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面向中小企业的数控车床虚拟设计方法研究的中期报告

中期报告

一、研究背景

数控技术的广泛应用使制造业的生产效率和质量得到了大幅提高，而数控车床的应用也日益广泛。但是，由于数控车床具有复杂的结构和功能，对于中小企业来说，由于技术和资金限制，很难进行实体样机制造和试验，从而限制了企业的产品研发和更新迭代。因此，利用虚拟设计方法进行数控车床设计，不仅可以提高产品设计的精度和效率，而且还可以降低企业的研发成本。

二、研究目标

该研究旨在针对中小企业需求，提出一种面向数控车床的虚拟设计方法，使得企业可以通过计算机模拟实现数控车床的设计开发，从而提高产品质量和生产效率。

三、研究内容

1.数控车床的数学模型建立

将数控车床的结构、运动以及主要功能进行理论分析，并建立数学模型。通过MATLAB软件进行仿真，验证所建模型的正确性。

2.数控车床系统建模

利用Pro/E软件进行数控系统的建模，包括数控系统结构、电气和控制系统功能模块等。对于数控系统中的重要元件如伺服电机、滚珠丝杠等进行选择和尺寸确定。

3.数控车床运动仿真

利用ADAMS软件进行数控车床的运动仿真，验证数学模型的准确性，并模拟所设计数控系统的功能。

4.数控车床的加工仿真

建立数控车床的加工过程仿真模型，分析车削、镗孔等加工过程的流程、策略和切削力等，并进行仿真验证。

四、预期成果

通过该研究，预期达到以下成果：

1.建立一种面向中小企业的数控车床虚拟设计方法，为中小企业提供一种低成本、高效率的产品研发方式。

2.建立数控车床数学模型、电气、机械模型，以及运动、加工仿真模型，为数控车床研发提供支撑。

3.验证所建模型的正确性，并进行仿真验证，为产品的设计迭代提供数据支持。

5.研究工作计划

研究计划分三个阶段进行：

第一阶段：数学模型建立和单个零件CAD模型设计。（完成时间：3个月）

第二阶段：数控系统模型设计和数控车床运动仿真。（完成时间：3个月）

第三阶段：加工仿真模型建立和分析，以及实验验证。（完成时间：3个月）

六、参考文献

[1]罗智.数控机床灵敏度分析研究.工程机械，2009，36(3):47-50.

[2]王岗，韩立新.数控机床模型及其运动仿真系统的研究.机械工程师，2008，29(7):883-887.

[3]尹强，胡攀峰.基于虚拟实验研究数控车削加工仿真.制造技术，2017，17(2):47-50.