开题 枪钻设计与受力分析

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专业：机械设计制造及其自动化设计题目：枪钻设计与受力分析
指导教师:
系主任
2013年3月20日
毕业设计开题报告
1．结合毕业设计课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：
文献综述
一、概述
随着科学技术的进步，深孔加工技术已经运用到各机器制造部门，特别是在重型机械制造中，能否掌握它，运用自如，将对生产起着决定性作用。

深孔加工技术最初广泛应用于国防军工制造业。

随着科学技术的进步，工业的发展深孔加工技术己经运用到各机器制造部门，如石油化工机械，航空工业，造船，冶金，发电设备，橡胶机械等，从而使深孔加工成为机械加工中不可缺少的一种工艺方法。

特别是近几年来随着宇航制造业，原子能工业，电力工业等行业的迅速发展，对机器及机器零部件的综合性能提出了更高的要求。

新型高强度，高硬度的材料如钦合金、不锈钢、难热合金、高锰钢、复合材料等应用越来越多，这些材料具有良好的物理机械性能、抗腐性能、抗磁性能和抗高温氧化性能，在某些方面非常优良，但是它们的切削加工性能一般比较差，表现为切削力大、切削温度高、刀具磨损严重、断屑、排屑困难。

在这类材料上加工长径比大的孔，就显得十分困难[1]。

所以，难加工材料深孔加工问题是否解决好，将直接影响机械产品的生产效率和质量。

特别是在重型机械制造中，能否掌握它，并运用自如，将对生产起着决定性的作用。

深孔加工在各行业应用都比较广泛，如枪炮管深孔加工，发动机输水孔，活塞销，曲轴通油孔，车辆的减震器筒，液压缸，火箭发射装置的精密高强度导管等等。

这是一项具有代表性既关系到产品性能质量，又关系到工艺成本和生产周期的关键技术。

如果能以最小的投入，最快的速度使我国深孔加工技术提高到国际先进水平，对我国制造行业的技术改造和综合国力的提高将有巨大的促进[2]。

二．深孔加工技术的国内外发展现状
1.深孔加工技术的国外发展现状
深孔钻的发展过程可分为四个阶段:第一阶段在19世纪末20世纪初，为解决枪管的加工，发明了将高压液体通过钻杆内通道送到钻头，带走切削和热量，并在钻头外径上加上导向块，以保证钻孔正确方向的方法枪钻。

第二次世界大战期间，由于枪管的需求量猛增，使这项技术得到了快速发展。

第二阶段，后来国际孔加工协会加以完善，形
成了BTA加工方式，其所用的钻头简称为BTA钻。

BTA钻头在枪钻的基础上增强了刚性，改善了排屑条件，并提高了孔的表面质量[3]。

第三阶段，1963年瑞典Sandvik公司发明了喷吸钻加工方式，将切屑由切削液推出改为切削液推吸联合作用，改善了排屑过程，降低了系统压力，密封条件得以改善，改善了排屑过程，降低了系统压力，密封条件得以改善，对应该系统所用的钻头成为喷吸钻.第四阶段，在70年代，日本冶金股份公司发明了DF (Double Feeder)装置，将原喷吸钻的双管系统改为单管系统，在钻杆尾部增加一射流装置，来完成液体推吸效应，使钻杆系统刚性增加，切削液压力减小DF系统是传统深孔钻的最好方式，该系统所用的钻头称为DF钻[4]。

2.深孔加工技术的国内发展现状
20世纪70年代以前，我国枪钻和内排屑深孔钻应主要用于兵器制造业，其技术大致相当于苏联50年代初期的水平。

φ20mm以下小深孔一律采用我国自制的高速钢枪钻。

70年代末才开始建立专门制造硬质合金枪钻，枪铰刀得军工系统工具厂，因尺寸规格有限，规模不大，产品质量与进口刀具有很大差距。

80年代后，一批大中型专业工具厂开始生产硬质合金枪钻，以填补市场需求的空缺。

但由于技术实力和生产方式的落后，在产品质量和规格品种方面始终无法与进口刀具分庭抗衡[5]。

目前，我国仍是深孔刀具的纯进口国。

由于机床工业基础落后，国内需求的枪钻机床一直以进口为主。

80年代以来，国内机床工业水平提高较快，相对而言，机床深孔发展相对滞后，在设计水平、品种、精度和专业化程度等方面与欧、美、日本还有相当大的差距。

数控深孔钻床到80年代末才出现，而用于加工固定工件的深孔钻床还是空白[6]。

面对深孔装备和深孔零件的广泛应用，制造业对深孔加工技术的需求呈直线上升的趋势。

一方面，大批老国有企业由于缺少先进的深孔加工技术，自身拥有的大批深孔机床处于闲置状态；另一方面，又有大批新兴中小企业不具备深孔加工手段，导致其新装各的开发面临重重阻力[7]。

2.深孔加工技术的发展前景
深孔加工技术的落后将会长期制约国家常规兵器工业的现代化。

1958年开始国内进行了硬质合金枪钻的设计和实验研究，1960年获得成功。

出于各种工原因，研究被迫中断。

20年后，几乎在一无所有的条件下，重新起步踏上深孔加工技术创新研究的漫长历程。

对于深孔加工技术的研究，国家应当从制造业，特别是装备制造业的发展战略全局出发，把深孔加工技术作为其中必不可少的发展环节给予关注和支持。

作为制造技术中一个不可替代的分支，深孔加工技术具有其独特性。

由于它的影响力几乎遍布所有行业，所以决不可视之为“长线”技术。

深孔加工技术的研究开发工作需要必要的物质和资金保证。

这种费力费时，短期却不会产生效益的研究，一般企业难以承担得起。

除了高校和社会科研机构参加和投入外，国家在政策上的支持也必不可缺[8]。

深孔加工技术技术由于进入制造业的历史短暂，远未达到成熟和完善，具有巨大的发展潜力。

表现在两个方面：
第一，对深孔加工过程中特定条件下切削液参数及其影响、切屑的形成规律、排屑及抽屑机理、不同加工条件下工艺参数的最佳匹配、加工过程的控制与检测、刀具和辅具的设计理论、深孔加工装备的规范及现代化设计等得一系列基础研究，尚处于起步阶段。

第二，实体钻孔由于其不可代替性，不论过去、现在和将来，将始终是衡量深孔加工技术发展水平的最重要标志。

但从其目前水平来看，还远未进入成熟阶段。

主要问题是：内、外排屑两类深孔钻在钻孔直径范围上形成难以逾越的鸿沟，已经成为深孔加工技术通用化的巨大障碍；内排屑深孔钻的断屑、排屑问题始终制约着实体深孔钻技术的发展和广泛应用；在克服深孔钻排屑障碍的同时，进一步提高了实体钻的工效和加工质量，以达到减少后续工序并降低综合加工成本问题。

深孔加工技术面临的另一类重大课题是:开发与深孔钻削配套的后续加工刀具和技术。

重点是开发可在深孔钻床上通用的高效、低成本精加工刀具和技术。

单从技术可行性角度而论，浅孔加工技术中的切削加工技术几乎均不适用于深孔加工。

但在多数情况下，深孔加工技术不仅可用于浅孔加工技术，而且在保证孔的尺寸、形位精度和改善钻孔粗糙度等方面比浅孔加工技术更优越[9]。

之所以未能变成现实，关键在于深孔加工的成本太高.据粗略估算，如果能通过种种措施使目前深孔加工的综合成本降低60%，则深孔加工技术会开始部分应用于浅孔加工技术；如果将深孔加工技术的综合成本进一步降低，就会衍生出一批新型的节约制造方法、新型装备制造和新兴产业[10]。

参考文献
[1]王峻.现代深孔加工技术.哈尔滨工业大学出版社，2005.
[2]郑立新.深孔钻自控方法的研究.华侨大学学报，1995.
[3]曹霞，黄志荣.小直径深孔加工切削用量的实验优选.常州工学院学报，2009
[4]彭海，张敏，王水航.干式深孔加工技术的研究.西安石油大学.
[5]张秋丽，胡思节.平面型后刀面枪钻的钻销力数学模型.湖南大学.
[6]程金石，郑文，张伟.平面型后刀面枪钻钻尖的几何设计.大连轻工业学院学报，2002.
[7]孙路，殷雪艳.枪钻CAD软件的开发与设计.陕西国防工业技术学院，2007.
[8]程金石，贺凤宝，张伟.确定平面型后刀面枪钻钻尖设计参数的测量和设计方法
大连轻工业学院学报，2003.
[9]白万民，贾培刚，白震平.深孔钻销时的力学分析.西安工业学院，2000.
[10]何定健，李健勋，王勇.深孔加工关键技术及发展.四川大学制造科学与工程学院.
[11] Dr-Ing K-E Kurrer, Prof Dr-ing E Cock, Effect of the operating conditions on motion andimpact processes in vibration tube mills. Berlin: Aufbereitungs -Technik, 1986 (10).
[12] Dr.-Ing.W.Vogeno. Vibration Grinding Mill, Chemical and ProcessEngineer -ing,September. 1969.
[13] H.Person. Fine grinding of a magnetite ore with a stirred ball mill. Aufbereitungs-Technik ,1994 ,35 (6)；307～ 319.
[14] L.M.Sheppard. Trends in milling equipment . Ceramic Bulletin ,1991 ,70 (5):803～808.
[15]Machinability data center. Mechanical machining data sheet 3, Volume 1.1989.
毕业设计开题报告
２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：
主要问题及解决方法
深孔加工技术目前尚未成熟，需要攻克的研究性难关很有很多，如：对深孔加工过程中特定条件下切削液参数及其影响、切屑的形成规律、排屑及抽屑机理等的研究仍需要更深层次的探索。

深孔加工技术作为制造业技术的一个分支，有强烈的应用技术属性。

应用技术永远是一门前进的技术，因为它依托于新科学发现、新科学理论、新材料、新方法和社会不断提出的新需求，永无止境。

但应用技术又是最贴近人类社会物质文明进步、推动人类精神文明发发展的最具生命力且无可替代的动力源泉。

研究方法
本设计介绍了深孔加工刀具中最常见的枪钻，通过对国内外枪钻的比较，分析了枪钻的结构，对枪钻的各个结构进行了系列化设计。

然后对枪钻进行了较为详细的受力分析，同时用Solidwork、Pro/E、UG等应用软件作出典型枪钻的三维造型，并用有限元分析软件对枪钻进行分析，得出应力分析结果，对枪钻进行优化设计。

设计思路
1.确定枪钻的结构方案。

2.材料的选择。

通过国内外深孔枪钻材料的对比，确定本次设计的材料。

3.枪钻结构方案案的审批。

将枪钻的结构方案报指导老师审阅。

4.枪钻的受力分析。

运用有限元分析软件对枪钻进行强度分析计算。

5. 用Solid Works或UG建立三维实体模型。

6.运用Auto CAD进行工程图设计。

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指导教师意见：
指导教师：
年月日所在系审查意见：
系主任：
年月日。