一種螺旋銑孔裝置的機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-開(kāi)題報(bào)告

南京工程學(xué)院 工 業(yè) 中 心 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 題目 :一種螺旋銑孔裝置的機(jī)械機(jī) 構(gòu)設(shè)計(jì) 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： D 機(jī)加工 123 學(xué) 號(hào)： 231120510 學(xué)生姓名： 陳志斌 指導(dǎo)教師： 劉桂芝、卞榮 2016 年 03 月 11 日 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )開(kāi)題報(bào)告 學(xué) 生姓名 陳志斌 學(xué) 號(hào) 231120510 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師姓名 劉桂芝、卞榮 職 稱(chēng) 教授級(jí)高工 /講師 所在院系 工業(yè)中心 課題來(lái)源 D 自擬課題 課題性質(zhì) A 工程設(shè)計(jì) 課題名稱(chēng) 一種螺旋銑孔裝置的機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)的 內(nèi)容和意義 采用 類(lèi)比法、綜合分析法以及查閱文獻(xiàn)等 ，進(jìn)行 螺旋銑孔裝置的機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 的設(shè)計(jì)， 使其各個(gè)單元的精度、剛度、力學(xué)性能以及運(yùn)動(dòng)性能達(dá)到要求 。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容： 1. 理論、計(jì)算 a) 理解螺旋銑孔工藝以及各參數(shù)意義 b) 根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析計(jì)算最大加工孔徑 2. 機(jī)械制圖 a)圖紙清晰，布局合理，符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)重大錯(cuò)誤； b) 制試驗(yàn)機(jī)裝配圖 0 號(hào)圖 1 張 c) 繪制其它典型零件 紙，合 0 號(hào)圖 3. 翻譯有關(guān)外文資料 a) 文章大意、作者觀(guān)點(diǎn)基本正確，無(wú)重大語(yǔ)病 b) 專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)翻譯正確 4. 按要求撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 本課題研究的意義： 大量的復(fù)合材料和鈦合金在航空航天制造領(lǐng)域 應(yīng)用日益廣泛，對(duì)復(fù)合材料和鈦合金制孔設(shè)備的需求也愈加強(qiáng)烈。螺旋銑孔設(shè)備與原有的鉆孔技術(shù)相比：便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制；單一直徑的刀具可以加工出一系列不同直徑的孔，減少工廠(chǎng)刀具庫(kù)存種類(lèi)；刀具壽命顯著提高，減少刀具庫(kù)存數(shù)量降低成本；制孔效率高，縮短飛機(jī)裝配制造周期等優(yōu)點(diǎn) 。螺旋銑孔技術(shù)因其在制孔方面的優(yōu)勢(shì)及在航空航天領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用前景，必將在今后的工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛重視。 文獻(xiàn)綜述 作為一種新型孔加工方式，螺旋銑 孔技術(shù)具有切削過(guò)程平穩(wěn)、刀具承受切削力小和一次加工即可滿(mǎn)足精度要求的優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)已成為國(guó)內(nèi)外材料加工研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一 1 。主要應(yīng)用于飛機(jī)受力部件的孔加工，以及高硬度材料的孔加工等方面。 為了降低飛機(jī)自重，提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，一些大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件都采用新型合成復(fù)合材料，一些主承力結(jié)構(gòu)件以及機(jī)翼普遍都采用新型輕型材料，大量零部件都需要進(jìn)行裝配， 通常需要對(duì)飛機(jī)機(jī)翼和一些主承力結(jié)構(gòu)件加工成千上萬(wàn)個(gè)孔，以便進(jìn)行裝配，并且要求航空裝配孔實(shí)現(xiàn)高 效、高精度和高質(zhì)量的加工；但是，由于傳統(tǒng)鉆削加工的一些特點(diǎn)，如半封閉式加工、切削力大和工件表面質(zhì)量難以控制等，限制了鉆削加工在高硬度材料和航空材料上的作為 2 。螺旋銑孔工藝的“以銑代鉆”完全彌補(bǔ)了傳統(tǒng)鉆孔加工的不足，不僅在高硬度材料的孔加工中體現(xiàn)了其優(yōu)勢(shì)，而且在航空難加工材料鈦合金和碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料 (孔加工中也體現(xiàn)了其優(yōu)勢(shì) 3 。 國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有一些學(xué)者進(jìn)行了螺旋銑學(xué)動(dòng)力學(xué)的研究和探索，其中 i 4從不同材料的傳統(tǒng)鉆削與螺旋銑孔加工質(zhì)量上進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)行了螺旋銑孔加工動(dòng)力學(xué)研究，并針對(duì)于新型材料鈦合金，鋁合金， 材料的螺旋銑孔刀具提出了一些解決方案； 過(guò)在航空制造業(yè)領(lǐng)域以螺旋銑削進(jìn)行了對(duì)比，分析了螺旋銑孔在加工效率和孔質(zhì)量方面的優(yōu)勢(shì)，并研究了螺旋銑孔便攜式裝置的性能和 發(fā)展 。 以及述了螺 旋銑孔技術(shù)在復(fù)合材料銑孔中的優(yōu)勢(shì)，并根據(jù)螺旋銑孔技術(shù)銑削力低，加工質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)，預(yù)測(cè)了其在航空領(lǐng)域中廣泛的應(yīng)用前景 。 5 等人研究了某些特殊材料螺旋銑孔力，以及加工質(zhì)量，證明了螺旋銑孔方式的優(yōu)越性。 司已經(jīng)成功研制出螺旋銑孔的專(zhuān)用設(shè)備，并在空客與波音飛機(jī)裝配中得到應(yīng)用?？湛凸疽呀?jīng)在飛機(jī)的研制上應(yīng)用螺旋銑孔技術(shù)，由于螺旋銑孔是在一個(gè)工序內(nèi)完成對(duì)不同孔的加工， 司的研究表明，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用相對(duì) 于傳統(tǒng)鉆孔技術(shù)縮短了 50的時(shí)間，通過(guò)拆卸來(lái)消除毛刺的工藝被徹底消除了 6 ，大大提高了加工效率。 國(guó)外在這一領(lǐng)域?qū)ξ覈?guó)實(shí)行了技術(shù)封鎖，導(dǎo)致我國(guó)目前飛機(jī)裝配過(guò)程中的制孔還處在手動(dòng)鉆孔狀態(tài)，嚴(yán)重影響了我國(guó)飛機(jī)的研制進(jìn)度。為此，國(guó)內(nèi)多家單位已開(kāi)始著手螺旋銑 孔 裝置的研制 。 國(guó)內(nèi)多家單位已開(kāi)始著手螺旋銑 孔 裝置的研制?；傻热?87 基于螺旋銑孔切削規(guī)律和運(yùn)動(dòng) 特性，設(shè)計(jì)了一款包括自轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、公轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以及徑向偏移機(jī)構(gòu)的虛擬樣機(jī)，并對(duì)其進(jìn)行了虛擬裝配和有限元分析。單以才等人 9 通過(guò)對(duì)螺旋銑 孔 運(yùn)動(dòng)進(jìn)行功能分解，對(duì)螺旋銑孔單元進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì)，確定了偏心調(diào)節(jié)模塊的傳動(dòng)方案，設(shè)計(jì)了銑刀結(jié)構(gòu)與裝夾方式，并針對(duì)螺旋銑 孔 單元樣機(jī)進(jìn)行了切削試驗(yàn)。王紅嵩等人 10設(shè)計(jì)了一款螺旋銑 孔 虛擬樣機(jī)，并研究了螺旋銑孔自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)和軸向進(jìn)給 3 個(gè)運(yùn)動(dòng)單元之間的關(guān)系。 目前，我國(guó)已成為世界飛機(jī)零部件的重要生產(chǎn)國(guó)，波音、麥道、空客等世界著名飛機(jī)制造公司都在我國(guó)生產(chǎn)從尾翼、機(jī)身、艙門(mén)到發(fā)動(dòng)機(jī)等各種零部件，這些飛機(jī)零部件 文獻(xiàn)綜述 的加工生產(chǎn)必須采用先進(jìn)的加工裝備和加工工藝。與此同時(shí)，大量高速、高效、柔性 、 復(fù)合、環(huán)保的國(guó)外切 削加 工新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，使切削加工技術(shù)發(fā)生了根本性的變化 。為了降低研制周期和降低生產(chǎn)成本，深入研究了螺旋銑孔的優(yōu)勢(shì)?？湛凸編啄昵芭c司 合 作啟動(dòng)一項(xiàng)發(fā)展輕 型便攜式的螺旋銑孔裝置的研究，應(yīng)用于法國(guó)、德國(guó)的空客飛機(jī)裝配生產(chǎn)車(chē)間中，最近又推出 了 型便攜式的螺旋銑孔裝置。 空客已經(jīng)將該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到了裝配生產(chǎn)線(xiàn)上，驗(yàn)證了該項(xiàng)技術(shù)的生產(chǎn)能力。各公司效仿， 部署這項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)工作，鑒于螺旋銑孔技術(shù)在航空飛機(jī)上打孔的優(yōu)勢(shì)，其他傳統(tǒng)的鉆孔工藝慢慢將會(huì)減少 11 ，逐漸將會(huì)被先進(jìn)的銑孔工藝所代替。 在機(jī)械 工業(yè) 產(chǎn)品更新?lián)Q代，日益發(fā)展的過(guò)程中特別針對(duì)高新技術(shù)密集的航空 、 模具行業(yè)，對(duì)上 述要求將會(huì)愈加明顯與迫切。螺旋銑孔提高了打孔工藝的效率，產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)收益率。這種技術(shù)采用全新的，先進(jìn)的工藝，在新型材料上也能取得非常高的孔質(zhì)量，如碳化纖維和鈦合金等，為促進(jìn)企業(yè)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品提供了保證，螺旋銑孔只需要一把刀具就可以加工不同直徑高質(zhì)量的孔，減少了換刀時(shí)間，不需要再進(jìn)行精加工，這樣大大提高了效率。螺旋銑 孔 技術(shù)極大的提高了制造企業(yè)的效率，產(chǎn)品質(zhì)量，并節(jié)約了 加工 成本 11 。 螺旋銑孔 與傳統(tǒng)的鉆削加工相比，螺旋銑孔采用了完全 不同的加工方式。螺旋銑孔過(guò)程由主軸的“自轉(zhuǎn)”和主軸繞孔中心的“公轉(zhuǎn)” 2 個(gè)運(yùn)動(dòng)復(fù)合而成，這種特殊的運(yùn)動(dòng)方式?jīng)Q定了螺旋銑孔的優(yōu)勢(shì)。首先，刀具中心的軌跡是螺旋線(xiàn)而非直線(xiàn)，即刀具中心不再與所加工孔的中心重合，屬偏心加工過(guò)程。刀具的直徑與孔的直徑不一樣，這突破了傳統(tǒng)鉆孔技術(shù)中一把刀具加工同一直徑孔的限制，實(shí)現(xiàn)了單一直徑刀具加工一系列直徑孔。這不僅提高了加工效率，同時(shí)也大大減少了存刀數(shù)量和種類(lèi)，降低了加工成本。其次，螺旋銑孔過(guò)程是斷續(xù)銑削過(guò)程，有利于刀具的散熱，從而降低了因溫度累積而造成刀具磨損失效的風(fēng)險(xiǎn)。更重要的是， 與傳統(tǒng)鉆孔相比，螺旋銑孔過(guò)程在冷卻液的使用上有了很大的改進(jìn)，整個(gè)銑孔過(guò)程可以采用微量潤(rùn)滑甚至空冷方式來(lái)實(shí)現(xiàn)冷卻，是一個(gè)綠色環(huán)保的過(guò)程。第三，偏心加工的方式使得切屑有足夠的空間從孔槽排出，排屑方式不再是影響孔質(zhì)量的主要因素 6。 螺旋銑孔技術(shù)是一種全新的孔加工方法，它與傳統(tǒng)的鉆孔加工有著本質(zhì)上的區(qū)別 其與傳統(tǒng)鉆孔工藝的主要區(qū)別體現(xiàn)在： 1)提高 制孔 效率，降低生產(chǎn)成本，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 不同于鉆削加工工藝，螺旋銑孔工藝可采用較小直徑的刀具加工較大直徑的 孔 ，能做到用單一刀具加工出不同直徑的孔和復(fù)雜的臺(tái)階孔，并可根據(jù)實(shí) 際情況對(duì)孔徑實(shí)施實(shí)時(shí)補(bǔ)償，尤其適合在疊層材料上制孔瞪。因此，采用螺旋銑孔工藝，不僅可以減少換刀次數(shù)，節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，提高加工效率，而且還可以減少企業(yè)的刀具庫(kù)存，降低生產(chǎn)成本。2)延長(zhǎng)刀具壽命 難加工材料鉆孔時(shí)，由于其強(qiáng)度高、熱傳導(dǎo)低，導(dǎo)致散熱效果較差 ，刀具磨損嚴(yán)重，容易發(fā)生粘刀甚至燒刀現(xiàn)象，即使使用金剛石涂層刀具，效果也不理想。 文獻(xiàn)綜述 螺旋銑孔是斷續(xù)切削，不僅排屑容易，而且有利于刀具散熱，可降低刀具因熱量積累而 造成的高溫磨損，提高刀具的使用壽命。更為重要的是，與鉆削相比，螺旋銑孔 在 冷卻 液的使用上有較大改進(jìn)，整體銑孔過(guò)程可采用微量潤(rùn)滑甚至空冷方式來(lái) 實(shí)現(xiàn) 冷卻，是一種綠色加工工藝。 3)提高零件表面加工質(zhì)量 螺旋銑孔的加工機(jī)理完全不同于傳統(tǒng)鉆削。螺旋銑孔的軸向力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)鉆孔，這使得制孔具有良好的出 口 質(zhì)量，尤其對(duì)于加工層間強(qiáng)度較低的碳纖維復(fù)合材料。螺旋銑孔所用刀具直徑比所加工孔小，排屑容易，能有效防止切削對(duì)已加工表面的損傷，可提高制孔質(zhì)量 12 。 4）促進(jìn)了新材料的應(yīng)用推廣 鈦合金，復(fù)合材料等新材料由于其自身的 高強(qiáng)度，耐腐蝕等優(yōu)勢(shì)，備受航空航天領(lǐng)域的親睞，但是，傳統(tǒng)的鉆孔工藝已無(wú)法滿(mǎn)足這些材料的要求，從而很大程度上限制了這些材料的應(yīng)用 。 螺旋銑孔技術(shù)的出現(xiàn)，很好的解決了這一問(wèn)題，螺旋銑孔產(chǎn)生的銑削力較小，加工新興的高強(qiáng)度材料的功耗降低，加工質(zhì)量提高，這就為新材料的廣泛推廣打下了堅(jiān)實(shí)的工藝基礎(chǔ)。 本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀的概述以及 通過(guò)比較傳統(tǒng)鉆孔與螺旋銑孔加工工藝的特點(diǎn) ，了解到螺旋銑孔在未來(lái)切削加工中的重要性。并且 鑒于螺旋銑孔技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，特別是航空和模具行業(yè)中的許多企業(yè)已開(kāi)始將它應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)際中。隨著這種技術(shù)的推廣和應(yīng)用 ，傳統(tǒng)的鉆 孔 刀具將會(huì)慢慢失去其主導(dǎo)地位，而新型銑孔裝置將會(huì)越來(lái)越多地出現(xiàn)在孔加工過(guò)程中。 通過(guò)以學(xué)的知識(shí)對(duì)螺旋銑孔裝置的機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與研究，使其達(dá)到應(yīng)有的精度和運(yùn)動(dòng)要求。 參考文獻(xiàn)： 1. 趙炳楨 . 切削技術(shù)的進(jìn)步與制造業(yè)的發(fā)展 J. 航空制造機(jī)械， 2004， (8)： 3841 2. 曹增強(qiáng)應(yīng)對(duì)我國(guó)大飛機(jī)研制的裝配連接技術(shù) J航空制造技術(shù)， 2009(2)： 88 3. 朱春燕，蔣紅宇，張烘洲飛機(jī)裝配銑削制孔和鉆孔技術(shù)對(duì)比分析 京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)， 2012， 44： 37 41 4. i. . 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