高精度車銑復(fù)合機(jī)床電主軸部件設(shè)計(jì)含3張CAD圖.zip

高精度車銑復(fù)合機(jī)床電主軸部件設(shè)計(jì)含3張CAD圖.zip,高精度,復(fù)合,機(jī)床,主軸,部件,設(shè)計(jì),CAD 高精度車銑復(fù)合機(jī)床電主軸系統(tǒng)設(shè)計(jì) 附錄 1：外文翻譯 具有標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)能力的智能臺(tái)式數(shù)控機(jī)床 摘要：提出了一種新型的帶有小曲面的金屬模具的新型數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床由三個(gè)單軸機(jī)器人組 成。連接到 z 軸頂端的工具是球形研磨工具。數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)由一個(gè)力反饋回路、位置反饋回路和位置前饋線組成。力反饋回路控制著工具接觸力和動(dòng)摩擦力的拋光力。位置反饋回路控制在選擇方向上的位置。此外，該位置前饋環(huán)將刀具位置信息與刀具位置數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。摘要為了將傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用極限，應(yīng)用到一個(gè)非機(jī)械性的任務(wù)中，通過簡單的位置/力的測量， 我們評估了在研磨工具尖端的位置不準(zhǔn)確的反作用力。通過對一種透鏡模型的測量和表面控制實(shí)驗(yàn)，證明了具有高分辨率的基本的位置/力控制能力。 關(guān)鍵詞：臺(tái)式數(shù)控機(jī)床、模具制造、FI 小曲面、CAD/CAM、順應(yīng)運(yùn)動(dòng)、螺旋路徑 1 引言 到目前為止，已經(jīng)設(shè)計(jì)了多種拋光系統(tǒng)和機(jī)器人系統(tǒng)，根據(jù)不同的用戶需求和各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域所需的機(jī)床規(guī)格，報(bào)道了以下兩項(xiàng)專題研究。一種是主從式控制機(jī)器人來支持拋光金屬工件的加工方法，另一個(gè)是機(jī)器人應(yīng)用混合位置/力的金屬旋壓系統(tǒng)控制器。 另外，長谷川和山崎已經(jīng)開發(fā)了一個(gè)拋光機(jī)器人，可以用來制作寵物瓶的吹制模具。摘要提出了一種具有順應(yīng)性控制能力的新型桌面 nc 機(jī)床，它具有一種具有小曲面的金屬模具。數(shù)控機(jī)床由三個(gè)單軸機(jī)器人組成。連接到 z 軸頂端的工具是球形的研磨工具。數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)是由一個(gè)力反饋回路、位置反饋回路和位置前饋回路組成的。力反饋環(huán)控制著由工具接觸力和動(dòng)摩擦力組成的拋光力。位置反饋回路控制選擇方向的位置。此外，正向前饋線在刀具定位數(shù)據(jù)(CL 數(shù)據(jù))上引導(dǎo)工具提示。預(yù)計(jì)數(shù)控機(jī)床在模具上采用約 0.3 千層的表面處理，使表面具有高質(zhì)量的表面效果。摘要為了將傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用范圍限定為一件不合格的任務(wù)，我們通過簡單的位置/ 力的測量，評估了在磨具工具尖端引起位置誤差的反作用。通過對透鏡模型的相似測量和表面跟蹤控制實(shí)驗(yàn)，證明了該數(shù)控機(jī)床的基本/受力控制能力。 2 工業(yè)機(jī)器人的局限性 在此基礎(chǔ)上，對基于工業(yè)機(jī)器人的機(jī)器人伺服系統(tǒng)進(jìn)行了有效剛度、有效位置的解析和力的解析。有效剛度指的是整體剛度，包括由工業(yè)機(jī)器人本身組成的特性，力傳感器、附件、磨料磨具、工件、曲折和地板。工業(yè)機(jī)器人使用的是 6 型。一個(gè) 6 自由度的緊力傳感器被連接到手臂的末端，一個(gè)硬的球端研磨工具通過 aservo 主軸連接到頂端。 圖 1 剛性球頭磨具的工業(yè)機(jī)器人位置與接觸力的靜態(tài)關(guān)系 圖 1 顯示了一個(gè)簡單的接觸實(shí)驗(yàn)所獲得的位置和接觸力之間的關(guān)系。該位置的數(shù)量是磨刀尖上的 z 方向分量，由正運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算，利用內(nèi)部編碼器的關(guān)節(jié)角來計(jì)算。通過接觸鋁工件的工具尖端，得到了力的數(shù)量，并由力傳感器測量。當(dāng)工具尖端接觸到工件時(shí)，在 0.01 微米以下的小操作變量不能產(chǎn)生有效的力測量，因此我們進(jìn)行了實(shí) 驗(yàn)，同時(shí)給出了最小分辨率的 0.01 毫米的壓印和 0.01 毫米的無壓運(yùn)動(dòng)。 在實(shí)驗(yàn)中，工具尖端接觸到鋁工件的速度較低，在接觸工件之后。檢測到接觸力， 以每 0.01 毫米的速度壓在工件上。圖 1 中用黑色方塊畫的圖顯示了位置和接觸力的 關(guān)系。當(dāng)?shù)都獾奈恢脼?0.3 毫米時(shí)，力約為 36 N，因此范圍內(nèi)的有效效果估計(jì)為 120 N/mm。在接觸運(yùn)動(dòng)之后，工具提示離開了工件一次，回到了 36 N 獲得的位置。在那之后，工具又以每 0.01 毫米速度松開。這張圖表顯示的是位置和接觸力的關(guān)系。從結(jié)果中可以看出，存在一個(gè)大的齒隙（0.1 毫米）。這個(gè)值幾乎與一般工業(yè)機(jī)器人的重復(fù)定位精度相同。這就是我們要用一個(gè)工業(yè)機(jī)器人來設(shè)計(jì)一個(gè)拋光系統(tǒng)必須考慮的問題，即一個(gè)力控制系統(tǒng)在誤差為 0.1 毫米位置不確定下接觸里為 1.2N。 3 具有順應(yīng)運(yùn)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床 3.1 臺(tái)式數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì) 圖 2 具有順應(yīng)運(yùn)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床 圖 2 顯示了 3 個(gè)單軸機(jī)器人數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，其位置分辨率為 1 m。該機(jī)床的大小分別為 850、645、700 米，單軸機(jī)器人是由 IAI 公司提供的高精度分辨率的位置控制設(shè)備，由一個(gè)底座、直線導(dǎo)軌、滾珠螺桿、交流伺服電機(jī)組成。在 x-y-z 方向上有效的劃劃是 400、300 和 100 毫米。為了適應(yīng)工具發(fā)展，在 z 方向機(jī)器人在工具和力傳感器之間使用了一個(gè)主軸電機(jī)。硬件框圖如圖 3 所示。 圖 3 由三個(gè)單軸機(jī)器人組成的數(shù)控機(jī)床硬件框圖 圖 4 顯示了采用剛性球頭磨具的數(shù)控機(jī)床的位置與接觸力之間的靜態(tài)關(guān)系。實(shí)驗(yàn)在相同條件下進(jìn)行，如圖 1 所示。觀察到，影響減少，有效剛度約為 30/0.2 = 150n /mm。另一方面，圖 5 顯示了使用彈性球端磨料工具時(shí)的關(guān)系。根據(jù)彈性磨料工具的性能，可以看出，有效剛度變化為 30/0.36 =83.3 N/mm?？梢钥闯?，該力控制系統(tǒng)的有效剛度很大程度上受所使用的磨料工具的影響。對于彈性磨具稱為橡膠磨具,力分辨率約 0.083 N，可以執(zhí)行的位置分辨率 1μm。 圖 4 采用剛性球頭磨具的數(shù)控機(jī)床的位置與接觸力之間的靜態(tài)關(guān)系 圖 5 在有彈性球端磨具的數(shù)控機(jī)床上位置與接觸力之間的靜態(tài)關(guān)系 3.2 螺旋軌跡的弱耦合控制。 圖 6 采用弱耦合的 CL 數(shù)據(jù)基混合位置/力控制器的框圖 刀尖是由平移速度控制的。通過 wv（k）=wvt（k）+wvn（k）+wvp(k) （1） t t 其中 k 表示離散時(shí)間;上標(biāo) W 表示工作坐標(biāo)系。假設(shè)拋光力是接觸力和摩擦力的合力，同時(shí)也得到了 x、y 和 z 方向力傳感器測量的合力。圖 6 顯示了所提議的 CL 數(shù)據(jù)基混合位置/力控制器與弱耦合的框圖。首先，wv （k）是基于 CL 數(shù)據(jù)的前饋控制律生成的被操縱變量. wv （k）是切向速度，由 wvt（k）=Vtangent（k） （2） tangent n 其中 V （k）是一個(gè)速度范數(shù)。 是用 CL 數(shù)據(jù)計(jì)算的切向向量。另外，wv n （k）是由力反饋控制律生成的被操縱變量。wv （k）為正常速度。由 n normal d d wv （k）=V （k）wo （k），wo （k） （3） 其中是利用 CL 數(shù)據(jù)的方向分量計(jì)算的法向量。代表正常速度的標(biāo)量 vnormal (k)是阻抗模型的輸出，它是由力控制律所給出的。 Vnormal（k）= + （4） f d 其中 Kf 為力反饋增益，阻抗參數(shù) Md 和 Bd 分別為期望質(zhì)量和阻尼系數(shù)。Δt 采樣時(shí)間。E (k)之間的誤差是理想的拋光力 F 和規(guī)范的 sF(k)∈?3 力傳感器測量, （1） 上標(biāo) S 表示傳感器坐標(biāo)系。同時(shí)，Wvp(k)是由位置反饋控制律所產(chǎn)生的被操縱變 量。 （2） 開關(guān)矩陣 Sp = diag(Sx, Sy, Sz)使弱耦合控制的控制方向處于主動(dòng)或非活動(dòng)狀態(tài);Ep(k)= Wxd(k)?Wx(k)是位置誤差。所期望的位置 Wxd(k)是用 CL 數(shù)據(jù)計(jì)算的。 其中;Kp=diag(Kpx,Kpy,Kpz)和 Ki=diag(Kix,Kiy,Kiz)是位置反饋控制的比例和積分增益。 其次，考慮臨界阻尼情況，提出了一種利用數(shù)控機(jī)床有效剛度的阻尼調(diào)優(yōu)方法。當(dāng)拋光力被控制時(shí)，力控制系統(tǒng)的特性可以根據(jù)所期望的質(zhì)量和阻尼等阻抗參數(shù)的組合而變化。為了提高力控制的穩(wěn)定性，需要適當(dāng)?shù)卣{(diào)整所期望的阻尼，它對力控制穩(wěn)定性有很大的影響。Eq. 4 是由以下阻抗模型推導(dǎo)出來的 （7） 其F 分別是力控制方向上的加速度，速度和力標(biāo)量， 分別是理想的加速度、速度和力。力控制是靈活的， 被設(shè)為 0，假設(shè) F 是數(shù)控機(jī)床力控制系統(tǒng)所給出的力，這個(gè)模型力 F=-B （8） 其中，Bm 和 Km 分別是數(shù)控機(jī)床的有效粘度和剛度系數(shù)。7 和 8 導(dǎo)致了下面的二階滯后系統(tǒng)。 （9） (9)的臨界阻尼情況導(dǎo)致。 （10） 用 10 計(jì)算所需阻尼的基本值。注意：在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，給出了力控制系統(tǒng)的有效剛度。 4 實(shí)驗(yàn) 在本節(jié)中，對所提出的數(shù)控機(jī)床的基本性能進(jìn)行了評價(jià)，并對力控制系統(tǒng)和位置控制系統(tǒng)進(jìn)行了評價(jià)。在數(shù)控加工后，使用塑料透鏡模具進(jìn)行了 profi ling 控制實(shí)驗(yàn)，如圖 7 所示。目標(biāo)模具通常采用直徑和深度分別為 30 毫米和 5 毫米的形式加工。每個(gè)凹面區(qū)域都是軸對稱的，然而模具本身是軸對稱的。注意常規(guī)的自動(dòng)非對稱系統(tǒng)不能處理這樣的軸對稱工件。 圖 7 在控制現(xiàn)場一條螺旋形的路徑 圖 8 位置控制結(jié)果沿著螺旋路徑 在實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，一個(gè)小的彈性球以 2 毫米/秒速度在端磨料工具接近加工部分的中心。當(dāng)檢測到為 5n 后，工具提示開始沿著螺旋路徑開始，這是所需拋光力的 1/2。在彈性球端磨具的情況下，有效剛度 Km 估計(jì)為 30/0.36= 83.3 N/mm。所期望的質(zhì)量Md 和力反饋增益 Kf 分別設(shè)置為 0.01。此外，由于力控制系統(tǒng)的粘度很小，所以假定Kf Bm= 0。因此，10 導(dǎo)致 Bd = 0.183 N·s/mm。 其次，解釋了 x、y 和 z 方向的控制系統(tǒng)。通過反饋控制律對拋光力和 z 方向位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，并根據(jù) CL 數(shù)據(jù)對 x 方向和方向位置進(jìn)行反饋控制。在 x-y 平面上觀察到的 CL 數(shù)據(jù)，這是理想的軌跡，形成了一個(gè) 0.8 毫米螺距的螺旋路徑。圖 8 顯示了位置控制結(jié)果，其中 x-y 平面在 4 毫米處的螺距約為 0.7 mm。這是由于當(dāng)工具沿螺旋路徑上升時(shí)，由力反饋控制律所控制的變量逐漸產(chǎn)生 x 和 y 方向。換句話說，原因是只有 z 方向的位置被一個(gè)位置閉環(huán)控制，x 和 y 方向的位置通過力控制系統(tǒng)的約束，由力控制系統(tǒng)的操縱變量來修正，通過力控制系統(tǒng)的約束。同樣，z 方向位置通過一個(gè)微弱的閉環(huán)控制，利用 0.001 的小增益，使弱耦合對力反饋環(huán)是主動(dòng)的。盡管在這種情況下,Z 方向上平均誤差約 2.7μm。因此得到了 z 方向位置的平均誤差。 （11） 其中 N 是 CL 數(shù)據(jù)中的總步數(shù)，即，“GOTO”語句的數(shù)量。 是 CL 數(shù)據(jù)第 n步的 z 方向分量， 為從編碼器獲得的工具尖端的 z 方向位置。k 是被 設(shè)置時(shí)的離散時(shí)間。 圖 9 拋光力的控制結(jié)果||S F(k)|| 圖 9 說明了拋光力的控制效果。在傳感器坐標(biāo)系中，以上第二和第三網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)顯示 X，Y 和 Z 向力傳感器坐標(biāo)系。下圖顯示規(guī)范| | S F | |。從 S 和 FX 中可以看出， 由于沿螺旋路徑的位置控制，力控制的方向經(jīng)常不同。同時(shí)，雖然 x- y 方向的力測量隨著工具的增加而增加，而 z 向力逐漸減小，||SF||可以很好地遵循參考值 10n。 5 結(jié)論 本文通過關(guān)節(jié)式六自由度工業(yè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)，研究了位置和力的分辨率以及由此產(chǎn)生的有效剛度，此外，還考慮了改進(jìn)的技術(shù)點(diǎn)，以開發(fā)一種新的非晶化系統(tǒng)，該系統(tǒng)可應(yīng)用于曲面的小工件。其次，結(jié)合單軸機(jī)器人設(shè)計(jì)了一臺(tái)分辨率為 1μm、分辨率為 0.083 N 的臺(tái)式數(shù)控機(jī)床。針對數(shù)控機(jī)床，提出了一種具有柔度控制的混合位置和力控制器，在此基礎(chǔ)上，可根據(jù)不同的非晶化策略選擇位置控制、力控制或弱耦合控制。 此外，我們還介紹了一種基于臨界阻尼情況下的期望阻尼的系統(tǒng)調(diào)諧方法，該方法考慮了工具尖端的位置與力之間的靜態(tài)關(guān)系。最后，在螺旋路徑上進(jìn)行了一種軸向非對稱塑料透鏡模具的一種多軸對稱凹曲面的實(shí)驗(yàn)，以評價(jià)其位置和力控制的特點(diǎn)。因此，提出的桌面數(shù)控機(jī)床具有理想的位置和力控制性能，適用于塑料透鏡模具的非晶化任務(wù)。在今后的工作中，我們計(jì)劃開發(fā)一個(gè) 1 毫米的小型球形磨料工具，并進(jìn)一 步將所建議的系統(tǒng)應(yīng)用于有幾個(gè)小凹區(qū)域的 LED 透鏡模具的非晶化過程。凹面積的直徑為 4 毫米。 致謝：九州山口高技術(shù)企業(yè)發(fā)展基金會(huì)(KYUTEC)支持這項(xiàng)工作。 參考文獻(xiàn) [1] Nakajima S.金屬模具拋光過程自動(dòng)化（用日語）,塑料.2006,57（12）：39 – 42. 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1.關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算和選擇（主電機(jī)的選擇及參數(shù)計(jì)算、主軸軸承的選擇及計(jì)算、主軸各 尺寸的確定及軸承跨度的計(jì)算等）； 2.電主軸三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和裝配工程圖表達(dá)。 4.時(shí)間安排及應(yīng)完成的工作: 第1周：下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)，介紹設(shè)計(jì)內(nèi)容和具體要求。查閱文獻(xiàn)，了解課題。 第2周：撰寫開題報(bào)告和文獻(xiàn)綜述。 第3周：修改完善開題報(bào)告和文獻(xiàn)綜述。確定外文翻譯文章。 第4周：完成外文翻譯。開題答辯。 第5周：了解電主軸部件主要結(jié)構(gòu)和功能要求，提出本次設(shè)計(jì)方案。 第6周：相關(guān)參數(shù)計(jì)算和選擇（主電機(jī)的選擇及參數(shù)計(jì)算、主軸軸承的選擇及設(shè)計(jì)計(jì)算等 ） 第7周：相關(guān)參數(shù)計(jì)算和選擇（主軸各尺寸的確定及軸承跨度的計(jì)算等） 第8周：電主軸部件三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 第9周：電主軸部件三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。中期檢查。 第10周：電主軸部件三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 第11周：電主軸部件裝配圖設(shè)計(jì)。第12周：電主軸部件主要零件設(shè)計(jì)。 第13周：整理設(shè)計(jì)資料，編寫設(shè)計(jì)說明書。第14周：修改完善設(shè)計(jì)說明書。準(zhǔn)備答辯。 5.應(yīng)閱讀的基本文獻(xiàn): 1.李德珍,李憲凱.五軸車銑復(fù)合加工技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].航空制造技術(shù),2009.6 2.夏煥金,蔡慧慧,韓林等.車銑復(fù)合加工技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J].金屬加工（冷加工）,2011.11 3.黃友訓(xùn).數(shù)控車銑加工中心C軸編程方法[J].模具制造，2016.1 4.付春林.高端車銑復(fù)合加工中心的應(yīng)用[J].CAD/CAM與制造信息化，2008.4 5.石偉.立式車銑復(fù)合數(shù)控機(jī)床方案設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)分析[D].西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 ，2006.3 6.王華僑,張穎,鐘志勝.數(shù)控車銑復(fù)合加工中心典型設(shè)備選型對比應(yīng)用（上）[J].金屬加工 （冷加工）,2012.11 7.郭秀英.大型臥式車銑復(fù)合加工中心技術(shù)[J].金屬加工（冷加工),2015.6 8.馬帥，傘紅軍，吳智恒等.高速電主軸技術(shù)綜述[J].機(jī)械制造，2014.5 9.嚴(yán)道發(fā).電主軸技術(shù)綜述[J].機(jī)械研究與應(yīng)用，2006，12 10.虞付進(jìn).電主軸技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢[J].機(jī)電工程，2003，12 指導(dǎo)教師簽字： XX 教研室主任意見： 同意 簽字：XX 2017年12月14日 教學(xué)指導(dǎo)分委會(huì)意見： 同意 簽字：XX 2017年12月15日 學(xué)院公章 進(jìn)度檢查表 第 -4 周 工作進(jìn)展情況 了解畢業(yè)設(shè)計(jì)題目高精度車銑復(fù)合機(jī)床電主軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容，如 ：內(nèi)置電機(jī)，軸承，軸套，編碼器等等，開始查閱有關(guān)電主軸、車銑復(fù)合機(jī)床、車銑復(fù)合加工技術(shù)的相關(guān)文獻(xiàn)，了解其概況發(fā)展趨勢，一共查閱16篇中 外文獻(xiàn)，對設(shè)計(jì)任務(wù)理解深刻。 2018年01月14日 指導(dǎo)教師意見 講解畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，畢業(yè)設(shè)計(jì)工作安排要求和管理規(guī)定。本題目是與企業(yè)大機(jī)床合作實(shí)踐課題，與企業(yè)指導(dǎo)教師見面并講解具體參數(shù)和工作內(nèi)容。講解開題報(bào)告撰寫要求，文獻(xiàn)查閱方法，確定翻譯外文文獻(xiàn)。 指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2018年04月14日 第 -2 周 工作進(jìn)展情況 撰寫開題報(bào)告，主要內(nèi)容包括畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，研究領(lǐng)域，發(fā)展概況，重點(diǎn)解決的問題，預(yù)期成果，研究方法，進(jìn)度計(jì)劃以及文獻(xiàn)參考，文獻(xiàn)綜述這幾部分，然后經(jīng)過老師的仔細(xì)評閱，主要添加了電主軸的發(fā)展歷史以及趨勢 ，對任務(wù)做了更深入的理解。 2018年01月14日 指導(dǎo)教師意見 提交開題報(bào)告第一稿。各部分內(nèi)容完整，論述精晰，格式也較規(guī)范。文獻(xiàn)綜述論述思路清晰、論述也較全面。對畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容和工作重點(diǎn)理解的較全面、清晰，寫作能力較好。準(zhǔn)備開題答辯。 指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2018年04月14日 第 -1 周 工作進(jìn)展情況 開題報(bào)告依然存在些許問題，完善了進(jìn)度計(jì)劃以，細(xì)化了研究內(nèi)容，達(dá)到老師的要求，通過修改以及完善開題報(bào)告，理解里面的內(nèi)容，做好開題報(bào)告的答辯準(zhǔn)備，并在指定時(shí)間完成答辯。 2018年01月14日 指導(dǎo)教師意見 開題報(bào)告修改后各部分內(nèi)容完整，格式符合規(guī)范。開題自述思路清楚、對所要開展的工作和工作重點(diǎn)了解得全面，工作進(jìn)度安排合理可行。同意開題。 指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2018年04月14日 第 1 周 工作進(jìn)展情況 查找外文文獻(xiàn)并翻譯，查閱相關(guān)文獻(xiàn)論文了解電主軸的主要結(jié)構(gòu)和功能要求，提出簡要的設(shè)計(jì)方案。 2018年04月11日 指導(dǎo)教師意見 完成外文翻譯。學(xué)習(xí)掌握電主軸的相關(guān)基礎(chǔ)理論知識(shí)，提出設(shè)計(jì)方案 ，用機(jī)構(gòu)簡圖進(jìn)行表達(dá)。 指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2018年04月14日 第 3 周 工作進(jìn)展情況 根據(jù)轉(zhuǎn)速通徑選擇電機(jī)的型號(hào)，確定電機(jī)尺寸并計(jì)算參數(shù)，再選擇軸承型號(hào)確定尺寸計(jì)算參數(shù)，計(jì)算主軸的各尺寸及軸承跨度，計(jì)算后并校驗(yàn)其是否符合要求。 2018年04月11日 指導(dǎo)教師意見 完成了相關(guān)參數(shù)的計(jì)算和選擇。由于該題目源自企業(yè)實(shí)際課題，學(xué)習(xí)德國設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)公式。 指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2018年04月14日 第 5 周 工作進(jìn)展情況 根據(jù)選取的相關(guān)尺寸參數(shù)畫出簡單的二維圖，在老師指導(dǎo)下找出錯(cuò)誤并修改二維圖，參考適合的箱體結(jié)構(gòu)畫出裝配圖，并用幾個(gè)圖表示出箱體的結(jié)構(gòu)，畫出軸的零件圖。 2018年04月11日 指導(dǎo)教師意見 進(jìn)行了電主軸箱體二維圖設(shè)計(jì)。按進(jìn)度進(jìn)行，完成整體設(shè)計(jì)并給出尺寸標(biāo)注。 指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2018年04月14日 第 7 周 工作進(jìn)展情況 修改二維圖的尺寸以達(dá)到題目的要求，對圖中錯(cuò)誤的地方進(jìn)行改正，完善后標(biāo)記尺寸，完成標(biāo)注，準(zhǔn)備校核的相關(guān)內(nèi)容，三維圖由于修改了尺寸 ，現(xiàn)在進(jìn)行改善結(jié)構(gòu)尺寸以達(dá)到要求。 2018年04月23日 指導(dǎo)教師意見 二維圖形修改后較完整，各部分結(jié)構(gòu)表達(dá)較全，格式也規(guī)范。同時(shí)整理設(shè)計(jì)資料，著手編寫設(shè)計(jì)說明書。 指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2018年05月05日 第 8 周 工作進(jìn)展情況 根據(jù)二維圖以及實(shí)際尺寸利用solidwork畫出箱體的三維圖，并開始寫畢 業(yè)論文，查閱資料，總結(jié)設(shè)計(jì)方案，總結(jié)計(jì)算過程，按照要求順序開始撰寫說明書。 2018年05月08日 指導(dǎo)教師意見 完成箱體三維圖形設(shè)計(jì)。整理設(shè)計(jì)資料，編寫設(shè)計(jì)說明書。二維圖形按國標(biāo)規(guī)范進(jìn)行修改。 指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2018年05月14日 第 9 周 工作進(jìn)展情況 畢業(yè)論文編寫完善，在指導(dǎo)老師的檢查督促下，改正畢業(yè)論文里的不足 ，添加了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊的內(nèi)容，把畢業(yè)論文格式修改正確，盡量完成老師布置的各項(xiàng)任務(wù)，把二維三維圖盡量添加到畢業(yè)設(shè)計(jì)里邊。 2018年05月13日 指導(dǎo)教師意見 提交設(shè)計(jì)說明書第一稿。各部分內(nèi)容較完整，但自己設(shè)計(jì)的內(nèi)容沒有表達(dá)出來，另外，除相關(guān)參數(shù)計(jì)算和選擇外，要把電主軸部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和相關(guān)零件設(shè)計(jì)內(nèi)容表達(dá)清楚。修改完善。 指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2018年05月14日 第 10 周 工作進(jìn)展情況 修改畢業(yè)論文中與知網(wǎng)重復(fù)的內(nèi)容，達(dá)到30%以下的目標(biāo)，同時(shí)修改圖以及論文中的不足之處，盡量完善內(nèi)容，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯，總結(jié)設(shè)計(jì)過程，了解整個(gè)過程的，加深印象準(zhǔn)備完成答辯。 2018年05月13日 指導(dǎo)教師意見 提交設(shè)計(jì)說明書第二稿。按上次修改意見進(jìn)行了設(shè)計(jì)內(nèi)容的修改，格式略不符合規(guī)范處再修改，另外，按學(xué)術(shù)規(guī)范標(biāo)清楚各部分引用的參考文獻(xiàn)部分。整理全部設(shè)計(jì)內(nèi)容，打印圖紙，打印設(shè)計(jì)說明書，提交評閱教師評閱 ，準(zhǔn)備答辯。 指導(dǎo)教師(簽字)：XX 2018年05月14日 過程管理評價(jià)表 評價(jià)內(nèi)容 具體要求 總分 評分 工作態(tài)度 態(tài)度認(rèn)真，刻苦努力，作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn) 3 3 遵守紀(jì)律 自覺遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定，主動(dòng)聯(lián)系指導(dǎo)教師,接受指導(dǎo) 3 3 開題報(bào)告 內(nèi)容詳實(shí)，符合規(guī)范要求 5 4 任務(wù)完成 按時(shí)、圓滿完成各項(xiàng)工作任務(wù) 4 3 過程管理評分合計(jì) 13 過程管 理評語 該同學(xué)將主要精力用于畢業(yè)設(shè)計(jì)，工作態(tài)度認(rèn)真、工作刻苦努力，工作作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)。畢業(yè)設(shè)計(jì)題目源自企業(yè)，每兩周都能到企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)現(xiàn)場學(xué)習(xí)，接受企業(yè)指導(dǎo)教師指導(dǎo)，回校后進(jìn)行設(shè)計(jì)工作 ；自覺遵守學(xué)校規(guī)定，每周都能到校內(nèi)指導(dǎo)教師匯報(bào)工作進(jìn)展，接受指導(dǎo)，并能很快地根據(jù)指導(dǎo)意見進(jìn)行修改和完善。開題報(bào)告，對課題了解后，查閱相關(guān)資料，論述內(nèi)容充分，有一定的層次性，文獻(xiàn)綜述全面，格式符合規(guī)范要求。該同學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)比較扎實(shí)，具有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力和設(shè)計(jì)能力，按時(shí)較好地完成了各項(xiàng)工作任務(wù)。 指導(dǎo)教師簽字:XX 日期:2018-05-18 指導(dǎo)教師評價(jià)表 評價(jià)內(nèi)容 具體要求 總分 評分 選題質(zhì)量 符合培養(yǎng)目標(biāo)要求,有一定的研究價(jià)值和實(shí)踐意義,有一定的開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 4 能力水平 有較強(qiáng)的綜合運(yùn)用知識(shí)能力、科研方法運(yùn)用能力、中文表達(dá)與外語能力、文獻(xiàn)資料檢索能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力 5 4 完成質(zhì)量 文題相符,概念準(zhǔn)確,分析、論證、計(jì)算、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等正確合理,結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī) 10 8 指導(dǎo)教師評分合計(jì) 16 指導(dǎo)教 師評語 本課題源自大連機(jī)床，為企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場題目，研究領(lǐng)域?yàn)闄C(jī)床關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，工作量適中，難度適宜，可培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力，具有較好的研究價(jià)值和實(shí)踐意義。該同學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)比較扎實(shí)，有一定的學(xué)習(xí)能力，能在企業(yè)教師的指導(dǎo)下，開展設(shè)計(jì)工作。經(jīng)不斷學(xué)習(xí)和實(shí)踐，掌握了開展工程設(shè)計(jì)的方法，具有較強(qiáng)的文獻(xiàn)檢索能力和計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。計(jì)算機(jī)文件處理能力較強(qiáng)，完成了設(shè)計(jì)說明書撰寫；計(jì)算機(jī)專業(yè)軟件應(yīng)用較熟練，能夠進(jìn)行輔助二維和三維繪圖和建模。整套畢業(yè)設(shè)計(jì)，方案合理正確；根據(jù)企業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)用德國公式和相關(guān)參數(shù)選擇正確，較全面，結(jié)構(gòu)表達(dá)完整，圖紙較規(guī)范。設(shè)計(jì)說明書內(nèi)容全面、有一定的層次性，外文翻譯較通順，個(gè)別錯(cuò)別字或不通順之處指出后進(jìn)行了修改，格式經(jīng)修改后符合規(guī)范要求。完成了設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，同意答辯。 指導(dǎo)教師簽字:XX 日期:2018-05-18 評閱人評價(jià)表 評價(jià)內(nèi)容 具體要求 總分 評分 選題質(zhì)量 符合培養(yǎng)目標(biāo)要求,有一定的研究價(jià)值和實(shí)踐意義,有一定的 開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 4 能力水平 有較強(qiáng)的綜合運(yùn)用知識(shí)能力、科研方法運(yùn)用能力、中文表 達(dá)與外語能力、文獻(xiàn)資料檢索能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力 5 5 完成質(zhì)量 文題相符,概念準(zhǔn)確,分析、論證、計(jì)算、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等正確 合理,結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī) 10 8 評閱人評分合計(jì) 17 評閱人 評語 論文《高精度車銑復(fù)合機(jī)床電主軸部件設(shè)計(jì)》來源于某機(jī)床廠的實(shí)際生產(chǎn)過程，題目符合培養(yǎng)目標(biāo)要求，有一定的研究價(jià)值和實(shí)踐意義，深度、難度適中，工作量適中。論文體現(xiàn)了該生具有有較強(qiáng)的綜合運(yùn)用知識(shí)能力、科研方法運(yùn)用能力、中文表達(dá)與外語能力 、文獻(xiàn)資料檢索能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際的能力。論文文題相符，概念準(zhǔn)確，分析、論證、計(jì)算、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等正確合理，結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫格式、圖表等基本符合規(guī)范要求。 評閱人簽字：李洋流 評閱人工作單位：機(jī)械工程學(xué)院日期：2018-05-22 答辯紀(jì)錄 學(xué)生姓名：XX 專業(yè)班級(jí)：XX 畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))題目： 高精度車銑復(fù)合機(jī)床電主軸部件設(shè)計(jì)答辯時(shí)間：2018年05月24日 時(shí) 分 ~ 時(shí) 分 答辯委員會(huì)(答 主任委員(組長)： XX 辯小組)成員 委 員(組 員)： XX 答辯委員會(huì)(答辯小組)提出的問題和答辯情況 問題1：軸向校核？ 回 答： 傳動(dòng)切向力并不高。問題2：軸內(nèi)孔多大？ 回 答： 最大125mm 最小104mm 軸長972.5mm 問題3：通孔972.5mm加工方法，錐孔？ 回 答： 采用錐孔。 問題4：電主軸和傳統(tǒng)的主軸加電機(jī)？ 回 答： 電機(jī)和主軸直接相連 傳動(dòng)比小、轉(zhuǎn)速高、傳動(dòng)效率高。 問題5：傳統(tǒng)的主軸怎么從動(dòng)力到實(shí)現(xiàn)？ 回 答： 電機(jī)、皮帶、聯(lián)軸器連接。 問題6：電主軸的軸的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)有什么不同 回 答： 降溫：水循環(huán)、測溫裝置 選取更高速的軸承。 問題7：軸承選什么？特點(diǎn)？ 回 答： 角接觸球軸承 徑向力大于軸向力 問題8：水循環(huán)結(jié)構(gòu)怎么實(shí)現(xiàn)？管在結(jié)構(gòu)中嗎？ 回 答： 靠近箱體，主軸下方有水循環(huán)裝置，箱體上方電機(jī)附近， 管在箱體內(nèi)。 問題9：箱體定位基準(zhǔn)選取那個(gè)基準(zhǔn)？ 回 答： 配合時(shí)的軸向?yàn)闇?zhǔn) 下基準(zhǔn)面 問題 10： 軸的定位用什么保證？ 回 答： 軸套、階梯軸、隔套和螺母。 問題 11： 螺母位置？深度？間隙怎么辦？ 回 答： 懸在主軸上，大于深度，在螺母前加墊圈或隔套。 問題 12： 西門子內(nèi)置電機(jī)在哪？ 回 答： 圖上主軸中間處。 問題 13： 實(shí)現(xiàn)C軸功能方式哪三種？ 回 答： 1.電機(jī)直接實(shí)現(xiàn) 2.進(jìn)給系統(tǒng)控制，伺服主軸電機(jī)； 3.進(jìn)給系統(tǒng)間接控制，電機(jī)接聯(lián)軸器、減速器。 記錄人： 2018年05月24日 答辯委員會(huì)評價(jià)表 評價(jià)內(nèi)容 具體要求 總分 評分 自述總結(jié) 思路清晰,語言表達(dá)準(zhǔn)確,概念清楚,論點(diǎn)正確,分析歸納合理 10 8 答辯過程 能夠正確回答所提出的問題,基本概念清楚,有理論根據(jù) 10 8 選題質(zhì)量 符合培養(yǎng)目標(biāo)要求,有一定的研究價(jià)值和實(shí)踐意義,有一定的 開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿 5 4 完成質(zhì)量 文題相符,概念準(zhǔn)確,分析、論證、計(jì)算、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等正確 合理,結(jié)論明確；論文結(jié)構(gòu)、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī) 10 8 能力水平 有較強(qiáng)的綜合運(yùn)用知識(shí)能力、科研方法運(yùn)用能力、中文表 達(dá)與外語應(yīng)用能力、文獻(xiàn)資料檢索能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力 10 8 答辯委員會(huì)評分合計(jì) 36 答辯委員會(huì)評語 XX同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)工作期間，工作努力，態(tài)度認(rèn)真，能遵守各項(xiàng)紀(jì)律 ，表現(xiàn)良好。 能按時(shí)、全面、獨(dú)立地完成與畢業(yè)設(shè)計(jì)有關(guān)的各環(huán)節(jié)工作，具有一定的綜合分析問題和解決問題的能力。 論文立論正確，理論分析得當(dāng)，解決問題方案實(shí)用，結(jié)論正確。 論文使用的概念正確，語言表達(dá)準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，條理清楚。 論文中使用的圖表，設(shè)計(jì)中的圖紙?jiān)跁鴮懞椭谱鲿r(shí)，能夠執(zhí)行國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范化較好。 具有一定的獨(dú)立查閱文獻(xiàn)資料及外語應(yīng)用能力，原始數(shù)據(jù)搜集得當(dāng)，實(shí)驗(yàn)或計(jì)算結(jié)論準(zhǔn)確。 答辯過程中，能夠簡明和正確地闡述論文的主要內(nèi)容，思路清晰，論點(diǎn)基本正確；回答問題準(zhǔn)確，有應(yīng)變力；有較好的語言表達(dá)能力。 答辯成績： 36 答辯委員會(huì)主任： XX 2018年05月29日 成績評定 項(xiàng)目分類 成績評定 過程管理評分 13 指導(dǎo)教師評分 16 評閱人評分 17 答辯委員會(huì)評分 36 總分 82 成績等級(jí) B 成績等級(jí)按“A、B、C、D、F”記載 成績審核人簽章： XX 學(xué)院審核人簽章： XX 一、選題依據(jù) 1.論文（設(shè)計(jì)）題目 高精度車銑復(fù)合機(jī)床電主軸部件設(shè)計(jì)。 2.研究領(lǐng)域 機(jī)床部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值 車銑復(fù)合機(jī)床是在一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)或盡可能完成從毛坯至成品的多種要素加工， 減少了工件的裝卸、更換和調(diào)整刀具的輔助時(shí)間以及中間過程產(chǎn)生的誤差，所以采用車銑加工技術(shù)不但可以大幅度提高生產(chǎn)效率，而且加工精度和加工表面的完整性都大大優(yōu)于傳統(tǒng)的車削加工，是一種高金屬去除率的關(guān)鍵先進(jìn)制造技術(shù)，尤其適合加工加工凸輪軸、曲軸、細(xì)長軸及薄壁套等零部件的加工，具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景，是機(jī)械制造領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。 作為復(fù)合機(jī)床核心零件的主軸部件尤其重要，盲目使用電主軸部件的話，在高轉(zhuǎn)速下，內(nèi)置電機(jī)的自然散熱能力差，溫度容易升高，導(dǎo)致電主軸產(chǎn)生的振動(dòng)、熱量直接影響主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)，大幅降低機(jī)床對產(chǎn)品的加工精度，效率和質(zhì)量，軸承的選用和配置不當(dāng)會(huì)影響主軸的剛度、轉(zhuǎn)速和回轉(zhuǎn)精度，所以機(jī)床主軸部件對機(jī)床以及機(jī)床的效率質(zhì)量都會(huì)有很大影響，需要設(shè)計(jì)有效的主軸部件結(jié)構(gòu)，保障整臺(tái)機(jī)床的加工精度和工作性能。 4.目前研究的概況和發(fā)展趨勢 國外數(shù)控機(jī)床研制的時(shí)間比較早，1948 年，美國帕森斯設(shè)備生產(chǎn)商根據(jù)美國空軍要求，與麻省理工學(xué)院一起研制，并在 1952 年成功試制出第一臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床， 在以后的 60 年里，國外各類數(shù)控機(jī)床相繼問世；我國對數(shù)控機(jī)床的研制起步較晚， 且研制速度較慢，主要集中在 20 世紀(jì) 80、90 年代，通過引進(jìn)了國外先進(jìn)技術(shù)，解決了數(shù)控車床研究和生產(chǎn)上的難點(diǎn)和重點(diǎn)，在經(jīng)歷改革開放后，我國數(shù)控機(jī)床通過自主研究在各個(gè)方面都有了長足的進(jìn)步和發(fā)展。 伴隨著機(jī)床的出現(xiàn)，國內(nèi)外對主軸部件的研制也從未停止過，主軸部件已經(jīng)初步成型，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，機(jī)床主軸部件從機(jī)械式主軸部件發(fā)展到電主軸，而電主軸又稱為內(nèi)置式電機(jī)主軸單元（Build-in Motor spindle），就是將高速電機(jī)置于機(jī)床主軸部件內(nèi)部，通過交流變頻控制系統(tǒng)，使主軸獲得所需的工作速度和扭矩，實(shí)現(xiàn)電機(jī)、主軸的一體化功能。 隨著多功能復(fù)合數(shù)控技術(shù)的成熟，制造業(yè)對高、精、尖數(shù)控機(jī)床的需求在不斷增加，促使越來越多的數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)去開發(fā)，研制符合個(gè)性化、細(xì)分化的市場需求的數(shù)控機(jī)床，由半自動(dòng)化向自動(dòng)化，由單一化向復(fù)合化，由低速化向高速化，由低精度向高精度等幾個(gè)方向發(fā)展，車銑復(fù)合數(shù)控機(jī)床作為典型的多功能復(fù)合化數(shù)控機(jī)床亦是在這樣的趨勢下不斷的自我更新，迅速發(fā)展，不僅規(guī)格齊全，在硬件功能上十分完善，且軟件功能也很強(qiáng)大。 11 雖然車銑復(fù)合加工機(jī)床已有許久的發(fā)展歷史，技術(shù)也已經(jīng)成熟而且被國內(nèi)外用戶接受和認(rèn)可，不過依然有廣闊的發(fā)展前景，它的發(fā)展趨勢如下： （1）更高的工藝范圍。 （2）更高的效率。 （3）大型化。 （4）結(jié)構(gòu)模塊化和功能可快速重組。 機(jī)床性能的提高離不開主軸部件的質(zhì)量性能，電主軸為了迎合機(jī)床和產(chǎn)品質(zhì)量等的要求也需要自己的發(fā)展方向，電主軸的發(fā)展趨勢如下： （1） 繼續(xù)向高速度、高剛度方向發(fā)展。 （2） 向高速大功率、低速大轉(zhuǎn)矩方向發(fā)展。 （3） 進(jìn)一步向高精度、高可靠性和延長工作壽命方向發(fā)展。 （4） 電主軸內(nèi)置電機(jī)性能和形式多樣化。 （5） 向快速啟、停方向發(fā)展。 （6） 軸承及其預(yù)載荷施加方式、潤滑方式多樣化。 （7） 刀具接口逐步趨于 HSK 刀柄技術(shù)。 （8） 向多功能、智能化方向發(fā)展。 總之，車銑復(fù)合加工技術(shù)的先進(jìn)理念是提高產(chǎn)品質(zhì)量和縮短產(chǎn)品制造周期，因此這些技術(shù)應(yīng)用了廣泛的領(lǐng)域，電主軸作為相應(yīng)的重要部件，也有舉足輕重的地位，但是它們還需要更多的進(jìn)步，需要更先進(jìn)的，更高科技的技術(shù)和更創(chuàng)新的發(fā)展。 二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容 1.重點(diǎn)解決的問題 （1）車銑復(fù)合機(jī)床主軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括西門子內(nèi)置電機(jī)、軸承、主軸尺寸其余軸上零部件，以及控制溫度的冷卻結(jié)構(gòu)。 （2）車銑復(fù)合機(jī)床的主軸系統(tǒng)參數(shù)選擇以及計(jì)算和主軸尺寸跨度計(jì)算。 2.擬開展研究的幾個(gè)主要方面 （1）了解電主軸的主要結(jié)構(gòu)和工作要求，初步設(shè)想設(shè)計(jì)方案 （2）設(shè)計(jì)電主軸部件：西門子內(nèi)置電機(jī)、軸承、軸套、端蓋等零部件，并進(jìn)行電機(jī)、軸承參數(shù)選擇和計(jì)算。 （3）根據(jù)控制溫度設(shè)計(jì)電機(jī)軸承的循環(huán)水冷氣冷結(jié)構(gòu)，計(jì)算其他零部件的尺寸， 主軸的尺寸和計(jì)算主軸跨度。 （4）電主軸系統(tǒng)的整體三維設(shè)計(jì)、整體裝配圖設(shè)計(jì)、主要零部件設(shè)計(jì)。 3.本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果 （1）一套完整的電主軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的裝配圖及零件圖 （2）一份完整的高精度車銑復(fù)合機(jī)床電主軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)的說明書 三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設(shè)計(jì)參數(shù)） （1）查閱、整理參考文獻(xiàn)資料 學(xué)習(xí)掌握車銑復(fù)合機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)和工作特點(diǎn)，了解電主軸系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)和工作要求，選出合適的設(shè)計(jì)方案。 （2）機(jī)械畫圖以及選擇計(jì)算 主電機(jī)的選擇及參數(shù)計(jì)算、主軸軸承的選擇及計(jì)算、主軸各尺寸的確定及軸承跨度的計(jì)算，電主軸三維結(jié)構(gòu)裝配圖、零件圖設(shè)計(jì)畫圖 2.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃 第 1 周 根據(jù)題目查閱車銑復(fù)合機(jī)床和電主軸的相關(guān)文獻(xiàn)，了解復(fù)合機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)和工作特點(diǎn)。 第 2 周 了解車銑復(fù)合機(jī)床的發(fā)展概況和未來趨勢，總結(jié)解決的問題，設(shè)計(jì)的思路，預(yù)期的成果，主要的研究方法，文獻(xiàn)查閱綜述等內(nèi)容。 第 3 周 修改開題報(bào)告和文獻(xiàn)綜述，并查找并確定相關(guān)設(shè)計(jì)的外文翻譯。第 4 周 對外文進(jìn)行翻譯，準(zhǔn)備開題答辯。 第 5 周 了解電主軸系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)和功要求，提出設(shè)計(jì)方案。 第 6、7 周 對主電機(jī)進(jìn)行選擇和參數(shù)計(jì)算，確定主軸軸承及其參數(shù)計(jì)算，計(jì)算確定主軸的各尺寸和軸承跨度，計(jì)算后并進(jìn)行檢驗(yàn)校核。 第 8、9、10 周 用各項(xiàng)參數(shù)設(shè)計(jì)電主軸部件的三維結(jié)構(gòu)，利用 Solids work 作圖，進(jìn)行中期檢查，修改指出的錯(cuò)誤和修改不足。 第 11、12 周 設(shè)計(jì)零部件中的控制溫度的結(jié)構(gòu)，內(nèi)置電機(jī)和軸承采用螺旋循環(huán)水冷方式 ，主軸箱采用螺旋循環(huán)水冷和氣冷的方式，再用 Solids work 畫出裝配圖和關(guān)鍵零部件的零件圖。 第 13 周 整理設(shè)計(jì)資料，編寫設(shè)計(jì)說明書，完善設(shè)計(jì)說明書，做好答辯的準(zhǔn)備。第 14 周 評閱，答辯。 四、需要閱讀的參考文獻(xiàn) [1]毛村.基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的車銑復(fù)合數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)[D].成都理工大學(xué),2016. [2]吳迪.CXK6130 型車銑復(fù)合數(shù)控機(jī)床主軸部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與性能分析[D].江西理工大學(xué),2016. [3]黃友訓(xùn).數(shù)控車銑加工中心 C 軸編程方法[J].模具制造,2016,16(01):72-75. [4]郭秀英.大型臥式車銑復(fù)合加工中心技術(shù)[J].金屬加工(冷加工),2015(11):72-7 6. [5]馬帥,傘紅軍,吳智恒,張華偉,雷群.高速電主軸技術(shù)綜述[J].機(jī)械制造,2014,52 (05):16-19. [6]王華僑,張穎,鐘志勝.數(shù)控車銑復(fù)合加工中心典型設(shè)備選型對比應(yīng)用(上)[J].金屬加工(冷加工),2012(22):28-31. [7]夏煥金,蔡慧慧,韓林,陸忠民.車銑復(fù)合加工技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J].金屬加工(冷加工),2011(21):19-21. [8]王井. 車銑復(fù)合加工機(jī)床虛擬樣機(jī)的研究[D].東北大學(xué),2011. [9]劉桂芝.影響車銑復(fù)合機(jī)床加工精度的因素分析[J].中國制造業(yè)信息化,2011,40 (07):68-69+72. [10]李德珍,李憲凱.五軸車銑復(fù)合加工技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].航空制造技術(shù),2 009(12):47-50. [11]付春林.高端車銑復(fù)合加工中心的應(yīng)用[J].CAD/CAM 與制造業(yè)信息化,2008(0 4):96-98. [12]嚴(yán)道發(fā).電主軸技術(shù)綜述[J].機(jī)械研究與應(yīng)用,2006(06):1-3. [13]石偉. 立式車銑復(fù)合數(shù)控機(jī)床方案設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)分析[D].西安理工大學(xué),2006. [14]虞付進(jìn).電主軸技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢[J].機(jī)電工程,2003(06):71-73. [15]Lida Zhu, Zenghui Jiang, Jiashun Shi, Chengzhe Jin. An overview of turn-milling technology[J]. The International Journal of Advanced Manuf acturing Technology,2015(81)493-505. [16] Fusaomi NagataEmail authorTetsuo HaseZenku HagaMasaaki Omoto Keigo Watanabe. Intelligent desktop NC machine tool with compliant moti on capability[J]. Artificial Life and Robotics，2009.（13）：423-427. 附：文獻(xiàn)綜述 文獻(xiàn)綜述 一、車銑復(fù)合加工的發(fā)展與特點(diǎn) 車銑是 20 世紀(jì) 80 年代初在西方工業(yè)發(fā)達(dá)國家發(fā)展起來的一種全新的機(jī)械加工方 法，1982 年，奧地利林茨機(jī)床公司（WFL）開發(fā)出了全世界第一臺(tái)車銑加工中心，經(jīng)過將近 30 年的不斷努力，車銑已經(jīng)發(fā)展到可以實(shí)現(xiàn)多種加工。隨著 CNC、機(jī)床和刀具的發(fā)展，目前許多國內(nèi)外機(jī)床廠家都推出了車削機(jī)床和車銑加工中心。 車銑加工技術(shù)是以銑刀代替車刀，通過銑刀的旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)體零件切削的一種先進(jìn)加工技術(shù)，按照刀具旋轉(zhuǎn)軸線與工件旋轉(zhuǎn)軸線相對位置不同，車銑加工可主要分為軸向車銑和正交車銑。車銑運(yùn)動(dòng)是復(fù)合運(yùn)動(dòng)，是利用銑刀旋轉(zhuǎn)和工件旋轉(zhuǎn)的合成運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)對工件的車削加工。車銑不是簡單的將車削和銑削兩種加工方法合并在一起，而是利用車銑合成運(yùn)動(dòng)來完成各類表面加工。在進(jìn)行車銑切削時(shí)，工件不需要高速轉(zhuǎn)動(dòng)，主運(yùn)動(dòng)是刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而不需要使工件高速旋轉(zhuǎn)就能實(shí)現(xiàn)高速切削， 有利于對大型回轉(zhuǎn)體工件進(jìn)行高速切削，以及實(shí)現(xiàn)難加工材料的干式切削。 所以車銑加工是間斷切削加工，根據(jù)它的特點(diǎn)非常適合切削難斷屑材料。車銑加工極易實(shí)現(xiàn)高速切削加工，一般車銑加工中心的刀柄接口都是諸如：HSK、CAPTO 等高速加工刀柄，刀具高速旋轉(zhuǎn)，工件低速旋轉(zhuǎn)，因此其切削力比傳統(tǒng)切削加工要小很多。采用車銑加工技術(shù)不但可以大幅度提高生產(chǎn)效率，而且加工精度和加工表面的完整性都大大優(yōu)于傳統(tǒng)的車削加工，是一種高金屬去除率的關(guān)鍵先進(jìn)制造技術(shù)，尤其適合加工凸輪軸、曲軸、細(xì)長軸及薄壁套等零部件的加工，具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景，是機(jī)械制造領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。 二、電主軸的工作特點(diǎn) 機(jī)床主軸是機(jī)床的重要部件，傳統(tǒng)機(jī)床主軸是通過中間的傳動(dòng)裝置（如皮帶、齒 輪等）帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)工作。而電主軸又稱為內(nèi)置式電機(jī)主軸單元（Build-in Motor spindle），就是將高速電機(jī)置于機(jī)床主軸部件內(nèi)部，通過交流變頻控制系統(tǒng)，使主軸獲得所需的工作速度和扭矩，實(shí)現(xiàn)電機(jī)、主軸的一體化功能。電主軸及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一種技術(shù)含量很高的機(jī)電一體化產(chǎn)品涉及領(lǐng)域非常廣泛，是一套相對獨(dú)立完整的功能部件，它具有以下特點(diǎn)： （1）結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)械效率高，噪聲低，熱振動(dòng)小，精度高。 （2）運(yùn)行平穩(wěn)，沒有沖擊，使主軸軸承壽命得到延長。 （3）易于實(shí)現(xiàn)高速化，動(dòng)態(tài)精度和靜態(tài)精度穩(wěn)定性更好。 （4）可在額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速，以適應(yīng)各種工況和負(fù)載變化的要求。 （5）利用電機(jī)矢量控制要求，不僅可以滿足強(qiáng)力切削時(shí)大扭矩的要求，還可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的 C 軸定位及傳動(dòng)功能，適應(yīng)對 C 軸功能有較高要求的車削、鏜削等加工及其它數(shù)控機(jī)床的需求。 三、電主軸融合的技術(shù) （1）高速軸承技術(shù)。通常采用復(fù)合陶瓷軸承，耐磨耐熱，壽命是傳統(tǒng)軸承的幾倍， 有時(shí)也采用電磁懸浮軸承或靜壓軸承，內(nèi)外圈不接觸，理論上壽命無限。 （2）高速電機(jī)技術(shù)。電主軸是電機(jī)與主軸融合在一起的產(chǎn)物，電機(jī)的轉(zhuǎn)子即為主軸的旋轉(zhuǎn)部分，理論上可以把電主軸看作一臺(tái)高速電機(jī)，其關(guān)鍵技術(shù)是高速度下的動(dòng)平衡。 （3）潤滑。電主軸潤滑一般采用定時(shí)定量的油氣潤滑，也可以采用油脂潤滑， 但其相應(yīng)的速度要大打折扣。定時(shí)是指每隔一定的時(shí)間間隔注一次油，定量是指通過一個(gè)叫做定量閥的器件，精確的控制每次潤滑油的注油量。而油氣潤滑，通常是潤滑油在壓縮空氣的攜帶下，被吹入陶瓷軸承。這里。油量控制顯得十分重要，過少，起 不到潤滑作用，過多，又會(huì)在軸承高速旋轉(zhuǎn)時(shí)因油的阻力而發(fā)熱。 （4）冷卻。為了盡快給高速運(yùn)行的電主軸散熱，通常對電主軸的外壁通以循環(huán)冷卻劑，冷卻裝置的作用是保持冷卻劑的溫度。 （5）內(nèi)置編碼器。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀以及剛性攻絲，電主軸內(nèi)需要安裝一個(gè)脈沖編碼器，以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的相位控制以及與進(jìn)給的配合。 （6）自動(dòng)換刀裝置。為了適用于加工中心，電主軸配備了能進(jìn)行自動(dòng)換刀的裝置，包括蝶形簧、拉刀油缸等 （7）高速刀具的裝卡方式。廣為熟悉的 BT、ISO 刀具，已被實(shí)踐證明不適合于高速加工。在此背景下出現(xiàn)了 HSK、SKI 等高速刀柄。 （8）高頻變頻裝置。要實(shí)現(xiàn)電主軸每分鐘幾萬甚至十幾萬轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，必須用高頻變頻裝置來驅(qū)動(dòng)電主軸的內(nèi)置高速電機(jī)，變頻器的輸出頻率甚至需要達(dá)到幾千赫茲。 四、我國電主軸設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀和差距 隨著高速加工技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，各個(gè)工業(yè)部門特別是宇航和航天、汽 車、模具加工等行業(yè)，對高速度、高精度數(shù)控機(jī)床的需求迅猛增長。傳統(tǒng)的滾動(dòng)軸承主軸結(jié)構(gòu)難以滿足數(shù)控車床的高轉(zhuǎn)速、高精度的要求，美國、德國、日本、瑞士、意大利等工業(yè)發(fā)達(dá)國家，都在高速數(shù)控機(jī)床上廣泛采用電主軸結(jié)構(gòu)。 我國對電主軸的研究和開發(fā)工作起始比較晚，開發(fā)了一系列的磨床電主軸、鉆小孔用的高速電主軸、小型數(shù)控銑床電主軸和在“九五”期間開發(fā)的功率為 2.5～2.9KW， 扭矩為 4～86N·m 應(yīng)用與數(shù)控車床和加工中心的電主軸，但是國產(chǎn)電主軸和國外產(chǎn)品無論在性能、品種和質(zhì)量都有較大差距，所以目前國內(nèi)的高速度、高精度的數(shù)控機(jī)床和加工中心所用的電主軸主要從國外進(jìn)口，主要存在的差距有以下部分： （1）國外電主軸低速段的輸出扭矩最大可達(dá) 300N·m，而我國目前僅在 100N·m 以內(nèi)。 （2）在高轉(zhuǎn)速方面，國外用于加工中心的電主軸已達(dá) 7.5×104r/min，我國則多在 1.5×104r/min 以下。 （3）電主軸的軸承潤滑，國外普遍采用油氣潤滑，我國仍用油脂潤滑。 （4）其他配套技術(shù)也有較大的差距，如主軸電機(jī)矢量控制、交流伺服控制技術(shù)、精確定向技術(shù)、快速啟動(dòng)和停止等。 （5）在產(chǎn)品的品質(zhì)、規(guī)格、數(shù)量和制造規(guī)模等方面，仍然處于小量研發(fā)試制階段，沒有形成系列化、專業(yè)化，遠(yuǎn)不能滿足國內(nèi)數(shù)控機(jī)床和加工中心發(fā)展的需求。 所以我國的電主軸技術(shù)還有很大的提升空間，需要設(shè)計(jì)更好的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)高速度、高精度的高要求。 五、電主軸的發(fā)展趨勢 隨著機(jī)床技術(shù)、高速切削技術(shù)的發(fā)展實(shí)際應(yīng)用的需要，對機(jī)床電主軸的性能也 提出越來越高的要求，電主軸技術(shù)的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在幾個(gè)方面： （1）繼續(xù)向高速度、高剛度方向發(fā)展。由于高速切削和實(shí)際應(yīng)用的需要，隨著主軸軸承機(jī)器潤滑技術(shù)、精密加工技術(shù)、精密動(dòng)平衡技術(shù)、高速刀具及其接口技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控車床電主軸高速化已成為目前發(fā)展的普遍趨勢，在電主軸的系統(tǒng)剛度方面，由于軸承及其潤滑技術(shù)的發(fā)展，電主軸的系統(tǒng)剛度越來越大，滿足數(shù)控機(jī)床高速、高效和精密加工發(fā)展的需要。 （2）向高速大功率、低速大轉(zhuǎn)矩方向發(fā)展。根據(jù)實(shí)際使用需要，多數(shù)數(shù)控機(jī)床需要同時(shí)滿足低速粗加工時(shí)的重切削、高速切削時(shí)精加工的要求，因此，機(jī)床電主軸應(yīng)該具備低速大轉(zhuǎn)矩、高速大功率的性能。 （3）進(jìn)一步向高精度、高可靠性和延長工作壽命方向發(fā)展。發(fā)展對數(shù)控機(jī)床的 精度和可靠性提出越來越高的要求，作為數(shù)控機(jī)床核心功能部件之一的電主軸，要求其本身的精度和可靠性隨之越來越高。比如主軸徑向跳動(dòng)在 0.001mm 以內(nèi)，軸向定位精度在 0.0005mm 以下，同時(shí)采用特殊的精密主軸軸承、先進(jìn)的潤滑方法及特殊的預(yù)負(fù)荷施加方式，電主軸的壽命相應(yīng)的得到延長，使其可靠性越來越高。 （4）電主軸內(nèi)置電機(jī)性能和形式多樣化。為了滿足實(shí)際應(yīng)用需求，電主軸電機(jī)的性能應(yīng)該得到改善，恒功率調(diào)速范圍需要擴(kuò)大。此外出現(xiàn)了永磁同步電機(jī)電主軸， 較其他同功率的異步電機(jī)相比，尺寸小，有利于提高功率密度，易于實(shí)現(xiàn)小尺寸，大功率。 （5）向快速啟、停方向發(fā)展。為縮短輔助時(shí)間，提高效率，要求數(shù)控機(jī)床電主軸的啟、停時(shí)間越短越好，目前，國外電主軸的啟、停加速度可達(dá)到 1g 以上，全速啟、停時(shí)間在 1s 以內(nèi)。 （6）軸承及其預(yù)載荷施加方式、潤滑方式多樣化。除常規(guī)的鋼制滾動(dòng)軸承外， 近年來陶瓷球混合軸承得到廣泛應(yīng)用。潤滑方式有油脂、油霧、油氣等，尤其是油氣潤滑方法，具有適應(yīng)高速、環(huán)保節(jié)能的特點(diǎn)，得到廣泛的推廣和應(yīng)用；滾動(dòng)軸承的預(yù)負(fù)荷施加方式除剛性預(yù)負(fù)荷、彈性預(yù)負(fù)荷之外，又發(fā)展了一種智能預(yù)負(fù)荷方式。在非接觸形式軸承支承的電主軸方面，出現(xiàn)了磁浮軸承電主軸、氣浮軸承電主軸、液浮軸承電主軸等產(chǎn)品。 （7）刀具接口逐步趨于 HSK 刀柄技術(shù)。機(jī)床主軸高速化后，由于離心力的作用， 傳統(tǒng)的刀柄結(jié)構(gòu)已不能滿足使用的需求，需要采用 HSK 等符合高速要求的刀柄接口形式。HSK 刀柄具有突出的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)聯(lián)接剛性、大的傳遞扭矩能力、高的刀具重復(fù)定位精度和聯(lián)接可靠性，適合在高精度、高速的情況下使用。 （8）向多功能、智能化方向發(fā)展。在多功能方面，有角向停機(jī)精確定位（準(zhǔn)停）、 C 軸傳動(dòng)、換刀中空吹氣、中空通冷卻液、軸端氣體密封、低速轉(zhuǎn)矩放大、軸向定位精度補(bǔ)償、換刀自動(dòng)動(dòng)平衡技術(shù)等。在智能化方面，主要表現(xiàn)在各種安全保護(hù)和故障監(jiān)測診斷措施，如換刀連鎖保護(hù)、軸承溫度監(jiān)控、電機(jī)過載和過熱保護(hù)、松刀時(shí)軸承卸荷保護(hù)、主軸振動(dòng)信號(hào)監(jiān)測和故障異常診斷、軸向位置變化自動(dòng)補(bǔ)償、砂輪修整過程信號(hào)監(jiān)測和自動(dòng)控制、刀具磨損和損壞信號(hào)監(jiān)控等。 總之，我國數(shù)控機(jī)床功能部件和技術(shù)雖然有了很大的發(fā)展，帶動(dòng)了我國功能部件技術(shù)水平和產(chǎn)品檔次的提高，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國際數(shù)控技術(shù)發(fā)展快速的需求，電主軸及其車銑復(fù)合加工技術(shù)仍存在技術(shù)水平和其他問題，要趕上國際先進(jìn)水平，我們?nèi)沃氐肋h(yuǎn)，還要不斷提高創(chuàng)新設(shè)計(jì)開發(fā)的能力。 六、本設(shè)計(jì)任務(wù)和主要內(nèi)容 高精度車銑復(fù)合機(jī)床電主軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其中車銑復(fù)合電主軸部件采用西門子內(nèi)置 電機(jī)，帶 C 軸，電動(dòng)機(jī)及軸承需要冷卻來控制溫度，西門子內(nèi)置電機(jī)采用螺旋式水冷以及氣冷，依靠水循環(huán)和空氣流動(dòng)帶走熱量，軸承的溫度控制依靠外圍軸套的螺旋式水冷來冷卻，主軸轉(zhuǎn)速最高 3500r/min，前端規(guī)格為 A2-11，通孔要達(dá)到 e100 以上， 設(shè)計(jì)包含的運(yùn)算有主電機(jī)的選擇及參數(shù)計(jì)算，主軸軸承的選擇及設(shè)計(jì)計(jì)算，主軸各尺寸的確定及軸承跨度的計(jì)算等。