组合机床主题内容.docx

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组合机床主题内容

第一章前言

1.1论文背景及研究意义

现代制造工程从各个角度对组合机床提出了愈来愈高的要求，而组合机床也在不断的吸取新的技术成果而完善和发展。

现代机械制造工业发展的基本特征：

产品的更新换代的周期缩短，多品种，中小批量轮番生产以是普遍现象生产方式。

因此，具有一定的柔性，能对多品种，中小批量生产方式做出快速的响映，是现代组合机床，及其加工系统发展的必然趋势。

组合机床是一种高效率专用机床，广泛地推广使用组合机床，对于机械制造工业，特别在是汽车，拖拉机，柴油机，电动机，仪器仪表以及军工部门等生产的发展，有着很重要的意义。

1.2组合机床及发展概况

1.2.2组合机床的特点

组合机床与通用机床，其它专用机床比较，具有以下特点：

1.组合机床上的通用部件和标准零件约点全部机床零部件总量的70％～80％，因此设计和制造周期短，经济效益好。

2.由于组合机床目的通用部件和标准零件自动化程度高，因而比通用机床生产效率高，产品质量稳定劳动强度低。

3.组合机床的通用部件是经过周密设计和长期生产实践考验的，又有专门厂家成批生产，它与一般专用机床比较，其结构稳定，工作可靠，使用和维修方便。

4.  组合机床加工工件，由于采用专用夹具组合刀具和导向装置等，产品加工质量靠工艺装备保证，对操作工人的技术水平要求不高。

5.  当机床被加工的产品更新时，专用机床的大部件要报废。

组合机床的通用部件是根据国家标准设计的，并等效于国际标准，因此，其通用部件可以重复使用。

不必加行设计和制造。

6.组合机床易于联成结合机床自动线，以适应大规模和自动化生产需要。

1.2.3组合机床的分类

组合机床的通用部件分大型和小型两大类。

大型通用部件是指电机功率为1.5～30千瓦的动力部件及其配套部件。

这类动力部件多为箱体移动的结构形式。

小型通用部件是指电机功率在0.1～2.2千瓦的动力部件及其配套部件。

这类动力部件多为套筒移动的结构形式。

用大型通用部件组成的机床称为大型组合机床，用小型通用部件组成的机床称为小型组合机床。

按配置型式分为单工位和多工位机床两大类。

单工位又有单面、双面、三面和四面几种，多工位则有移动工作台式、回转工作台式、中央立柱式和回转鼓轮式等配置型式。

1.2.4组合机床的发展

目前，组合机床仍然是我国大规模生产模式中使用的主要机床。

但就当前国情而言，数字化信息技术的发展，已经为组合机床的柔性化设计和制造提供了强大的技术支持。

而且数字化控制产品已经相当成熟，不同档次和价格的产品可以基本满足各种控制要求。

因此，由于市场的需求和相关技术的成熟，组合机床及其自动线就有了以下一些发展变化：

1.数控化

数控组合机床的出现，不仅完全改变了过去那种由继电器电路组成的组合机床的控制系统，而且也使组合机床机械结构乃至通用部件标准发生了或正在发生着巨大的变化。

组合机床数控化在国际上发展较为迅速。

如美国Lanm公司在20世纪90年代前期生产的汽车发动机缸体、缸盖加工设备，有50％是传统的组合机床生产线，25％可调可变生产线，25％是柔性生产系统（FTL，FMS）。

日本在1988—1992年间，组合机床的数控化率已达32％～39％。

德国在同时间组合机床及自动线的数控化率为18％～62％。

目前，我国也开展了数控组合机床的研究，如数控机床厂推了SSK-U6030型缸体八工位数控组合机床，用于加工家用冰箱压缩机缸体。

一些组合通用部件生产厂家也已经开发出一维数控滑台、二维数控十字滑台和数控回转台。

2.模块化

为适应数控组合机床的发展，出现了组成数控机床的数控加工功能模块。

3.高速化

高速加工可大大降低零件表面粗糙度及切削力，大大减小切削温度，提高生产效率。

如美国生产的加工中心，主轴转速可达15000～60000r／min，工作台快进速度高达90～120m／min。

顺应机床高速化的潮流，组合机床的速度也越来越高。

例如德国大众汽车厂在加工铝合金缸盖燃烧室侧面时，采用PCD铣刀，铣削速度高达3075m／min，进给速度达3600mm／min，而采用安装有CBN刀片的新颖镗刀加工灰铸铁时，切削速度达800m／min，进给速度达1500mm/min。

4.精密化

由于机床实现了数控化，因而机床的加工精度越来越高，使一些过去看来难以达到的加工精度今天也已经实现了。

例如意大利MANDELLI公司生产Thunder500型加工中心，X、Y、Z轴的定位精度均为0.008mm，重复定位精度为0.O03mm；B轴定位精度6＂，重复定位精度3＂。

在数控组合机床上，也要求提高设备的工序能力系数，使加工误差在0.0lmm以。

5.全防护化

全封闭是现在机床的一大特点，不论是单机还是机床生产线，均采用全封闭的外罩，电器、液压全部采用空中走线。

全封闭防护，不但使机床及其生产线外形美观，而且也提高了安全性、可靠性和维修的便利性。

第二章组合机床总体设计

2.1组合机床总体设计的步骤

组合机床的设计应按具体的加工对象设计专用地机床，设计时应考虑以下几点：

1.采用先进的加工工艺，制定最佳的工艺方案。

2.合适地确定机床工序集中程度。

3.合理地选择组合机床的通用部件。

4.选择恰当地组合机床的配置形式。

5.合理地选择切削用量。

6.设计高效地夹具、刀具、工具及主轴箱等。

2.1.1拟定方案阶段

1.制定工艺方案

这是设计组合机床最重要的一步。

工艺方案制定的正确与否，将决定机床能否达到“体积小，重量轻，结构简单，使用方便，效率高，质量好”的要求。

为了使工艺方案制定的合理、先进，必须从认真分析被加工零件图纸开始，深入现场全面了解被加工零件的结构特点、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技术要求，定位、夹紧方式，工艺方法和加工过程所采用的刀具、辅具，切削用量情况及生产率要求等，分析其优缺点，总结设计，制造，使用单位和操作者丰富的实践经验，以求理论紧密联系生产实际，从而确定零件在组合机床上完成的工艺容及方法，决定刀具种类，结构型式、数量及切削用量等。

2.确定机床配置形式及结构方案

根据选定的工艺方案，确定机床的配置型式，并定出影响机床总体布局和技术性能的主要部件得结构方案。

既要考虑能实现工艺方案，以确保零件的加工精度、技术要求及生产率；又要考虑机床的操作方便可靠，易于维修，且冷却、排屑情况好。

3.总体设计——三图一卡

在选定工艺方案并确定机床配置型式、结构方案基础上，进行方案图纸的设计。

这些图纸包括：

被加工零件工序图，加工示意图，机床联系尺寸图和生产率计算卡，统称“三图一卡”设计。

通常，在组合机床总体设计过程中，应对机床的夹具方案有所考虑，画出夹具方案草图，并初定出主轴箱轮廓尺寸，才能确定机床各部件间的相互联系。

2.1.2技术设计阶段

根据以上确定的工艺和结构方案，按照加工示意图和机床联系尺寸图等开展部件设计，绘制夹具，主轴相等的装配图。

为便于设计工作的展开和组织生产的需要，通常将组合机床部件和装置进行编组，具体如下：

1.第10～19组——支承部部件。

它通常由通用的侧底座及中间底座等组成。

2.第20～29组——夹具。

它是组合机床重要的专用部件。

用于实现工件的的定位、夹紧及刀具导向等。

为了制造方便，还将其辅助部分如钻模板，移动工作台等机构单独编组，其编号为21、22、……29组等。

3.第30～39组——电气设备。

4.第40～49组——传动装置。

包括机床上所有动力部件，如动力滑台、动力箱等。

5.第50～59组——液压和气动装置。

6.第60～69组——刀具、工具、量具和辅助工具等。

7.第70～79组——主轴箱及其附属部件。

8.第80～89组——冷却、排屑及润滑装置。

9.第90～91组——各种控制挡铁。

部件设计的装配图均应编制零件明细表。

2.1.3工作设计阶段

1.绘制所有专用零件图并绘制出润滑、冷却管路系统计机床总图。

2.绘制机床说明书，制定机床精度检验、调整试车规等有关验收标准。

2.2组合机床工艺方案的制定

组合机床是针对被加工零件的特点及工艺要求，按高度集中工序原则设计的一种高效率专用机床。

设计组合机床前，首先应根据组合机床完成工艺的一些限制及组合机床各种工艺方法能达到的加工精度、表面粗糙度及技术要求，解决零件是否可以利用组合机床加工以及采用组合机床加工是否合理的问题。

如果确定零件可以利用组合机床加工，那么，为使加工过程顺利进行并达到要求的生产率，必须在掌握大量的零件加工工艺资料基础上，通盘考虑影响制定零件工艺方案、机床配置型式、结构方案的各种因素及应注意的问题。

经过分析比较，以确定零件在组合机床上合理可行的加工方法、确定工序间加工余量、选择合适的切削用量、相应的刀具结构、确定机床配置型式等等。

制定组合机床的工艺方案是设计组合机床的最重要的步骤之一。

工艺方案制定的正确与否，将决定机床能否达到“重量轻，体积小，结构简单，使用方便，效率高，质量好”的要求。

为了使机床方案制定的合理，先进，必须开展以工人为主体的“三结合”设计，密切联系实际，总结生产实践经验，全面了解被加工零件的加工情况和影响机床方案制定的因素。

影响机床方案制定的因素主要表现为：

1.加工的工序和加工精度的要求

被加工零件需要在组合机床上完成的工序及加工精度，是制定机床工艺方案的主要依据。

制定工艺方案时，首先需要全面分析工件的加工精度及技术要求，了解现场加工工艺及保证精度的有效措施。

2.被加工零件的特点

如加工材料及硬度，加工部位的结构形式，工件的刚性，工艺基面等，对于机床工艺方案的制定都有重要的影响。

工件的刚性不足，加工时工序就不能太集中。

有时为了减少机床台数，必须采取高度集中工序时，从安排上，也必须把一些工序从时间上错开加工，以免同时加工时因工件受力变形，发热变形以及振动而影响加工精度。

必须重视工件在组合机床加工前已经完成的工序以及毛坯孔的质量。

当毛坯孔余量很大时或铸造选题较差时，有大毛坯时，有时则安排粗拉荒工序，对几个同心孔常采用粗扩的加工方法。

工件有无适当的工艺基面也是影响工艺方案制订的重要因素。

3.工件的生产方式

被加工零件的生产批量的大小，对机床工艺方案的制定也是有影响。

4.使用厂的技术后方能力

通过调查对被加工零件的加工容及与其相关的问题有了规律性的了解，并掌握了丰富的合乎实际的材料，这是组合机床设计工作的第一步，进一步则要求对工件的工艺基准，加工工艺进行分析，以便拟定在组合机床上加工的工艺方案。

2.2.1工艺基面的分析

选择工艺基面和夹压部位是制定工艺方案的极其重要的问题。

工艺基面选择的正确，将能实现最大限度的工序集中，从而减少机床台数，也是保证加工精度的重要条件。

由于本次工序是加工箱体，根据具体的加工情况和加工环境，采用“一面两孔”的形式，具体如图（2-1）所示。

图（2-1）“一面两孔”定位方法示意图

其定位方法有如下优点：

1.“一面两孔”的定位方法很简便的消除工件的六个自由度，使工件获得稳定的固定位置。

2.“一面两孔”的定位方法，有同时加工五个面的可能。

既能高度的集中加工工序，又有利于提高各面上孔的位置精度。

本次工序为同时加工两面上的孔。

3.“一面两孔”的定位方法使夹紧方便，夹紧机构简单。

容易使夹紧力对准支承，消除夹紧力引起的工件变形对加工精度的影响。

4.“一面两孔”的定位方法可以作为从粗加工到精加工的全部工序加工的基准，使整个工艺过程实现基准统一。

5.“一面两孔”的定位方法易于实现自动化定位，并有利于防止切屑落入基面。

为了保证箱体零件的加工精度及技术要求，工艺基面必须规定相应的公差。

定位孔直径不宜太小，孔径小时，定位销很细，加工中易受力产生较大的变形，甚至装卸工件时亦易碰坏，可参考表2－1选择。

表2-1定位销轴径选择

工件重量（kg）

<20

20～50

50～1