667 ZH1105柴油機氣缸體三面粗鏜組合機床設計(后主軸箱設計)

667 ZH1105柴油機氣缸體三面粗鏜組合機床設計(后主軸箱設計),zh1105,柴油機,缸體,三面粗鏜,組合,機床,設計,后主,軸箱 組 合 機 床 模 塊 化 設 計!#系 統(tǒng)河 南 科 技 大 學 機 電 工 程 學 院 （ 洛 陽 !#$%） 李 春 梅 崔 鳳 奎一 、 組 合 機 床 !# 系 統(tǒng) 總 體 模 塊 化 設 計過 程組 合 機 床 模 塊 化 設 計 就 是 根 據(jù) 用 戶 的 需 求 ， 在 功 能分 析 的 基 礎 上 ， 設 計 出 性 能 、 結 構 各 異 而 功 能 相 同 的 一系 列 可 互 換 功 能 性 單 元 和 一 些 專 用 、 獨 立 部 件 ， 然 后 將其 組 合 成 單 臺 機 床 或 者 柔 性 加 工 單 元 。利 用 模 塊 化 設 計 的 方 法 ， 建 立 組 合 機 床 模 塊 化 設 計!# 系 統(tǒng) 分 為 如 下 幾 個 步 驟 ：（ $） 組 合 機 床 功 能 分 析 首 先 需 要 進 行 市 場 調 查 ，分 析 用 戶 需 要 ， 根 據(jù) 組 合 機 床 的 加 工 要 求 ， 總 結 出 組 合機 床 應 該 實 現(xiàn) 的 功 能 ， 建 立 起 組 合 機 床 的 總 體 功 能 模型 ， 并 且 將 機 床 的 功 能 分 解 為 不 同 級 別 、 不 同 層 次 的 子功 能 。（ %） 總 體 結 構 設 計 在 組 合 機 床 功 能 模 型 的 基 礎上 ， 實 現(xiàn) 功 能 結 構 映 射 。 根 據(jù) 組 合 機 床 的 功 能 層 次 ，尋 求 實 現(xiàn) 功 能 的 結 構 載 體 ， 產(chǎn) 生 機 床 結 構 布 局 方 案 ， 同時 進 行 機 床 結 構 、 外 形 尺 寸 的 初 步 規(guī) 劃 。 進 行 總 體 結 構設 計 的 時 候 ， 應 該 合 理 地 劃 分 結 構 模 塊 。 每 一 個 模 塊 都應 該 具 有 獨 立 的 結 構 ， 對 應 一 定 的 功 能 。（ &） 詳 細 結 構 設 計 利 用 三 維 造 型 工 具 ， 將 結 構 概念 模 型 細 化 ， 確 定 機 床 每 一 層 模 塊 部 件 的 詳 細 結 構 ， 對模 塊 進 行 標 準 化 、 系 統(tǒng) 化 詳 細 設 計 。 針 對 組 合 機 床 的 每一 層 模 塊 都 建 立 相 應 的 全 參 數(shù) 化 控 制 三 維 模 型 庫 ， 用 戶在 這 個 庫 中 調 用 需 要 模 塊 的 三 維 模 型 進 行 裝 配 。（ ） 建 立 !# 系 統(tǒng) 主 控 界 面 和 數(shù) 據(jù) 庫 等 除 了 建 立各 級 模 塊 的 相 應 三 維 模 型 庫 之 外 ， 本 !# 系 統(tǒng) 還 要 建立 存 放 設 計 過 程 中 所 需 要 數(shù) 據(jù) 的 數(shù) 據(jù) 庫 ， 以 及 設 計 過 程!中 的 數(shù) 據(jù) 處 理 和 分 析 程 序 。 在 三 維 模 型 庫 、 數(shù) 據(jù) 庫 和$(機 械 工 人為 制 造 業(yè) 創(chuàng) 造 價 值機 械 工 人冷 加 工 $%&年 第 期!#$!%$!&應 用!#$%&$() (* +!, - +!. - +!/程 序 庫 之 上 ， 需 要 建 立 一 個 友 好 的 人 機 交 互 界 面 。 用 戶通 過 這 個 主 控 界 面 和 模 塊 造 型 庫 進 行 交 互 ， 在 系 統(tǒng) 引 導下 完 成 設 計 過 程 中 的 模 塊 選 擇 、 模 塊 調 用 、 模 塊 組 合 和設 計 計 算 等 過 程 。組 合 機 床 !# 系 統(tǒng) 的 設 計 過 程 中 ， 模 塊 化 設 計 的思 想 貫 穿 始 終 。 其 中 最 重 要 的 一 步 就 是 根 據(jù) 模 塊 化 設 計理 論 ， 在 設 計 模 塊 的 基 礎 上 建 立 組 合 機 床 產(chǎn) 品 模 板 庫 。模 塊 的 設 計 分 為 模 塊 的 劃 分 和 模 塊 綜 合 兩 部 分 。 本 系 統(tǒng)主 要 在 功 能 分 析 的 基 礎 上 劃 分 各 級 模 塊 ， 采 用 面 向 裝 配的 原 則 來 設 計 模 塊 的 接 口 ， 實 現(xiàn) 模 塊 綜 合 的 柔 性 和 多 樣性 。! 在 功 能 分 析 的 基 礎 上 劃 分 組 合 機 床 的 各 級 模 塊模 塊 的 劃 分 是 一 個 復 雜 的 分 析 過 程 ： 模 塊 劃 分 太細 ， 雖 然 可 以 組 成 較 多 的 變 型 產(chǎn) 品 ， 但 是 模 塊 的 綜 合 較為 困 難 ； 模 塊 劃 分 過 粗 ， 模 塊 的 綜 合 性 較 好 ， 但 是 導 致產(chǎn) 品 性 能 上 的 不 合 理 ， 柔 性 太 差 。 因 此 在 劃 分 組 合 機 床模 塊 的 時 候 ， 需 要 綜 合 考 慮 各 方 面 的 因 素 。 組 合 機 床 具有 明 顯 的 分 級 特 性 ， 因 此 我 們 按 照 分 級 劃 分 的 原 則 ， 從粗 到 細 劃 分 了 不 同 級 別 、 不 同 層 次 的 模 塊 ， 每 一 級 的 模塊 都 可 以 劃 分 為 更 小 的 模 塊 。 這 樣 用 戶 可 以 根 據(jù) 自 己 的需 要 選 擇 合 適 級 別 的 模 塊 來 進 行 設 計 。模 塊 的 分 級 劃 分 建 立 在 功 能 分 析 的 基 礎 上 。 每 一 級的 模 塊 都 對 應 一 定 的 功 能 ， 具 有 獨 立 的 結 構 。首 先 進 行 功 能 分 析 市 場 需 求 ， 將 用 戶 需 求 轉 化 為 機床 的 功 能 需 求 ， 然 后 分 析 組 合 機 床 的 功 能 。 建 立 組 合 機床 總 體 的 功 能 模 型 ， 并 且 將 機 床 的 功 能 分 解 為 不 同 級別 、 不 同 層 次 的 子 功 能 。根 據(jù) 組 合 機 床 的 整 機 功 能 ， 首 先 建 立 機 床 的 總 體 功能 模 型 ， 抽 象 出 組 合 機 床 的 總 功 能 。 組 合 機 床 整 機 的 功能 反 映 在 它 所 完 成 的 加 工 工 藝 內 容 上 。 組 合 機 床 整 機 可以 完 成 鉆 孔 、 擴 孔 、 鉸 孔 、 鏜 孔 、 切 槽 、 切 削 內 外 螺紋 、 車 削 、 銑 削 、 磨 削 、 滾 壓 以 及 沖 壓 、 焊 接 、 熱 處理 、 裝 配 、 自 動 測 量 等 工 序 ， 可 以 實 現(xiàn) 單 面 鉆 孔 、 雙 面鉆 孔 、 三 面 鉆 孔 等 加 工 內 容 。 因 此 在 整 機 層 次 上 ， 可 以劃 分 實 現(xiàn) 不 同 加 工 工 藝 內 容 的 整 機 模 塊 ， 例 如 單 面 鉆 孔組 合 機 床 模 塊 、 單 面 銑 削 組 合 機 床 模 塊 、 雙 面 鉆 組 合 機床 模 塊 等 。在 整 機 功 能 之 下 ， 我 們 對 組 合 機 床 的 功 能 進 行 進 一步 劃 分 。 為 了 實 現(xiàn) 加 工 內 容 ， 組 合 機 床 需 要 對 工 件 進 行裝 夾 、 切 削 加 工 ， 加 工 過 程 中 需 要 對 工 件 冷 卻 、 照 明等 。 對 應 于 實 現(xiàn) 這 些 功 能 ， 組 合 機 床 可 以 分 解 為 下 面 幾部 分 ： 實 現(xiàn) 某 種 加 工 工 藝 內 容 的 加 工 單 元 、 工 件 裝 夾 單元 、 控 制 單 元 、 照 明 、 冷 卻 等 輔 助 部 分 。 例 如 一 臺 三 面鉆 單 工 位 組 合 機 床 ， 可 以 將 其 分 解 為 三 個 進 行 鉆 削 加 工的 加 工 單 元 、 工 件 裝 夾 單 元 、 冷 卻 與 潤 滑 裝 置 、 機 械 扳手 等 。 因 此 ， 這 一 層 上 可 以 劃 分 為 加 工 單 元 、 裝 夾 單元 、 控 制 單 元 等 模 塊 ， 如 鉆 削 加 工 單 元 模 塊 、 銑 削 加 工單 元 模 塊 等 。對 組 合 機 床 部 件 功 能 還 可 以 做 進 一 步 細 化 。 例 如 ，對 一 個 加 工 單 元 ， 要 實 現(xiàn) 刀 具 的 切 削 主 運 動 、 刀 具 的 進給 運 動 ； 對 工 件 裝 夾 單 元 ， 要 實 現(xiàn) 工 件 的 裝 夾 、 工 件 的進 給 等 功 能 。 與 這 些 功 能 對 應 ， 可 以 把 組 合 機 床 部 件 模塊 分 為 動 力 部 件 模 塊 、 輸 送 部 件 模 塊 、 支 撐 部 件 模 塊 、控 制 部 件 模 塊 、 輔 助 部 件 模 塊 等 。 例 如 鉆 削 頭 模 塊 、 液壓 滑 動 模 塊 等 。# 按 照 面 向 裝 配 設 計 的 原 則 設 計 模 塊 接 口面 向 裝 配 設 計 是 指 在 概 念 設 計 階 段 就 考 慮 裝 配 中 可能 存 在 的 問 題 ， 以 確 保 零 件 快 速 有 效 地 進 行 裝 配 ， 從 而支 持 自 頂 向 下 的 設 計 過 程 。 模 塊 的 劃 分 和 設 計 應 該 遵 循面 向 裝 配 設 計 的 原 則 ， 需 要 解 決 的 一 個 主 要 問 題 就 是 模塊 應 該 具 有 易 于 裝 配 的 互 換 性 接 口 ， 以 保 證 模 塊 組 合 的快 速 準 確 。模 塊 接 口 是 有 著 相 互 結 合 關 系 的 模 塊 在 結 合 部 分 存在 的 具 有 一 定 幾 何 形 狀 、 尺 寸 和 精 度 的 邊 界 結 合 表 面 。模 塊 接 口 模 型 包 括 ： 接 口 形 狀 、 接 口 方 位 、 接 口 功 能 。模 塊 接 口 的 設 計 中 ， 應 該 考 慮 接 口 的 的 統(tǒng) 一 性 ， 即 具 有相 同 功 能 的 模 塊 接 口 應 該 采 用 相 同 的 接 口 幾 何 形 狀 ， 接口 方 位 應 該 一 致 ， 模 塊 接 口 材 料 、 幾 何 尺 寸 的 精 度 、 表面 粗 糙 度 應 該 盡 可 能 統(tǒng) 一 。為 了 保 證 模 塊 之 間 可 以 實 現(xiàn) 良 好 的 互 換 性 ， 接 口 的系 列 化 是 重 要 的 途 徑 。 在 模 塊 接 口 系 列 化 的 基 礎 上 ， 對于 同 一 系 列 的 接 口 ， 提 供 標 準 化 的 接 口 幾 何 尺 寸 系 列 數(shù)系 。二 、 系 統(tǒng) 的 模 塊 化 三 維 造 型 模 板 庫本 系 統(tǒng) 是 以 三 維 設 計 軟 件 $%&()*+&,-（ 簡 稱 $.） 作為 開 發(fā) 平 臺 ， 采 用 $./0123 14 開 發(fā) 接 口 ， 5&-6)7 ! 88 編 譯 環(huán) 境 ， 開 發(fā) 出 組 合 機 床 !# 系 統(tǒng) 。 該 系 統(tǒng) 包 括組 合 機 床 加 工 示 意 圖 設 計 模 塊 、 切 削 用 量 計 算 模 塊 、 主軸 箱 設 計 模 塊 和 組 合 機 床 各 級 模 塊 裝 配 模 型 模 板 庫 。 利用 $. $4-9:7;( 開 發(fā) 出 與 $. 風 格 完 全 一 致 的 用 戶 界 面 ， 采用 數(shù) 據(jù) 庫 技 術 管 理 設 計 計 算 和 模 板 庫 中 的 標 準 數(shù) 據(jù) 。本 系 統(tǒng) 根 據(jù) 模 塊 化 設 計 的 原 則 ， 將 概 念 模 型 細 化 為!=!?）#機 械 工 人!為 制 造 業(yè) 創(chuàng) 造 價 值機 械 工 人!冷 加 工 #)*年 第 +期!#$!%$!&應 用!#$%&$() (* +!, - +!. - +!/