引部機(jī)殼的加工工藝規(guī)程及數(shù)控編程機(jī)械制造專(zhuān)業(yè)

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1、第一章 緒 論 一、我國(guó)主要煤機(jī)裝備的現(xiàn)狀和水平，改革開(kāi)放二十多年來(lái)，特別近10年來(lái)，在原煤炭部、國(guó)家煤炭工業(yè)局的領(lǐng)導(dǎo)和大力扶持下，我國(guó)煤礦機(jī)械制造企業(yè)經(jīng)過(guò)改革、改組、改造、強(qiáng)化管理和技術(shù)創(chuàng)新，煤機(jī)產(chǎn)品有了較快的發(fā)展，在產(chǎn)品品種、技術(shù)水平和質(zhì)量等方面都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。隨著一批具備國(guó)際技術(shù)水平的采煤機(jī)械產(chǎn)品相繼開(kāi)發(fā)成功，2000年我國(guó)綜采工作面平均年產(chǎn)為87.24萬(wàn)噸，比1990年的54.77萬(wàn)噸，提高了約60%。綜采裝備能力已經(jīng)達(dá)到日產(chǎn)萬(wàn)噸的水平。此外，國(guó)產(chǎn)煤機(jī)裝備還出口印度、俄羅斯、土耳其等國(guó)家，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。目前國(guó)產(chǎn)煤機(jī)裝備基本滿足了國(guó)內(nèi)煤礦生產(chǎn)建設(shè)的需要，部分產(chǎn)品達(dá)到了國(guó)際

2、九十年代末期水平。主要體現(xiàn)： 電牽引采煤機(jī)：已成功開(kāi)發(fā)出直流調(diào)速型、交流變頻調(diào)速型、開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速型、電磁調(diào)速型四種形式約30余種不同型號(hào)的電牽引采煤機(jī)，并全部實(shí)現(xiàn)機(jī)載，裝機(jī)功率最高可達(dá)1250Kw，電壓3.3Kv。液壓支架：能基本滿足不同地質(zhì)條件的煤礦需求。最大支護(hù)高度達(dá)到5米，最大缸徑為380毫米，最大工作阻力為11000KN，部分支架壽命試驗(yàn)超過(guò)35000次，快速移架的液壓系統(tǒng)已使支架完成降移升循環(huán)時(shí)間縮短至12--15秒，并與外商合作制造出電液控制系統(tǒng)。盡管"九五"期間煤機(jī)產(chǎn)品在技術(shù)質(zhì)量性能等方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但與國(guó)際先進(jìn)水平相比還存在著差距，主要反映在擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品少，質(zhì)量

3、不穩(wěn)定，可靠性不高等問(wèn)題。 二、"九五"煤機(jī)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的基本經(jīng)驗(yàn) 自從1992年煤炭工業(yè)開(kāi)展高產(chǎn)高效礦井建設(shè)以來(lái)，特別是1994年原煤炭部作出《關(guān)于加快高產(chǎn)高效礦井建設(shè)的決定》以來(lái)，我國(guó)煤炭工業(yè)機(jī)械化、現(xiàn)代化建設(shè)有了較快的發(fā)展。煤炭工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步有力促進(jìn)了煤機(jī)產(chǎn)品的發(fā)展。"九五"以來(lái)，我國(guó)主要煤機(jī)企業(yè)面對(duì)嚴(yán)峻的市場(chǎng)形勢(shì)，努力克服重重困難，大力抓好技術(shù)創(chuàng)新，瞄準(zhǔn)國(guó)際煤機(jī)制造的先進(jìn)水平，研制開(kāi)發(fā)了一批大型國(guó)有重點(diǎn)煤礦企業(yè)急需的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和核心技術(shù)、達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的創(chuàng)新產(chǎn)品，為煤炭工業(yè)的生產(chǎn)建設(shè)提供了大量的技術(shù)裝備，為促進(jìn)我國(guó)煤炭工業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整、技術(shù)升級(jí)做出了新貢獻(xiàn)。 三、"十五"我國(guó)

4、煤機(jī)企業(yè)的發(fā)展 我國(guó)加入世界貿(mào)易組織后將為我國(guó)煤機(jī)企業(yè)的發(fā)展注入新的活力，同時(shí)也使我國(guó)煤機(jī)企業(yè)面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，面臨著更加激烈的競(jìng)爭(zhēng)。目前煤機(jī)企業(yè)正處在改革攻堅(jiān)，機(jī)制轉(zhuǎn)換，結(jié)構(gòu)調(diào)整和建立現(xiàn)代企業(yè)制度的關(guān)鍵時(shí)期，相當(dāng)一部分煤機(jī)企業(yè)正在為生存而拼搏,因而前景相當(dāng)嚴(yán)峻。 對(duì)煤機(jī)企業(yè)自身來(lái)說(shuō)，要在日趨激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地，關(guān)鍵在于盡快提高企業(yè)的綜合素質(zhì)和競(jìng)爭(zhēng)能力 新世紀(jì)我國(guó)煤炭工業(yè)的健康、持續(xù)發(fā)展將為煤機(jī)制造業(yè)的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和廣闊的市場(chǎng)。我們將進(jìn)一步深化改革，強(qiáng)化管理，大力抓好技術(shù)創(chuàng)新，提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，不斷滿足煤炭工業(yè)發(fā)展對(duì)裝備的需求，為新世紀(jì)煤炭工業(yè)的更快發(fā)展作出新貢獻(xiàn)。

5、四、今后我國(guó)電牽引采煤機(jī)的研究目標(biāo) 與目前國(guó)外最先進(jìn)的的電牽引采煤機(jī)相比，國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)在總體參數(shù)性能方面尚有較大差距，某些關(guān)鍵部件的性能、功能、適應(yīng)范圍還亟待完善和提高，尤其是線監(jiān)測(cè)，故障診斷及預(yù)報(bào)、信號(hào)傳輸與采煤機(jī)自動(dòng)控制、傳感器等智能化技術(shù)和機(jī)械部件的可靠性、壽命與國(guó)外相比差距甚遠(yuǎn)。根據(jù)我國(guó)煤炭生產(chǎn)要求和采煤機(jī)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。以及針對(duì)國(guó)內(nèi)電牽引采煤機(jī)存在的差距，今后主要研究?jī)?nèi)容如下： ⑴進(jìn)一步完善和提高交流變頻調(diào)速系統(tǒng)的可靠性。重點(diǎn)完善和提高系統(tǒng)裝置的抗震、散熱和防潮性能； ⑵研究可靠的微機(jī)電

6、氣控制系統(tǒng)，重點(diǎn)提高猜枚機(jī)電控制系統(tǒng)的抗干擾、抗熱效應(yīng)的能力； ⑶開(kāi)發(fā)或者增強(qiáng)電控制系統(tǒng)的監(jiān)控功能，重點(diǎn)研究故障診斷與專(zhuān)家系統(tǒng)、工況監(jiān)測(cè)、顯示與信息傳輸系統(tǒng)、工作面采煤機(jī)自動(dòng)運(yùn)行控制系統(tǒng)、自適應(yīng)變頻電路的漏電檢測(cè)與保護(hù)技術(shù)、搖臂自動(dòng)調(diào)高系統(tǒng)等； ⑷開(kāi)發(fā)四象限運(yùn)行的礦用交流變頻調(diào)速裝置，使采煤機(jī)能適應(yīng)較大傾角煤層開(kāi)發(fā)的需求； ⑸開(kāi)發(fā)單機(jī)功率600KW，總裝機(jī)功率1500KW的大功率電牽引采煤機(jī)； ⑹電牽引采煤機(jī)的可利用率、可靠性和壽命的研究。 提高交流電牽引采煤機(jī)的可靠性、安全性、可維護(hù)性、自動(dòng)化程度及設(shè)備的可利用率，為實(shí)現(xiàn)順槽以及地面控制奠定良好的技術(shù)基礎(chǔ)，使我國(guó)電牽引采煤機(jī)研究技術(shù)

7、達(dá)到國(guó)際20世紀(jì)90年代末期的先進(jìn)水平，為我國(guó)雙高綜采工作面和雙高礦井的建設(shè)，提供了技術(shù)先進(jìn)、性能可靠的滾筒采煤機(jī)。 我設(shè)計(jì)的是MG132/320—W型采煤機(jī)的牽引部箱體的加工工藝以及數(shù)控加工。工藝的創(chuàng)新之處是采用了數(shù)控機(jī)床替代傳統(tǒng)機(jī)床加工，加工中涉及到數(shù)控機(jī)床的選用、工藝分析、數(shù)控編程以及綠色生產(chǎn)等技術(shù)，希望能對(duì)采煤機(jī)的發(fā)展起到一定的作用。 第二章 采煤機(jī)簡(jiǎn)介及結(jié)構(gòu)組成 2.1 MG132/320—W系列采煤機(jī)簡(jiǎn)介 MG132/320—W采用一種電機(jī)橫向布置、無(wú)底托架結(jié)構(gòu)；牽引采用液壓牽引；搖臂調(diào)高采用液壓

8、傳動(dòng)；滾筒的落煤、裝煤采用齒輪傳動(dòng)。該機(jī)生產(chǎn)率達(dá)669t/h，牽引速度可達(dá)7.34m/min。該機(jī)在很薄的機(jī)身上采用1140V直接供電的開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速方式，省去了一個(gè)變壓器增加了采煤機(jī)對(duì)工作面條件的適應(yīng)性；控制方式采用了計(jì)算機(jī)控制；行走輪的支承采用自潤(rùn)滑軸承結(jié)構(gòu)，使維修工作量大大降低。該機(jī)可開(kāi)采煤、鹽巖、頁(yè)巖、鉀鹽等卜氏系數(shù)≤3的有用礦層。適應(yīng)采高1.4～3.2m。它完全符合井下爆炸性環(huán)境要求。 2.2采煤機(jī)主要特點(diǎn) 1.?本采煤機(jī)采用多部電機(jī)橫向布置的結(jié)構(gòu)方式，各部件縱向之間沒(méi)有直接的動(dòng)力傳動(dòng)，各部件的機(jī)?械傳動(dòng)分別獨(dú)立，改善了受力條件，提高了傳動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)精度，并且簡(jiǎn)單可靠，大大

9、提高了機(jī)械傳?動(dòng)效率，降低了機(jī)體的發(fā)熱程度，從根本上克服了電機(jī)縱向布置傳動(dòng)形式存在的漏油、噪聲大等諸? 多不足。? 2.?為了增強(qiáng)機(jī)身的整體剛性及部件強(qiáng)度，液壓傳動(dòng)部和電控箱合二為一設(shè)計(jì)，采用軋制鋼板焊接結(jié)?構(gòu)，組焊后箱體整體回火處理，從而有效地增強(qiáng)了機(jī)身整體剛性和部件強(qiáng)度。?? 3.?整機(jī)無(wú)底托架，機(jī)身三大部件之間采用大直徑雙定位銷(xiāo)和四個(gè)楔形亞鈴銷(xiāo)以及螺釘聯(lián)接緊固，該結(jié)構(gòu)連接牢固可靠，同時(shí)降低了采煤機(jī)的高度，增加了過(guò)煤空間。? 4.?液壓系統(tǒng)與MG150/375—W型采煤機(jī)完全相同，工作原理簡(jiǎn)單，液壓元件可靠性高，系統(tǒng)工作裕度?大，故障率低。? 5.?搖臂內(nèi)傳動(dòng)件全部借用MG150

10、/375—W型采煤機(jī)，裕度大，可靠性高。? 6.?調(diào)高油缸與液壓鎖采用分體式設(shè)計(jì)，方便故障處理及零部件的更換。? 7.?操縱靈活方便，機(jī)身中間設(shè)有牽引，調(diào)高操作手把，機(jī)身兩端設(shè)有液控調(diào)高按鈕和急停按鈕。? 8.?拖纜架采用可翻轉(zhuǎn)式設(shè)計(jì)，有效地解決了較薄煤層工作面出現(xiàn)的電纜彎轉(zhuǎn)與拖纜架干涉的問(wèn)題。?纜架干涉的問(wèn)題。? 9.?行走箱內(nèi)的行走輪采用了可實(shí)現(xiàn)自潤(rùn)滑的軸承代替原鋼套或銅套的結(jié)構(gòu)，可不用注油潤(rùn)滑，減?少了維護(hù)的工作量，且提高了可靠性。? 10.?牽引電機(jī)，截割電機(jī)冷卻水冷卻電機(jī)后自由流出，提高了電機(jī)冷卻的可靠性，使電機(jī)工作更加?可靠。? 11.?將管路盡可能布置在機(jī)殼內(nèi)部，使膠

11、管的防護(hù)可靠，整機(jī)無(wú)護(hù)罩。? 12.?機(jī)面高度低，對(duì)開(kāi)采較薄煤層有良好的適應(yīng)性。 13.通過(guò)更換中間箱和液壓馬達(dá)，本采煤機(jī)即可改裝為電牽引形式的采煤機(jī)。 2.3采煤機(jī)的組成部分及其作用 采煤機(jī)由截割部、牽引部、電器設(shè)備以及輔助裝置四大部分組成： 1、 截割部 主要包括螺旋滾筒，弧形擋煤板，固定減速箱（大搖臂）以及滾筒跳高裝置。 螺旋滾筒是一個(gè)帶有螺旋葉片的圓形滾筒，葉片上裝有截齒，滾筒旋轉(zhuǎn)時(shí)截齒就將煤破落。 弧形滾筒是一個(gè)半圓形擋煤板，位在滾筒后面。滾筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，破落的煤炭在滾筒的螺旋葉片和弧形擋煤板的共同作用下裝入運(yùn)輸機(jī)溜槽。 固定減速箱體內(nèi)

12、裝有四級(jí)減速齒輪和液壓傳動(dòng)裝置，電動(dòng)機(jī)經(jīng)四級(jí)齒輪減速后帶動(dòng)螺旋滾筒旋轉(zhuǎn)。 液壓傳動(dòng)裝置包括柱塞泵、安全閥、分配閥、液壓鎖、油缸、活塞桿、小搖臂以及油管接頭。當(dāng)活塞桿推動(dòng)小搖臂時(shí)，大搖臂就以固定減速箱為點(diǎn)上、下擺動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)滾筒跳高。 2、 牽引部 主要包括減速箱、牽引卷筒、導(dǎo)繩輪和操作手把。 減速箱內(nèi)裝有液壓傳動(dòng)裝置與減速齒輪裝置。 液壓傳動(dòng)裝置是采煤機(jī)牽引動(dòng)力的動(dòng)力來(lái)源，它包括葉片油泵、葉片馬達(dá)、單向閥組、安全閥、分配閥以及液壓管路和接頭等。采煤機(jī)牽引速度的調(diào)節(jié)就是借液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的油泵流量變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 齒輪減速裝置由四級(jí)減速齒輪組成，其高速端與液壓馬達(dá)輸出軸相連，低速端與牽引卷

13、筒相連。牽引卷筒主要作用是實(shí)現(xiàn)鋼絲繩摩擦牽引。鋼絲繩在卷筒上纏繞3-4圈摩擦后，引出兩個(gè)頭，并分別經(jīng)截割部與牽引部的導(dǎo)向滑輪，沿整個(gè)工作面的長(zhǎng)度在運(yùn)輸機(jī)兩段固定。 操作手把和一組按鈕。 3 、輔助裝置 主要包括電纜架、噴霧裝置與繩索裝置。 電纜架膠接在牽引部底托架后面，采煤機(jī)采煤時(shí)，電纜盤(pán)繞在架上。 噴霧裝置用于滅塵，保障生產(chǎn)安全和礦工健康。 緊繩裝置包括兩個(gè)彈簧筒，兩根拉桿和一臺(tái)緊繩鉸車(chē)或?qū)Ｓ镁o繩卡具。 4 、電器設(shè)備 包括電動(dòng)機(jī)和操作保護(hù)電器設(shè)備。 2.4 主要技術(shù)參數(shù)及配套設(shè)備 最大生產(chǎn)能力（t/h）：550；? 采高（m）：1.2～2.7?? 滾筒直徑（m）：￠

14、1.25?￠1.4?；? 截深（m）：0.6? 滾筒轉(zhuǎn)速（r/min）：46?52?；? 機(jī)面高度（m）：0.97? 牽引速度（m/min）：0～5.5；? 臥底量（mm）：134～209? 過(guò)煤高度（mm）：330；? 最大牽引力（KN）：300? 液壓系統(tǒng)最大工作壓力（MPa）：?12.5；? 電壓（V）：1140? 滅塵方式?：內(nèi)外噴霧；? 外型尺寸?（mm）：5894×975×735? 重量（T）：17.717（不含滾筒和擋煤板）? 最大不可拆卸部件為中間箱，其尺寸及重量如下：長(zhǎng)×寬×高（mm）：2530×940×650? 重量（T）：4.5;? 配套

15、運(yùn)輸機(jī)型號(hào)：SGD630/220W?SGZ630/220；? 配套供水管型號(hào)：KJR25? 配套電纜型號(hào)：UCPQ3×70+1×16+3×6；? 配套電氣開(kāi)關(guān)型號(hào)：DQZBH—300/1140? 截割電機(jī)型號(hào)：YBRB—132；? 牽引電機(jī)型號(hào)：YBRB—55? 主泵型號(hào)：ZB125；? 調(diào)高泵型號(hào)：A2F10R4P1；? 馬達(dá)型號(hào)：A2F107?? 第三章MG132/320-W型采煤機(jī)牽引部 箱體的工藝分析 3.1 采煤機(jī)箱體的功用與結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 箱體是部件和組件的基礎(chǔ)零件，它把許多的零件連接成一體，使各個(gè)零件之間具有確定的相對(duì)位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，這就組

16、成了具有一定功能的箱體部件，如機(jī)床主軸箱部件，各類(lèi)減速器部件等。箱體零件的結(jié)構(gòu)形式和加工質(zhì)量對(duì)于整個(gè)機(jī)器的使用性能，如振動(dòng)、噪聲、發(fā)熱、壽命、效率、工作精度等都要很大的影響，所以對(duì)于箱體零件的設(shè)計(jì)和制造，人們總是給予很高的重視。 箱體的結(jié)構(gòu)形式一般有兩種：一種是整體式的，如機(jī)床主軸箱箱體，另一種是剖分式的，如各類(lèi)減速箱箱體。 箱體零件的結(jié)構(gòu)一般都比較復(fù)雜。殼臂較薄，內(nèi)部成腔形。箱體上的外臂和內(nèi)腔常常設(shè)置加強(qiáng)筋和隔板，以便增強(qiáng)剛度和改善散熱條件。箱體零件一般具有精度要求較高的平行孔等加工表面。 礦井用箱體零件的特點(diǎn)： 由于井下空間小，箱體工作載荷大，工作條件差，并常有煤塊，巖石撞擊等，因

17、而要求箱體的尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，并具有足夠的強(qiáng)度。所以一般都采用鑄鋼件或球墨鑄鐵件作為井下箱體零件材料。同鑄鐵相比，鑄鋼的鑄造性能和加工性能較差。 由于井下煤塵和瓦斯的存在，井下工作機(jī)械的防爆面必須具有很高的防爆性能，以防止火花逸出而引起爆炸。具體要求為：不動(dòng)防爆面的表面粗糙度Ra值應(yīng)小于5um，活動(dòng)防爆面的表面粗糙度Ra值應(yīng)小于2.5 um；防爆面要有足夠的接觸長(zhǎng)度和較小的配合間隙；防爆腔必須做水壓實(shí)驗(yàn)，確保在8個(gè)大氣壓的條件下持續(xù)一分鐘不致發(fā)生滲漏。防爆面上的氣孔和砂眼要進(jìn)行焊接和填補(bǔ)。 3.2 箱體加工工藝過(guò)程分析 3.2.1 MG132/320-W牽引部箱體的工藝分析及

18、工藝規(guī)程 一、零件圖樣分析 由于牽引部箱體的技術(shù)要求較高，故加工時(shí)應(yīng)分為粗加工、半精加工和精加工三個(gè)階段。但因?yàn)樵摿慵傂院?，不易變形，所以劃分加工階段不宜過(guò)細(xì)。擬定加工過(guò)程時(shí)應(yīng)遵循以下原則： 1、先面后孔的加工原則。 因?yàn)橄潴w的孔比平面難加工，先以孔為粗基準(zhǔn)加工平面，再以平面為精基準(zhǔn)加工孔，不僅為孔的加工提供了穩(wěn)定可靠的精基準(zhǔn)，使孔的加工余量均勻；而且由于箱體上的孔大部分都分布在箱體平面上，先加工平面，去除了鑄件表面的凹凸不平和夾砂等缺陷，對(duì)孔的加工比較有利（特別是鉆孔時(shí)不易使軸線偏斜），便于切削、避免刀具破損和調(diào)整刀具等。 2、粗精加工分開(kāi)原則。 由于箱體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要加工表

19、面的精度高，粗精加工分開(kāi)進(jìn)行，可以消除由粗加工所造成的內(nèi)應(yīng)力、切削力、夾緊力和切削液對(duì)加工精度的影響，有利于保證箱體的加工精度。根據(jù)粗、精加工的不同要求合理的選用設(shè)備，有利于提高生產(chǎn)率。精度高和表面粗糙度要求高的主要表面精加工工序放在最后，也可以使其表面避免因加工其他次要表面或搬運(yùn)安裝時(shí)被破壞。 3、妥善安排熱處理工序。 一般情況下，鑄造后進(jìn)行時(shí)效處理，以便減少鑄造內(nèi)應(yīng)力，改變金相組織、軟化表層金屬，改善材料的加工性能，減少變形，保證加工精度的穩(wěn)定性。對(duì)于精度要求較高或壁薄而結(jié)構(gòu)復(fù)雜的箱體，在粗加工后進(jìn)行一次人工時(shí)效處理，以消除粗加工所造成的內(nèi)應(yīng)力，以確保箱體加工精度的穩(wěn)定性。 二、

20、牽引部箱體機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片（見(jiàn)附錄3） 卡片上詳細(xì)寫(xiě)出牽引部箱體的加工工藝規(guī)程，加工時(shí)按照卡片上的工序加工，嚴(yán)格保證加工精度。 三、牽引部箱體的工藝分析 1）鑄件必須進(jìn)行時(shí)效處理，以消除應(yīng)力。有條件時(shí)應(yīng)在露天放一年以上再加工。 2）為了保證加工精度應(yīng)使定位基準(zhǔn)統(tǒng)一，該零件的主要定位基準(zhǔn)集中在底面上。 3）鏜孔時(shí)，在可能的條件下盡量采用“支撐鏜削”方法，以增加鏜桿的剛性，提高加工精度。對(duì)直徑較小的孔，應(yīng)采用鉆、擴(kuò)、鉸加工方法。 為保證在同一軸上各孔的同軸度，可采用在已加工孔上，安裝導(dǎo)向套再加工其他孔的方法。 4）為了提高孔的加工精度，應(yīng)將粗鏜、半精鏜和精鏜分開(kāi)進(jìn)行。 5）鑄造

21、時(shí)一般Φ50mm以下的孔不鑄出。 6）孔的尺寸精度檢驗(yàn)，使用內(nèi)徑千分尺或內(nèi)徑百分表進(jìn)行測(cè)量。軸內(nèi)孔之間距離的測(cè)量可以通過(guò)孔與孔之間壁厚進(jìn)行間接測(cè)量。 7）同一軸線上的孔的同軸度，可采用檢驗(yàn)心軸進(jìn)行檢驗(yàn)。 8）各軸孔的軸線之間的平行度，以及軸孔的軸線與基準(zhǔn)面的平行度，均應(yīng)通過(guò)檢驗(yàn)心軸進(jìn)行測(cè)量。 9）數(shù)控加工時(shí)各孔的正確位置是靠手動(dòng)控制坐標(biāo)來(lái)完成的，為更好地保證加工質(zhì)量，單件小批量生產(chǎn)時(shí)也可采用組合夾具鏜模進(jìn)行加工；批量較大時(shí)，應(yīng)采用專(zhuān)用鏜模進(jìn)行加工。 10）非加工表面進(jìn)行噴丸處理。 11）齒輪腔涂磷化底漆，其他表面涂防銹漆。 四、定位基準(zhǔn)的選擇 由于牽引部箱體的加工主要屬于孔系加

22、工，所以對(duì)精度要求比較高，一定要選擇好定位基準(zhǔn)。我選擇的是以底面焊好工藝塊為基準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行定位與裝夾。 1、精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)的選擇主要與加工表面的精度要求有密切關(guān)系。選擇精基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)首先考慮“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，所選的精基準(zhǔn)最好是裝配基準(zhǔn)（或設(shè)計(jì)基準(zhǔn)），以避免基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。此外，精基準(zhǔn)還應(yīng)保證主要加工表面的加工余量均勻，具有較大的支撐面，使定位和夾緊可靠。 2、粗基準(zhǔn)的選擇 選擇粗基準(zhǔn)主要考慮加工表面與不加工表面之間的相互位置關(guān)系以及加工表面的余量均勻性問(wèn)題。一般選擇箱體上較為重要的毛坯作為粗基準(zhǔn)。 在單件小批量生產(chǎn)中加工粗基準(zhǔn)時(shí)，可采用劃線找正的方法。劃線時(shí)，要核對(duì)箱

23、體內(nèi)各零件與箱壁見(jiàn)的尺寸，保證有足夠的間隙，以免零件之間相互干涉。采用劃線找正法，可減少專(zhuān)用夾具，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，但加工精度較低，對(duì)刀調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)率低。在大批量生產(chǎn)中，一般采用專(zhuān)用夾具加工。以保證主要孔加工余量均勻和減少輔助工時(shí)，提高生產(chǎn)率。 3.2.2 箱體加工誤差分析 1、平面加工中的誤差分析 箱體零件的結(jié)合面，定位面等是具有較高平面度要求的加工面，經(jīng)常出現(xiàn)平面度誤差。以端面銑削為例，歸納起來(lái)有下列幾種原因。 1）、端銑時(shí)銑床主軸線同走刀方向的垂直度誤差。 2）、夾緊力的位置和大小的影響。 3）、切削力造成的變形。 4）、內(nèi)應(yīng)力的影響。 5）、切削熱的影響。 6

24、）、機(jī)床本身的靜誤差。 2、孔系加工中的誤差分析 1）、桿、導(dǎo)套的靜誤差 若鏜桿和導(dǎo)向套間存在間隙，在切削力和鏜桿重力的共同作用下，鏜桿和回轉(zhuǎn)軸線將是不固定的。 2）、軸線位置的靜誤差 若鏜床主軸回轉(zhuǎn)軸線同工作臺(tái)進(jìn)給方向有平行度誤差，則加工孔在垂直于主軸回轉(zhuǎn)軸線的截面內(nèi)真圓，在垂直于工作臺(tái)進(jìn)給方向截面內(nèi)橢圓，不過(guò)橢圓度甚小。 3）、桿的彈性變形 在懸臂鏜削時(shí)，作用于鏜桿上的力有軸向切削力 4）、主軸彈性變形 機(jī)床主軸的受力變形由重力、切削力和傳動(dòng)引起的。傳動(dòng)力的方向是不變的，而切削力的方向在時(shí)時(shí)改變因而它們合力的大小和方向也在時(shí)時(shí)變化，加之軸承各點(diǎn)剛度不等會(huì)引起回轉(zhuǎn)軸線變化，

25、從而造成內(nèi)孔表面的圓度誤差。 5）、受力點(diǎn)位置變化影響 進(jìn)給方式不同會(huì)影響鏜桿的受力點(diǎn)位置。因鏜桿懸伸長(zhǎng)度不變，所以工件孔中心線直線度很好，孔徑減少到較少。鏜桿送進(jìn)的懸臂鏜削，因鏜桿懸伸長(zhǎng)度不斷變化，在可加工長(zhǎng)孔時(shí)會(huì)產(chǎn)生圓度誤差，加工多段同軸孔時(shí)會(huì)產(chǎn)生同軸度誤差。 所以在對(duì)形狀精度要求較高的場(chǎng)合，總是優(yōu)先考慮工作臺(tái)面進(jìn)給方式。 6）、工件的夾緊變形 由于夾緊力過(guò)大或過(guò)于集中，夾緊位置不當(dāng)?shù)榷伎赡茉斐蓨A緊變形而影響孔的幾何形狀精度。夾緊力過(guò)大，加工后內(nèi)孔成為橢圓。將集中載荷改為分布載荷，或減小精加工夾緊力等，上述變形可以避免。 3、毛坯材料硬度不均和余量不均的影響 1）、力的影響

26、 相臨的孔由于收縮不同步切削處理后的內(nèi)應(yīng)力重新分布，便造成孔的圓度誤差。為此，毛坯需要很好的時(shí)效處理。 2）、工藝系統(tǒng)熱變形的影響 熱變形會(huì)造成機(jī)床上主軸軸線傾斜，這時(shí)如采用工件進(jìn)給就會(huì)出現(xiàn)孔的圓度誤差。由于孔壁厚度不均在切削力作用下，薄處溫度高，變形大，厚處溫度低，變形小，若粗精加工連續(xù)進(jìn)行，將會(huì)使薄處少切，厚處多切，冷卻后便造成圓度誤差。采用粗精加工分開(kāi)和充分冷卻可以有效的消除這項(xiàng)誤差。 第四章MG132/320-W牽引部箱體數(shù)控加工 工藝分析及程序的編制 4.1 數(shù)控加工工藝分析

27、4.1.1 牽引部箱體數(shù)控加工內(nèi)容 我主要選擇了牽引部箱體上的一些主要行孔進(jìn)行數(shù)控加工： 1）、用367mm的鏜刀粗鏜375孔 2）、用375mm的鏜刀精鏜375孔 3）、用422mm的鏜刀粗鏜430孔 4）、用430mm的鏜刀精鏜430孔 5）、用20mm的銑刀銑120X100的槽 6）、用10mm的麻花鉆鉆12-M12底孔 7）、用16mm的麻花鉆鉆4-16孔 8）、用20mm的麻花鉆鉆10-M24底孔 9）、用68mm的鏜刀粗鏜5-68孔 10）、用38mm的麻花鉆鉆5- 32透孔 11）、用30mm的麻花鉆鉆M36底孔 12）、用60mm的鏜刀粗鏜60孔 1

28、3）、用62mm的鏜刀粗鏜65孔 14）、用65mm的鏜刀精鏜65孔 15）、用62mm的鏜刀粗鏜70孔 16）、用70mm的鏜刀精鏜70孔 17）、用82mm的鏜刀粗鏜90孔 18）、用90mm的鏜刀精鏜90孔 4.1.2 數(shù)控機(jī)床的選擇 本次設(shè)計(jì)所加工的零件是采煤機(jī)左牽引部箱體，加工工位較多，需工作臺(tái)多次旋轉(zhuǎn)才能完成加工零件，初步選擇為臥式鏜銑類(lèi)加工中心。 1. 類(lèi)型選擇 考慮加工工藝、設(shè)備的最佳加工對(duì)象、范圍和價(jià)格等因素，根據(jù)所選零件進(jìn)行選擇。如，加工兩面以上的工件或在四周呈徑向輻射狀排列的孔系、面的加工，如各種箱體，應(yīng)選臥式加工中心；單面加工的工件，如各種板

29、類(lèi)零件等，宜選立式加工中心；加工復(fù)雜曲面時(shí)，如導(dǎo)風(fēng)輪、發(fā)動(dòng)機(jī)上的整體葉輪等，可選五軸加工中心；工件的位置精度要求較高，采用臥式加工中心。在一次裝夾中需完成多面加工時(shí)，可選擇五面加工中心；當(dāng)工件尺寸較大時(shí)，如機(jī)床床身、立柱等，可選龍門(mén)式加工中心。當(dāng)然上述各點(diǎn)不是絕對(duì)的，特別是數(shù)控機(jī)床正朝著復(fù)合化方向發(fā)展，最終還是要在工藝要求和資金平衡的條件下做出決定。 2.參數(shù)選擇 加工中心最主要的參數(shù)為工作臺(tái)尺寸等，根據(jù)確定的零件族的典型零件進(jìn)行選擇。 1）工作臺(tái)尺寸 這是加工中心的主參數(shù)，主要取決于典型零件的外廓尺寸、裝夾方式等。應(yīng)選比典型零件稍大一些的工作臺(tái)，以便留出安裝夾具所需的空間，還應(yīng)考

30、慮工作臺(tái)的承載能力，承載能力不足時(shí)應(yīng)考慮加大工作臺(tái)尺寸，以提高承載能力。 2）坐標(biāo)軸的行程 最基本的坐標(biāo)軸是X、Y、Z，其行程和工作臺(tái)尺寸有相應(yīng)的比例關(guān)系。工作臺(tái)的尺寸基本上決定了加工空間的大小。如個(gè)別工件的尺寸大于機(jī)床坐標(biāo)行程，則必須要求工件的加工區(qū)處在機(jī)床的行程范圍之內(nèi)。 3）主軸電動(dòng)機(jī)功率與轉(zhuǎn)矩 它反映了數(shù)控機(jī)床的切削效率，也從一個(gè)側(cè)面反映了機(jī)床的剛性。同一規(guī)格的不同機(jī)床，電動(dòng)機(jī)功率可以相差很大。應(yīng)根據(jù)工件毛坯余量、所要求的切削力、加工精度和刀具等進(jìn)行綜合考慮。 4）主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度 需要高速切削或超低速切削時(shí)，應(yīng)關(guān)注主軸的轉(zhuǎn)速范圍。特別是高速切削時(shí)，既要

31、有高的主軸轉(zhuǎn)速，還要具備與主軸轉(zhuǎn)速相匹配的進(jìn)給速度 精度選擇 3.精度選擇 機(jī)床的精度等級(jí)主要根據(jù)典型零件關(guān)鍵部位精度來(lái)確定。主要是定位精度、重復(fù)定位精度、銑圓精度。數(shù)控精度通常用定位精度和重復(fù)定位精度來(lái)衡量，特別是重復(fù)定位精度，它反映了坐標(biāo)軸的定位穩(wěn)定性，是衡量該軸是否穩(wěn)定可靠工作的基本指標(biāo)。 銑圓精度是綜合評(píng)價(jià)數(shù)控機(jī)床有關(guān)數(shù)控軸的伺服跟隨運(yùn)動(dòng)特性和數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)功能的主要指標(biāo)之一。一些大孔和大圓弧可以采用圓弧插補(bǔ)用立銑刀銑削，不論典型工件是否有此需要，為了將來(lái)可能的需要及更好地控制精度，必須重視這一指標(biāo)。 數(shù)控精度對(duì)加工質(zhì)量有舉足輕重的影響，同時(shí)要注意加工精度與機(jī)床精度是兩個(gè)

32、不同的概念。將生產(chǎn)廠樣本上或產(chǎn)品合格證上的位置精度當(dāng)作機(jī)床的加工精度是錯(cuò)誤的。樣本或合格證上標(biāo)明的位置精度是機(jī)床本身的精度，而加工精度是包括機(jī)床本身所允許誤差在內(nèi)的整個(gè)工藝系統(tǒng)各種因素所產(chǎn)生的誤差總和。整個(gè)工藝系統(tǒng)的誤差，原因是很復(fù)雜的，很難用線性關(guān)系定量表達(dá)。在選型時(shí)，可參考工序能力kp的評(píng)定方法作為精度的選型依據(jù)。一般說(shuō)來(lái)，計(jì)算結(jié)果應(yīng)大于1.33。 4.機(jī)床的剛度選擇 剛度直接影響到生產(chǎn)率和加工精度。加工中心的加工速度大大高于普通機(jī)床，電動(dòng)機(jī)功率也高于同規(guī)格的普通機(jī)床，因此其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的剛度也遠(yuǎn)高于普通機(jī)床。剛性是機(jī)床質(zhì)量的一個(gè)重要特征，但對(duì)選型而言，由用戶對(duì)所選機(jī)床進(jìn)行剛性評(píng)價(jià)尚無(wú)可

33、借鑒的標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際上用戶在選型時(shí)，綜合自己的使用要求，對(duì)機(jī)床主參數(shù)和精度的選擇都包含了對(duì)機(jī)床剛性要求的含義。訂貨時(shí)可按工藝要求、允許的扭矩、功率、軸力和進(jìn)給力最大值，根據(jù)制造商提供的數(shù)值進(jìn)行驗(yàn)算。用于難切削材料加工的機(jī)床，應(yīng)對(duì)剛性予以特殊關(guān)注。這時(shí)為了獲得機(jī)床的高剛性，往往不局限于零件尺寸，而選用相對(duì)零件尺寸大1至2個(gè)規(guī)格的機(jī)床。 5.數(shù)控系統(tǒng)選擇 數(shù)控功能分為基本功能與選擇功能，可以從控制方式、驅(qū)動(dòng)形式、反饋形式、檢測(cè)與測(cè)量、用戶功能、操作方式、接口形式和診斷等方面去衡量?；竟δ苁潜厝惶峁┑模x擇功能只有當(dāng)用戶選擇了這些功能后，廠家才會(huì)提供，需另行加價(jià)，且定價(jià)一般較高。對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的

34、功能一定要根據(jù)機(jī)床的性能需要來(lái)選擇，訂購(gòu)時(shí)既要把需要的功能訂全，不能遺漏，同時(shí)避免使用率不高造成浪費(fèi)，還需注意各功能之間的關(guān)聯(lián)性。在可供選擇的數(shù)控系統(tǒng)中，性能高低差別很大，價(jià)格也可相差數(shù)倍。應(yīng)根據(jù)需要選擇，不能片面追求高指標(biāo)，以免造成浪費(fèi)。多臺(tái)機(jī)床選型時(shí)，盡可能選用同一廠家的數(shù)控系統(tǒng)，這樣操作、編程、維修都比較方便。同時(shí)要注意，再好的系統(tǒng)，必須要有機(jī)床可靠的零件質(zhì)量和裝配質(zhì)量支持，才能發(fā)揮效能。 6.工作臺(tái)功能選擇 臥式加工中心有回轉(zhuǎn)工作臺(tái)?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)有兩種，用于分度的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。用于分度的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的分度定位間距有一定的限制，而且工作臺(tái)只起分度與定位作用，在回轉(zhuǎn)過(guò)程中不

35、能參與切削。分度角有：0.5°times;720、5°times;72、3°times;120和1°times;360等，須根據(jù)具體工件的加工要求選擇。數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)任意分度，作為B軸與其它軸聯(lián)動(dòng)控制。但必須根據(jù)實(shí)際需要確定，以經(jīng)濟(jì)、實(shí)用為目的。 7.自動(dòng)換刀裝置(ATC)和刀庫(kù)容量選擇 ATC的工作質(zhì)量和刀庫(kù)容量直接影響機(jī)床的使用性能、質(zhì)量及價(jià)格。 刀庫(kù)容量以滿足一個(gè)復(fù)雜加工零件對(duì)刀具的需要為原則。應(yīng)根據(jù)典型工件的工藝分析算出加工零件所需的全部刀具數(shù)，由此來(lái)選擇刀庫(kù)容量。當(dāng)要求的數(shù)量太大時(shí)，可適當(dāng)分解工序，將一個(gè)工件分解為兩個(gè)、三個(gè)工序加工，以減小刀庫(kù)容量。同時(shí)要關(guān)注

36、最大刀具尺寸、最大刀具重量。 ATC的選擇主要考慮換刀時(shí)間與可靠性。換刀時(shí)間短可提高生產(chǎn)率，但換刀時(shí)間短，一般換刀裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率高、成本高，過(guò)分強(qiáng)調(diào)換刀時(shí)間會(huì)使價(jià)格大幅度提高并使故障率上升。據(jù)統(tǒng)計(jì)加工中心的故障中約有50%與ATC有關(guān)，因此在滿足使用要求的前提下，盡量選用可靠性高的ATC，以降低故障率和整機(jī)成本。 8.冷卻裝置選擇 冷卻裝置形式較多，部分帶有全防護(hù)罩的加工中心配有大流量的淋浴式冷卻裝置，有的配有刀具內(nèi)冷裝置(通過(guò)主軸的刀具內(nèi)冷方式或外接刀具內(nèi)冷方式)，部分加工中心上述多種冷卻方式均配置。精度較高、特殊材料或加工余量較大的零件，在加工過(guò)程中，必須充分冷卻。否則，

37、加工引起的熱變形，將影響精度和生產(chǎn)效率。一般應(yīng)根據(jù)工件、刀具及切削參數(shù)等實(shí)際情況進(jìn)行選擇。 綜合以上因素，機(jī)床選用型號(hào)MC-800H臥式加工中心，數(shù)控加工系統(tǒng)采用日本FANUC-OMC系統(tǒng)，機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)如下： 工作臺(tái)面積mm 800×800 行程mm 1250/1000/850 主軸轉(zhuǎn)速rpm 標(biāo)準(zhǔn)5000／特殊10000 主軸直徑mm ?110 主軸孔錐度 NT.50 進(jìn)給速度m/min 20、20、18/10 主軸電機(jī)kw

38、 22 刀庫(kù)容量 40 刀具選擇方式 固定 刀柄型式 BT50 刀具長(zhǎng)度mm 550 刀具重量kg 25 定位精度mm ±0.004 重復(fù)定位精度mm ±0.002 機(jī)床尺寸mm 4165×6510×3530 機(jī)器重量T 23 4.1.3 加工刀具的選擇 加工中心使用的刀具為刀具組件，由刀具和刀柄兩部分組成。刀具部分和通用刀具一樣，如銑

39、刀、鉆頭、鉸刀、鏜刀等。正確地選擇和使用刀具對(duì)保證零件加工質(zhì)量有著極其重要的作用。加工中心成本昂貴，應(yīng)注意選用高性能刀具，充分發(fā)揮機(jī)床的效率，降低加工成本，提高加工精度。 加工中心主軸轉(zhuǎn)速較普通機(jī)床高1-2倍，且主軸輸出功率較大。因此數(shù)控機(jī)床用刀具應(yīng)具有較高的耐用度和剛度，刀具材料抗脆性要好，且有良好的斷屑性能和可調(diào)易更換等特點(diǎn)。選擇刀具材料時(shí)，一般盡可能選擇硬質(zhì)合金刀具，涂層刀具與立方氮化硼等刀具也廣泛應(yīng)用于加工中心，陶瓷刀具與金剛石刀具也開(kāi)始在加工中心上運(yùn)用。 4.1.4 走刀路線的選擇 走刀路線又稱(chēng)加工路線，是指數(shù)控機(jī)床、加工中心在加工過(guò)程中刀具相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡。走刀路線的

40、確定非常重要，它與工件的加工精度和粗糙度直接相關(guān)。走刀路線一確定，零件加工程序中各程序段的先后順序也就確定了。 1、點(diǎn)位控制及孔系加工走刀路線 對(duì)于點(diǎn)位控制機(jī)床，只要求定位精度高，定位過(guò)程快，刀具相對(duì)于零件的運(yùn)動(dòng)路線無(wú)關(guān)緊要。為了充分發(fā)揮加工中心的工作效率，走刀路線應(yīng)力求最短。對(duì)于位置精度要求較高的孔系零件，精鏜孔系時(shí)，特別要注意鏜孔路線應(yīng)與各孔的定位方向要一致。 2、銑削平面的走刀路線 對(duì)于凹形槽封閉輪廓類(lèi)零件，為了保證銑削凹形側(cè)面時(shí)能達(dá)到圖樣要求的表面粗糙度，應(yīng)一次走刀連續(xù)加工而成。 銑削外輪廓表面時(shí)銑刀的切入和切出點(diǎn)應(yīng)沿零件輪廓曲線的延長(zhǎng)線切向切入和切出零件表面，而不應(yīng)沿法向直

41、接切入零件，以免加工表面留下刀痕。 4.1.5 工件的裝夾與定位 加工中心是現(xiàn)代自動(dòng)化加工單元。正確的裝夾工件，對(duì)充分發(fā)揮加工中心的高精度、高效率起著重要的作用。加工中心加工采取工序集中原則，工件一次裝夾，可連續(xù)、自動(dòng)的完成銑削、鉆削、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔及攻螺紋等粗、精加工，因此，工件的裝夾需滿足多刀、多面加工的要求。 1、夾具的選擇 在加工中心上，夾具的任務(wù)除了與普通機(jī)床夾具一樣的定位、夾緊外，還要以各個(gè)方向的定位面為參考基準(zhǔn)，確定工件編程的原點(diǎn)。 1）、夾具應(yīng)具有高的剛度和高的定位精度。 2）、為切削刀具運(yùn)動(dòng)留下足夠的空間。 3）、裝卸方便快捷，輔助時(shí)間段。 4）、保證工件的

42、最小夾緊變形。 5）、保證工件的定位精度。 6）、注意機(jī)床主軸與工作臺(tái)面之間的最小距離和刀具的裝夾長(zhǎng)度。 7）、優(yōu)先使用組合夾具或柔性?shī)A具。 2、夾緊與安裝 工件的夾緊對(duì)加工精度有很大的影響。在考慮夾緊方案時(shí)，夾緊力應(yīng)力求靠近主要支撐點(diǎn)上，或在支撐點(diǎn)所在的三角內(nèi)，并力求靠近切削部位及剛好的地方，避免夾緊力落在工件的中空區(qū)域，盡量不要在被加工孔的上方。同時(shí)，必須保證最小的夾緊力變形。加工中心上既有粗加工，又有精加工。零件在粗加工時(shí)，切削力大，需要大的夾緊力，精加工時(shí)為了保證加工精度，減少壓緊力變形，需要小的夾緊力。另外還要考慮到各個(gè)夾緊部件不要與加工部位和所用的刀具發(fā)生干涉。 3、確

43、定工件在機(jī)床工作臺(tái)上的最佳位置 臥式加工中心加工工件時(shí)，由于要進(jìn)行多工位加工，工作臺(tái)需帶著工件旋轉(zhuǎn)，要考慮工件（包括夾具）在機(jī)床工作臺(tái)上的最佳位置，該位置是在技術(shù)裝備過(guò)程中根據(jù)機(jī)床，考慮各種干涉情況，優(yōu)化匹配各部位刀具長(zhǎng)度而確定的。因此，在進(jìn)行多工位零件的加工時(shí)，應(yīng)綜合計(jì)算各工位的各加工表面到機(jī)床主軸端面的距離，一選擇最佳的刀具長(zhǎng)度，提高工藝系統(tǒng)的剛性，從而保證加工精度。 4.2 數(shù)控加工程序的編制 數(shù)控程序的編制我采用計(jì)算機(jī)輔助編程軟件Master CAM，版本號(hào)為V9.0，在左牽引部箱體的主視圖上選取了一些主要的行孔與槽進(jìn)行數(shù)控鏜削、鉆削以及銑削加工。 4.2.1 編程坐標(biāo)

44、圖（如下：） 以左側(cè)耳環(huán)的中心為坐標(biāo)原點(diǎn)進(jìn)行數(shù)控程序的編制，底面焊工藝塊為定位基準(zhǔn)。 4.2.2 刀具卡片 刀具卡片 刀具號(hào) 刀具類(lèi)型 補(bǔ)償量 備注說(shuō)明 T1 鏜刀 H1 367 T2 鏜刀 H2 375 T3 鏜刀 H3 422 T4 鏜刀 H4 430 T5 銑刀 H5 20 T6 麻花鉆 H6 10 T7 麻花鉆 H7 16 T8 麻花鉆 H8 20 T9 鏜刀 H9 68 T10 麻花鉆 H10 38 T11 麻花鉆 H11 30 T1

45、2 鏜刀 H12 60 T13 鏜刀 H13 62 T14 鏜刀 H14 65 T15 鏜刀 H15 70 T16 鏜刀 H16 82 T17 鏜刀 H17 90 4.2.3 加工程序及說(shuō)明（程序單見(jiàn)附表2） 4.2.4 銑槽走刀路線圖 銑（120×100）槽 第五章 工藝過(guò)程技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 1.項(xiàng)目的研究意義 依靠科技進(jìn)步，發(fā)展高產(chǎn)高效綜采工作面關(guān)鍵技術(shù)與裝備，走生產(chǎn)集約化，大幅度提高工作面單產(chǎn)，是當(dāng)今世界各主要產(chǎn)煤國(guó)家發(fā)展煤炭工業(yè)，增

46、產(chǎn)提效的主要途徑。自八十年代以來(lái)，各主要采煤國(guó)家都在積極開(kāi)發(fā)和應(yīng)用新型高效、大功率、高可靠性的采煤機(jī)，并都取得了良好的效果。建設(shè)一批高產(chǎn)，高效的現(xiàn)代化礦區(qū)采煤機(jī)在我國(guó)綜合機(jī)械化采煤技術(shù)中起主導(dǎo)作用，對(duì)我國(guó)煤炭產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，從而促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的穩(wěn)定。 2.國(guó)內(nèi)外的科技現(xiàn)狀 國(guó)外現(xiàn)狀：為了提高工作面的單產(chǎn)，世界主要產(chǎn)煤國(guó)家的工作面主要設(shè)備之一-----采煤機(jī)，大多采用多電機(jī)驅(qū)動(dòng)，截割電機(jī)橫軸布置的大功率電牽引采煤機(jī)，集機(jī)電一體化，性能完善，可靠性高，裝機(jī)功率大。世界上具有代表性的幾家采煤機(jī)生產(chǎn)公司如美國(guó)的久益；日本的三井三池；德國(guó)的艾柯夫；英國(guó)的安德森等先后都推出

47、了各種型號(hào)的適合中厚和厚煤層的采煤機(jī)，且性能日趨完善，裝機(jī)功率越來(lái)越大，生產(chǎn)能力越來(lái)越強(qiáng)。但對(duì)于較薄煤層大功率采煤機(jī)的開(kāi)發(fā)卻很少。 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀：我國(guó)薄煤層資源豐富，分布面廣，而且煤質(zhì)好。據(jù)統(tǒng)計(jì)全國(guó)薄煤層的儲(chǔ)量占全部可采儲(chǔ)量的21％。許多煤區(qū)有大量的解放層也急待開(kāi)發(fā)。因此，搞好薄煤層采煤機(jī)械化，提高薄煤層的生產(chǎn)效率，已成為我國(guó)能源工業(yè)的重要任務(wù)。根據(jù)現(xiàn)狀，我國(guó)的采煤機(jī)生產(chǎn)中，中厚和厚煤層采煤機(jī)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，日新月異，基本上達(dá)到了九十年代的國(guó)際先進(jìn)水平。根據(jù)現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外采煤機(jī)發(fā)展趨勢(shì)和用戶的強(qiáng)烈要求，針對(duì)上述情況，需開(kāi)發(fā)一種功率大、性能先進(jìn)可靠性高的用于高檔普采工作面，并兼顧綜采的多電機(jī)橫向布置，

48、多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)的機(jī)內(nèi)載電牽引采煤機(jī)，采高范圍1.9～3.8米,機(jī)面高度在0.85米左右,最小過(guò)機(jī)間隙0.15米,最小過(guò)煤高度0.28米,煤質(zhì)硬度在4左右，煤層傾角不大于40°。 3.經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益預(yù)算 該型采煤機(jī)用于較薄煤層高檔普采或綜采工作面，而該種工作面大多為解放層。根據(jù)我國(guó)煤炭資源戰(zhàn)略，節(jié)約煤炭資源，提高煤炭的回采率和煤炭質(zhì)量，其社會(huì)效益是顯而易見(jiàn)的。因此開(kāi)發(fā)此采煤機(jī)市場(chǎng)前景非常廣闊，無(wú)論對(duì)煤炭企業(yè)還是采煤機(jī)生產(chǎn)企業(yè)都具有很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。 單位：萬(wàn)元 年份 項(xiàng)目 2005 2006 2007 2008 2009 合計(jì) 生產(chǎn)臺(tái)數(shù) 3 5 10

49、 15 15 48 產(chǎn)值 單 價(jià) 280 280 280 280 280 總 值 840 1400 2800 4200 4200 13440 利稅 利潤(rùn)（14%） 117.6 196 392 588 588 1881.6 稅金（10%） 84 140 280 420 420 1344 總 值 201.6 336 672 1008 1008 3225.6 4、項(xiàng)目資金 1）、總資金包括以下內(nèi)容 單位： 萬(wàn)元 （1）調(diào)研、咨詢(xún)、協(xié)作費(fèi)用

50、 10 （2）攻關(guān)費(fèi)用 70 （3）電機(jī)開(kāi)發(fā)費(fèi)用 60 （4）樣機(jī)試制費(fèi)用 2×200=400 （5）設(shè)備改造費(fèi)用 20 （6）試驗(yàn)費(fèi)用 40 （7）不可預(yù)見(jiàn)費(fèi)用 10 總計(jì) 610 2）、年度資金使用預(yù)算 200

51、4年 160 2006年 450 5、項(xiàng)目承擔(dān) 本項(xiàng)目由雞西煤礦機(jī)械有限公司和平煤集團(tuán)共同承擔(dān)，由雞西煤礦機(jī)械有限公司采煤機(jī)研究所設(shè)計(jì)，雞西煤礦機(jī)械有限公司試制，平煤集團(tuán)做井下工業(yè)性試驗(yàn)。 6、國(guó)產(chǎn)化程度 MG132/320-W型采煤機(jī)加工件均由雞西煤機(jī)廠自行生產(chǎn)，液壓件、電氣件（除變頻器主要電氣元件外）、其它標(biāo)準(zhǔn)件均由國(guó)內(nèi)定點(diǎn)專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠配套。 綜上，目前隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展和煤炭開(kāi)采技術(shù)的進(jìn)步，特別是新的采煤方法的出現(xiàn)，煤礦對(duì)采煤工作面的技術(shù)性能、質(zhì)量

52、和使用可靠性的要求也越來(lái)越高，該型采煤機(jī)用于較薄煤層高檔普采或綜采工作面，而該種工作面大多為解放層。根據(jù)我國(guó)煤炭資源戰(zhàn)略，節(jié)約煤炭資源，提高煤炭的回采率和煤炭質(zhì)量，其社會(huì)效益是顯而易見(jiàn)的。而作為采煤機(jī)重要工作機(jī)構(gòu)的牽引部，其機(jī)殼加工工藝的改進(jìn)及其數(shù)控程序編制不僅能大大降低生產(chǎn)成本，更能極大的提高采煤機(jī)的使用性能，這些都必將為企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 第六章 綠色設(shè)計(jì)與生產(chǎn) 1、綠色設(shè)計(jì)產(chǎn)生的背景 自20世紀(jì)70年代以來(lái)，工業(yè)污染所導(dǎo)致全球性環(huán)境惡化達(dá)到了前所未有的程度，生態(tài)危機(jī)日益嚴(yán)重，人們不得不重視這種環(huán)境污染的現(xiàn)實(shí)。在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，產(chǎn)品的綠色標(biāo)志制度相繼建立

53、，凡標(biāo)有“綠色標(biāo)志”的產(chǎn)品，表明該產(chǎn)品從生產(chǎn)到使用、回收的整個(gè)過(guò)程符合環(huán)境保護(hù)要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極小，可以實(shí)現(xiàn)資源的再生與回收，這中產(chǎn)品大大地提高了在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。 與經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)工業(yè)的技術(shù)水平還有較大的差距，工業(yè)產(chǎn)品還存在著資源和原料消耗大、環(huán)境污染嚴(yán)重、國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力相對(duì)較弱等問(wèn)題。為了解決上述問(wèn)題的可行途徑，就是通過(guò)綠色設(shè)計(jì)與綠色制造技術(shù)，大力發(fā)展綠色產(chǎn)品，盡可能減少對(duì)環(huán)境的污染和資源的浪費(fèi)，全面提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。 2、綠色設(shè)計(jì)原則 1）、資源利用最佳原則 2）、能量消耗最少原則 3）、“零污染”原則 4）、“零損害”原則 5）、技術(shù)先進(jìn)原則 6）

54、、生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益最佳原則 人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展，特別是工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)和城市化規(guī)模的擴(kuò)大，造成環(huán)境污染、生態(tài)破壞、資源枯竭，已經(jīng)嚴(yán)重危及人類(lèi)的生存和可持續(xù)發(fā)展。未來(lái)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)著眼于設(shè)計(jì)出健康、保健、安全和易于操作的設(shè)備或產(chǎn)品，使這些設(shè)備或產(chǎn)品的零部件易于取代和重復(fù)使用，盡量節(jié)約資源和能源，減少對(duì)環(huán)境的污染。 綠色設(shè)計(jì)順應(yīng)了歷史發(fā)展趨勢(shì)，強(qiáng)調(diào)了資源的有效利用，減少?gòu)U棄物排放，追求生命周期中對(duì)環(huán)境污染的最小化，對(duì)生態(tài)環(huán)境的無(wú)害化。所以采煤機(jī)在整個(gè)生產(chǎn)周期中應(yīng)遵循綠色生產(chǎn)原則，減少對(duì)環(huán)境的污染；在使用環(huán)節(jié)中對(duì)煤炭資源達(dá)到合理的開(kāi)采，走可持續(xù)發(fā)展的道路。

55、 第7章 專(zhuān)題論文 高速加工技術(shù)在模具工業(yè)的應(yīng)用 摘要： 本文介紹高速加工技術(shù)的主要特點(diǎn)，論述用于模具工業(yè)的高速機(jī)床、高速刀具和高速CAD/CAM系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)，列舉一些應(yīng)用實(shí)例和使用效果，指出高速加工技術(shù)在模具工業(yè)中廣闊的應(yīng)用前景。 關(guān)鍵詞 ： 高速加工 高速機(jī)床 高速刀具 正文： 模具是制造業(yè)中使用量大、影響面廣的工具產(chǎn)品。沒(méi)有型腔模、壓鑄模、鑄模、深拉模和沖壓模，就無(wú)法生產(chǎn)出被廣泛應(yīng)用和具有競(jìng)爭(zhēng)價(jià)格的塑料件、合金壓鑄件、鋼板件和鍛件。在現(xiàn)代批量生產(chǎn)中，沒(méi)有高水平的模具，就沒(méi)有高質(zhì)量的產(chǎn)品，它對(duì)企業(yè)提高生產(chǎn)效率、降低生

56、產(chǎn)成本也有重要的作用。據(jù)國(guó)外最新統(tǒng)計(jì)分析，金屬零件粗加工的75%、精加工的50%和塑料零件的90%是用模具加工完成的。因此，模具工業(yè)也被稱(chēng)為“皇冠工業(yè)”。如今，模具制造已成為先進(jìn)制造技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。 制造模具的材料通常是一類(lèi)難加工材料，目前國(guó)內(nèi)模具型腔一般都釆用電火花加工（EDM）成型。但電加工的生產(chǎn)效率很低，不論在模具開(kāi)發(fā)速度方面還是模具制造質(zhì)量方面，都不能滿足現(xiàn)代批量生產(chǎn)的要求。 高速加工技術(shù)的出現(xiàn)，為模具制造技術(shù)開(kāi)辟了一條嶄新的道路。盡可能用高速加工來(lái)代替電加工，是加快模具開(kāi)發(fā)速度、提高模具制造質(zhì)量的必然趨勢(shì)。 模具高速加工的優(yōu)越性 不論是沖壓模具還是塑料模具（包

57、括注射模、擠壓模、吹塑模等），為了提高其使用壽命，構(gòu)成模具型腔的有關(guān)零件一般都用高強(qiáng)度的耐磨材料制造（如各種牌號(hào)的合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼和不銹鋼等），這些材料經(jīng)過(guò)熱處理後硬度很高，很難用常規(guī)的機(jī)械加工方法進(jìn)行加工。幾十年來(lái)，對(duì)付這類(lèi)難加工材料的最好辦法就是釆用特種加工。 在中國(guó)，模具的型腔加工至今仍然是電火花加工一統(tǒng)天下，電火花加工（包括成形加工和線切割）在模具制造中一直起著十分重要的作用。 生產(chǎn)的發(fā)展和產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，對(duì)模具的生產(chǎn)效率和制造質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求，于是電火花加工存在的問(wèn)題就逐漸暴露出來(lái)。從物理本質(zhì)上說(shuō)，電火花加工是一種靠放電燒蝕的“微切削”工藝，加工過(guò)程非常

58、之緩慢；在電火花對(duì)工件表面進(jìn)行局部高溫放電燒蝕過(guò)程中，工件材料表面的物理-機(jī)械性能會(huì)受到一定程度的損傷，常常會(huì)在型腔表面產(chǎn)生微細(xì)裂紋，表面粗糙度也達(dá)不到模具的要求，因而經(jīng)過(guò)電加工後的型腔類(lèi)零件一般還要進(jìn)行費(fèi)力、費(fèi)時(shí)的手工研磨和拋光。因此，電火花加工的生產(chǎn)效率很低，制造質(zhì)量不穩(wěn)定，在許多場(chǎng)合，模具已成為影響新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度的一個(gè)關(guān)鍵因素。 20世紀(jì)90年代以來(lái)，在國(guó)外模具工業(yè)中開(kāi)始逐漸應(yīng)用高速切削(HSC)方法進(jìn)行型腔的加工，并且取得了很好的效果。和電火花加工相比，高速加工的主要優(yōu)點(diǎn)是： （1）產(chǎn)品質(zhì)量好—高速切削以高于常規(guī)切速10倍左右的切削速度對(duì)零件進(jìn)行高速加工，毛坯材料的馀量還來(lái)不及

59、充分變形就在瞬間被切離工件，工件表面的殘馀應(yīng)力非常小；切削過(guò)程中產(chǎn)生的絕大多數(shù)熱量（95%以上）被切屑迅速帶走，工件的熱變形?。桓咚偌庸み^(guò)程中，機(jī)床主軸以極高的轉(zhuǎn)速（10000~80000 r/min）運(yùn)轉(zhuǎn)，激振頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)離開(kāi)了“機(jī)床—刀具—工件”系統(tǒng)的固有頻率范圍，零件加工過(guò)程平穩(wěn)無(wú)沖擊。因此零件的加工精度高，表面質(zhì)量好，粗糙度可達(dá)Ra 0.6μm以上。經(jīng)過(guò)高速銑削的型腔，表面質(zhì)量能達(dá)到磨削的水平，故常?？墒∪メ崂m(xù)的許多精加工工序。 （2）生產(chǎn)效率高—用高速加工中心或高速銑床加工模具，可以在工件一次裝夾中，完成型腔的粗、精加工和模具零件其它部位的機(jī)械加工，即所謂“一次過(guò)”技術(shù)（One Pa

60、ss Machining），切削速度很高，加工過(guò)程本身的效率比電加工要高出好幾倍。除此以外，它既不要做電極，常常也不需要後續(xù)的手工研磨與拋光，又容易實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程自動(dòng)化。因此，高速加工技術(shù)的應(yīng)用，使模具的開(kāi)發(fā)速度大為提高。 （3）能加工形狀復(fù)雜的硬質(zhì)零件和薄壁零件—由高速切削機(jī)理可知，高速切削時(shí)，切削力大為減少，切削過(guò)程變得比較輕松。高速切削可以加工淬火鋼，材料硬度可高達(dá)60HRC以上，加工過(guò)程甚至可以不用切削液，這就是所謂的硬切削（Hard Machining）和乾切削(Dry Machining)。尤其可貴的是，在高速加工中，橫向切削力（Py）很小，這就有利于加工復(fù)雜模具型腔中一些細(xì)筋和

61、薄壁，其壁厚甚至可以小于1mm。圖1所示為高速加工方法加工出的零件，其各個(gè)薄壁的壁厚分別為0.2mm、0.3mm和0.4mm，薄壁高度為20mm。 高速加工制造薄壁零件 近幾年來(lái)，高速加工技術(shù)在國(guó)外已廣泛用于模具工業(yè)。在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，據(jù)統(tǒng)計(jì)目前有85%左右的模具電火花成形加工工序已被高速加工所替代。高速加工在國(guó)際模具制造工藝中的主流地位已經(jīng)確立。原來(lái)一些從事電加工設(shè)備制造的著名公司（如瑞士Agie公司），已敏感地看到這一技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，為了不被模具設(shè)備巿場(chǎng)淘汰出局，已釆取了與高速機(jī)床制造廠家（如瑞士Mikron）聯(lián)手合并的措施。 模具工業(yè)中的高速機(jī)

62、床 對(duì)模具工業(yè)中使用的高速機(jī)床主要有下列要求： （1）主軸轉(zhuǎn)速高、功率大—為了適應(yīng)模具型腔曲面的高速加工，刀具的半徑應(yīng)小于型腔曲面的最小圓角半徑，以免加工過(guò)程中刀具與工件發(fā)生“干涉”（實(shí)際上是過(guò)切），所以加工中常用小直徑的球頭銑刀。由于刀具直徑?。?~12mm），因此要求主軸的轉(zhuǎn)速非常高，有的高達(dá)20000-80000 r/min，以便實(shí)現(xiàn)高速切削；型腔的粗、精加工常常在工件一次裝夾中完成，故主軸功率要大，中等尺寸加工中心的主軸功率常為10KW到40KW，有的甚至更高。 （2）機(jī)床剛度好—模具材料的強(qiáng)度和硬度都很高，加上常常釆用伸長(zhǎng)量較大的小直徑端銑刀加工模具型腔，因此加工過(guò)程容易

63、發(fā)生顫振，一般都釆用精度高、剛度大的高速電主軸。為了確保零件的加工精度和表面質(zhì)量，用于模具制造的高速機(jī)床必須有很高的靜、動(dòng)剛度，以提高機(jī)床的定位精度、跟蹤精度和抗振能力。 （3）主軸轉(zhuǎn)動(dòng)和工作臺(tái)（溜板）直線運(yùn)動(dòng)都要有極高的加速度—主 軸從啟動(dòng)加速到最高轉(zhuǎn)速（一般高于10000 r/min），通常只用1~2秒的時(shí)間。工作臺(tái)的加、減速度也從常規(guī)數(shù)控機(jī)床的0.1g~0.2g 提高到1~5g（g為重力加速度，g=9.81m/s2），以便可靠地實(shí)現(xiàn)小圓角半徑曲面的高速加工，并達(dá)到必要的型面幾何精度。在模具制造中，對(duì)機(jī)床的進(jìn)給速度則不要求太高，一般有30m/min即可。近年來(lái)，矢量控制的變頻調(diào)速永

64、磁式主軸電動(dòng)機(jī)和大推力、大行程直線電動(dòng)機(jī)在高速機(jī)床上的應(yīng)用，為模具制造中廣泛釆用高速加工技術(shù)提供了更加有利的條件。 對(duì)于一些復(fù)雜模具的制造，可以釆用五軸聯(lián)動(dòng)加工中心。這種機(jī)床除三個(gè)坐標(biāo)的直線運(yùn)動(dòng)外，主軸頭上的刀具還可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。銑頭和工作臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)，特別適用于加工具有復(fù)雜型腔曲面的模具零件。對(duì)于大型復(fù)雜模具，還可釆用龍門(mén)式五軸加工中心。 瑞士Mikron公司的HSM600U型高速加工中心，機(jī)床加工范圍800mm×600mm×5000mm，主軸可選用Step-Tec公司最高轉(zhuǎn)速為30000r/min、36000r/min、42000r/min或60000r/m

65、in的高速電主軸，當(dāng)釆用36000r/min電主軸時(shí)，功率為32KW(40%ED)/24KW(100%ED)。主軸用氮化硅（Si3N4）陶瓷球軸承，配以油－氣潤(rùn)滑。進(jìn)給速度40m/min，加速度1.7g，刀庫(kù)容量為15~68把刀，立柱釆用龍門(mén)式框架結(jié)構(gòu)，剛度高，特別適用于模具制造。 模具制造中的高速刀具 在高速切削應(yīng)用于模具工業(yè)的歷程中，刀具的地位舉足輕重。高速切削時(shí)產(chǎn)生的切削熱和對(duì)刀具的磨損比普通速度切削時(shí)要高得多，因此高速切削對(duì)刀具材料的性能有更高的要求。要求刀具材料：（1）硬度高、強(qiáng)度高、耐磨性好；（2）韌度高、抗沖擊能力強(qiáng)；（3）熱硬性和化學(xué)穩(wěn)定性好，抗熱沖擊能力強(qiáng)。在工程實(shí)際

66、中，同時(shí)滿足這些要求的刀具材料至今還沒(méi)有找到。目前，一般都在有較高抗沖擊能力刀具材料的基體上，覆蓋一層或多層具有高熱硬性和高耐磨性的涂層，做成高速刀具。另外，也可將CBN或金剛石等超硬材料燒結(jié)在硬質(zhì)合金或陶瓷材料的基體上，形成綜合性能非常好的高速加工刀具。刀具材料主要根據(jù)工件材料、加工工序、加工精度與表面質(zhì)量的要求來(lái)選擇。 除了正確選擇刀具材料以外，刀具結(jié)構(gòu)與精度、切削刃的幾何參數(shù)、排屑與斷屑功能、刀具的動(dòng)平衡等對(duì)高速切削的生產(chǎn)效率、表面質(zhì)量、刀具壽命等也有很大的影響，必須精心設(shè)計(jì)或選擇。至于刀具和機(jī)床的連接方式，目前在高速加工中已基本上不用傳統(tǒng)的7：24長(zhǎng)錐度刀柄，而廣泛釆用錐部與主軸端面同時(shí)接觸的HSK空心刀柄，其錐度為1：10，以確保高速運(yùn)轉(zhuǎn)刀具的安全和軸向加工精度。 型腔的粗加工、半精加工和精加工一般釆用球頭銑刀，球頭銑刀的直徑一般從1mm到12mm。最終的精加工應(yīng)盡可能用同一把球頭銑刀連續(xù)完成整個(gè)型面的加工，其直徑應(yīng)小于模具型腔曲面的最小曲率半徑。 用球頭銑刀，既可避免和模具型腔幾何曲面發(fā)生干涉，又可避免一般銑刀中心區(qū)的切削速度等于零造成的麻煩。模具零件平面的粗、