中型卧式车床主轴箱传动系统结构设计开题报告

中型卧式车床主轴箱传动系统结构设计开题报告重庆大学网络教育学院

学生毕业设计(论文)开题报告

一、课题的目的及意义(含国内外的研究现状分析):

课题研究的目的:

本课题是以数控车床为研究目标，从其主轴箱及主传动系统结构入手，对其系统结构设计、结构组成分析、分级变速分析、传动件的计算分析的几个方面进行研究。为优化传动系统结构和改善传动系统的精度及稳定特性提供必要的理论依据通过本课题的研究，使数控机床结构更加紧凑，性能更加优越，生产加工更加精密。

国内外相关研究现状和发展趋向

(一)国内外数控机床现状:

近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。在这些数控机床中，除少量机床以FMS 模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。

与国外的数控机床相比，我国数控机床还存在以下几方面的问题:

产品质量、可靠性及服务等能力不强。国产机床在质量、交货期和服务等方面与国外著名品牌相比存在较大的差距。在质量方面，国产数控系统的可靠性指标MTBF与国际先进数控系统相差较大。国产数控车床、加工中心的MTBF与国际上先进水平也有较大差距。在交货期方面，绝大多数企业由于任务重拖期交货。服务体系不健全，在市场开拓、成套技术服务、快速反应能力等方面不能满足市场快节奏和个性化的要求。

自主创新能力不足。长期以来，我国机床制造业的基础、共性技术研究工作主要在行业性的研究院所进行。能力薄弱，技术创新投入不足，引进消化吸收能力差，低水平生产能力过剩，自主创新能力不高，缺乏优秀技术人才。虽然国产数控机床制造商通过技术引进、海内外并购重

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组以及国外采购等获得了一些先进数控技术，但缺乏对基础共性技术的研究，忽视了自主开发能力的培育，企业的市场响应速度慢。

功能部件发展滞后。机床是由各种功能部件(主轴单元及主轴头、滚珠丝杠副、回转工作台和数控伺服系统等)在床身、立柱等基础机架上集装而成的，功能部件是数控机床的重要组成部分。数控机床整体技术与数控机床功能部件的发展是相互依赖、共同发展的，所以功能部件的创新也深深地影响着数控机床的发展。我国数控机床功能部件已有一定规模，电主轴、主轴单元、数控系统等也有专门的制造厂家，其中个别产品的制造水平接近国际先进水平。但整体上，我国机床功能部件发展缓慢、品种少、产业化程度低，精度指标和性能指标的综合情况还不过硬。目前，滚珠丝杠、数控刀架、电主轴等功能部件仅能满足中低档数控机床的配套需要。衡量数控机床水平的高档数控系统、高速精密电主轴、高速滚动功能部件等还依赖进口。

(二)数控机床发展趋势:

高速、精密、复合、智能和绿色是数控机床技术发展的总趋势。主要表现在: ;被更多人接受，1. 机床复合技术进一步扩展随着数控机床技术进步，复合加工技术日趋成熟复合加工机床发展正呈现多样化的态势。

2.智能化技术有新突破数控机床的智能化技术有新的突破，在数控系统的性能上得到了较多体现。

3.机器人使柔性化组合效率更高机器人与主机的柔性化组合得到广泛应用，使得柔性线更加灵活、功能进一步扩展、柔性线进一步缩短、效率更高。

4.精密加工技术已从原来的丝级(0.01mm)提升到目前的微米级(0.001mm)，有些品种已达到0.05μm左右;从这些事实技术可以看出整个机加工进入亚微米、纳米级超精加工时代。

5.功能部件性能不断提高功能部件不断向高速度、高精度、大功率和智能化方向发展，并取得成熟的应用。

本课题研究的意义:

我国数控车床从20世纪70年代初进入市场，至今通过各大机床厂家的不懈努力，通过采取与国外著名机床厂家的合作、合资、技术引进、样机消化吸收等措施，使得我国的机床制造水平有了很大的提高，其产量在金属切削机床中占有较大的比例。目前，国产数控车床的品种、规格较为齐全，质量基本稳定可靠，已进入实用和全面发展阶段。但是在这些数控机床中，大都处于单机运行状态，并且相当一部分处于效率不高，加工不精密的状态。本项目的研究，有利于改善数控机床的性能，使得产品的加工更加高效，更加精密。

二、课题任务、重点研究内容、实现途径、条件:

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课题研究的重点内容:数控车床，适宜加工形状复杂的轴、套、盘类零件。如车削内、外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、切槽、倒角、车螺纹等，尤其适合多品种、中小批量的轮番加工。工艺适应性强，加工效率高，废品率低，成品一致性好，可降低对工人技术熟练程序的要求。此设计首先须对数控机床整体结构及性能进行了解。然后通过数据分析，校核计算，设计出数控机床主轴箱、传动系统及分级变速系统等各单元部件的布置结构。

(1)设定数控机床主轴箱的整体尺寸;

(2)通过给定的技术参数来初步设定主分轴、齿轮数等的结构尺寸;

(2)对传动系统进行理论力学分析，精确计算选定尺寸及材料;

(3)由电机转速传动至进给系统的参数反馈，校核所选定主轴和转动轴尺寸的合理性;

(4)完成整体结构设计，绘制装配图及零件图。

由整体结构到部分，从粗略到具体，经过简单到复杂，这是一个常规的“层层剥茧”式理论。大致尺寸可以缩小计算的范围，先选材校核后定下尺寸，可以避免在最后设计中选材不满足抗弯或抗扭强度的要求而带来一系列麻烦。之所以先完成整体设计，后绘图，同样是为了避免在画图过程中有些尺寸没有确定下而出错，这样就有利于减少设计中繁杂、重复的工作，提高设计的效率。

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