變速箱體臥式鉆孔專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)（江蘇）
變速箱體臥式鉆孔專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)（江蘇）,變速,箱體,臥式,鉆孔,專(zhuān)用,機(jī)床,設(shè)計(jì),江蘇
軸號(hào)工序內(nèi)容加工直徑主軸直徑主軸外伸尺寸L=115VNf1.2.3.4.5鉆螺釘孔8.5 20D/d1=30/2013.55000.18906.7螺釘孔 13.925D/d1=38/2621.825000.1890I總=500/715=1/1.43一 前言組合機(jī)床及其自動(dòng)線是集機(jī)電于一體的綜合自動(dòng)化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用,因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國(guó)傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動(dòng)線主要采用機(jī)、電、氣、液壓控制,它的加工對(duì)象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類(lèi)和軸類(lèi)零件(近年研制的組合機(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額) ,完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔,加工各種螺紋、鏜孔、車(chē)端面和凸臺(tái),在孔內(nèi)鏜各種形狀槽,以及銑削平面和成形面等。組合機(jī)床的分類(lèi)繁多,有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)床,有單面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式,還有多工位回轉(zhuǎn)臺(tái)式組合機(jī)床等;隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,一種新型的組合機(jī)床柔性組合機(jī)床越來(lái)越受到人們的青睞,它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動(dòng)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(qū)動(dòng)系統(tǒng),并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。另外,近年來(lái)組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)(清洗機(jī)、裝配機(jī)、綜合測(cè)量機(jī)、試驗(yàn)機(jī)、輸送線) 等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來(lái)越大。由于組合機(jī)床及其自動(dòng)線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專(zhuān)用產(chǎn)品,是根據(jù)用戶特殊要求而設(shè)計(jì)的,它涉及到加工工藝、刀具、測(cè)量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術(shù)。我國(guó)組合機(jī)床組合機(jī)床自動(dòng)線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國(guó)家要相對(duì)落后,國(guó)內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動(dòng)線幾乎都從國(guó)外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢(shì)必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)大,并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高。因此,市場(chǎng)要求我們不斷開(kāi)發(fā)新技術(shù)、新工藝,研制新產(chǎn)品,由過(guò)去的“剛性”機(jī)床結(jié)構(gòu),向“柔性”化方向發(fā)展,滿足用戶需求,真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣?dòng)化裝備。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇和對(duì)產(chǎn)品需求的提高,高精度、高生產(chǎn)率、柔性化、多品種、短周期、數(shù)控組合機(jī)床及其自動(dòng)線正在沖擊著傳統(tǒng)的組合機(jī)床行業(yè)企業(yè),因此組合機(jī)床裝備的發(fā)展思路必須是以提高組合機(jī)床加工精度、組合機(jī)床柔性、組合機(jī)床工作可靠性和組合機(jī)床技術(shù)的成套性為主攻方向。一方面,加強(qiáng)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用,提高組合機(jī)床產(chǎn)品數(shù)控化率;另一方面,進(jìn)一步發(fā)展新型部件,尤其是多坐標(biāo)部件,使其模塊化、柔性化,適應(yīng)可調(diào)可變、多品種加工的市場(chǎng)需求。從2002 年年底第21 屆日本國(guó)際機(jī)床博覽會(huì)上獲悉,在來(lái)自世界10 多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的500 多家機(jī)床制造商和團(tuán)體展示的最先進(jìn)機(jī)床設(shè)備中,超高速和超高精度加工技術(shù)裝備與復(fù)合、多功能、多軸化控制設(shè)備等深受歡迎。據(jù)專(zhuān)家分析,機(jī)床裝備的高速和超高速加工技術(shù)的關(guān)鍵是提高機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度。該屆博覽會(huì)上展出的加工中心,主軸轉(zhuǎn)速10 00020 000 r/ min ,最高進(jìn)給速度可達(dá)2060 m/ min ;復(fù)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(shù)量減少的同時(shí),加工的形狀卻日益復(fù)雜。多軸化控制的機(jī)床裝備適合加工形狀復(fù)雜的工件。另外,產(chǎn)品周期的縮短也要求加工機(jī)床能夠隨時(shí)調(diào)整和適應(yīng)新的變化,滿足各種各樣產(chǎn)品的加工需求。然而更關(guān)鍵的是現(xiàn)代通信技術(shù)在機(jī)床裝備中的應(yīng)用,信息通信技術(shù)的引進(jìn)使得現(xiàn)代機(jī)床的自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高,操作者可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或手機(jī)對(duì)機(jī)床的程序進(jìn)行遠(yuǎn)程修改,對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行監(jiān)控并積累有關(guān)數(shù)據(jù);通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)遠(yuǎn)程的設(shè)備進(jìn)行維修和檢查、提供售后服務(wù)等。在這些方面我國(guó)組合機(jī)床裝備還有相當(dāng)大的差距,因此我國(guó)組合機(jī)床技術(shù)裝備高速度、高精度、柔性化、模塊化、可調(diào)可變、任意加工性以及通信技術(shù)的應(yīng)用將是今后的發(fā)展方向。二 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)1. 概述組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專(zhuān)用部件，對(duì)一種或若干種工件按預(yù)先確定的工序進(jìn)行加工的機(jī)床。它一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。在組合機(jī)床自動(dòng)線上可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、攻絲、車(chē)削、銑削、磨削及滾壓等工序。隨著組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展，他能完成的工藝范圍日益擴(kuò)大。組合機(jī)床同通用機(jī)床和其他專(zhuān)用機(jī)床比較，具有以下特點(diǎn):1.機(jī)床上通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件約占全部機(jī)床零。部件的7080，因此設(shè)計(jì)和制造周期短，經(jīng)濟(jì)效益好。2.合機(jī)床采用多刀加工，機(jī)床自動(dòng)化程度高，比通用機(jī)床生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動(dòng)強(qiáng)度低。3.合機(jī)床的通用部件是經(jīng)過(guò)周密設(shè)計(jì)和長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的，又有專(zhuān)門(mén)廠家成批生產(chǎn)。它與一般專(zhuān)用機(jī)床比較，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，工作可靠，使用與維修方便。4.機(jī)床加工工件由于采用專(zhuān)用夾具、組合刀具和導(dǎo)向裝置等，產(chǎn)品加工質(zhì)量由工藝裝備保證，對(duì)操作工人的技術(shù)水平要求不高。5.機(jī)床被加工的產(chǎn)品更新時(shí)，專(zhuān)用機(jī)床的大部分部件都要報(bào)廢。組合機(jī)床的通用部件是根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，因此通用部件可以重復(fù)使用，不必另行設(shè)計(jì)制造。6.機(jī)床易于聯(lián)成組合機(jī)床自動(dòng)生產(chǎn)線，以適應(yīng)大規(guī)模和自動(dòng)化生產(chǎn)需要。目前我國(guó)組合機(jī)床在許多大規(guī)模，大批量生產(chǎn)的企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。本課題是設(shè)計(jì)減速機(jī)箱體右端面鉆孔組合機(jī)床。零件圖如下：2.總體結(jié)構(gòu)及工作循環(huán)本機(jī)床采用多工位臥式組合機(jī)床,變速箱體裝在工作臺(tái)的夾具上,這樣便于上、下料。機(jī)床機(jī)械部分主要有:底座、側(cè)底座、多軸箱、刀具、夾具、冷卻系統(tǒng);控制部分為PLC 控制系統(tǒng)及液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。機(jī)床的工作循環(huán)為:人工裝上一工件,定位銷(xiāo)插銷(xiāo)定位夾緊油缸夾緊I 滑臺(tái)開(kāi)始工作循環(huán):快進(jìn)(冷卻供、主軸轉(zhuǎn)) 工進(jìn)(死檔鐵停留) 快退至原位(主軸停) 滑臺(tái)開(kāi)始工作循環(huán):快進(jìn)(冷卻供、主軸轉(zhuǎn)) 工進(jìn)(死檔鐵停留) 快退至原位(主軸停、冷卻停) ,定位銷(xiāo)拔出,夾緊油缸松開(kāi),防護(hù)門(mén)自動(dòng)打開(kāi),油缸推出工件,工件到位后油缸退回.(快退緩?fù)? ,死檔鐵停留,工作循環(huán)結(jié)束3. 三圖一卡設(shè)計(jì)1. 被加工零件工序圖被加工零件為變速箱體，材料為HT250，工序?yàn)橄潴w兩端面鉆孔，左端面為5個(gè)10加工孔，右端面為5個(gè)10和2個(gè)14加工孔。采用一面兩孔定位，一面為箱體底面，兩孔為底面上的長(zhǎng)邊上的兩孔。采用箱體頂面夾緊。2. 加工示意圖加工8.5的孔：錐柄長(zhǎng)麻花鉆 硬質(zhì)合金 d=8.5mm L=190 mm l=109mm依據(jù)公式 M= ， 選剛性主軸，直徑為30/20mm 外伸長(zhǎng)度為115 mm 切削用量 n=500 r/min v=13.35 m/min f=0.1 mm/r =50 mm/min加工13.9的孔：錐柄麻花鉆 高速鋼 d=13.9mm L=189 mm l=108mm依據(jù)公式 M= 選剛性主軸，直徑為38/26mm 外伸長(zhǎng)度為115 mm 切削用量 n=500r/min v=21.8m/min f=0.13 mm/r =50 mm/min箱體右端面工進(jìn)長(zhǎng)度41 mm 快進(jìn)75 mm 快退116 mm3. 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖右端面：7根主軸多軸箱輪廓尺寸 H=180+103.5+100=383.5 mm B=120+2100=320 mm 厚度取325 mm長(zhǎng)寬取400400 mm 最低孔位置19 mm 最低主軸高度103.5 mm軸向力=1697.3N轉(zhuǎn)矩 =6.9Nm功率 =0.8kw總=0.5+20.8=2.1kw總=3546+21697=6943 N根據(jù)以上計(jì)算所得 選取液壓動(dòng)力滑臺(tái)1HY25-IA 動(dòng)力箱1TD32（2.2kw） 電機(jī) Y100L1-4側(cè)底座 1CC251中間底座L=（）=295+325+326-(100+40+105) =701 mm采用固定鉆摸板4. 機(jī)床生產(chǎn)效率計(jì)算卡1. 理想生產(chǎn)率 =23 件/h2. 實(shí)際生產(chǎn)率 =31件/h3. 機(jī)床負(fù)荷率 =0.75 三 組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì)1.簡(jiǎn)述組合機(jī)床多軸箱的設(shè)計(jì)計(jì)算是組合機(jī)床設(shè)計(jì)工程中的重要環(huán)節(jié)，是主軸箱零部件設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)，計(jì)算稍有不慎，便會(huì)導(dǎo)致后期的設(shè)計(jì)制造前功盡棄。依據(jù)總體設(shè)計(jì)圖， 對(duì)主軸箱進(jìn)行結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。由于在本機(jī)床上需同時(shí)加工7個(gè)孔，不僅孔多、間距小，而且孔的排列分散，采用通常方案排箱無(wú)法實(shí)現(xiàn)12孔的工序集中。因此，本鉆床的主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)在對(duì)被加工零件進(jìn)行了深入、細(xì)致分析計(jì)算的基礎(chǔ)上，通過(guò)采用滾針軸承，將常規(guī)狀況下不能完成的排箱得以實(shí)現(xiàn)，而且所設(shè)計(jì)的主軸箱結(jié)構(gòu)緊湊。依據(jù)組合鉆床總體設(shè)計(jì)繪制主軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖其內(nèi)容為主軸箱設(shè)計(jì)的原始要求和已知條件：1. 主軸箱輪廓尺寸400mm400mm；2. 工件輪廓尺寸及各孔位置尺寸3. 工件與主軸箱相對(duì)位置尺寸。2.設(shè)計(jì)原則1) 從面對(duì)主軸的方位看去，所有主軸均采用逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。2) 在保證轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的前提下，力求用最少的傳動(dòng)軸和齒輪（數(shù)量和規(guī)格），以減少各類(lèi)零件的品種。具體措施：采用一根傳動(dòng)軸同時(shí)帶動(dòng)多根主軸，并將齒輪布置在同一排位置上，當(dāng)齒輪嚙合中心距不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，采用了變位齒輪。3) 放棄了用主軸帶主軸的方案，這樣避免了增加主軸負(fù)荷，不會(huì)影響加工質(zhì)量。4) 因鉆削加工切削力大，為了減少主軸的扭曲變形，主軸上的齒輪盡量靠近前支承。3.按上述設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)按所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)圖合理分配各級(jí)傳動(dòng)比、初定傳動(dòng)軸位置和確定齒輪齒數(shù)主軸r/min驅(qū)動(dòng)軸=715 r/min總傳動(dòng)比 i=各軸傳動(dòng)比分配：=1/1.43=1/1.43=1/1.43=1/1.43=1=1確定中間軸8以及中間軸8與1.2軸聯(lián)接的=43 m=2 確定中間軸18以及中間軸18與3.4軸聯(lián)接的=43 m=2 確定中間軸14以及中間軸14與5軸聯(lián)接的=43 m=2 =18=25確定中間軸13以及中間軸13與36軸聯(lián)接的=43 m=2 確定中間軸9以及中間軸9與7軸聯(lián)接的=50 m=2 確定中間軸17以及中間軸17與15.16軸聯(lián)接并配相關(guān)的齒輪取 =21 =21 m=3 =6317-15，16 =36 m=2 =18 =28 驗(yàn)算轉(zhuǎn)速 ：=514 r/min轉(zhuǎn)速相對(duì)損失在5%以內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求。采用R12-L型葉片泵有中間傳動(dòng)軸19經(jīng)一對(duì)齒輪=30/24=536 r/min 在400-800 r/min范圍內(nèi)滿足要求。在擬定主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，傳動(dòng)軸位置已做了初步確定。為了保證齒輪副的正常嚙合和加工主軸箱上傳動(dòng)軸支承孔的孔距精度，需要精確計(jì)算各傳動(dòng)軸的坐標(biāo)尺寸（計(jì)算結(jié)果精確到小數(shù)點(diǎn)后3位數(shù)）。4 驗(yàn)算驗(yàn)算根據(jù)坐標(biāo)計(jì)算確定的兩軸坐標(biāo)中心距A 是否符合兩軸間嚙合齒輪要求的中心距R ， R 與A 的差值為 ，即 = R A驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)為 0.001 0.009mm經(jīng)驗(yàn)算均符合。5 主軸及通用傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)型式的選擇方案主軸結(jié)構(gòu)型式由零件的加工工藝決定，并考慮主軸的工作條件和受力情況，采用長(zhǎng)主軸。由于采用鉆削加工主軸，需承受較大的單向軸向力，所以優(yōu)選向心球軸承和推力球軸承組合的支承結(jié)構(gòu)，且推力球軸承配置在主軸前端。傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速較低，但載荷較大，因此用圓錐滾子軸承。按上述方案配置的主軸和傳動(dòng)軸，按所選的軸承類(lèi)型繪制軸承孔檢查圖，發(fā)現(xiàn)有些部位采用此配置因孔間距較小，箱體上的軸承座孔太大，導(dǎo)致箱體強(qiáng)度不夠。因此，這些部位都將原方案改為推力球軸承與滾針軸承組合的支承結(jié)構(gòu)，以減小徑向尺寸，滿足強(qiáng)度要求，實(shí)現(xiàn)合理排箱。 按以上原則設(shè)計(jì)的傳動(dòng)系統(tǒng)，保證了主軸箱的質(zhì)量，提高了主軸箱的通用化程度，使得設(shè)計(jì)和制造工作量及成本都大大降低。為實(shí)現(xiàn)本機(jī)床“體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、效率高、質(zhì)量好”的設(shè)計(jì)目標(biāo)奠定了基礎(chǔ)。 四 專(zhuān)用夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是為加工某些幾何形狀相似、工藝過(guò)程和定位夾緊相似的零件而設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)時(shí)需要選擇合理的定位基準(zhǔn)、定位元件；選擇合適的夾緊夾緊元件；設(shè)計(jì)好合理的基體件。1.定位基準(zhǔn)與定位元件的選擇制定設(shè)計(jì)方案時(shí)需選擇合理的定位基準(zhǔn)、定位元件。該零件采用一面兩孔定位，定位基準(zhǔn)為零件底面，定位元件為定位銷(xiāo)。2.夾緊元件與夾緊力的選擇夾緊力的選擇，除夾緊力方向和作用點(diǎn)外，還要使工件產(chǎn)生盡可能小的夾緊變形，這是選擇夾緊元件和夾緊力的主要因素。本設(shè)計(jì)采用壓板液壓壓緊， ，夾緊牢靠，工件保持正確位置，既防止了薄壁零件裝夾變形，又滿足了加工的要求。3.夾具基體的設(shè)計(jì)夾具基體是夾具的基礎(chǔ)，在設(shè)計(jì)夾具基體時(shí)，除應(yīng)保證結(jié)構(gòu)合理外，還應(yīng)保證夾具基體有足夠的剛度，而且在可能的范圍內(nèi)，力求能加工零件組的全部。對(duì)其基體件還應(yīng)根據(jù)相似件形狀、尺寸、精度、毛坯種類(lèi)及其工藝方法來(lái)確定基體件形狀、尺寸，以滿足加工所有相似件的要求。該基體件與其它夾具元件組成的夾具結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，更換元件容易，可以加工不同產(chǎn)品的相似件. 具體設(shè)計(jì)見(jiàn)附圖。 五 PLC控制設(shè)計(jì)1 工作原理及電氣控制要求鉆孔組合機(jī)床是在工件表面上進(jìn)行鉆孔的一種高效自動(dòng)化專(zhuān)用加工設(shè)備,基本結(jié)構(gòu)如圖1 所示。動(dòng)力滑臺(tái)安裝在標(biāo) 圖1 鉆孔組合機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖準(zhǔn)側(cè)底座上,刀具電動(dòng)機(jī)M2 ,固定在左動(dòng)力滑臺(tái)上,中間底座上裝有工件定位夾緊裝置。 該機(jī)床采用電動(dòng)機(jī)和液壓系統(tǒng)(未畫(huà)出) 相結(jié)合的驅(qū)動(dòng)方式,其中電動(dòng)機(jī)M2帶動(dòng)主軸箱的刀具主軸提供切削主運(yùn)動(dòng),而動(dòng)力滑臺(tái)和工件定位夾緊裝置則由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng),M1 為液壓泵的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī),M4 為冷卻泵電動(dòng)機(jī)。機(jī)床的電氣控制要求為M1 先啟動(dòng),只有系統(tǒng)正常供油后,其它控制電路才能通電工作; M2在滑臺(tái)進(jìn)給循環(huán)開(kāi)始時(shí)啟動(dòng),滑臺(tái)退回原位后停機(jī);M4 可手動(dòng)控制啟停,也可在滑臺(tái)工作進(jìn)給時(shí)自動(dòng)提供油液。其控制過(guò)程是典型的順序控制,當(dāng)把工件裝入夾具后,按下啟動(dòng)按鈕SB3 ,機(jī)床便開(kāi)始自動(dòng)循環(huán)的工作過(guò)程,見(jiàn)圖2 圖2 鉆孔組合機(jī)床工作循環(huán)圖2 電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)鉆孔組合機(jī)床的電氣控制屬單機(jī)控制, 輸入輸出均為開(kāi)關(guān)量。根據(jù)實(shí)際控制要求,并考慮系統(tǒng)改造成本,在準(zhǔn)確計(jì)算I/ O 總點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上,采用抗干擾強(qiáng)、穩(wěn)定性和可靠性較高的三菱公司生產(chǎn)的FX1N260MR 可編程控制器。該控制系統(tǒng)中所有輸入觸發(fā)信號(hào)采用常開(kāi)觸點(diǎn)接法,所需的24 V 直流電源由PLC 內(nèi)部提供;輸出負(fù)載中的所有直流電磁換向閥同樣采用由PLC 內(nèi)部提供的24 V 直流電源,輸出負(fù)載中的4 個(gè)交流接觸器線圈則需外接220 V 交流電源.由于鉆孔組合機(jī)床中轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、按鈕及行開(kāi)關(guān)較多,為了減少輸入點(diǎn)數(shù),降低費(fèi)用,對(duì)輸入信號(hào)作了適當(dāng)處理,如3 臺(tái)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)不作為輸入信號(hào),而直接接入輸出線圈回路中。另外,電磁閥為感性負(fù)載并且通斷頻繁,為了保護(hù)PLC 的輸出觸點(diǎn),在每個(gè)電磁閥兩端各并上1 個(gè)續(xù)流二極管,來(lái)吸收反向過(guò)電壓。3.電氣控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)由鉆孔組合機(jī)床的控制要求可知,該控制系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)3 個(gè)控制功能: 動(dòng)力滑臺(tái)的點(diǎn)動(dòng)、復(fù)位控制; 動(dòng)力滑臺(tái)的單機(jī)自動(dòng)循環(huán)控制; 整機(jī)全自動(dòng)工作循環(huán)控制。具體T型圖見(jiàn)附圖4.PLC 與PC 的通信系統(tǒng)工作時(shí),PC 與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的PLC 之間處于實(shí)時(shí)的交互通狀態(tài)。如果生產(chǎn)規(guī)模大,可采用1 : n 上位鏈接通信方式,用一臺(tái)計(jì)算機(jī)管理多臺(tái)機(jī)床。上位計(jì)算機(jī)與PLC 之間有一個(gè)RS - 232C/ RS - 485 轉(zhuǎn)換器,用于鏈接計(jì)算機(jī)的RS - 232C 串行口和PLC 的RS - 485 通信適配器,可增大通信距離。操作人員根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的需要,在不中斷生產(chǎn)的情況下,可在上位機(jī)上實(shí)時(shí)地對(duì)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,使控制系統(tǒng)工作于最佳狀態(tài)。還可在上位機(jī)上編程、監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行情況、顯示故障等,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理和調(diào)度,使設(shè)備潛力得到充分發(fā)揮。本程序經(jīng)模擬調(diào)試,完全符合鉆孔組合機(jī)床的電氣控制要求,使用效果良好。在使用過(guò)程中,還可根據(jù)不同的控制要求,在不改動(dòng)接線或改動(dòng)很少的情況下,通過(guò)改變程序來(lái)實(shí)現(xiàn)不同要求,大大節(jié)省了安裝調(diào)試時(shí)間,提高了效率。5 結(jié)語(yǔ)本系統(tǒng)經(jīng)過(guò)PLC 融入后,運(yùn)行良好,故障率低。而且組合機(jī)床控制系統(tǒng)具有很好的柔性,能適應(yīng)產(chǎn)品的變化,當(dāng)工藝程序變更時(shí),只需修改程序,就可滿足新的加工要求?？梢?jiàn)傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備融入PLC技術(shù) 后,既能使之成為機(jī)電一體化的新產(chǎn)品,適用生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制,又能發(fā)揮原組合機(jī)床的效能,而且投資較小,可見(jiàn),靈活應(yīng)用PLC 是實(shí)現(xiàn)組合機(jī)床電氣自動(dòng)化的有效途徑。 六 結(jié)束語(yǔ)本組合機(jī)床較好地解決了大批量變速箱端面孔的問(wèn)題。不但保正加工質(zhì)量,而且大為提高了工效,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用價(jià)值。七 參考資料1、組合機(jī)床設(shè)計(jì)沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)、吉林工業(yè)大學(xué)、大連鐵道學(xué)院主編上海出版社出版1985年9月2、組合機(jī)床設(shè)計(jì)大連組合機(jī)研究所編機(jī)械工業(yè)出版社1975年6月3、金屬切削加工工藝人員手冊(cè)上?？茖W(xué)技術(shù)出版社4、金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社5、金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)大連工學(xué)院戴曙主編機(jī)械工業(yè)出版1985年12月6、組合機(jī)床液壓滑臺(tái)圖冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社7、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)遼寧科學(xué)技術(shù)出版社8、機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)機(jī)械工業(yè)出版社1978年12月9、組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè)大連組合機(jī)床研究所編機(jī)械工業(yè)出版社八 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我們綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論、基本技能和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的能力以及創(chuàng)造型地分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，使我們對(duì)工程設(shè)計(jì)、技術(shù)應(yīng)用等有較全面的、深刻的認(rèn)識(shí)，這是是我們專(zhuān)業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)中不可缺少的組成部分，并作為一個(gè)獨(dú)立的項(xiàng)目列入專(zhuān)業(yè)教學(xué)計(jì)劃中的。其目的在于通過(guò)實(shí)習(xí)使學(xué)生獲得基本生產(chǎn)的感性知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，擴(kuò)大知識(shí)面；同時(shí)又是鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生業(yè)務(wù)能力及素質(zhì)的重要渠道，培養(yǎng)當(dāng)代大學(xué)生具有吃苦耐勞的精神，也是學(xué)生接觸社會(huì)、了解產(chǎn)業(yè)狀況、了解國(guó)情的一個(gè)重要途徑，逐步實(shí)現(xiàn)由學(xué)生到社會(huì)的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)我們初步擔(dān)任技術(shù)工作的能力、初步了解企業(yè)管理的基本方法和技能；體驗(yàn)企業(yè)工作的內(nèi)容和方法。這些實(shí)際知識(shí)，對(duì)我們學(xué)習(xí)后面的課程乃至以后的工作，都是十分必要的基礎(chǔ)。培養(yǎng)我們綜合素質(zhì)和綜合工程實(shí)踐能力，從而進(jìn)一步增強(qiáng)我們畢業(yè)后走上工作崗位的適應(yīng)性。九 致謝本文能夠順利完成首先要衷心地感謝郭娟老師給予的精心指導(dǎo)。在設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中，郭老師親自動(dòng)手參與指導(dǎo)，細(xì)心地傳授理論知識(shí)。在我寫(xiě)此論文期間，郭老師在學(xué)習(xí)、科研、生活中給予了多方面的關(guān)心和幫助。在一起做畢業(yè)設(shè)計(jì)的日子里，郭老師嚴(yán)以律已、寬以待人的人格和對(duì)科學(xué)研究的獨(dú)到見(jiàn)解、忘我的工作精神以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度給我留下了深刻的印象，促使我更加嚴(yán)格地要求自己，全身心地投入到學(xué)習(xí)和工作中。此外，對(duì)設(shè)計(jì)期間關(guān)心過(guò)、幫助過(guò)我的所有老師和同學(xué)，致意誠(chéng)摯的謝意。18 分類(lèi)號(hào) 密級(jí)： UDC 編號(hào)： 學(xué) 位 論 文變速箱體臥式鉆孔專(zhuān)用機(jī)床設(shè)計(jì)作者姓名： 王博 指導(dǎo)教師 郭娟 申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別 學(xué) 士 專(zhuān)業(yè)名稱(chēng) 機(jī)械制造及其自動(dòng)化論文提交日期 2007年6月論文答辯日期 2007年6月20日 學(xué)位授予單位和日期 答辯委員會(huì)主席 _評(píng)閱人 _2007年6月20日目錄一、 前言 1二、 組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)1、 概述 42、總體結(jié)構(gòu)及工作循環(huán) 53、三圖一卡設(shè)計(jì) 6三 組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì) 81.簡(jiǎn)述 82.設(shè)計(jì)原則 83.傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 94 驗(yàn)算 115 主軸及通用傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)型式的選擇方案 11四 專(zhuān)用夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 121.定位基準(zhǔn)與定位元件的選擇 122、夾緊元件與夾緊力的擇 12 3.夾具基體的設(shè)計(jì) 12五 PLC控制設(shè)計(jì) 13 六 結(jié)束語(yǔ) 16七 參考資料 16八 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié) 17九 致謝 17 可重構(gòu)制造系統(tǒng)的可分級(jí)生產(chǎn)功能安排的研究摘要：在今天的全球化經(jīng)濟(jì)中對(duì)所有制造系統(tǒng)而言在節(jié)省成本上對(duì)高速變化的市場(chǎng)作出快速反應(yīng)成為一個(gè)關(guān)鍵的成功因素?？芍貥?gòu)制造系統(tǒng)（RMSs）是指為能適應(yīng)市場(chǎng)的需求變化，按系統(tǒng)規(guī)劃的要求，對(duì)制造系統(tǒng)進(jìn)行模塊化和可分級(jí)的設(shè)計(jì)，即在機(jī)器組件分級(jí)水平上的設(shè)計(jì)對(duì)激烈競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)迅速和有效地起反應(yīng)。 本文研究RMSs是如何以低成本的方式系統(tǒng)地處理它們的性能和可測(cè)量性。提議 能力塑造的一種方法是，不同于更早的方法，不簡(jiǎn)單的假設(shè)可測(cè)量性功能是功能模塊的特定的增加的功能。 基于模型，一種利用基因算法的優(yōu)化技術(shù)的計(jì)算機(jī)工具正在發(fā)展。這種工具在幫助系統(tǒng)設(shè)計(jì)師在決定何時(shí)為了增減性能而重新構(gòu)造系統(tǒng)，并且用一個(gè)低成本的方式通過(guò)增減程度來(lái)滿足市場(chǎng)要求.成果顯示，根據(jù)成本,在RMS中的理想可測(cè)量性功能對(duì)彈性生產(chǎn)系統(tǒng)(FMSs)采取的無(wú)論確切的理想需求功能的可測(cè)量性方法還是供應(yīng)方法都需要的計(jì)劃初期所有必需的性能都要優(yōu)良.成果還顯示一個(gè)RMS通過(guò)減少這些新系統(tǒng)的重新配置的費(fèi)用實(shí)現(xiàn)低成本運(yùn)行. 關(guān)鍵詞：可重構(gòu)制造系統(tǒng) 可測(cè)量性 再生點(diǎn)和基因算法引言 更短的生產(chǎn)周期、變化莫測(cè)的需求和定制化的產(chǎn)品強(qiáng)迫制造系統(tǒng)更加高效率地運(yùn)行以適應(yīng)改變的要求。 全球性競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致了更加對(duì)用戶滿意注意，其中快速反應(yīng)和定制服務(wù)是關(guān)鍵。 傳統(tǒng)的制造系統(tǒng)象專(zhuān)業(yè)化的生產(chǎn)線(DMLs)或蜂窩制造系統(tǒng)(CMSs)不可能應(yīng)付這些新市場(chǎng)特征。 柔性制造系統(tǒng)(FMSs)不可能以有效的方式應(yīng)付這些新的要求。 要接受這些現(xiàn)代挑戰(zhàn)，可重構(gòu)制造系統(tǒng)(RMSs)是個(gè)選擇。 RMSs瞄準(zhǔn)以結(jié)合DML的高生產(chǎn)量與FMS的靈活性，維護(hù)能力為目標(biāo)，以有效的方式應(yīng)付各種各樣的產(chǎn)品和功能。當(dāng)它需要時(shí)，通過(guò)在它的結(jié)構(gòu)上的迅速變化，即它的硬件和軟件元件的變化，以快速適應(yīng)確切的可分級(jí)性和功能的調(diào)整.Shabaka和ElMaraghy 2通過(guò)分類(lèi)重組過(guò)程解釋制造系統(tǒng)的重組的維度介紹它的物理配置和邏輯配置。 物理配置的例子包括布局配置，增加或去除機(jī)器，增加或者去除機(jī)器的工具或組件和原材料處理系統(tǒng)的重組。邏輯配置的例子包括重編程序機(jī)器、再計(jì)劃，重新編排，改線和增長(zhǎng)的或者減少的轉(zhuǎn)移或者工作者的數(shù)量。 RMSs的關(guān)鍵特征是模塊化，完整性，可變換性、定制和判斷力 3。早期特征使RMSs有不固定的生產(chǎn)能力,功能，以及，系統(tǒng)元件的模塊結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)對(duì)物理可測(cè)量性因而，他們假設(shè)是可升級(jí)的系統(tǒng)。 而現(xiàn)代開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)控制A. M. Deif。 W. ElMaraghy智能的制造系統(tǒng)(IMS)研究中心，工業(yè)&制造系統(tǒng)， Windsor大學(xué)， Windsor，加拿大大學(xué)的部門(mén)技術(shù)是為邏輯或軟件可測(cè)量性的主要工具。 本文焦點(diǎn)在RMS的塑造能力的可測(cè)量性。制造系統(tǒng)中的可測(cè)量性生產(chǎn)能力問(wèn)題 可測(cè)量性生產(chǎn)能力僅僅是適應(yīng)變化的需求的能力。 一個(gè)典型制造系統(tǒng)的可測(cè)量性生產(chǎn)能力包括處理，何時(shí)，何地以及測(cè)量多少可測(cè)量性生產(chǎn)能力的問(wèn)題。 在RMSs之前，范圍的這個(gè)問(wèn)題限制了到生產(chǎn)能力的擴(kuò)展。關(guān)于RMSs，從另一方面講，可測(cè)量性生產(chǎn)能力除生產(chǎn)能力的減少以外還處理它的擴(kuò)展。 兩個(gè)趨向之間的另一個(gè)主要區(qū)別是使RMS通過(guò)它的模件和開(kāi)放控制結(jié)構(gòu)不僅在系統(tǒng)級(jí),而且能在機(jī)器水平測(cè)量生產(chǎn)能力。生產(chǎn)能力擴(kuò)展的費(fèi)用傳統(tǒng)上由增加的生產(chǎn)能力的經(jīng)濟(jì)效益證明。 在RMS中，它假設(shè)可測(cè)量性生產(chǎn)能力通過(guò)減少短缺費(fèi)用來(lái)證明，因?yàn)楫?dāng)有需要時(shí)就提供生產(chǎn)能力并且減少未充分利用的生產(chǎn)能力的費(fèi)用,即具體的生產(chǎn)能力能在需要的地方使用。 后者給RMS的好處勝過(guò)FMSs。 可測(cè)量性生產(chǎn)能力的成本效益，與功能可測(cè)量性一起，在RMS中通過(guò)范圍經(jīng)濟(jì)的概念實(shí)現(xiàn)。早期可測(cè)量性生產(chǎn)能力塑造方法回顧大量的關(guān)于古典生產(chǎn)能力擴(kuò)展問(wèn)題的文獻(xiàn)調(diào)查在Manne 4， Freidenfelds 5和Luss 6被找到。 在FMSs中塑造生產(chǎn)能力的有些方法的例子由Leachman和Carnon 7， Roundy 8和Liberopoulos 9 等提出。關(guān)于RMSs，son和他的同事 10 建議相同的位置在一個(gè)時(shí)期內(nèi)以輸送管制造系統(tǒng)作為一種可能的稱(chēng)生產(chǎn)能力方法，他提到作為一條同類(lèi)的并行流線(HPFL)。 Asl和Ulsoy 11 根據(jù)對(duì)反饋控制理論的用途對(duì)塑造在RMS中的可測(cè)量性生產(chǎn)能力處理可測(cè)量性生產(chǎn)能力問(wèn)題提出了一種方法。 根據(jù)他們的方法，他們假設(shè)，在RMS上的生產(chǎn)能力變化是使量子化的相等的能力單元。 根據(jù)這個(gè)假設(shè)，他們以極少的費(fèi)用在RMS中開(kāi)發(fā)了一個(gè)確定連續(xù)的時(shí)間可測(cè)量性生產(chǎn)能力模型產(chǎn)生生產(chǎn)能力方式。Asl和Ulsoy根據(jù)隨機(jī)的市場(chǎng)需求也提出 了RMS中生產(chǎn)能力管理的另一種方法 12，為根據(jù)Markov決策理論的可測(cè)量性生產(chǎn)能力管理提出了一個(gè)最佳方案。 他們也考慮了在生產(chǎn)能力被定購(gòu)和它被提供的時(shí)間之間的延遲。他們的工作提出了作為代表優(yōu)選的生產(chǎn)能力擴(kuò)展和減少水平的優(yōu)選的界限的最優(yōu)策略。費(fèi)用和理想界限時(shí)間的延遲的變化的影響在生產(chǎn)能力管理上顯現(xiàn)出來(lái)。 他們的工作被認(rèn)為是Rocklin和Kashper的方法的拓展13，因?yàn)樗麄兗闪怂麄兊脑缦葎?dòng)態(tài)模型可測(cè)量性生產(chǎn)能力的地方.早先的方法是被考慮作為可適用對(duì)RMSs中生產(chǎn)能力可測(cè)量性塑造的主要方法。 早期模型的主要的缺點(diǎn)在是假設(shè)生產(chǎn)能力可測(cè)量性是確定能力單元的的增加的功能。 在實(shí)用的可重構(gòu)制造環(huán)境中，這不是實(shí)際情形，因?yàn)橄到y(tǒng)水平上有不同的生產(chǎn)能力模塊，在機(jī)器水平上也一樣，可以用于測(cè)量生產(chǎn)能力。 并且，當(dāng)具體地測(cè)量生產(chǎn)能力時(shí)其中一些方法沒(méi)有運(yùn)行，并且這是RMSs的其中一個(gè)主要特征。模型體現(xiàn)了這些缺點(diǎn). 因此。本文描寫(xiě)一種新的塑造RMS的生產(chǎn)能力可測(cè)量性方法。 焦點(diǎn)在系統(tǒng)的具體可測(cè)量性的生產(chǎn)能力而不是考慮他們的生產(chǎn)能力邏輯結(jié)構(gòu)。 塑造的宗旨是根據(jù)市場(chǎng)需求變化包括何時(shí)測(cè)量系統(tǒng)生產(chǎn)能力和測(cè)量多少生產(chǎn)能力開(kāi)發(fā)優(yōu)選的生產(chǎn)能力計(jì)劃，。 這些計(jì)劃是由一個(gè)根據(jù)基因算法優(yōu)化技術(shù)的計(jì)算機(jī)工具產(chǎn)生的。生產(chǎn)能力可測(cè)量性模型的提出推薦模型是根據(jù)需求方法的任意增長(zhǎng)的時(shí)間路徑的優(yōu)選的設(shè)備規(guī)模，如Manne和Veinott提出的模型14，修改模型以適應(yīng)論及在RMSs中生產(chǎn)能力可測(cè)量性的問(wèn)題。 模型的一個(gè)基本的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是其中一凹面或凹面設(shè)置特征情況：如果C (。) 是一個(gè)在閉合的一定凹面集合V有有限地許多極值點(diǎn)的凹函數(shù)，然后C (。)達(dá)到它的極小值在增值范圍的一個(gè)極值點(diǎn)V。41模型的假定條件下面是模型假定的條件:時(shí)間(或生產(chǎn)能力規(guī)劃范圍)被理想化為不連續(xù)的階段1， 2， T。需求在階段t (要求之間的區(qū)別在期間t和t1)被認(rèn)作為Dt， Dt0且： (1)生產(chǎn)能力可測(cè)量性決定是一套可變物Vt， t=1,2 T。Zt表示超額能力的期間的結(jié)尾。 在RMSs中， Zt傾向于零: (t=1,2T) (2)一個(gè)可行的生產(chǎn)能力可測(cè)量性計(jì)劃或計(jì)劃是在這里： (3)且 (4)讓V表示集合RMS的可行的生產(chǎn)能力計(jì)劃。 從Eqs。 2， 3和4，因?yàn)榧蠈?duì)線性平等和不平等一個(gè)有限系統(tǒng)的解答是一個(gè)凸面集合并且有有限地許多極值點(diǎn)，它可能說(shuō)V是封閉的，一定凹面集合4.2費(fèi)用系統(tǒng)作用C (v)代表生產(chǎn)能力第v.級(jí)的費(fèi)用。 它隨時(shí)間變化并且根據(jù)費(fèi)用的當(dāng)前價(jià)值如時(shí)間1表達(dá)。 這種價(jià)值函數(shù)由二個(gè)組分組成，一個(gè)反映系統(tǒng)計(jì)算的物理功能單位的費(fèi)用，而第二個(gè)代表與系統(tǒng)的這些物理結(jié)構(gòu)聯(lián)系或系統(tǒng)重組的相關(guān)費(fèi)用。 因此，毎個(gè)階段t的費(fèi)用主要是有可以被測(cè)量（上升或下降)的生產(chǎn)能力第v級(jí)期間的費(fèi)用。 例如，這結(jié)構(gòu)可以做到增加或去除一臺(tái)機(jī)器的另一個(gè)紡錘，增加或者去除機(jī)器，甚至增加達(dá)到去除一個(gè)小組機(jī)器。 因此，價(jià)值函數(shù)的第一個(gè)期限是這個(gè)能力單位數(shù)的物理費(fèi)用的表示。另一方面，期間CR代表同這些結(jié)構(gòu)聯(lián)系在一起重組的其他費(fèi)用且基本上包括其他相關(guān)費(fèi)用參量，例如停工期的費(fèi)用重新調(diào)節(jié)系統(tǒng)或?qū)ο咸菪碌呐渲靡孕碌纳a(chǎn)能力、人工成本介入的和為那重組或結(jié)構(gòu)需要的嘗試。要重點(diǎn)注意到的是，期間CR的變化基于重組水平的要求。 在本文，簡(jiǎn)而言之，這個(gè)期限表達(dá)為在生產(chǎn)能力水平上的一個(gè)可靠的線性函數(shù)。本文第6頁(yè)將在學(xué)術(shù)上討論這個(gè)假定。 價(jià)值函數(shù)可以被寫(xiě)如下： (5)那里n是生產(chǎn)能力可測(cè)量性的數(shù)字指向且nT.這種價(jià)值函數(shù)假設(shè)是凹面。 Manne支持這個(gè)假定4，他表示，不同的研究性產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)能力加法的價(jià)值函數(shù)被表達(dá)為一個(gè)功率函數(shù)或作為功率函數(shù)拼合為一個(gè)線性函數(shù)(僅在這種情況下)，而這兩個(gè)都是凹函數(shù)。 同樣， Luss 6闡明，大多生產(chǎn)能力擴(kuò)展(可測(cè)量性)是凹面函數(shù)，代表擴(kuò)展大小的經(jīng)濟(jì)尺度。RMS中生產(chǎn)能力可測(cè)量性價(jià)值函數(shù)的所有復(fù)雜的參量確切的演算(以它的二個(gè)期限)還是一個(gè)需要做很多改進(jìn)的研究性區(qū)域; 然而，這些演算超出本文的范圍之外，且不會(huì)影響模型的有效性.4.3再生點(diǎn)(可測(cè)量性點(diǎn))生產(chǎn)能力可測(cè)量性計(jì)劃或計(jì)劃v的再生點(diǎn)在期間t發(fā)生，如果Zt (期間超額能力的結(jié)尾) =0。 在RMS中，生產(chǎn)能力規(guī)劃是一系列的再生點(diǎn)或可測(cè)量性點(diǎn)。 這個(gè)事實(shí)使我們使用再生點(diǎn)定理說(shuō)明:“有優(yōu)選的生產(chǎn)能力計(jì)劃存在再生點(diǎn).” 14定理前提是設(shè)置的生產(chǎn)能力計(jì)劃是閉合的，有限的凹面的集合，價(jià)值函數(shù)是一個(gè)凹函數(shù)且處理事先確定的特征。 根據(jù)再生點(diǎn)定理，生產(chǎn)能力計(jì)劃的費(fèi)用的極值點(diǎn)是可測(cè)量性點(diǎn)或者是那些系統(tǒng)生產(chǎn)能力計(jì)劃者向上或向下測(cè)量生產(chǎn)能力的點(diǎn)，是極小值的點(diǎn)。 這樣使用基因算法(GA)方法將發(fā)現(xiàn)最佳的計(jì)劃。優(yōu)選的容量可測(cè)量性的預(yù)定公式化工具讓一可測(cè)量性點(diǎn)發(fā)生在期間i，并且下個(gè)可測(cè)量性點(diǎn)發(fā)生在期間k (令i k)。 然后，必要的，有整數(shù)i+1k，這樣 (6)應(yīng)當(dāng)注意點(diǎn)t=0和t=T通常是再生點(diǎn)。5.1預(yù)定的容量可測(cè)量性的基因算法技術(shù)于在RMS中的應(yīng)用基因算法(GA)是在解決方案空間使用選擇且再結(jié)合算符引起新的樣品點(diǎn)的一個(gè)基于整體的模型。一個(gè)GA通過(guò)染色體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)把一種可能的即決方案譯碼成一個(gè)具體的問(wèn)題，并且通過(guò)某種方式處理基因算符到這些結(jié)構(gòu)使信息保持流暢。 再生產(chǎn)機(jī)會(huì)是這樣產(chǎn)生的，那些染色體結(jié)構(gòu)聲稱(chēng)對(duì)于目標(biāo)問(wèn)題的更好的解決方案是給再生產(chǎn)更多的機(jī)會(huì)而不是給那些擁有糟糕方案的染色體結(jié)構(gòu).。從巨大的研究空間來(lái)講，GA是有潛力的探索式的最快地找出最佳的解答的方法，例如計(jì)劃的問(wèn)題。 為了關(guān)于GAs的一次完全討論，讀者提到了Gen和Cheng15.一般， GA由二個(gè)從屬的主要成份組成: 內(nèi)碼問(wèn)題和求值函數(shù)。 內(nèi)碼問(wèn)題負(fù)責(zé)生成把可能的解決方案表現(xiàn)為最理想的問(wèn)題內(nèi)碼表。 在本文，候選方案(即，染色體)被輸入代表所有需求在容量可測(cè)量性計(jì)劃展望期T的合法的日程表。 求值函數(shù)測(cè)量一種特殊方案的質(zhì)量。 每個(gè)染色體同合理價(jià)值聯(lián)系在一起，在這種情況下，是被測(cè)量的染色體代表對(duì)應(yīng)的日程表的費(fèi)用。 根據(jù)這研究，最低值的合理性代表獲得的最佳的解答。 這里的“合理日程表”是根據(jù)物理費(fèi)用(Ct (vt) 能力單位數(shù)和重組(CRi)的伴生的費(fèi)用被計(jì)算過(guò)的候選方案。 圖1使用GAs概述容量可測(cè)量性日程表世代5.2預(yù)定容量可測(cè)量性工具的發(fā)展早先分析用于發(fā)展采取以下輸入的計(jì)算機(jī)工具:-唯一期間需求，在Dt (t=1， 2， T)時(shí)候， T是有限容量規(guī)劃的地方。 簡(jiǎn)而言之它被假設(shè)是確定的。-容量可測(cè)量性價(jià)值函數(shù)C (v)。輸出信號(hào)是RMS優(yōu)選的容量可測(cè)量性日程表。 圖2提出的工具是IDEF0表示法為確認(rèn)工具，工具引起的結(jié)果與Manne和Veinott提出的專(zhuān)題研究比較的優(yōu)選的結(jié)果14。 數(shù)據(jù)是如下： 在期間T=6， D1=0.5、D2=1.0、D3=1.5、D4=1.5、D5=1和D6=0.5和價(jià)值函數(shù)是： (7)為了能比較結(jié)果，代表重組(CR)的費(fèi)用期限在工具的價(jià)值函數(shù)被省去。 工具引起的結(jié)果在表1顯示。 結(jié)果確實(shí)是同Manne和Veinott給的優(yōu)選的結(jié)果相同.6預(yù)定的RMS的容量可測(cè)量性的調(diào)查在制造系統(tǒng)的容量計(jì)劃中，有三種方法。 第一種方法是在計(jì)劃期間(t1)初修建與所有整個(gè)計(jì)劃期間的被期望的需求相等的容量(即，固定的容量)。 這是FMSs中的實(shí)際情形。 第二種方法是，如果我們有極高的重組能力，在每點(diǎn)經(jīng)過(guò)計(jì)劃期間，你提供與當(dāng)時(shí)時(shí)需求是相等的容量(即，在有要求時(shí)容量)。 第三種方法以極小的費(fèi)用平衡以上二種方法滿足市場(chǎng)需求，是提出的模型的實(shí)際情形的優(yōu)選的容量日程表(合理的容量)。已開(kāi)發(fā)的預(yù)定的容量可測(cè)量性工具通過(guò)計(jì)算與實(shí)施三項(xiàng)預(yù)定的方法每一項(xiàng)費(fèi)用說(shuō)明這種方法的優(yōu)點(diǎn)。這通過(guò)比較不同的隨機(jī)的需求情況每種預(yù)定的方法的費(fèi)用實(shí)現(xiàn)。 表2顯示一年引起的不同的確定需求價(jià)值.關(guān)于價(jià)值函數(shù)， Eq。 7被采取代表物理建筑費(fèi)(Ct (vt) 而重組(CR)的費(fèi)用應(yīng)該由在每個(gè)可測(cè)量性點(diǎn)之間容量可測(cè)量性變動(dòng)乘以根據(jù)實(shí)際變化的常數(shù)的一個(gè)線性函數(shù)代表(在本例中，常數(shù)合計(jì)2)。 容量可測(cè)量性水平之間的區(qū)別可能反映被執(zhí)行的系統(tǒng)的物理重組適應(yīng)需要的程度，因而，它用于以某一常數(shù)表達(dá)期限CR。 例如，如果優(yōu)選的容量可測(cè)量性日程表應(yīng)該由少量測(cè)量容量給權(quán)，一個(gè)另外的紡錘到機(jī)器可能滿的費(fèi)用足這需要，如果結(jié)構(gòu)需要的相當(dāng)數(shù)量很大，則可以增加一個(gè)另外的機(jī)器。 增加紡錘的費(fèi)用低于增加機(jī)器到系統(tǒng)。 然而，表達(dá)CR的價(jià)值能由其他形式代表，并且應(yīng)該由根據(jù)工業(yè)應(yīng)用的容量算符表示。 價(jià)值函數(shù)是如下： (8)這里 |Ct| 是可測(cè)量性點(diǎn)T的容量可測(cè)量性變動(dòng)。圖3顯示預(yù)定的每需求情況每種容量方法的費(fèi)用已開(kāi)發(fā)的工具引起的優(yōu)選的容量可測(cè)量性日程表根據(jù)需求情況費(fèi)用比其他容量預(yù)定的方法顯示了更好的表現(xiàn)?？梢灶A(yù)期，類(lèi)似FMS的第一種方法總是最昂貴的方法和這是提出新的RMSs其中一個(gè)的原因.表3顯示不同的需求情況的可測(cè)量性工具引起的產(chǎn)出率可測(cè)量性日程表。 你可能認(rèn)為在這些日程表中容量的大小在每個(gè)可測(cè)量性點(diǎn)是非常接近的。 這是因?yàn)橹亟M的費(fèi)用在每個(gè)可測(cè)量性點(diǎn)被作為容量水平之間的區(qū)別功能表達(dá)。 并且，可測(cè)量性點(diǎn)的數(shù)量由用于重組的作用的費(fèi)用的常數(shù)決定。 這個(gè)結(jié)果表示， RMSs有效的容量可測(cè)量性日程表費(fèi)用的節(jié)約可能通過(guò)減少這些制造系統(tǒng)的重組的費(fèi)用實(shí)現(xiàn)。7概略和結(jié)論本文介紹一種新的方法塑造可重構(gòu)制造系統(tǒng)(RMSs)的預(yù)定容量可測(cè)量性。 模型使用了包括物理單位的費(fèi)用和重組的費(fèi)用與系統(tǒng)重組相關(guān)的費(fèi)用一種價(jià)值函數(shù)。 根據(jù)模型，發(fā)展了處理引起的基因算法的計(jì)算機(jī)工具(GA)技術(shù)優(yōu)選的容量可測(cè)量性日程表。 以極小的費(fèi)用產(chǎn)生的容量可測(cè)量性日程表及其必需的規(guī)模隨著時(shí)間的過(guò)去表明了問(wèn)題。已開(kāi)發(fā)的工具用于根據(jù)需求情況用的探索三種不同的容量可測(cè)量性方法。 結(jié)果顯示已開(kāi)發(fā)工具在計(jì)劃初期根據(jù)費(fèi)用產(chǎn)生的優(yōu)選的預(yù)定的容量可測(cè)量性方法瞬間容量變動(dòng)方法和提供所有必需的容量方法的優(yōu)勢(shì)在于考慮了所有需求情況。 引起的容量可測(cè)量性日程表突出了現(xiàn)實(shí)能力的水平測(cè)試和RMSs容量可測(cè)量性日程表的費(fèi)用與系統(tǒng)的重組有關(guān)的費(fèi)用。 因此， RMS高度有效的實(shí)施取決于減少這些系統(tǒng)的重組的費(fèi)用。這工作引伸可能包括隨機(jī)需求樣式和邏輯容量可測(cè)量性選擇的調(diào)查。 另外，為了證明RMSs成本效益。RMS在其他古典系統(tǒng)的塑造重組的費(fèi)用是必須解決的一個(gè)潛在的題目。畢業(yè)設(shè)計(jì)讀書(shū)報(bào)告班級(jí)：機(jī)械0303學(xué)號(hào)：3030301075姓名：王博摘要：本文比較詳細(xì)地介紹了關(guān)于組合機(jī)床設(shè)計(jì)過(guò)程中主軸箱、PLC電氣控制系統(tǒng)及液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的原理和設(shè)計(jì)并舉例介紹了部分元件的選擇。關(guān)鍵詞： PLC控制 主軸箱 液壓傳動(dòng)組合機(jī)床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時(shí)加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機(jī)床高幾倍至幾十倍。組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點(diǎn)，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，并可用以組成自動(dòng)生產(chǎn)線。但傳統(tǒng)的組合機(jī)床采用繼電器一接觸器控制系統(tǒng)接線復(fù)雜，故障率高，調(diào)試和維護(hù)困難。以下就組合機(jī)床各個(gè)部件的設(shè)計(jì)分別介紹。一、公用主軸箱的設(shè)計(jì)主軸箱是組合機(jī)床關(guān)鍵的組成部分。它的設(shè)計(jì)也是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵過(guò)程。以下以鉆孔、攻絲公用主軸箱的設(shè)計(jì)為例進(jìn)行介紹。該主軸箱的設(shè)計(jì)焦點(diǎn)在于“公用”。要想設(shè)計(jì)鉆孔、攻絲公用的主軸箱，首先必須了解鉆孔、攻絲主軸箱各自的功能結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理。只有同時(shí)具備鉆孔、攻絲主軸箱的功能結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，才能實(shí)現(xiàn)“公用”。攻絲加工必須要求電動(dòng)機(jī)有正反轉(zhuǎn)功能(攻絲時(shí)正轉(zhuǎn)，后退時(shí)反轉(zhuǎn))，而鉆孔加工電動(dòng)機(jī)只需正轉(zhuǎn)而不能反轉(zhuǎn)。為解決此問(wèn)題，我們?cè)谠撝鬏S箱上配備了2個(gè)B5型電動(dòng)機(jī)，分別控制鉆孔、攻絲加工。2個(gè)B5型電動(dòng)機(jī)與主軸箱的聯(lián)結(jié)方法如下：不再使用標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力箱和標(biāo)準(zhǔn)主軸箱后蓋，而另配1個(gè)異型主軸箱后蓋，2個(gè)B5型電動(dòng)機(jī)通過(guò)止口定位直接安裝在異型主軸箱后蓋上，通過(guò)齒輪完成動(dòng)力的傳遞。另外，攻絲加工必須有攻絲靠模裝置，因而攻絲主軸箱均有攻絲模板而無(wú)前蓋；而鉆孔主軸箱只需有標(biāo)準(zhǔn)主軸箱前蓋即可。為解決此問(wèn)題，須設(shè)計(jì)一異型攻絲模板，使其兩攻絲主軸的位置為攻絲模板，兩鉆孔主軸的位置為標(biāo)準(zhǔn)主軸箱前蓋結(jié)構(gòu)。這樣就解決了鉆孔、攻絲公用1個(gè)主軸箱的“公用”問(wèn)題。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖3。本人所選課題只需鉆孔，因而只要一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)即可。二、鉆孔組合機(jī)床液壓傳動(dòng)1 液壓系統(tǒng)工況分析和總體方案該機(jī)床液壓系統(tǒng)的工作循環(huán)為：工件夾緊一工作臺(tái)快進(jìn)一工進(jìn)一停留一快退一原位停止一工件松開(kāi)。技術(shù)要求如下：可在20100 mmmin范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)速；夾緊力最小不低于33 kN，最大不得超過(guò)6kN；夾緊缸行程40mm，夾緊時(shí)間1 s；運(yùn)動(dòng)部件總重量為18000 kg。液壓系統(tǒng)原理如圖1所示。(1)工件夾緊 液壓泵電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，電氣控制系統(tǒng)發(fā)出工件夾緊信號(hào)，電磁閥YV4得電，二位四通閥右位工作，壓力油經(jīng)減壓閥、單向閥6進(jìn)入夾緊缸的大腔，小腔回油至油箱，工件夾緊。當(dāng)夾緊到位后壓力繼電器動(dòng)作，表示工件夾緊。(2)工作臺(tái)快進(jìn) 壓力繼電器動(dòng)作后，電氣控制系統(tǒng)發(fā)出快速移動(dòng)信號(hào)，電磁閥YV1得電，三位五通閥左位工作，使液控閥左位工作，接通工作油路，壓力油經(jīng)行程閥進(jìn)入進(jìn)給缸大腔，小腔內(nèi)回油經(jīng)過(guò)單向閥4、行程閥再進(jìn)入進(jìn)給缸大腔，使工作臺(tái)向前快速移動(dòng)。(3)工作進(jìn)給 工作臺(tái)快速移動(dòng)到接近加工位置時(shí)，臺(tái)上擋鐵壓下行程閥，切斷壓力油通路，壓力油只能通過(guò)調(diào)速閥1進(jìn)入進(jìn)給缸大腔，進(jìn)油量的減少使得工作臺(tái)移動(dòng)速度降低，工作臺(tái)轉(zhuǎn)為工作進(jìn)給。此時(shí)由于負(fù)載增加，工作油路油壓升高，順序閥打開(kāi)，液壓缸小腔回油不再經(jīng)過(guò)單向閥4流人進(jìn)給缸大腔，而是經(jīng)順序閥、溢流閥流回油箱。(4)快速退回 工作臺(tái)工進(jìn)到終點(diǎn)時(shí)，終點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)被壓下，使電磁閥YV1斷電，而電磁閥YV2得電，三位五通閥右位工作，使液控閥右位工作，接通工作油路，壓力油直接進(jìn)入進(jìn)給缸小腔，使工作臺(tái)快速退回。同時(shí)大腔內(nèi)的回油經(jīng)單向閥1、液控閥流回油箱。當(dāng)工作臺(tái)快速退回原位，原點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)被壓下，電磁閥YV2失電，液控閥回中間位置，切斷工作油路，工作臺(tái)停止于原位。(5)工件松開(kāi) 當(dāng)工作臺(tái)回原位停止后，電氣控制系統(tǒng)發(fā)出工件松開(kāi)信號(hào)，使電磁閥YV3得電，二位四通閥左位工作，改變油路的方向，壓力油進(jìn)入夾緊缸小腔，大腔內(nèi)的回油經(jīng)二位四通閥流回油箱，使工件松開(kāi)，同時(shí)壓力繼電器復(fù)位。取下工件，一個(gè)工作循環(huán)結(jié)束。2 液壓元件及輔助元件的選擇單出桿活塞缸的兩個(gè)腔有效作用面積不相等，當(dāng)泵供油使活塞內(nèi)縮時(shí)，活塞腔的排油流量比泵的供油流量大得多，通過(guò)閥的最大流量往往是在這種情況下出現(xiàn)。復(fù)合增速缸和其他等效組合方案也有相同情況。選擇流量控制閥時(shí)，其最小穩(wěn)定流量應(yīng)能滿足執(zhí)行元件最低工作速度的要求，即： A (1)或： (2)式中: 流量控制閥的最小穩(wěn)定流量，s 液壓缸最低工作速度，sA液壓缸有效工作面積， 液壓馬達(dá)最低工作轉(zhuǎn)速，rs液壓馬達(dá)排量，s21 根據(jù)流量和系統(tǒng)工作壓力選擇液壓泵因篇幅所限，略去液壓執(zhí)行元件載荷力的計(jì)算和液壓缸參數(shù)的確定過(guò)程，其結(jié)果如表1所示。液壓泵工作壓力為 + (3)式中：為液壓執(zhí)行元件的最高工作壓力。本系統(tǒng)中最高壓力是進(jìn)給缸快進(jìn)時(shí)的進(jìn)口壓力=3.85 MPa；為系列執(zhí)行元件間總的管路損失。由原理圖可知，從泵到進(jìn)給缸之間串接有液控閥、行程閥。取 =0.5 MPa，則液壓泵工作壓力=3.85+0.5=4.35 MPa。液壓泵流量為K() (4)最大流量發(fā)生在快速夾緊工況， =7.85 x 10s；泄露系數(shù)K取1.2，則液壓泵總流量=1.2 x7.85 x s =9.42 x x 60 x Lmin =5.7 Lmin.依據(jù)以上計(jì)算，選用YBA9B變量葉片泵。2.2 液壓元件的選擇以泵的額定壓力435 MPa、流量57 Lmin為基準(zhǔn)，選擇元件如表2。三、電氣控制回路設(shè)計(jì)該鉆孔組合機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、工件定位和夾緊裝置均由液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，機(jī)床工作臺(tái)用于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。Ml為液壓泵電動(dòng)機(jī)，為整個(gè)液壓系統(tǒng)提供能量源，為保證安全，只有系統(tǒng)正常供油后，其它控制電路才能通電工作。M2為主軸電動(dòng)機(jī)。拖動(dòng)主軸箱的刀具主軸，提供切削主運(yùn)動(dòng)。主軸電動(dòng)機(jī)在工作臺(tái)進(jìn)給循環(huán)開(kāi)始時(shí)啟動(dòng)，工作臺(tái)退回原位后停機(jī)。M3為冷卻泵電動(dòng)機(jī)，在工件加工的過(guò)程中冷卻泵始終工作。根據(jù)該機(jī)床的特點(diǎn)，選用三菱FX 一24MR可編程控制器實(shí)現(xiàn)順序控制和機(jī)床自動(dòng)加工循環(huán)。該P(yáng)LC有l(wèi)4點(diǎn)數(shù)字量輸入和10點(diǎn)繼電器輸出。系統(tǒng)的IO分配及外部接線如圖1所示。電氣控制線路有如下特點(diǎn)：(1)簡(jiǎn)化手動(dòng)操作步驟，按下按鈕SB2即可完成單次循環(huán)；(2)設(shè)計(jì)了手動(dòng)快退按鈕SB5，解決因特殊原因機(jī)床未停止在原點(diǎn)，循環(huán)無(wú)法再啟動(dòng)的問(wèn)題；(3)為節(jié)省IO點(diǎn)數(shù)、簡(jiǎn)化PLC程序，將熱繼電器觸頭FR1和FR2直接串接在接觸器線圈控制線路中，用于液壓泵電動(dòng)機(jī)和主軸電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)；(4)為防止電氣干擾，液壓系統(tǒng)中的電磁閥均采用24 V直流供電，電動(dòng)機(jī)控制用接觸器線圈均采用220 V交流供電。(5)液壓泵電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)設(shè)計(jì)了延時(shí)環(huán)節(jié)，待電動(dòng)機(jī)工作正常后電磁閥才開(kāi)始動(dòng)作；(6)對(duì)工件的夾緊與松開(kāi)設(shè)計(jì)了延時(shí)保護(hù)，防止對(duì)工件和夾具造成破壞。 圖1.IO分配及PLC外部接線圖控制程序基于三菱SWOPCFXGPWINC軟件，采用梯形圖方式編程，如圖2所示。程序描述如下：按下循環(huán)啟動(dòng)按鈕SB2，對(duì)應(yīng)XO01置1，輸出YO04置l，液壓泵電動(dòng)機(jī)M1啟動(dòng)；時(shí)間繼電器，ID延時(shí)18s，待液壓泵電動(dòng)機(jī)工作正常，液壓回路油壓到達(dá)設(shè)計(jì)值后，ID使Y003置l，工件夾緊電磁閥YV4開(kāi)始工作，工件夾緊；夾緊時(shí)間約1 s，壓力繼電器BP動(dòng)作，其觸頭閉合，X005置l，Y010置1，夾緊指示燈亮；M0置1，使得Y000、Y005、Y006均置l，工作臺(tái)開(kāi)始進(jìn)給，刀具主軸電動(dòng)機(jī)M2啟動(dòng)，冷卻泵電動(dòng)機(jī)M3啟動(dòng)；進(jìn)給過(guò)程中的快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)由液壓回路實(shí)現(xiàn)，工作臺(tái)工進(jìn)到終點(diǎn)位置時(shí)，終點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)SQ2被壓下，X007置l，Y000置0，Y001置l，進(jìn)給電磁閥YV1失電，快退電磁閥YV2得電，工作臺(tái)后退；后退到原點(diǎn)位置時(shí)，原位行程開(kāi)關(guān)SQ1被壓下，XO06置1，Y007置1，原點(diǎn)指示燈亮；M1置l，使得Y001、Y005、Y006均置0，快退電磁閥失電，主軸電動(dòng)機(jī)M2停止，冷卻泵電動(dòng)機(jī)M3停止;工件松開(kāi)電磁閥YV3得電，松開(kāi)時(shí)間O8 s后斷開(kāi)液壓泵電動(dòng)機(jī)M1，整個(gè)工作循環(huán)結(jié)束。如需立即快退到原位，可按下按鈕SB5使x004置l，此時(shí)Y000、Y005、Y006均置0，進(jìn)給電磁閥失電，主軸電動(dòng)機(jī)停止，冷卻泵電動(dòng)機(jī)停止，Y001置l，工作臺(tái)立即后退到原位。工作過(guò)程中如因特殊原因需緊急停車(chē)，可按下按鈕SB1使XO00置l，此時(shí)PLC所有輸出點(diǎn)均置0，各電動(dòng)機(jī)和電磁閥均失電，機(jī)床停止工作。重新啟動(dòng)時(shí)先手動(dòng)快退到原位，裝夾工件后按下SB2即可開(kāi)始自動(dòng)循環(huán)。圖2.PLC梯形圖四、結(jié)束語(yǔ)組合機(jī)床一般均為專(zhuān)用機(jī)床，因此在設(shè)計(jì)組合機(jī)床時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體加工對(duì)象的具體工藝要求和本公司的具體實(shí)際情況合理地確定工序集中程度，選擇恰當(dāng)?shù)臋C(jī)床配置型式，合理地選擇組合機(jī)床的通用部件，設(shè)計(jì)高效的夾具、刀具及主軸箱等。采用先進(jìn)的加工工藝，制定最佳的設(shè)計(jì)方案，達(dá)到“精、快、省”的最終目的。
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