數(shù)控方向開題報(bào)告范文
導(dǎo)語：對(duì)于數(shù)控機(jī)床立柱的CAD/CAM設(shè)計(jì)這一論文，開題報(bào)告可以怎樣寫呢？以下是小編整理的數(shù)控方向開題報(bào)告范文，供大家閱讀和借鑒。
題目
數(shù)控機(jī)床立柱的CAD/CAM設(shè)計(jì)
開題報(bào)告范文
一、目的及意義：
當(dāng)今世界，工業(yè)發(fā)達(dá)國家對(duì)機(jī)床工業(yè)高度重視，競相發(fā)展機(jī)電一體化、高精、高效、高自動(dòng)化先進(jìn)機(jī)床，以加速工業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)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(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)控機(jī)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(jī)床展早已成為各國機(jī)床制造商競相展示先進(jìn)技術(shù)、爭奪用戶、擴(kuò)大市場的焦點(diǎn)。中國加入WTO后，正式參與世界市場激烈競爭，今后如何加強(qiáng)機(jī)床工業(yè)實(shí)力、加速數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實(shí)是緊迫而又艱巨的任務(wù)。
隨著世界科技進(jìn)步和機(jī)床工業(yè)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床作為機(jī)床工業(yè)的主流產(chǎn)品，已成為實(shí)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(jī)床的擁有量及其性能水平的高低，是衡量一個(gè)國家綜合實(shí)力的重要標(biāo)志。加快發(fā)展數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)也是我國裝備制造業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)要求。根據(jù)中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)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(jī)床；汽車、摩托車、家電制造業(yè)需求高效、高可靠性、高自動(dòng)化的數(shù)控機(jī)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(jī)床；IT業(yè)、生物工程等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)需求納米級(jí)亞微米級(jí)超精密加工數(shù)控機(jī)床；工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械等傳統(tǒng)制造行業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)，特別是民營企業(yè)的蓬勃發(fā)展，需要大量數(shù)控機(jī)床進(jìn)行裝備。當(dāng)今數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，除了要求機(jī)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(jī)床具有愈來愈高的加工性能。隨著現(xiàn)代數(shù)控機(jī)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(jì)方法己無法滿足數(shù)控機(jī)床發(fā)展的要求[1].
數(shù)控機(jī)床床屬于大型機(jī)械設(shè)備，在整個(gè)機(jī)床的各個(gè)組成部分中， 機(jī)床立柱是一個(gè)極其重要的大件， 它起著支撐工件和連接工作臺(tái)、床身等關(guān)鍵零部件的作用。數(shù)控機(jī)床立柱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)尺寸和布局形式， 決定了其本身的各個(gè)動(dòng)態(tài)特性。往往由于立柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理， 導(dǎo)致立柱的剛度不足， 產(chǎn)生各種變形、振動(dòng)，加工時(shí)刀具與工件間產(chǎn)生相對(duì)變形和振動(dòng)， 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(duì)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(jìn)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(tái)臺(tái)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(shí)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(shí)立式車床還具有很好的主軸旋轉(zhuǎn)精度和較強(qiáng)的切削能力，更加有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的自動(dòng)化，所以對(duì)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(duì)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(dòng)態(tài)性能是決定整機(jī)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(duì)其進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)特性計(jì)算比較困難。如何對(duì)立柱等部件進(jìn)行精確、合理、科學(xué)可行的計(jì)算，是機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中需要迫切解決的重要課題[2].
因此， 在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床立柱結(jié)構(gòu)時(shí)， 考慮立柱的動(dòng)態(tài)特性顯得尤為重要。針對(duì)這些因素，有必要對(duì)數(shù)控機(jī)床的立柱部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，本課題對(duì)數(shù)控機(jī)床的立柱部分進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)有重要的實(shí)際意義。
二、研究動(dòng)態(tài)：
1、 國外研究動(dòng)態(tài)：
國外的機(jī)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(jì)方面都有不少研究，美國機(jī)械工程師學(xué)會(huì)“Optimal synthesis ofcompliantmechanisms using subdivision and commercial FEA”一文中，利用有限元軟件分析機(jī)械結(jié)構(gòu)，提出全程參數(shù)化設(shè)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，全面分析了設(shè)計(jì)變量在優(yōu)化程序中的變數(shù)。
國外機(jī)床結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)存在以下特點(diǎn)：
�。�1）設(shè)計(jì)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(jì)， 到具體設(shè)計(jì)方案的比較及確定、設(shè)計(jì)方案的模擬試驗(yàn)等。床身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各個(gè)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(gè)設(shè)計(jì)過程，這樣確定的床身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)的各個(gè)階段。
�。�3）大量的虛擬試驗(yàn)代替實(shí)物試驗(yàn)。虛擬試驗(yàn)不僅可以在沒有實(shí)物的條件下進(jìn)行，而且實(shí)施迅速、信息量大。利用虛擬試驗(yàn)，一方面可以在多個(gè)設(shè)計(jì)方案中選擇最優(yōu)，減少設(shè)計(jì)的盲目性，另一方面可以及早發(fā)現(xiàn)在設(shè)計(jì)中的問題。從而減少設(shè)計(jì)成本，縮短設(shè)計(jì)周期[4].
隨著工業(yè)的發(fā)展，對(duì)數(shù)控機(jī)床的要求越來越高。在機(jī)床的設(shè)計(jì)中，需要對(duì)其組成部件進(jìn)行嚴(yán)密的分析與計(jì)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(duì)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(duì)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(jìn)行分析計(jì)算。
2、國內(nèi)研究動(dòng)態(tài)：
目前國內(nèi)在機(jī)床結(jié)構(gòu)優(yōu)化領(lǐng)域的研究比較活躍，機(jī)床結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)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(dòng)力學(xué)分析等。目前有限元方法在機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面：
�。�1）靜力學(xué)分析。這是對(duì)二維或者三維機(jī)床零件承載后的應(yīng)力和應(yīng)變的分析，是有限元在機(jī)床設(shè)計(jì)中最基本、最常用的分析類型。
�。�2）模態(tài)分析。這是動(dòng)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(dòng)特性，進(jìn)行這種分析時(shí)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(dòng)力學(xué)分析。這兩類分析也屬于動(dòng)力學(xué)分析，用于研究機(jī)床對(duì)周期載荷和非周期載荷的動(dòng)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(jī)床內(nèi)部的熱應(yīng)力。
�。�5）接觸分析。用于分析兩個(gè)結(jié)構(gòu)件接觸時(shí)的接觸面狀態(tài)和法向力。
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