浅谈汽车组合机床的设计

邹玉清

摘要：组合机床在机械制造工业、尤其是在汽车制造业中应用得越来越普遍，其设计也将影响汽车制造业的发展，成为生产发展的必需。

关键词：组合机床；设计

中图分类号： TH323 文献标志码 A

1 简介

近年来，随着电子技术，数控技术，计算机技术的发展，组合机床的服务对象已逐渐将重心转移到汽车工业发展中。过去的组合机床均为刚性组合，而现在的组合机床也已经渐渐转为具有一定柔性的组合，特别是一些数控机床的使用，使得组合机床从以前的只能进行粗加工或半精加工逐渐转换成精加工。为了广泛应用于汽车行业，组合机床行业还专门针对汽车发动机等主要部件制定了关键工艺设备，使得精加工广泛的应用于汽车行业。目前，在汽车领域组合机床是一种专用的高效自动化装备，它可以高效实现大批量机械产品的生产、它是高质量生产的关键装备。因此，组合机床及其自动线的技术性能，在很大程度上决定了相关工业部门产品的产品质量、企业生产组织的结构和生产效率，也在很大程度上决定了企业产品的竞争力[1～3]。汽车工业已逐渐成为国民经济的支柱产业，一个大批量、高起点、专业化的大发展已经揭起。组合机床行业作为向汽车工业提供装备的重要行业，也将随之而有更大的起步。

对于大多数汽车厂生产的汽车，要求专业化程度高、批量大、质量好。为了满足生产要求，必须上设备、上能力。组合机床厂是生产组合机床的专业厂家。组合机床是用按系列化、标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床。是随着生产的发展，由万能机床和专用机床发展而来的。因此，组合机床大大的缩短了设计制造周期，减少了制造中的问题，提高了机床的工作可靠性、降低了机床的制造成本，大大地提高了生产率。成为生产发展的必需。因此，组合机床在机械制造工业、尤其是在汽车制造业中应用得越来越普遍[4]。

2 组合机床的总体设计

（1）组合机床方案的制定：

组合机床方案的制定，通常遵照简单、合理、经济、最大限度的考虑到机床部件的通用化的原则。一般来说，根据工件的结构特点、加工要求、生产率和工艺过程，大体上就可以确定机床的结构型式[5]。

（2）动力部件的选择：

动力部件用以实现切削的旋转和进给运动，是组合机床中最主要的通用部件。选择动力部件的依据，是刀具的切削功率及进给力。

（3）三图一卡的编制：

被加工零件工序图是根据选定的工艺方案，表示在一台机床上完成的工艺内容、加工部位的尺寸及精度、夹压部位、加工用定位基准、技术要求、以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前毛坯情况的图纸。它是在原有的工件图基础上，以突出本机床的加工内容，加上必要的说明绘制的。它是组合机床设计的主要依据，也是制造使用时调整机床，检查精度的重要技术文件。

加工示意图在机床总体设计中占有重要地位，是组合机床重要图纸之一。它是调整机床和刀具的依据，同是也是设计夹具、刀具、主轴箱以及选择动力部件的主要资料。加工示意图，要反映机床的加工过程和加工方法，并决定夹头或接杆的尺寸，镗杆长度、刀具具种类及数量，刀具长度及加工尺寸，主轴、主轴尺寸及伸出长度、刀具、与工件间联系尺寸等。根据机床要求的生产率及刀具特点，合理地选择切削用量，决定动力头的工作循环。组合机床联系尺寸图是决定各部件的轮廓尺寸及相互间联系的关系，是开展各专业部件设计和确定机床最大占地面积的指导图。组合机床联系尺寸图是在被加工零件工序图与加工示意图绘制之后，根据初步选定的主要通用部件，以及确定的专用部件的结构原理而绘制的。根据加工示意图所选定的工作循环，工作行程及切削用量等，就可以计算机床的生产率，并编制生产率计算卡。生产率计算卡应反映出机床的加工过程和动作、时间、切削用量以及机床生产率与负荷率的关系等。

（4）夹具的设计：

夹具是组合机床的重要组成部分，是根据机床的工艺和结构方案的具体要求而专门设计的。它的主要作用是实现被加工件的准确定位、夹紧。夹具的型式主要根据被加工件的形式而定。在安装工件时，由于工作大而重，为了使定位销能顺利地插入定位孔中，除将定位销做成锥头外，还在夹具上设置了限位轴，进行工件的初步定位，以保证定位销和定位孔中心线间的不同心误差不超过1-2mm。由于工件刚性不足，为了防止在大的切削力和夹压力作用下，工件产生过大的变形而影响加工精度，因此增设了辅助支承。工件的夹紧，主要是靠液压油缸夹紧来实现，活塞杆上、下移动时，带动上面拉杆及钩形压板上下移动，拉杆上面开有螺旋槽，在限位螺钉的作用下，拉杆上下移动的同时，旋转60度，这样便于工件的装卸[6]。

3 组合机床的其它部分简介

（1）组合机床床身：左右两侧床身在通用侧床身的基础上修改的，侧床身两侧均留有壁龛用以安装电气件，中间底座是专门设计的[7]。

（2）组合机床冷却装置的设计：本机床设有冷却装置，它是由喷头、管子和活栓、电泵和泵箱组成。喷头和管子安装在机床夹具上，它们和冷却泵站之间用钢管连接。钻孔时需要冷却，因此采用7%的硫代乳化液。

（3）组合机床液压和电气：机床配有液压站，电气设备。动力头，夹紧油缸的动作均靠液压和电气控制。

（4）组合机床工作循环：合上电源开关，电源指示灯亮，扭子开关转到正常工作位置。按启动按钮，液压站电机启动，操作者将工件装上，调整好浮动支承（一批件调一次）。按夹紧按钮。两个夹紧油缸同时动作将工件夹紧。按滑台前进按钮，两个钻削头电机启动同时动作，各自完成好各自的工作，循环退回原位，碰原位开关发出工作完毕讯号（必须二个动力头都发出讯号，缺一不可），两个镗削头启动同时动作各自完成好各自动作，循环退回原位，碰原位开关发出工作完毕讯号（必须二个动力头都发出讯号，缺一不可），夹紧油缸松开工件，操作者将工件卸下，机床完成一个工作循环，以后重复上述工作。循环工作结束时，按总停按钮，机床全部停止工作。关闭电源开关，指示灯熄灭。

4 结语

组合机床虽然是由大量的通用部件、通用零件、标准件所组成，看起来似乎比较简单，但实际上蕴藏着许多深奥的知识，有待于我们去学习、研究。随着汽车工业的生产不断发展，专业化生产的水平越来越高。这就需要我们不断学习、创新，设计出跟得上时代发展的、高水平的组合机床来。

5 参考文献

[1]杨君顺，王肖烨，李飞.先进设计技术在现代设计中的应用分析[J].机械设计与制造， 2006（06）

[2]趙鹏飞.中国汽车工业技术创新研究[D].华中科技大学，2004

[3]刘念.汽车技术与汽车工业的发展及其若干技术社会学思考[D].中南大学，2002

[4]刘文湘.新型工业化道路与中国汽车工业的发展[D].武汉理工大学，2004

[5]何元贵.中国汽车企业规模经济实证研究[D].暨南大学，2009

[6]谢家瀛主编.组合机床设计简明手册[M].机械工业出版社，1994

[7]徐和谊.北京汽车工业发展战略研究[D].华中科技大学，2005