模塊化數(shù)控機(jī)床開題報告

1、<p>　　一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義</p><p>　　自從20世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來，數(shù)控機(jī)床技術(shù)得到了長足的發(fā)展。數(shù)控銑床是一種加工能力很強(qiáng)的數(shù)控機(jī)床，目前迅速發(fā)展起來的加工中心、柔性加工單元都是在數(shù)控銑床的基礎(chǔ)上生產(chǎn)的，所以對數(shù)控銑床及銑削加工的研究一直是數(shù)控機(jī)床行業(yè)研究工作的重點。</p><p>　　從數(shù)控銑床性能角度來看，隨著制造業(yè)對數(shù)控

2、機(jī)床的大量需求，汽車、國防、航空、航天等行業(yè)的高速發(fā)展以及鋁合金等新材料的應(yīng)用，數(shù)控銑床的發(fā)展總體呈現(xiàn)出高速化、高精度化、多軸化、復(fù)合化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等趨勢。</p><p>　　從數(shù)控銑床的設(shè)計角度來看，由于市場已經(jīng)轉(zhuǎn)向以用戶為主導(dǎo)的買方市場，產(chǎn)品需求呈現(xiàn)多樣化和個性化，大規(guī)模定制成為主要的生產(chǎn)模式。實現(xiàn)大規(guī)模定制的關(guān)鍵就是對現(xiàn)代先進(jìn)設(shè)計方法和手段的使用。這些設(shè)計方法包括模塊化設(shè)計、柔性化設(shè)計、計算機(jī)輔助設(shè)計

3、，并行設(shè)計等。其中，模塊化設(shè)計是實現(xiàn)大規(guī)模定制的基本設(shè)計方法。不同于傳統(tǒng)的設(shè)計方法，模塊化設(shè)計是一種“自上而下”的設(shè)計方法，有利于并行設(shè)計、協(xié)同設(shè)計，縮短設(shè)計周期；產(chǎn)品設(shè)計的主要任務(wù)也轉(zhuǎn)向選用模塊，并進(jìn)行接口和組裝設(shè)計，簡化了設(shè)計，實現(xiàn)了技術(shù)和資源共享，使設(shè)計人員能將更多的精力和時間投入到產(chǎn)品的創(chuàng)新發(fā)展中。所以為了滿足用戶和市場的需要，數(shù)控銑床設(shè)計朝著模塊化設(shè)計的方向發(fā)展實屬必然，并且模塊化的程度將越來越高。</p>&l

4、t;p>　　模塊化設(shè)計是一種高度綜合、概括、凝練的方法，對其有效的實施離不開必要的技術(shù)手段，計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)就是其中的關(guān)鍵。通過計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)，可以實現(xiàn)模塊的重復(fù)利用、技術(shù)資源的共享等，極大提高設(shè)計的效率。</p><p>　　綜合目前國內(nèi)外在模塊化設(shè)計方面的應(yīng)用情況，提出了模塊化設(shè)計過程的3個層次(如上圖)，即產(chǎn)品模塊化分解、模塊系列設(shè)計及產(chǎn)品配置與組裝。</p><p>　

5、　其中，模塊系列設(shè)計過程，是對模塊進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計的過程，是一個機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計過程，但其設(shè)計對象是模塊，而非獨立的機(jī)械零部件；產(chǎn)品模塊化分解過程、產(chǎn)品配置與組裝過程，是模塊化設(shè)計過程與傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計過程之間最明顯的區(qū)別之處，其中涉及到的關(guān)鍵技術(shù)有模塊劃分、模塊綜合等，同時這些關(guān)鍵技術(shù)也是當(dāng)今模塊化設(shè)計的研究熱點。</p><p>　　我國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起步于二十世紀(jì)五十年代，通過“六五”期間引進(jìn)數(shù)控技術(shù)，“七五”期間組織

6、消化吸收“科技攻關(guān)”，以及“八五’’、“九五’’期間數(shù)控車床和加工中心(包括數(shù)控銑床)產(chǎn)業(yè)化基地的形成，數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)取得了相當(dāng)大的成績，所生產(chǎn)的中檔普及型數(shù)控機(jī)床的功能、性能和可靠性方面己具有較強(qiáng)的市場競爭力。但在中、高檔數(shù)控機(jī)床方面，與國外一些先進(jìn)產(chǎn)品相比，仍存在較大差距，具體表現(xiàn)為：產(chǎn)品開發(fā)和交貨周期長，產(chǎn)品性能差距大，質(zhì)量不穩(wěn)定，可靠性低等。</p><p>　　造成這種差距的原因除了國外廠商不斷地進(jìn)

7、行科技創(chuàng)新和新產(chǎn)品開發(fā)，國內(nèi)企業(yè)始終處于跟隨狀態(tài)外，還有許多存在于國內(nèi)數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)內(nèi)部的因素：</p><p>　　首先研究開發(fā)深度不夠，其次制造水平和管理手段依然落后，最后服務(wù)意識與能力欠缺?；谝陨线@些基本問題，我們需要進(jìn)行模塊化機(jī)床的進(jìn)一步研究。</p><p>　　此外，數(shù)控機(jī)床的整體結(jié)構(gòu)可以分解為單個部件的有機(jī)組合。通過功能分析, 使得功能相同或相似，聯(lián)接接口相同。 而性能、

8、用途不同的各種功能單元。 經(jīng)過選擇、優(yōu)化、簡化和統(tǒng)一， 形成各種具有獨立功能的單元模塊。通過對機(jī)床單元模塊選擇，使模塊間有機(jī)地匹配與連接， 進(jìn)而組合成各種通用機(jī)床、變型機(jī)床和專用機(jī)床。</p><p>　　模塊化設(shè)計使產(chǎn)品具有很大的適應(yīng)性和靈活性, 可以滿足用戶多樣化、個性化的要求。將小批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)橹?、大批量生產(chǎn)，有利于采用先進(jìn)技術(shù)和成組技術(shù)。 是解決復(fù)雜產(chǎn)品多樣化的一種現(xiàn)代設(shè)計方法， 更能促進(jìn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，

9、加速產(chǎn)品的更新?lián)Q代。用戶提出定單后， 直接選擇適合的模塊， 組合成用戶需要的機(jī)床，節(jié)省了設(shè)計和試制的時間， 縮短了產(chǎn)品交貨期。并且，模塊化設(shè)計使企業(yè)由小批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)橹?、大批量生產(chǎn)的時候， 不需要很大的成本投入，卻可以產(chǎn)生很好的經(jīng)濟(jì)效益。</p><p>　　針對日前越來越重要的機(jī)床應(yīng)用，我們需要將其推廣，使其普及化，讓更多的同行或者有意之人了解，所以，將該機(jī)床推廣的最簡單直接的方法是在學(xué)校，學(xué)院，培訓(xùn)等機(jī)構(gòu)中普

10、及化，即制造出適合廣大學(xué)子的學(xué)習(xí)要求，使他們能夠用有限的資金和時間去掌握無限的知識與技能，這樣，一個模塊化數(shù)控機(jī)床實驗系統(tǒng)的制作就應(yīng)運而生。而我目前所要做的就是正確處理好實驗系統(tǒng)與現(xiàn)實所需要的機(jī)床之間的很好的鏈接。這即是本次設(shè)計的意義所在。</p><p>　　二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題 </p><p>　　1. 模塊化機(jī)床的理解</p><p>　　在

11、模塊化設(shè)計中,設(shè)計對象的功能表示向模塊結(jié)構(gòu)演變過程中存在著映射關(guān)系,即以一定的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)相應(yīng)的產(chǎn)品功能。當(dāng)然,這種映射不是簡單的一對一的對應(yīng),而是功能模型的信息通過數(shù)學(xué)、物理及概念層的運算和轉(zhuǎn)化,體現(xiàn)概念設(shè)計過程中設(shè)計思維的發(fā)散、轉(zhuǎn)換和綜合等特性。模塊化設(shè)計使機(jī)床具有很大的適應(yīng)性和靈活性。 可以滿足用戶多樣化、個性化的要求。將小批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)橹小⒋笈可a(chǎn)。有利于采用先進(jìn)技術(shù)和成組技術(shù), 是解決復(fù)雜產(chǎn)品多樣化的一種現(xiàn)代設(shè)計方法， 更能促進(jìn)

12、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整, 加速產(chǎn)品的更新?lián)Q代，從而加大了對模塊化機(jī)床的需求。</p><p><b>　　2. 直線運動單元</b></p><p>　　系統(tǒng)中基本采用的是滾珠絲桿來進(jìn)行進(jìn)給運動，用其組成進(jìn)給系統(tǒng)?；跐L珠絲杠的直線運動單元由旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)、配比齒輪或聯(lián)軸節(jié)、絲杠支架軸承、止推軸承和螺母托架、絲杠和螺母等元件組成。采用這種傳動系統(tǒng)最大的優(yōu)點是，可以采用技術(shù)上比較成

13、熟的旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)驅(qū)動，直線運動單元和機(jī)床整機(jī)的設(shè)計和安裝調(diào)試均比較方便，而且成本相對較低。因而本實驗系統(tǒng)，要解決直線運動單元的具體設(shè)計，參數(shù)選擇，使進(jìn)給箱的模塊大小與其他零件相匹配。</p><p><b>　　3. 回轉(zhuǎn)運動單元</b></p><p>　　這包括主軸的回轉(zhuǎn)運動，和回轉(zhuǎn)工作臺的運動。本課題主要研究回轉(zhuǎn)工作臺的運動，它是是鏜床、鉆床、銑床和插床等重要附

14、件，用于加工有分度要求的孔、槽和斜面，加工時轉(zhuǎn)動工作臺，則可加工圓弧面和圓弧槽等。通用轉(zhuǎn)臺按結(jié)構(gòu)不同又分為水平轉(zhuǎn)臺、立臥轉(zhuǎn)臺和萬能轉(zhuǎn)臺。本次設(shè)計，只選擇其中一種工作形式，進(jìn)行初步的參數(shù)確定和繪制。</p><p>　　4. 實驗系統(tǒng)的組裝設(shè)計</p><p>　　設(shè)計好組成該模塊化的基本系統(tǒng)零件后，要進(jìn)行組裝，從而組成部同機(jī)床。做到查閱資料，了解模塊化數(shù)控機(jī)床，并且 整理基本組成模塊，盡量

15、減少模塊的種類，滿足更多的機(jī)床需求。</p><p>　　三、研究步驟、方法及措施 </p><p>　　1. 查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解模塊化數(shù)控機(jī)床，弄清所要解決的基本問題，重要結(jié)構(gòu)功能原理，確定所需要的模塊數(shù)量，初步測定如下表。</p><p>　　2. 了解直線運動單元和回轉(zhuǎn)運動單元，并進(jìn)行進(jìn)給箱，分度箱，導(dǎo)軌等零件的具體尺寸設(shè)計，完成三維零件圖的繪制。<

16、/p><p>　　3. 完成幾組零件的裝配圖</p><p>　　4. 完成設(shè)計說明書</p><p><b>　　四、研究工作進(jìn)度</b></p><p>　　第 1～4 周：收集資料，確定方案，撰寫開題報告，文獻(xiàn)綜述，節(jié)點考核的ppt，確定所需模塊的基本種類。</p><p>　　第 5～8 周：

17、主要零部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)，了解設(shè)備詳細(xì)結(jié)構(gòu)，完成進(jìn)給箱，分度箱，中心架的設(shè)計及其三維圖的繪制。 </p><p>　　第 9～12 周：繼續(xù)零件參數(shù)的設(shè)計，完成減速箱，立柱，尾座，車刀架的設(shè)計及其三維圖的繪制。</p><p>　　第 13～16 周：繼續(xù)零件參數(shù)的設(shè)計，完成花盤主軸的設(shè)計及其三維圖的繪制及不同機(jī)床的裝配圖，完成畢業(yè)設(shè)計論文。</p><p>　　第 1

18、7 周：準(zhǔn)備答辯。</p><p><b>　　五、主要參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 陸敬嚴(yán). 中國現(xiàn)代科技史上的一起重要事件--記20世紀(jì)60年代關(guān)于"積木式機(jī)床"的討論.哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報[J].2004，6（5）:10-14.</p><p>　　[2] 齊爾麥，徐燕申，謝艷.模塊化數(shù)控機(jī)床概念設(shè)計的研

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