車床功能部件開發(fā)【畢業(yè)設(shè)計+開題報告+文獻綜述】

1、<p><b>　?。?0_ _屆）</b></p><p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計</b></p><p><b>　　車床功能部件開發(fā)</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　車銑復合加工中心的加工過程實際是

2、安裝在刀塔上的刀具與工件之間的相對運動過程。工件——刀具組成一個彈性系統(tǒng)，相當于工件——刀塔組成一個彈性系統(tǒng)。刀塔作為車銑復合加工中心結(jié)構(gòu)的一部分，也是重要的一部分。本課題通過已知的動力頭和動導軌來設(shè)計立柱的結(jié)構(gòu)，以使動力頭上的刀具能在Y方向上移動，定位Y方向，從而精確加工工件。傳動裝置是通過步進電動機來帶動絲桿，絲桿與絲桿螺母配合帶動刀具Y方向的運動。以此結(jié)構(gòu)可以在車床上一次裝夾來完成大部分的加工，使減少裝夾誤差。加工的零件的精度變得

3、更高，效率更大。</p><p>　　關(guān)鍵詞：車銑復合加工中心 彈性系統(tǒng) 刀塔 立柱 Y軸方向</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The process of turning- milling compound machining center actual is the relative move

4、ment between cutting tools of the tower and workpiece. workpiece -cutting tools composed a flexible system is the equivalent of a flexible system of the – tower.cutter tower as a part of turning- milling compound machini

5、ng center ，also is important part of it. This topic through the known power head and dynamic guide to design the structure of pillar, in order to make power head tool can move in the Y direction</p><p>　　Key

6、words: turning- milling compound machining center elastic system </p><p>　　cutter tower pillar of Y axis</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘 要……………………………………………………

7、………………………………… III</p><p>　　Abstract ……………………………………………………………………… IV</p><p>　　1 緒論 ………………………………………………………………………… 1</p><p>　　1.1 課題研究的背景 …………………………………………………… 1</p><p&

8、gt;　　1.2 課題研究的意義 …………………………………………………… 2</p><p>　　1.3 現(xiàn)代數(shù)控機床的特點 ………………………………………………… 2</p><p>　　1.4 國內(nèi)外研究的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 ……………………………………………… 3 </p><p>　　1.5技術(shù)發(fā)展趨勢 ………………………………………………………… 4&

9、lt;/p><p>　　1.6課題研究內(nèi)容 ………………………………………………………… 5</p><p>　　2設(shè)備方案設(shè)計與總體設(shè)計……………………………………………………… 6</p><p>　　2.1箱體二維圖 ………………………………………………………… 6</p><p>　　2.2絲杠螺母二維圖 ……………………………

10、………………………… 6</p><p>　　2.3絲杠二維圖 …………………………………………………………… 7</p><p>　　2.4立柱裝配圖……………………………………………………………… 8</p><p>　　2.5總裝配圖………………………………………………………………… 9</p><p>　　3立柱部分主要零件的設(shè)計計

11、算………………………………………………… 10</p><p>　　3.1總裝配圖原理…………………………………………………………10</p><p>　　3.2選擇電動機 ……………………………………………………… 10</p><p>　　3.3計算傳動裝置的運動和動力學參數(shù)……………………………… 11</p><p>　　3.4

12、螺栓的設(shè)計計算…………………………………………………… 12</p><p>　　3.5箱體的設(shè)計計算…………………………………………………… 12</p><p>　　3.6絲桿的設(shè)計計算 ………………………………………………… 12</p><p>　　3.7絲桿螺母的設(shè)計計算……………………………………………… 13</p><p

13、>　　3.8軸承的設(shè)計計算 ………………………………………………… 14</p><p>　　3.9 鍵的設(shè)計計算 …………………………………………………… 14</p><p>　　4 總結(jié)與展望 ……………………………………………………………………16</p><p>　　參考文獻……………………………………………………………………………17<

14、;/p><p>　　致謝…………………………………………………………………………………18</p><p>　　附錄…………………………………………………………………………………19</p><p>　　附錄圖1 底板………………………………………………………………19</p><p>　　附錄圖2 箱體………………………………………………………

15、………19</p><p>　　附錄圖3 絲桿螺母…………………………………………………………20</p><p>　　附錄圖4 杯套………………………………………………………………20</p><p>　　附錄圖5 電機連接固定架…………………………………………………21</p><p>　　附錄圖6 墊片……………………………………………

16、………………… 21</p><p>　　附錄圖6 鍵套…………………………………………………………………22</p><p>　　附錄圖7 絲桿…………………………………………………………………22</p><p>　　附錄圖8 側(cè)板…………………………………………………………………23</p><p>　　附錄圖9 立柱裝配圖………………

17、…………………………………………23</p><p>　　附錄圖10總裝配圖……………………………………………………………24</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 課題研究的背景</p><p>　　隨著改革開放，我國越來越重視國際化的發(fā)展，相應的我國的數(shù)控車床也在快速的發(fā)展，成為世

18、界上機床產(chǎn)量最高的國家。但是我國數(shù)控車床在國內(nèi)市場也面臨著嚴峻的形勢。由于我國起步比較晚，所以在與數(shù)控車床的技術(shù)與信息相應也比較滯后：比如1.國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)及伺服和驅(qū)動技術(shù)比世界先進水平落后，設(shè)計手段及設(shè)計工具落后，元器件應用水平落后，在基礎(chǔ)零件供應及工藝過程可靠性保障等方面都存在很大差距。2.產(chǎn)品開發(fā)和交貨周期長，產(chǎn)品性能、機床質(zhì)量和可靠性較差，手段老化、缺少創(chuàng)新。3. 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展缺少共同的軟件規(guī)范和支撐平臺。4. 國有企業(yè)轉(zhuǎn)型尚未

19、完成，企業(yè)經(jīng)營機制落后，導致企業(yè)運轉(zhuǎn)效率低下，使得數(shù)控機床生產(chǎn)企業(yè)難以適應市場經(jīng)濟發(fā)展。</p><p>　　由于國外市場的開放性和全球化，產(chǎn)品的上市時間(Time)、產(chǎn)品質(zhì)量(Qual i ty)、成本(Cost)、創(chuàng)新能力(Creation)和服務(wù)(Service)得到了很大的改善。美國制造業(yè)在20世紀50至60年代主要以擴大生產(chǎn)規(guī)模作為企業(yè)競爭力的第一要素， 而在70年代競爭力的第一要素為降低生產(chǎn)成本，80

20、年代為提高產(chǎn)品質(zhì)量，90年代為市場響應速度。所以現(xiàn)代每個企業(yè)都采用先進的設(shè)計技術(shù)和手段，以加快設(shè)計速度，提高設(shè)計質(zhì)量，增強競爭力。從而出現(xiàn)了劃時代的產(chǎn)品—加工中心。加工中心具有很多優(yōu)點，它能實現(xiàn)自動換刀(ATC)、自動換工件(AWC)， 能實現(xiàn)銑、鉆、鏜、攻絲甚至磨削工序等的復合，還具有多軸聯(lián)動、加工任意曲面并可代替鉆床、銑床、鏜床等的功能，因此對于復雜零件的加工，加工中心的“特長”可以得到充分發(fā)揮，其數(shù)量和使用范圍得以不斷增加和擴大。

21、國外發(fā)達國家數(shù)控機床發(fā)展的成功經(jīng)驗是：在掌握數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)后，要在政府的支持下，在科研開發(fā)上進行扶持，直接給企業(yè)提供科研貸款，限制進口機床產(chǎn)品，保護本國機床工業(yè)整體利益，企業(yè)要大力開拓市場，提高產(chǎn)品競爭力。為了加速振興我國的機床制造業(yè)，我們應該在下面幾個方</p><p>　?。?）改變過去傳統(tǒng)的設(shè)計、生產(chǎn)和管理模式，最大限度地利用虛擬設(shè)計手段，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，降低成本，并努力縮短交貨期，同時還需要快速響應

22、市場和用戶的變化，利用有利時機快速搶占市場。</p><p>　?。?）以國外的信息和經(jīng)驗提高數(shù)控機床的綜合性能，以及高效柔性化和高精化發(fā)展。</p><p>　　（3）提高機床的網(wǎng)絡(luò)化控制，實現(xiàn)自動化發(fā)展。</p><p>　?。?）發(fā)展網(wǎng)絡(luò)制造單元以適應數(shù)字化企業(yè)的構(gòu)建。</p><p><b>　　1．2課題的意義</b

23、></p><p>　　傳統(tǒng)的開發(fā)研制一個機床新產(chǎn)品所需要的開發(fā)研制周期長，投資消耗大。但是隨著經(jīng)濟水和生活水平的提高，人們越來越注重產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)周期，這就對機床工業(yè)提出了越來越高的要求。除了要求機床重量輕、成本低、使用方便和具有良好的加工工藝性以外，還著重要求機床具有越來越高的加工性能。我們都知道機床的綜合性能主要由加工質(zhì)量和金屬切除率所決定。機械制造過程的高速化、精密化和自動化，對機床的切削速度、加

24、工精度以及穩(wěn)定性提出了更高的要求。車銑復合加工中心的加工過程實際是安裝在刀塔上的刀具與工件之間的相對運動過程。工件——刀具組成一個彈性系統(tǒng)，由于刀具安裝在刀架上，相對刀塔可以忽略，實際上相當于工件一刀塔組成一個彈性系統(tǒng)。從加工零件的表面成形過程知道，如果車銑復合加工中心在工作時刀具與加工工件沿著預定的軌跡做準確的相對運動，則能得到理想的工件輪廓形狀，否則難以滿足要求。刀塔作為彈性系統(tǒng)的元素之一，它直接影響零件表面成形運動軌跡的準確性，因

25、此它的靜動態(tài)性能將直接影響零件的加工精度、表面質(zhì)量和機床的生產(chǎn)率。</p><p>　　1.3現(xiàn)代數(shù)控機床的特點</p><p><b>　　（1）高柔性</b></p><p>　　數(shù)控銑床的最大特點是高柔性，可以適應加工不同形狀且形狀比較復雜的工件。減小人為所帶來的不確定因素。</p><p><b>　　

26、（2）高精度</b></p><p>　　目前數(shù)控裝置的脈沖當量一般為0.001mm，高精度的數(shù)控系統(tǒng)可達0.0001mm。一般情況下，絕對能保證工件的加工精度。另外，數(shù)控加工還可避免工人操作所引起的誤差，所加工零件的尺寸統(tǒng)一性特別好，產(chǎn)品質(zhì)量能得到保證。</p><p><b>　?。?）高效率</b></p><p>　　據(jù)統(tǒng)計

27、，采用數(shù)控銑床比普通銑床可提高生產(chǎn)率3～5倍。對于復雜的成形面加工，生產(chǎn)率可提高十幾倍甚至幾十倍。數(shù)控機床的工序高度集中，提高了勞動生產(chǎn)率并減少了工件的裝夾誤差。其中主軸轉(zhuǎn)速和進給量都是無級變速的，有利于得到最佳切削用量。數(shù)控機床都有快進、快退、快速定位功能，可大大減少機動時間。 更換工件時，只需調(diào)用儲存于計算機中的加工程序、裝夾工件和調(diào)整刀具數(shù)據(jù)即可，從而大大縮短生產(chǎn)周期。</p><p>　?。?）機床的信

28、息化和智能化。</p><p>　　現(xiàn)在數(shù)控機床可以進行網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)據(jù)傳送，從而可以遠程控制機床生產(chǎn)零件。他可以快速的了解到機器的運行狀態(tài)，并可以實時調(diào)整機器狀態(tài)和終止一</p><p>　　故障的發(fā)生。這樣可以快速更改客戶的要求變化，也更加的能適用于當今社會的需求。</p><p>　　1.4 國內(nèi)外研究的產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀　</p><p>　　1.

29、4.1立式車銑復合機床</p><p>　　沈陽機床展出了VTC250140m立式車銑中心(見圖l)，VTC250140m立式車銑中心是沈陽機床并購德國希斯公司后，借鑒其先進、成熟的制造技術(shù)合力打造的一款國內(nèi)高端產(chǎn)品。2008年底，產(chǎn)品進入研發(fā)設(shè)計階段，2009年下半年正式進入市場。該款產(chǎn)品盡管性能已達國內(nèi)一流，但價格卻相對減少1／2，超高的性價比，使其在進入市場不到一年的時間里，得到用戶青睞，已獲13臺訂單合同

30、。廣泛應用于航天、船舶、風電等國家重點領(lǐng)域，產(chǎn)品已出口至美國、日本、印度等國家。</p><p>　　1.4.2臥式車銑復合機床</p><p>　　國內(nèi)外多家主機廠展出了臥式車銑復合機床產(chǎn)品，其中大連機床集團的展品CHD25A車銑復合中心、大連科德的展品KDW-4200FH、大隈的展品MULTUSB300最有特點，下面逐一介紹：（1)大連機床集團的展出了CHD25A車銑復合中心(見圖2

31、)，主要適用于軍工、航空、航天等企業(yè)形狀復雜、加工精度要求較高的零件的加工.</p><p>　　（2)大連科德數(shù)控有限公司展出的KDW-4200FH型14軸5聯(lián)動臥式車銑復合加工中心(見圖3)，該機床可實現(xiàn)高速銑削及鉆削功能、高速車削功能、多工位刀塔，可對回轉(zhuǎn)體圓周表面精密車削、鉆孔、平面及曲面銑削、開槽等加工，一次裝夾即可完成多道工序。適合中大型細長軸類零件加工，曲軸及復雜回轉(zhuǎn)體零件加工，是航空、航天、能源等

32、領(lǐng)域大型復雜軸類零件、箱體類零件、葉輪、葉片類零件制造的關(guān)鍵設(shè)備。該產(chǎn)品的國產(chǎn)化將改變這類關(guān)鍵設(shè)備長期受國發(fā)達國家進口限制的現(xiàn)狀，以高性能價格比達到替代進口目的。（3)日本0KUMA公司展出了智能型復合加工機床MULTUS B300(見圖4)。該機床</p><p>　　根據(jù)目前復合機床加工準備和首次加工需要大量時間，比通用NC機床使用難度大，很難根據(jù)環(huán)境溫度的變化保證精度等問題提出很多解決措施?！?lt;/p

33、><p>　　以上幾種展品基本代表了國內(nèi)外車銑復合機床的最高技術(shù)水平，通過分析很清晰地看到我國車銑復合機床已取得較大發(fā)展，近幾年開發(fā)的車銑復合機床，基本參數(shù)、機床結(jié)構(gòu)和國際水平接近。</p><p><b>　　1.5技術(shù)發(fā)展趨勢</b></p><p>　　（1）更加的集中化，一次安裝完成更多的加工過程。從而較小多次裝夾誤差和裝夾的時間。<

34、/p><p><b>　?。?）更高的精度。</b></p><p>　　（3）更效率化，實現(xiàn)多軸并聯(lián)運動，減小整體工件加工的時間。</p><p>　?。?）更好的網(wǎng)絡(luò)化和信息化，從而遠程控制機器，了解整體機床的在加工的運行狀態(tài)，也更加適應客戶隨時提出的要求。</p><p>　?。?）更好的柔性化。</p>

35、<p>　　（6）更好的可靠性。在當今激烈的市場經(jīng)濟中，企業(yè)必須使機器連續(xù)工作，從而要求機器有高的可靠性。降低機器發(fā)生的故障率，從而減小損失，提高企業(yè)的競爭力。</p><p>　?。?）智能化。出現(xiàn)問題，自動停止工作，發(fā)出警報，并檢測故障的發(fā)生位置，從而便于維修人員維修，減省時間，提高效率。</p><p>　?。?）更好的人性化。好的外觀，功能齊全，操作可靠安全，性能良好。

36、</p><p>　　1.6 課題研究內(nèi)容</p><p>　　參閱中文相關(guān)文獻和外文專題文獻。</p><p>　　應用CAD技術(shù)繪制刀塔結(jié)構(gòu)的零件圖與裝配圖。</p><p>　　閱讀寫說明書相關(guān)內(nèi)容，根據(jù)所作的刀塔結(jié)構(gòu)做出相應的說明書。</p><p><b>　　課題的技術(shù)路線：</b>&

37、lt;/p><p><b>　　圖5課題的技術(shù)路線</b></p><p>　　2.車床功能部件——立柱設(shè)計過程</p><p>　　立柱主要由三大部分組成：絲杠，絲桿螺母，箱體。立柱與導軌的連接，使刀具能沿X軸，Z軸移動。步進電動機與絲桿的配合可以使刀具沿Y軸的方向移動。從而可以準確的定位工件的位置。</p><p>&l

38、t;b>　　2.1箱體二維圖</b></p><p><b>　　圖6箱體</b></p><p>　　箱體起著支撐步進電動機，連接導軌，隨導軌一起移動.確定其他相關(guān)零件的位置。而且還實現(xiàn)著刀具Y軸的移動。</p><p>　　第一步，我在設(shè)計中根據(jù)相關(guān)零件的選擇，確定與零件的配合尺寸以及位置所在，初步設(shè)計立柱的整體尺寸。&l

39、t;/p><p>　　第二步，以前面所得到的信息，大致確定比較容易加工及簡單的外形。</p><p>　　第三步，考慮到維修以及更換零件的方便，從而進行箱體某些部位的打空。</p><p>　　第四步。進行細節(jié)的設(shè)計。</p><p>　　2.2絲杠螺母二維圖</p><p><b>　　圖7絲杠螺母</b

40、></p><p>　　連接動力頭以及與絲桿的配合，實現(xiàn)轉(zhuǎn)動絲桿得到絲桿螺母與動力頭的Y方向的移動，從而進行準確的定位。</p><p>　　第一步，根據(jù)箱體的整體尺寸以及動導軌與箱體中心線的位置關(guān)系，以及設(shè)計所需的強度，初步設(shè)計出絲桿螺母的大體尺寸，確定配合位置的與端面的位置關(guān)系。</p><p>　　第二步，根據(jù)動導軌的配合為，以及經(jīng)驗確定動導軌與絲桿螺母

41、的螺栓配合位置。第三步，為了減小絲桿與絲桿螺母的過多接觸面積使絲桿彎曲的影響，從而中間進行斷開，并且這個結(jié)構(gòu)可以進行正向與反向的間隙補償。</p><p><b>　　2.3絲杠二維圖</b></p><p><b>　　圖8絲桿</b></p><p>　　絲桿通過連接步進電動機和絲桿螺母實現(xiàn)刀具的Y軸的移動。</

42、p><p>　　第一步，根據(jù)強度的設(shè)計，初步設(shè)計出絲桿的最小的直徑，根據(jù)標準零件的選擇確定配合尺寸，再根據(jù)軸向和周向定位設(shè)計出階梯和周向尺寸。</p><p>　　第二步，通過選取好的平鍵，確定鍵槽的位置及大小。</p><p>　　第三步，細節(jié)的設(shè)計。</p><p><b>　　2.4立柱裝備圖</b></p>

43、;<p><b>　　圖9箱體</b></p><p>　　把現(xiàn)有的進行有順序組裝。利用立柱裝配關(guān)系理解立柱工作原理</p><p><b>　　2.5總裝配圖</b></p><p><b>　　圖10總裝配圖</b></p><p>　　把現(xiàn)有的功能模塊進行組

44、裝，從中幫助你理解其工作原理。</p><p>　　3立柱部分主要零件的設(shè)計計算</p><p><b>　　3.1總裝配圖原理</b></p><p><b>　　圖11總裝配傳動圖</b></p><p><b>　　圖12總裝配圖原理</b></p><

45、;p><b>　　3.2選擇電動機</b></p><p>　?。?）選擇電動機的類型</p><p>　　根據(jù)實際工作要求和條件選用交流伺服電動機</p><p>　?。?）確定電動機轉(zhuǎn)速</p><p>　　絲杠工作時的轉(zhuǎn)速為，總的傳動比i=1,則電動機轉(zhuǎn) （3—1

46、）</p><p>　?。?）確定電動機功率</p><p>　　為動力頭升降過程中的功率0.4kw, 角接觸球軸承1效率，角接觸球軸承2效率，絲杠螺母傳動效率</p><p>　　為電動機軸只至動力頭的傳動裝置的總效率：</p><p><b>　?。?—2）</b></p><p><b

47、>　　電動機的輸出功率</b></p><p>　　kw=0.4/0.92 （3—3） </p><p>　　3.3計算傳動裝置的運動和動力學參數(shù)</p><p><b>　?。?）各軸轉(zhuǎn)速&

48、lt;/b></p><p>　　電動機軸 （3—4） </p><p>　　絲杠 （3—5）</p><p><b>　?。?）各軸輸入功率</b></p>&

49、lt;p>　　電動機軸 （3—5）</p><p>　　絲杠 （3—6）</p><p><b>　?。?）各軸輸入轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　電動機軸 （3—7）

50、 </p><p>　　絲杠 （3—8）</p><p>　　將以上算得的運動和動力學列表如下：</p><p>　　3.4螺栓的設(shè)計計算</p><p>　　（1）確定螺栓的直徑</p><p>　　因為螺栓主要受軸向力作用，且對于一般的連接殘余預緊力,</p>

51、;<p>　　(F為工作力)， （3—9）</p><p>　　取, </p><p><b>　?。?—10）</b></p><p><b>　　（3—11）</b></p><p>　　螺栓危險

52、截面的直徑（螺紋小徑）：</p><p>　　， （3—12）</p><p>　　則選擇 D=8mm（D為大徑） </p><p>　?。?）校核螺栓所需的預緊力是否合適</p><p>　　, （3—13）</p>

53、<p><b>　　（3—14）</b></p><p>　　3.5機箱的設(shè)計計算</p><p>　　根據(jù)要加工的工件最大直徑，取導軌的高度為172mm,再根據(jù)螺栓直徑為8mm，與之相配合的長度一般為1.2~2個8mm， 1.2，所以選擇10mm的鉸孔長度。其他根據(jù)零件的配合選擇長度。</p><p>　　3.6絲桿的設(shè)計計算&

54、lt;/p><p>　?。?）絲桿尺寸的確定</p><p><b>　　F=1200N，。</b></p><p>　　絲桿在工作中受切應力作用，則</p><p><b>　　（3—15）</b></p><p><b>　?。?—16）</b><

55、/p><p>　　綜合總體因素取絲桿與絲桿螺母工作直徑為20mm：</p><p>　?。?）校核絲桿應力是否合適</p><p>　?。?—17） </p><p>　　（3）校核絲桿穩(wěn)定性是否合適</p><p><b>　?。?—18）

56、</b></p><p><b>　　故合適</b></p><p>　　由于精度要求較高，選擇螺距為0.5mm，選擇梯形齒，因為傳動效率比較高，精度也比較高，其他直徑根據(jù)配合在的零件的周向和軸向的定位，以及配合尺寸而定。</p><p>　　3.7絲桿螺母設(shè)計計算</p><p><b>　?。?

57、）螺母高度</b></p><p>　　一般取1.2~3.5 則：</p><p><b>　?。?—19）</b></p><p>　?。?）螺母螺紋危險截面的剪切強度的計算與校核</p><p>　　u=44，b=0.65P</p><p><b>　?。?—20）&

58、lt;/b></p><p>　?。?）螺母螺紋危險截面的彎曲強度的計算與校核</p><p><b>　?。?—21）</b></p><p><b>　　（3—22）</b></p><p>　　3.8軸承的設(shè)計計算</p><p>　　根據(jù)受力情況選用角接觸球軸承

59、70000C，要求軸承連續(xù)工作2年（每年300天計算）</p><p><b>　?。?）軸承1:</b></p><p><b>　　（3—23）</b></p><p>　　工作平穩(wěn)，取 則</p><p><b>　?。?—24）</b></p><

60、;p><b>　?。?—25）</b></p><p><b>　?。?—26）</b></p><p>　　按照滾動軸承樣本選7203C.</p><p><b>　　(2)軸承2：</b></p><p>　　由于絲桿要使零件定位，從而加工軸肩等，直徑必然增大，從而選

61、擇7205C</p><p><b>　　3.9鍵的設(shè)計計算</b></p><p>　　（1）選擇鍵連接的類型和尺寸</p><p>　　根據(jù)實際情況，選擇平頭普通平鍵。</p><p>　　根據(jù)，，查表得鍵的截面尺寸為：寬度，，高度，。由輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵</p><p><

62、;b>　　長,.</b></p><p>　?。?）校核鍵連接的強度</p><p>　　鍵、軸和輪轂的材料都是45鋼，查表得許用擠壓應力，取其平均值。鍵的工作長度，，鍵的輪轂槽的接觸高度。</p><p>　　則 <110MPa （3—27）</p><p><b>　?。?—28）

63、</b></p><p>　　與110Mpa相差很小， 故合適。</p><p><b>　　4 總結(jié)與展望</b></p><p>　　這次畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容是根據(jù)已知的動力頭和動導軌來設(shè)計刀塔（立柱）。我想根據(jù)動導軌的結(jié)構(gòu)來設(shè)計與之相配合的結(jié)構(gòu)。為了使動力頭和動導軌在Y軸方向上移動，我參考了一些有關(guān)傳動方面的書，最后選擇了絲桿與絲桿

64、螺母傳動結(jié)構(gòu)。根據(jù)動導軌的結(jié)構(gòu)，合理設(shè)計出與絲桿螺母的螺栓固定位置。由于在實際加工中Y軸方向的定位精度比較高，所以我選擇利用鍵套來間接的使步進電動機與絲桿相連，從而減小傳動誤差。根據(jù)要加工零件最大尺寸，從而確定機箱中軌道的高度，在根據(jù)其他零件相配合，確定機箱其他尺寸。有考慮到維修的問題，確定機箱開槽的位置等細節(jié)問題。在畫圖遇到很多的問題，比如螺栓螺紋的配合畫法，螺栓與螺紋四分之三圓。有些相關(guān)零件的剖面線關(guān)系。剖面視圖，斷面圖，向視圖等視

65、圖的畫法。以及注意同一個視圖盡量不要重復已經(jīng)標清的零件。我知道還有很多的地方還不夠，不過我在這次設(shè)計中學到很多東西。</p><p><b>　　主要參考文獻</b></p><p>　　[1]孫桓. 機械原理[M] . 北京:高等教育出版社,1990. [2]陳心昭. 現(xiàn)代實用機床設(shè)計手冊[ K] .&#

66、160;北京:機械工業(yè)出版社 , 2006. [3]張曙 車銑復合到完整加工[J].新技術(shù)新工藝.2004，8[4] [5]劉克非，張之敏，周敏，劉志斌，復雜微小型工件的完整加工工藝分析[J]，工藝與檢測，2006，7 [6]劉克非，張良斌 ，李春平 ，張之敬，基于車銑技術(shù)的微小型零件完整加工[J]，湖北工業(yè)大學學報，2007，4 [7]許 軍，劉克非，實現(xiàn)微小型回轉(zhuǎn)體

67、零件完整加工的技術(shù)[J]，裝備制造技術(shù)2009，11 [8]張曙，數(shù)字化制造一機床工業(yè)的未來[J]，世界制造技術(shù)與裝備市場  2005年3期 [9]劉克非，劉海生，李春平，張之敬，微小型座體零件的車銑加工技術(shù)[J]，機械工程師，2007，7 [10]許軍，劉克非，實現(xiàn)微小型回轉(zhuǎn)體零件完整加工的技術(shù)[J]，裝備制造技術(shù)，2009，11 [11]劉克非一，張之敬，劉志兵，周敏，陳憲戰(zhàn)，硬鋁材料的微小零件切削加工[

68、J]，輕合金加工技術(shù)，2005，9 [12]劉小鵬，鄭新建，殷燕芳，數(shù)控立式車床的模塊</p><p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　附錄圖1 底板</b></p><p><b>　　附錄圖2 箱體</b></p><p><b>　　附錄

69、圖3 絲桿螺母</b></p><p><b>　　附錄圖4 杯套</b></p><p>　　附錄圖5 電機連接固定架</p><p><b>　　附錄圖6 墊片</b></p><p><b>　　附錄圖7 鍵套</b></p><p>

70、<b>　　附錄圖8 絲桿</b></p><p><b>　　附錄圖9 側(cè)板</b></p><p>　　附錄圖10 立柱裝備圖</p><p>　　附錄圖11 總裝配</p><p><b>　　文獻綜述</b></p><p><b>

71、　　車床功能部件開發(fā)</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著機械工程技術(shù)的發(fā)展，裝備制造、交通運輸、石油化工、航空航天及國防軍工等對高速高精度加工中心的要求顯著提高。車銑復合加工中心的加工過程實際是安裝在刀塔上的刀具與工件之間的相對運動過程。工件——刀具組成一個彈性系統(tǒng)，相當于工件——刀塔(立柱和刀架的組合)組成一個彈性

72、系統(tǒng)。從加工零件的表面成形過程知道，如果車銑復合加工中心在工作時刀具與加工工件沿著預定的軌跡做準確的相對運動，則能得到理想的工件輪廓形狀，否則難以滿足要求。從而闡述當今了車銑技術(shù)的發(fā)展狀況以及還需要改進的地方和發(fā)展趨勢。</p><p>　　關(guān)鍵詞：加工中心 高速高精度性 刀塔結(jié)構(gòu)</p><p>　　1前言部分（闡明課題的研究背景和意義）</p><p>　　國內(nèi)

73、數(shù)控機床的研究概況</p><p>　　我國是世界上機床產(chǎn)量最高的國家，但目前在國際市場競爭中仍處于較低水平，在國內(nèi)市場也面臨著嚴峻的形勢。一方面國內(nèi)市場對各類機床產(chǎn)品特別是數(shù)控機床有大量的需求，而另一方面卻有不少國產(chǎn)機床滯銷積壓，國外機床產(chǎn)品卻占有大量市場份額。國產(chǎn)數(shù)控機床市場占有率逐年下降，1999年是33．6％，2003 年僅占27．7％{而進口額逐年上升，1999年為8．78億美元(7624臺)，2003

74、年達27．1 億美元(23320臺)，相當于同年國內(nèi)數(shù)控機床產(chǎn)值的2．7倍。數(shù)控機床的技術(shù)水平、性能和質(zhì)量與國外還有很大差距，到目前為止，國內(nèi)技術(shù)含量較低的簡易數(shù)控車床仍占主導地位，高檔數(shù)控機床及功能部件大多數(shù)依靠進口。影響我國數(shù)控機床產(chǎn)品及其裝備發(fā)展的癥結(jié)主要集中在以下幾個方面： </p><p>　　1．我國數(shù)控技術(shù)、數(shù)控機床產(chǎn)品與世界先進水平存在差距國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)及伺服和驅(qū)動技術(shù)比世界先進水平落后lO—15年

75、；設(shè)計手段及設(shè)計工具落后8—10年；元器件應用水平落后6—8年；在基礎(chǔ)零件供應及工藝過程可靠性保障等方面都存在很大差距。</p><p>　　2．國產(chǎn)數(shù)控機床產(chǎn)品與國外同類產(chǎn)品的差距造成國產(chǎn)數(shù)控機床市場占有率逐年下降的直接原因是我國數(shù)控機床整機的開發(fā)能力遠低于世界先進水平，主要體現(xiàn)在：產(chǎn)品開發(fā)和交貨周期長；產(chǎn)品性能、機床質(zhì)量和可靠性較差；數(shù)控機床外觀質(zhì)量落后于國外產(chǎn)品，價格優(yōu)勢逐漸喪失； 國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機床沒

76、有形成占市場主導地位的名牌產(chǎn)品等?？傊瞬艆T乏、手段老化、缺少創(chuàng)新已嚴重制約了我國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。</p><p>　　3．數(shù)控系統(tǒng)與世界先進水平的差距。盡管我國數(shù)控技術(shù)的攻關(guān)項目相對集中在數(shù)控系統(tǒng)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面，數(shù)系統(tǒng)仍然是數(shù)控機床發(fā)展的最大“瓶頸”。國產(chǎn)機床產(chǎn)品的市場被國際壟斷商奪去；科技攻關(guān)成果的技術(shù)水平與國外先進水平差距仍然很大；雖然我國自主開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)沒有跟著國外的系統(tǒng)走，但數(shù)控技術(shù)的發(fā)展缺

77、少共同的軟件規(guī)范和支撐平臺，因此離系列化、產(chǎn)業(yè)化還有距離。</p><p>　　4．我國數(shù)控技術(shù)及裝備發(fā)展體制上存在問題。國內(nèi)數(shù)控裝備的性能、質(zhì)量和性能價格比在市場競爭中難以與國外產(chǎn)品抗衡； 資金環(huán)境方面，由于數(shù)控機床廠家都正經(jīng)歷著向市場經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的艱難過程，經(jīng)濟效益差，流動資金短缺；人才環(huán)境方面，數(shù)控產(chǎn)業(yè)的優(yōu)秀人才和其它高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)一樣也出現(xiàn)了向國外、外資企業(yè)、獨資企業(yè)流失的趨勢，造成了數(shù)控技術(shù)人才的匱乏；企業(yè)環(huán)

78、境方面， 由于國有企業(yè)轉(zhuǎn)型尚未完成，企業(yè)經(jīng)營機制落后，導致企業(yè)運轉(zhuǎn)效率低下，使得數(shù)控機床生產(chǎn)企業(yè)難以適應市場經(jīng)濟發(fā)展；這是影響企業(yè)發(fā)展的最根本的因素。</p><p>　　國外數(shù)控機床的研究概況</p><p>　　市場的開放性和全球化，促使機床產(chǎn)品的競爭日趨激烈，而決定機床產(chǎn)品競爭力的指標是產(chǎn)品的上市時間(Time)、產(chǎn)品質(zhì)量(Qual i ty)、成本(Cost)、創(chuàng)新能力(Creat

79、ion)和服務(wù)(Service)。用戶在追求高質(zhì)量產(chǎn)品的同時，會更多地追求低的價格和短的交貨期。這就要求企業(yè)改變過去傳統(tǒng)的設(shè)計、生產(chǎn)和管理模式，最大限度地利用虛擬設(shè)計手段，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，降低成本，并努力縮短交貨期，同時還需要快速響應市場和用戶的變化，利用有利時機快速搶占市場。美國制造業(yè)在20世紀50至60年代主要以擴大生產(chǎn)規(guī)模作為企業(yè)競爭力的第一要素， 而在70年代競爭力的第一要素為降低生產(chǎn)成本，80年代為提高產(chǎn)品質(zhì)量，90年

80、代為市場響應速度。所以現(xiàn)代每個企業(yè)都期望通過提高自身的科技含量，采用先進的設(shè)計技術(shù)和手段，以加快設(shè)計速度，提高設(shè)計質(zhì)量，增強競爭力。機床虛擬設(shè)計技術(shù)就是為適應這種形勢的變化而提出來的?！? 20世紀30年代，德國切削物理學家薩洛蒙(Carl．J．Salomon)博士指出，在常規(guī)的切削速度范圍內(nèi)，切削溫度隨著切削速度的增大而升高；但當切削速度增大到一‘定程度后，切削溫度隨著切削速度的</p><p>　　1．以高速

81、化為先導，提高數(shù)控機床的綜合性能。</p><p>　　2．加快數(shù)控機床向高效柔性化和高精化發(fā)展的步伐，推進納米級精度機床 工程的規(guī)和實施。</p><p>　　3．加強發(fā)展多功能復合加工的數(shù)控機床來提高單件和中小批量生產(chǎn)的加工精度和高效柔性化。</p><p>　　4．對于中大批量生產(chǎn)、發(fā)展快速重組制造系統(tǒng)和可重構(gòu)機床將是一個合理的解決方案。&

82、lt;/p><p>　　5．發(fā)展網(wǎng)絡(luò)制造單元以適應數(shù)字化企業(yè)的構(gòu)建。</p><p><b>　　課題的研究意義</b></p><p>　　一個機床新產(chǎn)品的開發(fā)研制按傳統(tǒng)的方式要經(jīng)過幾個階段：產(chǎn)品設(shè)計——根據(jù)用戶提出的要求設(shè)計出圖紙：樣機制造——按照設(shè)計圖紙制造出實體樣機；性能實驗——對制造出的樣機進行性能測試，以檢驗設(shè)計是否滿足用戶的要求；最后

83、還要根據(jù)實驗結(jié)果進行樣機評價和修改設(shè)計。這種傳統(tǒng)的設(shè)計方法開發(fā)研制周期長，投資消耗大，將越來越難以適應現(xiàn)在市場發(fā)展的要求。而且現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展對提供工作母機的機床工業(yè)提出了越來越高的要求。除了要求機床重量輕、成本低、使用方便和具有良好的加工工藝性以外，還著重要求機床具有越來越高的加工性能。機床的mT性能包括其加工質(zhì)量和金屬切除率兩個重要方面，通常用被加工零件能達到的最高精確度和表面光潔度來評定機床的加工質(zhì)量，用金屬切除率來評定機床的切削

84、效率。而機床的加工性能又與其動態(tài)性能緊密相關(guān)。事實證明，隨著機床加工性能的不斷提高，對機床動態(tài)性能的要求也越來越高。機械制造過程的高速化、精密化和自動化，對機床的切削速度、加工精度以及穩(wěn)定性提出了更高的要求。. </p><p>　　同時，現(xiàn)代工程技術(shù)和結(jié)構(gòu)工藝的飛速發(fā)展，常常需要準確而迅速的分析、預測復雜結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性，尤其是分析結(jié)構(gòu)的模態(tài)特征。動態(tài)特性是衡量機床產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量高低的最重要的性能指標之一，認識和提

85、高機床的動態(tài)性能一直是機床設(shè)計人員追求的目標。機床結(jié)構(gòu)分析的首要工作是結(jié)構(gòu)動態(tài)建模，即采用有限元法(FEM)建模，由于機床是由很多部件組成，因此機床上存在著大量的結(jié)合部，這些結(jié)合部的接觸剛度對機床的剛度影響很大。而固有頻率和振型是機床結(jié)構(gòu)的兩個固有特性，分析和預測這兩個特性，對提高機床的動態(tài)性能具有重要意義。車銑復合加工中心的加工過程實際是安裝在刀塔上的刀具與工件之間的相對運動過程。工件——刀具組成一個彈性系統(tǒng)，由于刀具安裝在刀架上，相

86、對刀塔(立柱與刀架的組合)可以忽略，實際上相當于工件一刀塔(立柱和刀架的組合)組成一個彈性系統(tǒng)。從加工零件的表面成形過程知道，如果車銑復合加工中心在工作時刀具與加工工件沿著預定的軌跡做準確的相對運動，則能得到理想的工件輪廓形狀，否則難以滿足要求。刀塔作為彈性系統(tǒng)的元素之一，它直接影響零件表面成形運動軌跡的準確性?？傊?，本課題的意義在于： </p><p>　　i．縮短設(shè)計周期，在最短的時間內(nèi)設(shè)計出最優(yōu)的刀塔結(jié)構(gòu)。

87、</p><p>　　2．減少物質(zhì)的浪費，用最少的材料設(shè)計出滿足加工精度的刀塔結(jié)構(gòu)。</p><p>　　3．為解決同類問題即關(guān)于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、抗振性問題，提供一種研究方法。</p><p>　　2主題部分?。U明課題的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展方向，以及對這些問題的評述）</p><p>　　一、立式車銑復合機床　　沈陽機床展出了VTC25014

88、0m立式車銑中心(見圖l)，VTC250140m立式車銑中心是沈陽機床并購德國希斯公司后，借鑒其先進、成熟的制造技術(shù)合力打造的一款國內(nèi)高端產(chǎn)品。2008年底，產(chǎn)品進入研發(fā)設(shè)計階段，2009年下半年正式進入市場。該款產(chǎn)品盡管性能已達國內(nèi)一流，但價格卻相對減少1／2，超高的性價比，使其在進入市場不到一年的時間里，得到用戶青睞，已獲13臺訂單合同。廣泛應用于航天、船舶、風電等國家重點領(lǐng)域，產(chǎn)品已出口至美國、日本、印度等國家?！　　　《?、臥式

89、車銑復合機床　國內(nèi)外多家主機廠展出了臥式車銑復合機床產(chǎn)品，其中大連機床集團的展品CHD25A車銑復合中心、大連科德的展品KDW-4200FH、大隈的展品MULTUSB300最有特點，下面逐一介紹：　　1)大連機床集團的展出了CHD25A車銑復合中心(見圖2)，主要適用于軍工、航空、航天等企業(yè)形狀復雜、加工精度要求較高的零件的加工?！　　　?)大連科德數(shù)控有限公司展出的KDW-4200FH型14軸5聯(lián)動臥式車銑復合加工中心(見圖3)

90、，該機床可實現(xiàn)高速銑削及鉆削功能、高速車削功能、多工位刀塔，可對</p><p><b>　　發(fā)展趨勢</b></p><p>　　從趨勢上看，主要向以下幾個方向發(fā)展：</p><p>　?。?）更高工藝范圍。</p><p>　　通過增加特殊功能模塊，實現(xiàn)更多工序集成。例如將齒輪加工、內(nèi)外磨削加工、深孔加工、型腔加工、

91、激光淬火、在線測量等功能集成到車銑中心上，真正做到所有復雜零件的完整加工。</p><p><b>　?。?）更高效率。</b></p><p>　　通過配置雙動力頭、雙主軸、雙刀架等功能，實現(xiàn)多刀同時加工，提高加工效率。</p><p><b>　　（3）大型化。</b></p><p>　　由于

92、大型零件一般多是結(jié)構(gòu)復雜、要求加工的部位和工序較多、安裝定位也較費時費事的零件，而車銑復合加工的主要優(yōu)點之一是減少零件在多工序和多工藝加工過程中的多次重新安裝調(diào)整和夾緊時間，所以采用車銑中心進行復合加工比較有利。所以目前五軸車銑復合加工中心正向大型化發(fā)展。例如沈陽機床的HTM125系列車銑中心，回轉(zhuǎn)直徑達到1250mm,加工長度可以達到10000mm,非常適合大型船用柴油機曲軸的車銑加工。</p><p>　?。?/p>

93、4）結(jié)構(gòu)模塊化和功能可快速重組。</p><p>　　車銑中心的功能可快速重組是其能快速響應市場需求，并能搶占市場的重要條件，而結(jié)構(gòu)模塊化是五軸車銑中心功能可快速重組的基礎(chǔ)。一些技術(shù)先進的廠家（如德國DMG、奧地利的WFL、日本的MAZAK公司等）的許多產(chǎn)品都已實現(xiàn)結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計，并正在向如何實現(xiàn)功能快速重組的方面努力。</p><p>　　評述 車銑復合機床作為一種適應現(xiàn)代制造業(yè)多品種

94、、小批量、個性化發(fā)展需求的新技術(shù)，正越來越受到機床行業(yè)的重視，已經(jīng)成為未來機床的一個重要發(fā)展方向。雖然我國車銑復合機床取得一些成果，但是我們和國外同類產(chǎn)品還有很大差距，只有走自主研發(fā)、不斷創(chuàng)新的道路，我國車銑復合機床技術(shù)才能得到真正的提高。我們有理由相信車銑復合機床發(fā)展會在近一次飛躍!</p><p>　　3總結(jié)部分（將全文主題進行扼要總結(jié)，提出自己的見解并對進一步的發(fā)展方向做出預測）</p>&

95、lt;p>　　車銑加工可以更加提高自己產(chǎn)品的質(zhì)量，也提高了生產(chǎn)效率，增強自己的競爭能力。我國的車銑在很多地方還有很大的不足。在a動力刀塔、軸刀架、電主軸、進給系統(tǒng)、電氣控制等關(guān)鍵功能部件全部依賴進口，關(guān)鍵技術(shù)還沒有掌握；b)國內(nèi)一些骨干企業(yè)已經(jīng)掌握了車銑復合機床基本結(jié)構(gòu)原理及控制技術(shù)，關(guān)鍵差距之處在機床的制造水平、精度、機床穩(wěn)定性、機床平均無故障時問及機床應用領(lǐng)域基礎(chǔ)研究等；c)市場占用率低，實際應用少。從而使我國的車銑機床非常依

96、賴國外企業(yè)，我國在這個方面自主能力比較低。我們一定要大力發(fā)展科學技術(shù)，參考國外成熟的有關(guān)車銑方面的資料，參加各種有關(guān)科學的國際會議，引進國外的科學人才，提高我國的在車銑技術(shù)。在車銑方面，我們也要加大人力物力的進行研究，找出適合于我國的方法。國家也應該發(fā)布有利于我國的在車銑的政策，盡量在自己的國家的企業(yè)盡量支持自己的國貨。我國企業(yè)也要努力提高自己的產(chǎn)品質(zhì)量，在搞好國際關(guān)系的同時，尋去自己的銷售渠道。我想這樣我國車銑復合機床將會更進一步的飛

97、躍。我國應該現(xiàn)在產(chǎn)品開發(fā)和交貨周期；產(chǎn)品性能、機床質(zhì)量和可靠性較差；企業(yè)體制國際化加大改進。</p><p><b>　　4參考文獻</b></p><p>　　[1]．楊棣，唐恒齡，‘廖伯瑜編。機床動力學(I)、機床動力學(II)[M]．北京：-機械工業(yè)出</p><p>　　版社，1983．6 </p><p>　　

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99、/p><p>　　[5].許軍.劉克非實現(xiàn)微小型回轉(zhuǎn)體零件完整加工的技術(shù)[期刊論文]-裝備制造技術(shù) 2009(11) </p><p>　　[6].溫良.肖鍵車銑復合技術(shù)在航空系統(tǒng)件上的應用[期刊論文]-航空制造技術(shù) 2009(12) </p><p>　　[7].劉克非.劉海生.李春平.張之敬微小型座體零件的車銑加工技術(shù)[期刊論文]-機械工程師 2007(7) <

100、;/p><p>　　[8].劉克非.張之敬.周敏.劉志兵復雜微小型工件的完整加工工藝分析[期刊論文]-制造技術(shù)與機床 2007(7) </p><p>　　[9].張之敬.金鑫.周敏精密微小型制造理論、技術(shù)及其應用[期刊論文]-機械工程學報 2007(1) </p><p>　　[10].劉克非.張良斌.李春平.張之敬基于車銑技術(shù)的微小型零件完整加工[期刊論文]-湖北工

101、業(yè)大學學報 2007(2) </p><p>　　[11].張軍基于成組技術(shù)(GT)的數(shù)控編程技術(shù)研究[期刊論文]-機電元件 2005(4)</p><p><b>　　開題報告</b></p><p>　　車床功能部件開發(fā)----功能分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　1選題的背景、意義國際市場競爭中仍處于較低水平。&

102、lt;/p><p><b>　　1.0選題的背景</b></p><p>　　隨著改革開放，我國越來越重視國際化的發(fā)展，相應的我國的數(shù)控車床也在快速的發(fā)展，成為世界上機床產(chǎn)量最高的國家。但是我國數(shù)控車床在國內(nèi)市場也面臨著嚴峻的形勢。由于我國起步比較晚，所以在與數(shù)控車床的技術(shù)與信息相應也比較滯后：比如1.國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)及伺服和驅(qū)動技術(shù)比世界先進水平落后，設(shè)計手段及設(shè)計工具落后

103、，元器件應用水平落后，在基礎(chǔ)零件供應及工藝過程可靠性保障等方面都存在很大差距。2.產(chǎn)品開發(fā)和交貨周期長，產(chǎn)品性能、機床質(zhì)量和可靠性較差，手段老化、缺少創(chuàng)新。3. 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展缺少共同的軟件規(guī)范和支撐平臺。4. 國有企業(yè)轉(zhuǎn)型尚未完成，企業(yè)經(jīng)營機制落后，導致企業(yè)運轉(zhuǎn)效率低下，使得數(shù)控機床生產(chǎn)企業(yè)難以適應市場經(jīng)濟發(fā)展。</p><p>　　由于國外市場的開放性和全球化，產(chǎn)品的上市時間(Time)、產(chǎn)品質(zhì)量(Qual

104、i ty)、成本(Cost)、創(chuàng)新能力(Creation)和服務(wù)(Service)得到了很大的改善。美國制造業(yè)在20世紀50至60年代主要以擴大生產(chǎn)規(guī)模作為企業(yè)競爭力的第一要素， 而在70年代競爭力的第一要素為降低生產(chǎn)成本，80年代為提高產(chǎn)品質(zhì)量，90年代為市場響應速度。所以現(xiàn)代每個企業(yè)都采用先進的設(shè)計技術(shù)和手段，以加快設(shè)計速度，提高設(shè)計質(zhì)量，增強競爭力。從而出現(xiàn)了劃時代的產(chǎn)品—加工中心。加工中心具有很多優(yōu)點，它能實現(xiàn)自動換刀(ATC)

105、、自動換工件(AWC)， 能實現(xiàn)銑、鉆、鏜、攻絲甚至磨削工序等的復合，還具有多軸聯(lián)動、加工任意曲面并可代替鉆床、銑床、鏜床等的功能，因此對于復雜零件的加工，加工中心的“特長”可以得到充分發(fā)揮，其數(shù)量和使用范圍得以不斷增加和擴大。國外發(fā)達國家數(shù)控機床發(fā)展的成功經(jīng)驗是：在掌握數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)后，要在政府的支持下，在科研開發(fā)上進行扶持，直接給企業(yè)提供科研貸款，限制進口機床產(chǎn)品，保護本國機床工業(yè)整體利益，企業(yè)要大力開拓市場，提高產(chǎn)品競爭力。為了加速

106、振興我國的機床制造業(yè)，我們應該在下面幾個方</p><p>　　1．改變過去傳統(tǒng)的設(shè)計、生產(chǎn)和管理模式，最大限度地利用虛擬設(shè)計手段，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，降低成本，并努力縮短交貨期，同時還需要快速響應市場和用戶的變化，利用有利時機快速搶占市場。</p><p>　　2.以國外的信息和經(jīng)驗提高數(shù)控機床的綜合性能，以及高效柔性化和高精化發(fā)展。</p><p>　　3.

107、提高機床的網(wǎng)絡(luò)化控制，實現(xiàn)自動化發(fā)展。</p><p>　　4．發(fā)展網(wǎng)絡(luò)制造單元以適應數(shù)字化企業(yè)的構(gòu)建。</p><p><b>　　1．1課題的意義</b></p><p>　　傳統(tǒng)的開發(fā)研制一個機床新產(chǎn)品所需要的開發(fā)研制周期長，投資消耗大。但是隨著經(jīng)濟水和生活水平的提高，人們越來越注重產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)周期，這就對機床工業(yè)提出了越來越高的要求

108、。除了要求機床重量輕、成本低、使用方便和具有良好的加工工藝性以外，還著重要求機床具有越來越高的加工性能。我們都知道機床的綜合性能主要由加工質(zhì)量和金屬切除率所決定。機械制造過程的高速化、精密化和自動化，對機床的切削速度、加工精度以及穩(wěn)定性提出了更高的要求。動態(tài)特性是衡量機床產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量高低的最重要的性能指標之一，認識和提高機床的動態(tài)性能一直是機床設(shè)計人員追求的目標。機床結(jié)構(gòu)分析的首要工作是結(jié)構(gòu)動態(tài)建模，即采用有限元法(FEM)建模，由于機

109、床是由很多部件組成，因此機床上存在著大量的結(jié)合部，這些結(jié)合部的接觸剛度對機床的剛度影響很大。而固有頻率和振型是機床結(jié)構(gòu)的兩個固有特性，分析和預測這兩個特性，對提高機床的動態(tài)性能具有重要意義。車銑復合加工中心的加工過程實際是安裝在刀塔上的刀具與工件之間的相對運動過程。工件——刀具組成一個彈性系統(tǒng)，由于刀具安裝在刀架上，相對刀塔可以忽略，實際上相當于工件一刀塔組成一個彈性系統(tǒng)。從加工零件的表面成</p><p>　　

110、i．縮短設(shè)計周期，在最短的時間內(nèi)設(shè)計出最優(yōu)的刀塔結(jié)構(gòu)。</p><p>　　2．減少物質(zhì)的浪費，用最少的材料設(shè)計出滿足加工精度的刀塔結(jié)構(gòu)。</p><p>　　3．為解決同類問題即關(guān)于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、抗振性問題，提供一種研究方法。</p><p>　　2相關(guān)研究的最新成果及動態(tài) </p><p>　　多功能刀塔的開發(fā)以及在聯(lián)動機床的應用，從而為聯(lián)

111、動機床的開發(fā)提供前提。使聯(lián)動機床發(fā)展得到一定程度。現(xiàn)在出現(xiàn)五軸聯(lián)動機床，六軸聯(lián)動機床已有初步的模型。人們越來越注重多功能刀塔的開發(fā)，但頂板一直是一個比較重要的地方，也是一個現(xiàn)有技術(shù)薄弱的環(huán)節(jié)。從而人們正在努力設(shè)計和核對頂板的各種力參數(shù)，已達到生產(chǎn)所需的要求。</p><p>　　3課題的研究內(nèi)容及擬采取的研究方法（技術(shù)路線）、研究難點及預期達到的目標</p><p><b>　　

112、研究內(nèi)容：</b></p><p>　　參閱中文相關(guān)文獻和外文專題文獻。</p><p>　　根據(jù)所得的相關(guān)數(shù)據(jù)，計算刀塔尺寸的大小并對刀塔結(jié)構(gòu)進行靜動剛度的檢驗，刀塔結(jié)構(gòu)進行動態(tài)分析及設(shè)計優(yōu)化條件，對刀塔結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。</p><p>　　應用CAD技術(shù)繪制刀塔結(jié)構(gòu)的零件圖與裝配圖。</p><p>　　閱讀寫說明書相關(guān)內(nèi)容，根

113、據(jù)所作的刀塔結(jié)構(gòu)做出相應的說明書。</p><p><b>　　課題的技術(shù)路線</b></p><p>　　本課題在有限元分析前做了大量的準備工作，先根據(jù)機床的二維圖紙和設(shè)計</p><p>　　參數(shù)，對車銑復合加工中心的切削力進行估算，為隨后的靜動態(tài)分析做準備； 分析需要解決和改進的技術(shù)問題的原因及實現(xiàn)方案，然后通過軟件對刀塔結(jié)構(gòu)性能進行

114、動力學仿真分析，就相應的刀塔結(jié)構(gòu)靜動態(tài)問題進行分析研究，從而得出相應的分析計算結(jié)果。</p><p><b>　　研究難點</b></p><p><b>　　刀塔頂板設(shè)計制造.</b></p><p>　　2.由于刀塔結(jié)構(gòu)非常復雜，設(shè)計工作帶來一定的麻煩。</p><p>　　3．通過軟件的得的數(shù)