XK5040数控立式铣床主运动系统、进给系统及控制系统设计【全套包含CAD图纸三维建模】
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xk5040
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（ 2007 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 ： 二六年九月制 - 1 - 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 - 2 - 2007 届 本科 生 毕业设计（论文）资料 第一部分 过程管理资料 - 3 - 2007 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 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 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 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 (算机图二张 )。 3、 绘制出数控铣床主轴零件图 。 (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 （ 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）： 1600 400 2、工作台最大承载 ： 200 3、 定位精度 准 X Y Z 4、 工作台进给量：纵向 10 1500mm/向 10 1500mm/ 垂直 10 600mm/ 5、 主轴转速范围 ： 30 1500r/ - 4 - 进 度 安 排 起止日期 工作内容 20 成毕业设计的选题和开题报告 题调研，收集资料，拟定总体方案，画总体图 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 行进给机构的设计和计算，绘制 进给机构装配图一张 制系统设计，画控制系统图一张 整个设计进行检查 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 版社， 2、曹金榜易锡麟，机床主轴变速箱设计指导 M 械工业出版社， 3、王爱玲、白恩远、赵学良、赵建国 主编，现代数控机床 M 防工业出版社， 4、机械设计手册编辑组编，机床设计手册 M 械工业出版社， 5、机械设计手册联合编写组编，机械设计手册 M 学工业出版社， 6、周明衡主编，离合器、制动器选用手册 M 学工业出版社， 7、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 海科学技术出版社， 8李广弟 朱月绣 王绣山主编，单片机基础 M：北京航空航天大学出版社，9黄鹤汀主编，金属切削机床设计 M械工业出版社， 10赵大兴 李天宝主编，现代工程图学 M汉科学技术出版社， 11顾维邦主编，金属切削机床概论 M械的工业出版社， 12张维纪编著，金属切削原理及刀具 M江大学出版社， 13甘永立主编，几何量公差与检测 M海科学技术出版社， 14张建钢 胡大泽主编，数控技术 M华中科技大学出版社， 15朱张校主编，工程材料 M华大学出版社， 16濮良贵 陈庚梅主编，机械设计教程 M北工业大学出版社， 17文怀兴主编，数控铣床设计 M 北京：化学工业出版社 - 5 - 教研室 意见 签名： 年 月 日 院 (系 )主管领导意见 签名： 年 月 日 - 6 - 本科毕业设计（论文）开题报告 （ 2007 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 2007 年 1 月 10 日 题目： 课 题研究背景 数控 机床的发展趋势 - 7 - 1. 结合课题任务情况，查阅文献资料，撰写 1500 2000 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 10 20 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 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3000 4000 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 300 400 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 3000 4000r/000 1000r/床和加工中心主轴转速由 4000 8000r/高到12000r/24000r/40000r/上 ,快速移动速度由过去的 10 20m/高到 48m/60m/80m/120m/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 力加速度）提高到 2G，最高可达 - 8 - 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 微米级机床达到 右，纳米级机床达到 小分辨率为 1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/工铝件能达 5000m/ (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 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 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。 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： - 9 - 本次设计主要研究的是 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 式铣床控制系统选用 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 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；再进行动力计算 ,确定主电动机功率。 接着进行强度计算 ,绘制主轴箱装配图 一张 2 进给伺服系统机械部分的计算与选型内容包括：确定脉冲当量，计算切削力，滚珠丝杆螺母副的设计、计算与选型，齿轮传动计算，步进电机的计算和选型等。 3 控制部分总体思路如下： 根据总体方案及机械结构的控制要求，控制系统的功能包括： a、 X 向、 Y 向、 Z 给伺服运动； b、键盘显示； c、面板管理 d、行程控制 e、其他功能、例如光隔离电路、功率放大电路、红绿灯显示 硬件电路主要由以下几部分组成： a) 主控制器，即中央处理单元（ ; b) 总线，包括数据总线、地址总线和控制总线； c) 存储器，包括 d) 接口，即 I/O 输入输出接口电路； e) 外部设备，如键盘，显示器及光电输入等。 - 10 - 完成毕业设计的选题和开题报告 课题调研，收集资料，拟定总体方案，画总体图 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 进行进给机构的设计和计算，绘制进给机构装配图一张 控制系统设计，画控制系统图一张 对整个设计进行检查 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 指导教师： 年 月 日 说明：开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，此报告应在导师指导下，由学生填写，将作为毕业设计（论文）成绩考查的重要依据，经导师 审查后 签署意见生效。 - 11 - 本科毕业设计（论文）进展情况记录 毕业设计 题目： 控立式铣床主运动系统、进给系统及控制系统设计 班级 ： 学号：学生： _ _指导教师： 时 间 任务完成情况 指导教师 意见 第 周 至 第 周 指导教师签名： 年 月 日 第 周 至 第 周 指导教师签名： 年 月 日 第 周 至 第 周 指导教师签名： 年 月 日 注： 教师监督 学生如实记录毕业设计（论文）过程中根据 课题任务书 拟定的进度与进展情况 以及毕业设计（论文）撰写过程中遇到的问题和困难，并签署 意见。 - 12 - 第 周 至 第 周 指导教师签名： 年 月 日 第 周 至 第 周 指导教师签名： 年 月 日 第 周 至 第 周 指导教师签名： 年 月 日 注：教师监督学生如实记录毕业设计（论文）过程中根据 课题任务书 拟定的进度与进展情况以及毕业设计（论文）撰写过程中遇到的问题和困难，并签署意见。 - 13 - 本科毕业设计（论文） 中期报告 填表日期： 2007 年 4 月 10 日 院（系） 机械工程学院 班级 学生姓名 课题名称： 控立式铣床主运动系统、进给系统及控制系统设计 课题主要任务： 1、根据总体设计方案，绘制 控立式铣床总体外观图一张（三维计算机图）。 2、进行主进行主运动的运动 ,强度和动力计算 ,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 进给机构 装配图一张 (算机图二张 )。 3、绘制出数控铣床主轴零件图 .(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（ 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）。 1、简述开题以来所做的具体工作和取得的进展或成果 调研、收集资料，熟悉课题内容。 拟定了总体方案，画总图。 主传动及进给系统设计、计算 主轴箱装配 图 2、下一步的主要研究任务，具体设想与安排 伺服 部分设计、计算，控制系统设计 整理设计 说明书及翻译科技外文 3、存在的具体问题 本次设计的研究重点是主轴 结构的设计、尺寸的确定、控制部分的设计，难点是尺寸的确定 ，滚珠丝杆螺母副的设计、计算与选型 和控制部分的设计 4、指导教师对该生前期研究工作的评价 指导教师签名： 日 期： - 14 - 毕业设计（论文）指导教师评阅表 院 （ 系 ） ： 机械工程系 学生姓名 学 号 班 级 专 业 机械设计制造及其自动化 指导教师 姓 名 课题名称 控立式铣床主运动系统、进给系统及控制系统设计 评语： （包括以下方面，学习态度、工作量完成情况；检索和利用文献能力、计算机应用能力；学术水平或设计水平、综合运用知识能力和创新能力；） 是否同意参加答辩：
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