【JD105】ZXK-7532数控立式钻铣床主运动、进给系统及控制系统设计【机电一体化毕业设计论文】【优秀】【通过答辩】
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- 内容简介：
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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 ( 5 ) 三 、 本科毕业设计（论文）进展情况记录 (10 ) 四 、 本科毕业设计 （论文）中期报告 (12 ) 五 、 毕业 设计（论文） 指导 教师评阅表 (13 ) 六 、 毕业设计（论文）评阅 教师评阅 表 (14 ) 七 、 毕业设计（论文）答 辩及最终成绩评定表 (15 ) 第二部分 设计说明书 八 、 设计说明书 (16) - 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 学院 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 控立式钻铣床 主运动、 进给系统及控制系统的设计 内 容 及 任 务 内容： 1. 调查分析 原 控立式 钻铣 床的加工特点 ,确定新钻铣床的主要技术参数 。 2. 进行 新 数控立式 钻铣 床的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 。 任务： 1. 完成新设计数控立式钻铣床的 总体设计。 2. 设计说明书一份。 3. 设计图纸齐全。 4. 控制系统的设计 。 拟 达 到 的 要 求 或 技 术 指 标 一、 说明书 1. 资料数据充分 。 2. 计算过程详细、完全 。 3. 公式的 字母含义应标明，有时还应标注公式的出处 。 4. 内容条理清楚，按步骤书写 。 5. 说明书要求由计算机打印出来 。 二、 设计图纸 1. 根据总体设计方案，绘制 控立式 钻铣 床总图一张（ ） 。 2. 进行主运动的运动、强度和动力计算，绘制主轴箱部件展开图一张 （ ） 。 3. 进行进给运动的运动强度动力计算，绘制纵向数控进给机构部 装图一张（ ） 。 4. 绘制数控 钻铣 床零件图一张 ( )。 5. 根据控制系统总体设计方案绘制控制系统电路图一张 。 （ ） 6 科技译文（不少于 3000 汉字，原文可自选或由指导教师提供） 7. 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） 。 8. 总图纸量不少于 3 张零号图面 。 - 4 - 进 度 安 排 起止日期 工作内容 成毕业设计的选题和开题报告 设计的相关资料进行整理。 行设计的初期计算 ，绘制总图。 计 钻铣床的主轴箱展开图 。 制零件图 和电路图 。 整个设计进行合理性检查 计说明书的输入以及毕业答辩的准备。 业设计答辩。 主 要 参 考 资 料 1. 机械设计手册，机械工业出版社。 2. 实用机床设计手册，辽宁科技出版社。 3. 机床设计图册，上海科技出版社。 4. 成电路手册 5. 存储器手册 6. 机床主轴变速箱设计指导书，机械工业出版社。 7. 机床数控系统设计指导书，中国科技出版社。 8. 数控机床系统设计，化学工业出版社。 9. 数控铣床设计，化学工业出版社。 10. 机电综合设计指导书，中国人民大学出版社。 11. 原 控钻铣床说明书一套。 教研室 意见 签名： 年 月 日 院 (系 )主管领导意见 签名： 年 月 日 - 5 - 本科毕业设计 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 01 月 0 6 日 题目： 控立 式钻铣床 主运动、 进给系统及控制系统设计 - 6 - 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 一、数控技术的发展史 我国数控技术起步于 1958 年，近 50 年的发展历程大致可分为 3 个阶段：第一阶段从 1958 年到 1979 年，即封闭式发展阶段。在此阶段，由于国外的技术封锁和我国的基础条件的限制，数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的 “ 六五 ” 、 “ 七五 ” 期间以及 “ 八五 ” 的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。在此阶段，由于改革开放和国家的重视，以及研究开发环境和国际环境的改善， 我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家的 “ 八五 ” 的后期和 “ 九五 ” 期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。在此阶段，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步 。 二、数控机床的应用 数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比在现在是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之 一 。 铣床是一种用途广泛的机床。它可以加工平面 (水平面、垂直面等 )、沟槽（键槽、 T 型槽、燕尾槽等）、多齿零件上齿槽（齿轮、链轮、棘轮、花键轴等）、螺旋形表面（螺 纹和螺旋槽）及各种曲面。此外，它还可以用于加工回转体表面及内孔，以及进行切断工作等。数控机床即数字程序控制机床，是自动化机床的一种。最早出现的是数控铣床。 60年代以后，点位控制的机床迅速发展，出现了数控钻床、数控冲床和数控坐标镗床。这类机床不需要复杂的控制算法就可以实现加工。数控机床是现代制造业的关键设备，一个国家数控机床的产量和技术水平在某种程度上就代表这个国家的制造业水平和竞争力 。 三、国内数控机床的特点 近年来，我国数控机床的产量持续增长，数控化率也显著提高。另一方面我国数控产品的技术水平和质量也不 断提高。目前我国一部分普及型数控机床的生产已经形成一定规模，产品技术性能指标较为成熟，价格合理，在国际市场上具有一定的竞争力。我国数控机床行业所掌握的五轴联动数控技术较成熟，并已有成熟商品走向市场。我国在数控机床高端产品的生产上取得了一定的突破。目前我国已经可以供应网络化、集成化、柔性化的数控机床。同时，我国也已进入世界高速数控机床生产国和高精度精密数控机床生产国的行列。目前我国已经研制成功一批主轴转速在 800010000 转 /分以上的数控机床。我国数控机床行业近年来大力推广应用 信息技术，很多企业已 开始和计划实施应用 电子商务。如，济南第二机床集团有限公司的 及率达 100%，是国家级“ 范企业”，企业的 统应用也非常成功，现代化管理水平较高。 - 7 - 但是和发达国家相比，我国数控机床行业在信息化技术应用上仍然存在很多不足。 、信息化技术基础薄弱，对国外技术依存度高。我国数控机床行业总体的技术开发能力和技术基础薄弱，信息化技术应用程度不高。行业现有的信息化技术来源主要依靠引进国外技术，对国外技术的依存度较高，对引进技术的消化仍停留在掌握已有技术和提高国产化率上，没有 上升到形成产品自主开发能力和技术创新能力的高度。具有高精、高速、高效、复合功能、多轴联动等特点的高性能数控机床基本上还得依赖进口。 、产品成熟度较低，可行性不高。国外数控系统平均无故障时间在 10000 小时以上，国内自主开发的数控系统仅 3000时；整机平均无故障工作时间国外达800 小时以上，国内最好只有 300 小时。 、创新能力低，市场竞争力不强。我国生产数控机床的企业虽达百余家，但大多数未能形成规模生产，信息化技术利用不足，创新能力低，制造成本高，产品市场竞争能力不强。 四、数控机床的 发展趋势 传统的机械加工设备 , 在当今日益多变的市场需求和激烈竞争中 , 已不能满足企业上水平、求发展的需要。现在 , 工业发达国家都是以数控机床为基础 , 向柔性加工自动化的方向 (发展 , 并以对生产过程实行整个系统优化的计算机集成制造系统 (作为发展目标 1、 高速度、高精度化。速度和精度是数控机床的两个重要指标，它直接关系到加工效率和产品质量。目前，我国生产的第六代数控机床系统均采用位数、频率更高的处理器，以提高系统的基本运算速度，使得高速运算、模块化及多轴成组控制系统成为可能 。同时，新一代数控机床将采用超大规模的集成电路和多微处理器结构，以提高系统的数据处理能力。 2、 智能化。现代数控机床的智能化发展将通过对影响加工精度和效率的物理量进行检测、建模、提取特征、自动感知加工系统的内部状态及外部环境，快速作出实现最佳目标的智能决策，对机床的工艺参数进行实时控制，使机床的加工过程处于最佳状态。 3、 基于 数控编程自动化。随着计算机应用技术的发展，目前形交互式自动编程已得到较多的应用，是数控技术发展的新趋势。它是利用 制的零件加工图样，经计算机内的刀具轨迹数据进行计算和后置处理，从而自动生成数控机床零部件加工程序，以实现 集成。随着 前又出现了 成的全自动编程方式，其编程所需的 - 8 - 加工工艺参数不必由人工参与，直接从系统内的 据库获得，推动数控机床系统自动化的进一步发展。 4、 发展可靠性最大化。数控机床的 可靠性一直是用户最关心的主要指标。新一代的数控系统将采用更高集成度的电路芯片，利用大规模或超大规模的专用及混合式集成电路，减少元器件的数量，从而提高可靠性。同时通过自动运行诊断、在线诊断、离线诊断等多种诊断程序，实现对系统内硬件、软件和各种外部设备进行故障诊断和报警。 因此，对数控机床研究成为现代机床设 计重要课题。 本次设计我选择 铣床设计及控制系统设计。对 控立式铣床的主运动系统和进给系统的机械结构进行了设计和计算，并对其控制系统的硬件电路进行了设计。 主要研究内容、研究思路及方案 本课题研究的是 控立式钻铣床的主轴变速箱，进给系统及控制系统的设计。通过参考 式钻铣床，及各厂家生产同类型的数控铣床进行比较，对 后进行机械部分和硬件电路部分设计，这是本课题的难点，也是问题存在之处。在机械部分设计完成之后，把硬件电路设计和机械部分结合在一起，就可以实现 控立式钻铣床的数字控制。 本文对主运动系统的设计与普通机床的设计方法一致，以锻炼自己对常规机床设计的能力， 其主轴变速箱 的设计由分析比较图册上同类型铣床的结构布局，进行机械部分的设计。画出结构草图，通过修改之后确定其结构。进给系统部分采用开环伺服系统，以步进电机作为伺服执行元件。数控装置发出的指令脉冲，输送到伺服系统中的环行分配器和功率放大器，使步进电机转过相应的角度，然后通过减速齿轮和丝杠螺母机构，带动工作台移动。数控系统由硬件和软件部分组成，其中 硬件电路是用 51 系列单片机组成的控制系统，系统采用 8031 作 展了两片 2764 芯片，两 片 6264 芯片，两片 8255 可编程并行 I/O 接口。再通过环型分配器驱动步进 电机转动。 - 9 - 成毕业设计的选题和开题报告。 设计的相关资料进行整理。 行设计的初期计算。 计钻铣床的主轴箱展开图 。 制零件图 和电路图 。 整个设计进行合理性检查。 计说明书的输入以及毕业答辩的准备。 业设计答辩。 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。 - 10 - 本科毕业设计（论文）进展情况记录 毕业设计（论文）题目 ： 控立式钻铣床 主运动 、 进给及控制系统设计 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。 - 11 - 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 - 本科毕业设计（论文）中期报告 填表日期： 2007 年 3 月 26 日 院（系） 机械 工程学院 班级 学生姓名 课题名称： 控立式钻铣床 主运动、 进给系统及控制系统设计 课题主要任务： 调查分析原 控立式钻铣床 的加工特点、存在问题 ,进行新的数控立式钻铣床的总体方案和控制系统总体方案设计。 1、简述开题以来所做的具体工作和取得的进展或成果 开题以来，认真查阅了一系列的参考文献和与设计相关的书籍，对课题有了初步的整体了解，并通过参考各种资料书中有关 数控钻铣床 的设计过程，对设计步骤和方法有了更深层次的了解。通过前段时间的设计计算和 系统 分析以及在 颜竟成 教授的认真指导下， 数控钻铣床的控制系统的设计 是此课题最为重要的，也是难点之处，所以这对下一步的工作有着深刻的意义。 2、下一步的主要研究任务，具体设想与安排 1对 系统 进行进一步的分析，做出初步的系统 方案。 2在做出的初步方案上进行修改，使其进一步完善。 3确立方案后，接下来就是绘图和说明书的整理。 3、存在的具体问题 个人对 数控机床 的了解深度有限，存在的主要问题是整个 系统 设计过程中，经常遇到一些的问题， 需同学和老师的指导，在整个 系统 设计中还不完善， 需进一步的修改和完善。 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： - 13 - 毕业设计（论文）指导教师评阅表 院 （ 系 ） ： 机械 工程学院 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 控立式钻铣床 主运动、 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： 是 否 指导 教师评定成绩 分值： 指导教师签字： 年 月 日 - 14 - 毕业设计（论文）评
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