【正文】 生產(chǎn)多樣化、中小批量多品種生產(chǎn)高效化的要求，以及產(chǎn)品更新加速的特點，上世紀70 年代以來發(fā)展了新型組合機床 —— 柔性組合機床。近些年來，隨著電子技術、計算機技術、信息技術以及激光技術等的發(fā)展并應用于機床領域，使機床的發(fā)展進入了一個新時代。不斷提高 勞動生產(chǎn)率和自動化程度是機床發(fā)展的方向。 80年代被稱為數(shù)控機床數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的時代?，F(xiàn)在，中國已成為世界的制造業(yè)基地，與世界先進水平的差距逐步縮小。柔性制造系統(tǒng)（ FMS）和計算機集成制造系統(tǒng)（ CIMS）已成為中大批量多品種生產(chǎn)較為理想和效益較好的設備。組合機床是當前機械制造業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)品更新，進行技術改造，提高生產(chǎn)效率和高速發(fā)展的必不可少的設備之一。 液壓半自動鉆銑組合機床 3 1 題目的介紹及總體方案的確定 題目簡介 (1） 零件的直徑： mm200~100 零件的長 度： mm20xx~1000 （ 2）零件的長度公差： ? 零件的平行度： （ 3）材料為 45鋼（調質） 在工作現(xiàn)場完成上述工藝過程是在不同工序不同機床上進行的，在現(xiàn)場調研時的主要設備是完成拖拉機傳動軸生產(chǎn)加工的銑兩端面的組合機床，由料架和兩銑削頭組成，采用臥式雙面單 工位結構，料架固定，銑削頭由雙電機滾珠絲杠驅動在軌道上移動。車軸夾持裝置由氣壓傳動控制的齒輪杠桿夾緊機構組成。 根據(jù)現(xiàn)場工人介紹中心孔加工是在車床進行的需要多次定夾緊和掉頭加工，裝夾定位不方便，并且耗時。 組合機床設計方案的確定 根據(jù)現(xiàn)場條件以及給定的設計參數(shù)和性能要求確定機床總體方案。如果要完成上述要求設計的組合機床可以是工件移動，也可以是銑頭移動。一般來說，銑削時銑頭固定工件移動的方式比銑頭移動，工件固定的銑削方式加工精度要穩(wěn)定。因為，銑頭固定時，銑頭在工件的不同位置上，機床剛度 變化小。 工件的移動和主軸箱的移動都是在滑臺上進行的，滑臺按驅動方式的不同，可以分為液壓滑臺和機械滑臺。液壓滑臺容易實現(xiàn)快速啟動，制動和頻繁換向，采用電 液聯(lián)合的行程控制，可以實現(xiàn)滑臺的快進，工進，快退等動作。機械滑臺需由工進電機和快速電機聯(lián)合驅動來實現(xiàn)，使得滑臺結構大，本設計不宜采用。同時由于在鉆孔加工過程中存在快進，工進，快退等，料架夾緊等，采用液壓驅動較為容易實現(xiàn)。 料架及夾緊機構的方案確定： 對于本次設計來說，料架部分可以采用齒輪杠桿夾緊機構和 V型塊式螺旋傳動定心夾緊機構。 對于齒輪杠桿夾緊 機構來說，它的工作原理是：當齒輪轉動時，兩齒條同時向外或向里運動，實現(xiàn)工件的夾緊或松開。以后簡稱 A 方案。 對于 V型塊螺旋自動定心機構來說，它的工作原理是：利用等螺距的左右絲杠帶動兩個滑座等速移動來夾緊或松開工件。以后簡稱 B方案。 由于 A方案的 V 型塊是垂直布置的，導致了它的垂直方向的定位誤差較小，但是水平方向的定位誤差較大。而 B 方案的 V型塊是水平布置的，它的水平方向的定位誤 差較小，而垂直方向的定位誤差較大。本次畢業(yè)設計要求的是水平方向的定位誤差較小，因而，采用 B方案。 機床液壓系統(tǒng)的設計原則和依據(jù) 機床系統(tǒng)的設計原則是：從實際出發(fā)，注意吸收國內外先進技術，力求設計出重量輕，體積小，成本低，效率高，結構簡單，性能良好，操作方便的液壓裝置來。 菏澤學院本科畢業(yè)設計（論文） 4 為了貫徹執(zhí)行上述原則，在確定主機傳動方式的過程中，必須反復研究各種傳動方式的優(yōu)缺點和使用場合，通過分析對比，選出最合理的方案。當一種傳動方式不能滿足設計要求時，應考慮是否可與別種方式結合，綜合發(fā)揮出各自的優(yōu)點，形成合理的 方案。只有在主機的傳動方案決定采用液壓傳動之后，液壓系統(tǒng)的設計任務才會被提出來。 液壓系統(tǒng)的設計依據(jù)是： (1）主機的用途，主要結構，總體布局；主機對液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件在位置布置和空間尺寸上的限制。 (2）主機的工作循環(huán)，液壓執(zhí)行元件的運動方式（移動，轉動或擺動）及其工作范圍。 (3）液壓執(zhí)行元件的負載和運動速度的大小及其變化范圍。 (4）對液壓系統(tǒng)工作性能（如工作平穩(wěn)性，轉換精度等），工作效率，自動化程度等方面的要求。 （ 5）主機對各液壓執(zhí)行元件的動作順序或互鎖要求。 （ 6）液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件，如周圍介質，環(huán)境溫度，濕度，塵埃情況，外界沖擊震動等。 （ 7）其他方面的要求，如液壓裝置在重量，外形尺寸，經(jīng)濟性等方面的規(guī)定或限制。 組合機床的電氣控制系統(tǒng)設計 一、設計依據(jù) 電氣控制系統(tǒng)設計依據(jù)是電器設備設計任務書，電氣人員在進行設計前要深入了解任務書的要求，并特別注意以下問題： （ 1）詳細了解機床的工作循環(huán)及其互鎖要求； （ 2）熟悉組合機床或自動線的各通用及專用部件的動作過程及其對電氣控制系統(tǒng)的要求； （ 3）了解機床及自動 線中各輔助設備的工作情況； （ 4）對液壓系統(tǒng)要有一定的了解，同時要掌握電磁閥的性質，有關數(shù)據(jù)及電磁鐵， 壓力繼電器等液壓元件的接通表。 二、設計方法 在接到電氣設備設計任務書及液壓系統(tǒng)圖后，首先必須深入地了解機床的工作循環(huán)，對機床的總體方案應該做到心中有數(shù)。然后制定電氣控制方案，進行設計。 在制定出電氣控制系統(tǒng)總體方案后，首先進行各個環(huán)節(jié)的設計，最后加以綜合，綜合時應注意以下兩點： （ 1）要注意檢查各個控制信號的“準確性”，及主令信號的“單一性”。所謂“準確性”是指要求每一個控制信號，只能代 表一個明確的概念，不允許有一個以上的解釋。如加工完成不能與向后信號混為一談。所謂主令信號的單一性是指主令信號只能在一特定的條件下，對某一特定裝置（部件）起作用。主令信號的單一性，保證了系統(tǒng)的可靠液壓半自動鉆銑組合機床 5 性。 (2)必須注意互鎖的嚴密性。控制線路設計的嚴密而合理，實際就是互鎖條件的嚴密而合理。因此，互鎖條件對電氣控制系統(tǒng)原理設計來說關系極大。所謂互鎖的嚴密性有兩層意義：一方面是互鎖信號要合乎客觀實際需要，即通過互鎖信號來實現(xiàn)各運動部件之間的相互制約；另一方面，每一個互鎖信號應具有明確的概念，這與控制信號的準確 性是一個意思。 2 切削用量的選擇和切削力的計算 加工工件的選取 45 鋼是軸類零件的常用材料，它價格便宜經(jīng)過調質（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強度和韌性等綜合機械性能，淬火后表面硬度可達 45～52HRC 。 加工要求：要求端面表面粗糙度 Ra=，車軸直徑 150～ 200mm 銑刀的選取及銑削用量的計算 ： pa —— 背吃刀量（銑削深度 mm） ea —— 側吃刀量（銑削寬度 mm） f —— 每轉進給量 rmm/ zf —— 每齒進給量 zmm/ fv —— 進給速度 smm/ 刀具選用鑲齒套式端面銑刀 GB 851129? 250D? 45B? 50d? 20Z? 236D1? 37B1? 錯誤 !未指定書簽。 圖 21 銑刀受力圖 銑刀的銑削面的寬度 : mmae 20xx?? 銑刀的切削的深度 : mmap 8? 主軸轉速 : 0/1000 dvn c ?? 切削速度 : m in/1 2 060/ msmv c ???? 經(jīng)計算得 : 主軸轉速 : m in/140~75 rn ? 取 : min/r100n ? 實際切削速度 : smmvc / in/80 ?? 進給量 : zmmf z /~? 取 : rmmf z /~? 進給速度 : m in/2 0 01 0 mmnzfv zf ??????? 銑削力 : kNkNkNndzafaF pzez0????????????????????????? 菏澤學院本科畢業(yè)設計（論文） 6 銑削功率 : kWkWVFP czm ????? 根據(jù)上述銑削功率 : kWPm ? 則銑削力矩為 : NmNmn PT 3 11 0 0 5 5 09 5 5 0 ???? 銑刀所受圓周力為： NRTF 6 6 5 42/2 5 0 1 0 0 3 1 ???? 鉆刀的選取及鉆削用量的計算 刀具： GB607885 選擇 A 型不帶護錐的中心鉆 鉆削用量： 錯誤 !未指定書簽。 圖 22 鉆刀示意圖 表 21 中心孔直徑 D(mm) 原料端部最小直徑 Do(mm) 軸料原料最大直徑 工件的最大重量（ Kg） 25 120～ 180 1500 （ 8） 30 180～ 220 20xx 10 35 220～ 240 2500 pa —— 背吃刀量 p — — 進給量 d —— 鉆頭直徑 v —— 切削速度 n —— 鉆頭速度 孔深 mmLLL 2391421 ????? 選擇切削用量及背吃刀量 mmmmdap 112222 ??? 進給量查表得： ~?f 由于 ??dL 取 ?f smvc /? 計算主軸轉速： srsrdvn c /?????? ?? ?? 取 min/245rn? 實際切削速度： smmv c / in/ ?? 計算鉆削力和鉆削力矩及鉆削效率 軸向力： FXFXFF KfDCF ? 式中 : ?FC ?FY 液壓半自動鉆銑組合機床 7 7 3 5 ???????? bFk ? kNkNF ????? 鉆軸所受的切削扭矩： kNkNkfDCM MYMXMM 3 310 ??????? ?? 3 夾具設計 夾具的組成及其工作原理 夾具的組成 料架由工件夾緊部分和料架橫移進給部分組成。其中工件 夾緊部分由夾緊轉動油缸變速器，帶有左右螺旋的絲杠及滑座等組成；料架橫移進給部分由進給油缸，滑座和滑臺體三個部分組成。 夾具的工作原理 工件夾緊部分采用 V 型塊式螺旋自動定心裝置，該機構利用單葉片擺動油缸驅動的等螺距的左右螺旋帶動兩個滑座等速移動向中間夾緊工件向外分開時，則松開工件，為增加滑座的行程有利于工件的安裝，在轉動油缸和絲杠中間裝有變速器。料架橫移進給部分則仿于液壓滑臺，液壓缸固定在滑座上。工件夾緊部分固定在液壓滑臺上隨滑臺一起移動，液壓滑臺采用電 液聯(lián)合的行程控制。 夾具的設計 及計算 夾具的外觀設計及尺寸確定 錯誤 !未找到引用源。 圖 31 夾具示意圖 由已知的原始數(shù)據(jù)，所加工的工件直徑在 mm200~100 內，則根據(jù)公式， V 型塊基面到定位圓心的距離 BDhH ??? V 型塊的開口尺寸 ) (2B ??? 常用 V型塊的工作角度為 ??60? 、 ?90 、 ?120 三種。其中，最常用的是 ?90 的那種。 通式 )H2/s in2 Dh(2/t a n2B2/t a n2B2/s in2DhH??????????? 由于夾持工件的尺寸變化引起的定位誤差 2/sin2 ?dDy ??? 雙 V 型塊定位時的誤差： 2D)C(D)B(D0)A(D??????? 菏澤學院本科畢業(yè)設計（論文） 8 當分別夾持最大直徑 maxD 和最小直徑 minD 時： BDhH 0 m a xm a x ??? BDhH m inm in ??? )( m i nm a xm i nm a x DDHH ??? 其中 mmD 200m ax ? mmD 150min ? 故， BhHH i nm a x ?????? 0min ??hH 2B ?? 同時 取 mmh 90? mmB 190? mmT 100~80? mmBL 2 0 010 ??? mmDmmhHmmH1 0 02/2 0 02/ 3 6 3 61 9 0 07 0 a x???????????? 采用左右螺旋自動定心 裝置定位