ZXK-7532數(shù)控立式鉆銑床主運動、進給系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的設(shè)計開題報告.doc

本科畢業(yè)設(shè)計開題報告（2007屆）學(xué)院、系：機械工程學(xué)院專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化學(xué)生姓名：班級：學(xué)號指導(dǎo)教師姓名：職稱2007年01月06日題目：ZXK-7532數(shù)控立式鉆銑床主運動、進給系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計1.結(jié)合課題任務(wù)情況，查閱文獻資料，撰寫15002000字左右的文獻綜述一、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展史我國數(shù)控技術(shù)起步于1958年，近50年的發(fā)展歷程大致可分為3個階段：第一階段從1958年到1979年，即封閉式發(fā)展階段。在此階段，由于國外的技術(shù)封鎖和我國的基礎(chǔ)條件的限制，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進技術(shù)，消化吸收，初步建立起國產(chǎn)化體系階段。在此階段，由于改革開放和國家的重視，以及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善，我國數(shù)控技術(shù)的研究、開發(fā)以及在產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長足的進步。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間，即實施產(chǎn)業(yè)化的研究，進入市場競爭階段。在此階段，我國國產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實質(zhì)性進步。二、數(shù)控機床的應(yīng)用數(shù)控機床的技術(shù)水平高低及其在金屬切削加工機床產(chǎn)量和總擁有量的百分比在現(xiàn)在是衡量一個國家國民經(jīng)濟發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標志之一。銑床是一種用途廣泛的機床。它可以加工平面(水平面、垂直面等)、溝槽（鍵槽、T型槽、燕尾槽等）、多齒零件上齒槽（齒輪、鏈輪、棘輪、花鍵軸等）、螺旋形表面（螺紋和螺旋槽）及各種曲面。此外，它還可以用于加工回轉(zhuǎn)體表面及內(nèi)孔，以及進行切斷工作等。數(shù)控機床即數(shù)字程序控制機床，是自動化機床的一種。最早出現(xiàn)的是數(shù)控銑床。60年代以后，點位控制的機床迅速發(fā)展，出現(xiàn)了數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床和數(shù)控坐標鏜床。這類機床不需要復(fù)雜的控制算法就可以實現(xiàn)加工。數(shù)控機床是現(xiàn)代制造業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，一個國家數(shù)控機床的產(chǎn)量和技術(shù)水平在某種程度上就代表這個國家的制造業(yè)水平和競爭力。三、國內(nèi)數(shù)控機床的特點近年來，我國數(shù)控機床的產(chǎn)量持續(xù)增長，數(shù)控化率也顯著提高。另一方面我國數(shù)控產(chǎn)品的技術(shù)水平和質(zhì)量也不斷提高。目前我國一部分普及型數(shù)控機床的生產(chǎn)已經(jīng)形成一定規(guī)模，產(chǎn)品技術(shù)性能指標較為成熟，價格合理，在國際市場上具有一定的競爭力。我國數(shù)控機床行業(yè)所掌握的五軸聯(lián)動數(shù)控技術(shù)較成熟，并已有成熟商品走向市場。我國在數(shù)控機床高端產(chǎn)品的生產(chǎn)上取得了一定的突破。目前我國已經(jīng)可以供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化、集成化、柔性化的數(shù)控機床。同時，我國也已進入世界高速數(shù)控機床生產(chǎn)國和高精度精密數(shù)控機床生產(chǎn)國的行列。目前我國已經(jīng)研制成功一批主軸轉(zhuǎn)速在800010000轉(zhuǎn)/分以上的數(shù)控機床。我國數(shù)控機床行業(yè)近年來大力推廣應(yīng)用CAD等信息技術(shù)，很多企業(yè)已開始和計劃實施應(yīng)用ERP、MRP和電子商務(wù)。如，濟南第二機床集團有限公司的CAD普及率達100%，是國家級“CAD示范企業(yè)”，企業(yè)的MRP系統(tǒng)應(yīng)用也非常成功，現(xiàn)代化管理水平較高。但是和發(fā)達國家相比，我國數(shù)控機床行業(yè)在信息化技術(shù)應(yīng)用上仍然存在很多不足。、信息化技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，對國外技術(shù)依存度高。我國數(shù)控機床行業(yè)總體的技術(shù)開發(fā)能力和技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，信息化技術(shù)應(yīng)用程度不高。行業(yè)現(xiàn)有的信息化技術(shù)來源主要依靠引進國外技術(shù)，對國外技術(shù)的依存度較高，對引進技術(shù)的消化仍停留在掌握已有技術(shù)和提高國產(chǎn)化率上，沒有上升到形成產(chǎn)品自主開發(fā)能力和技術(shù)創(chuàng)新能力的高度。具有高精、高速、高效、復(fù)合功能、多軸聯(lián)動等特點的高性能數(shù)控機床基本上還得依賴進口。、產(chǎn)品成熟度較低，可行性不高。國外數(shù)控系統(tǒng)平均無故障時間在10000小時以上，國內(nèi)自主開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)僅3000-5000小時；整機平均無故障工作時間國外達800小時以上，國內(nèi)最好只有300小時。、創(chuàng)新能力低，市場競爭力不強。我國生產(chǎn)數(shù)控機床的企業(yè)雖達百余家，但大多數(shù)未能形成規(guī)模生產(chǎn)，信息化技術(shù)利用不足，創(chuàng)新能力低，制造成本高，產(chǎn)品市場競爭能力不強。四、數(shù)控機床的發(fā)展趨勢傳統(tǒng)的機械加工設(shè)備,在當今日益多變的市場需求和激烈競爭中,已不能滿足企業(yè)上水平、求發(fā)展的需要?，F(xiàn)在,工業(yè)發(fā)達國家都是以數(shù)控機床為基礎(chǔ),向柔性加工自動化的方向(FMC,FMS)發(fā)展,并以對生產(chǎn)過程實行整個系統(tǒng)優(yōu)化的計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)作為發(fā)展目標1、高速度、高精度化。速度和精度是數(shù)控機床的兩個重要指標，它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。目前，我國生產(chǎn)的第六代數(shù)控機床系統(tǒng)均采用位數(shù)、頻率更高的處理器，以提高系統(tǒng)的基本運算速度，使得高速運算、模塊化及多軸成組控制系統(tǒng)成為可能。同時，新一代數(shù)控機床將采用超大規(guī)模的集成電路和多微處理器結(jié)構(gòu)，以提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力。2、智能化。現(xiàn)代數(shù)控機床的智能化發(fā)展將通過對影響加工精度和效率的物理量進行檢測、建模、提取特征、自動感知加工系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)及外部環(huán)境，快速作出實現(xiàn)最佳目標的智能決策，對機床的工藝參數(shù)進行實時控制，使機床的加工過程處于最佳狀態(tài)。3、基于CAD和CAM的數(shù)控編程自動化。隨著計算機應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，目前CAD/CAM圖形交互式自動編程已得到較多的應(yīng)用，是數(shù)控技術(shù)發(fā)展的新趨勢。它是利用CAD繪制的零件加工圖樣，經(jīng)計算機內(nèi)的刀具軌跡數(shù)據(jù)進行計算和后置處理，從而自動生成數(shù)控機床零部件加工程序，以實現(xiàn)CAD與CAM的集成。隨著CIMS技術(shù)的發(fā)展，當前又出現(xiàn)了CAD/CAPP/CAM集成的全自動編程方式，其編程所需的加工工藝參數(shù)不必由人工參與，直接從系統(tǒng)內(nèi)的CAPP數(shù)據(jù)庫獲得，推動數(shù)控機床系統(tǒng)自動化的進一步發(fā)展。4、發(fā)展可靠性最大化。數(shù)控機床的可靠性一直是用戶最關(guān)心的主要指標。新一代的數(shù)控系統(tǒng)將采用更高集成度的電路芯片，利用大規(guī)模或超大規(guī)模的專用及混合式集成電路，減少元器件的數(shù)量，從而提高可靠性。同時通過自動運行診斷、在線診斷、離線診斷等多種診斷程序，實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)硬件、軟件和各種外部設(shè)備進行故障診斷和報警。因此，對數(shù)控機床研究成為現(xiàn)代機床設(shè)計重要課題。本次設(shè)計我選擇ZXK-7532數(shù)控立式鉆銑床設(shè)計及控制系統(tǒng)設(shè)計。對ZXK-7532數(shù)控立式銑床的主運動系統(tǒng)和進給系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計和計算，并對其控制系統(tǒng)的硬件電路進行了設(shè)計。2.選題依據(jù)、主要研究內(nèi)容、研究思路及方案本課題研究的是ZXK-7532數(shù)控立式鉆銑床的主軸變速箱，進給系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的設(shè)計。通過參考ZJK-7532立式鉆銑床，及各廠家生產(chǎn)同類型的數(shù)控銑床進行比較，對ZXK-7532數(shù)控立式鉆銑床參數(shù)進行確定。然后進行機械部分和硬件電路部分設(shè)計，這是本課題的難點，也是問題存在之處。在機械部分設(shè)計完成之后，把硬件電路設(shè)計和機械部分結(jié)合在一起，就可以實現(xiàn)ZXK-7532數(shù)控立式鉆銑床的數(shù)字控制。本文對主運動系統(tǒng)的設(shè)計與普通機床的設(shè)計方法一致，以鍛煉自己對常規(guī)機床設(shè)計的能力，其主軸變速箱的設(shè)計由分析比較圖冊上同類型銑床的結(jié)構(gòu)布局，進行機械部分的設(shè)計。畫出結(jié)構(gòu)草圖，通過修改之后確定其結(jié)構(gòu)。進給系統(tǒng)部分采用開環(huán)伺服系統(tǒng)，以步進電機作為伺服執(zhí)行元件。數(shù)控裝置發(fā)出的指令脈沖，輸送到伺服系統(tǒng)中的環(huán)行分配器和功率