拖拉機(jī)變速箱鉆孔組合機(jī)床設(shè)計開題報告.doc

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陜西理工學(xué)院本科 畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告 題 目 拖拉機(jī)變速箱鉆孔組合機(jī)床設(shè)計 學(xué)生姓名 張曉 學(xué)號 1115014202 所在學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級 機(jī)自1107 指導(dǎo)教師 劉菊蓉 年 月 日 題 目 拖拉機(jī)變速箱鉆孔組合機(jī)床設(shè)計 1、 選題的目的及研究意義 畢業(yè)設(shè)計選題目的：可對我們大學(xué)四年期間所學(xué)的知識進(jìn)行一次較為全面的專業(yè)訓(xùn)練，可以培養(yǎng)我們掌握如何運用過去所學(xué)的知識去解決生產(chǎn)中實際問題的方法，增強從事本專業(yè)實際工作所必需的基本能力和開發(fā)研究能力，為我們以后走上工作崗位打下一個良好的基礎(chǔ)。 鉆孔組合機(jī)床設(shè)計畢業(yè)設(shè)計，其目的在于通過機(jī)床主運動機(jī)械變速傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使我們在擬定傳動和變速的結(jié)構(gòu)方案過程中，得到設(shè)計構(gòu)思、方案的分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計算、編寫技術(shù)文件和查閱資料等方面的綜合訓(xùn)練，樹立正確的設(shè)計思想，掌握基本的設(shè)計方法，培養(yǎng)基本的設(shè)計方法，并培養(yǎng)了自己具有初步的結(jié)構(gòu)分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算能力。 研究意義：隨著社會的不斷進(jìn)步，機(jī)械加工技術(shù)的不斷發(fā)展，古老的生產(chǎn)方式已不能完全適應(yīng)新形勢的要求。比如，我們傳統(tǒng)的通用機(jī)床，只能對一種零件進(jìn)行單刀，單工位，單軸，單面加工，生產(chǎn)效率低且加工精度不穩(wěn)定。由于它為了適應(yīng)各種零件的通用加工，強調(diào)了加工范圍的廣泛性，使其萬能性增大，隨之帶來的便是機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且在加工某一零件的某些加工表面時，使機(jī)床不能完全發(fā)揮出全部效能。相對于通用機(jī)床而言，專用機(jī)床的造價昂貴，設(shè)計、制造周期長，特別是在飛速發(fā)展的變化之中，一旦產(chǎn)品更新?lián)Q代，產(chǎn)品變型，原有的專用機(jī)床將不能滿足新產(chǎn)品加工工藝的要求，更有甚者是原專用機(jī)床完全不能加工新產(chǎn)品而變成一堆廢鐵，失去了機(jī)床應(yīng)有的作用。為了使產(chǎn)品在市場中立于不敗之地，工程技術(shù)人員不得不重新花費時間，設(shè)計、制造新的專用機(jī)床。由此可見，專用機(jī)床在一定程度上阻礙著產(chǎn)品的更新?lián)Q代。為了解決傳統(tǒng)機(jī)床與專用機(jī)床之間的矛盾組合機(jī)床便應(yīng)運而生了，組合機(jī)床兼有低成本和高效率的優(yōu)點，在大批、大量生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，在組合機(jī)床上可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔等工序，生產(chǎn)效率高，加工精度穩(wěn)定，為了解決以上通用機(jī)床與專用機(jī)床之間的矛盾，同時盡可能地兼顧通用機(jī)床與專用機(jī)床的優(yōu)越性，于是，組合機(jī)床便在通用機(jī)床與專用機(jī)床的夾縫中悄然興起，并得到了越來越廣泛的應(yīng)用。 本課題針對拖拉機(jī)變速箱鉆孔組合機(jī)床設(shè)計，有利于提高大批量生產(chǎn)的生產(chǎn)效率，提高加工精度穩(wěn)定性，節(jié)約各方面的資源。 它是提高生產(chǎn)效率和實現(xiàn)高速發(fā)展必不可少的設(shè)備之一。組合機(jī)床及其自動線是集機(jī)電于一體的綜合自動化程度較高的制造技術(shù)和成套工藝裝備。它的加工對象主要是生產(chǎn)批量比較大的大中型箱體類和軸類零件，完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內(nèi)鏜各種形狀槽，以及銑削平面和成形面等。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，一種新型的組合機(jī)床——柔性組合機(jī)床越來越受到人們的青睞，它應(yīng)用多位主軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換，配以可編程序控制器（PLC）、數(shù)字控制（NC）等，能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的組合機(jī)床。 二、綜述與本課題相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、研究方法及應(yīng)用領(lǐng)域等 組合機(jī)床一般是對箱體或特殊狀的零件進(jìn)行加工，工件不旋轉(zhuǎn)，是由旋轉(zhuǎn)運動的刀具與工件的相對進(jìn)給運動，可完成鉆、擴(kuò)、锪、鉸、鏜孔及銑削平面和內(nèi)外螺紋等工藝，也可以使車削頭夾緊工件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，刀具作進(jìn)給運動，可以對回轉(zhuǎn)體類的工件及外圓和端面進(jìn)行加工。該機(jī)床有著低成本、高效率的優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于汽車、工程機(jī)械、軍工各工業(yè)生產(chǎn)中。 在我國，組合機(jī)床其科研和生產(chǎn)都具有相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)，應(yīng)用也已深入到很多行業(yè)。是當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)品更新，進(jìn)行技術(shù)改造，提高生產(chǎn)效率和高速發(fā)展必不可少的設(shè)備之一。盡管我國組合機(jī)床發(fā)展時間已經(jīng)很長，但是相對國外的技術(shù)，我國的組合機(jī)床還是處在發(fā)展落后國家行列。我國很多先進(jìn)的高技術(shù)的組合機(jī)床都是從國外進(jìn)口回來的。我國組合機(jī)床及組合機(jī)床自動線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國家要相對落后，國內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動線幾乎都從國外進(jìn)口。盡管我國組合機(jī)床發(fā)展時間已經(jīng)很長，但是相對國外的技術(shù)，我國的組合機(jī)床還是處在發(fā)展落后國家行列。我國很多先進(jìn)的高技術(shù)的組合機(jī)床都是從國外進(jìn)口回來的。 我國幾個大型的組合機(jī)床的簡介 ： 　?。?）ZHS1283組合機(jī)床，該組合機(jī)床具備同時加工八工位且可自由回轉(zhuǎn)。該組合機(jī)床主要用于電冰箱制造廠內(nèi)生產(chǎn)冰箱壓縮機(jī)。ZHS1283組合機(jī)床采用交流伺服控制系統(tǒng)，可以自由高效的控制工作臺。ZHS1283組合機(jī)床鏜孔的精度可以達(dá)到0.004 mm以下，加工零件表面的粗糙度低于0.5 um。 　　（2）ZHS-XU86組合機(jī)床。ZHS-XU86組合機(jī)床主要用于生產(chǎn)常規(guī)的凸輪的軸承蓋。ZHS-XU86組合機(jī)床是一臺具備高精度、高效率、全自動化、可同時生產(chǎn)多種零件的全自動化生產(chǎn)機(jī)床。ZHS-XU86組合機(jī)床采用分布式控制系統(tǒng)。具備監(jiān)視零件加工過程的功能、故障及時診斷、故障隨時報警、全封閉自動保護(hù)系統(tǒng)等功能。ZHS-XU86組合機(jī)床采用了當(dāng)前最先進(jìn)的氣體浮力輸送裝置、高精度電液比例控制等技術(shù)。 　?。?）UD83組合機(jī)床。UD83是一種高柔性、高精度的柔性數(shù)控機(jī)床。UD83組合機(jī)床具備五個坐標(biāo)系，可以同時控制五個自由度。UD83組合機(jī)床具有大容量的刀具庫，可以適應(yīng)不同零件的加工需要。UD83組合機(jī)床在一次換刀的情況下，可以完成多種工序，例如車、磨、刨、銑、鉆孔、鏜孔等工序的單個方向加工和多個方向加工。UD83組合機(jī)床主要用于大中批量的零件生產(chǎn)當(dāng)中。 組合機(jī)床行業(yè)發(fā)張快速，技術(shù)不斷更新，未來組合機(jī)床將慢慢的全自動化、高效率、高精度、高可靠性方向發(fā)展。 國外現(xiàn)狀：從國際機(jī)床博覽會上展示的最先進(jìn)機(jī)床設(shè)備中，超高速和超高精度加工技術(shù)裝備與復(fù)合、多功能、多軸化控制設(shè)備等深受歡迎。機(jī)床裝備的高速和超高速加工技術(shù)的關(guān)鍵是提高機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度。該屆博覽會上展出的加工中心，主軸轉(zhuǎn)速10000～20000r/min，最高進(jìn)給速度可達(dá)20～60m/min；復(fù)合、多功能、多軸化控制裝備的前景亦被看好。在零部件一體化程度不斷提高、數(shù)量減少的同時，加工的形狀卻日益復(fù)雜。多軸化控制的機(jī)床裝備適合加工形狀復(fù)雜的工件。 然而更關(guān)鍵的是現(xiàn)代通信技術(shù)在機(jī)床裝備中的應(yīng)用，信息通信技術(shù)的引進(jìn)使得現(xiàn)代機(jī)床的自動化程度進(jìn)一步提高，操作者可以通過網(wǎng)絡(luò)或手機(jī)對機(jī)床的程序進(jìn)行遠(yuǎn)程修改，對運轉(zhuǎn)狀況進(jìn)行監(jiān)控并積累有關(guān)數(shù)據(jù)；通過網(wǎng)絡(luò)對遠(yuǎn)程的設(shè)備進(jìn)行維修和檢查、提供售后服務(wù)等。 國外組合機(jī)床 CAD 技術(shù)的研究開始得比較早，進(jìn)入20 世紀(jì)90 年代以來，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，交互式繪圖和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等的發(fā)展和應(yīng)用，使組合機(jī)床 CAD 技術(shù)日益實用，且使用范圍不斷擴(kuò)大。Petter Olofsgard等人開發(fā)了分布式虛擬組合機(jī)床制造系統(tǒng)，該系統(tǒng)支持全生命周期，包括設(shè)計、仿真、編程、分析、機(jī)器操作及重構(gòu)，并可以在開放的系統(tǒng)庫中進(jìn)行分布式管理及信息的儲存。Won Soo Yun 等人研究了虛擬機(jī)床的開發(fā)，詳細(xì)分析了虛擬機(jī)床開發(fā)的基礎(chǔ)，該系統(tǒng)能夠預(yù)測切削過程的結(jié)果，虛擬機(jī)床系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床實際切削之前通過“偽真實加工”來根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)率和屬性提供正確的切削條件、補償或加工過程的控制。Tien-I Liu等人開發(fā)了用于產(chǎn)品制造的 基于知識的高速加工系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供了關(guān)于高速加工各方面的具體知識。如在高速切削過程中的加工參數(shù)、刀具材料、穩(wěn)定性分析等，能夠進(jìn)行工件材料、切削速度及切削刀具材料不同組合加工效果的評估，系統(tǒng)還提供產(chǎn)品在高速加工制造下的穩(wěn)定性分析和圖形的高速加工概念的可視化顯示。 三、對本課題將要解決的主要問題及解決問題的思路與方法、擬采用的研究方法（技術(shù)路線）或設(shè)計（實驗）方案進(jìn)行說明（論文要寫出相應(yīng)的寫作提綱） 1）本課題要解決的主要問題 本課題針對拖拉機(jī)變速箱孔系加工制造問題，設(shè)計鉆孔組合機(jī)床。主要問題包括如下： 1） 分析變速箱結(jié)構(gòu)特征，工藝性，制定組合機(jī)床的工藝方案和結(jié)構(gòu)方案。 2） 根據(jù)工件的切削用量及生產(chǎn)率，完成組合機(jī)床的總體設(shè)計。 3） 根據(jù)機(jī)床的總體設(shè)計和工件的工藝方案完成組合機(jī)床的各部件設(shè)計組合機(jī)床三圖一卡設(shè)計，確定被加工零件的工序圖，零件加工示意圖，繪制機(jī)床尺寸聯(lián)系圖，多軸箱布局圖。 4） 主軸箱設(shè)計，繪制主軸箱草圖，選擇主軸結(jié)構(gòu)形式及動力計算，設(shè)計主軸箱的傳動系統(tǒng)。 2）解決的思路和方法 本次課題將解決的主要矛盾是解決通用機(jī)床的工藝適應(yīng)性高但加工精度低生產(chǎn)效率低和專用機(jī)床制造精度高生產(chǎn)效率高但對工藝適應(yīng)性低以及專用機(jī)床設(shè)計制造周期長成本高的主要矛盾。通過對通用機(jī)床和專用機(jī)床各自特點的分析和各部件優(yōu)缺點互補，設(shè)計出允許產(chǎn)品工藝在一定范圍內(nèi)變化的機(jī)床，從而大幅縮小生產(chǎn)周期節(jié)約成本。 初期通過對所選課題的命題意義進(jìn)行深入剖析，接著查閱大量資料，認(rèn)識了解課題的難點，獨立設(shè)計與資料參考同時進(jìn)行，在此次設(shè)計的過程中要獲得既能滿足性能要求，結(jié)構(gòu)尺寸又合理的方案，就必須進(jìn)行大量計算，并請教指導(dǎo)老師和同學(xué)從而解決此次設(shè)計問題中面臨的問題。 3）擬采用的研究方法（技術(shù)路線）或設(shè)計（實驗）方案 1、組合機(jī)床類型的選擇：根據(jù)零件的特點，選擇臥式多軸組合鉆床。 機(jī)床類型：①臥式（單面 雙面 三面）組合機(jī)床②立式單工位組合機(jī)床③復(fù)合式（雙面 三面）組合機(jī)床 根據(jù)對零件（拖拉機(jī)變速箱）兩端面孔系加工的特點，采用臥式雙面組合鉆床。臥式鉆床主軸水平布置，正好與零件需加工的孔想對應(yīng)；同時主軸箱可以移動，能進(jìn)行雙面多軸加工。 2、通用部件的選取。 通用部件包括動力部件、支承部件、控制部件等。 （1）動力部件是用于傳遞動力，實現(xiàn)工作運動的通用部件。包括動力滑臺、主軸箱等。 1）動力滑臺包括液壓滑臺、機(jī)械滑臺和數(shù)控滑臺。 a、液壓滑臺的特點和好處：①采用雙矩型導(dǎo)軌，導(dǎo)向性好。②滑座體為箱型，結(jié)構(gòu)剛度高。③導(dǎo)軌淬火，硬度高，使用壽命長。④有雙向單向閥和緩沖裝置，減輕滑臺換向和退至終點時的沖擊?；_分三個精度等級，可按要求選用，提高經(jīng)濟(jì)性。 b、機(jī)械滑臺。普通級滑臺剛度高熱變形小，進(jìn)給穩(wěn)定性高，常用于粗加工和半精加工；高精度滑臺適用于精加工。同時機(jī)械滑臺具有精度保持性較好、導(dǎo)向約束穩(wěn)定性好及動態(tài)性能好的優(yōu)點。 c、數(shù)控滑臺。適用于多品種中小批量或中大批量的柔性化生產(chǎn)。 綜合對零件的特點和工藝特點的分析，宜采用機(jī)械滑臺。 2）動力箱。動力箱是將電機(jī)的動力傳遞給主軸箱、并使刀具作旋轉(zhuǎn)運動的動力部件。 一般采用三相異步電動機(jī)作為動力源。 （2）支承部件是用于安裝動力部件、輸送部件等的通用部件。包括側(cè)底座和中間底座。 1）側(cè)底座。主要用于臥式組合鉆床，其上面安裝滑臺，側(cè)面與中間底座相連時可用鍵或者錐銷定位。側(cè)底座的長度與滑臺相適應(yīng)。 2）中間底座。其頂面安裝夾具或輸送部件，側(cè)面可與側(cè)底座相連，并通過端面鍵或者定位銷定位。 （3）控制部件是用來控制具有具有運動動作的各個部件，以保證實現(xiàn)組合機(jī)床的工作循環(huán)。它包括操縱臺電柜（控制面板）、液壓傳動裝置。操縱臺電柜操作方便，占用空間少。 3、專用部件的設(shè)計方案 專用部件包括主軸箱、 專用夾具等。 大型標(biāo)準(zhǔn)鉆削類主軸箱，一般用于完成鏜孔、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、倒角、锪孔等單一的或混合工序。 小型標(biāo)準(zhǔn)主軸箱，按其用途的不同，可分為鉆孔類和攻螺紋類兩種主軸箱。根據(jù)加工示意圖所確定的工件加工孔的數(shù)量和位置、切削用量和主軸類型設(shè)計而設(shè)計。 專用夾具。拖拉機(jī)變速箱屬于箱體類零件，故采用一面兩銷的定位方式定位夾緊。 4、 檢索與本課題有關(guān)參考文獻(xiàn)資料的簡要說明 參考文獻(xiàn) [1]吳宗澤，羅圣國．機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊[M]．北京:高等教育出版，2006． [2]濮良貴，紀(jì)名剛機(jī)械設(shè)計[M]．北京:高等教育出版社，2006.5． [3]陳鋼濤．機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計[M]．北京:航空工業(yè)出版社，2012.6． [4]孫恒，陳作模．機(jī)械原理[M]．北京高等教育出版社，2001. 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