一种复合柔性制造单元的制作方法

本发明涉及一种数控机床，尤其是涉及一种复合柔性制造单元。

背景技术：

随着工业4.0走向智能制造，适用于个性化定制FMS柔性制造系统， FMC柔性制造单元发展迅速，美国主要用于军工、汽车、工程机械；德国用于变速箱、车轫；日本用于柴油机、机床等行业。一般适用零件尺寸为400-800mm，年产量为3000-30000的中小批量生产。航空航天、船舶锚机、发动机、变速箱、核电水泵、大型零件与结构件的加工精度，直接关系到飞机、军舰、潜艇、核电、导弹的使用性能与可靠性；美国等西方国家都在致力发展大型关键零件的柔性制造。随着我国国防工业进入世界先进行列，本文探索加强军民交流军民技术融合，具有核心技术的复合柔性制造单元，可能广泛用于国防工业动力，推进和控制系统，用於大型关键零件柔性制造；包括核动力、柴油机、燃汽轮机、蒸汽轮机、发电机组，推进电机、后传动装置、齿轮箱、各种泵阀、锚机等。中国专利公开了一种五面体龙门加工中心（公开号：CN 2644077X），其包括床身、电器数控系统、立卧复合刀库、换刀装置、横梁、变速箱、操纵台、具有立式头罩和直角铣头的附件头库、左右立柱、工作台、冷却排屑系统、溜板和内部装有主轴的滑枕，主轴上安装有端面键、拉杆、弹簧卡爪、蝶形弹簧、拉刀、液压松刀和液压油缸，蝶形弹簧与附件头连接，滑枕端部安装有接油盘，滑枕下端沿主轴周向布置有多只吊头拉杆，且每只吊头拉杆上均与一吊头油缸的活塞连接，滑枕上固定有快接插座，快接插座内设置有弹簧，附件头上固定有快接插头，滑枕和直角铣头的外壳之间设置有鼠牙盘、锥柄和锥齿轮，锥齿轮套装在锥柄下端，拉杆通过拉钉与锥柄固定连接，滑枕上还安装有挡块和接近开关，滑枕内的主轴套上安装有接近开关和挡块；拉钉盘上安装有相互垂直的定位销和凸轮销，定位销上的凸头位于凸轮销上的滑槽内，定位销的一端可与鼠牙盘凹槽插接，凸轮销上套装有复位弹簧，复位弹簧的一端支承在凸轮销的台肩上，另一端支承在拉钉盘上。但是这种五面体加工中心的刚性较差，生产效率较低，并且目前的柔性制造单元占地较大，投资较多，且不能满足大型零件的柔性加工，适用范围较小。

技术实现要素：

本发明是提供一种复合柔性制造单元，其主要是解决现有技术所存在的柔性制造单元占地大、投资高，解决大中型关键零件加工，存在多次装夹、多次定位误差较大，加工精度不高，适用范围较小等的技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明的一种复合柔性制造单元，包括共用底座，所述的共用底座中间安装有中间滑台，中间滑台上安装有可移动的工装夹具或者回转工作台，共用底座任意侧或/和任意端安装有1台以上侧滑台，侧滑台上设置有卧式加工中心，卧式加工中心包括有可滑移的卧式立柱，卧式立柱上设置有可升降的卧式主轴箱；或者侧滑台上设置有立式加工中心，立式加工中心包括有可滑移的立式立柱，立式立柱上设置有可升降的立式主轴箱，柔性制造单元设置有集中控制装置与外部输送装置。本发明由多台立式、卧式加工中心复合在同台机床上，具有共同的底座、共同的工作台，共同的柔性夹具，共同的智能集中控制系统；零件工序间输送由高精度内部工作台与回转工作台承担，外部配置自动滚道、小车、机器人等输送装置；配置高档控制系统与各种软件，具有加工状态、刀具寿命、在线检测、远程故障诊断等信息化管理与智能服务功能。现有技术采用龙门机床、卧式镗床与大型摇臂钻加工，生产过程要搬动翻转五次，加工周期为12小时，由于多次装夹定位误差致使同轴度在0.05范围内。本发明采用多面复合柔性制造单元，加工周期缩短为3.3小时，同轴度提高到0.01。本发明在中间滑台的至少其中一端或者一侧都设置有加工中心，这样可以根据需要对多面体的大型关键零件、大型结构件进行加工。

作为优选，所述的共用底座为整体式或者是多只底座组合。共用底座的适用范围较广，其可以被多台加工中心共用。

作为优选，所述的中间滑台与侧滑台为数控滑台，液压滑台、气动滑台或十字滑台。

作为优选，所述的工装夹具为液压夹具、气动夹具、数控夹具或手动夹具；回转工作台为数控回转工作台。

作为优选，所述的卧式立柱与卧式主轴箱之间连接有卧式丝杆驱动装置；立式立柱与立式主轴箱之间连接有立式丝杆驱动装置。卧式丝杆驱动装置、立式丝杆驱动装置都装有轴承。

作为优选，所述的集中控制装置为数控系统、PLC可编程控制器或是多种控制装置的组合。

作为优选，所述的外部输送装置为自动输送装置，有轨小车、无轨小车、机器人、托板输送、滚道输送或行车及起吊装置。外部输送装置可以将工件自动运送到中间滑台处。

作为优选，所述的共用底座上的中间滑台的单侧，配置有1台以上卧式加工中心与立式加工中心，或者配置1台以上卧式加工中心，或者配置1台以上的立式加工中心。这样可以通过一次装夹，对工件的顶面，或者顶面与侧面进行加工。

作为优选，所述的共用底座上的中间滑台的两侧，都配置有1台以上的立式加工中心，或者都配置有1台以上卧式加工中心，或者都配置有1台以上立式与卧式加工中心。这样可以通过一次装夹，对工件的两侧侧面，或者顶面与侧面进行加工。

作为优选，所述的共用底座上的中间滑台的至少一端配置有卧式加工中心或者立式加工中心；中间滑台的单侧或者两侧配置有1台以上的卧式加工中心，或者1台以上的立式加工中心，或者1台以上的卧式加工中心与立式加工中心。这样可以通过一次装夹，对工件的顶面、侧面及多个面进行加工。

因此，本发明通过多台立式、卧式加工中心、多台刀库、柔性夹具、控制系统复合在同台机床上，并且应用综合管理数控系统与外部输送装置，实现零件一次装夹，连续完成立卧多面铣镗钻攻工序，消除了更换主轴箱的设备投资与辅助时间，消除了零件工序间输送的设备投资与辅助时间，消除了零件多次装夹的定位误差，效率更高，精度更好；并且可以采用大型零件安装在固定工作台或安装在回转工作台上、立式与卧式主轴X、Y、Z三向移动，连续完成2-5面铣镗钻攻工序，解决了大型关键零件工序间多次输送、翻身、定位、夹紧的难题，突破现有柔性制造单元适用中大型零件柔性加工的束缚，结构更紧凑、占地更小、投资更少。

附图说明

附图1是本发明的一种结构示意图；

附图2是本发明实施例1的一种结构示意图；

附图3是本发明实施例2的一种结构示意图；

附图4是本发明实施例3的一种结构示意图；

附图5是本发明实施例4的一种结构示意图；

附图6是本发明实施例5的一种结构示意图；

附图7是本发明实施例6的一种结构示意图；

附图8是本发明实施例7的一种结构示意图；

附图9是本发明实施例8的一种结构示意图；

附图10是本发明实施例9的一种结构示意图；

附图11是本发明实施例10的一种结构示意图；

附图12是本发明实施例11的一种结构示意图；

附图13是本发明实施例12的一种结构示意图；

附图14是本发明实施例13的一种结构示意图；

附图15是本发明实施例14的一种结构示意图。

图中零部件、部位及编号：共用底座1、中间滑台2、工装夹具3、回转工作台4、侧滑台5、卧式立柱6、卧式主轴箱7、立式立柱8、立式主轴箱9、卧式丝杆驱动装置10、立式丝杆驱动装置11、卧式加工中心12、立式加工中心13。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：本例的一种复合柔性制造单元，如图1、图2，包括共用底座1，共用底座为整体式。共用底座中间安装有中间滑台2，中间滑台上安装有可移动的工装夹具3，共用底座两端和一侧都安装有1台侧滑台5，共用底座两端的侧滑台上设置有卧式加工中心12，卧式加工中心包括有可滑移的卧式立柱6，卧式立柱上设置有可升降的卧式主轴箱7，卧式立柱与卧式主轴箱7之间连接有卧式丝杆驱动装置10；共用底座一侧的侧滑台上设置有立式加工中心13，立式加工中心包括有可滑移的立式立柱8，立式立柱上设置有可升降的立式主轴箱9，立式立柱与立式主轴箱之间连接有立式丝杆驱动装置11。柔性制造单元设置有集中控制装置与外部输送装置。中间滑台与侧滑台为数控滑台。工装夹具为数控夹具。集中控制装置为数控系统。外部输送装置为自动输送装置。

将工件装夹在工装夹具3上，通过卧式丝杆驱动装置10、立式丝杆驱动装置11驱动卧式主轴箱7、立式主轴箱9对工件进行加工，其适用于工件一次装夹完成三个面的高效加工。

实施例2：本例的一种复合柔性制造单元，如图3，共用底座中间安装有中间滑台2，中间滑台上安装有可移动的工装夹具3，共用底座的一侧安装有2台侧滑台5，其中一台侧滑台上设置有卧式加工中心12，另一台侧滑台上设置有立式加工中心13。其余同实施例1。

将工件装夹在工装夹具3上，通过卧式丝杆驱动装置10、立式丝杆驱动装置11驱动卧式主轴箱7、立式主轴箱9对工件进行加工，其适用于工件一次装夹完成侧面和顶面的高效加工。

实施例3：本例的一种复合柔性制造单元，如图4，共用底座中间安装有中间滑台2，中间滑台上安装有可移动的工装夹具3，共用底座的一侧安装有2台侧滑台5，两台侧滑台上都设置有立式加工中心13。其余同实施例1。

将工件装夹在工装夹具3上，通过立式丝杆驱动装置11驱动立式主轴箱9对工件进行加工，其适用于工件一次装夹完成顶面的高效加工。

实施例4：本例的一种复合柔性制造单元，如图5，共用底座中间安装有中间滑台2，中间滑台上安装有可移动的工装夹具3，共用底座的两一侧各安装有1台侧滑台5，两台侧滑台上都设置有卧式加工中心12。其余同实施例1。

将工件装夹在工装夹具3上，通过卧式丝杆驱动装置10驱动卧式主轴箱7对工件进行加工，其适用于工件一次装夹完成两个侧面的高效加工。

实施例5：本例的一种复合柔性制造单元，如图6，共用底座中间安装有中间滑台2，中间滑台上安装有可移动的工装夹具3，共用底座的两一侧各安装有1台侧滑台5，其中一台侧滑台上设置有卧式加工中心12，另一台侧滑台上设置有立式加工中心13。其余同实施例1。

将工件装夹在工装夹具3上，通过卧式丝杆驱动装置10、立式丝杆驱动装置11驱动卧式主轴箱7、立式主轴箱9对工件进行加工，其适用于工件一次装夹完成侧面和顶面的高效加工。

实施例6：本例的一种复合柔性制造单元，如图7，共用底座中间安装有中间滑台2，中间滑台上安装有可移动的工装夹具3，共用底座的一侧和一端分别安装有1台侧滑台5，共用底座一端的侧滑台上设置有立式加工中心13，共用底座一侧的侧滑台上设置有卧式加工中心12。其余同实施例1。

将工件装夹在工装夹具3上，通过卧式丝杆驱动装置10、立式丝杆驱动装置11驱动卧式主轴箱7、立式主轴箱9对工件进行加工，其适用于工件一次装夹完成侧面和顶面的高效加工。

实施例7：本例的一种复合柔性制造单元，如图8，共用底座中间安装有中间滑台2，中间滑台上安装有可移动的工装夹具3，共用底座的一侧和两端分别安装有1台侧滑台5，共用底座两端的侧滑台上设置有立式加工中心13，共用底座一侧的侧滑台上设置有卧式加工中心12。其余同实施例1。

将工件装夹在工装夹具3上，通过卧式丝杆驱动装置10、立式丝杆驱动装置11驱动卧式主轴箱7、立式主轴箱9对工件进行加工，其适用于工件一次装夹完成三个面的高效加工。

实施例8：本例的一种复合柔性制造单元，如图9，共用底座中间安装有中间滑台2，中间滑台上安装有可移动的工装夹具3，共用底座的一侧安装有2台侧滑台5，共用底座的两端都安装有1台侧滑台5，共用底座一侧的两台侧滑台上分别设置有卧式加工中心12、立式加工中心13，共用底座两端的侧滑台上分别安装有一个卧式加工中心12。其余同实施例1。

将工件装夹在工装夹具3上，通过卧式丝杆驱动装置10、立式丝杆驱动装置11驱动卧式主轴箱7、立式主轴箱9对工件进行加工，其适用于工件一次装夹完成五个面的高效加工。

实施例9：本例的一种复合柔性制造单元，如图10，共用底座中间安装有中间滑台2，中间滑台上安装有回转工作台4，回转工作台为数控回转工作台，共用底座的一侧安装有2台侧滑台5，其中一台侧滑台上设置有卧式加工中心12，另一台侧滑台上设置有立式加工中心13。其余同实施例1。

将工件装夹在回转工作台4上，通过卧式丝杆驱动装置10、立式丝杆驱动装置11驱动卧式主轴箱7、立式主轴箱9对工件进行加工，其适用于工件一次装夹完成五个面的高效加工。

实施例10：本例的一种复合柔性制造单元，如图11，共用底座中间安装有中间滑台2，中间滑台上安装有回转工作台4，回转工作台为数控回转工作台，共用底座的两侧各安装有1台侧滑台5，两台侧滑台上都安装有卧式加工中心12。其余同实施例1。

将工件装夹在回转工作台4上，通过卧式丝杆驱动装置10 11驱动卧式主轴箱7对工件进行加工，其适用于工件一次装夹完成四个面的高效加工。

实施例11：本例的一种复合柔性制造单元，如图12，共用底座中间安装有中间滑台2，中间滑台上安装有回转工作台4，回转工作台为数控回转工作台，共用底座的一侧以及一端各安装有1台侧滑台5，其中共用底座一侧的侧滑台上设置有卧式加工中心12，共用底座一端的侧滑台上设置有立式加工中心13。其余同实施例1。

将工件装夹在回转工作台4上，通过卧式丝杆驱动装置10、立式丝杆驱动装置11驱动卧式主轴箱7、立式主轴箱9对工件进行加工，其适用于工件一次装夹完成五个面的高效加工。

实施例12：本例的一种复合柔性制造单元，如图13，共用底座中间安装有中间滑台2，中间滑台上安装有回转工作台4，回转工作台为数控回转工作台，共用底座的一侧以及两端都安装有1台侧滑台5，共用底座两端的侧滑台上分别安装有一台立式加工中心13，共用底座一侧的侧滑台上设置有卧式加工中心12。其余同实施例1。

将工件装夹在回转工作台4上，通过卧式丝杆驱动装置10、立式丝杆驱动装置11驱动卧式主轴箱7、立式主轴箱9对工件进行加工，其适用于工件一次装夹完成五个面的高效加工。

实施例13：本例的一种复合柔性制造单元，如图14，共用底座中间安装有中间滑台2，中间滑台上安装有回转工作台4，回转工作台为数控回转工作台，共用底座的一侧以及两端都安装有1台侧滑台5，共用底座两端的侧滑台上分别安装有一台卧式加工中心12，共用底座一侧的侧滑台上设置有立式加工中心13。其余同实施例1。

将工件装夹在回转工作台4上，通过卧式丝杆驱动装置10、立式丝杆驱动装置11驱动卧式主轴箱7、立式主轴箱9对工件进行加工，其适用于工件一次装夹完成五个面的高效加工。

实施例14：本例的一种复合柔性制造单元，如图15，共用底座中间安装有中间滑台2，中间滑台上安装有回转工作台4，回转工作台为数控回转工作台，共用底座的一侧安装有2台侧滑台5，共用底座的另一侧安装有1台侧滑台，共用底座的两端分别安装有1台侧滑台，共用底座一侧的两个侧滑台上分别安装有卧式加工中心12、立式加工中心13，共用底座一侧的侧滑台上安装有卧式加工中心12，共用底座两端的侧滑台上都安装有卧式加工中心12。其余同实施例1。

将工件装夹在回转工作台4上，通过卧式丝杆驱动装置10、立式丝杆驱动装置11驱动卧式主轴箱7、立式主轴箱9对工件进行加工，其适用于工件一次装夹完成五个以上的面的高效加工。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。