分功率器殼體雙面臥式攻絲專用組合機床設計說明書
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利用連續(xù)的等通道轉角過程加工鋼板
Jong-Woo Park , Jin-Won Kim, Young-Hoon Chung
韓國科學技術學院,131信箱, 重陽路, 韓國,漢城
摘要：等通道轉角擠壓試圖使低碳鋼的粒度改良從一個更低的γ區(qū)域開始。在剪切變形的同時很明顯地使晶粒得到細化和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及晶界存在, 強度很明顯的增加了。
關鍵詞： 鋼; 微結構; 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度提高。在鋼里面, 良好的晶粒可以由改進α生核在受控輾壓期間而得到, 并且在這個過程中要求重量的減輕 。為生產厚實的板材, 然而, 相當數量的減少是由板材的最后的測量儀器所限制, 并且良好的晶體結構在常規(guī)輾壓過程是幾乎不可能獲得的。
強烈的塑料剪變形可能被應用于金屬的等通道轉角擠壓(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的擠壓過程所實現。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, 一種獨特的等通道轉角擠壓(ECAR)過程被當前作者的當中一個所提出, 這個方法被證明是非常有效的獲得超良好的晶粒和高γ價值的鋁板料。
ECAR過程也許可以被應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)良的機械性能。當前工作的目的是研究ECAR 方法的可行性在適當溫度下通過剪切變形從而改良低碳鋼晶粒的過程中。
2. 實驗方法
一個加工厚實板材的ECAR 裝置被設計和制造出來了如圖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剪切角的測量。樣品在900 度的電熔爐中被保持20分鐘, 然后進行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 硬度測試器來進行微凹進測試機械性能。在板材的縱向部分進行Metallographic測試。3%的材料被用來進行光學和掃描電子顯微學(SEM) 測試。在Philips CM 30 電子顯微鏡解答了在雙噴氣機中的20% 高氯酸的酸和80% 甲醇后，顯微學(TEM) 被廣泛應用
圖1. ECAR 系統(tǒng)概要圖。
3. 結果和討論
經過ECAR 扭屈的柵格樣品顯示在圖2中。為調查變形的方式, 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行觀察。樣品的擠出部分的網格圖由剪變形而發(fā)生了彎曲, 當內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。實驗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 建議的通過計算等式得出的理論角度 49度。剪角度42度對應于工程學剪張力0.9 和有效的張力0.52 。這些結果都證明 ECAR 過程可適用于鋼板, 并且剪變形可以有效地獲得。剪切變形的量和強度可以通過調節(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開始時溫度迅速下降， 而在ECAR的結尾時溫度迅速上升。溫度迅速下降歸結于在開始的 ECAR 階段熱傳遞從熱的樣品傳向冷的設備, 溫度的猛增是由樣品的剪切變形產生的熱量發(fā)生絕熱熱化導致的。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鋼板的微觀顯微結構。原始的板材有粗糙的純鐵晶粒平均直徑20 lm, 與一個粗糙的被結合的結構，被混合 pearlite 的容量分數大約為15% 。而經過ECAR 以后的樣品中, 良好的純鐵晶粒被獲得, 并且經常在傳統(tǒng)擠壓過程中被發(fā)現的通過γ-α轉變產生的粗糙的pearlite,結構，這種現象在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, 經過ECAR后大多純鐵晶粒呈現 2-5 lm 的寬度和5-10 lm的 長度。
圖5 是一個SEM圖片顯示了被剪切的純鐵晶粒的一個大部分。多數純鐵晶粒是細長的, 而且傾斜的對著 ECAR 方向, 起因是由于在ECAR過程中產生的剪切變形。
圖3. 在ECAR 過程期間的冷卻曲線。
圖4. 光學微結構: (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長的純鐵晶粒存在。 相似于鋁合金在室溫度[ 8 ]時的ECAR過程, 和鋼在350 [ 19]時的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, 或許對晶粒改良過程中的抑制晶粒長大有作用。
一般認為ECAP過程的晶粒改良有以下3個因素：
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列出了樣品的機械性能,，ECARed 鋼的強度和改良后的晶粒有直接聯(lián)系，如納米滲碳體和位錯密度。
4. 總結
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)冷卻而成功地進行。從ECARed 板材測量出的剪切角接近理論上計算值。ECAR過程中發(fā)生了鋼材晶粒的改良以及pearlite 帶的失蹤。大多鋼材晶粒是細長的, 傾斜地對著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。在產出的樣品性能可以看出，材料的性能得到明顯的改變，強度增強了超過100%，硬度和極限抗拉強度也有所提高。
出席作者感謝POSCO 為他們提供的財政支持。
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利用ECAP裝置進行連續(xù)超細晶粒加工
烏克蘭航空技術大學, 高級材料物理研究所, 烏克蘭，俄國材料科學和技術部, 洛斯阿拉莫斯國家實驗室, 洛斯阿拉莫斯,美國
摘要：
在本文里, 我們介紹一個新的高效的塑性變形技術, 結合等通道轉角技術(ECAP)和一致性技術, 以連續(xù)的方式來加工超細顆粒材料。ECAP的原始裝置只能加工短的金屬棒料并且耗能。 一致性技術是使用連續(xù)的形式加工金屬成各種各樣的形狀。結合這兩個技術, 我們能加工出UFG 結構的Al 導線并且極大地增加它的強度。
關鍵詞: 嚴厲塑性變形(SPD); 一致性; 超細顆粒結構; 鋁
1介紹
在10多年前，強烈塑性變形(SPD)技術被證明是一種生產超細顆粒狀 (UFG) 金屬的有效途徑, 并且在SPD技術發(fā)展和過程參數的建立以及制作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 技術之中, 等通道轉角擠壓(ECAP), 或有時被叫作等通道轉角擠壓(ECAE),受到了很大的關注, 因為它是非常有效的產生UFG 結構而且能夠生產足夠大的UFG塊用以各種結構應用。正因為ECAP能夠實現大尺寸大批量的UFG結構金屬的加工能力，使它成為最有前途的商業(yè)化SPD技術。
但是,原始的 ECAP 技術有它的局限性。具體地,工件的長度被二個因素所限制: (1) 長寬比需要小于一個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成為一個不連續(xù)的過程, 生產效率低而且費用高。
另外, 在大長度的工件的末端通常有不均勻的微結構或者裂縫必須被廢棄。浪費了具有意義的部份并且進一步增加了UFG 材料費用。不連續(xù)和浪費材料的的特點使得由ECAP制備UFG 材料變得非常昂貴, 限制了它們在高端市場的應用，譬如醫(yī)療植入管和設備, 材料費用不是最主要的。
使UFG 材料廣泛商品化的關鍵是通過連續(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在長度方向和局部會產生不均勻的形變。 最近報道有一種新的方法加工薄板UFG結構的方法。兩個方法都是使用摩擦輪使工件通過一個設計好的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)了一個有效的裝置, 一致性裝置, 用來對為金屬進行連續(xù)的擠壓。它用來處理"硬幣" 原料, 以圓導線或粉末的形式, 置入一個有凹槽的轉動的輪子中。凹槽的三面與輪子一起轉動, 提供摩擦驅動力。凹槽上固定了一個套筒用來固定原料。他們之間通過摩擦力來結合。所以, 原料存儲罐有三個推進和一個返回裝置。原料裝置在正向或者垂直的方向被一個擋銷停止。出口橫斷面通常在形狀上與凹槽不同因為一致性的原理是改變原料的幾何形狀或鞏固粉末, 通常要求只有一個過程。原料的變形在擠壓期間是與常規(guī)擠壓過程相似的。
這項研究的宗旨是結合一致性過程與ECAP使連續(xù)處理UFG 材料成為大規(guī)模商業(yè)化。在這個發(fā)明中, 使用摩擦力推進一個工件通過ECAP 模具與一致性方法是相似的, 利用一個被改良過的ECAP 模具使工件可以被反復處理成UFG 結構。
2. 實驗過程
我們設計了一個ECAP-CONFORM裝置， 在圖1中作了簡要的示意。按圖所示, 轉動的軸的中心有一條凹槽, 工件被卷向前。工件被接觸的三個面產生的摩擦力驅動向前，使工件與軸一起轉動。工件被強制送入一個固定的模具。固定的模具使工件在內部發(fā)生與常規(guī)ECAP一樣的轉角剪切變形。在當前的模具中，轉角為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%的鋁導線，在室溫下用ECAP裝置進行4道處理。在ECAP通道中樣品被轉動了180。剛開始鋁線的晶粒的尺寸在5-7um之間。 使用長度測試來研究樣品的伸長和延展情況。樣品在開始時為長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證樣品微結構的變化。用機械制備的方法來制作顯微樣品，并進行拋光處理，用AJEM-100B來研究微結構。
圖1. ECAP-CONFORM裝置
3. 實驗結果和討論
圖2顯示了一個鋁工件在ECAP的每個階段的狀況， 經過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。這一過程是靠兩個摩擦輪和工件表面的摩擦實現的。摩擦力使工件進入模具，使工件變成槽的形狀，這就是所謂的一致性過程。在導線橫斷面變成了長方形以后, 每單位導線長度的摩擦力變得更大因為在凹槽和導線之間的摩擦力不斷變大?？偟哪Σ亮ν七M鋁線從凹槽進入固定的模具, 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。經過1到2次過程，斷層結構和低角度晶界開始形成。經過4次過程，大量的UFG結構形成。圖4，顯示了經過4次ECAP-CONFORM的鋁材的斷面微觀結構。在圖4a中很明顯地可以看出，尺寸在650nm的UFG結構晶粒已形成。在一個直徑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顯示了經過4次過程的晶粒比經過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，并且在晶粒內部斷層密度會更高。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金屬中當晶粒尺寸小于某個值時位錯是很容易形成的。 圖4 清楚地表明 ECAP-CONFORM過程可以有效地改良晶粒和產生UFG結構。
圖2. 在ECAP-CONFORM過程中的鋁件。
圖4.
圖3.
表1列舉了鋁樣品在經過1-4次擠壓過程的拉伸機械性能。很明顯, ECAP-CONFORM 過程極大地增強了屈服強度和極限強度, 這些結果與鋁的常規(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 顯示在經過第一過程后機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行，結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)擠壓一樣的復合應變。另外，一次ECAP-CONFORM比一次CONFORM對微觀結構的改變要明顯得多。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可以反復地對工件進行加工從而改良晶粒。而CONFORM過程是通過復合應變來改良晶粒，只在第一次過程中發(fā)揮作用。第三, ECAP-CONFORM要經過好多次加工才能達到效果，而CONFORM只需經過一次過程便可達到效果。第四, CONFORM連續(xù)擠壓過程, 它的模具設計通常包含一個不可移動的區(qū)域，用來存儲原料，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)的特點以外，ECAP-CONFORM在發(fā)生轉角擠壓以前發(fā)生了塑性變形。進一步研究是需要研究這些是怎么影響UFG 材料結構演變和機械性能的變化。
4. 總結
我們開發(fā)了一個新的連續(xù)的SPD 技術, ECAP-CONFORM用來制造UFG結構材料 。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UFG 材料。我們的初步結果表明, ECAP-CONFORM過程可以有效地改良鋁晶粒并提高它的機械性能，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材料的結構和性能。
鳴謝
美國能源部IPP項目辦公室的支持。
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分功率器殼體雙面臥式攻絲專用組合機床設計
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.動力滑臺與動力箱………………………………………4
三.組合機床支承部件………………………………………4
第三章 組合機床的總體設計…………………………6
一. 組合機床工藝方案的制定………………………………6
二.確定切削用量及選擇刀具………………………………7
三.組合機床總體設計—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.機床生產率計算卡……………………………………13
第四章 組合機床多軸箱設計…………………………14.
1 概述…………………………………………………14
2 多軸箱的設計………………………………………14
第五章 夾具的設計………………………………………19
附錄A 綜述報告………………………………………………21
附錄B 調研報告………………………………………………23
第一章 緒論
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。
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，但其主要技術參數及部件和聯(lián)系尺寸必須統(tǒng)一執(zhí)行國家標準，以實現部件通用化標準。
1.動力部件
（1）主運動動力部件—用來實現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
機械滑臺。
（3）既能實現主運動，又能實現進給運動的部件。
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)。
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，是實現組合機床直線進給運動的動力部件。
動力滑臺的用途：根據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。
三.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?；惭b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。
中間底座的高度為56mm，也可選用630mm或710mm。
第三章 組合機床的總體設計
一.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：鉆孔后擴孔，余量為1.52.0，粗擴后精擴，余量為0.51.0。使Ф16的銷孔達到Ra=3.2，精度達到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。
因為工序是雙面攻絲，所以采用對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，根據經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。
由于工件材料：HT200 =220
用計算圖簡化計算得:
<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
多軸箱傳動功率，加工黑色金屬時＝0.8-0.9 取＝0.8
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.組合機床總體設計—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，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。
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，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）根據加工部位特點及加工要求，決定刀具類型，數量，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）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)格應根據選定的切削用量計算出切削轉矩， 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
進給速度v= f n=4.98mm/s
進給速度v= f n=4.64mm/s
（2）選攻絲靠模規(guī)格為：T0281圖2-11 1號。接桿莫氏圓錐號： 2號。
（3）絲錐用彈簧漲套：T0631-51 圖3-3 。
（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。
由圖3-5 選接桿： T0637 A型。
（5）大型組合機床用攻絲卡頭： T0637-03 圖3-5 卡頭號：1號。
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：
Ｍ12 切入長度 =8mm. 切出長度?。?mm. 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和進給長度之和。其長度按加工具體要求而定。
。
Ｍ12 快進取150mm；攻進取32mm；攻退取32mm；快退取150mm
Ｍ8 快進取150mm；攻進取29.82mm；攻退取29.82mm；快退取150mm
（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。
根據前面算的再查《組合機床設計》表2－14選1DT50動力箱，電機型號:Y160M-6,電動機功率：P7.5KW,電動機轉速：n=960r/min,驅動軸轉速：n=485r/min.附表7，選 H=200 動力箱輸出軸距多軸箱底面高度為199.5mm。
附表1:選液壓動力滑臺型號：1HY50，臺面寬:B=500mm，臺面長:1440mm，行程長:H＝400mm，導軌為鑄鐵材料，滑臺及滑座總高:360mm，滑座長:1000mm；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：1CC501,高度h=560mm，寬度=700mm，長度L＝1550mm
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，立式為340mm
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，=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=630630mm。
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，后者用補償刀具重磨后軸向可調的尺寸并用于彌補機床制造和安裝誤差前備量取20mm；剛＝20＋20＝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.機床生產率計算卡
機床負荷率等。根據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）
單班： Q1＝ ＝=21.28(件/h)
兩班：則Q1= =50000/4600=10.86（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）=1.684min
Q=60/=60/1.684=35.63（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=21.28/35.63=0.597
4.機床生產率計算卡
機床生產率計算卡 見表1
第四章 組合機床多軸箱設計
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。
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“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圖
根據“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630mm630mm
（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.
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
多軸箱傳動功率，加工黑色金屬時＝0.8-0.9 ?。?.8
Ｐ＝＝7.1kw Ｐ＝＝6kw
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,根據需要,其傳動比可以取大些,但一般不超過33.5。
4) 根據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
驅動軸上齒數有一定限制（＝21－26） ?。?1，m=4
M12總傳動比：＝
M8總傳動比：＝
驅動軸轉速n=485r/min
(1) M12
n=485=240r/min
(2)M8
n=485=159.1r/min
各齒輪齒數及模數見多軸箱設計圖
多軸箱坐標圖：
軸坐標值：
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分功率器殼體的定位基準的選擇
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面，加上底面上的兩個孔。為了提高加工效率，決定采用雙面加工的方法，同時為了縮短輔助時間采用液壓自動夾緊和手動結合。
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1，2 為加工性質系數1，2
為刀具鈍化系數1 為斷續(xù)切削系數1
＝0.16 ＝0.7
＝2.5
則＝＝2750N
現選用地腳式的液壓缸，查《機床夾具設計手冊》：
故本夾具可安全工作。
結論
經過四年的學習，這是在學校最重要的設計——畢業(yè)設計。設計的題目是組合機床，組合機床以前機床以前從沒有碰到過，經過這幾個月的摸索，終于了解到其中的一些知識。從繪制零件圖到主軸箱裝配圖，使我對設計組合機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，我會做得更好！
致謝
這次設計是在范真導師的精心指導下完成的。范老師雖然很忙，但她還是抽出大量寶貴時間來關心我們。每當我們在設計上遇到什么問題或是有什么想不通的，她都會細心的講解，直到我們懂為止，在此，獻上誠摯的謝意。還要謝謝在設計中幫助我的同學，以及幫我答辯的各位老師！
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?？萍汲霭嫔? 1982
【4】 周澤華主編 《金屬切削原理》第二版 上海科學出版社 1993
【5】 《金屬切削機床設計》 上?？茖W技術出版社 1980
【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
附錄A（綜述報告）
組合機床技術及其發(fā)展
1．機床及自動線
組合機床是以通用部件為基礎，配以少量專用部件，對一種或若干種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刀、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、鉸孔、樘孔、攻絲、車削、銑削、磨削及滾壓等工序，隨著組合機床技術的發(fā)展，它能完成的工藝范圍日益擴大。在組合機床自動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、試驗和在線自動檢查等工序。
組合機床及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，有適用的技術參數和完善的配套關系。
許多大型、形狀復雜的工件，需要的加工工序很多，不可能在一臺組合機床上全部加工完成，這就需要用多臺組合機床加工，按工件加工順序依次排列，組成組合機床流水線，在組合機床流水線的基礎上，發(fā)展成組合機床自動線。
組合機床與通用機床、其它專用機床比較，具有以下特點：
（1）組合機床上的通用部件和標準零件約占全部機床零、部件總量的70%~80%，因此，設計和制造周期短，經濟效益好。
（2）由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，使用和維修方便。
（4）組合機床加工工件，由于采用專用夾具、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，專用機床的大部分部件要作廢。組合機床的通用部件是根據國家標準設計的，并等效于國家標準，因此其通用部件可以重復使用，不必另行設計和制造。
（6）組合機床易于連接組合機床自動線，以適應大規(guī)模和自動化生產需要。
2．組合機床加工精度
由于采用了新的結構、新刀具、新工藝方法、刀具自動補償系統(tǒng)、專用刀具的復合工藝，直接利用軟件進行誤差補償方法，組合機床加工精度正在不斷提高。
現階段在組合機床上加工大平面的平面度已達到1m長上0.02~0.04mm。粗糙度達到Ra0.4~0.8um；孔徑精度達到0.0015~0.055mm。定位銷孔的中心距精度達到±0.013mm；一般孔位置精度達到±0.02~±0.025mm；單向鏜孔的同軸度達到0.005~ 0.01mm。雙向鏜孔的同軸度達到0.015~0.02mm；一些特種加工工藝的精度：如止口精度可達到0.015~0.02mm。缸蓋閥座及導管孔的同軸度達到0.00750~0.01mm。
3．通用部件技術的發(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)展了直流伺服驅動滑臺、數控滑臺、數控三坐標加工模塊、多軸箱儲存和多軸箱更換裝置等新一代通用部件。采用模塊化設計原則將常規(guī)組合機床的通用部件和加工中心的組成模塊統(tǒng)籌設計，組成新的型譜，也是一種新的趨勢。為了適應組合機床制造廠發(fā)展柔性制造系統(tǒng)等綜合自動化的需要，誕生了像可編程伺服驅動位置控制裝置、計算機數控滑臺、機器人裝卸料系統(tǒng)、帶誤差信息屏幕顯示的診斷裝置、數據庫系統(tǒng)等配套性通用部件模塊。
4組合機床應用范圍的擴展
現代組合機床已經逐漸打破了通常認為只適用于箱體類零件加工的模式，其功能和應用范圍正在不斷地延伸和擴展。
組合機床加工旋轉體零件的情況下，采用組合機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，可以用旋轉夾具夾持中部，在組合機床或專用機床上進行兩端同時加工，其優(yōu)點是工序集中，省去調頭加工，增加了刀具及其驅動部件的布置空間。
現代成批大量生產的儀表、精密機械、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是鋁合金或銅合金，加工時，切削力較小。由于生產節(jié)拍短，要求有極高的生產率。用組合機床加工這類零件時，要作專門的設計，以適應這類零件構造和加工上的特殊性。通常加工這類零件的組合機床稱為小型組合機床，自成體系，發(fā)展迅速。
5．組合機床自動化技術的發(fā)展
組合機床自動線主要用于大批量生產。雖然技術已很成熟，但一般利用率低、缺乏柔性，難以適應現代中批量輪番生產的需要，現代柔性自動化技術給組合機床綜合自動化技術的發(fā)展，帶來根本性的變革。其中，自動裝配機也得到了發(fā)展。
現代自動裝配機廣泛采用了組合機床原理及相關技術，現代機電產品的生產規(guī)模不斷擴大，裝配工作量占據愈來愈大的比重。為此，裝配作業(yè)自動化技術得到了迅速發(fā)展。目前，國外自動化裝配工藝、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、檢測及產品總裝后的試車、檢驗、注油、噴漆、包裝等工序，一些綜合自動化加工系統(tǒng)內通常設有自動裝配工序。
一個現代化自動裝配系統(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裝置所組成。這些系統(tǒng)裝置的設計原則和組合機床及其相似：結構典型，部件和組件通用，形式統(tǒng)一。用于不同裝配對象時只是夾具不同。自動裝配機的通用部件中也有裝配工作頭、裝配機主體、供料裝置及檢測裝置等。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型間歇輸送式裝配機來替代連續(xù)輸送式裝配機，發(fā)展具有柔性及可進行多品種裝配的自動裝配線。該種裝配線廣泛采用：“功能模塊式結構技術”，采用柔性連接的輸送方式。工業(yè)機器人由于可在一次動作循環(huán)中靈活完成各種動作，可代替裝配機許多復雜部件的動作，從而大大簡化裝配機自身的復雜結構。工業(yè)機器人有固定程序的，也有計算機控制的，其采用大大增加了自動裝配線的柔性。
參考文獻
[1]叢鳳延，遲建山主編，組合機床設計，上海科學技術出版社，1994年10月第2版。
[2]金振華，組合機床與自動線，北京，機械工業(yè)出版社，1990。
[3]潘鬼善，淺談實現組合機床柔性化的技術發(fā)展途徑。組合機床與自動化加工技術，1992（2）
附錄B（調研報告）
調研報告
我的畢業(yè)設計是組合機床雙面攻絲，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。
接到任務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面粗銑下端面，達到Ra。再采用一面兩銷的定位，液壓夾緊的方案。
然后，我通過《機械加工工藝設計手冊》查到刀具的一系列參數，通過計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。
通過這次調研，使我知道組合機床有組合鉆床、組合鏜床、鉆擴組合機床、鉆擴鉸組合機床等，
組合機床是以通用部件為基礎，配以少量專用部件，對一種或若干種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刀、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、鉸孔、鏜孔、攻絲、車削、銑削、磨削及滾壓等工序。隨著組合機床技術的發(fā)展，它能完成的工藝范圍日益擴大。在組合機床自動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、試驗和在線自動檢查等工序。
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，有適用的技術參數和完善的配套關系。
1990年前后的幾年中,楊柴集團從大連組合機床研究所、大連機床廠、常州機床廠、保定機床廠、豫西機床廠等十余個生產組合機床的廠家訂購了200多臺組合機床及自動線, 其中使用量最大的第二發(fā)動機廠用于索菲姆缸體、缸蓋、連桿等零件生產的組合機床120多臺, 包括12條自動線。這批設備普遍采用了引進德國Hubller - H ille公司的通用部件制造技術, 使組合機床的產品技術提高到了一個新水平。在機床控制系統(tǒng)方面, 改變了傳統(tǒng)常規(guī)繼電器、接觸器控制系統(tǒng), 普遍應用了微機控制, 大大提高了機床的先進性和使用的可靠性。從總體上看, 組合機床行業(yè)的總體水平, 經過幾十年的發(fā)展有了很大的提高, 特別是自動線的技術水平比“六五”期間又大大前進了一步。從用戶的角度看, 這些設備與引進的組合機床的水平差距還較大
在組合機床上攻制螺紋時，根據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：用攻絲動力頭攻絲；用攻絲靠模裝置攻絲；用活動攻絲模板攻絲。攻絲靠模裝置由攻絲主軸箱與攻絲靠模兩個部分組成。為減輕體力勞動強度，縮短輔助時間，提高生產機械化、自動化水平，在組合機床及其自動線上，都廣泛地使用各種型式的自動扳手。自動扳手主要用來旋緊或松開夾緊機構中的螺母或螺桿，以實現自動夾緊、松開工件或裝配零件的目的。根據扳手的傳動方式，又可分為“機械扳手”“氣動扳手”和“液壓扳手”三種。
通過這次調研，我對組合機床有了一定的了解，對我的畢業(yè)設計會有很大的幫助。
附錄Ｃ（英文翻譯）
利用ECAP裝置進行連續(xù)超細晶粒加工
烏克蘭航空技術大學, 高級材料物理研究所, 烏克蘭，俄國材料科學和技術部, 洛斯阿拉莫斯國家實驗室, 洛斯阿拉莫斯,美國
摘要：
在本文里, 我們介紹一個新的高效的塑性變形技術, 結合等通道轉角技術(ECAP)和一致性技術, 以連續(xù)的方式來加工超細顆粒材料。ECAP的原始裝置只能加工短的金屬棒料并且耗能。 一致性技術是使用連續(xù)的形式加工金屬成各種各樣的形狀。結合這兩個技術, 我們能加工出UFG 結構的Al 導線并且極大地增加它的強度。
關鍵詞: 嚴厲塑性變形(SPD); 一致性; 超細顆粒結構; 鋁
1介紹
在10多年前，強烈塑性變形(SPD)技術被證明是一種生產超細顆粒狀 (UFG) 金屬的有效途徑, 并且在SPD技術發(fā)展和過程參數的建立以及制作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 技術之中, 等通道轉角擠壓(ECAP), 或有時被叫作等通道轉角擠壓(ECAE),受到了很大的關注, 因為它是非常有效的產生UFG 結構而且能夠生產足夠大的UFG塊用以各種結構應用。正因為ECAP能夠實現大尺寸大批量的UFG結構金屬的加工能力，使它成為最有前途的商業(yè)化SPD技術。
但是,原始的 ECAP 技術有它的局限性。具體地,工件的長度被二個因素所限制: (1) 長寬比需要小于一個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成為一個不連續(xù)的過程, 生產效率低而且費用高。
另外, 在大長度的工件的末端通常有不均勻的微結構或者裂縫必須被廢棄。浪費了具有意義的部份并且進一步增加了UFG 材料費用。不連續(xù)和浪費材料的的特點使得由ECAP制備UFG 材料變得非常昂貴, 限制了它們在高端市場的應用，譬如醫(yī)療植入管和設備, 材料費用不是最主要的。
使UFG 材料廣泛商品化的關鍵是通過連續(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在長度方向和局部會產生不均勻的形變。 最近報道有一種新的方法加工薄板UFG結構的方法。兩個方法都是使用摩擦輪使工件通過一個設計好的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)了一個有效的裝置, 一致性裝置, 用來對為金屬進行連續(xù)的擠壓。它用來處理"硬幣" 原料, 以圓導線或粉末的形式, 置入一個有凹槽的轉動的輪子中。凹槽的三面與輪子一起轉動, 提供摩擦驅動力。凹槽上固定了一個套筒用來固定原料。他們之間通過摩擦力來結合。所以, 原料存儲罐有三個推進和一個返回裝置。原料裝置在正向或者垂直的方向被一個擋銷停止。出口橫斷面通常在形狀上與凹槽不同因為一致性的原理是改變原料的幾何形狀或鞏固粉末, 通常要求只有一個過程。原料的變形在擠壓期間是與常規(guī)擠壓過程相似的。
這項研究的宗旨是結合一致性過程與ECAP使連續(xù)處理UFG 材料成為大規(guī)模商業(yè)化。在這個發(fā)明中, 使用摩擦力推進一個工件通過ECAP 模具與一致性方法是相似的, 利用一個被改良過的ECAP 模具使工件可以被反復處理成UFG 結構。
2. 實驗過程
我們設計了一個ECAP-CONFORM裝置， 在圖1中作了簡要的示意。按圖所示, 轉動的軸的中心有一條凹槽, 工件被卷向前。工件被接觸的三個面產生的摩擦力驅動向前，使工件與軸一起轉動。工件被強制送入一個固定的模具。固定的模具使工件在內部發(fā)生與常規(guī)ECAP一樣的轉角剪切變形。在當前的模具中，轉角為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%的鋁導線，在室溫下用ECAP裝置進行4道處理。在ECAP通道中樣品被轉動了180。剛開始鋁線的晶粒的尺寸在5-7um之間。 使用長度測試來研究樣品的伸長和延展情況。樣品在開始時為長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證樣品微結構的變化。用機械制備的方法來制作顯微樣品，并進行拋光處理，用AJEM-100B來研究微結構。
圖1. ECAP-CONFORM裝置
3. 實驗結果和討論
圖2顯示了一個鋁工件在ECAP的每個階段的狀況， 經過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。這一過程是靠兩個摩擦輪和工件表面的摩擦實現的。摩擦力使工件進入模具，使工件變成槽的形狀，這就是所謂的一致性過程。在導線橫斷面變成了長方形以后, 每單位導線長度的摩擦力變得更大因為在凹槽和導線之間的摩擦力不斷變大?？偟哪Σ亮ν七M鋁線從凹槽進入固定的模具, 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。經過1到2次過程，斷層結構和低角度晶界開始形成。經過4次過程，大量的UFG結構形成。圖4，顯示了經過4次ECAP-CONFORM的鋁材的斷面微觀結構。在圖4a中很明顯地可以看出，尺寸在650nm的UFG結構晶粒已形成。在一個直徑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顯示了經過4次過程的晶粒比經過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，并且在晶粒內部斷層密度會更高。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金屬中當晶粒尺寸小于某個值時位錯是很容易形成的。 圖4 清楚地表明 ECAP-CONFORM過程可以有效地改良晶粒和產生UFG結構。
圖2. 在ECAP-CONFORM過程中的鋁件。
圖4.
圖3.
表1列舉了鋁樣品在經過1-4次擠壓過程的拉伸機械性能。很明顯, ECAP-CONFORM 過程極大地增強了屈服強度和極限強度, 這些結果與鋁的常規(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 顯示在經過第一過程后機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行，結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)擠壓一樣的復合應變。另外，一次ECAP-CONFORM比一次CONFORM對微觀結構的改變要明顯得多。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可以反復地對工件進行加工從而改良晶粒。而CONFORM過程是通過復合應變來改良晶粒，只在第一次過程中發(fā)揮作用。第三, ECAP-CONFORM要經過好多次加工才能達到效果，而CONFORM只需經過一次過程便可達到效果。第四, CONFORM連續(xù)擠壓過程, 它的模具設計通常包含一個不可移動的區(qū)域，用來存儲原料，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)的特點以外，ECAP-CONFORM在發(fā)生轉角擠壓以前發(fā)生了塑性變形。進一步研究是需要研究這些是怎么影響UFG 材料結構演變和機械性能的變化。
4. 總結
我們開發(fā)了一個新的連續(xù)的SPD 技術, ECAP-CONFORM用來制造UFG結構材料 。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UFG 材料。我們的初步結果表明, ECAP-CONFORM過程可以有效地改良鋁晶粒并提高它的機械性能
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