變速箱體臥式鉆孔專用機(jī)床設(shè)計(jì)（江蘇）

變速箱體臥式鉆孔專用機(jī)床設(shè)計(jì)（江蘇）,變速,箱體,臥式,鉆孔,專用,機(jī)床,設(shè)計(jì),江蘇 軸號(hào) 工序內(nèi)容 加工直徑 主軸直徑 主軸外伸尺寸L=115 V N f 1.2.3.4.5 鉆 螺釘孔8.5 20 D/d1=30/20 13.5 500 0.18 90 6.7 螺釘孔 13.9 25 D/d1=38/26 21.82 500 0.18 90 I總=500/715=1/1.43 一 前言 組合機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng)化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用,因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國(guó)傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制,它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件(近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額) ,完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔,加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺(tái),在孔內(nèi)鏜各種形狀槽,以及銑削平面和成形面等。組合機(jī)床的分類繁多,有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床,有單面、、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式,還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)式組合機(jī)床等;隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,一種新型的組合機(jī)床———柔性組合機(jī)床越來(lái)越受到人們的青睞,它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)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(dòng)系統(tǒng),并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。另外,近年來(lái)組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)(清洗機(jī)、裝配機(jī)、綜合測(cè)量機(jī)、試驗(yàn)機(jī)、輸送線) 等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也 越來(lái)越大。由于組合機(jī)床及其自動(dòng)線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專用產(chǎn)品,是根據(jù)用戶特殊要求而設(shè)計(jì)的,它涉及到加工工藝、刀具、測(cè)量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國(guó)組合機(jī)床組合機(jī)床自動(dòng)線總體技術(shù)水平比發(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)床及自動(dòng)線幾乎都從國(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,滿足用戶需求,真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇和對(duì)產(chǎn)品需求的提高,高精度、高生產(chǎn)率、柔性化、多品種、短周期、數(shù)控組合機(jī)床及其自動(dòng)線正在沖擊著傳統(tǒng)的組合機(jī)床行業(yè)企業(yè),因此組合機(jī)床裝備的發(fā)展思路必須是以提高組 合機(jī)床加工精度、組合機(jī)床柔性、組合機(jī)床工作可靠性和組合機(jī)床技術(shù)的成套性為主攻方向。一方面,加強(qiáng)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用,提高組合機(jī)床產(chǎn)品數(shù)控化率;另一方面,進(jìn)一步發(fā)展新型部件,尤其是多坐標(biāo)部件,使其模塊化、柔性化,適應(yīng)可調(diào)可變、多品種加工的市場(chǎng)需求。從2002 年年底第21 屆日本國(guó)際機(jī)床博覽會(huì)上獲悉,在來(lái)自世界10 多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的500 多家機(jī)床制造商和團(tuán)體展示的最先進(jìn)機(jī)床設(shè)備中,超高速和超高精度加工技術(shù)裝備與復(fù)合、多功能、多軸化控制設(shè)備等深 受歡迎。據(jù)專家分析,機(jī)床裝備的高速和超高速加工技術(shù)的關(guān)鍵是提高機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度。該屆博覽會(huì)上展出的加工中心,主軸轉(zhuǎn)速10 000～20 000 r/ min ,最高進(jìn)給速度可達(dá)20～60 m/ min ;復(fù)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(shí),加工的形狀卻日益復(fù)雜。多軸化控制的機(jī)床裝備適合加工形狀復(fù)雜的工件。另外,產(chǎn)品周期的縮短也要求加工機(jī)床能夠隨時(shí)調(diào)整和適應(yīng)新的變化,滿足各種各樣產(chǎn)品的加工需求。然而更關(guān)鍵的是現(xiàn)代通信技術(shù)在機(jī)床裝備中的應(yīng)用,信息通信技術(shù)的引進(jìn)使得現(xiàn)代機(jī)床的自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高,操作者可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或手機(jī)對(duì)機(jī)床的程序進(jìn)行遠(yuǎn)程修改,對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行監(jiān)控并積累有關(guān)數(shù)據(jù);通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)遠(yuǎn)程的設(shè)備進(jìn)行維修和檢查、提供售后服務(wù)等。在這些方面我國(guó)組合機(jī)床裝備還有相當(dāng)大的差距,因此我國(guó)組合機(jī)床技術(shù)裝備高速度、高精度、柔性化、模塊化、可調(diào)可變、任意加工性以及通信技術(shù)的應(yīng)用將是今后的發(fā)展方向。 二 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 1. 概述 組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件，對(duì)一種或若干種工件按預(yù)先確定的工序進(jìn)行加工的機(jī)床。它一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。在組合機(jī)床自動(dòng)線上可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、攻絲、車削、銑削、磨削及滾壓等工序。隨著組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展，他能完成的工藝范圍日益擴(kuò)大。 組合機(jī)床同通用機(jī)床和其他專用機(jī)床比較，具有以下特點(diǎn): 1.機(jī)床上通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件約占全部機(jī)床零。部件的70％～80％，因此設(shè)計(jì)和制造周期短，經(jīng)濟(jì)效益好。 2.合機(jī)床采用多刀加工，機(jī)床自動(dòng)化程度高，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.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，又有專門廠家成批生產(chǎn)。它與一般專用機(jī)床比較，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，工作可靠，使用與維修方便。 4.機(jī)床加工工件由于采用專用夾具、組合刀具和導(dǎo)向裝置等，產(chǎn)品加工質(zhì)量由工藝裝備保證，對(duì)操作工人的技術(shù)水平要求不高。 5.機(jī)床被加工的產(chǎn)品更新時(shí)，專用機(jī)床的大部分部件都要報(bào)廢。組合機(jī)床的通用部件是根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，因此通用部件可以重復(fù)使用，不必另行設(shè)計(jì)制造。 6.機(jī)床易于聯(lián)成組合機(jī)床自動(dòng)生產(chǎn)線，以適應(yīng)大規(guī)模和自動(dòng)化生產(chǎn)需要。 目前我國(guó)組合機(jī)床在許多大規(guī)模，大批量生產(chǎn)的企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。本課題是設(shè)計(jì)減速機(jī)箱體右端面鉆孔組合機(jī)床。零件圖如下： 2.總體結(jié)構(gòu)及工作循環(huán) 本機(jī)床采用多工位臥式組合機(jī)床,變速箱體裝在工作臺(tái)的夾具上,這樣便于上、下料。 機(jī)床機(jī)械部分主要有:底座、側(cè)底座、多軸箱、刀具、夾具、冷卻系統(tǒng);控制部分為PLC 控制系統(tǒng)及液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。 機(jī)床的工作循環(huán)為:人工裝上一工件,定位銷插銷定位→夾緊油缸夾緊→I 滑臺(tái)開始工作循環(huán):快進(jìn)(冷卻供、主軸轉(zhuǎn)) →工進(jìn)(死檔鐵停留) →快退至原位(主軸停) 滑臺(tái)開始工作循環(huán):快進(jìn)(冷卻供、主軸轉(zhuǎn)) →工進(jìn)(死檔鐵停留) →快退至原位(主軸停、冷卻停) ,定位銷拔出,夾緊油缸松開,防護(hù)門自動(dòng)打開,油缸推出工件,工件到位后油缸退回.(快退→緩?fù)? ,死檔鐵停留,工作循環(huán)結(jié)束 3. 三圖一卡設(shè)計(jì) 1. 被加工零件工序圖 被加工零件為變速箱體，材料為HT250，工序?yàn)橄潴w兩端面鉆孔，左端面為5個(gè)10加工孔，右端面為5個(gè)10和2個(gè)14加工孔。采用一面兩孔定位，一面為箱體底面，兩孔為底面上的長(zhǎng)邊上的兩孔。采用箱體頂面夾緊。 2. 加工示意圖 加工8.5的孔： 錐柄長(zhǎng)麻花鉆 硬質(zhì)合金 d=8.5mm L=190 mm l=109mm 依據(jù)公式 M= ， 選剛性主軸，直徑為30/20mm 外伸長(zhǎng)度為115 mm 切削用量 n=500 r/min v=13.35 m/min f=0.1 mm/r =50 mm/min 加工13.9的孔： 錐柄麻花鉆 高速鋼 d=13.9mm L=189 mm l=108`mm 依據(jù)公式 M= 選剛性主軸，直徑為38/26mm 外伸長(zhǎng)度為115 mm 切削用量 n=500r/min v=21.8m/min f=0.13 mm/r =50 mm/min 箱體右端面工進(jìn)長(zhǎng)度41 mm 快進(jìn)75 mm 快退116 mm 3. 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 右端面：7根主軸 多軸箱輪廓尺寸 H=180+103.5+100=383.5 mm B=120+2100=320 mm 厚度取325 mm長(zhǎng)寬取400400 mm 最低孔位置19 mm 最低主軸高度103.5 mm 軸向力==1697.3N 轉(zhuǎn)矩 ==6.9Nm 功率 ==0.8kw 總=0.5+20.8=2.1kw 總=3546+21697=6943 N 根據(jù)以上計(jì)算所得 選取液壓動(dòng)力滑臺(tái)1HY25-IA 動(dòng)力箱1TD32（2.2kw） 電機(jī) Y100L1-4側(cè)底座 1CC251 中間底座L=（）=295+325+326-(100+40+105) =701 mm 采用固定鉆摸板 4. 機(jī)床生產(chǎn)效率計(jì)算卡 1. 理想生產(chǎn)率 ==23 件/h 2. 實(shí)際生產(chǎn)率 =31件/h 3. 機(jī)床負(fù)荷率 =0.75 三 組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì) 1.簡(jiǎn)述 組合機(jī)床多軸箱的設(shè)計(jì)計(jì)算是組合機(jī)床設(shè)計(jì)工程中的重要環(huán)節(jié)，是主軸箱零部件設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)，計(jì)算稍有不慎，便會(huì)導(dǎo)致后期的設(shè)計(jì)制造前功盡棄。 依據(jù)總體設(shè)計(jì)圖， 對(duì)主軸箱進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。由于在本機(jī)床上需同時(shí)加工7個(gè)孔，不僅孔多、間距小，而且孔的排列分散，采用通常方案排箱無(wú)法實(shí)現(xiàn)12孔的工序集中。因此，本鉆床的主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)在對(duì)被加工零件進(jìn)行了深入、細(xì)致分析計(jì)算的基礎(chǔ)上，通過(guò)采用滾針軸承，將常規(guī)狀況下不能完成的排箱得以實(shí)現(xiàn)，而且所設(shè)計(jì)的主 軸箱結(jié)構(gòu)緊湊。依據(jù)組合鉆床總體設(shè)計(jì)繪制主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖其內(nèi)容為主軸箱設(shè)計(jì)的原始要求和已知條件： 1. 主軸箱輪廓尺寸400mm×400mm； 2. 工件輪廓尺寸及各孔位置尺寸 3. 工件與主軸箱相對(duì)位置尺寸。 2.設(shè)計(jì)原則 1) 從面對(duì)主軸的方位看去，所有主軸均采用逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。 2) 在保證轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的前提下，力求用最少的傳動(dòng)軸和齒輪（數(shù)量和規(guī)格），以減少各類零件的品種。具體措施：采用一根傳動(dòng)軸同時(shí)帶動(dòng)多根主軸，并將齒輪布置在同一排位置上，當(dāng)齒輪嚙合中 心距不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，采用了變位齒輪。 3) 放棄了用主軸帶主軸的方案，這樣避免了增加主軸負(fù)荷，不會(huì)影響加工質(zhì)量。 4) 因鉆削加工切削力大，為了減少主軸的扭曲變形，主軸上的齒輪盡量靠近前支承。 3.按上述設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng) 按所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)圖合理分配各級(jí)傳動(dòng)比、初定傳動(dòng)軸位置和確定齒輪齒數(shù) 主軸r/min 驅(qū)動(dòng)軸=715 r/min 總傳動(dòng)比 i= 各軸傳動(dòng)比分配： =1/1.43 =1/1.43 =1/1.43 =1/1.43 =1 =1 確定中間軸8以及中間軸8與1.2軸聯(lián)接的 =43 m=2 確定中間軸18以及中間軸18與3.4軸聯(lián)接的 =43 m=2 確定中間軸14以及中間軸14與5軸聯(lián)接的 =43 m=2 =18=25 確定中間軸13以及中間軸13與36軸聯(lián)接的 =43 m=2 確定中間軸9以及中間軸9與7軸聯(lián)接的 =50 m=2 確定中間軸17以及中間軸17與15.16軸聯(lián)接并配相關(guān)的齒輪 取 =21 =21 m=3 =63 17-15，16 =36 m=2 =18 =28 驗(yàn)算轉(zhuǎn)速 ： =514 r/min 轉(zhuǎn)速相對(duì)損失在5%以內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求。 采用R12-L型葉片泵 有中間傳動(dòng)軸19經(jīng)一對(duì)齒輪=30/24 =536 r/min 在400-800 r/min范圍內(nèi)滿足要求。 在擬定主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，傳動(dòng)軸位置已做了初步確定。為了保證齒輪副的正常嚙合和加工主軸箱上傳動(dòng)軸支承孔的孔距精度，需要精確計(jì)算各傳動(dòng)軸的坐標(biāo)尺寸（計(jì)算結(jié)果精確到小數(shù)點(diǎn)后3位數(shù)）。 4 驗(yàn)算 驗(yàn)算根據(jù)坐標(biāo)計(jì)算確定的兩軸坐標(biāo)中心距A 是 否符合兩軸間嚙合齒輪要求的中心距R ， R 與A 的 差值為δ ，即 δ = R ? A 驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)為 δ ≤0.001～ 0.009mm 經(jīng)驗(yàn)算均符合。 5 主軸及通用傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)型式的選擇方案 主軸結(jié)構(gòu)型式由零件的加工工藝決定，并考慮主軸的工作條件和受力情況，采用長(zhǎng)主軸。由于采用鉆削加工主軸，需承受較大的單向軸向力，所以優(yōu)選向心球軸承和推力球軸承組合的支承結(jié)構(gòu)，且推力球軸承配置在主軸前端。傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速較低，但載荷較大，因此用圓錐滾子軸承。按上述方案配置的主軸和傳動(dòng)軸，按所選的軸承類型繪制軸承孔檢查圖，發(fā)現(xiàn)有些部位采用此配置因孔間距較小，箱體上的軸承座孔太大，導(dǎo)致箱體強(qiáng)度不夠。因此，這些部位都將原方案改為推力球軸承與滾針軸承組合的支承結(jié)構(gòu)，以減小徑向尺寸，滿足強(qiáng)度要求，實(shí)現(xiàn)合理排箱。 按以上原則設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)，保證了主軸箱的質(zhì)量，提高了主軸箱的通用化程度，使得設(shè)計(jì)和制造工作量及成本都大大降低。為實(shí)現(xiàn)本機(jī)床“體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、效率高、質(zhì)量好”的設(shè)計(jì)目標(biāo)奠定了基礎(chǔ)。 　 四 專用夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 專用夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是為加工某些幾何形狀相似、工藝過(guò)程和定位夾緊相似的零件而設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)時(shí)需要選擇合理的定位基準(zhǔn)、定位元件；選擇合適的夾緊夾緊元件；設(shè)計(jì)好合理的基體件。 1.定位基準(zhǔn)與定位元件的選擇 制定設(shè)計(jì)方案時(shí)需選擇合理的定位基準(zhǔn)、定位元件。該零件采用一面兩孔定位，定位基準(zhǔn)為零件底面，定位元件為定位銷。 2.夾緊元件與夾緊力的選擇 夾緊力的選擇，除夾緊力方向和作用點(diǎn)外，還要使工件產(chǎn)生盡可能小的夾緊變形，這是選擇夾緊元件和夾緊力的主要因素。本設(shè)計(jì)采用壓板液壓壓緊， ，夾緊牢靠，工件保持正確位置，既防止了薄壁零件裝夾變形，又滿足了加工的要求。 3.夾具基體的設(shè)計(jì) 夾具基體是夾具的基礎(chǔ)，在設(shè)計(jì)夾具基體時(shí)，除應(yīng)保證結(jié)構(gòu)合理外，還應(yīng)保證夾具基體有足夠的剛度，而且在可能的范圍內(nèi)，力求能加工零件組的全部。對(duì)其基體件還應(yīng)根據(jù)相似件形狀、尺寸、精度、毛坯種類及其工藝方法來(lái)確定基體件形狀、尺寸，以滿足加工 所有相似件的要求。該基體件與其它夾具元件組成的夾具結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，更換元件容易，可以加工不同產(chǎn)品的相似件. 具體設(shè)計(jì)見附圖。 五 PLC控制設(shè)計(jì) 1 　工作原理及電氣控制要求 鉆孔組合機(jī)床是在工件表面上進(jìn)行鉆孔的一種高效自動(dòng)化專用加工設(shè)備,基本結(jié)構(gòu)如圖1 所示。動(dòng)力滑臺(tái)安裝在標(biāo) 圖1 　鉆孔組合機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 準(zhǔn)側(cè)底座上,刀具電動(dòng)機(jī)M2 ,固定在左動(dòng)力滑臺(tái)上,中間底座上裝有工件定位夾緊裝置。 該機(jī)床采用電動(dòng)機(jī)和液壓系統(tǒng)(未畫出) 相結(jié)合的驅(qū)動(dòng)方式,其中電動(dòng)機(jī)M2帶動(dòng)主軸箱的刀具主軸提供切削主運(yùn)動(dòng),而動(dòng)力滑臺(tái)和工件定位夾緊裝置則由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng),M1 為液壓泵的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī),M4 為冷卻泵電動(dòng)機(jī)。機(jī)床的電氣控制要求為M1 先啟動(dòng),只有系統(tǒng)正常供油后,其它控制電路才能通電工作; M2在滑臺(tái)進(jìn)給循環(huán)開始時(shí)啟動(dòng),滑臺(tái)退回原位后停機(jī);M4 可手動(dòng)控制啟停,也可在滑臺(tái)工作進(jìn)給時(shí)自動(dòng)提供油液。其控制過(guò)程是典型的順序控制,當(dāng)把工件裝入夾具后,按下啟動(dòng)按鈕SB3 ,機(jī)床便開始自動(dòng)循環(huán)的工作過(guò)程,見圖2 圖2 　鉆孔組合機(jī)床工作循環(huán)圖 2 　電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 鉆孔組合機(jī)床的電氣控制屬單機(jī)控制, 輸入輸出均為開關(guān)量。根據(jù)實(shí)際控制要求,并考慮系統(tǒng)改造成本,在準(zhǔn)確計(jì)算I/ O 總點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上,采用抗干擾強(qiáng)、穩(wěn)定性和可靠性較高的三菱公司生產(chǎn)的FX1N260MR 可編程控制器。該控制系統(tǒng)中所有輸入觸發(fā)信號(hào)采用常開觸點(diǎn)接法,所需的24 V 直流電源由PLC 內(nèi)部提供;輸出負(fù)載中的所有直流電磁換向閥同樣采用由PLC 內(nèi)部提供的24 V 直流電 源,輸出負(fù)載中的4 個(gè)交流接觸器線圈則需外接220 V 交流電源.由于鉆孔組合機(jī)床中轉(zhuǎn)換開關(guān)、按鈕及行開關(guān)較多,為了減少輸入點(diǎn)數(shù),降低費(fèi)用,對(duì)輸入信號(hào)作了適當(dāng)處理,如3 臺(tái)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)不作為輸入信號(hào),而直接接入輸出線圈回路中。另外,電磁閥為感性負(fù)載并且通斷頻繁,為了保護(hù)PLC 的輸出觸點(diǎn),在每個(gè)電磁閥兩端各并上1 個(gè)續(xù)流二極管,來(lái)吸收反向過(guò)電壓。 　3.電氣控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 由鉆孔組合機(jī)床的控制要求可知,該控制系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)3 個(gè)控制功能: ① 動(dòng)力滑臺(tái)的點(diǎn)動(dòng)、復(fù)位控制; ②動(dòng)力滑臺(tái)的單機(jī)自動(dòng)循環(huán)控制; ③整機(jī)全自動(dòng)工作循環(huán)控制。具體T型圖見附圖 4.PLC 與PC 的通信 系統(tǒng)工作時(shí),PC 與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的PLC 之間處于實(shí)時(shí)的交互通狀態(tài)。如果生產(chǎn)規(guī)模大,可采用1 : n 上位鏈接通信方式,用一臺(tái)計(jì)算機(jī)管理多臺(tái)機(jī)床。上位計(jì)算機(jī)與PLC 之間有一個(gè)RS - 232C/ RS - 485 轉(zhuǎn)換 器,用于鏈接計(jì)算機(jī)的RS - 232C 串行口和PLC 的RS - 485 通信適配器,可增大通信距離。操作人員根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的需要,在不中斷生產(chǎn)的情況下,可在上位機(jī)上實(shí)時(shí)地對(duì)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,使控制系統(tǒng)工作于最佳狀態(tài)。還可在上位機(jī)上編程、監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行情況、顯示故障等,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理和調(diào)度,使設(shè)備潛力得到充分發(fā)揮。 本程序經(jīng)模擬調(diào)試,完全符合鉆孔組合機(jī)床的電氣控制要求,使用效果良好。在使用過(guò)程中,還可根據(jù)不同的控制要求,在不改動(dòng)接線或改動(dòng)很少的情況下,通過(guò)改變程序來(lái)實(shí)現(xiàn)不同要求,大大節(jié)省了安裝調(diào)試時(shí)間,提高了效率。 5 　結(jié)語(yǔ) 本系統(tǒng)經(jīng)過(guò)PLC 融入后,運(yùn)行良好,故障率低。而且組合機(jī)床控制系統(tǒng)具有很好的柔性,能適應(yīng)產(chǎn)品的變化,當(dāng)工藝程序變更時(shí),只需修改程序,就可滿足新的加工要求?？梢妭鹘y(tǒng)的機(jī)械設(shè)備融入PLC技術(shù) 后,既能使之成為機(jī)電一體化的新產(chǎn)品,適用生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制,又能發(fā)揮原組合機(jī)床的效能,而且投資較小,可見,靈活應(yīng)用PLC 是實(shí)現(xiàn)組合機(jī)床電氣自動(dòng)化的有效途徑。 六 結(jié)束語(yǔ) 本組合機(jī)床較好地解決了大批量變速箱端面孔的問(wèn)題。不但保正加工質(zhì)量,而且大為提高了工效,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用價(jià)值。 七 參考資料 1、《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)、吉林工業(yè)大學(xué)、大連鐵道學(xué)院主編　上海出版社出版　1985年9月 2、《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》　大連組合機(jī)研究所編　　機(jī)械工業(yè)出版社　1975年6月 3、《金屬切削加工工藝人員手冊(cè)》上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 4、《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè)》　機(jī)械工業(yè)出版社 5、《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》　大連工學(xué)院　戴曙主編　機(jī)械工業(yè)出版　　1985年12月 6、《組合機(jī)床液壓滑臺(tái)圖冊(cè)》　機(jī)械工業(yè)出版社 7、《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》　　遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 8、《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》　機(jī)械工業(yè)出版社　1978年12月 9、《組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè)》　大連組合機(jī)床研究所編　機(jī)械工業(yè)出版社 八 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) 通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我們綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識(shí)的能力以及創(chuàng)造型地分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，使我們對(duì)工程設(shè)計(jì)、技術(shù)應(yīng)用等有較全面的、深刻的認(rèn)識(shí)，這是是我們專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)中不可缺少的組成部分，并作為一個(gè)獨(dú)立的項(xiàng)目列入專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中的。其目的在于通過(guò)實(shí)習(xí)使學(xué)生獲得基本生產(chǎn)的感性知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，擴(kuò)大知識(shí)面；同時(shí)又是鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生業(yè)務(wù)能力及素質(zhì)的重要渠道，培養(yǎng)當(dāng)代大學(xué)生具有吃苦耐勞的精神，也是學(xué)生接觸社會(huì)、了解產(chǎn)業(yè)狀況、了解國(guó)情的一個(gè)重要途徑，逐步實(shí)現(xiàn)由學(xué)生到社會(huì)的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)我們初步擔(dān)任技術(shù)工作的能力、初步了解企業(yè)管理的基本方法和技能；體驗(yàn)企業(yè)工作的內(nèi)容和方法。這些實(shí)際知識(shí)，對(duì)我們學(xué)習(xí)后面的課程乃至以后的工作，都是十分必要的基礎(chǔ)。培養(yǎng)我們綜合素質(zhì)和綜合工程實(shí)踐能力，從而進(jìn)一步增強(qiáng)我們畢業(yè)后走上工作崗位的適應(yīng)性。 九 致　　　謝 本文能夠順利完成首先要衷心地感謝郭娟老師給予的精心指導(dǎo)。在設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中，郭老師親自動(dòng)手參與指導(dǎo)，細(xì)心地傳授理論知識(shí)。 在我寫此論文期間，郭老師在學(xué)習(xí)、科研、生活中給予了多方面的關(guān)心和幫助。在一起做畢業(yè)設(shè)計(jì)的日子里，郭老師嚴(yán)以律已、寬以待人的人格和對(duì)科學(xué)研究的獨(dú)到見解、忘我的工作精神以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度給我留下了深刻的印象，促使我更加嚴(yán)格地要求自己，全身心地投入到學(xué)習(xí)和工作中。 此外，對(duì)設(shè)計(jì)期間關(guān)心過(guò)、幫助過(guò)我的所有老師和同學(xué)，致意誠(chéng)摯的謝意。 18 分類號(hào) 密級(jí)： UDC 編號(hào)： 學(xué) 位 論 文 變速箱體臥式鉆孔專用機(jī)床設(shè)計(jì) 作者姓名： 王博 指導(dǎo)教師 郭娟 申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別 學(xué) 士 專業(yè)名稱 機(jī)械制造及其自動(dòng)化 論文提交日期 2007年6月 論文答辯日期 2007年6月20日 學(xué)位授予單位和日期 答辯委員會(huì)主席 _______________ 評(píng)閱人 ______________ 2007年6月20日 目　錄??????????????????? 一、? 前言 …………………………………………… 1 二、 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì) 1、 概述 ………………………………………4 2、總體結(jié)構(gòu)及工作循環(huán)……………………………………………… 5 3、三圖一卡設(shè)計(jì) ………………………………………… 6 三 組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì) ……………………………………?? 8 1.簡(jiǎn)述 …………………………………………?? 8 2.設(shè)計(jì)原則 ………………………………………?? 8 3.傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) …………………………………………? 9 4 驗(yàn)算 …………………………………………? 11 5 主軸及通用傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)型式的選擇方案 ……………………………………………? 11 四 專用夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) …………………………………? 12 1.定位基準(zhǔn)與定位元件的選擇……………………………………… 12 2、夾緊元件與夾緊力的擇 ………………………………12 ??????????????? 3.夾具基體的設(shè)計(jì) ………………………………………………12 五 PLC控制設(shè)計(jì) ………………………………………13 六 結(jié)束語(yǔ) ……………………………16 七 參考資料 ………………………………………16 八 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) …………………………………………………… 17 九 致　　　謝 ……………………………………………… 17 可重構(gòu)制造系統(tǒng)的可分級(jí)生產(chǎn)功能安排的研究 摘要：在今天的全球化經(jīng)濟(jì)中對(duì)所有制造系統(tǒng)而言在節(jié)省成本上對(duì)高速變化的市場(chǎng)作出快速反應(yīng)成為一個(gè)關(guān)鍵的成功因素。可重構(gòu)制造系統(tǒng)（RMSs）是指為能適應(yīng)市場(chǎng)的需求變化，按系統(tǒng)規(guī)劃的要求，對(duì)制造系統(tǒng)進(jìn)行模塊化和可分級(jí)的設(shè)計(jì)，即在機(jī)器組件分級(jí)水平上的設(shè)計(jì)對(duì)激烈競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)迅速和有效地起反應(yīng)。 本文研究RMSs是如何以低成本的方式系統(tǒng)地處理它們的性能和可測(cè)量性。提議 能力塑造的一種方法是，不同于更早的方法，不簡(jiǎn)單的假設(shè)可測(cè)量性功能是功能模塊的特定的增加的功能。 基于模型，一種利用基因算法的優(yōu)化技術(shù)的計(jì)算機(jī)工具正在發(fā)展。這種工具在幫助系統(tǒng)設(shè)計(jì)師在決定何時(shí)為了增減性能而重新構(gòu)造系統(tǒng)，并且用一個(gè)低成本的方式通過(guò)增減程度來(lái)滿足市場(chǎng)要求.成果顯示，根據(jù)成本,在RMS中的理想可測(cè)量性功能對(duì)彈性生產(chǎn)系統(tǒng)(FMSs)采取的無(wú)論確切的理想需求功能的可測(cè)量性方法還是供應(yīng)方法都需要的計(jì)劃初期所有必需的性能都要優(yōu)良.成果還顯示一個(gè)RMS通過(guò)減少這些新系統(tǒng)的重新配置的費(fèi)用實(shí)現(xiàn)低成本運(yùn)行. 關(guān)鍵詞：可重構(gòu)制造系統(tǒng) 可測(cè)量性 再生點(diǎn)和基因算法 引言 更短的生產(chǎn)周期、變化莫測(cè)的需求和定制化的產(chǎn)品強(qiáng)迫制造系統(tǒng)更加高效率地運(yùn)行以適應(yīng)改變的要求。 全球性競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致了更加對(duì)用戶滿意注意，其中快速反應(yīng)和定制服務(wù)是關(guān)鍵。 傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)象專業(yè)化的生產(chǎn)線(DMLs)或蜂窩制造系統(tǒng)(CMSs)不可能應(yīng)付這些新市場(chǎng)特征。 柔性制造系統(tǒng)(FMSs)不可能以有效的方式應(yīng)付這些新的要求。 要接受這些現(xiàn)代挑戰(zhàn)，可重構(gòu)制造系統(tǒng)(RMSs)是個(gè)選擇。 RMSs瞄準(zhǔn)以結(jié)合DML的高生產(chǎn)量與FMS的靈活性，維護(hù)能力為目標(biāo)，以有效的方式應(yīng)付各種各樣的產(chǎn)品和功能。當(dāng)它需要時(shí)，通過(guò)在它的結(jié)構(gòu)上的迅速變化，即它的硬件和軟件元件的變化，以快速適應(yīng)確切的可分級(jí)性和功能的調(diào)整. Shabaka和ElMaraghy [2]通過(guò)分類重組過(guò)程解釋制造系統(tǒng)的重組的維度介紹它的物理配置和邏輯配置。 物理配置的例子包括布局配置，增加或去除機(jī)器，增加或者去除機(jī)器的工具或組件和原材料處理系統(tǒng)的重組。邏輯配置的例子包括重編程序機(jī)器、再計(jì)劃，重新編排，改線和增長(zhǎng)的或者減少的轉(zhuǎn)移或者工作者的數(shù)量。 RMSs的關(guān)鍵特征是模塊化，完整性，可變換性、定制和判斷力 [3]。 早期特征使RMSs有不固定的生產(chǎn)能力,功能，以及，系統(tǒng)元件的模塊結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)對(duì)物理可測(cè)量性因而，他們假設(shè)是可升級(jí)的系統(tǒng)。 而現(xiàn)代開放式體系結(jié)構(gòu)控制A. M. Deif。 W. ElMaraghy智能的制造系統(tǒng)(IMS)研究中心，工業(yè)&制造系統(tǒng)， Windsor大學(xué)， Windsor，加拿大大學(xué)的部門技術(shù)是為邏輯或軟件可測(cè)量性的主要工具。 本文焦點(diǎn)在RMS的塑造能力的可測(cè)量性。 制造系統(tǒng)中的可測(cè)量性生產(chǎn)能力問(wèn)題 可測(cè)量性生產(chǎn)能力僅僅是適應(yīng)變化的需求的能力。 一個(gè)典型制造系統(tǒng)的可測(cè)量性生產(chǎn)能力包括處理，何時(shí)，何地以及測(cè)量多少可測(cè)量性生產(chǎn)能力的問(wèn)題。 在RMSs之前，范圍的這個(gè)問(wèn)題限制了到生產(chǎn)能力的擴(kuò)展。關(guān)于RMSs，從另一方面講，可測(cè)量性生產(chǎn)能力除生產(chǎn)能力的減少以外還處理它的擴(kuò)展。 兩個(gè)趨向之間的另一個(gè)主要區(qū)別是使RMS通過(guò)它的模件和開放控制結(jié)構(gòu)不僅在系統(tǒng)級(jí),而且能在機(jī)器水平測(cè)量生產(chǎn)能力。生產(chǎn)能力擴(kuò)展的費(fèi)用傳統(tǒng)上由增加的生產(chǎn)能力的經(jīng)濟(jì)效益證明。 在RMS中，它假設(shè)可測(cè)量性生產(chǎn)能力通過(guò)減少短缺費(fèi)用來(lái)證明，因?yàn)楫?dāng)有需要時(shí)就提供生產(chǎn)能力并且減少未充分利用的生產(chǎn)能力的費(fèi)用,即具體的生產(chǎn)能力能在需要的地方使用。 后者給RMS的好處勝過(guò)FMSs。 可測(cè)量性生產(chǎn)能力的成本效益，與功能可測(cè)量性一起，在RMS中通過(guò)范圍經(jīng)濟(jì)的概念實(shí)現(xiàn)。 早期可測(cè)量性生產(chǎn)能力塑造方法回顧 大量的關(guān)于古典生產(chǎn)能力擴(kuò)展問(wèn)題的文獻(xiàn)調(diào)查在Manne [4]， Freidenfelds [5]和Luss [6]被找到。 在FMSs中塑造生產(chǎn)能力的有些方法的例子由Leachman和Carnon [7]， Roundy [8]和Liberopoulos [9] 等提出。 關(guān)于RMSs，son和他的同事 [10] 建議相同的位置在一個(gè)時(shí)期內(nèi)以輸送管制造系統(tǒng)作為一種可能的稱生產(chǎn)能力方法，他提到作為一條同類的并行流線(HPFL)。 Asl和Ulsoy [11] 根據(jù)對(duì)反饋控制理論的用途對(duì)塑造在RMS中的可測(cè)量性生產(chǎn)能力處理可測(cè)量性生產(chǎn)能力問(wèn)題提出了一種方法。 根據(jù)他們的方法，他們假設(shè)，在RMS上的生產(chǎn)能力變化是使量子化的相等的能力單元。 根據(jù)這個(gè)假設(shè)，他們以極少的費(fèi)用在RMS中開發(fā)了一個(gè)確定連續(xù)的時(shí)間可測(cè)量性生產(chǎn)能力模型產(chǎn)生生產(chǎn)能力方式。Asl和Ulsoy根據(jù)隨機(jī)的市場(chǎng)需求也提出 了RMS中生產(chǎn)能力管理的另一種方法 [12]，為根據(jù)Markov決策理論的可測(cè)量性生產(chǎn)能力管理提出了一個(gè)最佳方案。 他們也考慮了在生產(chǎn)能力被定購(gòu)和它被提供的時(shí)間之間的延遲。他們的工作提出了作為代表優(yōu)選的生產(chǎn)能力擴(kuò)展和減少水平的優(yōu)選的界限的最優(yōu)策略。費(fèi)用和理想界限時(shí)間的延遲的變化的影響在生產(chǎn)能力管理上顯現(xiàn)出來(lái)。。 他們的工作被認(rèn)為是Rocklin和Kashper的方法的拓展[13]，因?yàn)樗麄兗闪怂麄兊脑缦葎?dòng)態(tài)模型可測(cè)量性生產(chǎn)能力的地方. 早先的方法是被考慮作為可適用對(duì)RMSs中生產(chǎn)能力可測(cè)量性塑造的主要方法。 早期模型的主要的缺點(diǎn)在是假設(shè)生產(chǎn)能力可測(cè)量性是確定能力單元的的增加的功能。 在實(shí)用的可重構(gòu)制造環(huán)境中，這不是實(shí)際情形，因?yàn)橄到y(tǒng)水平上有不同的生產(chǎn)能力模塊，在機(jī)器水平上也一樣，可以用于測(cè)量生產(chǎn)能力。 并且，當(dāng)具體地測(cè)量生產(chǎn)能力時(shí)其中一些方法沒(méi)有運(yùn)行，并且這是RMSs的其中一個(gè)主要特征。模型體現(xiàn)了這些缺點(diǎn). 因此。本文描寫一種新的塑造RMS的生產(chǎn)能力可測(cè)量性方法。 焦點(diǎn)在系統(tǒng)的具體可測(cè)量性的生產(chǎn)能力而不是考慮他們的生產(chǎn)能力邏輯結(jié)構(gòu)。 塑造的宗旨是根據(jù)市場(chǎng)需求變化包括何時(shí)測(cè)量系統(tǒng)生產(chǎn)能力和測(cè)量多少生產(chǎn)能力開發(fā)優(yōu)選的生產(chǎn)能力計(jì)劃，。 這些計(jì)劃是由一個(gè)根據(jù)基因算法優(yōu)化技術(shù)的計(jì)算機(jī)工具產(chǎn)生的。 生產(chǎn)能力可測(cè)量性模型的提出 推薦模型是根據(jù)需求方法的任意增長(zhǎng)的時(shí)間路徑的優(yōu)選的設(shè)備規(guī)模，如Manne和Veinott提出的模型[14]，修改模型以適應(yīng)論及在RMSs中生產(chǎn)能力可測(cè)量性的問(wèn)題。 模型的一個(gè)基本的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是其中一凹面或凹面設(shè)置特征情況： 如果C (。) 是一個(gè)在閉合的一定凹面集合V有有限地許多極值點(diǎn)的凹函數(shù)，然后C (。)達(dá)到它的極小值在增值范圍的一個(gè)極值點(diǎn)V。 4．1模型的假定條件 下面是模型假定的條件: 時(shí)間(或生產(chǎn)能力規(guī)劃范圍)被理想化為不連續(xù)的階段1， 2，…， T。 需求在階段t (要求之間的區(qū)別在期間t和t?1)被認(rèn)作為Dt， Dt≥0且： (1) 生產(chǎn)能力可測(cè)量性決定是一套可變物Vt， t=1,2…… T。 Zt表示超額能力的期間的結(jié)尾。 在RMSs中， Zt傾向于零: (t=1,2……T) (2) 一個(gè)可行的生產(chǎn)能力可測(cè)量性計(jì)劃或計(jì)劃是在這里： (3) 且 (4) 讓V表示集合RMS的可行的生產(chǎn)能力計(jì)劃。 從Eqs。 2， 3和4，因?yàn)榧蠈?duì)線性平等和不平等一個(gè)有限系統(tǒng)的解答是一個(gè)凸面集合并且有有限地許多極值點(diǎn)，它可能說(shuō)V是封閉的，一定凹面集合 4.2費(fèi)用系統(tǒng) 作用C (v)代表生產(chǎn)能力第v.級(jí)的費(fèi)用。 它隨時(shí)間變化并且根據(jù)費(fèi)用的當(dāng)前價(jià)值如時(shí)間1表達(dá)。 這種價(jià)值函數(shù)由二個(gè)組分組成，一個(gè)反映系統(tǒng)計(jì)算的物理功能單位的費(fèi)用，而第二個(gè)代表與系統(tǒng)的這些物理結(jié)構(gòu)聯(lián)系或系統(tǒng)重組的相關(guān)費(fèi)用。 因此，毎個(gè)階段t的費(fèi)用主要是有可以被測(cè)量（上升或下降)的生產(chǎn)能力第v級(jí)期間的費(fèi)用。 例如，這結(jié)構(gòu)可以做到增加或去除一臺(tái)機(jī)器的另一個(gè)紡錘，增加或者去除機(jī)器，甚至增加達(dá)到去除一個(gè)小組機(jī)器。 因此，價(jià)值函數(shù)的第一個(gè)期限是這個(gè)能力單位數(shù)的物理費(fèi)用的表示。 另一方面，期間CR代表同這些結(jié)構(gòu)聯(lián)系在一起重組的其他費(fèi)用且基本上包括其他相關(guān)費(fèi)用參量，例如停工期的費(fèi)用重新調(diào)節(jié)系統(tǒng)或?qū)ο咸菪碌呐渲靡孕碌纳a(chǎn)能力、人工成本介入的和為那重組或結(jié)構(gòu)需要的嘗試。要重點(diǎn)注意到的是，期間CR的變化基于重組水平的要求。 在本文，簡(jiǎn)而言之，這個(gè)期限表達(dá)為在生產(chǎn)能力水平上的一個(gè)可靠的線性函數(shù)。本文第6頁(yè)將在學(xué)術(shù)上討論這個(gè)假定。 價(jià)值函數(shù)可以被寫如下： (5) 那里n是生產(chǎn)能力可測(cè)量性的數(shù)字指向且n

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