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畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告
設(shè) 計(jì) 題 目:B655型牛頭刨床總體布局及主軸箱設(shè)計(jì)
院 系 名 稱: 機(jī)電工程學(xué)院
專 業(yè) 班 級(jí): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化08-12
學(xué) 生 姓 名: 蔡新藝
導(dǎo) 師 姓 名: 金慧芳
開 題 時(shí) 間: 2012年3月15日
指導(dǎo)委員會(huì)審查意見：
簽字： 年 月 日
1課題研究的目的和意義
在現(xiàn)代化的加工技術(shù)中隨著電子技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)信息技術(shù)以及激光技術(shù)等的發(fā)展并應(yīng)用于機(jī)床領(lǐng)域,數(shù)控刨床應(yīng)運(yùn)而生，使刨床的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新時(shí)代。不斷提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度是刨床發(fā)展的基本方向, 國外數(shù)控刨床的普及率十分高例如日本、德國所生產(chǎn)的數(shù)控刨床占總量的95%以上，加工精度高。通過改進(jìn)結(jié)構(gòu)使刨床可以實(shí)現(xiàn)雙向加工，成倍的提高了生產(chǎn)率，并且利用數(shù)控技術(shù)使刨床的加工領(lǐng)域不再僅僅局限在平面內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)曲面的加工，使刨床更加廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)代化加工工業(yè)中。
牛頭刨床是直線型運(yùn)動(dòng)機(jī)床，它的生產(chǎn)效率比較低，可以用來加工中、小型的工件，有一定的工作長度。它的工件裝夾可調(diào)整的工作臺(tái)上或夾在工作臺(tái)上的平口鉗內(nèi)，利用刨刀的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)（切削運(yùn)動(dòng)）和工作臺(tái)的間歇移動(dòng)（進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)）進(jìn)行刨削加工的。
本課題研究的意義是通過對(duì)傳統(tǒng)刨床基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的研究可以對(duì)刨床的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，力學(xué)性能有更深層次的了解從而為設(shè)計(jì)研究更精密更加現(xiàn)代化的刨床鋪平道路。
2文獻(xiàn)綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）
2.1牛頭刨床的發(fā)展現(xiàn)狀
2.1.1牛頭刨床國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
我國現(xiàn)有的刨床大多是60年代的產(chǎn)品，隨著現(xiàn)代加工工業(yè)的發(fā)展，老式的牛頭刨床逐漸暴露出效率、精度較低等問題。很難適應(yīng)產(chǎn)品在質(zhì)量和產(chǎn)量上的要求，成為阻礙生產(chǎn)的“瓶頸”。采用先進(jìn)、科學(xué)、可靠的技術(shù)改造在線設(shè)備，是充分發(fā)揮設(shè)備效能，優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)、促進(jìn)設(shè)備資源有效利用的重要途徑。有許多公司早已開始研究并取得了很好的效果，實(shí)踐證明這種辦法是可行的。
同時(shí)有的公司加大投入力度研制出更加先進(jìn)的刨床。如2006 年2 月14-17 日在上海浦東新國際展覽中心舉辦了“ 中國數(shù)控機(jī)床展覽會(huì)”，國內(nèi)外著名機(jī)床廠家都展示了最新數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品。在南京新方達(dá)數(shù)控有限公司的展臺(tái)上展出了一臺(tái)令人耳目一新的數(shù)控機(jī)床———雙向數(shù)控曲面刨床（圖1.1）。該機(jī)床既不像傳統(tǒng)的牛頭床，又不像一般的龍門刨床，外形看上去象一臺(tái)加工中心，但是它又在雙向往復(fù)刨削曲面零件這臺(tái)機(jī)床改變了人們對(duì)傳統(tǒng)刨床的認(rèn)識(shí)，開創(chuàng)了刨床的新時(shí)代。它具有三項(xiàng)最新國家專利技術(shù)，獨(dú)特的雙向刨刀是高效加工的核心，使得刨床能夠雙向刨削，加工效率成倍提高；創(chuàng)新的雙支承結(jié)構(gòu)是高精度的可靠保證，使得加工精度大大提高；特有的三軸交流伺服數(shù)控系統(tǒng)，使得刨床的加工領(lǐng)域充分拓展，可以加工兩個(gè)剖面方向的曲面、斜面、平面等特型面，甚至擴(kuò)展加工螺旋面
圖1.1 數(shù)控刨床外觀圖
2.1.2牛頭刨床國外發(fā)展現(xiàn)狀
在國外刨床的應(yīng)用比較早，所以研究比較深入。隨著各種先進(jìn)技術(shù)的產(chǎn)生尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使數(shù)控技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。數(shù)控刨床無須人工操作,而是靠數(shù)控程序完成加工循環(huán)。因此調(diào)整方便,適應(yīng)靈活多變的加工任務(wù),使得中小批生產(chǎn)自動(dòng)化成為可能。國外數(shù)控刨床的普及率十分高例如日本、德國所生產(chǎn)的數(shù)控刨床占總量的95%以上。而且他們所生產(chǎn)的刨加工床精度、效率十分高,廣泛的應(yīng)用于柔性自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)中。
2.2牛頭刨床的類型
根據(jù)所能加工工件的長度，牛頭刨床可分為大、中、小型三種：小型牛頭刨床可以加工長度為400mm以內(nèi)的工件，如B635-1型牛頭刨床；中型牛頭刨床可以加工長度為400-600mm的工件，如B650型牛頭刨床；大型牛頭刨床可以加工長度為400-1000mm的工件，如B665型和B69O型牛頭刨床。
2.3牛頭刨床的特點(diǎn)
牛頭刨床主要用于單件小批生產(chǎn)中刨削中小型工件上的平面、成形面和溝槽。它的主要五大特點(diǎn)有：
1、牛頭刨床的工作臺(tái)具有橫向和升降的快速移動(dòng)機(jī)構(gòu)，用以刨削傾斜的平面，從而擴(kuò)大了使用范圍。
2、刨床的進(jìn)給系統(tǒng)采用凸輪機(jī)構(gòu)，有10級(jí)進(jìn)給量。改變走刀量，也非常方便。
3、牛頭刨床在走刀系統(tǒng)內(nèi)裝有過載安全機(jī)構(gòu)，當(dāng)由于操作不慎或者受到外力影響與切削超載時(shí)，走刀自行打滑，無損機(jī)件保證機(jī)床的正常運(yùn)行。
4、滑枕和床身導(dǎo)軌間以及具有速度的齒輪付和主要的滑動(dòng)導(dǎo)軌面，均有油泵打出的潤滑油進(jìn)行循潤滑。
5、牛頭刨床裝有離合器及制動(dòng)停車機(jī)構(gòu)，所以在變換速度，啟動(dòng)機(jī)床及停車時(shí)，可不必切斷電源，制動(dòng)停車機(jī)構(gòu)能使滑枕當(dāng)離合器脫開時(shí)之慣性沖程量不大于10毫米。
3設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題
3.1本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組成
本設(shè)計(jì)的刨床主體結(jié)構(gòu)是由1床身、2變速箱、3滑枕、4工作臺(tái)、和5搖臂機(jī)構(gòu)組成。
3.1.1床身
床身為鑄鐵的箱形殼體固定在底座上。床身內(nèi)裝有變速機(jī)構(gòu)和搖臂機(jī)構(gòu)，床身上部裝有兩斜箱條與床身上平面組成供滑枕移動(dòng)用的燕尾形導(dǎo)軌，二箱條中一個(gè)是固定的，另一個(gè)可以調(diào)整滑枕與導(dǎo)軌的間隙，床身前面為垂直方形導(dǎo)軌，橫梁滑面沿此導(dǎo)軌移動(dòng)，后面裝一后罩，作防護(hù)用。
3.1.2變速箱
變速箱由P=3千瓦，n=960轉(zhuǎn)/分三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)固定在床身后壁的支架上，變速箱內(nèi)裝有三根支撐于滾動(dòng)軸承上的平行軸，下軸裝有由齒輪，通過三角皮帶得轉(zhuǎn)動(dòng)，伸在外面的操縱手柄，將這些齒輪撥到適當(dāng)位置，與中軸上的齒輪相嚙合，使中軸得到三種速度。
3.1.3搖臂機(jī)構(gòu)
變速箱里的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過搖臂機(jī)構(gòu)變成滑枕的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。搖臂上部用接頭與滑枕活動(dòng)連接，使滑枕產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)。滑枕移動(dòng)有六級(jí)速度。
3.1.4滑枕
滑枕是一個(gè)長的空心鑄件，其下面為燕尾形導(dǎo)軌，上面有長槽，穿以連接螺桿，將滑枕和搖臂機(jī)構(gòu)連接起來?；硪耘傧餍泵?，沿燕尾形導(dǎo)軌，刀架溜板可垂直移動(dòng)。刨刀裝于刀夾坐中刀夾座可以繞一水平小軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以使刨刀于返回行程時(shí)在工件上滑行。
3.1.5工作臺(tái)
工作臺(tái)橫行滑板都是夾固工件用的，為此在工作臺(tái)上面和右惻面有T形槽和固定圓形工件用的菱形槽，左惻面還有幾列圓孔，在用戶提出要求時(shí)可拆下工作臺(tái)，則用橫行滑板來固定夾具，工作臺(tái)前部支持在支架上，以保證有足夠的剛性。
3.2牛頭刨床的運(yùn)動(dòng)形式
牛頭刨床是用于加工中小尺寸的平面或直槽的金屬切削機(jī)床，多用于單件或小批量生產(chǎn)。為了適用不同材料和不同尺寸工件的粗、精加工，要求主執(zhí)行構(gòu)件—刨刀能以數(shù)種不同速度、不同行程和不同起始位置作水平往復(fù)直線移動(dòng)，且切削時(shí)刨刀的移動(dòng)速度低于空行程速度，即刨刀具有急回現(xiàn)象。刨刀可隨小刀架作不同進(jìn)給量的垂直進(jìn)給；安裝工件的工作臺(tái)應(yīng)具有不同進(jìn)給量的橫向進(jìn)給，以完成平面的加工，工作臺(tái)還應(yīng)具有升降功能，以適應(yīng)不同高度的工件加工。
3.3設(shè)計(jì)基本內(nèi)容
（1）闡述課題背景，對(duì)國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)和分析；
（2）根據(jù)主要技術(shù)指標(biāo)，在分析國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上制定總體設(shè)計(jì)方案，并闡明方案制定依據(jù)；
（3）完成刨床傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)、零部件的具體結(jié)設(shè)計(jì)；
（4）對(duì)所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行精度和剛度校核；
（5）得出設(shè)計(jì)結(jié)論：滑枕最大行程，滑枕最小行程，刀架最大垂直行程，刀架最大調(diào)轉(zhuǎn)角度。
3.4擬解決的主要問題
本題以刨床為研究對(duì)象，根據(jù)主要技術(shù)指標(biāo)，在分析國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上制定合理的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，并闡明方案制定的依據(jù)。在設(shè)計(jì)過程中主要解決的問題是對(duì)刨床的傳動(dòng)系統(tǒng)及曲柄擺桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，各個(gè)零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并完成精度和剛度的校驗(yàn)
4 技術(shù)路線
（1）收集資料，分析研究資料，明確設(shè)計(jì)內(nèi)容；
（2）查閱有關(guān)的資料，弄清楚刨床的工作原理和工作過程，擬定設(shè)計(jì)方案；
（3）根據(jù)擬定的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行尺綜合，以滿足根據(jù)刨床的用途，功能和工藝性要求；
（4）根據(jù)刨床加工的精度和運(yùn)動(dòng)的要求，以及工作環(huán)境、成本、效率等條件，設(shè)計(jì)刨床的床身工作臺(tái)及傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成；
（5）對(duì)主要零件進(jìn)行工作能力設(shè)計(jì)，確定其合理的幾何形狀和結(jié)構(gòu)尺寸。
5 進(jìn)度安排
3月1日-3月7日：查閱相關(guān)資料，熟悉課題意義，理解題目設(shè)計(jì)意義；
3月8日-3月23日：撰寫開題報(bào)告，制定總體設(shè)計(jì)方案；
3月24日-4月23日：計(jì)算數(shù)據(jù)，進(jìn)行具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
4月24日-5月24日：細(xì)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成設(shè)計(jì)圖紙；
5月25日-6月9 日：完善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，整體設(shè)計(jì)說明書；
6月10日-6月15日：完成設(shè)計(jì)，提交所有文件，準(zhǔn)備答辯。
6 參考文獻(xiàn)
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