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東南大學成賢學院
畢業(yè)設計(論文)開題報告
系 專業(yè)
學 生 姓 名：
學 號：
設 計 地 點：
指 導 教 師：
畢業(yè)設計（論文）開題報告
課 題 名 稱
減速器箱體9個孔鉆組合機床設計
一、 選題背景與意義（300字左右）
組合機床出現(xiàn)在世界上只有50多年的歷史。我國組合機床事業(yè)是從無到有，逐漸發(fā)展起來的。從1956年開始自行設計、制造了組合機床并得到很大發(fā)展。如北京、上海、遼寧、山東、江蘇等發(fā)展很快，西北、西南地區(qū)也又新的發(fā)展。國家又重點安排了一批工廠，如大連機床廠、常州機床廠、大河機床廠、長沙機床廠、上海第十機床廠等20多個工廠生產(chǎn)組合機床通用部件，為全國各地機械加工部門用組合機床自己武裝自己創(chuàng)造了非常有利的條件。許多工廠在大搞技術(shù)改造、設備更新、質(zhì)量翻新的熱潮中，制造了大量的組合機床及其自動線，成倍地提高了勞動生產(chǎn)率，保證了產(chǎn)量和質(zhì)量，降低了成本。目前，我國大多數(shù)省、市、自治區(qū)都能設計并制造組合機床及其自動線，產(chǎn)量、質(zhì)量和技術(shù)水平都在不斷提高。我國組合機床及其自動線已占有一定數(shù)量，特別是在汽車制造行業(yè)已有了大量的組合機床及其自動線，生產(chǎn)能力也在不斷提高。用我國自行設計與制造的組合機床及其自動線武裝起來的第二汽車制造廠，經(jīng)投產(chǎn)后證明具有規(guī)模、效率高，具有較高的自動化程度特點物理從工藝方案和布局，還是從加工精度和質(zhì)量方面看，這些組合機床及組合機床自動線都已達到國際先進水平。
近幾年來，組合機床在汽車、拖拉機、柴油機、電機、儀器、儀表、縫紉機、自行車、閥門、礦山機械、冶金、航空、紡織機械及軍工等部門已獲得廣泛的應用，甚至一些中小批量生產(chǎn)部門也開始推廣使用。由于組合機床具有的一系列優(yōu)點，因此在我國機械加工工業(yè)中廣泛推廣使用組合機床已成為多、快、好、省地發(fā)展我國機械加工工業(yè)的一條重要途徑，繼續(xù)發(fā)展和提高組合機床及自動線技術(shù)水平，是當前機械加工工業(yè)的一項重要任務。
綜觀世界四大機床展覽會的概況，我們可以從中看到未來機床的發(fā)展動向有以下特點：
（1）從開發(fā)FA、CIM等制造系統(tǒng)轉(zhuǎn)變到積極深入開發(fā)單機與環(huán)節(jié)技術(shù)，提高其先進性、可靠性、實用性和性能價格比，力求價廉，切實用于生產(chǎn)，產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟效果。這是當前世界機床技術(shù)發(fā)展的主流。
（2）進一步提高和開發(fā)高精度、高效率、高自動化（簡稱“三高”）及多樣性、成套性、綜合性（簡稱“三性”）的單機與環(huán)節(jié)。這是目前世界機床技術(shù)發(fā)展的根本趨勢。
（3）進一步發(fā)展不同程度的低、中、高檔機電一體化的各類單機與環(huán)節(jié)產(chǎn)品，這對于不同生產(chǎn)規(guī)模，大中小不同技術(shù)水平的工廠，從提高加工精度、效率、自動化、全面提高制造技術(shù)水平來說，都是有利的長遠發(fā)展趨勢。
機床工業(yè)是現(xiàn)代工業(yè)特別是現(xiàn)代制造業(yè)的基礎，在國民經(jīng)濟中占有重要的戰(zhàn)略地位。對我國而言，機床工業(yè)不僅僅具有重要的經(jīng)濟意義，而且還具有重要的國防戰(zhàn)略意義。研究機床工業(yè)的特點，有助于我們了解機床工業(yè)的特殊規(guī)律，從而找到適合我國國情的機床工業(yè)發(fā)展之路。機床工業(yè)的發(fā)展帶動了制造業(yè)和工業(yè)的發(fā)展。對一個國家而言，本土的機床工業(yè)與本土的制造業(yè)及工業(yè)緊密相連，高水平的本土機床工業(yè)有助于提升本土制造業(yè)及工業(yè)的水平。機床工業(yè)與一個國家的工業(yè)競爭力、制造業(yè)發(fā)展水平緊密相關，本國的機床工業(yè)水平越高，工業(yè)和制造業(yè)競爭力越強。我國工業(yè)競爭力和制造業(yè)發(fā)展水平不高，一定程度上是與我國機床工業(yè)發(fā)展水平不高相聯(lián)系的。加快我國機床工業(yè)的發(fā)展，提高我國機床工業(yè)技術(shù)和管理水平，將有利于我國工業(yè)和制造業(yè)發(fā)展。所以對機床的研究設計意義是極其重大的。
隨著社會的不斷進步，機械加工技術(shù)的不斷發(fā)展，古老的生產(chǎn)方式已不能完全適應新形勢的要求。比如，我們傳統(tǒng)的通用機床，由于它為了適應各種零件的通用加工，強調(diào)了加工范圍的廣泛性，使其萬能性增大，隨之帶來的便是機床結(jié)構(gòu)復雜，并且在加工某一零件的某些加工表面時，使機床不能完全發(fā)揮出全部效能。為了克服通用機床的弊端，工程技術(shù)人員便相應地推出了專用機床。但由于專用機床是根據(jù)某一工藝要求專門設計制造的，且它的組成部件均是專門設計制造的，因此，相對于通用機床而言，專用機床的造價昂貴，設計、制造周期長，特別是在飛速發(fā)展的變化之中，一旦產(chǎn)品更新?lián)Q代，產(chǎn)品變型，原有的專用機床將不能滿足新產(chǎn)品加工工藝的要求，更有甚者是原專用機床完全不能加工新產(chǎn)品而變成一堆廢鐵，失去了機床應有的作用。為了使產(chǎn)品在市場中立于不敗之地，工程技術(shù)人員不得不重新花費時間，設計、制造新的專用機床。由此可見，專用機床在一定程度上阻礙著產(chǎn)品的更新?lián)Q代。為了解決以上通用機床與專用機床之間的矛盾，同時盡可能地兼顧通用機床與專用機床的優(yōu)越性，于是，組合機床便在通用機床與專用機床的夾縫中悄然興起，并得到了越來越廣泛的應用。
畢業(yè)設計是高等教育體系中非常重要的環(huán)節(jié)，它可以檢驗自己對專業(yè)知識理解與掌握的程度，也可以提高自己綜合運用所學知識的能力，也能在分析問題和解決問題的過程中學到更多新的知識。
就我個人而言，我希望能通過這次畢業(yè)設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設打下一個良好的基礎。
由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導。
二、課題關鍵問題及難點（300左右字）
根據(jù)任務書的已知條件，對材料為HT200，抗拉強度為200N的減速器箱體，在選定的工藝和結(jié)構(gòu)方案的基礎上，繪制被加工零件工序圖、加工示意圖和編制生產(chǎn)率計算卡等。需根據(jù)加工零件示意圖所確定的工件加工孔的數(shù)量、位置和切削用量和速度。主要完成夾具的設計，確定其定位方案，夾緊方式等，從而保證減速器箱體9孔精度和位置精度的要求。
課題的難點在于多軸箱的設計，以及相關的傳動系統(tǒng)的設計。
傳動系統(tǒng)的設計方案：
（1）對多軸箱齒輪傳動系統(tǒng)的一般要求：
a.盡量用一根中間傳動軸帶動多跟軸
b.一般情況下，盡量不采用主軸帶動主軸方案
c.為使結(jié)構(gòu)緊湊，主軸箱體內(nèi)的齒輪傳動副的最高傳動比1-1.5
d.在驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速較高時，可采用逐步降速傳動
e.齒輪排數(shù)安排:不同軸上齒輪不相碰，不同軸上齒輪與軸套不相碰，可放在箱體內(nèi)不同排上齒輪與軸相碰，可放后蓋內(nèi)，另外，驅(qū)動軸直接帶動軸數(shù)不超過兩根。
a.主軸分布類型：根據(jù)零件工藝，主軸分布為同心圓分布，故采用一根中間傳動軸帶動三根主軸
三、文獻綜述（或調(diào)研報告）（1200字左右）
關于組合機床的綜述
前言
組合機床是以通用部件作為基礎，配以按工件特定形狀和加工工藝設計的專用主軸箱和夾具，組成的半自動或自動專用機床。
組合機床是一種專用高效自動化技術(shù)裝備，目前，它是大批量機械產(chǎn)品實現(xiàn)高效、 高質(zhì)量和經(jīng)濟性生產(chǎn)的關鍵裝備，因而被廣泛應用于許多工業(yè)生產(chǎn)領域。在大批量生產(chǎn)的機械工業(yè)部門，大量采用的設備是組合機床。因此，組合機床及其自動線的技術(shù)性能和綜合自動化水平，在很大程度上決定了這些工業(yè)部門產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)生產(chǎn)組織的結(jié)構(gòu)，也在很大程度上決定了企業(yè)產(chǎn)品的競爭力。礦車輪在礦山機械技術(shù)領域用途極為廣泛。而本題目就包含了這兩種在機械領域都有著重要用途的設備。
組合機床發(fā)展歷史
1908年，美國福持汽車公司率先制造出第一臺組合機床，用于汽車零件的加工。1928年，前蘇聯(lián)開始生產(chǎn)組合機床。我國的組合機床制造技術(shù)是從“一五”計劃期間，“—汽”、‘洛拖’’引進組合機床開始的。1956年3月，當時的第一機械工業(yè)部第二機器管理局批準成立了第一專業(yè)設計處(即現(xiàn)大連組合機床研究所的前身)，全面引進了前蘇聯(lián)的組合機床通用部件和設計指導資料，開始了我國組合機床的創(chuàng)業(yè)階段。并于同年在大連機床廠制造出我國的第一臺組合機床、1961年，又制造出我國第一條組合機床自動線。組合機床設計制造從“一所一廠”起步已發(fā)展到如今—個獨立的配套齊全的行業(yè)。［3］
我國組合機床制造技術(shù)的發(fā)展大體經(jīng)歷／以下四個階段
引進消化，開創(chuàng)我國組合機床技術(shù)標準體系
普及組合機床技術(shù)，發(fā)展形成行業(yè)
組織科技攻關，努力擔高組合機床技術(shù)水平
柔性制造技術(shù)的發(fā)展，推動了組合機床傳統(tǒng)制造技術(shù)的轉(zhuǎn)變
組合機床的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
國內(nèi)組合機床的發(fā)展現(xiàn)狀
近十多年來，組 機床及其自動線在高效、高生產(chǎn)率， 柔性化以及采用并行(同步)工程制訂更為合理、更為節(jié)省的方案方面取得了不小的進展。尤其是汽車工業(yè)， 為了提高汽車的性能，對零件的加工精度提出了一些新的要求， 因此對機床性能的要求也更高了。［4］
近年來，隨著數(shù)控技術(shù)，電子技術(shù)，計算機技術(shù)的發(fā)展，組合機床的服務對象已經(jīng)由過去的農(nóng)用機械，載貨汽車向以轎車工業(yè)為重點的轉(zhuǎn)移，組合機床行業(yè)開展了針對轎車零件關鍵工藝研究開發(fā)的科研攻關，采取引進技術(shù)，合作生產(chǎn)和自行開發(fā)相結(jié)合；組合機床也由過去的剛性組合機床向具有一定柔性，可實現(xiàn)多品種加工方向的變化,先后開發(fā)了轉(zhuǎn)塔組合機床,主軸移動式組合機床,自動更換主軸箱式組合機床,同時又應用數(shù)控技術(shù)發(fā)展了三坐標加工單元等數(shù)控組合機床,把純剛性的設備變?yōu)榫哂幸欢ㄈ嵝?可變可調(diào)的裝備；組合機床的加工精度以過去多完成粗加工，半精加工向精加工方向轉(zhuǎn)化。組合機床行業(yè)開發(fā)了針對汽車發(fā)動機五大件加工的關鍵工藝設備，使行業(yè)在精加工機床的品種上有了較大擴充，為提供成套設備創(chuàng)造了條件；組合機床制造技術(shù)由過去的以機加工為主的單機及自動化向綜合成套方向轉(zhuǎn)換，加強了相應配套技術(shù)與產(chǎn)品的研究開發(fā)，行業(yè)的已經(jīng)初步具備了向用戶提供自毛坯上線，經(jīng)機械加工和非機械加工至成品下線的成套技術(shù)裝備，包括整個車間的切屑和冷卻處理系統(tǒng)；組合機床的控制技術(shù)由傳統(tǒng)的程序控制技術(shù)向數(shù)控，計算機管理與監(jiān)控方向發(fā)展。組合機床行業(yè)企業(yè)生產(chǎn)的組合機床的控制技術(shù)，已完成了由接觸-繼電器控制向可編程控制的轉(zhuǎn)變，從而大大的提高了組合機床的可靠性，故障率大為降低；組合機床的開發(fā)已經(jīng)又過去的人工設計轉(zhuǎn)向計算機輔助設計。組合機床行業(yè)大力推行CAD，為提高設計速度，保證設計質(zhì)量，縮短供貨周期創(chuàng)造了有利的條件。
國內(nèi)該行業(yè)雖然取得了很大的進步與發(fā)展，但是，在制造技術(shù)高速發(fā)展上的今天，由于基礎比較薄弱，從整體看，與國外先進水平與國內(nèi)的用戶的要求還存在一定的差距，主要表現(xiàn)在產(chǎn)品的可靠性太差，難以適應大批量生產(chǎn)的需要，可調(diào)可變性，柔性較差，缺少必要的適應多種加工的新產(chǎn)品，系統(tǒng)化，通用化，模塊化程度底，致使制造周期過長，滿足不了用戶的要求，科學管理，成本控制水平不高，在市場上缺乏競爭力等不足之。
組合機床的發(fā)展趨勢
(1)、高速化：由于機構(gòu)各組件分工的專業(yè)化，在專業(yè)主軸廠的開發(fā)下，主軸高速化日益普及。過去只用于汽車工業(yè)高速化的機種（每分鐘1.5萬轉(zhuǎn)以上的機種），現(xiàn)在已成為必備的機械產(chǎn)品要件?！?
(2)、精密化：由于各組件加工的精密化，微米的誤差已不是問題。以電腦輔助生產(chǎn)（CAM）系統(tǒng)的發(fā)展帶動數(shù)控控制器的功能越來越多。
(3)、高效能：對機床高速及精密化要求的提高導致了對加工工件制造速度的要求提高。同時，由于產(chǎn)品競爭激烈，產(chǎn)品生命周期縮短，模具的快速加工已成為縮短產(chǎn)品開發(fā)時間所必須具備的條件。對制造速度的要求致使加工模具的機床向著高效能專業(yè)化機種發(fā)展。
(4)、系統(tǒng)化：機床已逐漸發(fā)展成為系統(tǒng)化產(chǎn)品。現(xiàn)在可以用一臺電腦控制一條生產(chǎn)線的作業(yè)，不但可縮短產(chǎn)品的開發(fā)時間，還可以提高產(chǎn)品的加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量。
(5)、復合化：產(chǎn)品外觀曲線的復雜化致使模具加工技術(shù)必須不斷升級，機床五軸加工、六軸加工已日益普及，機床加工的復合化已是不可避免的發(fā)展趨勢。
參 考 文 獻
［1］黃奇葵、鐘華珍、張福潤.《機械制造基礎》
［2］李慶余、張佳.《機械制造裝備設計》.機械工業(yè)出版
［3］佟璞瑋. 中國組合機床市場.《1999中國機電產(chǎn)品市場展望》.
［4］裘愉. 從幾個側(cè)面看組合機床的發(fā)展動向. 《組合機床與自動化加工技術(shù)》 1994年第11期.
［5］李明、王合增、張應午 . 組合機床的發(fā)展趨勢及企業(yè)的對策 《機械產(chǎn)品與科技》 2002年第1期.
［6］ 李如松．組合機床和自動線的技術(shù)發(fā)展．《組合機床與自動化加工技術(shù)》，1999．(1)：5～10
四、方案（設計方案、研制方案、研究方案）論證（不少于100字）
課題的研究內(nèi)容是減速器箱體組合機床設計，包括：切削功率的計算、動力部件參數(shù)的選擇、機床總體設計和刀具的選擇。
組合機床的設計步驟：
（1）制定工藝方案 要深入現(xiàn)場，了解被加工零件的加工特點、精度和技術(shù)要求、定位夾壓情況以及生產(chǎn)率的要求等。確定在組合機床上完成的工藝內(nèi)容及其加工方法。這里要確定加工工步數(shù)，決定刀具的種類和型式。
（2）機床結(jié)構(gòu)方案的分析和確定 根據(jù)工藝方案確定機床的型式和總體布局。在選擇機床配置型式時，既要考慮實現(xiàn)工藝方案，保證加工精度、技術(shù)要求及生產(chǎn)效率；又要考慮機床操作、維護、修理是否方便，排屑情況是否良好；還要注意被加工零件的生產(chǎn)批量，以便使設計的組合機床符合多、快、好、省的要求。
（3）組合機床總體設計 這里要確定機床個部件間的相互關系，選擇通用部件和刀具的導向，計算切削用量及機床生產(chǎn)率。繪制機床的總聯(lián)系尺寸圖及加工示意圖等。
（4）組合機床的部件設計和施工設計 制定組合機床流水線的方案時，與一般單個的組合機床方案有所不同。在流水線上由于工序的組合不同，機床的型式和數(shù)量都會有較大的變化。因此，這時應按流水線進行全面考慮，而不應將某一臺或幾臺機床分裂開來設計。即使暫時不能全面地進行流水線設計，制定方案時也應該綜合研究，才能將工序組合得更為合理，更可靠地滿足工件的加工要求，用較少的機床完成較多的工作，也為進一步發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。
設計完成后提交的文件和圖表（論文完成后提交的文件）：
（1）計算說明部分：切削功率計算、動力部件參數(shù)的選擇、機床總體設計和刀具的選擇。
（2）圖紙部分：加工工序圖、加工示意圖、多軸箱展開圖、多軸箱檢查圖和機床尺寸聯(lián)系圖。
措施：
通過設計加深與鞏固所學機床、夾具、工藝、刀具、液壓、材料、計算機繪圖等專業(yè)知識；提高學生綜合運用、靈活運用所學專業(yè)知識的能力；增強學生分析問題、查閱資料及文獻、計算機繪圖等各方面技能；培養(yǎng)學生科學、嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。
先查找相關資料，在進行總體設計，再查找具體資料，解決設計中遇到的各種技術(shù)難點。
1.組合機床總體的設計主要是擬訂工藝方案以及確定“三圖一卡”。
2.組合機床主軸箱的設計是根據(jù)主軸箱原始依據(jù)圖來確定的。
3.主軸箱傳動裝置的設計首先是擬訂傳動方案，再進行具體的設計計算。
以右側(cè)的3個孔的加工情況為例說明
右側(cè)的3個孔多軸箱傳動系統(tǒng)簡圖
此方案的優(yōu)缺點：
優(yōu)點：1、可傳遞空間任意軸間的運動和動力，即軸可以平行，交叉或交錯；轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，其傳動比恒定，大多數(shù)齒輪的傳動比是常數(shù)；2、適應范圍較廣（傳遞速度、功率范圍都大）；3、壽命長、效率高、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點
缺點：1、制造成本高；2、剛性傳動沒有過載保護作用；3、振動和噪音等
多軸箱內(nèi)減速系統(tǒng)設計方案：
對減速系統(tǒng)的一般要求：
1）降速同時提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機輸出乘減速比，但要注意不能超出減速機額定扭矩。
2）速同時降低了負載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。大家可以看一下一般電機都有一個慣量數(shù)值。
方案一：二級圓柱齒輪減速器
此方案優(yōu)缺點：
優(yōu)點：1、機械結(jié)構(gòu)緊湊、體積輕巧、小型高效；2、安裝簡易、靈活輕捷、性能優(yōu)越、易于維護檢修；3、傳動速比大、扭矩大、承受過載能力高；4、應用較廣泛。
缺點：1、無法改變運動方向；2、沿齒長的縱向滑動會使摩擦損失增加，降低傳動效率。3、齒面間大的壓力和摩擦功，可能導致油膜破壞和齒面燒結(jié)咬死，即抗膠合能力較低。
方案二：蝸輪蝸桿減速器
此方案優(yōu)缺點：
優(yōu)點：能得到很大的傳動比、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動平穩(wěn)、噪音較小及可以自鎖等；
缺點：傳動效率較低，不宜在大功率下長期連續(xù)工作；為了減磨耐磨，蝸輪齒圈需用貴重的青銅制造，成本較高。
綜合考慮此部分設計方案后，決定使用方案一，并且對方案一稍作修改，即使用圓柱斜齒輪代替圓柱齒輪
四、工作計劃（不少于300字）
開學～3月15日．畢業(yè)實習階段。
畢業(yè)實習，查閱資料，市場調(diào)查，到多個公司實踐，撰寫實習報告。
3月16日～3月31日．論文開題階段。
論文總體構(gòu)思方案，填寫開題報告。
4月1日～5月10日．論文初稿階段。
撰寫畢業(yè)論文初稿。
5月11日～6月4日． 中期工作階段。
充實完善畢業(yè)論文，中期檢查。
6月5日～6月7日．畢業(yè)論文預答辯。
6月8日～6月13日．論文定稿階段。
論文修改、定稿，材料復查。
6月14日～6月16日．畢業(yè)答辯。
6月17日～6月18日．材料整理裝袋。
指導教師意見：
（對學生開題報告內(nèi)容的評價及指導性意見，要求不少于100個漢字。填寫時刪除此行）
簽 名： 年 月 日