本科畢業(yè)設(shè)計開題報告 課題名稱 數(shù)控銑床側(cè)銑頭結(jié)構(gòu)設(shè)計 學(xué) 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(dǎo)教師 張 耀 滿 評閱教師 東北大學(xué)機械工程與自動化學(xué)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(shè)計要求，設(shè)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(shè)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(xué)生了解機械設(shè)備的設(shè)計過程。對作為一名將來從事機械行業(yè)的大學(xué)生來說，了解機械設(shè)備的設(shè)計過程是一個必須的。而對數(shù)控銑床側(cè)銑頭的設(shè)計完全能夠體現(xiàn)出機械設(shè)備的設(shè)計過程以及在設(shè)計過程中應(yīng)注意的問題和一般要考慮的因素。 3、使學(xué)生能夠?qū)⒃诖髮W(xué)期間所學(xué)的理論知識與具體實踐相結(jié)合。當(dāng)今大學(xué)生大部分都存在著不知道如何將大學(xué)所學(xué)的東西運用到實際中去，甚至認為大學(xué)所學(xué)的東西根本沒有用處。 4、使學(xué)生在實際過程中學(xué)習(xí)新的軟件。通過完成這個畢業(yè)設(shè)計，以掌握當(dāng)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。現(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(jié)構(gòu)的美感，運用三維軟件和分析軟件對工程師所設(shè)計的結(jié)構(gòu)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(shè)計所設(shè)計的側(cè)銑頭與其他龍門銑床部分相配合，可以應(yīng)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(shè)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(shè)計的側(cè)銑頭正適合這種情況，所以說這項設(shè)計有重要的現(xiàn)實意義。 2）、在做畢業(yè)設(shè)計的過程中學(xué)習(xí)掌握新的繪圖軟件和分析軟件，為以后更好的適應(yīng)社會打下良好的基礎(chǔ)。 （2）、理論意義 1）、通過對側(cè)銑頭的設(shè)計，了解機械產(chǎn)品的設(shè)計過程，掌握設(shè)計過程中應(yīng)注意的問題和應(yīng)考慮的因素。 2）、將在大學(xué)期間所學(xué)的理論知識與具體實踐相結(jié)合起來。使同學(xué)們認識到大學(xué)所學(xué)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(shè)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(shè)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(yīng)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(shù)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(shù)的發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)完善。尤其是以美國和德國為代表的數(shù)控技術(shù)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(shè)備的審批，投資重點支持關(guān)鍵數(shù)控系統(tǒng)、設(shè)備、技術(shù)攻關(guān)，對數(shù)控設(shè)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(guān)鍵民用工業(yè)部門投入大量技改資金，使數(shù)控設(shè)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(shù)水平的產(chǎn)品競爭激烈，互相靠壓價促銷； （２）?高技術(shù)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(yīng)用技術(shù)水平較低，聯(lián)網(wǎng)技術(shù)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(shù)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(dāng)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(shù)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(shù)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(shù)及裝備的新趨勢 效率、質(zhì)量是先進制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)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(fù)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(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢 （4）重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、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(xué)學(xué)位論文庫、機床設(shè)計手冊、機床設(shè)計圖冊、各公司的數(shù)控龍門銑床產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式、機床設(shè)計方案。 查閱手段：請教老師 INTERNET網(wǎng) 東北大學(xué)圖書館電子資源數(shù)據(jù)庫 東北大學(xué)圖書館 參考文獻 1、 數(shù)控技術(shù)和裝備發(fā)展趨勢及對策 機械設(shè)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(shù) 2005年第8期 3、 國內(nèi)外數(shù)控技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r 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(shè)計方案 張耀滿 2006-3-5 6、 機床設(shè)計手冊3 機械工業(yè)出版社 1986 7、 機床設(shè)計圖冊 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 1979 8、機械設(shè)計課程設(shè)計 鞏云鵬 田萬祿 張祖立 黃秋波 東北大學(xué)出版社 9、精密滾珠絲杠副產(chǎn)品目錄 大連經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)國新商貿(mào)有限公司 10、伺服傳動進給機構(gòu)設(shè)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(shù) , 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(xué)學(xué)報(自然科學(xué)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(xué)學(xué)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(gòu)想與思路 （1） 課題構(gòu)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(dāng)困難的，所以設(shè)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(shè)計過程、在設(shè)計過程中應(yīng)考慮到哪些因素及應(yīng)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(xué)生能夠?qū)⒃谛Ｆ陂g學(xué)的理論知識與具體實踐相結(jié)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(yīng)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(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu)強度。 根據(jù)設(shè)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(dǎo)軌，而根據(jù)立柱和側(cè)銑頭的結(jié)構(gòu)形狀，導(dǎo)軌采用滑動式矩形導(dǎo)軌。而要使側(cè)銑頭移動，就要有進給機構(gòu)，根據(jù)具體結(jié)構(gòu)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(shè)計要求選取進給電機。 2．主要設(shè)計內(nèi)容 （1）、方案設(shè)計：此項內(nèi)容包括進給機構(gòu)的設(shè)計與零件的選擇、傳動機構(gòu)的設(shè)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(shè)計和選擇。 （2）、結(jié)構(gòu)設(shè)計：包括支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計、各部件連接結(jié)構(gòu)的設(shè)計、密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計、滑動導(dǎo)軌的設(shè)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(jié)構(gòu)進行仿真分析。 3．?dāng)M解決的關(guān)鍵技術(shù) （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(jié)構(gòu)設(shè)計與校核； （4）、二位機械圖的繪制； （5）、SOLIDWORKS和分析軟件的學(xué)習(xí)。 4． 總體設(shè)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(dǎo)軌采用貼塑滑動式導(dǎo)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(shè)計題目的確定 一周 2006、2、27- 2006、3、5 確定設(shè)計題目 2 第二階段：方案設(shè)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(jié)構(gòu)進行分析 兩周 2006、5、22- 2006、6、4 驗證設(shè)計結(jié)構(gòu)是否合理 6 第六階段：準(zhǔn)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(guān)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(dǎo)教師對本課題的評價 指導(dǎo)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