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黄河科技学院毕业设计（论文）开题报告表课题名称VMC420立式加工中心立柱设计课题来源课题类型AX指导教师学生姓名专业机械设计制造及其自动化学号一、调研资料的准备由于本设计牵涉的知识面较广，在设计过程中会涉及到大量的分析，设计较为复杂，需要进行详尽的资料收集、加工与整理。在做本课题时，需要查阅机械制图、机械设计等书籍，以及搜索网络资源，结合实际情况，进行设计。二、设计的目的和要求根据基本参数完成定位磨齿专用工作台设计计算，包括电机功率、丝杠、导轨、导轨、联轴器等；在设计计算的基础上完成电机、丝杠、导轨的选择设计，工作台的总体设计和关键零部件设计。做课题时，需要查阅机械制图、机械设计、力学、机床设计手册等资料和CAD绘图相关资料，综合分析使用，进行设计。三、设计的思路与预期成果（一）、设计的思路1.X-Y工作台的发展趋势及产业化的现状数控技术是先进制造技术的核心，是制造业实现自动化、网络化、智能化、复合化等的基础。随着科学技术的发展，数控技术发展也会越来越快，这也意味着它所需要考虑和处理的技术与非技术问题越来越多。中国的数控系统已经历了40年的发展。数控技术发展应根据我国的实际情况，制定符合国情的总体发展战略，朝着高可靠稳定、高速度、高精度化、智能化、数控编程自动化、网络化方向发展。工作台作为数控机床的重要组成部分，也是影响加工精度的重要组成环节。从一开始为了满足加工简单的零件而设计的直线运动的X—Y工作台，到现在为了实现多工位加工而制造的分度工作台和回转工作台等。为了满足现代制造业的发展，也为了环境的要求，一作台的驱动装置从原来的机械驱动变为液旅驱动，现在更多的采用了气动装置，更好的保护了环境，节约了资源。由于工作台是一台机床的关键配套部件，因此世界各国都有对其进行研究，我国在工作台的研究开发方面也取得了长足的进步。目前工作台的种类繁多，传统的工作台只能安装在某一指定机床上，伴随着科技的与时俱进，它们的功能也由传统单一性向现代的多功能性方向发展，现在一些工作台，它不仅可以安装在钻床上，还可以安装在铣床和镗床等机床上。并且目前部分工作台还可以作为机床的第四回转轴，大大提高了机床的性能。例如：可倾回转工作台，它可以实现用于数控机床和加工中心机床上，可利用原机床的两个控制坐标控制转台的回转和倾斜，也可直接利用本转台配套的数控装置与机床联接完成所需的工作循环。它可以完成任意角度的孔、槽、平面类机械加工，以及曲线、凸轮等的加工，并可达到较高的精度。另外也可用于非数控钻、铣、镗类机床上，独立完成等分和不等分的角度分度工作。国外工作台的功能与我国所生产的工作台功能基本相似，但是在其精度方面，国外的一些公司所生产的工作台要略高于我国所生产的工作台。因此我国与国外相比，还是有一定的差距，因此工作台的设计具有重要意义，我们要借助时代的步伐，与时俱进，开拓创新，使我国成为具有领先技术的综合性强国。2.X.Y工作台的基本组成：(1)数控装置：主要由工业控制计算机，运动控制卡及接口电路组成。它将输入指令位置与检测装置反馈位置信号进行比较，根据比较后的数字信号误差，发出相应的控制脉冲给驱动电源，来驱动伺服电机进给，达到输入指令位置。(2)交流伺服电机及驱动器：采用交流伺服系统。该电机具有良好的时间响应性能指标，响应速度快，无超调量，稳定性好，满足本控制系统对于电机控制性能的要求。(3)机械进给传动结构：由刚性联轴器、滚珠丝杠螺母副、直线滚动导轨及工作台所组成。上述传动件均具有刚性好、摩擦小及问隙小等特点，可基本满足数控机床的要求。3.系统的总体方案确定数控系统总体方案设计的内容包括：系统运动方式的确定，执行机构及传动方案的确定，伺服电机类型及调速方案确定，计算机控制系统的选择。1）机械传动部件的选择①导轨副的选择要设计的X-Y工作台是用来配套轻型的立式数控铣床，需要承载的载荷不大，但脉冲当量小，定位精度高，因此，决定选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小、不易爬行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧方便等优点。②丝杠螺母副的选择伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，要满足0.005mm的脉冲当量和±0.01mm的定位精度，滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杠副才能达到。滚珠丝杠副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高、预紧后可消除反向间隙，而且滚珠丝杠已经系列化，选用非常方便，有利于提高开发效率。③减速装置的选择选择了步进电动机和滚珠丝杠副以后，为了圆整脉冲当量，放大电动机的输出转矩，降低运动部件折算到电动机转轴上的转动惯量，可能需要减速装置，且应有消除间隙机构。为此，系统中决定采用无间隙齿轮传动减速箱。④伺服电动机的选择任务书规定的脉冲当量尚未达到0.001mm，定位精度也未达到微米级。因此，本设计不必采用高档次的伺服电动机，如交流伺服电动机或直流伺服电动机等，可以选用性能好一些的步进电动机，如混合式步进电动机，以降低成本，提高性价比。⑤检测装置的选择选用步进电动机作为伺服电动机后，可选开环控制，也可选闭环控制。任务书所给精度对于步进电动机来说还是偏高的，为了确保电动机在运转过程中不受切削负载和电网的影响而失步，决定采用半闭环控制，并在电动机的尾部转轴上安装增量式旋转编码器，用以检测电动机的转角与转速。增量式旋转编码器的分辨率应与步进电动机的步距角相匹配。考虑到X、Y两个方向的加工范围相同，承受的工作载荷相差不大，为了减少设计工作量，X、Y两个坐标的导轨副、丝杠螺母副、减速装置、伺服电动机，以及检测装置拟采用相同的型号与规格。（2）控制系统的设计①设计的X-Y工作台准备用在数控铣床上，其控制系统应该具有单坐标定位、两坐标直线插补与圆弧插补的基本功能，所以控制系统应该设计成连续控制型。②对于步进电动机的半闭环控制，选用MCS-51系列的8位单片机AT89S51作为控制系统的CPU，应该能够满足任务书给定的相关指标。③要设计一台完整的控制系统，在选择CPU之后，还需要扩展程序存贮器、数据存贮器、键盘与显示电路、I/O接口电路、D/A转换电路、串行接口电路等。④选择合适的驱动电源，与步进电动机配套使用，我们将自行设计。系统总体框图如下:（二）、预期成果（1）完成文献综述一篇，不少于3000字，与专业相关的英文翻译一篇，不少于3000字；（2）完成内容与字数都不少于规定量的毕业设计说明书一份；（3）完成VMC420立式加工中心尺寸联系尺寸图，立柱部分装配图，立柱部分主要零件图等；四、任务完成的阶段内容及时间安排1-2周完成开题报告。3-12周完成全部内容，准备答辩。步进电动机减速器滚珠丝杠步进电动机减速器工作台滚珠丝杠X方向传动机构Y方向传动机构微型机机电接口驱动电路人机接口系统总体方案结构框图五、完成设计所具备的条件因素通过四年的机械专业知识的学习与积累,已具备进行设计的基本素质。联系郑州第二机床厂进行实习，可由厂方提供相关的技术资料.有相关类似的教材可供参考。指导教师签名：日期：课题来源：（1）教师拟订；（2）学生建议；（3）企业和社会征集；（4）科研单位提供课题类型：（1）A—工程设计（艺术设计）；B—技术开发；C—软件工程；D—理论研究；E—调研报告（2）X—真实课题；Y—模拟课题；Z—虚拟课题要求（1）、（2）均要填，如AY、BX等。