立式数控铣床机械部分的设计（机械CAD图纸） .doc

本科机械毕业设计论文cad图纸 qq 401339828 摘要本次设计是完成一台立式数控铣床机械部分的设计。在设计中主要对铣床总体结构进行布局，伺服系统和主轴系统进行设计计算，其中伺服系统包括伺服电机、滚珠丝杠、轴承等，主轴系统的包括主轴、齿轮、液压缸。同时对床身、工作台进行了造型和设计，对导轨进行了选型设计，对机床进行了整体布置，最后对主轴、滚珠丝杠、轴承进行了校核计算。本次设计中机床立柱采用固定立式，床身与立柱通过双头螺栓联接，伺服电机采用交流伺服电机，主轴电机采用交流主轴电机，主轴系统采用二级滑移齿轮变速机构，进给系统采用直线滚动导轨。主轴箱的上下移动实现z向的进给，其配重采用链条及链轮的结构实现，放于立柱体内。润滑油采用单独的油泵提供集中润滑。关键词：数控铣床；伺服电机；滚珠丝杠；轴承；液压缸本科机械毕业设计论文cad图纸 qq 401339828 abstractin the design, you can see the machining part design of a verteal machining center. in the design, we deal with such systerm problems as the selection of motors,ballscrew,bearing and such headshaft systerm as the gear hydraulic pressure iar and lathebed worktable.we explain the choosing of the material of rarious kmds and the assembling of the whole machine. and we check and calculate of the whole machine . and we cheak and calculate the main machine compoents.in the design,the machine tool lathe bed adopt the root vertical shaft. they joined by hexagram,the give system use beeline roll rail.the servo amplidyne and the principal axis use ac.and the headstocks move by the z axex move . ballscrew,bearing and the gear hydraulic pressure iar can drive the desk play.keywords：numerical control millng machine，ballserew，hydraulic pressure jar，headshaft- i -本科机械毕业设计论文cad图纸 qq 401339828 目录摘要iabstracti1 综述- 1 -1.1 立式铣床主要技术参数- 11 -1.1.1 主要内容- 11 -1. 1. 2 拟定方案- 11 -1. 1. 3 确定总体方案- 12 -1. 1. 4 机床总体布局的基本要求- 12 -2 数控机床的发展趋势132.1 数控机床的定义132.2 数控机床的发展趋势143 机床机械部分的结构173.1 机床的结构设计173.1.1 立式数控铣床的车身173.1.2 床身的支承173.1.3 床身的板布置和截面的形状（纵向、横向助板）173.1.4 床身材料的选择（高磷耐磨铸铁）183.2 立柱的设计183.2.1 对立柱的设计要求：183.2.2 立柱的结构183.2.3 立柱与床身的联接183.2.4 立柱的导轨精度193.3 工作台的设计193.3.1 工作台尺寸形状193.3.2 t型槽尺寸203.3.3 工作台的其他结构214 伺服进给系统224.1 伺服进给系统的种类和组成224.1.1 nc伺服机构的种类224.1.2 伺服进给机构的组成234.2 滚珠丝杠的选用与计算234.2.1 x向滚珠丝杠螺母副的设计：234.2.2 y向滚珠丝杠螺母副的设计：274.2.3 z向滚珠丝杠螺母副的设计：314.2.4 支承轴承的选用与计算：354.3 电机的选型354.3.1 对伺服控制电机的基本要求354.3.2 控制电机类型选择364.3.3 伺服电机选型364.3.4 x向伺服电机的选择364.3.5 y向伺服电机的选择404.3.6 z向伺服电机的选择414.3.7 主轴电机的选择434.4 导轨的设计434.4.1 导轨的设计和作用434.4.2 滚动导轨块444.4.3 导轨的结构类型选用的是滚动直线导轨444.4.4 本次设计选用的型号是ggbaa、45型484.4.5 疲劳寿命计算：494.4.6 导轨的防护和润滑：505主轴系统的设计525.1 主轴系统的设计525.1.1 主轴部件：525.1.2 主轴支承的选择与配置535.1.3 主轴箱变速装置545.1.4 齿轮尺寸及结构设计545.2 主轴箱部件的校核555.3 联轴器的设计606 配重的设计627液压缸65结论68致 谢69参考文献70本科机械毕业设计论文cad图纸 qq 401339828 1 综述20世纪中期，随着技术的发展，自动信息处理、数据处理以及电子机的出现，给自动化技术带来了新的概念，用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制，推动了机床自动化的发展。 采用数字技术进行机械加工，最早是在40年代初，由美国北密支安的一个小型飞机承包商派尔逊斯公司（parsonscorporation）实现的。他们在制造飞机的框架及直升飞机的转动机翼时，利用全数字电子计算机对机翼加工路径进行数据处理，并考虑到刀具直径对加工路线的影响，使得加工精度达到0.0381mm（0.0015in），达到了当时的最高水平。 1952年，麻省理工学院在一台立式铣床上，装上了一套试验性的数控系统，成功地实现了同时控制三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床。 这台机床是一台试验性机床，到了1954年11月，在派尔逊斯专利的基础上，第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司（bendix-cooperation）正式生产出来。 在此以后，从1960年开始，其他一些工业国家，如德国、日本都陆续开发、生产及使用了数控机床。 数控机床中最初出现并获得使用的是数控铣床，因为数控机床能够解决普通机床难于胜任的、需要进行轮廓加工的曲线或曲面零件。 然而，由于当时的数控系统采用的是电子管，体积庞大，功耗高，因此除了在军事部门使用外，在其他行业没有得到推广使用。 到了1960年以后，点位控制的数控机床得到了迅速的发展。因为点位控制的数控系统比起轮廓控制的数控系统要简单得多。因此，数控铣床、冲床、坐标镗床大量发展，据统计资料表明，到1966年实际使用的约6000台数控机床中，85%是点位控制的机床。 数控机床的发展中，值得一提的是加工中心。这是一种具有自动换刀装置的数控机床，它能实现工件一次装卡而进行多工序的加工。这种产品最初是在1959年3月，由美国卡耐;特雷克公司（keaney&treckercorp.）开发出来的。这种机床在刀库中装有丝锥、钻头、铰刀、铣刀等刀具，根据穿孔带的指令自动选择刀具，并通过机械手将刀具装在主轴上，对工件进行加工。它可缩短机床上零件的装卸时间和更换刀具的时间。加工中心现在已经成为数控机床中一种非常重要的品种，不仅有立式、卧式等用于箱体零件加工的镗铣类加工中心，还有用于回转整体零件加工的车削中心、磨削中心等。 1967年，英国首先把几台数控机床连接成具有柔性的加工系统，这就是所谓的柔性制造系统（flexiblemanufacturingsystem—fms）之后，美、欧、日等也相继进行开发及应用。 1974年以后，随着微电子技术的迅速发展，微处理器直接用于数控机床，使数控的软件功能加强，发展成计算机数字控制机床（简称为cnc机床），进一步推动了数控机床的普及应用和大力发展。 80年代，国际上出现了14台加工中心或车削中心为主体，再配上工件自动装卸和监控检验装置的柔性制造单元（flexiblemanufacturingcellfmc）。这种单元投资少，见效快，既可单独长时间少人看管运行，也可集成到fms或更高级的集成制造系统中使用。 目前，fms也从切削加工向板材冷作、焊接、装配等领域扩展，从中小批量加工向大批量加工发展。 所以机床数控技术，被认为是机械自动化的基础技术。那什么是车床呢？据资料所载，所谓车床，是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。在车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。车床主要用于加工轴、盘、套和其他具有回转表面的工件，是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。古代的车床是靠手拉或脚踏，通过绳索使工件旋转，并手持刀具而进行切削的。1797年，英国机械发明家莫兹利创制了用丝杠传动刀架的现代车床，并于1800年采用交换齿轮，可改变进给速度和被加工螺纹的螺距。1817年，另一位英国人罗伯茨采用了四级带轮和背轮机构来改变主轴转速。 为了提高机械化自动化程度，1845年，美国的菲奇发明转塔车床；1848年，美国又出现回轮车床；1873年，美国的斯潘塞制成一台单轴自动车床，不久他又制成三轴自动车床；20世纪初出现了由单独电机驱动的带有齿轮变速箱的车床。第一次世界大战后，由于军火、汽车和其他机械工业的需要，各种高效自动车床和专门化车床迅速发展。为了提高小批量工件的生产率，40年代末，带液压仿形装置的车床得到推广，与此同时，多刀车床也得到发展。50年代中，发展了带穿孔卡、插销板和拨码盘等的程序控制车床。数控技术于60年代开始用于车床，70年代后得到迅速发展。 车床依用途和功能区分为多种类型。 普通车床的加工对象广，主轴转速和进给量的调整范围大，能加工工件的内外表面、端面和内外螺纹。这种车床主要由工人手工操作，生产效率低，适用于单件、小批生产和修配车间。 转塔车床和回转车床具有能装多把刀具的转塔刀架或回轮刀架，能在工件的一次装夹中由工人依次使用不同刀具完成多种工序，适用于成批生产。 自动车床能按一定程序自动完成中小型工件的多工序加工，能自动上下料，重复加工一批同样的工件，适用于大批、大量生产。 多刀半自动车床有单轴、多轴、卧式和立式之分。单轴卧式的布局形式与普通车床相似，但两组刀架分别装在主轴的前后或上下，用于加工盘、环和轴类工件，其生产率比普通车床提高35倍。 仿形车床能仿照样板或样件的形状尺寸，自动完成工件的加工循环，适用于形状较复杂的工件的小批和成批生产，生产率比普通车床高1015倍。有多刀架、多轴、卡盘式、立式等类型 立式车床的主轴垂直于水平面，工件装夹在水平的回转工作台上，刀架在横粱或立柱上移动。适用于加工较大、较重、难于在普通车床上安装的工件，一般分为单柱和双柱两大类。 铲齿车床在车削的同时，刀架周期地作径向往复运动，用于铲车铣刀、滚刀等的成形齿面。通常带有铲磨附件，由单独电动机驱动的小砂轮铲磨齿面。 专门车床是用于加工某类工件的特定表面的车床，如曲轴车床、凸轮轴车床、车轮车床、车轴车床、轧辊车床和钢锭车床等。联合车床主要用于车削加工，但附加一些特殊部件和附件后，还可进行镗、铣、钻、插、磨等加工，具有“一机多能”的特点，适用于工程车、船舶或移动修理站看机床的水平主要看金属切削机床，其他机床技术和复杂性不高，就是近几年很流行的电加工机床，也只是方法的改变，没什么复杂性和科技含量。我国的数控磨床水平不错，每年都有大量出口，因为它简单，基本属于劳动密集型。 金属加工主要是去除材料，得到想得到的金属形状。去除材料，主要靠车和铣，车床发展为数控车床，铣床发展为加工中心。高精度多轴机床，可以让复杂零件在精度和形状上一次到位，例如，飞机上的一个复杂零件，以前由很多种工人：车工、铣工、磨床工、画线工、热处理工用好几个月干，其中还有报废的，最新的复合数控机床几天甚至几个小时就全干好了，而且精度比你设计的还高。零件精度高就意味着寿命长，可靠性好。由普通发展到数控，一个人顶原来的十个，在精度上，更是没法说，适应性上，零件变了，换个程序就行。把人的因素也降为最低，以前在工厂，谁要时会车涡轮、蜗杆，没个10年8年的不行，要是谁掌握了，那牛得很。现在用数控设备，只要你会编程，把参数输进去就可以了，很简单，刚毕业的技校学生都会，而且批量的产品质量也有保证。自美国在50年代末搞出世界一台数控车床后，机床制造业就进入了数控时代，在六十年代也搞出了第一代数控机床，但后来中国进入了什么年代，大家都知道。等80年代我们再去看世界的数控机床水平，差距就是20年了，其实奋起直追还有希望，但国营工厂不思进取，到了90年代，我们再去看世界水平，已有30年的差距了。中国改革开放前走的是苏联的路子，什么叫苏联的路子，举个例子来讲：比如，生产一根轴，苏联的方式是建一个专用生产线，用多台专用机床，好处是批量很容易上去，但一旦这根轴的参数发生了变化，这条线就报废了，生产人员也就没事做了。在19601980年代，国营工厂一个产品生产几十年不变样。到了1980年代后，当时搞商品，这些厂不能迅速适应市场，经营就困难了，到了90年代就大量破产，大量职工下岗。现代的生产也有大批量生产，但主要是单件小批量，不管是那种，只要你的设备是数控的，适应起来就快。专业机床的路子已经到头了， ;西方走的路和前苏联不一样，当年的“东芝”事件，就是日本东芝卖给苏联了几台五轴联动的数控铣床，让苏联在潜艇的推进螺旋桨上的制造，上了一个档次，让美国的声纳听不到潜艇声音了，所以美国要惩处东芝公司。由此也可见，前苏联的机床制造业也落后了，他们落后，我们就更不用说了。虽然，美国搞出了世界第一台数控机床，但数控机床的发展，还是要数德国。德国本来在机械方面就是世界第一，数控机床无非就是搞机电一体化，机械方面德国已没问题，剩下的就是电子系统方面，德国的电子系统工业本来就强大，所以在上世纪六、七十年代，德国就执机床界的牛耳了。但日本人的强项就是仿造，从上世纪70年代起，日本大量从德国引进技术，消化后大量仿造，经过努力，日本在90年代起，就超越了德国，成为世界第一大数控机床生产国，直到现在还是。他们在机床制造水平上，有一些也走在了世界前面，如在机床复合（一机多种功能）化方面，是世界第一。数控机床的核心就在数控系统方面，日本目前在系统方面也排世界第一，主要是它的发拿科公司。第一代的系统用步进电机，我们现在也能造，第二代用交流伺服电机。现在的数控系统的核心就是交流伺服电机和系统内的逻辑控制软件，交流伺服电机我们国家目前还没有谁能制造，这是一个光学、机械、电子的综合体。逻辑控制软件就是控制机床的各轴运动，而这些轴是用伺服电机驱动的，一般的系统能同时控制3轴，高级系统能控制五轴，能控5轴的，五轴以上也没问题。我们国家也由有5轴系统，但“做秀”的成份多，还没实用化。我们的工厂用的五轴和五轴以上机床，100进口17。机床是一个国家制造业水平高低的象征，其核心就是数控系统。我们目前不要说系统，就是国内造的质量稍微好一点的数控机床，所用的高精度滚珠丝杠，轴承都是进口的，主要是买日本的，我们自产的滚珠丝杠、轴承在精度、寿命方面都有问题。目前国内的各大机床厂，数控系统100外购，各厂家一般都买日本发那科、三菱的系统，占80以上，也有德国西门子的系统，但比较少。德国西门子系统为什么用的少呢？早期，德国系统不太能适合我们的电网，我们的电网稳定性不够，西门子系统的电子伺服模块容易烧坏。日本就不同了，他们的系统就烧不坏。近来西门子系统改进了不少，价格方面还是略高。德国人很不重视中国，所以他们的系统汉语化最近才有，不像日本，老早就有汉语化版的。就国产高级数控机床而言，其利润的主体是被外国人拿走了，中国只是挣了一个辛苦钱。美国为什么没有能成为数控机床制造大国呢？这个和他们当时制定产业政策的人有关，再加上当时美国的劳动力贵，买比制造划算。机床属于投资大，见效慢，回报率底的产业，而且需要技术积累。不太附和美国情况。但后来美国发现，机床属于战略物资，没有它，飞机、大炮、坦克、军舰的制造都有问题，所以他们重新制定政策，扶植了一些机床厂，规定了一些单位只能买国产设备，就是贵也得买，这就为美国保留了一些数控机床行业。美国机床在世界上没有什么竞争力。欧洲的机床，除德国外，瑞士的也很好，要说超高精密机床，瑞士的相当好，但价格也是天价。一般用户用不起。意大利、英国、法国属于二流，中国很少买他们的机床。西班牙为了让中国进口他们的机床，不惜贷款给中国，但买的人也很少?借钱总是要还的。韩国、的数控机床制造能力比大陆地区略强，不过水平差不多。他们也是在上世纪90年代引进日本技术发展的。韩国应该好一点，它有自己制造的、已经商业化了的数控系统，但进口到中国的机床，应我们的要求，也换成了日本系统。我们对他们的系统信不过。韩国数控机床主要有两家：大宇和现代。大宇目前在我国设有合资。台湾机床和我们大体一样，自己造机械部分，系统采购日本的。但他们的机床质量差，寿命短，目前在大陆影响很坏。其实他们比我们国产的要好一点。但我们自己的差，我们还能容忍，台湾的机床是用美金买来的，用的不好，那火就大了。台湾最主要的几家机床厂已打算把工厂迁往大陆，大部分都在上海。这些厂目前在国内的竞争中，也打着国产”的旗号。近来随着中国的经济发展，也引起了世界一些主要机床厂商的注意，2000年，日本最大的机床制造商“马扎克”在中国银川设立了一家数控机床合资厂，据说制造水平相当高，号称“智能化、化”工厂，和世界同步。今年日本另外一家大机床厂大隈公司在北京设立了一家能年产1000台数控机床的控股公司，德国的一家很有名的企业也在上海设立了工厂。目前，国家制定了一些政策，鼓励国民使用国产数控机床，各厂家也在努力追赶。国内买机床最多的是军工企业，一个购买计划里，80是进口，国产机床满足不了需要。今后五年内，这个趋势不会改变。不过就目前国内的需要来讲，我国的数控机床目前能满足中低档产品的订货。美、德、日三国是当今世上在数控机床科研、设计、制造和使用上，技术最先进、经验最多的国家。因其社会条件不同，各有特点。1.美国的数控史美国政府重视机床，美国国防部等部门因其军事方面的需求而不断提出机床的发展方向、科研任务,并且提供充足的经费，且网罗世界人才，特别讲究“效率”和“创新”，注重基础科研。因而在机床技术上不断创新，如1952年研制出世界第一台数控机床、1958年创制出加工中心、70年代初研制成fms、1987年首创开放式数控系统等。由於美国首先结合汽车、轴承生产需求，充分发展了大量大批生产自动化所需的自动线，而且、机技术在世界上领先，因此其数控机床的主机设计、制造及数控系统基础扎实，且一贯重视科研和创新，故其高性能数控机床技术在世界也一直领先。当今美国生产宇航等使用的高性能数控机床，其存在的教训是，偏重於基础科研，忽视应用技术，且在上世纪80代政府一度放松了引导，致使数控机床产量增加缓慢，于1982年被后进的日本超过，并大量进口。从90年代起，纠正过去偏向，数控机床技术上转向实用，产量又逐渐上升。2.德国的数控发展史德国政府一贯重视机床工业的重要战略地位，在多方面大力扶植。，於1956年研制出第一台数控机床后，德国特别注重试验，理论与实际相结合，基础科研与应用技术科研并重。与大学科研部门紧密合作，对数控机床的共性和特性问题进行深入的研究，在质量上精益求精。德国的数控机床质量及性能良好、先进实用、货真价实，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密数控机床。德国特别重视数控机床主机及配套件之先进实用，其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功能部件，在质量、性能上居世界前列。如西门子公司之数控系统，均为世界闻名，竞相采用。3.日本的数控发展史日本政府对机床工业之发展异常重视，通过规划、法规(如“机振法”、“机电法”、“机信法”等)引导发展。在重视人才及机床元部件配套上学习德国，在质量管理及数控机床技术上学习美国，甚至青出于蓝而胜于蓝。自1958年研制出第一台数控机床后，1978年产量(7,342台)超过美国(5,688台)，至今产量、出口量一直居世界首位(2001年产量46,604台，出口27,409台，占59%)。战略上先仿后创，先生产量大而广的中档数控机床，大量出口，占去世界广大市场。在上世纪80年代开始进一步加强科研，向高性能数控机床发展。日本fanuc公司战略正确，仿创结合，针对性地发展市场所需各种低中高档数控系统，在技术上领先，在产量上居世界第一。该公司现有职工3,674人，科研人员超过600人，月产能力7,000套，销售额在世界市场上占50%，在国内约占70%，对加速日本和世界数控机床的发展起了重大促进作用。4.我国的现状我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代， 于1958年研制出第一台数控机床，发展过程大致可分为两大阶段。在19581979年间为第一阶段，从1979年至今为第二阶段。第一阶段中对数控机床特点、发展条件缺乏认识，在人员素质差、基础薄弱、配套件不过关的情况下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、终因表现欠佳，无法用于生产而停顿。主要存在的问题是盲目性大，缺乏实事求是的科学精神。在第二阶段从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术，从日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奥、韩国、省共11国(地区)引进数控机床先进技术和合作、合资生产，解决了可靠性、稳定性问题，数控机床开始正式生产和使用，并逐步向前发展。通过六五”期间引进数控技术，“七五期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，19982004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%和34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距18。 在20余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才；通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处于从仿制走向自行开发阶段，与日本数控机床的水平差距很大。存在的主要问题包括：缺乏象日本“机电法”、“机信法那样的指引；严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，19982004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%和34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距19。2003年开始，中国就成了全球最大的机床消费国，也是世界上最大的数控机床进口国。目前正在提高机械加工设备的数控化率，1999年，我们国家机械加工设备数控华率是58，目前预计是1520之间。 一、 什么是数控机床 车、铣、刨、磨、镗、钻、电火花、剪板、折弯、激光切割等等都是机械加工方法，所谓机械加工，就是把金属毛坯零件加工成所需要的形状，包含尺寸精度和几何精度两个方面。能完成以上功能的设备都称为机床，数控机床就是在普通机床上发展过来的，数控的意思就是数字控制。给机床装上数控系统后，机床就成了数控机床。当然，普通机床发展到数控机床不只是加装系统这么简单，例如：从铣床发展到加工中心，机床结构发生变化，最主要的是加了刀库，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是铣、镗、钻的功能。 我们一般所说的数控设备，主要是指数控车床和加工中心。 我国目前各种门类的数控机床都能生产，水平参差不齐，有的是世界水平，有的比国外落后1015年，但如果国家支持，追赶起来也不是什么问题，例如：去年，沈阳机床集团收购了德国西思机床公司，意义很大，如果大力消化技术，可以缩短不少差距。大连机床公司也从德国引进了不少先进技术。上海一家企业购买日本著名的机床制造商池贝。， 近几年随着中国制造的崛起，欧洲不少企业倒闭或者被兼并，如马毫、斯滨纳等。日本不景气，有不少在80年代很出名的机床制造商倒闭，例如：新泻铁工所。 二、 数控设备的发展方向 六个方面：智能化、化、高速、高精度、符合、环保。目前德国和瑞士的机床精度最高，综合起来，德国的水平最高，日本的产值最大。美国的机床业一般。中国大陆、韩国。台湾属于同一水平。但就门类、种类多少而言，我们应该能进世界前4名。三、 数控系统由显示器、控制器伺服、伺服电机、和各种开关、传感器构成。目前世界最大的三家厂商是：日本发那客、德国西门子、日本三菱；其余还有法国扭姆、西班牙凡高等。国内由华中数控、航天数控等。国内的数控系统刚刚开始产业化、水平质量一般。高档次的系统全都是进口。 华中数控这几年发展迅速，软件水平相当不错，但差就差在电器硬件上，故障率比较高。华中数控也有意向数控机床业进军，但机床的硬件方面不行，质量精度一般。目前国内一些大厂还没有采用华中数控的。广州机床厂的简易数控系统也不错。 我们国家机床业最薄弱的环节在数控系统。 四、 机床精度 1、机械加工机床精度分静精度、加工精度（包括尺寸精度和几何精度）、定位精度、重复定位精度等5种。 2、 机床精度体系：目前我们国家内承认的大致是四种体系：德国vdi标准、日本jis标准、国际标准iso标准、国标gb，国标和国际标准差不多。 3、 看一台机床水平的高低，要看它的重复定位精度，一台机床的重复定位精度如果能达到0.005mm(iso标准.、统计法),就是一台高精度机床，在0.005mm(iso标准.、统计法)以下，就是超高精度机床，高精度的机床，要有最好的轴承、丝杠。 ;4、 加工出高精度零件，不只要求机床精度高，还要有好的工艺方法、好的夹具、好的刀具。 五、 目前世界著名机床厂商在我国的投资情况 1、2000年，世界最大的专业机床制造商马扎克（mazak）在宁夏银川投资建了名为“宁夏小巨人机床公司”的机床公司，生产数控车床、立式加工中心和车铣复合中心。机床质量不错，目前效益良好，年产600台，目前正在建2期工程，建成后可以年产1200台。 2、2003年，德国著名的机床制造商德马吉在上海投资建厂，目前年组装生产数控车床和立式加工中心120台左右。 3、2002年，日本著名的机床生产商大隈公司和北京第一机床厂合资建厂，年生产能力为1000台，生产数控车床、立式加工中心、卧式加工中心。 4、韩国大宇在山东青岛投资建厂，目前生产能力不知。 5、台湾省的著名机床制造商友嘉在浙江萧山投资建厂，年生产能力800台。 5、民营企业进入机床行业情况 1、浙江日发公司，2000年投产，生产数控车床、加工中心。年生产能力300台。 22004年，浙江宁波著名的铸塑机厂商海天公司投资生产机床，主要是从日本引进技术，目前刚开始，起点比较高。 32002年，西安北村投产，名字象日本的，其实老板是中国人，采用日本技术。生产小型仪表数控车床，水平相当不错。 六、军工企业技改情况 军工企业得到国家拨款开始于当年“大使馆被炸，后来台湾阿扁上台后，大规模技改开始了，军工企业进入新一轮的技改高峰，我们很多军工企业开始停止购买普通设备。尤其是近3年来，我们的军工企业从欧洲和日本买了大批量的先进数控机床。也从国内机床厂哪里采购了大批普通数控机床，国内机床厂商为了迎接这次大技改，也引进了不少先进技术，争取军工企业的高端订单。 听在军工企业的朋友讲，阿扁如果再能“顶”三年，我们的整体水平会上一个台阶。其实，胡锦涛总书记掌权以来，已经把国防事业提到了和经济发展一样的高度上，他说，我们要建立和经济发展相适应的国防能力，相信再过10年，随着我国国防工业和汽车行业的发展，我们国家会诞生世界水平的机床制造商，也将会超越日本，成为世界第一机床生产大国。 在即将完成的大学课程学习之际，进行此次立式数控铣床的设计，即检验了自己在专业学习中所学到的相关知识，又提高了自己动脑能力，为以后在工作中能熟练运用所学知识打下一个良好的基础。我十分珍惜这次难得的机会，广泛查阅相关书籍，竭尽全力进行该设计。此次设计包括：车身、立柱、工作台、向进给丝杠的计算及结构设计，另外，还设计了主轴及主轴运动换向机构，在机构设计的基础上还考虑了运动部件的润滑和主轴箱配重问题9。1.1 立式铣床主要技术参数行程： x轴 ： 550mm y 轴 ： 450mm z 轴 ： 400mm 工作台： 450*350 x 、y 、z最快移动速度：12m/min，脉冲当量：0.001mm/pulse 主轴转速：0600r/min 最大工件重量：500kg1.1.1 主要内容查阅相关的资料设计立式数控铣床的机械部分包括：液压自动变速主轴箱、主轴机构、夹刀机构，x、y 、z方向的驱动机构，滚珠丝杠的选型计算，伺服电机及位置检测装置的选型计算，导轨机构的设计，集中润滑系统选型计算。1. 1. 2 拟定方案确定本机床的结构与选型的设计原则：总体布局流畅结构合理不松散,实现机电一体化,外型美观；结构简单、功能齐全、操作方便；满足功能，造型和技术参数要求便于制造、安装和维修。1. 1. 3 确定总体方案车身与立柱通过双头螺栓联接，三轴运动均采用流动导轨，三个进给方向均采用伺服电机驱动，主轴采用fanuczc8型支流伺服电机驱动。整个机床用防护罩罩起，起到了防护床体和美观的作用。三个进给的方向通过伺服电机及联轴器带动滚珠丝杠转动，从而带动工作台做x、y向的直线运动，以上为总体设计方案，在设计中会根据不同的实际问题和具体的情况作出改动，力争使设计达到完美。1. 1. 4 机床总体布局的基本要求1.机床总体布局首先必须满足用户提出的各种要求.如机床的加工范围、工作精度、生产率和经济性等。2.确保实现既定工艺方法所要求的工件和刀具的相对位置与相对运动.在经济合理的条件下，尽量采用较短的传动链，以简化机构，提高传动精度的传动效率。3.确保机床具有与所要求的加工精度相适应的刚度、抗震性、热变形及噪声水平。4.通用机床必须满足参数标准和系列型谱中关于机床布局方面的规定。同时，还应该最大限度地考虑机床的系列化和部件的通用化程度。5.对于生产率和自动化程度较高的机床或专用机床，应力求便于自动上下料及纳入自动线。6.应便于观察加工过程；便于操作、调整和维修机床；便于输送、装卸工件和排除切屑；注意机床防护，确保安全生产。7.机床结构简单，合理可靠，便于加工和装配，并注意采用新技术。8.体积小，重量轻，节省原材料，降低制造成本，缩小机床的占地面积，外形美观大方。21本科机械毕业设计论文cad图纸 qq 401339828 2 数控机床的发展趋势2.1 数控机床的定义数字控制(numerical control)是用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的一种控制方法。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，是现代化加工的一门新型的，发展十分迅速的高新技术。数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备；其技术范围所覆盖的领域有：机械制造技术；微电子技术；信息处理、加工、传输拉术；自动控制技术；伺服驱动技术；检测监控技术、传感器技术；软件技术等。数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业(如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业)的使能技术和最基本的装备。在提高牛产率、降低成本、保证加工质量及改善工人劳动强度等方面，都有突出的优点；待别是在适应机械产品迅速更新换代、小批量、多品种生产方面，各类数控装备是实现先进制造技术的关键。数控机床是采用了数控技术的机床，或者说是装备了数控系统的机床。国际信息处理联盟第五技术委员会，对数控机床作如下定义：数控机床是一种装了程序控制系统的机床。该系统能逻辑地处理具有使用号码或其他符号编码指令规定的程序。数控机床，是把数字化了的刀具移动轨迹的信息输入数控装置，经过译码运算，从而实现控制工件与刀具相对运动，加工出所需零件的一种机床。国际信息处理联盟第五技术委员会对数控机床的定义是:数控机床是一个装有程序控制系统的机床，该系统能够逻辑地处理具有使用号码或其他符号编码指令规定的程序。即数控机床是采用了数控技术的机床或装备了数控装置的机床。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批、多变的零件加工问题，是一种灵活的、高效的自动化机床。为满足制造业不断追求优质、高效、低成本、及时、清洁卫生的目标，作为现代制造业的主流制造装备的数控机床，在高速、高效、精密化、工序复合、功能化、柔性化和系统化方面有了新的发展。数控机床已经成为现代制造业的主流制造装备。在全世界现有的1400万台机床中，数控机床约占100万台，机床拥有量数控率约7%，数控机床己成为我国制造业中的基础制造装备。工业部门对数控机床的要求，优先考虑的侧重点略有不同。例如，汽车工业主要要求速度更快，实现高速高效加工;而航空航天工业希望更多地实现零部件的完全加工，即能使工件在一次装夹中完成全部或大部分加工;中小型企业则更重视机床的柔性14。2.2 数控机床的发展趋势主要发展趋势如下：（一）、个性化的发展趋势1.高速化和高速高效加工高速加工不但可以大幅度提高加工效率、缩短加工时间、降低加工成本，而且可以使零件加工质量和加工精度达到更高水平。数控机床只有通过高速化，大幅度缩短切削工时，才可能进一步提高其生产率。数控机床的全面高速化，主要体现在如下几方面:高的主轴转速、高的快速移动速度和进给速度，各坐标轴高的加减速度，高的换刀速度(换刀时间或刀架转位时间短)，控制系统更高的数据处理速度。高速加工的切削速度比传统的高5-6倍，进给速度也相应提高，目前，高速加工中心大部分采用高速电主轴。主轴最高转速可达40000 r/min -50000r/min，目前有资料介绍主轴速度甚至可达每分钟20万转，主轴功率一般为40kw。2.高精密和超精密加工提高数控机床的加工精度，可通过减少数控系统的误差和采用补偿技术来实现，如提高数控系统的分辨率;使cnc控制单元精细化;提高位置检测精度(日本交流伺服电动机有的己安装每转可产生100万个脉冲的内藏位置检测器，位置检测精度能达到0.001mm/脉冲)。目前加工中心的定位精度就已由过去的士5m 提高到士1m。3.工序复合化和复合加工锉铣类加工中心是工序复合化数控机床的典型代表，它把铣、键、钻、铰、攻螺纹等工序复合在一台机床上，粗、精加工兼容，减少了工件在其加工过程中的装夹次数和定位调整时间，提高了加工精度和效率。工序复合化在加工中心概念的带动下渗透到各类数控机床上，出现了车削中心、车铣中心、磨削中心、齿轮加工中心及各种复合加工中心。车削中心具备c轴功能和动力刀架;车铣中心又增加了y轴和13轴功能，可使工件在一次装夹后完成全部加工。复合加工的工艺范围在不断扩大，如切削和磨削、切削与电加工，以及切削和激光加工复合在一起。对置式双主轴双转塔刀架的车削中心或车铣中心，解决了工件夹持端的加工问题，从而实现了全部加工。4.柔性化、系统化、智能化由于计算机技术和信息技术的飞速发展，推动数控系统更快地更新换代。世界上许多cnc生产厂家利用pc机丰富的软硬件资源，开发出开放式体系结构，使cnc有更好的通用性、柔性、适应性、可扩展性，并可适应向智能化、网络化发展的需要。开放式体系结构的新一代cnc系统，由于其硬、软件规范都是对外开放的，这就使cnc制造商和用户进行系统集成都得到有利的支持，也为针一对用户的二次开发带来极大方便，促进了cnc多档次，多品种的开发和广泛应用，通过扩展构成不同类型数控机床的cnc系统。数控机床在控制性能上的发展趋势是智能化。cnc系统引入了自适应控制，模糊控制和神经网络的控制机理，实现学习控制、工艺参数自动生成，三维刀具补偿、运动参数动态补偿、前馈控制等功能。在运行故障诊断中，专家系统使自诊断和故障监控功能更趋完善。智能化伺服系统使主轴驱动和进给系统能自动识别负载并自动优化调整参数。智能型cnc使数控系统通过全闭环的信息传递而具有自律控制能力，确保整个加工过程以最优性能稳态运行。各种自律控制器使智能型数控机床适应智能控制系统的要求。5.先进制造系统柔性制造单元(fmc-flexible manufacturing cell)是一种几乎不用人参与而能连续地对同一类型零件中不同零件进行自动化加工的最小加工单元，它既可以做为独立使用的加工设备，又可以作为柔性制造系统或柔性自动线的基本组成模块。柔性制造系统(fms-flexible manufacturing system)是由加工系统、物料自动储运系统和信息控制系统三者相结合并能自动运转的制造系统。这种系统可按任意顺序加工一组不同工序与不同加工节拍的零件，工艺过程随加工零件的不同作适当调整，能在设备的技术范围内自动地适应加工零件和生厂规模的变化。计算机集成制造系统(cims-computer intergratedmanufacturing system)是1974年美国的约瑟夫哈林顿博士首先提出的。cims是一种企业经营管理的哲理，它强调企业的生产经营是一个整体，必须用系统工程的观点来研究解决生产经营中出现的问题。集成是核心，它不仅是设备的集成，更主要的是以信息为主导的技术集成和功能集成14 。（二）、个性化是市场适应性发展趋势 当今的市场，国际合作的格局逐渐形成，产品竞争日趋激烈，高效率、高精度加工手段的需求在不断升级，用户的个性化要求日趋强烈，专业化、专用化、高科技的机床越来越得到用户的青睐。 （三）、开放性是体系结构的发展趋势 新一代数控系统的开发核心是开放性。开放性有软件平台和硬件平台的开放式系统，采用模块化，层次化的结构，并通过形式向外提供统一的应用程序接口。 为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究， 数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年的一个新的焦点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机。本科机械毕业设计论文cad图纸 qq 401339828 3 机床机械部分的结构3.1 机床的结构设计床身是机床的基础部件，要求具有足够高的静、动刚度和精度的保持性。床身设计受机床总体设计的制约，在满足总体设计要求的前提下应尽可能做到，既要结构合理、助板布置恰当，又要保证良好的冷热加工工艺性。3.1.1 立式数控铣床的车身此种床身一般都采用固定立柱式，由溜板和工作台实现平面上x、y两坐标的移动，故床身结构比较简单。3.1.2 床身的支承一般来说，车身的高度与宽度之比应小于1，为了增强车身在垂直平面内的抗弯强度，通常要把车身固定在地基上，车身则支承在该车身周边的垫片上，通过它们调整车床水平，使之达到 水平度：0.02 mm0.04 mm /1000mm 扭曲度：0.005 mm0.01 mm /1000mm然后拧紧地脚螺钉（具体详见总装配图）。考虑到机