箱体钻孔组合机床设计文献综述.docx

攀枝花学院 Panzhihua University 本科毕业设计（论文） 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0.05 毫米1000 毫米，表面粗糙度可低达2.50.63 微米；镗孔精度可达 IT76 级，孔距精度可达O.03O.02 微米。 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。 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250mm 的中小 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2030 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Alfing、 Hller-Hille 和Ex-cell-o 等公司相继开发出数控加工模块和柔性自动线 (FTL)，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1.33，有的甚至要求工序能力系数要大于1.67，以 便确保稳定的加工精度。应指出，采用Cp1.33 来验收设备，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1/31/2，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(HSK)和过程统计质 量控制(SPC)的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IT7/IT6 精密孔。SPC 是基于工序能力的 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1/31/2 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SPC 对自动线的 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CAD 技术： 在国外许多公司中，组合机床设计已普遍采用CAD 工作站，在设计室几乎很 难见到传统的绘图板。CAD 除应用于绘图工作外，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 (Lean Production)。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AutoCAD 软件绘制零件图，一方面增加对 零件的了解认识，另一方面增加我们对AutoCAD 软件的熟悉。 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，联系在工厂看到的一些零件加工的夹具来解决这些问 题。 3 本课题拟采用的研究手段（途径）和可行性分析 钻孔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、切削内外螺纹等。其主轴的转速和进给量直接影响加工的零件 的精度及加工质量。 本次毕业设计过程中，为了保证形体钻孔的合理性、实用性以及加工精度等 要求，我们在图书馆努力收集有关钻孔组合机床的各类资料在箱体钻孔组合机床 的设计中作为参考，提高其加工的合理性，同时结合我们在成都内燃机厂和内江 峨柴厂对钻孔组合机床的一些认识来提高我们设计的组合机床的实用性。 在箱体钻孔组合机床的设计中，我们必须保证其主轴箱中各个主轴的进给量 相同，而且必须保证各个主轴的转速的同步性，以及加工时的各切削用量的准确 性。 经过以上对箱体钻孔组合机床的分析，结合平时老师的讲解及书本知识，本 次课题设计将圆满完成。 参考文献 1 赵如福.金属机械加工工艺人员手册.上海科学技术出版社.1990 2 张耀宸.机械加工设计手册.航空工业出版社.1987 3 王先逵.机械制造工艺学.机械工业出版社.2006 4 李庆余.机械制造设计装备设计.机械工业出版社.2006 5 肖继德.机床夹具设计.机械工业出版社.2005 6 机床夹具图册（上、下册）.贵州人民出版社.1983 7 雷天觉.液压工程手册.机械工业出版社.1990 8 路甬祥.液压气动技术手册.机械工业出版社.2002 9 谢家瀛.组合机床设计简明手册.机械工业出版社.1992 10沈阳工业大学.组合机床设计.上海科学技术出版社.1985 11 Machine Tools N.chernor 1984. 12 Machine Tools Netalworking John L.Feirer 1973 13 Handbook of Machine Tools Manfred weck 198409/20 11:46 102 机体齿飞面 孔双卧多轴组合机床及CAD 设计 09/08 20:02 3kN 微型装载机设计 09/20 15:09 45T 旋挖钻机变幅机构液压缸设计 08/30 15:32 5 吨卷扬机设计 10/30 17:12 C620 轴拨杆的工艺规程及钻2-16 孔的钻床夹具设计 09/21 13:39 CA6140 车床拨叉零件的机械加工工艺规程及夹具设计831003 08/30 15:37 CPU 风扇后盖的注塑模具设计 09/20 16:19 GDC956160 工业对辊成型机设计 08/30 15:45 LS 型螺旋输送机的设计 10/07 23:43 LS 型螺旋输送机设计 09/20 16:23 P-90B 型耙斗式装载机设计 09/08 20:17 PE10 自行车无级变速器设计 10/07 09:23 话机机座下壳模具的设计与制造 09/08 20:20 T108 吨自卸车拐轴的断裂原因分析及优化设计 09/21 13:39 X-Y 型数控铣床工作台的设计 09/08 20:25 YD5141SYZ 后压缩式垃圾车的上装箱体设计 10/07 09:20 ZH1115W柴油机气缸体三面粗镗组合机床总体及左主轴箱设计 09/21 15:34 ZXT-06 型多臂机凸轮轴加工工艺及工装设计 10/30 16:04 三孔连杆零件的工艺规程及钻35H6 孔的夹具设计 08/30 17:57 三层货运电梯曳引机及传动系统设计 10/29 14:08 上盖的工工艺规程及钻6-4.5 孔的夹具设计 10/04 13:45 五吨单头液压放料机的设计 10/04 13:44 五吨单头液压放料机设计 09/09 23:40 仪表外壳塑料模设计 09/08 20:57 传动盖冲压工艺制定及冲孔模具设计 09/08 21:00 传动系统测绘与分析设计 10/07 23:46 保护罩模具结构设计 09/20 15:30 保鲜膜机设计 10/04 14:35 减速箱体数控加工工艺设计 10/04 13:20 凿岩钎具钎尾的热处理工艺探索设计 09/08 21:33 分离爪工艺规程和工艺装备设计 10/30 15:26 制定左摆动杠杆的工工艺规程及钻12 孔的夹具设计 10/29 14:03 前盖板零件的工艺规程及钻8-M16 深29 孔的工装夹具设计 10/07 08:44 加油机油枪手柄护套模具设计 09/20 15:17 加热缸体注塑模设计 10/07 09:17 动模底板零件的工艺规程及钻52 孔的工装夹具设计 10/08 20:23 包缝机机体钻孔组合机床总体及夹具设计 09/21 15:19 升板机前后辅机的设计 09/09 22:17 升降式止回阀的设计 09/22 18:52 升降杆轴承座的夹具工艺规程及夹具设计 09/09 16:41 升降杠杆轴承座零件的工艺规程及夹具设计 08/30 15:59 半自动锁盖机的设计（包装机机械设计） 08/30 15:57 半轴零件的机械加工工艺及夹具设计 10/29 13:31 半轴零件钻6-14 孔的工装夹具设计图纸 09/26 13:53 单吊杆式镀板系统设计 08/30 16:20 单级齿轮减速器模型优化设计 08/30 16:24 单绳缠绕式提升机的设计 09/09 23:08 卧式加工中心自动换刀机械手设计 09/08 22:10 厚板扎机轴承系统设计 09/18 20:56 叉杆零件的加工工艺规程及加工孔20 的专用夹具设计 08/30 19:32 双卧轴混凝土搅拌机机械部分设计 09/09 22:33 双模轮胎硫化机机械手控制系统设计 09/09 22:32 双辊驱动五辊冷轧机设计 09/08 20:36 变位器工装设计-0.1t 普通座式焊接变位机 09/28 16:50 叠层式物体制造快速成型机机械系统设计 09/08 22:41 可急回抽油机速度分析及机械系统设计 09/08 22:42 可移动的墙设计及三维建模 10/04 13: