1、目 录第一章 绪论1.1组合机床简介 第2页 1.2组合机床在国内的研究水平和发展趋势(调研报告) 第4页1.3 研究本课题的指导思想及要达到的目标 第15页第二章 组合机床设计方案2.1组合机床的设计步骤 第16页2.2制造工艺的确定 第17页2.3变速箱体上表面钻孔工艺方案的确定 第17页第三章 组合机床多轴箱设计3.1通用多轴箱设计 第24页第四章 组合机床夹具体设计4.1 定位与支承系统 第28页4.2 夹紧机构 第30页第五章 小结 第30页第六章 致谢 第31页第七章 参考文献 第32页第一章 绪论1.1 组合机床简介组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品，是根据用
2、户特殊要求而设计的，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额），完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面等。组合机床的分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、三
3、面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台式组合机床等；随着技术的不断进步，一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受到人们的青睐，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器（PLC）、数字控制（NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机（清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线）等在组合机床行业中所占份额也越来越大。 通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。动力部件是为组合机床提供主运动和进给运动的部件。主要有动力箱、切削
4、头和动力滑台。支承部件是用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，有侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。输送部件是用以输送工件或主轴箱至加工工位的部件，主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、分度鼓轮和往复移动工作台等。控制部件是用以控制机床的自动工作循环的部件，有液压站、电气柜和操纵台等。辅助部件有润滑装置、冷却装置和排屑装置等。为了使组合机床能在中小批量生产中得到应用，往往需要应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚
5、珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。 组合机床具有特定功能，按标准化、系列化、通用化原则设计、制造。对于此项目，在研究设计过程中，着重解决以下几个方面的问题：（1）在研究确定合理的加工工艺方案的前提下，确定该专机的总体设计布局，要求具有经济上的可行性；（2）根据收集的资料和实地的调研考察，确定机床的配置型式及结构方案，并提出影响机床总体总体布局和技术性能的主要部件的结构方案；（3）详细计算论证，确定总体设计绘制三图一卡及多轴箱、夹具设计；1.2组合机床在国内的研究水平和发展趋势 今天我们去了扬州柴油机厂进
6、行了关于毕业设计的市场调研活动，参观了加工箱体零件的专用机床，包括加工上表面孔的立式钻床、攻丝机床，两侧面孔的卧式双面钻床及攻丝机床。对组合机床结构及其加工特点有了一些感性的认识。 组合机床是以通用部件为基础，配以少量的专用部件，对一种或若干种工件按预先确定的工序进行加工的机床。它能够对工件进行多刀、多轴、多面、多工位同时加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及滚压等工序，随着组合机床技术的发展，它能完成的工序范围将日益扩大。 组合机床及自动线所使用的通用部件是具有特定功能、按标准化、系列化、通用化原则设计、制造的组合机床基础部件。每种通用部件有合理的规格尺寸
7、系列，有适合的技术参数和完整的配套关系。组合机床与通用机床，其他专用机床比较，有以下特点：（1）组合机床上的通用不见和标准零件约站全部机床零、部件总量的70%-80%，因此设计和制造周期短，经济效益好。（2）由于组合机床采用多刀加工，机床自动化程度高，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 ，又有专门厂家成批生产，它与一般专用机床比较，其结构稳定，工作可靠，使用维修方便。（4）组合机床加工工件，由于采用专用夹具、组合刀具和导向装置等，产品加工质量靠工艺装备保证，对操作工人的技术水平要求不高。（5）当机床被加工的产品更新时，专用机
8、床的大部分零件要报废。组合机床的通用部件是根据国家标准设计的，并等效于国际标准，因此其通用部件可以重复使用，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，以适应大规模和自动化生产的需要。组合机床有大型组合机床和小型组合机床两大类，它们不仅在体积上和功率上有大小之别，而且结构和配置型式等方面也有差异。组合机床常用的通用部件有： 机床主运动部件，即形成机床切削速度或消耗主要动力的工作运动部件动力箱、多轴箱和单轴工艺切削头等。机床进给运动部件，即使工件的多余材料不断被切除的工作部件液压滑台、机械滑台和数空滑台等。 输送部件，它具有定位和夹紧装置，用于安装工件并运送到预定工位的通用部件回转
9、工作台、滑台和自动线的输送装置等。 支承部件，用于安装动力部件和输送部件等的通用部件侧底座、立柱、立柱底座和中间底座等。辅助部件，附属于动力部件并与其相配合才起作用的部件冷却、润滑、排屑、气动和液压等装置。 大型组合机床的配置型式可分为以下三种型式.固定式夹具的单工位组合机床,卧式组合机床。（2）立式组合机床（3）倾斜式组合机床。（4）复合式组合机床 组合机床及其自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对
10、象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额），完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面等。组合机床的分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台式组合机床等；随着技术的不断进步，一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受到人们的青睐，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器（PLC）、数字控制（NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外，近年来组
11、合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机（清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线）等在组合机床行业中所占份额也越来越大。 现代组合机床作为机电一体化产品，它是控制、驱动、测量、监控、刀具和机械组件等技术的综合反映。近20年来，这些技术有长足进步，同时作为组合机床主要用户的汽车和内燃机等行业也有很大的变化，其产品市场寿命不断缩短，品种日益增多且质量不断提高。这些因素有力地推动和激励了组合机床技术的不断发展。 近20年来，组合机床技术取得了长足进步，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，标志着组合机床技术发展达到的高水平。组合机床的技术发展，刀具、控制和其它相关技术的
12、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控制技术对组合机床结构的变革及其柔性化起着决定性作用。 1.组合机床品种的发展重点 在组合机床这类专用机床中，回转式多工位组合机床和自动线占有很重要的地位。因为这两类机床可以把工件的许多加工工序分配到多个加工工位上，并同时能从多个方向对工件的几个面进行加工，此外，还可以通过转位夹具(在回转工作台机床上)或通过转位、翻转装置(在自动线上)实现工件的五面加工或全部加工，因而具有很高的自动化程度和生产效率，被汽车、摩托车和压缩机等工业部门所采用。 2.自动线节拍时间进一步缩短 目前，以大批量生产为特征的轿车和轻型载货车，其发动机的年产量通常为
13、60万台左右，实现这样大的批量生产，回转式多工位组合机床和自动线在三班运行的情况下，其节拍时间一般为2030秒，当零件生产批量更大时，机床的节拍时间还要更短些。在70年代，自动线要实现这样短的节拍，往往要采用并列的双工位或设置双线的办法，即对决定自动线节拍的、工序时间最长的加工工序要通过并联两个相同的加工工位，如果限制性工序较多时，则通过采用两条相同的自动线来平衡自动线系统的加工节拍。显然，这样就要增加设备投资和作业面积.自动线的短节拍，主要是通过缩短基本时间和辅助时间来实现的。 3.组合机床柔性化进展迅速 十多年来，作为组合机床重要用户的汽车工业，为迎合人们个性化需求，汽车变型品种日益增多，
14、以多品种展开竞争已成为汽车市场竞争的特点之一，这使组合机床制造业面临着变型多品种生产的挑战。为适应多品种生产，传统以加工单一品种的刚性组合机床和自动线必须提高其柔性。在70年代，数控系统的可靠性有了很大的提高，故到70年代末和80年代初，像Alfing、Hller-Hille和Ex-cell-o等公司相继开发出数控加工模块和柔性自动线(FTL)，从此数控组合机床和柔性自动线逐年增多。近十年来，组合机床的数控化发展是十分迅速的。应指出，进入90年代以来，汽车市场竞争更趋激烈，产品市场寿命进一步缩短，新车型的开发周期日益缩短(目前一般为35个月)，汽车品种不断增多，因而汽车工业对柔性自动化技术装备的需求量日益增多。组合机床及其自动线在保持其高生产效率的条件下，进一步提高其柔性就愈来愈具有重要意义。 组合机床的柔性化主要是通过采用数控技术来实现的。开发柔性组合机床和柔性自动线的重要前提是开发数控加工模块，而有着较长发展历史的加工中心技术为开发数控加工模块提供了成熟的经验。由数控加工模块组成的柔性组合机床和柔性自动线，可通过应用和改变数控程序来实现自动换刀、自动更换多轴箱和改变加工行程、工作循环、切削参数以及加工位置等，以适应变型品
