车铣复合机床电主轴系统结构设计开题报告.doc

南京工程学院工 业 中 心本科毕业设计（论文）开题报告 题 目：车铣复合机床电主轴系统结构设计专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 号： 学生姓名： XXX 指导教师： XXX 2015年 3 月 2 日本科毕业设计(论文)开题报告学生姓名XXX学 号231110428专 业机械设计制造及其自动化指导教师姓名XXX职 称研究员级高工所在院系工业中心课题来源D课题性质A课题名称车铣复合机床电主轴系统结构设计毕业设计的内容和意义采用了类比法，进行电主轴系统结构的设计，使其满足功能的要求实现加工。毕业设计的具体内容：1、熟悉课题及有关资料2、熟悉车铣复合加工机床的原理和结构，了解主轴箱的主要零件，例如：主轴箱体,主轴,轴承,隔套,锁紧螺母, 轴承盖，端盖，垫板等4、熟悉AutoCAD软件的操作，并利用软件绘制相关的零件图和装配图。5、对设计的结果进行经济以及成本分析。本课题研究的意义：本课题对车铣复合机床电主轴系统进行了设计，确定主轴切削扭矩、主轴受力分析及主轴最佳支承计算以及主轴前后轴承寿命计算。其意义如下：1、数控车床要具有铣的功能，那么这个机床的主轴就要具有准停或者连续进给功能，利用电主轴配高分辨率的光栅尺完成主轴转速的控制以及位置的控制使其具有C轴功能。2、通过对车铣复合机床系统结构的研究和设计，掌握一般机构设计的步骤和方法。提高自己的研究设计能力。如查阅文献和收集资料并进行分析、制定设计方案、计算和CAD绘图，同时提高撰写论文的能力。3、通过毕业设计，对自己四年所学的知识有一个全面的总结，对自己的专业有更深入的了解，在今后的工作中运用到所学的知识。英文期刊文章引用：作者. 题名. 期刊名, 出版年份，期号：起止页码文献综述数控机床是装备制造业的基本生产手段，机床工业是一个国家的基础性、战略性产业之一。作为机电一体化装备的数控机床，集高效、柔性、精密、复合、集成诸多优点于一身，已经成为装备制造业的主力加工设备和主流产品。新一代的数控机床只有通过高速化大幅度缩短切削工时才可能进一步提高其生产率。现在数控机床国内外发展趋势主要是往高速度、高精度化、多功能化、智能化、数控编程自动化、可靠性最大化以及控制系统小型化发展。绿色机床已经成为人们研究的重点，在重视机床高速度、高精度的同时，现在越来越开始重视数控机床的环保性1。车铣复合加工中心是以单主轴或双主轴的数控车床为基础，将一般动力刀架转换为刀具带有动力源的刀架而形成的数控机床。数控车床能实现铣的功能主要是由于电主轴带动零件实现准停或者连续进给实现C轴功能变成进给轴，而刀具又能沿X,Y或者Z轴与主轴的C轴连动完成在数控车床铣功能的加工。在车铣复合加工中心上执行车削任务时，伺服主电机带动零件作回转运动的主轴就变为进给轴，原来的刀具轴变成了主轴。可谓是当今切削复合加工机床的佼佼者了2。车铣复合加工中心的主轴要实现车铣复合，其主轴的控制必须是采用闭环控制，通过利用高精度高分辨率的圆光栅控制主轴的位移和转速，提高传动元件的精度和刚度，消除传动元件之间的间隙，将传动件的传动链缩到最短，实现零传动。同时为了提高传动零件的刚度，就要对轴承进行预紧3。预紧方式，高速电主轴是机床加工的核心功能部件，具有结构紧凑、惯性小、转速高、动态特性好等诸多优点，滚动轴承的预紧是指采用适当的方法使轴承滚动体和内外套圈之间产生一定的变形，以保持轴承内、外圈均处于压紧状态，使轴承带负游隙运行。为了提高主轴刚度，需要对轴承施加一定的预负荷。轴承预紧有3种方法：定位预紧，定压预紧、调压预紧。在进行电主轴定位结构的设计时，要根据实际情况具体分析，在满足使用要求的前提下尽可能简化结构，以降低电主轴的制造成本4。在外载荷作用下构件的尺寸和形状将发生变化，称为变形。当外载荷超过一定限度时，构件将发生破坏。所以就要对主轴等零件进行受力分析，使得它们具有足够的刚度或强度，来承载机床的负载。为了保证机械或工程结构能正常工作，构件应有足够的能力负担起应承受的载荷，构件的这种承载能力主要由以下方面来衡量：构件应有足够的强度，构件应有足够的刚度，构件应有足够的稳定性5。 本课题是车铣复合加工的电主轴设计。采用的是直接把电机的转子当成主轴，为了控制精度，所以从传动上考虑，为了确定主轴的位置和转速，就要采用到编码器（也就是光栅尺等等）放在主轴上能通过读数头通过把角位移或直线位移转换成电信号，用来读取显示主轴的转速，实现转速和位移的控制。 C轴功能，对于具有车、铣复合功能CNC车床，它控制系统的主轴通道，除了能够执行主轴代码，控制机床主轴变速旋转外，还要能够实现机床主轴可以精确分度的C轴功能和C与Z轴、C与X轴的联动功能。文献综述 参考文献：1、王爱玲.现代数控机床.北京：国防工业出版社，2011.82、李雪梅 王斌武.数控机床.北京：电子工业出版社，2010.13、文怀兴.数控机床设计.北京：化学工业出版社，2006.14、姜邵峰.高速机床主轴轴承及其应用.北京：机械工业出版社，20025、聂毓琴 孟广伟.材料力学.北京：机械工业出版社，2004.2研究内容1、车铣复合电主轴结构设计研究 在数控车床里实现铣的功能，必须增加第三根轴，这根轴就是C轴，所研究的内容就是如何实现这个功能。2、主传动系统的精度、刚度及寿命的研究由于车铣复合加工过程中的摩擦会对主传动系统的精度有影响，所以要进行预紧，同时要对各个组件的刚度和寿命进行研究。3、 主轴的切削扭矩和受力分析 为了实现加工时的正常运行，安全保障，所以对其所受的扭矩和受力情况进行分析计算，以保证安全工作。4、主传动系统润滑与密封的研究 为了减少摩擦、降低温度，需要采用润滑剂，以减少腐蚀和磨损，通过密封防止润滑油外漏，避免污染。5、技术成本分析 通过课题组成的材料、热处理以及零件工艺性能的考虑，对课题的成本进行控制，使成本降低。研究计划研究周期与时间安排毕业设计起止日期：3.026.12（第1周第15周）第一周：收集资料，学习有关书籍文献。第二周：提出完成课题的基本思路和方法。第三周：完成开题报告（含文献综述等），及外文翻译材料。第四周：主轴箱部件设计及计算，完成装配图草图设计。第五周：绘制主轴动平衡图，确定主轴传递扭矩，绘制输出功率和扭矩图。第六周：完成主轴受力分析，完成各零件成本及课题成本计算。第七周：毕业设计中期检查。第八周：完成装配图设计。第九周：进行零件图计算机绘图完成零件图计算机绘图。第十周：完成各零件及课题成本分析，完成各零件成本及课题成本计算。第十一周：递交论文初稿。第十二周：修改论文并定稿。第十三周：论文评审与答辩资格确定。第十四周：毕业设计（论文）答辩。 第十五周：整理资料存档。特色与创新 本论文特色与创新如下： 1、车铣复合加工机床可以实现铣和车复合加工。 2、通过对本课题的精度、刚度及轴承的寿命的研究可以使本课题的主传动系统具有较高的精度、刚度和使用寿命。 3、能过对润滑方式的研究，本课题采用端面间隙式，减少磨损，达到最好的密封效果。 4、本次的设计要考虑到经济型复合型数控机床，在设计满足要求以及经济最低的情况下，降低成本，性价比达到最佳。指导教师意 见 指导教师签名： 年 月 日 教研室意见系部意见 主任签名： 年 月 日 教学主任签名： 年 月 日