分功率器殼體雙面臥式攻絲專用組合機(jī)床設(shè)計(jì)說明書
分功率器殼體雙面臥式攻絲專用組合機(jī)床設(shè)計(jì)說明書,功率,殼體,雙面,臥式,專用,組合,機(jī)床,設(shè)計(jì),說明書,仿單
利用連續(xù)的等通道轉(zhuǎn)角過程加工鋼板
Jong-Woo Park , Jin-Won Kim, Young-Hoon Chung
韓國科學(xué)技術(shù)學(xué)院,131信箱, 重陽路, 韓國,漢城
摘要：等通道轉(zhuǎn)角擠壓試圖使低碳鋼的粒度改良從一個(gè)更低的γ區(qū)域開始。在剪切變形的同時(shí)很明顯地使晶粒得到細(xì)化和pearlite帶的消失。納米大小的微粒滲碳體被觀察到了在鐵的晶粒內(nèi)及晶界存在, 強(qiáng)度很明顯的增加了。
關(guān)鍵詞： 鋼; 微結(jié)構(gòu); 相變; ECAP過程
1介紹
我們知道金屬晶粒的改良可是使材料的韌性和強(qiáng)度提高。在鋼里面, 良好的晶?？梢杂筛倪M(jìn)α生核在受控輾壓期間而得到, 并且在這個(gè)過程中要求重量的減輕 。為生產(chǎn)厚實(shí)的板材, 然而, 相當(dāng)數(shù)量的減少是由板材的最后的測(cè)量儀器所限制, 并且良好的晶體結(jié)構(gòu)在常規(guī)輾壓過程是幾乎不可能獲得的。
強(qiáng)烈的塑料剪變形可能被應(yīng)用于金屬的等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAP)，但是它并沒有減少厚度, 并且超良好的或納米大小的晶粒可以由反復(fù)的擠壓過程所實(shí)現(xiàn)。在常規(guī)的ECAP過程中,長的板材或板料由于間斷性的擠壓而不容易得到。最近, 一種獨(dú)特的等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAR)過程被當(dāng)前作者的當(dāng)中一個(gè)所提出, 這個(gè)方法被證明是非常有效的獲得超良好的晶粒和高γ價(jià)值的鋁板料。
ECAR過程也許可以被應(yīng)用于鋼板的熱擠壓過程或者冷擠壓過程從而得到良好的晶粒和優(yōu)良的機(jī)械性能。當(dāng)前工作的目的是研究ECAR 方法的可行性在適當(dāng)溫度下通過剪切變形從而改良低碳鋼晶粒的過程中。
2. 實(shí)驗(yàn)方法
一個(gè)加工厚實(shí)板材的ECAR 裝置被設(shè)計(jì)和制造出來了如圖1所示 。ECAR 系統(tǒng)包括了送料輥和ECAR 模具, 并且模具的角度是120度。5 毫米厚度, 10 毫米寬度和120 毫米長度的ECAR 熱擠壓鋼板以由POSCO所提供的0.15C-1.1Mn-0.25Si-0.01Ti-0.03.Al 所構(gòu)成。平行的柵格被事先雕刻在板材的邊緣上以便與加工后對(duì)剪切角的測(cè)量。樣品在900 度的電熔爐中被保持20分鐘, 然后進(jìn)行ECAR過程。在樣品，卷，模子在被加熱之前要在它們表面涂上石墨基的潤滑劑。一個(gè)K 類型的熱電偶被放置在距離樣品頭部20 毫米的地方,用來測(cè)量在ECAR過程中材料溫度的變化。
通過使用AIS 2000 用具和Vickers 硬度測(cè)試器來進(jìn)行微凹進(jìn)測(cè)試機(jī)械性能。在板材的縱向部分進(jìn)行Metallographic測(cè)試。3%的材料被用來進(jìn)行光學(xué)和掃描電子顯微學(xué)(SEM) 測(cè)試。在Philips CM 30 電子顯微鏡解答了在雙噴氣機(jī)中的20% 高氯酸的酸和80% 甲醇后，顯微學(xué)(TEM) 被廣泛應(yīng)用
圖1. ECAR 系統(tǒng)概要圖。
3. 結(jié)果和討論
經(jīng)過ECAR 扭屈的柵格樣品顯示在圖2中。為調(diào)查變形的方式, ECAR在變形期間被中斷, 把被扭屈了的樣品和未被扭曲的樣品放在一起進(jìn)行觀察。樣品的擠出部分的網(wǎng)格圖由剪變形而發(fā)生了彎曲, 當(dāng)內(nèi)部的樣品仍然顯示了最初的柵格。除了板材的低部顯示彎曲的柵格,是由模子[ 9,10 ] 或模腔[ 11 ]引起的幾何作用, 最大的幾何作用剪角度,傾斜的柵格角度是42度。實(shí)驗(yàn)用的剪切角度是接近ECAR [ 12 ]中的Al板材剪角度和使用了由Segal和Iwahashi 建議的通過計(jì)算等式得出的理論角度 49度。剪角度42度對(duì)應(yīng)于工程學(xué)剪張力0.9 和有效的張力0.52 。這些結(jié)果都證明 ECAR 過程可適用于鋼板, 并且剪變形可以有效地獲得。剪切變形的量和強(qiáng)度可以通過調(diào)節(jié)模具的角度而改變，這些已由Segal 在ECAP [ 13 ]中提議 。
圖2. 樣品由ECAR 扭屈的側(cè)視圖。
樣品在ECAR 期間的溫度變化被顯示在圖3中.在ECAR開始時(shí)溫度迅速下降， 而在ECAR的結(jié)尾時(shí)溫度迅速上升。溫度迅速下降歸結(jié)于在開始的 ECAR 階段熱傳遞從熱的樣品傳向冷的設(shè)備, 溫度的猛增是由樣品的剪切變形產(chǎn)生的熱量發(fā)生絕熱熱化導(dǎo)致的。變形溫度的范圍接近或略微高于有類似組成的1019鋼的γ+α+cementite 區(qū)。由于在ECAP之前樣品被加熱到austenite區(qū)，才致使γ和α相向碳體的轉(zhuǎn)變。
圖4 顯示了傳統(tǒng)的熱擠壓鋼板和ECARed鋼板的微觀顯微結(jié)構(gòu)。原始的板材有粗糙的純鐵晶粒平均直徑20 lm, 與一個(gè)粗糙的被結(jié)合的結(jié)構(gòu)，被混合 pearlite 的容量分?jǐn)?shù)大約為15% 。而經(jīng)過ECAR 以后的樣品中, 良好的純鐵晶粒被獲得, 并且經(jīng)常在傳統(tǒng)擠壓過程中被發(fā)現(xiàn)的通過γ-α轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的粗糙的pearlite,結(jié)構(gòu)，這種現(xiàn)象在ECAP中消失了。除了一小部份的幾乎是大約2-5 lm 直徑的純鐵晶體以外, 經(jīng)過ECAR后大多純鐵晶粒呈現(xiàn) 2-5 lm 的寬度和5-10 lm的 長度。
圖5 是一個(gè)SEM圖片顯示了被剪切的純鐵晶粒的一個(gè)大部分。多數(shù)純鐵晶粒是細(xì)長的, 而且傾斜的對(duì)著 ECAR 方向, 起因是由于在ECAR過程中產(chǎn)生的剪切變形。
圖3. 在ECAR 過程期間的冷卻曲線。
圖4. 光學(xué)微結(jié)構(gòu): (a) 被擠壓的板材(b) ECARed 樣品。
圖5. ECARed 樣品陳列SEM
圖6. ECARed 樣品TEM顯示滲碳體nano 微粒。
圖6 顯示了有高密度的細(xì)長的純鐵晶粒存在。 相似于鋁合金在室溫度[ 8 ]時(shí)的ECAR過程, 和鋼在350 [ 19]時(shí)的ECAR過程, 意味著階段變革從γ-α發(fā)生在ECAR過程中, 并且純鐵期間服從了剪切變形。瘦長的subgrains物質(zhì)寬度和長度在0.5-1 lm 和 1.5-3 lm的范圍 。納米大小的滲碳體顆粒存在與晶粒和晶界處, 或許對(duì)晶粒改良過程中的抑制晶粒長大有作用。
一般認(rèn)為ECAP過程的晶粒改良有以下3個(gè)因素：
1 增加在ECAR過程中γ晶界處晶核的密度。
2 通過擠壓變形提高α晶核的產(chǎn)生率
3 通過滲碳體來抑制α晶粒的長大
表1列出了樣品的機(jī)械性能,，ECARed 鋼的強(qiáng)度和改良后的晶粒有直接聯(lián)系，如納米滲碳體和位錯(cuò)密度。
4. 總結(jié)
鋼板連續(xù)的剪切變形可以由ECAR 過程通過從更低的γ區(qū)冷卻而成功地進(jìn)行。從ECARed 板材測(cè)量出的剪切角接近理論上計(jì)算值。ECAR過程中發(fā)生了鋼材晶粒的改良以及pearlite 帶的失蹤。大多鋼材晶粒是細(xì)長的, 傾斜地對(duì)著ECAR 方向, 是由于在ECAR 過程期間的剪切變形。納米大小的滲碳體被發(fā)現(xiàn)在晶粒中和晶界處存在，它們也許有助于晶粒的改良和抑制晶粒的長大。在產(chǎn)出的樣品性能可以看出，材料的性能得到明顯的改變，強(qiáng)度增強(qiáng)了超過100%，硬度和極限抗拉強(qiáng)度也有所提高。
出席作者感謝POSCO 為他們提供的財(cái)政支持。
參考文獻(xiàn)：
[1] Pickering FB. Physical metallurgy and the design of steels.
London: Applied Science Publishers Ltd; 1978. p. 62.
[2] Tanaka T. Int Metals Rev 1981;4:185.
[3] Segal VM. Mater Sci Eng A 1995;197:157.
[4] Valiev RZ, Ivanisenko YV, Rauch EF, Baudelet B. Acta Mater
1996;44:4705.
[5] Low TC, Valiev RZ. JOM 2000;52:27.
[6] Shin DH, Pak JJ, Kim YK, Park KT, Kim YS. Mater Sci Eng A
2002;323:409.
[7] Nam CY, Han JH, Chung YH, Shin MC. Mater Sci Eng A
2003;347:253.
[8] Lee JC, Seok HK, Han JH, Chung YH. Mater Res Bull
2001;36(6):997.
[9] Park JW, Seo JY. Metal Trans A 2001;32A:3007.
[10] Seo JY, Kim HS, Park JW, Chang JY. Scripta Mater 2001;44:677.
[11] Shan A, Moon IG, Ko HS, Park JW. Scripta Mater 1999;41:
353.
[12] Chung YH, Ahn JP, Kim HD, Hwang BB, Engler O, Huh MY.
Mater Sci Forum, V 2002;408–412:1495.
[13] Segal VM, Reznikov VI, Drobyshevskiy AE, Kopylov VI. Russ
Metall (Metally) 1981;1:99.
[14] Iwahashi Y, Wang J, Horita Z, Nemoto M, Langdon TG. Scripta
Mater 1996;35:143.
[15] USS, isothermal transformation diagrams, 3rd ed. United States
Steel; 1963. p. 17.
[16] Zrnik J, Kvackaj T, Sripinproach D, Sricharoenchai P. J Mater
Pro Tech 2003;133:236.
[17] Bakkaloglu A. Mater Lett 2002;56:200.
[18] Hong JW, Kim SY, Kim YG, Kang KB. Mater Sci Eng
1983;61:275.
[19] Shin DH, Kim BC, Kim YS, Park KT. Acta Mater 2000;48:2247.
利用ECAP裝置進(jìn)行連續(xù)超細(xì)晶粒加工
烏克蘭航空技術(shù)大學(xué), 高級(jí)材料物理研究所, 烏克蘭，俄國材料科學(xué)和技術(shù)部, 洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室, 洛斯阿拉莫斯,美國
摘要：
在本文里, 我們介紹一個(gè)新的高效的塑性變形技術(shù), 結(jié)合等通道轉(zhuǎn)角技術(shù)(ECAP)和一致性技術(shù), 以連續(xù)的方式來加工超細(xì)顆粒材料。ECAP的原始裝置只能加工短的金屬棒料并且耗能。 一致性技術(shù)是使用連續(xù)的形式加工金屬成各種各樣的形狀。結(jié)合這兩個(gè)技術(shù), 我們能加工出UFG 結(jié)構(gòu)的Al 導(dǎo)線并且極大地增加它的強(qiáng)度。
關(guān)鍵詞: 嚴(yán)厲塑性變形(SPD); 一致性; 超細(xì)顆粒結(jié)構(gòu); 鋁
1介紹
在10多年前，強(qiáng)烈塑性變形(SPD)技術(shù)被證明是一種生產(chǎn)超細(xì)顆粒狀 (UFG) 金屬的有效途徑, 并且在SPD技術(shù)發(fā)展和過程參數(shù)的建立以及制作UFG金屬及合金的有效模具方面做了廣泛的研究。到目前為止, 在所有SPD 技術(shù)之中, 等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAP), 或有時(shí)被叫作等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAE),受到了很大的關(guān)注, 因?yàn)樗欠浅Ｓ行У漠a(chǎn)生UFG 結(jié)構(gòu)而且能夠生產(chǎn)足夠大的UFG塊用以各種結(jié)構(gòu)應(yīng)用。正因?yàn)镋CAP能夠?qū)崿F(xiàn)大尺寸大批量的UFG結(jié)構(gòu)金屬的加工能力，使它成為最有前途的商業(yè)化SPD技術(shù)。
但是,原始的 ECAP 技術(shù)有它的局限性。具體地,工件的長度被二個(gè)因素所限制: (1) 長寬比需要小于一個(gè)臨界值以便于在加工的過程中不發(fā)生彎曲(2) 擠壓頭有長度限制，由于工件長度的限制使ECAP成為一個(gè)不連續(xù)的過程, 生產(chǎn)效率低而且費(fèi)用高。
另外, 在大長度的工件的末端通常有不均勻的微結(jié)構(gòu)或者裂縫必須被廢棄。浪費(fèi)了具有意義的部份并且進(jìn)一步增加了UFG 材料費(fèi)用。不連續(xù)和浪費(fèi)材料的的特點(diǎn)使得由ECAP制備UFG 材料變得非常昂貴, 限制了它們?cè)诟叨耸袌龅膽?yīng)用，譬如醫(yī)療植入管和設(shè)備, 材料費(fèi)用不是最主要的。
使UFG 材料廣泛商品化的關(guān)鍵是通過連續(xù)的過程降低他們的加工成本和減少廢料消耗。為此做了很多嘗試。例如, 反復(fù)起皺和校直RCS, 最近被用來連續(xù)加工金屬片和棒料。
但是,在改良晶粒方面 RCS 比ECAP的效率還低，并且每一次加工材料時(shí)在長度方向和局部會(huì)產(chǎn)生不均勻的形變。 最近報(bào)道有一種新的方法加工薄板UFG結(jié)構(gòu)的方法。兩個(gè)方法都是使用摩擦輪使工件通過一個(gè)設(shè)計(jì)好的ECAP模具中。但是,要加工截面為正方形或者矩形的材料，需要強(qiáng)大的摩擦力才能使材料通過ECAP 模具。
1974 年, Etherington [ 21 ] 開發(fā)了一個(gè)有效的裝置, 一致性裝置, 用來對(duì)為金屬進(jìn)行連續(xù)的擠壓。它用來處理"硬幣" 原料, 以圓導(dǎo)線或粉末的形式, 置入一個(gè)有凹槽的轉(zhuǎn)動(dòng)的輪子中。凹槽的三面與輪子一起轉(zhuǎn)動(dòng), 提供摩擦驅(qū)動(dòng)力。凹槽上固定了一個(gè)套筒用來固定原料。他們之間通過摩擦力來結(jié)合。所以, 原料存儲(chǔ)罐有三個(gè)推進(jìn)和一個(gè)返回裝置。原料裝置在正向或者垂直的方向被一個(gè)擋銷停止。出口橫斷面通常在形狀上與凹槽不同因?yàn)橐恢滦缘脑硎歉淖冊(cè)系膸缀涡螤罨蜢柟谭勰? 通常要求只有一個(gè)過程。原料的變形在擠壓期間是與常規(guī)擠壓過程相似的。
這項(xiàng)研究的宗旨是結(jié)合一致性過程與ECAP使連續(xù)處理UFG 材料成為大規(guī)模商業(yè)化。在這個(gè)發(fā)明中, 使用摩擦力推進(jìn)一個(gè)工件通過ECAP 模具與一致性方法是相似的, 利用一個(gè)被改良過的ECAP 模具使工件可以被反復(fù)處理成UFG 結(jié)構(gòu)。
2. 實(shí)驗(yàn)過程
我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)ECAP-CONFORM裝置， 在圖1中作了簡要的示意。按圖所示, 轉(zhuǎn)動(dòng)的軸的中心有一條凹槽, 工件被卷向前。工件被接觸的三個(gè)面產(chǎn)生的摩擦力驅(qū)動(dòng)向前，使工件與軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。工件被強(qiáng)制送入一個(gè)固定的模具。固定的模具使工件在內(nèi)部發(fā)生與常規(guī)ECAP一樣的轉(zhuǎn)角剪切變形。在當(dāng)前的模具中，轉(zhuǎn)角為90度，此角度是在ECAP中常用的。此裝置使ECAP過程得以連續(xù)，并且其它的ECAP過程參數(shù)同樣可以被采用。
用直徑3.4mm 和超過1m 長度的純凈度為99.95%的鋁導(dǎo)線，在室溫下用ECAP裝置進(jìn)行4道處理。在ECAP通道中樣品被轉(zhuǎn)動(dòng)了180。剛開始鋁線的晶粒的尺寸在5-7um之間。 使用長度測(cè)試來研究樣品的伸長和延展情況。樣品在開始時(shí)為長5mm 直徑為1mm 。在縱向之間樣品和成品基本接近。電子顯微鏡被用來驗(yàn)證樣品微結(jié)構(gòu)的變化。用機(jī)械制備的方法來制作顯微樣品，并進(jìn)行拋光處理，用AJEM-100B來研究微結(jié)構(gòu)。
圖1. ECAP-CONFORM裝置
3. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論
圖2顯示了一個(gè)鋁工件在ECAP的每個(gè)階段的狀況， 經(jīng)過ECAP后從最初的圓形截面變成了矩形截面，工件從最初的直徑為3.4mm的圓形截面變成了3.86mm×2.78mm的矩形截面。從圓與直徑3.4mm 對(duì)長方形以維度 3.86mm □2.78mm 在第一ECAP 通行證以后?？梢院苊黠@地看到進(jìn)入模具的金屬絲截面很快變成了矩形狀。這是一致性加工的主要特點(diǎn)。這一過程是靠兩個(gè)摩擦輪和工件表面的摩擦實(shí)現(xiàn)的。摩擦力使工件進(jìn)入模具，使工件變成槽的形狀，這就是所謂的一致性過程。在導(dǎo)線橫斷面變成了長方形以后, 每單位導(dǎo)線長度的摩擦力變得更大因?yàn)樵诎疾酆蛯?dǎo)線之間的摩擦力不斷變大。總的摩擦力推進(jìn)鋁線從凹槽進(jìn)入固定的模具, 與凹槽的交角為90度。這部分跟傳統(tǒng)的ECAP有相似之處。這就是為什么我們稱它為ECAP-Conform。
透射電子顯微鏡顯示，ECAP-CONFORM過程具有ECAP過程的典型性。經(jīng)過1到2次過程，斷層結(jié)構(gòu)和低角度晶界開始形成。經(jīng)過4次過程，大量的UFG結(jié)構(gòu)形成。圖4，顯示了經(jīng)過4次ECAP-CONFORM的鋁材的斷面微觀結(jié)構(gòu)。在圖4a中很明顯地可以看出，尺寸在650nm的UFG結(jié)構(gòu)晶粒已形成。在一個(gè)直徑2.5um的區(qū)域的電子衍射圖顯示了大量衍射斑紋的存在，表明有大量大角度的晶界存在。晶粒是朝著各個(gè)方向的，并且晶界分明。具有ECAP的特征。圖3 與圖4.a顯示了經(jīng)過4次過程的晶粒比經(jīng)過2次過程的晶粒有了很大改善。圖4c顯示了有斷層在一些晶粒中存在，并且在晶粒內(nèi)部斷層密度會(huì)更高。哪些有斷層存在的晶粒的直徑通常在0.6-1.1nm。我們知道，在UFG金屬中當(dāng)晶粒尺寸小于某個(gè)值時(shí)位錯(cuò)是很容易形成的。 圖4 清楚地表明 ECAP-CONFORM過程可以有效地改良晶粒和產(chǎn)生UFG結(jié)構(gòu)。
圖2. 在ECAP-CONFORM過程中的鋁件。
圖4.
圖3.
表1列舉了鋁樣品在經(jīng)過1-4次擠壓過程的拉伸機(jī)械性能。很明顯, ECAP-CONFORM 過程極大地增強(qiáng)了屈服強(qiáng)度和極限強(qiáng)度, 這些結(jié)果與鋁的常規(guī)ECAP處理是一致的。而且, 下一步的延展性并沒有比上一步的減少，與先前的過程是一致的。表1 顯示在經(jīng)過第一過程后機(jī)械性能并沒有很大的改變。原因目前還不清楚。目前這方面的研究正在進(jìn)行，結(jié)果將在最近的刊物發(fā)表。
在ECAP-CONFORM與CONFORM之間是有一些區(qū)別的。首先，最主要的是在模具通道的交叉形狀存在差別。ECAP-CONFORM是與傳統(tǒng)的ECAP一樣使工件發(fā)生純剪切變形。CONFORM是使工件發(fā)生與常規(guī)擠壓一樣的復(fù)合應(yīng)變。另外，一次ECAP-CONFORM比一次CONFORM對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的改變要明顯得多。其次, ECAP-CONFORM不改變工件截面的大小，除了在某些情況下。這可以使得ECAP-CONFORM可以反復(fù)地對(duì)工件進(jìn)行加工從而改良晶粒。而CONFORM過程是通過復(fù)合應(yīng)變來改良晶粒，只在第一次過程中發(fā)揮作用。第三, ECAP-CONFORM要經(jīng)過好多次加工才能達(dá)到效果，而CONFORM只需經(jīng)過一次過程便可達(dá)到效果。第四, CONFORM連續(xù)擠壓過程, 它的模具設(shè)計(jì)通常包含一個(gè)不可移動(dòng)的區(qū)域，用來存儲(chǔ)原料，而這一區(qū)域在ECAP-CONFORM中是不存在的。
與傳統(tǒng)的ECAP也是有區(qū)別的。除了有連續(xù)的特點(diǎn)以外，ECAP-CONFORM在發(fā)生轉(zhuǎn)角擠壓以前發(fā)生了塑性變形。進(jìn)一步研究是需要研究這些是怎么影響UFG 材料結(jié)構(gòu)演變和機(jī)械性能的變化。
4. 總結(jié)
我們開發(fā)了一個(gè)新的連續(xù)的SPD 技術(shù), ECAP-CONFORM用來制造UFG結(jié)構(gòu)材料 。連續(xù)過程的特性使它能夠以大規(guī)模, 高效率和有效的方式來生產(chǎn)UFG 材料。我們的初步結(jié)果表明, ECAP-CONFORM過程可以有效地改良鋁晶粒并提高它的機(jī)械性能，這與傳統(tǒng)的ECAP有相似的效果。ECAP-CONFORM與傳統(tǒng)的ECAP及CONFORM都存在差別。進(jìn)一步工作是研究這些區(qū)別是如何影響各種各樣的UFG材料的結(jié)構(gòu)和性能。
鳴謝
美國能源部IPP項(xiàng)目辦公室的支持。
參考文獻(xiàn)：
[1] R.Z. Valiev, N.A. Krasilnikov, N.K. Tsenev, Mater. Sci. Eng. A137
(1991) 35.
[2] R.Z. Valiev, A.V. Korznikov, R.R. Mulyukov, Mater. Sci. Eng. A186
(1993) 141.
[3] V.V. Stolyarov, Y.T. Zhu, T.C. Lowe, R.Z. Valiev, Mater. Sci. Eng.
A303 (2001) 82.
[4] V.V. Stolyarov, Y.T. Zhu, I.V. Alexandrov, T.C. Lowe, R.Z. Valiev,
Mater. Sci. Eng. A343 (2003) 43.
[5] R.Z. Valiev, I.V. Alexandrov, Y.T. Zhu, T.C. Lowe, J. Mater. Res.
17 (2002) 5.
[6] D. Jia, Y.M. Wang, K.T. Ramesh, E. Ma, Y.T. Zhu, R.Z. Valiev,
Appl. Phys. Lett. 79 (2001) 611.
[7] H.W. Hoeppel, Z.M. Zhou, H. Mughrabi, Phil. Mag. A82 (2002)
1781.
[8] Z. Zhang, H. Huang, R.O. Scattergood, J. Narayan, C.C. Koch, A.V.
Sergueeva, A.K. Mukherjee, Appl. Phys. Lett. 81 (2002) 823.
[9] Z. Horita, T. Fujinami, M. Nemoto, T.G. Langdon, Metall. Mater.
Trans. 31A (2000) 691.
[10] M. Furukawa, Z. Horita, M. Nemoto, T.G. Langdon, J. Mater. Sci.
36 (2001) 2835.
[11] R.Z. Valiev, R.K. Islamgaliev, I.V. Alexandrov, Prog. Mater. Sci. 45
(2000) 103.
[12] V.M. Segal, Mater. Sci. Eng. A197 (1995) 157.
[13] M. Furukawa, Z. Horita, M. Nemoto, T.G. Langdon, J. Mater. Sci.
36 (2001) 82.
[14] T.C. Lowe, Y.T. Zhu, Adv. Eng. Mater. 5 (2003) 373.
[15] Y.T. Zhu, T.C. Lowe, T.G. Langdon, Scripta Mater. (in press).
[16] Y.T. Zhu, D.P. Butt, Nanomaterials by severe plastic deformation,
in: Encyclopedia of Nanotechnology, vol. 6, American Scientific
Publishers, 2004, pp. 843–856
[17] J.Y. Huang, Y.T. Zhu, H.G. Jiang, T.C. Lowe, Acta Mater. 49 (2001)
1497.
[18] Y.T. Zhu, H.G. Jiang, J.Y. Huang, T.C. Lowe, Metall. Mater. Trans.
32A (2001) 1559.
[19] Y. Saito, H. Utsunomiya, H. Suzuki, T. Sakai, Scripta Mater. 42
(2000) 1139.
[20] J.C. Lee, H.K. Seok, J.Y. Suh, Acta Mater. 50 (2002) 4005.
[21] C. Etherington, J. Eng. Ind. (August) (1974) 893.
[22] C. Wick, J.T. Benedict, E.F. Veilleux (Eds.), Tool and Manufacturing
Engineers Handbook, fourth ed., vol. 2, Society of Manufacturing
Engineers, Dearborn, MI, USA, 1983.
[23] Y. Iwahashi, Z. Horita, M. Nemoto, T.G. Langdon, Acta Mater. 45
(1997) 4733.
[24] Y.T. Zhu, J.Y. Huang, J. Gubicza, T. Ungár, E. Ma, R.Z. Valiev, J.
Mater. Res. 18 (2003) 1908.
[25] Y.H. Kim, J.R. Cho, K.S. Kim, H.S. Jeong, S.S. Yoon, J. Mater.
Process. Technol. 97 (2000) 153.
[26] J.R. Cho, H.S. Jeong, J. Mater. Process. Technol. 110 (2001) 53.
分功率器殼體雙面臥式攻絲專用組合機(jī)床設(shè)計(jì)
目 錄?
第一章 緒論……………………………………………1
第二章 通用部件簡介…………………………………3
一. 通用部件的分類…………………………………………3
二.動(dòng)力滑臺(tái)與動(dòng)力箱………………………………………4
三.組合機(jī)床支承部件………………………………………4
第三章 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)…………………………6
一. 組合機(jī)床工藝方案的制定………………………………6
二.確定切削用量及選擇刀具………………………………7
三.組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)—三圖一卡……………………………8
1.被加工零件工序圖……………………………………8
2.加工示意圖……………………………………………8
3.尺寸聯(lián)系圖……………………………………………10
4.機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡……………………………………13
第四章 組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì)…………………………14.
1 概述…………………………………………………14
2 多軸箱的設(shè)計(jì)………………………………………14
第五章 夾具的設(shè)計(jì)………………………………………19
附錄A 綜述報(bào)告………………………………………………21
附錄B 調(diào)研報(bào)告………………………………………………23
第一章 緒論
組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件，對(duì)一種或若干中工件按預(yù)先確定的工序進(jìn)行加工的機(jī)床。它能夠?qū)ぜM(jìn)行多刃多軸多面多工位同時(shí)加工。在組合機(jī)床上可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、鏜孔、攻絲、車削、銑削、磨削及液壓等工序，隨著組合機(jī)床的發(fā)展它能完成的工藝范圍將日益擴(kuò)大。
組合機(jī)床所使用的通用部件具有特定功能，按標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化原則設(shè)計(jì)制造的組合機(jī)床基礎(chǔ)部件，每種通用部件有合理的規(guī)格尺寸系列，有適用的技術(shù)參數(shù)和完善的配套關(guān)系。
組合機(jī)床與通用機(jī)床、其它機(jī)床比較具有以下特點(diǎn)：
（1）組合機(jī)床上的通用部件和特征零件越占全部機(jī)床零部件的70%-80%，因此設(shè)計(jì)和制造周期短，經(jīng)濟(jì)效益好。
（2）用于組合機(jī)床采用多刀加工，機(jī)床自動(dòng)化程度高，因此比通用機(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）組合機(jī)床的通用部件是經(jīng)過周密設(shè)計(jì)和長期生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的，又有專門廠家成批生產(chǎn)，它與一般專用機(jī)床比較，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，工作可靠，使用和維修容易。
（4）組合機(jī)床加工工件，采用專用夾具，組合刀具和導(dǎo)向裝置等，產(chǎn)品加工質(zhì)量靠工藝裝備保證，對(duì)操作工人的技術(shù)水平要求不高。
（5）當(dāng)機(jī)床被加工的產(chǎn)品更新時(shí)，專用機(jī)床的大部分的部件報(bào)廢，組合機(jī)床的通用部件是根據(jù)國家檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的，并等效于國際檢驗(yàn)，因此其通用部件可以重復(fù)使用，不必另行設(shè)計(jì)和制造。
（6）組合機(jī)床易于聯(lián)成組合機(jī)床自動(dòng)線，以適應(yīng)大規(guī)模和自動(dòng)化生產(chǎn)需要。目前，我國組合機(jī)床以廣泛用于大批量生產(chǎn)和使用，例如：汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)等。
第二章 通用部件簡介
一.通用部件的分類
通用部件已列為國家標(biāo)準(zhǔn)，并等效為國際標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)貫徹執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)。我國有些企業(yè)有內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)，但其主要技術(shù)參數(shù)及部件和聯(lián)系尺寸必須統(tǒng)一執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)部件通用化標(biāo)準(zhǔn)。
1.動(dòng)力部件
（1）主運(yùn)動(dòng)動(dòng)力部件—用來實(shí)現(xiàn)組合機(jī)床的切削運(yùn)動(dòng)。例如：刀具的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
動(dòng)力箱：1DT121DT25，適用小型組合機(jī)床；1 DT321DT80，適用大型組合機(jī)床。
多軸箱：主軸固定多軸箱；主軸可調(diào)多軸箱。
（2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件—實(shí)現(xiàn)刀具的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
液壓滑臺(tái)：1HY系列液壓滑臺(tái)；1HYA系列長臺(tái)面型液壓滑臺(tái)；1HYS系列液壓十字滑臺(tái)。
機(jī)械滑臺(tái)：1HJ系列機(jī)械滑臺(tái)；1HJC系列機(jī)械滑臺(tái)；NC-1HJ系列交流伺服數(shù)
機(jī)械滑臺(tái)。
（3）既能實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)，又能實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的部件。
動(dòng)力頭：1LHJb系列機(jī)械滑套式動(dòng)力頭；1LXJB系列箱體移動(dòng)式機(jī)械動(dòng)力頭；LHF系列風(fēng)動(dòng)動(dòng)力頭；1LZY系列多軸轉(zhuǎn)塔動(dòng)力頭。
（4）為單軸頭變化主軸轉(zhuǎn)速的跨系列通用部件：1XG系列傳動(dòng)裝置。
2.輸送部件
輸送部件是將工件由一個(gè)工位輸送到另一個(gè)工位的部件：1AHY系列液壓回
轉(zhuǎn)臺(tái)工作臺(tái)；1HYA系列長臺(tái)面型液壓滑臺(tái)。
3.支承部件
支承部件是可用來安裝組合機(jī)床其它部件，它包括1CC系列滑臺(tái)，側(cè)底座；
1CD系列立柱側(cè)底座；1CL系列立柱及中間底座等。
4.控制部件
控制部件用來控制組合機(jī)床行動(dòng)循環(huán)。
5.輔助部件
除上述部件外的部件稱輔助部件，主要指用于潤滑、冷卻和排屑等部件。
二.動(dòng)力滑臺(tái)與動(dòng)力箱
1.動(dòng)力滑臺(tái)是由滑座、滑鞍和驅(qū)動(dòng)裝置等組成，是實(shí)現(xiàn)組合機(jī)床直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力部件。
動(dòng)力滑臺(tái)的用途：根據(jù)被加工工件的工藝要求，可以在滑臺(tái)上安裝動(dòng)力箱、鉆削頭、銑削頭和鏜孔車端面頭等各種部件，以完成對(duì)工件的鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、螳孔、倒角、削端面、車端面、銑削及攻絲等工序，有時(shí)也作為輸送部件使用，配置多工位組合機(jī)床。
2.1TD系列動(dòng)力箱的用途
動(dòng)力箱是將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給多軸箱的動(dòng)力部件。動(dòng)力箱安裝在滑臺(tái)或其它進(jìn)給部件的結(jié)合面上，動(dòng)力箱前端結(jié)合面上安裝多軸箱，動(dòng)力箱的輸出軸驅(qū)動(dòng)動(dòng)力箱的每個(gè)主軸及傳動(dòng)軸，使多軸箱完成各種工藝切削運(yùn)動(dòng)。
1DT系列動(dòng)力箱分兩種：第一種根據(jù)用于配置小型組合機(jī)床，其型號(hào)為1DT121DT25，本規(guī)格的動(dòng)力箱輸出軸有兩種傳動(dòng)形式，I型用輸出軸安裝的平鍵，齒輪輸出轉(zhuǎn)矩；II型用輸出軸端面鍵輸出轉(zhuǎn)矩。第二種動(dòng)力箱用于配置大型組合機(jī)床，其規(guī)格為1DT321DT80，其輸出軸只有平鍵，齒輪一種輸出轉(zhuǎn)矩的形式。
三.組合機(jī)床支承部件
組合機(jī)床支承部件包括中間底座，側(cè)底座，立柱，立柱底座，支架及墊塊等。支承部件主要用來安裝動(dòng)力部件及其它工作部件是組合機(jī)床的基礎(chǔ)部件。支承部件應(yīng)用于足夠的剛度，以保證各部件之間相對(duì)位置精度長期正確，從而保證組合機(jī)床的加工精度。
組合機(jī)床的支承部件采用組合式，例如：臥式組合機(jī)床的床身，由中間底座與側(cè)底座裝配而成，而立式組合機(jī)床的床身由立柱及立柱底座裝配而成。此種裝配結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是加工和裝配工藝性好，調(diào)整和運(yùn)輸比較方便。但是，組合式結(jié)構(gòu)減弱了床身的整體剛性，這一缺點(diǎn)通常用加強(qiáng)部件之間的連接剛度來補(bǔ)償。
1.1CC系列滑臺(tái)側(cè)底座
1CC系列滑臺(tái)側(cè)底座用于安裝1HY系列液壓滑臺(tái)及各種機(jī)械滑臺(tái)側(cè)底座長度按滑臺(tái)行程長度分型并與其配套。滑座安裝在側(cè)底座上，側(cè)底座與中間底座用螺釘及銷（或鍵）連接成一體，滑臺(tái)與側(cè)底座之間裝有5mm厚的調(diào)整墊。采用調(diào)整墊鐵對(duì)機(jī)床的制造和維修都方便。因?yàn)楫?dāng)滑座導(dǎo)軌磨損后，或重新組裝機(jī)床時(shí)，只須取下滑臺(tái)將導(dǎo)軌面重新修刮或修磨，再重新更換調(diào)整墊厚度，可使機(jī)床達(dá)到應(yīng)有精度。
側(cè)底座的頂面具有與滑座結(jié)合的平面外在其周圍有收集冷卻液或潤滑油用的溝槽，用管道將油液引回存儲(chǔ)槽中，側(cè)底座的另一側(cè)面有電氣壁盒，以供安裝電器元件用。一般電器壁盒與冷卻液存儲(chǔ)箱不應(yīng)靠近，以防電氣元件潮濕。
為了便于支承部件及整臺(tái)機(jī)床運(yùn)輸，側(cè)底座應(yīng)用走絲吊孔或吊環(huán)螺釘孔及放入撬杠用的底面凹槽。
2.中間底座
中間底座用于安裝運(yùn)輸部件和夾具等的支承部件。它可以與側(cè)底座支架和立柱等相接。
中間底座在配置組合機(jī)床時(shí)，往往不能用一種系列滿足不同使用要求，因此，中間底座無標(biāo)準(zhǔn)化系列，尚須根據(jù)具體情況設(shè)計(jì)專用的中間底座。
中間底座分為安裝固定夾具和安裝回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的兩種類型。
根據(jù)組合機(jī)床配置形式的不同，中間底座多種多樣?？傊?，隨著組合機(jī)床形式不同，中間底座在結(jié)構(gòu)，尺寸方面就有不同的要求。
中間底座的高度為56mm，也可選用630mm或710mm。
第三章 組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)
一.組合機(jī)床工藝方案的制定
工藝方案制定的正確與否，將決定機(jī)床能否達(dá)到體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單。為了使工藝方案制定得合理，先進(jìn)，必須認(rèn)真分析被加工零件圖紙開始，深入現(xiàn)場全面了解被加工零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加工部位，尺寸精度，表面粗糙度和技術(shù)要求，定位、夾緊要求，工藝方法和加工過程所采用的刀具、輔具，切削用量及生產(chǎn)率要求等，分析優(yōu)缺點(diǎn)。
1.零件的工藝分析
被加工零件為分功率器殼體，加工兩面攻絲，且要一次加工完成，因此需在專用組合機(jī)床上加工，并要保證它們之間的粗糙度和位置精度要求。
2.工藝方案的制定
采用一面兩銷的定位方案：鉆孔后擴(kuò)孔，余量為1.52.0，粗?jǐn)U后精擴(kuò)，余量為0.51.0。使Ф16的銷孔達(dá)到Ra=3.2，精度達(dá)到H7，并且使兩銷孔之間的公差為0.03。
3.夾緊方案的制定
夾緊機(jī)構(gòu)由夾緊動(dòng)力，中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，夾緊元件三部分組成，夾緊動(dòng)力用于產(chǎn)生力源，并將作用力傳給中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。采用中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可改變作用力的大小和方向，同時(shí)能產(chǎn)生的鎖作用，以保證在加工過程中，當(dāng)力源消失時(shí)，工件在切削力或振動(dòng)作用下仍能可靠夾緊。夾緊元件剛用以承受由中間傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞的夾緊力。并與工件直接接觸而執(zhí)行夾緊動(dòng)作。工件夾緊時(shí)，夾緊裝置應(yīng)重點(diǎn)解決下列問題：
（1）夾緊裝置在對(duì)工件夾緊時(shí)，不應(yīng)破壞工件的定位應(yīng)正確選擇夾緊力的方向及著力點(diǎn)。
（2）夾緊力的大小應(yīng)可靠，適當(dāng)。要保證工件在夾緊后的變形和受壓表面的損壞不能超過允許的范圍。
（3）結(jié)構(gòu)簡單合理，夾緊動(dòng)作迅速，操作方便，省力，安全。
（4）夾緊力或夾緊行程在一定范圍內(nèi)可調(diào)整或補(bǔ)償。
因?yàn)楣ば蚴请p面攻絲，所以采用對(duì)角雙邊液壓夾緊的方案。
二.確定切削用量及選擇刀具
切削用量選擇是否合理，對(duì)組合機(jī)床的加工精度、生產(chǎn)率、刀具的耐用度、機(jī)床的布局及正常工作均有很大的影響。
組合機(jī)床切削用量的選擇特點(diǎn)：
1.在大多數(shù)情況下，組合機(jī)床為多軸，多刀，多面同時(shí)加工，因此切削用量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)應(yīng)比一般萬能機(jī)床單刀加工低30%左右。
2.組合機(jī)床多軸箱下，所有刀具共用一個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)，通常為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái)，工作時(shí)，要求所以的刀具的每分鐘進(jìn)給量相同，且等于動(dòng)力滑臺(tái)的分鐘進(jìn)給量。
由于工件材料：HT200 =220
用計(jì)算圖簡化計(jì)算得:
<1>求刀具耐用度T
D=12螺距1.75JV (6)T(刀具耐用度)=26分
D=8螺距1.25JV (6)T(刀具耐用度)=23分
<2>求扭矩(公斤.米)
D=12螺距1.75M(扭矩)＝1.5kg.m
D=8螺距1.25M(扭矩)＝0.5kg.m
<3>求切削功率（千瓦）
D=12螺距1.75 J V (6) JＮ＝0.25kw
D=8螺距1.25 J V (6) JＮ＝0.135kw
總切削功率Ｎ＝100.251.5+80.1351.8=5.694kw
總切削功率Ｎ＝60.251.9+80.1351.8=4.794kw
多軸箱傳動(dòng)功率，加工黑色金屬時(shí)＝0.8-0.9 ?。?.8
Ｐ＝＝7.1kw Ｐ＝＝6kw
刀具的選擇要求考慮工件加工尺寸精度，切削的排除，及生產(chǎn)率要求等因素。
選擇絲錐：
Ｍ8 螺距Ｐ＝1.25 d=6.3 l=22 L=72 a=5.0 l=8
Ｍ12 螺距Ｐ＝1.75 d=9 l=29 L=89 a=7.1 l=10
三.組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)—三圖一卡
1.被加工零件工序圖
被加工零件的工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示一臺(tái)組合機(jī)床或自動(dòng)線完成的工藝內(nèi)容，加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技術(shù)要求，加工用定位基準(zhǔn)，夾緊符號(hào)及被加工零件的材料、硬度、重量等表示。不能用客戶提供的圖紙，而需在原零件圖的基礎(chǔ)上，突出被加工的內(nèi)容，加上必要的說明繪制而成的，它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)，也是制造，使用，檢驗(yàn)和調(diào)整機(jī)床的重要技術(shù)元件，圖上應(yīng)表示出：
（1）被加工零件的形狀和輪廓尺寸及本機(jī)床設(shè)計(jì)有關(guān)的部位的結(jié)構(gòu)形狀及尺寸。
（2）加工用定位基準(zhǔn)，夾緊部位及夾緊方向，以便依此進(jìn)行夾具的定位支承，限位，夾緊，導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)。
（3）本道工序加工部位尺寸、精度、表面粗糙度、形狀位置尺寸及技術(shù)要求，還包括本道工序?qū)η暗拦ば蛱岢龅囊蟆?
（4）必要的文字說明，如被加工零件的編號(hào)名稱，硬度，重量，加工余量等。
耐酸陶瓷沙漿泵殼體的工序圖見圖1。
2.加工示意圖
1.加工示意圖的作用和內(nèi)容
零件的加工工藝方案要通過加工示意圖反映出來，加工示意圖表示被加工零件在機(jī)床尚的加工過程，刀具輔具的布置狀況以及工件，夾具，刀具等機(jī)床各部件間的相對(duì)位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等。因此，加工示意圖是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要圖紙之一。在總體設(shè)計(jì)中占據(jù)重要地位。它是刀具，輔具，夾具，多軸箱，液壓電氣裝置設(shè)計(jì)及通用部件選擇的主要原始資料；也是整臺(tái)組合機(jī)床布局和性能的原始要求，同時(shí)還是調(diào)整機(jī)床刀具及成車的依據(jù)，其內(nèi)容為：
（1）應(yīng)反映機(jī)床的加工方法，加工條件及加工過程。
（2）根據(jù)加工部位特點(diǎn)及加工要求，決定刀具類型，數(shù)量，結(jié)構(gòu)，尺寸（直徑
和長度），包括鏜削加工是膛桿直徑和長度。
（3）決定主軸的結(jié)構(gòu)類型，規(guī)格尺寸及外伸長度。
（4）選擇標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)專用的接桿，浮動(dòng)卡頭，導(dǎo)向裝置，攻絲靠模裝置，刀桿
托架等，并決定它們的結(jié)構(gòu)參數(shù)及尺寸。
（5）標(biāo)明主軸，接桿，夾具（導(dǎo)向）與工件之間的聯(lián)系尺寸，配合及精度。
（6）根據(jù)機(jī)床要求的生產(chǎn)率及刀具，材料特點(diǎn)等，合理正確定并標(biāo)注各主軸的
切削用量。
2.加工示意圖零件的選擇
（1）初定主軸類型、尺寸、外伸長度和選擇接桿主軸形式主要取決于進(jìn)給力和主軸－刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的需要。主軸尺寸規(guī)格應(yīng)根據(jù)選定的切削用量計(jì)算出切削轉(zhuǎn)矩， 由d=M12 M(扭矩)＝1.5kg.m
查表得：確定主軸直徑d=12mm. 取d=20mm。
切削用量f=1.25m/r
f=1.75m/r
V=6m/min=
n=238.9r/min
n=159.2r/min
進(jìn)給速度v= f n=4.98mm/s
進(jìn)給速度v= f n=4.64mm/s
（2）選攻絲靠模規(guī)格為：T0281圖2-11 1號(hào)。接桿莫氏圓錐號(hào)： 2號(hào)。
（3）絲錐用彈簧漲套：T0631-51 圖3-3 。
（4）除剛性主軸外，組合機(jī)床主軸與刀具之間常用兩種連接：一是接桿連接，也稱剛性連接，用于單導(dǎo)向進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸及倒角加工；二是浮動(dòng)卡頭連接，也稱浮動(dòng)連接，用于長導(dǎo)向、雙導(dǎo)向和多導(dǎo)向進(jìn)行鏜、擴(kuò)、鉸孔，以減少主軸位置誤差及主軸徑向跳動(dòng)對(duì)加工精度的影響。
由圖3-5 選接桿： T0637 A型。
（5）大型組合機(jī)床用攻絲卡頭： T0637-03 圖3-5 卡頭號(hào)：1號(hào)。
分功率器殼體的加工示意圖見圖紙。
3.影響聯(lián)系尺寸的關(guān)鍵刀具
保證加工終了時(shí)，多軸箱端面到工件端面之間的尺寸最小，來確定全部刀具，接桿，導(dǎo)向，刀具托架及工件之間的聯(lián)系尺寸。其中，須標(biāo)注主軸端部外徑和內(nèi)孔徑，外伸長度，刀具各段直徑及長度，導(dǎo)向的直徑，長度配合，工件至夾具之間須標(biāo)注工件距離導(dǎo)套端面的距離，還需標(biāo)注刀具托架與夾具之間的尺寸，工件本身及加工部位的尺寸和精度等。
4.動(dòng)力部件的工作循環(huán)
動(dòng)力部件的工作循環(huán)是指：加工時(shí)，動(dòng)力部件從原始位置開始到加工終了位置又返回到原始位置的動(dòng)力過程。一般包括快速引進(jìn)，工作進(jìn)給，快速退回等動(dòng)作，有時(shí)還有中間停止，多次往復(fù)進(jìn)給，跳躍進(jìn)給，死擋鐵停留等特殊要求，這是根據(jù)具體的加工工藝需要確定的。
5.動(dòng)力部件的工作行程
（1）工作進(jìn)給長度L應(yīng)等于工件加工部位長度與刀具切入長度和切出長度之和。參考《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》表3－17得：
Ｍ12 切入長度 =8mm. 切出長度 ＝9mm. L＝32mm
Ｍ8 切入長度 =14.82mm L＝29.82mm
(2)快速退回和攻退長度之和等于快速引進(jìn)和進(jìn)給長度之和。其長度按加工具體要求而定。
。
Ｍ12 快進(jìn)取150mm；攻進(jìn)取32mm；攻退取32mm；快退取150mm
Ｍ8 快進(jìn)取150mm；攻進(jìn)取29.82mm；攻退取29.82mm；快退取150mm
（3）動(dòng)力部件總行程長度除了應(yīng)保證要求的工作循環(huán)工作過程外，還要考慮裝卸調(diào)整刀具方便，及考慮前后備量。前備量取20mm;后備量取20mm.
3.尺寸聯(lián)系圖
一般來說，組合機(jī)床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用部件—?jiǎng)恿_(tái)、動(dòng)力箱、各種工藝、切削頭、側(cè)底座、立柱底座及中間底座加上專用部件—多軸箱、刀具、輔具系統(tǒng)、夾具、液電、冷卻、潤滑、排屑系統(tǒng)組合裝配而成的。
聯(lián)系尺寸圖的主要內(nèi)容為：
（1）以適當(dāng)數(shù)量的視圖按同一比例畫出機(jī)床各主要組成部件的外形輪廓及相關(guān)位置，表明機(jī)床的配置型式及總體布局，主視圖的選擇應(yīng)與機(jī)床實(shí)際加工狀態(tài)一致。
（2）圖上應(yīng)盡量減少在必要的線條及尺寸應(yīng)標(biāo)注，但反映部件的聯(lián)系，專用部件及主要輪廓尺寸，運(yùn)動(dòng)部件的極限位置及行程尺寸必須完全。
（3）為便于開展局部設(shè)計(jì)，聯(lián)系尺寸圖上應(yīng)標(biāo)注通用部件的規(guī)格，代號(hào)，電動(dòng)機(jī)型號(hào)，功率及轉(zhuǎn)速，并說明機(jī)床部件的分組情況及總行程。
組合機(jī)床的動(dòng)力部件是配置組合機(jī)床的基礎(chǔ)，它主要包括用以實(shí)現(xiàn)刀具主軸旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力箱，各種工藝切削用量及進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的運(yùn)功動(dòng)滑臺(tái)。
影響動(dòng)力部件選擇的主要因素為：切削功率，進(jìn)給力，進(jìn)給速度，行程，多軸箱輪廓，尺寸，動(dòng)力滑臺(tái)的精度和導(dǎo)軌材料，綜合這些因素，根據(jù)具體加工要求正確合理選擇動(dòng)力部件—?jiǎng)恿_(tái)和動(dòng)力箱，并以其為基礎(chǔ)進(jìn)行通用部件配置。
根據(jù)前面算的再查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》表2－14選1DT50動(dòng)力箱，電機(jī)型號(hào):Y160M-6,電動(dòng)機(jī)功率：P7.5KW,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：n=960r/min,驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速：n=485r/min.附表7，選 H=200 動(dòng)力箱輸出軸距多軸箱底面高度為199.5mm。
附表1:選液壓動(dòng)力滑臺(tái)型號(hào)：1HY50，臺(tái)面寬:B=500mm，臺(tái)面長:1440mm，行程長:H＝400mm，導(dǎo)軌為鑄鐵材料，滑臺(tái)及滑座總高:360mm，滑座長:1000mm；快速行程速度:12mm，工進(jìn)速度32～800mm/min。
配套通用部件：滑臺(tái)側(cè)底座，附表18:其型號(hào)：1CC501,高度h=560mm，寬度=700mm，長度L＝1550mm
計(jì)算多軸箱輪廓尺寸
標(biāo)準(zhǔn)的通用鉆，鏜類多軸箱的厚度有兩種尺寸規(guī)格，臥式為325mm，立式為340mm
繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖時(shí)，重要確定的尺寸是多軸箱的寬度B和高度H及最低主軸高度：
B=b+ H=h++
式中：b—工件再寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（mm）
—最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（mm）
h—工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（mm）
—最低主軸高度。
為保證多軸箱有排布齒輪的足夠空間，推薦b1>70100 mm，取b1=100mm，=34mm,H=992mm,h3=360mm,h4=560mm,h7=5mm,推薦>85140 mm。
=h2+H-(0.5+h3+h7+h4)＝34＋992－(0.5+360+5+560)=100.5mm
B=b+2b1=420+1002=620mm
H=h++b1==420+100.5+100=620.5mm
根據(jù)上述計(jì)算值，按多軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)最后確定多軸箱輪廓尺寸由P012表4－1，取B*H=630630mm。
動(dòng)力箱以及底面與動(dòng)力滑臺(tái)定位連接，在機(jī)床長度方向上，通常動(dòng)力箱后端面應(yīng)與滑臺(tái)后端面平齊安裝。動(dòng)力滑臺(tái)與滑座在機(jī)床長度方向的相對(duì)位置由加工終了時(shí)滑臺(tái)前端面到滑座前面的距離決定，是在機(jī)床長度方向上各部件聯(lián)系尺寸的可調(diào)環(huán)節(jié)；對(duì)于通用的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái)，尺寸的最大范圍為50mm，是動(dòng)力滑臺(tái)，滑座本身結(jié)構(gòu)決定的滑臺(tái)前端面到滑臺(tái)前端面的最小距離與前備量兩者之和。前者通常不應(yīng)小于15－20mm，后者用補(bǔ)償?shù)毒咧啬ズ筝S向可調(diào)的尺寸并用于彌補(bǔ)機(jī)床制造和安裝誤差前備量取20mm；剛＝20＋20＝40mm。
為便于機(jī)床的調(diào)整和維修，滑臺(tái)與側(cè)底座在機(jī)床長度方向上的相對(duì)位置由滑座前端面到側(cè)底座前端面的距離決定。若采用的側(cè)底座為標(biāo)準(zhǔn)型，則可由組合機(jī)床通用部件聯(lián)系尺寸標(biāo)準(zhǔn)中查得；若不能采用標(biāo)準(zhǔn)型側(cè)底座則可根據(jù)具體情況而定，取110mm。
中間底座輪廓尺寸其長度方向尺寸安下式確定：
L=(+＋2＋)－2（＋＋）
＝(657.5+657.5+2325+320)-2(370+40+100) ＝1265mm
4.機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡
機(jī)床負(fù)荷率等。根據(jù)選定得機(jī)床工作循環(huán)所需要的工作行程長度，切削用量，動(dòng)力部件的速度及工進(jìn)速度等；就可以計(jì)算機(jī)床的生產(chǎn)率并編制生產(chǎn)率計(jì)算卡；用以反映機(jī)床的加工過程；完成每一動(dòng)作所需的時(shí)間，切削用量，機(jī)床生產(chǎn)率等
1.理想生產(chǎn)率Q1
指定成年生產(chǎn)綱領(lǐng)A（包括備量及廢品率在內(nèi)）所需求的機(jī)床生產(chǎn)率。它與全年工時(shí)總數(shù)有關(guān)，一般情況下，單班制生產(chǎn)K取2350h，兩班制生產(chǎn)取4600h，則Q1=（件/h）
單班： Q1＝ ＝=21.28(件/h)
兩班：則Q1= =50000/4600=10.86（件/h）
2.實(shí)際生產(chǎn)率Q
指所設(shè)計(jì)機(jī)床每小時(shí)實(shí)際可以生產(chǎn)的零件數(shù)量
Q=60/
求出：—生產(chǎn)一個(gè)零件所需的時(shí)間（min）
=t切+t輔=（L1/Vf1+L2/Vf2+T停）+（L順進(jìn)/Vfk+L快退/Vfk+T移+t卸裝）=1.684min
Q=60/=60/1.684=35.63（件/h）
3.機(jī)床負(fù)荷率μ負(fù)
當(dāng)Q1〈Q時(shí)，計(jì)算二者的比值即為負(fù)荷率
h負(fù)=Q1/Q
則h負(fù)=21.28/35.63=0.597
4.機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡
機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡 見表1
第四章 組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì)
1.概述
多軸箱是組合機(jī)床的主要部件之一，按專用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，由通用零件組成。其主要作用是根據(jù)被加工零件的加工要求，安排各主軸位置，并將動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)由電機(jī)或動(dòng)力部件傳給各工作主軸，使之得到要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。
多軸箱按其結(jié)構(gòu)大小，可分為大型多軸箱和小型多軸箱兩類。大型又分為通用多軸箱和專用多軸箱兩種。
通用多軸箱主要由箱體，主軸，傳動(dòng)軸，齒輪，軸套等零件和通用（專用）的附加機(jī)構(gòu)組成。
在多軸箱體前后壁之間可安排厚度為24mm的齒輪三排或32mm的齒輪兩排；在多軸箱體后壁之間可安排一或兩排齒輪。
通用多軸箱體厚度為180mm，用于臥式的多軸箱前蓋厚度為55mm（基型），用于立式的多軸箱前蓋并作油池，加厚為70mm，基型后蓋厚度為90mm，其余三種厚度的后蓋（50，100，125mm),可根據(jù)多軸箱內(nèi)傳動(dòng)系統(tǒng)安排動(dòng)力部件與多軸箱的具體連接情況而定。
2.多軸箱的設(shè)計(jì)
多軸箱是組合機(jī)床的重要部件之一，它關(guān)系到整臺(tái)組合機(jī)床質(zhì)量的好壞。
具體設(shè)計(jì)時(shí)，需根據(jù)“三圖一卡”，仔細(xì)分析研究零件的加工部件，工藝要求，確定多軸箱與被加工零件，機(jī)床其它部分的相互關(guān)系。
1.繪制多軸箱設(shè)計(jì)原始依據(jù)圖
根據(jù)“三圖一卡”整理編匯，內(nèi)容包括多軸箱設(shè)計(jì)的原始要求和已知條件。
在編制此圖時(shí)從“三圖一卡”中已知：
（1）多軸箱輪廓尺寸630mm630mm
（2）工件輪廓尺寸及各孔位置尺寸
（3）工件與多軸箱相對(duì)位置尺寸
多軸箱圖一般應(yīng)包括以下內(nèi)容:
（1）所有主軸的位置尺寸及工件與多軸箱的相對(duì)尺寸,在標(biāo)注主軸的位置及相關(guān)尺寸時(shí),首先要注意多軸箱和被加工零件在機(jī)床上是面對(duì)面擺放的,因此多軸箱橫截面上的水平方向尺寸因與被加工零件工序圖的水平方向相反;其次,多軸箱上的坐標(biāo)尺寸基準(zhǔn)和被加工零件工序圖的尺寸基準(zhǔn)相常不相重合,應(yīng)根據(jù)多軸箱和被加工零件的相對(duì)位置找出統(tǒng)一基準(zhǔn),并標(biāo)注出其相對(duì)位置關(guān)系尺寸.
（2）在圖中標(biāo)注主軸轉(zhuǎn)向由于標(biāo)注刀具多為右旋,因此要求主軸一般為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
（3）圖中應(yīng)標(biāo)出多軸箱的外形尺寸.
（4）列表標(biāo)明工件材料,加工表面要求,并標(biāo)出各主軸的工序內(nèi)容,主軸外伸部分尺寸和切削用量等.
（5）注明動(dòng)力箱型號(hào),功率P,轉(zhuǎn)速機(jī)和其它主要參數(shù).
2.主軸直徑和齒輪模樹的初步確定
m≥(30-32) （mm）
3.主軸的動(dòng)力計(jì)算
多軸箱傳動(dòng)功率，加工黑色金屬時(shí)＝0.8-0.9 ?。?.8
Ｐ＝＝7.1kw Ｐ＝＝6kw
4.傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算
（1）對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的一般要求
1) 盡量用一根中間軸帶動(dòng)很多根主軸,當(dāng)齒輪齒合中心距不符合標(biāo)準(zhǔn)時(shí),可用變位齒輪或略變傳動(dòng)比的方法解決.
2) 一般情況下,盡量不采用主軸帶動(dòng)主軸的方案,因?yàn)闀?huì)增加主動(dòng)軸的負(fù)荷,如遇到主軸分布密集而切削負(fù)荷又不大時(shí),為了減少中心軸,也可用一根主軸帶1-2根或更多根主軸的傳動(dòng)方案.
3) 為使結(jié)構(gòu)緊湊多軸箱體的齒輪傳動(dòng)副的最佳傳動(dòng)比為1-1.5,在多軸箱后蓋內(nèi)的第IV排(或第V排)齒輪,根據(jù)需要,其傳動(dòng)比可以取大些,但一般不超過33.5。
4) 根據(jù)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)距成反比的道理，一般情況下如驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速較高時(shí)，可采
用逐步降速傳動(dòng)，如驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速較低時(shí)可先使速度升高一點(diǎn)再降速，這樣可使傳動(dòng)鏈前面幾根軸齒輪上的齒輪應(yīng)盡量安排靠近前支承，以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形。
5）粗加工切削力大，主軸上的齒輪應(yīng)盡量安排靠近前支承，以減少主軸的扭轉(zhuǎn)變形。
6）齒輪安排數(shù)可按下面方法安排：
不同軸上齒輪不相碰，可放在箱體內(nèi)同一排上。
不同軸上齒輪與軸或軸套不相碰，可放在箱體內(nèi)不同排上。
齒輪與軸相碰，可放在后蓋內(nèi)。
2 計(jì)算主軸和傳動(dòng)軸的齒數(shù)
驅(qū)動(dòng)軸上齒數(shù)有一定限制（＝21－26） 取＝21，m=4
M12總傳動(dòng)比：＝
M8總傳動(dòng)比：＝
驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n=485r/min
(1) M12
n=485=240r/min
(2)M8
n=485=159.1r/min
各齒輪齒數(shù)及模數(shù)見多軸箱設(shè)計(jì)圖
多軸箱坐標(biāo)圖：
軸坐標(biāo)值：
O(265.00,169.5)
軸：1(446.80,385.50)
2(370.00,462.37)
3(265,490.5)
4(160,462.37)
5(83.14,385.50)
6(83.14, 175.5)
7(160.00,98.64)
8(265.00,70.50)
9(370.00,98.64)
10(446.87,175.50)
11(227.50,280.50)
12(185.00,238.00)
13(142.50,280.50)
14(185.00,238.00)
15(387.50,280.50)
16(345.00,323.00)
17(302.50,280.50)
18(345.00,238.00)
19(349.00,392.43)
20(181.01,392.43)
21(181.01,168.57)
22(349.00,168.57)
23(448.09,463.59)
24(81.91,97.41)
25(81.91,97.41)
26(448.09,97.41)
27(330.31,36.78)
28(199.69,524.23)
29(275.00,392.43)
30(185.00,290.50)
31(345.00,310.50)
第五章 夾具的設(shè)計(jì)
機(jī)床夾具是在機(jī)床上所使用的一種輔助裝置，用它來準(zhǔn)確迅速地確定工件與機(jī)床刀具間地相對(duì)位置，即將工件定位及夾緊，以完成加工所需地相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
使用夾具地最終目的是保證產(chǎn)品質(zhì)量，改善工人勞動(dòng)條件，提高生產(chǎn)效率，降低產(chǎn)品成本。
1分功率器殼體的定位基準(zhǔn)的選擇
由零件圖可知，采用一面兩銷的定位方法，以分功率器殼體的下表面作為主要定位基準(zhǔn)面，加上底面上的兩個(gè)孔。為了提高加工效率，決定采用雙面加工的方法，同時(shí)為了縮短輔助時(shí)間采用液壓自動(dòng)夾緊和手動(dòng)結(jié)合。
2 夾緊力的計(jì)算
查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1－2－11 工件以平面定位，夾緊力與切削力方向垂直。
其中為基本安全系數(shù)1，2 為加工性質(zhì)系數(shù)1，2
為刀具鈍化系數(shù)1 為斷續(xù)切削系數(shù)1
＝0.16 ＝0.7
＝2.5
則＝＝2750N
現(xiàn)選用地腳式的液壓缸，查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》：
故本夾具可安全工作。
結(jié)論
經(jīng)過四年的學(xué)習(xí)，這是在學(xué)校最重要的設(shè)計(jì)——畢業(yè)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的題目是組合機(jī)床，組合機(jī)床以前機(jī)床以前從沒有碰到過，經(jīng)過這幾個(gè)月的摸索，終于了解到其中的一些知識(shí)。從繪制零件圖到主軸箱裝配圖，使我對(duì)設(shè)計(jì)組合機(jī)床的工藝過程有了深刻了解。我相信以后碰到相同或類似的問題，我會(huì)做得更好！
致謝
這次設(shè)計(jì)是在范真導(dǎo)師的精心指導(dǎo)下完成的。范老師雖然很忙，但她還是抽出大量寶貴時(shí)間來關(guān)心我們。每當(dāng)我們?cè)谠O(shè)計(jì)上遇到什么問題或是有什么想不通的，她都會(huì)細(xì)心的講解，直到我們懂為止，在此，獻(xiàn)上誠摯的謝意。還要謝謝在設(shè)計(jì)中幫助我的同學(xué)，以及幫我答辯的各位老師！
參考文獻(xiàn)
【1】 金正華主編 《組合機(jī)床及其調(diào)整與使用》 機(jī)械工業(yè)出版社 1990
【2】 黑龍江人民出版社 《組合機(jī)床設(shè)計(jì)與制造》 1982
【3】 趙如福主編 《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》第三版 上海科技出版社 1982
【4】 周澤華主編 《金屬切削原理》第二版 上?？茖W(xué)出版社 1993
【5】 《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》 上海科學(xué)技術(shù)出版社 1980
【6】 大連組合機(jī)床研究所編 《組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)》
【7】 叢鳳延，遲建山主編 《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社
【8】 組合機(jī)床編寫小組編 《組合機(jī)床講義》 北京：國防工業(yè)出版社 1975
【9】 大連組合機(jī)床研究所編 《組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè)》 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1990
【10】中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) GB 6477.1-6477.16 _86 《金屬切削機(jī)床術(shù)語》 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社 1988
附錄A（綜述報(bào)告）
組合機(jī)床技術(shù)及其發(fā)展
1．機(jī)床及自動(dòng)線
組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件，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。它能夠?qū)ぜM(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位同時(shí)加工。在組合機(jī)床上可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、樘孔、攻絲、車削、銑削、磨削及滾壓等工序，隨著組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展，它能完成的工藝范圍日益擴(kuò)大。在組合機(jī)床自動(dòng)線上可以完成一些非切削工序，例如：打印、清洗、熱處理、簡單的裝配、試驗(yàn)和在線自動(dòng)檢查等工序。
組合機(jī)床及自動(dòng)線所使用的通用部件是具有特定功能，按標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化原則設(shè)計(jì)、制造的組合機(jī)床基礎(chǔ)部件。每種通用部件有合理的規(guī)格尺寸系列，有適用的技術(shù)參數(shù)和完善的配套關(guān)系。
許多大型、形狀復(fù)雜的工件，需要的加工工序很多，不可能在一臺(tái)組合機(jī)床上全部加工完成，這就需要用多臺(tái)組合機(jī)床加工，按工件加工順序依次排列，組成組合機(jī)床流水線，在組合機(jī)床流水線的基礎(chǔ)上，發(fā)展成組合機(jī)床自動(dòng)線。
組合機(jī)床與通用機(jī)床、其它專用機(jī)床比較，具有以下特點(diǎn)：
（1）組合機(jī)床上的通用部件和標(biāo)準(zhǔn)零件約占全部機(jī)床零、部件總量的70%~80%，因此，設(shè)計(jì)和制造周期短，經(jīng)濟(jì)效益好。
（2）由于組合機(jī)床采用多刀加工，機(jī)床自動(dòng)化程度高，因此比通用機(jī)床生產(chǎn)率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，勞動(dòng)強(qiáng)度低。
（3）組合機(jī)床的通用部件是經(jīng)過周密設(shè)計(jì)和長期生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)的，又有專門廠家成批生產(chǎn)，它與一般專用機(jī)床比較，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，工作可靠，使用和維修方便。
（4）組合機(jī)床加工工件，由于采用專用夾具、組合刀具和導(dǎo)向裝置等，產(chǎn)品加工質(zhì)量靠工藝裝備保證，對(duì)操作工人的技術(shù)要求不高。
（5）當(dāng)機(jī)床被加工的產(chǎn)品更新時(shí)，專用機(jī)床的大部分部件要作廢。組合機(jī)床的通用部件是根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，并等效于國家標(biāo)準(zhǔn)，因此其通用部件可以重復(fù)使用，不必另行設(shè)計(jì)和制造。
（6）組合機(jī)床易于連接組合機(jī)床自動(dòng)線，以適應(yīng)大規(guī)模和自動(dòng)化生產(chǎn)需要。
2．組合機(jī)床加工精度
由于采用了新的結(jié)構(gòu)、新刀具、新工藝方法、刀具自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)、專用刀具的復(fù)合工藝，直接利用軟件進(jìn)行誤差補(bǔ)償方法，組合機(jī)床加工精度正在不斷提高。
現(xiàn)階段在組合機(jī)床上加工大平面的平面度已達(dá)到1m長上0.02~0.04mm。粗糙度達(dá)到Ra0.4~0.8um；孔徑精度達(dá)到0.0015~0.055mm。定位銷孔的中心距精度達(dá)到±0.013mm；一般孔位置精度達(dá)到±0.02~±0.025mm；單向鏜孔的同軸度達(dá)到0.005~ 0.01mm。雙向鏜孔的同軸度達(dá)到0.015~0.02mm；一些特種加工工藝的精度：如止口精度可達(dá)到0.015~0.02mm。缸蓋閥座及導(dǎo)管孔的同軸度達(dá)到0.00750~0.01mm。
3．通用部件技術(shù)的發(fā)展
除了傳統(tǒng)的通用部件以外，各主要通用部件制造廠相繼發(fā)展了直流伺服驅(qū)動(dòng)滑臺(tái)、數(shù)控滑臺(tái)、數(shù)控三坐標(biāo)加工模塊、多軸箱儲(chǔ)存和多軸箱更換裝置等新一代通用部件。采用模塊化設(shè)計(jì)原則將常規(guī)組合機(jī)床的通用部件和加工中心的組成模塊統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，組成新的型譜，也是一種新的趨勢(shì)。為了適應(yīng)組合機(jī)床制造廠發(fā)展柔性制造系統(tǒng)等綜合自動(dòng)化的需要，誕生了像可編程伺服驅(qū)動(dòng)位置控制裝置、計(jì)算機(jī)數(shù)控滑臺(tái)、機(jī)器人裝卸料系統(tǒng)、帶誤差信息屏幕顯示的診斷裝置、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等配套性通用部件模塊。
4組合機(jī)床應(yīng)用范圍的擴(kuò)展
現(xiàn)代組合機(jī)床已經(jīng)逐漸打破了通常認(rèn)為只適用于箱體類零件加工的模式，其功能和應(yīng)用范圍正在不斷地延伸和擴(kuò)展。
組合機(jī)床加工旋轉(zhuǎn)體零件的情況下，采用組合機(jī)床加工軸類和盤類零件具有明顯的優(yōu)越性。一些軸件，尤其是大型軸件，可以用旋轉(zhuǎn)夾具夾持中部，在組合機(jī)床或?qū)Ｓ脵C(jī)床上進(jìn)行兩端同時(shí)加工，其優(yōu)點(diǎn)是工序集中，省去調(diào)頭加工，增加了刀具及其驅(qū)動(dòng)部件的布置空間。
現(xiàn)代成批大量生產(chǎn)的儀表、精密機(jī)械、家用電器、鐘表等工業(yè)部門，常有小型箱體類、蓋罩類、連桿撥叉類、雜件等小型異形零件。這類零件由于廣泛采用先進(jìn)高效的毛坯制造工藝，金屬切除量較小，且大部分零件的材質(zhì)是鋁合金或銅合金，加工時(shí)，切削力較小。由于生產(chǎn)節(jié)拍短，要求有極高的生產(chǎn)率。用組合機(jī)床加工這類零件時(shí)，要作專門的設(shè)計(jì)，以適應(yīng)這類零件構(gòu)造和加工上的特殊性。通常加工這類零件的組合機(jī)床稱為小型組合機(jī)床，自成體系，發(fā)展迅速。
5．組合機(jī)床自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展
組合機(jī)床自動(dòng)線主要用于大批量生產(chǎn)。雖然技術(shù)已很成熟，但一般利用率低、缺乏柔性，難以適應(yīng)現(xiàn)代中批量輪番生產(chǎn)的需要，現(xiàn)代柔性自動(dòng)化技術(shù)給組合機(jī)床綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，帶來根本性的變革。其中，自動(dòng)裝配機(jī)也得到了發(fā)展。
現(xiàn)代自動(dòng)裝配機(jī)廣泛采用了組合機(jī)床原理及相關(guān)技術(shù)，現(xiàn)代機(jī)電產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，裝配工作量占據(jù)愈來愈大的比重。為此，裝配作業(yè)自動(dòng)化技術(shù)得到了迅速發(fā)展。目前，國外自動(dòng)化裝配工藝、已從零件緊固連接、壓入、扭合、鉚接、粘接、焊接等基本作業(yè)方式，發(fā)展到去毛刺、清洗、檢測(cè)及產(chǎn)品總裝后的試車、檢驗(yàn)、注油、噴漆、包裝等工序，一些綜合自動(dòng)化加工系統(tǒng)內(nèi)通常設(shè)有自動(dòng)裝配工序。
一個(gè)現(xiàn)代化自動(dòng)裝配系統(tǒng)。由裝配元件及裝配主體件的供料及輸送系統(tǒng)，裝配裝置及控制和檢測(cè)裝置所組成。這些系統(tǒng)裝置的設(shè)計(jì)原則和組合機(jī)床及其相似：結(jié)構(gòu)典型，部件和組件通用，形式統(tǒng)一。用于不同裝配對(duì)象時(shí)只是夾具不同。自動(dòng)裝配機(jī)的通用部件中也有裝配工作頭、裝配機(jī)主體、供料裝置及檢測(cè)裝置等。目前，世界各國都大力發(fā)展通用化程度較高的直線或回轉(zhuǎn)型間歇輸送式裝配機(jī)來替代連續(xù)輸送式裝配機(jī)，發(fā)展具有柔性及可進(jìn)行多品種裝配的自動(dòng)裝配線。該種裝配線廣泛采用：“功能模塊式結(jié)構(gòu)技術(shù)”，采用柔性連接的輸送方式。工業(yè)機(jī)器人由于可在一次動(dòng)作循環(huán)中靈活完成各種動(dòng)作，可代替裝配機(jī)許多復(fù)雜部件的動(dòng)作，從而大大簡化裝配機(jī)自身的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。工業(yè)機(jī)器人有固定程序的，也有計(jì)算機(jī)控制的，其采用大大增加了自動(dòng)裝配線的柔性。
參考文獻(xiàn)
[1]叢鳳延，遲建山主編，組合機(jī)床設(shè)計(jì)，上海科學(xué)技術(shù)出版社，1994年10月第2版。
[2]金振華，組合機(jī)床與自動(dòng)線，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，1990。
[3]潘鬼善，淺談實(shí)現(xiàn)組合機(jī)床柔性化的技術(shù)發(fā)展途徑。組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，1992（2）
附錄B（調(diào)研報(bào)告）
調(diào)研報(bào)告
我的畢業(yè)設(shè)計(jì)是組合機(jī)床雙面攻絲，加工的零件是分功率器殼體，它是用HT200材料制造成的。我要攻的是M８和M12孔，攻深15毫米。加工量是年加工五萬件，是大批量的生產(chǎn)。
接到任務(wù)的第二天就帶上筆記本到圖書館查資料。首先，我確定了左面法蘭基準(zhǔn)面粗銑下端面，達(dá)到Ra。再采用一面兩銷的定位，液壓夾緊的方案。
然后，我通過《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》查到刀具的一系列參數(shù)，通過計(jì)算得到刀具的耐用度，切削功率等。我還確定了主軸的一系列參數(shù)。
通過這次調(diào)研，使我知道組合機(jī)床有組合鉆床、組合鏜床、鉆擴(kuò)組合機(jī)床、鉆擴(kuò)鉸組合機(jī)床等，
組合機(jī)床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件，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。它能夠?qū)ぜM(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位同時(shí)加工。在組合機(jī)床上可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔、攻絲、車削、銑削、磨削及滾壓等工序。隨著組合機(jī)床技術(shù)的發(fā)展，它能完成的工藝范圍日益擴(kuò)大。在組合機(jī)床自動(dòng)線上可以完成一些非切削工序，例如：打印、清洗、熱處理、簡單的裝配、試驗(yàn)和在線自動(dòng)檢查等工序。
組合機(jī)床及其自動(dòng)線所使用的通用部件是具有特定功能，按標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化原則設(shè)計(jì)、制造的組合機(jī)床基礎(chǔ)部件。每種通用部件有合理的規(guī)格尺寸系列，有適用的技術(shù)參數(shù)和完善的配套關(guān)系。
1990年前后的幾年中,楊柴集團(tuán)從大連組合機(jī)床研究所、大連機(jī)床廠、常州機(jī)床廠、保定機(jī)床廠、豫西機(jī)床廠等十余個(gè)生產(chǎn)組合機(jī)床的廠家訂購了200多臺(tái)組合機(jī)床及自動(dòng)線, 其中使用量最大的第二發(fā)動(dòng)機(jī)廠用于索菲姆缸體、缸蓋、連桿等零件生產(chǎn)的組合機(jī)床120多臺(tái), 包括12條自動(dòng)線。這批設(shè)備普遍采用了引進(jìn)德國Hubller - H ille公司的通用部件制造技術(shù), 使組合機(jī)床的產(chǎn)品技術(shù)提高到了一個(gè)新水平。在機(jī)床控制系統(tǒng)方面, 改變了傳統(tǒng)常規(guī)繼電器、接觸器控制系統(tǒng), 普遍應(yīng)用了微機(jī)控制, 大大提高了機(jī)床的先進(jìn)性和使用的可靠性。從總體上看, 組合機(jī)床行業(yè)的總體水平, 經(jīng)過幾十年的發(fā)展有了很大的提高, 特別是自動(dòng)線的技術(shù)水平比“六五”期間又大大前進(jìn)了一步。從用戶的角度看, 這些設(shè)備與引進(jìn)的組合機(jī)床的水平差距還較大
在組合機(jī)床上攻制螺紋時(shí)，根據(jù)工件加工部位的分布情況和工藝要求，通常使用的攻絲方法有三種：用攻絲動(dòng)力頭攻絲；用攻絲靠模裝置攻絲；用活動(dòng)攻絲模板攻絲。攻絲靠模裝置由攻絲主軸箱與攻絲靠模兩個(gè)部分組成。為減輕體力勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)機(jī)械化、自動(dòng)化水平，在組合機(jī)床及其自動(dòng)線上，都廣泛地使用各種型式的自動(dòng)扳手。自動(dòng)扳手主要用來旋緊或松開夾緊機(jī)構(gòu)中的螺母或螺桿，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)夾緊、松開工件或裝配零件的目的。根據(jù)扳手的傳動(dòng)方式，又可分為“機(jī)械扳手”“氣動(dòng)扳手”和“液壓扳手”三種。
通過這次調(diào)研，我對(duì)組合機(jī)床有了一定的了解，對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)會(huì)有很大的幫助。
附錄Ｃ（英文翻譯）
利用ECAP裝置進(jìn)行連續(xù)超細(xì)晶粒加工
烏克蘭航空技術(shù)大學(xué), 高級(jí)材料物理研究所, 烏克蘭，俄國材料科學(xué)和技術(shù)部, 洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室, 洛斯阿拉莫斯,美國
摘要：
在本文里, 我們介紹一個(gè)新的高效的塑性變形技術(shù), 結(jié)合等通道轉(zhuǎn)角技術(shù)(ECAP)和一致性技術(shù), 以連續(xù)的方式來加工超細(xì)顆粒材料。ECAP的原始裝置只能加工短的金屬棒料并且耗能。 一致性技術(shù)是使用連續(xù)的形式加工金屬成各種各樣的形狀。結(jié)合這兩個(gè)技術(shù), 我們能加工出UFG 結(jié)構(gòu)的Al 導(dǎo)線并且極大地增加它的強(qiáng)度。
關(guān)鍵詞: 嚴(yán)厲塑性變形(SPD); 一致性; 超細(xì)顆粒結(jié)構(gòu); 鋁
1介紹
在10多年前，強(qiáng)烈塑性變形(SPD)技術(shù)被證明是一種生產(chǎn)超細(xì)顆粒狀 (UFG) 金屬的有效途徑, 并且在SPD技術(shù)發(fā)展和過程參數(shù)的建立以及制作UFG金屬及合金的有效模具方面做了廣泛的研究。到目前為止, 在所有SPD 技術(shù)之中, 等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAP), 或有時(shí)被叫作等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAE),受到了很大的關(guān)注, 因?yàn)樗欠浅Ｓ行У漠a(chǎn)生UFG 結(jié)構(gòu)而且能夠生產(chǎn)足夠大的UFG塊用以各種結(jié)構(gòu)應(yīng)用。正因?yàn)镋CAP能夠?qū)崿F(xiàn)大尺寸大批量的UFG結(jié)構(gòu)金屬的加工能力，使它成為最有前途的商業(yè)化SPD技術(shù)。
但是,原始的 ECAP 技術(shù)有它的局限性。具體地,工件的長度被二個(gè)因素所限制: (1) 長寬比需要小于一個(gè)臨界值以便于在加工的過程中不發(fā)生彎曲(2) 擠壓頭有長度限制，由于工件長度的限制使ECAP成為一個(gè)不連續(xù)的過程, 生產(chǎn)效率低而且費(fèi)用高。
另外, 在大長度的工件的末端通常有不均勻的微結(jié)構(gòu)或者裂縫必須被廢棄。浪費(fèi)了具有意義的部份并且進(jìn)一步增加了UFG 材料費(fèi)用。不連續(xù)和浪費(fèi)材料的的特點(diǎn)使得由ECAP制備UFG 材料變得非常昂貴, 限制了它們?cè)诟叨耸袌龅膽?yīng)用，譬如醫(yī)療植入管和設(shè)備, 材料費(fèi)用不是最主要的。
使UFG 材料廣泛商品化的關(guān)鍵是通過連續(xù)的過程降低他們的加工成本和減少廢料消耗。為此做了很多嘗試。例如, 反復(fù)起皺和校直RCS, 最近被用來連續(xù)加工金屬片和棒料。
但是,在改良晶粒方面 RCS 比ECAP的效率還低，并且每一次加工材料時(shí)在長度方向和局部會(huì)產(chǎn)生不均勻的形變。 最近報(bào)道有一種新的方法加工薄板UFG結(jié)構(gòu)的方法。兩個(gè)方法都是使用摩擦輪使工件通過一個(gè)設(shè)計(jì)好的ECAP模具中。但是,要加工截面為正方形或者矩形的材料，需要強(qiáng)大的摩擦力才能使材料通過ECAP 模具。
1974 年, Etherington [ 21 ] 開發(fā)了一個(gè)有效的裝置, 一致性裝置, 用來對(duì)為金屬進(jìn)行連續(xù)的擠壓。它用來處理"硬幣" 原料, 以圓導(dǎo)線或粉末的形式, 置入一個(gè)有凹槽的轉(zhuǎn)動(dòng)的輪子中。凹槽的三面與輪子一起轉(zhuǎn)動(dòng), 提供摩擦驅(qū)動(dòng)力。凹槽上固定了一個(gè)套筒用來固定原料。他們之間通過摩擦力來結(jié)合。所以, 原料存儲(chǔ)罐有三個(gè)推進(jìn)和一個(gè)返回裝置。原料裝置在正向或者垂直的方向被一個(gè)擋銷停止。出口橫斷面通常在形狀上與凹槽不同因?yàn)橐恢滦缘脑硎歉淖冊(cè)系膸缀涡螤罨蜢柟谭勰? 通常要求只有一個(gè)過程。原料的變形在擠壓期間是與常規(guī)擠壓過程相似的。
這項(xiàng)研究的宗旨是結(jié)合一致性過程與ECAP使連續(xù)處理UFG 材料成為大規(guī)模商業(yè)化。在這個(gè)發(fā)明中, 使用摩擦力推進(jìn)一個(gè)工件通過ECAP 模具與一致性方法是相似的, 利用一個(gè)被改良過的ECAP 模具使工件可以被反復(fù)處理成UFG 結(jié)構(gòu)。
2. 實(shí)驗(yàn)過程
我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)ECAP-CONFORM裝置， 在圖1中作了簡要的示意。按圖所示, 轉(zhuǎn)動(dòng)的軸的中心有一條凹槽, 工件被卷向前。工件被接觸的三個(gè)面產(chǎn)生的摩擦力驅(qū)動(dòng)向前，使工件與軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。工件被強(qiáng)制送入一個(gè)固定的模具。固定的模具使工件在內(nèi)部發(fā)生與常規(guī)ECAP一樣的轉(zhuǎn)角剪切變形。在當(dāng)前的模具中，轉(zhuǎn)角為90度，此角度是在ECAP中常用的。此裝置使ECAP過程得以連續(xù)，并且其它的ECAP過程參數(shù)同樣可以被采用。
用直徑3.4mm 和超過1m 長度的純凈度為99.95%的鋁導(dǎo)線，在室溫下用ECAP裝置進(jìn)行4道處理。在ECAP通道中樣品被轉(zhuǎn)動(dòng)了180。剛開始鋁線的晶粒的尺寸在5-7um之間。 使用長度測(cè)試來研究樣品的伸長和延展情況。樣品在開始時(shí)為長5mm 直徑為1mm 。在縱向之間樣品和成品基本接近。電子顯微鏡被用來驗(yàn)證樣品微結(jié)構(gòu)的變化。用機(jī)械制備的方法來制作顯微樣品，并進(jìn)行拋光處理，用AJEM-100B來研究微結(jié)構(gòu)。
圖1. ECAP-CONFORM裝置
3. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論
圖2顯示了一個(gè)鋁工件在ECAP的每個(gè)階段的狀況， 經(jīng)過ECAP后從最初的圓形截面變成了矩形截面，工件從最初的直徑為3.4mm的圓形截面變成了3.86mm×2.78mm的矩形截面。從圓與直徑3.4mm 對(duì)長方形以維度 3.86mm □2.78mm 在第一ECAP 通行證以后?？梢院苊黠@地看到進(jìn)入模具的金屬絲截面很快變成了矩形狀。這是一致性加工的主要特點(diǎn)。這一過程是靠兩個(gè)摩擦輪和工件表面的摩擦實(shí)現(xiàn)的。摩擦力使工件進(jìn)入模具，使工件變成槽的形狀，這就是所謂的一致性過程。在導(dǎo)線橫斷面變成了長方形以后, 每單位導(dǎo)線長度的摩擦力變得更大因?yàn)樵诎疾酆蛯?dǎo)線之間的摩擦力不斷變大?？偟哪Σ亮ν七M(jìn)鋁線從凹槽進(jìn)入固定的模具, 與凹槽的交角為90度。這部分跟傳統(tǒng)的ECAP有相似之處。這就是為什么我們稱它為ECAP-Conform。
透射電子顯微鏡顯示，ECAP-CONFORM過程具有ECAP過程的典型性。經(jīng)過1到2次過程，斷層結(jié)構(gòu)和低角度晶界開始形成。經(jīng)過4次過程，大量的UFG結(jié)構(gòu)形成。圖4，顯示了經(jīng)過4次ECAP-CONFORM的鋁材的斷面微觀結(jié)構(gòu)。在圖4a中很明顯地可以看出，尺寸在650nm的UFG結(jié)構(gòu)晶粒已形成。在一個(gè)直徑2.5um的區(qū)域的電子衍射圖顯示了大量衍射斑紋的存在，表明有大量大角度的晶界存在。晶粒是朝著各個(gè)方向的，并且晶界分明。具有ECAP的特征。圖3 與圖4.a顯示了經(jīng)過4次過程的晶粒比經(jīng)過2次過程的晶粒有了很大改善。圖4c顯示了有斷層在一些晶粒中存在，并且在晶粒內(nèi)部斷層密度會(huì)更高。哪些有斷層存在的晶粒的直徑通常在0.6-1.1nm。我們知道，在UFG金屬中當(dāng)晶粒尺寸小于某個(gè)值時(shí)位錯(cuò)是很容易形成的。 圖4 清楚地表明 ECAP-CONFORM過程可以有效地改良晶粒和產(chǎn)生UFG結(jié)構(gòu)。
圖2. 在ECAP-CONFORM過程中的鋁件。
圖4.
圖3.
表1列舉了鋁樣品在經(jīng)過1-4次擠壓過程的拉伸機(jī)械性能。很明顯, ECAP-CONFORM 過程極大地增強(qiáng)了屈服強(qiáng)度和極限強(qiáng)度, 這些結(jié)果與鋁的常規(guī)ECAP處理是一致的。而且, 下一步的延展性并沒有比上一步的減少，與先前的過程是一致的。表1 顯示在經(jīng)過第一過程后機(jī)械性能并沒有很大的改變。原因目前還不清楚。目前這方面的研究正在進(jìn)行，結(jié)果將在最近的刊物發(fā)表。
在ECAP-CONFORM與CONFORM之間是有一些區(qū)別的。首先，最主要的是在模具通道的交叉形狀存在差別。ECAP-CONFORM是與傳統(tǒng)的ECAP一樣使工件發(fā)生純剪切變形。CONFORM是使工件發(fā)生與常規(guī)擠壓一樣的復(fù)合應(yīng)變。另外，一次ECAP-CONFORM比一次CONFORM對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的改變要明顯得多。其次, ECAP-CONFORM不改變工件截面的大小，除了在某些情況下。這可以使得ECAP-CONFORM可以反復(fù)地對(duì)工件進(jìn)行加工從而改良晶粒。而CONFORM過程是通過復(fù)合應(yīng)變來改良晶粒，只在第一次過程中發(fā)揮作用。第三, ECAP-CONFORM要經(jīng)過好多次加工才能達(dá)到效果，而CONFORM只需經(jīng)過一次過程便可達(dá)到效果。第四, CONFORM連續(xù)擠壓過程, 它的模具設(shè)計(jì)通常包含一個(gè)不可移動(dòng)的區(qū)域，用來存儲(chǔ)原料，而這一區(qū)域在ECAP-CONFORM中是不存在的。
與傳統(tǒng)的ECAP也是有區(qū)別的。除了有連續(xù)的特點(diǎn)以外，ECAP-CONFORM在發(fā)生轉(zhuǎn)角擠壓以前發(fā)生了塑性變形。進(jìn)一步研究是需要研究這些是怎么影響UFG 材料結(jié)構(gòu)演變和機(jī)械性能的變化。
4. 總結(jié)
我們開發(fā)了一個(gè)新的連續(xù)的SPD 技術(shù), ECAP-CONFORM用來制造UFG結(jié)構(gòu)材料 。連續(xù)過程的特性使它能夠以大規(guī)模, 高效率和有效的方式來生產(chǎn)UFG 材料。我們的初步結(jié)果表明, ECAP-CONFORM過程可以有效地改良鋁晶粒并提高它的機(jī)械性能
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