變速箱體臥式鉆孔專用機床設(shè)計含CAD圖

變速箱體臥式鉆孔專用機床設(shè)計含CAD圖,變速,箱體,臥式,鉆孔,專用,機床,設(shè)計,cad 軸號 工序內(nèi)容 加工直徑 主軸直徑 主軸外伸尺寸L=115 V N f 1.2.3.4.5 鉆 螺釘孔8.5 20 D/d1=30/20 13.5 500 0.18 90 6.7 螺釘孔 13.9 25 D/d1=38/26 21.82 500 0.18 90 I總=500/715=1/1.43 一 前言 組合機床及其自動線是集機電于一體的綜合自動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)濟實用,因而被廣泛應(yīng)用于工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國傳統(tǒng)的組合機床及組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制,它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件(近年研制的組合機床加工連桿、板件等也占一定份額) ,完成鉆孔、擴孔、鉸孔,加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺,在孔內(nèi)鏜各種形狀槽,以及銑削平面和成形面等。組合機床的分類繁多,有大型組合機床和小型組合機床,有單面、、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式,還有多工位回轉(zhuǎn)臺式組合機床等;隨著技術(shù)的不斷進步,一種新型的組合機床———柔性組合機床越來越受到人們的青睞,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)動系統(tǒng),并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的組合機床。另外,近年來組合機床加工中心、數(shù)控組合機床、機床輔機(清洗機、裝配機、綜合測量機、試驗機、輸送線) 等在組合機床行業(yè)中所占份額也 越來越大。由于組合機床及其自動線是一種技術(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)計的,它涉及到加工工藝、刀具、測量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國組合機床組合機床自動線總體技術(shù)水平比發(fā)達國家要相對落后,國內(nèi)所需的一些 高水平組合機床及自動線幾乎都從國外進口。工藝裝備的大量進口勢必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴大,并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此,市場要求我們不斷開發(fā)新技術(shù)、新工藝,研制新產(chǎn)品,由過去的“剛性”機床結(jié)構(gòu),向“柔性”化方向發(fā)展,滿足用戶需求,真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣踊b備。隨著市場競爭的加劇和對產(chǎn)品需求的提高,高精度、高生產(chǎn)率、柔性化、多品種、短周期、數(shù)控組合機床及其自動線正在沖擊著傳統(tǒng)的組合機床行業(yè)企業(yè),因此組合機床裝備的發(fā)展思路必須是以提高組 合機床加工精度、組合機床柔性、組合機床工作可靠性和組合機床技術(shù)的成套性為主攻方向。一方面,加強數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用,提高組合機床產(chǎn)品數(shù)控化率;另一方面,進一步發(fā)展新型部件,尤其是多坐標部件,使其模塊化、柔性化,適應(yīng)可調(diào)可變、多品種加工的市場需求。從2002 年年底第21 屆日本國際機床博覽會上獲悉,在來自世界10 多個國家和地區(qū)的500 多家機床制造商和團體展示的最先進機床設(shè)備中,超高速和超高精度加工技術(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,機床裝備的高速和超高速加工技術(shù)的關(guān)鍵是提高機床的主軸轉(zhuǎn)速和進給速度。該屆博覽會上展出的加工中心,主軸轉(zhuǎn)速10 000～20 000 r/ min ,最高進給速度可達20～60 m/ 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,加工的形狀卻日益復(fù)雜。多軸化控制的機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床能夠隨時調(diào)整和適應(yīng)新的變化,滿足各種各樣產(chǎn)品的加工需求。然而更關(guān)鍵的是現(xiàn)代通信技術(shù)在機床裝備中的應(yīng)用,信息通信技術(shù)的引進使得現(xiàn)代機床的自動化程度進一步提高,操作者可以通過網(wǎng)絡(luò)或手機對機床的程序進行遠程修改,對運轉(zhuǎn)狀況進行監(jiān)控并積累有關(guān)數(shù)據(jù);通過網(wǎng)絡(luò)對遠程的設(shè)備進行維修和檢查、提供售后服務(wù)等。在這些方面我國組合機床裝備還有相當(dāng)大的差距,因此我國組合機床技術(shù)裝備高速度、高精度、柔性化、模塊化、可調(diào)可變、任意加工性以及通信技術(shù)的應(yīng)用將是今后的發(fā)展方向。 二 組合機床總體設(shè)計 1. 概述 組合機床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件，對一種或若干種工件按預(yù)先確定的工序進行加工的機床。它一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機床高幾倍至幾十倍。在組合機床自動線上可以完成鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔、攻絲、車削、銑削、磨削及滾壓等工序。隨著組合機床技術(shù)的發(fā)展，他能完成的工藝范圍日益擴大。 組合機床同通用機床和其他專用機床比較，具有以下特點: 1.機床上通用部件和標準零件約占全部機床零。部件的70％～80％，因此設(shè)計和制造周期短，經(jīng)濟效益好。 2.合機床采用多刀加工，機床自動化程度高，比通用機床生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動強度低。 3.合機床的通用部件是經(jīng)過周密設(shè)計和長期生產(chǎn)實踐考驗的，又有專門廠家成批生產(chǎn)。它與一般專用機床比較，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，工作可靠，使用與維修方便。 4.機床加工工件由于采用專用夾具、組合刀具和導(dǎo)向裝置等，產(chǎn)品加工質(zhì)量由工藝裝備保證，對操作工人的技術(shù)水平要求不高。 5.機床被加工的產(chǎn)品更新時，專用機床的大部分部件都要報廢。組合機床的通用部件是根據(jù)國家標準設(shè)計的，因此通用部件可以重復(fù)使用，不必另行設(shè)計制造。 6.機床易于聯(lián)成組合機床自動生產(chǎn)線，以適應(yīng)大規(guī)模和自動化生產(chǎn)需要。 目前我國組合機床在許多大規(guī)模，大批量生產(chǎn)的企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。本課題是設(shè)計減速機箱體右端面鉆孔組合機床。零件圖如下： 2.總體結(jié)構(gòu)及工作循環(huán) 本機床采用多工位臥式組合機床,變速箱體裝在工作臺的夾具上,這樣便于上、下料。 機床機械部分主要有:底座、側(cè)底座、多軸箱、刀具、夾具、冷卻系統(tǒng);控制部分為PLC 控制系統(tǒng)及液壓傳動系統(tǒng)。 機床的工作循環(huán)為:人工裝上一工件,定位銷插銷定位→夾緊油缸夾緊→I 滑臺開始工作循環(huán):快進(冷卻供、主軸轉(zhuǎn)) →工進(死檔鐵停留) →快退至原位(主軸停) 滑臺開始工作循環(huán):快進(冷卻供、主軸轉(zhuǎn)) →工進(死檔鐵停留) →快退至原位(主軸停、冷卻停) ,定位銷拔出,夾緊油缸松開,防護門自動打開,油缸推出工件,工件到位后油缸退回.(快退→緩?fù)? ,死檔鐵停留,工作循環(huán)結(jié)束 3. 三圖一卡設(shè)計 1. 被加工零件工序圖 被加工零件為變速箱體，材料為HT250，工序為箱體兩端面鉆孔，左端面為5個10加工孔，右端面為5個10和2個14加工孔。采用一面兩孔定位，一面為箱體底面，兩孔為底面上的長邊上的兩孔。采用箱體頂面夾緊。 2. 加工示意圖 加工8.5的孔： 錐柄長麻花鉆 硬質(zhì)合金 d=8.5mm L=190 mm l=109mm 依據(jù)公式 M= ， 選剛性主軸，直徑為30/20mm 外伸長度為115 mm 切削用量 n=500 r/min v=13.35 m/min f=0.1 mm/r =50 mm/min 加工13.9的孔： 錐柄麻花鉆 高速鋼 d=13.9mm L=189 mm l=108`mm 依據(jù)公式 M= 選剛性主軸，直徑為38/26mm 外伸長度為115 mm 切削用量 n=500r/min v=21.8m/min f=0.13 mm/r =50 mm/min 箱體右端面工進長度41 mm 快進75 mm 快退116 mm 3. 機床聯(lián)系尺寸圖 右端面：7根主軸 多軸箱輪廓尺寸 H=180+103.5+100=383.5 mm B=120+2100=320 mm 厚度取325 mm長寬取400400 mm 最低孔位置19 mm 最低主軸高度103.5 mm 軸向力==1697.3N 轉(zhuǎn)矩 ==6.9Nm 功率 ==0.8kw 總=0.5+20.8=2.1kw 總=3546+21697=6943 N 根據(jù)以上計算所得 選取液壓動力滑臺1HY25-IA 動力箱1TD32（2.2kw） 電機 Y100L1-4側(cè)底座 1CC251 中間底座L=（）=295+325+326-(100+40+105) =701 mm 采用固定鉆摸板 4. 機床生產(chǎn)效率計算卡 1. 理想生產(chǎn)率 ==23 件/h 2. 實際生產(chǎn)率 =31件/h 3. 機床負荷率 =0.75 三 組合機床多軸箱設(shè)計 1.簡述 組合機床多軸箱的設(shè)計計算是組合機床設(shè)計工程中的重要環(huán)節(jié)，是主軸箱零部件設(shè)計的理論基礎(chǔ)，計算稍有不慎，便會導(dǎo)致后期的設(shè)計制造前功盡棄。 依據(jù)總體設(shè)計圖， 對主軸箱進行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計。由于在本機床上需同時加工7個孔，不僅孔多、間距小，而且孔的排列分散，采用通常方案排箱無法實現(xiàn)12孔的工序集中。因此，本鉆床的主軸箱傳動系統(tǒng)在對被加工零件進行了深入、細致分析計算的基礎(chǔ)上，通過采用滾針軸承，將常規(guī)狀況下不能完成的排箱得以實現(xiàn)，而且所設(shè)計的主 軸箱結(jié)構(gòu)緊湊。依據(jù)組合鉆床總體設(shè)計繪制主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖其內(nèi)容為主軸箱設(shè)計的原始要求和已知條件： 1. 主軸箱輪廓尺寸400mm×400mm； 2. 工件輪廓尺寸及各孔位置尺寸 3. 工件與主軸箱相對位置尺寸。 2.設(shè)計原則 1) 從面對主軸的方位看去，所有主軸均采用逆時針方向旋轉(zhuǎn)。 2) 在保證轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的前提下，力求用最少的傳動軸和齒輪（數(shù)量和規(guī)格），以減少各類零件的品種。具體措施：采用一根傳動軸同時帶動多根主軸，并將齒輪布置在同一排位置上，當(dāng)齒輪嚙合中 心距不符合標準時，采用了變位齒輪。 3) 放棄了用主軸帶主軸的方案，這樣避免了增加主軸負荷，不會影響加工質(zhì)量。 4) 因鉆削加工切削力大，為了減少主軸的扭曲變形，主軸上的齒輪盡量靠近前支承。 3.按上述設(shè)計原則設(shè)計傳動系統(tǒng) 按所設(shè)計的傳動系統(tǒng)圖合理分配各級傳動比、初定傳動軸位置和確定齒輪齒數(shù) 主軸r/min 驅(qū)動軸=715 r/min 總傳動比 i= 各軸傳動比分配： =1/1.43 =1/1.43 =1/1.43 =1/1.43 =1 =1 確定中間軸8以及中間軸8與1.2軸聯(lián)接的 =43 m=2 確定中間軸18以及中間軸18與3.4軸聯(lián)接的 =43 m=2 確定中間軸14以及中間軸14與5軸聯(lián)接的 =43 m=2 =18=25 確定中間軸13以及中間軸13與36軸聯(lián)接的 =43 m=2 確定中間軸9以及中間軸9與7軸聯(lián)接的 =50 m=2 確定中間軸17以及中間軸17與15.16軸聯(lián)接并配相關(guān)的齒輪 取 =21 =21 m=3 =63 17-15，16 =36 m=2 =18 =28 驗算轉(zhuǎn)速 ： =514 r/min 轉(zhuǎn)速相對損失在5%以內(nèi)，符合設(shè)計要求。 采用R12-L型葉片泵 有中間傳動軸19經(jīng)一對齒輪=30/24 =536 r/min 在400-800 r/min范圍內(nèi)滿足要求。 在擬定主軸箱傳動系統(tǒng)時，傳動軸位置已做了初步確定。為了保證齒輪副的正常嚙合和加工主軸箱上傳動軸支承孔的孔距精度，需要精確計算各傳動軸的坐標尺寸（計算結(jié)果精確到小數(shù)點后3位數(shù)）。 4 驗算 驗算根據(jù)坐標計算確定的兩軸坐標中心距A 是 否符合兩軸間嚙合齒輪要求的中心距R ， R 與A 的 差值為δ ，即 δ = R ? A 驗算標準為 δ ≤0.001～ 0.009mm 經(jīng)驗算均符合。 5 主軸及通用傳動軸結(jié)構(gòu)型式的選擇方案 主軸結(jié)構(gòu)型式由零件的加工工藝決定，并考慮主軸的工作條件和受力情況，采用長主軸。由于采用鉆削加工主軸，需承受較大的單向軸向力，所以優(yōu)選向心球軸承和推力球軸承組合的支承結(jié)構(gòu)，且推力球軸承配置在主軸前端。傳動軸的轉(zhuǎn)速較低，但載荷較大，因此用圓錐滾子軸承。按上述方案配置的主軸和傳動軸，按所選的軸承類型繪制軸承孔檢查圖，發(fā)現(xiàn)有些部位采用此配置因孔間距較小，箱體上的軸承座孔太大，導(dǎo)致箱體強度不夠。因此，這些部位都將原方案改為推力球軸承與滾針軸承組合的支承結(jié)構(gòu)，以減小徑向尺寸，滿足強度要求，實現(xiàn)合理排箱。 按以上原則設(shè)計的傳動系統(tǒng)，保證了主軸箱的質(zhì)量，提高了主軸箱的通用化程度，使得設(shè)計和制造工作量及成本都大大降低。為實現(xiàn)本機床“體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、效率高、質(zhì)量好”的設(shè)計目標奠定了基礎(chǔ)。 　 四 專用夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計 專用夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計是為加工某些幾何形狀相似、工藝過程和定位夾緊相似的零件而設(shè)計的。設(shè)計時需要選擇合理的定位基準、定位元件；選擇合適的夾緊夾緊元件；設(shè)計好合理的基體件。 1.定位基準與定位元件的選擇 制定設(shè)計方案時需選擇合理的定位基準、定位元件。該零件采用一面兩孔定位，定位基準為零件底面，定位元件為定位銷。 2.夾緊元件與夾緊力的選擇 夾緊力的選擇，除夾緊力方向和作用點外，還要使工件產(chǎn)生盡可能小的夾緊變形，這是選擇夾緊元件和夾緊力的主要因素。本設(shè)計采用壓板液壓壓緊， ，夾緊牢靠，工件保持正確位置，既防止了薄壁零件裝夾變形，又滿足了加工的要求。 3.夾具基體的設(shè)計 夾具基體是夾具的基礎(chǔ)，在設(shè)計夾具基體時，除應(yīng)保證結(jié)構(gòu)合理外，還應(yīng)保證夾具基體有足夠的剛度，而且在可能的范圍內(nèi)，力求能加工零件組的全部。對其基體件還應(yīng)根據(jù)相似件形狀、尺寸、精度、毛坯種類及其工藝方法來確定基體件形狀、尺寸，以滿足加工 所有相似件的要求。該基體件與其它夾具元件組成的夾具結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，更換元件容易，可以加工不同產(chǎn)品的相似件. 具體設(shè)計見附圖。 五 PLC控制設(shè)計 1 　工作原理及電氣控制要求 鉆孔組合機床是在工件表面上進行鉆孔的一種高效自動化專用加工設(shè)備,基本結(jié)構(gòu)如圖1 所示。動力滑臺安裝在標 圖1 　鉆孔組合機床結(jié)構(gòu)簡圖 準側(cè)底座上,刀具電動機M2 ,固定在左動力滑臺上,中間底座上裝有工件定位夾緊裝置。 該機床采用電動機和液壓系統(tǒng)(未畫出) 相結(jié)合的驅(qū)動方式,其中電動機M2帶動主軸箱的刀具主軸提供切削主運動,而動力滑臺和工件定位夾緊裝置則由液壓系統(tǒng)驅(qū)動,M1 為液壓泵的驅(qū)動電動機,M4 為冷卻泵電動機。機床的電氣控制要求為M1 先啟動,只有系統(tǒng)正常供油后,其它控制電路才能通電工作; M2在滑臺進給循環(huán)開始時啟動,滑臺退回原位后停機;M4 可手動控制啟停,也可在滑臺工作進給時自動提供油液。其控制過程是典型的順序控制,當(dāng)把工件裝入夾具后,按下啟動按鈕SB3 ,機床便開始自動循環(huán)的工作過程,見圖2 圖2 　鉆孔組合機床工作循環(huán)圖 2 　電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 鉆孔組合機床的電氣控制屬單機控制, 輸入輸出均為開關(guān)量。根據(jù)實際控制要求,并考慮系統(tǒng)改造成本,在準確計算I/ O 總點數(shù)的基礎(chǔ)上,采用抗干擾強、穩(wěn)定性和可靠性較高的三菱公司生產(chǎn)的FX1N260MR 可編程控制器。該控制系統(tǒng)中所有輸入觸發(fā)信號采用常開觸點接法,所需的24 V 直流電源由PLC 內(nèi)部提供;輸出負載中的所有直流電磁換向閥同樣采用由PLC 內(nèi)部提供的24 V 直流電 源,輸出負載中的4 個交流接觸器線圈則需外接220 V 交流電源.由于鉆孔組合機床中轉(zhuǎn)換開關(guān)、按鈕及行開關(guān)較多,為了減少輸入點數(shù),降低費用,對輸入信號作了適當(dāng)處理,如3 臺電動機的過載保護不作為輸入信號,而直接接入輸出線圈回路中。另外,電磁閥為感性負載并且通斷頻繁,為了保護PLC 的輸出觸點,在每個電磁閥兩端各并上1 個續(xù)流二極管,來吸收反向過電壓。 　3.電氣控制系統(tǒng)軟件設(shè)計 由鉆孔組合機床的控制要求可知,該控制系統(tǒng)需要實現(xiàn)3 個控制功能: ① 動力滑臺的點動、復(fù)位控制; ②動力滑臺的單機自動循環(huán)控制; ③整機全自動工作循環(huán)控制。具體T型圖見附圖 4.PLC 與PC 的通信 系統(tǒng)工作時,PC 與生產(chǎn)現(xiàn)場的PLC 之間處于實時的交互通狀態(tài)。如果生產(chǎn)規(guī)模大,可采用1 : n 上位鏈接通信方式,用一臺計算機管理多臺機床。上位計算機與PLC 之間有一個RS - 232C/ RS - 485 轉(zhuǎn)換 器,用于鏈接計算機的RS - 232C 串行口和PLC 的RS - 485 通信適配器,可增大通信距離。操作人員根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的需要,在不中斷生產(chǎn)的情況下,可在上位機上實時地對現(xiàn)場參數(shù)進行調(diào)整,使控制系統(tǒng)工作于最佳狀態(tài)。還可在上位機上編程、監(jiān)測設(shè)備運行情況、顯示故障等,對系統(tǒng)進行管理和調(diào)度,使設(shè)備潛力得到充分發(fā)揮。 本程序經(jīng)模擬調(diào)試,完全符合鉆孔組合機床的電氣控制要求,使用效果良好。在使用過程中,還可根據(jù)不同的控制要求,在不改動接線或改動很少的情況下,通過改變程序來實現(xiàn)不同要求,大大節(jié)省了安裝調(diào)試時間,提高了效率。 5 　結(jié)語 本系統(tǒng)經(jīng)過PLC 融入后,運行良好,故障率低。而且組合機床控制系統(tǒng)具有很好的柔性,能適應(yīng)產(chǎn)品的變化,當(dāng)工藝程序變更時,只需修改程序,就可滿足新的加工要求?？梢妭鹘y(tǒng)的機械設(shè)備融入PLC技術(shù) 后,既能使之成為機電一體化的新產(chǎn)品,適用生產(chǎn)過程的自動控制,又能發(fā)揮原組合機床的效能,而且投資較小,可見,靈活應(yīng)用PLC 是實現(xiàn)組合機床電氣自動化的有效途徑。 六 結(jié)束語 本組合機床較好地解決了大批量變速箱端面孔的問題。不但保正加工質(zhì)量,而且大為提高了工效,具有良好的經(jīng)濟效益和應(yīng)用價值。 七 參考資料 1、《組合機床設(shè)計》沈陽工業(yè)大學(xué)、吉林工業(yè)大學(xué)、大連鐵道學(xué)院主編　上海出版社出版　1985年9月 2、《組合機床設(shè)計》　大連組合機研究所編　　機械工業(yè)出版社　1975年6月 3、《金屬切削加工工藝人員手冊》上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 4、《金屬切削機床設(shè)計參考圖冊》　機械工業(yè)出版社 5、《金屬切削機床設(shè)計》　大連工學(xué)院　戴曙主編　機械工業(yè)出版　　1985年12月 6、《組合機床液壓滑臺圖冊》　機械工業(yè)出版社 7、《機械設(shè)計手冊》　　遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 8、《機床設(shè)計手冊》　機械工業(yè)出版社　1978年12月 9、《組合機床設(shè)計參考圖冊》　大連組合機床研究所編　機械工業(yè)出版社 八 畢業(yè)設(shè)計總結(jié) 通過畢業(yè)設(shè)計培養(yǎng)了我們綜合運用所學(xué)基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識的能力以及創(chuàng)造型地分析和解決實際問題的能力，使我們對工程設(shè)計、技術(shù)應(yīng)用等有較全面的、深刻的認識，這是是我們專業(yè)知識結(jié)構(gòu)中不可缺少的組成部分，并作為一個獨立的項目列入專業(yè)教學(xué)計劃中的。其目的在于通過實習(xí)使學(xué)生獲得基本生產(chǎn)的感性知識，理論聯(lián)系實際，擴大知識面；同時又是鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生業(yè)務(wù)能力及素質(zhì)的重要渠道，培養(yǎng)當(dāng)代大學(xué)生具有吃苦耐勞的精神，也是學(xué)生接觸社會、了解產(chǎn)業(yè)狀況、了解國情的一個重要途徑，逐步實現(xiàn)由學(xué)生到社會的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)我們初步擔(dān)任技術(shù)工作的能力、初步了解企業(yè)管理的基本方法和技能；體驗企業(yè)工作的內(nèi)容和方法。這些實際知識，對我們學(xué)習(xí)后面的課程乃至以后的工作，都是十分必要的基礎(chǔ)。培養(yǎng)我們綜合素質(zhì)和綜合工程實踐能力，從而進一步增強我們畢業(yè)后走上工作崗位的適應(yīng)性。 九 致　　　謝 本文能夠順利完成首先要衷心地感謝郭娟老師給予的精心指導(dǎo)。在設(shè)計的整個過程中，郭老師親自動手參與指導(dǎo)，細心地傳授理論知識。 在我寫此論文期間，郭老師在學(xué)習(xí)、科研、生活中給予了多方面的關(guān)心和幫助。在一起做畢業(yè)設(shè)計的日子里，郭老師嚴以律已、寬以待人的人格和對科學(xué)研究的獨到見解、忘我的工作精神以及嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度給我留下了深刻的印象，促使我更加嚴格地要求自己，全身心地投入到學(xué)習(xí)和工作中。 此外，對設(shè)計期間關(guān)心過、幫助過我的所有老師和同學(xué)，致意誠摯的謝意。 18 目　錄??????????????????? 一、? 前言 …………………………………………… 1 二、 組合機床總體設(shè)計 1、 概述 ………………………………………4 2、總體結(jié)構(gòu)及工作循環(huán)……………………………………………… 5 3、三圖一卡設(shè)計 ………………………………………… 6 三 組合機床多軸箱設(shè)計 ……………………………………?? 8 1.簡述 …………………………………………?? 8 2.設(shè)計原則 ………………………………………?? 8 3.傳動系統(tǒng)設(shè)計 …………………………………………? 9 4 驗算 …………………………………………? 11 5 主軸及通用傳動軸結(jié)構(gòu)型式的選擇方案 ……………………………………………? 11 四 專用夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計 …………………………………? 12 1.定位基準與定位元件的選擇……………………………………… 12 2、夾緊元件與夾緊力的擇 ………………………………12 ??????????????? 3.夾具基體的設(shè)計 ………………………………………………12 五 PLC控制設(shè)計 ………………………………………13 六 結(jié)束語 ……………………………16 七 參考資料 ………………………………………16 八 畢業(yè)設(shè)計總結(jié) …………………………………………………… 17 九 致　　　謝 ……………………………………………… 17 讀書報告 摘要：本文比較詳細地介紹了關(guān)于組合機床設(shè)計過程中主軸箱、PLC電氣控制系統(tǒng)及液壓傳動系統(tǒng)的原理和設(shè)計并舉例介紹了部分元件的選擇。 關(guān)鍵詞： PLC控制 主軸箱 液壓傳動 組合機床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機床高幾倍至幾十倍。組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動生產(chǎn)線。但傳統(tǒng)的組合機床采用繼電器一接觸器控制系統(tǒng)接線復(fù)雜，故障率高，調(diào)試和維護困難。以下就組合機床各個部件的設(shè)計分別介紹。 一、公用主軸箱的設(shè)計 主軸箱是組合機床關(guān)鍵的組成部分。它的設(shè)計也是組合機床設(shè)計的關(guān)鍵過程。以下以鉆孔、攻絲公用主軸箱的設(shè)計為例進行介紹。 該主軸箱的設(shè)計焦點在于“公用”。要想設(shè)計鉆孔、攻絲公用的主軸箱，首先必須了解鉆孔、攻絲主軸箱各自的功能結(jié)構(gòu)特點和工作原理。只有同時具備鉆孔、攻絲主軸箱的功能結(jié)構(gòu)特點，才能實現(xiàn)“公用”。 攻絲加工必須要求電動機有正反轉(zhuǎn)功能(攻絲時正轉(zhuǎn)，后退時反轉(zhuǎn))，而鉆孔加工電動機只需正轉(zhuǎn)而不能反轉(zhuǎn)。為解決此問題，我們在該主軸箱上配備了2個B5型電動機，分別控制鉆孔、攻絲加工。2個B5型電動機與主軸箱的聯(lián)結(jié)方法如下：不再使用標準動力箱和標準主軸箱后蓋，而另配1個異型主軸箱后蓋，2個B5型電動機通過止口定位直接安裝在異型主軸箱后蓋上，通過齒輪完成動力的傳遞。另外，攻絲加工必須有攻絲靠模裝置，因而攻絲主軸箱均有攻絲模板而無前蓋；而鉆孔主軸箱只需有標準主軸箱前蓋即可。為解決此問題，須設(shè)計一異型攻絲模板，使其兩攻絲主軸的位置為攻絲模板，兩鉆孔主軸的位置為標準主軸箱前蓋結(jié)構(gòu)。這樣就解決了鉆孔、攻絲公用1個主軸箱的“公用”問題。其結(jié)構(gòu)簡圖見圖3。 本人所選課題只需鉆孔，因而只要一個發(fā)動機即可。 二、鉆孔組合機床液壓傳動 1 液壓系統(tǒng)工況分析和總體方案 該機床液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)為：工件夾緊一工作臺快進一工進一停留一快退一原位停止一工件松開。 技術(shù)要求如下：可在20—100 mm／min范圍內(nèi)無級調(diào)速；夾緊力最小不低于3．3 kN，最大不得超過6kN；夾緊缸行程40mm，夾緊時間1 s；運動部件總重量為18000 kg。液壓系統(tǒng)原理如圖1所示。 (1)工件夾緊 液壓泵電動機起動后，電氣控制系統(tǒng)發(fā)出工件夾緊信號，電磁閥YV4得電，二位四通閥右位工作，壓力油經(jīng)減壓閥、單向閥6進入夾緊缸的大腔，小腔回油至油箱，工件夾緊。當(dāng)夾緊到位后壓力繼電器動作，表示工件夾緊。 (2)工作臺快進 壓力繼電器動作后，電氣控制系統(tǒng)發(fā)出快速移動信號，電磁閥YV1得電，三位五通閥左位工作，使液控閥左位工作，接通工作油路，壓力油經(jīng)行程閥進入進給缸大腔，小腔內(nèi)回油經(jīng)過單向閥4、行程閥再進入進給缸大腔，使工作臺向前快速移動。 (3)工作進給 工作臺快速移動到接近加工位置時，臺上擋鐵壓下行程閥，切斷壓力油通路，壓力油只能通過調(diào)速閥1進入進給缸大腔，進油量的減少使得工作臺移動速度降低，工作臺轉(zhuǎn)為工作進給。此時由于負載增加，工作油路油壓升高，順序閥打開，液壓缸小腔回油不再經(jīng)過單向閥4流人進給缸大腔，而是經(jīng)順序閥、溢流閥流回油箱。 (4)快速退回 工作臺工進到終點時，終點行程開關(guān)被壓下，使電磁閥YV1斷電，而電磁閥YV2得電，三位五通閥右位工作，使液控閥右位工作，接通工作油路，壓力油直接進入進給缸小腔，使工作臺快速退回。同時大腔內(nèi)的回油經(jīng)單向閥1、液控閥流回油箱。當(dāng)工作臺快速退回原位，原點行程開關(guān)被壓下，電磁閥YV2失電，液控閥回中間位置，切斷工作油路，工作臺停止于原位。 (5)工件松開 當(dāng)工作臺回原位停止后，電氣控制系統(tǒng)發(fā)出工件松開信號，使電磁閥YV3得電，二位四通閥左位工作，改變油路的方向，壓力油進入夾緊缸小腔，大腔內(nèi)的回油經(jīng)二位四通閥流回油箱，使工件松開，同時壓力繼電器復(fù)位。取下工件，一個工作循環(huán)結(jié)束。 2 液壓元件及輔助元件的選擇 單出桿活塞缸的兩個腔有效作用面積不相等，當(dāng)泵供油使活塞內(nèi)縮時，活塞腔的排油流量比泵的供油流量大得多，通過閥的最大流量往往是在這種情況下出現(xiàn)。復(fù)合增速缸和其他等效組合方案也有相同情況。選擇流量控制閥時，其最小穩(wěn)定流量應(yīng)能滿足執(zhí)行元件最低工作速度的要求，即： ≤ A (1) 或： ≤ (2) 式中: ——流量控制閥的最小穩(wěn)定流量，／s — — 液壓缸最低工作速度，／s A——液壓缸有效工作面積， ——液壓馬達最低工作轉(zhuǎn)速，r／s ——液壓馬達排量，／s 2．1 根據(jù)流量和系統(tǒng)工作壓力選擇液壓泵因篇幅所限，略去液壓執(zhí)行元件載荷力的計算和液壓缸參數(shù)的確定過程，其結(jié)果如表1所示。 液壓泵工作壓力為 ≥ + (3) 式中：為液壓執(zhí)行元件的最高工作壓力。本系統(tǒng)中最高壓力是進給缸快進時的進口壓力=3.85 MPa；為系列執(zhí)行元件間總的管路損失。由原理圖可 知，從泵到進給缸之間串接有液控閥、行程閥。取 =0.5 MPa，則液壓泵工作壓力=3.85+0.5=4.35 MPa。 液壓泵流量為 ≥K(∑) (4) 最大流量發(fā)生在快速夾緊工況，∑ =7.85 x 10／s；泄露系數(shù)K取1.2，則液壓泵總流量=1.2 x7.85 x ／s =9.42 x x 60 x L／min =5.7 L／min. 依據(jù)以上計算，選用YB—A9B變量葉片泵。 2.2 液壓元件的選擇 以泵的額定壓力4．35 MPa、流量5．7 L／min為基準，選擇元件如表2。 三、電氣控制回路設(shè)計 該鉆孔組合機床的進給運動、工件定位和夾緊裝置均由液壓系統(tǒng)驅(qū)動，機床工作臺用于進給運動。Ml為液壓泵電動機，為整個液壓系統(tǒng)提供能量源，為保證安全，只有系統(tǒng)正常供油后，其它控制電路才能通電工作。M2為主軸電動機。拖動主軸箱的刀具主軸，提供切削主運動。主軸電動機在工作臺進給循環(huán)開始時啟動，工作臺退回原位后停機。M3為冷卻泵電動機，在工件加工的過程中冷卻泵始終工作。根據(jù)該機床的特點，選用三菱FX 一24MR可編程控制器實現(xiàn)順序控制和機床自動加工循環(huán)。該PLC有l(wèi)4點數(shù)字量輸入和10點繼電器輸出。系統(tǒng)的I／O分配及外部接線如圖1所示。電氣控制線路有如下特點： (1)簡化手動操作步驟，按下按鈕SB2即可完成單次循環(huán)； (2)設(shè)計了手動快退按鈕SB5，解決因特殊原因機床未停止在原點，循環(huán)無法再啟動的問題； (3)為節(jié)省I／O點數(shù)、簡化PLC程序，將熱繼電器觸頭FR1和FR2直接串接在接觸器線圈控制線路中，用于液壓泵電動機和主軸電動機的過載保護； (4)為防止電氣干擾，液壓系統(tǒng)中的電磁閥均采用24 V直流供電，電動機控制用接觸器線圈均采用220 V交流供電。 (5)液壓泵電動機的啟動設(shè)計了延時環(huán)節(jié)，待電動機工作正常后電磁閥才開始動作； (6)對工件的夾緊與松開設(shè)計了延時保護，防止對工件和夾具造成破壞。 圖1.I／O分配及PLC外部接線圖 控制程序基于三菱SWOPC—FXGP／WIN—C軟件，采用梯形圖方式編程，如圖2所示。程序描述如下：按下循環(huán)啟動按鈕SB2，對應(yīng)XO01置1，輸出 YO04置l，液壓泵電動機M1啟動；時間繼電器，ID延時1．8s，待液壓泵電動機工作正常，液壓回路油壓到達設(shè)計值后，，ID使Y003置l，工件夾緊電磁閥YV4開始工作，工件夾緊；夾緊時間約1 s，壓力繼電器BP動作，其觸頭閉合，X005置l，Y010置1，夾緊指示燈亮；M0置1，使得Y000、Y005、Y006均置l，工作臺開始進給，刀具主軸電動機M2啟動，冷卻泵電動機M3啟動；進給過程中的快進轉(zhuǎn)工進由液壓回路實現(xiàn)，工作臺工進到終點位置時，終點行程開關(guān)SQ2被壓下，X007置l，Y000置0，Y001置l，進給電磁閥YV1失電，快退電磁閥YV2得電，工作臺后退；后退到原點位置時，原位行程開關(guān)SQ1被壓下，XO06置1，Y007置1，原點指示燈亮；M1置l，使得Y001、Y005、Y006均置0，快退電磁閥失電，主軸電動機M2停止，冷卻泵電動機M3停止;工件松開電磁閥YV3得電，松開時間O．8 s后斷開液壓泵電動機M1，整個工作循環(huán)結(jié)束。如需立即快退到原位，可按下按鈕SB5使x004置l，此時Y000、Y005、Y006均置0，進給電磁閥失電，主軸電動機停止，冷卻泵電動機停止，Y001置l，工作臺立即后退到原位。工作過程中如因特殊原因需緊急停車，可按下按 鈕SB1使XO00置l，此時PLC所有輸出點均置0，各電動機和電磁閥均失電，機床停止工作。重新啟動時先手動快退到原位，裝夾工件后按下SB2即可開始自動循環(huán)。 圖2.PLC梯形圖 四、結(jié)束語 組合機床一般均為專用機床，因此在設(shè)計組合機床時，應(yīng)根據(jù)具體加工對象的具體工藝要求和本公司的具體實際情況合理地確定工序集中程度，選擇恰當(dāng)?shù)臋C床配置型式，合理地選擇組合機床的通用部件，設(shè)計高效的夾具、刀具及主軸箱等。采用先進的加工工藝，制定最佳的設(shè)計方案，達到“精、快、省”的最終目的。 調(diào)研報告 畢業(yè)設(shè)計是對大學(xué)階段所學(xué)知識的總體回顧和綜合應(yīng)用，也是對整個大學(xué)階段學(xué)習(xí)效果的綜合檢測，為了更好的完成畢業(yè)設(shè)計，結(jié)合我們所選的課題，我們進行了一定的調(diào)研,通過仔細的觀摩和老師們詳細的講解, 我對組合機床有了新的更綜合的認識。 一、調(diào)研地點：揚州柴油機有限責(zé)任公司 揚州柴油機有限責(zé)任公司坐落于風(fēng)景秀麗的歷史文化名城揚州，南臨328國道，背倚風(fēng)光旖旎的古運河，交通便利。新?lián)P柴公司的前身揚州柴油機廠始建于1950年,中國第一臺輕卡柴油發(fā)動機就誕生在這里。86年6月成立了揚州柴油機總廠?！翱倧S”是以揚州柴油機廠為主體，名優(yōu)產(chǎn)品為龍頭，經(jīng)濟利益為紐帶而建立起來的經(jīng)濟聯(lián)合體，聯(lián)營分廠從當(dāng)初的5家發(fā)展到94年底的30家?！捌呶濉庇媱澠陂g，揚柴被國家列為重點支持技術(shù)改造的大中型骨干企業(yè)，先后研制生產(chǎn)了6102、6105、4105等一批性能先進的柴油機。88年，被列為國家大型（II）企業(yè)，授予國家二級企業(yè)。93年元月，被機械工業(yè)部列為百強企業(yè)第62位，并獲我國多缸柴油機產(chǎn)量、四缸機產(chǎn)量、配輕型卡與輕型客車產(chǎn)量“四個全國第一”。94年全廠3100名職工再接再厲，年產(chǎn)柴油機8萬臺,其中，495型、4102型柴油機市場覆蓋率分別為38%與57%。“八五”期間，該廠曾先后評為中國機械工業(yè)百強企業(yè)、中國機械十大杰出企業(yè)、中國明星企業(yè)、江蘇省優(yōu)秀企業(yè)，被列為國家重點扶持的512家國家大中型企業(yè)之一。1991-1997年四缸機連續(xù)7年居同行業(yè)同類產(chǎn)品產(chǎn)銷量全國第一，多年來市場占有率均在30%以上，累計產(chǎn)銷柴油機愈60萬臺。2001年9月，原揚州柴油機廠改制成立公司制企業(yè)揚州柴油機有限責(zé)任公司，注冊資本30168萬元。通過以上介紹可見，揚柴是一家實力雄厚，有很深的技術(shù)底蘊的公司，在這樣的單位調(diào)研，對我們的畢業(yè)設(shè)計一定會起到很大的作用。 二、調(diào)研過程 4月3日早晨，我們在和老師們集合后，搭乘校車經(jīng)過約一個小時的時間順利到達揚州柴油機廠，工廠的接待人員熱情的把我們帶到車間，進行觀摩。 在觀摩的過程中，大家熱情很高，課題相關(guān)的同學(xué)之間不時發(fā)出熱烈的討論聲，帶隊的老師們也忙得不亦樂乎，有的積極解答同學(xué)們提出的問題，有的忙者為大家講解各種課題相關(guān)機床的結(jié)構(gòu)和設(shè)計過程中要注意的問題。我也和幾個一起的同學(xué)討論著各種見到想到的問題，在和同學(xué)們的討論以及老師們的講解中看到了書本中的知識再現(xiàn)實中的應(yīng)用，更學(xué)到很多在書本中沒有學(xué)到的知識。 三、調(diào)研成果 總的說來，綜合以前的知識，我們對組合機床有了以下認識： 1、組合機床是以標準的通用部件為基礎(chǔ),配以少量按工件特定形狀或加工工藝設(shè)計的專用部件組成的自動或半自動機床，是用來加工一種(或幾種)零件的一道(或幾道)工序的高效率的專用機床。一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時，工件一般不運動，由刀具的運動和刀具與工件的相對進給運動，來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、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。 2、組合機床的通用部件按功能可分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動力部件是為組合機床提供主運動和進給運動的部件;支承部件是用以安裝動力滑臺、帶有進給機構(gòu)的切削頭或夾具等的部件; 輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件; 控制部件是用以控制機床的自動工作循環(huán)的部件; 輔助部件有潤滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。 3、我的課題是設(shè)計組合鉆床，因而在這次的調(diào)研中，我并不是像以前實習(xí)一樣走馬觀花地看，而是結(jié)合老師們的講解對工廠生產(chǎn)線中的組合鉆床著重地進行觀察，尤其是對鉆床的鉆套，箱體的定位，滑枕與導(dǎo)軌的連接問題以及機床的漏油問題進行了著重的了解。由于對于液壓傳動的相關(guān)知識掌握不是很好，所以我最為關(guān)注的就是機床上液壓部分的設(shè)計，并做了相關(guān)筆記。在整個的調(diào)研過程中，我學(xué)到了很多書本上沒有的知識，并見了許多以前未曾見過的結(jié)構(gòu)。 四、結(jié)語 一天的調(diào)研很快就過去了，我們在大學(xué)里的最后一次學(xué)習(xí)過程也就這么過去了，隨著調(diào)研的結(jié)束，我們將以一個社會人對待工作的態(tài)度去面對我們的畢業(yè)設(shè)計，踏踏實實地去完成我們的最后一個考試。