模塊化數(shù)控機床開題報告

1、<p>　　一、綜述本課題國內外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義</p><p>　　自從20世紀中葉數(shù)控技術出現(xiàn)以來，數(shù)控機床技術得到了長足的發(fā)展。數(shù)控銑床是一種加工能力很強的數(shù)控機床，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)控銑床的基礎上生產的，所以對數(shù)控銑床及銑削加工的研究一直是數(shù)控機床行業(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、復合化、網絡化、智能化等趨勢。</p><p>　　從數(shù)控銑床的設計角度來看，由于市場已經轉向以用戶為主導的買方市場，產品需求呈現(xiàn)多樣化和個性化，大規(guī)模定制成為主要的生產模式。實現(xiàn)大規(guī)模定制的關鍵就是對現(xiàn)代先進設計方法和手段的使用。這些設計方法包括模塊化設計、柔性化設計、計算機輔助設計

3、，并行設計等。其中，模塊化設計是實現(xiàn)大規(guī)模定制的基本設計方法。不同于傳統(tǒng)的設計方法，模塊化設計是一種“自上而下”的設計方法，有利于并行設計、協(xié)同設計，縮短設計周期；產品設計的主要任務也轉向選用模塊，并進行接口和組裝設計，簡化了設計，實現(xiàn)了技術和資源共享，使設計人員能將更多的精力和時間投入到產品的創(chuàng)新發(fā)展中。所以為了滿足用戶和市場的需要，數(shù)控銑床設計朝著模塊化設計的方向發(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手段，計算機輔助設計技術就是其中的關鍵。通過計算機輔助設計技術，可以實現(xiàn)模塊的重復利用、技術資源的共享等，極大提高設計的效率。</p><p>　　綜合目前國內外在模塊化設計方面的應用情況，提出了模塊化設計過程的3個層次(如上圖)，即產品模塊化分解、模塊系列設計及產品配置與組裝。</p><p>　

5、　其中，模塊系列設計過程，是對模塊進行詳細設計的過程，是一個機械結構設計過程，但其設計對象是模塊，而非獨立的機械零部件；產品模塊化分解過程、產品配置與組裝過程，是模塊化設計過程與傳統(tǒng)機械設計過程之間最明顯的區(qū)別之處，其中涉及到的關鍵技術有模塊劃分、模塊綜合等，同時這些關鍵技術也是當今模塊化設計的研究熱點。</p><p>　　我國數(shù)控技術的發(fā)展起步于二十世紀五十年代，通過“六五”期間引進數(shù)控技術，“七五”期間組織

6、消化吸收“科技攻關”，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)產業(yè)化基地的形成，數(shù)控技術和數(shù)控產業(yè)取得了相當大的成績，所生產的中檔普及型數(shù)控機床的功能、性能和可靠性方面己具有較強的市場競爭力。但在中、高檔數(shù)控機床方面，與國外一些先進產品相比，仍存在較大差距，具體表現(xiàn)為：產品開發(fā)和交貨周期長，產品性能差距大，質量不穩(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

7、行科技創(chuàng)新和新產品開發(fā)，國內企業(yè)始終處于跟隨狀態(tài)外，還有許多存在于國內數(shù)控機床制造企業(yè)內部的因素：</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，最后服務意識與能力欠缺。基于以上這些基本問題，我們需要進行模塊化機床的進一步研究。</p><p>　　此外，數(shù)控機床的整體結構可以分解為單個部件的有機組合。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。通過對機床單元模塊選擇，使模塊間有機地匹配與連接， 進而組合成各種通用機床、變型機床和專用機床。</p><p>　　模塊化設計使產品具有很大的適應性和靈活性, 可以滿足用戶多樣化、個性化的要求。將小批量生產轉變?yōu)橹?、大批量生產，有利于采用先進技術和成組技術。 是解決復雜產品多樣化的一種現(xiàn)代設計方法， 更能促進產品結構調整，

9、加速產品的更新?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床，節(jié)省了設計和試制的時間， 縮短了產品交貨期。并且，模塊化設計使企業(yè)由小批量生產轉變?yōu)橹?、大批量生產的時候， 不需要很大的成本投入，卻可以產生很好的經濟效益。</p><p>　　針對日前越來越重要的機床應用，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，將該機床推廣的最簡單直接的方法是在學校，學院，培訓等機構中普

10、及化，即制造出適合廣大學子的學習要求，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)控機床實驗系統(tǒng)的制作就應運而生。而我目前所要做的就是正確處理好實驗系統(tǒng)與現(xiàn)實所需要的機床之間的很好的鏈接。這即是本次設計的意義所在。</p><p>　　二、研究的基本內容，擬解決的主要問題 </p><p>　　1. 模塊化機床的理解</p><p>　　在

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

12、產品結構調整, 加速產品的更新?lián)Q代，從而加大了對模塊化機床的需求。</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行進給運動，用其組成進給系統(tǒng)?；跐L珠絲杠的直線運動單元由旋轉伺服電機、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，可以采用技術上比較成

13、熟的旋轉伺服電機驅動，直線運動單元和機床整機的設計和安裝調試均比較方便，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計，參數(shù)選擇，使進給箱的模塊大小與其他零件相匹配。</p><p><b>　　3. 回轉運動單元</b></p><p>　　這包括主軸的回轉運動，和回轉工作臺的運動。本課題主要研究回轉工作臺的運動，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，加工時轉動工作臺，則可加工圓弧面和圓弧槽等。通用轉臺按結構不同又分為水平轉臺、立臥轉臺和萬能轉臺。本次設計，只選擇其中一種工作形式，進行初步的參數(shù)確定和繪制。</p><p>　　4. 實驗系統(tǒng)的組裝設計</p><p>　　設計好組成該模塊化的基本系統(tǒng)零件后，要進行組裝，從而組成部同機床。做到查閱資料，了解模塊化數(shù)控機床，并且 整理基本組成模塊，盡量

15、減少模塊的種類，滿足更多的機床需求。</p><p>　　三、研究步驟、方法及措施 </p><p>　　1. 查閱相關文獻資料，了解模塊化數(shù)控機床，弄清所要解決的基本問題，重要結構功能原理，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運動單元，并進行進給箱，分度箱，導軌等零件的具體尺寸設計，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. 完成設計說明書</p><p><b>　　四、研究工作進度</b></p><p>　　第 1～4 周：收集資料，確定方案，撰寫開題報告，文獻綜述，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、主要零部件的結構參數(shù)，了解設備詳細結構，完成進給箱，分度箱，中心架的設計及其三維圖的繪制。 </p><p>　　第 9～12 周：繼續(xù)零件參數(shù)的設計，完成減速箱，立柱，尾座，車刀架的設計及其三維圖的繪制。</p><p>　　第 13～16 周：繼續(xù)零件參數(shù)的設計，完成花盤主軸的設計及其三維圖的繪制及不同機床的裝配圖，完成畢業(yè)設計論文。</p><p>　　第 1

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

19、究.組合機床與自動化加工技術[J].2003，15（4）：16-20.</p><p>　　[3] Jin Yuye ,Zhang Shulian ,Li Yan ,et al. Zeeman-Birefringence He-Ne Dual Frequency Lasers[J ] . Chinese Physics Letters ,2001 ,18（4） :533 - 536.</p><

20、;p>　　[4] SUN H. Current and future patterns of using advanced manufacturing technologies[J].Technovation, 2000,20.（11）:631-641.</p><p>　　[5] Budig. P. K. The Application of Linear Motors, Power Electronic

21、s and Motion Control Conference [J ]. Proceedings P IEMC. The 3th International, 2000, 3 （15-18） : 1336- 1341.</p><p>　　[6] 李發(fā)堯.高速直線運動單元設計及性能評價實驗技術研究. 重慶.重慶大學碩士.2006，1</p><p>　　[7] 賈殿濤，孫玉華.機床的數(shù)控

22、化改造與模塊化設計.組合機床與自動化加工技術[J].2003，10（3）：38-40.</p><p>　　[8] 孫烈."大躍進"時期"螞蟻啃骨頭"的機械加工方法的興起.哈爾濱工業(yè)大學學報（社會科學版）[J].2007,9(6)：11-18.</p><p>　　[9] 鄧健.數(shù)控機床控制技術基礎[M].北京：人民郵電出版社，2006，112-11

23、5.</p><p>　　[10] 趙俊生. 數(shù)控機床控制技術基礎[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2006，134-137.</p><p>　　[11] Aoki Masahiko,Ando Haruhiko,Modularity.The Nature of New Industrial Architecture[J].RIETI Economic Policy Review,2002,

24、12(4)：218-221.</p><p>　　[12] Langois,RN.Modularity in Technology and Organization[J].Journal of Economic Behavior & Organization,2002,12(49):314-317.</p><p>　　[13] 童時中.模塊化原理設計方法及應用[M].北京:中國標