开题报告--普通机床数控改造的结构设计及精度分析

第一篇：开题报告--普通机床数控改造的结构设计及精度分析

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普通机床数控改造的结构设计及精度分析

一、课题概述、背景及意义

工业发达国家的军、民机械工业，在70年代末、80年代初已开始大规模应用数控机床。其本质是，采用信息技术对传统产业（包括军、民机械工业）进行技术改造。除在制造过程中采用数控机床、FMC、FMS外，还包括在产品开发中推行CAD、CAE、CAM、虚拟制造以及在生产管理中推行MIS（管理信息系统）、CIMS等等。以及在其生产的产品中增加信息技术，包括人工智能等的含量。由于采用信息技术对国外军、民机械工业进行深入改造（称之为信息化），最终使得他们的产品在国际军品和民品的市场上竞争力大为增强。而我们在信息技术改造传统产业方面比发达国家约落后20年。如我国机床拥有量中，数控机床的比重（数控化率）到1995年只有1.9％，而日本在1994年已达20.8％，因此每年都有大量机电产品进口。这也就从宏观上说明了机床数控化改造的必要性。

微观上看，数控机床比传统机床有以下突出的优越性，而且这些优越性均来自数控系统所包含的计算机的威力。① 可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。由于计算机有高超的运算能力，可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复合成复杂的曲线或曲面。②可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高3～7倍。③ 加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要“修配”。④ 可实现多工序的集中，减少零件在机床间的频繁搬运。⑤ 拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。由以上五条派生的好处如：降低了工人的劳动强度，节省了劳动力（一个人可以看管多台机床），减少了工装，缩短了新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应等等。此外，机床数控化还是推行FMC（柔性制造单元）、FMS（柔性制造系统）以及CIMS计算机集成制造系统）等企业信息化改造的基础。数控技术已经成为制造业自动化的核心技术和基础技术。

机床的数控改造，主要是对原有机床的结构进行创造性的设计，最终使机床达到比较理想的状态。机床数控化改造有以下优点：①节省资金。机床的数控改造同购置新机床相比一般可节省60%左右的费用，大型及特殊设备尤为明显。一般大型机床改造只需花新机床购置费的1/3。即使将原机床的结构进行彻底改造升级也只需花费购买新机床60%的费用，并可以利用现有地基。②性能稳定可靠。因原机床各基础件经过长期时效，几乎不会产生应力变形而影响精度。③提高生产效率。机床经数控改造后即可实现加工的自动化效率可比传统机床提高 3至5倍。对复杂零件而言难度越高功效提高得越多。且可以不用或少用工装，不仅节约了费用而且可以缩短生产准备周期。

在美国、日本和德国等发达国家，它们的机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个“永恒”的课题。我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。在美国、日本、德国，用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。

目前机床数控化改造的市场在我国还有很大的发展空间，现在我国机床数控化率不到3％。我国大量的普通机床应用于生产第一线，用普通机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展，数控机床则综合了数控技术、微电子技术、自动检测技术等先进技术，最适宜加工小批量、高精度、形状复杂、生产周期要求短的零件。当变更加工对象时只需要换零件加工程序，无需对机床作任何调整，因此能很好地满足产品频繁变化的加工要求，所以必须大力提高机床的数控化率。数控机床的发展，一方面是全功能、高性能；另一方面是简单实用的经济型数控机床，具有自动加工的基本功能，操 1

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作维修方便。经济型数控系统通常用的是开环步进控制系统，功率步进电机为驱动元件，无检测反馈机构，系统的定位精度一般可达±0.01，已能满足加工零件的精度要求。这几年，国家加大了对这类机床的改造力度，国防科工委更是推行了万台机床数控化计划，车床、铣床的数控化改造需求量很大。本课题以普通车床的数控改造为例，研究机床数控改造的方法，包括其结构的改造设计，机床改造后性能与精度的分析以及控制精度的措施等，普通车床应用微机控制系统进行改造数控改造后，可以提高工艺水平和产品质量，减轻操作者的劳动强度。基于上述分析，本课题的研究具有较高的现实意义。

二、主要研究内容

1.普通车床数控改造方案的确定，进行总体设计。

2.对普通车床数控改造进行结构设计与计算，包括主轴进给系统设计、机床纵、横进给伺服系统的设计等。

3.对改造后的经济型数控车床伺服进给系统建立控制原理模型。

4.根据进给系统的控制原理模型，对影响伺服系统系统的因素进行分析。

5.对影响伺服传动精度的因素齿轮传动精度、滚珠丝杠副传动精度等进行深入研究，并提出相应的改进方法。

6.对影响伺服元件伺服精度的因素步进电机步矩角精度等进行深入研究，并提出相应的改进方法。

三、拟解决的关键问题

1.普通车床数控改造进给伺服系统机械部分的设计与计算。2.对经济型数控车床伺服进给系统建立控制原理模型。

3.根据进给系统的控制模型，分析系统的误差来源及影响系统精度的因素。4.设计步进电机细分驱动电路，提高伺服进给系统的控制精度。

四、拟解决方案及关键技术

1.普通车床数控改造进给伺服系统机械部分的设计与计算内容包括：确定系统的负载，运动部件惯量计算，步进电机的选择，滚珠丝杠副的选择和计算、滚珠丝杠副的刚度验算等。

2.对改造后的经济型数控车床伺服进给系统建立控制原理模型。3.根据伺服进给系统控制原理模型，分别对伺服驱动元件的伺服精度、伺服机械传动元件传动精度进行分析，分析影响经济型数控车床定位精度主要因素。

4.在伺服进给系统控制电路中加入步进电机细分驱动设计，改善步矩角特性，提高经济型数控车床的定位精度。

五、创新点

1.运用机电一体化系统设计思路与方法进行普通车床数控改造的结构设计，在设计上达到有高的静动态刚度；运动副之间的摩擦系数小，传动无间隙；便于操作和维修。

2.从经济型数控车床的控制原理模型分析影响整个系统精度的关键因素，分析影响机床机床定位精度的各项误差来源，提出相应的改进方法并应用于机床结构设计中。

3.运用步进电机细分驱动技术，设计基于单片机控制的步进电机的细分驱动电路，减小步进电机的步距角及机床的脉冲当量，提高经济型数控车床的加工精度，改善电机运行的平稳性，减小噪声，增加控制的灵活性。

六、课题预计目标

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1.普通车床数控改造的方案的研究，进行总体设计。

2.对经济型数控车床的伺服进给系统建立控制原理模型，并根据进给系统的控制原理模型，对影响系统精度的关键因素进行分析。

3.研究提高机械传动部件的传动精度与刚度的方法，对普通车床数控改造进行结构设计，改善伺服进给系统的伺服特性。

4.设计一种基于单片机控制的步进电机的细分驱动电路，提高伺服进给系统的分辨率。

七、课题研究进展计划

预计本课题研究进展主要分以下几个阶段：

1.2007年11月～2007年12月 查看文献资料并撰写开题报告

2.2007年12月～2008年03月 收集相关方面的资料，以普通车床数控改造为例进

行总体设计

3.2008年03月～2008年04月 学习机床伺服进给系统的设计等方面知识

4.2008年04月～2008年07月 进行结构设计，绘制普通车床数控改造纵、横向进给系统装配图

5.2008年07月～2008年08月 学习机床控制精度等方面知识 6.2008年08月～2008年09月 对机床进行精度分析

7.2008年09月～2008年10月 研究提高机床控制精度的措施 8.2008年11月～2008年12月 完成毕业论文 9.2008年12月 毕业答辩

参 考 文 献

[1] 刘跃南.机床计算机数控及其应用[M].北京：机械工业出版社，1997.[2] 王爱玲.现代数控机床结构与设计[M].北京：兵器工业出版社，1999.[3] 周文玉.数控加工技术基础[M].北京：中国轻工业出版社，1999.[4] 朱晓春.数控技术[M].北京：机械工业出版社，2003.[5]张柱良.数控原理与数控机床.北京：化学工业出版社，2003.[6]］朱正伟.数控机床机械系统.北京：中国劳动社会保障出版社，2004.[7] C616车床经济型数控改造总体方案及主要部件的设计[J]，机床与液压，1999，3：50~52.[8] 杨祖孝.数控机床进给滚珠丝杠的选择和计算[J]，机床与液压，1999，3：50~52.[9] 徐桦.直线滚动导轨副的选择程序及寿命分析[J]，机械设计与制造，1999，3：3~5.[10] 翁史烈.现代机械设备设计手册-设计基础[M].北京：机械工业出版社，1996.[11] 吴宗泽.机械设计实用手册[M].北京：化工出版社，2003.[12] 刘晓宇.刘德平.普通机床数控化改造关键技术的设计与计算[J]，机械设计与制造，2007，9：42~44.[13] 唐林.C616车床的经济型数控改造总体方案及主要零部件的设计 [J]，新技术新工艺，2007，6：48~50.[14] 南京工艺装备制造厂 精密滚珠丝杠副说明书 [15] P．P．Acarnley．Stepping Motors．A Guid to Modern Theory and Practice．Short Run Press Ltd，1982 [16] H.J Van de Straete etal: Servo Motor Selection Criterion for Mechantronic Application, IEEE/ASME Trans.on Mechantronics,Vol.3,No.1 43~44,1998.[17] Kuo B．C．and Wells B．H．Microcomputer Control of stepMotors．CSRL Report No．237，Control Systems Research Laboratory，University of Hlinois，p．17，August 1976 [18] Y.Koren, C.C.Lo.Advanced controllers for feed drive [J]，Annals of the CIRP, 1992,41(2), 3

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689-698.[19] 遇天志.开放式数控工作台开发[D].西安：西安交通大学机械学院，2002.[20] 戴曙.数控机床进给系统设计[J]，制造技术与机床，1994，10：45～49.[21]徐杜，蒋永平，周韶勇等.全数字式步进电机连续细分方法与实现［J］.微特电机，1997，2：25～29.[22]王宗培.步进电动机及其控制系统［M］.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1984.4～5.[23]周尊源，S M欧文斯.正弦波细分步进电机微步驱动器［J］.微特电机，1997，（5）：29～37.[24]范正翘，刘进，程胜.单片机控制的步进电机综合微步距驱动系统［J］.微特电机，1996，（3）：30～31.[25] 张福荣,王钧,李志梅.数控机床进给运动对加工精度的影响[J]，机床与液压，2006，4：92~99.[26] 程树康.步进电机细分控制电流的定量描述［J］.电工电能新技术，1990，3：25～27.[27] 肖本贤．步进电机微步驱动技术研究．［J］.自动化与仪表，1997，5：20～23.[28] 李忠杰，宁守信.步进电机应用技术，北京：机械工业出版社，2000.[29] 丁锋.开环数控系统控制精度分析[J]，机床与液压，2001，2：94~95.

第二篇：结构设计开题报告

结构设计开题报告

结构设计开题报告1

1.设计(或研究)的依据与意义：

本工程为某城区办公楼采用多层框架结构，为永久性建筑。该楼总建筑面积为8000㎡，拟建位置另行给定,抗震设防烈度为8度。

根据城市城市规划.建筑规模和要求以及现有的气象条件(气温.相对湿度.主导风向.基本雪压).工程场地地质条件.及材料供应和施工条件进行设计。西城区办公楼由主楼和会议中心两部分组成，主体结构为7层，内外装修均为一般装修。

相关设计依据：

(1).《建筑地基设计规范》 gb50007-xx

(2).《混凝土结构设计规范》 gb500010-xx

(3).《建筑结构荷载规范》 gb50009-xx

(4)、《建筑抗震设计规范》 gb500011-xx

(5).《砌体结构设计规范》 gb50003-xx

(6).《房屋建筑制图统一标准》 cb/t50001-xx

(7).《建筑结构制图标准》、gb/t50105-xx

(8).《建筑设计防火规范》 gb50045-1995

(9).有关标准图集、相关教科书和及相关规定。

意义：

近年来框架结构在世界各地又有了很大的发展，许多城市普遍兴建了包括商场、住宅、旅馆、办公楼和多功能建筑等各种类型的框架建筑。土木工程专业学生毕业后参加或从事框架结构设计已成为必须面对的现实之一。

通过毕业设计对大学期间所学的知识做一个系统的总结和应用，通过自己对在熟悉任务书的基础上参观、比较同类建筑，查阅、搜集有关设计资料使我的所学的知识得以综合的应用，提高综合知识的应用能力，对所学过的知识得以系统的深化。并培养我独立解决建筑设计、结构设计的内容和步骤，及掌握建筑施工图结构施工图绘制的方法，为今后工作打下良好的基础。

同时毕业设计是学生在毕业前半年的最后学习和综合训练的实践性学习环节，是学习深化、拓宽、综合教学的重要过程;是学生学习、研究与实践成果的全面总结;是学生综合素质与实践能力培养效果的全面检验;是学生毕业及学位资格认定的重要依据;也是衡量高等教育质量和办学效益的重要评价内容。所以我们每一个毕业生都应该认真的努力完成自己的毕业设计，使自己成为社会需要的人才。

2.国内外同类设计(或同类研究)的概况综述

框架结构是由梁柱杆系构成，能够承受竖向和水平荷载作用的承重结构体系。一般设计成双向梁柱抗侧力体系，主体结构均宜采用刚接模式。抗震设计时，为协调变形和合理分配内力，框架结构不宜设计成单跨结构。

竖向荷载作用下，框架结构以梁受弯为主要受力特点，梁端弯矩和跨中弯矩成为梁结构的控制内力。水平荷载作用下，框架柱承担水平剪力和柱端弯矩，并由此产生水平侧移，在梁柱节点处，由于协调变形使梁端产生弯矩和剪力，因此产生于柱上下端截面的轴力、弯矩和剪力是柱的控制内力。

随着经济的发展，生活水平的提高，人们对建筑产品也提出了更高的要求，不仅要安全、经济，还要实用、美观。政府办公楼作为公共建筑，在适应时代需求的同时，不仅有与其他公共建筑的共性，也有自己独特的特点。其总体特征有以下几个方面：

(1).现代政府办公楼(特别是城市办公楼)一般为高层超高层建筑，少数低级行政单位为多层。这主要是因为随着经济的发展和城市化进程的加快，大量人口持续不断的拥向城市，致使城市规模不断扩大，需要更多的政府机关、单位和工作人员来管理和协调辖区内的各种关系，因此，政府办公楼必须为各级行政工作人员提供足够的办公空间，而现在高层建筑的大量涌现，建筑技术的日臻成熟，因其能提供大量的建筑空间，因而成为多数政府办公建筑的首选。

(2).主体大都采用框架结构，或框架剪力墙结构，以满足现代办公建筑的布置灵活、大开间、大进深要求。材料上多用钢筋混凝土，局部采用钢结构，以满足承受自重、活荷载以及办公用具荷载，并保证具有足够的强度和稳定性要求。

(3).为减轻结构自重，现代框架结构内部填充墙多采用加气砼砌块，外墙多采用非承重黏土空心砖。

(4).政府办公建筑面积较大，使用人员众多，流动性大，一般布置为内廊式，竖向上则布置多部电梯、楼梯。

(5).政府办公建筑作为特殊的公共建筑，作用也因使用单位的不同而各异，因此在设计时还应充分考虑便于各部门施政的要求。

(6).政府办公楼中有一些特殊用途的房间，如会议室，新闻发布厅等，由于其建筑面积很大，且内部要求空旷，不能布置柱，因此在结构设计中是难点，需要特别重视，重点考虑。

(7).办公环境的好坏会影响办公效率的高低，因此现代政府办公建筑应充分考虑保温隔热消音通风等要求，采用新型无毒装饰材料，减少对办公人员的影响。会议室、新闻发布厅等特殊用途房间还应专门设计，满足其特殊要求。

(8).随着现在能源的日益紧缺，建筑作为能源消耗大户，也应充分考虑环保要求。现代政府办公建筑中多采用新型、环保技术和材料，以减少对能源的消耗，最大限度的节约能源。

(9).政府办公楼作为公共建筑，必须考虑对交通运输的要求，保证周边道路的通畅。

(10).在保安监控、清洁卫生方面，应设置专人专管，以利于工作的开展和责任的落实。

3.课题设计(或研究)的内容

本工程根据设计任务书设计一办公楼，根据地质情况及各种荷载情况设计建筑物的基础，根据荷载和建筑布局设计建筑物主体各层结构，设计梁柱的尺寸及配筋、板厚及配筋，根据气象条件设计建筑物的地下防水防潮、屋面的防水、保温与隔热，使其达到实用、安全、经济、美观的要求。

(1).建筑方案设计

绘出主要平面，立面，剖面图，标明尺寸(一张1号图纸)，比例1：200。

(2).建筑施工图设计

1).平面图：底层平面，标准层平面，顶层平面，比例1：100;

2).立面图：主立面，背立面，侧立面，比例1：100;

3).剖面图：主要剖面(1：100)，楼梯剖面(1：50);

4).详图：需要详细说明的节点，比例1：10或1：20;

5).总平面图(1：500)，门窗表，建筑设计说明。

(3).结构施工图

1).基础平面图和基础详图，比例1：100;

2).楼面，屋面结构平面图及节点详图，比例1：100;

3).框架梁柱配筋图节点详图，比例1：50;

4).部分结构构件详图，比例1：20或1：10;

4.设计(或研究)方法

采用框架结构近似计算法，求竖向荷载作用下的内力用弯矩分配法;求水平荷载作用下的内力时，有d值法等。求水平地震作用的时候采用底部剪力法;

结合所学过的知识、通过查阅参考资料初步设计，再交指导老师审查，审查通过后，利用autocad 、和手工完成绘图，利用excel、word等完成设计说明书及其他内容的编写。

结构部分计算的大概步骤：

1).初估梁柱截面尺寸2).荷载计算

3).水平地震作用的侧移验算4).风荷载作用下的侧移验算

5).水平地震作用下横向框架的内力计算6).竖向荷载作用下框架的内力计算

7).框架梁柱配筋8).板的配筋计算

9).楼梯配筋10).基础的设计及配筋计算

5.实施计划

设计内容所用时间

1.英文资料翻译1周

2.开题报告、建筑方案 2周

3.各种结构的确定、绘图、编制设计说明书7周

4.修改、整理 1周

5.检查、准备、答辩1周

结构设计开题报告2

引言

溢洪道作为水库建筑体系的重要部分之一，可以有效保证汛期内水库建筑及其周遭设施的安全。对于中小型水库工程而言，如果工程施工过程中质量不符合设计要求，未把溢洪道作为主要建筑体加以重视，导致建成的溢洪道不具备承受高速水流冲击的能力，再加上日常管理养护工作不到位，以致汛期到来时临时调度无法高效运行等等，都会导致溢洪道面临水毁事故。除此之外在设计方面，因中小型水库的溢洪道在设计阶段标准要求不够高，再加上消能设施完善度不够或者根本没有配置，也极易导致水毁事故。中小型水库溢洪道设计方案科学性与合理性不仅关系到后期整个水库建筑结构的安全性，更关系到工程项目建设的成本控制、造价管理工作质量高低。因此相关的设计单位与设计工程师在进行中小型水库工程的设计工作时，应当提高对于溢洪道结构合理性的重视程度。

一、中小型水库溢洪道方案确定可能面临的问题

（一）中小型水库由于工程项目建设资金有限，出于工程造价方面的考虑，在进行水库溢洪道的设计时，所参考的地区汛期洪水相关数据常常偏小，根据的标准也不够高，如此一业，所设计出的溢洪道结构以及框架就会不甚合理，尺寸上面会有所偏差，再加上水库运营过程中溢洪道周围岩体长期的风化坍落，往往导致本身泄流能力有限的溢洪道功能能挥更受到限制，进面造成汛期泄洪的巨大安全压力。

（二）在中小型水库工程的建设过程中，溢洪道的位置设置方面往往面临不合理不科学的状况。比如溢洪道的进出口部分在设计方案中与水库坝体的距离太小，溢洪道和坝肩只隔着一层非常单薄山脊结构，再加上溢洪道进口部分如紧又缺乏有效的护砌措施，在汛期需要泄洪的时候，如果冲蚀现象发生，那么坝肩、坝体的安全将直接受到威胁；另外如果设计方案中的溢洪道陡槽末端和水库坝底紧密相贴，当面临横向水流的冲击时，坝脚安全根本无法受到保障，水库主坝的安全性将十分堪忧。

（三）在中小型水库工程的建设过程中，进行溢洪道平面弯道的设计时，如果方案弯道的半径太大或者变度变化过于剧烈，汛期洪水泄流将面临非常大的麻烦。以溢洪道陡坡段为例，若有弯道设置，那么弯道本身水流状态以及流势变化特点会导致水道两边出现水面差，而且凹岸水面明显过高，到水流下游与平直段进行对接时就会形成比较大的折冲水流，直接影响到水库的泄流水平以及消能作用。此外，如果溢洪道无论哪个部分的弯度变化过于剧烈，都会导致壅水情况的发生，严重冲击砌护结构的，进而影响到溢洪道结构本身的安全性。

（四）在中小型水库工程的建设过程中，相关部门与工作人员在进行溢洪道平面结构布置和纵横剖面设计时可能面临到的问题以陡坡的幅度大于降过区。在实践中，因一些溢洪道需设置于非岩性山体之上，在道底没有做充分的反滤衬砌结构的情况下，汛期溢洪道渗水之后，山体极易出现滑坡现象，溢洪道的结构稳定性非常差；另外在进行溢洪道横断面设计时，部分工程施工人员对山体开挖坡度控制不到位，导致一些区段坡度过大，在衬砌结构厚度不足的情况下，根本无法溢洪道结构的稳定性要求，同时也易导致水体坍方；溢洪道平面设计时如果存在水库上下游断面连接不顺畅就极易影响到水库的.排水泄洪能力；还有如果溢洪道与河道对接的部分结构设计不合理，甚至出现末端远远高于河床高度，最终会影响到整个水库建筑结构的质量。

二、中小型水库溢洪道结构设计过程中需要注意的设计技巧

在中小型水库的设计也建设过程中，溢洪道部分的设计布局应当做到最大程度与建设地的地理特点相结合，在保证工程结构稳定性与安全性的前提下，节约资金，控制工程造价。如果水库主坝周围有天然山体，可其上直接设置溢洪道结构；如果水库主坝入口过窄，无法从正面布设溢洪道，那就需要考虑侧槽式布局方案。在设计实践中，溢洪道规划的最高原则是结构线路短、弯道尽量少出现或不出现、结构基础稳定性强、泄洪口远离水库主坝体。

（一）溢洪道水流入口段的设计技巧

在进行溢洪道水流入口段的设计时，设计人员最好水流入口设计为喇叭状，这样可以最大程度保证水流进入的平缓顺畅；而且为了减少能量损耗，入口段长度最好不要太长；在进行设计时，如果由于建设地点地理特点的限制不可避免需要加设弯道，那么首先必须最大程度保证弯道段的平缓度，同时还应注意弯道段与水流下部分的衔接部分以及水流出口部分要与坝脚保持远离，防止溢洪道运营过程中水对于坝脚的冲刷度过大。最后，溢洪道水流入口段的截面最好选用梯形或者矩形，如果水库水流速度的话，无需对水道加以砌护；但是坝端以及主建筑物附近、弯道两边的凹岸部分均应加调砌护结构，以保证溢洪道的稳定与安全性。

（二）溢洪道水流控制段的设计技巧

在进行溢洪道水流控制段的设计时，设计人员应当使入口处的水流与控制段的建筑物呈垂直状态，以保证泄流的均匀程度；在建设地段地理条件的基础上，按照水库泄流量的要求进行宽顶堰抑或实用断面堰的设置，其宽度依照单位宽度水流流量进行确定。一般来说，硬度较大的岩基的单位宽度水流量为；而非岩基的单位宽度输水量为。除了应在水流入口道加设引流段，还应保证控制段的堰顶宽度保持在范围内；同时为了保证水流的平缓顺畅，设计人员在设计时还应将控制段堰口与水流上游的入口引流段之间以水流渐变段相连，收缩角度最好在左右。如果本段的堰体宽度比较大，需要在堰体横向上加设沉陷区与温度缝区，两者中间的距离以为宜。

（三）溢洪道的急流段的设计技巧

在进行溢洪道水流急流段的设计时，设计人员最好选择直线结构进行布局，还要最大程度避免弯道以及扭坡的出现，防止因水流状态的急剧变化而导致负压的产生；进行该部分纵断面的设计时必须从当地实际地质特点出发，广泛结合缓坡、多级跳跃、急流陡坡等多种坡段形态，做到因地制宜；鉴于该段水流的速度很快，设计人员应当考虑将此段布设在硬度大而冲刷的岩基部分，因为置于新鲜岩基结构上的急流水段无需额外加以砌护；当然如果不具备此条件，那就必须把非岩基地段加设砌衬结构，其厚度可按照该段的地理数据以及急流段的水流速度进行确定。

三、结束语

近年来，我国社会经济发展水平进一步提高，各项产业结构都经过了深刻的调整阶段，特别是对于第一产业农业而言，其结构调整更是引人瞩目。在此过程中，中小型水库工程的实用功能也随之出现了较大幅度的调整，多数中小型水库均由传统上单纯服务农业灌溉，转向了城乡供水的功能性转变，同时又担负了中小河流防洪防汛的重任，甚至有些地区的水库通过对水库溢洪道水流入口段高程的调整，不断增加水库的容量以及泄洪能力。所以在实践中，中小型水库工程的溢洪道部分更应当引起建设部门以及设计单位的切实关注。在进行工程加固以及结构改造过程中，对于溢洪道的布局进行合理设计与调整，最大程度上保证水库汛期运行的安全性与可靠性。

参考文献：

[1]朱晓玲,陈皓,李玉芳.中小型水库坝下排水涵管除险加固设计要点[J].人民长江.20xx,42(9):57-97

[2]黄林祥.我省中小型水库溢洪道病害及其处理技术探讨[J].引进与咨询.20xx(5):35-36

结构设计开题报告3

一、本课题研究考察内容：

首先，在建筑设计方面：

1、要先对建筑外观、建筑面积、建筑高度、层高和室内净高进行设计；

2、然后对局部进行设计，如地下室墙身、楼地面、顶棚、屋面、楼面、坡面及楼梯位置，消防要求等进行设计。各部分都要按照规范要求进行设计。

3、最后要明确框架结构的抗震级数，采用规则结构以利于房子抗震，按照统一柱面、统一层高的原则，确定柱网尺寸，确定材料及截面尺寸，以及基础的选定。

其次，在体系的选择方面：

1、由于在发生地震时，框架柱首当其冲，一旦出现塑性铰，将危及该柱距范围内的上层建筑，并可能引起相邻柱距范围的上层建筑连续倒塌，所以框架结构不宜采用单跨形式；且纵横两个方向的水平地震作用都由抗侧力构件承担，结构应设计成双向框架体系；

2、框架结构的柱与梁宜上下左右贯通，不宜采用复式框架；以及砖混框―剪结构。

3、在填充墙的布置方面：宜采用轻质材料，且应避免形成上、下层刚度变化过大；避免形成短柱；减少因抗侧刚度偏心所造成的扭转。

再次，在结构设计方面：

1、根据不同的设计要求选取不同的荷载代表值来进行承载力计算。

2、进行变形验算。

3、进行横向水平与纵向水平地震的作用计算。

最后，我们还要进行“三水准、两阶段”设计方法进行抗震设计：

1、做好“强柱弱梁”的设计

由于框架柱受轴向压力作用，其延性通常比梁的延性小，一旦框架柱先于框架梁出现塑性铰，就会产生较大的层间位移，甚至形成同层各柱上下端同时出现塑性铰的“柱铰结构”，从而危及结构承受垂直荷载的能力。框架柱在压力、弯矩、剪力的共同作用下，纵筋按正截面抗弯承载力设计，箍筋按斜截面抗剪承载力设计，此外为了使柱具有一定的延性，要控制柱的轴压比。

2、做好“强剪弱弯”的设计

框架梁的截面设计包括正截面抗弯承载力设计和斜截面抗剪承载力设计，然后再根据构造要求统一调整和布置纵向钢筋和箍筋。

为了防止梁端，柱端在弯曲屈服前出现脆性剪切破坏，在设计中要求做到“强剪弱弯”亦即构件的受剪承载力要大于构件弯曲时实际达到的剪力。

3、做好“强节点弱构件”的设计，还要对节点进行抗震结构设计要求框架节点核心区不先于梁柱破坏。

完成具有一定复杂程度的建筑物的建筑设计、结构设计和施工组织设计。

二、本课题需完成内容：

（一）建筑设计内容

1、方案设计

2、详细设计

3、施工图绘制

（二）结构设计内容

1、结构方案及结构布置

2、样板构件选型

3、框架内力计算

4、梁柱配筋及基础设计

5、绘制结构施工图

6、整理计算书

（三）施工组织设计

1、确定主要分部分项工程施工方案

2、主导工程施工设计

3、单位工程施工进度计划设计

4、施工平面图设计

5、整理设计说明书

三、本课题研究考察方案：

1、文献收集。

广泛收集与办公楼有关的建筑设计、结构设计和施工组织设计资料。

2、毕业实习。

通过对现场直观观察，对实际工程中各处的工程施工与管理情况有了一定的感性认识。在这一过程中，学到了一些设计时应该掌握的一些工程细节，以及理论跟实际工程的联系，更好的指导设计。

3、教师分阶段讲课。

建筑、结构和施工三个环节的指导老师，结合学生的进度分阶段讲课，并对相关问题展开讨论。

4、结构设计是整个设计中工作量最大，时间最长的一个环节，为了加深和巩固学生对自己出知识和基本技能的掌握程度，结构计算以手算为主，电算为辅的方法，施工图绘制要求既有手工绘制又有计算机绘制。

四、研究考察目标、工作进度：

通过综合运用所学的理论知识和技能，解决中学教学楼的建筑设计、结构设计和施工监理方面的实际问题，从而对一般框架类型的房子的设计和施工有比较全面的了解，对建筑设计、结构设计和施工之间必须相互密切配合的内在联系有较深刻的认识，为今后独立从事土建设计和施工打下基础。每一位同学都要在熟悉设计任务书的基础上，类比同类建筑物，根据已给出的示意方案，结合南昌市的自然条件，施工单位的施工技术水平，材料供应情况，进行建筑设计、结构设计的计算以及单位工程的施工监理，并绘制出主要的建筑、结构施工图。

1、建筑部分

完成下列建筑施工图绘制：

（1）总平面设计，施工总说明，门窗表。

（2）平面图：底层、样板层，屋顶平面图。

（3）立面图：1～2个。

（4）剖面图：1～2个。

（5）根据需要完成3—5个典型节点详图。

建筑部分图量不少于2号图纸6张，原则上不多于2号图纸10张，其中1张手绘（至少包括一个主要建筑平面图）。施工图中均应有施工说明。

2、结构部分

本设计按平面整体表示方法规定（03G101）绘制施工图，计算轴线梁柱配筋按手算结果确定，其余梁柱配筋根据软件计算结果确定，注意适当归并。图纸内容应包括如下基本内容：

（1）结构施工总说明；

（2）基础平面布置及配筋图；

（3）底层柱平面整体配筋图（截面注解方式）；

（4）底层、样板层和顶层的梁整体配筋图（平面注解方式）；

（5）手算层的板整体配筋图（平面注解方式）；

（6）一榀框架立体配筋图（非平法表示）；

（7）手绘一张楼梯结构平面布置图、配筋图（非平法表示）；

（8）其它详图。

结构施工图不少于2号图纸8张，原则上不多于2号图纸12张，各张施工图中均应有施工说明。施工图中均应有施工说明。

本人东南大学结构工程专业研究考察生毕业，现在设计院从事设计工作，长期代做土木工程专业毕业设计，按照任务书的要求，按照老师的要求通过率百分百，20xx~20xx我们团队取得了很好的成绩，覆盖大部分省市的院校。（框架结构、框剪结构、剪力墙结构、砌体结构、钢结构为主）主要包括建筑设计（建筑图）、结构设计（结构施工图、手算计算书、PKPM模型等）、施工组织设计，另外长期代做本科生课程设计（楼盖、厂房等），质量保证、价格面议，联系方式：1085287324包过，辅导答辩，提供答辩主要资料。（老字号）（山寨小号同行勿模仿）（请自重）（非诚勿扰）（某些山寨同行通过制作网站、网店来进行糊弄学生的行为我们不予以揭穿）

五、工作进度：

1、建筑设计进度计划

第5—6周：建筑方案及建筑施工图

2、结构设计进度计划

第7周：结构选型与布置及布置图的绘制

第8周：计算简图及荷载计算

第9周—第10周上半周：框架内力计算及内力组合上机计算

第10周下半周—第11周上半周：框架梁、柱截面设计，上机计算

第11周下半周：现浇楼面板设计、上机计算

第12周上半周：楼梯结构设计计算、上机计算

第12周下半周：基础设计、上机计算

第13—14周：绘施工图、整理前述工作的计算书

第15周评阅、答辩，评定成绩

第三篇：包一机机床数控改造报告

CK7820斜导轨车床改造报告

一、概述

内蒙古第一机械制造公司包头机器厂的CK7820斜导轨车床是宁夏长城机床厂1994年所生产，机床规格 ：X轴行程300mm，Z轴行程为1000mm，最大加工直径为：轴类200mm，盘类560mm，数控系统配置西门子880系统。由于电器系统的使用年限有限，电气部分的故障率较多，而随着科技的发展，该机床所采用的西门子电机，伺服驱动及数控系统已经停产多年，机床维修的备件难求，而且成本很高，所以机床的维修非常困难，使得机床的使用效率很低，机床的精度不能满足工厂的生产要求。

二、改造过程

2008年9月，华中数控根据双方签定的技术协议要求对CK7820进行了数控化改造，主要有：

1、原机床使用年限较长，电缆线的老化比较严重，所以我们更换了所有的电缆，并全部选用国内做好的电缆厂家的电缆线。

2、保留原机床的液压，润滑，冷却，尾座，卡盘系统，但对电器部分的控制回路全部重新设计，并设计PLC的控制。

3、为了减少机床以后出现故障的机率，我们更换了所有电磁阀的阀头及电缆连线。

4、将原来西门子880数控系统更换为华中数控世纪星HNC-21TD数控系统；

5、保留原机床操作吊挂，重新设计制做一块面板，把世纪星数控系统嵌在上面，并设置了方便维修的翻转合页。使得以后维修人员在进行维修时更加的方便，减少很多麻烦。

6、更换原伺服驱动系统为HSV-18D数字式交流伺服驱动系统，该系统较为先进，而且相对进口的系统，不仅成本较低，以后维修是的备件费用也很低。

7、机床改造完成后对机床进行整体的喷漆，喷漆的颜色参照原机床的油漆颜色。

三、改造效果

10月中旬，完成机床改造并进行试车加工，全部满足改造后的技术要求。改造后，机床焕发了新的活力，提高了工作效率。相对机床改造前使用的数控系统增加了很多功能，系统人机界面显示全部为中文汉字显示，方便了机床操作人员的工作和学习，同时机床的各种报警全为中文显示，直观明了，通俗易懂，对维修人员来说更加的方便查找故障的原因，提高了维修的时间和效率。

第四篇：建筑结构设计开题报告

建筑结构设计开题报告

建筑结构设计开题报告1

设计(论文)题目：

玉都华庭施工组织设计

选题依据：

1、国内外有关的研究动态

施工工组织设计作为指导施工全过程各项活动的技术经济的纲领性文件，是施工技术与施工项目管理有机结合的产物，它是工程开工后施工活动能有序、高效、科学合理地进行的保证。

60年代我们的施工组织措施采用的苏联的管理模式，随着我国的经济的增长，我们建筑业的发展，我们的施工项目管理也不断的更科学，70到80年代施工组织设计在我国全面的推广，经过我们不断的实践、探索、研究，使之我们现在的施工组织更科学更协调，经济上更合理建筑施工组织设计必须扩大深度和范围，对设计图纸的合理性和经济性做出评估，实现设计和施工技术的一体化。施工企业要建立施工组织设计总结与工法制度，扩大技术积累，加快技术转化，使新的技术成果在施工组织设计中得到应用。

现阶段国内外施工组织学科的发展特点是广泛利用数学方法、网络技术和计算技术等定量性方法，对整个工程的施工进行工期、成本、质量的控制，以达到工期短、质量好和成本低的目标。

目前已是知识经济时代，信息技术在工程项目中已起到越来越大的作用，建筑施工企业应大力发展与运用信息技术，重视高新技术的移植和利用，拓宽智力资源的传播渠道，全面改进传统的编制方法，使信息在生产力诸要素中起到核心的作用，逐步实现施工信息自动化、施工作业机器化、施工技术模块化和系统化，以产生更大的经济效益，增强建筑施工企业的竞争力，从而使企业能在日益激烈的竞争中获得更好的生存环境。

2、理论及实际意义

在此工程设计中，施工组织设计的意义体现在：它是指导施工全过程各项活动的技术经济的纲领性文件;它是该工程开工前后施工活动能有序、高效、科学合理地进行的保证;它体现了施工企业管理水平，施工技术水平，机械设备装备能力。

3、完成研究内容的技术路线或研究方法

首先熟悉工程概况以及周围的各种环境，然后根据场地的大小和出入路线合理布置场地的临时设施和仓库的位置，由着方便、安全的原则合理布置平面。根据施工队伍以及人员配置和施工方案编制合适的施工进度，对各个分部分项工程进行安全、质量、进度、成本进行动态控制，保持工程有序、稳定的实施。

建筑结构设计开题报告2

1、课题名称：

钢筋混凝土多层、多跨框架软件开发

2、项目研究背景：

所要编写的结构程序是混凝土的框架结构的设计，建筑指各种房屋及其附属的构筑物。建筑结构是在建筑中，由若干构件，即组成结构的单元如梁、板、柱等，连接而构成的能承受作用(或称荷载)的平面或空间体系。

编写算例使用建设部最新出台的《混凝土结构设计规范》gb50010-xx,该规范与原混凝土结构设计规范gbj10-89相比，新增内容约占15%，有重大修订的内容约占35%，保持和基本保持原规范内容的部分约占50%，规范全面总结了原规范发布实施以来的实践经验，借鉴了国外先进标准技术。

3、项目研究意义：

建筑中，结构是为建筑物提供安全可靠、经久耐用、节能节材、满足建筑功能的一个重要组成部分，它与建筑材料、制品、施工的工业化水平密切相关，对发展新技术。新材料，提高机械化、自动化水平有着重要的促进作用。

由于结构计算牵扯的数学公式较多，并且所涉及的规范和标准很零碎。并且计算量非常之大，近年来，随着经济进一步发展，城市人口集中、用地紧张以及商业竞争的激烈化，更加剧了房屋设计的复杂性，许多多高层建筑不断的被建造。这些建筑无论从时间上还是从劳动量上，都客观的需要计算机程序的辅助设计。这样，结构软件开发就显得尤为重要。

一栋建筑的结构设计是否合理，主要取决于结构体系、结构布置、构件的截面尺寸、材料强度等级以及主要机构构造是否合理。这些问题已经正确解决，结构计算、施工图的绘制、则是另令人辛苦的具体程序设计工作了，因此原来在学校使用的手算方法，将被运用到具体的程序代码中去，精力就不仅集中在怎样利用所学的结构知识来设计出做法，还要想到如何把这些做法用代码来实现。

4、文献研究概况

在不同类型的结构设计中有些内容是一样的，做框架结构设计时关键是要减少漏项、减少差错，计算机也是如此的。

建筑结构设计开题报告3

一、本课题研究考察内容：

首先，在建筑设计方面：

1、要先对建筑外观、建筑面积、建筑高度、层高和室内净高进行设计；

2、然后对局部进行设计，如地下室墙身、楼地面、顶棚、屋面、楼面、坡面及楼梯位置，消防要求等进行设计。各部分都要按照规范要求进行设计。

3、最后要明确框架结构的抗震级数，采用规则结构以利于房子抗震，按照统一柱面、统一层高的`原则，确定柱网尺寸，确定材料及截面尺寸，以及基础的选定。

其次，在体系的选择方面：

1、由于在发生地震时，框架柱首当其冲，一旦出现塑性铰，将危及该柱距范围内的上层建筑，并可能引起相邻柱距范围的上层建筑连续倒塌，所以框架结构不宜采用单跨形式；且纵横两个方向的水平地震作用都由抗侧力构件承担，结构应设计成双向框架体系；

2、框架结构的柱与梁宜上下左右贯通，不宜采用复式框架；以及砖混框―剪结构。

3、在填充墙的布置方面：宜采用轻质材料，且应避免形成上、下层刚度变化过大；避免形成短柱；减少因抗侧刚度偏心所造成的扭转。

再次，在结构设计方面：

1、根据不同的设计要求选取不同的荷载代表值来进行承载力计算。

2、进行变形验算。

3、进行横向水平与纵向水平地震的作用计算。

最后，我们还要进行“三水准、两阶段”设计方法进行抗震设计：

1、做好“强柱弱梁”的设计

由于框架柱受轴向压力作用，其延性通常比梁的延性小，一旦框架柱先于框架梁出现塑性铰，就会产生较大的层间位移，甚至形成同层各柱上下端同时出现塑性铰的“柱铰结构”，从而危及结构承受垂直荷载的能力。框架柱在压力、弯矩、剪力的共同作用下，纵筋按正截面抗弯承载力设计，箍筋按斜截面抗剪承载力设计，此外为了使柱具有一定的延性，要控制柱的轴压比。

2、做好“强剪弱弯”的设计

框架梁的截面设计包括正截面抗弯承载力设计和斜截面抗剪承载力设计，然后再根据构造要求统一调整和布置纵向钢筋和箍筋。

为了防止梁端，柱端在弯曲屈服前出现脆性剪切破坏，在设计中要求做到“强剪弱弯”亦即构件的受剪承载力要大于构件弯曲时实际达到的剪力。

3、做好“强节点弱构件”的设计，还要对节点进行抗震结构设计要求框架节点核心区不先于梁柱破坏。

完成具有一定复杂程度的建筑物的建筑设计、结构设计和施工组织设计。

二、本课题需完成内容：

（一）建筑设计内容

1、方案设计

2、详细设计

3、施工图绘制

（二）结构设计内容

1、结构方案及结构布置

2、样板构件选型

3、框架内力计算

4、梁柱配筋及基础设计

5、绘制结构施工图

6、整理计算书

（三）施工组织设计

1、确定主要分部分项工程施工方案

2、主导工程施工设计

3、单位工程施工进度计划设计

4、施工平面图设计

5、整理设计说明书

三、本课题研究考察方案：

1、文献收集。

广泛收集与办公楼有关的建筑设计、结构设计和施工组织设计资料。

2、毕业实习。

通过对现场直观观察，对实际工程中各处的工程施工与管理情况有了一定的感性认识。在这一过程中，学到了一些设计时应该掌握的一些工程细节，以及理论跟实际工程的联系，更好的指导设计。

3、教师分阶段讲课。

建筑、结构和施工三个环节的指导老师，结合学生的进度分阶段讲课，并对相关问题展开讨论。

4、结构设计是整个设计中工作量最大，时间最长的一个环节，为了加深和巩固学生对自己出知识和基本技能的掌握程度，结构计算以手算为主，电算为辅的方法，施工图绘制要求既有手工绘制又有计算机绘制。

四、研究考察目标、工作进度：

通过综合运用所学的理论知识和技能，解决中学教学楼的建筑设计、结构设计和施工监理方面的实际问题，从而对一般框架类型的房子的设计和施工有比较全面的了解，对建筑设计、结构设计和施工之间必须相互密切配合的内在联系有较深刻的认识，为今后独立从事土建设计和施工打下基础。每一位同学都要在熟悉设计任务书的基础上，类比同类建筑物，根据已给出的示意方案，结合南昌市的自然条件，施工单位的施工技术水平，材料供应情况，进行建筑设计、结构设计的计算以及单位工程的施工监理，并绘制出主要的建筑、结构施工图。

1、建筑部分

完成下列建筑施工图绘制：

（1）总平面设计，施工总说明，门窗表。

（2）平面图：底层、样板层，屋顶平面图。

（3）立面图：1～2个。

（4）剖面图：1～2个。

（5）根据需要完成3—5个典型节点详图。

建筑部分图量不少于2号图纸6张，原则上不多于2号图纸10张，其中1张手绘（至少包括一个主要建筑平面图）。施工图中均应有施工说明。

2、结构部分

本设计按平面整体表示方法规定（03G101）绘制施工图，计算轴线梁柱配筋按手算结果确定，其余梁柱配筋根据软件计算结果确定，注意适当归并。图纸内容应包括如下基本内容：

（1）结构施工总说明；

（2）基础平面布置及配筋图；

（3）底层柱平面整体配筋图（截面注解方式）；

（4）底层、样板层和顶层的梁整体配筋图（平面注解方式）；

（5）手算层的板整体配筋图（平面注解方式）；

（6）一榀框架立体配筋图（非平法表示）；

（7）手绘一张楼梯结构平面布置图、配筋图（非平法表示）；

（8）其它详图。

结构施工图不少于2号图纸8张，原则上不多于2号图纸12张，各张施工图中均应有施工说明。施工图中均应有施工说明。

本人东南大学结构工程专业研究考察生毕业，现在设计院从事设计工作，长期代做土木工程专业毕业设计，按照任务书的要求，按照老师的要求通过率百分百，20xx~20xx我们团队取得了很好的成绩，覆盖大部分省市的院校。（框架结构、框剪结构、剪力墙结构、砌体结构、钢结构为主）主要包括建筑设计（建筑图）、结构设计（结构施工图、手算计算书、PKPM模型等）、施工组织设计，另外长期代做本科生课程设计（楼盖、厂房等），质量保证、价格面议，联系方式：1085287324包过，辅导答辩，提供答辩主要资料。（老字号）（山寨小号同行勿模仿）（请自重）（非诚勿扰）（某些山寨同行通过制作网站、网店来进行糊弄学生的行为我们不予以揭穿）

五、工作进度：

1、建筑设计进度计划

第5—6周：建筑方案及建筑施工图

2、结构设计进度计划

第7周：结构选型与布置及布置图的绘制

第8周：计算简图及荷载计算

第9周—第10周上半周：框架内力计算及内力组合上机计算

第10周下半周—第11周上半周：框架梁、柱截面设计，上机计算

第11周下半周：现浇楼面板设计、上机计算

第12周上半周：楼梯结构设计计算、上机计算

第12周下半周：基础设计、上机计算

第13—14周：绘施工图、整理前述工作的计算书

第15周评阅、答辩，评定成绩

第五篇：数控专业开题报告

数控专业开题报告

数控专业开题报告1

一、目的及意义：

当今世界，工业发达国家对机床工业高度重视，竞相发展机电一体化、高精、高效、高自动化先进机床，以加速工业和国民经济的发展。长期以来，欧、美、亚在国际市场上相互展开激烈竞争，已形成一条无形战线，特别是随着微电子、计算机技术的进步，数控机床在20世纪80年代以后加速发展，各方用户提出更多需求，四大国际机床展早已成为各国机床制造商竞相展示先进技术、争夺用户、扩大市场的焦点。中国加入WTO后，正式参与世界市场激烈竞争，今后如何加强机床工业实力、加速数控机床产业发展，实是紧迫而又艰巨的任务。

随着世界科技进步和机床工业的发展，数控机床作为机床工业的主流产品，已成为实现装备制造业现代化的关键设备，是国防军工装备发展的战略物资。数控机床的拥有量及其性能水平的高低，是衡量一个国家综合实力的重要标志。加快发展数控机床产业也是我国装备制造业发展的现实要求。根据中国机床工具工业协会组织用户调查表明，航天航空、国防军工制造业需要大型、高速、精密、多轴、高效数控机床；汽车、摩托车、家电制造业需求高效、高可靠性、高自动化的数控机床和成套柔性生产线；电站设备、造船、冶金石化设备、轨道交通设备制造业需求高精度、重型为特征的数控机床；IT业、生物工程等高技术产业需求纳米级亚微米级超精密加工数控机床；工程机械、农业机械等传统制造行业的产业升级，特别是民营企业的蓬勃发展，需要大量数控机床进行装备。当今数控机床的发展，除了要求机床重量轻、成本低、使用方便和具有良好工艺可能性外，还着重要求机床具有愈来愈高的加工性能。随着现代数控机床日益向着高速化、高性能、高精度方向发展，传统的设计方法己无法满足数控机床发展的要求[1].

数控机床床属于大型机械设备，在整个机床的各个组成部分中，机床立柱是一个极其重要的大件，它起着支撑工件和连接工作台、床身等关键零部件的作用。数控机床立柱结构的设计尺寸和布局形式，决定了其本身的各个动态特性。往往由于立柱结构设计不合理，导致立柱的刚度不足，产生各种变形、振动，加工时刀具与工件间产生相对变形和振动，也使零件加工精度降低。立式车床用于加工径向尺寸大而轴向尺寸相对较小，形状复杂的大型和重型工件。如各种盘，轮和套类工件的圆柱面，端面，圆锥面，圆柱孔，圆锥孔等。亦可借助附加装置进行车螺纹，车球面，仿形，铣削和磨削等加工。与卧式车床相比，立式车床主轴轴线为垂直布局，工作台台面处于水平平面内，因此工件的夹装与找正比较方便。这种布局减轻了主轴及轴承的荷载，因此立式车床能够较长期的保持工作精度。大量加工实践证明，将卧式车床立起来使用（变成了立式车床）反倒显示出了更多的优越性，如占地面积小、排屑更加方便、承载能力增加等。同时立式车床还具有很好的主轴旋转精度和较强的切削能力，更加有利于实现生产的自动化，所以对立式车床的使用和需求也越来越多。立柱是数控立式车床重要结构部件之一，其结构特性对立式车床的性能影响很大，主要体现在加工精度、抗振性、切削效率、使用寿命等方面。因此，立柱结构的静、动态性能是决定整机性能的重要因素之一。由于立柱结构形状较复杂，采用一般方法对其进行静、动态特性计算比较困难。如何对立柱等部件进行精确、合理、科学可行的计算，是机床结构设计过程中需要迫切解决的重要课题[2].

因此，在设计数控机床立柱结构时，考虑立柱的动态特性显得尤为重要。针对这些因素，有必要对数控机床的立柱部分进行结构优化，本课题对数控机床的立柱部分进行优化设计有重要的实际意义。

二、研究动态：

1、国外研究动态：

国外的机床结构优化领域的研究比较多，在结构优化、有限元分析、参数化设计方面都有不少研究，美国机械工程师学会“OptimalsynthesisofcompliantmechanismsusingsubdivisionandcommercialFEA”一文中，利用有限元软件分析机械结构，提出全程参数化设计，并对其进行拓扑优化，全面分析了设计变量在优化程序中的变数。

国外机床结构优化设计存在以下特点：

（1）设计与分析平行。从以满足一定性能要求为目标的结构选型、结构设计，到具体设计方案的比较及确定、设计方案的模拟试验等。床身结构设计的各个阶段均有结构分析的参与。床身结构分析贯穿了整个设计过程，这样确定的床身结构设计方案，基本就是定型方案[3].

（2）结构优化的思想被用于设计的各个阶段。

（3）大量的虚拟试验代替实物试验。虚拟试验不仅可以在没有实物的条件下进行，而且实施迅速、信息量大。利用虚拟试验，一方面可以在多个设计方案中选择最优，减少设计的盲目性，另一方面可以及早发现在设计中的问题。从而减少设计成本，缩短设计周期[4].

随着工业的发展，对数控机床的要求越来越高。在机床的设计中，需要对其组成部件进行严密的分析与计算。车床床身等支承件的.重量要占车床总重量的20%到30%,因此对支承件的单位重量刚度提出较高的要求。在重量轻的条件下，需保证支承件具有足够的静刚度，所以对支承件材料的分布、支承件壁厚和开孔位置的合理性提出了要求，有必要进行分析计算。

2、国内研究动态：

目前国内在机床结构优化领域的研究比较活跃，机床结构优化设计的内容十分丰富，涉及内容很多，包括静力学，结构非线性分析，拓扑优化，模态分析，动力学分析等。目前有限元方法在机床结构设计中的应用主要有以下几个方面：

（1）静力学分析。这是对二维或者三维机床零件承载后的应力和应变的分析，是有限元在机床设计中最基本、最常用的分析类型。

（2）模态分析。这是动力学分析的一种，用于研究结构的固有频率和各振型等振动特性，进行这种分析时所施加的载荷只能是位移载荷和预应力载荷[5].

（3）谐响应分析和瞬态动力学分析。这两类分析也属于动力学分析，用于研究机床对周期载荷和非周期载荷的动态响应。

（4）热应力分析。用于研究结构内部温度的分布，以及机床内部的热应力。

（5）接触分析。用于分析两个结构件接触时的接触面状态和法向力。

国内的机床结构优化设计主要是应用在刚度和强度分析方面。广西大学陈文锋、毛汉领“MXBS.1320型高速外圆磨床动态性能的试验研究‘’一文中，对MXBS.1320型高速外圆磨床的动态性能使用脉冲激振法进行了试验研究，得到磨床前几阶模态的频率和振型图，寻找出机床振动的薄弱环节和主要振源，并提出一些机床改造的措施。此外还有对主要零部件进行有限元分析，优化零部件结构的设计[6].东南大学和无锡机床股份有限公司对内圆磨床M2120A床身结构进行有限元分析，得到床身前几阶的固有频率和振型，分析床身的内部筋板布置对结构动态特性的影响。张海伟，利用动态实验分析和理论模型分析两种方法对卧式加工中心的动态性能进行了分系，通过实验测试数据与理论计算结果对比分析，验证了理论模型的合理性，找出了机床的薄弱环节，并进行了结构优化。优化后分析结果证明机床结构的最大变形值都相应降低。陈庆堂，运用工程软件ANSYS的优化设计模块，根据主轴箱的实际工况及机床零件加工精度要求，在参数化建模及结构应力分析基础上，对XK713数控铣床轴箱结构以减轻重量为目标进行优化设计。通过优化设计及分析，主轴箱结构重量减轻了23.2%,三个方向上刚度和应力得到了合理的分布[7].东南大学机械工程系，利用有限元法对机床床身进行静、动态分析，并使用渐进结构优化算法对床身结构进行基于基频约束和刚度约束的拓扑优化，为ESO方法在机床大件结构拓扑优化中的应用做了有益的尝试。王艳辉、伍建国等人，在”精密机床床身结构参数的优化设计‘’一文中，在确定精密机床床身合理结构的基础上，利用ANSYS有限元软件提供的APDL参数化设计语言和优化设计方法，以床身的肋板布置和肋板厚度为设计参数，对床身进行结构设计参数的优化，确定了床身结构的合理参数。不仅大大提高了床身的动态性能：而且节省了材料，降低了生产成本[8].

课题的主要内容：

1、确定数控机床立柱体系结构的设计以及实现方案；

2、确立数控机床立柱系统中关键部分的数学建模（包括相应的G功能代码、几何仿真过程中能实现的M代码等）；

3、加工过程的动态建模；

4、分析并编写零件加工程序；

5、编制相应的仿真软件。

研究方法、设计方案：

1、研究方法：

以WINDOWS为平台，以CAD软件为工作语言设计系统各个零件，在用UG绘制三维立体图，并对其进行装配，再用UG编写零件的加工程序，对其讲过仿真，实现数控代码的实时、动态的切削过程。

2、设计方案：

系统采用模块化设计，其总体结构方案如图1-1所示，各模块的功能如下：

（1）利用CAD软件对整个系统的零件进行设计。

（2）用UG对各个零件进行三维建模。

（3）装配各个零件，形成立柱的整体结构。

（4）检查装配中零件设计的合理性及建模的正确性。

（5）NC程序：利用UG对零件进行三维建模，并用UG编写用于加工仿真的程序。

（6）插补算法：采用逐点比较法对直线、圆弧进行插补运算。

（7）仿真显示：利用UG提供的建模环境建立毛坯和刀具，并显示刀具运动轨迹。

（8）最后对编写的程序进行仿真，分析刀路及加工出的零件是否符合要求。

完成期限和预期进度：

①毕业设计课题调研阶段：（第1~2周）：课题调研及文献检索、完成英文翻译；

②毕业设计开题报告阶段：（第3~4周）：完成开题报告；

③毕业设计主要工作阶段：（第5~12周）；

（1）完成系统的总体规划。（第5~6周）；

（2）各零件的设计。（第7~9周）；

（3）数控仿真。（第10周）；

（4）完成设计说明书的撰写工作。（第11~12周）；

④毕业设计答辩阶段：（第13~15周）。

数控专业开题报告2

学院

毕业设计开题报告

题目：

学生姓名：

学 号：

专 业：

指导教师：

典型轴类零件加工090113054 20xx年 11月08 日

1.结合毕业设计课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写600字左右的文献综述：

随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，数控加工技术对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。而对于数控加工,无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量，对一些工艺问题(如对刀点、加工路线等)也需做一些处理。并在加工过程掌握控制精度的方法,才能加工出合格的产品。

本文根据数控机床的特点，针对具体的零件，进行了工艺方案的分析，工装方案的确定，刀具和切削用量的选择，确定加工顺序和加工路线，数控加工程序编制。通过整个工艺的过程的制定，充分体现了数控设备在保证加工精度，加工效率，简化工序等方面的优势。

2.本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段及途径： 研究问题：

本次设计是能够利用数控机床加工出典型的轴类零件。

研究手段：先用cad把零件图画出来，对零件图进行分析，确定零件的加工方法。确定零件的定位基准及装夹方式和刀具的选择。并能利用数控机床手工编程制造出零件。