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卧式 双面 28 组合 钻床 主轴 设计

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黄河科技学院毕业设计(文献综述) 第 5 页 组合机床摘要：通过此篇文献可以大致了解组合机床的概念、发展历史、发展现状及发展趋势，为此次毕业设计做好充分准备。 关键词：组合机床组合机床是根据工件加工需要，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种有效专用机床。目前，组合机床主要用于平面加工和孔加工两类工序。平面加工包括铣平面、锪平面、车端面；孔加工包括钻、扩、铰、镗孔及其倒角、切槽、攻螺纹、锪沉孔、滚压孔等。随着综合自动化的发展，其工艺范围正扩大到车外圆、行星铣削、拉削、推削、磨削及抛光、冲压等工序。此外，还可以完成焊接、热处理、自动装置和检测、清洗和零件分类及打印等非切削工作。组合机床具有如下特点：1）主要用于棱体类零件和杂件的孔面加工。2）生产率高。因为工序集中，可多面、多工位、多轴、多刀同时自动加工。3）加工精度稳定。因为工序固定，可选用成熟的通用部件、精密的夹具和自动工作循环来保证加工精度的一致性。4）研制周期短，便于设计、制造和使用维护，成本低。5）自动化程度高，劳动强度低。6）配置灵活。因为结构模块化、组合化。可按工件或工序要求，用大量通用部件和少量专用部件灵活组成各种类型的组合机床及其自动线。1国内外一直很重视组合机床通用部件的系列化和标准化，早已产生国际标准。我国通用部件不仅具有完整的国家标准，并已贯彻了国际标准。由于组合机床只是由大量通用部件和少量专用部件组成的，所以通用部件是组合机床发展的一个很重要的基础和标志。随着科学技术和生产的发展，通用部件的结构、性能和品种在不断改进、更新和完善。在组合机床的设计中如何选择通用部件问题也是重要的内容之一，因此，我们对组合机床的通用部件应有较详细的了解。组合机床通用部件的外廓尺寸以及部件之间连接处的一些相关尺寸（如组合面的大小，连接螺钉位置分布、尺寸，定位销位置等）都有统一规定和标准，所以只要各通用部件的规格、技术性能适合设计的要求，就可以在不同功用的组合机床上相互通用。2 通用部件按功能可分为动力部件、支撑部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。动力部件为组合机床提供主运动和进给运动，主要有动力箱、切削头和动力滑台。支撑部件用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等，有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。输送部件用以输送工件或主轴箱至加工工位，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。控制部件用以控制机床的自动工作循环，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。3 在我国，组合机床发展已有28年的历史，其科研和生产都具有相当的基础，应用也已深入到很多行业，是当前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。国家把组合机床的研究制造纳入规划，建立了专业科研机构，有计划地安排组合机床通用部件的生产。1956年3月，当时的第一机械工业部第二机器管理局批准成立了第一专业设计处(即现大连组合机床研究所的前身)，全面引进了前苏联的组合机床通用部件和设计指导资料，开始了我国组合机床的创业阶段。并于同年在大连机床厂制造出我国的第一台组合机床。1961年，又制造出我国第一条组合机床自动线。1966年以后，组合机床的研究和制造迅速发展。许多省、市、自治区加强了制造和设计队伍，根据当地情况安排一些工厂为生产点，积极设计和制造组合机床。组合机床设计制造从“一所一厂”起步已发展到如今个独立的配套齐全的行业。在国际，1908年，美国福持汽车公司率先制造出第一台组合机床，用于汽车零件的加工。1928年，前苏联开始生产组合机床。4近年来随着数控技术、电子技术、计算机技术等的发展，组合机床的机械结构和控制系统也发生了巨大变化。组合机床有了以下的发展：1）数控化。数控组合机床的出现，不仅完全改变了过去那种由继电器电路组成的组合机床的控制系统，而目也使组合机床机械结构乃至通用部件标准发生了或正在发生着巨大的变化。2）模块化。数控加工模块化极大地丰富了组合机床的通用件，它必将引起组合机床通用件发生根本性变化。3）高速化。由于高速加工可大大降低零件表面粗糙度及切削力，大大减小切削温度，提高生产效率，特别是数控机床的主运动和进给运动速度已达到了惊人高速。顺应机床高速化的潮流，组合机床的速度也越来越高。4）精密化。由于机床实现了数控化，因而机床的加工精度越来越高，使一些过去看来难以达到的加工精度今天也已经实现了。5）全防护化。全封闭是现在机床的一大特点，不论是单机还是机床生产线，均采用全封闭的外罩， 电器、液压全部采用空中走线。全封闭防护，不但使机床及其生产线外形美观，而且也提高了安全性、可靠性和维修的便利性。5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。如意大利IMAS公司，一台复杂程度较高的回转工作台式组合机床从订单到供货一般为8个月；德国Honsberg公司为前苏联制造的加工变速箱体和箱盖的两条柔性自动线从订单到供货仅为14个月。6从并行工程的基本思想看，这一方法似乎也不是新发明。因为在通常设计组合机床时，同样要求组合机床制造厂与用户之间进行密切合作，以便使专用设备能更好地满足用户的各种要求。但是，并行工程同这种做法有着本质上的不同。众所周知，组合机床制造厂总是根据用户提供的工件图纸和样件来进行专用设备的设计的，在工作环节上是一种按顺序进行的作业。而并行工程则突破了这种上下道作业的工作程序，它要求通过装备制造部门早期介入用户产品的规划和设计，在产品设计部门考虑其结构和功能时，能协同考虑产品的加工和装配工艺(以制造工艺和装配工艺带动设计)，从而加速产品开发，同时达到降低制造费用和提高产品质量的目的。在国外，近十年来，很多汽车制造厂都在积极推行并行工程，并有不少组合机床制造厂与汽车厂密切合作应用这一方法来加速专用装备的设计制造。例如，美国的Ingersoll和Lamb，德国的Grob和Ex-cell-o等公司都应用并行工程分别为一些汽车厂设计制造了众多的缸体、缸盖和变速箱体等加工自动线，取得了较好的技术经济效益。7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，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。8机床的主传动系统将电动机的扭矩或功率传递给主轴部件，使安装在主轴内的工主传动系统和主轴部件一般都设计成一个主轴件或刀具实现主切削运动。主传动系统和主轴部件一般都设计成一个主轴箱。机床为了适应各种加工的需求，要求主轴的转轴的转速范围较宽，能实现自动变换，同时还应有足够的输出扭矩。对于主轴部件，要求主轴的回转轴心线的位置准确、稳定，即应有高的回转精度，并有足够的刚度和抗震性。在加工中心类的机床上，为了实现刀具在主轴上的自动装卸与夹持，还必须有刀具的自动加紧装置以及主轴准停装置等结构。9内圆（即孔）是组成机械零件的基本表面，尤其是盘套类和支架箱体类零件，孔是重要表面之一。孔的技术要求有尺寸精度、形状精度、位置精度和表面质量等要求。其中位置精度主要是孔和外圆的同轴度公差，孔与端面的垂直度公差等。孔的加工方法很多，切削加工的方法有钻孔、扩孔、铰孔、车孔、镗孔、拉孔、磨孔以及金刚镗、紧密磨削、超精加工、研磨和抛光等；特种加工孔的方法有电火花穿孔、超声波穿孔和激光打孔等。能进行孔加工的机床也很多，床用的有钻床、车床、铣床、铣镗床、磨床、拉床以及电火花成型机床、超声波加工机床、激光加工机床等。同一种孔的加工，有时可以在几种不同的机床上进行。例如，钻孔就可以在钻床、车床、铣床和铣镗床进行。因此，在选择孔的加工方案时，要同时考虑机床的选用。各种零件上的销钉孔、穿螺钉孔和润滑油孔，一般在钻床上加工。10组合机床多轴箱的结构图采用一些习惯画法。例如，在主视图中，对于相啮合的齿轮只画节圆，用罗马数字表示其排次，以“齿数/模数”形式标明各齿轮的齿数和模数；在展开图中，对于结构、尺寸相同的轴只画一根，而且每根（包括轴承、齿轮等元件）又只画一半，但需要在轴的一端注明相应的轴号，对于齿轮也可不按比例画。多轴箱的主轴，由于其支承之间的距离很小（只有150mm左右），而装在其前端的刀具悬伸长度很大，往往是支承距离的好几倍，刚性很差，因此单靠主轴本身不能保证孔加工的位置精度，而必须靠夹具的导向套来加以保证。组合机床的型式很多，根据工件的加工要求，采用不同结构的通用部件，可以灵活地组成各种不同配置的组合机床。组合机床的配置型式可以分为单工位和多工位两种。11为了改善生产条件，满足生产发展的专业化、自动化要求，人们在长期生产实践中不断创造、不断改进，逐步形成了各类专用机床。专用机床是为完成工作某一道工序的加工而设计制造的，可采用多刀加工，具有自动化程度高，生产效率高，加工精度稳定，机床结构简单、操作方便等优点。但当零件结构与尺寸改变时，须重新调整机床或重新设计、制造，不利于产品的更新换代。为了克服专用机床的不足，在生产中发明了新型的组合机床。它以通用部件为基础，配合少量的专用部件组合而成，具有结构简单、生产效率和自动化程度高的特点。一旦被加工零件的结构尺寸、形状发生变化时，能较快地进行重新调整，组合成新的机床。这一特点有利产品的更新，目前在许多行业中得到广泛应用。12参 考 文 献1谢家瀛.组合机床设计简明手册M.北京：机械工业出版社,2002.2张接信.组合机床及其自动化M.北京：人民交通出版社,2009.3范国清.组合机床通用部件专辑M.大连：大连组合研究所,1975.4苏东方、方孔木.中华人民共和国风云实录M.河北人民出版社,1994.5李如松.组合机床与自动化加工技术J,1999.6John. L. Feirer. Machin