【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 質(zhì)量方面看，這些組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線都已達(dá)到國際先進(jìn)水平。 組合機(jī)床解決了許多企業(yè)面臨的共同問題：用好設(shè)備加工雖保證加工質(zhì)量但是耗費(fèi)了高的成本；用普通設(shè)備加工降低了成本但是又付出了加工質(zhì)量往往不符合設(shè)計(jì)要求的兩難境地。 組合機(jī)床主要用于大批量的生產(chǎn)，加工開發(fā)和生產(chǎn)管理技術(shù)的發(fā)展和改進(jìn)，組合機(jī)床在小批量生產(chǎn)的各種組合也將得到廣泛的應(yīng)用，應(yīng)用成組技術(shù)，結(jié)構(gòu)和處 理類似的部分集中在一個(gè)組合機(jī)床加工，以提高機(jī)器的利用率 。這類機(jī)床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機(jī)床和轉(zhuǎn)塔式組合機(jī)床。 組合機(jī)床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠等傳動(dòng)，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動(dòng)更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。 本課題研究的主要內(nèi)容 。了解被加工零件的加工特點(diǎn)、精度和技術(shù)要求、定位夾緊情況以及生產(chǎn)率的要求等。確定在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容及其加工方法。這里要確定加工工步數(shù)，決定刀具的種類和型式。 。根據(jù)工藝方案確定機(jī)床的型式和總體布局。在機(jī)器配置類型的選擇，有必要考慮實(shí)施過程中的計(jì)劃，以確保準(zhǔn)確性，技術(shù)要求和生產(chǎn)效率；又要考慮機(jī)床操作、維護(hù)、修理是否方便，排屑情況是否良好。 。確定 某些機(jī)器的各個(gè)組件之間的相互作用，選擇通用的組件和工具的定向力，計(jì)算切割 用量 ，機(jī)器的生產(chǎn)率。 繪制機(jī)床的總聯(lián)系尺寸圖及加工示意圖等。 皮圈架座組合機(jī)床及專用夾具設(shè)計(jì) 3 2 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 前期調(diào)查研究 工件的分析 皮圈架座是紡機(jī)卷繞機(jī)構(gòu)中安裝皮圈架的一個(gè)重要零件 ，材料為 ZL101，硬度為 50HBS。分析圖紙（如圖）可知，三個(gè)待加工孔之間的位置精度要求不是很高，而單個(gè)孔的尺寸精度和粗糙度要求比較高，分別為Φ 12U6（ ），Φ 11H7（ +），Φ10H7（ +），粗糙度 Ra都為 。另外 Φ 12孔的軸線和底面的平行度要求為 ，因而Φ 12 孔的要求最高。 在本道工序前，底面已經(jīng)過銑削加工，平面度為 。三個(gè)待加工孔為鑄孔，毛坯上孔尺寸為：Φ , Φ , Φ 。 圖 工件實(shí)體圖 現(xiàn)場(chǎng)工藝調(diào)查 為了給機(jī)床設(shè)計(jì)提供更多的信息，深入現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查其現(xiàn)采用的加工工藝方法為：以底面和 3 個(gè)定位銷消除 6 個(gè)自由度，用兩個(gè)鏍釘來夾緊工件，一塊定位板上一次裝夾 10 個(gè)工件。在加工中心上編好程序，采用定做的硬質(zhì)合金銑鉸復(fù)合刀具一次進(jìn)給完成一個(gè)孔加工，接著進(jìn)行另一同直徑孔的加工，直到 10 個(gè)孔全部加工完成，換刀繼續(xù)加工另外的孔。加工雖然達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但是工裝時(shí)間較長，整 體效率不高，而且加工成本高。 圖 現(xiàn)行的定位夾緊方案圖 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 組合機(jī)床方案的制定 制定工藝方案 零件加工過程中會(huì)確定加工組合的質(zhì)量，生產(chǎn)率，總體布局和夾具結(jié)構(gòu)。所以，在制定工藝方案時(shí)，必須計(jì)算分析被加工零件圖，并深入現(xiàn)場(chǎng)了解零件的形狀、大小、材料、硬度、剛度，加工部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)加工精度，表面粗糙度，以及定位，夾緊方法，工藝過程，所采用的刀具及切削用量，生產(chǎn)率要求，現(xiàn)場(chǎng)所采用的環(huán)境和條件等等。并收集國內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料，制定出合理的工藝方案。 [2] 根據(jù)被加工被零件（ 皮圈架座）的零件圖（如圖 ）所示，加工三個(gè)孔的工藝過程。 (1) 加工孔的主要技術(shù)要求。 加工三個(gè)直徑分別為 Φ10， Φ11 和 Φ12 的孔。 孔 Φ12 與底面的平行度公差為 。 工件材料為 ZL101 要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為（考慮廢品及備品率）年產(chǎn)量 6 萬件，單班制生產(chǎn) (2) 工藝分析 加工三個(gè)孔時(shí)，孔的位置度公差為 根據(jù)組合機(jī)床用的工藝方法及能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，可采用如下的加工方案。 (3) 定位基準(zhǔn)及夾緊點(diǎn)的選擇 加工此工件的孔，以底面和側(cè)面的限制五個(gè)自由度，再以一個(gè)支承釘限制一個(gè)自由度，工件被完全定位。 在保證加工精度的情況下，提高生產(chǎn)效率減輕工人勞動(dòng)量，而工件也是大批量生產(chǎn)，由于夾具在本設(shè)計(jì)中沒有考慮，因此在設(shè)計(jì)時(shí)就認(rèn)為是人工夾緊。 [3] 確定組合機(jī)床的配置形式和結(jié)構(gòu)方案 (1) 被加工零件的加工精度 在機(jī)器上被加工零件的組合需要完成的處理操作，并應(yīng)保證加工精度，該方案主要是基于制造機(jī) 床。皮圈架座加工孔的精度要求高，采用鉸和銑組合的組合機(jī)床，工件各孔間的位置精度為 ,它的位置精度要求不是很高，安排加工時(shí)可以在一個(gè)安裝工位上對(duì)所有孔進(jìn)行一次的精加工。為了加工出表面粗糙度為 。 提高原機(jī)床的制造精度和精度的工件定位基準(zhǔn)和其他措施，以減少 加壓 變形 。為此，機(jī)床進(jìn)給采用液壓系統(tǒng)，人工夾緊。被加工零件圖如圖 所示。 皮圈架座組合機(jī)床及專用夾具設(shè)計(jì) 5 圖 被加工零件圖 (2) 被加工零件的特點(diǎn) 這主要是指硬度加工部位的結(jié)構(gòu)和形狀的工件定位表面剛度特性的機(jī)床技術(shù)方案的材料，他們有一個(gè)重要的對(duì)系統(tǒng)的影響的部分 。此零件的材料是 ZL10硬度 50HB、孔在整個(gè)零件上呈三角分布，孔的直徑分別為為Φ 10mm、Φ 11mm 和Φ 12mm。 多孔同時(shí)加工，零件足夠的剛度，工件的不均勻力，振動(dòng)，和熱變形的影響可以忽略不計(jì) 。 一般情況下，孔的中心線的平面平行的定位和需要由一個(gè)或多個(gè)側(cè)面的框是適當(dāng)?shù)?，臥式加工工具，立式機(jī)適合于處理固定的基準(zhǔn)水平和垂直于參考平面的孔被加工的工件而不宜或高度處理較大的細(xì)長工件安裝不方便 。對(duì)大型箱體件采用單工位機(jī)床加工較適宜，而 小零件大都是多臺(tái)加工 。 此零件的加工特點(diǎn)是中心線與定位基準(zhǔn)平面是平行的，并且定位基準(zhǔn)面是水平的。孔的分布范圍是三角形狀，一次加工完，該零件體積較小，采用單工位加工，因而選擇臥式單工 位機(jī)床。 (3) 零件的生產(chǎn)批量 零件的生產(chǎn)批量是 決定采用單工位，多工位，自動(dòng)線或小批量的生產(chǎn)特點(diǎn)設(shè)計(jì)的重要因素組合機(jī)床零部件的生產(chǎn)批次 。按設(shè)計(jì)要求生產(chǎn)綱領(lǐng)為年生產(chǎn)量為 6 萬件，從工件外形及輪廓尺寸，為了減少加工時(shí)間，采用多軸頭，為了減少機(jī)床臺(tái)數(shù)，此工序盡量在一臺(tái)機(jī)床上完成，以提高利用率。 (4) 機(jī)床使用條件 使用組合機(jī)床對(duì)車間布置情況、工序間的聯(lián)系、 使用組合機(jī)床工廠布局，工藝技術(shù)能力之間的聯(lián)系，使用 技術(shù)能力 和自然條件有一定的要求 。 綜合以上所述：通過對(duì)皮圈架座零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術(shù)要求、定位、夾緊方式、工藝方法，并定出影響機(jī)床的總體布局和技術(shù)性能等方面的考慮，最終決定設(shè)計(jì)三軸頭單工位機(jī)床。 確定切削用量及選擇刀具 確定工序間余量 合理地確定工序余量，才能使加工過程順利進(jìn)行同時(shí)又能保證穩(wěn)定的加工精度。生產(chǎn)無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 中常用查表給出的組合機(jī)床對(duì)孔加工的工序余量，由于在本機(jī)床上一次加工完成，三孔在加工前的余量已經(jīng)確定為 ~1mm。 選擇切削用量 確定了在組合機(jī)床上完成的工藝內(nèi)容了，就可以著手選擇切削用量了。因?yàn)樗O(shè)計(jì)的多軸同步的加工組合機(jī)床，在大多數(shù)情況下，對(duì) 于切削用量，它比一般通用機(jī)床單刀加工低 30%左右．多軸主軸箱上所有刀具共用一個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)，通常為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái)，工作時(shí)，要求所有刀具的每分鐘進(jìn)給量相同，且等于動(dòng)力滑臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量（ mm/min）應(yīng)是適合所有刀具的平均值。因此，為了與其適應(yīng)，同一主軸箱上的刀具主軸可設(shè)計(jì)成不同的轉(zhuǎn)速和不同的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（ mm/r），以滿足不同直徑的加工需要。 即： n1 f1=n2 f2=? = ni fi=vf 式中： n1 、 n2 、 ? ni —— 各主軸轉(zhuǎn)速（ r/min） f f ? fi—— 各主軸進(jìn)給量（ mm/r） vf —— 動(dòng)力滑臺(tái)每分鐘進(jìn)給量（ mm/min） 由于皮圈架座孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求都是相同的。按照經(jīng)濟(jì)地選擇滿足加工要求的原則，采用查表的方法查得：進(jìn)給量 f=，背吃刀量 ap=。 確定切削力、切削扭矩、切削功率 根據(jù)選定的切削用量（主要指切削速度 v 及進(jìn)給量 f）確定切削力，作為選擇動(dòng)力部件（滑臺(tái)）及夾具設(shè)計(jì)的依據(jù)；確定切削扭矩，用以確定主軸及其它傳動(dòng)件（齒輪，傳動(dòng)軸等）的尺寸；確定切削功率，用以確定主傳動(dòng)電動(dòng)（一般指動(dòng)力箱）功率，通過查表計(jì)算如下： 布氏硬度： HB =50HB Ф 10 孔 切削扭矩： T= （ ） = = N mm 切削力 ： F=（ ） = = 切削功率 ： P = D9740Tv ? （ ） = 20/(9740 10) = 皮圈架座組合機(jī)床及專用夾具設(shè)計(jì) 7 Ф 11 孔 切 削扭矩 ： T= ap （ ） = 11 = 切削力 ： F=（ ） = = 切削功率 ： P = D9740Tv ? （ ） = 20/(9740 10) = Ф 12 孔 切削扭矩 ： T= ap （ ） = 12 =切削力 ： F=（ ） = = 切削功率 ： P = D9740Tv ? （ ） = 20/(9740 10) = 式中 ： HB—— 布氏硬度 F—— 切削力（ N） D—— 鉆頭直徑（ mm） f—— 每轉(zhuǎn)進(jìn)給 量（ mm/r） T—— 切削扭矩 (N mm) V—— 切削速度 （ m/min） P—— 切削功率 (kw) 選擇刀具結(jié)構(gòu) 皮圈架座 的布氏硬度為 50HB，刀具的材料選擇硬質(zhì)合金，為了使工作可靠、便于加工，選擇鉸銑組合刀具。孔加工刀具的長度應(yīng)保證加工終了時(shí)刀具螺旋槽尾端與工件側(cè)面有 8～ 10mm的距離，以便排出切屑和刀具磨損后有一定的向前的調(diào)整量。 組合機(jī)床總設(shè)計(jì)“三圖一卡”的編制 機(jī)床總體設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容是對(duì)三軸頭單工位鉆床工藝方案及配置型式、結(jié)構(gòu)方案的 確無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 定的有關(guān)問題。下面就是組合機(jī)床加工皮圈架座總體設(shè)計(jì)的另一個(gè)問題，既總體設(shè)計(jì)方案用圖紙的形式表達(dá) —— “三圖一卡”設(shè)計(jì)，其內(nèi)容包括：繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖、編制生產(chǎn)率卡。 被加工零件工序圖 (1) 被加工零件工序圖的作用及內(nèi)容 被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示一臺(tái)組合機(jī)床完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用的定位基準(zhǔn)、夾具部位及被加工零件的材料、硬度、重量和在本道工序加工前毛坯或成品狀況的圖紙，它不能由用戶提供的圖紙代替，而是在原零 件圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床的加工的內(nèi)容，加上必要的說明繪制成的。這是一個(gè)組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，制造，使用，檢驗(yàn)和調(diào)整的重要技術(shù)文件的機(jī)器。皮圈架座用加工孔組合機(jī)床的被加工零件工序圖如 所示。 圖上主要內(nèi)容： 1）被加工零件的形狀，主要外廓尺寸和本機(jī)床要加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形位精度等技術(shù)要求，以及對(duì)上道工序的技術(shù)要求等。 2）本工序所選定的定位基準(zhǔn)、夾緊部位及夾緊方向。 3） 如果您需要一個(gè)中間處理向?qū)?，該向?qū)?yīng)顯示在工件和中間結(jié)構(gòu)和尺寸的相關(guān)部分，以便檢查工件，夾具，刀具之間的相互干擾是 否 相互干涉。 4）被加工零件的名稱、編號(hào)、材料、硬度及被加工部位的加上余量等。 (2) 繪制被加工零件工序圖的注意事項(xiàng) 1）為了使被加工零件工序圖清晰明了，一定要突出被本機(jī)床的加工內(nèi)容。繪制時(shí)，應(yīng)按一定的比例，選擇足夠的視圖及剖視圖，突出加工部位（用粗實(shí)線），并把零件輪廓及與機(jī)床、夾具設(shè)計(jì)有關(guān)部位（用細(xì)實(shí)線）表清楚，凡本道工序保證的尺寸、角度等，均應(yīng)在尺寸數(shù)值下方面用粗實(shí)線標(biāo)記。如圖 中加工用的定位基準(zhǔn)，夾壓位置及方向，輔助支承均須用規(guī)定的符號(hào)表示出來。 皮圈架座組合機(jī)床及