6-0.8um.臥式鏜床的主參數(shù)為主軸直徑。鏜軸水平布置并做軸向進給，主軸箱沿前立柱導(dǎo)軌垂直移動，工作臺做縱向或橫向移動，進行鏜削加工。這種機床應(yīng)用廣泛且比較經(jīng)濟，它主要用于箱體(或支架)類零件的孔加工及其與孔有關(guān)的其他加工面加工。(2)坐標(biāo)鏜床坐標(biāo)鏜床是高精度機床的一種。它的結(jié)構(gòu)特點是有坐標(biāo)位置的精密測量裝置。坐標(biāo)鏜床可分為單柱式坐標(biāo)鏜床、雙柱式坐標(biāo)鏜床和臥式坐標(biāo)鏜床。有精密坐標(biāo)定位裝置的鏜床，它主要用于鏜削尺寸、形狀、特別是位置精度要求較高的孔系，也可用于精密坐標(biāo)測量、樣板劃線、刻度等工作。單柱式坐標(biāo)鏜床：主軸帶動刀具作旋轉(zhuǎn)主運動，主軸套筒沿軸向作進給運動。特點：結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，特別適宜加工板狀零件的精密孔，但它的剛性較差，所以這種結(jié)構(gòu)只適用于中小型坐標(biāo)鏜床。雙柱式坐標(biāo)鏜床：主軸上安裝刀具作主運動，工件安裝在工作臺上隨工作臺沿床身導(dǎo)軌作縱向直線移動。它的剛性較好，目前大型坐標(biāo)鏜床都采用這種結(jié)構(gòu)。雙柱式坐標(biāo)鏜床的主參數(shù)為工作臺面寬度。本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第6頁共35頁臥式坐標(biāo)鏜床：工作臺能在水平面內(nèi)做旋轉(zhuǎn)運動，進給運動可以由工作臺縱向移動或主軸軸向移動來實現(xiàn)。它的加工精度較高。(3)金剛鏜床特點是以很小的進給量和很高的切削速度進行加工，因而加工的工件具有較高的尺寸精度（IT6），表面粗糙度可達到0.2微米。用金剛石或硬質(zhì)合金等刀具，進行精密鏜孔的鏜床。(4)深孔鉆鏜床深孔鉆鏜床本身剛性強，精度保持好，主軸轉(zhuǎn)速范圍廣，進給系統(tǒng)由交流伺服電機驅(qū)動，能適應(yīng)各種深孔加工工藝的需要。授油器緊固和工件頂緊采用液壓裝置，儀表顯示、安全可靠。可選擇下列幾種工作形式：1.工件旋轉(zhuǎn)、刀具旋轉(zhuǎn)和往復(fù)進給運動，適用于鉆孔和小直徑鏜孔；2.工件旋轉(zhuǎn)、刀具不旋轉(zhuǎn)只作往復(fù)運動，適用于鏜大直徑孔和套料加工；3.工件不旋轉(zhuǎn)、刀具旋轉(zhuǎn)和往復(fù)進給運動，適用于復(fù)雜工件的鉆孔和小直徑的鉆孔和小直徑鏜孔。(5)落地鏜床工件安置在落地工作臺上，立柱沿床身縱向或橫向運動。用于加工大型工件。組合機床一般采用多軸、多刀、多工序、多面、多工位同時加工，是一種工序集中的高效率機床。組合機床加工，刀具是借助于鉆摸板和鏜模架，精加工機床采用高精度的導(dǎo)向，所以能穩(wěn)定的保證產(chǎn)品質(zhì)量。在本設(shè)計中我選用了臥式鏜床，因為本道工序的加工要求不是很高。臥式鏜床鏜軸水平布置并做軸向進給，主軸箱沿前立柱導(dǎo)軌垂直移動，工作臺做縱向或橫向移動，進行鏜削加工。這樣不但方便加工，而且臥式鏜床還比較便宜。同樣的坐標(biāo)鏜床運用于高精度的加工，價格高，就不選用了。精鋼鏜床特點是以很小的進給量和很高的切削速度進行加工。本道工序要加工的孔徑很大，而且年產(chǎn)5萬件，屬大批量生產(chǎn)，容不得我選它。深孔鉆鏜床比較適合鏜孔，但一般的企業(yè)可能沒有，為了生產(chǎn)零件而特意建一條生產(chǎn)線，有點過火了。落地鏜床工件安置在落地工作臺上，立柱沿床身縱向或橫向運動。用于加工大型工件，我們加工的是摩托車零件，相對而言還是比較輕巧的，不利于選擇落地鏜床。本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）第7頁共35頁2本設(shè)計主要研究內(nèi)容及加工方案的制定本設(shè)計研究內(nèi)容是：完成1P65F上箱體缸體粗鏜孔專機主軸箱設(shè)計2.1原始資料數(shù)據(jù)介紹(1)工件材質(zhì)：ADC12壓鑄鋁(2)工藝內(nèi)容：上箱體要粗鏜一個孔。要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為單班制年產(chǎn)5萬臺上箱體的上端一個62.5的孔，本課題要求鏜64.5的孔。2.2主軸箱的總體設(shè)計方案零件加工工藝方案將決定組合機床的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、總體布局和夾具結(jié)構(gòu)等。所以，在制定工藝方案時，必須認(rèn)真分析被加工零件圖，并深入現(xiàn)場了解零件的形狀、大小、材料、硬度、剛性、加工部位的結(jié)構(gòu)特點、加工精度、表面粗糙度，以及現(xiàn)場所采用的定位、夾緊方法、工藝過程、所采用的刀具及切削用量、生產(chǎn)率要求、現(xiàn)場的環(huán)境和條件等等。如條件允許，還應(yīng)廣泛收集國內(nèi)外有關(guān)技術(shù)材料，制定出合理的工藝方案。指定工藝方案時，還要考慮下列幾點基本原則：(1)選擇合適、可靠的工藝方案(2)粗、精加工要合理安排(3