数控车床上主轴箱部件设计开题报告

 2022-11-23 11:39:13

1. 研究目的与意义

伴随着我国工业制造业的发展,以机电一体化为核心的数字化制造时代一进到来,其中制造业的重要基础便是数控机床。完善的数控机床为经济生产提供了极佳的装备和手段。目前,欧、美、日等工业化国家已经先后完成了数控机床产业化进程,而中国才刚刚发展起来,仍处于发展阶段。数控加工技术的应用是机械制造业的一-次技术革命,使机械制造的的发展进入了一个崭新的阶段。由于数控机床综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密检测与新型机械结构等方面的技术成果具有高柔性、高精度与高度自动化的特点,因此它提高了机械制造的制造水平,解决了接卸制造中的常规加工技术难以解决甚至无法解决的发杂型面零件加工,为社会提供了高质量、多品种及高可靠的机械产品已取得了巨大的经济效益。目前,数控技术已逐步晋级,数控机床在工业生产中得到了广泛应用,已成为机械自动化的一个重要发展方向。

数控车床主轴箱部件是机床在加工时直接带动工件作旋转运动。其主要零件包括:主轴箱箱体、主轴、轴承、隔套、锁紧螺帽、迷宫法兰、皮带轮等。该部件的性能直接影响工件的加工质量和切削生产率,是决定机床性能和技术经济指标的重要因素。主轴箱零件的设计,以及传动系统的设计直接的影响着数控车床的性能。

2. 课题关键问题和重难点

课题中需要解决的一些关键问题是:

综合运用机械制造技术基础,机械设计,机械原理等所学科的知识,探索性地完成车床主轴箱机构设计,确保机构布置合理,运行平稳,实用性能可靠,使用范围广,经济合理,空间利用充分,同时达到要求的强度和刚度,具有较为可靠的安全性。

要解决的主要问题有:1、车床主轴箱箱体的结构设计,材料选择;2、确定转速范围和变速级数;3、 拟定合理的结构式和主传动系统图;4、确定齿轮齿数,主轴,传动轴等,并计算转速误差; 5、 验算主轴等的刚度和硬度;6、正确选择润滑装置。

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3. 国内外研究现状(文献综述)

三、文献综述(或调研报告)

(1)概括

我国自改革开放以来,虽然机床加工机械的技术水平及产品质量有着显著的提高,但与先进的发达国家相比差距较大,主要存在的问题有:水平低、仿制多、品种少、自动化程度不高,外观质量不高,机床机械合格率低,远低于同类机械产品的平均合格率。螺纹加工机床和其他机床一样发展缓慢。国内生产的中档普及型数控机床的功能、性能和可靠性方面已具有较强的市场竞力。但在中、高档数控机床方面,与国外-些先进产品相比,仍存在较大差距。螺纹加工的数控化程度也很低。虽然我国现在的水平很低不过我们有很好的发展前景:首先,我国的政策调整有利于车床行业的发展:第二,产业转移给车床行业的发展带来了机遇:第三,下游行业成长较快: 第四,数控车床消费增长较快。而螺纹加工的攻丝机只是车床中的一个部分,当然也具有很好的发展前景。目前国内有很多的组合机床仍然采用继电器控制,使用不便,且较为落后。而国外同行业则较多采用PLC先进技术集成控制来实现生产自动化,已形成系列自动化程度较高的生产 流水线,大大提高了生产效率和省了成本。

通过阅读各文献逐渐了解了目前机床技术发展的现状和趋势,对于进行金属切削的数控车床的工作原理、传动及结构基础知识和现代数控加工中心和数控车床的主参数、功能、传动系统、结构特点,数控机床著传动系统设计、进给私服系统设计、床身与导轨及数控机床的总体设计,数控机床的结构设计要求、数控机床的总体布局,数控机床的计算机辅助设计。对于数控车床主轴箱零件设计中常用的资料、数据、一般标准和机械基础标准以及工程常用材料例如螺纹、轴、轴承、联轴器、齿轮等等参数的设计选择及材料的选取有了较全面的了解。还重点介绍了数控机床及加工中心的总体设计、传动计算、电气控制和结构设计以数控机床设计方法为主线,以总体设计、运动设计、结构设计为重点,注重分析问题、解决问题和设计能力的培养。内容取材新颖、由浅入深、循序渐进、理论与实际相结合,反映了当今数控机床的技术发展前沿。并对于数控车床主轴箱其中可能引用到的各类轴承进行了介绍,对它们的精度、配合、刚度等特性进行了详细的描述,对于各类轴承的受力特点和应用环境进行了详细阐述。

以上即为相关文献对数控车床的结构和设计以及传动系统以及内部各零件的设计进行了不同层次的表述与概括,各文献都有各自不同的侧重点,对相关知识进行详细介绍。

(2)参考文献

[1]中国机械工程学会中国机械设计大典编委会.中国机械设计大典[M] .江西:江西科学技术出版社,2001.1.

[2]郭芝俊,左宝山,张桂芳,张宝兴.机械设计便览[M] .天津:天津科学技术出版社,1988.9.

[3]徐灏.机械设计手册[M] .北京:机械工业出版社,1992.1.

[4]戴曙.机床滚动轴承应用手册[M] .北京:机械工业出版社,1993.3.

[5]Lacalle L, Lamikiz A. Machine Tools for High Performance Machining [M]. London:Springer,2009.

[6]吴祖育,秦鹏飞. 数控机床[M]. 2版. 上海:上海科学技术出版社,1990.

[7]徐宁,杨秀云. 数控系统的现状及发展趋势. 机械设计与制造,2006年第4期:132-134.

[8]王爱玲. 现代数控机床[M]. 北京:国防工业出版社,2003.

[9]吴宗泽. 机械零件设计手册[M]. 北京:机械工业出版社,2004.

[10]朱龙根. 简明机械零件设计手册[M]. 北京:机械工业出版社,2003.

[11]赵延年,张奇鹏. 机电一体化系统设计[M]. 北京:机械工业出版社,1996

[12]贾亚洲.金属切削机床机床概论.第二版[M].北京:机械工业出版社,2011.1.

[13]赵晶文.金属切削机床.第一版[M].北京:北京理工大学出版社,2011.5. 

[14]隋秀凛,高安邦. 实用机床设计手册[M].北京:机械工业出版社,2010.

[15]文怀兴,夏田. 数控机床系统设计(第二版)[M]. 北京:化学工业出版社,2011.

4. 研究方案

(1)通过查阅资料、文献、调研等工作确定设计方案,进行主轴箱装配草图的计算,初步完成主轴动平衡图,输出功率和扭矩图的绘制。

(2)根据初步确定的结构、参数,对主轴的受力情况进行分析并对前后轴承的寿命进行计算校核,不断调解参数及结构直至获得较优的结果。

(3)根据确定的结构参数进行各个零件的设计,包括各个零部件的设计与强度分析,完成轴箱装配图、零件图设计,进行AutocCAD绘图。

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5. 工作计划

第1周 完成英文翻译,提交英文翻译给指导老师批阅。英文翻译经指导老师批阅合格并确认后,译文和原文均上传至毕业设计管理系统,译文封面用标准模板。查阅文献资料, 撰写开题报告。

第2周 开题报告经指导老师批阅合格并确认后,开题报告封面用标准模板,上传至毕业设计管理系统。上网查阅相关毕业设计资料,对所收集的资料进行整理汇总和筛选,开始毕业设计工作。

第3周 开始毕设课题的计算,对一些主要数据进行大致计算,同时进行主轴箱装配图草图设计。

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