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畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告
設(shè) 計(jì) 題 目: 氣缸體專(zhuān)用平面磨床設(shè)計(jì)
院 系 名 稱: 機(jī)械工程學(xué)院
專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí):機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化08-13
學(xué) 生 姓 名: 張之陽(yáng)
導(dǎo) 師 姓 名: 李洪智
開(kāi) 題 時(shí) 間: 2012年3月13日
指導(dǎo)委員會(huì)審查意見(jiàn)：
簽字： 年 月 日
1課題研究目的和意義
缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)零件，通過(guò)它把發(fā)動(dòng)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(rùn)滑、冷卻等機(jī)構(gòu)連接成一個(gè)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(duì)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(lèi)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(kāi)發(fā)一種專(zhuān)用汽缸體專(zhuān)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(duì)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(lèi)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(zhuān)用磨床。如螺紋磨床、球面磨床、花鍵磨床、導(dǎo)軌磨床與無(wú)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(duì)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(kāi)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(chē)、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(wú)章、參差不齊的，切削時(shí)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(zhuān)用磨床按工藝用途可分為：
1.一般專(zhuān)用磨床
這類(lèi)磨床和傳統(tǒng)的通用磨床品種一樣，有專(zhuān)用車(chē)、銑、鏜、鉆、磨等，而且每一類(lèi)又有很多品種，例如專(zhuān)用銑床中就有立銑、臥銑、龍門(mén)銑等，這類(lèi)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(zhuān)用加工中心磨床
這類(lèi)磨床是在一般專(zhuān)用磨床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它是一般專(zhuān)用磨床上加裝一個(gè)刀庫(kù)（可容納10～100多把刀具）和專(zhuān)用換刀裝置而構(gòu)成的一種帶專(zhuān)用換刀裝置的專(zhuān)用磨床（又稱多工序?qū)Ｓ媚ゴ玻?，這使專(zhuān)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(zhuān)用磨床的區(qū)別是：工件經(jīng)一次裝夾后，專(zhuān)用裝置就能控制磨床專(zhuān)用地更換刀具，連續(xù)地對(duì)工件各加工面專(zhuān)用地完成銑、鏜、鉆、鉸及攻絲等多工序加工。這類(lèi)磨床大多是以鏜銑為主，主要用來(lái)加工箱體零件。
3.多坐標(biāo)專(zhuān)用磨床
有些復(fù)雜形狀的零件，用三坐標(biāo)的專(zhuān)用磨床還是無(wú)法加工，如螺旋架、飛機(jī)曲面零件的加工等，需要三個(gè)以上坐標(biāo)的合成運(yùn)動(dòng)才能加工出所需的形狀，于是出現(xiàn)了多坐標(biāo)的專(zhuān)用磨床。其特點(diǎn)是專(zhuān)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(zhuān)用磨床，最多可達(dá)24坐標(biāo)。
4.計(jì)算機(jī)群控
計(jì)算機(jī)群控也稱為直接專(zhuān)用（DNC）系統(tǒng)，它是一臺(tái)大型通用計(jì)算機(jī)直接控制一群專(zhuān)用磨床的系統(tǒng)
專(zhuān)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(lái)自專(zhuān)用系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力。
1、可以加工出傳統(tǒng)磨床加工不出來(lái)的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。
由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時(shí)準(zhǔn)確地計(jì)算出每個(gè)坐標(biāo)軸瞬時(shí)應(yīng)該運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)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(zhuān)用化，而且是柔性專(zhuān)用化，從而效率可比傳統(tǒng)磨床提高3～7倍。
由于計(jì)算機(jī)有記憶和存儲(chǔ)能力，可以將輸入的程序記住和存儲(chǔ)下來(lái)，然后按程序規(guī)定的順序?qū)Ｓ萌?zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)專(zhuān)用化。專(zhuān)用磨床只要更換一個(gè)程序，就可實(shí)現(xiàn)另一工件加工的專(zhuān)用化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以專(zhuān)用化，故被稱為實(shí)現(xiàn)了“柔性專(zhuān)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(zhuān)用報(bào)警、專(zhuān)用監(jiān)控、專(zhuān)用補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人看管加工。
在未來(lái)，專(zhuān)用磨床將會(huì)繼續(xù)向開(kāi)放式、基于PC的第六代方向發(fā)展 ?；赑C所具有的開(kāi)放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點(diǎn)，更多的專(zhuān)用系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會(huì)走上這條道路。至少采用PC機(jī)作為它的前端機(jī)，來(lái)處理人機(jī)界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問(wèn)題，由原有的系統(tǒng)承擔(dān)專(zhuān)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(zhuān)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(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展，專(zhuān)用系統(tǒng)的智能化程度將不斷提高。
3設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容、擬解決的主要問(wèn)題
此次畢業(yè)設(shè)計(jì)研究的基本內(nèi)容為：
1.改造的傳統(tǒng)磨床的選型，并對(duì)其改造的總體方案進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)；
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(dòng)裝置的設(shè)計(jì)；
4.床進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；
5.床專(zhuān)用刀架的選用，刀架是專(zhuān)用磨床的重要功能部件，刀架的合適選用對(duì)6.磨床的加工效率發(fā)揮著很大的作用；
7.床專(zhuān)用系統(tǒng)的硬件的設(shè)計(jì)。
依據(jù)研究的主要內(nèi)容，主要解決以下幾方面的問(wèn)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(dòng)裝置是指將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)楣ぷ髋_(tái)的直線運(yùn)動(dòng)的整個(gè)傳動(dòng)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(tái)等。由于專(zhuān)用磨床的傳動(dòng)裝置與傳動(dòng)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(dòng)態(tài)響應(yīng)性，穩(wěn)定性。為了達(dá)到這些要求，需要對(duì)專(zhuān)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(jì)中的縱向和橫向進(jìn)給時(shí)切削力的計(jì)算，并根據(jù)切削力計(jì)算的結(jié)果來(lái)設(shè)計(jì)滾珠絲桿，以及設(shè)計(jì)完成后的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的驗(yàn)算；
4.合對(duì)比各種專(zhuān)用刀架的工作原理和工作過(guò)程來(lái)確定本磨床專(zhuān)用刀架以及其工作過(guò)程；
5.系統(tǒng)硬件的電路設(shè)計(jì)及所用單片機(jī)型號(hào)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(dòng)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(jì)計(jì)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(jì)算及校核。
3. 繪制正式圖，撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū)，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。
5.進(jìn)度安排
1～2周：1.熟悉設(shè)計(jì)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(jì)；2.計(jì)算及驗(yàn)算；
11～15周：1.繪制全部正式圖；2.編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)稿；
16～18周：1.撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū)；2.準(zhǔn)備畢業(yè)答辯；
6.主要參考文獻(xiàn)
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