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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告
題目 C6140普通車床主軸箱傳動設(shè)計(jì)
專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
班 級 學(xué) 號 078105132
學(xué) 生 姓 名 張松
指 導(dǎo) 教 師 吳暉
填 表 日 期 2011 年 4 月 11 日
1、 選題的依據(jù)及意義:
機(jī)床設(shè)計(jì)和制造的發(fā)展速度是很快的。由原先的只為滿足加工成形而要求刀具與工件間的某些相對運(yùn)動關(guān)系和零件的一定強(qiáng)度和剛度,發(fā)展至今日的高度科學(xué)技術(shù)成果綜合應(yīng)用的現(xiàn)代機(jī)床的設(shè)計(jì),也包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)的應(yīng)用。但目前機(jī)床主軸變速箱的設(shè)計(jì)還是以經(jīng)驗(yàn)或類比為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)(經(jīng)驗(yàn))設(shè)計(jì)方法。因此,探索科學(xué)理論的應(yīng)用,科學(xué)地分析的處理經(jīng)驗(yàn),數(shù)據(jù)和資料,既能提高機(jī)床設(shè)計(jì)和制造水平,也將促進(jìn)設(shè)計(jì)方法的現(xiàn)代化。
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,機(jī)械產(chǎn)品日趨精密、復(fù)雜,改型也日益頻繁,對機(jī)床的性能、精度、自動化程度等提出了越來越高的要求。機(jī)械加工工藝過程自動化是實(shí)現(xiàn)上述要求的重要技術(shù)措施之一,不僅能提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率,降低生產(chǎn)成本,還能改善工人的勞動條件。為此,許多企采用自動機(jī)床、組合機(jī)床和專用機(jī)床組成自動或半自動生產(chǎn)線。但是,采用這種自動、高效的設(shè)備,需要很大的初期投資以及較長的生產(chǎn)準(zhǔn)備周期,只有在大批量的生產(chǎn)條件(如汽車、拖拉機(jī)、家用電器等工業(yè)主要零件的生產(chǎn))下、才會有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
在機(jī)械制造工業(yè)中,單件、小批量生產(chǎn)的零件約占機(jī)械、加工的70%~80%??茖W(xué)技術(shù)的進(jìn)步和機(jī)械產(chǎn)品市場競爭的日益激烈,致使機(jī)械產(chǎn)品不改型、更新?lián)Q代、批量相對減少,質(zhì)量要求越來越高。采用專用的自動化機(jī)床加工這類零件就顯得橫不合理,而且調(diào)整或改裝專用的“剛性”自動化生產(chǎn)線投資大、周期長,有時從技術(shù)上甚至是不可能實(shí)現(xiàn)的。采用各類仿型機(jī)床,雖然可以部分地解決小批量復(fù)雜的加工,但在更新零件時需制造靠模和調(diào)整機(jī)床,生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長,而且由于靠模誤差的影響,加工零件的精度很難達(dá)到較高的要求。
為了解決上述問題,滿足多品種、小批量,特別是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求高的零件的自動化生產(chǎn),迫切需要一種靈活的、通用的、能夠適于產(chǎn)品頻繁變化“柔性”自動化機(jī)床。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,1952年,美國帕森斯公司(Parsons)和麻省理工學(xué)院(MIT)合作,研制成功里世界上第一臺以數(shù)字計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)字控制(numerical control,簡稱NC)3坐標(biāo)直線插補(bǔ)銑床,從而機(jī)械制造業(yè)進(jìn)入了一個新階段。
同時,在設(shè)計(jì)中處處實(shí)際出發(fā),分析和處理問題是至關(guān)重要的。從大處講,聯(lián)系實(shí)際是指在進(jìn)行機(jī)床工藝可能性的分析。參數(shù)擬定和方案確定中,既要了解當(dāng)今的先進(jìn)生產(chǎn)水平和可能趨勢。更應(yīng)了解我國實(shí)際生產(chǎn)水平,使設(shè)計(jì)的機(jī)床,機(jī)器在四化建設(shè)中發(fā)揮最佳的效蓋。從小處講,指對設(shè)計(jì)的機(jī)床零部件的制造,裝配和維修要進(jìn)行認(rèn)真的,切實(shí)的考慮和分析,綜合思考的設(shè)計(jì)方法[1]。
2、 國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(含文獻(xiàn)綜述):
從第一臺數(shù)控機(jī)床問世至今的40多年中,隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展,數(shù)控裝置也在不斷地更新?lián)Q代,先后經(jīng)歷里電子管(1952年)、小規(guī)模集成電路(1965年)、大規(guī)模集成電路及小型計(jì)算機(jī)(1970年)和微處理計(jì)算機(jī)(1974年)等五代數(shù)控系統(tǒng)。
前三代數(shù)控裝置屬于采用專用控制計(jì)算機(jī)的硬接線(硬件)數(shù)控裝置,一般稱為NC數(shù)控裝置。20世紀(jì)70年代初,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,小型計(jì)算機(jī)的價格急劇下降,出現(xiàn)了采用小型計(jì)算機(jī)代替專用硬件控制計(jì)算機(jī)的第四代數(shù)控系統(tǒng)。這種數(shù)控系統(tǒng)不僅在經(jīng)濟(jì)上更為合算,而且許多功能可用編制的專用程序?qū)崿F(xiàn),并可將專用程序存儲在小型計(jì)算機(jī)的存儲器中,構(gòu)成控制軟件。這種數(shù)控系統(tǒng)稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(computerized numerical control,即CNC)。自1974年開始,以微處理機(jī)為核心的數(shù)控裝置(microcomputerized numerical control,即MNC)得到迅速的發(fā)展。CNC和MNC稱為軟接線(軟件)數(shù)控系統(tǒng)。由于NC硬件數(shù)控系統(tǒng)早已淘汰,而目前軟件數(shù)控系統(tǒng)均采用MNC,因此將現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)稱為CNC。我國研究數(shù)控技術(shù)源于1958年,幾十年來經(jīng)過了發(fā)展、停滯、引進(jìn)技術(shù)等幾個階段。1985年以后,我國的數(shù)控機(jī)床在引進(jìn)、消化國外技術(shù)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了大量的開發(fā)工作。到1989年底,我國數(shù)控機(jī)床的可供品種已超過300種,一些較高檔次的數(shù)控系統(tǒng),如五軸聯(lián)動的數(shù)控系統(tǒng)、分辨率為0.O2um的高精度車床用數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)字仿真的數(shù)控系統(tǒng)、為柔性制造單元配套的數(shù)控系統(tǒng),也陸續(xù)開發(fā)出來,并制造出了樣機(jī)。
我國數(shù)控系統(tǒng)在技術(shù)上已趨于成熟,在重大關(guān)鍵技術(shù)上(包括核心技術(shù)),已達(dá)到國外先進(jìn)水平。目前,已新開發(fā)出數(shù)控系統(tǒng)80種。自“七五”以來,國家一直把數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展作為重中之重來支持,現(xiàn)已開發(fā)出具有中國版權(quán)的數(shù)控系統(tǒng),掌握了國外一直對我國封鎖的一些關(guān)鍵技術(shù)。例如,曾長期困擾我國、并受到西方國家封鎖的多坐標(biāo)聯(lián)動技術(shù)對我們已不再是難題,0.1 μm當(dāng)量的超精密數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控仿形系統(tǒng)、非圓齒輪加工系統(tǒng)、高速進(jìn)給數(shù)控系統(tǒng)、實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)都已研制成功。尤其是基于PC機(jī)的開放式智能化數(shù)控系統(tǒng),可實(shí)施多軸控制,具備聯(lián)網(wǎng)進(jìn)線等功能,既可作為獨(dú)立產(chǎn)品,又是一代開放式的開發(fā)平臺,為機(jī)床廠及軟件開發(fā)商二次開發(fā)創(chuàng)造了條件。
我國數(shù)控機(jī)床市場廣闊,自2003年開始,中國就成了全球最大的機(jī)床消費(fèi)國,也是世界上最大的數(shù)控機(jī)床進(jìn)口國,雖然我們已經(jīng)取得不可否認(rèn)的成就, 但我國數(shù)控機(jī)床核心技術(shù)90%仍需進(jìn)口, 我們只有緊跟先進(jìn)技術(shù)進(jìn)步的大方向,并不斷創(chuàng)新,才能趕超世界先進(jìn)水平。
3、 研究內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案:
研究內(nèi)容:
1. 熟悉車床機(jī)械的結(jié)構(gòu),工作原理,以及了解車床的發(fā)展方向;
2. 完成對中等復(fù)雜程度機(jī)械的計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等工作。以車床主軸箱為對象進(jìn)行車床重要傳動部件的設(shè)計(jì);
3. 完成車床主軸箱裝配圖的設(shè)計(jì)和所有非標(biāo)零件圖設(shè)計(jì)和所有非標(biāo)零件圖設(shè)計(jì)工作,并編寫說明書。
設(shè)計(jì)方案:
1. 參數(shù)擬定
根據(jù)機(jī)床類型,規(guī)格和其他特點(diǎn),了解典型工藝的切削用量,結(jié)合世界條件和情況,并與同類機(jī)床對比分析后確定:極限轉(zhuǎn)速和,公比(或級數(shù) Z ),主傳動電機(jī)功率N。
2. 傳動設(shè)計(jì)
根據(jù)擬定的參數(shù),通過結(jié)構(gòu)網(wǎng)和轉(zhuǎn)速圖的分析,確定轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)方案和轉(zhuǎn)動系統(tǒng)圖,計(jì)算各轉(zhuǎn)動副的傳動比及齒輪的齒數(shù),并驗(yàn)算主軸的轉(zhuǎn)速誤差。
3. 動力計(jì)算和結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì)
估算齒輸模數(shù)m和直徑d,選擇和計(jì)算反向離合器,制動器。
將各傳動件及其它零件在展開圖和剖面圖上做初步的安排,布置和設(shè)計(jì)。
4. 軸和軸承的驗(yàn)算
在結(jié)構(gòu)草圖的基礎(chǔ)上,對一根傳動軸的剛度和該軸系的軸承的壽命進(jìn)行驗(yàn)算。
5. 主軸變速箱裝配設(shè)計(jì)
主軸變速箱裝配圖是以結(jié)構(gòu)草圖為“底稿”,進(jìn)行設(shè)計(jì)和會制的。圖上各零件要表達(dá)清楚,并標(biāo)注尺寸和配合。
4、 目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度
1、目標(biāo):
已知C6140普通車床的主參數(shù)和基本參數(shù):加工工件最大回轉(zhuǎn)直徑:200mm;正轉(zhuǎn)最高轉(zhuǎn)速:1400r/min; 電機(jī)功率:5.5KW; 公比:1.4;轉(zhuǎn)速級數(shù):12;級數(shù)Z反=Z正/2;n反max≈1.1n正max。
按以上要求完成主軸箱傳動設(shè)計(jì)。
2、C6140普通車床主要特色 :
C6140型普通車床是在C620型車床的基礎(chǔ)上改進(jìn)的臥式車床,工件最大回轉(zhuǎn)直徑400毫米,可以加工普通螺紋、英制螺紋、摸數(shù)螺紋和徑節(jié)螺紋。傳動鏈由電動機(jī)經(jīng)三角帶(V帶)將動力傳遞到主軸箱在交換齒輪作用下,正轉(zhuǎn)24級,轉(zhuǎn)速10-1400轉(zhuǎn)/分鐘;反轉(zhuǎn)12級,轉(zhuǎn)速14-1580轉(zhuǎn)/分鐘。主軸轉(zhuǎn)速經(jīng)掛輪箱將動力傳遞到走刀箱,縱向走刀級數(shù)64,進(jìn)給范圍0.08-1.59mm/r,橫向進(jìn)給級數(shù)64,進(jìn)給范圍0.04-0.79mm/r。溜板行程橫向320mm,縱向按照車床長度而定。
3、工作進(jìn)度:
1)、收集資料、外文資料翻譯、開題報(bào)告 第1周—第2周
2)、確定傳動系統(tǒng)圖 第3周—第4周
3)、計(jì)算和確定各傳動件的尺寸參數(shù) 第5周—第7周
4)、完成主軸箱傳動設(shè)計(jì) 第8周—第15周
5)、撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第16周—第17周
五、參考文獻(xiàn)
[1] 上海紡織工學(xué)院編.機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊.上??萍汲霭嫔?,1997
[2] 孫桓,陳作模主編.機(jī)械原理.第六版.北京:高等教育出版社,2002
[3] 成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004
[4] 張玉峰等主編.機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo).機(jī)械工業(yè)出版社,2000
[5] Ye Zhonghe, Lan Zhaohui. Mechanisms and Machine Theory. Higher Education Press, 2001.7