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南京工程學(xué)院 工 業(yè) 中 心 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 題 目：車銑復(fù)合機(jī)床電主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： XXX 指導(dǎo)教師： XXX 2015年 3 月 2 日 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告 學(xué)生姓名 XXX 學(xué) 號(hào) 231110428 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師姓名 XXX 職 稱 研究員級(jí)高工 所在院系 工業(yè)中心 課題來(lái)源 D 課題性質(zhì) A 課題名稱 車銑復(fù)合機(jī)床電主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)的 內(nèi)容和意義 采用了類比法，進(jìn)行電主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使其滿足功能的要求實(shí)現(xiàn)加工。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容： 1、熟悉課題及有關(guān)資料 2、熟悉車銑復(fù)合加工機(jī)床的原理和結(jié)構(gòu)，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(guān)的零件圖和裝配圖。 5、對(duì)設(shè)計(jì)的結(jié)果進(jìn)行經(jīng)濟(jì)以及成本分析。 本課題研究的意義： 本課題對(duì)車銑復(fù)合機(jī)床電主軸系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，確定主軸切削扭矩、主軸受力分析及主軸最佳支承計(jì)算以及主軸前后軸承壽命計(jì)算。其意義如下： 1、數(shù)控車床要具有銑的功能，那么這個(gè)機(jī)床的主軸就要具有準(zhǔn)停或者連續(xù)進(jìn)給功能，利用電主軸配高分辨率的光柵尺完成主軸轉(zhuǎn)速的控制以及位置的控制使其具有C軸功能。 2、通過(guò)對(duì)車銑復(fù)合機(jī)床系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的研究和設(shè)計(jì)，掌握一般機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的步驟和方法。提高自己的研究設(shè)計(jì)能力。如查閱文獻(xiàn)和收集資料并進(jìn)行分析、制定設(shè)計(jì)方案、計(jì)算和CAD繪圖，同時(shí)提高撰寫論文的能力。 3、通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)自己四年所學(xué)的知識(shí)有一個(gè)全面的總結(jié)，對(duì)自己的專業(yè)有更深入的了解，在今后的工作中運(yùn)用到所學(xué)的知識(shí)。 英文期刊文章引用：作者. 題名. 期刊名, 出版年份，期號(hào)：起止頁(yè)碼 文獻(xiàn)綜述 數(shù)控機(jī)床是裝備制造業(yè)的基本生產(chǎn)手段，機(jī)床工業(yè)是一個(gè)國(guó)家的基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一。作為機(jī)電一體化裝備的數(shù)控機(jī)床，集高效、柔性、精密、復(fù)合、集成諸多優(yōu)點(diǎn)于一身，已經(jīng)成為裝備制造業(yè)的主力加工設(shè)備和主流產(chǎn)品。新一代的數(shù)控機(jī)床只有通過(guò)高速化大幅度縮短切削工時(shí)才可能進(jìn)一步提高其生產(chǎn)率。現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)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(dòng)化、可靠性最大化以及控制系統(tǒng)小型化發(fā)展。綠色機(jī)床已經(jīng)成為人們研究的重點(diǎn)，在重視機(jī)床高速度、高精度的同時(shí)，現(xiàn)在越來(lái)越開始重視數(shù)控機(jī)床的環(huán)保性[1]。 車銑復(fù)合加工中心是以單主軸或雙主軸的數(shù)控車床為基礎(chǔ)，將一般動(dòng)力刀架轉(zhuǎn)換為刀具帶有動(dòng)力源的刀架而形成的數(shù)控機(jī)床。數(shù)控車床能實(shí)現(xiàn)銑的功能主要是由于電主軸帶動(dòng)零件實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)停或者連續(xù)進(jìn)給實(shí)現(xiàn)C軸功能變成進(jìn)給軸，而刀具又能沿X,Y或者Z軸與主軸的C軸連動(dòng)完成在數(shù)控車床銑功能的加工。在車銑復(fù)合加工中心上執(zhí)行車削任務(wù)時(shí)，伺服主電機(jī)帶動(dòng)零件作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的主軸就變?yōu)檫M(jìn)給軸，原來(lái)的刀具軸變成了主軸?？芍^是當(dāng)今切削復(fù)合加工機(jī)床的佼佼者了[2]。 車銑復(fù)合加工中心的主軸要實(shí)現(xiàn)車銑復(fù)合，其主軸的控制必須是采用閉環(huán)控制，通過(guò)利用高精度高分辨率的圓光柵控制主軸的位移和轉(zhuǎn)速，提高傳動(dòng)元件的精度和剛度，消除傳動(dòng)元件之間的間隙，將傳動(dòng)件的傳動(dòng)鏈縮到最短，實(shí)現(xiàn)零傳動(dòng)。同時(shí)為了提高傳動(dòng)零件的剛度，就要對(duì)軸承進(jìn)行預(yù)緊[3]。 預(yù)緊方式，高速電主軸是機(jī)床加工的核心功能部件，具有結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小、轉(zhuǎn)速高、動(dòng)態(tài)特性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，滾動(dòng)軸承的預(yù)緊是指采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ馆S承滾動(dòng)體和內(nèi)外套圈之間產(chǎn)生一定的變形，以保持軸承內(nèi)、外圈均處于壓緊狀態(tài)，使軸承帶負(fù)游隙運(yùn)行。為了提高主軸剛度，需要對(duì)軸承施加一定的預(yù)負(fù)荷。軸承預(yù)緊有3種方法：定位預(yù)緊，定壓預(yù)緊、調(diào)壓預(yù)緊。在進(jìn)行電主軸定位結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況具體分析，在滿足使用要求的前提下盡可能簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，以降低電主軸的制造成本[4]。 在外載荷作用下構(gòu)件的尺寸和形狀將發(fā)生變化，稱為變形。當(dāng)外載荷超過(guò)一定限度時(shí)，構(gòu)件將發(fā)生破壞。所以就要對(duì)主軸等零件進(jìn)行受力分析，使得它們具有足夠的剛度或強(qiáng)度，來(lái)承載機(jī)床的負(fù)載。為了保證機(jī)械或工程結(jié)構(gòu)能正常工作，構(gòu)件應(yīng)有足夠的能力負(fù)擔(dān)起應(yīng)承受的載荷，構(gòu)件的這種承載能力主要由以下方面來(lái)衡量：構(gòu)件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，構(gòu)件應(yīng)有足夠的剛度，構(gòu)件應(yīng)有足夠的穩(wěn)定性[5]。 本課題是車銑復(fù)合加工的電主軸設(shè)計(jì)。采用的是直接把電機(jī)的轉(zhuǎn)子當(dāng)成主軸，為了控制精度，所以從傳動(dòng)上考慮，為了確定主軸的位置和轉(zhuǎn)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(guò)讀數(shù)頭通過(guò)把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，用來(lái)讀取顯示主軸的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和位移的控制。 C軸功能，對(duì)于具有車、銑復(fù)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(jī)床主軸變速旋轉(zhuǎn)外，還要能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)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(dòng)功能。 文獻(xiàn)綜述 參考文獻(xiàn)： 1、王愛(ài)玲.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2011.8 2、李雪梅 王斌武.數(shù)控機(jī)床.北京：電子工業(yè)出版社，2010.1 3、文懷興.數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.1 4、姜邵峰.高速機(jī)床主軸軸承及其應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002 5、聶毓琴 孟廣偉.材料力學(xué).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.2 研究?jī)?nèi)容 1、車銑復(fù)合電主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究 在數(shù)控車床里實(shí)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(nèi)容就是如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。 2、主傳動(dòng)系統(tǒng)的精度、剛度及壽命的研究 由于車銑復(fù)合加工過(guò)程中的摩擦?xí)?duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)的精度有影響，所以要進(jìn)行預(yù)緊，同時(shí)要對(duì)各個(gè)組件的剛度和壽命進(jìn)行研究。 3、 主軸的切削扭矩和受力分析 為了實(shí)現(xiàn)加工時(shí)的正常運(yùn)行，安全保障，所以對(duì)其所受的扭矩和受力情況進(jìn)行分析計(jì)算，以保證安全工作。 4、主傳動(dòng)系統(tǒng)潤(rùn)滑與密封的研究 為了減少摩擦、降低溫度，需要采用潤(rùn)滑劑，以減少腐蝕和磨損，通過(guò)密封防止?jié)櫥屯饴苊馕廴尽? 5、技術(shù)成本分析 通過(guò)課題組成的材料、熱處理以及零件工藝性能的考慮，對(duì)課題的成本進(jìn)行控制，使成本降低。 研究計(jì)劃 研究周期與時(shí)間安排 畢業(yè)設(shè)計(jì)起止日期：3.02—6.12（第1周—第15周） 第一周：收集資料，學(xué)習(xí)有關(guān)書籍文獻(xiàn)。 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(bào)告（含文獻(xiàn)綜述等），及外文翻譯材料。 第四周：主軸箱部件設(shè)計(jì)及計(jì)算，完成裝配圖草圖設(shè)計(jì)。 第五周：繪制主軸動(dòng)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(jì)算。 第七周：畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查。 第八周：完成裝配圖設(shè)計(jì)。 第九周：進(jìn)行零件圖計(jì)算機(jī)繪圖完成零件圖計(jì)算機(jī)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(jì)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(píng)審與答辯資格確定。 第十四周：畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(fù)合加工機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)銑和車復(fù)合加工。 2、通過(guò)對(duì)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(dòng)系統(tǒng)具有較高的精度、剛度和使用壽命。 3、能過(guò)對(duì)潤(rùn)滑方式的研究，本課題采用端面間隙式，減少磨損，達(dá)到最好的密封效果。 4、本次的設(shè)計(jì)要考慮到經(jīng)濟(jì)型復(fù)合型數(shù)控機(jī)床，在設(shè)計(jì)滿足要求以及經(jīng)濟(jì)最低的情況下，降低成本，性價(jià)比達(dá)到最佳。 指導(dǎo)教師 意 見 指導(dǎo)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(xué)主任簽名： 年 月 日