XK5040数控立式铣床及控制系统设计大学毕业论文

.（20*届）本科生毕业设计（论文）资料学 院、系： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 班 级： 学号 指导教师姓名： 职称 最终评定成绩： 二*年九月制.目 录第一部分 过程管理资料一、毕业设计（论文）课题任务书 ( 3 )二、本科毕业设计（论文）开题报告 ( 6 )三、本科毕业设计（论文）进展情况记录 (11)四、本科毕业设计（论文）中期报告 (13)五、毕业设计（论文）指导教师评阅表 (14)六、毕业设计（论文）评阅教师评阅表 (15)七、毕业设计（论文）答辩及最终成绩评定表 (16)第二部分 设计说明书八、设计说明书20*届本科生毕业设计（论文）资料.第一部分 过程管理资料.20*届毕业设计（论文）课题任务书院(系)：机械工程系 专业：机械设计制造及其自动化 指导教师 学生姓名课题名称 XK5040 数控立式铣床主运动系统、进给系统及控制系统设计内容及任务（1）设计内容：1、调查分析 XK5040 数控立式铣床的加工特点，确定设计数控立式铣床的主要技术参数。2、进行数控立式铣床总体方案和控制系统总体方案设计。3、完成进给运动的机械结构设计。4、完成控制系统硬件设计。（2）任务和要求：1、根据总体设计方案，绘制 XK5040 数控立式铣床总体外观图一张（三维计算机图） 。2、进行主运动系统的设计,绘制主轴箱装配图和进给机构的强度计算,绘制出工作台纵向或垂直方向数控进给机构装配图一张(A0 计算机图二张)。3、绘制出数控铣床主轴零件图。(A1 计算机图 1 张)。4、根据控制系统总体设计方案，绘制控制系统电路图一张（A0 计算机图） 。5、科技译文（不少于 2000 汉字，原文可自选或由指导老师提供） 。6、编写毕业设计说明书一套（不少于二万字，有英文摘要，全部用计算机打出） 。拟达到的要求或技术指标1、工作台尺寸（长宽）： 1600400mm；2、工作台最大承载 ： 200kg；3、定位精度 ISO 标准 X 0.07mm ；Y 0.05mm ；Z 0.06mm ；4、工作台进给量：纵向 101500mm/min；横向 101500mm/min；垂直 10600mm/min；5、主轴转速范围：301500r/min；.起止日期 工作内容20*.122020*.01.06 完成毕业设计的选题和开题报告20*.01.0720*.02.26 课题调研，收集资料，拟定总体方案，画总体图20*.02.2720*.03.30 进行有关运动计算,确定主运动主要参数,绘出转速图和传动系统图，绘制主轴箱装配图 20*.03.3020*.04.20 进行进给机构的设计和计算，绘制进给机构装配图一张20*.04.2020*.05.10 控制系统设计，画控制系统图一张20*.05.1020*.05.15 对整个设计进行检查进度安排20*.05.2120*.05.30 整理设计说明书及修改图子，翻译科技外文，以及毕业答辩的准备。.主要参考资料1、李福生主编，数控机床技术手册M.北京：出版社，1996.12、曹金榜易锡麟，机床主轴变速箱设计指导M.北京：机械工业出版社，1987.53、王爱玲、白恩远、赵学良、赵建国主编，现代数控机床M.北京：国防工业出版社，2003.44、 机械设计手册编辑组编，机床设计手册M.北京：机械工业出版社，1986.125、 机械设计手册联合编写组编，机械设计手册M.北京：化学工业出版社，1987.126、周明衡主编，离合器、制动器选用手册M.北京：化学工业出版社，2005.57、华东纺织工学院 哈尔滨工业大学 天津大学 主编，机床设计图册M.上海：上海科学技术出版社，1981.5 8李广弟 朱月绣 王绣山主编，单片机基础M.北京：北京航空航天大学出版社，2004.109黄鹤汀主编，金属切削机床设计M.北京：机械工业出版社，1999.1210赵大兴 李天宝主编，现代工程图学M.武汉：武汉科学技术出版社，2002.811顾维邦主编，金属切削机床概论M.北京：机械的工业出版社，1999.712张维纪编著，金属切削原理及刀具M.杭州：浙江大学出版社，2003.713甘永立主编，几何量公差与检测M.上海：上海科学技术出版社，2001.414张建钢 胡大泽主编，数控技术M.武汉：华中科技大学出版社，2000.815朱张校主编，工程材料M.北京：清华大学出版社，2003.616濮良贵 陈庚梅主编，机械设计教程M.西安：西北工业大学出版社，2003.217文怀兴主编，数控铣床设计M 北京：化学工业出版社 2006.1教研室意见签名：年 月 日院(系)主管领导意见签名：年 月 日.本科毕业设计（论文）开题报告（20*届）学 院、系： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 班 级： 学号 指导教师姓名： 职称 20*年 1 月 10 日.题目：课题研究背景数控机床的发展趋势1. 结合课题任务情况，查阅文献资料，撰写 15002000 字左右的文献综述。20 世纪人类社会最伟大的科技成果是计算机的发明与应用，计算机及控制技术在技术在机械制造设备中的应用是世纪内制造业发展的最重大的技术进步。自从1952 年美国第台数控铣床问世至今已经历了 50 个年头。数控设备包括：车、铣、加工中心、镗、磨、冲压、电加工以及各类专用机床，形成庞大的数控制造设备家族，每年全世界的产量有 1020 万台，产值上百亿美元。我国数控机床制造业在 80 年代曾有过高速发展的阶段，许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。但总的来说，技术水平不高，质量不佳，所以在 90 年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经济转移调整，经历了几年最困难的萧条时期，那时生产能力降到 50，库存超过 4 个月。从 1995 年“九五” 以后国家从扩大内需启动机床市场，加强限制进口数控设备的审批，投资重点支持关键数控系统、设备、技术攻关，对数控设备生产起到了很大的促进作用，尤其是在 1999 年以后，国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。当今世界工业国家数控机床的拥有量反映了这个国家的经济能力和国防实力。目前我国是全世界机床拥有量最多的国家（近 30 万台），但我们的机床数控化率仅达到 1.9左右，这与西方工业国家一般能达到 20的差距太大。日本不到 80 万台的机床却有近 10 倍于我国的制造能力。数控化率低，已有数控机床利用率、开动率低，这是发展我国 21 世纪制造业必须首先解决的最主要问题。每年我们国产全功能数控机床 30004000 台，日本 1 年产 5 万多台数控机床，每年我们花十几亿美元进口 70009000 台数控机床，即使这样我国制造业也很难把行业中数控化率大幅度提上去。国内的数控生产厂家主要有华中数控、北京航天机床数控集团、北京凯恩帝、北京凯奇、沈阳艺天、广州数控、南京新方达、成都广泰等，国产数控生产厂家规模都较小，年产都还没有超过 300400 套。从上面我们可以看出：我国的数控技术水平还有待提高，生产技术还相当落后。 因此，我们有必要大力发展我国的数控技术，提高国产数控技术的总体水平，将我国的工业水平提高到一个新的档次。近 10 年数控机床为适应加工技术发展，在以下几个技术领域都有巨大进步。 (1) 高速化 由于高速加工技术普及，机床普遍提高各方面速度，车床主轴转速由30004000r/min 提高到 80001000r/min，铣床和加工中心主轴转速由.40008000r/min 提高到 12000r/min、24000r/min、 40000r/min 以上,快速移动速度由过去的 1020m/min 提高到 48m/min、60m/min、80m/min、120m/min 在提高速度的同时要求提高运动部件起动的加速度，其已由过去一般机床的 0.5G（重力加速度）提高到 1.52G，最高可达 15G，直线电机在机床上开始使用，主轴上大量采用内装式主轴电机。(2) 高精度化 数控机床的定位精度已由一般的 0.010.02提高到 0.008左右，亚微米级机床达到 0.0005mm 左右，纳米级机床达到 0.0050.01，最小分辨率为 1nm 的数控系统和机床已有产品。 数控中两轴以上插补技术大大提高，纳米级插补使两轴联动出的圆弧都可以达到 的圆度，插补前多程序段预读，大大提高插补质量，并可进行自动拐角处理等。 (3) 复合加工、新结构机床大量出现 如 5 轴 5 面体复合加工机床，5 轴 5 联动加工各类异形零件。也派生出各新颖的机床结构，包括 5 轴虚拟轴机床，串并联铰链机床等。采用特殊机械结构，数控的特殊运算方式，特殊编程要求。 (4) 使用各种高效特殊功能的刀具使数控机床“ 如虎添翼” 。如内冷钻头由于使高压冷却液直接冷却钻头切削刃和排除切屑，在钻深孔时大大提高效率。加工钢件切削速度能达 1000m/min，加工铝件能达 5000m/min。 (5) 数控机床的开放性和联网管理数控机床的开放性和联网管理已是使用数控机床的基本要求，它不仅是提高数控机床开动率、生产率的必要手段，而且是企业合理化、最佳化利用这些制造手段的方法。因此，计算机集成制造、网络制造、异地诊断、虚拟制造、异行工程等等各种新技术都在数控机床基础上发展起来，这必然成为 21 世纪制造业发展的一个主要潮流。 参考文献：文怀兴主编，数控铣床设计M 北京：化学工业出版社 2006.1根据国内外的数控机床发展状况及自己兴趣，此次毕业设计我选择了 XK5040 数控立式铣床设计作为毕业设计课题，以便使自己对数控铣床有更多的了解，进而增强自己在这方面的能力。2.选题依据、主要研究内容、研究思路及方案。1、依据：随着科学技术的发展，生产率水平的提高，人们对产品精度和质量的要求越来越来严格。因此，企业生产线的自动化程度要求越来越高，数控铣床得到.了越来越广泛的应用。由于铣床使用旋转的多齿刀具加工工件，同时有数个刀齿参加切削，所以生产效率高，但是，由于铣刀每个刀齿的切削过程是断续的，且每一个的切削厚度又是变化的，这就使切削力相应地发生变化，容易引起机床振动，因此，铣床在结构上要求有较高的刚度和抗振性。2、研究的内容：本次设计主要研究的是 XK5040 数控立式铣床进给系统及控制系统设计，机床主传动及进给部件的设计过程和方法，包括参数拟定、传动设计、零件计算、结构设计等，对主运动、进给系统各部件进行选择,计算,校核；以及对 XK5040 立式铣床控制系统选用 MCS-51 系列单片机组成，纵向、横向及垂直方向的控制电路设计。3、研究思路及技术方案：这次设计的任务是对 XK5040 数控立式铣床进行总体设计和进给系统设计，先明确目的如下:a掌握机床主传动及进给部件的设计过程和方法，包括参数拟定、传动设计、零件计算、结构设计等，培养机构分析和设计的能力。b综合应用过去所学的理论知识，提高联系实际和综合分析的能力。c训练和提高设计的基本技能。如计算、制图、应用设计资料、标准和规范、编写技术文件（说明书）等。1、 主轴箱设计思路如下:先根据总体设计方案,进行有关运动计算,确定主运动主要参数,绘出转速图和传动系统图；再进