数控回转工作台

目录 -1-第一章绪论 -4-1.1 数控机床简介 -4-1.2 数控机床的特点 -4-第二章数控回转工作台的原理与应用 -4-2.1 数控回转工作台 -5-2.2 设计准则 -6-2.3 主要技术参数 -6-第三章：数控回转工作台的结构设计 -7-3.1 传动方案的确定 -7-3.1.1 传动方案传动时应满足的要求 -7-3.1.2 传动方案及其分析 -7-3.2 齿轮传动的设计 -8-3.2.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 -8-3.2.2 按齿面接触强度设计 -8-3.2.3 按齿根弯曲强度设计 -11-3.2.4 几何尺寸计算 -13-3.3 电液脉冲马达的选择及运动参数的计算 -14-3.4 蜗轮及蜗杆的选用与校核 -15-3.4.3按齿面接触疲劳强度设计 -15-3.5 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 -16-3. 5. 1蜗杆 - 16 -4. 5. 2蜗轮 - 17 -3.6 轴的校核与计算 - 17 -3.6.1 画出受力简图 -17-3.6.2 画出扭矩图 -18-3.6.3 弯矩图 -18-3.7 弯矩组合图 - 18 -3.8 根据最大危险截面处的扭矩确定最小轴径 - 19 -3.9 齿轮上键的选取与校核 - 19 -3.10 轴承的选用 -19 -第四章: 数控技术发展趋势 - 20 -4.1 性能发展方向 -20-4.2 功能发展方向 -21-4.3 体系结构的发展 -21-第五章: 数控回转工作台台体夹具及工艺设计 - 22 -5.1 零件的作用 -22-5.2 确定毛坯，画毛坯，零件图 -22-5.3 工艺规程设计 -22-5.3.1 定位基准的选择 -22-5.3.2 选择加工设备及刀，夹，量具 -22-5.4 夹具设计 -23-结论 -24-致谢 -25-参考文献 -26- 3 -摘要数控车床今后将向中高挡发展，中档采用普及型数控刀架配套，高档采用动力型刀架，兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种，预计近年来对数控刀架需求量将大大增加。 但是数控回转工作台更有发展前途, 它是一种可以实现圆周进给和分度运动的工作台，它常被使用于卧式的镗床和加工中心上，可提高加工效率，完成更多的工艺，它主要由原动力、齿轮传动、蜗杆传动、工作台等部分组成，并可进行间隙消除和蜗轮加紧，是一种很实用的加工工具。本课题主要介绍了它的原理和机械结构的设计，并对以上部分运用AUTOCAD图,最后是对数控回转工作台提出的一点建议。关键词： 数控回转工作台总体设计数控回转工作台台体的夹具及工艺设计第一章绪论1.1 数控机床简介数控机床是数字控制机床( Computer numerical control machine tools ) 的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具 有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作数控折弯 机并加工零件。数控机床一般由下列几个部分组成：主机，他是数控机床的主题，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机 械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。数控装置，是数控机床的核心，包括硬件(印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等)以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入 信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进 给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺 服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平 面曲线和空间曲线的加工。辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运 行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装 置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。1.2 数控机床的特点数控机床具有高速、高效、高精度、高可靠性等优点，并且机床结构趋于模 块化、数控功能专门化。开放式数控系统的出现，使数控技术的应用更加迅速地 发展。由于螺旋锥齿轮加工原理上的复杂性，使其机床结构设计和加工参数调整 特别困难，实现螺旋锥齿轮加工数控化，是螺旋锥齿轮制造技术的发展重点。数 控技术的应用将极大简化机床结构和加工调整，目前仍只有少数国家拥有该方面 技术，国内在这方面研究仍处于探索阶段，因此开展螺旋锥齿轮数控加工研究具 有重要理论意义和实际意义。第二章 数控回转工作台的原理与应用数控机床的圆周进给由回转工作台完成，称为数控机床的第四轴：回转工作 台可以与X、Y、Z三个坐标轴联动，从而加工出各种球、圆弧曲线等。回转工作 台可以实现精确的自动分度，扩大了数控机床加工范围。2.1 数控回转工作台数控回转工作台主要用于数控键床和铳床，其外形和通用工作台几乎一样，但它的驱动是伺服系统的驱动方式。它可以与其他伺服进给轴联动。图8-24为自动换刀数控键床的回转工作台。它的进给、分度转位和定位锁紧都是由给定的 指令进行控制的。工作台的运动是由伺服电动机，经齿轮减速后由2 H 10 98 76 5 4 J 2 1图R24 n动撞力数控蝗床的龄L作台1 一蜗杆 2 一蜗轮 3、4 一夹紧瓦5 一小液压缸6 活塞 7 弹簧 8 一钢球 9 一支座10 一光栅 11、12一轴承为了消除蜗杆副的传动间隙，采用了双螺距渐厚蜗杆，通过移动蜗杆的轴向 位置宋调整间隙。这种蜗杆的左右两侧面具有不同的螺距，因此蜗杆齿厚从头到 尾逐渐增厚。但由于同一侧的螺距是相同的，所以仍然可以保持正常的啮合。当工作台静止时，必须处于锁紧状态。为此，在蜗轮底部的辐射方向装有8对夹紧瓦4和3,并在底座9上均布同样数量的小液压缸 5。当小液压缸的上腔 接通压力油时，活塞6便压向钢球8,撑开夹紧瓦，并夹紧蜗轮2。在工作台需 要回转时，先使小液压缸的上腔接通回油路，在弹簧7的作用下，钢球8抬起，夹紧瓦将蜗轮松开。回转工作台的导轨面由大型滚动轴承支承，并由圆锥滚柱轴承12及双列向 心圆柱滚子轴承11保持准确的回转中心。数控回转工作台的定位精度主要取决 于蜗杆副的传动精度，因而必须采用高精度蜗杆副。在半闭环控制系统中，可以 在实际测量工作台静态定位误差之后， 确定需要补偿角度的位置和补偿的值， 记- 5 -忆在补偿回路中， 由数控装置进行误差补偿。 在全闭环控制系统中， 由高精度的圆光栅 10 发出工作台精确到位信号，反馈给数控装置进行控制。回转工作台设有零点，当它作回零运动时，先用挡铁压下限位开关，使工作台降速， 然后由圆光栅或编码器发出零位信号， 使工作台准确地停在零位。 数 控回转工作台可以作任意角度的回转和分度，也可以作连续回转进给运动。2.2 设计准则我们的设计过程中，本着以下几条设计准则1) 创造性的利用所需要的物理性能2) 分析原理和性能3) 判别功能载荷及其意义4) 预测意外载荷5) 创造有利的载荷条件6) 提高合理的应力分布和刚度7) 重量要适宜8) 应用基本公式求相称尺寸和最佳尺寸9) 根据性能组合选择材料10) 零件与整体零件之间精度的进行选择11) 功能设计应适应制造工艺和降低成本的要求2.3 主要技术参数( 1)回转半径： 500 mm( 2)重复定位精度：0.005 mm( 3)电液脉冲马达功率0.75kw( 4)电液脉冲马达转速3000 rpm5)总传动比： 72.5（6）最大承载重量100kg第三章：数控回转工作台的结构设计3.1 传动方案的确定数控回转工作台的作用是给多功能数控铣床提供需要的转动自由度。常规的数控回转工作台仅提供一个绕工件轴线转动，但螺旋锥齿轮的加工过程中，需要调整多个参数，若采用这样的转台，则每次调整参数都必须重新布置转台的位置，且这种布置精度受外界因素影响较大，不利于实现自动化数控加工。另外这种转台功能单一，不适合复杂曲面的加工。因此为了很好的体现多功能数控铣床的功用，我们设计了一种新型结构的数控回转工作台，它具有三个转动自由度，不仅能提供工件主轴的回转运动，而且能使工件回转轴在上半球内任意定位，便于调整工件的加工位置。3.1.1 传动方案传动时应满足的要求数控回转工作台一般由原动机、传动装置和工作台组成，传动装置在原动机和工作台之间传递运动和动力，并可实现分度运动。在本课题中，原动机采用电液脉冲马达，工作台为T形槽工作台，传动装置由齿轮传动和蜗杆传动组成。合理的传动方案主要满足以下要求：（ 1）机械的功能要求：应满足工作台的功率、转速和运动形式的要求。（ 2）工作条件的要求：例如工作环境、场地、工作制度等。（ 3）工作性能要求：保证工作可靠、传动效率高等。（ 4）结构工艺性要求；如结构简单、尺寸紧凑、使用维护便利、工艺性和经济合理等。3.1.2 传动方案及其分析数控回转工作台传动方案为：电液脉冲马达齿轮传动蜗杆传动工作该传动方案分析如下：- 7 -齿轮传动承受载能力较高，传递运动准确、平稳，传递 功率和圆周速 度范围很大，传动效率高，结构紧凑。蜗杆传动有以下特点：1 .传动比大在分度机构中可达1000以上。与其他传动形式相比，传动 比相同时，机构尺寸小，因而结构紧凑。2 .传动平稳 蜗杆齿是连续的螺旋齿，与蜗轮的啮合是连续的，因此， 传动平稳，噪声低。3 .可以自锁 当蜗杆的导程角小于齿轮间的当量摩擦角时，若蜗杆为主 动件，机构将自锁。这种蜗杆传动常用于起重装置中。4 .效率低、制造成本较高蜗杆传动是，齿面上具有较大的滑动速度，摩擦磨损大，故效率约为0.7-0.8 ,具有自锁的蜗杆传动效率仅为0.4左右。 为了提高减摩擦性和耐磨性，蜗轮通常采用价格较贵的有色金属制造。由以上分析可得：将齿轮传动放在传动系统的高速级，蜗杆传动放在传 动系统的低速级，传动方案较合理。3.2 齿轮传动的设计3.2.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）选用斜齿圆柱齿轮传动2）运输机为一般工作机器，速度不高，由有机设书表10-8知，选用7级精度（GB10095-833）材料选择：由机设书表10-1选择小齿轮材料为40Cr钢（调质），硬度为280HBs 大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBs二者材料硬度差为40HBS4）选小齿轮齿数为Z1 二23,大齿轮齿数Z2 =ZJi =235.31 = 1225 ）初选螺旋角B =203.2.2 按齿面接触强度设计由设计计算公式（10-21）进行试算，即2KtTi u ± 1Z h Zd1t - 3、2E（1）确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数Kt =1.62）计算小齿轮传递的转矩T1 =30.14黑0.98父103 =29.54><103N,mm3）由表10-7选取齿宽系数% =14）由表10-6查得材料的弹性影响系数ZE =189.8MPa 125）由图10-21d按齿面硬度查得：小齿轮的接触疲劳强度极限0 Hlim1 = 600MPa ；大齿轮的接触疲劳强度极限0Hlim 2 =550MPa ；6)由式10-13计算应力循环次数Ni =60n1 jLh =60 960 1 (2 8 300 10) = 2.7648 109hN2 = N1 i1 =2.7648 109 5.31 =4.982 108h7）由图10-19查得接触疲劳寿命系数KHN1 =0.93 KHN2 =0.988）计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%安全系数S=1,得:KHN1、Hlim1 , KHN2、Hlim20.93 600 0.98 5502 1MPa =548.5MPa2S- 20 -9）由图10-30选取区域系数Zh =2.433 2KtTi u ±1 ；：.u326 304 1035.31 11 1.655.31王理2mm =38.5mm548.510）由图 10-26 查得% =0.765%2 =0.885 WJ: % = %+%2=1.65（2）计算 1）试算小齿轮分度圆直径dit ,代入数值:dit2）计算圆周速度v二d/1二 38.5 960/ 2v =m s = 1.93 m. s60 1000600003）计算尺宽bb = d % =1 38.5mm = 38.5mm4）计算尺宽与齿高比b/h模数d1t cos：38.5 cos14mnt = =mm = 1.62mm乙23齿高 h=2.25mnt =2.25 1.62mm-3.645mmb/h =38.5-13.645 =10.565）计算纵向重合度 wp =0.318巾dz1tanP =0.318父1父 23父 tan14，= 1.836）计算载荷系数根据v=1.93m/s, 7级精度，由图10-8 （机设书）查得动载系数 Kv=1.08由表10-2查得使用系数Ka =1因斜齿轮，假设 KAFt/b ：二100N/mm由表 10-3 查得 KHa =KFa =1.4由表10-4插值查得7级精度，小齿轮相对支承非对称布置式KHp = 1.417由b/h=10.53,Khp = 1.417查图10-13得 心日=1.325，故载荷系数K -KAKVKH.KH-. =1 1,08 1.4 1.417=2.147）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得38.5=42.35m m8）计算模数mmnd1 cos :乙42.35 cos1423mm = 1.79mm3.2.3 按齿根弯曲强度设计由式（10-17）得弯曲强度的设计公式为2 KT 1Y cosYFa YSaFa Sa（1）确定公式内各计算数值1）计算载荷系数K = KaKvK faKfP = 1 1 ,08 X 1 ,4X 1.325 =22）根据纵向重合度sp=1.83,从图10-28查得螺旋角影响系数 Yp = 0.883）计算当量齿数Zv1乙cos3 :23一3一 二 25.20cos 14Zv2Z2cos3 :_ 122 cos314=133.674）查取齿形系数由表 10-5 查得YFod =2.616YFs =2.1535）查取应力较正系数由表 10-5 查得丫敬=1.591Y效2 =1.8176）由图10-20C查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限:fe1 =500MPa大齿轮的弯曲疲劳强度极限:FE2 = 380MPa7）由图10-18取弯曲疲劳寿命系数 KFN1 =0.86 Kfn2=0.918）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4,由式（10-12）得KfnFfE10.86 500FN1 FE1 =MPa = 307 14MPaS1.4K FN 2、FE2S0.91 3801.4MPa = 247MPa9）计算大、小齿轮的丫丫丫乌并加以比较'二FYFa1Ysai2.616 1.591kF 1 -307.14u 0.01355YFa 2YSa222.153 1.817247=0.01584大齿轮的数值大。（2）设计计算:mn -32KT1Y：cos”FaYsa,124上F 10.01584mm = 1.21mm3 2 2 29.54 103 0.88 cos2141 232 1.65对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿 面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径(即模数与齿数的乘积)有关，可取由弯曲强度算得的模数 1.21mm并就近圆整为标准值mi = 1.25mm,但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得分度圆直径a= 42.35mm,来计算应有的齿数，于是有：八止以止物& cos : 42.35 cos20小齿轮齿数 4 = =22.86 取 z1 = 22mni.25大齿轮齿数z2 = U4 = 3 22 = 66这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳 强度，并做到结构紧凑，避免浪费。3.2.4 几何尺寸计算(1)计算中心距(z1 z2)m1(22 66) 1.25a1 =： =； mm = 58.5mm2cos :2 cos20'将中心距圆整为135mm(2)按圆整后的中心距修正螺旋角 arccos 二(22 66)125 =199：aiccos.2a2 58.5因P=(8二20)值改变不多，故 %、“、Zh等不必修正(3)计算大、小齿轮的分度圆直径d1z1ml _ 2azicos :z1 z22 58.5 2222 66mm = 42.5mmz2ml2az22 58.5 66d2 = = =mm = 127.5mmcos : z1 z222 66(4)计算齿轮宽度b= dd1=1 42.5mm = 42.5mm取 Bi =50mm , B2 = 45mm(5)验算Ft =N =1379.1N2T1 2 2.954 1041 1379.142.5di 一 42.5N / mm =32.19N / mm <100N / mm ,合适3.3 电液脉冲马达的选择及运动参数的计算采用电液脉冲马达为驱动单元，其机构也比较简单，主要是变速齿轮副、 滚珠丝杠副，以克服爬行和间隙等不足。通常步进电机每加一个脉冲转过一个脉 冲当量；但由于其脉冲当量一般较大，如0.01mm在数控系统中为了保证加工精 度，广泛采用电液脉冲马达的细分驱动技术。马达的额定功率应等于或稍大于工作要求的功率。额定功率小于工作要求， 则不能保证工作机器正常工作，或使马达长期过载、发热大而过早损坏；额定功 率过大，则马达价格高，并且由于效率和功率因素低而造成浪费。工作所需功率为：Pw=FwVw/1000 w KW Pw=Tnw/9950 4 w KW式中T=150N.M, nw=36r/min,电机工作效率4w=0.97,代入上式得Pw=15(X 36/ (9950X0.97) =0.56 KW电机所需的输出功率为：P0= Pw/"式中：”为电机至工作台主动轴之间的总效率。由表2.4查得：齿轮传动的效率为4w=0.97; 一对滚动轴承的效率为rw=0.99; 蜗杆传动的效率为“w=0.8。因此，刀二4 1 t123 Tl 3=0.97 X 0.993 乂 0.8=0.75P0= Pw/q =0.56/0.75=0.747 KW一般电机的额定功率Pm=(1-1.3)P0=(1-1.3)0.747=0.747-0.97 KW则由表2.1取电机额定功率为：Pm=0.75 KW确定电机转速按表2.5推荐的各种机构传动范围为，取：齿轮传动比：3-5,蜗杆传动比：15-32,则总的传动范围为：i=i1 Xi2=3 X 15-5 X32=45-160电机转速的范围为N= i 义 nw=(45-160)义 36=1620-5760 r/min为降低电机的重量和价格，由表2.1中选取常用的同步转速为3000r/min的Y系列 电机，型号为Y801-2,其满载转速nm=3000r/min,此外，电机的安装和外形尺寸 可查表2.23.4 蜗轮及蜗杆的选用与校核由于前述所选电机可知T=6.93N.M传动比设定为i=27.5 ,效率4=0.8 工作日安排每年300工作日计，寿命为10年。根据GB/T10085-1988的推荐， 采用渐开线蜗杆。3.4.3按齿面接触疲劳强度设计ZeZ2、.I)H根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，在 校核齿根弯曲疲劳强度。传动中心距：(3-2)(1)确定作用在蜗轮上的转距T2按Zi=2,估取效率4=0.8 ,则T2=T* 4*i=153.4N.M(3-3)(2)确定载荷系数K因工作载荷较稳定，故取载荷分布不均系数Kb =1;由使用系数K表从而选取Ka=1.15;由于转速不高，冲击不大，可取动载系数KV=1.1;则K=K*Kb*Kv=1*1.15*1.1=1.265 = 1.27(3-4)(3)确定弹性影响系数ZE选用的铸锡磷青铜蜗轮和蜗杆相配。(4)确定接触系数Zp先假设蜗杆分度圆直径di和传动中心距a的比值d1/a=0.30 ,从而可查出Zp =3.12 o(5)确定许用应力(TH根据蜗轮材料为铸锡磷青铜zcusn10p1,金属模铸造，蜗杆螺旋齿面硬度45HRC从而可查得蜗轮的基本许用应力”=268MPA因为电动刀架中蜗轮蜗杆的传动为间隙性的，故初步定位、其寿命系数为KhN=0.92 ,则(th= KhM(th| =0.92 X 268=246.56 = 247MPA (3-5)(6)计算中心距160 2.7 2a >311.27x3538.2x()2 =24mm'247(3-6)取中心距a=50mm m=1.25mm蜗杆分度圆直径d=22.4mm 这时=0.448 ,从而可查得接触系数=2.72,因为<Zp,因此以上计算结果可用。3.5 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸3. 5. 1 蜗杆直径系数q=17.92;分度圆直径d1=22.4mm蜗杆头数Z=1;分度圆导程角丫=3° 11' 38蜗杆轴向齿距：P=3.94mm (3-7) *蜗杆齿顶圆直径：da1 =dl 2ha m =32.2mm(3-8)蜗杆轴向齿厚：Sa ="2二 m=1.97mm(3-10)3. 5. 2 蜗轮蜗轮齿数：Z2 =62 ,变位系数X =0验算传动比：i= z2/ 4=62/1=62(3-11)这是传动比误差为：(60-62) /60=2/60=0.033=3.3%(3-12)蜗轮分度圆直径：d2=mz=25 62 =77,5mm(3-13)蜗轮喉圆直径：da2=d2+2ha2=93.5 (3-14)蜗轮喉母圆直径 rg2=a-1/2 d a2 =50-1/293.5=3.25 (3-17)3.6 轴的校核与计算3.6.1 画出受力简图图3-1受力简图计算出：R=46.6N R2=26.2N3.6.2 画出扭矩图T=T .i.T 电机=0.36 x 60X0.98=21.2 N.M (3-33)M图3-2扭矩图3.6.3 弯矩图M=72.8X 180X 10-3=13.1N.(3-34)图3-3弯矩图3.7 弯矩组合图由此可知轴的最大危险截面所在。组合弯矩(3-35)(3-36)2 (aT )23.8 根据最大危险截面处的扭矩确定最小轴径M 2 (aT)2 W扭转切应力为脉动循环变应力，取 a =0.6抗弯截面系数W=0.ld根据各个零件在轴上的定位和装拆方案确定轴的形状及小3.9 齿轮上键的选取与校核(1)取键连接的类型好尺寸因其轴上键的作用是传递扭矩，应用平键连接就可以了。在此用平键。由资 料可查出键的截面尺寸为：宽度b=5mm高度h=5mm由连轴器的宽度并参考 键的长度系列，从而取键长L=10mm(2)键连接的强度键、轴和连轴器的材料都是钢，因而可查得许用挤压力跖=5060MPa取其平均值6p=135MPa键的工作长度l=L-b=10-5=5mm ,键与连轴器的键槽的接触高度 k=0.5h=2.5mm,从而可得：6P=2000T/(kld)=127 0加可见满足要求。此键的标记为：键B5X 10 GB/T 1096 1979。3.10 轴承的选用滚动轴承是现代机器中广泛应用的部件之一。它是依靠主要元件的滚 动接触来支撑转动零件的。与滑动轴承相比，滚动轴承摩擦力小，功率消耗 少，启动容易等优点。并且常用的滚动轴承绝大多数已经标准化，因此使用 滚动轴承时，只要根据具体工作条件正确选择轴承的类型和尺寸。验算轴承的承载能力。以及与轴承的安装、调整、润滑、密封等有关的“轴承装置设计”问题。考虑到轴各个方面的误差会直接传递给加工工件时的加工误差，因此选用调心性能比较好的圆锥滚子轴承。此类轴承可以同时承受径向载荷及轴向载荷，外圈可分离，安装时可调整轴承的游隙。其机构代码为 3000，然后根据安装尺寸和使用寿命选出轴承的型号为：30208。第四章 : 数控技术发展趋势进入 90 年代以来，由于计算机技术的飞速发展，推动数控机床技术更快的更新换代。世界上许多数控系统生产厂家利用PC机丰富的软硬件资源开发开放式体系结构的新一代数控系统) 。开放式体系结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，并向智能化、网络化方向大大发展。近几年许多国家纷纷研究开发这种系统，如美国科学制造中心(NCMSX空军共同领导的“下一代工作站/机床 控制器体系结构” NGC欧共体的“自动化系统中开放式体系结构"OSACA日本的OSEC+戈U等。开发研究成果已得到应用，如Cincinnati-Milacron 公司从1995 年开始在其生产的加工中心、数控铣床、数控车床等产品中采用了开放式体系结构的 A2100 系统。开放式体系结构可以大量采用通用微机的先进技术，如多媒体技术，实现声控自动编程、图形扫描自动编程等。数控系统继续向高集成度方向发展，每个芯片上可以集成更多个晶体管，使系统体积更小，更加小型化、微型化。可靠性大大提高。利用多CPU勺优势，实现故障自动排除；增强通信功能，提高进线、联网能力。4.1 性能发展方向早期的实时系统通常针对相对简单的理想环境，其作用是如何调度任务，以确保任务在规定期限内完成。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。科学技术发展到今天，实时系统和人工智能相互结合，人工智能正向着具有实时响应的、更现实的领域发展，而实时系统也朝着具有智能行为的、更加复杂的应用发展，由此产生了实时智能控制这一新的领域。在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展： 自适应控制、 模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。例如在数控系统中配备编程专家系统、故障诊断专家系统、参数自动设定和刀具自动管理及补偿等自适应调节系统，在高速加工时的综合运动控制中引入提前预测和预算功能、动态前馈功能，在压力、温度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使数控系统的控制性能大大提高，从而达到最佳控制的目的。4.2 功能发展方向(1) 用户界面图形化 用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。 由于不同用户对界面的要求不同，因而开发用户界面的工作量极大，用户界面成为计算机软件研制中最困难白部分之一。当前INTERNET虚拟现实、科学计算可视化及多媒体等技术也对用户界面提出了更高要求。图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和 局部显示比例缩放功能的实现。(2) 科学计算可视化 科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据， 使信 息交流不再局限于用文字和语言表达，而可以直接使用图形、图像、动画等可视 信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了应用领域，如无图纸设 计、虚拟样机技术等，这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具 有重要意义。在数控技术领域，可视化技术可用于CAD/CAM如自动编程设计、参数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化 仿真演示等。4.3 体系结构的发展(1)集成化采用高度集成化CPU RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGAEPLD CPLDiZ及专用集成电路ASIC芯片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行 速度。应用FPDF板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、 重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点，可实现超大尺寸显示，成为和 CRT 抗衡的新兴显示技术，是21 世纪显示技术的主流。应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量 来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，提高系统的可靠性。(2) 通用型开放式闭环控制模式采用通用计算机组成总线式、模块化、开放式、嵌入式体系结构，便于裁剪、扩展和升级，可组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。闭环控制模式是针对传统的数控系统仅有的专用型单机封闭式开环控制模式提出的。由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实时加工过程中动态调整加工过程变量。加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式， 易于将计算机实时智能技术、 网络技术、 多媒体技术、CAD/CA、M伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融 于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智能化、网络化。第五章 : 数控回转工作台台体夹具及工艺设计5.1 零件的作用数控回转工作台台体是数控回转工作台的重要组成部分，机床运行时，将加工件置于该台体台面上，并可通过台体的旋转改变加工方向5.2 确定毛坯，画毛坯，零件图根据零件材料确定毛坯为铸件，已知该零件的生产纲领为10000件/ 年，生产类型为大批生产。毛坯的铸造方法采用砂型造型5.3 工艺规程设计5.3.1 定位基准的选择粗基准的选择：1 如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面的位置要求，则应以不加工表面作为 粗基准，如在工件上有很多不加工表面。则应有与其中的加工表面的位置精度要求较高的表面作粗基准。2 如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面作粗基准。3 选作粗基准的表面应平整，没有浇口或飞边等缺陷，以便定位可靠。4 粗基准只能用一次，以免产生较大的的位置误差。精基准的选择1 用公用基准作为精基准，以消除不重合误差，即“基准重合” 原则。2 尽可能使各个工序的定位都采用同一基准，即“基准统一” 。3 当精加工或光整加工工序要求余量小而无效均匀时， 应选择加工表面本身作为精基准， 即“自为基准”原则。4 为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，遵循“互为基准”原则。5 精基准的选择，尤其是主要定位面，应有足够大的面积和精度，以保证定为基准可靠。 同时还应使夹紧机构简单，操作方便。即“便于装夹”原则5.3.2 选择加工设备及刀，夹，量具由于生产类型为大批生产，所以生产设备选用通用机床。粗铳工彳台面T型槽：考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用卧铳，选用X62Vf卜式铳床，选用T形槽铳刀，专用夹具和游标卡尺。精铳工作台面T形槽：采用卧铳，选用X62WM式铳床，选用T形槽铳刀，采 用精铣专用夹具和游标卡尺，刀口形直尺。5.4 夹具设计因为加工面就是数控回转工作台的圆形台面，中间有圆孔。从零件的结构形状分析，在中间的圆孔内插入一轴，限制工作台体一移动自由度。两边再用压板限制工作台体的移动和转动自由度- 27 -结论毕业设计是我们在学完教学计划所规定的全部课之后，综合运用所学过的全部理论知识与实践相结合的实践性数学环节。它培养我们进行综合分析和提高解决实际问题的能力，从而达到巩固，扩大，深化所学知识的目的，它培养我们调查研究熟悉有关技术政策，运用国家标准，规范，手册，图册等工具书，进行设计计算，数据处理，编写技术文件的独立工作能力。通过我学到了很多，初步的让我认识到理论和实践相结合的重要。除了巩固了所学的理论知识外，还学到不少的新知识和新方法。例如在CAD画图中要标注极限偏差时，要先做好标注样式，在标注时只要选种再右击选出你做好的样式，在公差栏里写入你要的上、下偏差值。这是我以前所不会的。通过本次的设计使我对AUTCA操作更熟练，能够完整的画出简单零件的设计图纸。同时很多谢老师您对我们的教导!致谢首先是指导老师， 是他为我们毕业设计提供里大量的技术帮助， 为我们安排设计进程， 提供设计资料， 并在课余时间为我们分析和讲解设计要点， 使我更有 信心和动力。其次要感谢我的同学，他们很热心和无私，他们在我需要帮助之时伸出了援助之手，有了他们的关心和支持，毕业设计虽苦但感觉很快乐。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意。总之没有他们， 就没这么完整和全面的毕业设计， 所以要再次对他们说一次谢谢你们 ！1234567出版社89 10 全国数控培训网络天津分中心数控编程 11戴曙金属切削机床 12 唐增宝，何永然，刘安俊参考文献濮良贵，纪名刚 . 机械设计 M. 北京：高等教育出版社， 2007.孙恒，陈作模，葛文杰机械原理 M. 北京：高等教育出版社 ,2007.成大先机械设计手册 M. 北京：化学工业出版社 ,2005.吴宗泽 . 机械零件设计手册 M. 北京： 机械工业出版社,2006.隋明阳 . 机械设计基础 M. 北京：高等教育出版社， 2007.孙恒，陈作模，葛文杰机械原理M.北京：机械工业出版社,2005.张桂香机电类专业毕业设计指南M. 武汉：华中科技大学,2005.张建纲、胡大泽. 数控技术 M. 北京： 机械工业出版社,2000.全国数控培训网络天津分中心. 数控机床 M. 北京：机械工业出版社， 1997.M. 北京：机械工业出版社 ,1997.M. 北京：机械工业出版社 ,2005. 机械设计课程设计 M. 华中科技大学出版社,2006.