立式加工中心工作臺及部分零件設計

資源目錄里展示的全都有預覽可以查看的噢，，下載就有,,請放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：11970985 可咨詢交流】====================喜歡就充值下載吧。。。資源目錄里展示的全都有，，下載后全都有,,請放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：197216396 可咨詢交流】==================== 開題報告 題　　目 立式加工中心工作臺及部分零件 學生姓名、學號 專業(yè) 指導教師姓名 職稱 一 選題背景和意義 加工中心是一種在計算機控制下帶有自動換刀系統(tǒng)的能完成多工序復合加工的自動化機床，并正向高速高效、高精度、模塊化、網(wǎng)絡化和復合化方向發(fā)展。由于加工中心是典型的集高新技術于一體的機械加工設備，其生產(chǎn)效率高、柔性好、一機多用和易于加工復雜的曲線、曲面零件等特點，早已成為工業(yè)發(fā)達國家軍民機械工業(yè)的主力加工設備。 一個國家的加工中心擁有量、消費量及總體技術水平與這個國家機械工業(yè)的加工制造技術水平息息相關。我國的加工中心從70年代開始，已有很大發(fā)展，但技術、品種和數(shù)量上都還遠遠不能適應我國的經(jīng)濟、技術發(fā)展的需要。 1.1國內加工中心的發(fā)展 進入21世紀以后，中國加工中心的消費量隨著軍民機械工業(yè)的大規(guī)模技術改造而迅速增長，如2001年中國加工中心的消費量僅為2662臺（其中進口2290臺），而同年美國、日本和德國的加工中心消費量分別為11505、6090和5291臺。到了2005年，中國加工中心的消費量猛增至約13200臺（估計值，加工中心的產(chǎn)量數(shù)據(jù)未公布），其中進口10343臺。2005年加工中心的消費量是2001年的4.96倍，年均增幅達49.2%，一舉超過美、日、德諸國，成為世界上消費加工中心最多的國家。 根據(jù)《機械工人》雜志社等單位的調查，從近600份重點用戶的有效問卷中得出的結果是，加工中心機床的應用已遍及全國26個行業(yè)，其中汽車、摩托車及其零部件制造業(yè)占24%，航空航天和軍工行業(yè)占18%，機床工具業(yè)占11%，模具行業(yè)占8%，輕工機械行業(yè)占4%。在這些企業(yè)擁有的加工中心中，雖然普及型的立式和臥式加工中心仍占多數(shù)，但多軸聯(lián)動、高速、大型精密等高檔加工中心也占有一定比重，如在所調查的近600戶用戶中，擁有5軸聯(lián)動加工中心的占24%。說明中國市場消費的加工中心雖然以普及型的中檔機為主，但高檔機在消費量中所占比重估計已達15%至20%。 中國消費的加工中心大部分依靠進口（2005年進口量占消費量的七成多），進口金額12.97億美元，居各類機床進口額之首，主要從日本、中國臺灣、德國和韓國等地進口。2006年上半年，中國進口加工中心5511臺，金額6.88億美元，同比分別增長20%和11%，仍保持兩位數(shù)增長，說明中國加工中心市場的規(guī)模還有增長空間。 1.2國外加工中心的發(fā)展 近年來，加工中心作為數(shù)控機床的重要代表性產(chǎn)品，頻繁出現(xiàn)在世界四大國際機床展上，世界各大機床商紛紛在展會上展示各公司新研究的加工中心，加工中心制造技術已成為各展會的重頭戲?？偟膩碚f，加工中心的技術趨勢是高效、高精、高速，同時也可以看到五軸聯(lián)動機床、機床的復合化、與機器人有效的結合以及“綠色生態(tài)機床”是當前加工中心發(fā)展的主要方向。 二 研究內容（含課題關鍵問題及難點） 2.1主要設計參數(shù) 工作臺、工件和夾具總質量m=833kg(重力W=8500N)，工作臺行程650mm，工作臺快進速度15000mm/min,工作臺采用貼塑導軌,動摩擦系數(shù)為0.15，靜摩擦系數(shù)為0.2，工作臺定位精度為0.04mm，重復定位精度為0.02mm，機床的工作壽命為20000h。采用伺服電機，額定功率5.5kw，強力切削時銑刀直徑125mm，主軸轉速350r/min. 2.2設計的總體步驟和思路 立式加工中心工作臺設計： （1）工作臺工作面尺寸（寬度×長度）確定為800mm×350mm。 （2）工作臺導軌采用矩形導軌，在與之相配的動導軌滑動畫面上貼聚四氟乙烯導軌板。同 時采用斜鑲條消除導軌導向面的間隙，在背板上通過設計偏心輪結構來消除導軌背面與背板的間隙，并在與工作臺導軌相接觸的斜鑲條接觸面上和背板接觸面上貼膜。 （3）對滾珠絲杠螺母副采用預緊，并對滾珠絲杠進行拉伸預。 （4）采用伺服電動機驅動。 （5）采用膜片彈性聯(lián)軸器將伺服電動機與滾珠絲杠連接。 2.3 設計關鍵及重難點 （1）滾珠絲杠螺母副的選型和計算 （2）導軌摩擦力的計算 （3）計算滾珠絲杠螺母副的軸向負載力 （4）滾珠絲杠的動載荷計算與直徑估算 2.4 準備情況 我已認真的查閱了與本次設計的相關資料，掌握了CAXA 的一般使用方法，對立式加工中心工作臺的結構組成和需要計算的部分有了初步的了解。 2. 5 預期成果 1. 查詢國內外各種參考資料； 2. 完成開題報告一份； 3. 要求學生掌握常用工程繪圖軟件使用方法。 4. 翻譯不少于5000字的相關專業(yè)英文資料； 5. 完成畢業(yè)設計論文一份。 6. 完成結構裝配圖和零件圖若干；總圖量：A0 3張 2.6 工作計劃 20XX年 3月 2 日－20XX年 4 月 15 日：課題調研、查閱文獻，完成外文翻譯和開題報告 20XX年 3月11日－20XX年 4 月 14 日：分析設計階段一設計計算及繪制零件圖草圖 20XX年 4月20日－20XX年 4 月 26 日：中期檢查與整改 20XX年 4月27日－20XX年 6 月 7 日：分析設計及計算階段二：設計校核及繪制零件圖、裝配圖 20XX年 6月 8 日－20XX年 6 月 14 日：打印、裝訂、評閱、答辯資格審查 20XX年 6月 3 日－20XX年 6 月 14 日：畢業(yè)答辯 三 調研報告（或文獻綜述） 3.1加工中心概述 加工中心是一種功能較全的自動化加工機床。它把切削、銑削、鏜削和鉆削等功能集中在一臺設備上，使其具有多種工藝功能。加工中心自問世至今世界各國出現(xiàn)了各種類型的加工中心，雖然外形各異，但從總體結構來看主要由以下幾大部分組成。 （1）基礎部件 由床身、立柱、工作臺等組成。它們是加工中心的基礎結構，它們不僅要承受加工中心的靜載荷，還要承受切削加工時產(chǎn)生的切削負載，所以要求加工中心的基礎部件必須有足夠的剛度。這些大件可以是鑄鐵件也可以是焊接而成的鋼結構件，它們是加工中心中體積和重量最大的部件。 （2）主軸部件 由主軸伺服電源、主軸電動機、主軸箱、主軸、主軸軸承和傳動軸等零件組成。主軸的啟動、停止、變速等均由數(shù)控系統(tǒng)控制，并通過裝在主軸上的刀具參與切削運動，是切削加工的功率輸出部件。主軸是加工中心的關鍵部件，其結構的好壞對加工中心的性能有很大的影響，它決定著加工中心的切削性能、動態(tài)剛度、加工精度等。 （3）數(shù)控系統(tǒng) 單臺加工中心的數(shù)控部分由CNC裝置、可編程序控制器、伺服驅動裝置以及電動機等部分組成。CNC裝置是一種位置控制系統(tǒng)，其控制過程根據(jù)輸入的信息進行數(shù)據(jù)處理、差補運算，獲得理想的運動軌跡信息，然后輸出到執(zhí)行部件，加工出所需要的工件?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）替代一般機床中機床電器柜，執(zhí)行數(shù)控系統(tǒng)指令，控制機床執(zhí)行動作。數(shù)控系統(tǒng)主要功能有：控制功能、進給功能、主軸功能、輔助功能、刀具功能和第二輔助功能、補償功能、字符圖形顯示功能、自動診斷功能、通信功能、人機對話程序編制功能等。數(shù)控系統(tǒng)是加工中心執(zhí)行順序控制功能和完成加工過程的控制中心。 （4）自動換刀系統(tǒng) 該系統(tǒng)是加工中心區(qū)別于其他數(shù)控機床的典型裝置，它解決工件一次裝夾后多工序連續(xù)加工中，工序與工序間的刀具自動儲存、選擇、搬運和交換任務。它由刀庫、機械手、驅動機構等部件組成。 （5）自動托盤交換系統(tǒng) 有的加工中心為了實現(xiàn)進一步的無人化運行或進一步縮短非切削時間，采用多個自動交換工作臺方式儲備工件。一個工件安裝在工作臺上加工的同時，另外一個或幾個可交換的工作臺面上還可以裝些別的工件。當完成一個托盤上工件的加工后，便自動交換托盤，進行新零件的加工，這樣可以減少輔助時間，提高加工效率。 （6）輔助裝置 包括潤滑、冷卻、排泄、防護、液壓、氣動檢測系統(tǒng)等部分。這些裝置雖然不直接參與切削運動，但對加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起著保障作用，因此也是加工中心不可缺少的部分。 3.2加工中心的分類及特點： （1） 按工藝用途分為鏜銑加工中心、鉆削加工中心、車削加工中心、復合加工中心。 （2） 按機床形態(tài)分為立式加工中心、臥式加工中心、龍門式加工中心、虛軸加工中心。 （3） 按加工精度分為普通加工中心、高精度加工中心。 加工中心的結構特點： （1） 機床的剛度高、抗震性好。 （2） 機床的傳動系結構簡單，傳遞精度高、速度快。 （3） 主軸系統(tǒng)結構簡單，無齒輪箱變速系統(tǒng)。 （4） 加工中心的導軌采用了耐磨材料和新結構，能長期保持導軌的精度。 （5） 控制系統(tǒng)功能較全，其智能化程度越來越高。 3.3加工中心發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 立式加工中心是一種備有刀庫并能自動更換刀具對工件進行多工序加工的數(shù)控機床。它是適應省力、省時和節(jié)能的時代要求而迅速發(fā)展起來的，它綜合了機械技術、電子技術、計算機軟件技術、氣動技術、拖動技術、現(xiàn)代控制理論、測量及傳感技術以及通訊診斷、刀具和編程技術的高科技產(chǎn)品，將數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、數(shù)控鉆床的功能并聚集在一臺加工設備上，且增設有自動換刀裝置和刀庫，可在一次安裝工件后，數(shù)控系統(tǒng)控制機床按不同工序自動選擇和更換刀具，自動改變機床主軸轉速、進給量和刀具相對工件的運動軌跡及其它輔助功能；依次完成多面和多工序的端平面、孔系、內外倒角、環(huán)形槽及攻螺紋等加工。 未來的一段時間內，立式加工中心的發(fā)展趨勢包括以下幾個方面： （1) 智能化 智能化雖然不是一個新興名詞，但“數(shù)控機床的智能化”依然處于研究起步階段，還沒有確切的內容和概念。在本屆展覽會“機械制造前瞻性技術國際論壇”上，專家對智能化做了一個形象比喻，說智能化的機床只需要一個人和一條狗，人的主要作用是照顧狗，狗的主要作用是防止人去亂動機床。論壇上，Mazak公司的山琦高嗣先生對“數(shù)控機床的智能化”從7 個方面進行了闡述，即智能化主軸監(jiān)控功能、智能化熱位移補償功能、智能化維護監(jiān)控功能、智能化振動防止功能、智能化防止干涉功能、語音導航功能、智能化平衡失調檢測功能。這些功能技術，就機床本身而言，是值得國內機床企業(yè)去研究、應用的。 (2) 復合化 一臺機床就是一個加工廠的理念早被人們接受，一次裝夾完全加工的技術已經(jīng)得到應用，在立式加工中心機床上集成車削功能的機床也已問世。相信，針對用戶的多樣化需求研發(fā)多功能復合機床和專用復合機床將是未來立式加工中心技術競爭的制高點。 (3) 精密化 制造業(yè)精度越來越高，也要求機床精度更高。因而立式加工中心也會向高精度方向發(fā)展。 (4) 高速度高效率 速度和效率并未發(fā)展至極值，因此，立式加工中心依然會向更高速度更高效率方向發(fā)展。 (5) 綠色機床、安全環(huán)保 安全環(huán)保、節(jié)能減排，既是人類生存生活的需要，也是工業(yè)化進程中技術發(fā)展之必須面對的問題。所以，各國通過立法、標準等措施設置貿易壁壘，因此，未來對機床產(chǎn)品的要求將更高。這既是必然的技術發(fā)展方向，也將是未來競爭制勝的重要的技術指標。 3.4結語 目前世界上工業(yè)發(fā)達國家已經(jīng)開始進入新的技術革命時代。而我國目前仍然處在設計、生產(chǎn)周期化階段，起點低、設備落后，相對發(fā)達國家落后20年左右。如果我國能從國外工業(yè)發(fā)展中總結經(jīng)驗、大膽創(chuàng)新、積極合作，將可加快我國起重機械工業(yè)發(fā)展的步伐。 四、參考文獻 [1]李洪．機械加工工藝手冊[M]． 北京大學出版社,2008 [2]夏田．數(shù)控加工中心設計[M]．化學工業(yè)出版社,2009 [3]陳家芳．實用金屬切削加工工藝手冊[M]．上海科學技術出版,2013 [4]成大先．機械設計手冊[M]． 化學工業(yè)出版社,2005 [5]趙如福．金屬加工工藝人員手冊[M]． 上?？茖W技術出版社,2010 [6]文懷興 夏田．數(shù)控機床系統(tǒng)設計[M]． 化學工業(yè)出版社,2012 [7]韓鴻鸞 容維芝．數(shù)控機床的結構與維修[M]． 機械工業(yè)出版社,2008 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Obstacles in the true integration of CAD And CAM[J].IEL, computer integrated manufacturing, 1992 學生簽名： 年 月 日 指導教師批閱意見 指導教師簽名： 年 月 日