數(shù)控專(zhuān)業(yè)開(kāi)題報(bào)告
附件二:北京科技大學(xué)
201*屆數(shù)控技術(shù)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告
姓顧天宇系部機(jī)電工程系專(zhuān)業(yè)數(shù)控技術(shù)名題典型銑削零件的加工工藝與程序設(shè)計(jì)目一、選題背景、目的及意義班級(jí)數(shù)控5091經(jīng)過(guò)了幾個(gè)月的銑床實(shí)訓(xùn),讓我對(duì)數(shù)控機(jī)床有了更深一步的了解,因?yàn)楸救耸菍?shí)訓(xùn)的數(shù)控銑,對(duì)于操作銑床也掌握了一些技能。隨著機(jī)械制造行業(yè)的迅猛發(fā)展,銑削加工已經(jīng)成為很多產(chǎn)品加工的方式,而此類(lèi)產(chǎn)品加工的精度和質(zhì)量要求都比較高。因此產(chǎn)品的加工工藝的設(shè)計(jì)是保證產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)選擇典型銑削零件的數(shù)控加工工藝,能基本展示數(shù)控銑床的基本功能,也是檢驗(yàn)這兩年多來(lái)學(xué)習(xí)數(shù)控銑床的一個(gè)很好的途徑。裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度,數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)(如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國(guó)防工業(yè)產(chǎn)業(yè))的使能技術(shù)和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說(shuō)過(guò)“各種經(jīng)濟(jì)時(shí)代的區(qū)別,不在于生產(chǎn)什么,而在于怎樣生產(chǎn),用什么勞動(dòng)資料生產(chǎn)”。制造技術(shù)和裝備就是人類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)的最基本的生產(chǎn)資料,而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展,世界機(jī)床業(yè)已進(jìn)入了以數(shù)控技術(shù)為核心的機(jī)電一體化時(shí)代,其中數(shù)控機(jī)床就是代表產(chǎn)品之一。數(shù)控機(jī)床是一種高效的自動(dòng)化加工設(shè)備,它嚴(yán)格按照加工程序,自動(dòng)的對(duì)被加工工件進(jìn)行加工。我們把從數(shù)控系統(tǒng)外部輸入的直接用于加工的程序稱(chēng)為數(shù)控加工程序,簡(jiǎn)稱(chēng)為數(shù)控程序,它是機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用軟件。數(shù)控機(jī)床是制造業(yè)的加工母機(jī)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)。它為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)提供裝備和手段,具有無(wú)限放大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效應(yīng)。隨著世界科技進(jìn)步和機(jī)床工業(yè)的發(fā)展,數(shù)控機(jī)床作為機(jī)床工業(yè)的主流產(chǎn)品,已成為實(shí)現(xiàn)裝備制造業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵設(shè)備,是國(guó)防軍工裝備發(fā)展的戰(zhàn)略物資。數(shù)控機(jī)床的擁有量及其性能水平的高低,是衡量一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的重要標(biāo)志。加快發(fā)展數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)也是我國(guó)裝備制造業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)要求。二、主要內(nèi)容及提綱(需緊密結(jié)合論題,提綱中應(yīng)包含一級(jí)和二級(jí)目錄)一.緒論二、正文1、數(shù)控銑床加工工藝的基礎(chǔ)知識(shí)1.1數(shù)控加工工藝的基本特點(diǎn)1.2數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容1.3數(shù)控加工工藝分析的步驟與方法1.4數(shù)控加工零件工藝分析2、腔體零件的加工工藝2.1零件圖的工藝分析2.2分析零件結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求2.3加工腔體的工序卡總結(jié)致謝參考文獻(xiàn)三、主要方法和措施結(jié)合所學(xué)習(xí)到的知識(shí)和平時(shí)實(shí)習(xí)時(shí)所積累的經(jīng)驗(yàn),對(duì)于所加工的工件進(jìn)行詳細(xì)的介紹。主要方法和措施有:1.上網(wǎng)查找資料2.圖書(shū)館查找資料3.指導(dǎo)老師意見(jiàn)四、主要參考文獻(xiàn)1.陳志雄主編.數(shù)控機(jī)床與數(shù)控編程技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,201*.521-322.蔣建強(qiáng)主編.數(shù)控加工技術(shù)與實(shí)訓(xùn)[M].北京:電子工業(yè)出版社,201*.28-133.李家杰.數(shù)控機(jī)床編程與操作實(shí)用教程[M].南京:東南大學(xué)出版社,201*.815-234.西門(mén)子公司.SINUMERIK802D操作編程-銑床用戶手冊(cè),201*.956-635.李善術(shù)主編.數(shù)控機(jī)床及其應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,201*.146-566.鄭曉峰主編.數(shù)控原理與系統(tǒng)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,201*.416-237.王愛(ài)玲主編.現(xiàn)代數(shù)控原理及控制系統(tǒng)[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社,201*.767-768.王貴明主編.實(shí)用數(shù)控技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,201*.973-799.許兆豐等編譯.數(shù)控銑床編程與操作[M].北京:中國(guó)勞動(dòng)出版社,1999.1153-6110.孫偉偉主編.數(shù)控銑工實(shí)習(xí)與考級(jí)[M].北京:高等教育出版社,201*.632-3911.袁鋒主編.數(shù)控銑床培訓(xùn)教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,201*.543-四、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)推進(jìn)計(jì)劃序號(hào)完成內(nèi)容1確定課題,主要結(jié)合自身崗位選題時(shí)間安排201*年3月6日至201*年3月12日2構(gòu)思畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容和結(jié)構(gòu),收集資料201*年3月13日至201*年3月26日3形成并上交畢業(yè)設(shè)計(jì)/論文初稿201*年3月27日至201*年4月16日4交畢業(yè)設(shè)計(jì)/論文二稿201*年4月17日至201*年5月7日5修改、完善畢業(yè)設(shè)計(jì)/論文,形成終稿201*年5月8日至201*年5月27日6畢業(yè)答辯201*年5月28日-201*年5月30日學(xué)生簽名:年月日指導(dǎo)教師意見(jiàn)(對(duì)選題的有效性、研究方法的正確性、課題的廣度、深度的意見(jiàn)及開(kāi)題是否通過(guò)):通過(guò)()修改后通過(guò)()未通過(guò)()指導(dǎo)教師簽名:年月日注:開(kāi)題報(bào)告裝訂在畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)后開(kāi)題是否通過(guò)請(qǐng)指導(dǎo)教師在括號(hào)內(nèi)打“√”
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題目:
指導(dǎo)教師:系部名稱(chēng):專(zhuān)業(yè)班級(jí):學(xué)號(hào):姓名:日期:
加工中心刀庫(kù)的研究及設(shè)計(jì)
邱壽昆機(jī)電工程系數(shù)控0812080301131318袁志發(fā)201*/01/12
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一、選題的目的、意義和研究現(xiàn)狀
選題目的:加工中心(MachiningCenter,MC)是適應(yīng)省力、省時(shí)和節(jié)能的時(shí)代要求而迅速發(fā)展起來(lái)的自動(dòng)換刀數(shù)控機(jī)床,它是綜合了機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、拖動(dòng)技術(shù)、現(xiàn)代控制理論、測(cè)量及傳感技術(shù)以及通信診斷、刀具和編程技術(shù)的高科技產(chǎn)品。由于加工中心能集中完成多種工序,因而可減少工件裝夾、測(cè)量和調(diào)整時(shí)間,減少工件周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)存放時(shí)間,使機(jī)床的切削利用率高于通用機(jī)床3倍~4倍,所以說(shuō),加工中心不僅提高了工件的加工精度,而且是數(shù)控機(jī)床中生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度最高的綜合性機(jī)床。1958年,美國(guó)卡尼,特雷克(Kearney&Trecker)公司首次把銑、鉆、鏜等多種工序集中于一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上,通過(guò)換刀方式實(shí)現(xiàn)連續(xù)加工,成為世界上第一臺(tái)加工中心。該產(chǎn)品出現(xiàn)后,銷(xiāo)路驚人,引起了日、德、美、英、法、意等先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的高度重視,競(jìng)相開(kāi)發(fā)生產(chǎn),不斷擴(kuò)大和完善機(jī)床的功能,成為數(shù)控機(jī)床中發(fā)展最快、需求量最大的商品之一。如今,世界上出現(xiàn)了立式、臥式、龍門(mén)式、落地式等各種加工中心,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),大約有1000多個(gè)品種規(guī)格。未來(lái)加工中心的發(fā)展動(dòng)向是高速化、進(jìn)一步提高精度和愈發(fā)完善的機(jī)能。加工中心是數(shù)控機(jī)床的代表,是高新技術(shù)集成度高的典型機(jī)電一體化機(jī)械加工設(shè)備,我國(guó)的加工中心從70年代開(kāi)始,已有很大發(fā)展,但技術(shù)、品種和數(shù)量上都還遠(yuǎn)不能適應(yīng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)發(fā)展的需要。隨著我國(guó)工業(yè)的不斷發(fā)展,推動(dòng)了模具制造業(yè)、機(jī)械加工業(yè)的巨大發(fā)展,使得數(shù)控機(jī)床的使用越來(lái)越普遍,而加工中心更是以其高自動(dòng)化程度得到廣泛應(yīng)用。然而,目前市場(chǎng)上生產(chǎn)和銷(xiāo)售的都是以大、中型的加工中心為主,小型加工中心幾乎是空白,而機(jī)械加工業(yè)、小型模具的制造、工科院校、技工學(xué)校等對(duì)小型加工中心存在著大量的需求。為加速我國(guó)加工中心的發(fā)展,需進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)加工中心的研究、設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用。
選題的意義和研究現(xiàn)狀:在加工中心中,刀庫(kù)和機(jī)械手組成自動(dòng)換刀裝置(AutomaticToolChanger,簡(jiǎn)稱(chēng)ATC),而自動(dòng)換刀裝置的好壞,將直接影響加工中心的好壞,從目前情況看,加工中心的主機(jī)部分基本定型,變化不大,但自動(dòng)換刀裝置種類(lèi)繁多,五花八門(mén),是最難搞好的部分。它是加工中心的象征,又是加工中心成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此各加工中心制造廠家都在下大力研制動(dòng)作迅速、可靠性高的自動(dòng)換刀裝置,以求在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中取得好效益,正因?yàn)樽詣?dòng)換刀裝置是加工中心的核心內(nèi)容,各廠家都在保密,極少公開(kāi)有關(guān)資料,尤其機(jī)械手這部分更是如此。刀庫(kù)的形式和容量主要是為滿足機(jī)床的工藝范圍,目前常見(jiàn)的刀庫(kù)類(lèi)型如下:(1)盤(pán)式刀庫(kù)此刀庫(kù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,應(yīng)用較多。此換刀裝置的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本較低,換刀可靠性較好,缺點(diǎn)是換刀時(shí)間長(zhǎng),適用于刀庫(kù)容量較小的加工中心上采用。(2)鏈?zhǔn)降稁?kù)此刀庫(kù)結(jié)構(gòu)緊湊,刀庫(kù)容量較大,鏈環(huán)的形狀可根據(jù)機(jī)床的布局制成各種形狀,也可將換刀位突出以便于換刀,能充分利用機(jī)床的占地空間,通常為軸向取刀,位置精度較低,造價(jià)也較高。(3)格子箱式刀庫(kù)結(jié)構(gòu)緊湊,刀庫(kù)空間利用率高,換刀時(shí)間較長(zhǎng)。布局不靈活,通常刀庫(kù)安裝在工作臺(tái)上,應(yīng)用者較少。(4)直線式刀庫(kù)刀庫(kù)容量少,一般在十幾把左右,多用于自動(dòng)換刀數(shù)控車(chē)床,鉆床上也有采用。目前常見(jiàn)的換刀機(jī)械手類(lèi)型有:①單臂單手式機(jī)械手結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單,換刀各動(dòng)作均需順序進(jìn)行,時(shí)間不能重合,故換刀時(shí)間較長(zhǎng)。②雙手式機(jī)械手向刀庫(kù)還回用完的刀具和選取新刀,均可在主軸正在加工時(shí)進(jìn)行,故換刀時(shí)間可較短。③回轉(zhuǎn)式單臂雙手機(jī)械手這類(lèi)機(jī)械手可以同時(shí)抓住和拔、插位于主軸和刀庫(kù)里的刀具。與單臂單手式機(jī)械手相比,可以縮短換刀時(shí)間。應(yīng)用最廣泛,形式也較多。④多手式機(jī)械手使用者較少。二、研究方案及預(yù)期結(jié)果
在確立數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范時(shí),應(yīng)該考慮專(zhuān)業(yè)市場(chǎng)上的供求情況、顧客潛在的選擇,從有關(guān)商業(yè)文獻(xiàn)中獲得競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品所能達(dá)到的技術(shù)要求、價(jià)格等因素,最后再根據(jù)所要求的數(shù)控機(jī)床性能來(lái)確定自動(dòng)換刀裝置的設(shè)計(jì)技術(shù)要求。所研究的主要內(nèi)容有:
1、掌握加工中心的基本結(jié)構(gòu)、工作原理;2、刀庫(kù)、換刀機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);3、刀庫(kù)電機(jī)的選擇及計(jì)算;4、繪制裝配圖、零件圖。
研究所考慮的設(shè)計(jì)基本原則是:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、容易制造,拆卸、裝配、維修方便,配件容易得到等。
三、研究步驟、方法及措施
1、查閱有關(guān)的立式加工中心自動(dòng)換刀裝置文獻(xiàn)或資料,掌握立式加工中心的基本結(jié)構(gòu)。
2、刀庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
刀庫(kù)的作用是儲(chǔ)備一定數(shù)量的刀具,通過(guò)機(jī)械手實(shí)現(xiàn)與主軸刀具的交換。本課題中刀庫(kù)采用盤(pán)型刀庫(kù)結(jié)構(gòu),根據(jù)刀庫(kù)中儲(chǔ)存刀具的數(shù)目和最大刀具直徑計(jì)算出盤(pán)式刀庫(kù)的最小直徑,相鄰刀具間應(yīng)留有一定間隙。3、換刀機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本課題研究采用的是單臂雙手式機(jī)械手,亦叫扁擔(dān)式機(jī)械手。這種機(jī)械手的拔刀、插刀動(dòng)作,大都由油缸動(dòng)作來(lái)完成。根據(jù)結(jié)構(gòu)要求,可以采取油缸動(dòng),活塞固定;或活塞動(dòng),油缸固定的結(jié)構(gòu)形式。而手臂的回轉(zhuǎn)動(dòng)作,則通過(guò)活塞的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)齒輪齒條來(lái)實(shí)現(xiàn)。機(jī)械手臂的不同回轉(zhuǎn)角度,是由活塞的可調(diào)行程來(lái)保證。
圖1單臂雙手式機(jī)械手
4、傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)
(1)利用單頭蝸輪蝸桿實(shí)現(xiàn)刀庫(kù)的旋轉(zhuǎn),此傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在使用中可隨時(shí)調(diào)整蝸輪蝸桿的傳動(dòng)間隙,實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)位分度,保證刀庫(kù)工作的可靠性。相比之下,槽輪機(jī)構(gòu)具有沖擊小,工作平穩(wěn)性高,機(jī)械效率高,可在較高轉(zhuǎn)速下工作,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),但定位精度不夠高。
圖2刀庫(kù)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
(2)利用伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)蝸輪蝸桿的傳動(dòng)。5、刀庫(kù)電機(jī)的選擇
1)按負(fù)載轉(zhuǎn)矩選加在伺服電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL應(yīng)比電動(dòng)機(jī)額定連續(xù)轉(zhuǎn)矩
TS小。
圓盤(pán)式刀庫(kù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算方法這種刀庫(kù)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩T1主要來(lái)自刀具重量的不平衡。計(jì)算方法有兩種:
①用平均重量的刀具插滿圓盤(pán)的半個(gè)圓,根據(jù)工藝要求所需的各種刀具,確定每個(gè)刀具的平均重量WCP,而其重心則設(shè)定為離刀庫(kù)回轉(zhuǎn)中心2/3半徑處。②將三把最重刀挨在一起,按加工中心規(guī)格規(guī)定的最大刀具重量Wmax計(jì)算,而其重心則設(shè)定為離刀庫(kù)回轉(zhuǎn)中心半徑處。如下圖所示:
把如上計(jì)算的負(fù)載轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換為電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩TL的公式為:TL=T1/(i)式中i傳動(dòng)比傳動(dòng)效率
考慮到實(shí)際情況比計(jì)算時(shí)所設(shè)定條件復(fù)雜,電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩TS應(yīng)為負(fù)載轉(zhuǎn)矩的1.2~1.5倍,亦即TS(1.2~1.5)TL
2)按加速時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩選加速時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩T包括加速轉(zhuǎn)矩Ta和負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL,即T>Ta+TL,加速轉(zhuǎn)矩Ta按下式計(jì)算:Ta2n(JLJm)/(60ta)(Nm)式中n刀庫(kù)選刀時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)ta加速時(shí)間,通常取150~200ms
Jm電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子慣量,可從樣本中查到(Nms2)JL負(fù)載慣量折算到電機(jī)
軸上的慣量
加速時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩T應(yīng)小于電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Tmax,即T圖4換刀過(guò)程示意圖[1]
三、研究進(jìn)度
1.準(zhǔn)備階段(搜集有關(guān)資料,準(zhǔn)備參考資料)(2月10號(hào)前)2.完成開(kāi)題報(bào)告(3月5號(hào))3.畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行過(guò)程(了解刀庫(kù)結(jié)構(gòu),繪制刀庫(kù)圖、)(3月-4月)4.完成設(shè)計(jì)論文(4月15號(hào))5.畢業(yè)設(shè)計(jì)資料整理、打印上交階段(4月25號(hào))6.準(zhǔn)備答辯階段(5月1號(hào))
四、主要參考文獻(xiàn)
[1]機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)(第三冊(cè)).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1986[2]王愛(ài)玲主編.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床.北京:國(guó)防工業(yè)出版社,201*[3]林宋,田建君編.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,201*[4]沙杰編.加工中心結(jié)構(gòu)、調(diào)試與維護(hù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,201*[5]廉元國(guó),張永洪編.加工中心設(shè)計(jì)與應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1995[6]向金林.TH7130立式加工中心自動(dòng)換刀系統(tǒng)的設(shè)計(jì).裝備制造技術(shù),201*[7]陳芳,李繼中.盤(pán)式刀庫(kù)加工中心自動(dòng)換刀系統(tǒng)控制.機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,201*[8]黃澤正,劉沖,陳志輝.加工中心自動(dòng)換刀裝置的設(shè)計(jì).機(jī)械工程與自動(dòng)化,201*[9]曹秋霞,馬國(guó)亮.小型立式加工中心圓盤(pán)式刀庫(kù)的設(shè)計(jì).機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新,201*[10]依蘭歐克拉,比京克.數(shù)控平面加工中心輪式刀庫(kù)自動(dòng)換刀裝置的設(shè)計(jì).成都紡織高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào),201*[11]M.B.Ko.DesignofautomatictoolchangerforCNCmachines.M.Sc.thesis,MechanicalEngineeringDepartmet,METU,Ankara,Turkey1995[12]H.S.Yan.Amethodologyforcreativemechanismdesign.mechansismandmachine,1992
五、指導(dǎo)教師意見(jiàn)
指導(dǎo)教師簽字:
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