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南京林業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 學(xué)生姓名 鄭 清 學(xué) 號 0331428 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)教師姓名 袁成榮 職 稱 副教授 所在學(xué)院 機械電子工程學(xué)院 選題來源 科研課題 生產(chǎn)實踐 其它 √/ 選題類型 畢業(yè)設(shè)計 √ 畢業(yè)論文 / 選題名稱 車床主軸箱箱體右側(cè)10-M8螺紋底孔組合鉆床設(shè)計 研究的目的 及意義 將理論與實際充分的結(jié)合在一起，把所學(xué)的理論知識在實際生產(chǎn)中能夠 綜合地運用，鍛煉自己的操作能力，完善知識結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)正確的設(shè)計思想， 熟悉有關(guān)參考資料、手冊、圖冊和規(guī)范的運用和查找，通過對機床的研究 與設(shè)計，可以改進生產(chǎn)設(shè)備，降低設(shè)備占用率，提高生產(chǎn)能力，減輕工人的 勞動強度，給社會帶來更多更好的經(jīng)濟效益 國內(nèi)外同類 研究概況 日本三菱數(shù)控汽缸體油空雙軸槍鉆組合機床，這種槍鉆一次進刀便可以 加工出高精度（孔徑精度、位置精度、幾何精度）及高光潔度的深孔，采用 三菱電機公司的交流伺服系統(tǒng)，從導(dǎo)軌左右兩側(cè)向中心位置的汽缸體工件推 動進刀，實現(xiàn)槍鉆鉆頭進刀的精度定位和工件到精度加工，國內(nèi)中捷搖鉆 ZYZ-118型中梁組合鉆床，由14個動力單元、定位夾緊系統(tǒng)、工件輸送系統(tǒng)、 排屑系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、刀具及基礎(chǔ)等組成的高科技機床 研究內(nèi)容 及計劃 一. 研究內(nèi)容：設(shè)計一臺立式或臥式組合鉆床，要對車床主軸箱箱體右 側(cè)面加工10-M8螺紋底孔，使用液壓驅(qū)動，并滿足年生產(chǎn)3-6萬件產(chǎn)品的要求 二. 研究計劃： 第1-2周：撰寫開題報告； 第3周：擬定螺紋底孔加工工藝方案； 第4-5周：繪制被加工零件全線工序圖； 第6-8周：繪制組合機床的加工示意圖和機床的總體聯(lián)系尺寸圖，并編制生產(chǎn)率計算卡； 第9-12周：繪制組合機床多軸箱圖和夾具總圖； 第13-14周：繪制液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)原理圖，對各部件修改和檢驗； 第15周：打印圖紙和寫說明書； 第16周：整理所有的設(shè)計資料，做好畢業(yè)答辯準備工作 特色與創(chuàng)新 在知識經(jīng)濟大發(fā)展的今天，社會競爭越來越激烈，企業(yè)的生產(chǎn)能力和產(chǎn)品 使用性能與需求，已成為企業(yè)能否生存的標志，為此加強生產(chǎn)設(shè)備的研究與 改進，是社會進步必然趨勢，本次組合機床的設(shè)計方案使整個機床重量輕、 體積小、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、效率高、質(zhì)量好等特點，同時為提高設(shè)備的 技術(shù)含量，適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求，加強數(shù)控一體自動化模式 指導(dǎo)教師 意 見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 綜述 組合機床是以通用部件為基礎(chǔ)，配以按工件特定形狀和加工工藝設(shè)計的專用部件和夾具，組成的半自動或自動專用機床。 組合機床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式，生產(chǎn)效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經(jīng)標準化和系列化，可根據(jù)需要靈活配置，能縮短設(shè)計和制造周期。因此，組合機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，并可用以組成自動生產(chǎn)線。 組合機床一般用于加工箱體類或特殊形狀的零件。加工時，工件一般不旋轉(zhuǎn)，由刀具的旋轉(zhuǎn)運動和刀具與工件的相對進給運動，來實現(xiàn)鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、銑削平面、切削內(nèi)外螺紋以及加工外圓和端面等。有的組合機床采用車削頭夾持工件使之旋轉(zhuǎn)，由刀具作進給運動，也可實現(xiàn)某些回轉(zhuǎn)體類零件(如飛輪、汽車后橋半軸等)的外圓和端面加工。 二十世紀70年代以來，隨著可轉(zhuǎn)位刀具、密齒銑刀、鏜孔尺寸自動檢測和刀具自動補償技術(shù)的發(fā)展，組合機床的加工精度也有所提高。銑削平面的平面度可達0.05毫米／1000毫米，表面粗糙度可低達2.5～0.63微米；鏜孔精度可達IT7～6級，孔距精度可達O.03～O.02微米。 ??? 專用機床是隨著汽車工業(yè)的興起而發(fā)展起來的。在專用機床中某些部件因重復(fù)使用，逐步發(fā)展成為通用部件，因而產(chǎn)生了組合機床。 ??? 最早的組合機床是1911年在美國制成的，用于加工汽車零件。初期，各機床制造廠都有各自的通用部件標準。為了提高不同制造廠的通用部件的互換性，便于用戶使用和維修，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，即嚴格規(guī)定各部件間的聯(lián)系尺寸，但對部件結(jié)構(gòu)未作規(guī)定。 ??? 通用部件按功能可分為動力部件、支承部件、輸送部件、控制部件和輔助部件五類。動力部件是為組合機床提供主運動和進給運動的部件。主要有動力箱、切削頭和動力滑臺。 ??? 支承部件是用以安裝動力滑臺、帶有進給機構(gòu)的切削頭或夾具等的部件，有側(cè)底座、中間底座、支架、可調(diào)支架、立柱和立柱底座等。 ??? 輸送部件是用以輸送工件或主軸箱至加工工位的部件，主要有分度回轉(zhuǎn)工作臺、環(huán)形分度回轉(zhuǎn)工作臺、分度鼓輪和往復(fù)移動工作臺等。 ??? 控制部件是用以控制機床的自動工作循環(huán)的部件，有液壓站、電氣柜和操縱臺等。輔助部件有潤滑裝置、冷卻裝置和排屑裝置等。 ??? 為了使組合機床能在中小批量生產(chǎn)中得到應(yīng)用，往往需要應(yīng)用成組技術(shù)，把結(jié)構(gòu)和工藝相似的零件集中在一臺組合機床上加工，以提高機床的利用率。這類機床常見的有兩種，可換主軸箱式組合機床和轉(zhuǎn)塔式組合機床。 ??? 組合機床未來的發(fā)展將更多的采用調(diào)速電動機和滾珠絲杠等傳動，以簡化結(jié)構(gòu)、縮短生產(chǎn)節(jié)拍；采用數(shù)字控制系統(tǒng)和主軸箱、夾具自動更換系統(tǒng)，以提高工藝可調(diào)性；以及納入柔性制造系統(tǒng)等。 組合機床是一種專用高效自動化技術(shù)裝備，成為大批量機械產(chǎn)品實現(xiàn)高效、 高質(zhì)量和經(jīng)濟性生產(chǎn)的關(guān)鍵裝備，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)。在大批量生產(chǎn)的機械工業(yè)部門，組合機床在生產(chǎn)中占有相當大的比例，因此，組合機床及的技術(shù)性能和綜合自動化水平，在很大程度上決定了這些工業(yè)部門產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)組織的結(jié)構(gòu)，也在很大程度上決定了企業(yè)產(chǎn)品的競爭力。 現(xiàn)代組合機床作為機電一體化產(chǎn)品，它是控制、驅(qū)動、測量、監(jiān)控、刀具和機械組件等技術(shù)的綜合反映。近20年來，這些技術(shù)有長足進步，其產(chǎn)品市場壽命不斷縮短，品種日益增多且質(zhì)量不斷提高。這些因素有力地推動和激勵了組合機床技術(shù)的不斷發(fā)展，目前我國組合機床裝備較高的技術(shù)水平，但隨著市場競爭的加劇和對產(chǎn)品需求的提高，高精度、高生產(chǎn)率、柔性化、多品種、短周期、數(shù)控組合機床及其自動線正在沖擊著傳統(tǒng)的組合機床行業(yè)企業(yè)，因此組合機床裝備的發(fā)展思路必須是以提高組合機床加工精度、組合機床柔性、組合機床工作可靠性和組合機床技術(shù)的成套性為主攻方向。 據(jù)專家分析，機床裝備的高速和超高速加工技術(shù)的關(guān)鍵是提高機床的主軸轉(zhuǎn)速和進給速度。該屆博覽會上展出的加工中心，主軸轉(zhuǎn)速10000～20000r/min，最高進給速度可達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。多軸化控制的機床裝備適合加工形狀復(fù)雜的工件。另外，產(chǎn)品周期的縮短也要求加工機床能夠隨時調(diào)整和適應(yīng)新的變化，滿足各種各樣產(chǎn)品的加工需求。 然而更關(guān)鍵的是現(xiàn)代通信技術(shù)在機床裝備中的應(yīng)用，信息通信技術(shù)的引進使得現(xiàn)代機床的自動化程度進一步提高，操作者可以通過網(wǎng)絡(luò)或手機對機床的程序進行遠程修改，對運轉(zhuǎn)狀況進行監(jiān)控并積累有關(guān)數(shù)據(jù)；通過網(wǎng)絡(luò)對遠程的設(shè)備進行維修和檢查、提供售后服務(wù)等。在這些方面我國組合機床裝備還有相當大的差距，因此我國組合機床技術(shù)裝備高速度、高精度、柔性化、模塊化、可調(diào)可變、任意加工性以及通信技術(shù)的應(yīng)用將是今后的發(fā)展方向。 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)涞淖詣友b備。 開發(fā)柔性組合機床的重要前提是開發(fā)數(shù)控加工模塊，而有著較長發(fā)展歷史的加工中心技術(shù)為開發(fā)數(shù)控加工模塊提供了成熟的經(jīng)驗。由數(shù)控加工模塊組 成的柔性組合機床和柔性自動線，可通過應(yīng)用和改變數(shù)控程序來實現(xiàn)自動換刀、自動更換多軸箱和改變加工行程 、工作循環(huán)、切削參數(shù)以及加工位置等，以適應(yīng)變型品種的加工。柔性組合機床用的數(shù)控加工模塊，按其數(shù)控坐標(軸)數(shù)，主要有單坐標(Z)、雙坐標(X-Z、Y-Z、 Z-U和Z-B等)和三坐標(X-Y-Z)加工模塊；按其主軸數(shù)，有單軸和多軸加工模塊，也有單軸和多軸復(fù)合加工模塊。 組合機床自動線柔性化的迅速發(fā)展和節(jié)拍時間的日益縮短，充分顯示了CNC技術(shù)和刀具技術(shù)給組合機床帶來的巨大技術(shù)進步，但在組合機床實現(xiàn)柔性化發(fā)展的同時，加工中心高速化發(fā)展異常迅速。90年代初，由這類高速加工中心組成的柔性生產(chǎn)線進入大批量生產(chǎn)領(lǐng)域，出現(xiàn)了加工中心與自動線競爭的局面，近兩年雖然組合機床行業(yè)產(chǎn)銷呈現(xiàn)上升趨勢，但行業(yè)內(nèi)一些企業(yè)同樣存在負債經(jīng)營的情況，主要原因是傳統(tǒng)的組合機床產(chǎn)品不能滿足用戶柔性化、高精度、短周期的市場需求，同時組合機床行業(yè)一些企業(yè)存在現(xiàn)代化管理水平低、人才流失嚴重、科研成果不能迅速轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力等缺陷。 專用組合機床一般用于大量生產(chǎn)，需要加工精度長期穩(wěn)定，因此，對其質(zhì)量的要求與通用機床有很大不同，通常要求工序能力系數(shù)CPK≥1.33。國內(nèi)一知名機床廠為用戶設(shè)計制造一條殼體生產(chǎn)線，用戶要求在技術(shù)協(xié)議中將工序能力系數(shù)CPK≥1.33作為一項驗收標準，廠家明確表示達不到這一要求。他們只能同意按被加工零件圖紙給定公差的75%作為驗收標準，這一驗收標準與工序能力系數(shù)CPK≥1.33的要求相差甚遠。有的廠家甚至不了解工序能力系數(shù)這一概念。應(yīng)當指出，CPK=1.33是最低要求，有的國外用戶將CPK≥4.0作為驗收標準。提高機床的質(zhì)量是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它要求制造廠家建立一套完整的質(zhì)量控制體系。從方案論證到產(chǎn)品設(shè)計，從原料進貨到元件采購，從工藝編制到加工制造，從安裝調(diào)試到售后服務(wù)，都必須嚴格控制。才能有效保證整機的產(chǎn)品質(zhì)量，得到市場的認可。為了占領(lǐng)市場，世界各廠家爭相提高產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量。美國的一家機床公司向用戶承諾，訂購該公司設(shè)備時，他們“不是在拿到訂單之后就一走了之，再見面時設(shè)備已經(jīng)制造完畢并請你付款，這時你所看到的只是設(shè)備的外表，而看不到內(nèi)在質(zhì)量。例如，你知道主軸的精度和硬度嗎？”他們的做法是：向你報告從方案設(shè)計、元件采購、加工制造到裝配調(diào)試的全過程并接受你的檢查。他們之所以能夠做到這一點是因為像大多數(shù)機床制造廠家一樣，機床在投入制造后，每個零件都備有一張卡片，將每道工序檢驗結(jié)果填寫在卡片上并輸入計算機，使制造的全過程處于受控狀態(tài)，從而保證了機床的出廠質(zhì)量。這些都是值得我們借鑒的質(zhì)量管理方法。 在諸多的機床廠家中，大型廠家無疑是機床制造業(yè)的主力。應(yīng)有自己的系列產(chǎn)品和通用部件，向市場提供大量的設(shè)備和整條生產(chǎn)線。同時，具有強大的新技術(shù)開發(fā)能力，不斷將新的系列產(chǎn)品推向市場。 就市場而言，小型機床廠家與大型廠家一般不應(yīng)是競爭關(guān)系，而應(yīng)該是互補關(guān)系。某些小型機床廠家將自身置于與大型廠家競爭地位是不可取的。小型機床廠家應(yīng)利用具有靈活性的優(yōu)勢，開辟自己市場，就是將用戶需要作為自己的產(chǎn)品。承制大的機床公司不宜生產(chǎn)的設(shè)備。目前，國內(nèi)外均不乏這樣的小型機床公司作為借鑒。 另一方面，小型機床廠家應(yīng)具有自己的技術(shù)特點，開發(fā)特色產(chǎn)品。例如，奧地利的ANGER公司是一家只有80余名雇員的小型機床廠商，該公司生產(chǎn)的小型CNC高速切削機床很有特色。機床采用多主軸方式，主軸并排固定在主軸架上，每根主軸由各自的電動機直接驅(qū)動，簡化了傳動系統(tǒng)和主軸結(jié)構(gòu)，主軸轉(zhuǎn)速高達30000～100000r/min。每根主軸安裝一種刀具，由夾具快速位移完成換刀，省去了復(fù)雜的換刀機構(gòu)，換刀時間(切屑到切屑)僅為0.4s。由主軸旋轉(zhuǎn)和夾具運動完成切削。機床采用運行速度較快的FANUC控制系統(tǒng)。這種機床除歐洲市場外，還遠銷美國和日本。再如，美國的KASPER公司設(shè)計制造的加工淬火工件的車床(Hardturning)和鏜床(Hardboring)也是特色產(chǎn)品，其加工精度和表面粗糙度均優(yōu)于普通磨床，是以車削和鏜削代替磨削的理想設(shè)備。