數控專業開題報告（精選6篇）
畢業設計（論文）題目確定后，學生應盡快征求指導教師意見，討論題意與整個畢業設計（論文）的工作計劃，然后根據課題要求查閱、收集有關資料并編寫開題報告。以下是小編整理的數控專業開題報告，歡迎閱讀。
數控專業開題報告 1
1.選題的背景與意義
1.1選題的背景
制造業是國民經濟各部門科學技術進步的基礎，機械加工裝備直接制約了機械零件的發展。加工精度，產品質量，生產效率等一系列的因素都和機械加工裝備有著直接聯系。而機械加工機床的不斷發展也依賴于進給系統的不斷發展，其中機械系統的穩定性，傳動精度是機械零件制造的精度基礎機床進給系統的多軸聯動技術是機械零件多樣性，復雜性的基礎。傳動系統的速度與切削加工時的穩定性更是促進了生產效率的提高。而機床技術的發展在很大程度上也依賴于制造業技術的進步，機械零件精度的不斷提高。工程材料的不斷進步，計算機科學的不斷發展。
水平控制滑臺是數控機床的水平方向的進給傳動系統連接滑臺做走向進給運動的裝置。主要由傳動裝置(伺服電動機，齒輪、帶或直連等方式連接絲桿)，滾珠絲杠螺母副，導軌與滑臺三個主要部分組成。機床在工作時，滑臺運動控制x方向或者y方向的進給運動，使工件在所要求的方向進行切削加工。因此，滑臺部分是數控機床最主要的部分之一，在加工裝備中也是最基礎的部分。本設計的主要任務：水平控制滑臺的研究與設計。
1.2選題的意義
水平控制滑臺設計是全面地綜合的運用有關專業課程的理論和實踐知識進行機械傳動系統設計的一次重要實踐，通過該畢業設計，綜合所學專業知識，熟練的利用機械設計的基本理論知識和數控技術有機床結構的有關知識，正確的解決了伺服電動機的同步帶傳動，滑臺與導軌的定位與裝配，滾珠絲杠螺母副的裝配與承載等問題。培養了分析問題與解決問題的能力，加深了對課本知識的理解，了解了機床的基本結構，強化了對CAD等計算機輔助制圖軟件的運用技能，并對設計實習有了一定的感性認識。在設計中，通過對遇到的各種問題的不斷解決，促進了對機械制造業的不斷認識，增強了對振興我國制造業的使命感，對數控機床領域產生了濃厚興趣。通過設計的系統訓練，培養了理論聯系實際的設計思想，學會了使用設計手冊，查詢相關資料。鞏固加深和擴展了機械設計與數控技術方面的知識。獨立完成產品的設計，實踐產品設計的全過程，為以后的實際工作奠定基礎。
1.3選題的目的
數控技術是現代機械制造的最主要技術，通過本次設計對數控機床的技術與結構作最全面的了解，不僅要了解機床的基本結構，而且要了解數控機床的發展概況和數控技術的發展趨勢，懂得我國發展數控機床的意義和必要性，對數控這門技術有較全面了解。對其設計的基本步驟，訓練如何收集和分析資料，如何定制設計方案，如何進行工程圖設計與計算，撰寫論文的能力，了解數控機床進給傳動系統的工作原理和基本結構。
1.4國內外的設計現狀與發展趨勢
隨著現代材料工程，機械技術，計算機技術的發展，數控技術也在不斷的發展與完善，現在的制造技術對控制滑臺的設計提出了嚴格的要求：高速轉動時不發生震動，低速轉動時不發生爬行，靈敏度高，耐磨性好，可在重載下長期工作，精度保持性好。因此數控機床的導軌常用的有滑動導軌滑臺，靜壓導軌滑臺和滾動導軌滑臺。
目前市場上主要以上三種導軌為主，隨著先進制造技術的發展與市場競爭的加劇，傳動系統的滾動部分也在不斷發展，國外滾動功能部件產業的總體水平和產品發展走勢有以下特點：
(1)生產規模大，信息化管理水平高，以大規模集約化制造的成本和速度，提供全方位滿足用戶個性化需要的眾多系列產品。
(2)企業資本雄厚，產業化的速度快。
(3)產品原創力強，新產品研發速度快，對市場需求反應十分靈敏，每年都推出一批具有時代氣息的自主知識產權的新品，并迅速申請專利。
我國需要重點發展的技術，科學技術是推動功能部件產業化的動力。當前滾動功能部件產業面臨兩大急需解決的問題：其一是迅速研制出高性能、高檔次的產品，以滿足國產高檔數控機床產業化的需求。其二是迅速提升制造技術水平，從革新工藝入手，提高批量生產的產品質量和生產效率，縮短制造周期，在此基礎上推出一批有競爭力的名牌產品。圍繞這兩大問題，實現產業化的關鍵是加大技術投入和資金投入。根據高速、精密、復合、智能、環保的發展方向，需要重點發展的技術包括：
在滾動功能部件的新產品開發方面：
(1)批量生產精密高速滾珠絲杠副的制造技術和裝備。
(2)與直線電機配套的高速、高剛度、低噪聲精密滾動直線導軌副。
(3)根據主機的需要研發智能化、復合化、機電一體化的高性能滾動功能部件產品。
(4)用于重型數控機床的高精度、高剛度滾柱直線導軌副。
(5)開發滾動功能部件綠色產品。
在提升制造工藝水平方面：
(1)滿足尺寸穩定性、可靠性、易成型性和生產效率要求的.新材料及熱工工藝及其裝備的開發。
(2)滾珠絲杠精密冷軋技術及裝備的國產化，P3級以下的滾珠絲杠全面推廣冷軋工藝。
(3)引進并消化吸收"CNC精密旋風硬銑削"技術，裝備國產化使P3級以下以旋風銑手段部分取代螺紋磨削。
(4)滾珠返向裝置的優化設計及一次成型制造技術的產業化。
(5)提高滾道廓形精度的相關技術。
綜上所述，制造技術要走專業化生產道路，以專業化促進規�；�;引進先進技術，并在此基礎上做好自主創新工作;建立行業的技術中心，制造高效實用、可靠的生產滾動功能部件的專用裝備和檢測儀器。這不僅是對制造業的要求，更是對數控機床的要求。
2可行性分析
在大學本科階段系統的學習機械設計基礎，機械課程設計，機械制圖，互換性與測量技術，數控技術，數控編程，數控原理等基本課程。而且進行過金工實習，生產實習等實習課程。接觸過數控加工機床，對設計有了一定程度的認識，而且在工程訓練中心提供機床的實物供參考，圖書館有非常豐富的關于數控的藏書，各種設計手冊和相關課程設計資料可以參考。相信在老師的指導和幫助下一定能順利完成設計。
3設計內容
3.1基本設計框架
(1) 參考和分析水平滑臺的各種零件圖紙
(2)查找各種零件的不同種類和詳細資料
(3)確定機床底座結構
(4)選擇導軌形式
(5)根據導軌形式與設計參數確定滑臺形式
(6)確定滾珠絲杠的形式，絲杠螺母的預緊方式
(7)確定滾珠絲杠的支承方式與預緊方式
(8)根據支撐方式，決定所采用的軸承結構
(9)根據設計參數，確定工作滑臺行程
(10)確定電動機類型
(11)確定電動機與絲杠的連接方式
3.2關鍵零件的設計與計算
(1)主切削力及其其切削分力計算
(2)導軌摩擦力計算
(3)計算滾珠絲杠螺母副的軸向負載荷
(4)滾珠絲杠的動載荷計算與直徑估算
a)確定滾珠絲杠的導程
b)計算滾珠絲杠螺母副的平均轉速和平均載荷
c)確定滾珠絲杠預期的額度動載荷
d)按精度要求確定允許滾珠絲杠最小螺紋底徑
e)初步確定滾珠絲杠的規格型號
f)確定滾珠絲杠螺母副的預緊力
g)計算滾珠絲杠螺母副的目標行程補償值與預拉伸力
h)確定滾珠絲杠螺母副支承用軸承的規格型號
3.3校驗與剛度計算
(1)滾珠絲杠螺母副的承載能力校驗
(2)計算機械傳動系統剛度
3.4設計的重點和難點
滑動工作臺設計的重點為：(1)導軌的形式選擇;(2)滾珠絲杠的形式與固定方式;
(3)伺服電動機與滾珠絲杠的連接方式;(4)電動機的選型。
導軌的承載面和導向面與滑臺的接觸方式是重點，用什么樣的導軌，怎樣消除定位面之間的間隙需要在裝配圖中重點畫出。整個滾珠絲杠螺母副的支承形式，軸承結構用剖視圖表現出來。螺母與滑臺的連接也要在圖中重點表示出。電動機的選擇關乎數控系統的控制方式，開環系統選擇步進電動機，半閉環和閉環系統選擇伺服直流或伺服交流電動機。為了滿足控制精度的要求，一般選擇半閉環的控制方式，交流伺服電動機。
3.5擬解決的關鍵問題
1)滑臺在導軌上運動時的穩定問題
可以通過采用貼塑滑動導軌，在動導軌的摩擦表面上貼上一層由塑料等其他化學材料組成的塑料薄膜軟帶，以提高導軌的耐磨性，降低摩擦系數，而支撐導軌則是淬火鋼導軌。貼膜導軌的優點是：摩擦系數低，在0.03-0.05范圍內，動靜摩擦系數接近，不易產生爬行現象。結合面抗咬合能力強，減振性好。耐磨性要比鑄鐵導軌高�；瘜W穩定性好。可加工性好，工藝簡單，成本低。當有硬粒落入導軌面上時，也可擠入塑料內部，避免磨損和撕傷導軌。在機床導軌設計中廣泛使用。
2)滾珠絲杠螺母副的傳動問題
在滾珠絲杠螺母副的選擇過程中，要考慮到傳動精度。在估算滾珠絲杠允許最小螺紋底徑時要考慮滾珠絲杠螺母副的螺距誤差和本身的彈性變形量。一般通過滾珠絲杠的預緊來保證滾珠絲杠反向傳動精度和軸向剛度。預緊方法為雙螺母墊片調隙，通過調整墊片的厚度使左右兩螺母產生軸向的位移，即可消除間隙和產生預緊力，結構簡單，剛度好。
滾珠絲杠在工作時會發熱，其溫度高于床身，絲杠的熱膨脹使導程加大，影響定位精度。為了補償熱膨脹，可將絲杠進行預拉伸。預拉伸量應大于熱膨脹量，發熱后，熱膨脹量抵消了部分預拉伸量，使絲杠內的拉應力下降，但長度卻沒有變化。
3)電動機與絲杠連接的傳動精度問題
根據計算參數選擇合適的伺服電動機，一般選擇精度較高的交流伺服電機，傳動方式選擇圓弧齒同步帶傳動，在傳動過程中無相對滑動，工作平穩，結構緊湊，無噪音，有良好的減震性能，無需潤滑，不用特別張緊，在軸和軸承上的載荷較小，傳動效率高。
4設計的方案及措施
本畢業設計工作分為水平數控滑臺關鍵零件的設計與計算和整個滑臺的整體裝配。設計方法和措施擬定為，分析各種傳動裝置圖紙，了解所需要用到的各零件參數，查找相關資料，詳細參閱《數控技術課程設計》，了解設計的一般步驟和設計實例，在設計前做到心中了然。收集傳動系統主要零件的資料，全面了解各種零件的優缺點，便于設計時優化選取零件。根據任務書計算各種零件的必要參數，作為選取零件的標準參數。
根據設計要求，可以確定設計方案如下：
導軌：滑動貼塑導軌，截面形狀為矩形。各接觸面采用貼塑，減少摩擦，在滑臺
與導軌之際采用鑲條進行固定。
工作臺：840x1000
滾珠絲杠：p類滾珠絲杠墊片雙螺母預緊，2級精度。
滾珠絲杠的預緊方式：螺母為雙螺母墊片預緊，絲杠進行預拉伸。
支承方式：兩端固定。
采用軸承結構：首端采用三個60度接觸角推力接觸球軸承，按DFD方式安裝，
這種面對面方式可以使軸承間的受力作用線向內收斂，有效支點
距離縮小�？梢暂^多的降低軸承的極限轉速。同時用3個60度
接觸角推力角接觸球軸承也可以有效的增強承受傾斜力矩的能
力。用尾部固定端采用兩個60度接觸角推力接觸球軸承，按DF
方式安裝排列，也是同樣的原因。
行程：2000mm
電機類型：伺服交流電動機。
電機與絲杠的連接方式：同步帶傳動連接。
降速比：0.5
控制方式：半閉環控制
完成設計方案后，根據設計方案選好各個零件，畫出各部分零件圖與裝配圖。
5預期研究成果
本設計及論文預計在四月份底能全部完成，并在五月上旬進行答辯期，預期的設計成果如下：
(1)開題工作，完成《文獻綜述》，《外文翻譯》，《開題報告》;
(2)水平數控滑臺的設計，其中：裝配圖一張，主要零件圖(底座，滑臺，滾珠絲桿，
絲桿螺母副，絲桿軸承座等零件)各一張。
(3)伺服電動機的選擇與計算，機械系統的剛性計算，滾珠絲杠的有關計算。
(4)撰寫論文。
6設計工作進度計劃
2022年2月13日——2月28日，完成《文獻綜述》。
2月19日——2月24日，完成《外文翻譯》。
2月24日——2月29日，完成《開題報告》。
3月1日——3月15日，完成總體裝配圖和底座零件圖。
3月16日——3月18日，完成滑臺的零件圖。
3月19日——3月21日，完成電機支架的零件圖。
3月22日——3月25日，完成滾珠絲杠的零件圖。
3月26日——4月1日，完成絲杠螺母座和絲杠軸承座的零件圖。
4月2日——4月3日，完成伺服電機的選擇計算，機械系統的剛性計算和滾珠絲杠的有關計算。
4月4日——4月6日，寫設計說明書。
5月1日——5月4日，完成論文的撰寫并裝訂;修改論文，準備答辯提綱。
(4)工藝水平高、裝備數控化率高、生產效率高、產品質量穩定。
(5)擁有先進的檢測儀器和產品性能試驗設備，為批量生產的產品和新產品的研發提供品質保證，用檢測數據和性能對比曲線取信用戶。不但能向用戶提供所需硬件商品，還可為用戶提供解決方案的軟件服務。
近幾年來，國外一些知名企業都緊跟時代發展的潮流和主機發展的方向，滾動功能部件產品向高速、精密、重載、復合化、智能化、環�；较虬l展。目前市場流行的新產品有：空心強冷，線速度80~120m/min，高速精密滾珠絲杠副;螺母主驅動高速直線驅動裝置;智能型滾柱直線導軌副，配置阻尼滑座的高剛度、重載滾柱直線導軌副;滾珠絲杠、滾珠花鍵、滾動直線導軌一體化的傳動裝置;對滾珠絲杠和螺母同時實施強冷的低溫高速滾珠絲杠副;自潤式、免維修綠色滾動功能部件產品等。
數控專業開題報告 2
一、課題設計選題來源：
來源：選題來源于自己所學加工中心的知識和對它的了解，介于自己對軸累零件的喜愛開始研究該課題，提出自己的相關結論和數據。
二、課題設計目的和意義：
隨著機械制造行業的迅猛發展，車削加工已經成為很多產品加工的方式，而此類產品加工的精度和質量要求都比較高。因此產品加工工藝的設計是保證產品質量的一個重要的環節，選擇典型車削零件的數控加工工藝，能基本展示數控機床的基礎功能，也是檢驗這兩年多來學習數控車床的一個很好的途徑。裝備工業的技術水平和現代化程度決定著整個國民經濟的水平和現代化程度，數控技術及裝備是發展新興高新技術產業和尖端工業的使能技術和最基本的裝備。
馬克思曾經說過“各種經濟時代的區別，不在與生產什么，而在于怎樣生產，用什么勞動資料生產”。制造技術和裝備就是人類生產活動的最基本的生產資料，而數控技術又是當今先進制造技術和裝備最核心的技術。隨著電子信息技術的發展，世界機床業已進入了以數控技術為核心的機電一體化時代，其中數控機床就是代表產品之一。
數控機床是一種高效的自動化加工設備，它嚴格按照加工程序，自動的對被加工工件進行加工。我們把從數控系統外部數控系統外部屬入的直接用于加工的程序成為數控加工程序，簡稱數控程序，它是機床數控系統的`應用軟件。
三、設計（研究）方案
1。 數控車床概述
（1）數控車床的基本概念
（2）數控車床的組成
2。 數控車削工藝
�。�1）數控車削加工工藝性分析
�。�2）數控車削加工工藝過程的擬定
（3）數控車削加工工藝進給路線的確定
（4）數控車削刀具
（5）切削用量的選擇
�。�6）對刀點的選擇
3。 典型零件數控車削加工工藝
（1）數控加工刀具卡片
�。�2）數控加工工藝卡片
�。�3）程序的數控手工編程
四、工作進度安排
第1周查閱資料，完成開題報告。
第2周研究設計任務書，熟悉設計目的，了解零件毛坯的制造方法和機械加工中的工藝規程，分析零件加工工藝，所使用的工裝和設備，搜集與設計有關的資料，繪制零件圖和組件配合圖。第3周制定加工工藝，選用加工設備和刀具，確定切削用量。第4周編制機械加工工藝卡、數控加工工序卡數控加工工序說明卡。
第5周繪制機械加工和數控加工工序圖、數控加工走刀路線圖、數控加工刀具卡。
第6周編寫工藝文件和數控加工程序，輸入零件的加工程序到數控車床，利用數控機床的圖像模擬功能，驗證加工程序。撰寫設計說明書，并準備答辯。
第7周提交設計說明書一份，準備答辯
五、提綱
第一章概述
1.1數控加工的點
1.2數控機床
1.3 數控加工
1.4 數控編程系統
1.5 CAD/CAM系統
1.6利用CAXA制造工程師CAD/CAM系統進行自動編程的基本步
第二章各組成部分方案設計與計算
2.1 軸類零件加工的特點
2.2 加工工藝分析
2.3 加工路線
2.4 選擇刀具
2.5 數控加工工序卡片
2.6 數學計算
第三章編制數控加工程序、仿真加工
3.1 制定加工程序清單
3.2 應用宇龍仿真軟件仿真加工
第四章實際操作加工
4.1 準備機床
4.2 準備工件
4.3 刀具準備
參考文獻：
【1】關雄飛主編�！稊悼丶庸すに嚺c編程》。機械工業出版社，2013
【2】劉華軍等編著�！稒C械制造技術》。人民郵電出版社，2011
【3】陳偉珍等主編�！稒C械設計基礎》。清華大學出版社，2007
【4】孫艷萍羅建華主編�！稊悼丶庸すに嚒�。中國海洋大學出版社，2013
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數控專業開題報告 3
課題研究的背景和意義
目前，大多數中職學生存在學習基礎普遍薄弱，行為習慣較差，專業課管理難度較大等特點，我校是國家級數控實訓基地，也是安康市機械類技能大賽的賽點，所以提高數控技術應用專業課的教學質量是我們專業老師必須思考的問題，雖然《項目教學法在中職專業課(數控技術應用專業)教學中的實踐研究》在縣級已結題，但在實施研究過程中，發現針對中職學生職業核心能力，如何設計項目子課題，是目前需要解決的問題，因此，在我校數控車專業課進一步研究項目教學，打破我校傳統的教學模式，構建“做中學，做中教”的新型教學模式，從而為我校打造高效課堂作嘗試研究
課題名稱的界定和解讀
項目教學是將數控技術專業課程按數控車操作工分為8個技能單元，每個技能單元作為一個教學項目，實行理論、實踐一體化的單元式教學，每個單元教學都以學生崗位技能完成一個作業來結束。通過由課題組教師設置的虛擬情景或任務項目，在教師指導學生實際操作訓練中，在發現問題、解決問題的過程中獲得經驗，實現職業技能訓練和職業行為養成的一體化，促進學生獨立工作和合作學習的一體化，使教師成為學生學習過程的策劃者、組織者和咨詢者，真正突出學生學習的主體地位，提高學生的綜合職業能力。
課題研究的步驟和舉措
一、研究方法：
擬在201 級數控技術專業開展項目教學，抽取2013級一個班為研究對象，采用問卷調查法、實踐研究法等多種研究方法，在數控車實踐教學中嘗試項目教學法。
二、研究步驟
1.準備階段：學習項目教學---課題研究資料---修訂課題研究各種制度
2.項目制定：選取適合數控車教學的典型案例
3.項目計劃：抽取試點班學生參與項目實施，構建新型師生關系。
4.項目實施：運用“做中學，做中教”教學理念，開展各項目實施
5.成果展示：項目完成后，形成學生自評、互評，讓學生獲得成功的喜悅，逐步建立學生強大自信心。
6.總結與推廣：將項目教學法的經驗推廣到其他專業
三、措施
1.加強各項目成員的學習，提高課題研究的效率
2. 及時進行總結和整理資料
課題成果的預期和呈現
課題成果的'主件：結題報告1份,全面反映課題組成員研究過程、措施、方法和研究成果。
論文：反映課題組成員研究心得
隨筆：反映課題組成員在研究過程中遇到的問題
設計：反映數控車項目設計的具體過程
課件：反映數控車項目設計的具體實施
案例：反映數控車項目設計的典型案例
作品：反映數控車項目實施時學生技能成果
反思：反映數控車項目實施時題組成員的總結
照片：反映課題組成員在研究過程中的場景
證書：反映課題組成員在研究過程中業務能力的提高
數控專業開題報告 4
一、課題概述、背景及意義
工業發達國家的軍、民機械工業，在70年代末、80年代初已開始大規模應用數控機床。其本質是，采用信息技術對傳統產業(包括軍、民機械工業)進行技術改造。除在制造過程中采用數控機床、FMC、FMS外，還包括在產品開發中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產管理中推行MIS(管理信息系統)、CIMS等等。以及在其生產的產品中增加信息技術，包括人工智能等的含量。由于采用信息技術對國外軍、民機械工業進行深入改造(稱之為信息化)，最終使得他們的產品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強。而我們在信息技術改造傳統產業方面比發達國家約落后20年。如我國機床擁有量中，數控機床的比重(數控化率)到1995年只有1.9%，而日本在1994年已達20.8%，因此每年都有大量機電產品進口。這也就從宏觀上說明了機床數控化改造的必要性。
微觀上看，數控機床比傳統機床有以下突出的優越性，而且這些優越性均來自數控系統所包含的計算機的威力。① 可以加工出傳統機床加工不出來的曲線、曲面等復雜的零件。由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應該運動的運動量，因此可以復合成復雜的曲線或曲面。 ②可以實現加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統機床提高3～7倍。③ 加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。④ 可實現多工序的集中，減少零件在機床間的頻繁搬運。⑤ 擁有自動報警、自動監控、自動補償等多種自律功能，因而可實現長時間無人看管加工。由以上五條派生的好處如：降低了工人的勞動強度，節省了勞動力(一個人可以看管多臺機床)，減少了工裝，縮短了新產品試制周期和生產周期，可對市場需求作出快速反應等等。此外，機床數控化還是推行FMC(柔性制造單元)、FMS(柔性制造系統)以及CIMS計算機集成制造系統)等企業信息化改造的基礎。數控技術已經成為制造業自動化的核心技術和基礎技術。
機床的數控改造，主要是對原有機床的結構進行創造性的設計，最終使機床達到比較理想的狀態。機床數控化改造有以下優點：①節省資金。機床的數控改造同購置新機床相比一般可節省60%左右的費用，大型及特殊設備尤為明顯。一般大型機床改造只需花新機床購置費的1/3。即使將原機床的結構進行徹底改造升級也只需花費購買新機床60%的費用，并可以利用現有地基。②性能穩定可靠。因原機床各基礎件經過長期時效，幾乎不會產生應力變形而影響精度。③提高生產效率。機床經數控改造后即可實現加工的自動化效率可比傳統機床提高 3至5倍。對復雜零件而言難度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工裝，不僅節約了費用而且可以縮短生產準備周期。
在美國、日本和德國等發達國家，它們的機床改造作為新的經濟增長行業，生意盎然，正處在黃金時代。由于機床以及技術的不斷進步，機床改造是個"永恒"的課題。我國的機床改造業，也從老的行業進入到以數控技術為主的`新的行業。在美國、日本、德國，用數控技術改造機床和生產線具有廣闊的市場，已形成了機床和生產線數控改造的新的行業。
目前機床數控化改造的市場在我國還有很大的發展空間，現在我國機床數控化率不到3%。我國大量的普通機床應用于生產第一線，用普通機床加工出來的產品普遍存在質量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長，從而在國際、國內市場上缺乏競爭力，直接影響一個企業的產品、市場、效益，影響企業的生存和發展，數控機床則綜合了數控技術、微電子技術、自動檢測技術等先進技術，最適宜加工小批量、高精度、形狀復雜、生產周期要求短的零件。當變更加工對象時只需要換零件加工程序，無需對機床作任何調整，因此能很好地滿足產品頻繁變化的加工要求，所以必須大力提高機床的數控化率。數控機床的發展，一方面是全功能、高性能;另一方面是簡單實用的經濟型數控機床，具有自動加工的基本功能，操作維修方便。經濟型數控系統通常用的是開環步進控制系統，功率步進電機為驅動元件，無檢測反饋機構，系統的定位精度一般可達±0.01，已能滿足加工零件的精度要求。這幾年，國家加大了對這類機床的改造力度，國防科工委更是推行了萬臺機床數控化計劃，車床、銑床的數控化改造需求量很大。本課題以普通車床的數控改造為例，研究機床數控改造的方法，包括其結構的改造設計，機床改造后性能與精度的分析以及控制精度的措施等，普通車床應用微機控制系統進行改造數控改造后，可以提高工藝水平和產品質量，減輕操作者的勞動強度�；谏鲜龇治�，本課題的研究具有較高的現實意義。
二、主要研究內容
1.普通車床數控改造方案的確定，進行總體設計。
2.對普通車床數控改造進行結構設計與計算，包括主軸進給系統設計、機床縱、橫進給伺服系統的設計等。
3. 對改造后的經濟型數控車床伺服進給系統建立控制原理模型。
4. 根據進給系統的控制原理模型，對影響伺服系統系統的因素進行分析。
5. 對影響伺服傳動精度的因素齒輪傳動精度、滾珠絲杠副傳動精度等進行深入研究，并提出相應的改進方法。
6. 對影響伺服元件伺服精度的因素步進電機步矩角精度等進行深入研究，并提出相應的改進方法。
三、擬解決的關鍵問題
1. 普通車床數控改造進給伺服系統機械部分的設計與計算。
2. 對經濟型數控車床伺服進給系統建立控制原理模型。
3. 根據進給系統的控制模型，分析系統的誤差來源及影響系統精度的因素。
4. 設計步進電機細分驅動電路，提高伺服進給系統的控制精度。
四、擬解決方案及關鍵技術
1. 普通車床數控改造進給伺服系統機械部分的設計與計算內容包括：確定系統的負載，運動部件慣量計算，步進電機的選擇，滾珠絲杠副的選擇和計算、滾珠絲杠副的剛度驗算等。
2. 對改造后的經濟型數控車床伺服進給系統建立控制原理模型。
3. 根據伺服進給系統控制原理模型，分別對伺服驅動元件的伺服精度、伺服機械傳動元件傳動精度進行分析，分析影響經濟型數控車床定位精度主要因素。
4. 在伺服進給系統控制電路中加入步進電機細分驅動設計，改善步矩角特性，提高經濟型數控車床的定位精度。
五、創新點
1. 運用機電一體化系統設計思路與方法進行普通車床數控改造的結構設計，在設計上達到有高的靜動態剛度;運動副之間的摩擦系數小，傳動無間隙;便于操作和維修。
2. 從經濟型數控車床的控制原理模型分析影響整個系統精度的關鍵因素，分析影響機床機床定位精度的各項誤差來源，提出相應的改進方法并應用于機床結構設計中。
3. 運用步進電機細分驅動技術，設計基于單片機控制的步進電機的細分驅動電路，減小步進電機的步距角及機床的脈沖當量，提高經濟型數控車床的加工精度，改善電機運行的平穩性，減小噪聲，增加控制的靈活性。
六、課題預計目標
1.普通車床數控改造的方案的研究，進行總體設計。
2. 對經濟型數控車床的伺服進給系統建立控制原理模型，并根據進給系統的控制原理模型，對影響系統精度的關鍵因素進行分析。
3. 研究提高機械傳動部件的傳動精度與剛度的方法，對普通車床數控改造進行結構設計，改善伺服進給系統的伺服特性。
4. 設計一種基于單片機控制的步進電機的細分驅動電路，提高伺服進給系統的分辨率。
七、課題研究進展計劃
預計本課題研究進展主要分以下幾個階段：
1. 2007年11月～2007年12月 查看文獻資料并撰寫開題報告
2. 2007年12月～2008年03月 收集相關方面的資料，以普通車床數控改造為例進行總體設計
3. 2008年03月～2008年04月 學習機床伺服進給系統的設計等方面知識
4. 2008年04月～2008年07月 進行結構設計，繪制普通車床數控改造縱、橫向進給系統裝配圖
5. 2008年07月～2008年08月 學習機床控制精度等方面知識
6. 2008年08月～2008年09月 對機床進行精度分析
7. 2008年09月～2008年10月 研究提高機床控制精度的措施
8. 2008年11月～2008年12月 完成畢業論文
9. 2008年12月 畢業答辯
參 考 文 獻
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數控專業開題報告 5
一、數控漸進成形技術介紹
學者Shoekel在他的著作中預言隨著自動控制技術的不斷發展進步，板料成形設備將會變得更加靈活。Lesak在其申請的專利中首次提出了利用簡單成形工具對板件進行加工的板料無模成形思想，但受限于當時的技術水平這種技術沒有進一步向前發展。后來隨著相關技術的不斷發展，直到上個世紀90年代，松原才正式提出了板料數控漸進成形技術。
板料數控漸進成形技術引入“分層制造”的思想，首先將要加工的零件在高度上離散成若干層，再由AD/A軟件在每層沿零件輪廓生成相應的加工軌跡，簡單的成形工具頭沿著該軌跡對板件進行逐層加工，得要想要加工的零件。由于數控漸進成形是對板料進行逐層逐點進行加工，靠局部變形的積累獲得整個零件，因此具有加工方式靈活、加工精度高等優點，能夠成形出形狀復雜的鈑金零件。數控漸進成形技術從零件的三維結構設計到零件的加工軌跡生成再到零件最終成形都具有很強的靈活性，零件的尺寸或者形狀變動時只需在AD/A軟件里改動零件模型即可。因此，該技術特別適合用于鈑金類新產品的開發、試制及小批量生產。
板料數控漸進成形技術按其加工方式分為單點（負）漸進成形和雙點（正）漸進成形。單點漸進成（Sinle Point Inreental Forin—SPIF）是一種不需要任何模具支撐的漸進成形方式。金屬板被夾具固定在支架上，板下面懸空，工具頭沿特定的軌跡由金屬板四周向中心逐漸加工，此時金屬板在力的拉伸作用下變形。零件成形過程中金屬板料只跟工具頭接觸，成形過程中不需要模具支撐，因此單點漸進成形具有加工方式靈活、加工范圍廣、對設備依賴性不強、占用生產資源少等特點。此外，只需要在AD軟件里改變零件幾何模型就可以獲得不同的成形軌跡，進而加工出相應形狀的零件，所以單點漸進成形的操作性較好，但是因為成形過程中只是工具頭和金屬板的接觸，系統剛度相對較小，成形后零件容易發生回彈，導致零件成形精度較差。
二、數控漸進成形優缺點
不同與沖壓等塑性加工工藝，數控漸進成形是金屬板件塑性加工的一種新的成形方式，主要有以下優點：
1、無模加工
漸進成形不需要專門的成形模具即可對金屬板進行加工，特別是單點漸進成形技術，真正實現了無模具加工；即使是雙點漸進成形也僅僅需要簡單的模具，而且模具的制作可以是代木、纖維等材料，相對于沖壓模的制作能大大節省時間成本和資金成本。
2、成形設備簡單、成本低
漸進成形技術對設備的依賴性不高，普通的數控銑床進行簡單的改造后就可以達到專用漸進成形機床的加工效果，對板料的漸進成形可以在普通數控銑床、漸進成形專用機床、數控加工中心等設備上實現；用來進行漸進成形刀具只是簡單的圓形成形工具頭，工具頭不需要特殊的加工處理，只需保證硬度和表面粗糙度即可，這也降低了加工成本。
3、適合新產品的開發
市場上常見的商用AD/A軟件里就可實現從零件結構設計到加工參數優化再到成形軌跡生成整個過程的無縫銜接；當零件尺寸需要改動時，只需在軟件中改動相應的結構模型就可以實現成形軌跡的改變。
4、復雜板料零件成形
由于漸進成形是對板料進行逐點逐層成形因此可實現對復雜鈑金類零件的成形且成形精度高。
5、成形力小
零件漸進成形過程中只有工具頭底部很小的區域與板料相接觸，每層板料變形區域也僅限于該區域，且工具頭在相鄰加工層之間的進給量Δ一般為0、2—1，因此所受成形力較小。
6、成形過程無噪音污染，對環境友好
零件漸進成形時，特別是進行單點漸進加工時，金屬板和工具頭的接觸區域很小，加工過程中不會出現振動、沖擊等現象，整個加工過程中幾乎無噪聲污染。
數控漸進成形的缺點
漸進成形的缺點主要包括：
1、零件尺寸精度差
金屬板料在工具頭的擠壓下發生彈塑性變形，加工完成后，塑性變形部分被保留下來，而彈性變形部分產生回彈，再加上零件成形后的殘余應力等因素，導致實際得到的零件形狀跟設計的零件形狀之間存在誤差。特別是對于單點漸進成形，系統剛度較小，回彈更嚴重。此外，相關成形參數（增量步長Δ、成形角度θ、運動軌跡、工具頭直徑D等）的改變，也會影響到零件最終成形精度。
2、減薄嚴重，零件壁厚分布不均勻
零件壁厚跟金屬板初始厚度和成形角度有關，理論上，近似符合正弦定理。但在現實成形時，由于板材變形過程的復雜性和金屬塑性流動不確定性等因素，正弦定理并不能很好的用來進行板料厚度變化的預測，零件壁厚在某些位置減薄嚴重，其余位置厚度也不均勻，較薄的厚度往往達不到零件使用要求。
3、單件零件成形時間長，成形效率低
漸進成形所用時間跟零件尺寸大小、成形軌跡、進給速度等因素有關。由漸進成形原理可知，相對于沖壓成形，單個零件的成形效率要低很多。特別是當零件尺寸較大，采用增量步長較小的情況下，成形效率更會大大降低。
三、數控漸進成形研究現狀
板料數控漸進成形技術是在現代社會消費者對產品多樣化、個性化需求越來越多的背景下提出的，是一種新型的適合新產品開發、試制的制造技術，該技術的進一步發展不僅可以豐富塑性加工理論的知識體系，還具有廣闊的工業應用空間。數控漸進成形技術自被提出以來，便憑借自身的優點引起國內外大量學者的廣泛關注。目前，對該技術的研究主要集中在下幾個方面：
1、成形機理和性能
成形極限圖（FL）通常用來描述一種工藝的成形性能。大量研究表明漸進成形技術的成形極限圖大致是一條位于第一象限負斜率的直線，而傳統的成形極限圖是一條V線，如圖1、6所示。因此，漸進成形技術能顯著提升材料的加工潛力，成形出大應變的零件。Haan和Jeswiet對比研究了旋轉成形、旋壓成形和漸進成形三種板料成形技術的成形特征和成形機理，凸顯了板料漸進成形技術的優勢。Jakson和Allwood對拼焊銅板進行了漸進成形，研究零件成形過程中金屬板的變形過程和變形機理。作者分別測量了單點漸進成形和雙點漸進成形后零件厚度方向上的'應變分布，發現在與工具頭運動方向相切的方向上，板料主要發生拉伸和剪切變形，與在工具頭運動平行的方向上，板料主要發生剪切變形；作者還發現隨著拉伸和剪切作用的不斷加劇，零件實際測量厚度跟正弦曲線預測厚度之間的誤差會逐漸增大。S.atea等研究了主要成形參數對板件成形性能的影響，發現零件經多道次漸進成形后壁厚分布更均勻；增量步長對板件成形性能的影響還不十分明確；增加主軸轉速或者減小工具頭進給速度都能使板件成形性能提高；小尺寸圓形工具頭螺旋軌跡加工時，板件極限成形角較大。Raju等將幾個薄銅板疊加在一起進行單點漸進成形，分別得到每塊薄銅板的成形極限圖，研究每塊薄銅板的成形性能。
劉兆兵等通過試驗驗證了板料的成形性能跟成形角度和刀具軌跡的垂直進給量有關，作者還研究了不同成形參數對工具頭與金屬板之間成形力的影響。馬琳偉等數值模擬不同成形軌跡下零件漸進成形過程，作者將零件分成四個不同的變形區，探討每個變形區的變形特點和變形過程。
2、數值模擬研究
Duou等數值模擬了零件多道次單點漸進成形的成形過程，在零件尺寸精度、厚度分布等方面與試驗結果進行對比研究。Arfa等通過試驗和數值模擬對比研究了板料初始厚度、成形角度、成形零件形狀和刀具軌跡等因素對成形過程中力的大小的影響。D.Neto等采用實體單元數值模擬了AA707—鋁合金圓錐零件單點漸進成形過程，分析了板料變形機理和板料與工具頭接觸區域應力狀態。
李超等對同一截面圓錐零件分別進行單道次和兩道次漸進成形數值模擬，發現兩道次漸進成形比單道次漸進成形零件厚度分布更加均勻。范國強等模擬了自阻電加熱的情況下鈦合金板進行漸進成形的過程，并分析了成形過程中的溫度變化規律，發現自阻電加熱單點漸進成形存在很大的內應力。李瓏果等借鑒數控加工中PY銑的思想提出虛擬靠模法，獲得復雜空間運動軌跡，成形路徑可直接用于后續的數值模擬分析。李磊等應用韌性準則，基于有限元數值模擬技術，準確的預測了硬鋁板的成形極限。
3、成形軌跡優化
Hu hu等提出一種基于零件三角網格模型，利用固定殘余波峰高度原理的螺旋路徑生成方法。這種螺旋路徑不僅使成形后零件厚度更均勻還能提高零件成形尺寸精度，且零件表面更加光滑。
B.Taleb Arahi等把傳統的拉伸成形同漸進成形結合起來，大大提高了零件加工的可操作性，且有效改善了零件的使用性能。Rauh等討論了加工路徑類型和其他工藝參數對零件漸進成形質量的影響，提出一種智能生成和控制加工軌跡的方法，該方法根據對成形過程的實時評估來設計、控制加工路徑。
莫建華等基于V++編程思想利用程序實現了工具頭壓入點均勻分布，消除了零件表面壓痕現象，提高了板料數控漸進成形的質量。李湘吉等把多點成形與漸進成形結合起來，利用兩種不同技術的優勢，提高成形效率和成形精度，改善零件成形性能。周六如采用平行線形軌跡路徑法，多道次成形出直壁零件，發現影響直壁矩形零件漸進成形的主要參數是成形半錐角。史曉帆等通過自阻電阻加熱方法提高了板料的成形性能。
數控專業開題報告 6
一、課題名稱：
數控銑床及加工中心產品設計
二、選題理由
制造技術是各國經濟競爭的重要支柱之一，經濟的成功在很大程度上得益于先進的制造技術，而機床是機械制造技術重要的載體，它標志著一個國家的生產能力和技術水平。
機床工業是國民經濟的一個重要先行部門，擔負這為國民經濟各部門提供現代化技術裝備的任務，以1994年為例，全世界基礎的消費額達261.7億美元。其中美國的消費額56億美元、中國33.6億美元。所以，在我國國民經濟建設中，機床工業起著重要的作用。然而在機械制造業中，大批大量生產時采用專用機床、組合機床、專用自動線等并配以相應的工裝，這些設備的初期投資費用大、生產準備時間長，并且不適應產品的更新換代。單件小批生產時，由于產品多變而不宜采用專用機床，特別是在國防、航空、航天和深潛的部門，其零件的精度要求非常高，幾何形狀也日趨復雜，且改型頻繁，生產周期短，這就要求迅速適應不同零件的加工。書空機床就是在這樣的背景下產生和發展起來的一種新型自動化機床，它較好的解決了小批量、品種多變化、形狀復雜和精度高的零件的自動化加工問題。隨著計算機技術，特別是微型計算機技術的發展及其在數控機床上的應用，機床數控技術正從普通數控向計算機數控發展。一個國家數控機床的擁有量（相對值），標志著這個國家機械制造業的現代化程度。數控銑床和加工中心因其特有的加工方式及其加工范圍廣在數控機床中占有重大的比例，因此研究《數控銑床及加工中心產品設計》具有重大意義。
三、國內外研究現狀
當今世界，工業發達國家對機床工業高度重視，競相發展機電一體化、高質量、高精、高效、自動化先進機床，以加速工業和國民經濟的發展。長期以來，歐、美、亞在國際市場上相互展開激烈競爭，已形成一條無形戰線，特別是隨微電子、計算機技術的進步，數控機床在20世紀80年代以后加速發展，各方用戶提出更多需求，早已成為四大國際機床展上各國機床制造商競相展示先進技術、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實力、加速數控機床產業發展，實是緊迫而又艱巨的任務。數控機床出現至今的50年，隨科技、特別是微電子、計算機技術的進步而不斷發展。美、德、日三國是當今世上在數控機床科研、設計、制造和使用上，技術最先進、經驗最多的國家。
例如：在19世紀初時是1mm級，到20世紀初時提高到了0.01mm級。而近30年來，普通機械加工的精度已從0.01mm提高到0.005mm級，精密加工的精度已從1um級提高到0.02um級，超精密加工的精度已從0～0.01um級進入納米級。在表面粗糙度方面，日本用螢光碳素泡沫拋光劑和細微SiO2粉末拋光工作，成功獲得了小于0.0005um的表面粗糙度。過去們只注意表面粗糙度、波度和紋理等表面特征，忽視了表面之下0.38mm范圍內的內部效應，即次表面效應對零件可靠性的影響。這方面尚需深入研究，采取相應措施，方能提高產品的質量和使用壽命及可靠性。
中國於1958年研制出第一臺數控機床，發展過程大致可分為兩大階段。在1958～1979年間為第一階段，從1979年至今為第二階段。第一階段中對數控機床特點、發展條件缺乏認識，在人員素質差、基礎薄弱、配套件不過關的情況下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、終因表現欠佳，無法用於生產而停頓。主要存在的問題是盲目性大，缺乏實事求是的科學精神。在第二階段從日、德、美、西班牙先后引進數控系統技術，從日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奧、韓國、臺灣省共11國（地區）引進數控機床先進技術和合作、合資生產，解決了可靠性、穩定性問題，數控機床開始正式生產和使用，并逐步向前發展。在20余年間，數控機床的設計和制造技術有較大提高，主要表現在三大方面：培訓一批設計、制造、使用和維護的人才；通過合作生產先進數控機床，使設計、制造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進技術的差距；通過利用國外先進元部件、數控系統配套，開始能自行設計及制造高速、高性能、五面或五軸聯動加工的數控機床，供應國內市場的需求，但對關鍵技術的`試驗、消化、掌握及創新卻較差。至今許多重要功能部件、自動化刀具、數控系統依靠國外技術支撐，不能獨立發展，基本上
處於從仿制走向自行開發階段，與日本數控機床的水平差距很大。存在的主要問題包括：缺乏象日本“機電法”、“機信法”那樣的指引；嚴重缺乏各方面專家人才和熟練技術工人；缺少深入系統的科研工作；元部件和數控系統不配套；企業和專業間缺乏合作，基本上孤軍作戰，雖然廠多人眾，但形成不了合力。
四、研究內容：
1.按圖紙要求制定真確的工藝方案
2.選擇合理的刀具和切削工藝參數
3.編寫數控加工程序
五、研究方法：
首先閱讀大量相關文獻資料，教材及新聞背景資料，包括機械制造的原理及方法，質量管理應用，數控機床現有技術水準，國際水平探討方面的書籍，報刊。以了解可靠性的內容，質量管理的概況和數控機床領域的基本知識體系。然后通過調研，進一步了解企業現狀及需求。接下來進行分析與設計。確定數據來源的真實準確。再進行系統設計由于現有設備所采用的是分析設計方法，因此可以首先對原有設備進行適當的測試與調試，然后使用快速原型方法來提高加工質量，等得到企業有效的反饋信息后再可以考慮用統計分析法和棕合法進行接下去的再分析，再設計
六、進展按排：
1、準備階段（12月15日～12月30日）。搜集有關資料，準備參考資料
2、完成開題報告及論文大綱交老師批閱（1月1日～1月15日）
3、依據論文大綱完成論文一稿交老師批閱（1月16日～3月10日）
4、完成論文二稿交老師批閱（3月11日～4月10日）
5、完成三稿（4月11日～4月30日）
6、完成相關論文簡介、答辯提綱，準備答辯階段（5月1日～5月10日）
7、畢業設計答辯階段（5月中旬）
七、主要參考資料：
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6、黃鶴汀，王芙蓉，金屬切削機床（上冊），機械工業出版社，2015年7月第1版第10次印刷
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