立式铣床升降工作台设计毕业设计开题报告.doc

湘 潭 大 学 机械工程学院 本科毕业设计（论文）开题报告题 目立式铣床升降工作台设计姓 名郭健学号2010500333专 业机械设计制造及其自动化班级10级一班指导教师冯建军职称副教授填写时间2014年3月12日 2014年3月说 明1根据湘潭大学毕业设计(论文)工作管理规定，学生必须撰写毕业设计（论文）开题报告，由指导教师签署意见，系主任批准后实施。2开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。3毕业设计(论文)开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。4本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，应不少于2000字。5开题报告检查原则上在第24周完成，各系完成毕业设计开题检查后，应写一份开题情况总结报告。6. 填写说明：(1) 课题性质：可填写A工程设计；B论文；C. 工程技术研究；E.其它。(2) 课题来源：可填写A自然科学基金与部、省、市级以上科研课题；B企、事业单位委托课题；C校级基金课题；D自拟课题。(3) 除自拟课题外，其它课题必须要填写课题的名称。(4) 参考文献不能少于10篇。(5) 填写内容的字体大小为小四，表格所留空不够可增页。本科毕业设计(论文)开题报告学生姓名郭健学 号2010500333专 业机械设计制造及其自动化指导教师冯建军职 称副教授所在系机械工程学院课题来源自拟课题课题性质工程设计课题名称立式铣床升降工作台设计一、选题的依据、课题的意义及国内外基本研究情况选题依据：铣床是一种用途广泛的机床，在铣床上可以加工平面（水平面、垂直面）、沟槽（键槽、T形槽、燕尾槽等）、分齿零件（齿轮、话键轴、链轮）、螺旋形表面（螺纹、螺旋槽及各种曲面。此外，还可用于回转体表面、内孔加工及进行切断工作等。铣床在工作时，工件装在工作台上或分度头等附件上，铣刀旋转为主运动，辅以工作台或铣头的进给运动，工件即可获得所需的加工表面。由于是多刃断续切削，因而铣床的生产效较高。课题的意义：为了便于机床的工件加工，机床安装工件的工作台必须做成活动式的，可以在横向、纵向、垂直方向移动。升降台是一种垂直运送人或物的起重机械。也指在工厂、自动仓库等物流系统中进行垂直输送的设备，升降台上往往还装有各种平面输送设备，作为不同高度输送线的连接装置。一般采用液压驱动，故称液压升降台。除作为不同高度的货物输送外，广泛应用于高空的安装、维修等作业。升降台自由升降的特点目前已经广泛运用于市政维修，码头、物流中心货物运输，建筑装潢等，安装了汽车底盘、电瓶车底盘等能自由行走，工作高度空间也有所改变，具有重量轻、自行走、电启动、自支腿、操作简单、作业面大，特别是能够跨越障碍进行高空作业等360度自由旋转优点。 最近升降机产品改为柴油机、电动两用旋转式升降机，又研制、生产出电瓶车载高空作业平台升降台，它的特点是利用电瓶驱动、电瓶升降、无级变速，使用户的高空作业更安全、更方便，噪音大大降低且环保节能。 随着科学技术的不断发展，对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求，产品的更新换代也不断发展。因此，对于现在的大学生们及时了解铣床的结构和原理及对它提出问题、改进结构等是有非常大的帮助。 国内外立式铣床的研究发展状况：1. 国外铣床的发展状况铣床最早是由美国人E.惠特尼于1818年创制的卧式铣床。为了铣削麻花钻头的螺旋槽，美国人J.R.布朗于1862年创制了第一台万能铣床，是为升降台铣床的雏形。1884年前后出现了龙门铣床。20世纪20年代出现了半自动铣床，工作台利用挡块可完成“进给-快速”或“快速-进给”的自动转换。1950年以后，铣床在控制系统方面发展很快，数字控制的应用大大提高了铣床的自动化程度。尤其是70年代以后，微处理机的数字控制系统和自动换刀系统在铣床上得到应用，扩大了铣床的加工范围，提高了加工精度与效率。随着机械化进程不断加剧，数控编程开始广泛应用与于机床类操作，极大的释放了劳动力。数控编程铣床将逐步取代人工操作。对员工要求也会越来越高，当然带来的效率也会越来越高。2.国内铣床的发展状况随着国内经济形势的蓬勃发展以及“以焊代铸”的加速，数控铣床的优势正在逐渐的为人们所认识。铣床不仅使板材利用率大幅度提高，产品质量得到改进，而且改善了工人的劳动环境，劳动效率进一步提高。但与国外的差距仍极为明显，主要表现为：国外（例美国、德国和日本等发达国家）金属加工行业90%为数控切割机下料，仅10%为手工下料；而我国数控切割机下料仅占下料的10%，其中数控铣床下料所占比列更小。我国立式铣床每年需求量约在2000050000台之间，相比而言，仿形切割机每年销售几千台，半自动切割机每年销售达上万台。由此可见，我国数控切割市场，尤其是数控铣床市场的发展潜力是巨大的。计算机技术的飞速发展推动了数控技术的更新换代，而这也日益完善了数控铣床的高精、高速、高效功能。代表世界先进水平的欧洲、美国、日本的数控系统生产商利用工控机丰富的软硬件资源开发的新一代数控系统具有开放式体系结构，即数控系统的开 发可以在统一的运行平台上，面向最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速 实现不同品种、不同档次产品的开发。 开放式体系结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，并向智能 化、网络化方向发展。 近几年来，立式铣床由于对切割质量、劳动环境等的要求越来越高，其相应产品在我国的市场需 求量也逐年上升。在我国的数控铣床设备生产行业中，由于缺乏切割理论研究与生产实 践相转换的机制，因此新技术运用不广、新产品开发速度不快，制约了数控铣床技术的 进一步发展和运用。二、研究内容、预计达到的目标、关键理论和技术、技术指标、完成课题的方案和主要措施研究内容：主要研究立式铣床升降工作台的设计，其中分为以下部分：双层升降丝杠的设计；手动换向手柄设计；燕尾槽导轨的设计；直齿轮设计；锥齿轮设计；直齿-锥齿轮组合设计；锁紧机构的设计。预期达到的目标：通过以上对立式铣床升降工作台的研究设计，通过机床工作台的设计细节来提高工作台的精度，机床工作台通过联轴器把动力传递给滚珠丝杠，以滚珠丝杠的旋转运动转化为工作台的直线运动，来完成立式铣床的切削运动。能用制图软件画出结构图，具体完成完整的装配图，及重要零件的CAD图。关键理论和技术： 为了使升降台的行程加大，减少安装和贮存丝杠的空间，故工作台的垂向采用双层丝杠。手动换向手柄的设计中，其中包括了垂直方向的移动和横向的移动，用一个手柄操作可以形成互锁，避免两个方向的移动干涉，起到安全的效果。为了使机床垂直方向能够有足够的加工精度，故需要在此方向上对工作台进行锁紧固定，锁紧机构要求结构简单，操作容易。技术指标： 1操纵手柄运动，带动主动轴和直齿轮转动。与之啮合的直齿锥齿组合齿轮转动。从而带动锥齿轮和双层丝杆转动，实现了升降工作台的上下运动。 2工作台升降丝杠是采用双层丝杠，这是因为升降台内安装丝杠的距离限制，用单根丝杠又不能满足工作台行程的要求。技术参数： 1工作台面宽：320mm 2工作台最大回转角度：45 3最大载重量：500kg 4工作台进给量： 18级 纵向、横向 23.51180mm/min 垂向 8400mm/min 5主轴孔锥度：7:24 6主电动机（功率转速）：7.5kw1450r/min 7进给电动机（功率转速）：1.51450r/min完成课题的方案和主要措施：主要工作分以下几方面进行： 1、搜集资料，了解国内外现有立式铣床的结构、组成及工作情况，分析其优劣，找出可以改进或需要改进的地方；并弄懂一般立式铣床升降工作台的工作原理、工作特性。 2、总体方案设计，包括方案的提出与确定，方案的实现，必要的设计计算以及必要的校核。 3、完成机床的装配图，及重要零件的CAD制图，并完成设计说明书等。 总体方案及功能的实现： 1运动从进给变速箱中的轴 XI，通过 Z=28 的齿轮带动轴 Z=35 的齿轮，传如升降台内。轴 XII 上 Z=18 的齿轮 1 带动齿轮 2、3、4 旋转,把运动传给纵向，横向和升降系统。齿轮 2 和轴 XIII 是空套的，所以必须把离合器 M 与齿轮 2 啮合后，才能把运动传给传给垂直进给系统。齿轮 3 通过鞘 10 带动轴 XIV，再把运动传给纵向进给系统。齿轮 4 也像 2 一样，必须与离合器 M 啮合后才能把运动传给横向进给丝杠。铣床的纵向进给与横向、升降进给之间的互锁，是由电器保证的。而横向与升降之间的互锁是由操纵机构中的机械动作获得的.两个进给运动时由一个操纵手柄控制的。当需要时工作台作垂直方向进给时,可将手柄向上提或向下压。向上提时，手柄以中间球运动。2工作台升降丝杠是采用双层丝杠，这是因为升降台内安装丝杠的距离限制。用单根丝杠又不能满足工作台行程的要求。 当丝杠 1 在丝杠套筒 2 内旋至末端时，由于阶台螺母 3 的限制而不能再向上旋转，此时就带动丝杠套筒 2 向上旋。丝杠套筒内孔的上部是与丝杠 1 配合的螺母，其外圆是丝杠，在螺母 4 内旋上或旋下。螺母 4 就固定在安装底座上的套筒内。三、主要特色及工作进度主要特色：机构运动规律的形式简单，传动精度较好，结构较为紧凑，可调性及其维修方便，承载能力及可靠性好，而且比较经济。工作进度：收集查阅了有关铣床的设计背景资料，制定了设计提纲和计划，研究了设计方案并初步确定最终方案，对所要求软件进行了初步的学习，对制图三维软件有了进一步的理解。第一周到第二周，主要是查阅相关资料，熟悉设计题目，并做前期准备；第三周到第四周，熟练运用各种相关软件，并完成主体外形的初步设计和方案的可行性验证；第五周到第九周，进行各部分机构和系统的具体计算，设计，比如升降台的设计，传动机构的设计，以及平台上各种机构和设备的安装和设计；第十周到第十三周，对设计进行优化，初步完成铣床的装配图，以及各种零件图，编写设计说明书；第十四周第十五周，完成设计任务并进行答辩。 机构运动简图主要部件：丝杠底座，双层丝杠，锥齿轮，直齿轮，手动操作手柄。机床传动示意图四、主要参考文献 1 濮良贵，纪名刚.机械设计M.8版.北京：高等教育出版社，2006.2 孙靖民.机械优化设计M.4版.北京：机械工业出版社，2009.3 郁明山.现代机械传动手册M.北京：机械工业出版社，1996.4 孙恒，陈作模.机械原理M.6版.北京：高等教育出版社，2006.5 刘兆甲.数控铣工实际操作手册M.沈阳：辽宁科学技术出版社，2007.6 胡家杰.机械类课程设计、毕业设计与选题精选M.北京：化学工业出版社，2010.7 何庆.机械制造专业毕业设计指导与范例M.北京：化学工业出版社，2007.8 机械电子工业部.铣工工艺学M.北京：机械工业出版社，1989.9 孟俊焕.X52A型普通立式铣床的数控化改造设计J.机床与液压，2010，38（2）：114-11510 孟强.浅谈铣床的应用J.硅谷，2010（24）：119.11 李明，栗全庆.升降台铣床数控改造设计及步进电机的选择计算J.煤矿机械，2009，30