华东交通大学理工学院

本科生毕业设计
开题报告

题   目：S195柴油机机体25轴双面钻孔组合机床总体设计及15轴右主轴箱设计

　　　　分    院：            机电工程分院              
　　　　专    业：         机械设计制造及其自动化       
      班    级：            机制2009-1班             
　　　　学    号：           20090410220126             
      姓    名：                                   
      指导教师：                                 
      填表日期：     2013   年    3    月     7    日
选题的依据及意义：
选题的依据：
　　　组合机床是根据工件加工要求，以大量通用部件为基础，配以少量专用部件组成的一种高效专用机床。通用零部件通常占整个机床零部件的70％～90％，只需要根据被加工零件的形状及工艺改变极少量的专用部件就可以部分或全部进行改装，从而组成适应新的加工要求的设备。组合机床一般可完成的工艺范围有：铣平面 、 刮平面、车端面、车锥面、钻孔、扩孔、铰孔、镗孔 、倒角、 切槽、以及加工螺纹、滚压、拉削、磨削、抛光等。组合机床一般用于加工箱体类或特殊形状的零件。加工时，工件一般不旋转，由刀具的旋转运动和刀具与工件的相对进给运动，来实现钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔、铣削平面、切削内外螺纹以及加工外圆和端面等。有的组合机床采用车削头夹持工件使之旋转，由刀具作进给运动，也可实现某些回转体类零件(如飞轮、汽车后桥半轴等)的外圆和端面加工。
选题的意义：
     由于在组合机床上可以同时从几上方向采用多把刀具对一个或数个工件进行加工，所以可减少物料的搬运和占地面积，实现工序集中，改善劳动条件 ， 提高生产效率和降低成本 。将多台组合机床联在一起，就成为自动生产线。组合机床广泛应用于需大批量生产的零部件，如汽车等行业中的箱体等。另外在中小批量生产中也可应用成组技术将结构和工艺相似的零件归并在一起，以便集中在组合机床上进行加工。
国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）：
国内外研究现状：
    组合机床自1911年在美国研制成功后便广泛应用于大批量生产的汽车工业中，并且随着汽车工业的发展而逐步完善。组合机床是根据被加工件的工艺要求，按照工序高度集中的原则而设计的，并以系列化 、标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件而组成的专用设备，并配以专用夹具，采用多把刀具同时进行加工。组合机床的辅助动作实现了自动化，具有专用、高效、自动化和易于保证加工精度。当被加工的零件尺寸结构有所改进时，合机床的通用零部件还可以重新被利用组成新的组合机床，且具有一定的柔性度。在数控设备还没有普及和推广的几十年里，它对于提高加工效率，降低对操作者的技术要求起到了很大的作用，尤其是组合铣床和专用钻床，在壳体类零件的加工线中应用非常广泛。
    近几年来，由于国家加大基础设施的投入，工程机械需求呈现了强劲的增长势头，部分生产厂家呈现出一年翻一番的发展形势，虽然国家因出现局部经济过热而采取对钢材、建材、电解铝等行业进行调控，但许多重点工程都陆续开工上马，工程机械虽不会出现过热现象，但今后几年仍然会维持较大程度的增长态势。国内工程机械同进口产品相比，其特点是价位低、产品稳定性、可靠性差、零件加工手段落后。随着国家对世贸承诺的逐步实现，价格的竞争优势也逐渐减少，以装载机为例：目前大多数的主机生产厂及部件配套厂家对变速箱箱体、变矩器壳体前车架、后车架、动臂、驱动桥等关键零件，大多采用通用设备加工，这种加工方式的缺点有：生产能力难以扩大，产品质量不稳定，在制品积压严重，经济效益不够显著。值得庆幸的是国内比较大的装载机生产厂家都已逐步认识到这一问题。在机构件方面，厦工、临工、宜工、龙工纷纷采用组合机床对动臂、前车架、后车架，前后铰接架的孔系进行加工，零件一次装夹，多头同时加工，比通用机床单孔逐个加工，效率提高了3—6倍，而且避免了工件调头而产生的二次定位误差。运用组合机床加工结构件与通用机床相比各孔系坐标精度可以由±1mm提高到±0.2mm，，同轴度0．5mm提高到±0．08mm孔系平行度由0．7mm提高到±0．1 mm 而且所有精度均靠机床本身的装配精度保证，为提高整车的质量奠定了基础。变速箱箱体是装载机运动系统中的核心部件， 零件本身的结构刚度较差，而加工精度相对要求较高，不采用特殊措施，使得与变速器结合面0．08mm的平面度以及各孔对此面的垂直度，各孔中心矩均难以保证。组合机床与通用机床组合生产线使适当的投资能迅速扩大生产规模，解决通用机床加工效率低，同一工序需要多台机床加工的难题。在工程机械快速发展的今天，我们面临的产品上规模，质量上台阶的难题，都可以运用组合机床加工得到有效的解决，组合机床在工程机械领域有着更大的发展空间。
　　　近期组合机床有了以下的发展：
　　　1、数控化。数控组合机床的出现，不仅完全改变了过去那种由继电器电路组成的组合机床的控制系统，而目．也使组合机床机械结构乃至通用部件标准发生了或正在发生着巨大的变化。
    2、模块化。数控加模块化极大地丰富了组合机床的通用件，它必将引起组合机床通用件发生根本性变化。
    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，大大减小切削温度，提高生产效率，故机床的高速化研究方兴未艾，特别是数控机床的主运动和进给运动速度已达到了惊人高速。如美国生产的加工中心，主轴转速可达15 000—60 000r／min，工作台快进速度高达90—120m／min 。顺应机床高速化的潮流，组合机床的速度也越来越高。例如德国大众汽车厂在加工铝金缸盖燃烧室侧面时，采用PCD铣刀，铣削速度高达3 075m／min，进给速度达3 600mm／min，而采用安装有CBN刀片的新颖镗刀加工灰铸铁时， 切削速度达800m／min，进给速度达1500 mm／min。
    4、精密化。由于机床实现了数控化，因而机床的加工精度越来越高，使一些过去看来难以达到的加工精度今天也已经实现了。
　　　5、全防护化。全封闭是现在机床的一大特点，不论是单机还是机床生产线，均采用全封闭的外罩，电器、液压全部采用空中走线。全封闭防护，不但使机床及其生产线外形美观，而且也提高了安全性、可靠性和维修的便利性。
发展趋势：
    现阶段组合机床主要应用于大批量生产中，随着组合机床加工的发展与各种生产管理技术的发展与完善，组合机床在中小批量生产中也将得到广泛的应用，应用成组技术，把结构和工艺相似的零件集中在一台组合机床上加工，以提高机床的利用率。这类机床常见的有两种，可换主轴箱式组合机床和转塔式组合机床。 组合机床未来的发展将更多的采用调速电动机和滚珠丝杠等传动，以简化结构、缩短生产节拍；采用数字控制系统和主轴箱、夹具自动更换系统，以提高工艺可调性；以及纳入柔性制造系统等。
［1］李明、王合增、张应午 . 组合机床的发展趋势及企业的对策 《机械产品与科技》 2002年第1期.
［2］ 李如松．组合机床和自动线的技术发展．《组合机床与自动化加工技术》，1999．(1)：5～10
本课题研究内容
　　　设计一台用于S195柴油机机体流水线的卧式双面25轴钻孔组合机床，给定条件为：生产纲领20万件/年； 装料高度1000 mm；采用卧式双面通过式；采用液压夹紧方式。
　　　具体内容：
　　　　　　　1、卧式双面25轴钻孔组合机床三图一卡总体设计；
　　　　　　　2、双面钻孔组合机床15轴右主轴箱的设计，加工内容为：
　　　　　　　    钻右侧面：螺纹底孔 14 – Ø6.8，至通；
　　　　　　　    钻右侧面：管螺纹底孔  Ø15.2， 至通；
　　　　　　　3、右主轴箱主要零件图的设计；
              4、撰写毕业设计论文（初稿、终稿，8000字以上）。
本课题研究方案
    本课题研究的是如何设计一台用于S195柴油机机体流水线的卧式双面25轴钻孔组合机床。
　　　1、调查研究：
　　　（1)认真阅读被加工零件图样，研究其尺寸、形状、材料、硬度、重量、加工部位的结构及加工精度和表面粗糙度要求等内容。通过对产品装配图样和有关工艺资料的分析，充分认识被加工零件在产品中的地位和作用。同时必须深入到用户现场，对用户原来生产所采用的加工设备、刀具、切削用量、定位基准、夹紧部位和加工质量及精度检验方法、装卸方法及装卸时间、加工时间等全面的调查研究。
　　　（2）深入到组合机床使用和制造单位，全面细致地调查使用单位车间的面积、机床的布置、毛坯和在制品流向、工人的技术水平、刀具制造能力、设备维修能力、动力和起重设备等条件以及制造单位的技术能力、生产经验和设备状况等条件。
　　　（3）研究分析合同要求，查阅、搜集和分析国内外有关的技术资料，吸收先进的科学技术成就。对于满足合同要求的难点拟采用的新技术、新工艺应要求进行必要的试验，以取得可靠的设计依据。
　　　总之，通过调查研究为组合机床总体设计提供必要的大量打的数据、资料，作好充分的、全面的技术准备。
　　　2、总体方案设计：
    总体方案的设计主要包括制定工艺方案（确定零件在组合机床上完成的工艺内容及加工方法，选择定位基准和夹紧部位，决定工步和刀具种类及其结构形式，选择切削用量等）、确定机床配置形式、制定影响机床总体布局和技术性能的主要部件的结构方案。 对于同一加工内容，有各种不同的工艺方案和机床配置方案，在最后决定采用哪种方案时，必须对各种可行的方案作全面分析比较，并考虑使用单位和制造单位等诸方面因素，综合评价，选择最佳方案或较为合理的方案。 总体方案设计的具体工作是编制“三图一卡”，即被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图，编制生产率计算卡。 在设计联系尺寸图过程中，不仅要根据动力计算和功能要求选择各通用部件，往往还应对机床关键的专用部结构方案有所考虑。根据上述确定的通用部件和专用部件结构及加工示意图，即可绘制机床总体布局联系尺寸图。
　　　3.技术设计： 技术设计就是根据总体设计已确定的三图一卡，设计机床各专用部件正式总图。设计过程中，应按设计程序作必要的计算和验算等工作，并对第二、三阶段中初定的数据、结构等作相应的调整或修改。
　　　4.工作设计： 当技术设计通过审查后即可开展工作设计，即绘制各专用部件的施工图样、编制各部件零件明细表。

研究目标、主要特色及工作进度：
　　　研究目标：设计一台用于S195柴油机机体流水线的卧式双面25轴钻孔组合机床，给定条件为：生产纲领20万件/年;装料高度1060mm；采用卧式双面通过式；采用液压夹紧方式。在力所能及努力构思的合理方案下，达到所要求的加工精度和生产率。选择好组合机床通用部件及机床布局型式。设计出在经济上合理、技术上先进、生产上效率的组合机床。
    主要特色：采用卧式双面通，液压夹紧方式。
　　　工作进度(自3月1日起)：          
　　　           1．查阅文献，毕业实习，撰写开题报告，                    1 周
　　　　　　　　　2． 三图一卡设计（A0  1.5张）                           3 周
　　　　　　　　　3． 绘制4轴左主轴箱总图（A0   1张）　                  3 周
　　　　　　　　　4． 绘制左主轴箱主要零件的图纸（A0或A1  1张）　       2 周
               5． 整理说明书，准备答辩                                 2 周
六、参考文献：
1、《组合机床设计简明手册》，谢家瀛主编，机械工业出版社，2002年第一版；
2、《组合机床设计（ 第一分册）》，大连组合机床研究所编，机械工业出版社，1975年第一版；
3、《金属机械加工工艺人员手册》，修订组主编，上海科学技术出版社，1981年第二版；
4、《组合机床设计参考图册》，大连组合机床研究所编，机械工业出版社，1975年第一版； 
5、《机械设计》，濮良贵 继名刚主编，高等教育出版社，2006年5月版；
6、《画法几何与机械制图》，冯开平 左宗义主编，华南理工大学出版社；
7、《组合机床及其调整与使用》，金振华主编，机械工业出版社出版，1990. 4；
8、《互换性与测量技术基础》，王伯平主编，机械工业出版社，2004年4月。
七、指导老师意见：