變速箱體左端面鉆孔專用機(jī)床設(shè)計
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組合機(jī)床
學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院 姓名：侍煜煒 學(xué)號：3030301076
摘要 介紹了組合機(jī)床以及自動線節(jié)省時間、柔性、加工精度、綜合自動化等方面介紹了組合機(jī)床和自動線的發(fā)展。
關(guān)鍵詞 組合機(jī)床 自動線 柔性 加工精度 綜合自動
I.組合機(jī)床概述
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。組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定形狀和加工工藝設(shè)計的專用部件和夾具。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(diǎn)，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。
通用部件按功能可分為動力部件、支承部件、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(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動的部件。主要有動力箱、切削頭和動力滑臺。
支承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。
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)塔式組合機(jī)床。
組合機(jī)床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動機(jī)和滾珠絲杠等傳動，以簡化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。
組合機(jī)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(yùn)動和刀具與工件的相對進(jìn)給運(yùn)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(yùn)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。
組合機(jī)床和組合機(jī)床自動線是一種專用高效自動化技術(shù)裝備，目前，由于它仍是大批量機(jī)械產(chǎn)品實現(xiàn)高效、?高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)的關(guān)鍵裝備，因而被廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和壓縮機(jī)等許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。因此，組合機(jī)床及
II. 組合機(jī)床和自動線的發(fā)展
其自動線的技術(shù)性能和綜合自動化水平，在很大?程度上決定了這些工業(yè)部門產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)組織的結(jié)構(gòu)，也在很大程度上決定了企業(yè)產(chǎn)品?的競爭力。?
?現(xiàn)代組合機(jī)床和自動線作為機(jī)電一體化產(chǎn)品，它是控制、驅(qū)動、測量、監(jiān)控、刀具和機(jī)械組件等技術(shù)的綜合?反映。近20年來，這些技術(shù)有長足進(jìn)步，同時作為組合機(jī)床主要用戶的汽車和內(nèi)燃機(jī)等行業(yè)也有很大的變化，其?產(chǎn)品市場壽命不斷縮短，品種日益增多且質(zhì)量不斷提高。這些因素有力地推動和激勵了組合機(jī)床和自動線技術(shù)的?不斷發(fā)展。?
1．自動線
目前，以大批量生產(chǎn)為特征的轎車和輕型載貨車，其發(fā)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(yùn)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。?
自動線的短節(jié)拍，主要是通過縮短基本時間和輔助時間來實現(xiàn)的。?
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。
????縮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。比例閥控制系統(tǒng)具有良好的啟動和制動性能，且系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，至今，這種輸送裝置仍被許多自動線所采用。
2．發(fā)展重點(diǎn)
在組合機(jī)床中回轉(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。
3．柔性化進(jìn)展
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(diǎn)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、Hüller-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。 近十年來，組合機(jī)床的數(shù)控化發(fā)展是十分迅速的。
組合機(jī)床的柔性化主要是通過采用數(shù)控技術(shù)來實現(xiàn)的。開發(fā)柔性組合機(jī)床和柔性自動線的重要前提是開發(fā)數(shù)控加工模塊，而有著較長發(fā)展歷史的加工中心技術(shù)為開發(fā)數(shù)控加工模塊提供了成熟的經(jīng)驗。由數(shù)控加工模塊組?成的柔性組合機(jī)床和柔性自動線，可通過應(yīng)用和改變數(shù)控程序來實現(xiàn)自動換刀、自動更換多軸箱和改變加工行程?、工作循環(huán)、切削參數(shù)以及加工位置等，以適應(yīng)變型品種的加工。?柔性組合機(jī)床和柔性自動線用的數(shù)控加工模塊，按其數(shù)控坐標(biāo)(軸)數(shù)，主要有單坐標(biāo)、雙坐標(biāo)和三坐標(biāo)加工模塊；按其主軸數(shù)，有單軸和多軸加工模塊，也有單軸和多軸復(fù)合加工模塊。?
?4?.加工精度日益提高
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，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，空心工具錐柄(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。?
???? 空心工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(diǎn)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。
5.? 自動化程度
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(yùn)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。?
自動測量在自動線上采用自動測量旨在對工件的加工質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控。近幾年來，由于自動線節(jié)拍時間的日益縮短、被測工件的精度要求越來越高以及測量又要在生產(chǎn)條件下進(jìn)行，因此，自動測量系統(tǒng)不僅要具有很高的工作速度和很高的工作精度，并且要具有較強(qiáng)的抗環(huán)境干擾(如切屑、塵埃、冷卻液蒸汽、油液、振動和溫度等)能力或測量系統(tǒng)具有對某些干擾量能進(jìn)行自動補(bǔ)償?shù)男阅堋?
在自動線上，自動測量可分為加工前測量和加工后測量。??加工前測量是在工件加工前通過測量以確定工件的特征，并利用測量結(jié)果來調(diào)整刀具相對于工件待加工部位的位置，然后進(jìn)行相應(yīng)的加工。
???III.?結(jié)束語
???? 近20年來，組合機(jī)床自動線技術(shù)取得了長足進(jìn)步，自動線在加工精度、生產(chǎn)效率、利用率、柔性化和綜合自動化等方面的巨大進(jìn)步，標(biāo)志著組合機(jī)床自動線技術(shù)發(fā)展達(dá)到的高水平。自動線的技術(shù)發(fā)展，刀具、控制和其它相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步以及用戶需求變化起著重要的推動作用，其中，特別是CNC控制技術(shù)對自動線結(jié)構(gòu)的變革及其柔性化起著決定性作用。?
隨著市場需求的變化，柔性將愈來愈成為決擇設(shè)備的重要因素。因此，自動線將面臨由高速加工中心組成的FMS的激烈競爭。
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