500mm簡易數控車床(說明書)

摘要數控機床作為機電一體化的典型產品，在機械制造業(yè)中發(fā)揮著巨大的作用，很好地解決了現代機械制造中結構復雜、精密、批量小、多變零件的加工問題，且能穩(wěn)定產品的加工質量，大幅度地提高生產效率。目前數控機床市場在我國還有很大的發(fā)展空間，現在我國機床數控化率不到3％。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(yè)的產品、市場、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展，所以必須大力提高機床的數控化率。本次500mm簡易數控車床主傳動系統(tǒng)采用了電機和主軸通過皮帶直接傳動的方式，其優(yōu)點是結構緊湊，不用齒輪變速，可以避免齒輪傳動引起的震動與噪聲，主軸轉速的變化及轉矩的輸出和電動機的輸出特性一致，主軸的正傳、反轉和停止有數控系統(tǒng)來控制。進給系統(tǒng)采用光電脈沖編碼器作為主軸的脈沖發(fā)生器，并將其裝在主軸上，與主軸一起旋轉，檢測主軸的轉角、相位、零位等信號。縱向和橫向均采用滾珠絲杠螺母副進給。為了提高加工精度和加工效率，實現一次裝夾完成多道工序，選用LD-6150型四工位立式電動刀架，該刀架采用蝸桿傳動，上下齒盤嚙合，螺桿加緊工作原理，具有轉位快，定位精度高，切向扭矩大等優(yōu)點。應根據實際情況采取相應的防護措施，比如滾珠絲杠副由于精度要求高，工作時需要防塵，尤其不能讓金屬削進入滾道，所以縱向絲杠應安裝防護罩。大托板與導軌接觸的端面搖貼向橡膠片，防止雜質進入滑動導軌面損傷導軌。關鍵詞：數控機床；主傳動系統(tǒng)；縱向進給伺服系統(tǒng)；橫向進給伺服系統(tǒng)；刀架目錄1緒論11.1數控機床的歷史和現狀11.2數控機床的發(fā)展趨勢和研究方向21.2.1高速度、高精度化21.2.2多功能化41.2.3智能化41.2.4數控系統(tǒng)小型化51.2.5數控編程自動化51.2.6更高的可靠性61.3機床數控化改造的必要性62機床總體方案設計82.1設計參數82.2機床機械結構設計82.2.1主傳動系統(tǒng)設計82.2.2進給傳動系統(tǒng)設計92.2.3刀架設計102.3數控系統(tǒng)設計103運動及動力設計133.1帶傳動設計133.2選擇電機153.2.1選擇電機應綜合考慮的問題153.2.2電動機類型和結構型式的選擇163.2.3電動機容量的選擇173.2.4確定電機的型號184主軸組件的設計與校核204.1主軸的要求204.2主軸軸承選擇214.3主軸的設計224.4主軸剛度的計算235主軸驅動與控制255.1主軸旋轉與軸向進給的同步控制255.2主軸旋轉與徑向進給的同步控制266結論27參考文獻28致謝29外文原文30外文譯文391緒論1.1數控機床的歷史和現狀采用數字控制技術進行機械加工的思想，最早是40年代初提出的。當時，美國北密執(zhí)安的一個小型飛機承包商派爾遜斯公司在制造飛機框架和直升飛機的機翼葉片時，利用全數字電子計算機對葉片輪廓的加工路徑進行了數據處理，并考慮了刀具半徑對加工路徑的影響，使得加工精度達到10.0381mm，這在當時水平是相當高的。1952年美國麻省理工學院成功地研制出一臺3坐標聯(lián)動的試驗型數控銑床，這是公認的世界上第一臺數控機床，當時的電子元件是電子管。1959年，開始采用晶體管元件和印制線路板，出現了帶自動換刀裝置的數控機床，稱為加工中心.從1960年開始，其他一些工業(yè)國家，比如德國、日本等也陸續(xù)開發(fā)生產出了數控機床。1965年，數控裝置開始采用小規(guī)模集成電路，使數控裝置的體積減小，功耗降低，可靠性提高.但仍然是硬件邏輯數控系統(tǒng)。1967年，英國首先把幾臺數控機床連接成具有柔性的加工系統(tǒng)，這就是最初的柔性制造單元。1970年，在美國芝加哥國際機床展覽會上，首次展出了用小型計算機控制的數控機床。這是第一臺計算機控制的數控機床。1974年，微處理器直接用于數控系統(tǒng)，促進了數控機床的普及應用和數控技術的發(fā)展。80年代初，國際上出現了以加工中心為主體，再配上工件自動裝卸和監(jiān)控檢測裝置的柔性制造單元。柔性制造系統(tǒng)和柔性制造單元被認為是實現計算機集成制造系統(tǒng)的必經階段和基礎。我國從1958年開始研究數控技術，直到60年代中期處于研制、開發(fā)階段。1965年，國內開始研制晶體管數控系統(tǒng)。60年代初到70年代初研制成功X53K-1G數控銑床、CJK-18數控系統(tǒng)和數控非圓齒輪插齒機。從70年代開始，數控技術在車、銑、鉆、銼、磨、齒輪加工、電加工等領域全面展開，數控加工中心在上海、北京研制成功。但由于電子元器件的質量和制造工藝水平低，致使數控系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性問題沒有得到解決，因此未能廣泛推廣。這一時期，數控線切割機床由于結構簡單、使用方便、價格低廉，在模具加工中得到了推廣。80年代我國先后從日本、美國等國家引進了部分數控裝置和伺服系統(tǒng)技術，并于1981年在我國開始批量生產。在此期間，我國在引進、消化吸收的基礎上，跟蹤國外先進技術的發(fā)展，開發(fā)出了一些高檔的數控系統(tǒng)，如多軸聯(lián)動數控系統(tǒng)、分辨率為0.02um的高精度數控系統(tǒng)、數字仿形系統(tǒng)、為柔性單元配套的數控系統(tǒng)等。為了適應機械工業(yè)生產不同層次的需要，我國開發(fā)出了多種經濟型數控系統(tǒng)，并得到了廣泛應用?，F在，我國已經建立了中、低檔數控機床為主的產業(yè)體系，90年代主要發(fā)展高檔數控機床。1.2數控機床的發(fā)展趨勢和研究方向隨著科學技術的發(fā)展，世界先進制造技術的興起和不斷成熟，對數控加工技術提出了更高的要求，超高速切削、超精密加工等技術的應用，對數控機床的數控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、主軸驅動、機床及結構等提出了更高的性能指標。隨著FMS的迅速發(fā)展和CMS的不斷成熟，又將對數控機床的可靠性、通訊功能、人工智能和自適應控制等技術提出了更高的要求。隨著微電子計算機技術的發(fā)展，數控系統(tǒng)性能日益完善，數控技術應用領域日益擴大。當今數控機床正在不斷采用最新技術成就，朝著高速度化、高精度化、多功能化、智能化、系統(tǒng)化與高可靠性等方向發(fā)展。1.2.1高速度、高精度化速度和精度是數控機床的兩個重要指標，它直接關系到加工效率和產品的質量，特別是在超高速切削、超精密加工技術的實施中，它對機床各坐標軸位移速度和定位精度提出了更高的要求:另外，這兩項技術指標又是互相制約的，也就是說要求位移速度越高，定位精度就越難提高?，F代數控機床配備了高性能的數控系統(tǒng)及伺服系統(tǒng)，分辨率可達到lum,0.lum,0.0lum。為實現更高速度、更高精度的指標，自前主要在下述幾方面采取措施和進行研究。（1）數控系統(tǒng)。采用位數、頻率更高的微處理器，以提高系統(tǒng)的基本運算速度。目前己由8位CPU過渡到16位和32位CPU，并向64位CPU發(fā)展，頻率已由原來的5MHz提高到16MHz,20MHz和32MHzo同時也采用了超大規(guī)模的集成電路和多種微處理器結構，以提高系統(tǒng)的數據處理能力，即提高插補運算的速度和精度。(2)伺服驅動系統(tǒng)。隨著超高速切削、超精密加工等先進工藝的提出，使得在旋轉伺服電動機加滾珠絲杠的傳統(tǒng)機械進給機構已無法實現。為此采用直線電動機直接驅動機床工作臺的零傳動直線伺服進給方式，將極大地提高機床直線進給的各項伺服性能指標，特別是高速度和動態(tài)響應特性是以往任何伺服機構無法比較的。(3)前饋控制技術。過去的伺服系統(tǒng)是將位置指令值與所檢測到的實際值比較，所得的差乘以位置環(huán)的增益，其積再作為速度指令去控制電動機。由于這種控制方式總是存在著位置跟蹤滯后誤差，即當進給速度為F時，其伺服系統(tǒng)的最終滯后位F/G，這使得在加工拐角及圓弧切削時加工精度惡化。所謂前饋控制，就是在原來的控制系統(tǒng)上加上速度指令的控制方式，這樣將使位置跟蹤滯后誤差大大減小，以改善拐角切削加工精度。(4)機床動、靜摩擦的非線性補償控制技術。機床動、靜摩擦的非線性會導致機床爬行。除了在機械結構上采取措施降低靜摩擦外，新型的數控伺服系統(tǒng)具有自動補償機械系統(tǒng)動、靜摩擦非線性的控制功能。(5)伺服系統(tǒng)的速度環(huán)和位置環(huán)均采用軟件控制。由于采用軟件控制具有較高的柔性，適應不同類型的機床對不同精度及速度的要求，進行加、減速性能的調整，并能實現復雜的控制算法，以滿足高性能控制的要求。(6)采用高分辨率的位置檢測裝置。如高分辨率的脈沖編碼器，內裝微處理器組成的細分電路，使得分辨率大大提高。(7〕補償技術得到發(fā)展和廣泛應用?，F代數控機床利用計算機控制系統(tǒng)的軟件補償功能對伺服系統(tǒng)進行多種補償，以提高機床的位置精度和動態(tài)伺服性能，如軸向運動定點誤差補償、絲杠螺距誤差補償、齒輪間隙補償、熱變形補償和空間誤差補償等。(8)高速大功率電主軸的應用。由于在超高速加工中.對機床主軸轉速提出了極高的要求，傳統(tǒng)的齒輪變速主傳動系統(tǒng)已不能適應其要求。為此，采用了所謂內裝式電動機主軸，簡稱電主軸。它是采用主軸電動機與機床主軸合二為一的結構形式，即采用外殼電動機，將其空心轉子直接套裝在機床主軸上，帶有冷卻套的定子則安裝在主軸單元的殼體內，即機床主軸單元的殼體就是電動機座。實現了變頻電動機與機床主軸一體化，以適應主軸高速運轉的要求。(9)超高速切削刀具的應用。為適應超高速加工要求，目前陶瓷刀具和金剛石涂層刀具已開始得到應用。(10)配置高速、強功能的內裝式可編程控制器(ProgrammableLogicController，簡稱PLC)。以提高PLC的運行速度，滿足數控機床高速加工的要求。新型的PLC具有專用的CPU，基本指令執(zhí)行時間達0.2us/步，可編程步數可擴大到16000步以上。利用PLC的高速處理功能，將CNC與PLC之間有機地結合起來，能夠滿足數控機床運行中的各種實時控制要求。1.2.2多功能化(1)數控機床采用一機多能，提高了設備利用率。配有自動換刀機構的各類加工中心，能在同一臺機床上同時實現銑削、銼削、鉆削、車削、鉸孔、擴孔、攻螺紋，甚至磨削等多種工序的加工。工件一經裝夾，各種工序和工藝加工過程集中到同一臺設備上完成，從而避免了工件多次裝夾所造成的定位誤差，確保零件的形位公差，減少裝夾輔助時間，減少設備臺數和占地面積。為了進一步提高工效，現代數控機床采用了多主軸、多面體切削，即同時對一個零件的不同部位進行不同方式的切削加工，如各類五面體加工中心。(2)前臺加工、后臺編輯的前后臺功能?，F代數控系統(tǒng)采用了多CPU結構和分級中斷控制方式，可以在一臺機床上同時進行零件加工和程序編制，實現所謂的前臺加工后臺編輯.即操作者可在機床進入自動循環(huán)加工的空余期間，同時利用數控系統(tǒng)的鍵盤和CRT進行零件加工的編制，并利用CRT進行動態(tài)圖形模擬顯示及所編程序的加工軌跡，進行程序的調試和修改，以充分提高工作效益和機床利用率。(3)具有更高的通信功能。為了適應FMC,FMS以及進一步聯(lián)網組成CIMS的要求，一般的數控系統(tǒng)都具有RS-232C和RS-422高速遠距離串行接口，可以按照用戶級的格式要求，同上一級計算機進行多種數據交換。高檔的數控系統(tǒng)應有的DNC接口，可以實現幾臺數控機床之間的數據通信，也可以直接對幾臺數控機床進行控制。現代數控機床，為了適應自動化技術的進一步發(fā)展，滿足工廠自動化規(guī)模越來越大的要求，滿足不同廠家不同類型數控機床聯(lián)網的需要，采用了MAP工業(yè)控制網絡，現在已經實現了MAP3.0版本，為現代數控機床進入FMS和C工MS創(chuàng)造了條件。1.2.3智能化(1)引進自適應控制技術。自適應控制的目的是要求在隨機變化的加工過程中，通過自動調節(jié)加工過程中所測得的工作狀態(tài)、特性，按照給定的評價指標自動校正自身的工作參數，己達到或接近最佳工作狀態(tài)。由于在實際加工過程中，大約有30余種變量直接和間接影響加工效果，如工件毛坯余量不勻、材料硬度不一致、刀具磨損、工件變形、機床熱變形、化學親和力的大小、切削液的粘度等，難以用最佳參數進行切削。而自適應控制系統(tǒng)則能根據切削條件的變化，自動調節(jié)工作參數，如伺服進給參數、切削用量等，使加工保持最佳工作狀態(tài)，從而得到較高的加工精度和較小的表面粗糙度，同時也能提高刀具的使用壽命和設備的生產效率。(2)故障自診斷、自修復功能。主要是利用CNC系統(tǒng)的內裝程序實現在線診斷，即在整個工作狀態(tài)中，系統(tǒng)隨時對CNC系統(tǒng)本身以及與其相連的各種設備進行自動診斷、檢查。一旦出現故障時，立即采用停機等措施，并通過了CRT進行故障報警、提示發(fā)生故障的部位、原因等。并利用冗余技術，自動使故障模塊脫機，而接通備用模塊，以確保在無人化工作環(huán)境的要求。為實現更高的故障診斷要求，最近又提出了人工智能專家診斷系統(tǒng)，它主要由知識庫、推理機和人機控制器三部分組成。(3)刀具壽命自動檢測更換。利用紅外、聲發(fā)射、激光等各種檢測手段，對刀具和工件進行監(jiān)測。發(fā)現工件超差、刀具磨損、破損，進行及時報警、自動補償或更換備用刀具，以保證產品質量。(4)進行模式識別技術。應用圖像識別和聲控技術，使機器自己辨認圖樣，按照自然語音命令進行加工。1.2.4數控系統(tǒng)小型化數控系統(tǒng)體積小型化便于將機、電裝置融合為一體。目前主要采用超大規(guī)模集成元件、多層印制電路板，采用三維安裝方法，使電子元器件得以高密度的安裝，可以較大的縮小了系統(tǒng)的占有空間。此外，用新型的TFT彩色液晶薄膜型顯示器，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的陰極射線管CRT，即可使數控操作系統(tǒng)進一步小型化。這樣可更方便地將它安裝在機床設備上，更便于對數控機床的操作使用。1.2.5數控編程自動化由于微處理機的應用，使數控編程從脫機編程發(fā)展到在線編程，實現了人機對話，給程序編輯、調試、修改帶來了極大的方便。并進一步采用了前臺加工后臺編輯的前后臺功能，使數控機床的利用率得到更大的發(fā)揮。隨著計算機應用技術的發(fā)展，目前CAD被彈入圖形交互式自動編程已得到應用，它是利用CAD繪制的零件加工圖樣，自動生成NC零件加工程序，實現CAD與CAM的集成。隨著CIMS技術的發(fā)展，目前又出現了CAD/CAPP/CAM集成的全自動編程方式，它與CAD/CAM系統(tǒng)編程的最大區(qū)別是其編程所需的加工工藝參數不必有人工參與，直接從系統(tǒng)內的CAPP數據庫獲得。另外，還出現了測量、編程、加工一體化系統(tǒng)。它是通過激光快速掃描成型系統(tǒng)、三坐標測量機等對樣機零件進行測量，并把所測得數據直接送入計算機內，一方面通過CAD系統(tǒng)而獲得樣機零件圖樣，另一方面通過數控自動編程系統(tǒng)，將其處理生成NC加工程序，然后通過通信接口送入數控機床，進行控制自動加工。1.2.6更高的可靠性數控機床工作的可靠性是用戶最關注的主要指標，它主要取決于數控系統(tǒng)和各伺服驅動單元的可靠性，為提高可靠性，目前主要在以下幾個方面采取措施。(1)提高系統(tǒng)硬件質量.采用更高集成度的電路芯片，利用大規(guī)模和超大規(guī)模的專用機混合式集成電路，以減少元器件的數量，精簡外部連線和降低功耗，對元器件進行嚴格篩選，采用高質量的多層印制電路板，實行三維高密度安裝工藝，并經過必要的老化、振動等有關考機試驗。(2)模塊化、標準化和通用化。通過硬件功能軟件化，以適應各種控制功能的要求，同時采用硬件結構模塊化、標準化和通用化，既提高了硬件生產批量，又便于組織生產和質量把關。(3)增強故障自診斷、自恢復和保護功能。通過自動運行啟動診斷、在線診斷、離線診斷等多種自診斷程序，實現對系統(tǒng)內硬件、軟件和各種外部設備進行故障診斷和報警。利用報警提示，及時排除故障;利用容錯技術，對重要部件采取冗余設計，以實現故障自恢復;利用各種測試、監(jiān)控技術，當產生超程、刀損、干擾、斷電等各種意外事件時，自動進行相應的保護。1.3機床數控化改造的必要性從微觀上看數控機床相對傳統(tǒng)機床有以下突出的優(yōu)越性。這些優(yōu)越性均來自數控系統(tǒng)所包含的計算機的特性。(1)可以加工出傳統(tǒng)機床無法加工的曲線、曲面等復雜的零件。由于計算機可以瞬時準確地計算出每個坐標軸的運動量，就可以復合成復雜的曲線和曲面。(2)可實現加工的自動化，且是柔性自動化，效率比傳統(tǒng)機床提高3-7倍。計算機可以將輸入的程序記憶和存儲，然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行，從而實現自動化。傳統(tǒng)機床可以靠凸輪或擋塊等實現自動化，稱之為剛性自動化。但凸輪制造及調整比較費時，只有進行大批量生產時才經濟合理。而數控機床只要更換一個程序就可實現另一工件加工的自動化，從而使單件和小批量生產得以自動化，稱之為“柔性自動化”。(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”。加工過程自動化，不受人的情緒高低和疲勞因素的影響。計算機還可以自動進行刀具壽命管理，不會因為刀具磨損而影響工件精度和一致性。此外數控系統(tǒng)中增加了機床誤差、加工誤差修正補償的功能，使加工精度得到進一步提高。(4)可實現多工序的集中，減少零件在機床間的頻繁搬運是自動化帶來的效果(可以自動更換刀具)。如加工中心在工件裝夾后，可實現鉆、銑、鏗、攻絲、擴孔等多工序的加工。現在己出現其他工序集中的機床、如車削中心、車銑中心、磨削中心等。(5)擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補償等多種自律功能，因而可實現長時間無人加工。在配備多種傳感器條件下，工人只工作8小時，而機床可工作24小時，勞動生產率的提高和生產周期的縮短等效益是非常明顯的。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(tǒng))以及CIMS(計算機集成制造系統(tǒng))等企業(yè)信息化改造的基礎。從宏觀上看工業(yè)發(fā)達國家的軍、民機械工業(yè)在70年代末、80年代初己開始大規(guī)模應用數控機床。其本質是，采用信息技術對傳統(tǒng)產業(yè)(包括軍、民機械工業(yè))的技術改造，除采用數控機床外、還包括推行CAD,CAE,CAM及MIS(管理信息系統(tǒng))、CMS(計算機集成制造系統(tǒng))。以及在其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(yè)進行深入改造(稱之為信息化)，最終使得產品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強，而我國在信息技術改造傳統(tǒng)產業(yè)方面比發(fā)達國家落后約20年，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和迫切性。從20世紀80年代開始，我國的數控機床在引進、消化國外技術的基礎上，進行了大量的開發(fā)工作，到1995年底，我國數控機床的可供品種己超過300種，其中數控車床占40%以上。但是大型臥式銼銑床由于其精度高，加工零件曲線的不規(guī)則，對數控系統(tǒng)及機床結構等方面要求都高，目前國內的大部分均采用昂貴的進口設備。2機床總體方案設計《500mm簡易數控車床》課題的設計內容為：機床總體方案設計（包括機床的機械結構與控制方案）、運動設計、動力設計及部件機械結構設計及關鍵零件設計（具體任務分開，根據設計任務書要求的圖紙工作量內容進行），編寫設計說明書。2.1設計參數所設計機床為主運動系統(tǒng)采用無級變速，進給系統(tǒng)采用數字化控制，配置高速步進電機數控系統(tǒng)的兩坐標經濟型數控車床，主要承擔各種車削工作。通過微機控制，能夠自動車削各種零件的外圓、內圓、端面、多級臺階、切槽、錐度、圓弧及任意球面以及螺紋等表面，并可承擔鉆孔、鉸孔等多種加工，四工位電動刀架自動轉位。本題目要求學生完成機床的機械結構設計，設計的具體要求如下：1.床身上加工最大直徑：500mm2.拖板上加工最大直徑：280mm3.最大工件長度：1000mm4.主軸通過棒料直徑：50mm5.主軸正反轉由電機實現6.脈沖當量：z軸：0.01mm，x軸：0.005mm2.2機床機械結構設計2.2.1主傳動系統(tǒng)設計數控系統(tǒng)的主軸系統(tǒng)除了應滿足普通機床主傳動要求外，還提出以下要求：1.具有更大的調速范圍，并實現無級調速；2.具有較高的精度和剛度，傳動平穩(wěn)，噪聲低；3.良好的抗振性和熱穩(wěn)定性。數控機床需要自動換刀、自動變速；且在切削不同直徑的階梯軸，曲線螺旋面和端面時，需要切削直徑的變化,主軸必須通過自動變速，以維持切削速度基本恒定。這些自動變速又是無級變速，以利于在一定的調速范圍內選擇理想的切削速度，這樣有利于提高加工精度，又有利于提高切削效率。無級調速有機械、液壓和電氣等多種形式，數控機床一般采用由直流或交流調速電動機作為驅動源的電氣無級變速。數控機床主傳動系統(tǒng)大致可以分為以下幾類：

1.電主軸：

電主軸通常作為現代機電一體化的功能部件，裝備在高速數控機床上。其主軸部件結構緊湊，重量輕，慣量小，可提高起動、停止的響應特性，有利于控制振動和噪聲；缺點是制造和維護困難且成本較高。數控機床電動機運轉產生的熱量直接影響主軸，主軸的熱變形嚴重影響機床的加工精度，因此合理選用主軸軸承以及潤滑、冷卻裝置十分重要。

2.帶有變速齒輪的主傳動：

這種配置方式大、中型數控機床采用較多。數控機床它通過少數幾對齒輪降速，使之成為分段無極變速，確保低速大轉矩，以滿足主軸輸出轉矩特性的要求。

3.經過一級變速的主傳動：

一級變速目前多用V帶或同步帶來完成，其優(yōu)點是結構簡單安裝調試方便，且在一定程度上能夠滿足轉速與轉矩輸出要求，但主軸調速范圍比仍與電動機一樣，受電動機調速范圍比的約束。

4.電動機與主軸直聯(lián)的主傳動：

其優(yōu)點是結構緊湊，不用齒輪變速，可以避免齒輪傳動引起的震動與噪聲，主軸轉速的變化及轉矩的輸出和電動機的輸出特性一致，但使用上受到一定限制。常用的是V帶和同步帶。如圖2-1所示：圖2-1數控機床主傳動系統(tǒng)方案本次設計采用方案4作為設計方案，其傳動系統(tǒng)圖如圖2-2所示：圖2-2傳動系統(tǒng)圖2.2.2進給傳動系統(tǒng)設計縱、橫向傳動全部用滾珠絲杠傳動。單列圓錐滾子軸承這種軸承徑向和軸向剛度高，能承受重載荷，尤其能承受較強的動載荷，安裝與調整性能也好。所以固定端選擇一對單列圓錐滾子軸承。其傳動原理如下圖：2.2.3刀架設計刀架部分采用電動自動刀架。2.3數控系統(tǒng)設計數控系統(tǒng)按運動方式分為點位控制系統(tǒng)、點位直線控制系統(tǒng)、連續(xù)(輪廓)控制系統(tǒng)根據設計要求，車床要加工復雜零件輪廓，其各坐標軸的運動有著確定的函數關系。根據設計要求，本微機數控系統(tǒng)采用連續(xù)控制系統(tǒng)。采用以步進電機驅動的開環(huán)控制。因為開環(huán)控制具有結構簡單、設計制造容易、控制精度較好、容易調試、價格便宜、使用維修方便等優(yōu)點。開環(huán)控制多用于負載變化不大或要求不高的經濟型數控設備中。采用簡易數控裝置，以步進電機為驅動機構，實現在微機控制下的自動加工。其工作原理是：根據加工零件的圖樣與工藝方案，用規(guī)定的代碼和程序格式編寫加工程序，通過數控裝置上的鍵盤輸入微機，微機在監(jiān)控程序的管理下工作，并通過專用控制程序，把用戶加工程序轉化成一定頻率和數量的脈沖信號，經驅動電路放大后驅動縱橫向二臺步進電機轉動，通過機械接口傳動絲杠實現刀架縱、橫兩個方向的頻率。自動回轉刀架由單片機發(fā)出換刀轉位指令，由自動刀架驅動電源驅動三相電機使刀架松開、抬起、旋轉后再自動鎖緊而完成轉位換刀過程。該經濟型微機數控系統(tǒng)采用步進電機作為驅動元件。微機通過I/O接口發(fā)出驅動脈沖，經過光電隔離進入步進電機的驅動控制線路，驅動控制線路接受來自數控車床控制系統(tǒng)的進給脈沖信號，并將該信號轉換為控制步進電機各定子繞組依次通電、斷電的信號，使步進電機運轉。步進電機的轉子帶動滾珠絲杠傳動，絲杠轉動使工作臺產生移動。光電隔離光電隔離微機功率放大步進電機橫向工作臺xx圖2-3500mm簡易數控車床總體方案示意圖綜上所述，本設計改造的總體方案為：采用廣泰數控系統(tǒng)對數據進行計算處理，由I/O接口輸出步進脈沖，步進電機經一級齒輪減速后，帶動滾動絲杠轉動，從而實現縱向、橫向的進給運動。數控車床不僅提高了車床的精度和自動化程度，達到快速調整且仍能保持車床的通用性，利用數控方法能準確地加工任意面的旋轉體。3運動及動力設計3.1帶傳動設計帶傳動是由帶和帶輪組成傳遞運動和動力的傳動。根據工作原理可分為兩類：摩擦帶傳動和嚙合帶傳動。摩擦帶傳動是機床主要傳動方式之一，常見的有平帶傳動和V帶傳動；嚙合傳動只有同步帶一種。普通V帶傳動是常見的帶傳動形式，其結構為：承載層為繩芯或膠簾布，楔角為40°、相對高度進似為0.7、梯形截面環(huán)行帶。其特點為：當量摩擦系數大，工作面與輪槽粘附著好，允許包角小、傳動比大、預緊力小。繩芯結構帶體較柔軟，曲撓疲勞性好。其應用于：帶速V≤25～30m/s;傳動功率P＜700kW;傳動比i≤10軸間距小的傳動。主要失效形式1．帶在帶輪上打滑，不能傳遞動力；2．帶由于疲勞產生脫層、撕裂和拉斷；3．帶的工作面磨損。保證帶在工作中不打滑的前提下能傳遞最大功率，并具有一定的疲勞強度和使用壽命是V帶傳動設計的主要依據，也是靠摩擦傳動的其它帶傳動設計的主要依據。設計過程如下：(1)設計功率的確定：由表8-7查得工況系數(2)選定帶型：根據和確定選用B型。確定帶輪的基準直徑并驗算帶速傳V：1>初選帶輪的基準直徑由[2]圖5-9和表5-10確定：取小帶輪直徑=224mm2>驗算帶速V：因為29.3m/s<30m/s,故帶速合適。（3）計算大帶輪的基準直徑。=i?=1×224=224m（4）確定V帶的中心距a和基準長度Ld1>初定帶輪距QUOTE得：即:初取2>計算帶所需的基準長度：由表8-2選帶的基準長度Ld=1800mm3>計算實際中心距：(5)驗算小帶輪包角：所以小帶輪包角合適。(6)計算帶的根數Z。1>單根V帶的基本額定功率：根據dd1和=2500r/min查[2]表5-3得基本額定功率=2.85Kw。再根據=2500r/min、i=1和B型帶查表5-4得Δ=0.00Kw查表5-8得：2>計算帶的根數z。取Z=4根。(7)計算單根V帶的初拉力的最小值：應使帶的實際初拉力(8)計算壓軸力壓軸力的最小值為：(9)帶輪的結構和尺寸為了減輕傳動軸上載荷，采用卸荷式帶輪結構，使帶輪上的載荷由軸承支撐進而傳給箱體，軸只承受轉矩，裝配裝置參見裝配圖。3.2選擇電機3.2.1選擇電機應綜合考慮的問題(1)根據機械的負載特性和生產工藝對電動機的啟動、制動、反轉、調速等要求，選擇電動機類型。(2)根據負載轉矩、轉速變化范圍和啟動頻繁程度等要求，考慮電動機的溫升限制、過載能力額啟動轉矩，選擇電動機功率，并確定冷卻通風方式。所選電動機功率應留有余量，負荷率一般取0.8～0.9。(3)根據使用場所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護措施，選擇電動機的結構型式。(4)根據企業(yè)的電網電壓標準和對功率因素的要求，確定電動機的電壓等級和類型。(5)根據生產機械的最高轉速和對電力傳動調速系統(tǒng)的過渡過程的要求，以及機械減速機構的復雜程度，選擇電動機額定轉速。此外，還要考慮節(jié)能、可靠性、供貨情況、價格、維護等等因素。3.2.2電動機類型和結構型式的選擇由于不同的機床要求不同的主軸輸出性能(旋轉速度，輸出功率，動態(tài)剛度，振動抑制等)，因此，主軸選用標準與實際使用需要是緊密相關的。總的來說，選擇主軸驅動系統(tǒng)將在價格與性能之間找出一種理想的折衷。表3.1簡要給出了用戶所期望的主軸驅動系統(tǒng)的性能。下面將對各種交流主軸系統(tǒng)進行對比、分析。表3.1理想主軸驅動系統(tǒng)性能項目內容高性能低速區(qū)要有足夠的轉矩寬恒功率范圍,并在高速范圍內保持一定轉矩高旋轉精度高動態(tài)響應高加減速，起、制動能力能適應環(huán)境條件和參數變化高效率、低噪聲低價格低購買價格,低維護價格,低服務價格通用要求耐用性,可維護性,安全可靠性感應電機交流主軸驅動系統(tǒng)是當前商用主軸驅動系統(tǒng)的主流，其功率范圍從零點幾個kW到上百kW，廣泛地應用于各種數控機床上。

經過對比分析本設計中決定采用VFNC系列變頻主軸電機。VFNC系列是高速、高精、高效的伺服系統(tǒng)，可實現機床的高速、高精控制，并使機床更緊湊。3.2.3電動機容量的選擇選擇電動機容量就是合理確定電動機的額定功率。決定電動機功率時要考慮電動機的發(fā)熱、過載能力和起動能力三方面因素，但一般情況下電動機容量主要由運行發(fā)熱條件而定。電動機發(fā)熱與其工作情況有關。但對于載荷不變或變化不大，且在常溫下連續(xù)運轉的電動機（如本課題中的電動機），只要其所需輸出功率不超過其額定功率，工作時就不會過熱，可不進行發(fā)熱計算，本設計中電機容量按以下步驟確定：（1）確定電機輸出動率PdQUOTE傳動裝置的總效率其中，―V帶輪傳動效率，由資料[12]，表2－4查得＝0.96；―滾動軸承效率，由資料[12]，表2－4查得＝0.99；―圓柱齒輪傳動效率，由資料[12]，表2－4查得＝98；由此,故，QUOTEQUOTE（2）選擇電動機額定功率如前所述，電動機功率應留有余量，負荷率一般取0.8～0.9，再加上空轉功率等，所以電動機額定功率選取為7.5Kw。（3）電動機電壓和轉速的選擇由資料[10],表22－1－9，小功率電動機一般選為380V電壓。所以本電機的電壓可選為380V。同一類型、功率相同的電動機具有多種轉速。一般而言，轉速高的電動機，其尺寸和重量小，價格較低，但會使傳動裝置的總傳動比、結構尺寸和重量增加。選用轉速低的電動機則情況相反。要綜合考慮電機性能、價格、車床性能要求等因素來選擇。本課題中數控機床的主軸的轉速范圍為30r/min-2500r/min。由于沒有中間傳動軸，傳動鏈較短，故對電動機恒功率變速范圍以及整個變速范圍要求較高。V帶輪傳動比確定為,由此可得電機的轉速范圍：，3.2.4確定電機的型號由前面信息，可選取VFNC系列變頻主軸電機型號VFNC132M-33.3-5.5-4。VFNC系列變頻主軸電機的特點：1.雙功率設計，應對短時重載切削。2.恒功率范圍寬，可實現1:6倍恒功率設計3.導入基頻33.3Hz設計（是我司“基頻制設計原理”在機床主軸電機上的成功應用），達成低速力矩大，確保低速強力切削，超寬恒功率調速范圍，保障高速切削光潔度。降低變頻器功率，節(jié)省成本和電源容量。VFNC系列變頻主軸電機特別適合數控車床類機床的主軸驅動，配合高性能矢量變頻器或主軸驅動器，更能發(fā)揮其優(yōu)良的主軸特性，成為性能與經濟性具佳的數控車床類機床的變頻主軸驅動方案。電機參數如表3.2所示：表3.2電機參數型號S1-100%連續(xù)額定S6-50%ED轉動慣量GQUOTE（QUOTE）恒轉矩范圍恒功率范圍額定功率Kw額定電流A額定轉矩Nm額定功率Kw額定電流A額定轉矩Nm0.10871-33.3Hz，30~1000r/minS1-100%33.3~200Hz1000~6000r/min。S6-50%33.3~150Hz1000~4500r/min。VFNC160M-33.3-7.5-47.518.873.51125105電機功率特性如圖3-1所示：圖3-1電機功率特性曲線4主軸組件的設計與校核4.1主軸的要求1.旋轉精度主軸的旋轉精度上是指裝配后，在無載荷，低轉速的條件下，主軸前端工件或刀具部位的徑向跳動和軸向跳動。主軸組件的旋轉精度主要取決于各主要件，如主軸，軸承，箱體孔的的制造，裝配和調整精度。還決定于主軸轉速，支撐的設計和性能，潤滑劑及主軸組件的平衡。通用（包括數控）機床的旋轉精度已有標準規(guī)定可循。2.靜剛度主軸組件的靜剛度（簡稱剛度）反映組件抵抗靜態(tài)外載荷變形的能力。影響主軸組件彎曲剛度的因素很多，如主軸的尺寸和形狀，滾動軸承的型號，數量，配置形式和欲緊，前后支撐的距離和主軸前端的懸伸量，傳動件的布置方式，主軸組件的制造和裝配質量等。各類機床主軸組件的剛度目前尚無統(tǒng)一的標準。3.抗振性主軸組件工作時產生震動會降低工件的表面質量和刀具耐用度，縮短主軸軸承壽命，還會產生噪聲影響環(huán)境。振動表現為強迫振動和自激振動兩種形式。影響抗振性的因素主要有主軸組件的靜剛度，質量分布和阻尼（特別是主軸前支撐的阻尼）主軸的固有頻率應遠大于激動力的頻率，以使它不易發(fā)生共振。目前，尚未制定出抗振性的指標，只有一些實驗數據可供設計時參考。4.升溫和熱變形主軸組件工作時因各相對運動的處的摩擦和攪油等而發(fā)熱，產生溫升，從而使主軸組件的形狀和位置發(fā)生變化（熱變形）。主軸組件受熱伸長，使軸承間隙發(fā)生變化。溫度是使?jié)櫥驼扯冉档停档土溯S承的承載能力。主軸箱因溫升而變形，使主軸偏離正確位置。前后軸承的溫度不同，還會導致主軸軸線傾斜。由于受熱膨脹是材料固有的性質，因此高精度機床要進一步提高加工精度，往往受熱變形的限制。研究如何減少主軸組件的發(fā)熱，如何控制溫度，是高精度機床主軸組件的研究的主要課題之一。5.耐磨性主軸組件的耐磨性是指長期保持原始精度的能力，即精度保持性。對精度有影響的首先是軸承，其次是安置刀，夾具和工件的部位，如錐孔，定心軸徑等。為了提高耐磨性，一般機床主軸上的上述部分應淬硬至HRC60左右，深約1mm.6.材料和熱處理主軸承載后允許的彈性變形很小，引起的應力通常遠遠小于鋼的強度極限。因此，強度一般不做為選材的依據。主軸的形狀，尺寸確定之后，剛度主要取決于材料的彈性模量。各種材料的彈性模量幾乎相同，因此剛度也不是選材的依據。主軸材料的選擇主要根據耐磨性和熱處理變形來考慮。數控機床的材料通常是45號或60號優(yōu)質中碳鋼，需調質處理。7.主軸的結構為了提高剛度，主軸的直徑應該大些。前軸承到主軸前端的距離（稱懸伸量）應盡可能小一些。為了便于裝配，主軸通常作成階梯形的，主軸的結構和形狀與主軸上所安裝的傳動件，軸承等零件的類型，數量，位置和安裝方法有直接的關系。主軸中孔用與通過棒料，拉桿或其它工具。為了能夠通過更大的棒料，車床的中空希望大些，但受剛度條件的影響和限制，孔徑一般不宜超過外徑的70%。4.2主軸軸承選擇角接觸軸承既可以承受徑向載荷又可以承受軸向載荷。它常用于高速主軸，接觸角越大軸向剛度越大，徑向剛度和允許轉速越低。主軸前軸承采用雙向推力角接觸球軸承和圓錐孔雙列圓柱滾子軸承；軸承由圓螺母進行預緊，預緊量在軸承制造時配好。軸承精度等級選P4級。圓錐孔雙列圓柱滾子軸承，內圈有錐度為1：12的錐孔與主軸的錐形軸頸相配。通過軸向移動內圈，改變其在主軸上的位置來調整軸承間隙。這種軸承徑向剛度和承載能力較大，旋轉轉速高，徑向結構緊湊。主軸后端安裝圓錐孔雙列圓柱滾子軸承，其徑向間隙也由圓螺母來調整。因前軸承對主軸組件的精度影響較大，后軸承精度等級采用P5級。這種配置保證了軸承有較高的回轉精度，允許較高的轉速和剛性，適用于負載較大的數控車床。4.3主軸的設計主軸的主要參數是：主軸前端直徑D1，主軸內徑d,主軸懸伸量a和主軸支撐跨距L。1.前端直徑D1，主軸后軸頸的直徑D2表4.1主軸D1（按電機功率）mm功率（kw）D1mm1.4～2.52～3.63～5.55～7.37.4～11車床60～8070～9070～10595～130110～145銑床及加工中心50～9060～9060～9575～10090～105外圓磨床——50～6055～7070～8075～90由上表可取因此可知由式子后端直徑2．主軸內徑主軸孔徑d取主軸平均直徑的55%--65%，取d=50mm。3．前錐孔尺寸前錐孔用來裝頂尖或其它工具錐柄，要求能夠自鎖，目前采用莫氏錐孔。因車床最大回轉直徑D=500mm>400mm，采用莫氏錐度6號，錐度大端直徑D=56.19mm，錐度=1：19.212，長度L=119mm，d=50.00mm.4．支撐跨度及懸伸長度為了提高剛度，應盡量縮短主軸的外伸長度a，選擇適當的支撐跨度L。一般推薦取：L\a=3~5.應使L\a盡量大，提高主軸剛度。機床支撐跨度很大程度上受其他零件結構的影響，此機床L=420mm左右，主軸的外伸長度a=170~102mm范圍即可。5．頭部尺寸的選擇目前頭部尺寸廣泛采用短圓錐式的頭部結構，懸伸短，剛度好。采用快速裝卸卡盤結構。設計完成的500mm簡易數控車床主軸組件如圖4-1所示：圖4-1500mm簡易數控車床主軸組件4.4主軸剛度的計算軸長：L=715mm當量外徑：3.主軸剛度由于，故根據[1]式（10-18），4.剛度要求對于這種機床的剛度要求，由于這種機床屬于高效通用機床，主軸剛度可根據自激振動穩(wěn)定性決定。取阻尼比;當v=50m/min,s=0.1mm/r時，。這種機床要求切削穩(wěn)定性良好，取帶入[1]式（10-16），根據穩(wěn)定性指標的規(guī)定，工件長度。加上卡盤，共240mm。故根據[1]式（10-18），故根據[1]式（10-19），可以看出該機床主軸是合格的。5主軸驅動與控制數控車床是機電一體化的典型產品，是集機床、計算機、電機及其拖動、自動控制、檢測等技術為一身的自動化設備。其中主軸運動是數控車床的一個重要內容，以完成切削任務，其動力約占整臺車床的動力的70%～80%?；究刂剖侵鬏S的正、反轉和停止，可自動換檔和無級調速。為滿足數控車床對主軸驅動的要求，必須有以下性能:寬調速范圍，且速度穩(wěn)定性能要高;在斷續(xù)負載下，電機的轉速波動要小;加減速時間短;過載能力強;噪聲低、震動小、壽命長。隨著微電子技術、交流調速理論和大功率半導體技術的發(fā)展，交流變頻技術進入實用階段。目前，交流驅動的性能已達到直流驅動的水平。而且，籠型交流變頻電機不限制六電動機那樣有機械換向帶來的麻煩和高速大功率的限制，并且體積小、重量輕、采用全封閉式罩殼、對灰塵和油有較好的防護優(yōu)點。在目前數控車床中，主軸控制裝置通常是采用交流變頻器來控制交流主軸電動機。主傳動采用調速電動機進行無級變速，主軸的正反轉、啟動與停止是直接驅動電動機來實現的。5.1主軸旋轉與軸向進給的同步控制在螺紋加工中，為保證切削螺紋的螺距，必須有固定的起刀點與退刀點。螺紋螺距多數為常數，但為有規(guī)律的遞增或遞減的變螺距螺紋的使用也越來越多。加工螺紋時，應是帶動工件旋轉的主軸轉速與坐標軸的進給量保持一定的關系，即主軸每轉一圈，按所要求的螺距沿工件的軸向坐標進給相應的脈沖量。采用光電脈沖編碼器作為主軸的脈沖發(fā)生器，并將其裝在主軸上，與主軸一起旋轉，檢測主軸的轉角、相位、零位等信號。該機床光電編碼器通過1：1的同步齒輪與主軸同步旋轉，實現進給系統(tǒng)的每轉進給和螺紋切削。主軸旋轉時編碼器即發(fā)出脈沖，這些脈沖送給數控裝置作為坐標軸進給的脈沖源，經過對節(jié)距計算后，發(fā)給坐標軸位置私服系統(tǒng)，使進給量與主軸轉數保持所要求的比率。通過改變主軸的旋轉方向可以加工出左螺紋與右螺紋，而主軸方向的判別是通過脈沖編碼器發(fā)出的正交的兩相脈沖信號相位的先后順序判別出來的。脈沖編碼器還輸出一個零位脈沖信號，對應主軸旋轉的每一轉，可以用于主軸絕對位置的定位。例如在多次循環(huán)切削同一螺紋時，該令為信號可以作為刀具的切入點，以確保螺紋不出現亂扣現象。5.2主軸旋轉與徑向進給的同步控制數控車床在切削端面時為了保證端面的光潔度，就必須是該表面的粗糙度小于或等于某值。由加工工藝知識可知，要使表面粗糙度為某值，需保證工件與切削刃處接觸點的切削速度為以恒定值。由于在車削端面時，刀具要不斷的作徑向進給運動，從而使刀具的切削直徑逐漸減小。由切削速度與轉速的關系可知，如保持切削速度v恒定不變，當切削直徑d逐漸減少時，主軸轉速必須逐漸增大但也不能超過極限。因此，數控裝置必須設計相應的軟件來完成主軸的調整。d=50mm合格6結論本文論述了500毫米簡易數控車床的設計方法和工作原理，通過計算和論證，設計了車床的傳動機構。數控車床采用開環(huán)控制系統(tǒng)直接通過驅動裝置控制步進電機的運轉，控制方便、結構簡單、價格便宜，高精度的步進電機作為驅動裝置，經過計算采用絲杠作為傳動部件提高車床的加工精度?？傊ㄟ^此課題的設計研究，本人收獲甚大：1.本人對機床，特別是車床有了深刻地了解，對車床的工作原理、組成、結構等方面的知識有了一個系統(tǒng)而全面地認識2.系統(tǒng)學習了數控機床的相關知識，閱讀了大量關于CNC系統(tǒng)、NC系統(tǒng)的說明書及相關資料，為今后從事控制系統(tǒng)的設計工作奠定了基礎.3.學習了一些網絡知識，訓練了綜合運用知識和電腦繪圖的能力，鍛煉了實踐操作能力。本次設計改造的經驗，使我對機械產生了更加濃厚的興趣，同時對機械這門學科也有了比較具體的認識，這必將對我以后的學習和工作帶來很大的好處。參考文獻[1]戴曙.金屬切削機床.北京：機械工業(yè)出版社，1993[2]王為，汪建曉.機械設計.武漢：華中科技大學出版社，2011[3]劉杰.機電一體化技術基礎與產品設計.沈陽：東北大學出版社，2002，101-102[4]王仁德，趙春雨，張耀滿.機床數控技術.沈陽：東北大學出版社，2002，57-73[5]蔡光起，原所先，高航.機械制造技術基礎.沈陽：東北大學出版社，2002[6]余英良.機床數控改造設計與實例.北京：機械工業(yè)出版社，1997[7]黃調，趙松年.機電一體化技術基礎及應用.北京：機械工業(yè)出版社，1999[8]羅永順.機床數控改造實例.北京：機械工業(yè)出版社，2010[9]王先逵.機械制造工藝學.北京：機械工業(yè)出版社，2002[10]趙玉剛，宋現春.數控技術.北京：機械工業(yè)出版社，2003[11]廖念釗，古瑩庵.互換性與技術測量.北京：中國計量出版社，2000[12]王先逵.機械制造工藝學.北京：機械工業(yè)出版社，2002致謝本文是在導師王得蛟老師的悉心指導下完成的。老師淵博的學識、嚴謹的治學態(tài)度和一絲不茍的科研作風給本人留下了深刻的印象，使本人受益匪淺，在此謹向老師表示崇高的敬意和衷心的致謝.感謝在整個畢業(yè)設計期間和我密切合作的同學，和曾經在各個方面給予過我?guī)椭幕锇閭?，在大學生活即將結束的最后的日子里，我們再一次演繹了團結合作的童話，把一個龐大的，從來沒有上手的課題，圓滿地完成了。正是因為有了你們的幫助，才讓我不僅學到了本次課題所涉及的新知識，更讓我感覺到了知識以外的東西，那就是團結的力量。最后，感謝所有在這次畢業(yè)設計中給予過我?guī)椭娜?。目錄第一章總?11.1項目提要 11.2結論與建議 31.3編制依據 4第二章項目建設背景與必要性 52.1項目背景 52.2項目建設必要性 7第三章市場與需求預測 83.1優(yōu)質糧食供求形勢分析 83.2本區(qū)域市場需求預測 83.3服務功能 103.4市場競爭力和市場風險預測與對策 10第四章項目承擔單位情況 124.1基本情況 124.2主要業(yè)務范圍和業(yè)務能力 124.3人員構成 124.4主要技術成果獲獎情況及轉化能力 134.5現有基礎和技術條件 154.6資產與財務狀況 164.7項目技術協(xié)作單位情況 16第五章建設規(guī)模與產品方案 175.1建設規(guī)模確定的原則和依據 175.2建設規(guī)模及服務種類 18第六章項目選址與建設條件 196.1項目選址原則與要求 196.2項目建設用地情況 196.3項目用地位置 206.4自然與資源條件 20HY