【正文】 應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)技術(shù)迅速發(fā)展、產(chǎn)品經(jīng)常革新的需要,而且這種機(jī)床設(shè)計(jì)制造周期長(zhǎng),造價(jià)高。 廣大工人和技術(shù)人員在總結(jié)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,提出創(chuàng)造這樣的高效率機(jī)床:它既有專用機(jī)床效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn),又有萬能機(jī)床能夠重新調(diào)整,以適應(yīng)新工件加工的特點(diǎn)。為此,將機(jī)床上帶動(dòng)刀具對(duì)工件產(chǎn)生切削運(yùn)動(dòng)的部分以及床身、立柱、工作臺(tái)等設(shè)計(jì)制造成通用的獨(dú)立部件,稱為“通用部件”,根據(jù)加工的需要,用這些通用部件配以部分專用部件就可組成機(jī)床,這就是組合機(jī)床。當(dāng)工件改變了,還是用這些通用部件,只將部分專用部件改裝,又可以組成加工新工件的機(jī)床。 由于組合機(jī)床是由70%~90%的通用零,部件組成,在需要的時(shí)候,他可以部分或全部的進(jìn)行改裝,以組成適應(yīng)新的加工要求的新設(shè)。這就是說,組合機(jī)床有重新改裝的優(yōu)越性,其通用零,部件可以多次重復(fù)利用。 組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方式,生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化,可根據(jù)需要靈活配置,能縮短設(shè)計(jì)和制造周期。因此,組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn),在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用,并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。 世界科技的發(fā)展日新月異,速度令人目不暇接。隨著我國(guó)加入WTO后與世界機(jī)床行業(yè)進(jìn)一步接軌,我國(guó)的制造業(yè)所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。在這種充滿競(jìng)爭(zhēng)與機(jī)遇的大環(huán)境下,組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)適時(shí)自我調(diào)整戰(zhàn)略,采取了積極的應(yīng)對(duì)策略。組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開始向數(shù)控化、柔性化轉(zhuǎn)變。從近兩年的企業(yè)生產(chǎn)情況看,數(shù)控機(jī)床與加工中心的市場(chǎng)需求量在上升,而傳統(tǒng)的鉆、鏜、銑組合機(jī)床則有下降趨勢(shì)。 我國(guó)組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國(guó)家要相對(duì)落后,國(guó)內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動(dòng)線幾乎都從國(guó)外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢(shì)必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)大,并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此,市場(chǎng)要求我們不斷開發(fā)新技術(shù)、新工藝,研制新產(chǎn)品,由過去的“剛性”機(jī)床結(jié)構(gòu),向“柔性”化方向發(fā)展,滿足用戶需求,真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。但隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇和對(duì)產(chǎn)品需求的提高,高精度、高生產(chǎn)率、柔性化、多品種、短周期、數(shù)控組合機(jī)床及其自動(dòng)線正在沖擊著傳統(tǒng)的組合機(jī)床行業(yè)企業(yè),因此組合機(jī)床裝備的發(fā)展思路必須是以提高組合機(jī)床加工精度、組合機(jī)床柔性、組合機(jī)床工作可靠性和組合機(jī)床技術(shù)的成套性為主攻方向。一方面,加強(qiáng)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用,提高組合機(jī)床產(chǎn)品數(shù)控化率。另一方面,進(jìn)一步發(fā)展新型部件,尤其是多坐標(biāo)部件,使其模塊化、柔性化 ,適應(yīng)可調(diào)可變、多品種加工的市場(chǎng)需求。 從 2002 年年底第 21 屆日本國(guó)際機(jī)床博覽會(huì)上獲悉,在來自世界10 多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的500多家機(jī)床制造商和團(tuán)體展示的最先進(jìn)機(jī)床設(shè)備中,超高速和超高精度加工技術(shù)裝備與復(fù)合、多功能、多軸化控制設(shè)備等深受歡迎。據(jù)專家分析,機(jī)床裝備的高速和超高速加工技術(shù)的關(guān)鍵是提高機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度。該屆博覽會(huì)上展出的加工中心 ,主軸轉(zhuǎn)速 10000~20000r/min ,最高進(jìn)給速度可達(dá)0~60m/min。復(fù)合、多功能、多軸化控制裝備的前景亦被看好。在零部件一體化程度不斷提高、數(shù)量減少的同時(shí),加工的形狀卻日益復(fù)雜。多軸化控制的機(jī)床裝備適合加工形狀復(fù)雜的工件。另外 ,產(chǎn)品周期的縮短也要求加工機(jī)床能夠隨時(shí)調(diào)整和適應(yīng)新的變化,滿足各種各樣產(chǎn)品的加工需求。然而更關(guān)鍵的是現(xiàn)代通信技術(shù)在機(jī)床裝備中的應(yīng)用,信息通信技術(shù)的引進(jìn)使得現(xiàn)代機(jī)床的自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高,操作者可以通過網(wǎng)絡(luò)或手機(jī)對(duì)機(jī)床的程序進(jìn)行遠(yuǎn)程修改,對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行監(jiān)控并積累有關(guān)數(shù)據(jù)。通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)遠(yuǎn)程的設(shè)備進(jìn)行維修和檢查、提供售后服務(wù)等。在這些方面我國(guó)組合機(jī)床裝備還有相當(dāng)大的差距,因此我國(guó)組合機(jī)床技術(shù)裝備高速度、高精度、柔性化、模塊化、可調(diào)可變、任意加工性以及通信技術(shù)的應(yīng)用將是今后的發(fā)展方向。 組合機(jī)床的分類和組成 組合機(jī)床的通用部件分大型和小型兩大類。這類動(dòng)力部件多為箱體移動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式。這類動(dòng)力部件多為套筒移動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式。用大型通用部件組成的機(jī)床稱為大型組合機(jī)床。用小型通用部件組成的機(jī)床稱為小型組合機(jī)床。按設(shè)計(jì)的要求本次設(shè)計(jì)的機(jī)床為大型通用機(jī)床。組合機(jī)床除分為大型和小型外,按配置形式又分為單工為和多工位機(jī)床兩大類。單工位機(jī)床又有單面、雙面、三面和四面幾種,多工位機(jī)床則有移動(dòng)工作臺(tái)式、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式、中央立柱式和回轉(zhuǎn)鼓輪式等配置形式。本次設(shè)計(jì)的機(jī)床為單工位雙面鉆床。 組合機(jī)床部件分類 通用部件按功能可分為動(dòng)力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。 動(dòng)力部件是為組合機(jī)床提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。主要有動(dòng)力箱、切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)。 支承部件是用以安裝動(dòng)力滑臺(tái)、帶有進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件,有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。 輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件,主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、分度鼓輪和往復(fù)移動(dòng)工作臺(tái)等。 控制部件是用以控制機(jī)床的自動(dòng)工作循環(huán)的部件,有液壓站、電氣柜和操縱臺(tái)等。輔助部件有潤(rùn)滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。 組合機(jī)床的特點(diǎn) 組合機(jī)床是由大量的通用部件和少量專用部件組成的工序集中的高效率專用機(jī)床。它能夠?qū)σ环N(或幾種)零件進(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位加工。在組合機(jī)床上可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等工序,生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍,且加工精度十分穩(wěn)定。 組合機(jī)床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時(shí),工件一般不旋轉(zhuǎn),由刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具與工件的相對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng),來實(shí)現(xiàn)。有的組合機(jī)床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn),由刀具作進(jìn)給運(yùn)動(dòng),也可實(shí)現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件如飛輪、汽車后橋半軸等的外圓和端面加工。 組合機(jī)床與通用機(jī)床、其他專用機(jī)床比較,具有以下特點(diǎn): 1)組合機(jī)床上的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件約占全部機(jī)床零、部件總量的70~80%,因此設(shè)計(jì)和制造的周期短,投資少,高效率,經(jīng)濟(jì)效果好。 2)由于組合機(jī)床采用多刀加工,并且自動(dòng)化程度高,因此比通用機(jī)床生產(chǎn)效率高,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,勞動(dòng)強(qiáng)度低。 3)組合機(jī)床的通用部件是經(jīng)過周密設(shè)計(jì)和長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的,又有廠成批制造,因此結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、工作可靠,使用和維修方便。 4)在組合機(jī)床上加工零件時(shí),由于采用專用夾具、刀具和導(dǎo)向裝置等,加工質(zhì)量靠工藝裝備保證,對(duì)操作工人水平要求不高。 5)當(dāng)被加工產(chǎn)品更新時(shí),采用其他類型的專用機(jī)床時(shí),其大部分件要報(bào)廢。用組合機(jī)床時(shí),其通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件可以重復(fù)利用,不必另行設(shè)計(jì)和制造。 6)組合機(jī)床易于聯(lián)成組合機(jī)床自動(dòng)線,以適應(yīng)大規(guī)模的生產(chǎn)需要。組合機(jī)床常用的通用部件有:機(jī)身、底座、立柱、動(dòng)力箱、動(dòng)力滑臺(tái),各種工藝切削頭等。對(duì)于一些按循序加工的多工位組合機(jī)床,還具有移動(dòng)工作臺(tái)或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。動(dòng)力箱、各種工藝切削頭和動(dòng)力滑臺(tái)是組合機(jī)床完成切削主運(yùn)動(dòng)或進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。其中還有能同時(shí)完成切削主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力頭。機(jī)身、立柱、中間底座等是組合機(jī)床的支承部件,起著機(jī)床的基礎(chǔ)骨架作用。組合機(jī)床的剛度和部件之間的精度保持性,主要是由這些部件保證。 在本文中主要介紹了組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)步驟,重點(diǎn)論述了組合機(jī)床多軸箱的設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)的具體過程。在多軸箱設(shè)計(jì)過程中,還是采用以人工設(shè)計(jì)為主,其中包括多軸箱設(shè)計(jì)的原始依據(jù)圖的繪制、傳動(dòng)路線的設(shè)計(jì)確定、主軸和傳動(dòng)軸坐標(biāo)的計(jì)算及坐標(biāo)檢查圖、裝配圖和展開圖還有部分零件圖的具體繪制。 本課題主要對(duì)多軸箱進(jìn)行設(shè)計(jì),滿足所給零件的鉆擴(kuò)加工。首先要從所加工的零件入手,確定各軸的分布,設(shè)計(jì)出總體傳動(dòng)方案,然后對(duì)多軸箱的整體布局和輪廓尺寸進(jìn)行計(jì)算,再對(duì)各軸和齒輪尺寸進(jìn)行計(jì)算和應(yīng)力計(jì)算。最后對(duì)所設(shè)計(jì)的多軸箱進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析并寫出結(jié)論。 擬解決的主要問題有: 1多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)。 2多軸箱傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)分析 3確定切削用量、計(jì)算切削力、選擇動(dòng)力箱型號(hào) 4軸和齒輪強(qiáng)度的校核 5主視圖,展開圖以及主要零件圖的繪制 組合機(jī)床設(shè)計(jì)步驟 研究市場(chǎng)和用戶對(duì)設(shè)計(jì)