0524-MG250591-WD型采煤机右摇臂壳体的加工工艺规程及数控编程【CAD图+说明书】
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mg250591
wd
采煤
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加工
工艺
规程
数控
编程
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摘 要
采煤机直接用于煤炭的地下开采，是煤炭生产中最主要的机械设备之一。改革开放以来，我国的采煤机研发有了长足的发展，但在性能和可靠性上与世界先进国家的采煤机相比，还存在一定的差距。为此，开发高产高效矿井综合配套技术是我国煤炭科技发展的主攻方向。为提升产品设计质量，完善快速设计和个性设计手段，采煤机的创新设计尚需要加大研究力度。
MG250/591-WD型电牵引采煤机是在鸡西煤机有限公司多年研制电牵引采煤机成功技术的基础上开发制造成功的。我这次设计的主要任务是对MG250/591-WD型采煤机右截割部摇臂壳体进行加工工艺规程设计。创新之处在于在设计过程中根据具体情况应用了数控编程。
关键字： 采煤机 加工工艺规程 数控编程
- 内容简介：
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第 1 页 共 21 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 91件图号 20品名称 采煤机 零件名称 右摇臂壳体 加工单位 材料 零件净重 每台数量 毛坯 种类 外 形 尺 寸 重 量 每件加工数量 机 1 铸 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 0 铸 铸 1 5 划 1 150 80（俯视， 4 4 2 90 128（俯视， 3工艺基准块位置打样冲孔 4 3 10 铣 1. 150 80 100 槽（俯视， 机 1 4 18 2. 90 128 槽（俯视， 15 焊 水道 铆 20 钳 领工艺基准块按图焊好 机 1 4 2 第 2 页 共 21 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 91件图号 20品名称 采煤机 零件名称 右摇臂壳体 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 25 镗 3孔钻好 机 1 4 3 30 钻 套 3 机 1 4 2 35 划 一、划检毛坯各部 机 1 二、以电机孔为准，照顾 面 ，保证各孔及台面位 4 8 置正确，各部位余量均匀够干，划下列尺寸线： 1工艺基准（块）面线 3 870 20 4 215 240孔中心连线绕工件一周 三检查线必须划出 40 铣 按线找正铣： 机 1 4 40 一、 870 面垫起放于工作台上 1工艺基准（块）面铣留余量 4 二工 艺基准（块）面放于工作台上 第 3 页 共 21 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 91件图号 20品名称 采煤机 零件名称 右摇臂壳体 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 1 1. 870 成 878，余量均匀留两面 2 20 面铣留余量 4 下面铣留余量 4 上面铣留余量 4 45 划 镗孔线 1 215 240孔中心连线绕工件一周 机 1 4 6 2 400孔及外圆十字圆线（划在两端） 3 100孔十字圆线 4 260孔十字圆线（划在两端） 5 240孔十字圆线 6 215孔十字圆线 7 120孔十字圆线（两处） 8 135孔十字圆线（划在两端） 9 105孔十字圆线 （ 10 50孔 50 镗 工艺基准（块）面 放于工作台上，按 870 面拉 机 1 4 200 第 4 页 共 21 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 91件图号 20品名称 采煤机 零件名称 右摇臂壳体 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 直找正， 图上面向床头 一、 1 400孔及外圆 （ 1） 490 镗成 482 （ 2） 400成 392 （ 3） 250 镗成 242 （ 4） 560成 568 （ 5） 645 镗成 653 （ 6）各止口端面镗留余量 4 2 100孔 （ 1） 110 镗成 102 （ 2） 100成 92 （ 3） 75成 67 （ 4） 30 钻好 （ 5）各止口、台面均留余量 4 3 260孔 （ 1） 315 镗成 307 （ 2） 260成 252 （ 3） 170成 162 第 5 页 共 21 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 91件图号 20品名称 采煤机 零件名称 右摇臂壳体 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 （ 4） 160成 152 （ 5）行孔各尺寸面均镗留余量 4 4 135孔（调个两面镗） （ 1） 135成 127 （ 2） 125成 117 （ 3）各尺寸台面镗留余量 4 （ 4） 20 面之间铣剩余部分按粗加工后形成的 尺寸镗好 5 105孔（ （ 1） 105成 97 （ 2）台面镗留余量 4 二工件调个，主视图示向床头 1 500孔 （ 1） 500 505、 一刀下 镗成 492， 斜面按粗加工后尺寸镗好 （ 2） 340成 332 （ 3）各尺寸端面镗留余量 4 第 6 页 共 21 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 91件图号 20品名称 采煤机 零件名称 右摇臂壳体 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 2 240孔 （ 1） 304 刀检镗好 （ 2） 240成 232 （ 3） 170成 162 （ 4） 230 镗成 222 （ 5）行孔各尺寸面镗留余量 4 3 215孔 （ 1） 275 镗成 267 （ 2） 215成 207 （ 3） 296 镗成 288 （ 4） 320 刀检镗好 （ 5） 行孔各尺寸面镗留余量 4 4 120孔（两处） （ 1） 130 镗成 122 （ 2） 120成 112 （ 3） 90成 82 （ 4） 22成 30 第 7 页 共 21 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 91件图号 20品名称 采煤机 零件名称 右摇臂壳体 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 （ 5） 320 刀检镗好 （ 6）各止口台面镗留余量 4 5 430孔 （ 1） 492 镗成 484 （ 2） 430成 422 （ 3） 280成 272 （ 4） 430 刀检镗好 （ 5）行孔各尺寸面镗留余量 4 6 50孔 （ 1） 50孔钻扩镗好 （ 2） 窝铣好 （ 3） 孔钻好 （ 4）电机行孔外圆镗成 135 400 55 焊 电机行孔外圆残圆 铆 60 钳 振动时效 机 1 4 14 第 8 页 共 21 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 91件图号 20品名称 采煤机 零件名称 右摇臂壳体 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 65 划 一重新划检毛坯各部 机 1 4 5 二划下列尺 寸线 1工艺基准（块）面线 3 870 20 4 215 240孔中心连线绕工件一周 70 铣 一 870 面垫起放于工作台上 机 1 4 40 1工艺基准（块）面铣好 二工艺基准（块）面放于工作台上 1 870 面铣好 2 20 面铣好 80 3. 下面铣好 4 上面铣好 75 划 划镗孔线 机 1 4 5 1 215 240孔中心连线绕工件一周 第 9 页 共 21 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 91件图号 20品名称 采煤机 零件名称 右摇臂壳体 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 2 400孔及外圆十字圆线（划在两端） 3 100孔十字圆线 4 260孔十字圆线（划在两端） 5 240孔十字圆线 6 215孔十字圆线 7 120孔十字圆线（两处） 8 135孔十字圆线（划在两端） 9 105孔十字圆线 （ 80 镗 工艺基准（块）面放于工作台上， 图上面向面 机 1 4 100 向床头，按 870 面拉直找正（误差 坐标镗： 一、 1 400孔及外圆 （ 1） 490 镗好 （ 2） 400成 （ 3） 360 镗好 （ 4） 250 镗好 （ 5） 560成 562 （ 6） 645 镗好 第 10 页 共 21 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 91件图号 20品名称 采煤机 零件名称 右摇臂壳体 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 （ 7）各止口端面镗留余量 1 2 100孔 （ 1） 110 镗成 102 （ 2） 100成 （ 3） 75成 （ 4） 100 外圆镗好 （ 5）各止口、台面均镗留余量 1 3 260孔 （ 1） 315 镗成 313 （ 2） 260成 （ 3） 170成 （ 4） 160 （ 5）行孔各尺寸端面均镗留余量 1 4 135孔（调个两面镗） （ 1） 135成 （ 2） 125成 （ 3） 镗成 第 11 页 共 21 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 91件图号 20品名称 采煤机 零件名称 右摇臂壳体 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 （ 4） 镗成 （ 5）各尺寸台面镗留余量 1 （ 6） 20 面之间铣剩余部分镗好（包括倒角） 5 105孔 （ （ 1） 105成 （ 2）台面镗留余量 1 二、工件调个，主视图示向床头，按 870 面拉 直找正（误差 1 430孔，按 400精镗后尺寸找正 （ 1） 490 镗好 （ 2） 430成 （ 3） 300 及 5 镗好 （ 4） 280成 （ 5）刀检镗好 （ 6）行孔各尺寸端面均镗留余量 1 2 120孔（两处） （ 1） 130 镗好 第 12 页 共 21 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 91件图号 20品名称 采煤机 零件名称 右摇臂壳体 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 （ 2） 120成 （ 3） 90成 （ 4） 100 镗好 （ 5） 320 刀检镗好 （ 6） 130 及 5 镗好 （ 7）各止口台面镗留余 量 1 4 215孔 （ 1） 275 镗好 （ 2） 215成 （ 3） 296 镗好 （ 4） 320 刀检镗好 （ 5）行孔各尺寸面镗留余量 1 5 240孔 （ 1） 304 刀检镗好 （ 2） 240成 （ 3） 170成 （ 4） 230 镗好 （ 5）行孔各尺寸面镗留余量 1 第 13 页 共 21 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 91件图号 20品名称 采煤机 零件名称 右摇臂壳体 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 6 500孔 按半精后的 170正（误差 （ 1） 500 一刀镗成 斜面 按半精加工后尺寸镗好 （ 2） 505 镗好 （ 3） 340成 （ 4） 190 镗好 （ 5）各 尺寸端面镗留余量 1 85 镗 一、工艺基准（块）面放于工作台上， 图上面 机 1 4 204 向床头，按 870 面拉直找正（误差 坐标精镗以下各行孔，精镗时包括止口、端面、倒角 及环沟 1主轴对正 400孔及外圆，按半精后 400 正（误差 （ 1） 400孔及外圆镗好 （ 2）数控编程铣 36 R 槽 2（ 1） 100孔镗好 （ 2） 槽铣好 第 14 页 共 21 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 91件图号 20品名称 采煤机 零件名称 右摇臂壳体 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 （ 3） 孔钻好 3 260孔镗好 4（ 1） 135孔镗好（调个两面镗） （ 2） 槽铣好 （ 3） 2孔钻好 5（ 1） 105孔镗好（ （ 2） 槽铣好 （ 3） 2孔钻好 6按 90找正， 22 底孔扩好， 45 窝锪好 二、工件调个，主视图示向床头，按 870 面拉 直找正（ 误差 1按 260找正（误差 （ 1） 500孔镗好 （ 2） 3好 第 15 页 共 21 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 91件图号 20品名称 采煤机 零件名称 右摇臂壳体 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 2 240孔镗好 3 215孔镗好 4（ 1） 120孔镗好（两处） （ 2） R 槽铣好 5按 120找正（ 误差 （ 1） 50孔镗好 （ 2） 槽铣好 （ 3） 孔钻好 90 划 1主视图左上部 190 365 槽线 机 1 4 15 2（ 337） 332 3 30 及 20 （ 4 132 52 R 5 80 250 R 6 3 7 2 （ 第 16 页 共 21 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 91件图号 20品名称 采煤机 零件名称 右摇臂壳体 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 8 26 （ 9 2 （ 10 125 40 R 槽线 （主视及 11 20 （ B 向） 12 10（保证与 20 相通） （ B 向） 14 2 （ 95 镗 一、 1主视图左上部 190 365 槽铣好 机 1 4 38 2（ 337） 332 16 窗口铣好 3 30 R 铣好， 20 钻好 （ 4 132 52 R 铣好 5 80 250 R 20 铣好 6 2孔钻好 7 孔钻好，窝锪好 10 钻好（ 8 5孔钻好 9 4孔钻好 10 3孔钻好 11 2孔钻好，窝锪好（保证与 30 相 第 17 页 共 21 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 91件图号 20品名称 采煤机 零件名称 右摇臂壳体 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 通） （ 12 26 钻好并锪窝 （ 13 2 孔钻好，窝锪好，干平部位镗铣好 （ 14 125 40 R 槽铣好 （主视及 15 2孔钻 好，窝锪好，干平部位镗铣好 （ 二、重新把活， 10 钻好，窝锪好 100 划 一、主视图示 机 1 4 12 1 2 2 2 3 6 4 2 （ 5 2 第 18 页 共 21 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 91件图号 20品名称 采煤机 零件名称 右摇臂壳体 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 6 6 7 430120孔中心连线 8 215横向中心线 9 240横向中心线 10 500横向中心线 二、 B 向 1 215横向中心线 2 170横向中心线 3 260横向中心线 4 560圆与 30 孔中心连线 5 H 6 30 三、 1 2 （ 2 2 （ 3 3视） 4 2 （ 四俯视 第 19 页 共 21 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 91件图号 20品名称 采煤机 零件名称 右摇臂壳体 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 1 2 2 （ 3 5 4 4 105 镗 1 2孔 机 1 4 8 2 孔 （ 3 5孔 4 4孔 110 钻 一、主视图示 机 1 4 58 （一）按线钻 1 2孔钻好 2 2套好，窝锪好 3 6孔钻好 4 2孔钻好 ( 5 2孔钻好 6 6套好 第 20 页 共 21 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 91件图号 20品名称 采煤机 零件名称 右摇臂壳体 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 （二）上胎钻 1 16孔钻好 2 7孔钻好 3 7孔钻好 4 12套好 二、 B 向 1（ 1） 14- 26好并锪窝 （ 2） 5- 25钻成 16，窝锪好 2 8孔 3 7孔 4 7孔 5 20 钻好，窝锪好（保证与 10 相通）（ 6 套好 7套 2 8 30 钻好 三、 1 2套好 ,窝锪好 （ 2 2套好 ,窝锪好 （ 第 21 页 共 21 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 91件图号 20品名称 采煤机 零件名称 右摇臂壳体 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 3 2套好，窝锪好 （ 4套 5（俯视） 115 钳 一、领序号 14、 15、 16 堵按图焊好 机 1 4 40 二、套扣 1套所有 2套 （俯视） 3套 2 （ 4套 2（两处） （ 120 钳 去 刺，清理 机 1 4 20 125 钳 1水压实验 机 1 4 24 2合格后清净吹干 130 涂 涂漆 装 I 摘 要 采煤机直接用于煤炭的地下开采，是煤炭生产中最主要的机械设备之一。改革开放以来，我国的采煤机研发有了长足的发展，但在性能和可靠性上与世界先进国家的采煤机相比，还存在一定的差距。为此，开发高产高效矿井综合配套技术是我国煤炭科技发展的主攻方向。为提升产品设计质量，完善快速设计和个性设计手段，采煤机的创新设计尚需要加大研究力度。 91电牵引采煤机是在鸡西煤机有限公司多年研制电牵引采煤机成功技术的基础上开发制造成功的。我这次设计的主要任务是对91采煤机右截割部摇 臂壳体进行加工工艺规程设计。创新之处在于在设计过程中根据具体情况应用了数控编程。 关键字： 采煤机 加工工艺规程 数控编程 in is in of in in is In to to 91is in is on to 91of in to to 录 摘要 第 1 章绪论 1 第 2 章 91采煤机概述 4 91采煤机简介 4 作原理 4 煤机结构组成及其各部分的功用 5 割部 5 引部 6 走部 6 压传动部 6 却喷雾系统 6 气系统 6 要技术特点 7 要技术参数及配套设备 8 要技术参数 8 要配套设备 9 第 3 章 91采煤机右摇臂壳体工艺规程设计 11 体零件的功用和结构特点 11 体零件的功用 11 体零件的结构特点 11 井用壳体零件的特点 11 体零件的主要技术要求 12 件图样分析 13 艺分析 14 工工艺规程 14 第 4 章 右摇臂壳体数控加工工艺 15 控加工工艺的内容 15 控加工工艺的特点 15 工中心的选择 15 控加工工艺分析与设计 19 零件加工的 可行性 分析 19 件的 工艺 性分析 19 刀路线的选择 20 刀点与换刀点的确定 20 工余量的确定 21 削用量的选择 21 工中心的工艺及工艺装备 22 艺性分析 22 艺过程 设计 22 件的装夹 23 工中心编程的特点 24 件主要工序数控程序编制 24 第 5 章 工艺过程的技术经济分析 28 第 6 章 绿色制造 30 第 7 章 专题论文 32 结论 38 致谢 39 参考文献 40 附录 1 外文翻译及原文 42 附录 2 数控加工程序 56 附录 3 工艺规程 77 1 附录 1 外文翻译及原文 外文翻译 宽槽圆柱凸轮数控加工技术的研究 摘要 :针对传统铣削方法加工圆柱凸轮所产生的一些问题，提出了一种针对槽宽大于刀具直径的圆柱凸轮槽的数控铣削加工方法。通过分析研究，建立了一种正确的坐标转换模型，并依此加工出符合要求的宽槽圆柱凸轮。 关键词： 数控加工 坐标转换 宽槽圆柱凸轮 圆柱凸轮槽一般是按一定规律环绕在圆柱面上的等宽槽。对圆柱凸轮槽的数控铣削加工必须满足以下要求： 是保证滚子在圆柱凸轮槽中 平稳运动的必要条件。当圆柱凸轮槽宽度不大时，可以找到相应直径的立铣刀沿槽腔中心线进行加工，比较容易加工出符合上述要求的圆柱凸轮槽。据现有资料介绍，目前圆柱凸轮的铣削加工都是用这种办法来实现。由于这种方法有太多的局限性，给实际铣削加工带来许多困难。例如一旦找不到与槽宽尺寸相等的标准刀具时，就必须对刀具进行改制。 对于槽宽尺寸较大的圆柱凸轮槽，很难找到直径与槽宽相等的标准刀具。即使有相应的刀具，还要考虑机床主轴输出功率及主轴和工装夹具刚度的限制，特别是机床主轴结构对刀具的限制。例如数控机床主轴头为 724 的 40 号内锥，配用 工具系统，则最大只能使用 20立铣刀 (不论直柄还是锥柄 )。这对于槽宽为 38圆柱凸轮 (就是本文所叙述的加工凸轮 )来说是无法加工的，必须寻求新的加工方法。 下面根据实践经验和分析研究，介绍一种用直径小于凸轮槽宽的立铣刀对圆柱凸轮槽进行数控加工的方法，称之为宽槽圆柱凸轮的数控加工。 一、加工工艺 圆柱凸轮槽是环绕在圆柱面上的等宽槽，其加工时沿圆周表面铣削的范围往往大于 360 ，适于用带有数控回转台的立式数控铣床进行加工。根据圆柱凸轮的实际结构，选用带键的心轴作凸轮加工 时径向和周向定位基准，以心轴的台肩作轴向定位基准，并用心轴前端部的螺纹通过螺母压紧圆柱凸轮。圆柱凸轮的轴向和径向尺寸一般较大，为了克服由于悬臂加工时切削力所造成的心轴变形和加工过程中产生的振颤，使用一个支承于尾座上的、与2 数控转台的回转轴线同轴的顶尖顶住心轴中心孔作辅助支承。 圆柱凸轮槽的底部在每一个截面 上通常是等深的，一般选用平底圆柱立铣刀加工。圆柱凸轮铣削加工前通常是一个实心的圆柱体，要经过开槽、粗加工、半精加工、精加工等工序；由于槽腔宽度较大，因此，除开槽工序及粗加工工序的一部分刀位轨迹可以沿 槽腔的中心线生成之外，其余刀位轨、迹则必须是沿槽腔中心线向左、右两边按相应的距离等距偏置生成，如图 1 所示。 图 1 圆柱凸轮槽的二维展开图 二、求解模型 在圆柱凸轮槽的数控加工中，如何求出每道工序中加工两个侧表面的刀位轨迹是其中的关键。对于圆柱表面上的凸轮槽，通常是先将圆柱面展开，在 面内求出该工序加工两个侧表面的刀位轨迹 的展开曲线 后通过坐标转换，将展开曲线 换为四坐标机床上的刀位轨迹。下面讨论任一加工工序中展开曲线 求解方法，以及生成最后刀位轨迹的坐标转换方法。 S 的求解 如图 2 所示，其中 于第 i 道工序， 两个侧表面展开曲线，此槽宽为工刀具半径为 r(显然 2rB i)，加工此槽腔左、右侧面的刀位轨迹展开曲线为 么左、右刀位 轨迹展开曲线上对应点 (1) 3 图 2 圆柱凸轮槽的二维展开图 将 沿着槽腔中心线移动，即可以求出该工 序刀位轨迹在 面内的展开曲线 照加工工序，依次改变每道工序中的槽宽度 可求出加工所需槽腔所有刀位轨迹的展开曲线。 以上计算是在圆柱面的展开平面内进行的，为了求出加工圆柱凸轮槽腔的刀位轨迹，必须将平面内的展开曲线转换到圆柱面上。 假设转动轴为绕 X 轴的 A 轴， 刀位轨迹上的一个刀位点，它在二维平面展开曲线上的坐标为 (x,s)，在四坐标机床上的坐标为 (x,y,z,a)。由于圆柱凸轮槽腔通常是等深的，因此， z 坐标在设置为所需要加工的深度值之后 ，在加工中是不变的；对于其余三个坐标，构造出以下坐标转换公式： (2) 式中， R 为圆柱凸轮轴的半径。上式是目前普遍使用的坐标转换公式，对于用标准刀具沿凸轮槽中心线铣削加工圆柱凸轮是正确的。 当将上式推广应用于宽槽圆柱凸轮的数控加工 时，通过坐标转换计算的刀位轨迹在实际加工中却产生了一些问题。在圆柱凸轮槽加工完毕后，为了检验是否符合要求，用直径等于圆柱凸轮滚子的检具进行检验，却发现所加工的槽宽窄不等、有卡壳的现象。仔细观察，原来加工出来的槽腔的法截面并不总是上下等宽的矩形槽，而有时是上宽下窄的喇叭槽。为了弄清楚其中的原因，对公式 (2)所表示的坐标转换方法进行了深入的分析和研究。 4 如图 3 所示，由公式 (1)可知，加工槽腔两个侧表面的刀位轨迹线上的 是由槽腔中心线上的 距偏置而得，按公式 (2)转换之后， 对应的 转角并不等于 的转角，也即 应的刀轴矢量 o 点对应的刀轴矢量 平行，因此，加工出来的槽腔自然就成了上宽下窄喇叭槽，而不是所需要的上下等宽的矩形槽。设截面与轴线的夹角为，圆柱凸轮轴的半径为 R，刀轴矢量 角度误差为： a (B/2 r)R (3) 图 3 圆 柱凸轮槽加工示意图 由公式 (3)可知，当 0，也即凸轮槽中心线与圆柱轴线垂直时，角度误差为零，即槽腔是上下等宽的矩形口；当 90，也即凸轮槽中心线与圆柱轴线平行时，角度误差达到最大，此时槽腔的喇叭口现象最严重；当0 90时，随着的增大，角度误差越大，喇叭口现象也就越严重。实际加工出现的现象与上述分析完全一致，这说明公式 (3)的分析是完全正确的。 由上面的分析可知，公式 (2)造成凸轮槽为上宽下窄喇叭口的主要原因是， 对应的转角是按 照这两个点自己的弧长值 计算的，而 不等于槽腔中心点 弧长值 此，如果 对应的转角均按照槽腔中心点 弧长值 计算，就可以消除这种喇叭槽现象。根据这种思路，重新构造坐标转换公式。 在圆柱面的二维展开平面上，设槽腔中心线展开曲线上的一个点为Po(xo,加工两个侧表面上对应刀位点在展开曲线上的点为 Pl(xl,Pr(xr,那么，坐标转换公式为： 5 (4) 应用公式 (4)生成的刀位轨迹加工圆柱凸轮槽时，结果完全符合上述的设想，加工出来的圆柱凸轮槽已经没有了上宽下窄的喇叭槽现象，而是真正的上下等宽矩形槽。 参考文献： C, ):173_180 , NC 994. 980. E. 6 英文原文 in of in of in of to to he is to in so on to of be in is in to on is to to to at is on to is to if to : 24 40 20mm no is 8mm is is to to is to on to it he is in so on is 60. to to on to to by in of is in to in a on to on is so on is a so on is a of be to 9 n in to is on is in OS to to S; S be on no in a S as as S Lo is i ri is to be i, is r (r to be 0 o is in a Po is in o is in (1) o to in OS to in in i, to to is in in to in to in to to 1 pi is in a it in in x,s), on x,y,z,a).。 is so on z in to in is 2) In R is is to is to in in in in to to to on 2 on of is on In to (2) to to on (1) by pl pr is by in po (2) pl pr is to a is pl pr po on is on , a (B/2 r)R (3) a) b)13 3) by 0, is is a is on 90, is is 90, is is 3) is ay by 2) on pl pr is to sl sr sl sr is to po if pl pr to po so to of to of in in 4 to in a is o), on to in to in is xl,xr, (4) 4) to on on C, ):173_180 , NC 994. 980. E. 一、设计（论文）题目： 91采煤机右摇臂壳体的加工工艺规程及数控编程 二 、设计的目的和意义： 91采煤机是在广泛吸收国内外现有电牵引采煤机先进技术的基础上，针对我国目前煤机市场最新变化和需求而开发研制的，它具有电机横摆，结构先进，运行可靠，可实现电液互换，爬坡能力强等优点。而作为采煤机重要工作机构的截割部摇臂（主要完成落煤和装煤作业），其机 壳加工工艺的好坏直接影响到采煤机的工作性能，所以对其加工工艺进行合理编制并进行数控程序的编制，有很大的意义。 三 、设计（论文）主要内容： （ 1） 91采煤机右摇臂壳体零件图（ 3 张 0 号）；（ 2） 91采煤机右摇臂壳体加工工艺规程；（ 3） 91采煤机右摇臂壳体部分加工工艺的数控程序； 四 、设计目标： 主要完成对 91采煤机右摇臂壳体的加工工艺规程设计以及部分加工工艺数控程序的编制。 五 、进度计划： 20 年 月 日至 月日进行生产实习； 4月 日至 月 日完成对设计题目的资料收集与查询； 月 日至 月 日完成对设计图纸的绘制； 月 日至 月 日完成毕业设计说明书的编写； 月 日至 月 日最后的审稿及说明书和图纸的打印 。 七、参考文献资料： 李文双主编 黑龙江科学技术出版社， 2007； 刘春生主编 . 滚筒式采煤机理论设计基础 2005；海因茨，孔德主编 煤炭工业出版社， 2006； 方沂主编 国防工业出版社， 1999；等参考资料 40 余本。 1 第 1 章 绪论 在石油、天然气、水力发电和核动力获得巨大发展的今天，煤炭仍然是我国一次能源的主体。采掘机械化是煤炭工业增加产量、提高劳动生产率、改善生产条件、保障安全生产的必要技术手段，也是煤炭生产过程中节约能源、人力和原材料消耗的有效技术措施。建国以来，我国煤矿采掘机械化从无到有，不断发展，日趋完善。生产技术从过去的手镐落煤和人力拉筐、背筐的生产方式发展为普通机械化和综合机械化采煤。国家正在实施大公司、大集团战略，争取形成 5 6 个年规模上亿吨的特大型企业， 5 6 个年产规模 5000 万 t 的大型企业。煤矿的根本 出路在于机械化，我国采掘机械化与世界各主要产煤国家采掘机械化技术的发展过程相似，虽然起步较晚，但也经历了几个重要的发展阶段。 20 世纪 50 年代，是机械化采煤的初级阶段。采煤工作面使用截煤机和康拜因及模锻链刮板输送机，主要用木支柱支护顶板。 1958 年开始研制刨煤机和液压支架。掘进工作面使用 后卸式铲斗装岩机、 装煤机。 20 世纪 60 年代，采煤机械化得到初步发展。先后研制成功 单滚筒采煤机、 滚筒采煤机以及 圆环链可 弯曲刮板输送机配套，采用金属摩擦支柱和金属铰接顶梁，形成普通机械化采煤工作面。掘进工作面推广使用耙斗装载机。 20 世纪 70 年代是采煤机械化的大发展时期。一方面，自行生产采煤机、刮板输送机、金属支柱等，实现普通机械化采煤成套设备配套；另一方面，研制综合机械化采煤设备。 1974 年，北京煤机厂、郑州煤机厂试制垛式液压支架，张家口煤机厂、西北煤机厂试制配套刮板输送机。 1978 年，组织专业化生产，重点发展三机（采煤机、输送机、掘进机）、一架（液压支架）、一装备（煤矿安全仪器及装备）及单体液压支柱。 70 年代末期，开始为 煤矿提供成套中、厚煤层综合机械化采煤设备。 1974 年，从英国、原西德、法国、波兰、前苏联引进 43 套综采设备装备重点煤矿。 1978 年，从西德、英国、日本引进 100 套综采设备，同时引进部分关键元部件的制造技术和产品检验技术装备；此外，从美国、英国、日本、奥地利等国引进 100 台煤巷、半煤巷掘进机。 20 世纪 80 年代是采掘机械化的全面发展时期。以技贸结合方式引进了2 采煤机、 掘进机、 掘进机技术。国内采煤机形成大系列，总功率达 750论生产能力达 800t/h;工作面输送机以 型为主，装机功率达 264 400输能力达 700 1000t/h;液压支架主要有掩护式支架和支撑掩护式支架，针对厚煤层分层开采开发铺网液压支架。 20 世纪 90 年代初，采煤装备基本立足国内，形成比较完整的研究、设计、制造、测试、检修体系。一是在完善中强调综采的整体配套性，完成“八五”国家攻关项目“日产 7000t 综采成套设备的研制”。二是对工作面主要生产设备进行改造提高和更新换代。采煤机向大功率、电牵引、多电机、横向布置、大截深、快速牵引、微机工矿监测和故障诊断方向 发展；工作面输送机向提高运输能力、实现交叉侧卸、采用封底溜槽和可控驱动装置方向发展；液压支架向优化架型设计、增大工作阻力、提高移架速度方向发展，开发成功手动快速移架系统和大流量供液系统，邻架智能和程序控制的电液系统完成工业性试验。三是完善系统配套和提高可靠性，开展综采工作面和采区地质保障系统、高效辅助运输系统、开采设备工况监测和故障诊断系统、安全保障系统、采区供电系统以及煤巷快速掘进和锚杆支护等攻关并取得进展。 20 世纪 90 年代我国综采发展中最具影响的创新成果是综采放顶煤技术的试验成功。综放开采技术实验研究始 于 1982 年， 1984 年开始工艺与装备的工业性试验。 80 年代大体处于摸索试验阶段，主要是进行缓倾斜与急倾斜条件下综放开采工艺和高、中、低位综放支架的工业性实验。 90 年代前后综放技术开始在一批缓倾斜厚煤层采区推广应用以取代厚煤层分层开采。目前综放技术已在条件适宜的矿井推广应用。 进入 90 年代后，随着煤炭生产向集约化方向发展，减员提效、提高工作面单产成为煤炭发展的主流，发展高产高效工作面势在必行，采煤机开发研制围绕高产高效的要求进行，其主要方向是：（ 1）大功率高参数的液压牵引采煤机：最具有代表性的机型是 400采煤机。（ 2）高性能电牵引采煤机：电牵引采煤机的研制从 20 世纪 80 年代开始起步， 20 世纪 90年代全面发展，电牵引的发展存在直流交流两种途径。进入 20 世纪 90 年代后，交流变频调速技术在中厚煤层采煤机中推广使用，上海分院先后开发成功 0050002050/1020采煤机，交频调速箱可以是机载，也可以是非机载。另外派生出 8 种机型，都已投入使用，取得较好的效果。太原矿山机械厂在引进英国 流电牵引全套技术的基础上，开发出 00 250/600两种交流电牵引采煤机，鸡西煤机厂、辽源煤机厂也开发了交流电牵引采煤机。 国产电牵引采煤机虽然发展速度很快，但性能和可靠上与世界先进国家的采煤机相比，还存在比较大的差距，所以一些有实力的矿雾局，在装备高产高效工作面时，把目光移向国外，进口国外最先进的电牵引采煤机。如神府华能集团公司引进美国的 67牵引采煤机；兖州矿业集团公司引进德国的 和日本的 交流电牵引采煤机，但由于价格昂贵，故 引进数量较少。 除了上述我国采煤机在总体水平上存在比较大的差距外，在采煤机的机械结构参数设计、加工制造和材质性能与国外先进水平有较大的距离。 因此，对于采煤机的研究是一个长期的工作。我所设计的是 91电采煤机右摇臂壳体的加工工艺规程以及数控程序的编制。工艺的创新之处就是采用了数控加工替代传统机床加工，加工中涉及到数控加工中心的选用、加工工艺分析、 动编程等技术。 4 第 2 章 91采煤机概述 采煤机是机械化采煤作业的 主要机械设备，其功能是落煤和装煤。采煤机械分为采煤机和刨煤机两大类。目前应用最广泛的采煤机械是滚筒采煤机。滚筒采煤机有单滚筒和双滚筒之分。双滚筒采煤机的类型很多，但基本组成部分大体相同。双滚筒采煤机由电动机、截割部、牵引部以及附属装置等部分组成。截割部包括机头减速箱、摇臂齿轮箱、截煤滚筒和挡煤板等部件。附属装置包括底托架、牵引链固定和张紧、拖缆、喷雾降尘和水冷、防滑以及大块煤破碎等装置。此外，为了实现滚筒调高，机身调斜，以及反转挡煤板，机器还装设有辅助液压装置。 91采煤机简介 91电牵引采煤机是在鸡西煤机有限公司多年研制电牵引采煤机成功技术的基础上开发制造成功的，该机在广泛吸收国内外现有电牵引采煤机先进技术的基础上，针对我国目前煤机市场最新变化和需求而开发研制的，它具有电机横摆、结构先进、运行可靠、可实现电液互换、大功率能力强等特点。本机可通过更换电控部及液压传动部而成为交流变频调速电牵引或液压牵引采煤机，并且其他部件通用。该机主要用于含有夹矸等中厚偏薄硬质煤质的综合机械化采煤工作面，又在有瓦斯或煤尘爆炸危险的矿井中使用。由于该机采用了先进的控制技术，可靠 性高、性能先进，爬坡能力强，是目前高产高效综合机械化采煤的理想机型。 采煤机截割电机容量的调整范围为 150 300过调整截割电机容量，可实现一机多型。即 919191种采煤机型，从而能够更好地适应不同工作面煤质变化要求。三种容量截割电机的联接尺寸完全相同，可采较薄煤层中的硬煤，是较薄煤层采煤机更新换代的理想机型。 91层倾角 15，煤质硬度 f 4 的综采工作面。设计生产能力为 1436 吨 /小时。 作原理 整机无底托架，左右牵引部分别与电控部的两端面干式对接。左、右行走部分别固定在牵引部上，构成了该机的机身部分。牵引部和电控部的单侧5 对接面，主要用高强度的 T 形螺栓和 4 个锲形哑铃销以及两个 150 定位销联接和紧固，提高了大部件之间联接的可靠性。截割部为整体摇臂结构：即截割部减速器，截割电机均设在摇臂上。其上的两组铰接副，一个与机身端头的牵引部铰接，形成主支撑；另一个与调高油缸铰接，实现截割部的调高。这种布置方式使的该机总体强度高；结构紧凑，合理；外形美观，对称。 采煤机由煤壁 侧的两只滑靴和老塘侧的两只导向滑靴分别支撑在工作面刮板输送机的铲煤板和销轨上。采煤机上的销轨轮（摆线齿轮）与销轨啮合。当销轨轮转动时，采煤机便沿工作面刮板输送机运动，实现左右牵引。同时截割电机通过机械传动带动滚筒旋转，完成落煤和装煤作业。 煤机结构组成及其各部分的功用 采煤机主要有截割部 ,牵引部，行走部，电控部（或液压传动部）四大部分及液压系统，喷雾冷却系统，电气系统等组成。 割部 截割部包括工作机构及其传动装置，是采煤机落煤、装煤的部分，其消耗的功率约占整个采煤机功率的 80% 90%。 工作机构是指滚筒和安装在滚筒上的截齿，而传动装置是指固定减速箱、摇臂齿轮箱，有时还包括滚筒内的传动装置。 截割部是采煤机的重要工作机构，主要完成落煤和装煤作业，它由截割电机，摇臂，滚筒组成。 两个截割机构分别布置在采煤机的左右两端，与牵引部铰接，除了机壳，电机护罩与润滑冷却组件外，其他零部件均可互换。 滚筒是采煤机的工作装置，担负着落煤和装煤工作，主要有滚筒体，截齿和齿座组成。滚筒为焊接结构。外部是螺旋叶片，内部采用 340 340 方轴形式，滚筒端盘呈盘形。为了增强 滚筒的使用寿命，在叶片出煤等处，采用堆焊 金等工艺，叶片和端盘设有多个内喷雾喷嘴，用以在煤尘生成处降尘。 摇臂设有水套冷却系统，内外喷雾系统，润滑冷却组件，离合机构和机械过载保护装置。它作为一个重要的部件，主要有两个作用：一是在油缸的推动下支撑滚筒，使滚筒随时能调整工作精度，以适应煤层的变化，并且要承受滚筒上的各种载荷，因此它具有足够的强度。二是摇臂内有几级惰轮，将电机功率传递给滚筒，起到减速器的作用，为此还要有足够的刚度。因此6 为了保证摇臂的两个作用，摇臂壳体的加工好坏，对以上两个作用起着关键的作 用，如果摇臂壳体加工精度不高，直接影响采煤机的使用寿命及工作效率。 引部 采煤机牵引部担负着移动采煤机、使工作机构连续落煤或调动机器的任务。牵引部主传动原理是牵引电机将功率输入，经过二级直齿轮和双行星减速器减速，然后将牵引功率输出给行走机构。 采煤机有左右两个牵引部，除了机壳属对称结构不能互换外，内部零件均为左右通用。 组成：主要有牵引电机，一轴，二轴，双行星减速器等组件，此外还有油针，放气阀等。 机壳内分齿轮传动腔和干腔。齿轮传动腔装有各级齿轮传动组件和齿轮油；干腔可穿过液压管路，水管 和电缆等，以及放置液压阀组和分水阀等。 如果把牵引电机换成液压马达，电牵引部就可以变成液压牵引部。其他的组件都可通用。 走部 行走部主要由机壳和两个摆线齿轮（驱动轮，行走轮）心轴组件，滑靴等组成，它的传动原理是牵引动力由牵引部输出，通过行走部花键轴驱动驱动轮转动，带动行走轮与运输机销轨啮合运动，从而使采煤机在运输机上牵引行走。 压传动部 它主要由液压泵站，控制阀组，液压锁和管路等组成。作用是采煤机截割部的升降和刹车制动器的控制。 却喷雾系统 它主要由主水阀，分水阀和管路等 组成，作用是供各电机和电控箱冷却用水和内外喷雾灭尘。 气系统 该机的电控系统为鸡载式。除左右操作站分别设在机身两端，交流变频7 器的编程站设在电控箱变压器腔前盖板上外，其他所有电气设备均安装在机身中间的电控箱内。 电控箱分成四个腔室即：开关腔，变压器箱，主控箱和接线腔。 要技术特点 91 1） 机身薄，装机功率大。截割电机容量调整范围宽。为了加宽截割电机的功率调整范围，采煤机截割部设计强度为 300机容量调整范围为150 300过调 整截割电机容量，可实现一机多型 。即 919191种采煤机型，从而能够更好地适应不同工作面 煤质变化要求。三种容量截割电机的联接尺寸完全相同。可采中厚偏薄煤层中的硬煤，是采高范围 煤层采煤机更新换代的理想机型。 2） 整机为无底托架积木式组合结构。各部件之间为干式对接，对接面之间无任何机械或液压传动关系。机身三大部件之间使用高强度 T 形螺栓和四个楔形哑铃销以及两个 150 定位销连接和紧固，提高了大部件之间联接的可靠性。 3） 截割电机、牵引电机的启动、停止等操作采用旋转开关控制外，其余控制如牵引速度调整、方向设定、左右摇臂的升降，急停等操作均由设在机身两端操作站的按钮进行控制，操作简单、方便。 4） 所有电机横向布置。机械传动都是直齿传动。电机、行走箱驱动轮组件等均可从老塘侧抽出。故传动效率高，容易安装和维护。 5） 液压系统设计合理，采用集成阀块结构，管路少，连接可靠；经常调整的阀设在液压箱体外，便于检修和更换；液压元件全部选用专业厂家的各牌产品，如调高泵选用 能稳定，技术可靠。 6） 截割机械传动 链设有扭矩轴过载保护装置，并设有强制润滑冷却系统，提高了传动件，支承件的使用寿命。 7） 截割部采用四行星单浮动结构，承载能力大，减小了结构尺寸。采用大角度弯摇臂设计，加大过煤空间，提高装煤效果，卧底量大。 8） 保证可靠性及使用寿命，传动系统中的轴承和高速端的油封采用进口件，齿轮材料选用国内最好的钢种 18工材料）。 9） 采用强力耐磨滚筒，提高割煤效果和滚筒寿命，降低截齿消耗量和用户成本。 8 10） 可通过更换电控部或液压传动部而成为交流变频调速电牵引或液压牵引采煤机以实现电液互 换，而其它部件通用。两动力输入部位可安装液压马达，也可安装 40引电机。两种形式联接尺寸相同。 11）调高油缸与调高液压锁采用分离布置，液压锁置于壳体空腔内，打开盖板即可取出液压锁，方便井下查找故障和更换调高油缸、液压锁等维修工作。 12） 行走箱与牵引部为干式对接，拆行走箱后，牵引部不漏油。行走箱内为干油润滑，行走轮轴承寿命高。 要技术参数及配套设备 要技术参数 采高（ 1500 3200 煤质硬度 ： f 4 适应倾角 （）： 40 装机功率（ 591 机面高度（ 1100； 1200 机面宽度（ 1200 摇臂回转中心距（ 6300 滚筒水平中心距（ 10517 过煤高度（ 366； 466 卧底量（滚筒 1600）（ 437； 337 最大生产力（ t/h） : 1436 整机重量（ t）： 36 2牵引 牵引形式： 电动无链牵引 啮合方式： 摆线轮销轨式 牵引速度（ m/ 0 0 9 牵引力（ 524； 437 3截割 摇臂形式： 整体弯摇臂 冷却方式： 外套水冷 9 摇臂摆角（）： + 深（ 630； 660 滚筒直径 （ 滚筒转速（ r/ 电动机 截割电机（两台） 型号 率（ 250 转速（ r/ 1476 电压（ V）： 1140 额定电流（ A）： 162 牵引电机 型号 率（ 40 转速（ r/ 1470 最大转速（ r/ 2000 电压（ V）： 380 额定电流（ A）： 75 工作频率（ 0站电机 型号： 率（ 11 转速（ r/ 1437 电压（ V）： 1140 额定电流（ A）： 主要配套设备 830/600 764/500 730/32； 供水泵型号： 0 额定流量（ l/ 320 最高压力（ 主电缆型号： 70+1 16+3 6 50+1 10+3 6 11 第 3 章 91采煤机 右摇臂壳体工艺规程设计 该零件为 91采煤机右摇臂壳体。毛坯为铸件，材料为体结构复杂，以孔系的卧式镗削加工为主。 体零件的功用和结构特点 体零件的功用 壳体是部件和组件的基础零件，它把许多的零件连接成一体，使各个零件之间具有确定的相对位置和相对运动关系，这就组成了具有一定功 能的箱体部件，如机床主轴箱部件，各类减速器部件等。箱体零件的结构形式和加工质量对于整个机器的使用性能，如振动、噪声、发热、寿命和效率、工作精度等都有很大的影响，所以对于壳体零件的设计和制造，人们历来都给予很高的重视。 体零件的结构特点 壳体的结构形式一般有两种：一种是整体式的，如机床主轴箱箱体，另一种是剖分式的，如各类减速箱箱体。 壳体零件的结构一般都比较复杂。壳臂较薄，内部成腔形。壳体的外臂和内腔常常设置加强筋和隔板，以便增强刚度和改善散热条件。壳体零件一般具有精度要求较高的平行孔等加工 表面。 井用壳体零件的特点 由于井下空间小，箱体工作载荷大，工作条件差，并常有煤块、岩石撞击等，因而要求箱体的尺寸小，结构紧凑，并具有足够的强度。所以一般都采用铸钢件或球墨铸铁件作为井下箱体零件材料。同铸铁相比，铸钢的铸造性能和加工性能较差。 由于井下煤尘和瓦斯的存在，井下工作机械的防爆面必须具有很高的防爆性能，以防止火花逸出而引起爆炸。具体要求为：不动防爆面的表面粗糙度 应小于 5动防爆面的表面粗糙度 .5 爆面要有足够的接触长度和较小的配合间隙；防爆腔必须做水压 实验，确保在 812 个大气压的条件下持续一分钟不致发生渗漏。防爆面上的气孔和砂眼要进行填补和焊接。 体零件的主要技术要求 壳体零件的主要孔系和平面对于壳体部件的使用性能有直接的影响。所以在壳体设计中对这些表面常提出一系列较严格的技术要求，主要包括下述内容： （一）支撑孔的尺寸精度和几何形状精度 用滚动轴承时，若孔径过大将会造成轴承的松动，回转轴线的变化以及产生振动噪声等；若孔径过小则会造成轴承外圈变形和过小的轴承间隙而降低了使用寿命，甚至不能正常工作。对于机床主轴箱，支撑孔的尺寸精 度为 般的减速箱为 的圆度误差会造成轴承外圈变形。镗床主轴支撑孔的圆度误差会给被加工表面带来圆度误差。几何形状的允差一般为尺寸公差的 1/2 1/3。 （二）支撑孔之间的位置精度和距离尺寸精度 孔间位置精度包括同轴度，平行度，垂直度等。 大的同轴度误差，会给装配带来困难，会使滚动体与轴承内外环接触不良而加剧磨损。同轴度一般规定在 4 9 级范围内，机床主轴箱采用 5 级，矿用运输机减速箱采用 8 级。 于有齿轮啮合关 系的平行孔系，平行度误差会造成齿轮齿面接触不良，受力不均，产生振动，降低齿轮使用寿命。平行度可在 5 8 级范围内选取。机床采用 5 6 级，减速器采用 7 8 级。 直度误差带来的不利影响与平行度误差相同，可在 6 8 级范围内选取。 项精度影响有啮合关系的齿轮齿面之间的间隙，按照齿轮精度选取。 （三）平面的形状精度和平面之间的位置精度 对于安装，定位基面及结合表面，应有较高的平面度要求以保证部件刚度、精度和防止泄露等。根据使用条件，可在 5 8 级范围内选取。平面间的平行 度、垂直度要求，应按装配和加工时作为基准面的需要而定。 （四）平面与孔中心线间的位置精度 在机床主轴箱中，主轴孔中心线对安装基面的平行度误差会造成被加工13 工件表面的几何形状误差。轴向定位表面对主轴孔的垂直度误差会造成主轴的端面跳动。同轴承压盖接触的端面与轴承孔的垂直度误差会使轴承圈四周轴向受压不一致，轴承径向间隙不均匀等，其他箱体也有类似情况，平行度一般可选 4 7 级，垂直度可选 8 级。 （五）表面粗糙度 为了提高箱体零件的耐磨性能、抗腐蚀和抗疲劳性能，为了保证与其他零件间的正常的配合关系，常对壳体零件的某些表面 提出了表面粗糙度要求。其值应根据实际需要并结合各种加工方法所能达到的经济数值确定。 （六）其他要求 除上述技术要求外，对于铸件要有消除内应力的要求，涂漆要求等。有的还要做水压实验，防爆实验等。 件图样分析 依据 91壳体主要加工要求有： 1）各轴承孔 ，通孔和螺孔，其结构十分复杂，且精度要求高，加工时要注意定位基准的选择。 2） 耳轴各轴孔表面对基准 C 的同轴度公差为 基准 同轴度误差为 3） 轴 500 行孔表面对基准 同轴度公差为 340 行孔表面对基准 同轴度公差为 170 行孔表面对基准 A 的同轴度公差为 ）轴 75 行孔表面对基准 同轴度公差为 100 行孔轴线对基准 平行度公差为 ）轴 240 行孔表面对基准 同轴度公差为 170 行孔轴线对基准 平行度公差为 ）轴 215 行孔表面对基准 同轴度公差为 215 行孔轴线对基准 平行度公差为 ）轴 90 行孔表面对基准 同轴度公差为 120 行孔轴线对基准 平行度公差为 ）轴 90 行孔表面对基准 同 轴度公差为 120 行孔轴线对基准 平行度公差为 ）主轴 400 行孔表面对基准 同轴度公差为 560 行孔表面对基准 同轴度公差为 4 430 行孔轴线对基准 平行度公差为 0）铸件不得有砂眼、夹渣、缩松等缺陷。铸件退火处理，粗加工后进行时效处理。 11)未注明铸造圆角 12）非加工表面喷丸处理，水道槽及内腔涂磷化底漆，其他表面涂防锈漆。 13）材料 艺分析 1）采煤机截割部摇臂壳体主要加工部分是各轴承孔 ，通孔和螺孔，主要技术要求是对各轴承行孔间的同轴度和各孔轴线间的平行度有较高的要求。 2）在加工之前安排划线工艺主要是为确定加工粗基准和保证工件壁厚均 匀，并及时发现铸件的缺陷，减少废品。 3）为了保证加工精度应使定位基准统一，该零件主要是采用在底部焊接工艺块来作为粗基准进行加工。从而使定位基准达到了统一。 4）主要工序（镗孔，钻孔）均采用卧式加工中心进行加工，大大提高了劳动生产率，并且很好地保证了各项技术精度要求。 5）为了提高孔的加工精度，在加工中将粗镗，半精镗和精镗分开进行。 6）孔的尺寸精度检验，使用内径千分尺或内径百分表进行测量，轴内孔之间的距离可以通过孔与孔间的壁厚进行间接测量。 7）同一轴线上各孔的同轴度，可以采用检验心轴进行检验。 8）各轴 孔的轴线之间的平行度，以及轴孔的轴线与基准面的平行度均应通过检验心轴进行测量。 9）壳体的平面度检查，可将工件放在平台上，用百分表测量。 工工艺规程 加工工艺规程是车间从事生产的人员都要严格贯彻、认真执行的工艺技术文件，是生产准备和计划调度的主要依据，同时也是新建或扩建工厂、车间的基本技术文件。 工艺卡片（见附录）详细介绍了 91采煤机右摇臂壳体的加工工艺规程，加工时按照卡片上工序，严格保证加工精度。 15 第 4 章 右摇臂壳体数控加工工艺 控加工工艺的内容 数控加工工艺内容主要 包括以下几个方面： 1）通过数控加工的适应性分析，选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。 2）分析被加工零件图样，明确加工内容及技术要求，并结合数控设备的功能，确定零件的加工方案，指定数控加工工艺路线。 3）设计数控加工工序。如工步的划分，零件的定位，夹具的选择，刀具及切削用量等。 4）设计和调整数控加工工序的程序，选择对刀点，换刀点，确定刀具补偿量。 5）分配数控加工中的容差。 6）处理数控机床上部分工艺指令。 控加工工艺的特点 数控加工与普通机床加工相比较，所遵循的原则基本相同。但由于数 控加工的整个过程是自动进行的，因此又有以下特点： 1）、数控加工工艺内容更具体、更复杂； 2）、数控加工工艺设计更严密； 3）、数控加工更注重加工的适应性； 工中心的选择 加工中心的选择包括以下几个方面： 1. 类型选择 考虑加工工艺、设备的最佳加工对象、范围和价格等因素，根据所选零件进行选择。如：加工两面以上的工件或在四周呈径向辐射状排列的孔系、面的加工，如各种箱体，应选卧式加工中心；单面加工的工件，如各种板类零件等，宜选立式加工中心；加工复杂曲面时，如导风轮、发动机上的整体叶轮等，可选五轴加工 中心；工件的位置精度要求较高，采用卧式加工中心。在一次装夹中需完成多面加工时，可选择五面加工中心；当工件尺寸较大时，如机床床身、立柱等，可选龙门式加工中心。根据以上分析，综合考虑各方16 面因素 ,本摇臂壳体选择 式加工中心。 加工中心最主要的参数为工作台尺寸等，根据确定的零件族的典型零件进行选择。 1）工作台尺寸 这是加工中心的主参数，主要取决于典型零件的外廓尺寸、装夹方式等。应选比典型零件稍大一些的工作台，以便留出安装夹具所需的空间，还应考虑工作台的承载能力，承载能力不足时应考虑 加大工作台尺寸，以提高承载能力。 经分析本壳体加工选用工作 台面积 ： 800800( 2）坐标轴的行程 最基本的坐标轴是 X、 Y、 Z，其行程和工作台尺寸有相应的比例关系。工作台的尺寸基本上决定了加工空间的大小。如个别工件的尺寸大于机床坐标行程，则必须要求工件的加工区处在机床的行程范围之内。由所选800800 作 台 面 以 及 摇 臂 壳 体 的 尺 寸 选 择 坐 标 行程 1250/1000/850( 3）主轴电动机功率与转矩 它反映了数控机床的切削效率，也从一个侧面反映了机床的刚性。 同一规格的不同机床，电动机功率可以相差很大。在根据工件毛坯余量、所要求的 切 削 力 、 加 工 精 度 和 刀 具 等 进 行 综 合 考 虑 后 ， 选 择 主 轴 电 机 22 4）主轴转速与进给速度 需要高速切削或超低速切削时，应关注主轴的转速范围。特别是高速切削时，既要有高的主轴转速，还要具备与主轴转速相匹配的进给速度。所以选择 主轴转速 （ 标准 5000特殊 10000； 进给速度 （ m/20、 20、18/10。 精度选择 机床的精度等级主要根据典型零件关键部位精度来确定。 主要是定位精度、重复定位精度、铣圆精度。数控精度通常用定位精度和重复定位精度来衡量，特别是重复定位精度，它反映了坐标轴的定位稳定性，是衡量该轴是否稳定可靠工作的基本指标。 铣圆精度是综合评价数控机床有关数控轴的伺服跟随运动特性和数控系统插补功能的主要指标之一。一些大孔和大圆弧可以采用圆弧插补用立铣17 刀铣削，不论典型工件是否有此需要，为了将来可能的需要及更好地控制精度，必须重视这一指标。 数控精度对加工质量有举足轻重的影响，同时要注意加工精度与机床精度是两个不同的概念。将生产厂样本上或产品合格证上的位置精度当 作机床的加工精度是错误的。样本或合格证上标明的位置精度是机床本身的精度，而加工精度是包括机床本身所允许误差在内的整个工艺系统各种因素所产生的误差总和。整个工艺系统的误差，原因是很复杂的，很难用线性关系定量表达。在选型时，可参考工序能力 评定方法作为精度的选型依据。一般说来，计算结果应大于 体到本机床选择机床 定位精度 重复定位精度 刚度直接影响到生产率和加工精度。加工中心的加工速度大大高于普通机床，电动机功率也高于同规格的普通机床， 因此其结构设计的刚度也远高于普通机床。刚性是机床质量的一个重要特征，但对选型而言，由用户对所选机床进行刚性评价尚无可借鉴的标准。实际上用户在选型时，综合自己的使用要求，对机床主参数和精度的选择都包含了对机床刚性要求的含义。订货时可按工艺要求、允许的扭矩、功率、轴力和进给力最大值，根据制造商提供的数值进行验算。用于难切削材料加工的机床，应对刚性予以特殊关注。这时为了获得机床的高刚性，往往不局限于零件尺寸，而选用相对零件尺寸大 1 至 2 个规格的机床。 数控功能分为基本功能与选择功能，可以从控制 方式、驱动形式、反馈形式、检测与测量、用户功能、操作方式、接口形式和诊断等方面去衡量。基本功能是必然提供的，而选择功能只有当用户选择了这些功能后，厂家才会提供，需另行加价，且定价一般较高。对数控系统的功能一定要根据机床的性能需要来选择，订购时既要把需要的功能订全，不能遗漏，同时避免使用率不高造成浪费，还需注意各功能之间的关联性。在可供选择的数控系统中，性能高低差别很大，价格也可相差数倍。应根据需要选择，不能片面追求高指标，以免造成浪费。多台机床选型时，尽可能选用同一厂家的数控系统，这样操作、编程、维修都比较 方便。同时要注意，再好的系统，必须要有机床可靠的零件质量和装配质量支持，才能发挥效能。 卧式加工中心有回转工作台。回转工作台有两种，用于分度的回转工作18 台和数控回转工作台。用于分度的回转工作台的分度定位间距有一定的限制，而且工作台只起分度与定位作用，在回转过程中不能参与切削。分度角有： 20、 5 2、 3 20 和 1 60 等，须根据具体工件的加工要求选择。数控转台能够实现任意分度，作为 B 轴与其它轴联动控制。但必须根据实际需要确定， 以经济、实用为目的。 刀库容量选择 工作质量和刀库容量直接影响机床的使用性能、质量及价格。 刀库容量以满足一个复杂加工零件对刀具的需要为原则。应根据典型工件的工艺分析算出加工零件所需的全部刀具数，由此来选择刀库容量。当要求的数量太大时，可适当分解工序，将一个工件分解为两个、三个工序加工，以减小刀库容量。同时要关注最大刀具尺寸、最大刀具重量。 选择主要考虑换刀时间与可靠性。换刀时间短可提高生产率，但换刀时间短，一般换刀装置结构复杂、故障率高、 成本高，过分强调换刀时间会使价格大幅度提高并使故障率上升。据统计加工中心的故障中约有50%与 关，因此在满足使用要求的前提下，尽量选用可靠性高的 降低故障率和整机成本。本机床所选的 刀库容量 为 40， 刀具选择方式 为固定 。 冷却装置形式较多，部分带有全防护罩的加工中心配有大流量的淋浴式冷却装置，有的配有刀具内冷装置 (通过主轴的刀具内冷方式或外接刀具内冷方式 )，部分加工中心上述多种冷却方式均配置。精度较高、特殊材料或加工余量较大的零件，在加工过程中，必须充分冷却。否则，加工引起的热变形，将影响精度和生产效率。一般应根据工件、刀具及切削参数等实际情况进行选择。 本次设计所加工的零件是采煤机左截割部壳体，加工工位较多，需工作台多次旋转才能完成加工零件，初步选择为卧式镗铣类加工中心。 根据以上各项要求，综合各方面因素，本次加工选用 型号为： 式加工中心。操作系统为 本参数： 工作 台面积 800800 工作台承重 1600 行程 1250/1000/850 主轴转速 标准 5000特殊 10000 19 主轴直径 110 主轴孔锥度 给速度 m/ 20、 20、 18/10 主轴电机 22 刀库容量 40 刀具选择方式 固定 刀柄型式 具直径 满链 135 满链 230 刀具长度 550 刀具重量 25 定位精度 复定位精度 床尺寸 416565103530 机器重量 T 23 控加工工艺分析与设计 件加工的可行性分析 数控加工的零件，首先要考虑是否经济合理，即进行数控加工时的可行性分析。一般主要考虑以下几个方面： 1）首先要分析零件的结构、加工内容等是否适合数控加工。 2）检查零件 图的完整性与正确性。 3）检查零件上有无统一的基准。 4）分析零件的精度和技术要求。 5）审查零件的结构工艺性并分析零件的设计功能。 件的工艺性分析 零件的工艺性涉及的问题很多，这里主要从编程的角度进行分析，主要考虑编程的可能性与方便性。 一般来说，编程的方便与否，常常是衡量零件数控加工工艺好坏的一个指标。通常从以下两个方面考虑。 20 合编程的可能性与方便性原则。 刀路线的选择 走刀路线 又称加工路线，是指数控机床、加工中心在加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹。走刀路线的确定非常重要，它与工件的加工精度和粗糙度直接相关。走刀路线一确定，零件加工程序中各程序段的先后顺序也就确定了。 1、点位控制及孔系加工走刀路线 对于点位控制机床，只要求定位精度高，定位过程快，刀具相对于零件的运动路线无关紧要。为了充分发挥加工中心的工作效率，走刀路线应力求最短。对于位置精度要求较高的孔系零件，精镗孔系时，特别要注意镗孔路线应与各孔的定位方向要一致。 2、铣削平面的走刀路线 对于凹形槽封闭轮廓类零件，为了保证铣 削凹形侧面时能达到图样要求的表面粗糙度，应一次走刀连续加工而成。 铣削外轮廓表面时铣刀的切入和切出点应沿零件轮廓曲线的延长线切向切入和切出零件表面，而不应沿法向直接切入零件，以免加工表面留下刀痕。 刀点与换刀点的确定 对刀点是数控加工时刀具相对于零件运动的起始点，又是程序运行的起点，所以对刀点又称为“程序起点”和“起刀点”。 对刀点的选择原则是： 1）、便于数据处理和简化程序编制； 2）、在机床上易于找正； 3）、在加工中便于检查； 4）、对加工误差影响小。 对刀点可以选择在工件上，也可以选在工 件外，比如选在机床或夹具上，但必须与零件的定位基准有一定的尺寸关系，这样才能确定机床坐标系与工件坐标系的关系。 为了提高加工精度，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上，21 如以孔定位的工件，可以选择孔的中心作为对刀点。 加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。所谓换刀点是指刀架转位换刀时的位置。该点可以是某一固定点也可以是任意的一点，如加工中心的换刀点是固定的，而数控车床的换刀点则是任意的。 换刀点应设在工件和夹具的外部，以刀架转位时不碰到工件，夹具和机床为准。其设定值用实际测量或计算的方法确定。 工余量的确定 确定加工余量的基本原则是保证加工质量的前提下，尽量减少加工余量。最小加工余量数值，应保证能将具有各种缺陷和误差的金属层切去，从而提高加工表面的精度和表面质量。 确定工序间的加工余量时，应考虑下列条件选择大小： 1）、对最后的工序，加工余量应能保证得到图纸上所规定的表面粗糙度和精度要求； 2）、考虑加工方法、设备的刚性以及零件可能发生的变形； 3）、考虑零件热处理时引起的变形； 4）、考虑被加工零件的大小。 削用量的选择 所谓合理的选择切削用量，就是在已经选择刀具材料和刀具几何角度 的基础上，确定切
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