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1、毕 业 论 文 设 计 开 题 报 告学生姓名: 学号: 所在院系: 专业班级: 论文设计题目: M1432A万能外圆磨床头架及液压系统 三维设计 指导教师: 20 年 月 日毕业论文（设计）题 目M1432A万能外圆磨床头架及液压系统三维设计一、 选题的目的及研究意义二、 全套图纸，加153893706机械制造业是国民经济的基础产业,它的发展直接影响到国民经济各部门的发展,也影响国生和国防力量的加强。因此,各国都把机械制造业的发展放在首要位置。装备制造业是国民经济的脊梁，它的各项经济指标占全国工业的比重高达四分之一至五分之一；是高技术的载体及转化为生产力的桥梁和通道，20世纪兴起的信息技术、
2、核技术、空间技术等，无一不是通过装备制造业创造出来的；是产业升级的手段，生产工作母机、提供重大装备；是外贸出口的主力，占全国外贸出口36%以上；是国家安全的重要保障，在高技术和数字化战争时代，武器装备水平在相当程度上决定了战争的胜负。同时，必须指出的是，装备制造业还是国家的战略产业，它是实现工业化的必备条件，是衡量一个国家国际竞争力的重要标志，是决定我国在国际分工中地位的关键因素。机床是机械加工中的主要加工设备，在生产实践中有着很重要的作用，机床加工精度，加工效率直接反映着加工的水平。随着磨削技术的发展，磨床在加工机床中也占有相当大的比例。据1997年欧洲机床展览会(EMO)的调查数据表明，2
3、5%的企业认为磨削是他们应用的最主要的加工技术，车削只占23%，钻削占22%，其它占8%；而磨床在企业中占机床的比例高达42%，车床占23%，铣床占22%，钻床占14%。我国从19491998年，开发生产的通用磨床有1800多种，专用磨床有几百种，磨床的拥有量占金属切削机床总拥有量的13%左右。可见，磨床及磨削技术在机械制造业中占有极其重要的位置。它作为金属切削行业的一个重要分支，随着工业的发展，对机械零件的加工精度和表面粗糙度的要求日益提高，磨削加工显得更加重要。尤其是在汽车、电力、船舶、冶金、军工、航天航空等行业，磨床正在发挥着越来越大的作用。“十一五”期间，经过调整和整合期后的磨床行业，
4、将会迎来新一轮的发展期。 头架是外圆类磨床的主要部件，它的动态特性对磨床的性能有着重要的影响。对磨床的关键部件进行动态分析及结构优化设计对磨床性能的提高是非常重要的。它的作用是支撑工件和传递动力，即使工件转动。主轴又是它的主要零件，它的精度高低对于整机的几何精度和工作精度有着直接的影响。诸如:头架和尾架主轴中心线的连线和头架中轴中心线对工作台移动的平行度误差,将影响工件中心孔与主轴顶尖的接触情况并导致工件产生圆度差和母线不平行;头架主轴回转时的轴向窜动及径向跳动也将对采用卡盘装夹磨削产生不良的影响等。 随着科技步伐的加快，液压技术在各个领域中得到了广泛应用，液压系统已成为主机设备中最关键的部分
5、之一。设计时，必须从实际情况出发，有机地结合各种传动形式充分发挥液压传动的优点，力求设计出结构简单、工作可靠、成本低、效率高、维修方便的液压系统。液压系统作为磨床的主要传动部件，它实现了工作台带动工件往返移动、砂轮架周期进给、砂轮架的快进与快退、尾座顶尖的伸缩等运动。根据磨削工艺特点，机床对各种运动性能都有较高的要求，尤其对工作台往复运动的性能要求最高。如：较宽的调速范围、自动换向、换向精度高、换向过程中工作台在两端要能够短时间停留、工作台可作微量抖动。因此外圆磨床的液压系统中，换向回路是核心问题。若采用电磁换向阀换向，换向时间短，换向冲击大；若采用手动换向阀，不能实现工作台的自动往复运动。也
6、就是说，采用一般的换向回路是不能满足要求的。因此采用机液联合控制的方式来满足换向精度要求。 机床设计有着重要的现实意义，对于培养和锻炼学生的工程素质和工程实践能力有着不可替代的作用。通过毕业设计强化学生对基本知识和基本技能的理解和掌握,培养学生收集资料和调查研究的能力,一定的方案比较、论证的能力,一定的理论分析与设计运算能力,进一步提高应用计算机绘图的能力以及编写编制能力。通过对M1432A万能外圆磨床头架及液压系统三维设计，能够了解并掌握机械加工方面尤其是磨床方面的许多知识，同时也提高对机床设计的熟练程度以及对磨床的功能部件、设计要点、发展趋势等方面的认识。在设计的同时也培养了自学能力、钻研
7、能力及肯吃苦能吃苦的能力。作为一名机械设计制造及其自动化专业的学生，以后将会从事机械方面的相关工作，通过本次设计的锻炼提高了自己的工程素质和工程时间能力，为以后走上工作岗位打上了一个良好的基础。二.综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等2.1研究现状当今世界，工业发达国家对机床工业高度重视，竞相发展机电一体化、高精、高效、高自动化先进机床，以加速工业和国民经济的发展。长期以来，欧、美、亚在国际市场上相互展开激烈竞争，已形成一条无形战线，特别是随微电子、计算机技术的进步，数控机床在20世纪80年代以後加速发展，各方用户提出更多需求，早已成为四大国际机床展上各国机床制造商竞
8、相展示先进技术、争夺用户、扩大市场的焦点。中国加入WTO后，正式参与世界市场激烈竞争，今後如何加强机床工业实力、加速数控机床产业发展，实是紧迫而又艰巨的任务。 由于我国经济稳定增长，我国机床配件业也会呈现稳定发展趋势，市场份额也将不断提高，这种带动作用使我国机床业不断发展，但我国机床配件业也存着一定不足，当然也有很好发展空间。其中不足之处：机床配件发展必须由机床业全面发展来进行带动这就不得不提到我国机床业发展前景，我国机床业要想进行更稳定且快速发展，必须进行全面数控化改革及创新工作，这样才能使一系列机床配件业不断一起跟进前进。但我国大部分机床配件厂资金还比较紧张，这给技术创新改革带来了很大的影
9、响，这也是我国配件水平未能快速进步的重要一点。国产机床配件较国际技术来讲，无论技术还是质量或性能上还与发达国家有一定差距。发展方向：就机床配件来讲，我们也有很多自身优势，比如说价格、售后服务等。尤其近几年我国机床业品种增多，并且也在产品质量性能上有很大提高，进一步向发达国家学习，再加上数控化技术全面开展，也使我国机床配件业有了很大提升，并且让我们也看到了机床业美好的明天。 在磨床领域中我国对高速磨削及磨具的研究已有多年的历史，如湖南大学在70年代末期便进行了80m/s、1 20 m/s的磨削工艺实验；前几年，某大学也计划开展250 m/s的磨削研究(但至今尚未见到这方面的报道)，所以说有些高速
10、磨削技术还只是实验而已尚未走出实验室，技术还远没有成熟，特别是超高速磨削的研究还开展得很少。在实际应用中，砂轮线速度Vs一般还是4560 m/s。 国内外都采用超精密磨削、精密修整、微细磨料磨具进行亚微米级以下切深磨削的研究，以获得亚微米级的尺寸精度。微细磨料磨削，用于超精密镜面磨削的树脂结合剂砂轮的金刚石磨粒平均直径可小至4m。日本用激光在研磨过的人造单晶金刚石上切出大量等高性一致的微小切刃，对硬脆材料进行精密磨削加工，效果很好。超硬材料微粉砂轮超精密磨削主要用于磨削难加工材料，精度可达0.025 m。日本开发了电解在线修整(ELID)超精密镜面磨削技术，使得用超细微(或超微粉)超硬磨料制造
11、砂轮成为可能，可实现硬脆材料的高精度、高效率的超精密磨削。作平面研磨运动的双端面精密磨削技术，其加工精度、切除率都比研 磨高得多，且可获得很高的平面度。电泳磨削技术也是一种新的超精密及纳米磨削技术。随着加工精度、加工效率、工程材料、新的磨料磨具以及他们相关技术的发展，使得磨床及磨削技术的发展越来越快，在机械加工中起着非常重要的作用。目前，磨削技术的发展趋势是，发展超硬磨料磨具，研究精密及超精密磨削、高速高效磨削机理并开发其新的磨削工艺技术、制造高精度、高刚性的自动化磨床。2.2发展趋势机床领域中数控机床的出现已有半个多世纪，历经了从数字控制、直接数字控制到今天制造业普遍应用的计算机数控。数控技
12、术的基础是加工设备的编程自动化，机床可以按照设定的程序自动运行，使操作者与加工设备在时间和空间上得以分离，赋予机床和加工系统一定的智能和自主性，它的基本轨迹是信息的交互、处理和集成。据此可推断，在未来的35年，各国机床制造商和研发机构将在下列领域争夺制高点。（1）虚拟机床。通过研发机电一体化的、硬件和软件集成的仿真技术，来实现机床的设计水平和使用绩效的提高。（2）绿色机床。强调节能减排，力求使生产系统的环境负荷达到最小化。（3）智能机床提高生产系统的可靠性、加工精度和综合性能。其中，绿色机床将成为研究热点。绿色机床提出一种全新的概念，大幅减少机床重量，节省材料；同时降低机床使用时的能源消耗。传
13、统的机床设计理念是“只有足够的刚度才能保证加工精度提高刚度就必须增加机床重量”。因此，现有机床重量的80%用于“保证”机床的刚度，而只有20%用于满足机床运动学的需要。绿色机床就是在保证机床刚度的前提下大幅减少机床移动部件的重量，达到省材、节能的目的。 2009年，我国机床工具行业的表现可圈可点。国内机床产品在以往较少涉及的中高档机床市场取得突破，同时在国家相关政策的推动下，在产品结构调整与产业化生产基础建设方面成效显著。北京机床研究所副总工程师盛伯浩在接受采访时表示，国产机床发展趋势的大方向不会改变，即高速、高精、复合、智能、绿色，但需要关注的是在发展进程中，数控系统软、硬件的均衡发展。 其
14、中磨床领域的发展方向可以大体分为以下几个方面：（1）高速化潮流；（2）采用先进的功能部件提高磨床性能；（3）磨加工中心的小型化、实用化和复合化；（4）机电一体化；（5）不断提高和完善砂轮修整技术；（6）数控技术普及化，水平不断提高；（7）注重对机床外型的改进。2.3研究方法2.3.1模块化设计：现代机床模块化设计概念是根据广大用户提出的功能要求，设计出一系列具有不同结构和用途，而功能相同并可互换的功能模块（包括组件、部件、装置或系统等）和一些专用部件的设计法。然后通过模块的不同组合组装成满足客户要求的机床、专用机床、柔性加工单元等，这种设计方法可提高机床设计工作效率和适应性。 2.3.2模态力
15、法设计：弹性有限元分析技术已成为当今机床设计中不可缺少的手段同时采用子结构模态综合技术无疑会大大提高整机力学性能分析速度。“模态力法”是子结构综合技术中最先进的方法。 2.3.3基于知识工程的机床设计方法：将知识工程技术应用于产品设计,将有助于企业设计经验的积累与继承,为产品设计质量提供可靠的技术保障,大幅度地缩短产品设计周期,减少设计成本,有效地提高企业的市场快速反应能力与竞争能力。2.4应用领域 在当今全球经济高速发展的大背景下，机床行业扮演者愈来愈重要的角色。汽车、船舶、发电、航空、铁路、纺织、农机、石油机械、兵器等众多行业均与机床行业密不可分。其中汽车行业、船舶工业、发电行业、航空工业
16、与机床行业的结合度较大。三对本课题将要解决的主要问题及解决问题的思路与方法、拟采用的研究方法（技术路线）或设计（实验）方案进行说明，论文要写出相应的写作提纲 本课题主要将完成磨床头架及液压系统的三维设计，其中头架的关键是主轴的设计而液压系统的设计则主要考虑在满足运动要求的情况下将运动的精度做到最好。设计思路：设计分析总体步骤规划具体设计分析头架设计液压系统参考文献。通过对磨床头架及液压系统的分析，二者的具体设计思路如下：3.1 头架的设计大体构思： 3.1.1主轴的前后支撑采用向心推力轴承，且主轴的结构为空心； 3.1.2主轴的运动由电机经带轮传动，采用多级塔轮实现变速； 3.1.3该设计中要
17、满足主轴在生产过程中有固定不转动和转动两种情况。3.2液压系统的设计大体构思： 3.2.1该液压系统由齿轮泵供给工作台液压缸、砂轮架快速进退液压缸、闸缸、手 摇工作台机构液压缸、尾架液压缸、工作台和床身导轨润滑等的用油。 3.2.2工作台的往复运动由先导阀和换向阀来控制； 3.2.3工作台的往复运动用制动锥来制动（行程制动），以保证换向的精度。 3.2.4抖动阀用于使工作台抖动，并能使换向阀在第一次快跳时使先导阀也快跳，从而消除工作台低速换向时的停顿现象，提高异速定位精度； 3.2.5开停阀用于手动控制工作台的“启动”和“停止”，并实现工作台液压和手动的联锁； 3.2.6节流阀用于调节工作台的
18、运动速度，并装于回油路上； 3.2.7砂轮架快速进退阀用于控制砂轮架快速进退液压缸的进退； 3.2.8闸缸用于消除砂轮架进给丝杠的间隙。四检索与本课题有关参考文献资料的简要说明1西北工业大学 西安建筑科技大学 孙根平 王永平主编：工程制图基础 西北工业大学出版社。2西北工业大学 西安建筑科技大学 臧宏琦 王永平主编：机械制图 西北工业大学出版社。3詹友刚 主编：Pro/E 机械设计教程 机械工业出版社。4刘延俊 主编：液压与气压传动第二版 机械工业出版社。5华东纺织工学院 哈尔滨工业大学 天津大学主编：机床设计图册 上海科学技术出版社。6李伯乐 赵波 主编：现代磨削技术 机械工业出版社。7 上
19、海机床厂“七二 一”工人大学编：磨床设计制造 上海人民出版社。8清华大学 吴宗泽 北京科技大学 罗圣国主编：机械设计课程设计手册 机械工业出版社。9 杨建东 田春林等著：高速研磨技术 国防工业出版社。10大连工学院机械制造教研室编：金属切削机床液压传动 科学出版社。11机床设计手册1通用标准资料 机械工业出版社。12任敬心 华定安主编：磨削原理 西北工业大学出版社。五毕业论文（设计）进程安排 本次毕业设计从第五周到第十五周，其进度安排如下： 5.1查询相关资料，了解并熟悉M1432A万能外圆磨床头架及液压系统的工作原理及 其结构组成（56周） 5.2分析M1432A万能外圆磨床头架及液压系统的结构特点，熟悉设计要点和技术指标（78周）5.3给予Pro/E对M1432A万能外圆磨床头架及液压系统进行虚拟设计（912周） 5.4 撰写说明书，并生成三维装配图（A2）和二维工程图样（2*A0）（1314周）5.5 准备答辩（第15周）2对开题报告的意见及建议指导教师（签名）： 年 月 日所在院系审查意见：负责人签字(盖公章) 年 月 日
