車銑復合機床電主軸系統(tǒng)結構設計開題報告.doc

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南京工程學院 工 業(yè) 中 心 本科畢業(yè)設計（論文）開題報告 題 目：車銑復合機床電主軸系統(tǒng)結構設計 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 學 號： 學生姓名： XXX 指導教師： XXX 2015年 3 月 2 日 本科畢業(yè)設計(論文)開題報告 學生姓名 XXX 學 號 231110428 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 指導教師姓名 XXX 職 稱 研究員級高工 所在院系 工業(yè)中心 課題來源 D 課題性質 A 課題名稱 車銑復合機床電主軸系統(tǒng)結構設計 畢業(yè)設計的 內容和意義 采用了類比法，進行電主軸系統(tǒng)結構的設計，使其滿足功能的要求實現(xiàn)加工。 畢業(yè)設計的具體內容： 1、熟悉課題及有關資料 2、熟悉車銑復合加工機床的原理和結構，了解主軸箱的主要零件，例如：主軸箱體,主軸,軸承,隔套,鎖緊螺母, 軸承蓋，端蓋，墊板等 4、熟悉AutoCAD軟件的操作，并利用軟件繪制相關的零件圖和裝配圖。 5、對設計的結果進行經濟以及成本分析。 本課題研究的意義： 本課題對車銑復合機床電主軸系統(tǒng)進行了設計，確定主軸切削扭矩、主軸受力分析及主軸最佳支承計算以及主軸前后軸承壽命計算。其意義如下： 1、數(shù)控車床要具有銑的功能，那么這個機床的主軸就要具有準?；蛘哌B續(xù)進給功能，利用電主軸配高分辨率的光柵尺完成主軸轉速的控制以及位置的控制使其具有C軸功能。 2、通過對車銑復合機床系統(tǒng)結構的研究和設計，掌握一般機構設計的步驟和方法。提高自己的研究設計能力。如查閱文獻和收集資料并進行分析、制定設計方案、計算和CAD繪圖，同時提高撰寫論文的能力。 3、通過畢業(yè)設計，對自己四年所學的知識有一個全面的總結，對自己的專業(yè)有更深入的了解，在今后的工作中運用到所學的知識。 英文期刊文章引用：作者. 題名. 期刊名, 出版年份，期號：起止頁碼 文獻綜述 數(shù)控機床是裝備制造業(yè)的基本生產手段，機床工業(yè)是一個國家的基礎性、戰(zhàn)略性產業(yè)之一。作為機電一體化裝備的數(shù)控機床，集高效、柔性、精密、復合、集成諸多優(yōu)點于一身，已經成為裝備制造業(yè)的主力加工設備和主流產品。新一代的數(shù)控機床只有通過高速化大幅度縮短切削工時才可能進一步提高其生產率。現(xiàn)在數(shù)控機床國內外發(fā)展趨勢主要是往高速度、高精度化、多功能化、智能化、數(shù)控編程自動化、可靠性最大化以及控制系統(tǒng)小型化發(fā)展。綠色機床已經成為人們研究的重點，在重視機床高速度、高精度的同時，現(xiàn)在越來越開始重視數(shù)控機床的環(huán)保性[1]。 車銑復合加工中心是以單主軸或雙主軸的數(shù)控車床為基礎，將一般動力刀架轉換為刀具帶有動力源的刀架而形成的數(shù)控機床。數(shù)控車床能實現(xiàn)銑的功能主要是由于電主軸帶動零件實現(xiàn)準?；蛘哌B續(xù)進給實現(xiàn)C軸功能變成進給軸，而刀具又能沿X,Y或者Z軸與主軸的C軸連動完成在數(shù)控車床銑功能的加工。在車銑復合加工中心上執(zhí)行車削任務時，伺服主電機帶動零件作回轉運動的主軸就變?yōu)檫M給軸，原來的刀具軸變成了主軸?？芍^是當今切削復合加工機床的佼佼者了[2]。 車銑復合加工中心的主軸要實現(xiàn)車銑復合，其主軸的控制必須是采用閉環(huán)控制，通過利用高精度高分辨率的圓光柵控制主軸的位移和轉速，提高傳動元件的精度和剛度，消除傳動元件之間的間隙，將傳動件的傳動鏈縮到最短，實現(xiàn)零傳動。同時為了提高傳動零件的剛度，就要對軸承進行預緊[3]。 預緊方式，高速電主軸是機床加工的核心功能部件，具有結構緊湊、慣性小、轉速高、動態(tài)特性好等諸多優(yōu)點，滾動軸承的預緊是指采用適當?shù)姆椒ㄊ馆S承滾動體和內外套圈之間產生一定的變形，以保持軸承內、外圈均處于壓緊狀態(tài)，使軸承帶負游隙運行。為了提高主軸剛度，需要對軸承施加一定的預負荷。軸承預緊有3種方法：定位預緊，定壓預緊、調壓預緊。在進行電主軸定位結構的設計時，要根據(jù)實際情況具體分析，在滿足使用要求的前提下盡可能簡化結構，以降低電主軸的制造成本[4]。 在外載荷作用下構件的尺寸和形狀將發(fā)生變化，稱為變形。當外載荷超過一定限度時，構件將發(fā)生破壞。所以就要對主軸等零件進行受力分析，使得它們具有足夠的剛度或強度，來承載機床的負載。為了保證機械或工程結構能正常工作，構件應有足夠的能力負擔起應承受的載荷，構件的這種承載能力主要由以下方面來衡量：構件應有足夠的強度，構件應有足夠的剛度，構件應有足夠的穩(wěn)定性[5]。 本課題是車銑復合加工的電主軸設計。采用的是直接把電機的轉子當成主軸，為了控制精度，所以從傳動上考慮，為了確定主軸的位置和轉速，就要采用到編碼器（也就是光柵尺等等）放在主軸上能通過讀數(shù)頭通過把角位移或直線位移轉換成電信號，用來讀取顯示主軸的轉速，實現(xiàn)轉速和位移的控制。 C軸功能，對于具有車、銑復合功能CNC車床，它控制系統(tǒng)的主軸通道，除了能夠執(zhí)行主軸代碼，控制機床主軸變速旋轉外，還要能夠實現(xiàn)機床主軸可以精確分度的C軸功能和C與Z軸、C與X軸的聯(lián)動功能。 文獻綜述 參考文獻： 1、王愛玲.現(xiàn)代數(shù)控機床.北京：國防工業(yè)出版社，2011.8 2、李雪梅 王斌武.數(shù)控機床.北京：電子工業(yè)出版社，2010.1 3、文懷興.數(shù)控機床設計.北京：化學工業(yè)出版社，2006.1 4、姜邵峰.高速機床主軸軸承及其應用.北京：機械工業(yè)出版社，2002 5、聶毓琴 孟廣偉.材料力學.北京：機械工業(yè)出版社，2004.2 研究內容 1、車銑復合電主軸結構設計研究 在數(shù)控車床里實現(xiàn)銑的功能，必須增加第三根軸，這根軸就是C軸，所研究的內容就是如何實現(xiàn)這個功能。 2、主傳動系統(tǒng)的精度、剛度及壽命的研究 由于車銑復合加工過程中的摩擦會對主傳動系統(tǒng)的精度有影響，所以要進行預緊，同時要對各個組件的剛度和壽命進行研究。 3、 主軸的切削扭矩和受力分析 為了實現(xiàn)加工時的正常運行，安全保障，所以對其所受的扭矩和受力情況進行分析計算，以保證安全工作。 4、主傳動系統(tǒng)潤滑與密封的研究 為了減少摩擦、降低溫度，需要采用潤滑劑，以減少腐蝕和磨損，通過密封防止?jié)櫥屯饴?，避免污染? 5、技術成本分析 通過課題組成的材料、熱處理以及零件工藝性能的考慮，對課題的成本進行控制，使成本降低。 研究計劃 研究周期與時間安排 畢業(yè)設計起止日期：3.02—6.12（第1周—第15周） 第一周：收集資料，學習有關書籍文獻。 第二周：提出完成課題的基本思路和方法。 第三周：完成開題報告（含文獻綜述等），及外文翻譯材料。 第四周：主軸箱部件設計及計算，完成裝配圖草圖設計。 第五周：繪制主軸動平衡圖，確定主軸傳遞扭矩，繪制輸出功率和扭矩圖。 第六周：完成主軸受力分析，完成各零件成本及課題成本計算。 第七周：畢業(yè)設計中期檢查。 第八周：完成裝配圖設計。 第九周：進行零件圖計算機繪圖完成零件圖計算機繪圖。 第十周：完成各零件及課題成本分析，完成各零件成本及課題成本計算。 第十一周：遞交論文初稿。 第十二周：修改論文并定稿。 第十三周：論文評審與答辯資格確定。 第十四周：畢業(yè)設計（論文）答辯。 第十五周：整理資料存檔。 特色與創(chuàng)新 本論文特色與創(chuàng)新如下： 1、車銑復合加工機床可以實現(xiàn)銑和車復合加工。 2、通過對本課題的精度、剛度及軸承的壽命的研究可以使本課題的主傳動系統(tǒng)具有較高的精度、剛度和使用壽命。 3、能過對潤滑方式的研究，本課題采用端面間隙式，減少磨損，達到最好的密封效果。 4、本次的設計要考慮到經濟型復合型數(shù)控機床，在設計滿足要求以及經濟最低的情況下，降低成本，性價比達到最佳。 指導教師 意 見 指導教師簽名： 年 月 日 教研室意見 系部意見 主任簽名： 年 月 日 教學主任簽名： 年 月 日