幕墻多頭鉆床設計開題報告

1、.本科生畢業(yè)論文（設計）開題報告題 目幕墻多頭鉆床設計系 部機械工程系專 業(yè)機械設計制造及其自動化學生姓名劉金鵬學號33109408指導教師楊勇職稱畢設地點南京農(nóng)業(yè)大學工學院本課題的意義、國內(nèi)外研究概況、應用前景等（列出主要參考文獻）一，本課題的意義 近年來，隨著現(xiàn)代化城市建設進程深入，許多城市都出現(xiàn)了一大批超高層象征性的建筑。這些建筑出于彰顯城市形象、體現(xiàn)建筑形態(tài)美感、減輕墻體重量等原因，紛紛采用了玻璃幕墻的美化設計，因玻璃可以構(gòu)建出醒目華麗的建筑外貌，彰顯一個城市的個性文化底蘊和審美風格。由于玻璃幕墻外觀華麗，且具有透光、視野開闊等特點，然而，玻璃卻有一個弱點，眾所周知，玻璃為脆性材料，難

2、以承受大的交變載荷，這一點決定了，玻璃不易安裝，需要借助其他支撐材料來架設玻璃幕墻。目前因為鋁合金外表亮麗，持久耐用 ，能抵抗雨水侵蝕，還有質(zhì)量輕且易于加工等優(yōu)點，行業(yè)內(nèi)主要是將鋼化玻璃架設在鋁合金架上，不過幕墻的支撐主骨干還是鋼架，為了便于鋁型材和鋼材支撐架的安裝，各個鋁型材和鋼材零件都需要加工大量的安裝通孔或盲孔，而普通的鉆床難于滿足大型鋁型材零件的鉆孔經(jīng)濟性要求，并且效率也很低，由于幕墻行業(yè)屬于邊緣型產(chǎn)業(yè)，在國內(nèi)更是才剛剛起點1，因此目前國內(nèi)對于鋁型材和鋼架的鉆床設計研究資料還比較匱乏，本設計課題能極大的提高幕墻鋁型材零件的孔加工效率，并帶動國內(nèi)整個幕墻加工行業(yè)發(fā)展。二，國內(nèi)外研究概況

3、幕墻行業(yè)內(nèi)對于幕墻多頭鉆床的設計研究主要有濟南欣瑞德偉業(yè)工貿(mào)有限公司研發(fā)的鋁合金幕墻多頭群鉆床，中山市滿格機械實業(yè)有限公司，濟南華之辰數(shù)控設備有限公司開發(fā)的鋁合金幕墻多頭組合鉆床，北京克瑞艾特貿(mào)易有限公司開發(fā)的幕墻設備鋁型材多頭組合鉆床，還有濟南新五岳機器有限公司開發(fā)的鋁合金門窗設備鋁型材多頭組合鉆床雖然是針對門窗鋁型材的鉆床，其原理卻和上面三家加工幕墻鋁型材及鋼材的鉆床原理類似，這四家多頭鉆床都能承擔鋁合金門窗、幕墻型材的鉆孔工作，特別適用于長料及大批量生產(chǎn)，在國外，大量的高端科技均已應用到了幕墻多頭鉆床，國外很多企業(yè)已將高自由度的智能機械手，高靈敏度感應器件等也應用到新一代幕墻多頭鉆床上2

4、，這使幕墻多頭鉆床加工效率更高，加工操作更加方便。幕墻多頭鉆床于普通鉆床區(qū)別在于幕墻鉆床主要針對鋁型材鋼材的比較大型工件精度要求不是很高的孔的加工。幕墻鉆床需加工大量的安裝孔，因此幕墻鉆床需要有高效的加工工藝，這里的幕墻多頭鉆床就能極大的提高鋁型材的加工效率，所以在業(yè)內(nèi)已經(jīng)得到廣泛的應用，。三，應用前景 目前國內(nèi)各公司開發(fā)出來的幕墻多頭鉆床均套用普通鉆床的設計思路，針對幕墻零件的特點稍作改進而設計研發(fā)出來的。雖然這已經(jīng)能滿足目前國內(nèi)市場上的需求，但其可加工鋁型材和加工效率均有提升的空間，本設計課題設計的多頭鉆床在加工自由度上，加工效率上均有一定改進，能極大的提升加工效率，對于國內(nèi)即將開建大型建

5、筑的幕墻工程有著深遠的意義。高效，高自動化的多頭鉆床有著廣泛的應用前景。研究的目標、內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題一，幕墻多頭鉆床設計目標1.1、采用多孔同時加工，多個動力頭，一次可以加工一組孔，加工效率高。1.2、能針對不同的材料選用不同的主軸轉(zhuǎn)速對鋁合金鉆孔時選擇2400r/min。對鋼鐵材料鉆孔時選用1400r/min.1.3、采用電機氣缸直聯(lián)式輸出動力，達到鉆孔更平穩(wěn)，精度高的目標。1.4、采用活動可調(diào)節(jié)器式的刀架結(jié)構(gòu)，以達到所加工的單孔孔距可以調(diào)節(jié)，單組孔最小距離15mm,每組孔之間的最小距離為245mm，多孔同時加工，鉆頭進給最大行程為220mm，減少裝夾時間，提高加工效率等要求。二，幕墻

6、多頭鉆床的設計內(nèi)容21、設計多頭鉆床的工作臺（能提供足夠的支撐剛度前提下尺量降低質(zhì)量和成本）。22、設計多頭鉆床的夾具（能滿足比較大型的鋁型材零件的小形變量夾緊）。23、設計多頭鉆床的刀架（能裝夾多種孔徑的鉆頭以滿足不同尺寸孔的加工要求）。24、設計多頭鉆床的動力頭（根據(jù)切削力先用適合的電機和變速系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)，以在保證加工要求的前提下降低成本）。25、設計滾動絲杠驅(qū)動系統(tǒng)（保證所加工孔位置精度的前提下保證平穩(wěn)運行）。26、設計四個動力頭的支撐系統(tǒng)及其相對位置調(diào)節(jié)控制器以保證四個動力頭之間相對位置的精確控制。三，擬解決的關(guān)鍵問題31、活動刀架的設計，四個動力頭相對距離可以調(diào)節(jié)器節(jié)，而且要保證

7、刀架系統(tǒng)的強度，以保證鉆頭切削力的需要。更要保證控制系統(tǒng)對動力頭縱向位置的控制力度，以防止鉆孔過程中動力頭在縱向上的位移變動，影響孔加工的圓柱度3。32、工作臺的支撐系統(tǒng)裝夾系統(tǒng)及滾動絲杠系統(tǒng)的設計，工作臺要有足夠強度支撐四個動力頭及工件，鋁型材為延展性比較好的材料，所以鋁型材裝夾系統(tǒng)必需要保證鋁型材有足夠小的變型量，滾動絲杠不僅要有足夠的行程以保證能滿足鋁型材工件的加工長度。更要保證動力頭運動的平穩(wěn)性和運動控制精度。研究方法、技術(shù)路線、實驗方案及可行性分析一，主要的研究方法本設計方案結(jié)合軟件仿真法和案例研究法以及文獻法等研究方法，利用別人成功的設計方法技巧，結(jié)合眾多參考文獻完成幕墻多頭鉆床的

8、工作臺，動力頭，刀架，夾具，動力驅(qū)動等部份的設計工作，最后再利用軟件仿真的方法進行系統(tǒng)的各項設計參數(shù)的驗證與優(yōu)化。二，技術(shù)路線：分析學校已有的普通鉆床外形結(jié)構(gòu)，根據(jù)各種專業(yè)資料及鋁型材零件尺寸確定相關(guān)參數(shù)設計多頭鉆床工作臺結(jié)構(gòu)和參數(shù)設計動力頭支撐系統(tǒng)保證能精確控制四個動力頭位置設計工作臺絲杠驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及相應的液壓系統(tǒng)的性能參數(shù)設計刀架結(jié)構(gòu)和刀具夾持系統(tǒng)設計四個動力頭和相應的電機驅(qū)動和控制系統(tǒng)設計工件液壓夾具設計出整套幕墻多頭鉆床的結(jié)構(gòu)，根據(jù)相關(guān)工藝要求設計其裝配圖，對實驗結(jié)果進行分析并進一步改進完善相關(guān)參數(shù)建三維模型，并用軟件進行仿真，測試系統(tǒng)的可行性。三，實驗方案31、利用別人設計出的多頭

9、鉆床資料，在其基礎上加以模仿，利用基優(yōu)點，改進其缺點，為迎合幕墻鉆孔工藝要求，設計一套新的加工系統(tǒng)，根據(jù)幕墻所需要加工的零件尺寸對鉆床的尺寸做適當改變?？梢越M合別人鉆床的設計案例優(yōu)點，吸收眾多設計資料的先進設計方法。32、設計出多頭鉆床的總體模型參數(shù)，建立其三維模型。33、利用軟件模擬幕墻多頭鉆床進行虛擬加工，以獲得各項優(yōu)化參數(shù)。34、總結(jié)分析別人成功設計出的鉆床參數(shù)并與自己的樣機進行對比分析。四，可行性分析41、Pro-e,Ansys等行業(yè)設計軟件均為國際權(quán)威的模擬仿真軟件，通過這樣的軟件設計出來的東西的參數(shù)與實際是非常接近的4，5，值得信任的，其設計方案也是可行的。42、設計中所使用的各項

10、參數(shù)都來源于別人設計成功的案例，已經(jīng)被別人在實驗中進行了實際驗證，各個設計方法均是吸收他人權(quán)威的設計資料，經(jīng)過無數(shù)人驗證過是可行的。本課題的特色創(chuàng)新之處1、刀架可活動，多頭鉆床同時加工多個孔可以調(diào)節(jié)孔間距（在保證刀架強度的前提下）。2、設計四自由度刀架支撐系統(tǒng)，能滿足復雜型面的鉆孔要求。3、利用液壓控制夾具可以減少鋁型材的變型。研究計劃及預期進展一，研究計劃前期：第一階段（3月上旬）收集相關(guān)文獻資料，學習了解國內(nèi)外最新成果，撰寫開題報告，文獻綜述同時完成一份外文翻譯。 第二階段（3月下旬）分析整理別人研發(fā)多頭鉆床的研究成果理清幕墻多頭鉆床的設計思路，查閱機床設計手冊，機床設計圖冊等相關(guān)專業(yè)資料

11、6，根據(jù)幕墻多頭鉆床所要加工的鋁型材或鋼材零件的尺寸要求和工藝性要求大致確定多頭鉆床的各個部件的設計參數(shù)。中期：第一階段（四月）設計幕墻多頭鉆床的工作臺，夾具，刀架，動力頭，動力頭支撐架，工作臺絲杠驅(qū)動系統(tǒng)等等初輪設計工作，設計出相應的pro-e三維設計模型，并用ansys軟件較驗各部份強度和剛度。畫出各部份的零件CAD圖紙和總體裝配圖。 第二階段（五月上旬）進行實驗驗證各項設計參數(shù)，并用相應的軟件仿真，統(tǒng)計分析各項參數(shù)以得出優(yōu)化方案。根據(jù)所得出的優(yōu)化方案，對設計圖紙和設計參數(shù)做相應的調(diào)整和改進。后期： （五月中下旬）完成畢業(yè)論文的撰寫工作并準備進行答辯。二，預期進展21、網(wǎng)上查閱相關(guān)的資料，

12、統(tǒng)計分析整理相關(guān)資料并制定開題報告，查找搜集相關(guān)文獻等準備工作需要兩周時間。22、實際觀察學校普通鉆床工作過程，實際上機操作以了解幕墻鉆床設計可行性與經(jīng)濟性實用性要求，拆開機床以深入了解其內(nèi)部構(gòu)造原理，測量各部件的尺寸等等工作需要一周時間。23、記錄普通鉆床的各部份參數(shù)，繪制普通鉆床各部件的圖紙及裝配圖，分析對比普通鉆床與幕墻多頭鉆床的區(qū)別與相似點，基本了解自己需要設計的幕墻鉆床的傳動系統(tǒng)和加工系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)組成需要一周的時間（包括動力頭數(shù)量，鉆頭前后移動最大距離，動力頭上下移動最大距離，單組孔最小距離 臺灣產(chǎn)動力頭，鉆頭進給速度，最大鉆削孔徑，加工鋁型材最大長度，電動機功率，電動機轉(zhuǎn)速7）。

13、24、在對于普通鉆床的工作臺的外形尺寸有深入了解的基礎上根據(jù)別人設計幕墻多頭鉆床的工作臺的基本資料參數(shù)來確定出幕墻多頭鉆床工作臺的基本外形尺寸，根據(jù)工作臺所要承愛的載荷確定工作臺驅(qū)動系統(tǒng)的功率，工作臺尺寸，液壓缸尺寸，滾動絲杠型號，并繪出圖紙，這一工作需要四天左右的時間。25、在了解了普通鉆床的工件裝夾系統(tǒng)后，結(jié)合幕墻多頭鉆床工件的大尺寸特點，再參考別人設計的幕墻鉆床工件裝夾系統(tǒng)的參數(shù)，綜合各方面設計成果的優(yōu)點，設計出幕墻多頭鉆床的裝夾系統(tǒng)，并繪出工件裝夾系統(tǒng)的設計圖紙。這一過程需要四天左右26、查閱各方面的先進設計資料，設計出幕墻多頭鉆床上各個動力頭的刀架系統(tǒng)要保證最大鉆削孔徑達到15mm（

14、單孔）最小鉆削孔徑3mm，其旨在刀架上刀具拆裝方便簡捷可靠。這一過程需要五天左右。27、設計動力頭及其支撐系統(tǒng)，該幕墻多頭鉆床有4個動力頭，4個動力頭分布在動力頭去支撐系統(tǒng)上，相互兩個動圖頭之間的位置可以調(diào)節(jié)，一排鉆頭內(nèi)單組孔最小距離為15mm。動力頭上下移動最大距離150mm,這一點影響該鉆床能加工的孔的深度，根據(jù)鋁型材和鋼鐵加工時的切削力以及幕墻多頭鉆床加工時的工況設計每個動力頭配備的電機相應參數(shù)。設計出動力頭支撐系統(tǒng)的驅(qū)動系統(tǒng)力求保證鉆頭前后移動最大距離為60mm。參照別人的設計經(jīng)驗設計出相應的排屑系統(tǒng)。繪制出刀架系統(tǒng)動力頭系統(tǒng)，動力頭支撐系統(tǒng)，電機動力驅(qū)動系統(tǒng)保證鉆頭轉(zhuǎn)速（動力頭）28

15、00r/min（鉆鋁）1400r/min（鉆鐵）8，9，液壓動力驅(qū)動系統(tǒng)保證鉆頭進給速度達到0.10.2mm/r，排屑系統(tǒng)的CAD設計圖紙。這一過程需要一個星期左右。28、整理這各個模塊的設計成果，繪制出幕墻多頭鉆床的裝配圖。這一過程需要四天左右。29、寫設計論文。已具備的條件、尚缺少的條件和擬解決的途徑（包括利用教學實驗中心、科研實驗室、實習基地、校外其它企事業(yè)單位等條件的計劃與落實情況）一，已具備的條件11、利用學校的數(shù)控車床銑床可以加工出符合要求的機床零部件，必要時可以拆開研究其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和構(gòu)成原理，測量其各個部件的相關(guān)尺寸，以給設計尺寸提供參照。12、利用CAD畫鉆床動力頭的結(jié)構(gòu)圖紙。1

16、3、得用pro-e設計鉆床床身的三維結(jié)構(gòu)和效果圖，并且可能利用其進行幕墻多頭鉆床的動力學仿真。14、學校圖書館能提供電量的參考書目，設計參考資料。一些專業(yè)性的知識還可以請教富有設計經(jīng)驗的老師。15、利用有ANSYS軟件進行有限元分析機各部件所需要的靜剛度和動態(tài)剛度，以指導后面設計的進行。二，缺少的條件21、對于幕墻多頭鉆床的各個大部件如工作臺部分需要澆鑄鍛壓10等復雜工藝難以在學校完成加工，因此對于鉆床上部分零件難于得到，這樣也就難以制造出實際的成器幕墻多頭鉆床。難于做實際的工藝實驗。22、在確定機床各部份零部件參數(shù)時需要實際的鋁型材或鋼材加工件，然而這些零件也難于得到。23、由于此次設計的只

17、是鉆床的工作臺部份，沒有主要控制部份，因此難于進行實際操作臺獲得實際參數(shù)。三，擬解快的途徑利用pro-e,ansys等軟件建立虛擬模型利用虛擬加工技術(shù)來模擬鉆床加工過程以代替開發(fā)出實際的幕墻多頭鉆床，獲得所需要的實驗參數(shù)。八：指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見和對畢業(yè)設計（論文）結(jié)果的預測）： 指導教師簽字： 年 月 日上級審查意見： 負責人簽字： 年 月 日九：參考文獻1 陳禮平 .KT系列可調(diào)多頭鉆床J；中小型電機分1994，21(2)2 北京中經(jīng)先略投資咨詢中心. 鋁門窗多頭組合鉆床行業(yè)現(xiàn)狀分析及投資機會研究報告M. 北京: 北京中經(jīng)先略投資咨詢中心, 2011年3月：1293 姚浩源. 多孔兩用