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畢業(yè)設(shè)計開題報告
設(shè) 計 題 目: 氣缸體專用平面磨床設(shè)計
院 系 名 稱: 機(jī)械工程學(xué)院
專 業(yè) 班 級:機(jī)械設(shè)計制造及其自動化08-13
學(xué) 生 姓 名: 張之陽
導(dǎo) 師 姓 名: 李洪智
開 題 時 間: 2012年3月13日
指導(dǎo)委員會審查意見：
簽字： 年 月 日
1課題研究目的和意義
缸體是發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)零件，通過它把發(fā)動機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)（包括活塞、連桿、曲軸、飛輪等零件）和配氣機(jī)構(gòu)（包括缸蓋、凸輪軸等）以及供油、潤滑、冷卻等機(jī)構(gòu)連接成一個整體。它的結(jié)構(gòu)如圖1所示,它的結(jié)構(gòu)有形狀復(fù)雜、薄壁、孔深、顯箱體等特點(diǎn)，要求具有足夠的強(qiáng)度和剛度，底面要具有良好的密封性等特點(diǎn)。
圖1 氣缸體結(jié)構(gòu)圖
基于以上的介紹，我們知道氣缸體的加工難度較大。缸孔的傳統(tǒng)加工工藝是粗鏜→半精鏜→半精磨→精磨→珩磨。針對缸體的這一加工特點(diǎn)，在其鏜削加工之后珩磨加工之前，為了達(dá)到更高的加工精度及其更好的加工質(zhì)量，有必要加入磨削工藝，由于汽缸體種類多，精度要求高，故很有必要在基于原有機(jī)床的基礎(chǔ)上二次開發(fā)一種專用汽缸體專用磨床。
2 文獻(xiàn)綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）
磨床是以砂輪周邊或端面對工件進(jìn)行磨削加工的精密機(jī)床。它不但能加工一般金屬材料，而且還能加工一般金屬刀具難以加工的硬材料。利用磨削加工可以獲得較高加工精度和光潔度，而且其加工余量較其他加工方法小得多，所以磨床廣泛地應(yīng)用于零件的精加工。它也是以磨具（如砂輪、輪帶、油石、研磨劑等）作為工具進(jìn)行切削加工的機(jī)床，可加工各種表面（如內(nèi)外圓柱面和圓錐面、平面、螺旋面），還可以進(jìn)行切斷等。
磨床的種類很多，按其工作性質(zhì)可分為：外圓磨床、內(nèi)圓磨床、平面磨床，工具磨床以及一些專用磨床。如螺紋磨床、球面磨床、花鍵磨床、導(dǎo)軌磨床與無心磨床等。
磨削加工具有以下特點(diǎn)：
1.磨削效率高，砂輪相對工件做高速旋轉(zhuǎn)一般砂輪線速度達(dá)到35米/秒（M/S），約為普通刀具的20倍以上，可獲得較高的金屬切除率。隨著磨削新工藝的開發(fā)，磨削加工的效率進(jìn)一步提高，在某些工序已取代了車、銑、刨削，直接從毛坯加工成形。
2.能獲得很高的加工精度和很細(xì)的表面粗糙度，每粒磨粒切去切屑層很薄，一般只有幾微米，因此表面可獲得高的精度和低的表面粗糙度。
3.切削功率大和消耗能量多，砂輪是由許許多多的磨粒組成的，磨粒在砂輪中的分布是雜亂無章、參差不齊的，切削時多呈負(fù)前角，并且尖端有一定的圓弧半徑，因此切削功率大，消耗能量多。
4.加工范圍廣，砂輪磨粒硬度高，熱穩(wěn)定性好，不但可以加工未淬火鋼，鑄鐵和有色金屬等材料，還可以加工淬火鋼、各種切削刀具以及硬質(zhì)合金等硬度很高的材料。
專用磨床按工藝用途可分為：
1.一般專用磨床
這類磨床和傳統(tǒng)的通用磨床品種一樣，有專用車、銑、鏜、鉆、磨等，而且每一類又有很多品種，例如專用銑床中就有立銑、臥銑、龍門銑等，這類磨床的工藝可能性和通用磨床相似，所不同的是它能加工復(fù)雜形狀的零件。
2.專用加工中心磨床
這類磨床是在一般專用磨床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它是一般專用磨床上加裝一個刀庫（可容納10～100多把刀具）和專用換刀裝置而構(gòu)成的一種帶專用換刀裝置的專用磨床（又稱多工序?qū)Ｓ媚ゴ玻?，這使專用磨床更進(jìn)一步地向?qū)Ｓ没透咝Щ较虬l(fā)展。 它和一般專用磨床的區(qū)別是：工件經(jīng)一次裝夾后，專用裝置就能控制磨床專用地更換刀具，連續(xù)地對工件各加工面專用地完成銑、鏜、鉆、鉸及攻絲等多工序加工。這類磨床大多是以鏜銑為主，主要用來加工箱體零件。
3.多坐標(biāo)專用磨床
有些復(fù)雜形狀的零件，用三坐標(biāo)的專用磨床還是無法加工，如螺旋架、飛機(jī)曲面零件的加工等，需要三個以上坐標(biāo)的合成運(yùn)動才能加工出所需的形狀，于是出現(xiàn)了多坐標(biāo)的專用磨床。其特點(diǎn)是專用裝置控制的軸數(shù)較多，磨床結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。其坐標(biāo)軸數(shù)通常取決于加工零件的工藝要求，現(xiàn)在常用的是4～6坐標(biāo)的專用磨床，最多可達(dá)24坐標(biāo)。
4.計算機(jī)群控
計算機(jī)群控也稱為直接專用（DNC）系統(tǒng)，它是一臺大型通用計算機(jī)直接控制一群專用磨床的系統(tǒng)
專用磨床比傳統(tǒng)磨床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自專用系統(tǒng)所包含的計算機(jī)的威力。
1、可以加工出傳統(tǒng)磨床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。
由于計算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時準(zhǔn)確地計算出每個坐標(biāo)軸瞬時應(yīng)該運(yùn)動的運(yùn)動量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。
2、可以實(shí)現(xiàn)加工的專用化，而且是柔性專用化，從而效率可比傳統(tǒng)磨床提高3～7倍。
由于計算機(jī)有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規(guī)定的順序?qū)Ｓ萌?zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)專用化。專用磨床只要更換一個程序，就可實(shí)現(xiàn)另一工件加工的專用化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以專用化，故被稱為實(shí)現(xiàn)了“柔性專用化”。
3、加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。
4、可實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件在磨床間的頻繁搬運(yùn)。
5、擁有專用報警、專用監(jiān)控、專用補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長時間無人看管加工。
在未來，專用磨床將會繼續(xù)向開放式、基于PC的第六代方向發(fā)展 ?；赑C所具有的開放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點(diǎn)，更多的專用系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會走上這條道路。至少采用PC機(jī)作為它的前端機(jī)，來處理人機(jī)界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問題，由原有的系統(tǒng)承擔(dān)專用的任務(wù)。PC機(jī)所具有的友好的人機(jī)界面，將普及到所有的專用系統(tǒng)。遠(yuǎn)程通訊，遠(yuǎn)程診斷和維修將更加普遍；向高速化和高精度化發(fā)展，這是適應(yīng)磨床向高速和高精度方向發(fā)展的需要；向智能化方向發(fā)展，隨著人工智能在計算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展，專用系統(tǒng)的智能化程度將不斷提高。
3設(shè)計的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題
此次畢業(yè)設(shè)計研究的基本內(nèi)容為：
1.改造的傳統(tǒng)磨床的選型，并對其改造的總體方案進(jìn)行分析與設(shè)計；
2.的改造，主要包括縱向進(jìn)給系統(tǒng)、橫向進(jìn)給系統(tǒng)及刀架的改造；
3.床傳動裝置的設(shè)計；
4.床進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計；
5.床專用刀架的選用，刀架是專用磨床的重要功能部件，刀架的合適選用對6.磨床的加工效率發(fā)揮著很大的作用；
7.床專用系統(tǒng)的硬件的設(shè)計。
依據(jù)研究的主要內(nèi)容，主要解決以下幾方面的問題：
1.一種普通磨床，根據(jù)改進(jìn)的原則—經(jīng)濟(jì)型改造，確定磨床的主要改造項(xiàng)目；
2.磨床的傳動裝置是指將電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)楣ぷ髋_的直線運(yùn)動的整個傳動鏈及其附屬機(jī)構(gòu)。這些機(jī)構(gòu)包括齒輪減速器、滾珠絲杠螺母副、導(dǎo)軌、工作臺等。由于專用磨床的傳動裝置與傳動磨床的有較大差別，它要求具有較高的定位精度及良好的動態(tài)響應(yīng)性，穩(wěn)定性。為了達(dá)到這些要求，需要對專用磨床用導(dǎo)軌，絲桿、電機(jī)等硬件進(jìn)行系統(tǒng)選擇；
3.系統(tǒng)設(shè)計中的縱向和橫向進(jìn)給時切削力的計算，并根據(jù)切削力計算的結(jié)果來設(shè)計滾珠絲桿，以及設(shè)計完成后的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的驗(yàn)算；
4.合對比各種專用刀架的工作原理和工作過程來確定本磨床專用刀架以及其工作過程；
5.系統(tǒng)硬件的電路設(shè)計及所用單片機(jī)型號的確認(rèn)。
4.技術(shù)路線及研究方法
1. 查閱資料了解題目，了解機(jī)床運(yùn)動原理，在方案論證的基礎(chǔ)上，擬定總體方案，完成相關(guān)的設(shè)計計算。
2. 具體繪制機(jī)床總裝圖、刀架圖，PLC控制系統(tǒng)圖，完成相關(guān)計算及校核。
3. 繪制正式圖，撰寫說明書，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。
5.進(jìn)度安排
1～2周：1.熟悉設(shè)計題目的基本內(nèi)容；2.查閱資料；
3～6周：1.熟悉查閱的資料；2.確定改造項(xiàng)目；3.總體方案布置；
7～10周：1.全部結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計；2.計算及驗(yàn)算；
11～15周：1.繪制全部正式圖；2.編寫說明書稿；
16～18周：1.撰寫說明書；2.準(zhǔn)備畢業(yè)答辯；
6.主要參考文獻(xiàn)
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