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畢業(yè)設(shè)計 論文 開題報告 題 目 連桿螺栓孔鉆擴鉸組合機床設(shè)計 學(xué) 院 專 業(yè) 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)老師 年 月 日 畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文 開 題 報 告 開 題 報 告 一 研究課題的目的 價值和意義 機床工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)特別是現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ) 在國民經(jīng)濟中占有重要的戰(zhàn)略地位 對我國而言 機床工業(yè)不僅僅具有重要的經(jīng)濟意義 而且還具有重要的國防戰(zhàn)略意義 研究機床工業(yè)的特點 有助于我們了解機床工業(yè)的特殊規(guī)律 從而找到適合我國國情的 機床工業(yè)發(fā)展之路 機床工業(yè)的發(fā)展帶動了制造業(yè)和工業(yè)的發(fā)展 對一個國家而言 本 土的機床工業(yè)與本土的制造業(yè)及工業(yè)緊密相連 高水平的本土機床工業(yè)有助于提升本土 制造業(yè)及工業(yè)的水平 機床工業(yè)與一個國家的工業(yè)競爭力 制造業(yè)發(fā)展水平緊密相關(guān) 本國的機床工業(yè)水平越高 工業(yè)和制造業(yè)競爭力越強 我國工業(yè)競爭力和制造業(yè)發(fā)展水 平不高 一定程度上是與我國機床工業(yè)發(fā)展水平不高相聯(lián)系的 加快我國機床工業(yè)的發(fā) 展 提高我國機床工業(yè)技術(shù)和管理水平 將有利于我國工業(yè)和制造業(yè)發(fā)展 所以對機床 的研究設(shè)計意義是極其重大的 畢業(yè)設(shè)計是高等教育體系中非常重要的環(huán)節(jié) 它可以檢驗自己對專業(yè)知識理解與掌 握的程度 也可以提高自己綜合運用所學(xué)知識的能力 也能在分析問題和解決問題的過 程中學(xué)到更多新的知識 就我個人而言 我希望能通過這次畢業(yè)設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng) 性訓(xùn)練 從中鍛煉自己分析問題 解決問題的能力 為今后參加祖國的 四化 建設(shè)打 下一個良好的基礎(chǔ) 由于能力所限 設(shè)計尚有許多不足之處 懇請各位老師給予指導(dǎo) 二 國內(nèi)外研究狀況及發(fā)展趨勢 1953 年 美國福特汽車公司和通用汽車公司與美國機床制造廠協(xié)商 確定了組合 機床通用部件標準化的原則 1973 年 國際標準化組織 ISO 公布了第一批組合機床 通用部件標準 1975 年 中國第一機械工業(yè)部頒布了中國的第一批組合機床通用部件 標準 組合機床的通用 部件按功能分為動力部件 支承部件 輸送部件 控制部件和 輔助部件 5 類 動力部件為機床提供主運動和進給運動 主要有動力箱 將電動機的旋 轉(zhuǎn)運動傳遞給主軸箱 切削頭 裝在各個主軸上 用于各單一工序的加工 動力滑臺 用于安裝動力箱或切削頭 以實現(xiàn)進給運動 支承部件用以安裝動力滑臺 包括各 種底座和支架 輸運部件用以輸送工件或主軸箱至加工工位 控制部件用以控制機床的 自動工作循環(huán) 輔助部件包括潤滑 冷卻和排屑裝置等 根據(jù)配置型式 組合機床可分 為單工位和多工位兩大類 其中單工位組合機床按被加工面的數(shù)量又有單面 雙面 三 面和四面 4 種 通常只能對各個加工部位同時進行一次加工 多工位組合機床則有回 轉(zhuǎn)工作臺式 往復(fù)工作臺式 中長立柱式和回轉(zhuǎn)鼓輪式 4 種 能對加工部位進行多次加 工 組合機床一般可完成的工藝范圍有 銑平面 刮平面 車端面 車錐面 鉆孔 擴 孔 鉸孔 鏜孔 倒角 切槽 以及加工螺紋 滾壓 拉削 磨削 拋光工序 前景展望 組合機床及其自動線是集機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 它的特征是高效 高質(zhì) 經(jīng)濟實用 因而被廣泛應(yīng)用于工程機械 交通 能源 軍工 輕工 家電等行業(yè) 我國傳統(tǒng)的組合機床及組合機床自動線主要采用機 電 氣 液壓控制 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 近年研制的 組合機床加工連桿 板件等也占一定份額 完成鉆孔 擴孔 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 組合機床的分類繁 多 有大型組合機床和小型組合機床 有單面 雙面 三面 臥式 立式 傾斜式 復(fù)合 式 還有多工位回轉(zhuǎn)臺式組合機床等 隨著技術(shù)的不斷進步 一種新型的組合機床 柔性組合機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)可變的組合機床 另外 近年來組合 機床加工中心 數(shù)控組合機床 機床輔機 清洗機 裝配機 綜合測量機 試驗機 輸 送線 等在組合機床行業(yè)中所占份額也越來越大 由于組合機床及其自動線是一種技術(shù) 綜合性很高的高技術(shù)專用產(chǎn)品 是根據(jù)用戶特殊要求而設(shè)計的 它涉及到加工工藝 刀具 測量 控制 診斷監(jiān)控 清洗 裝配和試漏等技術(shù) 我國組合機床及組合機床自動線總 體技術(shù)水平比發(fā)達國家要相對落后 國內(nèi)所需的一些高水平組合機床及自動線幾乎都從 國外進口 工藝裝備的大量進口勢必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴大 并使產(chǎn)品生產(chǎn)成本提高 因 此 市場要求我們不斷開發(fā)新技術(shù) 新工藝 研制新產(chǎn)品 由過去的 剛性 機床結(jié)構(gòu) 向 柔性 化方向發(fā)展 滿足用戶需求 真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣踊b備 三 擬定總體設(shè)計方案 組合機床是以通用部件為基礎(chǔ) 配以少量專用部件 對一種或若干種工件按預(yù)先確 定的工序進行加工的機床 它能夠?qū)ぜM行多刀 多面 多軸 多工位同時加工 在 組合機床上可以完成鉆孔 擴孔 絞孔 鏜孔 攻絲 車削 銑削 磨削及滾壓等工序 隨著組合機床技術(shù)的發(fā)展 它能完成的工藝范圍日益擴大 它時針對被加工零件的特 點及工藝要求 按高集中工序原則設(shè)計的一種高效率的專用機床 設(shè)計組合機床前 首先應(yīng)根據(jù)組合機床完成工藝的一些限制及組合機床各種工藝方法能達到的加工精度 表面粗糙度及技術(shù)要求 解決零件是否可以利用組合機床加工以及采用組合機床加工是 否合理的問題 如果確定零件可以利用組合機床加工 那么 為使加工過程順利進行 并達到要求的生產(chǎn)率 必須在掌握大量的零件加工工藝資料基礎(chǔ)上 統(tǒng)盤考慮影響制定 零件工藝方案 機床配置型式 結(jié)構(gòu)方案的各種因素及應(yīng)注意的問題 經(jīng)過分析比較 以確定零件在組合機床上合理可行的加工方法 包括安排工序及工藝流程 確定工序中 的工步數(shù) 選擇加工的定位基準及夾壓方案等 確定工序 或工步 間加工余量 選 擇合適的切削用量 相應(yīng)的刀具結(jié)構(gòu) 確定機床配置型式等 這些便是組合機床方案制 定的主要內(nèi)容 組合機床及其自動線所使用的通用部件是具有特定功能按標準化 系列化 通用化 原則設(shè)計 制造的組合機床基礎(chǔ)部件 每種通用部件有合理的規(guī)格尺寸系列 有適用的 技術(shù)參數(shù)和完善的配套關(guān)系 許多大型的 形狀復(fù)雜的工件 需要加工工序很多 不可能 在一臺組合機床上全部加工完成 這就需要用多臺組合機床加工 按工件加工順序依次排 列 組成組合機床流水線 在組合機床流水線的基礎(chǔ)上 發(fā)展成組合機床自動線 組合機床是針對某種零件或零件某道工序而設(shè)計的 正確選擇加工用定位基準是確 保加工精度的重要條件 同時也有利于實現(xiàn)最大限度的集中工序 從而實現(xiàn)減少機床臺 數(shù)的效果 選擇定位基準的原則及應(yīng)注意的問題 1 應(yīng)盡量選擇零件設(shè)計基準作為組合機床加工的定位基準 這樣可以減少基準不 符的誤差 以保證加工精度 但在某些情況下 卻必須該用其它作為定位基準 2 選擇定位基準應(yīng)確定工件定位穩(wěn)定 盡量采用自己加工較大平面作為定位基準 這對于加工尤為重要 3 統(tǒng)一基準原則 即在各臺機床上采取共同的定位基面來加工零件不同表面的孔 或?qū)ν槐砻嫔系目淄瓿刹煌墓ば?這對工序多的箱體類尤為重要 4 確定夾壓位置應(yīng)注意的問題 在選擇定位基面時 要相應(yīng)決定夾壓位置 此時應(yīng)注意的問題是 1 保證零件夾壓后定位穩(wěn)定 為使工件加工過程中不產(chǎn)生振動移動 夾壓力要足 夠 夾壓點布置夾壓合力落在定位平面內(nèi) 2 盡量減少避免零件夾壓后的變形 消除其對加工精度的影響 本道工序的夾緊 也非常方便 可以利用一面一短銷限制 5 個自由度的方法 壓塊夾緊 浮動 V 型塊做為 到輔助支承 定位可靠 夾緊方便 裝卸方便 工藝裝備簡單 根據(jù)上述被加工零件的結(jié)構(gòu)特點 加工要求 工藝過程及生產(chǎn)率 可確定機床配置形式 為單工位臥式單面組合機床 這種配置形式可達到較高的加工精度 對于精加工機床的 夾具公差 一般加工零件的三分之一至五分之一 對于粗加工機床采用固定式導(dǎo)向 能 達到 0 2mm 常根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點 加工要求 生產(chǎn)率和工藝過程方案等 大體上就可以確定 應(yīng)采取哪種基本形式的組合機床 但在基本型式的基礎(chǔ)上 由于工藝的組織 動力頭的 不同配置方法 零件安裝數(shù)目和工位數(shù)多少等具體安排不同 而具有多種配置方案 它 們對機床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度 通用化程度 結(jié)構(gòu)工藝性能 重新調(diào)整的可能性以及經(jīng)濟效 果 還有維修操作是否方便等 都具有不同的影響 另外 還必須看到 就是在有些情 況下 對工藝過程方案作不大的更改或重新安排 往往會使機床簡單 工作可靠 結(jié)構(gòu) 緊湊 更符合多快好省的要求 因此 在最后決定機床配置型式和結(jié)構(gòu)方案時 必須注 意下面一些問題 1 加工精度要求的影響 2 機床生產(chǎn)率的影響 3 被加工零件的大小 形狀 加工部位特點的影響 4 車間布置情況的影響 5 工藝間聯(lián)系情況的影響 6 使用廠的技術(shù)后方和自然條件的影響 被加工零件的特點很大程度上決定了機床的配置形式 一般來說 定位基準是水平 的 且被加工與基準垂直應(yīng)采用臥式組合機床 其排屑和操作以及其具體因素都方便 簡單 根據(jù)加工部位的特點 孔直徑相同是在同一加工面內(nèi)位置度要求降低 組合機床 完成全可以滿足其要求 由于物鏡座的結(jié)構(gòu)不是十分復(fù)雜 以所采用單工位臥式組合機 床完成本道工序的加工 臥式組合機床優(yōu)點是加工和裝配的工藝性能好 安裝調(diào)整與運輸比較方便 其缺點 是削弱了床身的剛性 這個弊病通常是利用加強部件的聯(lián)接部分的剛度來被補償?shù)?不 同的工藝安排 動力部件的不同配置會不會產(chǎn)生多種配置方案 而不同的配置方案 又 對機床的復(fù)雜程度 通用化程度 結(jié)構(gòu)工藝性加工精度 經(jīng)濟效果等有不同影響 不同配置型式組合機床的特點及適應(yīng)性 單工位組合機床通常是用于加工一個或兩個工件 特別適用于大中型箱體件的加工 根據(jù)配置動力部件的數(shù)量 這類機床可以從單面或同時從幾個方面對工件進行加工 各種形式的單工位組合機床具有固定的夾具 通?？梢园惭b一個工件特別適合于大 中型零件的加工 本設(shè)計的零件較大 需要加工的孔徑較大 且與軸箱配合安裝 基于這 點考慮 本設(shè)計采用單工位組合機床是合適的 不同配置型式組合機床的加工精度 在組合機床上影響加工精度的因素很多 一般分為切削負荷無關(guān)的誤差 如機床原始誤差 工 件安裝誤差 夾具與刀具的誤差 其它偶然性誤差等 和與切削負荷有關(guān)的誤差 如夾壓變形 熱變形 刀具磨損所引起的誤差和其它偶然性誤差 組合機床加工精度通常是靠夾具來保證的 我們也可以把影響加工精度的因素分為加工誤差和夾具誤差兩大類 那么現(xiàn)在的問題在于確定 夾具誤差和加工誤差之間應(yīng)構(gòu)成怎樣的比例 夾具公差應(yīng)取被加工工件公差的百分之幾 各種 不同結(jié)構(gòu)的夾具又能達到怎樣的加工精度 要解決這個問題 想從理論上進行計算 不僅計算 復(fù)雜 勞動量大 也沒有什么實際價值 通常是根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)來進行機床配置型式的選擇 一 般從固定式夾具組合機床的加工精度和帶移動式夾具組合機床的加工精度來考慮 固定式夾具單工位組合機床加工精度最高 這種機床由于零件采用固定導(dǎo)向的位置 度可達到 0 2mm 而工件要求的位置度為 可見 這種型式的組合機床加工此零0 5m 件能穩(wěn)定的保證加工精度 選擇機床配置型式應(yīng)注意的問題 1 適當提高工序集中程度 在確定機床的配置型式和結(jié)構(gòu)方案時 要合理解決工序集中程度的問題 在一個 動力頭上安裝多軸 同時加工多孔來集中工序 是組合機床最基本的方法 在一臺機床 主軸數(shù)量有達 根左右的 但是 也不應(yīng)無限制地增加主軸數(shù)量 要考慮到動力頭及150 主軸箱的性能和尺寸 并保證調(diào)整和更換刀具的方便性 這些在以后的設(shè)計中要得以解 決 2 注意排除切屑和操作使用的方便性 排除切屑和操作使用的方便性對機床方案也有影響 對于需用前后導(dǎo)向進行精加工 的機床 較好的方案是采用臥式加工 因為立式機床加工時 切削易落入下導(dǎo)向 影響 機床加工精度 并加速導(dǎo)向的磨損 考慮到這些因素 選用臥式機床 3 夾具形式對機床配置形式的影響 選擇機床配置型式時要考慮夾具結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)可能性和工作的可靠性 在決定加工一 個工件的成套流水線上各機床的型式時 還應(yīng)當注意 使機床與夾具的型式盡量一致 尤其是粗精加工機床 這樣不僅有利于保證加工精度 而且便于設(shè)計 制造和維修 也 提高了機床之間的通用化程度 4 另外還應(yīng)具有一定的生產(chǎn)批量 以上要求將在三圖一卡 夾具及主軸箱設(shè)計中得到滿足和實現(xiàn) 具體的組合機床部件的選擇 組合機床臥式床身 滑座安裝在側(cè)底座上 底座和中間底座用螺釘聯(lián)為一體 滑座 與側(cè)底座間有一個 厚的調(diào)整墊 采用調(diào)整墊對機床的制造和維修都方便 因為當5m 滑座導(dǎo)軌面磨損后 或重新組裝時 必須取下滑座導(dǎo)軌面重新修刮并更換 或修磨 調(diào) 整組 使之恢復(fù)應(yīng)有高度即可 而且劃座可使用較好的材料 耐磨性較好的鑄鐵 而 側(cè)底座可使用較差的一些材料 四 方案實施措施 研究方法 根據(jù)組合機床完成工序的一些限制及組合機床各種工藝方法能達到的加工精度 表 面粗糙度及技術(shù)要求 解決零件是否可以利用組合機床加工以及采用組合機床加工 是否合理的問題 必須要在掌握了大量的零件加工工藝資料的基礎(chǔ)上 統(tǒng)盤考慮影 響制定零件工藝方案 機床配置型式 結(jié)構(gòu)方案的各種因素及應(yīng)注意的問題 經(jīng)過 分析比較 以確定零件在組合機床上合理可行的加工方法 確定工序間加工余量 選擇合適的切削用量 相應(yīng)的刀具結(jié)構(gòu) 確定機床配置型式等等 經(jīng)過努力 可以 設(shè)計出一臺能滿足加工要求 保證加工精度 運轉(zhuǎn)平穩(wěn) 工作可靠 結(jié)構(gòu)簡單 裝 卸方便 便于維修 調(diào)整的組合機床 措施 通過設(shè)計加深與鞏固所學(xué)機床 夾具 工藝 刀具 液壓 材料 計算機繪圖等專 業(yè)知識 提高學(xué)生綜合運用 靈活運用所學(xué)專業(yè)知識的能力 增強學(xué)生分析問題 查閱資料及文獻 計算機繪圖等各方面技能 培養(yǎng)學(xué)生科學(xué) 嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度 先查找相關(guān)資料 在進行總體設(shè)計 再查找具體資料 解決設(shè)計中遇到的各種技 術(shù)難點 1 組合機床總體的設(shè)計主要是擬訂工藝方案以及確定 三圖一卡 2 組合機床主軸箱的設(shè)計是根據(jù)主軸箱原始依據(jù)圖來確定的 3 主軸箱傳動裝置的設(shè)計首先是擬訂傳動方案 再進行具體的設(shè)計計算 五 實施計劃 開學(xué) 3 月 15 日 畢業(yè)實習(xí)階段 畢業(yè)實習(xí) 查閱資料 市場調(diào)查 到多個公司實踐 撰寫實習(xí)報告 3 月 16 日 3 月 31 日 論文開題階段 論文總體構(gòu)思方案 填寫開題報告 4 月 1 日 5 月 10 日 論文初稿階段 撰寫畢業(yè)論文初稿 5 月 11 日 6 月 4 日 中期工作階段 充實完善畢業(yè)論文 中期檢查 6 月 5 日 6 月 7 日 畢業(yè)論文預(yù)答辯 6 月 8 日 6 月 13 日 論文定稿階段 論文修改 定稿 材料復(fù)查 6 月 14 日 6 月 16 日 畢業(yè)答辯 6 月 17 日 6 月 18 日 材料整理裝袋 參 考 文 獻 1 李慶余 張佳 機械制造裝備設(shè)計 機械工業(yè)出版社 2003 2 盧秉恒 機械制造技術(shù)基礎(chǔ) 機械工業(yè)出版社 2002 3 叢鳳廷 遲建山 組合機床設(shè)計 上海科學(xué)技術(shù)出版社 1993 4 大連組合機床研究所 組合機床設(shè)計 機械工業(yè)出版社 1978 5 孫麗媛 機械制造工藝及專用夾具 冶金工業(yè)出版社 2002 6 東北重型機械學(xué)院 洛陽工學(xué)院 第一汽車制造廠職工大學(xué) 機床夾具設(shè)計手冊 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1990 7 浦林祥 金屬切削機床夾具設(shè)計手冊 第 2 版 機械工業(yè)出版社 1995 8 大連組合機床研究所 組合機床設(shè)計參考圖冊 機械工業(yè)出版社 1992 9 甘永力 幾何量公差與檢測 第五版 上海科學(xué)技術(shù)出版社 2002 10 孟少農(nóng) 機械加工工藝手冊 第 2 卷 機械工業(yè)出版社 1991 11 Hideo MATSUKA Japanese open control system for Manufacturing Equipment Int Japan Socprec Eng 1996 12 Rajashera K et al Sensorless control of AC Motor Drives New York IEEE PRESS 1995 13 E Budak Y Altintas Prediction of Milling force coefficients from ortbogonal cutting Data Trans ASME Journal of Manufacturing science and Enginnering 1996