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1、 机械 系（院） 20 07 届题 目 AD25数控机床主轴箱单元的开发设计 课题类型 设计 课题来源 其他 学生姓名 * 学 号 * 专 业 机械设计制造及其自动化 年级班 07级2班 指导教师* 职 称 * 填写日期： 2011 年 4 月5 日一、本课题研究的主要内容、目的和意义（1）课题研究的主要内容：AD25数控机床为普及型数控车床，适宜加工形状复杂的轴、套、盘类零件。如车削内、外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、切槽、倒角、车螺纹等，尤其适合多品种、中小批量的轮番加工。工艺适应性强，加工效率高，废品率低，成品一致性好，可降低对工人技术熟练程序的要求。此设计首先须对AD25数控机床整体结
2、构及性能进行了解。然后通过数据分析，校核计算，设计出AD25数控机床主轴箱各单元部件。（2）课题研究的目的：通过本课题的研究，使AD25数控机床结构更加紧凑，性能更加优越，生产加工更加精密。（3）本课题研究的意义：我国数控车床从20世纪70年代初进入市场，至今通过各大机床厂家的不懈努力，通过采取与国外著名机床厂家的合作、合资、技术引进、样机消化吸收等措施，使得我国的机床制造水平有了很大的提高，其产量在金属切削机床中占有较大的比例。目前，国产数控车床的品种、规格较为齐全，质量基本稳定可靠，已进入实用和全面发展阶段。但是在这些数控机床中，大都处于单机运行状态，并且相当一部分处于效率不高，加工不精密
3、的状态。本项目的研究，有利于改善AD25数控机床的性能，使得产品的加工更加高效，更加精密。 二、文献综述（国内外相关研究现况和发展趋向）（一）国内外数控机床现状近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。在这些数控机床中，除少量机床以FMS模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。与国外的数控机床相比，我国数控机床还存在以下几方面的问题：（1）高档数控机床的国内供应能力不足。 尽管我国机床行业近年来取得了长足的发展，数控化率稳步提高，但机床消费和生产的结构性矛盾仍然比较突出。目前，国内对
4、中高档机床的需求量逐渐超过低档机床。但国产数控机床以低档为主，高档数控机床绝大部分依赖进口。（2）自主创新能力不足。 长期以来，我国机床制造业的基础、共性技术研究工作主要在行业性的研究院所进行。能力薄弱，技术创新投入不足，引进消化吸收能力差，低水平生产能力过剩，自主创新能力不高，缺乏优秀技术人才。虽然国产数控机床制造商通过技术引进、海内外并购重组以及国外采购等获得了一些先进数控技术，但缺乏对基础共性技术的研究，忽视了自主开发能力的培育，企业的市场响应速度慢。 （3）产品质量、可靠性及服务等能力不强。 国产机床在质量、交货期和服务等方面与国外著名品牌相比存在较大的差距。在质量方面，国产数控系统的
5、可靠性指标MTBF与国际先进数控系统相差较大。国产数控车床、加工中心的MTBF与国际上先进水平也有较大差距。在交货期方面，绝大多数企业由于任务重拖期交货。服务体系不健全，在市场开拓、成套技术服务、快速反应能力等方面不能满足市场快节奏和个性化的要求。 （4）功能部件发展滞后。 机床是由各种功能部件（主轴单元及主轴头、滚珠丝杠副、回转工作台和数控伺服系统等）在床身、立柱等基础机架上集装而成的，功能部件是数控机床的重要组成部分。数控机床整体技术与数控机床功能部件的发展是相互依赖、共同发展的，所以功能部件的创新也深深地影响着数控机床的发展。我国数控机床功能部件已有一定规模，电主轴、主轴单元、数控系统等
6、也有专门的制造厂家，其中个别产品的制造水平接近国际先进水平。但整体上，我国机床功能部件发展缓慢、品种少、产业化程度低，精度指标和性能指标的综合情况还不过硬。目前，滚珠丝杠、数控刀架、电主轴等功能部件仅能满足中低档数控机床的配套需要。衡量数控机床水平的高档数控系统、高速精密电主轴、高速滚动功能部件等还依赖进口。（二）数控机床发展趋势：高速、精密、复合、智能和绿色是数控机床技术发展的总趋势，近几年来，在实用化和产业化等方面取得可喜成绩。主要表现在： 1. 机床复合技术进一步扩展随着数控机床技术进步，复合加工技术日趋成熟，包括铣-车复合、车铣复 合、车-镗-钻-齿轮加工等复合，车磨复合，成形复合加工
7、、特种复合加工等，复合加工的精度和效率大大提高。“一台机床就是一个加工厂”、“一次装卡，完全加工”等理念正在被更多人接受，复合加工机床发展正呈现多样化的态势。 2.智能化技术有新突破数控机床的智能化技术有新的突破，在数控系统的性能上得到了较多体现。如：自动调整干涉防碰撞功能、断电后工件自动退出安全区断电保护功能、加工零件检测和自动补偿学习功能、高精度加工零件智能化参数选用功能、加工过程自动消除机床震动等功能进入了实用化阶段，智能化提升了机床的功能和品质。 3.机器人使柔性化组合效率更高机器人与主机的柔性化组合得到广泛应用，使得柔性线更加灵活、功能进一步扩展、柔性线进一步缩短、效率更高。机器人与
8、加工中心、车铣复合机床、磨床、齿轮加工机床、工具磨床、电加工机床、锯床、冲压机床、激光加工机床、水切割机床等组成多种形式的柔性单元和柔性生产线已经开始应用。 4.精密加工技术有了新进展数控金切机床的加工精度已从原来的丝级（0.01mm）提升到目前的微米级（0.001mm），有些品种已达到0.05m左右。超精密数控机床的微细切削和磨削加工，精度可稳定达到0.05m左右，形状精度可达0.01m左右。采用光、电、化学等能源的特种加工精度可达到纳米级（0.001m）。通过机床结构设计优化、机床零部件的超精加工和精密装配、采用高精度的全闭环控制及温度、振动等动态误差补偿技术，提高机床加工的几何精度，降低
9、形位误差、表面粗糙度等，从而进入亚微米、纳米级超精加工时代。 5.功能部件性能不断提高功能部件不断向高速度、高精度、大功率和智能化方向发展，并取得成熟的应用。全数字交流伺服电机和驱动装置，高技术含量的电主轴、力矩电机、直线电机，高性能的直线滚动组件，高精度主轴单元等功能部件推广应用，极大的提高数控机床的技术水平。三、拟采取的研究方法（方案、技术路线等）和可行性论证（1）设定AD25数控机床主轴箱的整体尺寸（2）通过给定的技术参数来初步设定部分轴、齿轮等单元的结构尺寸。（2）对传动系统进行理论力学分析，精确计算选定尺寸及材料（3）由电机转速传动至进给系统的参数反馈，校核所选定主轴和转动轴尺寸的合
10、理性（4）完成整体结构设计，绘制装配图及零件图。由整体结构到部分，从粗略到具体，经过简单到复杂，这是一个常规的“层层剥茧”式理论。大致尺寸可以缩小计算的范围，先选材校核后定下尺寸，可以避免在最后设计中选材不满足抗弯或抗扭强度的要求而带来一系列麻烦。之所以先完成整体设计，后绘图，同样是为了避免在画图过程中有些尺寸没有确定下而出错，这样就有利于减少设计中繁杂、重复的工作，提高设计的效率。四、预期结果（或预计成果）按照以上所采取的设计方法， AD25数控机床主轴箱的结构设计可以达到预期效果。主轴箱的结构更加紧凑，各单元配合更加合理，扩大了电动机的无极调速范围，起到了改善整机主要性能的作用。绘图量要求
11、：课题完成零件图、装配图，设计图幅量不少于折合零号图2张。说明书要求：设计说明书正文字数一般不得少于8000，说明书要求条理清楚，论述充分，文字通顺，符合技术用语要求，书写工整五、研究进度安排第1-4周 毕业实习、毕业设计课题调研、文献阅读及开题报告第5-8周 参考国内外对AD25数控车床的详述资料，包括结构，性能，加工工艺等等。并着手准备设计第9-10周 绘制装配图和主要零件图第11-12周 完成设计说明书第13-14周 准备答辩及答辩六、主要参考文献1. 卓迪仕主编数控技术与应用北京：国防工业出版社，19972. 王永章 杜君文 程国权主编数控机床北京：高等教育出版社，20013. 鸿文主
12、编材料力学第四版北京：高等教育出版社，20044. 严爱珍主编机床数控原理与系统北京：机械工业出版社，20005. 哈尔滨工业大学理论力学教研室编理论力学第六版北京：高等教育出版社，20026. 孙桓，陈作模， 葛文杰主编机械原理第七版北京：高等教育出版社，20067. 谭建荣，张树有编著图学基础教程北京：高等教育出版社，20068. 荣第编著金属切削原理与刀具第三版北京：机械工业出版社，20059. 毛平淮互换性与技术测量北京：机械工业出版.2006.710. 成大先机械设计手册常用设计资北京：化学工业出版社.2004.111. 蔡学熙，邬城祺现代机械设计方法使用手册北京：化学工业出版社.2004.212. 陈仪先，梅顺齐机械制造基础上册北京：中国水利水电出版社.2004七、审核意见指导教师对开题的意见：指导教师签字： 年 月 日院系审核意见：审核人签字： 年 月 日说明：1、该表每生一份，院系妥善存档；2、课题来源填：“国家、部、省、市科研项目”或“企、事业单位委托”或“自拟课题”或 “其它”；课题类型填：“设计”或“论文”或 “其它”。
