复杂箱体精密复合镗铣加工中心总体布局的设计方案

2.5.1复合化加工中心总体布局结构

根据前面对适合箱体类零件加工的卧、立式加工中心几种布局形式，以及对 箱体类零件的加工工艺的分析，综合运动部件的轻质量、高刚度要求，确定了将 龙门式镗铣加工中心和卧式镗铣加工中心相结合，采用电主轴和机械主轴的双主轴单龙门立卧布局的复合化结构。在传统的零件加工过程中，为了尽可能的降低 由于机床换刀、上下料、重新换位装夹等辅助动作所浪费的时间，把不同的工序 安排在同一个机床上来完成是机床发展的需要，因此复合化的机床已经成为近年 来机床技术发展的方向。精密复合化加工中心的产生，使得工件的小批量、变批 量、多品种制造生产变得相对容易和经济实惠，不用为零件的制造特征而需要专 用机床。复合化机床的通用性是的，复合化机床在加工过程中减少了工件装 夹次数，降低了由于重复定位所带来的误差，缩减了工件的生产周期。
为了实现复杂箱体类零件一次安装状态下的工序集中法加工以提高精度和效 率，在深入分析典型箱体类零件加工特征的基础上，先后提出了多种机床布局思 路，最终选出了将单龙门式铣削加工中心与卧式镗铣加工中心相结合，采用电主 轴与机械主轴相结合的双主轴、单龙门立卧式布局的思路，根据这一思路，提出 了图2.7的结构方案，这样可以实现箱体零件的“一次装夹，五面加工”。
1.床身2.铣削立柱3.铣削横梁4.铣削主轴箱5.镗削主轴箱6.镗削立柱7.工作台 图2.7初始总体结构布局图 Fig. 2.7 General structure of initial layout
2.5.2复合化结构中的横梁与立柱解耦
由图2.7可知，铣削横梁与镗削立柱是固定在一起的，在进行机床结构刚度分 析时发现铣头横梁与镗铣头立柱耦合，在装配时很难保证精度，且加工过程中二 者产生变形互相影响。为此，采用了基于公理设计的思想，将铣头横梁与镗铣头立柱在结构上解耦，将卧式镗头立柱与龙门立柱分开设置，通过有限元方法对这 种结构布局方案进行分析和仿真，最后确定了如图2.8的结构方案作为最终方案。
1.床身2.工作台3.铣削立柱4.铣削刀盘5.铣削横梁6.铣削主轴箱7.镗削刀盘
8.镗削主轴箱9.镗削立柱
2.8优化后总体结构布局图
Fig. 2.8 General structure after optimization
精密复合式镗铣加工中心的总体布局已经确定，图2.8中总体结构主要包括单 龙门式的铣削加工中心与卧式镗削加工中心相结合，主要结构包括铣削电主轴系 统、镗削机械主轴系统、整体性床身、旋转分度工作台、水平运动滑台、圆盘式 刀库等。在机床主体布局结构方式确定后，再根据本课题所研究对象的主要技术 规格参数要求进行主要结构尺寸的确定、总体设计、机床的外观造型设计和加工 中心的产品相关的配套辅助设施的设计。
2.6本章小结
(1)本章阐述了精密复合式镗铣加工中心结构特点和技术要求，在综合分析 国内外的立卧式加工中心总体布局的基础上，总结了各种机床运动和运动分配形 式的特点。
(2)以装甲车的精密复杂箱体类零件为对象，分析了零件的结构特征以及对 加工该类零件的设备进行需求分析，综合运动部件的轻质量、高刚度要求，确定 了将单龙门式镗铣加工中心和卧式镗铣加工中心相结合，采用电主轴和机械主轴 的双主轴的单龙门立卧布局的复合化结构。