變速箱體上端面立式攻絲專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)（江蘇）
變速箱體上端面立式攻絲專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)（江蘇）,變速,箱體,上端,立式,專(zhuān)用,機(jī)床,設(shè)計(jì),江蘇
分類(lèi)號(hào) 密級(jí)：
UDC 編號(hào)：
學(xué) 位 論 文
變速箱體上端面立式攻絲專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)
作者姓名： 郭騰
指導(dǎo)教師 范真 副教授
申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別 學(xué) 士 專(zhuān)業(yè)名稱(chēng) 機(jī)械制造及其自動(dòng)化
論文提交日期 2007年6月 論文答辯日期 2007年6月20日
學(xué)位授予單位和日期
答辯委員會(huì)主席 _______________
評(píng)閱人 ______________
2007年6月20日
目 錄???????????????????
一、? 前言 …………………………………………… 3
二、 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)
1、 概述 …………………………………………… 5
2、總體結(jié)構(gòu)及工作循環(huán)……………………………………………… 6
3、三圖一卡設(shè)計(jì) ………………………………………… 7
三 組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì) ……………………………………?? 8
1.簡(jiǎn)述 …………………………………………?? 9
2.設(shè)計(jì)原則 ………………………………………?? 9
3.按上述設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)
…………………………………………? 10
4 驗(yàn)算 …………………………………………? 12
5 主軸及通用傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)型式的選擇方案
……………………………………………? 12
四 專(zhuān)用夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) …………………………………? 12
1.定位基準(zhǔn)與定位元件的選擇……………………………………… 13
2、夾緊元件與夾緊力的擇 ………………………………13 ???????????????
3.夾具基體的設(shè)計(jì) ………………………………………………13
五 PLC控制設(shè)計(jì) ………………………………………14
六 結(jié)束語(yǔ) ……………………………15
七 參考資料 ………………………………………15
八 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)
…………………………………………………… 16
九 致謝 ……………………………………………… 17
一 前言
組合機(jī)床及其自動(dòng)線(xiàn)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)。我國(guó)傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線(xiàn)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箱體類(lèi)和軸類(lèi)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(chē)端面和凸臺(tái),在孔內(nèi)鏜各種形狀槽,以及銑削平面和成形面等。組合機(jī)床的分類(lèi)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)式組合機(jī)床等;隨著技術(shù)的不斷進(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(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)多品種加工的可調(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)(清洗機(jī)、裝配機(jī)、綜合測(cè)量機(jī)、試驗(yàn)機(jī)、輸送線(xiàn)) 等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也
越來(lái)越大。由于組合機(jī)床及其自動(dòng)線(xiàn)是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專(zhuān)用產(chǎn)品,是根據(jù)用戶(hù)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)床組合機(jī)床自動(dòng)線(xiàn)總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國(guó)家要相對(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(xiàn)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(mǎn)足用戶(hù)需求,真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇和對(duì)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(jī)床及其自動(dòng)線(xiàn)正在沖擊著傳統(tǒng)的組合機(jī)床行業(yè)企業(yè),因此組合機(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。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(zhuān)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10 000～20 000 r/ min ,最高進(jìn)給速度可達(dá)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(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(mǎn)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(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。在這些方面我國(guó)組合機(jī)床裝備還有相當(dāng)大的差距,因此我國(guó)組合機(jī)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。
組合機(jī)床還被廣泛應(yīng)用于大、中批量零部件如汽車(chē)、拖拉機(jī)、摩托車(chē)等行組合機(jī)床被廣泛應(yīng)用于大、中批量零部件如汽車(chē)、拖拉機(jī)、摩托車(chē)等行業(yè)的汽缸體、汽缸蓋、變速箱殼體、后橋等的生產(chǎn)加工領(lǐng)域。下面介紹變速箱體上端面立式攻絲專(zhuān)用機(jī)床的設(shè)計(jì)過(guò)程。
二 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)
1. 概訴
立式攻功絲組合機(jī)床是在工件表面上進(jìn)行攻絲的一種高效率自動(dòng)化專(zhuān)用加工設(shè)備。組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)通常是根據(jù)與用戶(hù)簽定的和同和協(xié)議書(shū)，針對(duì)具體加工零件，擬訂工藝和結(jié)構(gòu)方案，并進(jìn)行方案圖樣和有關(guān)技術(shù)文件的設(shè)計(jì)。
根據(jù)工藝方案確定機(jī)床的型式和總體布局。在選擇機(jī)床配置型式時(shí)，既考慮到實(shí)現(xiàn)工藝方案，保證加工精度、技術(shù)要求及生產(chǎn)率，又考慮到機(jī)床操作、維護(hù)、修理和排屑的方便性。
在選擇組合攻絲機(jī)床結(jié)構(gòu)方案時(shí)，必須保證穩(wěn)定的加工精度。固定式夾具組合鉆床能達(dá)到的鉆孔位置精度最高，采用固定導(dǎo)套一般能達(dá)( ± 0.20)mm?？紤]到操作的方便性，需要合理確定裝料高度
為使組合攻絲機(jī)床在溫度過(guò)高時(shí)工作性能穩(wěn)定，而且由于被加工件不需多次進(jìn)給，故選用機(jī)械通用部件配置機(jī)床。
根據(jù)被加工零件的特點(diǎn),為實(shí)現(xiàn)加工精度要求,同時(shí)考慮到經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)率,經(jīng)過(guò)反復(fù)論證、分析和計(jì)算,我們采用了立式組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)方案。
2.總體結(jié)構(gòu)及工作循環(huán)
本機(jī)床采用多工位立式組合機(jī)床,變速箱體裝在工作臺(tái)的夾具上,這樣便于上、下料。
機(jī)床機(jī)械部分主要有: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(dòng)系統(tǒng)。
機(jī)床的工作循環(huán)為:裝上一工件,定位銷(xiāo)插銷(xiāo)定位→夾緊油缸夾緊→I 滑臺(tái)開(kāi)始工作循環(huán):動(dòng)力部件快進(jìn)(冷卻供、主軸瞬時(shí)針旋轉(zhuǎn)) → 動(dòng)力部件攻進(jìn)(死檔鐵停留) →動(dòng)力部件攻退（逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)）→快退至原位(主軸停) ,定位銷(xiāo)拔出,夾緊油缸松開(kāi),防護(hù)門(mén)自動(dòng)打開(kāi),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(jì)
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?yàn)橄潴w上端面攻絲孔，上端面為9個(gè)10孔進(jìn)行攻絲。采用一面兩孔定位，一面為箱體側(cè)面，兩孔為底面上的長(zhǎng)邊上的兩對(duì)角線(xiàn)孔。采用箱體頂面夾緊。
2. 加工示意圖
加工10的孔：刀具的選擇要求考慮工件加工尺寸精度，切削的排除，及生產(chǎn)率要求等因素。，選擇M10的高速鋼絲錐外伸長(zhǎng)度為110mm 。查表得切削用量 n=212r/min v=4 m/min f=1mm/r =12 mm/min
箱體上端面工進(jìn)長(zhǎng)度10 mm 快進(jìn)40 mm
箱體上端面工退長(zhǎng)度10 mm 快退40 mm
初定主軸類(lèi)型、尺寸、外伸長(zhǎng)度和選擇接桿主軸形式主要取決于進(jìn)給力和主軸－刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的需要。主軸尺寸規(guī)格應(yīng)根據(jù)選定的切削用量計(jì)算出切削轉(zhuǎn)矩， 由d=M10 查表3-5得：確定主軸直徑d=30mm。
3. 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
上端面：9根主軸
多軸箱輪廓尺寸 H=168+121.5+100=389.5 mm
B=300+2100=500 mm
厚度取325 mm長(zhǎng)寬取500400 mm
最低孔位置144 mm
最低主軸高度127.5 mm
軸向力==709.2N
轉(zhuǎn)矩 ==2.4Nm
功率 ==0.1kw
5=0.5kw
5=3546
根據(jù)以上計(jì)算所得 選取液壓動(dòng)力滑臺(tái)1HY25-IA 動(dòng)力箱1TD25-IA （1.5kw）電機(jī) Y100L-6
4. 機(jī)床生產(chǎn)效率計(jì)算卡
1. 理想生產(chǎn)率 ==13.04件/h
2. 實(shí)際生產(chǎn)率 =27件/h
3. 機(jī)床負(fù)荷率 =0.9
三 組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì)
1.簡(jiǎn)述
組合機(jī)床多軸箱的設(shè)計(jì)計(jì)算是組合機(jī)床設(shè)計(jì)工程中的重要環(huán)節(jié)，是主軸箱零部件設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)，計(jì)算稍有不慎，便會(huì)導(dǎo)致后期的設(shè)計(jì)制造前功盡棄。
依據(jù)總體設(shè)計(jì)圖， 對(duì)主軸箱進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。由于在本機(jī)床上需同時(shí)加工9個(gè)孔，不僅孔多、間距小，而且孔的排列集中。因此，本機(jī)床的主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)在對(duì)被加工零件進(jìn)行了深入、細(xì)致分析計(jì)算的基礎(chǔ)上，通過(guò)采用滾針軸承，將常規(guī)狀況下不能完成的排箱得以實(shí)現(xiàn)，而且所設(shè)計(jì)的主軸箱結(jié)構(gòu)緊湊。依據(jù)組合鉆床總體設(shè)計(jì)繪制主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖其內(nèi)容為主軸箱設(shè)計(jì)的原始要求和已知條件：
1. 主軸箱輪廓尺寸500mm×400mm；
2. 工件輪廓尺寸及各孔位置尺寸
3. 工件與主軸箱相對(duì)位置尺寸。
2.設(shè)計(jì)原則
1) 從面對(duì)主軸的方位看去，所有主軸均采用逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。
2) 在保證轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的前提下，力求用最少的傳動(dòng)軸和齒輪（數(shù)量和規(guī)格），以減少各類(lèi)零件的品種。具體措施：采用一根傳動(dòng)軸同時(shí)帶動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)時(shí)，采用了變位齒輪。
3) 為使主軸箱結(jié)構(gòu)緊湊，主軸箱內(nèi)齒輪傳動(dòng)副的傳動(dòng)比都在1.0~1.5之間。
4) 由于攻絲傳動(dòng)比較大而個(gè)孔之間距離緊湊，所以使用先降速后升速的傳動(dòng)方案。
5) 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(jì)原則設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)
按所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)圖合理分配各級(jí)傳動(dòng)比、初定傳動(dòng)軸位置和確定齒輪齒數(shù)
主軸r/min
驅(qū)動(dòng)軸=520 r/min
總傳動(dòng)比 i=
各軸傳動(dòng)比分配：
==1.90
======1.41
==0.94
確定中間軸9以及中間軸9，12與5，6，7，8，10，15，21軸聯(lián)接的個(gè)齒輪規(guī)格
m=3
=24
驗(yàn)算轉(zhuǎn)速 ：
=273.4 r/min
=195.5 r/min
=208.1 r/min
轉(zhuǎn)速相對(duì)損失在5%以?xún)?nèi)，符合設(shè)計(jì)要求。
采用R12-L型葉片泵
有中間傳動(dòng)軸8經(jīng)一對(duì)齒輪=24/24 =
=682.5 r/min 在400-800 r/min范圍內(nèi)滿(mǎn)足要求。
在擬定主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，傳動(dòng)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(dòng)軸支承孔的孔距精度，需要精確計(jì)算各傳動(dòng)軸的坐標(biāo)尺寸（計(jì)算結(jié)果精確到小數(shù)點(diǎn)后3位數(shù)）。
4 驗(yàn)算
驗(yàn)算根據(jù)坐標(biāo)計(jì)算確定的兩軸坐標(biāo)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(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)為
δ ≤0.001～ 0.009mm
經(jīng)驗(yàn)算均符合。
5 主軸及通用傳動(dòng)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(zhǎng)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?xún)?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(dòng)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(dòng)軸，按所選的軸承類(lèi)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(qiáng)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(mǎn)足強(qiáng)度要求，實(shí)現(xiàn)合理排箱。
按以上原則設(shè)計(jì)的傳動(dòng)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(jì)和制造工作量及成本都大大降低。為實(shí)現(xiàn)本機(jī)床“體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、效率高、質(zhì)量好”的設(shè)計(jì)目標(biāo)奠定了基礎(chǔ)。
四 專(zhuān)用夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
專(zhuān)用夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是為加工某些幾何形狀相似、工藝過(guò)程和定位夾緊相似的零件而設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)時(shí)需要選擇合理的定位基準(zhǔn)、定位元件；選擇合適的夾緊夾緊元件；設(shè)計(jì)好合理的基體件。
1.定位基準(zhǔn)與定位元件的選擇
制定設(shè)計(jì)方案時(shí)需選擇合理的定位基準(zhǔn)、定位元件。該零件采用一面兩孔定位，定位基準(zhǔn)為零件底面，定位元件為定位銷(xiāo)。
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(diǎn)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(jì)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(mǎn)足了加工的要求。
3.夾具基體的設(shè)計(jì)
夾具基體是夾具的基礎(chǔ)，在設(shè)計(jì)夾具基體時(shí)，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(duì)其基體件還應(yīng)根據(jù)相似件形狀、尺寸、精度、毛坯種類(lèi)及其工藝方法來(lái)確定基體件形狀、尺寸，以滿(mǎn)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(jì)見(jiàn)附圖。
五 PLC控制設(shè)計(jì)
1 工作原理及電氣控制要求
頂面專(zhuān)用攻絲機(jī)床是在工件頂面上進(jìn)行公司的一種高效自動(dòng)化專(zhuān)用加工設(shè)備,基本結(jié)構(gòu)如圖所示。2動(dòng)力滑臺(tái)對(duì)面布置并安裝在標(biāo)準(zhǔn)側(cè)立失機(jī)床座上,刀具電動(dòng)機(jī)M分別固定在動(dòng)力滑臺(tái)上,中間底座上裝有工件定位夾緊裝置。
該機(jī)床采用電動(dòng)機(jī)和液壓系統(tǒng)(未畫(huà)出) 相結(jié)合的驅(qū)動(dòng)方式,其中電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主軸箱的刀具主軸提供切削主運(yùn)動(dòng),而動(dòng)力滑臺(tái)和工件定位夾緊裝置則由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng),M1 為液壓泵的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī),M4 為冷卻泵電動(dòng)機(jī)。機(jī)床的電氣控制要求為M1 先啟動(dòng),只有系統(tǒng)正常供油后,其它控制電路才能通電工作; M2 ,M3在滑臺(tái)進(jìn)給循環(huán)開(kāi)始時(shí)啟動(dòng),滑臺(tái)退回原位后停機(jī);M4 可手動(dòng)控制啟停,也可在滑臺(tái)工作進(jìn)給時(shí)自動(dòng)提供油液。其控制過(guò)程是典型的順序控制,當(dāng)把工件裝入夾具后,按下啟動(dòng)按鈕SB3 ,機(jī)床便開(kāi)始自動(dòng)循環(huán)的工作過(guò)程
2 電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
雙面鉆孔組合機(jī)床的電氣控制屬單機(jī)控制, 輸入輸出均為開(kāi)關(guān)量。根據(jù)實(shí)際控制要求,并考慮系統(tǒng)改造成本,在準(zhǔn)確計(jì)算I/ O 總點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上,采用抗干擾強(qiáng)、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(hào)采用常開(kāi)觸點(diǎn)接法,所需的24 V 直流電源由PLC 內(nèi)部提供;輸出負(fù)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(fù)載中的4 個(gè)交流接觸器線(xiàn)圈則需外接220 V 交流電源.由于雙面鉆孔組合機(jī)床中轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、按鈕及行開(kāi)關(guān)較多,為了減少輸入點(diǎn)數(shù),降低費(fèi)用,對(duì)輸入信號(hào)作了適當(dāng)處理,如4 臺(tái)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)不作為輸入信號(hào),而直接接入輸出線(xiàn)圈回路中。另外,電磁閥為感性負(fù)載并且通斷頻繁,為了保護(hù)PLC 的輸出觸點(diǎn),在每個(gè)電磁閥兩端各并上1 個(gè)續(xù)流二極管,來(lái)吸收反向過(guò)電壓。
3.電氣控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
由雙面鉆孔組合機(jī)床的控制要求可知,該控制系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)3 個(gè)控制功能: ① 動(dòng)力滑臺(tái)的點(diǎn)動(dòng)、復(fù)位控制; ②動(dòng)力滑臺(tái)的單機(jī)自動(dòng)循環(huán)控制; ③整機(jī)全自動(dòng)工作循環(huán)控制。具體T型圖見(jiàn)附圖
4.PLC 與PC 的通信
系統(tǒng)工作時(shí),PC 與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的PLC 之間處于實(shí)時(shí)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(tái)計(jì)算機(jī)管理多臺(tái)機(jī)床。上位計(jì)算機(jī)與PLC 之間有一個(gè)RS - 232C/ RS - 485 轉(zhuǎn)換
器,用于鏈接計(jì)算機(jī)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(chǎng)的需要,在不中斷生產(chǎn)的情況下,可在上位機(jī)上實(shí)時(shí)地對(duì)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,使控制系統(tǒng)工作于最佳狀態(tài)。還可在上位機(jī)上編程、監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行情況、顯示故障等,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)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,完全符合攻絲組合機(jī)床的電氣控制要求,使用效果良好。在使用過(guò)程中,還可根據(jù)不同的控制要求,在不改動(dòng)接線(xiàn)或改動(dòng)很少的情況下,通過(guò)改變程序來(lái)實(shí)現(xiàn)不同要求,大大節(jié)省了安裝調(diào)試時(shí)間,提高了效率。
5 結(jié)語(yǔ)
本系統(tǒng)經(jīng)過(guò)PLC 融入后,運(yùn)行良好,故障率低。而且組合機(jī)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(shí),只需修改程序,就可滿(mǎn)足新的加工要求?？梢?jiàn)傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備融入PLC技術(shù) 后,既能使之成為機(jī)電一體化的新產(chǎn)品,適用生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制,又能發(fā)揮原組合機(jī)床的效能,而且投資較小,可見(jiàn),靈活應(yīng)用PLC 是實(shí)現(xiàn)組合機(jī)床電氣自動(dòng)化的有效途徑。
六 結(jié)束語(yǔ)
本組合機(jī)床較好地解決了大批量攻絲變速箱上端面孔的問(wèn)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(jì)效益和應(yīng)用價(jià)值。圓滿(mǎn)的完成了任務(wù)書(shū)中的各項(xiàng)要求
七 參考資料
1、《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》沈陽(yáng)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(jī)床設(shè)計(jì)》 大連組合機(jī)研究所編 機(jī)械工業(yè)出版社 1975年6月
3、《金屬切削加工工藝人員手冊(cè)》上?？茖W(xué)技術(shù)出版社
4、《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社
5、《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》 大連工學(xué)院 戴曙主編 機(jī)械工業(yè)出版 1985年12月
6、《組合機(jī)床液壓滑臺(tái)圖冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社
7、《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社
8、《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社 1978年12月
9、《組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè)》 大連組合機(jī)床研究所編 機(jī)械工業(yè)出版社
八 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)
轉(zhuǎn)眼間完成了大學(xué)四年的機(jī)械設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)的各門(mén)課程，在理論上對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械制造的知識(shí)有了初步認(rèn)識(shí)。經(jīng)過(guò)一個(gè)學(xué)期的努力，在老師和同學(xué)的幫助下終于完成了大學(xué)最后一門(mén)課程——畢業(yè)設(shè)計(jì)。通過(guò)近3個(gè)月的學(xué)習(xí)和摸索，使我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的過(guò)程和方法有了教深刻的認(rèn)識(shí)，把平時(shí)課堂上所學(xué)到的東西運(yùn)用到實(shí)際中。特別是在組合機(jī)床的設(shè)計(jì)方面。因?yàn)楫厴I(yè)設(shè)計(jì)所選擇的題目使我對(duì)組合機(jī)床的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)有了全方面的了解，也初步掌握了組合機(jī)床的設(shè)計(jì)技巧和設(shè)計(jì)方法。這為我以后步入社會(huì)，盡快的適應(yīng)工作崗位的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這是我第一次獨(dú)立的完成組合機(jī)床設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，難免有很多不足和錯(cuò)誤之處，希望老師指正
九 致 謝
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利完成首先要衷心地感謝導(dǎo)師范真教授給予的精心指導(dǎo)。在設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中，范老師耐心指導(dǎo)我完成了很多讓我困惑很久的問(wèn)題，毫不厭煩的幫我在各種資料上查找組合機(jī)床設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)和資料。帶我們參加認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)，使我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)知道有了十分深刻的認(rèn)識(shí)。
還有感謝那些在畢業(yè)設(shè)計(jì)中幫助過(guò)我的那些老師和同學(xué)們。
郭騰
2007年6月17日
多功能組合機(jī)床綜述報(bào)告
對(duì)于多功能組合機(jī)床，工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)有很多稱(chēng)呼來(lái)形容它，如“多任務(wù)處理裝置”、“多功能機(jī)床”、“多程序生產(chǎn)系統(tǒng)”等，它確實(shí)可稱(chēng)為加工領(lǐng)域的新星，可降低成本，簡(jiǎn)化配置，并一直保持在美國(guó)本土生產(chǎn)。過(guò)去只有使用多機(jī)操作才能完成的任務(wù)，現(xiàn)在可以集中到一臺(tái)機(jī)床上加工完成。
由于市場(chǎng)需求的不斷變化，產(chǎn)品的生命周期在不斷縮短，今天的市場(chǎng)更加強(qiáng)烈需求多任務(wù)處理裝置概念。在整個(gè)生產(chǎn)環(huán)境中推行精益管理時(shí)，沒(méi)有比把零件加工集中到一臺(tái)機(jī)器上完成更精益的了。一些傳統(tǒng)的制造業(yè)廠(chǎng)商認(rèn)為多功能組合機(jī)床過(guò)于復(fù)雜，很難找到合適的操作人員也就不足為金屬加工基本原理及在生產(chǎn)車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)有關(guān)新機(jī)床使用中難題創(chuàng)新解決方面的培訓(xùn)。
設(shè)備采用“帶走熱量”式設(shè)計(jì)，有床身、鋼制直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌、鋼制轉(zhuǎn)塔刀架、設(shè)備上使用的不同材料，所有這些組合到一起建造成一臺(tái)機(jī)床。這些都與導(dǎo)熱系數(shù)、體積膨脹相關(guān)。所有不同尺寸的東西都會(huì)以不同的速度生長(zhǎng)。由于這個(gè)原因，需要制造熱友好機(jī)床，以便知道發(fā)熱的薄弱點(diǎn)在哪里，可以通過(guò)合理的機(jī)床設(shè)計(jì)來(lái)補(bǔ)償。元件是全程運(yùn)動(dòng)。機(jī)床滑動(dòng)產(chǎn)生摩擦并轉(zhuǎn)化為熱。切削加工產(chǎn)生的熱屑掉到不同地方，在整個(gè)過(guò)程中冷卻液會(huì)混合在其中。在切削刀具上會(huì)持續(xù)出現(xiàn)很多不同的溫度區(qū)域，所以也會(huì)有很多東西對(duì)熱穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。切削刀具技術(shù)把多功能組合機(jī)床變成了具備銑削和切削能力的“全能
機(jī)器”。
據(jù)資料介紹，最顯著的特點(diǎn)是這些機(jī)床整體上更具直覺(jué)性。防撞保護(hù)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，在某些情況下，即使采用手動(dòng)操作模式，也能避免碰撞的發(fā)生。由于控制軟件有很好的直覺(jué)性，用戶(hù)操作友好程度也在不斷提高。相信多功能組合機(jī)床會(huì)以其生存能力遍布于更多不同的加工現(xiàn)場(chǎng)。離線(xiàn)編程優(yōu)化和NC自動(dòng)控制系統(tǒng)的形成已經(jīng)使這一技術(shù)更容易接受，因此當(dāng)將程序用在機(jī)床上時(shí)，不必花很多時(shí)間去調(diào)整程
序和確認(rèn)某一元件沒(méi)有問(wèn)題。如果一個(gè)零件需要配備上下兩個(gè)轉(zhuǎn)塔刀架同時(shí)進(jìn)行粗加工，這種情況下編程是比較困難的，因?yàn)樗枰獌蓚€(gè)轉(zhuǎn)塔刀架同時(shí)進(jìn)刀。AdMac系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)這些同時(shí)進(jìn)刀的刀架的自動(dòng)編程，并能使正確的主軸速度、正確的進(jìn)給速度等所有參數(shù)實(shí)現(xiàn)同步。Okuma公司的防撞系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于實(shí)際加工工況的防撞模擬，因此，如果操作者安裝了錯(cuò)誤的刀具或設(shè)定了錯(cuò)誤的參數(shù)，控制系統(tǒng)會(huì)檢測(cè)出來(lái)并阻止機(jī)床進(jìn)入加工狀態(tài)。
通過(guò)與西門(mén)子公司合作，INDEX公司現(xiàn)在可以提供3D模式的“虛擬機(jī)床”，按照某一特定型號(hào)的機(jī)床定制。結(jié)果表明，模擬加工出來(lái)的成品零件不只是與實(shí)際成品相似，簡(jiǎn)直就是一對(duì)一的拷貝。直覺(jué)式控制界面、模擬以及其他軟件技術(shù)進(jìn)步，更多的生產(chǎn)車(chē)間向多功能組合機(jī)床敞開(kāi)了大門(mén)，但如果沒(méi)有相應(yīng)的知識(shí)培訓(xùn)和解決問(wèn)題的創(chuàng)造力，制造商也很難體會(huì)到和充分利用先進(jìn)機(jī)床柔順性方面的優(yōu)勢(shì)。對(duì)機(jī)器所做的工作越多，機(jī)器就會(huì)越復(fù)雜，也相應(yīng)地需要具備更強(qiáng)技能的人
才能操縱它。
假如一個(gè)機(jī)械師過(guò)去一天操作3臺(tái)機(jī)床，那么現(xiàn)在他有這樣一臺(tái)多功能的機(jī)床，就可以生產(chǎn)出更多的零件。更為重要的是，他可以借助軟件的幫助使生產(chǎn)效率更高，對(duì)于轉(zhuǎn)換加工零件的準(zhǔn)備，也可以編制加工工藝計(jì)劃。因?yàn)楦鼡Q零件需要降下3個(gè)主軸，因此在更換零件之前，車(chē)間應(yīng)加工盡可能多的零件。對(duì)于多功能機(jī)床，轉(zhuǎn)換零件速度非?？?，生產(chǎn)批次間隔時(shí)間更短，庫(kù)存更低，生產(chǎn)效率更高。能夠充分利用多功能機(jī)床的一些車(chē)間，很快就會(huì)發(fā)現(xiàn)崗位功能的統(tǒng)一?，F(xiàn)在，一個(gè)車(chē)間可以只用一個(gè)操作人員、一個(gè)調(diào)整工和一個(gè)編程師，將來(lái)這3項(xiàng)工作完全可以由一個(gè)人來(lái)做。傳統(tǒng)崗位描述中機(jī)械師將過(guò)
渡成為一個(gè)調(diào)整工程師，如果該工程師還熟悉零件加工編程，那
就更理想了。對(duì)于這樣的轉(zhuǎn)換，培訓(xùn)就比較簡(jiǎn)單了，只要培訓(xùn)1個(gè)
人就行，而不是3個(gè)人。從長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)看，這將提供給人們更高的崗位滿(mǎn)意度。當(dāng)調(diào)整工程師負(fù)責(zé)加工編程并且親自關(guān)注零件加工的整個(gè)過(guò)程時(shí)，他就完全成了這個(gè)零件的主宰者。除此之外，還應(yīng)該在刀具選
擇和編程方面做更多的努力，要使任何型號(hào)的多功能組合機(jī)床都
成功，車(chē)間需要配備熟練的機(jī)械師，有能力并靈活地完成多種操
作。因此，橫向培訓(xùn)比過(guò)去任何時(shí)候都重要了。把銑削和車(chē)削加
工視為不同學(xué)科的觀點(diǎn)一去不復(fù)返了。
對(duì)于編程人員來(lái)說(shuō)，這是屬于他們的時(shí)代。對(duì)于會(huì)編程的人員，懂機(jī)床并控制它，這是他們能力的體現(xiàn)。
調(diào)研報(bào)告
組合機(jī)床及其自動(dòng)線(xiàn)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)。我國(guó)傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線(xiàn)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箱體類(lèi)和軸類(lèi)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(chē)端面和凸臺(tái),在孔內(nèi)鏜各種形狀槽,以及銑削平面和成形面等。組合機(jī)床的分類(lèi)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)式組合機(jī)床等;隨著技術(shù)的不斷進(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(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)多品種加工的可調(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)(清洗機(jī)、裝配機(jī)、綜合測(cè)量機(jī)、試驗(yàn)機(jī)、輸送線(xiàn)) 等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也
越來(lái)越大。由于組合機(jī)床及其自動(dòng)線(xiàn)是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專(zhuān)用產(chǎn)品,是根據(jù)用戶(hù)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)床及組合機(jī)床自動(dòng)線(xiàn)總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國(guó)家要相對(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(xiàn)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(mǎn)足用戶(hù)需求,真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我的題目是多軸箱上端面攻絲專(zhuān)用組合機(jī)床的設(shè)計(jì)，為了更好的認(rèn)識(shí)和了解組合機(jī)床的工作原理和組成方式，范真老師帶領(lǐng)我們參觀了揚(yáng)州柴油機(jī)廠(chǎng)。在揚(yáng)柴，我看到了我要設(shè)計(jì)的機(jī)床。專(zhuān)用攻絲組合機(jī)床的工作原理，動(dòng)力布置，工件定位和加緊都有了一定的認(rèn)識(shí)，為我以后的設(shè)計(jì)打好了基礎(chǔ)。
郭騰
2007年5月3日
收藏