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1、机械制造装备设计,李益兵Mail：,第四章 组合机床设计,第一节 概述,第二节 组合机床总体设计,第三节 通用多轴箱设计,本 章 讲 授 内 容,第一节 概 述,机械加工生产线及其基本组成,是将加工装备按工件的加工工艺顺序依次排列，并用传送装备与辅助装备将它们联接成一个整体，能按工艺路线完成工件全部加工过程的生产作业线。,1.何谓机械加工生产线,第一节 概 述,2.机械加工生产线的基本组成,第一节 概 述,生产线上的加工装备既有通用机床、数控机床、也有专用机床。这些加工装备可分为以下几大类：,3.生产线专用机床的总体设计,3）专用机床 是针对加工某种零件的特定工序设计的，并充分考虑成组加工工艺
2、的要求，相似零件族的典型零件的工艺要求进行设计的。,典型零件 是指具有相似零件族内各个零件全部结构特征和加工要素的零件。,1）通用的自动机床和半自动机床，配置送料和装卸料机构。,2）经自动化改造的通用机床 即对通用机床进行机械和电气系统改造，实现加工过程的自动化机床。,综合零件,实际零件,第一节 概 述,3.生产线专用机床的总体设计,第一节 概 述,3.生产线专用机床的总体设计,第一节 概 述,组合机床一般采用多轴、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和系列化，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
3、率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。,组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥半轴等)的外圆和端面加工。,第一节 概 述,组合机床 是采用模块化原理设计的，以通用部件为基础，配以少量专用部件，对一种或若干种工件按已确定的工序进行加工的高效专用机床。,功用 能对工件进行多刀、多面、多工位同时加工；完成钻孔、扩孔、镗孔、
4、攻丝、铣削、车端面等切削工序和焊接、热处理、测量、装配、清洗等非切削工序。,何谓组合机床？,功用和运动特点,运动特点 组合机床由机械传动实现刀具的旋转主运动，由机械或液压传动实现刀具或工作台的直线进给运动。,广泛应用于大批量生产行业，如：汽车、内燃机、电动机、阀门的机械加工生产线上。,第一节 概 述,夹具3、多轴箱4。,一、组合机床的组成,滑台1、切削头2、动力箱5、中间底座8侧底座9、立柱6、立柱底座7，辅助部件和控制部件。,1.通用部件,2.专用部件,第一节 概 述,二、组合机床的类型,第一节 概 述,二、组合机床的类型,组合机床以动力滑台的台面宽度B250 或 B 250为标志分为：大型
5、或小型组合机床。,这类组合机床用于加工大、中型箱体类零件。在加工循环中，夹具和工件固定不动，动力部件驱动刀具从单面、两面和多面对工件加工。机床加工精度高，但生产率相对较低。,1.固定夹具的单工位组合机床,按机床配置形式和动力部件的进给方向分为：,卧式 机床可配置成单面、双面和多面形式。,第一节 概 述,立式 主轴垂直布置，只有单面配置形式。,倾斜式 主轴倾斜布置，可配置成单、双、多面形式。,复合式 立、卧组合种或立、卧、倾斜三种的组合。,第一节 概 述,2.移动夹具的多工位组合机床,这类机床用于中、小型零件的大批量加工。 夹具和工件按预定的工作循环，作间歇移动或转动，依次在不同工位进行不同工序
6、的加工。机床的生产率高，但加工精度不如单工位机床高。,（1）移动工作台组合机床,这种机床可先后在两个工位上从两面加工，夹具和工件随工作台直线移动实现工位变换。,第一节 概 述,在组合机床的每个工位上可同时加工一个或多个工件。夹具和工件安装在可绕垂轴线回转的工作台上，并作周期转动，实现工位的变换。,（2）回转工作台组合机床,这种机床在加工过程中，能实现装卸工件的辅助时间和加工时间重合，生产率较高。,第一节 概 述,（2）回转工作台组合机床,第一节 概 述,机床的夹具和工件安装在绕垂轴线回转的环行回转工作台上，作周期转动实现工位变换。,（3）中央立柱式组合机床,机床的环行工作台周围以及中央立柱上均
7、可布置动力部件，在各工位进行多工序加工。也是辅助时间和加工时间重合。,第一节 概 述,在这种机床上，夹具和工件安装在绕水平轴线回转的鼓轮上， 并作周期转动实现工位变换。在鼓轮两端布置动力部件，可从两面加工工件。,（4）鼓轮式组合机床,此类机床可减少机床台数和占地面积，适用于中、小批量生产。,第一节 概 述,3.转塔式组合机床,机床具有几个多轴箱，均安装在转塔回转工作台上，每个多轴箱依次旋转进行加工，可完成一个工件的多工序加工。分为：,（2）多轴箱作主运动又作进给运动的转塔式组合机床,（1）多轴箱只作主运动的转塔式组合机床,第一节 概 述,三、组合机床的通用部件,动力部件 为刀具或工件提供主运动
8、和进给运动。是选配其它部件的依据。包括动力滑台、动力箱和各种切削头。,支承部件 用于支承和安装各种部件,保证各部件之间的相对位置精度，保证机床的刚度。包括底座、立柱。,1.通用部件分类,辅助部件 用于实现工件自动定位和夹紧的液压或气动装置、自动上下料机械手、冷却和润滑装置、排屑装置。,第一节 概 述,输送部件 用于带动夹具和工件移动、转动，实现工位变换。此类部件要求有较高的定位精度。,控制部件 控制机床按预定的加工程序进行循环工作。包括可编程控制器、液压元件、操纵板、控制挡铁和按钮台。,第一节 概 述,2.通用部件的型号、规格和配套关系,（2）其它通用部件的主参数 采取与其配套的滑台主参数表示
9、，如：动力箱、多轴箱、侧底座、立柱等部件。,（1）动力滑台的主参数 以工作台面宽度B为依据。,教材表4-1列出了“1字头”系列通用部件的型号、规格及其配套关系,（3）通用部件的精度等级 普通级、精密级和高精度。,第一节 概 述,二十世纪70年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸自动检测和刀具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所提高。铣削平面的平面度可达0.05毫米/1000毫米，表面粗糙度可低达2.50.63微米；镗孔精度可达IT76级，孔距精度可达0.030.02微米。 最早的组合机床是1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高
10、不同制造厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953年美国福特汽车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件结构未作规定。,组合机床的发展,第一节 概 述,3.其他类型组合机床,Kugler有限责任公司股东总经理Lothar Kugler说： “能够进行切削加工和激光加工的组合机床是发展的趋势。”,第一节 概 述,球头仿削机 专用组合机床,第一节 概 述,动力刀塔式(汽车前桥)专用机专用组合机床,第一节 概 述,20轴石油筛管多轴钻床,第一节 概 述,立式22轴弧形刀板多轴钻床,第一节 概 述,前车后镗组合机床,第一节 概 述,第一节 概 述,
