側支架鉆孔組合機床總體設計【帶圖紙】

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1、畢業(yè)設計說明書論文 QQ 36296518 原創(chuàng)通過答辯 側支架鉆孔組合機床總體設計 摘 要 組合機床是根據(jù)工件加工需要，以大量通用部件為基礎，配以少量專用部件組成的一種高效專用機床。由于組合機床能夠進行多工位加工，提高自動化程度，縮短加工時間和輔助時間，而且組合機床大部分都是由通用部件組成，研制周期較短，便于設計，制造和使用維護，成本低。而且機床易于改造，產(chǎn)品和工藝變化時，通用部件還能重復利用，經(jīng)濟性較好。所以組合機床在大批量生產(chǎn)中的應用十分廣泛。 此次設計的目的就是設計一臺組合鉆床，用于加工拖拉機側支架的12個孔。組合設計的內容有組合機床“三圖一卡”、組合機床的簡要設計

2、，主軸箱設計，選擇出機床總體及各部件的主要參數(shù)。 本次設計中我主要負責組合機床三圖一卡的設計。三圖一卡主要包括被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖及生產(chǎn)率計算卡。 做好任何工作，掌握好調查研究的工作是必不可少的，只有這樣才能全面、細致地完成各項任務，不至于在工作中出現(xiàn)茫然不知所措的情況。 由于時間倉促，設計之處難免有不足之處，還望各位老師多多指正。 關 鍵 詞：被加工零件工序圖，加工示意圖，機床聯(lián)系尺寸圖，組合機床 THE DESIGN OF THE SPECIAL MACHINE FOR THE DRILLING 8-Φ7 HO

3、LE OF THE PUMP ABSTRACT The modular machine tools processes is according to the requirement of work pieces, and it is made of a lot of general use parts and a little special parts and it is a kind of a efficiently production machine. Because the assembly machine tool can process some par

4、ts together ,so it can boost to automate extent, and shorten the time of process，And that assembly machine tool is made of a lot of general use parts, short the time of design, and the it is convenient for designing, fabrication , the cost is low. And the machine tool is apt to be reconstructed, Whe

5、n the techniques route changes, the general parts can be reused again, so we use assemble machine tool is economical．So large numbers of assembly machine tools are applied in the machine industrial． The aim of our current design is to design a aggregate drill machine tool , which is used for proces

6、sing the 12 holes in the stent of tractor. This design involves the content that including the aggregate machine-tool’s a three charts card"、the designing of vertical headstock and its hydraulic system、the brief designing of aggregate machine-tool、choosing the overall engine bed and various parts m

7、ain parameter and drawing the hydraulic scheme. I am responsible for what to design is the aggregate machine-tool’s a three charts card. The three charts card is mainly includes process diagram of the parts to be processed, the processing schematic, the contact size of machine and productivity comp

8、uting card. Any work, grasping the investigation and research work is essential so that you can comprehensive and accomplish various tasks. There will not appear of the suggested conditions in the work. Due to the short time, it is inevitable that there are some mistakes in the design. I re

9、ally hope teachers can give me some corrections. KEY WORDS: process diagram of the parts to be processed, the processing schematic, the contact size of machine, modular machine 目 錄 前 言 1 第一章 組合機床的概述 3 1.1 機床概述 3 1.2 機床設計的目的、內容、要求 7 1.2.1 設計的目的 7 1.2.2 設計內容 8

10、1.2.3 設計要求 8 1.2.4 機床的設計步驟 8 第二章 被加工零件工藝方案的制定 10 2.1 零件分析 10 2.1.1 零件的用途 10 2.1.2 零件的技術要求 10 2.2 工藝方案的制定 11 2.3 刀具的選擇 12 2.4 組合機床切削量和切削力的確定 12 2.4.1 組合機床切削量的確定 12 2.4.2 組合機床切削力的確定 12 2.5 主軸直徑的確定和主軸箱所需動力計算 13 2.5.1 主軸直徑的確定 13 2.5.2 動力箱的選用 14 第三章 組合機床的總體設計 16 3.1 被加工零件工序圖 16 3.1.1 被加工

11、零件工序圖的作用和內容 16 3.1.2 編制被加工零件工序圖的注意事項 17 3.2 加工示意圖 17 3.2.1 加工示意圖的作用和內容 17 3.2.2 加工示意圖的畫法及注意事項 18 3.2.3 加工示意圖的編制方法 19 3.3 機床聯(lián)系尺寸圖 22 3.3.1 機床聯(lián)系尺寸圖的作用和內容 22 3.3.2 繪制機床聯(lián)系尺寸圖之前應確定的主要內容 22 3.4 生產(chǎn)率計算卡 26 結 論 27 參考文獻 28 致 謝 29 畢業(yè)設計說明書論文 QQ 36296518 原創(chuàng)通過答辯 前 言 隨著現(xiàn)代化工業(yè)技術的快速發(fā)展，特別是隨著

12、它在自動化領域內的快速發(fā)展，組合機床的研究已經(jīng)成為當今機器制造界的一個重要方向，在現(xiàn)代工業(yè)運用中，大多數(shù)機器的設計和制造都是用機床大批量完成的?，F(xiàn)代大型工業(yè)技術的飛速發(fā)展，降低了組合機床的實現(xiàn)成本，軟件支持機制也使得實現(xiàn)變得更為簡單，因此，研究組合機床的設計具有十分重要的理論意義和現(xiàn)實意義。 在工業(yè)高速發(fā)展的現(xiàn)代化浪潮中，各種機械設計和制造業(yè)中，組合機床的應用越來越廣泛，越來越轉化為生產(chǎn)力，從這個意義上講，對組合機床的研究具有重要的現(xiàn)實意義。組合機床是根據(jù)工件加工需要，以通用部件為基礎，配以少量專用部件組成的一種高效專用機床。組合機床是按系列化標準化設計的通用部件和按被加工零件的形狀及加工工

13、藝要求設計的專用部件組成的專用機床。由于通用部件已經(jīng)標準化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，從而縮短了設計和制造的周期，因此，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)中得到了廣泛的應用，并可用以組成自動生產(chǎn)線。 目前，組合機床主要用于平面加工和孔加工兩類工序。平面加工包括銑平面、锪（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、锪沉孔、滾壓孔等。隨著綜合自動化的發(fā)展，其工藝范圍正擴大到車外圓、鉆削、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、自動裝配和建材、清洗和零件分類及打印等非切削工作。 組合機床在汽車、拖拉機、柴油機、電機

14、、儀器儀表、軍工、縫紉機和自行車等工業(yè)領域的大批、大量生產(chǎn)中已獲得廣泛應用，一些中小批量生產(chǎn)的企業(yè)，如機床、機車、工程機械制造業(yè)中也亦推廣應用。組合機床最適宜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，也可以用來完成軸套類、輪盤類、叉架類和蓋板類零件的部分或全部工序的加工。 此次畢業(yè)設計的選題為組合機床，其加工范圍為鉆孔。在單件小批生產(chǎn)時可以采用臺鉆或是搖臂鉆床加工，但是在大批量的加工中依靠臺鉆或是搖臂鉆床的生產(chǎn)效率想大批量快捷的加工肯定是不現(xiàn)實的，因此此類專用機床就應運而生了。 這類專用機床可以在任何大批量的加工中使用，它只需要在前期設計階段進行艱苦的工作

15、，在組合機床投產(chǎn)以后將給生產(chǎn)帶來巨大的貢獻。不僅僅能夠提高生產(chǎn)效率，更能夠大幅提高工件的成品率。給企業(yè)帶來一次投入永久獲利的良好局面。 在生產(chǎn)線中能夠大量的看到類似的機床，年產(chǎn)量越大，機床的設計水平與先進程度越高。因為它可以依靠去較高的生產(chǎn)效率與成品率來換回其低成本。 此次設計中主要要解決的問題有加工零件的工藝方案、機床結構布置、機床聯(lián)系尺寸、加工內容和過程以及適合該專用機床使用的夾具。 由于適用于大批量加工，故機床組件應當盡可能的通用，以方便其使用過程中的維修,也有了一定的互換性。 在這次設計中最重要的就是一定要充分考慮其可行性，不能只是能夠將圖畫出來，而根本沒有加工的可能。一定要積

16、極與老師溝通，減少自己走的彎路。  第一章 組合機床的概述 1.1 機床概述 現(xiàn)代社會中，人們?yōu)榱烁咝А⒔?jīng)濟地生產(chǎn)各種高質量產(chǎn)品，日益廣泛的使用各種機器、儀器和工具等技術設備與裝備。為制造這些技術設備與裝備，又必須具備各種加工金屬零件的設備，諸如鑄造、鍛造、焊接、沖壓和切削加工設備等。由于機械零件的形狀精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法來達到，特別是形狀復雜、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在機床上經(jīng)過幾道甚至幾十道切削加工工藝才能完成。因此，機床是現(xiàn)代機械制造業(yè)中最重要的加工設備。在一般機械制造廠中，機床所擔負的加工工作量，約占機械制造總工作量

17、的40%～60%，機床的技術性能直接影響機械產(chǎn)品的質量及其制造的經(jīng)濟性，進而決定著國民經(jīng)濟的發(fā)展水平。 一個國家要繁榮富強，必須實現(xiàn)工業(yè)、農業(yè)、國防和科學技術的現(xiàn)代化，這就需要一個強大的機械制造業(yè)為國民經(jīng)濟各部門提供現(xiàn)代化的先進技術設備與裝備，即機床工業(yè)是機械制造業(yè)的“裝備部”、“總工藝師”，對國民經(jīng)濟發(fā)展起著重大作用。因此，許多國家都十分重視本國機床工業(yè)的發(fā)展和機床技術水平的提高，使本國國民經(jīng)濟的發(fā)展建立在堅實可靠的基礎上。 機床是人類在長期生產(chǎn)實踐中，不斷改進生產(chǎn)工具的基礎上生產(chǎn)的，并隨著社會生產(chǎn)的發(fā)展和科學技術的進步而漸趨完善。最原始的機床是木制的，所有運動都是由人力或畜力驅動，它們

18、實際上并不是一種完整的機器?，F(xiàn)代意義上的用于加工金屬機械零件的機床，是在18世紀中葉才開始發(fā)展起來的。當時，歐美一些工業(yè)最發(fā)達的國家，開始了從工場手工業(yè)向資本主義機器大工業(yè)生產(chǎn)方式的過度，需要越來越多的各種機器，這就推動了機床的迅速發(fā)展。為使蒸汽機的發(fā)明付諸實用，1770年前后創(chuàng)制了鏜削蒸汽機汽缸內孔用的鏜床。1797年發(fā)明了帶有機動刀架的車床，開創(chuàng)了用機械代替人手控制刀具運動的先聲，不僅解放了人的雙手，并使機床的加工精度和工效起了一個飛躍，初步形成了現(xiàn)代機床的雛型。續(xù)車床之后，隨著機械制造業(yè)的發(fā)展，其他各種機床也陸續(xù)被創(chuàng)制出來。至19世紀末，車床、鉆床、鏜床、刨床、拉床、銑床、磨床、齒輪加工

19、機床等基本類型的機床已先后形成。 世界上第一臺組合機床于1908年在美國問世，30年代后組合機床在世界各國得到迅速發(fā)展。至今，它已成為現(xiàn)代制造工程（尤其是箱體零件加工）的關鍵設備之一。 現(xiàn)代制造工程從各個角度對組合機床提出了愈來愈高的要求，而組合機床也在不斷吸取新技術成果而完善和發(fā)展。 我國加入WTO以后，制造業(yè)所面臨的機遇與挑戰(zhàn)并存、組合機床行業(yè)企業(yè)適時調整戰(zhàn)略，采取了積極的應對策略，出現(xiàn)了產(chǎn)、銷兩旺的良好勢頭，截至2008年4月份，組合機床行業(yè)企業(yè)僅組合機床一項，據(jù)不完全統(tǒng)計產(chǎn)量已達1000余臺，產(chǎn)值達3.9個億以上，較2007年同比增長了10%以上，另外組合機床行業(yè)增加值、產(chǎn)品銷

20、售率、全員工資總額、出口交費值等經(jīng)濟指標均有不同程度的增長，新產(chǎn)品、新技術較去年年均有大幅度提高，可見行業(yè)企業(yè)運營狀況良好。 組合機床行業(yè)企業(yè)主要針對汽車、摩托車、內燃機、農機、工程機械、化工機械、軍工、能源、輕工及家電行業(yè)提供專用設備，隨著我國加入WTO后與世界機床進一步接軌，組合機床行業(yè)企業(yè)產(chǎn)品開始向數(shù)控化、柔性化轉變。從近兩年是企業(yè)生產(chǎn)情況來看，數(shù)控機床與加工中心的市場需求量在上升，而傳統(tǒng)的鉆、鏜、銑組合機床則有下降趨勢，中國機床工具工業(yè)學會的《機床工具行業(yè)企業(yè)主要經(jīng)濟指標報表》是統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，僅從幾個全國大型重點企業(yè)生產(chǎn)情況看，2007年生產(chǎn)數(shù)控機床890臺，產(chǎn)值16187萬元，生產(chǎn)

21、加工中心148臺，產(chǎn)值5770萬元；2008年生產(chǎn)數(shù)控機床985臺，產(chǎn)值25838萬元，生產(chǎn)加工中心159臺，產(chǎn)值7099萬元；而2005年，截至4月份，數(shù)控機床、加工中心、產(chǎn)值已接近2003年全年水平，故市場在向數(shù)控、高精制造技術和成套工藝裝備方面發(fā)展。 “九五”后期，在組合機床行業(yè)企業(yè)的50多家組合機床分會會員中，僅有兩家企業(yè)實行了股份改造，一家企業(yè)退出國有轉為民營，其余的都是國有企業(yè)。2002年，不到，一些小廠幾乎全部退出國有轉為民營，現(xiàn)在一些國家重點國有企業(yè)也在醞釀股份制改造，轉制已勢不可檔，“民營經(jīng)濟在經(jīng)歷了從被歧視，被藐視到不可小視和現(xiàn)在高度重視4個階段后，煥發(fā)勃勃生機。”組合

22、機床行業(yè)企業(yè)正在以股份制、民營化等多種形式快速發(fā)展。 組合機床及其自動線是集機電于一體是綜合自動化度較高的制造技術和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質、經(jīng)濟實用，因而被廣泛應用與工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電行業(yè)。我國的傳統(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的箱體類和軸類零件（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，以及銑削平面和成型面等。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、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復合式，還

23、有多工位回轉臺組合機床等；隨著技術的不斷是進步，一種新型的組合機床——柔性組合機床越來越受人們是親昧，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(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅動系統(tǒng)，并能靈活適應多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(shù)控組合機床、機床輔機等在組合機床行業(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綜合性很高的高技術專用產(chǎn)品，是根據(jù)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(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術。我國組合機床及其組合機床自動線總體技術水平比發(fā)達國家相對落后

24、，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(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、新工藝、研制新產(chǎn)品，由過去的“剛性”機床結構，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需要，真正成為剛柔兼?zhèn)涞淖詣踊b備。 80年代以來，國外組合機床技術在滿足精度和效率要求的基礎上，正朝著綜合成套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機床的加工精度、多品種加工的柔性以及機床配置的靈活多樣方面均有新的突破性進展，實現(xiàn)了機床工作程序軟件化、工序高度集中、高效短節(jié)拍和多功能知道監(jiān)控。組合機床技術的發(fā)展趨勢是： 國外主要的組合機床生產(chǎn)廠家都有自己的系列化完整的數(shù)控組

25、合機床通用部件,在組合機床上不僅一般動力部件應用數(shù)控技術,而且夾具的轉位或轉角、換箱裝置的自動分度與定位也都應用數(shù)控技術,從而進一步提高了組合機床的工作可靠性和加工精度。廣州標致汽車公司由法國雷諾公司購置的缸蓋加工生產(chǎn)線,就是由三臺自動換箱組合機床組成的,其全部動作均為數(shù)控,包括自動上下料的交換工作臺、環(huán)形主軸箱庫、動力部件和夾具的運動,其節(jié)拍時間為58秒。 80年代以來,國外對中大批量生產(chǎn),多品種加工裝備采取了一系列的可調、可變、可換措施,使加工裝備具有了一定的柔性。如先后發(fā)展了轉塔動力頭、可換主軸箱等組成的組合機床;同時根據(jù)加工中心的發(fā)展,開發(fā)了二坐標、三坐標模塊化的加工單元,并以此為基

26、礎組成了柔性加工自動線(FTL)。這種結構的變化,既可以實現(xiàn)多品種加工要求的調整變化快速靈敏,又可以使機床配置更加靈活多樣。 汽車工業(yè)的大發(fā)展,對自動化制造技術提出了許多新的需求,大批量生產(chǎn)的高效率,要求制造系統(tǒng)不僅能完成一般的機械加工工序,而且能完成零件從毛坯進線到成品下線的全部工序,以及下線后的自動碼垛、裝箱等。德國大眾汽車公司KASSEL變速箱廠1987年投入使用的造價9000萬馬克的齒輪箱和離合器殼生產(chǎn)線,就是這種綜合自動化制造系統(tǒng)的典范。該系統(tǒng)由兩條相似對稱布置的自動線組成,三班制工作,每條線日產(chǎn)2000件,節(jié)拍時間為40秒。全線由12臺雙面組合機床、18臺三坐標加工單元、空架機器

27、人、線兩端的毛坯庫和三坐標測量機組成,可實現(xiàn)3種零件的加工?？占軝C器人完成工件下線的碼垛裝箱工作。隨著綜合自動化技術的發(fā)展,出現(xiàn)了一批專門從事裝配、試驗、檢測、清洗等裝備的專業(yè)生產(chǎn)廠家,進一步提高了制造系統(tǒng)的配套水平。 國外為了減少機床數(shù)量,節(jié)省占地面積,對組合機床這種工序集中程度高的產(chǎn)品,繼續(xù)采取各種措施,進一步提高工序集中程度。如采用十字滑臺、多坐標通用部件、移動主軸箱、雙頭鏜孔車端面頭等組成機床或在夾具部位設置刀庫,通過換刀加工實現(xiàn)工序集中,從而可最大限度地發(fā)揮設備的效能,獲取更好的經(jīng)濟效益。 1.2 機床設計的目的、內容、要求 1.2.1 設計的目的 通過機床主運動機械變速

28、傳動系統(tǒng)的結構設計，使我們在擬定傳動和變速的結構方案過程中，得到設計構思、方案的分析、結構工藝性、機械制圖、零件計算、編寫技術文件和查閱資料等方面的綜合訓練，樹立正確的設計思想，掌握基本的設計方法，并培養(yǎng)自己具有初步的結構分析、結構設計和計算能力。 1.2.2 設計內容 (1)運動設計 根據(jù)給定的被加工零件，確定機床的切削用量，通過分析比較擬定傳動方案和傳動系統(tǒng)圖，確定傳動副的傳動比及齒輪的齒數(shù)，并計算主軸的實際轉速與標準的相對誤差。 (2)動力設計 根據(jù)給定的工件，初算傳動軸的直徑、齒輪的模數(shù)；確定動力箱；計算多軸箱尺寸及設計傳動路線。完成裝配草圖后，要驗算傳動軸的直徑，齒輪模數(shù)否

29、在允許范圍內。還要驗算主軸主件的靜剛度。 (3)結構設計 進行主運動傳動軸系、變速機構、主軸主件、箱體、密封等的布置和機構設計。即繪制裝配圖和零件工作圖。 (4)編寫設計說明書 1.2.3 設計要求 評價機床性能的優(yōu)劣，主要是根據(jù)技術—經(jīng)濟指標來判定的。技術先進合理，亦即“質優(yōu)價廉”才會受到用戶的歡迎，在國內和國際市場上才有競爭力。機床設計的技術—經(jīng)濟指標可以從滿足性能要求、經(jīng)濟效益和人機關系等方面進行分析。 1.2.4 機床的設計步驟 1、調查研究 研究市場和用戶對設計機床的要求，然后檢索有關資料。其中包括情報、預測、實驗研究成果、發(fā)展趨勢、新技術應用以及相應的圖紙資料等。甚

30、至還可以通過網(wǎng)絡檢索技術查閱先進國家的有關資料和專利等。通過對上述資料的分析研究，擬訂適當?shù)姆桨?，以保證機床的質量和提高生產(chǎn)率，使用戶有較好的經(jīng)濟效益。 2、擬定方案 通?？梢詳M定出幾個方案進行分析比較。每個方案包括的內容有：工藝分析、主要技術參數(shù)、總布局、傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制操作系統(tǒng)、電系統(tǒng)、主要部件的結構草圖、實驗結果及技術經(jīng)濟分析等。 在制定方案時應注意以下幾個方面： （1） 當使用和制造出現(xiàn)矛盾時，應先滿足使用要求，其次才是盡可能便于制造。要盡量用先進的工藝和創(chuàng)新的結構； （2） 設計必須以生產(chǎn)實踐和科學實驗為依據(jù)，凡是未經(jīng)實踐考驗的方案，必須經(jīng)過實驗證明可靠后才能用于設

31、計； （3） 繼承與創(chuàng)造相結合，盡量采用先進工藝，迅速提高生產(chǎn)力，為實現(xiàn)四個現(xiàn)代化服務。注意吸取前人和國外的先進經(jīng)驗，并在此基礎上有所創(chuàng)造和發(fā)展。 3、工作圖設計 首先，在選定工藝方案并確定機床配置形式、結構方案基礎上，進行方案圖紙的設計。這些圖子包括：被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖和生產(chǎn)率計算卡，統(tǒng)稱“三圖一卡”設計。并初定出主軸箱輪廓尺寸，才能確定機床各部件間的相互關系。 然后，整理機床有關部件與主要零件的設計計算書，編制各類零件明細表，編寫機床說明書等技術文件。 最后，對有關圖紙進行工藝審查和標準化審查。 第二章 被加工零件工藝方案的制定

32、 2.1 零件分析 2.1.1 零件的用途 側支架是東方紅-75拖拉機全橋式車架的重要組成部分。車架是介于行走系和拖拉機體之間的骨架。它支承著機體，并連接著行走系，使之成為一個整體。而側支架是連接車架上的縱深和車軸，使車架成為一個整體的關鍵零件。它的Φ45的孔連接托輪軸，使得托輪得以固定（托輪的作用：用來托住履帶的上方部分，防止履帶下垂過大而出現(xiàn)振跳現(xiàn)象，并防止履帶側向滑落）。因此側支架是一個較重要的零件。 2.1.2 零件的技術要求 如圖2-1所示，側支架的技術要求： 圖2-1 側支架零件圖 1. 孔45表示的相對擺差≦0.05。 2. E面對F面得垂直度≦0.4/2

33、50. 3. Φ45中心線對B面垂直度≦0.6/100. 4. EF加工表面允許有孔眼，尺寸≦10.0，深度≦5，距離零件或孔邊緣>5，每面不多于5個，孔眼尺寸較允許尺寸略大些。可進行焊補和修正。 5. Φ20孔在距離底面范圍內直徑允許減少至19.9. 6. Φ20孔各孔中心線相互位置公差不得超過0.25. 7. E，F(xiàn)面表面粗糙度不大于Ra12.5. 8. R銑表面粗糙度不大于Ra6.3. 2.2 工藝方案的制定 側支架主要的加工為10-Φ20孔加工，由于其精度要求不高，采用一般的鉆削加工都能滿足加工要求。因此不必進行擴，鉸的精加工。如圖2-1所示， E,F面的加工也是較重

34、要的加工。它是Φ20孔加工的精基準，但是表面粗糙度的要求不高，一般的銑削加工都能達到要求。Φ45孔的加工要求也不高。但孔的深度較大。為了提高生產(chǎn)率，減少機床數(shù)量，達到所要求的生產(chǎn)綱領。因此Φ45孔的加工采用拉削，這樣它不但容易達到精度要求，而且大大提高了生產(chǎn)率。 工序：1. 銑E,F面。 2. 拉Φ45孔。 3. 鉆Φ20孔。 4. 車削Φ81以及Φ60的圓柱面。 5. R銑。 按照先加工基面，后加工其他面的原則，所以確定先銑E,F面和拉Φ45孔，為提高生產(chǎn)率，銑E,F后，在雙主軸圓工作臺上進行加工，這樣既能同時銑削E,F面，而且在加

35、工時，可以裝卸工件，減少輔助時間。在安排鉆削和車削加工時，遵循了先主后次的原則，鉆削加工時為滿足生產(chǎn)率的要求，兩個工件同時加工，立臥雙面鉆，一次完成所有孔的加工。工作圖如下放置立式采用12軸，臥式采用8軸。 本次設計只需加工支架底座上的六個Φ20孔和側座的四個Φ20孔，所以可以采用多把刀一次加工完成的方式，這樣大大提高了勞動生產(chǎn)率。 工序：鉆10個Φ20的孔。 工序：鉆6個Φ20的孔。本工序采用兩個平面和一個外圓面組合定位，使工件完全定位，外圓用V形塊夾緊，中央部分液壓缸壓板壓緊，如圖2-2所示。在組合鉆床上加工。 圖2-2工序圖 2.3 刀具的選擇 側支架的布氏硬度在HB12

36、7-156，孔徑D為20.0mm，刀具的材料選擇高速鋼鉆頭(W18Cr4V)，為了使工作可靠、結構簡單、刃磨簡單，選擇標準Φ20的麻花鉆，孔加工刀具的長度應保持加工終了時，刀具螺旋槽尾端與導向套之間有30-50mm的距離，以便排屑和刀具磨損后有一定的向前的調整量。 2.4 組合機床切削量和切削力的確定 2.4.1 組合機床切削量的確定 切削速度v=12.57m／min,進給量f=0.12mm／r. 2.4.2 組合機床切削力的確定 根據(jù)v=12.57m／min，f=0.12mm／r， 選擇主軸轉速為 軸向力： 式中，D——鉆頭直徑（mm）； f——系數(shù)； ——抗拉強度

37、（kg/）。 扭矩： 式中，D——鉆頭直徑（mm）； f——系數(shù) ——抗拉強度（kg/）； M——扭矩（Nmm）。 切削功率： 式中，M——扭矩（Nmm）； v——切削速度（m/s）。 2.5 主軸直徑的確定和主軸箱所需動力計算 2.5.1 主軸直徑的確定 剛度條件計算時主軸的直徑為 式中，d——軸直徑（mm）； T——軸所承受的轉矩（）； B——系數(shù)， B=2.316（主軸）；，B=1.948（傳動軸），B=1.638。 所以，主軸軸徑 初取主軸軸徑為25mm，主軸外伸長度為100mm。 2.

38、5.2 動力箱的選用 動力箱主要依據(jù)主軸箱所需的電動機功率來選用。主軸箱所需的電動機功率為 由計算知動力箱切削功率為=0.42kw，可根據(jù)軸的直徑及轉速查表得出，一般取所傳遞功率的1%。主軸箱傳動系統(tǒng)設計之前，無法確定時，則可由下式估算 式中，η——主軸箱傳動效率，加工黑色金屬時η=0.8-0.9，有色金屬時=0.7-0.8；主軸數(shù)多，傳動復雜時取小值，反之取大值。本設計中取0.8。 所以，所選電動機功率為 選用動力箱型號為TD50,電動機型號為Y160M-6，電動機功率為7.5kw，電動機轉速970r／min，輸出軸轉速485r／min；動力箱輸出軸至箱底面高度為200mm

39、。 生產(chǎn)率計算 生產(chǎn)率計算卡是反映所設計機床的工作循環(huán)過程、動作時間、切削用量、生產(chǎn)率、負荷率等的技術文件。通過生產(chǎn)率計算卡，可以分析所擬定的方案是否滿足用戶對生產(chǎn)率及負荷率的要求。 (a)理想生產(chǎn)率： Q=A/t 式中，A——年生產(chǎn)綱領（件）； t——年工作時間（h）；雙班制工作時 =3900h； A=N(1+α)(1+β) =80000（1+2%）（1+1%）=82416件 式中，α——年生產(chǎn)零件備品率，取2%； β——年生產(chǎn)零件廢品率，取1%； 所以， Q=824163900=21.13件／h (b)實際生產(chǎn)率：

40、=L／vf=4024=1.67min =1+0.05+0.015+0.075+0.03+0.05+0.5=1.72min Q1=60（1.67+1.72）=17.70件／h (c)機床負荷率： η= ／Q=17.7021.13=83.8% 機床負荷率一般以65%~75%為宜，機床復雜時取小值，反之取大值。 第三章 組合機床的總體設計 組合機床的總體設計，就是針對具體的被加工零件，在選定的工藝和結構方案的基礎上，進行組合機床總體方案的圖紙設計。這些圖紙包括：繪制被加工零件工序圖、加

41、工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖和編制生產(chǎn)率計算卡等。 3.1 被加工零件工序圖 3.1.1 被加工零件工序圖的作用和內容 被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示在一臺機床上或一條自動線上完成的工藝內容，加工部位的尺寸及精度、技術要求、加工用定位基準、夾壓部位、以及被加工零件的材料、硬度和在本機床加工前毛坯情況的圖紙。他是在原有的工件圖基礎上，以突出本機床或自動線加工內容，加上必要的說明繪制的。它是組合機床設計的重要依據(jù)，也是制造使用時調整機床，檢查精度的重要技術文件。被加工零件工序圖應包括下列內容： 1、在圖上應表示出被加工零件的形狀，尤其是要設置中間向導時，應表示出加工部件內部筋的布置

42、和尺寸，以便檢查工件裝進夾具是否相碰，以及刀具通過的可能性。 2、在圖上應表示出加工用基準和夾壓的方向和位置，以便依此進行夾具的支承、定位及夾壓系統(tǒng)的設計。 3、在圖上應表示出加工表面的尺寸、精度、光潔度、位置尺寸及精度和技術條件（包括對上道工序的要求及本機床保證的部分）。 4、圖中還應注明被加工零件的名稱、編號、材料、硬度以及被加工部位的余量。 圖2-1所示為側支架鉆孔專用機床的本機加工零件圖。 圖3-1 被加工零件工序圖 3.1.2 編制被加工零件工序圖的注意事項 1、為了使被加工零件工序圖清晰明了，能突出本機床的加工內容，繪制時對本機床加工部位用粗實線表示，其余部位用細

43、實線表示。 2、加工部位的位置尺寸應由定位基準注起，為便于加工及檢查，尺寸應采用直角坐標系標出，而不采用極坐標系，但有時因所選定位基準與設計基準不重合，則須對加工部位要求位置尺寸精度進行分析換算。 3.2 加工示意圖 3.2.1 加工示意圖的作用和內容 加工示意圖是在工藝方案和機床總體方案初步確定的基礎上繪制的，是表達工藝方案具體內容的機床工藝方案圖，是組合機床設計的重要圖紙之一。表達被加工零件在機床上的加工過程，刀具、輔具的布局狀況以及工件、夾具、刀具等機床各部件間的相對位置關系，機床的工作循環(huán)等。同時，加工示意圖也是刀具、輔具、夾具、主軸箱、液壓電氣裝置設計及通用部件選擇的主要原始

44、資料，是整臺組合機床布局和性能的原始要求，同時還是調整機床刀具及試車所必須的重要技術文件。加工示意圖的內容為： 1、應反映機床的加工方法、加工條件機加工過程。 2、根據(jù)加工部位特點及加工要求，決定刀具類型、數(shù)量、結構、尺寸（直徑和長度），包括鏜削加工時決定鏜桿直徑和長度。 3、決定主軸的結構類型、規(guī)格尺寸及外伸長度、 4、選擇標準或設計專用的接桿、浮動卡頭、導向裝置、攻絲靠模裝置、刀托架等，并決定他們的結構、參數(shù)及尺寸。 5、表明主軸、接桿（卡頭）、夾具（導向）與工件之間的聯(lián)系尺寸、配合及精度。 6、根據(jù)機床要求的生產(chǎn)率及刀具、材料的特點等，合理確定并標注各軸的切削用量、 7、決

45、定機床動力部件的工作行程及工作循環(huán)。 圖2-2為側支架鉆孔組合機床加工示意圖。 圖3-2 加工示意圖 3.2.2 加工示意圖的畫法及注意事項 1、加工示意圖的繪制順序是：先按比例同細實線繪出工件加工部位和局部結構的展開圖。 2、為簡化設計，相同加工部位的加工示意圖（指對同一規(guī)格的孔加工，所及刀具、導向、主軸、接桿等的規(guī)格尺寸、精度完全相同）允許只表示其中之一，亦即同一主軸箱上結構尺寸相同的主軸只畫一根。但必須在主軸上標注軸號（與工件孔號相對應）。 3、當軸數(shù)較多時，可采用縮小比例，用細實線畫出工件加工部位簡圖（向視圖）并標注孔號，以便設計和調整機床。 4、一般情況下，在加工示

46、意圖上，主軸分布可不按真實距離繪制。 5、祝賀走應從主軸箱端面畫起。 3.2.3 加工示意圖的編制方法 1、刀具的選擇 刀具選擇考慮加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素。刀具的選擇前已述及，此處就不在追述了。 2、導向套的選擇 在組合機床上加工孔，初擁剛性主軸的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取決與夾具導向、因此正確選擇導向裝置的類型，合理確定其尺寸、精度，是設計組合機床的重要內容，也是繪制加工示意圖是必須解決的內容。 （1）選擇導向類型 根據(jù)刀具導向部分直徑d=20mm和刀具導向的線速度v=12.57m/min，選擇固定式導向。 （2）導向套的參數(shù) 根據(jù)

47、刀具的直徑選擇固定導向裝置，如圖2-3所示： 圖3-3 固定導向裝置 （3）確定主軸類型、尺寸、外伸長度 主軸類型主要依據(jù)工藝方案和刀桿與主軸的聯(lián)接結構進行確定，考慮加工精度和具體工作條件，按表3-1和表3-2選定主軸外伸長度L、外徑D和內徑d1以及配套的刀具接桿莫氏錐度號或攻螺紋靠模規(guī)格代號等。 之前已確定主軸材料為40Cr，直徑為25，主軸外伸長度為：L=115mm，D/d1為38/26。 （4）選擇道具接桿 為了提高加工精度，減少主軸位置誤差和主軸振擺對加工精度的影響，在鉆孔時，通常都采用接桿。對于接桿的選擇這里不再詳述。 （5）動力頭工作循環(huán)及行程的確定 動力

48、頭的工件循環(huán)是指加工時，動力部件從原始位置開始運動到加工終了位置，又返回到原始位置的動作過程，這是根據(jù)加工工藝具體需要確定的。 1）工作進給長度的確定 如圖2-4動力頭切入長度是按加工長度最大的孔的深度來確定的，工作進給長度 等于刀具的切入長度 、加工孔深度 以及切出值 之和，如下： 圖2-4 工作進給長度 切入長度應根據(jù)工件端面的誤差情況確定，一般為5-10mm。切出長度參考表3-20確定。 代入數(shù)值：=12+18+10=40mm 2）快進長度的確定 考慮實際加工情況，在未加工之前，保證工件表面與刀尖之間有足夠的工作空間，也就是快速退回行程須保證所有刀具均退

49、至夾具導套內而不影響工件裝卸。這里取快速退回行程為140mm，快退長度等于快速引進與工作工進之和，因此快進長度140－40=100mm。 3.3 機床聯(lián)系尺寸圖 3.3.1 機床聯(lián)系尺寸圖的作用和內容 組合機床聯(lián)系尺寸圖以被加工零件工序圖和加工示意圖為依據(jù)，并按初步選定的主要通用部件以及確定的專用部件的總體結構而繪制的。是用來表示機床的配置型式、主要構成及各部件安裝位置、互相聯(lián)系、運動關系和操作方位的通體布局圖，用以檢驗各部件相對位置及尺寸聯(lián)系能否滿足加工要求和通用部件選擇是否合理。它為主軸箱、夾具等專用部件設計提供重要依據(jù)。它可以看成是組合機床總體外觀簡圖、由其輪廓尺寸、占地面積、操作

50、方式等可以檢驗是否適用用戶現(xiàn)場使用環(huán)境。機床聯(lián)系尺寸圖表示的內容如下： 1、表明機床的配置和總布局。 2、完整齊全地反映各部件間的主要裝配關系和聯(lián)系尺寸，專用部件的主要輪廓尺寸、運動部件的運動極限位置及各滑臺工作循環(huán)總的工作行程和前后備量尺寸。 3、標注主要通用部件的規(guī)格代號和電動機的型號、功率及轉速，并標出機床分組編號及組件名稱，全部組件應包括機床全部通用及專用零部件。 4、表明機床驗收標準及安裝規(guī)格。 3.3.2 繪制機床聯(lián)系尺寸圖之前應確定的主要內容 1、選用動力部件 組合機床的動力部件是配置組合機床的基礎，選用動力部件主要選擇型號、規(guī)格合適的動力滑臺、動力箱。 （1）滑

51、臺的選用 通常，根據(jù)滑臺的驅動方式、所需進給力、進給速度、最大行程長度和加工精度等因素來選用合適的滑臺。 1）驅動形式的確定 根據(jù)對液壓滑臺和機械滑臺的性能特點比較，并結合具體的加工要求，使用條件選擇HY系列液壓滑臺。 2）確定軸向進給力 滑臺所需的進給力 =∑=41071.79=4287.16N 式中：——各主軸加工時所產(chǎn)生的軸向力 由于滑臺工作時，除了克服各主軸的軸的向力外，還要克服滑臺移動時所產(chǎn)生的摩擦力。因而選擇滑臺的最大進給力應大于＝4.29KN。 3）確定進給速度 液壓滑臺的工作進給速度規(guī)定一定范圍內無級調速，對液壓滑臺確定切削用量時所規(guī)定的工作進給速度

52、應大于滑臺最小工作進給速度的0.5～1倍;液壓進給系統(tǒng)中采用應力繼電器時，實際進給速度應更大一些。本系統(tǒng)中進給速度=nf=24mm/min。所以選擇1HY50液壓滑臺，工作進給速度范圍10～350mm/min，快速速度6.3m/min。 4）確定滑臺行程 滑臺的行程除保證足夠的工作行程外，還應留有前備量和后備量。前備量的作用是動力部件有一定的向前移動的余地，以彌補機床的制造誤差以及刀具磨損后能向前調整。本系統(tǒng)前備量為20mm，后備量的作用是使動力部件有一定的向后移動的余地，為方便裝卸刀具，這是取240mm,所以滑臺總行程應大于工作行程，前備量，后備量之和。 即：行程L＞140+20+2

53、40=400mm，取L＝400mm。綜合上述條件，確定液壓動力滑臺型號1HY50。 （2）動力箱的選擇 動力箱規(guī)格要與動力滑臺匹配，其驅動功率主要依據(jù)主軸箱所需傳遞額切削功率來選定。在上一章節(jié)已做說明和計算，所選動力箱型號為TD50，電動機型號為Y160M-6，電動機功率為7.5Kw，電動機轉速970r/min，輸出軸轉速485r/min：動力箱輸出軸至箱底面高度為200mm。 2、配套支承部件的選用 立柱1CL50型，立柱底座1CD50型。 3、確定裝料高度 裝料高度指工件安裝基面至機床底面的垂直距離。在確定機床裝料高度時，首先要考慮工人操作的方便性，對于流水線要考慮車間運送工

54、件的滾到高度。對于自動線要考慮中間底座的足夠強度，以便允許內腔通過隨行夾具返回系統(tǒng)或冷卻排屑系統(tǒng)。其次是機床內部結構尺寸限制和剛度要求。如工件最低孔位置。主軸箱允許的最低主軸高度和通用部件、中間底座及夾具底座基本尺寸的限制等?？紤]上述剛度、結構功率和使用要求等因素，新頒布的國家標準裝料高度為1060mm，與國際標準ISO一致。實際設計時常在850-1060mm之間選取。對于本次設計，選取裝料高度為1000mm 4、中間底座輪廓尺寸 中間底座的輪廓尺寸在長寬方向應滿足夾具的安裝需求。他在加工方向的尺寸，實際已由加工示意圖所確定，圖中已規(guī)定了機床在加工終了時工件端面至主軸箱前端面的距離。由此，

55、根據(jù)選定的動力箱、滑臺、側底座等標準的位置關系，并考慮滑臺的前備量，通過尺寸鏈就可以計算確定中間底座加工方向的尺寸。算出的長度通常應圓整，并按R20優(yōu)選數(shù)系選用。應考慮到毛坯誤差和裝配偏移，中間底座支承夾具底座的空余邊緣尺寸。 5、確定多軸箱輪廓尺寸 通用鉆類軸箱的厚度是一定的，臥式為325mm，立式為340mm。因此，確定主軸箱尺寸主要是確定主軸箱的寬度B和高度H及最低主軸高度h1。 根據(jù)上述計算值，按主軸箱輪廓尺寸系列標準，最后確定主軸箱輪廓尺寸BH=800x500mm。 2.3.3 機床部件分組 為便于設計和組織生產(chǎn)，組合機床各部件和裝置按不同的功能劃分編組。本機床編組如下：

56、 （1） 第10組 滑臺側底座1CC501 （2） 第20組 臥式滑臺1YH50 （3） 第30組 臥式動力箱1TD50 （4） 第40組 臥式主軸箱 （5） 第50組 夾具體 （6） 第60組 立式主軸箱 （7） 第70組 臥式主軸箱1TD50 （8） 第80組 立式滑臺1YH50 （9） 第90組 立柱1CL50 （10） 第100組 立柱側底座1CD50 （11） 第110組 中間底座 如圖2-5，為側支架鉆孔組合機床總體尺寸聯(lián)系圖 圖2-5 總體尺寸聯(lián)系圖 3.4 生產(chǎn)率計算卡 生產(chǎn)率計算卡是用以反映機床加工過程、完成每一動作所需的時間、切削用量、機床生

57、產(chǎn)率及機床負荷率，同時反映所設計組合機床的自動化程度。通過生產(chǎn)率計算卡的編制可以分析所指定的機床方案是否滿足生產(chǎn)要求及使用是否合理。根據(jù)選定的機床循環(huán)所要求的工作行程長度、切削用量、動力部件的快速及共進速度等，就可以計算機床的成產(chǎn)率并編制生產(chǎn)率計算卡。 結 論 本次畢業(yè)設計是側支架鉆孔組合機床總體設計。通過此次設計，了解了組合機床的發(fā)展歷史、發(fā)展現(xiàn)狀、優(yōu)勢所在以及設計組合機床的相關步驟和方法。 組合機床設計包括諸多方面，總體設計、動力箱設計等等緊密聯(lián)合，由于是小組合作，前期由于配合不默契，分工不明確，出現(xiàn)了許多的問題，比如說原始數(shù)據(jù)不統(tǒng)一

58、，造成設計數(shù)據(jù)不一樣，機床和主軸箱聯(lián)系尺寸不搭配。但最后通過大家的共同努力和指導老師的反復指導，通過三個多月的時間，我確定了加工方案，機床聯(lián)系尺寸，并以此順利完場側支架鉆孔組合機床總體設計。 這次設計是對大學四年所學專業(yè)知識的一次總結，并得到了一些見解和收獲，對以后的工作和學習產(chǎn)生了深遠的影響。  參考文獻 [1] 大連專用機床研究所.專用機床設計第一冊. 北京機械工業(yè)出版 社，1975 [2] 金振化. 專用機床及其調整與使用. 北京機械工業(yè)出版社,1990 [3] 孟少農. 機械加工工藝手冊第3卷. 北京機械工業(yè)出版社,1992 [4] 大連專用機床研

59、究所. 專用機床與自動化加工技術. 1987-1992 [5] 黃鶴汀. 金屬切削機床設計. 上海：上?？萍汲霭嫔?1985 [6] 李天無. 簡明機械工程師手冊. 昆明：云南科技出版社,1988 [7] 沈陽工學院. 專用機床設計. 上海：上?？萍汲霭嫔?1985 [8] 李鐵堯. 金屬切削機床. 北京：機械工業(yè)出版社,1990 [9] 謝家瀛. 專用機床設計簡明手冊. 北京：機械工業(yè)出版社,1992 [10] 張宏甲. 金屬切削機床液壓傳動. 江蘇:江蘇科技出版社,1985 [11] 吳天生等. 機械制圖. 北京： 北京高等教育出版社,1996 [12] 張瑩. 機械設計基

60、礎（下冊）. 北京:機械工業(yè)出版社,1997 [13] 甘永立. 幾何量公差與檢測. 上海：上?？萍汲霭嫔?1993 [14] 徐灝. 機械設計手冊. 上海：上?？萍汲霭嫔?1987 [15] 吳宗澤. 機械設計實用手冊. 北京:化學工業(yè)出版社,2000 [16] 李洪. 實用機床設計手冊. 遼寧:遼寧科學技術出版社,1999 致 謝 本文是在老師的悉心指導下完成的。在學習期間，老師給予了親切關懷、熱忱鼓勵和精心指導。老師在繁重的教學工作之余，為學生創(chuàng)造了良好的學習條件和研究環(huán)境，并提供了豐富的研究資料；老師承擔了大部分具體的指導工作

61、，以其深厚的專業(yè)知識和豐富的實際經(jīng)驗，為論文的選題和具體的研究內容花費了許多時間和精力。由于老師的關心和精心指導，本文才得以順利完成，借此機會，學生向老師表示最誠摯的謝意。 同時，還要感謝在這次畢業(yè)設計中和我一同合作的兩位同學。從工藝方案的確定，到組合機床聯(lián)系尺寸的最終成型，都離不開兩位同學的意見和數(shù)據(jù)支持。三人互相幫助，讓我第一次體會到了團隊合作的快感，也是我深刻體會到團隊的重要性。在此，向兩位同窗表示由衷的謝意。 這次畢業(yè)設計中我學到了許多關于專用機床的知識，也讓我對大學四年所學的專業(yè)課知識進行了溫故和復習，這對我今后的工作也是非常有用的。更重要的是，我學到了凡事要取得成功，必須有一個

62、好的心態(tài)，一步步堅持不懈的努力，不可操之過急，也不可灰心喪氣。 最后，我再次對老師表示真誠的感謝和深深的敬意！ 6 畢業(yè)設計說明書論文 QQ 36296518 原創(chuàng)通過答辯 外文資料翻譯譯文 組合機床設計的模塊化建模方法 圖爾加埃薩爾 美國密歇根大學研究生研究助理機械工程系安阿伯Ann Arbor tersal @umich.edu 杰弗里L斯坦 美國密歇根大學機械工程學系教授Ann Arbor stein @umich.edu 盧卡斯盧卡 塞浦路斯大學機械與制造工程講師部lslouca@ucy.ac.cy 摘要

63、在市場需求訊息萬變的情況下，為提升工業(yè)競爭力，稱為組合機床（RMTs）的新一代機床應運而生。為這些機床的高效設計，則須提出新的方法和工具。這是本文提出組合機床伺服軸模塊化建模方法的目的，而這也只是努力發(fā)展集成的組合機床設計和控制環(huán)境的一部分。該機床的組件被模塊化，這樣就可以將相應的組件基于機床拓撲學裝配起來得到任何特定的配置模型。組件模型使用內置的圖形代碼以促進所需模塊庫的直接發(fā)展。這些機床模塊可用于評估，設計和機床伺服軸的控制。這種方法已有實踐證明，人們對其優(yōu)缺也有一定認識。結果表明，該方法是實現(xiàn)自動化和集成的機床設計環(huán)境很有希望的一步。人們對完成這個目標所要面對的挑戰(zhàn)也進行了探討。 引言

64、 不斷增長的競爭迫使制造商更快速地響應需求的變化。因此，制造商必須面對產(chǎn)品市場周期短，過渡時期短，型號和量變化頻繁的情形，而且不能影響產(chǎn)品質量和成本。 作為制造系統(tǒng)的核心，改進的機床在滿足上面提到的需求上把握著關鍵技術。傳統(tǒng)的機床在專用和柔性上的缺點今更勝昔：因其設計的重點在單一部件，使專用設備缺乏柔性機床所具備的靈活性和可擴展性。另一方面，柔性機床無法實現(xiàn)魯棒性，高的成本效益和專用設備所有的生產(chǎn)量水平。 新一代機床在美國密歇根大學工程技術研究中心由Ann Arbor主持開發(fā)，為的是克服現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)的不足部分為可重構制造系統(tǒng)而開發(fā)。這些機床稱為組合機床（RMTs）[2]， 它們結合了專

65、業(yè)和靈活的優(yōu)點。它們圍繞一個零件族和他們的結構設計，在硬件和軟件方面，可以快速的改變，經(jīng)濟有效地實現(xiàn)精確的功能和滿足設備需求 [3] 。 含多種配置，提供所需柔性和可擴展性，RMTs本質上導致了更復雜的機床設計問題。幫助促進RMTs設計的方法和工具將很大的促進可重構制造系統(tǒng)的應用[4-6]。RMTs設計問題的一個重要方面是發(fā)展動態(tài)模型的設計，伺服軸的控制和賦值。使RMTs建模問題獨特的 是，即使僅有一臺機床，也和存在幾種不同的配置，且單獨的模式，必須開發(fā)。為所有可能的配置開發(fā)動態(tài)模型可能是一個繁瑣和費時的任務，即使利用了特別的方法。而且，沒有系統(tǒng)的方法建模將需要大量的專業(yè)知識，并容易出錯，從

66、而降低了設計中使用模型的效率。 本文提出了一種方法，可以有助于減少RMTs建模的時間，出錯和麻煩。這一方法的核心思想是利用RMTs的模塊化結構的優(yōu)勢，采取RMTs模塊化建模方法的建模概念。首先， RMTs的物理組件的模塊化建模方式是使用鍵合圖建模工具[7]。該鍵合圖模型被封裝在一個定義的連接端口的示意圖中。然后，原理組件模型按照給定的配置拓撲來組裝獲取配置模型。配置模型很容易與非動部件如插補器和控制器結合，這可用條形圖方便體現(xiàn)；但是這超出了本文的范圍。 背景 RMTs概念是由科倫和哥打[2]提出，從那時起，RMTs的設計就是一個活躍的研究領域。設計RMTs[4]的方法、工具以及評價結構剛度[5]和提示錯誤[6]設計的替代工具已經(jīng)開發(fā)出來。然而，開發(fā)一個系統(tǒng)級建模方法的問題還沒有解決。傳統(tǒng)上，機床模型描繪伺服電機和驅動裝置為第一或第二階系統(tǒng)[8,9 ]。然而，陳和特盧斯季認為一旦采用了高速機床伺服驅動的結構動力可能會影響系統(tǒng)性能 [10]