MG250-591-WD型采煤機右搖臂殼體的加工工藝規程及數控編程設計論文

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1、摘 要 采煤機直接用于煤炭的地下開采，是煤炭生產中最主要的機械設備之一。改革開放以來，我國的采煤機研發有了長足的發展，但在性能和可靠性上與世界先進國家的采煤機相比，還存在一定的差距。為此，開發高產高效礦井綜合配套技術是我國煤炭科技發展的主攻方向。為提升產品設計質量，完善快速設計和個性設計手段，采煤機的創新設計尚需要加大研究力度。 MG250/591-WD型電牽引采煤機是在雞西煤機有限公司多年研制電牽引采煤機成功技術的基礎上開發制造成功的。我這次設計的主要任務是對MG250/591-WD型采煤機右截割部搖臂殼體進行加工工藝規程設計。創新之處在于在設計過程中根據具體情況應用了數控編程。

2、 關鍵字： 采煤機 加工工藝規程 數控編程 Abstract Coal mining machine uses in the coal directly underground mining, is in the coal production one of most main mechanical devices. Since the reform and open policy, the coal mining machine research and development had the considerable dev

3、elopment, But compares in the performance and in the reliability with the world advanced countries coal mining machine, also has certain disparity. Therefore, the development high production highly effective mine pit synthesis necessary technology is our country coal science and technology developme

4、nt main attack direction. In order to promote the product design quality, the consummation fast design and the individuality design method, the coal mining machine innovation design still needed to increase the research dynamics. The MG250/591-WD electricity hauling coal mining machine is develops

5、 in the JiXi coal machine limited company many year development electricity hauling coal mining machine success technology foundation makes successfully. The author this design primary mission is carries on the processing technological process design to the MG250/591-WD coal mining machine right cut

6、ting department rocking shaft shell. Place of the innovation lay in the design process acts according to the special details to apply the numerical control programming. Key words: Coal mining machine Processing technological process Numerical control programming 目錄 摘要 …………………

7、…………………………………………………Ⅰ Abstract ………………………………………………………………Ⅱ 第 1 章緒論 ………………………………………………………… 1 第 2 章MG250/591-WD型采煤機概述……………………………… 4 2.1 MG250/591-WD型采煤機簡介………………………………… 4 2.2 工作原理……………………………………………………… 4 2.3 采煤機結構組成及其各部分的功用………………………… 5 2.3.1 截割部………………………………………………… 5 2.3.2 牽引部………………………………………………

8、… 6 2.3.3 行走部………………………………………………… 6 2.3.4 液壓傳動部…………………………………………… 6 2.3.5 冷卻噴霧系統………………………………………… 6 2.3.6 電氣系統……………………………………………… 6 2.4 主要技術特點………………………………………………… 7 2.5 主要技術參數及配套設備…………………………………… 8 2.5.1 主要技術參數………………………………………… 8 2.5.2 主要配套設備………………………………………… 9 第 3 章 MG250/591-WD型采煤機右搖臂殼體工藝規程

9、設計…… 11 3.1 殼體零件的功用和結構特點………………………………… 11 3.1.1 殼體零件的功用……………………………………… 11 3.1.2 殼體零件的結構特點………………………………… 11 3.1.3 礦井用殼體零件的特點……………………………… 11 3.2殼體零件的主要技術要求…………………………………… 12 3.3零件圖樣分析………………………………………………… 13 3.4 工藝分析……………………………………………………… 14 3.5 加工工藝規程………………………………………………… 14 第 4 章 右

10、搖臂殼體數控加工工藝………………………………… 15 4.1 數控加工工藝的內容………………………………………… 15 4.2 數控加工工藝的特點………………………………………… 15 4.3 加工中心的選擇……………………………………………… 15 4.4 數控加工工藝分析與設計…………………………………… 19 4.4.1 零件加工的可行性分析……………………………… 19 4.4.2 零件的工藝性分析…………………………………… 19 4.4.3 走刀路線的選擇……………………………………… 20 4.4.4 對刀點與換刀點的確定……………………………… 20 4.4.

11、5 加工余量的確定……………………………………… 21 4.4.6 切削用量的選擇……………………………………… 21 4.5 加工中心的工藝及工藝裝備………………………………… 22 4.5.1 工藝性分析…………………………………………… 22 4.5.2 工藝過程設計………………………………………… 22 4.5.3 零件的裝夾…………………………………………… 23 4.6 加工中心編程的特點………………………………………… 24 4.7 零件主要工序數控程序編制………………………………… 24 第 5 章 工藝過程的技術經濟分析………………………………… 28

12、第 6 章 綠色制造…………………………………………………… 30 第 7 章 專題論文…………………………………………………… 32 結論……………………………………………………………………… 38 致謝……………………………………………………………………… 39 參考文獻………………………………………………………………… 40 第1章 緒論 在石油、天然氣、水力發電和核動力獲得巨大發展的今天，煤炭仍然是我國一次能源的主體。采掘機械化是煤炭工業增加產量、提高勞動生產率、改善生產條件、保障安全生產的必要技術手段，也

13、是煤炭生產過程中節約能源、人力和原材料消耗的有效技術措施。建國以來，我國煤礦采掘機械化從無到有，不斷發展，日趨完善。生產技術從過去的手鎬落煤和人力拉筐、背筐的生產方式發展為普通機械化和綜合機械化采煤。國家正在實施大公司、大集團戰略，爭取形成5～6個年規模上億噸的特大型企業，5～6個年產規模5000萬t的大型企業。煤礦的根本出路在于機械化，我國采掘機械化與世界各主要產煤國家采掘機械化技術的發展過程相似，雖然起步較晚，但也經歷了幾個重要的發展階段。 20世紀50年代，是機械化采煤的初級階段。采煤工作面使用截煤機和康拜因及模鍛鏈刮板輸送機，主要用木支柱支護頂板。1958年開始研制刨煤機和液壓支架。

14、掘進工作面使用IIM-1型后卸式鏟斗裝巖機、C-153型裝煤機。 20世紀60年代，采煤機械化得到初步發展。先后研制成功MLQ-64、MLQ-80型單滾筒采煤機、MLS1、MLS2雙滾筒采煤機以及MBJ-1、MBJ-2型刨煤機，與圓環鏈可彎曲刮板輸送機配套，采用金屬摩擦支柱和金屬鉸接頂梁，形成普通機械化采煤工作面。掘進工作面推廣使用耙斗裝載機。 20世紀70年代是采煤機械化的大發展時期。一方面，自行生產采煤機、刮板輸送機、金屬支柱等，實現普通機械化采煤成套設備配套；另一方面，研制綜合機械化采煤設備。1974年，北京煤機廠、鄭州煤機廠試制垛式液壓支架，張家口煤機廠、西北煤機廠試制配套刮板輸送

15、機。1978年，組織專業化生產，重點發展三機（采煤機、輸送機、掘進機）、一架（液壓支架）、一裝備（煤礦安全儀器及裝備）及單體液壓支柱。70年代末期，開始為煤礦提供成套中、厚煤層綜合機械化采煤設備。1974年，從英國、原西德、法國、波蘭、前蘇聯引進43套綜采設備裝備重點煤礦。1978年，從西德、英國、日本引進100套綜采設備，同時引進部分關鍵元部件的制造技術和產品檢驗技術裝備；此外，從美國、英國、日本、奧地利等國引進100臺煤巷、半煤巷掘進機。 20世紀80年代是采掘機械化的全面發展時期。以技貿結合方式引進了AM500型采煤機、AM50型掘進機、S100型掘進機技術。國內采煤機形成MG、MXA

16、、AM三大系列，總功率達750kW，理論生產能力達800t/h;工作面輸送機以SGZ730H和SGZ764機型為主，裝機功率達264～400kW，運輸能力達700～1000t/h;液壓支架主要有掩護式支架和支撐掩護式支架，針對厚煤層分層開采開發鋪網液壓支架。 20世紀90年代初，采煤裝備基本立足國內，形成比較完整的研究、設計、制造、測試、檢修體系。一是在完善中強調綜采的整體配套性，完成“八五”國家攻關項目“日產7000t綜采成套設備的研制”。二是對工作面主要生產設備進行改造提高和更新換代。采煤機向大功率、電牽引、多電機、橫向布置、大截深、快速牽引、微機工礦監測和故障診斷方向發展；工作面輸送機

17、向提高運輸能力、實現交叉側卸、采用封底溜槽和可控驅動裝置方向發展；液壓支架向優化架型設計、增大工作阻力、提高移架速度方向發展，開發成功手動快速移架系統和大流量供液系統，鄰架智能和程序控制的電液系統完成工業性試驗。三是完善系統配套和提高可靠性，開展綜采工作面和采區地質保障系統、高效輔助運輸系統、開采設備工況監測和故障診斷系統、安全保障系統、采區供電系統以及煤巷快速掘進和錨桿支護等攻關并取得進展。20世紀90年代我國綜采發展中最具影響的創新成果是綜采放頂煤技術的試驗成功。綜放開采技術實驗研究始于1982年，1984年開始工藝與裝備的工業性試驗。80年代大體處于摸索試驗階段，主要是進行緩傾斜與急傾斜

18、條件下綜放開采工藝和高、中、低位綜放支架的工業性實驗。90年代前后綜放技術開始在一批緩傾斜厚煤層采區推廣應用以取代厚煤層分層開采。目前綜放技術已在條件適宜的礦井推廣應用。 進入90年代后，隨著煤炭生產向集約化方向發展，減員提效、提高工作面單產成為煤炭發展的主流，發展高產高效工作面勢在必行，采煤機開發研制圍繞高產高效的要求進行，其主要方向是：（1）大功率高參數的液壓牽引采煤機：最具有代表性的機型是MG2×400-W型采煤機。（2）高性能電牽引采煤機：電牽引采煤機的研制從20世紀80年代開始起步，20世紀90年代全面發展，電牽引的發展存在直流交流兩種途徑。進入20世紀90年代后，交流變頻調速技術

19、在中厚煤層采煤機中推廣使用，上海分院先后開發成功MG200/500-WD、MG200/450-BWD、MG250/600-WD、MG400/920-WD和450/1020-WD等采煤機，交頻調速箱可以是機載，也可以是非機載。另外派生出8種機型，都已投入使用，取得較好的效果。太原礦山機械廠在引進英國Electra1000直流電牽引全套技術的基礎上，開發出MG400/900-WD和250/600-WD型兩種交流電牽引采煤機，雞西煤機廠、遼源煤機廠也開發了交流電牽引采煤機。 國產電牽引采煤機雖然發展速度很快，但性能和可靠上與世界先進國家的采煤機相比，還存在比較大的差距，所以一些有實力的礦霧局，在裝備

20、高產高效工作面時，把目光移向國外，進口國外最先進的電牽引采煤機。如神府華能集團公司引進美國的6LS、7LS電牽引采煤機；兗州礦業集團公司引進德國的SL-500型和日本的MCLE-DR102102型交流電牽引采煤機，但由于價格昂貴，故引進數量較少。 除了上述我國采煤機在總體水平上存在比較大的差距外，在采煤機的機械結構參數設計、加工制造和材質性能與國外先進水平有較大的距離。因此，對于采煤機的研究是一個長期的工作。我所設計的是MG250/591-WD型電采煤機右搖臂殼體的加工工藝規程以及數控程序的編制。工藝的創新之處就是采用了數控加工替代傳統機床加工，加工中涉及到數控加工中心的選用、加工工藝分析、

21、MasterCAM自動編程等技術。 第2章 MG250/591-WD型采煤機概述 采煤機是機械化采煤作業的主要機械設備，其功能是落煤和裝煤。采煤機械分為采煤機和刨煤機兩大類。目前應用最廣泛的采煤機械是滾筒采煤機。滾筒采煤機有單滾筒和雙滾筒之分。雙滾筒采煤機的類型很多，但基本組成部分大體相同。雙滾筒采煤機由電動機、截割部、牽引部以及附屬裝置等部分組成。截割部包括機頭減速箱、搖臂齒輪箱、截煤滾筒和擋煤板等部件。附屬裝置包括底托架、牽引鏈固定和張緊、拖纜、噴霧降塵和水冷、防滑以及大塊煤破碎等裝置。此外，為了實現滾筒調

22、高，機身調斜，以及反轉擋煤板，機器還裝設有輔助液壓裝置。 2.1 MG250/591-WD型采煤機簡介 MG250/591-WD型電牽引采煤機是在雞西煤機有限公司多年研制電牽引采煤機成功技術的基礎上開發制造成功的，該機在廣泛吸收國內外現有電牽引采煤機先進技術的基礎上，針對我國目前煤機市場最新變化和需求而開發研制的，它具有電機橫擺、結構先進、運行可靠、可實現電液互換、大功率能力強等特點。本機可通過更換電控部及液壓傳動部而成為交流變頻調速電牽引或液壓牽引采煤機，并且其他部件通用。該機主要用于含有夾矸等中厚偏薄硬質煤質的綜合機械化采煤工作面，又在有瓦斯或煤塵爆炸危險的礦井中使用。由于該機采用了先

23、進的控制技術，可靠性高、性能先進，爬坡能力強，是目前高產高效綜合機械化采煤的理想機型。 采煤機截割電機容量的調整范圍為150～300KW，通過調整截割電機容量，可實現一機多型。即MG150/391-WD，MG200/491-WD，MG250/591-WD三種采煤機型，從而能夠更好地適應不同工作面煤質變化要求。三種容量截割電機的聯接尺寸完全相同，可采較薄煤層中的硬煤，是較薄煤層采煤機更新換代的理想機型。 MG250/591-WD型采煤機主要適用于采高1.5～3.2m，煤層傾角≤15°，煤質硬度f≤4的綜采工作面。設計生產能力為1436噸/小時。 2.2工作原理 整機無底托架，左右牽引部

24、分別與電控部的兩端面干式對接。左、右行走部分別固定在牽引部上，構成了該機的機身部分。牽引部和電控部的單側對接面，主要用高強度的T形螺栓和4個鍥形啞鈴銷以及兩個Φ150定位銷聯接和緊固，提高了大部件之間聯接的可靠性。截割部為整體搖臂結構：即截割部減速器，截割電機均設在搖臂上。其上的兩組鉸接副，一個與機身端頭的牽引部鉸接，形成主支撐；另一個與調高油缸鉸接，實現截割部的調高。這種布置方式使的該機總體強度高；結構緊湊，合理；外形美觀，對稱。 采煤機由煤壁側的兩只滑靴和老塘側的兩只導向滑靴分別支撐在工作面刮板輸送機的鏟煤板和銷軌上。采煤機上的銷軌輪（擺線齒輪）與銷軌嚙合。當銷軌輪轉動時，采煤機便沿工作

25、面刮板輸送機運動，實現左右牽引。同時截割電機通過機械傳動帶動滾筒旋轉，完成落煤和裝煤作業。 2.3采煤機結構組成及其各部分的功用 采煤機主要有截割部,牽引部，行走部，電控部（或液壓傳動部）四大部分及液壓系統，噴霧冷卻系統，電氣系統等組成。 2.3.1截割部 截割部包括工作機構及其傳動裝置，是采煤機落煤、裝煤的部分，其消耗的功率約占整個采煤機功率的80%—90%。工作機構是指滾筒和安裝在滾筒上的截齒，而傳動裝置是指固定減速箱、搖臂齒輪箱，有時還包括滾筒內的傳動裝置。 截割部是采煤機的重要工作機構，主要完成落煤和裝煤作業，它由截割電機，搖臂，滾筒組成。 兩個截割機構分別布置在采煤機的左

26、右兩端，與牽引部鉸接，除了機殼，電機護罩與潤滑冷卻組件外，其他零部件均可互換。 滾筒是采煤機的工作裝置，擔負著落煤和裝煤工作，主要有滾筒體，截齒和齒座組成。滾筒為焊接結構。外部是螺旋葉片，內部采用340340方軸形式，滾筒端盤呈盤形。為了增強滾筒的使用壽命，在葉片出煤等處，采用堆焊Fe-05合金等工藝，葉片和端盤設有多個內噴霧噴嘴，用以在煤塵生成處降塵。 搖臂設有水套冷卻系統，內外噴霧系統，潤滑冷卻組件，離合機構和機械過載保護裝置。它作為一個重要的部件，主要有兩個作用：一是在油缸的推動下支撐滾筒，使滾筒隨時能調整工作精度，以適應煤層的變化，并且要承受滾筒上的各種載荷，因此它具有足夠的強度。

27、二是搖臂內有幾級惰輪，將電機功率傳遞給滾筒，起到減速器的作用，為此還要有足夠的剛度。因此為了保證搖臂的兩個作用，搖臂殼體的加工好壞，對以上兩個作用起著關鍵的作用，如果搖臂殼體加工精度不高，直接影響采煤機的使用壽命及工作效率。 2.3.2牽引部 采煤機牽引部擔負著移動采煤機、使工作機構連續落煤或調動機器的任務。牽引部主傳動原理是牽引電機將功率輸入，經過二級直齒輪和雙行星減速器減速，然后將牽引功率輸出給行走機構。 采煤機有左右兩個牽引部，除了機殼屬對稱結構不能互換外，內部零件均為左右通用。 組成：主要有牽引電機，一軸，二軸，雙行星減速器等組件，此外還有油針，放氣閥等。 機殼內分齒

28、輪傳動腔和干腔。齒輪傳動腔裝有各級齒輪傳動組件和齒輪油；干腔可穿過液壓管路，水管和電纜等，以及放置液壓閥組和分水閥等。 如果把牽引電機換成液壓馬達，電牽引部就可以變成液壓牽引部。其他的組件都可通用。 2.3.3行走部 行走部主要由機殼和兩個擺線齒輪（驅動輪，行走輪）心軸組件，滑靴等組成，它的傳動原理是牽引動力由牽引部輸出，通過行走部花鍵軸驅動驅動輪轉動，帶動行走輪與運輸機銷軌嚙合運動，從而使采煤機在運輸機上牽引行走。 2.3.4液壓傳動部 它主要由液壓泵站，控制閥組，液壓鎖和管路等組成。作用是采煤機截割部的升降和剎車制動器的控制。 2.3.5冷卻噴霧系統 它主要由主水閥，分水閥和

29、管路等組成，作用是供各電機和電控箱冷卻用水和內外噴霧滅塵。 2.3.6電氣系統 該機的電控系統為雞載式。除左右操作站分別設在機身兩端，交流變頻器的編程站設在電控箱變壓器腔前蓋板上外，其他所有電氣設備均安裝在機身中間的電控箱內。 電控箱分成四個腔室即：開關腔，變壓器箱，主控箱和接線腔。 2.4主要技術特點 MG250/591-WD型電牽引采煤機具有如下特點： 1）機身薄，裝機功率大。截割電機容量調整范圍寬。為了加寬截割電機的功率調整范圍，采煤機截割部設計強度為300Kw，電機容量調整范圍為150～300Kw，通過調整截割電機容量，可實現一機多型 。即MG150/391-WD、MG20

30、0/491-WD、MG250/591-WD三種采煤機型，從而能夠更好地適應不同工作面 煤質變化要求。三種容量截割電機的聯接尺寸完全相同?？刹芍泻衿∶簩又械挠裁海遣筛叻秶?1.5～3.2m硬煤層采煤機更新換代的理想機型。 2）整機為無底托架積木式組合結構。各部件之間為干式對接，對接面之間無任何機械或液壓傳動關系。機身三大部件之間使用高強度 T形螺栓和四個楔形啞鈴銷以及兩個Φ150定位銷連接和緊固，提高了大部件之間聯接的可靠性。 3） 截割電機、牽引電機的啟動、停止等操作采用旋轉開關控制外，其余控制如牽引速度調整、方向設定、左右搖臂的升降，急停等操作均由設在機身兩端操作站的按鈕進行控制

31、，操作簡單、方便。 4） 所有電機橫向布置。機械傳動都是直齒傳動。電機、行走箱驅動輪組件等均可從老塘側抽出。故傳動效率高，容易安裝和維護。 5） 液壓系統設計合理，采用集成閥塊結構，管路少，連接可靠；經常調整的閥設在液壓箱體外，便于檢修和更換；液壓元件全部選用專業廠家的各牌產品，如調高泵選用A2F12R4P1，性能穩定，技術可靠。 6） 截割機械傳動鏈設有扭矩軸過載保護裝置，并設有強制潤滑冷卻系統，提高了傳動件，支承件的使用壽命。 7） 截割部采用四行星單浮動結構，承載能力大，減小了結構尺寸。采用大角度彎搖臂設計，加大過煤空間，提高裝煤效果，臥底量大。 8） 保證可靠性及使

32、用壽命，傳動系統中的軸承和高速端的油封采用進口件，齒輪材料選用國內最好的鋼種18Cr2Ni4WA（軍工材料）。 9） 采用強力耐磨滾筒，提高割煤效果和滾筒壽命，降低截齒消耗量和用戶成本。 10） 可通過更換電控部或液壓傳動部而成為交流變頻調速電牽引或液壓牽引采煤機以實現電液互換，而其它部件通用。兩動力輸入部位可安裝液壓馬達，也可安裝40Kw牽引電機。兩種形式聯接尺寸相同。 11）調高油缸與調高液壓鎖采用分離布置，液壓鎖置于殼體空腔內，打開蓋板即可取出液壓鎖，方便井下查找故障和更換調高油缸、液壓鎖等維修工作。 12） 行走箱與牽引部為干式對接，拆行走箱后，牽引部不漏油。行走箱內為

33、干油潤滑，行走輪軸承壽命高。 2.5主要技術參數及配套設備 2.5.1主要技術參數 采高（mm）： 1500～3200 煤質硬度 ： f≤4 適應傾角 （°）： ≤40 1.總體 裝機功率（KW）： 591 機面高度（mm）： 1100；1200 機面寬度（mm）： 1200 搖臂回轉中心距（mm）： 6300 滾筒水平中心距（mm）： 10517 過煤高度（mm）： 366；466 臥底量（滾筒1600）（mm）：437；337 最大生產力（t/h）: 1436

34、整機重量（t）： 36 2．牽引 牽引形式： 電動無鏈牽引 嚙合方式： 擺線輪銷軌式 牽引速度（m/min）： 0～7.5； 0～9 牽引力（KN）： 524； 437　 3．截割 搖臂形式： 整體彎搖臂 冷卻方式： 外套水冷 搖臂擺角（°）： +35.1； -18.5 截深（mm）： 630；660　　 滾筒直徑 （mm）： 1.6 1.8 2.0 滾筒轉速（r/min）： 49.6；46.3

35、；40.2 4．電動機 截割電機（兩臺） 型號 YBCS3-250C 功率（KW）： 250 轉速（r/min）： 1476 電壓（V）： 1140 額定電流（A）： 162 牽引電機 型號 YBQYS3-40 功率（KW）： 40 轉速（r/min）： 1470 最大轉速（r/min）： 2000 電壓（V）： 380 額定電流（A）： 75 工作頻率

36、（HZ）： 0-65 泵站電機 型號： YBRB-11 功率（KW）： 11 轉速（r/min）： 1437 電壓（V）： 1140 額定電流（A）： 7.5 2.5.2主要配套設備 1.常規配套運輸機 SGZ—830/600 SGZ—764/500 SGZ—730/32； 2.配套噴霧泵站 供水泵型號： PB-320/6.3 額定流量（l/min）： 320 最高壓力（MPa）： 6.3 4.配套電纜

37、 主電纜型號： UCP370+116+36 UCP350+110+36 第3章 MG250/591-WD型采煤機 右搖臂殼體工藝規程設計 該零件為MG250/591-WD型采煤機右搖臂殼體。毛坯為鑄件，材料為ZG30Mn2。殼體結構復雜，以孔系的臥式鏜削加工為主。 3.1殼體零件的功用和結構特點 3.1.1殼體零件的功用 殼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

38、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、壽命和效率、工作精度等都有很大的影響，所以對于殼體零件的設計和制造，人們歷來都給予很高的重視。 3.1.2殼體零件的結構特點 殼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。 殼體零件的結構一般都比較復雜。殼臂較薄，內部成腔形。殼體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。殼體零件一般具有精度要求較高的平行孔等加工表面。 3.1.3礦井用殼體零件的特點 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

39、，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2.5 um；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填補和焊接。 3.2殼體零件的主要技術要求 殼體零件的主要孔系和平面對于殼體部件的使用性能有直接的影響。所以

40、在殼體設計中對這些表面常提出一系列較嚴格的技術要求，主要包括下述內容： （一）支撐孔的尺寸精度和幾何形狀精度 1.支撐孔的尺寸精度。使用滾動軸承時，若孔徑過大將會造成軸承的松動，回轉軸線的變化以及產生振動噪聲等；若孔徑過小則會造成軸承外圈變形和過小的軸承間隙而降低了使用壽命，甚至不能正常工作。對于機床主軸箱，支撐孔的尺寸精度為IT5～IT7；一般的減速箱為IT7～ IT9。 2.支撐孔的幾何形狀精度。孔的圓度誤差會造成軸承外圈變形。鏜床主軸支撐孔的圓度誤差會給被加工表面帶來圓度誤差。幾何形狀的允差一般為尺寸公差的1/2～1/3。 （二）支撐孔之間的位置精度和距離尺寸精度 孔間位置精度

41、包括同軸度，平行度，垂直度等。 1.孔間同軸度。過大的同軸度誤差，會給裝配帶來困難，會使滾動體與軸承內外環接觸不良而加劇磨損。同軸度一般規定在4～9級范圍內，機床主軸箱采用5級，礦用運輸機減速箱采用8級。 2.各孔中心線間平行度。對于有齒輪嚙合關系的平行孔系，平行度誤差會造成齒輪齒面接觸不良，受力不均，產生振動，降低齒輪使用壽命。平行度可在5～8級范圍內選取。機床采用5～6級，減速器采用7～8級。 3.各孔中心線間垂直度。垂直度誤差帶來的不利影響與平行度誤差相同，可在6～8級范圍內選取。 4.孔中心距離尺寸精度。這項精度影響有嚙合關系的齒輪齒面之間的間隙，按照齒輪精度選取。 （三）平

42、面的形狀精度和平面之間的位置精度 對于安裝，定位基面及結合表面，應有較高的平面度要求以保證部件剛度、精度和防止泄露等。根據使用條件，可在5～8級范圍內選取。平面間的平行度、垂直度要求，應按裝配和加工時作為基準面的需要而定。 （四）平面與孔中心線間的位置精度 在機床主軸箱中，主軸孔中心線對安裝基面的平行度誤差會造成被加工工件表面的幾何形狀誤差。軸向定位表面對主軸孔的垂直度誤差會造成主軸的端面跳動。同軸承壓蓋接觸的端面與軸承孔的垂直度誤差會使軸承圈四周軸向受壓不一致，軸承徑向間隙不均勻等，其他箱體也有類似情況，平行度一般可選4～7級，垂直度可選8級。 （五）表面粗糙度 為了提高箱體零件的

43、耐磨性能、抗腐蝕和抗疲勞性能，為了保證與其他零件間的正常的配合關系，常對殼體零件的某些表面提出了表面粗糙度要求。其值應根據實際需要并結合各種加工方法所能達到的經濟數值確定。 （六）其他要求 除上述技術要求外，對于鑄件要有消除內應力的要求，涂漆要求等。有的還要做水壓實驗，防爆實驗等。 3.3零件圖樣分析 依據MG250/591-WD型采煤機右搖臂零件圖樣，該殼體主要加工要求有： 1）各軸承孔 ，通孔和螺孔，其結構十分復雜，且精度要求高，加工時要注意定位基準的選擇。 2） 耳軸各軸孔表面對基準C的同軸度公差為0.04mm，對基準C1的 同軸度誤差為0.03mm。 3）Ⅰ軸500行孔

44、表面對基準A-B1的同軸度公差為0.04mm 340行孔表面對基準A-A1的同軸度公差為0.03mm 170行孔表面對基準A的同軸度公差為0.03mm 4）Ⅱ軸 75行孔表面對基準A2的同軸度公差為0.03mm 100行孔軸線對基準A-A1的平行度公差為0.03mm 5）Ⅲ軸240行孔表面對基準A4的同軸度公差為0.03mm 170行孔軸線對基準A2-A3的平行度公差為0.03mm 6）Ⅳ軸215行孔表面對基準A6的同軸度公差為0.03mm 215行孔軸線對基準A4-A5的平行度公差為0.03mm 7）Ⅴ軸90行孔表面對基準A8的同軸度公差為0.03mm 1

45、20行孔軸線對基準A6-A7的平行度公差為0.03mm 8）Ⅵ軸90行孔表面對基準A10的同軸度公差為0.03mm 120行孔軸線對基準A8-A9的平行度公差為0.03mm 9）主軸400行孔表面對基準A12-A13的同軸度公差為0.03mm 560行孔表面對基準A14的同軸度公差為0.03mm 430行孔軸線對基準A10-A11的平行度公差為0.03mm 10）鑄件不得有砂眼、夾渣、縮松等缺陷。鑄件退火處理，粗加工后進行時效處理。 11)未注明鑄造圓角R5～R10。 12）非加工表面噴丸處理，水道槽及內腔涂磷化底漆，其他表面涂防銹漆。 13）材料ZG30Mn

46、2。 3.4工藝分析 1）采煤機截割部搖臂殼體主要加工部分是各軸承孔 ，通孔和螺孔，主要技術要求是對各軸承行孔間的同軸度和各孔軸線間的平行度有較高的要求。 2）在加工之前安排劃線工藝主要是為確定加工粗基準和保證工件壁厚均勻，并及時發現鑄件的缺陷，減少廢品。 3）為了保證加工精度應使定位基準統一，該零件主要是采用在底部焊接工藝塊來作為粗基準進行加工。從而使定位基準達到了統一。 4）主要工序（鏜孔，鉆孔）均采用臥式加工中心進行加工，大大提高了勞動生產率，并且很好地保證了各項技術精度要求。 5）為了提高孔的加工精度，在加工中將粗鏜，半精鏜和精鏜分開進行。 6）孔的尺寸精度檢驗，使用內徑

47、千分尺或內徑百分表進行測量，軸內孔之間的距離可以通過孔與孔間的壁厚進行間接測量。 7）同一軸線上各孔的同軸度，可以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）殼體的平面度檢查，可將工件放在平臺上，用百分表測量。 3.5加工工藝規程 加工工藝規程是車間從事生產的人員都要嚴格貫徹、認真執行的工藝技術文件，是生產準備和計劃調度的主要依據，同時也是新建或擴建工廠、車間的基本技術文件。 工藝卡片（見附錄）詳細介紹了MG250/591-WD型采煤機右搖臂殼體的加工工藝規程，加工時按照卡片上工序，嚴格保證加工精度。 第4章

48、 右搖臂殼體數控加工工藝 4.1數控加工工藝的內容 數控加工工藝內容主要包括以下幾個方面： 1）通過數控加工的適應性分析，選擇適合在數控機床上加工的零件，確定工序內容。 2）分析被加工零件圖樣，明確加工內容及技術要求，并結合數控設備的功能，確定零件的加工方案，指定數控加工工藝路線。 3）設計數控加工工序。如工步的劃分，零件的定位，夾具的選擇，刀具及切削用量等。 4）設計和調整數控加工工序的程序，選擇對刀點，換刀點，確定刀具補償量。 5）分配數控加工中的容差。 6）處理數控機床上部分工藝指令。 4.2數控加工工藝的特點 數控加工與普通機床加工相比較，所遵循的原則基本相同。但由

49、于數控加工的整個過程是自動進行的，因此又有以下特點： 1）、數控加工工藝內容更具體、更復雜； 2）、數控加工工藝設計更嚴密； 3）、數控加工更注重加工的適應性； 4.3加工中心的選擇 加工中心的選擇包括以下幾個方面： 1. 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

50、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。根據以上分析，綜合考慮各方面因素,本搖臂殼體選擇MC-800H臥式加工中心。 2.參數選擇 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。 經分析本殼體加工選用工作臺面積 ：800×800(mm)。 2）坐標軸的行程 最基本的坐標軸是X、Y、Z，其行

51、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。由所選800×800mm工作臺面以及搖臂殼體的尺寸選擇坐標行程 1250/1000/850(mm)。 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。在根據工件毛坯余量、所要求的切削力、加工精度和刀具等進行綜合考慮后，選擇主軸電機 22kw。 4）主軸轉速與進給速度 需要高速切削或超低速切削時，應

52、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。所以選擇主軸轉速（rpm）：標準5000／特殊10000；進給速度（m/min）20、20、18/10。 精度選擇 3.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，

53、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。具體到本機床選擇機床定位精度±0.004（mm），重復定位精度±0.002（mm）。 4

54、.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。 5.數控系統選擇 數

55、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

56、零件質量和裝配質量支持，才能發揮效能。 6.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。 7.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

57、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。本機床所選的刀庫容量為40，刀

58、具選擇方式為固定。 8.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。 本次設計所加工的零件是采煤機左截割部殼體，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。 根據以上各項要求，綜合各方面因素，本次加工選用型號為：MC-800H的臥式加工中心。操作

59、系統為FANUC。 MC-800H 基本參數： 工作臺面積mm 800×800 工作臺承重kg 1600 行程mm 1250/1000/850 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/min 20、20、18/10 主軸電機kw 22 刀庫容量 40 刀具選擇方式 固定 刀柄型

60、式 BT50 刀具直徑mm 滿鏈?135 滿鏈?230 刀具長度mm 550 刀具重量kg 25 定位精度mm ±0.004 重復定位精度mm ±0.002 機床尺寸mm 4165×6510×3530 機器重量T 23 4.4數控加工工藝分析與設計 4.4.1零件加工的可行性分析 數控加工的零件，首先要考慮是否經濟合理，即進行數控加工時的可行性分析。一般

61、主要考慮以下幾個方面： 1）首先要分析零件的結構、加工內容等是否適合數控加工。 2）檢查零件圖的完整性與正確性。 3）檢查零件上有無統一的基準。 4）分析零件的精度和技術要求。 5）審查零件的結構工藝性并分析零件的設計功能。 4.4.2零件的工藝性分析 零件的工藝性涉及的問題很多，這里主要從編程的角度進行分析，主要考慮編程的可能性與方便性。 一般來說，編程的方便與否，常常是衡量零件數控加工工藝好壞的一個指標。通常從以下兩個方面考慮。 1.零件圖樣上的尺寸標注應方便數值的計算，符合編程的可能性與方便性原則。 2.零件加工部位的結構工藝性應符合數控加工的特點。 4.4.

62、3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。 1、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。 2、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

63、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。 4.4.4對刀點與換刀點的確定 對刀點是數控加工時刀具相對于零件運動的起始點，又是程序運行的起點，所以對刀點又稱為“程序起點”和“起刀點”。 對刀點的選擇原則是： 1）、便于數據處理和簡化程序編制； 2）、在機床上易于找正； 3）、在加工中便于檢查； 4）、對加工誤差影響小。 對刀點可以選擇在工件上，也可以選在工件外，比如選在機床或夾具上，但必須與零件的定位基準有一定的尺寸關系，這樣才能確定機床坐標系與工件坐標系的關系。 為了提高

64、加工精度，對刀點應盡量選在零件的設計基準或工藝基準上，如以孔定位的工件，可以選擇孔的中心作為對刀點。 加工過程中需要換刀時，應規定換刀點。所謂換刀點是指刀架轉位換刀時的位置。該點可以是某一固定點也可以是任意的一點，如加工中心的換刀點是固定的，而數控車床的換刀點則是任意的。 換刀點應設在工件和夾具的外部，以刀架轉位時不碰到工件，夾具和機床為準。其設定值用實際測量或計算的方法確定。 4.4.5加工余量的確定 確定加工余量的基本原則是保證加工質量的前提下，盡量減少加工余量。最小加工余量數值，應保證能將具有各種缺陷和誤差的金屬層切去，從而提高加工表面的精度和表面質量。 確定工序間的加工余量時

65、，應考慮下列條件選擇大小： 1）、對最后的工序，加工余量應能保證得到圖紙上所規定的表面粗糙度和精度要求； 2）、考慮加工方法、設備的剛性以及零件可能發生的變形； 3）、考慮零件熱處理時引起的變形； 4）、考慮被加工零件的大小。 4.4.6切削用量的選擇 所謂合理的選擇切削用量，就是在已經選擇刀具材料和刀具幾何角度的基礎上，確定切削深度 ,進給量f和切削速度。 選擇切削用量的原則有以下幾點： 1）在保證加工質量，降低成本和提高勞動生產率的前提下，使, f , 的乘積最大，當,f ,的乘積最大時，工序的切削工時最少。（切削工時的計算公式）如下： == 式

66、中： l—每次進給的行程長度（mm） A— 每次加工總余量（mm） d— 工件直徑（mm） 2）提高切削用量要受到工藝裝備（機床，刀具）與技術要求（加工精度，表面質量）的限制。所以粗加工時，一般是先按刀具耐用度的限制來確定切削用量，之后再考慮整個工藝系統的剛性是否允許，加以調整。精加工時主要依靠零件表面粗糙度和加工精度確定切削用量。 4.5 加工中心的工藝及工藝裝備 加工中心是一種工藝范圍較廣的數控加工機床，能進行銑削、鏜削、鉆削和螺紋加工等多項工作。加工中心特別適合于箱體類零件和孔系的加工。 4.5.1工藝性分析 　 一般主要考慮以下幾個方面： 1）選擇加工內容 加工中心最適合加工形狀復雜、工序較多、要求較高的零件，這類零 件常需使用多種類型的通用機床、刀具和夾具，經多次裝夾和調整才能完成加工。 2）檢查零件圖樣 零件圖樣應表達正確，標注齊全。同時要特別注意，圖樣上應盡量采用統一的設計基準，從而簡化編程，保證零件的精度要求。 3）分析零件的技術要求 　　根據零件在產品中的功能，分析各項幾何精度和技術要求是否合理；考慮