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功率 壳体 双面 卧式 专用 组合 机床 设计 说明书

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利用连续的等通道转角过程加工钢板Jong-Woo Park , Jin-Won Kim, Young-Hoon Chung韩国科学技术学院,131信箱, 重阳路, 韩国,汉城 摘要：等通道转角挤压试图使低碳钢的粒度改良从一个更低的区域开始。在剪切变形的同时很明显地使晶粒得到细化和pearlite带的消失。纳米大小的微粒渗碳体被观察到了在铁的晶粒内及晶界存在, 强度很明显的增加了。关键词： 钢; 微结构; 相变; ECAP过程1介绍我们知道金属晶粒的改良可是使材料的韧性和强度提高。在钢里面, 良好的晶粒可以由改进生核在受控辗压期间而得到, 并且在这个过程中要求重量的减轻 。为生产厚实的板材, 然而, 相当数量的减少是由板材的最后的测量仪器所限制, 并且良好的晶体结构在常规辗压过程是几乎不可能获得的。强烈的塑料剪变形可能被应用于金属的等通道转角挤压(ECAP)，但是它并没有减少厚度, 并且超良好的或纳米大小的晶粒可以由反复的挤压过程所实现。在常规的ECAP过程中,长的板材或板料由于间断性的挤压而不容易得到。最近, 一种独特的等通道转角挤压(ECAR)过程被当前作者的当中一个所提出, 这个方法被证明是非常有效的获得超良好的晶粒和高价值的铝板料。 ECAR过程也许可以被应用于钢板的热挤压过程或者冷挤压过程从而得到良好的晶粒和优良的机械性能。当前工作的目的是研究ECAR 方法的可行性在适当温度下通过剪切变形从而改良低碳钢晶粒的过程中。2. 实验方法一个加工厚实板材的ECAR 装置被设计和制造出来了如图1所示 。ECAR 系统包括了送料辊和ECAR 模具, 并且模具的角度是120度。5 毫米厚度, 10 毫米宽度和120 毫米长度的ECAR 热挤压钢板以由POSCO所提供的0.15C-1.1Mn-0.25Si-0.01Ti-0.03.Al 所构成。平行的栅格被事先雕刻在板材的边缘上以便与加工后对剪切角的测量。样品在900 度的电熔炉中被保持20分钟, 然后进行ECAR过程。在样品，卷，模子在被加热之前要在它们表面涂上石墨基的润滑剂。一个K 类型的热电偶被放置在距离样品头部20 毫米的地方,用来测量在ECAR过程中材料温度的变化。通过使用AIS 2000 用具和Vickers 硬度测试器来进行微凹进测试机械性能。在板材的纵向部分进行Metallographic测试。3%的材料被用来进行光学和扫描电子显微学(SEM) 测试。在Philips CM 30 电子显微镜解答了在双喷气机中的20% 高氯酸的酸和80% 甲醇后，显微学(TEM) 被广泛应用 图1. ECAR 系统概要图。 3. 结果和讨论 经过ECAR 扭屈的栅格样品显示在图2中。为调查变形的方式, ECAR在变形期间被中断, 把被扭屈了的样品和未被扭曲的样品放在一起进行观察。样品的挤出部分的网格图由剪变形而发生了弯曲, 当内部的样品仍然显示了最初的栅格。除了板材的低部显示弯曲的栅格,是由模子 9,10 或模腔 11 引起的几何作用, 最大的几何作用剪角度,倾斜的栅格角度是42度。实验用的剪切角度是接近ECAR 12 中的Al板材剪角度和使用了由Segal和Iwahashi 建议的通过计算等式得出的理论角度 49度。剪角度42度对应于工程学剪张力0.9 和有效的张力0.52 。这些结果都证明 ECAR 过程可适用于钢板, 并且剪变形可以有效地获得。剪切变形的量和强度可以通过调节模具的角度而改变，这些已由Segal 在ECAP 13 中提议 。图2. 样品由ECAR 扭屈的侧视图。 样品在ECAR 期间的温度变化被显示在图3中.在ECAR开始时温度迅速下降， 而在ECAR的结尾时温度迅速上升。温度迅速下降归结于在开始的 ECAR 阶段热传递从热的样品传向冷的设备, 温度的猛增是由样品的剪切变形产生的热量发生绝热热化导致的。变形温度的范围接近或略微高于有类似组成的1019钢的+cementite 区。由于在ECAP之前样品被加热到austenite区，才致使和相向碳体的转变。 图4 显示了传统的热挤压钢板和ECARed钢板的微观显微结构。原始的板材有粗糙的纯铁晶粒平均直径20 lm, 与一个粗糙的被结合的结构，被混合 pearlite 的容量分数大约为15% 。而经过ECAR 以后的样品中, 良好的纯铁晶粒被获得, 并且经常在传统挤压过程中被发现的通过-转变产生的粗糙的pearlite,结构，这种现象在ECAP中消失了。除了一小部份的几乎是大约2-5 lm 直径的纯铁晶体以外, 经过ECAR后大多纯铁晶粒呈现 2-5 lm 的宽度和5-10 lm的 长度。 图5 是一个SEM图片显示了被剪切的纯铁晶粒的一个大部分。多数纯铁晶粒是细长的, 而且倾斜的对着 ECAR 方向, 起因是由于在ECAR过程中产生的剪切变形。图3. 在ECAR 过程期间的冷却曲线。 图4. 光学微结构: (a) 被挤压的板材(b) ECARed 样品。图5. ECARed 样品陈列SEM 图6. ECARed 样品TEM显示渗碳体nano 微粒。 图6 显示了有高密度的细长的纯铁晶粒存在。 相似于铝合金在室温度 8 时的ECAR过程, 和钢在350 19时的ECAR过程, 意味着阶段变革从-发生在ECAR过程中, 并且纯铁期间服从了剪切变形。瘦长的subgrains物质宽度和长度在0.5-1 lm 和 1.5-3 lm的范围 。纳米大小的渗碳体颗粒存在与晶粒和晶界处, 或许对晶粒改良过程中的抑制晶粒长大有作用。一般认为ECAP过程的晶粒改良有以下3个因素：1 增加在ECAR过程中晶界处晶核的密度。 2 通过挤压变形提高晶核的产生率3 通过渗碳体来抑制晶粒的长大表1列出了样品的机械性能,，ECARed 钢的强度和改良后的晶粒有直接联系，如纳米渗碳体和位错密度。4. 总结钢板连续的剪切变形可以由ECAR 过程通过从更低的区冷却而成功地进行。从ECARed 板材测量出的剪切角接近理论上计算值。ECAR过程中发生了钢材晶粒的改良以及pearlite 带的失踪。大多钢材晶粒是细长的, 倾斜地对着ECAR 方向, 是由于在ECAR 过程期间的剪切变形。纳米大小的渗碳体被发现在晶粒中和晶界处存在，它们也许有助于晶粒的改良和抑制晶粒的长大。在产出的样品性能可以看出，材料的性能得到明显的改变，强度增强了超过100%，硬度和极限抗拉强度也有所提高。 出席作者感谢POSCO 为他们提供的财政支持。 参考文献：1 Pickering FB. Physical metallurgy and the design of steels.London: Applied Science Publishers Ltd; 1978. p. 62.2 Tanaka T. Int Metals Rev 1981;4:185.3 Segal VM. Mater Sci Eng A 1995;197:157.4 Valiev RZ, Ivanisenko YV, Rauch EF, Baudelet B. Acta Mater1996;44:4705.5 Low TC, Valiev RZ. JOM 2000;52:27.6 Shin DH, Pak JJ, Kim YK, Park KT, Kim YS. Mater Sci Eng A2002;323:409.7 Nam CY, Han JH, Chung YH, Shin MC. Mater Sci Eng A2003;347:253.8 Lee JC, Seok HK, Han JH, Chung YH. Mater Res Bull2001;36(6):997.9 Park JW, Seo JY. Metal Trans A 2001;32A:3007.10 Seo JY, Kim HS, Park JW, Chang JY. Scripta Mater 2001;44:677.11 Shan A, Moon IG, Ko HS, Park JW. Scripta Mater 1999;41:353.12 Chung YH, Ahn JP, Kim HD, Hwang BB, Engler O, Huh MY.Mater Sci Forum, V 2002;408412:1495.13 Segal VM, Reznikov VI, Drobyshevskiy AE, Kopylov VI. RussMetall (Metally) 1981;1:99.14 Iwahashi Y, Wang J, Horita Z, Nemoto M, Langdon TG. ScriptaMater 1996;35:143.15 USS, isothermal transformation diagrams, 3rd ed. United StatesSteel; 1963. p. 17.16 Zrnik J, Kvackaj T, Sripinproach D, Sricharoenchai P. J MaterPro Tech 2003;133:236.17 Bakkaloglu A. Mater Lett 2002;56:200.18 Hong JW, Kim SY, Kim YG, Kang KB. Mater Sci Eng1983;61:275.19 Shin DH, Kim BC, Kim YS, Park KT. Acta Mater 2000;48:2247. 利用ECAP装置进行连续超细晶粒加工乌克兰航空技术大学, 高级材料物理研究所, 乌克兰，俄国材料科学和技术部, 洛斯阿拉莫斯国家实验室, 洛斯阿拉莫斯,美国摘要：在本文里, 我们介绍一个新的高效的塑性变形技术, 结合等通道转角技术(ECAP)和一致性技术, 以连续的方式来加工超细颗粒材料。ECAP的原始装置只能加工短的金属棒料并且耗能。 一致性技术是使用连续的形式加工金属成各种各样的形状。结合这两个技术, 我们能加工出UFG 结构的Al 导线并且极大地增加它的强度。关键词: 严厉塑性变形(SPD); 一致性; 超细颗粒结构; 铝1介绍在10多年前，强烈塑性变形(SPD)技术被证明是一种生产超细颗粒状 (UFG) 金属的有效途径, 并且在SPD技术发展和过程参数的建立以及制作UFG金属及合金的有效模具方面做了广泛的研究。到目前为止, 在所有SPD 技术之中, 等通道转角挤压(ECAP), 或有时被叫作等通道转角挤压(ECAE),受到了很大的关注, 因为它是非常有效的产生UFG 结构而且能够生产足够大的UFG块用以各种结构应用。正因为ECAP能够实现大尺寸大批量的UFG结构金属的加工能力，使它成为最有前途的商业化SPD技术。但是,原始的 ECAP 技术有它的局限性。具体地,工件的长度被二个因素所限制: (1) 长宽比需要小于一个临界值以便于在加工的过程中不发生弯曲(2) 挤压头有长度限制，由于工件长度的限制使ECAP成为一个不连续的过程, 生产效率低而且费用高。另外, 在大长度的工件的末端通常有不均匀的微结构或者裂缝必须被废弃。浪费了具有意义的部份并且进一步增加了UFG 材料费用。不连续和浪费材料的的特点使得由ECAP制备UFG 材料变得非常昂贵, 限制了它们在高端市场的应用，譬如医疗植入管和设备, 材料费用不是最主要的。 使UFG 材料广泛商品化的关键是通过连续的过程降低他们的加工成本和减少废料消耗。为此做了很多尝试。例如, 反复起皱和校直RCS, 最近被用来连续加工金属片和棒料。但是,在改良晶粒方面 RCS 比ECAP的效率还低，并且每一次加工材料时在长度方向和局部会产生不均匀的形变。 最近报道有一种新的方法加工薄板UFG结构的方法。两个方法都是使用摩擦轮使工件通过一个设计好的ECAP模具中。但是,要加工截面为正方形或者矩形的材料，需要强大的摩擦力才能使材料通过ECAP 模具。1974 年, Etherington 21 开发了一个有效的装置, 一致性装置, 用来对为金属进行连续的挤压。它用来处理硬币 原料, 以圆导线或粉末的形式, 置入一个有凹槽的转动的轮子中。凹槽的三面与轮子一起转动, 提供摩擦驱动力。凹槽上固定了一个套筒用来固定原料。他们之间通过摩擦力来结合。所以, 原料存储罐有三个推进和一个返回装置。原料装置在正向或者垂直的方向被一个挡销停止。出口横断面通常在形状上与凹槽不同因为一致性的原理是改变原料的几何形状或巩固粉末, 通常要求只有一个过程。原料的变形在挤压期间是与常规挤压过程相似的。 这项研究的宗旨是结合一致性过程与ECAP使连续处理UFG 材料成为大规模商业化。在这个发明中, 使用摩擦力推进一个工件通过ECAP 模具与一致性方法是相似的, 利用一个被改良过的ECAP 模具使工件可以被反复处理成UFG 结构。 2. 实验过程我们设计了一个ECAP-CONFORM装置， 在图1中作了简要的示意。按图所示, 转动的轴的中心有一条凹槽, 工件被卷向前。工件被接触的三个面产生的摩擦力驱动向前，使工件与轴一起转动。工件被强制送入一个固定的模具。固定的模具使工件在内部发生与常规ECAP一样的转角剪切变形。在当前的模具中，转角为90度，此角度是在ECAP中常用的。此装置使ECAP过程得以连续，并且其它的ECAP过程参数同样可以被采用。用直径3.4mm 和超过1m 长度的纯净度为99.95%的铝导线，在室温下用ECAP装置进行4道处理。在ECAP通道中样品被转动了180。刚开始铝线的晶粒的尺寸在5-7um之间。 使用长度测试来研究样品的伸长和延展情况。样品在开始时为长5mm 直径为1mm 。在纵向之间样品和成品基本接近。电子显微镜被用来验证样品微结构的变化。用机械制备的方法来制作显微样品，并进行抛光处理，用AJEM-100B来研究微结构。图1. ECAP-CONFORM装置3. 实验结果和讨论图2显示了一个铝工件在ECAP的每个阶段的状况， 经过ECAP后从最初的圆形截面变成了矩形截面，工件从最初的直径为3.4mm的圆形截面变成了3.86mm2.78mm的矩形截面。从圆与直径3.4mm 对长方形以维度 3.86mm 2.78mm 在第一ECAP 通行证以后。可以很明显地看到进入模具的金属丝截面很快变成了矩形状。这是一致性加工的主要特点。这一过程是靠两个摩擦轮和工件表面的摩擦实现的。摩擦力使工件进入模具，使工件变成槽的形状，这就是所谓的一致性过程。在导线横断面变成了长方形以后, 每单位导线长度的摩擦力变得更大因为在凹槽和导线之间的摩擦力不断变大。总的摩擦力推进铝线从凹槽进入固定的模具, 与凹槽的交角为90度。这部分跟传统的ECAP有相似之处。这就是为什么我们称它为ECAP-Conform。 透射电子显微镜显示，ECAP-CONFORM过程具有ECAP过程的典型性。经过1到2次过程，断层结构和低角度晶界开始形成。经过4次过程，大量的UFG结构形成。图4，显示了经过4次ECAP-CONFORM的铝材的断面微观结构。在图4a中很明显地可以看出，尺寸在650nm的UFG结构晶粒已形成。在一个直径2.5um的区域的电子衍射图显示了大量衍射斑纹的存在，表明有大量大角度的晶界存在。晶粒是朝着各个方向的，并且晶界分明。具有ECAP的特征。图3 与图4.a显示了经过4次过程的晶粒比经过2次过程的晶粒有了很大改善。图4c显示了有断层在一些晶粒中存在，并且在晶粒内部断层密度会更高。哪些有断层存在的晶粒的直径通常在0.6-1.1nm。我们知道，在UFG金属中当晶粒尺寸小于某个值时位错是很容易形成的。 图4 清楚地表明 ECAP-CONFORM过程可以有效地改良晶粒和产生UFG结构。图2. 在ECAP-CONFORM过程中的铝件。 图4. 图3. 表1列举了铝样品在经过1-4次挤压过程的拉伸机械性能。很明显, ECAP-CONFORM 过程极大地增强了屈服强度和极限强度, 这些结果与铝的常规ECAP处理是一致的。而且, 下一步的延展性并没有比上一步的减少，与先前的过程是一致的。表1 显示在经过第一过程后机械性能并没有很大的改变。原因目前还不清楚。目前这方面的研究正在进行，结果将在最近的刊物发表。在ECAP-CONFORM与CONFORM之间是有一些区别的。首先，最主要的是在模具通道的交叉形状存在差别。ECAP-CONFORM是与传统的ECAP一样使工件发生纯剪切变形。CONFORM是使工件发生与常规挤压一样的复合应变。另外，一次ECAP-CONFORM比一次CONFORM对微观结构的改变要明显得多。其次, ECAP-CONFORM不改变工件截面的大小，除了在某些情况下。这可以使得ECAP-CONFORM可以反复地对工件进行加工从而改良晶粒。而CONFORM过程是通过复合应变来改良晶粒，只在第一次过程中发挥作用。第三, ECAP-CONFORM要经过好多次加工才能达到效果，而CONFORM只需经过一次过程便可达到效果。第四, CONFORM连续挤压过程, 它的模具设计通常包含一个不可移动的区域，用来存储原料，而这一区域在ECAP-CONFORM中是不存在的。与传统的ECAP也是有区别的。除了有连续的特点以外，ECAP-CONFORM在发生转角挤压以前发生了塑性变形。进一步研究是需要研究这些是怎么影响UFG 材料结构演变和机械性能的变化。 4. 总结我们开发了一个新的连续的SPD 技术, ECAP-CONFORM用来制造UFG结构材料 。连续过程的特性使它能够以大规模, 高效率和有效的方式来生产UFG 材料。我们的初步结果表明, ECAP-CONFORM过程可以有效地改良铝晶粒并提高它的机械性能，这与传统的ECAP有相似的效果。ECAP-CONFORM与传统的ECAP及CONFORM都存在差别。进一步工作是研究这些区别是如何影响各种各样的UFG材料的结构和性能。鸣谢美国能源部IPP项目办公室的支持。参考文献：1 R.Z. Valiev, N.A. Krasilnikov, N.K. Tsenev, Mater. Sci. Eng. A137(1991) 35.2 R.Z. Valiev, A.V. Korznikov, R.R. Mulyukov, Mater. Sci. Eng. A186(1993) 141.3 V.V. Stolyarov, Y.T. Zhu, T.C. Lowe, R.Z. Valiev, Mater. Sci. Eng.A303 (2001) 82.4 V.V. Stolyarov, Y.T. Zhu, I.V. Alexandrov, T.C. Lowe, R.Z. Valiev,Mater. Sci. Eng. A343 (2003) 43.5 R.Z. Valiev, I.V. Alexandrov, Y.T. Zhu, T.C. Lowe, J. Mater. Res.17 (2002) 5.6 D. Jia, Y.M. Wang, K.T. Ramesh, E. Ma, Y.T. Zhu, R.Z. Valiev,Appl. Phys. Lett. 79 (2001) 611.7 H.W. Hoeppel, Z.M. Zhou, H. Mughrabi, Phil. Mag. A82 (2002)1781.8 Z. Zhang, H. Huang, R.O. Scattergood, J. Narayan, C.C. Koch, A.V.Sergueeva, A.K. Mukherjee, Appl. Phys. Lett. 81 (2002) 823.9 Z. Horita, T. Fujinami, M. Nemoto, T.G. Langdon, Metall. Mater.Trans. 31A (2000) 691.10 M. Furukawa, Z. Horita, M. Nemoto, T.G. Langdon, J. Mater. Sci.36 (2001) 2835.11 R.Z. Valiev, R.K. Islamgaliev, I.V. Alexandrov, Prog. Mater. Sci. 45(2000) 103.12 V.M. Segal, Mater. Sci. Eng. A197 (1995) 157.13 M. Furukawa, Z. Horita, M. Nemoto, T.G. Langdon, J. Mater. Sci.36 (2001) 82.14 T.C. Lowe, Y.T. Zhu, Adv. Eng. Mater. 5 (2003) 373.15 Y.T. Zhu, T.C. Lowe, T.G. Langdon, Scripta Mater. (in press).16 Y.T. Zhu, D.P. Butt, Nanomaterials by severe plastic deformation,in: Encyclopedia of Nanotechnology, vol. 6, American ScientificPublishers, 2004, pp. 84385617 J.Y. Huang, Y.T. Zhu, H.G. Jiang, T.C. Lowe, Acta Mater. 49 (2001)1497.18 Y.T. Zhu, H.G. Jiang, J.Y. Huang, T.C. Lowe, Metall. Mater. Trans.32A (2001) 1559.19 Y. Saito, H. Utsunomiya, H. Suzuki, T. Sakai, Scripta Mater. 42(2000) 1139.20 J.C. Lee, H.K. Seok, J.Y. Suh, Acta Mater. 50 (2002) 4005.21 C. Etherington, J. Eng. Ind. (August) (1974) 893.22 C. Wick, J.T. Benedict, E.F. Veilleux (Eds.), Tool and ManufacturingEngineers Handbook, fourth ed., vol. 2, Society of ManufacturingEngineers, Dearborn, MI, USA, 1983.23 Y. Iwahashi, Z. Horita, M. Nemoto, T.G. Langdon, Acta Mater. 45(1997) 4733.24 Y.T. Zhu, J.Y. Huang, J. Gubicza, T. Ungr, E. Ma, R.Z. Valiev, J.Mater. Res. 18 (2003) 1908.25 Y.H. Kim, J.R. Cho, K.S. Kim, H.S. Jeong, S.S. Yoon, J. Mater.Process. Technol. 97 (2000) 153.26 J.R. Cho, H.S. Jeong, J. Mater. Process. Technol. 110 (2001) 53. 分功率器壳体双面卧式攻丝专用组合机床设计目录第一章 绪论1 第二章通用部件简介3一. 通用部件的分类3二.动力滑台与动力箱4三.组合机床支承部件4第三章组合机床的总体设计6一. 组合机床工艺方案的制定6二.确定切削用量及选择刀具7三.组合机床总体设计三图一卡81.被加工零件工序图82.加工示意图83.尺寸联系图104.机床生产率计算卡13第四章组合机床多轴箱设计14. 1 概述142 多轴箱的设计14第五章 夹具的设计19附录A 综述报告21附录B 调研报告23第一章 绪论组合机床是以通用部件为基础，配以少量专用部件，对一种或若干中工件按预先确定的工序进行加工的机床。它能够对工件进行多刃多轴多面多工位同时加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及液压等工序，随着组合机床的发展它能完成的工艺范围将日益扩大。组合机床所使用的通用部件具有特定功能，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，每种通用部件有合理的规格尺寸系列，有适用的技术参数和完善的配套关系。组合机床与通用机床、其它机床比较具有以下特点：（1）组合机床上的通用部件和特征零件越占全部机床零部件的70%-80%，因此设计和制造周期短，经济效益好。（2）用于组合机床采用多刀加工，机床自动化程度高，因此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，又有专门厂家成批生产，它与一般专用机床比较，其结构稳定，工作可靠，使用和维修容易。（4）组合机床加工工件，采用专用夹具，组合刀具和导向装置等，产品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）当机床被加工的产品更新时，专用机床的大部分的部件报废，组合机床的通用部件是根据国家检验设计的，并等效于国际检验，因此其通用部件可以重复使用，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，以适应大规模和自动化生产需要。目前，我国组合机床以广泛用于大批量生产和使用，例如：汽车、拖拉机、柴油机等。第二章 通用部件简介一.通用部件的分类 通用部件已列为国家标准，并等效为国际标准，设计时应贯彻执行国家标准。我国有些企业有内部标准，但其主要技术参数及部件和联系尺寸必须统一执行国家标准，以实现部件通用化标准。1.动力部件（1）主运动动力部件用来实现组合机床的切削运动。例如：刀具的回转运动。动力箱：1DT121DT25，适用小型组合机床；1 DT321DT80，适用大型组合机床。多轴箱：主轴固定多轴箱；主轴可调多轴箱。（2）进给运动部件实现刀具的进给运动。液压滑台：1HY系列液压滑台；1HYA系列长台面型液压滑台；1HYS系列液压十字滑台。机械滑台：1HJ系列机械滑台；1HJC系列机械滑台；NC-1HJ系列交流伺服数机械滑台。（3）既能实现主运动，又能实现进给运动的部件。动力头：1LHJb系列机械滑套式动力头；1LXJB系列箱体移动式机械动力头；LHF系列风动动力头；1LZY系列多轴转塔动力头。（4）为单轴头变化主轴转速的跨系列通用部件：1XG系列传动装置。2.输送部件 输送部件是将工件由一个工位输送到另一个工位的部件：1AHY系列液压回转台工作台；1HYA系列长台面型液压滑台。3.支承部件支承部件是可用来安装组合机床其它部件，它包括1CC系列滑台，侧底座；1CD系列立柱侧底座；1CL系列立柱及中间底座等。4.控制部件 控制部件用来控制组合机床行动循环。5.辅助部件 除上述部件外的部件称辅助部件，主要指用于润滑、冷却和排屑等部件。二.动力滑台与动力箱1.动力滑台是由滑座、滑鞍和驱动装置等组成，是实现组合机床直线进给运动的动力部件。 动力滑台的用途：根据被加工工件的工艺要求，可以在滑台上安装动力箱、钻削头、铣削头和镗孔车端面头等各种部件，以完成对工件的钻孔、扩孔、铰孔、螳孔、倒角、削端面、车端面、铣削及攻丝等工序，有时也作为输送部件使用，配置多工位组合机床。2.1TD系列动力箱的用途 动力箱是将电动机的动力传递给多轴箱的动力部件。动力箱安装在滑台或其它进给部件的结合面上，动力箱前端结合面上安装多轴箱，动力箱的输出轴驱动动力箱的每个主轴及传动轴，使多轴箱完成各种工艺切削运动。 1DT系列动力箱分两种：第一种根据用于配置小型组合机床，其型号为1DT121DT25，本规格的动力箱输出轴有两种传动形式，I型用输出轴安装的平键，齿轮输出转矩；II型用输出轴端面键输出转矩。第二种动力箱用于配置大型组合机床，其规格为1DT321DT80，其输出轴只有平键，齿轮一种输出转矩的形式。三.组合机床支承部件 组合机床支承部件包括中间底座，侧底座，立柱，立柱底座，支架及垫块等。支承部件主要用来安装动力部件及其它工作部件是组合机床的基础部件。支承部件应用于足够的刚度，以保证各部件之间相对位置精度长期正确，从而保证组合机床的加工精度。 组合机床的支承部件采用组合式，例如：卧式组合机床的床身，由中间底座与侧底座装配而成，而立式组合机床的床身由立柱及立柱底座装配而成。此种装配结构优点是加工和装配工艺性好，调整和运输比较方便。但是，组合式结构减弱了床身的整体刚性，这一缺点通常用加强部件之间的连接刚度来补偿。1.1CC系列滑台侧底座1CC系列滑台侧底座用于安装1HY系列液压滑台及各种机械滑台侧底座长度按滑台行程长度分型并与其配套。滑座安装在侧底座上，侧底座与中间底座用螺钉及销（或键）连接成一体，滑台与侧底座之间装有5mm厚的调整垫。采用调整垫铁对机床的制造和维修都方便。因为当滑座导轨磨损后，或重新组装机床时，只须取下滑台将导轨面重新修刮或修磨，再重新更换调整垫厚度，可使机床达到应有精度。 侧底座的顶面具有与滑座结合的平面外在其周围有收集冷却液或润滑油用的沟槽，用管道将油液引回存储槽中，侧底座的另一侧面有电气壁盒，以供安装电器元件用。一般电器壁盒与冷却液存储箱不应靠近，以防电气元件潮湿。 为了便于支承部件及整台机床运输，侧底座应用走丝吊孔或吊环螺钉孔及放入撬杠用的底面凹槽。2.中间底座中间底座用于安装运输部件和夹具等的支承部件。它可以与侧底座支架和立柱等相接。 中间底座在配置组合机床时，往往不能用一种系列满足不同使用要求，因此，中间底座无标准化系列，尚须根据具体情况设计专用的中间底座。 中间底座分为安装固定夹具和安装回转工作台的两种类型。 根据组合机床配置形式的不同，中间底座多种多样。总之，随着组合机床形式不同，中间底座在结构，尺寸方面就有不同的要求。 中间底座的高度为56mm，也可选用630mm或710mm。第三章 组合机床的总体设计一.组合机床工艺方案的制定 工艺方案制定的正确与否，将决定机床能否达到体积小，重量轻，结构简单。为了使工艺方案制定得合理，先进，必须认真分析被加工零件图纸开始，深入现场全面了解被加工零件的结构特点，加工部位，尺寸精度，表面粗糙度和技术要求，定位、夹紧要求，工艺方法和加工过程所采用的刀具、辅具，切削用量及生产率要求等，分析优缺点。 1.零件的工艺分析 被加工零件为分功率器壳体，加工两面攻丝，且要一次加工完成，因此需在专用组合机床上加工，并要保证它们之间的粗糙度和位置精度要求。2.工艺方案的制定 采用一面两销的定位方案：钻孔后扩孔，余量为1.52.0，粗扩后精扩，余量为0.51.0。使16的销孔达到Ra=3.2，精度达到H7，并且使两销孔之间的公差为0.03。3.夹紧方案的制定 夹紧机构由夹紧动力，中间传动机构，夹紧元件三部分组成，夹紧动力用于产生力源，并将作用力传给中间传动机构。采用中间传动机构可改变作用力的大小和方向，同时能产生的锁作用，以保证在加工过程中，当力源消失时，工件在切削力或振动作用下仍能可靠夹紧。夹紧元件刚用以承受由中间传动机构传递的夹紧力。并与工件直接接触而执行夹紧动作。工件夹紧时，夹紧装置应重点解决下列问题：（1）夹紧装置在对工件夹紧时，不应破坏工件的定位应正确选择夹紧力的方向及着力点。（2）夹紧力的大小应可靠，适当。要保证工件在夹紧后的变形和受压表面的损坏不能超过允许的范围。（3）结构简单合理，夹紧动作迅速，操作方便，省力，安全。（4）夹紧力或夹紧行程在一定范围内可调整或补偿。 因为工序是双面攻丝，所以采用对角双边液压夹紧的方案。二.确定切削用量及选择刀具 切削用量选择是否合理，对组合机床的加工精度、生产率、刀具的耐用度、机床的布局及正常工作均有很大的影响。 组合机床切削用量的选择特点：1.在大多数情况下，组合机床为多轴，多刀，多面同时加工，因此切削用量，根据经验应比一般万能机床单刀加工低30%左右。2.组合机床多轴箱下，所有刀具共用一个进给系统，通常为标准动力滑台，工作时，要求所以的刀具的每分钟进给量相同，且等于动力滑台的分钟进给量。由于工件材料：HT200 =220用计算图简化计算得:求刀具耐用度TD=12螺距1.75JV (6)T(刀具耐用度)=26分D=8螺距1.25JV (6)T(刀具耐用度)=23分求扭矩(公斤.米)D=12螺距1.75M(扭矩)1.5kg.mD=8螺距1.25M(扭矩)0.5kg.m求切削功率（千瓦）D=12螺距1.75 J V (6) J0.25kwD=8螺距1.25 J V (6) J0.135kw总切削功率100.251.5+80.1351.8=5.694kw总切削功率60.251.9+80.1351.8=4.794kw多轴箱传动功率，加工黑色金属时0.8-0.9 取0.87.1kw 6kw刀具的选择要求考虑工件加工尺寸精度，切削的排除，及生产率要求等因素。选择丝锥：8 螺距1.25 d=6.3 l=22 L=72 a=5.0 l=812 螺距1.75 d=9 l=29 L=89 a=7.1 l=10三.组合机床总体设计三图一卡1.被加工零件工序图 被加工零件的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艺内容，加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用定位基准，夹紧符号及被加工零件的材料、硬度、重量等表示。不能用客户提供的图纸，而需在原零件图的基础上，突出被加工的内容，加上必要的说明绘制而成的，它是组合机床设计的主要依据，也是制造，使用，检验和调整机床的重要技术元件，图上应表示出：（1）被加工零件的形状和轮廓尺寸及本机床设计有关的部位的结构形状及尺寸。（2）加工用定位基准，夹紧部位及夹紧方向，以便依此进行夹具的定位支承，限位，夹紧，导向装置的设计。（3）本道工序加工部位尺寸、精度、表面粗糙度、形状位置尺寸及技术要求，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，硬度，重量，加工余量等。 耐酸陶瓷沙浆泵壳体的工序图见图1。2.加工示意图 1.加工示意图的作用和内容 零件的加工工艺方案要通过加工示意图反映出来，加工示意图表示被加工零件在机床尚的加工过程，刀具辅具的布置状况以及工件，夹具，刀具等机床各部件间的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等。因此，加工示意图是组合机床设计的主要图纸之一。在总体设计中占据重要地位。它是刀具，辅具，夹具，多轴箱，液压电气装置设计及通用部件选择的主要原始资料；也是整台组合机床布局和性能的原始要求，同时还是调整机床刀具及成车的依据，其内容为：（1）应反映机床的加工方法，加工条件及加工过程。（2）根据加工部位特点及加工要求，决定刀具类型，数量，结构，尺寸（直径和长度），包括镗削加工是膛杆直径和长度。（3）决定主轴的结构类型，规格尺寸及外伸长度。（4）选择标准或设计专用的接杆，浮动卡头，导向装置，攻丝靠模装置，刀杆托架等，并决定它们的结构参数及尺寸。（5）标明主轴，接杆，夹具（导向）与工件之间的联系尺寸，配合及精度。（6）根据机床要求的生产率及刀具，材料特点等，合理正确定并标注各主轴的切削用量。2.加工示意图零件的选择（1）初定主轴类型、尺寸、外伸长度和选择接杆主轴形式主要取决于进给力和主轴刀具系统结构的需要。主轴尺寸规格应根据选定的切削用量计算出切削转矩， 由d=M12 M(扭矩)1.5kg.m 查表得：确定主轴直径d=12mm. 取d=20mm。切削用量f=1.25m/rf=1.75m/rV=6m/min=n=238.9r/minn=159.2r/min进给速度v= f n=4.98mm/s进给速度v= f n=4.64mm/s（2）选攻丝靠模规格为：T0281图2-11 1号。接杆莫氏圆锥号： 2号。（3）丝锥用弹簧涨套：T0631-51 图3-3 。（4）除刚性主轴外，组合机床主轴与刀具之间常用两种连接：一是接杆连接，也称刚性连接，用于单导向进行钻、扩、铰及倒角加工；二是浮动卡头连接，也称浮动连接，用于长导向、双导向和多导向进行镗、扩、铰孔，以减少主轴位置误差及主轴径向跳动对加工精度的影响。 由图3-5 选接杆： T0637 A型。（5）大型组合机床用攻丝卡头： T0637-03 图3-5 卡头号：1号。分功率器壳体的加工示意图见图纸。3.影响联系尺寸的关键刀具 保证加工终了时，多轴箱端面到工件端面之间的尺寸最小，来确定全部刀具，接杆，导向，刀具托架及工件之间的联系尺寸。其中，须标注主轴端部外径和内孔径，外伸长度，刀具各段直径及长度，导向的直径，长度配合，工件至夹具之间须标注工件距离导套端面的距离，还需标注刀具托架与夹具之间的尺寸，工件本身及加工部位的尺寸和精度等。4.动力部件的工作循环动力部件的工作循环是指：加工时，动力部件从原始位置开始到加工终了位置又返回到原始位置的动力过程。一般包括快速引进，工作进给，快速退回等动作，有时还有中间停止，多次往复进给，跳跃进给，死挡铁停留等特殊要求，这是根据具体的加工工艺需要确定的。5.动力部件的工作行程（1）工作进给长度L应等于工件加工部位长度与刀具切入长度和切出长度之和。参考组合机床设计表317得：12 切入长度 =8mm. 切出长度9mm.L32mm8 切入长度 =14.82mmL29.82mm (2)快速退回和攻退长度之和等于快速引进和进给长度之和。其长度按加工具体要求而定。12 快进取150mm；攻进取32mm；攻退取32mm；快退取150mm8 快进取150mm；攻进取29.82mm；攻退取29.82mm；快退取150mm（3）动力部件总行程长度除了应保证要求的工作循环工作过程外，还要考虑装卸调整刀具方便，及考虑前后备量。前备量取20mm;后备量取20mm.3.尺寸联系图一般来说，组合机床是由标准的通用部件动力滑台、动力箱、各种工艺、切削头、侧底座、立柱底座及中间底座加上专用部件多轴箱、刀具、辅具系统、夹具、液电、冷却、润滑、排屑系统组合装配而成的。联系尺寸图的主要内容为：（1）以适当数量的视图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，表明机床的配置型式及总体布局，主视图的选择应与机床实际加工状态一致。（2）图上应尽量减少在必要的线条及尺寸应标注，但反映部件的联系，专用部件及主要轮廓尺寸，运动部件的极限位置及行程尺寸必须完全。（3）为便于开展局部设计，联系尺寸图上应标注通用部件的规格，代号，电动机型号，功率及转速，并说明机床部件的分组情况及总行程。组合机床的动力部件是配置组合机床的基础，它主要包括用以实现刀具主轴旋转主运动的动力箱，各种工艺切削用量及进给运动的运功动滑台。影响动力部件选择的主要因素为：切削功率，进给力，进给速度，行程，多轴箱轮廓，尺寸，动力滑台的精度和导轨材料，综合这些因素，根据具体加工要求正确合理选择动力部件动力滑台和动力箱，并以其为基础进行通用部件配置。根据前面算的再查组合机床设计表214选1DT50动力箱，电机型号:Y160M-6,电动机功率：P7.5KW,电动机转速：n=960r/min,驱动轴转速：n=485r/min.附表7，选 H=200 动力箱输出轴距多轴箱底面高度为199.5mm。附表1:选液压动力滑台型号：1HY50，台面宽:B=500mm，台面长:1440mm，行程长:H400mm，导轨为铸铁材料，滑台及滑座总高:360mm，滑座长:1000mm；快速行程速度:12mm，工进速度32800mm/min。配套通用部件：滑台侧底座，附表18:其型号：1CC501,高度h=560mm，宽度=700mm，长度L1550mm计算多轴箱轮廓尺寸标准的通用钻，镗类多轴箱的厚度有两种尺寸规格，卧式为325mm，立式为340mm绘制机床联系尺寸图时，重要确定的尺寸是多轴箱的宽度B和高度H及最低主轴高度：B=b+ H=h+式中：b工件再宽度方向相距最远的两孔距离（mm） 最边缘主轴中心距箱外壁的距离（mm） h工件在高度方向相距最远的两孔距离（mm） 最低主轴高度。为保证多轴箱有排布齿轮的足够空间，推荐b170100 mm，取b1=100mm，=34mm,H=992mm,h3=360mm,h4=560mm,h7=5mm,推荐85140 mm。 =h2+H-(0.5+h3+h7+h4)34992(0.5+360+5+560)=100.5mm B=b+2b1=420+1002=620mm H=h+b1=420+100.5+100=620.5mm根据上述计算值，按多轴箱轮廓尺寸系列标准最后确定多轴箱轮廓尺寸由P012表41，取B*H=630630mm。动力箱以及底面与动力滑台定位连接，在机床长度方向上，通常动力箱后端面应与滑台后端面平齐安装。动力滑台与滑座在机床长度方向的相对位置由加工终了时滑台前端面到滑座前面的距离决定，是在机床长度方向上各部件联系尺寸的可调环节；对于通用的标准动力滑台，尺寸的最大范围为50mm，是动力滑台，滑座本身结构决定的滑台前端面到滑台前端面的最小距离与前备量两者之和。前者通常不应小于1520mm，后者用补偿刀具重磨后轴向可调的尺寸并用于弥补机床制造和安装误差前备量取20mm；刚202040mm。为便于机床的调整和维修，滑台与侧底座在机床长度方向上的相对位置由滑座前端面到侧底座前端面的距离决定。若采用的侧底座为标准型，则可由组合机床通用部件联系尺寸标准中查得；若不能采用标准型侧底座则可根据具体情况而定，取110mm。中间底座轮廓尺寸其长度方向尺寸安下式确定： L=(+2)2（） (657.5+657.5+2325+320)-2(370+40+100) 1265mm4.机床生产率计算卡 机床负荷率等。根据选定得机床工作循环所需要的工作行程长度，切削用量，动力部件的速度及工进速度等；就可以计算机床的生产率并编制生产率计算卡；用以反映机床的加工过程；完成每一动作所需的时间，切削用量，机床生产率等1.理想生产率Q1指定成年生产纲领A（包括备量及废品率在内）所需求的机床生产率。它与全年工时总数有关，一般情况下，单班制生产K取2350h，两班制生产取4600h，则Q1=（件/h）单班： Q1 =21.28(件/h)两班：则Q1= =50000/4600=10.86（件/h）2.实际生产率Q指所设计机床每小时实际可以生产的零件数量Q=60/求出：生产一个零件所需的时间（min）=t切+t辅=（L1/Vf1+L2/Vf2+T停）+（L顺进/Vfk+L快退/Vfk+T移+t卸装）=1.684minQ=60/=60/1.684=35.63（件/h）3.机床负荷率负当Q1Q时，计算二者的比值即为负荷率h负=Q1/Q则h负=21.28/35.63=0.5974.机床生产率计算卡机床生产率计算卡 见表1第四章 组合机床多轴箱设计1.概述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。多轴箱按其结构大小，可分为大型多轴箱和小型多轴箱两类。大型又分为通用多轴箱和专用多轴箱两种。通用多轴箱主要由箱体，主轴，传动轴，齿轮，轴套等零件和通用（专用）的附加机构组成。在多轴箱体前后壁之间可安排厚度为24mm的齿轮三排或32mm的齿轮两排；在多轴箱体后壁之间可安排一或两排齿轮。通用多轴箱体厚度为180mm，用于卧式的多轴箱前盖厚度为55mm（基型），用于立式的多轴箱前盖并作油池，加厚为70mm，基型后盖厚度为90mm，其余三种厚度的后盖（50，100，125mm),可根据多轴箱内传动系统安排动力部件与多轴箱的具体连接情况而定。2.多轴箱的设计多轴箱是组合机床的重要部件之一，它关系到整台组合机床质量的好坏。具体设计时，需根据“三图一卡”，仔细分析研究零件的加工部件，工艺要求，确定多轴箱与被加工零件，机床其它部分的相互关系。1.绘制多轴箱设计原始依据图根据“三图一卡”整理编汇，内容包括多轴箱设计的原始要求和已知条件。在编制此图时从“三图一卡”中已知：（1）多轴箱轮廓尺寸630mm630mm（2）工件轮廓尺寸及各孔位置尺寸（3）工件与多轴箱相对位置尺寸多轴箱图一般应包括以下内容:（1）所有主轴的位置尺寸及工件与多轴箱的相对尺寸,在标注主轴的位置及相关尺寸时,首先要注意多轴箱和被加工零件在机床上是面对面摆放的,因此多轴箱横截面上的水平方向尺寸因与被加工零件工序图的水平方向相反;其次,多轴箱上的坐标尺寸基准和被加工零件工序图的尺寸基准相常不相重合,应根据多轴箱和被加工零件的相对位置找出统一基准,并标注出其相对位置关系尺寸.（2）在图中标注主轴转向由于标注刀具多为右旋,因此要求主轴一般为逆时针旋转。（3）图中应标出多轴箱的外形尺寸.（4）列表标明工件材料,加工表面要求,并标出各主轴的工序内容,主轴外伸部分尺寸和切削用量等.（5）注明动力箱型号,功率P,转速机和其它主要参数.2.主轴直径和齿轮模树的初步确定m(30-32) （mm）3.主轴的动力计算多轴箱传动功率，加工黑色金属时0.8-0.9 取0.87.1kw 6kw4.传动系统的设计与计算（1）对传动系统的一般要求1) 尽量用一根中间轴带动很多根主轴,当齿轮齿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) 一般情况下,尽量不采用主轴带动主轴的方案,因为会增加主动轴的负荷,如遇到主轴分布密集而切削负荷又不大时,为了减少中心轴,也可用一根主轴带1-2根或更多根主轴的传动方案.3) 为使结构紧凑多轴箱体的齿轮传动副的最佳传动比为1-1.5,在多轴箱后盖内的第IV排(或第V排)齿轮,根据需要,其传动比可以取大些,但一般不超过33.5。4) 根据转速与转距成反比的道理，一般情况下如驱动轴转速较高时，可采用逐步降速传动，如驱动轴转速较低时可先使速度升高一点再降速，这样可使传动链前面几根轴齿轮上的齿轮应尽量安排靠近前支承，以减少主轴的扭转变形。5）粗加工切削力大，主轴上的齿轮应尽量安排靠近前支承，以减少主轴的扭转变形。6）齿轮安排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。不同轴上齿轮与轴或轴套不相碰，可放在箱体内不同排上。齿轮与轴相碰，可放在后盖内。2 计算主轴和传动轴的齿数驱动轴上齿数有一定限制（2126） 取21，m=4M12总传动比：M8总传动比：驱动轴转速n=485r/min (1) M12n=485=240r/min(2)M8 n=485=159.1r/min各齿轮齿数及模数见多轴箱设计图多轴箱坐标图：轴坐标值：O(265.00,169.5)轴：1(446.80,385.50)2(370.00,462.37)3(265,490.5)4(160,462.37)5(83.14,385.50)6(83.14, 175.5)7(160.00,98.64)8(265.00,70.50)9(370.00,98.64)10(446.87,175.50)11(227.50,280.50)12(185.00,238.00)13(142.50,280.50)14(185.00,238.00)15(387.50,280.50)16(345.00,323.00)17(302.50,280.50)18(345.00,238.00)19(349.00,392.43)20(181.01,392.43)21(181.01,168.57)22(349.00,168.57)23(448.09,463.59)24(81.91,97.41)25(81.91,97.41)26(448.09,97.41)27(330.31,36.78)28(199.69,524.23)29(275.00,392.43)30(185.00,290.50)31(345.00,310.50)第五章 夹具的设计机床夹具是在机床上所使用的一种辅助装置，用它来准确迅速地确定工件与机床刀具间地相对位置，即将工件定位及夹紧，以完成加工所需地相对运动。使用夹具地最终目的是保证产品质量，改善工人劳动条件，提高生产效率，降低产品成本。1分功率器壳体的定位基准的选择由零件图可知，采用一面两销的定位方法，以分功率器壳体的下表面作为主要定位基准面，加上底面上的两个孔。为了提高加工效率，决定采用双面加工的方法，同时为了缩短辅助时间采用液压自动夹紧和手动结合。2 夹紧力的计算 查机床夹具设计手册表1211 工件以平面定位，夹紧力与切削力方向垂直。 其中为基本安全系数1，2 为加工性质系数1，2 为刀具钝化系数1 为断续切削系数10.16 0.7 2.5则2750N 现选用地脚式的液压缸，查机床夹具设计手册： 故本夹具可安全工作。结论经过四年的学习，这是在学校最重要的设计毕业设计。设计的题目是组合机床，组合机床以前机床以前从没有碰到过，经过这几个月的摸索，终于了解到其中的一些知识。从绘制零件图到主轴箱装配图，使我对设计组合机床的工艺过程有了深刻了解。我相信以后碰到相同或类似的问题，我会做得更好！致谢这次设计是在范真导师的精心指导下完成的。范老师虽然很忙，但她还是抽出大量宝贵时间来关心我们。每当我们在设计上遇到什么问题或是有什么想不通的，她都会细心的讲解，直到我们懂为止，在此，献上诚挚的谢意。还要谢谢在设计中帮助我的同学，以及帮我答辩的各位老师！参考文献【1】 金正华主编 组合机床及其调整与使用 机械工业出版社 1990【2】 黑龙江人民出版社 组合机床设计与制造 1982【3】 赵如福主编 金属机械加工工艺人员手册第三版 上海科技出版社 1982【4】 周泽华主编 金属切削原理第二版 上海科学出版社 1993【5】 金属切削机床设计 上海科学技术出版社 1980【6】 大连组合机床研究所编 组合机床与自动化加工技术 【7】 丛凤延，迟建山主编 组合机床设计 上海科学技术出版社【8】 组合机床编写小组编 组合机床讲义 北京：国防工业出版社 1975【9】 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 1990【10】中华人民共和国国家标准 GB 6477.1-6477.16_86 金属切削机床术语 北京：中国标准出版社 1988附录A（综述报告）组合机床技术及其发展1机床及自动线组合机床是以通用部件为基础，配以少量专用部件，对一种或若干种工件按预先确定的工序进行加工的机床。它能够对工件进行多刀、多轴、多面、多工位同时加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、樘孔、攻丝、车削、铣削、磨削及滚压等工序，随着组合机床技术的发展，它能完成的工艺范围日益扩大。在组合机床自动线上可以完成一些非切削工序，例如：打印、清洗、热处理、简单的装配、试验和在线自动检查等工序。组合机床及自动线所使用的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。每种通用部件有合理的规格尺寸系列，有适用的技术参数和完善的配套关系。许多大型、形状复杂的工件，需要的加工工序很多，不可能在一台组合机床上全部加工完成，这就需要用多台组合机床加工，按工件加工顺序依次排列，组成组合机床流水线，在组合机床流水线的基础上，发展成组合机床自动线。组合机床与通用机床、其它专用机床比较，具有以下特点：（1）组合机床上的通用部件和标准零件约占全部机床零、部件总量的70%80%，因此，设计和制造周期短，经济效益好。（2）由于组合机床采用多刀加工，机床自动化程度高，因此比通用机床生产率高，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，又有专门厂家成批生产，它与一般专用机床比较，其结构稳定，工作可靠，使用和维修方便。（4）组合机床加工工件，由于采用专用夹具、组合刀具和导向装置等，产品加工质量靠工艺装备保证，对操作工人的技术要求不高。（5）当机床被加工的产品更新时，专用机床的大部分部件要作废。组合机床的通用部件是根据国家标准设计的，并等效于国家标准，因此其通用部件可以重复使用，不必另行设计和制造。（6）组合机床易于连接组合机床自动线，以适应大规模和自动化生产需要。2组合机床加工精度由于采用了新的结构、新刀具、新工艺方法、刀具自动补偿系统、专用刀具的复合工艺，直接利用软件进行误差补偿方法，组合机床加工精度正在不断提高。现阶段在组合机床上加工大平面的平面度已达到1m长上0.020.04mm。粗糙度达到Ra0.40.8um；孔径精度达到0.00150.055mm。定位销孔的中心距精度达到0.013mm；一般孔位置精度达到0.020.025mm；单向镗孔的同轴度达到0.005 0.01mm。双向镗孔的同轴度达到0.0150.02mm；一些特种加工工艺的精度：如止口精度可达到0.0150.02mm。缸盖阀座及导管孔的同轴度达到0.007500.01mm。3通用部件技术的发展除了传统的通用部件以外，各主要通用部件制造厂相继发展了直流伺服驱动滑台、数控滑台、数控三坐标加工模块、多轴箱储存和多轴箱更换装置等新一代通用部件。采用模块化设计原则将常规组合机床的通用部件和加工中心的组成模块统筹设计，组成新的型谱，也是一种新的趋势。为了适应组合机床制造厂发展柔性制造系统等综合自动化的需要，诞生了像可编程伺服驱动位置控制装置、计算机数控滑台、机器人装卸料系统、带误差信息屏幕显示的诊断装置、数据库系统等配套性通用部件模块。4组合机床应用范围的扩展现代组合机床已经逐渐打破了通常认为只适用于箱体类零件加工的模式，其功能和应用范围正在不断地延伸和扩展。组合机床加工旋转体零件的情况下，采用组合机床加工轴类和盘类零件具有明显的优越性。一些轴件，尤其是大型轴件，可以用旋转夹具夹持中部，在组合机床或专用机床上进行两端同时加工，其优点是工序集中，省去调头加工，增加了刀具及其驱动部件的布置空间。现代成批大量生产的仪表、精密机械、家用电器、钟表等工业部门，常有小型箱体类、盖罩类、连杆拨叉类、杂件等小型异形零件。这类零件由于广泛采用先进高效的毛坯制造工艺，金属切除量较小，且大部分零件的材质是铝合金或铜合金，加工时，切削力较小。由于生产节拍短，要求有极高的生产率。用组合机床加工这类零件时，要作专门的设计，以适应这类零件构造和加工上的特殊性。通常加工这类零件的组合机床称为小型组合机床，自成体系，发展迅速。5组合机床自动化技术的发展组合机床自动线主要用于大批量生产。虽然技术已很成熟，但一般利用率低、缺乏柔性，难以适应现代中批量轮番生产的需要，现代柔性自动化技术给组合机床综合自动化技术的发展，带来根本性的变革。其中，自动装配机也得到了发展。现代自动装配机广泛采用了组合机床原理及相关技术，现代机电产品的生产规模不断扩大，装配工作量占据愈来愈大的比重。为此，装配作业自动化技术得到了迅速发展。目前，国外自动化装配工艺、已从零件紧固连接、压入、扭合、铆接、粘接、焊接等基本作业方式，发展到去毛刺、清洗、检测及产品总装后的试车、检验、注油、喷漆、包装等工序，一些综合自动化加工系统内通常设有自动装配工序。一个现代化自动装配系统。由装配元件及装配主体件的供料及输送系统，装配装置及控制和检测装置所组成。这些系统装置的设计原则和组合机床及其相似：结构典型，部件和组件通用，形式统一。用于不同装配对象时只是夹具不同。自动装配机的通用部件中也有装配工作头、装配机主体、供料装置及检测装置等。目前，世界各国都大力发展通用化程度较高的直线或回转型间歇输送式装配机来替代连续输送式装配机，发展具有柔性及可进行多品种装配的自动装配线。该种装配线广泛采用：“功能模块式结构技术”，采用柔性连接的输送方式。工业机器人由于可在一次动作循环中灵活完成各种动作，可代替装配机许多复杂部件的动作，从而大大简化装配机自身的复杂结构。工业机器人有固定程序的，也有计算机控制的，其采用大大增加了自动装配线的柔性。参考文献1丛凤延，迟建山主编，组合机床设计，上海科学技术出版社，1994年10月第2版。2金振华，组合机床与自动线，北京，机械工业出版社，1990。3潘鬼善，浅谈实现组合机床柔性化的技术发展途径。组合机床与自动化加工技术，1992（2） 附录B（调研报告） 调研报告我的毕业设计是组合机床双面攻丝，加工的零件是分功率器壳体，它是用HT200材料制造成的。我要攻的是M和M12孔，攻深15毫米。加工量是年加工五万件，是大批量的生产。接到任务的第二天就带上笔记本到图书馆查资料。首先，我确定了左面法兰基准面粗铣下端面，达到Ra。再采用一面两销的定位，液压夹紧的方案。然后，我通过机械加工工艺设计手册查到刀具的一系列参数，通过计算得到刀具的耐用度，切削功率等。我还确定了主轴的一系列参数。通过这次调研，使我知道组合机床有组合钻床、组合镗床、钻扩组合机床、钻扩铰组合机床等，组合机床是以通用部件为基础，配以少量专用部件，对一种或若干种工件按预先确定的工序进行加工的机床。它能够对工件进行多刀、多轴、多面、多工位同时加工。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。随着组合机床技术的发展，它能完成的工艺范围日益扩大。在组合机床自动线上可以完成一些非切削工序，例如：打印、清洗、热处理、简单的装配、试验和在线自动检查等工序。组合机床及其自动线所使用的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。每种通用部件有合理的规格尺寸系列，有适用的技术参数和完善的配套关系。1990年前后的几年中,杨柴集团从大连组合机床研究所、大连机床厂、常州机床厂、保定机床厂、豫西机床厂等十余个生产组合机床的厂家订购了200多台组合机床及自动线, 其中使用量最大的第二发动机厂用于索菲姆缸体、缸盖、连杆等零件生产的组合机床120多台, 包括12条自动线。这批设备普遍采用了引进德国Hubller - H ille公司的通用部件制造技术, 使组合机床的产品技术提高到了一个新水平。在机床控制系统方面, 改变了传统常规继电器、接触器控制系统, 普遍应用了微机控制, 大大提高了机床的先进性和使用的可靠性。从总体上看, 组合机床行业的总体水平, 经过几十年的发展有了很大的提高, 特别是自动线的技术水平比“六五”期间又大大前进了一步。从用户的角度看, 这些设备与引进的组合机床的水平差距还较大在组合机床上攻制螺纹时，根据工件加工部位的分布情况和工艺要求，通常使用的攻丝方法有三种：用攻丝动力头攻丝；用攻丝靠模装置攻丝；用活动攻丝模板攻丝。攻丝靠模装置由攻丝主轴箱与攻丝靠模两个部分组成。为减轻体力劳动强度，缩短辅助时间，提高生产机械化、自动化水平，在组合机床及其自动线上，都广泛地使用各种型式的自动扳手。自动扳手主要用来旋紧或松开夹紧机构中的螺母或螺杆，以实现自动夹紧、松开工件或装配零件的目的。根据扳手的传动方式，又可分为“机械扳手”“气动扳手”和“液压扳手”三种。通过这次调研，我对组合机床有了一定的了解，对我的毕业设计会有很大的帮助。附录（英文翻译）利用ECAP装置进行连续超细晶粒加工乌克兰航空技术大学, 高级材料物理研究所, 乌克兰，俄国材料科学和技术部, 洛斯阿拉莫斯国家实验室, 洛斯阿拉莫斯,美国摘要：在本文里, 我们介绍一个新的高效的塑性变形技术, 结合等通道转角技术(ECAP)和一致性技术, 以连续的方式来加工超细颗粒材料。ECAP的原始装置只能加工短的金属棒料并且耗能。 一致性技术是使用连续的形式加工金属成各种各样的形状。结合这两个技术, 我们能加工出UFG 结构的Al 导线并且极大地增加它的强度。关键词: 严厉塑性变形(SPD); 一致性; 超细颗粒结构; 铝1介绍在10多年前，强烈塑性变形(SPD)技术被证明是一种生产超细颗粒状 (UFG) 金属的有效途径, 并且在SPD技术发展和过程参数的建立以及制作UFG金属及合金的有效模具方面做了广泛的研究。到目前为止, 在所有SPD 技术之中, 等通道转角挤压(ECAP), 或有时被叫作等通道转角挤压(ECAE),受到了很大的关注, 因为它是非常有效的产生UFG 结构而且能够生产足够大的UFG块用以各种结构应用。正因为ECAP能够实现大尺寸大批量的UFG结构金属的加工能力，使它成为最有前途的商业化SPD技术。但是,原始的 ECAP 技术有它的局限性。具体地,工件的长度被二个因素所限制: (1) 长宽比需要小于一个临界值以便于在加工的过程中不发生弯曲(2) 挤压头有长度限制，由于工件长度的限制使ECAP成为一个不连续的过程, 生产效率低而且费用高。另外, 在大长度的工件的末端通常有不均匀的微结构或者裂缝必须被废弃。浪费了具有意义的部份并且进一步增加了UFG 材料费用。不连续和浪费材料的的特点使得由ECAP制备UFG 材料变得非常昂贵, 限制了它们在高端市场的应用，譬如医疗植入管和设备, 材料费用不是最主要的。 使UFG 材料广泛商品化的关键是通过连续的过程降低他们的加工成本和减少废料消耗。为此做了很多尝试。例如, 反复起皱和校直RCS, 最近被用来连续加工金属片和棒料。但是,在改良晶粒方面 RCS 比ECAP的效率还低，并且每一次加工材料时在长度方向和局部会产生不均匀的形变。 最近报道有一种新的方法加工薄板UFG结构的方法。两个方法都是使用摩擦轮使工件通过一个设计好的ECAP模具中。但是,要加工截面为正方形或者矩形的材料，需要强大的摩擦力才能使材料通过ECAP 模具。1974 年, Etherington 21 开发了一个有效的装置, 一致性装置, 用来对为金属进行连续的挤压。它用来处理硬币 原料, 以圆导线或粉末的形式, 置入一个有凹槽的转动的轮子中。凹槽的三面与轮子一起转动, 提供摩擦驱动力。凹槽上固定了一个套筒用来固定原料。他们之间通过摩擦力来结合。所以, 原料存储罐有三个推进和一个返回装置。原料装置在正向或者垂直的方向被一个挡销停止。出口横断面通常在形状上与凹槽不同因为一致性的原理是改变原料的几何形状或巩固粉末, 通常要求只有一个过程。原料的变形在挤压期间是与常规挤压过程相似的。 这项研究的宗旨是结合一致性过程与ECAP使连续处理UFG 材料成为大规模商业化。在这个发明中, 使用摩擦力推进一个工件通过ECAP 模具与一致性方法是相似的, 利用一个被改良过的ECAP 模具使工件可以被反复处理成UFG 结构。 2. 实验过程我们设计了一个ECAP-CONFORM装置， 在图1中作了简要的示意。按图所示, 转动的轴的中心有一条凹槽, 工件被卷向前。工件被接触的三个面产生的摩擦力驱动向前，使工件与轴一起转动。工件被强制送入一个固定的模具。固定的模具使工件在内部发生与常规ECAP一样的转角剪切变形。在当前的模具中，转角为90度，此角度是在ECAP中常用的。此装置使ECAP过程得以连续，并且其它的ECAP过程参数同样可以被采用。用直径3.4mm 和超过1m 长度的纯净度为99.95%的铝导线，在室温下用ECAP装置进行4道处理。在ECAP通道中样品被转动了180。刚开始铝线的晶粒的尺寸在5-7um之间。 使用长度测试来研究样品的伸长和延展情况。样品在开始时为长5mm 直径为1mm 。在纵向之间样品和成品基本接近。电子显微镜被用来验证样品微结构的变化。用机械制备的方法来制作显微样品，并进行抛光处理，用AJEM-100B来研究微结构。图1. ECAP-CONFORM装置3. 实验结果和讨论图2显示了一个铝工件在ECAP的每个阶段的状况， 经过ECAP后从最初的圆形截面变成了矩形截面，工件从最初的直径为3.4mm的圆形截面变成了3.86mm2.78mm的矩形截面。从圆与直径3.4mm 对长方形以维度 3.86mm 2.78mm 在第一ECAP 通行证以后。可以很明显地看到进入模具的金属丝截面很快变成了矩形状。这是一致性加工的主要特点。这一过程是靠两个摩擦轮和工件表面的摩擦实现的。摩擦力使工件进入模具，使工件变成槽的形状，这就是所谓的一致性过程。在导线横断面变成了长方形以后, 每单位导线长度的摩擦力变得更大因为在凹槽和导线之间的摩擦力不断变大。总的摩擦力推进铝线从凹槽进入固定的模具, 与凹槽的交角为90度。这部分跟传统的ECAP有相似之处。这就是为什么我们称它为ECAP-Conform。 透射电子显微镜显示，ECAP-CONFORM过程具有ECAP过程的典型性。经过1到2次过程，断层结构和低角度晶界开始形成。经过4次过程，大量的UFG结构形成。图4，显示了经过4次ECAP-CONFORM的铝材的断面微观结构。在图4a中很明显地可以看出，尺寸在650nm的UFG结构晶粒已形成。在一个直径2.5um的区域的电子衍射图显示了大量衍射斑纹的存在，表明有大量大角度的晶界存在。晶粒是朝着各个方向的，并且晶界分明。具有ECAP的特征。图3 与图4.a显示了经过4次过程的晶粒比经过2次过程的晶粒有了很大改善。图4c显示了有断层在一些晶粒中存在，并且在晶粒内部断层密度会更高。哪些有断层存在的晶粒的直径通常在0.6-1.1nm。我们知道，在UFG金属中当晶粒尺寸小于某个值时位错是很容易形成的。 图4 清楚地表明 ECAP-CONFORM过程可以有效地改良晶粒和产生UFG结构。图2. 在ECAP-CONFORM过程中的铝件。 图4. 图3. 表1列举了铝样品在经过1-4次挤压过程的拉伸机械性能。很明显, ECAP-CONFORM 过程极大地增强了屈服强度和极限强度, 这些结果与铝的常规ECAP处理是一致的。而且, 下一步的延展性并没有比