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1、本科毕业设计说明书（论文） 第1页 共30页1 引言1.1 概述大学生活已接近尾声，在这最后我们对大学四年来所学到的基础知识和专业知识做了一次系统性的总结与综合运用毕业设计。毕业设计是我们专业课程只是综合应用的实践训练，也是培养我们分析问题和解决问题能力的良好的机会，而且毕业设计也是大学教学的最后一个重要环节。这是我们从事职业工作前一个必不可少的过程。因此，认真踏实地做好这次毕业设计不仅意味着我们能否顺利毕业，而且对今后我们走上工作岗位后能否很出色的做好自己的工作也有十分重要意义。另外，毕业设计还可以培养我们独立思考，开发思维和协调工作的能力，这对今后踏入社会以后能否尽快地适应社会也有很大的帮
2、助。机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的主要标志之一。这是因为工业、农业、国防和科学技术的现代化程度，都会通过机械工业的发展程度反映出来。人们之所以要广泛使用机器，是由于机器既能承担人力所不能或不便进行的工作，又能较人工生产改进产品的质量，特别是能够大大提高劳动生产率和改善劳动条件。机械工业肩负着为国民经济各个部门提供技术装备和促进技术改造的重要任务，在现代化建设的进程中起着主导和决定性的作用。所以通过大量设计制造和广泛使用各种各样先进的机器，就能大大加强和促进国民经济发展的力度，加速我国的社会主义现代化建设。 机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是
3、企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。然而夹具又是制造系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。我们这些即将大学毕业的机械工程及自动化专业的学生，要进行对本专业所学习的知识进行综合的运用和掌握，为此我们要进行毕业设计，要自己
4、动手进行思考问题，为社会主义现代化建设的发展贡献力量，也要从此迈出展现自己价值的第一步。在大批量生产中为了提高生产率，必须注意缩短加工时间和辅助时间，而且尽可能使辅助时间和加工时间重合，使每个工位安装多个工件的同时进行多刀加工，实行工序高度集中，因而广泛采用组合机床。组合机床是用已经系列化、标准化的通用部件和少量专用部件组成的多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的高效专用机床，生产率比通用机床高几倍至几十倍，可以进行钻、镗、铰、攻丝、车削、铣削、车孔端面等工序，随着组合机床的发展，其工艺范围日益扩大，如：焊接、热处理、自动测量和自动装配、清洗等非切削工序。1911年，美国为加工汽车零部件研
5、制了组合机床。在发展初期，各机床制造厂都执行自己的通用部件标准。为方便用户使用和维修，提高互换性，确定机床通用部件标准化的原则，并规定了部件间联系尺寸。1973年ISO公布了第一批组合机床通用部件标准，它包括了汽车、农业、纺机和仪表工业。1978年、1983年又第二次作了增补。目前，我国组合机床的通用部件约占70%90%。组合机床广泛应用于大批量生产的行业，如：汽车、拖拉机、电动机、内燃机、阀门缝纫机等制造业。主要加工箱体零件，如汽缸体、变速箱体、汽缸盖、阀体等，一些重要零件的关键加工工序，虽然生产批量不大，但也采用组合机床来保证其加工质量。目前，组合机床的研制正向高效、高精度、高自动化的柔性
6、方向发展。组合机床是用按系列化、标准化设计的通用部件和按工件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床，属于一次性设计、一次性制造的单件生产产品。因此，设计量大，设计工作复杂。在当前竞争激烈的市场经济中，用户对机床的技术先进性、质量可靠性以及供货周期都要求很高，而保证这诸多因素的关键是设计。过去那种落后的手工设计方法已不能满足产品设计的要求，采用CAD技术，甩掉图板，已成为当前技术革命的潮流，势在必行。国外组合机床CAD技术的研究开始得比较早。70年代初，一些工业发达国家首先在多轴箱CAD方面开始研究。尤其是进入90年代以来，随着计算机技术的发展，交互式绘图和数据库管理系统等的发展和应用
7、，使组合机床CAD技术日益实用且使用范围不断扩大，发达国家在组合机床设计中已普遍采用了CAD技术。目前，正在向CAD/CAM集成系统发展。近年来，据我们对美国几个主要机床厂家(BURGMAST、KINGSBURY、INGERSOLL LAMB、CINCINNATI、MILACRON、CROSS等公司)的了解，其CAD技术已得到普遍应用。其中最引人注目的是INGERSOLL公司具有50个交互式CAD工作站组成的软、硬件环境，使其实现了几乎百分之百的CAD化。国内对组合机床设计采用CAD的认识也比较早。70年代初，大连组合机床研究所就开始了这方面的研究工作。1978年国家把组合机床CAD列为机械工
8、业重点项目，并责成上海交通大学、大连组合机床研究所、机械部自动化研究所负责，大连理工大学、清华大学、北京工业大学、上海机电产品研究院等单位参加，对钻孔组合机床CAD进行了研究，从此揭开了我国组合机床CAD技术的序幕。经过十多年的努力，取得了初步成果。但是，组合机床CAD系统是在VAX-750和Micro VAX上开发的，硬件投资大，不易于推广应用。受当时硬件条件及软件环境的限制，软件适用范围窄，用户使用不方便。CAD技术是当代电子信息技术的重要组成部分，CAD技术商品化应作为高新技术产业中重中之重。在支撑软件和硬件的基础上，针对不同行业、不同专业进行软件二次开发，开发出适合本行业、本专业的专用
9、商品化软件，不仅可以取得良好的经济效益，而且会取得重大的社会效益。“九五”期间国家把汽车工业作为国民经济的支柱产业，给汽车工业提供技术装备的组合机床行业得以迅速发展。随着汽车工业的发展，提高组合机床设计质量、缩短设计周期便成为极其迫切的任务。采用组合机床CAD技术，能缩短设计周期，提高产品设计质量，提高企业在行业中的竞争力，给企业带来显著的经济效益。大连是我国重要的工业基地，作为组合机床行业科技开发中心的大连组合机床研究所，应当发挥行业的主导作用，为实现设计自动化、增强企业技术创新能力和产品竞争能力，推动我国组合机床设计水平，尽快向组合机床行业厂提供功能强、操作灵活、界面友好、技术含量高的组合
10、机床CAD软件。随着微电子技术的发展，微机的性能有了很大的提高。现在P已经主导市场，P开始上市，其CPU性能指标已接近几年前的工作站指标。国外CAD软件向微机的Window95/98、Windows NT上移植，如Pro/Engineer、-DEAS、CADDS5等。微机的图形加速卡性能在提高，基本上能进行实体的移动和旋转。微机CAD是一个发展方向，相应的硬件比工作站要降低很多。经过几年的努力，我们利用Windows的SDK软件开发技术、Windows环境下多进程间的动态数据交换技术(DDE)、数据库操作技术(ODBC)、图形软件二次开发技术及目标链接与嵌入技术(OLE)，开发了集通用机械CA
11、D和组合机床CAD于一体的CAD集成系统。组合机床多轴箱传动系统是一个多轴、多齿轮、多排次的复杂齿轮传动系统。我们采取了二轴、三轴齿轮传动的基本方法，传动系统的生成就是这两种基本连接方法的不断组合、调用。1.2 课题的来源及研究意义本研究课题是以江苏林海动力机械集团的1P68F发动机下箱体右主轴箱为设计对象，目的是对箱体结合面进行钻孔加工。江苏林海动力机械集团是集科工贸及金融与大专院校于一体的由60多个成员单位组成的跨行业、跨地区的大型企业集团，江苏林海动力机械集团公司是林海集团的核心企业。企业始建于1956年，具有五十年研制和生产小型动力及配套机械的历史，有专业生产线和柔性生产线组成的国内一
12、流的生产制造系统，有达到国家一级计量水平的计量检测系统，有动力试验中心和CAD开发中心组成的研究开发系统等，具备了强大的产品开发能力。企业主要生产摩托车、摩托车发动机、特种车辆、小型汽油机、小型汽油发电机组、林业机械、消防机械等七大类100多种规格的产品。本次设计将根据企业的自身要求，以现有的加工设备为基础，为1P68F发动机下箱体结合面的钻孔加工设计专用的双面钻专机右主轴箱设计，在满足生产要求的基础上提高生产率，并尽量节约成本。同时通过本次设计，培养学生综合运用所学基础理论、专业知识和各项技能，着重培养设计、计算、分析问题和解决问题的能力，进而总结、归纳和获得合理结论，进行较为系统的工程训练
13、，初步锻炼科研能力，提高论文撰写和技术表达能力，为实际工作奠定基础。2 制“三图一卡”绘制组合机床”三图一卡”,就是针对具体零件,在选定的工艺和结构法案的基础上,进行组合机床总体法案图样文件设计。内容包括:绘制被加工零件工序图,加工示意图,机床联系尺寸图和编制生产率计算卡”。本次设计工序是钻结合面的孔。2.1 加工工序图2.1.1被加工零件工序图的作用和要求被加工零件工序图是根据制定的工序方案,表示所设计的组合机床上完成的工序内容,加工部位的尺寸,精度,表面粗糙度及技术要求,加工用的定位基准,夹压部位以及被加工零件的材料,硬度和在本机床加工前加工余量,毛坯或半成平情况的图样,除了设计研制合同外
14、,它是组合机床设计的具体依据,也是制造,使用,调速和检验机床精度的重要文件。2.1.2被加工零件工序图的内容 （1） 被加工零件的形状和主要轮廓尺寸及本工作设计有关部位结构形状尺寸。（2） 本工序所选用的定位基准,夹紧部位及夹紧方向。（3） 本工序加工表面的尺寸,精度,表面粗糙度,形位公差等级,技术要求以及对上道工序的技术要求。（4） 注明被加工零件的名称,编号,材料,硬度以及加工部位的余量。2.1.3 编制被加工零件工序图的注意事项（1） 本机床加工部分的位置尺寸由定位基面标起，尤其在本机床加工，所选用的定位基面与设计基面不一致时，还必须对各孔要求的位置精度进行分析和换算，即把不对称公差的尺
15、寸换算成对称公差尺寸。以便在进行夹具镗模孔设计和主轴箱设计时，确定镗模孔尺寸及主轴位置尺寸，并把各孔位置尺寸改为从定位基面标注。（2） 对孔的加工余量要认真分析，在镗阶梯孔时，其大直径孔的单边余量应小于相邻两孔半径之差，以便镗刀能通过。在加工毛坯孔时，不仅要弄清楚加工余量，还需要注意孔德铸造偏心及铸造毛刺大小，以便设计相应尺寸的镗杆，保证加工能正常进行。为了使被加工零件工序图清晰明了，能突出本机床加工内容，绘制时对本机床加工部件用粗实线表示，其尺寸打上方框，其余部位用细实线表示，定位基准符号用“”，”表示，夹压位置符号用表示。2.1.4零件工序简图如下图1所示。图 12.2 加工示意图2.2.
16、1 被加工零件示意图的作用：加工示意图是在工艺方案和机床总方案初步确定的基础上绘制的。是表达工艺方案、具体的机床工艺方案图。它是设计刀具夹具多轴箱和液压、电气系统以及选择动力部件。绘制机床总配合尺寸图的主要依据，是对机床总体布局和性能的原始要求，也是调整机床刀具所必须的重要技术文件。2.2.2被加工零件示意图的内容：（1） 机床的加工方法、切削用量、工作循环和工作行程。（2） 工件、刀具及导向、托架及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸。（3） 主轴结构类型、尺寸及外伸长度。（4） 刀具类型、数量和结构尺寸、直径和长度、接杆、浮动卡头、导向装置、攻螺纹靠模装置等结构尺寸。（5） 刀具、导向套间的配合,刀具、接杆主轴之间的连接方式及配合尺寸等。（6） 加工部位结构尺寸、精度及分布
