鏜銑加工中心工作臺(tái)的設(shè)計(jì)

鏜銑加工中心工作臺(tái)的設(shè)計(jì),加工,中心,工作臺(tái),設(shè)計(jì) 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 專業(yè)班級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 職稱 教授 單 位 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）長(zhǎng)城學(xué)院 課題性質(zhì) 設(shè)計(jì)□ 論文□ 課題來(lái)源 科研□ 教學(xué)□ 生產(chǎn)□ 其它□ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 鏜銑加工中心工作臺(tái)的設(shè)計(jì) 一、選題背景 近年以來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)，機(jī)械設(shè)備在機(jī)械工業(yè)中的地位也日益顯著，?并且隨著時(shí)間的推移，各類機(jī)械設(shè)備也在不斷完善，不斷地向著高精度，高效率，智能化發(fā)展。工作臺(tái)作為鏜銑加工中心的重要組成部分，也是影響加工精度的重要組成環(huán)節(jié)。從一開始為了滿足加工簡(jiǎn)單的零件而設(shè)計(jì)的直線運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)，到現(xiàn)在為了實(shí)現(xiàn)多工位加工而制造的分度工作臺(tái)和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等。由于工作臺(tái)是一臺(tái)機(jī)床的關(guān)鍵配套部件，因此世界各國(guó)都有對(duì)其進(jìn)行研究，我國(guó)在工作臺(tái)的研究開發(fā)方面也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。目前工作臺(tái)的種類繁多，傳統(tǒng)的工作臺(tái)只能安裝在某一指定機(jī)床上，伴隨著科技的與時(shí)俱進(jìn)，它們的功能也由傳統(tǒng)單一性向現(xiàn)代的功能性方向發(fā)展，現(xiàn)在一些工作臺(tái)，它不僅可以安裝在鉆床上，還可以安裝在銑床和鏜床等機(jī)床上。國(guó)外工作臺(tái)的功能與我國(guó)所生產(chǎn)的工作臺(tái)功能基本相似，但是在其精度方面，國(guó)外的一些公司所生產(chǎn)的工作臺(tái)要略高于我國(guó)所生產(chǎn)的工作臺(tái)。因此我國(guó)與國(guó)外相比，還是有一定的差距，因此工作臺(tái)的設(shè)計(jì)具有重要意義。 二、課題設(shè)計(jì) 2.1課題的內(nèi)容 ?在本設(shè)計(jì)中著重介紹了如何對(duì)鏜銑加工中心工作臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)導(dǎo)軌、絲杠、電機(jī)、選用和數(shù)控控制電路的設(shè)計(jì)和其控制程序的編制等方面進(jìn)行了深入的分析。具體內(nèi)容為： （1）進(jìn)行工作臺(tái)結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)；（2）關(guān)鍵零部件材料的選擇及設(shè)計(jì)校核； （3）編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書；（4）繪制相應(yīng)的零件圖和裝配圖。 2.2課題的目的 鏜銑加工中心工作臺(tái)的設(shè)計(jì)創(chuàng)新，可以在很大方面提高鏜銑床的生產(chǎn)效率和加工精度，其通過(guò)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)工作在鏜銑加工中心工作臺(tái)X,Y軸方向上面移動(dòng)的設(shè)計(jì)理念，大大減輕了人力的勞動(dòng)強(qiáng)度，真正意義實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化的真正內(nèi)涵。 2.3課題的意義 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)鏜銑加工中心工作臺(tái)有了完整的了解和深刻認(rèn)識(shí)，學(xué)會(huì)把所學(xué)知識(shí)有效的用運(yùn)到解決實(shí)際問(wèn)題中的能力，不僅對(duì)課本所學(xué)知識(shí)有了更深層次的掌握，同時(shí)提高了自己解決實(shí)際問(wèn)題的能力。學(xué)會(huì)了更好的查閱相關(guān)資料，為以后打下良好基礎(chǔ)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我受益匪淺，通過(guò)研究解決一些工程技術(shù)問(wèn)題，各方面的能力均有提升。此外還滿足了市場(chǎng)需求，豐富了產(chǎn)品需求，使購(gòu)買者有了更多更好的選擇。 三、課題研究現(xiàn)狀 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、制造技術(shù)的進(jìn)步和人類生活水平的提高，以及社會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和品種的多樣化的要求趨勢(shì)日益增強(qiáng)。中、小批量生產(chǎn)的比例明顯增加，對(duì)數(shù)控機(jī)床的柔性和通用性提出了更高的要求，希望市場(chǎng)能提供不同加工需求，能迅速高效、低成本地構(gòu)筑面向用戶的控制系統(tǒng)，并大幅度地降低維護(hù)和培訓(xùn)的成本，同時(shí)還要求具有網(wǎng)絡(luò)功能，以適應(yīng)未來(lái)車間面向任務(wù)和定單的生產(chǎn)組織和管理模式。為此，近10年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種不同層次的開放式鏜銑加工中心工作臺(tái)數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，發(fā)展很快。目前正朝標(biāo)準(zhǔn)化開放體系結(jié)構(gòu)的方向前進(jìn)。就體系結(jié)構(gòu)而言，當(dāng)今世界上的數(shù)控系統(tǒng)大致分為4種類型：傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)、“PC嵌入NC結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)、“NC嵌入PC”結(jié)構(gòu)的開放式數(shù)控統(tǒng)、開放式數(shù)控工作臺(tái)工作系統(tǒng)。特別是進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著國(guó)際上計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，數(shù)控加工中心技術(shù)正在不斷采用計(jì)算機(jī)、控制理論等領(lǐng)域的最新技術(shù)成就。目前國(guó)外鏜銑加工中心工作臺(tái)的性能正朝著高速化、高精度、高效率、高柔性、高自動(dòng)化、高可靠性、智能化、復(fù)合化、網(wǎng)絡(luò)化、開放式體系結(jié)構(gòu)等方向迅速發(fā)展這將對(duì)數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造的質(zhì)量和可靠性提出更高的要求。“十五”期間,我國(guó)機(jī)械制造行業(yè)必須瞄準(zhǔn)國(guó)際數(shù)控機(jī)床發(fā)展的科學(xué)前沿,開拓創(chuàng)新,消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù),開創(chuàng)我國(guó)加工中心工作臺(tái)設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的新局面。 四、課題設(shè)計(jì)方案 4.1設(shè)計(jì)方案選型與分析 砂漿攪拌機(jī)由動(dòng)力源、減速器、傳動(dòng)軸、攪拌葉片、箱體等組成。攪拌機(jī)通過(guò)電機(jī)主軸與減速器連接減速，再帶動(dòng)攪拌葉片轉(zhuǎn)動(dòng)使物料翻轉(zhuǎn)，使內(nèi)外螺旋帶在較大范圍內(nèi)翻動(dòng)物料，使物料在較短時(shí)間內(nèi)攪拌均勻。 4.1.1動(dòng)力源的分析 如今比較常用的動(dòng)力源有電動(dòng)機(jī)跟柴油機(jī)，兩者相比較電動(dòng)機(jī)的造價(jià)低（電費(fèi)比柴油費(fèi)低得多），噪音小、體積小、可正反轉(zhuǎn)工作，但需要有電源，轉(zhuǎn)速受限制。柴油機(jī)爆發(fā)力大、噪音大、不能反轉(zhuǎn)，重量及體積較大，但野外很常使用。另外，柴油機(jī)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量高溫的廢氣和煙霧污染空氣，在溫度較低的環(huán)境下，柴油機(jī)啟動(dòng)比較困難。具體到本文設(shè)計(jì)的砂漿攪拌機(jī)的特點(diǎn)，應(yīng)該選用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，在工地上比較方便而且經(jīng)濟(jì)、環(huán)保。（如圖4-1、4-2） 圖4-1 電動(dòng)機(jī) 圖4-2 柴油機(jī) 4.1.2.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析 傳動(dòng)部分主要有電動(dòng)機(jī)——減速器——攪拌軸——攪拌葉片。以這樣的一個(gè)傳動(dòng)過(guò)程最終實(shí)現(xiàn)攪拌動(dòng)作，其傳動(dòng)簡(jiǎn)單高效。由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速比較高，功率較大，所以在整個(gè)傳動(dòng)過(guò)程中一定得有個(gè)減速器，減速器主要有一級(jí)減速器和多級(jí)減速器，本文所設(shè)計(jì)的攪拌機(jī)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大概是1430轉(zhuǎn)/每分鐘，最終要達(dá)到主軸轉(zhuǎn)速32轉(zhuǎn)/每分鐘左右，所以本文選擇二級(jí)減速器，二級(jí)減速器常見的主要有直齒圓柱齒輪二級(jí)減速器、斜齒圓柱齒輪二級(jí)減速器。兩者之間的區(qū)別在于斜齒圓柱齒輪的穩(wěn)定性較好，傳動(dòng)平穩(wěn)，但本文所設(shè)計(jì)的砂漿攪拌機(jī)沒(méi)那么高的要求，所以選擇直齒圓柱齒輪二級(jí)減速器，直齒圓柱齒輪二級(jí)減速器于主軸之間采用常用的聯(lián)軸器鏈接。（如4-3） 圖4-3 二級(jí)減速器簡(jiǎn)圖 4.1.3攪拌葉片的分析 砂漿攪拌機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要是鋼管和攪拌葉片，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)最終使攪拌葉片轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)砂漿的攪拌。葉片的方式主要有梨刀式、螺帶式。梨刀式，和農(nóng)村黃牛梨田的原理相同，葉片經(jīng)過(guò)物料只是讓一小部分物料在攪拌桶底翻身一次，攪拌桶越長(zhǎng)，左邊和右邊的物料要混合一次是需要比較長(zhǎng)的時(shí)間，甚至混合不了，此類攪拌機(jī)用在干混砂漿行業(yè)，效果不太理想；螺帶式其螺帶葉片低速轉(zhuǎn)動(dòng)，從攪拌桶底繞圈（完全無(wú)死角），將所有物料一一帶向中軸，即刻打散撲來(lái)的物料，攪拌只需要2-3分鐘，目前是最為理想，最為科學(xué)的一種攪拌執(zhí)行機(jī)構(gòu)。（如圖4-4、圖4-5） 圖4-4：梨刀式攪拌葉片 圖4-5：螺帶式攪拌葉片 4.2方案的確定 經(jīng)過(guò)對(duì)砂漿攪拌機(jī)的結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的分析，最終我擬定了如下方案： 方案一：電動(dòng)機(jī)——二級(jí)圓柱齒輪減速器——攪拌軸——螺帶式攪拌葉片； 方案二：電動(dòng)機(jī)——二級(jí)圓錐齒輪減速器——攪拌軸——梨刀式攪拌葉片。 方案一使用圓柱齒輪減速器減速，電動(dòng)機(jī)直接連接減速器，避免安裝分布范圍過(guò)大，圓柱直齒輪用于平行軸傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力強(qiáng)，工作可靠性較高；其次螺帶式攪拌葉片攪拌效率更高，更均勻。 方案二中使用二級(jí)圓錐齒輪減速器，優(yōu)點(diǎn)在于圓錐齒輪具有換向性，可用于平行中傳動(dòng)，還可用于交叉軸傳動(dòng)，避免了電動(dòng)機(jī)軸與攪拌軸在同一方向上；但其梨刀式攪拌葉片攪拌時(shí)間長(zhǎng)，效果不盡人意。 綜上考慮，選擇方案一是比較合理的。電動(dòng)機(jī)、主軸和減速器都在同一方向上，這為設(shè)計(jì)臥式攪拌機(jī)提供了很大的方便。（如圖4-6） 圖4-6 4.3方案的特點(diǎn)及創(chuàng)新 該方案具有攪拌均勻、速度快、卸料方便、操作簡(jiǎn)單、材料耐磨等特點(diǎn)。其次還在攪拌葉片的材料上增加了改進(jìn)，使其整體的噪音減小，更人性化。 五、預(yù)期結(jié)果 這次設(shè)計(jì)的臥式砂漿攪拌機(jī)，將會(huì)給機(jī)械工地帶來(lái)很大的方便，提高其施工效率；價(jià)格不高但作用很大，可滿足各大工地的需求，并且返修率低，使用壽命長(zhǎng)。能夠達(dá)到任務(wù)書的要求。 六、設(shè)計(jì)主要步驟 1.砂漿攪拌機(jī)整體方案的分析和確定； 2.電動(dòng)機(jī)的選型； 3.減速器的設(shè)計(jì)； 4.攪拌葉片的設(shè)計(jì)； 5.各部分材料的選擇設(shè)計(jì)； 6.繪制相應(yīng)的零件圖和裝配圖。 七、進(jìn)度計(jì)劃 序號(hào) 任務(wù)名稱 開始時(shí)間 結(jié)束時(shí)間 1 選題 2 查閱中、外文獻(xiàn)資料，外文資料翻譯，確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 3 開題 4 進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 中期檢查 6 上交畢業(yè)設(shè)計(jì)正稿打印版及電子材料，畢業(yè)設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)說(shuō)明書光盤，完成畢業(yè)答辯ppt 7 畢業(yè)答辯 八、參考文獻(xiàn) [1]龔鐵平編譯.國(guó)外混凝土機(jī)械[M].北京:中國(guó)機(jī)械工業(yè)出版社,1983 [2]張福培.從國(guó)內(nèi)外攪拌樓(站)的現(xiàn)狀S國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的差距和發(fā)展方向[J].水利電力施工機(jī)械,1998.1 [3]黃長(zhǎng)禮主編.混凝土機(jī)械[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001.7 [4]鄭文緯、吳克堅(jiān)主編.機(jī)械原理[M].北京：高等教育出版社，2003. [5]向再勵(lì)．?dāng)嚢铏C(jī)設(shè)計(jì)和使用中主要參數(shù)的選取，陜西：長(zhǎng)安大學(xué)，2008 [6]汪信遠(yuǎn)主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，1999. [7]王昆,何小柏主編.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，1999. [8]陳軍鍵.攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)[M]. 上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1985. [9]《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》上、中、下冊(cè).北京:第一版化學(xué)工業(yè)出版社1979.10 [10]鄭修本、馮冠大主編《機(jī)械制造工藝學(xué)》北京：第一版機(jī)械工業(yè)出版社1992. [11] Charles W. Beardsly, Mechanical Engineering, ASME, Regents Publishing Company,Inc,1998. [12] UCT FAMILY UNDER STOCHASTIC TECHNOLOGICAL CHANGES. INT. J. PRODUCTION ECONOMICS 122 (2009) 567–580可自行加頁(yè) 四、課題設(shè)計(jì)方案 4.1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析 傳動(dòng)部分主要有步進(jìn)電機(jī)——聯(lián)軸器——滾珠絲桿副——工作臺(tái)。以這樣的一個(gè)傳動(dòng)過(guò)程最終實(shí)現(xiàn)鏜銑加工中心工作臺(tái)的動(dòng)作，其傳動(dòng)簡(jiǎn)單高效。由于步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以很靈活地控制，傳動(dòng)效率高，穩(wěn)定，所以很容易地通過(guò)控制工作臺(tái)的位移速來(lái)來(lái)控制工件的進(jìn)給量。本文所設(shè)計(jì)的鏜銑加工中心工作臺(tái)的的動(dòng)力源我們采用步進(jìn)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)裝置我們采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠螺母來(lái)完成工作臺(tái)在X和Y方向的進(jìn)給。 4.2方案的確定 經(jīng)過(guò)對(duì)鏜銑加工中心工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的分析，最終我擬定了如下方案，其方案結(jié)構(gòu)圖如下： 聯(lián)軸器 工作臺(tái) 滾滾絲桿 步進(jìn)電機(jī) 4.3方案的特點(diǎn)及創(chuàng)新 該方案具有控制方便、速度可調(diào)，操作簡(jiǎn)單、材料耐磨等特點(diǎn)。通過(guò)PLC控制系統(tǒng)控制，使操作者對(duì)鏜銑加工中心的操作更加簡(jiǎn)潔，更人性化。 五、預(yù)期結(jié)果 這次設(shè)計(jì)的鏜銑加工中心工作臺(tái)，將會(huì)給加工中心的操作者帶來(lái)很大的方便，提高其施工效率；價(jià)格不高但作用很大，可滿足各類加工中心的需求，并且返修率低，使用壽命長(zhǎng)。能夠達(dá)到任務(wù)書的要求。 六、設(shè)計(jì)主要步驟 1.鏜銑加工中心工作臺(tái)整體方案的分析和確定； 2.步進(jìn)電機(jī)的選型； 3.滾珠絲桿螺母副的設(shè)計(jì)； 4.工作臺(tái)的設(shè)計(jì)； 5.滾珠絲桿，直線導(dǎo)軌，軸承強(qiáng)度的校核計(jì)算； 6.繪制相應(yīng)的零件圖和裝配圖。 七、進(jìn)度計(jì)劃 序號(hào) 任務(wù)名稱 開始時(shí)間 結(jié)束時(shí)間 1 選題 2 查閱中、外文獻(xiàn)資料，外文資料翻譯，確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 3 開題 4 進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 中期檢查 6 上交畢業(yè)設(shè)計(jì)正稿打印版及電子材料，畢業(yè)設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)說(shuō)明書光盤，完成畢業(yè)答辯ppt 7 畢業(yè)答辯 八、參考文獻(xiàn) [1]. 王中發(fā). 機(jī)械設(shè)計(jì)［M］.北京理工大學(xué)出版社.1998.7.. [2] 機(jī)電一體化技術(shù)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)電一體化技術(shù)手冊(cè)（上冊(cè)）［M］.機(jī)械工業(yè)出版社.1997， 7. [3] 孔凌嘉，張春林.機(jī)械基礎(chǔ)綜合課程設(shè)計(jì)［M］.北京理工大學(xué)出版社.2004.6. [4]徐文燦著. 鏜銑床加工中心工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995。 [5]曾孔庚.鏜銑床加工中心工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì). 機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用論壇。 [6]汪信遠(yuǎn)主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，1999. [7]王昆,何小柏主編.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，1999. [8]陳軍鍵.鏜銑加工中心工作臺(tái)的設(shè)計(jì)[M]. 上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1985. [9]成大先.《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》上、中、下冊(cè).北京:第一版化學(xué)工業(yè)出版社1979.10 [10]鄭修本、馮冠大主編《機(jī)械制造工藝學(xué)》北京：第一版機(jī)械工業(yè)出版社1992. [11] Charles W. Beardsly, Mechanical Engineering, ASME, Regents Publishing Company,Inc,1998. [12] UCT FAMILY UNDER STOCHASTIC TECHNOLOGICAL CHANGES. INT. J. PRODUCTION ECONOMICS 122 (2009) 567–580 指導(dǎo)教師意見： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 教研室意見： 審查結(jié)果： 同 意□ 不 同 意□ 教研室主任簽名： 年 月 日