【文章內容簡介】 選題的背景、目的及其意義 磨床是利用磨具對工件表面進行磨削加工的機床。 大多數(shù)的磨床是使用高速旋轉的砂輪進行磨削加工，少數(shù)的是使用油石、砂帶等其他磨具和游離磨料進行加工，如珩磨機、超精加工機床、砂帶磨床、研磨機和 拋光機等。 背景 磨床能加工硬度較高的材料，如淬硬鋼、硬質合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花崗石。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能進行高效率的磨削，如強力磨削等。 十八世紀 30 年代，為了適應鐘表、自行車、縫紉機和槍械等零件淬硬后的加工，英國、德國和美國分別研制出使用天然磨料砂輪的磨床。這些磨床是在當時現(xiàn)成的機床如車床、刨床等上面加裝磨頭改制而成的，它們結構簡單，剛度低，磨削時易產生振動，要求操作工人要有很高的技藝才能磨出精密的工件。 1876 年在巴黎博覽會展 出的美國布朗 夏普公司制造的萬能外圓磨床，是首次具有現(xiàn)代磨床基本特征的機械。它的工件頭架和尾座安裝在往復移動的工作臺上，箱形床身提高了機床剛度，并帶有內圓磨削附件。 1883 年，這家公司制成磨頭裝在立柱上、工作臺作往復移動的平面磨床。 1900 年前后，人造磨料的發(fā)展和液壓傳動的應用，對磨床的發(fā)展有很大的推動作用。隨著近代工業(yè)特別是汽車工業(yè)的發(fā)展，各種不同類型的磨床相繼問世。例如 20世紀初，先后研制出加工氣缸體的行星內圓磨床、曲軸磨床、凸輪軸磨床和帶電磁吸盤的活塞環(huán)磨床等。 自動測量裝置于 1908 年開始應用到磨 床上。到了 1920 年前后，無心磨床、雙端面磨床、軋輥磨床、導軌磨床，珩磨機和超精加工機床等相繼制成使用； 50 年代又出現(xiàn)了可作鏡面磨削的高精度外圓磨床； 60 年代末又出現(xiàn)了砂輪線速度達 60～ 80 米/秒的高速磨床和大切深、緩進給磨削平面磨床； 70 年代，采用微處理機的數(shù)字控制和適應控制等技術在磨床上得到了廣泛的應用 [1]。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 2 隨著高精度、高硬度機械零件數(shù)量的增加，以及精密鑄造和精密鍛造工藝的發(fā)展，磨床的性能、品種和產量都在不斷的提高和增長。 磨床是各類金屬切削機床中品種最多的一類，主要類型 有外圓磨床、內圓磨床、平面磨床、無心磨床、工具磨床等。 外圓磨床是使用的最廣泛的，能加工各種圓柱形和圓錐形外表面及軸肩端面的磨床。萬能外圓磨床還帶有內圓磨削附件，可磨削內孔和錐度較大的內、外錐面。不過外圓磨床的自動化程度較低，只適用于中小批單件生產和修配工作。 內圓磨床的砂輪主軸轉速很高，可磨削圓柱、圓錐形內孔表面。普通內圓磨床僅適于單件、小批生產。自動和半自動內圓磨床除工作循環(huán)自動進行外，還可在加工中自動測量，大多用于大批量的生產中。 平面磨床的工件一般是夾緊在工作臺上，或靠電磁吸力固定在電磁工作臺上，然后用砂輪的周邊或端面磨削工件平面的磨床；無心磨床通常指無心外圓磨床，即工件不用頂尖或卡盤定心和支承，而以工件被磨削外圓面作定位面，工件位于砂輪和導輪之間，由托板支承，這種磨床的生產效率較高，易于實現(xiàn)自動化，多用在大批量生產中。 工具磨床是專門用于工具制造和刀具刃磨的磨床，有萬能工具磨床、鉆頭刃磨床、拉刀刃磨床、工具曲線磨床等，多用于工具制造廠和機械制造廠的工具車間。 砂帶磨床是以快速運動的砂帶作為磨具，工件由輸送帶支承，效率比其他磨床高數(shù)倍，功率消耗僅為其他磨床的幾分之一，主要用于加工大尺 寸板材、耐熱難加工材料和大量生產的平面零件等。 專門化磨床是專門磨削某一類零件，如曲軸、凸輪軸、花鍵軸、導軌、葉片、軸承滾道及齒輪和螺紋等的磨床。除以上幾類外，還有珩磨機、研磨機、坐標磨床和鋼坯磨床等多種類型。 目的 及意義 磨床是金 屬 切 削 行業(yè)的一個重要分支，隨著工業(yè)的發(fā)展，對機械零件的加工精度及表面粗糙度的要求日益提高，磨削加工顯得更加重要。尤其在汽車、電力、船舶、冶金、軍工、航空航天等行業(yè)，國產數(shù)控磨床正在發(fā)揮著越來越大的作用。 國內外磨床研究狀況和相關領域中已有的研究成果 隨著生產的發(fā) 展，社會需求也在發(fā)生變化。在機械制造業(yè)中，多品種、小批量生產的需求日益增加，因此出現(xiàn)了與之相適應的 FMS 等先進制造系統(tǒng)。機床是 FMS 的核心裝備。前期的 FMS，可以說是 “以機床為主的系統(tǒng) ”設計，即根據(jù)現(xiàn)有機床的特黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 3 點來構成 FMS，但是傳統(tǒng)的機床（包括數(shù)控機床）設計時并未考慮到它在 FMS 中的應用，因此在功能上制約了 FMS 的發(fā)展。 FMS 的發(fā)展對機床提出了新的要求，要求機床設計向 “以系統(tǒng)為主的機床設計 ”方向發(fā)展，即在機床設計時就要考慮到它如何更好地適應 FMS 等先進制造系統(tǒng)的要求，例如要求具有時、空柔性，與物流的可親性等等，這就機床設計的方法學提出了新的要求。 國產數(shù)控磨床正在發(fā)揮著越來越大的作用。 “十一五 ”期間，經(jīng)過調整和整合期后的磨床行業(yè)，將會迎來新一輪的發(fā)展期。 2020 年和 2020 年兩年的磨床市場交易量 (內銷、進口、出口量的總和 )為 64756臺，其中內銷量占 %、進口量為 %、出口量為 %；市場交易額為 億元，其中內銷額占 %、進口額占 %、出口額占 %。從而可知，進口量占磨床市場交易量的 %，而進口額占磨床市場交易額的 %，可見進口磨床的技 術檔次或附加值遠遠高出內銷磨床。目前汽車制造廠曲軸線上的磨床主要依賴進口，而國產磨床基本供汽車零配件廠使用 [5]。 對選題的研究設想、研究方法 機床的設計方法是根據(jù)其設計類型而定。通用機床采用系列 化 設計方法。 機床是用來完成工件表面加工的，應該具備完成一定工藝范圍（包括加工方法、工件類型、加工表面形狀、尺寸等）的加工功能，因此，也可以把工藝范圍稱之為機床的加工功能。 對于專用機床，工藝范圍較窄，相應的功能也較少。而普通機床，工藝范圍較寬，功能較強，特別是多品種，小批量生產需求的增加，要 求擴大機床的功能。 機床功能的增加，將使機床的結構復雜程度增加，制造難度、制造周期及制造成本增加。對于生產率，就機床本身而言，功能增加，可能會使生產率下降，但就機械制造系統(tǒng)（或工件的制造全過程）而言，機床功能的增加，將會減少工件的裝卸次數(shù)，減少安裝、搬運等輔助時間，會使總的生產率提高。機床的功能主要根據(jù)被加工對象的批量來選擇。大批量生產用的專用機床的功能設置較少，只要滿足特定的工藝范圍要求就行了，以獲得提高生產率、縮短機床制造周期及降低機床成本等效果。單件小批量生產用的通用機床則應擴大機床的功能。 隨著多品種小批量生產的發(fā)展，對機床的柔性要求越來越高。機床的柔性，是指其適應加工對象變化的能力，包括空間上的柔性和時間上的柔性。所謂空間柔性也就是功能柔性，指的是在同一時期內，機床能夠適應多品種小批量的加工，即機床的運黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 4 動功能和刀具數(shù)目多，工藝范圍廣，一臺機床具備有幾臺機床的功能，因此在空間上布置一臺高柔性機床，其作用等于布置了幾臺機床。所謂時間上的柔性也就是結構柔性，指的是在不同時期，機床各部分重新組合，構成新的機床功能，即通過機床重構，改變其功能，以適應產品更新變化快的要求。又如，有的單件或小批量 FMS 作業(yè)線上，經(jīng)過識別裝置對下一個待加工的工件進行識別，根據(jù)其加工要求，在作業(yè)線上就可自動進行機床功能重構，有些重構幾秒鐘內即可完成，這就要求機床的功能部件具有快速分離與組合的功能。 可親性就是指機床與物流系統(tǒng)之間進行物料（工件、刀具、切屑等）交接的方便程度。對于單機工作形式的普通機床，是由人進行物料交接的，要求機床的使用、操作、清理、維護方便。對于自動化柔性制造系統(tǒng)，機床與物流系統(tǒng)（如輸送線）是自動進行物料交接的，要求機床結構形式開放性好，物料交接方便。 機床的剛度將影響機床 的加工精度和生產率，因此機床應有足夠的剛度。剛度包括靜態(tài)剛度、動態(tài)剛度、熱態(tài)剛度。 為保證能加工出一定精度的工件，作為工 作 母機的機床必須具有更高的精度要求。機床精度分為機床本身的精度，即空載條件下的精度（包括幾何精度、運動精度、傳動精度、定位精度等）和工作精度（加工精度）。 噪聲損壞人的聽覺器官和生理功能，是一種環(huán)境污染。設計和制造過程中要設法降低噪聲。 機床的生產率用單位時間內機床所能加工的工件數(shù)量來表示。機床的切削效率越高，輔助時間越短，則它的生產率越高。對用戶而 言，使用高效率的機床，可以降低工件的加工成本，機床的自動化程度越高，則它的生產率越高，加工精度的穩(wěn)定性越好，越容易適應自動化制造系統(tǒng)的要求。 成本概念貫穿在產品的整個生命周期內，包括設計、制造、包裝、運輸、使用維護和報廢處理等的費用，是衡量產品市場競爭力的重要指標，應在盡可能保證機床性能要求的前提下，提高其性能價格比。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 5 為了快速響應市場需求變化，生產周期（包括設計和制造）是衡量產品市場競爭力的重要指標，應盡可能縮短機床的生產周期。這就要求機床設計應盡可能采用現(xiàn)代設計方法，如 CAD、模 塊化設計等。 應保證機床在規(guī)定的使用條件下、在規(guī)定的時間內，完成規(guī)定的加工功能時，無故障運行的概率要高。 機床的外觀造型與色彩，要求簡潔明快、美觀大方、宜人性好。應根據(jù)機床功能、結構、工藝及操作控制等特點，按照人機工程學的要求進行設計 [6]。 預期結果和意義 M1432A 液壓系統(tǒng)最終實現(xiàn)， ，并能在 ～ 4m/min 之間無級調速，工作臺換向平穩(wěn)，起動制動迅速，換向精度高。 ，為縮短輔助時間，砂輪架具有快速進退動 作，為避免慣性沖擊，控制砂輪架快速進退的液壓缸設置有緩沖裝置。 ，尾架頂尖的伸縮采用液壓傳動。 ： 切入磨削或加工工件略大于砂輪寬度時，為了提高生產率和改善表面粗糙度，工作臺可作短距離 (1～ 3mm)、頻繁往復運動 (100～ 150 次 /min)。 ： (1)工作臺的液動與手動聯(lián)鎖，以免液動時帶動手輪旋轉引起工傷事故。 (2)砂輪架快速前進時，可保證尾架頂尖不后退，以免加工時工件脫落。 (3)磨內孔時，為使砂輪不后退，傳動系統(tǒng)中設置有與砂輪架快 速后退聯(lián)鎖的機構，以免撞壞工件或砂輪。 (4)砂輪架快進時，頭架帶動工件轉動，冷卻泵啟動；砂輪架快速后退時，頭架與冷卻泵電機停轉。 從而使 M1432A 型萬能外圓磨床更加穩(wěn)定的工作。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 6 第 2 章 機床總體方案的確定 總體設計 主要技術指標設計 主要技術指標設計是后續(xù)設計的前提和依據(jù)。設計任務的來源不同，如工廠的規(guī)劃產品，或根據(jù)機床系列型譜進行設計的產品，或用戶訂貨等，具體的要求不同，但所要進行的內容大致相同。主要技術指標包括： 即機床的工藝范圍，包括加工對象的材料、質量、 形狀及尺寸等。 包括加工對象的種類、批量、及所要求的生產率。 加工對象所要求的精度（用戶訂貨設計）或機床的精度、剛度、熱變形、噪聲等性能指標。 即確定機床的加工空間和主參數(shù)。 機床的驅動方式有電動機驅動和液壓驅動方式。電機驅動方式中又有普通電機驅動、步進電機驅動和伺服電機驅動。驅動方式的確定不僅與機床的成本有關，還將直接影響運動方式的確定。 無論是訂貨還是工廠規(guī)劃產品，都應確定成本及生產周期方面的指標。 總體方案 設計 總體方案設計包括： 萬能外圓磨床總體尺寸關系 ， 包括縱向尺寸關系 (正視圖 )， 橫向尺寸關系圖 (側視圖 )， 和頂視圖 。 萬能外圓磨床液壓系統(tǒng) ， 包括工作臺液壓系統(tǒng) ， 砂輪架液壓系統(tǒng) ,尾架液壓系統(tǒng) 。 ， 將開停閥、先導閥、換向閥、節(jié)流閥、抖動缸等組合一體的操縱箱。 總體方案綜合評價和選擇 在總體方案設計階段，對其各種方案進行綜合評價，從中選擇較好的方案。 總體方案的設計修改和優(yōu)化 對所選擇的方案進行進一步的修改或優(yōu)化，確定最終方案。上述設計內容，在 設計過程中要交叉進行。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 7 詳細設計 包括確定結構原理方案、裝配圖設計、分析計算或優(yōu)化。 包括零件圖設計、商品化設計、編制技術文檔等。 機床整體綜合評價 上述步驟可反復進行，直到達到技術結果滿意為止。在設計過程中，設計和評價反復進行，可以提高一次設計成功率。 本章小結 本章介紹了機床以及液壓系統(tǒng)的總 體 設計方案 ，進行了主要技術指標的設計、總體方案綜合評價、機床整體綜合評價。根據(jù) 任務 書 中的要求 ， 做出 自己 的設計方案和理念 。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 8 第 3 章 總體尺寸布局設計 縱向尺寸關系圖的確定與繪制 確定縱向尺寸的基準線 畫出床身對稱中心線（ O—O），它是縱向尺寸的基準線（圖 ）。 ol2下臺橫進給手輪中心手搖臺面機構小齒輪中心手搖臺面機構手輪中心baL支架l6L油壓筒L活塞L右蓋L床L^ 齒條L頭L頂尖L尾l4oBB1B2B3l6l3l7l8l6l中心l5l