机械工程专业毕业设计指导书.doc

毕业设计指导书适用专业：机械设计制造及其自动化沈阳化工大学湖南函授站2010年12月沈阳化工大学机械工程专业毕业设计指导书 一、毕业设计的目的要求 毕业设计是在学完机械工程专业课程及生产实习之后进行的一个综合性实践教学环节。它一方面要求学生在设计过程中学会综合运用所学习过的有关书本知识，理论联系实际进行设计，掌握技术工作的方法，提高综合分析和解决工程实际技术问题的能力。尤其是提高分析和结构设计能力，为以后工作做好准备。要求做到： (1)能够熟练运用机械制造技术基础等课程的基本理论，正确地解决一个零件在加工过程中的定位、夹紧以及工艺路线的合理安排等问题，搞清加工质量的概念； (2)掌握机床主传动部件设计过程方法，通过分析比较机床主传动典型机构、参数拟定、运动与传动设计、零件计算、结构设计等，培养和提高结构分析和设计的能力； (3)通过亲手设计机床和夹具、刀具、量具等工装辅具的训练，掌握如何根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理的满足加工要求的机床和夹具、刀具、量具等工装辅具来； (4)学会使用各种手册、图册等有关参考资料，了解与本专业有关的各种手册资料的特点、内容，并熟练运用； (5)通过设计计算、工程制图、查阅应用有关设计资料标准和规范、编写技术文件等，训练和提高设计工作的基本技能； (6)对所编制工艺与设计的夹具进行技术经济分析； (7)在设计中树立正确的设计思想，培养良好的技术工作作风。 二、机械加工工艺与夹具设计要求与任务 1设计题目 制订高精度薄壁隔离衬套零件的机械加工工艺规程及夹具设计。 2生产纲领 大批量生产。 3设计内容(步骤) (1)绘制零件图样 l张 (2)绘制毛坯图样 l张 (3)编制机械加工工艺规程 l套(包括工艺过程卡和工序卡) (4)设计某道工序夹具 1套 (5)拆画夹具零件图图样 2张 (6)编制设计说明书 1份 三、金属切削加工刀具设计的要求与任务 1设计题目 在某零件加工过程中使用的刀具(如成形车刀、成形铣刀等)中选择两把进行设计。 2设计刀具的内容与步骤 (1)确定刀具的类型； (2)选择刀具材料； (3)确定刀具合理的几何角度； (4)确定刀具结构参数(包括：刀体尺寸、刀齿齿数、刀齿和容屑槽形状和尺寸、刀具夹持部分的结构和尺寸等)； (5)设计计算刀具的廓形； (6)制订合理的技术条件(包括：重要尺寸的公差、形位公差、各重要表面的粗糙度、对刀具材料及热处理的要求等)； (7)考虑刀具的制造工艺及检验方法； (8)绘制刀具工作图； (9)编写出刀具设计计算说明书 这是绘制刀具工作图的依据，是刀具设计方案正确与否、几何参数选择合理与否的检验文件，因此刀具设计说明书应包括：原始条件及设计要求、刀具结构型式的确定、刀具材料的确定、刀具几何参数的合理选择及其计算、刀具结构设计及结构尺寸计算和验算、刀具强度、刚度的校核、确定刀具工作图的技术条件和设计体会等。 四、金属切削机床设计的要求与任务 1设计题目 以设计传动级数适中的、中等复杂程度的卧式车床主轴箱。例如最大工件回转直径为320400mm；转速级数Z12-18；最大转速nmax1200-2000rmin；公比126或141；电动机功率P57.5kW；工艺范围参照CA6140型卧式车床。 2设计内容、步骤与方法 (1)明确目的要求、查阅有关资料搞清给定的条件、数据、所设计机床的类型、性能、应用范围和规定的内容与要求。查阅有关机床课程设计资料、图和设计手册； (2)性能设计 1)根据加工需要，确定机床类型、工艺用途及范围，如工件在刀架上的最大切削直径、主轴转速级数与范围、主轴孔径及加工螺纹的范围等。 2)机床参数设计主要是运动参数，根据机床典型加工工艺的切削用量，结合实际条件和情况，并与同类机床对比分析后确定：主轴转速范围nmax-nmin、变速范围Rn；转速级数Z；公比等。动力参数也应与考虑如电动机功率P与转速n电 (3)运动与传动方案设计 1)确定主传动方案 集中式或分离式； 2)根据拟定的运动参数，拟定传动结构式和转速图； 3)计算各传动副的传动比i，确定各传动件的有关参数如齿轮齿数z、模数m和带轮直径； 4)运动设计计算与验算 各轴与各齿轮的计算转速、转速误差、各变速组的变速范围rmax、极限传动比imax、imin是否允许、三联滑移齿轮齿数z、齿数和Sz、最少齿数Zmin等； 5)主传动的换向与制动方式； 6)输出运动部分设计，如扩大传动比、正反进给、左右螺纹； 7)按制图标准规定的符号绘制主轴箱传动系统图，绘制时按主要传动序展开传动轴，图中注明轴号、轴承型号、各齿轮模数与齿数、带轮直径、电动机功率与转速。 运动与传动方案设计要求学生自己构思23种转速图设计方案，同现有的、相同相近的机床的传动方案比较、论证从中择优。确定各传动件运动参数时，应结合受力分析，以期定出的运动参数既符合运动要求，又合乎动力要求。验算时如发现问题应及时修改，必要时可重整方案。如最后一对齿轮模数不同时应预选合适值。带着传动整体观念绘制传动系统图，应考虑变速、反向、起制动、操纵、润滑等整个组成环节，并进一步深入分析运动设计是否合理可行。要考虑有关结构布置问题，把运动与机构结构联系起来，以免在结构设计中出现较大的改变和返工。最后用规定的符号和方法绘出正式的传动系统图，以后的装配图各部分应与此一致。 (4)动力设计计算 1)各传动件的计算转速，对于有线速度限制的传动件，要检查是否超过了线速度的允许值； 2)各传动件的动力参数确定 主轴轴径、各传动轴轴径、花键几何参数； 3)带传动机构的设计计算 V带型号、计算所需的根数、包角验算等； 4)主轴部件计算 跨距与悬伸、主轴刚度验算、必要时进行主轴抗振性验算； 5)传动轴的验算 对一根传动轴和该轴系的轴承的寿命进行验算； 6)齿轮的验算； 7)花键的验算； 8)选择和计算正反向离合器和制动器，如摩擦式离合器摩擦面对数。 (5)结构设计 1)各传动轴组件的结构； 2)主轴组件的结构； 3)离合器与制动器； 4)设置制动与换向机构的动作关系； 5)操纵机构设计。 (6)传动件的验算 (7)绘制主轴变速箱装配图 1)展开图 基本上按传动顺序，将各轴展开画在一个平面上，清楚地表达主轴变速箱的传动与结构。展开图上应表明轴号、轴承型号、主轴轴承型号与精度等级、齿轮的齿数与模数、轴间中心距；注明各处的配合尺寸与配合性质、主轴组件的轴向联系尺寸(即轴向尺寸链)及有关的联接尺寸；对主轴组件中各零件(包括标准件)进行编号；示出移动件行程的极限位置、轴向轮廓尺寸和与其他部件的联接尺寸等。 2)剖视图表达各传动轴和主轴的空间位置、一组操纵机构组件的结构以及在展开图上难以表达或表达不清楚的机构。通过剖视图的设计，着重表示各机构间的空间关系。剖视图中也应注明轴号、展开图中没有的轴承型号、配合尺寸和配合性质、有啮合关系的齿轮轴的轴间距及其公差、主轴中心到主轴箱安装基面的距离等。 (8)绘制主要零件工作图 绘制主要零件的工作图，可选择主轴或齿轮。零件工作图上应有足够的视图与剖面，标全尺寸和公差，注明表面粗糙度、形位公差和其他技术要求。 (9)编写设计计算说明书 设计计算说明书包含以下内容： 1)封面注明设计题目、学生专业班级、学生姓名、学生学号、指导教师、设计时间。 2)目录 3)前言 提出问题，阐述设计的理由与意义。 4)设计任务书 制定与说明设计任务的题目、要求、基本依据与参考资料、内容、工作量、进度与时间安排。 5)正文 包括机床主轴箱的性能设计、运动设计与计算、动力设计与计算、结构设计与选择及工作原理分析说明、装配与制造工艺性分析、整个设计的总结(优缺点、改进的意义与效果分析、经济与技术指标分析等)。 6)结束语 关于课程设计的收获与提高、建议与改进意见等。7)参考资料 关于金属切削机床设计的教科书、手册、图册、毕业设计指导书等。需要注明书名、主编、出版社、版本及参考的内容页码等。五、圆柱坐标型自动控制上下料机械手设计的要求与任务1任务与要求 （1）、任务 模仿人手的基本功能和设计思路，根据给定的规定动作顺序，综合运用所学的基本理论、基本知识和相关的机械设计专业知识，完成机械手理论方案的创新设计，并绘制必要的零部件图，其中包括机器装置的原理方案构思和拟定；原理方案的实现、传动方案的设计；3D虚拟装配，动画仿真及关键技术的分析与实现、主要结构的设计简图；设计计算与说明、设计小结等。 （2）、要求 毕业设计论文体现了毕业设计的质量，学生主要通过书写毕业论文来体现自己在毕业设计中所采用的方法、思想、及设计策略。 1）完成毕业实习报告及毕业实习日记各一份、开题报告一份，月球车理论方案设计、计算说明书一份。 2）设计（论文）的写作规范： a封面。b摘要：主要说明该课题主要研究内容及关键词。c目录。d正文：所选课题的需求分析，方案论证，方案设计，以及所实现的功能，在设计过程中遇到问题所采用的策略等。e部分重要程序的源代码。f参考文献。g写作字数 12，000字以上，论文要求用A4开纸打印，并装订成册，形成书目结构。h论文书写要求语言精练，简洁，表达力求准确。i附必要的零部件图纸并打印。 （3）设计（论文）的时间安排 1）根据给定的规定动作顺序，进行机器装置的原理方案构思和拟定，1周 2）原理方案的实现、传动方案的设计、计算，1周 3）各种机构零部件图纸绘制及计算机3D模拟，1周 4）设计说明书的书写及出图，1周 5）准备答辩，0.5周六、CJK6236型数控机床的性能测试及机床部分功能改造方案的制定的要求与任务一、 本课题拟解决的问题南京高腾CJK6236型数控机床在以往的零件加工中，发现一些问题，例如：a) 圆弧的加工出现干涉，无法满足加工精度要求。b) X、轴无位置反馈装置，超程无保护。c) 机床无参考点。d) X、轴驱动单元为单相驱动，很容易丢步。5）刀架系统强电电路和信号电路过于简单，缺乏保护和检测针对CJK6236型数控机床的发现的问题以及缺陷，结合机电一体化专业 “任务驱动”的人才培养方案的要求，在这次毕业设计中初步解决的问题为：1）南京高腾CJK6236型数控机床刀架改造；2）南京高腾CJK6236型数控机床X轴位置反馈系统改造份；3）南京高腾CJK6236型数控机床超程识别电路设计；4）南京高腾CJK6236型数控机床性能全面测试数据。二、 毕业设计的思路采用任务驱动的教学方法，通过具体任务驱动学生进行设计和机床部分功能改进。1）全面了解CJK6236型数控机床刀架的结构和电路，根据刀架的缺陷改进刀架的控制系统。2）CJK6236型数控机床X轴位置反馈系统为单相驱动，机床的运动精度差。通过对其进行性能测试，找出问题的原因，采用替换的原则初步解决CJK6236型数控机床上急需改进的X轴位置无反馈的问题。3) 在机床使用过程中，常用硬限位作为设备的安全保证。数控机床，特别是价格相当昂贵的高档数控机床，对各数控轴的限位更为重要。CJK6236型数控机床无超程识别电路，对机床的运动精度影响较大。因此要学生可考虑从机床软件和硬件两个方面入手，一般在数控系统PLC控制程序中设置一道软限位，再通过机械设计在相应数控轴运动极限处安装一组行程开关作为硬限位：最后设置挡块作为该轴最终机械限定。 以上是对CJK6236型数控机床的部分功能进行改造，如在改造过程中发现机床新的实际问题，将一边测试，进行改造的论证。三、 主要参考文献 1南京高腾CJK6236型数控机床用户操作手册2华中CAK3665SJ数控机床使用说明书、电器原理图、PLC程序文件3) EMERSON变频器使用说明书4)HSV160020伺服驱动使用说明书5) 数控机床电气控控制书 华中科技大学出版社 陈吉红主编 2003年6)数控机床电气控制实训教材 华中科技大学出版社 邓小年主编 2003年7数控机床故障诊断与维修 华中科技大学出版社 邓小年主编 2005年8)数控机床电器故障诊断与维修华中科技大学出版社 孙海亮主编 2008年四、 毕业设计成果要求1）毕业设计任务书1份；2）毕业设计说明书1份；3）南京高腾CJK6236型数控机床刀架、X、轴位置反馈系统、超程识别电路设计图各一份；4）南京高腾CJK6236型数控机床Z轴装配图一份。工 作 进 度 安 排（1）全面熟悉南京高腾CJK6236型数控机床的电路连接和机床内部结构。熟悉机床的操作系统;（2）收集机床资料,查阅电子文献等;（3）学生对机床的原理做较详细的讲解。一周（1）画南京高腾CJK6236型数控机床Z轴装配图;（2）熟悉华中数控机床的电路连接和机床内部结构;（3）分析比较华中数控机床与南京高腾CJK6236型数控机床的优缺点;（4）重点测绘南京高腾CJK6236型数控机床的刀架控制、X、Z轴的位置反馈、超程识别电路，写出详细的控制方式，画出详细的电路图。一周（1）对南京高腾CJK6236型数控机床提出比较详细的改进意见，画出其电路图，分析其工作原理；（2）重点设计出刀架的控制方式，编写PLC程序、画出其强电和弱点控制回路、对其工作原理做详细的分析；（3）设计机床超程识别电路，使其适用于南京高腾CJK6236型数控机床，以提高其安全性；（4）对设计方案，进行反复的实验，验证其可行性，记录实验结果。一周（1）将设计方案，在反复试验的基础上，将其应用于南京高腾CJK6236型数控机床，提高其性能；（2）对改造后的南京高腾CJK6236型数控机床进行全方位的测试，以验证改造方案在实际应用中的效果。（3）同组人讨论、分析设计方案，总结经验教训，并完善对南京高腾CJK6236型数控机床的改造说明书。一周准备答辩0.5周七、 指导教师 董卫国 电13975300950 E-mall 尹 霞 电E-mall 八、 附录 开题报告的格式毕业设计 (论文)开题报告机械工程 系 机电 专业 07 级 1 班课题名称：圆柱坐标型自动控制上下料机械手设计毕业设计(论文)起止时间：2010年 月 日 月 日(共 周) 学生姓名： 学号： 指导教师： 报告日期： 2009年 11月22日 1本课题所涉及的问题在国内(外)的研究现状综述工业机器人由操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。 机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势：1 工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修），而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的103万美元降至97年的65万美元。2 机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机；国外已有模块化装配机器人产品问市。3 工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。4 虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。5 机器人化机械开始兴起。从94年美国开发出“虚拟轴机床”以来，这种新型装置已成为国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域。有人认为，应用机器人只是为了节省劳动力，而我国劳动力资源丰富，发展机器人不一定符合我国国情。这是一种误解。在我国，社会主义制度的优越性决定了机器人能够充分发挥其长处。它不仅能为我国的经济建设带来高度的生产力和巨大的经济效益，而且将为我国的宇宙开发、海洋开发、核能利用等新兴领域的发展做出卓越的贡献。我国的工业机器人从80年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”、“八五”科技攻关，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人；其中有1302设计(论文)要解决的问题和拟采用的研究方法 2.1设计要解决的问题：模仿人手的基本功能和设计思路，综合运用所学的基本理论、基本知识和相关的机械设计专业知识设计上下料机械手，使其可以抓紧工件从一地移动到所指定的位置，完成机械手理论方案的创新设计，绘制必要的零部件图，包括机器装置的原理方案构思和拟定，对所设计的机械手进行3D电脑虚拟装配等。2.2设计拟采用的研究方法2.2.1机械手总体原理方案构思：设计完成后的机械手应该具备以下功能：夹紧（松开）、旋转、夹持不同直径物品并翻转，夹持物品的上升、下降等动作。要实现这些功能，我们构思用下述机构来完成。（1）夹持机构：实现夹紧物品（工件），翻转工件，放置（松开）工件等动作。（2）提升机构：使夹持手能上、下、前、后运动，实现夹持手在抓取和放置物品时的定位功能。（3）控制机构：实现对机械手所有运动的控制。所以，我们设计的机械手实际上是一个在具有2个自由度的运动平台上存在一个具有夹紧，翻转，上下，前后运动等4个在自由度的机械手。共计具有6个自由度的机器人。2.2.2机械手各机构原理方案构思 夹