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一、选题依据1 设计题目微电机多工位壳体螺丝孔加工机的设计。2 研究领域题目涉及计算机辅助设计、PLC 控制及编程、伺服系统、等很多方面的专业知识。3.论文（设计）工作的理论意义和应用价值攻丝是机械零部件制造安装及整体装配过程中必不可少的一个步骤，虽然不少工作现场人们也能用钻床达到攻丝的目的。但无不存在过程繁琐、质量不高、易出事故等弊端。市场上的攻丝机不适用于小型孔的攻丝。采用手攻，一来效率低，二来精度难以保证。采用机械摩擦攻丝机，因不便于调整其摩擦力，在使用 M6 以下的丝锥时， 往往又造成丝锥的折端及质量事故。为此以此为选题。4.目前研究的概况和发展趋势。机械设备中存在着大量的螺纹连接，螺纹的形成一般是通过攻丝来加工。通常我们所用的攻丝刀是丝锥。攻丝时丝锥的运动包括两种形式:旋转运动和进给运动.在目前的大部分攻丝方法中，需要两套传动机构来完成这两种运动。例如:利用简单立式钻床手工攻丝时的旋转运动由电机通过传动装置实现，而进给运动则由人来完成。一般来讲，加工螺纹的手段大致有四种:对于小批量、精度要求不高的场合，人们常用手工攻丝的加工方法。目前，人们广泛采用钻床来进行攻丝，该方法比较简单， 只要将钻床的钻头换成丝锥即可。近年来，国内外出现了振动攻丝这种方法，振动切削是三十年前由 Kumaba 提出的一种新的机械加工方法。它有很多方面的优点，例如: 降低了切削力，提高了加工表面质量，抑制了刀具磨损，等等。它也被应用到攻丝中， 由于振动切削的这些优点，振动攻丝常用于对钦合金等难切削材料上的小而深的孔进行攻丝。而冲击攻丝则是最近国外刚刚发展起来的一种攻丝方法，在国内，还没有那一家企业和科研机构从事这方面的研究工作。二、论文（设计）研究的内容1. 重点解决的问题该选题所要设计的是一台用于加工微电机螺纹丝孔的攻丝机，所要研究的内容主要是如何设计整机的布局、实现主轴的正反转及上下的进给运动、攻丝头的选择、回转工作台的结构设计及其分度定位的控制、伺服系统的设计、PLC 控制及编程。2. 拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）（1）整机布置类似与普通立式钻床（2）选用电磁离合器实现主轴的正反转（3）设计丝杠导轨机构实现进给（4）攻丝头选择浮动连接（5）回转工作台的分度定位的控制采用交流伺服电机（6）伺服系统的设计主要采用电子齿轮的电气控制系统（7） PLC 控制及编程3.本论文（设计）预期取得的成果通过对微电机多工位壳体螺丝孔加工机的设计，希望可以对大学四年所学的知识有所总结，把所学到的知识应用到实际当中去，增强对知识的灵活应用。三、论文（设计）工作安排1 拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）（1）查找资料，了解攻丝机床和伺服系统的工作原理。（2）完成微电机壳体螺纹丝孔加工机床方案设计和结构设计（确定其传动方式、结构布局）。（3）对传动机构进行必要的分析和校核。（4）完成整机装配图设计（包括攻丝头、分度盘）。（5）完成指定的零件图设计。（6）选择合适的伺服系统和合适的控制方案（可选用微机、PLC、或单片机）完成控制系统设计和编程。（7）完成毕业设计说明书撰写（应有中文摘要、英文摘要、文献引用）。2 论文（设计）进度计划第 1 至 2 周收集资料，确定思路,形成开题报告初稿。第3周完成开题报告。第 4 至 6 周完成螺丝加工中机的结构设计，完成总体方案设计。第 7 至 9 周改进和完善螺丝加工机的设计，并对相关部分进行计算。第 10 至 12 周进行电脑绘图第 13 至 15 周编写说明书，完成外文翻译。第 16 周整理材料，准备答辩。四、需要阅读的参考文献1 薛宏坤，上海机电工业技术改造成果选M.上海人民出版社，19742 濮良贵，纪名刚.机械设计M.第七版.高等教育出版社，20063 刘刚. 精密滚珠丝杠副.南京：南京工艺装备厂，20064 毛谦德，李振清.袖珍机械设计师手册M.第二版.机械工业出版社，2000.25 张建民.机电一体化系统设计M.第二版.高等教育出版社，2001.86 于英江.机械制造常用计算大全M.第一版.黑龙江科学技术出版社，19927 机械设计手册M第 2 卷/机械设计手册编委会编著. 3 版.北京：机械工业出版社，2004.88 赵永成，王丰，李明颖.机电传动控制M.第一版.中国计量出版社，20039 日本松夏公司编著，交流伺服系统说明书，2003.1110机械设计手册M第 1 卷/机械设计手册编委会编著. 3 版.北京：机械工业出版社，2004.811机械设计手册M第 5 卷/机械设计手册编委会编著. 3 版.北京：机械工业出版社，2004.812东北工学院机械零件设计手册编写组编.机械零件设计手册M.第二版.中册. 冶金工业出版社，198113 刘品，刘丽华.互换性与测量技术基础M.修订版.哈尔滨工业大学出版社，200114 林述温.机电装备设计M.机械工业出版社.200215 胡佑德.伺服系统原理与设计M.北京理工大学出版社，199316 吴崇峰.实用注塑模/技术.北京:中国轻工业出版社,200017 T.Saotome,F.Yokoi.Precision Internal Threading of Stainless Steel.Precision Engineering,1984,6(2):737818 S.S.Patil,S.Pande.Some Investigations on Vibratory Tapping Process.Int.J.Mach.Tools Manufact.1987,27(3):34335019 M.L.Liu.Development of Next Generation Controller within Modern Manufacturing.Northeastern University Press,1994:3337附：文献综述攻丝机是一种在机件壳体、设备端面、螺母、法兰盘等各种具有不同规格的通孔或盲孔的零件的孔的内侧面加工出内螺纹、螺丝或叫牙扣的机械加工设备。攻丝机也叫攻牙机、螺纹攻牙机、螺纹攻丝机、自动攻丝机等。根据驱动动力种类的不同，攻丝机可以分为手动攻丝机、气动攻丝机、电动攻丝机和液压攻丝机等；根据攻丝机主轴数目不同，可分为单轴攻丝机、二轴攻丝机四轴攻丝机、六轴攻丝机、多轴攻丝机等；根据加工零件种类不同，攻丝机又可分为模内攻丝机、万能攻丝机、热打螺母攻丝机、法兰螺母攻丝机、圆螺母攻丝机、六角螺母攻丝机、盲孔螺母攻丝机、防盗螺母攻丝机等多种型号；根据攻丝机加工过程的自动化程度不同，攻丝机可分为全自动攻丝机、半自动攻丝机和手动攻丝机等；根据攻丝机攻牙时是否同时钻孔，攻丝机又分钻孔攻丝机、扩孔攻丝机等。全自动攻丝机自动化程度最高，工作时，只要把零件毛坯放入料斗中即可自动进料，自动定位，自动夹紧，自动攻牙、自动卸料，一个工人可以同时操作多台设备，生产效率高，可显著节约劳动力成本！优质攻丝机具有设计新颖、结构合理、简便易用、自动化程度高、使用方便、效率高、免维护、性价比极高等特点，优质的螺母攻丝机加工出的各种螺母螺纹光洁度高，成品合格率高。微电机是家电产品及其各种工业设备的主要部件，其市场需求量大，微电机的主要机械加工部件为壳体，壳体加工的难点是攻丝，其占微电机壳体机械加工总工作量的 50%左右。目前微电机壳体攻丝加工主要使用经钻床改造而成的简易攻丝机，但存在过程繁琐、质量不高、易出事故等弊端。而且市场上的攻丝机又不适用于小型孔的攻丝，故针对微电机的加工特点，设计一台新型的微电极壳体螺丝孔加工机是非常必要的。设计中主要采用丝杠导轨机构实现攻丝头的进给运动，攻丝头采用双头联动，丝锥采用自进给式，它与丝锥夹头浮动联接。通过伺服系统实现回转工作台六个工位的分度定位，应用 PLC 编程实现机器的自动化控制。从而就可达到高效，降低工人劳动强度等目的。由于我做的是普通攻丝机，通过查阅资料我发现现在出现了一种新型的震动攻丝机，这种攻丝机解决了普通攻丝机在工作时出现的问题，因此我将在这里介绍一下震动攻丝机。近几年，由于材料科学的飞速发展，具有优良机械和物理性能的新型材料不断涌现，并逐渐在各个领域得到应用。高硬度、高强度金属材料等的应用日益广泛，但由于这些材料的加工性能很差，成为推广应用的主要障碍，尤其是这些难加工材料的内螺纹加工历来是存在严重问题的工序之一。具有代表性的难加工材料如奥氏体不锈钢、钛合金等，它们具有材料强度高、加工硬化严重等特点，在攻丝加工中普遍存在攻丝扭矩大、丝锥易被“咬死“易崩刃和折断等问题，尤其是对于小直径的螺纹，几乎无法用普通攻丝方法加工，即使勉强能够加工，加工效率也非常低，而且攻制的螺纹齿形不规则精度差和粗糙度大。振动攻丝作为一种新型的工艺方法，在解决难加工材料的小直径内螺纹的攻丝方面有着很好的应用前景，可以显著地减小攻丝扭矩提高丝锥寿命，解决了传统攻丝时丝锥的折断问题，节约了成本，使得钛合金、不锈钢等新型机械材料有了更好的应用前景。同时振动攻丝与普通攻丝有着不同的切削机理， 有利于显著提高内螺纹的加工效率及加工精度。因此进行振动攻丝加工机理及其加工技术应用研究具有重要的理论意义和实用价值。日本在振动切削和振动攻丝方面的研究比较深入和广泛，并设有专门的研究机构。以宇都宫大学的限部淳一郎教授为代表人物的日本该领域的专家在 1954 年开始对振动切削的基础理论和实际应用作了大量的研究。在专著精密加工一振动切削(基础与应用)一书中总结了日本在振动切削方面的研究成果，列举了大量的实验数据。现在振动切削在日本一些实际生产已经中得到广泛的应用。日本在振动攻丝方面主要采用低频、螺纹升角方向振动，并有系列专用机床。用 10RT 型振动攻丝机进行低频振动攻丝，与普通攻丝加工方法的攻丝扭矩进行比较发现:在切削速度提高时，攻丝扭矩随之提高:在切削速度达到临界速度的三分之一时切削扭矩是传统攻丝扭矩的三分之一;在切削速度达到临界速度时，振动攻丝扭矩和传统攻丝扭矩相差不大，失去振动攻丝效果。在一定的振动攻丝参数下，铝的振动攻丝扭矩是传统攻丝扭矩的八分之一;钢的振动攻丝扭矩是传统攻丝扭矩的三分之一;铜的振动攻丝扭矩也是传统攻丝扭矩的三分之一。还得到振动攻丝具有使切屑呈带状排出、丝锥磨损降低、螺纹牙形规整、中径扩大量降低等优点。前苏联也早在 50 年代末开始振动切削方面的研究， 并发表了一些很有价值的论文。前苏联在振动攻丝方面主要研究的是高频振动攻丝， 研制有专用轴向超声振动攻丝机床和相应的超声振动头。他们做了大量的超声振动攻丝试验，结果表明超声振动攻丝在加工不锈钢和钦合金时与传统攻丝相比丝锥耐用度提高 3 一 10 倍，在加工钦合金时扭矩降低 40%-50%，表面粗糙度提高 1-3 级等优点。印度的 Patll.S.S 等也对振动攻丝进行了大量的研究并的得出了一些有价值的结论。他们认为:降低攻丝扭矩和轴向力的最佳振动频率因条件而异。对铸铁而言 M3x0.5 最佳振动频率是 80-85Hz，振幅 16pm,M6x1 则为 50Hz，振幅 33pm。并指出 M10x1 不适合采用振动攻丝。对铝材料，M10xl.5 的螺纹的最佳振动频率是 3lHz，振幅是 135pm， 相反小于 M10 的螺纹不适合。江苏大学硕士学位论文振动攻丝，研究认为采用振动攻丝可减小攻丝扭矩达 8%一 14%，降低轴向力达 16%。此外，他们认为，对于振动攻丝存在一个临界切削厚度(螺纹深度)在临界切削厚度的范围内，振动攻丝能降低攻丝扭矩。而其临界切削厚度料的硬度有关。且最佳的振动频率与切削厚度有关，随着切削厚度的减小，振动频率反而增加，而最佳的振幅(对于同一种尺寸或同一种切削厚度) 也料的硬度有关。在美国，振动切削也作为一个重点课题来研究。振动切削系统也部分应用业。欧洲发达国家，如英国、前西德等国家对振动切削的工业应用技术和振动机理也有较多的研究，也取得一些可观的成果。虽然这些都是国外的研究成果，但是我国在 19 世纪 60 年代的时候也开始了对振动攻丝的研究，也取得了一定的成果，虽然远不及国外研究的水平，但是随着国家的发展，我国也取得了快速的进步，随着不断深入的研究，我们将会很快打到世界先进水平。指导教师评阅意见（对选题情况、研究内容、工作安排、文献综述等方面进行评阅）审核意教研室主任意见见签字：年月日签字：年月日学院教学指导委员会意见签字：年月日公章：
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