箱体钻孔组合机床设计-文献综述

攀枝花学院 科毕业设计（论文） 文献综述 院 （系）： 机 电 工 程 学 院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级 ： 2004 机制 2 班 学生姓名： 刘 艳 瑜 学 号 : 200410627116 2008 年 3 月 25 日 本科生毕业设计（论文）文献综述评价表 毕业设计（论文）题目 箱体钻孔组合机床的设计 综述名称 箱体钻孔 组合机床 设计文献综述 评阅教师姓名 杨 光 春 职称 高级工程师 评 价 项 目 优 良 合格 不合 格 综述结构 01 文献综述结构完整、符合格式规范 综述内容 02 能准确如实地阐述参考文献作者的论点和实验结果 03 文字通顺、精练、可读性和实用性强 04 反映题目所在知识领域内的新动态、新趋势、新水平 、新原理、新技术等 参考文献 05 中、英文参考文献的类型和数量符合规定要求， 格式符合规范 06 围绕所选毕业设计（论文）题目搜集文献 成绩 综合评语： 评阅教师（签字）： 年 月 日 文献综述： 箱体钻孔 组合机床 设计文献综述 1 本课题的研究意义，国内外研究现状，水平和发展趋势 组合机床是以通用部件为基础， 配以按工件特定外形和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。 组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式， 生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率 的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。 组合机床一般用于加工箱体类或 非凡外形的零件。加工时，工件一般不 旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零 件 (如飞轮、汽车后桥半轴等 )的外圆和端面加工。 二十世纪 70 年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测 和刀具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。铣削平面的平面度可达 米 1000 毫米，表面粗糙度可低达 米；镗孔精度可 达6 级，孔距精度可达 米。 专用机床是随着汽车工业的兴起而发展起来的。在专用机床中某些部件因重复使用，逐步发展成为通用部件，因而产生了组合机床。 最早的组合机床是 1911 年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各 机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修， 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商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的 联系尺寸，但对部件结构未作规定。 通用部件按功能可分为动力部 件、支承部件、输送部件、控制部件和辅 助部件五类。动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。主要有动力 箱、切削头和动力滑台。 支承部件是用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。 输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件，主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等。 控制部件是用以控制机床的自动工作循环的部件，有液压站、电气柜和操纵台等。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。 为了使组合机床能在 中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术， 把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。 这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。 在科学技术飞速发展的今天，先进组合机床的生产技术亦日新月异，主要有以下发展趋势： 1 组合机床品种的发展重点 在组合机床这类专用机床中，回转式多工位组合机床和自动线占有很重要的地位。因为这 两类机床可以把工件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、摩托车和压缩机等工业部门所采用。 根据有关统计资料，德国在 1990 1992 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。 应指出，回转式多工位组合机床实际上是一种特殊型式的小型自动线，适合于加工轮廓尺寸 250中小 件。与自动线相比，在加工同一种工件的情况下，回转式多工位组合机床所占作业面积要比自动线约小 2/3。 2 自动线节拍时间进一步缩短 目前，以大批量生产为特征的轿车和轻型载货车，其发动机的年产量通常为 60 万台左右，实现这样大的批量 生产，回转式多工位组合机床和自动线在三班运行的情况下，其节拍时间一般为 20 30 秒，当零件生产批量更大 时，机床的节拍时间还要更短些 (表 1)。在 70 年代，自动线要实现这样短的节拍，往往要采用并列的双工位或设 置双线的办法，即对决定自动线节拍的、工序时间最长的加工工序要通过并联两个相同的加工工位，如果限制性 工序较多时，则通过采用两条相同的自动线来平衡自动线系统的加工节拍。显然，这样就要增加设备投资和作 业面积。 缩短基本时间的主要途径是采用新的 刀具材料和新颖刀具，以通过提高切削速度和进给速度来缩短基本时间 。 缩短辅助时间主要是缩短包括工件输送、加工模块快速引进以及加工模块由快进转换为工进后至刀具切入工件 所花的时间。为缩短这部分空行程时间，普遍采用提高工件 (工件直接输送 )或随行夹具的输送速度和加工模块的快速移动速度。 3 组合机床柔性化进展迅速 十多年来，作为组合机床重要用户的汽车工业，为迎合人们个性化需求，汽车变型品种日益增多，以多 品种展开竞争已成为汽车市场竞争的特点之一，这使组合机床制造业面临着变型多 品种生产的挑战。为适应多品 种生产，传统以加工单一品种的刚性组合机床和自动线必须提高其柔性。在 70 年代，数控系统的可靠性有了很大 的提高，故到 70 年代末和 80 年代初，像 公司相继开发出数控加工模块和柔性自动线(从此数控组合机床和柔性自动线逐年增多。在 1988 年至 1992 年间，日本组合机床和自动线 (包括部分其它形式的专用机床 )产量的数控化率已 达32% 39%，产值 数控比率达 35% 51%；德国组合机床和自动线产量的数控化率为 18% 62%，产值数控化率达 45% 66%(表 2)。这 些数字表明，近十年来，组合机床的数控化发展是十分迅速的。应指出，进入 90 年代以来，汽车市场竞争更趋激 烈，产品市场寿命进一步缩短，新车型的开发周期日益缩短 (目前一般为 35 个月 )，汽车品种不断增多，因而汽车 工业对柔性自动化技术装备的需求量日益增多。如日本丰田汽车公司，在本世纪末的目标是公司下属工厂的柔性 化加工系统的普及率达到 100%。很显然，组合机床及其自动线在保持其高生产效率的条件下，进一步提高其柔性 就愈来愈具有重要意义。 4 加工精度日益提高 特别自 80 年代中期以来，汽车制造业为增强其汽车的竞争力，不断地加严其发动机关键件的制造公差，并通过计算机辅助测量和分析方法，以及通过设备能力检验来提高其产品的质量。目前，在验收组合机床和自动线时，已普遍要求设备的工序能力系数要大于 的甚至要求工序能力系数要大于 便确保稳定的加工精度。应指出，采用 验收设备，这实际上是加严了工件的制造公差，即工件的实际加工公差仅为工件给定公差的 1/3 1/2，这无疑是对组合机床和自动线提出了更高的要求。组合机床制造厂为了满足用户对工件加工精度 的高要求，除了进一步提高主轴部件、镗杆、夹具 (包括镗模 )的精度，采用新的专用刀具，优化切削工艺过程，采用刀具尺寸测量控制系统和控制机床及工件的热变形等一系列措施外，目前，空心工具锥柄 (过程统计质量控制 (应用已成为自动线提高和监控加工精度的新的重要技术手段。 空心工具锥柄是一种采用径向 (锥面 )和轴向 (端面 )双向定位的新颖工具，其优点是具有较高的抗弯刚度、扭转刚度和很高的重复精度。在机床上采用空心锥柄的镗刀，就可使用预调的刀具加工出 密孔 。 基于工序能力的用于监控工件加工 质量的一种方法。目前，在自动线上这种质量保证系统愈来愈多地被用来对整个生产过程中的加工质量进行连续监控。 5 综合自动化程度日益提高 近十年来，为进一步提高工件的加工精度和减少工件在生产过程中的中间储存、搬运以及缩短生产流程时间，将工件加工流程中的一些非切削加工工序(如工序间的清洗、测量、装配和试漏等 )集成到自动线或自动线组成的生产系统中，以实现工件加工、表面处理、测量和装配等工序的综合自动化。 6 自动线可靠性和利用率不断改善和提高 自动线的经济性只有在其进行连续生产的情况下才有可能实现。为提高 自动线加工过程的可靠性、利用率和工件的加工质量，目前在自动线上愈来愈多的采用过程监控，对其各组成设备的功能、加工过程和工件加工质量进行监控，以便快速识别故障、快速进行故障诊断和早期预报加工偏差，使操作人员和维修人员能及时地进行干预，以缩短设备调试周期、减少设备停机时间和避免加工质量偏差。 显然，提高自动线的利用率和工件加工质量是生产控制和监控的主要目的。 从目前自动线生产控制和监控的内容看，生产控制和监控系统基本上是由质量监控系统、自动线运行控制与监控系统和刀具监控系统这几个部分组成的。 近年来，质量监控 已日益成为现代自动线生产监控的重要一环。这主要是由于汽车工业不断提高发动机质量的缘故。各汽车制造厂普遍要求将零件的设计公差带压缩 1/3 1/2 作为工序公差，对机床能力系数提出了很高的要求。为此，自动线制造厂为确保设备具有稳定的加工质量，已日益重视应用 自动线的生产过程进行连续监控，对加工质量偏差的趋向进行早期预报，以便把工件的加工公差始终控制在预定的范围内。 现代自动线的过程控制和监控不仅包含对变得愈来愈复杂的自动线的过程控制和对所有终点开关、电动机保护开关、节拍时间、冷却和润滑液的供给以及液压、气 动功能等进行监控和诊断，而且还包括对刀具耐用度、设备维修间隔和工件计数等进行管理，并通过一些直观的过程图形显示、操作指引、故障报警和诊断指示，使操作人员更便于监控整个自动线的生产过程。 7、 其它技术的应用动向 在工业发达国家的组合机床行业中，下列技术得到了较为广泛的应用。 组合机床设计普及 术 ： 在国外许多公司中，组合机床设计已普遍采用 作站，在设计室几乎很难见到传统的绘图板。 应用于绘图工作外，并在构件的刚度分析 (有限元方法 )、组合机床及自动线设计方案比较和选择，以及方案 报价等方面均已得到广泛应用，从而显著地提高了设计质量和缩短了设计周期。加之国外许多公司在组合机床和自动线组成模块方面的系列化和通用化程度很高 (一般达 90%以上 )，使组合机床和自动线的交货期进一步缩短。 推行并行工程 ： 近十年来，为缩短汽车开发周期、降低制造费用和提高产品质量，世界上许多汽车厂都在积极推行日本丰田汽车公司首创的精益生产方式(旨在从整体优化的观点合理配置和利用企业拥有的生产要素，以达到高速、高效、高质量和低成本地开发制造汽车，促使企业获得更高的综合效益。 2 本课题的基本内容，预计可能遇到的困难，提出解决问题的方法和措施 本课题 基本内容是箱体钻孔组合机床的设计，要研究的主要内容有： 1）设计开始的过程中，我们应该认真分析零件图，了解 箱体 的结构特点和相关的技术要求，对其钻孔的每一个细节，都应仔细的分析，如孔系之间的位置精度、同轴度、平行度，孔的粗糙度等，特别是要注意各孔系自身精度（同轴度、圆度、粗糙度）和它们的相互位置精度（轴线之间的平行度、垂直度以及轴线与平面之间的平行度、垂直度等要求）， 箱体 的个孔的尺寸是整个设计加工的关键，必须弄懂其每个尺寸的意义 。我们采用 件绘制零件图，一方面增加对零件的了解认识，另一方面增加我们对 件的熟悉。 2）箱体钻孔组合机床的设计过程是整个设计的重点内容，在设计过程中，我们必须严格的计算加工时的切削用量、主轴进给量、以及主轴转速，我们还得认真的选择床身、支撑架等的型号，这个阶段内容较多，设计的范围也比较广，为了设计的参数合理，我们必须广泛查阅相关的书籍，达到设计的合理性和实用性。 3）为了工件加工时定位准确和加紧的快速，提高效率和降低工人的劳动强度，提高零件钻孔加工精度和安装找正方便，我们要采用 专用的钻孔夹具。在夹具设计过程中，我们统一采用以底面为主要定位面来进行加工。因为我们未学习过夹具的设计和计算。所以工作量大大的增加了，只有通过在实习过程中对夹具的感性认识和夹具设计参考书以及夹具图册来进行设计和计算。所以，夹具的设计也是整个设计过程的一个难点。 夹具的设计必须要保证夹具的定位准确和机构合理，考虑夹具的定位误差和安装误差。我们将通过对工件与夹具的认真分析，结合一些夹具的具体设计事例，查阅相关的夹具设计资料