立式加工中心Z轴进给传动设计【5张CAD图纸+毕业论文】

立式加工中心Z轴进给传动设计

38页 12000字数+论文说明书+任务书+5张CAD图纸【详情如下】

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立式加工中心Z轴进给传动设计论文.doc

立式加工中心Z轴进给装配图A0.dwg

轴A1.dwg

摘要

装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度,数控技术及装备是发展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。制造技术和装备是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术则是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。

数控机床技术的发展自1953年美国研制出第一台三坐标方式升降台数控铣床算起，至今已有53年历史了。20世纪90年开始，计算机技术及相关的微电子基础工业的高速发展，给数控机床的发展提供了一个良好的平台，使数控机床产业得到了高速的发展。我国数控技术研究从1958年起步，国产的第一台数控机床是北京第一机床厂生产的三坐标数控铣床。虽然从时间上看只比国外晚了几年，但由于种种原因，数控机床技术在我国的发展却一直落后于国际水平，到1980年我国的数控机床产量还不到700台。到90年代，我国的数控机床技术发展才得到了一个较大的提速。目前，与国外先进水平相比仍存在着较大的差距。

 总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

加工中心：是带有刀库和自动换刀装置的一种高度自动化的多功能数控机床。在中国香港，台湾及广东一代也有很多人叫它电脑锣。工件在加工中心上经一次装夹后，数字控制系统能控制机床按不同工序，自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助机能，依次完成工件几个面上多工序的加工。并且有多种换刀或选刀功能，从而使生产效率大大提高。

加工中心由于备有刀库并能自动更换刀具，使得工件在一次装夹中可以完成多工序的加工。加工中心一般不需要人为干预，当机床开始程序后，它将一直运行到程序结束。

关键词： 数控机床； 进给传动系统； 滚珠丝杠； 仿真

abstract

Industrial equipment technical level and the modernized degree determines the level and degree of modernization in the whole national economy, numerical control technology and equipment is the development of high-tech industries and high-tech industries (such as: Information Industry and information technology, biological technology and industry, aeronautics and Astronautics, national defense industry and trade industry) enabling technology and the most basic equipment, manufacturing technology and equipment is the most basic means of production of human production and activity, and numerical control technology is today's advanced manufacturing technology and equipment, the core technology. CNC technology widely used for manufacturing countries in the world today, in order to improve the high manufacturing capacity and level, improve the ability to adapt to the dynamic changeable market and competition ability. In addition, all industrial countries in the world will also list and CNC numerical control technology and equipment for the strategic materials of the country, not only to take significant measures to develop their own numerical control technology and industry, and in "sophisticated" key technology and equipment of numerical control of our country to implement policy of closures and restrictions.

The development of CNC machine tool technology since 1953 the United States developed the first three coordinate lifting mode of CNC milling machine, so far has 53 years history of 20 century 90 years, the rapid development of computer technology and the microelectronic industrial base, to the development of CNC machine tool provides a good platform, the CNC machine tool industry has been rapid development. CNC technology research in our country started in 1958, domestic the first CNC machine tools is Beijing first machine tool plant production of three axis NC milling machine. Although from time to time to see only later than abroad for a few years, but due to various reasons, CNC machine tool technology in the development of our country is a Straight after on the international level, in 1980, China's output of CNC machine tools is not to 700 sets. In the 1990s, China's CNC machine tool technology development got a larger speed. At present, with foreign advanced level compared to still exist large gap.

In short, vigorously develop the CNC technology as the core of advanced manufacturing technology has become the world's developed countries to accelerate economic development, improve the comprehensive national strength and the national status of an important way.

Machining center: with a knife library and automatically change the knife device is a highly automated multi function CNC machine tools. In Hong Kong, China, Taiwan and Guangdong generation also many people call it the computer gongs. Workpiece in machining center by a clamping, the digital control system can control the machine tool according to not the same process, automatic selection and replacement of cutting tools, automatically change spindle speed, feed rate and tool relative workpiece trajectory and other auxiliary functions, in order to complete the process of the workpiece surface processing. And there are a variety of change knife or knife selection function, so that the production efficiency is greatly improved.

Machining center equipped with because of the knife and can automatically replace the tool and the workpiece in a fixture can complete the processing of multi process. Processing centers do not require human intervention, when the machine tool to start the program, it will have to run to the end of the process.

Key words:  CNC machine tool; feed drive system; ball screw；simulation 

目 录

第1章概述 1

1.1课题的背景 1

1．2国内外相关产品及研发现状 4

1．3主要研究内容及技术路线 6

第2章滚珠丝杠螺母副 7

2.1滚珠丝杆副及其支承的选取 7

2.2计算 7

第3 章伺服电机 19

3.1伺服电机的选型 19

3.1.1电机负载扭矩计算 19

3.1.2 惯量匹配计算 20

3.2伺服定位精度的验证 21

3.2.1 机械传动装置刚度计算 21

3.2.2 伺服刚度计算 22

第4章仿真分析 23

4.1　机电进给系统综合结构图 23

4.2仿真分析 23

4.2.1　理想线性状态的仿真分析 23

4. 2. 2　具有摩擦非线性因素的仿真分析 24

参考文献 26

致谢 29

第1章  概述

1.1课题的背景

制造业直接体现了一个国家的生产力水平，是区别发展中国家和发达国家的重要因素。制造业是我国国民经济的支柱产业，是我国经济增长的主导部门和经济转型的基础，是我国城镇就业的主要渠道和国际竞争力的集中体现：作为过去20多年我国综合国力提高的主要标志。我国已经成为装备制造业大国，但产业大而不强、自主创新能力薄弱、自主创新产品推广应用困难等问题依然突出。应该看到，我国目前正处于扩大内需、加快基础设施建设和产业转型升级的关键时期，对先进装备有着巨大的市场需求。因此，提高中高档数控机床的市场竞争力是机床行业转型升级的首要任务。必须采取有效措施加快产业结构调整，推动产业优化升级，加强技术创新，促进装备制造业持续稳定发展，为我国经济平稳较快发展做出贡献。

数控机床作为现代装备制造业的关键装备，其产量和技术水平在某种程度上代表了国家的工业现代化水平和竞争力。我国数控机床的技术水平、性能和质量与装备制造业发达国家还有很大差距，高档数控机床及功能部件大多依靠进口，同时，数控机床作为国防军工的战略装各，是各种武器装备最重要的制造母机，是国防军工装备现代化的重要保证口。因此，一些发达国家把高性能数控机床作为战略物资严加控制，限制我国进口。

根据中国机床工具工业协会市场部提供的国际招标信息，中国机床工具工业协会分会对2012年1～3月份通过国际招标采购的加工中心总量、产品分类占比、产品水平和价格方面、用户及制造商情况进行了统计分析。进一步了解了市场需求，为企业有针对性地开发新产品并积极参与国际招标竞争起到引导作用。根据国际招标采购加工中心汇总表，2012年1～3月，加工中心中标项目共有153项，中标数量为314台，产品金额总计46962．4万美元。各类加工中心中标情况见表1．1。

当系统中有非线性因素(有摩擦因素干扰TF =10,不考虑间隙影响)时,正弦位置跟踪和正弦速度跟踪的结果如图4 ( a) 、( b)所示, 由于静摩擦的作用,在低速跟踪时,位置跟踪存在“平顶”现象,速度跟踪存在"死区"现象. 也就是说对包含摩擦非线性因素的模型采用PD控制,其鲁棒性能差,不能达到高精度的跟踪误差. 由于非线性摩擦的影响,系统的稳定性明显变差,主要表现为低速跟踪的不平稳性和正弦跟踪换向带来的误差突变. 这说明,位置控制回路的控制器选用PD, 只在一定程度上保证了电机输出转角的准确性,当系统中存在摩擦因素时,系统的准确性降低. 为了提高系统传动精度,在丝杠或工作台上安装检测装置构成半闭环或全闭环的伺服进给系统, 从而提高加工精度。

     a正弦位置跟踪                               b 正弦速度跟踪

图4　具有摩擦非性因素的仿真曲线 

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致谢

近四年的大学生生活即将结束，在论文完成之际，向所有曾经帮助过我的师长、同学、朋友和亲人表示感谢。严谨的治学态度、实事求是的工作作风、高尚的职业品德和敬业精神时时刻刻激励着我；他们渊博的知识，积极乐观的生活态度，给我以潜移默化的影响，必将使我受益匪浅。在这里对王老师以及其他机械系的老师表示我最诚挚的谢意，并祝愿他们身体健康、合家幸福。

老师以及全体同学，感谢你们在学习、生活等方面给予我的帮助和关心。在两年多的学习生活中结下了深厚友情，是你们使我的生活更精彩。同时感谢我的父母，是他们的关心、理解和爱护使我有了今天的一切。感谢我的寝室同学给我学业上的大力支持和生活上的关爱。再次将我诚挚的谢意献给所有关心和帮助过我的师长、同学、朋友和亲人，祝你们一生平安、幸福!