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開 題 報 告 題目名稱 立式數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)結構設計 題目來源 題目類型 導師姓名 學生姓名 班級學號 專 業(yè) 具體內容 課題背景和意義 國內外研究現(xiàn)狀 課題主要內容 課題研究方案 日程安排 參考文獻 課題背景和意義 數(shù)控機床代表著機械制造業(yè)現(xiàn)代科學技術發(fā)展的方向和水平 數(shù)控技術是制造自動化 的基礎 是現(xiàn)代制造裝備的靈魂核心 是國家工業(yè)和國防工業(yè)現(xiàn)代化的重要手段 關系到 國家戰(zhàn)略地位 體現(xiàn)國家綜合國力水平 其水平的高低和數(shù)控裝備擁有量的多少是衡量一 個國家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標志 數(shù)控機床還可以加工出傳統(tǒng)機床加工不出來的曲線 曲面 等復雜的零件 可以實現(xiàn)加工的自動化 而且是柔性自動化 從而效率可比傳統(tǒng)機床提高 3 7 倍 加工零件的精度高 尺寸分散度小 使裝配容易 不再需要 修配 可實現(xiàn)多 工序的集中 減少零件在機床間的頻繁搬運 擁有自動報警 自動監(jiān)控 自動補償?shù)榷喾N 自律功能 因而可實現(xiàn)長時間無人看管加工 目前 我國數(shù)控機床的發(fā)展不僅從技術水平上已研制出五坐標的數(shù)控銑床加工中心 CNC 系統(tǒng)和自動編程系統(tǒng)等 同時 也擁有了一定數(shù)量的數(shù)控機床的開發(fā) 生產 使用以 及擁有量等都與世界上的先進國家有較大差距 要達到世界先進水平 迅速發(fā)展我國數(shù)控 機床行業(yè)勢在必行 普通車床雖然可以進行單件 小批量生產 但解決多品種 特別是形 狀復雜 精度要求高的零件 就顯得力不從心了 這時只能依賴高素質的技術工人 但產 量上不去 如果一般技術工人就能完成且要上數(shù)量 就必須借助數(shù)控機床 本設計為立式數(shù)控車床主傳動系統(tǒng)結構設計 它是數(shù)控機床機械傳動部分的核心 通 過改造 大大改善了機床的加工性能 自動化程度提高 減輕操作者的勞動強度 改善了 勞動條件 提高加工精度 加工質量穩(wěn)定 提高生產效率 易于建立計算機通訊網絡 國內外研究現(xiàn)狀 數(shù)控機床代表著機械制造業(yè)現(xiàn)代科學技術發(fā)展的方向和水平 目前 我國數(shù)控機床的 發(fā)展不僅從技術水平上已研制出五坐標的數(shù)控銑床加工中心 CNC 系統(tǒng)和自動編程系統(tǒng)等 同時 也擁有了一定數(shù)量的數(shù)控機床的開發(fā) 生產 使用以及擁有量等都與世界上的先進 國家有較大差距 要達到世界先進水平 迅速發(fā)展我國數(shù)控機床行業(yè)勢在必行 經濟型數(shù)控機床設計的必然性 數(shù)控機床能較好地解決形狀復雜 精密 小批多變零 件的加工問題 能夠穩(wěn)定加工質量和提高生產率 也具有適應性強 較高的加工精度 但 是應用數(shù)控機床還受到其它條件的限制 價格昂貴 一次性投資巨大 對于中小企業(yè)心有 余而力不足 目前各企業(yè)都有大量的通用機床 完全用數(shù)控機床代替根本不可能 而且替代下來的 機床閑置起來 又會造成浪費 在國內 訂購新數(shù)控機床的交貨期一般較長 往往不能滿 足生產急需 通用數(shù)控機床對具體生產有多功能 要較好地解決上述問題 應走經濟型數(shù) 控機床設計之路 經濟型數(shù)控機床設計的優(yōu)點 經濟型數(shù)控機床設計一般指對普通機床其某些部位做一 定的設計 配上數(shù)控裝置 從而使機床具有數(shù)控加工能力 其目的有以下幾點 從提高資本效率出發(fā) 改造閑置舊設備 發(fā)揮機床的原有功能和改造后的新增功能 提高機床的使用價值 1 為了提高生產效率進行數(shù)控改造 2 為了適應多品種 小批量生產而進行數(shù)控改造 3 為了使技術等級較低的工人也能加工出高質量的產品零件和提高生產效率而進行的設計 所有這些目的都圍繞提高機床的性能價格比 用較少的價格 得到較高的機床性能 因此 經濟型數(shù)控機床設計具有以下優(yōu)點 易于對現(xiàn)有機床實現(xiàn)自動化 而且專業(yè)性強 沒有多 余功能 減少輔助加工時間 提高機床的生產效率 降低工人技術等級的要求 費用低 可充分利用原有機床設備 周期短 可滿足生產急需 課題主要內容 1 運動設計 根據(jù)機床的規(guī)格 用途和典型的工藝切削用量以及對同類型機床的分析比較 確定立式數(shù) 控機床的極限轉速 轉速數(shù)列的公比 擬定傳動方案和傳動系統(tǒng)圖 確定傳動副的傳動比 以及齒輪的齒數(shù)并計算轉速誤差 2 動力設計 確定電動機的功率 計算傳動件的計算載荷及其尺寸 驗算主要傳動件的應力 變形或壽 命是否在允許范圍內 3 結構設計 傳動軸系 變速機構 主軸組件 箱體 操作機構 制動裝置 潤滑裝置等的布置和結構 設計 以上三方面內容要具體地體現(xiàn)在設計圖紙和設計說明書上 課題研究方案 數(shù)控機床需要自動換刀 自動變速 且在切削不同直徑的階梯軸 曲線螺旋面和端面 時 需要切削直徑的變化 主軸必須通過自動變速 以維持切削速度基本恒定 這些自動變 速又是無級變速 以利于在一定的調速范圍內選擇理想的切削速度 這樣有利于提高加工 精度 又有利于提高切削效率 無級調速有機械 液壓和電氣等多種形式 數(shù)控機床一般 采用由直流或交流調速電動機作為驅動源的電氣無級變速 由于數(shù)控機床的主運動的調速 范圍較大 單靠調速電機無法滿足這么大的調速范圍 另一方面調速電機的功率扭矩特性 也難于直接與機床的功率和轉矩要求相匹配 因此 數(shù)控機床主傳動變速系統(tǒng)常常在無級 變速電機之后串聯(lián)機械有級變速傳動 以滿足機床要求的調速范圍和轉矩特性 為簡化主軸箱結構 本方案僅采用二級機械變速機構 運動方案如圖 2 1 有級變速的自動變換方法一般有液壓和電磁離合器兩種 液壓變速機構是通過液壓缸 活塞桿帶動撥叉推動滑移齒輪移動來實現(xiàn)變速 雙聯(lián)滑移齒 輪用一個液壓缸 而三聯(lián)滑移齒輪則必須使用兩個液壓缸 差動油缸 實現(xiàn)三位移動 液 壓撥叉變速是一種有效的方法 工作平穩(wěn) 易實現(xiàn)自動化 但變速時必須主軸停車后才能 進行 另外 它增加了數(shù)控機床的復雜性 而且必須將數(shù)控裝置送來的電信號轉換成電磁 閥的機械動作 然后再將壓力油分配到相應的液壓缸 因而增加了變速的中間環(huán)節(jié) 帶來 了更多的不可靠因素 圖 1 機械變速方案示意圖 電磁離合器是應用電磁效應接通或切斷運動的元件 由于它便于實現(xiàn)自動操作 并有現(xiàn)成 的系列產品可供選用 因而它已成為自動裝置中常用的操作元件 電磁離合器用于數(shù)控機 床的主傳動時 能簡化變速機構 操作方便 通過若干個安裝在各傳動軸上的離合器的吸 合和分離的不同組合來改變齒輪的傳動路線 實現(xiàn)主軸的變速 電磁離合器一般分為摩擦 片式和牙嵌式 日程安排 1 準備工作 2016 2 20 2016 3 5 接到設計任務書后 搜集必要的圖書 雜志 圖冊 手冊 同類機床說明書和產品圖紙 其他有關設計參考資料 專業(yè)標準等 以便設計時參考應用 2 擬定設計方案 2016 03 06 2016 03 15 1 閱讀同類機床的有關資料 如 機床說明書 裝配圖 樣本 機床水平分析等 2 對機床的用途 主要參數(shù) 傳動機構 零部件機構設計等進行分析研究 在分析比較 現(xiàn)有機床的基礎上考慮設計方案 力求做到有的改進和創(chuàng)新 擬定方案的步驟是 1 擬定運動參數(shù) 結合參考資料和同類機床的運動參數(shù)作出分析比較 對設計任務書中未給出的運動參數(shù) 根據(jù)任務書中規(guī)定的要求條件來確定 2 進行運動設計 根據(jù)已定參數(shù)進行運動設計 同時考慮某些結構方面的問題 3 動力計算及傳動零件的計算 2016 03 16 2016 03 25 確定機床功率 傳動帶的計算和選定 傳動軸徑的計算 齒輪模數(shù)的初算 主軸組件結構 參數(shù)的優(yōu)化設計 4 技術設計 2016 03 26 2016 03 31 繪制部件裝配圖和進行零件的計算和核算 5 零件工作圖設計 2016 04 01 2016 04 15 設計及繪制出正確的零件工作圖 6 編寫設計計算說明書 2016 04 16 2016 04 20 分三稿完成 7 整理設計計算說明書 2016 04 21 2016 05 04 在前三稿修改的基礎上全面整理設計計算說明書 完成所有的圖紙校核工作 準備畢業(yè)答 辯 參考文獻 1 金屬切削機床設計指導 上海交通大學編 上海 上海交通大學出版社 2006 2 機床設計手冊 上 下冊 機床設計手冊編寫組 北京 機械工業(yè)出版社 2006 3 機械設計圖冊 華東紡織工學院 哈爾濱工業(yè)大學 天津大學主編 上海 上海科學技 術出版社 1979 4 金屬切削機床設計 大連工學院 戴曙主編 北京 機械工業(yè)出版社 2009 5 金屬切削機床設計 吉林工業(yè)大學 吉林工學院 東北工學院主編 上海 上?？茖W技術 出版社 2009 6 金屬切削機床構造與設計 韋彥成 北京 國防工業(yè)出版社 2011 7 金屬切削機床 李鐵堯主編 北京 機械工業(yè)出版社 2010 8 金屬切削機床 鄧懷德主編 北京 機械工業(yè)出版社 2007 9 切削用量手冊 艾興 肖詩綱編 北京 機械工業(yè)出版社 2005 10 金屬切削機床 顧維邦編 北京 機械工業(yè)出版社 2007 11 機械設計師手冊 中冊 王少懷主編 北京 電子工業(yè)出版社 2006 7 12 機械設計課程設計 叢曉霞主編 北京 高等教育出版社 2010 8 13 機械原理 第七版 孫桓 葛文杰 陳作模主編 西北工業(yè)大學機械原理及機械零件 教研室編著 北京 高等教育出版社 2006 5 14 機械制造裝備設計 陳立德 趙海霞編著 北京 國防工業(yè)出版社 2010 6 15 數(shù)控機床系統(tǒng)設計 文懷興 夏田編著 北京 化學工業(yè)出版社 2005 5 16 數(shù)控車床設計 陳嬋娟主編 北京 化學工業(yè)出版社 2006 2 填表說明 題目類型 1 工程設計 2 應用研究 3 理論研究 4 其它 選 1 2 3 4 題目來源 A 自擬課題 B 民用科研課題 C 國防科研課題 選 A B C 開題報告內容使用宋體小四字號 指導教師意見 指導教師 簽字 年 月 日 學院意見 學院院長 簽字 年 月 日 填表說明 題目類型 1 工程設計 2 應用研究 3 理論研究 4 其它 選 1 2 3 4 題目來源 A 自擬課題 B 民用科研課題 C 國防科研課題 選 A B C 開題報告內容使用宋體小四字號