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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
開題報(bào)告
設(shè)計(jì)（論文）題目： 立式數(shù)控銑床傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)
學(xué) 院 名 稱： 機(jī)械工程學(xué)院
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
學(xué) 生 姓 名： 學(xué)號：
指 導(dǎo) 教 師：
一、 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題（或研究的主要內(nèi)容及預(yù)期目標(biāo)）：
1.研究的內(nèi)容：
本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是完成SK125主軸箱整體總體設(shè)計(jì)及床身部件設(shè)計(jì)。
總體設(shè)計(jì)包括機(jī)械、電氣和工作液系統(tǒng)三大部分設(shè)計(jì)，機(jī)械系統(tǒng)主要由床身部件、銑床工作臺部件、線架部件及儲絲筒部件等組成，主要完成機(jī)械系統(tǒng)各部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并注意各部分間能有機(jī)結(jié)合和協(xié)調(diào)，完成整個(gè)銑床機(jī)械部分的大部分圖樣。這是數(shù)控主軸箱銑床的重點(diǎn)設(shè)計(jì)部分，也是難點(diǎn)。
床身部件設(shè)計(jì)主要研究內(nèi)容為床身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和傳動方案設(shè)計(jì)，達(dá)到所需的加工精度。
2.解決的問題：
（1）通過調(diào)研和分析確定主軸箱銑床的傳動方案、總體布置和具體結(jié)構(gòu)，注意各部分間能有機(jī)結(jié)合和協(xié)調(diào)，共同完成整個(gè)銑床機(jī)械部分的大部分圖樣。
（2）理論聯(lián)系實(shí)際，加強(qiáng)綜合運(yùn)用和訓(xùn)練，全面提高工程應(yīng)用能力和開發(fā)創(chuàng)新能力，培養(yǎng)相互協(xié)作配合的團(tuán)隊(duì)精神。
（3）重點(diǎn)解決總體方案和進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，工藝性、技術(shù)要求等技術(shù)問題。
主要實(shí)現(xiàn)以下技術(shù)要求：
技術(shù)參數(shù)：最大主電機(jī)功率1.5Kw，進(jìn)給最大速度4m/s
二、 研究的方法與技術(shù)路線（或研究步驟、方法和研究措施）：
1.研究方法：
總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法，其基本思路是：按照所實(shí)現(xiàn)功能的不同，將整機(jī)分為若干個(gè)相對獨(dú)立的部件，各個(gè)部件之間有確定的聯(lián)系尺寸，保證部件之間的正確位置。并要求電氣及控制系統(tǒng)與相應(yīng)的機(jī)械部件相匹配，保證整機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)
為提高產(chǎn)品開發(fā)成功率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，便于組織生產(chǎn)，在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能及結(jié)構(gòu)創(chuàng)新過程中，也要用繼承和簡化原則指導(dǎo)具體設(shè)計(jì)，以提高產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化水平。
2.技術(shù)路線：
1、在設(shè)計(jì)初期，根據(jù)課題要求認(rèn)真閱讀與SK125相關(guān)的文獻(xiàn)資料和新聞雜志，做到在理論上對課題有初步的了解。
2、對所掌握的資料進(jìn)行概括和總結(jié)，從而掌握SK125的基本知識，為本課題設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。同時(shí)，將有疑問和不懂的向指導(dǎo)老師說明，通過指導(dǎo)老師的講解加深對SK125銑床的了解，并明確自己設(shè)計(jì)的方向。
3、進(jìn)行主軸箱整機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，首先需要解決的問題是：
（1）確定主軸箱整機(jī)以及進(jìn)給機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的主要功能；
（2）確定主軸箱整機(jī)和進(jìn)給機(jī)構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想。
深入了解明確線主軸箱實(shí)現(xiàn)的主要功能和總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想，確定并畫出總體結(jié)構(gòu)圖。根據(jù)總體結(jié)構(gòu)圖，對整個(gè)銑床機(jī)械系統(tǒng)的各個(gè)部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)進(jìn)行床身部件的設(shè)計(jì)和傳動方案的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行必要的強(qiáng)度、剛度的計(jì)算校核。利用CAD畫出各個(gè)部件的圖樣，并進(jìn)行總配，確保各部分間能有機(jī)結(jié)合和協(xié)調(diào)
本次立式數(shù)控銑床要達(dá)到的技術(shù)要求：電機(jī)功1.5W，進(jìn)給速度為4m/s，換刀的時(shí)間靠打刀缸的性能來保證。工作臺面積為840x300的行程480x250x250，工作臺所加工零件的類型為鋁件和一些鋼件。主軸采用BT50、的刀柄和拉抓。
本次立式數(shù)控銑床具有加工中心的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動換刀，自動變速，變速方法采用無級變速。由中空電機(jī)連接主軸直接轉(zhuǎn)動，本次設(shè)計(jì)選擇采用的是有歐非機(jī)械有限公司型號為O口-FK的中空電機(jī)，它的額定扭矩為179N.m,額定轉(zhuǎn)速為400rpm
本次立式數(shù)控銑床主軸部件的設(shè)計(jì)主要有軸以及軸上零件、拉桿的設(shè)計(jì)；氣缸的選擇，首先根據(jù)換刀所要達(dá)到的時(shí)間，其次，根據(jù)碟形彈簧拉緊刀柄的力，氣缸動作是所產(chǎn)生的力應(yīng)稍大于彈簧的拉緊力。
2.2 主軸傳動方案的類型和選擇
數(shù)控機(jī)床的調(diào)速是按照控制指令自動執(zhí)行的，因此變速機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動操作的要求。在主傳動系統(tǒng)中，目前多采用交流主軸電動機(jī)和直流主軸電動機(jī)無級凋速系統(tǒng)。為擴(kuò)大調(diào)速。
為了適應(yīng)不同的加工要求，目前主傳動系統(tǒng)主要有三種變速方式
1． 具有變速齒輪的主傳動 如上圖a所示
這種配置方式大中型數(shù)控銑床中比較普遍。它通過少數(shù)幾對齒輪進(jìn)行降速，使之能夠夠分段變速，確保低速時(shí)擁有足夠的扭矩，以滿足主軸輸出扭矩特性。但也有一小部分?jǐn)?shù)控銑床也采用這種傳動方式，以獲得強(qiáng)有力切削時(shí)所需要的扭矩。
2． 通過帶傳動的主傳動 如上圖b所示
主要應(yīng)用字中小數(shù)控銑床上，可以避免齒輪傳動引起的振動和噪聲，但它只能適用于地扭矩特性要求的主軸。同步帶有多楔帶，齒形帶，圓弧帶等，是一種綜合了帶傳動和鏈傳動有點(diǎn)的新型傳動。帶的工作面及帶輪外圓上均制成齒形，通過帶輪和輪齒相嵌合，做吳華東的齒合運(yùn)動。帶內(nèi)采用了承載后無彈性伸長的材料做強(qiáng)力層，以保持帶的節(jié)距不變，使主動和從動帶輪可做無相對滑動的同步傳動。與一般帶傳動相比，同步帶傳動具有以下優(yōu)點(diǎn);
1.無滑動，傳動比準(zhǔn)確。
2,傳動效率高，可達(dá)98%以上
3。出動平穩(wěn)可靠，噪音小。
4.使用范圍廣泛，速度可叨叨50m/s，速比可達(dá)10左右，傳動功率由幾瓦到數(shù)千瓦。
5.維修保養(yǎng)方便，不需要潤滑。
但是同步帶也有不足之處，其安裝時(shí)中心距要求嚴(yán)格，帶與帶輪制造工藝較復(fù)雜，成本高。
3． 由調(diào)速電機(jī)直接驅(qū)動的主傳動 如上圖c所示
這種主傳動方式打打簡化了主軸箱和主軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度。但主軸輸出扭矩小，電動機(jī)轉(zhuǎn)動時(shí)發(fā)出的熱量對主軸的精度影響比較大。在低于額定轉(zhuǎn)速時(shí)為恒轉(zhuǎn)輸出，高于額定轉(zhuǎn)矩時(shí)為恒功率輸出。使用這種電動機(jī)可以實(shí)現(xiàn)電氣定向。我們把機(jī)床主軸驅(qū)動與一般工業(yè)的驅(qū)動相比較，便可以知道機(jī)床要求其驅(qū)動系統(tǒng)有較高的速度精度和動態(tài)剛度，而且要求具有能連續(xù)輸出的高轉(zhuǎn)矩能力和非常礦的恒功率運(yùn)動范圍。隨著功率電子，計(jì)算機(jī)技術(shù)，控制理論，新材料和電動機(jī)設(shè)計(jì)的進(jìn)一步發(fā)展和完善，矢量控制交流主軸電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的性能已經(jīng)達(dá)到了甚至超過了直流電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)正逐步取代直流系統(tǒng)。
總的來說，第一第二兩種類型對減速配置要求很高，第三種類型要考慮它的轉(zhuǎn)動慣量。本次設(shè)計(jì)是有中空電機(jī)通過鍵連接主軸，直接帶動主軸轉(zhuǎn)動，這樣既簡化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu)，也有效地提高了主軸部件的剛度。此設(shè)計(jì)方案利用電機(jī)控制轉(zhuǎn)速，因此對減速配置要求不高，又由于電機(jī)在主軸外部連接，也不需考慮轉(zhuǎn)動慣量，而且成本更低。
綜上討論，所以，本次設(shè)計(jì)選擇這種主轉(zhuǎn)動方案。
4、整理設(shè)計(jì)資料和完善圖樣，完成設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。
三、 研究的總體安排與進(jìn)度：
2011.11.16~2011.12.24 接受任務(wù)，熟悉內(nèi)容，完成文獻(xiàn)綜述和英文翻譯；
2012.12.25~2012.02.20 完成開題報(bào)告，畢業(yè)實(shí)習(xí)、方案確定；
2012.02.23~2012.04.20 完成設(shè)計(jì)圖樣和說明書初稿；
2012.04.20~2012.04.30 修改圖樣、說明書，完成二稿；2012.05.01~2012.05.10 修改、檢查全部資料，打印、上交資料； 2012.05.11~2012.05.25 準(zhǔn)備論文答辯。
四、 論文提綱：
目錄
緒論 1
第一章 數(shù)控加工技術(shù)概論 3
第二章 數(shù)控銑床主傳動系統(tǒng) 7
第三章 主軸電動機(jī)的選取 10
第四章 同步帶傳動 11
第五章 主軸組件的設(shè)計(jì) 14
第六章 主軸軸承的選擇 21
第7章 進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
第8章 氣缸選擇
第9章 結(jié) 論 34
致 謝 35
參考文獻(xiàn) 36
附錄 37
五、 主要參考文獻(xiàn)：
[1] 陳心昭.現(xiàn)代實(shí)用銑床設(shè)計(jì)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.8
[2] 李洪.實(shí)用銑床設(shè)計(jì)手冊[M].沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1999.1
[3] 文懷興，夏田.數(shù)控銑床系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社，2005.5
[4] 吳玉厚.數(shù)控電主軸單元技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.3
[5] Paul Kenneth.21st Century Manufacturing[M].Prentice Hall and TingHua University Press,2002
[6] Robert L. Norton:Design of Machinery An Introduction to the Synthesis and Analysis of Mechanisms and Machines[M]. McGraw-Hill Education companies, Inc., and Chine Machine Press.2003.
指導(dǎo)教師審核意見：
指導(dǎo)教師簽字
2011 年 2 月 15 日
教研室審核意見：
教研室主任簽字
2011年2月15日