QKA1219數(shù)控管螺紋車床主軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì)開題報(bào)告

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1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 機(jī)械工程 系（院） QKA1219數(shù)控管螺紋車床主軸箱傳動(dòng)設(shè)計(jì) design of headstock of QKA1219 numerical control lathe which machining pipe thread 課題類型 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 師 填 一、本課題研究的主要內(nèi)容、目的和意義 該課題的主要目的是設(shè)計(jì)QKA1219數(shù)控管螺紋車床的主軸箱傳動(dòng). QKA1219數(shù)控管螺紋車床是安陽機(jī)床廠根據(jù)國際市場(chǎng)上數(shù)控車床的最新發(fā)展趨勢(shì)研制開發(fā)的具有半閉環(huán)控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)

2、式數(shù)控管螺紋車床，可以加工以各種曲線為母線的連續(xù)的回轉(zhuǎn)體，加工分辨為0.001mm?？杉庸A柱、錐面螺紋，以及圓柱與錐面連續(xù)連接螺紋、端面螺紋。具有刀具自動(dòng)補(bǔ)償功能，具有坯料循環(huán)、加工螺紋循環(huán)、切槽循環(huán)。可任意設(shè)定絕對(duì)零點(diǎn)。適合多品種、中小批量的輪番加工，工藝適應(yīng)性強(qiáng)、效率高，成品一致性好。編程容易，操作簡(jiǎn)單，是理想中的中型機(jī)械加工設(shè)備 這種車床是專門為油田管螺紋的車削而開發(fā)的,而且適合各類管螺紋的車削,還可以作普通車床使用.毫無疑問的是,這種車床既可以用作專門的用途,又有很高的通用性,隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,必然帶動(dòng)能源需求的增加,勢(shì)必會(huì)刺激油田的鉆探和加工輸送,這樣就需要一大批管螺

3、紋加工車床,而我國管螺紋加工車床的數(shù)控化程度還很底,從而影響了螺紋加工的效率.所以,急需要設(shè)計(jì)生產(chǎn)一種半閉環(huán)的數(shù)控車床來適應(yīng)這種要求.機(jī)床數(shù)控化很關(guān)鍵的一部分就是主軸箱的設(shè)計(jì)和改造,所以,本課題很有研究的必要性. 本課題研究的重要內(nèi)容如下: 1傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì),包括確定主傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù),擬訂結(jié)構(gòu)網(wǎng)和轉(zhuǎn)速網(wǎng),確定齒輪齒數(shù)和帶輪直徑,主傳動(dòng)的換向和制動(dòng)方式,畫出主運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)圖. 2計(jì)算重要傳動(dòng)件 計(jì)算內(nèi)容如下:v帶—選擇型號(hào)和設(shè)計(jì)所需的根數(shù);傳動(dòng)軸—按扭轉(zhuǎn)剛度要求計(jì)算軸受扭部分的直徑;齒輪—按變動(dòng)工作用量計(jì)算接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度,取二者中的較大值確

4、定齒輪的模數(shù);再進(jìn)行齒輪的幾何計(jì)算;摩擦片離合器—摩擦面對(duì)數(shù),對(duì)于有線性速度限制的傳動(dòng)件,要檢查是否超過了線速度的允許值. 3結(jié)構(gòu)的分析與選擇 主軸組成部件的結(jié)構(gòu),主軸頭已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化;正確選擇軸承的種類極其組件精度和調(diào)整軸承間隙的方法.計(jì)算主軸組件的合理跨距.合理選擇潤(rùn)滑與密封的方式.注意主軸組件的拆裝. 傳動(dòng)軸組件的結(jié)構(gòu),根據(jù)軸承的類型,正確選擇軸的軸向定位的方法.軸上所安裝的零件的拆裝與固定.注意分析是否有需要用卸荷的結(jié)構(gòu). 齒輪的結(jié)構(gòu),正確選擇齒輪的精度并且考慮相應(yīng)的加工齒輪的方法.對(duì)于雙聯(lián)和三聯(lián)齒輪,加工方法決定了相臨齒輪的間距,為了縮短軸向尺寸可以采用鑲裝的結(jié)構(gòu)

5、.輪轂的長(zhǎng)度按導(dǎo)向的要求確定,通常為直徑的1.5倍左右. 離合器與制動(dòng)器,用摩擦片離合器實(shí)現(xiàn)主軸的正反轉(zhuǎn)時(shí),應(yīng)該注意摩擦離合器壓緊后的自鎖,壓緊力的承受以及能否實(shí)現(xiàn)內(nèi)力平衡.制動(dòng)器的作用,在于停車時(shí)消耗慣性動(dòng)能,應(yīng)該盡量使制動(dòng)器位于轉(zhuǎn)動(dòng)速度較高的恒速軸上.注意選擇制動(dòng)器的安裝軸的轉(zhuǎn)動(dòng)速度. 操縱機(jī)構(gòu),操縱機(jī)構(gòu)的類型應(yīng)該與變速要求相適應(yīng),注意選擇定位機(jī)構(gòu)和防止操縱機(jī)構(gòu)中發(fā)生干涉現(xiàn)象. 4傳動(dòng)件的驗(yàn)算 在裝配圖完成后,傳動(dòng)件的尺寸和位置均已經(jīng)確定,便可以驗(yàn)算傳動(dòng)軸的彎曲剛度和滾動(dòng)軸承的使用壽命.可以選擇出承受載荷嚴(yán)重的一根軸進(jìn)行驗(yàn)算.由于滑移齒輪在軸上有幾個(gè)嚙合位置

6、,在各個(gè)嚙合位置上,軸和軸承的載荷承受不同,因此應(yīng)該首先判斷和選定受力后使軸的撓度最大或一對(duì)齒輪處傾角最大的工作狀態(tài),再驗(yàn)算軸的彎曲剛度.軸承壽命的驗(yàn)算,可以在驗(yàn)算的傳動(dòng)軸上選擇軸承規(guī)格相對(duì)較小的支反力相對(duì)較大出進(jìn)行驗(yàn)算.當(dāng)驗(yàn)算結(jié)果不能滿足性能要求時(shí),應(yīng)該修改設(shè)計(jì);如果需要修改的地方比較多的話,而時(shí)間又不允許時(shí),可以在說明書中闡述改進(jìn)措施. 5繪制零件圖和裝配圖 6編寫設(shè)計(jì)說明書 說明書的編寫應(yīng)該與設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行,在圖樣工作全部完成后. 二、文獻(xiàn)綜述（國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)況和發(fā)展趨向） 1國內(nèi)數(shù)控車床的發(fā)展現(xiàn)狀 數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控產(chǎn)品的核心技術(shù)之一，從50年代末期，我國就開

7、始研究數(shù)控技術(shù)，開發(fā)數(shù)控產(chǎn)品，其間三起三落。經(jīng)過多年來不斷的調(diào)整、優(yōu)化、重組、開拓，中國數(shù)控產(chǎn)業(yè)通過自行研究、引進(jìn)合作、獨(dú)立開發(fā)、推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)取得重大突破。在慶祝建國50周年之際，我們可以充滿信心地說，中國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)已經(jīng)渡過了最艱難的時(shí)期，開始在產(chǎn)業(yè)化的道路上開拓前進(jìn)。在充滿信心的同時(shí)，我們更應(yīng)清醒地認(rèn)識(shí)到，走向新世紀(jì)的中國數(shù)控產(chǎn)業(yè)，盡管獲得了新的發(fā)展機(jī)遇，但面臨著更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，需要以更大的勇氣、智慧和努力來攀登新的歷史. (1) 數(shù)控產(chǎn)業(yè)的基本情況 我國數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠共有100多家，其中能批量生產(chǎn)的企業(yè)有42家(國有企業(yè)30家，民營企業(yè)5家，合資、獨(dú)資企業(yè)7家)，平

8、均年產(chǎn)量40～50臺(tái)，幾家重點(diǎn)企業(yè)年產(chǎn)量可達(dá)400～700臺(tái)；數(shù)控系統(tǒng)(包括主軸和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元)生產(chǎn)企業(yè)約50家，但生產(chǎn)具有一定批量的企業(yè)有8家，其中國有企業(yè)3家，民營企業(yè)2家，合資、獨(dú)資企業(yè)3家；生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床配套產(chǎn)品的企業(yè)共計(jì)300余家，產(chǎn)品品種包括八大類2000種以上。 　　我國數(shù)控系統(tǒng)分為3種型級(jí)，即經(jīng)濟(jì)型、普及型和高級(jí)型。這是根據(jù)我國當(dāng)前市場(chǎng)需求的實(shí)際情況，按技術(shù)應(yīng)用不同領(lǐng)域和復(fù)雜程度進(jìn)行的階段性標(biāo)準(zhǔn)來劃分的。 　　在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)中，我們具有很大優(yōu)勢(shì)，在當(dāng)前每年數(shù)千臺(tái)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床和電加工機(jī)床的市場(chǎng)上，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)是“一花獨(dú)秀”(其中有10%左右的是合資企業(yè)產(chǎn)品)。 在普及型數(shù)

9、控系統(tǒng)的市場(chǎng)中，我們正在取得進(jìn)展。進(jìn)入90年代以來，我國數(shù)控系統(tǒng)的各方面研究力量在集中優(yōu)勢(shì)、突破關(guān)鍵、以我為主、發(fā)展產(chǎn)業(yè)的原則基礎(chǔ)上，逐步形成了以航天數(shù)控集團(tuán)、機(jī)電集團(tuán)、華中數(shù)控、藍(lán)天數(shù)控等以生產(chǎn)普及型數(shù)控系統(tǒng)為主的國有企業(yè)，以及北京—法那科、西門子數(shù)控(南京)有限公司等合資企業(yè)的基本力量。當(dāng)然，擁有我國自主版權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)在市場(chǎng)開拓上仍要盡更大的力量。 (2) 技術(shù)狀況 80年代以來，國家對(duì)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展十分重視，經(jīng)歷了“六五”、“七五”期間的消化吸收引進(jìn)技術(shù)，“八五”期間科技攻關(guān)開發(fā)自主版權(quán)數(shù)控系統(tǒng)2個(gè)階段，已為數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)業(yè)化奠定了良好基礎(chǔ)，并取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步?！熬盼濉逼陂g數(shù)控機(jī)床發(fā)展

10、已進(jìn)入實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化階段。數(shù)控機(jī)床新開發(fā)品種300個(gè)，已有一定的覆蓋面。新開發(fā)的國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品大部分達(dá)到國際80年代中期水平，部分達(dá)到90年代水平，為國家重點(diǎn)建設(shè)提供了一批高水平數(shù)控機(jī)床。在技術(shù)上也取得了突破，如高速主軸制造技術(shù)(12 000 r/min～18 000 r/min)、快速進(jìn)給(60 m/min)、快速換刀(1.5 s)、柔性制造、快速成形制造技術(shù)等為下一步國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展奠定的基礎(chǔ)。 　　當(dāng)前，我國數(shù)控系統(tǒng)正處在由研究開發(fā)階段向推廣應(yīng)用階段過渡的關(guān)鍵時(shí)期，也是由封閉型系統(tǒng)向開放型系統(tǒng)過渡的時(shí)期。從生產(chǎn)規(guī)模上看，已有像航天數(shù)控集團(tuán)、華中數(shù)控系統(tǒng)有限公司、北京機(jī)床研究所等可實(shí)現(xiàn)批

11、量生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)化基地。 　　我國數(shù)控系統(tǒng)在技術(shù)上已趨于成熟，在重大關(guān)鍵技術(shù)上(包括核心技術(shù))，已達(dá)到國外先進(jìn)水平。目前，已新開發(fā)出數(shù)控系統(tǒng)80種。自“七五”以來，國家一直把數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展作為重中之重來支持，現(xiàn)已開發(fā)出具有中國版權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)，掌握了國外一直對(duì)我國封鎖的一些關(guān)鍵技術(shù)。例如，曾長(zhǎng)期困擾我國、并受到西方國家封鎖的多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)技術(shù)對(duì)我們已不再是難題，0.1 μm當(dāng)量的超精密數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控仿形系統(tǒng)、非圓齒輪加工系統(tǒng)、高速進(jìn)給數(shù)控系統(tǒng)、實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)都已研制成功。尤其是基于PC機(jī)的開放式智能化數(shù)控系統(tǒng)，可實(shí)施多軸控制，具備聯(lián)網(wǎng)進(jìn)線等功能，既可作為獨(dú)立產(chǎn)品，又是一代開放式的開發(fā)平臺(tái)，為機(jī)床廠

12、及軟件開發(fā)商二次開發(fā)創(chuàng)造了條件。特別重要的是，我國數(shù)控系統(tǒng)的可*性已有很大提高，MPBF值可以在15 000 h以上。同時(shí)大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床配套產(chǎn)品已能國內(nèi)生產(chǎn)，自我配套率超過60%。這些成果為中國數(shù)控系統(tǒng)的自行開發(fā)和生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。 數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的問題 (1) 缺乏產(chǎn)業(yè)規(guī)模 在一段時(shí)間里，我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品品種相對(duì)較少，開發(fā)和交貨周期較長(zhǎng)，由于沒有按市場(chǎng)需求進(jìn)行開發(fā)，批量不大，不能滿足市場(chǎng)需求，市場(chǎng)占有率較低；質(zhì)量不穩(wěn)定(可靠性是突出的質(zhì)量癥結(jié))，性能水平與國外相對(duì)有一定差距，競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)；軟件開發(fā)投入不足，開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)缺少共同的軟件規(guī)范和支撐平臺(tái)，尚未實(shí)現(xiàn)系列化、商品化，沒有產(chǎn)業(yè)規(guī)模

13、。 (2) 缺乏發(fā)展數(shù)控產(chǎn)業(yè)的政策和技術(shù)配套體系 40多年來，我國政府對(duì)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展給予了大量的財(cái)力和物力支持，在政策上也陸續(xù)出臺(tái)了一些支持措施，對(duì)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展起了很好的促進(jìn)作用。 　　但在政策的配套及相互制約方面力度不夠，在引進(jìn)外資和擴(kuò)大開放的同時(shí)，對(duì)國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的必要保護(hù)顯得過于單薄。例如，進(jìn)口產(chǎn)品可以免除關(guān)稅和進(jìn)口環(huán)節(jié)稅，而國內(nèi)產(chǎn)品卻很少能享受這種待遇。同時(shí)，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展需要較高的零部件專業(yè)化技術(shù)配套體系來支承，而我國工業(yè)發(fā)展的總體水平尚不能滿足這種體系的建立，國家對(duì)這種配套體系的建立沒有大舉措出臺(tái)，也缺少相應(yīng)的政策支持，因而未能對(duì)數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到更有力的推動(dòng)作用。

14、(3) 缺乏技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品更新和產(chǎn)業(yè)調(diào)整的內(nèi)在動(dòng)力 1994年，機(jī)床工具工業(yè)總產(chǎn)值(1990年不變價(jià))達(dá)到176億元，銷售收入達(dá)到200億元，機(jī)床總產(chǎn)量創(chuàng)記錄地達(dá)到26萬臺(tái)。普通機(jī)床、一般量刃具等的比例高達(dá)93%以上，但數(shù)控機(jī)床、專用機(jī)床及各種自動(dòng)線所占比例卻很小。在當(dāng)時(shí)過熱的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)刺激下，各類產(chǎn)品均出現(xiàn)供不應(yīng)求的現(xiàn)象。 　　在普通機(jī)床銷售勢(shì)頭良好的形勢(shì)下，機(jī)床工具行業(yè)被市場(chǎng)假像所迷惑，大部分企業(yè)顧及眼前利益，沒有及時(shí)依*壯大起來的財(cái)力進(jìn)行調(diào)整，而是一味加大普通機(jī)床產(chǎn)量，放棄了已開始進(jìn)行的產(chǎn)業(yè)調(diào)整、產(chǎn)品調(diào)整、組織結(jié)構(gòu)調(diào)整，放松了技術(shù)創(chuàng)新，看不到產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，從而錯(cuò)過了調(diào)整的最佳時(shí)機(jī)，喪

15、失了更進(jìn)一步發(fā)展契機(jī). (4) 面臨國外強(qiáng)手競(jìng)爭(zhēng)的巨大壓力 進(jìn)入90年代以來，我國國內(nèi)市場(chǎng)對(duì)數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)迅速增長(zhǎng)，成為工業(yè)發(fā)達(dá)國家競(jìng)相爭(zhēng)奪的目標(biāo)。面對(duì)強(qiáng)手如林的國際競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，國內(nèi)數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)無論是性能、質(zhì)量，還是價(jià)格都難以與發(fā)達(dá)國家產(chǎn)品相抗衡，面臨著進(jìn)口沖擊的強(qiáng)大壓力。 　我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展的條件 穩(wěn)定增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求 我國數(shù)控機(jī)床80年代以來有了迅速發(fā)展，平均年產(chǎn)量增長(zhǎng)20%以上；數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)消費(fèi)量從1990年的2588臺(tái)增長(zhǎng)至1996年的18 000臺(tái)；目前已是世界數(shù)控機(jī)床第三進(jìn)口大國。進(jìn)入90年代以來，我國數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)都經(jīng)歷了結(jié)構(gòu)調(diào)整、轉(zhuǎn)變機(jī)制的艱苦磨礪過程。由

16、于市場(chǎng)結(jié)構(gòu)的變化，使得1997年數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)消費(fèi)量下降到14 329臺(tái)。同時(shí)由于進(jìn)口減少，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)占有率上升到45.9%；1998年數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)消費(fèi)量下降到11 528臺(tái)，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)占有率達(dá)到53%。1994～1998年，我國機(jī)床工具行業(yè)的產(chǎn)值持續(xù)滑坡，由于市場(chǎng)變化和結(jié)構(gòu)調(diào)整，市場(chǎng)容量減少到原來的75%，總產(chǎn)值為149.6億元，其中金屬加工機(jī)床約為90多億元，市場(chǎng)占有率達(dá)到47%，機(jī)床(金切和鍛壓)總產(chǎn)量只有10萬臺(tái)，而在10萬臺(tái)機(jī)床的銷售額中，數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化生產(chǎn)線及各種先進(jìn)量刃具達(dá)到27.7%。正是由于結(jié)構(gòu)的變化，才有可能形成產(chǎn)量下降、市場(chǎng)占有率提高的局面。 　　近期，國家為

17、擴(kuò)大內(nèi)需，通過加大技改投資和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資的措施來拉動(dòng)國內(nèi)市場(chǎng)消費(fèi)。正在執(zhí)行中的“國家財(cái)政技改專項(xiàng)”和“高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目”，都將形成對(duì)數(shù)控機(jī)床新的市場(chǎng)需求。這將為我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來新的市場(chǎng)機(jī)遇。 3.2　現(xiàn)有的發(fā)展條件 　　(1)目前我國主要數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)年產(chǎn)能力為10 000臺(tái)，其中經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床為5 000臺(tái)以上。到“九五”末期，數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)達(dá)到15 000臺(tái)。 　　(2)到“九五”末期，我國數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)能力為15 000套，其中經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)約為6 500套。 　　(3)我國主要數(shù)控機(jī)床配套企業(yè)已初具規(guī)模，其中，機(jī)床數(shù)控刀架、滾珠絲桿、滾動(dòng)導(dǎo)軌、機(jī)床電器都引進(jìn)

18、了技術(shù)，能為主機(jī)配套。 　　(4)我國主要數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠通過“八五”和“九五”期間的技術(shù)改造，數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)能力有了很大提高，進(jìn)口了一批關(guān)鍵加工設(shè)備，提高了關(guān)鍵件的加工質(zhì)量和效率，新建了一批裝配調(diào)試廠房，改善了控機(jī)床制造的裝備條件，基本具備了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)能力。 2數(shù)控車床未來發(fā)展的趨勢(shì) 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，它對(duì)國計(jì)民生的一些重要行業(yè)(IT、汽車、輕工、醫(yī)療等)的發(fā)展起著越來越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢(shì)。當(dāng)前數(shù)控車床呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)。 1.

19、高速、高精密化 高速、精密是機(jī)床發(fā)展永恒的目標(biāo)。隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，機(jī)電產(chǎn)品更新?lián)Q代速度加快，對(duì)零件加工的精度和表面質(zhì)量的要求也愈來愈高。為滿足這個(gè)復(fù)雜多變市場(chǎng)的需求，當(dāng)前機(jī)床正向高速切削、干切削和準(zhǔn)干切削方向發(fā)展，加工精度也在不斷地提高。另一方面，電主軸和直線電機(jī)的成功應(yīng)用，陶瓷滾珠軸承、高精度大導(dǎo)程空心內(nèi)冷和滾珠螺母強(qiáng)冷的低溫高速滾珠絲杠副及帶滾珠保持器的直線導(dǎo)軌副等機(jī)床功能部件的面市，也為機(jī)床向高速、精密發(fā)展創(chuàng)造了條件。 數(shù)控車床采用電主軸，取消了皮帶、帶輪和齒輪等環(huán)節(jié)，大大減少了主傳動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高了主軸動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和工作精度，徹底解決了主軸高速運(yùn)

20、轉(zhuǎn)時(shí)皮帶和帶輪等傳動(dòng)的振動(dòng)和噪聲問題。采用電主軸結(jié)構(gòu)可使主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到10000r/min以上。 直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)速度高，加減速特性好，有優(yōu)越的響應(yīng)特性和跟隨精度。用直線電機(jī)作伺服驅(qū)動(dòng)，省去了滾珠絲杠這一中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，消除了傳動(dòng)間隙(包括反向間隙)，運(yùn)動(dòng)慣量小，系統(tǒng)剛性好，在高速下能精密定位，從而極大地提高了伺服精度。 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副，由于其具有各向間隙為零和非常小的滾動(dòng)摩擦，磨損小，發(fā)熱可忽略不計(jì)，有非常好的熱穩(wěn)定性，提高了全程的定位精度和重復(fù)定位精度。 通過直線電機(jī)和直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的應(yīng)用，可使機(jī)床的快速移動(dòng)速度由目前的10～20m/mim提高到60～80

21、m/min，甚至高達(dá)120m/min。 2. 高可靠性 數(shù)控機(jī)床的可靠性是數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品質(zhì)量的一項(xiàng)關(guān)鍵性指標(biāo)。數(shù)控機(jī)床能否發(fā)揮其高性能、高精度和高效率，并獲得良好的效益，關(guān)鍵取決于其可靠性的高低。 3. 數(shù)控車床設(shè)計(jì)CAD化、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊化 隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及及軟件技術(shù)的發(fā)展，CAD技術(shù)得到了廣泛發(fā)展。CAD不僅可以替代人工完成繁瑣的繪圖工作，更重要的是可以進(jìn)行設(shè)計(jì)方案選擇和大件整機(jī)的靜、動(dòng)態(tài)特性分析、計(jì)算、預(yù)測(cè)及優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以對(duì)整機(jī)各工作部件進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬仿真。在模塊化的基礎(chǔ)上在設(shè)計(jì)階段就可以看出產(chǎn)品的三維幾何模型和逼真的色彩。采用CAD

22、，還可以大大提高工作效率，提高設(shè)計(jì)的一次成功率，從而縮短試制周期，降低設(shè)計(jì)成本，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。 通過對(duì)機(jī)床部件進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，不僅能減少重復(fù)性勞動(dòng)，而且可以快速響應(yīng)市場(chǎng)，縮短產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)周期。 4. 功能復(fù)合化 功能復(fù)合化的目的是進(jìn)一步提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，使用于非加工輔助時(shí)間減至最少。通過功能的復(fù)合化，可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍、提高效率，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用、一機(jī)多能，即一臺(tái)數(shù)控車床既可以實(shí)現(xiàn)車削功能，也可以實(shí)現(xiàn)銑削加工；或在以銑為主的機(jī)床上也可以實(shí)現(xiàn)磨削加工。寶雞機(jī)床廠已經(jīng)研制成功的CX25Y數(shù)控車銑復(fù)合中心，該機(jī)床同時(shí)具有X、Z軸以及C軸和Y軸。通過C軸

23、和Y軸，可以實(shí)現(xiàn)平面銑削和偏孔、槽的加工。該機(jī)床還配置有強(qiáng)動(dòng)力刀架和副主軸。副主軸采用內(nèi)藏式電主軸結(jié)構(gòu)，通過數(shù)控系統(tǒng)可直接實(shí)現(xiàn)主、副主軸轉(zhuǎn)速同步。該機(jī)床工件一次裝夾即可完成全部加工，極大地提高了效率。 5. 智能化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化和集成化 21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)。智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方面的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等；簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化，如智能化的自動(dòng)編程、智能化的

24、人機(jī)界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控等方面的內(nèi)容，以方便系統(tǒng)的診斷及維修等。 網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近年來機(jī)床發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求，也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式，如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元。 數(shù)控機(jī)床向柔性自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)是：從點(diǎn)(數(shù)控單機(jī)、加工中心和數(shù)控復(fù)合加工機(jī)床)、線(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段車間獨(dú)立制造島、FA)、體(CIMS、分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng))的方向發(fā)展，另一方面向注重應(yīng)用性和經(jīng)濟(jì)性方向發(fā)展。柔性自動(dòng)化技術(shù)是制造業(yè)適應(yīng)動(dòng)態(tài)市場(chǎng)需求及產(chǎn)品迅速更新的主要手段，是各國制造

25、業(yè)發(fā)展的主流趨勢(shì)，是先進(jìn)制造領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)。其重點(diǎn)是以提高系統(tǒng)的可*性、實(shí)用化為前提，以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標(biāo)，注重加強(qiáng)單元技術(shù)的開拓和完善。CNC單機(jī)向高精度、高速度和高柔性方向發(fā)展。數(shù)控機(jī)床及其構(gòu)成柔性制造系統(tǒng)能方便地與CAD、CAM、CAPP及MTS等聯(lián)結(jié)，向信息集成方向發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向開放、集成和智能化方向發(fā)展。 三、擬采取的研究方法（方案、技術(shù)路線等）和實(shí)現(xiàn)的可行性論證 設(shè)計(jì)（或研究）方法： （1）由導(dǎo)師指導(dǎo)，指明設(shè)計(jì)的大體方向和內(nèi)容； （2）到企業(yè)實(shí)習(xí)調(diào)研，進(jìn)一步確定設(shè)計(jì)方案； （3）借閱圖書館的有關(guān)書籍； （4）查閱網(wǎng)上的相關(guān)資

26、料，以借鑒學(xué)習(xí)。 實(shí)現(xiàn)的可行性論證： 本改造設(shè)計(jì)實(shí)際上是對(duì)CW系列普通臥式車床的主軸箱進(jìn)行數(shù)控改造, 在改造設(shè)計(jì)中，采用的是日本FANUC數(shù)控設(shè)備公司生產(chǎn)的FANUC 0i-mate數(shù)控系統(tǒng);引進(jìn)一套日本橫田的液動(dòng)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)要求的主軸箱的4級(jí)自動(dòng)變速,這樣的稍微對(duì)普通車床加以改造設(shè)計(jì)的方法是非?？尚械?它的機(jī)械部分已經(jīng)經(jīng)過多年實(shí)踐的證明,是可靠的,引進(jìn)的數(shù)控液動(dòng)系統(tǒng)又很經(jīng)濟(jì),非常適合我國國情, 是國內(nèi)企業(yè)提高車床的自動(dòng)化能力和精密程度的非常有效的選擇。它具有一定的典型性和實(shí)用性. 四、預(yù)期結(jié)果（或預(yù)計(jì)成果） 課題設(shè)計(jì)（或研究）的內(nèi)容： （1）完

27、成5000以上印刷字符的英文資料翻譯； （2）了解機(jī)床數(shù)控化改造發(fā)展前沿及其在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用； （3）到企業(yè)了解生產(chǎn)線產(chǎn)品的加工流程，工藝的要求和先進(jìn)的企業(yè)管理經(jīng)驗(yàn)等 ( 4 ) 根據(jù)任務(wù)要求和改進(jìn)要求,完成主軸箱各部件的設(shè)計(jì): a傳動(dòng)設(shè)計(jì)和轉(zhuǎn)速圖的設(shè)計(jì); b各部件的估計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì); c主要傳動(dòng)部件的校核; d截面圖設(shè)計(jì). 五、研究進(jìn)度安排 2.25~3.22 畢業(yè)實(shí)習(xí)4周 3.23~3.29 熟悉課題完成開題報(bào)告1周 3.30~4.26 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及計(jì)算4周 4

28、.27~5.24 繪制組件裝配圖和主要零件圖2周 5.25~5.31 完成設(shè)計(jì)說明書1周 ?????? 6.01~6.14 準(zhǔn)備答辯及答辯2周 六、主要參考文獻(xiàn) (1)、《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版第二卷 成大先主編 化學(xué)工業(yè)出版社 (2)、《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三版第五卷 成大先主編 化學(xué)工業(yè)出版社 (3)、《機(jī)械設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)》 唐保寧主編 同濟(jì)大學(xué)出版社 (4)、《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》 李洪主編 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 (5)、《數(shù)控機(jī)床維修技術(shù)手冊(cè)》 孫汗卿主編 機(jī)械工業(yè)出版社 (6)、《現(xiàn)代金屬切削機(jī)床概論》 賈亞州主編 機(jī)械工業(yè)出版

29、社 (7)、《機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)》 卜炎主編 機(jī)械工業(yè)出版社 (8)、《機(jī)修手冊(cè)》 王林玉主編 機(jī)械工業(yè)出版社 (9)、《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第四版第二卷 成大先主編 化學(xué)工業(yè)出版社 (10)、《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》新版 化學(xué)工業(yè)出版社 (11)、《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》 吳宗澤主編 機(jī)械工業(yè)出版社 (12)、《機(jī)械設(shè)機(jī)師手冊(cè)》 吳宗澤主編 機(jī)械工業(yè)出版社 (13)、《實(shí)用機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》 姚振浦主編 科學(xué)技術(shù)出版社 (14)、《機(jī)械工程師手冊(cè)》 趙明生主編 機(jī)械工業(yè)出版社 (15)、《現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床》 王愛玲主編 國防工業(yè)出版社 (16)、《數(shù)控機(jī)床加工工藝編程技

30、術(shù)與維護(hù)維修實(shí)用手冊(cè)》 席子杰主編 吉林電子出版社 (17)、《數(shù)控原理與系統(tǒng)》 李宏勝主編 機(jī)械工業(yè)出版社 (18)、《液壓與氣壓傳動(dòng)》 王積偉主編 機(jī)械工業(yè)出版社 (19)、《公差與配合技術(shù)手冊(cè)》 唐錫杰主編 機(jī)械工業(yè)出版社 (20)、《互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》 陳隆德主編 大連理工大學(xué)出版社 七、審核意見 指導(dǎo)教師對(duì)開題的意見： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 系（院）審核意見： 審核人簽字： 年 月 日 10