工程硕士选题申请表.docx
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工程硕士选题申请表.docx
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工程硕士选题申请表
学号:
南京理工大学
工程硕士学位论文选题申请表
学号
姓名
工程领域机械工程
研究方向机械制造及其自动化
学校导师
企业导师
填表日期2016年10月5日
说明
1.此表于课程学习结束后,在充分调研基础上,经指导教师指导,由工程硕士生本人填写。
经导师签署意见、学院(系)学位评定分委员会审批,报研究生院备案。
2.选题一经审批,并报备案后,非经同样手续不得更改。
3.本表作为论文答辩和学位审定的材料之一。
论文题目
数控车削中心动力刀架的计算机辅助设计
选题工程背景和应用价值:
在现代制造系统中,数控技术是关键技术,它的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,它对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。
数控技术也最能体现现代制造技术的高效益和软硬件发展的综合水平,它的发展可以保证产品得到极高的加工精度和稳定的加工质量,提高加工的自动化程度和生产效率,缩短加工时间和生产周期,使产品具有精度协调性和互换性,增强了对复杂曲面的设计和加工能力等,从而为现代制造技术的完善和发展提供了保证。
数控车削中心是在数控车床发展过程中开发出的一种具有多工序加工能力的数控车床,它兼有数控车床和加工中心的加工性能,是目前各主要工业发达国家竞相发展的一种极为重要的数控机床品种。
它能够完成一般车削以外的工序,是数控车床在扩大工艺范围方面的发展。
不少回转体零件上通常需要进行钻孔、铣削等,比如钻油孔、钻横向孔、铣键槽、铣扁及铣油槽等。
在这种情况下,所有工序最好能够在一次装夹下完成。
这对于降低成本、缩短加工周期、保证加工精度等都具有非常重要的意义,特别是对重型机床,由于其加工的重型工件不容易吊装,更能够显示其优点。
动力刀架是数控车削中心的重要功能部件之一,一般数控车削中心在刀架上备有刀具主轴电动机,自动无级变速,通过传动机构驱动装在刀架上的刀具主轴,这种刀架称为动力刀架。
动力刀架的结构和性能在一定程度上标志着数控车削中心的技术水平,并且与加工精度、生产效率密切相关,体现了数控车削中心的设计和制造技术水平。
其质量的优劣、性能的好坏以及选用合适与否都直接影响着数控车削中心的应用效果。
动力刀架的档次是评判数控车削中心高中低档的依据之一。
动力刀架技术含量高,已趋向专业化开发生产,对动力刀架的研究开发及应用已引起数控车削中心行业的重视。
图形交互式自动编程使数控编程的工作大大简化,是目前CAD/CAM软件的发展方向。
本课题在基于UG软件平台结合数控车削中心动力刀架部件,通过对数控车削中心动力刀架各个零部件进行分析、计算、造型以及对箱体进行数控加工编程和切削仿真,研究复杂形状零件CAD/CAM的方法和应用效果。
论文要解决的问题和拟采取的手段(途径):
论文要解决的问题:
1、通过对数控车削中心动力刀架结构进行分析,对动力刀架的整体方案进行设计,特别是对动力刀架需要实体造型的典型零件进行详细的设计和选用,这是CAD造型的基础,只有了解动力刀架每个零件的形状特征才能够更好的对其进行实体造型。
2、需要采用UG/CAD功能模块完成动力刀架所有零件的实体造型,对动力刀架的刀架轴、刀盘、渐开线齿轮、圆柱凸轮及箱体的造型过程进行详细设计,进一步生成总的装配图、零件图及工程图,为数控加工编程奠定基础。
3、采用UG/CAM功能对动力刀架箱体进行加工编程,利用UG软件生成箱体数控加工刀具轨迹程序,并进一步论证在编程过程中容易遇到的刀具干涉和碰撞问题及解决的方法。
同时结合箱体加工实例建立UG后置处理程序,生成NC程序,并且应用Vericut功能软件对生成的NC程序进行切削仿真。
4、在对形状较为复杂的箱体零件加工过程中,改变以往用普通机床加工的方法,采用五轴数控机床对其进行加工。
在保证加工精度的同时,加工过程中尽量采用一次定位进行多工序加工的方式,大大提高了加工效率和加工精度。
在对箱体切削加工的仿真过程中,主要建立了五轴数控机床模型,编写了相应的后置处理程序,演示了箱体平面加工的数控程序,使数控加工过程更趋于直观形象化。
拟采取的手段(途径):
1、进行典型零件的设计和选用过程中,如对于刀架轴的结构设计,是根据轴的可靠性、工艺性等相关性能来选择材料的,并通过计算来校核设计的轴结构尺寸是否满足强度条件等。
其它凸轮机构的设计、齿轮传动设计等采用类似的方法来进行设计和选用的。
2、通过查阅相关资料及反复实践练习,最终实现编程及生成数控刀具轨迹程序等。
参加为撰写学位论文的科研或工程项目名称
**机床厂数控机床项目改造
项目来源
总经费
项目承担单位
**机床厂
本人承担工作
动力刀架典型零件的实体造型
工程项目计划
起止期
1、动力刀架总体方案设计
2、动力刀架典型零件造型设计、装配及总成
3、利用UG/CAM对箱体的编程及加工
4、干涉碰撞检查
5、项目总结
2016年6月至8月
2016年9月至12月
2017年1月至3月
2017年4月至5月
2017年6月
学位论文计划
起止期
1、通过图书馆、互联网等方式阅读大量文献资料,包括数控车床、机械制造技术、先进制造技术、CAD/CAM等方面的知识,然后再结合自身工作情况,确定论文题目及大纲,并完成论文开题报告;
2、整理资料和文献,及时补充论文需要的资料和文献
3、完成论文初稿,并上交给老师进行检查;
4、对论文初稿进行修改;
5、定稿,并准备毕业论文答辩;
2016年6月至10月
2016年11月至2007年1月
2017年2月-2017年10月
2017年11月至12月
2018年1月
企业导师意见:
该项目整个设计方案合理、可行、适用,同意该学员以此项目为课题进行研究。
签名:
年月日
学校导师意见:
签名:
年月日
开题评审小组意见:
签名:
年月日
学院(系)学位评定分委员会意见:
签名:
年月日
评定等级
A
B
C
D
起止页码
126-127
193-194
1232-1237
159-160
57-59
73-74
128-130
年份
2016
2015
2013
2014
2012
2016
2012
期号
4
20
6
2
4
16
10
卷数
刊物名称
制造技术与机床
机床与液压
东南大学学报
制造技术与机床
组合机床与自动化加工技术
机床与液压
煤矿机械
题目
普通车床用高精度回转方刀架
数控四方刀架原理分析与快速故障诊断方法
基于实例推理的数控刀架快速设计方法
一种新型的双刀架防撞装置
动力刀架振动检测系统关键技术研究
数控车床四刀位精准装刀刀架设计
基于UG的辅助刀架设计与数控加工
作者
陈建勇
李和明
王海巧
赵海东
张智聪
鲁霞
王晓霞
序号
34
35
36
37
38
39
40
起止页码
170-171
103-107
20-37
147-155
307-318
198-218
15-26
1247-1252
124-125
82-85
126-129
年份
2015
2011
2010
2008
2012
2006
2008
2011
2010
2011
2011
期号
6
1
1
18
3
10
12
4
19
卷数
41
42
58
刊物名称
机械工程师
NEWYork:
McGraw-HillPublishingCompany
AnnalsoftheCIRP
ComputersinIndustry
GraphicalModelsandImageProcessing
Computer-AidedDesign
中国机械工程
机械设计与制造
组合机床与自动化加工技术
机床与液压
题目
数控立式车床刀架改制研究
ANewToolingMachanismforCNCMachineTools&Manufacture
CNCtechnologyandprogramming.
ProductandProcessmoxlellingasakernelforvirtualmanufacturingenvironment
SplineinterpolationtechniqueforNCmachines
WaveletMultiresolutionRepresentationofCurvesandSurfaces
ANewapproachtoCNCtoolpathgeneration.
高档数控装备的发展趋势
动力刀架的动力刀座接口研究
动力刀架刀盘结构参数优化
数控车床刀架系统故障分析
作者
沈会
XDFang,NJLee.
SteveKrar,GillA.
KirnuraF.
BeDis,QuanN
L.M.Reissell
CHih-ChingLo.
王太勇
马仕龙
卢晓红
申桂香
序号
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
起止页码
78-82
115-128
34-42
49-52
106-121
98-113
67-88
6-8
83-88
73-75
135
年份
2010
2011
2009
2011
2014
2015
2015
2013
2009
2012
2015
期号
1
4
17
5
卷数
刊物名称
化学工业出版社
北京航空航天大学出版社
山东大学出版社
机械工业出版社
机械工业出版社
机械工业出版社
清华大学出版社
工业技术与职业教育
天津理工大学学报
制造业自动化
科技风
题目
机械设计手册单行本轴承
机械CAD/CAM应用技术--基于UGNX6.0
CAD/CAM数控编程技术一体化教程
CAD/CAM技术
计算机辅助设计与制造
UGNX10.0运动仿真与分析教程
中文版UGNX曲面造型完全学习手册
数控电动刀架的故障诊断与维修
数控机床刀具夹紧系统的改进设计
数控车床电动刀架故障的深度剖析
数控车床的电动刀架故障诊断与维修研究
作者
成大先
吕修海
庞恩泉
宁汝新
乔立红
北京兆迪科技有限公司
鞠成伟
李小静
骆铭
谢祥强
张光宇
序号
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
起止页码
89-108
45-61
112-117
85-97
78-95
210-214
176-179
178-192
54-61
109-121
166-173
年份
2013
2012
2013
2005
2013
2013
2015
2006
2013
2009
2010
期号
卷数
刊物名称
华中科技大学出版社
机械工业出版社
机械工业出版社
东南大学出版社
华中科技大学出版社
高等教育出版社
机械工业出版社
机械工业出版社
机械工业出版社
化学工业出版社
机械工业出版社
题目
先进制造技术
先进制造技术
数控机床结构及应用
数控机床及其使用与维修
数控机床与编程
机械原理
液压与气压传动
现代实用机床设计手册
机械制造装备设计
数控机床结构与维修
实用机床设计手册
作者
任小忠
盛晓敏
王爱玲
宋天麟
吴明友
孙恒
马振福
现代实用机床设计手册编委会
李庆余
王海勇
隋秀凛
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
文献综述
1、数控车削中心动力刀架概述
数控车削中心是在数控车床发展过程中开发出的一种具有多工序加工能力的数控车床,它兼有数控车床和加工中心的加工性能,是目前各主要工业发达国家竞相发展的一种极为重要的数控机床品种[1]。
它能完成一般车削以外的工序,是数控车床在扩大工艺范围方面的发展。
不少回转体零件上常常需要进行钻孔、铣削等,例如钻油孔、钻横向孔、铣键槽、铣扁及铣油槽等。
在这种情况下,所有工序最好能在一次装夹下完成。
这对于降低成本、缩短加工周期、保证加工精度等都有重要意义,特别是对重型机床,由于其加工的重型工件不容易吊装,更能显示其优点.
动力刀架是数控车削中心的重要功能部件之一,一般数控车削中心在刀架上备有刀具主轴电动机,自动无级变速,通过传动机构驱动装在刀架上的刀具主轴,这种刀架称为动力刀架。
动力刀架的结构和性能在一定程度上标志着数控车削中心的技术水平,并且与加工精度、生产效率密切相关,体现了数控车削中心的设计和制造技术水平。
其质量的优劣、性能的好坏以及选用的合适与否都直接影响着数控车削中心的应用效果。
动力刀架的档次是评判数控车削中心高中低档的依据之一。
动力刀架技术含量高,已趋向专业化开发生产,对动力刀架的研究开发及应用已引起数控车削中心行业的重视.
经过近20年的发展,动力刀架逐渐演变为电动和液动两大类别。
电动刀架以欧洲为代表。
由力矩电机驱动,凸轮控制齿盘的松开和刹紧,预定位动作由电磁铁完成,位置信号由编码器发出,采用齿轮减速完成分度、松开、刹紧动作[2]。
这类刀架使用方便,应用最多。
液动刀架以日本技术为基础,日本、韩国和我国台湾省为代表。
采用液压马达驱动,采用间歇分度机构平行共轭凸轮分度和预定位,液压松开刹紧,位置信号用组合传感器发信。
这类刀架刚性好,适用于重负荷切削,且易取向转位就近换刀,大型数控车床应用较多.
国外世界著名数控动力刀架生产企业一个是德国的Sauter(肖特)公司[3],另一个意大利Baruffaldi(巴鲁法蒂)公司,其中德国的Sauter(肖特)公司生产的刀架转位时间最短,且转位准确、定位精度高、动作迅速、稳定可靠,走在世界的前列。
国内刀架生产相对还有一定的差距,国内厂家中技术规格参数指标较高的是烟台环球机床附件集团和沈阳车床数控刀架厂,这两家都是引进了意大利Baruffaldi(巴鲁法蒂)公司技术进行生产的[4]。
其中烟台环球机床附件集团有限公司生产的AK33系列数控转塔刀架可多刀夹持,双向转位和任意刀位就近选刀,实现了加工程序的自动化、高效化。
它采用端齿盘作为分度定位元件,分度工位由二进制绝对值编码器识别。
结构简单性能可靠,配合主机可完成车、铣、钻、镗等工序,特别适合车削中心全功能数控车床。
2、对CAD/CAM的发展状况进行概述
计算机辅助设计(ComputerAidedDesign,简称CAD)和计算机辅助制造(ComputerAidedManufacturing,简称CAM),是近30年来快速发展起来的计算机应用技术,可用于各种行业[5]。
如机械、汽车、船舶、机电、建筑、化工、航空航天等工业。
CAD/CAM是一种硬、软件系统,可直接面向产品或工程设计及制造的全过程。
即方案设计、总体设计、施工设计和加工制造等作业设计。
它不仅为人们提供实现设计及制造某个环节的先进工具,而且结合具体设计及制造过程,提供整套为设计制造系统服务的具有智能性质的辅助手段。
1946年,美国麻省理工学院(MIT)研制成功世界上第一台电子计算机,它的高运算能力和大容量的信息存储能力,使得很多数值分析方法能在计算机上完成[6]。
之后,人们不断将计算机引入设计制造领域。
1952年,世界第一台数控机床在美国MIT试制成功,通过改变数控程序就可实现对不同零件的加工[7]。
之后,MIT研制开发了APT自动编程语言,通过描述走刀轨迹的方法来实现计算机辅助数控编程。
在次基础上人们联想到,能否不描述走刀轨迹,而通过直接描述零件本身来实现数控编程?
这就是CAD的最初概念。
人们设想如何通过直接自动运行各个程序来实现计算机辅助设计过程,并能由此解决不同复杂程度的生产计算问题的各个过程。
此间CAD处于准备孕育阶段,因整个20世纪50年代电子计算机仍处于电子管时代,计算机主要用于科学计算,且使用的是计算机语言编程,图形设计仅具有输出功能。
1963年,美国MIT学者I.E.Sutherland有关人机对话图形通信系统的论文问世,研制成功了世界上第一套实时交互功能的二维SKETCHPAD系统[8]。
该系统允许设计者操作光笔和键盘,在荧光屏上显示图形,实现人机交互作业。
这项成果标志着CAD技术的诞生,为以后CAD技术的发展提供了基本条件和理论基础。
此后陆续出现了许多商品化的CAD系统与设备:
美国IBM公司开发了以大型机为基础的CAD/CAM系统,具有绘图,数控编程和强度分析功能;通用汽车公司为实现各个阶段的汽车设计,研制了CAD-1系统;洛克西德公司出台了CAD/CAM系统等。
1966年又出现了采用通用计算机直接控制多台数控机床的DNC系统。
1978年前后,CAD/CAM技术发展趋于成熟。
伴随计算机硬件的发展,以小型机,微型机为主机的CAD系统逐渐引入市场。
为了适应设计与加工的要求,三维几何处理技术应运而生,出现了面向中小企业的CAD/CAM商品化软件系统。
英国莫林公司研制的由计算机集中控制的自动化制造系统,包含6台加工中心和一条自动运输线,可进行连续作业,并可用计算机编制NC程序,作业计划,统计报表等;美国辛辛那提公司成功地研制了一条FMS柔性制造系统。
1980年以后,CAD/CAM技术进入迅速发展期。
计算机外围设备已逐渐成为系列产品,超大规模集成电路的出现,使计算机硬件成本大幅度下降。
相应的软件技术(如优化设计,有限元设计,数据库技术等)迅速提升,出现了很多商品化软件,推动了CAD/CAM技术的应用和推广,并使其他发达国家向发展中国家发展,从大型企业向中小型企业发展,从军用产品设计向工程产品设计发展,他还使一些与制造过程密切相关的计算机辅助技术得以发展,如计算机辅助工艺规程(CAPP),计算机辅助工装与夹具设计,计算机辅助质量控制(CAQ)等。
1990年以后,CAD/CAM技术一改过去的单一功能,单一领域,单一内容的运行模式,转向集成化,智能化,标准化的方向发展。
系统的继承,是为了实现资源共享,实现产品生产与组织管理的高度自动化,提高产品的市场竞争能力,缩短产品研发周期,加速新产品对市场需求的响应。
为此,国际标准化组织及一些工业发达国家都在从事标准接口的开发;同时,面向对象技术,并行工程思想,人工智能技术,计算机集成制造系统,快速成型技术,敏捷制造技术的研究,又极大地推进了CAD/CAM技术更高水平的发展。
经过五十多年的发展,CAD/CAM技术有了长足的进步。
现在CAD/CAM主要运运行在工作站或微机平台上。
工作站虽然性能优越,图形处理速度快,但价格却十分昂贵,这在一定程度上限制了CAD/CAM技术的推广。
随着Pentium芯片和WindowsNT操作系统的出现并流行,以前只能运行在工作站上的CAD/CAM软件现在也可以运行在微机上。
由于微机的价格远远比工作站低,性能也不比中低档工作站逊色多少,并且windowsNT操作系统的安全性与DOS、Windows3.x、Windows95/98等操作系统相比有了很大提高。
所以,微机平台为普及CAD应用创造了绝好的条件。
在此基础上,CAD/CAM软件厂商展开了新一轮的竞争。
一方面工作站上著名的CAD/CAM的软件(如UG、CATIA)全功能地移植到微机平台,使微机完全对等地实现了工作站环境的处理能力;另一方面CAD/CAM软件打破了原有Unix环境的桎梏,在Windows平台上全面拓展。
Pentium以上处理器和NT环境已经或者正在成为CAD/CAM软件运行和应用的主流平台。
3、对UG辅助产品设计过程进行概述
UGNX是UnigraphicsSolutions公司推出的集CAD/CAM/CAE于一体的三维参数化设计软件,在汽车、交通、航空航天、日用消费品、通用机械及电子工业等工程设计领域得到了大规模的应用[9]。
UGNX6.0是目前NX系列的最新版本,在原有基础上做了大量的改进。
UGNX软件是由多个模块组成的,主要包括CAD、CAM、CAE、注塑模、钣金件、Web、管路应用、质量工程应用、逆向工程等应用模块,其中每个功能模块都以Gateway环境为基础,它们之间既有联系又相互独立。
UG进行产品开发时,所有数控加工都是CAD建模开始,也是对产品开发的第一步,以后的所有工作都是建立在它的基础之上的,也就是说CAD是CAM的基础。
在CAM中需要CAD进行曲面设计、复杂零件造型和模具设计;在CAD中对零件及部件所做的任何改变,都会在CAM有所反应。
UGCAD/CAM集成编程的主要特点是[10]:
在零件设计阶段,零件的几何形状可采用CAD/CAM集成系统中的几何设计模块在图形交互方式下进行定义、显示和修改,最终得到零件的几何模型。
数控编程的一般过程包括刀具的定义或选择、刀具相对于零件表面的运动方式的定义、切削参数的确定、走刀轨迹的生成、加工过程的动态仿真显示、NC程序的生成等。
该方法一般都是在菜单及命令驱动等图形交互方式下完成的,具有形象、直观和高效等优点。
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