鏜銑加工中心工作臺的設計

鏜銑加工中心工作臺的設計,加工,中心,工作臺,設計 中國地質(zhì)大學長城學院畢業(yè)設計（論文）開題報告 學生姓名 學號 專業(yè)班級 機械設計制造及其自動化 指導教師 職稱 教授 單 位 中國地質(zhì)大學（北京）長城學院 課題性質(zhì) 設計□ 論文□ 課題來源 科研□ 教學□ 生產(chǎn)□ 其它□ 畢業(yè)設計（論文）題目 鏜銑加工中心工作臺的設計 一、選題背景 近年以來，隨著我國經(jīng)濟的高速增長，機械設備在機械工業(yè)中的地位也日益顯著，?并且隨著時間的推移，各類機械設備也在不斷完善，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單的零件而設計的直線運動工作臺，到現(xiàn)在為了實現(xiàn)多工位加工而制造的分度工作臺和回轉(zhuǎn)工作臺等。由于工作臺是一臺機床的關鍵配套部件，因此世界各國都有對其進行研究，我國在工作臺的研究開發(fā)方面也取得了長足的進步。目前工作臺的種類繁多，傳統(tǒng)的工作臺只能安裝在某一指定機床上，伴隨著科技的與時俱進，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，它不僅可以安裝在鉆床上，還可以安裝在銑床和鏜床等機床上。國外工作臺的功能與我國所生產(chǎn)的工作臺功能基本相似，但是在其精度方面，國外的一些公司所生產(chǎn)的工作臺要略高于我國所生產(chǎn)的工作臺。因此我國與國外相比，還是有一定的差距，因此工作臺的設計具有重要意義。 二、課題設計 2.1課題的內(nèi)容 ?在本設計中著重介紹了如何對鏜銑加工中心工作臺進行設計，對導軌、絲杠、電機、選用和數(shù)控控制電路的設計和其控制程序的編制等方面進行了深入的分析。具體內(nèi)容為： （1）進行工作臺結(jié)構(gòu)的總體設計；（2）關鍵零部件材料的選擇及設計校核； （3）編寫設計說明書；（4）繪制相應的零件圖和裝配圖。 2.2課題的目的 鏜銑加工中心工作臺的設計創(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，其通過步進電機驅(qū)動工作在鏜銑加工中心工作臺X,Y軸方向上面移動的設計理念，大大減輕了人力的勞動強度，真正意義實現(xiàn)了機電一體化的真正內(nèi)涵。 2.3課題的意義 通過本次畢業(yè)設計，對鏜銑加工中心工作臺有了完整的了解和深刻認識，學會把所學知識有效的用運到解決實際問題中的能力，不僅對課本所學知識有了更深層次的掌握，同時提高了自己解決實際問題的能力。學會了更好的查閱相關資料，為以后打下良好基礎。本次畢業(yè)設計使我受益匪淺，通過研究解決一些工程技術問題，各方面的能力均有提升。此外還滿足了市場需求，豐富了產(chǎn)品需求，使購買者有了更多更好的選擇。 三、課題研究現(xiàn)狀 隨著科學技術的發(fā)展、制造技術的進步和人類生活水平的提高，以及社會對產(chǎn)品質(zhì)量和品種的多樣化的要求趨勢日益增強。中、小批量生產(chǎn)的比例明顯增加，對數(shù)控機床的柔性和通用性提出了更高的要求，希望市場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和培訓的成本，同時還要求具有網(wǎng)絡功能，以適應未來車間面向任務和定單的生產(chǎn)組織和管理模式。為此，近10年來，隨著計算機技術的飛速發(fā)展，各種不同層次的開放式鏜銑加工中心工作臺數(shù)控系統(tǒng)應運而生，發(fā)展很快。目前正朝標準化開放體系結(jié)構(gòu)的方向前進。就體系結(jié)構(gòu)而言，當今世界上的數(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)控工作臺工作系統(tǒng)。特別是進入20世紀90年代以來，隨著國際上計算機技術突飛猛進的發(fā)展，數(shù)控加工中心技術正在不斷采用計算機、控制理論等領域的最新技術成就。目前國外鏜銑加工中心工作臺的性能正朝著高速化、高精度、高效率、高柔性、高自動化、高可靠性、智能化、復合化、網(wǎng)絡化、開放式體系結(jié)構(gòu)等方向迅速發(fā)展這將對數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)設計和制造的質(zhì)量和可靠性提出更高的要求?！笆濉逼陂g,我國機械制造行業(yè)必須瞄準國際數(shù)控機床發(fā)展的科學前沿,開拓創(chuàng)新,消化吸收國外先進技術,開創(chuàng)我國加工中心工作臺設計和制造技術的新局面。 四、課題設計方案 4.1設計方案選型與分析 砂漿攪拌機由動力源、減速器、傳動軸、攪拌葉片、箱體等組成。攪拌機通過電機主軸與減速器連接減速，再帶動攪拌葉片轉(zhuǎn)動使物料翻轉(zhuǎn)，使內(nèi)外螺旋帶在較大范圍內(nèi)翻動物料，使物料在較短時間內(nèi)攪拌均勻。 4.1.1動力源的分析 如今比較常用的動力源有電動機跟柴油機，兩者相比較電動機的造價低（電費比柴油費低得多），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，柴油機工作時會產(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，柴油機啟動比較困難。具體到本文設計的砂漿攪拌機的特點，應該選用電動機作為動力源，在工地上比較方便而且經(jīng)濟、環(huán)保。（如圖4-1、4-2） 圖4-1 電動機 圖4-2 柴油機 4.1.2.傳動機構(gòu)的分析 傳動部分主要有電動機——減速器——攪拌軸——攪拌葉片。以這樣的一個傳動過程最終實現(xiàn)攪拌動作，其傳動簡單高效。由于電動機的轉(zhuǎn)速比較高，功率較大，所以在整個傳動過程中一定得有個減速器，減速器主要有一級減速器和多級減速器，本文所設計的攪拌機的電動機轉(zhuǎn)速大概是1430轉(zhuǎn)/每分鐘，最終要達到主軸轉(zhuǎn)速32轉(zhuǎn)/每分鐘左右，所以本文選擇二級減速器，二級減速器常見的主要有直齒圓柱齒輪二級減速器、斜齒圓柱齒輪二級減速器。兩者之間的區(qū)別在于斜齒圓柱齒輪的穩(wěn)定性較好，傳動平穩(wěn)，但本文所設計的砂漿攪拌機沒那么高的要求，所以選擇直齒圓柱齒輪二級減速器，直齒圓柱齒輪二級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 二級減速器簡圖 4.1.3攪拌葉片的分析 砂漿攪拌機的執(zhí)行機構(gòu)主要是鋼管和攪拌葉片，通過電動機的帶動最終使攪拌葉片轉(zhuǎn)動實現(xiàn)對砂漿的攪拌。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，左邊和右邊的物料要混合一次是需要比較長的時間，甚至混合不了，此類攪拌機用在干混砂漿行業(yè)，效果不太理想；螺帶式其螺帶葉片低速轉(zhuǎn)動，從攪拌桶底繞圈（完全無死角），將所有物料一一帶向中軸，即刻打散撲來的物料，攪拌只需要2-3分鐘，目前是最為理想，最為科學的一種攪拌執(zhí)行機構(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)過對砂漿攪拌機的結(jié)構(gòu)、傳動機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)的分析，最終我擬定了如下方案： 方案一：電動機——二級圓柱齒輪減速器——攪拌軸——螺帶式攪拌葉片； 方案二：電動機——二級圓錐齒輪減速器——攪拌軸——梨刀式攪拌葉片。 方案一使用圓柱齒輪減速器減速，電動機直接連接減速器，避免安裝分布范圍過大，圓柱直齒輪用于平行軸傳動，結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力強，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。 方案二中使用二級圓錐齒輪減速器，優(yōu)點在于圓錐齒輪具有換向性，可用于平行中傳動，還可用于交叉軸傳動，避免了電動機軸與攪拌軸在同一方向上；但其梨刀式攪拌葉片攪拌時間長，效果不盡人意。 綜上考慮，選擇方案一是比較合理的。電動機、主軸和減速器都在同一方向上，這為設計臥式攪拌機提供了很大的方便。（如圖4-6） 圖4-6 4.3方案的特點及創(chuàng)新 該方案具有攪拌均勻、速度快、卸料方便、操作簡單、材料耐磨等特點。其次還在攪拌葉片的材料上增加了改進，使其整體的噪音減小，更人性化。 五、預期結(jié)果 這次設計的臥式砂漿攪拌機，將會給機械工地帶來很大的方便，提高其施工效率；價格不高但作用很大，可滿足各大工地的需求，并且返修率低，使用壽命長。能夠達到任務書的要求。 六、設計主要步驟 1.砂漿攪拌機整體方案的分析和確定； 2.電動機的選型； 3.減速器的設計； 4.攪拌葉片的設計； 5.各部分材料的選擇設計； 6.繪制相應的零件圖和裝配圖。 七、進度計劃 序號 任務名稱 開始時間 結(jié)束時間 1 選題 2 查閱中、外文獻資料，外文資料翻譯，確定系統(tǒng)設計方案 3 開題 4 進行畢業(yè)設計 5 中期檢查 6 上交畢業(yè)設計正稿打印版及電子材料，畢業(yè)設計及設計說明書光盤，完成畢業(yè)答辯ppt 7 畢業(yè)答辯 八、參考文獻 [1]龔鐵平編譯.國外混凝土機械[M].北京:中國機械工業(yè)出版社,1983 [2]張福培.從國內(nèi)外攪拌樓(站)的現(xiàn)狀S國內(nèi)產(chǎn)品的差距和發(fā)展方向[J].水利電力施工機械,1998.1 [3]黃長禮主編.混凝土機械[M].北京:機械工業(yè)出版社,2001.7 [4]鄭文緯、吳克堅主編.機械原理[M].北京：高等教育出版社，2003. [5]向再勵．攪拌機設計和使用中主要參數(shù)的選取，陜西：長安大學，2008 [6]汪信遠主編.機械設計課程設計[M].北京：高等教育出版社，1999. [7]王昆,何小柏主編.機械設計基礎[M].北京：高等教育出版社，1999. [8]陳軍鍵.攪拌設備設計[M]. 上海:上海科學技術出版社，1985. [9]《機械設計手冊》上、中、下冊.北京:第一版化學工業(yè)出版社1979.10 [10]鄭修本、馮冠大主編《機械制造工藝學》北京：第一版機械工業(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 四、課題設計方案 4.1傳動機構(gòu)的分析 傳動部分主要有步進電機——聯(lián)軸器——滾珠絲桿副——工作臺。以這樣的一個傳動過程最終實現(xiàn)鏜銑加工中心工作臺的動作，其傳動簡單高效。由于步進電機的轉(zhuǎn)速可以很靈活地控制，傳動效率高，穩(wěn)定，所以很容易地通過控制工作臺的位移速來來控制工件的進給量。本文所設計的鏜銑加工中心工作臺的的動力源我們采用步進電機，驅(qū)動裝置我們采用步進電機驅(qū)動滾珠螺母來完成工作臺在X和Y方向的進給。 4.2方案的確定 經(jīng)過對鏜銑加工中心工作臺的結(jié)構(gòu)、傳動機構(gòu)和執(zhí)行機構(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 滾滾絲桿 步進電機 4.3方案的特點及創(chuàng)新 該方案具有控制方便、速度可調(diào)，操作簡單、材料耐磨等特點。通過PLC控制系統(tǒng)控制，使操作者對鏜銑加工中心的操作更加簡潔，更人性化。 五、預期結(jié)果 這次設計的鏜銑加工中心工作臺，將會給加工中心的操作者帶來很大的方便，提高其施工效率；價格不高但作用很大，可滿足各類加工中心的需求，并且返修率低，使用壽命長。能夠達到任務書的要求。 六、設計主要步驟 1.鏜銑加工中心工作臺整體方案的分析和確定； 2.步進電機的選型； 3.滾珠絲桿螺母副的設計； 4.工作臺的設計； 5.滾珠絲桿，直線導軌，軸承強度的校核計算； 6.繪制相應的零件圖和裝配圖。 七、進度計劃 序號 任務名稱 開始時間 結(jié)束時間 1 選題 2 查閱中、外文獻資料，外文資料翻譯，確定系統(tǒng)設計方案 3 開題 4 進行畢業(yè)設計 5 中期檢查 6 上交畢業(yè)設計正稿打印版及電子材料，畢業(yè)設計及設計說明書光盤，完成畢業(yè)答辯ppt 7 畢業(yè)答辯 八、參考文獻 [1]. 王中發(fā). 機械設計［M］.北京理工大學出版社.1998.7.. [2] 機電一體化技術手冊編委會.機電一體化技術手冊（上冊）［M］.機械工業(yè)出版社.1997， 7. [3] 孔凌嘉，張春林.機械基礎綜合課程設計［M］.北京理工大學出版社.2004.6. [4]徐文燦著. 鏜銑床加工中心工作臺的結(jié)構(gòu)設計. 北京：機械工業(yè)出版社，1995。 [5]曾孔庚.鏜銑床加工中心工作臺的結(jié)構(gòu)設計的發(fā)展趨勢. 機器人技術與應用論壇。 [6]汪信遠主編.機械設計課程設計[M].北京：高等教育出版社，1999. [7]王昆,何小柏主編.機械設計基礎[M].北京：高等教育出版社，1999. [8]陳軍鍵.鏜銑加工中心工作臺的設計[M]. 上海:上?？茖W技術出版社，1985. [9]成大先.《機械設計手冊》上、中、下冊.北京:第一版化學工業(yè)出版社1979.10 [10]鄭修本、馮冠大主編《機械制造工藝學》北京：第一版機械工業(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 指導教師意見： 指導教師簽名： 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