多工位機床設(shè)計開題報告

1、 重慶科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題 目 三工位孔加工機床設(shè)計 學(xué) 院 機械與動力工程學(xué)院 專業(yè)班級 機設(shè)普2011-04班 學(xué)生姓名 梁輝 學(xué)號 2011441299 指導(dǎo)教師 李鋼 2014年12月26日畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告1.本課題的目的及意義，國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析1.1本課題的目的和意義：縱觀如今的機械加工領(lǐng)域，大批大量生產(chǎn)依然機械生產(chǎn)的主流,為獲得更大的利潤，組合機床得到的大規(guī)模的應(yīng)用與發(fā)展，在未來一段時間里都有著廣闊的發(fā)展前景。組合機床是根據(jù)工件加工需要，按系列化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的通用部件和被加工零件的形狀及加工工藝要求設(shè)計的專用部件組成的專用機床。由于通用部件已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化

2、，可根據(jù)需要靈活配置，從而縮短了設(shè)計和制造的周期，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)中得到了廣泛的應(yīng)用，并可用以組成自動生產(chǎn)線?，F(xiàn)代大型工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，降低了組合機床的實現(xiàn)成本，軟件支持機制也使得實現(xiàn)變得更為簡單，因此，對組合機床的研究與設(shè)計具有十分重要的理論意義和現(xiàn)實意義。另外，由于組合機床工序的高度集中，即在一臺機床上可同時完成一種或幾種不同工序加工，機床占地面積相對較小，減少了生產(chǎn)準(zhǔn)備時間，提高了生產(chǎn)效率，且適應(yīng)了產(chǎn)量大、精度高的生產(chǎn)要求，克服了通用機床結(jié)構(gòu)復(fù)雜、勞動強度大、生產(chǎn)效率低、精度不易保證的缺點，以及專用機床通用性差、不適應(yīng)現(xiàn)代技術(shù)迅速發(fā)展、產(chǎn)品經(jīng)常更

3、新的要求，顯示出其巨大的優(yōu)越性和廣闊的發(fā)展空間。 本課題是一個關(guān)于三工位孔加工組合機床的一個結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過該課題的完成，能加強自身對機械設(shè)備的設(shè)計、制造等方面的理論知識與技術(shù)方法的了解與掌握，可以提升涉及實際工程的相關(guān)的能力，與此同時，本課題涉及面較為廣泛，可以對大學(xué)期間所學(xué)的專業(yè)知識進行梳理與運用，還能得到相關(guān)工程實際技能的訓(xùn)練，這必將為不久的將來走向工作崗位提供較好的支撐。1.2多工位組合機床的國內(nèi)、外現(xiàn)狀在我國,組合機床發(fā)展已有二十幾年的歷史，其科研和生產(chǎn)都具有相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)，應(yīng)用也已深入到很多行業(yè)。是當(dāng)前機械制造業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)品更新，進行技術(shù)改造，提高生產(chǎn)效率和高速發(fā)展必不可少的設(shè)備之一。組合機

4、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(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)。我國傳統(tǒng)的組合機床及組合機床自動線主要采用機、電、氣、液壓控制，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。組合機床的分類繁多，有大型組合機床和小型組合機床，有單面、雙面、三面、臥式、立式、傾斜式、復(fù)合式，還有多工位回轉(zhuǎn)臺式組合機床等；隨著技術(shù)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(yīng)用多位主

5、軸箱、可換主軸箱、編碼隨行夾具和刀具的自動更換，配以數(shù)控（NC）、可編程序控制器（PLC）能任意改變工作循環(huán)控制和驅(qū)動系統(tǒng)，并能靈活適應(yīng)多品種加工的可調(diào)可變的組合機床。另外，近年來組合機床加工中心、數(shù)控組合機床、機床輔機（清洗機、裝配機、綜合測量機、試驗機、輸送線）等在組合機床行業(yè)中所占份額也越來越大。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，

6、真正成為剛?cè)峒鎮(zhèn)涞淖詣踊b備。從2002年年底第21屆日本國際機床博覽會上獲悉，在來自世界10多個國家和地區(qū)的500多家機床制造商和團體展示的最先進機床設(shè)備中，超高速和超高精度加工技術(shù)裝備與復(fù)合、多功能、多軸化控制設(shè)備等深受歡迎。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1000020000r/min，最高進給速度可達2060m/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

7、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。我國組合機床裝備與發(fā)達國家之間還有相當(dāng)大的差距，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（一） 精度與速度的差距精度普遍不高, 只有少數(shù)幾種產(chǎn)品偶爾能達到國外標(biāo)準(zhǔn), 國內(nèi)普遍不能滿足加工要求。不難看出, 機床從各功能部件來看和國外相比并無多大差別, 精度問題只是表面現(xiàn)象, 其實質(zhì)是基礎(chǔ)技術(shù)差距的反映, 首先主機部分普遍未

8、進行有限分析, 未做剛度試驗, 大多數(shù)未采用定位精度軟件補償技術(shù), 溫度變形補償技術(shù), 高速主軸系統(tǒng)的動平衡技術(shù)等, 特別是對控制系統(tǒng)中伺服拖動的基本控制模式和原理及以一些重要參數(shù)的掌握和調(diào)試上卻缺乏較深層次和系統(tǒng)的積累總結(jié), 驅(qū)動環(huán)節(jié)和整個環(huán)節(jié)相匹配的重要問題, 卻停留在一知半解上。（二） 質(zhì)量穩(wěn)定性 ( 可靠性 ) 差距數(shù)控系統(tǒng)的可靠性一般控制在一個數(shù)量級以上, 但也不是可靠性越高越好, 仍然是適度可靠, 因為是商品要受性價比的約束, 對于每天工作兩班的無人工廠而言, 如果要求在 16 小時內(nèi)連續(xù)工作, 無故障率P(t)=99% 以上的話, 數(shù)控機床的平均無故障運行時間 MTBF 就必須大

9、于 3000 小時。 MTBF 大于 3000 小時, 對于由不同數(shù)量的數(shù)控機床構(gòu)成的無人化工廠差別就大多了, 我們只對一臺數(shù)控機床而言, 如主機與數(shù)控系統(tǒng)的失效率之比為 10 : l 的話 ( 數(shù)控的可靠比主機高一個數(shù)量級 ) 。 此時數(shù)控系統(tǒng)的 MTBF 就要大于 33333.3 小時, 而其中數(shù)裝量, 主軸及驅(qū)動等的 MTBF 就必須大于 l0 萬小時。1.3多工位組合機床的發(fā)展趨勢1.31高速化、高效化多工位組合機床向高速化方向發(fā)展，可充分發(fā)揮現(xiàn)代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且還可提高零件的表面加工質(zhì)量和精度。超高速加工技術(shù)對制造業(yè)實現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低成本生

10、產(chǎn)有廣泛的適用性。90年代以來，隨著超高速切削機理、超硬耐磨長壽命刀具材料和磨料磨具，大功率高速電主軸、高加/減速度直線電機驅(qū)動進給部件以及高性能控制系統(tǒng)（含監(jiān)控系統(tǒng)）和防護裝置等一系列技術(shù)領(lǐng)域中關(guān)鍵技術(shù)的解決，歐、美、日各國爭相開發(fā)應(yīng)用新一代高速數(shù)控機床，加快機床高速化發(fā)展步伐。1.32 高精度化精密化是為了適應(yīng)高新技術(shù)發(fā)展的需要，也是為了提高普通機電產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和可靠性，減少其裝配時的工作量從而提高裝配效率的需要。從精密加工發(fā)展到超精密加工（特高精度加工），是世界各工業(yè)強國致力發(fā)展的方向。其精度從微米級到亞微米級，乃至納米級（<10nm），其應(yīng)用范圍日趨廣泛。超精密加工主

11、要包括超精密切削（車、銑）、超精密磨削、超精密研磨拋光以及超精密特種加工（三束加工及微細(xì)電火花加工、微細(xì)電解加工和各種復(fù)合加工等）。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對多工位組合機床加工技術(shù)不斷提出了新的要求。新材料及新零件的出現(xiàn)，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工藝，發(fā)展多工位組合機床，完善現(xiàn)代超精密加工技術(shù)，以適應(yīng)現(xiàn)代科技的發(fā)展。   多工位組合機床適合于減速機零件的多工作面的銑、鉆、鏜、鉸、攻絲、兩維、三維曲面等多工序高精、高速、高效加工， 該機床是汽車行業(yè)理想的加工設(shè)備。機床本體采用米漢鈉鑄鐵結(jié)構(gòu)及剛性箱型結(jié)構(gòu)設(shè)計,多次人工時效處理，吸震性強，整體剛性優(yōu)良。機床采用動柱式

12、布局，立柱移動快，剛性好。全封閉式電柜，輔以氣流循環(huán)設(shè)計，防塵、通風(fēng)、冷卻效果良好。  隨著工業(yè)自動化的不斷發(fā)展，高品質(zhì)的自動化產(chǎn)品和方便快捷的組網(wǎng)實現(xiàn)更復(fù)雜的功能，將使自動化進入一個新的發(fā)展階段?？偩€和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人機界面等產(chǎn)品將在工業(yè)和生活中得到越來越廣泛的應(yīng)用，多工位組合機床不斷采納科學(xué)技術(shù)發(fā)展中的各種新技術(shù)，使得其功能日趨完善，多工位組合機床在機械加工中的地位也顯得越來越重要，多工位組合機床的廣泛應(yīng)用是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢。1.4參考文獻 1趙京平 . 多工位回轉(zhuǎn)機床定位盤的計算與加工 J. 機械工人, 2006 2王英章 . 國產(chǎn)印制板數(shù)控鉆銑床的發(fā)展思考 J. 印制電路

13、信 息 ,2003. 3劉長敏 .PLC 在四工位組合機床控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 J. 制造業(yè)自動 化, 2005. 4Willi Gasser. 汽車萬向節(jié)叉的高效制造裝備 J. 制造技術(shù)與機床 ,2003 5張建華 . 多工位壓力機的特點及其在汽車工業(yè)中的應(yīng)用M . 機械工人, 2005. 6大連組合機床研究所組合機床設(shè)計(第二版)M北京：機械工業(yè)出版社，1985 7叢風(fēng)廷，遲建山組合機床設(shè)計(第二版)M上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1993 8王世清，朱林 .孔加工技術(shù).北京: 石油工業(yè)出版社 , 1993畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告2.本課題的任務(wù)、重點內(nèi)容、實現(xiàn)途徑 2.1課題任務(wù) 設(shè)計三工位孔加

14、工機床，三主軸夾持刀具分別同步對工件進行鉆、擴、鉸加工，工件及工作臺分度旋轉(zhuǎn)及定位；適合單件、成批、大批量生產(chǎn)選用。學(xué)生設(shè)計將得到較完整的機械設(shè)計制造訓(xùn)練，課題培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和工程設(shè)計能力。學(xué)生將完成資料搜集、現(xiàn)場考查、方案設(shè)計及論證、工程設(shè)計及計算、繪制工程設(shè)計圖，主要零件制造工藝編制。2.2設(shè)計（論文）的主要內(nèi)容：   設(shè)計三工位孔加工機床，設(shè)計三主軸夾持刀具分別對工件進行鉆、擴、鉸加工，工件及工作臺分度旋轉(zhuǎn)及定位； 機床結(jié)構(gòu)設(shè)計，運動設(shè)計、零件強度計算； 設(shè)計機床零件，選擇標(biāo)準(zhǔn)件；設(shè)計關(guān)鍵零件制造工藝； 對動力機床進行工作分析：回轉(zhuǎn)運動精度、剛度、熱變形等； 設(shè)計或

15、選擇檢測機床運動方法；提出提高機床工作精度方法； 撰寫機床使用說明書。使用說明書包含采用國家標(biāo)準(zhǔn)，使用說明，安全使用說明，維護方法及規(guī)則，使用限制等。 工藝參數(shù)： （1）    設(shè)計工作轉(zhuǎn)速2001000r/min；（2）    主軸輸出端徑向跳動誤差不高于<0.06mm>；分度誤差低于15；（3）    輸出軸不低于3軸；（4）    切削45鋼調(diào)質(zhì)態(tài)，最大鉆孔直徑<20mm> ；（5）    夾持刀具截面尺寸小于<

16、;20mm>；（6）   設(shè)計過程中可根據(jù)實踐設(shè)計情況對設(shè)計要求和工藝參數(shù)適當(dāng)調(diào)整，參數(shù)種類亦可合理增減。2.3設(shè)計要求      搜集查閱國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)資料；撰寫開題報告；    學(xué)生現(xiàn)場考查；對設(shè)計題目論證與考察，查閱資料，市場調(diào)查；     設(shè)計方案制訂，多方案比較；制訂選擇合理設(shè)計方案并計算，對方案進 行經(jīng)濟分析；      設(shè)計草圖，并進行計算；設(shè)計圖紙，圖紙清晰，嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)

17、設(shè)計；設(shè)計圖量不得少于3張0號圖；     設(shè)計安全可靠，滿足裝配及零件加工結(jié)構(gòu)工藝性要求； 設(shè)計論文（說明書）執(zhí)行重慶科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文格式要求，完整清晰， 字?jǐn)?shù)約1200015000，設(shè)計依據(jù)和計算結(jié)果合理正確； 設(shè)計過程中可根據(jù)實踐設(shè)計情況對設(shè)計要求適當(dāng)調(diào)整或增減；2.4實現(xiàn)途徑 2.41流程性途徑：在正式開題之前收索大量與多工位孔加工機床相關(guān)的資料，對課題涉及的相關(guān)理論進行深入學(xué)習(xí)，到工廠去實地參觀了解多工位孔加工機床的基本結(jié)構(gòu)，擬定幾個可行的設(shè)計方案，對比各個設(shè)計方的優(yōu)缺點，選擇最佳的方案。在具體的設(shè)計過程中運用計算機解決一些相關(guān)數(shù)據(jù)和工程圖

18、的繪制，在遇到的難題時通過查閱相關(guān)資料、手冊來解決，若仍弄不清楚就請教指導(dǎo)老師老師。2.42技術(shù)性途徑：根據(jù)擬定的設(shè)計目的設(shè)計傳動方案 根據(jù)給定的加工目的，初算傳動軸的直徑 、齒輪的模數(shù)和齒數(shù)；確定動力箱；計算多軸箱尺寸及設(shè)計傳動路線。裝配工程圖的繪制：借助計算機Caxa繪圖軟件繪制機床的裝配工程圖完成工程圖后，校核傳動軸和齒輪的尺寸、強度、剛度等根據(jù)工程圖完成各零部件的三維造型、工程圖繪制和夾具設(shè)計，擬定借助inwentor或UG NX8.0完成三維造型。對重要零件機床主軸進行制造工藝設(shè)計。參考機械制造工藝學(xué)教材和查閱工藝設(shè)計手冊完成相關(guān)工藝設(shè)計。 2.43一些具體的解決方案解決機床熱變形的

19、方案：機床因機械傳動、液壓傳動所產(chǎn)生的熱，會使機床的執(zhí)行部件和支撐部件產(chǎn)生熱變形。從機床布局來消除或減少機床熱變形一般可通過隔離熱源和使熱變形受力變形互相補償兩種方法。而隔離熱源可以從根本上減少機床的熱變形，凡是可能從機床分離的熱源如電機、變速箱、液壓系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等均應(yīng)移除，使之成為獨立單元。此外，還可以對機床結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計和添加一些冷卻措施。提高機床的剛度：機床剛度反映了機床結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力，機床加工過程中機床各部件受自重、切削力、摩擦力等等，在這些力的作用下，機床各部件將產(chǎn)生變形，這一系列的變形將影響機床的加工精度?？梢酝ㄟ^以下幾種手段來提高機床剛度： 合理的設(shè)計構(gòu)件形式：選擇正確的

20、截面形狀可以提高構(gòu)件的抗彎、抗扭慣性矩，如在形狀和截面積相同時，減小壁厚，加大截面輪廓尺寸，可大大增加剛度；圓形截面的抗扭剛度高于方形截面，抗彎剛度則低于方形截面。 合理選擇布置筋板，也可考慮焊接型鋼或鋼板作支撐件。 預(yù)先補償構(gòu)件變形。 結(jié)構(gòu)輪廓傳動系統(tǒng) 旋轉(zhuǎn)分度裝置 機床潤滑 機床潤滑包括軸承、齒輪、導(dǎo)軌和頂尖的潤滑；機床潤滑油脂包括：液壓油、液壓導(dǎo)軌油和潤滑油（脂），機床種類不同工況不同對潤滑油（脂）的要求是不相同的。大型機床的導(dǎo)軌和主軸承的潤滑，通常采用重力加油(滴油、油芯)潤滑方式。用這種潤滑方式要考慮潤滑油的流動性，以保證潤滑油可以自動流進摩擦副。 精密機床的對潤滑油的溫升有很嚴(yán)格的要求，室溫一般不能超過2-5，因此對油品的粘度及潤滑方式及油箱的容量要做周密的計算和設(shè)。機床導(dǎo)軌是機床潤滑的重點和難點，導(dǎo)軌的運動是反復(fù)式的，而且速度及載荷變化很大，容易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，造成加工精度降低甚至導(dǎo)致機床報廢。所以選擇潤滑油時要考慮適當(dāng)?shù)恼扯群涂?/p>