遼 寧 省 高 等 教 育 自 學(xué) 考 試 數(shù)控技術(shù) 專業(yè)（本科段）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告設(shè)計(jì)題目： 數(shù)控刀架工藝設(shè)計(jì)助學(xué)單位 大連電子信息應(yīng)用教育中心 姓 名 指導(dǎo)教師 單正林 2013 年 12 月 28 日一、課題背景、目的與意義(1) 背景：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，他對國計(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。(2) 目的：研究高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢，五軸聯(lián)動加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展，智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展，重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立。(3) 意義：數(shù)控加工是現(xiàn)代制造技術(shù)的典型代表，在制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，如航空航天、汽車、摩托車、精密機(jī)械、家用電器等有著日益廣泛的應(yīng)用，已成為不可缺少的加工手段。當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力。伴隨著全球制造業(yè)向我國轉(zhuǎn)移的發(fā)展趨勢，對數(shù)控加工的需求必將呈現(xiàn)高速、持續(xù)的增長。數(shù)控加工的基礎(chǔ)是數(shù)控機(jī)床。隨著社會的進(jìn)步，人們對各類產(chǎn)品的生產(chǎn)要求越來越高，類似汽車這樣大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，也要求其個(gè)性化，因此就不能采用傳統(tǒng)的剛性生產(chǎn)線，要考慮到適當(dāng)?shù)娜嵝?。一些小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，其復(fù)雜度要求和精度要求也使普通機(jī)床難以勝任。相比之下，數(shù)控機(jī)床恰恰滿足了這些要求。1.1 國內(nèi)外現(xiàn)狀最近五年我國機(jī)床行業(yè)迅速發(fā)展。我國從 2002 年起已連續(xù) 3 年成為世界第一大機(jī)床消費(fèi)國。2004 年我國金屬加工機(jī)床市場消費(fèi)額為 94.6 億美元。機(jī)床工具行業(yè)是為制造業(yè)提供裝備的行業(yè)。從“十五“情況看，機(jī)床工具市場和發(fā)展速度受制于三大因素：即固定資產(chǎn)投資增長速度、汽車等主要用戶行業(yè)和機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展 速度、外商投資增長速度等。2001 年我國固定資產(chǎn)的投資增速為 12.1%，2002 年是 16.1%，2003 年達(dá) 26.7%，受宏觀調(diào)控影響，2004 年下降到 25.8%。機(jī)床行業(yè)主要用戶的汽車行業(yè)和機(jī)械制造業(yè)等“十五“期間也迅猛發(fā)展，再加上外商投資的逐年增長，使我國的機(jī)床消費(fèi)逐年提高，市場需求持續(xù)旺盛。 “十五”期間，機(jī)床工具行業(yè)的國有企業(yè)基本上實(shí)現(xiàn)了公司制改造。民營企業(yè)和三資企業(yè)在行業(yè)中的比重不斷擴(kuò)大。2004 年民營企業(yè)和三資企業(yè)的個(gè)數(shù)達(dá)到行業(yè)企業(yè)數(shù)的52.6%，產(chǎn)品銷售收入占行業(yè)產(chǎn)品銷售收入的 38.2%，實(shí)現(xiàn)利潤為行業(yè)利潤的 52.9%。 產(chǎn)業(yè)集中度進(jìn)一步提高。大連機(jī)床、沈陽機(jī)床一批企業(yè)通過兼并重組等方式，積極打造機(jī)床航母。2004 年金切機(jī)床產(chǎn)品銷售收入前十名企業(yè)的銷售收入之和已占全行業(yè)產(chǎn)品銷售收入的 42.1%，比上年提高 10.9 個(gè)百分點(diǎn)。在數(shù)控機(jī)床的科技攻關(guān)中，他們采取了“產(chǎn)、學(xué)、研、用”結(jié)合的方式，不僅攻克了一些關(guān)鍵技術(shù)，而且保證了所研發(fā)的產(chǎn)品能滿足生產(chǎn)需要。此外，自主開發(fā)與引進(jìn)國外技術(shù)相結(jié)合，不僅技術(shù)起點(diǎn)高，而且開發(fā)周期大大縮短?！笆濉逼陂g，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展，其中金切數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量由“九五”時(shí)期的幾千臺，迅速增加到 2001 年的 17521 臺、2002 年的 24803 臺、2003 年的 36813 臺。2004 年，我國數(shù)控金切機(jī)床年產(chǎn)量首次突破 50000 臺，達(dá)到 51861 臺，同比增長 49.8%。年產(chǎn)數(shù)控金切機(jī)床超千臺的企業(yè)已達(dá) 14 家。 “十五”期間，我國機(jī)床工具行業(yè)出口快速增長。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)，2004 年機(jī)床加上工具產(chǎn)品出口 22.52 億美元，其中機(jī)床出口同比增長33.52%。 “十五”期間，我國機(jī)床產(chǎn)品的出口檔次不斷提高。例如 2004 年我國金屬加工機(jī)床出口數(shù)量同比增長-0.64%，但金額卻增長了 42.4%。這說明， 高附加值機(jī)床出口增加，低附加值機(jī)床出口下降。令人欣喜的是，我國數(shù)控機(jī)床的出口在 2004 年首次突破 1 億美元，達(dá)到了 1.2 億美元，占當(dāng)年金屬加工機(jī)床 出口額的 22.6%。2004 年，在機(jī)床工具出口交貨值前五名的企業(yè)中，三資企業(yè)就占三名。這說明，三資企業(yè)已成為拉動機(jī)床工具出口的重要力量。在機(jī)床行業(yè)迅速發(fā)展的同時(shí)，也存在相當(dāng)大的問題。首先，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床在國內(nèi)市場占有率低，企業(yè)競爭力不足。中檔數(shù)控機(jī)床我們可以生產(chǎn)，但生產(chǎn)出來的東西，從質(zhì)量、交貨期到售后服務(wù)都缺少競爭力。以中檔數(shù)控機(jī)床中普通立式加工中心為例，2004 年內(nèi)地大約消耗了一萬臺，但大陸所有企業(yè)共計(jì)生產(chǎn)兩千臺左右，而只有八九個(gè)生產(chǎn)加工中心工廠的臺灣向大陸出口了三千三百臺。這說明我們的競爭力差，產(chǎn)業(yè)化水平低。我國機(jī)床工具行業(yè)存在的另一個(gè)大問題是進(jìn)出口逆差太大。2004 年我國機(jī)床工具產(chǎn)品進(jìn)口 89.3 億美 元，同比增長 45%，其中金屬加工機(jī)床（金切機(jī)床和成形機(jī)床）進(jìn)口59.16 億美元，同比增長 43.2%。2004 年我國機(jī)床工具產(chǎn)品出口 22.52 億美 元，同比增長33.5%，其中金屬加工機(jī)床出口 5.4 億美元，同比增長 42.4%。也就是說，機(jī)床工具產(chǎn)品去年進(jìn)口總值是出口的 4 倍，進(jìn)出口逆差高達(dá) 66.8 億美元。有關(guān)專家認(rèn)為，機(jī)床企業(yè)要千方百計(jì)滿足用戶需要，確保國產(chǎn)機(jī)床的交貨期和可靠性等以盡量減少進(jìn)口。此外，還要進(jìn)一步采取措施擴(kuò)大出口，以盡量減少逆差。二、設(shè)計(jì)應(yīng)用的原理和理論依據(jù)本次設(shè)計(jì)所涉及的電動刀架是 NLD100 四工位電動刀架，本刀架適用于數(shù)控車床，可以裝卡各種車削刀具，內(nèi)孔鏜刀等。本刀架工位數(shù)為 4，刀尖中心高為 100 mm，最大主切削力矩為 1650N?M,重復(fù)定位精度為±1.5“，分度精度為±4“，電機(jī)扭矩為 1N?M2。此 四 工 位 的 數(shù) 控 刀 架 有 如 下 幾 個(gè) 特 點(diǎn) ：1． 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 蝸 輪 蝸 桿 傳 動 比 較 大 ， 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 ， 體 積 小 。2． 定 位 精 度 較 高 ， 有 利 于 提 高 控 制 精 度 ， 從 而 提 高 了 加 工 的 形 位 精 度 。3． 操 作 方 便 ， 工 位 變 化 自 動 進(jìn) 行 ， 節(jié) 省 了 換 刀 時(shí) 間 ， 提 高 了 工 作 效 率 。三 、 設(shè) 計(jì) 方 案 論 證 分 析刀 架 蓋 ——保 護(hù) 刀 架 的 控 制 部 分 ， 防 止 灰 塵 、 鐵 屑 等 雜 物 進(jìn) 入 刀 架 。連 接 盤 ——連 接 盤 與 刀 臺 由 8 個(gè) M8×20 螺 釘 連 接 固 定 ， 可 以 帶 動 刀 臺 一 起旋 轉(zhuǎn) 。 其 上 的 控 制 元 件 可 以 控 制 連 接 套 和 動 齒 盤 及 定 位 銷 的 上 升 位 置 以 及 刀 臺 的旋 轉(zhuǎn) 位 置 。方 刀 臺 ——其 上 有 12 個(gè) M16×80 螺 釘 ， 可 同 時(shí) 固 定 四 把 車 刀 。定 位 銷 ——與 初 定 位 盤 和 定 位 盤 相 配 合 實(shí) 現(xiàn) 刀 臺 始 末 位 置 的 確 定 。蝸 輪 套 軸 ——蝸 輪 安 裝 在 上 面 ， 與 蝸 輪 一 起 轉(zhuǎn) 動 ， 傳 遞 運(yùn) 動 和 扭 距 。初 定 位 盤 ——與 定 位 銷 配 合 確 定 刀 臺 的 初 始 位 置 并 確 定 刀 臺 旋 轉(zhuǎn) 的 末 位 置 ，其 下 部 有 6 個(gè) 緩 沖 塊 ， 防 止 電 機(jī) 反 轉(zhuǎn) 時(shí) 產(chǎn) 生 沖 擊 。蝸 桿 ——蝸 桿 與 電 機(jī) 相 連 ， 是 刀 架 傳 遞 動 力 的 主 要 部 件 ?？?制 部 分 ——由 編 碼 器 ， 微 動 開 關(guān) 等 組 成 ， 控 制 動 齒 盤 、 連 接 套 及 定 位 銷 的上 升 位 置 和 電 動 機(jī) 的 正 反 轉(zhuǎn) 。 還 控 制 方 刀 臺 的 旋 轉(zhuǎn) 位 置 。固 定 盤 ——傳 遞 部 分 動 力 ， 改 善 蝸 輪 套 軸 的 受 力 情 況 。定 位 盤 ——與 定 位 銷 配 合 確 定 刀 架 的 初 末 位 置 。 定 位 盤 的 下 部 開 有 兩 個(gè) 槽 和一 個(gè) 凹 下 去 切 除 出 來 的 平 面 。動 齒 盤 ——與 上 下 齒 盤 嚙 合 限 制 刀 架 的 位 置 ， 其 上 安 裝 有 定 位 銷 等 元 件 。上 齒 盤 ——與 刀 臺 相 固 定 ， 和 動 齒 盤 相 嚙 合 ， 實(shí) 現(xiàn) 定 位 。下 齒 盤 ——與 底 座 相 固 定 ， 和 動 齒 盤 嚙 合 ， 實(shí) 現(xiàn) 定 位 。蝸 輪 ——與 蝸 桿 相 嚙 合 ， 傳 遞 動 力 。底座——底座是刀架上零件的基礎(chǔ)，支撐安裝其上的所有零件，蝸輪和蝸桿在這里嚙合。其下端與機(jī)床體相固定，中間有防震的材料。此電動轉(zhuǎn)塔刀架基本結(jié)構(gòu)如圖 2-1圖 2-1 刀架基本結(jié)構(gòu)1.2 實(shí)現(xiàn)功能數(shù)控刀架工藝設(shè)計(jì)1.3 關(guān)鍵技術(shù)及難點(diǎn)主要傳動部件設(shè)計(jì)2. 開發(fā)環(huán)境及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境：a. 硬件配置：，處理器：Core-i3；內(nèi)存：4G；硬盤： 500G；b. 操作系統(tǒng)：中文 Windows 7；c. 開發(fā)工具：AutoCAD；d. 輔助軟件：Microsoft Office ； e. 開發(fā)地點(diǎn)：；四、預(yù)期成果軟件：該系統(tǒng) windows 環(huán)境下的 CAD 設(shè)計(jì)圖。文檔：開題報(bào)告，中期報(bào)告，需求分析，詳細(xì)的設(shè)計(jì)文檔，測試文檔，畢業(yè)論文五、工作進(jìn)度計(jì)劃1、第 1-2 周，實(shí)習(xí)調(diào)研、收集相關(guān)的資料完成開始報(bào)告2、第 3 周， 確定目標(biāo)和制定總體設(shè)計(jì)方案3、第 4-8 周，根據(jù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算，畫出機(jī)構(gòu)裝配圖4 第 9-11 周，建立程序原型，調(diào)試系統(tǒng)程序5、第 12 周，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書六、參考文獻(xiàn) [1] 李善術(shù)，數(shù)控機(jī)床及應(yīng)用. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004[2] 張新義，等. 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004[3] 王愛玲. 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床. 北京：浙江大學(xué)出版社，2004[4] 陳秀寧，施高義編. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì). 第二版. 杭州：浙江大學(xué)出版社，2004[5] 邱宣懷主編. 機(jī)械設(shè)計(jì). 北京：高等教育出版社，1997[6] 孫訓(xùn)方，方孝淑，關(guān)來泰編. 材料力學(xué). 北京：高等教育出版社，2002[7] 成大先主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002[8] 謝進(jìn)，萬朝燕，杜立杰主編. 機(jī)械原理. 北京：高等教育出版社，2004[9] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊編委會. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊單行本帶傳動和鏈傳動 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