立臥式44軸組合鉆床上主軸箱設(shè)計

立臥式44軸組合鉆床上主軸箱設(shè)計,立臥式44軸組合鉆床上主軸箱設(shè)計,臥式,44,組合,鉆床,主軸,設(shè)計 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（文獻(xiàn)綜述） 第 6 頁 組合機(jī)床 摘要：本文介紹了組合機(jī)床的概念、發(fā)展歷史、組成、發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢等內(nèi)容。通過這些對組合機(jī)床有一個大致的了解，為設(shè)計做準(zhǔn)備。 關(guān)鍵詞：組合機(jī)床 1. 前言 組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定外形和加工工藝設(shè)計的專用部件和夾具，組成的半自動或自動專用機(jī)床。 組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計和制造周期。因此，組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動生產(chǎn)線。 組合機(jī)床一般用于加工箱體類或非凡外形的零件。加工時，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由工具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具與工件的相對進(jìn)給運動，來實現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機(jī)床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進(jìn)給運動，也可實現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件（如飛輪、汽車后橋半軸等）的外圓和端面加工。[1] 2. 組合機(jī)床發(fā)展歷史 專用機(jī)床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機(jī)床中某些部件因重復(fù)使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機(jī)床。 最早的組合機(jī)床是1908年美國福特汽車公司制成的，用于加工汽車零件。1928年，前蘇聯(lián)開始生產(chǎn)組合機(jī)床。我國的組合機(jī)床制造技術(shù)是從“一五”計劃期間，“一汽”、“洛拖”引進(jìn)組合機(jī)床開始的。1956年3月，當(dāng)時的第一機(jī)械工業(yè)部第二機(jī)器管理局批準(zhǔn)了第一專業(yè)設(shè)計處（即線大連組合機(jī)床研究所的前身，）全面引進(jìn)了前蘇聯(lián)的組合機(jī)床通用部件和設(shè)計指導(dǎo)資料，開始了我國組合機(jī)床的創(chuàng)業(yè)階段，并于同年在大連機(jī)床廠制造出我國的第一臺組合機(jī)床。1961年，又制造出我國第一條組合機(jī)床自動線。組合機(jī)床設(shè)計制造從“一廠一所”起步發(fā)展到如今一個獨立的配套齊全的行業(yè)。 我國組合機(jī)床制造技術(shù)的發(fā)展大體經(jīng)歷以下四個階段： （1） 引進(jìn)消化，開創(chuàng)我國組合機(jī)床技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系； （2） 普及組合機(jī)床技術(shù)，發(fā)展形成行業(yè)； （3） 組織科技攻關(guān)，努力提高組合機(jī)床技術(shù)水平； （4） 柔性制造技術(shù)的發(fā)展，推動了組合機(jī)床傳統(tǒng)制造技術(shù)的轉(zhuǎn)變。[2] 3. 組合機(jī)床的組成 初期，各機(jī)床制造廠都有各自的通用部件標(biāo)準(zhǔn)。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修，1953年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機(jī)床制造廠協(xié)商，確定了組合機(jī)床通用部件標(biāo)準(zhǔn)化的原則，即嚴(yán)格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。 通用部件按功能可分為動力部件、支撐部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動力部件是為組合機(jī)床提供主運動和進(jìn)給運動的部件。主要有動力箱、切削頭和動力滑臺。 支撐部件是用以安裝動力滑臺、帶有進(jìn)給機(jī)構(gòu)的切削頭或夾具等的部件，有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。 輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺、分度鼓輪和往復(fù)移動工作臺等。 控制部件是用以控制機(jī)床的自動工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺等。輔助部件有潤滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。[3] 為了使組合機(jī)床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組技術(shù)，把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺組合機(jī)床上加工，以提高機(jī)床的利用率。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)臺式組合機(jī)床。[4] 4. 組合機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，先進(jìn)組合機(jī)床的生產(chǎn)技術(shù)亦日新月異，主要有以下發(fā)展趨勢： （1）組合機(jī)床品種的發(fā)展重點 在組合機(jī)床這類專用機(jī)床用，回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床和自動線占有很重要的地位。因為這兩類機(jī)床可以把工件的許多加工工序分配到多個加工工位上，并同時能從多個方向?qū)ぜ膸讉€面進(jìn)行加工，此外，還可以通過轉(zhuǎn)位夾具（在回轉(zhuǎn)工作臺機(jī)床上）或通過轉(zhuǎn)位、翻轉(zhuǎn)裝置（在自動線上）實現(xiàn)工件的五面加工或全部加工，因而具有很高的自動化程度和生產(chǎn)效率，被汽車、摩托車和壓縮機(jī)等工業(yè)部門所采用。 根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計資料，德國在1990～1992年期間，回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床和自動線的產(chǎn)量約各占組合機(jī)床總數(shù)的50%左右。 應(yīng)指出，回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床實際上是一種特殊型式的小型自動線，適合于加工輪廓尺寸≤250mm的中小件。與自動線相比，在加工同一種工件的情況下，回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床所占作業(yè)面積要比自動線約小2/3。[5] （2）自動線節(jié)拍時間進(jìn)一步縮短 目前，以大批量生產(chǎn)為特征的轎車和輕型載貨車，其自動機(jī)的年產(chǎn)量通常為60萬臺左右，實現(xiàn)這樣大的批量生產(chǎn)，回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床和自動線在三班運行的情況下，其節(jié)拍時間一般為20～30秒，當(dāng)零件生產(chǎn)批量更大時，機(jī)床的節(jié)拍時間還要更短些。在70年代，自動線要實現(xiàn)這樣短的節(jié)拍，往往要采用并列的雙工位或設(shè)置雙線的辦法，即對決定自動線節(jié)拍的、工序時間最長的加工工序要通過并聯(lián)兩個相同的加工工位，如果限制性工序較多時，則通過采用兩條相同的自動線來平衡自動線系統(tǒng)的加工節(jié)拍。顯然，這樣就要增加設(shè)備投資和作業(yè)面積。 縮短基本時間的主要途徑是采用新的刀具材料和新穎刀具，以通過提高切削速度和進(jìn)給速度來縮短基本時間?？s短輔助時間主要是縮短包括工件輸送、加工模塊快速引進(jìn)以及加工模塊由快進(jìn)轉(zhuǎn)換為工進(jìn)后至刀具切入工件所花的時間。為縮短這部分空行程時間，普遍采用提高工件（工件直接輸送）或隨行夾具的輸送速度和加工模塊的快速移動速度。[6] （3）組合機(jī)床柔性化進(jìn)展迅速 十多年來，作為組合機(jī)床重要用戶的汽車工業(yè)，為迎合人們個性化需求，汽車變型品種日益增多，以多品種展開競爭已成為汽車市場競爭的特點之一，這使組合機(jī)床制造業(yè)面臨著變型多品種生產(chǎn)的挑戰(zhàn)。為適應(yīng)多品種生產(chǎn)，傳統(tǒng)以加工單一品種的剛性組合機(jī)床和自動線必須提高其柔性。在70年代，數(shù)控系統(tǒng)的可靠性有了很大的提高，故到70年代末和80年代初，像Alfing、Huller-Hille和Ex-cell-o等公司相繼開發(fā)出數(shù)控加工模塊和柔性自動線（FTL），從此數(shù)控組合機(jī)床和柔性自動線逐年增多。在1988年至1992年間，日本組合機(jī)床和自動線（包括部分其他形式的專用機(jī)床）產(chǎn)量的數(shù)控化率已達(dá)32%～39%，產(chǎn)值數(shù)控化率達(dá)35%～51%；德國組合機(jī)床和自動線產(chǎn)量的數(shù)控化率為18%～62%，產(chǎn)值數(shù)控化率達(dá)45%～66%。這些數(shù)字表明，近十年來，組合機(jī)床的數(shù)控化發(fā)展是十分迅速的。應(yīng)指出，進(jìn)入90年代以來，汽車市場競爭更趨激烈，產(chǎn)品市場壽命進(jìn)一步縮短，新車型的開發(fā)周期日益縮短（目前一般為35個月），汽車品種不斷增多，因而汽車工業(yè)對柔性自動化技術(shù)裝備的需求量日益增多。如日本豐田汽車公司，在本世紀(jì)末的目標(biāo)是公司下屬工廠的柔性化生產(chǎn)效率的條件下，進(jìn)一步提高其柔性就愈來愈具有重要意義。[7] （4）加工精度日益提高 二十世紀(jì)70年代以來，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和刀具自動補償技術(shù)的發(fā)展，組合機(jī)床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達(dá)0.05毫米/1000毫米，表面粗糙度可低達(dá)2.5～0.63微米；鏜孔精度可達(dá)IT7～6級，孔距精度可達(dá)0.03～0.02微米。 特別自80年代中期以來，汽車制造業(yè)為增強其汽車的競爭力，不斷地加嚴(yán)其發(fā)動機(jī)關(guān)鍵件的制造公差，并通過計算機(jī)輔助測量和分析方法，以及通過設(shè)備能力檢驗來提高其產(chǎn)品的質(zhì)量。目前，在驗收組合機(jī)床和自動線時，已普遍要求設(shè)備的工序能力系數(shù)要大于1.33，有的甚至要求工序能力系數(shù)要大于1.67，以便確保穩(wěn)定的加工精度。應(yīng)指出，采用Cp≥1.33來驗收設(shè)備，這實際上是加嚴(yán)了工件的制造公差，即工件的實際加工公差僅為工件給定公差的1/3～1/2，這無疑是對組合機(jī)床和自動線提出了更高的要求。組合機(jī)床制造廠為了滿足用戶對工件加工精度的高要求，除了進(jìn)一步提高主軸部件、鏜桿、夾具（包括鏜模）的精度，采用新的專用刀具，優(yōu)化切削工藝過程，采用刀具尺寸測量控制系統(tǒng)和控制機(jī)床及工件的熱變形等一系列措施外，目前，空心工具（HSK）和過程統(tǒng)計質(zhì)量控制（SPC）的應(yīng)用已成為自動線提高和監(jiān)控加工精度的新的重要技術(shù)手段。 空心刀具錐柄是一種采用徑向（錐面）和軸向（端面）雙向定位的新穎工具，其優(yōu)點是具有較高的抗彎剛度、扭轉(zhuǎn)剛度和很高的重復(fù)精度。在機(jī)床上采用空心錐柄的鏜刀，就可使用預(yù)調(diào)的刀具加工出IT7/IT6精密孔。SPC是基于工序能力的用于監(jiān)控工件加工質(zhì)量的一種方法。目前，在自動線上這種質(zhì)量保證系統(tǒng)愈來愈多地被用來對整個生產(chǎn)過程中的加工質(zhì)量進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控。[8] （5）綜合自動化程度日益提高 近十年來，為進(jìn)一步提高工件的加工精度和減少工件在生產(chǎn)過程中的中間儲存、搬運以及縮短生產(chǎn)流程時間，將工件加工流程中的一些非切削加工工序（如工序間的清洗、測量、裝配和試漏等）集成到自動線或自動線組成的生產(chǎn)系統(tǒng)中，以實現(xiàn)工件加工、表面處理、測量和裝配等工序的綜合自動化。 （6）自動線可靠性和利用率不斷改善和提高 自動線的經(jīng)濟(jì)性只有在其進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)的情況下才有可能實現(xiàn)。為提高自動線加工過程的可靠性、利用率和工件的加工質(zhì)量，目前在自動線上愈來愈多的采用過程監(jiān)控，快速進(jìn)行故障診斷和早期預(yù)報加工偏差，使操作人員和維修人員能及時地進(jìn)行干預(yù)，以縮短設(shè)備調(diào)試周期、減少設(shè)備停機(jī)時間和避免加工質(zhì)量偏差。 顯然，提高自動線的利用率和工件加工質(zhì)量是生產(chǎn)控制和監(jiān)控的主要目的。 從目前自動線生產(chǎn)控制和監(jiān)控的內(nèi)容看，生產(chǎn)控制和監(jiān)控系統(tǒng)基本上是由質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)、自動線運行控制與監(jiān)控系統(tǒng)和刀具監(jiān)控系統(tǒng)這幾個部分組成的。[9] 近年來，質(zhì)量監(jiān)控已日益成為現(xiàn)代自動線生產(chǎn)監(jiān)控的重要一環(huán)。這主要是由于汽車工業(yè)不斷提高發(fā)動機(jī)質(zhì)量的緣故。各汽車制造廠普遍要求將零件的設(shè)計公差帶壓縮1/3～1/2作為工序公差，對機(jī)床能力系數(shù)提出了很高的要求。為此，自動線制造廠為確保設(shè)備具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量，已日益重視應(yīng)用SPC對自動線的生產(chǎn)過程進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控，對加工質(zhì)量偏差的趨向進(jìn)行早期預(yù)報，以便把工件的加工公差始終控制在預(yù)定的范圍內(nèi)。 現(xiàn)代自動線的過程控制和監(jiān)控不僅包含對變得愈來愈復(fù)雜的自動線的過程控制和對所有終點開關(guān)、電動機(jī)保護(hù)開關(guān)、節(jié)拍時間、冷卻和潤滑液的供給以及液壓、氣動功能等進(jìn)行監(jiān)控和診斷，而且還包括對刀具耐用度、設(shè)備維修間隔和工件計數(shù)進(jìn)行管理，并通過一些直觀的過程圖形顯示、操作指引、故障報警和診斷指示，使操作人員更便于監(jiān)控整個自動線的生產(chǎn)過程。[10] （7）其他技術(shù)的應(yīng)用動向 在工業(yè)發(fā)達(dá)國家的組合機(jī)床行業(yè)中，下列技術(shù)得到了較為廣泛的應(yīng)用。 組合機(jī)床設(shè)計普及CAD技術(shù)： 在國外許多公司中，組合機(jī)床設(shè)計已普遍采用CAD工作站。在設(shè)計室?guī)缀鹾茈y見到傳統(tǒng)的繪圖板。CAD除應(yīng)用于繪圖工作外，并在構(gòu)件的剛度分析（有限元方法）、組合機(jī)床及自動線設(shè)計方案比較和選擇，以及方案報價等方面均已得到廣泛應(yīng)用，從而顯著地提高了設(shè)計質(zhì)量和縮短了設(shè)計周期。加之國外許多公司在組合機(jī)床和自動線組成模塊方面的系列化和通用化程度很高（一般達(dá)90%以上），使組合機(jī)床和自動線的交貨期進(jìn)一步縮短。[11] 推行并行工程： 近十年來，為縮短汽車開發(fā)周期、降低制造費用和提高產(chǎn)品質(zhì)量，世界上許多汽車廠都在積極推行日本豐田汽車公司首創(chuàng)的精益生產(chǎn)方式（Lean Production））。旨在從整體優(yōu)化的觀點合理配置和利用企業(yè)擁有的生產(chǎn)要素，以達(dá)到高速、高效、高質(zhì)量和低成本地開發(fā)制造汽車，促使企業(yè)獲得更高的綜合效益。[12] 參考文獻(xiàn) [1] 謝家瀛.組合機(jī)床設(shè)計簡明手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2002. [2] 大連組合機(jī)床研究所編.組合機(jī)床設(shè)計第一冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1975. [3] 范國清.組合機(jī)床通用部件專輯[M].大連：大連組合研究所，1975. [4] 沈陽工學(xué)院.組合機(jī)床設(shè)計[M].上海：上海科技出版社,1985. [5] 裘愉.從幾個側(cè)面看組合機(jī)床的發(fā)展動向[J].組合機(jī)床與自動化加工技術(shù)，1994（1）. [6] 徐英男.組合機(jī)床及其自動線的使用與調(diào)整[M].北京：勞動人事出版社,1987. [7] 李秀敏.組合機(jī)床行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展思考[J].航空制造技術(shù)，2003（4）. [8] 李明，王合增，張應(yīng)武.組合機(jī)床的發(fā)展趨勢及企業(yè)的對策[M].機(jī)械產(chǎn)品與科技，2002（1）. [9] 李如松.組合機(jī)床和自動線的技術(shù)發(fā)展[J].組合機(jī)床與自動化加工技術(shù)，1990（1）. [10] N. Chernor. Machine Tools[M],1984. [11] John. L. Feirer. Machine Tools Netalworking [M],1973. [12] Menfred Weck. Handbook of Machine Tools [M],1984.