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1、数控铣床工作台轴设计毕业设计（论文）立式数控铣床工作台设计系科机械工程系 专业机械制造与自动化班级姓名完成日期2008年1月12日指导教师南通职业大学 2009 届毕业设计（论文）任务书学生姓名所学专业机械制造及自动化班 级课题名称数控铣床工作台设计工作内容（应完成的设计内容、论文内容）1、完成一台典型船用生活污水粉碎消毒柜机械设计，完成一套施工图，包括总装图和零部件图；2、完成一份完整的论文、设计说明书，主要包括结构设计、计算说明、制造、检验说明书等；3、完成一篇约1500个单词的专业英文资料的翻译。工作要求（设计应达到的性能、指标，论文质量要求）1、所设计的设备结构既能满足生产工艺的要求，
2、同时要保证其整体安全性和经济性。2、清晰地列出设计提纲,包括：设计理论、计算内容、计算方法、计算步骤及相应的公式、参数的选择等，设计计算合理正确。3、所设计的图纸符合国家机械制图标准及化工制图标准，正确地反映和表达设计对象。4、所写论文应能完整地反映设计者的设计思想，要求文字简练、语句通顺，层次清楚、图表清晰，理论正确、结构合理。主要参考资料1范超毅，赵天婵，吴斌方数控技术课程设计武汉华中科技大学出版社，20072机械设计手册编写组。机床设计手册（第三册）【M】。北京：机械工业出版社，1986.3戴曙.机床滚动轴承应用手册【M】北京：机械工业出版社，19934李福生.实用数控机床技术手册【M】
3、北京：北京出版社,1995.5国数控培训网络天津分中心.数控机床【M】北京：机械工业出版社，1998.6廖效果. 数控机床【M】武汉:湖北科学技术出版社,2000工作进度要求1、 对所设计的设备进行调研，了解其在整个工艺流程所起的作用；2、 读懂条件图，进行材料的选用、结构设计及强度计算；3、完成总装图及零部件图； 4、完成、完善毕业论文（计算说明书）及专业外文的翻译。课题组其他成员指导教师（签名）教研室主任（签名）部门批准（盖章）签发日期2008年10月20日注：本任务书一式三份，由指导教师填写，教研室主任审核，系部批准后下发；学生、指导教师、系部各一份。摘要本文一简明的语言有侧重的介绍了普
4、通数控机床中经济型书空铣床进给的设计过程，第一部分为机械元件的设计，包括了滚珠丝杠、轴承、步进电机、和同步齿形带的计算、选择与应用，还有对于导轨的简单介绍。第二部分则是电路设计方面的主要内容，以单片机为主体的控制单元可以快捷方便的完成进给任务，其中包括环形分配器和存储器的设计、8031单片机和芯片8155和8255的选择和应用以及管角的功能、光电耦合器和步进电机驱动电路的设计、中断处理的原理和编程。 关键词：数控；滚珠丝杠；步进电机ABSTRACT This article concise language had the stress in the introduction ordinary
5、 numerical control engine bed the economy numerical control milling machine entered for the design process, first part for mechanical part design, including ball bearing guide screw, bearing, stepper motor , and synchronized tooth profile belt computation, choice and application, but also had regard
6、ing the guide rail simple introduction. The second part is the circuit design aspect main content, may quickly facilitate take the monolithic integrated circuit as the main body control unit completes for the duty, including ring-like divider and memory design, 8,031 monolithic integrated circuits a
7、nd chip 8,155 and 8,255 choices and application as well as tube angle functions, photoelectricity coupler and stepper motor actuation electric circuit design, interrupt processing principle and programming.Key word: numerical control; ball bearing guide screw; stepper motor目 录摘要3ABSTRACT4第1章 绪论81.1我
8、国数控技术的发展概况81.2当今数控机床的发展的趋势8第2章 立式数控铣床工作台（X轴）设计12 2.1 概述122.1.1 技术要求122.1.2总体方案设计122.2 设计计算132.2.1主切削力及其切削分力计算132.2.2导轨摩擦力的计算142.2.3计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力152.2.4滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算152.3工作台部件的装配图设计212.4滚珠丝杠螺母副的承载能力校验212.4.1滚珠丝杠螺母副临界压缩载荷的校验212.4.2滚珠丝杠螺母副临界转速的校验212.4.3滚珠丝杠螺母副额定寿命的校验22第3章 计算机械传动系统的刚度22 3.1机械传动系统的刚度
9、计算223.2滚珠丝杠螺母副的扭转刚度计算26第4章 驱动电动机的选型与计算274.1驱动电动机的选型与计算274.2计算折算到电动机轴上的负载惯量284.3计算坐标轴折算到电动机轴上的各种所需的力矩294.4选择驱动电动机的型号30第5章 机械传动系统的动态分析325.1计算丝杠-工作台纵向振动系统的最低固有频率325.2计算扭转振动系统的最低固有频率32第6章 计算传动系统的误差计算与分析336.1计算机械传动系统的方向死区336.2计算机械传动系统由综合拉压刚度变化引起的定位误差33第7章 确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号337.1确定滚珠丝杠螺母副的精度等级357.2确定滚珠丝杠
10、螺母副的规格型号36第8章 设计总结37参考文献38致谢词39前 言毕业设计，它是一次深入的综合性的总复习，也是一种理论联系实际的训练踏实我们完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节，是我们综合运用所学过的基本理论基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练，它在我们按三年的大学生活中占有重要的地位。这对学生即将从事的有关技术工作和未来事业的开拓有一定意义。毕业设计的主要目的：1 培养我们综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学过的知识。2培养我们树立正确的设计思想，设计构思和创新思维。掌握工程设计的一般程序，规范和方法。3 培养我
11、们正确使用技术资料，国家标准，有关手册，图册等工具书进行设计计算，数据处理。编写技术文件等方面的工作能力。4 培养我们进行调查研究，面向实际，面向生产，向工人和工程技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。5 就我个人而言，我希望通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练。丛中锻炼自己分析问题、解决问题的能力。为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。由于个人能力有限，设计尚有许多不足之处。恳切各位老师给予指导。第1章 绪论1.1我国数控机床的发展概况随着科学技术快速发展和市场竞争的日益激烈，社会化大生产对机械产品的 要求越来越趋于多样化、复杂化，尤其是在造船、航空航天
12、、国防军工、重型机械以 及电子等工业中，其加工批量小、零件形状复杂、改形频繁、精度要求高、加工困 难、生产效率低、劳动强度大和质量难以保证的生产特点，已经不能靠传统的加工 设备和制造方法来适应这种柔性化程度很高的加工要求。因此能有效解决复杂、 精密、中小批量加工的数控机床在近几十年来得到迅速发展和最广泛的应用。 数控机床是采用数控装置或电子计算机来控制机床运动，自动地取代一般通 用机床上人工控制的各种操作，如起动、加工顺序、主轴变速、切削用量、松夹工件、选择刀具、进刀退刀、切削液开关以及停车等。通常，数控机床将所需的全部 机械动作、步骤和控制功能，以及工件的形状尺寸预先按规定的字符和文字代码
13、的形式编制数控程序，通过穿孔机或键盘等把程序上的信息以数字代码的形式记 载在控制介质（如穿孔纸带或磁盘等）上，通过控制介质将加工信息送入数控装 置，数控装置或计算机对输入的信息进行处理与运算，发出各种指令性控制信号。 1.2当今数控机床的发展趋势数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面。1.高速、高精加工技术及装备
14、的新趋势效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。从EMO2001展会情况来看，高速加工中心进给速度可达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60000r/min。加工一薄壁飞机零件，只用30min，而
