1963_臥式雙面28軸組合鉆床左主軸箱設(shè)計(jì)

1963_臥式雙面28軸組合鉆床左主軸箱設(shè)計(jì),臥式,雙面,28,組合,鉆床,主軸,設(shè)計(jì) 黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 文 獻(xiàn) 綜 述 ） 第 1 頁(yè)組合機(jī)床組合機(jī)床是根據(jù)工件加工要求，以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種高效專用機(jī)床。通用零部件通常占整個(gè)機(jī)床零部件的 70％～90％，只需要根據(jù)被加工零件的形狀及工藝改變極少量的專用部件就可以部分或全部進(jìn)行改裝，從而組成適應(yīng)新的加工要求的設(shè)備。由于在組合機(jī)床上可以同時(shí)從幾上方向采用多把刀具對(duì)一個(gè)或數(shù)個(gè)工件進(jìn)行加工，所以可減少物料的搬運(yùn)和占地面積，實(shí)現(xiàn)工序集中，改善勞動(dòng)條件 ， 提高生產(chǎn)效率和降低成本 。將多臺(tái)組合機(jī)床聯(lián)在一起，就成為自動(dòng)生產(chǎn)線。組合機(jī)床廣泛應(yīng)用于需大批量生產(chǎn)的零部件，如汽車等行業(yè)中的箱體等。另外在中小批量生產(chǎn)中也可應(yīng)用成組技術(shù)將結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件歸并在一起，以便集中在組合機(jī)床上進(jìn)行加工。[1]組合機(jī)床的通用部件按功能分為動(dòng)力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件 5 類 。動(dòng)力部件為機(jī)床提供主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，主要有動(dòng)力箱（將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給主軸箱）、切削頭（裝在各個(gè)主軸上，用于各單一工序的加工）、動(dòng)力滑臺(tái)（用于安裝動(dòng)力箱或切削頭，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)）；支承部件用以安裝動(dòng)力滑臺(tái)，包括各種底座和支架；輸運(yùn)部件用以輸送工件或主軸箱至加工工位；控制部件用以控制機(jī)床的自動(dòng)工作循環(huán)；輔助部件包括潤(rùn)滑、冷卻和排屑裝置等。根據(jù)配置型式，組合機(jī)床可分為單工位和多工位兩大類。其中單工位組合機(jī)床按被加工面的數(shù)量又有單面、雙面、三面和四面 4 種 ，通常只能對(duì)各個(gè)加工部位同時(shí)進(jìn)行一次加工；多工位組合機(jī)床則有回轉(zhuǎn)工作臺(tái)式、往復(fù)工作臺(tái)式、中長(zhǎng)立柱式和回轉(zhuǎn)鼓輪式 4 種，能對(duì)加工部位進(jìn)行多次加工。[2]組合機(jī)床一般可完成的工藝范圍有：銑平面 、 刮平面、車端面、車錐面、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔 、倒角、 切槽、以及加工螺紋、滾壓、拉削、磨削、拋光等。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(shí)，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀具與工件的相對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，來(lái)實(shí)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(dòng)，也可實(shí)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。本課題主要是對(duì)臥式雙面九軸鉆孔機(jī)床進(jìn)行設(shè)計(jì)，大量的資料都黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 文 獻(xiàn) 綜 述 ） 第 2 頁(yè)是來(lái)自大學(xué)期間所學(xué)習(xí)的課本知識(shí)，對(duì)其歸納總結(jié)而成。[3]1908 年，美國(guó)福持汽車公司率先制造出第一臺(tái)組合機(jī)床，用于汽車零件的加工。1928 年，前蘇聯(lián)開(kāi)始生產(chǎn)組合機(jī)床。我國(guó)的組合機(jī)床制造技術(shù)是從“一五”計(jì)劃期間，“—汽”、‘洛拖’’引進(jìn)組合機(jī)床開(kāi)始的。1956 年 3 月，當(dāng)時(shí)的第一機(jī)械工業(yè)部第二機(jī)器管理局批準(zhǔn)成立了第一專業(yè)設(shè)計(jì)處(即現(xiàn)大連組合機(jī)床研究所的前身)，全面引進(jìn)了前蘇聯(lián)的組合機(jī)床通用部件和設(shè)計(jì)指導(dǎo)資料，開(kāi)始了我國(guó)組合機(jī)床的創(chuàng)業(yè)階段。并于同年在大連機(jī)床廠制造出我國(guó)的第一臺(tái)組合機(jī)床、1961 年，又制造出我國(guó)第一條組合機(jī)床自動(dòng)線。組合機(jī)床設(shè)計(jì)制造從“一所一廠”起步已發(fā)展到如今—個(gè)獨(dú)立的配套齊全的行業(yè)。[4]在我國(guó)，組合機(jī)床發(fā)展已有 28 年的歷史，其科研和生產(chǎn)都具有相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)，應(yīng)用也已深入到很多行業(yè)。是當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品更新，進(jìn)行技術(shù)改造，提高生產(chǎn)效率和高速發(fā)展必不可少的設(shè)備之一。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)。組合機(jī)床設(shè)計(jì)制造從“一所一廠”起步已發(fā)展到如今—個(gè)獨(dú)立的配套齊全的行業(yè)。我國(guó)組合機(jī)床制造技術(shù)的發(fā)展大體經(jīng)歷／以下四個(gè)階段1．引進(jìn)消化，開(kāi)創(chuàng)我國(guó)組合機(jī)床技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系2．普及組合機(jī)床技術(shù)，發(fā)展形成行業(yè)3．組織科技攻關(guān)，努力擔(dān)高組合機(jī)床技術(shù)水平4．柔性制造技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了組合機(jī)床傳統(tǒng)制造技術(shù)的轉(zhuǎn)變[5]組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)主要針對(duì)汽車、摩托車、內(nèi)燃機(jī)、農(nóng)機(jī)、工程機(jī)械、化工機(jī)械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專用設(shè)備，隨著我國(guó)加入 WTO 后與世界機(jī)床進(jìn)一步接軌，組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開(kāi)始向數(shù)控化、柔性化轉(zhuǎn)變。從近兩年是企業(yè)生產(chǎn)情況來(lái)看，數(shù)控機(jī)床與加工中心的市場(chǎng)需求量在上升，而傳統(tǒng)的鉆、鏜、銑組合機(jī)床則有下降趨勢(shì)，中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)學(xué)會(huì)的《機(jī)床工具行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)報(bào)表》是統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，僅從幾個(gè)全國(guó)大型重點(diǎn)企業(yè)生產(chǎn)情況看，2003 年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床 890 臺(tái)，產(chǎn)值 16187 萬(wàn)元，生產(chǎn)加工中心 148 臺(tái)，產(chǎn)值 5770 萬(wàn)元；2004 年生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床 985 臺(tái)，產(chǎn)值 25838 萬(wàn)元，生產(chǎn)加工中心 159 臺(tái)，產(chǎn)值 7099 萬(wàn)元；而 2005 年，截至 4 月份，數(shù)控機(jī)床、加工中心、產(chǎn)值已接近 2003 年全年水平，故市場(chǎng)在向數(shù)控、高精制造技術(shù)黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 文 獻(xiàn) 綜 述 ） 第 3 頁(yè)和成套工藝裝備方面發(fā)展。[6]“九五”后期，在組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)的 50 多家組合機(jī)床分會(huì)會(huì)員中，僅有兩家企業(yè)實(shí)行了股份改造，一家企業(yè)退出國(guó)有轉(zhuǎn)為民營(yíng)，其余的都是國(guó)有企業(yè)。而從 2001 至2002 年，不到兩年的時(shí)間，就先后有十幾家企業(yè)實(shí)行股份制改造，一些小廠幾乎全部退出國(guó)有轉(zhuǎn)為民營(yíng)，現(xiàn)在一些國(guó)家重點(diǎn)國(guó)有企業(yè)也在醞釀股份制改造，轉(zhuǎn)制已勢(shì)不可檔， “民營(yíng)經(jīng)濟(jì)在經(jīng)歷了從被歧視，被藐視到不可小視和現(xiàn)在高度重視 4 個(gè)階段后，煥發(fā)勃勃生機(jī)。 ”組合機(jī)床行業(yè)企業(yè)正在以股份制、民營(yíng)化等多種形式快速發(fā)展。組合機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體是綜合自動(dòng)化度較高的制造技術(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)用與工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電行業(yè)。我國(guó)的傳統(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的箱體類和軸類零件（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，以及銑削平面和成型面等。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、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)組合機(jī)床等；隨著技術(shù)的不斷是進(jìn)步，一種新型的組合機(jī)床——柔性組合機(jī)床越來(lái)越受人們是親昧，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)等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來(lái)越大。[7]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)床及其組合機(jī)床自動(dòng)線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國(guó)家相對(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(kāi)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，滿足用戶需要，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。[8]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黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 文 獻(xiàn) 綜 述 ） 第 4 頁(yè)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 10000～20000r/min，最高進(jìn)給速度可達(dá) 20～60m/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。[9]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。我國(guó)組合機(jī)床制造技術(shù)的發(fā)展大體經(jīng)歷／以下四個(gè)階段:(1).引進(jìn)消化，開(kāi)創(chuàng)我國(guó)組合機(jī)床技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系(2).普及組合機(jī)床技術(shù)，發(fā)展形成行業(yè)(3).組織科技攻關(guān)，努力擔(dān)高組合機(jī)床技術(shù)水平(4).柔性制造技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了組合機(jī)床傳統(tǒng)制造技術(shù)的轉(zhuǎn)變近十多年來(lái)，組 機(jī)床及其自動(dòng)線在高效、高生產(chǎn)率， 柔性化以及采用并行(同步)工程制訂更為合理、更為節(jié)省的方案方面取得了不小的進(jìn)展。尤其是汽車工業(yè)， 為了提高汽車的性能，對(duì)零件的加工精度提出了一些新的要求， 因此對(duì)機(jī)床性能的要求也更高了。[10]近年來(lái)隨著數(shù)控技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等的發(fā)展，組合機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)也發(fā)生了巨大變化。組合機(jī)床有了以下的發(fā)展：（1）.數(shù)控化。數(shù)控組合機(jī)床的出現(xiàn)，不僅完全改變了過(guò)去那種由繼電器電路組成的組合機(jī)床的控制系統(tǒng)，而目．也使組合機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)乃至通用部件標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生了或正在發(fā)生著巨大的變化。（2）.模塊化。數(shù)控加 1 二模塊化極大地豐富了組合機(jī)床的通用件，它必將引起組合機(jī)床通用件發(fā)生根本性變化。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 文 獻(xiàn) 綜 述 ） 第 5 頁(yè)（3）.高速化。由于高速加工可大大降低零件表面粗糙度及切削力，大大減小切削溫度，提高生產(chǎn)效率，故機(jī)床的高速化研究方興未艾，特別是數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度已達(dá)到了驚人高速。如美國(guó)生產(chǎn)的加工中心，主軸轉(zhuǎn)速可達(dá) 15 000—60000r／min ，工作臺(tái)快進(jìn)速度高達(dá) 90—120m／min 。順應(yīng)機(jī)床高速化的潮流，組合機(jī)床的速度也越來(lái)越高。例如德國(guó)大眾汽車廠在加工鋁金缸蓋燃燒室側(cè)面時(shí)，采用PCD 銑刀，銑削速度高達(dá) 3075m／min，進(jìn)給速度達(dá) 3600mm／min，而采用安裝有CBN 刀片的新穎鏜刀加工灰鑄鐵時(shí)，切削速度達(dá) 800m／min，進(jìn)給速度達(dá) 1500 mm／min。（4）.精密化。由于機(jī)床實(shí)現(xiàn)了數(shù)控化，因而機(jī)床的加工精度越來(lái)越高，使一些過(guò)去看來(lái)難以達(dá)到的加工精度今天也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了。（5）.全防護(hù)化。全封閉是現(xiàn)在機(jī)床的一大特點(diǎn)，不論是單機(jī)還是機(jī)床生產(chǎn)線，均采用全封閉的外罩， 電器、液壓全部采用空中走線。全封閉防護(hù)，不但使機(jī)床及其生產(chǎn)線外形美觀，而且也提高了安全性、可靠性和維修的便利性。[11]在 John. L. Feirer. Machine Tools Netalworking [M]：主 軸 箱 是 機(jī) 床 的 重 要 的 部 件 ，是 用 于 布 置 機(jī) 床 工 作 主 軸 及 其 傳 動(dòng) 零 件 和 相 應(yīng) 的 附 加 機(jī) 構(gòu) 的 ， 標(biāo)準(zhǔn)的多軸箱體由中間箱體、前蓋和后蓋組成。主 軸 箱 采 用 多 級(jí) 齒 輪 傳 動(dòng) ， 通 過(guò) 一 定 的 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) ， 經(jīng) 主 軸 箱 內(nèi) 各 個(gè) 位 置 上 的傳 動(dòng) 齒 輪 和 傳 動(dòng) 軸 ， 最 后 把 運(yùn) 動(dòng) 傳 到 主 軸 上 ， 使 主 軸 獲 得 規(guī) 定 的 轉(zhuǎn) 速 和 方 向 。 主軸 箱 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) ， 以 及 主 軸 箱 各 部 件 的 加 工 工 藝 直 接 影 響 機(jī) 床 的 性 能 。 [12]主軸箱設(shè)計(jì)具有以下特點(diǎn)： (1)傳動(dòng)方案緊湊。(2)為了實(shí)現(xiàn)較小軸間距，我們采取了將徑向、軸向軸承都取錯(cuò)開(kāi)排列方式。(3)用徑向滾珠軸承代替滾針軸承。(4)在結(jié)構(gòu)空間受限的情況下，為了提高主軸、傳動(dòng)軸的剛度，在結(jié)構(gòu)上將主軸、傳動(dòng)軸盡可能取較大外徑。(5)主軸箱與動(dòng)力箱動(dòng)力傳遞取聯(lián)軸器傳動(dòng)。(6)提高齒輪的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。[13]黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 文 獻(xiàn) 綜 述 ） 第 6 頁(yè)5.結(jié)語(yǔ)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。而我們也在查閱當(dāng)中收獲很多的經(jīng)驗(yàn)， 培養(yǎng)我們收集綜合運(yùn)用和鞏固擴(kuò)大已學(xué)過(guò)的知識(shí)，以提高理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)與計(jì)算能力。培養(yǎng)我們收集、閱讀、分析和運(yùn)用資料的能力，以提高獨(dú)立工作的能力。使我們初步掌握機(jī)床設(shè)計(jì)的方法與步驟，以提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與編制技術(shù)文件的能力。相信在以后的道路上一定會(huì)受益良多。黃 河 科 技 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 文 獻(xiàn) 綜 述 ） 第 7 頁(yè)參考文獻(xiàn)［1］黃奇葵、鐘華珍、張福潤(rùn).《機(jī)械制造基礎(chǔ)》［2］李慶余、張佳.《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》.機(jī)械工業(yè)出版［3］佟璞瑋. 中國(guó)組合機(jī)床市場(chǎng).《1999 中國(guó)機(jī)電產(chǎn)品市場(chǎng)展望》.［4］裘愉. 從幾個(gè)側(cè)面看組合機(jī)床的發(fā)展動(dòng)向. 《組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)》 1994 年第 11 期.［5］李明、王合增、張應(yīng)午 . 組合機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)及企業(yè)的對(duì)策 《機(jī)械產(chǎn)品與科技》 2002 年第 1 期.［6］ 李如松．組合機(jī)床和自動(dòng)線的技術(shù)發(fā)展．《組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)》，1999．[7] 李秀敏.組合機(jī)床行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展思考[J].《航空制造技術(shù)》，2003（4）.[8] 李明.組合機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)及企業(yè)的對(duì)策[M].《機(jī)械產(chǎn)品與科技》，2002（1）.[9]《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》 ，沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)編，上海科學(xué)出版社，1985[10] 李如松.組合機(jī)床和自動(dòng)線的技術(shù)發(fā)展[J].《組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)》，1990（1）.[11] N. 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