數(shù)控龍門銑床的加工中心側(cè)銑頭結構設計（含CAD圖紙及仿真視頻、文檔說明書）

本科畢業(yè)設計開題報告 課題名稱 數(shù)控銑床側(cè)銑頭結構設計 學 號 20022038 姓 名 趙 春 生 專 業(yè) 機 械 制 造 開題時間 2006 年 03 月 05 日 指導教師 張 耀 滿 評閱教師 東北大學機械工程與自動化學院 一、立論依據(jù) 1． 本課題的目的和意義 一、 課題目的 1、根據(jù)設計要求，設計一個重型數(shù)控龍門銑床的側(cè)銑頭，使其能夠在橫向和縱向兩個方向作進給運動，對于一臺重型數(shù)控龍門銑床來說通常加工的工件都是很大很重的，在加工過程中要讓工件移動或是進行多次安裝是很費時費力的，所以設計一個能夠在橫向和縱向兩個方向作進給運動的側(cè)銑頭，來減少實際工件的移動和安裝次數(shù)，進而減少安裝的時間和由于多次安裝引起的定位精度誤差。 2、使學生了解機械設備的設計過程。對作為一名將來從事機械行業(yè)的大學生來說，了解機械設備的設計過程是一個必須的。而對數(shù)控銑床側(cè)銑頭的設計完全能夠體現(xiàn)出機械設備的設計過程以及在設計過程中應注意的問題和一般要考慮的因素。 3、使學生能夠?qū)⒃诖髮W期間所學的理論知識與具體實踐相結合。當今大學生大部分都存在著不知道如何將大學所學的東西運用到實際中去，甚至認為大學所學的東西根本沒有用處。 4、使學生在實際過程中學習新的軟件。通過完成這個畢業(yè)設計，以掌握當今社會上一些常用的制圖軟件和分析軟件?，F(xiàn)在的社會是高科技的社會，對于機械行業(yè)來說也是如此?，F(xiàn)在的機械行業(yè)中很少有用手工繪制的圖紙，而且現(xiàn)在的人們都有一種安全的理念和結構的美感，運用三維軟件和分析軟件對工程師所設計的結構進行三維建模和強度分析，可以事先發(fā)現(xiàn)不合理之處，以便提早加以改正。 二、課題意義 （1）、現(xiàn)實意義 1）、在現(xiàn)實中，帶有側(cè)銑頭的數(shù)控龍門銑床是不常見的一種形式，而帶有能夠在兩個方向上進行進給運動的側(cè)銑頭的龍門銑床更是不常見。這項設計所設計的側(cè)銑頭與其他龍門銑床部分相配合，可以應用在現(xiàn)實中對工件進行三個方向上的加工，從而很可能能夠?qū)ぜM行一次性安裝加工，這無疑可以省去很多調(diào)整時間并保證良好的安裝精度。而且這是對一臺重型數(shù)控龍門銑床側(cè)銑頭的設計，對于一臺重型銑床來說，加工的工件一般都是很大很重的，要對工件進行多次安裝是很困難的也很浪費時間，且定位精度不容易保證，而該課題所設計的側(cè)銑頭正適合這種情況，所以說這項設計有重要的現(xiàn)實意義。 2）、在做畢業(yè)設計的過程中學習掌握新的繪圖軟件和分析軟件，為以后更好的適應社會打下良好的基礎。 （2）、理論意義 1）、通過對側(cè)銑頭的設計，了解機械產(chǎn)品的設計過程，掌握設計過程中應注意的問題和應考慮的因素。 2）、將在大學期間所學的理論知識與具體實踐相結合起來。使同學們認識到大學所學的東西并不是一無所用，而是將來工作的基本知識。 二、文獻綜述 1． 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動態(tài) 自從１９５２年美國第１臺數(shù)控銑床問世至今已經(jīng)歷了５０個年頭。在這幾十年的時間里世界上各個國家對數(shù)控機床研究都投入了大量的精力和財力。到目前為止數(shù)控銑床設備包括：車、銑、加工中心、鏜、磨、沖壓、電加工以及各類專機，形成龐大的數(shù)控制造設備家族。只就數(shù)控銑床來說，已經(jīng)出現(xiàn)了各式各樣適應于不同加工形式的數(shù)控銑床，而只就數(shù)控龍門銑床來說，自從西班矛尼古拉斯·克雷亞集團公司(Nicolas Correa，下稱NC公司)80年代中期開發(fā)出第一臺龍門式數(shù)控銑床，在這短短的幾十年里，數(shù)控龍門銑床技術的不斷發(fā)展，先后出現(xiàn)了各種形式的龍門銑床，到目前為止數(shù)控龍門銑床技術的發(fā)展已經(jīng)相當完善。尤其是以美國和德國為代表的數(shù)控技術最為先進。 我國數(shù)控機床制造業(yè)在８０年代曾有過高速發(fā)展的階段，許多機床廠從傳統(tǒng)產(chǎn)品實現(xiàn)向數(shù)控化產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型，但數(shù)控龍門銑床并沒有得到很大發(fā)展。從１９９５年“九五”以后國家從擴大內(nèi)需啟動機床市場，加強限制進口數(shù)控設備的審批，投資重點支持關鍵數(shù)控系統(tǒng)、設備、技術攻關，對數(shù)控設備生產(chǎn)起到了很大的促進作用，尤其是在１９９９年以后，國家向國防工業(yè)及關鍵民用工業(yè)部門投入大量技改資金，使數(shù)控設備制造市場一派繁榮，數(shù)控龍門銑床也得到了很大發(fā)展。但從２０００年８月份的上海數(shù)控機床展覽會和２００１年４月北京國際機床展覽會上，也看到了一些問題： （ 1）?低技術水平的產(chǎn)品競爭激烈，互相靠壓價促銷； （２）?高技術水平、全功能產(chǎn)品主要靠進口； （３）?配套的高質(zhì)量功能部件、數(shù)控系統(tǒng)附件主要靠進口； （４）?應用技術水平較低，聯(lián)網(wǎng)技術沒有完全推廣使用； （５）?自行開發(fā)能力較差，相對有較高技術水平的產(chǎn)品主要靠引進圖紙、合資生產(chǎn)或進口件組裝。 有專家指出專家說，從整體上提高我國機床水平刻不容緩。但當前需要特別注意的是，必須快速提高數(shù)控機床產(chǎn)品的自主開發(fā)、制造能力。為此，要建立有效的數(shù)控技術開發(fā)中心，加強對重點工藝的研究、試驗，形成成套開發(fā)能力；同時，通過國際合作生產(chǎn)、合資經(jīng)營，實現(xiàn)主流產(chǎn)品生產(chǎn)的高起點、成批量、專業(yè)化。 從整體上看，現(xiàn)在在機械行業(yè)中使用的數(shù)控龍門銑床大部分只帶有立式銑頭，也就是說只能對工件上表面進行Y向和X向銑削或是帶有側(cè)銑頭但該側(cè)銑頭只能進行Z向進給運動。也就是說帶有能夠做兩個方向進給運動的側(cè)銑頭還是少見的。特別是對于重型龍門銑床來說，加工工件一般都是很大很重的，移動工件時很不合理的，所以這時采用能夠做兩個方向進給運動的側(cè)銑頭是必要的。 從目前世界上數(shù)控技術及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面： （1） 高速、高精加工技術及裝備的新趨勢 效率、質(zhì)量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。 （2） 5軸聯(lián)動加工和復合加工機床快速發(fā)展 采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。 （3）智能化、開放式、網(wǎng)絡化成為當代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢 （4）重視新技術標準、規(guī)范的建立 2． 所閱文獻的查閱范圍及手段 查閱范圍：中國自動化網(wǎng)、東北大學學位論文庫、機床設計手冊、機床設計圖冊、各公司的數(shù)控龍門銑床產(chǎn)品的結構形式、機床設計方案。 查閱手段：請教老師 INTERNET網(wǎng) 東北大學圖書館電子資源數(shù)據(jù)庫 東北大學圖書館 參考文獻 1、 數(shù)控技術和裝備發(fā)展趨勢及對策 機械設備新聞資訊網(wǎng) 2005-08-07 2、 龍門銑的先驅(qū)者來到中國 96航空翩遺技術 2005年第8期 3、 國內(nèi)外數(shù)控技術發(fā)展狀況 中國自動化網(wǎng) 2005-9-28 4、 專家指出要加大我國數(shù)控機床研發(fā)力度 新華社 2003-7-2　 5、 機床設計方案 張耀滿 2006-3-5 6、 機床設計手冊3 機械工業(yè)出版社 1986 7、 機床設計圖冊 上?？茖W技術出版社 1979 8、機械設計課程設計 鞏云鵬 田萬祿 張祖立 黃秋波 東北大學出版社 9、精密滾珠絲杠副產(chǎn)品目錄 大連經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)國新商貿(mào)有限公司 10、伺服傳動進給機構設計計算 張耀滿 2006-3-5 11、滑軌高速銑削加工 李湘、李真楷、 朱湘寧 航空制造技術 , 2006年 02期??ASPT來源刊??中國期刊方陣? 12、機床橫梁重力變位的自演進補償 張伯鵬; 張年松; 清華大學學報(自然科學版) , 2006年 02期 13、XKB2320A型數(shù)控龍門銑床動態(tài)特性的試驗研究 閻保民; 鮑紹箕; 大連理工大學學報 , 1983年 03期 16、數(shù)控龍門銑床的研制 孫振功 水利部電力工業(yè)部機電研究所． 天津薊縣， 17、Visualization Process for Design and Manufacturing of End Mills Sung-Lim Ko, Trung-Thanh Pham, Yong-Hyun Kim Springer Berlin / Heidelberg 18、Interference-free tool-path planning for flank milling of twisted ruled surfaces Jung-Jae Lee, Suk-Hwan Suh Springer London Volume 14, Number 11 三、研究內(nèi)容 1． 課題的構想與思路 （1） 課題構想 用重型數(shù)控龍門銑床對大型工件進行加工時，移動工件和重新安裝工件是相當困難的，所以設計一個能夠?qū)Υ笮凸ぜ?cè)表面兩個方向進行加工的側(cè)銑頭是必要的，而且對于即將走向社會的畢業(yè)生來說，了解機械產(chǎn)品的設計過程、在設計過程中應考慮到哪些因素及應注意的問題、以及掌握機械行業(yè)中一些常用的繪圖軟件和分析軟件，使學生能夠?qū)⒃谛Ｆ陂g學的理論知識與具體實踐相結合起來，是十分必要的，這就需要一個具體實例。 （2） 課題思路 此項龍門銑床側(cè)銑頭是應用在重型數(shù)控龍門銑床之上，所以一定要有足夠的強度，而且避免不了的要有很大的重量，這就要求側(cè)銑頭的各部分結構設計一定要合理，以能保證在加工過程中不至于發(fā)生變形，已影響加工精度和結構強度。 根據(jù)設計要求，側(cè)銑頭能夠橫向移動和縱向移動，即X向和Z向移動。這就需要在這兩個方向上有安裝有導軌，而根據(jù)立柱和側(cè)銑頭的結構形狀，導軌采用滑動式矩形導軌。而要使側(cè)銑頭移動，就要有進給機構，根據(jù)具體結構和要保證的精度要求，選取滾珠絲杠作為進給傳動部件，而根據(jù)設計要求選取進給電機。 2．主要設計內(nèi)容 （1）、方案設計：此項內(nèi)容包括進給機構的設計與零件的選擇、傳動機構的設計與零件的選擇，主要是對進給電機、主軸電機、進給絲杠的選擇及傳動帶和帶輪的設計和選擇。 （2）、結構設計：包括支撐結構的設計、各部件連接結構的設計、密封結構的設計、滑動導軌的設計等。 （3）、利用CAXA軟件繪制二維機械圖紙。 （4）、利用SOLIDWORKS軟件繪制三維立體圖。 （5）、利用分析軟件對機械結構進行仿真分析。 3．擬解決的關鍵技術 （1）、實現(xiàn)側(cè)銑頭兩個方向上的進給； （2）、如何保證進給精度和定位精度； （3）、結構設計與校核； （4）、二位機械圖的繪制； （5）、SOLIDWORKS和分析軟件的學習。 4． 總體設計方案 采用電機帶動滾珠絲杠副來實現(xiàn)兩個方向的進給運動，主軸通過帶和帶輪與主軸電機相連接來實現(xiàn)主軸旋轉(zhuǎn)，導軌采用貼塑滑動式導軌。 五、工作計劃 序號 階段及內(nèi)容 工作量估計 （時數(shù)） 起止日期 階段成果形式 1 第一階段：設計題目的確定 一周 2006、2、27- 2006、3、5 確定設計題目 2 第二階段：方案設計及參數(shù)計算 兩周 2006、3、6- 2006、3、19 確定具體方案及具體參數(shù) 3 第三階段：繪制二維圖紙 六周 2006、3、20- 2006、4、30 完成4張零號圖紙的繪制 4 第四階段：繪制三維立體圖 三周 2006、5、1- 2006、5、21 完成完整的三維立體裝配圖 5 第五階段：用軟件對結構進行分析 兩周 2006、5、22- 2006、6、4 驗證設計結構是否合理 6 第六階段：準備答辯 一周 2006、6、5- 2006、6、11 修改不完善之處 合計工作量： 從確定課題題目到完成這項課題一共要14周的時間。翻譯一篇相關英文材料、完成4張零號二維圖紙、繪制完整三維立體圖。 六、評審意見 指導教師對本課題的評價 指導教師簽名 年 月 日 評閱教師對本課題的評價 評閱教師簽名 年 月 日 6