【正文】 加工單元,并以此為基礎(chǔ)組成了柔性加工自動(dòng)線(FTL)。這種結(jié)構(gòu)的變化,既可以實(shí)現(xiàn)多品種加工要求的調(diào)整變化快速靈敏,又可以使機(jī)床配置更加靈活多樣。(3)發(fā)展綜合自動(dòng)化技術(shù)汽車(chē)工業(yè)的大發(fā)展,對(duì)自動(dòng)化制造技術(shù)提出了許多新的需求,大批量生產(chǎn)的高效率,要求制造系統(tǒng)不僅能完成一般的機(jī)械加工工序,而且能完成零件從毛坯進(jìn)線到成品下線的全部工序,以及下線后的自動(dòng)碼垛、裝箱等。德國(guó)大眾汽車(chē)公司KASSEL變速箱廠1987年投入使用的造價(jià)9000萬(wàn)馬克的齒輪箱和離合器殼生產(chǎn)線,就是這種綜合自動(dòng)化制造系統(tǒng)的典范。該系統(tǒng)由兩條相似對(duì)稱(chēng)布置的自動(dòng)線組成,三班制工作,每條線日產(chǎn)2000件,節(jié)拍時(shí)間為40秒。全線由12臺(tái)雙面組合機(jī)床、18臺(tái)三坐標(biāo)加工單元、空架機(jī)器人、線兩端的毛坯庫(kù)和三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)組成,可實(shí)現(xiàn)3種零件的加工?？占軝C(jī)器人完成工件下線的碼垛裝箱工作。隨著綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了一批專(zhuān)門(mén)從事裝配、試驗(yàn)、檢測(cè)、清洗等裝備的專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠家,進(jìn)一步提高了制造系統(tǒng)的配套水平。(4)進(jìn)一步提高工序集中程度國(guó)外為了減少機(jī)床數(shù)量,節(jié)省占地面積,對(duì)組合機(jī)床這種工序集中程度高的產(chǎn)品,繼續(xù)采取各種措施,進(jìn)一步提高工序集中程度。如采用十字滑臺(tái)、多坐標(biāo)通用部件、移動(dòng)主軸箱、雙頭鏜孔車(chē)端面頭等組成機(jī)床或在夾具部位設(shè)置刀庫(kù),通過(guò)換刀加工實(shí)現(xiàn)工序集中,從而可最大限度地發(fā)揮設(shè)備的效能,獲取更好的經(jīng)濟(jì)效益。 關(guān)于組合機(jī)床的概述組合機(jī)床是由大量的通用部件和少量專(zhuān)用部件組成的工序集中的高效率專(zhuān)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、鉸孔、鏜孔、攻絲、車(chē)削、銑削、磨削及滾壓等工序，生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定。組合機(jī)床與通用機(jī)床，其他專(zhuān)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70amp。80amp。，因此設(shè)計(jì)和制造的周期短，投資少，經(jīng)濟(jì)效果好。（2）由于組合機(jī)床用多刀加工，并且自動(dòng)化程度高，因而比通用機(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(guò)周密設(shè)計(jì)和長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的，又有專(zhuān)門(mén)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(zhuān)用夾具、刀具和導(dǎo)向裝置，加工質(zhì)量靠工藝裝備保證，對(duì)操作工人的技術(shù)水平要求不高。（5）當(dāng)被加工產(chǎn)品更新時(shí)，采用其他類(lèi)型的專(zhuān)門(mén)機(jī)床時(shí)，其大部分部件要報(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。圖21表示由通用部件和少量專(zhuān)用部件組成的臥式組合機(jī)床。圖21 臥式組合機(jī)床及其組成部件1—中間底座；2—夾具；3—主軸箱；4—?jiǎng)恿ο?—滑臺(tái)；6—滑座；7—床身（側(cè)底座）組合機(jī)床常用的通用部件有：動(dòng)力部件、輸送部件、支承部件、控制部件和輔助部件。其中動(dòng)力部件有4種：（1）主運(yùn)動(dòng)動(dòng)力部件—?jiǎng)恿ο?、多軸箱、單軸頭；（2） 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件—液壓滑臺(tái)、機(jī)械滑臺(tái)； （3） 既能實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)又能實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件—?jiǎng)恿︻^；為單軸頭變化主軸轉(zhuǎn)速的跨系列通用部件。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。而只能完成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件稱(chēng)為動(dòng)力滑臺(tái)。固定在動(dòng)力箱上的主軸箱是用來(lái)布置切削主軸，并把動(dòng)力箱輸出軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給各主軸的切削刀具，由于各主軸的位置與具體被加工零件有關(guān)，因此主軸箱必須根據(jù)被加工零件設(shè)計(jì)，不能制造成完全通用的部件，但其中有很多零件（例如：主軸、傳動(dòng)軸、齒輪和箱體等）是通用的。床身、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。移動(dòng)的或回轉(zhuǎn)的工作臺(tái)的重復(fù)定位精度直接影響組合機(jī)床的加工精度。除了上述主要部件之外，組合機(jī)床還有各種控制部件，主要是控制機(jī)床按順序動(dòng)作，以保證機(jī)床按規(guī)定的程序進(jìn)行工作。組合機(jī)床的通用部件，絕大多數(shù)已頒布成國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的名義尺寸、主參數(shù)、互換尺寸等定型，各通用部件之間有配套關(guān)系。因此，在進(jìn)行本設(shè)計(jì)時(shí)，主要根據(jù)被加工零件的尺寸、形狀和技術(shù)要求等來(lái)完成組合機(jī)床的整體設(shè)計(jì)。 研究背景目前，組合機(jī)床的需求量很大，國(guó)家鼓勵(lì)其出口。而國(guó)內(nèi)汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展也勢(shì)必導(dǎo)致各類(lèi)零部件加工量的增大。因此，組合機(jī)床可多刀、多軸、多面、多工位加工的優(yōu)點(diǎn)就顯得猶為突出。本設(shè)計(jì)就是在攻絲組合機(jī)床的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，將PLC控制技術(shù)和液壓控制技術(shù)應(yīng)用到其中，以便進(jìn)一步提高組合機(jī)床的自動(dòng)化程度。．1國(guó)內(nèi)外同類(lèi)研究概況1． 國(guó)外研究狀況1952年美國(guó)生產(chǎn)出了第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床，此后，日本、德國(guó)、意大利等國(guó)家的一些木工機(jī)床的制造廠家應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，相繼推出了各種先進(jìn)的機(jī)床。目前，螺紋加工機(jī)床已經(jīng)與液壓系統(tǒng)，氣壓系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng)結(jié)合生產(chǎn)出了很多先進(jìn)的攻絲機(jī)，例如：西班牙的才CMA攻絲機(jī)系列，等等。目前，機(jī)床加工正在向復(fù)合化，高速化，精密化，高效能化，智能化，環(huán)?；较虬l(fā)展而螺紋加工正在向高效率，高自有度，高生產(chǎn)率，高自動(dòng)化，高定位速度和高切削速度，低成本方向發(fā)展。2． 國(guó)內(nèi)研究狀況我國(guó)自改革開(kāi)放以來(lái)，雖然機(jī)床加工機(jī)械的技術(shù)水平及產(chǎn)品質(zhì)量有著顯著的提高，但與先進(jìn)的發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距較大，主要存在的問(wèn)題有：水平低、仿制多、品種少、自動(dòng)化程度不高，外觀質(zhì)量不高，機(jī)床機(jī)械合格率低，遠(yuǎn)低于同類(lèi)機(jī)械產(chǎn)品的平均合格率。螺紋加工機(jī)床和其他機(jī)床一樣發(fā)展緩慢。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的中檔普及型數(shù)控機(jī)床的功能、性能和可靠性方面已具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)力。但在中、高檔數(shù)控機(jī)床方面，與國(guó)外一些先進(jìn)產(chǎn)品相比，仍存在較大差距。螺紋加工的數(shù)控化程度也很低。雖然我國(guó)現(xiàn)在的水平很低不過(guò)我們有很好的發(fā)展前景：首先，我國(guó)的政策調(diào)整有利于車(chē)床行業(yè)的發(fā)展；第二，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移給車(chē)床行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了機(jī)遇；第三，下游行業(yè)成長(zhǎng)較快；第四，數(shù)控車(chē)床消費(fèi)增長(zhǎng)較快。而螺紋加工的攻絲機(jī)只是車(chē)床中的一個(gè)部分，當(dāng)然也具有很好的發(fā)展前景。目前國(guó)內(nèi)有很多的組合機(jī)床仍然采用繼電器控制，使用不便，且較為落后。而國(guó)外同行業(yè)則較多采用PLC先進(jìn)技術(shù)集成控制來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化，已形成一系列自動(dòng)化程度較高的生產(chǎn)流水線，大大提高了生產(chǎn)效率和節(jié)省了成本。設(shè)計(jì)一臺(tái)攻絲組機(jī)加 工：6 M12螺紋 機(jī)床類(lèi)型：臥式單面驅(qū) 動(dòng)： 液壓生產(chǎn)綱領(lǐng)： 年產(chǎn)量52500件生產(chǎn)節(jié)拍： 自定加工工序圖加工示意圖組合機(jī)床聯(lián)系尺寸圖機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡組合機(jī)床多軸箱總裝圖機(jī)械專(zhuān)業(yè)課外知識(shí)擴(kuò)展圖（液壓系統(tǒng)原理圖，單片機(jī)plc控制系統(tǒng)圖）9正文（等會(huì)補(bǔ)全）2組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 組合機(jī)床工藝方案的擬訂 分析、研究加工要求和現(xiàn)場(chǎng)工藝根據(jù)分析、研究被加工零件減速器箱蓋兩端面螺紋孔，在箱體上分別加工，技術(shù)要求及生產(chǎn)綱領(lǐng)。深入現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析零件（或同類(lèi)零件）的加工工藝方法，定位和加緊，所采用的設(shè)備、刀具及切削用量，生產(chǎn)率情況及工作條件等方面的現(xiàn)行工藝資料，以便制定出切合實(shí)際的合理工藝方案。[1]由于實(shí)行多刀加工，切削負(fù)荷大，工件受力方向變化，加工零件為箱體，所以采用一面兩銷(xiāo)定位，上面夾緊。[2]組合機(jī)床的工藝方法及所能獲得的加工精度；表面粗糙度和形位精度。表11所列是組合機(jī)床加工螺紋孔的典型工藝過(guò)程。表21 螺紋孔加工典型工藝過(guò)程螺紋孔類(lèi)別工藝過(guò)程一般緊固螺紋孔鉆底孔，倒角，攻絲較高精度螺紋孔鉆底孔，擴(kuò)至底孔尺寸，倒角，攻絲在攻絲前最好在孔口倒角，以使絲錐容易進(jìn)入空中，有利于準(zhǔn)確的保證攻絲深度。攻絲一般都采用一個(gè)工步一次加工出需要的深度。但當(dāng)螺紋孔較深時(shí)，可以利用二次進(jìn)給的方法來(lái)攻絲。第一次攻到一段距離后，絲錐反轉(zhuǎn)退回，但不全部退出工件，然后絲錐又正轉(zhuǎn)攻進(jìn)，一直到需要的深度。這樣可以減少因切削阻塞使扭力矩增大，甚至使絲錐折斷。這種分兩次攻絲的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也是通過(guò)特殊的攻絲行程控制機(jī)構(gòu)自動(dòng)控制的。其工作原理與通用的攻絲行程控制機(jī)構(gòu)類(lèi)似。亦可以在通用的攻絲行程控制機(jī)構(gòu)上增加兩個(gè)行程開(kāi)關(guān)和擋鐵來(lái)實(shí)現(xiàn)。M12的加工底孔直徑是根據(jù)材料來(lái)定的（比如不銹鋼、銅、碳鋼、鋁加工直徑是不同的）， 確定組合機(jī)床配置型式及結(jié)構(gòu)方案應(yīng)考慮的問(wèn)題根據(jù)工件的特點(diǎn)、工藝要求、生產(chǎn)率要求及工藝方案等，可大體確定采用哪種基本配置型式的機(jī)床。配置方案不同對(duì)機(jī)床的復(fù)雜程度、通用化程度、結(jié)構(gòu)工藝性、加工精度、機(jī)床重新調(diào)整的可能以及經(jīng)濟(jì)性等都有不同的影響。因此，確定機(jī)床配置型式和結(jié)構(gòu)方案時(shí)應(yīng)考慮以下主要問(wèn)題。在確定機(jī)床配置型式和結(jié)構(gòu)方案時(shí)，首先要考慮如何穩(wěn)定地保證零件的加工精度。影響加工精度的主要因素有夾具誤差和加工誤差兩方面。夾具誤差：一般精加工的夾具公差為零件公差的1/3～1/5。固定式夾具單工位組合機(jī)床可達(dá)到的加工精度很高。被加工零件在攻絲機(jī)體中間，加工6個(gè)M12內(nèi)螺紋 精度等級(jí)：7H工件材料為HT200 硬度HB170～241類(lèi)型 通孔加工深度 L=15mm6個(gè)M12螺紋孔在一個(gè)Φ158圓上規(guī)律分布。被加工零件外形圖．組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)——三圖一卡三圖一卡的內(nèi)容主要包括：被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖和編制生產(chǎn)率計(jì)算卡。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)床或自動(dòng)線完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求、加工用定位基準(zhǔn)、夾壓部位及被加工零件的材料、硬度、重量和本道工序加工前毛坯或半成品狀況的圖紙。因此，它是在原零件圖基礎(chǔ)上，突出本機(jī)床或自動(dòng)線的加工內(nèi)容，加上必要的說(shuō)明繪制成的。它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是制造、使用、檢驗(yàn)和調(diào)整機(jī)床的重要技術(shù)文件。圖上應(yīng)表示出：1）被加工零件的形狀和輪廓尺寸及與本機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)的部位的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸。尤其是當(dāng)需要設(shè)置中間導(dǎo)向套時(shí)，應(yīng)表示出零件內(nèi)部的肋、壁布置及有關(guān)結(jié)構(gòu)的形狀及尺寸。以便檢查工件、夾具、刀具是否發(fā)生干涉。2）加工用定位基準(zhǔn)、夾壓部位及夾壓方向。以便依此進(jìn)行夾具的定位支承（包括輔助定位支承）、限位、夾緊、導(dǎo)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。3）本道工序加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度、形狀位置尺寸精度及技術(shù)要求，還包括本道工序?qū)η暗拦ば蛱岢龅囊螅ㄖ饕付ㄎ换鶞?zhǔn)）。4）必要的文字說(shuō)明。如被加工零件編號(hào)、名稱(chēng)、材料、硬度、重量及加工部位的余量等。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，一定要突出本機(jī)床的加工內(nèi)容。繪制時(shí)，應(yīng)按一定比例，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)的部位（用細(xì)實(shí)線）表示清楚。凡本道工序保證的尺寸、角度等，均應(yīng)在尺寸數(shù)值下方畫(huà)粗實(shí)線標(biāo)記。加工用定位基準(zhǔn)、機(jī)械夾壓位置及方向、輔助支承均須使用規(guī)定的符號(hào)表示出來(lái)。2）加工部位的位置尺寸應(yīng)由定位基準(zhǔn)注起。為便于加工及檢查，尺寸應(yīng)采用直角坐標(biāo)系標(biāo)注，而不采用極坐標(biāo)系。但有時(shí)因所選定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合,則需對(duì)加工部位要求的位置尺寸精度進(jìn)行分析換算。此外，應(yīng)將零件圖上的不對(duì)稱(chēng)位置尺寸公差應(yīng)換算成對(duì)稱(chēng)尺寸公差，其公差數(shù)值的決定要考慮兩方面，一是要能達(dá)到產(chǎn)品圖紙要求的精度，二是采用組合機(jī)床能夠加工出來(lái)。3）應(yīng)注明零件加工對(duì)機(jī)床提出的某些特殊要求。在組合機(jī)床上攻制螺紋多采用攻絲靠模裝置。其原理仍然是“自引法”攻絲。這種攻絲裝置的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，直接由靠模螺桿、螺母得到。采用攻絲靠模裝置的組合機(jī)床用攻絲靠模裝置加工內(nèi)螺紋的特點(diǎn)是，攻絲主軸系統(tǒng)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)由攻絲靠模機(jī)構(gòu)得到?？磕C(jī)構(gòu)由靠模螺桿和靠模螺母組成，其螺距應(yīng)等于被加工螺孔的螺距，當(dāng)靠模螺桿每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時(shí)，則帶動(dòng)絲錐向前進(jìn)給一個(gè)螺距，要求盡量接近。攻絲靠模應(yīng)用于攻絲裝置中。 攻絲靠模裝置原理圖1—絲錐；2—心桿；3—攻絲卡頭4—靠模螺桿；5—靠模螺母6—主軸；7—多軸箱；8—電機(jī)；9—滑臺(tái)從圖中可見(jiàn)，電機(jī)傳動(dòng)主軸通過(guò)靠模螺桿帶動(dòng)絲錐回轉(zhuǎn)，靠模螺桿4通過(guò)攻絲卡頭3與絲錐連接，攻絲卡頭3是攻絲主軸靠模系統(tǒng)進(jìn)給量與絲錐自行引進(jìn)量的補(bǔ)償環(huán)節(jié)。當(dāng)主軸及靠模螺桿4正轉(zhuǎn)時(shí)，由于靠模螺母5的作用，使靠模螺桿按螺母的螺距帶動(dòng)絲錐進(jìn)給，攻絲結(jié)束后，主軸反轉(zhuǎn)，絲錐退回。由于攻絲過(guò)程中，只是靠模螺桿4帶動(dòng)絲錐軸向移動(dòng)，因此主軸與靠模螺桿連接處軸向可以相對(duì)滑動(dòng)，一般用滑鍵連接，滑動(dòng)的最大距離即攻絲的最大行程，一般不超過(guò)60mm。即最大攻螺紋長(zhǎng)度為60mm。此種攻絲方法，靠模可以經(jīng)磨制得到較準(zhǔn)確的螺距，由于靠模螺桿帶動(dòng)絲錐進(jìn)給比較輕巧，同時(shí)又有攻絲接桿補(bǔ)償攻絲主軸靠模系統(tǒng)與絲錐自行引進(jìn)的進(jìn)給差，因而攻絲時(shí)可得到較高的精度。該靠模裝置除了具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本較低的特點(diǎn)外，還由于每根靠模螺桿都各自具有自己的螺距數(shù)值，因此可用一個(gè)攻絲裝置方便地加工出不同尺寸規(guī)格的螺紋，且可各自選用合理的切削用量，目前應(yīng)用很廣泛。常用的靠模裝置有：TO281型攻絲靠模裝置和TO282型靠模裝置。本設(shè)計(jì)中采用了通用的TO281型攻絲靠模裝置() TO281型攻絲靠模裝置 TO281型攻絲靠模這種靠模裝置有攻絲靠模和攻絲卡頭配合組成，并由攻絲裝置配置成攻絲組合機(jī)床。動(dòng)力由攻絲主軸通過(guò)雙鍵傳到攻絲靠模桿，再經(jīng)平鍵傳遞給攻絲卡頭上的絲錐?？磕Ｂ菽竿ㄟ^(guò)結(jié)合子和彈簧裝在套筒內(nèi)，套筒由壓板壓在靠模板誰(shuí)上。攻絲時(shí)，靠模桿邊轉(zhuǎn)動(dòng)邊向前移動(dòng)，其進(jìn)給量與絲錐引進(jìn)量相同。壓板的壓力要適當(dāng)，以保證絲錐遇到故障不能前進(jìn)，扭力增大，靠模桿與靠模螺母同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，停止軸向的進(jìn)給，避免破壞傳動(dòng)件或扭轉(zhuǎn)絲錐與靠模機(jī)構(gòu)。這種裝置易于調(diào)整，只要松開(kāi)壓板，則可方便的將攻絲靠模取出，且在變動(dòng)加工螺孔規(guī)格時(shí)，易裝卸調(diào)換。選用TO281型攻螺紋靠模規(guī)格3綜上所述，可知攻絲工序的工作循環(huán)如下圖（23）： 攻絲工序的工作循環(huán) 被加工零件工序圖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