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1、河北工程大学毕业设计说明书第 1 页 共 40 页摘要：随着自动化生产能力的提高，现代工厂中出现需要组合机床的场合越来越多，组合机床是以通用部件为基础，配以工件特定外形和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。它一般采用多轴，多刀，多工序，多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化合系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。本课题针对手柄大小孔 38 和 22 钻削这一特定工序而设计的一台专用卧式组合机床。本设计中，在充分数据计算的基础
2、上对标准通用零件做了仔细选择，并依据被加工零件的结构特点，加工部位的尺寸精度，表面粗糙度要求，以及定位夹紧方式，工艺方法和加工过程中所采用的刀具，生产率，切削用量情况等设计了结构合理的多轴箱。关键词： 组合机床，多轴箱，工艺流程，钻削河北工程大学毕业设计说明书第 2 页 共 40 页AbstractWith automatic production capability is improved, the modern factories in need of modular machine tool, the combination of more occasions based on gen
3、eral parts, match with work piece specific shape and process design of special components and fixtures, composed of semi-automatic or automatic special machine. It usually adopts the multiracial, knife, processes, and multi-faceted or multistage and processing, production efficiency than general mac
4、hine high several times or more. Due to the common parts have standard series, can according to the combined flexible configuration, can shorten the cycle of design and manufacture. Therefore, the combination machine has the advantages of low cost and high efficiency, in large, mass production is wi
5、dely used, and the automatic production line can be used to composition.This paper introduces a special vertical combination machine tools designed for 38 holes and 22 holes drilling this specific process.In this design, all the standard parts selection based on the carefully data calculation, and a
6、ccording to the characteristics of the structure by processing components, precision machining parts size, surface roughness, and the localization way, clamping technology and processing process using tools, cutting dosages as productivity, the structure design of reasonable spindle box.Keywords：Com
7、bined machine tool, production efficiency, clamp, drilling河北工程大学毕业设计说明书第 3 页 共 40 页第一章 组合机床简介1.1 组合机床的特点组合机床是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率专用机床。它能够对一种（或几种）零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铣削磨削等工序，生产效率高，加工精度稳定。组合机床与通用机床、其他专用机床比较，具有以下特点：（1） 组合机床上的通用部件和标准零件约占全部机床零、部件总量的 7080%，因此设计和制造的周期短，投资少，经济效果好。（2） 由于
8、组合机床采用多刀加工，并且自动化程度高，因此比通用机床生产效率高，产品质量稳定，劳动强度低。（3） 组合机床的通用部件是经过周密设计和长期生产实践考验的，又有厂成批制造，因此结构稳定、工作可靠，使用和维修方便。（4） 在组合机床上加工零件时，由于采用专用夹具、刀具和导向装置等，加工质量靠工艺装备保证，对操作工人水平要求不高。（5）当被加工产品更新时，采用其他类型的专用机床时，其大部分件要报废。用组合机床时，其通用部件和标准零件可以重复利用，不必另行设计和制造。（6）组合机床易于联成组合机床自动线，以适应大规模的生产需要。组合机床常用的通用部件有：机身、底座、立柱、动力箱、动力滑台，各种工艺切削
9、头等。对于一些按循序加工的多工位组合机床，还具有移动工作台或回转工作台。动力箱、各种工艺切削头和动力滑台是组合机床完成切削主运动或进给运动的动力部件。其中还有能同时完成切削主运动和进给运动的动力头。机身、立柱、中间底座等是组合机床的支承部件，起着机床的基础骨架作用。组合机床的刚度和部件之间的精度保持性，主要是由这些部件保证。1.2 组合机床的分类和组成组合机床的通用部件分大型和小型两大类。大型通用部件是指电机功率为1.5-30 千瓦的动力部件及其配套部件。这类动力部件多为箱体移动的结构形式。小型通用部件是指电机功率为 0.1-2.2 千瓦的动力部件及其配套不见。这类动力部件多为套筒移动的结构形
10、式。用大型通用部件组成的机床称为大型组合机床。用小型通用部件真诚的机床称为小型组合机床。按设计的要求本次设计的机床为大型通用机床。组合机床除分为大型和小型外，按配置形式又分为单工为和多工位机床两河北工程大学毕业设计说明书第 4 页 共 40 页大类。单工位机床又有单面、双面、三面和四面几种，多工位机床则有移动工作台式、回转工作台式、中央立柱式和回转鼓轮式等配置型式。具有固定夹具的单工位组合机床特别适用于加工大、中型箱体类零件。在整个加工循环中，夹具和工件固定不动，通过动力部件使刀具从单面、双面或多面对工件进行加工。这类机床加工精度较高，但生产率较低。按照组成部件的配置形式及动力部件的进给方向，
11、单工位组合机床又分为卧式、立式、倾斜式和复合式四种类型。具有移动夹具的多工位组合机床的夹具和工件可按预定的工作循环，作间歇的移动或转动，以便依次在不同工位上对工件进行不同工序的加工。这类机床生产率高，但加工精度不如单工位组合机床，多用于大批量生产中对中小型零件的加工。按照夹具和工件的输送方式不同，可分为移动工作台式、回转工作台式、中央立柱式和鼓轮式四种类型。转塔式组合机床的特点是几个多轴箱安装在转塔回转工作台上，各个多轴箱依次转到加工位置对工件进行加工。按多轴箱是否作进给运动，可将这类机床分为两类：1)只实现主运动的转塔式多轴箱组合机床；2)既实现主运动又可随滑台作进给运动的转塔式多轴箱组合机
12、床。转塔式组合机床可以完成一个工件的多工序加工，因而可以减少机床台数和占地面积，适宜于中、小批量生产。1.3 组合机床的方案选择(1)制定工艺方案 要深入现场了解被加工零件的加工特点、精度和技术要求、定位夹紧情况以及生产率的要求等。确定在组合机床上完成的工艺内容及其加工方法。这里要确定加工步数，决定刀具的种类和型式。（2）机床结构方案的分析和确定 根据工艺方案确定机床的型式和总体布局。在选择机床配置型式时，既要考虑实现工艺方案，保证加工精度，技术要求及生产效率；又要考虑机床操作、维护、修理是否良好；还要注意被加工零件的生产批量，以便使设计的组合机床符合多快好省的要求。（3）组合机床总体方案 这
13、里要确定机床各部件间的相互关系，选择通用部件的刀具的导向，计算切削用量及机床生产率。给制机床的总联系尺寸图及加工示意图等。（4）组合机床的部分方案和施工方案 制定组合机床流水线的方案时，与一般单个的组合机床方案有所不同。 流水线上由于工序的组合不同，机床的型式和数量都会有较大的变化。因此，这时应按流水线进行全面考虑，而不应将某一台或几台机床分裂开来设计。即使暂时不能全面地进行流水线设计，制定方案时也应综合研究，才能将工序组合得更为合理，更可靠地满足工件的加工要求，用较多的工作，也为进一步发展创造了有利条件。河北工程大学毕业设计说明书第 5 页 共 40 页1.4 通用部件的类型及标准按通用部件
14、在组合机床上的作用，可分为下列几类：1）动力部件 动力部件是组合机床的主要部件，它为刀具提供主运动和进给运动。动力部件包括动力滑台及其相配套使用的动力箱和各种单轴头，如铣削头、钻削头、镗孔车端面头等，其它部件均以选定的动力部件为依据来配套选用。2）支承部件 支承部件是组合机床的基础部件，它包括侧底座、立柱、立柱底座和中间底座等，用于支承和安装各种部件。组合机床各部件之间的相对位置精度、机床的刚度主要由支承部件保证。3）输送部件 输送部件用于带动夹具和工件的移动和转动，以实现工位的变换，因此，要求有较高的定位精度。输送部件主要有移动工作台和回转工作台。4）控制部件 控制部件用于控制组合机床按预定
15、的加工程序进行循环工作，它包括可编程控制器(PLC)、各种液压元件、操纵板、控制挡铁和按钮台等。5）辅助部件 辅助部件包括用于实现自动夹紧工件的液压或气动装置、机械扳手、冷却和润滑装置、排屑装置以及上下料的机械手等。1.5 专用机床的特点专用机床是用按系列化标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的。专用机床优点：可以重新改装；可以按最合理的工艺过程进行加工；可以同时从几个方向采用多把刀具对几个工件进行加工；能够很好地保证精度要求，提高产品质量；简化了机床的维护和修理。专用机床缺点：重新改装浪费较大，劳动量也较大；结构复杂。专用机床的发展方向：提高生产率；扩大工
16、艺范围；提高加工精度；提高自动化程度；提高专用机床及其自动线的可调性；创造超小型专用机床 ；发展专能专用机床及自动线。多轴箱是专用机床的重要专用部件。它是根据加工示意图所确定的工件加工孔的数量和位置、切削用量和主轴类型设计的传递各主轴运动的动力部件。其动力来自通用的动力箱，与动力箱一起安装于进给滑台，可完成钻、扩、铰、镗孔等加工工序。近 20 年来，组合机床自动线技术取得了长足进步，自动线在加工精度、生产效率、利用率、柔性化和综合自动化等方面的巨大进步，标志着组合机床自河北工程大学毕业设计说明书第 6 页 共 40 页动线技术发展达到的高水平。自动线的技术发展，刀具、控制和其它相关技术的进步以及用户需求变化起着重要的推动作用，其中，特别是 CNC 控制技术对自动线结构的变革及其柔性化起着决定性作用。 随着市场需求的变化，柔性将愈来愈成为抉择设备的重要因素。因此，自动线将面临由高速加工中心组成的 FMS 的激烈竞争。1.6 该课题研究的目的和意义传统机床只能对一种零件进行单刀，单工位，单轴，单面加工，成产效
