VH50型數(shù)控立車X軸進給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計【12張CAD圖紙】【畢業(yè)論文+開題報告+外文翻譯】

VH50型數(shù)控立車X軸進給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計【12張CAD圖紙】【畢業(yè)論文+開題報告+外文翻譯】,12張CAD圖紙,畢業(yè)論文+開題報告+外文翻譯,VH50,數(shù)控,進給,系統(tǒng),結(jié)構(gòu)設計,12,CAD,圖紙,畢業(yè)論文,開題,報告,外文,翻譯 工 業(yè) 中 心 本科畢業(yè)設計（論文）開題報告 題目： VH50型數(shù)控立車X軸進給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 學 號 學生姓名： 指導教師： 20年 3月 10日 本科畢業(yè)設計(論文)開題報告 學生姓名 學 號 專 業(yè) 機械設計制造 及其自動化 指導教師姓名 職 稱 教授級高工 所在院系 工業(yè)中心 課題來源 D.自擬課題 課題性質(zhì) A.工程設計 課題名稱 VH50型數(shù)控立車X軸進給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計 畢業(yè)設計的內(nèi)容和意義 采用比較法，綜合分析法，進行VH50型數(shù)控立車X軸進給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設計，使其能夠?qū)M給運動的速度和對刀具相對于工件的位置實現(xiàn)自動控制，并且保證機床的加工精度。 畢業(yè)設計的具體內(nèi)容： 1、調(diào)研并熟悉課題及有關資料，完成外文翻譯，寫出開題報告； 2、計算機繪制裝配圖、零件CAD圖（總工作量2.5張以上0號圖）； 3、完成課題的設計計算； 4、課題技術經(jīng)濟分析； 5、完成畢業(yè)設計說明書15000字以上。 本課題研究的意義： 本課題對VH50型數(shù)控立車X軸進給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行了設計，其意義如下： 1、對數(shù)控車床的當前水平，發(fā)展趨勢，以及國內(nèi)外數(shù)控車床的發(fā)展有了詳細的了解。 2、對數(shù)控車床的進給系統(tǒng)有了深刻的了解，知道了進給系統(tǒng)中減速齒輪、聯(lián)軸節(jié)、滾珠絲杠螺母副、絲杠支承、導軌副、傳動數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的蝸桿渦輪等機械環(huán)節(jié)的剛性、制造精度、摩擦阻尼特性等對執(zhí)行件能否實現(xiàn)每一脈沖的微量移動有重要影響。 3、提高了自己的學習能力，查找能力，歸納能力和總結(jié)能力。 4、通過本次對數(shù)控立車X軸進給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設計，讓我對大學四年所學的工程制圖、工程力學、金屬材料、機械原理、機械設計、數(shù)控機床等專業(yè)課程有了一個系統(tǒng)的復習和總結(jié)。 英文期刊文章引用：作者. 題名. 期刊名, 出版年份，期號：起止頁碼 文獻綜述 從20 世紀中葉數(shù)控技術出現(xiàn)以來，數(shù)控機床給機械制造業(yè)帶來了革命性的變化。隨著計算機技術和現(xiàn)代設計技術的飛速發(fā)展以及裝備制造業(yè)對數(shù)控機床的大量需求， 數(shù)控機床的應用范圍在不斷擴大并不斷發(fā)展以更適應生產(chǎn)加工的需要。[1] 數(shù)控機床是一種綜合應用了計算機控制、精密測量、精密機械、氣動、液壓、潤滑等技術的典型機電一體化產(chǎn)品，是現(xiàn)代制造技術的基礎。當前，數(shù)控機床已稱為企業(yè)的主要加工設備，在機械加工各領域得到了極為廣泛的應用。近年來，數(shù)控機床的變化日新月異，各種結(jié)構(gòu)新穎、性能先進的車削中心、加工中心，以及五軸加工、多主軸加工、復合加工等高速、高精度機床不斷出現(xiàn)，它們正在逐步替代傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的數(shù)控機床，而成為主要產(chǎn)品。[2] 我國在數(shù)控機床應用方面，越來越多地為航天、航空、汽車和能源等國家重點行業(yè)提供數(shù)控機床產(chǎn)品，并且開始出口；在數(shù)控系統(tǒng)方面，經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)已普及應用，還開發(fā)出了五軸聯(lián)動以及多通道多軸聯(lián)動的高檔控制系統(tǒng)，應用于國產(chǎn)數(shù)控機床，打破了國外的技術封鎖和限制，并制約了國外產(chǎn)品的價格。在數(shù)控機床品種構(gòu)成方面，不僅在車、銑、鏜、磨等通用型機床方面已實現(xiàn)數(shù)控化，數(shù)控技術還在加工中心、超精密機床、混聯(lián)機床、復合機床、特種加工機床和一些專用機床產(chǎn)品上得到成功應用。[3] 國外工業(yè)發(fā)達國家對數(shù)控車床的研究時間較長，而且經(jīng)驗豐富，技術水平較高，其特點如下：（1）高速高精與多軸加工成為數(shù)控車床的主流， 納米控制已經(jīng)成為高速高效加工的潮流。（2）多任務、多軸加工數(shù)控車床越來越多地應用到航空航天、能源、汽車及船舶等行業(yè)。（3）智能化加工與監(jiān)測功能不斷擴充， 車間的加工監(jiān)測與管理可實時獲取機床本身的狀態(tài)信息，分析相關數(shù)據(jù)，預測機床的狀態(tài)，提前進行相關的維護，避免事故的發(fā)生，減少機床的故障率，提高機床的利用率。（4）機床誤差檢測與補償功能越來越強大， 能夠在較短的時間內(nèi)完成對機床的補償測量。與傳統(tǒng)的激光干涉儀相比，對機床誤差的補償精度能夠提高3～4 倍，同時效率得到大幅度提升。（5）最新的CAD/CAM 技術為多軸、多任務數(shù)控車床提供了強有力的支持，可以大幅度提高加工效率。 [4] 數(shù)控機床的發(fā)展日新月異, 高速化、高精度化、復合化、智能化、開放化、并聯(lián)驅(qū)動化、網(wǎng)絡化、極端化、綠色化已成為現(xiàn)代數(shù)控機床發(fā)展的趨勢和方向。[5] 本次我的設計課題是VH50數(shù)控立車的進給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計。立式數(shù)控車床簡稱為數(shù)控立車, 車床的主軸垂直于水平面, 有一個直徑很大的裝夾工作元件的圓形工作臺。由于本身主要用于加工徑向尺寸大、軸向尺寸相對較小的大型復雜零件, 所以體積一般較大, 屬大型機床類。與其它機床相比, 立式數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)有以下特點:1) 體積較大, 適用于加工大型工件。2 ) 由于刀架的兩個方向運動分別由兩臺伺服電動機驅(qū)動, 所以它的傳動鏈短, 不必使用掛輪、光杠等傳動部件。3 ) 為了拖動輕便, 數(shù)控車床的潤滑都比較充分, 同時由于本身造價較高, 為延長使用時間, 文獻綜述 間, 滑動導軌也要求耐磨性好。4) 具有加工冷卻充分、防護較嚴密等特點, 自動運轉(zhuǎn)時一般都處于全封閉或半封閉狀態(tài)。5 ) 一般配有排肩裝置。[6] 數(shù)控車床的進給運動是由數(shù)控裝置經(jīng)伺服系統(tǒng)控制的，進給伺服系統(tǒng)是數(shù)控車床的一個重要組成部分，其性能的優(yōu)劣，直接影響零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。它由伺服驅(qū)動裝置、機械傳動裝置、位置檢測元件及位置調(diào)節(jié)器等組成。[7] 數(shù)控車床的進給傳動方式和結(jié)構(gòu)特點與普通車床、自動和半自動車床截然不同。它只用于伺服電動機（直流或交流）驅(qū)動，通過滾珠絲杠帶動刀架完成縱向和橫向的進給運動。由于數(shù)控車床采用了脈寬調(diào)整伺服電動機及伺服系統(tǒng)，因此進給和車螺紋范圍很大。快速移動和進給傳動均經(jīng)同一傳動路線。一般數(shù)控車床的快速移動速度可達（10~15）m/min。數(shù)控車床所用的伺服電動機除有較寬的調(diào)速范圍并能無級調(diào)速外，還能實現(xiàn)準確定位。在走刀和快速移動下停止，刀架的定位精度和重復定位精度誤差不超過0.01mm。[8] 數(shù)控機床對進給運動的要求主要考慮如下幾點： (1) 盡量減少運動件之間的摩擦阻力 (2) 提高進給系統(tǒng)中傳動件的精度和剛度 (3) 減少每個元件的運動慣量 (4) 各傳動部件的穩(wěn)定性要好、壽命長 (5) 使用維護要方便快捷 。機械傳動機構(gòu)是進給伺服系統(tǒng)的重要組成部分，它包括減速齒輪、聯(lián)軸節(jié)、滾珠絲杠螺母副、絲杠支承、導軌副、傳動數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的蝸桿渦輪等機械環(huán)節(jié)。它們的剛性、制造精度、摩擦阻尼特性等對執(zhí)行件能否實現(xiàn)每一脈沖的微量移動有重要影響。為保證進給伺服系統(tǒng)的準確性，以達到較高的定位精度指標，特別要求機械機構(gòu)的傳動間隙小，摩擦阻尼小。另外，進給傳動系統(tǒng)的驅(qū)動力矩很大，負載變化頻繁，故對剛度也有特殊要求。[9] 數(shù)控車床一般采用半閉環(huán)控制伺服進給系統(tǒng)控制，在正常加工過程，絲杠由伺服電機控制進行反方向運轉(zhuǎn)時，會出現(xiàn)空隙的空運轉(zhuǎn)現(xiàn)象，造成反向間隙誤差。同時數(shù)控車床的傳動和運動機構(gòu)在外力作用下會產(chǎn)生彈性變形，并且加工部位與車床其他部位受力不同，造成彈性間隙發(fā)生也影響加工精度。此部分誤差為反向間隙誤差和正向傳動運轉(zhuǎn)誤差的疊加。[10] 數(shù)控車床絲杠進給系統(tǒng)剛度對系統(tǒng)的失動量和定位精度影響較大。基于進給系統(tǒng)質(zhì)量和彈簧力學模型, 給出了進給系統(tǒng)軸向剛度和扭轉(zhuǎn)剛度對失動量的影響與定位誤差的解析表達式, 為進給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計、降低系統(tǒng)的失動量和提高系統(tǒng)的定位精度提供了理論依據(jù);結(jié)合實例進行了應用分析計算, 取得了明顯效果。數(shù)控機床的高速高精度化, 要求機床在載荷作用下具有較小的失動量和較高的定位精度, 而它們都與進給系統(tǒng)的剛度有很大的關系。 [11] 對于現(xiàn)代數(shù)控車床而言，一般情況下，對于工件位置的控制，主要是通過伺服電機對滾珠絲杠的驅(qū)動實現(xiàn)的，如果滾珠絲杠出現(xiàn)傳動誤差，就可能影響車床的加 英文期刊文章引用：作者. 題名. 期刊名, 出版年份，期號：起止頁碼 文獻綜述 工精度，這也是造成數(shù)控車床定位精度誤差的重要因素之一。[12] 在數(shù)控車床伺服進給系統(tǒng)中，減速機構(gòu)有齒輪傳動裝置和同步齒形皮帶傳動裝置。齒輪傳動裝置的主要目的：一是降速，將伺服電機的高速低轉(zhuǎn)矩;輸出變?yōu)樨撦d所要求的低速大轉(zhuǎn)矩： 二是使?jié)L珠絲杠和工作臺的轉(zhuǎn)動慣量在系統(tǒng)中占較小的比例，以保證精度。[13]同步齒形帶傳動是一種新型的帶傳動。它利用齒形帶的齒形與帶輪的輪齒依次嚙合傳遞運動和動力，因而兼有帶傳動、齒輪傳動及鏈傳動的優(yōu)點;無相對滑動，平均傳動比較準確，傳動精度高，而且齒形帶的強度高、厚度小、重量輕，故可用于高速傳動;齒形帶無需特別張緊，故作用在軸和軸承上的載荷小，傳動效率也高，現(xiàn)已在數(shù)控機床上廣泛應用。[14]對傳動裝置的總體要求是傳動精度高，穩(wěn)定性好，靈敏度高，響應速度快。 本次我的設計課題是數(shù)控立車的X軸進給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計，在設計過程中，我應該考慮所有進給系統(tǒng)影響機床性能的因素，并在設計過程中采取合理的措施消除這些影響。 參考文獻 [1] 王福印.我國數(shù)控車床技術發(fā)展的現(xiàn)狀與思考［J］.西部大開發(fā)（中旬刊），2011（2） [2] 龔仲華. 現(xiàn)代數(shù)控機床設計典例 機械工業(yè)出版社 2014.2 [3] 劉強，李冬茹.國產(chǎn)數(shù)控機床及其關鍵技術發(fā)展現(xiàn)狀及展望［J］.航空制造技術，2010（10）：26-30 [4] 江崇民,荀洪偉.數(shù)控車床技術發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢.機械工程師 2012. 4 [5] 梁偉,王先.數(shù)控機床發(fā)展趨勢. 桂林航天工業(yè)高等?？茖W校學報 2010 .2 [6] 劉心雄,鄭家元. 立式數(shù)控車床的工業(yè)設計研究. 華中科技大學.2009.2 [7] 陳嬋娟. 數(shù)控車床設計. 化學工業(yè)出版設 [8] 王愛玲, 武文革. 現(xiàn)代數(shù)控機床（第2版） .國防工業(yè)出版社 [9] 熊軍. 數(shù)控機床原理與結(jié)構(gòu). 人民郵電出版社 [10] 賈東庭. 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[14] 王棟臣,李常峰 主編.數(shù)控銑工(加工中心)操作技能實訓圖解.濟南：山東科學技術出版社.2007. 研究內(nèi)容 本次設計是數(shù)控車床進給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計，主要有繪制運動簡圖，完成X軸向慣量匹配、轉(zhuǎn)矩匹配的計算、完成X向進給力X向滾珠絲杠預拉伸量的計算，考慮絲杠的剛度和熱膨脹等因素選擇合適的X軸滾珠絲杠、滾珠絲杠軸承、伺服電機、聯(lián)軸器和導軌，完成裝配圖設計，繪制進給系統(tǒng)的裝配圖以及其他各個部件的零件圖。 研究計劃 第1周 (2.22-2.26) 收集資料，學習有關書籍文獻，參觀工廠，搜集設 第2周 (2.29-3.04) 計過程中所要遵照的有關國家標準并進行學習提出完成課題的基本思路和方法，暨完成該課題所采用的技術路線、方案，要設計和完成的任務 第3周 (3.07-3.11） 完成開題報告及外文材料翻譯 第4周 (3.14-3.18) 完成裝配圖草圖設計，繪制進給系統(tǒng)運動簡圖 第5周 (3.21-3.25) 完成X軸向慣量、轉(zhuǎn)矩、匹配的計算、完成X向 第6周 (3.28-4.01) 進給力X向滾珠絲杠預拉伸量的計算，完成裝配圖設計 第7周 (4.04-4.08） 畢業(yè)設計中期檢查 第8周 (4.11-4.15） 進行零件圖計算機繪圖 第9周 (4.18-4.22) 進行零件圖計算機繪圖 第10周 (4.25-4.29） 進行零件圖計算機繪圖 完成各零件及課題成本分析 ， 完成各零件成本及課題成本計算 第11周 (5.02-5.06) 遞交論文初稿 第12周 (5.09-5.13) 修改論文并定稿 第13周 (5.16-5.20) 論文評審及答辯資格確定 第14周 (5.23-5.27) 制作答辯PPT、打印圖紙，準備答辯 第15周（5.30-6.03） 畢業(yè)設計（論文）答辯 第16周（6.06-6.10） 整理資料存檔 特色與創(chuàng)新 本論文特色與創(chuàng)新如下： (1)通過對其剛度影響因素的分析，保證了進給系統(tǒng)的定位精度。 (2)通過考慮材料的熱膨脹，保證了機床的加工精度。 (3)通過對X軸慣量匹配和轉(zhuǎn)矩匹配的計算，選擇了適合的伺服電機。 （4）通過對X向進給力和X向滾珠絲杠預拉伸量的計算，選擇了合適的滾珠絲杠和滾珠絲杠軸承。 指導教師 意 見 指導教師簽名： 2016年 月 日 分中心意見 中心意見 分中心主任簽名： 年 月 日 教學主任簽名： 年 月 日