无锡太湖学院

毕业设计（论文）

开题报告

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学生姓名：

指导教师：

20xx年11月12日

第二篇：开题报告

粗镗孔及钻孔组合机床设计

1 选题背景及其意义

图为本次设计汽车变速箱加工零件图 随着机械制造业的不断发展，对社会生产率的要求也越来越高，精度也越来越高，因此，大批量生产成为时代的需求，如汽车、拖拉机行业的汽缸盖、气缸体、变速箱体等零件，采用通用机床加工就不能很好的满足要求，通用机床在加工时，同时参加工作的刀具少，工件需要加工工件多个表面时则需要对进行多次的定位和夹紧，这就会使零件的加工精度和生产率低，而组合机床就可以满足这一需求，因此我们有必要研究它。组合机床的设计能使我综合运用机械制造的基本理论，综合使用了在大学四年里所学的理论知识，并结合生产实践中学到的技能知识，独立地分析和解决问题，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件的一次实践机会。 2 文献综述（国内外研究现状与发展趋势）

2.1国内组合机床现状及发展趋势

我国加入WTO以后，制造业所面临的机遇与挑战并存、组合机床行业企业适时调整战略，采取了积极的应对策略，出现了产、销两旺的良好势头，截至20xx年4月份，组合机床行业企业仅组合机床一项，据不完全统计产量已达1000余台，产值达3.9个亿以上，较20xx年同比增长了10%以上，另外组合机床行业增加值、产品销售率、全员工资总额、出口交费值等经济指标均有不同程度的增长，新产品、新技术较去年年均有大幅度提高，可见行业企业运营状况良好。

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（1）行业企业产品结构的变化

组合机床行业企业主要针对汽车、摩托车、内燃机、农机、工程机械、化工机械、军工、能源、轻工及家电行业提供专用设备，随着我国加入WTO后与世界机床进一步接轨，组合机床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变。从近些年企业生产情况来看，数控机床与加工中心的市场需求量在上升，而传统的钻、镗、铣组合机床则有下降趋势，中国机床工具工业学会的《机床工具行业企业主要经济指标报表》是统计数据显示，仅从几个全国大型重点企业生产情况看，20xx年生产数控机床890台，产值16187万元，生产加工中心148台，产值5770万元；20xx年生产数控机床985台，产值25838万元，生产加工中心159台，产值7099万元；而20xx年，截至4月份，数控机床、加工中心、产值已接近20xx年全年水平，故市场在向数控、高精制造技术和成套工艺装备方面发展。

（2）行业企业的快速转变

“九五”后期，在组合机床行业企业的50多家组合机床分会会员中，仅有两家企业实行了股份改造，一家企业退出国有转为民营，其余的都是国有企业。而从2001至20xx年，不到两年的时间，就先后有十几家企业实行股份制改造，一些小厂几乎全部退出国有转为民营，现在一些国家重点国有企业也在酝酿股份制改造，转制已势不可档，“民营经济在经历了从被歧视，被藐视到不可小视和现在高度重视4个阶段后，焕发勃勃生机。”组合机床行业企业正在以股份制、民营化等多种形式快速发展。

然而我国组合机床行业虽然也取得了较大的进步和发展，但是，在制造技术高速发展的今天，由于基础薄弱，从整体上看，与国外先进水平、与国内用户的要求还存在着一定的差距，主要表现在：产品可靠性较差；可调可变性较差，缺少必要的适应多品种加工的新品种；系列化、通用化、模块化程度低，致使制造周期过长，满足不了用户要求。因此，国内组合机床行业也由过去的“刚性”机床结构，向“柔性”化方向发展，满足用户需要，真正成为刚柔兼备的自动化装备。

2.2国外组合机床现状及发展趋势

80年代以来，国外组合机床技术在满足精度和效率要求的基础上，正朝着综合成套和具备柔性的方向发展。组合机床的加工精度、多品种加工的柔性以及机床配置的灵活多样方面均有新的突破性进展，实现了机床工作程序软件化、工序高度集中、高效短节拍和多功能知道监控。组合机床技术的发展趋势是：

（1）广泛应用数控技术

国外主要的组合机床生产厂家都有自己的系列化完整的数控组合机床通用部件,在组合机床上不仅一般动力部件应用数控技术,而且夹具的转位或转角、换箱装置的自动分度与定位也都应用数控技术,从而进一步提高了组合机床的工作可靠性和加工精度。广州标致汽车公司由法国雷诺公司购置的缸盖加工生产线,就是由三台自动换箱组合机床组成的,其全部动作均为数控,包括自动上下料的交换工作台、环形主轴箱库、动力部 2

件和夹具的运动,其节拍时间为58秒。

(2)发展柔性技术

80年代以来,国外对中大批量生产,多品种加工装备采取了一系列的可调、可变、可换措施,使加工装备具有了一定的柔性。如先后发展了转塔动力头、可换主轴箱等组成的组合机床;同时根据加工中心的发展,开发了二坐标、三坐标模块化的加工单元,并以此为基础组成了柔性加工自动线(FTL)。这种结构的变化,既可以实现多品种加工要求的调整变化快速灵敏,又可以使机床配置更加灵活多样。

(3)发展综合自动化技术

汽车工业的大发展,对自动化制造技术提出了许多新的需求,大批量生产的高效率,要求制造系统不仅能完成一般的机械加工工序,而且能完成零件从毛坯进线到成品下线的全部工序,以及下线后的自动码垛、装箱等。德国大众汽车公司KASSEL变速箱厂19xx年投入使用的造价9000万马克的齿轮箱和离合器壳生产线,就是这种综合自动化制造系统的典范。该系统由两条相似对称布置的自动线组成,三班制工作,每条线日产2000件,节拍时间为40秒。全线由12台双面组合机床、18台三坐标加工单元、空架机器人、线两端的毛坯库和三坐标测量机组成,可实现3种零件的加工。空架机器人完成工件下线的码垛装箱工作。随着综合自动化技术的发展,出现了一批专门从事装配、试验、检测、清洗等装备的专业生产厂家,进一步提高了制造系统的配套水平。

(4)进一步提高工序集中程度

国外为了减少机床数量,节省占地面积,对组合机床这种工序集中程度高的产品,继续采取各种措施,进一步提高工序集中程度。如采用十字滑台、多坐标通用部件、移动主轴箱、双头镗孔车端面头等组成机床或在夹具部位设置刀库,通过换刀加工实现工序集中,从而可最大限度地发挥设备的效能,获取更好的经济效益。

3 研究内容

3.1组合机床工艺方案

制定工艺方案是设计组合机床最重要的步骤，从组合机床的加工特点出发，制定工艺方案应考虑下列原则问题：

1、采用先进、高效的、可靠的加工工艺

采用高效可靠的加工工艺能保证加工质量稳定、生产率高，不需经常调整。

2、采用复合刀具

3、工序集中应适中

提高工序集中时应注意以下几点:

（1）相互有位置精度要求的工序应集中在同一工位或同一台机床上加工。

（2）适当考虑单一工序。如大量的钻、镗工序最好分开，不要集中在同一多轴箱完成，这样会使机床更为简单合理。

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（3）确定工序集中时，必须充分考虑在较大的切削力、夹压力作用下，工件是否会因刚性不足而变形，对加工精度带来不利影响。

（4）工序集中时，必须考虑多轴箱结构及设置导向的需要，主轴排列不宜过密，否则会造成机床、刀具调整不便，加工精度、工作可靠性及生产率低等不良后果。

3.2 三图一卡

组合机床的总体设计，就是针对具体的被加工零件，在选定的工艺和结构方案的基础上，进行方案图样设计—三图一卡，其内容包括：被加工零件工序图、加工示意图、总联系尺寸图和生产率计算卡。

3.3主运动动力部件

主运动部件用来实现组合机床的主运动—切削运动。它安装在滑台或其他进给部件的结合面上，通常由通用主轴部件（或多轴箱专用部件）和主运动驱动装置组成。

3.4组合机床夹具

组合机床夹具的设计和普通机床夹具的设计从设计原则上来讲没有大的差别，同样需要用到六点定位、基准、基面选择、尺寸链换算、误差分析与计算等一些常用方法。但是，组合机床夹具还有以下特点： ①切削力比较大； ②定位夹紧要求机械化和自动化； ③在自动线上的夹具需要满足自动运输的要求。因此在设计组合机床夹具时，还需考虑以下问题:

1、 统一基准原则

2、 基准重合原则

3、 定位方法的选择问题

4、 定位基面的选择问题

5、 夹紧力的可靠性问题

3.5 液压动力滑台

滑台是组合机床的主要动力部件。根据被加工工件的工艺要求，可以在滑台上安装各种主运动部件，以完成对工件的钻孔、扩孔、镗孔、倒角、刮端面、车端面、铣削等工序。此外，滑台还可当移动工作台用，装上检测装置也可完成自动检测等工序。

动力滑台是由滑座、滑鞍和驱动装置等组成。液压滑台的结构特点是：导向性好、结构刚性好、导轨寿命长。

3.6 多轴箱

多轴箱是组合机床的重要组成部件，他是选用通用零件，按专用要求进行设计的。多轴箱按其组成和用途可分为大型标准多轴箱、小型标准多轴箱和专用多轴箱三大类。

大型标准多轴箱按其加工性质可分为三种：（1）大型标准钻削类多轴箱，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。（2） 大型标准攻螺纹多轴箱（3） 大型标准钻攻复合多轴箱。

小型标准多轴箱，按其用途的不同，可分为钻孔类和攻螺纹类两种多轴箱。 多轴箱主要由箱体、主轴、传动轴、齿轮、轴套等零件和通用（专用）附加机构 4

组成。

3.7多轴箱传动系统

多轴箱传动系统的作用是通过一定的传动链把动力箱输出轴（多轴箱驱动轴）传进来的动力和转速按要求分配到各主轴。传动系统设计的好坏，将直接影响多轴箱的质量、通用化程度、设计和制造工作量的大小以及成本的高低。

对传动系统的一般要求如下所示：

1) 尽量用一根中间传动轴带动多根主轴，使传动轴和齿轮最少。当齿轮啮合中心距不符合标准时，可用变位齿轮或略变传动比的方法解决。

2) 尽量避免主轴带动主轴的方案，因为这会增加主动主轴的负荷。如遇到主轴分布密集而切削负荷不大时，为了减少中间轴也可用一根主轴带1~2根主轴的传动方案。

3) 为使结构紧凑，多轴箱体内的齿轮传动副最佳传动比为1~1/1.5.，在多轴箱后盖内的第IV排或者第V排齿轮，根据需要，其传动比可以取大些，但一般不超过1/3~1/3.5。

4) 尽可能避免升速传动，必要的升速最好放在传动链的最末一、二级，且传动比一般不大于2，以减少功率损失。

5) 粗加工切削力大，主轴上的齿轮应尽量安排靠近前支承，以减少主轴的扭转变形。

6) 驱动轴直接带动的传动轴不超过两根，否则会使装配困难。

7) 齿轮排数可按下面方法安排：

A: 不同轴上齿轮不相碰，可放在箱体内同一排上。

B：不同轴上齿轮与轴或轴套不相碰，可放在箱体内不同排上。

C：齿轮与轴或轴套相碰，可放在后盖内。

8) 粗、精加工和一的多轴箱，其粗、精加工传动路线最好分开。

4 研究方案

4.1 总体方案

本次设计的主要任务是设计一台就加工某型号汽车变速箱箱体卧式组合机床，该机床用于粗镗该变速箱前后轴承孔和扩倒档孔。研究方案具体如下：

（2） 确定机床配置型式及结构方案、绘制机床尺寸联系图

（3） 绘制三图一卡，即被加工零件工序图、加工示意图、和机床总图

（4） 组合机床的多轴箱设计及绘制多轴箱装配图

（5） 液压控制系统的确定

（6） 撰写毕业设计说明书

4.2 采取的主要技术手段

5 （1） 制定组合机床加工工艺方案以及切削用量的选择、机床生产率的计算

选用一面两孔的方法对汽车变速箱进行镗孔及钻孔，夹紧方式采用液压夹紧。 5 进度计划

2010.12.01---- 2011.01.15：收集资料，研读资料拟订总体设计方案

2011.01.16---- 2011.03.15：绘制机床尺寸联系图

2011.03.15---- 2011.04.05：多轴箱设计

2011.04.05---- 2011.04.20：绘制多轴箱装备图

2011.04.20---- 2011.05.10：绘制零件图

2011.05.10---- 2011.05.25：撰写设计计算说明书

2011.05.25---- 2011.06.06：修改及答辩

参考文献

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