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賀州學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告
學(xué)生姓名
所在二級學(xué)院
指導(dǎo)教師
論文題目
CA6140車床虛擬建模及運(yùn)動仿真
1.選題依據(jù)與意義
隨著計算機(jī)建模仿真技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的深入,建模仿真技術(shù)已廣泛應(yīng)用于制造業(yè)的仿真、評估工藝計劃和設(shè)備,以及新產(chǎn)品設(shè)計。
建模仿真技術(shù)是一門通用性強(qiáng)、應(yīng)用面廣、發(fā)展迅速、跨學(xué)科的綜合性技術(shù)，并與計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，成為認(rèn)識與改造客觀世界的重要手段。目前，建模仿真技術(shù)正向數(shù)字化、虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和協(xié)同化的方向發(fā)展。
建模仿真技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，對機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計和制造有重要意義。它可以大大簡化機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)過程，大幅度縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，大量減少產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用和成本，明顯提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品的系統(tǒng)性能獲得最優(yōu)化和創(chuàng)新的設(shè)計產(chǎn)品。良好的建模、裝配和仿真技術(shù)，對保證產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，降低產(chǎn)品成本和提高競爭力具有十分重要的意義。隨著信息技術(shù)和制造業(yè)信息技術(shù)化的飛速發(fā)展，建模仿真技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用將成為必然趨勢。
此技術(shù)一出現(xiàn)，立即受到了工業(yè)發(fā)達(dá)國家，有關(guān)科研機(jī)構(gòu)和大學(xué)，公司的極大重視，許多著名制造廠商紛紛將模擬仿真技術(shù)引入各自的產(chǎn)品開發(fā)中，取得了很好的經(jīng)理效益。
所以,在虛擬制造技術(shù)的研究中,建立虛擬機(jī)床的設(shè)計模型,研究基于系統(tǒng)的機(jī)床仿真,具有很重要的意義。它的最終目的是為虛擬制造建立一個真實的加工環(huán)境，在計算機(jī)屏幕上實現(xiàn)加工過程的仿真，以增強(qiáng)制造過程的各級決策與控制能力，優(yōu)化制造過程。通過建模仿真不僅可以全面逼真地反映現(xiàn)實的加工環(huán)境和加工過程，還能對加工中出現(xiàn)的碰撞、干涉提供報警信息，對產(chǎn)品的可加工性、工藝規(guī)程的合理性和加工精度進(jìn)行評估、預(yù)測，達(dá)到節(jié)省資源、避免風(fēng)險的目的。
對CA6140車床虛擬建模及運(yùn)動仿真：
第一，能與實際緊密聯(lián)系，結(jié)合實際情況對所提出的問題進(jìn)行求解，使得更貼近實際，通用性、推廣性較強(qiáng)。
第二，能讓人一目了然直觀地了解到車床的各種結(jié)構(gòu)，判斷車床的緊密性。
第三，了解車床的運(yùn)行情況，避免實際應(yīng)用的錯誤。降低制造成本。
為了使更多人了解并掌握CA6140車床使用和功能，是有必要對CA6140車床進(jìn)行虛擬建模以及運(yùn)動仿真。
2.國內(nèi)外研究發(fā)展趨勢
在二戰(zhàn)結(jié)束后，各國積極恢復(fù)重建的同時，美國則大力研究計算機(jī)技術(shù)，直至20世紀(jì)50年代末期CAD技術(shù)已經(jīng)基本形成雛形，并在20世紀(jì)60年代中期推出一些商品化的繪圖設(shè)備。
進(jìn)入20世紀(jì)70年代后，完整的CAD系統(tǒng)已經(jīng)形成，并在中小企業(yè)和工作站中開始廣泛推廣。在其中一些與CAD技術(shù)相關(guān)的設(shè)備被先后開發(fā)，也促進(jìn)了CAD技術(shù)的發(fā)展。
20世紀(jì)80年代可以說是CAD技術(shù)迅猛發(fā)展的時代，在這個時期，CAD技術(shù)已經(jīng)從科研院所和大中型企業(yè)向小型企業(yè)進(jìn)行發(fā)展、從發(fā)達(dá)國家開始向發(fā)展中國家進(jìn)行擴(kuò)散；并從單一的產(chǎn)品設(shè)計環(huán)節(jié)發(fā)展到用于工藝、工序和制造環(huán)節(jié)。
隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，CAD技術(shù)也在不斷進(jìn)步。CAD的含義由最初的“計算機(jī)輔助繪圖”升級為“計算機(jī)輔助設(shè)計”，即可以理解為由幫助人們繪圖轉(zhuǎn)化為幫助人們設(shè)計，這也是CAD技術(shù)發(fā)展的一個環(huán)節(jié)。一些標(biāo)準(zhǔn)的圖形接口軟件和圖形功能相繼推出，為CAD技術(shù)的推廣、軟件的移植和數(shù)據(jù)共享起了重要的促進(jìn)作用；系統(tǒng)構(gòu)造由過去的單一功能變成綜合功能，出現(xiàn)了計算機(jī)輔助設(shè)計與輔助制造于一體的計算機(jī)集成系統(tǒng)，即CAD/CAM技術(shù)。
CAD/CAM技術(shù)是20世紀(jì)最杰出的工程成就之一，經(jīng)歷50多年的滄桑變革，已經(jīng)成為當(dāng)前產(chǎn)品更新、生產(chǎn)發(fā)展和國際間經(jīng)濟(jì)競爭的重要手段，其應(yīng)用和發(fā)展引用了社會和生產(chǎn)的巨大變革。它具有知識密集、學(xué)科交叉、綜合性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)，是當(dāng)今世界科技領(lǐng)域的前沿課題。目前，CAD/CAM技術(shù)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、航空、汽車、船舶、紡織、輕工以及建筑等諸多領(lǐng)域，它的發(fā)展與應(yīng)用程度已成為衡量一個國家技術(shù)發(fā)展水平及工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一。
在未來，比如機(jī)器人、新材料、3D打印等技術(shù)的迅速發(fā)展，都離不開建模仿真技術(shù)。
例如模擬仿真一種鑿巖的機(jī)器人，利用傳感器來確定巷道的上緣，這樣就可以自動瞄準(zhǔn)巷道縫，然后然后把鉆頭按規(guī)定的間隔布置好，鉆孔過程用微機(jī)控制，隨時根據(jù)巖石硬度調(diào)整鉆頭的轉(zhuǎn)速和力的大小以及鉆頭的形狀，這樣可以大大提高生產(chǎn)率，人只要在安全的地方監(jiān)視整個過程的作業(yè)就行了。
由于建模仿真技術(shù)具有可控性、無破壞、安全、不受條件限制，可多次重復(fù)，以及經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)，在未來仍然處于很高的地位，在未來各行業(yè)的發(fā)展更是必然性。
3.設(shè)計的基本內(nèi)容
主要運(yùn)用三維CAD建模軟件，比如Solidworks、Pro/E、UG、CAD等軟件，對CA6140車床進(jìn)行虛擬建模以及運(yùn)動仿真。并對其主要零件如主軸箱、溜板箱、進(jìn)給系統(tǒng)等進(jìn)行必要計算和尺寸確定。利用三維CAD軟件進(jìn)行建模應(yīng)包括主要部件：主軸箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、光桿、絲桿和床身等。通過自頂而下、自下而上的方法進(jìn)行建模，然后再進(jìn)行運(yùn)動仿真。
4.擬解決的主要問題
主軸箱以及主軸箱內(nèi)各個傳動齒輪和傳動軸的建模。
傳動機(jī)構(gòu)和變速機(jī)構(gòu)的計算。
主軸箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架等的建模裝配。
CA6140車床的運(yùn)動仿真。
5.研究方法
結(jié)合參考文獻(xiàn)以及實物數(shù)據(jù)，了解CA6140車床的基本結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式、功能、系統(tǒng)配置等等。然后對主軸箱、進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行計算和尺寸確定。并對主軸箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾架、光桿、絲桿和床身等進(jìn)行建模，再對所建模型進(jìn)行運(yùn)動仿真。方法如：
文獻(xiàn)研究法
文獻(xiàn)研究法是根據(jù)一定的研究目的或課題，通過調(diào)查文獻(xiàn)來獲得資料，從而全面地、正確地了解掌握所要研究問題的一種方法。文獻(xiàn)研究法被子廣泛用于各種學(xué)科研究中。其作用有：①能了解有關(guān)問題的歷史和現(xiàn)狀，幫助確定研究課題。②能形成關(guān)于研究對象的一般印象，有助于觀察和訪問。③能得到現(xiàn)實資料的比較資料。④有助于了解事物的全貌。
模擬法（模型方法）
模擬法是先依照原型的主要特征，創(chuàng)設(shè)一個相似的模型，然后通過模型來間接研究原型的一種形容方法。根據(jù)模型和原型之間的相似關(guān)系，模擬法可分為物理模擬和數(shù)學(xué)模擬兩種。
信息研究方法
信息研究方法是利用信息來研究系統(tǒng)功能的一種科學(xué)研究方法。美國數(shù)學(xué)、通訊工程師、生理學(xué)家維納認(rèn)為，客觀世界有一種普遍的聯(lián)系，即信息聯(lián)系。當(dāng)前，正處在“信息革命”的新時代，有大量的信息資源，可以開發(fā)利用。信息方法就是根據(jù)信息論、系統(tǒng)論、控制論的原理，通過對信息的收集、傳遞、加工和整理獲得知識，并應(yīng)用于實踐，以實現(xiàn)新的目標(biāo)。信息方法是一種新的科研方法，它以信息來研究系統(tǒng)功能，揭示事物的更深一層次的規(guī)律，幫助人們提高和掌握運(yùn)用規(guī)律的能力。
6.選題的特色及創(chuàng)新點(diǎn)
對此進(jìn)行虛擬建模以及運(yùn)動仿真能夠提高車床的加工質(zhì)量、精度和生產(chǎn)效率，縮短車床產(chǎn)品的開發(fā)時間、降低開發(fā)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量，提供滿意的設(shè)計方案。
7.主要參考文獻(xiàn)
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8. 于濤等.機(jī)械制造基礎(chǔ)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012.2
9. 唐立山.UG計算機(jī)輔助設(shè)計[M].北京：國防工業(yè)出版社，2010.7
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寫作進(jìn)度及具體時間安排
起止日期
主要研究內(nèi)容
2015年12月7日-
2015年12月26日
收集資料、文獻(xiàn)，完成開題報告
2015年12月27日-
2016年1月25日
CA6140車床零部件的尺寸計算以及建模
2016年1月26日-
2016年2月15日
對所建模型進(jìn)行仿真運(yùn)動
2016年2月16日-
2016年3月10日
完成論文初稿
2016年3月11日-
2016年4月15日
做好答辯前的各方面準(zhǔn)備
指導(dǎo)教師對開題報告的意見
該生已查閱大量文獻(xiàn)資料，論文設(shè)計組織邏輯感強(qiáng)，結(jié)構(gòu)清晰，項目設(shè)計合理，具備了一定的研究水平，已明確設(shè)計任務(wù)和目標(biāo)，能按時完成研究工作，同意開題。
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日