减速箱体双面钻组合机床及多轴箱设计Word文档下载推荐.docx

1、1973年ISO公布了第一批组合机床通用部件标准，它包括了汽车、农业、纺机和仪表工业。1978年、1983年又第二次作了增补。目前，我国组合机床的通用部件约占70%90%。组合机床广泛应用于大批量生产的行业，如：汽车、拖拉机、电动机、内燃机、阀门缝纫机等制造业。主要加工箱体零件，如汽缸体、变速箱体、汽缸盖、阀体等，一些重要零件的关键加工工序，虽然生产批量不大，但也采用组合机床来保证其加工质量。目前，组合机床的研制正向高效、高精度、高自动化的柔性方向发展。1.1 组合机床的组成组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专机。如图1-1所示为典型的双面复合式单

2、工位组合机床。其组成是：侧底座1、滑台2、镗削头3、夹具4、多轴箱5、动力箱6、立柱7、垫铁8、立柱底座9、中间底座10、液压装置11、电气控制设备12、刀工具13等。通过控制系统，在两次装卸工件间隔时间内完成一个自动工作循环。图中各个部件都是具有一定独立功能的部件，并且大都是已经系列化、标准化和通用化的通用部件。通常夹具4、中间底座10、和多轴箱5是根据工件的尺寸形状和工艺要求设计的专用部件，但其中的绝大多数零件如定位夹紧元件、传动件等也都是标准件和通用件。 图1 双面复合式组合机床通用部件是组成组合机床的基础。用来实现机床切削和进给运动的通用部件，如单轴工艺切削头（即镗削头、钻削头、铣削头

3、等）、传动装置（驱动切削头）、动力箱（驱动多轴箱）、进给滑台（机械或液压滑台）等为动力部件。用以安装动力部件的通用部件如侧底座、立柱、立柱底座等称为支承部件。1.2 组合机床的类型根据所选的通用部件的规格大小以及结构和配制形式等方面的差异，将组合机床分为大型组合机床和小型组合机床两大类。习惯上滑台台面宽度B250mm的为大型组合机床，滑台B250mm的为小型组合机床。根据大型组合机床的配制形式，可以将其分为具有固定夹具的单工位组合机床、具有移动夹具的多工位组合机床和转塔式组合机床三类。1.2.1 具有固定夹具的单工位组合机床单工位组合机床特别适用于加工大、中型箱体类零件。在整个加工循环中，夹具

4、和工件固定不动，通过动力部件使刀具从单面、双面或多面对工件进行加工。这类机床加工精度高，但生产率低。按照组成部件的配置形式及动力部件的进给方向，单工位组合机床又分为卧式、立式、倾斜式和复合式四种类型。（1） 卧式组合机床 卧式组合机床的刀具主轴水平布置，动力部件沿水平方向进给，按工件要求的不同，可配置成单面、双面或多面的形式。（2） 立式组合机床 立式组合机床的刀具主轴垂直布置，动力部件沿垂直方向进给。一般只有单面配置形式。（3） 倾斜式组合机床 倾斜式组合机床的动力部件倾斜布置，沿倾斜方向进给。可配置成单面、双面或多面的形式，以加工工件上的倾斜表面。（4） 复合式组合机床 复合式组合机床是上

5、述两种或三种形式的组合。1.2.2 具有移动夹具的多工位组合机床多工位组合机床的夹具和工件可按预订的工作循环，作间歇的移动或转动，以便依次在不同工位上对工件进行不同工序的加工。这类机床生产率高，但加工精度不如单工位组合机床，多用于大批量生产中对中小型零件的加工。按照夹具和工件的输送方式不同，可分为移动式工作台、回转式工作台、中央立柱式工作台和鼓轮式工作台四种类型。（1） 移动工作台组合机床 可移动工作台组合机床以先后在两个工位上从两面对工件进行加工，夹具和工件可随工作台直线移动来实现工位的变换。（2） 回转工作台组合机床 回转工作台组合机床在每一个工位上可以同时加工一个或几个工件，其上的夹具和

6、工件安装在绕垂直轴线回转的工作台上，并随其作周期转动以实现工位的变换。由于这种机床适宜于对中小型工件进行多面、多工序加工，具有专门的装卸工位，使装卸工件的辅助时间和机动时间重合，所以能够达到较高的生产率。（3） 中央立柱式组合机床 中央立柱式组合机床上的夹具和工件安装在绕垂直轴线回转的工作台上，并随其作周期转动以实现工位的变换。在环形回转工作台上周围以及中央立柱上均可布置动力部件，在各个工位上，对工件进行多工序加工。（4） 鼓轮式组合机床 鼓轮式组合机床上的夹具和工件安装在绕垂直轴线回转的工作台上，并随其作周期转动以实现工位的变换。在鼓轮的两端布置动力部件，从两面对工件进行加工。1.2.3 转

7、塔式组合机床转塔式组合机床的特点是几个主轴箱安装在转塔式工作台上，各个主轴箱依次转到加工位置对工件进行加工。按主轴箱是否做进给运动，可将这类机床分为：（1） 只实现主运动的转塔式主轴箱组合机床 主轴箱安装在回转工作台上，主轴由电动机通过主轴箱内的传动装置带动作旋转运动；工件安装在滑台的回转工作台上（如果不需工件转位时，可直接安装在滑台上），由滑台带动作进给运动。（2） 既实现主运动又可随滑台作进给运动的转塔式主轴箱组合机床 这类机床的工件固定不动（也可以做周期转位），转塔式主轴箱安装在滑台上并随滑台作进给运动。转塔式组合机床可以完成一个工件的多工序加工，因而可以减少机床台数和占地面积，适宜于中

8、，小批量生产。2 组合机床设计概述2.1 组合机床及其特点组合机床使用系列化、标准化的通用部件和少量的专用部件组成的多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的高校专用机床，其生产率比通用机床高几倍至几十倍，可进行钻、镗、铰、攻丝、车削、铣削等切削加工。组合机床的通用部件和标准件约占70-80%，这些部件是系列化的，可以进行成批生产。其余20-30%的专用部件是由被加工零件的形状，轮廓尺寸，工艺和工序来决定，如夹具、主轴箱、刀具和工具等。 在批量生产中为了提高生产率，必须要缩短加工时间和辅助时间，而且尽可能使辅助时间和加工时间重合，使每个工位装夹多个工件同时进行多刀加工，实行工序高度集中，因而广

9、泛采用组合机床。一般的组合机床主要有六部分通用部件及两部分专用部件组成。以复合立式三面钻孔组合机床，它由侧底座、力主底座、力主、动力箱、滑台及中间底座等通用部件及多轴箱、夹具等专用部件组成。组合机床的专用部件往往也是由大量的通用零件和标准件组成。 组合机床按主轴箱和动力箱的安置方式不同可分为以下几种型式：（1） 卧式组合机床（动力箱水平安装）。（2） 立式组合机床（动力箱垂直安装）。（3） 侧斜式组合机床（动力箱倾斜安装）。（4） 复合式组合机床（动力箱具有上述两种以上的安装状态）。 在以上四种配置型式的组合机床中，如果每一种之中再安置一个或几个动力部件时，还可以组成双面或多面组合钻床。 由组

10、合机床组成可以明显地了解其特点，与通用机床及其它的专用机床比较，具有如下特点：（1） 要用于加工箱体类零件和杂件的平面和孔。（2） 生产率高。因为工序集中，可多面、多轴、多刀同时自动加工。（3） 加工精度稳定。因为工序固定，可选用成熟的通用部件、精密夹具合作的工作循环来保证加工精度的一致性。（4） 研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本低。因为通用化、系列化、标准化程度高，而且通用部件可组织批量生产。（5） 自动化程度高，劳动强度低。（6） 配置灵活。因为结构模块化、组合化、可按工件或工序要求，用大量通用部件和少量专用部件灵活组成各种类型的组合机床及自动线。机床易于改装，产品或工艺变化时，

11、通用部件一般还可以重复利用。2.2 组合机床工艺范围及加工精度2.2.1 组合机床的工艺范围目前，组合机床主要用于平面加工和孔加工两类工序。平面加工包括铣平面、锪（刮）平面、车端面；孔加工包括钻、阔、铰、镗孔以及倒角、切槽、攻螺纹、锪沉孔、滚压孔等。随着综合自动化的发展，其工艺范围正扩大到车外圆、行星铣削、拉削、推削、磨削、珩磨及抛光、冲压等工序。此外，还可以完成焊接、热处理、自动装配和建材、清洗和零件分类及打印等非切削工作。组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器仪表、军工、缝纫机和自行车等工业领域的大批、大量生产中已获得广泛应用，一些中小批量生产的企业，如机床、机车、工程机械扽制造业中也

12、亦推广应用。组合机床最适宜加工各种大中型箱体类零件，如气缸盖、气缸体、变速箱体、电机座及仪表壳等零件，也可以用来完成轴套类、轮盘类、叉架类和盖板类零件的部分或全部工序的加工。2.2.2 组合机床的加工精度组合机床的加工精度简述如下：（1） 孔加工（a） 孔的尺寸精度采用铰孔或精镗孔时，孔的精度可达H6级，表明粗糙度为，孔的圆度在孔径尺寸公差一半范围内。加工有色金属时，采用精密夹具，经过34次加工，精度可以稳定地达H6级，表面粗糙度可达。（b） 孔的同轴度当从两面多轴加工时，孔的同轴度一般为.当从一面进行精镗孔，并且采用固定式夹具，镗刀杆两端都有精密导向装置，夹具在精度良好的条件下，在长度内，被

13、加工零件几个孔的同轴度可保证在以内。当分别从两面对同一轴线上的孔进行单轴加工时，在有中间精密导向装置条件下，其同轴度亦可保证在（c） 孔的平行度在组合机床上加工，孔与孔相互之间的平行度以及孔对加工基面的平行度，在长度内可达（d） 孔的位置精度孔的位置精度与夹具、机床的型式和精度有很大的关系。在固定式夹具的机床上镗孔，孔间距离和孔的轴线与定位基面的位置精度可稳定地达到在多工位机床上，由于回转工作台会回转鼓轮存在定位误差，则加工精度不高。如果在同一工位上，若有悬挂式活动钻模板，对孔进行精加工时，其位置精度可达到（2） 平面加工在组合机床及其自动线上常用铣削、刮削、车削（端面）和拉削等方法加工平面。

14、一般采用铣削头、滑台和滑座等通用部件，根据被加工工件的工艺要求组成单面、双面以及立式、回转台式等多种型式的组合铣床。当加工大型的箱体类工件时，一般采用铣削头固定、工件安装在工作台上移动的布局型式。这样的机床结构较简单，刚性较好，加工精度较高。在加工中小型工件时，通常将铣削头组成鼓轮式组合铣床或立式连续回转台式组合铣床，这类机床生产效率高，加工精度较低。在组合机床上加工平面的平直度可以达到在1000毫米长度内偏差0.020.05毫米，表面粗糙度微米。对定位基面的平行度可以保证在0.05毫米以内，到定位基面的距离（一般在500毫米以内）尺寸公差可以保证在0.05毫米以内。（3） 止口加工多轴加工，

15、采用动力滑台在死挡铁上停留的方法，其加工精度能达到0.150.25毫米；单轴加工，采用特殊结构，加工到终点使挡块顶在被加工工件的表面，一般精度可以达到0.080.10毫米。条件良好时，精度可以保证在0.020.045毫米以内。2.3 组合机床的发展趋势2.3.1 提高通用部件的水平衡量通用部件技术水平的主要标准是：品种规格齐全，动、静态性能参数先进，工艺性好，精度高和精度保持性好。机械驱动的动力部件具有性能稳定，工作可靠等优点。目前，机械驱动的动力部件应用了交流变频调速电机和直流伺服电机等，使机械驱动的动力部件增添了新的竞争力。动力部件采用镶钢导轨（英度可达HEC5860）、滚珠丝杠、静压导轨

16、、静压轴承、迟形皮带等较新的结构。支承部件采用焊接结构等。由于提高了部件的精度和动、静态性能，因而使被加工的工件精度明显提高，表面粗糙度减小。2.3.2 发展适应中小批生产的组合机床在机械制造工业中，中小批量生产约占80%。在某些中批量生产的企业中，如机床、阀门行业中、其关键工序采用组合机床。其中机床厂用组合机床加工主轴变速箱孔系，产品质量稳定，生产效率高，技术经济效果显著。发展具有可调、快调、装配灵活、适应多品种加工特点的组合机床十分迫切。转塔主轴箱式组合机床，可换主轴箱式组合机床以及自动换刀式数控组合机床可用于中、小批生产，但这类机床结构复杂，成本较高。带转塔式主轴箱的组合机床，由于转塔不

17、能制造的太大，安装的主轴箱数量有限，因此只适应工序不多，形状不太复杂的零件加工。2.3.3 采用新刀具近年来出现了多种新刀具，如具有镀层的硬质合金刀片、立方氮化鹏刀具、金刚石刀具、各种可转位的密赤铣刀，喷吸钻头，镶有可转位刀片的“短钻头”等。一般情况下，采用先进刀具的工时为原工时的由于提高了刀具的耐用度，大大缩短了多刀组合机床停机换刀时间，提高了组合机床的经济效益。2.3.4 发展自动监测技术及扩大工艺范围组合机床的自动检测通常作为一个工位出现。自动检测包括对毛坯尺寸和工件硬度的检查、钻孔深度、刀具折断、精加工尺寸和几何形状的检查等。检查方法分为主动检查与被动检查。主动检查是将不合格的工件剔出

18、，使之不往下个工位输送。被动检查则是发现不合格的工件时发现停机信号。目前主动检查应用的日趋广泛。由于电子元件迅速发展，集成控制器、微机处理的应用，使自动检测技术更加可靠。自动检测工位要进行数据处理，统计计算以及打印出有关数据或作为数字显示。自动监测技术的发展可以把被加工零件的实际尺寸控制在比规定公差更小的范围之内。还可以把加工后的工件按公差进行分组，以便按分组的公差带装配。实际表明，采用分组装配法提高产品的精度要比用单纯提高设备精度更为经济。组合机床出完成切削加工等工序外，还在逐步设计制造用于焊接、热处理、自动装配、自动打印、性能试验以及清洗和包装等用途的组合机床。3 组合机床通用部件及其选用

19、3.1 通用部件的类型3.1.1 通用部件的分类按通用部件在组合机床上的作用，可分为下列几类：（1） 动力部件 动力部件是组合机床的主要部件，它为刀具提供主运动和进给运动。动力部件包括动力滑台及其相配套的动力箱和各种单轴头，如铣削头、钻削头、镗孔车端面头等，其它部件均以选定的动力部件为依据来配套选用。（2） 支撑部件 支撑部件是组合机床的基础部件，它包括侧底座、立柱、立柱底座和中间底座等，用于支撑和安装各种部件。组合机床各种部件之间的相对位置精度、机床的刚度要求主要由支撑部件保证。（3） 输送部分 输送部件用于带动夹具和工件的移动和转动，以实现工位的变换，因此，要求较高的定位精度。输送部件主要

20、有移动工作台和回转工作台。（4） 控制部件 控制部件用于控制组合机床按预定的加工程序进行循环工作，它包括可编程控制器（PLC）、各种液压元件、操纵板、控制挡铁和按钮台等。（5） 辅助部件 辅助部件包括用于实现自动夹紧工件的液压或气动装置、机械扳手、冷却和润滑装置、排销装置以及上下料的机械手等。3.1.2 通用部件的型号及其规格按通用部件标准，动力滑台的主参数为其工作台面宽度，其它通用部件的主参数取与其配套的滑台主参数来表示。例如，1HY32M1B表示台面宽度为320mm，经过一次重大改进，采用镶钢导轨的精密液压滑台；TX40A表示于台面宽度为400mm的滑台配套，主轴径向轴承采用短圆柱滚子轴承

21、，用于精加工的铣削头。等效采用国际标准设计的“1字头”通用部件，按精度分为：普通级、精密级和高精度级三种精度等级。“1字头”滑台采用双矩形闭式导轨，纵向用双矩形的外侧导向，斜镶条调整导轨间隙；压板与支承导轨组成辅助导轨副，防止倾覆力矩过大导致滑鞍（动导轨）与滑座（支承导轨）分离。这种导轨制造工艺简单，导向精度高，刚度好。滑座导轨材料有两种，分别在型号后面加A、B以区别，A表示滑座导轨材料为HT300，高频淬火，淬火硬度为4248HRC；B表示滑座为镶钢导轨，淬火硬度为48HRC以上。数控机械滑台是1HJ系列机械滑台的派生产品，采用了大连组合机床研究所研制的ZHS-ACO4D交流伺服系统，能自动

22、变换进给速度和工作循环，在较大的范围内实现自动调速、位置控制、程序控制。适合多种小批量柔性生产。带光电编码器的交流伺服电动机采用SPWM控制技术，7502400r/min为恒功率调速；运动通过一级定比齿轮减速驱动滚珠丝杠，驱动滑鞍移动，开环系统伺服电动机的转角误差为0.072，由光栅尺组成的全闭环系统，滑鞍位置精度可达2m。3.2 常用通用部件3.2.1 动力滑台 动力滑台是有滑座、滑鞍和驱动装置等组成、实现直线进给运动的动力部件。根据驱动和控制方式不同，滑台可分为液压滑台、机械滑台和数控滑台三种类型。3.2.2 主轴部件 主轴部件又称单轴头或工艺切削头，其端部安装刀具，尾部连接传动装置即可进

23、行切削。如进行铣削、镗削、钻削及攻螺纹等单轴加工工序。每种主轴部件均采用刚性主轴结构。在加工时，刀杆（或刀具）一般不需要导向装置，加工精度主要由主轴部件本身以及滑台的精度保证。3.2.3 主运动驱动装置 主运动驱动装置主要有两大类：一类是与通用主轴部件配套使用的主运动传动装置；另一类是与主轴箱（专用部件）相配的动力箱。3.2.4 工作台 工作台是多工位组合机床的输送部件，它用来将被加工工件转换到另一个工位。工作台按运动方式的不同可分为分度回转工作台和多工位移动工作台；按传动方式的不同可分为机械传动、液压传动及气压传动等多种型式。3.2.5 支承部件 组合机床的支承部件往往是通用和专用两部分的组

24、合。有中间底座、侧底座和立柱及立柱侧底座三种。3.2.6 自动线通用部件 组合机床自动线是由组合机床及工件输送装置、转位装置、排屑装置等辅助设备和检测装置、电气、液压控制设备等组成。3.3 通用部件的选用3.3.1 通用部件选用的方法和原则 选用的基本方法是：根据所需的功率、进给力、进给速度等要求，选择动力部件及其配套部件。选用原则如下：（1） 切削功率应满足加工所需的计算功率。（2） 进给部件应满足加工所需的最大计算进给力、进给速度和工作行程及工作循环的要求，同时还需考虑装刀、调刀的方便性。（3） 动力箱与多轴箱尺寸应相适应和匹配。（4） 应满足加工精度的要求。（5） 尽量按通用部件的匹配关

25、系选用有关通用部件。3.3.2 通用部件的选用（1） 动力部件品种的确定。（2） 动力部件规格的确定。对于支承部件如侧底座、立柱等通用部件，可选与动力滑台规格相配套的相应规格。4 组合机床的总体设计组合机床是用已经系列化，标准化的通用部件和少量专用部件组成的多轴，多刀，多工序，多面或多工位同时加工的高效专用机床。在批量生产正为了提高生产率，缩短加工时间和辅助时间，而且尽可能使辅助时间和加工时间重合，使每个工位装夹多个工件，同时进行多刀加工，实行工序高度集中，必须广泛采用组合机床。设计组合机床首先要分析零件，制定工艺规程，根据所加工的工序绘制“三图一卡”设计出本工序加工的多轴箱。以下是本次毕业设

26、计组合机床的全过程.4.1 组合机床方案设计组合机床是针对被加工零件的特点及工艺要求，按高度集中工序的原则设计的一种高效率的专用机床。设计组合机床前，首先应根据组合机床完成工艺的一些现状及组合机床各种工艺方案能达到的加工精度、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价格是否合理的问题。4.1.1 拟定方案阶段拟定方案阶段包括制定工艺方案，确定机床的配置型式机结构方案，最后在此基础上进行图纸的设计。4.1.2 技术设计阶段根据已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展开部件设计，绘制夹具、主轴箱等的装配图。4.1.3 工作设计阶段绘制有关图纸，编制机床

27、说明书。详细过程见下列步骤和所绘图纸。4.2 零件分析4.2.1 气缸体的功用和特点：缸体是发动机上的主要基础零件，结构复杂，加工精度要求高，加工工艺路线长。一般发动机的汽缸体与曲轴箱合为一体，又称为机体，它又缸体，曲轴箱，机座，主轴轴承盖等零件组成。支撑发动机上的运动件，并保证活塞，连杆，曲轴等各运动部件的准确位置。4.2.2 缸体上加工的出气盖，水道，油道，冷却和润滑的需要。4.2.3 提供使发动机形成完整动力装置所必须的各种辅助设施的安装基准面。由此可见，以满足发动机的功能要求，就必须使其个表面之间有非常准确的相互位置精度和运动关系。本次加工的1P68F箱体由特种合金铸造成，硬度240H

28、B。4.2.4 基准的选择：a.粗基准的选择: 根据粗基准选择原则，要保证主要加工表面的余量均匀及保证将来运动件（连杆，曲轴等）与气缸体各表面之间具有必要的间隙，。气缸体的主要加工表面有：主轴轴承座孔，缸套孔，凸轮轴轴承孔等，要保证它们的加工余量均匀，就应该选取主轴轴承座孔和气缸孔组为气缸体加工的粗基准。汽缸体上铸件，有铸造误差，表面粗糙不平，如果直接用所选的粗基准定位加工大平面（即后续工序的定位精基准），即产生的切削力大，所需夹紧力也大，易使工件变形。同时粗基准表面粗糙不平，也易使工件在加工中松动。所以在加工中采用面积较小距离较远的几个凸台作为过度基准，即首先以粗基准定位加工出过度基准然后用

29、过度基准加工出精基准来。b.精基准的选择：同其他箱体零件一致，气缸体加工中一般都选用底面及其上的两个工艺孔作为精基准。这样做的优点是：地面面积大，工件安装可靠，平稳，能简单可靠的约束工件的六个自由度；后续工序基本上均以一面两孔定位，符合基准统一原则，减少了由于基准转换带来的加工误差。能保证各表面间的相互位置精度，例如，缸套筒与底面的垂直度，主轴中心孔中心线与凸轮轴之间的平行度；由于基准统一，可以简化夹具的设计和制造周期，使用维修方便，成本降低，减少了工件的翻转次数，减轻了工人的劳动强度，易实现自动线加工；加工主轴支撑座孔和凸轮轴轴承时，便于在夹具上设置镗杆的支撑导套，可以保证加工质量和切削用量。4.2.5 加工阶段的划分：（1） 基准加工 在前面几道工序中把基准加工出来，即“基准先行”。 按照先面后孔的原则将各平面加工出来。（3） 主要孔的粗加工 将主要孔的粗加工安排在各面加工完成后进行。可以尽早暴露工件上的缺陷：粗加工中切去大部分余量后，内应力重新分布，使工件有较长时间充分变形，使进精加工能得到比较稳定的加工精度。粗加工中切削力大，所需夹紧力也大，将粗加工放在前面，精粗加工分开，可以减少夹紧变形对精加工的影响。 次要工序加工：例如螺纹孔，油孔，倒角等，在各阶段中穿插进行。（4） 主要孔的精加工 包括