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1、编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页 共1页数控钻床横纵两向进给系统的设计说明书目录1 绪论1。1.1 先进制造技术的提出1。1.2 先进制造技术的特点1。1.2.1 先进性1。1.2.2 通用性1。1.2.3 系统性2。1.2.4 集成性2。1.2.5 技术与管理的更紧密结合2。1.2.6 重视人的因素和人的作用2。1.3 先进制造技术的发展进程2。1.3.1 常规制造工艺的优化2。1.3.2 新兴（非常规）加工方法的发展2。1.3.3 专业、学科间的局限逐渐淡化、消失3。1.3.4 工艺设计由经验走向定量分析3。1.3.5 信息技术、管理技术与工艺技术紧
2、密结合3。1.4 振兴传统机械制造业的对策3。1.4.1 加强合作、共同开发4。1.4.2 积极开展技术改造4。1.4.3 加强宣传，提高人员素质4。1.4.4 结合国情，逐步发展4。1.5 微观看改造的必要性5。1.6 宏观看改造的必要性6。1.7 数控化改造的优缺点6。1.7.1 减少投资额、交货期短6。1.7.2 机械性能稳定可靠，结构受限7。1.7.3 熟悉了解设备、便于操作维修7。1.7.4 可充分利用现有的条件7。1.7.5 可以采用最新的控制技术7。2 设计方案的确定8。3 机械部分设计与计算10。3.1估计重量及基本参数确定10。3.2 横向（Y向）设计计算10。3.2.1切削
3、力计算10。3.2.2 滚珠丝杠设计计算10。3.2.3 齿轮的相关计算13。3.2.4 转动惯量计算14。3.2.5 横向步进电机的选择16。3.2.6 齿轮的验算16。3.3 纵向（X向）设计计算24。3.3.1 滚珠丝杠设计计算24。3.3.2 传动齿轮的相关计算26。3.3.3 转动惯量计算27。3.3.4步进电机的选择29。3.3.5 齿轮的验算29。4 轴的设计与校核30。4.1 轴的材料选择30。4.2 初选滚动轴承30。4.3 初步确定传动轴的轴向、径向尺寸30。4.4 按弯扭合成强度校核轴的强度31。5 零件校核计算35。5.1滚动轴承的寿命校核计算35。5.2键的强度校核3
4、5。6 数控系统的硬件电路设计37。6.1单片机简介37。6.2单片机在设计中的应用40。7 经济性环保性分析44。结 论46。致 谢47。参考文献48。1.绪论1.1先进制造技术的提出 当今世界各国经济的竞争，主要是制造技术的竞争。在企业的生产力构成中，制造技术的作用一般占60%左右。美国现在正推行以微电子带动的第三次产业革命，重点就是发展先进制造技术。当前，制造技术已经进入了计算机辅助制作时代，它是通过一个计算机分级结构网络来监测、控制和管理制作过程中各个阶段的工作，其中包括生产管理与控制、工程分析与设计、财务与销售等方面。在制造系统中，存在着以生产对象为中心，由原材料 毛坯零件成品构成的
5、物质流，以生产管理和信息管理等管理技术为主题的信息流以及为了保证生产活动正常进行而必须的能量流。其中，信息流的引入是形成先进制造系统最关键的要素。 以机械制造为代表的先进制造技术，对一个国家的技术经济发展起着至关重要的作用。它的水平高低在很大程度上反映了一个国家工业发展的水平，是现代企业最重要的看家本领，是企业竞争力的最重要因素，也是提高产品自主开发能力和技术创新能力、提高产品质量的技术基础。1.2先进制造技术的特点 先进制造技术已经不是传统意义上的机械制造技术，它是集机械、电子、光学、信息科学、材料科学、管理科学与许多领域最新成就于一体的新兴技术与新兴工业，是各种先进技术与制作技术的有机结合
6、，具有以下六个特点。1.2.1先进性作为先进技术的基础制造技术，必须是经过优化的先进工艺。因此，先进制造技术的核心和基础必须是优质、高效、低耗、清洁的工艺。它从传统工艺发展起来，并与新技术实现了局部或系统集成。1.2.2 通用性 先进制造技术不是单独分割在制造过程中的某一环节，它覆盖了产品设计、生产设备、加工制造、维修服务、甚至回收再生的整个过程。1.2.3系统性随着微电子、信息技术的引入，先进制造技术能驾驭信息生成、采集、传递、反馈、调整的信息流动过程。先进制造技术能驾驭生产过程的物质流、能源流和信息流的系统工程。1.2.4集成性先进制造技术由于专业、学科间不断渗透、交叉、融合，界限逐渐淡化
7、甚至消失，技术趋于系统化，以发展成为集机械、电子、信息、材料和管理技术于一体的新兴交叉学科，因此有人称其为制造工程。1.2.5技术与管理的更紧密结合对市场变化做出更敏捷的反应及对最佳经济效益的追求，使先进制造技术十分生产过程合理化和最佳化。它是技术与管理、自然科学和社会科学紧密结合的产物。1.2.6重视人的因素和人的作用在先进制造系统中，人的智能和技艺再次证明是难以代替的。在决策、管理和作业操作中，人机优化分工较之复杂的自动化系统更有竞争力。以装配作业为例，人机混合装配较之机器人装配更为合理。1.3先进制造技术的发展进程近二三十年来，先进制造技术的发展进程和未来的发展趋势主要有如下几个方面。1
8、.3.1常规制造工艺的优化常规制造工艺的优化方向是高效化、紧密化、清洁化、强韧化，以形成优质高效、低耗、少或无污染的制造技术为主要目标。在保持原有工艺原理不变的情况下，通过改善工艺条件，优化工艺参数来实现。由于常规工艺至今仍然是量大面广、经济实用的技术，因此对其进行优化有很大的技术经济意义。1.3.2新兴（非常规）加工方法的发展由于产品更新换代的要求，常规工艺在某些方面（场合）已不能满足要求，同时高新技术的发展有其产业化的要求，同时高新技术的发展有其产业化的要求，使新兴加工方法成为必然趋势。新能源（或能源载体）的引入，新型材料的应用，产品特殊功能的要求都促进了新型加工方法的形成和发展，如激光加
9、工技术，电磁加工技术，超塑加工技术及复合加工技术等。1.3.3专业、学科间的局限逐渐淡化、消失在制造技术内部，冷热加工之间，加工过程、检测过程、物流过程、装配过程之间，设计、材料应用、加工制造之间，其局限均逐渐变化，逐步走向一体化。1.3.4工艺设计由经验走向定量分析应用计算机技术和模拟技术来确定工艺规范，优化工艺方案，预测加工过程中可能出现的缺陷及防止措施，控制和保障加工工件的质量，使工艺设计由经验判断走向定量分析，加工工艺由技术发展成为工程科学。1.3.5信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合微电子学、计算机、自动化技术与传统工艺及设备相结合，形成多项自动化单元技术，经局部系统集成后，形成了
10、从单元技术到复合技术、从刚性到柔性、从简单到复杂等不同档次的自动化制造技术系统，使传统工艺产生显著、本质的变化，极大的提高了生产效率及产品质量。管理技术与制造进一步结合，要求再采用先进工艺方法的同时，不断调整组织结构和管理模式，探索新型生产组织方式，以提高先进工艺方法的使用效果，提高企业竞争力。1.4振兴传统机械制造业的对策振兴我国的机械制造业，最重要的一点是靠技术振兴，提高我国的机械制造技术水平是根本出路。改革开放以来，通过技术改造和引进国外先进技术，我国机械制造技术水平不断发展和提高，已经具有了相当的规模和实力。从总体上看，我国制造生产水平依然比较落后，在质量、品种、成本、效率、效益、交货
11、期和售后服务等方面与国外先进水平相比都有很大差距，缺乏国际竞争力。为发展我国机械制造技术，振兴传统机械工业，在新的技术革命面前，我们应把握时机，超越某些阶段，迎头赶上世界先进水平。要使这种愿望成为现实，必须采取相应对策。1.4.1加强合作、共同开发先进制造技术是集机械、电子、信息、材料和管理技术于一体的综合技术，它的发展涉及规划与管理、资金保证、研究开发、生产与应用等各个方面。因此，必须把政策部门、科研单位、高等院校和企事业中各方面力量组织起来，加强合作、共同开发、走集团化、规模化的途径。我们一方面要跟踪国际上高新技术，同时必须花大力气抓新技术、新工艺的推广工作。目前更应抓好数控和计算机技术的
12、应用和推广，只有现普及后提高，才能使我国制造技术的发展具有稳固的基础。1.4.2积极开展技术改造制造技术的发展是通过技术改造的过程实现的，其中也包括人员培训、技术更新。进行技术改造必须从经营战略和生产系统整体出发，不能单纯把技术改造局限与更新设备上，还要考虑到原始投资和日后生产管理的经济性。因此，进行技术改造时应进行经济分析与论证，以作出科学的决策和判断，只有这样，才能走出一条技术改造及经济效益相结合的正确之路。1.4.3加强宣传，提高人员素质要使先进制造技术对传统制造业的发展起作用，首先要做好宣传工作，使上上下下，从领导到各级管理人员，特别是决策人员对其有较为清楚的了解，从而消除实施这项技术
13、时来自各方的阻力。其次是要培养扎实过硬的技术队伍。进入90年代后的机械制造业已不是传统意义上的机械加工，因此，我国的机械制造技术人员知识要更新，技能要拓宽，其主要方向包括信息科学、材料科学、控制论、生物科学、管理科学、微电子技术、计算机技术等。只有熟练地掌握了以上高新技术，才能适应新世纪机械制造工业发展的需要。1.4.4结合国情，逐步发展发展和应用先进制造技术一定要适合我国国情，不能把发达国家最先进的技术直接拿来，不问经济效益，就跟着发展，跟着应用，甚至号召“推广”。我国的情况是劳动力过剩，工资较低，人员素质低，企业管理落后，此外我们的企业有国有大中型企业、中小型集体企业、乡镇企业、私营和个体
14、企业、合资和外资企业等多种形式，条件不同，组织管理方式不同，因此需要的机械制造技术和生产方式也各不相同的。当前我国各企业应根据不同情况，采取有效的自动化和半自动化，如独立制造岛做法等。独立制造岛是上海同济大学张曙教授所提倡的，它以成组技术为基础，NC机床为核心，NC机床与普通机床并存，强调信息流的自动化，以“软”取胜和以“人”为中心的生产方式，其特征是组织、人员和技术三者有机集成，面向车间，权、利下放，综合治理，并以获取经济效益为主要目标，因此在实质上也是一种精良生产方式。企业应结合各自的情况，选用各种先进的制造生产模式。近年来，国外提出的并行工程和敏捷制造等方式应积极探讨和尝试。我国现有机床
15、370多万台，旧机床占有相当大的比重，不可能在短期内统统淘汰和更新。为了提高我国机械制造水平，用低档和经济性数控系统改造部分旧机床是一项适合我国国情的策略。1.5微观看改造的必要性从微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。可以实现加工的自动化。而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高37倍。由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行，从而实现自动化。数控机床只要更换一个程序，就可实现另一工件加工的自动化，从而使单件和小批生产得以自动化，故被称为实现了“柔性自动化”。加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要“修配”。可实现多工序的集中，减少零件 在机床间的频繁搬运。拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。由以上五
