立式數(shù)控銑床回轉(zhuǎn)工作臺設計

32頁 12850字數(shù)+說明書+任務書+8張圖紙

任務書.doc

回轉(zhuǎn)工作臺裝配圖.dwg

定心軸.dwg

小齒輪.dwg

摘要.doc

蓋板.dwg

目錄.doc

立式數(shù)控銑床回轉(zhuǎn)工作臺設計說明書.doc

立式數(shù)控銑床總聯(lián)系尺寸圖.dwg

蝸輪軸.dwg

調(diào)整套.dwg

齒輪.dwg

目  錄

摘要 I

Abstract II

緒論 2

第一章：數(shù)控回銑床總體設計 4

1.1  機械傳動部件的選擇 5

1.2  控制系統(tǒng)的設計 6

1.3  繪制總體方案圖 7

第二章：數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的原理與應用 8

2.1  數(shù)控回轉(zhuǎn)工作的原理 9

2.2  設計準則 12

2.3  主要技術參數(shù) 13

2.4  本章小結 15

第三章：數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的結構設計 16

3.1  傳動方案的確定 17

3.2  齒輪傳動的設計 19

3.3  電液脈沖馬達的選擇及運動參數(shù)的計算 20

3.4  蝸輪及蝸桿的選用與校核 21

3.5  蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 23

3.6  軸的校核與計算 23

3.7  彎矩組合圖 24

3.8  齒輪上鍵的選擇及校核 24

3.9 軸承的選用 25

3.10 本章小結 25

第四章  數(shù)控技術發(fā)展趨勢 26

4.1 性能發(fā)展方向 27

4.2 功能發(fā)展方向 27

4.3 體系結構的發(fā)展 27

4.4 智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng) 27

第五章  總結 28

致謝 29

參考文獻 30

一、設計原始資料

主軸轉(zhuǎn)速300-3000 r/min

主電機功率7.5 kw

X軸最大行程1000 mm

Z軸最大行程300 mm

Y軸最大行程300 mm 

X軸進給速度10-2000mm 

Z軸進給速度10-2000mm 

Y軸進給速度10-2000mm 

最大刀具尺寸50 mm

工作直徑 200mm

定位精度 0.015mm

脈沖當量 0.005mm

摘    要

本次畢業(yè)設計的題目是數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺設計。通過對數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的設計，使大學生在步入社會之前，不僅能夠設計出數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，而且能夠掌握機械設計的方法和步驟。本課題研究的主要內(nèi)容包括：確定數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的傳動方案；驅(qū)動力計算及其他相關計算；零件設計與校核；零件圖的繪制與三維模型建立；繪制裝配圖及運動仿真。

對于數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的設計，首先，進行總體方案設計，傳動方案采用齒輪傳動和蝸桿傳動；然后進行各零件的設計與校核，蝸桿與軸采用整體式結構；蝸輪與工作臺采用螺釘連接；工作臺的平衡通過止推軸承來保證；箱體由箱座、箱蓋和頂蓋組成，其中箱體上設計了圓臺和加強筋；最后，對各零件進行裝配。

數(shù)控機床的圓周進給由回轉(zhuǎn)工作臺完成，回轉(zhuǎn)工作臺可以與X、Y、Z三個坐標軸聯(lián)動，從而加工出各種球、圓弧曲面等?；剞D(zhuǎn)工作臺可以實現(xiàn)精確的自動分度，擴大了數(shù)控機床加工范圍。目前，數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺主要用于數(shù)控鏜床和銑床。隨著數(shù)控技術的應用越來越廣泛，數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的應用已成為歷史的必然。

關鍵詞：數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺；齒輪；蝸桿；箱體；建模

Design of NC rotary worktable 

Abstract

The graduation project is the subject of design of CNC rotary worktable. NC rotary table on the design, so that before the students entered the community, not only to design a CNC rotary worktable, and can master the mechanical design of the methods and procedures. The main content of this research include: determining the transmission scheme of CNC rotary worktable; driving force calculation and other calculations; part design and verification; part and three-dimensional mapping model; assembly drawing and motion simulation.

NC rotary worktable for the design, first of all, the overall design, use of transmission scheme and worm gear drive; then each part of the design and verification, the whole worm and shaft structure; worm screw connection with the worktable; Balance worktable by thrust bearings to ensure; box from the box seat, lid and cover, of which the box on the design of the round table and strengthen the tendons; Finally, the parts for assembly.

The circumference of CNC rotary worktable by the completion of the feed, rotary worktable with X, Y, Z three axis coordinates to be processed into a variety of balls, such as circular surface. Precision rotary worktable can realize automatic indexing, and expand the range of CNC machining. Currently, the NC rotary table CNC boring and milling machines are mainly used. With more and more widespread application of CNC technology, CNC rotary worktable applications has become a historical necessity.

Keywords: NC rotary worktable; gear; worm; box; modeling

緒  論

畢業(yè)設計主要是培養(yǎng)學生綜合應用所學專業(yè)的基礎理論、基本技能和專業(yè)知識的能力，培養(yǎng)學生建立正確的設計思想，掌握工程設計的一般程序、規(guī)范和方法。而高職類學生更應側重于從生產(chǎn)的第一線獲得生產(chǎn)實際知識和技能，獲得工程技術經(jīng)用性崗位的基本訓練，通過畢業(yè)設計，可樹立正確的生產(chǎn)觀點、經(jīng)濟觀點和全局觀點，實現(xiàn)由學生向工程技術人員的過渡。培養(yǎng)學生獨立工作、獨立思考和綜合運用所學知識的技能，解決本專業(yè)范圍內(nèi)的一般工程技術問題的能力，從而擴大、深化所學的專業(yè)知識和技能。

培養(yǎng)學生的設計計算、工程繪圖、實驗研究、數(shù)據(jù)處理、查閱文獻、外文資料的閱讀與翻譯、計算機應用、文字表達等基本工作實踐能力，使學生初步掌握科學研究的基本方法和思路。

使學生學會初步掌握解決工程技術問題的正確指導思想、方法手段，樹立做事嚴謹、嚴肅認真、一絲不茍、實事求是、刻苦鉆研、勇于探索、具有創(chuàng)新意識和團結協(xié)作的工作作風。

本次畢業(yè)設計主要是解決數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的工作原理和機械機構的設計與計算部分，設計思路是先原理后結構，先整體后局部。

目前數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺已廣泛應用于數(shù)控機床和加工中心上，它的總的發(fā)展趨勢是：在規(guī)格上將向兩頭延伸，即開發(fā)小型和大型轉(zhuǎn)臺；在性能上將研制以鋼為材料的蝸輪，大幅度提高工作臺轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)臺的承載能力；在形式上繼續(xù)研制兩軸聯(lián)動和多軸并聯(lián)回轉(zhuǎn)的數(shù)控轉(zhuǎn)臺。 

數(shù)控轉(zhuǎn)臺的市場分析：隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，加工中心將會越來越多地被要求配備第四軸或第五軸，以擴大加工范圍。估計近幾年要求配備數(shù)控轉(zhuǎn)臺的加工中心將會達到每年600臺左右。預計未來5年，雖然某些行業(yè)由于產(chǎn)能過剩、受到宏觀調(diào)控的影響而繼續(xù)保持著較低的行業(yè)景氣度外，部分裝備制造業(yè)將有望保持較高的增長率，特別是那些國家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵振興和發(fā)展的裝備子行業(yè)。作為裝備制造業(yè)的母機，普通加工機床將獲得年均15％－20％左右的穩(wěn)定增長。

第一章.總體方案的確定

1.1 機械傳動部件的選擇

1.1.1導軌副的選用

腰設計數(shù)控車床工作臺，需要承受的載荷不大，而且脈沖當量小，定位精度高，因此選用直線滾動導軌副，它具有摩擦系數(shù)小，不易爬行，傳動效率高，結構緊，安裝預緊方便等優(yōu)點。

1.1.2絲杠螺母副的選用

伺服電動機的旋轉(zhuǎn)運動需要通過絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運動，需要滿足0.005mm沖當量和 mm的定位精度，滑動絲杠副為能為力，只有選用滾珠絲桿副才能達到要求，滾珠絲桿副的傳動精度高、動態(tài)響應快、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長、效率高、預緊后可消除反向間隙。

1.1.3減速裝置的選用

選擇了步進電動機和滾珠絲桿副以后，為了圓整脈沖當量，放大電動機的輸出轉(zhuǎn)矩，降低運動部件折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動慣量，可能需要減速裝置，且應有消間隙機構，選用無間隙齒輪傳動減速箱。

1.1.4伺服電動機的選用

任務書規(guī)定的脈沖當量0.005mm，定位精度也未達到微米級 mm，X軸進給速度10-2000mm ，Z軸進給速度10-2000mm ，Y軸進給速度10-2000mm ，故本設計不必采用高檔次的伺服電動機，因此可以選用混合式步進電動機。以降低成本，提高性價比。

1.1.5檢測裝置的選用

選用步進電動機作為伺服電動機后，可選開環(huán)控制，也可選閉環(huán)控制。任務書所給的精度對于步進電動機來說還是偏高，為了確保電動機在運動過程中不受切削負載和電網(wǎng)的影響而失步，決定采用半閉環(huán)控制，擬在電動機的尾部轉(zhuǎn)軸上安裝增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，用以檢測電動機的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的分第五章：總結   

畢業(yè)設計是我們在學完四年教學計劃所規(guī)定的全部課之后，綜合運用所學過的全部理論知識與實踐相結合的實踐性數(shù)學環(huán)節(jié)。它培養(yǎng)我們進行綜合分析和提高解決實際問題的能力，從而達到鞏固，擴大，深化所學知識的目的，它培養(yǎng)我們調(diào)查研究熟悉有關技術政策，運用國家標準，規(guī)范，手冊，圖冊等工具書，進行設計計算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術文件的獨立工作能力。

    通過我學到了很多，初步的讓我認識到理論和實踐相結合的重要。除了鞏固了所學的理論知識外，還學到不少的新知識和新方法。例如在CAD畫圖中要標注極限偏差時，要先做好標注樣式，在標注時只要選種再右擊選出你做好的樣式，在公差欄里寫入你要的上、下偏差值。這是我以前所不會的。通過本次的設計使我對AUTCAD操作更熟練，能夠完整的畫出簡單零件的設計圖紙。

    剛開始做這個作業(yè)的時候，我?guī)缀跏菬o從下手的.讓人深感煩燥.幸好在同學的指導和自己不斷的錯誤和摸索下找到了一定的方法. 不過在做這個設計的時候還是遇到了很多問題，如在機械設計的時候?qū)ξ佪單仐U的設計處理不當，使計算結果偏大等等。有計剪力和彎矩時,沒有進行校核,又出現(xiàn)錯誤,這些錯誤我用了很長的時長的時間才做好,幸好還是完成了這次設計,使自己對數(shù)控機床的工作臺有了一定的認識,但我對它里面的很多電器控制還是不太清楚。因而,要學好它，必須掌握不少的其他領域?qū)W科的知識，因此還要更多的時間和努力。由于本次設計時間短和水平有限，做的不夠精細，難免有點錯誤懇請各位讀者批評指正。

同時很多謝老師您對我們的教導!   

致   謝

本次畢業(yè)設計之所以能夠按時按要求順利完成，其中有許多老師和同學給予了莫大的支持和鼓勵。

首先是老師，是他為我們畢業(yè)設計提供里大量的技術幫助，為我們安排設計進程，提供設計資料，并在課余時間為我們分析和講解設計要點，使我更有信心和動力。

其次要感謝我的同學，他們很熱心和無私，他們在我需要幫助之時伸出了援助之手，有了他們的關心和支持，畢業(yè)設計雖苦但感覺很快樂。

最后感謝我的知道老師們，他們?yōu)槲姨峁┝诉@次機會，沒有他的指導，我也許不做畢業(yè)設計，就不會學到這么多的知識。

在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意。 總之沒有他們，就沒這么完整和全面的畢業(yè)設計，所以要再次對他們說一次——謝謝你們 ！      

參考文獻

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本科生畢業(yè)設計（論文）任務書 題 目： 立式數(shù)控銑床回轉(zhuǎn)工作臺設計 設 計 （ 論 文 ） 任 務 （包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求） 一、設計原始資料 主軸轉(zhuǎn)速 300r/電機功率 7.5 軸最大行程 1000 軸最大行程 300 軸最大行程 300 X 軸進給速度 10Z 軸進給速度 10Y 軸進給速度 10最大刀具尺寸 ? 50 作直徑 200位精度 沖當量 、設計任務 1、立式數(shù)控銑床總體方案設計 。 2、回轉(zhuǎn)工作臺系統(tǒng)設計。 受力分析、切削用量、功率、強度、結構尺寸的校核計算，主要部件的設計與選取。 三、工作要求 1、結合畢業(yè)實習及生產(chǎn)實際情況，在充分調(diào)研、查閱相關文獻基礎上進行，要求采用 “機械工程師”等專業(yè)軟件繪圖。采用 等三維設計軟件仿真。 2、設計必須符合國家相關標準要求 。計算、繪圖、標注正確，視圖表達清晰、圖面整潔。 3、設計 機床 功能完善，結構緊湊，合理， 高效可靠，結構簡單。 4、要求操作簡便省力、 裝卸方便，便于維修、調(diào)整。 畢業(yè)設計（論文）的主要內(nèi)容 主要內(nèi)容： 一、根據(jù)設計要求，進行總體方案設計，繪制總聯(lián)系尺寸圖。 二、數(shù)控銑床回轉(zhuǎn)工作臺設計，繪制裝配圖。 三、回轉(zhuǎn)工作臺三維仿真及動態(tài)分析。 畢業(yè)設計進度安排及具體圖紙、文件要求： 一、收集資料、寫開題報告 2 周 二、繪制數(shù)控銑床總聯(lián)系尺寸圖 1 張（ 0#圖紙） 2 周 三、繪制數(shù)控銑床回轉(zhuǎn)工作臺裝配圖 2 張（ 0#圖紙） 2 周 四、回轉(zhuǎn)工作臺仿真建模 2 周 五、回轉(zhuǎn)工作臺虛擬裝配運動分析 2 周 六、回轉(zhuǎn)工作臺運動分析 1 周 七、編寫設計說明書 1 份 1 周 八、翻譯專業(yè)英文資料 1 份 1 周 九、中、英文摘要 1 份 1 周 十、機動、準備答辯 1 周 畢業(yè)設計（論文）任務更改記錄 更 改 原 因 更 改 內(nèi) 容 主要參考文獻 1、李洪 沈陽：遼寧科學技術出版社 、文懷興 主編 北京：化學工業(yè)出版社 、文懷興 夏田主編 北京：化學工業(yè)出版社 、夏田 主編 北京：化學工業(yè)出版社 、 上海紡織工學院等主編 上海：上?？茖W技術出版社 、 北京航空學院 北京：國防工業(yè)出版社 、朱龍根編 北京：機械工業(yè)出版社 、吳祖育 秦鵬飛主編 上海：上?？茖W技術出版社 、杜君文 天津：天津大學出版社 0、吳圣莊 北京：機械工業(yè)出版社 1、張晉西、郭學琴 械仿真設計 華大學出版社 2、曹巖 械設計實例精解 械工業(yè)出版社 3、高清冉等 . 基于虛擬樣機的機床設計與仿真研究 4、白亞紅等 件的 沖壓機床虛擬設計與運動仿真 立式數(shù)控銑床回轉(zhuǎn)工作臺設計 目 錄 摘要 ................................................................... I ............................................................ 論 ................................................................... 2 第一章：數(shù)控回銑床總體設計 ............................................. 4 機械傳動部件的選擇 ............................................. 5 控制系統(tǒng)的設計 ................................................. 6 繪制總體方案圖 ................................................. 7 第二章：數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的原理與應用 ..................................... 8 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作的原理 ............................................. 9 設計準則 ...................................................... 12 主要技術參數(shù) .................................................. 13 本章小結 ...................................................... 15 第三章：數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的結構設計 ...................................... 16 傳動方案的確定 ................................................ 17 齒輪傳動的設計 ................................................ 19 電液脈沖馬達的選擇及運動參數(shù) 的計算 ............................ 20 蝸輪及蝸桿的選用與校核 ........................................ 21 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 ................................ 23 軸的校核與計算 ................................................ 23 彎矩組合圖 .................................................... 24 齒輪上鍵的選擇及校核 .......................................... 24 承的選用 ..................................................... 25 章小結 ...................................................... 25 第四章 數(shù)控技術發(fā)展趨勢 .............................................. 26 能發(fā)展方向 ................................................. 27 能發(fā)展方向 ................................................. 27 系結構的發(fā)展 ............................................... 27 能化新一代 .................................... 27 第五章 總結 .......................................................... 28 致謝 .................................................................. 29 參考文獻 .............................................................. 30 摘 要 本次畢業(yè)設計的題目是數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺設計。通過對數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的設計，使大學生在步入社會之前，不僅能夠設計出數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，而且能夠掌握機械設計的方法和步驟。本課題研究的主要內(nèi)容包括：確定數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的傳動方案；驅(qū)動力計算及其他相關計算；零件設計與 校核；零件圖的繪制與三維模型建立；繪制裝配圖及運動仿真。 對于數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的設計，首先，進行總體方案設計，傳動方案采用齒輪傳動和蝸桿傳動；然后進行各零件的設計與校核，蝸桿與軸采用整體式結構；蝸輪與工作臺采用螺釘連接；工作臺的平衡通過止推軸承來保證；箱體由箱 座、箱蓋和頂蓋組成，其中箱體上設計了圓臺和加強筋；最后，對各零件進行裝配。 數(shù)控機床的圓周進給由回轉(zhuǎn)工作臺完成，回轉(zhuǎn)工作臺可以與 X、 Y、 Z 三個坐標軸聯(lián)動，從而加工出各種球、圓弧曲 面 等?；剞D(zhuǎn)工作臺可以實現(xiàn)精確的自動分度，擴大了數(shù)控機床加工范圍。 目前，數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺主要用于數(shù)控鏜床和銑床。 隨著數(shù)控技術的應用越來越廣泛，數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的應用已成為歷史的必然。 關鍵詞 ： 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺；齒輪；蝸桿；箱體；建模 C he is of NC NC on so to a of of NC NC of of of by to of on of NC by of , Y, Z to be a of as NC C NC NC a NC 緒 論 畢業(yè)設計主要是培養(yǎng)學生綜合應用所學專業(yè)的基礎理論、基本技能和專業(yè)知識的能力，培養(yǎng)學生建立正確的設計思想，掌握工程設計的一般程序、規(guī)范和方法。而高職類學生更應側重于從生產(chǎn)的第一線獲得生產(chǎn)實際知識和技能，獲得工程技術經(jīng)用性崗位的基本訓練，通過畢業(yè)設計，可樹立正確的生產(chǎn)觀點、經(jīng)濟觀點和全局觀點，實現(xiàn)由學生向工程技術人員的過渡。培養(yǎng)學生獨立工作、獨立思考和綜合運用所學知識的技能，解決本專業(yè)范圍內(nèi)的一般工程技術問題的能力，從而擴大、深化所學的專業(yè)知識和技能。 培養(yǎng)學生 的設計計算、工程繪圖、實驗研究、數(shù)據(jù)處理、查閱文獻、外文資料的閱讀與翻譯、計算機應用、文字表達等基本工作實踐能力，使學生初步掌握科學研究的基本方法和思路。 使學生學會初步掌握解決工程技術問題的正確指導思想、方法手段，樹立做事嚴謹、嚴肅認真、一絲不茍、實事求是、刻苦鉆研、勇于探索、具有創(chuàng)新意識和團結協(xié)作的工作作風。 本次畢業(yè)設計主要是解決 數(shù)控 回 轉(zhuǎn) 工作臺的工作原理和機械機構的設計與計算部分，設計思路是先原理后結構，先整體后局部。 目前 數(shù)控 回 轉(zhuǎn) 工作臺已廣泛應用于數(shù)控機床和加工中心上，它的總的發(fā)展 趨勢是：在規(guī)格上將 向兩頭延伸，即開發(fā)小型和大型轉(zhuǎn)臺；在性能上將研制以鋼為材料的蝸輪，大幅度提高工作臺轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)臺的承載能力；在形式上繼續(xù)研制兩軸聯(lián)動和多軸并聯(lián)回轉(zhuǎn)的數(shù)控轉(zhuǎn)臺。 數(shù)控轉(zhuǎn)臺的市場分析：隨著我 國制造業(yè) 的發(fā)展，加工中心將會越來越多地被要求配備第四軸或第五軸，以擴大加工范圍。估計近幾年要求配備數(shù)控轉(zhuǎn)臺的加工中心將會達到每年 600臺左 右。 預計未來 5年，雖然某些行業(yè)由于產(chǎn)能過剩、受到宏觀調(diào)控的影響而繼續(xù)保持著較低的行業(yè)景氣度外，部分裝備制造業(yè)將有望保持較高的增長率，特別是那些國家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵振興和發(fā)展的裝備子行業(yè)。作為裝備 制造業(yè)的母機，普通加工機床將獲得年均 15％－ 20％左右的穩(wěn)定增長。 第一章 械傳動部件的選擇 腰設計數(shù)控車床工作臺，需要承受的載荷不大，而且脈沖當量小，定位精度高，因此選用直線滾動導軌副，它具有摩擦系數(shù)小，不易爬行，傳動效率高，結構緊，安裝預緊方便等優(yōu)點。 伺服電動機的旋轉(zhuǎn)運動需要通過絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運動，度，滑動絲杠副為能為力，只有選用滾珠絲桿副才能達到要求，滾珠絲桿副的傳動精度高、動態(tài)響應快、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長、效率高、預緊后可消除反向間隙。 選擇了步進電動機和滾珠絲桿副以后，為了圓整脈沖當量，放大電動機的輸出轉(zhuǎn)矩，降低運動部件折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動慣量，可能需要減速裝置，且應有消間隙機構，選用無間隙齒輪傳動減速箱。 任務書規(guī)定的脈沖當量 位精度也未達到微米級 0 0 0故本設計不必采用高檔次的伺服電動機，因此可以選用混合式步進電動機。以降低成本，提高性價比。 選用步進電動機作為伺服電動機后，可選開環(huán)控制，也可選閉環(huán)控制。任務書所給的精度對于步進電動機來說還是偏高，為了確保電動機在運動過程中不受切削負載和電網(wǎng)的影響而失步，決定采用半閉環(huán)控制，擬在電動機的尾部轉(zhuǎn)軸上安裝增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，用以檢測電動機的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的分 辨力應與步進電動機的步距角相匹配。 考慮到 X、 受的工作載荷相差不大，為了減少設計工作量， X、 杠螺母副、減速裝置、伺服電動機以及檢測裝置擬采用相同的型號與規(guī)格。 制系統(tǒng)的設計 1）設計的 控制系統(tǒng)應該具有單坐標定位，兩坐標直線插補與圓弧插補的基本功能，所以控制系統(tǒng)設計成連續(xù)控制型。 2）對于步進電動機的半閉環(huán)控制，選用 位單片機 為控制系統(tǒng)的 夠滿足任務書給定的相關指標。 3）要設計一臺完整的控制系統(tǒng)，在選擇 后， 還要擴展程序存儲器，鍵盤與顯示電路， I/D/行接口電路等。 4）選擇合適的驅(qū)動電源，與步進電動機配套使用。 制總體方案圖 總體方案圖如圖 示。 人機接口機電接口步進電機步進電機Y 方 向 傳 動 機 構X 方 向 傳 動 機 構型機驅(qū)動電路微圖 體方案圖 第二章 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的原理與應用 數(shù)控機床的圓周進給由回轉(zhuǎn)工作臺完成，稱為數(shù)控機床的第四軸：回轉(zhuǎn)工作臺可以與 X、 Y、 標軸聯(lián)動，從而加工出各種球、圓弧曲線等?；剞D(zhuǎn)工作臺可以實現(xiàn)精確的自動分度，擴大了數(shù)控機床加工范圍。數(shù)控轉(zhuǎn)臺和數(shù)控分度頭的使用，為加工中心和數(shù)控銑床提供了回轉(zhuǎn)坐標，通過第四軸、第五軸驅(qū)動轉(zhuǎn)臺或分度頭完成等分、不等分或連續(xù)的回轉(zhuǎn)加工，完成復雜曲面加工，使機床原有的加工范圍得以擴大。數(shù)控分度頭未來的發(fā)展趨勢是：在規(guī)格上向兩頭延伸，即開發(fā)小規(guī)格和大規(guī)格的分度頭及相關制造技術；在性能方面將向進一步提高剎緊力矩、提高主軸轉(zhuǎn)速及可靠性方面發(fā)展。數(shù)控機床的圓周進給由回轉(zhuǎn)工作臺完成，稱為數(shù)控機床的第四軸：回轉(zhuǎn)工作臺可以與 X、 Y、 而加工出各種球、圓弧曲線等。 回轉(zhuǎn)工作臺可以實現(xiàn)精確的自動分度，擴大了數(shù)控機床加工范圍。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺主要用于數(shù)控鏜床和銑床，其外形和通用工作臺幾乎一樣，但它的驅(qū)動是伺服系統(tǒng)的驅(qū)動方式。它可以與其他伺服進給軸聯(lián)動。為自動換刀數(shù)控鏜床的回轉(zhuǎn)工作臺。它的進給、分度轉(zhuǎn)位和定位鎖緊都是由給定的指令進行控制的。數(shù)控轉(zhuǎn)臺的發(fā)展趨勢是：在規(guī)格上向兩頭延伸，即開發(fā)小型和大型轉(zhuǎn)臺；在性能上將研制以鋼為材料的蝸輪，大幅度提高工作臺轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)臺的承載能力；在形式上繼續(xù)研制兩軸聯(lián)動和多軸并聯(lián) 回轉(zhuǎn)的數(shù)控轉(zhuǎn)臺。 機床工具行業(yè)的發(fā)展，依賴于行業(yè)技術水平和創(chuàng)新能力的提高，依賴于機床的數(shù)控化和產(chǎn)品快速的升級換代，依賴于制造業(yè)從剛性自動化向柔性自動化方向轉(zhuǎn)變這一社會需求，由于我國機床附件廠資金緊張，造成技術創(chuàng)新和技術改造的力度不大，使附件水平的發(fā)展嚴重滯后，成為制約民族機床工業(yè)發(fā)展的瓶頸。國產(chǎn)配套件在產(chǎn)品質(zhì)量、性能、結構創(chuàng)新、品牌信譽、外觀造型、精度穩(wěn)定性等方面與發(fā)達國家相比都存在一定的差距，但在產(chǎn)品的價格、交貨期和售后服務上占有較大的優(yōu)勢。另外，近幾年臺灣地區(qū)的數(shù)控附件產(chǎn)品明顯加大了對大陸市場的開發(fā)力 度，使國內(nèi)市場競爭態(tài)勢更加激烈。在今后幾年中，我國機床附件廠要發(fā)展中檔次品種，在提高產(chǎn)品質(zhì)量、性能水平和可靠性的同時，跟蹤學習發(fā)達國家 的先進技術，并在產(chǎn)品創(chuàng)新，提高工藝水平上多下功夫；走專業(yè)化生產(chǎn)的路子，面向市場，參與競爭，滿足主機發(fā)展的需要。 [1] 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺主要用于數(shù)控鏜床和銑床，其外形和通用工作臺幾乎一樣，但它的驅(qū)動是伺服系統(tǒng)的驅(qū)動方式。它可以與其他伺服進給軸聯(lián)動。 圖 數(shù)控 銑 床的回轉(zhuǎn)工作臺。它的進給、分度轉(zhuǎn)位和定位鎖緊都是由給定的指令進行控制的。 圖 數(shù)控銑床的回轉(zhuǎn)工作臺 設計準則 我們的設計過程中，本著以下幾條設計準則 1） 創(chuàng)造性的利用所需要的物理性能 2） 分析原理和性能 3） 判別功能載荷及其意義 4） 預測意外載荷 5） 創(chuàng)造有利的載荷條件 6） 提高合理的應力分布和剛度 7） 重量要適宜 8） 應用基本公式求相稱尺寸和最佳尺寸 9） 根據(jù)性能組合選擇材料 10） 零件與整體零件之間精度的進行選擇 11） 功能設計應適應制造工藝和降低成本的要求 主要技術參數(shù) 1）主軸轉(zhuǎn)速 300r/）主電 機功率 7.5 ） 000 ） 00 ） 00 6） 07） 08） 09）最大刀具尺寸 ? 50 0）工作直徑 2001）定位精度 2）脈沖當量 本章小結 主要簡單介紹畢業(yè)設計題目（數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺）和其發(fā)展概況 ，設計背景、工作原理、設計參數(shù)也作了進一步的說明，具體的計算將放入下一章節(jié)。 數(shù)控機床的圓周進給由回轉(zhuǎn)工作臺完成，稱為數(shù)控機床的第四軸：回轉(zhuǎn)工作臺可以與 X、 Y、 而加工出各種球、圓弧曲線等?；剞D(zhuǎn)工作臺可以實現(xiàn)精確的自動分度，擴大了數(shù)控機床加工范圍。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺主要用于數(shù)控鏜床和銑床，其外形和通用工作臺幾乎一樣，但它的驅(qū)動是伺服系統(tǒng)的驅(qū)動方式。 第三章：數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的結構設計 動方案的確定 步進電 機是一種能將數(shù)字輸入脈沖轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)或直線增量運動的電磁執(zhí)行元件。每輸入一個脈沖電機轉(zhuǎn)軸步進一個步距角增量。電機總的回轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)成正比例，相應的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖頻率。 步進電機是機電一體化產(chǎn)品中關鍵部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步進電機慣量低、定位精度高、無累積誤差、控制簡單等特點。廣泛應用于機電一體化產(chǎn)品中，如：數(shù)控機床、包裝機械、計算機外圍設備、復印機、傳真機等。 選擇步進電機時，首先要保證步進電機的輸出功率大于負載所需的功率。而在選用功率步進電機時，首先要計算機械系統(tǒng)的 負載轉(zhuǎn)矩，電機的矩頻特性能滿足機械負載并有一定的余量保證其運行可靠。在實際工作過程中，各種頻率下的負載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。一般地說最大靜力矩 的電機，負載力矩大。 選擇步進電機時，應使步距角和機械系統(tǒng)匹配，這樣可以得到機床所需的脈沖當量。在機械傳動過程中為了使得有更小的脈沖當量，一是可以改變絲桿的導程，二是可以通過步進電機的細分驅(qū)動來完成。但細分只能改變其分辨率，不改變其精度。精度是由電機的固有特性所決定。 選擇功率步進電機時，應當估算機械負載的負載慣量和機床要求的啟動 頻率，使之與步進電機的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量，使之最高速連續(xù)工作頻率能滿足機床快速移動的需要 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺一般由原動機、傳動裝置和工作臺組成，傳動裝置在原動機和工作臺之間傳遞運動和動力，并可實現(xiàn)分度運動。在本課題中，原動機采用電液脈沖馬達，工作臺為 動裝置由齒輪傳動和 蝸桿傳動組成。 合理的傳動方案主要滿足以下要求： （ 1）機械的功能要求：應滿足工作臺的功率、轉(zhuǎn)速和運動形式的要求。 （ 2）工作條件的要 求：例如工作環(huán)境、場地、工作制度等。 （ 3）工作性能要求：保證工作可靠、傳動效率高等。 (4）結構工藝性要求；如結構簡單、尺寸緊湊、使用維護便利、工藝性和經(jīng)濟合理等。 [2] 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺傳動方案為：電液脈沖馬達 —— 齒輪傳動 —— 蝸桿傳動 —— 工作 該傳動方案分析如下： 齒輪傳動承受載能力較高 ，傳遞運動準確、平穩(wěn)，傳遞 功率和圓周速度范圍很大，傳動效率高，結構緊湊。 蝸桿傳動有以下特點： 1．傳動比大在分度機構中可達 1000以上。與其他傳動形式相比，傳動比相同時，機構尺寸小，因而結構緊湊。 2．傳動平穩(wěn) 蝸桿齒是連續(xù)的螺旋齒，與蝸輪的嚙合是連續(xù)的，因此，傳動平穩(wěn)，噪聲低。 3．可以自鎖 當蝸桿的導程角小于齒輪間的當量摩擦角時，若蝸桿為主動件，機構將自鎖。這種蝸桿傳動常用于起重裝置中。 4．效率低、制造成本較高 蝸桿傳動是，齒面上具有較大的滑動速度，摩擦磨損大，故效率約為 有自鎖的蝸桿傳動效率僅為 了提高減摩擦性和耐磨性，蝸輪通常采用價格較貴的有色金屬制造。 由以上分析可得：將齒輪傳動放在傳動系統(tǒng)的高速級，蝸桿傳動放在傳動系統(tǒng)的 低速級，傳動方案較合理。 [3] 同時，對于數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，結構簡單，它有兩種型式：開環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺、閉環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺。 兩種型式各有特點： 開環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺 開環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺和開環(huán)直線進給機構一樣，都可以用點液脈沖馬達、功率步進電機來驅(qū)動。 [4] 閉環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺 閉環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺和開環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺大致相同，其區(qū)別在于：閉環(huán)回轉(zhuǎn)工作臺有轉(zhuǎn)動角度的測量元件（圓光柵）。所測量的結果經(jīng)反饋與指令值進行比較，按閉環(huán)原理進行工作，使轉(zhuǎn)臺分度定位精度更高。 齒輪傳動的設計 由于前述所選電機可知 T=為 i=3，效率η =00工作日計，壽命為 10年。 選擇齒輪傳動的類型 根據(jù) 10085— 1988的推薦，采用直齒輪傳動的形式。 選擇材料 考慮到齒輪傳動效率不大，速度只是中等，故蝸桿用 45號鋼；為達到更高的效率和更好的耐磨性，要求齒輪面，硬度為 45 按齒面接觸疲勞強度設計 先按齒面接觸疲勞強度進行設計，在校核齒根彎曲疲勞強度。 傳遞轉(zhuǎn)矩 1061=（ 000） =荷系數(shù) K：因載荷平穩(wěn)，由表 6=寬系數(shù)ψ d:由表 6d=1 許用接觸壓力［δ H］：［δ H］ =［δ =220動比 i:i=3 將以上參數(shù)代入公式 （ 671/[δ h]） 2（ 6i+1)/ψ 1≥ 確定齒輪的主要參數(shù)與主要尺寸 1）齒數(shù) 取 2，則 Z2=i× × 22=66,取 6。 2）模數(shù) m=1=2=標準值 m= 3）中心距 標準中心距 α =m/2(2)=）其他主要尺寸 分度圓直徑： d1=3d2=9頂圓直徑： m=33+6m=99+02寬 ： b= ψ 取 b2=525 0輪如圖 圖 齒輪 校核齒根彎曲疲勞強度 δ F=22 δ F］ 復合齒形系數(shù) x=0（標準齒輪）及 2查圖 6δ δ δ 彎曲強度足夠。 [5] 定齒輪傳動精度 齒輪圓周速度 v=(60600s 由表 6差組為 8級。第Ⅰ、Ⅱ公差組也定為 8級，齒厚偏差選 齒輪結構設計 小齒輪 33用實心式齒輪 大齒輪 99 采用腹板式齒輪 電液脈沖馬達的選擇及運動參數(shù)的計算 許多機械加工需要微量進給。要實現(xiàn)微量進給，步進電機、直流伺服交流伺服電機都可作為驅(qū)動元件。對于后兩者，必須使用精密的傳感器并構成閉環(huán)系統(tǒng)，才能實現(xiàn)微量進給。在閉環(huán) 系統(tǒng)中，廣泛采用電液脈沖馬達作為執(zhí)行單元。這是因為電液脈沖馬達具有以下優(yōu)點： ● 直接采用數(shù)字量進行控制 ; ● 轉(zhuǎn)動慣量小，啟動、停止方便； ● 成本低； ● 無誤差積累； ● 定位準確； ● 低頻率特性比較好； ● 調(diào)速范圍較寬； 采用電液脈沖馬達為驅(qū)動單元，其機構也比較簡單，主要是變速齒輪副、 滾珠絲杠副，以克服爬行和間隙等不足。通常步進電機每加一個脈沖轉(zhuǎn)過一個脈沖當量；但由于其脈沖當量一般較大，如 數(shù)控系統(tǒng)中為了保證加工精度，廣泛采用電液脈沖馬達的細分驅(qū)動技術。 [6] 1）電液脈沖馬達電機的選擇 按 照工作要求和條件選 2）選擇電液脈沖馬達的額定功率 馬達的額定功率應等于或稍大于工作要求的功率。額定功率小于工作要求，則不能保證工作機器正常工作，或使馬達長期過載、發(fā)熱大而過早損壞；額定功率過大，則馬達價格高，并且由于效率和功率因素低而造成浪費。 [7] 工作所需功率為： 000η w 950η w 式中 T=6r/機工作效率 η w=入上式得 50× 36/（ 9950× =W 電機所需的輸出功率為： 式中：η為電機至工作臺主動軸之間的總效率。 由表 輪傳動的效率為η w=對滾動軸承的效率為ηw=桿傳動的效率為η w=此 ， η =η 1η 23η 3=0= =W 一般電機的額定功率 0=(7 由表 W。 確定電機轉(zhuǎn)速 按表 ： 齒輪傳動比： 3 蝸桿傳動比： 15 則總的傳動范圍為： i=× 1532=45機轉(zhuǎn)速的范圍為 N= i× 45 36=1620r/降低電機的重量和價格，由表 000r/系 列電機，型號為 滿載轉(zhuǎn)速 000r/ 蝸輪及蝸桿的選用與校核 由于前述所選電機可知 T=i=率 η =00工作日計，壽命為 10年。 選擇蝸桿傳動類型 根據(jù) 10085— 1988的推薦，采用漸開線蝸桿。 3. 4. 2 選擇材料 考慮 到蝸桿傳動效率不大，速度只是中等，故蝸桿用 45號鋼；為達到更高的效率和更好的耐磨性，要求蝸桿螺旋齒面淬火，硬度為 45輪用鑄錫磷青銅 屬鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵 [8] 按齒面接觸疲勞強度設計 根據(jù)閉式蝸桿傳動的設計準則， 先按齒面接觸疲勞強度進行設計，在校核齒根彎曲疲勞強度。傳動中心距： ? ?232 ()k T ???(3 （ 1）確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)距 ，估取效率η = *η *i= (3（ 2）確定載荷系數(shù) K 因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù) 1；由使用系數(shù) A=于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動載系數(shù) K=β ** (3（ 3）確定彈性影響系數(shù) 選用的鑄錫磷青銅蝸輪和蝸桿相配。 [9] （ 4）確定接觸系數(shù) 先假設蝸桿分度圓直徑 d1/a=而可查出 （ 5）確定許用應力 [? H] 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅 屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度＞45而可查得蝸輪的基本許用應力 [? H]‘ =268 因為電動刀架中蝸輪蝸桿的傳動為間隙性的，故初步定位、其壽命系數(shù)為 [? H]= H]‘ =268=247 (3（ 6）計算中心距 23 1 6 0 2 . 71 . 2 7 3 5 3 8 . 2 ( ) 2 4247a m m?? ? ? ?(3取中心距 a=50m=桿分度圓直徑 時 =而可查得接觸系數(shù) =為＜ 因此以上計算結果可用。 [10] 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 3. 5. 1 蝸桿 直徑系數(shù) q=度圓直徑 桿頭數(shù) ；分度圓導程角γ=3° 11′ 38″ 蝸桿軸向齒距： (3蝸桿齒頂圓直徑： *11 2 3 2 . 2d h m m m? ? ? ?(3蝸桿軸向齒厚： 1 / 2 =11] 3. 5. 2 蝸輪 蝸輪齒數(shù)： 62，變位系數(shù)Χ =0 驗算傳動比： i=2z /1z =62/1=62(3這是傳動比誤差為：（ 60(3蝸輪分度圓直徑： d2= 6 2 7 7 .5 (3蝸輪喉圓直徑： 3蝸輪喉母圓直徑 50312] 3. 5. 3 校核齒根彎曲疲勞強度 22121 . 5 3 [] Yd d m? ? ???(3當量齒數(shù) 322 3 6 2 / c o s 3 . 1 8 6 2Z C O S ?? ? ? (3根據(jù)Χ 2=0， 2，可查得齒形系數(shù)2旋角系數(shù) 1140° =(3許用彎曲應力 [δ F]= [ ] 'H?δ F]=56× [ ] 'H?=1 . 5 3 1 . 2 7 1 7 0 4 04 5 1 5 5 2 . 5????所以彎曲強度是滿足要求的。 [13] 軸的校核與計算 畫出受力簡圖 圖 3計算出： 3. 6. 2 畫出扭矩圖 T=機 =60× （ 3 圖 3 3. 6. 3 彎矩圖 M=180× 10 = （ 3 圖 3彎矩組合圖 由此可知軸的最大危險截面所在。 組合彎矩 ' 2 2()M M a T??（ 3 輪上鍵的選取與校核 （ 1）取鍵連接的類型好尺寸 因其軸上鍵的作用是傳遞扭矩，應用平鍵連接就可以了。在此用平鍵。由資料可查出鍵的截面尺寸為：寬度 b=5度 h=5連軸器的寬度并參考鍵的長度系列，從而取鍵長 L=10 （ 2） 鍵連接的強度 鍵、軸和連軸器的材料都是鋼，因而可查得許用擠壓力 [δ p]= 50～ 60其平均值 [δ p]=135 鍵 的 工 作長 度 l=0 鍵 與 連軸 器 的 鍵槽 的 接 觸高 度k=而可得： δ p=2000T/(127≤ [δ p] 可見滿足要求。 此鍵的標記為：鍵 10 1096— 1979。 [14] 承的選用 滾動軸承是現(xiàn)代機器中廣泛應用的部件之一。它是依靠主要元件的滾動接觸來支撐轉(zhuǎn)動零件的。與滑動軸承相比，滾動軸承摩擦力小，功率消耗少，啟動容易等優(yōu)點。并且常用的滾動軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標準 化，因此 使用滾動軸承時，只要根據(jù)具體工作條件正確選擇軸承的類型和尺寸。驗算軸承的承載能力。以及與軸承的安裝、調(diào)整、潤滑、密封等有關的 “ 軸承裝置設計 ” 問題。 3. 9. 1 軸承的類型 考慮到軸各個方面的誤差會直接傳遞給加工工件時的加工誤差，因此選用調(diào)心性能比較好的圓錐滾子軸承。此類軸承可以同時承受徑向載荷及軸向載荷，外圈可分離，安裝時可調(diào)整軸承的游隙。其機構代碼為 3000，然后根據(jù)安裝尺寸和使用壽命選出軸承的型號為： 30208。 3. 9. 2 軸承的游隙及軸上零件的調(diào)配 軸承的游隙和欲緊時靠端蓋下的墊 片來調(diào)整的，這樣比較方便。 3. 9. 3 滾動軸承的配合 滾動軸承是標準件，為使軸承便于互換和大量生產(chǎn)，軸承內(nèi)孔于軸的配合采用基孔制，即以軸承內(nèi)孔的尺寸為基準；軸承外徑與外殼的配合采用基軸制，即以軸承的外徑尺寸為基準。 動軸承的潤滑 考慮到電動刀架工作時轉(zhuǎn)速很高，并且是不間斷工作，溫度也很高。故采用油潤滑，轉(zhuǎn)速越高，應采用粘度越低的潤滑油；載荷越大，應選用粘度越高的。 3. 9. 5 滾動軸承的密封裝置 軸承的密封裝置是為了阻止灰塵，水，酸氣和其他雜物進入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┝魇ФO 置的。密封裝置可分為接觸式及非接觸式兩大類。此處，采用接觸式密封，唇形密封圈。 唇形密封圈靠彎折了的橡膠的彈性力和附加的環(huán)行螺旋彈簧的緊扣作用而 套緊在軸上，以便起密封作用。唇形密封圈封唇的方向要緊密封的部位。即如果是為了油封，密封唇應朝內(nèi)；如果主要是為了防止外物浸入，蜜蜂唇應朝外 [15]。 章小結 對數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的主要零件及傳動系統(tǒng)的零件進行設計 選型 零件校核，按照機械設計一書進行設計，完成機械部分。 第四章 :數(shù)控技術發(fā)展趨勢 (1)高速高精高效化 速度、精度和效率是機械制造技術的關鍵性能指標。由 于采用了高速 元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時采取了改善機床動態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機床的高速高精高效化已大大提高。 (2)柔性化 包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設計，功能覆蓋面大，可裁剪性強，便于滿足不同用戶的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。 (3)工藝復合性和多軸化 以減少工序、輔助時間為主要目的的復合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機床的工藝復合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后，通過自動換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺等各種措施，完成多工序、多表面的復合加工。數(shù)控技術軸，西門子 880系統(tǒng)控制軸數(shù)可達 24軸。 (4)實時智能化 早期的實時系統(tǒng)通常針對相對簡單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務，以確保任務在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能則試圖用計算模型實現(xiàn)人類的各種智能行為。科學技術發(fā)展到今天，實時系統(tǒng)和人工智能相互結合，人工智能正向著具 有實時響應的、更現(xiàn)實的領域發(fā)展，而實時系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復雜的應用發(fā)展，由此產(chǎn)生了實時智能控制這一新的領域。在數(shù)控技術領域，實時智能控制的研究和應用正沿著幾個主要分支發(fā)展：自適應控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制、專家控制、學習控制、前饋控制等。例如在數(shù)控系統(tǒng)中配備編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數(shù)自動設定和刀具自動管理及補償?shù)茸赃m應調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在高速加工時的綜合運動控制中引入提前預測和預算功能、動態(tài)前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使數(shù)控系統(tǒng)的控制性能大大提高，從而達到最佳控 制的目的 [16]。 (1)用戶界面圖形化 用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同，因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算機軟件研制中最困難的部分之一。當前 擬現(xiàn)實、科學計算可視 化及多媒體等技術也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進行操作，便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現(xiàn)。 (2)科學計 算可視化 科學計算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語言表達，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息。可視化技術與虛擬環(huán)境技術相結合，進一步拓寬了應用領域，如無圖紙設計、虛擬樣機技術等，這對縮短產(chǎn)品設計周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。在數(shù)控技術領域，可視化技術可用于 自動編程設計、參數(shù)自動設定、刀具補償和刀具管理數(shù)據(jù)的動態(tài)處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。 (3)插補和補償方式多樣化 多種插補方式如直線插補、圓弧插補、圓柱插補、空 間橢圓曲面插補、螺紋插補、極坐標插補、 2D+2 螺旋插補、 補、非均勻有理 、樣條插補 (A、 B、 、多項式插補等。多種補償功能如間隙補償、垂直度補償、象限誤差補償、螺距和測量系統(tǒng)誤差補償、與速度相關的前饋補償、溫度補償、帶平滑接近和退出以及相反點計算的刀具半徑補償?shù)取? (4)內(nèi)裝高性能 控系統(tǒng)內(nèi)裝高性能 制模塊，可直接用梯形圖或高級語言編程，具有直觀的在線調(diào)試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床銑床的標準 戶程序?qū)嵗?，用戶可在標?序基礎上進行編輯修改，從而方便地建立自己的應用程序。 (5)多媒體技術應用 多媒體技術集計算機、聲像和通信技術于一體，使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術領域，應用多媒體技術可以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場設備的故障診斷、生產(chǎn)過程參數(shù)監(jiān)測等方面有著重大的應用價值 [17]。 系結構的發(fā)展 (1)集成化 采用高度集成化 提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟 硬件運行速度。應用 提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量 高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點，可實現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和衡的新興顯示技術，是 21 世紀顯示技術的主流。應用先進封裝和互連技術，將半導體和表面安裝技術融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數(shù)量來降低產(chǎn)品價格，改進性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可靠性。 (2)模塊化 硬件模塊化易于實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標準化。根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如 儲器、位置伺服、 入輸出接口、通訊等模 塊，作成標準的系列化產(chǎn)品，通過積木方式進行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。 (3)網(wǎng)絡化 機床聯(lián)網(wǎng)可進行遠程控制和無人化操作。通過機床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺機床上對其它機床進行編程、設定、操作、運行，不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。 (4)通用型開放式閉環(huán)控制模式 采用通用計算機組成總線式、模塊化、開放式、嵌入式體系結構，便于裁剪、擴展和升級，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)僅有的專用型單機封閉式開環(huán)控制模式提出的 。由于制造過程是一個具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實現(xiàn)加工過程的多目標優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制，在實時加工過程中動態(tài)調(diào)整加工過程變量。加工過程中采用開放式通用型實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計算機實時智能技術、網(wǎng)絡技術、多媒體技術、服控制、自適應控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術融于一體，構成嚴密的制造過程閉環(huán)控制體系，從而實現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡化 [18]。 能化新一代 控系統(tǒng) 當前開發(fā)研究適應于復雜制造過程的、具有閉環(huán)控制體系結構的、智能化新一代 能化新一代 絡技術、 服控制、自適應控制、動態(tài)數(shù)據(jù)管理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術融于一體，形成嚴密的制造過程閉環(huán)控制體系。 [19] 第五章：總結 畢業(yè)設計是我們在學完四年教學計劃所規(guī)定的全部課之后，綜合運用所學過的全部理論知識與實踐相結合的實踐性數(shù)學環(huán)節(jié)。它培養(yǎng)我們進行綜合分析和提高解決實際問題的能力，從而達到鞏固，擴大，深化所 學知識的目的，它培養(yǎng)我們調(diào)查研究熟悉有關技術政策，運用國家標準，規(guī)范，手冊，圖冊等工具書，進行設計計算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術文件的獨立工作能力。 通過我學到了很多，初步的讓我認識到理論和實踐相結合的重要。除了鞏固了所學的理論知識外，還學到不少的新知識和新方法。例如在 先做好標注樣式，在標注時只要選種再右擊選出你做好的樣式，在公差欄里寫入你要的上、下偏差值。這是我以前所不會的。通過本次的設計使我對 夠完整的畫出簡單零件的設計圖紙。 剛開始做這 個作業(yè)的時候，我?guī)缀跏菬o從下手 的 定的方法 . 不過 在做這個設計的時候還是遇到了很多問題，如在機械設計的時候?qū)ξ佪單仐U的設計處理不當，使計算結果偏大等等。有計剪力和彎矩時 ,沒有進行校核 ,又出現(xiàn)錯誤 ,這些錯誤我用了很長的時長的時間才做好 ,幸好還是完成了這次設計 ,使自己對數(shù)控機床的工作臺有了一定的認識 ,但我對它里面的很多電器控制還是不太清楚。因而 ,要學好它，必須掌握不少的其他領域?qū)W科的知識，因此還要更多的時間和努力。由于本次設計時間短和水平有限，做的不 夠精細，難免有點錯誤懇請各位讀者批評指正。 同時很多謝老師您對我們的教導 ! 致 謝 本次畢業(yè)設計之所以能夠按時按要求順利完成，其中有許多老師和同學給予了莫大的支持和鼓勵。 首先是老師，是他為我們畢業(yè)設計提供里大量的技術幫助，為我們安排設計進程，提供設計資料，并在課余時間為我們分析和講解設計要點，使我更有信心和動力。 其次要感謝我的同學，他們很熱心和無私，他們在我需要幫助之時伸出了援助之手，有了他們的關心和支持，畢業(yè)設計雖苦但感覺很快樂。 最后感謝我的知道老師們，他們?yōu)槲姨峁┝诉@次機 會，沒有他的指導，我也許不做畢業(yè)設計，就不會學到這么多的知識。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意。 總之沒有他們，就沒這么完整和全面的畢業(yè)設計，所以要再次對他們說一次 —— 謝謝你們 ！ 參考文獻 [l] 濮良貴，紀名剛 M]高等教育出版社， 2006:1862] 吳宗澤 M]高等教育出版社， 2006:583] 朱輝，曹光，唐寶寧，陳大復 M]上海科學技術出版社， 2003:804] 成大先 M]化學工業(yè)出版社 ,2007： 525] 胡小康編 動仿真培訓教程 [M]華大學出版社 0：56]孫恒 ,陳作模 ,葛文杰 M]機械工業(yè)出版社 ,2005:527]鄭金興 M]爾濱工程大學出版社， 2006： 148]趙雪松， 任小中，于華 M]中科技大學，09]冀宏 M]. 武漢：華中科技大學， 10] 薛蒲昌 數(shù)控機床工作臺電液位置伺服系統(tǒng)分析 [J]. 信息技術 ,2009,(6):10711] 崔旭芳 J]2008,(3):2312] 顧華鋒 J]. 機床與液壓 ,2008,(36):21613] 王友林 回轉(zhuǎn)工作臺的結構與工作原理 [J]. 煤礦機械 ,2009,(30):102[14] 張立瑩 J]. 制造技術 ,2001,(3):10215] 李