6.1组合机床设计_概述

《机械制造装备设计》

李益兵

Mail：[email protected]

第四章 组合机床设计

本 章 讲 授 内 容

第一节 第二节

第三节

概述 组合机床总体设计

通用多轴箱设计

第一节 概 述

机械加工生产线及其基本组成

1.何谓机械加工生产线

是将加工装备按工件的加工工艺顺序依次排列，并用传送装

备与辅助装备将它们联接成一个整体，能按工艺路线完成工件全部

加工过程的生产作业线。

第一节 概 述

2.机械加工生产线的基本组成

机械加工生产线

加工装备 工艺装备 夹 刀 辅 具 具 具 工 件 输 送 装 置

输送装备 转 位 装 置

辅助装备

控制系统 全 线 控 制 与 操 纵 装 置 信 号 装 置

储 料 装 置

上 下 料 装 置

清 洗 装 置

排 屑 装 置

其 它 装 置

第一节 概 述

3.生产线专用机床的总体设计

这些加工装备可分为以下几大类： 1）通用的自动机床和半自动机床，配置送料和装卸料机构。 2）经自动化改造的通用机床 即对通用机床进行机械和电气系 统改造，实现加工过程的自动化机床。 3）专用机床 是针对加工某种零件的特定工序设计的，并充分

生产线上的加工装备既有通用机床、数控机床、也有专用机床。

考虑成组加工工艺的要求，相似零件族的典型零件的工艺要求进行

设计的。 典型零件 是指具有相似零件族内各个零件全部结构特征和加工

要素的零件。

第一节 概 述

3.生产线专用机床的总体设计

实际零件 综合零件

第一节 概 述

3.生产线专用机床的总体设计

第一节 概 述

组合机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加 工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已 因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中 得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。 组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加工时，工 件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动， 来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹 以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋 转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽 车后桥半轴等)的外圆和端面加工。

经标准化和系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。

第一节 概 述

何谓组合机床？ 组合机床 是采用模块化原理设计的，以通用部件为基础，配以

少量专用部件，对一种或若干种工件按已确定的工序进行加工的高

效专用机床。 广泛应用于大批量生产行业，如：汽车、内燃机、电动机、阀 门的机械加工生产线上。 功用和运动特点 功用 能对工件进行多刀、多

面、多工位同时加工；完成钻孔、 扩孔、镗孔、攻丝、铣削、车端面等切削工序和焊接、热处理、测

量、装配、清洗等非切削工序。 运动特点 组合机床由机械传动实现刀具的旋转主运动，由机械

或液压传动实现刀具或工作台的直线进给运动。

第一节 概 述

一、组合机床的组成 1.通用部件

滑台1、切削头2、

动力箱5、中间底座8

侧底座9、立柱6、立 柱底座7，辅助部件和 控制部件。 2.专用部件 夹具3、多轴箱4。

第一节 概 述

二、组合机床的类型

第一节 概 述

二、组合机床的类型

组合机床以动力滑台的台面宽度B≥250 或 B

双面和多面形式。

第一节 概 述

立式 主轴垂直

布置，只有单面配 置形式。

倾斜式 主轴倾斜 布置，可配置成单、

双、多面形式。

复合式 立、卧 组合种或立、卧、 倾斜三种的组合。

第一节 概 述

2.移动夹具的多工位组合机床

这类机床用于中、小型零件的大批量加工。 夹具和工件按预定 的工作循环，作间歇移动或转动，依次在不同工位进行不同工序的 加工。机床的生产率高，但加工精度不如单工位机床高。

（1）移动工作台组合机床

这种机床可先后在两个工位 上从两面加工，夹具和工件随工 作台直线移动实现工位变换。

第一节 概 述

（2）回转工作台组合机床

在组合机床的每个工位上可同

时加工一个或多个工件。夹具和 工件安装在可绕垂轴线回转的工 作台上，并作周期转动，实现工 位的变换。

这种机床在加工过程中， 能实现装卸工件的辅助时间和 加工时间重合，生产率较高。

第一节 概 述

（2）回转工作台组合机床

第一节 概 述

（3）中央立柱式组合机床

机床的夹具和工件安装在绕垂轴 线回转的环行回转工作台上，作周期 转动实现工位变换。

机床的环行工作台周围以及 中央立柱上均可布置动力部件，

在各工位进行多工序加工。也是

辅助时间和加工时间重合。

第一节 概 述

（4）鼓轮式组合机床

在这种机床上，夹具和工件安装在绕水平轴线回转的 鼓轮上， 并作周期转动实现工位变换。在鼓轮两端布置 动力部件，可从两面加工工件。

第一节 概 述

3.转塔式组合机床

机床具有几个多轴箱，均安装在转塔回转工作台上，每个多轴 箱依次旋转进行加工，可完成一个工

件的多工序加工。分为： （1）多轴箱只作主运 动的转塔式组合机床 （2）多轴箱作主运动又作

进给运动的转塔式组合机床

此类机床可减少机床台数和占地面积，适用于中、小批量生产。

第一节 概 述

三、组合机床的通用部件 1.通用部件分类

动力部件 为刀具或工件提 供主运动和进给运动。是选配 其它部件的依据。包括动力滑 台、动力箱和各种切削头。 支承部件 用于支承和安装 各种部件,保证各部件之间的相 对位置精度，保证机床的刚度。 包括底座、立柱。

第一节 概 述

输送部件 用于带动夹具和工件 移动、转动，实现工位变换。此类 部件要求有较高的定位精度。 控制部件 控制机床按预定的加

工程序进行循环工作。包括可编程控

制器、液压元件、操纵板、控制挡铁 和按钮台。

辅助部件 用于实现工件自动定位和夹紧的液压或气动装置、 自动上下料机械手、冷却和润滑装置、排屑装置。

第一节 概 述

2.通用部件的型号、规格和配套关系

（1）动力滑台的主参数 以工作台面宽度B为依据。

（2）其它通用部件的主参数 采取与其配套的滑台主参数表示，

如：动力箱、多轴箱、侧底座、立柱等部件。

（3）通用部件的精度等级 普通级、精密级和高精度。 （4）通用部件的标示方式 如：1HY32MIB 320mm Ⅰ 教材表4-1列出了“1字头”系列通用部件的型号、规格及其配 套关系

第一节 概 述

组合机床的发展

二十世纪70年代以来，随着可转位刀具、密齿铣刀、镗孔尺寸

自动检测和刀具自动补偿技术的发展，组合机床的加工精度也有所

提高。铣削平面的平面度可达0.05毫米/1000毫米，表面粗糙度可 低达2.5～0.63微米；镗孔精度可达IT7～6级，孔距精度可达 0.03～0.02微米。 最早的组合机床是1911年在美国制成的，用于加工汽车零件。 初期，各机床制造厂都有各自的通用部件标准。为了提高不同制造 厂的通用部件的互换性，便于用户使用和维修，1953年美国福特汽 车公司和通用汽车公司与美国机床制造厂协商，确定了组合机床通

用部件标准化的原则，即严格规定各部件间的联系尺寸，但对部件

结构未作规定。

第一节 概 述

3.其他类型组合机床

Kugler有限责任公司 股东总经理Lothar Kugler说： “能够进行切削加工 和激光加工的组合机 床是发展的趋势。”

第一节 概 述

球头仿削机 专用组合机床

第一节 概 述

动力刀塔式(汽车前桥)专用机专用组合机床

第一节 概 述

20轴石油筛管多轴钻床

第一节 概 述

立式22轴弧形刀板多轴钻床

第一节 概 述

前车后镗组合机床

第一节 概 述

第一节 概 述