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畢業(yè)設計（論文）
開題報告
設計（論文）題目： 立式數控銑床傳動系統(tǒng)設計
學 院 名 稱： 機械工程學院
專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化
學 生 姓 名： 學號：
指 導 教 師：
一、 研究的基本內容與擬解決的主要問題（或研究的主要內容及預期目標）：
1.研究的內容：
本次設計的主要內容是完成SK125主軸箱整體總體設計及床身部件設計。
總體設計包括機械、電氣和工作液系統(tǒng)三大部分設計，機械系統(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，主要完成機械系統(tǒng)各部件的結構設計，并注意各部分間能有機結合和協(xié)調，完成整個銑床機械部分的大部分圖樣。這是數控主軸箱銑床的重點設計部分，也是難點。
床身部件設計主要研究內容為床身結構設計和傳動方案設計，達到所需的加工精度。
2.解決的問題：
（1）通過調研和分析確定主軸箱銑床的傳動方案、總體布置和具體結構，注意各部分間能有機結合和協(xié)調，共同完成整個銑床機械部分的大部分圖樣。
（2）理論聯(lián)系實際，加強綜合運用和訓練，全面提高工程應用能力和開發(fā)創(chuàng)新能力，培養(yǎng)相互協(xié)作配合的團隊精神。
（3）重點解決總體方案和進給系統(tǒng)的結構設計，工藝性、技術要求等技術問題。
主要實現(xiàn)以下技術要求：
技術參數：最大主電機功率1.5Kw，進給最大速度4m/s
二、 研究的方法與技術路線（或研究步驟、方法和研究措施）：
1.研究方法：
總體結構設計應用結構化設計方法，其基本思路是：按照所實現(xiàn)功能的不同，將整機分為若干個相對獨立的部件，各個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)與相應的機械部件相匹配，保證整機正常運轉
為提高產品開發(fā)成功率，保證產品質量，便于組織生產，在實現(xiàn)產品功能及結構創(chuàng)新過程中，也要用繼承和簡化原則指導具體設計，以提高產品的標準化和系列化水平。
2.技術路線：
1、在設計初期，根據課題要求認真閱讀與SK125相關的文獻資料和新聞雜志，做到在理論上對課題有初步的了解。
2、對所掌握的資料進行概括和總結，從而掌握SK125的基本知識，為本課題設計打下基礎。同時，將有疑問和不懂的向指導老師說明，通過指導老師的講解加深對SK125銑床的了解，并明確自己設計的方向。
3、進行主軸箱整機的總體結構設計，首先需要解決的問題是：
（1）確定主軸箱整機以及進給機構實現(xiàn)的主要功能；
（2）確定主軸箱整機和進給機構的總體結構設計思想。
深入了解明確線主軸箱實現(xiàn)的主要功能和總體結構設計思想，確定并畫出總體結構圖。根據總體結構圖，對整個銑床機械系統(tǒng)的各個部件進行結構設計，重點進行床身部件的設計和傳動方案的設計，并進行必要的強度、剛度的計算校核。利用CAD畫出各個部件的圖樣，并進行總配，確保各部分間能有機結合和協(xié)調
本次立式數控銑床要達到的技術要求：電機功1.5W，進給速度為4m/s，換刀的時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。
本次立式數控銑床具有加工中心的特點，能夠實現(xiàn)自動換刀，自動變速，變速方法采用無級變速。由中空電機連接主軸直接轉動，本次設計選擇采用的是有歐非機械有限公司型號為O口-FK的中空電機，它的額定扭矩為179N.m,額定轉速為400rpm
本次立式數控銑床主軸部件的設計主要有軸以及軸上零件、拉桿的設計；氣缸的選擇，首先根據換刀所要達到的時間，其次，根據碟形彈簧拉緊刀柄的力，氣缸動作是所產生的力應稍大于彈簧的拉緊力。
2.2 主軸傳動方案的類型和選擇
數控機床的調速是按照控制指令自動執(zhí)行的，因此變速機構必須適應自動操作的要求。在主傳動系統(tǒng)中，目前多采用交流主軸電動機和直流主軸電動機無級凋速系統(tǒng)。為擴大調速。
為了適應不同的加工要求，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控銑床中比較普遍。它通過少數幾對齒輪進行降速，使之能夠夠分段變速，確保低速時擁有足夠的扭矩，以滿足主軸輸出扭矩特性。但也有一小部分數控銑床也采用這種傳動方式，以獲得強有力切削時所需要的扭矩。
2． 通過帶傳動的主傳動 如上圖b所示
主要應用字中小數控銑床上，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，做吳華東的齒合運動。帶內采用了承載后無彈性伸長的材料做強力層，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;
1.無滑動，傳動比準確。
2,傳動效率高，可達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10左右，傳動功率由幾瓦到數千瓦。
5.維修保養(yǎng)方便，不需要潤滑。
但是同步帶也有不足之處，其安裝時中心距要求嚴格，帶與帶輪制造工藝較復雜，成本高。
3． 由調速電機直接驅動的主傳動 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構，有效地提高了主軸部件的剛度。但主軸輸出扭矩小，電動機轉動時發(fā)出的熱量對主軸的精度影響比較大。在低于額定轉速時為恒轉輸出，高于額定轉矩時為恒功率輸出。使用這種電動機可以實現(xiàn)電氣定向。我們把機床主軸驅動與一般工業(yè)的驅動相比較，便可以知道機床要求其驅動系統(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)輸出的高轉矩能力和非常礦的恒功率運動范圍。隨著功率電子，計算機技術，控制理論，新材料和電動機設計的進一步發(fā)展和完善，矢量控制交流主軸電動機驅動系統(tǒng)的性能已經達到了甚至超過了直流電動機驅動系統(tǒng)，交流主軸驅動系統(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動慣量。本次設計是有中空電機通過鍵連接主軸，直接帶動主軸轉動，這樣既簡化了主軸箱體與主軸的結構，也有效地提高了主軸部件的剛度。此設計方案利用電機控制轉速，因此對減速配置要求不高，又由于電機在主軸外部連接，也不需考慮轉動慣量，而且成本更低。
綜上討論，所以，本次設計選擇這種主轉動方案。
4、整理設計資料和完善圖樣，完成設計計算說明書。
三、 研究的總體安排與進度：
2011.11.16~2011.12.24 接受任務，熟悉內容，完成文獻綜述和英文翻譯；
2012.12.25~2012.02.20 完成開題報告，畢業(yè)實習、方案確定；
2012.02.23~2012.04.20 完成設計圖樣和說明書初稿；
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 準備論文答辯。
四、 論文提綱：
目錄
緒論 1
第一章 數控加工技術概論 3
第二章 數控銑床主傳動系統(tǒng) 7
第三章 主軸電動機的選取 10
第四章 同步帶傳動 11
第五章 主軸組件的設計 14
第六章 主軸軸承的選擇 21
第7章 進給機構的設計
第8章 氣缸選擇
第9章 結 論 34
致 謝 35
參考文獻 36
附錄 37
五、 主要參考文獻：
[1] 陳心昭.現(xiàn)代實用銑床設計手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.8
[2] 李洪.實用銑床設計手冊[M].沈陽：遼寧科學技術出版社，1999.1
[3] 文懷興，夏田.數控銑床系統(tǒng)設計[M]. 北京: 化學工業(yè)出版社，2005.5
[4] 吳玉厚.數控電主軸單元技術[M].北京：機械工業(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.
指導教師審核意見：
指導教師簽字
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