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1、毕业设计（论文）经济型数控铣床x-y工作台设计学生姓名：方鹏学 号：2010003617所在系部：机械电子工程系专业班级：2010机械设计指导教师：日 期：2012年5月4日毕业设计（论文）任务书系 部机械电子工程系指导教师游达章职 称学生姓名方鹏专业班级2010机械设计学 号设计题目经济型数控铣床X-Y工作台设计设计内容目标和要求（设计内容目标和要求、设计进度等）本课题设计经济型数控铣床X-Y工作台，应满足实用性能和加工精度的要求。1. 调研：了解各种数控铣床进给伺服系统中二维工作台的工作性能和加工要求情况，了解开环伺服传动系统的组成和特点，提出应满足的技术要求和条件，分析、比较各种可能的方
2、案，并提出初步设计方案；2. 研究和确定数控铣床进给伺服系统的总体设计方案，要求有必要的分析和计算过程；3. 结构设计：要求画出总体结构图、关键零部件图并对关键零部件进行校核和验算；4. 控制系统设计：要求画出控制系统原理图；5. 撰写设计说明书6. 基本技术要求： 数控铣床X-Y工作台的设计参数：规格工作台行程(mm)工作台、夹具及工作重力(N)工作台快移速度(m/min)最大进给速度(m/min)走刀方向最大切削分力/垂向最大切削分力x,y向相同(N)启动加速时间ms定位精度mmX纵向Y横向X纵向Y横向X纵向Y横向X纵向Y横向1600400880300350055001.41.40.60.
3、64000/3000500.01根据数控机床要求，由调研确定工作台定位精度和重复定位精度、脉冲当量等参数；7. 完成进给伺服系统的机械结构装配图一张、微机控制应用系统电路原理图一张；8. 设计进度：1) 15 周：主要进行毕业设计准备工作，熟悉题目，收集资料，明确研究目的和任务，构思总体设计方案；2) 610周：进行设计过程的具体计算，绘图；3) 1113周：编写毕业设计论文，准备毕业设计答辩。指导教师签名：年 月 日系 部审 核 此表由指导教师填写 由所在系部审核毕业设计（论文）学生开题报告课题名称经济型数控铣床X-Y工作台设计课题类型实践应用型指导老师游达章学生姓名方鹏学 号2010003
4、617专业班级2010机械设计本课题的研究现状，研究目的及意义： 数控机床是50多年发展起来的新型自动化机床，较好地解决了形状复杂、精密、小批量零件的加工问题，它具有适应性强、加工精度和生产效率高的优点。由于数控机床综合了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密测量和新型机械结构等多方面的先进技术，使得数控机床的发展日新月异，功能也变得越来越强大。数控机床的发展趋势体现在数控功能、数控伺服系统、编程方法、数控机床的检测和监控功能、自动调整和控制技术等多方面的发展。在发达国家中，数控机床已经在大量普遍的使用。我国数控机床行业总体的技术开发能力和技术基础薄弱，信息化技术应用程度不高。行业现有的信息化技
5、术来源主要是依靠引进国外技术，且外方在许多高新产品的核心技术上具有掌控地位，我们对国外技术的依存度较高，对引进技术的消化仍停留在掌握已有技术和提高国产化率上，没有上升到形成产品自主开发能力和技术创新能力的高度。具有高精度、高速、高效、复合功能、多轴联动等特点的高性能实用数控机床基本上还得依赖进口。我国的制造业与国际先进工业国家相比，存在着很大的差距，机床数控化率还不到2。对于目前我国现有的有限数量的数控机床(大部分为进口产品)也未能充分利用，原因是多方面的，数控人才的匾乏无疑是主要原因之一。由于数控技术是最典型的、应用最广泛的机电光一体化综合技术，我国迫切需要大量的从研究开发到使用维修的各个层
6、次的技术人才。数控毕业设计是数控专业教学中的一个重要的实践环节。它是培养我们理论联系实际，将在课堂上学到的知识加以巩固和应用，解决实际问题能力的重要步骤。数控毕业设计是数控专业的典型课题以数控系统设计方案的拟定为主线，通过对数控系统设计总体方案的拟定，对进给系统机械部分设计、计算以及控制系统硬件电路的设计，使学生能够综合应用所学过的机械、电子和微机方面的知识，进行一次机电结合的全方面的训练，从而培养学生具有初步设计计算的能力，以及分析和处理生产过程中所遇到的问题的能力。学生在课堂上学习了数控技术的基本内容后，对数控机床的基本原理、结构有了一定的了解，通过毕业设计把课堂学到的这些知识加以巩固和应
7、用，做到理论联系实际，是数控毕业设计多大重点训练内容。数控技术的水平代表着装备工业的技术水平和现代化程度。而装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空航天等国防工业产业）的使能技术和重要装备。数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。现在世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外，世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在高、精、尖数控关键技术和装
8、备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。本课题的研究内容：主要的研究内容是数控机床进给传动系统的设计和控制系统设计，数控机床进给传动系统是CNC装置实现轨迹控制的执行部件，涵盖了在给定的设计条件下如何来确定机床进给传动系统的总体方案，在具体方案设计中，又涉及了导轨形式的选择，滚珠丝杠螺母副及其支承方式的选择，伺服系统与驱动电动置顶帖的选择和驱动电动机与滚珠丝杠连接形式的选择等等。为了保证机床坐标轴的定位精度和各功能部件工作的可靠性，必须进行机械传动系统的轴向刚度计算、误差分析和动态特征分析。
9、在此基础上还要对各传动部件进行必要的稳定性较核 计算和电动机的造型计算，既具有一定的结构设计要求，又具有较强的理论，主要设计如下：（1） 进给传动系统设计，包括：进给传动系统的轴向负载计算，导轨的设计与选型，滚珠丝杠螺母的选型与计算，进给传动系统的刚度计算，进给传动系统的误差分析，驱动电动机的选型与计算，寄给传动系统的动态特性分析，驱动电动机与滚珠丝杠的连接。（2）控制系统设计，包括：控制系统硬件的基本组成，控制系统软件的组成与结构，计算机伺服控制系统和PLC控制系统。本课题研究的实施方案，进度安排为了满足以上技术要求，采取以下技术方案:（1） 工作台工作面尺寸（宽度X长度）确定为1600mm
10、X400mm（2） 工作台的导轨采用矩形导轨，在与之相配的东导轨滑动面上贴聚四氟乙烯（PT-FE）导轨板。同时采用斜镶条消除导轨导向面的间隙，在背板上通过设计偏心轮结构来消除导轨背面与背板的间隙，并与在工作台导轨相接触的斜镶条接触面上和背板接触面上贴塑。（3） 对滚珠丝杠螺母副采用预紧措施，并对滚珠丝杠进行预紧拉伸。（4） 采用伺服电动机驱动。（5） 采用膜片弹性联动器将伺服电动机与滚珠丝杠直连。进度安排1）3.1-4.11 准备工作，熟悉题目，收集资料，进行毕业设计，明确研究目的和任务，构思总体方案2）4.12-5.9 绘图3）5.10-5.28 准备毕业设计答辩已查阅的主要参考文献【1】范
11、超毅 赵天婵 吴斌方主编.数控技术课程设计.中国 武汉：华中科技大学出版社，2006.【2】机床设计手册编写组.机床设计手册（第三册）【M】.北京：机械工业出版社，1986.【3】加工中心应用与维修编委会.加工中心应用与维修【M】.北京：机械工业出版社，1992.【4】李福生.实用数控机床技术手册【M】.北京：北京出版社，1993. 【5】廖效果.数控技术【M】.武汉：湖北科学技术出版社，2000.指导老师意见 指导老师签名： 年 月 日毕业设计（论文）学生申请答辩表课 题 名 称经济型数控铣床X-Y工作台设计指导教师(职称)游达章申 请 理 由毕业设计已完成学生所在系部机械工程系专业班级20
12、10机械设计学号2010003617 学生签名： 日期：毕业设计（论文）指导教师评审表序号评分项目（理工类）满分评分1工作量152文献阅读与外文翻译103技术水平与实际能力254研究成果基础理论与专业知识255文字表达106学习态度与规范要求15总 分100评语 （是否同意参加答辩） 指导教师签名： 另附毕业设计（论文）指导记录册 年 月 日4毕业设计（论文）评阅人评审表学生姓名方鹏专业班级2010机械设计学号2010003617设计(论文)题目经济型数控铣床X-Y工作台设计评阅人评阅人职称序号评分项目（理工类）满分评分1工作量152文献阅读与外文翻译103技术水平与实际能力254研究成果基础理论与专业知识255文字表达106学习态度与规范要求15总 分100评语 评阅人签名： 年 月 日5毕业设计（论文）答辩表学生姓名方鹏专业班级2010机械设计学号2010003617设计(论文)题目经济型数控铣床X-Y工作台设计序号评审项目指 标满分评分1报告内容思路清晰；语言表达准确，概念清楚，论点正确；实验方法科学，分析归纳合理；结论有应用价值。402报告过程准备工作充分,时间符合要求。103创 新对前人工作有改进或突破，或有独特见解。104答 辩回答问题有理论依据，基本概念清楚。主要问题回答准确，深入。40
