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賀州學院本科生畢業(yè)論文（設計）開題報告
學生姓名
所在二級學院
指導教師
論文題目
CA6140車床虛擬建模及運動仿真
1.選題依據(jù)與意義
隨著計算機建模仿真技術(shù)的發(fā)展和應用的深入,建模仿真技術(shù)已廣泛應用于制造業(yè)的仿真、評估工藝計劃和設備,以及新產(chǎn)品設計。
建模仿真技術(shù)是一門通用性強、應用面廣、發(fā)展迅速、跨學科的綜合性技術(shù)，并與計算機技術(shù)相結(jié)合，成為認識與改造客觀世界的重要手段。目前，建模仿真技術(shù)正向數(shù)字化、虛擬化、網(wǎng)絡化、智能化和協(xié)同化的方向發(fā)展。
建模仿真技術(shù)是先進制造技術(shù)的重要組成部分，對機電產(chǎn)品設計和制造有重要意義。它可以大大簡化機械產(chǎn)品的設計開發(fā)過程，大幅度縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，大量減少產(chǎn)品開發(fā)費用和成本，明顯提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品的系統(tǒng)性能獲得最優(yōu)化和創(chuàng)新的設計產(chǎn)品。良好的建模、裝配和仿真技術(shù)，對保證產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性，降低產(chǎn)品成本和提高競爭力具有十分重要的意義。隨著信息技術(shù)和制造業(yè)信息技術(shù)化的飛速發(fā)展，建模仿真技術(shù)的發(fā)展及應用將成為必然趨勢。
此技術(shù)一出現(xiàn)，立即受到了工業(yè)發(fā)達國家，有關(guān)科研機構(gòu)和大學，公司的極大重視，許多著名制造廠商紛紛將模擬仿真技術(shù)引入各自的產(chǎn)品開發(fā)中，取得了很好的經(jīng)理效益。
所以,在虛擬制造技術(shù)的研究中,建立虛擬機床的設計模型,研究基于系統(tǒng)的機床仿真,具有很重要的意義。它的最終目的是為虛擬制造建立一個真實的加工環(huán)境，在計算機屏幕上實現(xiàn)加工過程的仿真，以增強制造過程的各級決策與控制能力，優(yōu)化制造過程。通過建模仿真不僅可以全面逼真地反映現(xiàn)實的加工環(huán)境和加工過程，還能對加工中出現(xiàn)的碰撞、干涉提供報警信息，對產(chǎn)品的可加工性、工藝規(guī)程的合理性和加工精度進行評估、預測，達到節(jié)省資源、避免風險的目的。
對CA6140車床虛擬建模及運動仿真：
第一，能與實際緊密聯(lián)系，結(jié)合實際情況對所提出的問題進行求解，使得更貼近實際，通用性、推廣性較強。
第二，能讓人一目了然直觀地了解到車床的各種結(jié)構(gòu)，判斷車床的緊密性。
第三，了解車床的運行情況，避免實際應用的錯誤。降低制造成本。
為了使更多人了解并掌握CA6140車床使用和功能，是有必要對CA6140車床進行虛擬建模以及運動仿真。
2.國內(nèi)外研究發(fā)展趨勢
在二戰(zhàn)結(jié)束后，各國積極恢復重建的同時，美國則大力研究計算機技術(shù)，直至20世紀50年代末期CAD技術(shù)已經(jīng)基本形成雛形，并在20世紀60年代中期推出一些商品化的繪圖設備。
進入20世紀70年代后，完整的CAD系統(tǒng)已經(jīng)形成，并在中小企業(yè)和工作站中開始廣泛推廣。在其中一些與CAD技術(shù)相關(guān)的設備被先后開發(fā)，也促進了CAD技術(shù)的發(fā)展。
20世紀80年代可以說是CAD技術(shù)迅猛發(fā)展的時代，在這個時期，CAD技術(shù)已經(jīng)從科研院所和大中型企業(yè)向小型企業(yè)進行發(fā)展、從發(fā)達國家開始向發(fā)展中國家進行擴散；并從單一的產(chǎn)品設計環(huán)節(jié)發(fā)展到用于工藝、工序和制造環(huán)節(jié)。
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，CAD技術(shù)也在不斷進步。CAD的含義由最初的“計算機輔助繪圖”升級為“計算機輔助設計”，即可以理解為由幫助人們繪圖轉(zhuǎn)化為幫助人們設計，這也是CAD技術(shù)發(fā)展的一個環(huán)節(jié)。一些標準的圖形接口軟件和圖形功能相繼推出，為CAD技術(shù)的推廣、軟件的移植和數(shù)據(jù)共享起了重要的促進作用；系統(tǒng)構(gòu)造由過去的單一功能變成綜合功能，出現(xiàn)了計算機輔助設計與輔助制造于一體的計算機集成系統(tǒng)，即CAD/CAM技術(shù)。
CAD/CAM技術(shù)是20世紀最杰出的工程成就之一，經(jīng)歷50多年的滄桑變革，已經(jīng)成為當前產(chǎn)品更新、生產(chǎn)發(fā)展和國際間經(jīng)濟競爭的重要手段，其應用和發(fā)展引用了社會和生產(chǎn)的巨大變革。它具有知識密集、學科交叉、綜合性強、應用范圍廣等特點，是當今世界科技領(lǐng)域的前沿課題。目前，CAD/CAM技術(shù)已廣泛應用于機械、電子、航空、汽車、船舶、紡織、輕工以及建筑等諸多領(lǐng)域，它的發(fā)展與應用程度已成為衡量一個國家技術(shù)發(fā)展水平及工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標志之一。
在未來，比如機器人、新材料、3D打印等技術(shù)的迅速發(fā)展，都離不開建模仿真技術(shù)。
例如模擬仿真一種鑿巖的機器人，利用傳感器來確定巷道的上緣，這樣就可以自動瞄準巷道縫，然后然后把鉆頭按規(guī)定的間隔布置好，鉆孔過程用微機控制，隨時根據(jù)巖石硬度調(diào)整鉆頭的轉(zhuǎn)速和力的大小以及鉆頭的形狀，這樣可以大大提高生產(chǎn)率，人只要在安全的地方監(jiān)視整個過程的作業(yè)就行了。
由于建模仿真技術(shù)具有可控性、無破壞、安全、不受條件限制，可多次重復，以及經(jīng)濟性等特點，在未來仍然處于很高的地位，在未來各行業(yè)的發(fā)展更是必然性。
3.設計的基本內(nèi)容
主要運用三維CAD建模軟件，比如Solidworks、Pro/E、UG、CAD等軟件，對CA6140車床進行虛擬建模以及運動仿真。并對其主要零件如主軸箱、溜板箱、進給系統(tǒng)等進行必要計算和尺寸確定。利用三維CAD軟件進行建模應包括主要部件：主軸箱、進給箱、溜板箱、刀架、尾架、光桿、絲桿和床身等。通過自頂而下、自下而上的方法進行建模，然后再進行運動仿真。
4.擬解決的主要問題
主軸箱以及主軸箱內(nèi)各個傳動齒輪和傳動軸的建模。
傳動機構(gòu)和變速機構(gòu)的計算。
主軸箱、進給箱、溜板箱、刀架等的建模裝配。
CA6140車床的運動仿真。
5.研究方法
結(jié)合參考文獻以及實物數(shù)據(jù)，了解CA6140車床的基本結(jié)構(gòu)、運行方式、功能、系統(tǒng)配置等等。然后對主軸箱、進給系統(tǒng)進行計算和尺寸確定。并對主軸箱、進給箱、溜板箱、刀架、尾架、光桿、絲桿和床身等進行建模，再對所建模型進行運動仿真。方法如：
文獻研究法
文獻研究法是根據(jù)一定的研究目的或課題，通過調(diào)查文獻來獲得資料，從而全面地、正確地了解掌握所要研究問題的一種方法。文獻研究法被子廣泛用于各種學科研究中。其作用有：①能了解有關(guān)問題的歷史和現(xiàn)狀，幫助確定研究課題。②能形成關(guān)于研究對象的一般印象，有助于觀察和訪問。③能得到現(xiàn)實資料的比較資料。④有助于了解事物的全貌。
模擬法（模型方法）
模擬法是先依照原型的主要特征，創(chuàng)設一個相似的模型，然后通過模型來間接研究原型的一種形容方法。根據(jù)模型和原型之間的相似關(guān)系，模擬法可分為物理模擬和數(shù)學模擬兩種。
信息研究方法
信息研究方法是利用信息來研究系統(tǒng)功能的一種科學研究方法。美國數(shù)學、通訊工程師、生理學家維納認為，客觀世界有一種普遍的聯(lián)系，即信息聯(lián)系。當前，正處在“信息革命”的新時代，有大量的信息資源，可以開發(fā)利用。信息方法就是根據(jù)信息論、系統(tǒng)論、控制論的原理，通過對信息的收集、傳遞、加工和整理獲得知識，并應用于實踐，以實現(xiàn)新的目標。信息方法是一種新的科研方法，它以信息來研究系統(tǒng)功能，揭示事物的更深一層次的規(guī)律，幫助人們提高和掌握運用規(guī)律的能力。
6.選題的特色及創(chuàng)新點
對此進行虛擬建模以及運動仿真能夠提高車床的加工質(zhì)量、精度和生產(chǎn)效率，縮短車床產(chǎn)品的開發(fā)時間、降低開發(fā)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量，提供滿意的設計方案。
7.主要參考文獻
1. 張 杰，王時英，軋 剛.基于 Pro/E 的 CA6140 操縱機構(gòu)的建模與仿真[A].太原：太原理工大學，2007.
2. 秦大同，謝里陽.現(xiàn)代機械設計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2011.1
3. 曹立文等.SolidWorks2011實例教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.5
4. 鄭建榮.ADAMS-虛擬樣機技術(shù)入門與提高[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001.11
5. 王伯平.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)[M].4版.北京：機械工業(yè)出版社，2013.
6. 陳明.機械制造工藝學[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.
7. 秦大同，謝里陽.機械傳動手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2013.3
8. 于濤等.機械制造基礎(chǔ)[M].北京：清華大學出版社，2012.2
9. 唐立山.UG計算機輔助設計[M].北京：國防工業(yè)出版社，2010.7
10. 何雪明，吳曉光，王宗才.機械CAD/CAM基礎(chǔ)[M].武漢：華中科技大學出版社，2008.8
寫作進度及具體時間安排
起止日期
主要研究內(nèi)容
2015年12月7日-
2015年12月26日
收集資料、文獻，完成開題報告
2015年12月27日-
2016年1月25日
CA6140車床零部件的尺寸計算以及建模
2016年1月26日-
2016年2月15日
對所建模型進行仿真運動
2016年2月16日-
2016年3月10日
完成論文初稿
2016年3月11日-
2016年4月15日
做好答辯前的各方面準備
指導教師對開題報告的意見
該生已查閱大量文獻資料，論文設計組織邏輯感強，結(jié)構(gòu)清晰，項目設計合理，具備了一定的研究水平，已明確設計任務和目標，能按時完成研究工作，同意開題。
指導教師簽名：
年 月 日