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三孔镗削多轴箱设计【3张CAD图纸+毕业论文】

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三孔镗削多轴箱设计

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摘要

多轴箱是组合机床的主要部件之一，按专用要求进行设计，由通用零件组成。其主要作用是，根据被加工零件的加工要求，安排各主轴的位置，并将动力和运动由电机或动力部件传给各工作主轴，使之得到要求的转速和转向。主轴箱按其结构大小，可分为大型主轴箱和小型主轴箱两大类。大型主轴箱又分为通用主轴箱和专用主轴箱两种。

本文主要介绍了齿轮减速箱三个孔的单工位卧式多轴箱的设计过程。它包括组合机床的总体设计，主轴箱设计两大部分。前一部分包括组合机床总体设计，即切削用量的制定及刀具的选择，主轴箱结构绘制，主轴箱设计原始依据图，后一部分为主轴结构形式的选择及动力计算，传动系统的设计与计算，主轴箱坐标计算以及主轴箱总图设计，部分轴的校核。

多轴箱各零件的三维实体造型的建立主要是在UG上完成，UG在航空航天、汽车、通用机械、工业设备、医疗器械以及其它高科技应用领域的机械设计和模具加工自动化的市场上得到了广泛的应用。UG的装配过程是通过装配模块快速将零部件组合成产品，在装配中建立部件之间的链接关系。通过配对条件在部件之间建立约束关系来确定部件在产品中的空间位置，零件的几何体被装配引用。无论如何编辑零件，整个部件装配都保持关联性，则引用的它的装配部件自动更新。

根据模块化设计原理，在功能分析的基础上划分了组合机床多轴箱传统的设计方法与模块化技术相结合，以UG（Unigaphics）为软件开发平台，；利用其强大的三维处理能力和组合机床多轴箱参数化三维造型模板库，实现了计算机模块化设计从而提高了设计效率。并通过plc电气控制系统来完成对组合机床的控制。

关键词：多轴箱 UG三维造型虚拟装配模拟控制模块化 PLC

Abstract

The multi-axle-boxes are one of aggregate machine-tool major components, carry on the design according to the special-purpose request, is composed by the common parts. Its main function is, according to is processed the components the processing request, arranges various main axles the position, and passes to the power and the movement by the electrical machinery or the power part each work main axle, causes it to obtain the request rotational speed and to change. The headstock according to its structure size, may divide into the large-scale headstock and the small headstock two big kinds. The large-scale headstock divides into the general headstock and the special-purpose headstock two kinds.

This article mainly introduced the gear decelerator three hole single location horizontal type multi-axle-box design process. It including the aggregate machine-tool system design, the headstock designs two major parts. Preceding part including aggregate machine-tool system design, namely cutting specifications formulation and cutting tool choice, headstock structure plan, headstock design primitive basis chart, latter part of primarily axis structural style choice and power computation, transmission system design and computation, headstock coordinates computation as well as headstock assembly drawing design, split axle examination.

The multi-axle-box various components three dimensional entity modeling establishment mainly is completes on UG, UG in the aerospace, the automobile, the general machinery, the industrial equipment, the medical instrument as well as other high tech application domain machine design and in the mold processing automation market obtained the widespread application. The UG assembly process is combines fast through the assembly module the spare part the product, establishes between the parts in the assembly the link relations. Establishes the restraint relations through the pair condition between the parts to determine the part in product space position, the components geometric solid is assembled the quotation. Edits the components in any event, entire unit assembling all maintains the relatedness, then quotes its assembly part automatic renewal.

According to the modular design principle, function in based on the analysis of the spindle box of modular machine tool divides the traditional design methods and modular technology, combining with UG (Unigaphics) for software development platform,; Using its powerful 3 d processing power and modular machine tool spindle box of parametric three-dimensional modeling template library, and realizing the computer modular design and improve the design efficiency. And through the PLC control system to complete control of combination machine tools.

Key word: Multi-axle-boxes；UG three dimensional modeling；hypothesized assembly; analog control；modularization; PLC

绪论1

1组合机床的概论-1

2组合机床的发展现状及趋势1

3 组合机床的意义，内容及要求-2

第一章组合机床设计方案-3

1.1组合机床概述-3

1.2工艺规程的编制4

1.3制定工艺方案-5

1.4机床的配置型式及结构方案-6

第二章组合机床总体设计8

2.1确定切削用量及选择刀具8

2.2组合机床总体设计-10

第三章组合机床主轴箱设计-17

3.1多轴箱作用及组成-17

3.2多轴箱的通用零件17

3.3绘制多轴箱设计的原始依据图19

3.4多轴箱结构型式的选择及动力计算-20

3.5传动系统设计与计算-21

3.6多轴箱的坐标计算19

3.7机床安装及使用调整29

第四章 UG三维造型-30

4.1UG简介-30

4.2多轴箱的模块化设计31

4.3多轴箱零件的三维造型设计33

第五章基于UG的多轴箱的虚拟装配44

5.1多轴箱主轴系子装配体-46

5.2多轴箱盖类组件的安装-51

5.3多轴箱的总体装配52

5.4多轴箱总体装配的爆炸图-58

第六章组合机床多轴箱的控制-59

6.1 plc系统简述-59

6.2实例工作过程及程序设计思路61

6.3组合机床的plc控制63

设计总结-69

参考文献70

致谢71

3.1 设计的意义

机床工业是现代工业特别是现代制造业的基础，在国民经济中占有重要的战略地位。机床工业与一个国家的工业竞争力、制造业发展水平紧密相关，本国的机床工业水平越高，工业和制造业竞争力越强。对我国而言，机床工业不仅仅具有重要的经济意义，而且还具有重要的国防战略意义。研究机床工业的特点，有助于我们了解机床工业的特殊规律，从而找到适合我国国情的机床工业发展之路。我国工业竞争力和制造业发展水平不高，一定程度上是与我国机床工业发展水平不高相联系的，加快我国机床工业的发展，提高我国机床工业技术和管理水平，将有利于我国工业和制造业发展。所以对机床的研究设计意义是极其重大的。毕业设计是高等教育体系中非常重要的环节，它可以检验自己对专业知识理解与掌握的程度，也可以提高自己综合运用所学知识的能力，也能在分析问题和解决问题的过程中学到更多新的知识。

3.2 设计内容与要求

本次设计主要包括：

(1)运动设计根据给定的被加工零件，确定机床的切削用量，通过分析比较拟定传动方案和传动系统图，确定传动副的传动比及齿轮的齿数，并计算主轴的实际转速与标准的相对误差。

(2)动力设计根据给定的工件，初算传动轴的直径、齿轮的模数；确定动力箱；计算多轴箱尺寸及设计传动路线。完成装配草图后，要验算传动轴的直径，齿轮模数否在允许范围内,还要验算主轴主件的静刚度。

(3)结构设计进行主运动传动轴系、变速机构、主轴主件、箱体、润滑与密封等的布置和机构设计,即绘制装配图和零件工作图。

(4)编写设计说明书评价机床性能的优劣，主要是根据技术—经济指标来判定的。技术先进合理， “质亦即优价廉”才会受到用户的欢迎，在国内和国际市场上才有竞争力。机床设计的技术—经济指标可以从满足性能要求、经济效益和人机关系等方面进行分析。设计总结

“锲而不舍，金石可镂”三个月的毕业设计结束了，在这个过程中，使我对组合机床有了更深的认识，它一般是采用多轴，多刀，多工序，多面，多工位同时加工。

其中多轴箱是在动力头或者动力滑台上安装一个专门设计的多轴主轴箱，动力部件是通过多轴箱与被加工零件发生关系的，具体的说，主轴箱是使个主轴获得一定的转速的。主轴的位置决定于被加工零件上的孔的具体位置；而通过按照一定速比布置在主轴箱里的传动齿轮将运动有驱动轴传到主轴上，从而使得主轴获得预订的速度。

多轴箱通常安装在动力头上，也可以筋骨在滑台上。由于被加工零件上的孔的位置，大小尺寸和数量的不同，要使多轴箱全部通用化是不可能的。因此，多轴箱作为一个部件来说，不是通用部件，而仅是按照零件加以分类的，以保证铸件的通用化；主轴是按用途分类的，分为钻孔，镗孔和攻丝用的几种；齿轮则按模数M，齿数Z和孔径d分类的等。通过这些办法，使得多轴箱的零件几乎全部通化，从而可以采用这些通用化的零件配置成各种不同结构形式的多轴箱。

多轴箱可分为通用的和专用的两大类。本次设计主要是通用类，主要包括主轴箱的设计，制造和装配，基本上是采用标准的和通用的零件和部件，如齿轮，主轴，传动轴，隔套，轴承，箱体，前盖，后盖和润滑部件等。

随着经济的发展，机械的发展也是是新月异的，模块化得引入给现在的设计带来了一定的便利，通过UG的模块化设计，使设计时更趋于明了，简单。

PLC的引入，可以说是一个里程碑式的发展，人们不再局限于单纯的电脑设计，而渐渐的把控制加入了其中。使得我们的设计更加的系统化、完整化、自由化。

现在的组合机床多配以可编程控制器，数字控制等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，从而灵活适应多种加工的可调可变的组合机床。随着科技的进步，未来的组合机床将会是柔性组合机的天下。

参考文献

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[23].郭琼. PLC技术应用[M] 机械工业出版社 2002

[24].吴兆明. 电气控制与PLC技术[M] 清华大学出版社 2005

[25].陈建明. 电气控制与PLC应用练习与实践[M] 电子工业出版社 2001

内容简介：: 长春理工大学光电信息学院学生毕业设计分院机电工程分院专业机械电子工程班级学生姓名指导教师设计（论文）起止日期教研室主任题目名称（包括主要技术参数）及要求：题目名称：三孔镗削多轴箱设计内容：三孔镗销组合机床多轴箱的设计及装配要求：多轴箱的箱体设计，多轴箱的传动系统设计，多轴箱的三维造型设计，虚拟装配.模拟控制技术参数：被加工零件为柴油机机体. 材料(HT20-40),硬度(158-221) 端盖面上下平衡轴孔(2-51.1H7) 凸轮轴孔(34.1H7) 位置精度（0.10）论文开题报告（设计方案论证）应包括以下几方面的内容：1、本课题研究的意义；2、调研（社会调查）情况总结；3、查阅文献资料情况（列出主要文献清单）；4、拟采取的研究路线；5、进度安排.1.本课题研究的意义：（1）课题来源：由指导教师拟订结合我国机械制造及机电设计市场发展状况，进行设计的课题。（2）课题意义：随着工业脚步的发展，大型工业时代的来临，给了传统机械一次新的复苏，各种机床如雨后春笋般被用于各种自动或半自动化的工业生产中，而多轴箱则是其中比较重要的一部分. 多轴箱就是有多个切削主轴的箱子，一般包括有钻轴，攻丝轴，镗削轴等。在尺寸，工艺参数允许的情况下，可以任意组合。三孔镗销组合机床多轴箱通常采用一根动力轴带动多根主轴的工作方式，由于各传动轴必须在有限的箱体空间内得到适宜的分布位置并避免干扰，且各轴的设计又必须保证其转速转向，强度和刚度，因此多轴箱的设计难度大，周期长，往往成为组合机床设计的瓶颈，所以改变这一局面的措施就是采用计算机辅助模块(UGCAD)进行设计及辅助装配。从而达到方便设计便于生产的目的。.2.调研（社会调查）情况总结：机械制造业在国民经济中占有重要的地位，是国民经济各部门赖以发展的基础，是国民经济的重要支柱，同时也是生产力的重要组成部分。机械制造业的生产能力和制造水平，主要取决于机械制造装备的先进程度。机械制造装备的核心是金属切削机床，显然金属切削机床在国民经济现代化建设中起着不可替代的作用。纵观社会发展的历史，机械制造业从早期降低成本的竞争逐步发展到新产品的竞争。随着我国加入世界贸易组织，我们制造业面临着新的形势：知识技术产品的更新周期越来越短，产品的批量越来越小，产品的性能和质量要求越来越高。然而老旧的手工设计方法，有其本身的局限性，人员浪费巨大，设计时间过长，研究成本高，成品容错性能差，配置灵活受限等缺点。因而先进制造技术将是快速响应市场需要的。金属切削机床中的组合机床如果与UGCAD技术相结合，则可根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床，具有生产效率高，加工精度稳定，研制周期短，便于设计，制造和使用维护，成本低，配置灵活等优点。3.研究路线：收集材料，阅读相关材料编制被加工零件工艺规程设计机床配量形式和结构参数选择刀具及切削用量设计计算,校核主要零件完成多轴箱设计用UG的造型功能模块功能完成各零件的造型用UG完成多轴箱的虚拟装配利用PLC系统实现对组合机床的模拟控制设计说明书.4.参考文献：1.沈阳大学出版社大连铁道学院吉林大学工学院组合机床的设计【M】上海科学技术出版社 19852.谢家瀛组合机床简明手册【M】机械工业出版社 19943.周开勤机械零件手册【M】高等教育出版社 20014.丁国琴组合机床主轴箱的计算机辅助设计【J】机械工程师，2002（6）：45-46.5.李春梅，崔凤奎组合机床模块化设计CAD系统【J】河南科技大学学报：自然科学版 2004,25（5）：9-126.童时中模块化原理设计方法及应用【M】北京中国标准出版社 20007.李明喜王红军机床主轴的模糊可靠性设计【J】洛阳工学院学报 2000,23(1):75-778.袁锋 UG机械设计工程范例教程【M】机械工业出版社 20069.沈洪才 UGCAD工程应用基础【M】清华大学出版社 200110.李志兵 UG机械设计习题精解【M】人民邮电出版社 200111.黄岩 UG三维造型应用实例【M】清华大学出版社 200512朱朝宽基于pro/E的多轴箱参数化设计【J】组合机床与自动化加工技术 2002,（10）：35-3713.戴曙金属切削机床设计【M】上海科学技术出版社198514马龙工作室 UG NX4.0中文版完全自学手册【M】马龙工作室15.Zhenzhixin Fundamentals of Machine Manufacturing Technology【M】Wuhan University of Technology Press16.魏伟 PLC控制技术与应用【M】中国轻工业出版社 200517.白娟娟，郭军 PLC控制技术应用【M】北京理工大学出版社18.谢家瀛组合机床设计简明手册【M】机械工业出版社19.廖常初 PLC基础及应用【M】机械工业出版社20.金铃机床电气控制【M】中国劳动出版社21.朱绍祥可编程序控制器PC原理及应用【M】上海交通大学出版社22.宋世光机床电气自动控制【M】哈尔滨工业大学出版社23.郭琼 PLC技术应用【M】机械工业出版社24.吴兆明电气控制与PLC技术【M】清华大学出版社25.陈建明电气控制与PLC应用练习与实践【M】电子工业出版社5.进度安排：3月20号-4月1日开题报告4月1日-4月10日查阅资料制定方案4月10日-4月20日根据要求收集资料4月20日-5月10日绘制原理图5月10日-6月1日整理论文6月1日后准备答辩长春理工大学光电信息学院毕业设计摘要多轴箱是组合机床的主要部件之一，按专用要求进行设计，由通用零件组成。其主要作用是，根据被加工零件的加工要求，安排各主轴的位置，并将动力和运动由电机或动力部件传给各工作主轴，使之得到要求的转速和转向。主轴箱按其结构大小，可分为大型主轴箱和小型主轴箱两大类。大型主轴箱又分为通用主轴箱和专用主轴箱两种。本文主要介绍了齿轮减速箱三个孔的单工位卧式多轴箱的设计过程。它包括组合机床的总体设计，主轴箱设计两大部分。前一部分包括组合机床总体设计，即切削用量的制定及刀具的选择，主轴箱结构绘制，主轴箱设计原始依据图，后一部分为主轴结构形式的选择及动力计算，传动系统的设计与计算，主轴箱坐标计算以及主轴箱总图设计，部分轴的校核。多轴箱各零件的三维实体造型的建立主要是在UG上完成，UG在航空航天、汽车、通用机械、工业设备、医疗器械以及其它高科技应用领域的机械设计和模具加工自动化的市场上得到了广泛的应用。UG的装配过程是通过装配模块快速将零部件组合成产品，在装配中建立部件之间的链接关系。通过配对条件在部件之间建立约束关系来确定部件在产品中的空间位置，零件的几何体被装配引用。无论如何编辑零件，整个部件装配都保持关联性，则引用的它的装配部件自动更新。根据模块化设计原理，在功能分析的基础上划分了组合机床多轴箱传统的设计方法与模块化技术相结合，以UG（Unigaphics）为软件开发平台，；利用其强大的三维处理能力和组合机床多轴箱参数化三维造型模板库，实现了计算机模块化设计从而提高了设计效率。并通过plc电气控制系统来完成对组合机床的控制。关键词：多轴箱 UG三维造型虚拟装配模拟控制模块化 PLCAbstractThe multi-axle-boxes are one of aggregate machine-tool major components, carry on the design according to the special-purpose request, is composed by the common parts. Its main function is, according to is processed the components the processing request, arranges various main axles the position, and passes to the power and the movement by the electrical machinery or the power part each work main axle, causes it to obtain the request rotational speed and to change. The headstock according to its structure size, may divide into the large-scale headstock and the small headstock two big kinds. The large-scale headstock divides into the general headstock and the special-purpose headstock two kinds. This article mainly introduced the gear decelerator three hole single location horizontal type multi-axle-box design process. It including the aggregate machine-tool system design, the headstock designs two major parts. Preceding part including aggregate machine-tool system design, namely cutting specifications formulation and cutting tool choice, headstock structure plan, headstock design primitive basis chart, latter part of primarily axis structural style choice and power computation, transmission system design and computation, headstock coordinates computation as well as headstock assembly drawing design, split axle examination. The multi-axle-box various components three dimensional entity modeling establishment mainly is completes on UG, UG in the aerospace, the automobile, the general machinery, the industrial equipment, the medical instrument as well as other high tech application domain machine design and in the mold processing automation market obtained the widespread application. The UG assembly process is combines fast through the assembly module the spare part the product, establishes between the parts in the assembly the link relations. Establishes the restraint relations through the pair condition between the parts to determine the part in product space position, the components geometric solid is assembled the quotation. Edits the components in any event, entire unit assembling all maintains the relatedness, then quotes its assembly part automatic renewal. According to the modular design principle, function in based on the analysis of the spindle box of modular machine tool divides the traditional design methods and modular technology, combining with UG (Unigaphics) for software development platform,; Using its powerful 3 d processing power and modular machine tool spindle box of parametric three-dimensional modeling template library, and realizing the computer modular design and improve the design efficiency. And through the PLC control system to complete control of combination machine tools. Key word: Multi-axle-boxes；UG three dimensional modeling；hypothesized assembly; analog control；modularization; PLC目录绪论-11组合机床的概论-12组合机床的发展现状及趋势-13 组合机床的意义，内容及要求-2第一章组合机床设计方案-31.1组合机床概述-31.2工艺规程的编制-41.3制定工艺方案-51.4机床的配置型式及结构方案-6第二章组合机床总体设计-82.1确定切削用量及选择刀具-82.2组合机床总体设计-10第三章组合机床主轴箱设计-173.1多轴箱作用及组成-173.2多轴箱的通用零件-173.3绘制多轴箱设计的原始依据图-193.4多轴箱结构型式的选择及动力计算-203.5传动系统设计与计算-213.6多轴箱的坐标计算-193.7机床安装及使用调整-29第四章 UG三维造型-304.1UG简介-304.2多轴箱的模块化设计-314.3多轴箱零件的三维造型设计-33第五章基于UG的多轴箱的虚拟装配-445.1多轴箱主轴系子装配体-465.2多轴箱盖类组件的安装-515.3多轴箱的总体装配-525.4多轴箱总体装配的爆炸图-58第六章组合机床多轴箱的控制-59 6.1 plc系统简述-59 6.2实例工作过程及程序设计思路-61 6.3组合机床的plc控制-63 设计总结-69参考文献-70致谢-7175长春理工大学光电信息学院毕业设计绪论1组合机床的概论组合机床是以系列化、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。这种机床既有专用机床的结构简单、生产率和自动程度较高的特点，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。组合机床的发展现状与趋势世界上第一台组合机床于 1908 年在美国问世，30 年代后组合机床在世界各国得到迅速发展。至今，它已成为现代制造工程（尤其是箱体零件加工）的关键设备之一。近年来，随着数控技术，电子技术，计算机技术的发展，组合机床的服务对象已经由过去的农用机械，载货汽车向以轿车工业为重点的转移，组合机床行业开展了针对轿车零件关键工艺研究开发的科研攻关，采取引进技术，合作生产和自行开发相结合；组合机床也由过去的刚性组合机床向具有一定柔性，可实现多品种加工方向的变化,同时又应用数控技术发展了三坐标加工单元等数控组合机床,把纯刚性的设备变为可变可调的装备；组合机床的加工精度由半精加工向精加工方向转化,还开发了针对汽车发动机五大件加工的关键工艺设备，使行业在精加工机床的品种上有了较大扩充，为提供成套设备创造了条件；组合机床制造技术由过去的以机加工为主的单机及自动化向综合成套方向转换，加强了相应配套技术与产品的研究开发；组合机床的控制技术由传统的程序控制技术向数控，计算机管理与监控方向发展；组合机床行业企业生产的组合机床的控制技术，已完成了由接触继电器控制向可编程控制的转变，大大的提高了组合机床的可靠性，故障率大为降低；组合机床的开发已经又过去的人工设计转向计算机辅助设计，大力推行 CAD，为提高设计速度，保证设计质量，缩短供货周期创造了有利的条件。现代制造工程从各个角度对组合机床提出了愈来愈高的要求，而组合机床也在不断吸取新技术成果而完善和发展。 (1) 高速化：由于机构各组件分工的专业化，在专业主轴厂的开发下，主轴高速化日益普及。过去只用于汽车工业高速化的机种（每分钟 1.5 万转以上的机种），现在已成为必备的机械产品要件。 (2) 精密化：由于各组件加工的精密化，微米的误差已不是问题。以电脑辅助生产（CAM）系统的发展带动数控控制器的功能越来越多。 (3) 高效能：对机床高速及精密化要求的提高导致了对加工工件制造速度的要求提高。同时，由于产品竞争激烈，产品生命周期缩短，模具的快速加工已成为缩短产品开发时间所必须具备的条件。对制造速度的要求致使加工模具的机床向着高效能专业化机种发展。 (4) 系统化：机床已逐渐发展成为系统化产品。现在可以用一台电脑控制一条生产线的作业，不但可缩短产品的开发时间，还可以提高产品的加工精度和产品质量。 (5) 复合化：产品外观曲线的复杂化致使模具加工技术必须不断升级，机床五轴加工、六轴加工已日益普及，机床加工的复合化已是不可避免的发展趋势。3 机床设计意义、内容、要求3.1 设计的意义机床工业是现代工业特别是现代制造业的基础，在国民经济中占有重要的战略地位。机床工业与一个国家的工业竞争力、制造业发展水平紧密相关，本国的机床工业水平越高，工业和制造业竞争力越强。对我国而言，机床工业不仅仅具有重要的经济意义，而且还具有重要的国防战略意义。研究机床工业的特点，有助于我们了解机床工业的特殊规律，从而找到适合我国国情的机床工业发展之路。我国工业竞争力和制造业发展水平不高，一定程度上是与我国机床工业发展水平不高相联系的，加快我国机床工业的发展，提高我国机床工业技术和管理水平，将有利于我国工业和制造业发展。所以对机床的研究设计意义是极其重大的。毕业设计是高等教育体系中非常重要的环节，它可以检验自己对专业知识理解与掌握的程度，也可以提高自己综合运用所学知识的能力，也能在分析问题和解决问题的过程中学到更多新的知识。 3.2 设计内容与要求本次设计主要包括： (1)运动设计根据给定的被加工零件，确定机床的切削用量，通过分析比较拟定传动方案和传动系统图，确定传动副的传动比及齿轮的齿数，并计算主轴的实际转速与标准的相对误差。 (2)动力设计根据给定的工件，初算传动轴的直径、齿轮的模数；确定动力箱；计算多轴箱尺寸及设计传动路线。完成装配草图后，要验算传动轴的直径，齿轮模数否在允许范围内,还要验算主轴主件的静刚度。 (3)结构设计进行主运动传动轴系、变速机构、主轴主件、箱体、润滑与密封等的布置和机构设计,即绘制装配图和零件工作图。 (4)编写设计说明书评价机床性能的优劣，主要是根据技术经济指标来判定的。技术先进合理， “质亦即优价廉”才会受到用户的欢迎，在国内和国际市场上才有竞争力。机床设计的技术经济指标可以从满足性能要求、经济效益和人机关系等方面进行分析。第一章组合机床设计方案1.1 组合机床概述组合机床是由大量的通用部件和少量的专用部件组成的，工序集中的高效率专用机床。它能够对一种（或几种）零件进行多刀，多轴，多面，多工位加工，在组合机床上可以完成钻孔，扩孔，铰孔，镗孔，攻丝，车削，铣削及滚压等工序，生产率高，加工精度稳定。本设计课题为设计一台单工位卧式组合机床，用于加工S195柴油机机体主轴承盖面上上，下平衡油孔，凸轮孔的粗镗工序，上下平衡油孔均为51.1，凸轮孔为在34.1，三孔深均为26毫米。零件的材料为铸铁HB158-221，各孔的技术要求见零件图，生产纲领为年产5万件，属大批量生产。采用组合机床加工具有几点优势：1.组合机床上的通用部件和标准零件约占全部机床零、部件总量的70%-80%，因此设计和制造的周期短，投资少，经济效果好。2.由于组合机床采用多刀加工，并且自动化程度高，因此通用机床生产效率高，产品质量稳定，劳动强度低3.组合机床的通用部件是经过周密设计和长期生产实践考验的，又有专门厂成批制造，因此结构稳定、工作可靠，使用和维修方便。4.在组合机床上加工零件时，由于采用专用夹具、刀具和导向装置等，加工质量靠工艺装备保证，对操作工人的技术水平要求不高。5.当被加工产品更新时，采用其他类型的专用机床时，其大部分部件要报废。用组合机床时，其通用部件和标准零件可以重复使用，而不必另行设计和制造。6.组合机床易于联成组合机床自动线，以适应大规模的生产需要。通过分析，采用组合机床加工。1.2工艺规程的编制由于驱动轴是连接电机或者减速箱输出轴的运动的轴，其上需要装配多组齿轮，而且两端要与滚动轴承进行过渡配合，因此对轴的表面粗糙度要求比较高；同时轴上的键槽与键是过渡配合，因此驱动轴对该设计是非常重要的，需要进行精加工，以下是驱动轴加工的工艺卡片。工序序号工序名称工步号工序内容工序图设备1锯料按尺寸锯料圆锯检1检查钢尺2划线中心孔线平台划针3钻孔三抓卡盘412345车断面至24mm，车35的外圆车右端C2倒角车205的沟槽车M24的外螺纹5车削 12车58的外圆车C2倒角车床气动卡盘6铣削1铣轴上的三个键槽铣床V型槽顶尖7卸载1.3 制定工艺方案工艺方案的制定的正确与否，将决定机床能否达到“体积小，重量轻，结构简单，使用方便，效率高，质量好”的要求。1 组合机床常用工艺方法能达到的工艺精度及表面粗糙度。被加工零件为铸铁HB158-221，组合机床常用工艺方法能达到的工艺精度为IT7，表面粗糙度Ra1.6mm。2 确定工艺方案的原则及注意的问题（1）大批量生产中粗精分开（2）工序集中与分散（3）制定工艺方案应注意的其它问题：1）镗孔组合机床应注意加工后孔的表面是否允许留下螺旋或直线退刀痕迹。2）钻阶梯孔应先钻大孔，后钻小孔，这样可缩小孔的深度，并使小钻头减小折断的可能性。3）相应结合的两零件，应从结合面钻起，以更好的保证小孔的位置精度，有利于零件的装配。4）端面一般采用铣削加工5）在制定流水线，自动线工艺过程方案时，尽可能将精加工工序放于所有粗加工工序后。3.定位基准选择由于是采用的卧式多轴箱,因此以底面作为定位基准。4 确定夹压要求选择夹压位置应注意的问题：1）保证零件定位后的稳定2）尽量减少和避免夹压后的变形。1.4 机床的配置型式及结构方案被加工零件的材料，硬度，加工部位的形状，工件刚性，定位基准面的特点等在很大程度上机床采取的配置方式。根据被加工零件的结构特点，加工要求，工艺过程方案及生产率等，可大体确定机床的配置形式。不同配置形式的组合机床，加工精度是不同的，对固定式夹具单工位组合机床来说，它所能达到的加工精度最高，但生产率较低，多用于大中型箱体零件。在确定机床配置形式和结构方案时，要注意排屑和操作方便性。方案一：（卧式组合机床）1）以减速箱结合面作为定位基准钻减速箱的孔，机体高度大，刚体不能得到保证，加工精度相对较差。2）以减速箱侧面作为定位基准进行该工序，它遵守“基准统一”原则，保证了加工四面各孔采用同一基准，并且保证了各加工面间的相互位置精度，避免了基准变换所产生的误差，工件刚性且相对更好。方案二：（立式组合机床）以减速箱结合面作为定位基准钻各孔，在钻加工四面各孔时，定位基准不统一，相互位置精度不高。综上所述，需采用单工位卧式组合机床。第二章组合机床总体设计2.1选择刀具及确定切削用量选择刀具结构：本工序的孔没有特殊要求，故选择标准刀具镗刀（硬质合金镗刀头）。1 选择切削用量切削用量选择是否合理，对组合机床的加工精度，生产率，刀具耐用度，机床的布局型式及正常工作均有很大的影响。组合机床多轴箱上所有刀具共用一个进给系统，通常为标准液压滑台。工作时要求所有的刀具每分钟进给量相同，且等于液压滑台每分钟进给量。每分钟进给量应适合所有刀具的平均值。因此同一主轴箱上的刀具主轴可设计成不同的转速，和选择不同的每转进给量于之相适应。为使加工过程顺利进行，并稳定保证加工精度必须合理确定工序间余量。粗镗工序余量（mm）上下平衡轴孔51.1mm 深6.1mm凸轮孔34.1mm 深6.1mm 必须从实际出发，根据加工精度，工件材料，工作条件，技术要求等进行分析，按照既经济又满足加工要求的前提下，合理选择切削用量。一般采用查表法，根据生产经验来获得，就本工序，查 P54表3-7可得：硬度 HB=221-=200镗孔切削用量的选用见书表3-11得上下平衡油孔 51.1mm 深26mm切削速度 =42m/min进给量 =0.52mm/r主轴转速 =261.166r/min进给速度 =0.52261.166=135.8mm凸轮孔 34.1 mm 深26mm切削速度 =35m/min进给量 =0.415mm/r主轴转速 =326.865r/min进给速度 =0.415326.865=135.8mm/min同一主轴箱上的刀具主轴可设计成不同转速和选择不同的每转进给量与其适应，以满足不同直径工件的加工需要，即见书 P53确定切削力，切削功率，切削扭矩由书表6-20得（:主切削力N；：轴向切削力;M：转矩N.mm;P:切削功率KW 结论如表1所示表1M(Nmm)P（kw）51.115073.475652.08383868.610.3434.112807.54839.7325344.37.322.2 组合机床总体设计三图一卡设计，其内容包括：绘制被加工零件的工序图，加工示意图，联系尺寸图，制绘生产效率计算卡。被加工零件为柴油机机体，其材料为铸铁HT20-40，硬度为158-221，加工部位要求：端盖面上，下平衡轴孔（2-51.1H7位置精度为 0.10），凸轮轴孔（ 34.1H7位置精度为 0.10） 2.2.1被加工零件工序图（1）零件工序图的作用：被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示一台组合机床或自动线完成的工序内容，加工部位尺寸，精度，表面粗糙度及技术要求，加工定位基准，夹紧部位，及被加工零件的材料硬度，重量和在本道工序前毛坯或半成品情况的图纸。（2）零件工序图内容：1）被加工零件图的形状和轮廓尺寸，及与本机床设计有关的结构形状及尺寸。2）加工定位基准，夹压部位，夹压方向。3）本道工序加工部位的尺寸，精度，及技术要求，还包括本道工序对前道工序提出的要求。4）必要的文字说明。如被加工零件的编号，名称，材料，硬度，重量和加工部位余量等。（3）工具，导向装置及相关位置及尺寸1）导向选择在组合机床上加工孔，除用刚性主轴方案外，工件的尺寸，位置精度主要取决于夹具导向。由于导向线速度，故采用旋转式导向。见1表3-17 3) 初定主轴类型，尺寸，外伸长度，和选择接杆，浮动卡头。 a) 主轴型式主要取决于进给抗力和主轴-刀具系统结构上的需要。主轴尺寸规格主轴直径d（B=6.2）见书1表3-19（M-轴所传递的扭矩N.mm）结论如表2所示表2加工孔径(mm)扭矩(N.mm)轴径(mm)383868.650325344.350主轴外伸端直径见书 P69表3-27 =mm 外伸端长度L P70 表3-22 L=135 （短主轴） b) 组合机床主轴与刀具之间采用大浮动量卡头。选用T6112卡头 L=215mm 见书2P168 c) 主轴箱端面到工件端面的距离L=465mm d) 确定动力部件的工作循环及工作行程工作进给长度L1等于加工部位长度与刀具的切入长度和切出长度之和：工作进给长度取 =10 =8 由表得mm 快速退回长度等于快速引进长度与工作进给长度之和。快速引进长度取100mm，工作进给长度可取78mm。动力部件总行程长度：动力部件总行程除了应保证要求的工作循环行程（快速引进+工作进给=快速退回）外，还要考虑装卸调整刀具方便，即前备量和后备量。后备量为 110mm，前备量为20mm 则动力部件的最小行程为308mm，所以液压滑台总行程长度为308mm。 2.2.2 机床联系尺寸图（1）联系尺寸图的作用及内容：联系尺寸图用来表示机床各组成部件的相互装配联系和运动关系，以检验机床各部件相对位置及尺寸联系是否满足加工要求；通用部件的选择是否合适；并为进一步开展主轴箱，夹具等专用部件，零件的设计提供依据。联系尺寸图可以看成是简化的机床总图，它表示机床的配置型式和总体布局。联系尺寸图的主要内容：1）按同一比例画出机床各主要组成部件的外形轮廓及相关位置。2) 各部件的联系尺寸，专用部件的主要轮廓尺寸，运动部件的极限位置及行程尺寸。3) 各部件的联系尺寸，专用部件的主要轮廓尺寸，运动部件的极限位置及行程尺寸。4) 通用部件的规格代号，电动机型号功率及转速。（2）动力部件 a) 影响动力部件选择的主要因素：切削功率1）进给力2）进给速度3）进给速度4）行程5）主轴箱轮廓尺寸6）动力滑台导轨型式根据以上因素选择动力箱，动力箱ITD80-, 液压滑台1HY32-II. b) 液压滑台1HY32-II有关参数：由书2 表5-1得台面宽B=320mm,台面长630mm,行程长630mm,导轨“矩-山”型式，滑台滑座长L1=1300mm,允许最大进给力P=12500N,快速行程速度10m/min,工进速度200-650mm. c) 齿轮动力箱的有关参数：由书2表5-38得电动机为，电动机功率为18.5kw,动力箱输出轴转速n=480rpm,动力箱与动力滑台结合尺寸长800mm,宽630mm,动力箱与主轴箱结合尺寸宽800mm,高630mm,动力箱输出轴距箱底面高度219.5mm.d) 配套通用部件：由书2表5-3 得侧底座1cc251 高度H3=560mm宽度B6=520mm, 长度L4=1410mm已用（2）联系尺寸图应考虑的主要问题： 1) 夹具轮廓尺寸2）机床装料高度H3) 中间底座轮廓尺寸4）主轴箱轮廓尺寸主轴箱宽度 B=b+2b1=235+270=375mm 主轴箱高度H=h+h1+b1=172+74.5+100=346.5mm工件在宽度方向上最远两孔距离(mm) 最边缘主轴中心距箱外壁的距离(mm)最低主轴高度工件在高度方向上相距最远两孔距离(mm) 由（3） P136 表7-2 得主轴箱箱体厚度mm（4）尺寸图的画法和步骤：1）主视图：主视图的图形布置应与实际机床工作位置一致。2）画左（或右）视图3）联系尺寸图应注明的状态和尺寸 2.2.3 生产率计算卡根据选定的机床工作循环所要求的工作行程长度，切削用量，动力部件的快速及工进速度等就可以计算机床的生产率，并编制生产率卡用以反映机床的加工过程，完成一动作所需时间，切削用量，机床生产率及机床负荷等。见书P801）理想生产率年生产纲领 A=5万件全年工作总数理想生产率 = = 21.276件/小时2）实际生产率实际生产率指所设计机床每小时实际可以生产的零件数量。实际生产率（件/小时）见书1P80 生产一个零件所需时间（分）零件生产时间=+ =（+t）+() = =2.4418min, 分别为刀具第一，第二工作进给行程长度 L1=78mm ,刀具第一，第二工作进给量 Vf=135.8mm/mint动力滑台在死挡铁上停留时间 t=0.04min动力部件快进，快退行程长度 =100mm =178mm -动力部件快速行程速度10m/min-工件装卸时间1.8min实际生产率 Q1=24.572 机床实际生产率满足理想生产率要求3）机床负荷率当时计算两者的比值即为负荷率=0.864) 生产率计算卡它是按照一定的格式要求编制的反映零件在机床上的加工过程，工作时间，机床生产率，机床负荷率的简明表格。被加工零件图号毛坯种类铸件名称毛坯质量材料HT21-40 JB297-62硬度HB158-221工序名称镗孔工序号工时/min序号工步名称工作行程/min轴1 2/3切速/(m.min)轴1和2进给量/(mm/r)轴3进给量/(mm/r)工进时间辅助时间1安装工件0.52工件定位加紧0.253X轴快下1500.0134X轴工进2642 / 350.520.4150.5445X轴暂停0.046X轴快上1760.0157Y轴前进10042 / 350.018Y轴暂停0.099X轴快下1500.01310X轴工进2642 / 350.520.4150.54411X轴暂停0.0412快退1760.01513工件松开0.2514卸下工件0.5备注1 主轴1和2转速 262r/min 主轴3转速248r/min2一次加工完成一个工件累计1.0881.3538单件总工时2.4418机床生产率24.572理论生产率21.276负荷率0.86第三章组合机床多轴箱设计 3.1 多轴箱作用及组成主轴箱是组合机床的主要部件之一，按专用要求进行设计，由通用零件组成。 1 主轴箱作用：根据被加工零件的加工要求，安排各主轴位置，并将动力和运动由电机或动力部件传给各工作主轴，使之得到要求的转速和转向。 2 通用主轴箱的组成：箱体、主轴、传动轴、齿轮、轴套等零件和通用的附加机构组成。3.2 主轴箱的通用零件3.2.1 通用零件编号主轴箱通用零件编号主轴箱通用零件的组成形式和表示方法如下所示： T07表示主轴箱的通用零件小组号：1主轴箱类； 2主轴类； 3转动轴类； 4齿轮类；3.2.2箱体类零件大型通用主轴箱箱体材料HT200,前，后，侧盖材料为HT150，箱体具体形状和尺寸按标准GB36888.1-83选择，见 P86 表4-1 BXH=400X400 mm3.2.3轴类零件钻削类主轴按支撑型式不同可分为：（1）滚锥主轴（2）滚珠主轴（3）滚针主轴主轴结构型式由零件加工工艺决定，并应考虑主轴的工作条件和受力情况。轴承型式是主轴部件结构的主要特征，由于该镗削加工过程中，轴向切削力较大，同时还承受径向力，因此此处选用前后支承均为圆锥滚子轴承的主轴结构。这种结构可承受较大的轴向力和径向力，且结构简单，轴承个数少，装配调整比较方便。主轴结构型式的选择，除了轴承之外，还应考虑轴头结构。由于本设计中主轴均为短主轴，在采用长导向套或多个导向套进行镗孔时，为避免主轴与夹具导向套的同轴度以及主轴的振摆对加工精度的影响，刀具与主轴采用浮动卡头连接，具体结构见主轴箱展开图。主轴的有关参数：见表3-22 直径d=50mm, 外伸端直径, 外伸端长L=135mm 3.2.4 传动轴：采用深沟球轴承传动轴。材料45钢，调质处理T215，通用传动轴系列参数：见表4-2 直径 d=50mm 3.2.5 齿轮传动齿轮材料45钢，热处理为齿部高频淬火G54。 3.3 绘制多轴箱设计的原始依据图主轴箱设计原始依据图是根据“三图一卡”整理编绘出来的，其内容包括主轴箱设计的原始条件和已知要求。1 主轴箱轮廓尺寸：4004002 工件轮廓尺寸及各孔位置尺寸3 工件与主轴箱相对位置尺寸附表名称：减速箱材料：HT200硬度：HB200主轴外伸尺寸及切削用量如表3所示表3轴号工序内容加工直径(mm)主轴直径(mm)主轴外伸尺寸(mm)Vm/minNrpmFmm/rVfMm/min1镗孔5042261.1660.52135.82镗孔5042261.1660.52135.83镗孔5035326.8650.415135.8根据这些数据可编制出主轴箱设计原始依据图，图略动力部件ITD80-型动力箱，电动机功率为18.5kw，驱动轴转速为480rpm3.4 多轴结构型式的选择及动力计算3.4.1 主轴结构型式的选择主轴结构型式由零件加工工艺决定，并考虑主轴的工作条件及受力情况。轴承是主轴部件的主要特征，进行镗削加工的主轴，轴向切削力较小，但不能忽略。有时由于工艺要求，主轴进退都要切削，两个方向都有切削力，一般选用前后支承均为球轴承的主轴结构。这种支承可承受较大的径向力和轴向力，且结构简单，轴承个数少，装配比较方便。3.4.2 主轴直径和齿轮模数的初步确定1）主轴直径的确定2）模数的估算（毫米）=32=0.91齿轮的传动功率小齿轮齿数小齿轮转速取 ,见书表4-33.4.主轴箱动力计算主轴箱动力计算包括主轴箱所需功率和。）主轴箱功率（）见式4-1主轴箱总功率各轴切削功率之和各轴空载消耗功率之和各轴损失功率之和空载功率 =30.185=0.555kw切削功率 =1=15.31=1.53kw=15.3+0.555+1.53=17.385kw2）主轴所需的进给力=5652.08+4839.7=10491.78N动力箱为ITD80-型，电机功率为18.5KW大于主轴箱功率，1HY32-II型液压滑台进给力12500N大于主轴箱所需进给力，故符合要求。3.5 传动系统设计与计算主轴箱的传动系统的设计，就是通过一定的传动链把动力箱输出轴（也称主轴箱驱动轴）传进来的动力和转速按要求分配到各主轴。传动系统设计的好坏，将直接影响主轴箱的质量，通用化程度，设计和制造工作量的大小及成本的高低。3.5.1 对传动系统的一般要求设计传动系统，应在保证主轴强度，刚度，转速和转向的前提下，力求使主要传动件（主轴，传动轴，齿轮等）的规格少，数量少，体积小；因此在设计传动系统时，要注意下面几点（1）尽量用一根中间传动轴带动多根主轴。当齿轮啮合中心距不符合标准时，可用变位齿轮或略变传动比的方法解决。（2）为使结构紧凑，主轴箱内的齿轮传动副的最佳传动比为1-1.5。（3）粗加工切削力大，主轴上的齿轮应尽量安排靠近其前支承，以减少主轴的扭转变形。（4）齿轮数可按下面方法安排。）不同轴上齿轮不相碰，可放在箱体内同一排上。）不同轴上齿轮与轴不相碰，可放在箱体内不同排上。）齿轮与轴相碰，可放在后盖内。以上各点是设计时的通用原则。3.5.2 主轴分布类型及传动系统设计（1）主轴分布类型组合机床加工的零件是多种多样的，结构也各不相同，但零件上孔的分布大体可归纳为三种类型；相应的，主轴箱中的主轴分布也可分为三种类型：同心圆分布，直线分布，任意分布。（2）传动系统设计方法1) 将主轴划分为各种分布类型,尽可能使之形成同心圆分布,用一根中间传动轴带动多根主轴。2) 确定驱动轴的转速,转向及其在主轴上的位置。驱动轴的转向,采用液压滑台时,可任意选择。驱动轴转速按动力箱型号定,其水平方向位置在主轴箱中心,垂直方向由动力箱定。3) 用最少数量的齿轮和中间传动轴把驱动轴和各主轴连接起来。4) 主轴箱操纵大型通用主轴箱一般都有一个调整手柄轴,用于对刀,调整或装配维修时检查主轴精度等。为了省力轻便，手柄轴转速尽量高些，手柄轴位置应靠近工人操作位置，其周围应有较大空间，保证回转时手柄不至于碰到主轴。5) 润滑油泵安排油泵轴的位置要尽可能靠近油池,离油面高度不大于400500毫米;油泵轴的转速,须根据工作条件而定,主轴数目多,油泵转速应选得高些。油泵的安置要使其回转方向保证进油口到排油口转过270本课题为任意分布，主轴1，2转速为261.166rpm,主轴3转速为326.865rpm驱动轴转速为480rpm,转向顺逆均可。1）各主轴转速及驱动轴到主轴之间的传动比得主轴n1=n2=261.166rpm,n3=326.865rpm 驱动轴n=480rpmi01-1,2= i01-3=根据动力头用齿轮的标准规定Z=2124，假定Z=21，则由（3）表5-6通用齿轮的系列参数得M=3，这时主轴上的传动齿轮有=38.6 则直径d=mz=115mm，满足要求。2）验算各主轴转速n1=n2=480=261,95rpm/minn3=480=310.8rpm/min转速误差 =0.35=4.95转速相对损失在5以内，符合设计要求。4.5.3齿轮强度验算齿轮的强度计算是计算接触应力和弯曲应力两项，应用的公式和方法与一般的机械零件数上介绍的是不一样的，这里不再重复。但需要指出的是主轴箱里的齿轮很多，如果每个齿轮都进行计算则需要花费很多时间，而且实际上夜没有必要这样做。通常都是选取传动链中薄弱环节上的齿轮，采用经验公式对它的模数进行验算。该处是驱动齿轮为最薄弱环节，因此要对该齿轮进行强度核算；M=3时 100=100=3.0故满足齿轮强度要求。式中 M模数（mm） N功率（马力） 1马力=0.74kw n转数（转/分） Z齿数 b齿宽（mm）【】-齿轮材料弯曲疲劳许用应力（kg/mm2） -速度系数 =6/(6+V) V=(m/min) D分度圆直径 D=M.Z(mm)3.5.4 主轴1校核主轴校核主要包括强度校核，刚度校核。对组合钻床只需要校核扭转角刚度。主轴前后支承均为深沟球轴承，外伸长度L=75mm,即为短主轴，与刀具刚性连接（连杆连接）。主轴材料选择40Cr钢，热处理C42.由于主轴1和2的传递功率大，故需要对该处的周进行校核。（一）主轴受力分析：受力简图如下：图4-3 主轴受力分析节点区域系数材料弹性系数重合度系数重合度，可查得分度圆上圆周力=65.4N齿轮力=69.6NN 5 径向力 =23.8N 在方向上分析轴承受力：计算支撑反力在水平面上解得： N在垂直面上解得：画弯矩图主轴弯矩图在水平面上：a-a剖面的左侧在a-a剖面的右侧在垂直面上：合成弯矩在a-a剖面的左侧画扭矩图主轴扭矩图当量弯矩 5 2) 强度校核：轴的直径应满足 2否则强度不合格。故强度合格。3.6 多轴箱的坐标计算坐标计算是组合机床主轴箱设计中的特殊问题。坐标计算就是根据已知驱动轴和主轴的位置及传动关系计算出中间传动轴的坐标，以便在绘制主轴箱体零件加工图时，将各孔的坐标尺寸完整的标注出来，并用以绘制坐标检查图，作为对传动系统设计的全面检查。1加工基准坐标架的选择及确定各主轴坐标。（1）标原点确定后，便可根据主轴箱设计原始依据图，在基准坐标架XOY注出各主轴及驱动轴坐标。（2）但是由于传动比并不需要3级传动，因此轴就不需要了。因此的大小就是相互啮合两齿轮节圆的大小，故=89mm，=77mm3.7 机床安装及使用调整机床安装必须保持滑台水平，必须用水平仪检验机床是否处于水平状态。机床长期不用应保持至少一星期一次对各部件进行润滑，并防止雨水腐蚀。加工时，先将工件放入夹具内，定位加紧后，则可由液压滑台驱动进行加工。定位夹紧后进行加工过程可以自动，也可以手动，试具体设计而定。机床滑台后备量为110，足以装卸浮动卡头或刀具之需。当加工精度达不到要求时，可能存在下列问题：1 刀具磨钝，需要更换刀具。2 导向镗模装配误差过大，提高装配精度。3 被加工零件余量过大。另外，导向孔的磨损，导向装置的磨损都可能影响加工精度，应注意这些问题，需要及时更新，以免影响加工质量。第四章 UG三维造型4.1 UG简介Unigraphics CAD/CAM/CAE系统提供了一个基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，从而优化了企业的产品设计与制造。UG面向过程驱动的技术是虚拟产品开发的关键技术,在面向过程驱动技术的环境中，用户的全部产品以及精确的数据模型能够在产品开发全过程的各个环节保持相关，从而有效地实现了并行工程。该软件不仅具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和产生工程图等设计功能；而且，在设计过程中可进行有限元分析、机构运动分析、动力学分析和仿真模拟，提高设计的可靠性；同时，可用建立的三维模型直接生成数控代码，用于产品的加工，其后处理程序支持多种类型数控机床。另外它所提供的二次开发语言UG/OPen GRIP，UG/open API简单易学，实现功能多，便于用户开发专用CAD系统。具体来说，该软件具有以下特点： l）具有统一的数据库，真正实现了CAD/CAE/CAM等各模块之间的无数据交换的自由切换，可实施并行工程。 2）采用复合建模技术，可将实体建模、曲面建模、线框建模、显示几何建模与参数化建模融为一体。 3）用基于特征（如孔、凸台、型胶、槽沟、倒角等）的建模和编辑方法作为实体造型基础，形象直观，类似于工程师传统的设计办法，并能用参数驱动。 4）曲面设计采用非均匀有理B样条作基础，可用多种方法生成复杂的曲面，特别适合于汽车外形设计、汽轮机叶片设计等复杂曲面造型。 5）出图功能强，可十分方便地从三维实体模型直接生成二维工程图。能按ISO标准和国标标注尺寸、形位公差和汉字说明等。并能直接对实体做旋转剖、阶梯剖和轴测图挖切生成各种剖视图，增强了绘制工程图的实用性。 6）以Parasolid为实体建模核心，实体造型功能处于领先地位。目前著名CAD/CAE/CAM软件均以此作为实体造型基础。 7）提供了界面良好的二次开发工具GRIP（GRAPHICAL INTERACTIVE PROGRAMING）和UFUNC（USER FUNCTION），并能通过高级语言接口，使UG的图形功能与高级语言的计算功能紧密结合起来。 8）具有良好的用户介面，绝大多数功能都可通过图标实现；进行对象操作时，具有自动推理功能；同时，在每个操作步骤中，都有相应的提示信息，便于用户做出正确的选择。4.2 多轴箱的模块化设计4.2.1 多轴箱体设计模块多轴箱设计模块包括多轴箱参数化模型，保存多轴箱全部参数。多轴箱箱体的规格尺寸为宽度和高度，将这两个尺寸设置为多轴箱参数化模型的时候，多轴箱箱体、前后、侧盖之间采用UG/WAVE技术建立多轴箱箱体的模型，然后再设计后盖、前盖和侧盖的时候，引用箱体的模型，这样在更改箱体参数的时候，其他部件也会相应更新。在设计多轴箱箱体时，要求用户选择选择多轴箱类型，因设计需要选择的卧式，所以，多轴箱设计流程如下图图1箱体设计流程图4.2.2齿轮模块设计齿轮设计模块中提供了3种齿轮设计模型，单个齿轮三维设计模型，再设计轴时建立齿轮模型和组合基本传动模型，现已组合基本传动模型创建情况根据传动系统中齿轮中不同的咬合方式，利用系统的交互建模方式，建立起常用的齿轮传动装配模型库。组合机床多轴箱传动系统中共有三种基本传动模型：（1）同排一带一、一带二和一带三：（2）异排一带二：（3）异排一带三。组合机床的传动系统可由上诉3种基本传动模型组合而成。基本传动模型模块包括图形库、数据库和主控程序三部分。图形库包括全参数化的齿轮模型，数据库中存放所有传动轴和主轴的坐标，以便计算时调入，主控程序完成坐标计算、数据访问以及模型更新等操作。在进行组合机床设计系统时，首先为每根传动轴和主轴编号，并且将已知轴坐标存放在数据库中：然后选择需要的基本传动模型，经过计算得出未知轴坐标并存放于数据库，最后建立模型。主控程序的主界面如图2所示：程序流程如图3所示。图2 齿轮传动设计界面图3 箱体设计流程以异排一带二传动为模型，起计算过程为，异排一带二即在一根传动轴上用两对齿轮分别带动两根已知轴，如图4所示。已知o轴、a轴的坐标以及传动齿轮的齿数与模数，b轴坐标的计算过程如下.异排一带二传动计算程序界面如图5所示。图4 一带二传动模型计算图5 一带二计算过程4.3 多轴箱零件的三维造型设计通过对UG的学习及对多轴箱结构的分析，将分为以下几个部分进行三维造型设计：（1）轴套零件的设计（2）盘类零件的设计（3）观察孔盖的设计（4）齿轮类零件的设计（5）轴类零件的设计（6）箱体的设计（7）轴承的设计（8）键的设计4.3.1轴套零件的设计1）新建文件选取菜单中的【文件】/【新建】命令或选择(New建立新文件)图标,出现【新部件文件】对话框,在【文件名(N)】栏中输入【ZHOUTAO】,选择【单位】栏中的【毫米】,以毫米为单位,打击【确定】按钮确定,建立文件名为ZHOUTAO.prt,单位为毫米的文件.2）新建草图选取菜单【应用】/【建模】进入造型模块。单击（新建草图）图标，并且选择XC-YC面作为草绘平面。单击确定后即可绘制草图。3) 绘制草图点击（绘圆）图标绘制两个同心圆，直径分别为50，65。单击（完成草图）图标，完成草图的绘制。4）拉伸草图点击（拉伸）图标，出现【拉伸体】对话框，选择刚才绘制的草图，单击按钮后，再在接下来的【方向和距离】、【矢量构成】设置中选择默认设置点击后出现草图拉伸距离对话框,如图4-1所示置【拉伸体】对话框：图4-1 【起始距离】-12 【终止距离】12单击后再点击工具栏上的（着色）图标便显示轴套实体模型。接着选择菜单中的【插入】/【特征操作】/【倒角】，对图形中所有非加工面的边线作倒角。完成操作后的模型零件如图5-2所示。图5-2 模型零件4.3.2 盘类零件的设计多轴箱中观察孔盖属于盘类零件，其主体形状是方形的。有些盘类零件是圆形的，如轴承端盖。盘类零件一般轴向尺寸较少，而径向尺寸较大，这类零件常有轴孔。下面通过分析盘类零件的特点，结合所学的知识，得出有三种方法进行盘类零件的造型。1) 盘类零件是回转体零件时，可以利用草图画出回转体的截面形状，进行旋转操作，生成盘类零件。2) 盘类零件的基本轮廓是圆柱体等基本体素形状时，可以利用基本体素法生成一个基本实体，在这个体上进行孔、型腔等特征操作生成盘类零件。3) 当盘类零件为不规则外形时，可以在草图模式下绘制盘类零件的截面形状，进行拉伸，生成盘类零件4.3.3 观察孔盖的设计观察孔盖是一类盘类零件，其结构比较简单，利用基本体素生成一个长方体，然后在这个长方体上进行孔，螺纹等操作，具体设计如下： 1）新建文件 2）绘制长方体选取菜单【起始】/【建模】进入造型模块。首先通过创建块创建出所需尺寸200X90X15的长方体，单击按钮,系统出现【长方体】对话框,如图4-3所示,在【长度】、【宽度】、【高度】栏输入【200】、【90】、【15】最后单击【应用】按钮，即完成创建长方体特征。图4-3 设计图 3）创建沉头孔选择菜单中的【插入】/【设计特征】/【孔】命令或在【成型特征】工具条选择(孔)图标,出现【孔】对话框,在对话框中选择(沉头孔)图标,然后系统提示选择沉头孔的放置面,然后在视图工具条选择(旋转)图标,在图形区将模型旋转合适的角度选择沉头孔的通过面,接着在对话框输入参数:【C-沉头直径】=16,【C-沉头深度】=8,【孔直径】=8,如图4-4所示，最后单击按钮。4）创建孔螺纹选择菜单中的【插入】/【特征操作】/【螺纹】命令,在【螺纹类型】中选择【详细的】,【旋转】选为【右旋】,选择沉头孔的孔,采用默认参数,单击按钮,即可完成沉头孔螺纹的创建。）矩形阵列孔和螺纹选择菜单中的【实例特征】/【矩形阵列】,出现对话框,选择螺纹孔,单击后出现【输入参数】对话框，如图4-5所示，接着在对话框输入参数：【方法】选择【一般】图4-56）创建边倒圆特征选择菜单中的【插入】/【特征操作】/【边倒圆】命令或在特征操作工具条选择（边倒圆）图标，出现【边倒圆】对话框，接着在图形中选择所需倒的粗线边，并且在【设置倒圆半径栏】输入【20】，最后单击按钮，完成圆角特征。如图4-6所示为创建的观察孔盖图4-6 孔盖 5.3.4 齿轮零件的设计齿轮是最常见的一种零件,在机械机构中,齿轮的作用把一根轴的转动传递给另一根轴。最常用的是圆柱齿轮，常用的圆柱齿轮又分为直齿轮和斜齿轮两种。根据齿轮体的特点，齿轮的基体用旋转的方式生成：齿轮的齿形又分为直齿和斜齿，直齿用拉伸的方法；斜齿用扫描的方法。1）新建文件2）新建草图选取菜单【起始】/【建模】进入造型模块。单击（新建草图）图标，选择XC-YC面为草绘平面。3）绘制草图，拉伸草图点击（绘圆）图标绘制齿顶圆直径为118，圆心位于原点。单击（完成草图）图标，完成草图的绘制。再次进入草绘平面，选择XC-YC平面，绘制三条圆弧，点击约束三段圆弧同心，判断第二段圆弧为分度圆（直径为114）使用约束来定其直径，第三段圆弧与第一段圆弧的距离为4.5（全齿高）。从原点出发绘制一条水平直线，与第四段圆弧（分别与三条圆弧相交）交点引出的一条直线垂直（第四条圆弧为粗略定的渐开线），再定第二条圆弧上交点至中心轴的距离为1，57（为齿间距的一半3.14/2），与水平直线相交的那段线段的长度为20，约束了这三个尺寸后渐开线的形状就大致确定。接着镜像这段渐开线，就有一个齿槽。单击（完成草图）图标，完成草图的绘制。如图4-7所示图4-7 草图4）圆周阵列选用菜单中的【插入】/【特征操作】/【变换】选择【圆周阵列】，选取刚完成的齿。在对话框中输入相关参数。最后完整的齿轮如图4-8所示图4-8 草图其他齿轮用相同的方法画，如图4-9，10，11所示图4-9 其他齿轮1 图4-10 其他齿轮2 图4-11 其他齿轮3 5.3.5 轴类零件的设计通用主轴和传动轴是多轴箱的重要组件，与通用主轴相比传动轴的造型设计是比较简单的，下面主要通过通用主轴的设计来说明轴的设计过程。1）新建文件2）新建草图选取菜单【应用】/【建模】进入造型模块。单击（新建草图）图标，选择XC-YC面为草绘平面。3）绘制草图点击（绘圆）图标绘制直径为50，圆心在原点的圆，单击（完成草图）图标，完成草图的绘制。4）拉伸草图点击（拉伸）图标，出现【拉伸体】对话框，选择刚才绘制的草图，输入相关参数，设置要拉伸的值。5）创建螺纹选择菜单中的【特征操作】/【螺纹】命令,在【螺纹类型】中选择【详细的】,【旋转】选为【右旋】,选择简单孔,采用默认参数,即可完成简单孔螺纹的创建。采用相同的方法即完成通用主轴的其它螺纹孔。完成的主轴如图5-12所示图4-12主轴4.3.6 箱体的设计多轴箱箱体的结构比较复杂，由于它主要是用来支撑，包容运动零件或其它零件，因此，其内部常有空腔；箱体的内腔中常用来安装传动轴、齿轮及轴承等，故两端均有安装轴和轴承的孔1) 新建文件2）整体造型建模选取菜单【建模】进入造型模块。单击（长方体）图标，建立500的长方体。用外壳对箱体进行抽壳设置。3）箱体轴孔轴孔造型操作由轴孔的位置、大小以及深度等确定，特别是轴的类型（通用主轴和滚针传动轴）以及其上面的轴承外径，还有轴承的轴向定位，这些都影响箱体孔的大小和深度。考虑相关尺寸后，可在草图基准面上画圆然后进行拉伸，即可完成轴孔的设计。4）箱体前后端面和顶部箱体的前后端面的凹部通过拉伸完成造型，但是箱体的顶部由于需要先将其封住，然后才好在上面造型，故需先进行创建和并操作，然后再进行减操作。5）创建沉头孔，孔螺纹选择菜单中的【插入】/【设计特征】/【孔】命令或在【成型特征】工具条选择(孔)图标,出现【孔】对话框，在此对话框中选择(沉头孔)图标,然后系统提示选择沉头孔的放置面,然后在视图工具条选择(旋转)图标,在图形区将模型旋转合适的角度选择沉头孔的通过面,接着在对话框输入参数。点击【螺纹】命令,在【螺纹类型】中选择【详细的】,【旋转】选为【右旋】,选择沉头孔的孔,采用默认参数,单击按钮,即可完成沉头孔螺纹的创建。6）矩形阵列孔和螺纹，创建边倒圆特征选择菜单中的【边倒圆】命令或在特征操作工具条选择（边倒圆）图标，出现【边倒圆】对话框，接着在图形中选择所需倒的粗线边，并且在【设置倒圆半径栏】输入【25】，最后单击按钮，完成圆角特征。最后设计完成的箱体设计如图4-13所示图4-13箱体设计4.3.7 轴承的设计在各种机器和设备上，除了一般零件外，还会经常用到标准件（结构、尺寸全部标准化的零件），常见的标准件有螺栓、螺钉、螺母、键和滚动轴承。 1）新建文件 2）绘制各零件分别在草绘中绘制轴承的上下圈，再绘制中间的滚动体，分别保存。如图4-14，15，16所示图4-14轴承的上圈图4-15 轴承的下圈图4-16绘制轴承中间的滚动体3）装配轴承新建装配文件，运用转配将各部分组件装配在一起。如图4-17所示图4-17装配轴承4.3.8 键的设计1）新建文件进入建模造型模块，单击新建图标，并选择XC-YC面为草绘平面，单击确定后绘制草图。点击拉伸图标，做草图拉伸，高度为8。如图5-18所示图4-18 建模第五章基于UG的多轴箱的虚拟装配装配建模的特点：（参考书）1）一个面向团队的设计系统。2）装配体直接引用组件部件的主要几何体。3）通过使用配件对条件参数化。4）装配组件和组件之间的关系如图5-1所示。装配部件指向在组件中的主要几何体。装配用于装配中的组件1用于装配中的组件2组件部件1（主要几何体）组件部件2（主要几何体）装配模型关系图5-1子装配是在高一级装配中被用作组件的装配，也拥有自己的组件。它是一个相对的概念，任何一个装配组件可在更高级装配中用作子装配，其相互关系如图5-2所示。组件一第一级装配子装配组件三组件二装配组件零组件3零组件1零组件2子装配模型关系图5-26.1 多轴箱主轴系子装配体6.1.1 建立装配模块选取菜单中的【文件】/【新建】命令或选择(New建立新文件)图标,出现【新部件文件】对话框,在【文件名(N)】栏中输入【ZHUANGPEI_zhuzhou】,选择【单位】栏中的【毫米】,以毫米为单位,打击【确定】按钮确定,建立文件名为ZHAUANGPEI_zhuzhou.prt,单位为毫米的文件.选取菜单【应用】/【装配】进入装配模块。5.2.2 添加主轴进入装配模块后出现【装配】工具栏，如图5-3所示图5-3点击【装配】工具栏中的（添加现有的组件）图标，出现【选择部件】对话框。单击【选择部件文件】后就打开文件选择选项，选择文件，选择默认设置单击确定后，主轴实体就出现在当前视图上。接着再添加其它需要装配的文件。（1）装配轴1过程 1）装配止推轴承点击【配对条件】对话框中的【配对】，选择止推轴承的放置面和主轴上的放置面，再选择轴承内圈和主轴外圈对齐，再点击确定就好了。如图6-4，6-5所示图5-4装配止推轴承图5-5装配止推轴承2）垫圈装配和止推轴承相似3）深沟球轴承装配时先点击配对，使轴承的一面和垫圈的一面配对，再点击对齐，使得轴承内圈和主轴外圈中心对齐，点击确定，应用即可。如图5-6，7，8所示图5-6深沟球轴承图5-7深沟球轴承图5-8深沟球轴承4）套筒装配与轴承相似5）键装配时点击配对，使键的三个面分别与键槽的三个面配对，点击确定即可。如图5-9，10所示图5-9键图5-10键 6）齿轮装配时先点击对齐，使得齿轮和键的一个表面对齐，以确定齿轮的位置，再点击配对，使得键和齿轮里面的键槽的两个表面配对，装配好的如图5-11，5-12所示图5-11齿轮装配1 图5-12齿轮装配27）圆螺母装配时点击距离，使得圆螺母的一面和轴的端面的距离为-15，再点击对齐使得圆螺母的内圈和轴的外圈中心对齐。如图6-13，6-14所示。图5-13 圆螺母图5-14圆螺母最后的装配好的主轴如图6-15所示，其它主轴装配与轴1装配相似。图5-15 装配好的主轴5.2 多轴箱盖类组件的安装5.2.1 建立装配模块 1 新建文件2 添加前盖点击（加入已存的组件）图标，出现【选择部件】对话框，单击【选择部件文件】后就打开文件选择选项，选择duozhouxiang_qiangai.prt文件，选择放置点后，多轴箱的前盖便出现在当前视图。3 装配沉头螺栓按添加前盖的方法添加沉头螺栓后，选择（装配）按钮，选择如图616；选择（对齐）按钮，选择如图5-16所示的两个装配结合面后，点击【应用】即可完成螺栓的装配。再阵列螺栓即可。图5-16 装配沉头螺栓装配好的前盖如图5-17，18所示图5-17装配好的前盖1 图5-18装配好的前盖25.3 多轴箱的总体装配1 建立装配模块新建文件2 添加箱体点击（加入已存的组件）图标，出现【选择部件】对话框，单击【选择部件文件】后就打开文件选择选项，选择duozhouxiang_xiangti.prt文件，选择放置点后，多轴箱的箱体便出现在当前视图。3 装配轴类组件以多轴箱主轴1为例说明轴类组件的装配。其它轴组件按照相同的方法即可。添加zhuangpei_zhuzhou1.prt文件，已被装配好的1号主轴组件出现在当前视图上，选择（装配）主轴外圈和箱体上的孔面配对，选择（对齐）使得轴承和箱体的两个装配结合面后，点击【应用】即可完成轴的装配。如图6-19所示图5-19 轴装配五根轴装配好后如图5-20，5-21所示图5-20五根轴装配1图5-21 五根轴装配23 装配多轴箱侧盖添加文件，已被装配好的侧盖组件出现在当前视图上，选择（装配）使得主轴箱和侧盖的两个结合面配对，（对齐）使得其中的两个侧面对齐，点击【应用】即可完成侧盖的装配。如图5-22，23所示：图5-22侧盖的装配1 图5-23 侧盖的装配2装配好的如图5-24，25所示图5-24 装配图1图5-25 装配图25 装配油泵选择（装配）使得油泵的内面和箱体的面配对，选择使得油泵的外圈和箱体孔的内圈对齐，点击【应用】即可完成油泵的装配。如图6-26所示图5-26油泵的装配6 前后端盖与侧盖的装配方法相同7 装配驱动轴当驱动轴零件出现在当前视图上，选择（对齐）轴的端面与箱体的端面对齐，选择（对齐）使得轴的外圈和箱体的内圈中心对齐，两个装配结合面后确定后，点击【应用】即可完成侧盖的装配，如图6-27所示图5-27 侧盖的装配最后装配好的主轴箱如图5-28，29所示图5-28装配好的主轴箱1图5-29 装配好的主轴箱25.4 多轴箱总体装配的爆炸图如图5-30所示图5-30 爆炸图第六章组合机床的控制组合机床是针对某些特定工件,按特定工序进行批量加工的专用设备。随着PLC的广泛应用和机床电控技术的不断发展,利用PLC实现对组合机床的自动控制,无疑是今后的发展方向,而针对这种控制的PLC程序设计也显得尤为重要。这种控制属于顺序逻辑控制,有多种编程方法与语言可供选择,编程中也有一些技巧与规律可循。6.1 plc系统简述6.1.1 plc可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。如图7-1 图6-1 可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机可编程逻辑控制器其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：一、电源二、中央处理单元(CPU)三、存储器四、输入输出接口电路五、功能模块（如计数、定位等功能模块）六、通信模块6.1.2 plc工作原理当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。图7-2 图6-2 可编程逻辑控制器一、输入采样阶段在输入采样阶段，可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。二、用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。三、输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是可编程逻辑控制器的真正输出。6.1.3 plc功能特点可编程逻辑控制器具有以下鲜明的特点。一、系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的PID回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如DDC和DCS等，实现生产过程的综合自动化。二、使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。三、能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。6.2实例工作过程及程序设计思路本设计课题为设计一台单工位卧式组合机床, 有右头、左头及上头三个工作头,有自动循环(三头同时加工)和单头调整四种不同工况。三头同时加工时,一个自动工作循环过程如图6-3所示。其特点是多头同时加工和多工步,体现在控制要求上是:工步之间转换条件较复杂,存在并行同步问题,记忆、连锁等问题也较多。鉴于此,应采用顺序功能流程图的程序设计方法:首先根据对工作过程的分析对各步、转换条件及路径进行全面定义,确定各步的动作,然后按照控制要求,运用指令对各步和转换进行编程。图6-3 自动工作循环过程第一步的定义可由顺序功能流程图描述,图6-4所示为本例主功能流程图。它从功能入手,以功能为主线,将生产过程分解为若干个独立的连续阶段(步) 。分解的各步可以是一个实际的顺序步,例如步1,对应的动作是起动主泵电机,也可以是生产过程的一个阶段,例如步2为自动工作过程,其功能流程图见图3。从这两个功能流程图可以看到,它将各步的操作、转换条件以及步的推进过程简单明了地显示出来了,并体现出了具有单序列、选择序列、并行序列几种基本结构。例如步25至步27是单序列,实现了多工序的顺序工作;步12、步13、步14及步15构成了四分支选择序列结构,可实现三头同时加工、右头调整、上头调整、左头调整四种工况的选择;而步28至步30、步31至步34、步35至步38则形成了三个并行的分支,实现的是三头同时加工过程;步21、步22与步23、步24间也是并行关系,实现了工件上位降中位与主轴定位两个工序并行工作。该两个并行的过程间有同步问题,即步21 (工件上位降中位)与步23 (主轴定位)同时开始,但不同时结束,需要用并行序列的合并来同步(等待两个动作均结束) ,使之同时转入步25。三头同时加工时也有此问题。在顺序功能流程图的描述中,注意要说明各步间的转换条件、各步对应的命令与动作及相应运行状态。图6-4 主功能流程图6.3组合机床的plc控制机床主要由床身、移动工作台、夹具、钻孔滑台、钻孔动力头、攻丝滑台、攻丝动力头、滑台移动控制凸轮和液压系统等组成。移动工作台和夹具用以完成工件的移动和夹紧，实现自动加工。钻孔滑台和钻孔动力头，用以实现钻孔加工量的调整和钻孔加工.攻丝滑台和攻丝动力头，用以实现攻丝加工量的调整和攻丝加工。工作台的移动(左移、右移)，夹具的夹紧、放松，钻孔滑台和攻丝滑台的移动（前移、后移），均由液压系统控制。其中两个滑台移动的液压系统由滑台移动26控制凸轮来控制，工作台的移动和夹具的夹紧与放松由电磁阀控制。根据设计要求，工作台的移动和滑台的移动应严格按规定的时序同步进行，两种运动密切配合，以提高生产效率。6.3.1控制要求系统通

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