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1、毕 业 设 计 （ 论 文 ） 开 题 报 告学 号： 11010101学 生： 杨 东 卓指导教师： 马 保 荣专业班级： 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 专 业 一 班题 目： VMC1060 加工中心总体及主轴部件设计学 院： 机 电 工 程 学 院 开题时间： 2015 年 3 月 1 日2015 年 4 月 7 日毕业设计题目 VMC1060 加工中心总体及主轴部件设计题目类型 工程设计题目来源 自拟一、毕业设计的选题意义与背景该 毕 业 设 计 从 选 题 到 最 终 的 完 成 ， 运 用 到 了 学 校 三 年 所 学 到 的 各 门 学 科 的 知 识 。通 过
2、完 成 这 次 毕 业 设 计 ， 首 先 让 我 熟 悉 了 我 们 以 前 所 学 的 知 识 ， 把 比 较 分 散 的 知 识 集中 化 ， 对 我 们 以 前 所 学 的 各 科 知 识 进 一 步 的 熟 练 、 巩 固 与 提 高 。 同 时 也 锻 炼 我 们 在 工艺 设 计 及 数 控 编 程 等 方 面 的 实 际 能 力 。 也 使 我 们 能 够 系 统 的 集 中 的 复 习 、 总 结 了 这 三年 多 所 学 的 各 学 科 的 知 识 。 让 自 己 在 专 业 方 面 有 很 大 的 提 升 。数 控 加 工 技 术 对 我 国 经 济 建 设 的 发 展
3、具 有 重 要 的 意 义 。 当前我国企业的生产正逐步从原来的粗放型转向内涵型，产品生产也从原来的“粗制”转变为“精制”。为了保证产品质量，降低成本，提高生产效率，企业在未来的生产中自动化程度将大大提高，一线的生产将向机电一体化、程控化、数字化方向发展。形式迫使我们在机械加工方面不仅要会操作普通机床，而且更要会操作数控机床。此外，还要求我们具有分析、判断、处理生产过程中的突发事件的能力；具有开拓创新能力，团队协作能力和交际能力。通过本课题的完成，我们能加强自己对数控知识的掌握。二、毕业设计的主要内容及技术指标(1).主要内容1、总体尺寸联系图 A0 一张2、部件装配图 A0 一张3、零件、组
4、件图 A1 两张4、CNC 电气原理图 A0 一张5、传动原理图 A1 一张6、计算机三维图形软件绘制图 A1 一张(2)技术指标1. VMC1060 加工中心是典型的立式加工中心，其底座、滑座、工作台等主要基础件采用高刚性的铸铁结构，保证高刚性和抗弯、减震性能。X、Y、Z 三轴进给和定位精度高，采用 CNC 数控系统，功能齐全，操作方便，精度稳定可靠。2. 主轴转速（r/min）：6060003. 主轴锥孔型号：BT404. 主轴内孔径（mm）：655. 主轴中心至立导轨面距离：（mm）650；立柱前端面到工作台中心距离（mm）：360960三、毕业设计的关键问题及难点1.总体方案的确定，涉
5、及到加工中心各部位位置的合理选择；2.机械手的设计，加工中心上刀具的自动更换多数由机械手来完成。机械手的设计仍然是一个难点；3. 具有存储加工所需刀具的刀库，刀库用于储存刀具，并根据要求将个工序所需刀具运送到取刀位置；4.研究主轴结构，包括主轴支撑结构中轴承的配置，转速等。5.对机床主要零部件做力学分析比较，是机床关键受力部件得以改进。6.联轴器的设计与选型7.高性能的数控系统的设计,加工中心冷却润滑装置的设计8.伺服驱动原件的计算与选型四、毕业设计方案（总体方案图及其有关计算、或研究方案、研制方案）的制定(1)、总体构思关于总体方案的设计, 由于不能直观的了解到 vmc1060 立式加工中心
6、的结构，我们决定先从类似的机床入手，在进行一定的观察了解后继续进行自己的设计，通过查阅资料，我们最终确定参考由北京机床研究所研制的小型立式加工中心 JCS-018A 的结构，下为 JCS-018A 的三维示意图；(2)、初步制定方案经过对上图的理解与分析以及收集和分析各种其他立式加工中心的布局，确定如下布局方案：1、床身采用刚度最高的全封闭箱型结构。床身上面需要有立柱、直线滑动导轨和伺服电机的安装面。为了提高床身的抗弯度，内部布置井字形筋板底座设计。床身采用灰铸铁，这种材料易于铸造，成本低，并且具有良好的耐磨性和减震性。2、工作台为矩形 T 型槽工作台，在床身导轨上做 X,Y 两向移动；工作台
7、材质为高强度灰铸铁，耐磨性好，耐腐蚀，强度高。3、立柱采用人形立柱。为提高刚度，人形立柱也采用箱型结构。刀具收到的切削反力通过主轴头传递到立柱，立柱须承受较大的弯矩和扭矩，因此采用蜂窝型筋板。4、三向进给系统均采用伺服电机通过联轴器与滚珠丝杠直连的方式驱动。5、三向导轨采用贴塑滑动导轨。它具有一下显著特点：a、摩擦系数小，可以防止产生低俗爬行现象；b、耐磨性，抗撕伤能力强；c、加工性和化学稳定性好，工艺简单，成本低，并有良好的自润滑性和抗振性。同时采用粘有导轨软带的镶条调整导轨侧面间隙，以保证导轨面的正常接触。6、机床电柜及操纵面板放置在机床右面，操纵者在机床右面操作，刀库及机械手放置在机床的
8、左面。 （面对机床为正方向）(3)、方案制定后分歧意见的集中解决确定以上基本结构后，组内意见基本统一，开始动手进行草图设计。在绘制草图过程中我们发现在刀库的问题上大家的意见出现了分歧。A.刀库形式的选择：经过查阅资料，了解到刀库有三种常用的形式，即：盘式刀库，链式刀库，斗笠式刀库（因为斗笠式刀库是无机械手的刀库，这里不做过多考虑）常用刀库有盘式（圆盘式）和链式，其中链式是目前使用最多的一种，由一个主链轮带动装有刀套的链条。链 条 式 刀 库 的 特 点 是 可 储 放 较 多 数 量 之 刀 具 ， 一 般都在 二 十 把 以 上 ， 有 些 可 以 储 放 120 把 ， 它 是 由 链 条
9、 把 刀 传 到 指 定 位 置 ， 由 机 械 手 将 刀装 到 主 轴 上 。圆盘式刀库应该称为固定地址换刀刀库，每个刀位上都有编号，即为刀号地址。盘式则有应用范围广的优点，在立式加工中心和卧室加工中心中均能使用，其中侧挂式一般是挂在立式加工中心的侧面或挂在无机械手换刀卧式加工中心的立柱正面，还有顶端型的圆盘式，则把刀库设在立柱顶上。经过大家的讨论，应为已知刀库容量为 24 把刀，并不算很多而且链式刀库的链条加工难度较大，相比较而言，盘式刀库结构简单，加工方便所以最终决定选择盘式刀库。根据以上信息，本组绘制出第一张方案图（下图所示）B.刀库位置的选择：详细结构上图可见，但经过观察不难发现，
10、上示结构明显有一种头重脚轻的感觉，不符合美观大方的设计理念，经过大家的再次讨论 我们最终确定了如下图所示的方案图。(4)、有关经济性的考虑。就设计到目前为止，部件的材料还未全部确定。所以只能从部分部件的结构上进行经济性的考虑。这也就是在刀库的选型上使用盘式刀库的原因，因为盘式刀库具有制造成本低的特点。其主要结构是刀库体以及分度盘，只要这两样零件的加工精度得到保证即可，运动部件中刀库的分度使用的是非常经典的“马氏机构” （即：马尔他轮间歇机构，也称槽轮机构） ，转向、上下运动主要选用气缸，装配调整比较方便，维护简单。我们选用的是滑动直线导轨，滚动导轨高速运动时不会像滑动导轨那样因动压效应而浮起，
11、相比于滑动导轨，虽然阻力和摩擦力小，发热少，但是结构比较复杂，制造比较困难，成本比较高，刚度较低，抗震性较差，对脏物比较敏感，必须有良好的防护装置。所以从经济性方面考虑选用滑动直线导轨。但传统滑动导轨摩擦阻力大，磨损快，动、静摩擦系数差别大，低速时易产生爬行现象。目前数控机床已几乎不采用传统滑动导轨，而是采用带有耐磨粘贴带覆盖层的滑动导轨和新型塑料滑动导轨。它们具有摩擦性能良好和使用寿命长等特点。滚动导轨的优点是摩擦系数小，动、静摩擦系数很接近，不会产生爬行现象，所以这次设计中采用的是贴塑直线滑动导轨。五、毕业设计计划进度序号 内容和要求 起止时间1 准备资料及下厂实习 1 周2 周2 设计方
12、案图 3 周4 周3 传动原理图 5 周6.5 周4 部件装配图 6.5 周9.5 周5 CNC 电气原理图 9.5 周10.5 周6 液压系统图 10.5 周12 周7 外文资料翻译 13 周13.5 周8 撰写设计说明书 13.5 周14.5 周9 计算机出图 14.5 周15 周六、参考文献（至少 1 5 篇，与任务书中参考文献重复度不得超过三分之一,内容为宋体小四）1. 成大先，机械设计手册【M】 化学工业出版社，2008.42. Robert L.Mott.Machine Elements in Mechanical Design， 20033. 李福生，实用数控机床技术手册【M】北
13、京：北京出版社， 1996.1 4. 徐志毅，机电一体化实用技术【M】上海： 上海科学技术出版社， 1997.2 5.姜燕管螺纹加工机床的研制【学位论文】大连：大连理工大学 6.刘杰华，任昭蓉金属切削与刀具实用技术【M】 北京：国防工业出版社2006 大学20067杜君文机械制造技术装备及设计【M】 天津：天津大学出版社，1992 8文怀兴，夏田数控机床系统设计【M】北京：化学工业出版社，2005.9顾维邦金属切削机床【M】 北京：机械工业出版社，1992.10王永章机床的数字控制技术【M】 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社1995 11金属切削机床设计编写组金属切削机床设计【M】 上海：上海科学
14、技术出版社.1979 12陆剑中，孙家宁金属切削原理与刀具【M】 北京：机械工业出版社2001.13孙长久经济型数控机床主传动系统的运动设计集美大学学报【J】 2000.14禹宏云数控车床主传动链设计机械传动【J】 2001 15华楚生机械制造技术基础【M】 重庆：重庆大学出版社200316徐灏机械设计手【M】北京：机械工业出版社1991. 17机床设计手册【M】 北京：机械工业出版社.198218高安邦，隋秀凛 实用机床设计手册【M】北京：机械工业出版社.201019Yan HSA methodology fox creative mechanism designMechanism and Machine Theory1 992，27(3)：235,-242 七、指导教师意见年 月 日八、开题审查小组意见年 月 日备注
