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1、 毕业设计（论文） 题 目 数控铣削机床机构设计学 院 航空制造工程学院专 业 名 称 机械设计制造及其自动化班 级 学 号 学 生 姓 名 指 导 教 师 江一 日 期 2013 年 6 月 17 日学士学位论文原创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师的指导下独立完成的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含法律意义上已属于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他学位申请的论文或成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、
2、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌航空大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 作者签名： 日期：导师签名： 日期：南昌航空大学学士学位论文数控铣削机床机构设计 学生姓名：吴兵昌 班级：090317 指导老师：江一摘 要：从研究数控龙门铣床着手，借鉴国内外先进经验，设计了一台小型及多种工件加工功能的数控龙门铣床，满足了生产和设计的要求。整个龙门铣床主要包括横纵向进给机构、立柱、横梁、底座、工作台等主要组部件。其中所有进给机构均采用精密滚珠丝杠进
3、行传动，并由伺服电机进行驱动。主轴箱安装在龙门架上，运用类比法自行设计了滚珠丝杠螺母副的制动装置。全面阐述了数控龙门铣床的结构原理，设计特点，论述了采用伺服电机和滚珠丝杠螺母副的优点。详细介绍了数控龙门铣床的结构设计及校核，并进行了确认。另外汇总了有关技术参数。关键词： 龙门铣床 数控 伺服电机 滚珠丝杠指导老师签名：Design of CNC milling machine tool mechanismStudent name : Wu Bingchang Class: 090317Supervisor: Jiang YiAbstract：Begins from the research C
4、NC planer type milling machine, to profit from the domestic and foreign advanced experiences, designed one to use in the sheet material and various workpiece the numerical control CNC planer type milling machine, has satisfied the production and the design request.Elaborated comprehensively the nume
5、rical control CNC planer type milling machines structure principle, the design feature, elaborated has used step-by-steps the electrical machinery and the ball bearing guide screw nut vice-merit. Introduced in detail the numerical control CNC planer type milling machines structural design and the ex
6、amination, and have carried on the analysis. And has compiled the related technical parameter.Keywords： planer type milling machine Board Numerical control Step-by-steps the electrical machinery Ball bearing guide screw nut Signature of Supervisor:I目 录1 绪论11.1 背景11.2 数控技术的应用与发展11.3 数控机床的组成及工作原理11.3.
7、1 数控机床的组成11.4 本章小节32 数控龙门铣床总体方案设计32.1 机床的设计要求42.2 设计方案42.3 本章小节63 机床主轴系统与龙门架设计73.1 主轴系统的设计要求73.2主传动系统的设计73.2.1 主传动功率73.2.2 驱动源的选择73.2.3 转速图的拟定83.2.4传动轴的材料选择与估算103.2.5齿轮模数的估算123.3主轴箱展开图的设计123.3.1设计的内容和步骤133.3.2 有关零部件结构和尺寸的确定133.3.3 各轴结构的设计153.3.4 主轴组件的刚度和刚度损失的计算：163.4 零件的校核173.4.1齿轮强度校核173.5龙门架的结构设计1
8、73.6 本章小节194 进给伺服系统设计214.1 对进给伺服系统的基本要求214.2进给伺服系统的设计要求214.3滚珠丝杠的选择214.3.1 滚珠丝杠副的导程224.4伺服电机的选择234.5 伺服进给系统结构图的设计254.6 本章小节255 床身、横梁导轨和工作台265.1 床身结构265.1.1 对床身结构的基本要求265.1.2 床身的结构265.2 导轨275.2.1 导轨的润滑与防护275.2.2 导轨的安装275.3 工作台285.4 本章小节28结论29参考文献30致谢311 绪论1.1 背景二十世纪中期以来，由于航空和航天技术的快捷发展，对于各种飞行器的加工提出更好更
9、快的要求。这些零件形状大都相当复杂，材料多为难加工的合金，用传统的机床和工艺方法进行加工，不能保证精度，也很难提高生产效率，随着计算机的发明和发展，是数控机床的设想成为现实，且已经或即将成为现代机械制造生产过程的基本环节。也就是说，结合现实的生产实际，根据我国的国情，在满足系统基本功能的前提下，尽可能降低价格、提高生产率、提高产品质量、降低废品率、提高加工精度、节约工装费用、降低生产成本、缩短生产周期、减轻工人的劳动强度，以致使企业取得最好的技术经济效果，在这种总的前提和要求下，就必须使机械加工自动化，适应于生产对象经常改变的情况，并且具有较好的通用性，较大的柔性。因此经济性数控机床就这样被设
10、计并被广泛的应用在现代化生产当中。1.2 数控技术的应用与发展随着社会生产和科学技术的发展，机械加工产品的形状和结构不断改进，对加工质量的要求越来越高。由于产品更新换代的速度加快，目前在一般机械加工中单件、小批量生产的产品约占70%-80%。为了保证产品的质量，提高生产效率和降低成本，要求机床不仅具有较好的通用性和灵活性，而且加工过程要尽可能实现自动化。数控技术就是在这种条件下发展起来的，适用于精度高、零件形状复杂的单价及小批量生产，以数字形式实现控制的一门技术。1.3 数控机床的组成及工作原理1.3.1 数控机床的组成 数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床主机组成，
11、如图1-1：1控制介质控制介质是存贮数控加工所需要的全部动作和刀具相对于工作位置信息的媒介物，它记载着加工零件的加工程序。常用的有穿孔带、穿孔卡片、磁带和磁盘等。图1-2数控机床的组成 图1-1控制系统2数控装置它是数控机床的核心。先导数控机床都采用计算机数控装置，既CNC(computerized numerial control)装置。他能完成信息输入、存储、变换、插补运算以及实现各种控制功能。3伺服系统伺服系统世界手术控装置的指令，驱动机床执行机构运动的驱动部件。包括主轴驱动单元、进给驱动单元、主轴电机和进给电机等。4测量反馈装置该装置由检测元件和相应的电路组成，其作用是检测速度和位移，
12、并将信息反馈出来，构成闭环控制。5机床主机主机是数控机床的主体，包括床身、主轴、进给机构等机械部件。1.3.2数控机床的工作原理当机床进行加工零件时，对加工要求零件尺寸及其参数，加工步骤等专用代码化的数字表示，通过控制介质，输入到控制装置，经微机处理后，发出控制与运算的信息，在由伺服系统把脉冲信号转换为机床移动部件的运动，从而实现加工需要。数控装置的基本组成框图如图1-2： 图1-2数控装置的基本组成 程序编制的一般步骤：图1-3表示的零件图到成品的全过程，虚线框图中即为程序编制的内容及步骤。 图1-3零件图到成品的全过程坐标轴或执行机构的测量装置，用于对坐标轴（或工作台）实际位置的测量，并反
13、反馈到控制系统或伺服系统，形成全封闭控制。后者用以对驱动电机轴位置检测并反馈到数控系统或伺服系统形成半闭环控制若不需要检测装置到形成开环控制。开环系统简单，易于控制，但精度差，低速不平稳，变速扭矩小，一半用于倾覆在变化不太大或经济型数控机床上。全闭环系统适用于具有传动部件精度高，性能稳定，使用过程温度差变化不大的高精度数控机床。1.4 本章小节本章主要讲述了数控技术的发展的背景、应用发展及数控铣床数控机床的相关知识，包括数控机床的组成部分和工作原理。 2 数控龙门铣床总体方案设计微细加工机床的组成结构是灵活多变的，控制部件、驱动部件、执行装置的选用也有很多的方案。国内外大多微细铣床都是立式或者卧式的，本论文采用了龙门架式，本章将要介绍所设计铣床的主要组成部分。微细铣削加工机床以精密 XY 移动单元、Z 轴移动单元和精密主轴构成机床本体，以工控机配置 PMAC 卡作为核心控制单元，通过伺服电机和光栅检测系统等构成检测与伺服驱动单元，从而构成能够实现精密检测与控制的小型三轴联动铣削加工机床，机床整体尺寸为 1500mm800mm1000mm。2.1 机床的设
