復雜箱體精密復合鏜銑加工中心總體布局的設計方案

2.5.1復合化加工中心總體布局結(jié)構(gòu)

根據(jù)前面對適合箱體類零件加工的臥、立式加工中心幾種布局形式，以及對 箱體類零件的加工工藝的分析，綜合運動部件的輕質(zhì)量、高剛度要求，確定了將 龍門式鏜銑加工中心和臥式鏜銑加工中心相結(jié)合，采用電主軸和機械主軸的雙主軸單龍門立臥布局的復合化結(jié)構(gòu)。在傳統(tǒng)的零件加工過程中，為了盡可能的降低 由于機床換刀、上下料、重新?lián)Q位裝夾等輔助動作所浪費的時間，把不同的工序 安排在同一個機床上來完成是機床發(fā)展的需要，因此復合化的機床已經(jīng)成為近年 來機床技術(shù)發(fā)展的方向。精密復合化加工中心的產(chǎn)生，使得工件的小批量、變批 量、多品種制造生產(chǎn)變得相對容易和經(jīng)濟實惠，不用為零件的制造特征而需要專 用機床。復合化機床的通用性是極高的，復合化機床在加工過程中減少了工件裝 夾次數(shù)，降低了由于重復定位所帶來的誤差，縮減了工件的生產(chǎn)周期。
為了實現(xiàn)復雜箱體類零件一次安裝狀態(tài)下的工序集中法加工以提高精度和效 率，在深入分析典型箱體類零件加工特征的基礎上，先后提出了多種機床布局思 路，最終選出了將單龍門式銑削加工中心與臥式鏜銑加工中心相結(jié)合，采用電主 軸與機械主軸相結(jié)合的雙主軸、單龍門立臥式布局的思路，根據(jù)這一思路，提出 了圖2.7的結(jié)構(gòu)方案，這樣可以實現(xiàn)箱體零件的“一次裝夾，五面加工”。
1.床身2.銑削立柱3.銑削橫梁4.銑削主軸箱5.鏜削主軸箱6.鏜削立柱7.工作臺 圖2.7初始總體結(jié)構(gòu)布局圖 Fig. 2.7 General structure of initial layout
2.5.2復合化結(jié)構(gòu)中的橫梁與立柱解耦
由圖2.7可知，銑削橫梁與鏜削立柱是固定在一起的，在進行機床結(jié)構(gòu)剛度分 析時發(fā)現(xiàn)銑頭橫梁與鏜銑頭立柱耦合，在裝配時很難保證精度，且加工過程中二 者產(chǎn)生變形互相影響。為此，采用了基于公理設計的思想，將銑頭橫梁與鏜銑頭立柱在結(jié)構(gòu)上解耦，將臥式鏜頭立柱與龍門立柱分開設置，通過有限元方法對這 種結(jié)構(gòu)布局方案進行分析和仿真，最后確定了如圖2.8的結(jié)構(gòu)方案作為最終方案。
1. 床身2.工作臺3.銑削立柱4.銑削刀盤5.銑削橫梁6.銑削主軸箱7.鏜削刀盤
8.鏜削主軸箱9.鏜削立柱
2.8優(yōu)化后總體結(jié)構(gòu)布局圖
Fig. 2.8 General structure after optimization
精密復合式鏜銑加工中心的總體布局已經(jīng)確定，圖2.8中總體結(jié)構(gòu)主要包括單 龍門式的銑削加工中心與臥式鏜削加工中心相結(jié)合，主要結(jié)構(gòu)包括銑削電主軸系 統(tǒng)、鏜削機械主軸系統(tǒng)、整體性床身、旋轉(zhuǎn)分度工作臺、水平運動滑臺、圓盤式 刀庫等。在機床主體布局結(jié)構(gòu)方式確定后，再根據(jù)本課題所研究對象的主要技術(shù) 規(guī)格參數(shù)要求進行主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定、總體設計、機床的外觀造型設計和加工 中心的產(chǎn)品相關(guān)的配套輔助設施的設計。
2.6本章小結(jié)
(1) 本章闡述了精密復合式鏜銑加工中心結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求，在綜合分析 國內(nèi)外的立臥式加工中心總體布局的基礎上，總結(jié)了各種機床運動和運動分配形 式的特點。
(2) 以裝甲車的精密復雜箱體類零件為對象，分析了零件的結(jié)構(gòu)特征以及對 加工該類零件的設備進行需求分析，綜合運動部件的輕質(zhì)量、高剛度要求，確定 了將單龍門式鏜銑加工中心和臥式鏜銑加工中心相結(jié)合，采用電主軸和機械主軸 的雙主軸的單龍門立臥布局的復合化結(jié)構(gòu)。