数控机床进给系统数字化设计技术研究与系统开发

摘要

目前我国数控机床的设计制造水平与国外先进水平还有相当大的差距，高档数控机床主要依赖进口，造成这种局面的重要原因之一就是以数字化、智能化为特征的先进设计手段的缺失，使得产品设计效率和设计质量难以提高。因此，研究数控机床数字化设计手段，对我国机床行业发展的具有重要意义。进给系统是数控机床的重要组成部分，机械结构复杂，零部件繁多，其设计水平直接影响整机的精度和质量，对数字化设计的需求尤为迫切。
　　本文针对数控机床进给系统数字化设计的迫切需求，将数字化设计方法和手段应用于进给系统设计，研究并开发进给系统数字化软件系统。基于软件工程的思想，在功能需求和性能需求分析基础上，设计了软件系统的体系结构，进行了数据流图分析，给出了系统的功能结构，完成了数控机床进给系统数字化设计软件系统的总体设计。为了能够实现进给系统流程化和自动化设计计算，本文深入分析了进给系统的设计过程和关键功能部件的设计计算方法，给出了进给系统及关键部件详细设计计算流程。在此基础上，广泛收集进给系统设计计算过程中的事实性和规则性知识，采用产生式表示法进行组织和归纳，建立了进给系统设计知识库;基于正向推理的原则，进行推理机的设计，将知识库中的设计知识充分应用于进给系统选型设计过程中，在提高设计效率的同时保证设计方案的合理性。
　　基于上述关键内容的研究，本文设计了软件系统的数据库，应用C＃语言开发了数控机床进给系统数字化设计软件系统，并进行了实例验证，表明软件系统的正确性。

目录

声明

摘要

图表清单

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．1．1 课题的研究背景

1．1．2 课题的研究意义

1．2 国内外相关研究综述

1．2．1 数字化与智能化设计概述

1．2．2 机床数字化设计的研究现状

1．2．3 数控机床进给系统数字化设计现状

1．3 课题来源和主要研究内容

2 数控机床进给系统数字化设计软件系统总体设计

2．1 数控机床进给系统的机械结构

2．2 系统需求分析

2．2．1 系统功能需求

2．2．2 系统性能需求

2．3 系统结构与功能设计

2．3．1 系统体系结构设计

2．3．2 系统数据流图分析

2．3．3 系统功能结构设计

2．4 系统开发的关键技术

2．4．1 数控机床进给系统的设计计算分析

2．4．2 基于知识推理的专家系统的设计与应用

2．5 本章小节

3 数控机床进给系统的设计计算分析

3．1 进给系统设计计算流程分析

3．1．1 滚珠丝杠副的选型设计

3．1．2 滚动导轨副的选型设计

3．1．3 伺服电机的选型设计

3．1．4 滚动轴承的选型设计

3．1．5 联轴器选型设计

3．1．6 系统总体刚度计算

3．2 软件系统的工作流程设计

3．3 本章小结

4 基于知识推理的专家系统的设计和应用

4．1 专家系统的结构和简化

4．2 系统知识库设计

4．2．1 知识表示方法

4．2．2 机床进给系统设计知识库设计

4．3 系统推理机设计

4．3．1 产生式系统的推理机制

4．3．2 基于正向推理的机床进给系统选型推理机设计

4．4 本章小结

5 软件系统的开发与实现

5．1 软件开发环境

5．1．1 系统的开发技术

5．1．2 系统的开发环境

5．2 数据库的设计

5．3 软件应用实例

5．3．1 任务管理模块

5．3．2 选型计算模块

5．3．3 选型结果管理模块

5．3．4 样本数据管理模块

5．4 本章小结

6 总结与展望

6．1 论文工作总结

6．2 不足与展望

致谢

参考文献

附录

附件1：精密滚珠丝杠精度等级表

附件2：滚珠丝杠轴外径选择参数表