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燕山大學本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 附錄1 開題報告 一、 綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義 “十五”期間，我國數(shù)控機床產(chǎn)品，通過引進技術(shù)、合作生產(chǎn)等形式，在高速、高精、多軸、復合等方面，都有較大進展。尤其是數(shù)控龍門銑床更為突出。從1999年江蘇多棱（原常州機床總廠）帶頭打破西方封鎖，研制成功具有自主知識產(chǎn)權(quán)的我國第一臺五軸聯(lián)動龍門銑床以來，已有濟南二機、桂林機床、北京一機等多家推出五軸聯(lián)動龍門加工中心和數(shù)控龍門鏜銑床。CCMT2006展會上，實力雄厚的沈陽機床集團，一次推出3臺大型龍門加工中心，擺在展臺的顯赫位置。其中，4臺具有五軸聯(lián)動功能，1臺具有五面加工功能，這是前幾次所沒有的，突出體現(xiàn)了我國龍門加工中心和數(shù)控龍門銑床在五軸聯(lián)動功能上，開始走向成熟。 在近幾屆國內(nèi)機床展覽會上，看到我國龍門加工中心和數(shù)控龍門銑床在結(jié)構(gòu)性能、技術(shù)水平、產(chǎn)品質(zhì)量等方面，都有很大提高。但是，與發(fā)達國家同類產(chǎn)品相比，還有較大差距，首先是自主創(chuàng)新能力不夠，當前多以仿制為主，或引進技術(shù)合作生產(chǎn)，缺乏自主知識品牌的高檔產(chǎn)品，往往關(guān)鍵的核心技術(shù)，關(guān)鍵的功能部件，還是從國外購買。例如，在CCMT2006上海機床展會上，共展出了8臺五軸聯(lián)動龍門加工中心，采用的關(guān)鍵部件——雙擺角銑頭，除了濟南二機和桂林機床是自己開發(fā)的以外，其余6臺都是購買意大利意薩、菲迪亞等國外公司產(chǎn)品。其次是產(chǎn)品質(zhì)量，尤其是整機可靠性，還有較大差距，這也是用戶最關(guān)注的問題之一。應該看到，目前除少數(shù)企業(yè)外，龍門類產(chǎn)品技術(shù)含量普遍較低，數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)化程度不高。這些都是國內(nèi)主機廠需要下大力氣認真改進、努力提高的地方。 然而中國數(shù)控龍門銑床產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)的問題中，許多情況不容樂觀，如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、產(chǎn)業(yè)集中于勞動力密集型產(chǎn)品；技術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達工業(yè)國家；生產(chǎn)要素決定性作用正在削弱；產(chǎn)業(yè)能源消耗大、產(chǎn)出率低、環(huán)境污染嚴重、對自然資源破壞力大；企業(yè)總體規(guī)模偏小、技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱、管理水平落后等 二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題 我研究的主要內(nèi)容是工作臺移動數(shù)控龍門銑床。工作臺數(shù)控龍門銑床是指工作臺作縱向移動的龍門銑床。工作臺移動龍門銑床的最大特點是：（1）造價便宜,容易制造生產(chǎn)。工作臺移動式龍門銑床，整機長度必須兩倍于縱向行程長度，而移動式龍門銑床的整機長度只需縱向行程加上龍門架側(cè)面寬度即可。（2）機床的動態(tài)響應好。工作臺移動式龍門銑床采用的是固定龍門架,工作臺移動可以銑刀做切削運動時更加穩(wěn)定，從而保證了加工精度和機床的響應性能。 研究所考慮的設(shè)計基本原則是：結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、容易制造，拆卸、裝配、維修方便，配件容易得到等。 三、研究步驟、方法及措施 1、機械部分設(shè)計 整機分為床身、龍門架、滑臺、主軸箱、三軸進給驅(qū)動機構(gòu)機械部分及相關(guān)數(shù)控伺服部分?，F(xiàn)把設(shè)計過程中的重點闡述如下： 床身是本次設(shè)計工作的基礎(chǔ)，床身的尺寸設(shè)計影響著對整機的設(shè)計，而且設(shè)計的合理性直接影響到整機的剛度。床身的上平面即工作臺面設(shè)計有 K 條T形槽，為方便床身工作臺面和T形槽的精刨加工，槽完全貫通。床身的左、右兩下腳各設(shè)計有一個狹長平面，用來安放滾動直線導軌副。我把導軌面設(shè)計在床身的兩下側(cè)，主要是考慮力的傳遞方向與卸荷問題。因床身會受到龍門框架的重力、切削力和工件的重力，這樣的設(shè)計可使龍門框架的重力直接傳入到機床的基礎(chǔ)上，而床身只受到工件的重力。 龍門框架采用的是整體龍門架的設(shè)計概念，即把橫梁與左右立柱設(shè)計成一體，雖然使鑄造和裝配調(diào)整時的難度加大，但整體龍門框架的剛性更好，更重要的是使主軸箱、滑臺等部件有了裝配基準。 滑臺的設(shè)計是在龍門架和主軸箱的幾何尺寸確定后，按照主軸的中心盡量貼近橫梁上的導軌面為原則，并把Z軸驅(qū)動安裝位置設(shè)計在滑臺上，有效地減輕滑臺的重量。 設(shè)計進給驅(qū)動機構(gòu)的構(gòu)思如下：X 軸的進給驅(qū)動機構(gòu)采用雙邊齒輪齒條副加重預壓滾動直線導軌副，Y 軸與 X 軸采用大直徑預壓滾珠絲杠副加硬導軌副，且導軌滑動部分貼有工程塑料，避免低速時產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，而且導軌部分設(shè)計有斜鑲條可調(diào)裝置。這樣設(shè)計使機床的整體進給性能得以協(xié)調(diào)，各軸的進給速度和進給力得到了最佳匹配。 主軸箱的上下垂直運動Z軸采用滾珠絲杠副傳動。由于本機床不是高速銑床，Z軸的進給系統(tǒng)為伺服電動機通過傳動比為4的平行軸定比齒輪箱帶動滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)。Z 軸的安全問題。首先選用帶電磁剎車的伺服電動機，其次在滾珠絲杠上裝有一雙向超越離合器，防止?jié)L珠螺母自轉(zhuǎn)引起主軸箱機械式下垂。當然，為了保護Z軸進給機構(gòu)的精度，還在滑臺上裝有兩個平衡油缸。平衡力Q等于主軸箱部件質(zhì)量的85﹪。 主軸箱的左右移動為Y軸，為了保證Y軸的傳動精度，并使絲杠只受水平軸向力，故采用伺服電動機與滾珠絲杠直聯(lián)方式。筆者選用的聯(lián)軸器帶有過載保護裝置，在過載時聯(lián)軸器會自動脫開。 2、數(shù)控系統(tǒng)選型 數(shù)控系統(tǒng)采用的是西門子 4-05，因為此系統(tǒng)提供了龍門軸的同步功能。使用此功能，本機床可以對龍門框架進給軸（X1，X2）實現(xiàn)無機械偏差的位移。運動的實際值可進行連續(xù)比較，即使最小的偏差也可以得到糾正，因此提高了 " 軸的運動精度。 四、研究工作進度 (一)、第一階段（1-4周） 1、開題報告（含文獻綜述、參考資料等） 2、方案論證和方案設(shè)計（含初步的設(shè)計及計算） 3、完成ppt文檔，準備第一階段考核 （二）、第二階段（5-10周） 1、完成第一張A0 2、完成第二或第三張的草圖繪制（包括主要結(jié)構(gòu)） 3、準備外文翻譯資料 4、完成ppt文檔，準備第二階段考核 （三）、第三階段（11-17周） 1、繪制要求的其余設(shè)計圖紙 2、完成外文翻譯資料 3、撰寫說明書準備答辯 五、主要參考文獻 1. 林宋，田建君編.現(xiàn)代數(shù)控機床.北京：化學工業(yè)出版社，2003 2. 沙杰編.加工中心結(jié)構(gòu)、調(diào)試與維護.北京：機械工業(yè)出版社，2003 3. 張堅.移動式數(shù)控龍門銑床的總體設(shè)計.數(shù)控技術(shù).2006,(2):23-25 4. 賈麗媛.數(shù)控龍門銑床改造.機械工程師.2007，（7）：147 5. 張福生.改進SL232F120龍門銑床滑枕和橫梁平衡系統(tǒng).設(shè)備管理與維修，2007，（10）：11 6. 孫振功.數(shù)控龍門銑床的研制.水利站機電技術(shù).2000,(1):22-24 7. 朱廣軍.X2012A龍門銑床設(shè)計改造.煤礦機械.2008,(11):13-14 8. 呂金煥. .X2010A龍門銑床控制系統(tǒng)設(shè)計.機床與液壓.2004,(10):32-35 9. 王愛玲主編.現(xiàn)代數(shù)控機床.北京：國防工業(yè)出版社，2003 六、指導老師意見： 指導教師簽字： 年 月 日 七、系級教學單位審核意見： 審查結(jié)果： □ 通過 □ 完善后通過 □ 未通過 負責人簽字： 年 月 日 49