1、 天津工业大学毕业设计车铣加工中心机床教学模型设计姓 名 学 院 机械工程学院 专 业 机械工程及自动化 指导教师 职 称 副教授 2014 年 05 月 20 日天津工业大学毕业设计任务书 题目 车铣加工中心机床教学模型设计学生姓名 学院名称 机械工程学院 专业班级 机械工程及自动化课题类型 设计类课题意义对于一些形状复杂，精度要求高的异形回转体零件可在既具备数控车床功能又具备铣床功能的机床中一次装夹中完成全部或大部分分工工序的加工，既可保证精度，又可提高效率，缩短生产准备周期，降低成本。因此，研究此课程具有重要意义。任务与进度要求任务要求: (1)要求设计能够完成在同一机床内既然完成加工中
2、心的零件加工又能完成数控车床的零件加工；(2)要求对机床五轴联动进行设计；(3) 要求对机床各坐标轴定位进行设计。进度要求：2014.3.12014.3.17 文献检索，了解课题2014.3.182014.4.27 确定总体设计方案，进行必要的理论计算。2014.4.282014.5.31 完成总装配图设计和部件零件图的设计。2014.6.12014.6.15 前期研究整理，论文写作，准备答辩主要参考文献1 曹金榜，易锡麟，张玉峰，陈田养，王长春.机床主轴变速箱设计指导.北京:机械工业出版社,19872 徐锦康,蔡慧官,蒋同洋.机械设计.北京:机械工业出版社 ,20013 张新义.经济型数控机
3、床系统设计.北京:国防工业出版社 ,19934 北京航空学院机械加工教研室.北京:国防工业出版社馆5 王爱玲.现代数控机床结构与设计.北京:兵器工业出版社起止日期 2014.3.1-2014.6.10备注院长 教研室主任 指导教师 毕业设计开题报告表2014 年 03 月 25 日姓名 学院 机械工程 专业 机械工程及自 动化 班级 机自 1009题目 车铣加工中心机床教学模型设计 指导教师一、与本课题有关的国内外研究情况、课题研究的主要内容、目的和意义：1. 国内外研究情况：车铣加工中心是在数控车床基础上发展起来的加工中心。以车削为主要加工方式，同时具备强大的钻镗铣攻丝等加工功能，因此它可以
4、用来加工形状很复杂的混合体零件，如空间孔，空间外型等。实现了在一台机床上完成多种不同工艺方法的多工序加工，如同一台数控车床和一台中小型加工中心的复合加工。目前，德国的 Aachen 工业大学和 Darmstadt 工业大学都设有专门从事车铣技术研究的研究中心。1982 年，奥地利林茨机床公司（WFL）开发出全世界第一台车铣数控专用机床WVC500S 车铣加工中心。20 多年来经过不断努力，2002 年 WFL 推出了新一代 Millturn M40 和 M40-M 数控车铣复合机床，该加工中心已经可以实现车削，铣削，镗孔加工，插齿滚齿等多种加工。奥地利的 WFL 公司是车铣技术行业的开拓者，日
5、本复合加工机开始于 20 世纪70 年代末 80 年代初，目前德国和瑞士的机床精度最高，综合起来，德国的水平最高，日本的产值最大，全球市场占有率最高。在国内， “十五”期间，通过国家相关的政策的支持，包括沈阳机床在内的国内机床行业通过自主创新，合作开发等手段，在中高档及大型数控机床关键技术研究方面有了较大突破。我们在车铣复合加工机床成功取得多方面突破，例如：攻克了动力驱动单元，大直径大通孔的高速强力主轴，刀架，机床热平衡，精度补偿等多项关键技术，主传动兼顾了大扭矩输出和高速输出，动力刀具主轴的设计也实现了高转速与大扭矩的兼顾，Y/B 轴部分的设计功能更完善，刚性更高，尾台的设计充分考虑刚性及高
6、的自动化和安全性，高性能车铣复合机床的刀库及机械手换刀装置为完全自主知识产权。开发出五轴车铣复合加工中心并完成了系列化，规格化产品的设计和生产。主轴最高转速 7000r/min，可满足形状复杂的大型回转体零件的加工要求，如飞机发动机主轴，起落架，船用发动机活塞，增压器蜗杆差速转换器，螺旋叶片合装的高速高效加工等。2. 课题研究主要内容：既能实现车削的功能又能实现铣削功能于一体的机床设计，在设计中会遇到如下难题，由于这次设计时间有限，不能对所有重要部件进行校核，有的只能进行简单的选型，而不是经过严格计算得到。而且由于缺乏实践经验的积累，设计的很多方面都缺乏工艺性3. 课题研究的目的及意义：对于一
7、些形状复杂，精度要求高的异形回转体零件可在一次装夹中完成全部或大部分分工工序的加工，既可保证精度，又可提高效率，缩短生产准备周期，降低成本。二、进度及预期结果：起止日期 主要内容 预期结果2014.3.1-2014.6.151. 文献检索，了解课题2. 确定总体设计方案，进行必要的理论计算。3. 完成总装配图设计和部件零件图的设计。4. 前期研究整理，论文写作，准备答辩完成预期工作要求，实现车铣一体功能完成课题的现有条件审查意见指导教师： 年 月 日学院意见主管领导： 年 月 日天津工业大学本科毕业设计评阅表（设计类）毕业设计题目车铣加工中心机床教学模型设计学生姓名 学生班级 机自 1009
8、指导教师姓名评审项目 指标 满分 评分能体现本专业培养目标，题目大小、难度适中；学生工作量饱满，能得到较全面训练。 10选题题目与生产、科研等实际问题结合紧密。 10课题调研文献检索能独立查阅文献以及从事其它形式的调研，能较好地理解课题任务并提出实施方案；有分析整理各类信息从中获取新知识的能力。15外文应用 能正确引用外文文献，翻译准确，文字流畅。 5设计图纸（插图）简洁、规范、无差错，设计栏目齐全合理，能正确使用国家标准单位，实验数据处理正确，结果分析准确。35设计说明书（论文）结构严谨，表达清楚，文字通顺，用语正确，基本无错别字和病句，书写格式符合规范。 15设计说明书（论文）设计具有创新
9、性或实用价值。 10合计 100意见及建议评阅人签名： 年 月 日天津工业大学毕业设计成绩考核表学生姓名 学院名称 机械工程学院 专业班级机自1009题目 车铣加工中心机床教学模型设计1毕业设计（论文）指导教师评语及成绩：指导教师签字： 年 月 日2毕业设计（论文）答辩委员会评语及成绩：答辩主席（或组长）签字： 年 月 日3毕业设计（论文）总成绩：a.指导教师给定成绩b.评阅教师给定成绩 c.毕业答辩成绩总成绩(a0.5+b0.2+c0.3)成绩：成绩：摘 要在现代社会中，复合于一体的机床已经成为机床行业发展的一个必然趋势，仅仅是立式铣床就能在一次装卡后，可以通过换刀不动工件位置来完成铣，钻，
10、镗，扩，和攻螺纹等多种工序的加工，它是一种集自动化程度高，工序高度集中的机电一体化设备，更何况如果能将本就占有很大的比重的车床和铣床结合在一起，那么毫无疑问可以在很大程度上提高机床的工作效率，缩短生产周期，加大准确精度和加工范围。在上个世纪中期，复合加工技术是兴起的一种先进制造技术，后期随着工业技术的蓬勃发展，对于零件形状趋于复杂化，追求零件精度和提高效率的各种大背景下，复合于一体的机床从此诞生，它可以一次装卡完成多工序或全部工序的需求。本文的设计主要是以机械传动部分为主，电控部分为辅，机械部分包括三大部分，第一部分，车床主轴的设计，带有三爪卡盘的主轴与伺服电机之间的传动关系，第二部分，回转工
11、作台的设计，带动回转工作台 X,Y 轴方向运动的丝杠设计，第三部分，铣床的主轴设计。想通过设计出这样一个小型的带有车床运动机构和铣床运动机构的能够车削铣削零件的机床作为教学上的教具，以便于当代大学生切身能在保证安全的情况下近距离接触，了解这二种机床的运动原理。对于车床，铣床乃至先进的车铣一体复合机床的发展带有很大的推动作用！关键词：车铣一体机床，机械传动机构，教具设计ABSTRACTIn modern society, the complex in one of the machines has become an inevitable trend in the development of
12、the machine tool industry , just after the vertical milling machine can be installed in a card , can be accomplished by milling tool change position is not working member , drilling, boring , expanding processing a variety of processes , and tapping , etc., it is a set of high degree of automation ,
13、 process highly concentrated electromechanical integration equipment , let alone if it can account for a large proportion of the lathes and milling machines together, then There is no doubt in large part to improve the efficiency of machine tools , shorten production cycles , increase accuracy and p
14、recision machining range .In the middle of last century , the rise of composite processing technology is an advanced manufacturing technology , under the latter with the vigorous development of industrial technology, the part shape tends to complicate the pursuit of precision parts and improve the e
15、fficiency of various background, complex in one machine was born , it can demand more than one card to complete installation process or all processes .This design is mainly based on mechanical transmission parts based, supplemented by electric control part , the mechanical part consists of three par
16、ts , the first part of the transmission relations , design lathe spindle , spindle and servo motors with three-jaw chuck between the first two parts, the design of the rotary table , the rotary table drive X, Y -axis direction of the screw design , and the third part of the milling spindle design .
17、Want to design such a small organization with a lathe and milling machine motion movement mechanism for turning and milling parts of the machine can be used as teaching aids in order to facilitate the vital energy of contemporary college students in close contact to ensure a safe situation , to unde
18、rstand these two machine movement principle . For lathes, milling machines and even the development of advanced composite milling machine with one big boost !Key words：One milling machine, mechanical transmission, aids design目 录第一章 绪论 .11.1 研究的背景目的及意义 .11.2 国内外相关现状 .21.3 课题研究的主要内容 .3第二章 机床设计方案分析及确定
19、.42.1 伺服进给系统的基本要求 .42.2 驱动方案的分析及确定 .42.3 传动方案分析及确定 .52.4 铣削主轴系统方案分析及确定 .52.5 车削主轴系统方案分析及确定 .62.6 车铣一体整体三维结构布局示意图 .6第三章 车削主轴系统设计 .83.1 主轴电机的选择 .83.2 轴的设计与计算 .93.3 轴的校核 .11第四章 铣 削主轴系统设计 .154.1 铣削功率及铣削力计算 .154.2 电主轴的选择 .174.3 V 带传动的选择与计算 .17第五章 滚珠丝杠设计计算与校核 .205.1 滚珠丝杠特点介绍 .205.2 滚珠丝杠的设计与计算 .20第六章 结论 .2
20、9参考文献 .31附录 英文文献翻译 .32致谢 .64第一章 绪论1.1 研究的背景目的及意义车铣一体技术是20世纪末发展起来的复合技术，是一种在仪器精密技术和机械设计技术基础上，集成了当代 CAD/CAM 应用技术，先进控制，精密测量技术的一种先进新型的机械加工技术。这种加工控制技术的本质是基于当代工业技术，工艺水平，发达的科技等各种创新所引发的产品质量提升，工艺进步，效率提高，缩短工作周期的新技术。现如今，这种车铣中心发展飞快，不论是在硬件还是软件上，功能都十分的强大。在硬件功能上，有标准库，功能模块标准配置，还有可定义自选的模块，如 WFL 的 N 系列可选模块带径向自动进给的角度头模
21、块等等。在软件功能上，具备自动对刀，温度补偿，在线监测，刀具路径的实时监控，自动生成模态代码等等。在全球机床金属加工领域，复合技术正在蒸蒸日上的发展着和被工业国家各生产制造公司所应用。复合加工技术技术的机床功能范围随着时代不同而不同，甚至在某一时期曾出现过吧加工中心成为复合技术加工机床，可是，大多数加工中心不能满足超过某种切削范围加工的需求，当代人口中的复合技术机床早已不是那时候人们口中的复合加工机床，具有天壤之别，譬如在车削机床上装带有铣削功能的回转刀具，在加工中心上装有车削功能的三爪卡盘模块，听说最近少数国家有研制出不同原理的加工集激光加工与刀具切削于一体的加工方法等，这些全能进一步提高机
22、床的复合化程度，提高加工质量与效率。有利于社会工业化的发展推动人类文明的前进。从1835年美国的转塔车床到1910年美国为汽车生产制造的第一台机床，在至1954年三轴数控铣床的问世，在至1959年七月美国 KT 研制出加工中心，这些都有力的开启了机床史上的新篇章。其实，复合机床加工技术至今已有百余年历史，只是每个时代对复合的概念不一样，但是真正认识到复合并且得到广泛应用的还是在二十世纪九十年代左右，数控机床和数控 CAM 技术的主流后出现的，中后期随着加工中心功能的完善与人们对其结构的更加了解，显示了这种工序集中不频繁装卸零件的数控机床的优越性，开始了车铣一体的车削中心等等，九十年代后期又发展起了有激光，超声波，电火花线切割等特种加工拘束的复合机床，将复合技术加工工艺的发展推到了另一个新篇章。通过以上背景的介绍，我想我们已可想而知，在当今社会，特别是在中国，中国是发展中国家，工业帝国正是急需发展的关键时期，是奔向小康社会必经之路，所以说我们是必须要学号机床的运动机构及原理，为国家的发展贡献我们的力量，我此次设计的车铣于一体的机床教学模具正是为了方便大学生深刻理解机床加工零件过程，运动机构原理，
