开题报告-X6132万能铣床主轴变速箱三维设计与仿真

毕 业 设 计 开 题 报 告1结合毕业设计课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写 2000 字左右的文献综述：文 献 综 述1.1 前言 铣床主要指用铣刀在工件上加工多种表面的机床。通常铣刀旋转运动为主运动，工件和铣刀的移动为进给运动。它可以加工平面、沟槽，也可以加工各种曲面、齿轮等。铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床。铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的型面，效率较刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用。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、花键轴、链轮） 、螺旋形表面（螺纹、螺旋槽）及各种曲面。此外，还可用于对回转体表面、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，因而铣床的生产率较高。简单来说，铣床可以对工件进行铣削、钻削和镗孔加工的机床。1.2 国内外研究现状（1）铣床国外研究现状铣床最早由美国人 E.惠特尼于 1818 年创造的卧式铣床。为了铣削麻花钻头的螺旋槽，美国人 J.R.布朗于 1862 年创造了第一台万能铣床，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-快进”的自动转换。 1950 年以后，铣床在控制系统发面发展很快，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现在的人工操作。对员工的要求也会越来越高，当然带来的效率也会越来越高。在产品设计方面，普遍采用计算机辅助产品设计(CAD)、计算机辅助工程分析(CAE)和计算机仿真技术；在加工技术方面，已实现了底层(车间层)的自动化，包括广泛地采用加工中心(或数控技术)、自动引导小车(AGV)等。近 10 余年来，发达国家主要从具有全新制造理念的制造系统自动化方面寻找出路，提出了一系列新的制造系统。如计算机集成制造系统、智能制造系统、并行工程、敏捷制造等。（2）铣床国内研究现状机械行业作为一个传统而又具有发展潜力的行业，伴随着德国现在提出的“工业4.0”的概念以及中国提出的“2025 计划” ，机械制造业面临着有逐步向智能化方向转变，最终实现全自动化、柔性化制造。中国对铣床的研究开展较晚，但是在广大科研院所的共同努力下，已经取得非常可观的成就。近年来我国在石油、化工、机械、轻工、发电、电子、橡胶、塑料加工等行业工艺设备的电气控制中越来越多地采用 PLC 机控制并取得了显著的效果深受各行业的 欢迎。铣床是以各类电动机为动力的传动装置与系统的对象以实现生产过程自动化的技术装置。随着电子技术的发展可编程序控制器日益广泛的应用于机械、电子加工与设备电气改造中。 铣床作为机械加工的通用设备在内燃机配件的生产中一直起着不可替代的作用。自动铣床具有工作平稳可靠操作维护方便运转费用低的特点已成为现代生产中的主要设备。自动铣床控制系统的设计是一个很传统的课题现在随着各种先进精确的诸多控制仪器的出现铣床控制的设计方案也越来越先进越来越趋于完美。在我国七八十年代大多数铣床中大多数的开关量控制系统都是采用继电器控制也有相当一部分辅机系统是采用继电控制。因此继电器本身固有的缺陷给铣床的安全和经济运行带来了不利影响。用 PLC 对铣床的继电器式控制系统进行改造已是大势所趋。 通过对比国内外发展现状的研究，我们明显可知，目前我国的机械加工能力远远赶不上国外。因此，本文开展对铣床主轴变速箱的研究得非常重要。(3)变速箱发展概况机床变速箱是机床中极其重要的传动部件，因此在人们开始应用机械时变速箱就已经诞生。早期的机床变速箱主要是简易的换挡变速箱，也就是通过单纯通过齿轮和传动轴以及简单的变速机构来实现传动和变速。随着机械行业的发展，加工技术和金属材料日益先进，使得换挡变速箱结构日趋复杂和先进。但是人们通过长时间的生产和应用，发现换挡变速箱具有其设计原理上的缺陷，其无法实现传动比的均匀变化，造成速度损失，从而影响加工条件。因此，人们开始研究实现传动比连续变化的方案，也就是无级变速。无级变速箱是在 19 世纪 90 年代出现的，至 20 世纪 30 年代以后才开始发展，由于受当时各方面因素如机械发展水平、材质和加工工艺等条件的限制，进展十分缓慢。20 世纪 50 年代，尤其是 70 年代以后，随着科技的发展，原本无法解决或很难解决的技术难题一一突破。加之实际生产中对无级变速箱的需求越来越多，无级变速箱得到了很大的发展，得到了较为广泛的应用。 1.3 总结本综述对铣床的结构、分类等基本知识进行了简介，对铣床主轴的发展历程进行了回顾，指出了国产机床发展过程中存在的缺陷。通过前期查阅资料对铣床主轴变速器有一个深刻的认识，便于设计内容的顺利进行。参考文献1郑修本.机械制造工艺学.机械工业出版社,2012,032韩秋实.械制造技术基础.北京:机械工业出版社,2010 3麓山文化.机械设计经典 208 例.机械工业出版社,2011,044秦大同.谢里阳.现代机械设计手册（第 1 卷）.化学工业出版社,2011,035孙开元.骆素君.常见机构设计及应用图例.化学工业出版社，2010,076凌云.朱金生.机械设计实用机构运动仿真图解.电子工业出版社,2014,017杨雪宝.机械制造装备与设计.西北工业大学出版社,2010.8 李国斌.机械设计基础.机械工业出版社出版,20109辛文彤.Solidworks2012 中文版从入门到精通.人民邮电出版社, 2012,0110詹迪维.Solid Works 高级应用教程（2012 中文版）.机械工业出版社,2012,0311 吕建法,闫兵,王文芝.镗铣床有限元建模及其瞬态动力学分析J.机械工程师. 2012(12).12 任小星. BFK150/2 镗铣床主轴夹紧装置的改造J.制造技术与机床.2016(02).13 刘超峰,张功学,张淳,陈英. DVG850 高速立式加工中心主轴箱灵敏度分析J.组合机床与自动化加工技术.2010(10).14 张霄.机床主轴箱的固定联接及其结构方案设计D.大连理工大学 2015.15 张乐平.面向重载数控车床的主轴箱结构优化D.南京航空航天大学 2014.16 陆畅.重型数控车床主轴箱的分析及优化D.沈阳航空航天大学 2014.17 梁东旭.球面车磨床主轴箱及其关键零件的有限元分析与优化D.兰州理工大学 2013.18 韩君.组合机床主轴箱智能设计系统的研究D. 河北农业大学 2012.19 谷玉芳.立式加工中心主轴箱的抗振特性研究和拓扑优化设计D.陕西科技大学 2012.20 徐青山.大型数控落地镗铣加工中心动态特性分析及主轴箱优化D.苏州大学 2013. 毕 业 设 计 开 题 报 告 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：2.1 研究或解决的问题（1）通过对自己所查找的相关资料，了解掌握铣床主轴箱。（2）熟悉铣床主轴变速箱的三维设计与仿真过程。（3）学会 Solid works 设计软件，完成老师所给型号的主轴箱变速箱的三维建模。（4）用三维设计软件 Solid works 对铣床主轴变速箱进行运动仿真。（5）编写说明书，完成相应的工程图设计。1.2 拟采用的设计方案（1）拟定对 X6132 型铣床主轴箱进行三维设计及仿真工作，其结构如图所示。主要包括（1.主轴 2.大带轮 3.皮带 4.小带轮 5.普通三相电动机 6.齿轮组 7.传动轴 I 8.主运动轴承(6 个）9.主轴箱.10.传动轴 11.17 变顺调速电动机 12.丝杠螺母装置 B 13.滑台导轨 14.主轴套筒 15.进给运动轴承（2 个）16.丝杠螺母装里 I）(2)主要参数最低转速N min(r/min)最高转速N max(r/min)主电动机转速N min(r/min)主动电机功率N （k w）公比转速级数 z(3)利用三维软件 Solid works 进行三维设计和仿真。1.3 拟采用的研究思路和手段初步拟采用理论分析和结构设计相结合的研究方法。针对铣床主轴变速箱设计主要采取以下方法： 收集国内外相关研究资料，对其进行详细分析并总结各自方案的优缺点；通过对比国内外研究情况，提出自己的看法，拥有自己的创新点。通过对机构进行总体分析并详细设计，初步确定本设计的研究思路。总结自己的思路，并与指导老师、同学们进行交流，最终确保本毕业设计思路的正确性和可行性。在做毕业设计的过程中，如果遇到疑问或问题，及时与老师沟通交流；最终完成铣床主轴变速箱设计。撰写毕业设计说明书，准备答辩。1.4 进度安排2 月 29 日-3 月 3 日：查阅资料3 月 4 日-3 月 21 日 ：撰写开题报告3 月 22 日-3 月 26 日：熟悉 Solid works 环境,建立某型号铣床三维模型3 月 27 日-4 月 19 日：进行主轴变速箱仿真加工 4 月 20 日-5 月 18 日：确定优化方案 5 月 19 日-6 月 1 日： 完成毕业论文初稿6 月 2 日6 月 5 日：根据指导老师意见，修改论文初稿，完成终稿，准备答辩 毕 业 设 计 开 题 报 告指导教师意见