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陜西理工學院本科 畢業(yè)論文（設計）開題報告 題 目 拖拉機變速箱鉆孔組合機床設計 學生姓名 張曉 學號 1115014202 所在學院 機械工程學院 專業(yè)班級 機自1107 指導教師 劉菊蓉 年 月 日 題 目 拖拉機變速箱鉆孔組合機床設計 1、 選題的目的及研究意義 畢業(yè)設計選題目的：可對我們大學四年期間所學的知識進行一次較為全面的專業(yè)訓練，可以培養(yǎng)我們掌握如何運用過去所學的知識去解決生產(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。 鉆孔組合機床設計畢業(yè)設計，其目的在于通過機床主運動機械變速傳動系統(tǒng)的結構設計，使我們在擬定傳動和變速的結構方案過程中，得到設計構思、方案的分析、結構工藝性、機械制圖、零件計算、編寫技術文件和查閱資料等方面的綜合訓練，樹立正確的設計思想，掌握基本的設計方法，培養(yǎng)基本的設計方法，并培養(yǎng)了自己具有初步的結構分析、結構設計和計算能力。 研究意義：隨著社會的不斷進步，機械加工技術的不斷發(fā)展，古老的生產(chǎn)方式已不能完全適應新形勢的要求。比如，我們傳統(tǒng)的通用機床，只能對一種零件進行單刀，單工位，單軸，單面加工，生產(chǎn)效率低且加工精度不穩(wěn)定。由于它為了適應各種零件的通用加工，強調了加工范圍的廣泛性，使其萬能性增大，隨之帶來的便是機床結構復雜，并且在加工某一零件的某些加工表面時，使機床不能完全發(fā)揮出全部效能。相對于通用機床而言，專用機床的造價昂貴，設計、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床完全不能加工新產(chǎn)品而變成一堆廢鐵，失去了機床應有的作用。為了使產(chǎn)品在市場中立于不敗之地，工程技術人員不得不重新花費時間，設計、制造新的專用機床。由此可見，專用機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)機床與專用機床之間的矛盾組合機床便應運而生了，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)中得到廣泛應用，在組合機床上可以完成鉆孔、擴孔、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床與專用機床之間的矛盾，同時盡可能地兼顧通用機床與專用機床的優(yōu)越性，于是，組合機床便在通用機床與專用機床的夾縫中悄然興起，并得到了越來越廣泛的應用。 本課題針對拖拉機變速箱鉆孔組合機床設計，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)展必不可少的設備之一。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)控制和驅動系統(tǒng)，并能靈活適應多品種加工的可調可變的組合機床。 二、綜述與本課題相關領域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、研究方法及應用領域等 組合機床一般是對箱體或特殊狀的零件進行加工，工件不旋轉，是由旋轉運動的刀具與工件的相對進給運動，可完成鉆、擴、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行旋轉，刀具作進給運動，可以對回轉體類的工件及外圓和端面進行加工。該機床有著低成本、高效率的優(yōu)勢，廣泛應用于汽車、工程機械、軍工各工業(yè)生產(chǎn)中。 在我國，組合機床其科研和生產(chǎn)都具有相當?shù)幕A，應用也已深入到很多行業(yè)。是當前機械制造業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)品更新，進行技術改造，提高生產(chǎn)效率和高速發(fā)展必不可少的設備之一。盡管我國組合機床發(fā)展時間已經(jīng)很長，但是相對國外的技術，我國的組合機床還是處在發(fā)展落后國家行列。我國很多先進的高技術的組合機床都是從國外進口回來的。我國組合機床及組合機床自動線總體技術水平比發(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。盡管我國組合機床發(fā)展時間已經(jīng)很長，但是相對國外的技術，我國的組合機床還是處在發(fā)展落后國家行列。我國很多先進的高技術的組合機床都是從國外進口回來的。 我國幾個大型的組合機床的簡介 ： 　　（1）ZHS1283組合機床，該組合機床具備同時加工八工位且可自由回轉。該組合機床主要用于電冰箱制造廠內(nèi)生產(chǎn)冰箱壓縮機。ZHS1283組合機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組合機床鏜孔的精度可以達到0.004 mm以下，加工零件表面的粗糙度低于0.5 um。 　　（2）ZHS-XU86組合機床。ZHS-XU86組合機床主要用于生產(chǎn)常規(guī)的凸輪的軸承蓋。ZHS-XU86組合機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)機床。ZHS-XU86組合機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、全封閉自動保護系統(tǒng)等功能。ZHS-XU86組合機床采用了當前最先進的氣體浮力輸送裝置、高精度電液比例控制等技術。 　　（3）UD83組合機床。UD83是一種高柔性、高精度的柔性數(shù)控機床。UD83組合機床具備五個坐標系，可以同時控制五個自由度。UD83組合機床具有大容量的刀具庫，可以適應不同零件的加工需要。UD83組合機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組合機床主要用于大中批量的零件生產(chǎn)當中。 組合機床行業(yè)發(fā)張快速，技術不斷更新，未來組合機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：從國際機床博覽會上展示的最先進機床設備中，超高速和超高精度加工技術裝備與復合、多功能、多軸化控制設備等深受歡迎。機床裝備的高速和超高速加工技術的關鍵是提高機床的主軸轉速和進給速度。該屆博覽會上展出的加工中心，主軸轉速10000～20000r/min，最高進給速度可達20～60m/min；復合、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雜。多軸化控制的機床裝備適合加工形狀復雜的工件。 然而更關鍵的是現(xiàn)代通信技術在機床裝備中的應用，信息通信技術的引進使得現(xiàn)代機床的自動化程度進一步提高，操作者可以通過網(wǎng)絡或手機對機床的程序進行遠程修改，對運轉狀況進行監(jiān)控并積累有關數(shù)據(jù)；通過網(wǎng)絡對遠程的設備進行維修和檢查、提供售后服務等。 國外組合機床 CAD 技術的研究開始得比較早，進入20 世紀90 年代以來，隨著計算機技術的發(fā)展，交互式繪圖和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等的發(fā)展和應用，使組合機床 CAD 技術日益實用，且使用范圍不斷擴大。Petter Olofsgard等人開發(fā)了分布式虛擬組合機床制造系統(tǒng)，該系統(tǒng)支持全生命周期，包括設計、仿真、編程、分析、機器操作及重構，并可以在開放的系統(tǒng)庫中進行分布式管理及信息的儲存。Won Soo Yun 等人研究了虛擬機床的開發(fā)，詳細分析了虛擬機床開發(fā)的基礎，該系統(tǒng)能夠預測切削過程的結果，虛擬機床系統(tǒng)在數(shù)控機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（技術路線）或設計（實驗）方案進行說明（論文要寫出相應的寫作提綱） 1）本課題要解決的主要問題 本課題針對拖拉機變速箱孔系加工制造問題，設計鉆孔組合機床。主要問題包括如下： 1） 分析變速箱結構特征，工藝性，制定組合機床的工藝方案和結構方案。 2） 根據(jù)工件的切削用量及生產(chǎn)率，完成組合機床的總體設計。 3） 根據(jù)機床的總體設計和工件的工藝方案完成組合機床的各部件設計組合機床三圖一卡設計，確定被加工零件的工序圖，零件加工示意圖，繪制機床尺寸聯(lián)系圖，多軸箱布局圖。 4） 主軸箱設計，繪制主軸箱草圖，選擇主軸結構形式及動力計算，設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床的工藝適應性高但加工精度低生產(chǎn)效率低和專用機床制造精度高生產(chǎn)效率高但對工藝適應性低以及專用機床設計制造周期長成本高的主要矛盾。通過對通用機床和專用機床各自特點的分析和各部件優(yōu)缺點互補，設計出允許產(chǎn)品工藝在一定范圍內(nèi)變化的機床，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行深入剖析，接著查閱大量資料，認識了解課題的難點，獨立設計與資料參考同時進行，在此次設計的過程中要獲得既能滿足性能要求，結構尺寸又合理的方案，就必須進行大量計算，并請教指導老師和同學從而解決此次設計問題中面臨的問題。 3）擬采用的研究方法（技術路線）或設計（實驗）方案 1、組合機床類型的選擇：根據(jù)零件的特點，選擇臥式多軸組合鉆床。 機床類型：①臥式（單面 雙面 三面）組合機床②立式單工位組合機床③復合式（雙面 三面）組合機床 根據(jù)對零件（拖拉機變速箱）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；同時主軸箱可以移動，能進行雙面多軸加工。 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采用雙矩型導軌，導向性好。②滑座體為箱型，結構剛度高。③導軌淬火，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)濟性。 b、機械滑臺。普通級滑臺剛度高熱變形小，進給穩(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。同時機械滑臺具有精度保持性較好、導向約束穩(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，宜采用機械滑臺。 2）動力箱。動力箱是將電機的動力傳遞給主軸箱、并使刀具作旋轉運動的動力部件。 一般采用三相異步電動機作為動力源。 （2）支承部件是用于安裝動力部件、輸送部件等的通用部件。包括側底座和中間底座。 1）側底座。主要用于臥式組合鉆床，其上面安裝滑臺，側面與中間底座相連時可用鍵或者錐銷定位。側底座的長度與滑臺相適應。 2）中間底座。其頂面安裝夾具或輸送部件，側面可與側底座相連，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、專用部件的設計方案 專用部件包括主軸箱、 專用夾具等。 大型標準鉆削類主軸箱，一般用于完成鏜孔、鉆孔、擴孔、鉸孔、倒角、锪孔等單一的或混合工序。 小型標準主軸箱，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計而設計。 專用夾具。拖拉機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、 檢索與本課題有關參考文獻資料的簡要說明 參考文獻 [1]吳宗澤，羅圣國．機械設計課程設計手冊[M]．北京:高等教育出版，2006． [2]濮良貴，紀名剛機械設計[M]．北京:高等教育出版社，2006.5． [3]陳鋼濤．機械設計基礎課程設計[M]．北京:航空工業(yè)出版社，2012.6． [4]孫恒，陳作模．機械原理[M]．北京高等教育出版社，2001. 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