数控铣床毕业设计论文
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株 洲 工 学 院
200 届毕业设计（论文）
材 料
院(系)、部： 机械工程系
学生姓名：
指导教师： 颜竟成 职称 教授
专 业：机械设计制造及其自动化
班 级： 机024班
学 号：
2006年5月
1 材料清单
1、毕业设计（论文）课题任务书
2、毕业设计（论文）开题报告
3、中期检查表
4、指导教师评阅表
5、评阅教师评阅表
6、答辩及最终成绩评定表
7、毕业设计说明书
8、附录材料
2 200 届毕业设计（论文）课题任务书
院(系)： 机械工程系 专业： 机械设计制造及其自动化
指导教师 颜竟成 学生姓名 樊义祥
课题名称 XK5040数控立式铣床及控制系统设计
内容及任务
一、设计内容
１、调查分析XK5040数控立式铣床的加工特点，确定新设计数控立式铣床的主要技术参数。
２、进行数控立式铣床的总体方案设计。
３、完成住运动和进给的机械结构设计。
４、完成控制系统硬件设计。
二、主要任务
１、根据总体设计方案，绘制XK5040数控立式铣床总图A0一张。
２、进行主运动的运动、强度和动力计算，绘制主轴箱部件展开图A0计算机图一张。
３、进行进给运动的运动和强度计算，绘制垂直方向数控进给机构部装图A0一张（计算机图）。
４、绘制数控铣床主轴零件图一张（A1计算机图）。
５、根据控制系统总体设计方案，绘制控制系统电路图一张（A0计算机图）。
６、编写设计说明书一套（不少于一万字，用计算机打出）。
3 拟达到的要求或技术指标
拟达到的基本要求：
1 获得XK5040数控立式铣床设计计算过程及相关资料；
2 形成设计数控铣床的思维；
3 按规范编写毕业设计论文；
4 撰写一篇小论文。
进度安排 起止日期 工作内容 备注
2005.11~2006.1
2006.1~2006.3
2006.3~2006.5
2006.5~2006.6
调研、收集资料，熟悉课题内容，完成开题报告
进行主运动的运动、强度和动力计算，绘制主轴箱展开图，完成前期检查。
进行进给系统及控制系统设计计算，绘制进给机构部装图和电路图，完成中期检查。
整理资料，编写设计说明书
主要参考资料 １、《机械设计手册》，机械工业出版社
２、《机床设计手册》，化学工业出版社
３、《机床设计图册》，上海科技出版社
４、《机床主轴变速箱设计指导书》，机械工业出版社
５、《数控技术》，华中科技大学出版社
６、《机电综合设计指导书》，中国人民大学出版社
７、《单片机基础》，北京航空航天大学出版社
4 教研室
意见
年 月 日
院(系)主管领导意见
年 月 日
5
株 洲 工 学 院
毕业设计（论文）开题报告
（本科2006届）
学院（系） 机械工程系
专 业 机械设计制造及其自动化
题 目 K5040数控立式铣床及控制系统设计
学生姓名 樊义祥 学号 20240５
指导教师 颜竟成 职称 教授
2006年5月1日
6 毕业设计（论文）开题报告
1. 结合课题任务情况，根据所查阅的文献资料，撰写1500～2000字左右的文献综述。
数控机床即数字程序控制机床，是自动化机床的一种。最早出现的是数控铣床。60年代以后，点位控制的机床迅速发展，出现了数控钻床、数控冲床和数控坐标镗床。这类机床不需要复杂的控制算法就可以实现加工。数控机床是现代制造业的关键设备，一个国家数控机床的产量和技术水平在某种程度上就代表这个国家的制造业水平和竞争力。
近年来，我国数控机床的产量持续增长，数控化率也显著提高。另一方面我国数控产品的技术水平和质量也不断提高。目前我国一部分普及型数控机床的生产已经形成一定规模，产品技术性能指标较为成熟，价格合理，在国际市场上具有一定的竞争力。我国数控机床行业所掌握的五轴联动数控技术较成熟，并已有成熟商品走向市场。我国在数控机床高端产品的生产上取得了一定的突破。目前我国已经可以供应网络化、集成化、柔性化的数控机床。同时，我国也已进入世界高速数控机床生产国和高精度精密数控机床生产国的行列。目前我国已经研制成功一批主轴转速在8000～10000转/分以上的数控机床。我国数控机床行业近年来大力推广应用CAD等信息技术，很多企业已开始和计划实施应用ERP、MRPⅡ和电子商务。如，济南第二机床集团有限公司的CAD普及率达100%，是国家级“CAD示范企业”，企业的MRPⅡ系统应用也非常成功，现代化管理水平较高。
但是和发达国家相比，我国数控机床行业在信息化技术应用上仍然存在很多不足。
１、信息化技术基础薄弱，对国外技术依存度高。我国数控机床行业总体的技术开发能力和技术基础薄弱，信息化技术应用程度不高。行业现有的信息化技术来源主要依靠引进国外技术，对国外技术的依存度较高，对引进技术的消化仍停留在掌握已有技术和提高国产化率上，没有上升到形成产品自主开发能力和技术创新能力的高度。具有高精、高速、高效、复合功能、多轴联动等特点的高性能数控机床基本上还得依赖进口。
２、产品成熟度较低，可行性不高。国外数控系统平均无故障时间在10000小时以上，国内自主开发的数控系统仅3000-5000小时；整机平均无故障工作时间国外达800小时以上，国内最好只有300小时。
３、创新能力低，市场竞争力不强。我国生产数控机床的企业虽达百余家，但大多数未能形成规模生产，信息化技术利用不足，创新能力低，制造成本高，产品市场竞争能力不强。
随着柔性制造系统的迅速发展和计算机集成系统的不断成熟，对数控加工技术提出了更高要求。当今数控机床信息化正朝着以下几个方面发展。
高速度、高精度化。速度和精度是数控机床的两个重要指标，它直接关系到加工效率和产品质量。目前，我国生产的第六代数控机床系统均采用位数、频率更高的处理器，以提高系统的基本运算速度，使得高速运算、模块化及多轴成组控制系统成为可能。同时，新一代数控机床将采用超大规模的集成电路和多微处理器结构，
7 以提高系统的数据处理能力。
智能化。现代数控机床的智能化发展将通过对影响加工精度和效率的物理量进行检测、建模、提取特征、自动感知加工系统的内部状态及外部环境，快速作出实现最佳目标的智能决策，对机床的工艺参数进行实时控制，使机床的加工过程处于最佳状态。
基于CAD和CAM的数控编程自动化。随着计算机应用技术的发展，目前CAD/CAM图形交互式自动编程已得到较多的应用，是数控技术发展的新趋势。它是利用CAD绘制的零件加工图样，经计算机内的刀具轨迹数据进行计算和后置处理，从而自动生成数控机床零部件加工程序，以实现CAD与CAM的集成。随着CIMS技术的发展，当前又出现了CAD/CAPP/CAM集成的全自动编程方式，其编程所需的加工工艺参数不必由人工参与，直接从系统内的CAPP数据库获得，推动数控机床系统自动化的进一步发展。
发展可靠性最大化。数控机床的可靠性一直是用户最关心的主要指标。新一代的数控系统将采用更高集成度的电路芯片，利用大规模或超大规模的专用及混合式集成电路，减少元器件的数量，从而提高可靠性。同时通过自动运行诊断、在线诊断、离线诊断等多种诊断程序，实现对系统内硬件、软件和各种外部设备进行故障诊断和报警。
因此，对行数控机床研究成为现代机床设计重要课题。数控机床是一种加工效率高、集成度高、用途广泛的机床，现已广泛应用于各个领域。本次设计我选择XK5040数控立式铣床设计及控制系统设计。对XK5040数控立式铣床的主运动系统和进给系统的机械结构进行了设计和计算，并对其控制系统的硬件电路进行了设计。
2.要研究或解决的问题、拟采用的方法或技术路线：
本论文所要解决的问题包括：
1、调查分析XK5040数控立式铣床的加工特点，确定主要技术参数；
２、进行数控立式铣床的总体方案设计；
３、完成住运动和进给的机械结构设计；
４、完成控制系统硬件设计。
采用的方法：
本文对主运动系统的设计与普通机床的设计方法一致，以锻炼自己对常规机床设计的能力，进给系统采用步进电机开环控制，主要工作是对滚珠丝杠和步进电机的选型和校核。对于控制系统采用微机即单片机控制系统。在经济型数控系统中常用MCS－51系列单片机，这里我们用8031作为中央处理单元。
