DL32M斜床身數(shù)控機床尾座結(jié)構設計含SW三維及4張CAD圖
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一、選題依據(jù)
1、研究領域
機械裝備設計、CAD
2、論文（設計）工作的理論意義和應用價值
機床為制造企業(yè)的工作母機，數(shù)控機床廣泛應用于工程實踐中，數(shù)控機床尾座系統(tǒng)的結(jié)構和性能的優(yōu)劣直接影響對工件的加工效率、精度和成本，設計可編程尾座可以提高加工過程的自動化和現(xiàn)代化，做到與時俱進，適應社會的快速發(fā)展和進步。
本課題研究所要達到的預期效果是在數(shù)控車床加工過程中，當需要使用尾座時， 使用本課題所設計的尾座可以利用編好的程序自動控制尾座的移動和鎖緊工作，從而減少尾座頂緊工件的勞動量，降低工人的勞動強度，可以提高加工過程的機械化和自動化水平，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，降低企業(yè)投入的成本。 3、目前研究的概況和發(fā)展趨勢
1)發(fā)展現(xiàn)狀:
從 20 世紀中葉數(shù)控技術出現(xiàn)以來，數(shù)控機床給機械制造業(yè)帶來了革命性的變化。數(shù)控加工具有如下特點：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動強度、改善勞動條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟效益的提高。
當今的機床名企大部分出自德國和日本，世界機床的核心技術主要掌握在日德意美等少數(shù)發(fā)達國家的手里。在機床尾座的設計和研發(fā)方面，德國和日本等國也是走在前列，比如日本的馬扎克和 FANUK，德國的通快集團和吉特邁集團在數(shù)控機床方面其中就包括機床尾座部分擁有最先進的技術，是數(shù)控尾座系統(tǒng)科研，設計，制造最強大的幾大企業(yè)，還有他們所生產(chǎn)的可編程尾座響應速度更快，定位精度更高，尾座的設計也更人性化，這幾家世界名企生產(chǎn)的尾座系統(tǒng)之所以能夠達到高速度高精度等的要求，是因為他們對技術創(chuàng)新的不斷追求，以及在制造方面擁有更高的水平，他們生產(chǎn)的每一個零件都有特別高的精度。這些先進的企業(yè)真的很值得我們學習，如果想要盡快的趕上甚至超越他們我們就要虛心的學習，不斷的創(chuàng)新。
近幾年，國內(nèi)專家在數(shù)控機床的自動化改造方面取得了許多成果，如 2016 年耿華，王亮，張金軍，張亮提出一種直線導軌用車床尾座的設計方案，并展開實踐，針對傳統(tǒng)平床身數(shù)控車床的加工精度和快移速度已經(jīng)難以滿足機械加工行業(yè)高速發(fā)展的需求的現(xiàn)象，設計一款采用新型卡緊方式、符合人機工程學的直線導軌用車床尾座。
2017 年海南省技師學院的蘇利曉對普通車床進給傳動系統(tǒng)數(shù)控改造，主要技術要點是滾珠絲杠的安裝和電機軸頸與滾珠絲杠軸頸之間的連接，改造之后提高了原來機床的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)精度。也有一些專家在機床尾座系統(tǒng)相關的設計研究中提出了新理論，如李進冬，王國玉提出了車床尾座模塊化的概念，對數(shù)控機床可編程尾座發(fā)展起到了非常重要的作用。
雖然我國在數(shù)控機床尾座方面在近幾年得到了發(fā)展，但是德國日本等國家在數(shù)控
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技術方面發(fā)展的比我們早太多，所以我國相對于在數(shù)控技術方面發(fā)展較早較快的美國和德國日本等國家在自動化程度，定位精度，定位速度等方面仍然存在一定的差距。但是相信在我國技術人員的努力下，對于機床尾座的發(fā)展一定會趕上甚至超越其他國家。
2）發(fā)展趨勢：
(1)高精度化
當代工業(yè)產(chǎn)品對精度的要求越來越高，特別是在航空航天等行業(yè)體現(xiàn)尤為突出． 在計算機技術發(fā)展的推動下，各種加工精度補償技術得以發(fā)展和應用;同時，各種高性能新型材料在機床結(jié)構制造中的使用，使得數(shù)控機床的各項精度顯著提高，其中就包括機床的定位精度。
(2)高自動化
隨著數(shù)控技術的發(fā)展，傳統(tǒng)的手動驅(qū)動的尾座已不能滿足高自動化的數(shù)控機床， 為了實現(xiàn)機床在加工過程中完全的自動化，機床尾座必然要朝著自動化方向發(fā)展。
(3)高速度化
提高生產(chǎn)效率是機床技術發(fā)展的永恒主題．隨著數(shù)控設備高自動化的發(fā)展操作過程中，減少了“人 ”的介入，實現(xiàn)了尾座的快速移動及定位，同時縮短了工時，大幅提高了數(shù)控機床的加工效率。
(4)高人性化
對數(shù)控機床尾座的自動化的改造，除完善其各項加工性能外，對外觀、顯示及操作人性化的設計同樣不容忽視． 從按鍵操作到菜單選擇甚至對話框操作，從 LED 顯示到 TFT 液晶顯示，相關輔助設備的革新，使得機床尾座操作越來越簡單，顯示信息越來越清晰、豐富。
二、論文（設計）研究的內(nèi)容
1.重點解決的問題
（1）斜床身數(shù)控機床尾座的方案設計
（2）斜床身數(shù)控機床尾座的結(jié)構設計
2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路）
（1） 根據(jù) DL32M 斜床身數(shù)控機床的整體要求，設計出與其相對應的液壓尾座， 使其滿足眾多精度要求，以使其達到預想的目的。
（2） 搜集和分析資料 包括國內(nèi)外數(shù)控機床的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢；液壓技術和液壓傳動系統(tǒng)的基本資料；同等機床液壓尾座的圖紙和資料等。
（3） 初步確定液壓尾座的總體布局 包括配置形式、液壓系統(tǒng)的布置及選擇液
壓能源及相應的附屬元件等。
（4） 尾座部分的設計及計算 包括尾座頂尖、套筒、尾座體的設計，尾座孔系、尾座導軌的設計，撓度、轉(zhuǎn)角、液壓缸內(nèi)徑及壓板處螺栓直徑以及鎖緊力的計算及校核。
（5） 尾座精度的確定 包括尾座體表面粗糙度的確定、尾座與機床形位公差的確定、底面及立導向面形位公差的確定。
（6） DL32M 斜床身數(shù)控車床的液壓系統(tǒng)。
3.本論文（設計）預期取得的成果
（1）一套完整的 DL32M 斜床身數(shù)控機床尾座結(jié)構的裝配圖及零件圖；
（2）一份 DL32M 斜床身數(shù)控機床尾座結(jié)構的說明書；
（3）一篇外文文獻翻譯。
三、論文（設計）工作安排
1.擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數(shù)）；
1) 查閱、整理參考文獻，學習掌握數(shù)控機床為做系統(tǒng)的工作原理，進行 DL32M 斜床身數(shù)控機床尾座結(jié)構的方案設計。
2) DL32M 斜床身數(shù)控機床尾座結(jié)構的設計、選型、校核計算。設計參數(shù)：
(1)尾座套筒中心距床體上面 400mm,距床體上側(cè)面 85m。
(2)尾座行程長度為 1200mm。
(3)液壓鎖壓力 5MPa,尾座可承受 1000kg 的軸向頂緊力，。
2.論文（設計）進度計劃
第 1~4 周：明確畢業(yè)設計任務，查閱參考文獻并分析有關資料撰寫開題報告。第 5 周：擬定 DL32M 斜床身數(shù)控機床尾座結(jié)構設計方案。
第 6~8 周：完成尾座的結(jié)構設計及組成元件選擇計算。
第 9 周：繪制總裝裝配圖。
第 10~12 周：繪制尾座結(jié)構主要組成零件 CAD 圖及 3D 圖。
第 13 周：書寫畢業(yè)設計說明書，翻譯與本設計相關的英文文獻。第 14 周：準備畢業(yè)設計答辯。
四、需要閱讀的參考文獻
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機床與液壓,2017,45(02):69-73.
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附：文獻綜述
文獻綜述
1. 斜床身數(shù)控機床尾座結(jié)構設計的目的和意義
機床是制造機器的機器，也稱作工作母機，在世界工業(yè)發(fā)展史上曾經(jīng)起到舉足輕重的作用。在科學技術高速發(fā)展的今天，機床領域的發(fā)展仍然十分重要。因此研究和分析機床的發(fā)展現(xiàn)狀是非常具有現(xiàn)實意義的。機床經(jīng)歷了長時間的發(fā)展，到今天主要以數(shù)控機床為主[7]。我國政府高度重視數(shù)控機床的發(fā)展，國務院提出了《國家中長期科學和技術展規(guī)劃綱要》[9]，鼓勵發(fā)展自己的數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)，而且還將其列為國家戰(zhàn)略物資。
數(shù)控機床尾座是數(shù)控機床重要的一部分，尾座系統(tǒng)的結(jié)構和性能的優(yōu)劣對于零件加工的精度，生產(chǎn)的效率，操作者的勞動量和生產(chǎn)成本有很大的影響。傳統(tǒng)的機床尾座對于數(shù)控機床的加工效率并不高，而且工人勞動強度大，耗時又耗力，還增加企業(yè)成本。設計可編程尾座可以提高加工過程的自動化和現(xiàn)代化，做到與時俱進，適應社會的快速發(fā)展和進步。當需要使用尾座時，使用本課題所設計的尾座可以利用編好的程序自動控制尾座的移動和鎖緊工作，從而減少尾座頂緊工件的勞動量，降低工人的勞動強度，可以提高加工過程的機械化和自動化水平，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，給企業(yè)帶來更高的效益。
2. 斜床身數(shù)控機床尾座結(jié)構分類及構成
1）車床的尾座按操作方式可分為手動式、液壓式、電機驅(qū)動等形式。
（1）手動式：手動尾座一般用在普車或簡易數(shù)控車床上，自動化程度低，浪費人力，生產(chǎn)效率低，企業(yè)投入成本大，隨著社會的發(fā)展會逐漸被數(shù)控自動化設備所取代。
（2）液壓式：液壓尾座一般用在全機能數(shù)控車床上，自動化程度相對較高，但
是穩(wěn)定性相對較差，效率相對手動式有所提高，節(jié)省人力和成本。
（3）電機式：電機式驅(qū)動尾座一般用在高性能的數(shù)控車削中心上，是目前水平較高的尾座系統(tǒng)，性能優(yōu)越，省時省力省成本，已經(jīng)被很多企業(yè)所接受。
2） 車床尾座主要結(jié)構[8]
按照車床尾座的工作原理和結(jié)構要求， 主要分為以下幾個部件。
（1）頂尖部件。頂尖是輔助支撐工件的直接部件，一般分為死頂尖和活頂尖兩種。
（2）套筒部件。 套筒部分是保證頂尖的前后頂緊松開動作的執(zhí)行機構，可分為手動絲杠式和液壓套筒式。
（3）尾座體。 為整個尾座的支撐部件，為其他部件的連接提供接口，并包括尾
座精度調(diào)整環(huán)節(jié)等部件。
（4）導向部分。導向部分為整套尾座的移動精度提供保證。根據(jù)尾座導向機構形式而定，一般可分為山型導軌式、矩形導軌式和直線導軌式等。
（5）鎖緊部件。 鎖緊部件在尾座進行頂緊工件工作時保證尾座體與車床床身固定的整體剛性，從而使生產(chǎn)的長軸類零件轉(zhuǎn)動時不會發(fā)生離心，一般分為手動鎖緊和液壓鎖緊。
3.斜床身數(shù)控機床尾座發(fā)展狀況：
從20 世紀中葉數(shù)控技術出現(xiàn)以來，數(shù)控機床給機械制造業(yè)帶來了革命性的變化。數(shù)控加工具有如下特點：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動強度、改善勞動條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟效益的提高。
機床尾座是數(shù)控車床的主要構成部件之一， 在進行軸類零件加工時起到輔助支撐的作用，對于保證軸類工件加工精度和表面粗糙度起到重要的作用。目前機床尾座 按操作方式可分為手動式尾座、液壓式尾座、電機驅(qū)動式尾座等形式。在一些自動化水平較低的國內(nèi)本土企業(yè)仍然采用手動控制方式的機床尾座系統(tǒng)，這種尾座效率較低， 浪費時間還浪費人力，影響企業(yè)效益，不利于企業(yè)的快速發(fā)展。在一些自動化水平較 高的外企大多采用可編程尾座系統(tǒng)，機床整體的機械自動化和高速化水平較高，滿足 機械加工行業(yè)高速發(fā)展的需求，適合高速發(fā)展的當今社會，在很大的程度上促進了企 業(yè)的發(fā)展。
當今的機床名企大部分出自德國和日本，世界機床的核心技術主要掌握在日德意美等少數(shù)發(fā)達國家的手里。在機床尾座的設計和研發(fā)方面，德國和日本等國也是走在世界前列，比如日本的馬扎克和 FANUK 公司，德國的通快集團和吉特邁集團在數(shù)控機床方面其中就包括機床尾座部分擁有最先進的技術，是數(shù)控尾座系統(tǒng)科研，設計，制造最強大的幾大企業(yè)，還有他們所生產(chǎn)的可編程尾座響應速度更快，定位精度更高， 尾座的設計也更人性化，這幾家世界名企生產(chǎn)的機床尾座系統(tǒng)之所以能夠達到高速度高精度等方面的要求，是因為他們對技術創(chuàng)新的不斷追求，使機床尾座很早的就實現(xiàn)了自動化，而且他們在制造方面擁有更高的水平，他們生產(chǎn)的每一個零件都有特別高的精度。這些先進的企業(yè)真的很值得我們學習，如果想要盡快的趕上甚至超越他們我們就要虛心的學習，不斷的創(chuàng)新和發(fā)展新的技術，以成為全球頂尖為目標，不斷開拓進取。
近幾年，國內(nèi)專家在數(shù)控機床的自動化改造方面取得了許多成果。可以看出我們國家在機床尾座方面的研究也取得了很大的進步，從傳統(tǒng)的手動尾座發(fā)展到了自動化的尾座。
2013 年，王步洲，李朝陽，畢相群[11]對沈陽第一機床廠 CA6140 型臥式車床尾座進給自動化改造，改造參數(shù)：減速機輸出轉(zhuǎn)速 2.4～12r/min，輸出轉(zhuǎn)矩 139N·m， 電機功率 0.18kW。改造后，對批量零件進行加工時使用自動進給功能，對非批量零件進行加工時使用手動進給（搖動手輪實現(xiàn)）。將尾座進給改為電機加減速機驅(qū)動， 電機驅(qū)動減速機將動力通過離合器傳遞給頂尖進給絲杠實現(xiàn)進給。不需要自動進給時， 斷開離合器，操作人員可通過手輪轉(zhuǎn)動絲杠實現(xiàn)頂尖進給。
2015 年李進冬， 王國玉[8]進行了基于模塊化的車床尾座設計，可實現(xiàn)手動和液壓等不同模塊任意搭配，可實現(xiàn)四套尾座設計方案。在保證尾座功能可靠的前提下， 實現(xiàn)了最大程度的零件通用化，極大減少了此部件在制造生產(chǎn)組織等流程中的工作量。該設計方案已成功應用于某款數(shù)控車床中。
2016 年耿華，王亮，張金軍，張亮[6]提出一種直線導軌用車床尾座的設計方案， 并展開實踐，針對傳統(tǒng)平床身數(shù)控車床的加工精度和快移速度已經(jīng)難以滿足機械加工行業(yè)高速發(fā)展的需求的現(xiàn)象，設計一款采用新型卡緊方式、符合人機工程學的直線導軌式車床尾座，新型尾座便于工人操作、節(jié)省體力，而且結(jié)構簡單、零部件少、制造費用低，易于大批量生產(chǎn)。
2017 年海南省技師學院的蘇利曉[4]對普通車床進給傳動系統(tǒng)數(shù)控改造，普通車床進給傳動系統(tǒng)數(shù)控的改造技術要點是滾珠絲杠的安裝和電機軸頸與滾珠絲杠軸頸之間的連接，在降低企業(yè)成本的前提下，改造之后提高了原來機床的生產(chǎn)效率和生產(chǎn)精度。
雖然我國在數(shù)控機床尾座方面在近幾年得到了很大的發(fā)展，但是美國德國日本等
國家在數(shù)控技術方面發(fā)展的比我們早太多，所以我國相對于在數(shù)控技術方面發(fā)展較早較快的美國和德國日本等國家在自動化程度，定位精度，定位速度等方面仍然存在一定的差距，我國本土的數(shù)控機床企業(yè)大多處于“粗放型”階段，在機床尾座產(chǎn)品的設
計水平，質(zhì)量，精度，性能等方面與國外先進水平相比落后了 5-10 年，在高精尖技
術方面的差距則到達了 10-15 年。但是相信在我國專家和技術人員的努力下，對于機床尾座的發(fā)展一定會趕上甚至超越其他國家，擁有最先進的技術，走在世界的領先行列。
4 斜床身數(shù)控機床尾座的發(fā)展趨勢:
(1)高精度
當代工業(yè)產(chǎn)品對精度的要求越來越高，特別是在航空航天等行業(yè)體現(xiàn)尤為突出。想要生產(chǎn)出高精度的產(chǎn)品對數(shù)控機床就有很高的要求，在計算機技術發(fā)展的推動下， 各種加工精度補償技術得以發(fā)展和應用，生產(chǎn)的機床尾座零部件有了更高的精度;同時，各種高性能新型材料在機床結(jié)構制造中的使用，使得數(shù)控機床的各項精度顯著提高，其中就包括機床尾座的定位精度。
(2)高自動化
現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的效率不斷提高，傳統(tǒng)的手動驅(qū)動尾座浪費時間還浪費人力， 嚴重影響企業(yè)的生產(chǎn)效率，進而影響企業(yè)的效益，嚴重阻礙企業(yè)的發(fā)展，而且隨著數(shù)控技術的發(fā)展，傳統(tǒng)的手動驅(qū)動的尾座已不能滿足高自動化的數(shù)控機床，為了實現(xiàn)機床在加工過程中完全的自動化，實現(xiàn)真正的高效率生產(chǎn)，極大地提高企業(yè)的生產(chǎn)效率， 機床尾座必然要朝著自動化方向發(fā)展。
(3)高速度化
提高生產(chǎn)效率是機床技術發(fā)展的永恒主題，也是企業(yè)不斷追求的根本目標，隨著數(shù)控設備高自動化的發(fā)展，在企業(yè)的生產(chǎn)操作過程中，減少了“人 ”的介入，實現(xiàn)了尾座的快速移動及定位，同時縮短了工時，從人工的低效率生產(chǎn)，逐步發(fā)展到高自動化生產(chǎn)，大幅提高了數(shù)控機床的加工效率。
(4)高人性化
對數(shù)控機床尾座的自動化的改造，除完善其各項加工性能外，對外觀、顯示及操作人性化的設計同樣不容忽視。 從按鍵操作到菜單選擇甚至對話框操作，從 LED 顯示到 TFT 液晶顯示，相關輔助設備的革新，使得機床尾座操作越來越簡單，顯示信息越來越清晰、豐富，使工人操作過程更簡單容易，運用人機工程學，設計生產(chǎn)更人性化的產(chǎn)品，從而為人創(chuàng)造出舒適和安全的工作環(huán)境。
綜上所述，本次的畢業(yè)設計主要是通過對傳統(tǒng)的機床尾座結(jié)構進行研究，并分析傳統(tǒng)機床尾座的缺點，利用高速發(fā)展的數(shù)控技術對傳統(tǒng)機床尾座進行改造和設計。首先查閱相關文獻，對課題有深入的了解，分析借鑒國內(nèi)外尾座發(fā)展相關技術，然后進行尾座的方案設計，再進行尾座的結(jié)構設計，運用 CAD 的軟件把裝配圖及其原理圖繪制出。并對裝置的可實施性進行分析判斷，最終完成本次斜床身數(shù)控機床可編程尾座結(jié)構的設計。
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