組合機床論文.doc

本科畢業(yè)設計說明書（論文）第1頁共35頁1引言組合機床是根據工件加工需要，以大量系列化、標準化的通用部件為基礎，配以少量的專用部件，對一種或數種工件按預先確定的工序進行加工的高效專用機床。組合機床能夠對工件進行多刀、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。組合機床廣泛應用于大批量生產的行業(yè)，如：汽車、拖拉機、電動機、內燃機、閥門、縫紉機等制造業(yè)。主要加工箱體類零件，如氣缸體、變速箱體、汽缸蓋、閥體等；一些重要零件的關鍵加工工序，雖然生產批量不大，也采用組合機床來保證其加工質量。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。本文根據工廠需要,設計能高效、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準件約占70%80%，這些部件是系列化的，可以進行成批生產。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準。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定，確定了組合機床通用部件標準化的原則，并規(guī)定了部件間聯系尺寸。1973年ISO公布了第一批組本科畢業(yè)設計說明書（論文）第2頁共35頁合機床通用部件標準，使機床制造標準化做了行業(yè)性的規(guī)定。在剛過去的20世紀中，對機械制造裝備進行了多次更新換代。50年代為“規(guī)模效益”模式，即少品種大批量生產模式；70年代，是“精益生產”模式，以提高質量，減低成本為標志，80年代較多的采用數控機床、機器人、柔性制造單元和系統等高技術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，適應多品種小批量和經常更新產品的需要。1.2.2國內組合機床的發(fā)展歷史在改革開放以來，我國機械制造業(yè)迅猛發(fā)展。已經具備了成套生產加工各種精密的，高度自動化的以及高效率的組合機床和自動生產線，有些機床甚至已經接近世界先進水平?，F在我國已經可以研制并生產出六軸五聯動的系統，分辨率可以達到1微米，適用于復雜型體的加工。組合機床未來的發(fā)展將更多的采用調速電動機和滾珠絲杠等傳動，以簡化結構、縮短生產節(jié)拍；采用數字控制系統和主軸箱、夾具自動更換系統，以提高工藝可調性；以及納入柔性制造系統等。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、風冷、強制風冷、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，生產綱領：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)孔公差要求嚴格；2)表面光潔度要求高:3)孔的幾何形狀要求較高；4)生產率較高。本工序一般是在大量生產機床上進行的。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，研發(fā)了專機。1P65F上箱體缸體粗鏜孔專機要求生產單班制年產5萬件零件。屬于大批量生產，在批量生產中為了提高生產率，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。組合機床是根據工件加工需要，以大量系列化、標準化的通用部件為基礎，配以少量專用部件，對一種或數種工件按預先確定的工序進行加工的高效專用機床。專用機床能夠對工件進行多刀、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。組合機床是用已經系列化、標準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，生產效率比通用機床高幾倍至幾十倍。專用機床廣泛應用于大批量生產的行業(yè)，如：汽車、拖拉機、電動機、內燃機、閥門、縫紉機等制造業(yè)。主要加工箱體類零件，如汽缸體、變速箱體、汽缸蓋、閥體等；一些重要零件的關鍵加工工序，雖然生產批量不大，也采用組合機床來保證其加工質量。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及標志。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。這些部件是經過試制與試驗而最后定型的。因此，相對而言，它的結構較可靠，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，使用廠可以象買標準設備一樣在市場上買到。這樣便可以大大縮短設備的設計與制造周期，降低設備的制造成本。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一的聯系尺寸標準。在組合機床的零件總數中，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）輸送部件例如回轉分度工作臺，回轉鼓輪，自動線工作回轉臺及本科畢業(yè)設計說明書（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）結構簡單、工作可靠；（b）進給量可無級調整（利用節(jié)流挑速器）；（c）過載保護裝置簡單可靠；（d）容易實現較復雜的工作循環(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）液壓系統出現故障，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，實現進給量無級調整困難；（b）結構較復雜，使用電機較多。（3）氣動液壓通用部件。1.5.3按動力部件實現的進給方式分（1）箱體移動式它是通過動力部件沿床身導軌的移動來實現刀具進給運動的，通常習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刀具進給運動的，通常習慣稱為小型通用部件。本科畢業(yè)設計說明書（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量要高于鉆床。鏜床是大型箱體零件加工的主要設備。鏜床系指主要用鏜刀在工件上加工已有預制孔的機床。通常，鏜刀旋轉為主運動，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。這種機床應用廣泛且比較經濟，它主要用于箱體(或支架)類零件的孔加工及其與孔有關的其他加工面加工。(2)坐標鏜床坐標鏜床是高精度機床的一種。它的結構特點是有坐標位置的精密測量裝置。坐標鏜床可分為單柱式坐標鏜床、雙柱式坐標鏜床和臥式坐標鏜床。有精密坐標定位裝置的鏜床，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，也可用于精密坐標測量、樣板劃線、刻度等工作。單柱式坐標鏜床：主軸帶動刀具作旋轉主運動，主軸套筒沿軸向作進給運動。特點：結構簡單，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，所以這種結構只適用于中小型坐標鏜床。雙柱式坐標鏜床：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軌作縱向直線移動。它的剛性較好，目前大型坐標鏜床都采用這種結構。雙柱式坐標鏜床的主參數為工作臺面寬度。本科畢業(yè)設計說明書（論文）第6頁共35頁臥式坐標鏜床：工作臺能在水平面內做旋轉運動，進給運動可以由工作臺縱向移動或主軸軸向移動來實現。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，主軸轉速范圍廣，進給系統由交流伺服電機驅動，能適應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、刀具旋轉和往復進給運動，適用于鉆孔和小直徑鏜孔；2.工件旋轉、刀具不旋轉只作往復運動，適用于鏜大直徑孔和套料加工；3.工件不旋轉、刀具旋轉和往復進給運動，適用于復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向，所以能穩(wěn)定的保證產品質量。在本設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5萬件，屬大批量生產，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，為了生產零件而特意建一條生產線，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)設計說明書（論文）第7頁共35頁2本設計主要研究內容及加工方案的制定本設計研究內容是：完成1P65F上箱體缸體粗鏜孔專機主軸箱設計2.1原始資料數據介紹(1)工件材質：ADC12壓鑄鋁(2)工藝內容：上箱體要粗鏜一個孔。要求生產綱領為單班制年產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主軸箱的總體設計方案零件加工工藝方案將決定組合機床的加工質量、生產率、總體布局和夾具結構等。所以，在制定工藝方案時，必須認真分析被加工零件圖，并深入現場了解零件的形狀、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，以及現場所采用的定位、夾緊方法、工藝過程、所采用的刀具及切削用量、生產率要求、現場的環(huán)境和條件等等。如條件允許，還應廣泛收集國內外有關技術材料，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