題目：大直徑鉆銑床設計及控制
畢業(yè)設計(論文)的選題依據(jù)、背景和意義
我國從1958年開始研究數(shù)控技術，一直到60年代中期處于研制、開發(fā)時期。當時，一些高等院校、科研單位研制出試驗性樣機，開始也是從電子管著手的。
1965年，國內開始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)。60年代末至70年代初研制成了劈錐數(shù)控銑床、數(shù)控非圓齒輪插齒機、CJK-18晶體管數(shù)控系統(tǒng)及X53K-1G立式銑床。
從70年代開始，數(shù)控技術在車、銑、鉆、鏜、磨、齒輪加工、電加工等領域全面展開，數(shù)控加工中心在上海、北京研制成功。但由于電子元期間的質量和制造工藝水平差。致使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性未得到解決，因此未能廣泛推廣。在這一時期，數(shù)控線切割機床由于結構簡單、使用方便、價格低廉，在磨具加工中得到了推廣。
80年代，我國從日本發(fā)那科(FANUC)公司引進了5，7，3等系列的數(shù)控系統(tǒng)和直流伺服電機，直流主軸電機技術，以及從美國、德國等國引進了一些新技術。并進行了商品化生產(chǎn)，這些系統(tǒng)可靠性高，功能齊全。推動了我國數(shù)控機床穩(wěn)定的發(fā)展，使我國的數(shù)控機床在性能和質量上產(chǎn)生了一個質的飛躍。
1985年，我國數(shù)控機床的品種有了新的發(fā)展。數(shù)控機床的品種不斷增多，規(guī)格齊全。許多技術復雜的大型數(shù)控機床、重型數(shù)控機床都相繼研制出來。為了跟蹤國外技術的發(fā)展，北京機床研究所研制出了JCS-FM-1、2型的柔性制造單元和柔性制造系統(tǒng)。這個時期，我國在引進、消化國外技術的基礎上，進行了大量開發(fā)工作。一些較高檔次的數(shù)控系統(tǒng)(五軸聯(lián)動)、分辨率為0.02μm的高精度數(shù)控系統(tǒng)都開發(fā)出來了。并造出樣機。
目前，在國內的數(shù)控機床中, 大都是加工直徑比較小的零部件，而那些大直徑的零部件都很難加工，本設計正是為了解決這一問題，能夠對大直徑圓形零部件在圓周上進行銑削和在規(guī)定位置上銑平面或鉆孔。數(shù)控技術和數(shù)控設備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎。這個基礎是否牢固直接影響到一個國家的經(jīng)濟發(fā)展和綜合國力，關系到一個國家的戰(zhàn)略地位。因此，世界上各個工業(yè)發(fā)達國家均采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術及其產(chǎn)業(yè)。
畢業(yè)設計(論文)的主要內容和設計要求(含論文提綱)
主要設計內容和設計要如下：
1. 執(zhí)行元件的選擇：選擇時應考慮負載能力、調速范圍、運行精度等多方面要求，步進電機應用最為廣泛，一般情況下，優(yōu)先選用。因為步進電機控制簡單，而且本次設計要求的速度不高，所以步進電機最為適合。
2. 傳動機構方案的選擇：傳動機構實質上是執(zhí)行元件和執(zhí)行機構之間的一個機械接口，用于對運動和力進行變換和傳遞。 豎直傳動機構 ：通過滾珠絲杠與普通絲杠進行比較,綜合考慮進給部分功能及精度要求,本次設計選擇了滾珠絲杠。橫向傳動機構：通過水平的滾珠絲杠傳遞扭矩，完成工作臺上夾持器的橫向運動。
3.導向機構的選擇：導向機構即導軌，主要有滑動和滾動兩大類。滑動導軌結構簡單、制造方便和抗振性好，利于豎直導向，所以豎直導向裝置采用滑動軌。而滾珠導軌精度高，導向性好，摩擦因數(shù)小，啟動輕便，運動靈敏。不易爬行，壽命長，適用于水平導向及精度較高場合，所以本次設計水平導軌才用滾珠導軌。
4.反饋元件的選擇：由于光柵尺結構簡單，精度高，控制容易，易于實現(xiàn)長度的測量，所以選用尺狀的直線位移傳感器光柵尺作為反饋元件。
機械部分主要是：首先是導向機構的設計，它采用了滑動導軌和滾珠導軌相結合的方式，滑動導軌機械結構簡單，而滾動導軌運動精度高;接著依次是執(zhí)行機構的設計、傳動機構的設計和計算、傳動齒輪的設計與校驗。接下來是電控部分：SINUMERIK 802C base line的系統(tǒng)介紹、系統(tǒng)的電氣組成原理示意圖、可編程序控制器(PLC)及其應用、系統(tǒng)的主電路原理圖、系統(tǒng)的I/O電路原理圖、控制系統(tǒng)、電柜設計、系統(tǒng)的電源電路原理圖、光柵尺的基本原理、運行程序。最后是結論，設計體會、致謝、參考文獻。
畢業(yè)論文(設計)完成的預期成果
數(shù)控機床是新型的自動化機床，它具有廣泛通用性和很高的自動化程度。數(shù)控機床實現(xiàn)柔性自動化重要的裝置，是發(fā)展柔性生產(chǎn)的基礎。數(shù)控機床在零件的加工中，更能顯示出它的優(yōu)越性。
數(shù)控機床的優(yōu)點：提高生產(chǎn)率;穩(wěn)定產(chǎn)品質量;有廣泛的適應性和較大的靈活性;可以實現(xiàn)一機多用;提高經(jīng)濟效益;不需要專用夾具;大大地減輕了工人的勞動強。
畢業(yè)論文(設計)的進度安排與階段性成果
工作內容 完成時間段 預計階段性成果
市場調研、資料收集整理、分析
外文文獻翻譯
方案論證,比較,確定總體方案
參數(shù)計算,原部件選擇
草圖繪制
裝配圖設計
零部件設計
電氣控制原理部分設計
電氣圖繪制
編制設計說明書
修改,準備答辯
參考文獻綜述
[1] 郭芝俊、左寶山主編.機械設計便覽.天津:天津科學技術出版社,1986
[2] 張鍵民.機電一體化系統(tǒng)設計.北京：北京理工大學出版社,1997.10
[3] 鄭堤、唐可洪.機電一體化設計基礎.北京：機械工業(yè)出版社,2001.3
[4] 張海根主編.機電傳動控制.北京：高等教育出版社,2001.12
[5] 濮良貴、紀名剛.機械設計.第六版.北京：高等教育出版社,2001
[6] 王永章.機床的數(shù)字控制技術.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社,2002.4
[7] 韓秀清、王紀海.材料力學.北京:中國電力出版社,2005.8
[8] 胡壽松主編.自動控制原理.北京：國防工業(yè)出版社,1991.10
[9] 李慶余、張佳主編.機械制造裝備設計.北京：機械工業(yè)出版社,2003.8
[10] 成大先主編.機械設計圖冊.北京：化學工業(yè)出版社，1999.9
[11] 許灝主編.機械設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1998.5
[12] 吳宗澤主編.機械零件設計圖冊.北京：機械工業(yè)出版社，2003.10
[13] 嚴愛珍主編.機床數(shù)控原理與系統(tǒng).機械工業(yè)出版社，2002
[14] 王風蘊主編.數(shù)控原理與典型數(shù)控系統(tǒng).高等教育出版社，2003
[15] 孫恒主編.機械原理.第七版.高等教育出版社，2006
[16] 顧熙棠主編.金屬切削機床.上?？萍汲霭嫔纾?000
[17] 徐宏海主編.數(shù)控銑床.化學工業(yè)出版社，2004
[18] 文懷興主編.數(shù)控銑床設計.化學工業(yè)出版社，2006
[19] 李洪主編.實用機床設計手冊.遼寧科學技術出版社，1999
[20] 林宋主編.現(xiàn)代數(shù)控機床.化學工業(yè)出版社，2003
畢業(yè)設計(論文)的選題依據(jù)、背景和意義
我國從1958年開始研究數(shù)控技術，一直到60年代中期處于研制、開發(fā)時期。當時，一些高等院校、科研單位研制出試驗性樣機，開始也是從電子管著手的。
1965年，國內開始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)。60年代末至70年代初研制成了劈錐數(shù)控銑床、數(shù)控非圓齒輪插齒機、CJK-18晶體管數(shù)控系統(tǒng)及X53K-1G立式銑床。
從70年代開始，數(shù)控技術在車、銑、鉆、鏜、磨、齒輪加工、電加工等領域全面展開，數(shù)控加工中心在上海、北京研制成功。但由于電子元期間的質量和制造工藝水平差。致使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性未得到解決，因此未能廣泛推廣。在這一時期，數(shù)控線切割機床由于結構簡單、使用方便、價格低廉，在磨具加工中得到了推廣。
80年代，我國從日本發(fā)那科(FANUC)公司引進了5，7，3等系列的數(shù)控系統(tǒng)和直流伺服電機，直流主軸電機技術，以及從美國、德國等國引進了一些新技術。并進行了商品化生產(chǎn)，這些系統(tǒng)可靠性高，功能齊全。推動了我國數(shù)控機床穩(wěn)定的發(fā)展，使我國的數(shù)控機床在性能和質量上產(chǎn)生了一個質的飛躍。
1985年，我國數(shù)控機床的品種有了新的發(fā)展。數(shù)控機床的品種不斷增多，規(guī)格齊全。許多技術復雜的大型數(shù)控機床、重型數(shù)控機床都相繼研制出來。為了跟蹤國外技術的發(fā)展，北京機床研究所研制出了JCS-FM-1、2型的柔性制造單元和柔性制造系統(tǒng)。這個時期，我國在引進、消化國外技術的基礎上，進行了大量開發(fā)工作。一些較高檔次的數(shù)控系統(tǒng)(五軸聯(lián)動)、分辨率為0.02μm的高精度數(shù)控系統(tǒng)都開發(fā)出來了。并造出樣機。
目前，在國內的數(shù)控機床中, 大都是加工直徑比較小的零部件，而那些大直徑的零部件都很難加工，本設計正是為了解決這一問題，能夠對大直徑圓形零部件在圓周上進行銑削和在規(guī)定位置上銑平面或鉆孔。數(shù)控技術和數(shù)控設備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎。這個基礎是否牢固直接影響到一個國家的經(jīng)濟發(fā)展和綜合國力，關系到一個國家的戰(zhàn)略地位。因此，世界上各個工業(yè)發(fā)達國家均采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術及其產(chǎn)業(yè)。
畢業(yè)設計(論文)的主要內容和設計要求(含論文提綱)
主要設計內容和設計要如下：
1. 執(zhí)行元件的選擇：選擇時應考慮負載能力、調速范圍、運行精度等多方面要求，步進電機應用最為廣泛，一般情況下，優(yōu)先選用。因為步進電機控制簡單，而且本次設計要求的速度不高，所以步進電機最為適合。
2. 傳動機構方案的選擇：傳動機構實質上是執(zhí)行元件和執(zhí)行機構之間的一個機械接口，用于對運動和力進行變換和傳遞。 豎直傳動機構 ：通過滾珠絲杠與普通絲杠進行比較,綜合考慮進給部分功能及精度要求,本次設計選擇了滾珠絲杠。橫向傳動機構：通過水平的滾珠絲杠傳遞扭矩，完成工作臺上夾持器的橫向運動。
3.導向機構的選擇：導向機構即導軌，主要有滑動和滾動兩大類。滑動導軌結構簡單、制造方便和抗振性好，利于豎直導向，所以豎直導向裝置采用滑動軌。而滾珠導軌精度高，導向性好，摩擦因數(shù)小，啟動輕便，運動靈敏。不易爬行，壽命長，適用于水平導向及精度較高場合，所以本次設計水平導軌才用滾珠導軌。
4.反饋元件的選擇：由于光柵尺結構簡單，精度高，控制容易，易于實現(xiàn)長度的測量，所以選用尺狀的直線位移傳感器光柵尺作為反饋元件。
機械部分主要是：首先是導向機構的設計，它采用了滑動導軌和滾珠導軌相結合的方式，滑動導軌機械結構簡單，而滾動導軌運動精度高;接著依次是執(zhí)行機構的設計、傳動機構的設計和計算、傳動齒輪的設計與校驗。接下來是電控部分：SINUMERIK 802C base line的系統(tǒng)介紹、系統(tǒng)的電氣組成原理示意圖、可編程序控制器(PLC)及其應用、系統(tǒng)的主電路原理圖、系統(tǒng)的I/O電路原理圖、控制系統(tǒng)、電柜設計、系統(tǒng)的電源電路原理圖、光柵尺的基本原理、運行程序。最后是結論，設計體會、致謝、參考文獻。
畢業(yè)論文(設計)完成的預期成果
數(shù)控機床是新型的自動化機床，它具有廣泛通用性和很高的自動化程度。數(shù)控機床實現(xiàn)柔性自動化重要的裝置，是發(fā)展柔性生產(chǎn)的基礎。數(shù)控機床在零件的加工中，更能顯示出它的優(yōu)越性。
數(shù)控機床的優(yōu)點：提高生產(chǎn)率;穩(wěn)定產(chǎn)品質量;有廣泛的適應性和較大的靈活性;可以實現(xiàn)一機多用;提高經(jīng)濟效益;不需要專用夾具;大大地減輕了工人的勞動強。
畢業(yè)論文(設計)的進度安排與階段性成果
工作內容 完成時間段 預計階段性成果
市場調研、資料收集整理、分析
外文文獻翻譯
方案論證,比較,確定總體方案
參數(shù)計算,原部件選擇
草圖繪制
裝配圖設計
零部件設計
電氣控制原理部分設計
電氣圖繪制
編制設計說明書
修改,準備答辯
參考文獻綜述
[1] 郭芝俊、左寶山主編.機械設計便覽.天津:天津科學技術出版社,1986
[2] 張鍵民.機電一體化系統(tǒng)設計.北京：北京理工大學出版社,1997.10
[3] 鄭堤、唐可洪.機電一體化設計基礎.北京：機械工業(yè)出版社,2001.3
[4] 張海根主編.機電傳動控制.北京：高等教育出版社,2001.12
[5] 濮良貴、紀名剛.機械設計.第六版.北京：高等教育出版社,2001
[6] 王永章.機床的數(shù)字控制技術.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社,2002.4
[7] 韓秀清、王紀海.材料力學.北京:中國電力出版社,2005.8
[8] 胡壽松主編.自動控制原理.北京：國防工業(yè)出版社,1991.10
[9] 李慶余、張佳主編.機械制造裝備設計.北京：機械工業(yè)出版社,2003.8
[10] 成大先主編.機械設計圖冊.北京：化學工業(yè)出版社，1999.9
[11] 許灝主編.機械設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1998.5
[12] 吳宗澤主編.機械零件設計圖冊.北京：機械工業(yè)出版社，2003.10
[13] 嚴愛珍主編.機床數(shù)控原理與系統(tǒng).機械工業(yè)出版社，2002
[14] 王風蘊主編.數(shù)控原理與典型數(shù)控系統(tǒng).高等教育出版社，2003
[15] 孫恒主編.機械原理.第七版.高等教育出版社，2006
[16] 顧熙棠主編.金屬切削機床.上?？萍汲霭嫔纾?000
[17] 徐宏海主編.數(shù)控銑床.化學工業(yè)出版社，2004
[18] 文懷興主編.數(shù)控銑床設計.化學工業(yè)出版社，2006
[19] 李洪主編.實用機床設計手冊.遼寧科學技術出版社，1999
[20] 林宋主編.現(xiàn)代數(shù)控機床.化學工業(yè)出版社，2003