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本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
（20**屆）
學 院、系：
機械工程學院
專 業(yè)：
機械設(shè)計制造及其自動化
學 生 姓 名：
班 級：
學號
指導(dǎo)教師姓名：
職稱
20**年1月10日
題目：課題研究背景—數(shù)控機床的發(fā)展趨勢
1. 結(jié)合課題任務(wù)情況，查閱文獻資料，撰寫1500～2000字左右的文獻綜述。
20世紀人類社會最偉大的科技成果是計算機的發(fā)明與應(yīng)用，計算機及控制技術(shù)在技術(shù)在機械制造設(shè)備中的應(yīng)用是世紀內(nèi)制造業(yè)發(fā)展的最重大的技術(shù)進步。自從1952年美國第１臺數(shù)控銑床問世至今已經(jīng)歷了50個年頭。數(shù)控設(shè)備包括：車、銑、加工中心、鏜、磨、沖壓、電加工以及各類專用機床，形成龐大的數(shù)控制造設(shè)備家族，每年全世界的產(chǎn)量有10～20萬臺，產(chǎn)值上百億美元。
我國數(shù)控機床制造業(yè)在80年代曾有過高速發(fā)展的階段，許多機床廠從傳統(tǒng)產(chǎn)品實現(xiàn)向數(shù)控化產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型。但總的來說，技術(shù)水平不高，質(zhì)量不佳，所以在90年代初期面臨國家經(jīng)濟由計劃性經(jīng)濟向市場經(jīng)濟轉(zhuǎn)移調(diào)整，經(jīng)歷了幾年最困難的蕭條時期，那時生產(chǎn)能力降到50％，庫存超過4個月。從1995年“九五”以后國家從擴大內(nèi)需啟動機床市場，加強限制進口數(shù)控設(shè)備的審批，投資重點支持關(guān)鍵數(shù)控系統(tǒng)、設(shè)備、技術(shù)攻關(guān)，對數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)起到了很大的促進作用，尤其是在1999年以后，國家向國防工業(yè)及關(guān)鍵民用工業(yè)部門投入大量技改資金，使數(shù)控設(shè)備制造市場一派繁榮。當今世界工業(yè)國家數(shù)控機床的擁有量反映了這個國家的經(jīng)濟能力和國防實力。目前我國是全世界機床擁有量最多的國家（近30萬臺），但我們的機床數(shù)控化率僅達到1.9％左右，這與西方工業(yè)國家一般能達到20％的差距太大。日本不到80萬臺的機床卻有近10倍于我國的制造能力。數(shù)控化率低，已有數(shù)控機床利用率、開動率低，這是發(fā)展我國21世紀制造業(yè)必須首先解決的最主要問題。每年我們國產(chǎn)全功能數(shù)控機床3000～4000臺，日本1年產(chǎn)5萬多臺數(shù)控機床，每年我們花十幾億美元進口7000～9000臺數(shù)控機床，即使這樣我國制造業(yè)也很難把行業(yè)中數(shù)控化率大幅度提上去。國內(nèi)的數(shù)控生產(chǎn)廠家主要有華中數(shù)控、北京航天機床數(shù)控集團、北京凱恩帝、北京凱奇、沈陽藝天、廣州數(shù)控、南京新方達、成都廣泰等，國產(chǎn)數(shù)控生產(chǎn)廠家規(guī)模都較小，年產(chǎn)都還沒有超過300～400套。從上面我們可以看出：我國的數(shù)控技術(shù)水平還有待提高，生產(chǎn)技術(shù)還相當落后。 因此，我們有必要大力發(fā)展我國的數(shù)控技術(shù)，提高國產(chǎn)數(shù)控技術(shù)的總體水平，將我國的工業(yè)水平提高到一個新的檔次。
近10年數(shù)控機床為適應(yīng)加工技術(shù)發(fā)展，在以下幾個技術(shù)領(lǐng)域都有巨大進步。
(1) 高速化
由于高速加工技術(shù)普及，機床普遍提高各方面速度，車床主軸轉(zhuǎn)速由3000～4000r/min提高到8000～1000r/min，銑床和加工中心主軸轉(zhuǎn)速由4000～8000r/min提高到12000r/min、24000r/min、40000r/min以上,快速移動速度由過去的10～20m/min提高到48m/min、60m/min、80m/min、120m/min在提高速度的同時要求提高運動部件起動的加速度，其已由過去一般機床的0.5G（重力加速度）提高到1.5～2G，最高可達15G，直線電機在機床上開始使用，主軸上大量采用內(nèi)裝式主軸電機。
(2) 高精度化
數(shù)控機床的定位精度已由一般的0.01～0.02ｍｍ提高到0.008ｍｍ左右，亞微米級機床達到0.0005mm左右，納米級機床達到0.005～0.01μｍ，最小分辨率為1nm的數(shù)控系統(tǒng)和機床已有產(chǎn)品。 數(shù)控中兩軸以上插補技術(shù)大大提高，納米級插補使兩軸聯(lián)動出的圓弧都可以達到１μ的圓度，插補前多程序段預(yù)讀，大大提高插補質(zhì)量，并可進行自動拐角處理等。
(3) 復(fù)合加工、新結(jié)構(gòu)機床大量出現(xiàn)
如5軸5面體復(fù)合加工機床，5軸5聯(lián)動加工各類異形零件。也派生出各新穎的機床結(jié)構(gòu)，包括5軸虛擬軸機床，串并聯(lián)鉸鏈機床等。采用特殊機械結(jié)構(gòu)，數(shù)控的特殊運算方式，特殊編程要求。
(4) 使用各種高效特殊功能的刀具使數(shù)控機床“如虎添翼”。
如內(nèi)冷鉆頭由于使高壓冷卻液直接冷卻鉆頭切削刃和排除切屑，在鉆深孔時大大提高效率。加工鋼件切削速度能達1000m/min，加工鋁件能達5000m/min。
(5) 數(shù)控機床的開放性和聯(lián)網(wǎng)管理
數(shù)控機床的開放性和聯(lián)網(wǎng)管理已是使用數(shù)控機床的基本要求，它不僅是提高數(shù)控機床開動率、生產(chǎn)率的必要手段，而且是企業(yè)合理化、最佳化利用這些制造手段的方法。因此，計算機集成制造、網(wǎng)絡(luò)制造、異地診斷、虛擬制造、異行工程等等各種新技術(shù)都在數(shù)控機床基礎(chǔ)上發(fā)展起來，這必然成為21世紀制造業(yè)發(fā)展的一個主要潮流。
參考文獻：文懷興主編，數(shù)控銑床設(shè)計[M] 北京：化學工業(yè)出版社2006.1
根據(jù)國內(nèi)外的數(shù)控機床發(fā)展狀況及自己興趣，此次畢業(yè)設(shè)計我選擇了XK5040數(shù)控立式銑床設(shè)計作為畢業(yè)設(shè)計課題，以便使自己對數(shù)控銑床有更多的了解，進而增強自己在這方面的能力。
2.選題依據(jù)、主要研究內(nèi)容、研究思路及方案。
1、依據(jù)：隨著科學技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)率水平的提高，人們對產(chǎn)品精度和質(zhì)量的要求越來越來嚴格。因此，企業(yè)生產(chǎn)線的自動化程度要求越來越高，數(shù)控銑床得到了越來越廣泛的應(yīng)用。由于銑床使用旋轉(zhuǎn)的多齒刀具加工工件，同時有數(shù)個刀齒參加切削，所以生產(chǎn)效率高，但是，由于銑刀每個刀齒的切削過程是斷續(xù)的，且每一個的切削厚度又是變化的，這就使切削力相應(yīng)地發(fā)生變化，容易引起機床振動，因此，銑床在結(jié)構(gòu)上要求有較高的剛度和抗振性。
2、研究的內(nèi)容：
本次設(shè)計主要研究的是XK5040數(shù)控立式銑床進給系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設(shè)計，機床主傳動及進給部件的設(shè)計過程和方法，包括參數(shù)擬定、傳動設(shè)計、零件計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計等，對主運動、進給系統(tǒng)各部件進行選擇,計算,校核；以及對XK5040立式銑床控制系統(tǒng)選用MCS-51系列單片機組成，縱向、橫向及垂直方向的控制電路設(shè)計。
3、研究思路及技術(shù)方案：
這次設(shè)計的任務(wù)是對XK5040數(shù)控立式銑床進行總體設(shè)計和進給系統(tǒng)設(shè)計，先明確目的如下:
a．掌握機床主傳動及進給部件的設(shè)計過程和方法，包括參數(shù)擬定、傳動設(shè)計、零件計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計等，培養(yǎng)機構(gòu)分析和設(shè)計的能力。
b．綜合應(yīng)用過去所學的理論知識，提高聯(lián)系實際和綜合分析的能力。
c．訓練和提高設(shè)計的基本技能。如計算、制圖、應(yīng)用設(shè)計資料、標準和規(guī)范、編寫技術(shù)文件（說明書）等。
1、 主軸箱設(shè)計思路如下:
先根據(jù)總體設(shè)計方案,進行有關(guān)運動計算,確定主運動主要參數(shù),繪出轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖；再進行動力計算,確定主電動機功率。
接著進行強度計算,繪制主軸箱裝配圖一張
2．進給伺服系統(tǒng)機械部分的計算與選型內(nèi)容包括：確定脈沖當量，計算切削力，滾珠絲桿螺母副的設(shè)計、計算與選型，齒輪傳動計算，步進電機的計算和選型等。
3．控制部分總體思路如下：
根據(jù)總體方案及機械結(jié)構(gòu)的控制要求，控制系統(tǒng)的功能包括：
a、X向、Y向、Z給伺服運動；b、鍵盤顯示；
c、面板管理
d、行程控制
e、其他功能、例如光隔離電路、功率放大電路、紅綠燈顯示
硬件電路主要由以下幾部分組成：
a) 主控制器，即中央處理單元（CPU）;
b) 總線，包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線；
c) 存儲器，包括RAM和ROM；
d) 接口，即I/O輸入輸出接口電路；
e) 外部設(shè)備，如鍵盤，顯示器及光電輸入等。
3.工作進度及具體安排。
20**.12.20—20**.01.06 完成畢業(yè)設(shè)計的選題和開題報告
20**.01.07—20**.02.26 課題調(diào)研，收集資料，擬定總體方案，畫總體圖
20**.02.27—20**.03.30 進行有關(guān)運動計算,確定主運動主要參數(shù),繪出轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖，繪制主軸箱裝配圖
20**.03.30—20**.04.20 進行進給機構(gòu)的設(shè)計和計算，繪制進給機構(gòu)裝配圖一張
20**.04.20—20**.05.10 控制系統(tǒng)設(shè)計，畫控制系統(tǒng)圖一張
20**.05.10—20**.05.15 對整個設(shè)計進行檢查
20**.05.21—20**.05.30 整理設(shè)計說明書及修改圖子，翻譯科技外文，以及畢業(yè)答辯的準備
4.指導(dǎo)教師意見。
指導(dǎo)教師：
年 月 日
說明：開題報告作為畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一，此報告應(yīng)在導(dǎo)師指導(dǎo)下，由學生填寫，將作為畢業(yè)設(shè)計（論文）成績考查的重要依據(jù)，經(jīng)導(dǎo)師審查后簽署意見生效。