【正文】 形狀復(fù)雜精度要求高和表面粗糙度要求小的零件往往需要在機(jī)床上經(jīng)過(guò)幾道甚至幾十道切削加工工藝才能完成因此機(jī)床是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中最重要的加工設(shè)備在一般機(jī)械制造廠中機(jī)床 所擔(dān)負(fù)的加工工作量約占機(jī)械制造總工作量的 40～ 60 機(jī)床的技術(shù)性能直接影響機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量及其制造的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)而決定著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平可以這樣說(shuō)如果沒有機(jī)床的發(fā)展如果不具備今天這樣品種繁多結(jié)構(gòu)完善和性能精良的各種機(jī)床現(xiàn)代社會(huì)目前所達(dá)到的高度物質(zhì)文明將是不可想象的 一個(gè)國(guó)家要繁榮富強(qiáng)必須實(shí)現(xiàn)工業(yè)農(nóng)業(yè)國(guó)防和科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化這就需要一個(gè)強(qiáng)大的機(jī)械制造業(yè)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門提供現(xiàn)代化的先進(jìn)技術(shù)設(shè)備與裝備即各種機(jī)器儀器和工具等然而一個(gè)現(xiàn)代化的機(jī)械制造業(yè)必須要有一個(gè)現(xiàn)代化的機(jī)床制造業(yè)做后盾機(jī)床工業(yè)是機(jī)械制造業(yè)的裝備部總工藝師對(duì) 國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重大作用因此許多國(guó)家都十分重視本國(guó)機(jī)床工業(yè)的發(fā)展和機(jī)床技術(shù)水平的提高使本國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展建立在堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)上 二組合機(jī)床的發(fā)展?fàn)顩r 機(jī)床是人類在長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐中不斷改進(jìn)生產(chǎn)工具的基礎(chǔ)上生產(chǎn)的并隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而漸趨完善最原始的機(jī)床是木制的所有運(yùn)動(dòng)都是由人力或畜力驅(qū)動(dòng)主要用于加工木料石料和陶瓷制品的泥坯它們實(shí)際上并不是一種完整的機(jī)器現(xiàn)代意義上的用于加工金屬機(jī)械零件的機(jī)床是在 18 世紀(jì)中葉才開始發(fā)展起來(lái)的當(dāng)時(shí)歐美一些工業(yè)最發(fā)達(dá)的國(guó)家開始了從工場(chǎng)手工業(yè)向資本主義機(jī)器大工業(yè)生產(chǎn)方式的 過(guò)渡需要越來(lái)越多的各種機(jī)器這就推動(dòng)了機(jī)床的迅速發(fā)展為使蒸汽機(jī)的發(fā)明付諸實(shí)用 1770 年前后創(chuàng)制了鏜削蒸汽機(jī)汽缸內(nèi)孔用的鏜床 1797 年發(fā)明了帶 有機(jī)動(dòng)刀架的車床開創(chuàng)了用機(jī)械代替人手控制刀具運(yùn)動(dòng)的先聲不僅解放了人的雙手并使機(jī)床的加工精度和工效起了一個(gè)飛躍初步形成了現(xiàn)代機(jī)床的雛型續(xù)車床之后隨著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展其他各種機(jī)床也陸續(xù)被創(chuàng)制出來(lái)至 19 世紀(jì)末車床鉆床鏜床刨床拉床銑床磨床齒輪加工機(jī)床等基本類型的機(jī)床已先后形成上世紀(jì)初以來(lái)由于高速鋼和硬質(zhì)合金等新型刀具材料相繼出現(xiàn)刀具切削性能不斷提高促使機(jī)床沿著提高主軸轉(zhuǎn)速加大 驅(qū)動(dòng)功率和增強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度的方向發(fā)展與此同時(shí)由于電動(dòng)機(jī)齒輪軸承電氣和液壓等技術(shù)有了很大的發(fā)展使機(jī)床的轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)和控制等方面也得到相應(yīng)的改進(jìn)加工精度和生產(chǎn)率顯著提高此外為了滿足機(jī)械制造業(yè)日益廣闊的各種使用要求機(jī)床品種的發(fā)展也與日俱增例如各種高效率自動(dòng)化機(jī)床重型機(jī)床精密機(jī)床綜合性組合機(jī)床以及適應(yīng)加工特殊形狀和特殊材料需要的特種加工機(jī)床相繼問世 世界上第一臺(tái)組合機(jī)床于 1908年在美國(guó)問世 30年代后組合機(jī)床在世界各國(guó)得到迅速的發(fā)展組合機(jī)床是由大量的通用部件和少量的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)孔鉸孔鏜孔攻絲車削銑削磨削及滾壓等工序具有設(shè)計(jì)制造周期短成本低自動(dòng)化程度高生產(chǎn)效率高加工精度穩(wěn)定至今它已成為現(xiàn)代制造工程尤其是箱體零件加工的關(guān)鍵設(shè)備之一近十多年來(lái)組合機(jī)床及其自動(dòng)線在高效高生產(chǎn)率柔性化以及采用并行同步工程制定更為合理更為節(jié)省的方案方面取得了不小的進(jìn)展尤其是汽車工業(yè)為了提高汽車的性能對(duì)零件的加工精度提出了一些新的要求因此對(duì)機(jī)床性能的要求也更提高了 現(xiàn)代組合機(jī)床已逐漸打破了通常認(rèn)為只適用于箱體類零件加工的模式其功能和應(yīng)用范圍正在不斷延伸和擴(kuò)展 現(xiàn)代制造工程從各個(gè)角度對(duì)組合機(jī)床提出了愈來(lái)愈高的要求而組合機(jī)床也在不斷吸取新的技術(shù)成果而完善和發(fā)展主要表現(xiàn)在如下五個(gè)方面 1 高速化由于機(jī)構(gòu)各組件分工的專業(yè)化在專業(yè)主軸廠的開發(fā)下主軸高速化日益普及過(guò)去只用于汽車工業(yè)高速化的機(jī)種現(xiàn)在已成為必備的機(jī)械產(chǎn)品要件 2 精密化由于各組件加工的精密化微米的誤差已不是問題系統(tǒng)的發(fā)展使數(shù)字控制器的功能越來(lái)越多 3 高效能對(duì)組合機(jī)床高速及精密化要求的提高導(dǎo)致了對(duì)加工工件制造速度的要求提高同時(shí)由于產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)激烈產(chǎn)品生命周期快速縮短模具的快速成型加工已成為縮短產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間必備的條件對(duì)制造 速度的要求致使加工模具的機(jī)床朝著高效能專業(yè)化機(jī)種發(fā)展 4 系統(tǒng)化組合機(jī)床已逐漸發(fā)展成為系統(tǒng)化產(chǎn)品現(xiàn)在可以用一臺(tái)電腦控制一條生產(chǎn)線作業(yè)不但可縮短產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間還可以提高產(chǎn)品的加工精度和質(zhì)量 5 復(fù)合化產(chǎn)品外觀曲線的復(fù)雜化致使模具加工技術(shù)必須不斷升級(jí)機(jī)床五軸加工六軸加工已日益普及組合機(jī)床加工的復(fù)合化已是不可避免的發(fā)展趨勢(shì) 我國(guó)加入 WTO 以后制造業(yè)所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)適時(shí)調(diào)整戰(zhàn)略采取了積極的應(yīng)對(duì)策略出現(xiàn)了產(chǎn)銷兩旺的良好勢(shì)頭截至 2021 年 9 月份組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)僅組合機(jī)床產(chǎn)品一項(xiàng)據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量已達(dá) 800余臺(tái)產(chǎn)值達(dá) 3個(gè)億以上較 2021 年同比增長(zhǎng)了 10 以上 但是國(guó)內(nèi)的組合機(jī)床與引進(jìn)的組合機(jī)床的水平差距還較大國(guó)內(nèi)組合機(jī)床技術(shù)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(guò)去的剛性機(jī)床結(jié)構(gòu)向柔性化方向發(fā)展?jié)M足用戶需求真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備其主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面一是目前提供的僅是粗半精加工國(guó)產(chǎn)組合機(jī)床精加工機(jī)床仍依賴進(jìn)口即使用戶冒險(xiǎn)向國(guó)內(nèi)組合機(jī)行業(yè)采購(gòu)某些精加工專機(jī)因?yàn)樯a(chǎn)廠沒有 足夠的制造技術(shù)和手段有的到貨后仍無(wú)法正常使用只好重新申請(qǐng)進(jìn)口因此組合機(jī)行業(yè)開發(fā)精加工專機(jī)的課題仍是一項(xiàng)十分艱巨的任務(wù)二是配套件與主機(jī)的質(zhì)量不匹配國(guó)內(nèi)主要組合機(jī)床廠對(duì)主機(jī)的質(zhì)量普遍比較重視但由于與主機(jī)配套的液壓件氣動(dòng)件控制件的質(zhì)量達(dá)不到要求使整機(jī)的可靠性穩(wěn)定性受到了嚴(yán)重的影響三是刀具的配套服務(wù)始終是個(gè)薄弱環(huán)節(jié)許多廠存在著刀具輔具設(shè)計(jì)制造能力差的問題相當(dāng)多的國(guó)產(chǎn)組合機(jī)床因刀具選用設(shè)計(jì)落后或莊夾更換不便而嚴(yán)重影響設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)四是排屑冷卻潤(rùn)滑防護(hù)上下料自動(dòng)化等機(jī)床輔具功能不齊全矛盾比較突出特別是在自動(dòng)線上這些可靠性 要求很高的輔助功能應(yīng)作為九五期間組合機(jī)床行業(yè)適應(yīng)轎車工業(yè)發(fā)展的重要問題去解決五是通用部件的品種和質(zhì)量有待組合機(jī)床行業(yè)專業(yè)化生產(chǎn)的逐步形成而得以提高從以上分析不難看出組合機(jī)床行業(yè)的產(chǎn)品技術(shù)現(xiàn)狀與激烈競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)以及與用戶需求之間的差距是比較大的在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的新形勢(shì)下切實(shí)解決存在的薄弱環(huán)節(jié)完善售后服務(wù)體系以求得行業(yè)的大發(fā)展前景是美好的 組合機(jī)床的設(shè)計(jì)方法一般是根據(jù)被加工零件的具體情況進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題來(lái)源公司該公司生產(chǎn)的柴油機(jī)連桿目前銷路非常走俏所以該公司切需要改進(jìn)原有的設(shè)計(jì)來(lái)提高產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和提高生 產(chǎn)效率 三本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容 本設(shè)計(jì)主要是針對(duì)夾具部分的設(shè)計(jì)夾具設(shè)計(jì)是組合機(jī)床設(shè)計(jì)中的重要部分夾具設(shè)計(jì)的合理與否直接影響到被加工零件的加工精度等參數(shù)在設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)的主要思路是用工件以已加工端面為定位基準(zhǔn)夾具體的凸臺(tái)和大端面孔為定位面工件以氣動(dòng)夾緊這樣設(shè)計(jì)主要是為了解決了手動(dòng)夾緊時(shí)夾緊力不一致誤差大精度低工人勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)氣動(dòng)夾緊采用空氣作為動(dòng)力源資源豐富并且干凈清潔對(duì)周圍環(huán)境沒有污染不足是噪音比較大 具體的設(shè)計(jì)思路是首先確定工件的已加工端面定位方式通過(guò)夾具體的凸臺(tái)內(nèi)孔再用氣動(dòng)裝置將其夾緊這樣連桿的六個(gè)自由度全部 限制實(shí)現(xiàn)了零件的定位夾緊然后確定零件的夾緊方式在本次設(shè)計(jì)中采用的是氣壓夾緊方式然后進(jìn)行誤差分析夾緊力的計(jì)算對(duì)夾具的主要零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第一章 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì) 組合機(jī)床是針對(duì)被加工零件的特點(diǎn)及工藝要求按高度集中工序原則設(shè)計(jì)的一種高效率專用機(jī)床設(shè)計(jì)組合機(jī)床前首先根據(jù)組合機(jī)床完成工藝的一些限制及組合機(jī)床各種工藝方法能達(dá)到的加工精度表面粗糙度及技術(shù)要求解決零件是否可以利用組合機(jī)床加工以及采用組合機(jī)床加工是否合理的問題如果確定零件可以利用組合機(jī)床加工那么為使加工時(shí)順利進(jìn)行并達(dá)到要求的生產(chǎn)率必須在掌握了大量的零 件加工工藝資料的基礎(chǔ)上全盤考慮影響制定零件工藝方案機(jī)床配置型式結(jié)構(gòu)方案的各種因素及應(yīng)注意的問題經(jīng)過(guò)分析比較以確定零件在組合機(jī)床上合理可行的加工方法確定工序間加工余量選擇合適的切削用量相應(yīng)的刀具結(jié)構(gòu)確定機(jī)床的配置型式等等這些便是組合機(jī)床方案制定的主要內(nèi)容 11 三圖一卡的繪制 示意圖 1 零件工序圖是根據(jù)制訂的工藝方案表示所設(shè)計(jì)的組合機(jī)床或自動(dòng)線上完成的工藝內(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)夾壓部位以及被加工零件的材料硬度和在本機(jī)床加工前加工余量毛坯或半成品情況的圖樣除了設(shè)計(jì)研制合 同外它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的具體依據(jù)也是制造使用調(diào)整和檢驗(yàn)機(jī)床精度的重要文件被加工零件工序圖是在被加工零件基礎(chǔ)上突出本機(jī)床或自動(dòng)線的加工內(nèi)容并作必要的說(shuō)明而繪制的其主要內(nèi)容包括 1 被加工零件的形狀和主要輪廓尺寸以及與本工序機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)部位結(jié)構(gòu)形狀和尺寸當(dāng)需要設(shè)置中間導(dǎo)向時(shí)則應(yīng)把設(shè)置中間導(dǎo)向臨近的工件內(nèi)部肋壁布置及有關(guān)結(jié)構(gòu)形狀和尺寸表示清楚以便檢查工件夾具刀具之間是否相互干涉 2 本工序所選用的定位基準(zhǔn)夾壓部位及夾緊方向以便據(jù)此進(jìn)行夾具的支承定位夾緊和導(dǎo)向等機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3 本工序加工表面的尺寸精度表面粗糙度形位公差等技 術(shù)要求以及對(duì)上道工序的技術(shù)要求 4 注明被加工零件的名稱編號(hào)材料硬度以及加工部位的余量 2．繪制被加工零件工序圖的規(guī)定及注意事項(xiàng) 1 繪制被加工零件工序圖的規(guī)定 為使被加工零件工序圖表達(dá)清晰明了突出本工序內(nèi)容繪制時(shí)規(guī)定應(yīng)按一定的比例繪制足夠的視圖以剖面本工序加工部位用粗實(shí)線表示保證的加工部位尺寸及位置尺寸數(shù)值下方畫粗實(shí)線 2 繪制被加工零件工序圖注意事項(xiàng) a 本工序加工部位的位置尺寸應(yīng)與定位基準(zhǔn)直接發(fā)生關(guān)系當(dāng)本工序定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不符時(shí)必須對(duì)加工部位的位置精度進(jìn)行分析和換算并把不對(duì)稱公差換算為對(duì)稱公差有時(shí)也 可將工件某一主要孔的位置尺寸從定位基準(zhǔn)面開始標(biāo)注其余各孔則以該孔為基準(zhǔn)標(biāo)注 b 對(duì)工件毛坯應(yīng)有要求對(duì)孔的加工余量要認(rèn)真分析在鏜階梯孔時(shí)其大孔單邊余量應(yīng)小于相鄰兩孔半徑之差以便鏜