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组合机床的组成一般为:侧底座、动力滑台、动力头、夹具、垫铁、中间底座、液压装置、电器控制设备、刀工具等。
组合机床是一种自动化或半自动化的机床。无论是机械电气或液压电气控制的都能实现自动循环。组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面、多工位同时加工,是一种工序集中的高效率机床。 组合机床有如下特点: (1)加工范围广。 (2)加工效率高。 (3)加工精度稳定。 (4)研发周期短。
(5)自动化程度高,劳动强度低。 (6)配置灵活。
1.3 组合机床研究基本内容
1. 零件分析
仔细阅读所拿到的零件图纸,分析零件的结构特点及技术要求。 2. 拟定零件工艺方案
确定零件的材料,加工时的定位基准以及零件的加工工艺方案。 3. 总体方案设计
确定机床的配置形式及总体结构方案。 4. 组合机床设计——三图一卡设计
确定被加工零件的工序图,零件加工示意图,绘制机床尺寸联系图,机床生产率计算卡。
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第2章 组合机床方案的制定
2.1 组合机床的工艺范围及配置形式
2.1.1 组合机床工艺范围
目前,组合机床主要用于平面加工和孔加工两类工序。平面加工包括铣平面、刮平面、车端面;孔加工包括钻、扩、铰、镗孔以及倒角、切槽、攻螺纹、拉削、推削、磨削及抛光、冲压等工序。此外还可以完成焊接、热处理、自动装配和检测、清洗和零件分类及打印等非切削工作。
组合机床最适宜于加工各种大中型箱体类零件,如气缸盖、气缸体、变速箱体、电机座及仪表壳等零件;也可用于完成轴套类、轮盘类、叉架类和盖板类零件的部分或全部工序的加工。近几年来组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器、仪表、缝纫机、自行车、阀门、矿山机械、冶金、航空、纺织机械及军工等部门已获得广泛的应用,一些小批量的生产部门也开始推广应用。
2.1.2 组合机床配置形式 1.大型组合机床的配置型式
大型组合机床的配置形式分单工位和多工位两大类。几种基本组合镗床设计属于单工位平行单面加工型式。
按照工序集中和不同批量生产的需要还有其他集中配置型式: (1)工序高度集中的组合机床 在基本配置形式的基础上,增设动力部件来加工工件的更多表面。这些型式都是组合工件的特定情况配置的。
(2)用与大批量生产的组合机床 为了提高生产率,除缩短加工时间和辅助时间,尽量使辅助时间和加工时间重合外,还可考虑在每个工位上安装几个工件同时进行加工,或在一个工位(或一台机床)上设置几套夹具,对工件进行多次安装,从而加工不同表面。
(3)转塔头式及转塔动力箱式组合机床 有单轴和多轴两类,并有通用化系列化标准。通过带有各种工艺性能的单轴(或多轴)转塔头或转塔
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动力箱转位,实现对工件的顺序加工。 2.小型组合机床配置型式
小型组合机床也是由大量通用零部件组成,其配置特点是:常用两个以上具有主运动和进给运动的小型动力头分散布置、组合加工。动力头有套筒式、滑台式,横向尺寸小,配置灵活性大,操作使用方便,易于调整和改装。
小型组合机床分单工位和多工位两类。目前在生产中使用较多的是各种多工位小型机床,其中最常用的是回转工作台式小型组合机床。
组合机床的配置形式是多种多样的,同一零件的加工可采用多种不同的配置方案。在确定组合机床配置形式时,应对几个可行的方案进行综合分析,从机床负荷率、能达到的加工精度、使用和排屑的方便性、机床的可调性、机床部件的通用化程度、占地面积等方面做比较,选合理的机床总体布局方案。
2.2 组合机床工艺方案的拟定
2.2.1 确定工艺方案的基本原则 1. 粗精加工分开原则
粗加工时的切削负荷较大,切削产生的热变形,较大夹压力引起的工件变形以及切削振动等,对精加工工序十分不利,影响加工尺寸精度和表面粗糙度。因此,在拟订工件一个连续的多工序工艺过程时,应选择粗精加工工序分开的原则。 2. 工序集中原则
运用多刀集中在一台机床上完成一个或几个工件的不同表面的复杂工艺过程,从而有效地提高生产率。因此,拟订工艺方案时,在保证加工质量和操作维修方便的前提下,应适当提高工序集中程度,以便减少机床台数,占地面积和节省人力,取得理想的效益。 2.2.2 确定工艺方案应注意的问题
1. 按一般原则拟订工艺方案时的一些限制
(1)孔间中心距的限制 根据切削扭矩计算要求,主轴轴颈和轴承外
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径有一最小许用尺寸;对于镗孔,要考虑浮动卡头和导向尺寸或刚性主轴结构尺寸限制。
(2)工件结构工艺性不好的限制 当孔径大于直径φ50mm 时,可采用让刀的方法加工,如主轴处于定位刀具的定向状态,抬起工件或刀杆的径向移动,以便轴向进退刀。否则不适宜在组合机床上加工。 2. 其他应注意的问题
(1)精镗孔时应注意孔表面是否允许留有退刀刀痕。这对机床的工作循环、多轴箱和夹具都有影响。当生产许可时,刀具可按工进速度退回,这样既不留痕迹,又利于提高加工精度。
(2)对互相结合的两壳体零件,均应分别从结合面加工联接孔。这样能更好的保证联接孔的位置精度,便于装配。
(3)在制订加工一个工件的几台成套机床或流水线的工艺方案时,应尽可能使精加工集中在所有粗加工之后,以减少内应力变形影响,有利于保证加工精度。
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第3章 组合机床总体设计
3.1 被加工零件工序图
3.1.1 被加工零件工序图的作用与内容
被加工零件工序图是根据制定的工艺方案,表示所设计的组合机床上完成的工艺内容,加工部位的尺寸,精度,表面粗糙度及技术要求,加工用的定位基准,加紧部位以及被加工零件材料,硬度和在本机床加工前的加工余量等情况的图样。是组合机床设计的具体依据,也是制造使用时调整机床,检查精度的重要技术文件。
其主要内容包括:
(1)被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。
(2)本工序所选用的定位基准、加压部位及加紧方向。以便据此进行夹具的支承、定位、加紧和导向等机构设计。
(3)本工序加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技术要求以及对上道工序的技术要求。
(4)注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量。
3.1.2 加工零件要求
被加工零件为汽车变速器上盖。其材料为灰铸铁HT20-40,硬度为HB175~255,加工部位及要求为:
T1面上六个孔,即
2-φ8.5H10,表面粗超度Ra1.6微米,4-φ8.5,表
面粗糙度Ra1.6微米;
T2面上五个孔,即
4-M8×1.5螺纹底孔,φ7,表面粗超度Ra1.6微
米。
要求生产纲领为年产量6万件,单班制生产。 如图3-1所示
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