基于Pro/E軟件的機箱殼體數控加工系統設計目錄TOC\o"1-3"\h\u23718第一章引言 13885第二章系統開發工具及總體架構 370942.1Pro/E三維設計軟件及二次開發介紹 3198822.2軟件開發工具C++Builder 495532.3虛擬數控加工工藝系統架構 514663第三章箱體的工藝分析 7169833.1采煤機箱體的功用與結構特點 7223343.2箱體加工工藝過程分析 8193173.2.1MG132/320-W牽引部箱體的工藝分析及工藝規程 8195833.2.2箱體加工誤差分析 103329第四章箱體數控加工工藝分析及程序的編制 13108874.1數控加工工藝分析 13304704.1.1牽引部箱體數控加工內容 1371134.1.2數控機床的選擇 14251964.1.3加工刀具的選擇 18134844.1.4走刀路線的選擇 18155174.1.5工件的裝夾與定位 1954184.2數控加工程序的編制 20135914.2.1編程坐標圖 20103724.2.2刀具卡片 2194194.2.3銑槽走刀路線圖 2231679第五章工藝過程技術經濟分析 23259155.1項目的研究意義 23104205.2國內外的科技現狀 23157905.3經濟效益與社會效益預算 247685.4項目資金 24325095.5項目承擔 25238325.6國產化程度 2527329第六章結論 2612102參考文獻 27第一章引言數控技術和數控裝備是制造工業現代化的重要基礎。這個基礎是否牢固直接影響到一個國家的經濟發展和綜合國力，關系到一個國家的戰略地位。隨著數控技術的快速發展和企業生產模式的深刻變化，制造業正逐漸向先進的智能化、信息化、集成化技術發展，世界上各工業發達國家均采取重大措施來發展自己的數控技術及其產業。我國的數控技術及其產業也得到了重大發展，并且相關技術產業的發展也取得了比較大的進步。尤其是在計算機輔助數控領域，我國自己研制的數控工藝系統已經處于世界領先水平[1]。不過，現在仍然有許多問題存在于我國的虛擬數控加工技術研究和產業發展方面，這些問題尤其是在前沿技術研究，技術轉型，技術市場化等方面更加顯著。在當今技術快速發展的背景下，如何快速有效的應對這些問題并迅速加快數控加工相關方面的技術發展，使得數控加工技術等各方面在世界上處于領先地位是當前我們制造行業和數控加工技術研發部門迫在眉睫解決的問題。數控加工技術的發展使得加工制造產業產生了極大變化，并且隨著數控加工技術的快速發展越來越多的行業需要數控技術的應用。數控技術是指利用現代化數字技術實現對數控裝備的操作和生產加工控制的一種先進技術。數控設備是一種新型的區別于傳統加工設備的機電一體化裝備，這些新型的數控裝備包含了許多領域內的最新技術，比如信息化處理，數字化制造，先進技術集成，工藝軟件系統等。對于生產制造部門越來越高的制造技術精度和制造質量要求，過去的生產制造技術已經顯現出不足，特別是產品制造與產品結構設計之間的紐帶：制造工藝設計，制造工藝設計決定了制造產業中生產制造資源的優化配置，生產成本，質量，效率等方面。因此，怎樣利用計算機開發出一套高度智能化，自動化，信息化，集成化并且能夠最大限度提高工藝設計效率的虛擬數控加工工藝設計系統成為了當前制造工業現代化的發展需求。在當前制造工業中，Pro/ENGINEER軟件得到了普遍使用，Pro/ENGINEER軟件強大的功能為企業從設計分析到加工制造成功的提供了一套完整的解決方案。一個能夠以Pro/ENGINEER為基礎、高度集成Pro/ENGINEER且充分利用Pro/ENGINEER模型中的特征信息進行工藝設計的虛擬數控加工工藝系統，必將加速企業工藝設計的信息化、集成化的進程，提高制造效率，優化工藝設計質量。我設計的是MG132/320—W型采煤機的牽引部箱體的加工工藝以及數控加工。工藝的創新之處是采用了數控機床替代傳統機床加工，加工中涉及到數控機床的選用、工藝分析、數控編程以及綠色生產等技術，希望能對采煤機的發展起到一定的作用。第二章系統開發工具及總體架構2.1Pro/E三維設計軟件及二次開發介紹本虛擬數控加工工藝系統是以C++Builder為開發環境，利用Pro/E軟件提供的Pro/TOOLKIT二次開發函數包，通過調用Pro/TOOLKIT中的底層開發函數來實現系統的各種功能，如系統中工藝特征數的建立、工藝模型的生成、數控加工走刀路徑的仿真播放等。Pro/Engineer操作軟件是一款由美國PTC公司研究開發的三維設計軟件。Pro/Engineer軟件最早使用了參數化設計技術從而使得本軟件在整個三維設計軟件領域中有著非常重要的地位。Pro/Engineer設計軟件在整個機械設計行業中樹立了新的標準并且被廣泛應用推廣，其是現今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國內產品設計領域占據重要位置。Pro/E軟件提供了強大的分析設計和制造功能，同時Pro/E軟件提供了多種二次開發工具以便用戶進行二次開發工作。Pro/E軟件主要有以下幾個二次開發工具包:用戶自定義特征(UDF)、J—Link、族表(FamilyTable)、Pro/PROGRAM和Pro/TOOLKIT等。具體介紹如下：1.用戶自定義特征(UDF)用戶自定義特征是指把多個系統特征集成融為一個整體特征從而便于調用和定義。用戶自定義特征(UDF)一般用于特定的產品結構，使用本二次開發工具可以非常方便的基于結構特征進行快速建模工作。2.J—Link是一個和Pro/TOOLKIT功能相像并能夠封裝Pro/E設計軟件的二次開發工具，本二次開發工具可以進行比較復雜的程序開發工作但是還是要比Pro/TOOLKIT二次開發工具落后一些，有待進一步的完善。3.族表(FamilyTable)族表是通過表格來進行模型驅動的，族表能夠對結構相類似的產品零件尤其是標準產品零件進行方便的管理。在族表中輸入模型的各類參數如特征參數、尺寸參數和模型參數等的參數值便可以創建出新的產品模型。4.Pro/PROGRAM本二次開發工具操作簡單容易，其重點用于簡單程序的開發，由于本二次開發工具不能夠集成到Pro/E中并且也無法和外部數據庫直接相互連接，因此本二次開發工具只能用于簡單程序的開發而不能夠進行大型程序的開發。5.Pro/TOOLKIT二次開發工具包是Pro/E軟件的二次開發工具包，此二次開發函數包是基于C語言進行開發的，該二次開發函數包具有大量的Pro/E軟件底層開發資源函數，通過調用Pro/E二次開發函數包的這些底層函數可以開發出基于Pro/E軟件的各類應用程序以滿足不同的用途，并且Pro/TOOLKIT二次開發工具有豐富的庫函數和強大的開發功能，能夠實現所有的二次開發功能要求。由上可知，Pro/TOOLKIT二次開發工具是最為理想的二次開發工具，所以本系統選擇Pro/TOOLKIT作為Pro/E的二次開發工具來開發本虛擬數控加工工藝系統。2.2軟件開發工具C++BuilderC++Builder開發工具是由Borland公司研究開發的一款具有高性能、高集成性的可視化開發工具。C++Builder開發工具具有專業的C++開發功能比如：CPU透視、逐步連接、命令行工具以及靈活、高效、快速的編譯器優化等。C++Builder開發工具能夠將強大功能的C++編程語言和可視化的編程環境進行完美融合。C++Builder充分利用已經發展成熟的Delphi可視化組件庫(visualcomponentlibrary,VCL)吸收BorlandC++優秀編譯器的諸多優點，并吸收當前先進的組件化程序設計技術使C++Builder開發工具成為了當前比較成熟優秀的可視化程序開發環境。其可以高效快速的進行應用程序開發并且C++Builder開發工具在網絡開發和數據庫開發應用等方面也是非常理想優秀的開發工具。C++Builder優化的32位原碼（NativeCode）編譯器建立在Borland公司久經考驗的編譯技術基礎之上，提供了高度安全性、可靠性、快速性的編譯優化方法，完全編譯出原始機器碼而非中間碼，軟件執行速度大大提高。在編譯和連接過程中，C++Builder自動忽略未被修改的原代碼和沒有使用的函數，從而大大提高了編譯和連接速度。C++Builder的CPU透視工具包括五個獨立的小面板，可以對正在運行程序從內部進行深層次的了解。另外C++Builder還提供了一個專業開發環境所必需的命令行工具，以幫助建立C++程序或者準備編譯和連接的程序進行更精細的控制。C++Builder可以編譯所有符合ANSI/ISO標準的原代碼，支持最新ANSIC++/C語言特征：模板（Templates）、例外（Exceptions）、運行類型信息（RuntimeTypeInformation）、Namespaces等，另外它還可以使用標準C++庫且支持標準模板庫（STL），以前的所有C++/C原代碼可以不經過修改，直接移植到C++Builder環境下來。C++Builder完全支持32位長文件名、多線程程序設計，且允許程序員直接調用任何Win95和NTAPI函數。C++Builder的集成開發環境（IDE）提供了可視化窗體設計器、對象觀察器、控件板、工程管理器、集成編輯器和調試器等一系列可視化快速應用程序開發（RAD）工具，讓程序員可以很輕松地建立和管理自己的程序和資源。基于以上C++Builder開發工具的各種優點，本系統選用了C++Builder開發工具來進行本虛擬數控加工工藝系統的開發工作。2.3虛擬數控加工工藝系統架構本虛擬數控加工工藝系統的總體結構由數據層、平臺層、支持層和應用層共四層結構組成：1.應用層模塊應用層模塊是虛擬數控加工工藝系統的主要模塊，該模塊主要包含：讀取NC特征、建立NC工藝樹、NC工藝規程管理、數控工序編寫、數控工步編寫、NC加工演示播放、NC文件存儲、NC工藝輸出、NC工藝與普通工藝關聯。本虛擬數控加工工藝系統通過應用層來實現對數控加工工藝的設計，同時將最終的數控工藝關聯到三維設計系統中，實現普通加工工藝和數控加工工藝的有效結合。2.支持層模塊支持層模塊與平臺層模塊之間相對應，本模塊包括與平臺層模塊中三維工藝設計系統和二維工藝設計系統相對應的工藝樹參數配置、三維模型信息管理、NC文件管理、NC工藝模板定義及與平臺層模塊結構設計軟件Pro/E相對應的NC特征管理、三維工藝資源、NC加工仿真、工藝資源管理等。3.平臺層模塊平臺層模塊包括三維工藝設計軟件、結構設計軟件Pro/E和二維工藝設計軟件。由于本系統是基于Pro/E軟件的數控工藝設計工具，其必須有一定的三維平臺作為基礎，且本設計系統以Pro/E軟件作為三維設計平臺。本系統是對三維工藝設計系統的繼承和完善，其需要實現與平臺層三維工藝設計系統軟件相結合。4.數據層模塊數據層模塊是數據信息存儲層，本模塊主要包括Pro/E三維制造模型數據信息、三維工藝設計系統數據庫、二維工藝設計系統數據庫等。本系統的四層結構中，應用層模塊和數據層模塊是本虛擬數控加工工藝系統的核心部分，同時這兩個模塊也是本虛擬數控加工工藝系統重點的研究對象。第三章箱體的工藝分析3.1采煤機箱體的功用與結構特點箱體是部件和組件的基礎零件，它把許多的零件連接成一體，使各個零件之間具有確定的相對位置和相對運動關系，這就組成了具有一定功能的箱體部件，如機床主軸箱部件，各類減速器部件等。箱體零件的結構形式和加工質量對于整個機器的使用性能，如振動、噪聲、發熱、壽命、效率、工作精度等都要很大的影響，所以對于箱體零件的設計和制造，人們總是給予很高的重視。箱體的結構形式一般有兩種：一種是整體式的，如機床主軸箱箱體，另一種是剖分式的，如各類減速箱箱體。箱體零件的結構一般都比較復雜。殼臂較薄，內部成腔形。箱體上的外臂和內腔常常設置加強筋和隔板，以便增強剛度和改善散熱條件。箱體零件一般具有精度要求較高的平行孔等加工表面。礦井用箱體零件的特點：由于井下空間小，箱體工作載荷大，工作條件差，并常有煤塊，巖石撞擊等，因而要求箱體的尺寸小，結構緊湊，并具有足夠的強度。所以一般都采用鑄鋼件或球墨鑄鐵件作為井下箱體零件材料。同鑄鐵相比，鑄鋼的鑄造性能和加工性能較差。由于井下煤塵和瓦斯的存在，井下工作機械的防爆面必須具有很高的防爆性能，以防止火花逸出而引起爆炸。具體要求為：不動防爆面的表面粗糙度Ra值應小于5um，活動防爆面的表面粗糙度Ra值應小于2.5um；防爆面要有足夠的接觸長度和較小的配合間隙；防爆腔必須做水壓實驗，確保在8個大氣壓的條件下持續一分鐘不致發生滲漏。防爆面上的氣孔和砂眼要進行焊接和填補。3.2箱體加工工藝過程分析3.2.1MG132/320-W牽引部箱體的工藝分析及工藝規程一、零件圖樣分析由于牽引部箱體的技術要求較高，故加工時應分為粗加工、半精加工和精加工三個階段。但因為該零件剛性好，不易變形，所以劃分加工階段不宜過細。擬定加工過程時應遵循以下原則：1、先面后孔的加工原則。因為箱體的孔比平面難加工，先以孔為粗基準加工平面，再以平面為精基準加工孔，不僅為孔的加工提供了穩定可靠的精基準，使孔的加工余量均勻；而且由于箱體上的孔大部分都分布在箱體平面上，先加工平面，去除了鑄件表面的凹凸不平和夾砂等缺陷，對孔的加工比較有利（特別是鉆孔時不易使軸線偏斜），便于切削、避免刀具破損和調整刀具等。2、粗精加工分開原則。由于箱體的結構復雜，主要加工表面的精度高，粗精加工分開進行，可以消除由粗加工所造成的內應力、切削力、夾緊力和切削液對加工精度的影響，有利于保證箱體的加工精度。根據粗、精加工的不同要求合理的選用設備，有利于提高生產率。精度高和表面粗糙度要求高的主要表面精加工工序放在最后，也可以使其表面避免因加工其他次要表面或搬運安裝時被破壞。3、妥善安排熱處理工序。一般情況下，鑄造后進行時效處理，以便減少鑄造內應力，改變金相組織、軟化表層金屬，改善材料的加工性能，減少變形，保證加工精度的穩定性。對于精度要求較高或壁薄而結構復雜的箱體，在粗加工后進行一次人工時效處理，以消除粗加工所造成的內應力，以確保箱體加工精度的穩定性。二、牽引部箱體機械加工工藝過程卡片（見附錄3）卡片上詳細寫出牽引部箱體的加工工藝規程，加工時按照卡片上的工序加工，嚴格保證加工精度。三、牽引部箱體的工藝分析1）鑄件必須進行時效處理，以消除應力。有條件時應在露天放一年以上再加工。2）為了保證加工精度應使定位基準統一，該零件的主要定位基準集中在底面上。3）鏜孔時，在可能的條件下盡量采用“支撐鏜削”方法，以增加鏜桿的剛性，提高加工精度。對直徑較小的孔，應采用鉆、擴、鉸加工方法。為保證在同一軸上各孔的同軸度，可采用在已加工孔上，安裝導向套再加工其他孔的方法。4）為了提高孔的加工精度，應將粗鏜、半精鏜和精鏜分開進行。5）鑄造時一般Φ50mm以下的孔不鑄出。6）孔的尺寸精度檢驗，使用內徑千分尺或內徑百分表進行測量。軸內孔之間距離的測量可以通過孔與孔之間壁厚進行間接測量。7）同一軸線上的孔的同軸度，可采用檢驗心軸進行檢驗。8）各軸孔的軸線之間的平行度，以及軸孔的軸線與基準面的平行度，均應通過檢驗心軸進行測量。9）數控加工時各孔的正確位置是靠手動控制坐標來完成的，為更好地保證加工質量，單件小批量生產時也可采用組合夾具鏜模進行加工；批量較大時，應采用專用鏜模進行加工。10）非加工表面進行噴丸處理。11）齒輪腔涂磷化底漆，其他表面涂防銹漆。四、定位基準的選擇由于牽引部箱體的加工主要屬于孔系加工，所以對精度要求比較高，一定要選擇好定位基準。我選擇的是以底面焊好工藝塊為基準來進行定位與裝夾。1、精基準的選擇精基準的選擇主要與加工表面的精度要求有密切關系。選擇精基準時，應首先考慮“基準統一”原則，所選的精基準最好是裝配基準（或設計基準），以避免基準不重合而產生基準不重合誤差。此外，精基準還應保證主要加工表面的加工余量均勻，具有較大的支撐面，使定位和夾緊可靠。2、粗基準的選擇選擇粗基準主要考慮加工表面與不加工表面之間的相互位置關系以及加工表面的余量均勻性問題。一般選擇箱體上較為重要的毛坯作為粗基準。在單件小批量生產中加工粗基準時，可采用劃線找正的方法。劃線時，要核對箱體內各零件與箱壁見的尺寸，保證有足夠的間隙，以免零件之間相互干涉。采用劃線找正法，可減少專用夾具，縮短生產準備時間，但加工精度較低，對刀調整時間長，生產率低。在大批量生產中，一般采用專用夾具加工。以保證主要孔加工余量均勻和減少輔助工時，提高生產率。3.2.2箱體加工誤差分析一、平面加工中的誤差分析箱體零件的結合面，定位面等是具有較高平面度要求的加工面，經常出現平面度誤差。以端面銑削為例，歸納起來有下列幾種原因。1）、端銑時銑床主軸線同走刀方向的垂直度誤差。2）、夾緊力的位置和大小的影響。3）、切削力造成的變形。4）、內應力的影響。5）、切削熱的影響。6）、機床本身的靜誤差。二、孔系加工中的誤差分析1）、桿、導套的靜誤差若鏜桿和導向套間存在間隙，在切削力和鏜桿重力的共同作用下，鏜桿和回轉軸線將是不固定的。2）、軸線位置的靜誤差若鏜床主軸回轉軸線同工作臺進給方向有平行度誤差，則加工孔在垂直于主軸回轉軸線的截面內真圓，在垂直于工作臺進給方向截面內橢圓，不過橢圓度甚小。3）、桿的彈性變形在懸臂鏜削時，作用于鏜桿上的力有軸向切削力4）、主軸彈性變形機床主軸的受力變形由重力、切削力和傳動引起的。傳動力的方向是不變的，而切削力的方向在時時改變因而它們合力的大小和方向也在時時變化，加之軸承各點剛度不等會引起回轉軸線變化，從而造成內孔表面的圓度誤差。5）、受力點位置變化影響進給方式不同會影響鏜桿的受力點位置。因鏜桿懸伸長度不變，所以工件孔中心線直線度很好，孔徑減少到較少。鏜桿送進的懸臂鏜削，因鏜桿懸伸長度不斷變化，在可加工長孔時會產生圓度誤差，加工多段同軸孔時會產生同軸度誤差。所以在對形狀精度要求較高的場合，總是優先考慮工作臺面進給方式。6）、工件的夾緊變形由于夾緊力過大或過于集中，夾緊位置不當等都可能造成夾緊變形而影響孔的幾何形狀精度。夾緊力過大，加工后內孔成為橢圓。將集中載荷改為分布載荷，或減小精加工夾緊力等，上述變形可以避免。三、毛坯材料硬度不均和余量不均的影響1）、力的影響相臨的孔由于收縮不同步切削處理后的內應力重新分布，便造成孔的圓度誤差。為此，毛坯需要很好的時效處理。2）、工藝系統熱變形的影響熱變形會造成機床上主軸軸線傾斜，這時如采用工件進給就會出現孔的圓度誤差。由于孔壁厚度不均在切削力作用下，薄處溫度高，變形大，厚處溫度低，變形小，若粗精加工連續進行，將會使薄處少切，厚處多切，冷卻后便造成圓度誤差。采用粗精加工分開和充分冷卻可以有效的消除這項誤差。第四章箱體數控加工工藝分析及程序的編制4.1數控加工工藝分析4.1.1牽引部箱體數控加工內容我主要選擇了牽引部箱體上的一些主要行孔進行數控加工：1）、用367mm的鏜刀粗鏜375孔2）、用375mm的鏜刀精鏜375孔3）、用422mm的鏜刀粗鏜430孔4）、用430mm的鏜刀精鏜430孔5）、用20mm的銑刀銑120X100的槽6）、用10mm的麻花鉆鉆12-M12底孔7）、用16mm的麻花鉆鉆4-16孔8）、用20mm的麻花鉆鉆10-M24底孔9）、用68mm的鏜刀粗鏜5-68孔10）、用38mm的麻花鉆鉆5-32透孔11）、用30mm的麻花鉆鉆M36底孔12）、用60mm的鏜刀粗鏜60孔13）、用62mm的鏜刀粗鏜65孔14）、用65mm的鏜刀精鏜65孔15）、用62mm的鏜刀粗鏜70孔16）、用70mm的鏜刀精鏜70孔17）、用82mm的鏜刀粗鏜90孔18）、用90mm的鏜刀精鏜90孔4.1.2數控機床的選擇本次設計所加工的零件是采煤機左牽引部箱體，加工工位較多，需工作臺多次旋轉才能完成加工零件，初步選擇為臥式鏜銑類加工中心。一、類型選擇考慮加工工藝、設備的最佳加工對象、范圍和價格等因素，根據所選零件進行選擇。如，加工兩面以上的工件或在四周呈徑向輻射狀排列的孔系、面的加工，如各種箱體，應選臥式加工中心；單面加工的工件，如各種板類零件等，宜選立式加工中心；加工復雜曲面時，如導風輪、發動機上的整體葉輪等，可選五軸加工中心；工件的位置精度要求較高，采用臥式加工中心。在一次裝夾中需完成多面加工時，可選擇五面加工中心；當工件尺寸較大時，如機床床身、立柱等，可選龍門式加工中心。當然上述各點不是絕對的，特別是數控機床正朝著復合化方向發展，最終還是要在工藝要求和資金平衡的條件下做出決定。二、參數選擇加工中心最主要的參數為工作臺尺寸等，根據確定的零件族的典型零件進行選擇。1）工作臺尺寸這是加工中心的主參數，主要取決于典型零件的外廓尺寸、裝夾方式等。應選比典型零件稍大一些的工作臺，以便留出安裝夾具所需的空間，還應考慮工作臺的承載能力，承載能力不足時應考慮加大工作臺尺寸，以提高承載能力。2）坐標軸的行程最基本的坐標軸是X、Y、Z，其行程和工作臺尺寸有相應的比例關系。工作臺的尺寸基本上決定了加工空間的大小。如個別工件的尺寸大于機床坐標行程，則必須要求工件的加工區處在機床的行程范圍之內。3）主軸電動機功率與轉矩它反映了數控機床的切削效率，也從一個側面反映了機床的剛性。同一規格的不同機床，電動機功率可以相差很大。應根據工件毛坯余量、所要求的切削力、加工精度和刀具等進行綜合考慮。4）主軸轉速與進給速度需要高速切削或超低速切削時，應關注主軸的轉速范圍。特別是高速切削時，既要有高的主軸轉速，還要具備與主軸轉速相匹配的進給速度精度選擇三、精度選擇機床的精度等級主要根據典型零件關鍵部位精度來確定。主要是定位精度、重復定位精度、銑圓精度。數控精度通常用定位精度和重復定位精度來衡量，特別是重復定位精度，它反映了坐標軸的定位穩定性，是衡量該軸是否穩定可靠工作的基本指標。銑圓精度是綜合評價數控機床有關數控軸的伺服跟隨運動特性和數控系統插補功能的主要指標之一。一些大孔和大圓弧可以采用圓弧插補用立銑刀銑削，不論典型工件是否有此需要，為了將來可能的需要及更好地控制精度，必須重視這一指標。數控精度對加工質量有舉足輕重的影響，同時要注意加工精度與機床精度是兩個不同的概念。將生產廠樣本上或產品合格證上的位置精度當作機床的加工精度是錯誤的。樣本或合格證上標明的位置精度是機床本身的精度，而加工精度是包括機床本身所允許誤差在內的整個工藝系統各種因素所產生的誤差總和。整個工藝系統的誤差，原因是很復雜的，很難用線性關系定量表達。在選型時，可參考工序能力kp的評定方法作為精度的選型依據。一般說來，計算結果應大于1.33。四、機床的剛度選擇剛度直接影響到生產率和加工精度。加工中心的加工速度大大高于普通機床，電動機功率也高于同規格的普通機床，因此其結構設計的剛度也遠高于普通機床。剛性是機床質量的一個重要特征，但對選型而言，由用戶對所選機床進行剛性評價尚無可借鑒的標準。實際上用戶在選型時，綜合自己的使用要求，對機床主參數和精度的選擇都包含了對機床剛性要求的含義。訂貨時可按工藝要求、允許的扭矩、功率、軸力和進給力最大值，根據制造商提供的數值進行驗算。用于難切削材料加工的機床，應對剛性予以特殊關注。這時為了獲得機床的高剛性，往往不局限于零件尺寸，而選用相對零件尺寸大1至2個規格的機床。五、數控系統選擇數控功能分為基本功能與選擇功能，可以從控制方式、驅動形式、反饋形式、檢測與測量、用戶功能、操作方式、接口形式和診斷等方面去衡量。基本功能是必然提供的，而選擇功能只有當用戶選擇了這些功能后，廠家才會提供，需另行加價，且定價一般較高。對數控系統的功能一定要根據機床的性能需要來選擇，訂購時既要把需要的功能訂全，不能遺漏，同時避免使用率不高造成浪費，還需注意各功能之間的關聯性。在可供選擇的數控系統中，性能高低差別很大，價格也可相差數倍。應根據需要選擇，不能片面追求高指標，以免造成浪費。多臺機床選型時，盡可能選用同一廠家的數控系統，這樣操作、編程、維修都比較方便。同時要注意，再好的系統，必須要有機床可靠的零件質量和裝配質量支持，才能發揮效能。六、工作臺功能選擇臥式加工中心有回轉工作臺。回轉工作臺有兩種，用于分度的回轉工作臺和數控回轉工作臺。用于分度的回轉工作臺的分度定位間距有一定的限制，而且工作臺只起分度與定位作用，在回轉過程中不能參與切削。分度角有：0.5°times;720、5°times;72、3°times;120和1°times;360等，須根據具體工件的加工要求選擇。數控轉臺能夠實現任意分度，作為B軸與其它軸聯動控制。但必須根據實際需要確定，以經濟、實用為目的。七、自動換刀裝置(ATC)和刀庫容量選擇ATC的工作質量和刀庫容量直接影響機床的使用性能、質量及價格。刀庫容量以滿足一個復雜加工零件對刀具的需要為原則。應根據典型工件的工藝分析算出加工零件所需的全部刀具數，由此來選擇刀庫容量。當要求的數量太大時，可適當分解工序，將一個工件分解為兩個、三個工序加工，以減小刀庫容量。同時要關注最大刀具尺寸、最大刀具重量。ATC的選擇主要考慮換刀時間與可靠性。換刀時間短可提高生產率，但換刀時間短，一般換刀裝置結構復雜、故障率高、成本高，過分強調換刀時間會使價格大幅度提高并使故障率上升。據統計加工中心的故障中約有50%與ATC有關，因此在滿足使用要求的前提下，盡量選用可靠性高的ATC，以降低故障率和整機成本。八、冷卻裝置選擇冷卻裝置形式較多，部分帶有全防護罩的加工中心配有大流量的淋浴式冷卻裝置，有的配有刀具內冷裝置(通過主軸的刀具內冷方式或外接刀具內冷方式)，部分加工中心上述多種冷卻方式均配置。精度較高、特殊材料或加工余量較大的零件，在加工過程中，必須充分冷卻。否則，加工引起的熱變形，將影響精度和生產效率。一般應根據工件、刀具及切削參數等實際情況進行選擇。綜合以上因素，機床選用型號MC-800H臥式加工中心，數控加工系統采用日本FANUC-OMC系統，機床的主要技術參數如下：工作臺面積mm800×800行程mm1250/1000/850主軸轉速rpm標準5000／特殊10000主軸直徑mm?110主軸孔錐度NT.50進給速度m/min20、20、18/10主軸電機kw22刀庫容量40刀具選擇方式固定刀柄型式BT50刀具長度mm550刀具重量kg25定位精度mm±0.004重復定位精度mm±0.002機床尺寸mm4165×6510×3530機器重量T234.1.3加工刀具的選擇加工中心使用的刀具為刀具組件，由刀具和刀柄兩部分組成。刀具部分和通用刀具一樣，如銑刀、鉆頭、鉸刀、鏜刀等。正確地選擇和使用刀具對保證零件加工質量有著極其重要的作用。加工中心成本昂貴，應注意選用高性能刀具，充分發揮機床的效率，降低加工成本，提高加工精度。加工中心主軸轉速較普通機床高1-2倍，且主軸輸出功率較大。因此數控機床用刀具應具有較高的耐用度和剛度，刀具材料抗脆性要好，且有良好的斷屑性能和可調易更換等特點。選擇刀具材料時，一般盡可能選擇硬質合金刀具，涂層刀具與立方氮化硼等刀具也廣泛應用于加工中心，陶瓷刀具與金剛石刀具也開始在加工中心上運用。4.1.4走刀路線的選擇走刀路線又稱加工路線，是指數控機床、加工中心在加工過程中刀具相對于工件的運動軌跡。走刀路線的確定非常重要，它與工件的加工精度和粗糙度直接相關。走刀路線一確定，零件加工程序中各程序段的先后順序也就確定了。一、點位控制及孔系加工走刀路線對于點位控制機床，只要求定位精度高，定位過程快，刀具相對于零件的運動路線無關緊要。為了充分發揮加工中心的工作效率，走刀路線應力求最短。對于位置精度要求較高的孔系零件，精鏜孔系時，特別要注意鏜孔路線應與各孔的定位方向要一致。二、銑削平面的走刀路線對于凹形槽封閉輪廓類零件，為了保證銑削凹形側面時能達到圖樣要求的表面粗糙度，應一次走刀連續加工而成。銑削外輪廓表面時銑刀的切入和切出點應沿零件輪廓曲線的延長線切向切入和切出零件表面，而不應沿法向直接切入零件，以免加工表面留下刀痕。4.1.5工件的裝夾與定位加工中心是現代自動化加工單元。正確的裝夾工件，對充分發揮加工中心的高精度、高效率起著重要的作用。加工中心加工采取工序集中原則，工件一次裝夾，可連續、自動的完成銑削、鉆削、擴孔、鉸孔、鏜孔及攻螺紋等粗、精加工，因此，工件的裝夾需滿足多刀、多面加工的要求。一、夾具的選擇在加工中心上，夾具的任務除了與普通機床夾具一樣的定位、夾緊外，還要以各個方向的定位面為參考基準，確定工件編程的原點。1）、夾具應具有高的剛度和高的定位精度。2）、為切削刀具運動留下足夠的空間。3）、裝卸方便快捷，輔助時間段。4）、保證工件的最小夾緊變形。5）、保證工件的定位精度。6）、注意機床主軸與工作臺面之間的最小距離和刀具的裝夾長度。7）、優先使用組合夾具或柔性夾具。二、夾緊與安裝工件的夾緊對加工精度有很大的影響。在考慮夾緊方案時，夾緊力應力求靠近主要支撐點上，或在支撐點所在的三角內，并力求靠近切削部位及剛好的地方，避免夾緊力落在工件的中空區域，盡量不要在被加工孔的上方。同時，必須保證最小的夾緊力變形。加工中心上既有粗加工，又有精加工。零件在粗加工時，切削力大，需要大的夾緊力，精加工時為了保證加工精度，減少壓緊力變形，需要小的夾緊力。另外還要考慮到各個夾緊部件不要與加工部位和所用的刀具發生干涉。三、確定工件在機床工作臺上的最佳位置臥式加工中心加工工件時，由于要進行多工位加工，工作臺需帶著工件旋轉，要考慮工件（包括夾具）在機床工作臺上的最佳位置，該位置是在技術裝備過程中根據機床，考慮各種干涉情況，優化匹配各部位刀具長度而確定的。因此，在進行多工位零件的加工時，應綜合計算各工位的各加工表面到機床主軸端面的距離，一選擇最佳的刀具長度，提高工藝系統的剛性，從而保證加工精度。4.2數控加工程序的編制數控程序的編制我采用計算機輔助編程軟件MasterCAM，版本號為V9.0，在左牽引部箱體的主視圖上選取了一些主要的行孔與槽進行數控鏜削、鉆削以及銑削加工。4.2.1編程坐標圖圖4-1編程坐標圖以左側耳環的中心為坐標原點進行數控程序的編制，底面焊工藝塊為定位基準。4.2.2刀具卡片刀具卡片刀具號刀具類型補償量備注說明T1鏜刀H1367T2鏜刀H2375T3鏜刀H3422T4鏜刀H4430T5銑刀H520T6麻花鉆H610T7麻花鉆H716T8麻花鉆H820T9鏜刀H968T10麻花鉆H1038T11麻花鉆H1130T12鏜刀H1260T13鏜刀H1362T14鏜刀H1465T15鏜刀H1570T16鏜刀H1682T17鏜刀H17904.2.3銑槽走刀路線圖圖4-2銑槽走刀路線圖第五章工藝過程技術經濟分析5.1項目的研究意義依靠科技進步，發展高產高效綜采工作面關鍵技術與裝備，走生產集約化，大幅度提高工作面單產，是當今世界各主要產煤國家發展煤炭工業，增產提效的主要途徑。自八十年代以來，各主要采煤國家都在積極開發和應用新型高效、大功率、高可靠性的采煤機，并都取得了良好的效果。建設一批高產，高效的現代化礦區采煤機在我國綜合機械化采煤技術中起主導作用，對我國煤炭產業經濟的發展具有重要的現實意義，從而促進國民經濟的發展和社會的穩定。5.2國內外的科技現狀國外現狀：為了提高工作面的單產，世界主要產煤國家的工作面主要設備之一采煤機，大多采用多電機驅動，截割電機橫軸布置的大功率電牽引采煤機，集機電一體化，性能完善，可靠性高，裝機功率大。世界上具有代表性的幾家采煤機生產公司如美國的久益；日本的三井三池；德國的艾柯夫；英國的安德森等先后都推出了各種型號的適合中厚和厚煤層的采煤機，且性能日趨完善，裝機功率越來越大，生產能力越來越強。但對于較薄煤層大功率采煤機的開發卻很少。國內現狀：我國薄煤層資源豐富，分布面廣，而且煤質好。據統計全國薄煤層的儲量占全部可采儲量的21％。許多煤區有大量的解放層也急待開發。因此，搞好薄煤層采煤機械化，提高薄煤層的生產效率，已成為我國能源工業的重要任務。根據現狀，我國的采煤機生產中，中厚和厚煤層采煤機的發展突飛猛進，日新月異，基本上達到了九十年代的國際先進水平。根據現在國內外采煤機發展趨勢和用戶的強烈要求，針對上述情況，需開發一種功率大、性能先進可靠性高的用于高檔普采工作面，并兼顧綜采的多電機橫向布置，多點驅動的機內載電牽引采煤機，采高范圍1.9～3.8米,機面高度在0.85米左右,最小過機間隙0.15米,最小過煤高度0.28米,煤質硬度在4左右，煤層傾角不大于40°。5.3經濟效益與社會效益預算該型采煤機用于較薄煤層高檔普采或綜采工作面，而該種工作面大多為解放層。根據我國煤炭資源戰略，節約煤炭資源，提高煤炭的回采率和煤炭質量，其社會效益是顯而易見的。因此開發此采煤機市場前景非常廣闊，無論對煤炭企業還是采煤機生產企業都具有很好的社會效益和經濟效益。單位：萬元年份項目20052006200720082009合計生產臺數3510151548產值單價280280280280280總值840140028004200420013440利稅利潤（14%）117.61963925885881881.6稅金（10%）841402804204201344總值201.6336672100810083225.65.4項目資金1）、總資金包括以下內容單位：萬元（1）調研、咨詢、協作費用10（2）攻關費用70（3）電機開發費用60（4）樣機試制費用2×200=400（5）設備改造費用20（6）試驗費用40（7）不可預見費用10總計6102）、年度資金使用預算2004年1602006年4505