毕业答辩-简易型教学数控铣床的设计

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,简易型教学数控铣床的设计,答辩学生：,XXX,指导老师：,XXX,XXX,XX,XXX,论文摘要,本次所选的毕业设计题目为简易型教学数控铣床的设计，在此次设计中充分利用本专业所学的机械设计及其自动化方面的知识，根据所选定的相关参数为线索围绕着主轴电机和步进电机的选择进行了一系列的设计和计算。,此次设计的铣床主要用于日常教学的实验仪器，因而加工精度的要求不高，结构简单，方便拆卸，易于维修。为了利于推广和使用，采用特殊的中空式立柱和底座，可以有效降低整个机床的质量和体积，方便搬运到不同教室进行使用。,本次设计为了保证机床在切削木料或者玻璃时的加工精度，我采用了导轨、滚珠丝杠和工作台一体的伺服驱动的结构形式。通过此次设计让我对数控铣床的结构有了进一步的了解，也让我对机械设计有了更深的认识。,目录,论文背景及意义,1,发展状况,2,总体方案设计,3,论文总结,5,研究方法及过程,4,1.,论文背景及意义,1.1,选题背景,1.2,选题意义,1.1,选题背景,Rearch Background,选题背景,数控技术是实现机床进行自动工作的核心技术，是现代化机械制造的核心，也与我国的战略地位和综合国力的提升有着密不可分的联系。数控技术在我国的广泛应用不仅极大地解放了我国的劳动生产力，也使制造业的先进程度变为衡量我国工业化程度的重要指标。数控技术应用的范围越来越广泛，数字化发展符合世界发展的潮流，我们身边处处都有着数控技术，在不知不觉中走进了我们的生活，与我们密不可分,。,1.2,选题意义,Rearch Significance,。,当今教学设备是制约当代数控技术教学质量的首要问题，为了解决这一问题，因此进行了简易型教学数控铣床的设计，完成了简易型教学数控铣床的方案选择、主要机械部件或零件的选择和计算。本次设计有以下几个特点：,1.,铣床不是很沉，方便同学或老师搬动。,2.,考虑到老师实验室和讲台空间问题，本次设计的铣床占地面积较小。,3.,考虑到日常教学，此次设计的铣床基本能够胜任相关的课程实验任务。,可看出本次设计十分适合普通的日常课堂教学和实验教学，能够极大地提高教学质量，对我国数控技术方面人才的培养有着极大地帮助。,2.,发展状况,2.1,发展状况,2.2,发展趋势,2.1,发展状况,Domestic Research Situation,20,世纪,90,年代以后，个人计算机开始得到广泛的应用，计算机的性能也通过发展得到了很大的提高，此时的个人计算机已经符合做数控系统核心部件的要求，数控系统从此开始进入了基于个人计算机的时代。,01,20,世纪,50,年代为了实现对机床的实时控制，人们发明出一种用数字逻辑电路“搭”成一台机床专用计算机，使用这种机床专用计算机充当数控系统，因而早期的数控（,NC,）就由此诞生了。,03,02,20,世纪,70,年代，小型计算机的产量已经增多，并将小型计算机作为数控系统的核心部分，从此数控进入了计算机控制阶段。,1974,年以后微处理器就开始应用于数控系统之中。微处理器为通用计算机的核心部件，而通用计算机是数控系统的核心部件，仍称它为计算机数控。,当代中国对高档机床的需求量还是十分大的，但中低档机床在整个市场中起的作用也不能忽视。现在我国各个机床制造厂都在抓紧在国外数控系统的基础上进行研发，并想尽办法来提高中低档机床的质量，在保证中低档机床拥有原来功能的基础上并可以根据技术的发展用增加某一零部件而进行自我更新的能力，因而间接会使售后服务业得到发展。当代数控机床正向高速高效、高精度、高可靠性、多轴化、智能化、网络化、柔性化、绿色化的方向平稳发展。,2.2,发展趋势,Domestic Research Situation,总体方案设计,3.1,机床类型的选择,3.2,系统方案及机械结构方案的设计,3.1,机床,类型的选择,Theoretical Foundation,由于本次设计的简易型教学数控铣床主要用于教学（例如在木板上画图形），所以选择工作台水平移动这种类型的铣床。卧式铣床的主轴是水平布置的，而立式铣床的主轴是垂直布置的，为了使在教学过程中切换刀具方便，因此最终确定使用工作台水平移动铣床中的立式铣床类型。,3.2,系统,方案及机械结构方案的设计,Theoretical Foundation,本次设计的铣床为三个方向可以做直线运动的铣床，因此可以通过使用步进电机或伺服电机作为位移控制的电机，并且使用直线导轨来进行导向和支撑，考虑到使用要求方面的因素，因此我们选择步进电机。为了保证位移的控制精度，为此我选择使用丝杠,-,螺母机构。在铣床工作的过程中，还要保证各轴向运动精度，因此我们还要添加导向装置。我们使用如图,3-1,的机构简图，为了简化铣床结构，减少传动过程中的能量损失，我们采用步进电机只经过一个机械部件直接与滚珠丝杠相联接的方案，并直接将电动机输出轴的旋转运动直接转换成了滚珠丝杠的水平运动。为了使工作台在各个方向上运动更加准确，我们将工作台与螺母焊接在一起放在导轨上，使两者一块运动，并通过导轨的导向与支撑的作用实现预期要求。综上所诉，为了简化设计降低成本，我们使,进给,运动轴,通过滚珠丝杠,直接受电机驱动的方式，而,Z,轴方向的进给方案采用直流步进电机直接驱动的方案，,3.2,系统,方案及机械结构方案的设计,Theoretical Foundation,图,3-1,运动,传动简图,图,3-2,铣床,系统工作原理框图,研究方法及过程,4.1,进给时切削力的计算,4.2,主轴电机的选择,4.3,步进电机的选择,4.4,系统中主要零部件设计计算,研究方法,Research Methods,标题,此处添加文本,此处添加文本,此处添加文本,方法三,我是从预先设计方案中选定的铣床进给速度根据所切削的材料（木料、玻璃）开始设计计算，依据一系列计算结果选取了本次设计的主电机和步进电机。在设计主轴时根据主电机的额定功率开始进行设计计算，最终确定了主轴的各段参数并进行了强度和刚度校核检验是否满足使用要求。通过主轴的确定然后依次完成了轴承的选择计算、滚珠丝杠的选择计算、其他零部件的选择。本次设计紧扣“结构简单、成本低、易于搬动、功能齐全”,这一设计的初衷，在保证功能齐全的基础上尽可能的降低整个机床的重量和体积，并在老师的指导和同学的帮助下完成了此次的毕业设计。,研究过程,Research Methods,标题,此处添加文本,此处添加文本,此处添加文本,方法三,1.,进给时切削力的计算,图,4-1,铣刀受力图,研究过程,Research Methods,标题,此处添加文本,此处添加文本,此处添加文本,方法三,2.,主电机的选择,57BL1030H1LSB,无刷直流电机参数,研究过程,Research Methods,标题,此处添加文本,此处添加文本,此处添加文本,方法三,3.,步进电机的选择,最大静转矩,Tmax,2800HZ,时转矩,工作最大台速度,0.196N,0.064Nm,0.028m/s,研究过程,Research Methods,标题,此处添加文本,此处添加文本,此处添加文本,方法三,4.,主轴的设计,主轴各段尺寸参数,研究过程,Research Methods,标题,此处添加文本,此处添加文本,此处添加文本,方法三,5.,轴承的选择计算,研究过程,Research Methods,标题,此处添加文本,此处添加文本,此处添加文本,方法三,6.,滚珠丝杠的选择计算,为了使丝杠有良好的稳定性丝杠两端采用止推轴承进行支撑,研究过程,Research Process,7.,其他零部件的选用,1,）导轨的选择：,在选用导轨时，摆在第一位的是考虑导轨的承受能力，因为此次设计的是教学铣床，所以导轨承受的载荷不会太大，为了适应紧密教学，也必须考虑导轨易于清理，因此我们采用圆柱导轨。我们取,X,方向上动导轨行程为,330mm,，,Y,方向上取动导轨行程为,240mm,，综上我们选择型号为,GTA16,导轨。滚动轴承我们选择直线滚动轴承，为了使滑动平台支撑，采用四个滚动轴承两排放置以达到预期目标。,研究过程,Research Process,7.,其他零部件的选用,2,）底座的设计：,底座是机床零部件中最重要的一部分，它是整个机床的主要承重部分。本次设计的铣床即要简化结构还要保证整个机床的稳定性，底座我选择采用整体式结构。为了美化结构，我选择在底部开槽留出电线引入位置。,3,）立柱的设计：,采用中空型立柱，这将有利于减轻整个机床的重量，也可以将电线从立柱中引出，避免了电线暴露在外的情况。为了降低经济成本，立柱的尺寸大小根据,Z,轴的移动长度和铣床的整体布局来决定。立柱通过底座支撑，安放在底座的右侧并通过立柱支撑座与底座相连。,研究过程,Research Process,7.,其他零部件的选用,4,）工作台的设计：,为了便于加工制造，工作台采用滑枕和轴相互配合的结构方式，并安放于底座的右侧。尺寸的大小由丝杆来决定。,5,）其他部件的选用,弹簧和导滑块等部件应该根据实际情况选用合适的标准件。,论文总结,论文总结,创新点及不足,5.,论文总结,Research Process,在整个设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，完成了此次的毕业设计。在此期间自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。通过这次毕业设计我把大学三年所学的相关知识融会贯通，而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。,创新点和不足,Research Process,此次设计我通过研究想要机床的使用性能开始进行设计，选用的材料和配件基本都遵守满足使用性能的基础上使各部分尽量减小质量的设计理念，例如立柱采用中空的方案，本次设计的铣床还方便拆卸，为了使整个机床机械损失最小和机床结构尽量简单的设计思路，我采用了进给方向电机直接通过滚珠丝杠直接与工作台相联接的方案，而刀具采用直接与主轴电机的方案，这样既降低了整个铣床的体积和质量，还能够提高电机的工作效率。,此次不足部分我总结了有以下两点：,1.,因本人能力问题无法将电气部分也设计出来。,2.,设计的方法有些繁琐，不是很简洁明了。,感谢您的聆听,敬请各位老师批评指正,