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铣床
加工
中心
工作台
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镗铣床加工中心工作台的设计,铣床,加工,中心,工作台,设计
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中国地质大学长城学院毕业设计（论文）开题报告学生姓名冯啟贵学号专业班级机械设计制造及其自动化指导教师杨运强职称教授单 位中国地质大学（北京）长城学院课题性质设计 论文课题来源科研 教学 生产 其它毕业设计（论文）题目 镗铣加工中心工作台的设计一、选题背景 近年以来，随着我国经济的高速增长，机械设备在机械工业中的地位也日益显著，并且随着时间的推移，各类机械设备也在不断完善，不断地向着高精度，高效率，智能化发展。工作台作为镗铣加工中心的重要组成部分，也是影响加工精度的重要组成环节。从一开始为了满足加工简单的零件而设计的直线运动工作台，到现在为了实现多工位加工而制造的分度工作台和回转工作台等。由于工作台是一台机床的关键配套部件，因此世界各国都有对其进行研究，我国在工作台的研究开发方面也取得了长足的进步。目前工作台的种类繁多，传统的工作台只能安装在某一指定机床上，伴随着科技的与时俱进，它们的功能也由传统单一性向现代的功能性方向发展，现在一些工作台，它不仅可以安装在钻床上，还可以安装在铣床和镗床等机床上。国外工作台的功能与我国所生产的工作台功能基本相似，但是在其精度方面，国外的一些公司所生产的工作台要略高于我国所生产的工作台。因此我国与国外相比，还是有一定的差距，因此工作台的设计具有重要意义。二、课题设计2.1课题的内容在本设计中着重介绍了如何对镗铣加工中心工作台进行设计，对导轨、丝杠、电机、选用和数控控制电路的设计和其控制程序的编制等方面进行了深入的分析。具体内容为：（1）进行工作台结构的总体设计；（2）关键零部件材料的选择及设计校核；（3）编写设计说明书；（4）绘制相应的零件图和装配图。2.2课题的目的镗铣加工中心工作台的设计创新，可以在很大方面提高镗铣床的生产效率和加工精度，其通过步进电机驱动工作在镗铣加工中心工作台X,Y轴方向上面移动的设计理念，大大减轻了人力的劳动强度，真正意义实现了机电一体化的真正内涵。2.3课题的意义通过本次毕业设计，对镗铣加工中心工作台有了完整的了解和深刻认识，学会把所学知识有效的用运到解决实际问题中的能力，不仅对课本所学知识有了更深层次的掌握，同时提高了自己解决实际问题的能力。学会了更好的查阅相关资料，为以后打下良好基础。本次毕业设计使我受益匪浅，通过研究解决一些工程技术问题，各方面的能力均有提升。此外还满足了市场需求，丰富了产品需求，使购买者有了更多更好的选择。三、课题研究现状随着科学技术的发展、制造技术的进步和人类生活水平的提高，以及社会对产品质量和品种的多样化的要求趋势日益增强。中、小批量生产的比例明显增加，对数控机床的柔性和通用性提出了更高的要求，希望市场能提供不同加工需求，能迅速高效、低成本地构筑面向用户的控制系统，并大幅度地降低维护和培训的成本，同时还要求具有网络功能，以适应未来车间面向任务和定单的生产组织和管理模式。为此，近10年来，随着计算机技术的飞速发展，各种不同层次的开放式镗铣加工中心工作台数控系统应运而生，发展很快。目前正朝标准化开放体系结构的方向前进。就体系结构而言，当今世界上的数控系统大致分为4种类型：传统数控系统、“PC嵌入NC结构的数控系统、“NC嵌入PC”结构的开放式数控统、开放式数控工作台工作系统。特别是进入20世纪90年代以来，随着国际上计算机技术突飞猛进的发展，数控加工中心技术正在不断采用计算机、控制理论等领域的最新技术成就。目前国外镗铣加工中心工作台的性能正朝着高速化、高精度、高效率、高柔性、高自动化、高可靠性、智能化、复合化、网络化、开放式体系结构等方向迅速发展这将对数控机床机械结构设计和制造的质量和可靠性提出更高的要求。“十五”期间,我国机械制造行业必须瞄准国际数控机床发展的科学前沿,开拓创新,消化吸收国外先进技术,开创我国加工中心工作台设计和制造技术的新局面。四、课题设计方案4.1设计方案选型与分析砂浆搅拌机由动力源、减速器、传动轴、搅拌叶片、箱体等组成。搅拌机通过电机主轴与减速器连接减速，再带动搅拌叶片转动使物料翻转，使内外螺旋带在较大范围内翻动物料，使物料在较短时间内搅拌均匀。4.1.1动力源的分析如今比较常用的动力源有电动机跟柴油机，两者相比较电动机的造价低（电费比柴油费低得多），噪音小、体积小、可正反转工作，但需要有电源，转速受限制。柴油机爆发力大、噪音大、不能反转，重量及体积较大，但野外很常使用。另外，柴油机工作时会产生大量高温的废气和烟雾污染空气，在温度较低的环境下，柴油机启动比较困难。具体到本文设计的砂浆搅拌机的特点，应该选用电动机作为动力源，在工地上比较方便而且经济、环保。（如图4-1、4-2）图4-1 电动机 图4-2 柴油机4.1.2.传动机构的分析传动部分主要有电动机减速器搅拌轴搅拌叶片。以这样的一个传动过程最终实现搅拌动作，其传动简单高效。由于电动机的转速比较高，功率较大，所以在整个传动过程中一定得有个减速器，减速器主要有一级减速器和多级减速器，本文所设计的搅拌机的电动机转速大概是1430转/每分钟，最终要达到主轴转速32转/每分钟左右，所以本文选择二级减速器，二级减速器常见的主要有直齿圆柱齿轮二级减速器、斜齿圆柱齿轮二级减速器。两者之间的区别在于斜齿圆柱齿轮的稳定性较好，传动平稳，但本文所设计的砂浆搅拌机没那么高的要求，所以选择直齿圆柱齿轮二级减速器，直齿圆柱齿轮二级减速器于主轴之间采用常用的联轴器链接。（如4-3）图4-3 二级减速器简图4.1.3搅拌叶片的分析砂浆搅拌机的执行机构主要是钢管和搅拌叶片，通过电动机的带动最终使搅拌叶片转动实现对砂浆的搅拌。叶片的方式主要有梨刀式、螺带式。梨刀式，和农村黄牛梨田的原理相同，叶片经过物料只是让一小部分物料在搅拌桶底翻身一次，搅拌桶越长，左边和右边的物料要混合一次是需要比较长的时间，甚至混合不了，此类搅拌机用在干混砂浆行业，效果不太理想；螺带式其螺带叶片低速转动，从搅拌桶底绕圈（完全无死角），将所有物料一一带向中轴，即刻打散扑来的物料，搅拌只需要2-3分钟，目前是最为理想，最为科学的一种搅拌执行机构。（如图4-4、图4-5） 图4-4：梨刀式搅拌叶片 图4-5：螺带式搅拌叶片4.2方案的确定经过对砂浆搅拌机的结构、传动机构和执行机构的分析，最终我拟定了如下方案：方案一：电动机二级圆柱齿轮减速器搅拌轴螺带式搅拌叶片；方案二：电动机二级圆锥齿轮减速器搅拌轴梨刀式搅拌叶片。方案一使用圆柱齿轮减速器减速，电动机直接连接减速器，避免安装分布范围过大，圆柱直齿轮用于平行轴传动，结构紧凑，承载能力强，工作可靠性较高；其次螺带式搅拌叶片搅拌效率更高，更均匀。方案二中使用二级圆锥齿轮减速器，优点在于圆锥齿轮具有换向性，可用于平行中传动，还可用于交叉轴传动，避免了电动机轴与搅拌轴在同一方向上；但其梨刀式搅拌叶片搅拌时间长，效果不尽人意。综上考虑，选择方案一是比较合理的。电动机、主轴和减速器都在同一方向上，这为设计卧式搅拌机提供了很大的方便。（如图4-6） 图4-64.3方案的特点及创新该方案具有搅拌均匀、速度快、卸料方便、操作简单、材料耐磨等特点。其次还在搅拌叶片的材料上增加了改进，使其整体的噪音减小，更人性化。五、预期结果这次设计的卧式砂浆搅拌机，将会给机械工地带来很大的方便，提高其施工效率；价格不高但作用很大，可满足各大工地的需求，并且返修率低，使用寿命长。能够达到任务书的要求。六、设计主要步骤1.砂浆搅拌机整体方案的分析和确定；2.电动机的选型；3.减速器的设计；4.搅拌叶片的设计；5.各部分材料的选择设计；6.绘制相应的零件图和装配图。七、进度计划序号任务名称开始时间结束时间1选题2查阅中、外文献资料，外文资料翻译，确定系统设计方案3开题4进行毕业设计5中期检查6上交毕业设计正稿打印版及电子材料，毕业设计及设计说明书光盘，完成毕业答辩ppt7毕业答辩八、参考文献1龚铁平编译.国外混凝土机械M.北京:中国机械工业出版社,19832张福培.从国内外搅拌楼(站)的现状S国内产品的差距和发展方向J.水利电力施工机械,1998.1 3黄长礼主编.混凝土机械M.北京:机械工业出版社,2001.74郑文纬、吴克坚主编.机械原理M.北京：高等教育出版社，2003.5向再励搅拌机设计和使用中主要参数的选取，陕西：长安大学，2008 6汪信远主编.机械设计课程设计M.北京：高等教育出版社，1999.7王昆,何小柏主编.机械设计基础M.北京：高等教育出版社，1999. 8陈军键.搅拌设备设计M. 上海:上海科学技术出版社，1985.9机械设计手册上、中、下册.北京:第一版化学工业出版社1979.1010郑修本、冯冠大主编机械制造工艺学北京：第一版机械工业出版社1992.11 Charles W. Beardsly, Mechanical Engineering, ASME, Regents Publishing Company,Inc,1998. 12 UCT FAMILY UNDER STOCHASTIC TECHNOLOGICAL CHANGES. INT. J. PRODUCTION ECONOMICS 122 (2009) 567580可自行加页四、课题设计方案 4.1传动机构的分析传动部分主要有步进电机联轴器滚珠丝杆副工作台。以这样的一个传动过程最终实现镗铣加工中心工作台的动作，其传动简单高效。由于步进电机的转速可以很灵活地控制，传动效率高，稳定，所以很容易地通过控制工作台的位移速来来控制工件的进给量。本文所设计的镗铣加工中心工作台的的动力源我们采用步进电机，驱动装置我们采用步进电机驱动滚珠螺母来完成工作台在X和Y方向的进给。4.2方案的确定经过对镗铣加工中心工作台的结构、传动机构和执行机构的分析，最终我拟定了如下方案，其方案结构图如下：联轴器工作台 滚滚丝杆 步进电机 4.3方案的特点及创新该方案具有控制方便、速度可调，操作简单、材料耐磨等特点。通过PLC控制系统控制，使操作者对镗铣加工中心的操作更加简洁，更人性化。五、预期结果这次设计的镗铣加工中心工作台，将会给加工中心的操作者带来很大的方便，提高其施工效率；价格不高但作用很大，可满足各类加工中心的需求，并且返修率低，使用寿命长。能够达到任务书的要求。六、设计主要步骤1.镗铣加工中心工作台整体方案的分析和确定；2.步进电机的选型；3.滚珠丝杆螺母副的设计；4.工作台的设计；5.滚珠丝杆，直线导轨，轴承强度的校核计算；6.绘制相应的零件图和装配图。七、进度计划序号任务名称开始时间结束时间1选题2查阅中、外文献资料，外文资料翻译，确定系统设计方案3开题4进行毕业设计5中期检查6上交毕业设计正稿打印版及电子材料，毕业设计及设计说明书光盘，完成毕业答辩ppt7毕业答辩八、参考文献1龚铁平编译.国外镗铣加工中心工作台在设备中的应用M.北京:中国机械工业出版社,19832张福培.国内外加工中心工作台的研究现状.水利电力施工机械,1998.1 3黄长礼主编.镗铣加工中心工作台的设计M.北京:机械工业出版社,2001.74郑文纬、吴克坚主编.机械原理M.北京：高等教育出版社，2003.5向再励镗铣床工作台的设计和使用.陕西：长安大学，2008 6汪信远主编.机械设计课程设计M.北京：高等教育出版社，1999.7王昆,何小柏主编.机械设计基础M.北京：高等教育出版社，1999. 8陈军键.镗铣加工中心工作台的设计M. 上海:上海科学技术出版社，1985.9机械设计手册上、中、下册.北京:第一版化学工业出版社1979.1010郑修本、冯冠大主编机械制造工艺学北京：第一版机械工业
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