数控车床主传动系统结构设计-开题报告

南京工程学院 工 业 中 心 本科毕业设计（论文）开题报告 题目： 数控车床主传动系统结构设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： D 机加工 121 学 号： 231120332 学生姓名： 卫佳华 指导教师： 刘桂芝 2016 年 3 月 10 日 本科毕业设计 (论文 )开题报告 学生姓名 卫佳华 学 号 231120332 专 业 机械设计制造及其自动化 指导教师姓名 刘桂芝 职 称 研究员级高工 所在院系 工业 中心 课题来源 D自拟课题 课题性质 A工程设计 课题名称 数控车床主传动系统结构设计 毕业设计的 内容和意义 采用 类比 法，进行数控车床主传动系统的设计。 该部件动力输出性能及机械性能直接影响工件的加工质量和切削生产率 ,是决定机床性能和技术经济指标的重要因素。 毕业设计的具体内容： 1. 主轴箱的主要零件 2. 制主轴箱传动机构装配图 0 号 1 张 3. 制零件图纸 ,纸折合 0 号 （约 15 个零件） 4. 绘制主轴动平衡图 ,输出功率和扭矩图 5. 确定主轴切削扭矩 6. 主 轴受力分析及主轴最佳支承计算 7. 主轴前后轴承寿命计算 8. 技术经济分析 9. 撰写毕业设计说明书 本课题研究的意义： 本课题对 数控车床主传动系统 进行了设计 ，其意义如下： 1、 高速、高精是 数控车床 主传动系统的重要指标， 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、 了解数控车床的工作原理，掌握数控车床主传动系统的设计过程和方法，提高对 数控车床主传动系统 的设计能力。 3、 通过运用所学知识及查阅相关资料，提高独立思考能力和解决问题的能力。 4、通过对 数控车床主传动系统 的设计，优 化了主传动系统，对数控车床的广泛应用和推广数控机床的改造有着深远的意义。 文献综述 随着电子信息技术的发展，世界制造业已进入了以数字化制造技术为核心的机电一体化时代，其中数控机床就是代表产品之一。目前，欧、美、日等工业化国家已先后完成了数控机床产业化进程，而中国从 20 世纪 80 年代开始起步，仍处于发展阶段。近年来，随着计算机技术的发展，数字控制技术已经广泛应用于工业控制的各个领域，尤其是机械制造业中，普通机 械正逐渐被高效率、高精度、高自动化的数控机械所代替 1。 国外工业发达国家对数控车床的研究时间较长，而且经验丰富，技术水平较高，其特点如下：（ 1）高速高精与多轴加工成为数控车床的主流 ， 纳米控制已经成为高速高效加工的潮流 。（ 2） 多任务 、 多轴加工数控车床越来越多地应用到航空航天 、 能源 、 汽车及船舶等行业 。（ 3） 智能化加工与监测功能不断扩充 ， 车间的加工监测与管理可实时获取机床本身的状态信息 ， 分析相关数据 ， 预测机床的状态 ， 提前进行相关的维护 ， 避免事故的发生 ， 减少机床的故障率 ， 提高机床的利用率 。（ 4） 机床误差检测 与补偿功能越来越强大 ， 能够在较短的时间内完成对机床的补偿测量 。 与传统的激光干涉仪相比 ， 对机床误差的补偿精度能够提高 3 4 倍 ， 同时效率得到大幅度提升 。（ 5） 最新的 术为多轴 、多任务数控车床提供了强有力的支持 ， 可以大幅度提高加工效率 2。 数控车床的高精度和高速度都要靠主传动系统来保证。 主传动系统是用来实现机床主运动的 , 它将主电动机的原动力变成可供主轴上刀具切削加工的切削力矩和切削速度 。 为适应各种不同的加工及各种不同的加工方法数控机床的主传动系统应具有较大的调速范围以保证加工时能选用合理 的切削用量同时主传动系统还需要有较高精度及刚度并尽可能降低噪声 , 从而获得最佳的生产率 、 加工精度和表面质量 3。 在设计机床的主传动常规变速系统时 , 当机床的运动参数如转速范围 、 电动机功率 、公比基本确定以后 , 通常采用图解的方法来设计传动系统 , 即使用转速图直观地表达出传动系统中各轴的变化规律和传动副的速比关系 。 按照传统的设计方法 , 只能对有限的几种方案进行计算和比较 , 要想取得一个最优方案相当困难 。 将 计方法和优化设计的思想引入主传动系统设计中 , 可以在满足一定的约束条件下 , 获得最优方案 4。 影响主轴系统动静刚度的因素有主轴轴承的配置、预加载荷、主轴前后轴承的支承距、主轴组的动平衡以及主轴系统的动态性能等，必须根据具体的产品进行分析计算，并制定相应的工艺，保证达到各项性能指标。轴承可以通过不同的组合来满足各种机床的要求。在进行机床设计时，根据机床的结构、精度、主轴的转速、负载等要求，确定机床主轴轴承的配置形式，并根据承载情况确定合适载荷的轴承 5。 数控车床的主轴回转时受各种因素的影响，瞬时回转轴线的位置是经常变化的。根据相对运动的原理，在任何瞬时，一方面主轴绕自己的瞬时回转轴线旋转。另一 方面，该瞬时回转轴线还相对理想回转轴线作轴向的、径向的和倾角的运动。通过对数控机床主轴回转精度的研究，可以合理确定主轴回转精度的各项评定指标，综合考虑尺寸误差、形状和位置误差的影响，确定数控车床主轴的误差范围，为界定数控机床的加工精度范围提供了 一种新的途径 6。 轴的材料是决定其承载能力的重要因素，制造轴的主要材料是碳素钢及合金钢。为了保证轴的正常工作，对于一般机器的轴，应进行刚度校核，防止因轴的强度不够而断裂；对于有刚度要求的轴（如机床主轴、跨度大的蜗杆轴等），还需进行刚度校核，防止轴工作中产生过大的变形 7。 主轴轴承的润滑与密封对机床使用和维护过程中值得重视的两个问题。良好的润滑效果可以降低轴承的工作温度和和延长使用寿命。密封不仅要防止灰尘屑末和切削液进入，还要防止润滑油的泄漏。 在数控 机床上，主轴轴承润滑方式有：油脂润滑、油液循环润滑、油雾润滑，油气润滑等方 式 8。 带传动可分为摩擦传动和啮合传动两类，带传动中，带为中间挠性件并靠摩擦力工作，所以能缓冲和吸振；运行平稳无噪声；过载时带在带轮上打滑，因而可防止其它零件的损坏；可增加带长以适应中心距较大的工作条件 9。 同步齿形带传动是一种新型的带传动。它利用齿形带的齿形与带轮的轮齿依次啮合传递运动和动力 , 因而兼有带传动、齿轮传动及链传动的优点 , 且无相对滑动 , 平均传动比较准确 , 传动精度高 , 而且齿形带的强度高、厚度小、重量轻 , 故可用于高速传动 10。 以上各个组成部分都是数控车床主传动系统中必不可少的 ，只有这些都满足设计要求，才能使主传动系统具有更高的精度和刚度， 从而获得最佳的生产率 、 加工精度和表面质量。 参考文献： 1、 冯银兰 . 数控设备的发展及人才状况 . 科学之友， 2008,5： 136、 江崇民 . 数控车床技术发展现状及趋势 . 机械工程师 ， 2012,4： 98、 刘锁 . 数控机床主传动系统设计 . 民营科技， 2013,8： 37 4、 潘越 . 机床主传动系统优化设计 . 煤矿机械 , 2005,4:18、 刘桂芝 . 影响机床主轴系统加工精度的分析 . 机械制造 与自动化 ,2004,4:57、 张丽萍 . 影响数控车床主轴精度因素的研究 . 机械设计与制造， 2007,12:127、董刚 . 机械设计 . 北京：机械工业出版社， 1998:233、王爱玲 . 现代数控机床 . 北京：国防工业出版社， 2003:186、杨景蕙 . 机械设计 . 北京：机械工业出版社， 1992:1470、 赵军华 曹和平 . 对数控机床主传动、进给传动的探讨 2007,9: 56 研究内容 1、 确定主轴切削扭矩 机床主轴作 为机床 上一个重要的部件起着非常重要的作用，其设计直接决定着车床的加工能力 。 2、 主轴受力分析及主轴最佳支承计算 主轴部件的刚度对机床的工作性能有重大影响。影响主轴部件刚度的因素很多，其中支承跨距对其刚度的影响 巨大 ，设计过大、过小都会使其刚度降低，从而影响传动件的工作状态和机床的加工效率和精 度。 3、 主轴前后轴承寿命计算 计算 轴承的受力情况与转速，选择合适的轴承，并且对轴承进行预紧，再通过润滑与密封， 保证轴承的寿命。 研究计划 研究周期与时间安排 毕业设计起止日期： 一周 第十五周） 第 1 周 (收集资料，学习有关书籍文献。 第 2 周 (搜集设计过程中所要遵照的有关国家标准并进行学习，提出初步设计所采用的方案； 第 3 周 (成开题报告及外文材料翻译； 第 4 周 (成试验机的三维草图设计及摩擦系数的计算； 第 5 周 (成装配图草图设计； 第 6 周 (行各零部件设计，进行机械制图工作 第 7 周 (业设计中期检查 第 8 周 (行 制零件 图 第 9 周 (成零件图绘制，同期准备论文的撰写 第 10 周 (成装配图、零件图的绘制 第 11 周 (交论文初稿 第 12 周 (改论文并定稿 第 13 周 (文评审 第 14 周 (辩资格确定 第 15 周 (业设计（论文）答辩