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AD 机床 设计

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: 92Q .doc(319800) A1.dwg A1.dwg A0.dwg A0.dwg 桢 档 , Abstract Combine the tool machine is an in general use parts that turn, standardizes with the series for the foundation, going together with with the appropriation tool machine that a little amount appropriation parts constitute.It is feat in in large quantity, mass production to a kind of or several category an or a few work preface of the spare parts carries on process.Combine the tool machine can carry on to the work piece to face much, many principal axises process, is a half generally automatic. This design is a design to combine the machine bed. Its use primarily in the production on-line process the both ends of the automotive cylinder cover. In keeping with the production that large quantity measures. The origin designs the medium adoption liquid to press to spread to move the control, wanting that the handiness completes the action on the structure coordination.Presses the system to provide the motive with the liquid, then reduce the workload, lift high-efficiency, also can reduce the personnel to hurt. Key words: Combination machine bed The cylinder covers The system of hydraulic pressure 4 1飬 6 1.1. 6 1.2 7 1.3 7 2 7 21 7 2.1.1 8 2.1.2 8 2.1.3 8 2.1.4 裺 9 2.2 10 2.3 10 2.3.1 10 2.3.2 10 3 11 3.1 11 3.2 12 3.3 12 3.4 13 4 13 4.1 13 4.2 14 4.3 14 4.4 15 4.5 16 5 17 5.1 17 5.2 17 5.2.1 17 5.2.2 19 5.2.3 19 5.3 23 5.4 27 29 30 31 492Q型气缸盖双端面铣削组合铣床总体设计摘 要组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件组成的专用机床。它适宜于在大批、大量生产中对一种或几种类似零件的一道或几道工序进行加工。组合机床可以对工件进行多面、多主轴加工，一般是半自动的。本设计就是组合铣床的设计。其主要用在生产线上加工汽车的气缸盖的两端面。适合大批量的生产。本设计中采用液压传动控制,在结构上要巧妙完成动作协调。用液压系统来提供动力,进而减少工作量,提高效率,也能减少人员损伤。关键词：组合铣床 气缸盖 液压系统AbstractCombine the tool machine is an in general use parts that turn, standardizes with the series for the foundation, going together with with the appropriation tool machine that a little amount appropriation parts constitute.It is feat in in large quantity, mass production to a kind of or several category an or a few work preface of the spare parts carries on process.Combine the tool machine can carry on to the work piece to face much, many principal axises process, is a half generally automatic.This design is a design to combine the machine bed. Its use primarily in the production on-line process the both ends of the automotive cylinder cover. In keeping with the production that large quantity measures. The origin designs the medium adoption liquid to press to spread to move the control, wanting that the handiness completes the action on the structure coordination.Presses the system to provide the motive with the liquid, then reduce the workload, lift high-efficiency, also can reduce the personnel to hurt.Key words:Combination machine bed The cylinder covers The system of hydraulic pressure 目 录引 言41明确任务书，分析原始资料61.1被加工工件的零件图. 61.2明确任务书71.3分析原始资料72 组合机床方案的制定721 组合机床设计概述72.1.1 组合机床的特点82.1.2 组合机床的分类82.1.3 组合机床发展方向82.1.4 组合机床设计步骤：92.2 确定工艺方案102.3确定机床配置形式及结构方案102.3.1 配置型式的确定102.3.2 结构方案确定103 确定切削用量及选择刀具113.1选择刀具113.2工序余量的确定123.3确定切削用量123.4计算铣削力，切削扭矩，切削功率134 组合铣床总体设计134.1零件工序图134.2加工示意图144.3 动力部件的选择144.4 机床生产率计算154.5机床联系尺寸图的绘制165 液压系统的设计175.1明确系统设计要求175.2分析工况确定主要参数175.2.1负载阻力分析：175.2.2绘制负载图、速度图：195.2.3初步确定液压缸参数：195.3拟订液压系统图235.4计算选择液压元件27结 论29致 谢30参 考 文 献31492Q型气缸盖双端面铣削组合铣床总体设计引 言组合机床(Modular Machine)是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的工序集中的高效专用机床。它适宜于在大批、大量生产中对一种或几种零件的一道或几道工序进行加工。它既具有专用机床的结构简单、生产率和自动化较高的特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的需要。组合机床是随着生产的发展，由万能机床和专用机床发展来的。大家知道，多少年来机械产品加工中广泛采用万能机床。但随着生产的发展，很多企业的产品量越来越多、精度越来越高。如汽车、拖拉机行业的汽缸体、汽缸盖、变速箱、后桥等零件。采用万能机车加工就不能很好地满足要求。因为在某一台机床上总是加工一种工件，使万能机床的很多部件品和机构变化作用不大，工人整天忙于装加工件、起动机器、进刀退刀、停车及卸工件等。不仅工人劳动强度大，而且生产率也不高。不利于保证产品加工精度。这样就发生了矛盾，“任何事物内部矛盾都有这种矛盾性，因此引起了事物的运动和发展。”专用机床的创造，就是为了解决着个矛盾。专用机床是专门用于加工一种工件过工件的一定工序的机床，它可以同时用许多刀具进行切削。机床的辅助动作 部分地实现了自动化，结构也比万能机床简单，生产率也提高了。但专用机床有一个最大的弱点：就是当被加工零件稍有一点变动，它就用不上了，需要另造新的机床，不能适应现代化的机 械工业技术迅速发展、产品经常革新的饿需要，而且这种机床设计制周期长造价高。“矛盾不断出现，有不断解决，就是事物发展的辨证规律。”广大工人和技术人员在总结生产实践经验基础上，提出创造这样的高效率机床：它既具有专用机床效率高结构简单的特点，又有万能机床能够重新调整，以适应新工件加工的特点。为此，将机床上带动刀具对工件产生切削运动的部分以机床身、立柱、工件台等设计制造成通用的独立部件，称为“通用部件”。根据工件加工的需要，用这些通用部件配以专用部件就可以组成机床，这就是组合机床。组合机床是按高度工序集中原则设计的，即在一台机床上可以同时完成许多同一种工序或多种不同工序加工。生产效率高，适合大批量生产。因此从长远利益考虑，设计组合机床很有必要。对生产的发展具有重要意义。设计的是在自动线里加工汽车发动机汽缸盖端面的组合铣床。另附设计该机床的液压系统。1明确任务书，分析原始资料1.1被加工工件的零件图图表 11.2明确任务书设计一台双面组合铣床完成492Q型气缸盖端间工序加工。另附该铣床的专用夹具设计和液压系统设计。图表1为492Q气缸盖零件图，年产量100000台。设计内容：（1） 三图一卡设计。（2） 夹具及液压系统设计。（3） 设计计算说明书一份。1.3分析原始资料（1）如图1所示，该零件为492Q型气缸盖。从结果和形状上看属于箱体类零件。（2）生产批量为100000台，属于大批量生产。（3）材料为：铝合金ZL-104。硬度HB70。（4）图1为零件工序图，本工序需要加工缸盖两端面，精度要求为平面度为0.1毫米，粗糙度为1.0。要求保证尺寸4930.2，190.07。2 组合机床方案的制定21 组合机床设计概述2.1.1 组合机床的特点组合机床是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效专用机床。它能够对一种或几种零件进行多刀，多轴，多面，多工位加工。组合机床与万能机床和专用机床用机床比较具有以下特点： 组合机床上的通用部件和标准部件占全部机床总量的70%-80%,因此设计和制造周期短成本低。由于组合机床采用多刀加工，自动化程度高，生产率比通用机床高，产品质量稳定，劳动强度低。组合机床加工零件时，由于采用专用夹具，刀具，加工质量由工序装备保证，对操作人员的技术水平要求不高。被加工零件更新时，采用其他类型机床，大部分部件将要报废，而组合机床的通用部件和标准零件可重复利用，不必另行设计制造。组合机床易于连成组合机床自动线，适应大批量生产的需要。2.1.2 组合机床的分类I 按通用部件大小分： （1） 大型组合机床 （2） 小型组合机床 II 按配置方式分： （1）单工位组合机床 （2）双工位组合机床 单工位组合机床又分单面、双面、三面、四面。 双工位组合机床又分移动工作台式、回转工作台式、中央立柱式和回转鼓轮式。2.1.3 组合机床发展方向 （1） 扩大工艺范围： 现在组合机床及其自动线一般已不是完成一个工件的某几道工序，而常常是用于完成工件的全部加工工序。除过去完成平面铣削、钻孔、锪孔、攻丝、粗镗孔外，现在已扩大到完成车削、仿形车削、磨削、拉削、精镗以及非切削加工（如检查、自动装配、清洗、试验，以及打印分类等）工序。（2）提高生产率： 目前组合机床及其自动线的生产率不断提高，循环时间一般是12分钟，有的只用1030秒。提高生产率的主要方法是改善机床布局，增加同时工作刀具，减少加工余量，提高切削用量，提高工作可靠性及缩短辅助时间等。为了减少自动线的停车损失，提高自动线的柔性，采用电子计算机进行自动线的管理。 （3）提高加工精度： 现在组合机床及其自动线上纳入很多精加工工序。如进行一级孔的精镗，保证孔加工位置精度在0.2毫米。为了使自动线能稳定地保证加工精度，已广泛采用自测量和刀具自动补偿技术，做到调刀不停车。 （4） 提高自动化程度： 目前组合机床自动线发展十分迅速。越来越多的组合机床用于组成自动线。组合机床本身则是全自动化发展。为此，重点是解决工件加压自动化和装卸自动化。 （5） 提高组合机床及其自动线的可调性： 除早期发展的多品种，成组加工的组合机床及其自动线外，还创造了自动换刀和自动控制切削用量的自动化机床。 （6） 创造超小型组合机床： 为了适应仪器、仪表、工业小箱体的加工需要，创造超小型组合机床。这种机床多由超小型气动或液压动力配置而成，体积小、效率高，并能达到高的加工精度。（7） 发展专能组合机床及其自动线： 随着组合机床技术的发展，过去一直被认为需按具体加工对象专门设计的组合机床，现在已可以以为一些行业范围的工件创制专能的组合机床。2.1.4 组合机床设计步骤：（1） 制定工艺方案：需要深入现场,了解被加工零件的工序的加工特点,精度和技术要求；定位加压情况以及生产率要求等。确定在组合机床上完成的工艺内容及其加工方法。这里要确定加工步数，决定刀具的种类和形式。（2） 机床结构方案的分析和确定： 根据工艺方案确定机床的型式和总体布局。在选择机床配置型式时，既要考察实现工艺方案、保证加工精度、技术要求及生产效率，又要考虑机床操作、维护、修理是否方便，排屑情况是否良好。（3） 组合机床总体设计： 这里要确定机床各部件间的相互关系、选择通用部件和刀具的导向、计算切削用量及机床生产率、绘制机床的总联系尺寸图及加工示意图。2.2 确定工艺方案（1）工艺基面的选择：该零件从构形上看属于箱体类零件，因此选工艺基面为先行工序已加工过的表面即底面及两个12的孔（见工序图），采用一面二销的定位方法，消除工件的六个自由度,使工件获得稳定的固定位置。（2）加工工艺分析：组合机床上通常采用在底座上安装铣削头来加工平面，这种加工方法所能达到的平面加工精度为：不垂直度0.040.1/500-800。平面粗糙度为3.212.8，对基面的不平行度可以保证在0.05毫米以内，到基面的距离尺寸公差可以保证在0.05毫米以内。该零件材料为铝合金ZL-104。硬度HB70，精度要求为平面度为0.1毫米，粗糙度为1.0。要求保证尺寸4930.2，190.1根据以上分析及加工精度要求，决定采用端面铣刀进行高速铣削的方法。保证零件精度要求，而不分粗，精加工工序，不要求两个工位。这样减少了铣刀数量，使机床结构简单，降低成本，更经济。2.3确定机床配置形式及结构方案2.3.1 配置型式的确定该零件为长方体零件，采用卧式机床，椐前面的分析，该零件不分粗精加工工序，用单工位组合机床，采用标准铣削头，从两面对工件进行加工。根据以上分析，机床配置形式采用卧式单工位组合铣床。2.3.2 结构方案确定根据分析之具体有以下两个方案：方案一：加工零件时，工件不动，由铣削头实现进给的铣削方式。方案二：加工时铣削头不做进给运动，进给运动由进给动滑台带动工件实现。分析比较如下： 方案一：机床没有滑台，工件的进给运动是靠侧置两个滑台带动铣削头来实现的，因此要设置两个液压动力滑台，致使液压系统复杂而且也不经济，占地面积大不利于安装，调整。加工精度也不易保证。方案二：只需设置一个动力滑台就可实现进给运动，与方案一比较：加工方法可靠，机床结构较方案一简单，调整，安装比较方便，占地面积小。但由于装料高度的限制，中间有动力滑台及夹具，中间底座可能为非标准，但可作为调整装料高度的调整环。通过以上分析与比较，选方案二：加工时铣削头不做进给运动，进给运动由进给动滑台带动工件实现。其方案草图及机床部件如下：图表 23 确定切削用量及选择刀具3.1选择刀具（1） 确定材料：1.类型：当前使用的刀具材料有四大类：工具钢（包括炭素钢、合金工具钢、高速钢）、硬质合金钢、陶瓷、超硬刀具材料。一般加工使用最多的是高速钢与硬质合金钢。2.分析比较：工具钢耐热性差，但抗弯强度高，价格便宜，焊接与刃磨性能好。故广泛用于中、低速切削的形成刀具，不宜高速切削。硬质合金钢耐热好、切削效率高，但刀片强度、韧性不及工具钢，焊接刃磨工艺性也比工具钢差。故多用于制作车刀、铣刀及各种高效切削刀具。常用的硬质合金牌号中含有大量Wc、Tic，因此硬度、耐磨性、耐热性均高于刀具钢。常温硬度达8994HRA，耐热性达800C1000C，切削速度可达220m/min左右。因本次要求刀具在高速下切削、需要良好的耐热性、耐磨性以及高硬度。通过以上分析与比较：刀具材料选择硬质合金钢。它可以用比高速刚铣刀高很多倍的切削速度进行切削，且保持良好的切削性能。（2）刀具结构：根据零件加工精度为使工作可靠，结构简单，刃磨容易，成本低。故选用标准端铣刀，铣刀直径根据生产经验，参考文献铣工工艺学P45。铣刀直径D=1.6de（de：铣刀宽度）。考虑加工余量。取de=85，故：D=1.685=136。根据铣刀GB1129-85，选用标准镶齿套式面铣刀，参数为：铣刀直径 - D=160铣刀宽度 - B=45铣刀齿数 - Z=16前角 - =45 法后角 - n=123.2工序余量的确定加工表面平面度为0.1。生产批量为大批生产。参考文献金属机械加工工艺手册第一卷P3-72有色金属及其合金类型零件的机械加工余量表3-2-6，取加工余量为3。3.3确定切削用量采用查表法，参考文献机械工程手册P2-106表2-4-9组合机床用硬质合金端铣刀铣削用量：铣削深度：a=25 生产批量为大批生产，要求生产率高，故取a=3 等于加工余量。铣削速度：V=300700m/min 为避免温升过高，取下限V=350 m/min。没齿进给量： f=0.10.4/z 根据被加工零件表面精度要求，取：。f=0.1/z。故：主轴转速n=1000 V/D=1000350/3.14160=696.6r/min进给速度：V=f.z.n=0.116696.6=1114.5r/min3.4计算铣削力，切削扭矩，切削功率（1）铣削力Fz: 参考机械工程手册P9-109表9.4-10公式Fz铝=Fz钢Fz=82.59.81 - 铣削宽度 =8.5mm- 每齿进给量 =0.1mm/z- 铣削深度 =3mmz - 齿数 z=16n - 主轴转速 n=696.6r/min D- 铣刀直径 D=160 mm故：Fz=（2）铣削扭矩M：（3）铣削功率N： 4 组合铣床总体设计4.1零件工序图根据选择的工艺方案，在零件图的基础上突出本工序机床加工内容，图上应表示出：（1）被加工零件形状及轮廓尺寸与机床设计有关部位的结构形状及尺寸。（2）加工用定位基准，夹压部位及夹压方向。（3）本道工序加工部位尺寸，精度，表面粗糙度形状位置精度及技术要求。（4）被加工零件编号，名称，材料，硬度，重量等。该零件选用底面和两个孔为定位基准在顶面夹紧。加工两端，要求保证被加工面表面粗糙度10，及尺寸4930.2，190.1，见工序图ZX1-C1-0001。4.2加工示意图（1）切削用量的选择：根据前述已确定数字为：=3 mm V=350m/min =0.1mm/z（2）刀具选择：根据前述已确定，采用标准的硬质合金镶齿套式面铣刀。标准号：D=160 mm （GB1129-85）（3）动力滑台工作循环及工作行程的确定：为避免夹具尺寸过于庞大，设计时刀具与工件距离要求尽量少些。为此采用动力滑台直接工进，快退的工作循环。切入长度考虑到液压系统稳定取为30毫米，切出长度采用类比法取为5毫米，根据铣直径及加工部分长度144毫米，确定工作进给行程：4.3 动力部件的选择（1）电动机功率的确定：根据前述计算，切削功率参考组合机床设计P136取进给功率取传动效率=0.90故： （2）选择电动机：参考机械设计课程设计手册P155表12-1选择电机为：Y100L2-4 P=3KW4.4 机床生产率计算（1）自动线节拍计算： 参考组合机床设计P165 T- 年时制 取T=4600小时（两班制） Q- 年产量 已知Q=100000台 n- 生产工件数 n=1 (单工位) P- 备品率（工件年产量的20%）取P=20% P- 废品率（取工件年产量的210%） P=5%- 负荷率（6080%） 取=70% 故：分/件 （2）理想生产率Q： 参考组合机床设计P138 （件/小时） L- 工件进给行程 L=339m - 进给速度 =1114.5mm/min 故：=0.3分钟 参考组合机床设计P801 取： 故： =4.710米/分 取 =5米/分 故： =0.06分钟 0.06+0.15+0.15+0.8=1.16分钟 =0.3+1.16=1.46分钟 =41.0件/小时（3）实际生产率： =21.7件/小时 （4）负荷率： =0.534.5机床联系尺寸图的绘制1）确定机床装料高度：该机床在自动线上统一规定高度为900毫米2）确定夹具轮廓尺寸： a. 底座高度考虑到工件的装料高度为了便于布置定位元件，取夹具底座高度为240毫米。 b.底座长度根据加工长度及工作行程，粗取夹具宽度方向尺寸为（4550毫米）取夹具底座长度为700毫米。c.夹具宽度 根据工件长度及工件行程，取夹具宽度为600毫米。据此初步选滑台HY80A（组合机床设计P18）。5 液压系统的设计5.1明确系统设计要求该组合机床要求完成如下动作循环：定位夹紧工进松开，拔销死挡铁停留快退停止。用两个铣刀铣削工件两端面，液压滑台HY80A快退速度为5米/分。工作和快退行程长度都为339毫米，动力滑台采用于导轨，摩擦系数取：。5.2分析工况确定主要参数铣削工进部分：5.2.1负载阻力分析： （1）切削阻力：根据前面计算得，故：。（2）摩擦阻力：估算各部件重滑台重：夹具体：（取实体的1/8）夹具盖：（取实体的1/8）立柱：压板：夹紧力：工件重：故： 切削垂直分力，根据前面计算为229（N）所以： = 惯性阻力 所以: ： 根据上述计算可得出在各动作阶段负荷如下：工况计算公式液压缸负载F（N）液压缸推力F/m启动1696.41885加速1163.01292.0工进13751528快退802.4892备注：取液压缸机械效率图表 35.2.2绘制负载图、速度图： 根据工况负载绘制副负载图（FL） 根据工进速度=1114.5mm/min。快退速度V=5000mm/min，工进与快退行程339mm,绘制速度图。（VL） 图表 45.2.3初步确定液压缸参数： 1）工作压力 参考液压传动P178表11-2，取工作力 ：P1= 2）计算液压缸尺寸初步选单杆式液压缸，设无杆腔面积为，有腔杆面积为，使=2。即活塞直径d与缸筒直径D成d=0.707D的关系。为防止铣削后工件突然前冲，取背压。快退时背压也取为 则液压缸上的平衡方程为： 故：可求出液压缸大腔面积A1为： 故： 得液压缸内径D为： 按JB2183-77圆整成标准值得：D=6cm液压缸活塞直径d=0.707D=0.70715.6=3.96 cm按JB2183-77圆整成标准值得：d=4cm由此得液压缸实际有效工作面积为：无杆腔：有杆腔：液压缸工作循环中各阶段压力流量和功率实用值： 流量和功率实用值工况负载液压缸计算公式回油腔压力）（pa）输入流量QL/min进油腔压力帕（pa）输入功率Pkw快进启动188514.9加速114815.3工进1294快 退启动188512加速1148516.3恒速8925.0214.70.12*启动瞬间活塞尚未移动，图表5剧上表可绘制液压缸的工况图： 图表 6定位夹紧：组合机床液压系统，定位，夹紧按顺序进行，在一个并联回路里，故可根据负载大的选择油缸。负载分析：定位负载很小，估算销重为2kg。定位缸只起抬销作用。夹紧油缸负载根据夹紧力得：F=1090.3N初步确定液压缸参数：因为负载小于5000牛顿，根据参考液压传动P178表11-2取工作压力。选用单杆式液压缸，使，从而d=0.707D（快进、退速度相同）故： 液压缸大腔面积故得液压缸内径D=按JB2183-77圆整为标准 D=2.5cm 由此液压缸有效工作面积为：无杆腔： 有杆腔： 3）确定液压缸：根据参考组合机床设计P275表3-16选取标准油缸：夹紧油缸 T5034-型 后法兰式定位油缸 T5024-型 地脚式5.3拟订液压系统图铣削工进部分：1选择液压回路：（1）调速回路 由液压缸工况图P-L曲线知这台机床液压系统的功率小，滑台运动速度低，铣削加工。切削力不断变化为减小液压系统的冲击震动，采用进口节流调速回路，为防止工进完毕工作部件突然前冲在回油路上设置背压阀，油源采用变量泵使其按负载压力变化自动调节流量合理利用功率，减少发热。 （2）快速运动回路及换向回路 由于滑台速度低变量泵调速范围即可满足，为使换向平稳，采用三位五通电液阀换向。 （3）压力控制回路及行程终点控制方式 调压问题采用了限压式变量泵已解决。行程终点控制采用了定位精度较高的压力控制 （滑台碰上死挡铁后系统压力升高。压力继电器发出信号）。2绘制系统图：为防止空气进入油路及避免电机停电时反转设置了单向阀，如图： 图表 7定位、夹紧部分：选择回路：本系统采用了电磁换向控制系统顺序动作迅速，由二位二通电磁阀控制。保证工作迅速可靠。油源也采用变量泵供油，在定位夹紧过程，压力较低，要求流量大，当定位、夹紧后需要压力较高。流量较小，排油量随压力变化的限压式变量泵正好满足这种要求。同时可减少功率损失，降低温升。夹紧后，系统压力升高，达到压力继电器调定值后，压力继电器发出信号，开始工进。绘制系统图：图表 8系统图生成：工进后如图压力继电器8出现故障。没有发出信号，系统压力将继续升高，为避免夹伤工件，在油路20上家一个减压阀，为防止铣削压力低于夹紧油路。在减压阀前加有单向阀11。 图表 9 图表 10根据液压泵工作力通过各阀的实际流量选用各阀规格如下：序号元件名称通过的实际流量选用规格1滤油网15WU-401802限压式叶片变量泵YBN-20M-JB3二位二通电磁阀1522D-25B 25634背压阀1.97B-10B 10635电液换向阀14D35Y-63OB6调速阀3.15Q-10B7背压阀9.04B-10B 10 638压力继电器DP-109单向阀5.02I-10 106310减压阀0.57JF-L10G11单向阀0.57I-10 106312二位五通电磁阀0.8325D-10 106313二位二通电磁阀0.5922D-10B 106314单向阀0.57I-10 106315压力继电器DF-L8B图表 115.4计算选择液压元件1）工作压力确定：在整个工作循环中系统的最大压力为，考虑回路上的压力损失为。故：在工件进给行程上最大压力为 。在定位、夹紧中的最大压力为，即：故：液压泵的最大工作压力2）流量计算： 快退时最大流量（参照工况图）夹紧时最大流量 定位时最大流量 故： 液压泵最大流量为5.02L/min。 根据最大工作压力增加25%为及最大流量 参考液压传动设计手册P183表3-34选用YBN-20M-JB3）确定电机功率：由工况图知最大功率为0.12KW。压力时流量为5.02L/min,考虑背压，输出压力P=，流量15L/min。取泵的效率，则：参考机械设计课程设计手册P155表12-1选择电机为YB02-4。结 论论文设计的主要内容是对492Q汽缸盖双端面铣削组合铣床总体设计。在设计过程中，充分发挥了自己的主观能动性和动手实际能力, 使我们对所学知识有了一个系统的认识和全面的了解，同时也给了我们把所学的知识应用于实际的一个很好的实践机会。在设计的过程中，积极查阅许多的相关技术、手册、标准、图表等资料；按照开题报告的时间安排分步完成了加工零件的分析、机床结构方案的确定、组合机床总体设计、液压系统设计。通过这次毕业设计，让我对所学的知识有了一个更加全面的理解和认识，从中也锻炼自己分析问题、解决问题的能力以及熟悉应用有关手册、标准、图表等技术资料能力，进一步巩固了自己识图、制图、运算和编写能力。为今后的工作学习打下了一个良好的基础。通过毕业设计，一方面，使我们大学生对所学的知识结构进行重新整合，将所学知识与实际问题相结合；同时也掌握了一定的设计方法体系和手段，积累一定的实践经验，培养分析问题和解决问题的能力，从而全面掌握进行科技创新所必需的知识和技能；另一方面，毕业设计也为我们大学生施展才华和个人发挥提供了一个良好的平台。让我门充分发挥自己的实践动手能力，在我们所从事的专业领域和具体的设计题目中进行有关创新设计，提出新的技术方案以及解决实际问题的新工艺和新方法。 通过这次毕业设计,使我们认识到理论与实践相结合的必要性,同时也让我们对以后从事的工作更加充满信心，以一个更加乐观积极的态度来面对我们的工作和未来的挑战。致 谢在这次毕业设计中，除了自身的努力之外，更是离不开老师的悉心指导，才能按时按量的完成本次设计，在此特向我的导师孙未老师表示衷心的感谢！在毕业设计、论文的撰写过程中，一直得到孙未老师的细心帮助和耐心教导，老师提供了大量的理论资料和实践机会，不仅为论文的完成打下了坚实的基础，也为我们个人能力的培养和提高得到了很好的锻炼。同时也得到了孙未老师和同学对论文的建议和帮助，在此表示衷心的感谢。同时，我们通过去成都刃具模具厂，东风汽车股份有限公司和本校金工基地的参观学习和实践也对我们的毕业论文的撰写提供了很大的帮助，在此对他们表示崇高的谢意！在设计过程中，引用了有关教科书、资料、手册、文献、文章的内容，同时也在此向所有参考文献中的作者致意崇高的谢意！由于我们的水平和时间有限，加之我们缺乏实践经验,掌握知识的广度和深度都不够,使设计有许多不尽人意的地方。希望各位指导老师提出宝贵的意见和批评。 参 考 文 献1 大连组合机床研究所编. 组合机床设计（机械部分）.北京：机械工业出版社. 19752 大连组合机床研究所编. 组合机床设计（液压部分）. 北京：机械工业出版社. 19753 大连组合机床研究所编. 组合机床设计参考图册. 北京：机械工业出版社. 19754 吉林工学院等编. 组合机床设计.上海：上海科技出版社.20005 机械工程手册遍委会遍. 机械工程手册. 北京：机械工业出版社.19976 孟少农主编. 机械加工工艺手册. 北京：机械工业出版社.19917 郑修车，冯冠大主编. 机械制造工艺学. 北京：机械工业出版社.19928 顾崇衔主编. 机械制造工艺学. 西安：陕西科技出版社.19899 李云主编. 机械制造工艺及设备设计指导手册.北京：机械工业出版社.199710 薛彦成主编.公差配合与技术测量. 北京：机械工业出版社.198711 戴曙主编. 金属切削机床. 北京：机械工业出版社.199312 陆剑中，孙家宁主编. 金属切削原理与刀具（第三版）. 北京：机械工业出版社.200113 章宏甲主编. 液压传动. 北京：机械工业出版社.200014 上海煤矿机械研究所遍. 液压传动设计手册. 上海：上海人民出版社.197615 煤炭工业部编 . 液压传动设计手册. 上海：上海科技出版社.1980 16 南京工学院章宏甲编. 金属切削机床液压传动. 江苏：江苏科技出版社.199917 王光斗主编. 机床夹具设计手册. 上海：上海科技出版社.200018 龚定安，蔡建国主编. 机床夹具设计原理（第二版）.西安：陕西科技出版社.198919 李庆寿主编. 机床夹具设计. 北京：机械工业出版社.198420 吴宗泽主遍. 机械设计课程设计手册. 北京：机械工业出版社.199921 机械设计手册编委会编. 机械设计手册（新版）第2卷. 北京：机械工业出版社.2000122 机械设计手册编委会编. 机械设计手册（新版）第3卷. 北京：机械工业出版社.2000123 机械设计手册编委会编. 机械设计手册（新版）第3卷. 北京：机械工业出版社.20001 第 33 页外文资料翻译机床数控改造一、数控系统发展简史及趋势1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。1.1、数控（NC）阶段（19521970年）早期计算机的运算速度低，对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路搭成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控（HARD-WIRED NC），简称为数控（NC）。随着元器件的发展，这个阶段历经了三代，即1952年的第一代-电子管；1959年的第二代-晶体管；1965年的第三代-小规模集成电路。1.2、计算机数控（CNC）阶段（1970年现在）到1970年，通用小型计算机业已出现并成批生产。于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控（CNC）阶段（把计算机前面应有的通用两个字省略了）。到1971年，美国INTEL公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件-运算器和控制器，采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器（MICROPROCESSOR），又可称为中央处理单元（简称CPU）。到1974年微处理器被应用于数控系统。这是因为小型计算机功能太强，控制一台机床能力有富裕（故当时曾用于控制多台机床，称之为群控），不如采用微处理器经济合理。而且当时的小型机可靠性也不理想。早期的微处理器速度和功能虽还不够高，但可以通过多处理器结构来解决。由于微处理器是通用计算机的核心部件，故仍称为计算机数控。到了1990年，PC机（个人计算机，国内习惯称微机）的性能已发展到很高的阶段，可以满足作为数控系统核心部件的要求。数控系统从此进入了基于PC的阶段。总之，计算机数控阶段也经历了三代。即1970年的第四代-小型计算机；1974年的第五代-微处理器和1990年的第六代-基于PC（国外称为PC-BASED）。还要指出的是，虽然国外早已改称为计算机数控（即CNC）了，而我国仍习惯称数控（NC）。所以我们日常讲的数控，实质上已是指计算机数控了。1.3、数控未来发展的趋势1.3.1继续向开放式、基于PC的第六代方向发展基于PC所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控的任务。PC机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。远程通讯，远程诊断和维修将更加普遍。1.3.2向高速化和高精度化发展这是适应机床向高速和高精度方向发展的需要。1.3.3向智能化方向发展随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度将不断提高。（1）应用自适应控制技术数控系统能检测过程中一些重要信息，并自动调整系统的有关参数，达到改进系统运行状态的目的。（2）引入专家系统指导加工将熟练工人和专家的经验，加工的一般规律和特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。（3）引入故障诊断专家系统（4）智能化数字伺服驱动装置可以通过自动识别负载，而自动调整参数，使驱动系统获得最佳的运行。二、机床数控化改造的必要性2.1、微观看改造的必要性从微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。2.1.1 可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。2.1.2 可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高37倍。由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序，就可实现另一工件加工的自动化，从而使单件和小批生产得以自动化，故被称为实现了柔性自动化。2.1.3 加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要修配。2.1.4 可实现多工序的集中，减少零件 在机床间的频繁搬运。2.1.5 拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。2.1.6 由以上五条派生的好处。如：降低了工人的劳动强度，节省了劳动力（一个人可以看管多台机床），减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。以上这些优越性是前人想象不到的，是一个极为重大的突破。此外，机床数控化还是推行FMC（柔性制造单元）、FMS（柔性制造系统）以及CIMS（计算机集成制造系统）等企业信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。2.2、宏观看改造的必要性从宏观上看，工业发达国家的军、民机械工业，在70年代末、80年代初已开始大规模应用数控机床。其本质是，采用信息技术对传统产业（包括军、民机械工业）进行技术改造。除在制造过程中采用数控机床、FMC、FMS外，还包括在产品开发中推行CAD、CAE、CAM、虚拟制造以及在生产管理中推行MIS（管理信息系统）、CIMS等等。以及在其生产的产品中增加信息技术，包括人工智能等的含量。由于采用信息技术对国外军、民机械工业进行深入改造（称之为信息化），最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后20年。如我国机床拥有量中，数控机床的比重（数控化率）到1995年只有1.9，而日本在1994年已达20.8，因此每年都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。三、机床与生产线数控化改造的市场3.1、机床数控化改造的市场我国目前机床总量380余万台，而其中数控机床总数只有11.34万台，即我国机床数控化率不到3。近10年来，我国数控机床年产量约为0.60.8万台，年产值约为18亿元。机床的年产量数控化率为6。我国机床役龄10年以上的占60以上；10年以下的机床中，自动/半自动机床不到20，FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数（美国和日本自动和半自动机床占60以上）。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种装备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。3.2、进口设备和生产线的数控化改造市场我国自改革开放以来，很多企业从国外引进技术、设备和生产线进行技术改造。据不完全统计，从19791988年10年间，全国引进技术改造项目就有18446项，大约165.8亿美元。这些项目中，大部分项目为我国的经济建设发挥了应有的作用。但是有的引进项目由于种种原因，设备或生产线不能正常运转，甚至瘫痪，使企业的效益受到影响，严重的使企业陷入困境。一些设备、生产线从国外引进以后，有的消化吸收不好，备件不全，维护不当，结果运转不良；有的引进时只注意引进设备、仪器、生产线，忽视软件、工艺、管理等，造成项目不完整，设备潜力不能发挥；有的甚至不能启动运行，没有发挥应有的作用；有的生产线的产品销路很好，但是因为设备故障不能达产达标；有的因为能耗高、产品合格率低而造成亏损；有的已引进较长时间，需要进行技术更新。种种原因使有的设备不仅没有创造财富，反而消耗着财富。这些不能使用的设备、生产线是个包袱，也是一批很大的存量资产，修好了就是财富。只要找出主要的技术难点，解决关键技术问题，就可以最小的投资盘活最大的存量资产，争取到最大的经济效益和社会效益。这也是一个极大的改造市场。四、数控化改造的内容及优缺4.1、国外改造业的兴起在美国、日本和德国等发达国家，它们的机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个永恒的课题。我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。在美国、日本、德国，用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。在美国，机床改造业称为机床再生（Remanufacturing）业。从事再生业的著名公司有：Bertsche工程公司、ayton机床公司、Devlieg-Bullavd（得宝）服务集团、US设备公司等。美国得宝公司已在中国开办公司。在日本，机床改造业称为机床改装（Retrofitting）业。从事改装业的著名公司有：大隈工程集团、岗三机械公司、千代田工机公司、野崎工程公司、滨田工程公司、山本工程公司等。4.2、数控化改造的内容机床与生产线的数控化改造主要内容有以下几点：其一是恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复；其二是NC化，在普通机床上加数显装置，或加数控系统，改造成NC机床、CNC机床；其三是翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新；其四是技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地提高水平和档次的更新改造。4.3、数控化改造的优缺4.3.1减少投资额、交货期短同购置新机床相比，一般可以节省6080的费用，改造费用低。特别是大型、特殊机床尤其明显。一般大型机床改造，只花新机床购置费用的1/3，交货期短。但有些特殊情况，如高速主轴、托盘自动交换装置的制作与安装过于费工、费钱，往往改造成本提高23倍，与购置新机床相比，只能节省投资50左右。4.3.2机械性能稳定可靠，结构受限所利用的床身、立柱等基础件都是重而坚固的铸造构件，而不是那种焊接构件，改造后的机床性能高、质量好，可以作为新设备继续使用多年。但是受到原来机械结构的限制，不宜做突破性的改造。4.3.3熟悉了解设备、便于操作维修购买新设备时，不了解新设备是否能满足其加工要求。改造则不然，可以精确地计算出机床的加工能力；另外，由于多年使用，操作者对机床的特性早已了解，在操作使用和维修方面培训时间短，见效快。改造的机床一安装好，就可以实现全负荷运转。4.3.4可充分利用现有的条件可以充分利用现有地基，不必像购入新设备时那样需重新构筑地基。4.3.5可以采用最新的控制技术可根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和效率，提高设备质量和档次，将旧机床改成当今水平的机床。五、数控系统的选择数控系统主要有三种类型，改造时，应根据具体情况进行选择。5.1、步进电机拖动的开环系统该系统的伺服驱动装置主要是步进电机、功率步进电机、电液脉冲马达等。由数控系统送出的进给指令脉冲，经驱动电路控制和功率放大后，使步进电机转动，通过齿轮副与滚珠丝杠副驱动执行部件。只要控制指令脉冲的数量、频率以及通电顺序，便可控制执行部件运动的位移量、速度和运动方向。这种系统不需要将所测得的实际位置和速度反馈到输入端，故称之为开环系统，该系统的位移精度主要决定于步进电机的角位移精度，齿轮丝杠等传动元件的节距精度，所以系统的位移精度较低。该系统结构简单，调试维修方便，工作可靠，成本低，易改装成功。5.2、异步电动机或直流电机拖动，光栅测量反馈的闭环数控系统该系统与开环系统的区别是：由光栅、感应同步器等位置检测装置测得的实际位置反馈信号，随时与给定值进行比较，将两者的差值放大和变换，驱动执行机构，以给定的速度向着消除偏差的方向运动，直到给定位置与反馈的实际位置的差值等于零为止。闭环进给系统在结构上比开环进给系统复杂，成本也高，对环境室温要求严。设计和调试都比开环系统难。但是可以获得比开环进给系统更高的精度，更快的速度，驱动功率更大的特性指标。可根据产品技术要求，决定是否采用这种系统。5.3、交/直流伺服电机拖动，编码器反馈的半闭环数控系统半闭环系统检测元件安装在中间传动件上，间接测量执行部件的位置。它只能补偿系统环路内部部分元件的误差，因此，它的精度比闭环系统的精度低，但是它的结构与调试都较闭环系统简单。在将角位移检测元件与速度检测元件和伺服电机作成一个整体时则无需考虑位置检测装置的安装问题。当前生产数控系统的公司厂家比较多，国外著名公司的如德国SIEMENS公司、日本FANUC公司；国内公司如中国珠峰公司、北京航天机床数控系统集团公司、华中数控公司和沈阳高档数控国家工程研究中心。选择数控系统时主要是根据数控改造后机床要达到的各种精度、驱动电机的功率和用户的要求。六、数控改造中主要机械部件改装探讨一台新的数控机床，在设计上要达到：有高的静动态刚度；运动副之间的摩擦系数小，传动无间隙；功率大；便于操作和维修。机床数控改造时应尽量达到上述要求。不能认为将数控装置与普通机床连接在一起就达到了数控机床的要求，还应对主要部件进行相应的改造使其达到一定的设计要求，才能获得预期的改造目的。6.1、滑动导轨副对数控车床来说，导轨除应具有普通车床导向精度和工艺性外，还要有良好的耐摩擦、磨损特性，并减少因摩擦阻力而致死区。同时要有足够的刚度，以减少导轨变形对加工精度的影响，要有合理的导轨防护和润滑。6.2、齿轮副一般机床的齿轮主要集中在主轴箱和变速箱中。为了保证传动精度，数控机床上使用的齿轮精度等级都比普通机床高。在结构上要能达到无间隙传动，因而改造时，机床主要齿轮必须满足数控机床的要求，以保证机床加工精度。6.3、滑动丝杠与滚珠丝杠丝杠传动直接关系到传动链精度。丝杠的选用主要取决于加工件的精度要求和拖动扭矩要求。被加工件精度要求不高时可采用滑动丝杠，但应检查原丝杠磨损情况，如螺距误差及螺距累计误差以及相配螺母间隙。一般情况滑动丝杠应不低于6级，螺母间隙过大则更换螺母。采用滑动丝杠相对滚珠丝杠价格较低，但难以满足精度较高的零件加工。滚珠丝杠摩擦损失小，效率高，其传动效率可在90%以上；精度高，寿命长；启动力矩和运动时力矩相接近，可以降低电机启动力矩。因此可满足较高精度零件加工要求。6.4、安全防护效率必须以安全为前提。在机床改造中要根据实际情况采取相应的措施，切不可忽视。滚珠丝杠副是精密元件，工作时要严防灰尘特别是切屑及硬砂粒进入滚道。在纵向丝杠上也可加整体铁板防护罩。大拖板与滑动导轨接触的两端面要密封好，绝对防止硬质颗粒状的异物进入滑动面损伤导轨。七、机床数控改造主要步骤7.1、改造方案的确定改造的可行性分析通过以后，就可以针对某台或某几台机床的现况确定改造方案，一般包括：7.1.1 机械修理与电气改造相结合一般来说，需进行电气改造的机床，都需进行机械修理。要确定修理的要求、范围、内容；也要确定因电气改造而需进行机械结构改造的要求、内容；还要确定电气改造与机械修理、改造之间的交错时间要求。机械性能的完好是电气改造成功的基础。7.1.2 先易后难、先局部后全局原系统的拆除必须对照原图纸，仔细进行，及时在图纸上作出标记，防止遗漏或过拆(局部改造情况下)。在拆的过程中也会发现一些新系统设计中的欠缺之处，应及时补充与修正，拆下的系统及零件应分门别类，妥善保管，以备万一改造不成功或局部失败时恢复使用。还有一定使用价值的，可作其他机床备件用。切忌大手大脚，乱扔乱放。7.2 合理安排新系统位置及布线根据新系统设计图纸，合理进行新系统配置，包括箱体固定、面板安放、线路走向和固定、