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一個處理夾具的多代理設計
V. SUBRAMANIAM,* A. SENTHIL KUMAR and K.C. SEOW
機械的和制造工程學部門，新加坡國立大學，新加坡共和國
摘 要：夾具設計是一個高度復雜的過程，它需要人類設計師豐富的經(jīng)驗。除此之外，對于一個給定的加工件，有多種加工途徑。通過開發(fā)CAD/CAM和人工智能，從而可以抑制多種途徑，只有好的設計(通過測試比較)才會被考慮。
在這篇文章中，一個多代理夾具設計系統(tǒng)擁有遺傳基因運算法則和神經(jīng)網(wǎng)絡的優(yōu)勢。此系統(tǒng)會捕獲相關領域的知識然后使用它提出有效地解決辦法。系統(tǒng)被應用于一個基本問題，然后將夾具設計方案與人類設計師的比較。一般兩種方案都非常接近。
關鍵詞：夾具設計，神經(jīng)網(wǎng)絡，背面增殖，遺傳基因運算法則，多代理
1． 緒論
夾具是用于制造生產中固定工件的，例如加工，裝配，檢查，等等。(David and Reid, 1991; Nee et al., 1995)。對于一個給定的加工件，夾具設計并不唯一，因為多種設計途徑都可行。傳統(tǒng)上夾具設計過多地依賴于設計師的專業(yè)技術與經(jīng)驗。由于高度非線性的設計參數(shù)，對于一個夾具設計方案也很難進行性能評價。因此，對于一個給定的加工件，它也不能立即被加工出來即使有一個理想或者接近理想的加工方案。
這篇文章闡述用人工智能代理取代人類專業(yè)設計師(Dini, 1997; Nelson and Illington, 1991; Senthil Kumar et al., 1998)例如神經(jīng)網(wǎng)絡和遺傳運算法則。一個神經(jīng)網(wǎng)絡和遺傳運算法則的組合(Goonatilake and Khebbal, 1995; Kandel and Langholz, 1992)是形成多代理夾具設計系統(tǒng)(MAFDS)的基本組成。遺傳運算法則據(jù)報道是一種在多種類似于夾具設計問題方案中定位最佳或接近最佳的最有效的搜尋裝置。(Arena et al., 1993; Montana, 1995; Goldberg, 1989)。
上文所說得多代理夾具設計系統(tǒng)包含兩個主要的組成部分，也就是夾具設計者和夾具求值程序(圖1)。對于特定的夾具設計問題，工件和加工信息會被很容易的決定下來。夾具設計者和夾具求值程序在設計過程中將會使用這個依賴信息。
上文提到的多代理夾具設計系統(tǒng)，我們可用一個包含一些簡單特征的加工件來解釋，例如孔和階梯(圖2).對于這種加工件，夾具設計過程所必需的工件和加工信息可以作如下分類：
·工件信息
1． 工件重量
2． 外形尺寸
3． 加工特征
·加工信息
1． 成組尺寸
2． 主軸轉速
3． 操作類型
4． 基準面
5． 主要定位面
6． 次要定位面
圖1 多代理夾具設計基本框架
另外，這些工件夾具的基本骨架要素可以有如下七部分來描述：
1． 基本定位鍵
2． 側定位鍵
3． 末端定位鍵
4． 加緊方向
5． 加緊類型
6． 加緊驅動
7． 夾具體
圖2 用棱鏡分析的工件(定位點)
這七個不同部分組合起來就構成了夾具的設計空間(表1)。夾具設計者使用遺傳基因運算法則通過這個空間來搜索一個理想或者接近理想的夾具設計。每一個夾具設計都被描繪成一個上述所列的七個組成的“染色體”(連接串狀)而把每一個單獨組成部分描繪成“因子”。夾具設計者選擇染色體進行復制基于他們各自不同的價值。更有效率的夾具設計將通過遺傳傳遞途徑得到發(fā)展，例如“交叉”和“突變”。這種運轉循環(huán)將被重復很多代直到獲得一個適合的好的夾具。
夾具求值程序使用神經(jīng)網(wǎng)絡來評估單獨染色體合適的價值。每一個染色體(夾具設計)可以被求取價值通過工件和加工信息，工件結構和下列性能標準：
·裝卸工件的難易程度
·成本
·生產效率
所求的合適的價值被夾具設計者用于染色體的選擇和再生。
2． 夾具求值程序
夾具求值程序的基本構架如圖3所示。夾具求值程序是有三個輸出的神經(jīng)網(wǎng)絡，裝載，卸載，成本和生產效率。這些輸出是用來評價夾具設計的性能測量，就像大多數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡一樣，夾具求值程序在使用之前必須經(jīng)過測試。
對于夾具求值程序的練習，包含工件，加工信息，夾具和性能標準(在裝載，卸載，成本和生產效率方面)的練習例子是必需的。然而，充足的工程實例幾乎很難收集。為了越過這段真實的工業(yè)數(shù)據(jù)，筆者創(chuàng)建了一個性能矩陣來敘述夾具求值程序的輸入和輸出(表1),這個矩陣也能提供必需的練習例子。
三個輸出所對應的每一個輸入(性能測量)可由如下語言變量描述：
典型的由專家進行的夾具評估一般包括語言上的可變量，例如上面用到的那
些。為了達到合理評估的目的，一個適當?shù)姆謹?shù)就被用于每一個單獨的語言的可變量上了。一個合理的評價已在圖2表2工件中闡明。最初，對3性能測量的每一個輸入的分數(shù)和每一個性能測量的總分被記錄，之后合適的價值將被如下計算出來：
合理度=總分(裝載卸載容易度)+總分(生產效率)-總分(成本)
筆者認為這個方法忽視了輸入和輸出的聯(lián)合效果，就像表1預示的那樣對于性能測量的個別輸入的影響是完全不受約束的。盡管這個性能矩陣是不存在的，但是筆者相信它可被用來作為訓練實例的源頭，來校驗接近于夾具設計的多代理的可行性。在將來，由性能測量產生的練習實例將會被充足的真實工業(yè)數(shù)據(jù)取代。
訓練中，夾具求值程序的測試和驗證，有4000個例子被使用，而且這些例子是從16個輸入口隨機選取的(也就是，3個工件信息，6個加工信息和7個家具構成)。為了確保從所有搜索空間中有合理取樣，這個例子的取樣過程就必須做到，在任意兩個例子中，必須有至少四個不同的輸入。在4000個例子中，2500個用來練習，1000個用來測試，500個用來確認。
夾具求值程序最初被練習使用標準后增殖運算法則。使用這種方法，夾具求值程序迅速的匯聚于局部極小點。后增殖運算法則是基于梯度下降從而經(jīng)常匯聚于局部極小(Montana, 1995; Dirk et al., 1993; Munro, 1993)。近來有人試圖用遺傳基因運算法則取代后增殖運算法則。(Arena et al., 1993; Montana, 1995; Dirk et al., 1993)這種訓練法則有潛在的高性能定位點，但是由于遺傳基因運算法則的隨機行為，我們只能期待一種近似(持續(xù)正常)的練習(Alba et al., 1993)。這個也曾經(jīng)在當?shù)貎?yōu)化機構雜志中報道過，它充分證明了遺傳基因運算法則的優(yōu)異性能(Ulder et al., 1990)。
表1 性能矩陣
因此，一個基于遺傳基因運算法則的混合處理方法被提出，該法則使用后傳播作為局部優(yōu)化的形式。局部優(yōu)化曾經(jīng)被使用過一段時期，但經(jīng)驗表明，在質的增長上是可以忽略的。這個經(jīng)過測試的運算法則的偽代碼如下：
隨機產生的神經(jīng)網(wǎng)絡數(shù)目(遺傳基因運算法則中的染色體)
局部數(shù)目優(yōu)化
染色體合適度評估
直到重復(終止標準)
{ 染色體變異
選擇品
交叉口
染色體后代局部優(yōu)化
染色體后代合適度評估
重新植入
新生代局部優(yōu)化
新生代合適度評估 }
表2 合理的計算采樣
這種混合訓練方法有利于開發(fā)遺傳基因運算法則和減弱后傳播訓練運算法則，反之亦然。這種混合方法執(zhí)行的細節(jié)在表3中總結出來。被培養(yǎng)的神經(jīng)網(wǎng)絡像染色體一樣被編碼，每一個因子就像斜線或者砝碼一樣。譯碼被設計好了以至于在神經(jīng)網(wǎng)絡中屬于同一節(jié)點的斜線和砝碼被集合起來。這個譯碼系統(tǒng)向訓練方法內整合了可利用的該領域內的知識。它同樣允許一個更有效的截面在復制過程中出現(xiàn)。另外，一個相適應的交叉口也被創(chuàng)建，用于斜線和砝碼的連續(xù)屬性。
大多數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡被制作成使用兩種運算法則，即：
·后傳播運算法則
·遺傳基因運算法則與后傳播的局部優(yōu)化
擁有160個染色體的入口無規(guī)則的產生。每一個染色體是一個神經(jīng)網(wǎng)絡，通過SSE(立方誤差和)來測量。每一個入口都與2500個訓練例子相交結，使用兩個練習法則大約近似于中央處理器的時間。這些神經(jīng)網(wǎng)絡的排序全體被用于測試(1000個例子)與認證裝置中?；谄骄阅?，我們把最好和最壞的全體看成每一個訓練法則。這些最好和最壞全體的染色體，用升序排列起來(也就是染色體1#和160#分別是最好和最壞的)。我們測試裝置(圖4)和確認裝置(圖5)的計算結果都顯示混合的訓練方法比標準的逆向傳播訓練法則更有效。
圖3 神經(jīng)網(wǎng)絡反饋基本構架
圖4 用于測試裝置的訓練運算法則性能
圖5 用于確認裝置的訓練運算法則性能
表3 GA-BP混合神經(jīng)網(wǎng)絡訓練運算法則的概要
選擇方法 · 標準滾輪選擇
和理值的秩和定標被依照集中比率調整
復制品 跨接結構 · 結狀跨接結構
連線 屬于每個節(jié)點的砝碼和斜線被聚集到染色體串中的節(jié)點組。這種二元化法的改良版本確保了在不破壞每一個節(jié)點組完整性的情況下完成交叉。
· 對稱跨接結構
這個算符滿足線和砝碼的連續(xù)屬性需要。它允許來自染色體最初層遺傳物質的改寫，因此改善了收斂比率。
突變 · 為個別染色體適當?shù)慕⑼蛔儽嚷?
這種個別的突變比率分配允許在不牢固的染色體中出現(xiàn)更多的突變。使用這種方法就會通過突變盡可能的減少遺傳物質。
合適度評估 · 后傳播法
自身創(chuàng)造的產物由于BP而被局部優(yōu)化。BP在產物上面適合兩種運用：
1． 局部優(yōu)化自身產物。這適當?shù)母纳屏怂麄兊暮线m度，因此可以防止好的產物被放棄。
2． 提供產物的合適度值
再插入方法 · 杰出的再插入
在產物評估出合適度之后，它們與父代染色體結合，從而形成染色體層。這個層的染色體成員被挑出來形成下一代。
這種方法被采用在優(yōu)化過程后期來克服過渡的變動。
局部最低額 · 逆向傳播
這個增加收斂比率
3． 夾具設計者
夾具設計者關心上述提到的MAFDS，也對任何工件的簡潔夾具設計方案負責。夾具設計者使用遺傳基因運算法則搜尋夾具設計空間來用于一個合適的夾具。
被用于夾具設計者的運算法則 (偽代碼) 是依下列各項：(注意，這個偽代碼預示著夾具求值程序已經(jīng)被測試而且有能力推廣萃取于訓練例子中的夾具領域知識)
隨機發(fā)生的一個夾具設計方法的總和(在遺傳基因運算法則中的染色體)。
用于夾具求值程序中染色體合適度評估。
重復直到(中止條件)
{ 精選品
跨接結構
突變
用于夾具求值程序的后代染色體合適度評估
再插入 }
表4 夾具設計者摘要
選擇方式 · 標準點線機齒輪選擇
對整個調查合理度的隊列與縮放比例是固定的
復制品 跨接結構 · 多節(jié)點跨接結構
操作碼
可利用的標準多節(jié)點跨接結構被使用
突變 · 個別染色體的適當突變比率
這種個別突變比率的分配允許更多的突變發(fā)生在不牢固的染色體上。使用這種方法，在突變時就會更可能損失少一些遺傳物質。
合適度評估 · 夾具求值程序(NN)
NN過去習慣于滿足不同輸入關聯(lián)之間的非線性本性。
再插入方法 · 高效率再插入
當后代產物通過合適度評估之后，他們與從父代那里過來的染色體結合形成染色體層。這個染色體層的一部分被選擇來形成下一代。
這種方法被用來在優(yōu)化過程中消除過多的變動。
表5 集中收斂比率
夾具設計細節(jié)已經(jīng)在表4種表示出來。MAFDS的一些特征如下：
· 夾具求值程序包含了設計知識，這就使其能夠更快的評估夾具設計。
夾具設計程序被設計得很容易適合額外的實例，因為MAFDS的測試與
設計階段是彼此獨立的。
· 系統(tǒng)不僅僅能提供一個最佳方案，而且能提供一組不理想的方案。這
就會幫助設計者從中選擇交流，如果需要的話。這種工具在傳統(tǒng)的優(yōu)
化技術中是沒有的，例如線性規(guī)劃設計。
為了測試MAFDS的效力，我們創(chuàng)造了330個樣本。每一個樣本都向MAFDS
反饋一個輸入，由三個工件信息和六個加工過程信息組成。系統(tǒng)的輸出是七個
夾具信息。為了在這個問題中確保樣品被很好的分布，問題選擇程序被迫于在兩
種樣品問題中選擇，這樣至少有兩條輸入是不相同的。
對于每一個樣本問題，十個不同的初始總值被隨機發(fā)生之后被最優(yōu)化用于
MAFDS。這些測試問題的結果在表5種展示出來。結果表明需要系統(tǒng)來定位全局最小值的每一代是14.3那一代，在50代里面，樣本的99.9%都擁有定位最小值。在3300個樣本中只有四個實驗(0.1%)沒有達到球形最小值。因此，基于這些結果，夾具設計者可以非常有效地為不同的樣本找到最好的夾具方案。
4． 研究與學習
為了論證MAFDS的可行性，在圖6中展示了一個“震動手臂”，用來做研究。之后我們在MAFDS和人類設計師提供的夾具方案中進行比較和分析。
在MAFDS上的輸入信息，用來加工#1孔(圖6)，在表6中展示出來。為了公平比較，人類設計師被限制使用在表1中所示的7個夾具成分來設計夾具。
使用表6中的信息，利用MAFDS可以獲得夾具外形而夾具設計師的思路在表7種展示出來。這兩種解決方法都嚴格的存在于7個夾具成分中。不相一致的僅僅是基本定位的選擇與夾具體的選擇。
表6 機械振動手臂的工件與加工信息
表7 夾具設計方案比較
通過仔細對機械振動手臂(圖6和表6)進行檢查，我們發(fā)現(xiàn)鉆孔操作是必需的，工件的基準有一個機械再加工層。為了演練這個操作，一個適當?shù)膴A具方案可以使用3點或者平面定位。一個夾具設計師一般選擇3點定位，因為在基準上的機械再加工面是不可以忽略的，而且平面基準定位類型對這個工件不太適合。如果有充足的定位區(qū)域用來定位，則MAFDS將無法決定使用哪一個。在缺乏這種信息的情況下，系統(tǒng)選擇平面作為定位面是合理的。如果所生產的工件的成組尺寸較小，則組合夾具體類型將會更合適。這個夾具體類型是可再利用的，成本也高。另一方面，如果成組尺寸很大，則焊接的夾具體類型比較合適。這個夾具體是不可再生的，但是他的單位成本是非常低的，從而形成一個合理的夾具。在我們的個別研究中，若成組尺寸處于中等，則任一個夾具體類型都是合理的選擇。
5． 總結
為了縮減來自于人類專業(yè)設計師設計中的依賴性與不明確性，一個MAFDS由基于神經(jīng)網(wǎng)絡的夾具求值程序和基于遺傳基因運算法則的夾具設計理念所構成。筆者所示的夾具求值程序在GA逆向傳播訓練方案中被最好的測試過。
基于已獲得的結果，這個家具設計的多代理方法能夠為樣品試驗提供理想或者接近理想的方案。另外，系統(tǒng)是動態(tài)的，能夠不斷學習。當更多的設計思路可供練習，系統(tǒng)對夾具設計方案性能評估的可靠性和精確度會得到改良。從而，這將會導致設計更加優(yōu)化。
一個發(fā)展著的MAFDS系統(tǒng)可以從一個專業(yè)的人類設計師那里清晰和一貫的汲取廣泛的知識。人類設計師對于同樣的問題有時可以提出很多不同的解決方案，或者對同一問題不同的設計師提出不同的解決方案。
當對事件進行深入的學習時，MAFDS的缺點是當前存儲的信息是非常有限的。例如，它無法在一個工件的基準面上找到可利用的區(qū)域用于定位。解決這個問題的途徑是要求包含更多工件與加工過程細節(jié)信息的輸入更加精確。筆者目前正在深入研究這個問題。
參考文獻
Alba, E., Aldana, J. F. and Troya, J. M. (1993) Genetic algorithms as heuristics for optimizing ANN design. Arti.cial Neural Networks and Genetic Algorithms: Proceeding of the International Conference in Innsbruck, Austria, 683-690.
Arena, P., Caponetto, R., Fortuna, L. and Xibilia, M. G. (1993) M.L.P. Optimal topology via genetic algorithms. Arti.cial Neural Networks and Genetic Algorithms: Proceeding of the International Conference in Innsbruck, Austria, 670-674.
David, T. and Reid (1991) Fundamentals of Tool Design, Society of Manufacturing Engineers.
Dini, G. (1997) Literature database on application of arti.cial intelligent methods in manufacturing engineering. CIRP, 46, 681±690.
Dirk, T., Suykens, J., Vandewalle, J. and Moor, B. D. (1993) Genetic weights optimization of a feedforward neural network controller. Artificial Neural Networks and Genetic Algorithms: Proceeding of the International Conference in Innsbruck, Austria, 658-663.
Goldberg, D. E. (1989) Genetic Algorithm in Search, Optimization, and Machine Learning, Addison- Wesley, New York.
Goonatilake, S. and Khebbal, S. (1995) Intelligent hybrid system: issues, classi.cations and future directions. Intelligent Hybrid System, 1-20.
Kandel, A. and Langholz, G. (1992) Hybrid Architecture for Intelligent System, CRC Press.
Montana, D. J. (1995) Neural network weights selection using genetic algorithms. Intelligent Hybrid System, 85-104.
Munro, P. W. (1993) Genetic search for optimal representation in neural networks. Arti.cial Neural Networks and Genetic Algorithms: Proceeding of the International Conference in Innsbruck, Austria, 628-634.
Nee, A.Y.C., Whybrew, K. and Senthil Kumar, A. (1995) Advanced Fixture Design for FMS, Springer-Verlag, UK.
Nelson, M. M. and Illingworth, W. T. (1991) A Practical Guide to Intelligent System, Addison-Wesley, New York.
Senthil Kumar A., Subramaniam, V. and Seow, K. C. (1998) Conceptual design using GA. Accepted for publication in International Journal of Advanced Manufacturing Technology.
Ulder, N. L. J., Aarts, E. H. L., Bandelt, H. J., Laarhovan, P. J. M. V. and Pesch, E. (1990) Genetic local search algorithms for the travelling salesman problem.
Parallel Problem Solving from Nature, Proceedings from the .rst Workshop, PPSN I, Dortmund, FRG, 109-116.
任 務 書
課題依據(jù)：
1．減速箱零件圖；
2．年產量20000件；
任務要求：
1．安排零件機械加工工藝；
2．完成組合機床“三圖一卡”；
3．完成多軸箱裝配圖設計；
4．完成本工序夾具裝配圖設計；
5．編寫設計說明書；
6．提交專題綜述或專業(yè)文獻閱讀報告1份；
7．完成專業(yè)外文資料翻譯2份。
備 注：圖紙總工作量不少于4張0號圖，其中計算機繪圖1張。
計劃進度：
起訖日期
工 作 內 容
備 注
03.26～04.1
04.1～04.10
04.10～04.22
04.23～05.14
05.14～06.3
06.4～06.10
06.11～06.16
06.17～06.23
熟悉課題，收集資料
文獻閱讀與翻譯調研
三圖一卡設計
多軸-箱傳動與結構設計
專用機床夾具結構設計
計算機繪圖、出圖
編寫設計說明書
整理資料，答辯
備 注
摘要
組合機床及其自動線所使用的通用部件是具有特定功能,按標準化,系列化,通用化原則設計、制造的組合機床基礎部件。每種通用部件有合理的規(guī)格尺寸系列，有適用的技術參數(shù)和完善的配套關系。組合機床設計應根據(jù)機床性能 要求配套液壓、氣壓和電控等系統(tǒng)。
關鍵詞： 組合機床 氣壓系統(tǒng)
Abstract
The modular machine-tool and its the general part which uses from the generatrix has the specific function, according tostandardization, seriation, universalized principle design,manufacture aggregate machine-tool foundation part. Each kind ofgeneral part has the reasonable specification size series, has thesuitable technical parameter and the consummation necessary relations.The aggregate machine-tool design should act according to engine bedsystem and so on performance requirement necessary hydraulic pressure,barometric pressure and electric control.
Key word： Modular machine-tool Baromeric system
綜述報告
組合機床是以通用部件為基礎，配以按工件特定形狀和加工工藝設計的專用部件和夾具，組成的半自動或自動專用機床。組合機床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式，生產效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標準化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設計和制造周期。因此，組合機床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產中得到廣泛應用，并可用以組成自動生產線。
組合機床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時，工件一般不旋轉，由刀具的旋轉運動和刀具與工件的相對進給運動，來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機床采用車削頭夾持工件使之旋轉，由刀具作進給運動，也可實現(xiàn)某些回轉體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。二十世紀70年代以來，隨著可轉位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和刀具自動補償技術的發(fā)展，組合機床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達0.05毫米／1000毫米，表面粗糙度可低達2.5～0.63微米；鏜孔精度可達IT7～6級，孔距精度可達O.03～O.02微米。專用機床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機床中某些部件因重復使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產生了組合機床。
最早的組合機床是1911年在美國制成的，用于加工汽車零件。初期，各機床制造廠都有各自的通用部件標準。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修，1953年美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機床制造廠協(xié)商，確定了組合機床通用部件標準化的原則，即嚴格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對部件結構未作規(guī)定。通用部件按功能可分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動力部件是為組合機床提供主運動和進給運動的部件。主要有動力箱、切削頭和動力滑臺。支承部件是用以安裝動力滑臺、帶有進給機構的切削頭或夾具等的部件，有側底座、中間底座、支架、可調支架、立柱和立柱底座等。輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉工作臺、環(huán)形分度回轉工作臺、分度鼓輪和往復移動工作臺等。控制部件是用以控制機床的自動工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺等。輔助部件有潤滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。
為了使組合機床能在中小批量生產中得到應用，往往需要應用成組技術，把結構和工藝相似的零件集中在一臺組合機床上加工，以提高機床的利用率。這類機床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機床和轉塔式組合機床。組合機床未來的發(fā)展將更多的采用調速電動機和滾珠絲杠等傳動，以簡化結構、縮短生產節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動更換系統(tǒng)，以提高工藝可調性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。
摘要
組合機床及其自動線所使用的通用部件是具有特定功能,按標準化,系列化,通用化原則設計、制造的組合機床基礎部件。每種通用部件有合理的規(guī)格尺寸系列，有適用的技術參數(shù)和完善的配套關系。組合機床設計應根據(jù)機床性能 要求配套液壓、氣壓和電控等系統(tǒng)。
關鍵詞： 組合機床 氣壓系統(tǒng)
Abstract
The modular machine-tool and its the general part which uses from the generatrix has the specific function, according tostandardization, seriation, universalized principle design,manufacture aggregate machine-tool foundation part. Each kind ofgeneral part has the reasonable specification size series, has thesuitable technical parameter and the consummation necessary relations.The aggregate machine-tool design should act according to engine bedsystem and so on performance requirement necessary hydraulic pressure,barometric pressure and electric control.
Key word： Modular machine-tool Baromeric system
前 言
組合機床是以通用部件為基礎，配以少量專用部件，對一種或若干中工件按預先確定的工序進行加工的機床。它能夠對工件進行多刃多軸多面多工位同時加工。在組合機床上可以完成鉆孔、擴孔、鏜孔、攻絲、車削、銑削、磨削及液壓等工序，隨著組合機床的發(fā)展它能完成的工藝范圍將日益擴大。
組合機床所使用的通用部件具有特定功能，按標準化、系列化、通用化原則設計制造的組合機床基礎部件，每種通用部件有合理的規(guī)格尺寸系列，有適用的技術參數(shù)和完善的配套關系。
組合機床與通用機床、其它機床比較具有以下特點：
（1）組合機床上的通用部件和特征零件越占全部機床零部件的70%-80%，因此設計和制造周期短，經(jīng)濟效益好。
（2）用于組合機床采用多刀加工，機床自動化程度高，因此比通用機床生產效率高，產品質量穩(wěn)定，勞動強度低。
（3）組合機床的通用部件是經(jīng)過周密設計和長期生產實踐考驗的，又有專門廠家成批生產，它與一般專用機床比較，其結構穩(wěn)定，工作可靠，使用和維修容易。
（4）組合機床加工工件，采用專用夾具，組合刀具和導向裝置等，產品加工質量靠工藝裝備保證，對操作工人的技術水平要求不高。
（5）當機床被加工的產品更新時，專用機床的大部分的部件報廢，組合機床的通用部件是根據(jù)國家檢驗設計的，并等效于國際檢驗，因此其通用部件可以重復使用，不必另行設計和制造。
（6）組合機床易于聯(lián)成組合機床自動線，以適應大規(guī)模和自動化生產需要。目前，我國組合機床以廣泛用于大批量生產和使用，例如：汽車、拖拉機、柴油機等。
目 錄
第一章 通用部件簡介 3
1.1 通用部件的分類 3
1.2 動力滑臺與動力箱 4
1.3 組合機床支承部件 5
第二章 組合機床的總體設計 6
2.1 組合機床工藝方案的制定 6
2.2 確定切削用量及選擇刀具 8
2.3 組合機床總體設計—三圖一卡 9
2.3.1 被加工零件工序圖 9
2.3.2 加工示意圖 9
2.3.3 尺寸聯(lián)系圖 11
2.3.4 機床生產率計算卡 13
第三章 組合機床多軸箱設計 14
3.1 概述 14
3.2 多軸箱的設計 15
第四章 夾具的設計 17
結 論 18
致 謝 19
參考文獻 20
第一章 通用部件簡介
1.1 通用部件的分類
通用部件已列為國家標準，并等效為國際標準，設計時應貫徹執(zhí)行國家標準。我國有些企業(yè)有內部標準，但其主要技術參數(shù)及部件和聯(lián)系尺寸必須統(tǒng)一執(zhí)行國家標準，以實現(xiàn)部件通用化標準。
1.動力部件
（1）主運動動力部件—用來實現(xiàn)組合機床的切削運動。例如：刀具的回轉運動。
動力箱：1DT121DT25，適用小型組合機床；1 DT321DT80，適用大型組合機床。
多軸箱：主軸固定多軸箱；主軸可調多軸箱。
（2）進給運動部件—實現(xiàn)刀具的進給運動。
液壓滑臺：1HY系列液壓滑臺；1HYA系列長臺面型液壓滑臺；1HYS系列液壓十字滑臺。
機械滑臺：1HJ系列機械滑臺；1HJC系列機械滑臺；NC-1HJ系列交流伺服數(shù)
機械滑臺。
（3）既能實現(xiàn)主運動，又能實現(xiàn)進給運動的部件。
動力頭：1LHJb系列機械滑套式動力頭；1LXJB系列箱體移動式機械動力頭；LHF系列風動動力頭；1LZY系列多軸轉塔動力頭。
（4）為單軸頭變化主軸轉速的跨系列通用部件：1XG系列傳動裝置。
2.輸送部件
輸送部件是將工件由一個工位輸送到另一個工位的部件：1AHY系列液壓回
轉臺工作臺；1HYA系列長臺面型液壓滑臺。
3.支承部件
支承部件是可用來安裝組合機床其它部件，它包括1CC系列滑臺，側底座；
1CD系列立柱側底座；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床行動循環(huán)。例如數(shù)控裝置，行程控制擋鐵等。
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。
1.2 動力滑臺與動力箱
1．動力滑臺是由滑座、滑鞍和驅動裝置等組成，是實現(xiàn)組合機床直線進給運動的動力部件。
動力滑臺的用途：根據(jù)被加工工件的工藝要求，可以在滑臺上安裝動力箱、鉆削頭、銑削頭和鏜孔車端面頭等各種部件，以完成對工件的鉆孔、擴孔、鉸孔、螳孔、倒角、削端面、車端面、銑削及攻絲等工序，有時也作為輸送部件使用，配置多工位組合機床。
2．1TD系列動力箱的用途
動力箱是將電動機的動力傳遞給多軸箱的動力部件。動力箱安裝在滑臺或其它進給部件的結合面上，動力箱前端結合面上安裝多軸箱，動力箱的輸出軸驅動動力箱的每個主軸及傳動軸，使多軸箱完成各種工藝切削運動。
1DT系列動力箱分兩種：第一種根據(jù)用于配置小型組合機床，其型號為1DT121DT25，本規(guī)格的動力箱輸出軸有兩種傳動形式，I型用輸出軸安裝的平鍵，齒輪輸出轉矩；II型用輸出軸端面鍵輸出轉矩。第二種動力箱用于配置大型組合機床，其規(guī)格為1DT321DT80，其輸出軸只有平鍵，齒輪一種輸出轉矩的形式。
1.3 組合機床支承部件
組合機床支承部件包括中間底座，側底座，立柱，立柱底座，支架及墊塊等。支承部件主要用來安裝動力部件及其它工作部件是組合機床的基礎部件。支承部件應用于足夠的剛度，以保證各部件之間相對位置精度長期正確，從而保證組合機床的加工精度。
組合機床的支承部件采用組合式，例如：臥式組合機床的床身，由中間底座與側底座裝配而成，而立式組合機床的床身由立柱及立柱底座裝配而成。此種裝配結構優(yōu)點是加工和裝配工藝性好，調整和運輸比較方便。但是，組合式結構減弱了床身的整體剛性，這一缺點通常用加強部件之間的連接剛度來補償。
1.1CC系列滑臺側底座
1CC系列滑臺側底座用于安裝1HY系列液壓滑臺及各種機械滑臺側底座長度按滑臺行程長度分型并與其配套。滑座安裝在側底座上，側底座與中間底座用螺釘及銷（或鍵）連接成一體，滑臺與側底座之間裝有5mm厚的調整墊。采用調整墊鐵對機床的制造和維修都方便。因為當滑座導軌磨損后，或重新組裝機床時，只須取下滑臺將導軌面重新修刮或修磨，再重新更換調整墊厚度，可使機床達到應有精度。
側底座的頂面具有與滑座結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槽中，側底座的另一側面有電氣壁盒，以供安裝電器元件用。一般電器壁盒與冷卻液存儲箱不應靠近，以防電氣元件潮濕。
為了便于支承部件及整臺機床運輸，側底座應用走絲吊孔或吊環(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輸部件和夾具等的支承部件。它可以與側底座支架和立柱等相接。
中間底座在配置組合機床時，往往不能用一種系列滿足不同使用要求，因此，中間底座無標準化系列，尚須根據(jù)具體情況設計專用的中間底座。
中間底座分為安裝固定夾具和安裝回轉工作臺的兩種類型。
根據(jù)組合機床配置形式的不同，中間底座多種多樣?？傊?，隨著組合機床形式不同，中間底座在結構，尺寸方面就有不同的要求。中間底座無通用部件，按專用部件自行設計和制造。
中間底座的高度為560mm，也可選用630mm或710mm，本次設計底座選用560mm。
第二章 組合機床的總體設計
2.1 組合機床工藝方案的制定
工藝方案制定的正確與否，將決定機床能否達到體積小，重量輕，結構簡單。為了使工藝方案制定得合理，先進，必須認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構特點，加工部位，尺寸精度，表面粗糙度和技術要求，定位、夾緊要求，工藝方法和加工過程所采用的刀具、輔具，切削用量及生產率要求等，分析優(yōu)缺點。
1.零件的工藝分析
被加工零件為減速箱的箱體，加工兩側面鉆孔，且要一次加工完成，因此需在專用機床上加工，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
鑄造；粗精銑上平面(余量1.5)，粗銑兩端面；粗樘I，II軸承孔（余量3.5）；精銑上平面，兩端面；鉆8* ?7.8*20孔，鉆攻8*?8螺紋，鉆2* ?8銷孔；鉆4* ?18，锪?36；鉆6* ?11，锪?25；鉆2* ?11，锪?25；銑油槽；去毛刺。
3．工件的定位基準選擇
箱體類零件是機械加工中工序多，精度要求高的零件，這類零件一般都有較高的精度的孔要加工，又常要在幾次安裝下進行。因此，定位基準選擇 “一面兩銷”定位。它的優(yōu)點是：
a可簡單的消除工件的六個自由度，使工件獲得穩(wěn)定可靠的定位。
b有同時加工零件五個表面的可能，即能高度集中工序，又有利于提高各面孔的位置精度。
c“一面兩銷”定位可作為零件從粗加工到精加工全部工序的定位基準，使零件整個工藝過程基準統(tǒng)一，從而減少由基準轉換帶來的累積誤差，有利于保證零件加工精度。同時，使機床各工序的許多部件實現(xiàn)通用化，有利于縮短設計、制造周期，降低成本。
d易于實現(xiàn)自動化定位，并有利于防止切屑落于定位基面上。
4.夾緊方案的制定
夾緊機構由夾緊動力，中間傳動機構，夾緊元件三部分組成，夾緊動力用于產生力源，并將作用力傳給中間傳動機構。采用中間傳動機構可改變作用力的大小和方向，同時能產生的鎖作用，以保證在加工過程中，當力源消失時，工件在切削力或振動作用下仍能可靠夾緊。夾緊元件剛用以承受由中間傳動機構傳遞的夾緊力。并與工件直接接觸而執(zhí)行夾緊動作。工件夾緊時，夾緊裝置應重點解決下列問題：
（1）夾緊裝置在對工件夾緊時，不應破壞工件的定位應正確選擇夾緊力的方向及著力點。
（2）夾緊力的大小應可靠，適當。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）結構簡單合理，夾緊動作迅速，操作方便，省力，安全。
（4）夾緊力或夾緊行程在一定范圍內可調整或補償。
因為工序是雙面鉆孔，所以采用頂面氣壓夾緊的方案。
2.2 確定切削用量及選擇刀具
切削用量選擇是否合理，對組合機床的加工精度、生產率、刀具的耐用度、機床的布局及正常工作均有很大的影響。
組合機床切削用量的選擇特點：
1.在大多數(shù)情況下，組合機床為多軸，多刀，多面同時加工，因此切削用量，根據(jù)經(jīng)驗應比一般萬能機床單刀加工低30%左右。
2.組合機床多軸箱下，所有刀具共用一個進給系統(tǒng)，通常為標準動力滑臺，工作時，要求所以的刀具的每分鐘進給量相同，且等于動力滑臺的分鐘進給量。
a 由于工件材料：HT200 HBS：200-400 ；?7.8 深20mm
查鉆孔切削速度查得：鑄鐵：v=10～18m/min.選取v=15m/min
?7.8孔的計算：
f=0.1mm/r 由L/D=20/7.8=2.56 查表得Kv=0.9
則v=v公稱*kv=15*0.9=13.35m/min
計算硬度
可得：
切削力F=26×D×f0.8×HB0.6=791.92.2N
切削扭矩： =10×D1.9×f0.8×HB0.6=1979N·mm
切削功率：
=0.10798kw
刀具耐用度：
3688.25min
2.3 組合機床總體設計—三圖一卡
2.3.1 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，表示一臺組合機床或自動線完成的工藝內容，加工部位尺寸、精度、表面粗糙度及技術要求，加工用定位基準，夾緊符號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上，突出被加工的內容，加上必要的說明繪制而成的，它是組合機床設計的主要依據(jù)，也是制造，使用，檢驗和調整機床的重要技術元件，圖上應表示出：
（1）被加工零件的形狀和輪廓尺寸及本機床設計有關的部位的結構形狀及尺寸。
（2）加工用定位基準，夾緊部位及夾緊方向，以便依此進行夾具的定位支承，限位，夾緊，導向裝置的設計。
（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要求，還包括本道工序對前道工序提出的要求。
（4）必要的文字說明，如被加工零件的編號名稱，硬度，重量，加工余量等。
油泵體的工序圖見圖1。
2.3.2 加工示意圖
1.加工示意圖的作用和內容
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，刀具等機床各部件間的相對位置關系，機床的工作行程及工作循環(huán)等。因此，加工示意圖是組合機床設計的主要圖紙之一。在總體設計中占據(jù)重要地位。它是刀具，輔具，夾具，多軸箱，液壓電氣裝置設計及通用部件選擇的主要原始資料；也是整臺組合機床布局和性能的原始要求，同時還是調整機床刀具及成車的依據(jù)，其內容為：
（1）應反映機床的加工方法，加工條件及加工過程。
（2）根據(jù)加工部位特點及加工要求，決定刀具類型，數(shù)量，結構，尺寸（直徑
和長度），包括鏜削加工是膛桿直徑和長度。
（3）決定主軸的結構類型，規(guī)格尺寸及外伸長度。
（4）選擇標準或設計專用的接桿，浮動卡頭，導向裝置，攻絲靠模裝置，刀桿
托架等，并決定它們的結構參數(shù)及尺寸。
（5）標明主軸，接桿，夾具（導向）與工件之間的聯(lián)系尺寸，配合及精度。
（6）根據(jù)機床要求的生產率及刀具，材料特點等，合理正確定并標注各主軸的
切削用量。
2.加工示意圖零件的選擇
（1）刀具的選擇
刀具的選擇要求考慮工件加工尺寸精度，切削的排除，及生產率要求等因素。
由《機械加工工藝設計手冊》表11.29選擇：
莫氏錐柄長麻花鉆：
（2）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給力和主軸－刀具系統(tǒng)結構的需要。主軸尺寸規(guī)格應根據(jù)選定的切削用量計算出切削轉矩， 由d=17mm 查表3-5得：確定主軸直徑d=16mm. 取d=20mm。
（3）彈簧漲套：T0631-41 。
（4）除剛性主軸外，組合機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，用于單導向進行鉆、擴、鉸及倒角加工；二是浮動卡頭連接，也稱浮動連接，用于長導向、雙導向和多導向進行鏜、擴、鉸孔，以減少主軸位置誤差及主軸徑向跳動對加工精度的影響。
選接桿： T0635-01 型。
油泵體的加工示意圖見圖2。
3.影響聯(lián)系尺寸的關鍵刀具
保證加工終了時，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，導向，刀具托架及工件之間的聯(lián)系尺寸。其中，須標注主軸端部外徑和內孔徑，外伸長度，刀具各段直徑及長度，導向的直徑，長度配合，工件至夾具之間須標注工件距離導套端面的距離，還需標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.動力部件的工作循環(huán)
動力部件的工作循環(huán)是指：加工時，動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力過程。一般包括快速引進，工作進給，快速退回等動作，有時還有中間停止，多次往復進給，跳躍進給，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.動力部件的工作行程
（1）工作進給長度L應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《組合機床設計》表3－17得：切入長度 =10mm.
由表3－24得：＝13mm.
（2）快速退回和攻退長度之和等于快速引進和進給長度之和。其長度按加工具體要求而定。?7.8快進取75mm工進40mm；快退取115mm。
（3）動力部件總行程長度除了應保證要求的工作循環(huán)工作過程外，還要考慮裝卸調整刀具方便，及考慮前備量。前備量取20mm 。
2.3.3 尺寸聯(lián)系圖
一般來說，組合機床是由標準的通用部件—動力滑臺、動力箱、各種工藝、切削頭、側底座、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)系尺寸圖的主要內容為：
（1）以適當數(shù)量的視圖按同一比例畫出機床各主要組成部件的外形輪廓及相關位置，表明機床的配置型式及總體布局，主視圖的選擇應與機床實際加工狀態(tài)一致。
（2）圖上應盡量減少在必要的線條及尺寸應標注，但反映部件的聯(lián)系，專用部件及主要輪廓尺寸，運動部件的極限位置及行程尺寸必須完全。
（3）為便于開展局部設計，聯(lián)系尺寸圖上應標注通用部件的規(guī)格，代號，電動機型號，功率及轉速，并說明機床部件的分組情況及總行程。
組合機床的動力部件是配置組合機床的基礎，它主要包括用以實現(xiàn)刀具主軸旋轉主運動的動力箱，各種工藝切削用量及進給運動的運功動滑臺。
影響動力部件選擇的主要因素為：切削功率，進給力，進給速度，行程，多軸箱輪廓，尺寸，動力滑臺的精度和導軌材料，綜合這些因素，根據(jù)具體加工要求正確合理選擇動力部件—動力滑臺和動力箱，并以其為基礎進行通用部件配置。
根據(jù)前面算的再查《組合機床設計》表2－14選1DT20-1動力箱，電動機型號:Y90L-6型,電動機功率：P=1.1KW,電動機轉速：驅動軸轉速：n=615r/min.動力箱輸出軸距底面高度為95.5mm。
由表2－3結合附表1:選液壓動力滑臺1HY25 ，臺面寬:B=250mm，
面長:500mm，行程長:H＝250mm，導軌為鑄鐵材料，允許最大進給力:8000N，快速行程速度:12mm，工進速度32～800mm/min。
配套通用部件：滑臺側底座，附表18:其型號：1CC251,高度H=560mm，寬度B=450mm，長度L＝900mm
計算多軸箱輪廓尺寸
標準的通用鉆，鏜類多軸箱的厚度有兩種尺寸規(guī)格，臥式為325mm
繪制機床聯(lián)系尺寸圖時，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，=66.7mm,H=950mm,h3=280mm,h4=560mm,h7=5mm,推薦>85140 mm。
=h2+H-(0.5+h3+h7+h4)＝10＋900－(0.5+250+5+560)=94.5mm
B=b+2b1=147+1002=347mm
H=h++b1==100+200+94.5=394.5mm
根據(jù)上述計算值，按多軸箱輪廓尺寸系列標準最后確定多軸箱輪廓尺寸由P012表4－1，取B×H=400400mm。
動力箱以及底面與動力滑臺定位連接，在機床長度方向上，通常動力箱后端面應與滑臺后端面平齊安裝。動力滑臺與滑座在機床長度方向的相對位置由加工終了時滑臺前端面到滑座前面的距離決定，是在機床長度方向上各部件聯(lián)系尺寸的可調環(huán)節(jié)；對于通用的標準動力滑臺，尺寸的最大范圍為50mm，是動力滑臺，滑座本身結構決定的滑臺前端面到滑臺前端面的最小距離與前備量兩者之和。前者通常不應小于15－20mm，后者用補償?shù)毒咧啬ズ筝S向可調的尺寸并用于彌補機床制造和安裝誤差前備量取40mm；剛＝40mm。
為便于機床的調整和維修，滑臺與側底座在機床長度方向上的相對位置由滑座前端面到側底座前端面的距離決定。若采用的側底座為標準型，則可由組合機床通用部件聯(lián)系尺寸標準中查得；若不能采用標準型側底座則可根據(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（＋＋）
＝325+325+2325+150-2(40+100+180)
＝810mm
2.3.4 機床生產率計算卡
機床負荷率等。根據(jù)選定得機床工作循環(huán)所需要的工作行程長度，切削用量，動力部件的速度及工進速度等；就可以計算機床的生產率并編制生產率計算卡；用以反映機床的加工過程；完成每一動作所需的時間，切削用量，機床生產率等
1.理想生產率Q1
指定成年生產綱領A（包括備量及廢品率在內）所需求的機床生產率。它與全年工時總數(shù)有關，一般情況下，單班制生產K取2350h，兩班制生產取4600h，則Q1=（件/h）
Q1=20000/2350=8.51(件/h)
2.實際生產率Q
指所設計機床每小時實際可以生產的零件數(shù)量
Q=60/
求出：—生產一個零件所需的時間（min）
=t切+t輔=（L1/Vf1+L2/Vf2+T停）+（L順進/Vfk+L快退/Vfk+T移+t卸裝）=5.25min
Q=60/=60/5.25=11（件/h）
3.機床負荷率μ負
當Q1〈Q時，計算二者的比值即為負荷率
h負=Q1/Q
則h負=8.51/11=0.77
4.機床生產率計算卡
機床生產率計算卡 見表1
第三章 組合機床多軸箱設計
3.1 概述
多軸箱是組合機床的主要部件之一，按專用要求進行設計，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，并將動力和運動由電機或動力部件傳給各工作主軸，使之得到要求的轉速和轉向。
多軸箱按其結構大小，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，傳動軸，齒輪，軸套等零件和通用（專用）的附加機構組成。
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)多軸箱內傳動系統(tǒng)安排動力部件與多軸箱的具體連接情況而定。
3.2 多軸箱的設計
多軸箱是組合機床的重要部件之一，它關系到整臺組合機床質量的好壞。
具體設計時，需根據(jù)“三圖一卡”，仔細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，機床其它部分的相互關系。
1.繪制多軸箱設計原始依據(jù)圖
根據(jù)“三圖一卡”整理編匯，內容包括多軸箱設計的原始要求和已知條件。
在編制此圖時從“三圖一卡”中已知：
（1）多軸箱輪廓尺寸400mm400mm
（2）工件輪廓尺寸及各孔位置尺寸
（3）工件與多軸箱相對位置尺寸
多軸箱圖一般應包括以下內容:
（1）所有主軸的位置尺寸及工件與多軸箱的相對尺寸,在標注主軸的位置及相關尺寸時,首先要注意多軸箱和被加工零件在機床上是面對面擺放的,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,多軸箱上的坐標尺寸基準和被加工零件工序圖的尺寸基準相常不相重合,應根據(jù)多軸箱和被加工零件的相對位置找出統(tǒng)一基準,并標注出其相對位置關系尺寸.
（2）在圖中標注主軸轉向由于標注刀具多為右旋,因此要求主軸一般為逆時針旋轉。
（3）圖中應標出多軸箱的外形尺寸.
（4）列表標明工件材料,加工表面要求,并標出各主軸的工序內容,主軸外伸部分尺寸和切削用量等.
（5）注明動力箱型號,功率P,轉速機和其它主要參數(shù).
2.主軸直徑和齒輪模樹的初步確定
m≥(30-32) （mm）
3.主軸的動力計算
4.傳動系統(tǒng)的設計與計算
（1）對傳動系統(tǒng)的一般要求
1) 盡量用一根中間軸帶動很多根主軸,當齒輪齒合中心距不符合標準時,可用變位齒輪或略變傳動比的方法解決.
2) 一般情況下,盡量不采用主軸帶動主軸的方案,因為會增加主動軸的負荷,如遇到主軸分布密集而切削負荷又不大時,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方案.
3) 為使結構緊湊多軸箱體的齒輪傳動副的最佳傳動比為1-1.5,在多軸箱后蓋內的第IV排(或第V排)齒輪,根據(jù)需要,其傳動比可以取大些,但一般不超過33.5。
4) 根據(jù)轉速與轉距成反比的道理，一般情況下如驅動軸轉速較高時，可采用逐步降速傳動，如驅動軸轉速較低時可先使速度升高一點再降速，這樣可使傳動鏈前面幾根軸齒輪上的齒輪應盡量安排靠近前支承，以減少主軸的扭轉變形。
5）粗加工切削力大，主軸上的齒輪應盡量安排靠近前支承，以減少主軸的扭轉變形。
6）齒輪安排數(shù)可按下面方法安排：
不同軸上齒輪不相碰，可放在箱體內同一排上。
不同軸上齒輪與軸或軸套不相碰，可放在箱體內不同排上。
齒輪與軸相碰，可放在后蓋內。
2 計算主軸和傳動軸的齒數(shù)
驅動軸上齒數(shù)有一定限制（＝21－26） 取＝21，m=2
則總傳動比：587/715=1/1.05
n1=n2=n3=n4=587r/min 驅動軸：n0=615r/min
(1)5軸
1）假設 ,z5=31 m=2
由：和z1=z2=22得：
R1=53
2）驅動軸 ＝21， m＝2，h=95.5mm 布置在中間
3）中間軸 用作圖法做出中間軸的位置
(2)6軸
同理可得 z6=31 z7=29,z8=30,z9=21,m=2.
3. 計算傳動軸得直徑
軸4、5、6：, 取d=20mm
同理可得：軸7，軸8:d=12.8mm, 取d=20mm
軸9： d=11.7mm, 取d=20mm
第四章 夾具的設計
機床夾具是在機床上所使用的一種輔助裝置，用它來準確迅速地確定工件與機床刀具間地相對位置，即將工件定位及夾緊，以完成加工所需地相對運動。
使用夾具地最終目的是保證產品質量，改善工人勞動條件，提高生產效率，降低產品成本。
1減速箱箱體的定位基準的選擇
由零件圖可知，零件底部的孔已經(jīng)加工，因此，以減速箱箱體的下表面作為主要定位基面。為了提高加工效率，決定采用手動式伸縮銷定位，同時為了縮短輔助時間采用氣壓夾緊。
2 夾緊力的計算
查《機床夾具設計手冊》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)選用氣壓缸，查《機床夾具設計手冊》：
故本夾具可安全工作。
結 論
為期三個月的畢業(yè)設計接近尾聲,我的設計題目是減速器側面鉆孔的組合機床,組合機床是一種以大量獨立的通用部件為基礎,配置以按被加工零件的特殊要求而設計的專用部件組成的高效機床,它克服了通用機床和專用機床的不足,它既具有專用機床結構簡單、生產率和自動化程度較高的特點，又具有一定的重新調整的能力，以適應工件變化的需求。組合機床能夠對工件進行多刀、多軸、多面、多工位同時加工，可以完成鉆孔、擴孔、鉸孔、攻絲、鏜孔、車削、銑削、磨削及滾壓等工序。隨著組合機床技術的發(fā)展，它的工藝范圍將日益擴大
通過老師的悉心指導,在查閱了相關的中外資料后,逐漸對組合機床有了一個大概的了解,在此基礎上開始進行設計它的通用部件選擇,并對本工序零件的加工特點進行了專用部件的設計。整個過程即是一個既學即用的過程，由于組合機床是由大量部件的有效組成，每個環(huán)節(jié)都需細心的核對及計算，否則整個過程將會重新核算。
本次設計經(jīng)歷了一個從零到有的過程，其中艱辛付出很多，困難克服了也不少，但收獲更多。不僅培養(yǎng)了自己獨立的研究，資料檢索能力，還認識到了自己的較多不足，為自己的準確定位及將來的學習之路打下了很好的基礎。
致 謝
至此，畢業(yè)設計和論文撰寫工作終于圓滿完成了，在此要向所有關心過我，給過我?guī)椭娜吮硎局孕牡母兄x，向大學四年來我的任課老師們表示真摯的感謝，正是在他們的悉心教導下，我順利的完成了畢業(yè)論文的寫作。
在這里，首先我要感謝我的導師王志老師。王老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每個階段，從外出實習到查閱資料，設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導。正是由于王老師的悉心指導，才能夠順利的完成本次設計。除了敬佩王老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神，也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。
另外，在畢業(yè)設計過程中小組同學之間的互相交流也給了我很大的幫助，解決了不少的難點，使得論文和方案能順利的完成，這里一并表示感謝！
參考文獻
【1】 金正華主編 《組合機床及其調整與使用》 機械工業(yè)出版社 1990
【2】 黑龍江人民出版社 《組合機床設計與制造》 1982
【3】 趙如福主編 《金屬機械加工工藝人員手冊》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出版社 1993
【5】 謝家瀛主編 組合機床設計簡明手冊 機械工業(yè)出版社
【6】 大連組合機床研究所編 《組合機床與自動化加工技術》
【7】 叢鳳延，遲建山主編 《組合機床設計》 上?？茖W技術出版社
【8】 組合機床編寫小組編 《組合機床講義》 北京：國防工業(yè)出版社 1975
【9】 大連組合機床研究所編 《組合機床設計參考圖冊》 北京：機械工業(yè)出版社 1990
【10】中華人民共和國國家標準 GB 6477.1-6477.16 _86 《金屬切削機床術語》 北京：中國標準出版社 1988
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