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1、论文（设计）题目：专用机床的机构设计（数控多工位立式钻床）学 号院系机电工程学院专业 机械设计制造及其自动化年 级指导教师2015年05月08日摘要1Abstract第1章数控机床的工作原理与组成41.1数控机床的工作原理41.2数控技术的发展现状与趋势41.3我国数控产业现状及发展5第2章机械结构选择6第3章机械传动部件设计73.1切削力的计算73.2主轴齿轮传动方案确定93.3主轴结构设计及计算143.4纵向进给运动的分析及计算18第4章纵向进给步进电机加工匹配选择204.1纵向进给滚珠丝杠的校核204.2横向进给运动的分析及计算214.3 Z向进给负载分析及计算244.4齿轮强度校核27
2、4.5回转工作台运动的分析计算29第5章齿轮强度校核325.1齿面接触疲劳强度计算325.2滑动导轨的结构345.3导轨及齿轮传动间隙调整分析39结论41参考文献41随着先进制造技术的进步与发展，数控加工已成为机加工过程中的一种主流技术。这一技 术的运用提高了机加工过程中工作效率和加工精度。数控多工位钻床就是提高钻削加工精度和 效率的一种很好的机加工工具对数控多工位钻床的设计采用了普通车床设计的步骤和方法， 综合考虑数控机床的特点。从切削力入手确定主轴及电机，到整个机床的结构设计和机床的控 制。最后到对机床初始化程序设计。所做的工作有，完成数控多工位钻床的资料收集与国、内外现状的调查比较，提出
3、较为可 行的方案；完成机床的机械结构设计计算与电气控制系统设计，初步完成控制系统的软硬件设 计；提交论文及机械系统的装配与关键零部件的相应图纸及数控系统的硬件图，同时提交电子 文档；编写设计计算说明书。关键词：数控技术；钻床；钻削；程序设计AbstractWith themanufacturinglevelopment口umericalcontrolmanufacturings become one of the majoradvancedtechnologies. efficiency andaccuracy has been improved in application of the.
4、technology Numericalcontrolauto-drillingmachineisa kind of the new machinetools that can improvethe machining accuracy and efficieriTjae paner has designedforNumerical control auto-drilling machine, using design method of the ordinary lathe, and considering the characteristic of the numerical contro
5、l machine tools syntheticaliy-tting force has been calculated, the structural and the controlsystem has been designed. Finajlthe software routine has been explored.This paner has finished major works:Completeda investigation of internal and external of current situationfornumericalcontrolmultistage-
6、drillinmachine,and comparedit, put forwarda feasible scheme;Completedthmechanicalstructuraldesignan calculatedand designedthe electriccontrol system, and finished the software and hardware of the control system tentatively; Submit thesis and the assembly of mechanical system and hardware picture of
7、key spare part and drawing of numerical control system, submit the electronic the same time;Writethe specification designingand calculating, hasdesigned an economy numerical controlmachine tool.Keywords :numerical control machiningrilling machine drilling procedurecontrol前言回首过去的“十一五”规划的五年，机床工具行业之所以能
8、够实现平稳较快发展，得益于全行 业在新形势下把握住了“抓创新调结构、促改革”这一工作主线使行业面貌有了明显改观。 召开的党的十七届五中全会通过了关于制定国民经济发展第十二个五年规划的建议，国务 院也已正式审议通过了关于加快培育发展新兴战略产业决议。在有关文件的精神指导下， 数控机床专项已制定了“十二五”的实施计划业的“十二五”规划正在实施中十二五” 期间将以科学发展观为主题，以转变经济发展方式为主线，以调整结构为切入点，工业行业最 主要的是抓好产业结构调整和升级，以保持行业的长期、健康、快速发展。数控技术是机械加工现代化的重要基础与关键技术。应用数控加工可大大提高生产效率、 稳定加工质量、缩短
9、加工周期、增加生产柔性、实现对各种复杂精密零件的自动化加工，易于 在工厂或车间实行计算机管理，还使车间设备总数减少，节省人力、改善劳动条件，有利于加 快产品的开发和更新换代，提高企业对市场的适应能力并提高企业综合经济效益。数控加工技 术的应用，使机械加工的大量前期准备工作与机械加工过程联为一体，使零件的计算机辅助设 计（CAD）、计算机辅助工艺规划CAPP）和计算机辅助制造CAM）的一体化成为现实使机械 加工的柔性化自动化水平不断提高。目前的数控加工主要应用于以下两方面：一方面的应用是常规零件加工如二维车削、箱体类镗铳等其目的在于:提高加工效率， 避免人为误差，保证产品质量；以柔性加工方式取代
10、高成本的工装设备，缩短产品制造周期， 适应市场需求。这类零件：一般形状较简单，实现上述目的的关键一方面在于提高机床的柔性 自动化程度、高速精加工能力、加工过程的可靠性与设备的操作性能，另一方面在于合理的生 产组织、计划调度和工艺过程安排。另一方面的应用是复杂形状零件加工，如模具型腔、涡轮叶片等。该类零件在众多的制造 行业中具有重要的地位其加工质量直接影响以至决定着整机床品的质量。零件型面复杂， 常规加工方法难以实现，它不仅促使了数控加工技术的产生，而且也一直是数控加工技术的主 要研究及应用对象。由于零件型面复杂，在加工技术方面，除要求数控机床具有较强的运动控 制能力（如多轴联动）外，更重要的是
11、如何有效地获得高效优质的数控加工程序，并从加工过 程整体上提高生产效率。数控机床在机械制造领域中得到日益广泛的应用，是因为它具有如下特点：高柔性、生产 效率高、加工精度高、加工质量稳定可靠、自动化程度高、能完成复杂型面的加工、有利于生 产管理的现代化。第1章数控机床的工作原理与组成11数控机床的工作原理数控机床是数字信息进行控制的机床。即凡是用代码化和数字信息将刀具移动轨迹 信息记录在程序介质上，然后送入数控系统，经过译码和运算，控制机床刀具与工件 的相对运动，加工出所需工件的一类机床即为数控机床。数控加工基本过程见图1所示:程序清单一输入信息载体装置计算机数字控制装置（CNC装置）可编程控制
12、辱:（PLC） -主轴控制单亓，速度控制单亓主轴电动机机床进给电动机位置检测器算机数字控制（PLC ）系统框图数控机床加工零件时，首先编制零件的数控程序，这是数控机床的工作指令。 将数控程序输入到数控装置，再由数控装置机床主运动的变速、启停，进给运动 的方向、速度和位移大小，以及其他诸如刀具选择交换，工件夹紧、松开和冷却、 润滑的启、停等动作，使刀具与其他辅助装置严格地按照数控程序规定的顺序、路程和参数进行工作，从而加工出形状、尺寸与精度等符合要求的零件。数控机床的组成：数控机床的种类繁多，但从组成一台完整的数控机床来 讲，它由信息输入装置、数控装置、伺服系统、机床本体以及复杂装置组成。1.2
13、数控技术的发展现状与趋势近十几年来，数控机床借助于微电子、计算机技术的飞速进步着高精度、多功 能、高速化、高效率、，正向复合加工功能、智能化等方向迈进，明显地反映出时代 的特征，其主要表现为以下几方面。1）精度化2）高速度化3）高柔性化4）高自动化5）复合化6）智能化7）网络化8）高可靠性1.3我国数控产业现状及发展20世纪80年代以来，国家对数控机床的发展十分重视，经历了“六五”、“七 五”期间的消化吸收引进技术，“八五”期间科技攻关开发自主版权数控机床的产业 化奠定了良好基础，并取得了长足的进步。“九五”期间数控机床发展已进入实现产 业化阶段，产业化规模有了较大幅度的提高，形成了十几个普及
14、型数控机床的产业化 基地和开发中心，数控机床的年销量从“八五”末期底1000多台发展到2000年的 14万多台，机床的产值数控化率从“八五”的12%增长到2000年的近30%, 些重 点企业已达到70%以上，使高档数控机床的进口幅度减少，突破了西方在关键设备方 面对我国的进口限制，国产数控机床“八五”期间的市场占有率只有23%，到2000 年已达到50%。数控机床新开发品种300个，已有一定的覆盖面。新开发的国产数控 机床产品大部分达到国际20世纪80年代中期水平，部分达到90年代水平，为国家 重点建设提供了一批高水平数控机床。在技术上也取得了突破，如高速主轴制造技术 （12000r/min1
15、800r/min）、快速进给（60m/min）、快速换刀（1.5s）、柔性制造、快 速成形制造技术等为下一步国产数控机床的发展奠定了基础。当前，我国数控系统正 处在由研究开发阶段向推广应用阶段过度的关键时期，也是由封闭型数控系统向开放 型系统过渡的时期。从生产规模上看，已有像航天数控集团、华中数控系统有限公司、 北京机床研究所等可实现批量生产的产业化基地。我国数控系统在技术上已趋于成 熟，在重大关键技术上（包括核心技术），已达到国外先进水平，以开发出具有自主 知识产权的基于PC机的开放式智能化数控系统。数控机床的可靠性指标有大幅度提高。我国数控机床的可靠性指标（MTBF）直 是其市场信誉及市场竞争力的主要问题。“九五”时期，我国加工中心的MTBF已达到 400h，数控车床从平均200h提高到平均450h；数控系统从5000h提高到10000h以 上，最高达到20000h。曾长期捆扰我国，并受到西方国家封锁的多坐标联动数控系统和数控技术已渐成 熟，并进入生产应用阶段。“九五”期间，我国生产的五轴联动及五面加工机床已有 多个品种，并在军工、航天、船舶等领域里应用，有效地打破了国外对我国进口此类设备的限制。第2章机械结构选择经过毕业设计给出的题目要求和数据:要设计加工工件的最大直径为10mm,且 其工作行程为300X300X70的数控多工位钻床。根据这一
