立式兩軸鉆孔組合機床主軸箱設計

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2014 屆本科生畢業(yè)論文 學 號：110202010351立式兩軸鉆孔組合機床主軸箱設計(開題報告 )院 部： 機電工程學院 專 業(yè)： 機械設計制造及自動化 姓 名： 李陽 指導教師： 曾國強 1畢業(yè)論文(設計)開題報告(由學生填寫)學生姓名 李陽 專業(yè)機械設計制造及其自動化班級 11 級(3)班擬選題目 立式兩軸鉆孔組合機床主軸箱設計選題依據(jù)及研究意義在實際生產(chǎn)活動中，加工效率是否高，加工質量是否穩(wěn)定是兩個重要的指標。組合機床的出現(xiàn)在一定程度上同時滿足了這兩個要求。組合機床是用按系列化標準化設計的通用部件和按被加工零件的形狀及加工工藝要求設計的專用部件組成的專用機床。組合機床是由萬能機床和專用機床發(fā)展來的，它既有專用機床結構簡單的特點，又有萬能機床能夠重新調整，能適應新工件加工的特性。組合機床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。它的基本組成是以大量通用部件為基礎，配以少量專用部件組成的一種高效專用機床。它的特征是高效、高質、經(jīng)濟實用，因而被廣泛應用于工程機械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。組成組合機床的通用部件有如下幾類：動力部件——動力頭、動力滑臺和動力箱；工件運送部件——回轉工作臺、移動工作臺和回轉鼓輪；支承部件——立柱、床身、底座和滑座等。控制系統(tǒng)有通用的液壓傳動裝置、電氣柜、操縱臺等。組合機床自誕生以來就一直在不斷地發(fā)展，其發(fā)展方向為：提高生產(chǎn)率；擴大工藝范圍；提高加工精度；提高自動化程度；提高組合機床及其自動線的可調性；創(chuàng)造小型組合機床；發(fā)展專能組合機床及自動線。發(fā)展組合機床及其自動線，廣泛地推廣使用組合機床，對于機械制造業(yè)，特別是汽車、拖拉機、柴油機、電動機、儀器、儀表、閥門、礦山機械、冶金、航空、紡織機械以及軍工部門等生產(chǎn)的發(fā)展，有著很重要的意義?？傮w方案設計的主要成果是“三圖一卡”，即繪制被加工零件圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖，編制生產(chǎn)率計算卡。最后是技術設計和工作設計。技術設計是根據(jù)總體設計已經(jīng)確定的“三圖一2卡”，設計主軸箱等專用部件的正式總圖；工作設計即繪制各個專用部件的施工圖樣，編制各部件明細表。這次畢業(yè)設計是熟悉和運用有關手冊、圖表等技術資料及編寫技術文件等基本技能的一次實踐機會，它能讓我綜合運用機械設計的基本理論，并結合生產(chǎn)實習和課程設計中學到的實踐知識，獨立地分析和解決工藝問題，初步具備了設計一個中等復雜程度零件的工藝規(guī)程的能力和運用主軸箱設計的基本原理和方法，擬訂夾具設計方案，完成主軸箱結構設計的能力，為未來從事的工作打下良好的基礎。在設計過程中，在指導老師和同學的幫助下和通過自身的努力，理論聯(lián)系實際，從合理性、經(jīng)濟性、工藝性、實用性及對被加工零件的具體要求對現(xiàn)有機床進行研究和分析，找出可以進行改進的地方，通過反復推敲對比，確定了設計方案，并最終完成本課題的設計。3選題研究現(xiàn)狀在我國，組合機床發(fā)展已有 28 年的歷史，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。組合機床及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。它的特征是高效、高質、經(jīng)濟實用，因而被廣泛應用于工程機械、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（近年研制的組合機床加工連桿、板件等也占一定份額） ，完成鉆孔、擴孔、鉸孔，加工各種螺紋、鏜孔、車端面和凸臺，在孔內鏜各種形狀槽，以及削銑平面和成形面等。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、復合式，還有多工位回轉臺式組合機床等；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)控（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。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。由于組合機床及其自動線是一種技術綜合性很高的高技術專用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶特殊要求而設計的，它涉及到加工工藝、刀具、測量、控制、診斷監(jiān)控、清洗、裝配和試漏等技術。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致投資規(guī)模的擴大，并使產(chǎn)品成本提高。因此，市場要求我們不斷開發(fā)新技術、新工藝，研制新產(chǎn)品，由過去的“剛性”機床機構，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需求，真正成為剛柔兼?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基礎設備中，超高速和超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。據(jù)專家分析，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。在零4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。另外，產(chǎn)品周期縮短也要求加工機床能夠隨時調整和適應新的變化，滿足各種各樣產(chǎn)品的加工需求。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，對運行狀況進行監(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、提高售后服務等。在這些方面我國組合機床裝備還有相當大的差距，因此我國組合機床技術裝備高速度、高精度、柔性化、模塊化、可調可變、任意加工性及通信技術的應用將是今后的發(fā)展方向。5研究內容（包括基本思路、框架、主要研究方式、方法等）1.研究思路與方法組合機床的設計思路如下：首先制定了合理的工藝方案，然后按照工藝方案的需求來確定機床的配置型式，選擇通用部件，設計專用部件和工作循環(huán)的控制系統(tǒng)，最后在總體設計完成的基礎上進行左主軸箱的設計。為了表達該組合機床設計的總體方案，在設計時要繪制“三圖一卡”，即加工示意圖，機床聯(lián)系尺寸總圖和編制生產(chǎn)率計算卡等。然后根據(jù)“三圖一卡”進行組合機床的設計、調整和驗收。為了表達右主軸箱設計，在設計時要繪制主軸箱設計原始依據(jù)圖，選擇主軸結構型式及進行動力計算，設計和計算主軸箱傳動系統(tǒng)，計算傳動軸坐標，校核軸和齒輪的強度等。2.研究主要內容我的課題是臥式鉆孔組合機床總體及右主軸箱設計。首先是總體方案的設計，組合機床的總體設計必須要制定工藝方案，在工藝制定過程中，通過生產(chǎn)批量的分析確定組合機床箱體結合件的加工方案，并尋求最佳的工藝方案。主軸箱設計則是組合機床設計中的一個重要組成部分。在主軸箱體設計中；首先根據(jù)已知條件和被加工零件的具體結構特征，確定各軸的排布方案、結構、材料、轉向、配合關系等，保證各軸互不干涉。軸的排布方案是多種多樣的，通過比較選擇一種最佳的方案，然后選擇主軸箱體的規(guī)格、型號。確定好軸的排布方案及各種技術參數(shù)后，再選擇其它各種零件，編制各零件的明細表。盡可能選用標準件和通用件，降低制造成本。需對被加工零件孔的分布情況及所要達到的要求進行分析，如各部件尺寸、材料、形狀、硬度及加工精度和表面粗糙度等。3.研究存在的問題及解決方法本課題主要解決的問題和總體設計思路在組合機床諸多零件中，主軸箱與組合機床密切相關，是組合機床的重要組成部件。主軸箱是選用通用零件，按專用要求設計的，所以是組合機床設計過程中工作量較大的零部件之一。就主軸箱設計來說，主要問題集中在傳動系統(tǒng)的設計上。由于通常采用一根動力軸帶動多根主軸的工作方式，因此各傳動軸必須設法在有限的標準箱體空間中找到適宜的分布位置。軸的分布設計必須保證各軸的轉速、旋向、強度和剛度。6論文提綱(含論文選題、論文主體框架)摘要： 組合機床通常采用多刀（多軸）、多面、多工位同時對工件進行加工的方法。加工時，裝在機床主軸上的刀具作旋轉主運動，工件作進給運動，或者刀具既作旋轉主運動又做進給運動，以完成工件循環(huán)。本課題設計了一臺臥式鉆孔組合機床。設計內容主要分為總體設計和右主軸箱設計兩部分?？傮w設計包括總體方案論證、切削用量的確定和刀具選擇以及“三圖一卡”的繪制。右主軸箱設計主要包括繪制多軸箱設計原始依據(jù)圖、確定主軸和齒輪、設計傳動系統(tǒng)；根據(jù)主軸箱的大小以及設計和裝配要求選擇主軸箱的其他零部件。本組合機床有高精度、高剛性、高效率、高靈活性等優(yōu)點；使用方便，提高了勞動生產(chǎn)率。關鍵詞：組合機床；齒輪室蓋；主軸箱目錄第 1 章 前言1.1 本課題提出的背景及意義…………………………………………………11.2 國內研究現(xiàn)狀 …………………………………………………………………11.3 本論文的主要內容……………………………………………………………2 1.3.1 基本思路與框架…………………………………………………………21.3.2 研究方式…………………………………………………………………31.3.3 研究方法…………………………………………………………………31.3.4 設計目的…………………………………………………………………3第 2 章 組合機床總體設計2.1 被加工零件工序圖…………………………………………………………42.1.1 被加工零件工序圖的作用與內容……………………………………42.1.2 繪制被加工零件工序圖的規(guī)定及注意事項…………………………42.2 加工示意圖………………………………………………………42.2.1 加工示意圖的作用和內容…………………………………………42.2.2 選擇刀具、導向及有關計算…………………… ……………………472.3 機床聯(lián)系尺寸圖………………………………………………………52.3.1 機床聯(lián)系尺寸圖作用和內容 …………………………………52.3.2 繪制機床尺寸聯(lián)系總圖之前應確定的內容 …………………6 2.4 機床生產(chǎn)率計算卡 …………………………………………………… 6第 3 章 主軸箱設計3.1 引言………………………………………………………………………93.2 繪制主軸箱設計原始依據(jù)圖……………………………………………93.3 主軸結構型式的選擇及動力計算 ……………………………………113.3.1 主軸結構型式的選擇和直徑的確定 …………………………113.3.2 多軸箱所需動力計算 …………………………………………113.4 傳動系統(tǒng)的設計與計算 ………………………………………………123.4.1 對主軸箱傳動系統(tǒng)的一般要求…………………………………123.4.2 擬定主軸箱傳動的基本方法……………………………………133.4.3 傳動系統(tǒng)的設計計算……………………………………………143.5 主軸箱軸和齒輪的校核 ………………………………………………15第 4 章 經(jīng)濟性分析4.1 箱體結合件加工工藝的制定 …………………………………………164.2 夾具定位夾緊分析………………………………………………16第 5 章 結論和展望……………………………………………………………………17致謝………………………………………………………………………………18參考文獻…………………………………………………………………………1989主要參閱文獻[1] 上海交通大學編.金屬切削機床設計指導[M].上海：上海交通大學出版社.1986[2] 華東紡織工學院等編.機床設計手冊[M].上海：上?？茖W技術出版社.1979[3] 大連工學院戴曙主編.金屬切削機床設計[M].北京：機械工業(yè)出版社.1989[4] 吉林工業(yè)大學等校編.金屬切削機床設計[M].上海：上?？茖W技術出版社.1989[5] 艾興等編.切削用量手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社.1985 [6] 吉林大學賈亞洲主編.金屬切削機床概論[M].北京：機械工業(yè)出版社.1996[7] 吳圣莊主編.金屬切削機床概論[M].北京：機械工業(yè)出版社.1985[8] 曹建德等主編.金屬切削機床概論[M].上海：上?？茖W技術文獻出版社.1987[9] 沈陽工業(yè)大學,大連鐵道學院編.組合機床設計[M].上海：上?？茖W技術出版社.1978[10] 朱孝錄主編.機械傳動設計手冊[M].北京：電子工業(yè)出版社.200710研究進程安排(包括提綱、一稿、二稿、定稿起訖時間)1. 選 題 2012 年 12 月 1 日--2012 年 12 月 5 日2. 下達任務書 2012 年 12 月 6 日--2012 年 12 月 10 日3. 撰寫文獻綜述 2012 年 12 月 11 日--2012 年 12 月 30 日4. 撰寫開題報告 2013 年 1 月 1 日--2013 年 3 月 1 日5. 完成論文初稿 2013 年 3 月 2 日--2013 年 3 月 31 日6. 完成論文二稿 2013 年 4 月 1 日--2013 年 4 月 20 日7. 中 期 檢 查 2013 年 4 月 21 日--2013 年 4 月 30 日8. 完成論文三稿 2013 年 5 月 1 日--2013 年 5 月 10 日9. 論 文 答 辯 2013 年 5 月 16 日--2013 年 5 月 18 日其它說明1.文獻綜述一份（3000 字以上）2.開題報告一份3.論文一份（理工類 10000 字以上）指導教師是否同意開題簽名:年 月 日院（系）教學負責人簽署簽名:年 月 日11