MG132320-W型采煤左牵引部机壳的加工工艺程序及数控编程-[机械毕业设计论文A2001]
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mg132320
采煤
牵引
机壳
加工
工艺
程序
数控
编程
机械
毕业设计
论文
a2001
- 资源描述：
-
文档包括:
说明书一份,67页,26600字左右.
任务书一份.
工艺卡片一份.
翻译一份.
图纸共3张:
A0-采煤机左牵引部机壳(第一张).dwg
A0-采煤机左牵引部机壳(第二张).dwg
A0-采煤机左牵引部机壳(第三张).dwg
- 内容简介：
-
黑龙江科技学院 毕业设计（论文）任务书 姓名： 任务下达日期： 年月日 设计（论文）开始日期： 年 月 日 设计（论文）完成日期： 年 月 日 一、设计（论文）题目 ： 20采煤机 左 牵引 部 机壳的加工工艺规程及数控编程 二 、设计的目的和意义： 20采煤机是在广泛吸收国内外现有 液压 牵 引采煤机先进技术的基础上，针对我国目 前煤机市场最新变化和需求而开发研制的，它具有电机横摆，结构先进，运行可靠，可实现电液互换，爬坡能力强等优点 的新型液压采煤机 。而作为采煤机重要工作机构的 牵引部 ， 其机壳加工工艺的好坏直接影响到采煤机的工作性能，所以对其加工工艺进行合理编制并进行数控程序的编制，其意义十分重大。 三 、设计（论文）主要内容： （ 1） 20采煤机左牵引 部机壳零件图（ 3 张 0 号） ； （ 2） 20采煤机左 牵引 部机壳加工工艺规程 ；（ 3） 20采煤机左牵引 部机壳 部分加工工艺 的 数控程序 ； 四 、设计目标 ： 主要完成对 20采煤机左 牵引 部机壳的加工工艺规程设计 以及部分 加工 工艺 数控程序的编制。 五 、进度计划： 2007 年 3 月 13 日至 3 月 31 日进行为期 3周的生产实习； 4 月 1 日至 4 月 10 日完成对设计题目的资料收集与查询； 4 月 11 日至 5 月 10 日完成对 设计图纸的绘制 ； 5 月 11 日至 6 月 10 日完成 毕业设计说明书的编写 ； 6月 11 日至 6 月 20 日最后的审稿及说明书和图纸的打印 。 六 、参考文献资料： 刘春生主编 . 滚筒式采煤机理论设计基础 2003； 成大先主编 . 机械设计手册 . 北京：化学工业出版社， 2004； 李文双主编 黑龙江科学技术出版社， 2004； 郑堤主编 机械工业出版社， 2005 等参考资料 30 余本。 指 导 教 师： 院（系）主管领导： 年 月 日 第 1 页 共 18 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 20件图号 18品名称 采煤机 零件名称 机壳 序号 工序 工 序 内 容 车间 设 备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 0 铸 铸 1 5 钳 按图领工艺用块，按图焊好 机 1 10 划 一、划检毛坯各部尺寸： 机 1 二、以电机 孔为准，照顾 面、内腔，各台 面位置正确，各孔及加工部位加工余量均匀够 干、划下列各尺寸线： 1、 1416 （ 1540）注意照顾 2、 940 3、 643 0 、 62 518 0 、 200 4、 650 及工艺用块线 5、 310周边 6、 120周边窗口形线 （注意窗口位 置保证 不在焊缝上） 7、 205 面铣线 8、 75 尺寸 第 2 页 共 18 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 20件图号 18品名称 采煤机 零件名称 机壳 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 三、各行孔、孔线 四、检查线必须划出。 15 刨 按线 找正刨 机 1 1、 1416 面刨留余量 4 2、 650 上面刨留余量 4，底面及工艺块也刨留余量 4 3、 940 “ A”面刨留余量 4 16 划 三处方孔形线（俯视图） 机 1 20 铣 拉直找正，按线粗铣： 机 1 1、 940 铣留余量 4 2、 310 周边铣留余量 2 深浅尺寸面铣留余量 4 3、清沙窗口，按图要求铣好（俯视三处，主视一处） 4、 62 B”面铣留余量 4 5、 370 刀检铣好 6、 643 面铣留余量 4 7、处 222 刀检铣好， 490 刀检铣好， 190 刀检铣好 第 3 页 共 18 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 20件图号 18品名称 采煤机 零件名称 机壳 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 8、 205 铣留 4 9、 75 铣留 4 25 划 划镗孔用线 机 1 1、 350孔孔线 F F 2、 375孔孔线 F F 3、 3 115 孔线 F F 4、 160线 F F 5、 45线 F F 6、 165孔孔线 F F 7、 60 线 F F 8、 2 105线 H H 9、 65线 C C 10、 2 120 30 镗 主视图底面坐于工作台上，按“ A”面拉直 机 1 按线粗镗： 1、 375孔 （ 1） 375成 367 第 4 页 共 18 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 20件图号 18品名称 采煤机 零 件名称 机壳 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 （ 2） 377 镗成 367 （ 3） 377成 367 （ 4） 370成 362 （ 5） 370 镗成 362 （ 6）刀检镗好 （ 7） 60镗成 52 （ 8） 430成 422 （ 9）行孔各尺寸端面均镗留余量 4 2、 350孔 （ 1） 350 350 均镗成 342 （ 2） 348成 340 （ 3） 72 镗成 64 其余各孔调个镗 （ 4）行孔各尺寸端面均镗留余量 4 （ 5）行孔刀检镗好 二、工件转 180 ，按 350找正，粗镗： 1、 160 （ 1） 160成 152 第 5 页 共 18 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 20件图号 18品名称 采煤机 零件名称 机壳 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 （ 2） 125成 117 （ 3） 95成 87 （ 4）行孔各尺寸端面均镗留余量 4 （ 5） 160 面 镗 留 2 45孔 （ 1） 45镗成 37， 35 钻扩成 27 （ 2） 行孔 刀检镗好 3 165孔 （ 1） 165成 157 （ 2） 130 镗成 122 （ 3） 160成 152 （ 4）行孔各尺寸端面均镗留余量 4 （ 5） 刀检镗好 4 60孔 （ 1） 60 镗成 52 （ 2） 70 钻镗成 62 第 6 页 共 18 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 20件图号 18品名称 采煤机 零件名称 机壳 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 5 105孔 H H （ 1） 2 105成 97 （ 2） 155 镗成 147 （ 3） 行孔各尺寸端面均镗留余量 4 （ 4） 行孔刀检镗好 6 115孔 （ 1） 115成 107（下侧 115调个镗） （ 2） 165 镗成 157 （ 3）行孔各尺寸端面均镗留余量 4 7 65孔镗好 （ C C） 三、转动工作台， 2 120成 2 112 35 焊 铆 40 钳 时效 机 1 第 7 页 共 18 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 20件图号 18品名称 采煤机 零件名称 机壳 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 45 划 一、划检工件各部尺寸 机 1 二、以电机孔为准，照顾 面、内腔及各台面位置 正确，各行孔、加工面、加工余量均匀够干，划下列 尺寸线 1、 1416 （ 1540） 注意照顾 2、 940 3、 643 62 0 4、 650 及工艺用块线 5、 310 周边线 （ L 向） 6、 100 尺寸 7、 205 8、 75 50 刨 按线找正刨 机 1 1、 650 上面刨好 2、“ A” 面刨好 3、 1416 面刨留余量 2 55 铣 主视图上面坐于工作台上，按“ A”面拉直找正， 机 1 按线铣： 第 8 页 共 18 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 20件图号 18品名称 采煤机 零件名称 机壳 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 1、 650 下面及工艺用块铣好 2、 643 、 100 尺寸及 62 “ B”面铣好 3、 940 面铣好 4、 320周边及深浅尺寸铣好。（ L 向） 5、 205 面铣好 6、 75 面铣好 60 划 1、 1416 面线 机 1 2、 290口行线 （ M 向） 3、 270口行线 （ M 向） 4、 130、 80 槽缺口线 5、 5 32、 5 及钻空刀线 65 镗 主视图示底坐于工作台上，按 643 下面拉直 机 1 找正，按线铣： 1、 1416 面铣好 2、 5 32 槽底钻好 70 铣 主视图底面坐于工作台上，按 1416 面及 机 1 第 9 页 共 18 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 20件图号 18品名称 采煤机 零件名称 机壳 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 643 面拉直找正，按线铣： 1、 290口铣好。（包括深浅 尺寸） 2、 270口铣好。（包括深浅尺寸） 3、 138 面铣留余量 2， 105 铣好 4、 130 80 缺口铣好 5、 100 刀检两处铣好 K K 6、 370 刀检铣好 主视 7、 490 刀 检铣好 8、 5 32、 5 槽铣好 9、两处 220 刀检， 190 刀检铣好 75 镗 主视图示底坐于工作台上，按 1416 面及 机 1 643 下面，拉坐标： 1、 350孔 （ 1） 350成 （ 2） 348 镗成 （ 3） 350 镗好 50、 60 尺寸镗好 （ 4） 446 镗好 第 10 页 共 18 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 20件图号 18品名称 采煤机 零件名称 机壳 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 （ 5） 72 镗好 （ 6）行孔刀检镗好 二、工作台转动 1800，拉直、找正，按 350 孔找正镗： 1、 160孔 （ 1） 160成 （ 2） 125成 （ 3） 95成 （ 4）行孔各尺寸面均镗留余量 1 （ 5） 160 面镗留 2、 45孔 （ 1） 45成 （ 2） 35成 （ 3）行孔各尺寸面均镗留余量 1 （ 4）所有刀检均镗好 3、 165孔 （ 1） 165成 第 11 页 共 18 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 20件图号 18品名称 采煤机 零件名称 机壳 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 （ 2） 130 镗 好 （ 3） 160成 （ 4）行孔各尺寸面均镗留余量 1 （ 5）所有刀检镗好 4、 60孔 （ 1） 60成 （ 2） 70 镗 好 （ 3） 行孔各尺寸面均镗留余量 1 三、工作台转动 1800，按 60找正镗 375孔 （ 1） 375成 （ 2） 377 镗好 58 （ 3） 370 成 ， 373 镗成 （ 4） 镗好 ， 95 尺寸镗好 （ 5） 210 及相应的锥斜面镗好 （ 6） 所有刀检镗好 （ 7） 430 镗好， 25 面镗留余量 1 第 12 页 共 18 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 20件图号 18品名称 采煤机 零件名称 机壳 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 2、 115孔 （ 1） 115成 ， 镗留余量 1 （ 2） 130 镗 好， 、 尺寸镗好 四、工作台转动 1800 ，拉直找正，按 115 （已半精镗）孔找正镗： 1、 115孔 （ 1） 2 115成 （ 2） 130 镗好 （ 3） 200 镗好 （ 4） 165 镗好 （ 5） 行孔其余各尺寸面均镗留余量 1 2、 2 105孔 （ （ 1） 2 105成 （ 2） 116 及 100 好 （ 3） 155 镗好 （ 4）行孔其余各尺寸面均镗留余量 1 （ 5） 检镗好 第 13 页 共 18 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 20件图号 18品名称 采煤机 零件名称 机壳 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 五、工作台转 90 1、 2 120 （ 1） 2 120成 （ 2） 深浅尺寸镗好 六、 5 60 窝锪好（注意保证 58 尺寸） 80 钳 1、将加工中引起的 飞边毛刺除去 机 1 2、清净各腔铁屑及杂物。 85 镗 主视图示底面坐于工作台上，按 643 面 机 1 及 1416 面拉直找正。按图纸要求： 拉坐标精镗好下列各行孔 1、 350孔，（ 90上面各孔调个精镗） 2、工作台转动 1800 ，找正拉直 按 350找正，精镗好 第 14 页 共 18 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 20件图号 18品名称 采煤机 零件名称 机壳 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 剩余各孔及尺寸面。（含 138 面） 3、 45孔精镗好 4、 165孔精镗好 5、 60孔精镗好（ 367侧各孔 调个找正镗） 6、工作台转动 1800 ，拉直、找正，按精镗后 的 60找正， 375孔精镗好 （ 100 缺铣好） 7、 70镗好， 孔钻好 （ 8、 115孔（上侧 2 个调个镗）镗好 9、 工作台转动 1800 ，拉直、找正，按精镗后 的 115找正，精镗好 115孔 10、 2 105孔精镗好 （ H H） 第 15 页 共 18 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 20件图号 18品名称 采煤机 零件名称 机壳 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 11、工作台转 90 ，按 1416 面拉直镗： 2 120镗好 12、 8 32 钻好 并锪窝 13、 2好， 2- 60 窝锪好 （注意 53 尺寸） 14、 3 32 钻好，划平 50 15、 4 32 钻好并锪窝 二、工件重新装卡， 1416 面坐于工作台上， 按 643 面及 450 面拉直找 1、拉坐标精镗好 2 70 （ L 向 86 划 2 个 32 槽线 机 1 87 铣 2 个 32 槽线 机 1 90 划 一、主视图 机 1 1、 4 2、 2 第 16 页 共 18 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 20件图号 18品名称 采煤机 零件名称 机壳 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 3、 375横向中心线 4、 350横向中心线 5. 二、 M 向 1、 4 2、 6 3、 6 （ 4、 6 （ 5、 10 6、 160横向中心线 （ 三、其它视图 1、 2 2、 孔 3、 （ 95 钻 一、俯视 机 1 1、 2 第 17 页 共 18 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 20件图号 18品名称 采煤机 零件名称 机壳 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 2、 孔并锪窝 3、 套好并锪窝 二、 M 向 1、 4孔 2、 6孔 3、 6孔 4、 6孔 5、 10孔 上胎 （ 1） 4底孔 三、主视图及其它视图 1、 4套好 2、 2孔 3、 套好 （ 4、 套好并锪窝 上胎 第 18 页 共 18 页 冷加工工艺过程卡片 产品型号 20件图号 18品名称 采煤机 零件名称 机壳 序号 工序 工 序 内 容 车间 设备 工 艺 装 备 工等 工时 单件 备注 夹具 刃具 量具 辅具 1、 12孔 2、 4套好 3、 10套好 ） 5- 32 透孔并锪窝 孔钻套好、 套好 4、 8孔钻套好 （ L 向） 100 钳 1、套 1 2 2、领 18按图焊好、修平 。 105 钳 1、去刺 机 1 2、清理 110 钳 1、按技术要求 6 做水压实验 机 1 2、合格后将各腔清净，风干防锈蚀 115 涂 涂漆 装 I 摘要 采煤机直接用于煤炭的地下开采，是煤炭 生 产中最重要的机械设备之一。进入 20 世纪 90 年代后，随着煤炭生产向集约化方向发展，减员提效、提高工作面单产成为煤炭发展的主流，发展高产高效工作面势在必行。我国是一个发展中国家，改革开放以来，采煤机研发有了长足的发展，尤其国产电牵引采煤机发展速度很快，应该说跟上了世界采煤机发展的方向。机械设备的先进性、品种、质量、可靠 性、适应程度以及寿命是衡量一个采煤国家的采煤机技术水平的标准。 本次设计的主要任务是对 20采煤机左牵引部机壳进行加工工艺规程设计以及 数控程序的编制。 关键字 ： 采煤机 加工工艺规程 数控程序编制 in in it is of in on 990s, as of of it is to of is a up of of of of to of of on of 20-W of of he 录 摘要 第一章 绪论 1 第二章 采煤机简介及结构组成 4 20列采煤机简介 4 煤机主要特点 4 煤机的组成部分及其作用 5 要技术参数及配套设 备 6 第三章 20采煤机牵引部箱体的工艺分析 8 煤机箱体的功用与结构特点 8 体加工工艺规程分析 9 20引部箱体的工艺分析及工艺 规程 9 体加工误差分析 11 第四章 20引部箱体数控加工工艺分析及程序 的编制 14 控加工工艺分析 14 引部箱体数控加工内容 14 控机床的选择 15 工刀具的选择 18 刀路线的选择 18 件的装夹与定位 19 控加工程序的编制 20 程坐标图 20 具卡片 21 工程序及说明 21 铣槽走刀路线图 22 第五章 工艺过程技术经济分析 23 第六章 绿色设计与生产 26 第七章 高速加工技术在模具工业的应用 28 结论 35 致谢 36 参考文献 37 附录 1 英文翻译 （汉） 39 英文翻译 （英） 43 附录 2 数控程序单 49 附录 3 加工工艺规程 70 1 附录 1 淬硬齿轮的加工 【摘要】 用于动力传动的齿轮和齿轮箱，其尺寸要求更小，齿轮传动的噪音更低，从而导致对淬硬齿轮的需求，也给齿轮制造厂家提出了探索齿轮加工新方法的要求 . 概述 用于动力传动的齿轮和齿轮箱，其尺寸要求更小，齿轮传动的噪音更低，从而导致对淬硬齿轮的需求，也给齿轮制造厂家提出了探索齿轮加工新方法的要求。 齿轮在淬硬热处理过程中，其材料组织及应力的改变，通常会使齿轮产生变形，即齿形、齿向及齿距误差。这此误差将引起齿廓在传动时的不正确啮合，从而加大了载荷，产生齿轮噪音。因此 ，淬硬齿轮在热处理后，一般应添加一道精加工工序。 淬硬齿轮精加工工艺可分为两类：一类是采用非成形的切削刃，如齿轮磨削加工；另一类则是具有成形的切削刃如淬硬齿轮 (53)滚削加工。 本文将集中讨论用于硬滚齿加工的硬质合金刀具成形切削刃的精加工过程。当今的硬质合金材料、刀具涂层和滚齿机技术的发展，已使淬硬齿轮滚切加工技术有了显著的提高，特别是在加工小于或等于 12中小模数齿轮时，可承受硬切削过程中所产生的极大的切削力。 硬质合金滚刀的选取 硬质合金滚刀在材料的 品种规格上有很大进展。超细、细、中等或大颗粒的硬质合金现在都有产品。此外，硬质合金滚刀毛坯的成形工艺技术也有了显著提高，如采用热等静压 (艺，该工艺在高压高温下，增加了硬质合金毛坯的内在结合力，提高了硬质合金的抗弯强度。按照 规定，实体硬质合金材料可按应用场合的不同分为若干类：齿轮切削刀具分为 类， K 类硬质合金有更高的耐磨性， P 类则有更好的高温红硬性。在K 牌号和 P 牌号硬质合金中，每种牌号硬质合金的颗粒结构是不同的，从中 2 等颗粒到超细颗粒。每种牌号都有其应用场合，这是和颗粒结构相关联的。一般 来说，对于软滚削， K 类比 P 类的性能要好， K 类硬质合金能得到微米级的颗粒结构 (粒度小于 m)，而 P 类则不行。在磨耗方面， K 类韧性更好，寿命更长。 滚刀的重新刃磨和翻新 滚刀加工一定数量的工件后，其切削刃变钝，此时必须重新刃磨。刃磨后的滚刀必须保持原有的几何形状；切削刃必须锋利；刀具的金相结构绝不可因磨削过热而受破坏。因而在刃磨硬质合金滚刀时应采用一种油基冷却液，它对氯和硫不起反应。对于刮削滚刀，刃磨后的重新涂层并不象用于实体毛坯硬滚的滚刀那样重要。硬质合金滚刀刃磨后涂层前，建议对其刃口进行 预处理。 滚刀的重新刃磨将会除去切削表面的原有涂层，这会减少刀具寿命。刀具是可以重涂的。通常对于 层，可涂 3 4 次；对于 于涂层本身有很大的内应力，所以在切削刃上难以再重新涂层。通过几次涂覆 层后，会产生高低不均匀的状况，并有分层脱落的倾向，所以原有涂层必须去除。 目前有两种方法可去除刀具涂层：化学退涂和物理退涂。用化学退涂去除硬质合金刀具上的涂层是一种精细工艺，要求操作者有相当的熟练程度。过度的化学退涂不仅将涂层去掉，而且还将溶洗钴结合剂， 损坏硬质合金材料的微观结构。切削刃的微观损坏将产生锯齿状表面。此外，在退涂时必须对滚刀轴台、内孔及标志进行保护，以免损坏。而物理去涂，则必须由原刀具制造厂来进行，它涉及到整把滚刀齿形的重新磨削。虽然比化学退涂要贵得多，但得到的是一把新滚刀，质量和寿命都能得到保证。 对滚齿机的要求 为了充分发挥硬质合金和涂层工艺的优点，滚齿机应作相应地改进。目前所有先进的滚齿机都按高速滚齿进行设计，其滚齿机的滚刀转速超过3000r/常为 5000r/件主轴转速与滚刀转速相匹配。此外，机床具有很 高的动刚度和热刚度。先进滚齿机的一些主要设计特点为：采用复合环氧树脂床身，以改进机床的动态和静态特性；带有恒温装置的高速滚刀主轴箱；高速工件主轴；可采用干、湿二种滚削工艺；带光电传感器的数字驱动系统；直线滚动导轨系统；高速自动上料 (2 3 秒 )；占地紧凑；按人机工程学设计；维修方便。 3 采用刮削工艺 无论是机械式的还是 滚齿机都能进行刮削，但条件是机床必须装备有工件到刀具的自动同步传动系统。这可使刮削工艺更为经济，对带有自动上下料系统的机床也很重要。电子非接触系统靠一个模拟量传感器发出脉冲 来测量刀具主轴、工件主轴和齿轮的位置。机床 制器对这些脉冲进行处理，然后对工件主轴相对于刀具的位置进行调整，使工件轮齿和滚刀刀齿的相对位置关系正确。 在刮削工艺中用冷却液有很多优点：在刮削过程中，冷却液提供了润滑性；由于刮削产生的不是正常的切屑，温度控制极其重要。刮下的切屑较小较薄，不象正常刀屑那样可带走许多热量，所以刮削时采用冷却液可控制刀具、工件及机床系统的温度；冷却液可将切屑从刀具和工件上冲走；改善了工件表面精糙度；提高了刀具寿命。 在“绿色滚削”工艺中，正确选择齿厚余量 是很重要的。推荐选择顺铣滚齿，因为它可得到最厚的切屑，这有助于控制切削过程的动态状况，提高刀具寿命。经验证明，切削速度可以超过 200m/给量的选择取决于所要达到的表面光洁度。典型进给范围为 r。刀具移位 (窜刀 )的方法也很重要，因为刮削时只有粗加工截面的部分切削刃才经受磨损。相反，在“绿色切削”过程中，刀具的精加工部分承担了主要加工量。这意味着在刮削时窜刀量应更大，如齿轮为 12 48，每次窜刀量为 刮削滚刀的选取 刮削硬质合金滚刀分为两大 类：用于 10更大模数的滚刀，通常都设计有一个负前角的切削前面，当切削刃接触到淬硬齿面时，减小了对硬质合金材料的冲击；对于较小模数的齿轮，就不需要有负前角。负前角的滚刀的缺点是刃磨困难。滚刀刃磨后外径减小，为了得到正确的负前角就应改变砂轮的偏置量。 当刮削中、大模数齿轮时，其齿顶、外圆直径和齿根部位通常都不被滚削，并要求轮齿到齿根有一个平滑的过渡。为得到沉切和完整的过渡圆弧半径，提高齿根的抗弯强度，用于大模数齿轮的理想刮削滚刀应带有凸缘。 对于小模数齿轮的加工，应采用标准滚刀。采 用标准的径向前角硬质合金滚刀加工称为“硬质合金滚刀的再滚切”，而不是“刮削”，后者指的是采 4 用了一个负前角滚刀。 硬滚削的技术要求和硬刮削、或硬质合金滚刀再滚削的技术要求几乎相同，不同之处是采用的窜刀移位的策略不同。在硬滚时，切屑的切除需花费大量能量。该能量最终变为热量。设法把这些热量散发带走至关重要。建议每加工一个工件后，滚刀窜位一个全齿距。当滚刀从头到尾窜位过后，应将滚刀移到离原始位置有一个偏置量的部位。该偏置量取决于滚刀的设计和应用，其目的是为了有助于滚刀的均匀磨损。另一不同之处是所采用的装夹 系统。由于极大的切削力，夹具必须安全夹紧工件。加工结果表明，同一斜齿轮用硬质合金滚刀再硬滚时，其齿轮质量很高，齿形接近 ，齿向和齿距超过 ；全淬硬毛坯硬滚切加工的斜齿轮，其齿轮精度也非常高，齿形精度可达 ，齿向和齿距可达到 。 结论 已探索出许多经济的方法来加工淬硬齿轮，包括材料的选择、软加工方法、热处理工艺和硬精加工，使淬硬齿轮得到普及，满足了高质量传动装置对淬硬齿轮的要求。 个实体全淬硬工件毛坯进行淬硬滚切加工是一种新的加工工艺。 由于有刚性更好的机床和优质的硬质合金刀具材料并加以涂层处理，使淬硬滚切成为一种行之有效的加工方法。从工厂的实际应用结果表明，淬硬齿轮滚切 (硬滚 )工艺具有广阔的应用前景。 5 英文原文 in is to to to in is to to to in to to to in A is is 53) to in to to is in or to 2DP in 6 in is or In so on to SO to K of a to P In in of is to of is is of is K of a to be .5 mu m), is In K of is to to be to of it up to to in in of on to 7 be to is iN 4; on iN At to be to on is of to of In to in on in to on by it to in be is a To In to do At to on 000r/000r/In by 8 2 3 a of is to of is NC on is to to to on to be on a to to NC on to is to in on a of is In in to In in is is is to be to of to be to in in is it is to 00m/is by 9 . to be On in to be to be 2 48 to 0DP or a to to to is to in to to be to a a of to In to in to be to in of to be to is a or is to to be of to a 10 a to be to to to a is by is be to is As a of is to is to At to to to on is of a to is to 1 第一章 绪 论 一、我国主要煤机装备的现状和水平 ， 改革开放二十多年来，特别近10 年来，在原煤炭部、国家煤炭工业局的领导和大力扶持下，我国煤矿机械制造企业经过改革、改组、改造、强化管理和技术创新，煤机产品有了较快的发展，在产品品种、技术水平和质量等方面都有了长足的进步。随着一批具备国际技术水平的采煤机械产品相继开发成功， 2000 年我国综采工作面平均年产为 吨，比 1990 年的 吨，提高了约 60%。综采装备能力已经达到日产万吨的水平 。 此外，国产煤机装备还出口印度、俄罗斯、土耳其等国家，取得了 较好的经济效益。目前国产煤机装备基本满足了国内煤矿生产建设的需要，部分产品达到了国际九十年代末期水平。主要体现： 电牵引采煤机：已成功开发出直流调速型、交流变频调速型、开关磁阻调速型、电磁调速型四种形式约 30 余种不同型号的电牵引采煤机，并全部实现机载，装机功率最高可达 1250压 压支架：能基本满足不同地质条件的煤矿需求。最大支护高度达到 5 米，最大缸径为 380毫米，最大工作阻力为 11000分支架寿命试验超过 35000 次，快速移架的液压系统已使支架完成降移升循环时间缩短至 12，并与外商合作制造出电液控制系统。尽管 九五 期间煤机产品在技术质量性能等方面取得了长足的进步，但与国际先进水平相比还存在着差距，主要反映在拥有自主知识产权的产品少，质量不稳定，可靠性不高等问题。 二、 九五 煤机企业技术创新的基本经验 自从 1992 年煤炭工业开展高产高效矿井建设以来，特别是 1994 年原煤炭部作出关于加快高产高效矿井建设的决定以来，我国煤炭工业机械化、现代化建设有了较快的发展。煤炭工业的技术进步有力促进了煤机产品的发展。 九五 以来，我国主要煤机企业面对严峻的市场形势，努力克服重重困难 ，大力抓好技术创新，瞄准国际煤机制造的先进水平，研制开发了一批大型国有重点煤矿企业急需的具有自主知识产权和核心技术、达到国际先进水平的创新产品，为煤炭工业的生产建设提供了大量的技术装备，为促进我国煤炭工业的结构调整、技术升级做出了新贡献。 2 三、 十五 我国煤机企业的发展 我国加入世界贸易组织后将为我国煤机企业的发展注入新的活力，同时也使我国煤机企业面临着新的机遇和挑战，面临着更加激烈的竞争。目前煤机企业正处在改革攻坚，机制转换，结构调整和建立现代企业制度的关键时期，相当一部分煤机企业正在为生存而拼搏 ,因而前 景相当严峻。 对煤机企业自身来说，要在日趋激烈的国际竞争中立于不败之地，关键在于尽快提高企业的综合素质和竞争能力 新世纪我国煤炭工业的健康、持续发展将为煤机制造业的发展提供坚实的基础和广阔的市场。我们将进一步深化改革，强化管理，大力抓好技术创新，提高企业核心竞争力，不断满足煤炭工业发展对装备的需求，为新世纪煤炭工业的更快发展作出新贡献 。 四、 今后我国电牵引采煤机的研究目标 与目前国外 最先进的的电牵引采煤机相比，国内电牵引采煤机在总体参数 性能方面尚有较大差距，某些关键部件的性能、功能、适应范围还亟待完善和提高 ，尤其是线监测，故障诊断及预报、信号传输与采煤机自动控制、传感器等智能化技术和机械部件的可靠性、寿命与国外相比差距甚远。根据我国煤炭生产要求和采煤机技术发展趋势。以及针对国内电牵引采煤机存在的差距，今后主要研究内容如下： 进一步完善和提高交流变频调速系统的可靠性。重点完善和提高系统装置的抗震、散热和防潮性能； 研究可靠的微机电气控制系统，重点提高猜枚机电控制系统的抗干扰、抗热效应的能力； 开发或者增强电控制系统的 监控功能，重点研究故障诊断与专家系统、工况监测、显示与信息传输系统、工作面采煤机自动运行控制系统 、 自适应变频电路的漏电检测与保护技术、摇臂自动调高系统等； 开发四象限运行的矿用交流变频调速装置，使采煤机能适应较大倾角 3 煤层开发的需求； 开发单机功率 600装机功率 1500大功率电牵引采煤机； 电牵引采煤机的可利用率、可靠性和寿命的研究。 提高交流电牵引采煤机的可靠性、安全性、可维护性、自动化程度及设备的可利用率，为实现顺槽以及地面控制奠定良好的技术基础，使我国电牵引采煤机研究技术达到国际 20 世纪 90年代末期的先进水平，为我国双高综采工作 面和双高矿井的建设，提供了技术先进、性能可靠的滚筒采煤机。 我设计的是 20 W 型采煤机的牵引部箱体的加工工艺以及数控加工 。工艺的创新之处是采用了数控机床替代传统机床加工，加工中涉及到数控机床的选用、工艺分析、数控编程以及绿色生产等技术，希望能对采煤机的发展起到一定的作用。 4 第二章 采煤机简介及结构组成 20 W 系列 采煤机简介 20 W 采用一种电机横向布置、无底托架结构；牵引 采用 液压牵引 ；摇臂调高采用液压传动；滚筒的落煤、装煤采用齿轮传动。该机生产率达669t/h，牵引速度可达 机在很薄的机身上采用 1140V 直接供电的开关磁阻调速方式，省去了一个变压器增加了采煤机对工作面条件的适应性；控制方式采用了计算机控制；行走轮的支承采用自润滑轴承结构，使维修工作量大大降低。该机可开采煤、盐岩、页岩、钾盐等卜氏系数 3 的有用矿层。适应采高 完全符合井下爆炸性环境要求。 煤机主要特 点 1. 本采煤机采用多部电机横向布置的结构方式，各部件纵向之间没有直接的动力传动，各部件的机 械传动分别独立，改善了受力条件，提高了传动件的运动精度，并且简单可靠，大大提高了机械传 动效率，降低了机体的 5 发热程度，从根本上克服了电机纵向布置传动形式存在的漏油、噪声大等诸 多不足。 2. 为了增强机身的整体刚性及部件强度，液压传动部和电控箱合二为一设计，采用轧制钢板焊接结 构，组焊后箱 体整体回火处理，从而有效地增强了机身整体刚性和部件强度。 3. 整机无底托架，机身三大部件之间采用大直径双定位销和四个楔形亚铃销以及螺钉联接紧固，该结构连接牢固可靠，同时降低了采煤机的高度，增加了过煤空间。 4. 液压系统与 75 W 型采煤机完全相同，工作原理简单，液压元件可靠性高，系统工作裕度 大，故障率低。 5. 摇臂内传动件全部借用 75 W 型采煤机，裕度大，可靠性高。 6. 调高油缸与液压锁采用分体式设计，方便故障处理及零部件的更换。 7. 操纵灵活方便，机身中间 设有牵引，调高操作手把，机身两端设有液控调高按钮和急停按钮。 8. 拖缆架采用可翻转式设计，有效地解决了较薄煤层工作面出现的电缆弯转与拖缆架干涉的问题。 缆架干涉的问题。 9. 行走箱内的行走轮采用了可实现自润滑的轴承代替原钢套或铜套的结构，可不用注油润滑，减 少了维护的工作量，且提高了可靠性。 10. 牵引电机，截割电机冷却水冷却电机后自由流出，提高了电机冷却的可靠性，使电机工作更加 可靠。 11. 将管路尽可能布置在机壳内部，使胶管的防护可靠，整机无护罩。 12. 机面高度低，对开采较薄煤层有 良好的适 应性 。 采煤机即可改装为电牵引形式的采煤机。 煤机的组成部分及其作用 采煤机由截割部、牵引部、电器设备以及辅助装置四大部分组成： 1、 截割部 主要包括螺旋滚筒，弧形挡煤板，固定减速箱（大摇臂）以及滚筒跳高装置。 螺旋滚筒是一个带有螺旋叶片的圆形滚筒，叶片上装有截齿，滚筒旋转 6 时截齿就将煤破落。 弧形滚筒是一个半圆形挡煤板，位在滚筒后面。滚筒旋转时，破落的煤炭在滚筒的螺旋叶片和弧形挡煤板的共同作用下装入运输机溜槽。 固定减速 箱体内装有四级减速齿轮和液压传动装置，电动机经四级齿轮减速后带动螺旋滚筒旋转。 液压传动装置包括柱塞泵、安全阀、分配阀、液压锁、油缸、活塞杆、小摇臂以及油管接头。当活塞杆推动小摇臂时，大摇臂就以固定减速箱为点上、下摆动，从而实现滚筒跳高。 2、 牵引部 主要包括减速箱、牵引卷筒、导绳轮和操作手把。 减速箱内装有液压传动装置与减速齿轮装置。 液压传动装置是采煤机牵引动力的动力来源，它包括叶片油泵、叶片马达、单向阀组、安全阀、分配阀以及液压管路和接头等。采煤机牵引速度的调节就是借液压传动系统的油泵流量变化来实现 的。 齿轮减速装置由四级减速齿轮组成，其高速端与液压马达输出轴相连，低速端与牵引卷筒相连。牵引卷筒主要作用是实现钢丝绳摩擦牵引。钢丝绳在卷筒上缠绕 3摩擦后，引出两个头，并分别经截割部与牵引部的导向滑轮，沿整个工作面的长度在运输机两段固定。 操作手把和一组按钮。 3 、 辅助装置 主要包括电缆架、喷雾装置与绳索装置。 电缆架胶接在牵引部底托架后面，采煤机采煤时，电缆盘绕在架上。 喷雾装置用于灭尘，保障生产安全和矿工健康。 紧绳装置包括两个弹簧筒，两根拉杆和一台紧绳铰车或专用紧绳卡具。 4 、 电器设备 包括 电动机和操作保护电器设备。 要技术参数及配套设备 7 最大生产能力（ t/h）： 550； 采高（ m）： 滚筒直径（ m）： 截深（ m）： 滚筒转速（ r/ 46 52 ； 机面高度（ m）： 牵引速度（ m/ 0 卧底量（ 134 209 过煤高度（ 330； 最大牵引力（ 300 液压系统最大工作压力（ 电压（ V）： 1140 灭尘方式 ：内外喷雾； 外型尺寸 （ 5894975735 重量（ T）： 含滚筒和挡煤板） 最大不可拆卸部件为中间箱，其尺寸及重量如下：长 宽 高（ 2530940650 重量（ T）： 配套运输机型号： 20W 20； 配套供水管型号： 配套电缆型号： 0+116+36； 配套电气开关型号： 300/1140 截割电机型号： 132； 牵引电机型号： 55 主泵型号： 调高泵型号： 马达型号： 8 第三章 20采煤机 牵引部 箱体的工艺分析 采煤机 箱体的功用与结构特点 箱体是部件和组件的基础零件，它把许多的零件连接成一体，使各个零件之间具有确定的相对位置和相对运动关系，这就组成了具有一定功能的箱体部件，如机床主轴箱部件，各类减速器部件等。箱体零件的结构形式和加工质量对于整个机器的使用性能，如振动、噪声、发热、寿命、效率、工作精度等都要很大的影响，所以对于箱体零件的设计和制造，人们总是给予很高的重视。 箱体的结构形式一般有两种 ：一种是整体式的，如机床主轴箱箱体，另一种是剖分式的，如各类减速箱箱体。 箱体零件的结构一般都比较复杂。壳臂较薄，内部成腔形。箱体上的外臂和内腔常常设置加强筋和隔板，以便增强刚度和改善散热条件。箱体零件一般具有精度要求较高的平行孔等加工表面。 矿井用箱体零件的特点： 由于井下空间小，箱体工作载荷大，工作条件差，并常有煤块，岩石撞击等，因而要求箱体的尺寸小，结构紧凑，并具有足够的强度。所以一般都采用铸钢件或球墨铸铁件作为井下箱体零件材料。同铸铁相比，铸钢的铸造性能和加工性能较差。 由于井下煤尘和瓦斯的存在，井 下工作机械的防爆面必须具有很高的防爆性能，以防止火花逸出而引起爆炸。具体要求为：不动防爆面的表面粗糙度 应小于 5动防爆面的表面粗糙度 .5 爆面要有足够的接触长度和较小的配合间隙；防爆腔必须做水压实验，确保在 8个大气压的条件下持续一分钟不致发生渗漏。防爆面上的气孔和砂眼要进行焊接和填补。 9 箱体加工工艺过程分析 20引部箱体的工艺分析及工艺规程 一、零件图样分析 由于牵引部箱体的技术要求较高，故加工时应分为粗加工、半精加工和精加工 三个阶段。但因为该零件刚性好，不易变形，所以划分加工阶段不宜过细。拟定加工过程时应遵循以下原则： 1、先面后孔的加工原则。 因为箱体的孔比平面难加工，先以孔为粗基准加工平面，再以平面为精基准加工孔，不仅为孔的加工提供了稳定可靠的精基准，使孔的加工余量均匀；而且由于箱体上的孔大部分都分布在箱体平面上，先加工平面，去除了铸件表面的凹凸不平和夹砂等缺陷，对孔的加工比较有利（特别是钻孔时不易使轴线偏斜），便于切削、避免刀具破损和调整刀具等。 2、粗精加工分开原则。 由于箱体的结构复杂，主要加工表面的精度高，粗精加工 分开进行，可以消除由粗加工所造成的内应力、切削力、夹紧力和切削液对加工精度的影响，有利于保证箱体的加工精度。根据粗、精加工的不同要求合理的选用设备，有利于提高生产率。精度高和表面粗糙度要求高的主要表面精加工工序放在最后，也可以使其表面避免因加工其他次要表面或搬运安装时被破坏。 3、妥善安排热处理工序。 一般情况下，铸造后进行时效处理，以便减少铸造内应力，改变金相组织、软化表层金属，改善材料的加工性能，减少变形，保证加工精度的稳定性。对于精度要求较高或壁薄而结构复杂的箱体，在粗加工后进行一次人工时效处理，以消 除粗加工所造成的内应力，以确保箱体加工精度的稳定性。 二、牵引部箱体机械加工工艺过程卡片（见附录 3） 卡片上详细写出牵引部箱体的加工工艺规程，加工时按照卡片上的工序加 10 工，严格保证加工精度。 三、牵引部箱体的工艺分析 1）铸件必须进行时效处理，以消除应力。有条件时应在露天放一年以上再加工。 2）为了保证加工精度应使定位基准统一，该零件的主要定位基准集中在底面上。 3）镗孔时，在可能的条件下尽量采用“支撑镗削”方法，以增加镗杆的刚性，提高加工精度。对直径较小的孔，应采用钻、扩、铰加工方法。 为保证在同一轴上各 孔的同轴度，可采用在已加工孔上，安装导向套再加工其他孔的方法。 4）为了提高孔的加工精度，应将粗镗、半精镗和精镗分开进行。 5）铸造时一般 50下的孔不铸出。 6）孔的尺寸精度检验，使用内径千分尺或内径百分表进行测量。轴内孔之间距离的测量可以通过孔与孔之间壁厚进行间接测量。 7）同一轴线上的孔的同轴度，可采用检验心轴进行检验。 8）各轴孔的轴线之间的平行度，以及轴孔的轴线与基准面的平行度，均应通过检验心轴进行测量。 9）数控加工时各孔的正确位置是靠手动控制坐标来完成的，为更好地保证加工质量，单件小批量 生产时也可采用组合夹具镗模进行加工；批量较大时，应采用专用镗模进行加工。 10）非加工表面进行喷丸处理。 11）齿轮腔涂磷化底漆，其他表面涂防锈漆。 四、定位基准的选择 由于牵引部箱体的加工主要属于孔系加工，所以对精度要求比较高，一定要选择好定位基准。我选择的是以底面焊好工艺块为基准来进行定位与装夹。 1、精基准的选择 11 精基准的选择主要与加工表面的精度要求有密切关系。选择精基准时，应首先考虑“基准统一”原则，所选的精基准最好是装配基准（或设计基准），以避免基准不重合而产生基准不重合误差。此外，精基准还应保证 主要加工表面的加工余量均匀，具有较大的支撑面，使定位和夹紧可靠。 2、粗基准的选择 选择粗基准主要考虑加工表面与不加工表面之间的相互位置关系以及加工表面的余量均匀性问题。一般选择箱体上较为重要的毛坯作为粗基准。 在单件小批量生产中加工粗基准时，可采用划线找正的方法。划线时，要核对箱体内各零件与箱壁见的尺寸，保证有足够的间隙，以免零件之间相互干涉。采用划线找正法，可减少专用夹具，缩短生产准备时间，但加工精度较低，对刀调整时间长，生产率低。在大批量生产中，一般采用专用夹具加工。以保证主要孔加工余量均匀和减少辅助 工时，提高生产率。 体加工误差分析 1、平面加工中的误差分析 箱体零件的结合面，定位面等是具有较高平面度要求的加工面，经常出现平面度误差。以端面铣削为例，归纳起来有下列几种原因。 1）、端铣时铣床主轴线同走刀方向的垂直度误差。 2）、夹紧力的位置和大小的影响。 3）、切削力造成的变形。 4）、内应力的影响。 5）、切削热的影响。 6）、机床本身的静误差。 2、孔系加工中的误差分析 1）、杆、导套的静误差 若镗杆和导向套间存在间隙，在切削力和镗杆重力的共同作用下，镗杆和回转轴线将是不固定的。 12 2）、轴线位置的静误差 若镗床主轴回转轴线同工作台进给方向有平行度误差，则加工孔在垂直于主轴回转轴线的截面内真圆，在垂直于工作台进给方向截面内椭圆，不过椭圆度甚小。 3）、杆的弹性变形 在悬臂镗削时，作用于镗杆上的力有轴向切削力 4）、主轴弹性变形 机床主轴的受力变形由重力、切削力和传动引起的。传动力的方向是不变的，而切削力的方向在时时改变因而它们合力的大小和方向也在时时变化，加之轴承各点刚度不等会引起回转轴线变化，从而造成内孔表面的圆度误差。 5）、受力点位置变化影响 进给方式不同会影响镗杆的受力点位置。 因镗杆悬伸长度不变，所以工件孔中心线直线度很好，孔径减少到较少。镗杆送进的悬臂镗削，因镗杆悬伸长度不断变化，在可加工长孔时会产生圆度误差，加工多段同轴孔时会产生同轴度误差。 所以在对形状精度要求较高的场合，总是优先考虑工作台面进给方式。 6）、工件的夹紧变形 由于夹紧力过大或过于集中，夹紧位置不当等都可能造成夹紧变形而影响孔的几何形状精度。夹紧力过大，加工后内孔成为椭圆。将集中载荷改为分布载荷，或减小精加工夹紧力等，上述变形可以避免。 3、毛坯材料硬度不均和余量不均的影响 1）、力的影响 相临的孔由于收缩不 同步切削处理后的内应力重新分布，便造成孔的圆度误差。为此，毛坯需要很好的时效处理。 2）、工艺系统热变形的影响 热变形会造成机床上主轴轴线倾斜，这时如采用工件进给就会出现孔的 13 圆度误差。由于孔壁厚度不均在切削力作用下，薄处温度高，变形大，厚处温度低，变形小，若粗精加工连续进行，将会使薄处少切，厚处多切，冷却后便造成圆度误差。采用粗精加工分开和充分冷却可以有效的消除这项误差。 14 第 四 章 20引部箱体 数控加工 工艺 分析及程序的编制 数控加工 工艺分析 引部箱体数控加工内容 我主要选择了牵引部箱体上的一些主要行孔进行数控加工： 1）、用 367 375 孔 2）、用 375 375 孔 3）、用 422 430 孔 4）、用 430 镗 430 孔 5）、用 20铣刀铣 120槽 6）、用 10麻花钻钻 12孔 7）、用 16麻花钻 钻 4- 16 孔 8）、用 20麻花钻 钻 10孔 9）、 用 68镗刀粗镗 5- 68 孔 10）、用 38麻花钻 钻 5- 32 透孔 11）、用 30麻花钻 钻 孔 12）、用 60镗刀粗镗 60 孔 13）、用 62镗刀 粗 镗 65 孔 14）、用 65镗刀 精 镗 65 孔 15）、用 62镗刀粗镗 70 孔 16）、用 70镗刀精镗 70 孔 17）、用 82镗刀粗镗 90 孔 18）、用 90镗刀 精 镗 90 孔 15 控机床的选择 本次设计所加工的零件是采煤机左牵引部箱体，加工工位较多，需工作台多次旋转才能完成加工零件，初步选择为卧式镗铣类加工中心。 1. 类型选择 考虑加工工艺、设备的最佳加工对象、范围和价格等因素，根据所选零件进行选择。如，加工两面以上的工件或在四周呈径向辐射状排列的孔系 、面的加工，如各种箱体，应选卧式加工中心；单面加工的工件，如各种板类零件等，宜选立式加工中心；加工复杂曲面时，如导风轮、发动机上的整体叶轮等，可选五轴加工中心；工件的位置精度要求较高，采用卧式加工中心。在一次装夹中需完成多面加工时，可选择五面加工中心；当工件尺寸较大时，如机床床身、立柱等，可选龙门式加工中心。当然上述各点不是绝对的，特别是数控机床正朝着复合化方向发展，最终还是要在工艺要求和资金平衡的条件下做出决定。 加工中心最主要的参数为工作台尺寸等，根据确定的零件族的典型零件进行选择。 1）工作台尺寸 这是加工中心的主参数，主要取决于典型零件的外廓尺寸、装夹方式等。应选比典型零件稍大一些的工作台，以便留出安装夹具所需的空间，还应考虑工作台的承载能力，承载能力不足时应考虑加大工作台尺寸，以提高承载能力。 2）坐标轴的行程 最基本的坐标轴是 X、 Y、 Z，其行程和工作台尺寸有相应的比例关系。工作台的尺寸基本上决定了加工空间的大小。如个别工件的尺寸大于机床坐标行程，则必须要求工件的加工区处在机床的行程范围之内。 3）主轴电动机功率与转矩 它反映了数控机床的切削效率，也从一个侧面反映了机床的刚 性。同一规格的不同机床，电动机功率可以相差很大。应根据工件毛坯余量、所要求的切削力、加工精度和刀具等进行综合考虑。 4）主轴转速与进给速度 需要高速切削或超低速切削时，应关注主轴的转速范围。特别是高速切削时，既要有高的主轴转速，还要具备与主轴转速相匹配的进给速度 16 精度选择 机床的精度等级主要根据典型零件关键部位精度来确定。主要是定位精度、重复定位精度、铣圆精度。数控精度通常用定位精度和重复定位精度来衡量，特别是重复定位精度，它反映了坐标轴的定位稳定性，是衡量该轴是否稳定可靠工作的 基本指标。 铣圆精度是综合评价数控机床有关数控轴的伺服跟随运动特性和数控系统插补功能的主要指标之一。一些大孔和大圆弧可以采用圆弧插补用立铣刀铣削，不论典型工件是否有此需要，为了将来可能的需要及更好地控制精度，必须重视这一指标。 数控精度对加工质量有举足轻重的影响，同时要注意加工精度与机床精度是两个不同的概念。将生产厂样本上或产品合格证上的位置精度当作机床的加工精度是错误的。样本或合格证上标明的位置精度是机床本身的精度，而加工精度是包括机床本身所允许误差在内的整个工艺系统各种因素所产生的误差总和。整个工艺系 统的误差，原因是很复杂的，很难用线性关系定量表达。在选型时，可参考工序能力 评定方法作为精度的选型依据。一般说来，计算结果应大于 刚度直接影响到生产率和加工精度。加工中心的加工速度大大高于普通机床，电动机功率也高于同规格的普通机床，因此其结构设计的刚度也远高于普通机床。刚性是机床质量的一个重要特征，但对选型而言，由用户对所选机床进行刚性评价尚无可借鉴的标准。实际上用户在选型时，综合自己的使用要求，对机床主参数和精度的选择都包含了对机床刚性要求的含义。订货时可按工艺要求、允 许的扭矩、功率、轴力和进给力最大值，根据制造商提供的数值进行验算。用于难切削材料加工的机床，应对刚性予以特殊关注。这时为了获得机床的高刚性，往往不局限于零件尺寸，而选用相对零件尺寸大 1 至 2 个规格的机床。 数控功能分为基本功能与选择功能，可以从控制方式、驱动形式、反馈形式、检测与测量、用户功能、操作方式、接口形式和诊断等方面去衡量。基本功能是必然提供的，而选择功能只有当用户选择了这些功能后，厂家才会提供，需另行加价，且定价一般较高。对数控系统的功能一定要根据机床的性能需要来选择，订购时既 要把需要的功能订全，不能遗漏，同时避免使 17 用率不高造成浪费，还需注意各功能之间的关联性。在可供选择的数控系统中，性能高低差别很大，价格也可相差数倍。应根据需要选择，不能片面追求高指标，以免造成浪费。多台机床选型时，尽可能选用同一厂家的数控系统，这样操作、编程、维修都比较方便。同时要注意，再好的系统，必须要有机床可靠的零件质量和装配质量支持，才能发挥效能。 卧式加工中心有回转工作台。回转工作台有两种，用于分度的回转工作台和数控回转工作台。用于分度的回转工作台的分度定位间距有一定的限制，而且 工作台只起分度与定位作用，在回转过程中不能参与切削。分度角有： 20、 5 2、 3 20 和 1 60 等，须根据具体工件的加工要求选择。数控转台能够实现任意分度，作为 B 轴与其它轴联动控制。但必须根据实际需要确定，以经济、实用为目的。 刀库容量选择 工作质量和刀库容量直接影响机床的使用性能、质量及价格。 刀库容量以满足一个复杂加工零件对刀具的需要为原则。应根据典型工件的工艺分析算出加工零件所需的全部刀具 数，由此来选择刀库容量。当要求的数量太大时，可适当分解工序，将一个工件分解为两个、三个工序加工，以减小刀库容量。同时要关注最大刀具尺寸、最大刀具重量。 选择主要考虑换刀时间与可靠性。换刀时间短可提高生产率，但换刀时间短，一般换刀装置结构复杂、故障率高、成本高，过分强调换刀时间会使价格大幅度提高并使故障率上升。据统计加工中心的故障中约有 50%与 关，因此在满足使用要求的前提下，尽量选用可靠性高的 降低故障率和整机成本。 冷却装置形式较多，部分带有全防护罩的加工中心 配有大流量的淋浴式冷却装置，有的配有刀具内冷装置 (通过主轴的刀具内冷方式或外接刀具内冷方式 )，部分加工中心上述多种冷却方式均配置。精度较高、特殊材料或加工余量较大的零件，在加工过程中，必须充分冷却。否则，加工引起的热变形，将影响精度和生产效率。一般应根据工件、刀具及切削参数等实际情况进行选择。 综合以上因素， 机床选用 型号 式加工中心 ，数控加工系统采用日本 统 ，机床的主要技术参数如下： 工作 台面积 800800 18 行程 1250/1000/850 主轴转速 标准 5000特殊 10000 主轴直径 110 主轴孔锥度 给速度 m/ 20、 20、 18/10 主轴电机 22 刀库容量 40 刀具选择方式 固定 刀柄型式 具长度 550 刀具重量 25 定位精度 重复定位精度 机床尺寸 416565103530 机器重量 T 23 工刀具的选择 加工中心使用的刀具为刀具组件，由刀具和刀柄两部分组成。刀具部分和通用刀具一样，如铣刀、钻头、铰刀、镗刀等。正确地选择和使用刀具对保证零件加工质量有着极其重要的作用。加工中心成本昂贵，应注意选用高性能刀具，充分发挥机床的效率，降低加工成本，提高加工精度。 加工中心主轴转速较普通机床高 1，且主轴输出功率较大。因此数控机床用刀具应具有较高的耐用度和刚度，刀具材料抗脆性要好，且有良好的断屑性能和可调易更换等特点。选择刀具材料时，一般尽可能选择硬质合金刀具，涂层刀具与立方氮化硼等刀具也广泛应用于加工中心，陶瓷刀具与金刚石刀具也开始在加工中心上运用。 刀路线的选择 走刀路线又称加工路线，是指数控机床、加工中心在加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹。走刀路线的确定非常重要，它与工件的加工精度和粗糙度直接相关。走刀路线一确定，零件加工程序中各程序段的先 后顺序也就 19 确定了。 1、点位控制及孔系加工走刀路线 对于点位控制机床，只要求定位精度高，定位过程快，刀具相对于零件的运动路线无关紧要。为了充分发挥加工中心的工作效率，走刀路线应力求最短。对于位置精度要求较高的孔系零件，精镗孔系时，特别要注意镗孔路线应与各孔的定位方向要一致。 2、铣削平面的走刀路线 对于凹形槽封闭轮廓类零件，为了保证铣削凹形侧面时能达到图样要求的表面粗糙度，应一次走刀连续加工而成。 铣削外轮廓表面时铣刀的切入和切出点应沿零件轮廓曲线的延长线切向切入和切出零件表面，而不应沿法向直接切入零件，以 免加工表面留下刀痕。 件的装夹与定位 加工中心是现代自动化加工单元。正确的装夹工件，对充分发挥加工中心的高精度、高效率起着重要的作用。加工中心加工采取工序集中原则，工件一次装夹，可连续、自动的完成铣削、钻削、扩孔、铰孔、镗孔及攻螺纹等粗、精加工，因此，工件的装夹需满足多刀、多面加工的要求。 1、夹具的选择 在加工中心上，夹具的任务除了与普通机床夹具一样的定位、夹紧外，还要以各个方向的定位面为参考基准，确定工件编程的原点。 1）、夹具应具有高的刚度和高的定位精度。 2）、为切削刀具运动留下足够的 空间。 3）、装卸方便快捷，辅助时间段。 4）、保证工件的最小夹紧变形。 5）、保证工件的定位精度。 6）、注意机床主轴与工作台面之间的最小距离和刀具的装夹长度。 7）、优先使用组合夹具或柔性夹具。 2、夹紧与安装 工件的夹紧对加工精度有很大的影响。在考虑夹紧方案时，夹紧力应力求靠近主要支撑点上，或在支撑点所在的三角内，并力求靠近切削部位及刚好的地方，避免夹紧力落在工件的中空区域，尽量不要在被加工孔的上方。同时，必须保证最小的夹紧力变形。加工中心上既有粗加工，又有精加工。 20 零件在粗加工时，切削力大，需要大的夹 紧力，精加工时为了保证加工精度，减少压紧力变形，需要小的夹紧力。另外还要考虑到各个夹紧部件不要与加工部位和所用的刀具发生干涉。 3、确定工件在机床工作台上的最佳位置 卧式加工中心加工工件时，由于要进行多工位加工，工作台需带着工件旋转，要考虑工件（包括夹具）在机床工作台上的最佳位置，该位置是在技术装备过程中根据机床，考虑各种干涉情况，优化匹配各部位刀具长度而确定的。因此，在进行多工位零件的加工时，应综合计算各工位的各加工表面到机床主轴端面的距离，一选择最佳的刀具长度，提高工艺系统的刚性，从而保证加工精度。 数控加工程序的编制 数控程序的编制我采用计算机辅助编程软件 在左牵引部箱体的主视图上选取了一些主要的行孔与槽进行数控镗削、钻削以及铣削加工。 程坐标图（如下：） 以左侧耳环的中心为坐标原点进行数控程序的编制，底面焊工艺块为定位基准。 21 具卡片 刀具卡片 刀具号 刀具类型 补偿量 备注说明 刀 367 刀 375 刀 422 刀 430 刀 20 花钻 10 花钻 16 花钻 20 刀 68 花钻 38 花钻 30 刀 60 刀 62 刀 65 刀 70 刀 82 刀 90 工程序及说明（程序单见附表 2） 22 槽走刀路线图 铣（ 120 100）槽 23 第五章 工艺过程技术经济分析 依靠科技进步，发展高产高效综采工作面关键技术与装备，走生产集约化，大幅度提高工作面单产，是当今世界各主要产煤国家发展煤炭工业，增产提效的主要途径。自八十年代 以来，各主要采煤国家都在积极开发和应用新型高效、大功率、高可靠性的采煤机，并都取得了良好的效果。 建设一批高产，高效的现代化矿区 采煤机 在我国综合机械化采煤技术中起主导作用，对我国煤炭产业经济的发展具有重要的现实意义 ，从而促进国民经济的发展和社会的稳定。 国外现状： 为了提高工作面的单产，世界主要产煤国家的工作面主要设备之一 多采用多电机驱动，截割电机横轴布置的大功率电牵引采煤机，集机电一体化，性能完善，可靠性高，装机功率大。世界上具有代表性的几家采煤机生产公司如美国的久益 ；日本的三井三池；德国的艾柯夫；英国的安德森等先后都推出了各种型号的适合 中厚和厚煤层 的采煤机，且性能日趋完善，装机功率越来越大，生产能力越来越强。 但对于较薄煤层大功率采煤机的开发却很少。 国内现状 ： 我国薄煤层资源丰富，分布面广，而且煤质好。据统计全国薄煤层的储量占全部可采储量的 21。许多煤区有大量的解放层也急待开发。因此，搞好薄煤层采煤机械化，提高薄煤层的生产效率，已成为我国能源工业的重要任务。 根据现状，我国的采煤机生产中，中厚和厚煤层采煤机的发展突飞猛进，日新月异，基本上达到了九十年代的国际先进水平。根 据现在国内外采煤机发展趋势和用户的强烈要求，针对上述情况，需开发一种功率大、性能先进可靠性高的用于高档普采工作面，并兼顾综采的多电机横向布置，多点驱动的机内载电牵引采煤机，采高范围 ,机面高度 24 在 左右 ,最小过机间隙 ,最小过煤高度 ,煤质硬度在 4 左右，煤层倾角不大于 40。 该型采煤机用于较薄煤层高档普采或综采工作面，而该种工作面大多为解放层。根据我国煤炭资源战略，节约煤炭资源，提高煤炭的回采率和煤炭质量，其社会效益是显而易见的。因此开发此采 煤机市场前景非常广阔，无论对煤炭企业还是采煤机生产企业都具有很好的社会效益和经济效益。 单位： 万元 年份 项目 2005 2006 2007 2008 2009 合计 生产台数 3 5 10 15 15 48 产值 单 价 280 280 280 280 280 总 值 840 1400 2800 4200 4200 13440 利税 利润（ 14%） 96 392 588 588 金（ 10%） 84 140 280 420 420 1344 总 值 36 672 1008 1008 、项目资金 1） 、总资金包括以下内容 单位： 万元 （ 1）调研、咨询、协作费用 10 25 （ 2）攻关费用 70 （ 3）电机开发费用 60 （ 4）样机试制费用 2 200=400 （ 5）设备改造费用 20 （ 6）试验费用 40 （ 7）不可预见费用 10 总计 610 2） 、年度资金使用预算 2004 年 160 2006 年 450 5、项目承担 本项目由鸡西煤矿机械有限公司和平煤集团共同 承担，由鸡西煤矿机械有限公司采煤机研究所设计，鸡西煤矿机械有限公司试制，平煤集团做井下工业性试验。 6、 国产化程度 20采煤机加工件均由 鸡西煤机厂 自行生产，液压件、电气件（除 变频器主要电气元件外） 、其它标准件均由国内定点专业生产厂配套。 综上， 目前 随着煤炭工业的发展和煤炭开采技术的进步，特别是新的采煤方法的出现，煤矿对采煤工作面的技术性能、质量和使用可靠性的要求也越来越高 ， 该型采煤机用于较薄煤层高档普采或综采工作面，而该种工作面大多为解放层。根据我国煤炭资源战略，节约煤炭资源，提高煤炭的 回采率和煤炭质量，其社会效益是显而易见的。 而 作为采煤机重要工作机构的牵引部，其机壳加工工艺的改进及其数控程序编制不仅能大大降低生产成本，更能极大的提高采煤机的使用性能，这些都 必将为企业带来可观的经济效益和社会效益 。 26 第六章 绿色设计与生产 1、绿色设计产生的背景 自 20 世纪 70年代以来，工业污染所导致全球性环境恶化达到了前所未有的程度，生态危机日益严重，人们不得不重视这种环境污染的现实。在工业发达国家，产品的绿色标志制度相继建立，凡标有“绿色标志”的产品，表明该产品从生产到使用、回收的整个过程符合环 境保护要求，对生态环境无害或危害极小，可以实现资源的再生与回收，这中产品大大地提高了在国际市场的竞争力。 与经济发达国家相比，我国工业的技术水平还有较大的差距，工业产品还存在着资源和原料消耗大、环境污染严重、国际市场竞争能力相对较弱等问题。为了解决上述问题的可行途径，就是通过绿色设计与绿色制造技术，大力发展绿色产品，尽可能减少对环境的污染和资源的浪费，全面提高产品的竞争力。 2、绿色设计原则 1）、资源利用最佳原则 2）、能量消耗最少原则 3）、“零污染”原则 4）、“零损害”原则 5）、技术先进原则 6） 、生态经济效益最佳原则 人类社会的发展，特别是工业化进程的推进和城市化规模的扩大，造成环境污染、生态破坏、资源枯竭，已经严重危及人类的生存和可持续发展。未来产品设计中应着眼于设计出健康、保健、安全和易于操作的设备或产品，使这些设备或产品的零部件易于取代和重复使用，尽量节约 资源和能源，减少对环境的污染。 27 绿色设计顺应了历史发展趋势，强调了资源的有效利用，减少废弃物排放，追求生命周期中对环境污染的最小化，对生态环境的无害化。 所以采煤机在整个生产周期中应遵循绿色生产原则，减少对环境的污染；在使用环节中对煤炭资源达 到合理的开采，走可持续发展的道路。 28 第 7 章 专题论文 高速加工技术在模具工业的应用 摘要： 本文介绍高速加工技术的主要特点，论述用于模具工业的高速机床、高速刀具和高速 统等关键技术，列举一些应用实例和使用效果，指出高速加工技术在模具工业中广阔的应用前景。 关键词 ： 高速加工
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