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濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)
支持機(jī)床系統(tǒng)的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)
摘要：本文闡述了一個面向?qū)ο蟮闹悄茌o助設(shè)計(jì)系統(tǒng)，此系統(tǒng)主要用于幫助基本機(jī)床的設(shè)計(jì)，尤其是加工中心。這個機(jī)床設(shè)計(jì)系統(tǒng)通過與有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)著的交談來被分析，為了展示設(shè)計(jì)過程，一個面向?qū)ο蟮哪Ｐ捅唤?。被叫做設(shè)計(jì)對象的軟件系統(tǒng)是基于為了實(shí)現(xiàn)智能輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)對機(jī)床的設(shè)計(jì)而提出的。用于加工中心的輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的模型在設(shè)計(jì)對象的基礎(chǔ)上發(fā)展，一些案例研究被實(shí)施用來驗(yàn)證方法的有效性。
關(guān)鍵詞： 面向?qū)ο? 輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng) 機(jī)床 設(shè)計(jì)程序 設(shè)計(jì)目標(biāo)
1、簡介
目前，需要各種各樣的機(jī)床來應(yīng)對小批量的生產(chǎn)各種各樣的產(chǎn)品。因此，需要建立輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)來幫助機(jī)床設(shè)計(jì)者有邏輯性的、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)各種類型的機(jī)床。機(jī)床設(shè)計(jì)過程是一個非常復(fù)雜的決策過程，這需要有實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師。所以，開發(fā)一個為機(jī)床設(shè)計(jì)智能輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)是很重要的，它能有效利用有實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師。
有各種各樣的智能CAD系統(tǒng)和專門的系統(tǒng)來執(zhí)行日常的機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，在這些系統(tǒng)中，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)是固定的，設(shè)計(jì)各種零件的標(biāo)準(zhǔn)是眾所周知的。Brown和Chandrasekaran已經(jīng)開發(fā)了AIRCYL系統(tǒng)，用來幫助設(shè)計(jì)各種各樣的汽缸。Mittal已經(jīng)提出了設(shè)計(jì)紙張?zhí)幚硐到y(tǒng)的PRIDE系統(tǒng)。在這種情況下，產(chǎn)品主要是產(chǎn)品的零件，并且其結(jié)構(gòu)配置幾乎不動。
本文闡述了機(jī)床設(shè)計(jì)尤其是加工中心，這是復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品的典型例子。機(jī)床有各種各樣的結(jié)構(gòu)配置來應(yīng)對廣泛的加工能力。很多關(guān)于機(jī)床設(shè)計(jì)的研究已經(jīng)完成。提出系統(tǒng)方法的目的是基于成型過程的分析來開發(fā)基本的機(jī)床設(shè)計(jì)系統(tǒng)。已經(jīng)開發(fā)了一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)來設(shè)計(jì)基本結(jié)構(gòu)模塊化的機(jī)床。一個以知識為本的系統(tǒng)已經(jīng)開發(fā)出來，其目的是從功能需求確定加工中心的類型。然而，大部分的系統(tǒng)主要處理設(shè)計(jì)問題，在這些問題中，設(shè)計(jì)之初，機(jī)床的設(shè)計(jì)參數(shù)是確定的。
目前研究的目的是開發(fā)智能輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)來幫助實(shí)現(xiàn)基本的機(jī)床設(shè)計(jì)，尤其是加工中心的設(shè)計(jì)。這個機(jī)床設(shè)計(jì)系統(tǒng)通過與有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)著的交談來被分析，為了展示設(shè)計(jì)過程，一個面向?qū)ο蟮哪Ｐ捅唤ⅰ１唤凶鲈O(shè)計(jì)對象的軟件系統(tǒng)是基于為了實(shí)現(xiàn)智能輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)對機(jī)床的設(shè)計(jì)而提出的。用于加工中心的輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的模型在設(shè)計(jì)對象的基礎(chǔ)上發(fā)展，一些案例研究被實(shí)施用來驗(yàn)證方法的有效性。
2、機(jī)床的面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)
2.1 設(shè)計(jì)過程分析
機(jī)床設(shè)計(jì)問題被認(rèn)為是結(jié)構(gòu)問題，因?yàn)闆]有關(guān)于機(jī)床結(jié)構(gòu)的信息不能了解機(jī)床參數(shù)。以下的闡述是通過與有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者交談，主要談?wù)撟鳛闄C(jī)床設(shè)計(jì)的例子的加工中心的設(shè)計(jì)：
（1）設(shè)計(jì)師首先根據(jù)需求選一個合適的加工中心的結(jié)構(gòu)；
（2）可以用兩種方法來選擇合適的結(jié)構(gòu)：專門的結(jié)構(gòu)和各個零部件的結(jié)構(gòu)；
（3）當(dāng)選擇了合適的結(jié)構(gòu)后，設(shè)計(jì)參數(shù)也就確定了。根據(jù)需求這些參數(shù)可以系統(tǒng)的、有邏輯的被確定；
加工中心的設(shè)計(jì)過程包含一系列的階段，每個階段都包含兩個步驟：選擇和設(shè)計(jì)。如圖1所示。在圖中。機(jī)械產(chǎn)品是設(shè)計(jì)目標(biāo)。機(jī)械產(chǎn)品包含機(jī)器、裝置、零部件等等，所有這些都需要設(shè)計(jì)。后文中所有的機(jī)械產(chǎn)品都稱作產(chǎn)品。每一步的設(shè)計(jì)如下所示：
第一步：選擇一個合適的產(chǎn)品類型
產(chǎn)品的合適的結(jié)構(gòu)根據(jù)產(chǎn)品需求來選擇。如果選擇特殊的結(jié)構(gòu)，一系列的設(shè)計(jì)參數(shù)是給出的。
第二步：設(shè)計(jì)選定類型的產(chǎn)品
產(chǎn)品的類型是基于需求選擇的，通過確定產(chǎn)品的設(shè)計(jì)參數(shù)來設(shè)計(jì)產(chǎn)品。
在產(chǎn)品的幾何信息與技術(shù)信息確定之前，步驟一與步驟二反復(fù)進(jìn)行。
圖1:設(shè)計(jì)過程
2.2設(shè)計(jì)對象的設(shè)計(jì)過程模型
被叫做設(shè)計(jì)對象的軟件模塊在這里被提出，目的是設(shè)計(jì)出個性化的產(chǎn)品，例如加工中心和加工中心的零部件。個人設(shè)計(jì)對象與個別類型的產(chǎn)品一一對應(yīng)。設(shè)計(jì)對象相當(dāng)于在面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)對象。設(shè)計(jì)對象表現(xiàn)個別產(chǎn)品設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)參數(shù)的信息和程序。產(chǎn)品包括加工中心及其零部件，例如主軸裝置、自動換刀裝置、進(jìn)給裝置。設(shè)計(jì)對象的任務(wù)是確定設(shè)計(jì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)參數(shù)以及選擇合適的設(shè)計(jì)對象，以便在接下來的設(shè)計(jì)中激活產(chǎn)品。
圖2展示了一個通過設(shè)計(jì)對象表達(dá)設(shè)計(jì)過程模型的例子。這里顯示的分類模式是通過與經(jīng)驗(yàn)豐富的常規(guī)加工中心的設(shè)計(jì)師交談獲得的。在本圖中，橢圓代表設(shè)計(jì)對象，它們被一系列的普遍而有特殊作用的構(gòu)件連接。加工中心的設(shè)計(jì)對象首先通過信息來來使設(shè)計(jì)過程開始。設(shè)計(jì)對象決定了加工中心的參數(shù)和產(chǎn)生它的過程，這會在一個柱狀圖中表現(xiàn)出來。此后，加工中心的設(shè)計(jì)目標(biāo)就是選擇設(shè)計(jì)對象來使生產(chǎn)實(shí)例專門化。在示意圖圖2中，立式加工中心被選為設(shè)計(jì)對象來確定詳細(xì)的設(shè)計(jì)參數(shù)。
因此，選擇一個合適的設(shè)計(jì)對象相當(dāng)于選擇一個特殊類型的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)選定的類型的產(chǎn)品相當(dāng)于生成設(shè)計(jì)對象的實(shí)例。
在例子中，伴隨著設(shè)計(jì)的進(jìn)行，通過普通的專業(yè)化鏈接，直到所有的需求參數(shù)被確定，詳細(xì)的信息才會被確定。圖片中的特殊例子是VMC1型，是一種典型的垂直加工中心。
大部分的加工中心可以通過普通而專門的連接激活設(shè)計(jì)對象來設(shè)計(jì)，如圖2。然而，在很多情況下，設(shè)計(jì)目標(biāo)不會滿足所有的要求。例如，立式加工中心和水平加工中心都不能滿足五軸同時加工的的需求。在這種情況下，設(shè)計(jì)者通常會把加工中心分為主軸單元、ATC單元、進(jìn)給單元等等，這些零部件的詳細(xì)信息將在下一階段確定。零件的設(shè)計(jì)對象需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。
圖2：應(yīng)用設(shè)計(jì)對象的設(shè)計(jì)過程模型 表示設(shè)計(jì)對象表示設(shè)計(jì)結(jié)果
圖3表示了在設(shè)計(jì)對象給定的情況下加工中心的設(shè)計(jì)過程模型。節(jié)點(diǎn)和連接分別顯示設(shè)計(jì)對象和設(shè)計(jì)對象之間的關(guān)系。在這里兩種類型的鏈接——一般連接和專門連接與在圖2中表示的相同并且整個零件的連接表示了整個產(chǎn)品與各個部分的關(guān)系。
圖3：機(jī)床各個設(shè)計(jì)對象之間的聯(lián)系
基于模型的對加工中心的設(shè)計(jì)如下圖3所示。首先確定加工中心的設(shè)計(jì)對象，然后確定設(shè)計(jì)參數(shù)。此后，為了推進(jìn)設(shè)計(jì)過程，與加工中心有關(guān)的設(shè)計(jì)對象進(jìn)行設(shè)計(jì)。這里被選擇的設(shè)計(jì)對象可以是特殊產(chǎn)品的設(shè)計(jì)對象，也可以是一個零件。通過一般—專業(yè)的連接和整體連接來設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)對象的設(shè)計(jì)過程是先進(jìn)的。
3、加工中心的設(shè)計(jì)對象
產(chǎn)品的設(shè)計(jì)對象的設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：
（1） 產(chǎn)品屬性設(shè)計(jì)；
（2） 用來確定屬性的知識；
（3） 用來選擇特殊產(chǎn)品和部件的知識；
設(shè)計(jì)對象決定產(chǎn)品的屬性。
圖4的表格用來表示設(shè)計(jì)對象的信息。這些信息包含三個方面——ID部分，屬性部分，方法部分。設(shè)計(jì)對象的名稱和與其他設(shè)計(jì)對象的關(guān)系在ID系統(tǒng)中是指定的。
屬性部分定義了屬性的情況，基本上分為規(guī)格和設(shè)計(jì)參數(shù)。由規(guī)格決定的功能、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的性能需求以及設(shè)計(jì)參數(shù)的確定是基于屬性的。決定設(shè)計(jì)參數(shù)價值程序和信息附著在上面。
圖4：設(shè)計(jì)對象表格
一段單個的信息代表一個價值單元。很多屬性有很多方面，例如價值、類型、范圍、默認(rèn)值、額定值等等。
最后一部分給出了當(dāng)收到其他設(shè)計(jì)對象的信息時的執(zhí)行方法，設(shè)計(jì)對象使用如下方法來控制設(shè)計(jì)步驟：
（1） 決定：這種方法是為了確定設(shè)計(jì)參數(shù)；
（2） 專業(yè)化：這種方法是為了實(shí)例的配置和選擇合適的設(shè)計(jì)對象；
（3） 分部：這種方法是為了把實(shí)例分成各個零件以及為零部件選擇合適的設(shè)計(jì)對象。
圖5顯示了個人設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)過程。實(shí)例中的設(shè)計(jì)參數(shù)的值首先在規(guī)格的基礎(chǔ)上確定。
圖5：設(shè)計(jì)對象的設(shè)計(jì)流程圖
其次，設(shè)計(jì)者檢驗(yàn)通過設(shè)計(jì)目標(biāo)產(chǎn)生的設(shè)計(jì)實(shí)體是否符合標(biāo)準(zhǔn)。如果有必要，設(shè)計(jì)師可以修改實(shí)例內(nèi)容。
再次，選擇合適的設(shè)計(jì)目標(biāo)來促進(jìn)設(shè)計(jì)實(shí)例。這里所選擇的設(shè)計(jì)對象或者是特定產(chǎn)品的設(shè)計(jì)或者是一系列零部件的設(shè)計(jì)。在特殊產(chǎn)品的設(shè)計(jì)部分，可以獲得另類的結(jié)構(gòu)配置。最合適的配置選擇方案如下：選擇的次序取決于參照表，他決定很多觀點(diǎn)的選擇，例如，加工精度、切削性能、可操作性和可靠性。設(shè)計(jì)師根據(jù)等級的選擇來選擇最合適的參數(shù)。
第四，設(shè)計(jì)對象實(shí)例的生成。
最后，把這些信息傳遞給特定實(shí)體或零件。這些信息包括信息的規(guī)格和約束生成實(shí)例。
圖6是執(zhí)行方法和執(zhí)行程序的例子。在本圖中，決定信息是原型，這是一個垂直加工中心的實(shí)例。實(shí)體被定義為“原型”后選擇合適的方法，這一方法決定立式加工中心的設(shè)計(jì)對象是否開始的結(jié)果。該方法-“測定”是指需要定義叫做原型的實(shí)體的設(shè)計(jì)參數(shù)，以及確定額定參數(shù)。每一個程序決定設(shè)計(jì)參數(shù)的價值，并把實(shí)體的結(jié)果叫做原型。
圖6：執(zhí)行方法和程序
4．面向?qū)ο蟮闹悄茉O(shè)計(jì)輔助系統(tǒng)
加工中心智能設(shè)計(jì)輔助系統(tǒng)的原型已經(jīng)在設(shè)計(jì)對象的基礎(chǔ)上產(chǎn)生。
圖7是系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，本系統(tǒng)主要由子系統(tǒng)設(shè)計(jì)對象、對象管理器、推理引擎、程序和人機(jī)界面組成。子系統(tǒng)的內(nèi)容及功能如下：
圖7：支撐系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1） 設(shè)計(jì)對象基礎(chǔ)。子系統(tǒng)存儲了關(guān)于加工中心和零件的所有設(shè)計(jì)對象，以及設(shè)計(jì)對象之間的關(guān)系。
（2） 對象管理器。設(shè)計(jì)對象實(shí)例的形成和修改是動態(tài)的。因此，對象管理器管理動態(tài)情形和設(shè)計(jì)對象之間的關(guān)系。
（3） 推理引擎。推理引擎是一種生產(chǎn)系統(tǒng)，它實(shí)施了通過規(guī)則存儲設(shè)計(jì)對象。推理引擎通過決定設(shè)計(jì)參數(shù)的設(shè)計(jì)對象和選擇合適的設(shè)計(jì)對象被激活。
（4） 程序庫。程序庫是一個程序的集合，可以被設(shè)計(jì)對象直接使用。
（5） 人機(jī)界面。這個子系統(tǒng)為設(shè)計(jì)者提供互動的方法來輸入數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的監(jiān)控方法以及推理過程。
智能設(shè)計(jì)輔助系統(tǒng)的原型已經(jīng)在K-PROLOG一個32位的工作站得到實(shí)施。圖8展示了個人設(shè)計(jì)對象代表一系列的有相同標(biāo)題的板塊。這些方面是槽、面、價值以及其他不明確的方面。每一個板塊表示關(guān)于對象設(shè)計(jì)的一部分信息。這個屬性代表的是事實(shí)情況，程序和方法代表規(guī)則板塊。
圖8：設(shè)計(jì)對象的表示
5．個例研究
一些案例研究的實(shí)施是為了證實(shí)系統(tǒng)的系統(tǒng)開發(fā)的有效性。圖9顯示了一個加工中心的設(shè)計(jì)流程。設(shè)計(jì)對象的執(zhí)行過程的簡介如下：
（1）新的模型信息被傳輸?shù)郊庸ぶ行牡脑O(shè)計(jì)對象的。產(chǎn)生的設(shè)計(jì)對象實(shí)例叫原型。
圖9：加工中心的設(shè)計(jì)過程
（2）決定信息傳輸?shù)浇凶鲈偷纳蓪?shí)例上，它的設(shè)計(jì)參數(shù)在功能需求的基礎(chǔ)上，通過設(shè)計(jì)者的規(guī)定來定義，如表1.
表1：加工中心的功能要求
（3）專業(yè)化的信息傳輸?shù)浇凶鲈偷膶?shí)例上，是為了選擇合適的專業(yè)裝配實(shí)例。立式加工中心的設(shè)計(jì)對象就是一個合適的例子。
(4)決定信息傳輸?shù)浇凶鲈偷纳蓪?shí)例上。通過決定立式加工中心的設(shè)計(jì)參數(shù)來設(shè)計(jì)實(shí)例的詳細(xì)信息。
圖10顯示了在案例研究中加工中心的立體模型設(shè)計(jì)。加工中心的長度為600毫米，主軸錐度選50號，主軸轉(zhuǎn)速為20000轉(zhuǎn)/分鐘。這些結(jié)果是從那些有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師那里得到的。
6.總結(jié)
通過與有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者討論來研究機(jī)床設(shè)計(jì)過程，然后產(chǎn)生設(shè)計(jì)過程模型。該模型表示了一系列的設(shè)計(jì)對象以及他們之間的關(guān)系。軟件模塊被啟動，用來決定設(shè)計(jì)對象的設(shè)計(jì)參數(shù)。
為描述設(shè)計(jì)對象的內(nèi)容提出了數(shù)據(jù)模型，這一模型含有描述產(chǎn)品的屬性、用來決定產(chǎn)品特性的知識、用來選擇特定產(chǎn)品和零件的知識。
面向?qū)ο蟮闹悄茉O(shè)計(jì)支持系統(tǒng)的原型已在設(shè)計(jì)對象的基礎(chǔ)上建立起來了。這一系統(tǒng)包含基礎(chǔ)設(shè)計(jì)對象、對象管理器、程序引擎、基本程序以及人機(jī)界面。一些案例研究已證實(shí)了開發(fā)這種系統(tǒng)的有效性。
圖10：設(shè)計(jì)的加工中心
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11
畢 業(yè) 實(shí) 習(xí)（調(diào)研）報 告
專業(yè)班級 2008級機(jī)制2班
姓 名 張 真 真
學(xué) 號 08011140220
機(jī)電與車輛工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)題目
變速箱前蓋攻絲組合機(jī)床設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師
楊祖效
實(shí)習(xí)單位（1~2個）
1. 濰柴動力股份有限公司
2. 山東濰坊拖拉機(jī)廠集團(tuán)有限公司
實(shí)習(xí)（調(diào)研）目的及實(shí)習(xí)內(nèi)容、實(shí)習(xí)期間應(yīng)掌握的關(guān)鍵技術(shù)
（由指導(dǎo)教師根據(jù)設(shè)計(jì)題目要求填寫）
畢業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)的目的和要求
本次畢業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)的目的是：從生產(chǎn)實(shí)際中去了解問題，發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，把我們所學(xué)的知識真正的應(yīng)用于生產(chǎn)過程，學(xué)習(xí)生產(chǎn)技術(shù)和管理知識，鞏固所學(xué)基本理論，獲取本專業(yè)的實(shí)際知識，培養(yǎng)初步的實(shí)際工作能力和專業(yè)技能。同時，增強(qiáng)自己的勞動理念和社會主義事業(yè)心，責(zé)任感，為將來的事業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。具體要求如下：
1． 了解實(shí)習(xí)企業(yè)的一般情況，擴(kuò)大自己的視野，了解社會發(fā)展形式，行業(yè)動態(tài)，增加對本專業(yè)學(xué)科范圍的感性認(rèn)識和理性認(rèn)識。
2． 初步了解所學(xué)專業(yè)在社會建設(shè)中地位、作用和發(fā)展趨勢，培養(yǎng)自己的專業(yè)興趣。
3． 鞏固、深化所學(xué)理論知識，理論聯(lián)系實(shí)際，提高動手能力，培養(yǎng)分析和解決工程實(shí)際問題的初步能力。
4． 熟悉工程專業(yè)技術(shù)人員的工作職責(zé)和工作程序，獲得組織和管理生產(chǎn)的初步知識。
5．了解典型零件的機(jī)械加工工藝過程，注重學(xué)習(xí)與本畢業(yè)設(shè)計(jì)有關(guān)的零部件加工原理，制造方法和工作原理，為畢業(yè)設(shè)計(jì)的圓滿完成作好準(zhǔn)備。
畢業(yè)生產(chǎn)實(shí)習(xí)是我們機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)教學(xué)計(jì)劃規(guī)定的教學(xué)環(huán)節(jié)之一，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際工程項(xiàng)目人才的重要措施，借以檢驗(yàn)學(xué)生利用所學(xué)的知識，在實(shí)際工作中進(jìn)行運(yùn)用的素質(zhì)，以提高學(xué)生的組織與管理，分析與解決問題的能力，創(chuàng)新能力。
實(shí)習(xí)（調(diào)研）報告
（含實(shí)習(xí)場所介紹、結(jié)合設(shè)計(jì)內(nèi)容所作具體工作、針對課題的調(diào)查及相關(guān)分析）
畢業(yè)實(shí)習(xí)的目的，一方面是對大學(xué)期間所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識的復(fù)習(xí)和鞏固，另一方面是為隨后的畢業(yè)設(shè)計(jì)做鋪墊。在指導(dǎo)老師的帶領(lǐng)下，通過這兩周的實(shí)習(xí)，不僅使我們對課本上的專業(yè)知識有了更深入的了解，也使我們學(xué)到了許多課外實(shí)踐知識。讓我們畢業(yè)生更多的了解機(jī)電產(chǎn)品、設(shè)備，提高對機(jī)電工程制造技術(shù)的認(rèn)識，加深對機(jī)電在工業(yè)各領(lǐng)域應(yīng)用的感性認(rèn)識，開闊視野，了解相關(guān)設(shè)備及技術(shù)資料，熟悉典型零件的加工工藝。老師特意安排了我們到濰柴，這個擁有較多類型的先進(jìn)機(jī)電一體化設(shè)備，高端生產(chǎn)技術(shù)的工廠進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)習(xí). 在為期兩周的生產(chǎn)實(shí)習(xí)中，我們了解了這些工廠的生產(chǎn)情況，與本專業(yè)有關(guān)的各種知識，各廠工人的工作情況等等。通過這次生產(chǎn)實(shí)習(xí)，進(jìn)一步鞏固和深化了所學(xué)的理論知識，彌補(bǔ)以前單一理論教學(xué)的不足,為畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).
一 企業(yè)簡介
濰柴動力股份有限公司,是由濰坊柴油機(jī)廠作為主發(fā)起人聯(lián)合境內(nèi)外投資者共同發(fā)起設(shè)立的符合現(xiàn)代企業(yè)制度的企業(yè)，?是國家內(nèi)燃機(jī)研發(fā)、制造、銷售重點(diǎn)骨干企業(yè)。?其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于重型汽車、大客車、工程機(jī)械、船用、發(fā)電等大功率動力配套市場。
公司致力于內(nèi)燃機(jī)科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)品開發(fā)能力居國內(nèi)同行業(yè)前列，總體工藝裝備水平居國內(nèi)領(lǐng)先地位。公司生產(chǎn)的WD615、WD618?柴油機(jī)在重型汽車、工程機(jī)械市場的平均占有率達(dá)到60%以上，?滿足歐Ⅱ排放標(biāo)準(zhǔn)的斯太爾柴油機(jī)已提前法規(guī)要求投放市場，近年來10L/12L大功率柴油機(jī)一直保持市場領(lǐng)導(dǎo)地位。
公司具有強(qiáng)大的研發(fā)能力，專業(yè)技術(shù)人員超過160人。公司擁有現(xiàn)代化的研發(fā)中心及國內(nèi)一流水平的產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)室，與歐洲著名的柴油機(jī)研發(fā)機(jī)構(gòu)簽訂了合作研發(fā)協(xié)議，確保技術(shù)水平國際領(lǐng)先。
公司以“為用戶提供超值產(chǎn)品和服務(wù)”為目標(biāo)，在全國范圍內(nèi)建立了?37個維修服務(wù)中心和?480個特約維修站，采用濰柴動力發(fā)動機(jī)計(jì)算機(jī)診斷監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使國內(nèi)各維修站接收的服務(wù)信息能夠得以及時反饋公司。
公司重視人力資源開發(fā)，多年來與清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、天津大學(xué)、山東大學(xué)等高等院校進(jìn)行項(xiàng)目合作開發(fā)，?共建產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)室、合作培養(yǎng)在職高層次專業(yè)人才；同時，國家人事部批準(zhǔn)在公司設(shè)立了博士后工作站，?每年與歐洲科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行人才交流培訓(xùn)，為企業(yè)各類人員成材創(chuàng)造有利條件。與德國合作的雙元制教育，注意理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，?確保了生產(chǎn)崗位合格技術(shù)工人的需要。?
公司在國內(nèi)同行業(yè)率先通過?ISO9000?質(zhì)量體系認(rèn)證，以高技術(shù)、高性能、高質(zhì)量的產(chǎn)品和一流的服務(wù)飲譽(yù)國內(nèi)外。?
山東濰坊拖拉機(jī)廠集團(tuán)有限公司（簡稱山濰拖集團(tuán)）是國家定點(diǎn)生產(chǎn)拖拉機(jī)的國有大型一類企業(yè)，位于山東省濰坊市區(qū)，東靠青島，西連省會濟(jì)南，交通便利，地理位置優(yōu)越.公司占地 45.5 萬平方米，現(xiàn)有員工5000余人，總資產(chǎn) 5.5 億元人民幣，下設(shè)13個全資(控股)子公司。 山東濰坊拖拉機(jī)廠集團(tuán)有限公司是山東省重點(diǎn)企業(yè)集團(tuán)之一。有50年發(fā)展歷史。企業(yè)注冊資本1.5億元，占地面積46萬平方米（其中，老廠區(qū)占地22萬平方米，建設(shè)中的新廠區(qū)占地24萬平方米）。公司下設(shè)五個事業(yè)部制公司，擁有濰坊濰拖機(jī)械有限公司、濰坊太普進(jìn)出口有限公司等2個經(jīng)營性公司，以及山東海默機(jī)械裝備有限公司和濰坊森奧動力設(shè)備有限公司等2個控股公司。公司擁有加工、噴漆、裝配等10余條生產(chǎn)線以及包括加工中心、三坐標(biāo)測量儀在內(nèi)的1000多臺套主要生產(chǎn)設(shè)備及檢測儀器，并擁有先進(jìn)的CAD系統(tǒng)及設(shè)施完善的產(chǎn)品試驗(yàn)室等，裝備水平居同行業(yè)領(lǐng)先地位，具有較強(qiáng)的產(chǎn)品生產(chǎn)及研發(fā)能力。
二企業(yè)主要產(chǎn)品介紹
1 WD615系列工程機(jī)械用柴油機(jī)
WD615系列工程機(jī)械用柴油機(jī)是在斯太爾WD615系列載重車用發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)上，消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)而發(fā)展創(chuàng)新的，現(xiàn)已成為工程機(jī)械的新型動力，主要用于ZL50、ZL40裝載機(jī)，T160、T220推土機(jī)及壓路機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)械等工程機(jī)械領(lǐng)域。WD615系列工程機(jī)械柴油機(jī)充分考慮了工程機(jī)械的特殊要求，配套齊全，外形更美觀，具有更高的可靠性和更好的配套適應(yīng)性。
2 濰拖產(chǎn)品
山濰拖集團(tuán)是中國小四輪拖拉機(jī)的發(fā)源地，經(jīng)過近四十年的發(fā)展，企業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，裝備水平不斷提高，現(xiàn)主要生產(chǎn) “ 濰拖 ” 牌TS12---24 型、 TS150D---240D 型、 TY180---300 型三大系列中小馬力拖拉機(jī)、 KM650/800 型大馬力拖拉機(jī)及農(nóng)機(jī)配套產(chǎn)品，年生產(chǎn)能力 20萬臺。 “ 濰拖 ” 牌小四輪拖拉機(jī)是全國同類產(chǎn)品唯一榮獲國家最高質(zhì)量獎銀質(zhì)獎的產(chǎn)品，成為行業(yè)第一品牌，并榮獲中國機(jī)械工業(yè)名牌產(chǎn)品稱號和中國國際農(nóng) 業(yè)博覽會名牌產(chǎn)品稱號， “ 濰拖 ” 牌商標(biāo)在小四輪中唯一被列入國家重點(diǎn)商標(biāo)保護(hù)名錄，企業(yè)在同行業(yè)中首家通過ISO 9001 質(zhì)量體系認(rèn)證。產(chǎn)品暢銷全國 24 個省市自治區(qū)，并擁有自營進(jìn)出口權(quán)，產(chǎn)品出口到 30 多個國家和地區(qū)。
三 變速箱前蓋攻絲組合機(jī)床設(shè)計(jì)
3.1 變速箱前蓋零件分析
本設(shè)計(jì)被加工零件：泰山-12拖拉機(jī)變速箱前蓋零件圖 ，產(chǎn)品生產(chǎn)綱領(lǐng)：60000臺/年。工件材料HT200，硬度HB170～241。該零件主要是在工件單面進(jìn)行多孔加工，屬大批量的中、小零件加工，因?yàn)槭侵煌瓿晒ソz工序，所以選擇單工位組合機(jī)床。工件安裝在機(jī)床的固定夾具里，夾具和工件都固定不動。
圖3.1 變速箱前蓋零件圖
3.2定位基準(zhǔn)和夾壓部位的選擇
由于進(jìn)行多刀加工，切削負(fù)荷大，工件受力方向變化，加工零件為箱體，所以采用三個定位面定位，上面夾緊。
本設(shè)計(jì)攻絲采用一個工步一次加工出需要的深度。一個底面定位可以限制工件三個自由度：X、Y方向轉(zhuǎn)動，Z方向移動；兩個側(cè)面定位，限制工件：Y、Z方向移動，Z方向轉(zhuǎn)動。
3.3配置形式及結(jié)構(gòu)方案
零件加工工藝方案將決定組合機(jī)床的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、總體布局和夾具結(jié)構(gòu)等?？紤]到被加工的零件是攻絲一個M20的螺紋、三個M12的螺紋、三個M10的螺紋，并針對零件的形狀、大小、材料、硬度、剛性、加工部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工精度、表面粗糙度以及定位、夾緊方法、工藝過程、所采用的刀具及切削用量、現(xiàn)場的環(huán)境和條件、生產(chǎn)率要求等。制定工藝方案：（1）裝卸、夾緊；（2）攻絲。
組合機(jī)床的配置形式有臥式和立式兩種。臥式機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)是加工和裝配工藝性好，無漏油現(xiàn)象；同時，安裝、調(diào)試與運(yùn)輸比較方便；而且，機(jī)床重心較低，有利于減小振動。立式機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)是占地面積小，自由度大，操作方便。根據(jù)工作要求，螺紋孔中心線與定位基面平行，所以采用臥式組合機(jī)床。
3.4 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖表示的內(nèi)容：
[1]表示機(jī)床的配置形式和總布局。
[2]完整齊全的反映各部件之間的主要裝配關(guān)系和聯(lián)系尺寸、專用部件的主要輪廓尺寸、運(yùn)動部件的運(yùn)動極限位置及滑臺工作循環(huán)總的工作行程和前后備量尺寸。
[3]標(biāo)注主要通用部件的規(guī)格代號和電動機(jī)型號、功率及轉(zhuǎn)速，并標(biāo)出機(jī)床分組編號及組件名稱，全部組件應(yīng)包括機(jī)床全部通用及專用零部件。
[4]標(biāo)明機(jī)床驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及安裝規(guī)程。
機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖如圖3.2所示。
圖3.2 機(jī)床設(shè)計(jì)總圖
四 組合機(jī)床的現(xiàn)狀與發(fā)展前景
機(jī)床是人類在長期生產(chǎn)實(shí)踐中，不斷改進(jìn)生產(chǎn)工具的基礎(chǔ)上生產(chǎn)的，并隨著社會生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而漸趨完善。綜觀機(jī)床的發(fā)展史，它總是隨著機(jī)械工業(yè)的擴(kuò)大和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展，并始終圍繞著不斷提高生產(chǎn)效率、加工精度、自動化程度和擴(kuò)大產(chǎn)品品種而進(jìn)行的，現(xiàn)代機(jī)床總的趨勢仍然是繼續(xù)沿著這一方向發(fā)展。我國組合機(jī)床及其組合機(jī)床自動線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國家相對落后，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。工藝裝備的大量進(jìn)口勢必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)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(jī)床結(jié)構(gòu)，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需要，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣踊b備。
五 本課題的背景及意義
機(jī)床設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)，其目的在于通過機(jī)床主運(yùn)動機(jī)械變速傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(jì)構(gòu)思、方案的分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計(jì)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(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)基本的設(shè)計(jì)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(jì)和計(jì)算能力。
本次設(shè)計(jì)工作將設(shè)計(jì)一臺臥式攻絲組合機(jī)床（變速箱前蓋螺紋攻絲）。因此，目的是使設(shè)計(jì)出的機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、效率高、質(zhì)量好。從而選擇最佳的工藝方案，合適地確定機(jī)床工序集中程度，合理地選擇組合機(jī)床的通用部件，恰當(dāng)?shù)慕M合機(jī)床的配置型式，合理地選擇切削用量，以及設(shè)計(jì)高效率的夾具、工具、刀具及主軸箱就是本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容。具體的工作就是要制定工藝方案，進(jìn)行機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的分析和確定，進(jìn)行組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)，組合機(jī)床的部件設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)。
六 實(shí)習(xí)小結(jié)
首先感謝我們的老師為我們提供了這么好的實(shí)習(xí)機(jī)會，這不但對我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)有極大的幫助，更為我們將來從事機(jī)械行業(yè)打下了良好的基礎(chǔ)。在實(shí)習(xí)期間的所見所聞，對本人產(chǎn)生了巨大地影響和幫助，也提高了我的專業(yè)水平與見識，也將讓我終生受益。
隨著科學(xué)的迅猛發(fā)展，新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，會有很多領(lǐng)域是我們未曾接觸過的，只有敢于去嘗試才能有所突破，有所創(chuàng)新。兩周的生產(chǎn)實(shí)習(xí)帶給我們的，不全是我們所接觸到的那些操作技能和專業(yè)知識，更多的是需要我們每個人在實(shí)習(xí)結(jié)束后根據(jù)自己的情況去感悟，去反思，勤時自勉，有所收獲，使這次實(shí)習(xí)達(dá)到了他的真正目的。
實(shí)習(xí)的一些收獲和體會，對于我們今后走上工作崗位，都會有很大的幫助。堅(jiān)信在以后的工作上，會有更大的提高。
實(shí)習(xí)效果分析
（實(shí)習(xí)收獲及對所做課題的幫助）
本次生產(chǎn)實(shí)習(xí)，讓我親身感受到了所學(xué)知識與實(shí)際的聯(lián)系，對齒輪減速器的機(jī)械加工設(shè)計(jì)過程和其在機(jī)械制造工業(yè)的應(yīng)用有了進(jìn)一步的了解。通過這次理論與實(shí)際的相結(jié)合，讓我們大開眼界,也是對以前所學(xué)知識的一個初審。本次生產(chǎn)實(shí)習(xí)認(rèn)識和體會頗深：
1．通過本次實(shí)習(xí)我們了解了企業(yè)現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)的生產(chǎn)方式和工藝過程。熟悉機(jī)械零部件的主要成形方法和主要機(jī)械加工方法及其所用主要設(shè)備的工作原理和典型結(jié)構(gòu)、工夾量具的使用以及安全操作技術(shù)。
2．在了解、熟悉和掌握一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識和操作技能過程中，培養(yǎng)、提高和加強(qiáng)了我們的實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。培養(yǎng)和鍛煉了勞動觀點(diǎn)、質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)觀念，強(qiáng)化遵守勞動紀(jì)律、遵守安全技術(shù)規(guī)則和愛護(hù)國家財(cái)產(chǎn)的自覺性，提高了我們的整體綜合素質(zhì)。
3．加深了對現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造技術(shù)的認(rèn)識。隨著先進(jìn)制造技術(shù)基礎(chǔ)和技術(shù)創(chuàng)新的新突破，隨著高新技術(shù)在制造業(yè)中比例的日益增加、技術(shù)含量的提高，以及高技術(shù)含量產(chǎn)品對市場占有率影響的不斷擴(kuò)大，先進(jìn)制造技術(shù)逐漸在制造業(yè)中占據(jù)主導(dǎo)地位。
4．隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與電子技術(shù)的發(fā)展，至今已有類型眾多、性能良好的計(jì)算機(jī)硬件及外圍設(shè)備陸續(xù)問世。這些成果為推動CAD技術(shù)創(chuàng)造了必要的條件。相信隨著CAD技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)代制造業(yè)必將有新的突破。我們的國家也將爭取早日進(jìn)入工業(yè)發(fā)達(dá)國家行列。
相信自己的選擇，相信自己的未來，不斷提高，不斷完善，為中國的機(jī)械制造業(yè)作出自己的貢獻(xiàn)！
指導(dǎo)教師對實(shí)習(xí)情況評價：
實(shí)習(xí)成績：
指導(dǎo)教師： 年 月 日
濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯評議表
學(xué)生姓名
張真真
學(xué)號
08011140220
所在院系
機(jī)電與車輛工程學(xué)院
專業(yè)年級
2008級機(jī)制本2
指導(dǎo)教師
楊祖效
職稱
教授
論文題目
變速箱前蓋攻絲組合機(jī)床設(shè)計(jì)
課題來源
生產(chǎn)
課題類別
工程設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師意見：
簽名：
預(yù)評成績：
2012 年 5 月 22 日
評閱教師意見：
評閱成績： 簽名：
2012 年 5 月 25 日
答辯小組意見：
答辯成績：
答辯小組組長簽名：
年 月 日
綜合成績：
答辯委員會主任簽名：
年 月 日
濰坊學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)題報告
姓名
張真真
性別
女
年級
2008級
學(xué)號
08011140220
系別
機(jī)電與車輛工程學(xué)院
專業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
論文題目
變速箱前蓋攻絲組合機(jī)床設(shè)計(jì)
題目來源
生產(chǎn)
題目類別
工程設(shè)計(jì)
指導(dǎo)老師
楊祖效
本課題基于使設(shè)計(jì)出的機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、效率高、質(zhì)量好提出的要求，著重選擇最佳的工藝方案，合適地確定機(jī)床工序集中程度，合理地選擇組合機(jī)床的通用部件，恰當(dāng)?shù)慕M合機(jī)床的配置型式，合理地選擇切削用量，以及設(shè)計(jì)高效率的夾具、工具、刀具就是本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容。具體的工作就是要制定工藝方案，進(jìn)行機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的分析和確定，進(jìn)行組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)，組合機(jī)床的部件設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)，使其具有工程意義，實(shí)現(xiàn)其在實(shí)際應(yīng)用中的價值。
本次設(shè)計(jì)中，主要完成了以下任務(wù)：
1、對變速箱前蓋螺紋孔的加工工藝進(jìn)行了分析研究，明確了各個孔加工的技術(shù)要求和工藝要點(diǎn)。
2、恰當(dāng)?shù)剡x擇了機(jī)床的切削參數(shù)，動力頭及液壓滑臺驅(qū)動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
3、根據(jù)通用、經(jīng)濟(jì)的原則，選擇了刀具，滿足了工藝的需要。
設(shè)計(jì)的機(jī)床，保證了加工孔的生產(chǎn)質(zhì)量，提高工效，加工成本大幅下降。本項(xiàng)工作還有許多值得完善的地方，例如：夾具的設(shè)計(jì)不很理想；裝夾、定位由人工完成，效率較低；自動化程度有待提高等問題。這些問題通過改進(jìn)設(shè)計(jì)、完善工藝、現(xiàn)場的不斷實(shí)踐、總結(jié)，必將會得到進(jìn)步的提高。
指導(dǎo)教師意見：
指導(dǎo)教師簽名
2012年5 月 30 日
院（系）學(xué)位委員會意見：
（簽章）
2012年6月 8 日
濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書
課題名稱：變速箱前蓋攻絲組合機(jī)床設(shè)計(jì)
課題類別：工 程 設(shè) 計(jì)
?！ I(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
年 級： 2008級
指導(dǎo)教師：楊 祖 效
學(xué)生姓名：張 真 真
2012年 3 月 6 日
一、 課題條件：
1、被加工零件：泰山-12拖拉機(jī)變速箱前蓋零件圖
2、產(chǎn)品生產(chǎn)綱領(lǐng)：60000臺/年。
3、零件底面已加工。
4、組合機(jī)床設(shè)計(jì)手冊、組合機(jī)床通用零部件圖冊及產(chǎn)品樣本等技術(shù)資料。
5、繪圖工具及繪圖條件
6、計(jì)算機(jī)
二、畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容：
1、機(jī)床總體方案(三圖一卡)設(shè)計(jì)
2、機(jī)床總圖設(shè)計(jì)
3、零件設(shè)計(jì)
4、撰寫設(shè)計(jì)說明書（不少于8000字）
5、外文資料翻譯(不少于中文3000字)
三、計(jì)劃進(jìn)度：
1、調(diào)研、收集閱讀資料 1周
2、總體方案設(shè)計(jì) 4周
3、機(jī)床總圖設(shè)計(jì) 3周
4、撰寫設(shè)計(jì)說明書 2周
5、答辯準(zhǔn)備 1周
6、畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 1周
四、主要參考文獻(xiàn)：
[1]大連組合機(jī)床研究所.組合機(jī)床設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1956.
[2]大連組合機(jī)床研究所.組合機(jī)床設(shè)計(jì)講義[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1963.
[3]金振華.組合機(jī)床及其調(diào)整與使用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993.
[4]李慶余,張佳.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.8
[5]謝家瀛.組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊（第一版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.8
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[7]沈陽大學(xué)等編.組合機(jī)床設(shè)計(jì).上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1985
[8]許曉旸.專用機(jī)床設(shè)備設(shè)計(jì).重慶：重慶大學(xué)出版社[M]，2003.6
[9]談武宗.鉆攻組合機(jī)床的設(shè)計(jì)和使用[J].組合機(jī)床與自動化加工技術(shù)，2000.1
[10]劉濤.變速箱銷孔加工組合機(jī)床設(shè)計(jì)[J]. 組合機(jī)床與自動化加工技術(shù)，2000.7
[11]宗永平.斯工委組合機(jī)床的設(shè)計(jì)與研制[J]. 組合機(jī)床與自動化加工技術(shù)，1998.2
指導(dǎo)教師 教研室主任
2012年 3 月 6 日 年 月 日
濰坊學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
外 文 譯 文
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
班 級 2008級2班
學(xué)生姓名 張 真 真
學(xué) 號 08011140220
學(xué)生成績
機(jī)電與車輛工程學(xué)院
譯 文 要 求
1. 外文翻譯必須使用鋼筆，手工工整書寫，或用A4紙打印。
2. 所選的原文內(nèi)容必須與課題或?qū)I(yè)方向緊密相關(guān)，注明詳細(xì)出處。
3. 外文翻譯書文本后附原文（或復(fù)印件），譯文不少于3000字符。
譯 文 評 閱
評閱要求：應(yīng)根據(jù)學(xué)?！白g文要求”，對學(xué)生譯文的準(zhǔn)確性、翻譯數(shù)量以及譯文的文字表述情況等作具體的評價。
指導(dǎo)教師評語：
指導(dǎo)教師簽名
年 月 日
濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)
編號
濰 坊 學(xué) 院
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 技 術(shù) 報 告
課題名稱： 變速箱前蓋攻絲組合機(jī)床設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名： 張真真
學(xué) 號： 08011140220
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
班 級： 2008級2班
指導(dǎo)教師： 楊祖效
2012 年05月
18
摘 要
本文對變速箱前蓋螺紋孔的加工工藝進(jìn)行了詳細(xì)的分析，就其孔的加工提出了“一次裝夾，單工位加工，達(dá)到產(chǎn)品圖樣的精度要求”的思路。根據(jù)這一思路設(shè)計(jì)了單工位攻絲組合機(jī)床。該組合機(jī)床由立柱、立柱底座、中間底座、液壓滑臺、動力箱、多軸箱等組成。本文對各部分的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算和論證。
在了解組合機(jī)床的、基本配置方式、工藝范圍、加工精度、經(jīng)濟(jì)分析及發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上,在了解組合機(jī)床的各通用部件的功能及特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)。所設(shè)計(jì)的機(jī)床用來進(jìn)行變速箱前蓋攻絲，年產(chǎn)量為六萬臺。要做的具體工作是分析影響組合機(jī)床方案制定的主要因素，制定工藝，確定機(jī)床配置型式及結(jié)構(gòu)方案，選擇切削用量三要素，選擇刀具，確定切削力、切削扭矩、切削功率，完成被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖、機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡。
關(guān)鍵詞：攻絲組合機(jī)床 刀具 三圖一卡
ABSTRACT
This paper analyzes the manufacturing process detail of threading holes of a gear-box. The idea is once clamping the work. The accuracy can be satisfied the demand of drawing. According above idea, the machine tool has been designed. This paper presents the design and calculating of each part of this machine tool. This machine tool include the headstock, the column, the Hydraulic slider sets，the power box and the multiple-Spindle box.
Learn about the category of modular mother machine, the basical configuration, process range, machining accuracy, economic analysis, development trends. Further, comprehend the function and feature of every general components of the modular mother machine. And then, carry out entire design . The modular mother machine designed is used to thread holes on the gear-box and about sixty thousand pieces needs to be produced.what do we need to do is to analyze the major factors which affect the selection on proposal, to prepare process proposal, to decide the configuration and the cutting force, torque , power and the durability of tools, to complete three graphs and one card.
Keywords ：Modular machine tool；Gross assembly drawing；Three graphs and one card
濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)
目 錄
中文摘要 I
英文摘要 II
第1章 前 言 1
第2章 工藝方案分析 3
2.1 零件分析 3
2.2定位基準(zhǔn)和夾壓部位的選擇 4
2.3配置形式及結(jié)構(gòu)方案 4
第3章 “三圖一卡”的編制 5
3.1加工工序圖 5
3.2加工示意圖 6
3.2.1加工示意圖概述 6
3.2.2 繪制加工示意圖有關(guān)計(jì)算 7
3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖 9
3.3.1動力滑臺的選擇 9
3.3.2 動力箱的選用 10
3.3.3確定裝料高度 11
3.3.4 確定夾具輪廓尺寸 12
3.3.5 中間底座輪廓尺寸 12
3.3.6初步確定多軸箱輪廓尺寸 12
3.4 生產(chǎn)率計(jì)算卡 14
結(jié)論 16
參考文獻(xiàn) 17
致謝 18
第1章 前 言
一個國家要繁榮富強(qiáng)，必須實(shí)現(xiàn)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化，這就需要一個強(qiáng)大的機(jī)械制造業(yè)為國民經(jīng)濟(jì)各部門提供現(xiàn)代化的先進(jìn)技術(shù)設(shè)備與裝備，即各種機(jī)器、儀器和工具等。然而，一個現(xiàn)代化的機(jī)械制造業(yè)必須要有一個現(xiàn)代化的機(jī)床制造業(yè)做后盾。機(jī)床工業(yè)是機(jī)械制造業(yè)的“裝備部”、“總工藝師”，對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重大作用。因此，許多國家都十分重視本國機(jī)床工業(yè)的發(fā)展和機(jī)床技術(shù)水平的提高，使本國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展建立在堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)上。
由于機(jī)械零件的形狀精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前主要靠切削加工的方法來達(dá)到，特別是形狀復(fù)雜、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需要在機(jī)床上經(jīng)過幾道甚至幾十道切削加工工藝才能完成。因此，機(jī)床是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中最重要的加工設(shè)備。在一般機(jī)械制造廠中，機(jī)床所擔(dān)負(fù)的加工工作量，約占機(jī)械制造總工作量的40%～60%，機(jī)床的技術(shù)性能直接影響機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量及其制造的經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)而決定著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平。可以這樣說，如果沒有機(jī)床的發(fā)展，如果不具備今天這樣品種繁多、結(jié)構(gòu)完善和性能精良的各種機(jī)床，現(xiàn)代社會目前所達(dá)到的高度物質(zhì)文明將是不可想象的。
近20年來，組合機(jī)床自動線技術(shù)取得長足進(jìn)步，自動線在加工精度、生產(chǎn)效率、利用率、柔性化和綜合自動化等方面的巨大進(jìn)步，標(biāo)志著組合機(jī)床自動線技術(shù)發(fā)展達(dá)到了高水平。自動線的技術(shù)發(fā)展，刀具、控制和其他相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，特別是CNC控制技術(shù)發(fā)展對自動線結(jié)構(gòu)的變革及其柔性化起著決定性的作用。隨著市場需求的變化，柔性將愈來愈成為抉擇設(shè)備的重要因素。因此，組合機(jī)床自動線將面臨由高速加工中心組成的FMS的激烈競爭。
機(jī)床是人類在長期生產(chǎn)實(shí)踐中，不斷改進(jìn)生產(chǎn)工具的基礎(chǔ)上生產(chǎn)的，并隨著社會生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而漸趨完善。綜觀機(jī)床的發(fā)展史，它總是隨著機(jī)械工業(yè)的擴(kuò)大和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展，并始終圍繞著不斷提高生產(chǎn)效率、加工精度、自動化程度和擴(kuò)大產(chǎn)品品種而進(jìn)行的，現(xiàn)代機(jī)床總的趨勢仍然是繼續(xù)沿著這一方向發(fā)展。我國組合機(jī)床及其組合機(jī)床自動線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國家相對落后，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。工藝裝備的大量進(jìn)口勢必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)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(jī)床結(jié)構(gòu)，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需要，真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣踊b備。
評價機(jī)床性能的優(yōu)劣，主要是根據(jù)技術(shù)—經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來判定的。技術(shù)先進(jìn)合理，亦即“質(zhì)優(yōu)價廉”才會受到用戶的歡迎，在國內(nèi)和國際市場上才有競爭力。機(jī)床設(shè)計(jì)的技術(shù)—經(jīng)濟(jì)指標(biāo)可以從滿足性能要求、經(jīng)濟(jì)效益和人機(jī)關(guān)系等方面進(jìn)行分析。
機(jī)床設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)，其目的在于通過機(jī)床主運(yùn)動機(jī)械變速傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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(jì)構(gòu)思、方案的分析、結(jié)構(gòu)工藝性、機(jī)械制圖、零件計(jì)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(jì)思想，掌握基本的設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)基本的設(shè)計(jì)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(jì)和計(jì)算能力。
本次設(shè)計(jì)工作將設(shè)計(jì)一臺臥式攻絲組合機(jī)床（變速箱前蓋螺紋攻絲）。因此，目的是使設(shè)計(jì)出的機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、效率高、質(zhì)量好。從而選擇最佳的工藝方案，合適地確定機(jī)床工序集中程度，合理地選擇組合機(jī)床的通用部件，恰當(dāng)?shù)慕M合機(jī)床的配置型式，合理地選擇切削用量，以及設(shè)計(jì)高效率的夾具、工具、刀具及主軸箱就是本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容。具體的工作就是要制定工藝方案，進(jìn)行機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的分析和確定，進(jìn)行組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)，組合機(jī)床的部件設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)。
摘要部分，指出了本課題的研究概況，本課題的研究方法；第1章是前言，主要介紹了本課題的研究背景及意義，指出本課題在國內(nèi)外的研究概況，并給出了本論文的主要工作及結(jié)構(gòu)。
第2、3章是本論文的主體部分，主要給出了本次課題研究即給變速箱前蓋螺紋攻絲的臥式攻絲組合機(jī)床的總體設(shè)計(jì)以及“三圖一卡”的繪制。
在接下去的幾個部分分別給出了通過本課題的研究之后得出的結(jié)論，并對此方向的課題進(jìn)行展望，表達(dá)了對學(xué)院老師特別是導(dǎo)師的感謝，給出完成本論文所需要的參考文獻(xiàn)，最后，附上相關(guān)的設(shè)計(jì)圖紙4張。
第2章 工藝方案分析
工藝方案的擬訂是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的關(guān)鍵一步。因?yàn)楣に嚪桨冈诤艽蟪潭壬蠜Q定了組合機(jī)床的結(jié)構(gòu)配置和使用性能。因此，應(yīng)根據(jù)工件的加工要求和特點(diǎn)，按一定的原則、結(jié)合組合機(jī)床常用工藝方法、充分考慮各種影響因素，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析后擬出先進(jìn)、合理、經(jīng)濟(jì)、可靠的工藝方案。
2.1 零件分析
本設(shè)計(jì)被加工零件：泰山-12拖拉機(jī)變速箱前蓋零件圖 ，產(chǎn)品生產(chǎn)綱領(lǐng)：60000臺/年。工件材料HT200，硬度HB170～241。該零件主要是在工件單面進(jìn)行多孔加工，屬大批量的中、小零件加工，因?yàn)槭侵煌瓿晒ソz工序，所以選擇單工位組合機(jī)床。工件安裝在機(jī)床的固定夾具里，夾具和工件都固定不動。加工零件的零件圖如下圖2.1所示。
圖2.1 變速箱前蓋零件圖
2.2定位基準(zhǔn)和夾壓部位的選擇
由于進(jìn)行多刀加工，切削負(fù)荷大，工件受力方向變化，加工零件為箱體，所以采用三個定位面定位，上面夾緊。
本設(shè)計(jì)攻絲采用一個工步一次加工出需要的深度。一個底面定位可以限制工件三個自由度：X、Y方向轉(zhuǎn)動，Z方向移動；兩個側(cè)面定位，限制工件：Y、Z方向移動，Z方向轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)完全定位。
2.3配置形式及結(jié)構(gòu)方案
零件加工工藝方案將決定組合機(jī)床的加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、總體布局和夾具結(jié)構(gòu)等。考慮到被加工的零件是攻絲一個M20的螺紋、三個M12的螺紋、三個M10的螺紋，并針對零件的形狀、大小、材料、硬度、剛性、加工部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、加工精度、表面粗糙度以及定位、夾緊方法、工藝過程、所采用的刀具及切削用量、現(xiàn)場的環(huán)境和條件、生產(chǎn)率要求等。制定工藝方案：（1）裝卸、夾緊；（2）攻絲。
根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工藝要求、生產(chǎn)率要求及工藝方案等，可大體確定采用哪種配置形式的機(jī)床。滿足同樣要求，可有多種配置方案。在確定機(jī)床配置形式和結(jié)構(gòu)方案時，首先要考慮如何穩(wěn)定地保證零件的加工精度。
固定式夾具單工位組合機(jī)床可達(dá)到的加工精度最高；移動（或回轉(zhuǎn)）式夾具多工位組合機(jī)床，因存在移位、定位誤差，其加工精度一般比固定式夾具低。
單工位組合機(jī)床可以從單面或同時從幾個方面對工件進(jìn)行加工。各種形式的單工位組合機(jī)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(jì)題目只進(jìn)行锪孔加工，基于這點(diǎn)考慮，所以采用單工位組合機(jī)床是合適的。
機(jī)床的配置型式主要有臥式和立式兩種。臥式組合機(jī)床床身由滑座、側(cè)底座及中間底座組合而成。其優(yōu)點(diǎn)是加工和裝配工藝性好，無漏油現(xiàn)象；同時，安裝、調(diào)試與運(yùn)輸也都比較方便；而且，機(jī)床重心較低，有利于減小振動。其缺點(diǎn)是削弱了床身的剛性，占地面積大。立式組合機(jī)床床身由滑座、立柱及立柱底座組成。其優(yōu)點(diǎn)是占地面積小，自由度大，操作方便。其缺點(diǎn)是機(jī)床重心高，振動大。根據(jù)工作要求，孔中心線與定位基面平行，所以采用臥式固定夾具單工位組合機(jī)床。
第3章 “三圖一卡”的編制
編制“三圖一卡”的工作內(nèi)容包括：繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機(jī)床聯(lián)系尺寸圖，編制生產(chǎn)率計(jì)算卡?！叭龍D一卡”是組合機(jī)床總體方案的具體體現(xiàn)。
3.1加工工序圖
加工零件工序圖具有直觀的作用，此外，它還具有一些特定的要求。被加工零件工序圖是根據(jù)選定的工藝方案，表示在一臺機(jī)床上或一條自動線上完成的工藝內(nèi)容，加工部位的尺寸及精度、技術(shù)要求、加工用定位基準(zhǔn)、夾壓部以及被加工零件的材料、硬度和在本機(jī)床上加工前毛坯情況的圖紙。它是在原有的工件圖基礎(chǔ)上，以突出本機(jī)床或自動線加工內(nèi)容，加上必要的說明繪制的。它是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。也是制造使用時調(diào)整機(jī)床，檢查精度的重要技術(shù)文件。
被加工零件工序圖應(yīng)包括下列內(nèi)容：
（1）在圖上應(yīng)表示出被加工零件的形狀，尤其是要設(shè)置中間導(dǎo)向時，應(yīng)表示出工件內(nèi)部筋的布置和尺寸，以便檢查工件裝進(jìn)夾具是否相碰，以及刀具通過的可能性。
（2）在圖上應(yīng)表示出加工用基面和夾壓的方向及位置，以便依此進(jìn)行夾具的支承，定位及夾壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
（3）在圖上應(yīng)表示出加工表面的尺寸、精度、光潔度，位置尺寸及精度和技術(shù)條件（包括對上道工序的要求及本機(jī)床保證的部分）。
（4）圖中還注明被加工零件的名稱、編號、材料、硬度以及被加工部位的余量。
此外，為了使被加工零件工序圖清晰明了，能突出本機(jī)床的加工內(nèi)容，繪制時對本機(jī)床加工部位用粗實(shí)線表示，其尺寸打上方框，其余部位用細(xì)實(shí)線表示。
本設(shè)計(jì)是變速箱前蓋攻螺紋，采用三個定位面定位，實(shí)現(xiàn)完全定位。由于利用工件的底面作為基面，為了使夾緊可靠以及部件配置合理，采用對工件的頂面進(jìn)行夾緊。本設(shè)計(jì)的工序?yàn)楣ヂ菁y孔，攻絲孔分別為：一個M20的螺紋孔，三個M12的螺紋孔，三個M10的螺紋孔。
零件的加工工序圖如圖3.1所示。
圖3.1 加工工序圖
3.2加工示意圖
3.2.1加工示意圖概述
加工示意圖是組合機(jī)床設(shè)計(jì)的重要圖紙之一，在機(jī)床總體設(shè)計(jì)中占有重要地位。它是設(shè)計(jì)刀具、夾具、主軸箱以及選擇動力部件的主要資料，同時也是調(diào)整機(jī)床和刀具的依據(jù)。加工示意圖是被加工零件工藝方案在圖案上的反應(yīng)，表示被加工零件在機(jī)床上的加工過程，刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對位置關(guān)系，機(jī)床的工作行程及工作循環(huán)等，使刀具、夾具、多軸箱、電氣和液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇動力部件的主要依據(jù)，是整臺組合機(jī)床布局形式的原始要求，也是調(diào)整機(jī)床和刀具所必需的重要技術(shù)文件。
加工示意圖，反映機(jī)床的加工過程和加工方法，刀具尺寸及加工尺寸，主軸尺寸及伸出長度，主軸、刀具、工件間的聯(lián)系尺寸等，根據(jù)機(jī)床要求的生產(chǎn)率及刀具特點(diǎn)，合理地選擇刀削用量，決定動力頭的工作循環(huán)。
加工示意圖應(yīng)繪制成展開圖，其繪制順序是：首先按比例繪制工件的外形及加工部位的展開圖，加工示意圖還要繪制出工件加工部位的圖形。加工示意圖還要考慮一些特殊要求（如工件抬起、主軸定位、危險區(qū)等）。決定動力頭的工作循環(huán)及行程。最后，選擇切削用量及附加必要的說明。
在加工示意圖在標(biāo)注的內(nèi)容有：
⑴機(jī)床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程。
⑵工件、夾具、刀具及多軸箱之間的相對位置及其聯(lián)系尺寸。
⑶主軸的結(jié)構(gòu)類型、尺寸及外伸長度；刀具類型、數(shù)量和結(jié)構(gòu)尺寸；導(dǎo)向裝置、攻螺紋靠模裝置的結(jié)構(gòu)尺寸；刀具與導(dǎo)向裝置的配合，刀具、主軸之間連接方式。
3.2.2 繪制加工示意圖有關(guān)計(jì)算
⑴.刀具的選擇
選擇刀具，應(yīng)考慮工藝要求與加工尺寸精度、工件材質(zhì)、表面粗糙度及生產(chǎn)率的要求。只要條件允許應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)刀具。為了提高工序集中程度或滿足精度要求，可以采用復(fù)合刀具。孔加工刀具的長度應(yīng)保證加工終了時刀具螺旋槽尾端與導(dǎo)向套之間有3050mm距離，以便于排出切削和刀具磨損后又一定的向前調(diào)整量。
所以，根據(jù)GB988-67標(biāo)準(zhǔn)查得：零件要加工M20的螺紋孔，應(yīng)選用M20的絲錐；加工三個M12的螺紋孔，選用M12的絲錐；加工三個M10的螺紋孔，應(yīng)選用M10的絲錐。
⑵彈簧漲套的選用
根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊》圖3-3可得：對于加工M20的螺紋孔，選用絲錐用彈簧漲套，d=16mm，伸出接桿長度為6.5mm，其代號為16-3T0631-15；對于加工M12的螺紋孔，選用絲錐用彈簧漲套，d=9mm，伸出接桿長度為5.5mm，其代號為9-2T063-51；對于加工M10的螺紋孔，選用絲錐用彈簧漲套，d=6mm,伸出接桿長度為5mm,其代號為6-2T0631-51。
⑶ 初定切削用量
查表3.1攻絲切削速度：
表3.1
加工材料
鑄鐵
鋼及其合金
鋁及其合金
切削速度（米/分）
2.5～5
1.5～5
5～15
因?yàn)榧庸げ牧鲜氰T鐵，切削速度范圍為2.5～5米/分，所以初選v為4米/分。
由 計(jì)算出，對于加工M20的螺紋孔，轉(zhuǎn)速n1=64r/min，取=1.5； 對于加工M12的螺紋孔，轉(zhuǎn)速n2=106r/min，取=1；對于加工M10的螺紋孔，轉(zhuǎn)速n3=127r/min取=1。
式(3-1) 其中： 各主軸轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）
各主軸進(jìn)給量（毫米/轉(zhuǎn)）
絲錐每分進(jìn)給量（毫米/分）
得到 =127mm/min
切削功率 式（3-2）
查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)》書表3-19，3-20，3-21，3-22。得：
加工M20的螺紋孔，主軸直徑是30mm，轉(zhuǎn)矩為51.1N﹒m，切削功率P1=0.334kw。
加工M12的螺紋孔，主軸直徑是25mm，轉(zhuǎn)矩是14.6N﹒m，切削功率P2=0.159kw。
加工M10的螺紋孔，攻絲主軸直徑是20mm，轉(zhuǎn)矩為9 N﹒m，切削功率P3=0.059kw。
⑷初定主軸類型、尺寸、外伸長度和選擇接桿
a)主軸類型與主軸直徑的確定
主軸類型主要依據(jù)工藝方法和刀桿與主軸的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定。主軸軸頸及軸端尺寸主要取決于進(jìn)給抗力和主軸——刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。通用攻螺紋主軸有兩種(1)滾錐軸承攻螺紋主軸(2)滾針軸承攻螺紋主軸。本設(shè)計(jì)選用滾錐軸承攻螺紋主軸。
根據(jù)被加工零件工序圖和加工示意圖中的要求，是采用標(biāo)準(zhǔn)高速鋼絲錐，對變速箱前蓋的1個M20的螺紋孔、3個M12的螺紋孔、3個M10的螺紋孔進(jìn)行攻絲。
根據(jù)公式：d=6.2 式(3-3)
可算出本設(shè)計(jì)中攻螺紋主軸的大致直徑
式中：d——主軸直徑（mm）
T——轉(zhuǎn)矩（N·m）
D——螺距大徑（mm）
P——螺距（mm）
加工鑄鐵時T=0.195DP，加工M20的螺紋，攻絲主軸直徑是30mm；加工M12的螺紋孔，攻絲主軸直徑是25mm；加工M10的螺紋孔，攻絲主軸直徑是20mm。外伸長度L=115mm。
b)接桿選擇
查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊》圖3-4可得：
加工M20的螺紋孔，選用接桿長度165mm，代號為6-165T0637-51。
加工M12的螺紋孔，選用接桿長度165mm，代號為5-165T0637-51。
加工M10的螺紋孔，選用接桿長度165mm，代號為4-165T0637-51。
⑸確定動力部件的工作循環(huán)及工作行程
動力部件的工作循環(huán)是指：加工時動力部件從原始位置開始運(yùn)動到加工終了位置又返回到原始位置的動作過程。
工作進(jìn)給長度應(yīng)等于工件加工部位長度與刀具切人長度和切出長度之和。最長孔深22mm，則由《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊》查表得：=8mm, =5～10mm，取10mm,L=22mm。工件進(jìn)給長度為=22+10+8=40mm。
快退長度等于快速引進(jìn)與工件進(jìn)給長度之和?？焖僖M(jìn)是指動力部件把主軸箱連同刀具從原始位置送進(jìn)到工作進(jìn)給開始位置，其長度按加工具體情況確定。快退250mm.
動力部件總行程長度除了應(yīng)保證要求的工作循環(huán)工作行程外，還要考慮裝卸和調(diào)整刀具方便，即前后備量?？傂谐?06+44=250mm。
加工示意圖如圖3.2所示。
圖3.2 加工示意圖
3.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖
一般來說，組合機(jī)床是由標(biāo)準(zhǔn)的通用部件——動力滑臺，動力箱，各種工藝切削頭，側(cè)底座，立柱，立柱底座及中間底座加上專用部件——主軸箱，刀、輔具系統(tǒng)，夾具，液、電、冷卻、潤滑、排屑系統(tǒng)組合裝配而成。聯(lián)系尺寸圖用來表示機(jī)床各組成部件的相互裝配聯(lián)系和運(yùn)動關(guān)系，以檢驗(yàn)機(jī)床各部件相對位置及尺寸聯(lián)系是否滿足加工要求；通用部件的選擇是否合適；并為進(jìn)一步開張主軸箱、夾具設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
3.3.1動力滑臺的選擇
a) 根據(jù)選定的切削用量，計(jì)算扭矩T。
扭矩 式（3-4）
由公式計(jì)算得：加工M20的螺紋孔，=51.1；
加工M12的螺紋孔，=14.6；
加工M10的螺紋孔，=9。
根據(jù)所需的最小進(jìn)給速度、工作行程、結(jié)合多軸箱輪廓尺寸，考慮工作穩(wěn)定性，選用HY32A-1系列液壓滑臺，具體液壓滑臺的主要技術(shù)參數(shù)見下表3.2：
表3.2
型號
臺面寬
臺面長
行程
進(jìn)給力
快進(jìn)速度
最小進(jìn)給量
HY32A-1
320
630
400
12500
10
25
根據(jù)HY32A-1系列液壓滑臺，選擇該系列滑臺的附屬部件、支承部件以及配套設(shè)施部件，經(jīng)過查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊》可知，如下表3.3所示：
表3.3
部件
型號
行程
立柱
滑臺側(cè)底座
立柱側(cè)底座
1HY32
1HY32M
1HY32G
ⅠA
ⅠB
ⅡA
ⅡB
400
630
1CL32
1CL32M
1CC321
1CC322
1CC321M
1CC322M
1CD321
1CD322
1CD321M
1CD322M
b) 確定進(jìn)給速度
液壓滑臺是靠液壓系統(tǒng)中變量葉片泵供油，進(jìn)口節(jié)流調(diào)速來實(shí)現(xiàn)液壓滑臺的工作進(jìn)給速度在一定范圍內(nèi)的無級調(diào)節(jié)。液壓在確定刀具的切削用量是所規(guī)定的工作進(jìn)給速度應(yīng)大于滑臺最小進(jìn)給速度，1HY型滑臺為無級變速，工作進(jìn)給速度為4～800范圍內(nèi)快速移動速度為定值。則選取滑臺的型號為 1HY32型 。
c) 確定滑臺進(jìn)程
由于滑臺的行程除保證足夠的工作行程外還應(yīng)留有前備量和后備量。前備量的作用是使動力部件有一定的向前移動的余地，以彌補(bǔ)機(jī)床的制造誤差及刀具磨損后能向前調(diào)整，本設(shè)計(jì)取前備量為27，后備量為17， 所以總行程為：206+27+17=250
3.3.2 動力箱的選用
動力箱主要依據(jù)主軸箱所需的電動機(jī)功率來選用。主軸箱所需的電動機(jī)功率為
式(3-5)
式中 ——切削功率，單位為
——空轉(zhuǎn)功率，單位為
——與負(fù)荷成正比的功率損失，單位為
每根主軸的切削功率，由選定的切削用量按公式計(jì)算或查圖表獲得；每根主軸的空轉(zhuǎn)功率按《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊》P62表4-6確定；每根主軸上的功率損失，一般取所傳遞功率的1%。
（1） 加工M20的螺紋孔：== 0.334。
由于主軸直徑為30mm，根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊》表4-6：主軸轉(zhuǎn)速為n=64r/min，根據(jù)插值法：=0.010。
每根軸上的功率損失，則=(0.010+0.334)1%=0.00344
故P1=P切削+P空+P失=0.334+0.010+0.00344=0.347
（2）加工M12的螺紋孔：==0.159
由于攻絲主軸直徑是25mm，根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊》表4-6：主軸轉(zhuǎn)速為n=106r/min，根據(jù)插值法：=0.0124。
每根軸上的功率損失，=(0.159+0.0124) 1%=0.00171
故P2=P切削+P空+P失=0.159+0.0124+0.00171=0.173
因?yàn)榇溯S為三根，則P2=30.173=0.519
(3)加工M10的螺紋孔：==0.059
攻絲主軸直徑是20mm, 根據(jù)《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊》表4-6：主軸轉(zhuǎn)速為n=127r/min，根據(jù)插值法：=0.0093。
每根軸上的功率損失，則=（0.059+0.0093）1%=0.0007
故P3=P切削+P空+P失=0.059+0.0093+0.0007=0.137
因?yàn)榇溯S為三根，則P2=30.137=0.410
綜上所述：
=0.347+0.519+0.410=1.276kw
查《組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡明手冊》,本機(jī)床左右多軸箱均采用1TD32A型動力箱（=1420;電動機(jī)選Y100L1-4型，功率為2.2）。
3.3.3確定裝料高度
裝料高度是指及穿個上工件的定位基準(zhǔn)面到地面的垂直距離。我國過去設(shè)計(jì)組合機(jī)床一般取裝料高度 H=850。為提高通用部件及支撐部件的剛度并考慮自動線設(shè)計(jì)時中間底座內(nèi)襖安裝夾具輸送、冷卻排屑裝置，新頒布的組合機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)推薦裝料高度H=1060，與國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）一致。在現(xiàn)階段，設(shè)計(jì)組合機(jī)床時，裝料高度視具體情況在H=850 ～1060之間選取。本機(jī)床裝料高度取H=925。
3.3.4 確定夾具輪廓尺寸
根據(jù)工件尺寸和形狀，考慮工件的定位件、夾緊機(jī)構(gòu)、刀桿導(dǎo)向裝置的要求空間；并應(yīng)滿足排屑和安裝的需要。
夾具底座的輪廓尺寸由與之配合的滑臺底座輪廓尺寸，工件的輪廓尺寸形狀，具體結(jié)構(gòu)為：寬為260mm,高為280mm。
3.3.5 中間底座輪廓尺寸
中間底座的輪廓尺寸要滿足夾具在其上面安裝連接的需要。其長度方向尺寸要根據(jù)所選動力部件（滑臺和滑座）及其配套部件（側(cè)底座）的位置關(guān)系，照顧各部件聯(lián)系尺寸的合理性來確定。非常重要的是，一定要保證加工終了位置時，工件端面至主軸箱前端面的距離不小于加工示意圖上要求的距離。同時，要考慮動力部件處于加工終了位置時，主軸箱與夾具輪廓間應(yīng)有便于機(jī)床調(diào)整、維修的距離。為便于切屑及冷卻液回收，中間底座周邊須有足夠?qū)挾鹊臏喜邸Ｒ虼?，采用?cè)底座為CC32-1。
3.3.6初步確定多軸箱輪廓尺寸
標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定立式配置的多軸箱總厚度為340 寬度和高度按標(biāo)準(zhǔn)尺寸系列表選取，通用主軸箱箱體的前蓋厚度為70，基型后蓋厚度為90，其余三種后蓋厚度為50，100，125，繪制機(jī)床聯(lián)系尺寸圖時，著重要確定的尺寸是主軸箱的寬度B和高度H及最低主軸高度。主軸箱寬度B、高度H的大小主要與被加工零件孔的分布位置有關(guān)，可按下式確定：
B=b+2b 式（3-6）
H=++ 式（3-7）
式中：b——工件在寬度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（）；
——最邊緣主軸中心距箱外壁的距離（）；
——工件在高度方向相距最遠(yuǎn)的兩孔距離（）；
——最低主軸高度（）。
b和h為已知尺寸。為保證主軸箱由排布齒輪的足夠空間，取 =80。
主軸箱最低主軸高度須考慮到與工件最低孔位置、機(jī)床裝料高度（H=925 ）、滑臺滑座總高（=280）、側(cè)底座高度（560）、滑座與側(cè)底座之間調(diào)整墊高度（5）等尺寸之間的關(guān)系來確定。對于該組合機(jī)床，要保證潤滑不致從主軸襯套處泄漏箱外，則：
﹥85～140
對于本組合機(jī)床的設(shè)計(jì)為：
=100
若取100毫米，則可求出主軸箱輪廓尺寸為：
B=b+2=157+280=317
H=h++=202+100+80=382
根據(jù)上述計(jì)算值，按主軸箱輪廓尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)，最后確定主軸箱輪廓尺寸為：
BH=400400
在機(jī)床各組成部件的設(shè)計(jì)完成之后，以聯(lián)系尺寸圖為基礎(chǔ)進(jìn)行細(xì)化，填加必要的電氣、液壓控制裝置、潤滑、冷卻、排屑裝置等，并加注技術(shù)要求等文字說明，便成為機(jī)床總圖。機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖表示的內(nèi)容：
[1]表示機(jī)床的配置形式和總布局。
[2]完整齊全的反映各部件之間的主要裝配關(guān)系和聯(lián)系尺寸、專用部件的主要輪廓尺寸、運(yùn)動部件的運(yùn)動極限位置及滑臺工作循環(huán)總的工作行程和前后備量尺寸。
[3]標(biāo)注主要通用部件的規(guī)格代號和電動機(jī)型號、功率及轉(zhuǎn)速，并標(biāo)出機(jī)床分組編號及組件名稱，全部組件應(yīng)包括機(jī)床全部通用及專用零部件。
[4]標(biāo)明機(jī)床驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)及安裝規(guī)程。
機(jī)床聯(lián)系尺寸總圖如圖3.3所示。
圖3.3 機(jī)床設(shè)計(jì)總圖
3.4 生產(chǎn)率計(jì)算卡
（1） 理想生產(chǎn)率
理想生產(chǎn)率是指完成年生產(chǎn)綱領(lǐng)（包括備品及廢品率在內(nèi)）所要求的機(jī)床生產(chǎn)率。它與全年工時數(shù)有關(guān)，一般情況下，單班制生產(chǎn)取2350h，兩班制生產(chǎn)，4600h，則本機(jī)床的生產(chǎn)率
==60000÷2350=25.53（件/小時）
（2）實(shí)際生產(chǎn)率
指所設(shè)計(jì)機(jī)床每小時實(shí)際可以生產(chǎn)的零件數(shù)量。
= (件/小時)
式中：——生產(chǎn)一個零件所需要的時間（min），它可根據(jù)下式計(jì)算：
=+=（++）+（） 式（3-8）
式中：、——分別為刀具第Ⅰ、第Ⅱ工作進(jìn)給行程長度（）；
、——分別為刀具第Ⅰ、第Ⅱ工作進(jìn)給量（）；
——當(dāng)工件沉孔、止口、锪窩、倒角、光整表面時，動力滑臺在死擋鐵上的停留時間，通常指刀具在加工終了時無進(jìn)給狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)5～10轉(zhuǎn)所需時間（）；
——分別為動力部件快進(jìn)、快退行程長度（）；
——動力部件快速行程速度。采用機(jī)械動力部件取5～6；液壓動力部件取3～10；本設(shè)計(jì)取為8；
——直線移動或回轉(zhuǎn)工作臺進(jìn)行一次工位轉(zhuǎn)換的時間，一般可取0.1；
——工件裝、卸（包括定位、夾壓及清除鐵屑等）時間，它取決于工件重量大小、裝卸是否方便及工人的熟練程度。根據(jù)各類組合機(jī)床的統(tǒng)計(jì)，一般取0.5～1.5。本設(shè)計(jì)取為1.5min。
則=+=（++）+（）
=（27/127）+0.1+(223+250)/8000+0.1+1.5
=1.972min
經(jīng)過計(jì)算得 =60/1.972=30.43(件/小時)
經(jīng)過計(jì)算比較，本機(jī)床的設(shè)計(jì)生產(chǎn)率滿足理想生產(chǎn)率要求＞。
（3） 機(jī)床負(fù)荷率=
當(dāng)＞時，計(jì)算二者的比值為負(fù)荷率
本機(jī)床的負(fù)荷率為=25.53/30.43=0.84
（4）生產(chǎn)率計(jì)算卡
它是按一定格式編制，反映該零件在機(jī)床上加工過程、工作時間、機(jī)床生產(chǎn)率、機(jī)床負(fù)荷率的簡明表格。表3.4為該零件加工組合機(jī)床生產(chǎn)率計(jì)算卡
表3.4 生產(chǎn)率計(jì)算卡
結(jié)論
本課題基于使設(shè)計(jì)出的機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、效率高、質(zhì)量好提出的要求，著重選擇最佳的工藝方案，合適地確定機(jī)床工序集中程度，合理地選擇組合機(jī)床的通用部件，恰當(dāng)?shù)慕M合機(jī)床的配置型式，合理地選擇切削用量，以及設(shè)計(jì)高效率的夾具、工具、刀具及主軸箱就是本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容。具體的工作就是要制定工藝方案，進(jìn)行機(jī)床結(jié)構(gòu)方案的分析和確定，進(jìn)行組合機(jī)床總體設(shè)計(jì)，組合機(jī)床的部件設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)，使其具有工程意義，實(shí)現(xiàn)其在實(shí)際應(yīng)用中的價值。
本課題開發(fā)研制的單工位單面攻絲組合機(jī)床，用于加工變速箱前蓋螺紋孔。在研發(fā)過程中，針對加工過程中存在的難點(diǎn)進(jìn)行了攻關(guān)。在攻絲組合機(jī)床的設(shè)計(jì)上采取了一系列的措施，保證了被加工孔的加工精度。主要完成了以下工作：
1、對變速箱前蓋的螺紋孔的加工工藝進(jìn)行了分析研究，明確了各個孔加工的技術(shù)要求和工藝要點(diǎn)。
2、恰當(dāng)?shù)剡x擇了機(jī)床的切削參數(shù)，動力頭及液壓滑臺驅(qū)動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。
3、根據(jù)通用、經(jīng)濟(jì)的原則，選擇了刀具，滿足了工藝的需要。
近幾十年來組合機(jī)床在汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)、電機(jī)、機(jī)械、航空及軍工等部門已獲得了廣泛的使用，一些中小批量生產(chǎn)的部門也開始推廣使用。除了組合機(jī)床及其自動線方向外，還有以下幾個發(fā)展方向?yàn)椋禾岣呱a(chǎn)率、擴(kuò)大工藝范圍、提高加工精度、提高自動化程度、創(chuàng)制超小型組合機(jī)床、發(fā)展專能組合機(jī)床及自動線。
設(shè)計(jì)的機(jī)床，保證了加工孔的生產(chǎn)質(zhì)量，提高了工效，加工成本大幅下降。本項(xiàng)工作還有許多值得完善的地方，例如：裝夾、定位由人工完成，效率較低；自動化程度有待提高等問題。這些問題通過改進(jìn)設(shè)計(jì)、完善工藝、現(xiàn)場的不斷實(shí)踐、總結(jié)，必將會得到進(jìn)步的提高。
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致謝
首先感謝我的導(dǎo)師楊祖效教授，這篇論文是在他的悉心指導(dǎo)和親切關(guān)懷下完成的。在我完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的三個月期間，導(dǎo)師給予了親切的關(guān)懷和諄諄的教導(dǎo)，使我能正確對待學(xué)習(xí)中遇到的困難和挫折，導(dǎo)師給了大力的支持和鼓勵。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的治學(xué)態(tài)度、求實(shí)的工作作風(fēng)、豐富的科研經(jīng)驗(yàn)、科學(xué)的思維方式和正直的人格都令我非常敬佩，并將多我產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。在此論文完成之際，謹(jǐn)向我的導(dǎo)師表示誠摯的謝意和深深的敬意!
其次，感謝濰坊學(xué)院機(jī)電與車輛工程學(xué)院全體老師的辛勤培養(yǎng)和諄諄教誨!
最后，感謝所有一直關(guān)心和幫助我的人們。