數(shù)控方向開題報告

時間：2021-01-16 15:45:46 開題報告我要投稿

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數(shù)控方向開題報告范文

　　導(dǎo)語：對于數(shù)控機床立柱的CAD/CAM設(shè)計這一論文，開題報告可以怎樣寫呢？以下是小編整理的數(shù)控方向開題報告范文，供大家閱讀和借鑒。

數(shù)控方向開題報告范文

　　題目

　　數(shù)控機床立柱的CAD/CAM設(shè)計

　　開題報告范文

　　一、目的及意義：

　　當(dāng)今世界，工業(yè)發(fā)達國家對機床工業(yè)高度重視，競相發(fā)展機電一體化、高精、高效、高自動化先進機床，以加速工業(yè)和國民經(jīng)濟的發(fā)展。長期以來，歐、美、亞在國際市場上相互展開激烈競爭，已形成一條無形戰(zhàn)線，特別是隨著微電子、計算機技術(shù)的進步，數(shù)控機床在20世紀(jì)80年代以后加速發(fā)展，各方用戶提出更多需求，四大國際機床展早已成為各國機床制造商競相展示先進技術(shù)、爭奪用戶、擴大市場的焦點。中國加入WTO后，正式參與世界市場激烈競爭，今后如何加強機床工業(yè)實力、加速數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實是緊迫而又艱巨的任務(wù)。

　　隨著世界科技進步和機床工業(yè)的發(fā)展，數(shù)控機床作為機床工業(yè)的主流產(chǎn)品，已成為實現(xiàn)裝備制造業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵設(shè)備，是國防軍工裝備發(fā)展的戰(zhàn)略物資。數(shù)控機床的擁有量及其性能水平的高低，是衡量一個國家綜合實力的重要標(biāo)志。加快發(fā)展數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)也是我國裝備制造業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實要求。根據(jù)中國機床工具工業(yè)協(xié)會組織用戶調(diào)查表明，航天航空、國防軍工制造業(yè)需要大型、高速、精密、多軸、高效數(shù)控機床；汽車、摩托車、家電制造業(yè)需求高效、高可靠性、高自動化的數(shù)控機床和成套柔性生產(chǎn)線；電站設(shè)備、造船、冶金石化設(shè)備、軌道交通設(shè)備制造業(yè)需求高精度、重型為特征的數(shù)控機床；IT業(yè)、生物工程等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)需求納米級亞微米級超精密加工數(shù)控機床；工程機械、農(nóng)業(yè)機械等傳統(tǒng)制造行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級，特別是民營企業(yè)的蓬勃發(fā)展，需要大量數(shù)控機床進行裝備。當(dāng)今數(shù)控機床的發(fā)展，除了要求機床重量輕、成本低、使用方便和具有良好工藝可能性外，還著重要求機床具有愈來愈高的加工性能。隨著現(xiàn)代數(shù)控機床日益向著高速化、高性能、高精度方向發(fā)展，傳統(tǒng)的設(shè)計方法己無法滿足數(shù)控機床發(fā)展的要求[1].

　　數(shù)控機床床屬于大型機械設(shè)備，在整個機床的各個組成部分中，機床立柱是一個極其重要的大件，它起著支撐工件和連接工作臺、床身等關(guān)鍵零部件的作用。數(shù)控機床立柱結(jié)構(gòu)的設(shè)計尺寸和布局形式，決定了其本身的各個動態(tài)特性。往往由于立柱結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，導(dǎo)致立柱的剛度不足，產(chǎn)生各種變形、振動，加工時刀具與工件間產(chǎn)生相對變形和振動，也使零件加工精度降低。立式車床用于加工徑向尺寸大而軸向尺寸相對較小，形狀復(fù)雜的大型和重型工件。如各種盤，輪和套類工件的圓柱面，端面，圓錐面，圓柱孔，圓錐孔等。亦可借助附加裝置進行車螺紋，車球面，仿形，銑削和磨削等加工。與臥式車床相比，立式車床主軸軸線為垂直布局，工作臺臺面處于水平平面內(nèi)，因此工件的夾裝與找正比較方便。這種布局減輕了主軸及軸承的荷載，因此立式車床能夠較長期的'保持工作精度。大量加工實踐證明，將臥式車床立起來使用（變成了立式車床）反倒顯示出了更多的優(yōu)越性，如占地面積小、排屑更加方便、承載能力增加等。同時立式車床還具有很好的主軸旋轉(zhuǎn)精度和較強的切削能力，更加有利于實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化，所以對立式車床的使用和需求也越來越多。立柱是數(shù)控立式車床重要結(jié)構(gòu)部件之一，其結(jié)構(gòu)特性對立式車床的性能影響很大，主要體現(xiàn)在加工精度、抗振性、切削效率、使用壽命等方面。因此，立柱結(jié)構(gòu)的靜、動態(tài)性能是決定整機性能的重要因素之一。由于立柱結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，采用一般方法對其進行靜、動態(tài)特性計算比較困難。如何對立柱等部件進行精確、合理、科學(xué)可行的計算，是機床結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中需要迫切解決的重要課題[2].

　　因此，在設(shè)計數(shù)控機床立柱結(jié)構(gòu)時，考慮立柱的動態(tài)特性顯得尤為重要。針對這些因素，有必要對數(shù)控機床的立柱部分進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，本課題對數(shù)控機床的立柱部分進行優(yōu)化設(shè)計有重要的實際意義。

　　二、研究動態(tài)：

　　1、國外研究動態(tài)：

　　國外的機床結(jié)構(gòu)優(yōu)化領(lǐng)域的研究比較多，在結(jié)構(gòu)優(yōu)化、有限元分析、參數(shù)化設(shè)計方面都有不少研究，美國機械工程師學(xué)會“Optimal synthesis ofcompliantmechanisms using subdivision and commercial FEA”一文中，利用有限元軟件分析機械結(jié)構(gòu)，提出全程參數(shù)化設(shè)計，并對其進行拓?fù)鋬?yōu)化，全面分析了設(shè)計變量在優(yōu)化程序中的變數(shù)。

　　國外機床結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計存在以下特點：

　�。�1）設(shè)計與分析平行。從以滿足一定性能要求為目標(biāo)的結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)設(shè)計，到具體設(shè)計方案的比較及確定、設(shè)計方案的模擬試驗等。床身結(jié)構(gòu)設(shè)計的各個階段均有結(jié)構(gòu)分析的參與。床身結(jié)構(gòu)分析貫穿了整個設(shè)計過程，這樣確定的床身結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，基本就是定型方案[3].

　�。�2）結(jié)構(gòu)優(yōu)化的思想被用于設(shè)計的各個階段。

　�。�3）大量的虛擬試驗代替實物試驗。虛擬試驗不僅可以在沒有實物的條件下進行，而且實施迅速、信息量大。利用虛擬試驗，一方面可以在多個設(shè)計方案中選擇最優(yōu)，減少設(shè)計的盲目性，另一方面可以及早發(fā)現(xiàn)在設(shè)計中的問題。從而減少設(shè)計成本，縮短設(shè)計周期[4].

　　隨著工業(yè)的發(fā)展，對數(shù)控機床的要求越來越高。在機床的設(shè)計中，需要對其組成部件進行嚴(yán)密的分析與計算。車床床身等支承件的重量要占車床總重量的20%到30%,因此對支承件的單位重量剛度提出較高的要求。在重量輕的條件下，需保證支承件具有足夠的靜剛度，所以對支承件材料的分布、支承件壁厚和開孔位置的合理性提出了要求，有必要進行分析計算。

　　2、國內(nèi)研究動態(tài)：

　　目前國內(nèi)在機床結(jié)構(gòu)優(yōu)化領(lǐng)域的研究比較活躍，機床結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的內(nèi)容十分豐富，涉及內(nèi)容很多，包括靜力學(xué)，結(jié)構(gòu)非線性分析，拓?fù)鋬?yōu)化，模態(tài)分析，動力學(xué)分析等。目前有限元方法在機床結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用主要有以下幾個方面：

　�。�1）靜力學(xué)分析。這是對二維或者三維機床零件承載后的應(yīng)力和應(yīng)變的分析，是有限元在機床設(shè)計中最基本、最常用的分析類型。

　�。�2）模態(tài)分析。這是動力學(xué)分析的一種，用于研究結(jié)構(gòu)的固有頻率和各振型等振動特性，進行這種分析時所施加的載荷只能是位移載荷和預(yù)應(yīng)力載荷[5].

　�。�3）諧響應(yīng)分析和瞬態(tài)動力學(xué)分析。這兩類分析也屬于動力學(xué)分析，用于研究機床對周期載荷和非周期載荷的動態(tài)響應(yīng)。

　　（4）熱應(yīng)力分析。用于研究結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度的分布，以及機床內(nèi)部的熱應(yīng)力。

　　（5）接觸分析。用于分析兩個結(jié)構(gòu)件接觸時的接觸面狀態(tài)和法向力。

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