组合机床论文.doc

本科毕业设计说明书（论文）第1页共35页1引言组合机床是根据工件加工需要，以大量系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件，对一种或数种工件按预先确定的工序进行加工的高效专用机床。组合机床能够对工件进行多刀、多轴、多面、多工位同时加工；可完成钻孔、扩孔、镗孔、攻螺纹、铣削、车孔端面等工序，随着组合机床技术的发展，其工艺范围日益扩大，如：焊接、热处理、自动测量和自动装配、清洗等非切削工序。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。主要加工箱体类零件，如气缸体、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，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、高自动化的柔性化方向发展。本文根据工厂需要,设计能高效、高精度的进行上箱体缸体精镗孔专机上的主轴箱。1.1组合机床的概念组合机床是一种自动化或半自动化的机床。无论是机械电气或电气控制的都能实现自动循环。半自动化的组合机床，工人只要将工件装夹好，按一下按钮，机床既可自动进行加工，加工一个循环停止。自动化的组合机床，工人只要将零件放到料斗或上料架上，机床即可连续不断地进行加工。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。1.2组合机床的发展历史1.2.1国外组合机床的发展历史1911年，美国为了加工汽车零件研制了组合机床。在发展初期，各机床制造厂都执行自己的通用部件标准。为了方便用户使用和维护，提高互换性，1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协定，确定了组合机床通用部件标准化的原则，并规定了部件间联系尺寸。1973年ISO公布了第一批组本科毕业设计说明书（论文）第2页共35页合机床通用部件标准，使机床制造标准化做了行业性的规定。在刚过去的20世纪中，对机械制造装备进行了多次更新换代。50年代为“规模效益”模式，即少品种大批量生产模式；70年代，是“精益生产”模式，以提高质量，减低成本为标志，80年代较多的采用数控机床、机器人、柔性制造单元和系统等高技术的集成机械制造装备；90年代，机械制造装备普遍具有“柔性化”、“自动化”和“精密化”的特点，适应多品种小批量和经常更新产品的需要。1.2.2国内组合机床的发展历史在改革开放以来，我国机械制造业迅猛发展。已经具备了成套生产加工各种精密的，高度自动化的以及高效率的组合机床和自动生产线，有些机床甚至已经接近世界先进水平。现在我国已经可以研制并生产出六轴五联动的系统，分辨率可以达到1微米，适用于复杂型体的加工。组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。1.3加工对象及用途1P65F上箱体缸体粗镗孔专机是江苏林海动力机械集团自主研发的专机。江苏林海动力机械集团公司先后研制开发了排量从26ML到520ML的各种类型的二冲程、四冲程汽油机，卧式、立式、风冷、强制风冷、水冷、油冷及各种起动方式和用途的汽油发动机以及各类配套动力机械。主要产品有ATV、CUV等特种车辆；通用发动机及小型汽油发电机组、泵、油锯、风力灭火机、割灌机等小动力配套机械；摩托车及摩托车发动机等。1P65F上箱体缸体粗镗孔机床是林海集团为了满足生产要求，自主研发的专机。它用来摩托车发动机活塞销孔的镗削，生产纲领：单班制5万台。摩托车发动机活塞销孔的镗削具有下列特点:1)孔公差要求严格；2)表面光洁度要求高:3)孔的几何形状要求较高；4)生产率较高。本工序一般是在大量生产机床上进行的。通常采用三台机床:一台粗镗孔、一台精镗孔及一台切槽。不过,对于某些情况下的生产来说,分开在三台高效率的机床上加工的投资毕竟是不合算的。所以林海集团考虑到大批量生产，研发了专机。1P65F上箱体缸体粗镗孔专机要求生产单班制年产5万件零件。属于大批量生产，在批量生产中为了提高生产率，必须注意缩短加工时间和辅助时间，而且尽可能使辅助和加工时间重合，使每个工位安装多个工件同时进行多刀加工，实本科毕业设计说明书（论文）第3页共35页行工序高度集中，因而广泛采用组合专用机床。组合机床是根据工件加工需要，以大量系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件，对一种或数种工件按预先确定的工序进行加工的高效专用机床。专用机床能够对工件进行多刀、多轴、多面、多工位同时加工；可完成钻孔、扩孔、镗孔、攻螺纹、铣削、车孔端面等工序，随着组合机床技术的发展，其工艺范围日益扩大，如：焊接、热处理、自动测量和自动装配、清洗等非切削工序。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，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。专用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。主要加工箱体类零件，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，也采用组合机床来保证其加工质量。1.4组合机床的组成组合机床与一般所指的专用机床的最大不同点，在于组合机床是由大量通用部件及少量专用部件所组成。因此，通用部件是组合机床发展的一个很重要的基础及标志。所谓组合机床通用部件，通常是泛指在组合机床及其自动线的设计与使用中，可以相互更换使用的一些专能部件。这些部件是经过试制与试验而最后定型的。因此，相对而言，它的结构较可靠，使用性能是较稳定的。同时还可以组织专业厂进行生产，使用厂可以象买标准设备一样在市场上买到。这样便可以大大缩短设备的设计与制造周期，降低设备的制造成本。通用部件之所以能相互更换使用，这就是由于各种通用部件之间均有着统一的联系尺寸标准。在组合机床的零件总数中，通用零部件所占有的比重是较大的。一般可达60-70%，最高者则可达到90%以上。不仅如此，而且它的种类也是很多种的。大的通用部件可以是个床身、立柱、动力头、动力滑台及冷却系统等，小的通用部件则可以是个电气挡铁、液压元件（如油缸及单向阀）等。1.5组合机床通用部件分类1.5.1按在组合机床中所起作用分（1）动力部件例如动力头和动力滑台等。（2）支承部件例如滑台，床身，立柱及中间底座等。（3）输送部件例如回转分度工作台，回转鼓轮，自动线工作回转台及本科毕业设计说明书（论文）第4页共35页零件输送装置等。（4）控制部件例如液压元件，控制板，按钮台及电气挡铁等。（5）其他部件例如机械扳手，气动扳手，排屑装置及润滑装置等。1.5.2按动力部件分（1）液压通用部件优点：（a）结构简单、工作可靠；（b）进给量可无级调整（利用节流挑速器）；（c）过载保护装置简单可靠；（d）容易实现较复杂的工作循环。缺点：（a）进给稳定性受油温影响；（b）掌握液压元件的制造比较慢一些；（c）液压系统出现故障，寻找较困难。（2）机械通用部件优点：（a）进给量稳定，不受温度和气候影响；（b）掌握制造较快；（c）发生故障，易于寻找及消除。缺点：（a）不采用先进技术，实现进给量无级调整困难；（b）结构较复杂，使用电机较多。（3）气动液压通用部件。1.5.3按动力部件实现的进给方式分（1）箱体移动式它是通过动力部件沿床身导轨的移动来实现刀具进给运动的，通常习惯称为大型通用部件。（2）套筒移动式它是通过主轴套筒的移动来实现刀具进给运动的，通常习惯称为小型通用部件。本科毕业设计说明书（论文）第5页共35页1.6组合机床的特点和分类1.6.1镗床组合机床的特点镗床组合机床主要是用镗刀在工件上镗孔的机床，通常，镗刀旋转为主运动，镗刀或工件的移动为进给运动。它的加工精度和表面质量要高于钻床。镗床是大型箱体零件加工的主要设备。镗床系指主要用镗刀在工件上加工已有预制孔的机床。通常，镗刀旋转为主运动，镗刀或工件的移动为进给运动。它主要用于加工高精度孔或一次定位完成多个孔的精加工，此外还可以从事与孔精加工有关的其他加工面的加工。1.6.2镗床组和机床的加工特点加工过程中工件不动，让刀具移动，将刀具中心对正孔中心，并使刀具转动(主运动)。1.6.3组和机床镗床的分类(1)卧式镗床我是镗床是镗床中应用最广泛的一种。它主要是孔加工，镗孔精度可达IT7，表面粗糙度Ra值为1.6-0.8um.卧式镗床的主参数为主轴直径。镗轴水平布置并做轴向进给，主轴箱沿前立柱导轨垂直移动，工作台做纵向或横向移动，进行镗削加工。这种机床应用广泛且比较经济，它主要用于箱体(或支架)类零件的孔加工及其与孔有关的其他加工面加工。(2)坐标镗床坐标镗床是高精度机床的一种。它的结构特点是有坐标位置的精密测量装置。坐标镗床可分为单柱式坐标镗床、双柱式坐标镗床和卧式坐标镗床。有精密坐标定位装置的镗床，它主要用于镗削尺寸、形状、特别是位置精度要求较高的孔系，也可用于精密坐标测量、样板划线、刻度等工作。单柱式坐标镗床：主轴带动刀具作旋转主运动，主轴套筒沿轴向作进给运动。特点：结构简单，操作方便，特别适宜加工板状零件的精密孔，但它的刚性较差，所以这种结构只适用于中小型坐标镗床。双柱式坐标镗床：主轴上安装刀具作主运动，工件安装在工作台上随工作台沿床身导轨作纵向直线移动。它的刚性较好，目前大型坐标镗床都采用这种结构。双柱式坐标镗床的主参数为工作台面宽度。本科毕业设计说明书（论文）第6页共35页卧式坐标镗床：工作台能在水平面内做旋转运动，进给运动可以由工作台纵向移动或主轴轴向移动来实现。它的加工精度较高。(3)金刚镗床特点是以很小的进给量和很高的切削速度进行加工，因而加工的工件具有较高的尺寸精度（IT6），表面粗糙度可达到0.2微米。用金刚石或硬质合金等刀具，进行精密镗孔的镗床。(4)深孔钻镗床深孔钻镗床本身刚性强，精度保持好，主轴转速范围广，进给系统由交流伺服电机驱动，能适应各种深孔加工工艺的需要。授油器紧固和工件顶紧采用液压装置，仪表显示、安全可靠。可选择下列几种工作形式：1.工件旋转、刀具旋转和往复进给运动，适用于钻孔和小直径镗孔；2.工件旋转、刀具不旋转只作往复运动，适用于镗大直径孔和套料加工；3.工件不旋转、刀具旋转和往复进给运动，适用于复杂工件的钻孔和小直径的钻孔和小直径镗孔。(5)落地镗床工件安置在落地工作台上，立柱沿床身纵向或横向运动。用于加工大型工件。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面、多工位同时加工，是一种工序集中的高效率机床。组合机床加工，刀具是借助于钻摸板和镗模架，精加工机床采用高精度的导向，所以能稳定的保证产品质量。在本设计中我选用了卧式镗床，因为本道工序的加工要求不是很高。卧式镗床镗轴水平布置并做轴向进给，主轴箱沿前立柱导轨垂直移动，工作台做纵向或横向移动，进行镗削加工。这样不但方便加工，而且卧式镗床还比较便宜。同样的坐标镗床运用于高精度的加工，价格高，就不选用了。精钢镗床特点是以很小的进给量和很高的切削速度进行加工。本道工序要加工的孔径很大，而且年产5万件，属大批量生产，容不得我选它。深孔钻镗床比较适合镗孔，但一般的企业可能没有，为了生产零件而特意建一条生产线，有点过火了。落地镗床工件安置在落地工作台上，立柱沿床身纵向或横向运动。用于加工大型工件，我们加工的是摩托车零件，相对而言还是比较轻巧的，不利于选择落地镗床。本科毕业设计说明书（论文）第7页共35页2本设计主要研究内容及加工方案的制定本设计研究内容是：完成1P65F上箱体缸体粗镗孔专机主轴箱设计2.1原始资料数据介绍(1)工件材质：ADC12压铸铝(2)工艺内容：上箱体要粗镗一个孔。要求生产纲领为单班制年产5万台上箱体的上端一个62.5的孔，本课题要求镗64.5的孔。2.2主轴箱的总体设计方案零件加工工艺方案将决定组合机床的加工质量、生产率、总体布局和夹具结构等。所以，在制定工艺方案时，必须认真分析被加工零件图，并深入现场了解零件的形状、大小、材料、硬度、刚性、加工部位的结构特点、加工精度、表面粗糙度，以及现场所采用的定位、夹紧方法、工艺过程、所采用的刀具及切削用量、生产率要求、现场的环境和条件等等。如条件允许，还应广泛收集国内外有关技术材料，制定出合理的工艺方案。指定工艺方案时，还要考虑下列几点基本原则：(1)选择合适、可靠的工艺方案(2)粗、精加工要合理安排(3