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DL32M 床身 数控机床 结构设计

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内容简介：

本科毕业论文(设计)开题报告论文题目：DL32M 斜床身数控机床尾座结构设计 学院 专 业 、班级学生姓名 指导 教师（职称 毕业论文（设计）开题报告要求开题报告既是规范本科生毕业论文工作的重要环节，又是完成高质量毕业论文（设计）的有效保证。为了使这项工作规范化和制度化，特制定本要求。一、选题依据1. 论文（设计）题目及研究领域；2. 论文（设计）工作的理论意义和应用价值；3. 目前研究的概况和发展趋势。二、论文（设计）研究的内容1.重点解决的问题；2. 拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）；3. 本论文（设计）预期取得的成果。三、论文（设计）工作安排1. 拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）；2. 论文（设计）进度计划。四、文献查阅及文献综述学生应根据所在学院及指导教师的要求阅读一定量的文献资料，并在此基础上通过分析、研究、综合，形成文献综述。必要时应在调研、实验或实习的基础上递交相关的报告。综述或报告作为开题报告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通顺， 较全面地反映出本课题的研究背景或前期工作基础。五、其他要求1. 开题报告应在毕业论文（设计）工作开始后的前四周内完成；2. 开题报告必须经学院教学指导委员会审查通过；3. 开题报告不合格或没有做开题报告的学生，须重做或补做合格后，方能继续论文（设计）工作，否则不允许参加答辩；4. 开题报告通过后，原则上不允许更换论文题目或指导教师；5. 开题报告的内容，要求打印并装订成册（部分专业可根据需要手写在统一纸张上，但封面需按统一格式打印）。12一、选题依据 1、研究领域机械装备设计、CAD2、论文（设计）工作的理论意义和应用价值机床为制造企业的工作母机，数控机床广泛应用于工程实践中，数控机床尾座系统的结构和性能的优劣直接影响对工件的加工效率、精度和成本，设计可编程尾座可以提高加工过程的自动化和现代化，做到与时俱进，适应社会的快速发展和进步。本课题研究所要达到的预期效果是在数控车床加工过程中，当需要使用尾座时， 使用本课题所设计的尾座可以利用编好的程序自动控制尾座的移动和锁紧工作，从而减少尾座顶紧工件的劳动量，降低工人的劳动强度，可以提高加工过程的机械化和自动化水平，提高企业的生产效率，降低企业投入的成本。3、目前研究的概况和发展趋势1)发展现状:从 20 世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。当今的机床名企大部分出自德国和日本，世界机床的核心技术主要掌握在日德意美等少数发达国家的手里。在机床尾座的设计和研发方面，德国和日本等国也是走在前列，比如日本的马扎克和 FANUK，德国的通快集团和吉特迈集团在数控机床方面其中就包括机床尾座部分拥有最先进的技术，是数控尾座系统科研，设计，制造最强大的几大企业，还有他们所生产的可编程尾座响应速度更快，定位精度更高，尾座的设计也更人性化，这几家世界名企生产的尾座系统之所以能够达到高速度高精度等的要求，是因为他们对技术创新的不断追求，以及在制造方面拥有更高的水平，他们生产的每一个零件都有特别高的精度。这些先进的企业真的很值得我们学习，如果想要尽快的赶上甚至超越他们我们就要虚心的学习，不断的创新。近几年，国内专家在数控机床的自动化改造方面取得了许多成果，如 2016 年耿华，王亮，张金军，张亮提出一种直线导轨用车床尾座的设计方案，并展开实践，针对传统平床身数控车床的加工精度和快移速度已经难以满足机械加工行业高速发展的需求的现象，设计一款采用新型卡紧方式、符合人机工程学的直线导轨用车床尾座。2017 年海南省技师学院的苏利晓对普通车床进给传动系统数控改造，主要技术要点是滚珠丝杠的安装和电机轴颈与滚珠丝杠轴颈之间的连接，改造之后提高了原来机床的生产效率和生产精度。也有一些专家在机床尾座系统相关的设计研究中提出了新理论，如李进冬，王国玉提出了车床尾座模块化的概念，对数控机床可编程尾座发展起到了非常重要的作用。 虽然我国在数控机床尾座方面在近几年得到了发展，但是德国日本等国家在数控技术方面发展的比我们早太多，所以我国相对于在数控技术方面发展较早较快的美国和德国日本等国家在自动化程度，定位精度，定位速度等方面仍然存在一定的差距。但是相信在我国技术人员的努力下，对于机床尾座的发展一定会赶上甚至超越其他国家。 2）发展趋势： (1)高精度化 当代工业产品对精度的要求越来越高，特别是在航空航天等行业体现尤为突出 在计算机技术发展的推动下，各种加工精度补偿技术得以发展和应用;同时，各种高性能新型材料在机床结构制造中的使用，使得数控机床的各项精度显著提高，其中就包括机床的定位精度。 (2)高自动化 随着数控技术的发展，传统的手动驱动的尾座已不能满足高自动化的数控机床， 为了实现机床在加工过程中完全的自动化，机床尾座必然要朝着自动化方向发展。 (3) 高速度化 提高生产效率是机床技术发展的永恒主题随着数控设备高自动化的发展操作过程中，减少了“人 ”的介入，实现了尾座的快速移动及定位，同时缩短了工时，大幅提高了数控机床的加工效率。 (4) 高人性化 对数控机床尾座的自动化的改造，除完善其各项加工性能外，对外观、显示及操作人性化的设计同样不容忽视 从按键操作到菜单选择甚至对话框操作，从 LED 显示到 TFT 液晶显示，相关辅助设备的革新，使得机床尾座操作越来越简单，显示信息越来越清晰、丰富。 二、论文（设计）研究的内容 1. 重点解决的问题（1） 斜床身数控机床尾座的方案设计（2） 斜床身数控机床尾座的结构设计2. 拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）（1） 根据 DL32M 斜床身数控机床的整体要求，设计出与其相对应的液压尾座， 使其满足众多精度要求，以使其达到预想的目的。（2） 搜集和分析资料包括国内外数控机床的发展现状及趋势；液压技术和液压传动系统的基本资料；同等机床液压尾座的图纸和资料等。（3） 初步确定液压尾座的总体布局包括配置形式、液压系统的布置及选择液压能源及相应的附属元件等。（4） 尾座部分的设计及计算包括尾座顶尖、套筒、尾座体的设计，尾座孔系、尾座导轨的设计，挠度、转角、液压缸内径及压板处螺栓直径以及锁紧力的计算及校核。（5） 尾座精度的确定包括尾座体表面粗糙度的确定、尾座与机床形位公差的确定、底面及立导向面形位公差的确定。（6） DL32M 斜床身数控车床的液压系统。3. 本论文（设计）预期取得的成果（1） 一套完整的DL32M 斜床身数控机床尾座结构的装配图及零件图；（2） 一份 DL32M 斜床身数控机床尾座结构的说明书；（3） 一篇外文文献翻译。 三、论文（设计）工作安排 1. 拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）； 1) 查阅、整理参考文献，学习掌握数控机床为做系统的工作原理，进行 DL32M 斜床身数控机床尾座结构的方案设计。 2) DL32M 斜床身数控机床尾座结构的设计、选型、校核计算。设计参数： (1) 尾座套筒中心距床体上面 400mm,距床体上侧面 85m。 (2) 尾座行程长度为 1200mm。 (3) 液压锁压力 5MPa,尾座可承受 1000kg 的轴向顶紧力，。2.论文（设计）进度计划 第 14 周：明确毕业设计任务，查阅参考文献并分析有关资料撰写开题报告。第 5 周：拟定 DL32M 斜床身数控机床尾座结构设计方案。 第 68 周：完成尾座的结构设计及组成元件选择计算。 第 9 周：绘制总装装配图。 第 1012 周：绘制尾座结构主要组成零件 CAD 图及 3D 图。 第 13 周：书写毕业设计说明书，翻译与本设计相关的英文文献。第 14 周：准备毕业设计答辩。 四、需要阅读的参考文献 1 濮良贵等. 机械设计（第九版）M. 北京: 高等教育出版社, 2013. 2 孙桓等. 机械原理M. 北京: 高等教育出版社, 2013. 3 姜继海等. 液压与气压传动M. 北京: 高等教育出版社, 2006. 4 苏利 晓 . 普通 车床 进给传 动系 统数 控改 造 J. 现代制 造技 术与装备,2017,(10):159-161. 5 刘凌云,罗敏,陈志楚,吴岳敏. SK40P 数控车床尾座数控化改造方法及实现J. 机床与液压,2017,45(02):69-73. 6 耿华,王亮,张金军,张亮. 一种直线导轨用车床尾座的设计J. 机床与液压,2016,44(10):6-7+28. 7 汪淑珍,贾辉. 数控机床的发展状况与应对政策J. 重庆文理学院学报(自然科学版), 2012, 1:94-97 8 李进冬 , 王 国 玉 . 基 于 模 块 化 的 车 床 尾 座 设 计 J. 机械工程 师,2015,(05):185-186. 9 焦炬. 浅析数控机床发展现状J.机电产品开发与创新,2011,3:16-18 10 恩溪弄. 车床主传动系统精度可靠性及灵敏度研究D.东北大学,2014. 11 王步洲,李朝阳,毕相群. 普通车床尾座自动进给改造J. 设备管理与维修,2013,(11):66-67. 12 艾绍 阳, 刘杰. 一 种数控 车床 尾座 结构 的改 进设计 J. 机 械工程师,2013,(06):181-182. 14 Yoshitaka Morimoto, Takayuki Moriyama, et al. Development of linear-motor-driven NC table for high-speed machining of 3D surface by lathe turningJ. Procedia CIRP, 2012,1:271 -276. 15 Irving Paul Girsang,Jaspreet Singh Dhupia. Machine Tools for MachiningM.Springer London:2015-06-15. 16 B. Denkena, O. Gmmer. Active Tailstock for Precise Alignment of Precision Forged Crankshafts during GrindingJ. Procedia CIRP, 2013,12:121-126. 附：文献综述文献综述1. 斜床身数控机床尾座结构设计的目的和意义机床是制造机器的机器，也称作工作母机，在世界工业发展史上曾经起到举足轻重的作用。在科学技术高速发展的今天，机床领域的发展仍然十分重要。因此研究和分析机床的发展现状是非常具有现实意义的。机床经历了长时间的发展，到今天主要以数控机床为主7。我国政府高度重视数控机床的发展，国务院提出了国家中长期科学和技术展规划纲要9，鼓励发展自己的数控机床产业，而且还将其列为国家战略物资。数控机床尾座是数控机床重要的一部分，尾座系统的结构和性能的优劣对于零件加工的精度，生产的效率，操作者的劳动量和生产成本有很大的影响。传统的机床尾座对于数控机床的加工效率并不高，而且工人劳动强度大，耗时又耗力，还增加企业成本。设计可编程尾座可以提高加工过程的自动化和现代化，做到与时俱进，适应社会的快速发展和进步。当需要使用尾座时，使用本课题所设计的尾座可以利用编好的程序自动控制尾座的移动和锁紧工作，从而减少尾座顶紧工件的劳动量，降低工人的劳动强度，可以提高加工过程的机械化和自动化水平，提高企业的生产效率，给企业带来更高的效益。2. 斜床身数控机床尾座结构分类及构成1） 车床的尾座按操作方式可分为手动式、液压式、电机驱动等形式。（1） 手动式：手动尾座一般用在普车或简易数控车床上，自动化程度低，浪费人力，生产效率低，企业投入成本大，随着社会的发展会逐渐被数控自动化设备所取代。（2） 液压式：液压尾座一般用在全机能数控车床上，自动化程度相对较高，但是稳定性相对较差，效率相对手动式有所提高，节省人力和成本。（3） 电机式：电机式驱动尾座一般用在高性能的数控车削中心上，是目前水平较高的尾座系统，性能优越，省时省力省成本，已经被很多企业所接受。2） 车床尾座主要结构8按照车床尾座的工作原理和结构要求， 主要分为以下几个部件。（1） 顶尖部件。顶尖是辅助支撑工件的直接部件，一般分为死顶尖和活顶尖两种。（2） 套筒部件。 套筒部分是保证顶尖的前后顶紧松开动作的执行机构，可分为手动丝杠式和液压套筒式。（3） 尾座体。 为整个尾座的支撑部件，为其他部件的连接提供接口，并包括尾座精度调整环节等部件。（4） 导向部分。导向部分为整套尾座的移动精度提供保证。根据尾座导向机构形式而定，一般可分为山型导轨式、矩形导轨式和直线导轨式等。（5） 锁紧部件。 锁紧部件在尾座进行顶紧工件工作时保证尾座体与车床床身固定的整体刚性，从而使生产的长轴类零件转动时不会发生离心，一般分为手动锁紧和液压锁紧。3. 斜床身数控机床尾座发展状况：从20 世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。数控加工具有如下特点：加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。机床尾座是数控车床的主要构成部件之一， 在进行轴类零件加工时起到辅助支撑的作用，对于保证轴类工件加工精度和表面粗糙度起到重要的作用。目前机床尾座 按操作方式可分为手动式尾座、液压式尾座、电机驱动式尾座等形式。在一些自动化水平较低的国内本土企业仍然采用手动控制方式的机床尾座系统，这种尾座效率较低， 浪费时间还浪费人力，影响企业效益，不利于企业的快速发展。在一些自动化水平较 高的外企大多采用可编程尾座系统，机床整体的机械自动化和高速化水平较高，满足 机械加工行业高速发展的需求，适合高速发展的当今社会，在很大的程度上促进了企 业的发展。当今的机床名企大部分出自德国和日本，世界机床的核心技术主要掌握在日德意美等少数发达国家的手里。在机床尾座的设计和研发方面，德国和日本等国也是走在世界前列，比如日本的马扎克和 FANUK 公司，德国的通快集团和吉特迈集团在数控机床方面其中就包括机床尾座部分拥有最先进的技术，是数控尾座系统科研，设计，制造最强大的几大企业，还有他们所生产的可编程尾座响应速度更快，定位精度更高， 尾座的设计也更人性化，这几家世界名企生产的机床尾座系统之所以能够达到高速度高精度等方面的要求，是因为他们对技术创新的不断追求，使机床尾座很早的就实现了自动化，而且他们在制造方面拥有更高的水平，他们生产的每一个零件都有特别高的精度。这些先进的企业真的很值得我们学习，如果想要尽快的赶上甚至超越他们我们就要虚心的学习，不断的创新和发展新的技术，以成为全球顶尖为目标，不断开拓进取。近几年，国内专家在数控机床的自动化改造方面取得了许多成果。可以看出我们国家在机床尾座方面的研究也取得了很大的进步，从传统的手动尾座发展到了自动化的尾座。2013 年，王步洲，李朝阳，毕相群11对沈阳第一机床厂 CA6140 型卧式车床尾座进给自动化改造，改造参数：减速机输出转速 2.412r/min，输出转矩 139Nm， 电机功率 0.18kW。改造后，对批量零件进行加工时使用自动进给功能，对非批量零件进行加工时使用手动进给（摇动手轮实现）。将尾座进给改为电机加减速机驱动， 电机驱动减速机将动力通过离合器传递给顶尖进给丝杠实现进给。不需要自动进给时， 断开离合器，操作人员可通过手轮转动丝杠实现顶尖进给。2015 年李进冬， 王国玉8进行了基于模块化的车床尾座设计，可实现手动和液压等不同模块任意搭配，可实现四套尾座设计方案。在保证尾座功能可靠的前提下， 实现了最大程度的零件通用化，极大减少了此部件在制造生产组织等流程中的工作量。该设计方案已成功应用于某款数控车床中。2016 年耿华，王亮，张金军，张亮6提出一种直线导轨用车床尾座的设计方案， 并展开实践，针对传统平床身数控车床的加工精度和快移速度已经难以满足机械加工行业高速发展的需求的现象，设计一款采用新型卡紧方式、符合人机工程学的直线导轨式车床尾座，新型尾座便于工人操作、节省体力，而且结构简单、零部件少、制造费用低，易于大批量生产。2017 年海南省技师学院的苏利晓4对普通车床进给传动系统数控改造，普通车床进给传动系统数控的改造技术要点是滚珠丝杠的安装和电机轴颈与滚珠丝杠轴颈之间的连接，在降低企业成本的前提下，改造之后提高了原来机床的生产效率和生产精度。虽然我国在数控机床尾座方面在近几年得到了很大的发展，但是美国德国日本等国家在数控技术方面发展的比我们早太多，所以我国相对于在数控技术方面发展较早较快的美国和德国日本等国家在自动化程度，定位精度，定位速度等方面仍然存在一定的差距，我国本土的数控机床企业大多处于“粗放型”阶段，在机床尾座产品的设计水平，质量，精度，性能等方面与国外先进水平相比落后了 5-10 年，在高精尖技术方面的差距则到达了 10-15 年。但是相信在我国专家和技术人员的努力下，对于机床尾座的发展一定会赶上甚至超越其他国家，拥有最先进的技术，走在世界的领先行列。4 斜床身数控机床尾座的发展趋势: (1)高精度当代工业产品对精度的要求越来越高，特别是在航空航天等行业体现尤为突出。想要生产出高精度的产品对数控机床