汽車保險杠穿孔器設(shè)計2,汽車,保險杠,穿孔器,設(shè)計 - 廣東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計開題報告 題 目 ： 汽 車 保 險 杠 穿 孔 器 設(shè) 計 系 別 ： 專 業(yè) ： ） 姓 名 ： 學(xué) 號 ： 指 導(dǎo) 教 師 ： 2012 年 11 月 5 日 - 1 - 本科畢業(yè)設(shè)計開題報告 系別 專業(yè) 班級 姓名 學(xué)號 聯(lián)系方式 題目 汽車保險杠穿孔器設(shè)計 一、選題背景 中國在發(fā)展，中國的機械設(shè)備也在不斷的發(fā)展，2015 年中國工程機械業(yè)將迎來 9000 億元市場容量，不僅給中國機械制造行業(yè)的帶來巨大發(fā)展空間，同時也聚焦 了國際的機械巨頭的目光，使國外企業(yè)不斷進駐中國市場，國內(nèi)的機械企業(yè)在發(fā)展 國內(nèi)市場的前提下也不斷的拓展國外市場，堅持“走出去”的策略，將中國機械設(shè) 備國際化。 我國已成為世界工程機械第一產(chǎn)銷大國，中國制造的工程機械走向了世界各地。 10 年來，我國工程機械行業(yè)在發(fā)展方式轉(zhuǎn)變、經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整方面取得明顯成效， 綜合實力迅速增強，國際競爭力和產(chǎn)業(yè)地位大大提升。我國工程機械行業(yè)各類產(chǎn)品 的技術(shù)水平及可靠性大多已達到甚至超過了國際先進水平，在世界工程機械領(lǐng)域有 了諸多響當(dāng)當(dāng)?shù)闹袊放?。我國機械行業(yè)門類齊全，規(guī)模大，2009 年整體銷售收 入接近 9 萬億元，僅次于日本居世界第二位，占到全球機械銷售額的 15%左右;出 口額達到 2,425 億美元，躍居世界第四;工業(yè)增加值超過 2 萬億元，約占當(dāng)年我國 GDP 的 8%;機械行業(yè)是對全國工業(yè)發(fā)展貢獻最大的行業(yè)，經(jīng)濟總量占整個裝備制造 業(yè) 2/3 以上。因此機械行業(yè)是裝備制造業(yè)的最重要組成部分，堪稱中國工業(yè)的“脊 梁” 。 我國搖臂鉆床企業(yè)經(jīng)過多年的努力，不斷加大了鉆床在國際市場上的份額。近 期，我國的搖臂鉆床已經(jīng)達到供不應(yīng)求的局面，據(jù)了解，我國機床的產(chǎn)銷量增速飛 快。我國搖臂鉆床行業(yè)要在這樣激烈的機床市場上占領(lǐng)市場的一席之地，就必須立 足自身的優(yōu)勢，著力發(fā)展高檔技術(shù)，不斷創(chuàng)新。雖然搖臂鉆具有較大的發(fā)展前景， 但并不能盲目跟風(fēng)，在不斷提升數(shù)控技術(shù)的同時，要發(fā)展出自身的優(yōu)勢。機床企業(yè) 要針對用戶需求，勇于競標(biāo)高端裝備，以此促進自主創(chuàng)新；要在冷靜反思的基礎(chǔ)上， 控制產(chǎn)能的盲目擴張，強化研發(fā)及試驗條件建設(shè)；把質(zhì)量、可靠性、精度保持性、 功能和附配件完整性等用戶關(guān)心的指標(biāo)置于更優(yōu)先的位置。 此次設(shè)計的汽車保險杠穿孔器，是搖臂鉆床的的一種細分，主要應(yīng)用于汽車保 險杠、石油管道、通信設(shè)施、下水管道等一些管道的孔加工。鉆孔工藝是加工孔類 - 2 - 的基礎(chǔ)部分，只要鉆孔工藝的加工精度提高了，在后面的加工工藝過程就會更加簡 潔，提高加工效率，節(jié)省時間，提高經(jīng)濟效益。 二、課題設(shè)計 2.1 課題的內(nèi)容 該課題首先介紹目前國內(nèi)外汽車零件加工專用設(shè)備設(shè)計的現(xiàn)狀進行分析對比， 找出汽車保險杠穿孔器設(shè)計的最佳方案。并增加自己的創(chuàng)新點，最后提出自己的最 優(yōu)設(shè)計方案，主要完成以下的內(nèi)容。 1、開題報告（包含文獻綜述），外文資料的翻譯（2000 字符以上）； 2、確定穿孔器的原理設(shè)計方案，完成原理設(shè)計圖； 3、完成汽車穿孔器結(jié)構(gòu)設(shè)計及有關(guān)計算； 4、完成設(shè)計圖紙（折合 0#圖紙）2 張（包括圖紙和 CAD 軟件圖一份）； 5、完成設(shè)計說明書（至少 8000 字以上）。 2.2 課題的目的 我國的機床工業(yè)是在 1949 年新中國成立后才開始建立起來的。解放前，由于 長期的封鎖統(tǒng)治和 19 世紀中葉以后帝國主義的侵略和掠奪，我國的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)非 常落后，既沒有獨立的機械制造業(yè)，更談不上機床制造業(yè)。至解放前夕，全國只有 少數(shù)城市的一些規(guī)模很小的機械廠，制造少量簡單的皮帶車間、牛頭刨床和砂輪等； 1949 年全國機床產(chǎn)量僅 1000 多臺，品種不到 10 個。 解放后，黨和人民政府十分重視機床工業(yè)的發(fā)展。在解放初期的三年經(jīng)濟恢復(fù) 時期，就把一些原來的機械修配廠改建為專業(yè)廠；在隨后開始的幾個五年計劃期間， 又陸續(xù)擴建、新建了一系列機床廠。經(jīng)過 50 多年的建設(shè)，我國機床工業(yè)從無到有， 從小到大，現(xiàn)在已經(jīng)成門類比較齊全，具有一定實力的機床工業(yè)體系，能生產(chǎn) 5000 多種機床通用品種，數(shù)控機床 1500 多種；不僅裝備了國內(nèi)的工業(yè)，而且每年 還有一定數(shù)量的機床出口。 我國機床行業(yè)的發(fā)展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，與世 界先進水平相比，還有較大差距。為了適應(yīng)我國工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代 化的需要，為了提高機床產(chǎn)品在國際市場上的競爭能力，必須加大精力，設(shè)計制造 出更好的機床。 2.3 課題的意義 隨著經(jīng)濟的快速增長和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，機床制造也有了快速增長。但是， 機床機械設(shè)備的生產(chǎn)能力和水平跟發(fā)達國家相比還比較落后。由于機床制造業(yè)在我 - 3 - 國經(jīng)濟中占有重要地位，對國家經(jīng)濟的發(fā)展起著重要作用。因此我國的機械加工行 業(yè)也一定要成為世界領(lǐng)先的水平。 研究汽車保險杠穿孔器不僅能提高保險杠穿孔的精度和加工效率，降低工人的 的勞動強度，減少對操作者的人身傷害，避免不必要的事故發(fā)生，而且會大大增加 對我國保險杠制造行業(yè)的發(fā)展，為我國汽車制造行業(yè)做一份應(yīng)有的貢獻，也可以給 其他行業(yè)獻一份力。 三、課題研究現(xiàn)狀 3.1 國外研究現(xiàn)狀 80 年代以來，國外組合機床技術(shù)在滿足精度和效率要求的基礎(chǔ)上，正朝著綜 合成套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機床的加工精度、多品種加工的柔性以及機床 配置的靈活多樣方面均有新的突破性進展，實現(xiàn)了機床工作程序軟件化、工序高度 集中、高效短節(jié)拍和多功能知道監(jiān)控。 國外主要的組合機床生產(chǎn)廠家都有自己的系列化完整的數(shù)控組合機床通用部件, 在組合機床上不僅一般動力部件應(yīng)用數(shù)控技術(shù),而且夾具的轉(zhuǎn)位或轉(zhuǎn)角、換箱裝置 的自動分度與定位也都應(yīng)用數(shù)控技術(shù),從而進一步提高了組合機床的工作可靠性和 加工精度。廣州標(biāo)致汽車公司由法國雷諾公司購置的缸蓋加工生產(chǎn)線,就是由三臺 自動換箱組合機床組成的,其全部動作均為數(shù)控,包括自動上下料的交換工作臺、環(huán) 形主軸箱庫、動力部件和夾具的運動,其節(jié)拍時間為 58 秒。 80 年代以來,國外對中大批量生產(chǎn),多品種加工裝備采取了一系列的可調(diào)、可 變、可換措施,使加工裝備具有了一定的柔性。如先后發(fā)展了轉(zhuǎn)塔動力頭、可換主 軸箱等組成的組合機床;同時根據(jù)加工中心的發(fā)展,開發(fā)了二坐標(biāo)、三坐標(biāo)模塊化的 加工單元,并以此為基礎(chǔ)組成了柔性加工自動線(FTL)。這種結(jié)構(gòu)的變化,既可以實 現(xiàn)多品種加工要求的調(diào)整變化快速靈敏,又可以使機床配置更加靈活多樣。 汽車工業(yè)的大發(fā)展,對自動化制造技術(shù)提出了許多新的需求,大批量生產(chǎn)的高效 率,要求制造系統(tǒng)不僅能完成一般的機械加工工序,而且能完成零件從毛坯進線到成 品下線的全部工序,以及下線后的自動碼垛、裝箱等。德國大眾汽車公司 KASSEL 變 速箱廠 1987 年投入使用的造價 9000 萬馬克的齒輪箱和離合器殼生產(chǎn)線,就是這種 綜合自動化制造系統(tǒng)的典范。該系統(tǒng)由兩條相似對稱布置的自動線組成,三班制工 作,每條線日產(chǎn) 2000 件,節(jié)拍時間為 40 秒。全線由 12 臺雙面組合機床、18 臺三坐 標(biāo)加工單元、空架機器人、線兩端的毛坯庫和三坐標(biāo)測量機組成,可實現(xiàn) 3 種零件 的加工?？占軝C器人完成工件下線的碼垛裝箱工作。隨著綜合自動化技術(shù)的發(fā)展, - 4 - 出現(xiàn)了一批專門從事裝配、試驗、檢測、清洗等裝備的專業(yè)生產(chǎn)廠家,進一步提高 了制造系統(tǒng)的配套水平。 國外為了減少機床數(shù)量,節(jié)省占地面積,對組合機床這種工序集中程度高的產(chǎn)品, 繼續(xù)采取各種措施,進一步提高工序集中程度。如采用十字滑臺、多坐標(biāo)通用部件、 移動主軸箱、雙頭鏜孔車端面頭等組成機床或在夾具部位設(shè)置刀庫,通過換刀加工 實現(xiàn)工序集中,從而可最大限度地發(fā)揮設(shè)備的效能,獲取更好的經(jīng)濟效益。 3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 目前，我國已超越美國、日本、歐洲成為全球最大的工程機械市場，這對投資 者來說意味著良好的投資機會。大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā) 展等，都將直接帶動工程機械市場繼續(xù)發(fā)展。雖然中國經(jīng)濟的增長速度目前放緩， 但仍然是迄今乃至未來 10 年最有增長潛力的國家。十八大的成功召開明確提出了 2010 至 2020 年國民生產(chǎn)總值（GDP）和人均收入翻番的目標(biāo)。中國經(jīng)濟將迎來新 一輪持續(xù)增長。中國仍然是全球最大的工程機械市場，未來 5-10 年仍處于發(fā)展機 遇期，我們對中國工程機械行業(yè)長期發(fā)展充滿信心。 “十二五”期間，穩(wěn)健向上的中國經(jīng)濟將為工程機械行業(yè)的發(fā)展提供重要而持 續(xù)的動力，受益于此，加之企業(yè)創(chuàng)新能力及綜合競爭力的不斷提升，我國工程機械 行業(yè)將繼續(xù)保持高位運行。根據(jù)中國工程機械行業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃，到“十二 五”期末，我國工程機械行業(yè)銷售規(guī)模將達到 9000 億元，年平均增長率約為 17%，相比于過去 5 年 27.5%的平均增速以及過去 10 年 23.8%的平均增速而言，未 來隨著行業(yè)總體規(guī)模的不斷增長，增速將逐步回落，行業(yè)中長期將進入穩(wěn)健增長。 當(dāng)前中國機械工廠中的孔加工，仍普遍采用通用機床加專用工藝裝備的生產(chǎn)模 式。即仍采用一人、一機、一刀或一套鏜模的方式來完成一道工序，而使用的機床 設(shè)備又存在著嚴重的四多四少現(xiàn)象，即：低檔的多，中高檔高柔性的數(shù)控機床(NC) 和加工中心(MC)少;低精度的多，高精度的少;手動的多，自動化的少;單工序的多， 復(fù)合加工的機床少。所以，中國孔加工的工藝水平和工效低，加工精度差，并且缺 乏柔性結(jié)構(gòu)。近十幾年來，隨著中國工廠技術(shù)改造的深入和引進先進技術(shù)，以及數(shù) 控機床和加工中心等高效設(shè)備應(yīng)用的增多，在少數(shù)大型國有企業(yè)中，一些精密機床 的加工精度已達到或接近國外先進水平，但從全面來看，工藝水平仍然較低。與先 進工業(yè)發(fā)達國家相比，中國現(xiàn)有的孔加工精度與表面粗糙度要相差 1~2 級，孔系的 相互位置精度相差 2~3 倍。 隨著新材料、新產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)，擺在我們面前的任務(wù)是要解決硬、脆、韌、 - 5 - 黏等難加工材料的加工，解決精密、深孔、大孔、小孔、微孔和重型零件的孔加工。 所以，今后孔加工技術(shù)應(yīng)向著可靠性、長壽命和高效率方向去發(fā)展。因而，首先要 將新一代高性能、高效率、長壽命的刀具材料(如細晶粒硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金、 粉末冶金高速鋼、陶瓷、聚晶金剛石 PCD、聚晶立方氮化硼 PCBN 等)設(shè)法用于各類 孔加工刀具上。還應(yīng)把微電子技術(shù)盡快運用到孔加工技術(shù)中來，并逐步向 FMS(柔 性制造系統(tǒng))及設(shè)計制造一體化 CAD(計算機輔助設(shè)計)、CAM(計算機輔助制造)方向 發(fā)展。目前國內(nèi)不少工廠已把微處理機用于生產(chǎn)中。此外，也要重視開展基礎(chǔ)理論 的研究，加強對大孔、小孔、微孔、精密孔和難加工材料孔加工技術(shù)的研究工作， 采用新的測試手段，探索規(guī)律，不斷創(chuàng)新。尤其是要加速對特微孔和超精密孔加工 的研究工作，以適應(yīng)近年來科技進步和生產(chǎn)發(fā)展的需要。當(dāng)前，為了進一步提高孔 加工的經(jīng)濟效益，還應(yīng)組織并大力推廣一批生產(chǎn)上行之有效的先進刀具(如機夾硬 質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀具、硬質(zhì)合金單刃鏜鉸刀、精密金剛石或立方氮化硼鉸刀、單管噴 吸鉆、CoroDrill880 鉆頭等)和新工藝，如用鉆-鏜鉸-金剛石或立方氮化硼鉸刀替 代傳統(tǒng)的鉆-鏜(或擴)-鉸(或磨)-研磨(或珩磨)加工精密閥孔的新工藝。近幾年來， 工具行業(yè)為汽車和摩托車、高速列車、航空航天、風(fēng)能和模具等行業(yè)開發(fā)的各種新 型孔加工刀具，具有高效和創(chuàng)新工藝的特點，對推動這些行業(yè)孔加工技術(shù)的進步起 到重要作用。 隨著家電市場銷售量增大，塑料制品增長速度加快，塑料模具制造業(yè)蓬勃發(fā)展， 鉆床為了滿足模具上的水孔、射銷孔等孔系的深孔加工。由過去的單一坐標(biāo)軸的深 孔鉆床加工發(fā)展到需要加工坐標(biāo)孔系的多孔加工而開發(fā)的三坐標(biāo)數(shù)控深孔鉆床近些 年來發(fā)展很快。為了滿足模具制造業(yè)發(fā)展的需要，又開發(fā)了除了鉆削深孔以外，還 可以進行銑削、攻絲等多功能的 ZXK2103 深孔鉆銑中心和三坐標(biāo)數(shù)控 ZK2103A、ZKA2102 型深孔鉆床。目前世界鉆床的技術(shù)水平，是從生產(chǎn)促進數(shù)控鉆 床單機為主流。在今后 20 年內(nèi)的發(fā)展，也仍將是這個主題。在進一步提高精度、 效率、自動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的基礎(chǔ)上，逐步向加工單元和尖端柔性制造系統(tǒng)過 渡，高速化、高精度化、高可靠性、復(fù)合化、智能化、柔性化、集成化和開放性是 當(dāng)今數(shù)控機床行業(yè)的主要發(fā)展方向。 四、課題設(shè)計方案 4.1 設(shè)計方案選型與分析 這次設(shè)計提出兩個方案，第一：對所選用的鉆床加上一個齒輪變速箱，對齒輪 的定位、夾緊進行設(shè)計，另外還應(yīng)對工件的定位夾緊還有刀具選用進行設(shè)計。另一 - 6 - 個方案，對選用的鉆床加一個皮帶輪變速箱，對皮帶和皮帶輪定位，夾緊進行設(shè)計， 另外應(yīng)對工件的定位夾緊進行設(shè)計，還有對刀具選用進行設(shè)計驗算。對于第一個方 案，增加齒輪變速箱將是亮點，實現(xiàn)穿孔器多檔變速，滿足對不同管道的加工，讓 加工時間更省。對于第二方案，其優(yōu)點是設(shè)計簡單，增加皮帶輪就是，但使用時變 速不方便。 4.2 方案的確定 根據(jù)以上分析，優(yōu)先采用的是第一種方案，當(dāng)計算到齒輪變速設(shè)計不足時，可 以采用第二種方案，如果最終采用第二種方案也不會影響到前面的設(shè)計，因此，實 際的方案選用要到對比鉆削力大小與所選用鉆床功率時才能確定。 4.3 方案的特點及創(chuàng)新 該方案的特點在于其靈活性，當(dāng)遇到有可能出現(xiàn)的問題時，可以選用另一個方 案且對于前面的設(shè)計成果不造成影響。另外，對普通鉆床增加變速箱，成變速鉆床 的做法可以使通用機床與專用機床互相轉(zhuǎn)換，當(dāng)這一批的工件完成后可以將刀具進 行拆卸，使其變回通用機床。 五、預(yù)期結(jié)果 針對式設(shè)計的汽車箱體專用多頭鉆床，生產(chǎn)效率高，投資少，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短， 產(chǎn)品改型時設(shè)備損失少；而且多軸鉆床操縱方便、省力、容易掌握，不易發(fā)生操作 錯誤和故障，不僅能減輕工人的勞動強度，保證工人和鉆床的安全，還能提高鉆床 的生產(chǎn)率，縮短加工時間。 六、設(shè)計主要步驟 第 1 章 保險杠穿孔器的總體設(shè)計 1.1 穿孔器的方案設(shè)計 1.1.1 擬定方案階段 1.1.2 技術(shù)設(shè)計階段 1.1.3 工作設(shè)計階段 1.2 零件分析 1.2.1 變速箱箱體的功用及特點 1.2.2 加工階段的劃分 第 2 章 穿孔器零部件 2.1 底座 - 7 - 2.2 工作臺 2.3 立柱 2.4 定位夾緊機構(gòu) 2.5 主軸箱 2.6 刀具及導(dǎo)向裝置 第 3 章 齒輪傳動箱的設(shè)計 3.1 設(shè)計前的準(zhǔn)備 3.2 參數(shù)和尺寸參數(shù) 3.3 傳動系統(tǒng)的設(shè)計與計算 第 4 章 夾具的設(shè)計 4.1 穿孔器夾具的結(jié)構(gòu)及作用 4.1.1 夾具的結(jié)構(gòu)分析 4.1.2 夾具的功能作用 4.2 夾具的條件、原則及要求 4.2.1 工作條件 4.2.2 夾緊力作用點的選擇原則 4.2.3 夾緊機構(gòu)在工況下的要求 4.3 穿孔器夾具的設(shè)計 4.3.1 定位元件的設(shè)計 4.3.2 夾緊元件的設(shè)計 第五章 刀具的選用 5.1 刀具的適用范圍 5.2 刀具的參數(shù) 5.3 刀具的選用 七、進度計劃 序號 任務(wù)名稱 開始時間 結(jié)束時間 1 選題 2012-10-28 2012-10-31 2 查閱中、外文獻資料，外文資料翻譯， 確定系統(tǒng)設(shè)計方案（論文提綱） 2012-11-1 2012-11-7 - 8 - 3 開題 2012-11-8 2012-11-29 4 進行畢業(yè)設(shè)計（研究論證） 2012-12-3 2013-1-10 5 上交畢業(yè)設(shè)計（論文）初稿材料 2013-4-7 2013-4-14 6 中期檢查 2013-4-15 2013-4-22 7 上交畢業(yè)設(shè)計正稿打印版及電子材料， 畢業(yè)設(shè)計及設(shè)計說明書光盤，完成畢業(yè) 答辯 ppt 2013-5-11 2013-5-18 8 畢業(yè)答辯 2013-5-19 2013-5-26 8、參考文獻 ［1］夏廣嵐 主編，《金屬切削機床》，北京大學(xué)出版社 2008.5. ［2］聞邦椿 主編， 《機械設(shè)計手冊》 ，機械工業(yè)出版社 2010.1. ［3］蔣建強、張義平 主編， 《機械設(shè)計基礎(chǔ)》 ，北京師范大學(xué)出版社 2009.8. ［4］楊雪寶 主編， 《機械制造裝備與設(shè)計》 ，西北大學(xué)出版社 2008.5. ［5］王凡 宋建新 主編， 《實用機械制造工藝設(shè)計手冊》 ，機械工業(yè)出版社 2008.5. ［6］王先逵主編， 《機械加工工藝手冊（鉆削、擴削、鉸削加工） 》 ，機械工業(yè)出版 社 2008.06. ［7］呂庸厚 沈愛紅 編著 《組合機構(gòu)設(shè)計與應(yīng)用創(chuàng)新》 ，機械工業(yè)出版社 2008.7. 指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 - 9 - 教研室審核意見： 教研室主任簽名： 年 月 日 備注：本開題報告須裝入學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計（論文）檔案袋存檔。