汽車保險杠穿孔器設計2,汽車,保險杠,穿孔器,設計 廣東技術師范學院天河學院 本科畢業(yè)設計任務書 系 別 專業(yè) 班級 學生姓名 學號 指導教師 職稱 副教授 題 目 汽車保險杠穿孔器設計 論文（設計）的主要任務與具體要求（有實驗環(huán)節(jié)的要提出主要技術指標要求） 該課題首先介紹目前國內外汽車零件加工專用設備設計的現(xiàn)狀進行分析對比，找出汽車保險杠穿孔器設計的最佳方案。并增加自己的創(chuàng)新點，最后提出自己的最優(yōu)設計方案。 主要完成 1、開題報告（包含文獻綜述），外文資料的翻譯（2000字符以上）； 2、確定穿孔器的原理設計方案，完成原理設計圖； 3、完成汽車穿孔器結構設計及有關計算； 4、完成設計圖紙（折合0#圖紙）2張（包括圖紙和CAD軟件圖一份）； 5、完成設計說明書（至少8000字以上）。 進度安排（包括時間劃分和各階段主要工作內容） 第七學期 第八周~第十三周 畢業(yè)設計開題報告 第七學期 第十四周~第十九周 主要設計工作，包括草圖、結構設計及工程圖等 第八學期 第三周 中期檢查 第八學期 第六周末 上交初稿（包括圖紙、說明書、外文資料），老師審閱初稿，提出修改意見。 第八學期 第十一周 交終稿（上交所有資料的紙質和電子版） 第八學期 第十二周～第十三周(2013.5.26日前) 答辯 主要參考文獻 1．夏廣嵐 主編，《金屬切削機床》，北京大學出版社2008.5 2．聞邦椿 主編，《機械設計手冊》，機械工業(yè)出版社2010.1 3．蔣建強、張義平 主編，《機械設計基礎》，北京師范大學出版社2009.8 4．楊雪寶 主編，《機械制造裝備與設計》，西北大學出版社2008.5 5．王凡 宋建新 主編，《實用機械制造工藝設計手冊》，機械工業(yè)出版社 2008.5 6．王先逵主編，《機械加工工藝手冊（鉆削、擴削、鉸削加工）》，機械工業(yè)出版社 2008.06 7．呂庸厚 沈愛紅 編著 《組合機構設計與應用創(chuàng)新》，機械工業(yè)出版社 2008.7 指導教師簽名 系（教研室）審核意見 任務接受人（簽名） 年 月 日 審核人簽名： 年 月 日 年 月 日 備注：1、本任務書一式三份，由指導教師填寫相關欄目，經(jīng)系審核同意后，系、指導教師和學生各執(zhí)一份。 2、本任務書須裝入學生的畢業(yè)設計（論文）檔案袋存檔。 - 廣東技術師范學院天河學院 本科畢業(yè)設計開題報告 題 目 ： 汽 車 保 險 杠 穿 孔 器 設 計 系 別 ： 專 業(yè) ： ） 姓 名 ： 學 號 ： 指 導 教 師 ： 2012 年 11 月 5 日 - 1 - 本科畢業(yè)設計開題報告 系別 專業(yè) 班級 姓名 學號 聯(lián)系方式 題目 汽車保險杠穿孔器設計 一、選題背景 中國在發(fā)展，中國的機械設備也在不斷的發(fā)展，2015 年中國工程機械業(yè)將迎來 9000 億元市場容量，不僅給中國機械制造行業(yè)的帶來巨大發(fā)展空間，同時也聚焦 了國際的機械巨頭的目光，使國外企業(yè)不斷進駐中國市場，國內的機械企業(yè)在發(fā)展 國內市場的前提下也不斷的拓展國外市場，堅持“走出去”的策略，將中國機械設 備國際化。 我國已成為世界工程機械第一產(chǎn)銷大國，中國制造的工程機械走向了世界各地。 10 年來，我國工程機械行業(yè)在發(fā)展方式轉變、經(jīng)濟結構調整方面取得明顯成效， 綜合實力迅速增強，國際競爭力和產(chǎn)業(yè)地位大大提升。我國工程機械行業(yè)各類產(chǎn)品 的技術水平及可靠性大多已達到甚至超過了國際先進水平，在世界工程機械領域有 了諸多響當當?shù)闹袊放?。我國機械行業(yè)門類齊全，規(guī)模大，2009 年整體銷售收 入接近 9 萬億元，僅次于日本居世界第二位，占到全球機械銷售額的 15%左右;出 口額達到 2,425 億美元，躍居世界第四;工業(yè)增加值超過 2 萬億元，約占當年我國 GDP 的 8%;機械行業(yè)是對全國工業(yè)發(fā)展貢獻最大的行業(yè)，經(jīng)濟總量占整個裝備制造 業(yè) 2/3 以上。因此機械行業(yè)是裝備制造業(yè)的最重要組成部分，堪稱中國工業(yè)的“脊 梁” 。 我國搖臂鉆床企業(yè)經(jīng)過多年的努力，不斷加大了鉆床在國際市場上的份額。近 期，我國的搖臂鉆床已經(jīng)達到供不應求的局面，據(jù)了解，我國機床的產(chǎn)銷量增速飛 快。我國搖臂鉆床行業(yè)要在這樣激烈的機床市場上占領市場的一席之地，就必須立 足自身的優(yōu)勢，著力發(fā)展高檔技術，不斷創(chuàng)新。雖然搖臂鉆具有較大的發(fā)展前景， 但并不能盲目跟風，在不斷提升數(shù)控技術的同時，要發(fā)展出自身的優(yōu)勢。機床企業(yè) 要針對用戶需求，勇于競標高端裝備，以此促進自主創(chuàng)新；要在冷靜反思的基礎上， 控制產(chǎn)能的盲目擴張，強化研發(fā)及試驗條件建設；把質量、可靠性、精度保持性、 功能和附配件完整性等用戶關心的指標置于更優(yōu)先的位置。 此次設計的汽車保險杠穿孔器，是搖臂鉆床的的一種細分，主要應用于汽車保 險杠、石油管道、通信設施、下水管道等一些管道的孔加工。鉆孔工藝是加工孔類 - 2 - 的基礎部分，只要鉆孔工藝的加工精度提高了，在后面的加工工藝過程就會更加簡 潔，提高加工效率，節(jié)省時間，提高經(jīng)濟效益。 二、課題設計 2.1 課題的內容 該課題首先介紹目前國內外汽車零件加工專用設備設計的現(xiàn)狀進行分析對比， 找出汽車保險杠穿孔器設計的最佳方案。并增加自己的創(chuàng)新點，最后提出自己的最 優(yōu)設計方案，主要完成以下的內容。 1、開題報告（包含文獻綜述），外文資料的翻譯（2000 字符以上）； 2、確定穿孔器的原理設計方案，完成原理設計圖； 3、完成汽車穿孔器結構設計及有關計算； 4、完成設計圖紙（折合 0#圖紙）2 張（包括圖紙和 CAD 軟件圖一份）； 5、完成設計說明書（至少 8000 字以上）。 2.2 課題的目的 我國的機床工業(yè)是在 1949 年新中國成立后才開始建立起來的。解放前，由于 長期的封鎖統(tǒng)治和 19 世紀中葉以后帝國主義的侵略和掠奪，我國的工農業(yè)生產(chǎn)非 常落后，既沒有獨立的機械制造業(yè)，更談不上機床制造業(yè)。至解放前夕，全國只有 少數(shù)城市的一些規(guī)模很小的機械廠，制造少量簡單的皮帶車間、牛頭刨床和砂輪等； 1949 年全國機床產(chǎn)量僅 1000 多臺，品種不到 10 個。 解放后，黨和人民政府十分重視機床工業(yè)的發(fā)展。在解放初期的三年經(jīng)濟恢復 時期，就把一些原來的機械修配廠改建為專業(yè)廠；在隨后開始的幾個五年計劃期間， 又陸續(xù)擴建、新建了一系列機床廠。經(jīng)過 50 多年的建設，我國機床工業(yè)從無到有， 從小到大，現(xiàn)在已經(jīng)成門類比較齊全，具有一定實力的機床工業(yè)體系，能生產(chǎn) 5000 多種機床通用品種，數(shù)控機床 1500 多種；不僅裝備了國內的工業(yè)，而且每年 還有一定數(shù)量的機床出口。 我國機床行業(yè)的發(fā)展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，與世 界先進水平相比，還有較大差距。為了適應我國工業(yè)、農業(yè)、國防和科學技術現(xiàn)代 化的需要，為了提高機床產(chǎn)品在國際市場上的競爭能力，必須加大精力，設計制造 出更好的機床。 2.3 課題的意義 隨著經(jīng)濟的快速增長和科學技術的快速發(fā)展，機床制造也有了快速增長。但是， 機床機械設備的生產(chǎn)能力和水平跟發(fā)達國家相比還比較落后。由于機床制造業(yè)在我 - 3 - 國經(jīng)濟中占有重要地位，對國家經(jīng)濟的發(fā)展起著重要作用。因此我國的機械加工行 業(yè)也一定要成為世界領先的水平。 研究汽車保險杠穿孔器不僅能提高保險杠穿孔的精度和加工效率，降低工人的 的勞動強度，減少對操作者的人身傷害，避免不必要的事故發(fā)生，而且會大大增加 對我國保險杠制造行業(yè)的發(fā)展，為我國汽車制造行業(yè)做一份應有的貢獻，也可以給 其他行業(yè)獻一份力。 三、課題研究現(xiàn)狀 3.1 國外研究現(xiàn)狀 80 年代以來，國外組合機床技術在滿足精度和效率要求的基礎上，正朝著綜 合成套和具備柔性的方向發(fā)展。組合機床的加工精度、多品種加工的柔性以及機床 配置的靈活多樣方面均有新的突破性進展，實現(xiàn)了機床工作程序軟件化、工序高度 集中、高效短節(jié)拍和多功能知道監(jiān)控。 國外主要的組合機床生產(chǎn)廠家都有自己的系列化完整的數(shù)控組合機床通用部件, 在組合機床上不僅一般動力部件應用數(shù)控技術,而且夾具的轉位或轉角、換箱裝置 的自動分度與定位也都應用數(shù)控技術,從而進一步提高了組合機床的工作可靠性和 加工精度。廣州標致汽車公司由法國雷諾公司購置的缸蓋加工生產(chǎn)線,就是由三臺 自動換箱組合機床組成的,其全部動作均為數(shù)控,包括自動上下料的交換工作臺、環(huán) 形主軸箱庫、動力部件和夾具的運動,其節(jié)拍時間為 58 秒。 80 年代以來,國外對中大批量生產(chǎn),多品種加工裝備采取了一系列的可調、可 變、可換措施,使加工裝備具有了一定的柔性。如先后發(fā)展了轉塔動力頭、可換主 軸箱等組成的組合機床;同時根據(jù)加工中心的發(fā)展,開發(fā)了二坐標、三坐標模塊化的 加工單元,并以此為基礎組成了柔性加工自動線(FTL)。這種結構的變化,既可以實 現(xiàn)多品種加工要求的調整變化快速靈敏,又可以使機床配置更加靈活多樣。 汽車工業(yè)的大發(fā)展,對自動化制造技術提出了許多新的需求,大批量生產(chǎn)的高效 率,要求制造系統(tǒng)不僅能完成一般的機械加工工序,而且能完成零件從毛坯進線到成 品下線的全部工序,以及下線后的自動碼垛、裝箱等。德國大眾汽車公司 KASSEL 變 速箱廠 1987 年投入使用的造價 9000 萬馬克的齒輪箱和離合器殼生產(chǎn)線,就是這種 綜合自動化制造系統(tǒng)的典范。該系統(tǒng)由兩條相似對稱布置的自動線組成,三班制工 作,每條線日產(chǎn) 2000 件,節(jié)拍時間為 40 秒。全線由 12 臺雙面組合機床、18 臺三坐 標加工單元、空架機器人、線兩端的毛坯庫和三坐標測量機組成,可實現(xiàn) 3 種零件 的加工。空架機器人完成工件下線的碼垛裝箱工作。隨著綜合自動化技術的發(fā)展, - 4 - 出現(xiàn)了一批專門從事裝配、試驗、檢測、清洗等裝備的專業(yè)生產(chǎn)廠家,進一步提高 了制造系統(tǒng)的配套水平。 國外為了減少機床數(shù)量,節(jié)省占地面積,對組合機床這種工序集中程度高的產(chǎn)品, 繼續(xù)采取各種措施,進一步提高工序集中程度。如采用十字滑臺、多坐標通用部件、 移動主軸箱、雙頭鏜孔車端面頭等組成機床或在夾具部位設置刀庫,通過換刀加工 實現(xiàn)工序集中,從而可最大限度地發(fā)揮設備的效能,獲取更好的經(jīng)濟效益。 3.2 國內研究現(xiàn)狀 目前，我國已超越美國、日本、歐洲成為全球最大的工程機械市場，這對投資 者來說意味著良好的投資機會。大規(guī)模的基礎設施建設，國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā) 展等，都將直接帶動工程機械市場繼續(xù)發(fā)展。雖然中國經(jīng)濟的增長速度目前放緩， 但仍然是迄今乃至未來 10 年最有增長潛力的國家。十八大的成功召開明確提出了 2010 至 2020 年國民生產(chǎn)總值（GDP）和人均收入翻番的目標。中國經(jīng)濟將迎來新 一輪持續(xù)增長。中國仍然是全球最大的工程機械市場，未來 5-10 年仍處于發(fā)展機 遇期，我們對中國工程機械行業(yè)長期發(fā)展充滿信心。 “十二五”期間，穩(wěn)健向上的中國經(jīng)濟將為工程機械行業(yè)的發(fā)展提供重要而持 續(xù)的動力，受益于此，加之企業(yè)創(chuàng)新能力及綜合競爭力的不斷提升，我國工程機械 行業(yè)將繼續(xù)保持高位運行。根據(jù)中國工程機械行業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃，到“十二 五”期末，我國工程機械行業(yè)銷售規(guī)模將達到 9000 億元，年平均增長率約為 17%，相比于過去 5 年 27.5%的平均增速以及過去 10 年 23.8%的平均增速而言，未 來隨著行業(yè)總體規(guī)模的不斷增長，增速將逐步回落，行業(yè)中長期將進入穩(wěn)健增長。 當前中國機械工廠中的孔加工，仍普遍采用通用機床加專用工藝裝備的生產(chǎn)模 式。即仍采用一人、一機、一刀或一套鏜模的方式來完成一道工序，而使用的機床 設備又存在著嚴重的四多四少現(xiàn)象，即：低檔的多，中高檔高柔性的數(shù)控機床(NC) 和加工中心(MC)少;低精度的多，高精度的少;手動的多，自動化的少;單工序的多， 復合加工的機床少。所以，中國孔加工的工藝水平和工效低，加工精度差，并且缺 乏柔性結構。近十幾年來，隨著中國工廠技術改造的深入和引進先進技術，以及數(shù) 控機床和加工中心等高效設備應用的增多，在少數(shù)大型國有企業(yè)中，一些精密機床 的加工精度已達到或接近國外先進水平，但從全面來看，工藝水平仍然較低。與先 進工業(yè)發(fā)達國家相比，中國現(xiàn)有的孔加工精度與表面粗糙度要相差 1~2 級，孔系的 相互位置精度相差 2~3 倍。 隨著新材料、新產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)，擺在我們面前的任務是要解決硬、脆、韌、 - 5 - 黏等難加工材料的加工，解決精密、深孔、大孔、小孔、微孔和重型零件的孔加工。 所以，今后孔加工技術應向著可靠性、長壽命和高效率方向去發(fā)展。因而，首先要 將新一代高性能、高效率、長壽命的刀具材料(如細晶粒硬質合金、涂層硬質合金、 粉末冶金高速鋼、陶瓷、聚晶金剛石 PCD、聚晶立方氮化硼 PCBN 等)設法用于各類 孔加工刀具上。還應把微電子技術盡快運用到孔加工技術中來，并逐步向 FMS(柔 性制造系統(tǒng))及設計制造一體化 CAD(計算機輔助設計)、CAM(計算機輔助制造)方向 發(fā)展。目前國內不少工廠已把微處理機用于生產(chǎn)中。此外，也要重視開展基礎理論 的研究，加強對大孔、小孔、微孔、精密孔和難加工材料孔加工技術的研究工作， 采用新的測試手段，探索規(guī)律，不斷創(chuàng)新。尤其是要加速對特微孔和超精密孔加工 的研究工作，以適應近年來科技進步和生產(chǎn)發(fā)展的需要。當前，為了進一步提高孔 加工的經(jīng)濟效益，還應組織并大力推廣一批生產(chǎn)上行之有效的先進刀具(如機夾硬 質合金可轉位刀具、硬質合金單刃鏜鉸刀、精密金剛石或立方氮化硼鉸刀、單管噴 吸鉆、CoroDrill880 鉆頭等)和新工藝，如用鉆-鏜鉸-金剛石或立方氮化硼鉸刀替 代傳統(tǒng)的鉆-鏜(或擴)-鉸(或磨)-研磨(或珩磨)加工精密閥孔的新工藝。近幾年來， 工具行業(yè)為汽車和摩托車、高速列車、航空航天、風能和模具等行業(yè)開發(fā)的各種新 型孔加工刀具，具有高效和創(chuàng)新工藝的特點，對推動這些行業(yè)孔加工技術的進步起 到重要作用。 隨著家電市場銷售量增大，塑料制品增長速度加快，塑料模具制造業(yè)蓬勃發(fā)展， 鉆床為了滿足模具上的水孔、射銷孔等孔系的深孔加工。由過去的單一坐標軸的深 孔鉆床加工發(fā)展到需要加工坐標孔系的多孔加工而開發(fā)的三坐標數(shù)控深孔鉆床近些 年來發(fā)展很快。為了滿足模具制造業(yè)發(fā)展的需要，又開發(fā)了除了鉆削深孔以外，還 可以進行銑削、攻絲等多功能的 ZXK2103 深孔鉆銑中心和三坐標數(shù)控 ZK2103A、ZKA2102 型深孔鉆床。目前世界鉆床的技術水平，是從生產(chǎn)促進數(shù)控鉆 床單機為主流。在今后 20 年內的發(fā)展，也仍將是這個主題。在進一步提高精度、 效率、自動化、智能化、網(wǎng)絡化的基礎上，逐步向加工單元和尖端柔性制造系統(tǒng)過 渡，高速化、高精度化、高可靠性、復合化、智能化、柔性化、集成化和開放性是 當今數(shù)控機床行業(yè)的主要發(fā)展方向。 四、課題設計方案 4.1 設計方案選型與分析 這次設計提出兩個方案，第一：對所選用的鉆床加上一個齒輪變速箱，對齒輪 的定位、夾緊進行設計，另外還應對工件的定位夾緊還有刀具選用進行設計。另一 - 6 - 個方案，對選用的鉆床加一個皮帶輪變速箱，對皮帶和皮帶輪定位，夾緊進行設計， 另外應對工件的定位夾緊進行設計，還有對刀具選用進行設計驗算。對于第一個方 案，增加齒輪變速箱將是亮點，實現(xiàn)穿孔器多檔變速，滿足對不同管道的加工，讓 加工時間更省。對于第二方案，其優(yōu)點是設計簡單，增加皮帶輪就是，但使用時變 速不方便。 4.2 方案的確定 根據(jù)以上分析，優(yōu)先采用的是第一種方案，當計算到齒輪變速設計不足時，可 以采用第二種方案，如果最終采用第二種方案也不會影響到前面的設計，因此，實 際的方案選用要到對比鉆削力大小與所選用鉆床功率時才能確定。 4.3 方案的特點及創(chuàng)新 該方案的特點在于其靈活性，當遇到有可能出現(xiàn)的問題時，可以選用另一個方 案且對于前面的設計成果不造成影響。另外，對普通鉆床增加變速箱，成變速鉆床 的做法可以使通用機床與專用機床互相轉換，當這一批的工件完成后可以將刀具進 行拆卸，使其變回通用機床。 五、預期結果 針對式設計的汽車箱體專用多頭鉆床，生產(chǎn)效率高，投資少，生產(chǎn)準備周期短， 產(chǎn)品改型時設備損失少；而且多軸鉆床操縱方便、省力、容易掌握，不易發(fā)生操作 錯誤和故障，不僅能減輕工人的勞動強度，保證工人和鉆床的安全，還能提高鉆床 的生產(chǎn)率，縮短加工時間。 六、設計主要步驟 第 1 章 保險杠穿孔器的總體設計 1.1 穿孔器的方案設計 1.1.1 擬定方案階段 1.1.2 技術設計階段 1.1.3 工作設計階段 1.2 零件分析 1.2.1 變速箱箱體的功用及特點 1.2.2 加工階段的劃分 第 2 章 穿孔器零部件 2.1 底座 - 7 - 2.2 工作臺 2.3 立柱 2.4 定位夾緊機構 2.5 主軸箱 2.6 刀具及導向裝置 第 3 章 齒輪傳動箱的設計 3.1 設計前的準備 3.2 參數(shù)和尺寸參數(shù) 3.3 傳動系統(tǒng)的設計與計算 第 4 章 夾具的設計 4.1 穿孔器夾具的結構及作用 4.1.1 夾具的結構分析 4.1.2 夾具的功能作用 4.2 夾具的條件、原則及要求 4.2.1 工作條件 4.2.2 夾緊力作用點的選擇原則 4.2.3 夾緊機構在工況下的要求 4.3 穿孔器夾具的設計 4.3.1 定位元件的設計 4.3.2 夾緊元件的設計 第五章 刀具的選用 5.1 刀具的適用范圍 5.2 刀具的參數(shù) 5.3 刀具的選用 七、進度計劃 序號 任務名稱 開始時間 結束時間 1 選題 2012-10-28 2012-10-31 2 查閱中、外文獻資料，外文資料翻譯， 確定系統(tǒng)設計方案（論文提綱） 2012-11-1 2012-11-7 - 8 - 3 開題 2012-11-8 2012-11-29 4 進行畢業(yè)設計（研究論證） 2012-12-3 2013-1-10 5 上交畢業(yè)設計（論文）初稿材料 2013-4-7 2013-4-14 6 中期檢查 2013-4-15 2013-4-22 7 上交畢業(yè)設計正稿打印版及電子材料， 畢業(yè)設計及設計說明書光盤，完成畢業(yè) 答辯 ppt 2013-5-11 2013-5-18 8 畢業(yè)答辯 2013-5-19 2013-5-26 8、參考文獻 ［1］夏廣嵐 主編，《金屬切削機床》，北京大學出版社 2008.5. ［2］聞邦椿 主編， 《機械設計手冊》 ，機械工業(yè)出版社 2010.1. ［3］蔣建強、張義平 主編， 《機械設計基礎》 ，北京師范大學出版社 2009.8. ［4］楊雪寶 主編， 《機械制造裝備與設計》 ，西北大學出版社 2008.5. ［5］王凡 宋建新 主編， 《實用機械制造工藝設計手冊》 ，機械工業(yè)出版社 2008.5. ［6］王先逵主編， 《機械加工工藝手冊（鉆削、擴削、鉸削加工） 》 ，機械工業(yè)出版 社 2008.06. ［7］呂庸厚 沈愛紅 編著 《組合機構設計與應用創(chuàng)新》 ，機械工業(yè)出版社 2008.7. 指導教師意見： 指導教師簽名： 年 月 日 - 9 - 教研室審核意見： 教研室主任簽名： 年 月 日 備注：本開題報告須裝入學生的畢業(yè)設計（論文）檔案袋存檔。 汽車保險杠穿孔器設計 汽車保險杠穿孔器設計 摘要 此次設計的汽車保險杠穿孔器，是搖臂鉆床的的一種細分，主要應用于汽車保險杠、石油管道、通信設施、下水管道等一些管道的孔加工。鉆孔工藝是加工孔類的基礎部分，只要鉆孔工藝的加工精度提高了，在后面的加工工藝過程就會更加簡潔，提高加工效率，節(jié)省時間，提高經(jīng)濟效益。 關鍵詞：汽車保險杠；穿孔器；鉆孔工藝 1 汽車保險杠穿孔器設計 The Bumper Punch Design Abstract The bumper of the design of the punch, the rocker drilling machine is a breakdown of the hole processing, mainly used for automobile bumper, oil pipelines, communication facilities, sewer, pipeline. Drilling technology is the foundation part of the processing of Kong Lei, as long as the processing of precision drilling technology improves, the machining process behind will be more concise, improve processing efficiency, save time, improve economic benefits. Key Words: automobile bumper; punch; drilling technology 汽車保險杠穿孔器設計 緒論 中國在發(fā)展，中國的機械設備也在不斷的發(fā)展，2015年中國工程機械業(yè)將迎來9000億元市場容量，不僅給中國機械制造行業(yè)的帶來巨大發(fā)展空間，同時也聚焦了國際的機械巨頭的目光，使國外企業(yè)不斷進駐中國市場，國內的機械企業(yè)在發(fā)展國內市場的前提下也不斷的拓展國外市場，堅持“走出去”的策略，將中國機械設備國際化。 我國已成為世界工程機械第一產(chǎn)銷大國，中國制造的工程機械走向了世界各地。10年來，我國工程機械行業(yè)在發(fā)展方式轉變、經(jīng)濟結構調整方面取得明顯成效，綜合實力迅速增強，國際競爭力和產(chǎn)業(yè)地位大大提升。我國工程機械行業(yè)各類產(chǎn)品的技術水平及可靠性大多已達到甚至超過了國際先進水平，在世界工程機械領域有了諸多響當當?shù)闹袊放?。我國機械行業(yè)門類齊全，規(guī)模大，2009年整體銷售收入接近9萬億元，僅次于日本居世界第二位，占到全球機械銷售額的15%左右;出口額達到2,425億美元，躍居世界第四;工業(yè)增加值超過2萬億元，約占當年我國GDP的8%;機械行業(yè)是對全國工業(yè)發(fā)展貢獻最大的行業(yè)，經(jīng)濟總量占整個裝備制造業(yè)2/3以上。因此機械行業(yè)是裝備制造業(yè)的最重要組成部分，堪稱中國工業(yè)的“脊梁”。 我國的機床工業(yè)是在1949年新中國成立后才開始建立起來的。解放前，由于長期的封鎖統(tǒng)治和19世紀中葉以后帝國主義的侵略和掠奪，我國的工農業(yè)生產(chǎn)非常落后，既沒有獨立的機械制造業(yè)，更談不上機床制造業(yè)。至解放前夕，全國只有少數(shù)城市的一些規(guī)模很小的機械廠，制造少量簡單的皮帶車間、牛頭刨床和砂輪等；1949年全國機床產(chǎn)量僅1000多臺，品種不到10個。 解放后，黨和人民政府十分重視機床工業(yè)的發(fā)展。在解放初期的三年經(jīng)濟恢復時期，就把一些原來的機械修配廠改建為專業(yè)廠；在隨后開始的幾個五年計劃期間，又陸續(xù)擴建、新建了一系列機床廠。經(jīng)過50多年的建設，我國機床工業(yè)從無到有，從小到大，現(xiàn)在已經(jīng)成門類比較齊全，具有一定實力的機床工業(yè)體系，能生產(chǎn)5000多種機床通用品種，數(shù)控機床1500多種；不僅裝備了國內的工業(yè)，而且每年還有一定數(shù)量的機床出口。 我國機床行業(yè)的發(fā)展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，與世界先進水平相比，還有較大差距。為了適應我國工業(yè)、農業(yè)、國防和科學技術現(xiàn)代化的需要，為了提高機床產(chǎn)品在國際市場上的競爭能力，必須加大精力，設計制造出更好的機床。第1章 穿孔器總體設計 1.1 穿孔器總體設計方案 這次設計提出兩個方案，第一：對所選用的鉆床加上一個齒輪變速箱，對齒輪的定位、夾緊進行設計，另外還應對工件的定位夾緊還有刀具選用進行設計。另一個方案，對選用的鉆床加一個皮帶輪變速箱，對皮帶和皮帶輪定位，夾緊進行設計，另外應對工件的定位夾緊進行設計，還有對刀具選用進行設計驗算。對于第一個方案，增加齒輪變速箱將是亮點，實現(xiàn)穿孔器多檔變速，滿足對不同管道的加工，讓加工時間更省。對于第二方案，其優(yōu)點是設計簡單，增加皮帶輪就是，但使用時變速不方便。 圖1.1 穿孔器設計原理圖 根據(jù)以上分析，優(yōu)先采用的是第一種方案，當計算到齒輪變速設計不足時，可以采用第二種方案，如果最終采用第二種方案也不會影響到前面的設計，因此，實際的方案選用要到對比鉆削力大小與所選用鉆床功率時才能確定。機床聯(lián)系尺寸圖是決定各部件的輪廓尺寸及相互間聯(lián)系關系的，是開展各專用部件實際和確定機床最大占地面積的指導圖紙。 1.2機床方案的制定 1.2.1 制定工藝方案 零件加工工藝將決定機床的加工質量、生產(chǎn)率、總體布局和夾具結構等。所以，在制定工藝方案時，必須計算分析被加工零件圖，并深入現(xiàn)場了解零件的形狀、大小、材料、硬度、剛度，加工部位的結構特點加工精度，表面粗糙度，以及定位，夾緊方法，工藝過程，所采用的刀具及切削用量，生產(chǎn)率要求，現(xiàn)場所采用的環(huán)境和條件等等。并收集國內外有關技術資料，制定出合理的工藝方案。 (1) 加工孔的主要技術要求。 假設孔直徑為Φ20mm 工件材料為HT200，HB170-241HBS 要求生產(chǎn)綱領為（考慮廢品及備品率）年產(chǎn)量2萬件，單班制生產(chǎn) (2) 工藝分析 加工該孔時，孔的位置度公差為0.05mm。 根據(jù)機床的工藝方法及能達到的精度，可采用如下的加工方案： 一次性加工通孔，孔徑為Φ20mm。 (3) 定位基準及夾緊點的選擇 加工此零件上的孔，以上表面限制三個自由度和右端面限制三個自由度，位于中間的孔通過螺桿起到了很好的夾緊作用。 在保證加工精度的情況下，提高生產(chǎn)效率減輕工人勞動量，由于工件是大批量生產(chǎn)，因此在設計時就認為是人工夾緊。 1.2.2 確定機床的配置形式和結構方案 (1)被加工零件的加工精度 被加工零件需要在機床上完成的加工工序及應保證的加工精度，是制造機床方案的主要依據(jù)。方槽輪幅式底板鉆孔的精度要求較高，可采用鉆孔機床。為了加工出表面粗糙度為Ra1.6um的孔，采取提高機床原始制造精度和工件定位基準精度并減少夾壓變形等措施就可以了。為此，機床通常采用尾置式齒輪動力裝置，進給采用液壓系統(tǒng)。 (2) 被加工零件的特點 這主要指零件的材料、硬度加工部位的結構形狀，工件剛度定位基準面的特點，它們對機床工藝方案制度有著重要的影響。此方槽輪幅式底板的材料是HT200、硬度HB170～241、孔的直徑為Φ20mm。采用單孔加工，零件的剛度足夠，工件受力不大，振動，及發(fā)熱變形對工件影響可以不計。 (3) 零件的生產(chǎn)批量 零件的生產(chǎn)批量是決定采用單工位、多工位、自動線或按中小批量生產(chǎn)特點設計機床的重要因素。按設計要求生產(chǎn)綱領為年生產(chǎn)量為2萬件，此工序盡量在一臺機床上完成，以提高利用率。 (4) 機床使用條件 根據(jù)使用機床對車間布置情況、工序間的聯(lián)系、技術能力和自然條件等的要求來選擇適合的機床。 1.2.3 機床聯(lián)系尺寸圖 機床聯(lián)系尺寸圖是決定各部件的輪廓尺寸及相互間聯(lián)系關系的，是開展各專用部件實際和確定機床最大占地面積的指導圖紙。 繪制機床聯(lián)系尺寸圖應考慮的主要問題： 1）. 機床裝料高度的確定 在確定機床裝料高度時，要考慮車間運送工件的滾道高度、工件最低孔的位置、主軸箱最低主軸高度和通用部件尺寸的限制。根據(jù)我國具體情況，為了便于操縱和省力，對于一般的專用機床裝料高度定為800～1000毫米。 2）. 夾具輪廓尺寸的確定 夾具是用于定位和夾緊工件的，所以工件的輪廓尺寸和形狀是確定夾具輪廓尺寸的依據(jù)。 3）. 夾具底座高度的確定 夾具底座的高度應視夾具的大小而定，既要保證有足夠的剛性，又要考慮工件的裝料高度。為了便于布置定位元件，一般夾具底座的高度不小于240毫米。 4）. 主軸箱輪廓尺寸的確定 在確定主軸箱的輪廓尺寸時，應力求小巧緊湊，節(jié)省金屬。 在聯(lián)系尺寸圖上還必須明確表明運動部件的終點和原位狀態(tài)，以及運動過程中的情況；標明工件、夾具及動力頭的中心線之間的關系。特別當工件上加工部位對于工件中心不對稱時，動力部件對于夾具和中間底座也就不對稱，這時應注明動力頭中心線相對夾具中心線的偏移距離。 機床聯(lián)系尺寸圖繪制后，在機床各部件的具體設計過程中，可能發(fā)現(xiàn)某些尺寸定得不合理，甚至不能實現(xiàn)，則可按需要返過來修改尺寸圖，加以調整。這時機床聯(lián)系尺寸圖就成了調整各部件相互之間正確尺寸聯(lián)系的依據(jù)。為了避免設計工作的混亂和造成錯誤，為了有節(jié)奏有秩序地開展工作，必須及時地，全面地修改聯(lián)系尺寸圖。 機床的聯(lián)系尺寸圖，主要應針對各部件之間的聯(lián)系尺寸進行標注，各部件只畫出必要的輪廓形狀即可，盡量減少不必要的線條和尺寸。各部件應嚴格按同一比例繪制。 綜合以上所述：通過對方槽輪幅式底板零件的結構特點、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度和技術要求、定位、夾緊方式、工藝方法，并定出影響機床的總體布局和技術性能等方面的考慮，最終設計該穿孔器鉆床。這種總體設計能滿足加工精度要求，整體結構簡單，原理清楚，具有較好的實用性、可加工性和經(jīng)濟性。 第2章 切削要素的選擇與計算 2. 1 確定工序間余量 為使加工過程順利進行并穩(wěn)定的保證加工精度，必須合理地確定工序余量。生產(chǎn)中常用查表給出的機床對孔加工的工序余量，以消除轉、定位誤差的影響。因此在鉆孔時，直徑上工序間余量均為0.2mm。 2.2 選擇切削用量 確定了在機床上完成的工藝內容，就可以著手選擇切削用量了。工作時，要求所有刀具的每分鐘進給量相同，且等于動力滑臺的每分鐘進給量（mm/min）應是適合有刀具的平均值。因此，同一主軸箱上的刀具主軸可設計成同轉速和同的每轉進給量（mm/r）與其適應。以滿足直徑的加需要，即： …………………………………2.1 式中： … ——各主軸轉速（r/min） ——各主軸進給量（mm/r） ——動力滑臺每分鐘進給量（mm/min） 由于方槽輪幅式底板鉆孔的加工精度、工件材料、工作條件、技術要求等，按照經(jīng)濟地選擇滿足加工要求的原則，采用查表的方法查得：孔鉆頭直徑D=20，D=24mm，進給量f=0.18mm/r、切削速度v=18m/min 2.3 確定切削力、切削扭矩、切削功率 根據(jù)選定的切削用量（主要指切削速度v及進給量f）確定切削力，作為選擇動力部件（滑臺）；確定切削扭矩，用以確定主軸及其它傳動件（齒輪，傳動軸等）的尺寸；確定切削功率，用以選擇主傳動電動（一般指動力箱）功率，通過查《機械設計手冊》表計算如下： 切削力： =26…………………………2.2 =26×24×× =3654.5N 切削扭矩： =10………………………2.3 =10××× =12979N·mm 切削功率： =……………………………2.4 =9979×18/(9740×3.14×24) =0.65kw 式中： HB——布氏硬度 F——切削力（N） D——鉆頭直徑（mm） f——每轉進給量（mm/r） T——切削扭矩(N·mm) V——切削速度（m/min） P——切削功率(kw) 2.4 選擇刀具結構 方槽輪幅式底板的布氏硬度在HB170-241，孔徑D為10-100mm刀具的材料選擇高速鋼鉆頭（W18Cr4V），為了使工作可靠、結構簡單、刃磨簡單，選擇的麻花鉆系列?？准庸さ毒叩拈L度應保證加工終了時刀具螺旋槽尾端與導向套之間有30～50mm的距離，以便排出切屑和刀具磨損后有一定的向前的調整量。 2.5 加工圖 2.5.1 加工示意圖的作用和內容 加工示意圖是被加工零件工藝方案在圖樣上的反映，表示被加工零件在機床上的加工過程，刀具的布置以及工件、夾具、刀具的相對位置關系，機床的工作行程及工作循環(huán)等，是刀具、夾具、主軸箱、電氣和液壓系統(tǒng)設計選擇動力部件的主要依據(jù)，是整臺機床布局形式的原始要求，也是調整機床和刀具所必需的重要文件。圖2-1為方槽輪幅式底板鉆孔的加工示意圖 在圖上應標注的內容： （1）機床的加工方法，切削用量，工作循環(huán)和工作行程。 （2）工件、夾具、刀具及主軸箱端面之間的距離等。 （3）主軸的結構類型，尺寸及外伸長度；刀具類型，數(shù)量和結構尺寸、接桿、導向裝置的結構尺寸；刀具與導向置的配合，刀具、接桿、主軸之間的連接方式，刀具應按加工終了位置繪制。 圖2.1 工作進給示意圖 2.5.2、繪制加工示意圖之前的有關計算 （1）刀具的選擇 刀具選擇考慮加工尺寸精度、表面粗糙度、切削的排除及生產(chǎn)率要求等因素。刀具的選擇前已述及，此處就不在追述了。 （2）導向套的選擇 在機床上加工孔，除用剛性主軸的方案外，工件的尺寸、位置精度主要取決于夾具導向。因此正確選擇導向裝置的類型，合理確定其尺寸、精度，是設計機床的重要內容，也是繪制加工示意圖時必須解決的內容。 1）選擇導向類型 根據(jù)刀具導向部分直徑和刀具導向的線速度v=18m/min，選擇固定式導向。 2）導向套的參數(shù) 根據(jù)刀具的直徑選擇固定導向裝置 固定導向裝置的標準尺寸如下表： 表2.1 固定導向裝置的標準尺 d d1 D D1 D2 l l1 l2 l3 l4 L5 24 24 22 30 34 150 40 14 12 17 46 固定裝置的配合如下表： 表2.2 固定裝置的配合 導向 類別 工藝 方法 D D D1 刀具導向 部分外徑 固定 導向 鉆孔 G7（或F8） H7/g6 H7/n6 g6 固定導向裝置的布置如圖2.2所示 圖2.2 固定導向裝置的布置 第3章 主軸箱設計 主軸箱傳動設計，是根據(jù)動力箱驅動軸位置和動力轉速、各主軸位置及其轉速要求，設計傳動鏈，把驅動軸與各主軸連接，使各主軸獲得預定的轉速和轉向。主軸箱傳動系統(tǒng)要求設計： 1)、在保證主軸的強度、剛度、轉速和轉向的條件下，力求使傳動軸和齒輪的規(guī)格、數(shù)量為最少。 2)、不用主軸帶動主軸的方案，以免增加主軸負荷，影響加工質量。 3)、為了結構緊湊，主軸箱內齒輪副的傳動比不大于1/2,后蓋內齒輪傳動比取在1/3～1/3.5，不用升速傳動。 4)、由于是粗鉆孔，主軸設置在第Ⅰ排位置，以減少主軸的扭轉變形。 5）、剛性鉆孔主軸上的齒輪，其分度圓直徑大于被加工孔的孔徑，以減少振動，提高運動平穩(wěn)性。 6)、驅動軸帶動的轉動軸不能超過兩根，以免給裝配帶來困難。 7）、主軸的分布被加工零件上加工孔的位置決定主軸的分布情況?？椎奈恢梅植即笾驴蓺w納為：同心圓分布、支線分布和任意分布三種類型。 3.1 基本傳動數(shù)據(jù)計算 3.1.1 分配傳動比 根據(jù)結構設計要求，可以盡量采用電機直接帶動的傳動方式，這樣設計的結構簡單緊促，并且容易保證傳動比，只是可能會引起機床傳動的不平穩(wěn)性。 求得電機功率 3.3 kw 主軸的轉速: 查表，選用電機如下： 電機型號 額定功率 滿載轉速 同步轉速 傳動比： =1473：2890=1：2 上式中i0、i1分別為帶傳動與減速器（兩級齒輪減速）的傳動比，為使V帶傳動的外廓尺寸不致過大，同時使減速器的傳動比圓整以便更方便的獲得圓整地齒數(shù)。初步取i0 =2，則減速器的傳動比為 分配減速器的各級傳動比，按展開式布置，查閱有關標準，取 i11=6.4，則i22=5。（注以下有i1代替i11，i2代替i22） 3.1.2 計算機構各軸的運動及動力參數(shù) a) 各軸的轉速ⅠⅡⅢ Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 Ⅲ 軸 b) 各軸的輸入功率 Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 Ⅲ 軸 c) 各軸的輸入轉矩 電動機輸出轉矩 Ⅰ 軸 Ⅱ 軸 Ⅲ 軸 3.2 帶傳動設計 3.2.1 選擇皮帶 由設計可知：V帶傳動的功率為2.2kw，小帶輪的轉速為960r/min，大帶輪的轉速為480r/min。 查《機械設計手冊》可知 工況系數(shù)取 KA=1.5 ，Pc=1.5×2.2=3.3kw。根據(jù)以上數(shù)值及小帶輪的轉速查相應的圖表選取A型V帶。 3.2.2 帶輪基準直徑： 查閱《機械設計手冊》選取小帶輪基準直徑為d1=100mm，則大帶輪基準直徑為d2=2×100=200mm 3.2.3 帶速的確定： 3.2.4 中心矩、帶長及包角的確定 由式0.7(d1+d2)

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