毕业设计开题报告
学生姓名： * * 学 号： **********
班 级： 机械087 所在学院： 机电工程学院 专 业： 机械工程及自动化 设计题目： SC175变速箱体专用组合镗床及夹具
设计
指导教师： 李 英 杰 完成日期： 2012年 04 月 07 日
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山东建筑大学毕业设计开题报告表
班级：机械087 姓名：刘武 设计题目 SC175变速箱体专用组合镗床及夹具设计 一、选题背景和意义 制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国家或地区的经济实力、科技水平、生活水准和国防实力。而制造业的生产能力和制造水平主要取决于机械制造装备——金属切削机床的先进程度。作为金属切削机床的主力军的组合机床是以通用部件为基础配，以少量专用部件组成的一种专用高效自动化设备，具有设计制造周期短、投资少、加工精度稳定、改装方便、经济效益高等优点。 在机械加工工业中，机械产品大批量生产中，组合机床已得到广泛运用。一些复杂的壳体类零件，加工工艺复杂、定位夹紧困难的工件，要提高其加工精度、生产效率，单凭普通机床是很难办到的，而在用普通机床加工复杂工件的过程中，对操作者的技术也提了较高的要求，这就迫切的要求生产一定数量的组合机床。这样，不但可以提高零件的加工精度和生产率，而且成本低、生产周期断，适合我国的经济水平、教育水平和生产水平。更能够在激烈的竞争中为企业获得更多利润、提高企业核心竞争力。 现代组合机床和自动线作为机电一体化产品，它是控制、驱动、测量、监控、刀具和机械组件等技术的综合反映。组合机床及其自动线的技术性能和综合自动化水平，在很大程度上决定了机械生产部门产品的生产效率、产品质量和企业生产组织的结构，也在很大程度上决定了企业产品的竞争力。所以对组合机床的设计研究具有十分重要的意义。近年来，这些技术有长足进步，同时作为组合机床主要用户的汽车和内燃机等行业也有很大的变化，其产品市场寿命不断缩短，品种日益增多且质量不断提高。这些因素有力地推动和激励了组合机床和自动线技术的不断发展，目前组合机床的研制正向高效、高精度、高自动化的柔性化方向发展。 我国的机床工业是在1949年新中国成立后才开始建立起来的，组合机床的通用部件起步于80年代，经历了一个从无到有、从点到面、从低到高的逐步发展 - 2 -
的历史时期。进入90年代后，组合机床行业加快发展，行业的整体实力和新产品的质量水平有了显著的提高。目前的现状的是： 一、组合机床制造技术由过去的以加工为主的单机及自动线向综合成套方向转化。 二、组合机床的控制技术由传统的程序控制技术向数控、计算机管理与监控方向发展。 三、组合机床的开发设计手段由过去的人工设计，转向计算机辅助设计。 我国组合机床装备虽然有着较高的技术水平，但与国际先进水平还存在一定的差距，主要表现在：可靠性差，外观质量差，产品开发周期长，应变能力差。为了缩小与世界先进水平的差距，有关专家建议机床企业应在以下6个方面着力研究：1．加大力度实施质量工程，提高组合机床的无故障率。2．跟踪国际水平，使组合机床向高效高精方面发展。3．加大成套设计开发能力上求突破。4．发挥服务优势，扩大市场占有率。5．多品种制造，满足不同层次的用户。6．模块化设计，缩短开发周期，快速响应市场， 上世纪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发展，实现了机床工作程序软件化，工序高度集中，高效短节拍和多种功能的自动监控。近十年来，为缩短汽车开发周期、降低制造费用和提高产品质量，世界上许多汽车厂都在积极推行并行工程，旨在从整体优化的观点合理配置和利用企业拥有的生产要素，以达到高速、高效、高质量和低成本地开发制造汽车，促使企业获得更高的综合效益。 如美国的Ingersoll和Lamb，德国的Grob和Ex-cell-o等公司都应用并行工程分别为一些汽车厂设计制造了众多的缸体、缸盖和变速箱体等加工自动线。另外组合机床设计普及CAD技术 ，从而显著地提高了设计质量和缩短了设计周期，如意大利IMAS公司，一台复杂程度较高的回转工作台式组合机床从订单到供货一般为8个月；德国Honsberg公司为前苏联制造的加工变速箱体和箱盖的两条柔性自动线从订单到供货仅为14个月。 近年来，组合机床自动线技术取得了长足进步，自动线在加工精度、生产效率、利用率、柔性化和综合自动化等方面的巨大进步，标志着组合机床自动线技 - 3 -
术发展达到的高水平，随着市场需求的变化，柔性将愈来愈成为决择设备的重要因素。组合机床技术的发展趋势是：①广泛应用数控技术；②发展柔性技术；③发展综合自动化技术；④发展多工位组合机床。 二、课题关键问题及难点 课题的研究内容是SC175变速箱体组合镗床设计，包括：切削功率的计算、动力部件参数的选择、机床总体设计和刀具的选择。 组合机床的设计步骤： （1）制定工艺方案 ：要深入现场，了解被加工零件的加工特点、精度和技术要求、定位夹压情况以及生产率的要求等。确定在组合机床上完成的工艺内容及其加工方法。这里要确定加工工步数，决定刀具的种类和型式。 （2）机床结构方案的分析和确定：根据工艺方案确定机床的型式和总体布局。在选择机床配置型式时，既要考虑实现工艺方案，保证加工精度、技术要求及生产效率；又要考虑机床操作、维护、修理是否方便，排屑情况是否良好；还要注意被加工零件的生产批量，以便使设计的组合机床符合多、快、好、省的要求。 （3）组合机床总体设计：这里要确定机床个部件间的相互关系，选择通用部件和刀具的导向，计算切削用量及机床生产率。绘制机床的总联系尺寸图及加工示意图等。 （4）组合机床的部件设计和施工设计 ：制定组合机床流水线的方案时，与一般单个的组合机床方案有所不同。在流水线上由于工序的组合不同，机床的型式和数量都会有较大的变化。因此，这时应按流水线进行全面考虑，而不应将某一台或几台机床分裂开来设计。即使暂时不能全面地进行流水线设计，制定方案时也应该综合研究，才能将工序组合得更为合理，更可靠地满足工件的加工要求，用较少的机床完成较多的工作，也为进一步发展创造了有利条件。 设计完成后提交的文件和图表（论文完成后提交的文件）： （1）计算说明部分：切削功率计算、动力部件参数的选择、机床总体设计和刀具的选择。 （2）图纸部分：变速箱体加工工序图、加工示意图、多轴箱检查图和机床尺寸联系图。 三、调研报告（或文献综述）
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工艺路线是制造单位按照规定的作业流程完成生产任务的途径，主要用来进行工序排产和车间成本统计。其包含了定位基准的选择，主要表面的加工，加工阶段的划分与工序的合理组合等内容。通过查阅了杨淑子主编《机械加工工艺师手册》，现就文中有关内容论述如下： 定位基准的选择 在制定工艺过程时，选择定位基准的主要目的是为了保证加工表面的位置精度，因此选择定位基准的总原则应该是从有较高位置精度要求的表面中进行选择。定位基准的选择包括粗基准和精基准的选择。 在制订零件机械加工工艺路线时，总是首先考虑选择怎样的精基准把各个主要表面加工出来，然后再考虑选择怎么的粗基准把作为精基准的表面先加工出来。机械加工工艺路线的制定中粗基准和精基准的选择很关键，选择是否合理直接关系到加工工艺路线制订的全局。 （1）粗基准的选择 选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。 粗基准的选择原则是： 1）选择应加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。 2）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。 3）应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。 4）应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。 - 5 -
5）粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的，多次使用难以保证表面间的位置精度。 箱体粗基准选择要求：在保证各加工表面均有加工余量的前提下，使主要孔加工余量均匀；装入箱体内的旋转零件应与箱体内壁有足够间隙；此外还应保证定位、夹紧可靠。为了满足上述要求，一般选箱体的主要孔的毛坯孔作为粗基准。减速箱体加工的第一个面是盖或底座的结合面，由于分离式箱体轴承孔的毛坯孔分布在盖和底座两个不同的部分上很不规则，因而在加工盖和底座的结合面时无法用主要孔的毛坯作粗基准。而是用顶面与底面作为粗基准。这样可以保证结合面加工后凸缘的厚度叫均匀。 （2）精基准的选择 选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准确、牢固、方便。 精基准选择原则是： 基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。 基准统一原则。应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证个表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都是顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多数表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。 互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。 自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。 此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。 箱体上孔与孔、孔与平面、平面与平面之间都有较高的位置精度要求，这些 - 6 -
要求的保证与精基准的选择有很大的关系。为此，通常优先考虑“基准统一”原则。使具有相互位置精度要求的大部分工序，尽可能用同一组基准定位。以避免因基准转换过多而带来的积累误差，并且由于采用同一基准，使所用夹具具有相似的结构形式，可减少夹具设计与制造工作量、降低成本。 2、主要表面的加工 箱体平面的粗加工和半精加工常选择刨削和铣削加工。 刨削箱体平面的主要特点是：刀具结构简单；机床调整方便；在龙门刨床上可以用几个刀架，在一次安装工件中，同时加工几个表面，于是，经济地保证了这些表面的位置精度。 箱体平面铣削加工的生产率比刨削高。在成批生产中，常采用铣削加工。当批量较大时，常在多轴龙门铣床上用几把铣刀同时加工几个平面，即保证了平面间的位置精度，又提高了生产率。 3、夹具设计基本要求 1）．夹具应满足零件加工工序的精度要求，特别是对于精加工工序，应适当提高夹具的精度，以保证工件的尺寸公差和位置公差等。 2）．夹具应达到加工生产率的要求。 3）．夹具的操作要方便、安全。 4）．能保证夹具一定的使用寿命和较低的夹具制造成本。 5）．要适当提高夹具元件的通用化和标准化程度。 6）．要具有良好的结构工艺性，以便于夹具的制造和维修 注：镗夹具精加工用的夹具侧重于加工精度的要求等 4、夹具的设计方法 主要是绘制所需的图样同时制定有关的技术要求。应在参阅有关典型夹具图样的基础上，按加工要求构思出设计方案，再经修改，最后确定夹具的结构。 5、夹具设计的步骤： 设计的准备：夹具设计前，设计人员应明确设计任务和要求，根据任务认真调查研究，要收集所需资料，并对其进行分析： （1）收集产品零件图、装配图、毛坯图、工序图和工艺规程等技术文件，分析零件的作用、形状、结构特点、材料和技术要求。 （2）分析零件的加工工艺规程，特别是本工序半成品的形状、尺寸、加工余量、切削余量和所使用的工艺基准。
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（3）分析工艺装配设计任务书 （4）了解所使用的机床规格、性能、精度以及夹具连接部分结构的联系尺寸。 （5）了解所使用的刀具、量具的规格 （6）收集有关设计的资料，其中包括国家标准、部颁标准、企业标准等资料已经典型夹具资料。 夹具设计的方案设计： （1）确定夹具的类型。 （2）根据六点定位规则确定工件的定位方式，选择合适的定位元件。 （3）确定工件的夹紧方式，选择合适的夹紧装置。 （4）确定刀具的调整方案，选择合适的对刀元件或导向元件。 （5）确定夹具与机床的连接方式。 （6）确定其他元件和装置的结构形式，如分度装置、靠模装置等。 （7）确定夹具总体布局和具体的结构形式。 （8）绘制总体草图。 （9）进行工序精度分析。 （10）对动力夹紧力验算。 四、方案论证 认真分析零件图纸，了解被加工零件的结构特点、加工部位、工件材料及硬度、尺寸精度、表面粗糙度等技术要求，分析被加工零件(或同类零件)的定位、夹紧方式、工艺方法、采用的刀具及切削用量等。齿链式无级变速器壳体是扁平状回转体零件，为便于加工采用立式放置，以壳体的接合面为定位基准，采用三面定位，夹紧部件从右往左夹紧。工序间余量、刀具结构和切削用量的确定选择查表。 机床的配置型式和机构方案是根据选定的工艺方案确定的，机床配置型式既要能实现工艺方案、保证零件加上精度、技术要求和生产率；又要考虑操作方便、易于维修、冷却和排屑良好。根据已经确定的夹具形式，加工部位朝上，采用立式结构。 在选定工艺和结构方案的基础上，进行方案图纸设计。这些图纸包括 “三图一卡”： 被加工零件工序图，加工示意图，机床联系尺寸图，生产率卡（生产
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率计算卡片）。 根据“三图一卡”，绘制多轴箱设计原始依据图，确定主轴结构形式及齿轮模数；拟定多轴箱传动系统，计算著周记传动轴坐标，绘制坐标检查图，绘制多轴箱总图及零件图。 轴孔是需要与轴承配合的，所需的精度要求较高，需采用粗加工，半精加工，和精加工三道工序，半精加工介于两者之间，现以粗加工为例来说明组合机床的设计。 五、进度安排 第5周：毕业实习。 第6、7周：调查研究，查阅资料、外文翻译、开题。 第8、9周：变速箱体设计及工艺分析、绘制被加工零件工序图、绘制加工示意图。 第10、11周：绘制加工示意图绘制机床联系尺寸图。 第12、13周：绘制机床联系尺寸图、专用夹具设计。 第14、15周：专用夹具设计、撰写毕业设计说明书。 第16、17周：撰写毕业设计说明书、毕业设计答辩。 六、指导教师意见
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签字： 年 月 日 七、教研室（或开题审查小组）意见 签字： 年 月 日
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