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X5040 铣床 数控 改造 横向 纵向 垂直 设计 SW 三维

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13123458910111214156787AB23456157824613EDCFFDBAEC阶段标记13124142201611111GCR 15 35#HT200GCR1545#GCR1545#Q235HT200HT200SFT03205-5 GB/T267-1986SFT04005-5Y向丝杠定位装置传感器Y向丝杠副内六角平端紧定螺钉内六角圆柱头螺钉导轨底座角接触球轴承导轨内内六角花型沉头螺钉内六角花型圆柱头螺钉Y向连接装置垫圈滑块轴承紧固装置Y向端盖234567891011121314151备注材料数量名称代号序号爆炸场景图X5040铣床Y向进给1:2重量比例共 张 第 张59数量批准标准化年月日签名分区处数标记设计工艺审核GB/T77-2000GB/T292-1994GB/T2673-1986GB/T6190-1986HT200HT200 35#GCR1570.2Kg附件6 中期报告（学生用表）系（部）： 专业： 班级： 学生姓名 学号 指导教师 课题名称X5040铣床数控化改造（横向、纵向、垂直向）简述开题以来所做的具体工作和取得的进展或成果：1、了解了数控铣床的发展历史及其X5040铣床的及国内外情况；2、研究了X5040铣床的构造，了解其工作原理和特点；3、完成了设计要求对其主要零件进行设计、校核计算；4、完成了主要参数的设计和计算。存在的具体问题与解决方法：问题：1、伺服电机的计算与选型不合理如：计算所需的功率太低；2、缺乏相关的资料如：铣床的一些计算公式、丝杠的寿命核算公式等；3、铣床的具体机构不了解如：XYZ移动结构。解决方法：1、图书馆查阅书籍；2、网上搜索该铣床的资料；3、寻求老师的帮助。下一步工作的主要研究任务、具体设想与安排：1、完成相关参数计算并选型后，下一步是各个零件的安装；2、安装完成后，就是检核与调试环节；3、针对铣床可能发生的问题采取一些措施；4、绘制X5040进给系统的零件。指导教师对前期工作的评价：指导教师签名：年 月 日注：1、本表可根据内容续页；2、指导教师评价及签名手写，其他内容电子版填写。附件3任务书（指导教师用表）系（部）： 专业： 班级： 学生姓名 指导教师姓名 论文（设计）题目X5040铣床数控改造（横向、纵向、垂直向）下达任务日期 任务起止日期 主要研究内容及方法内容：1、对旧铣床进行评估：改造的价值、改造的可能性，及改造后能否满足要求。2、确定改造技术方案：铣床本身固有几何精度的修复及保养；铣床辅助系统的维修及保养；铣床外观质量的修复。3、改造前的准备工作：机械精度的恢复；对机械部分进行测绘、设计、制造、修复。4、铣床改造：solidworks模拟安装；安装完成，进行联动实验；铣床定位调试；加工切削实验；5、改造完成后验收。方法：通过对机床机械部分的分析和计算，利用原机床的基础上，用过对导轨的维修和滚珠丝杠的更换来设定机械部件的规格性能并添加，达到机床的CNC化。主要任务及目标任务：1、研究和确定数控铣床进给伺服系统的总体设计方案，要求有必要的分析和计算过程；2、结构设计，要求画出总体结构图、关键零件图并对关键零部件进行校核和验算；3、利用solidworks仿真运动；4、撰写设计说明书（100页左右）。目标：1、完成X5040铣床数控改造（横向、纵向、垂直向）任务书；2、完成A0爆炸图一张、A3爆炸场景图一张。主要参考文献1贡克勤.数控机床第3版.北京:机械工业出版社,2012.32侯书林王洪章常青.WA-21M数控系统数控化改造XA5032铣床J.工程设计学报,2006.5:366-399页3Y1437982.马雪峰.X5040铣床的数控化改造论文.哈尔滨:哈尔滨工程大学,20074罗永顺.机床数控化改造技术M.北京:机械工业出版社,2007.5:193-195页5王计文景顺兴翟志强.浅析普通机床的数控改造J.机床与液压,1993.3:52-55页6谢顺兴.普通机床数控化改造.数控机场市场,2006.37成大先.机械设计手册第5卷M.北京:化学工业出版社,1994.4:32-36页8张俊生.金属切削机床与数控化改造M.北京:机械工业出版社,2001:55-58页进度安排各阶段工作任务起止日期查阅相关文献、撰写开题报告第12周计算相关参数第34周部分作图、中期检查第58周完成作图及说明书的撰写第910周与导师沟通、修改设计、准备答辩第1112周任务下达人签名任务接收人签名教研室指导小组组长签名系部领导小组组长签名注：1、本表可根据内容续页； 2、本表一式两份，学生、系部存档各一份；3、签名需手写，其他内容电子版填写。附录外文翻译：机器人的组成(1)hobby engineeringIts easier to learn about building robots if you take it one step at a time. This menu breaks a fairly complex robot into bite-sized pieces (or byte-sized for you programmers) to make the information easier to digest. We think that this is a good way to both learn about robots and to plan your actual construction. If you try to do everything at once you are likely to end up with a mess. If you plan and build in small steps, you are almost guaranteed success.(2)ControllersThe controller is the brains of your computer. The controller receives information from sensors and the input part of the human interface. It then decides what to do and sends instructions to the motion systems, actuators and the output part of the human interface. There are many types of controllers with different amounts of processing power and varying numbers and types of pins which connect to sensors, motors and the other part of the robot.In order for your controller or your robot to do anything, you must write a program and load that program into the controllers memory. Depending on your choice of controller, this can be fairly simple or extremely complicated. We recommend controllers using the Parallax Basic Stamp as the starting point for almost everyone. These controllers are programmed in an easy-to-learn language and have an integrated program loading system that is nearly 100% reliable. The Basic Stamp almost guarantees a fast start in programming whereas most alternatives require overcoming a significant level of difficulty just to get started. Even if you intend to graduate to more complex programming systems you will probably find the Basic Stamp a useful tool for investigating new ideas before developing your production code.(3)SensorsSensors provide your robot with information about its environment. Different sensors tell your robot about sights, sounds, pressures, temperatures and many other characteristics of the world around it.In many cases sensor components provide data when what you want is information. For instance, a sonar component may report that an echo came back in .05ms when what you really want to know is that a robot is charging you from two feet away. In some cases the volume of data from sensor components is more than can be handled by a robot controller - too much data can be as useless as no data at all. Because of this, many of sensor products are actually smart subsystems with specialized logic to evaluate the data stream and simplify programming your robots main controller.When considering sensors, your first step is to identify what you want your robot to sense and how quickly and reliably you want to acquire that information. While I want to know everything, right now, without error sounds like a good specification, it probably isnt achievable and it definitely wouldnt be affordable. All practical sensors have definite limits of accuracy, range, resolution and repeatability. Each little increase in performance requires a large increase in cost so you will often accept what you can afford rather than insist on what you would like.While sensors are warranted to meet their specifications, they arent guaranteed to do what you want in the way you want. While an IR distance sensor may be 99% accurate in the testing lab, your results may be less perfect in a competitive environment when your sensors may get confused by random reflections, your opponents sensors or even intentional interference. In order to be fully effective, you may need to compare the results from multiple sensors and/or filter the data to ignore results that seem inconsistent. As with every part of your robot, maximum effectiveness requires careful evaluation of real-world results and fine-tuning of your robots circuits and program. This is not a Plug And Play hobby!When evaluating sensors, you want to know the following:What is actually being measured? For example, most distance sensors dont really measure distance. They measure how long it takes to receive an echo after they send a signal. You have to consider the possibility that the echo is actually a stray signal and then find a way to eliminate those false readings. Reliable distance tracking systems usually look for patterns of consistent readingsHow many connections of what kind are required to connect the sensor to your controller? Do you have enough of those kinds of pins available on your controller? Does the signal need to be processed though an ADC or other hardware device to be usable by your program?How much power does the sensor require and at what voltage(s)? Will you have to increase your robots battery and power regulation capacity?A thorough technical evaluation of a sensor may require more knowledge than you possess. Fortunately, you can generally get good results by relying on common sense and the helpful nature of most other builders. The sensors we offer have all been used successful by builders of varying levels, so you can feel confident that you arent attempting the impossible when you select one of the sensors we offer. We have tried to write product descriptions that translate the technical specifications into common English (common American to our off-shore friends) - but keep in mind that something can get lost in any translation. Finally a search of the WEB will find you many examples of circuits and programs. (In the near future we will have our own samples posted with each product description.)(4)Robot Base KitsThe base is your robots skelton and it main functions are to hold all the other parts together and to protect delicate parts from harm. A base can be as simple as a scrap piece of wood or as complicated as a space ship.In many cases the design of the base is completely intertwined with the design of the motion systems. Sometimes the mechanical components for a robot can be borrowed from a toy or other hobby. Radio controlled planes, cars and boats (including submarines) have been used to provide the base and motion system of robots.(5)Human Communications SystemsYour robot can talk to you via computer generated voice, blinking lights and text displays. It can listen to your instructions sent by keyboard, switches or wireless remote control. Computer people prefer to use the word output instead of talk and input instead of listen, but you know what they mean.(6)ActuatorsAn actuator is any device that makes your robot do something. Motion Systems and the output part of the Human Communications Systems are just specialized actuators which are important enough that we though they deserved their own sections.Actuators can move things or control other devices. Almost any device operated with electricity can become an actuator. Depending on the device it may be connected directly to the controller or indirectly by an H-Bridge or relay. Your robot can also control things remotely using radio frequency or infrared transmission or even over the internet. The X-10 home control system allows your robot to control household lights and appliances.(7)Motion SystemsRobots are usually moved by a combination of wheels, gears, motors and associated electronics. Sometimes motor systems are assembled piece-by-piece but the most common form of robot motion these days comes from servos similar to the kind used with radio controlled airplanes. While most robots roll, it is possible to build robots that walk, jump or even swim or fly.A continuous rotation servo is a modified hobby servo that can rotate 360 degrees in either direction. These servos are economical and provide a neat system of motors, gears and electronics that can be directly connected to most robot controllers. A number of different types of wheels are available which attach directly to the servo axle. Most simple robots use two servos to provide both motion and direction control. Direction is controlled by what is called differential steering - steering by varying the speed and direction of each wheel. If your robot needs to turn left, just slow or stop the left wheel servo while maintaining or increasing the speed of the right wheel. The bigger the difference in speed, the sharper the turn.Motion systems can become as complicated as you choose and often require custom design and building of the mechanical and electronic components. Sometimes the mechanical components can be borrowed from a toy or other hobby. Radio controlled planes, cars and boats (including submarines) have been used to provide the base and motion system of robots.An H-Bridge is an electronic circuit which translates and boosts controller output signals to the level required to drive a standard electric motor with variable speed and direction. An H-Bridge is built into hobby servos, so they can be connected directly to the controller. When using other types of motors you need to provide your own H-Bridge. These can be purchased as completed assemblies or assembled from components.(1)爱好工程如果你采取每次一小步的策略。那么制造机器人会更加容易。这个菜单就是把机器人分解成大小正合适的的片段（或者说正好适合你的项目的片段）这样就更有利于知识的消化吸收。我们一直认为这是一个即可以学习制造机器人，又可以计划你的切合实际的组建工作的好方法。如果你妄想一次把所有的事情都干完，那你很有可能最后弄得一团糟。如果你一步一步的计划并且组建的话，你基本上已经被确保成功了。(2)控制器控制其实你的计算机的大脑。控制器从感应器和人类接口的输入部分接受信息，然后控制器决定做什么并且发送指导信息到运动系统、启动器、人类接口的输出部分。实际当中，有许多的类型的控制器，他们拥有不同的信息处理能力和各种各样数字和类型的PINS，这些PINS和感应器，启动器以及机器人的其他部分相连接。为了使你的机器人可以做任何事情，你必须编写一个程序，并且把这个程序下载到控制器的记忆里。根据你选择的控制器的不同，这个过程可能相当简单，也可能相当复杂。我们一般推荐使用PARALLAX BASIC STAMP 这个品牌的的控制器，这个牌子的控制器用一种很容易学的的语言编程，并且他还有一个100%可靠而完整的程序下载系统。PARALLAX BASIC STAMP基本上保证了程序的快速开始。尽管其他牌子光是启动的话，就要克服相当大的困难，即使在你研发你的产品编码之前，你想要更加复杂的程序系统，你也会发现PARALLAX BASIC STAMP是一个能够引发新想法的实用工具。(3)感应器感应器可以为你的机器人提供关于他的周边环境的信息。不同的感应器可以告诉你的机器人关于视觉、声音、压力、温度和他周围世界的许多其他特征。在很多情况下，当你想要的是信息的时候，感应器的部件可以提供“资料。举例说明，当你真正想要知道的是一个机器人正从俩英尺远的地方向你走来，一个声纳系统的部件可以报道一种一0.5米每秒的速度返回的回音。在一般情况下，来自感应器部件的数量要远远超过一个控制器的处理能力。太多的材料会和没有材料一样没用。因为这个，许多感应器产品实际上是一个拥有专业的逻辑学的聪明的小系统，这个系统可以用来预测材料的流动趋向和简化编程你的机器人的主要控制器。当选择感应器时，你第一步要做的事是识别你想要的机器人去感应什么，以及你想要获得那个信息的速度以及准确度。尽管”想要知道任何事情，立刻，无误”听起来像一个纤细的说明，但他可能得不到，并且可以肯定的是他是支付不起的。所有使用的感应器都有准确性，浮动范围，解决方法，和重复性等方面的限制。在效果上的每一点增长都需要在成本上的一个大的增长。所以你会选择你支付得起的，而不是你想要的那种。为了使感应器能严格按照说明素上说的去进行，你不能完全按照自己的方式去操作它。如果在实验室你的IR远程感应器的 99%，那么在极端环境下，这个精确度就会降低，因为你的感应器将会被一些任意的影像、对手感应器甚至一些故意设置的干扰项所打乱，为了确保绝对的准确（你必须去比较一些精确度大的感应器的实验结果，并且分析数据以忽略一些不一致的结果）与此同时，机器人的其他部件，必须经过对实际操作结果的准确估计和对电路和程序的有效转变，才能的出最精确地数字。这并不是一个“射杀，玩乐“的业余爱好。当你在评估你的感应器时，你必须知道以下几个方面：应该测量什么？比方说，一般的远程感应器不会测量距离，他们测量的是当发射一个信号之后多长时间才能收到回复。你必须考虑那个回音是不是一个无来源的信号，并需采取措施清除那个假的数据。有效的远程追踪系统总会跟踪连续数据的样本。要把感应器和控制器连接起来，需要用哪种方式连，练多少次？在你的控制器上有没有足够多的芯片。信号的传送是否需要一个ADC或其他的硬件？你的感应器需要多少伏特的电压？你是否需要需要提高机器人电池的性能。以使他持续工作的时间更长一些？要想实现感应器史上彻底的科技革命，你必须掌握比你所拥有的更多的知识。幸运的是，你可以通过一些常识和其他的开发者的帮助来获得这些知识。我们所提供的感应器已经被开发者们从不同的程度成功的运用了，所以当你们选择我们所提供的其中之一时，你会感到自信。因为你们不用再尝试其他的弯路了。我们已经把这个产品的说明书翻译成了英文。，但是必须清楚有些东西在翻译的过程中丧失了。最后，在网上可以搜索到有关电路和程序的很多实例，在不久的将来，我们将会有自己的样本并附带说明。(4)机器人支架支架可以说是机器人的骨骼。支架的功能是把其他部分连在一起，并且保护那些易碎的部分，支架可以像木头碎片那样简单，也可以向宇宙飞船那样复杂。在许多情况下，支架的设计与驱动系统的设计是密切相关的。有些情况下，机器人的机械组成部分可以从一个玩具或一个工具上去“借”，无线电飞机，汽车，船（包括潜水艇）都可以被用来制造机架或驱动系统。(5)交流系统通过电脑合成的声音，闪烁的光和显示的文字，你的机器人可以与你交谈。通过输入的指令开关或无线远程控制，他可以听到你的命令。计算机的操控者更喜欢用输出而不用说，更喜欢用输入而不是听。但你却知道他们代表的意思是什么。(6)启动器启动器是一个让你的机器人能做一些事情的装置，启动系统和人类交流系统的输出部分只是专门的启动器，这是非常重要的，所以我们认为他们值得他们的区域。启动器可以移动事物或控制其他装置几乎任何一点操控的装置都可以成为一个启动器。根据这个装置，他可以直接连接到控制器或间接的被一个H-BRIDGE或一个中继设备。你的机器人也可以利用无线电频率或红外线传播甚至是互联网远程控制一些事物。X-10家庭控制系统允许机器人控制家用灯或家用电器。(7)移动系统机器人经常有一些轮子，拍档，发动机和相关电器的结合体所驱动，有时候启动系统是一部分一部分组成的，但大多数机器人的移动形式来源于一中伺服机构，它类似于无线电所控制的飞机所采用的装置类似。然而，大部分机器人的轮子，能走，能跳，甚至是游泳或飞行的机器人是有可能的。一个持续旋转的伺服机构是一个一套完整的的启动器，拍档，和电器系统个被修正的爱好伺服机构，他可以在任何方向旋转360.这些可以直接和大多数的机器人的控制器连接。大量不同种类的的轮子是可以使用的。他们可以和伺服机构的轮轴相连接。大部分简单的机器人用两套伺服机构提供移动和方向控制。方向被所谓的“不同方向盘”控制。通过改变速度和每个轮子的方向，方向盘可以得到控制。你的如果机器人需要向右转，只需要减慢或停止左边轮子的伺服机值得构。同时保持或增加右边轮子的速度。在速度方面差别越大，转变就越急。移动系统可能变得和你选择的一样复杂，并且经常需要习惯风俗设计和机械以及电子成分的构建。有些时候，机械部件可以从一个玩具和其他爱好“借来”。无线电控制的飞机，轿车或船，包括潜水艇都可以用来提供移动系统。一个H-BRIDGE实际上是一种电流，被用来翻译和推动控制器输出信号到一个需要驱动拥有不同速度和方向的发动机的水平。一个H-BRIDGE备案装进一个爱好伺服机构，所以他们可以直接连接到控制器上。当使用其它类型的的启动器时，你需要提供你自己的H-BRIDGE。这些可以当做完成的装配组建而购买或者是由零件装配而成的。附件7工作中期检查记录系（部）： 专业： 班级： 姓名 学号 指导教师 检查主要内容毕业论文（设计）的进度如何，目前已经完成的内容，尚需完成的内容等。1、毕业设计前三章已经基本完成，零件模型也完成在望，先着手于零件的装配及仿真。2、丝杠及电机的计算需要更详细的验算，丝杠及伺服电机选型方案的经济性有待提高。指导教师是否到位，有无指导记录，记录情况如何等。1、每个星期指导老师都会检查本组学生的毕业设计的进度和完成情况并且都会指出不足之处从而进行详细的讲解。2、通过详细检查并记录问题，列出下次的任务，保证毕业设计的进度。具体问题：1、伺服电机的选型比较片面，solidworks模型中存在诸多细节问题；2、铣削力、滚珠丝杠的计算出现错误；3、零件装配存在干涉。解决方法：1、更换伺服电机的计算公式并检查计算过程，模型问题重新建模；2、检查铣削力、滚珠丝杠计算过程是否出现错误；3、利用干涉检查查找干涉，并重新配合。毕业论文（设计）工作领导小组意见组长签名：年 月 日注：1、本表可根据内容续页；2、领导小组意见手写，其他内容电子版填写。附件5 开题报告（学生用表）系（部）： 专业： 班级： 课题名称X5040铣床数控化（横向、纵向、垂直向）指导教师 学生 学号 一、设计的准备资料：1、数控机床的历史1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制飞机螺旋桨叶片轮廓样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出计算机控制机床的设想。1949年，该公司在美国麻省理工学院伺服机构研究室的协助下，开始数控机床研究，并于1952年试制成功第一台由大型立式仿形铣床改装而成的三坐标数控铣床，不久即开始正式生产。1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称DNC)，又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称CNC),使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置(简称MNC)，这是第五代数控系统。第五代与第三代相比，数控装置的功能扩大了一倍，而体积则缩小为原来的1/20，价格降低了3/4，可靠性也得到极大的提高。80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。2、X5040铣床发展现状况发展方向：（1）现状国外：在当代电子、信息、通讯等科技的大力发展下，数控机床的综合性能也达到了一个很高的水平。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。我国的数控机床无论从产品种类、技术水平、质量和产量上都取得了很大的发展，在一些关键技术方面也取得了重大突破。据统计，目前我国可供市场的数控机床有1500种，几乎覆盖了整个金属切削机床的品种类别和主要的锻压机械。领域之广，可与日本、德国、美国并驾齐驱。这标志着国内数控机床已进入快速发展的时期。国内：近年来我国机床行业不断承担为国家重点工程和国防军工建设提供高水平数控设备的任务。如国产XNZD2415型数控龙门混联机床充分吸取并联机床的配置灵活与多样性和传统机床加工范围大的优点，通过两自由度平行四边形并联机构形成基础龙门，在并联平台上附加两自由度串联结构的A、C轴摆角铣头，配以工作台的纵向移动，可完成五自由度的运动。该构型为国际首创。基于RT一Linux开发的数控系统具有的实时性和可靠性，能在同一网络中与多台PLC相连接，可控制机床的五轴联动，实现人机对话。该机床的作业空间4.5mx1.6mx1.2m，A轴转角1050,C轴连续转角0一4000，主轴转速(无级)最高10000r/min，重复定位精度0.01mm，可实现三维立体曲面如水轮机叶片，叶片的五轴联动高速切削加工。（2）方向高速化、高精度化、高可靠性：提高进给速度与提高主轴转速。精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级。一般数控系统的可靠性要高于数控设备的可靠性在一个数量级以上，但也不是可靠性越高越好，因为商品受性能价格比的约束。3、X5040铣床的组成及工作原理：（1）底座：底座是整部机床的支承部件，具有足够的刚性和强度。底座四角有机床安装孔，可用螺钉将机床安装在固定位置。底座本身是箱体结构，箱体内盛装冷却润滑液，供切削时冷却润滑。（2）床身：床身是机床的主体，机床大部分部件都安装在床身上。床身是箱体结构，一般选用优质灰铸铁铸成，结构坚固、刚性好、强度高，同时由于机床精度的要求，床身的制造还必须经过精密的金属切削加工和时效处理。床身与底座相连接。床身顶部有水平燕尾槽导轨，供横梁来回移动;床身正面有垂直导轨，供升降工作台上下移动;床身背面安装主电动机。床身内腔的上部安装铣床主轴，中部安装主轴变速部分，下部安装电器部分。（3）横梁：横梁上附带有一挂架，横梁可沿床身顶部导轨移动。它们主要作用是支持安装铣刀的长刀轴外端，横梁调整伸出长度，以适应安装各种不同长度的铣刀刀轴。横梁背部成拱形，有足够的刚度;挂架上有与主轴同轴线的支持孔，保证支持端与主轴同心，避免刀轴安装后引起扭曲。（4）主轴：主轴是前端带锥孔的空心轴，从铣床外部能看到主轴锥孔和前端。主轴前端面有两键块，起传递扭矩作用。