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數(shù)控車床機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究數(shù)控車床機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究答辯人：張煒澍指導(dǎo)老師：黃曉華黃曉華(副教授)專業(yè)：機(jī)械工程及自動(dòng)化日期：2010年6月3日本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)設(shè)計(jì)主運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定轉(zhuǎn)速圖擬定傳動(dòng)圖擬定主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)件估算與驗(yàn)算主軸組件設(shè)計(jì)縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)傳動(dòng)鏈的確定滾珠絲杠副的計(jì)算與選擇電機(jī)的選擇主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)設(shè)計(jì)主運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定尺寸參數(shù)床身最大工件回轉(zhuǎn)直徑 410mm刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 224mm工件最大長(zhǎng)度 750mm主軸通孔直徑 36mm主軸頭號(hào) D6/A6主軸錐孔 莫氏六號(hào)運(yùn)動(dòng)參數(shù)根據(jù)切削速度與工件回轉(zhuǎn)直徑計(jì)算主軸最高最低轉(zhuǎn)速 最高轉(zhuǎn)速是1600r/min,最低轉(zhuǎn)速為35r/min變速范圍Rn=1600/35=45確定公比為1.41轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)為12級(jí)查標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速表得以下轉(zhuǎn)速數(shù)列：35.5,50,67,100,140,200,280,400,560,800,1120,1600動(dòng)力參數(shù)確定主切削力切向分力確定切削功率估算主電機(jī)功率選用Y132S-4電機(jī)，額定功率5.5KW，額定轉(zhuǎn)速1440r/min。轉(zhuǎn)速圖擬定變速組和傳動(dòng)副數(shù)確定 12=322擬定結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)分配傳動(dòng)比傳動(dòng)圖的擬定帶輪直徑的確定根據(jù)計(jì)算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速確定A型普通V帶查表選取小帶輪直徑100mm,計(jì)算得大帶輪直徑200mm確定中心距A=462mm，并驗(yàn)算小帶輪轉(zhuǎn)速和主動(dòng)輪包角合乎要求計(jì)算得三角帶根數(shù)Z=3根齒輪齒數(shù)的確定查表法確定齒輪齒數(shù)，同一變速組中模數(shù)相同基本組Z1=24、48，Z2=30、42，Z3=36、36 第一擴(kuò)大組Z4=20、56，Z5=38、38 第二擴(kuò)大組Z6=66、33，Z7=20、79主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)件的估算與驗(yàn)算齒輪的設(shè)計(jì)與校核基本組m=2，第一擴(kuò)大組m=2.5，第二擴(kuò)大組m=3.5 軸的估算驗(yàn)算傳動(dòng)軸直徑的估算 軸直徑=30mm,軸直徑=36mm,軸直徑=40mm,軸直徑=70mm傳動(dòng)軸直徑的驗(yàn)算軸承選擇設(shè)計(jì) 軸采用深溝球軸承6005和深溝球軸承6008，軸采用圓錐滾子軸承30206，軸采用圓錐滾子軸承30212和深溝球軸承6008主軸組件設(shè)計(jì)前軸頸直徑86mm后軸頸直徑60mm主軸內(nèi)徑36mm懸伸梁a=80mm跨距l(xiāng)=410mm主軸剛度驗(yàn)算主軸軸承選擇前軸承雙列圓錐滾子軸承NN3018K后軸承圓錐滾子軸承30212，推力球軸承51212輔助軸承圓柱滾子軸承N1016主軸箱裝配圖設(shè)計(jì)縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)傳動(dòng)鏈的確定1級(jí)傳動(dòng)，傳動(dòng)比i=1.25，確定齒輪齒數(shù)Z=32、40，模數(shù)m=2滾珠絲杠副的選擇計(jì)算型號(hào)：滾珠絲桿型號(hào)為CMD4006-5選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)：130BF001型反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)絲桿軸承選型推力球軸承51207，深溝球軸承6007，角接觸軸承7007C縱向進(jìn)給裝配圖設(shè)計(jì) 致謝致謝 首先我要感謝我的導(dǎo)師黃曉華副教授，正因?yàn)橛兴南ば闹笇?dǎo)，我才能順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。我也要感謝各位到場(chǎng)的答辯老師，因本人水平有限，設(shè)計(jì)中還有很多不足之處，望老師們批評(píng)指正。南 京 理 工 大 學(xué) 紫 金 學(xué) 院 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 選題情況 課題名稱 數(shù)控車床機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 難易程度 偏難 適中 √ 偏易 工作量 較大 合理 √ 較小 符合規(guī)范化的要求 任務(wù)書 有 √ 無 開題報(bào)告 有 √ 無 外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) √ 良 中 差 學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況 好 √ 一般 差 工作進(jìn)度 快 按計(jì)劃進(jìn)行 √ 慢 中期工作匯報(bào)及解答問題情況 優(yōu) 良 √ 中 差 中期成績(jī)?cè)u(píng)定：良好 所在專業(yè)意見： 負(fù)責(zé)人： 2010 年5 月 8 日 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 系： 機(jī)械系 專 業(yè)： 機(jī)械工程與自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 設(shè)計(jì)(論文)題目： 數(shù)控車床機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 起 迄 日 期: 2010年2月24日 ~ 2010年6月5日 設(shè)計(jì)(論文)地點(diǎn): 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院 指 導(dǎo) 教 師: 專業(yè)負(fù)責(zé)人: 發(fā)任務(wù)書日期: 2010年 2月 23日  任務(wù)書填寫要求 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫，經(jīng)學(xué)生所在專業(yè)的負(fù)責(zé)人審查、系領(lǐng)導(dǎo)簽字后生效。此任務(wù)書應(yīng)在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開始前一周內(nèi)填好并發(fā)給學(xué)生； 2．任務(wù)書內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書寫，禁止打印在其它紙上后剪貼； 3．任務(wù)書內(nèi)填寫的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完成的情況相一致，若有變更，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過所在專業(yè)及系主管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可重新填寫； 4．任務(wù)書內(nèi)有關(guān)“系”、“專業(yè)”等名稱的填寫，應(yīng)寫中文全稱，不能寫數(shù)字代碼。學(xué)生的“學(xué)號(hào)”要寫全號(hào)； 5．任務(wù)書內(nèi)“主要參考文獻(xiàn)”的填寫，應(yīng)按照國(guó)標(biāo)GB 7714—2005《文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則》的要求書寫，不能有隨意性； 6．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 7408—2005《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2008年3月15日”或“2008-03-15”。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書 1．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的： 本課題目的主要通過學(xué)生系統(tǒng)地設(shè)計(jì)數(shù)控車床的機(jī)械系統(tǒng)，使學(xué)生能夠綜合利用大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，自主的設(shè)計(jì)數(shù)控車床的機(jī)械系統(tǒng)，充分掌握主運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定、主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)設(shè)計(jì)、主運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)速圖的擬定、主運(yùn)動(dòng)帶輪直徑和齒輪齒數(shù)的確定、主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)件的估算和驗(yàn)算、主運(yùn)動(dòng)展開圖設(shè)計(jì)及縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)滾珠絲桿副、驅(qū)動(dòng)電機(jī)選擇，為即將走向工作崗位奠定一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 2．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）： 為了能夠更好地、直觀地了解和研究數(shù)控車床的機(jī)械系統(tǒng)，本課題以數(shù)控車床CK6140為原型進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)任務(wù)為： (1)主運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定； (2)主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)設(shè)計(jì)； (3)主運(yùn)動(dòng)帶輪直徑和齒輪齒數(shù)的確定； (4)主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)件的估算和驗(yàn)算； (5)縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)滾珠絲桿副的選擇； (6)縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選用。 主要的技術(shù)要求以及技術(shù)參數(shù)參照CK6140的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了更好的進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，本文所有的圖紙利用AUTOCAD或者PROE進(jìn)行繪制，因此，需要學(xué)生掌握以上軟件的熟練使用，為了更好地熟悉該數(shù)控車床的設(shè)計(jì)，可能需要該生去該型號(hào)數(shù)控車床生產(chǎn)廠家的技術(shù)部門進(jìn)行調(diào)研。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書 3．對(duì)本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題成果的要求〔包括畢業(yè)設(shè)計(jì)論文、圖表、實(shí)物樣品等〕： 1、 完整合格的畢業(yè)論文一份（包括設(shè)計(jì)與校核計(jì)算等資料） 2、 機(jī)械圖紙4張，其中主軸箱裝配圖1張（A0），縱向進(jìn)給裝配圖1張（A0），主軸零 件圖1張（A1），傳動(dòng)過程圖1張（A1）。 4．主要參考文獻(xiàn)： [1] 張恩生. 機(jī)械制造工藝系統(tǒng)學(xué)[M]. 上海:上海交通大學(xué)出版社，1990. [2] 徐嘉元. 機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996. [3] 沈斌. 計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2004，4（11）：23-25. [4] 邱宣懷. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京：高等教育出版社，1997. [5] 徐灝. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[C]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002. [6] 王步瀛. 機(jī)械強(qiáng)度計(jì)算的理論和方波[D]. 北京：高等教育出版社，1996 [7] 董仲元，蔣克鑄. 設(shè)計(jì)方法學(xué)[M]. 北京：高等教育出版社，2000. [8] 吳宗澤. 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988. [9] 齒輪手冊(cè)編委會(huì). 齒輪手冊(cè)[C]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990. [10] 華大年. 機(jī)械原理[M]. 北京：高等教育出版社，2003. [11] 趙先仲. 數(shù)控系統(tǒng)維修講義[J]. 華北航天工業(yè)學(xué)院講義，2000，3（1）：5-10. [12] 石巖. 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和思考[D]. 重慶：重慶大學(xué)，2002. [13] 拉德克利夫. 運(yùn)動(dòng)學(xué)與機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002. [14] 庫(kù)祥臣，王潤(rùn)孝. 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)策[J]. 機(jī)床與液壓，2004,5(1):12-44 [15] 張宇. 數(shù)控技術(shù)實(shí)踐[J]. 機(jī)械工業(yè)出版社，2005，19（5）：130-138. [16] 方鍵. 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005. [17] 唐一平. 《Advance Manufacturing Technology》[M]. 北京：科學(xué)出版社，2000·21-33. 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書 5．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃： 起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 容 2010年 1月18日 ~ 3月1日 3月2日 ~ 3月19日 3月20日 ~ 3月27日 3月28日 ~ 4月7日 4月8日 ~ 4月18日 4月19日 ~ 4月27日 4月28日 ~ 4月30日 5月1日 ~ 5月5日 5月6日 ~ 5月10日 5月11日 ~ 5月15日 5月16日 ~ 5月18日 5月19日 ~ 5月21日 5月22日~5月25日 5月25日~6月5日 開題調(diào)研并查詢相關(guān)的文獻(xiàn)資料 完成英文翻譯，并完成論文的開題報(bào)告的撰寫 主運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定 主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)設(shè)計(jì) 主運(yùn)動(dòng)帶輪直徑和齒輪齒數(shù)的確定 主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)件的估算和驗(yàn)算 畢業(yè)論文的中期檢查 主運(yùn)動(dòng)展開圖設(shè)計(jì) 縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)滾珠絲桿副的選擇，運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選用 裝配圖、部裝圖紙、零件圖紙的繪制以及校核修改 論文初稿撰寫； 修改完成設(shè)計(jì)稿； 畢業(yè)設(shè)計(jì)成果全部校驗(yàn)； 完成評(píng)審與答辯 所在專業(yè)審查意見： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 系意見： 系領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日 南 京 理 工 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)前期工作材料 學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào)： 學(xué)院(系): 機(jī)械工程系 專 業(yè): 機(jī)械工程及自動(dòng)化 設(shè)計(jì)(論文)題目: 數(shù)控車床機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師: 副教授 (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù)) 材 料 目 錄 序號(hào) 名 稱 數(shù)量 備 注 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)選題、審題表 1 2 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書 1 3 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告〔含文獻(xiàn)綜述〕 1 4 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯〔含原文〕 1 5 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表 1 2010年 3月 注：畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查工作結(jié)束后，請(qǐng)將該封面與目錄中各材料合訂成冊(cè)，并統(tǒng)一存放在學(xué)生“畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）資料袋”中（打印件一律用A4紙型）。 南京理工大學(xué)紫金學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文) 作 者: 學(xué) 號(hào)： 系： 機(jī)械工程系 專 業(yè): 機(jī)械工程及自動(dòng)化 題 目: 數(shù)控車床機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 副教授 指導(dǎo)者： (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù)) 評(píng)閱者： (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù)) 2010 年 5 月 隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控車床被廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)。與普通車床相比，在提高生產(chǎn)率、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、降低生產(chǎn)成本和增加效益方面都有很大的優(yōu)越性。 此次設(shè)計(jì)包括數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)。主運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)包括了主電機(jī)的選擇，主運(yùn)動(dòng)方案的確定，齒輪齒數(shù)的設(shè)計(jì)與校核，主軸的設(shè)計(jì)與校核，縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)包括了滾珠絲杠副的選型, 步進(jìn)電機(jī)的選擇等等。 關(guān)鍵詞 數(shù)控車床 主運(yùn)動(dòng) 縱向進(jìn)給系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）中文摘要 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）外文摘要 Title Numerical control lathe machine mechanical system's design Abstract With fast development of science technology, Numerical control lathe is widely used in the mechanical manufacturing industry. Compared with ordinary lathe, the numerical control lathe has its great superiority in boosting productivity, lightening worker's labor intensity, reducing the production cost and increasing benefit. This design including the main movement of engine bed design, longitudinal enters for the design. the main movement of engine bed design includes the Selection of Main electrical machinery, the determination of the main movement Program,the gear modulus computation and the examination, the main axle rigidity examination. longitudinal enters includes the Selection of Ball bearing guide screw and stepper motor. Keywords Numerical control lathe Main movement longitudinal enters 南 京 理 工 大 學(xué) 紫 金 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告 學(xué) 生 姓 名： 張煒澍 學(xué) 號(hào)： 060104245 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 設(shè)計(jì)(論文)題目： 數(shù)控車床機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 指 導(dǎo) 教 師: 黃曉華 2010 年 3 月 19 日 開題報(bào)告填寫要求 1．開題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效； 2．開題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見； 3．“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi)，學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇（不包括辭典、手冊(cè)）； 4．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 7408—2005《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2007年3月15日”或“2007-03-15”。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告 1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫 2000字左右的文獻(xiàn)綜述： 文 獻(xiàn) 綜 述 摘 要 本文主要講述了數(shù)控機(jī)床的背景、在制造業(yè)中的地位及未來發(fā)展趨勢(shì)，意在進(jìn)一步加深對(duì)數(shù)控機(jī)床的了解。 關(guān)鍵詞 數(shù)控車床 發(fā)展趨勢(shì) 制造業(yè) 1 引言 數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代制造業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，一個(gè)國(guó)家數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量和技術(shù)水平在某種程度上就代表這個(gè)國(guó)家的制造業(yè)水平和競(jìng)爭(zhēng)力。2003年我國(guó)機(jī)床消費(fèi)額達(dá)到67.3億美元，居世界第一位，其中數(shù)控機(jī)床占57%（37.5億美元）。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床36813臺(tái)（產(chǎn)值約10.4億美元），創(chuàng)歷史新高。但是，我國(guó)數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平、性能和質(zhì)量與國(guó)外還有很大差距，技術(shù)含量較低的簡(jiǎn)易數(shù)控車床仍占主導(dǎo)地位，高檔數(shù)控機(jī)床及功能部件大多數(shù)依靠進(jìn)口。特別應(yīng)該引起注意的是，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)占有率逐年下降，1999年是33.6%，2003年僅占27.7%，而進(jìn)口額逐年上升，1999年為8.78億美元（7624臺(tái)），2003年達(dá)27.1億美元（23320臺(tái)），相當(dāng)于同年國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)值的2.7倍。因此，盡管當(dāng)前市場(chǎng)活躍、需求旺盛，如果只顧眼前生產(chǎn)，不了解國(guó)外數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)，提高自主開發(fā)能力，積極培育新產(chǎn)品，那么在高潮過去以后，我國(guó)的機(jī)床工業(yè)將更加缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，有可能在家門口就被人家打得一敗涂地。 2 課題背景 隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，社會(huì)對(duì)機(jī)械產(chǎn)品多樣化的要求日益強(qiáng)烈，產(chǎn)品更新越來越快，多品種、中小批量生產(chǎn)的比重明顯增加，同時(shí)隨著汽車工業(yè)和輕工業(yè)消費(fèi)品的高速增長(zhǎng)，機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，其精度日趨提高，性能不斷改善，激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)要求產(chǎn)品研制生產(chǎn)周期越來越短，傳統(tǒng)的加工設(shè)備和制造方法已難以適應(yīng)這種多樣化、柔性化、高效和高質(zhì)量復(fù)雜零件加工要求。因此具有高精度、高效率、高自動(dòng)化和高柔性化等優(yōu)點(diǎn)的數(shù)控機(jī)床就是在這樣的背景下產(chǎn)生和發(fā)展起來的。當(dāng)前數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機(jī)床產(chǎn)量和總擁有量的百分比是衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標(biāo)志之一。而數(shù)控車床是數(shù)控機(jī)床的主要品種之一，它在數(shù)控機(jī)床中占有非常重要的位置，幾十年來一直受到世界各國(guó)的普遍重視并得到了迅速的發(fā)展。因此，研究數(shù)控車床是非常有必要的。 3 國(guó)內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，它對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè)(IT、汽車、輕工、醫(yī)療等)的發(fā)展起著越來越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢(shì)。目前，國(guó)內(nèi)外數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展方向主要體現(xiàn)在高速、復(fù)合、精密、智能、環(huán)保等方面。 3.1 高速 高速切削加工不僅可以提高生產(chǎn)效率，而且可以改善加工質(zhì)量，所以自20世紀(jì)90年代初以來，便成為機(jī)床技術(shù)重要的發(fā)展方向。各國(guó)相繼推出了許多主軸轉(zhuǎn)速10,000r/min至60,000r/min以上的加工中心和數(shù)控銑床。高速切削加工正與硬切削加工、干切削和準(zhǔn)干切削加工以及超精密切削加工相結(jié)合；正從銑削向車、鉆、鏜等其他工藝擴(kuò)展；正向較大切削負(fù)荷方向發(fā)展。 高速加工對(duì)機(jī)床的要求是：主軸速度應(yīng)能達(dá)到12,000～40,000r/min；進(jìn)給速度應(yīng)達(dá)到40～60 m/min；快速移動(dòng)速度應(yīng)達(dá)到80m/min；加速度達(dá)到1g；高剛性的機(jī)械結(jié)構(gòu)；高穩(wěn)定、高剛度、冷卻良好的高速主軸；精確的熱補(bǔ)償系統(tǒng)；高速處理能力的控制系統(tǒng)（具有NURBS插補(bǔ)功能和預(yù)處理能力的控制系統(tǒng)）。 在數(shù)控機(jī)床高速化上，國(guó)外直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)應(yīng)用于進(jìn)給驅(qū)動(dòng)已實(shí)用化、普及化；機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和切削進(jìn)給速度普遍提高。主軸轉(zhuǎn)速一般都在10,000 r/min以上，快移速度也因普遍采用直線電機(jī)而提高到100m/min以上，很多機(jī)床的直線運(yùn)動(dòng)加速度達(dá)到1～2g，少數(shù)可達(dá)3g以上。 瑞士的MIKRON公司生產(chǎn)的HSM立式加工中心，它在主軸轉(zhuǎn)速為30000 r/min(12.5kW)、進(jìn)給速度40m/min、加速度17m/s2的情況下，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)行；日本安田公司生產(chǎn)的YBM950V型立式加工中心，其主軸在20000～30000 r/min高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，仍十分平穩(wěn)，銑削平面的粗糙度可達(dá)0.4μm。 3.2 復(fù)合 數(shù)控機(jī)床復(fù)合以功能復(fù)合為基礎(chǔ)，以提高工序集中度為目標(biāo)，盡量減少重復(fù)裝卡次數(shù)，可大幅度提高生產(chǎn)效率和工作精度。近幾年，數(shù)控機(jī)床復(fù)合又在向更高層次發(fā)展，國(guó)際上已經(jīng)出現(xiàn)了加工中心與車削中心復(fù)合機(jī)床，加工中心與激光加工復(fù)合機(jī)床，集車、磨、銑、鉆、鉸、鏜、滾齒等工序于一體的車磨復(fù)合機(jī)床，集平磨、內(nèi)圓磨、外圓磨為一體的磨削中心，集各種機(jī)床及測(cè)量機(jī)于一體的虛擬軸機(jī)床，五軸聯(lián)動(dòng)激光切割機(jī)等。 日本MAZAK公司的MACTURN 250/350系列車銑中心，可進(jìn)行外徑車削、傾斜面加工、滾齒加工、凸輪和偏心加工；德國(guó)BWF公司開發(fā)的STRATOS系列車磨中心，可以對(duì)齒輪和類似工件以及內(nèi)孔、端面、錐面進(jìn)行硬車和磨削。我國(guó)復(fù)合加工機(jī)床從1999年剛剛起步，發(fā)展速度較快，主要是車銑復(fù)合加工機(jī)。 3.3 精密 精密加工須由高精度機(jī)床保證。高速高精度加工機(jī)床，不僅要有高切削速度，而且要有高進(jìn)給速度和加速度，同時(shí)應(yīng)當(dāng)具有微米級(jí)的加工精度。在高精度機(jī)床領(lǐng)域，直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)和滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)方式雖然還會(huì)并存相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間，但總的趨勢(shì)是直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)所占比重愈來愈大，很有可能在不久的將來成為此種機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的主流。 當(dāng)前，在數(shù)控機(jī)床精密化方面，美國(guó)的水平最高，不僅生產(chǎn)中小型精密機(jī)床，而且由于國(guó)防和尖端技術(shù)的需要，研究開發(fā)了大型精密機(jī)床。其代表產(chǎn)品有LLNL實(shí)驗(yàn)室研制成功的DTM-3型精密車床和LODTM大型光學(xué)金剛石車床，它們是世界公認(rèn)水平最高的、達(dá)到當(dāng)前技術(shù)最前沿的大型精密機(jī)床。其它國(guó)家也相應(yīng)研制成功各種類似的裝備，如英國(guó)的Cranfield、日本的東芝機(jī)械等。近年來我國(guó)對(duì)超精密機(jī)床的研制也一直在進(jìn)行。北京機(jī)床研究所研制成功了JCS-027型超精密車床、JCS-031型超精密銑床、JCS-035型數(shù)控超精密車床等。 3.4 智能 智能機(jī)床是指能對(duì)制造過程主動(dòng)作出最優(yōu)運(yùn)動(dòng)決策的機(jī)床，它能采集整個(gè)制造過程中的參數(shù)，通過診斷分析，應(yīng)用監(jiān)控、補(bǔ)償?shù)却胧┘皶r(shí)進(jìn)行調(diào)整，并能判斷機(jī)床中軸承、導(dǎo)軌等關(guān)鍵件的磨損和刀具的壽命情況，作出維修和更換的合理時(shí)間建議。 在上世紀(jì)80年代，雖然美國(guó)曾提出智能化雛形的適應(yīng)控制機(jī)床，但由于受到自動(dòng)化檢測(cè)、控制和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)的制約，除了在控制因素較簡(jiǎn)單的電加工機(jī)床和注塑機(jī)上得到應(yīng)用外，總體上進(jìn)展較為緩慢。 但是進(jìn)入本世紀(jì)后，由于信息技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了新一代智能型數(shù)控系統(tǒng)，它具有強(qiáng)大的信息分析處理能力和優(yōu)化控制的功能。其次微機(jī)電系統(tǒng)型傳感器技術(shù)的應(yīng)用，以及機(jī)床結(jié)構(gòu)的振動(dòng)、熱誤差等機(jī)理的深入研究，可實(shí)施在多信息融合下的優(yōu)化重構(gòu)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)地優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的集約制造。 計(jì)算機(jī)技術(shù)及其軟件控制技術(shù)在數(shù)控機(jī)床技術(shù)含量中所占比重越來越大，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及應(yīng)用軟件的復(fù)雜化同時(shí)帶來機(jī)床系統(tǒng)及其硬件結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化。通過賦予機(jī)床網(wǎng)絡(luò)化功能，使機(jī)床的遠(yuǎn)程通訊、遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程故障排除和維護(hù)、遠(yuǎn)程服務(wù)成為可能。 日本MAZAK公司的日本工廠是世界上為數(shù)不多的智能管理的代表。整個(gè)工廠實(shí)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)智能化管理。2006年的美國(guó)IMTS和日本JIMTOF國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上，日本MAZAK公司展出智能機(jī)床具有自動(dòng)抑制振動(dòng)、優(yōu)化控制熱位移、防止碰撞的智能安全防護(hù)以及語音提示等四大智能。日本OKUMA公司也推出了稱之為Thinc的智能化數(shù)字控制系統(tǒng)，它可以在不需人的干預(yù)下作出“聰明”決策，并通過自學(xué)習(xí)功能使其功能不斷優(yōu)化增長(zhǎng)。美國(guó)GE FANUC公司展示的效率機(jī)床4.0可收集完整的基本數(shù)據(jù)作出判斷分析，使機(jī)床的平均故障間隔時(shí)間（MTBF）增長(zhǎng)。此外，美國(guó)辛辛那提公司開發(fā)的自動(dòng)平衡裝置以及瑞士MIKRON公司研發(fā)的高級(jí)工藝控制系統(tǒng)有助于提高切削性能和效率。這些事例說明智能機(jī)床已取得了突破性的進(jìn)展，預(yù)見在今后10年內(nèi)它將在不斷完善的基礎(chǔ)上逐步推廣應(yīng)用，成為高檔數(shù)控機(jī)床的一個(gè)主要技術(shù)發(fā)展方向。 3.5 環(huán)保 隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)，對(duì)環(huán)保的要求越來越高。不僅在機(jī)床制造過程中不產(chǎn)生對(duì)環(huán)境的污染，也要求在機(jī)床的使用過程中不產(chǎn)生二次污染。在這種形勢(shì)下，裝備制造領(lǐng)域?qū)C(jī)床提出了無冷卻、無潤(rùn)滑、無氣味的環(huán)保要求，機(jī)床的排屑、除塵等裝置也發(fā)生了深刻的變化。綠色加工工藝愈來愈受到機(jī)械制造業(yè)的重視，目前在歐洲的大批量機(jī)械加工中，已有10％～15％的加工實(shí)行了干切削或準(zhǔn)干切削。美國(guó)HARDING的QUEST系列車床、德國(guó)HUELLER的高速加工中心均采用了干切削技術(shù)；日本原洲公司加工中心采用了液氮冷卻技術(shù)；日本富士公司的數(shù)控車床采用了冷風(fēng)冷卻技術(shù)。 我國(guó)干切削技術(shù)的研究也已起步。成都工具研究所、山東工業(yè)大學(xué)和清華大學(xué)等單位對(duì)超硬刀具材料（如陶瓷、立方氮化硼、金剛石等）及刀具涂層技術(shù)進(jìn)行過系統(tǒng)的研究，并取得了不少的研究成果。北京機(jī)床研究所最近開發(fā)成功的KT系列加工中心已能實(shí)現(xiàn)高速干切削。 4 結(jié)論 綜上所述，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字控制技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，尤其是機(jī)械制造業(yè)中，普通機(jī)械正逐漸被高效率、高精度、高自動(dòng)化的數(shù)控機(jī)械所代替。隨著我國(guó)機(jī)制行業(yè)新技術(shù)的應(yīng)用，我國(guó)世界制造業(yè)加工中心地位形成，數(shù)控機(jī)床將會(huì)起著前所未有的作用。 參考文獻(xiàn) [1] 張恩生. 機(jī)械制造工藝系統(tǒng)學(xué)[M]. 上海:上海交通大學(xué)出版社，1990. 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(4)變速組降速“前慢后快”原則 2.3 主運(yùn)動(dòng)帶輪直徑和齒輪齒數(shù)的確定 、主動(dòng)輪從動(dòng)輪的計(jì)算直徑 、主、從動(dòng)齒輪齒數(shù) 齒輪副的傳動(dòng)比 齒輪副的齒數(shù)和 2.4 主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)件的估算和驗(yàn)算 在齒輪布置方案及軸徑齒輪模數(shù)等估算的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步布置箱體內(nèi)各軸線的位置，設(shè)計(jì)齒輪、軸、皮帶輪、離合器的具體結(jié)構(gòu)，如發(fā)現(xiàn)相碰，及時(shí)修改運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)方案。 2.5 縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)滾珠絲桿副的選擇 滾珠絲杠的主要載荷是軸向載荷，徑向載荷主要是臥式絲杠的自重。因此對(duì)絲杠的軸向精度和軸向剛度應(yīng)有較高要求，其兩端支承的配置情況有：一端軸向固定一端自由的支承配置方式，通常用于短絲杠和垂直進(jìn)給絲杠；一端固定一端浮動(dòng)的方式，常用于較長(zhǎng)的臥式安裝絲杠；以及兩端固定的安裝方式，常用于長(zhǎng)絲杠或高轉(zhuǎn)速、高剛度、高精度的絲杠，這種配置方式可對(duì)絲桿進(jìn)行預(yù)拉伸。因此在此設(shè)計(jì)中采用兩端固定的方式，以實(shí)現(xiàn)高剛度、高精度以及對(duì)絲杠進(jìn)行拉伸。 滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)裝置，是數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)中使用最為廣泛的傳動(dòng)裝置。 滾珠絲杠在軸向載荷作用下，滾珠和螺紋滾道接觸區(qū)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重接觸變形，接觸剛度與接觸表面預(yù)緊力成正比。如果滾珠絲杠螺母副間存在間隙，接觸剛度較?。划?dāng)滾珠絲杠反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺母不會(huì)立即反向，存在死區(qū)，影響絲杠的傳動(dòng)精度。因此，滾珠絲杠螺母副必須消除間隙，并施加預(yù)緊力，以保證絲杠、滾珠和螺母之間沒有間隙，提高滾珠絲杠螺母副的接觸剛度。 2.6縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選用 (1)根據(jù)機(jī)械的負(fù)載特性對(duì)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求，選擇電動(dòng)機(jī)類型。 (2)根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)速變化范圍和頻繁啟動(dòng)程度等要求，考慮電動(dòng)機(jī)的溫升限制、過載能力額啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，選擇電動(dòng)機(jī)功率，并確定通風(fēng)方式。所選電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)留有余量，負(fù)載率一般取0.8-0.9。 (3)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境條件，如溫度、適度、灰塵、雨水、瓦斯等，選擇電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)形式。 (4)根據(jù)進(jìn)給的最高速度的要求，選擇電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速。 3 工作安排 1月18日～3月 1 日 開題調(diào)研并查詢相關(guān)的文獻(xiàn)資料 3月 2 日～3月19日 完成英文翻譯，并完成論文的開題報(bào)告的撰寫 3月20日～3月27日 主運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定 3月28日～4月7日 主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)設(shè)計(jì) 4月8日～4月18日 主運(yùn)動(dòng)帶輪直徑和齒輪齒數(shù)的確定 4月19日～4月27日 主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)件的估算和驗(yàn)算 4月28日～4月30日 畢業(yè)論文的中期檢查 5月 6 日～5月10日 縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)滾珠絲桿副的選擇，運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選用 5月11日～5月15日 裝配圖、部裝圖紙、零件圖紙的繪制以及校核修改 5月16日～5月18日 論文初稿撰寫 5月19日～5月21日 修改完成設(shè)計(jì)稿 5月22日～5月25日 畢業(yè)設(shè)計(jì)成果全部校驗(yàn) 5月25日～6月 5 日 完成評(píng)審與答辯  畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告 指導(dǎo)教師意見： 1．對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語： 該生通過查閱了大量的文獻(xiàn)資料，詳細(xì)闡述了數(shù)控機(jī)床的發(fā)展歷史、發(fā)展趨勢(shì)以及國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀，了解了數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)內(nèi)容，根據(jù)指導(dǎo)教師的要求提出了論文的需要完成的主要任務(wù)。整個(gè)文獻(xiàn)綜述內(nèi)容比較充實(shí)、豐富，比較好地反映了數(shù)控機(jī)床的發(fā)展?fàn)顩r，說明該生在畢業(yè)設(shè)計(jì)之前做了大量的文獻(xiàn)資料查閱工作，為后面進(jìn)行具體設(shè)計(jì)奠定了較好的基礎(chǔ)，參考文獻(xiàn)格式正確，全文分析比較清晰，任務(wù)比較明確，較好地完成了文獻(xiàn)綜述的撰寫。綜合全文內(nèi)容與表達(dá)，該文獻(xiàn)綜述評(píng)定為良好。 2．對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測(cè)： 該文主要設(shè)計(jì)數(shù)控車床的機(jī)械系統(tǒng)，要求學(xué)生能夠靈活綜合使用前面所學(xué)到的知識(shí)，系統(tǒng)地設(shè)計(jì)一臺(tái)數(shù)控車床機(jī)械系統(tǒng)，對(duì)于一位在校的大學(xué)生而言，沒有系統(tǒng)地設(shè)計(jì)經(jīng)歷，是具有一定的難度，而且論文工作量較大，但是，學(xué)生在參考相關(guān)系列的數(shù)控車床和參觀了該型號(hào)的數(shù)控車床的基礎(chǔ)上，該設(shè)計(jì)所涉及的知識(shí)點(diǎn)都是機(jī)械設(shè)計(jì)課程的內(nèi)容，因此，通過學(xué)生的努力與老師的指導(dǎo)，應(yīng)該是可以完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)要求的，而且這種設(shè)計(jì)與未來工廠的機(jī)床設(shè)計(jì)的流程是完全一致的，為學(xué)生不久進(jìn)入企業(yè)進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。 指導(dǎo)教師： 2010 年 3 月25 日 所在專業(yè)審查意見： 負(fù)責(zé)人： 2010年 3 月 27 日 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 II 頁(yè) 共 Ⅱ頁(yè) 目 錄 1 緒論…………………………………………………………………………………………1 1.1 論文研究的目的和意義 ………………………………………………………………1 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀……………………………………………………………………1 1.3 本論文的研究工作………………………………………………………………………3 1.4 小結(jié)………………………………………………………………………………………3 2 主運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定………………………………………………………………4 2.1 尺寸參數(shù)…………………………………………………………………………………4 2.2 運(yùn)動(dòng)參數(shù)…………………………………………………………………………………4 2.2.1 主軸轉(zhuǎn)速的確定 ………………………………………………………………………4 2.2.2 轉(zhuǎn)速數(shù)列的確定 ………………………………………………………………………4 2.3 動(dòng)力參數(shù)……………………………………………………………………………6 3 主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)設(shè)計(jì)……………………………………………………………………6 3.1 轉(zhuǎn)速圖擬定……………………………………………………………………………6 3.1.1 變速組和傳動(dòng)副數(shù)定………………………………………………………………6 3.1.2 擬定結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)………………………………………………………………6 3.2 傳動(dòng)圖的擬定 ……………………………………………………………………………9 3.2.1 帶輪直徑的確定 ………………………………………………………………………7 3.3.2 齒輪齒數(shù)的確定………………………………………………………………………9 3.3 主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)件的估算與驗(yàn)算…………………………………………………………12 3.3.1 齒輪的設(shè)計(jì)與校核 …………………………………………………………………12 3.3.2 軸的估算驗(yàn)算…………………………………………………………………………16 3.4 主軸組件設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………20 3.4.1 初選主軸直徑…………………………………………………………………………20 3.4.2 主軸懸伸量a確定……………………………………………………………………21 3.4.3 主軸跨距的確定………………………………………………………………………21 3.4.4 主軸的剛度計(jì)算………………………………………………………………………22 3.4.5 主軸軸承的選擇………………………………………………………………………24 3.5 電磁離合器的選擇 ……………………………………………………………………27 4 縱向伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………………………29 4.1傳動(dòng)鏈的確定……………………………………………………………………………29 4.2滾珠絲桿副的計(jì)算選擇…………………………………………………………………29 4.3電動(dòng)機(jī)選擇………………………………………………………………………………33 結(jié)論………………………………………………………………………………………………36 致謝………………………………………………………………………………………………37 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………………………38