数控雕铣机电主轴系统设计【含图纸】.doc

毕业设计任务书

课题名称： RGDX-4040S 数控雕铣机电主轴和主轴拖板设计
一、 课题任务与要求
设计数控雕铣机电主轴机械结构及控制系统，功率2.2千瓦,转速1500~24000转/分。设计Z轴拖板并编制加工工艺及数控编程，行程150毫米。设计并画其它形式数控雕铣机的总装配图。
二、课题性质（虚拟、实训、生产、科研）
生产
三、毕业实践地点
四、毕业实践课题进度安排
序号
时间
内容
1
07.10.01～07.10.07
收集毕业设计资料，确定毕业制作课题
2
07.10.08～ 07.10.23
开题报告
3
07.10.24～ 07.11.01
确定毕业设计大纲，确定绘图内容
4
07.11.02～ 07.11.25
撰写毕业设计论文及相关文件（摘要、翻译），绘制图纸．　设计其他形式数控雕铣机的总装配图
5
07.11.20～ 07.11.25
RGDX-4040S 数控雕铣机的总装配图
6
07.11.26～ 07.12.02
相关专业英语翻译
7
07.12.03～ 07.12.10
毕业设计总结
五、课题技术文档或论文须包含的内容（目录、摘要、正文、主要参考资料）
六、课题完成提交实物（技术文档或论文、含有技术文档或论文的软盘等）
0号图纸3张、40页论文、编程程序、3000字符以上的机电类科技英文翻译
七、学院（系）审核意见

审核人签字： 日期：

毕 业 设 计 开 题 报 告

院系： 机电学院
专业： 机械电子工程
班级：
姓名：
学号：
导师：

课题名称： 数控雕铣机电主轴系统设计

一、选题依据
近年来，在模具加工行业中，人们一直在探索用一种比较完美的加工方式来替代电火花成型加工，以避免工件表面质量因电加工后产生型面微观裂纹。
深型腔加工
优势
深槽窄缝加工
传统的电火花成型加工
微细复杂型腔加工
花纹加工
缺点 图案型腔加工
大型面良好的表面粗糙度
加工工艺较多、时间较长
高速铣削方式在这些模具加工中具有很大的优势，同时，伴随着加工高硬度材料刀具技术的发展，高速数控铣床在模具加工中的应用越来越广泛，但随着模具加工业对加工表面质量要求的提高，所需刀具半径越来越小，于是高速铣削加工出现了另一种分支工具——高速数控雕铣机。通过高速雕铣机的加工方式来弥补电火花成型加工的缺点。
而雕铣机的核心部件则为电主轴，雕铣机性能的好坏首先取决于电主轴系统。
采用电主轴高速加工的优势：
加工时间大幅度缩短
表面质量很高
零件变形小
表1-1 高速加工与传统加工的比较
机床类别
技术参数
普通CNC机床
HSC高速机床

刀具直径/mm
6
6
主轴转速/(r/min)
2000
24000
计算进给速度/(mm/min)
600
10000
实际进给速度/(mm/min)
切削速度/(mm3/min)
400
1200
4000
4800
表面粗糙度/μm
6
2.4
加工时间/h
9.42
2.36
由上表可见，电主轴带给数控机床的是高切削速度、高进给速度、高加工精度。这将会是数控雕铣机及各类机床的主要发展方向
二、典型数控雕铣机的介绍
北京精雕-睿雕系列Carver600G_U
l 特点及应用：
Carver600G_U在合理的工艺方法下，最大可以
使用Ф16的刀具进行加工。
Carver600G_U使用精雕最新的JD45数控系统，
各轴快速移动速度达10m/min,进给速度达6m/min；
配备手轮，操作方便、控制平稳。
Carver600G_U适合中小型注塑模具、紫铜电极、
铝合金产品以及非金属材料等产品的加工。

Carver600G_U机械性能参数指标

主要性能指标项
标准值
工作台尺寸
700×650mm
X、Y、Z轴工作行程
600×500×300mm
快速移动速度
10m/min
主轴转速

2100-15000rpm(Φ120进口钢球轴承)
2100-24000rpm(Φ120HS进口陶瓷轴承)
最高切削进给速度
6m/min
X、Y、Z轴运动定位精度
0.008/300mm
X、Y、Z轴重复定位精度
0.005mm
机床外形尺寸
2042×1890×2144mm

上海洛克-MEII-4540模具雕刻机
l 特点及应用：
2003年最新推出的新型模具雕刻机,机身采用双
立柱龙门式结构,装夹进料都十分方便.采用德国原装
滚珠丝杆,进口矩形直线导轨副,精密细分驱动系统,满
足模具加工所需要的刚性和精度要求,2.2kw意大利
变频电主轴使此款模具雕刻机拥有更大的切削率。

特别适用于注塑模,冷冲模等各种钢模以及滴塑模、
烫金模、紫铜电极等铜模的制作加工。

MEII-4540模具雕刻机技术参数表：

主要性能指标项
标准值
工作台尺寸
510x500mm
最大雕刻尺寸(X、Y、Z)
450x400x145mm
最高雕刻速度
4.0 m/min
主轴电机
2200 W
主轴电机最高转速
24000 r/min
刀柄直径
Φ4、Φ6、Φ3.175 mm
外型尺寸
1310x1330x1700 mm

RGDX—4040S 数控雕铣机
RGDX-4040S 是一款经济实用的高精密数控雕铣机设备，改款设备结构稳定、易操作、通用性强，主要用于各种刚模、注塑模、紫铜电极、精密滴塑模、烫金模，以及冷冲模等的加工，在合理的工艺条件下，可加工出表面极佳的效果。
ＲＧＤX—４０４０Ｓ数控雕铣机的技术参数

主要性能指标项
标准值
最大行程(X、Y、Z)
400×400×150mm
最大刀具直径
Φ13mm
最大进给速度
5m/min
主轴电机功率
2.2KW
主轴转速范围
1500～24000r/min
分辨率
±0.001mm/脉冲
通过上述三台同类型数控雕铣机性能的综合比较。目前，国内雕铣机的最大主轴转速一般都在24000r/min、主轴电机功率在2.2KW、最高切削速度在4～6m/min之间。

三、研究的基本内容
1． 数控雕铣机的类型结构和国内外现状
2． 数控雕铣机的各部件组成及介绍
3． 数控雕铣机的基本工作原理
4． 数控雕铣机电主轴结构设计
5． Z向滑座设计
6． Z向拖板设计
7． 数控雕铣机电主轴变频调速设计
8． 数控雕铣机的总装配

四、研究任务、方法及步骤

任务：
0号相关机械图纸3张
40页论文
数控加工编程程序
3000字符以上的机电类科技英文翻译
研究办法：
通过参阅借来的参考资料、对雕铣机的实地勘察以及与指导老师的交流来完成对数控雕铣机的毕业设计要求。
研究步骤：
1．了解数控雕铣机及电主轴的国内外现状
2．熟悉数控雕铣机类型结构、个部分的组成及其工作原理
3．构思数控雕铣机电主轴结构
4．Z向滑座设计
5．Z向拖板设计
6．数控雕铣机电主轴变频调速设计
7．总装配

五、三维数控雕铣机床
Ø 概述：
三维数控雕铣机床是一种高效率、多功能的中小型经济型数控加工设备。它集雕刻与铣削功能为一体，既保证了铣削小型工件所需要的低转速、大功率输出、又具备了雕刻所需要高转速的双重要求。
Ø 机床总体布局设计：
数控雕铣机床主要是用于较小铣削量或软金属材料的工件的加工。不但要求加工精度较高，而且要求实现高速切削，其主轴转速甚至高达30 000r／min左右。其移动部件不但要刚性好，而且要尽可能轻巧，以保证其灵活性。对数控系统，要求其具有高的速度和极好的伺服电机特性。
对于数控雕铣机床，从机械的角度分析，其结构应满足：非移动部件刚性要好，移动部件在保证其具有良好刚性的前提下，尽可能轻巧，灵活性要好。要从机械上满足既轻巧又刚性好的要求，关键在于机械结构的
理设计上。三维数控雕铣机总体结构布局如图1所示。

Ø 机床主要组成：
二维数控十字工作台5( X-Z向)
立柱4
机床主要组成部件 一维数控工作台1(Y向)
主轴组件2
泵站3
操作及控制柜6
其中二维数控十字工作台与横梁设计为一体，一维工作台与机床床身底座设计为一体。
Ø 特点：
龙门式的结构具有良好的刚性和对称性，一直是高速切削设备的首选结构。本机床总体布局采用龙门架式铣床结构，并设计了较宽的立柱和衡梁。为克服不良力矩的问题，尽量加宽了X、Y、Z三向的两根直线滚动导轨之间的跨距，从整体布置上有效保证了机床的刚性。
因孕育铸铁具有良好的稳定性、吸振性和耐冲击性，可使床身的结构强度和刚性有显著提高，故本机床整体式床身底座采用孕育铸铁铸造而成。它为箱形结构，内部筋板采用米字型筋配合的网状结构，确保了对Y轴工作台和两立柱的刚性支承，使机床动态加工的稳定性可达最好。因机床的刚性主要用于克服移动部分在高速移动时对非移动部分的强大冲击，所以导轨和丝杆在设计时应尽量要求粗一些，以加强刚性。
由于采取了这些措施，所设计的数控雕铣机的最大优点是能进行比较细小的加工，加工精度比较高，对软金属可进行高速切削。

六设计工作进度安排

序号
时间
内容
1
07.10.01～07.10.07
收集毕业设计资料，确定毕业制作课题
2
07.10.08～ 07.10.23
开题报告
3
07.10.24～ 07.11.04
确定毕业设计大纲，确定绘图内容
4
07.11.05～ 07.11.20
撰写毕业设计论文及相关文件（摘要、翻译），绘制图纸
5
07.11.21～ 07.11.25
RGDX-4040S 数控雕铣机的总装配图
6
07.11.26～ 07.12.02
相关专业英语翻译
7
07.12.03～ 07.12.10
毕业设计总结

参考文献
1 吴玉厚主编．电主轴单元技术[M]．北京:工业出版社，2006
2 文怀兴，夏田编著．数控机床系统设计[M]． 北京：化学工业出版社，2005
3 文怀兴 主编． 数控铣床设计[M]．北京：化学工业出版社，2005
4 戴曙主编． 金属切削机床[M]．北京：机械工业出版社，1993
5 林宋，田建君编著． 现代数控机床[M]．北京：化学工业出版社，2003
6 韩鸿鸾等主编． 数控机床的结构与维修[M]．北京：化学工业出版社，2004
7 李明．三维数控雕铣机的研制[J]．机床与液压，2007，35(2)：95～98
8 Malkin，T．W Hwang． Grinding mechanisms for ceramics ．annals of the CRIP,1996,45(2): 1～12
目 录
第一章 总论 1
1.1项目名称与承办单位 1
1.2研究工作的依据、内容及范围 1
1.3编制原则 3
1.4项目概况 3
1.5技术经济指标 5
1.6结论 6
第二章 项目背景及建设必要性 8
2.1项目背景 8
2.2建设的必要性 9
第三章 建设条件 11
3.1项目区概况 11
3.2建设地点选择 错误！未定义书签。
3.3项目建设条件优劣势分析 错误！未定义书签。
第四章 市场分析与销售方案 13
4.1市场分析 13
4.2营销策略、方案、模式 14
第五章 建设方案 15
5.1建设规模和产品方案 15
5.2建设规划和布局 15
5.3运输 18
5.4建设标准 18
5.5公用工程 20
5.6工艺技术方案 21
5.7设备方案 21
5.8节能减排措施 24
第六章 环境影响评价 25
6.1环境影响 25
6.2环境保护与治理措施 26
6.3评价与审批 28
第七章 项目组织与管理 29
7.1组织机构与职能划分 29
7.2劳动定员 29
7.3经营管理措施 30
7.4技术培训 30
第八章 劳动、安全、卫生与消防 31
8.1编制依据及采用的标准 31
8.2安全卫生防护原则 31
8.3自然灾害危害因素分析及防范措施 32
8.4生产过程中产生的危害因素分析及防范措施 32
8.5消防编制依据及采用的标准 34
8.6消防设计原则 35
8.7火灾隐患分析 35
8.8总平面消防设计 35
8.9消防给水设计 36
8.10建筑防火 36
8.11火灾检测报警系统 37
8.12预期效果 37
第九章 项目实施进度 38
9.1实施进度计划 38

9.2项目实施建议 38
第十章 项目招投标方案 40
10.1招标原则 40
10.2项目招标范围 40
10.3投标、开标、评标和中标程序 40
10.4评标委员会的人员组成和资格要求 42
第十一章 投资估算和资金筹措 43
11.1投资估算 43
11.2资金筹措及使用计划 45
第十二章 财务评价 47
12.1费用与效益估算 47
12.2财务分析 48
12.3不确定性分析 49
12.5财务评价结论 50
第十三章 建设合理性分析 51
13.1产业政策符合性分析 51
13.2清洁生产符合性分析 51
13.3规划符合性分析 51
13.4项目建设环保政策符合性分析 51
13.5环境承载性分析 51
13.6结论 52
第十四章 结论与建议 53