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畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書
課題：ZH1105柴油機(jī)氣缸體三面粗鏜組合機(jī)床設(shè)計(jì)（左主軸箱設(shè)計(jì)）
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué) 生 姓 名 劉 少 衛(wèi)
班 級(jí) BMZ機(jī)制031
學(xué) 號(hào) 0361440124
指 導(dǎo) 教 師 劉 必 榮
專 業(yè) 系 主 任 吳 祥
發(fā) 放 日 期 2007年3月2日
一、設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容
課題來(lái)源于江蘇江淮動(dòng)力集團(tuán)。為保證ZH1105柴油機(jī)氣缸體三面相應(yīng)粗鏜孔的尺
寸精度及位置精度的要求，需設(shè)計(jì)一臺(tái)滿足三面粗鏜要求的臥式組合機(jī)床。在完成“三
圖一卡”的基礎(chǔ)上，主要完成左主軸箱裝配圖和零件圖設(shè)計(jì)任務(wù)。
二、設(shè)計(jì)（論文）依據(jù)
ZH1105柴油機(jī)氣缸體材料為HT250，其硬度是HB190-240，生產(chǎn)按兩班制執(zhí)行，
年產(chǎn)量15萬(wàn)件。各粗鏜孔的尺寸精度和位置精度及具體要求詳見ZH1105氣缸體的零
件圖。具體加工內(nèi)容：
左側(cè)：
1、粗鏜曲軸孔Φ194.4±0.1，，Φ124.4±0.1，；曲軸孔公共軸線到水箱面130±0.1，
與缸頭面距離300±0.1，與軸承底面垂直度要求為0.06，坐標(biāo)：X=0，Y=0；
2、粗鏜凸輪軸孔Φ36.4±0.1，;孔口倒角1X45，;坐標(biāo)： X=85.22+0.1，Y=99.48；
3、粗鏜上下平衡軸孔2-Φ61.4±0.10，;坐標(biāo)：X=127.07±0.10， Y=87±0.10
右側(cè)：
1、粗鏜凸輪軸孔Φ56.6±0.1，；孔口倒角1X45°，;坐標(biāo)：X=85.22±0.10；Y=99.48；
2、粗鏜上、下平衡軸孔2-Φ61.4±0.10，，坐標(biāo)：X=127.07±0.10，Y=87±0.10；
3、加工調(diào)速軸孔Φ24.4±0.10，，孔口倒角1X45°，，坐標(biāo)：X=34.07±0.10，
Y=86.53±0.10；
4、加工起動(dòng)軸孔Ф36.4±0.10， ，孔口倒角1X45°，，坐標(biāo)：X=107.45±0.10，
Y=8.42±0.10；
后側(cè)：
粗鏜缸套孔Ф114.4±0.10，，粗鏜Ф115±0.1，，粗鏜Ф122.4±0.10，，止口
深8，缸套孔軸線離水箱面130±0.10。
三、技術(shù)要求
1、機(jī)床應(yīng)能滿足加工要求，保證加工精度；
2、機(jī)床應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸方便，便于維修、調(diào)整；
3、機(jī)床應(yīng)盡量使用通用件（中間底座可自行設(shè)計(jì)）以便降低制造成本；
4、機(jī)床各動(dòng)力部件用電氣控制，液壓驅(qū)動(dòng)。
四、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）物化成果的具體內(nèi)容及要求
1、設(shè)計(jì)說(shuō)明書1份，達(dá)1萬(wàn)字以上，且要符合規(guī)范要求；
2、設(shè)計(jì)圖樣全部用AutoCAD繪制，夾具裝配圖需要有手工繪制的草圖，除“三圖一
卡”外，設(shè)計(jì)的工程圖樣折合成圖幅為A0應(yīng)不少于3張；圖樣要求正確、完整、清晰，
符合規(guī)范，并力求采用新標(biāo)準(zhǔn)，
3、具體設(shè)計(jì)的圖樣有：
（1）ZH1105柴油機(jī)氣缸體三面粗鏜組合機(jī)床的 “三圖一卡”設(shè)計(jì)；
（2）左主軸箱裝配圖設(shè)計(jì)；
（3）零件圖設(shè)計(jì)。
五、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度計(jì)劃
起訖日期
工作內(nèi)容
備 注
3月3日～3月4日
布置任務(wù)
3月5日～3月17日
調(diào)查研究，畢業(yè)實(shí)習(xí)
3月18日～4月15日
方案論證，總體設(shè)計(jì)
4月16日～4月30日
技術(shù)設(shè)計(jì)（部件設(shè)計(jì)）
5月8日～5月23日
工作設(shè)計(jì)（零件設(shè)計(jì)）
5月24日～6月7日
撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
6月8日～6月10日
畢業(yè)設(shè)計(jì)預(yù)答辯
6月11日～6月13日
修改資料
6月14日～6月15日
評(píng)閱材料
6月16日～6月18日
畢業(yè)答辯
6月19日～6月21日
材料整理裝袋
六、主要參考文獻(xiàn)：
[1] 葉偉昌主編.機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)(上冊(cè)).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001
[2] 葉偉昌主編.機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)(下冊(cè)).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001
[3] 胡家秀主編.機(jī)械零件設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999
[4] 李益民主編.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995
[5] 艾興等主編.金屬切削用量手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996
[6] 范云漲等主編.金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993
[7] 孟憲椅等主編.機(jī)床夾具圖冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991
[8] 韓敬禮等主編.機(jī)械電氣設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994
[9] 謝家瀛主編.組合機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999
[10] 楊培元等主編.液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995
[11] 大連組合機(jī)床研究所編.組合機(jī)床設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986
[12] 大連組合機(jī)床研究所編.組合機(jī)床設(shè)計(jì)參考圖冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986
[13] 李云.機(jī)械制造工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè).北京.機(jī)械工業(yè)出版社. 1996
[14] 薛源順.機(jī)床夾具設(shè)計(jì).北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2000
[15] 李益民.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè).北京.機(jī)械工業(yè)出版社.1993
七、其他
5
畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué) 生 姓 名 劉 少 衛(wèi)
班 級(jí) BMZ機(jī) 制 031
學(xué) 號(hào) 0361440124
指 導(dǎo) 教 師 劉 必 榮
日 期 2007年4月1日
畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告
一、概述
1.實(shí)習(xí)目的
大學(xué)四年的學(xué)習(xí)生活匆匆而過(guò)，轉(zhuǎn)眼到了我們畢業(yè)的日子。在這四年中，我們接觸了多方面的知識(shí)，像通過(guò)學(xué)習(xí)《高等數(shù)學(xué)》培養(yǎng)并提高了我們的邏輯思維能力。有關(guān)的計(jì)算機(jī)知識(shí)則是我們走向社會(huì)的最基礎(chǔ)的工具，而更重要的是我們學(xué)到了許多專業(yè)知識(shí)，如：機(jī)械制圖知識(shí)、機(jī)械制造知識(shí)、機(jī)械制造裝備知識(shí)、特種加工知識(shí)、自動(dòng)化知識(shí)，而相關(guān)的實(shí)驗(yàn)則為我們提高了將理論聯(lián)系為實(shí)踐的機(jī)會(huì)。我們現(xiàn)在面臨的畢業(yè)設(shè)計(jì)又則給我們提出了更高的要求。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們以前所學(xué)東西的融合，各方面知識(shí)的融會(huì)貫通；將鍛煉我們從搜集資料直到設(shè)計(jì)出所需要的產(chǎn)品的能力，培養(yǎng)我們獨(dú)立思維能力，以及發(fā)現(xiàn)問題并積極解問題的能力，由于我們以前所面對(duì)的只是課本及校內(nèi)的實(shí)驗(yàn)，所以我們的動(dòng)手操作能力很薄弱，而且有很多的專業(yè)方面的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)是我們不知道的，為了使我們?cè)O(shè)計(jì)方案更能貼進(jìn)實(shí)際，服務(wù)于實(shí)際，所以就有了我們這次的為期一周的畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)。當(dāng)然，其目的還在于通過(guò)實(shí)習(xí)使學(xué)生獲得基本生產(chǎn)的感性知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，擴(kuò)大知識(shí)面；同時(shí)專業(yè)實(shí)習(xí)又是鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生業(yè)務(wù)能力及素質(zhì)的重要渠道，培養(yǎng)當(dāng)代大學(xué)生具有吃苦耐勞的精神，也是學(xué)生接觸社會(huì)、了解產(chǎn)業(yè)狀況、了解國(guó)情的一個(gè)重要途徑，逐步實(shí)現(xiàn)由學(xué)生到社會(huì)的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)我們初步擔(dān)任技術(shù)工作的能力、初步了解企業(yè)管理的基本方法和技能；體驗(yàn)企業(yè)工作的內(nèi)容和方法，
2.實(shí)習(xí)要求
加深對(duì)生產(chǎn)第一線情況的了解。在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，通過(guò)對(duì)不同的生產(chǎn)企事業(yè)的參觀，針對(duì)所學(xué)主要專業(yè)知識(shí)，結(jié)合實(shí)習(xí)單位具體情況，認(rèn)真體會(huì)現(xiàn)代制造業(yè)的生產(chǎn)工藝流程、先進(jìn)制造技術(shù)狀況、先進(jìn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)與操作、生產(chǎn)的組織與管理等。
總之，通過(guò)本次的畢業(yè)實(shí)習(xí)將使我們對(duì)自己所研究的課題有更全面更深刻的認(rèn)識(shí)，從而為我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)按時(shí)完成奠定了基礎(chǔ)。
二、實(shí)習(xí)過(guò)程
由于我們畢業(yè)設(shè)計(jì)所涉及的內(nèi)容有組合機(jī)床的設(shè)計(jì)及左主軸箱設(shè)計(jì)，所以我們所需實(shí)習(xí)的對(duì)象也就是有關(guān)這方面生產(chǎn)的工廠。其具體實(shí)習(xí)地點(diǎn)為：江蘇江淮動(dòng)力股份有限公司、江蘇悅達(dá)鹽城市拖拉機(jī)廠、鹽城市精密機(jī)床制造有限公司。
江蘇江淮動(dòng)力股份有限公司、江蘇悅達(dá)鹽城市拖拉機(jī)廠所涉及到的是我所要設(shè)計(jì)的組合機(jī)床是如何工作及操作的，包括我所要設(shè)計(jì)的該類機(jī)床的左主軸箱的具體構(gòu)造。
鹽城市精密機(jī)床制造有限公司所涉及到的是組合機(jī)床的各個(gè)部件的制造。從而對(duì)于我所要設(shè)計(jì)的課題可以更進(jìn)一步的的了解以便設(shè)計(jì)。
三、實(shí)習(xí)內(nèi)容及分析
3月７日，我們的第一站是江蘇江淮動(dòng)力股份有限公司，江蘇江淮動(dòng)力股份有限公司是高科技民營(yíng)企業(yè)——重慶東銀集團(tuán)旗下專業(yè)生產(chǎn)中、小功率發(fā)動(dòng)機(jī)的大型企業(yè)，位居中國(guó)企業(yè)500強(qiáng)、中國(guó)農(nóng)機(jī)行業(yè)上市公司之列。公司歷史悠久，創(chuàng)建于1945年，1959年開始生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)。現(xiàn)有員工3000人，年銷售收入21億元。 公司長(zhǎng)期注重技術(shù)創(chuàng)新，投資億元建成省級(jí)企業(yè)技術(shù)中心和國(guó)家級(jí)博士后科研工作站，建有具有國(guó)際先進(jìn)水平的CAD/CAM/CAT（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試）網(wǎng)絡(luò)，擁有行業(yè)中以三維激光掃描儀、三維激光成型機(jī)等先進(jìn)設(shè)備和計(jì)算機(jī)軟件為代表的RP技術(shù)，并積極引進(jìn)應(yīng)用同步開發(fā)、虛擬設(shè)計(jì)、快速原型制造、反求工程等高新技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)產(chǎn)品，確立了企業(yè)在行業(yè)技術(shù)進(jìn)步方面的領(lǐng)先地位，逐步形成了具有自主版權(quán)和江動(dòng)特色的節(jié)能單缸機(jī)、輕型多缸機(jī)、通用汽油機(jī)、小馬力單缸機(jī)和拖拉機(jī)、發(fā)電機(jī)組（柴、汽油）等六大系列，400多個(gè)品種的優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，柴、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)都有代表品種通過(guò)美國(guó)EPA、CARB認(rèn)證。
走進(jìn)廠區(qū)，只見潔凈整齊的環(huán)境和次序井然的工作程序。雖然是國(guó)內(nèi)的制造廠家，但是，到了車間，看過(guò)那些先進(jìn)的流水線，那些熟練的技術(shù)水平，完全會(huì)感覺到現(xiàn)代化的管理。作為拖拉機(jī)產(chǎn)品的制造廠，一些諸如木屑的飛揚(yáng)，機(jī)器的喧囂以及混合著的膠水味油漆味等問題，都是難免存在的，但是工廠已經(jīng)把這些都盡可能的減少到最低限度了。走在車間，這些大多的木制廠家所面臨的嚴(yán)重問題似乎在我們工廠并沒有太大的困擾，反而是那些管理和效率吸引了大多的參觀者。
在江蘇江淮動(dòng)力股份有限公司我著重參觀ZH1105柴油機(jī)汽缸粗鏜組合機(jī)床，從中我首先了解了該類臥式組合機(jī)床的組成：中間底座、滑座、動(dòng)力頭、回轉(zhuǎn)鼓輪及夾具、臥式床身。其次就是重點(diǎn)了解我所設(shè)計(jì)的部分。最后對(duì)有于柴油機(jī)氣缸加工的操作過(guò)程有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。
3月８日，我們來(lái)到第二站江蘇悅達(dá)鹽城拖拉機(jī)廠，江蘇悅達(dá)鹽城拖拉機(jī)廠創(chuàng)建于1995年，是中華人民共和國(guó)機(jī)械部定點(diǎn)生產(chǎn)小型拖拉機(jī)的重點(diǎn)企業(yè)，國(guó)家大型企業(yè)，國(guó)有控股的股份制企業(yè)。
全廠占地面積12.9萬(wàn)平方米，96年末工廠資產(chǎn)總值20875.8萬(wàn)元,固定資產(chǎn)原值6500萬(wàn)元，擁有各類設(shè)備860臺(tái)(套)，主要生產(chǎn)線18條。具有年產(chǎn)東風(fēng)-12型手扶拖拉機(jī)6萬(wàn)臺(tái)、金馬輪式拖拉機(jī)2萬(wàn)臺(tái)的生產(chǎn)能力。 主產(chǎn)品為兩類黃海牌東風(fēng)-12 型手扶拖拉機(jī)、黃海牌金馬輪式拖拉機(jī)。計(jì)量工作96年我廠通過(guò)了國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局ISO 10012-1:94計(jì)量檢測(cè)體系認(rèn)證。96年全廠生產(chǎn)兩類拖拉機(jī)共55040臺(tái)，年銷售額29556.5萬(wàn)元，實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)1400萬(wàn)元。本企業(yè)資信等級(jí)經(jīng)鹽城市工商銀行評(píng)定為AAA級(jí)。
在江蘇悅達(dá)鹽城拖拉機(jī)廠的實(shí)習(xí),了解了目前制造業(yè)的基本情況,只是由于機(jī)械行業(yè)特有的技術(shù)操作熟練性和其具有的較大風(fēng)險(xiǎn)性,很遺憾地,不能多做一些具體實(shí)踐的操作,但是觀察了一臺(tái)機(jī)床的各個(gè)零件的生產(chǎn)加工過(guò)程及其裝配過(guò)程,使許多自己從書本上學(xué)的知識(shí)鮮活了起來(lái),明白了本專業(yè)在一些技術(shù)制造上的具體應(yīng)用，對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)床有了大體的了解。
在參觀期間我們分別到生產(chǎn)不同型號(hào)的拖拉機(jī)車間，在生產(chǎn)金馬輪式拖拉機(jī)車間，指導(dǎo)老師給我們?cè)敿?xì)講解金馬輪拖拉機(jī)主要零部件的加工裝配工藝和整機(jī)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)問題以及內(nèi)部液壓系統(tǒng)的一系列構(gòu)造，并從中了解該類拖拉機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)狀況，以及其加工該類發(fā)動(dòng)機(jī)的組合機(jī)床是如何運(yùn)轉(zhuǎn)和如何布置加工工具的一整套有關(guān)機(jī)床的問題。
3月９日我們到了第三站鹽城精密機(jī)床制造有限公司,顧名思義,精密機(jī)床制造有限公司是生產(chǎn)一些加工精度較高,技術(shù)要求高的機(jī)床設(shè)備的大型公司,主要加工的是機(jī)床內(nèi)部的一些精度等級(jí)較高的小部件或者一些高精度的機(jī)床,如m級(jí),mm級(jí)平面磨床.由于加工要求較高,所以機(jī)器也比較精密,所以有些也要在恒溫這個(gè)環(huán)境下伺候它們呢.這樣才能保證機(jī)床的工作性能,進(jìn)而保證加工零件的加工精度要求.
在指導(dǎo)老師的講解后,明白一般零件的加工過(guò)程如下:
胚料---劃線---刨床(工藝上留加工余量)--粗車--熱處理,調(diào)質(zhì)--車床半精加工--磨--齒輪加工--淬火(齒面)--磨面
齒輪零件加工工藝: 粗車--熱處理--精車--磨內(nèi)孔--磨芯,軸端面--磨另一端面--滾齒--鉗齒--剃齒--鍘鍵槽--鉗工--完工
精密機(jī)床制造有限公司有多個(gè)用于加工磨頭體的加工中心和多臺(tái)數(shù)控機(jī)床,數(shù)控機(jī)床的體積小,價(jià)格相對(duì)比較便宜,加工比較方便,加工中心有一個(gè)刀床和多個(gè)工作臺(tái)同時(shí)對(duì)多個(gè)工作面進(jìn)行加工,不僅避免了由于基準(zhǔn)不重合產(chǎn)生的誤差,提高了加工精度,而且也大大提高了加工效率,但是加工中心體積大,價(jià)格昂貴,而且對(duì)環(huán)境要求較高,這就提高了產(chǎn)品的成本,一般選擇加工經(jīng)濟(jì)性較高的零件或者精度要求高的關(guān)鍵零件.
在精密機(jī)床制造有限公司的實(shí)習(xí)中,極大地豐富了自己關(guān)于零件加工工藝的知識(shí),拓展了自己的知識(shí)面.在這次實(shí)習(xí)中,感觸最深的是了解了數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)中的重要性,它是電子信息技術(shù)和傳統(tǒng)機(jī)械加工技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，它集現(xiàn)代精密機(jī)械、計(jì)算機(jī)、通信、液壓氣動(dòng)、光電等多學(xué)科技術(shù)為一體，具有高效率、高精度、高自動(dòng)化和高柔性等特點(diǎn)，是尖端工業(yè)所不可缺少的生產(chǎn)設(shè)備.目前我國(guó)絕大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床都是出自國(guó)外先進(jìn)制造商,無(wú)論在數(shù)量上,精度,性能指標(biāo)上,中國(guó)制造業(yè)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家,需要我們奮起直追.
四、實(shí)習(xí)感想
這次的實(shí)習(xí)期間，讓我了解到了工廠的規(guī)模水平、生產(chǎn)流程以及一些常規(guī)產(chǎn)品的制作，此外，本次的畢業(yè)實(shí)習(xí)不僅使我們的理論與實(shí)踐得到了一次完美的結(jié)合，而且加強(qiáng)了我們團(tuán)隊(duì)合作精神，培養(yǎng)了我們就實(shí)際問題提出適時(shí)性解決方案的能力，增強(qiáng)了我們的時(shí)間觀念，為我們畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行提供了保障。同時(shí)，通過(guò)實(shí)踐，使我學(xué)到了很多實(shí)踐知識(shí)。所謂實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)旁站，使我近距離的觀察了整個(gè)房屋的建造過(guò)程，學(xué)到了很多很適用的具體的施工知識(shí)，這些知識(shí)往往是我在學(xué)校很少接觸，很少注意的，但又是十分重要基礎(chǔ)的知識(shí).
我堅(jiān)信通過(guò)這一次的實(shí)習(xí)，所獲得的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)我終身受益，在我畢業(yè)后的實(shí)際工作中將不斷的得到驗(yàn)證，我會(huì)不斷的理解和體會(huì)實(shí)習(xí)中所學(xué)到的知識(shí)，在未來(lái)的工作中我將把我所學(xué)到的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不斷的應(yīng)用到實(shí)際工作來(lái)，充分展示自我的個(gè)人價(jià)值和人生價(jià)值。為實(shí)現(xiàn)自我的理想和光明的前程努力。
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畢業(yè)論文
開題論證報(bào)告
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化
學(xué)生姓名 劉 少 衛(wèi)
班 級(jí) BMZ機(jī)制031
學(xué) 號(hào) 0361440124
指導(dǎo)教師 劉 必 榮
完成日期 2007年 4月15日
課題名稱：ZH1105柴油機(jī)氣缸體三面粗鏜組合機(jī)床設(shè)計(jì)（左主軸箱設(shè)計(jì)）
一、課題來(lái)源、課題研究的主要內(nèi)容及國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀綜述
課題來(lái)源：江蘇江淮動(dòng)力集團(tuán)，本人所設(shè)計(jì)的題目是ZH1105柴油機(jī)氣缸體三面粗鏜組合機(jī)床設(shè)計(jì)，主要完成左主軸箱裝配圖和零件圖設(shè)計(jì)任務(wù)，所設(shè)計(jì)的機(jī)床主要用于加工柴油機(jī)左氣缸體，本人在完成“三圖一卡”的基礎(chǔ)上，完成組合機(jī)床自動(dòng)加工柴油機(jī)氣缸體的左主軸箱設(shè)計(jì)。
1.總體設(shè)計(jì)：
1)制定工藝方案，確定機(jī)床的配置型式及結(jié)構(gòu)方案；
2)三圖一卡設(shè)計(jì)，包括：a)被加工零件工序圖；(b) 加工示意圖；(c) 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖；(d) 生產(chǎn)率計(jì)算卡。
2.左軸箱設(shè)計(jì)：
1) 左軸箱總裝圖；
2) 左軸箱箱體零件圖；
3) 其它零件圖；
4) 有關(guān)計(jì)算、校核等
3.發(fā)展?fàn)顩r及涉及內(nèi)容
當(dāng)我國(guó)加入WTO以后，制造業(yè)所面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。對(duì)組合機(jī)床的要求相對(duì)提高，從而設(shè)計(jì)機(jī)床的要求也提高。為了組合機(jī)床行業(yè)適時(shí)調(diào)整戰(zhàn)略，采取了積極的應(yīng)對(duì)策略，出現(xiàn)了產(chǎn)、銷兩旺的良好勢(shì)頭，截至2002年9月份，組合機(jī)床行業(yè)僅組合機(jī)床產(chǎn)品一項(xiàng)，產(chǎn)量快速增長(zhǎng)，相比2001年同比增長(zhǎng)了十個(gè)百分點(diǎn)以上, 另外組合機(jī)床行業(yè)工業(yè)增加值、產(chǎn)品銷售率、全員工資總額、出口交貨值等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均有不同程度的增長(zhǎng)，新產(chǎn)品、新技術(shù)較去年均有大幅度提高，可見行業(yè)企業(yè)運(yùn)營(yíng)狀況良好。
研究的主要內(nèi)容可涉及：工程設(shè)計(jì)相關(guān)的理論；產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的技術(shù)難點(diǎn)；對(duì)如何進(jìn)行同類產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行研究；相關(guān)行業(yè)的熱點(diǎn)技術(shù)問題；針對(duì)的設(shè)計(jì)任務(wù)的特點(diǎn)所采用的相關(guān)結(jié)構(gòu)的工作原理；如何用相關(guān)的技術(shù)手段來(lái)保證設(shè)計(jì)質(zhì)量；設(shè)計(jì)產(chǎn)品所涉及的相關(guān)技術(shù)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性校驗(yàn)；產(chǎn)品設(shè)計(jì)的操作簡(jiǎn)便性、制造和使用的經(jīng)濟(jì)性；產(chǎn)品設(shè)計(jì)的環(huán)保、節(jié)能特性；產(chǎn)品設(shè)計(jì)的制造可實(shí)施性；產(chǎn)品設(shè)計(jì)的壽命；產(chǎn)品設(shè)計(jì)中零、部件的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化問題。
二、本課題擬解決的問題
1.總體設(shè)計(jì)問題:如設(shè)計(jì)選型、產(chǎn)品總體布局、產(chǎn)品配置；
2.產(chǎn)品設(shè)計(jì)的特殊要求:例如特定的參數(shù)要求，特定的結(jié)構(gòu)要求，特定的性能要求；
3.產(chǎn)品傳動(dòng)方案的確定:標(biāo)準(zhǔn)件、通用件的選擇；
4.詳細(xì)設(shè)計(jì)相關(guān)問題:例如相關(guān)的強(qiáng)度校核、剛度校核、局部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題的方案確定；
5.產(chǎn)品的設(shè)計(jì)分析:例如有限元分析、運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)力學(xué)分析；
6.工藝設(shè)計(jì)方案的論證:設(shè)計(jì)效果仿真；加工模擬仿真；
7.生產(chǎn)效率:經(jīng)濟(jì)性；生產(chǎn)周期；
三、解決方案及預(yù)期效果
1.解決方案：
1）.采用何種總體設(shè)計(jì)方案；針對(duì)某種需求采用何種特殊結(jié)構(gòu)；
2）.易損件采用便于裝拆的結(jié)構(gòu)；采用何種設(shè)計(jì)手段；
3）.采用何種分析手段；采用何種實(shí)驗(yàn)手段；
4）.采用何種優(yōu)化方法；采用何種仿真手段；
2.預(yù)期效果：
產(chǎn)品的制造工藝性好；產(chǎn)品外形美觀；產(chǎn)品的制造成本降低；提高設(shè)計(jì)的一次成功率、減少設(shè)計(jì)返工；交貨期縮短；產(chǎn)品使用中的維護(hù)成本降低；設(shè)計(jì)的產(chǎn)品工作更穩(wěn)定、可靠；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理，符合工作現(xiàn)場(chǎng)的需要，更易于操作和使用；產(chǎn)品的使用效果達(dá)到什么樣的指標(biāo)；產(chǎn)品拆卸方便、更易于維護(hù)；所設(shè)計(jì)的部分符合整個(gè)工藝流程的要求。
綜上，目前已經(jīng)基本完成資料收集工作，以及到相關(guān)的行業(yè)也進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)習(xí)，正在進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，進(jìn)度適中，爭(zhēng)取在規(guī)定時(shí)間內(nèi)保質(zhì)保量地完成任務(wù)。
四、課題進(jìn)度安排
3月5日～3月17日．畢業(yè)實(shí)習(xí)階段。
畢業(yè)實(shí)習(xí)，查閱資料，到多個(gè)公司實(shí)踐，撰寫實(shí)習(xí)報(bào)告。
3月18日～4月15日．開題階段。
提出總體設(shè)計(jì)方案及草圖，填寫開題報(bào)告。
4月16日～5月23日． 設(shè)計(jì)初稿階段。
完成總體設(shè)計(jì)圖、部件圖、零件圖。
5月24日～6月7日． 中期工作階段。
完善設(shè)計(jì)圖紙，編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書，中期檢查。
6月8日～6月10日．畢業(yè)設(shè)計(jì)預(yù)答辯。
6月11日～6月13日．畢業(yè)設(shè)計(jì)整改。
圖紙修改、設(shè)計(jì)說(shuō)明書修改、定稿，材料復(fù)查。
6月14日～6月15日．畢業(yè)設(shè)計(jì)材料評(píng)閱。
6月16日～6月18日．畢業(yè)答辯。
6月19日～6月21日．材料整理裝袋。
五、指導(dǎo)教師意見
年 月 日
六、專業(yè)系意見
年 月 日
七、學(xué)院意見
年 月 日
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文 獻(xiàn) 資 料
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué) 生 姓 名 劉 少 衛(wèi)
班 級(jí) BMZ機(jī)制031
學(xué) 號(hào) 0361440124
指 導(dǎo) 教 師 劉 必 榮
文 獻(xiàn) 資 料
[1] 吳何畏, 王衛(wèi)兵. 鉆孔組合機(jī)床液壓傳動(dòng)和電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].制造技術(shù)與機(jī)床, 2007,(01),58-61 .
[2] 吳何畏, 王衛(wèi)兵. 鉆孔組合機(jī)床液壓傳動(dòng)和電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù) , 2006,(08),56-59 .
[3] 李瑋, 沈勇, 董軍, 姚順忠. PLC在B230龍門刨床電氣控制中的應(yīng)用[J].西南林學(xué)院學(xué)報(bào) , 2003,(02),85-88.
[4] 田艷芳. PLC在鉆孔組合機(jī)床控制中的應(yīng)用[J].機(jī)床與液壓, 2003,(04),180-181.
[5] 王成安, 關(guān)長(zhǎng)偉. PLC的梯形圖語(yǔ)言在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤分析[J]. 丹東紡專學(xué)報(bào) , 2003,(04) ,17-18.
[6] 龐偉, 葛桂萍. PLC在組合機(jī)床控制中的應(yīng)用[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī), 2001,(11) ,73-74.
[7]趙紅美, 李靜, 耿亞楠. 組合機(jī)床多軸箱CAD的應(yīng)用現(xiàn)狀[J].現(xiàn)代制造工程 , 2006,(11),70-72.
[8] 付書明，李明. 柔性組合機(jī)床及其生產(chǎn)線的發(fā)展探討[J].成組技術(shù)與生產(chǎn)現(xiàn)代化 , 2006,(01),48-51.
[9]潘濱，韓松.如何正確理解與選定組合機(jī)床的柔性[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù),1999,(12),3-6.
[10]周虹. 影響數(shù)控機(jī)床零件加工精度的因素與補(bǔ)償措施[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新 , 2005,(02) ,120-121+124.
柔性組合機(jī)床及其生產(chǎn)線的發(fā)展探討
付書明1,李 明2
(1.機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院,鄭州 450007; 2.鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院,鄭州 450015)
摘 要: 論述了柔性生產(chǎn)線的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì),介紹了數(shù)控組合機(jī)床的基本組成及常見的形式,指出了使傳統(tǒng)的組合機(jī)床及其自動(dòng)線具有柔性的重要意義.
關(guān)鍵詞: 柔性;組合機(jī)床;生產(chǎn)線
中圖分類號(hào): TG65 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
今天,市場(chǎng)環(huán)境發(fā)生了巨大的變化,消費(fèi)的需求日趨主體化、個(gè)體化和多樣化,這使得過(guò)去主要以成本高低來(lái)決定企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的局面得到了根本轉(zhuǎn)變,企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力已由產(chǎn)品品種、新產(chǎn)品上市速度、交貨期、質(zhì)量和成本等多個(gè)指標(biāo)共同決定.甚至是新產(chǎn)品的上市速度成為決定企業(yè)生存與發(fā)展的關(guān)鍵問題,多品種變批量生產(chǎn)逐漸成為主流生產(chǎn)模式.進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來(lái),汽車、拖拉機(jī)行業(yè)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)更趨激烈,新產(chǎn)品層出不窮,產(chǎn)品市場(chǎng)壽命進(jìn)一步縮短,新的產(chǎn)品層出不窮,新產(chǎn)品的開發(fā)周期日益縮短.因而汽車、拖拉機(jī)工業(yè)對(duì)高速化、柔性自動(dòng)化技術(shù)裝備的需求量日益增多.因此,為適應(yīng)新產(chǎn)品更新?lián)Q代的步伐,使生產(chǎn)線在保持其高生產(chǎn)率的條件下,進(jìn)一步提高其柔性,就越來(lái)越具有重要意義.
組合機(jī)床及其生產(chǎn)線,是專用于大批量機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)的高效自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備,是汽車、拖拉機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等工業(yè)不可替代的主要加工設(shè)備.近年來(lái)隨著數(shù)控技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等的發(fā)展,組合機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)也發(fā)生了翻天覆地的變化.因此,研究組合機(jī)床及其生產(chǎn)線的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),使傳統(tǒng)的組合機(jī)床及其自動(dòng)線具有柔性,是拖拉機(jī)和汽車生產(chǎn)企業(yè)為滿足市場(chǎng)需求所必須解決的問題.
1 生產(chǎn)線的柔性化發(fā)展特點(diǎn)
1.1 數(shù)控化
數(shù)控組合機(jī)床的出現(xiàn),不僅完全改變了過(guò)去那種由繼電器電路組成的組合機(jī)床的控制系統(tǒng),而且也使組合機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)乃至通用部件標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生了或正在發(fā)生著巨大的變化.組合機(jī)床及其自動(dòng)線的數(shù)控化,使得傳統(tǒng)的專用機(jī)床和通用機(jī)床的界限,變得模糊起來(lái).以至于在組合機(jī)床這種傳統(tǒng)意義上的專用機(jī)床領(lǐng)域內(nèi),也出現(xiàn)了“組合機(jī)床柔性化”的提法和實(shí)踐.傳統(tǒng)意義上的組合機(jī)床剛性自動(dòng)線和生產(chǎn)線,也具有了一定的柔性.組合機(jī)床柔性化在國(guó)際上發(fā)展較為迅速.如美國(guó)Lanm公司20世紀(jì)90年代前期生產(chǎn)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋加工設(shè)備,有50%是傳統(tǒng)的組合機(jī)床生產(chǎn)線,25%是可調(diào)可變生產(chǎn)線,25%是柔性生產(chǎn)系統(tǒng)(FTL,FMS).日本在1988~1992年間,組合機(jī)床的數(shù)控化率已達(dá)32%~39%.德國(guó)在同時(shí)間內(nèi)組合機(jī)床及自動(dòng)線的數(shù)控化率為18%~62%[1].目前,國(guó)內(nèi)也開展了數(shù)控組合機(jī)床的研究.如沈陽(yáng)數(shù)控機(jī)床廠推出了SSK-U6030型缸體八工位數(shù)控組合機(jī)床,用以加工家用冰箱壓縮機(jī)缸體[2].一些組合機(jī)床通用部件生產(chǎn)廠家也已經(jīng)開發(fā)出一維數(shù)控滑臺(tái)、二維數(shù)控十字滑臺(tái)和數(shù)控回轉(zhuǎn)臺(tái).與其它數(shù)控機(jī)床類似,數(shù)控組合機(jī)床也是通過(guò)數(shù)控加工程序來(lái)改變加工行程、工作循環(huán)、切削參數(shù)、加工位置和自動(dòng)換刀.而且,結(jié)合組合機(jī)床特點(diǎn),數(shù)控組合機(jī)床還可自動(dòng)更換主軸箱,以適應(yīng)變形品種的加工.
必須指出的是,一般意義上的數(shù)控組合機(jī)床與數(shù)控機(jī)床是完全不同的,數(shù)控機(jī)床是在通用機(jī)床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,它不必考慮零部件的通用化問題,它的加工工藝十分廣泛,主要用于零件小批量生產(chǎn)模式中.而數(shù)控組合機(jī)床是在組合機(jī)床這類專用機(jī)床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,它是由數(shù)控化的通用部件作為零部件而組裝成的,因而具有傳統(tǒng)組合機(jī)床通用部件設(shè)計(jì)、制造標(biāo)準(zhǔn)化的優(yōu)點(diǎn);它的工藝范圍相對(duì)較窄,主要用于多品種變批量生產(chǎn)當(dāng)中.當(dāng)然,數(shù)控組合機(jī)床是數(shù)控機(jī)床的一種,隨著技術(shù)的發(fā)展,數(shù)控組合機(jī)床與一般意義上的數(shù)控機(jī)床的差別將逐漸縮小.
1.2 模塊化
為適應(yīng)數(shù)控組合機(jī)床的發(fā)展,就出現(xiàn)了組成數(shù)控機(jī)床的數(shù)控加工功能模塊.組合機(jī)床模塊化是組合機(jī)床數(shù)控化所帶來(lái)的必然結(jié)果,也是組合機(jī)床數(shù)控化的必要基礎(chǔ).數(shù)控加工模塊化極大地豐富了組合機(jī)床的通用件.它必將引起組合機(jī)床通用件發(fā)生根本性變化.數(shù)控加工模塊,按其數(shù)控坐標(biāo)(軸)數(shù),主要有單坐標(biāo)、雙坐標(biāo)和三坐標(biāo).按其主軸數(shù),有單軸和多軸模塊,也有單軸和多軸復(fù)合加工模塊.數(shù)控加工模塊的發(fā)展,主要有2種方式.一是與現(xiàn)有組合機(jī)床通用件相對(duì)應(yīng),設(shè)計(jì)數(shù)控通用件.目前國(guó)內(nèi)已有企業(yè)正在研制數(shù)控一維滑臺(tái)、數(shù)控二維(十字)滑臺(tái)、數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等,都屬于這種方式;二是根據(jù)數(shù)控加工的特點(diǎn),研制數(shù)控組合機(jī)床所獨(dú)有的部件,如自動(dòng)更換式多軸主軸箱、數(shù)控回轉(zhuǎn)刀庫(kù)、數(shù)控?fù)Q刀機(jī)械手、數(shù)控?fù)Q箱機(jī)械手等.
1.3 高速化
由于高速加工可大大降低零件表面粗糙度及切削力、大大減小切削溫度、提高生產(chǎn)效率,故機(jī)床的高速化研究方興未艾,特別是數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)已達(dá)到了驚人的高速.如美國(guó)生產(chǎn)的加工中心,主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)15 000 r~60 000 r/min,工作臺(tái)快進(jìn)速度高達(dá)90~120 m/min[2].順應(yīng)機(jī)床高速化的潮流,組合機(jī)床的速度也越來(lái)越高.例如,德國(guó)大眾汽車廠在加工鋁合金缸蓋燃燒室側(cè)面時(shí),采用PCD銑刀,銑削速度高達(dá)3 075 m/min,進(jìn)給速度達(dá)3 600 mm/min,而采用安裝有CBN刀片的新穎鏜刀加工灰鑄鐵時(shí),切削速度達(dá)800 m/min,進(jìn)給速度達(dá)1 500 mm/min[1].
1.4 精密化
由于機(jī)床實(shí)現(xiàn)了數(shù)控化,因而機(jī)床的加工精度越來(lái)越高,使一些過(guò)去看來(lái)難以達(dá)到的加工精度,今天也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了.例如,意大利Mandelli公司生產(chǎn)的Thunder 500型加工中心,X、Y、Z軸的定位精度均為0.008 mm,重復(fù)定位精度為0.003 mm;B軸定位精度6″,重復(fù)定位精度3″.在數(shù)控組合機(jī)床上,也要求提高設(shè)備的工序能力系數(shù),使加工誤差在0.01mm以內(nèi)[1].
1.5 全防護(hù)化
全封閉防護(hù)是現(xiàn)在機(jī)床的一大特點(diǎn),不論是單機(jī)還是機(jī)床生產(chǎn)線,均采用全封閉的外包裝.電器、液壓全部采用空中走線.全封閉防護(hù),不但使機(jī)床及其生產(chǎn)線外型美觀,而且也提高了機(jī)床及生產(chǎn)線的安全性、可靠性和維修的便利性.
2 數(shù)控組合機(jī)床通用部件
眾所周知,傳統(tǒng)的組合機(jī)床屬剛性的專用機(jī)床,它主要由一些具有獨(dú)立功能的通用部件及少許專用部件所構(gòu)成,是典型的模塊化機(jī)床.通過(guò)給通用部件(或模塊)賦予柔性,使其成為柔性通用部件,用這些柔性通用部件就可以構(gòu)成多種形式的柔性組合機(jī)床.因此,研制數(shù)控組合機(jī)床通用部件是制造柔性化的組合機(jī)床及其生產(chǎn)線的基礎(chǔ).
2.1 數(shù)控動(dòng)力滑臺(tái)
一維數(shù)控滑臺(tái)、二維數(shù)控十字滑臺(tái)是數(shù)控組合機(jī)床的基礎(chǔ)部件.此類滑臺(tái)可根據(jù)用戶要求,采用交流伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng).數(shù)控滑臺(tái)的導(dǎo)軌面及壓板滑動(dòng)面均粘貼了工業(yè)塑料導(dǎo)軌板.該工業(yè)塑料導(dǎo)軌板是一種以聚四氟乙烯為主的塑料板材,厚度為4 mm(按需要可以選擇不同的規(guī)格),可以進(jìn)行各種機(jī)械加工,其粘結(jié)工藝也很簡(jiǎn)單.這種工業(yè)導(dǎo)軌板的摩擦系數(shù)很小,可以使數(shù)控滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)輕快,振動(dòng)小、噪聲低,并能防止低速爬行.另外,由于這種材料具有較好的耐磨性,因此可以延長(zhǎng)導(dǎo)軌的壽命.在組合機(jī)床中,在切削負(fù)荷較小的精加工場(chǎng)合,也可在動(dòng)力滑臺(tái)上用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌代替滑動(dòng)導(dǎo)軌,實(shí)現(xiàn)動(dòng)力滑臺(tái)的滾動(dòng)化(滾動(dòng)導(dǎo)軌+滾珠絲杠).一維、二維數(shù)控滑臺(tái)的傳動(dòng)絲杠均采用雙螺母滾珠絲杠,以消除雙向傳動(dòng)間隙,提高數(shù)控滑臺(tái)的傳動(dòng)精度.
2.2 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)
在組合機(jī)床中,回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床占有很重要的地位.根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料,德國(guó)在1990~1992年期間,回轉(zhuǎn)式多工位組合機(jī)床和自動(dòng)線的產(chǎn)量約各占組合機(jī)床總數(shù)的50%左右[1].因?yàn)檫@類機(jī)床可以把工件的許多加工工序分配到多個(gè)加工工位上,并同時(shí)能從多個(gè)方向?qū)ぜ膸讉€(gè)面進(jìn)行加工,此外,還可以通過(guò)轉(zhuǎn)位夾具(在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)機(jī)床上)或通過(guò)轉(zhuǎn)位、翻轉(zhuǎn)裝置(在自動(dòng)線上)實(shí)現(xiàn)工件的五面加工或全部加工,因而具有很高的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率,被汽車、拖拉機(jī)和壓縮機(jī)等工業(yè)部門廣泛采用.而數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)是回轉(zhuǎn)式多工位數(shù)控組合機(jī)床的基礎(chǔ)部件.目前,國(guó)內(nèi)已開發(fā)出系列數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái),它可以水平方式安裝于主機(jī)中間底座的臺(tái)面上,以完成對(duì)工件的多面加工,也可以垂直方式安裝于主機(jī)動(dòng)力滑臺(tái)上,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀加工.它利用主機(jī)的控制系統(tǒng)或?qū)ｉT配套的控制系統(tǒng),完成與主機(jī)相協(xié)調(diào)的各種加工的分度回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng).水平方式安裝時(shí),工作臺(tái)上可安裝板、盤或其它形狀較復(fù)雜的被加工零部件,從而實(shí)現(xiàn)等分的和不等分的連續(xù)的孔、槽以及曲面的加工,且能達(dá)到很高的精度.
2.3 數(shù)控切削頭
現(xiàn)國(guó)內(nèi)已經(jīng)開發(fā)出可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速的各種切削頭,如數(shù)控鉆削頭、鏜削頭、銑削頭等等.如大功率滑座式銑頭,該銑頭既可用于組合銑床,又可用于數(shù)控組合銑床.與傳統(tǒng)銑頭相比,該銑頭有兩個(gè)顯著特點(diǎn):一是銑頭轉(zhuǎn)速可無(wú)級(jí)調(diào)速,這是因?yàn)樗刹捎米冾l器來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速;二是它具有銑頭軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng).它與數(shù)控回轉(zhuǎn)臺(tái)組合,可完成對(duì)零件的多面加工.該銑頭的開發(fā)成功,不僅為組合銑床添加了新成員,也為數(shù)控組合機(jī)床增添了新的通用部件.
3 常見的柔性數(shù)控組合機(jī)床
3.1 數(shù)控轉(zhuǎn)塔組合機(jī)床
數(shù)控轉(zhuǎn)塔動(dòng)力頭可與數(shù)控滑臺(tái)和其它通用部件組成數(shù)控轉(zhuǎn)塔組合機(jī)床.數(shù)控轉(zhuǎn)塔動(dòng)力頭有單軸和多軸的,有立式、臥式和傾斜式的,故可構(gòu)成多種形式的數(shù)控轉(zhuǎn)塔機(jī)床.通過(guò)轉(zhuǎn)塔頭的轉(zhuǎn)位,即可對(duì)工件進(jìn)行多工序加工,也可在不同的工位加工不同的零件.
3.2 數(shù)控自動(dòng)更換多軸箱組合機(jī)床
多軸加工是組合機(jī)床獲得高生產(chǎn)率的主要手段,由數(shù)控可更換主軸箱所組成的數(shù)控組合機(jī)床既保證了機(jī)床的高效又兼?zhèn)淞烁叩娜嵝?由于這種多軸箱只有在機(jī)床處于加工中它才與動(dòng)力箱連接構(gòu)成切削頭.所以,從理論上講,可更換的多軸箱的數(shù)量是不受限制的,從而具有更大的靈活性.這種柔性機(jī)床適合于中小批量多品種或中大批量輪番生產(chǎn)箱體類零件采用.
3.3 數(shù)控?fù)Q刀和換箱復(fù)合式組合機(jī)床
此類柔性組合機(jī)床實(shí)際是將加工中心和組合機(jī)床巧妙地結(jié)合在一起,既保持了組合機(jī)床的高效又兼?zhèn)淞思庸ぶ行牡母呷嵝?換刀主要是為較大直徑的單軸孔的半精鏜和精鏜.
3.4 三坐標(biāo)加工模塊
帶換刀裝置的三坐標(biāo)加工模塊,其加工主軸可實(shí)現(xiàn)X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng),刀具也可自動(dòng)更換,對(duì)加工族系零件有較大的靈活性.這種加工模塊配以固定工作臺(tái)可組成三坐標(biāo)加工單元,配以回轉(zhuǎn)工作臺(tái)或回轉(zhuǎn)夾具也可組成四軸、五軸加工單元.可以獨(dú)立使用,又可以用于組合機(jī)床自動(dòng)線,使其成為柔性自動(dòng)線[4].
4 結(jié) 語(yǔ)
柔性組合機(jī)床及組合機(jī)床柔性生產(chǎn)線是實(shí)現(xiàn)剛性的多品種變批量生產(chǎn)方式的主要設(shè)備.它是在剛性的組合機(jī)床與組合機(jī)床生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上為適應(yīng)市場(chǎng)消費(fèi)個(gè)性化而產(chǎn)生的新型設(shè)備.數(shù)控技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展為其生產(chǎn)與發(fā)展提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ).對(duì)許多企業(yè)而言,研制、采用柔性組合機(jī)床與組合機(jī)床柔性生產(chǎn)線,不僅應(yīng)當(dāng)成為技術(shù)革新的主要內(nèi)容,而且將成為企業(yè)提高競(jìng)爭(zhēng)力的
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組合機(jī)床多軸箱CAD的應(yīng)用現(xiàn)狀
趙紅美,李靜,耿亞楠
(河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院,保定071001)
摘要: 總結(jié)國(guó)內(nèi)外組合機(jī)床多軸箱CAD的應(yīng)用現(xiàn)狀,并討論存在的問題,指出多軸箱的設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)。
關(guān)鍵詞:組合機(jī)床 多軸箱 CAD
中圖分類號(hào):TP391·7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào): 1671—3133(2006)11—0063—03
0 引言
多軸箱是組合機(jī)床的重要組成部件,用于布置(按所要求的坐標(biāo)位置)機(jī)床工作主軸及其傳動(dòng)零件和相應(yīng)附加機(jī)構(gòu)[1]。多軸箱的設(shè)計(jì)是組合機(jī)床設(shè)計(jì)過(guò)程中至關(guān)重要的一環(huán),其設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞,將直接影響組合機(jī)床的設(shè)計(jì)質(zhì)量。目前,CAD技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于多軸箱的設(shè)計(jì)領(lǐng)。
域,但在多軸箱的設(shè)計(jì)過(guò)程中,當(dāng)CAD技術(shù)涉及到方案決策、評(píng)價(jià)分析、重要參數(shù)選擇等方面的內(nèi)容時(shí),往往需要人為地進(jìn)行較多的干預(yù),設(shè)計(jì)師的水平在很大程度上決定了多軸箱的設(shè)計(jì)水平。如果吸取領(lǐng)域?qū)＜以谠O(shè)計(jì)實(shí)踐中積累起來(lái)的寶貴經(jīng)驗(yàn)并將其形成規(guī)則用來(lái)指導(dǎo)設(shè)計(jì)師,使多軸箱CAD系統(tǒng)向智能型方向發(fā)展,勢(shì)必會(huì)減少人為干涉,從而提高多軸箱的設(shè)計(jì)質(zhì)量及其設(shè)計(jì)效率。
1 多軸箱CAD的關(guān)鍵技術(shù)
多軸箱CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于將CAD技術(shù)靈活應(yīng)用于傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)和干涉檢驗(yàn)。傳動(dòng)方案的確定是整個(gè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,主要有傳動(dòng)比的分配、齒輪模數(shù)的選用、傳動(dòng)鏈的分組以及傳動(dòng)模型的選擇、確定齒輪參數(shù)。其次是干涉檢驗(yàn)過(guò)程,主要檢驗(yàn)齒輪之間、齒輪與軸或軸套之間、齒輪與箱體之間的干涉情況。提高這兩部分的智能化程度是多軸箱CAD系統(tǒng)的關(guān)鍵。
2 多軸箱CAD的研究現(xiàn)狀
2·1 國(guó)外現(xiàn)狀
國(guó)外組合機(jī)床CAD技術(shù)的研究開展得較早,上世紀(jì)60年代初,一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家首先在多軸箱CAD方面開展研究。尤其是進(jìn)入80年代以來(lái),隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,交互式繪圖和數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)等發(fā)展和應(yīng)用,使組合機(jī)床CAD技術(shù)使用范圍不斷擴(kuò)大,如美國(guó)的INGERSOLL、KINGSBURY、BURGMAST、CINCIN-NATI、MILACRON、LAMB、CROSS等機(jī)床公司,德國(guó)赫勒·許勒(Huller-Hille)公司,英國(guó)克勞斯(Cross)公司,組合機(jī)床已經(jīng)向CAD/CAM集成系統(tǒng)發(fā)展,其中多軸箱模塊化設(shè)計(jì)已趨于成熟。
2·2 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀
上世紀(jì)70年代初,大連組合機(jī)床研究所已開始這方面的研究工作。1978年,組合機(jī)床CAD技術(shù)列為國(guó)家機(jī)械工業(yè)重點(diǎn)項(xiàng)目,從此開始了我國(guó)組合機(jī)床CAD技術(shù)的研究。目前,大連機(jī)床廠、常州機(jī)床總廠、武漢機(jī)床集團(tuán)公司、安陽(yáng)第二機(jī)床廠、保定第二機(jī)床廠、濟(jì)寧機(jī)床廠和大連組合機(jī)床研究所等,在組合機(jī)床設(shè)計(jì)中普遍應(yīng)用CAD技術(shù)。近年來(lái),隨著CAD技。
術(shù)的日益成熟, Pro/E、UG、Solid Edge、AutoCAD等多種CAD技術(shù)已廣泛應(yīng)用于組合機(jī)床設(shè)計(jì)。其中,有關(guān)多軸箱計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的研究工作也相應(yīng)取得了很大成就,已經(jīng)研制出較多有效的軟件系統(tǒng)。
1)大連組合機(jī)床廠研制的多軸箱CAD系統(tǒng)通過(guò)數(shù)學(xué)模型模擬多軸箱運(yùn)轉(zhuǎn)情況,檢驗(yàn)多軸箱的所有幾何干涉、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向錯(cuò)誤,并能自動(dòng)生成多軸箱的裝配表、零件明細(xì)表、裝配圖和零件加工圖等,軟件設(shè)計(jì)科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)。
2)河南科技大學(xué)根據(jù)組合機(jī)床的設(shè)計(jì)特點(diǎn),結(jié)合先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù),在三維設(shè)計(jì)軟件UG的平臺(tái)上進(jìn)行二次開發(fā),建立了組合機(jī)床CAD系統(tǒng),其中,多軸箱的設(shè)計(jì)包括多軸箱體的設(shè)計(jì)和傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)兩部分。多軸箱設(shè)計(jì)模塊在多軸箱總體裝配模型的設(shè)計(jì)平臺(tái)上,通過(guò)友好的人機(jī)交互界面接受用戶輸入的數(shù)據(jù)。多軸箱體的設(shè)計(jì)過(guò)程是調(diào)用多軸箱體零件并根據(jù)參數(shù)更新模型;主軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng)可以分為六種基本的傳動(dòng)模型,主軸箱設(shè)計(jì)圖形庫(kù)中包括這六種基本傳動(dòng)。
模型的模板,傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程是調(diào)用基本傳動(dòng)模型,并通過(guò)不斷地組合形成需要的傳動(dòng)總體系統(tǒng)。最后,配制成用戶需要的多軸箱結(jié)構(gòu)形式[4]。此軟件采用三維形式表達(dá)多軸箱的傳動(dòng)系統(tǒng),便于干涉檢驗(yàn)及參數(shù)的更改。
3)廣西工學(xué)院利用三維CAD軟件Solid Edge9·0開發(fā)針對(duì)多軸箱的三維變量化CAD系統(tǒng)。所謂變量化設(shè)計(jì)是一種基于用戶設(shè)計(jì)層次的設(shè)計(jì)方法,它將圖形的尺寸關(guān)系和幾何關(guān)系以變量的形式表示,通過(guò)對(duì)圖形變量的賦值,以實(shí)現(xiàn)圖形的生成或修改,從而得到所需的設(shè)計(jì)圖形。按這種方法設(shè)計(jì)多軸箱,不僅大大減少了設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)、計(jì)算和繪圖工作量,而且設(shè)計(jì)出的多軸箱三維模型直觀、可視性強(qiáng),檢查各種干涉方便快捷,如發(fā)現(xiàn)問題可再次修改變量,以滿足設(shè)計(jì)要求。此外,還可利用Solid Edge的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)模擬功能對(duì)裝配好的多軸箱進(jìn)行模擬旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),更好地觀察多軸箱的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),使得設(shè)計(jì)更趨于合理。
4)黃石高等專科學(xué)校以AutoCAD為平臺(tái),開發(fā)組
合機(jī)床多軸箱傳動(dòng)總體方案設(shè)計(jì)CAI課件,該軟件利用AutoCAD的內(nèi)嵌AutoLISP語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)AutoCAD二次開發(fā)[5]。在AutoCAD中建立設(shè)計(jì)菜單,該菜單包括設(shè)計(jì)軟件說(shuō)明、使用方法選擇、箱體選擇、軸徑計(jì)算、傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)、干涉檢查和輸出結(jié)果等項(xiàng)。其中,關(guān)鍵性的模塊是傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)和干涉檢查。傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)包括分配傳動(dòng)比、選用齒輪模數(shù)、傳動(dòng)鏈分組、確定齒輪參數(shù)等;干涉檢查模塊主要檢查指定齒輪與軸或軸套是否發(fā)生干涉,用戶完成傳動(dòng)系統(tǒng)初步方案后,由于圖中僅畫出各齒輪的分度圓,有時(shí)對(duì)齒輪或軸套是否發(fā)生干涉用肉眼難以判斷,調(diào)用該模塊,用鼠標(biāo)先后點(diǎn)取需檢查的齒輪分度圓和軸心,便自動(dòng)顯示檢查結(jié)論,若發(fā)生干涉,允許用戶修改參數(shù)。此CAI課件通過(guò)友好的人機(jī)交互界面得到了多軸箱的設(shè)計(jì)結(jié)果,既有利于掌握設(shè)計(jì)方法,又避免繁雜的計(jì)算,使學(xué)習(xí)效率大大提高,適用于教學(xué)。另外,燕山大學(xué),揚(yáng)州大學(xué),揚(yáng)州柴油機(jī)廠,華北電力大學(xué),渝州大學(xué)等部門也針對(duì)多軸箱開發(fā)了CAD設(shè)計(jì)軟件,輔助完成從組合機(jī)床多軸箱設(shè)計(jì)到繪圖的全過(guò)程。綜觀國(guó)內(nèi)外多軸箱的設(shè)計(jì)軟件,其優(yōu)點(diǎn)可歸納為: 1)多軸箱組成部件的模塊化設(shè)計(jì)已基本實(shí)現(xiàn),通過(guò)引入CAD技術(shù)如Solid Edge、UG、AutoCAD等來(lái)完成組成構(gòu)件的參數(shù)化、模塊化設(shè)計(jì); 2)各構(gòu)件干涉校核部分也比較完善,尤其是在三維設(shè)計(jì)軟件SolidEdge、UG等平臺(tái)上開發(fā)的多軸箱CAD系統(tǒng),設(shè)計(jì)過(guò)程比較形象直觀,干涉校核方便快捷,易更改。但也均存在一定的缺陷,如關(guān)于傳動(dòng)路線的確定,基本上靠設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)來(lái)決策,還沒有形成一種規(guī)則來(lái)引導(dǎo)設(shè)計(jì)者,或者是生成一種專家系統(tǒng)來(lái)指導(dǎo)設(shè)計(jì)者,整個(gè)多軸箱的設(shè)計(jì)過(guò)程基本上是將組成部件進(jìn)行羅列、堆積,最后形成所需要的模型,智能化程度比較低。這樣多軸箱的設(shè)計(jì)周期及設(shè)計(jì)質(zhì)量均無(wú)法保證,所以這些設(shè)計(jì)軟件比較適用于小范圍修改多軸箱的設(shè)計(jì)。
3 多軸箱CAD發(fā)展趨勢(shì)
針對(duì)組合機(jī)床的功能及特點(diǎn),它是大批量機(jī)械產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性生產(chǎn)的重要設(shè)備。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,作為組合機(jī)床的主要應(yīng)用對(duì)象,如汽車、拖拉機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、摩托車及其發(fā)動(dòng)機(jī)等行業(yè)有了更深刻的變化,產(chǎn)品壽命周期不斷縮短,品種日益增多。加工產(chǎn)品不同,組合機(jī)床不同,多軸箱也不同。這要求工程技術(shù)人員要不斷地提高產(chǎn)品的開發(fā)能力,以滿足市場(chǎng)要求。因此,如何高效、高質(zhì)量地設(shè)計(jì)出多軸箱已經(jīng)成為組合機(jī)床廠家的追求目標(biāo)。就目前研究狀況,CAD技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于多軸箱設(shè)計(jì),為設(shè)計(jì)人員提供了方便、快捷、高效的設(shè)計(jì)工具,但其智能化程度不高。目前,硬件、軟件、智能化等技術(shù)的發(fā)展,為開發(fā)更先進(jìn)的多軸箱的設(shè)計(jì)軟件提供了必要的技術(shù)基礎(chǔ)。從硬件看,存取容量、存取速度不斷增大,數(shù)據(jù)處理、科學(xué)計(jì)算的功能不斷增強(qiáng),為開發(fā)軟件提供了更強(qiáng)硬的設(shè)備后盾;從軟件看, CAD專業(yè)軟件的家族不斷壯大,如Pro/E、Solid Edge、UG、AutoCAD等,及一些計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言諸如VB、VBA、AutoLISP、VC、VB.NET等不斷更新,為機(jī)械CAD軟件開發(fā)提供了有力的工具,可以運(yùn)用這些工具在CAD專業(yè)軟件的平臺(tái)上開發(fā)出符合用戶要求的設(shè)計(jì)系統(tǒng),既解決了使用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言開發(fā)的專用系統(tǒng)難度大、成本高的難題,又彌補(bǔ)了單使用通用商品化CAD專業(yè)軟件效率不高的缺陷,這為多軸箱CAD設(shè)計(jì)提供了豐富的開發(fā)工具;從CAD智能化的發(fā)展趨勢(shì)看,在人工智能技術(shù)飛速發(fā)展的前提下,隨著知識(shí)工程技術(shù)的發(fā)展和深入研究,智能化CAD系統(tǒng)將應(yīng)運(yùn)而生,智能CAD軟件采用動(dòng)態(tài)導(dǎo)航技術(shù)、智能型知識(shí)檢索工具和知識(shí)推送工具[3],為多軸箱CAD設(shè)計(jì)向更高層次發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)。專家系統(tǒng)技術(shù)的引入可以提高多軸箱設(shè)計(jì)軟件的智能化程度。它是人工智能技術(shù)的一個(gè)分支,其結(jié)構(gòu)一般包括人機(jī)接口、推理機(jī)、知識(shí)庫(kù)及其管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)及其管理系統(tǒng)、知識(shí)獲取機(jī)構(gòu)、解釋機(jī)構(gòu)六部分。它能根據(jù)當(dāng)前已知的事實(shí),利用知識(shí)庫(kù)中的事實(shí),按一定的推理方法和控制策略進(jìn)行推理,求得問題的答案,專家系統(tǒng)技術(shù)可將此領(lǐng)域?qū)＜以O(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)歸納和利用,推進(jìn)了設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率的提高。就目前國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀來(lái)說(shuō),多軸箱的設(shè)計(jì)軟件雖多,但涉及專家系統(tǒng)方面的設(shè)計(jì)軟件還未見到,還停留在模塊化設(shè)計(jì)的階段,沒有形成一種智能型CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)。如果在多軸箱CAD系統(tǒng)中引入專家系統(tǒng)技術(shù),使整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中利用專家的經(jīng)驗(yàn)來(lái)模仿人的行為進(jìn)行思考和推理,這將是順應(yīng)CAD的主要發(fā)展趨勢(shì)的多軸箱設(shè)計(jì)系統(tǒng)。
4 結(jié)語(yǔ)
以知識(shí)為基礎(chǔ)的專家系統(tǒng)可幫助設(shè)計(jì)師進(jìn)行判斷、推理和決策,可以提高設(shè)計(jì)軟件的智能化程度。引入人工智能技術(shù),搜集并整理此領(lǐng)域的專家經(jīng)驗(yàn),用它來(lái)模擬專家的設(shè)計(jì)過(guò)程,協(xié)助設(shè)計(jì)人員完成評(píng)判、推理、確定最優(yōu)化方案整個(gè)過(guò)程。將專家系統(tǒng)技術(shù)與CAD技術(shù)相結(jié)合來(lái)開發(fā)多軸箱的CAD設(shè)計(jì)軟件,勢(shì)必既縮短多軸箱的設(shè)計(jì)周期,又提高其設(shè)計(jì)質(zhì)量及智能化程度,較好地適應(yīng)市場(chǎng)的需求。
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黃石高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào), 2000(6).
作者簡(jiǎn)介:趙紅美,碩士研究生,研究方向:計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與
制造。
李靜,教授,碩士生導(dǎo)師,主要從事理論力學(xué)和機(jī)械設(shè)計(jì)
教學(xué)及CAD研究。
作者通訊地址:河北省保定市河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院2004研
(071001)