立式兩軸鉆孔組合機(jī)床主軸箱設(shè)計

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2014 屆本科生畢業(yè)論文 學(xué) 號：110202010351立式兩軸鉆孔組合機(jī)床主軸箱設(shè)計(開題報告 )院 部： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及自動化 姓 名： 李陽 指導(dǎo)教師： 曾國強(qiáng) 1畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告(由學(xué)生填寫)學(xué)生姓名 李陽 專業(yè)機(jī)械設(shè)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(jī)床主軸箱設(shè)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(zhì)量是否穩(wěn)定是兩個重要的指標(biāo)。組合機(jī)床的出現(xiàn)在一定程度上同時滿足了這兩個要求。組合機(jī)床是用按系列化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的通用部件和按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(jī)床。組合機(jī)床是由萬能機(jī)床和專用機(jī)床發(fā)展來的，它既有專用機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單的特點，又有萬能機(jī)床能夠重新調(diào)整，能適應(yīng)新工件加工的特性。組合機(jī)床是集機(jī)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。它的基本組成是以大量通用部件為基礎(chǔ)，配以少量專用部件組成的一種高效專用機(jī)床。它的特征是高效、高質(zhì)、經(jīng)濟(jì)實用，因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。組成組合機(jī)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(yùn)送部件——回轉(zhuǎn)工作臺、移動工作臺和回轉(zhuǎn)鼓輪；支承部件——立柱、床身、底座和滑座等?？刂葡到y(tǒng)有通用的液壓傳動裝置、電氣柜、操縱臺等。組合機(jī)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(kuò)大工藝范圍；提高加工精度；提高自動化程度；提高組合機(jī)床及其自動線的可調(diào)性；創(chuàng)造小型組合機(jī)床；發(fā)展專能組合機(jī)床及自動線。發(fā)展組合機(jī)床及其自動線，廣泛地推廣使用組合機(jī)床，對于機(jī)械制造業(yè)，特別是汽車、拖拉機(jī)、柴油機(jī)、電動機(jī)、儀器、儀表、閥門、礦山機(jī)械、冶金、航空、紡織機(jī)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(shè)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(jī)床聯(lián)系尺寸圖，編制生產(chǎn)率計算卡。最后是技術(shù)設(shè)計和工作設(shè)計。技術(shù)設(shè)計是根據(jù)總體設(shè)計已經(jīng)確定的“三圖一2卡”，設(shè)計主軸箱等專用部件的正式總圖；工作設(shè)計即繪制各個專用部件的施工圖樣，編制各部件明細(xì)表。這次畢業(yè)設(shè)計是熟悉和運(yùn)用有關(guān)手冊、圖表等技術(shù)資料及編寫技術(shù)文件等基本技能的一次實踐機(jī)會，它能讓我綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實習(xí)和課程設(shè)計中學(xué)到的實踐知識，獨(dú)立地分析和解決工藝問題，初步具備了設(shè)計一個中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力和運(yùn)用主軸箱設(shè)計的基本原理和方法，擬訂夾具設(shè)計方案，完成主軸箱結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力，為未來從事的工作打下良好的基礎(chǔ)。在設(shè)計過程中，在指導(dǎo)老師和同學(xué)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(jì)性、工藝性、實用性及對被加工零件的具體要求對現(xiàn)有機(jī)床進(jìn)行研究和分析，找出可以進(jìn)行改進(jìn)的地方，通過反復(fù)推敲對比，確定了設(shè)計方案，并最終完成本課題的設(shè)計。3選題研究現(xiàn)狀在我國，組合機(jī)床發(fā)展已有 28 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(jī)械制造業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)品更新，進(jìn)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(jī)床及自動線是集機(jī)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(jì)實用，因而被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、交通、能源、軍工、輕工、家電等行業(yè)。我國傳統(tǒng)的組合機(jī)床及組合機(jī)床自動線主要采用機(jī)、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(jī)床加工連桿、板件等也占一定份額） ，完成鉆孔、擴(kuò)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，以及削銑平面和成形面等。組合機(jī)床的分類繁多，有大型組合機(jī)床和小型組合機(jī)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(jī)床等；隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，一種新型的組合機(jī)床——柔性組合機(jī)床越來越受到人們的青睞，它應(yīng)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(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(jī)床。另外，近年來組合機(jī)床加工中心、數(shù)控組合機(jī)床、機(jī)床輔機(jī)（清洗機(jī)、裝配機(jī)、綜合測量機(jī)、試驗機(jī)、輸送線）等在組合機(jī)床行業(yè)中所占份額也越來越大。由于組合機(jī)床及其自動線是一種技術(shù)綜合性很高的高技術(shù)專用產(chǎn)品，是根據(jù)用戶特殊要求而設(shè)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(shù)。我國 組合機(jī)床及組合機(jī)床自動線總體技術(shù)水平比發(fā)達(dá)國家要相對落后，國內(nèi)所需的一些高水平組合機(jī)床及自動線幾乎都從國外進(jìn)口。工藝裝備的大量進(jìn)口勢必導(dǎo)致投資規(guī)模的擴(kuò)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(shù)、新工藝，研制新產(chǎn)品，由過去的“剛性”機(jī)床機(jī)構(gòu)，向“柔性”化方向發(fā)展，滿足用戶需求，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(jī)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(jī)床制造商和團(tuán)體展示的最先進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)備中，超高速和超精度加工技術(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(jī)床裝備的高速和超高速加工技術(shù)的關(guān)鍵是提高機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)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(fù)雜。多軸化控制的機(jī)床裝備適合加工形狀復(fù)雜的工件。另外，產(chǎn)品周期縮短也要求加工機(jī)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(jī)床裝備中的應(yīng)用，信息通信技術(shù)的引進(jìn)使得現(xiàn)代機(jī)床的自動化程度進(jìn)一步提高，操作者可以通過網(wǎng)絡(luò)或手機(jī)對機(jī)床的程序進(jìn)行遠(yuǎn)程修改，對運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控并積累有關(guān)數(shù)據(jù)；通過網(wǎng)絡(luò)對遠(yuǎn)程的設(shè)備進(jìn)行維修和檢查、提高售后服務(wù)等。在這些方面我國組合機(jī)床裝備還有相當(dāng)大的差距，因此我國組合機(jī)床技術(shù)裝備高速度、高精度、柔性化、模塊化、可調(diào)可變、任意加工性及通信技術(shù)的應(yīng)用將是今后的發(fā)展方向。5研究內(nèi)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(jī)床的設(shè)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(jī)床的配置型式，選擇通用部件，設(shè)計專用部件和工作循環(huán)的控制系統(tǒng)，最后在總體設(shè)計完成的基礎(chǔ)上進(jìn)行左主軸箱的設(shè)計。為了表達(dá)該組合機(jī)床設(shè)計的總體方案，在設(shè)計時要繪制“三圖一卡”，即加工示意圖，機(jī)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(jìn)行組合機(jī)床的設(shè)計、調(diào)整和驗收。為了表達(dá)右主軸箱設(shè)計，在設(shè)計時要繪制主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖，選擇主軸結(jié)構(gòu)型式及進(jìn)行動力計算，設(shè)計和計算主軸箱傳動系統(tǒng)，計算傳動軸坐標(biāo)，校核軸和齒輪的強(qiáng)度等。2.研究主要內(nèi)容我的課題是臥式鉆孔組合機(jī)床總體及右主軸箱設(shè)計。首先是總體方案的設(shè)計，組合機(jī)床的總體設(shè)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(jī)床箱體結(jié)合件的加工方案，并尋求最佳的工藝方案。主軸箱設(shè)計則是組合機(jī)床設(shè)計中的一個重要組成部分。在主軸箱體設(shè)計中；首先根據(jù)已知條件和被加工零件的具體結(jié)構(gòu)特征，確定各軸的排布方案、結(jié)構(gòu)、材料、轉(zhuǎn)向、配合關(guān)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(shù)參數(shù)后，再選擇其它各種零件，編制各零件的明細(xì)表。盡可能選用標(biāo)準(zhǔn)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(dá)到的要求進(jìn)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(shè)計思路在組合機(jī)床諸多零件中，主軸箱與組合機(jī)床密切相關(guān)，是組合機(jī)床的重要組成部件。主軸箱是選用通用零件，按專用要求設(shè)計的，所以是組合機(jī)床設(shè)計過程中工作量較大的零部件之一。就主軸箱設(shè)計來說，主要問題集中在傳動系統(tǒng)的設(shè)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(shè)法在有限的標(biāo)準(zhǔn)箱體空間中找到適宜的分布位置。軸的分布設(shè)計必須保證各軸的轉(zhuǎn)速、旋向、強(qiáng)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(jī)床通常采用多刀（多軸）、多面、多工位同時對工件進(jìn)行加工的方法。加工時，裝在機(jī)床主軸上的刀具作旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動，工件作進(jìn)給運(yùn)動，或者刀具既作旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動又做進(jìn)給運(yùn)動，以完成工件循環(huán)。本課題設(shè)計了一臺臥式鉆孔組合機(jī)床。設(shè)計內(nèi)容主要分為總體設(shè)計和右主軸箱設(shè)計兩部分。總體設(shè)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(shè)計主要包括繪制多軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖、確定主軸和齒輪、設(shè)計傳動系統(tǒng)；根據(jù)主軸箱的大小以及設(shè)計和裝配要求選擇主軸箱的其他零部件。本組合機(jī)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(guān)鍵詞：組合機(jī)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(nèi)研究現(xiàn)狀 …………………………………………………………………11.3 本論文的主要內(nèi)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(shè)計目的…………………………………………………………………3第 2 章 組合機(jī)床總體設(shè)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(nèi)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(nèi)容…………………………………………42.2.2 選擇刀具、導(dǎo)向及有關(guān)計算…………………… ……………………472.3 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖………………………………………………………52.3.1 機(jī)床聯(lián)系尺寸圖作用和內(nèi)容 …………………………………52.3.2 繪制機(jī)床尺寸聯(lián)系總圖之前應(yīng)確定的內(nèi)容 …………………6 2.4 機(jī)床生產(chǎn)率計算卡 …………………………………………………… 6第 3 章 主軸箱設(shè)計3.1 引言………………………………………………………………………93.2 繪制主軸箱設(shè)計原始依據(jù)圖……………………………………………93.3 主軸結(jié)構(gòu)型式的選擇及動力計算 ……………………………………113.3.1 主軸結(jié)構(gòu)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(shè)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(shè)計計算……………………………………………143.5 主軸箱軸和齒輪的校核 ………………………………………………15第 4 章 經(jīng)濟(jì)性分析4.1 箱體結(jié)合件加工工藝的制定 …………………………………………164.2 夾具定位夾緊分析………………………………………………16第 5 章 結(jié)論和展望……………………………………………………………………17致謝………………………………………………………………………………18參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………1989主要參閱文獻(xiàn)[1] 上海交通大學(xué)編.金屬切削機(jī)床設(shè)計指導(dǎo)[M].上海：上海交通大學(xué)出版社.1986[2] 華東紡織工學(xué)院等編.機(jī)床設(shè)計手冊[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.1979[3] 大連工學(xué)院戴曙主編.金屬切削機(jī)床設(shè)計[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1989[4] 吉林工業(yè)大學(xué)等校編.金屬切削機(jī)床設(shè)計[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.1989[5] 艾興等編.切削用量手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1985 [6] 吉林大學(xué)賈亞洲主編.金屬切削機(jī)床概論[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1996[7] 吳圣莊主編.金屬切削機(jī)床概論[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1985[8] 曹建德等主編.金屬切削機(jī)床概論[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社.1987[9] 沈陽工業(yè)大學(xué),大連鐵道學(xué)院編.組合機(jī)床設(shè)計[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.1978[10] 朱孝錄主編.機(jī)械傳動設(shè)計手冊[M].北京：電子工業(yè)出版社.200710研究進(jìn)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(dá)任務(wù)書 2012 年 12 月 6 日--2012 年 12 月 10 日3. 撰寫文獻(xiàn)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(xiàn)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(dǎo)教師是否同意開題簽名:年 月 日院（系）教學(xué)負(fù)責(zé)人簽署簽名:年 月 日11