附錄A四工位組合機(jī)床的設(shè)計(jì)與研制摘要摘要：本文介紹了一種用于加工載重汽車(chē)輪轂的單面立式30軸鉆、擴(kuò)、鉸組合機(jī)床，以及機(jī)床的設(shè)計(jì)方法、結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)和使用操作等。關(guān)鍵詞：組合機(jī)床；輪轂；設(shè)計(jì)；研制四工位組合機(jī)床用于對(duì)載重汽車(chē)前、中后輪轂10-27+0.033孔的鉆、擴(kuò)、鉸加工。此類(lèi)機(jī)床過(guò)去已有的設(shè)備相對(duì)落后，電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)及機(jī)床主要部件相對(duì)過(guò)時(shí)和陳舊。本文介紹的組合機(jī)床有較先進(jìn)的電氣控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)，機(jī)床的運(yùn)行采用三菱可編程控制器程序控制，程序可根據(jù)加工流程圖進(jìn)行調(diào)整，變成方便靈活。它集粗鉆、擴(kuò)加工和精鉸加用于一身，自成體系地形成一條圓形加工流水線。該設(shè)備占地面積小，加工精度高，性能穩(wěn)定可靠，是汽車(chē)制造工廠加工輪轂不可多得的設(shè)備。它是由專(zhuān)用底座，專(zhuān)用主軸箱，專(zhuān)用夾具及鉆模板，THL86立柱，HY80系列滑臺(tái)及TD80A動(dòng)力頭，AHY125A回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等組成。組合機(jī)床的技術(shù)發(fā)展1.1組合機(jī)床組合機(jī)床是一種專(zhuān)用高效自動(dòng)化技術(shù)裝備，目前，由于它仍是大批量機(jī)械產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，因而被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和壓縮機(jī)等許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。所以說(shuō)組合機(jī)床的技術(shù)性能和綜合自動(dòng)化水平，在很大程度上決定了這些工業(yè)部門(mén)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)組織的結(jié)構(gòu)，也很大程度上決定了企業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。現(xiàn)在組合機(jī)床作為機(jī)電一體化產(chǎn)品，它是控制、驅(qū)動(dòng)、測(cè)量、監(jiān)控、刀具和機(jī)械組建等技術(shù)的綜合反映。近年來(lái)，這些技術(shù)有長(zhǎng)足進(jìn)步，同時(shí)作為組合機(jī)床組要用戶的汽車(chē)和內(nèi)燃機(jī)等行業(yè)也有很大的變化，其產(chǎn)品市場(chǎng)壽命不斷縮短，品種日益增多且質(zhì)量不斷提高。這些因素有力地推動(dòng)和激勵(lì)了組合機(jī)床的不斷發(fā)展。1.2組合機(jī)床品種的發(fā)展在組合機(jī)床這類(lèi)專(zhuān)用機(jī)床中,回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床和自動(dòng)線占有很重要的地位。因?yàn)檫@兩類(lèi)機(jī)床可以把工件的許多加工工序分配到多個(gè)加工工位上,并同時(shí)能從多個(gè)方向?qū)ぜ膸讉€(gè)面進(jìn)行加工,此外,還可以通過(guò)轉(zhuǎn)位夾具(在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)機(jī)床上)或通過(guò)轉(zhuǎn)位、翻轉(zhuǎn)裝置(在自動(dòng)線上)實(shí)現(xiàn)工件的五面加工或全部加工,因而具有很高的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率,被汽車(chē)、摩托車(chē)和壓縮機(jī)等工業(yè)部門(mén)所采用。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料,德國(guó)在19901992年期間,回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床和自動(dòng)線的產(chǎn)量約各占組合機(jī)床總數(shù)的50%左右。應(yīng)指出,回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床實(shí)際上是一種特殊型式的小型自動(dòng)線,適合于加工輪廓尺寸250mm的中小件。與自動(dòng)線相比,在加工同一種工件的情況下,回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床所占作業(yè)面積要比自動(dòng)線約小2/3。1.3組合機(jī)床柔性化進(jìn)展迅速十多年來(lái),作為組合機(jī)床重要用戶的汽車(chē)工業(yè),為迎合人們個(gè)性化需求,汽車(chē)變型品種日益增多,以多品種展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)已成為汽車(chē)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的特點(diǎn)之一,這使組合機(jī)床制造業(yè)面臨著變型多品種生產(chǎn)的挑戰(zhàn)。為適應(yīng)多品種生產(chǎn),傳統(tǒng)以加工單一品種的剛性組合機(jī)床和自動(dòng)線必須提高其柔性。在70年代,數(shù)控系統(tǒng)的可靠性有了很大的提高,故到70年代末和80年代初,像Alfing、Hller2的運(yùn)動(dòng)特性曲線。由于電液比例閥控制系統(tǒng)Hille和Ex2cell2o等公司相繼開(kāi)發(fā)出數(shù)控加工模塊和柔性自動(dòng)線(FTL),從此數(shù)控組合機(jī)床和柔性自動(dòng)線逐年增多。在1988年至1992年間,日本組合機(jī)床和自動(dòng)線(包括部分其它形式的專(zhuān)用機(jī)床)產(chǎn)量的數(shù)控化率已達(dá)32%39%,產(chǎn)值數(shù)控比率達(dá)35%51%；德國(guó)組合機(jī)床和自動(dòng)線產(chǎn)量的數(shù)控化，發(fā)動(dòng)機(jī)變型品種日益增多的趨向率為18%62%,產(chǎn)值數(shù)控化率達(dá)45%66%四工位組合機(jī)床的設(shè)計(jì).1工藝方案的確定組合機(jī)床是針對(duì)某種零件或某道工工序而設(shè)計(jì)的，工藝方案又是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，它是根據(jù)被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工部位、加工的尺寸精度、粗糙度以及其他技術(shù)要求來(lái)確定設(shè)計(jì)的。被加工件是汽車(chē)輪轂零件，在前道立車(chē)工序上已加工出280-0.1的定位圓，要求在375的圓周面上加工出10個(gè)27+0.033的孔，其位置公差為00.12，粗糙度為3.2。根據(jù)以上要求，工藝方案應(yīng)確定粗精加工分開(kāi)進(jìn)行，即先鉆25的孔，然后擴(kuò)孔到26.6，再精餃孔到27，考慮到零件的加工精度和工序集中原則，粗精加工合并成一道工序在一臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行。由此確定機(jī)床的鉆、擴(kuò)、鉸三個(gè)工位，加之裝卸工件工位，故命名為四工位組合機(jī)床。.2配置型式及其結(jié)構(gòu)方案機(jī)床的配置型式主要取決于被加工零件的加工精度和工藝方案，既要考慮能實(shí)現(xiàn)工藝方案以保證零件的加工精度、技術(shù)要求和生產(chǎn)效率；又要考慮操作方便，易于維修，冷卻和排屑情況良好。該機(jī)床的配置型式屬于大型組合機(jī)床，總重量約為21t，總功率17.5kW四套專(zhuān)用夾具安裝在直徑1250m的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，形成四個(gè)工位，與之對(duì)應(yīng)的立柱上安裝HY80標(biāo)準(zhǔn)滑臺(tái)，滑臺(tái)上安裝標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力頭和專(zhuān)用主軸箱，主軸箱的加工中心與回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)中心對(duì)中，成垂直立式布局。裝卸工件和加工工件可同時(shí)進(jìn)行，互不干擾，既機(jī)床的切削時(shí)間和輔助時(shí)間重合，從而提高機(jī)床的工作效率。組合機(jī)床的主要組成部分.1床身床身部件必須有足夠的承載能力和足夠的剛度動(dòng)態(tài)性能及過(guò)載儲(chǔ)備稀疏，以保證各部件之間能長(zhǎng)期保持其正確的相對(duì)位置。組合機(jī)床的剛度和部件之間的精度保持性要由床身部件來(lái)保證。本機(jī)床的床身不見(jiàn)主要由回轉(zhuǎn)工作臺(tái)底座、立座底座、立柱和立柱墊等構(gòu)成。它們起著組合機(jī)床的基礎(chǔ)骨架作用。床身部件包括配重在內(nèi)的重量達(dá)組合機(jī)床總重量的70%以上，因而具有良好的剛性和抗振性能，為保證機(jī)床的加工精度奠定了良好的基礎(chǔ)。.2滑臺(tái)滑臺(tái)之用來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件，它主要由滑臺(tái)，滑臺(tái)座和液壓油缸三部分組成。滑臺(tái)座固定在立柱上，液壓油缸體固定在滑座上，活塞桿與滑臺(tái)相互連接，工作時(shí)，液壓油缸固定，活塞桿帶著滑臺(tái)在滑座的導(dǎo)軌上作往返運(yùn)動(dòng)。本機(jī)床液壓滑臺(tái)屬于大型滑臺(tái)，有足夠的能量?jī)?chǔ)備。滑臺(tái)的工作有快進(jìn)、共進(jìn)和快退三種狀態(tài)。其動(dòng)作是由電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)共同控制的。在滑臺(tái)上安裝有動(dòng)力頭和主軸箱，滑臺(tái)頂部裝有鋼絲繩滑輪組，另一端在立柱中裝有配重塊，目的是使滑臺(tái)在滑座上移動(dòng)輕便，并可防止滑臺(tái)端過(guò)重而下滑。.3動(dòng)力頭及主軸箱動(dòng)力頭是主軸運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置，它帶動(dòng)主軸箱的各個(gè)輸出主軸使刀具作主體運(yùn)動(dòng)。本機(jī)床鉆、擴(kuò)、餃孔刀具直徑分別為25mm、26.6mm和27mm，被加工零件材料為35CrMoV，硬度HRC2832，考慮到扭矩儲(chǔ)備系數(shù)，機(jī)床采用標(biāo)準(zhǔn)TD80A型動(dòng)力頭，主電機(jī)為15KW。轉(zhuǎn)速為970r/min，輸出軸轉(zhuǎn)速為475r/min。主軸箱是組合機(jī)床重要部件之一，其作用是根據(jù)被加工件的加工要求，安排各主軸的位置，并將電機(jī)的動(dòng)力按不同的轉(zhuǎn)速比輸出分配給各工作主軸，使主軸得到要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，以滿足對(duì)零件的加工。主軸箱主軸的排列根據(jù)被加工零件的工藝要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，并與回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上的夾具工位向?qū)?yīng)，主軸箱的傳動(dòng)齒輪及傳動(dòng)軸可選標(biāo)準(zhǔn)件。.4主軸及鉆模板主軸的結(jié)構(gòu)取決于零件的加工工藝以及主軸的受力情況。對(duì)于鉆削加工的主軸，受軸向切削力較大，應(yīng)采用推力球軸承或滾錐軸承定位。主軸與刀具的連接方式采用莫氏3#導(dǎo)向套接桿，刀具的長(zhǎng)短比例可視加工情況調(diào)整接桿。用于鉆、擴(kuò)孔加工的主軸轉(zhuǎn)速為175r/min。切削速度V=13.7m/min,進(jìn)刀量S=0.17mm/r.鉸孔加工的主軸轉(zhuǎn)速為50r/min，切削速度V=4.24m/min，進(jìn)刀量S=0.6mm/r，進(jìn)刀速度Sv=30mm/min。鉆模板主要起對(duì)刀具的輔助定位作用，防止刀具在加工時(shí)擺動(dòng)，從而提高被加工件的精度。.5回轉(zhuǎn)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)是多工位組合機(jī)床的輸送部件。本機(jī)床的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)分四個(gè)工位，1工位用于裝、卸工件，2.