AD25數(shù)控機(jī)床主軸箱設(shè)計(jì)開題報(bào)告

1、 機(jī)械 系（院） 20 07 屆題 目 ad25數(shù)控機(jī)床主軸箱單元的開發(fā)設(shè)計(jì) 課題類型 設(shè)計(jì) 課題來源 其他 學(xué)生姓名 * 學(xué) 號(hào) * 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 年級(jí)班 07級(jí)2班 指導(dǎo)教師* 職 稱 * 填寫日期： 2011 年 4 月5 日一、本課題研究的主要內(nèi)容、目的和意義（1）課題研究的主要內(nèi)容：ad25數(shù)控機(jī)床為普及型數(shù)控車床，適宜加工形狀復(fù)雜的軸、套、盤類零件。如車削內(nèi)、外圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面、切槽、倒角、車螺紋等，尤其適合多品種、中小批量的輪番加工。工藝適應(yīng)性強(qiáng)，加工效率高，廢品率低，成品一致性好，可降低對(duì)工人技術(shù)熟練程序的要求。此設(shè)計(jì)首先須對(duì)ad25數(shù)控機(jī)床整體結(jié)

2、構(gòu)及性能進(jìn)行了解。然后通過數(shù)據(jù)分析，校核計(jì)算，設(shè)計(jì)出ad25數(shù)控機(jī)床主軸箱各單元部件。（2）課題研究的目的：通過本課題的研究，使ad25數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)更加緊湊，性能更加優(yōu)越，生產(chǎn)加工更加精密。（3）本課題研究的意義：我國(guó)數(shù)控車床從20世紀(jì)70年代初進(jìn)入市場(chǎng)，至今通過各大機(jī)床廠家的不懈努力，通過采取與國(guó)外著名機(jī)床廠家的合作、合資、技術(shù)引進(jìn)、樣機(jī)消化吸收等措施，使得我國(guó)的機(jī)床制造水平有了很大的提高，其產(chǎn)量在金屬切削機(jī)床中占有較大的比例。目前，國(guó)產(chǎn)數(shù)控車床的品種、規(guī)格較為齊全，質(zhì)量基本穩(wěn)定可靠，已進(jìn)入實(shí)用和全面發(fā)展階段。但是在這些數(shù)控機(jī)床中，大都處于單機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，并且相當(dāng)一部分處于效率不高，加工不精密

3、的狀態(tài)。本項(xiàng)目的研究，有利于改善ad25數(shù)控機(jī)床的性能，使得產(chǎn)品的加工更加高效，更加精密。 二、文獻(xiàn)綜述（國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)況和發(fā)展趨向）（一）國(guó)內(nèi)外數(shù)控機(jī)床現(xiàn)狀近年來我國(guó)企業(yè)的數(shù)控機(jī)床占有率逐年上升，在大中企業(yè)已有較多的使用，在中小企業(yè)甚至個(gè)體企業(yè)中也普遍開始使用。在這些數(shù)控機(jī)床中，除少量機(jī)床以fms模式集成使用外，大都處于單機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，并且相當(dāng)部分處于使用效率不高，管理方式落后的狀態(tài)。與國(guó)外的數(shù)控機(jī)床相比，我國(guó)數(shù)控機(jī)床還存在以下幾方面的問題：（1）高檔數(shù)控機(jī)床的國(guó)內(nèi)供應(yīng)能力不足。 盡管我國(guó)機(jī)床行業(yè)近年來取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，數(shù)控化率穩(wěn)步提高，但機(jī)床消費(fèi)和生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)性矛盾仍然比較突出。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)

4、中高檔機(jī)床的需求量逐漸超過低檔機(jī)床。但國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床以低檔為主，高檔數(shù)控機(jī)床絕大部分依賴進(jìn)口。（2）自主創(chuàng)新能力不足。 長(zhǎng)期以來，我國(guó)機(jī)床制造業(yè)的基礎(chǔ)、共性技術(shù)研究工作主要在行業(yè)性的研究院所進(jìn)行。能力薄弱，技術(shù)創(chuàng)新投入不足，引進(jìn)消化吸收能力差，低水平生產(chǎn)能力過剩，自主創(chuàng)新能力不高，缺乏優(yōu)秀技術(shù)人才。雖然國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床制造商通過技術(shù)引進(jìn)、海內(nèi)外并購(gòu)重組以及國(guó)外采購(gòu)等獲得了一些先進(jìn)數(shù)控技術(shù)，但缺乏對(duì)基礎(chǔ)共性技術(shù)的研究，忽視了自主開發(fā)能力的培育，企業(yè)的市場(chǎng)響應(yīng)速度慢。 （3）產(chǎn)品質(zhì)量、可靠性及服務(wù)等能力不強(qiáng)。 國(guó)產(chǎn)機(jī)床在質(zhì)量、交貨期和服務(wù)等方面與國(guó)外著名品牌相比存在較大的差距。在質(zhì)量方面，國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的

5、可靠性指標(biāo)mtbf與國(guó)際先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)相差較大。國(guó)產(chǎn)數(shù)控車床、加工中心的mtbf與國(guó)際上先進(jìn)水平也有較大差距。在交貨期方面，絕大多數(shù)企業(yè)由于任務(wù)重拖期交貨。服務(wù)體系不健全，在市場(chǎng)開拓、成套技術(shù)服務(wù)、快速反應(yīng)能力等方面不能滿足市場(chǎng)快節(jié)奏和個(gè)性化的要求。 （4）功能部件發(fā)展滯后。 機(jī)床是由各種功能部件（主軸單元及主軸頭、滾珠絲杠副、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和數(shù)控伺服系統(tǒng)等）在床身、立柱等基礎(chǔ)機(jī)架上集裝而成的，功能部件是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分。數(shù)控機(jī)床整體技術(shù)與數(shù)控機(jī)床功能部件的發(fā)展是相互依賴、共同發(fā)展的，所以功能部件的創(chuàng)新也深深地影響著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展。我國(guó)數(shù)控機(jī)床功能部件已有一定規(guī)模，電主軸、主軸單元、數(shù)控系統(tǒng)等

6、也有專門的制造廠家，其中個(gè)別產(chǎn)品的制造水平接近國(guó)際先進(jìn)水平。但整體上，我國(guó)機(jī)床功能部件發(fā)展緩慢、品種少、產(chǎn)業(yè)化程度低，精度指標(biāo)和性能指標(biāo)的綜合情況還不過硬。目前，滾珠絲杠、數(shù)控刀架、電主軸等功能部件僅能滿足中低檔數(shù)控機(jī)床的配套需要。衡量數(shù)控機(jī)床水平的高檔數(shù)控系統(tǒng)、高速精密電主軸、高速滾動(dòng)功能部件等還依賴進(jìn)口。（二）數(shù)控機(jī)床發(fā)展趨勢(shì)：高速、精密、復(fù)合、智能和綠色是數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)，近幾年來，在實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化等方面取得可喜成績(jī)。主要表現(xiàn)在： 1. 機(jī)床復(fù)合技術(shù)進(jìn)一步擴(kuò)展隨著數(shù)控機(jī)床技術(shù)進(jìn)步，復(fù)合加工技術(shù)日趨成熟，包括銑-車復(fù)合、車銑復(fù) 合、車-鏜-鉆-齒輪加工等復(fù)合，車磨復(fù)合，成形復(fù)合加工

7、、特種復(fù)合加工等，復(fù)合加工的精度和效率大大提高。“一臺(tái)機(jī)床就是一個(gè)加工廠”、“一次裝卡，完全加工”等理念正在被更多人接受，復(fù)合加工機(jī)床發(fā)展正呈現(xiàn)多樣化的態(tài)勢(shì)。 2.智能化技術(shù)有新突破數(shù)控機(jī)床的智能化技術(shù)有新的突破，在數(shù)控系統(tǒng)的性能上得到了較多體現(xiàn)。如：自動(dòng)調(diào)整干涉防碰撞功能、斷電后工件自動(dòng)退出安全區(qū)斷電保護(hù)功能、加工零件檢測(cè)和自動(dòng)補(bǔ)償學(xué)習(xí)功能、高精度加工零件智能化參數(shù)選用功能、加工過程自動(dòng)消除機(jī)床震動(dòng)等功能進(jìn)入了實(shí)用化階段，智能化提升了機(jī)床的功能和品質(zhì)。 3.機(jī)器人使柔性化組合效率更高機(jī)器人與主機(jī)的柔性化組合得到廣泛應(yīng)用，使得柔性線更加靈活、功能進(jìn)一步擴(kuò)展、柔性線進(jìn)一步縮短、效率更高。機(jī)器人與

8、加工中心、車銑復(fù)合機(jī)床、磨床、齒輪加工機(jī)床、工具磨床、電加工機(jī)床、鋸床、沖壓機(jī)床、激光加工機(jī)床、水切割機(jī)床等組成多種形式的柔性單元和柔性生產(chǎn)線已經(jīng)開始應(yīng)用。 4.精密加工技術(shù)有了新進(jìn)展數(shù)控金切機(jī)床的加工精度已從原來的絲級(jí)（0.01mm）提升到目前的微米級(jí)（0.001mm），有些品種已達(dá)到0.05m左右。超精密數(shù)控機(jī)床的微細(xì)切削和磨削加工，精度可穩(wěn)定達(dá)到0.05m左右，形狀精度可達(dá)0.01m左右。采用光、電、化學(xué)等能源的特種加工精度可達(dá)到納米級(jí)（0.001m）。通過機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化、機(jī)床零部件的超精加工和精密裝配、采用高精度的全閉環(huán)控制及溫度、振動(dòng)等動(dòng)態(tài)誤差補(bǔ)償技術(shù)，提高機(jī)床加工的幾何精度，降低

9、形位誤差、表面粗糙度等，從而進(jìn)入亞微米、納米級(jí)超精加工時(shí)代。 5.功能部件性能不斷提高功能部件不斷向高速度、高精度、大功率和智能化方向發(fā)展，并取得成熟的應(yīng)用。全數(shù)字交流伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)裝置，高技術(shù)含量的電主軸、力矩電機(jī)、直線電機(jī)，高性能的直線滾動(dòng)組件，高精度主軸單元等功能部件推廣應(yīng)用，極大的提高數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平。三、擬采取的研究方法（方案、技術(shù)路線等）和可行性論證（1）設(shè)定ad25數(shù)控機(jī)床主軸箱的整體尺寸（2）通過給定的技術(shù)參數(shù)來初步設(shè)定部分軸、齒輪等單元的結(jié)構(gòu)尺寸。（2）對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行理論力學(xué)分析，精確計(jì)算選定尺寸及材料（3）由電機(jī)轉(zhuǎn)速傳動(dòng)至進(jìn)給系統(tǒng)的參數(shù)反饋，校核所選定主軸和轉(zhuǎn)動(dòng)軸尺寸的合

10、理性（4）完成整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制裝配圖及零件圖。由整體結(jié)構(gòu)到部分，從粗略到具體，經(jīng)過簡(jiǎn)單到復(fù)雜，這是一個(gè)常規(guī)的“層層剝繭”式理論。大致尺寸可以縮小計(jì)算的范圍，先選材校核后定下尺寸，可以避免在最后設(shè)計(jì)中選材不滿足抗彎或抗扭強(qiáng)度的要求而帶來一系列麻煩。之所以先完成整體設(shè)計(jì)，后繪圖，同樣是為了避免在畫圖過程中有些尺寸沒有確定下而出錯(cuò)，這樣就有利于減少設(shè)計(jì)中繁雜、重復(fù)的工作，提高設(shè)計(jì)的效率。四、預(yù)期結(jié)果（或預(yù)計(jì)成果）按照以上所采取的設(shè)計(jì)方法， ad25數(shù)控機(jī)床主軸箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以達(dá)到預(yù)期效果。主軸箱的結(jié)構(gòu)更加緊湊，各單元配合更加合理，擴(kuò)大了電動(dòng)機(jī)的無極調(diào)速范圍，起到了改善整機(jī)主要性能的作用。繪圖量要求

11、：課題完成零件圖、裝配圖，設(shè)計(jì)圖幅量不少于折合零號(hào)圖2張。說明書要求：設(shè)計(jì)說明書正文字?jǐn)?shù)一般不得少于8000，說明書要求條理清楚，論述充分，文字通順，符合技術(shù)用語要求，書寫工整五、研究進(jìn)度安排第1-4周 畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)課題調(diào)研、文獻(xiàn)閱讀及開題報(bào)告第5-8周 參考國(guó)內(nèi)外對(duì)ad25數(shù)控車床的詳述資料，包括結(jié)構(gòu)，性能，加工工藝等等。并著手準(zhǔn)備設(shè)計(jì)第9-10周 繪制裝配圖和主要零件圖第11-12周 完成設(shè)計(jì)說明書第13-14周 準(zhǔn)備答辯及答辯六、主要參考文獻(xiàn)1. 卓迪仕主編數(shù)控技術(shù)與應(yīng)用北京：國(guó)防工業(yè)出版社，19972. 王永章 杜君文 程國(guó)權(quán)主編數(shù)控機(jī)床北京：高等教育出版社，20013. 鴻文主編材料力學(xué)第四版北京：高等教育出版社，20044. 嚴(yán)愛珍主編機(jī)床數(shù)控原理與系統(tǒng)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20005. 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室編理論力學(xué)第六版北京：高等教育出版社，20026. 孫桓，陳作模， 葛文杰主編機(jī)械原理第七版北京：高等教育出版社，20067. 譚建榮，張樹有編著圖學(xué)基礎(chǔ)教程北京：高等教育出版社，20068. 榮第編著金屬切削原理與刀具第三版北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20059. 毛平淮互換性與技術(shù)測(cè)量北京：機(jī)械工業(yè)出版.2006.710. 成大先機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)常用設(shè)計(jì)資北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2004.111. 蔡學(xué)熙，鄔城祺現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法使用手冊(cè)北京