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東南大學(xué)成賢學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
系 專業(yè)
學(xué) 生 姓 名：
學(xué) 號：
設(shè) 計 地 點：
指 導(dǎo) 教 師：
畢業(yè)設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(yīng)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(dāng)前機械加工工業(yè)的一項重要任務(wù)。
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(dāng)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(yuǎn)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(chǔ)，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(guān)，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(shè)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(yīng)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(yīng)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(fù)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(yīng)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(shè)計制造的，且它的組成部件均是專門設(shè)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(shè)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(yīng)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(shè)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(yīng)用。
畢業(yè)設(shè)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(xué)知識的能力，也能在分析問題和解決問題的過程中學(xué)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(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)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(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。
由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導(dǎo)。
二、課題關(guān)鍵問題及難點（300左右字）
根據(jù)任務(wù)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(chǔ)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(shè)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(shè)計，以及相關(guān)的傳動系統(tǒng)的設(shè)計。
傳動系統(tǒng)的設(shè)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(guān)于組合機床的綜述
前言
組合機床是以通用部件作為基礎(chǔ)，配以按工件特定形狀和加工工藝設(shè)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(guān)鍵裝備，因而被廣泛應(yīng)用于許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。在大批量生產(chǎn)的機械工業(yè)部門，大量采用的設(shè)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(lǐng)域用途極為廣泛。而本題目就包含了這兩種在機械領(lǐng)域都有著重要用途的設(shè)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(dāng)時的第一機械工業(yè)部第二機器管理局批準(zhǔn)成立了第一專業(yè)設(shè)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(shè)計指導(dǎo)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(shè)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(biāo)準(zhǔn)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(guān)，努力擔(dān)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(wù)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(guān)鍵工藝研究開發(fā)的科研攻關(guān)，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(yīng)用數(shù)控技術(shù)發(fā)展了三坐標(biāo)加工單元等數(shù)控組合機床,把純剛性的設(shè)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(guān)鍵工藝設(shè)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(shè)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(yīng)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(shè)計轉(zhuǎn)向計算機輔助設(shè)計。組合機床行業(yè)大力推行CAD，為提高設(shè)計速度，保證設(shè)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(chǔ)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(yīng)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(yīng)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(xué)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(dǎo)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?，F(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(fù)合化：產(chǎn)品外觀曲線的復(fù)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(fù)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(chǔ)》
［2］李慶余、張佳.《機械制造裝備設(shè)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(yīng)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(shè)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(shè)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(shè)計和刀具的選擇。
組合機床的設(shè)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(shè)計的組合機床符合多、快、好、省的要求。
（3）組合機床總體設(shè)計 這里要確定機床個部件間的相互關(guān)系，選擇通用部件和刀具的導(dǎo)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(shè)計和施工設(shè)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(yīng)按流水線進行全面考慮，而不應(yīng)將某一臺或幾臺機床分裂開來設(shè)計。即使暫時不能全面地進行流水線設(shè)計，制定方案時也應(yīng)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(shè)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(shè)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(shè)計加深與鞏固所學(xué)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(xué)生綜合運用、靈活運用所學(xué)專業(yè)知識的能力；增強學(xué)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(xué)生科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。
先查找相關(guān)資料，在進行總體設(shè)計，再查找具體資料，解決設(shè)計中遇到的各種技術(shù)難點。
1.組合機床總體的設(shè)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(shè)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(shè)計首先是擬訂傳動方案，再進行具體的設(shè)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(yīng)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(shè)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(fù)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(yīng)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(dǎo)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(shè)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(xué)～3月15日．畢業(yè)實習(xí)階段。
畢業(yè)實習(xí)，查閱資料，市場調(diào)查，到多個公司實踐，撰寫實習(xí)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(yù)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(fù)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(dǎo)教師意見：
（對學(xué)生開題報告內(nèi)容的評價及指導(dǎo)性意見，要求不少于100個漢字。填寫時刪除此行）
簽 名： 年 月 日