【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 生產(chǎn)率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍，可以進(jìn)行鉆、鏜、鉸、攻絲、車削、銑削、車孔端面 等工序，隨著組合機(jī)床的發(fā)展，其工藝范圍日益擴(kuò)大，如：焊接、熱處理、自動(dòng)測(cè)量和自動(dòng)裝配、清洗等非切削工序。 1911 年，美國(guó)為加工汽車零部件研制了組合機(jī)床。在發(fā)展初期，各機(jī)床制造廠都執(zhí)行自己的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為方便用戶使用和維修，提高互換性， 1953 年美國(guó)福特汽車公司和通用汽車公司與美國(guó)機(jī)床制造廠協(xié)商，確定機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，并規(guī)定了部件間聯(lián)系尺寸。 1973 年 ISO 公布了第一批組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)，它包括了汽車、農(nóng)業(yè)、紡機(jī)和儀表工業(yè)。 1978 年、 1983 年又第二次作了增補(bǔ)。目前，我國(guó)組合機(jī)床的通用部件約占 70%～ 90%。 組合機(jī)床廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的行業(yè)，如：汽車、拖拉機(jī)、電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、閥門縫紉機(jī)等制造業(yè)。主要加工箱體零件，如汽缸體、變速箱體、汽缸蓋、閥體等，一些重要零件的關(guān)鍵加工工序，雖然生產(chǎn)批量不大，但也采用組合機(jī)床來保證其加工質(zhì)量。目前，組合機(jī)床的研制正向高效、高精度、高自動(dòng)化的柔性方向發(fā)展。 組合機(jī)床及其特 點(diǎn) 組合機(jī)床使用系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用部件和少量的專用部件組成的多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的高校專用機(jī)床，其生產(chǎn)率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍，可進(jìn)行鉆、鏜、鉸、攻絲、車削、銑削 等切削加工。組合機(jī)床的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)件約占 7080%,這些部件是系列化的 ,可以進(jìn)行成批生產(chǎn) .其余 2030%的專用部件是由被加工零件的形狀 ,輪廓尺寸 ,工藝和工序來決定 ,如夾具 ,主軸箱 ,刀具和工具等 . 在批量生產(chǎn)中為了提高生產(chǎn)率，必須要縮短加工時(shí)間和輔助時(shí)間，而且盡可能使輔助時(shí)間和加工時(shí)間重合，使每個(gè)工位裝夾多個(gè)工件同時(shí)進(jìn)行多刀加工，實(shí)行工序高度集中，因而廣泛采用組合機(jī)床。 一般的組合機(jī)床主要有六部分通用部件及兩部分專用部件組成。以復(fù)合立式三面鉆孔組合機(jī)床，它由側(cè)底座、力主底座、力主、動(dòng)力箱、滑臺(tái)及中間底座 等通用部件及多軸箱、夾具等專用部件組成。組合機(jī)床的專用部件往往也是由大量的通用零件和標(biāo)準(zhǔn)件組成。 組合機(jī)床按主軸箱和動(dòng)力箱的安置方式不同可分為以下幾種型式： 1．臥式組合機(jī)床（動(dòng)力箱水平安裝）。 2．立式組合機(jī)床（動(dòng)力箱垂直安裝）。 3．側(cè)斜式組合機(jī)床（動(dòng)力箱傾斜安裝）。 4．復(fù)合式組合機(jī)床（動(dòng)力箱具有上述兩種以上的安裝狀態(tài)）。 在以上四種配置型式的組合機(jī)床中，如果每一種之中再安置一個(gè)或幾個(gè)動(dòng)力部件時(shí)，還可以組成雙面或多面組合鉆床。 由組合機(jī)床組成可以明顯地了解其特點(diǎn)，與通用機(jī)床及其它的專用機(jī)床比較，具有如 下特點(diǎn)： 1．要用于加工箱體類零件和雜件的平面和孔。 2．生產(chǎn)率高。因?yàn)楣ば蚣校啥嗝?、多軸、多刀同時(shí)自動(dòng)加工。 陽泉學(xué)院 ———— 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 3 3．加工精度穩(wěn)定。因?yàn)楣ば蚬潭?，可選用成熟的通用部件、精密夾具合作的工作循環(huán)來保證加工精度的一致性。 4．研制周期短，便于設(shè)計(jì)、制造和使用維護(hù)，成本低。因?yàn)橥ㄓ没?、系列化、?biāo)準(zhǔn)化程度高，而且通用部件可組織批量生產(chǎn)。 5．自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低。 6．配置靈活。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)模塊化、組合化、可按工件或工序要求，用大量通用部件和少量專用部件靈活組成各種類型的組合機(jī)床及自動(dòng)線。機(jī)床易于改裝，產(chǎn)品或工藝變 化時(shí)，通用部件一般還可以重復(fù)利用。 組合機(jī)床工藝范圍及加工精度 目前，組合機(jī)床主要用于平面加工和孔加工兩類工序。平面加工包括銑平面、锪（刮）平面、車端面；孔加工包括鉆、闊、鉸、鏜孔以及倒角、切槽、攻螺紋、锪沉孔、滾壓孔等。隨著綜合自動(dòng)化的發(fā)展，其工藝范圍正擴(kuò)大到車外圓、行星銑削、拉削、推削、磨削、珩磨及拋光、沖壓等工序。此外，還可以完成焊接、熱處理、自動(dòng)裝配和建材、清洗和零件分類及打印等非切削工作。 組合機(jī)床在汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)、電機(jī)、儀器儀表、軍工、縫紉機(jī)和自行車等工業(yè)領(lǐng)域的大批、大量生產(chǎn)中已獲得 廣泛應(yīng)用，一些中小批量生產(chǎn)的企業(yè)，如機(jī)床、機(jī)車、工程機(jī)械扽制造業(yè)中也亦推廣應(yīng)用。組合機(jī)床最適宜加工各種大中型箱體類零件，如氣缸蓋、氣缸體、變速箱體、電機(jī)座及儀表殼等零件，也可以用來完成軸套類、輪盤類、叉架類和蓋板類零件的部分或全部工序的加工。 采用組合機(jī)床的經(jīng)濟(jì)分析 組合機(jī)床是一種高效率專用機(jī)床，有特定的使用條件，不是在任何情況下都能收到良好的經(jīng)濟(jì)效益。在確定設(shè)計(jì)組合機(jī)床前，應(yīng)該進(jìn)行具體的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，要在變速箱箱體上雙面鉆孔，孔的種類較多，總數(shù)也較多。若采用普通機(jī)床加工需反復(fù) 進(jìn)行，加工耗時(shí)較多，且不容易保證孔與孔間的位置精度。根據(jù)零件的形狀及加工要求選取采用臥式雙面組合鉆床，同時(shí)進(jìn)行雙面多孔加工。這樣可以保證孔與孔之間的位置精度，且加工所需的時(shí)間大大縮短。除此之外采用組合機(jī)床對(duì)工人的要求很低，節(jié)約了勞動(dòng)成本。 綜上所述，對(duì)于在變速箱箱體上雙面鉆孔采用組合機(jī)床，可以取得良好的經(jīng)濟(jì)性。 組合機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì) 提高通用部件的水平 衡量通用部件技術(shù)水平的主要標(biāo)準(zhǔn)是：品種規(guī)格齊全，動(dòng)、靜態(tài)性能參數(shù)先進(jìn)，工藝性好，精度高和精度保持性好。 機(jī)械驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力部件具有性能穩(wěn)定，工作可 靠等優(yōu)點(diǎn)。目前，機(jī)械驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力部件應(yīng)用了交流變頻調(diào)速電機(jī)和直流伺服電機(jī)等，使機(jī)械驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力部件增添了新的競(jìng)爭(zhēng)力。 動(dòng)力部件采用鑲鋼導(dǎo)軌（英度可達(dá) HEC58~60）、滾珠絲杠、靜壓導(dǎo)軌、靜壓軸承、遲形皮帶等較新的結(jié)構(gòu)。支承部件采用焊接結(jié)構(gòu)等。由于提高了部件的精度和動(dòng)、靜態(tài)性能，因而使被加工的工件精度明顯提高，表面粗糙度減小。 發(fā)展適應(yīng)中、小批生產(chǎn)的組合機(jī)床 在機(jī)械制造工業(yè)中，中小批量生產(chǎn)約占 80%。在某些中批量生產(chǎn)的企業(yè)中，如機(jī)床、閥門行業(yè)中、其關(guān)鍵工序采用組合機(jī)床。其中機(jī)床廠用組合機(jī)床加工主軸變 速箱孔系，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果顯著。發(fā)展具有可調(diào)、快調(diào)、裝配靈活、適應(yīng)多品種加工特點(diǎn)的組合機(jī)床十分迫切。轉(zhuǎn)塔主軸箱式組合機(jī)床，可換主軸箱式組合機(jī)床以及自動(dòng)換刀式數(shù)控組合機(jī)床可用于中、小批生產(chǎn)，但這類機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)陽泉學(xué)院 ———— 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 雜，成本較高。 帶轉(zhuǎn)塔式主軸箱的組合機(jī)床，由于轉(zhuǎn)塔不能制造的太大，安裝的主軸箱數(shù)量有限，因此只適應(yīng)工序不多，形狀不太復(fù)雜的零件加工。 采用新刀具 近年來出現(xiàn)了多種新刀具，如具有鍍層的硬質(zhì)合金刀片、立方氮化鵬刀具、金剛石刀具、各種可轉(zhuǎn)位的密赤銑刀，噴吸鉆頭，鑲有可轉(zhuǎn)位刀片的 “短鉆頭 ”等。一般情況下，采用先進(jìn)刀具的工時(shí)為原工時(shí)的 。由于提高了刀具的耐用度，大大縮短了多刀組合機(jī)床停機(jī)換刀時(shí)間，提高了組合機(jī)床的經(jīng)濟(jì)效益。 發(fā)展自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù) 組合機(jī)床的自動(dòng)檢測(cè)通常作為一個(gè)工位出現(xiàn)。自動(dòng)檢測(cè)包括對(duì)毛坯尺寸和工件硬度的檢查、鉆孔深度、刀具折斷、精加工尺寸和幾何形狀的檢查等。檢查方法分為主動(dòng)檢查與被動(dòng)檢查。主動(dòng)檢查是將不合格的工件剔出，使之不往下個(gè)工位輸送。被動(dòng)檢查則是發(fā)現(xiàn)不合格的工件時(shí)發(fā)現(xiàn)停機(jī)信號(hào)。目前主動(dòng)檢查應(yīng)用的日趨廣泛。由于電子元件迅速發(fā)展，集成控制器、微機(jī)處理的應(yīng)用， 使自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)更加可靠。自動(dòng)檢測(cè)工位要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，統(tǒng)計(jì)計(jì)算以及打印出有關(guān)數(shù)據(jù)或作為數(shù)字顯示。自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展可以把被加工零件的實(shí)際尺寸控制在比規(guī)定公差更小的范圍之內(nèi)。還可以把加工后的工件按公差進(jìn)行分組，以便按分組的公差帶裝配。實(shí)際表明，采用分組裝配法提高產(chǎn)品的精度要比用單純提高設(shè)備精度更為經(jīng)濟(jì)。 擴(kuò)大工藝范圍 組合機(jī)床出完成切削加工等工序外，還在逐步設(shè)計(jì)制造用于焊接、熱處理、自動(dòng)裝配、自動(dòng)打印、性能試驗(yàn)以及清洗和包裝等用途的組合機(jī)床 。 陽泉學(xué)院 ———— 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 箱體零件分析及設(shè)計(jì)任務(wù)書 箱體零件的功用、分類 箱體類零件是機(jī)器或部件的基礎(chǔ)零件，它將機(jī)器或部件中的軸、套、齒輪等有關(guān)零件組成一個(gè)整體，使它們之間保持正確的位置關(guān)系，并按照一定的傳動(dòng)關(guān)系，并按照一定的傳動(dòng)關(guān)系協(xié)調(diào)地傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。因此，箱體的加工質(zhì)量將直接影響機(jī)器或部件的精度、性能和壽命。 常見的箱體類零件有：機(jī)床主軸箱、機(jī)床進(jìn)給箱、變速箱體、減速箱體、發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和 機(jī)座等。根據(jù)箱體零件的結(jié)構(gòu)形式不同，可分為整體式箱體和分離式箱體兩大類。前者是整體鑄造、整體加工，加工困難，但裝配精度高；后者可分別制造，便于加工和裝配，但增加了裝配工作量。 箱體零件分析 箱體的結(jié)構(gòu)形式雖然多種多樣，但仍有共同的主要特點(diǎn)：形狀復(fù)雜、壁薄且分布不均勻，內(nèi)部呈腔形，加工部位多，加工難度大，既有精度要求高的孔系和平面，也有許多精度要求較低的緊固孔。因此，一般中型機(jī)床制造廠用于箱體類零件的機(jī)械加工勞動(dòng)量約占整個(gè)產(chǎn)品加工量的 15%～ 20% 。 零件的技術(shù)要求 零件簡(jiǎn)圖如圖 1 所示。該 零件的加工要求高，加工面的數(shù)量很多，并且種類繁多，有車外圓面，車端面，鉆孔，攻螺紋，擴(kuò)孔，車倒角，鉆斜油孔等，位置、形狀、尺寸、精度都各有要求 。 主要內(nèi)容以及設(shè)計(jì)要求 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是掘進(jìn)機(jī)箱體加工工藝及組合機(jī)床設(shè)計(jì)，要對(duì)零件進(jìn)行分析研究，查閱相關(guān)設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)，制定零件的加工工藝規(guī)程，并選擇 1～ 2 道工序進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)同時(shí)還要根據(jù)某一道工序圖，進(jìn)行一臺(tái)組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，既要繪制組合機(jī)床的聯(lián)系尺寸圖，又要繪制本道工序的工序圖。最后根據(jù)這道工序在組合機(jī)床上的加工進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì)，并繪制出夾具裝配圖，還要對(duì)夾具的 主要零件進(jìn)行設(shè)計(jì)，并繪制出夾具的主要零件的零件圖 。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中要遵循科學(xué)、端正的設(shè)計(jì)態(tài)度來進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的方案要合理，設(shè)計(jì)的加工裝配性要好，還要進(jìn)行必要的計(jì)算和校核。繪制的圖紙要圖面整潔，視圖要齊全，布局要合理，紙條、文字等均要按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 陽泉學(xué)院 ———— 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 圖 1 掘進(jìn)機(jī)箱體零件簡(jiǎn)圖 陽泉學(xué)院 ———— 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 零件加工的工藝規(guī)程就是一系列不同工序的綜合。由于生產(chǎn)規(guī)模和具體情況的不同對(duì)同一零件的加工工序綜合可能有多種的方案。應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體條件采用其中最完善和 最經(jīng)濟(jì)的一種方案。工藝規(guī)程選擇要考慮的基本因素如下。 ① 生產(chǎn)規(guī)模是決定生產(chǎn)類型的主要因素。 ② 制造零件所用的坯料或型材的形狀、尺寸和精度。 ③ 零件材質(zhì)性質(zhì) ④ 零件制造的精度，包括尺寸公差、形位公差以及零件圖上所指定的要求。 ⑤ 表面粗糙度 ⑥ 殊限制條件，如：工廠設(shè)備和用具材料。 ⑦ 編制的加工規(guī)程要在生產(chǎn)規(guī)模與生產(chǎn)條件下達(dá)到最經(jīng)濟(jì)與最安全的效果 掘進(jìn)機(jī)箱體材料及毛坯 掘進(jìn)機(jī)箱體的材料為鑄鋼（ ZG35），該材料所對(duì)應(yīng)的新牌號(hào)為 ZG270500，故其屈服強(qiáng)度值為 s? 為 274MPa，抗拉強(qiáng)度值 b? 為 490MPa。該材料有較好的強(qiáng)度和塑性，良好的鑄造性能，可焊接性尚好，可用作承載零件，如軸承座、機(jī)架、連桿、箱體等。毛坯種類的確定是與零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、材料的力學(xué)性能和零件的生產(chǎn)類型相關(guān)的，另外還和毛坯車間的具體生產(chǎn)條件相關(guān)。 鑄造毛坯的形狀可以復(fù)雜，尺寸可以相當(dāng)?shù)拇?，且吸振性能好，但鑄造的力學(xué)性能差。 毛坯鑄造方法的選擇應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)量的大小和各廠設(shè)備、技術(shù)的 實(shí)際條件，結(jié)合各種鑄造方法的基本工藝特點(diǎn)，在首先保證零件技術(shù)要求的前提下，選擇工藝簡(jiǎn)便、質(zhì)量穩(wěn)定和成本低廉的鑄造方法。在大批量生產(chǎn)中，常采用精度和生產(chǎn)率高的毛坯制造方法，如金屬砂型鑄造，可以使毛坯的形狀接近于零件的形狀，因此可以減小切削加工用量，從而提高材料的利用率，降低加工成本。 本零件的生產(chǎn)類型為大批量，選用的鑄造方法為金屬模機(jī)械砂型鑄造。 生產(chǎn)類型及工藝特征 由于本零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為 N1=5000 件 /年，是大批量生產(chǎn)，它的主要工藝特征是廣泛采用專用機(jī)床、專用夾具及專業(yè)刀具、量具，機(jī)床按工藝路線排列 組成流水生產(chǎn)線。為減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，留有進(jìn)一步提高生產(chǎn)率的可能，該箱體在工藝設(shè)計(jì)上采用了組合機(jī)床流水線的加工的方式 .。 定位基準(zhǔn)的確定 工件在機(jī)床上用夾具進(jìn)行夾緊加工時(shí)，用來決定工件相對(duì)于刀具的位置的這些表面稱為定位基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。 粗基準(zhǔn)的選擇原則 ① 加工表面為粗基準(zhǔn)，尤其應(yīng)選與加工表面有位置精度要求的不加工表面，這樣可保證加工表面與不加工表面間的位置精度。 ② 選重要表面為粗基準(zhǔn)，這樣可保證重要表面的加工余量均勻，加工精度高。 ③ 選加工余量較小的表面為粗基準(zhǔn)，可 保證各加工表面都有足夠的加工余量。 ④ 選平整、無飛邊和澆冒口等缺陷的表面為粗基準(zhǔn)，可使工件定位可靠、夾緊方便。 ⑤ 粗基準(zhǔn)只能用一次，應(yīng)避免重復(fù)使用。這樣可避免產(chǎn)生較大的定位誤差，避免使加工表面間出現(xiàn)較大的位置誤差。 陽泉學(xué)院 ———— 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 精基準(zhǔn)的選擇原則 ① 盡可能選加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為精基準(zhǔn)，即 “基準(zhǔn)重合 ”原則，目的是避免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差 ② 應(yīng)盡可能在多數(shù)工序中采用同一精基準(zhǔn)定位，即 “基準(zhǔn)同一 ”原