1963_臥式雙面28軸組合鉆床左主軸箱設計

1963_臥式雙面28軸組合鉆床左主軸箱設計,臥式,雙面,28,組合,鉆床,主軸,設計 黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 文 獻 綜 述 ） 第 1 頁組合機床組合機床是根據(jù)工件加工要求，以大量通用部件為基礎，配以少量專用部件組成的一種高效專用機床。通用零部件通常占整個機床零部件的 70％～90％，只需要根據(jù)被加工零件的形狀及工藝改變極少量的專用部件就可以部分或全部進行改裝，從而組成適應新的加工要求的設備。由于在組合機床上可以同時從幾上方向采用多把刀具對一個或數(shù)個工件進行加工，所以可減少物料的搬運和占地面積，實現(xiàn)工序集中，改善勞動條件 ， 提高生產(chǎn)效率和降低成本 。將多臺組合機床聯(lián)在一起，就成為自動生產(chǎn)線。組合機床廣泛應用于需大批量生產(chǎn)的零部件，如汽車等行業(yè)中的箱體等。另外在中小批量生產(chǎn)中也可應用成組技術將結(jié)構和工藝相似的零件歸并在一起，以便集中在組合機床上進行加工。[1]組合機床的通用部件按功能分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件 5 類 。動力部件為機床提供主運動和進給運動，主要有動力箱（將電動機的旋轉(zhuǎn)運動傳遞給主軸箱）、切削頭（裝在各個主軸上，用于各單一工序的加工）、動力滑臺（用于安裝動力箱或切削頭，以實現(xiàn)進給運動）；支承部件用以安裝動力滑臺，包括各種底座和支架；輸運部件用以輸送工件或主軸箱至加工工位；控制部件用以控制機床的自動工作循環(huán)；輔助部件包括潤滑、冷卻和排屑裝置等。根據(jù)配置型式，組合機床可分為單工位和多工位兩大類。其中單工位組合機床按被加工面的數(shù)量又有單面、雙面、三面和四面 4 種 ，通常只能對各個加工部位同時進行一次加工；多工位組合機床則有回轉(zhuǎn)工作臺式、往復工作臺式、中長立柱式和回轉(zhuǎn)鼓輪式 4 種，能對加工部位進行多次加工。[2]組合機床一般可完成的工藝范圍有：銑平面 、 刮平面、車端面、車錐面、鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔 、倒角、 切槽、以及加工螺紋、滾壓、拉削、磨削、拋光等。組合機床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具與工件的相對進給運動，來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、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。有的組合機床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進給運動，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。本課題主要是對臥式雙面九軸鉆孔機床進行設計，大量的資料都黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 文 獻 綜 述 ） 第 2 頁是來自大學期間所學習的課本知識，對其歸納總結(jié)而成。[3]1908 年，美國福持汽車公司率先制造出第一臺組合機床，用于汽車零件的加工。1928 年，前蘇聯(lián)開始生產(chǎn)組合機床。我國的組合機床制造技術是從“一五”計劃期間，“—汽”、‘洛拖’’引進組合機床開始的。1956 年 3 月，當時的第一機械工業(yè)部第二機器管理局批準成立了第一專業(yè)設計處(即現(xiàn)大連組合機床研究所的前身)，全面引進了前蘇聯(lián)的組合機床通用部件和設計指導資料，開始了我國組合機床的創(chuàng)業(yè)階段。并于同年在大連機床廠制造出我國的第一臺組合機床、1961 年，又制造出我國第一條組合機床自動線。組合機床設計制造從“一所一廠”起步已發(fā)展到如今—個獨立的配套齊全的行業(yè)。[4]在我國，組合機床發(fā)展已有 28 年的歷史，其科研和生產(chǎn)都具有相當?shù)幕A，應用也已深入到很多行業(yè)。是當前機械制造業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)品更新，進行技術改造，提高生產(chǎn)效率和高速發(fā)展必不可少的設備之一。組合機床及其自動線是集機電于一體的綜合自動化程度較高的制造技術和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟實用，因而被廣泛應用于工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。組合機床設計制造從“一所一廠”起步已發(fā)展到如今—個獨立的配套齊全的行業(yè)。我國組合機床制造技術的發(fā)展大體經(jīng)歷／以下四個階段1．引進消化，開創(chuàng)我國組合機床技術標準體系2．普及組合機床技術，發(fā)展形成行業(yè)3．組織科技攻關，努力擔高組合機床技術水平4．柔性制造技術的發(fā)展，推動了組合機床傳統(tǒng)制造技術的轉(zhuǎn)變[5]組合機床行業(yè)企業(yè)主要針對汽車、摩托車、內(nèi)燃機、農(nóng)機、工程機械、化工機械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專用設備，隨著我國加入 WTO 后與世界機床進一步接軌，組合機床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開始向數(shù)控化、柔性化轉(zhuǎn)變。從近兩年是企業(yè)生產(chǎn)情況來看，數(shù)控機床與加工中心的市場需求量在上升，而傳統(tǒng)的鉆、鏜、銑組合機床則有下降趨勢，中國機床工具工業(yè)學會的《機床工具行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟指標報表》是統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，僅從幾個全國大型重點企業(yè)生產(chǎn)情況看，2003 年生產(chǎn)數(shù)控機床 890 臺，產(chǎn)值 16187 萬元，生產(chǎn)加工中心 148 臺，產(chǎn)值 5770 萬元；2004 年生產(chǎn)數(shù)控機床 985 臺，產(chǎn)值 25838 萬元，生產(chǎn)加工中心 159 臺，產(chǎn)值 7099 萬元；而 2005 年，截至 4 月份，數(shù)控機床、加工中心、產(chǎn)值已接近 2003 年全年水平，故市場在向數(shù)控、高精制造技術黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 文 獻 綜 述 ） 第 3 頁和成套工藝裝備方面發(fā)展。[6]“九五”后期，在組合機床行業(yè)企業(yè)的 50 多家組合機床分會會員中，僅有兩家企業(yè)實行了股份改造，一家企業(yè)退出國有轉(zhuǎn)為民營，其余的都是國有企業(yè)。而從 2001 至2002 年，不到兩年的時間，就先后有十幾家企業(yè)實行股份制改造，一些小廠幾乎全部退出國有轉(zhuǎn)為民營，現(xiàn)在一些國家重點國有企業(yè)也在醞釀股份制改造，轉(zhuǎn)制已勢不可檔， “民營經(jīng)濟在經(jīng)歷了從被歧視，被藐視到不可小視和現(xiàn)在高度重視 4 個階段后，煥發(fā)勃勃生機。 ”組合機床行業(yè)企業(yè)正在以股份制、民營化等多種形式快速發(fā)展。組合機床及其自動線是集機電于一體是綜合自動化度較高的制造技術和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟實用，因而被廣泛應用與工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電行業(yè)。我國的傳統(tǒng)的組合機床及組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制，它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型的箱體類和軸類零件（近年研制的組合機床加工連桿、板件等也占一定份額） ，完成鉆孔、擴孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成型面等。組合機床的分類繁多，有大型組合機床和小型組合機床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺組合機床等；隨著技術的不斷是進步，一種新型的組合機床——柔性組合機床越來越受人們是親昧，它應用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換，配以可編程序控制器（PLC） 、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動系統(tǒng)，并能靈活適應多種加工的可調(diào)可變的組合機床。另外，近年來組合機床加工中心、數(shù)控組合機床、機床輔機等在組合機床行業(yè)中所占份額也越來越大。[7]由于組合機床及其自動線是一種技術綜合性很高的高技術專用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶特殊要求而設計的，它涉及到加工工藝、刀具、測量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術。我國組合機床及其組合機床自動線總體技術水平比發(fā)達國家相對落后，國內(nèi)所需的一些高水平組合機床及自動線幾乎都從國外進口。工藝裝備的大量進口勢必導致投資規(guī)模的擴大，并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此，市場要求我們不斷開發(fā)新技術、新工藝、研制新產(chǎn)品，由過去的“剛性”機床結(jié)構，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需要，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣踊b備。[8]從 2002 年年底第 21 屆日本國際機床博覽會上獲悉，在來自世界 10 多個國家和地區(qū)的 500 多家機床制造商和團體展示的最先進機床設備中，超高速和超高精度加工黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 文 獻 綜 述 ） 第 4 頁技術裝備與復合、多功能、多軸化控制設備等深受歡迎。據(jù)專家分析，機床裝備的高速和超高速加工技術的關鍵是提高機床的主軸轉(zhuǎn)速和進給速度。該屆博覽會上展出的加工中心，主軸轉(zhuǎn)速 10000～20000r/min，最高進給速度可達 20～60m/min ；復合、多功能、多軸化控制裝備的前景亦被看好。在零部件一體化程度不斷提高、數(shù)量減少的同時，加工的形狀卻日益復雜。多軸化控制的機床裝備適合加工形狀復雜的工件。另外，產(chǎn)品周期的縮短也要求加工機床能夠隨時調(diào)整和適應新的變化，滿足各種各樣產(chǎn)品的加工需求。[9]然而更關鍵的是現(xiàn)代通信技術在機床裝備中的應用，信息通信技術的引進使得現(xiàn)代機床的自動化程度進一步提高，操作者可以通過網(wǎng)絡或手機對機床的程序進行遠程修改，對運轉(zhuǎn)狀況進行監(jiān)控并積累有關數(shù)據(jù)；通過網(wǎng)絡對遠程的設備進行維修和檢查、提供售后服務等。我國組合機床制造技術的發(fā)展大體經(jīng)歷／以下四個階段:(1).引進消化，開創(chuàng)我國組合機床技術標準體系(2).普及組合機床技術，發(fā)展形成行業(yè)(3).組織科技攻關，努力擔高組合機床技術水平(4).柔性制造技術的發(fā)展，推動了組合機床傳統(tǒng)制造技術的轉(zhuǎn)變近十多年來，組 機床及其自動線在高效、高生產(chǎn)率， 柔性化以及采用并行(同步)工程制訂更為合理、更為節(jié)省的方案方面取得了不小的進展。尤其是汽車工業(yè)， 為了提高汽車的性能，對零件的加工精度提出了一些新的要求， 因此對機床性能的要求也更高了。[10]近年來隨著數(shù)控技術、電子技術、計算機技術等的發(fā)展，組合機床的機械結(jié)構和控制系統(tǒng)也發(fā)生了巨大變化。組合機床有了以下的發(fā)展：（1）.數(shù)控化。數(shù)控組合機床的出現(xiàn)，不僅完全改變了過去那種由繼電器電路組成的組合機床的控制系統(tǒng)，而目．也使組合機床機械結(jié)構乃至通用部件標準發(fā)生了或正在發(fā)生著巨大的變化。（2）.模塊化。數(shù)控加 1 二模塊化極大地豐富了組合機床的通用件，它必將引起組合機床通用件發(fā)生根本性變化。黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 文 獻 綜 述 ） 第 5 頁（3）.高速化。由于高速加工可大大降低零件表面粗糙度及切削力，大大減小切削溫度，提高生產(chǎn)效率，故機床的高速化研究方興未艾，特別是數(shù)控機床的主運動和進給運動速度已達到了驚人高速。如美國生產(chǎn)的加工中心，主軸轉(zhuǎn)速可達 15 000—60000r／min ，工作臺快進速度高達 90—120m／min 。順應機床高速化的潮流，組合機床的速度也越來越高。例如德國大眾汽車廠在加工鋁金缸蓋燃燒室側(cè)面時，采用PCD 銑刀，銑削速度高達 3075m／min，進給速度達 3600mm／min，而采用安裝有CBN 刀片的新穎鏜刀加工灰鑄鐵時，切削速度達 800m／min，進給速度達 1500 mm／min。（4）.精密化。由于機床實現(xiàn)了數(shù)控化，因而機床的加工精度越來越高，使一些過去看來難以達到的加工精度今天也已經(jīng)實現(xiàn)了。（5）.全防護化。全封閉是現(xiàn)在機床的一大特點，不論是單機還是機床生產(chǎn)線，均采用全封閉的外罩， 電器、液壓全部采用空中走線。全封閉防護，不但使機床及其生產(chǎn)線外形美觀，而且也提高了安全性、可靠性和維修的便利性。[11]在 John. L. Feirer. Machine Tools Netalworking [M]：主 軸 箱 是 機 床 的 重 要 的 部 件 ，是 用 于 布 置 機 床 工 作 主 軸 及 其 傳 動 零 件 和 相 應 的 附 加 機 構 的 ， 標準的多軸箱體由中間箱體、前蓋和后蓋組成。主 軸 箱 采 用 多 級 齒 輪 傳 動 ， 通 過 一 定 的 傳 動 系 統(tǒng) ， 經(jīng) 主 軸 箱 內(nèi) 各 個 位 置 上 的傳 動 齒 輪 和 傳 動 軸 ， 最 后 把 運 動 傳 到 主 軸 上 ， 使 主 軸 獲 得 規(guī) 定 的 轉(zhuǎn) 速 和 方 向 。 主軸 箱 傳 動 系 統(tǒng) 的 設 計 ， 以 及 主 軸 箱 各 部 件 的 加 工 工 藝 直 接 影 響 機 床 的 性 能 。 [12]主軸箱設計具有以下特點： (1)傳動方案緊湊。(2)為了實現(xiàn)較小軸間距，我們采取了將徑向、軸向軸承都取錯開排列方式。(3)用徑向滾珠軸承代替滾針軸承。(4)在結(jié)構空間受限的情況下，為了提高主軸、傳動軸的剛度，在結(jié)構上將主軸、傳動軸盡可能取較大外徑。(5)主軸箱與動力箱動力傳遞取聯(lián)軸器傳動。(6)提高齒輪的結(jié)構強度。[13]黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 文 獻 綜 述 ） 第 6 頁5.結(jié)語組合機床裝備的發(fā)展思路必須是以提高組合機床加工精度、組合機床柔性、組合機床工作可靠性和組合機床技術的成套性為主攻方向。一方面，加強數(shù)控技術的應用，提高組合機床產(chǎn)品數(shù)控化率；另一方面，進一步發(fā)展新型部件，尤其是多坐標部件，使其模塊化、柔性化，適應可調(diào)可變、多品種加工的市場需求。而我們也在查閱當中收獲很多的經(jīng)驗， 培養(yǎng)我們收集綜合運用和鞏固擴大已學過的知識，以提高理論聯(lián)系實際的設計與計算能力。培養(yǎng)我們收集、閱讀、分析和運用資料的能力，以提高獨立工作的能力。使我們初步掌握機床設計的方法與步驟，以提高結(jié)構設計與編制技術文件的能力。相信在以后的道路上一定會受益良多。黃 河 科 技 學 院 畢 業(yè) 設 計 （ 文 獻 綜 述 ） 第 7 頁參考文獻［1］黃奇葵、鐘華珍、張福潤.《機械制造基礎》［2］李慶余、張佳.《機械制造裝備設計》.機械工業(yè)出版［3］佟璞瑋. 中國組合機床市場.《1999 中國機電產(chǎn)品市場展望》.［4］裘愉. 從幾個側(cè)面看組合機床的發(fā)展動向. 《組合機床與自動化加工技術》 1994 年第 11 期.［5］李明、王合增、張應午 . 組合機床的發(fā)展趨勢及企業(yè)的對策 《機械產(chǎn)品與科技》 2002 年第 1 期.［6］ 李如松．組合機床和自動線的技術發(fā)展．《組合機床與自動化加工技術》，1999．[7] 李秀敏.組合機床行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展思考[J].《航空制造技術》，2003（4）.[8] 李明.組合機床的發(fā)展趨勢及企業(yè)的對策[M].《機械產(chǎn)品與科技》，2002（1）.[9]《組合機床設計》 ，沈陽工業(yè)大學編，上海科學出版社，1985[10] 李如松.組合機床和自動線的技術發(fā)展[J].《組合機床與自動化加工技術》，1990（1）.[11] N. 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