双面钻孔组合机床液压系统设计毕业设计

双面钻孔组合机床液压系统设计毕业设计

1 绪论

1.1 组合机床的发展现状及前景

组合机床（transfer and unit machine）是根据工件加工需要,以大量通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的一种高效的半自动或自动专用机床[5]。

在我国，组合机床发展已有28年的历史，其科研和生产都具有相当的基础，应用也已深入到很多行业。是当前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业[8]。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额），完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及铣削平面和成形面等[5]。随着技术的不断进步，一种新型的组合机床——柔性组合机床越来越受到人们的青睐，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器（PLC）、数字控制（NC）等，能任意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机（清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线）等在组合机床行业中所占份额也越来越大。

由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品，是根据用户特殊要求而设计的，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国组合机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后，国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大，并使产品生产成本提高。因此，市场要求我们不断开发新技术、新工艺，研制新产品，由过去的“刚性”机床结构，向“柔性”化方向发展，满足用户需求，真正成为刚柔兼备的自动化装备[16]。

从2002年第21届日本国际机床博览会上获悉，在来自世界10多个国家和地区的500多家机床制造商和团体展示的最先进机床设备中，超高速和超高精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。据专家分析，机床装备的高速和超高速加工技术的关键是提高机床的主轴转速和进给速度。该届博览会上展出的加工中心，主轴转速10000～20000r/min，最高进给速度可达20～60m/min；复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。在零部件一体化程度不断提高、数量减少的同时，加工的形状却日益复杂。多轴化控制的机床装备适合加工形状复杂的工件。另外，产品周期的缩短也要求加工机床能够随时调整和适应新的变化，满足各种各样产品的加工需求。然而更关键的是现代通信技术在机床装备中的应用，信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步提高，操作者可以通过网络或手机对机床的程序进行远程修改，对运转状况进行监控并积累有关数据；通过网络对远程的设备进行维修和检查、提供售后服务等。在这些方面，我国组合机床装备与其他国家还有相当大的差距，因此我国组合机床技术在装备高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性以及通信技术的应用将是今后的发展方向。

1.1.1 工艺范围

组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状零件的平面加工和孔加工两类工序。平面加工包括铣端面、鍯（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、鍯沉孔、滚压孔等。随着综合自动化的发展，其工艺范围正扩大到车外圆、行星铣削、拉削、推削、磨削、珩磨及抛光、冲压等工序。此外，还可以完成焊接、热处理、自动装配、检测、清洗以及零件分类及打印等非切削工作[5]。

组合机床在汽车、拖拉机、柴油机、电机、仪器仪表、军工及缝纫机、自行车等轻工业行业大批量生产中已获得广泛应用；一些中小批量生产的企业，如机床、机车、工程机械等制造业也已推广应用。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；也可用来完成轴套类、轮盘类、叉架类和盖板类零件的部分或全部工序的加工。

1.1.2 组成

组合机床通用部件按功能可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件和辅助部件五类。

动力部件是用于传递动力，实现工作运动的通用部件。它为刀具提供主运动和进给运动的部件。主要包括动力箱、动力滑台、具有各种工艺性能的动力头等。

支承部件是用以安装动力滑台、带有进给机构的切削头或夹具等的部件，它包括侧底座、中间底座、支架、可调支架、立柱和立柱底座等。它是组合机床的基础部件，机床上各部件之间的相对位置精度、机械的刚度等主要依靠它来保证[5]。

输送部件是具有定位和加紧装置、用于安装工件并运送到预定工位的通用部件，主要有分度回转工作台、环形分度回转工作台、回转鼓轮和往复移动工作台等。通常具有较高的定位精度。

控制部件是用以控制机床具有运动动作的各个部件，以保证实现组合机床工作循环。它包括可编程控制器（PC）、液压传动装置、分级进给机构、自动检测装置及操纵台电柜等。

辅助部件包括定位、夹紧、润滑、冷却、排屑以及自动线的清洗机等各种辅助装置。

1.1.3 分类

组合机床的通用部件分为大型和小型两大类。用大型通用部件组成的机床称为大型组合机床。用小型通用部件组成的机床称为小型组合机床。大型组合机床和小型组合机床在结构和配置形式等方面有较大的差别。

1、大型组合机床的配置形式：

大型组合机床的配置形式可分为单工位和多工位两大类，而每类中又有多种配置形式[5]。单工位组合机床配置形式有：单面、双面、三面、四面、多面（四面以上）等；多工位组合机床配置形式又分为回转输送方式和直线输入方式，其中回转输送方式包括分度回转工作台式、鼓轮式、中央立

柱式或环形工作台式。直线输送方式有移动工作台式。按照工序集中程度和不同批量生产的需要还有其他几种配置形式：

1)工序高度集中的的组合机床，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。

2)用于大批大量生产的组合机床，为提高生产率，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位同时进行加工，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，从而加工不同的表面。

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、标准化。通过带有各种工艺性能的单轴（或多轴）转塔头或转塔动力箱转位，实现对工件的顺序加工。单轴转塔主轴设置在转塔体上，工位数有4-8个或更多，转塔可布置成卧式或立式；多轴转塔主轴则设置在多轴箱（或单轴主轴箱）上，工位数有3、4、6个，可以完成对工件一个面上的主要加工工序。转塔头或转塔动力箱具有主切削运动和转塔的转位（或安装在滑台上随滑台作进给运动，此外工件固定不动），工件可安装在滑台上作进给运动，也可以安装在回转工作台上实现多面加工。转塔头或转塔动力箱也可用于组成单面、多面或多工位等各种配置形式的组合机床。转塔式组合机床可以完成一个工件的多工序加工，并可减少机床台数和占地面积，由于转塔各工位主轴顺序加工，避免了各工位间切削振动的互相干扰，加工精度较高，但切削时间叠加，而且切削时间与辅助时间不重合，机床生产率较低，适宜于中小批量生产的场合。

除上述各种配置形式外，还采用可调式组合机床，以适应几种工件轮番生产；采用自动换刀式和自动更换主轴箱式组合机床，以适应孔数较少的工件和孔数较多外形尺寸较大的工件；采用工件在机床上多次安装与采用多工位回转工作台或移动工作台相结合的方式组合机床，使一台机床能对工件进行多次加工；还可以采用将若干种加工工艺相近似的工件合并加工的成组加工组合机床，以增大中批量生产的加工能力。