本文涉及到的加工中心夾具的裝配文件都是以三維模型形式出現(xiàn)的,,夾具三維模型與 PDM平臺共享的數(shù)據(jù)包括兩種:①夾具的結(jié)構(gòu)屬性數(shù)據(jù),;②夾具模型數(shù)據(jù)。
龍門加工中心廣泛適用于汽車,、航空航天,、船舶等行業(yè)中,,加大龍門機床的技 術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā),對實現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展具有重大的意義,。由于龍門加工 中心的橫梁系統(tǒng)是機床的主要承載系統(tǒng),,橫梁系統(tǒng)的靜動熱態(tài)性能對機床的加工精 度和機床的切削性能影響非常大。所以,,對于橫梁系統(tǒng)的設(shè)計和性能研宄顯得尤為重要,。
龍門加工中心的橫梁系統(tǒng)作為機床的主要承載部件系統(tǒng),。它的靜動熱態(tài)性能會 對機床的加工精度和機床的切削性能影響非常大,。因此,對龍門加工中心的橫梁系 統(tǒng)的靜動熱態(tài)性能的研宄一直被研宄機構(gòu)和高校所關(guān)注,。又由于近年來我國對于大 型龍門加工中心機床的研宄正朝著高速化,、高精度化方向發(fā)展,因而對于橫梁系統(tǒng) 的設(shè)計與性能研宄更加重要,也成為企業(yè)和眾多學(xué)者研宄的重點,。
由于龍門加工中心橫梁系統(tǒng)作為承載部件,,其靜動熱態(tài)性能對機床的加工性能 和切削性能有很大影響,本文以XH2130龍門加工中心的橫梁系統(tǒng)作為研宄對象,, 研宄其靜動熱態(tài)特性,,得到橫梁系統(tǒng)多模型計算結(jié)果,各階固有頻率和動態(tài)響應(yīng)曲 線以及導(dǎo)軌和滾珠絲杠系統(tǒng)溫度場和熱變形分析,。這為機床橫梁系統(tǒng)的優(yōu)化提供了 研宄方法和理論依據(jù),,具有較高的參考價值。
自二十世紀五十年代末,,機械制造的生產(chǎn)過程發(fā)生了巨大變化,,由傳統(tǒng)的普 通機床以及組合機床所構(gòu)成的加工生產(chǎn)線,慢慢的發(fā)展到以加工中心和精工機床(CNC)所構(gòu)成的柔性制造系統(tǒng),,實現(xiàn)了多品種,、大批量的柔性自動 化生產(chǎn),機床技術(shù)在經(jīng)歷三十多年的發(fā)展和應(yīng)用以后,,部分工業(yè)發(fā)達國家的精工 機床使用率占整個機床的80%左右,。然而,加工中心已經(jīng)成為現(xiàn)代化車間的基本 制造單元,,其使得自動換刀,、空行程等速度加快,也提高了生產(chǎn)過程的連續(xù)性,, 高性能的加工中心不但成倍的提高機床的加工效率,,而且進一步的改善了加工零 件的表面質(zhì)量和精度[3_5]。因此,,這一先進制造技術(shù)的出現(xiàn),,使得各國的工業(yè)制造 界和學(xué)術(shù)研究界對此高度重視,綜合分析機床技術(shù)的發(fā)展歷史,,可以得到現(xiàn)今高性能加工中心所包括的技術(shù)框架如圖
在研究機床的布局形式時,,首先要清楚機床幾個運動的分配形式。臥式加工 中心主要有四個運動,,其中包括X,、Y、Z三個坐標軸和B軸一個回轉(zhuǎn)軸,。關(guān)于這 四個運動軸的分配方式,,可全部由工件來完成,,或全部由刀具來成,,或是由工件 和刀具共同來完成[25]。分析國內(nèi)外臥式加工中心結(jié)構(gòu)可知,一般都是用工作臺來 完成B軸的回轉(zhuǎn)動,,剩下的三個坐標軸運動既可以分配給工件,,又可以分配給 刀具,按三個運動的分配方式,,臥式加工中心可以分為以下幾種結(jié)構(gòu)形式,。
立式加工中心主要有四個運動,其中包括X,、Y,、Z三個坐標軸和B軸一個回 轉(zhuǎn)軸,關(guān)于這四個運動軸的分配方式可全部由工件或刀具來完成,,也可以由工件 和刀具共同來完成,。分析國內(nèi)外的立式加工中心可知,一般均采用工作臺的回轉(zhuǎn) 運動來實現(xiàn)B軸的旋轉(zhuǎn),,剩下的三個坐標軸的運動既可以分配給工件,,又可以分 配給刀具。立式機床按對主軸的固定模式可分為單立柱式和龍門式,,兩種結(jié)構(gòu)對 比可知:龍門式結(jié)構(gòu)機床加工范圍大,、運動空間廣闊,因此龍門式結(jié)構(gòu)更適合箱 體類零件的加工,,所以按三個運動的分配方式,,龍門立式加工中心可以分為以下 幾種結(jié)構(gòu)形式。
高速,、高精度的進給系統(tǒng)是精密復(fù)合式鏜銑加工中心具備高性能的重要保障,, 隨著高速加工技術(shù)的快速發(fā)展,高速加工中心的進給速度將是傳統(tǒng)機床進給速度 的5至10倍,。精密復(fù)合式鏜銑加工中心進給系統(tǒng)的要求主要表現(xiàn)在以下幾個方面: 高速度,、高加速度、高精度,、高可靠性,。
精密復(fù)合式鏜銑加工中心的回轉(zhuǎn)工作臺為水平放置,工作臺為加工中心提供 了回轉(zhuǎn)運動,,使機床原有的加工使用范圍得到擴大,,高精度回轉(zhuǎn)工作臺的重要性 能有六個方面:分度精度和重復(fù)定位精度;&剎緊力矩的大??;C.密封性能;4 回轉(zhuǎn)定位速度,;&承載能力,;/精度保持性,。
為了使新設(shè)計出的加工中心MTBF能夠達到550h,本文根據(jù)層次分析法的思想 [4W9],,利用4個可靠性分配因素,,對新設(shè)計的加工中心進行可靠性分配,得到各個子系 統(tǒng)在設(shè)計時應(yīng)該分配到的平均故障間隔時間,。本文采用一種綜合性的可靠性分配方法,, 充分考慮各種分配因素,并結(jié)合了專家打分法,、權(quán)重系數(shù)法的特點和生產(chǎn)線上反饋回的 可靠性數(shù)據(jù),。