毕业设计（论文）开题报告-加工中心侧铣头结构设计.doc

本科毕业设计开题报告课题名称 数控铣床侧铣头结构设计学 号 20022038 姓 名 专 业 机 械 制 造 开题时间 2006 年 03 月 05 日指导教师 评阅教师 东北大学机械工程与自动化学院一、立论依据1 本课题的目的和意义一、 课题目的1、根据设计要求，设计一个重型数控龙门铣床的侧铣头，使其能够在横向和纵向两个方向作进给运动，对于一台重型数控龙门铣床来说通常加工的工件都是很大很重的，在加工过程中要让工件移动或是进行多次安装是很费时费力的，所以设计一个能够在横向和纵向两个方向作进给运动的侧铣头，来减少实际工件的移动和安装次数，进而减少安装的时间和由于多次安装引起的定位精度误差。2、使学生了解机械设备的设计过程。对作为一名将来从事机械行业的大学生来说，了解机械设备的设计过程是一个必须的。而对数控铣床侧铣头的设计完全能够体现出机械设备的设计过程以及在设计过程中应注意的问题和一般要考虑的因素。3、使学生能够将在大学期间所学的理论知识与具体实践相结合。当今大学生大部分都存在着不知道如何将大学所学的东西运用到实际中去，甚至认为大学所学的东西根本没有用处。4、使学生在实际过程中学习新的软件。通过完成这个毕业设计，以掌握当今社会上一些常用的制图软件和分析软件。现在的社会是高科技的社会，对于机械行业来说也是如此。现在的机械行业中很少有用手工绘制的图纸，而且现在的人们都有一种安全的理念和结构的美感，运用三维软件和分析软件对工程师所设计的结构进行三维建模和强度分析，可以事先发现不合理之处，以便提早加以改正。二、课题意义（1）、现实意义1）、在现实中，带有侧铣头的数控龙门铣床是不常见的一种形式，而带有能够在两个方向上进行进给运动的侧铣头的龙门铣床更是不常见。这项设计所设计的侧铣头与其他龙门铣床部分相配合，可以应用在现实中对工件进行三个方向上的加工，从而很可能能够对工件进行一次性安装加工，这无疑可以省去很多调整时间并保证良好的安装精度。而且这是对一台重型数控龙门铣床侧铣头的设计，对于一台重型铣床来说，加工的工件一般都是很大很重的，要对工件进行多次安装是很困难的也很浪费时间，且定位精度不容易保证，而该课题所设计的侧铣头正适合这种情况，所以说这项设计有重要的现实意义。2）、在做毕业设计的过程中学习掌握新的绘图软件和分析软件，为以后更好的适应社会打下良好的基础。（2）、理论意义1）、通过对侧铣头的设计，了解机械产品的设计过程，掌握设计过程中应注意的问题和应考虑的因素。2）、将在大学期间所学的理论知识与具体实践相结合起来。使同学们认识到大学所学的东西并不是一无所用，而是将来工作的基本知识。二、文献综述1 国内外研究现状、发展动态自从年美国第台数控铣床问世至今已经历了个年头。在这几十年的时间里世界上各个国家对数控机床研究都投入了大量的精力和财力。到目前为止数控铣床设备包括：车、铣、加工中心、镗、磨、冲压、电加工以及各类专机，形成庞大的数控制造设备家族。只就数控铣床来说，已经出现了各式各样适应于不同加工形式的数控铣床，而只就数控龙门铣床来说，自从西班矛尼古拉斯克雷亚集团公司(Nicolas Correa，下称NC公司)80年代中期开发出第一台龙门式数控铣床，在这短短的几十年里，数控龙门铣床技术的不断发展，先后出现了各种形式的龙门铣床，到目前为止数控龙门铣床技术的发展已经相当完善。尤其是以美国和德国为代表的数控技术最为先进。我国数控机床制造业在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，但数控龙门铣床并没有得到很大发展。从年“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，数控龙门铣床也得到了很大发展。但从年月份的上海数控机床展览会和年月北京国际机床展览会上，也看到了一些问题： （ 1）低技术水平的产品竞争激烈，互相靠压价促销； （）高技术水平、全功能产品主要靠进口； （）配套的高质量功能部件、数控系统附件主要靠进口； （）应用技术水平较低，联网技术没有完全推广使用； （）自行开发能力较差，相对有较高技术水平的产品主要靠引进图纸、合资生产或进口件组装。有专家指出专家说，从整体上提高我国机床水平刻不容缓。但当前需要特别注意的是，必须快速提高数控机床产品的自主开发、制造能力。为此，要建立有效的数控技术开发中心，加强对重点工艺的研究、试验，形成成套开发能力；同时，通过国际合作生产、合资经营，实现主流产品生产的高起点、成批量、专业化。从整体上看，现在在机械行业中使用的数控龙门铣床大部分只带有立式铣头，也就是说只能对工件上表面进行Y向和X向铣削或是带有侧铣头但该侧铣头只能进行Z向进给运动。也就是说带有能够做两个方向进给运动的侧铣头还是少见的。特别是对于重型龙门铣床来说，加工工件一般都是很大很重的，移动工件时很不合理的，所以这时采用能够做两个方向进给运动的侧铣头是必要的。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面：（1） 高速、高精加工技术及装备的新趋势效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。（2） 5轴联动加工和复合加工机床快速发展采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。（3）智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势（4）重视新技术标准、规范的建立2 所阅文献的查阅范围及手段查阅范围：中国自动化网、东北大学学位论文库、机床设计手册、机床设计图册、各公司的数控龙门铣床产品的结构形式、机床设计方案。查阅手段：请教老师INTERNET网 东北大学图书馆电子资源数据库 东北大学图书馆参考文献1、 数控技术和装备发展趋势及对策 机械设备新闻资讯网 2005-08-072、 龙门铣的先驱者来到中国 96航空翩遗技术 2005年第8期 3、 国内外数控技术发展状况 中国自动化网 2005-9-28 4、 专家指出要加大我国数控机床研发力度 新华社 2003-7-25、 机床设计方案 张耀满 2006-3-56、 机床设计手册3 机械工业出版社 19867、 机床设计图册 上海科学技术出版社 1979 8、机械设计课程设计 巩云鹏 田万禄 张祖立 黄秋波 东北大学出版社9、精密滚珠丝杠副产品目录 大连经济技术开发区国新商贸有限公司10、伺服传动进给机构设计计算 张耀满 2006-3-511、滑轨高速铣削加工 李湘、李真楷、 朱湘宁 航空制造技术 , 2006年 02期ASPT来源刊中国期刊方阵12、机床横梁重力变位的自演进补偿 张伯鹏; 张年松; 清华大学学报(自然科学版) , 2006年 02期13、XKB2320A型数控龙门铣床动态特性的试验研究 阎保民; 鲍绍箕; 大连理工大学学报 , 1983年 03期16、数控龙门铣床的研制 孙振功 水利部电力工业部机电研究所 天津蓟县， 17、Visualization Process for Design and Manufacturing of End Mills Sung-Lim Ko, Trung-Thanh Pham, Yong-Hyun Kim Springer Berlin / Heidelberg18、Interference-free tool-path planning for flank milling of twisted ruled surfaces Jung-Jae Lee, Suk-Hwan Suh Springer London Volume 14, Number 11 三、研究内容1 课题的构想与思路（1） 课题构想用重型数控龙门铣床对大型工件进行加工时，移动工件和重新安装工件是相当困难的，所以设计一个能够对大型工件侧表面两个方向进行加工的侧铣头是必要的，而且对于即将走向社会的毕业生来说，了解机械产品的设计过程、在设计过程中应考虑到哪些因素及应注意的问题、以及掌握机械行业中一些常用的绘图软件和分析软件，使学生能够将在校期间学的理论知识与具体实践相结合起来，是十分必要的，这就需要一个具体实例。（2） 课题思路此项龙门铣床侧铣头是应用在重型数控龙门铣床之上，所以一定要有足够的强度，而且避免不了的要有很大的重量，这就要求侧铣头的各部分结构设计一定要合理，以能保证在加工过程中不至于发生变形，已影响加工精度和结构强度。根据设计要求，侧铣头能够横向移动和纵向移动，即X向和Z向移动。这就需要在这两个方向上有安装有导轨，而根据立柱和侧铣头的结构形状，导轨采用滑动式矩形导轨。而要使侧铣头移动，就要有进给机构，根据具体结构和要保证的精度要求，选取滚珠丝杠作为进给传动部件，而根据设计要求选取进给电机。2主要设计内容（1）、方案设计：此项内容包括进给机构的设计与零件的选择、传动机构的设计与零件的选择，主要是对进给电机、主轴电机、进给丝杠的选择及传动带和带轮的设计和选择。（2）、结构设计：包括支撑结构的设计、各部件连接结构的设计、密封结构的设计、滑动导轨的设计等。（3）、利用CAXA软件绘制二维机械图纸。（4）、利用SOLIDWORKS软件绘制三维立体图。（5）、利用分析软件对机械结构进行仿真分析。3拟解决的关键技术（1）、实现侧铣头两个方向上的进给；（2）、如何保证进给精度和定位精度；（3）、结构设计与校核；（4）、二位机械图的绘制；（5）、SOLIDWORKS和分析软件的学习。4 总体设计方案采用电机带动滚珠丝杠副来实现两个方向的进给运动，主轴通过带和带轮与主轴电机相连接来实现主轴旋转，导轨采用贴塑滑动式导轨。五、工作计划序号阶段及内容工作量估计（时数）起止日期阶段成果形式1第一阶段：设计题目的确定一周2006、2、27-2006、3、5确定设计题目2第二阶段：方案设计及参数计算两周2006、3、6-2006、3、19确定具体方案及具体参数3第三阶段：绘制二维图纸六周2006、3、20-2006、4、30完成4张零号图纸的绘制4第四阶段：绘制三维立体图三周2006、5、