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（2007屆）
本科生畢業(yè)設計（論文）資料
學 院、系：
機械工程學院
專 業(yè)：
機械設計制造及其自動化
學 生 姓 名：
班 級：
學號
指導教師姓名：
職稱
最終評定成績：
二○○六年九月制
目 錄
第一部分 過程管理資料
一、畢業(yè)設計（論文）課題任務書 ( 3 )
二、本科畢業(yè)設計（論文）開題報告 ( 5 )
三、本科畢業(yè)設計（論文）進展情況記錄 (10 )
四、本科畢業(yè)設計（論文）中期報告 (12 )
五、畢業(yè)設計（論文）指導教師評閱表 (13 )
六、畢業(yè)設計（論文）評閱教師評閱表 (14 )
七、畢業(yè)設計（論文）答辯及最終成績評定表 (15 )
第二部分 設計說明書
八、設計說明書 (16)
- 17 -
2007屆
本科生畢業(yè)設計（論文）資料
第一部分 過程管理資料
2007屆畢業(yè)設計（論文）課題任務書
院(系)： 機械工程學院 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化
指導教師
學生姓名
課題名稱
ZXK-7532數(shù)控立式鉆銑床主運動、進給系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的設計
內(nèi)
容
及
任
務
內(nèi)容：
1. 調(diào)查分析原ZXK-7532數(shù)控立式鉆銑床的加工特點,確定新鉆銑床的主要技術參數(shù)。
2. 進行新數(shù)控立式鉆銑床的總體方案和控制系統(tǒng)總體方案設計。
3. 完成進給運動的機械結構設計。
4. 完成控制系統(tǒng)硬件設計。
任務：
1. 完成新設計數(shù)控立式鉆銑床的總體設計。
2. 設計說明書一份。
3. 設計圖紙齊全。
4. 控制系統(tǒng)的設計。
擬
達
到
的
要
求
或
技
術
指
標
一、說明書
1. 資料數(shù)據(jù)充分。
2. 計算過程詳細、完全。
3. 公式的字母含義應標明，有時還應標注公式的出處。
4. 內(nèi)容條理清楚，按步驟書寫。
5. 說明書要求由計算機打印出來。
二、設計圖紙
1. 根據(jù)總體設計方案，繪制ZXK-7532數(shù)控立式鉆銑床總圖一張（A1圖）。
2. 進行主運動的運動、強度和動力計算，繪制主軸箱部件展開圖一張（A0圖）。
3. 進行進給運動的運動強度動力計算，繪制縱向數(shù)控進給機構部裝圖一張（A0圖）。
4. 繪制數(shù)控鉆銑床零件圖一張(A1圖)。
5. 根據(jù)控制系統(tǒng)總體設計方案繪制控制系統(tǒng)電路圖一張。（A0圖）
6．科技譯文（不少于3000漢字，原文可自選或由指導教師提供）
7. 編寫畢業(yè)設計說明書一套（不少于二萬字，有英文摘要，全部用計算機打出）。
8. 總圖紙量不少于3張零號圖面。
進
度
安
排
起止日期
工作內(nèi)容
2006.12.20～2007.01.06
完成畢業(yè)設計的選題和開題報告
2006.01.07—2007.02.26
對設計的相關資料進行整理。
2007.02.27—2007.03.01
進行設計的初期計算，繪制總圖。
2007.03.02—2007.04.09
設計鉆銑床的主軸箱展開圖。
2007.04.10—2007.05.09
繪制零件圖和電路圖。
2007.05.10—2007.05.20
對整個設計進行合理性檢查
2007.05.21—2007.05.26
設計說明書的輸入以及畢業(yè)答辯的準備。
2007.05.28—2007.06.02
畢業(yè)設計答辯。
主
要
參
考
資
料
1. 《機械設計手冊》，機械工業(yè)出版社。
2. 《實用機床設計手冊》，遼寧科技出版社。
3. 《機床設計圖冊》，上海科技出版社。
4. 《TTL集成電路手冊》
5. 《存儲器手冊》
6. 《機床主軸變速箱設計指導書》，機械工業(yè)出版社。
7. 《機床數(shù)控系統(tǒng)設計指導書》，中國科技出版社。
8. 《數(shù)控機床系統(tǒng)設計》，化學工業(yè)出版社。
9. 《數(shù)控銑床設計》，化學工業(yè)出版社。
10. 《機電綜合設計指導書》，中國人民大學出版社。
11. 原ZJK-7532數(shù)控鉆銑床說明書一套。
教研室
意見
簽名：
年 月 日
院(系)主管領導意見
簽名：
年 月 日
本科畢業(yè)設計開題報告
（2007屆）
學 院、系：
機械工程學院
專 業(yè)：
機械設計制造及其自動化
學 生 姓 名：
班 級：
學號
指導教師姓名：
職稱
2007年 01 月 0 6 日
題目：ZXK-7532數(shù)控立式鉆銑床主運動、進給系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設計
1. 結合課題任務情況，查閱文獻資料，撰寫1500～2000字左右的文獻綜述
一、數(shù)控技術的發(fā)展史
我國數(shù)控技術起步于1958年，近50年的發(fā)展歷程大致可分為3個階段：第一階段從1958年到1979年，即封閉式發(fā)展階段。在此階段，由于國外的技術封鎖和我國的基礎條件的限制，數(shù)控技術的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進技術，消化吸收，初步建立起國產(chǎn)化體系階段。在此階段，由于改革開放和國家的重視，以及研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善，我國數(shù)控技術的研究、開發(fā)以及在產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長足的進步。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間，即實施產(chǎn)業(yè)化的研究，進入市場競爭階段。在此階段，我國國產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實質性進步。
二、數(shù)控機床的應用
數(shù)控機床的技術水平高低及其在金屬切削加工機床產(chǎn)量和總擁有量的百分比在現(xiàn)在是衡量一個國家國民經(jīng)濟發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標志之一。銑床是一種用途廣泛的機床。它可以加工平面(水平面、垂直面等)、溝槽（鍵槽、T型槽、燕尾槽等）、多齒零件上齒槽（齒輪、鏈輪、棘輪、花鍵軸等）、螺旋形表面（螺紋和螺旋槽）及各種曲面。此外，它還可以用于加工回轉體表面及內(nèi)孔，以及進行切斷工作等。數(shù)控機床即數(shù)字程序控制機床，是自動化機床的一種。最早出現(xiàn)的是數(shù)控銑床。60年代以后，點位控制的機床迅速發(fā)展，出現(xiàn)了數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床和數(shù)控坐標鏜床。這類機床不需要復雜的控制算法就可以實現(xiàn)加工。數(shù)控機床是現(xiàn)代制造業(yè)的關鍵設備，一個國家數(shù)控機床的產(chǎn)量和技術水平在某種程度上就代表這個國家的制造業(yè)水平和競爭力。
三、國內(nèi)數(shù)控機床的特點
近年來，我國數(shù)控機床的產(chǎn)量持續(xù)增長，數(shù)控化率也顯著提高。另一方面我國數(shù)控產(chǎn)品的技術水平和質量也不斷提高。目前我國一部分普及型數(shù)控機床的生產(chǎn)已經(jīng)形成一定規(guī)模，產(chǎn)品技術性能指標較為成熟，價格合理，在國際市場上具有一定的競爭力。我國數(shù)控機床行業(yè)所掌握的五軸聯(lián)動數(shù)控技術較成熟，并已有成熟商品走向市場。我國在數(shù)控機床高端產(chǎn)品的生產(chǎn)上取得了一定的突破。目前我國已經(jīng)可以供應網(wǎng)絡化、集成化、柔性化的數(shù)控機床。同時，我國也已進入世界高速數(shù)控機床生產(chǎn)國和高精度精密數(shù)控機床生產(chǎn)國的行列。目前我國已經(jīng)研制成功一批主軸轉速在8000～10000轉/分以上的數(shù)控機床。我國數(shù)控機床行業(yè)近年來大力推廣應用CAD等信息技術，很多企業(yè)已開始和計劃實施應用ERP、MRPⅡ和電子商務。如，濟南第二機床集團有限公司的CAD普及率達100%，是國家級“CAD示范企業(yè)”，企業(yè)的MRPⅡ系統(tǒng)應用也非常成功，現(xiàn)代化管理水平較高。
但是和發(fā)達國家相比，我國數(shù)控機床行業(yè)在信息化技術應用上仍然存在很多不足。
?。薄⑿畔⒒夹g基礎薄弱，對國外技術依存度高。我國數(shù)控機床行業(yè)總體的技術開發(fā)能力和技術基礎薄弱，信息化技術應用程度不高。行業(yè)現(xiàn)有的信息化技術來源主要依靠引進國外技術，對國外技術的依存度較高，對引進技術的消化仍停留在掌握已有技術和提高國產(chǎn)化率上，沒有上升到形成產(chǎn)品自主開發(fā)能力和技術創(chuàng)新能力的高度。具有高精、高速、高效、復合功能、多軸聯(lián)動等特點的高性能數(shù)控機床基本上還得依賴進口。
?。?、產(chǎn)品成熟度較低，可行性不高。國外數(shù)控系統(tǒng)平均無故障時間在10000小時以上，國內(nèi)自主開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)僅3000-5000小時；整機平均無故障工作時間國外達800小時以上，國內(nèi)最好只有300小時。
３、創(chuàng)新能力低，市場競爭力不強。我國生產(chǎn)數(shù)控機床的企業(yè)雖達百余家，但大多數(shù)未能形成規(guī)模生產(chǎn)，信息化技術利用不足，創(chuàng)新能力低，制造成本高，產(chǎn)品市場競爭能力不強。
四、數(shù)控機床的發(fā)展趨勢
傳統(tǒng)的機械加工設備, 在當今日益多變的市場需求和激烈競爭中, 已不能滿足企業(yè)上水平、求發(fā)展的需要?，F(xiàn)在, 工業(yè)發(fā)達國家都是以數(shù)控機床為基礎, 向柔性加工自動化的方向(FMC, FMS) 發(fā)展, 并以對生產(chǎn)過程實行整個系統(tǒng)優(yōu)化的計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS) 作為發(fā)展目標
1、高速度、高精度化。速度和精度是數(shù)控機床的兩個重要指標，它直接關系到加工效率和產(chǎn)品質量。目前，我國生產(chǎn)的第六代數(shù)控機床系統(tǒng)均采用位數(shù)、頻率更高的處理器，以提高系統(tǒng)的基本運算速度，使得高速運算、模塊化及多軸成組控制系統(tǒng)成為可能。同時，新一代數(shù)控機床將采用超大規(guī)模的集成電路和多微處理器結構，以提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力。
2、智能化。現(xiàn)代數(shù)控機床的智能化發(fā)展將通過對影響加工精度和效率的物理量進行檢測、建模、提取特征、自動感知加工系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)及外部環(huán)境，快速作出實現(xiàn)最佳目標的智能決策，對機床的工藝參數(shù)進行實時控制，使機床的加工過程處于最佳狀態(tài)。
3、基于CAD和CAM的數(shù)控編程自動化。隨著計算機應用技術的發(fā)展，目前CAD/CAM圖形交互式自動編程已得到較多的應用，是數(shù)控技術發(fā)展的新趨勢。它是利用CAD繪制的零件加工圖樣，經(jīng)計算機內(nèi)的刀具軌跡數(shù)據(jù)進行計算和后置處理，從而自動生成數(shù)控機床零部件加工程序，以實現(xiàn)CAD與CAM的集成。隨著CIMS技術的發(fā)展，當前又出現(xiàn)了CAD/CAPP/CAM集成的全自動編程方式，其編程所需的加工工藝參數(shù)不必由人工參與，直接從系統(tǒng)內(nèi)的CAPP數(shù)據(jù)庫獲得，推動數(shù)控機床系統(tǒng)自動化的進一步發(fā)展。
4、發(fā)展可靠性最大化。數(shù)控機床的可靠性一直是用戶最關心的主要指標。新一代的數(shù)控系統(tǒng)將采用更高集成度的電路芯片，利用大規(guī)模或超大規(guī)模的專用及混合式集成電路，減少元器件的數(shù)量，從而提高可靠性。同時通過自動運行診斷、在線診斷、離線診斷等多種診斷程序，實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)硬件、軟件和各種外部設備進行故障診斷和報警。
因此，對數(shù)控機床研究成為現(xiàn)代機床設計重要課題。本次設計我選擇ZXK-7532數(shù)控立式鉆銑床設計及控制系統(tǒng)設計。對ZXK-7532數(shù)控立式銑床的主運動系統(tǒng)和進給系統(tǒng)的機械結構進行了設計和計算，并對其控制系統(tǒng)的硬件電路進行了設計。
2.選題依據(jù)、主要研究內(nèi)容、研究思路及方案
本課題研究的是ZXK-7532數(shù)控立式鉆銑床的主軸變速箱，進給系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的設計。通過參考ZJK-7532立式鉆銑床，及各廠家生產(chǎn)同類型的數(shù)控銑床進行比較，對ZXK-7532數(shù)控立式鉆銑床參數(shù)進行確定。然后進行機械部分和硬件電路部分設計，這是本課題的難點，也是問題存在之處。在機械部分設計完成之后，把硬件電路設計和機械部分結合在一起，就可以實現(xiàn)ZXK-7532數(shù)控立式鉆銑床的數(shù)字控制。
本文對主運動系統(tǒng)的設計與普通機床的設計方法一致，以鍛煉自己對常規(guī)機床設計的能力，其主軸變速箱的設計由分析比較圖冊上同類型銑床的結構布局，進行機械部分的設計。畫出結構草圖，通過修改之后確定其結構。進給系統(tǒng)部分采用開環(huán)伺服系統(tǒng)，以步進電機作為伺服執(zhí)行元件。數(shù)控裝置發(fā)出的指令脈沖，輸送到伺服系統(tǒng)中的環(huán)行分配器和功率放大器，使步進電機轉過相應的角度，然后通過減速齒輪和絲杠螺母機構，帶動工作臺移動。數(shù)控系統(tǒng)由硬件和軟件部分組成，其中硬件電路是用MCS —51系列單片機組成的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)采用8031作CPU。擴展了兩片2764芯片，兩片6264芯片，兩片8255可編程并行I/O接口。再通過環(huán)型分配器驅動步進電機轉動。
3.工作進度及具體安排。
2006.12.20—2007.01.06 完成畢業(yè)設計的選題和開題報告。
2006.01.07—2007.02.26 對設計的相關資料進行整理。
2007.02.27—2007.03.01 進行設計的初期計算。
2007.03.02—2007.04.09 設計鉆銑床的主軸箱展開圖。
2007.04.10—2007.05.09 繪制零件圖和電路圖。
2007.05.10—2007.05.20 對整個設計進行合理性檢查。
2007.05.21—2007.05.26 設計說明書的輸入以及畢業(yè)答辯的準備。
2007.05.28—2007.06.02 畢業(yè)設計答辯。
4.指導教師意見。
指導教師：
年 月 日
說明：開題報告作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一，此報告應在導師指導下，由學生填寫，將作為畢業(yè)設計（論文）成績考查的重要依據(jù)，經(jīng)導師審查后簽署意見生效。 本科畢業(yè)設計（論文）進展情況記錄
畢業(yè)設計（論文）題目：ZXK-7532數(shù)控立式鉆銑床主運動、進給及控制系統(tǒng)設計
班級：______學號：_____學生： 指導教師：
時 間
任務完成情況
指導教師意見
第 周
至
第 周
指導教師簽名：
年 月 日
第 周
至
第 周
指導教師簽名：
年 月 日
第 周
至
第 周
指導教師簽名：
年 月 日
注：教師監(jiān)督學生如實記錄畢業(yè)設計（論文）過程中根據(jù)《課題任務書》擬定的進度與進展情況以及畢業(yè)設計（論文）撰寫過程中遇到的問題和困難，并簽署意見。
第 周
至
第 周
指導教師簽名：
年 月 日
第 周
至
第 周
指導教師簽名：
年 月 日
第 周
至
第 周
指導教師簽名：
年 月 日
注：教師監(jiān)督學生如實記錄畢業(yè)設計（論文）過程中根據(jù)《課題任務書》擬定的進度與進展情況以及畢業(yè)設計（論文）撰寫過程中遇到的問題和困難，并簽署意見。
本科畢業(yè)設計（論文）中期報告
填表日期： 2007年 3 月 26日
院（系）
機械工程學院
班級
學生姓名
課題名稱：ZXK-7532數(shù)控立式鉆銑床主運動、進給系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設計
課題主要任務：
調(diào)查分析原ZXK-7532數(shù)控立式鉆銑床的加工特點、存在問題,進行新的數(shù)控立式鉆銑床的總體方案和控制系統(tǒng)總體方案設計。
1、簡述開題以來所做的具體工作和取得的進展或成果
開題以來，認真查閱了一系列的參考文獻和與設計相關的書籍，對課題有了初步的整體了解，并通過參考各種資料書中有關數(shù)控鉆銑床的設計過程，對設計步驟和方法有了更深層次的了解。通過前段時間的設計計算和系統(tǒng)分析以及在顏竟成教授的認真指導下，數(shù)控鉆銑床的控制系統(tǒng)的設計是此課題最為重要的，也是難點之處，所以這對下一步的工作有著深刻的意義。
2、下一步的主要研究任務，具體設想與安排
1．對系統(tǒng)進行進一步的分析，做出初步的系統(tǒng)方案。
2．在做出的初步方案上進行修改，使其進一步完善。
3．確立方案后，接下來就是繪圖和說明書的整理。
3、存在的具體問題
個人對數(shù)控機床的了解深度有限，存在的主要問題是整個系統(tǒng)設計過程中，經(jīng)常遇到一些的問題，需同學和老師的指導，在整個系統(tǒng)設計中還不完善，需進一步的修改和完善。
4、指導教師對該生前期研究工作的評價
指導教師簽名：
日 期：
畢業(yè)設計（論文）指導教師評閱表
院（系）： 機械工程學院
學生姓名
學 號
班 級
專 業(yè)
機械設計制造及其自動化
指導教師
姓 名
課題名稱
ZXK-7532數(shù)控立式鉆銑床主運動、進給系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設計
評語：（包括以下方面，①學習態(tài)度、工作量完成情況；②檢索和利用文獻能力、計算機應用能力；③學術水平或設計水平、綜合運用知識能力和創(chuàng)新能力；）
是否同意參加答辯：
是□ 否□
指導教師評定成績
分值：
指導教師簽字： 年 月 日
畢業(yè)設計（論文）評閱教師評閱表
院、系：機械工程學院
學生姓名
學 號
班 級
專 業(yè)
機械設計制造及其自動化
課題名稱
ZXK-7532數(shù)控立式鉆銑床主運動、進給系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設計
評語：（對論文學術評語，包括選題意義；文獻利用能力；所用資料可靠性；創(chuàng)新成果及寫作規(guī)范化和邏輯性）
針對課題內(nèi)容給設計者（作者）提出3個問題，作為答辯時參考。
1.
2.
3.
評 分：
是否同意參加答辯
是□ 否□
評閱人簽名： 年 月 日
畢業(yè)設計（論文）答辯及最終成績評定表
院、系（公章）：
學生姓名
學號
班級
答辯
日期
課題名稱
ZXK-7532數(shù)控立式鉆銑床主運動、進給系統(tǒng)及控制系統(tǒng)設計
指導
教師
成 績 評 定
分值
評 定
教師
1
教師
2
教師
3
教師
4
教師
5
小計
課題介紹
思路清晰，語言表達準確，概念清楚，論點正確，實驗方法科學，分析歸納合理，結論嚴謹，設計（論文）有應用價值。
30
答辯
表現(xiàn)
思維敏捷,回答問題有理論根據(jù)，基本概念清楚，主要問題回答準確、大、深入,知識面寬。
70
合 計
100
答 辯 評 分
分值：
答辯小組長簽名：
答辯成績a：
× ％＝
指導教師評分
分值：
指導教師評定成績b：
× ％＝
評閱教師評分
分值：
評閱教師評定成績c：
× ％＝
最終評定成績：
分數(shù)： 等級：
答辯委員會主任簽名：
年 月 日
說明：最終評定成績＝a+b+c，三個成績的百分比由各院、系自己確定。
2007屆
本科生畢業(yè)設計（論文）資料
第二部分 設計說明書（或畢業(yè)論文）