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- 广东技术师范学院天河学院 本科毕业设计开题报告 题 目： 汽 车 保 险 杠 穿 孔 器 设 计 系 别： 专 业： ） 姓 名： 学 号： 指 导 教 师 ： 2012 年 11 月 5 日 - 1 - 本科毕业设计开题报告 系别 专业 班级 姓名 学号 联系方式 题目 汽车保险杠穿孔器设计 一、 选题背景 中国在发展，中国的机械设备也在不断的发展， 2015 年中国工程机械业将迎来9000 亿元市场容量，不仅给中国机械制造行业的带来巨大发展空间，同时也聚焦了国际的机械巨头的目光，使国外企业不断进驻中国市场，国内的机械企业在发展国内市场的前提下也不断的拓展国外市场，坚持“走出去”的策略，将中国机械设备国际化。 我国已成为世界工程机械第一产销大国，中国制造的工程机械走向了世界各地。10 年来，我国工程机械行业在发展方式转变、经济结构调整方面取得明显成效，综合实力迅速增强，国际竞争力和产业地位大大提升。我国工程机械行业各类 产品的技术水平及可靠性大多已达到甚至超过了国际先进水平，在世界工程机械领域有了诸多响当当的中国品牌。 我国机械行业门类齐全，规模大， 2009 年整体销售收入接近 9 万亿元，仅次于日本居世界第二位，占到全球机械销售额的 15%左右 ;出口额达到 2,425 亿美元，跃居世界第四 ;工业增加值超过 2 万亿元，约占当年我国 8%;机械行业是对全国工业发展贡献最大的行业，经济总量占整个装备制造业 2/3 以上。因此机械行业是装备制造业的最重要组成部分，堪称中国工业的“脊梁”。 我国摇臂钻床企业经过多年的努力，不断加大了钻床在国际市 场上的份额。近期，我国的摇臂钻床已经达到供不应求的局面，据了解，我国机床的产销量增速飞快 。 我国摇臂钻床行业要在这样激烈的机床市场上占领市场的一席之地，就必须立足自身的优势，着力发展高档技术，不断创新 。 虽然摇臂钻具有较大的发展前景，但并不能盲目跟风，在不断提升数控技术的同时，要发展出自身的优势。机床企业要针对用户需求，勇于竞标高端装备，以此促进自主创新；要在冷静反思的基础上，控制产能的盲目扩张，强化研发及试验条件建设；把质量、可靠性、精度保持性、功能和附配件完整性等用户关心的指标置于更优先的位置 。 此次设计的 汽车保险杠穿孔器，是摇臂钻床的的一种细分，主要应用于汽车保险杠、石油管道、通信设施、下水管道等一些管道的孔加工。 钻孔工艺是加工孔类的基础部分，只要钻孔工艺的加工精度提高了，在后面的加工工艺过程就会更加简 - 2 - 洁，提高加工效率，节省时间，提高经济效益。 二、课题设计 题的内容 该课题首先介绍目前国内外汽车零件加工专用设备设计的现状进行分析对比，找出汽车保险杠穿孔器设计的最佳方案。并增加自己的创新点，最后提出自己的最优设计方案，主要完成以下的内容。 1、开题报告（包含文献综述），外文资料的翻译（ 2000 字符以 上）； 2、确定穿孔器的原理设计方案，完成原理设计图； 3、完成汽车穿孔器结构设计及有关计算； 4、完成设计图纸（折合 0#图纸） 2 张（包括图纸和 件图一份）； 5、完成设计说明书（至少 8000 字以上）。 题的目的 我国的机床工业是在 1949 年新中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 世纪中叶以后帝国主义的侵略和掠夺，我国的工农业生产非常落后，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，全国只有少数城市的一些规模很小的机械厂，制造少量简单的皮带车间、牛头刨床和砂轮 等； 1949年全国机床产量仅 1000 多台，品种不到 10 个。 解放后，党和人民政府十分重视机床工业的发展。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期间，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，现在已经成门类比较齐全，具有一定实力的机床工业体系，能生产 5000多种机床通用品种，数控机床 1500 多种；不仅装备了国内的工业，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， 与世界先进水平相比，还有较大差距。为了适应我国工业、农业、国防和科学技术现代化的需要，为了提高机床产品在国际市场上的竞争能力，必须 加大精力，设计制造出更好的机床。 题的意义 随着经济的快速增长和科学技术的快速发展，机床制造也有了快速增长。但是，机床机械设备的生产能力和水平跟发达国家相比还比较落后。由于机床制造业在我国经济中占有重要地位，对国家经济的发展起着重要作用。因此我国的机械加工行 - 3 - 业也一定要成为世界领先的水平。 研究汽车保险杠穿孔器不仅能提高保险杠穿孔的精度和加工效率，降低工人的的劳动强度，减少 对操作者的人身伤害，避免不必要的事故发生，而且会大大增加对我国保险杠制造行业的发展，为我国汽车制造行业做一份应有的贡献，也可以 给其他 行业献一份力。 三、 课题研究现状 外研究现状 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、多品种加工的柔性以及机床配置的灵活多样方面均有新的突破性进展，实现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。 国外主要的组合机床生产厂家都有自己的系列化完整的数控组合机床通用部件 ,在组合机 床上不仅一般动力部件应用数控技术 ,而且夹具的转位或转角、换箱装置的自动分度与定位也都应用数控技术 ,从而进一步提高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生产线 ,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 ,其节拍时间为 58 秒。 80 年代以来 ,国外对中大批量生产 ,多品种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 ,并以此为基础组成了柔性加工自动线 (这种结构的变化 ,既可以实现多品种加工要求的调整变化快速灵敏 ,又可以使机床配置更加灵活多样。 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 ,大批量生产的高效率 ,要求制造系统不仅能完成一般的机械加工工序 ,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 速箱厂 1987年投入使用的造价 9000万马克的齿轮箱和离合器壳生产线 ,就是这种综合自动化制造系统的典范 。该系统由两条相似对称布置的自动线组成 ,三班制工作 ,每条线日产 2000 件 ,节拍时间为 40 秒。全线由 12 台双面组合机床、 18 台三坐标加工单元、空架机器人、线两端的毛坯库和三坐标测量机组成 ,可实现 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装配、试验、检测、清洗等装备的专业生产厂家 ,进一步提高了制造系统的 - 4 - 配套水平。 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 ,进一步提高工序集中程度。如采用十字滑台、多坐标通用部件 、移动主轴箱、双头镗孔车端面头等组成机床或在夹具部位设置刀库 ,通过换刀加工实现工序集中 ,从而可最大限度地发挥设备的效能 ,获取更好的经济效益。 内研究现状 目前，我国已超越美国、日本、欧洲成为全球最大的工程机械市场，这对投资者来说意味着良好的投资机会。大规模的基础设施建设，国家战略性新兴产业的发展等，都将直接带动工程机械市场继续发展。虽然中国经济的增长速度目前放缓，但仍然是迄今乃至未来 10 年最有增长潜力的国家。十八大的成功召开明确提出了2010 至 2020 年国民生产总值（ 人均收入翻番的目标。中 国经济将迎来新一轮持续增长。中国仍然是全球最大的工程机械市场，未来 5仍处于发展机遇期，我们对中国工程机械行业长期发展充满信心。 “十二五”期间，稳健向上的中国经济将为工程机械行业的发展提供重要而持续的动力，受益于此，加之企业创新能力及综合竞争力的不断提升，我国工程机械行业将继续保持高位运行。根据中 国工程机械行业“十二五”发展规划，到“十二五”期末，我国工程机械行业销售规模将达到 9000 亿元，年平均增长率约为 17%，相比于过去 5 年 平均增速以及过去 10 年 平均增速而言，未来随着行业总体规模的不断增长，增速将逐步回落，行业中长期将进入稳健增长。 当前中国机械工厂中的孔加工，仍普遍采用通用机床加专用工艺装备的生产模式。即仍采用一人、一机、一刀或一套镗模的方式来完成一道工序，而使用的机床设备又存在着严重的四多四少现象，即：低档的多，中高档高柔性的数控机床 (加工中心 ( ;低精 度的多，高精度的少 ;手动的多，自动化的少 ;单工序的多，复合加工的机床少。所以，中国孔加工的工艺水平和工效低，加工精度差，并且缺乏柔性结构。近十几年来，随着中国工厂技术改造的深入和引进先进技术，以及数控机床和加工中心等高效设备应用的增多，在少数大型国有企业中，一些精密机床的加工精度已达到或接近国外先进水平，但从全面来看，工艺水平仍然较低。与先进工业发达国家相比，中国现有的孔加工精度与表面粗糙度要相差 12 级，孔系的相互位置精度相差 23 倍。 随着新材料、新产品的不断出现，摆在我们面前的任务是要解决硬、脆、韧、黏等难加工材料的加工，解决精密、深孔、大孔、小孔、微孔和重型零件的孔加工。 - 5 - 所以，今后孔加工技术应向着可靠性、长寿命和高效率方向去发展。因而，首先要将新一代高性能、高效率、长寿命的刀具材料 (如细晶粒硬质合金、涂层硬质合金、粉末冶金高速钢、陶瓷、聚晶金刚石 晶立方氮化硼 )设法用于各类孔加工刀具上。还应把微电子技术尽快运用到孔加工技术中来，并逐步向 性制造系统 )及设计制造一体化 算机辅助设计 )、 算机辅助制造 )方向发展。目前国内不少工厂已把微处理机用于生产中。此外，也要重 视开展基础理论的研究，加强对大孔、小孔、微孔、精密孔和难加工材料孔加工技术的研究工作，采用新的测试手段，探索规律，不断创新。尤其是要加速对特微孔和超精密孔加工的研究工作，以适应近年来科技进步和生产发展的需要。当前，为了进一步提高孔加工的经济效益，还应组织并大力推广一批生产上行之有效的先进刀具 (如机夹硬质合金可转位刀具、硬质合金单刃镗铰刀、精密金刚石或立方氮化硼铰刀、单管喷吸钻、头等 )和新工艺，如用钻 金刚石或立方氮化硼铰刀替代传统的钻 或扩 )或磨 )或珩磨 )加 工精密阀孔的新工艺。近几年来，工具行业为汽车和摩托车、高速列车、航空航天、风能和模具等行业开发的各种新型孔加工刀具，具有高效和创新工艺的特点，对推动这些行业孔加工技术的进步起到重要作用。 随着家电市场销售量增大，塑料制品增长速度加快，塑料模具制造业蓬勃发展，钻床为了满足模具上的水孔、射销孔等孔系的深孔加工。由过去的单一坐标轴的深孔钻床加工发展到需要加工坐标孔系的多孔加工而开发的三坐标数控深孔钻床近些年来发展很快。为了满足模具制造业发展的需要，又开发了除了钻削深孔以外，还可以进行铣削、攻丝等多功能的 孔钻铣中心和三坐标数控 深孔钻床。目前世界钻床的技术水平，是从生产促进数控钻床单机为主流。在今后 20 年内的发展，也仍将是这个主题。在进一步提高精度、效率、自动化、智能化、网络化的基础上，逐步向加工单元和尖端柔性制造系统过渡，高速化、高精度化、高可靠性、复合化、智能化、柔性化、集成化和开放性是当今数控机床行业的主要发展方向。 四、课题设计方案 计方案选型与分析 这次设计提出两个方案，第一：对所选用的钻床加上一个齿轮变速箱，对齿轮的定位、夹紧进行设计，另外还应对工件的 定位夹紧还有刀具选用进行设计。另一个方案，对选用的钻床加一个皮带轮变速箱，对皮带和皮带轮定位，夹紧进行设计， - 6 - 另外应对工件的定位夹紧进行设计 ，还有对刀具选用进行设计验算 。对于第一个方案，增加齿轮变速箱将是亮点，实现穿孔器多档变速，满足对不同管道的加工，让加工时间更省。对于第二方案，其优点是设计简单，增加皮带轮就是，但使用时变速不方便。 案的确定 根据以上分析，优先采用的是第一种方案，当计算到齿轮变速设计不足时，可以采用第二种方案，如果最终采用第二种方案也不会影响到前面的设计，因此，实际的方案选用要到对 比钻削力大小与所选用钻床功率时才能确定。 案的特点及创新 该方案的特点在于其灵活性，当遇到有可能出现的问题时，可以选用另一个方案且对于前面的设计成果不造成影响。另外，对普通钻床增加变速箱，成变速钻床的做法可以使通用机床与专用机床互相转换，当这一批的工件完成后可以将刀具进行拆卸，使其变回通用机床。 五、预期结果 针对式设计的汽车箱体专用多头钻床，生产效率高，投资少，生产准备周期短，产品改型时设备损失少；而且多轴钻床操纵方便、省力、容易掌握，不易发生操作错误和故障，不仅能减轻工人的劳动强度，保证工人和钻 床的安全，还能提高钻床的生产率，缩短加工时间。 六、设计主要步骤 第 1 章 保险杠穿孔器 的总体设计 孔器 的方案设计 定方案阶段 术设计阶段 作设计阶段 件分析 速箱箱体的功用及特点 工阶段的划分 第 2 章 穿孔器 零部件 座 作台 - 7 - 柱 位夹紧机构 轴箱 具及导向装置 第 3 章 齿轮传动箱的设计 计前的准备 数和尺寸参数 动系统的设计 与计算 第
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