（大学本科毕业论文机械工程设计与自动化专业）钻孔组合机床设计.docx

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1、1绪论1.1 机床在国民经济的地位及其发展简史古代社会中，人们为了高效、经济地消费各种高质量产品，日益广泛的运用各种机器、仪器和工具等技术设备与装备。为制造这些技术设备与装备，又必须具备各种加工金属零件的设备，诸如铸造、锻造、焊接、冲压和切削加工设备等。由于机械零件的外形精度、尺寸精度和表面粗糙度，目前次要靠切削加工的方法来达到，特别是外形复杂、精度要求高和表面粗糙度要求小的零件，往往需求在机床上经过几道甚至几十道切削加工工艺才能完成。因此，机床是古代机械制造业中最重要的加工设备。在普通机械制造厂中，机床所担负的加工工作量，约占机械制造总工作量的40%60%,机床的技术功能直接影响机械产品的质

2、量及其制造的经济性，进而决定着国民经济的发展程度。可以这样说，假如没无机床的发展，假如不具备今天这样种类繁多、结构完善和功能精良的各种机床，古代社会目前所达到的高度物质文明将是不可想象的。一个国家要繁荣富强，必须完成工业、农业、国防和科学技术的古代化，这就需求一个弱小的机械制造业为国民经济各部门提供古代化的先进技术设备与装备，即各种机器、仪器和工具等。但是，一个古代化的机械制造业必需要有一个古代化的机床制造业做后盾。机床工业是机械制造业的“装备部”、“总工艺师”,对国民经济发展起着严重作用。因此，许多国家都非常注重本国机床工业的发展和机床技术程度的进步，使本国国民经济的发展建立在坚实可靠的基础

3、上。机床是人类在长期消费理论中，不断改进消费工具的基础上消费的，并随着社会消费的发展和科学技术的进步而渐趋完善。最原始的机床是木制的，一切运动都是由人力或畜力驱动，次要用于加工木料、石料和陶瓷制品的泥坯，它们实践上并不是一种残缺的机器。古代意义上的用于加工金属机械零件的机床，是在18世纪中叶才开始发展起来的。当时，欧美一些工业最发达的国家，开始了从工场手工业向资本主义机器大工业消费方式的过度，需求越来越多的各种机器，这就推进了机床的迅速发展。为使蒸汽机的发明付诸适用，1770年前后创制了镇削蒸汽机汽缸内孔用的镇床。1797年发明了带无机动刀架的车床，开创了用机械代替人手控制刀具运动的先声，不只

4、解放了人的双手，并使机床的加工精度和工效起了一个飞跃，初步构成了古代机床的雏型。续车床之后，随着机械制造业的发展，其他各种机床也陆续被创制出来。至19世纪末，车床、钻床、镇床、刨床、拉床、铳床、磨床、齿轮加工机床等基本类型的机床已先后构成。上世纪初以来，由于高速钢和硬质合金等新型刀具材料相继出现，刀具切削功能不断进步，促使机床沿着进步主轴转速、加大驱动功率和加强结构刚度的方向发展。与此同时，由于电动机、齿轮、轴承、电气和液压等技术有了很大的发展，使机床的转动、结构和控制等方面也得到相应的改进，加工精度和消费率分明进步。此外，为了满足机械制造业日益广阔的各种运用要求，机床种类的发展也日积月累，例

5、如，各种高效率自动化机床、重型机床、精密机床以及顺应加工特殊外形和特殊材料需求的特种加工机床相继问世。50年代，在综合运用电子技术、检测技术、计算技术、自动控制和机床设计等各个范畴最新成就的基础上发展起来的数控机床，使机床自动化进入了一个簇新的阶段，与早期发展的仅适用于大批大量消费的纯机械控制和继电器接触器控制的自动化相比，它具有很高柔性，即便在单件和小批消费中也能得到经济的运用。综观机床的发展史，它总是随着机械工业的扩大和科学技术的进步而发展，并一直围绕着不断进步消费效率、加工精度、自动化程度和扩大产品种类而进行的，古代机床总的趋向依然是继续沿着这一方向发展。我国的机床工业是在1949年新中

6、国成立后才开始建立起来的。解放前，由于长期的封锁统治和19世纪中叶当前帝国主义的侵略和掠取，我国的工农业消费非常落后，既没有独立的机械制造业，更谈不上机床制造业。至解放前夕，全国只要多数城市的一些规模很小的机械厂，制造大批简单的皮带车间、牛头刨床和砂轮等；1949年全国机床产量仅IoOo多台，种类不到10个。解放后，党和人民政府非常注重机床工业的发展。在解放初期的三年经济恢复时期，就把一些原来的机械修配厂改建为专业厂；在随后开始的几个五年计划时期，又陆续扩建、新建了一系列机床厂。经过50多年的建设，我国机床工业从无到有，从小到大，如今曾经成门类比较完全，具有一定实力的机床工业体系，能消费500

7、0多种机床通用种类，数控机床1500多种；不只装备了国内的工业，而且每年还有一定数量的机床出口。我国机床行业的发展是迅速的，成就是巨大的。但由于起步晚、底子薄，与世界先进程度相比，还有较大差距。为了顺应我国工业、农业、国防和科学技术古代化的需求，为了进步机床产品在国际市场上的竞争才能，必须深化开展机床基础理论研讨，加强工艺实验研讨，大力开发精密、重型和数控机床，使我国的机床工业尽早跻身于世界先进行列。1.2 组合机床的国内、外现状世界上第一台组合机床于1908年在美国问世，30年代后组合机床在世界各国得到迅速发展。至今，它已成为古代制造工程（尤其是箱体零件加工）的关键设备之一。古代制造工程从各

8、个角度对组合机床提出了愈来愈高的要求，而组合机床也在不断汲取新技术成果而完善和发展。1.2.1 国内组合机床现状我国加入WTO当前，制造业所面临的机遇与应战并存、组合机床行业企业适时调整战略，采取了积极的应对策略，出现了产、销两旺的良好势头，截至2005年4月份,组合机床行业企业仅组合机床一项,据不完全统计产量已达IOOO余台，产值达3.9个亿以上，较2004年同比增长了10%以上，另外组合机床行业添加值、产品销售率、全员工资总额、出口交费值等经济目的均有不同程度的增长，新产品、新技术较去年年均有大幅度进步，可见行业企业运营状况良好。（1）行业企业产品结构的变化组合机床行业企业次要针对汽车、摩

9、托车、内燃机、农机、工程机械、化工机械、军工、动力、轻工及家电行业提供公用设备，随着我国加入WTO后与世界机床进一步接轨，组合机床行业企业产品开始向数控化、柔性化转变。从近两年是企业消费状况来看，数控机床与加工中心的市场需求量在上升,而传统的钻、键、铳组合机床则有下降趋向，中国机床工具工业学会的机床工具行业企业次要经济目的报表是统计数据显示,仅从几个全国大型重点企业消费状况看,2003年消费数控机床890台，产值16187万元，消费加工中心148台，产值5770万元；2004年消费数控机床985台，产值25838万元，消费加工中心159台，产值7099万元；而2005年，截至4月份，数控机床、

10、加工中心、产值己接近2003年全年程度，故市场在向数控、高精制造技术和成套工艺装备方面发展。（2）行业企业的快速转变“九五”后期，在组合机床行业企业的50多家组合机床分会会员中，仅有两家企业实行了股份改造，一家企业加入国有转为民营，其他的都是国有企业。而从2001至2002年，不到两年的工夫，就先后有十几家企业实行股份制改造，一些小厂几乎全部加入国有转为民营，如今一些国家重点国有企业也在酝酿股份制改造，转制已势不可档，“民营经济在经历了从被歧视，被蔑视到不可小视和如今高度注重4个阶段后，焕发勃勃活力J组合机床行业企业正在以股份制、民营化等多种方式快速发展。（3）组合机床技术装备现状与发展趋向组

11、合机床及其自动线是集机电于一体是综合自动化度较高的制造技术和成套工艺装备。它的特征是高效、高质、经济适用，因此被广泛运用与工程机械、交通、动力、军工、轻工、家电行业。我国的传统的组合机床及组合机床自动线次要采用机、电、气、液压控制，它的加工对象次要是消费批量比较大的大中型的箱体类和轴类零件（近年研制的组合机床加工连杆、板件等也占一定份额），完成钻孔、扩孔、较孔，加工各种螺纹、镶孔、车端面和凸台，在孔内镣各种外形槽，以及铳削立体和成型面等。组合机床的分类繁多，有大型组合机床和小型组合机床，有单面、双面、三面、卧式、立式、倾斜式、复合式，还有多工位回转台组合机床等；随着技术的不断是进步，一种新型的

12、组合机床一一柔性组合机床越来越受人们是亲昧，它运用多位主轴箱、可换主轴箱、编码随行夹具和刀具的自动更换，配以可编程序控制器(P1C),数字控制(NC)等，能恣意改变工作循环控制和驱动系统，并能灵敏顺应多种加工的可调可变的组合机床。另外，近年来组合机床加工中心、数控组合机床、机床辅机等在组合机床行业中所占份额也越来越大。由于组合机床及其自动线是一种技术综合性很高的高技术公用产品，是根据用户特殊要求而设计的，它触及到加工工艺、刀具、测量、控制、诊断监控、清洗、拆卸和试漏等技术。我国组合机床及其组合机床自动线总体技术程度比发达国家绝对落后，国内所需的一些高程度组合机床及自动线几乎都从国外进口。工艺装

13、备的大量进口势必导致投资规模的扩大，并使产品消费成本进步。因此，市场要求我们不断开发新技术、新工艺、研制新产品，由过去的“刚性”机床结构，向“柔性”化方向发展，满足用户需求，真正成为刚柔兼备的自动化装备。1.2.2 国外组合机床现状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、多种类加工的柔性以及机床配置的灵敏多样方面均有新的打破性进展，完成了机床工作程序软件化、工序高度集中、高效短节拍和多功能知道监控。组合机床技术的发展趋向是：(1)广泛运用数控技术国外次要的组合机床消费厂家都有本人的系列化残缺的数控组合机床通用部件,在组

14、合机床上不只普通动力部件运用数控技术,而且夹具的转位或转角、换箱安装的自动分度与定位也都运用数控技术,从而进一步进步了组合机床的工作可靠性和加工精度。广州标致汽车公司由法国雷诺公司购置的缸盖加工消费线,就是由三台自动换箱组合机床组成的,其全部动作均为数控,包括自动上下料的交换工作台、环形主轴箱库、动力部件和夹具的运动,其节拍工夫为58秒。(2)发展柔性技术80年代以来,国外对中大批量消费,多种类加工装备采取了一系列的可调、可变、可换措施,使加工装备具有了一定的柔性。如先后发展了转塔动力头、可换主轴箱等组成的组合机床;同时根据加工中心的发展,开发了二坐标、三坐标模块化的加工单元,并以此为基础组成

15、了柔性加工自动线(FT1)。这种结构的变化,既可以完成多种类加工要求的调整变化快速灵敏,又可以使机床配置愈加灵敏多样。(3)发展综合自动化技术汽车工业的大发展,对自动化制造技术提出了许多新的需求,大批量消费的高效率,要求制造系统不只能完成普通的机械加工工序,而且能完成零件从毛坯进线到成品下线的全部工序,以及下线后的自动码垛、装箱等。德国大众汽车公司KASSE1变速箱厂1987年投入运用的造价9000万马克的齿轮箱和离合器壳消费线,就是这种综合自动化制造系统的典范。该系统由两条类似对称布置的自动线组成,三班制工作,每条线日产2000件,节拍工夫为40秒。全线由12台双面组合机床、18台三坐标加工

16、单元、空架机器人、线两端的毛坯库和三坐标测量机组成,可完成3种零件的加工。空架机器人完成工件下线的码垛装箱工作。随着综合自动化技术的发展,出现了一批专门从事拆卸、实验、检测、清洗等装备的专业消费厂家,进一步进步了制造系统的配套程度。(4)进一步进步工序集中程度国外为了减少机床数量,节省占地面积,对组合机床这种工序集中程度高的产品,继续采取各种措施,进一步进步工序集中程度。如采用十字滑台、多坐标通用部件、移动主轴箱、双头像孔车端面头号组成机床或在夹具部位设置刀库,经过换刀加工完成工序集中,从而可最大限制地发挥设备的效能,获取更好的经济效益。1.3 机床设计的目的、内容、要求1.3.1 设计的目的机床设计毕业设计，其目的在于经过机床主运动机械变速传动系统的结构设计，使我们在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到设计构思、方案的分析、结构工艺性、机械制图、零件计算、编写技术文件和查阅材料等方面的综合训练,树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培育基本的