ZXH54型铣槽机铣头部件设计-开题报告

前 言针织槽机的主要部件为“针床” ，长方形针床钢板（针板）槽间开有许多细密的“针槽” ，用于安装放置“织针” 。目前针床钢板上的针槽通常是由人工控制用铣床一条条铣出来的，费工费时，铣槽精度低。而 ZXH54 型针板铣槽机的出现为我国横机制造业提供了一种新型可靠高效的加工设备，解决了国内横机针板铣槽、开头工序的难题。ZXH54 型针板铣槽机，能自动分度与铣槽，铣槽精度高，操作使用方便。该机能实现对八块针板连续铣针槽和铣头槽，对多块针板实现了连续铣针槽后，再连续铣头槽。国内针织横机针床加工效率低，前、后针床针槽不能在同一台机器上完成加工，从而造成宽度不匀，影响针床质量。为此须研制新型针床加工专用母机，使该机能用多个加工工位同时完成多副针床的加工，且能使前针床、后针床在同一台机器上完成加工，从而成倍提高产量与质量。研究设计 ZXH54 型铣槽机铣头部件，该铣头部件作为专用铣削动力头，需实现铣削动力头的旋转运动，从而带动刀具旋转，实现切削主运动。该机的成功，将改变目前国内落后的针板加工状况，是加工高精度针板的必要设备，也是发展高精度、超细针槽机的关键设备。它的研制成功，将把我国针织槽机加工工业推向一个新的层次，纺织产业走上新高度。ZXH54 型针板铣槽机是一种典型的组合机床，因此它也就具有组合机床的一切特征。一、组合机床概述1-1 组合机床及其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、磨削及滚压等工序，生产效率高，加工精度稳定。组合机床与通用机床、其他专用机床比较、具有以下特点：(1)组合机床上的通用部件和标准零件占全部机床零，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，因而比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利用，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。图 1-1 和图 1-2 分别表示由通用部件和少量专用部件组成的卧式和立式组合机床。从图中可以看出，两类机床虽然配置型式不同，但都具有大量的通用部件。利用这些通用部件还可以组成各种不同型式的组合机床。组合机床常用的通用部件有：床身(侧底座)、底座(包括中间底座和立柱底座)、立柱，动力箱、动力滑台，各种工艺切削头等。对于一些按顺序加工的多工位组合机床，还具有移动工作台或回转工作台。动力箱、各种工艺切削头和动力滑台是组合机床完成切削主运动或进给运动的动力部件。其中还有能同时完成切削主运动和进给运动的动力头，而只能完成进给运动的动力部件称为动力滑台。 固定在动力箱上的主轴箱是用来布置切削主轴，并把动力箱输出轴的旋转运动传递给各主轴的切削刀具，由于各主轴的位置与具体被加工零件有关，因此主轴箱必须根据被加工零件设计，不能制造成完全通用的部件，但其中很多零件(例如：主轴、中间轴、齿轮和箱体等)是通用的。床身、立柱、中间底座等是组合机床的支承部件，起着机床的基础骨架作用。组合机床的刚度和部件之间的精度保持性，主要是由这些部件保证。移动的或回转的工作台是多工位组合机床的主要部件之一，它起着转换工位和输送工件的作用，因此它们的直线移动和回转运动的重复定位精度直接影响组合机床的加工精度。除了上述主要部件之外，组合机床还有各种控制部件，主要是指挥机床按顺序动作，以保证机床按规定的程序进行工作。组合机床的通用部件，绝大多数已由机械工业部颁布成国家标准，并按标准所规定的名义尺寸、主参数、互换尺寸等定型，各种通用部件之间有配套关系。这样，用户可根据被加工零件的尺寸、形状和技术要求等，选用通用部件，组成不同型式的组合机床，以满足生产的需要。目前，我国组合机床已广泛应用到大批大量生产的行业，如汽车、拖拉机、柴油机、电动机、缝纫机等。1-2 组合机床分类和基本配置型式组合机床有大型组合机床与小型组合机床两大类，它们不仅在体积和功率上有大小之别，而且在结构和配置型式等方面也有很大差异。大型组合机床的配置型式可分为三大类：一、具有固定式夹具的单工住组合机床这类组合机床夹具和工作台都固定不动。动力滑台实现进给运动，滑台上的动力箱(连主轴箱)实现切削主运动。根据动力箱和主轴箱的安置方式不同，这类机床的配置型式有以下几种。(1)卧式组合机床(动力箱水平安装)；(2)立式组合机床(动力箱垂直安装)；(3)倾斜式组合机床(动力箱倾斜安装)；(4)复合式组合机床(动力箱具有上述两种以上的安装状态)。在以上四种配置型式的组合机床中，如果每一种之中再安置一个或几个动力部件时，还可以组成双面或多面组合机床。二、具有移动式夹具的(多工位)组合机床这类组合机床的夹具安装在直线移动工作台或回转运动工作台上，并按照一定的节拍时间作间歇移动或转动，使工位得到转换。这类机床的配置型式，常见的有以下四种。(1)具有移动工作台的机床，这类机床的夹具和工件可作直线往复移动。(2)具有回转工作台的机床，这种机床的夹具和工件可绕垂直轴线回转，在回转工作台上每个工位通常都装有工件。(3)鼓轮式机床，这种机床的夹具和工件可绕水平轴线回转。此种机床一般为卧式单面或卧式双面，而较少采用三面配置。此外也有辐射式的，它除了安装卧式动力部件外，还在垂直于鼓轮回转轴线的平面上安装动力部件。(4)中央立柱式机床，这种机床具有台面直径较大的环形回转工作台。在工作台中央安装立柱，立柱上安装动力部件，而在工作台的周围还安装有卧式动力部件，工件和夹具则安装在回转工作台上，这种机床一般都是复合式的。三、转塔主轴箱式组合机床转塔主铀箱式组合机床分为两类：单轴转塔动力头式组合机床和多轴转塔头式组合机床。前者转塔头的每个结合面可安装一个刚性主轴。后者转塔头的每个结合面可安装一个主轴箱。选种机床一般配置型式有：(1)转塔式主轴箱只实现切削运动，被加工零件安装在滑台上，由滑台实现进给运动。(2)转塔式主轴箱安装在滑台上，转塔式主轴箱既实现切削主运动又实现进给运动。被加工零件安装在回转工作台上，转塔式主轴箱转位更换刀具，而工件转位改换被加工的平面。转塔主轴箱式组合机床可以组成双面式或三面式，同时对工件的两、三个平面进行加工。这类机床切削时间与辅助时间不重合，转塔主轴箱各工位的切削时间串联，因此机床的工作效率较低，由于各工位切削时间不重合，减少了切削振动的互相干扰，加工精度较高。当机床用于中批生产时，机床负荷率较高，机床占地面积较小。1-3 组合机床的工艺范围组合机床可完成的工艺有铣平面、刮平面、车端面、钻孔、扩孔；镗孔、铰孔、攻丝、倒角、惚窝、钻深孔、切槽等。随着综合自动化技术的发展，组合机床可完成的工艺范围也在不断扩大，除了上述工艺外，还可完成车外圆、车锥面、车弧面、切削内外螺纹、液压孔、技削内外圆柱面和平面、磨削、抛光、衍磨，甚至还可进行冲压、焊接、热处理、装配、自动测量和检查等。二、组合机床通用部件及其选用通用部件是具有特定功能、按标准化、系列化、通用化原则设计制造的组合机床基础部件。它有统一的联系尺寸标准，结构合理、性能稳定。组合机床的通用化程度是衡量其技术水平的重要标志。通用部件的选择是组合机床设计的重要内容之一。2-1 通用部件的类型一、通用部件的分类随着科学技术的迅速发展，组合机床类型在不断更新和发展，如已有数控组合机床、专能组合机床等新品种。所以，通用部件的品种、规格也日趋繁多。通用部件按其尺寸大小、驱动和控制方式、单机和自动线的不同，可分为大型和小型通用部件；机械驱动、液压驱动、风动或数控通用部件；组合机床和组合机床自动线通用部件。还出现整机的通用模块，如专能机床(缸盖导管孔加工机床等)、柔性加工单元 (UD 系列组合式柔性单元等)。但这些通用部件有其共性功能，按功能划分的类别覆盖面较大。二、通用部件按其功能通常分为五大类。1)动力部件 动力部件是用于传递动力，实现工作运动的通用部件。它为刀具提供主运动和进给运动，是组合机床及其自动线的主要通用部件。它包括动力滑台、动力箱、具有各种工艺性能的动力头等。2)支承部件 支承部件是用于安装动力部件、输送部件等的通用部件。它包括侧底座、中间底座、立柱、立柱底座、支架等。它是组合机床的基础部件，机床上各部件之间的相对位置精度、机床的刚度等主要依靠它来保证。3)输送部件 输送部件是具有定位和夹紧装置、用于安装工件并运送到预定工位的通用部件。它包括回转工作台、移动工作台和回转鼓轮等。通常具有较高的定位精度。4)控制部件 控制部件用来控制具有运动动作的各个部件，以保证实现组合机床工作循环。它包括可编程序控制器(PC)、液压传动装置、分级进给机构、自动检测装置及操纵台电柜等。5)辅助部件 辅助部件包括定位、夹紧、润滑、冷却、排屑以及自动线的清洗机等各种辅助装置。上述通用部件中，有一部分通用部件及大量通用零件(特别是控制和辅助部件)，通用范围更广，既可用于通用部件，也可用于专用部件，通常称为“广泛通用部件”(T 字头编号)。2-2 常用通用部件一、动力滑台动力滑台是由滑座、滑鞍和驱动装置等组成、实现直线进给运动的动力部件。根据被加工零件的工艺要求，在滑鞍上安装动力箱(用以配多轴箱)或切削头(如钻削头、镗削头、铣削头、攻螺纹头等主轴部件配以传动装置)，可以完成钻、扩、铰、镗孔、倒角、刮端面、铣削及攻螺纹等工序；台面宽 320mm 以下的滑台配有分给进给装置，可完成深孔加工。此外，滑台还可当移动工件台用，装上检测装置也可完成自动检测等工序。滑台本身可以安装在侧底座上、立柱上或倾斜的底座上，以便配置成卧式、立式或倾斜式等形式的组合机床。根据驱动和控制方式不同，滑台可分为液压滑台、机械滑台和数控滑台三种类型。二、主轴部件主轴部件又称单轴头或工艺切削头，其端部安装刀具，尾部联接传动装置，即可进行切削。如进行铣削、镗削、钻削及攻螺纹等单轴加工工序。每种主轴部件均采用刚性主轴结构。在加工时，刀杆(或刀具)一般不需要导向装置，加工精度主要由主轴部件本身以及滑台的精度来保证。主轴部件与相应规格的主运动传动装置(跨系列)配套使用。主轴部件配上传动装置安装在动力滑台上，可以组成立式或卧式组合机床。这类机床不设导向装置，夹具结构较简单，机床配置灵活。主轴部件种类较多，大型组合机床上常用的有铣削头、钻削头、镗削与车端面头。三、主运动驱动装置主运动驱动装置主要有两大类：一类是与通用主轴部件配套使用的主运动传动装置；另一类是与多轴箱(专用部件)相配的动力箱。四、工作台工作台是多工位组合机床的输送部件，它用来将被加工工件从一个工位转换到另一个工位。工作台按运动方式的不同分为分度回转工作台(简称回转工作台)和多工位移动工作台简称移动工作台；按传动方式的不同分为机械传动、液压传动及气压传动等多种型式。五、支承部件组合机床的支承部件往往是通用和专用两部分的组合。例如：卧式组合机床的床身是由通用的侧底座和专用中间底座组合而成；立式机床的床身则由立柱及立柱底座组合而成。此种组合结构的优点是加工和配装工艺性好，安装和运输较方便；其缺点是削弱了床身的整体刚性。六、自动线通用部件组合机床自动线是由组合机床及工件输送装置、转位装置、排屑装置等辅助设备和检测装置、电气、液压控制设备等组成。自动线通用部件多为连线设备和各台机床具有共同功能的设备，是按标准化、系列化、通用化原则设计的。目前， 自动线通用部件划分为通用零件、夹具、工件输送、排屑等几类。2-3 通用部件的选用一、通用部件选用的方法和原则通用部件的选用是组合机床设计的主要内容之一。选用的基本方法是：根据所需的功率、进给力、进给速度等要求，选择动力部件及其配套部件。选用原则如下：1)切削功率应满足加工所需的计算功率(包括切削所需功率、空转功率及传动功率)。2)进给部件应满足加工所需的最大计算进给力、进给速度和工作行程及工作循环的要求，同时还需考虑装刀、调刀的方便性。3)动力箱与多轴箱尺寸应相适应和匹配。根据加工主轴分布位置可大致算出多轴箱尺寸(边缘主轴与多轴箱边缘最小距离为 70100mm)，并圆整后选用相近尺寸的标准规格多轴箱，据此选择结合尺寸相适应的动力箱。4)应满足加工精度的要求。选用时应注意结构不同或者结构相同、精度等级不同的动力部件所能达到的加工精度是不同的。5)尽可能按通用部件的配套关系选用有关通用部件。二、通用部件的选用1.动力部件的选用选用动力部件主要是确定动力部件的品种和规格。(1)动力部件品种的确定 在设计组合机床时，究竞选用哪种动力部件，应当根据具体的加工要求、机床的配置型式、制造及使用条件等确定。对于完成主运动的动力部件，如钻削头、铣削头、镗削头等，通常是根据加工工艺要求和配置型式等确定。例如：设计一台铿孔加工的立式组合机床时，宜选用捏削头并配以尾置式的主传动装置；对于完成进给运动的动力部件，如液压滑台、机械滑台，通常是根据进给速度的稳定性、进给量的可调性、工作循环等要求来确定。还要注意用户所在地区气温条件及用户使用的方便性。例如：设计的组合机床要求进给速度稳定、工作循环不太复杂、进给量又不需要无级调速时，一般可选用机械滑台；不太炎热的地区可选用液压滑台；对自动线或流水线各台机床一般选用同一传动方式的滑台，以便设计制造和使用维护；批量不大的多品种柔性化生产，应考虑选用数控滑台。(2)动力部件规格的确定 影响动力部件规格的因素有功率、进给力、进给速度、最大行程及多轴箱外形尺寸等。在确定动力部件规格时，一般先进行功率和进给力计算，再根据选用动力部件的原则。综合地、全面地考虑其它因素来确定其规格。必须强调的是最后所确定的动力部件的规格，应全部满足原则中的各项要求。当遇到动力部件的功率或进给力不能满足要求，但又相差不太大时，不要轻易地选用大一规格的动力部件，而应适当调整切削用量或改变工艺方法，如将同一面部分通孔顺序钻削，刮削端面改为车端面等，但必须以不影响加工精度和生产率要求为前提。2.其它通用部件的确定对于支承部件如侧底座、立柱等通用部件，可选与动力滑台规格相配套的相应规格。对于输送部件可按所需工作台的运动形式、工作台台面尺寸(根据估算或夹具草图)、工位数、驱动方式及定位精度等来选用。通常根据运动形式及驱动方式等要求，确定输送部件的品种；根据所需工作