雙面鉆孔組合機床液壓系統設計畢業設計(已修改)

　

【正文】 外經貿學院機械工程與自動化系2012屆畢業設計論文雙面鉆孔組合機床液壓系統設計畢業設計1 緒論 組合機床的發展現狀及前景組合機床（transfer and unit machine）是根據工件加工需要,以大量通用部件為基礎，配以按工件特定形狀和加工工藝設計的專用部件和夾具，組成的一種高效的半自動或自動專用機床[5]。在我國，組合機床發展已有28年的歷史，其科研和生產都具有相當的基礎，應用也已深入到很多行業。是當前機械制造業實現產品更新，進行技術改造，提高生產效率和高速發展必不可少的設備之一。它的特征是高效、高質、經濟實用，因而被廣泛應用于工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業[8]。我國傳統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，在孔內鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等[5]。隨著技術的不斷進步，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）、數字控制（NC）等，能任意改變工作循環控制和驅動系統，并能靈活適應多品種加工的可調可變的組合機床。另外，近年來組合機床加工中心、數控組合機床、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綜合性很高的高技術專用產品，是根據用戶特殊要求而設計的，它涉及到加工工藝、刀具、測量、控制、診斷監控、清洗、裝配和試漏等技術。我國組合機床及組合機床自動線總體技術水平比發達國家要相對落后，國內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致投資規模的擴大，并使產品生產成本提高。因此，市場要求我們不斷開發新技術、新工藝，研制新產品，由過去的“剛性”機床結構，向“柔性”化方向發展，滿足用戶需求，真正成為剛柔兼備的自動化裝備[16]。從2002年第21屆日本國際機床博覽會上獲悉，在來自世界10多個國家和地區的500多家機床制造商和團體展示的最先進機床設備中，超高速和超高精度加工技術裝備與復合、多功能、多軸化控制設備等深受歡迎。據專家分析，機床裝備的高速和超高速加工技術的關鍵是提高機床的主軸轉速和進給速度。該屆博覽會上展出的加工中心，主軸轉速10000～20000r/min，最高進給速度可達20～60m/min；復合、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、數量減少的同時，加工的形狀卻日益復雜。多軸化控制的機床裝備適合加工形狀復雜的工件。另外，產品周期的縮短也要求加工機床能夠隨時調整和適應新的變化，滿足各種各樣產品的加工需求。 然而更關鍵的是現代通信技術在機床裝備中的應用，信息通信技術的引進使得現代機床的自動化程度進一步提高，操作者可以通過網絡或手機對機床的程序進行遠程修改，對運轉狀況進行監控并積累有關數據；通過網絡對遠程的設備進行維修和檢查、提供售后服務等。在這些方面，我國組合機床裝備與其他國家還有相當大的差距，因此我國組合機床技術在裝備高速度、高精度、柔性化、模塊化、可調可變、任意加工性以及通信技術的應用將是今后的發展方向。 工藝范圍組合機床一般用于加工箱體類或特殊形狀零件的平面加工和孔加工兩類工序。平面加工包括銑端面、鍯（刮）平面、車端面；孔加工包括鉆、擴、鉸、鏜孔以及倒角、切槽、攻螺紋、鍯沉孔、滾壓孔等。隨著綜合自動化的發展，其工藝范圍正擴大到車外圓、行星銑削、拉削、推削、磨削、珩磨及拋光、沖壓等工序。此外，還可以完成焊接、熱處理、自動裝配、檢測、清洗以及零件分類及打印等非切削工作[5]。組合機床在汽車、拖拉機、柴油機、電機、儀器儀表、軍工及縫紉機、自行車等輕工業行業大批量生產中已獲得廣泛應用；一些中小批量生產的企業，如機床、機車、工程機械等制造業也已推廣應用。組合機床最適宜于加工各種大中型箱體類零件，如氣缸蓋、氣缸體、變速箱體、電機座及儀表殼等零件；也可用來完成軸套類、輪盤類、叉架類和蓋板類零件的部分或全部工序的加工。 組成組合機床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。動力部件是用于傳遞動力，實現工作運動的通用部件。它為刀具提供主運動和進給運動的部件。主要包括動力箱、動力滑臺、具有各種工藝性能的動力頭等。支承部件是用以安裝動力滑臺、帶有進給機構的切削頭或夾具等的部件，它包括側底座、中間底座、支架、可調支架、立柱和立柱底座等。它是組合機床的基礎部件，機床上各部件之間的相對位置精度、機械的剛度等主要依靠它來保證[5]。輸送部件是具有定位和加緊裝置、用于安裝工件并運送到預定工位的通用部件，主要有分度回轉工作臺、環形分度回轉工作臺、回轉鼓輪和往復移動工作臺等。通常具有較高的定位精度。控制部件是用以控制機床具有運動動作的各個部件，以保證實現組合機床工作循環。它包括可編程控制器（PC）、液壓傳動裝置、分級進給機構、自動檢測裝置及操縱臺電柜等。輔助部件包括定位、夾緊、潤滑、冷卻、排屑以及自動線的清洗機等各種輔助裝置。 分類組合機床的通用部件分為大型和小型兩大類。用大型通用部件組成的機床稱為大型組合機床。用小型通用部件組成的機床稱為小型組合機床。大型組合機床和小型組合機床在結構和配置形式等方面有較大的差別。大型組合機床的配置形式：大型組合機床的配置形式可分為單工位和多工位兩大類，而每類中又有多種配置形式[5]。單工位組合機床配置形式有：單面、雙面、三面、四面、多面（四面以上）等；多工位組合機床配置形式又分為回轉輸送方式和直線輸入方式，其中回轉輸送方式包括分度回轉工作臺式、鼓輪式、中央立柱式或環形工作臺式。直線輸送方式有移動工作臺式。按照工序集中程度和不同批量生產的需要還有其他幾種配置形式：1)工序高度集中的的組合機床，在基本配置形式的基礎上，增設動力部件來加工工件的更多表面。2)用于大批大量生產的組合機床，為提高生產率，除縮短加工時間和輔助時間，盡量使輔助時間和加工時間重合外，還可考慮在每個工位上安裝幾個工位同時進行加工，或在一個工位（或一臺機床）上設置幾套夾具，對工件進行多次安裝，從而加工不同的表面。3)轉塔頭式及轉塔動力箱式組合機床，有單軸和多軸兩類，并有通用化、系列化、標準化。通過帶有各種工藝性能的單軸（或多軸）轉塔頭或轉塔動力箱轉位，實現對工件的順序加工。單軸轉塔主軸設置在轉塔體上，工位數有48個或更多，轉塔可布置成臥式或立式；多軸轉塔主軸則設置在多軸箱（或單軸主軸箱）上，工位數有6個，可以完成對工件一個面上的主要加工工序。轉塔頭或轉塔動力箱具有主切削運動和轉塔的轉位（或安裝在滑臺上隨滑臺作進給運動，此外工件固定不動），工件可安裝在滑臺上作進給運動，也可以安裝在回轉工作臺上實現多面加工。轉塔頭或轉塔動力箱也可用于組成單面、多面或多工位等各種配置形式的組合機床。轉塔式組合機床可以完成一個工件的多工序加工，并可減少機床臺數和占地面積，由于轉塔各工位主軸順序加工，避免了各工位間切削振動的互相干擾，加工精度較高，但切削時間疊加，而且切削時間與輔助時間不重合，機床生產率較低，適宜于中小批量生產的場合。除上述各種配置形式外，還采用可調式組合機床，以適應幾種工件輪番生產；采用自動換刀式和自動更換主軸箱式組合機床，以適應孔數較少的工件和孔數較多外形尺寸較大的工件；采用工件在機床上多次安裝與采用多工位回轉工作臺或移動工作臺相結合的方式組合機床，使一臺機床能對工件進行多次加工；還可以采用將若干種加工工藝相近似的工件合并加工的成組加工組合機床，以增大中批量生產的加工能力。小型組合機床配置形式小型組合機床也是由大量通用零部件組成，其配置特點是：常用兩個以上具有主運動和進給運動的小型動力頭分散布置、組合加工。動力頭有套筒式、滑臺式，橫向尺寸小，配置靈活性大，操作使用方便，抑郁調整和改裝。小型組合機床分單工位和多工位兩類。目前在生產中使用較多的是各種多工位小型機床，其中最常用的是回轉工作臺式小型組合機床。總之，組合機床的配置形式是多種多樣的，同一零件的加工可采用幾種不同的配置方案。在確定組合機床配置形式時，應對幾個可行的方案進行綜合分析，從機床負荷率、能達到的加工精度、使用和排屑的方便性、機床的可調節性、機床部件的通用化程度、占地面積等方面做比較，選擇合理的機床總體布局方案。 組合機床的優缺點1）主要用于棱體類零件和復雜件的孔面加工 2）生產率高。因為工序集中，可多面、多工位。多軸、多刀同時自動加工。 3）加工精度穩定。因為工序固定，可選用成熟的通用部件、精密夾具和自動化循環來保證加工精度的一致性。 4）研制周期短，便于設計、制造和使用維護，成本低。因為通用化、系列化、標準化程度高，通用零部件占70%90%，通用件可組織批量生產進行預制或外購。 5）自動化程度高，勞動強度低。6）配置靈活。因為機構模塊化、組合化。可按工件或工序要求，用大量通用部件和少量專用部件靈活組成各種類型的組合機床及自動線；機床易于改裝：產品或工藝變化時，通用部件一般可以重復利用[5]。2 雙面鉆孔組合機床的工作原理 機床的主要運動 機床動力滑臺由液壓驅動系統提供進給動力，電動機拖動主軸箱刀具主軸，提供切削主動力，工件的定位及夾緊裝置由液壓系統驅動。機床工作時，工件裝入定位夾緊裝置，按下啟動按鈕，工件開始定位和夾緊，然后左、右兩面的動力滑臺同時進行快速進給、工進和快退等加工動作，在這同時，刀具電動機也啟動工作，切削液泵在工進過程中提供切削液。加工結束后，動力滑臺退回到原位，夾緊裝置松開并拔出定位銷，一次加工的工作循環結束[7]。 機床的拖動及控制要求（1）機床動力滑臺和工件定位、夾緊裝置由液壓系統驅動。電磁閥4DT和5DT控制定位銷液壓缸活塞運動方向以及控制夾緊液壓缸活塞運動方向；YVYV4和YV7為左機滑臺油路中電磁閥換向線圈；1DT、2DT和3DT為右機滑臺油路中電磁閥換向線圈。M1為液壓泵電動機[7]。液壓泵電動機M1應先啟動，使系統正常供油后，其他電動機的控制電路及液壓系統的控制電路才能通電工作。M2為左機的刀具電動機，M3為右機的刀具電動機。刀具電動機應在滑臺進給循環開始時啟動運轉，滑臺退回原位后停止運轉。M4為切削液泵電動機。切削液泵電動機可以手動控制啟動和停止，也可以在滑臺工進時自動啟動，在工進結束后自動停止。（2）要求組合機床能分別在自動和手動兩種工作方式下運行。 動力滑臺的特性動力滑臺是由滑座、滑鞍和驅動裝置組成，實現直線進給運動的動力部件。根據被加工零件的工藝要求，在滑鞍上安裝動力箱（用以配多軸箱）或切削頭（如鉆削頭、鏜削頭、銑削頭、攻螺紋頭等主軸部件配以傳動裝置），可以完成鉆、擴、鉸、鏜孔、倒角、刮端面、銑削及攻螺紋等工序；臺面寬320mm以下的滑臺配有分給進給運動裝置，可完成深孔加工[5]。此外，滑臺還可當移動工件臺使用，裝上檢測裝置也可完成自動檢測等工序。滑臺本身可以安裝在側底座上、立柱上或傾斜的底座上，以便配合成臥式、立式或傾斜式等形式的組合機床。根據驅動和控制方式的不同，滑臺可以分為液壓滑臺、機械滑臺和數控滑臺三種類型。液壓滑臺和液壓傳動裝置是兩個分離的獨立部件。滑臺上裝有液壓缸。液壓缸固定在滑座上，活塞桿通過支架與滑鞍連接。工作時，液壓傳動裝置的壓力油通過活塞桿帶動滑鞍沿滑座頂面的導軌移動[5]。液壓滑臺的結構特點是：A．采用雙矩形導軌結構形式，以單導軌兩側面導向，導向的長寬比較大，導向性好。B．滑座體為箱型框架結構，滑座底面中間增加了結合面，結構剛度高。C．導軌淬火，硬度高，使用壽命長（A型鑄鐵導軌：G4248；B型鑲鋼導軌:G4248）。D．液壓缸活塞和后蓋上分別裝有雙向單向閥和緩沖裝置，可減輕滑臺轉向和退至終點時的沖擊。E．滑臺分普通級、精密級和高精密級三個精度等級，可按要求選用，提高經濟性。機械滑臺由滑座、滑鞍、絲杠螺母副及傳動裝置等組成。其中滑座、滑鞍部分的結構液壓滑臺基本相同。機械滑臺有、三個系列。系列機械滑臺采用滾珠絲杠傳動[5]，系列機械滑臺采用普通絲杠（同落幕）