课题名称 | 鹰眼监控系统碳纳米管纺丝机设计 | ||
学 院 | 机械工程学院 | 专 业 | 机械设计制造及其自动化 |
学生姓名 | 指导教师 | ||
一、课题来源及意义 卧式数控回转工作台是数控机床的核心功能部件，数控回转工作台可以分为机械式回转工作台和电动机直驱式回转工作台。机械式回转工作台由齿轮、蜗轮、蜗杆等机构驱动工作台转动，电动机直驱式回转工作台采用力矩电动机直接驱动工作台转动；按照数控回转工作台的驱动轴个数不同，数控回转工作台可以分为单轴回转工作台和双轴回转工作台。数控机床工作台圆周进给由回转工作台完成，回转工作台可以与X、Y、Z三个坐标轴联动，从而加工出各种球、圆弧曲面等，还可以实现精确的自动分度，扩大了数控机床加工范围，从而使得被加工零件精度得到保障。 目前，正值中国从制造业大国向制造业强国迈进的过程中，装备制造业必将进行深刻变革，机床是一个国家制造业水平的象征，所以数控机床正朝着高速度、高精度和模块化的趋势发展，不仅要求数控机床要具有较高的加工精度和较小的重量，而且还要求数控机床在对工件加工时要具有足够的加工动态性能。要想实现良好的加工动态性能，作为数控机床的核心功能部件之一的回转工作台就显得尤为重要，但是现有的回转工作台的控制性和稳定性等动态性能还不能完全满足市场的需要，为了加工出质量更高的工件，研究设计高精度的数控回转工作台就十分有必要。 二、国内外发展现状 1、国外数控回转工作台的发展状况 国外转台品种繁多，按分度方式可分机械、光学、数显、端齿盘、钢球、电感和多面体。工业水平发达国家生产的转台品种多、规格全、精度高，如西德霍夫曼公司生产七十多个品种规格的转台，日本津田驹工业株式会社也有四十多种，这两家还生产多种分度头，而机床附件又都仅是这两家公司的一个分部。 日本津田驹工业株式会社所制造的数控转台，采用蜗杆蜗轮组合及蜗轮的中心固定式来达到分度的效果，在这种方式下可分为蜗杆蜗轮的中心距偏心方式和蜗轮蜗杆的中心距固定方式。中心距偏心方式的特点是蜗杆蜗轮的制造容易，制造成本较低，齿隙调整简便，但齿隙调整后，啮合齿印改变，会影响传动特性，中心距容易改变，精度不易维持；中心距固定方式的特点是，蜗杆蜗轮的制造成本较高，齿隙调整方便，齿隙调整后，中心距不会改变，精度不变。 在分度精度上，首推美国Moore公司的1440齿机械分度转台，其精度高达±0.1"。瑞士的西浦公司生产200mm~450mm八种规格的转台，分度精度在4"-18"之间。以前的产品采用蜗轮副分度，近年来则多采用光学分度。在锁紧机构上采用钢盘机构，使得工作台面不因受力而产生变形。 英国OMT光学测量工具公司生产的转台与其坐标镗床配套，采用圆柱销锁紧，工作台面不受力，结构简单，工艺性也好，但操作不集中，它有203mm~914mm十二个品种规格，分度精度在4"~30"之间，全是光学转台[3]。 2、国内数控回转工作台的发展状况 五轴联动数控机床是当前最能体现国家工业发展进程的指标[4]，因此，在国家从制造业大国向制造业强国迈进的进程中，国家大力发展我国的工业水平，数控回转工作台也得到了进一步发展。 刘伟针对数控回转工作台的特点，总结了数控回转工作台在配套机床整机和加工零件领域的典型应用，研究了数控回转工作台载荷、精度、速度等主要技术指标。分别以单轴回转工作台和双轴回转工作台为例，分析了数控回转工作台的基本传动机构和支撑结构[5]。为提高工作台的稳定性，张永建研究出机床回转工作台采用静压技术，回转主轴径向与轴向均采用静压轴承，且工作台采用静压平面轴承，这种工作台具有良好的高刚性、高精度、高承载性、高抗震性[6]。 在力矩电机的参数优化方面，沈阳航天新光集团有限公司的杨永庆通过力矩电机的参数计算、极槽配合的选取、槽口尺寸的选取、永磁体形状优化等针对主驱动电机特定指标进行了专项优化[7]。 王妮娜以VTM/200F5车铣复合加工中心回转工作台为例，通过理论研究推导了工作台结构的最佳尺寸，利用ANSYS进行了相关静态分析和灵敏度分析[8]。 崔寒通过对回转工作台进给系统的研究，利用拉格朗日方程建立出回转工作台齿轮传动系统的七自由度扭转振动力学模型[9]。李立强通过使用双导程蜗杆蜗轮消隙结构，大大提高了数控回转工作台的回转定位精度，床身使用整体四导轨结构，滑座的直线运动和工作台的回转运动均使用静压导轨结构，满足了数控回转工作台最大承重 160 t 的实际需要[10]。 沈阳机床（集团）设计研究院的柳耀阳团队研究出数控回转工作台间隙调节技术[11]。汪俊国分析了数控回转工作台的总体结构及传动系统构成，研究出传动链的消间隙处理手段，采用双导程蜗杆结构及消隙齿轮减小了传动过程中的反向间隙，采用电磁制动器实现工作过程中的准确定位及有效制动性能[12]。葛阳通过应用组合式蜗轮蜗杆传动副，巧妙地消除了反向间隙，提高了台面的回转精度，同时应用了YRT转台轴承及气动夹紧装置，既保证了工作台的刚性，又使整体结构更加紧凑；此外，转台芯轴预留的液压油路，为用户日后配备自动夹具提供了便利，进而提高了加工效率[13]。 针对数控转台重复定位精度下降的趋势，吴伟伟提出了一种基于隐马尔可夫模型改进粒子滤波的预测方法[14]。刘旭提出了时栅数控转台的动态误差校正方法[15]。 三、研究目标 设计卧式数控回转工作台结构，实现回转工作台与X、Y、检查井井座Z三个坐标轴联动和精准自动分度，从而加工出各种球、圆弧曲面等，扩大数控机床加工范围，提高加工精度。 四、研究内容 卧式数控回转工作台结构设计，电动机的选择，运动和动力参数计算，齿轮传动设计计算，双导程蜗杆传动设计计算，轴系零件设计计算，制定总体的设计方案，绘制原理图，绘制装配图，绘制零件图，撰写设计说明书。 五、研究方法与手段电器触点 查阅国内外相关的资料，进行轴系零件设计计算，选定整体设计方案，用AutoCAD 绘制原理图、零件图和装配图，用 UG传送侦测10.0进行三维建模。 六、进度安排 1、2021.11.05-2021.12.15 查资料，了解数控回转工作台的研究现状及工作原理，完成开题报告； 2、2021.12.16-2022.02.19 完成数控回转工作台电机的选择、运动和动力参数的计算； 3、2022.02.20-2022.03.20 完成数控回转工作台齿轮传动计算、轴系零件的校核，整体结构设计； 4、2022.03.21-2022.04.15 完成整体三维模型绘制及装配，二维装配图以及主要零件图的绘制； 5、2020.04.16-2022.05.15 撰写设计说明书； 6、2022.05.16-2022.06.01 整理完善论文、图纸等全部资料，准备答辩。 七、主要参考文献 [1] 张策.机械原理与机械设计.第2版[M].北京:机械工业出版,2011. [2] 张世昌,李旦.机械制造技术基础[M].北京:高等教育出版社,2012. [3] 徐至山.国内外回转工作台简述[J].湖北机械,1981(05):14-16+23. [4] 零梅勇.数控回转工作台设计与研究[J].设备管理与维修,2020(14):52-53. [5] 刘伟.数控回转工作台及关键技术[J].机械工程师,2021(05):150-153. [6] 张永建.高精度数控立式内外圆磨床回转工作台安装[J].精密制造与自动化,2021(01):57-58. [7] 杨永庆.高精度数控回转工作台力矩电机的参数优化[J].中国新技术新产品,2018(08):10-11. [8] 王妮娜.回转工作台结构优化设计方法[J].制造业自动化,2017,39(04):125-127+142. [9] 崔寒.数控机床回转工作台进给系统的分析与研究[D].昆明理工大学,2015. [10] 李立强,姜辉.数控回转工作台设计[J].制造技术与机床,2014(01):99-102. [11] 柳耀阳,李翔宇,韩廷超等.数控回转工作台关键技术研究[J].机械制造,2013,51(04):23-25. [12] 汪俊国,方正德.数控回转工作台结构设计[J].机械工程师,2012(10):155-157. [13] 葛阳.应用双蜗杆传动的数控转台结构设计[J].山东工业技术,2016(02):198. [14] Weiwei Wu,Gang Wang,Shuang Ding et al. Repetitive accuracy degradation of numerical control rotary table based on hidden Markov model and improved particle filtering[J]. Journal of Vibration and Control,2020, 26(8):107. [15] Liu X , Feng J , F Zheng, et al. Dynamic error correction method for time grating CNC rotary table[J]. International Society for Optics and Photonics, 2010,7544(8):12. | |||
选题是否合适： 是□ 否undefined 课题能否实现： 能□ 不能□ 指导教师（签字） 年 月 日 | |||
选题是否合适： 是□ 否□ 课题能否实现： 能□ 不能□ 审题小组组长（签字） 年 月 日 | |||
本文发布于:2024-09-23 17:22:59，感谢您对本站的认可！
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