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第1章 緒論
在石油、天然氣、水力發(fā)電和核動(dòng)力獲得巨大發(fā)展的今天，煤炭仍然是我國一次能源的主體。采掘機(jī)械化是煤炭工業(yè)增加產(chǎn)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、改善生產(chǎn)條件、保障安全生產(chǎn)的必要技術(shù)手段，也是煤炭生產(chǎn)過程中節(jié)約能源、人力和原材料消耗的有效技術(shù)措施。建國以來，我國煤礦采掘機(jī)械化從無到有，不斷發(fā)展，日趨完善。生產(chǎn)技術(shù)從過去的手鎬落煤和人力拉筐、背筐的生產(chǎn)方式發(fā)展為普通機(jī)械化和綜合機(jī)械化采煤。國家正在實(shí)施大公司、大集團(tuán)戰(zhàn)略，爭取形成5～6個(gè)年規(guī)模上億噸的特大型企業(yè)，5～6個(gè)年產(chǎn)規(guī)模5000萬t的大型企業(yè)。煤礦的根本出路在于機(jī)械化，我國采掘機(jī)械化與世界各主要產(chǎn)煤國家采掘機(jī)械化技術(shù)的發(fā)展過程相似，雖然起步較晚，但也經(jīng)歷了幾個(gè)重要的發(fā)展階段。
20世紀(jì)50年代，是機(jī)械化采煤的初級(jí)階段。采煤工作面使用截煤機(jī)和康拜因及模鍛鏈刮板輸送機(jī)，主要用木支柱支護(hù)頂板。1958年開始研制刨煤機(jī)和液壓支架。掘進(jìn)工作面使用IIM-1型后卸式鏟斗裝巖機(jī)、C-153型裝煤機(jī)。
20世紀(jì)60年代，采煤機(jī)械化得到初步發(fā)展。先后研制成功MLQ-64、MLQ-80型單滾筒采煤機(jī)、MLS1、MLS2雙滾筒采煤機(jī)以及MBJ-1、MBJ-2型刨煤機(jī)，與圓環(huán)鏈可彎曲刮板輸送機(jī)配套，采用金屬摩擦支柱和金屬鉸接頂梁，形成普通機(jī)械化采煤工作面。掘進(jìn)工作面推廣使用耙斗裝載機(jī)。
20世紀(jì)70年代是采煤機(jī)械化的大發(fā)展時(shí)期。一方面，自行生產(chǎn)采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、金屬支柱等，實(shí)現(xiàn)普通機(jī)械化采煤成套設(shè)備配套；另一方面，研制綜合機(jī)械化采煤設(shè)備。1974年，北京煤機(jī)廠、鄭州煤機(jī)廠試制垛式液壓支架，張家口煤機(jī)廠、西北煤機(jī)廠試制配套刮板輸送機(jī)。1978年，組織專業(yè)化生產(chǎn)，重點(diǎn)發(fā)展三機(jī)（采煤機(jī)、輸送機(jī)、掘進(jìn)機(jī)）、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(jī)械化采煤設(shè)備。1974年，從英國、原西德、法國、波蘭、前蘇聯(lián)引進(jìn)43套綜采設(shè)備裝備重點(diǎn)煤礦。1978年，從西德、英國、日本引進(jìn)100套綜采設(shè)備，同時(shí)引進(jìn)部分關(guān)鍵元部件的制造技術(shù)和產(chǎn)品檢驗(yàn)技術(shù)裝備；此外，從美國、英國、日本、奧地利等國引進(jìn)100臺(tái)煤巷、半煤巷掘進(jìn)機(jī)。
20世紀(jì)80年代是采掘機(jī)械化的全面發(fā)展時(shí)期。以技貿(mào)結(jié)合方式引進(jìn)了AM500型采煤機(jī)、AM50型掘進(jìn)機(jī)、S100型掘進(jìn)機(jī)技術(shù)。國內(nèi)采煤機(jī)形成MG、MXA、AM三大系列，總功率達(dá)750kW，理論生產(chǎn)能力達(dá)800t/h;工作面輸送機(jī)以SGZ730H和SGZ764機(jī)型為主，裝機(jī)功率達(dá)264～400kW，運(yùn)輸能力達(dá)700～1000t/h;液壓支架主要有掩護(hù)式支架和支撐掩護(hù)式支架，針對(duì)厚煤層分層開采開發(fā)鋪網(wǎng)液壓支架。
20世紀(jì)90年代初，采煤裝備基本立足國內(nèi)，形成比較完整的研究、設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試、檢修體系。一是在完善中強(qiáng)調(diào)綜采的整體配套性，完成“八五”國家攻關(guān)項(xiàng)目“日產(chǎn)7000t綜采成套設(shè)備的研制”。二是對(duì)工作面主要生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行改造提高和更新?lián)Q代。采煤機(jī)向大功率、電牽引、多電機(jī)、橫向布置、大截深、快速牽引、微機(jī)工礦監(jiān)測(cè)和故障診斷方向發(fā)展；工作面輸送機(jī)向提高運(yùn)輸能力、實(shí)現(xiàn)交叉?zhèn)刃?、采用封底溜槽和可控?qū)動(dòng)裝置方向發(fā)展；液壓支架向優(yōu)化架型設(shè)計(jì)、增大工作阻力、提高移架速度方向發(fā)展，開發(fā)成功手動(dòng)快速移架系統(tǒng)和大流量供液系統(tǒng)，鄰架智能和程序控制的電液系統(tǒng)完成工業(yè)性試驗(yàn)。三是完善系統(tǒng)配套和提高可靠性，開展綜采工作面和采區(qū)地質(zhì)保障系統(tǒng)、高效輔助運(yùn)輸系統(tǒng)、開采設(shè)備工況監(jiān)測(cè)和故障診斷系統(tǒng)、安全保障系統(tǒng)、采區(qū)供電系統(tǒng)以及煤巷快速掘進(jìn)和錨桿支護(hù)等攻關(guān)并取得進(jìn)展。20世紀(jì)90年代我國綜采發(fā)展中最具影響的創(chuàng)新成果是綜采放頂煤技術(shù)的試驗(yàn)成功。綜放開采技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究始于1982年，1984年開始工藝與裝備的工業(yè)性試驗(yàn)。80年代大體處于摸索試驗(yàn)階段，主要是進(jìn)行緩傾斜與急傾斜條件下綜放開采工藝和高、中、低位綜放支架的工業(yè)性實(shí)驗(yàn)。90年代前后綜放技術(shù)開始在一批緩傾斜厚煤層采區(qū)推廣應(yīng)用以取代厚煤層分層開采。目前綜放技術(shù)已在條件適宜的礦井推廣應(yīng)用。
進(jìn)入90年代后，隨著煤炭生產(chǎn)向集約化方向發(fā)展，減員提效、提高工作面單產(chǎn)成為煤炭發(fā)展的主流，發(fā)展高產(chǎn)高效工作面勢(shì)在必行，采煤機(jī)開發(fā)研制圍繞高產(chǎn)高效的要求進(jìn)行，其主要方向是：（1）大功率高參數(shù)的液壓牽引采煤機(jī)：最具有代表性的機(jī)型是MG2×400-W型采煤機(jī)。（2）高性能電牽引采煤機(jī)：電牽引采煤機(jī)的研制從20世紀(jì)80年代開始起步，20世紀(jì)90年代全面發(fā)展，電牽引的發(fā)展存在直流交流兩種途徑。進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，交流變頻調(diào)速技術(shù)在中厚煤層采煤機(jī)中推廣使用，上海分院先后開發(fā)成功MG200/500-WD、MG200/450-BWD、MG250/600-WD、MG400/920-WD和450/1020-WD等采煤機(jī)，交頻調(diào)速箱可以是機(jī)載，也可以是非機(jī)載。另外派生出8種機(jī)型，都已投入使用，取得較好的效果。太原礦山機(jī)械廠在引進(jìn)英國Electra1000直流電牽引全套技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)出MG400/900-WD和250/600-WD型兩種交流電牽引采煤機(jī)，雞西煤機(jī)廠、遼源煤機(jī)廠也開發(fā)了交流電牽引采煤機(jī)。 國產(chǎn)電牽引采煤機(jī)雖然發(fā)展速度很快，但性能和可靠上與世界先進(jìn)國家的采煤機(jī)相比，還存在比較大的差距，所以一些有實(shí)力的礦霧局，在裝備高產(chǎn)高效工作面時(shí)，把目光移向國外，進(jìn)口國外最先進(jìn)的電牽引采煤機(jī)。如神府華能集團(tuán)公司引進(jìn)美國的6LS、7LS電牽引采煤機(jī)；兗州礦業(yè)集團(tuán)公司引進(jìn)德國的SL-500型和日本的MCLE-DR102102型交流電牽引采煤機(jī)，但由于價(jià)格昂貴，故引進(jìn)數(shù)量較少。
除了上述我國采煤機(jī)在總體水平上存在比較大的差距外，在采煤機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)、加工制造和材質(zhì)性能與國外先進(jìn)水平有較大的距離。因此，對(duì)于采煤機(jī)的研究是一個(gè)長期的工作。我所設(shè)計(jì)的是MG250/591-WD型電采煤機(jī)右搖臂殼體的加工工藝規(guī)程以及數(shù)控程序的編制。工藝的創(chuàng)新之處就是采用了數(shù)控加工替代傳統(tǒng)機(jī)床加工，加工中涉及到數(shù)控加工中心的選用、加工工藝分析、MasterCAM自動(dòng)編程等技術(shù)。
第2章 MG250/591-WD型采煤機(jī)概述
采煤機(jī)是機(jī)械化采煤作業(yè)的主要機(jī)械設(shè)備，其功能是落煤和裝煤。采煤機(jī)械分為采煤機(jī)和刨煤機(jī)兩大類。目前應(yīng)用最廣泛的采煤機(jī)械是滾筒采煤機(jī)。滾筒采煤機(jī)有單滾筒和雙滾筒之分。雙滾筒采煤機(jī)的類型很多，但基本組成部分大體相同。雙滾筒采煤機(jī)由電動(dòng)機(jī)、截割部、牽引部以及附屬裝置等部分組成。截割部包括機(jī)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(shí)現(xiàn)滾筒調(diào)高，機(jī)身調(diào)斜，以及反轉(zhuǎn)擋煤板，機(jī)器還裝設(shè)有輔助液壓裝置。
2.1 MG250/591-WD型采煤機(jī)簡介
MG250/591-WD型電牽引采煤機(jī)是在雞西煤機(jī)有限公司多年研制電牽引采煤機(jī)成功技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)制造成功的，該機(jī)在廣泛吸收國內(nèi)外現(xiàn)有電牽引采煤機(jī)先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)我國目前煤機(jī)市場(chǎng)最新變化和需求而開發(fā)研制的，它具有電機(jī)橫擺、結(jié)構(gòu)先進(jìn)、運(yùn)行可靠、可實(shí)現(xiàn)電液互換、大功率能力強(qiáng)等特點(diǎn)。本機(jī)可通過更換電控部及液壓傳動(dòng)部而成為交流變頻調(diào)速電牽引或液壓牽引采煤機(jī)，并且其他部件通用。該機(jī)主要用于含有夾矸等中厚偏薄硬質(zhì)煤質(zhì)的綜合機(jī)械化采煤工作面，又在有瓦斯或煤塵爆炸危險(xiǎn)的礦井中使用。由于該機(jī)采用了先進(jìn)的控制技術(shù)，可靠性高、性能先進(jìn)，爬坡能力強(qiáng)，是目前高產(chǎn)高效綜合機(jī)械化采煤的理想機(jī)型。
采煤機(jī)截割電機(jī)容量的調(diào)整范圍為150～300KW，通過調(diào)整截割電機(jī)容量，可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多型。即MG150/391-WD，MG200/491-WD，MG250/591-WD三種采煤機(jī)型，從而能夠更好地適應(yīng)不同工作面煤質(zhì)變化要求。三種容量截割電機(jī)的聯(lián)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(jī)更新?lián)Q代的理想機(jī)型。
MG250/591-WD型采煤機(jī)主要適用于采高1.5～3.2m，煤層傾角≤15°，煤質(zhì)硬度f≤4的綜采工作面。設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1436噸/小時(shí)。
2.2工作原理
整機(jī)無底托架，左右牽引部分別與電控部的兩端面干式對(duì)接。左、右行走部分別固定在牽引部上，構(gòu)成了該機(jī)的機(jī)身部分。牽引部和電控部的單側(cè)對(duì)接面，主要用高強(qiáng)度的T形螺栓和4個(gè)鍥形啞鈴銷以及兩個(gè)Φ150定位銷聯(lián)接和緊固，提高了大部件之間聯(lián)接的可靠性。截割部為整體搖臂結(jié)構(gòu)：即截割部減速器，截割電機(jī)均設(shè)在搖臂上。其上的兩組鉸接副，一個(gè)與機(jī)身端頭的牽引部鉸接，形成主支撐；另一個(gè)與調(diào)高油缸鉸接，實(shí)現(xiàn)截割部的調(diào)高。這種布置方式使的該機(jī)總體強(qiáng)度高；結(jié)構(gòu)緊湊，合理；外形美觀，對(duì)稱。
采煤機(jī)由煤壁側(cè)的兩只滑靴和老塘側(cè)的兩只導(dǎo)向滑靴分別支撐在工作面刮板輸送機(jī)的鏟煤板和銷軌上。采煤機(jī)上的銷軌輪（擺線齒輪）與銷軌嚙合。當(dāng)銷軌輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，采煤機(jī)便沿工作面刮板輸送機(jī)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)左右牽引。同時(shí)截割電機(jī)通過機(jī)械傳動(dòng)帶動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)，完成落煤和裝煤作業(yè)。
2.3采煤機(jī)結(jié)構(gòu)組成及其各部分的功用
采煤機(jī)主要有截割部,牽引部，行走部，電控部（或液壓傳動(dòng)部）四大部分及液壓系統(tǒng)，噴霧冷卻系統(tǒng)，電氣系統(tǒng)等組成。
2.3.1截割部
截割部包括工作機(jī)構(gòu)及其傳動(dòng)裝置，是采煤機(jī)落煤、裝煤的部分，其消耗的功率約占整個(gè)采煤機(jī)功率的80%—90%。工作機(jī)構(gòu)是指滾筒和安裝在滾筒上的截齒，而傳動(dòng)裝置是指固定減速箱、搖臂齒輪箱，有時(shí)還包括滾筒內(nèi)的傳動(dòng)裝置。
截割部是采煤機(jī)的重要工作機(jī)構(gòu)，主要完成落煤和裝煤作業(yè)，它由截割電機(jī)，搖臂，滾筒組成。
兩個(gè)截割機(jī)構(gòu)分別布置在采煤機(jī)的左右兩端，與牽引部鉸接，除了機(jī)殼，電機(jī)護(hù)罩與潤滑冷卻組件外，其他零部件均可互換。
滾筒是采煤機(jī)的工作裝置，擔(dān)負(fù)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(jié)構(gòu)。外部是螺旋葉片，內(nèi)部采用340340方軸形式，滾筒端盤呈盤形。為了增強(qiáng)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(shè)有多個(gè)內(nèi)噴霧噴嘴，用以在煤塵生成處降塵。
搖臂設(shè)有水套冷卻系統(tǒng)，內(nèi)外噴霧系統(tǒng)，潤滑冷卻組件，離合機(jī)構(gòu)和機(jī)械過載保護(hù)裝置。它作為一個(gè)重要的部件，主要有兩個(gè)作用：一是在油缸的推動(dòng)下支撐滾筒，使?jié)L筒隨時(shí)能調(diào)整工作精度，以適應(yīng)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(qiáng)度。二是搖臂內(nèi)有幾級(jí)惰輪，將電機(jī)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(gè)作用，搖臂殼體的加工好壞，對(duì)以上兩個(gè)作用起著關(guān)鍵的作用，如果搖臂殼體加工精度不高，直接影響采煤機(jī)的使用壽命及工作效率。
2.3.2牽引部
采煤機(jī)牽引部擔(dān)負(fù)著移動(dòng)采煤機(jī)、使工作機(jī)構(gòu)連續(xù)落煤或調(diào)動(dòng)機(jī)器的任務(wù)。牽引部主傳動(dòng)原理是牽引電機(jī)將功率輸入，經(jīng)過二級(jí)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(jī)構(gòu)。
采煤機(jī)有左右兩個(gè)牽引部，除了機(jī)殼屬對(duì)稱結(jié)構(gòu)不能互換外，內(nèi)部零件均為左右通用。
組成：主要有牽引電機(jī)，一軸，二軸，雙行星減速器等組件，此外還有油針，放氣閥等。
機(jī)殼內(nèi)分齒輪傳動(dòng)腔和干腔。齒輪傳動(dòng)腔裝有各級(jí)齒輪傳動(dòng)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(jī)換成液壓馬達(dá)，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(jī)殼和兩個(gè)擺線齒輪（驅(qū)動(dòng)輪，行走輪）心軸組件，滑靴等組成，它的傳動(dòng)原理是牽引動(dòng)力由牽引部輸出，通過行走部花鍵軸驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)行走輪與運(yùn)輸機(jī)銷軌嚙合運(yùn)動(dòng)，從而使采煤機(jī)在運(yùn)輸機(jī)上牽引行走。
2.3.4液壓傳動(dòng)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(jī)截割部的升降和剎車制動(dòng)器的控制。
2.3.5冷卻噴霧系統(tǒng)
它主要由主水閥，分水閥和管路等組成，作用是供各電機(jī)和電控箱冷卻用水和內(nèi)外噴霧滅塵。
2.3.6電氣系統(tǒng)
該機(jī)的電控系統(tǒng)為雞載式。除左右操作站分別設(shè)在機(jī)身兩端，交流變頻器的編程站設(shè)在電控箱變壓器腔前蓋板上外，其他所有電氣設(shè)備均安裝在機(jī)身中間的電控箱內(nèi)。
電控箱分成四個(gè)腔室即：開關(guān)腔，變壓器箱，主控箱和接線腔。
2.4主要技術(shù)特點(diǎn)
MG250/591-WD型電牽引采煤機(jī)具有如下特點(diǎn)：
1）機(jī)身薄，裝機(jī)功率大。截割電機(jī)容量調(diào)整范圍寬。為了加寬截割電機(jī)的功率調(diào)整范圍，采煤機(jī)截割部設(shè)計(jì)強(qiáng)度為300Kw，電機(jī)容量調(diào)整范圍為150～300Kw，通過調(diào)整截割電機(jī)容量，可實(shí)現(xiàn)一機(jī)多型 。即MG150/391-WD、MG200/491-WD、MG250/591-WD三種采煤機(jī)型，從而能夠更好地適應(yīng)不同工作面 煤質(zhì)變化要求。三種容量截割電機(jī)的聯(lián)接尺寸完全相同?？刹芍泻衿∶簩又械挠裁?，是采高范圍 1.5～3.2m硬煤層采煤機(jī)更新?lián)Q代的理想機(jī)型。
2）整機(jī)為無底托架積木式組合結(jié)構(gòu)。各部件之間為干式對(duì)接，對(duì)接面之間無任何機(jī)械或液壓傳動(dòng)關(guān)系。機(jī)身三大部件之間使用高強(qiáng)度 T形螺栓和四個(gè)楔形啞鈴銷以及兩個(gè)Φ150定位銷連接和緊固，提高了大部件之間聯(lián)接的可靠性。
3） 截割電機(jī)、牽引電機(jī)的啟動(dòng)、停止等操作采用旋轉(zhuǎn)開關(guān)控制外，其余控制如牽引速度調(diào)整、方向設(shè)定、左右搖臂的升降，急停等操作均由設(shè)在機(jī)身兩端操作站的按鈕進(jìn)行控制，操作簡單、方便。
4） 所有電機(jī)橫向布置。機(jī)械傳動(dòng)都是直齒傳動(dòng)。電機(jī)、行走箱驅(qū)動(dòng)輪組件等均可從老塘側(cè)抽出。故傳動(dòng)效率高，容易安裝和維護(hù)。
5） 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，采用集成閥塊結(jié)構(gòu)，管路少，連接可靠；經(jīng)常調(diào)整的閥設(shè)在液壓箱體外，便于檢修和更換；液壓元件全部選用專業(yè)廠家的各牌產(chǎn)品，如調(diào)高泵選用A2F12R4P1，性能穩(wěn)定，技術(shù)可靠。
6） 截割機(jī)械傳動(dòng)鏈設(shè)有扭矩軸過載保護(hù)裝置，并設(shè)有強(qiáng)制潤滑冷卻系統(tǒng)，提高了傳動(dòng)件，支承件的使用壽命。
7） 截割部采用四行星單浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，承載能力大，減小了結(jié)構(gòu)尺寸。采用大角度彎搖臂設(shè)計(jì)，加大過煤空間，提高裝煤效果，臥底量大。
8） 保證可靠性及使用壽命，傳動(dòng)系統(tǒng)中的軸承和高速端的油封采用進(jìn)口件，齒輪材料選用國內(nèi)最好的鋼種18Cr2Ni4WA（軍工材料）。
9） 采用強(qiáng)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(dòng)部而成為交流變頻調(diào)速電牽引或液壓牽引采煤機(jī)以實(shí)現(xiàn)電液互換，而其它部件通用。兩動(dòng)力輸入部位可安裝液壓馬達(dá)，也可安裝40Kw牽引電機(jī)。兩種形式聯(lián)接尺寸相同。
11）調(diào)高油缸與調(diào)高液壓鎖采用分離布置，液壓鎖置于殼體空腔內(nèi)，打開蓋板即可取出液壓鎖，方便井下查找故障和更換調(diào)高油缸、液壓鎖等維修工作。
12） 行走箱與牽引部為干式對(duì)接，拆行走箱后，牽引部不漏油。行走箱內(nèi)為干油潤滑，行走輪軸承壽命高。
2.5主要技術(shù)參數(shù)及配套設(shè)備
2.5.1主要技術(shù)參數(shù)
采高（mm）： 1500～3200
煤質(zhì)硬度 ： f≤4
適應(yīng)傾角 （°）： ≤40
1.總體
裝機(jī)功率（KW）： 591
機(jī)面高度（mm）： 1100；1200
機(jī)面寬度（mm）： 1200
搖臂回轉(zhuǎn)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(chǎn)力（t/h）: 1436
整機(jī)重量（t）： 36
2．牽引
牽引形式： 電動(dòng)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(zhuǎn)速（r/min）： 49.6；46.3；40.2
4．電動(dòng)機(jī)
截割電機(jī)（兩臺(tái)）
型號(hào) YBCS3-250C
功率（KW）： 250
轉(zhuǎn)速（r/min）： 1476
電壓（V）： 1140
額定電流（A）： 162
牽引電機(jī)
型號(hào) YBQYS3-40
功率（KW）： 40
轉(zhuǎn)速（r/min）： 1470
最大轉(zhuǎn)速（r/min）： 2000
電壓（V）： 380
額定電流（A）： 75
工作頻率（HZ）： 0-65
泵站電機(jī)
型號(hào)： YBRB-11
功率（KW）： 11
轉(zhuǎn)速（r/min）： 1437
電壓（V）： 1140
額定電流（A）： 7.5
2.5.2主要配套設(shè)備
1.常規(guī)配套運(yùn)輸機(jī)
SGZ—830/600
SGZ—764/500
SGZ—730/32；
2.配套噴霧泵站
供水泵型號(hào)： PB-320/6.3
額定流量（l/min）： 320
最高壓力（MPa）： 6.3
4.配套電纜
主電纜型號(hào)： UCP370+116+36
UCP350+110+36
第3章 MG250/591-WD型采煤機(jī)
右搖臂殼體工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
該零件為MG250/591-WD型采煤機(jī)右搖臂殼體。毛坯為鑄件，材料為ZG30Mn2。殼體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，以孔系的臥式鏜削加工為主。
3.1殼體零件的功用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
3.1.1殼體零件的功用
殼體是部件和組件的基礎(chǔ)零件，它把許多的零件連接成一體，使各個(gè)零件之間具有確定的相對(duì)位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，這就組成了具有一定功能的箱體部件，如機(jī)床主軸箱部件，各類減速器部件等。箱體零件的結(jié)構(gòu)形式和加工質(zhì)量對(duì)于整個(gè)機(jī)器的使用性能，如振動(dòng)、噪聲、發(fā)熱、壽命和效率、工作精度等都有很大的影響，所以對(duì)于殼體零件的設(shè)計(jì)和制造，人們歷來都給予很高的重視。
3.1.2殼體零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
殼體的結(jié)構(gòu)形式一般有兩種：一種是整體式的，如機(jī)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(jié)構(gòu)一般都比較復(fù)雜。殼臂較薄，內(nèi)部成腔形。殼體的外臂和內(nèi)腔常常設(shè)置加強(qiáng)筋和隔板，以便增強(qiáng)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(diǎn)
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(jié)構(gòu)緊湊，并具有足夠的強(qiáng)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(jī)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(dòng)防爆面的表面粗糙度Ra值應(yīng)小于5um，活動(dòng)防爆面的表面粗糙度Ra值應(yīng)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(shí)驗(yàn)，確保在8個(gè)大氣壓的條件下持續(xù)一分鐘不致發(fā)生滲漏。防爆面上的氣孔和砂眼要進(jìn)行填補(bǔ)和焊接。
3.2殼體零件的主要技術(shù)要求
殼體零件的主要孔系和平面對(duì)于殼體部件的使用性能有直接的影響。所以在殼體設(shè)計(jì)中對(duì)這些表面常提出一系列較嚴(yán)格的技術(shù)要求，主要包括下述內(nèi)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(dòng)軸承時(shí)，若孔徑過大將會(huì)造成軸承的松動(dòng)，回轉(zhuǎn)軸線的變化以及產(chǎn)生振動(dòng)噪聲等；若孔徑過小則會(huì)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(duì)于機(jī)床主軸箱，支撐孔的尺寸精度為IT5～I(xiàn)T7；一般的減速箱為IT7～ IT9。
2.支撐孔的幾何形狀精度?？椎膱A度誤差會(huì)造成軸承外圈變形。鏜床主軸支撐孔的圓度誤差會(huì)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(huì)給裝配帶來困難，會(huì)使?jié)L動(dòng)體與軸承內(nèi)外環(huán)接觸不良而加劇磨損。同軸度一般規(guī)定在4～9級(jí)范圍內(nèi)，機(jī)床主軸箱采用5級(jí)，礦用運(yùn)輸機(jī)減速箱采用8級(jí)。
2.各孔中心線間平行度。對(duì)于有齒輪嚙合關(guān)系的平行孔系，平行度誤差會(huì)造成齒輪齒面接觸不良，受力不均，產(chǎn)生振動(dòng)，降低齒輪使用壽命。平行度可在5～8級(jí)范圍內(nèi)選取。機(jī)床采用5～6級(jí)，減速器采用7～8級(jí)。
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(jí)范圍內(nèi)選取。
4.孔中心距離尺寸精度。這項(xiàng)精度影響有嚙合關(guān)系的齒輪齒面之間的間隙，按照齒輪精度選取。
（三）平面的形狀精度和平面之間的位置精度
對(duì)于安裝，定位基面及結(jié)合表面，應(yīng)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(jù)使用條件，可在5～8級(jí)范圍內(nèi)選取。平面間的平行度、垂直度要求，應(yīng)按裝配和加工時(shí)作為基準(zhǔn)面的需要而定。
（四）平面與孔中心線間的位置精度
在機(jī)床主軸箱中，主軸孔中心線對(duì)安裝基面的平行度誤差會(huì)造成被加工工件表面的幾何形狀誤差。軸向定位表面對(duì)主軸孔的垂直度誤差會(huì)造成主軸的端面跳動(dòng)。同軸承壓蓋接觸的端面與軸承孔的垂直度誤差會(huì)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(jí)，垂直度可選8級(jí)。
（五）表面粗糙度
為了提高箱體零件的耐磨性能、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(guān)系，常對(duì)殼體零件的某些表面提出了表面粗糙度要求。其值應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要并結(jié)合各種加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)數(shù)值確定。
（六）其他要求
除上述技術(shù)要求外，對(duì)于鑄件要有消除內(nèi)應(yīng)力的要求，涂漆要求等。有的還要做水壓實(shí)驗(yàn)，防爆實(shí)驗(yàn)等。
3.3零件圖樣分析
依據(jù)MG250/591-WD型采煤機(jī)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(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，且精度要求高，加工時(shí)要注意定位基準(zhǔn)的選擇。
2） 耳軸各軸孔表面對(duì)基準(zhǔn)C的同軸度公差為0.04mm，對(duì)基準(zhǔn)C1的
同軸度誤差為0.03mm。
3）Ⅰ軸500行孔表面對(duì)基準(zhǔn)A-B1的同軸度公差為0.04mm
340行孔表面對(duì)基準(zhǔn)A-A1的同軸度公差為0.03mm
170行孔表面對(duì)基準(zhǔn)A的同軸度公差為0.03mm
4）Ⅱ軸 75行孔表面對(duì)基準(zhǔn)A2的同軸度公差為0.03mm
100行孔軸線對(duì)基準(zhǔn)A-A1的平行度公差為0.03mm
5）Ⅲ軸240行孔表面對(duì)基準(zhǔn)A4的同軸度公差為0.03mm
170行孔軸線對(duì)基準(zhǔn)A2-A3的平行度公差為0.03mm
6）Ⅳ軸215行孔表面對(duì)基準(zhǔn)A6的同軸度公差為0.03mm
215行孔軸線對(duì)基準(zhǔn)A4-A5的平行度公差為0.03mm
7）Ⅴ軸90行孔表面對(duì)基準(zhǔn)A8的同軸度公差為0.03mm
120行孔軸線對(duì)基準(zhǔn)A6-A7的平行度公差為0.03mm
8）Ⅵ軸90行孔表面對(duì)基準(zhǔn)A10的同軸度公差為0.03mm
120行孔軸線對(duì)基準(zhǔn)A8-A9的平行度公差為0.03mm
9）主軸400行孔表面對(duì)基準(zhǔn)A12-A13的同軸度公差為0.03mm
560行孔表面對(duì)基準(zhǔn)A14的同軸度公差為0.03mm
430行孔軸線對(duì)基準(zhǔn)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(jìn)行時(shí)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(nèi)腔涂磷化底漆，其他表面涂防銹漆。
13）材料ZG30Mn2。
3.4工藝分析
1）采煤機(jī)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(shù)要求是對(duì)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(zhǔn)和保證工件壁厚均勻，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)鑄件的缺陷，減少廢品。
3）為了保證加工精度應(yīng)使定位基準(zhǔn)統(tǒng)一，該零件主要是采用在底部焊接工藝塊來作為粗基準(zhǔn)進(jìn)行加工。從而使定位基準(zhǔn)達(dá)到了統(tǒng)一。
4）主要工序（鏜孔，鉆孔）均采用臥式加工中心進(jìn)行加工，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，并且很好地保證了各項(xiàng)技術(shù)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(jìn)行。
6）孔的尺寸精度檢驗(yàn)，使用內(nèi)徑千分尺或內(nèi)徑百分表進(jìn)行測(cè)量，軸內(nèi)孔之間的距離可以通過孔與孔間的壁厚進(jìn)行間接測(cè)量。
7）同一軸線上各孔的同軸度，可以采用檢驗(yàn)心軸進(jìn)行檢驗(yàn)。
8）各軸孔的軸線之間的平行度，以及軸孔的軸線與基準(zhǔn)面的平行度均應(yīng)通過檢驗(yàn)心軸進(jìn)行測(cè)量。
9）殼體的平面度檢查，可將工件放在平臺(tái)上，用百分表測(cè)量。
3.5加工工藝規(guī)程
加工工藝規(guī)程是車間從事生產(chǎn)的人員都要嚴(yán)格貫徹、認(rèn)真執(zhí)行的工藝技術(shù)文件，是生產(chǎn)準(zhǔn)備和計(jì)劃調(diào)度的主要依據(jù)，同時(shí)也是新建或擴(kuò)建工廠、車間的基本技術(shù)文件。
工藝卡片（見附錄）詳細(xì)介紹了MG250/591-WD型采煤機(jī)右搖臂殼體的加工工藝規(guī)程，加工時(shí)按照卡片上工序，嚴(yán)格保證加工精度。
第4章 右搖臂殼體數(shù)控加工工藝
4.1數(shù)控加工工藝的內(nèi)容
數(shù)控加工工藝內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：
1）通過數(shù)控加工的適應(yīng)性分析，選擇適合在數(shù)控機(jī)床上加工的零件，確定工序內(nèi)容。
2）分析被加工零件圖樣，明確加工內(nèi)容及技術(shù)要求，并結(jié)合數(shù)控設(shè)備的功能，確定零件的加工方案，指定數(shù)控加工工藝路線。
3）設(shè)計(jì)數(shù)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(shè)計(jì)和調(diào)整數(shù)控加工工序的程序，選擇對(duì)刀點(diǎn)，換刀點(diǎn)，確定刀具補(bǔ)償量。
5）分配數(shù)控加工中的容差。
6）處理數(shù)控機(jī)床上部分工藝指令。
4.2數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)
數(shù)控加工與普通機(jī)床加工相比較，所遵循的原則基本相同。但由于數(shù)控加工的整個(gè)過程是自動(dòng)進(jìn)行的，因此又有以下特點(diǎn)：
1）、數(shù)控加工工藝內(nèi)容更具體、更復(fù)雜；
2）、數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)更嚴(yán)密；
3）、數(shù)控加工更注重加工的適應(yīng)性；
4.3加工中心的選擇
加工中心的選擇包括以下幾個(gè)方面：
1. 類型選擇
考慮加工工藝、設(shè)備的最佳加工對(duì)象、范圍和價(jià)格等因素，根據(jù)所選零件進(jìn)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(yīng)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(fù)雜曲面時(shí)，如導(dǎo)風(fēng)輪、發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)，可選擇五面加工中心；當(dāng)工件尺寸較大時(shí)，如機(jī)床床身、立柱等，可選龍門式加工中心。根據(jù)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(shù)選擇
加工中心最主要的參數(shù)為工作臺(tái)尺寸等，根據(jù)確定的零件族的典型零件進(jìn)行選擇。
1）工作臺(tái)尺寸
這是加工中心的主參數(shù)，主要取決于典型零件的外廓尺寸、裝夾方式等。應(yīng)選比典型零件稍大一些的工作臺(tái)，以便留出安裝夾具所需的空間，還應(yīng)考慮工作臺(tái)的承載能力，承載能力不足時(shí)應(yīng)考慮加大工作臺(tái)尺寸，以提高承載能力。 經(jīng)分析本殼體加工選用工作臺(tái)面積 ：800×800(mm)。
2）坐標(biāo)軸的行程
最基本的坐標(biāo)軸是X、Y、Z，其行程和工作臺(tái)尺寸有相應(yīng)的比例關(guān)系。工作臺(tái)的尺寸基本上決定了加工空間的大小。如個(gè)別工件的尺寸大于機(jī)床坐標(biāo)行程，則必須要求工件的加工區(qū)處在機(jī)床的行程范圍之內(nèi)。由所選800×800mm工作臺(tái)面以及搖臂殼體的尺寸選擇坐標(biāo)行程 1250/1000/850(mm)。
3）主軸電動(dòng)機(jī)功率與轉(zhuǎn)矩
它反映了數(shù)控機(jī)床的切削效率，也從一個(gè)側(cè)面反映了機(jī)床的剛性。同一規(guī)格的不同機(jī)床，電動(dòng)機(jī)功率可以相差很大。在根據(jù)工件毛坯余量、所要求的切削力、加工精度和刀具等進(jìn)行綜合考慮后，選擇主軸電機(jī) 22kw。
4）主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度
需要高速切削或超低速切削時(shí)，應(yīng)關(guān)注主軸的轉(zhuǎn)速范圍。特別是高速切削時(shí)，既要有高的主軸轉(zhuǎn)速，還要具備與主軸轉(zhuǎn)速相匹配的進(jìn)給速度。所以選擇主軸轉(zhuǎn)速（rpm）：標(biāo)準(zhǔn)5000／特殊10000；進(jìn)給速度（m/min）20、20、18/10。
精度選擇
3.精度選擇
機(jī)床的精度等級(jí)主要根據(jù)典型零件關(guān)鍵部位精度來確定。主要是定位精度、重復(fù)定位精度、銑圓精度。數(shù)控精度通常用定位精度和重復(fù)定位精度來衡量，特別是重復(fù)定位精度，它反映了坐標(biāo)軸的定位穩(wěn)定性，是衡量該軸是否穩(wěn)定可靠工作的基本指標(biāo)。
銑圓精度是綜合評(píng)價(jià)數(shù)控機(jī)床有關(guān)數(shù)控軸的伺服跟隨運(yùn)動(dòng)特性和數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)功能的主要指標(biāo)之一。一些大孔和大圓弧可以采用圓弧插補(bǔ)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(biāo)。
數(shù)控精度對(duì)加工質(zhì)量有舉足輕重的影響，同時(shí)要注意加工精度與機(jī)床精度是兩個(gè)不同的概念。將生產(chǎn)廠樣本上或產(chǎn)品合格證上的位置精度當(dāng)作機(jī)床的加工精度是錯(cuò)誤的。樣本或合格證上標(biāo)明的位置精度是機(jī)床本身的精度，而加工精度是包括機(jī)床本身所允許誤差在內(nèi)的整個(gè)工藝系統(tǒng)各種因素所產(chǎn)生的誤差總和。整個(gè)工藝系統(tǒng)的誤差，原因是很復(fù)雜的，很難用線性關(guān)系定量表達(dá)。在選型時(shí)，可參考工序能力kp的評(píng)定方法作為精度的選型依據(jù)。一般說來，計(jì)算結(jié)果應(yīng)大于1.33。具體到本機(jī)床選擇機(jī)床定位精度±0.004（mm），重復(fù)定位精度±0.002（mm）。
4.機(jī)床的剛度選擇
剛度直接影響到生產(chǎn)率和加工精度。加工中心的加工速度大大高于普通機(jī)床，電動(dòng)機(jī)功率也高于同規(guī)格的普通機(jī)床，因此其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的剛度也遠(yuǎn)高于普通機(jī)床。剛性是機(jī)床質(zhì)量的一個(gè)重要特征，但對(duì)選型而言，由用戶對(duì)所選機(jī)床進(jìn)行剛性評(píng)價(jià)尚無可借鑒的標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際上用戶在選型時(shí)，綜合自己的使用要求，對(duì)機(jī)床主參數(shù)和精度的選擇都包含了對(duì)機(jī)床剛性要求的含義。訂貨時(shí)可按工藝要求、允許的扭矩、功率、軸力和進(jìn)給力最大值，根據(jù)制造商提供的數(shù)值進(jìn)行驗(yàn)算。用于難切削材料加工的機(jī)床，應(yīng)對(duì)剛性予以特殊關(guān)注。這時(shí)為了獲得機(jī)床的高剛性，往往不局限于零件尺寸，而選用相對(duì)零件尺寸大1至2個(gè)規(guī)格的機(jī)床。
5.數(shù)控系統(tǒng)選擇
數(shù)控功能分為基本功能與選擇功能，可以從控制方式、驅(qū)動(dòng)形式、反饋形式、檢測(cè)與測(cè)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(dāng)用戶選擇了這些功能后，廠家才會(huì)提供，需另行加價(jià)，且定價(jià)一般較高。對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的功能一定要根據(jù)機(jī)床的性能需要來選擇，訂購時(shí)既要把需要的功能訂全，不能遺漏，同時(shí)避免使用率不高造成浪費(fèi)，還需注意各功能之間的關(guān)聯(lián)性。在可供選擇的數(shù)控系統(tǒng)中，性能高低差別很大，價(jià)格也可相差數(shù)倍。應(yīng)根據(jù)需要選擇，不能片面追求高指標(biāo)，以免造成浪費(fèi)。多臺(tái)機(jī)床選型時(shí)，盡可能選用同一廠家的數(shù)控系統(tǒng)，這樣操作、編程、維修都比較方便。同時(shí)要注意，再好的系統(tǒng)，必須要有機(jī)床可靠的零件質(zhì)量和裝配質(zhì)量支持，才能發(fā)揮效能。
6.工作臺(tái)功能選擇
臥式加工中心有回轉(zhuǎn)工作臺(tái)?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)有兩種，用于分度的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。用于分度的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的分度定位間距有一定的限制，而且工作臺(tái)只起分度與定位作用，在回轉(zhuǎn)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(jù)具體工件的加工要求選擇。數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)任意分度，作為B軸與其它軸聯(lián)動(dòng)控制。但必須根據(jù)實(shí)際需要確定，以經(jīng)濟(jì)、實(shí)用為目的。
7.自動(dòng)換刀裝置(ATC)和刀庫容量選擇
ATC的工作質(zhì)量和刀庫容量直接影響機(jī)床的使用性能、質(zhì)量及價(jià)格。
刀庫容量以滿足一個(gè)復(fù)雜加工零件對(duì)刀具的需要為原則。應(yīng)根據(jù)典型工件的工藝分析算出加工零件所需的全部刀具數(shù)，由此來選擇刀庫容量。當(dāng)要求的數(shù)量太大時(shí)，可適當(dāng)分解工序，將一個(gè)工件分解為兩個(gè)、三個(gè)工序加工，以減小刀庫容量。同時(shí)要關(guān)注最大刀具尺寸、最大刀具重量。
ATC的選擇主要考慮換刀時(shí)間與可靠性。換刀時(shí)間短可提高生產(chǎn)率，但換刀時(shí)間短，一般換刀裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、故障率高、成本高，過分強(qiáng)調(diào)換刀時(shí)間會(huì)使價(jià)格大幅度提高并使故障率上升。據(jù)統(tǒng)計(jì)加工中心的故障中約有50%與ATC有關(guān)，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(jī)成本。本機(jī)床所選的刀庫容量為40，刀具選擇方式為固定。
8.冷卻裝置選擇
冷卻裝置形式較多，部分帶有全防護(hù)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(nèi)冷裝置(通過主軸的刀具內(nèi)冷方式或外接刀具內(nèi)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(chǎn)效率。一般應(yīng)根據(jù)工件、刀具及切削參數(shù)等實(shí)際情況進(jìn)行選擇。
本次設(shè)計(jì)所加工的零件是采煤機(jī)左截割部殼體，加工工位較多，需工作臺(tái)多次旋轉(zhuǎn)才能完成加工零件，初步選擇為臥式鏜銑類加工中心。
根據(jù)以上各項(xiàng)要求，綜合各方面因素，本次加工選用型號(hào)為：MC-800H的臥式加工中心。操作系統(tǒng)為FANUC。
MC-800H 基本參數(shù)：
工作臺(tái)面積mm 800×800
工作臺(tái)承重kg 1600
行程mm 1250/1000/850
主軸轉(zhuǎn)速rpm 標(biāo)準(zhǔn)5000／特殊10000
主軸直徑mm ?110
主軸孔錐度 NT.50
進(jìn)給速度m/min 20、20、18/10
主軸電機(jī)kw 22
刀庫容量 40
刀具選擇方式 固定
刀柄型式 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(fù)定位精度mm ±0.002
機(jī)床尺寸mm 4165×6510×3530
機(jī)器重量T 23
4.4數(shù)控加工工藝分析與設(shè)計(jì)
4.4.1零件加工的可行性分析
數(shù)控加工的零件，首先要考慮是否經(jīng)濟(jì)合理，即進(jìn)行數(shù)控加工時(shí)的可行性分析。一般主要考慮以下幾個(gè)方面：
1）首先要分析零件的結(jié)構(gòu)、加工內(nèi)容等是否適合數(shù)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(tǒng)一的基準(zhǔn)。
4）分析零件的精度和技術(shù)要求。
5）審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性并分析零件的設(shè)計(jì)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(jìn)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(shù)控加工工藝好壞的一個(gè)指標(biāo)。通常從以下兩個(gè)方面考慮。
1.零件圖樣上的尺寸標(biāo)注應(yīng)方便數(shù)值的計(jì)算，符合編程的可能性與方便性原則。
2.零件加工部位的結(jié)構(gòu)工藝性應(yīng)符合數(shù)控加工的特點(diǎn)。
4.4.3走刀路線的選擇
走刀路線又稱加工路線，是指數(shù)控機(jī)床、加工中心在加工過程中刀具相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)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(guān)。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(diǎn)位控制及孔系加工走刀路線
對(duì)于點(diǎn)位控制機(jī)床，只要求定位精度高，定位過程快，刀具相對(duì)于零件的運(yùn)動(dòng)路線無關(guān)緊要。為了充分發(fā)揮加工中心的工作效率，走刀路線應(yīng)力求最短。對(duì)于位置精度要求較高的孔系零件，精鏜孔系時(shí)，特別要注意鏜孔路線應(yīng)與各孔的定位方向要一致。
2、銑削平面的走刀路線
對(duì)于凹形槽封閉輪廓類零件，為了保證銑削凹形側(cè)面時(shí)能達(dá)到圖樣要求的表面粗糙度，應(yīng)一次走刀連續(xù)加工而成。
銑削外輪廓表面時(shí)銑刀的切入和切出點(diǎn)應(yīng)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(yīng)沿法向直接切入零件，以免加工表面留下刀痕。
4.4.4對(duì)刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)的確定
對(duì)刀點(diǎn)是數(shù)控加工時(shí)刀具相對(duì)于零件運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)，又是程序運(yùn)行的起點(diǎn)，所以對(duì)刀點(diǎn)又稱為“程序起點(diǎn)”和“起刀點(diǎn)”。
對(duì)刀點(diǎn)的選擇原則是：
1）、便于數(shù)據(jù)處理和簡化程序編制；
2）、在機(jī)床上易于找正；
3）、在加工中便于檢查；
4）、對(duì)加工誤差影響小。
對(duì)刀點(diǎn)可以選擇在工件上，也可以選在工件外，比如選在機(jī)床或夾具上，但必須與零件的定位基準(zhǔn)有一定的尺寸關(guān)系，這樣才能確定機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系的關(guān)系。
為了提高加工精度，對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)盡量選在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上，如以孔定位的工件，可以選擇孔的中心作為對(duì)刀點(diǎn)。
加工過程中需要換刀時(shí)，應(yīng)規(guī)定換刀點(diǎn)。所謂換刀點(diǎn)是指刀架轉(zhuǎn)位換刀時(shí)的位置。該點(diǎn)可以是某一固定點(diǎn)也可以是任意的一點(diǎn)，如加工中心的換刀點(diǎn)是固定的，而數(shù)控車床的換刀點(diǎn)則是任意的。
換刀點(diǎn)應(yīng)設(shè)在工件和夾具的外部，以刀架轉(zhuǎn)位時(shí)不碰到工件，夾具和機(jī)床為準(zhǔn)。其設(shè)定值用實(shí)際測(cè)量或計(jì)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(zhì)量的前提下，盡量減少加工余量。最小加工余量數(shù)值，應(yīng)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(zhì)量。
確定工序間的加工余量時(shí)，應(yīng)考慮下列條件選擇大?。?
1）、對(duì)最后的工序，加工余量應(yīng)能保證得到圖紙上所規(guī)定的表面粗糙度和精度要求；
2）、考慮加工方法、設(shè)備的剛性以及零件可能發(fā)生的變形；
3）、考慮零件熱處理時(shí)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(jīng)選擇刀具材料和刀具幾何角度的基礎(chǔ)上，確定切削深度 ,進(jìn)給量f和切削速度。
選擇切削用量的原則有以下幾點(diǎn)：
1）在保證加工質(zhì)量，降低成本和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的前提下，使, f , 的乘積最大，當(dāng),f ,的乘積最大時(shí)，工序的切削工時(shí)最少。（切削工時(shí)的計(jì)算公式）如下：
==
式中： l—每次進(jìn)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(jī)床，刀具）與技術(shù)要求（加工精度，表面質(zhì)量）的限制。所以粗加工時(shí)，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(gè)工藝系統(tǒng)的剛性是否允許，加以調(diào)整。精加工時(shí)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(shù)控加工機(jī)床，能進(jìn)行銑削、鏜削、鉆削和螺紋加工等多項(xiàng)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(gè)方面：
1）選擇加工內(nèi)容
加工中心最適合加工形狀復(fù)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(jī)床、刀具和夾具，經(jīng)多次裝夾和調(diào)整才能完成加工。
2）檢查零件圖樣
零件圖樣應(yīng)表達(dá)正確，標(biāo)注齊全。同時(shí)要特別注意，圖樣上應(yīng)盡量采用統(tǒng)一的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，從而簡化編程，保證零件的精度要求。
3）分析零件的技術(shù)要求
根據(jù)零件在產(chǎn)品中的功能，分析各項(xiàng)幾何精度和技術(shù)要求是否合理；考慮在加工中心上加工，能否保證其精度和技術(shù)要求；選擇哪一種加工中心最為合理。
4）審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性
分析零件的結(jié)構(gòu)剛度是否足夠,各加工部位的結(jié)構(gòu)工藝性是否合理等。
4.5.2工藝過程設(shè)計(jì)
工藝設(shè)計(jì)時(shí)，主要考慮精度和效率兩個(gè)方面，一般遵循先面后孔、先基準(zhǔn)后其它、先粗后精的原則。加工中心在一次裝夾中，盡可能完成所有能夠加工表面的加工。對(duì)位置精度要求較高的孔系加工，要特別注意安排孔的加工順序，安排不當(dāng)，就有可能將傳動(dòng)副的反向間隙帶入，直接影響位置精度。
加工過程中，為了減少換刀次數(shù)，可采用刀具集中工序，即用同一把刀具把零件上相應(yīng)的部位都加工完，再換第二把刀具繼續(xù)加工。但是，對(duì)于精度要求很高的孔系，若零件是通過工作臺(tái)回轉(zhuǎn)確定相應(yīng)的加工部位時(shí)，因存在重復(fù)定位誤差，不能采取這種方法。
4.5.3零件的裝夾
1.定位基準(zhǔn)的選擇
在加工中心加工時(shí)，零件的定位仍應(yīng)遵循六點(diǎn)定位原則。同時(shí),還應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn)：
1）進(jìn)行多工位加工時(shí)，定位基準(zhǔn)的選擇應(yīng)考慮能完成盡可能多的加工內(nèi)容，即便于各個(gè)表面都能被加工的定位方式。例如，對(duì)于箱體零件，盡可能采用一面兩銷的組合定位方式。
2）當(dāng)零件的定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)難以重合時(shí),應(yīng)認(rèn)真分析裝配圖樣，明確該零件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的設(shè)計(jì)功能，通過尺寸鏈的計(jì)算，嚴(yán)格規(guī)定定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)間的尺寸位置精度要求，確保加工精度。
3）編程原點(diǎn)與零件定位基準(zhǔn)可以不重合，但兩者之間必須要有確定的幾何關(guān)系。編程原點(diǎn)的選擇主要考慮便于編程和測(cè)量。
2.夾具的選用
在加工中心上，夾具的任務(wù)除了與普通機(jī)床夾具一樣的定位、夾緊外，還要以各個(gè)方向的定位面為參考基準(zhǔn)，確定工件編程的原點(diǎn)。
1）、夾具應(yīng)具有高的剛度和高的定位精度。
2）、為切削刀具運(yùn)動(dòng)留下足夠的空間。
3）、裝卸方便快捷，輔助時(shí)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(jī)床主軸與工作臺(tái)面之間的最小距離和刀具的裝夾長度。
7）、優(yōu)先使用組合夾具或柔性夾具。
3.零件的夾緊
在考慮夾緊方案時(shí)，應(yīng)保證夾緊可靠，并盡量減少夾緊變形。
零件的夾緊對(duì)加工精度有很大的影響。在考慮夾緊方案時(shí)，夾緊力應(yīng)力求靠近主要支撐點(diǎn)上，或在支撐點(diǎn)所在的三角內(nèi)，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(qū)域，盡量不要在被加工孔的上方。同時(shí)，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(shí)，切削力大，需要大的夾緊力，精加工時(shí)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(gè)夾緊部件不要與加工部位和所用的刀具發(fā)生干涉。
零件裝夾定位圖
4.刀具的選擇
加工中心對(duì)刀具的基本要求是：
1）良好的切削性能：能承受高速切削和強(qiáng)力切削并且性能穩(wěn)定；
2）較高的精度：刀具的精度指刀具的形狀精度和刀具與裝卡裝置的位置精度；
3）配備完善的工具系統(tǒng)：滿足多刀連續(xù)加工的要求。
加工中心所使用刀具的刀柄部分與一般數(shù)控銑床用刀柄部分不同，加工中心用刀柄帶有夾持槽供機(jī)械手夾持。
4.6加工中心編程的特點(diǎn)
由于加工中心的加工特點(diǎn)，在編寫加工程序前，首先要注意換刀程序的應(yīng)用。
不同的加工中心，其換刀過程是不完全一樣的，通常選刀和換刀可分開進(jìn)行。換刀完畢啟動(dòng)主軸后，方可進(jìn)行下面程序段的加工內(nèi)容。選刀動(dòng)作可與機(jī)床的加工重合起來，即利用切削時(shí)間進(jìn)行選刀。多數(shù)加工中心都規(guī)定了固定的換刀點(diǎn)位置，各運(yùn)動(dòng)部件只有移動(dòng)到這個(gè)位置，才能開始換刀動(dòng)作。
4.7零件的主要工序數(shù)控程序編制
本程序是采用MasterCAM自動(dòng)編程軟件編制。
1．編程坐標(biāo)圖：
如圖所示：為了數(shù)值計(jì)算方便，編程原點(diǎn)選擇在240行孔中心。定位基準(zhǔn)選擇在焊接在頂面的工藝基準(zhǔn)快，按A-A視圖上面拉直找正。
2.加工內(nèi)容：
1）304刀檢（粗鏜1次完成加工）；
2）240H7行孔（粗鏜，半精鏜，精鏜三道工序完成加工）；
3）275 （粗鏜1次完成加工）；
4）215H7行孔（分粗鏜，半精鏜，精鏜三道工序完成加工）；
5）130 （粗鏜1次完成加工）（兩處）；
6）120H7行孔（粗鏜，半精鏜，精鏜三道工序完成加工）（兩處）；
7）125×40槽銑削加工；
8) 55圓槽銑削加工；
9) 鉆M33底孔
10) 鉆2-M10-6H底孔
11）鉆7-M12-6H底孔（兩處）
12）鉆6-M16-6H底孔
13）492 （分粗鏜，精鏜2次完成加工）；
14）430H7行孔（分粗鏜，半精鏜，精鏜三道工序完成加工）；
3．刀具卡片：
刀具卡片
刀具號(hào)
刀具類型
補(bǔ)償量
備注說明
T1
鏜刀
H1
304
T2
鏜刀
H2
232
T3
鏜刀
H3
238
T4
鏜刀
H4
240
T5
鏜刀
H5
275
T6
鏜刀
H6
207
T7
鏜刀
H7
213
T8
鏜刀
H8
215
T9
鏜刀
H9
130
T10
鏜刀
H10
112
T11
鏜刀
H11
118
T12
鏜刀
H12
120
T13
銑刀
H13
10
T14
銑刀
H14
10
T15
麻花鉆
H15
31
T16
麻花鉆
H16
8
T17
麻花鉆
H17
10
T18
麻花鉆
H18
14
T19
鏜刀
H19
484
T20
鏜刀
H20
492
T21
鏜刀
H21
422
T22
鏜刀
H22
428
T23
鏜刀
H23
430
銑槽走刀路線圖：
銑40圓槽
第5章 工藝過程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
1.項(xiàng)目的研究意義
目前隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展和煤炭開采技術(shù)的進(jìn)步，采煤機(jī)更新?lián)Q代已成必然。開發(fā)此采煤機(jī)市場(chǎng)前景非常廣闊，無論對(duì)煤炭企業(yè)還是采煤機(jī)生產(chǎn)企業(yè)都具有很好的效益。
本人所設(shè)計(jì)的是MG250/591-WD型采煤機(jī)的重要工作機(jī)構(gòu)——右搖臂，其機(jī)殼加工工藝的改進(jìn)及其數(shù)控程序編制不僅能大大降低生產(chǎn)成本，更能極大的提高采煤機(jī)的使用性能，這些都能提高該采煤機(jī)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。
2.經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益
該型采煤機(jī)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(jù)我國煤炭資源戰(zhàn)略，節(jié)約煤炭資源，提高煤炭的回采率和煤炭質(zhì)量，其社會(huì)效益是顯而易見的。因此開發(fā)此采煤機(jī)市場(chǎng)前景非常廣闊，無論對(duì)煤炭企業(yè)還是采煤機(jī)生產(chǎn)企業(yè)都具有很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
3、項(xiàng)目資金
1）、總資金包括以下內(nèi)容 單位： 萬元
（1）調(diào)研、咨詢、協(xié)作費(fèi)用 10
（2）公關(guān)費(fèi)用 70
（3）電機(jī)開發(fā)費(fèi)用 60
（4）樣機(jī)試制費(fèi)用 2×200=400
（5）設(shè)備改造費(fèi)用 20
（6）試驗(yàn)費(fèi)用 40
（7）不可預(yù)見費(fèi)用 10
總計(jì) 610
2）、年度資金使用預(yù)算
2004年 160
2006年 450
單位：萬元
年份
項(xiàng)目
2005
2006
2007
2008
2009
合計(jì)
生產(chǎn)臺(tái)數(shù)
3
5
10
15
15
48
產(chǎn)值
單 價(jià)
280
280
280
280
280
總 值
840
1400
2800
4200
4200
13440
利稅
利潤（14%）
117.6
196
392
588
588
1881.6
稅金（10%）
84
140
280
420
420
1344
總 值
201.6