數(shù)控技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告范文（精選6篇）
轉(zhuǎn)眼間充滿(mǎn)意義的大學(xué)生活就即將結(jié)束，學(xué)生們就要開(kāi)始做畢業(yè)設(shè)計(jì)了，在我們做畢業(yè)設(shè)計(jì)之前指導(dǎo)老師都會(huì)要求先寫(xiě)好開(kāi)題報(bào)告，怎樣寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告才更能吸引眼球呢？以下是小編精心整理的數(shù)控技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告范文，僅供參考，希望能夠幫助到大家。
數(shù)控技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 1
一、數(shù)控漸進(jìn)成形技術(shù)介紹
學(xué)者Schmoeckel在他的著作中預(yù)言隨著自動(dòng)控制技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，板料成形設(shè)備將會(huì)變得更加靈活。Leszak在其申請(qǐng)的專(zhuān)利中首次提出了利用簡(jiǎn)單成形工具對(duì)板件進(jìn)行加工的板料無(wú)模成形思想，但受限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平這種技術(shù)沒(méi)有進(jìn)一步向前發(fā)展。后來(lái)隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，直到上個(gè)世紀(jì)90年代，松原才正式提出了板料數(shù)控漸進(jìn)成形技術(shù)。
板料數(shù)控漸進(jìn)成形技術(shù)引入“分層制造”的思想，首先將要加工的零件在高度上離散成若干層，再由CAD/CAM軟件在每層沿零件輪廓生成相應(yīng)的加工軌跡，簡(jiǎn)單的成形工具頭沿著該軌跡對(duì)板件進(jìn)行逐層加工，得要想要加工的零件。由于數(shù)控漸進(jìn)成形是對(duì)板料進(jìn)行逐層逐點(diǎn)進(jìn)行加工，靠局部變形的積累獲得整個(gè)零件，因此具有加工方式靈活、加工精度高等優(yōu)點(diǎn)，能夠成形出形狀復(fù)雜的鈑金零件。數(shù)控漸進(jìn)成形技術(shù)從零件的三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到零件的加工軌跡生成再到零件最終成形都具有很強(qiáng)的靈活性，零件的尺寸或者形狀變動(dòng)時(shí)只需在CAD/CAM軟件里改動(dòng)零件模型即可。因此，該技術(shù)特別適合用于鈑金類(lèi)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、試制及小批量生產(chǎn)。
板料數(shù)控漸進(jìn)成形技術(shù)按其加工方式分為單點(diǎn)（負(fù)）漸進(jìn)成形和雙點(diǎn)（正）漸進(jìn)成形。單點(diǎn)漸進(jìn)成（Single Point Incremental Forming-SPIF）是一種不需要任何模具支撐的漸進(jìn)成形方式。金屬板被夾具固定在支架上，板下面懸空，工具頭沿特定的軌跡由金屬板四周向中心逐漸加工，此時(shí)金屬板在力的拉伸作用下變形。零件成形過(guò)程中金屬板料只跟工具頭接觸，成形過(guò)程中不需要模具支撐，因此單點(diǎn)漸進(jìn)成形具有加工方式靈活、加工范圍廣、對(duì)設(shè)備依賴(lài)性不強(qiáng)、占用生產(chǎn)資源少等特點(diǎn)。此外，只需要在CAD軟件里改變零件幾何模型就可以獲得不同的成形軌跡，進(jìn)而加工出相應(yīng)形狀的零件，所以單點(diǎn)漸進(jìn)成形的操作性較好，但是因?yàn)槌尚芜^(guò)程中只是工具頭和金屬板的接觸，系統(tǒng)剛度相對(duì)較小，成形后零件容易發(fā)生回彈，導(dǎo)致零件成形精度較差。
二、數(shù)控漸進(jìn)成形優(yōu)缺點(diǎn)
不同與沖壓等塑性加工工藝，數(shù)控漸進(jìn)成形是金屬板件塑性加工的一種新的成形方式，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：
1.無(wú)模加工
漸進(jìn)成形不需要專(zhuān)門(mén)的成形模具即可對(duì)金屬板進(jìn)行加工，特別是單點(diǎn)漸進(jìn)成形技術(shù)，真正實(shí)現(xiàn)了無(wú)模具加工；即使是雙點(diǎn)漸進(jìn)成形也僅僅需要簡(jiǎn)單的模具，而且模具的'制作可以是代木、纖維等材料，相對(duì)于沖壓模的制作能大大節(jié)省時(shí)間成本和資金成本。
2.成形設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低
漸進(jìn)成形技術(shù)對(duì)設(shè)備的依賴(lài)性不高，普通的數(shù)控銑床進(jìn)行簡(jiǎn)單的改造后就可以達(dá)到專(zhuān)用漸進(jìn)成形機(jī)床的加工效果，對(duì)板料的漸進(jìn)成形可以在普通數(shù)控銑床、漸進(jìn)成形專(zhuān)用機(jī)床、數(shù)控加工中心等設(shè)備上實(shí)現(xiàn)；用來(lái)進(jìn)行漸進(jìn)成形刀具只是簡(jiǎn)單的圓形成形工具頭，工具頭不需要特殊的加工處理，只需保證硬度和表面粗糙度即可，這也降低了加工成本。
3.適合新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)
市場(chǎng)上常見(jiàn)的商用CAD/CAM軟件里就可實(shí)現(xiàn)從零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到加工參數(shù)優(yōu)化再到成形軌跡生成整個(gè)過(guò)程的無(wú)縫銜接；當(dāng)零件尺寸需要改動(dòng)時(shí)，只需在軟件中改動(dòng)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)模型就可以實(shí)現(xiàn)成形軌跡的改變。
4.復(fù)雜板料零件成形
由于漸進(jìn)成形是對(duì)板料進(jìn)行逐點(diǎn)逐層成形因此可實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜鈑金類(lèi)零件的成形且成形精度高。
5.成形力小
零件漸進(jìn)成形過(guò)程中只有工具頭底部很小的區(qū)域與板料相接觸，每層板料變形區(qū)域也僅限于該區(qū)域，且工具頭在相鄰加工層之間的進(jìn)給量Δz一般為0.2mm-1mm,因此所受成形力較小。
6.成形過(guò)程無(wú)噪音污染，對(duì)環(huán)境友好
零件漸進(jìn)成形時(shí)，特別是進(jìn)行單點(diǎn)漸進(jìn)加工時(shí)，金屬板和工具頭的接觸區(qū)域很小，加工過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)、沖擊等現(xiàn)象，整個(gè)加工過(guò)程中幾乎無(wú)噪聲污染。
數(shù)控漸進(jìn)成形的缺點(diǎn)
漸進(jìn)成形的缺點(diǎn)主要包括：
1.零件尺寸精度差
金屬板料在工具頭的擠壓下發(fā)生彈塑性變形，加工完成后，塑性變形部分被保留下來(lái)，而彈性變形部分產(chǎn)生回彈，再加上零件成形后的殘余應(yīng)力等因素，導(dǎo)致實(shí)際得到的零件形狀跟設(shè)計(jì)的零件形狀之間存在誤差。特別是對(duì)于單點(diǎn)漸進(jìn)成形，系統(tǒng)剛度較小，回彈更嚴(yán)重。此外，相關(guān)成形參數(shù)（增量步長(zhǎng)Δz、成形角度θ、運(yùn)動(dòng)軌跡、工具頭直徑D等）的改變，也會(huì)影響到零件最終成形精度。
2.減薄嚴(yán)重，零件壁厚分布不均勻
零件壁厚跟金屬板初始厚度和成形角度有關(guān)，理論上，近似符合正弦定理。但在現(xiàn)實(shí)成形時(shí)，由于板材變形過(guò)程的復(fù)雜性和金屬塑性流動(dòng)不確定性等因素，正弦定理并不能很好的用來(lái)進(jìn)行板料厚度變化的預(yù)測(cè)，零件壁厚在某些位置減薄嚴(yán)重，其余位置厚度也不均勻，較薄的厚度往往達(dá)不到零件使用要求。
3.單件零件成形時(shí)間長(zhǎng)，成形效率低
漸進(jìn)成形所用時(shí)間跟零件尺寸大小、成形軌跡、進(jìn)給速度等因素有關(guān)。由漸進(jìn)成形原理可知，相對(duì)于沖壓成形，單個(gè)零件的成形效率要低很多。特別是當(dāng)零件尺寸較大，采用增量步長(zhǎng)較小的情況下，成形效率更會(huì)大大降低。
三、數(shù)控漸進(jìn)成形研究現(xiàn)狀
板料數(shù)控漸進(jìn)成形技術(shù)是在現(xiàn)代社會(huì)消費(fèi)者對(duì)產(chǎn)品多樣化、個(gè)性化需求越來(lái)越多的背景下提出的，是一種新型的適合新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、試制的制造技術(shù)，該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展不僅可以豐富塑性加工理論的知識(shí)體系，還具有廣闊的工業(yè)應(yīng)用空間。數(shù)控漸進(jìn)成形技術(shù)自被提出以來(lái)，便憑借自身的優(yōu)點(diǎn)引起國(guó)內(nèi)外大量學(xué)者的廣泛關(guān)注。目前，對(duì)該技術(shù)的研究主要集中在下幾個(gè)方面：
1.成形機(jī)理和性能
成形極限圖（FLC）通常用來(lái)描述一種工藝的成形性能。大量研究表明漸進(jìn)成形技術(shù)的成形極限圖大致是一條位于第一象限負(fù)斜率的直線(xiàn)，而傳統(tǒng)的成形極限圖是一條V線(xiàn)，如圖1.6所示。因此，漸進(jìn)成形技術(shù)能顯著提升材料的加工潛力，成形出大應(yīng)變的零件。Hagan和Jeswiet對(duì)比研究了旋轉(zhuǎn)成形、旋壓成形和漸進(jìn)成形三種板料成形技術(shù)的成形特征和成形機(jī)理，凸顯了板料漸進(jìn)成形技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。Jackson和Allwood對(duì)拼焊銅板進(jìn)行了漸進(jìn)成形，研究零件成形過(guò)程中金屬板的變形過(guò)程和變形機(jī)理。作者分別測(cè)量了單點(diǎn)漸進(jìn)成形和雙點(diǎn)漸進(jìn)成形后零件厚度方向上的應(yīng)變分布，發(fā)現(xiàn)在與工具頭運(yùn)動(dòng)方向相切的方向上，板料主要發(fā)生拉伸和剪切變形，與在工具頭運(yùn)動(dòng)平行的方向上，板料主要發(fā)生剪切變形；作者還發(fā)現(xiàn)隨著拉伸和剪切作用的不斷加劇，零件實(shí)際測(cè)量厚度跟正弦曲線(xiàn)預(yù)測(cè)厚度之間的誤差會(huì)逐漸增大。S. Gatea等研究了主要成形參數(shù)對(duì)板件成形性能的影響，發(fā)現(xiàn)零件經(jīng)多道次漸進(jìn)成形后壁厚分布更均勻；增量步長(zhǎng)對(duì)板件成形性能的影響還不十分明確；增加主軸轉(zhuǎn)速或者減小工具頭進(jìn)給速度都能使板件成形性能提高；小尺寸圓形工具頭螺旋軌跡加工時(shí)，板件極限成形角較大。C.Raju等將幾個(gè)薄銅板疊加在一起進(jìn)行單點(diǎn)漸進(jìn)成形，分別得到每塊薄銅板的成形極限圖，研究每塊薄銅板的成形性能。
劉兆兵等通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了板料的成形性能跟成形角度和刀具軌跡的垂直進(jìn)給量有關(guān)，作者還研究了不同成形參數(shù)對(duì)工具頭與金屬板之間成形力的影響。馬琳偉等數(shù)值模擬不同成形軌跡下零件漸進(jìn)成形過(guò)程，作者將零件分成四個(gè)不同的變形區(qū)，探討每個(gè)變形區(qū)的變形特點(diǎn)和變形過(guò)程。
2.數(shù)值模擬研究
Duou等數(shù)值模擬了零件多道次單點(diǎn)漸進(jìn)成形的成形過(guò)程，在零件尺寸精度、厚度分布等方面與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比研究。Arfa等通過(guò)試驗(yàn)和數(shù)值模擬對(duì)比研究了板料初始厚度、成形角度、成形零件形狀和刀具軌跡等因素對(duì)成形過(guò)程中力的大小的影響。D. M. Neto等采用實(shí)體單元數(shù)值模擬了AA7075-O鋁合金圓錐零件單點(diǎn)漸進(jìn)成形過(guò)程，分析了板料變形機(jī)理和板料與工具頭接觸區(qū)域應(yīng)力狀態(tài)。
李超等對(duì)同一截面圓錐零件分別進(jìn)行單道次和兩道次漸進(jìn)成形數(shù)值模擬，發(fā)現(xiàn)兩道次漸進(jìn)成形比單道次漸進(jìn)成形零件厚度分布更加均勻。范國(guó)強(qiáng)等模擬了自阻電加熱的情況下鈦合金板進(jìn)行漸進(jìn)成形的過(guò)程，并分析了成形過(guò)程中的溫度變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)自阻電加熱單點(diǎn)漸進(jìn)成形存在很大的內(nèi)應(yīng)力。李瓏果等借鑒數(shù)控加工中COPY銑的思想提出虛擬靠模法，獲得復(fù)雜空間運(yùn)動(dòng)軌跡，成形路徑可直接用于后續(xù)的數(shù)值模擬分析。李磊等應(yīng)用韌性準(zhǔn)則，基于有限元數(shù)值模擬技術(shù)，準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)了硬鋁板的成形極限。
3.成形軌跡優(yōu)化
Hu Zhu等提出一種基于零件三角網(wǎng)格模型，利用固定殘余波峰高度原理的螺旋路徑生成方法。這種螺旋路徑不僅使成形后零件厚度更均勻還能提高零件成形尺寸精度，且零件表面更加光滑。B. Taleb Araghi等把傳統(tǒng)的拉伸成形同漸進(jìn)成形結(jié)合起來(lái)，大大提高了零件加工的可操作性，且有效改善了零件的使用性能。Rauch等討論了加工路徑類(lèi)型和其他工藝參數(shù)對(duì)零件漸進(jìn)成形質(zhì)量的影響，提出一種智能生成和控制加工軌跡的方法，該方法根據(jù)對(duì)成形過(guò)程的實(shí)時(shí)評(píng)估來(lái)設(shè)計(jì)、控制加工路徑。
莫建華等基于VC++編程思想利用程序?qū)崿F(xiàn)了工具頭壓入點(diǎn)均勻分布，消除了零件表面壓痕現(xiàn)象，提高了板料數(shù)控漸進(jìn)成形的質(zhì)量。李湘吉等把多點(diǎn)成形與漸進(jìn)成形結(jié)合起來(lái)，利用兩種不同技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提高成形效率和成形精度，改善零件成形性能。周六如采用平行線(xiàn)形軌跡路徑法，多道次成形出直壁零件，發(fā)現(xiàn)影響直壁矩形零件漸進(jìn)成形的主要參數(shù)是成形半錐角。史曉帆等通過(guò)自阻電阻加熱方法提高了板料的成形性能。
數(shù)控技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 2
一、目的及意義：
當(dāng)今世界，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)機(jī)床工業(yè)高度重視，競(jìng)相發(fā)展機(jī)電一體化、高精、高效、高自動(dòng)化先進(jìn)機(jī)床，以加速工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。長(zhǎng)期以來(lái)，歐、美、亞在國(guó)際市場(chǎng)上相互展開(kāi)激烈競(jìng)爭(zhēng)，已形成一條無(wú)形戰(zhàn)線(xiàn)，特別是隨著微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床在20世紀(jì)80年代以后加速發(fā)展，各方用戶(hù)提出更多需求，四大國(guó)際機(jī)床展早已成為各國(guó)機(jī)床制造商競(jìng)相展示先進(jìn)技術(shù)、爭(zhēng)奪用戶(hù)、擴(kuò)大市場(chǎng)的焦點(diǎn)。中國(guó)加入WTO后，正式參與世界市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)，今后如何加強(qiáng)機(jī)床工業(yè)實(shí)力、加速數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實(shí)是緊迫而又艱巨的任務(wù)。
隨著世界科技進(jìn)步和機(jī)床工業(yè)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床作為機(jī)床工業(yè)的主流產(chǎn)品，已成為實(shí)現(xiàn)裝備制造業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵設(shè)備，是國(guó)防軍工裝備發(fā)展的戰(zhàn)略物資。數(shù)控機(jī)床的擁有量及其性能水平的高低，是衡量一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的重要標(biāo)志。加快發(fā)展數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)也是我國(guó)裝備制造業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)要求。根據(jù)中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)組織用戶(hù)調(diào)查表明，航天航空、國(guó)防軍工制造業(yè)需要大型、高速、精密、多軸、高效數(shù)控機(jī)床;汽車(chē)、摩托車(chē)、家電制造業(yè)需求高效、高可靠性、高自動(dòng)化的數(shù)控機(jī)床和成套柔性生產(chǎn)線(xiàn);電站設(shè)備、造船、冶金石化設(shè)備、軌道交通設(shè)備制造業(yè)需求高精度、重型為特征的數(shù)控機(jī)床;IT業(yè)、生物工程等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)需求納米級(jí)亞微米級(jí)超精密加工數(shù)控機(jī)床;工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械等傳統(tǒng)制造行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)，特別是民營(yíng)企業(yè)的蓬勃發(fā)展，需要大量數(shù)控機(jī)床進(jìn)行裝備。當(dāng)今數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，除了要求機(jī)床重量輕、成本低、使用方便和具有良好工藝可能性外，還著重要求機(jī)床具有愈來(lái)愈高的加工性能。隨著現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床日益向著高速化、高性能、高精度方向發(fā)展，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法己無(wú)法滿(mǎn)足數(shù)控機(jī)床發(fā)展的要求[1].
數(shù)控機(jī)床床屬于大型機(jī)械設(shè)備，在整個(gè)機(jī)床的各個(gè)組成部分中， 機(jī)床立柱是一個(gè)極其重要的大件， 它起著支撐工件和連接工作臺(tái)、床身等關(guān)鍵零部件的作用。數(shù)控機(jī)床立柱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)尺寸和布局形式， 決定了其本身的各個(gè)動(dòng)態(tài)特性。往往由于立柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理， 導(dǎo)致立柱的剛度不足， 產(chǎn)生各種變形、振動(dòng)，加工時(shí)刀具與工件間產(chǎn)生相對(duì)變形和振動(dòng)， 也使零件加工精度降低。立式車(chē)床用于加工徑向尺寸大而軸向尺寸相對(duì)較小，形狀復(fù)雜的大型和重型工件。如各種盤(pán)，輪和套類(lèi)工件的圓柱面，端面，圓錐面，圓柱孔，圓錐孔等。亦可借助附加裝置進(jìn)行車(chē)螺紋，車(chē)球面，仿形，銑削和磨削等加工。與臥式車(chē)床相比，立式車(chē)床主軸軸線(xiàn)為垂直布局，工作臺(tái)臺(tái)面處于水平平面內(nèi)，因此工件的夾裝與找正比較方便。這種布局減輕了主軸及軸承的荷載，因此立式車(chē)床能夠較長(zhǎng)期的保持工作精度。大量加工實(shí)踐證明，將臥式車(chē)床立起來(lái)使用(變成了立式車(chē)床)反倒顯示出了更多的優(yōu)越性，如占地面積小、排屑更加方便、承載能力增加等。同時(shí)立式車(chē)床還具有很好的主軸旋轉(zhuǎn)精度和較強(qiáng)的切削能力，更加有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化，所以對(duì)立式車(chē)床的使用和需求也越來(lái)越多。立柱是數(shù)控立式車(chē)床重要結(jié)構(gòu)部件之一，其結(jié)構(gòu)特性對(duì)立式車(chē)床的性能影響很大，主要體現(xiàn)在加工精度、抗振性、切削效率、使用壽命等方面。因此，立柱結(jié)構(gòu)的靜、動(dòng)態(tài)性能是決定整機(jī)性能的重要因素之一。由于立柱結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，采用一般方法對(duì)其進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)特性計(jì)算比較困難。如何對(duì)立柱等部件進(jìn)行精確、合理、科學(xué)可行的計(jì)算，是機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要迫切解決的重要課題[2].
因此， 在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床立柱結(jié)構(gòu)時(shí)， 考慮立柱的動(dòng)態(tài)特性顯得尤為重要。針對(duì)這些因素，有必要對(duì)數(shù)控機(jī)床的立柱部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，本課題對(duì)數(shù)控機(jī)床的立柱部分進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)有重要的實(shí)際意義。
二、研究動(dòng)態(tài)：
1、 國(guó)外研究動(dòng)態(tài)：
國(guó)內(nèi)的機(jī)床結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)主要是應(yīng)用在剛度和強(qiáng)度分析方面。廣西大學(xué)陳文鋒、毛漢領(lǐng)“MXBS.1320型高速外圓磨床動(dòng)態(tài)性能的試驗(yàn)研究‘’一文中，對(duì) MXBS.1320型高速外圓磨床的動(dòng)態(tài)性能使用脈沖激振法進(jìn)行了試驗(yàn)研究，得到磨床前幾階模態(tài)的頻率和振型圖，尋找出機(jī)床振動(dòng)的薄弱環(huán)節(jié)和主要振源，并提出一些機(jī)床改造的措施。此外還有對(duì)主要零部件進(jìn)行有限元分析，優(yōu)化零部件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)[6].東南大學(xué)和無(wú)錫機(jī)床股份有限公司對(duì)內(nèi)圓磨床M2120A床身結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析，得到床身前幾階的固有頻率和振型，分析床身的內(nèi)部筋板布置對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的影響。張海偉，利用動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)分析和理論模型分析兩種方法對(duì)臥式加工中心的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行了分系，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)與理論計(jì)算結(jié)果對(duì)比分析，驗(yàn)證了理論模型的合理性，找出了機(jī)床的薄弱環(huán)節(jié)，并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。優(yōu)化后分析結(jié)果證明機(jī)床結(jié)構(gòu)的最大變形值都相應(yīng)降低。陳慶堂，運(yùn)用工程軟件ANSYS的優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊，根據(jù)主軸箱的實(shí)際工況及機(jī)床零件加工精度要求，在參數(shù)化建模及結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析基礎(chǔ)上，對(duì)XK713數(shù)控銑床軸箱結(jié)構(gòu)以減輕重量為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)及分析，主軸箱結(jié)構(gòu)重量減輕了23.2%,三個(gè)方向上剛度和應(yīng)力得到了合理的分布[7].東南大學(xué)機(jī)械工程系，利用有限元法對(duì)機(jī)床床身進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)分析，并使用漸進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法對(duì)床身結(jié)構(gòu)進(jìn)行基于基頻約束和剛度約束的拓?fù)鋬?yōu)化，為ESO方法在機(jī)床大件結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化中的應(yīng)用做了有益的嘗試。王艷輝、伍建國(guó)等人，在”精密機(jī)床床身結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)‘’一文中，在確定精密機(jī)床床身合理結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，利用ANSYS有限元軟件提供的APDL參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言和優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，以床身的肋板布置和肋板厚度為設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)床身進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化，確定了床身結(jié)構(gòu)的合理參數(shù)。不僅大大提高了床身的動(dòng)態(tài)性能：而且節(jié)省了材料，降低了生產(chǎn)成本[8].
國(guó)外的機(jī)床結(jié)構(gòu)優(yōu)化領(lǐng)域的研究比較多，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化、有限元分析、參數(shù)化設(shè)計(jì)方面都有不少研究，美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)“Optimal synthesis ofcompliantmechanisms using subdivision and commercial FEA”一文中，利用有限元軟件分析機(jī)械結(jié)構(gòu)，提出全程參數(shù)化設(shè)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，全面分析了設(shè)計(jì)變量在優(yōu)化程序中的變數(shù)。
國(guó)外機(jī)床結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)存在以下特點(diǎn)：
(1)設(shè)計(jì)與分析平行。從以滿(mǎn)足一定性能要求為目標(biāo)的結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 到具體設(shè)計(jì)方案的比較及確定、設(shè)計(jì)方案的模擬試驗(yàn)等。床身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各個(gè)階段均有結(jié)構(gòu)分析的參與。床身結(jié)構(gòu)分析貫穿了整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程，這樣確定的床身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，基本就是定型方案[3].
(2)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的思想被用于設(shè)計(jì)的各個(gè)階段。
(3)大量的虛擬試驗(yàn)代替實(shí)物試驗(yàn)。虛擬試驗(yàn)不僅可以在沒(méi)有實(shí)物的條件下進(jìn)行，而且實(shí)施迅速、信息量大。利用虛擬試驗(yàn)，一方面可以在多個(gè)設(shè)計(jì)方案中選擇最優(yōu)，減少設(shè)計(jì)的盲目性，另一方面可以及早發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)中的問(wèn)題。從而減少設(shè)計(jì)成本，縮短設(shè)計(jì)周期[4].
隨著工業(yè)的發(fā)展，對(duì)數(shù)控機(jī)床的要求越來(lái)越高。在機(jī)床的設(shè)計(jì)中，需要對(duì)其組成部件進(jìn)行嚴(yán)密的分析與計(jì)算。車(chē)床床身等支承件的重量要占車(chē)床總重量的20%到30%,因此對(duì)支承件的單位重量剛度提出較高的'要求。在重量輕的條件下，需保證支承件具有足夠的靜剛度，所以對(duì)支承件材料的分布、支承件壁厚和開(kāi)孔位置的合理性提出了要求，有必要進(jìn)行分析計(jì)算。
2、國(guó)內(nèi)研究動(dòng)態(tài)：
目前國(guó)內(nèi)在機(jī)床結(jié)構(gòu)優(yōu)化領(lǐng)域的研究比較活躍，機(jī)床結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的內(nèi)容十分豐富，涉及內(nèi)容很多，包括靜力學(xué)，結(jié)構(gòu)非線(xiàn)性分析，拓?fù)鋬?yōu)化，模態(tài)分析，動(dòng)力學(xué)分析等。目前有限元方法在機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面：
(1)靜力學(xué)分析。這是對(duì)二維或者三維機(jī)床零件承載后的應(yīng)力和應(yīng)變的分析，是有限元在機(jī)床設(shè)計(jì)中最基本、最常用的分析類(lèi)型。
(2)模態(tài)分析。這是動(dòng)力學(xué)分析的一種，用于研究結(jié)構(gòu)的固有頻率和各振型等振動(dòng)特性，進(jìn)行這種分析時(shí)所施加的載荷只能是位移載荷和預(yù)應(yīng)力載荷[5].
(3)諧響應(yīng)分析和瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析。這兩類(lèi)分析也屬于動(dòng)力學(xué)分析，用于研究機(jī)床對(duì)周期載荷和非周期載荷的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
(4)熱應(yīng)力分析。用于研究結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度的分布，以及機(jī)床內(nèi)部的熱應(yīng)力。
(5)接觸分析。用于分析兩個(gè)結(jié)構(gòu)件接觸時(shí)的接觸面狀態(tài)和法向力。
課題的主要內(nèi)容：
主要內(nèi)容：
1、 確定數(shù)控機(jī)床立柱體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及實(shí)現(xiàn)方案;
2、 確立數(shù)控機(jī)床立柱系統(tǒng)中關(guān)鍵部分的數(shù)學(xué)建模(包括相應(yīng)的G功能代碼、幾何仿真過(guò)程中能實(shí)現(xiàn)的M代碼等);
3、 加工過(guò)程的動(dòng)態(tài)建模;
4、 分析并編寫(xiě)零件加工程序;
5、 編制相應(yīng)的仿真軟件。
研究方法、設(shè)計(jì)方案：
1、研究方法：
以WINDOWS為平臺(tái)，以CAD軟件為工作語(yǔ)言設(shè)計(jì)系統(tǒng)各個(gè)零件，在用UG繪制三維立體圖，并對(duì)其進(jìn)行裝配，再用UG編寫(xiě)零件的加工程序，對(duì)其講過(guò)仿真，實(shí)現(xiàn)數(shù)控代碼的實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的切削過(guò)程。
2、設(shè)計(jì)方案：
系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，其總體結(jié)構(gòu)方案如圖1-1所示，各模塊的功能如下：
(1) 利用CAD軟件對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的零件進(jìn)行設(shè)計(jì)。
(2) 用UG對(duì)各個(gè)零件進(jìn)行三維建模。
(3) 裝配各個(gè)零件，形成立柱的整體結(jié)構(gòu)。
(4) 檢查裝配中零件設(shè)計(jì)的合理性及建模的正確性。
(5) NC程序：利用UG對(duì)零件進(jìn)行三維建模，并用UG編寫(xiě)用于加工仿真的 程序。
(6) 插補(bǔ)算法：采用逐點(diǎn)比較法對(duì)直線(xiàn)、圓弧進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算。
(7) 仿真顯示：利用UG提供的建模環(huán)境建立毛坯和刀具，并顯示刀具運(yùn)動(dòng) 軌跡。
(8) 最后對(duì)編寫(xiě)的程序進(jìn)行仿真，分析刀路及加工出的零件是否符合要求。
完成期限和預(yù)期進(jìn)度：
�、� 畢業(yè)設(shè)計(jì)課題調(diào)研階段：(第1~2周)：課題調(diào)研及文獻(xiàn)檢索、完成英文翻譯;
�、� 畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告階段：(第3~4周)：完成開(kāi)題報(bào)告;
�、� 畢業(yè)設(shè)計(jì)主要工作階段：(第5~12周);
(1)完成系統(tǒng)的總體規(guī)劃。(第5~6周);
(2)各零件的設(shè)計(jì)。(第7~9周);
(3)數(shù)控仿真。(第10周);
(4)完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)工作。(第11~12周);
�、� 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯階段：(第13~15周)。
主要參考資料：
[1] Horrey, W. J., Alexander, A. L., Wickens, C. D., 2003, Doise Workload Modulate the Effects of In-Vehicle Display Location on Concurrent Drivinand Side Task Performance, Procs. of DSC.
[2]《現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》編委會(huì)�，F(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006
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[5]張志文，韓清凱，劉亞忠。機(jī)械結(jié)構(gòu)有限元分析[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2006
[6]胡國(guó)良，任繼文。ANSYSll.0有限元分析入門(mén)與提高[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2009
[7]楊明亞，楊濤，湯本金，陰紅，楊穎潔，周永良，盧燦舉。機(jī)床立柱動(dòng)態(tài)特性的分析
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[10]張興朝，徐燕申。機(jī)床龍門(mén)式立柱結(jié)構(gòu)參數(shù)化動(dòng)態(tài)優(yōu)選設(shè)計(jì)[J].吉林工業(yè)大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)，2001(4)13-21
數(shù)控技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 3
1.選題的背景與意義
1.1選題的背景
制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ)，機(jī)械加工裝備直接制約了機(jī)械零件的發(fā)展。加工精度，產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)效率等一系列的因素都和機(jī)械加工裝備有著直接聯(lián)系。而機(jī)械加工機(jī)床的不斷發(fā)展也依賴(lài)于進(jìn)給系統(tǒng)的不斷發(fā)展，其中機(jī)械系統(tǒng)的穩(wěn)定性，傳動(dòng)精度是機(jī)械零件制造的精度基礎(chǔ)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的多軸聯(lián)動(dòng)技術(shù)是機(jī)械零件多樣性，復(fù)雜性的基礎(chǔ)。傳動(dòng)系統(tǒng)的速度與切削加工時(shí)的穩(wěn)定性更是促進(jìn)了生產(chǎn)效率的提高。而機(jī)床技術(shù)的發(fā)展在很大程度上也依賴(lài)于制造業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)械零件精度的不斷提高。工程材料的不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)科學(xué)的不斷發(fā)展。
水平控制滑臺(tái)是數(shù)控機(jī)床的水平方向的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)連接滑臺(tái)做走向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的裝置。主要由傳動(dòng)裝置(伺服電動(dòng)機(jī)，齒輪、帶或直連等方式連接絲桿)，滾珠絲杠螺母副，導(dǎo)軌與滑臺(tái)三個(gè)主要部分組成。機(jī)床在工作時(shí)，滑臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制x方向或者y方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，使工件在所要求的方向進(jìn)行切削加工。因此，滑臺(tái)部分是數(shù)控機(jī)床最主要的部分之一，在加工裝備中也是最基礎(chǔ)的部分。本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)：水平控制滑臺(tái)的研究與設(shè)計(jì)。
1.2選題的意義
水平控制滑臺(tái)設(shè)計(jì)是全面地綜合的運(yùn)用有關(guān)專(zhuān)業(yè)課程的理論和實(shí)踐知識(shí)進(jìn)行機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一次重要實(shí)踐，通過(guò)該畢業(yè)設(shè)計(jì)，綜合所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，熟練的利用機(jī)械設(shè)計(jì)的基本理論知識(shí)和數(shù)控技術(shù)有機(jī)床結(jié)構(gòu)的有關(guān)知識(shí)，正確的解決了伺服電動(dòng)機(jī)的同步帶傳動(dòng)，滑臺(tái)與導(dǎo)軌的定位與裝配，滾珠絲杠螺母副的裝配與承載等問(wèn)題。培養(yǎng)了分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力，加深了對(duì)課本知識(shí)的理解，了解了機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化了對(duì)CAD等計(jì)算機(jī)輔助制圖軟件的運(yùn)用技能，并對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)有了一定的感性認(rèn)識(shí)。在設(shè)計(jì)中，通過(guò)對(duì)遇到的各種問(wèn)題的不斷解決，促進(jìn)了對(duì)機(jī)械制造業(yè)的不斷認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)了對(duì)振興我國(guó)制造業(yè)的使命感，對(duì)數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域產(chǎn)生了濃厚興趣。通過(guò)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)訓(xùn)練，培養(yǎng)了理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想，學(xué)會(huì)了使用設(shè)計(jì)手冊(cè)，查詢(xún)相關(guān)資料。鞏固加深和擴(kuò)展了機(jī)械設(shè)計(jì)與數(shù)控技術(shù)方面的知識(shí)。獨(dú)立完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，實(shí)踐產(chǎn)品設(shè)計(jì)的全過(guò)程，為以后的實(shí)際工作奠定基礎(chǔ)。
1.3選題的目的
數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代機(jī)械制造的最主要技術(shù)，通過(guò)本次設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)控機(jī)床的技術(shù)與結(jié)構(gòu)作最全面的了解，不僅要了解機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)，而且要了解數(shù)控機(jī)床的發(fā)展概況和數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，懂得我國(guó)發(fā)展數(shù)控機(jī)床的意義和必要性，對(duì)數(shù)控這門(mén)技術(shù)有較全面了解。對(duì)其設(shè)計(jì)的基本步驟，訓(xùn)練如何收集和分析資料，如何定制設(shè)計(jì)方案，如何進(jìn)行工程圖設(shè)計(jì)與計(jì)算，撰寫(xiě)論文的能力，了解數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理和基本結(jié)構(gòu)。
1.4國(guó)內(nèi)外的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
隨著現(xiàn)代材料工程，機(jī)械技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)也在不斷的發(fā)展與完善，現(xiàn)在的制造技術(shù)對(duì)控制滑臺(tái)的設(shè)計(jì)提出了嚴(yán)格的要求：高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不發(fā)生震動(dòng)，低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不發(fā)生爬行，靈敏度高，耐磨性好，可在重載下長(zhǎng)期工作，精度保持性好。因此數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌常用的有滑動(dòng)導(dǎo)軌滑臺(tái)，靜壓導(dǎo)軌滑臺(tái)和滾動(dòng)導(dǎo)軌滑臺(tái)。
目前市場(chǎng)上主要以上三種導(dǎo)軌為主，隨著先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，傳動(dòng)系統(tǒng)的滾動(dòng)部分也在不斷發(fā)展，國(guó)外滾動(dòng)功能部件產(chǎn)業(yè)的總體水平和產(chǎn)品發(fā)展走勢(shì)有以下特點(diǎn)：
(1)生產(chǎn)規(guī)模大，信息化管理水平高，以大規(guī)模集約化制造的成本和速度，提供全方位滿(mǎn)足用戶(hù)個(gè)性化需要的眾多系列產(chǎn)品。
(2)企業(yè)資本雄厚，產(chǎn)業(yè)化的速度快。
(3)產(chǎn)品原創(chuàng)力強(qiáng)，新產(chǎn)品研發(fā)速度快，對(duì)市場(chǎng)需求反應(yīng)十分靈敏，每年都推出一批具有時(shí)代氣息的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新品，并迅速申請(qǐng)專(zhuān)利。
我國(guó)需要重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)，科學(xué)技術(shù)是推動(dòng)功能部件產(chǎn)業(yè)化的動(dòng)力。當(dāng)前滾動(dòng)功能部件產(chǎn)業(yè)面臨兩大急需解決的問(wèn)題：其一是迅速研制出高性能、高檔次的產(chǎn)品，以滿(mǎn)足國(guó)產(chǎn)高檔數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化的需求。其二是迅速提升制造技術(shù)水平，從革新工藝入手，提高批量生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，縮短制造周期，在此基礎(chǔ)上推出一批有競(jìng)爭(zhēng)力的名牌產(chǎn)品。圍繞這兩大問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵是加大技術(shù)投入和資金投入。根據(jù)高速、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保的發(fā)展方向，需要重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)包括：
在滾動(dòng)功能部件的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方面：
(1)批量生產(chǎn)精密高速滾珠絲杠副的制造技術(shù)和裝備。
(2)與直線(xiàn)電機(jī)配套的高速、高剛度、低噪聲精密滾動(dòng)直線(xiàn)導(dǎo)軌副。
(3)根據(jù)主機(jī)的需要研發(fā)智能化、復(fù)合化、機(jī)電一體化的高性能滾動(dòng)功能部件產(chǎn)品。
(4)用于重型數(shù)控機(jī)床的高精度、高剛度滾柱直線(xiàn)導(dǎo)軌副。
(5)開(kāi)發(fā)滾動(dòng)功能部件綠色產(chǎn)品。
在提升制造工藝水平方面：
(1)滿(mǎn)足尺寸穩(wěn)定性、可靠性、易成型性和生產(chǎn)效率要求的`新材料及熱工工藝及其裝備的開(kāi)發(fā)。
(2)滾珠絲杠精密冷軋技術(shù)及裝備的國(guó)產(chǎn)化，P3級(jí)以下的滾珠絲杠全面推廣冷軋工藝。
(3)引進(jìn)并消化吸收"CNC精密旋風(fēng)硬銑削"技術(shù)，裝備國(guó)產(chǎn)化使P3級(jí)以下以旋風(fēng)銑手段部分取代螺紋磨削。
(4)滾珠返向裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)及一次成型制造技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。
(5)提高滾道廓形精度的相關(guān)技術(shù)。
綜上所述，制造技術(shù)要走專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)道路，以專(zhuān)業(yè)化促進(jìn)規(guī)�；�;引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，并在此基礎(chǔ)上做好自主創(chuàng)新工作;建立行業(yè)的技術(shù)中心，制造高效實(shí)用、可靠的生產(chǎn)滾動(dòng)功能部件的專(zhuān)用裝備和檢測(cè)儀器。這不僅是對(duì)制造業(yè)的要求，更是對(duì)數(shù)控機(jī)床的要求。
2可行性分析
在大學(xué)本科階段系統(tǒng)的學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，機(jī)械課程設(shè)計(jì)，機(jī)械制圖，互換性與測(cè)量技術(shù)，數(shù)控技術(shù)，數(shù)控編程，數(shù)控原理等基本課程。而且進(jìn)行過(guò)金工實(shí)習(xí)，生產(chǎn)實(shí)習(xí)等實(shí)習(xí)課程。接觸過(guò)數(shù)控加工機(jī)床，對(duì)設(shè)計(jì)有了一定程度的認(rèn)識(shí)，而且在工程訓(xùn)練中心提供機(jī)床的實(shí)物供參考，圖書(shū)館有非常豐富的關(guān)于數(shù)控的藏書(shū)，各種設(shè)計(jì)手冊(cè)和相關(guān)課程設(shè)計(jì)資料可以參考。相信在老師的指導(dǎo)和幫助下一定能順利完成設(shè)計(jì)。
3設(shè)計(jì)內(nèi)容
3.1基本設(shè)計(jì)框架
(1) 參考和分析水平滑臺(tái)的各種零件圖紙
(2)查找各種零件的不同種類(lèi)和詳細(xì)資料
(3)確定機(jī)床底座結(jié)構(gòu)
(4)選擇導(dǎo)軌形式
(5)根據(jù)導(dǎo)軌形式與設(shè)計(jì)參數(shù)確定滑臺(tái)形式
(6)確定滾珠絲杠的形式，絲杠螺母的預(yù)緊方式
(7)確定滾珠絲杠的支承方式與預(yù)緊方式
(8)根據(jù)支撐方式，決定所采用的軸承結(jié)構(gòu)
(9)根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)，確定工作滑臺(tái)行程
(10)確定電動(dòng)機(jī)類(lèi)型
(11)確定電動(dòng)機(jī)與絲杠的連接方式
3.2關(guān)鍵零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算
(1)主切削力及其其切削分力計(jì)算
(2)導(dǎo)軌摩擦力計(jì)算
(3)計(jì)算滾珠絲杠螺母副的軸向負(fù)載荷
(4)滾珠絲杠的動(dòng)載荷計(jì)算與直徑估算
a)確定滾珠絲杠的導(dǎo)程
b)計(jì)算滾珠絲杠螺母副的平均轉(zhuǎn)速和平均載荷
c)確定滾珠絲杠預(yù)期的額度動(dòng)載荷
d)按精度要求確定允許滾珠絲杠最小螺紋底徑
e)初步確定滾珠絲杠的規(guī)格型號(hào)
f)確定滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊力
g)計(jì)算滾珠絲杠螺母副的目標(biāo)行程補(bǔ)償值與預(yù)拉伸力
h)確定滾珠絲杠螺母副支承用軸承的規(guī)格型號(hào)
3.3校驗(yàn)與剛度計(jì)算
(1)滾珠絲杠螺母副的承載能力校驗(yàn)
(2)計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)剛度
3.4設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)
滑動(dòng)工作臺(tái)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)為：(1)導(dǎo)軌的形式選擇;(2)滾珠絲杠的形式與固定方式;
(3)伺服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠的連接方式;(4)電動(dòng)機(jī)的選型。
導(dǎo)軌的承載面和導(dǎo)向面與滑臺(tái)的接觸方式是重點(diǎn)，用什么樣的導(dǎo)軌，怎樣消除定位面之間的間隙需要在裝配圖中重點(diǎn)畫(huà)出。整個(gè)滾珠絲杠螺母副的支承形式，軸承結(jié)構(gòu)用剖視圖表現(xiàn)出來(lái)。螺母與滑臺(tái)的連接也要在圖中重點(diǎn)表示出。電動(dòng)機(jī)的選擇關(guān)乎數(shù)控系統(tǒng)的控制方式，開(kāi)環(huán)系統(tǒng)選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，半閉環(huán)和閉環(huán)系統(tǒng)選擇伺服直流或伺服交流電動(dòng)機(jī)。為了滿(mǎn)足控制精度的要求，一般選擇半閉環(huán)的控制方式，交流伺服電動(dòng)機(jī)。
3.5擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題
1)滑臺(tái)在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定問(wèn)題
可以通過(guò)采用貼塑滑動(dòng)導(dǎo)軌，在動(dòng)導(dǎo)軌的摩擦表面上貼上一層由塑料等其他化學(xué)材料組成的塑料薄膜軟帶，以提高導(dǎo)軌的耐磨性，降低摩擦系數(shù)，而支撐導(dǎo)軌則是淬火鋼導(dǎo)軌。貼膜導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)是：摩擦系數(shù)低，在0.03-0.05范圍內(nèi)，動(dòng)靜摩擦系數(shù)接近，不易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。結(jié)合面抗咬合能力強(qiáng)，減振性好。耐磨性要比鑄鐵導(dǎo)軌高。化學(xué)穩(wěn)定性好�？杉庸ば院茫に嚭�(jiǎn)單，成本低。當(dāng)有硬粒落入導(dǎo)軌面上時(shí)，也可擠入塑料內(nèi)部，避免磨損和撕傷導(dǎo)軌。在機(jī)床導(dǎo)軌設(shè)計(jì)中廣泛使用。
2)滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)問(wèn)題
在滾珠絲杠螺母副的選擇過(guò)程中，要考慮到傳動(dòng)精度。在估算滾珠絲杠允許最小螺紋底徑時(shí)要考慮滾珠絲杠螺母副的螺距誤差和本身的彈性變形量。一般通過(guò)滾珠絲杠的預(yù)緊來(lái)保證滾珠絲杠反向傳動(dòng)精度和軸向剛度。預(yù)緊方法為雙螺母墊片調(diào)隙，通過(guò)調(diào)整墊片的厚度使左右兩螺母產(chǎn)生軸向的位移，即可消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛度好。
滾珠絲杠在工作時(shí)會(huì)發(fā)熱，其溫度高于床身，絲杠的熱膨脹使導(dǎo)程加大，影響定位精度。為了補(bǔ)償熱膨脹，可將絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸。預(yù)拉伸量應(yīng)大于熱膨脹量，發(fā)熱后，熱膨脹量抵消了部分預(yù)拉伸量，使絲杠內(nèi)的拉應(yīng)力下降，但長(zhǎng)度卻沒(méi)有變化。
3)電動(dòng)機(jī)與絲杠連接的傳動(dòng)精度問(wèn)題
根據(jù)計(jì)算參數(shù)選擇合適的伺服電動(dòng)機(jī)，一般選擇精度較高的交流伺服電機(jī)，傳動(dòng)方式選擇圓弧齒同步帶傳動(dòng)，在傳動(dòng)過(guò)程中無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，工作平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)緊湊，無(wú)噪音，有良好的減震性能，無(wú)需潤(rùn)滑，不用特別張緊，在軸和軸承上的載荷較小，傳動(dòng)效率高。
4設(shè)計(jì)的方案及措施
本畢業(yè)設(shè)計(jì)工作分為水平數(shù)控滑臺(tái)關(guān)鍵零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算和整個(gè)滑臺(tái)的整體裝配。設(shè)計(jì)方法和措施擬定為，分析各種傳動(dòng)裝置圖紙，了解所需要用到的各零件參數(shù)，查找相關(guān)資料，詳細(xì)參閱《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》，了解設(shè)計(jì)的一般步驟和設(shè)計(jì)實(shí)例，在設(shè)計(jì)前做到心中了然。收集傳動(dòng)系統(tǒng)主要零件的資料，全面了解各種零件的優(yōu)缺點(diǎn)，便于設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)化選取零件。根據(jù)任務(wù)書(shū)計(jì)算各種零件的必要參數(shù)，作為選取零件的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，可以確定設(shè)計(jì)方案如下：
導(dǎo)軌：滑動(dòng)貼塑導(dǎo)軌，截面形狀為矩形。各接觸面采用貼塑，減少摩擦，在滑臺(tái)
與導(dǎo)軌之際采用鑲條進(jìn)行固定。
工作臺(tái)：840x1000
滾珠絲杠：p類(lèi)滾珠絲杠墊片雙螺母預(yù)緊，2級(jí)精度。
滾珠絲杠的預(yù)緊方式：螺母為雙螺母墊片預(yù)緊，絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸。
支承方式：兩端固定。
采用軸承結(jié)構(gòu)：首端采用三個(gè)60度接觸角推力接觸球軸承，按DFD方式安裝，
這種面對(duì)面方式可以使軸承間的受力作用線(xiàn)向內(nèi)收斂，有效支點(diǎn)
距離縮小�？梢暂^多的降低軸承的極限轉(zhuǎn)速。同時(shí)用3個(gè)60度
接觸角推力角接觸球軸承也可以有效的增強(qiáng)承受傾斜力矩的能
力。用尾部固定端采用兩個(gè)60度接觸角推力接觸球軸承，按DF
方式安裝排列，也是同樣的原因。
行程：2000mm
電機(jī)類(lèi)型：伺服交流電動(dòng)機(jī)。
電機(jī)與絲杠的連接方式：同步帶傳動(dòng)連接。
降速比：0.5
控制方式：半閉環(huán)控制
完成設(shè)計(jì)方案后，根據(jù)設(shè)計(jì)方案選好各個(gè)零件，畫(huà)出各部分零件圖與裝配圖。
5預(yù)期研究成果
本設(shè)計(jì)及論文預(yù)計(jì)在四月份底能全部完成，并在五月上旬進(jìn)行答辯期，預(yù)期的設(shè)計(jì)成果如下：
(1)開(kāi)題工作，完成《文獻(xiàn)綜述》，《外文翻譯》，《開(kāi)題報(bào)告》;
(2)水平數(shù)控滑臺(tái)的設(shè)計(jì)，其中：裝配圖一張，主要零件圖(底座，滑臺(tái)，滾珠絲桿，
絲桿螺母副，絲桿軸承座等零件)各一張。
(3)伺服電動(dòng)機(jī)的選擇與計(jì)算，機(jī)械系統(tǒng)的剛性計(jì)算，滾珠絲杠的有關(guān)計(jì)算。
(4)撰寫(xiě)論文。
6設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃
2022年2月13日——2月28日，完成《文獻(xiàn)綜述》。
2月19日——2月24日，完成《外文翻譯》。
2月24日——2月29日，完成《開(kāi)題報(bào)告》。
3月1日——3月15日，完成總體裝配圖和底座零件圖。
3月16日——3月18日，完成滑臺(tái)的零件圖。
3月19日——3月21日，完成電機(jī)支架的零件圖。
3月22日——3月25日，完成滾珠絲杠的零件圖。
3月26日——4月1日，完成絲杠螺母座和絲杠軸承座的零件圖。
4月2日——4月3日，完成伺服電機(jī)的選擇計(jì)算，機(jī)械系統(tǒng)的剛性計(jì)算和滾珠絲杠的有關(guān)計(jì)算。
4月4日——4月6日，寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
5月1日——5月4日，完成論文的撰寫(xiě)并裝訂;修改論文，準(zhǔn)備答辯提綱。
(4)工藝水平高、裝備數(shù)控化率高、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
(5)擁有先進(jìn)的檢測(cè)儀器和產(chǎn)品性能試驗(yàn)設(shè)備，為批量生產(chǎn)的產(chǎn)品和新產(chǎn)品的研發(fā)提供品質(zhì)保證，用檢測(cè)數(shù)據(jù)和性能對(duì)比曲線(xiàn)取信用戶(hù)。不但能向用戶(hù)提供所需硬件商品，還可為用戶(hù)提供解決方案的軟件服務(wù)。
近幾年來(lái)，國(guó)外一些知名企業(yè)都緊跟時(shí)代發(fā)展的潮流和主機(jī)發(fā)展的方向，滾動(dòng)功能部件產(chǎn)品向高速、精密、重載、復(fù)合化、智能化、環(huán)�；较虬l(fā)展。目前市場(chǎng)流行的新產(chǎn)品有：空心強(qiáng)冷，線(xiàn)速度80~120m/min，高速精密滾珠絲杠副;螺母主驅(qū)動(dòng)高速直線(xiàn)驅(qū)動(dòng)裝置;智能型滾柱直線(xiàn)導(dǎo)軌副，配置阻尼滑座的高剛度、重載滾柱直線(xiàn)導(dǎo)軌副;滾珠絲杠、滾珠花鍵、滾動(dòng)直線(xiàn)導(dǎo)軌一體化的傳動(dòng)裝置;對(duì)滾珠絲杠和螺母同時(shí)實(shí)施強(qiáng)冷的低溫高速滾珠絲杠副;自潤(rùn)式、免維修綠色滾動(dòng)功能部件產(chǎn)品等。
數(shù)控技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 4
一、課題概述、背景及意義
工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的軍、民機(jī)械工業(yè)，在70年代末、80年代初已開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機(jī)床。其本質(zhì)是，采用信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)(包括軍、民機(jī)械工業(yè))進(jìn)行技術(shù)改造。除在制造過(guò)程中采用數(shù)控機(jī)床、FMC、FMS外，還包括在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產(chǎn)管理中推行MIS(管理信息系統(tǒng))、CIMS等等。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù)，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術(shù)對(duì)國(guó)外軍、民機(jī)械工業(yè)進(jìn)行深入改造(稱(chēng)之為信息化)，最終使得他們的產(chǎn)品在國(guó)際軍品和民品的市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)力大為增強(qiáng)。而我們?cè)谛畔⒓夹g(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國(guó)家約落后20年。如我國(guó)機(jī)床擁有量中，數(shù)控機(jī)床的比重(數(shù)控化率)到1995年只有1.9%，而日本在1994年已達(dá)20.8%，因此每年都有大量機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)口。這也就從宏觀(guān)上說(shuō)明了機(jī)床數(shù)控化改造的必要性。
微觀(guān)上看，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力。① 可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來(lái)的曲線(xiàn)、曲面等復(fù)雜的零件。由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時(shí)準(zhǔn)確地計(jì)算出每個(gè)坐標(biāo)軸瞬時(shí)應(yīng)該運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線(xiàn)或曲面。 ②可以實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化，而且是柔性自動(dòng)化，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3～7倍。③ 加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。④ 可實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。⑤ 擁有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人看管加工。由以上五條派生的好處如：降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了勞動(dòng)力(一個(gè)人可以看管多臺(tái)機(jī)床)，減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對(duì)市場(chǎng)需求作出快速反應(yīng)等等。此外，機(jī)床數(shù)控化還是推行FMC(柔性制造單元)、FMS(柔性制造系統(tǒng))以及CIMS計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng))等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動(dòng)化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。
機(jī)床的數(shù)控改造，主要是對(duì)原有機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)，最終使機(jī)床達(dá)到比較理想的狀態(tài)。機(jī)床數(shù)控化改造有以下優(yōu)點(diǎn)：①節(jié)省資金。機(jī)床的數(shù)控改造同購(gòu)置新機(jī)床相比一般可節(jié)省60%左右的費(fèi)用，大型及特殊設(shè)備尤為明顯。一般大型機(jī)床改造只需花新機(jī)床購(gòu)置費(fèi)的1/3。即使將原機(jī)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行徹底改造升級(jí)也只需花費(fèi)購(gòu)買(mǎi)新機(jī)床60%的費(fèi)用，并可以利用現(xiàn)有地基。②性能穩(wěn)定可靠。因原機(jī)床各基礎(chǔ)件經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期時(shí)效，幾乎不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力變形而影響精度。③提高生產(chǎn)效率。機(jī)床經(jīng)數(shù)控改造后即可實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高 3至5倍。對(duì)復(fù)雜零件而言難度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工裝，不僅節(jié)約了費(fèi)用而且可以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。
在美國(guó)、日本和德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，它們的機(jī)床改造作為新的`經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時(shí)代。由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)床改造是個(gè)"永恒"的課題。我國(guó)的機(jī)床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)。在美國(guó)、日本、德國(guó)，用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線(xiàn)具有廣闊的市場(chǎng)，已形成了機(jī)床和生產(chǎn)線(xiàn)數(shù)控改造的新的行業(yè)。
目前機(jī)床數(shù)控化改造的市場(chǎng)在我國(guó)還有很大的發(fā)展空間，現(xiàn)在我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到3%。我國(guó)大量的普通機(jī)床應(yīng)用于生產(chǎn)第一線(xiàn)，用普通機(jī)床加工出來(lái)的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長(zhǎng)，從而在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場(chǎng)、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展，數(shù)控機(jī)床則綜合了數(shù)控技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，最適宜加工小批量、高精度、形狀復(fù)雜、生產(chǎn)周期要求短的零件。當(dāng)變更加工對(duì)象時(shí)只需要換零件加工程序，無(wú)需對(duì)機(jī)床作任何調(diào)整，因此能很好地滿(mǎn)足產(chǎn)品頻繁變化的加工要求，所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，一方面是全功能、高性能;另一方面是簡(jiǎn)單實(shí)用的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，具有自動(dòng)加工的基本功能，操作維修方便。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)通常用的是開(kāi)環(huán)步進(jìn)控制系統(tǒng)，功率步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)元件，無(wú)檢測(cè)反饋機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)的定位精度一般可達(dá)±0.01，已能滿(mǎn)足加工零件的精度要求。這幾年，國(guó)家加大了對(duì)這類(lèi)機(jī)床的改造力度，國(guó)防科工委更是推行了萬(wàn)臺(tái)機(jī)床數(shù)控化計(jì)劃，車(chē)床、銑床的數(shù)控化改造需求量很大。本課題以普通車(chē)床的數(shù)控改造為例，研究機(jī)床數(shù)控改造的方法，包括其結(jié)構(gòu)的改造設(shè)計(jì)，機(jī)床改造后性能與精度的分析以及控制精度的措施等，普通車(chē)床應(yīng)用微機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造數(shù)控改造后，可以提高工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量，減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度�；谏鲜龇治�，本課題的研究具有較高的現(xiàn)實(shí)意義。
二、主要研究?jī)?nèi)容
1.普通車(chē)床數(shù)控改造方案的確定，進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。
2.對(duì)普通車(chē)床數(shù)控改造進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算，包括主軸進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)、機(jī)床縱、橫進(jìn)給伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等。
3. 對(duì)改造后的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)建立控制原理模型。
4. 根據(jù)進(jìn)給系統(tǒng)的控制原理模型，對(duì)影響伺服系統(tǒng)系統(tǒng)的因素進(jìn)行分析。
5. 對(duì)影響伺服傳動(dòng)精度的因素齒輪傳動(dòng)精度、滾珠絲杠副傳動(dòng)精度等進(jìn)行深入研究，并提出相應(yīng)的改進(jìn)方法。
6. 對(duì)影響伺服元件伺服精度的因素步進(jìn)電機(jī)步矩角精度等進(jìn)行深入研究，并提出相應(yīng)的改進(jìn)方法。
三、擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題
1. 普通車(chē)床數(shù)控改造進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算。
2. 對(duì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)建立控制原理模型。
3. 根據(jù)進(jìn)給系統(tǒng)的控制模型，分析系統(tǒng)的誤差來(lái)源及影響系統(tǒng)精度的因素。
4. 設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路，提高伺服進(jìn)給系統(tǒng)的控制精度。
四、擬解決方案及關(guān)鍵技術(shù)
1. 普通車(chē)床數(shù)控改造進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)與計(jì)算內(nèi)容包括：確定系統(tǒng)的負(fù)載，運(yùn)動(dòng)部件慣量計(jì)算，步進(jìn)電機(jī)的選擇，滾珠絲杠副的選擇和計(jì)算、滾珠絲杠副的剛度驗(yàn)算等。
2. 對(duì)改造后的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)建立控制原理模型。
3. 根據(jù)伺服進(jìn)給系統(tǒng)控制原理模型，分別對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)元件的伺服精度、伺服機(jī)械傳動(dòng)元件傳動(dòng)精度進(jìn)行分析，分析影響經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床定位精度主要因素。
4. 在伺服進(jìn)給系統(tǒng)控制電路中加入步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，改善步矩角特性，提高經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床的定位精度。
五、創(chuàng)新點(diǎn)
1. 運(yùn)用機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路與方法進(jìn)行普通車(chē)床數(shù)控改造的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)上達(dá)到有高的靜動(dòng)態(tài)剛度;運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦系數(shù)小，傳動(dòng)無(wú)間隙;便于操作和維修。
2. 從經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床的控制原理模型分析影響整個(gè)系統(tǒng)精度的關(guān)鍵因素，分析影響機(jī)床機(jī)床定位精度的各項(xiàng)誤差來(lái)源，提出相應(yīng)的改進(jìn)方法并應(yīng)用于機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中。
3. 運(yùn)用步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)，設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路，減小步進(jìn)電機(jī)的步距角及機(jī)床的脈沖當(dāng)量，提高經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床的加工精度，改善電機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)性，減小噪聲，增加控制的靈活性。
六、課題預(yù)計(jì)目標(biāo)
1.普通車(chē)床數(shù)控改造的方案的研究，進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。
2. 對(duì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)建立控制原理模型，并根據(jù)進(jìn)給系統(tǒng)的控制原理模型，對(duì)影響系統(tǒng)精度的關(guān)鍵因素進(jìn)行分析。
3. 研究提高機(jī)械傳動(dòng)部件的傳動(dòng)精度與剛度的方法，對(duì)普通車(chē)床數(shù)控改造進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，改善伺服進(jìn)給系統(tǒng)的伺服特性。
4. 設(shè)計(jì)一種基于單片機(jī)控制的步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路，提高伺服進(jìn)給系統(tǒng)的分辨率。
七、課題研究進(jìn)展計(jì)劃
預(yù)計(jì)本課題研究進(jìn)展主要分以下幾個(gè)階段：
1. 2007年11月～2007年12月 查看文獻(xiàn)資料并撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告
2. 2007年12月～2008年03月 收集相關(guān)方面的資料，以普通車(chē)床數(shù)控改造為例進(jìn)行總體設(shè)計(jì)
3. 2008年03月～2008年04月 學(xué)習(xí)機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等方面知識(shí)
4. 2008年04月～2008年07月 進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪制普通車(chē)床數(shù)控改造縱、橫向進(jìn)給系統(tǒng)裝配圖
5. 2008年07月～2008年08月 學(xué)習(xí)機(jī)床控制精度等方面知識(shí)
6. 2008年08月～2008年09月 對(duì)機(jī)床進(jìn)行精度分析
7. 2008年09月～2008年10月 研究提高機(jī)床控制精度的措施
8. 2008年11月～2008年12月 完成畢業(yè)論文
9. 2008年12月 畢業(yè)答辯
參 考 文 獻(xiàn)
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數(shù)控技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 5
一、課題設(shè)計(jì)選題來(lái)源：
來(lái)源：選題來(lái)源于自己所學(xué)加工中心的知識(shí)和對(duì)它的了解，介于自己對(duì)軸累零件的喜愛(ài)開(kāi)始研究該課題，提出自己的相關(guān)結(jié)論和數(shù)據(jù)。
二、課題設(shè)計(jì)目的和意義：
隨著機(jī)械制造行業(yè)的迅猛發(fā)展，車(chē)削加工已經(jīng)成為很多產(chǎn)品加工的方式，而此類(lèi)產(chǎn)品加工的精度和質(zhì)量要求都比較高。因此產(chǎn)品加工工藝的設(shè)計(jì)是保證產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，選擇典型車(chē)削零件的數(shù)控加工工藝，能基本展示數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)功能，也是檢驗(yàn)這兩年多來(lái)學(xué)習(xí)數(shù)控車(chē)床的一個(gè)很好的途徑。裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術(shù)和最基本的裝備。
馬克思曾經(jīng)說(shuō)過(guò)“各種經(jīng)濟(jì)時(shí)代的區(qū)別，不在與生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動(dòng)資料生產(chǎn)”。制造技術(shù)和裝備就是人類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，世界機(jī)床業(yè)已進(jìn)入了以數(shù)控技術(shù)為核心的機(jī)電一體化時(shí)代，其中數(shù)控機(jī)床就是代表產(chǎn)品之一。
數(shù)控機(jī)床是一種高效的自動(dòng)化加工設(shè)備，它嚴(yán)格按照加工程序，自動(dòng)的對(duì)被加工工件進(jìn)行加工。我們把從數(shù)控系統(tǒng)外部數(shù)控系統(tǒng)外部屬入的直接用于加工的程序成為數(shù)控加工程序，簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)控程序，它是機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的.應(yīng)用軟件。
三、設(shè)計(jì)（研究）方案
1。 數(shù)控車(chē)床概述
（1）數(shù)控車(chē)床的基本概念
�。�2）數(shù)控車(chē)床的組成
2。 數(shù)控車(chē)削工藝
（1）數(shù)控車(chē)削加工工藝性分析
�。�2）數(shù)控車(chē)削加工工藝過(guò)程的擬定
�。�3）數(shù)控車(chē)削加工工藝進(jìn)給路線(xiàn)的確定
（4）數(shù)控車(chē)削刀具
�。�5）切削用量的選擇
�。�6）對(duì)刀點(diǎn)的選擇
3。 典型零件數(shù)控車(chē)削加工工藝
（1）數(shù)控加工刀具卡片
�。�2）數(shù)控加工工藝卡片
�。�3）程序的數(shù)控手工編程
四、工作進(jìn)度安排
第1周查閱資料，完成開(kāi)題報(bào)告。
第2周研究設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，熟悉設(shè)計(jì)目的，了解零件毛坯的制造方法和機(jī)械加工中的工藝規(guī)程，分析零件加工工藝，所使用的工裝和設(shè)備，搜集與設(shè)計(jì)有關(guān)的資料，繪制零件圖和組件配合圖。第3周制定加工工藝，選用加工設(shè)備和刀具，確定切削用量。第4周編制機(jī)械加工工藝卡、數(shù)控加工工序卡數(shù)控加工工序說(shuō)明卡。
第5周繪制機(jī)械加工和數(shù)控加工工序圖、數(shù)控加工走刀路線(xiàn)圖、數(shù)控加工刀具卡。
第6周編寫(xiě)工藝文件和數(shù)控加工程序，輸入零件的加工程序到數(shù)控車(chē)床，利用數(shù)控機(jī)床的圖像模擬功能，驗(yàn)證加工程序。撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，并準(zhǔn)備答辯。
第7周提交設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，準(zhǔn)備答辯
五、提綱
第一章概述
1.1數(shù)控加工的點(diǎn)
1.2數(shù)控機(jī)床
1.3 數(shù)控加工
1.4 數(shù)控編程系統(tǒng)
1.5 CAD/CAM系統(tǒng)
1.6利用CAXA制造工程師CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)編程的基本步
第二章各組成部分方案設(shè)計(jì)與計(jì)算
2.1 軸類(lèi)零件加工的特點(diǎn)
2.2 加工工藝分析
2.3 加工路線(xiàn)
2.4 選擇刀具
2.5 數(shù)控加工工序卡片
2.6 數(shù)學(xué)計(jì)算
第三章編制數(shù)控加工程序、仿真加工
3.1 制定加工程序清單
3.2 應(yīng)用宇龍仿真軟件仿真加工
第四章實(shí)際操作加工
4.1 準(zhǔn)備機(jī)床
4.2 準(zhǔn)備工件
4.3 刀具準(zhǔn)備
參考文獻(xiàn)：
【1】關(guān)雄飛主編�！稊�(shù)控加工工藝與編程》。機(jī)械工業(yè)出版社，2013
【2】劉華軍等編著�！稒C(jī)械制造技術(shù)》。人民郵電出版社，2011
【3】陳偉珍等主編。《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》。清華大學(xué)出版社，2007
【4】孫艷萍羅建華主編�！稊�(shù)控加工工藝》。中國(guó)海洋大學(xué)出版社，2013
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數(shù)控技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 6
一、課題名稱(chēng)：
數(shù)控銑床及加工中心產(chǎn)品設(shè)計(jì)
二、選題理由
制造技術(shù)是各國(guó)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)的重要支柱之一，經(jīng)濟(jì)的成功在很大程度上得益于先進(jìn)的制造技術(shù)，而機(jī)床是機(jī)械制造技術(shù)重要的載體，它標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家的生產(chǎn)能力和技術(shù)水平。
機(jī)床工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一個(gè)重要先行部門(mén)，擔(dān)負(fù)這為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)提供現(xiàn)代化技術(shù)裝備的任務(wù)，以1994年為例，全世界基礎(chǔ)的消費(fèi)額達(dá)261.7億美元。其中美國(guó)的消費(fèi)額56億美元、中國(guó)33.6億美元。所以，在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，機(jī)床工業(yè)起著重要的作用。然而在機(jī)械制造業(yè)中，大批大量生產(chǎn)時(shí)采用專(zhuān)用機(jī)床、組合機(jī)床、專(zhuān)用自動(dòng)線(xiàn)等并配以相應(yīng)的工裝，這些設(shè)備的初期投資費(fèi)用大、生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，并且不適應(yīng)產(chǎn)品的更新?lián)Q代。單件小批生產(chǎn)時(shí)，由于產(chǎn)品多變而不宜采用專(zhuān)用機(jī)床，特別是在國(guó)防、航空、航天和深潛的部門(mén)，其零件的精度要求非常高，幾何形狀也日趨復(fù)雜，且改型頻繁，生產(chǎn)周期短，這就要求迅速適應(yīng)不同零件的加工。書(shū)空機(jī)床就是在這樣的背景下產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的一種新型自動(dòng)化機(jī)床，它較好的解決了小批量、品種多變化、形狀復(fù)雜和精度高的零件的自動(dòng)化加工問(wèn)題。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，特別是微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及其在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用，機(jī)床數(shù)控技術(shù)正從普通數(shù)控向計(jì)算機(jī)數(shù)控發(fā)展。一個(gè)國(guó)家數(shù)控機(jī)床的擁有量（相對(duì)值），標(biāo)志著這個(gè)國(guó)家機(jī)械制造業(yè)的現(xiàn)代化程度。數(shù)控銑床和加工中心因其特有的加工方式及其加工范圍廣在數(shù)控機(jī)床中占有重大的比例，因此研究《數(shù)控銑床及加工中心產(chǎn)品設(shè)計(jì)》具有重大意義。
三、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
當(dāng)今世界，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)機(jī)床工業(yè)高度重視，競(jìng)相發(fā)展機(jī)電一體化、高質(zhì)量、高精、高效、自動(dòng)化先進(jìn)機(jī)床，以加速工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的'發(fā)展。長(zhǎng)期以來(lái)，歐、美、亞在國(guó)際市場(chǎng)上相互展開(kāi)激烈競(jìng)爭(zhēng)，已形成一條無(wú)形戰(zhàn)線(xiàn)，特別是隨微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床在20世紀(jì)80年代以后加速發(fā)展，各方用戶(hù)提出更多需求，早已成為四大國(guó)際機(jī)床展上各國(guó)機(jī)床制造商競(jìng)相展示先進(jìn)技術(shù)、爭(zhēng)奪用戶(hù)、擴(kuò)大市場(chǎng)的焦點(diǎn)。中國(guó)加入WTO后，正式參與世界市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)，今后如何加強(qiáng)機(jī)床工業(yè)實(shí)力、加速數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實(shí)是緊迫而又艱巨的任務(wù)。數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)至今的50年，隨科技、特別是微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步而不斷發(fā)展。美、德、日三國(guó)是當(dāng)今世上在數(shù)控機(jī)床科研、設(shè)計(jì)、制造和使用上，技術(shù)最先進(jìn)、經(jīng)驗(yàn)最多的國(guó)家。
例如：在19世紀(jì)初時(shí)是1mm級(jí)，到20世紀(jì)初時(shí)提高到了0.01mm級(jí)。而近30年來(lái)，普通機(jī)械加工的精度已從0.01mm提高到0.005mm級(jí)，精密加工的精度已從1um級(jí)提高到0.02um級(jí)，超精密加工的精度已從0～0.01um級(jí)進(jìn)入納米級(jí)。在表面粗糙度方面，日本用螢光碳素泡沫拋光劑和細(xì)微SiO2粉末拋光工作，成功獲得了小于0.0005um的表面粗糙度。過(guò)去們只注意表面粗糙度、波度和紋理等表面特征，忽視了表面之下0.38mm范圍內(nèi)的內(nèi)部效應(yīng)，即次表面效應(yīng)對(duì)零件可靠性的影響。這方面尚需深入研究，采取相應(yīng)措施，方能提高產(chǎn)品的質(zhì)量和使用壽命及可靠性。
中國(guó)於1958年研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床，發(fā)展過(guò)程大致可分為兩大階段。在1958～1979年間為第一階段，從1979年至今為第二階段。第一階段中對(duì)數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)、發(fā)展條件缺乏認(rèn)識(shí)，在人員素質(zhì)差、基礎(chǔ)薄弱、配套件不過(guò)關(guān)的情況下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、終因表現(xiàn)欠佳，無(wú)法用於生產(chǎn)而停頓。主要存在的問(wèn)題是盲目性大，缺乏實(shí)事求是的科學(xué)精神。在第二階段從日、德、美、西班牙先后引進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)，從日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奧、韓國(guó)、臺(tái)灣省共11國(guó)（地區(qū)）引進(jìn)數(shù)控機(jī)床先進(jìn)技術(shù)和合作、合資生產(chǎn)，解決了可靠性、穩(wěn)定性問(wèn)題，數(shù)控機(jī)床開(kāi)始正式生產(chǎn)和使用，并逐步向前發(fā)展。在20余年間，數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)有較大提高，主要表現(xiàn)在三大方面：培訓(xùn)一批設(shè)計(jì)、制造、使用和維護(hù)的人才；通過(guò)合作生產(chǎn)先進(jìn)數(shù)控機(jī)床，使設(shè)計(jì)、制造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進(jìn)技術(shù)的差距；通過(guò)利用國(guó)外先進(jìn)元部件、數(shù)控系統(tǒng)配套，開(kāi)始能自行設(shè)計(jì)及制造高速、高性能、五面或五軸聯(lián)動(dòng)加工的數(shù)控機(jī)床，供應(yīng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，但對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的試驗(yàn)、消化、掌握及創(chuàng)新卻較差。至今許多重要功能部件、自動(dòng)化刀具、數(shù)控系統(tǒng)依靠國(guó)外技術(shù)支撐，不能獨(dú)立發(fā)展，基本上
處?kù)稄姆轮谱呦蜃孕虚_(kāi)發(fā)階段，與日本數(shù)控機(jī)床的水平差距很大。存在的主要問(wèn)題包括：缺乏象日本“機(jī)電法”、“機(jī)信法”那樣的指引；嚴(yán)重缺乏各方面專(zhuān)家人才和熟練技術(shù)工人；缺少深入系統(tǒng)的科研工作；元部件和數(shù)控系統(tǒng)不配套；企業(yè)和專(zhuān)業(yè)間缺乏合作，基本上孤軍作戰(zhàn)，雖然廠(chǎng)多人眾，但形成不了合力。
四、研究?jī)?nèi)容：
1.按圖紙要求制定真確的工藝方案
2.選擇合理的刀具和切削工藝參數(shù)
3.編寫(xiě)數(shù)控加工程序
五、研究方法：
首先閱讀大量相關(guān)文獻(xiàn)資料，教材及新聞背景資料，包括機(jī)械制造的原理及方法，質(zhì)量管理應(yīng)用，數(shù)控機(jī)床現(xiàn)有技術(shù)水準(zhǔn)，國(guó)際水平探討方面的書(shū)籍，報(bào)刊。以了解可靠性的內(nèi)容，質(zhì)量管理的概況和數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域的基本知識(shí)體系。然后通過(guò)調(diào)研，進(jìn)一步了解企業(yè)現(xiàn)狀及需求。接下來(lái)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)。確定數(shù)據(jù)來(lái)源的真實(shí)準(zhǔn)確。再進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)由于現(xiàn)有設(shè)備所采用的是分析設(shè)計(jì)方法，因此可以首先對(duì)原有設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏y(cè)試與調(diào)試，然后使用快速原型方法來(lái)提高加工質(zhì)量，等得到企業(yè)有效的反饋信息后再可以考慮用統(tǒng)計(jì)分析法和棕合法進(jìn)行接下去的再分析，再設(shè)計(jì)
六、進(jìn)展按排：
1、準(zhǔn)備階段（12月15日～12月30日）。搜集有關(guān)資料，準(zhǔn)備參考資料
2、完成開(kāi)題報(bào)告及論文大綱交老師批閱（1月1日～1月15日）
3、依據(jù)論文大綱完成論文一稿交老師批閱（1月16日～3月10日）
4、完成論文二稿交老師批閱（3月11日～4月10日）
5、完成三稿（4月11日～4月30日）
6、完成相關(guān)論文簡(jiǎn)介、答辯提綱，準(zhǔn)備答辯階段（5月1日～5月10日）
7、畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯階段（5月中旬）
七、主要參考資料：
1、周昌治，楊忠鑒，趙之淵，陳廣凌，機(jī)械制造工藝學(xué)，重慶大學(xué)出版社出版，2015年12月第6次印刷。
2、張麗華，馬立克，數(shù)控編程與加工技術(shù)，大連理工大學(xué)出版社，2015年7月第2版
3、楊建明，數(shù)控加工工藝與編程，北京理工大學(xué)出版社，2015年4月第3次印刷
4、呂天玉，宮波，公差配合與測(cè)量技術(shù)，大連理工大學(xué)出版社，2015年7月第3次印刷
5、高波，機(jī)械制造基礎(chǔ)，大連理工大學(xué)出版社，2015年8月第1次印刷
6、黃鶴汀，王芙蓉，金屬切削機(jī)床（上冊(cè)），機(jī)械工業(yè)出版社，2015年7月第1版第10次印刷
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