机械设计制造及自动化专业毕业设计（论文）目录第一章数控机床概述 11数控机床简介 12数控机床的工作原理与组成 33数控技术的发展现状与趋势 34我国数控产业现状及发展 55本文所做的工作 6第二章机械结构选择 7第三章机械传动部件设计 81切削力的计算 82主轴齿轮传动方案确 103主轴结构设计及计算 154纵向进给运动的分析及计算 185横向进给运动的分析及计算 226Z向进给运动的分析及计算257齿轮强度校核 288回转工作台运动的分析及计算 309齿轮强度校核 3310滑动导轨的结构 3511导轨及齿轮传动间隙调整分析 4112 本章小结42第四章数控系统设计431确定机床控制系统方案 432单片机型号的选用 433存储器的选用、扩展及连接 454地址锁存器 465键盘与显示接口电路 466 8255与8031的连接 597步进电机接口电路 618总程序流程框图 649本章小结 64第五章总结 65参考文献 66摘要 随着先进制造技术的发展和进步，数控加工已成为机加工过程中的一种主流技术。这一技术的运用提高了机加工过程中工作效率和加工精度。数控多工位钻床就是提高钻削加工精度和效率的一种很好的机加工工具。本文对数控多工位钻床进行了设计，采用了普通车床设计的步骤和方法，综合考虑数控机床的特点。从切削力入手确定主轴及电机，到整个机床的结构设计和机床的控制。最后到对机床初始化程序设计。本文所做的工作:1.完成数控多工位钻床的资料收集与国、内外现状的调查比较，提出较为可行的方案;2.完成机床的机械结构设计计算与电气控制系统设计，初步完成控制系统的软硬件设计；提交论文及机械系统的装配与关键零部件的相应图纸及数控系统的硬件图，同时提交电子文档; 3.编写设计计算说明书。完成了一台经济型的数控机床的设计。关键词数控技术、钻床、钻削、计算机控制、单片机Abstract With the manufacturing development, numerical control manufacturing has become one of the major advanced technologies. efficiency and accuracy has been improved in application of the technology. Numerical control auto-drilling machine is a kind of the new machine tools that can improve the machining accuracy and efficiency. The paner has designed for Numerical control auto-drilling machine, using design method of the ordinary lathe, and considering the characteristic of the numerical control machine tools synthetically. cutting force has been calculated, the structural and the control system has been designed. Finally, the software routine has been explored.This paner has finished major works:1. Completed a investigation of internal and external of current situation for numerical control multistage-drilling machine, and compared it, put forward a feasible scheme;2. Completed the mechanical structural design an calculated and designed the electric control system, and finished the software and hardware of the control system tentatively; Submit thesis and the assembly of mechanical system and hardware picture of key spare part and drawing of numerical control system, submit the electronic file at the same time;3. Write the specification of designing and calculating, has designed an economy numerical control machine tool. Keywords numerical control machining、drilling machine、drilling、computer control、single chip computer前言数控机床是现代科学技术发展的重要标志之一，随着这种机床在机加工中的广泛应用，使传统的机械加工行业得到了质的飞跃。由于数控机床相对于传统机床极大地提高了加工精度、生产率和自动化程度，应用变得极为广泛。而数控多工位机床则因其一次装夹却能进行多工位的加工。某种意义上讲，更大大的提高了机加工的加工效率，很适合工件的批量生产。针对数控多工位钻床的设计，我们要完成：首先，对数控多工位钻床进行结构设计。应满足：机床的结构刚度要达要求，数控机床的刚度系数应该比同类普通机床高50%；应尽量提高机床的抗振性，通常机床的振动包括强迫振动和受迫振动。要提高机床在低速进给时的平稳性和运动精度。第二，对钻床的主传动和主轴部件进行设计。数控钻床主轴传动特点是：要使主轴能在轴向方向上移动和使主传动能进行多级调速。第三，多工位的数控钻床，必须有主轴箱的进给和工作台的滑动。在本次设计中，进给传动和传动部件也是一个重要的环节。数控机床的传动多是用步进电机经过滚珠丝杠螺母副的结构传动。对于钻床来说，工作台进给机床不加工。故可采用简单的滑动导轨实现工作台的进给和主轴箱的进给，多个滑动导轨的叠加组合便可以使钻床实现X、Y、Z轴三轴向的运动进给。第四，无论任何机床床身和立柱都是不可少的，数控多工位钻床也是不例外的。床身和立柱的设计应考虑：要保证机床各部分的刚度。床身、立柱的结构和材料选择是必不可少的。第五，对于数控多工位钻床，多工位是必不可少的一步。要实现多工位就必须设计针对钻床的回转工作台。最后，涉及到数控机床控制部分的设计选择是重点部分。对于我们的设计只要求设计出机床的硬件部分就是控制元件的选择和对控制进行初始化处理就可以了。对于本次数控多工位钻床的设计，我们认为：使钻削加工能实现自动化的数控加工正是运用到了数控机床的特点：提高了加工精度、生产率和自动化程度。采用多工位则更为缩短了装夹时间等辅助时间，使生产率得到更大的提高等。这就是本设计课题经济意义。然而更为重要的是：我们希望通过这样的毕业设计培养我们综合应用所学的专业知识和基础理论、基本技能的能力，培养我们一种正确的设计思想。了解工程设计的一般程序、规范和方法。我想这才是我们做这次毕业设计要达到的真正目的吧！ 第一章 数控机床概述1.1 数控机床简介1.1.1 数控机床的产生及其重要性随着科学技术的飞跃发展，社会对产品多样化的要求日益强烈，产品更新越来越快，多品种、中小批量生产的比重明显增加。同时，随着航空工业、汽车工业和轻工消费品生产的高速增长，复杂形状的零件越来越多，精度要求也越来越高。此外，激烈的市场竞争要求产品研制生产周期越来越短，传统的加工设备和制造方法已难于适应这种多样化、柔性化与复杂形状零件高效和高质量的加工要求。数字控制机床，就是为了解决单件、小批量，特别是复杂型面零件加工的自动化并保证质量要求而生产的。1947年，美国Parsons公司为了精确制造直升机翼、桨叶和直升机框架，开始探讨用三坐标曲线数据来控制机床的运动，并进行实验，加工飞机零件。1949年，为了能在短时间内制造出经常变更设计的零件，美国空军（U。S。AirForce）与Parsons公司签定了制造第一台数控机床的合同。1951年，美国麻省理工学院MIT（Massachusetts Instiute of Technology）承担了这一项目。1952年，MIT伺服机构研究所用实验室制造的控制装置和辛辛那提（Cincinnati Hydrotel）公司的立式铣床成功地实现了三轴联动数控运动，可控制铣刀进行连续空间曲面的加工，揭开了数控加工技术的序幕。随着不断的改进与完善，1955年，NC（数控）机床开始用于工业加工。数控机床是综合应用了微电子、计算机、自动检测以及精密机械等技术的最新成果而发展起来的完全新型的机床，它标志着机床工业进入了一个新的阶段。从第一台数控机床问世到现在40多年中，数控技术的发展非常迅速，使制造技术发生了根本性的变化，几乎所有品种的机床都实现了数控化。数控机床的应用领域也从航空工业部门逐步扩大到汽车、造船、机床、建筑等民用机械制造行业。此外，数控技术也会在绘图仪、坐标测量仪、激光加工与线切割机等机械设备中得到广泛的应用。努力发展数控加工技术，并向更高层次的自动化、柔性化、敏捷化、网络化和数字化制造方向推进，是当前机械制造业发展的方向。从20世纪50年代末期，我国就开始研究数控技术，开发数控产品。1958年，清华大学和