0166-ZH1105柴油机气缸体三面粗镗组合机床（左主轴箱）设计【全套14张CAD图+文献翻译+说明书】
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zh1105
柴油机
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摘 要
为了提高加工效率和质量以及保证ZH1105柴油机气缸体三面相应粗镗孔的尺寸精度及位置精度的要求，需要设计一台满足三面粗镗要求的卧式组合机床，本课题组设计了ZH1105柴油机气缸体三面粗镗机床及左主轴箱。在分析加工工件的特点的基础上，按组合机床的设计方法和步骤，进行了组合机床的总体设计，绘制了被加工零件的工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡，在此基础上，绘制了左主轴箱设计的原始依据图，拟订了主轴箱的传动路线，应用最优化方法布置齿轮。确定传动参数，绘制了主轴箱装配图、箱体坐标检查图、前盖及后盖的补充加工图，进行了轴、齿轮等零件的强度校核。该机较好地完成了设计要求，大大提高了工作效率。
关键词：柴油机；气缸体；三面粗镗；主轴箱；组合机床
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开题论证报告 课题名称： 油机气缸体三面粗镗组合机床设计（左主轴箱设计） 一、课题来源、课题研究的主要内容及国内外现状综述 课题来源：江苏江淮动力集团，本人所设计的题目是 油机气缸体三面粗镗组合机床设计，主要完成左主轴箱装配图和零件图设计任务，所设计的机床主要用于加工柴油机左气缸体，本人在完成“三图一卡”的基础上，完成组合机床自动加工柴油机气缸体的左主轴箱设计。 1)制定工艺方案，确定机床的配置型式及结构方案； 2)三图一卡设计，包括： a)被加工零件工序图； (b) 加工示意图； (c) 机床联系尺寸图； (d) 生产率计算卡。 箱设计： 1) 左 轴箱总装图； 2) 左 轴箱箱体零件图； 3) 其它零件图； 4) 有关计算、校核等 当 我国加入 后，制造业所面临的机遇与挑战并存。 对组合机床的要求相对提高，从而设计机床的要求也提高。为了 组合机床行业适时调整战略，采取了积极的应对策略，出现了产、销两旺的良好势头，截至 2002 年 9 月份，组合机床行业仅组合机床产品一项，产量快速增长， 相比 2001 年同比增长了 十个百分点 以上 , 另外组合机床行业工业增 加值、产品销售率、全员工资总额、出口交货值等经济指标均有不同程度的增长，新产品、新技术较去年均有大幅度提高，可见行业企业运营状况良好。 研究的主要内容可涉及：工程设计相关的理论；产品设计中的技术难点；对如何进行同类产品设计进行研究；相关行业的热点技术问题；针对的设计任务的特点所采用的相关结构的工作原理；如何用相关的技术手段来保证设计质量；设计产品所涉及的相关技术；结构设计的合理性校验；产品设计的操作简便性、制造和使用的经济性；产品设计的环保、节能特性；产品设计的制造可实施性；产品设计的寿命；产品设计中零、部件的标准化、通用化问题。 二、本课题拟解决的问题 如设计选型、产品总体布局、产品配置； 例如特定的参数要求，特定的结构要求，特定的性能要求； 标准件、通用件的选择； 例如相关的强度校核、刚度校核、局部结构设计问题的方案 1 确定； 例如有限元分析、运动分析、动力学分析； 设计效果仿真；加工模拟仿真； 经济性；生产周期； 2 三、解决方案及预期效果 1） 对某种需求采用何种特殊结构； 2） 用何种设计手段； 3） 用何种实验手段； 4） 用何种仿真手段； 产品的制造工艺性好；产品外形美观；产品的制造成本降低；提高设计的一次成功率、减少设计返工；交货期缩短；产品使用中的维护成本降低；设计的产品工作更稳定、可靠；产品结构合理，符合工作现场的需要，更易于操作和使用；产品的使用效果达到什么样的指标；产品拆卸方便、更易于维护；所设计的部分符合整个工艺流程的要求。 综上，目前已经基本完成资料收集工作，以及到相关的行业也进行了相应的实习，正在进行总体设计，进度适中，争取在规定时间内保质保量地完成任务。 3 四、课题进度安排 3 月 5 日 3 月 17 日毕业实习阶段。 毕业实习，查阅资料，到多个公司实践，撰写实习报告。 3 月 18 日 4 月 15 日开题阶段。 提出总体设计方案及草图，填写开题报告。 4 月 16 日 5 月 23 日 设计初稿阶段。 完成总体设计图、部件图、零件图。 5 月 24 日 6 月 7 日 中期工作阶段。 完善设计图纸，编写毕业设计说明书，中期检查。 6 月 8 日 6 月 10 日 毕业设计预答辩。 6 月 11 日 6 月 13 日毕业设计整改。 图纸修改、设计说明书修改、定稿，材料复查。 6 月 14 日 6 月 15 日毕业设计材料评阅。 6 月 16 日 6 月 18 日毕业答辩。 6 月 19 日 6 月 21 日材料整理装袋。 五、指导教师意见 年 月 日 六、专业系意见 年 月 日 七、学院意见 年 月 日 1 附件 1： 立式轴承座钻孔组合机床设计 摘 要： 论述了立式轴承座钻孔组合机床设计的基本步骤，以及包括此类组合机床设计所要注意点。 关键词： 立式轴承座钻孔组合机床 设计 1 分工序、定工位 生产类型分析 此次设计的立式轴承座钻孔组合机床，其所加工的零件在汽车中应用十分广泛，应该属于大批量生产项目，所以在设计时应注意到尽量使加工简单，但又不影响加工质量。 加工方案的制定 划分工序要考虑到生产的规模、加工的精度、所用机床的特点、机床负荷情况等。 划分工序可以有两种趋向：工序集中和工序分散。 工序的集中分 散各有其长处，一般说来，在大批量生产中以提高生产率为主，需广泛采用多刀、单轴与多轴自动或半自动机床，多轴龙门铣床、组合机床等，故采取工序集中可以获得突出的效果。 此次设计的轴承座钻孔组合机床很大程度上使各工序尽量集中，发挥组合机床的优点，同时使各种误差减小到最低限度。 由于此设计中所加工的零件 10 个孔中部分孔距离太近，不便于加工，所以分开为两个工位完成，然后进行零件位置转换。 主要工位经分析选取以下方案： 1)装卸、夹紧； 2)钻 7个孔 3)钻 3个孔一个为 2个螺纹底孔 号为 8、 9； 4)钻横向孔 5)扩铰 7个孔 6)攻丝。 2 复合刀具的切削用量的计算 切削用量的特点 组合机床的正常工作与合理地选用切削用量，即确定合理的切削速度和工作进给量有很大的关系。 切削用量选的恰当，能使组合机床减少停车损失，提高生产效率，延长刀具寿命，提高加工质量。 导套设计 2 被加工 7个孔直径为 加工孔的直径与导套长度，导套内径尺寸，上下偏差以及孔轴线理想位置的偏移的关系。 1 7号孔，以及 8 10号孔和底孔的直径为 14.5 它所需要的导套长度为(32 40)内径尺寸偏 差为 +孔轴线理想位置偏移为 ( 孔加工切削用量计算 用高速钢钻头加工此铸件 04(钻 1 7号孔， 工位；钻 8 10号孔， 工位 )；钻头直径： 削用量： v=(10 18)m/s=r，转速 350r/ 用高速钢钻头钻横向孔 工位 ) 加工直径： 16削用量 v=(10 18)m/s=(mm/r；转速 350r/ 用硬质合金扩孔钻扩铰孔 1 7 号孔 ( 工位 ) 在 工位上，扩 铰 7 个孔时，采用扩铰复合刀具，进给量按扩孔钻选择，切削速度按铰刀选择，而且进给量应按复合刀具最小直径选用允许值的上限，切削速度则按复合刀具最大直径选用允许值的上限。 加工直径： 削用量： v=(8 10)m/s=r，转速 280r/孔钻刀杆及导向部分的公称直径 d+孔钻公差： 杆导向部分公差：套内径公差： + 孔加工常用工序间余量 扩孔直径为 10 20，直径上的工序余量为 (2.0)孔直径为 10 20，直径上的工序量为 (上切削用量的选择由东风汽车公司设备制造厂设计科提供资料 )。 3 部件选用 功率选择标准 动力部件用以实现切削刀具的旋转和进给运动或只用于进给运动，此机床实现了切削刀具旋转和进给运动两项内容。 每一种规格的动力头都有一定的功率范围，根据所计算出的切削功率及进给功率之需要，并适当提高切削用量的可能性，选用相应规格的动力头，公式如下： (。 式中： 各刀具选用的切削用量，由 “组合机床的切削力及功率计算公式 ”中已求出； 于液压动力头就是进给油泵所消耗的功率，一般为 (2)主轴箱少于 15根时， 3 h=于 15根时， h= 机床实际功率 此立式组合机床左右分两个电机带动两个多轴箱进行加工。对于左半部分多轴箱刀具，在加工 1 7号孔以及 工位加工 10号孔时其功率总和： N/+为左主轴箱少于 15跟钻头，所以 h=N/于右半部分多轴箱刀具，在 工位扩铰 1 7号孔以及攻丝，钻头的实际功率： N/=为右主轴箱少于 15根钻头，所以 h=N/选用电机 由于此机床在驱动方面没有特殊的要求，选用普通也是最可靠的 是封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机，取代 左半部分所需功率为 用 定功率为 用此型号电机比较合适。 右半部分所需功率为 用 定功率为 用此型号电机比较合适。 4 夹具设计 轴承座钻孔组合机床夹具分析 根据工件不同的生产条件，可以有各种不同的安装方法： a)找正安装法； b)夹具安装法。 基本定位原理分析 这里讨论 6点定位中， 6个自由度的消除，以便找出较合适的定位夹紧方案。一个物体在空间可以有 6个独立的运动，即沿 X、 Y、 别记为 X、 Y、 为 惯上，上述 6个独立运动称作 6个自由度。如果采用一定的约束措 施，消除物体的 6个自由度，则物体被完全定位。例如讨论长方体工件时，可以在底面布置 3个不共线的约束点，在侧面布置 2个约束点，在端面布置一个约束点，则底面约束点可以限制 面约束点限制 面约束点限制 完全限制了长方体工件 6个自由度。夹紧力 “两要素 ”，方向与作用点 夹紧力方向应朝向定位 4 元件，并使所需的夹紧力最小。 确定夹紧力作用点的位置时应不破坏定位。夹紧力作用点的位置应尽可能靠近加工部位，以减小切削力绕夹紧力作用点的力矩，防止工件在加工过程中产生转 动或震动。应保证夹紧变形不影响加工精度。夹紧力作用点数目应使工件在整个接触面上受力均匀，接触变形小。 定位夹紧方案的确定 此零件属于空心圆形铸件，一般的定位元件有 位套筒作半圆形定位，如果选用 、 钻头进行加工时，绕 以用 果利用半圆形定位，其结果和用 无法使工件在绕 后决定利用定位套筒定位。 环形套筒以 6或 H7/ 件放入套筒后，在 X、 时采用压板的方法 ;利用球头螺栓使压板紧压住工件体。 在此压板的作用下，沿 2，以及沿 2和沿 1自由度都被限制。所以在此套夹具的作用下， 在压板的压力作用下，零件和刀具之间强大的摩擦力，以及在加工过程中轴向力的相互抵消，在 进行到 工位，加工横向孔时， 于压板的作用使工件在 5 攻丝装置 在组合机床上攻制螺纹时，根据被加工零件加工部位的分布情况和工艺要求等，常用的攻丝方法有 3种：采用攻丝动力头攻丝，采用攻丝装置攻丝和采用活动攻丝模板攻丝。 在此设计中，右半部分完成 、 工位的加工。电机只有 综合考虑选用攻丝装置攻丝。当整台机床或机床的某一面全部用于完成攻丝工序时，广泛地采用了攻丝装置。 攻丝装置由攻丝主轴箱和攻丝靠模头组成，由于靠模螺母和靠模杆是经磨削并配研的，其螺距要求与所需加工螺孔的螺距保持一定关系，并设有螺距误差补偿机构。因此利用攻丝装置进行攻丝可以 达到较高的精度。 6 组合机床冷却装置 5 机床冷却液除对刀具和工件起冷却作用外，还能在金属表面形成润滑薄膜，起到润滑作用。一些冷却液中含有碳酸钠，亚硝酸钠等防锈剂，它们在金属表面形成胶状吸附膜或氧化物薄膜，又能使金属免受腐蚀的作用。因而选择冷却液时，应根据组合机床完成工艺、加工方法、刀具材料以及被加工零件的材料来决定。 在加工铸铁件时，由于铸铁本身含有石墨能自身润滑，一般都不加冷却液。在大量生产中有时为了减少加工中的铁粉飞扬，也增加冷却系统，以改善操作条件。有时可采用苏打水， 5%的乳化液，其乳化剂的主要成分可 以是氧化油膏或硫化切削油。其配方为：油膏 2% 5%，粗加工取低值，精加工取高值 ;亚硝酸钠 无水碳酸钠 在铸铁工件上攻丝时，则都采用润滑液，以提高表面光滑度，减少功率的消耗。通常采用煤油，亦可采用硫化切削液及混合油等。 冷却液的流量应根据刀具的形式、直径的大小、加工方法、切削用量等具体条件确定，组合机床的设计使用经验表明，对镗刀、钻头以及铣刀一类刀具，每根刀具冷却液的平均流量约为 (2 6)L/外资料推荐按加工直径选择，每把刀具的冷却液流量。 7 工作循环说明 一 台组合机床，其工作循环常常是比较复杂的，不仅有好几个动力头按不同的循环进行工作，而且这些循环还需其他部件，如移动工作台，回转工作台以及鼓轮等配合动作。各动力部件借助程序控制挡铁，按规定顺序进行工作。工作循环应当尽可能的简单而且控制元件应该少，否则机床的制造成本加大，安全性能也会降低。 本组合机床适合在大批量生产中使用，生产效率大大提高。为了降低成本，应多选用复合刀具，尽量做到一次成形，减少装夹次数。选择合适的电机和动力头，选择恰当的切削用量和切削速度。 6 附件 2： of of of of a he to of to we to we as as we to of a of of s in or in to as in to of at at of it is to So is by of 1) 2) 3) is 7 8 , 9; 4) 5) 6) 2 of ut he of a to do to of of of of of 32 40) mm 4.5 + + of a se to B = 204 ( 7 II 14.5 V = (10 18) m/s = (mm/r, 50 r/IV a 16 (10 18) m/S = ( mm/r; 50 r/se to 7 V on , to to to to to of be to a 14.5 V = (8 10) m/ mm/r , 80 r/d + 8 - + in 0 20, 0 20 ; (o. 3 he to of to of to of as N (N N N is N is to s ; N is is by 2) kW in H is is 5 h = 5 h = is to To of of in II 0 i as N/ 7 + is 5 = N/ o of of , 9 N/ 7 = 5 = N/ 1 / an no in of is 02 .3 112.5 It is to 112 .2 It is to 4 he to of a) b) o a A in is , Y , 1 , Z1 to , Y , 2 , If to of s be a as an on in in a on 2 , 1 , on 1, to 10 , be on of of of be as as in to a go to in of or We of a on to if , Y go no to is of to be if of an to no to on to of to 7/K6 7/a in at , Y of to 2,2 1, is 1 , Y1 a in of is 11 is to Z1 Y2 2 2 5 on , in to of , VI .5 kW be to be or a is of is is up go a to s to of to of a to be in 6 of a to up in to in a a or to in as a to to se do in 12 by in in to 5%s be or % 5%, to on a to so as to to of a a of of 2 6) L/to to a of 7 is ne is to a to if is to is in by is as as to of is to be in s to to of nt 题目： 油机气缸三面粗镗组合机床 设计（左主轴箱设计） 摘 要 为了提高加工效率和质量以及保证 油机气缸体三面相应粗镗孔的尺寸精度及位置精度的要求，需要设计一台满足三面粗镗要求的卧式组合机床，本课题组设计了 油机气缸体三面粗镗机床及左主轴箱。在分析加工工件的特点的基础上，按组合机床的设计方法和步骤，进行了组合机床的总体设计，绘制了被加工零件的工序图、加工示意图、机床联系尺寸图和生产率计算卡，在此基础上，绘制了左主轴箱设计的原始依据图，拟订了主轴箱的传动路线，应用最优化方法布置齿轮。确定传动参数，绘制了主轴箱装配图、箱体坐标检查图、前盖 及后盖的补充加工图，进行了轴、齿轮等零件的强度校核。该机较好地完成了设计要求，大大提高了工作效率。 关键词 ： 柴油机 ； 气缸体；三面粗镗；主轴箱；组合机床 To of of of a to of ., On of of s of of By of of of of of of we of of of 文 献 资 料 文 献 资 料 1 吴何畏 , 王卫兵 . 钻孔组合机床液压传动和电气控制系统的设计 J 2007,(01),58 2 吴何畏 , 王卫兵 . 钻孔组合机床液压传动和电气控制系统的设计 J, 2006,(08),56 3 李玮 , 沈勇 , 董军 , 姚顺忠 . 门刨床电气控制中的应用 J, 2003,(02),85 4 田艳芳 . 钻 孔 组 合 机 床 控 制 中 的 应 用 J. 机床与液压 , 2003,(04),180 5 王成安 , 关长伟 . 梯形图语言在实际工程设计中容易出现的错误分析J. 丹东纺专学报 , 2003,(04) ,176 庞伟 , 葛桂萍 . 组合机床控制中的应用 J 2001,(11) ,737赵红美 , 李静 , 耿亚楠 . 组合机床多轴箱 应用现状 J, 2006,(11),708 付书明，李明 . 柔性组合机床及其生产线的发展探讨 J, 2006,(01),489潘滨，韩松 J1999,(12),310周虹 . 影响数控机床零件加工精度的因素与补偿措施 J, 2005,(02) ,12024. 柔性组合机床及其生产线的发展探讨 付书明 1,李 明 2 (郑州 450007; 郑州 450015) 摘 要 : 论述了柔性生产线的特点及发展趋势 ,介绍了数控组合机床的基本组成及常见的形式 ,指出了使传统的组合机床及其自动线具有柔性的重要意义 . 关键词 : 柔性 ;组合机床 ;生产线 中图分类号 : 文献标识码 : A 今天 ,市场环境发生了巨大的变化 ,消费的需求日趋主体化、个体化和多样化 ,这使得过去主要以成本高低来决定企业竞争力的局面得到了根本转变 ,企业竞争力已由产品品种、新产品上市速度、交货期、质量和成本等多个指标共同决定 多品种变批量生产逐渐成为主流生产模式 0 世纪 90 年代以来 ,汽车、拖拉机行业市场的竞争更趋激烈 ,新产品层出不穷 ,产品市场寿命进一步缩短 ,新的产品层出不穷 ,新产品的开发周期日益缩短 拉机工业对高速化、柔性自动化 技术装备的需求量日益增多 为适应新产品更新换代的步伐 ,使生产线在保持其高生产率的条件下 ,进一步提高其柔性 ,就越来越具有重要意义 . 组合机床及其生产线 ,是专用于大批量机械产品生产的高效自动化技术设备 ,是汽车、拖拉机、内燃机等工业不可替代的主要加工设备 子技术、计算机技术等的发展 ,组合机床的机械结构和控制系统也发生了翻天覆地的变化 研究组合机床及其生产线的技术现状和发展趋势 ,使传统的组合机床及其自动线具有柔性 ,是拖拉机和汽车生产企业为满足市场需求所必须解决的问题 . 1 生产线的 柔性化发展特点 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 使得传统的专用机床和通用机床的界限 ,变得模糊起来 也出现了“组合机床柔性化”的提法和实践 也具有了一定的柔性 如美国 0 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%是可调可变生产线 ,25%是柔性生产系统 (日本在 19881992 年间 ,组合机床的数控化率已达 32%39%内组合机床及自动线的数控化率为 18%62%1国内也开展了数控组合机床的研究 缸体八工位数控组合机床 ,用以加工家用冰箱压缩机缸体 2维数控十字滑台和数控回转台 数控组合机床也是通过数控加工程序来改变加工行程、工作循环、切削参数、加工位置和自动换刀 结合组合机床特点 ,数控组合机床还可自动更换主轴箱 ,以适应变形品种的加工 . 必须指出的是 ,一般意义上的数控组合机床与数控机床 是完全不同的 ,数控机床是在通用机床的基础上发展起来的 ,它不必考虑零部件的通用化问题 ,它的加工工艺十分广泛 ,主要用于零件小批量生产模式中 它是由数控化的通用部件作为零部件而组装成的 ,因而具有传统组合机床通用部件设计、制造标准化的优点 ;它的工艺范围相对较窄 ,主要用于多品种变批量生产当中 数控组合机床是数控机床的一种 ,随着技术的发展 ,数控组合机床与一般意义上的数控机床的差别将逐渐缩小 . 块化 为适应数控组合机床的发展 ,就出现了组成数控机床的 数控加工功能模块 也是组合机床数控化的必要基础 它必将引起组合机床通用件发生根本性变化 按其数控坐标 (轴 )数 ,主要有单坐标、双坐标和三坐标 有单轴和多轴模块 ,也有单轴和多轴复合加工模块 主要有 2种方式 设计数控通用件 控二维 (十字 )滑台、数控回转工作台等 ,都属于这种方式 ;二是根据数控加工的特点 ,研制数 控组合机床所独有的部件 ,如自动更换式多轴主轴箱、数控回转刀库、数控换刀机械手、数控换箱机械手等 . 速化 由于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 ,故机床的高速化研究方兴未艾 ,特别是数控机床的主运动和进给运动已达到了惊人的高速 主轴转速可达 15 000 r60 000 r/作台快进速度高达 90120 m/组合机床的速度也越来越高 德国大众汽车厂在加工铝合金缸盖燃烧室侧面时 ,采用刀 ,铣削速度高达 3 075 m/给速度达 3 600 mm/采用安装有片的新颖镗刀加工灰铸铁时 ,切削速度达 800 m/给速度达 1 500 mm/. 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 意大利 司生产的 00 型加工中心 ,X、 Y、 Z 轴的定位精度均为 复定位精度为 轴定位精度 6 ,重复定位精度 3 也要求提高设备的工序能力系数 ,使加工误差在 内 1. 防护化 全封闭防护是现在机床的一大特点 ,不论是单机还是机床生产线 ,均采用全封闭的外包装 压全部采用空中走线 不但使机床及其生产线外型美观 ,而且也提高了机床及生产线的安全性、可靠性和维修的便利性 . 2 数控组合机床通用部件 众所周知 ,传统的组合机床属刚性的专用机床 ,它主要由一些具有独立功能的通用部件及少许专用部件所构成 ,是典型的模块化机床 或模块 )赋予柔性 ,使其成为柔性通用部件 ,用这些柔性通用部 件就可以构成多种形式的柔性组合机床 研制数控组合机床通用部件是制造柔性化的组合机床及其生产线的基础 . 控动力滑台 一维数控滑台、二维数控十字滑台是数控组合机床的基础部件 采用交流伺服电机或步进电机驱动 该工业塑料导轨板是一种以聚四氟乙烯为主的塑料板材 ,厚度为 4 需要可以选择不同的规格 ),可以进行各种机械加工 ,其粘结工艺也很简单 可以使数控滑台运动轻快 ,振动小、噪声低 ,并能防止低速 爬行 由于这种材料具有较好的耐磨性 ,因此可以延长导轨的寿命 在切削负荷较小的精加工场合 ,也可在动力滑台上用直线滚动导轨代替滑动导轨 ,实现动力滑台的滚动化 (滚动导轨 +滚珠丝杠 )维数控滑台的传动丝杠均采用双螺母滚珠丝杠 ,以消除双向传动间隙 ,提高数控滑台的传动精度 . 控回转工作台 在组合机床中 ,回转式多工位组合机床占有很重要的地位 德国在 19901992 年期间 ,回转式多工位组合机床和自动线的产量约各占组合机床总数的 50%左右 1的许多加工工序分配到多个加工工位上 ,并同时能从多个方向对工件的几个面进行加工 ,此外 ,还可以通过转位夹具 (在回转工作台机床上 )或通过转位、翻转装置 (在自动线上 )实现工件的五面加工或全部加工 ,因而具有很高的自动化程度和生产效率 ,被汽车、拖拉机和压缩机等工业部门广泛采用 目前 ,国内已开发出系列数控回转工作台 ,它可以水平方式安装于主机中间底座的台面上 ,以完成对工件的多面加工 ,也可以垂直方式安装于主机动力滑台上 ,实现自动换刀加工 制系统 ,完成与主机相协调的各种加工的分度回转运动 工作台上可安装板、盘或其它形状较复杂的被加工零部件 ,从而实现等分的和不等分的连续的孔、槽以及曲面的加工 ,且能达到很高的精度 . 控切削头 现国内已经开发出可实现无级调速的各种切削头 ,如数控钻削头、镗削头、铣削头等等 该铣头既可用于组合铣床 ,又可用于数控组合铣床 该铣头有两个显著特点 :一是铣头转速可无级调速 ,这是因为它可采用变频器来实现电机的调速 ;二是它具有铣头轴向进给运动 可完 成对零件的多面加工 不仅为组合铣床添加了新成员 ,也为数控组合机床增添了新的通用部件 . 3 常见的柔性数控组合机床 控转塔组合机床 数控转塔动力头可与数控滑台和其它通用部件组成数控转塔组合机床 有立式、卧式和倾斜式的 ,故可构成多种形式的数控转塔机床 即可对工件进行多工序加工 ,也可在不同的工位加工不同的零件 . 控自动更换多轴箱组合机床 多轴加工是组合机床获得高生产率的主要手段 ,由数控可更换主轴箱所组成的数控组合机床既保证了机床 的高效又兼备了高的柔性 所以 ,从理论上讲 ,可更换的多轴箱的数量是不受限制的 ,从而具有更大的灵活性 控换刀和换箱复合式组合机床 此类柔性组合机床实际是将加工中心和组合机床巧妙地结合在一起 ,既保持了组合机床的高效又兼备了加工中心的高柔性 坐标加工模块 带换刀装置的三坐标加工模块 ,其加工主轴可实现 X、 Y、 Z 三个坐标轴的运动 ,刀具也可自动更换 ,对加工族系零件有较大的灵活性 配以回转工作台或回转夹具也可组成四轴、五轴加工单元 又可以用于组合机床自动线 ,使其成为柔性自动线 4. 4 结 语 柔性组合机床及组合机床柔性生产线是实现刚性的多品种变批量生产方式的主要设备 数控技术、自动化技术等先进制造技术的发展为其生产与发展提供了坚实的技术基础 研制、采用柔性组合机床与组合机 床柔性生产线 ,不仅应当成为技术革新的主要内容 ,而且将成为企业提高竞争力的 参考文献 : 1 李如松 L.(200505)2 李秀敏 J 2003,(4):413 息宣传部 , 辑部 国国际 制造技术展览会的报导 (一 )J 1999,(1):54 潘 滨 ,韩 松 与选定组合机床的柔性 J合机床与自动化加工技术 ,1999,(12):1组合机床多轴箱 应用现状 赵红美 ,李静 ,耿亚楠 (河北农业大学机电工程学院 ,保定 071001) 摘要 : 总结国内外组合机床多轴箱 应用现状 ,并讨论存在的问题 ,指出多轴箱的设计软件系统发展趋势。 关键词 :组合机床 多轴箱 图分类号 :7 文献标识码 :A 文章编号 : 1671 3133(2006)110063 03 0 引言 多轴箱是组合机床的重要组成部件 ,用于布置 (按所要求的坐标位置 )机床工作主轴及其传动零件和相应附加机构 1。多轴箱的设计是组合机床设计过程中至关重要的一环 ,其设计质量的好坏 ,将直接影响组合机床的设计质量。目前 , 域 ,但在多轴箱的设计过程中 ,当 术涉及到方案决策、评价分析、重要参数选择等方面的内容时 ,往往需要人为地进行较多的干预 ,设计师的水平在很大程度上决定了多轴箱的设计水平。如果吸取领域专家在设计实践中积累起来的宝贵经验并将其形成规则用来指导设计师 ,使多轴箱 统向智能型方向发展 ,势必会减少人为干涉 ,从而提高多轴箱的设 计质量及其设计效率。 1 多轴箱 关键技术 多轴箱 统设计的关键在于将 术灵活应用于传动方案的设计和干涉检验。传动方案的确定是整个设计的关键 ,主要有传动比的分配、齿轮模数的选用、传动链的分组以及传动模型的选择、确定齿轮参数。其次是干涉检验过程 ,主要检验齿轮之间、齿轮与轴或轴套之间、齿轮与箱体之间的干涉情况。提高这两部分的智能化程度是多轴箱 统的关键。 2 多轴箱 研究现状 2 1 国外现状 国外组合机床 术的研究开展得较早 ,上世纪 60 年代初 ,一些工业发达国家首先在多轴箱 面开展研究。尤其是进入 80 年代以来 ,随着计算机技术的发展 ,交互式绘图和数据库管理系统等发展和应用 ,使组合机床 术使用范围不断扩大 ,如美国的 机床公司 ,德国赫勒许勒(司 ,英国克劳斯 (司 ,组合机床已经向 成系统发展 ,其中多轴箱模块化设计已趋于成熟。 2 2 国内现状 上世纪 70 年代初 ,大连组合机床研究所已开始这方面的研究工作 。 1978 年 ,组合机床 术列为国家机械工业重点项目 ,从此开始了我国组合机床 前 ,大连机床厂、常州机床总厂、武汉机床集团公司、安阳第二机床厂、保定第二机床厂、济宁机床厂和大连组合机床研究所等 ,在组合机床设计中普遍应用 术。近年来 ,随着 。 术的日益成熟 , 、 多种 术已广泛应用于组合机床设计。其中 ,有关多轴箱计算机辅助设计的研究工作也相应取得了很大成就 ,已经研制出较多有效的软件系统。 1)大连组合机床厂研制的多轴箱 统通过数学模型模拟多轴箱运转情况 ,检验多轴箱的所有几何干涉、转速及转向错误 ,并能自动生成多轴箱的装配表、零件明细表、装配图和零件加工图等 ,软件设计科学、严谨。 2)河南科技大学根据组合机床的设计特点 ,结合先进设计技术 ,在三维设计软件 平台上进行二次开发 ,建立了组合机床 统 ,其中 ,多轴箱的设计包括多轴箱体的设计和传动系统的设计两部分。多轴箱设计模块在多轴箱总体装配模型的设计平台上 ,通过友好的人机交互界面接受用户输入的数据。多轴箱体的设计过程是调用多轴箱体零件并根据参数更新模型 ;主轴箱的传动系统 可以分为六种基本的传动模型 ,主轴箱设计图形库中包括这六种基本传动。 模型的模板 ,传动系统的设计过程是调用基本传动模型 ,并通过不断地组合形成需要的传动总体系统。最后 ,配制成用户需要的多轴箱结构形式 4。此软件采用三维形式表达多轴箱的传动系统 ,便于干涉检验及参数的更改。 3)广西工学院利用三维 件 0 开发针对多轴箱的三维变量化 统。所谓变量化设计是一种基于用户设计层次的设计方法 ,它将图形的尺寸关系和几何关系以变量的形式表示 ,通过对图形变量的赋值 ,以实现图形的生成或修改 ,从而得 到所需的设计图形。按这种方法设计多轴箱 ,不仅大大减少了设计人员的设计、计算和绘图工作量 ,而且设计出的多轴箱三维模型直观、可视性强 ,检查各种干涉方便快捷 ,如发现问题可再次修改变量 ,以满足设计要求。此外 ,还可利用 机构运动模拟功能对装配好的多轴箱进行模拟旋转运动 ,更好地观察多轴箱的运动状态 ,使得设计更趋于合理。 4)黄石高等专科学校以 平台 ,开发组 合机床多轴箱传动总体方案设计 件 ,该软件利用 内嵌言编程实现 次开发 5。在 建立设计菜单 ,该菜单包括设计软件说明、使用方法选择、箱体选择、轴径计算、传动方案设计、干涉检查和输出结果等项。其中 ,关键性的模块是传动方案设计和干涉检查。传动方案设计包括分配传动比、选用齿轮模数、传动链分组、确定齿轮参数等 ;干涉检查模块主要检查指定齿轮与轴或轴套是否发生干涉 ,用户完成传动系统初步方案后 ,由于图中仅画出各齿轮的分度圆 ,有时对齿轮或轴套是否发生干涉用肉眼难以判断 ,调用该模块 ,用鼠标先后点取需检查的齿轮分度圆和轴心 ,便自动显示检查结论 ,若发生干涉 ,允许用户修改参数。此 件通过 友好的人机交互界面得到了多轴箱的设计结果 ,既有利于掌握设计方法 ,又避免繁杂的计算 ,使学习效率大大提高 ,适用于教学。另外 ,燕山大学 ,扬州大学 ,扬州柴油机厂 ,华北电力大学 ,渝州大学等部门也针对多轴箱开发了 计软件 ,辅助完成从组合机床多轴箱设计到绘图的全过程。综观国内外多轴箱的设计软件 ,其优点可归纳为 : 1)多轴箱组成部件的模块化设计已基本实现 ,通过引入 术如 来完成组成构件的参数化、模块化设计 ; 2)各构件干涉校核部分也比较完善 ,尤其是在三维设计软件 平台上开发的多轴箱 统 ,设计过程比较形象直观 ,干涉校核方便快捷 ,易更改。但也均存在一定的缺陷 ,如关于传动路线的确定 ,基本上靠设计者的经验来决策 ,还没有形成一种规则来引导设计者 ,或者是生成一种专家系统来指导设计者 ,整个多轴箱的设计过程基本上是将组成部件进行罗列、堆积 ,最后形成所需要的模型 ,智能化程度比较低。这样多轴箱的设计周期及设计质量均无法保证 ,所以这些设计软件比较适用于小范围修改多轴箱的设计。 3 多轴箱 展趋势 针对组合机床的功能及特点 ,它是大批量机械产品实现高效、高质量和 经济性生产的重要设备。随着市场经济的发展 ,作为组合机床的主要应用对象 ,如汽车、拖拉机、发动机、摩托车及其发动机等行业有了更深刻的变化 ,产品寿命周期不断缩短 ,品种日益增多。加工产品不同 ,组合机床不同 ,多轴箱也不同。这要求工程技术人员要不断地提高产品的开发能力 ,以满足市场要求。因此 ,如何高效、高质量地设计出多轴箱已经成为组合机床厂家的追求目标。就目前研究状况 ,术已经广泛应用于多轴箱设计 ,为设计人员提供了方便、快捷、高效的设计工具 ,但其智能化程度不高。目前 ,硬件、软件、智能化等技术的发展 ,为开发更先进的多 轴箱的设计软件提供了必要的技术基础。从硬件看 ,存取容量、存取速度不断增大 ,数据处理、科学计算的功能不断增强 ,为开发软件提供了更强硬的设备后盾 ;从软件看 , 业软件的家族不断壮大 ,如 、 及一些计算机高级语言诸如 不断更新 ,为机械 件开发提供了有力的工具 ,可以运用这些工具在 业软件
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