拖拉机变速箱钻孔组合机床设计开题报告.doc

陕西理工学院本科毕业论文（设计）开题报告题 目 拖拉机变速箱钻孔组合机床设计 学生姓名 张晓 学号 1115014202 所在学院 机械工程学院 专业班级 机自1107 指导教师 刘菊蓉 年 月 日题 目拖拉机变速箱钻孔组合机床设计 1、 选题的目的及研究意义毕业设计选题目的：可对我们大学四年期间所学的知识进行一次较为全面的专业训练，可以培养我们掌握如何运用过去所学的知识去解决生产中实际问题的方法，增强从事本专业实际工作所必需的基本能力和开发研究能力，为我们以后走上工作岗位打下一个良好的基础。钻孔组合机床设计毕业设计，其目的在于通过机床主运动机械变速传动系统的结构设计，使我们在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案的分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养基本的设计方法，并培养了自己具有初步的结构分析、结构设计和计算能力。 研究意义：随着社会的不断进步，机械加工技术的不断发展，古老的生产方式已不能完全适应新形势的要求。比如，我们传统的通用机床，只能对一种零件进行单刀，单工位，单轴，单面加工，生产效率低且加工精度不稳定。由于它为了适应各种零件的通用加工，强调了加工范围的广泛性，使其万能性增大，随之带来的便是机床结构复杂，并且在加工某一零件的某些加工表面时，使机床不能完全发挥出全部效能。相对于通用机床而言，专用机床的造价昂贵，设计、制造周期长，特别是在飞速发展的变化之中，一旦产品更新换代，产品变型，原有的专用机床将不能满足新产品加工工艺的要求，更有甚者是原专用机床完全不能加工新产品而变成一堆废铁，失去了机床应有的作用。为了使产品在市场中立于不败之地，工程技术人员不得不重新花费时间，设计、制造新的专用机床。由此可见，专用机床在一定程度上阻碍着产品的更新换代。为了解决传统机床与专用机床之间的矛盾组合机床便应运而生了，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批、大量生产中得到广泛应用，在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铰孔等工序，生产效率高，加工精度稳定，为了解决以上通用机床与专用机床之间的矛盾，同时尽可能地兼顾通用机床与专用机床的优越性，于是，组合机床便在通用机床与专用机床的夹缝中悄然兴起，并得到了越来越广泛的应用。 本课题针对拖拉机变速箱钻孔组合机床设计，有利于提高大批量生产的生产效率，提高加工精度稳定性，节约各方面的资源。 它是提高生产效率和实现高速发展必不可少的设备之一。组合机床及其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，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，以及铣削平面和成形面等。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）、数字控制（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。二、综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等组合机床一般是对箱体或特殊状的零件进行加工，工件不旋转，是由旋转运动的刀具与工件的相对进给运动，可完成钻、扩、锪、铰、镗孔及铣削平面和内外螺纹等工艺，也可以使车削头夹紧工件进行旋转，刀具作进给运动，可以对回转体类的工件及外圆和端面进行加工。该机床有着低成本、高效率的优势，广泛应用于汽车、工程机械、军工各工业生产中。在我国，组合机床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。尽管我国组合机床发展时间已经很长，但是相对国外的技术，我国的组合机床还是处在发展落后国家行列。我国很多先进的高技术的组合机床都是从国外进口回来的。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。尽管我国组合机床发展时间已经很长，但是相对国外的技术，我国的组合机床还是处在发展落后国家行列。我国很多先进的高技术的组合机床都是从国外进口回来的。我国几个大型的组合机床的简介 ：（1）ZHS1283组合机床，该组合机床具备同时加工八工位且可自由回转。该组合机床主要用于电冰箱制造厂内生产冰箱压缩机。ZHS1283组合机床采用交流伺服控制系统，可以自由高效的控制工作台。ZHS1283组合机床镗孔的精度可以达到0.004 mm以下，加工零件表面的粗糙度低于0.5 um。 （2）ZHS-XU86组合机床。ZHS-XU86组合机床主要用于生产常规的凸轮的轴承盖。ZHS-XU86组合机床是一台具备高精度、高效率、全自动化、可同时生产多种零件的全自动化生产机床。ZHS-XU86组合机床采用分布式控制系统。具备监视零件加工过程的功能、故障及时诊断、故障随时报警、全封闭自动保护系统等功能。ZHS-XU86组合机床采用了当前最先进的气体浮力输送装置、高精度电液比例控制等技术。 （3）UD83组合机床。UD83是一种高柔性、高精度的柔性数控机床。UD83组合机床具备五个坐标系，可以同时控制五个自由度。UD83组合机床具有大容量的刀具库，可以适应不同零件的加工需要。UD83组合机床在一次换刀的情况下，可以完成多种工序，例如车、磨、刨、铣、钻孔、镗孔等工序的单个方向加工和多个方向加工。UD83组合机床主要用于大中批量的零件生产当中。 组合机床行业发张快速，技术不断更新，未来组合机床将慢慢的全自动化、高效率、高精度、高可靠性方向发展。 国外现状：从国际机床博览会上展示的最先进机床设备中，超高速和超高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。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。该届博览会上展出的加工中心，主轴转速1000020000r/min，最高进给速度可达2060m/min；复合、多功能、多轴化控制装备的前景亦被看好。在零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。 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，对运转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、提供售后服务等。国外组合机床 CAD 技术的研究开始得比较早，进入20 世纪90 年代以来，随着计算机技术的发展，交互式绘图和数据库管理系统等的发展和应用，使组合机床 CAD 技术日益实用，且使用范围不断扩大。Petter Olofsgard等人开发了分布式虚拟组合机床制造系统，该系统支持全生命周期，包括设计、仿真、编程、分析、机器操作及重构，并可以在开放的系统库中进行分布式管理及信息的储存。Won Soo Yun 等人研究了虚拟机床的开发，详细分析了虚拟机床开发的基础，该系统能够预测切削过程的结果，虚拟机床系统在数控机床实际切削之前通过“伪真实加工”来根据产品的生产率和属性提供正确的切削条件、补偿或加工过程的控制。Tien-I Liu等人开发了用于产品制造的基于知识的高速加工系统，该系统提供了关于高速加工各方面的具体知识。如在高速切削过程中的加工参数、刀具材料、稳定性分析等，能够进行工件材料、切削速度及切削刀具材料不同组合加工效果的评估，系统还提供产品在高速加工制造下的稳定性分析和图形的高速加工概念的可视化显示。 三、对本课题将要解决的主要问题及解决问题的思路与方法、拟采用的研究方法（技术路线）或设计（实验）方案进行说明（论文要写出相应的写作提纲） 1）本课题要解决的主要问题 本课题针对拖拉机变速箱孔系加工制造问题，设计钻孔组合机床。主要问题包括如下：1） 分析变速箱结构特征，工艺性，制定组合机床的工艺方案和结构方案。2） 根据工件的切削用量及生产率，完成组合机床的总体设计。3） 根据机床的总体设计和工件的工艺方案完成组合机床的各部件设计组合机床三图一卡设计，确定被加工零件的工序图，零件加工示意图，绘制机床尺寸联系图，多轴箱布局图。4） 主轴箱设计，绘制主轴箱草图，选择主轴结构形式及动力计算，设计主轴箱的传动系统。 2）解决的思路和方法本次课题将解决的主要矛盾是解决通用机床的工艺适应性高但加工精度低生产效率低和专用机床制造精度高生产效率高但对工艺适应性低以及专用机床设计制造周期长成本高的主要矛盾。通过对通用机床和专用机床各自特点的分析和各部件优缺点互补，设计出允许产品工艺在一定范围内变化的机床，从而大幅缩小生产周期节约成本。 初期通过对所选课题的命题意义进行深入剖析，接着查阅大量资料，认识了解课题的难点，独立设计与资料参考同时进行，在此次设计的过程中要获得既能满足性能要求，结构尺寸又合理的方案，就必须进行大量计算，并请教指导老师和同学从而解决此次设计问题中面临的问题。 3）拟采用的研究方法（技术路线）或设计（实验）方案 1、组合机床类型的选择：根据零件的特点，选择卧式多轴组合钻床。 机床类型：卧式（单面 双面 三面）组合机床立式单工位组合机床复合式（双面 三面）组合机床根据对零件（拖拉机变速箱）两端面孔系加工的特点，采用卧式双面组合钻床。卧式钻床主轴水平布置，正好与零件需加工的孔想对应；同时主轴箱可以移动，能进行双面多轴加工。 2、通用部件的选取。 通用部件包括动力部件、支承部件、控制部件等。 （1）动力部件是用于传递动力，实现工作运动的通用部件。包括动力滑台、主轴箱等。 1）动力滑台包括液压滑台、机械滑台和数控滑台。 a、液压滑台的特点和好处：采用双矩型导轨，导向性好。滑座体为箱型，结构刚度高。导轨淬火，硬度高，使用寿命长。有双向单向阀和缓冲装置，减轻滑台换向和退至终点时的冲击。滑台分三个精度等级，可按要求选用，提高经济性。 b、机械滑台。普通级滑台刚度高热变形小，进给稳定性高，常用于粗加工和半精加工；高精度滑台适用于精加工。同时机械滑台具有精度保持性较好、导向约束稳定性好及动态性能好的优点。 c、数控滑台。适用于多品种中小批量或中大批量的柔性化生产。 综合对零件的特点和工艺特点的分析，宜采用机械滑台。2）动力箱。动力箱是将电机的动力传递给主轴箱、并使刀具作旋转运动的动力部件。 一般采用三相异步电动机作为动力源。 （2）支承部件是用于安装动力部件、输送部件等的通用部件。包括侧底座和中间底座。 1）侧底座。主要用于卧式组合钻床，其上面安装滑台，侧面与中间底座相连时可用键或者锥销定位。侧底座的长度与滑台相适应。 2）中间底座。其顶面安装夹具或输送部件，侧面可与侧底座相连，并通过端面键或者定位销定位。 （3）控制部件是用来控制具有具有运动动作的各个部件，以保证实现组合机床的工作循环。它包括操纵台电柜（控制面板）、液压传动装置。操纵台电柜操作方便，占用空间少。 3、专用部件的设计方案 专用部件包括主轴箱、 专用夹具等。大型标准钻削类主轴箱，一般用于完成镗孔、钻孔、扩孔、铰孔、倒角、锪孔等单一的或混合工序。 小型标准主轴箱，按其用途的不同，可分为钻孔类和攻螺纹类两种主轴箱。根据加工示意图所确定的工件加工孔的数量和位置、切削用量和主轴类型设计而设计。专用夹具。拖拉机变速箱属于箱体类零件，故采用一面两销的定位方式定位夹紧。4、 检索与本课题有关参考文献资料的简要说明参考文献1吴宗泽，罗圣国机械设计课程设计手册M北京:高等教育出版，20062濮良贵，纪名刚机械设计M北京:高等教育出版社，2006.53陈钢涛机械设计基础课程设计M北京:航空工业出版社，2012.64孙恒，陈作模机械原理M北京高等教育出版社，2001.5大连组合机床研究所组合机床设计M北京：机械工业出版社，19756谢家瀛组合机床设计简明手册M北京机械工业出版社，19947大连组合机床研究所编 组合机床设计参考图册M机械工业出版社，19768李庆余，孟广耀机械制造装备设计2版M.北京 ：机械工业出版社，2008.79机械手册编委会机械设计手册M北京机械工业出版社，200410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，198611李明，王合增，张应午组合机床的发展趋势及企业的对策J机械产品与科技，2002（1）：45-6212许虹，唐任仲，程耀东可重构机床J组合机床与自动化加工技术，2002(2)：3-713罗华丽，李斌，汤志斌 开放式数控系统中的软件PLC技术研究J组合机床与自动化加工技术，2003（2）：38-4314许伟达汽车发动机箱体零件的同轴孔加工J现代零部件，2005（4）：70-7315赵红美钻削类多轴箱专家系统的研究D河北农业大学2007五、毕业设计进程安排 第一阶段： 2015.1.11-2015.3.20 开题报告撰写: 查找相关的资料，提交开题报告，完成外文资料的翻译。 第二阶段： 2015.3.21-2015.5.20 设计实施：完成设计任务书中提出的具体任务，4月份提交中期检查，5月份提交初稿，进行定稿修改。 第三阶段： 2015.5.21-2015.6.15 评阅及答辩：提交相关资料，参加答辩资格审核，审核合格后，准备答辩。六、指导教师意见1对开题报告的评语2对开题报告的意见及建议指导教师（签名）： 年 月 日 所在学院审查意见：负责人签字(盖公章) 年 月 日