立式两轴钻孔组合机床主轴箱设计

2014 届本科生毕业论文 学 号：110202010351立式两轴钻孔组合机床主轴箱设计(开题报告 )院 部： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及自动化 姓 名： 李阳 指导教师： 曾国强 1毕业论文(设计)开题报告(由学生填写)学生姓名 李阳 专业机械设计制造及其自动化班级 11 级(3)班拟选题目 立式两轴钻孔组合机床主轴箱设计选题依据及研究意义在实际生产活动中，加工效率是否高，加工质量是否稳定是两个重要的指标。组合机床的出现在一定程度上同时满足了这两个要求。组合机床是用按系列化标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床。组合机床是由万能机床和专用机床发展来的，它既有专用机床结构简单的特点，又有万能机床能够重新调整，能适应新工件加工的特性。组合机床是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的基本组成是以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。组成组合机床的通用部件有如下几类：动力部件动力头、动力滑台和动力箱；工件运送部件回转工作台、移动工作台和回转鼓轮；支承部件立柱、床身、底座和滑座等。控制系统有通用的液压传动装置、电气柜、操纵台等。组合机床自诞生以来就一直在不断地发展，其发展方向为：提高生产率；扩大工艺范围；提高加工精度；提高自动化程度；提高组合机床及其自动线的可调性；创造小型组合机床；发展专能组合机床及自动线。发展组合机床及其自动线，广泛地推广使用组合机床，对于机械制造业，特别是汽车、拖拉机、柴油机、电动机、仪器、仪表、阀门、矿山机械、冶金、航空、纺织机械以及军工部门等生产的发展，有着很重要的意义。总体方案设计的主要成果是“三图一卡”，即绘制被加工零件图、加工示意图、机床联系尺寸图，编制生产率计算卡。最后是技术设计和工作设计。技术设计是根据总体设计已经确定的“三图一2卡”，设计主轴箱等专用部件的正式总图；工作设计即绘制各个专用部件的施工图样，编制各部件明细表。这次毕业设计是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会，它能让我综合运用机械设计的基本理论，并结合生产实习和课程设计中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力和运用主轴箱设计的基本原理和方法，拟订夹具设计方案，完成主轴箱结构设计的能力，为未来从事的工作打下良好的基础。在设计过程中，在指导老师和同学的帮助下和通过自身的努力，理论联系实际，从合理性、经济性、工艺性、实用性及对被加工零件的具体要求对现有机床进行研究和分析，找出可以进行改进的地方，通过反复推敲对比，确定了设计方案，并最终完成本课题的设计。3选题研究现状在我国，组合机床发展已有 28 年的历史，其科研和生产都具有相当的基础，应用也已深入到很多行业。是当前机械制造业实现产品更新，进行技术改造，提高生产效率和高速发展必不可少的设备之一。组合机床及自动线是集机电于一体的综合自动化程度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济实用，因而被广泛应用于工程机械、交通、能源、军工、轻工、家电等行业。我国传统的组合机床及组合机床自动线主要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象主要是生产批量比较大的大中型箱体类和轴类零件（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额） ，完成钻孔、扩孔、铰孔，加工各种螺纹、镗孔、车端面和凸台，在孔内镗各种形状槽，以及削铣平面和成形面等。组合机床的分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台式组合机床等；随着技术的不断进步，一种新型的组合机床柔性组合机床越来越受到人们的青睐，它应用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器(PLC)、数控（NC）等，能任意改变工作 循环控制和驱动系统，并能灵活适应多品种加工的可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机（清洗机、装配机、综合测量机、试验机、输送线）等在组合机床行业中所占份额也越来越大。由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术专用产品，是根据用户特殊要求而设计的，它涉及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、装配和试漏等技术。我国 组合机床及组合机床自动线总体技术水平比发达国家要相对落后，国内所需的一些高水平组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装备的大量进口势必导致投资规模的扩大，并使产品成本提高。因此，市场要求我们不断开发新技术、新工艺，研制新产品，由过去的“刚性”机床机构，向“柔性”化方向发展，满足用户需求，真正成为刚柔兼备的自动化装备。从 2002 年年底第 21 届日本国际机床博览会上获悉，在来自世界 10 多个国家和地区的 500 多家机床制造商和团体展示的最先进基础设备中，超高速和超精度加工技术装备与复合、多功能、多轴化控制设备等深受欢迎。据专家分析，机床装备的高速和超高速加工技术的关键是提高机床的主轴转速和进给速度。在零4部件一体化程度不断提高、数量减少的同时，加工的形状却日益复杂。多轴化控制的机床装备适合加工形状复杂的工件。另外，产品周期缩短也要求加工机床能够随时调整和适应新的变化，满足各种各样产品的加工需求。然而更关键的是现代通信技术在机床装备中的应用，信息通信技术的引进使得现代机床的自动化程度进一步提高，操作者可以通过网络或手机对机床的程序进行远程修改，对运行状况进行监控并积累有关数据；通过网络对远程的设备进行维修和检查、提高售后服务等。在这些方面我国组合机床装备还有相当大的差距，因此我国组合机床技术装备高速度、高精度、柔性化、模块化、可调可变、任意加工性及通信技术的应用将是今后的发展方向。5研究内容（包括基本思路、框架、主要研究方式、方法等）1.研究思路与方法组合机床的设计思路如下：首先制定了合理的工艺方案，然后按照工艺方案的需求来确定机床的配置型式，选择通用部件，设计专用部件和工作循环的控制系统，最后在总体设计完成的基础上进行左主轴箱的设计。为了表达该组合机床设计的总体方案，在设计时要绘制“三图一卡”，即加工示意图，机床联系尺寸总图和编制生产率计算卡等。然后根据“三图一卡”进行组合机床的设计、调整和验收。为了表达右主轴箱设计，在设计时要绘制主轴箱设计原始依据图，选择主轴结构型式及进行动力计算，设计和计算主轴箱传动系统，计算传动轴坐标，校核轴和齿轮的强度等。2.研究主要内容我的课题是卧式钻孔组合机床总体及右主轴箱设计。首先是总体方案的设计，组合机床的总体设计必须要制定工艺方案，在工艺制定过程中，通过生产批量的分析确定组合机床箱体结合件的加工方案，并寻求最佳的工艺方案。主轴箱设计则是组合机床设计中的一个重要组成部分。在主轴箱体设计中；首先根据已知条件和被加工零件的具体结构特征，确定各轴的排布方案、结构、材料、转向、配合关系等，保证各轴互不干涉。轴的排布方案是多种多样的，通过比较选择一种最佳的方案，然后选择主轴箱体的规格、型号。确定好轴的排布方案及各种技术参数后，再选择其它各种零件，编制各零件的明细表。尽可能选用标准件和通用件，降低制造成本。需对被加工零件孔的分布情况及所要达到的要求进行分析，如各部件尺寸、材料、形状、硬度及加工精度和表面粗糙度等。3.研究存在的问题及解决方法本课题主要解决的问题和总体设计思路在组合机床诸多零件中，主轴箱与组合机床密切相关，是组合机床的重要组成部件。主轴箱是选用通用零件，按专用要求设计的，所以是组合机床设计过程中工作量较大的零部件之一。就主轴箱设计来说，主要问题集中在传动系统的设计上。由于通常采用一根动力轴带动多根主轴的工作方式，因此各传动轴必须设法在有限的标准箱体空间中找到适宜的分布位置。轴的分布设计必须保证各轴的转速、旋向、强度和刚度。6论文提纲(含论文选题、论文主体框架)摘要： 组合机床通常采用多刀（多轴）、多面、多工位同时对工件进行加工的方法。加工时，装在机床主轴上的刀具作旋转主运动，工件作进给运动，或者刀具既作旋转主运动又做进给运动，以完成工件循环。本课题设计了一台卧式钻孔组合机床。设计内容主要分为总体设计和右主轴箱设计两部分。总体设计包括总体方案论证、切削用量的确定和刀具选择以及“三图一卡”的绘制。右主轴箱设计主要包括绘制多轴箱设计原始依据图、确定主轴和齿轮、设计传动系统；根据主轴箱的大小以及设计和装配要求选择主轴箱的其他零部件。本组合机床有高精度、高刚性、高效率、高灵活性等优点；使用方便，提高了劳动生产率。关键词：组合机床；齿轮室盖；主轴箱目录第 1 章 前言1.1 本课题提出的背景及意义11.2 国内研究现状 11.3 本论文的主要内容2 1.3.1 基本思路与框架21.3.2 研究方式31.3.3 研究方法31.3.4 设计目的3第 2 章 组合机床总体设计2.1 被加工零件工序图42.1.1 被加工零件工序图的作用与内容42.1.2 绘制被加工零件工序图的规定及注意事项42.2 加工示意图42.2.1 加工示意图的作用和内容42.2.2 选择刀具、导向及有关计算 472.3 机床联系尺寸图52.3.1 机床联系尺寸图作用和内容 52.3.2 绘制机床尺寸联系总图之前应确定的内容 6 2.4 机床生产率计算卡 6第 3 章 主轴箱设计3.1 引言93.2 绘制主轴箱设计原始依据图93.3 主轴结构型式的选择及动力计算 113.3.1 主轴结构型式的选择和直径的确定 113.3.2 多轴箱所需动力计算 113.4 传动系统的设计与计算 123.4.1 对主轴箱传动系统的一般要求123.4.2 拟定主轴箱传动的基本方法133.4.3 传动系统的设计计算143.5 主轴箱轴和齿轮的校核 15第 4 章 经济性分析4.1 箱体结合件加工工艺的制定 164.2 夹具定位夹紧分析16第 5 章 结论和展望17致谢18参考文献1989主要参阅文献1 上海交通大学编.金属切削机床设计指导M.上海：上海交通大学出版社.19862 华东纺织工学院等编.机床设计手册M.上海：上海科学技术出版社.19793 大连工学院戴曙主编.金属切削机床设计M.北京：机械工业出版社.19894 吉林工业大学等校编.金属切削机床设计M.上海：上海科学技术出版社.19895 艾兴等编.切削用量手册M.北京：机械工业出版社.1985 6 吉林大学贾亚洲主编.金属切削机床概论M.北京：机械工业出版社.19967 吴圣庄主编.金属切削机床概论M.北京：机械工业出版社.19858 曹建德等主编.金属切削机床概论M.上海：上海科学技术文献出版社.19879 沈阳工业大学,大连铁道学院编.组合机床设计M.上海：上海科学技术出版社.197810 朱孝录主编.机械传动设计手册M.北京：电子工业出版社.200710研究进程安排(包括提纲、一稿、二稿、定稿起讫时间)1. 选 题 2012 年 12 月 1 日-2012 年 12 月 5 日2. 下达任务书 2012 年 12 月 6 日-2012 年 12 月 10 日3. 撰写文献综述 2012 年 12 月 11 日-2012 年 12 月 30 日4. 撰写开题报告 2013 年 1 月 1 日-2013 年 3 月 1 日5. 完成论文初稿 2013 年 3 月 2 日-2013 年 3 月 31 日6. 完成论文二稿 2013 年 4 月 1 日-2013 年 4 月 20 日7. 中 期 检 查 2013 年 4 月 21 日-2013 年 4 月 30 日8. 完成论文三稿 2013 年 5 月 1 日-2013 年 5 月 10 日9. 论 文 答 辩 2013 年 5 月 16 日-2013 年 5 月 18 日其它说明1.文献综述一份（3000 字以上）2.开题报告一份3.论文一份（理工类 10000 字以上）指导教师是否同意开题签名:年 月 日院（系）教学负责人签署签名:年 月 日11