CK6136數(shù)控臥式車(chē)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
CK6136數(shù)控臥式車(chē)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),CK6136數(shù)控臥式車(chē)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),ck6136,數(shù)控,臥式,車(chē)床,機(jī)械,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2011 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) CK6136數(shù)控臥式車(chē)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 系 、 部: 機(jī)械工程系 學(xué)生姓名: 指導(dǎo)教師: 職稱(chēng) 專(zhuān) 業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí): 完成時(shí)間: 2011屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 材 料 系 、 部: 機(jī)械工程系 學(xué)生姓名: 指導(dǎo)教師: 職 稱(chēng): 專(zhuān) 業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí): 學(xué) 號(hào): 2011 年 6月任務(wù)書(shū)系: 機(jī)械工程系 專(zhuān)業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師學(xué)生姓名課題名稱(chēng)CK6136數(shù)控臥式車(chē)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容及任務(wù)調(diào)查分析CK6136車(chē)床的加工特點(diǎn),完成CK6136數(shù)控臥式車(chē)床總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。確定新設(shè)計(jì)的數(shù)控車(chē)床的主要技術(shù)參數(shù)并完成以下工作: (1)根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案,繪制CK6136數(shù)控車(chē)床總體圖一張(A0)。(2)進(jìn)行主運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)計(jì)算,強(qiáng)度計(jì)算和動(dòng)力計(jì)算,繪制主軸箱部件展開(kāi)圖一張(A0)。(3)進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算,繪制出橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)部裝圖一張(A0)。(4)編寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一套。擬達(dá)到的要求或技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo):(1)主運(yùn)動(dòng)部分:Z=18級(jí)(2)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部分:縱向脈沖當(dāng)量0.01 橫向脈沖當(dāng)量0.005進(jìn)度安排起止日期工作內(nèi)容備注2.283.113.143.253.286.36.66.10畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研學(xué)校組織的畢業(yè)實(shí)習(xí),搜集設(shè)計(jì)相關(guān)資料CK6136數(shù)控臥式車(chē)床整體規(guī)劃設(shè)計(jì),主傳動(dòng)系統(tǒng)和橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)畢業(yè)答辯主要參考資料機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)化學(xué)工業(yè)出版社實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)遼寧科技出版社機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊(cè)上海科技出版社機(jī)床主軸變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)機(jī)械工業(yè)出版社JCK6136數(shù)控車(chē)床使用說(shuō)明書(shū)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)院指導(dǎo)書(shū)中國(guó)科技出版社機(jī)電綜合設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)中國(guó)人民大學(xué)出版社數(shù)控機(jī)床與編程實(shí)用教程化學(xué)工業(yè)出版社教研室意見(jiàn)年 月 日系主管領(lǐng)導(dǎo)意見(jiàn)年 月 日湖南工學(xué)院20 11屆畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)指導(dǎo)教師審閱表 系: 機(jī)械工程系 專(zhuān)業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)班 級(jí)專(zhuān) 業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師姓名課題名稱(chēng)CK6136數(shù)控臥式車(chē)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ):(包括以下方面,學(xué)習(xí)態(tài)度、工作量完成情況、材料的完整性和規(guī)范性;檢索和利用文獻(xiàn)能力、計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力;學(xué)術(shù)水平或設(shè)計(jì)水平、綜合運(yùn)用知識(shí)能力和創(chuàng)新能力;)是否同意參加答辯:是 否指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī)分值:指導(dǎo)教師簽字: 年 月 日湖南工學(xué)院20 11屆畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯及最終成績(jī)?cè)u(píng)定表 系:機(jī)械工程系 專(zhuān)業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)生姓名學(xué)號(hào)班級(jí)答辯日期課題名稱(chēng)CK6136數(shù)控臥式車(chē)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師成 績(jī) 評(píng) 定分值評(píng) 定小計(jì)課題介紹思路清晰,語(yǔ)言表達(dá)準(zhǔn)確,概念清楚,論點(diǎn)正確,實(shí)驗(yàn)方法科學(xué),分析歸納合理,結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn),設(shè)計(jì)(論文)有應(yīng)用價(jià)值。30答辯表現(xiàn)思維敏捷,回答問(wèn)題有理論根據(jù),基本概念清楚,主要問(wèn)題回答準(zhǔn)確大、深入,知識(shí)面寬。必答題40自由提問(wèn)30合 計(jì)100答 辯 評(píng) 分分值:答辯小組長(zhǎng)簽名:答辯成績(jī)a: 40指導(dǎo)教師評(píng)分分值:指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī)b: 40評(píng)閱教師評(píng)分分值:評(píng)閱教師評(píng)定成績(jī)c: 20最終評(píng)定成績(jī): 分?jǐn)?shù): 等級(jí):答辯委員會(huì)主任簽名: 年 月 日說(shuō)明:最終評(píng)定成績(jī)a+b+c,三個(gè)成績(jī)的百分比由各系自己確定,但應(yīng)控制在給定標(biāo)準(zhǔn)的10左右。湖南工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告 題目CK6136數(shù)控臥式車(chē)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)專(zhuān)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化1. 對(duì)指導(dǎo)教師下達(dá)的課題任務(wù)的學(xué)習(xí)與理解1.1設(shè)計(jì)任務(wù)及其內(nèi)容調(diào)查分析CK6136車(chē)床的加工特點(diǎn),完成CK6136數(shù)控臥式車(chē)床總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。確定新設(shè)計(jì)的數(shù)控車(chē)床的主要技術(shù)參數(shù)并完成以下工作: (1)根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案,繪制CK6136數(shù)控車(chē)床總體圖一張(A0)。(2)進(jìn)行主運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)計(jì)算,強(qiáng)度計(jì)算和動(dòng)力計(jì)算,繪制主軸箱部件展開(kāi)圖一張(A0)。(3)進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算,繪制出橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)部裝圖一張(A0)。(4)編寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一套。1.2擬達(dá)到的要求或技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo):(1)主運(yùn)動(dòng)部分:Z=18級(jí)(2)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部分:縱向脈沖當(dāng)量0.01, 橫向脈沖當(dāng)量0.0052. 閱讀文獻(xiàn)資料進(jìn)行調(diào)研的綜述我國(guó)目前機(jī)床總量380余萬(wàn)臺(tái),而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有11.34萬(wàn)臺(tái),即我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到3。近10年來(lái),我國(guó)數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量約為0.60.8萬(wàn)臺(tái),年產(chǎn)值約為18億元。機(jī)床的數(shù)控化率僅為6。這些機(jī)床中,役齡10年以上的占60以上;10年以下的機(jī)床中,自動(dòng)/半自動(dòng)機(jī)床不到20,F(xiàn)MC/FMS等自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)更屈指可數(shù)(美國(guó)和日本自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)床占60以上)??梢?jiàn)我們的大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機(jī)床,而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機(jī)床。用這種裝備加工出來(lái)的產(chǎn)品國(guó)內(nèi)、外市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力,直接影響一個(gè)企業(yè)的的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。 數(shù)控系統(tǒng)種類(lèi)繁多,按數(shù)控系統(tǒng)的性能價(jià)格比分為:經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控系統(tǒng)、全功能型數(shù)控系統(tǒng)和特殊型數(shù)控系統(tǒng)四檔產(chǎn)品。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)也稱(chēng)簡(jiǎn)易數(shù)控系統(tǒng)(simple numerical control system)。其特點(diǎn)是價(jià)格便宜、精度適中、功能簡(jiǎn)化,針對(duì)性強(qiáng),適用于老設(shè)備技術(shù)改造和產(chǎn)品更新。標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)是功能較全,價(jià)格適中,適用于中檔的數(shù)控機(jī)床,應(yīng)用較廣多功能型數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)是功能齊全,價(jià)格較貴。適用于加工復(fù)雜零件的大中型機(jī)床以及FMS、CIMS中使用的數(shù)控機(jī)床。特殊型數(shù)控系統(tǒng)適用于各類(lèi)特種加工機(jī)床,如電加工機(jī)床,超精加工機(jī)床等。依據(jù)經(jīng)濟(jì)實(shí)用原則。對(duì)中小型車(chē)床的改造廣泛采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。改造后的車(chē)床可以自動(dòng)車(chē)削圓柱面、圓錐面、端面、球面、螺紋等。目前,我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)狀態(tài)和發(fā)達(dá)國(guó)家有一定的距離,在近期內(nèi)還沒(méi)有足夠的經(jīng)濟(jì)實(shí)力全面采用標(biāo)準(zhǔn)型、多功能型的數(shù)控機(jī)床對(duì)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化。對(duì)普通的有級(jí)變速車(chē)床進(jìn)行數(shù)控設(shè)計(jì),價(jià)格便宜、精度適中、功能簡(jiǎn)化,針對(duì)性強(qiáng),見(jiàn)效快,是機(jī)械制造廠(chǎng)挖潛技改的一條成功之路。在此次設(shè)計(jì)中,用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床對(duì)保證加工質(zhì)量、降低勞動(dòng)強(qiáng)度,提高機(jī)床的柔性和自動(dòng)化程是一條行之有效的方法。3. 根據(jù)任務(wù)書(shū)的任務(wù)及文獻(xiàn)調(diào)研結(jié)果,初步擬定的執(zhí)行(實(shí)施)方案3.1課題研究?jī)?nèi)容:數(shù)控車(chē)床的主要技術(shù)參數(shù)如下:最大回轉(zhuǎn)直徑(mm): 360 最大工件長(zhǎng)度(mm): 750、1000、1500主軸通孔直徑(mm): 52 主軸轉(zhuǎn)速(變頻調(diào)速)(rpm): 27-2000 主軸孔莫氏錐度: NO.6 最小設(shè)定單位(mm): 0.001 刀架最大行程橫向(mm): 239 頂尖錐孔錐度: NO.5 課題研究的主要內(nèi)容包括車(chē)床總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、主軸傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及其各電動(dòng)機(jī)的選擇等。 3.2 研究方法第一步,明確設(shè)計(jì)要求,找出研究的重難點(diǎn):普通數(shù)控車(chē)床最基本的要求是精度達(dá)標(biāo),穩(wěn)定可靠,操作、維修、保養(yǎng)方便,壽命較長(zhǎng),此外力求外型美觀(guān)。第二步,進(jìn)工廠(chǎng)觀(guān)摩,大量收集國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料,吸取專(zhuān)家的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。第三步,初步確定總體設(shè)計(jì)方案第四步,進(jìn)行主運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)計(jì)算,強(qiáng)度計(jì)算和動(dòng)力計(jì)算第五步,進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算及其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.3 設(shè)計(jì)進(jìn)度安排 2.283.11 畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研 3.143.25 學(xué)校組織的畢業(yè)實(shí)習(xí),搜集設(shè)計(jì)的相關(guān)資料 3.286.3 CK6136數(shù)控臥式車(chē)床整體規(guī)劃設(shè)計(jì), 主傳動(dòng)系統(tǒng)和橫向進(jìn)給 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì), 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū) 6.66.10 畢業(yè)答辯指導(dǎo)教師批閱意見(jiàn) 指導(dǎo)教師(簽名): 年 月 日湖南工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作中期檢查表題目CK6136數(shù)控臥式車(chē)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)專(zhuān)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師填寫(xiě)學(xué)生開(kāi)題情況學(xué)生調(diào)研及查閱文獻(xiàn)情況畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)原計(jì)劃有無(wú)調(diào)整學(xué)生是否按計(jì)劃執(zhí)行工作進(jìn)度學(xué)生是否能獨(dú)立完成工作任務(wù)學(xué)生的英文翻譯情況學(xué)生每周接受指導(dǎo)的次數(shù)及時(shí)間畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)過(guò)程檢查記錄情況學(xué)生的工作態(tài)度在相應(yīng)選項(xiàng)劃“”認(rèn)真一般較差尚存在的問(wèn)題及采取的措施:指導(dǎo)教師簽字: 年 月 日系部意見(jiàn): 負(fù)責(zé)人簽字:年 月 日湖南工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯資格審查表題 目CK6136數(shù)控臥式車(chē)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)專(zhuān) 業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師1、畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容CK6136臥式數(shù)控車(chē)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)介紹了數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及其在制造中的應(yīng)用,對(duì)數(shù)控機(jī)床的功能特點(diǎn)作了較為詳盡的分析,并在此基礎(chǔ)上給出了數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。本次設(shè)計(jì)從總體入手,再進(jìn)行主傳動(dòng)和橫向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),最后設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。首先分析數(shù)控車(chē)床的加工特點(diǎn)及其優(yōu)點(diǎn),從而知道數(shù)控車(chē)床在加工中的重要性,確定此次設(shè)計(jì)的背景。主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是機(jī)床設(shè)計(jì)中非常重要的組成部分,其設(shè)計(jì)主要由機(jī)床的級(jí)數(shù)入手,于結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)及轉(zhuǎn)速圖擬定,再到齒輪和軸的設(shè)計(jì),最后進(jìn)行齒輪和軸的核算。橫向進(jìn)給部分則對(duì)滾珠絲杠螺母副進(jìn)行選擇計(jì)算,再選擇電動(dòng)機(jī),使之滿(mǎn)足對(duì)機(jī)床的各項(xiàng)需求。控制系統(tǒng)部分的設(shè)計(jì)是通過(guò)各種輔助電路設(shè)計(jì)達(dá)到對(duì)數(shù)控車(chē)床的整體控制。此次設(shè)計(jì)的成果是出一張總體機(jī)構(gòu)圖和一張主軸箱部件展開(kāi)圖及一張橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)部件圖。2、畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究步驟和方法 第一步,明確設(shè)計(jì)要求,找出研究的重難點(diǎn):普通數(shù)控車(chē)床最基本的要求是精度達(dá)標(biāo),穩(wěn)定可靠,操作、維修、保養(yǎng)方便,壽命較長(zhǎng),此外力求外型美觀(guān)。第二步,進(jìn)工廠(chǎng)觀(guān)摩,大量收集國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料,吸取專(zhuān)家的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。第三步,初步確定總體設(shè)計(jì)方案第四步,進(jìn)行主運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)計(jì)算,強(qiáng)度計(jì)算和動(dòng)力計(jì)算第五步,進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)計(jì)算和強(qiáng)度計(jì)算及其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 申請(qǐng)人簽名:廖玉紅 日期:2011年6月資 格 審 查 項(xiàng) 目是否01工作量是否達(dá)到所規(guī)定要求02文檔資料是否齊全(任務(wù)書(shū)、開(kāi)題報(bào)告、外文資料翻譯、定稿論文及其相關(guān)附件資料等)03是否完成任務(wù)書(shū)規(guī)定的任務(wù)04完成的成果是否達(dá)到驗(yàn)收要求05是否剽竊他人成果或者直接照抄他人設(shè)計(jì)(論文) 指導(dǎo)教師簽名: 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯資格審查小組意見(jiàn):符合答辯資格,同意答辯 不符合答辯資格,不同意答辯審查小組成員簽名: 年 月 日注:此表中內(nèi)容綜述由學(xué)生填寫(xiě),資格審查項(xiàng)目由指導(dǎo)教師填寫(xiě)。湖南工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)教師評(píng)閱表題目CK6136數(shù)控臥式車(chē)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)專(zhuān)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化評(píng)閱教師姓名職稱(chēng)講師工作單位評(píng)分內(nèi)容具 體 要 求總分評(píng)分開(kāi)題情況調(diào)研論證能獨(dú)立查閱文獻(xiàn)資料及從事其他形式的調(diào)研,能較好地理解課題任務(wù)并提出實(shí)施方案,有分析整理各類(lèi)信息并從中獲取新知識(shí)的能力。10外文翻譯摘要及外文資料翻譯準(zhǔn)確,文字流暢,符合規(guī)定內(nèi)容及字?jǐn)?shù)要求。10設(shè)計(jì)質(zhì)量論證、分析、設(shè)計(jì)、計(jì)算、結(jié)構(gòu)、建模、實(shí)驗(yàn)正確合理。35創(chuàng)新工作中有創(chuàng)新意識(shí),有重大改進(jìn)或獨(dú)特見(jiàn)解,有一定實(shí)用價(jià)值。10撰寫(xiě)質(zhì)量結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn),文字通順,用語(yǔ)符合技術(shù)規(guī)范,圖表清楚,書(shū)寫(xiě)格式規(guī)范,符合規(guī)定字?jǐn)?shù)要求。15綜合能力能綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能發(fā)現(xiàn)與解決實(shí)際問(wèn)題。20總評(píng)分評(píng)閱教師評(píng)閱意見(jiàn)評(píng)閱成績(jī)總評(píng)分20%評(píng)閱教師簽名日期目 錄1 數(shù)控車(chē)床的加工特點(diǎn)分析11.1 數(shù)控車(chē)床的優(yōu)點(diǎn)11.2 數(shù)控車(chē)床加工特點(diǎn)11.3 適合數(shù)控車(chē)床加工的零件22 總體方案設(shè)計(jì)32.1 主傳動(dòng)的組成部分42.2 機(jī)床主要部件及其運(yùn)動(dòng)方式的選定52.3 機(jī)床參數(shù)的擬定52.4 各組成部件的特性與所應(yīng)達(dá)到的要求83 機(jī)床主傳動(dòng)設(shè)計(jì)103.1 主要技術(shù)參數(shù)的確定103.2 電動(dòng)機(jī)的選擇183.3 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算193.4 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算214 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算334.1 滾珠絲杠螺母副的選擇計(jì)算334.2 步進(jìn)電機(jī)的選擇375.1 繪制控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖405.2 選擇中央處理單元(CPU)的類(lèi)型415.3 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)415.I/O接口電路及輔助電路設(shè)計(jì)42參考文獻(xiàn)47致 謝48附 錄491 數(shù)控車(chē)床的加工特點(diǎn)分析1.1 數(shù)控車(chē)床的優(yōu)點(diǎn) 數(shù)控車(chē)床已越來(lái)越多的應(yīng)用于現(xiàn)代制造業(yè),并發(fā)揮出普通車(chē)床無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì),數(shù)控車(chē)床主要有以下幾優(yōu)點(diǎn):(1) 傳動(dòng)鏈短,與普通車(chē)床相比主軸驅(qū)動(dòng)不再是電機(jī) 皮帶 齒輪副機(jī)構(gòu)變速,而是采用橫向和縱向進(jìn)給分別由兩臺(tái)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)完成,不再使用掛輪、離合器等傳統(tǒng)部件,傳動(dòng)鏈大大縮短。(2) 剛性高,為了與數(shù)控系統(tǒng)的高精度相匹配,數(shù)控車(chē)床的剛性高,以便適應(yīng)高精度的加工要求。(3) 輕拖動(dòng),刀架(工作臺(tái))移動(dòng)采用滾珠絲杠副,摩擦小,移動(dòng)輕便。絲杠兩端的支承式專(zhuān)用軸承,其壓力角比普通軸承大,在出廠(chǎng)時(shí)便選配好;數(shù)控車(chē)床的潤(rùn)滑部分采用油霧自動(dòng)潤(rùn)滑,這些措施都使得數(shù)控車(chē)床移動(dòng)輕便。1.2 數(shù)控車(chē)床加工特點(diǎn)(1) 自動(dòng)化程度高,可以減輕操作者的體力勞動(dòng)強(qiáng)度。數(shù)控加工過(guò)程是按輸入的程序自動(dòng)完成的,操作者只需起始對(duì)刀、裝卸工件、更換刀具,在加工過(guò)程中, 主要是觀(guān)察和監(jiān)督車(chē)床運(yùn)行。但是,由于數(shù)控車(chē)床的技術(shù)含量高,操作者的腦力勞動(dòng)相應(yīng)提高。(2) 加工零件精度高、質(zhì)量穩(wěn)定。數(shù)控車(chē)床的定位精度和重復(fù)定位精度都很高,較容易保證一批零件尺寸的一致性,只要工藝設(shè)計(jì)和程序正確合理,加之精心操作,就可以保證零件獲得較高的加工精度,也便于對(duì)加工過(guò)程實(shí)行質(zhì)量控制。(3) 生產(chǎn)效率高。數(shù)控車(chē)床加工是能再一次裝夾中加工多個(gè)加工表面,一般只檢測(cè)首件,所以可以省區(qū)普通車(chē)床加工時(shí)的不少中間工序,如劃線(xiàn)、尺寸檢測(cè)等,減少了輔助時(shí)間,而且由于數(shù)控加工出的零件質(zhì)量穩(wěn)定,為后續(xù)工序帶來(lái)方便,其綜合效率明顯提高。(4) 便于新產(chǎn)品研制和改型。數(shù)控加工一般不需要很多復(fù)雜的工藝裝備,通過(guò)編制加工程序就可把形狀復(fù)雜和精度要求較高的零件加工出來(lái),當(dāng)產(chǎn)品改型,更改設(shè)計(jì)時(shí),只要改變程序,而不需要重新設(shè)計(jì)工裝。所以,數(shù)控加工能大大縮短產(chǎn)品研制周期,為新產(chǎn)品的研制開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品的改進(jìn)、改型提供了捷徑。(5) 可向更高級(jí)的制造系統(tǒng)發(fā)展。數(shù)控車(chē)床及其加工技術(shù)是計(jì)算機(jī)輔助制造的基礎(chǔ)。(6) 初始投資較大。這是由于數(shù)控車(chē)床設(shè)備費(fèi)用高,首次加工準(zhǔn)備周期較長(zhǎng),維修成本高等因素造成。(7) 維修要求高。數(shù)控車(chē)床是技術(shù)密集型的機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品,需要維修人員既懂機(jī)械,又要懂微電子維修方面的知識(shí),同時(shí)還要配備較好的維修裝備。1.3 適合數(shù)控車(chē)床加工的零件(1) 最適合多品種中小批量零件。隨著數(shù)控車(chē)床制造成本的逐步下降,現(xiàn)在不管是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外,加工大批量零件的情況也已經(jīng)出現(xiàn)。加工很小批量和單件生產(chǎn)時(shí),如能縮短程序的調(diào)試時(shí)間和工裝的準(zhǔn)備時(shí)間也是可以選用的。(2) 精度要求高的零件。有于數(shù)控車(chē)床的剛性好,制造精度高,對(duì)刀精確,能方便的進(jìn)行尺寸補(bǔ)償,所以能加工尺寸精度要求高的零件。(3) 表面粗糙度值小的零件。在工件和刀具的材料、精加工余量及刀具角度一定的情況下,表面粗糙度取決于切削速度和進(jìn)給速度。在加工表面粗糙度不同的表面時(shí),粗糙度小的表面選用小的進(jìn)給速度,粗糙度大的表面選用大些的進(jìn)給速度,可變性很好,這點(diǎn)在普通車(chē)床很難做到。(4) 輪廓形狀復(fù)雜的零件。任意平面曲線(xiàn)都可以用直線(xiàn)或圓弧來(lái)逼近,數(shù)控車(chē)床具有圓弧插補(bǔ)功能,可以加工各種復(fù)雜輪廓的零件。2 總體方案設(shè)計(jì)機(jī)床工業(yè)是機(jī)器制造業(yè)的重要部門(mén),肩負(fù)著為農(nóng)業(yè)、工業(yè)、科學(xué)技術(shù)和國(guó)防現(xiàn)代化提供技術(shù)裝備的任務(wù),是使現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)具有高生產(chǎn)率和先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的保證。設(shè)計(jì)機(jī)床的目標(biāo)就是選用技術(shù)先進(jìn)。經(jīng)濟(jì)效果顯著的最佳可行方案,以獲得高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。我國(guó)是一個(gè)機(jī)床擁有量大、 大部分機(jī)床役齡長(zhǎng)、數(shù)控化程度不高的發(fā)展中國(guó)家。因此,從事機(jī)床設(shè)計(jì)的人員,應(yīng)不斷地把經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)的新理論、新技術(shù)、新方法應(yīng)用到設(shè)計(jì)中,做到既要技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)效益好、效率高。要不斷的吸收國(guó)外的成功經(jīng)驗(yàn),做到既要符合我國(guó)國(guó)情,又要趕超國(guó)際水平。要不斷的開(kāi)拓創(chuàng)新,設(shè)計(jì)和制造出更多的生產(chǎn)率高、靜態(tài)動(dòng)態(tài)性能好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、維修容易、造型美觀(guān)、耗能少、成本低的現(xiàn)代化機(jī)床。設(shè)計(jì)本著以上原則進(jìn)行,盡量向低成本、高效率、簡(jiǎn)化操作、符合人機(jī)工程的方向考慮。 圖1 ck6136數(shù)控臥式車(chē)床2.1 主傳動(dòng)的組成部分主傳動(dòng)由動(dòng)力源、變速裝置及執(zhí)行元件(如主軸、刀架、工作臺(tái)等)部分組成。主傳動(dòng)系統(tǒng)屬于外聯(lián)系傳動(dòng)鏈。 主傳動(dòng)包括動(dòng)力源(電動(dòng)機(jī))、變速裝置、定比傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、主軸組件、操縱機(jī)構(gòu)等十部分組成。2.1.1 動(dòng)力源 電動(dòng)機(jī)或液壓馬達(dá),它給執(zhí)行件提供動(dòng)力,并使其獲得一定的運(yùn)動(dòng)速度和方向。2.1.2 定比傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 具有固定傳動(dòng)比的傳動(dòng)機(jī)構(gòu),用來(lái)實(shí)現(xiàn)降速、升速或運(yùn)動(dòng)聯(lián)接,本設(shè)計(jì)中采用齒輪和帶傳動(dòng)。2.1.3 變速裝置 傳遞動(dòng)力、運(yùn)動(dòng)以及變換運(yùn)動(dòng)速度的裝置,本設(shè)計(jì)中采用兩個(gè)滑移齒輪變速組和一個(gè)背輪機(jī)構(gòu)使主軸獲得18級(jí)轉(zhuǎn)速。2.1.4 主軸組件 機(jī)床的執(zhí)行件之一,它由主軸支承和安裝在主軸上的傳動(dòng)件等組成,2.1.5 開(kāi)停裝置 用來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)床的啟動(dòng)和停止的機(jī)構(gòu),本設(shè)計(jì)中采用直接開(kāi)停電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)主軸的啟動(dòng)和停止。2.1.6 制動(dòng)裝置 用來(lái)控制主軸迅速停止轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置,以減少輔助時(shí)間。本設(shè)計(jì)中采用電磁式制動(dòng)器。2.1.7 換向裝置 用來(lái)變換機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)方向的裝置。本設(shè)計(jì)中采用電動(dòng)機(jī)直接換向。2.1.8 操縱機(jī)構(gòu) 控制機(jī)床主軸的開(kāi)停、換向、變速及制動(dòng)的機(jī)構(gòu)。本設(shè)計(jì)中,開(kāi)停、換向和制動(dòng)采用電控制;變速采用液壓控制。2.1.9 潤(rùn)滑與密封 為了保證主傳動(dòng)的正常工作和良好的使用壽命,必須有良好的潤(rùn)滑裝置和可靠的密封裝置。本設(shè)計(jì)中采用箱外循環(huán)強(qiáng)制潤(rùn)滑,主軸組件采用迷宮式密封。2.1.10 箱體 上述個(gè)機(jī)構(gòu)和裝置都裝在箱體中,并應(yīng)保證其相互位置的準(zhǔn)確性。本設(shè)計(jì)中采用灰鐵鑄造箱體。2.1.11 刀架 數(shù)控機(jī)床中為了實(shí)現(xiàn)對(duì)刀架的自動(dòng)控制,采用制動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。2.2 機(jī)床主要部件及其運(yùn)動(dòng)方式的選定2.2.1 主運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)根據(jù)設(shè)計(jì)要求,本設(shè)計(jì)采用分離式主傳動(dòng)系統(tǒng),包括變速箱、主軸箱兩部分。其中,變速箱與電動(dòng)機(jī)至于機(jī)座內(nèi),主軸箱與變速箱采用帶傳動(dòng)連接。所有的變速都采用液壓操作。2.2.2 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)本次所設(shè)計(jì)的機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)均由單片機(jī)進(jìn)行數(shù)字控制,因此在X、Y方向上,進(jìn)給運(yùn)動(dòng)均采用滾珠絲杠螺母副,其動(dòng)力由步進(jìn)電機(jī)通過(guò)齒輪傳遞。齒輪的消隙采用偏心環(huán)調(diào)整。2.2.3 數(shù)字控制的實(shí)現(xiàn)采用單片機(jī)控制,各個(gè)控制按扭均安裝在控制臺(tái)上,而控制臺(tái)擺放在易操作的位置,這一點(diǎn)須根據(jù)實(shí)際情況而定。2.2.4 機(jī)床其它零部件的選擇考慮到生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性,機(jī)床附件如油管、行程開(kāi)關(guān)等,以及標(biāo)準(zhǔn)件如滾珠絲杠、軸承等均選擇外購(gòu)形式。2.3 機(jī)床參數(shù)的擬定2.3.1 主參數(shù)的擬定機(jī)床設(shè)計(jì)的初始,首先需要確定有關(guān)參數(shù),它們是傳動(dòng)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的依據(jù),影響到產(chǎn)品是否能滿(mǎn)足所需要的功能要求。機(jī)床主參數(shù)直接反映機(jī)床的加工能力、特性,決定和影響其它基本參數(shù)的數(shù)值,如車(chē)床的最大加工直徑D。 機(jī)床基本參數(shù)是一些與加工工件尺寸、機(jī)床結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性有關(guān)的數(shù),可歸納為:尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)。 在擬定參數(shù)時(shí),還要考慮機(jī)床發(fā)展趨勢(shì)的要求,與國(guó)內(nèi)外同類(lèi)型機(jī)床的對(duì)比等,使擬定的參數(shù) 能滿(mǎn)足機(jī)床在經(jīng)濟(jì)合理的原則下,最大限度地適應(yīng)各種不同的工藝要求。設(shè)計(jì)題目中已直接給出CK6136數(shù)控車(chē)床的主參數(shù): 最大工件回轉(zhuǎn)直徑D=360 刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑D1=180選取最大工件長(zhǎng)度L=1000主軸通孔直徑d=36主軸頭號(hào):(JB2521-79)5號(hào)2.3.2 擬定基本參數(shù)的步驟和方法 (1) 極限切削速度 Vmax、Vmin根據(jù)典型的和可能的工藝選取極限切削速度要考慮:工序種類(lèi)、工藝要求、刀具和工件材料等因素。允許的切削速度極限參考值如下: 表1 極限切削速度參考值加 工 條 件Vmax(m/min)Vmin(m/min)硬質(zhì)合金刀具粗加工鑄鐵工件3050硬質(zhì)合金刀具半精加工碳鋼工件150300螺紋(絲杠等)加工和鉸孔38通過(guò)比較最后選?。?Vmax=300Vmin=6 (2) 主軸的極限轉(zhuǎn)速計(jì)算車(chē)床主軸極限轉(zhuǎn)速時(shí)的的加工直徑,按經(jīng)驗(yàn)分別?。?.10.2)D和(0.450.5)D。則主軸極限轉(zhuǎn)速應(yīng)為: = = 在nmin中考慮車(chē)螺紋和鉸孔時(shí),其加工最大直徑應(yīng)根據(jù)實(shí)際加工情況選取0.1D和50左右。在最后確定nmax,nmin時(shí),還應(yīng)與同類(lèi)型車(chē)床進(jìn)行對(duì)比。根據(jù)切削需要,主軸極限轉(zhuǎn)速確定為: nmax= =2040 nmin= =38 轉(zhuǎn)速范圍 R= = =53.68 考慮到設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度要適中,故采用常規(guī)的擴(kuò)大傳動(dòng), 已知級(jí)數(shù)Z=18。今以=1.26和1.41代入R=(z-1)式,得R=50.85和344,因此取公比 1.26更為合適。 各級(jí)轉(zhuǎn)速數(shù)列可直接從標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表中查出。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表給出了以=1.06的從110000的數(shù)值,因1.26=1.06,從表中找到nmax=2000,就可每隔3個(gè)數(shù)值取出一個(gè)數(shù),得:2000, 1600, 1250, 1000, 800, 630, 500, 400, 315, 250, 200,160, 125,100, 80, 63, 50, 40共18級(jí)轉(zhuǎn)速。(3) 主軸轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z和公比 已知 nmax / nmin=Rn =(z-1) 且 Z=2a3b(4) 主電機(jī)功率動(dòng)力參數(shù)的確定合理地確定電機(jī)功率N,使機(jī)床既能充分發(fā)揮其使用性能,滿(mǎn)足生產(chǎn)需要,又不致使電機(jī)經(jīng)常輕載而降低功率因素。一般采用估算法類(lèi)比法相結(jié)合方法確定通用機(jī)床電機(jī)功率。a 中型普通車(chē)床典型重切削條件下的的用量 刀具材料:YT15; 工件材料:45號(hào)鋼; 切削方式:車(chē)削外圓。推薦數(shù)據(jù): 表2 切削用量推薦表系列和規(guī)格切削用量普通型輕型普通型輕型切削深度dp(t)353435進(jìn)給量f(s)/r03502504035切削速度V m/min907510080b 功率估算法用的計(jì)算公式1)、主切削力: Fz=1900apf 0.75 =19003.50.350.75 =3026N; 2)、切削功率: N切=4.7kw; 3)、估算主電機(jī)功率: N= = =5.875kwN值必須按我國(guó)生產(chǎn)的電機(jī)在Y系列的額定功率選取,計(jì)有2.2 、3.4 、5.5、7.5、 10、 11kw等。因此選取N=5.5kw。2.4 各組成部件的特性與所應(yīng)達(dá)到的要求2.4.1 床身機(jī)床床身采用優(yōu)質(zhì)鑄鐵,內(nèi)部筋采用U形布局,床身整體剛性高?;瑒?dòng)導(dǎo)軌面采用中頻淬火,淬硬層深。硬度達(dá) HRC52以上,拖板滑動(dòng)面貼塑,使得進(jìn)給系統(tǒng)的剛度,摩擦阻尼系數(shù)等動(dòng)、靜特性都處于最佳狀態(tài)。2.4.2 床頭箱結(jié)構(gòu)機(jī)床主傳動(dòng)采用液壓操縱機(jī)構(gòu),可實(shí)現(xiàn)十八級(jí)轉(zhuǎn)速。機(jī)床主軸箱內(nèi)的傳動(dòng)齒輪均經(jīng)淬硬磨齒處理,傳動(dòng)比穩(wěn)定,運(yùn)轉(zhuǎn)噪音低。機(jī)床主軸為二支撐結(jié)構(gòu),前支撐采用C級(jí)高精度軸承,潤(rùn)滑油潤(rùn)滑,提高了回轉(zhuǎn)精度,使機(jī)床主軸具有良好的精度和剛性。機(jī)床采用單片式電磁剎車(chē)離合器,解決主軸的剎車(chē)及離合問(wèn)題,離合器安裝于床頭箱帶輪側(cè),使床頭箱內(nèi)結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化,便于維修。2.4.3 進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)床兩軸進(jìn)給系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠的典型傳動(dòng)方式,在滑板與床鞍及床鞍與床身之間的滑動(dòng)面處貼有TSF導(dǎo)軌板,滑動(dòng)磨擦系數(shù)非常小,有助于提高了機(jī)床的快速響應(yīng)性能及生產(chǎn)效率。在進(jìn)給系統(tǒng)各滑動(dòng)處及兩軸絲杠絲母處都設(shè)置了潤(rùn)滑點(diǎn)。2.4.4 刀架 機(jī)床采用立式四工位刀架,該刀架布刀方便,剛性好。 2.4.5 尾座 采用手動(dòng)尾座2.4.6 冷卻系統(tǒng) 冷卻箱放在后床腿中。2.4.7 卡盤(pán) 機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)配置為_(kāi)250手動(dòng)卡盤(pán)。 2.4.8 電氣系統(tǒng)電路的動(dòng)力回路,均有過(guò)流、短路保護(hù),機(jī)床相關(guān)動(dòng)作都有相應(yīng)的互鎖,以保障設(shè)備和人身安全。電氣系統(tǒng)具有自診斷功能,操作及維修人員可根據(jù)指示燈及顯示器等隨時(shí)觀(guān)察到機(jī)床各部分的運(yùn)行狀態(tài)。2.4.9 安全保護(hù)當(dāng)機(jī)床遇到外部突然斷電或自身故障時(shí),由控制電路的設(shè)計(jì),機(jī)床可動(dòng)進(jìn)給軸,冷卻電機(jī)等如已在“啟動(dòng)”狀態(tài)者,將進(jìn)入“停止”狀態(tài);如已在“停止”狀態(tài)的則不可自行進(jìn)入啟動(dòng)狀態(tài),確保了機(jī)床的安全。另外由于機(jī)床計(jì)算機(jī)內(nèi)的控制程序是“固化”在芯片中的,而零件加工程序是由電池供電保護(hù)的,所以,意外斷電或故障時(shí),不會(huì)丟失計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)的程序菜單。機(jī)床具有報(bào)警裝置及緊急停止按鈕,可防止各種突發(fā)故障給機(jī)床造成損壞。由于軟件的合理設(shè)計(jì),報(bào)警可通過(guò)顯示器顯示文字及報(bào)警號(hào),通過(guò)操作面板的指示燈指示;機(jī)床根據(jù)情況將報(bào)警的處理方式分為三類(lèi):對(duì)緊急報(bào)警實(shí)行“急停”;對(duì)一般報(bào)警實(shí)行“進(jìn)給保持”;對(duì)操作錯(cuò)誤只進(jìn)行“提示”。3 機(jī)床主傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.1 主要技術(shù)參數(shù)的確定機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)包括主參數(shù)和基本參數(shù)。主參數(shù)是機(jī)床參數(shù)中最主要的,它必須滿(mǎn)足以下要求:a、 直接反映出機(jī)床的加工能力和特性;b、 決定其他基本參數(shù)值的大小;c、 作為機(jī)床設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn);d、 作為用戶(hù)選用機(jī)床的主要依據(jù)。對(duì)于通用機(jī)床(包括專(zhuān)門(mén)化機(jī)床),主參數(shù)通常都以機(jī)床的最大加工尺寸表示,只有在不適用于用工件最大尺寸表示時(shí),才采用其他尺寸或物理量。如臥式鏜床的主參數(shù)用主軸直徑,拉床用額定拉力等。為了更完整地表示出機(jī)床的工作能力和加工范圍,有時(shí)在主參數(shù)后面標(biāo)出另一參數(shù)值,稱(chēng)為第二主參數(shù)。如最大工件長(zhǎng)度、最大跨度、主軸數(shù)和最大加工模數(shù)等。除主參數(shù)外,機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)還包括下列基本參數(shù):a、 與工件尺寸有關(guān)的參數(shù);b、 與工、夾、量具標(biāo)準(zhǔn)化有關(guān)的參數(shù);c、 與機(jī)床結(jié)構(gòu)有關(guān)的參數(shù);3.1.1 尺寸參數(shù)表3 機(jī)床主要尺寸參數(shù)內(nèi)容與工件主要尺寸有關(guān)的參數(shù)最大加工尺寸最大加工直徑或最大工件直徑,最大加工模數(shù)、螺旋角主軸通孔直徑最大加工長(zhǎng)度或最大工件長(zhǎng)度最大工件安裝尺寸。如工作臺(tái)尺寸、主軸端面至工作臺(tái)面最大距離、主軸中心線(xiàn)至工作臺(tái)面最大距離或立柱間距等最小工件加工尺寸。如主軸中心線(xiàn)至工作臺(tái)面距離、最小車(chē)削直徑、最小磨削外徑或孔徑等部件運(yùn)動(dòng)尺寸范圍 刀架、工作臺(tái)、主軸箱、橫梁的最大行程 刀架、工作臺(tái)、砂輪(導(dǎo)輪)箱或搖臂的最大回轉(zhuǎn)角度與工、夾、量具標(biāo)準(zhǔn)化有關(guān)的參數(shù) 主軸或尾架套筒的錐孔大小 工件頭架或尾架的頂尖安裝錐度 刀桿斷面尺寸、刀夾最大尺寸、安裝的刀具直徑 工作臺(tái)T型槽的尺寸和數(shù)目與機(jī)床結(jié)構(gòu)有關(guān)的參數(shù) 床身或搖臂的導(dǎo)軌寬度 花盤(pán)或圓工作臺(tái)的直徑 主軸中心線(xiàn)或工作臺(tái)面至地面的高度尺寸參數(shù)是表示機(jī)床工作范圍的主要尺寸和工、夾、量具的標(biāo)準(zhǔn)化及機(jī)床結(jié)構(gòu)有關(guān)的主要參數(shù)。如普通車(chē)床橫刀架上最大工件的回轉(zhuǎn)直徑,在相同中心高的情況下,這一尺寸參數(shù)既決定加工長(zhǎng)工件的最大直徑,又決定刀架的厚度及其剛性。機(jī)床的主參數(shù)主要決定于工件的尺寸。對(duì)于各類(lèi)通用機(jī)床,已在調(diào)查研究各種工件的基礎(chǔ)上制定出了機(jī)床的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該遵照?qǐng)?zhí)行。專(zhuān)用機(jī)床的主參數(shù)則基本上可以根據(jù)工件尺寸決定。主參數(shù)系列采用優(yōu)先數(shù)系,這樣做有如下好處:(1)優(yōu)先數(shù)按等比級(jí)數(shù)分級(jí),能在較寬的范圍內(nèi)以較少的品種,經(jīng)濟(jì)合理地滿(mǎn)足用戶(hù)的需要,即可把產(chǎn)品的品種規(guī)格限制在必需的最少范圍內(nèi)。(2)優(yōu)先數(shù)系具有各種不同公比的系列,因而可以滿(mǎn)足較密和較疏的分級(jí)要求。 其他尺寸參數(shù)一般根據(jù)主參數(shù)來(lái)確定。但由于機(jī)床的使用情況比較復(fù)雜,這些尺寸參數(shù)的確定還有相似分析法和圖解分析法及回歸分析法。由此可以得尺寸參數(shù) 表4 CK6136數(shù)控臥式車(chē)床的主要尺寸參數(shù)參數(shù)項(xiàng)目單位數(shù)值床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑mm360刀架上最大工件回轉(zhuǎn)直徑mm180主軸通孔直徑mm36主軸錐孔莫氏Nq6尾架頂尖套錐孔莫氏Nq5最大工件長(zhǎng)度Lmm750刀桿截面尺寸mm20203.1.2 運(yùn)動(dòng)參數(shù)運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括機(jī)床主運(yùn)動(dòng)(切削運(yùn)動(dòng))的速度范圍和級(jí)數(shù),進(jìn)給量范圍和級(jí)數(shù)以及輔助運(yùn)動(dòng)的速度等,它是由加工表面成形運(yùn)動(dòng)的工藝要求所決定的。主軸極限轉(zhuǎn)速和變速范圍 對(duì)于主運(yùn)動(dòng)為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)床,主軸極限轉(zhuǎn)速為:式中的或不是該機(jī)床可能加工的的最小或最大直徑,而是認(rèn)為是在機(jī)床全部工藝范圍內(nèi)可以用最大切削速度來(lái)加工時(shí)的最小工件直徑和用最小切削速度來(lái)加工時(shí)的最大工件直徑,這樣才能得出合理的極限轉(zhuǎn)速值。(1)極限切削速度Vmax、Vmin根據(jù)典型的和可能的工藝選取極限切削速度要考慮:工序種類(lèi)、工藝要求、刀具和工件材料等因素。 表5 允許的切削速度極限參考值加工條件硬質(zhì)合金刀具粗加工80120硬質(zhì)合金刀具半精加工或精加工150250高速鋼刀具低速光刀10安裝磨頭附件進(jìn)行磨削3.57.5精鉸孔1.54寬刀加工1.53.5精車(chē)絲杠或蝸輪1.251.5 選擇極限轉(zhuǎn)速的典型條件為:a最大切削速度按硬質(zhì)合金車(chē)刀半精車(chē)和精車(chē)鋼料來(lái)取值考慮較小規(guī)格車(chē)床可普遍采用可轉(zhuǎn)位刀片,切速可適當(dāng)提高,故對(duì)主參數(shù)為(最大工件回轉(zhuǎn)直徑)250630mm的車(chē)床取250m/min,而大規(guī)格車(chē)床換刀費(fèi)時(shí)取切速小些耐用度可以高些,故8001000mm的車(chē)床取200m/min;b最小切速可考慮兩種情況,即(a)高速鋼車(chē)刀精車(chē)絲杠和(b)高速鋼車(chē)刀低速光車(chē)盤(pán)類(lèi)零件,故分別取(a)1.5m/min和(b)8m/min;c最小工件直徑,即使用時(shí)可能遇到的最小工件直徑,一般取0.1;d最大工件直徑,當(dāng)為b中情況(a)時(shí),即按車(chē)削絲杠可能遇到的最大直徑,取0.1,為b中情況(b)時(shí),按刀架滑板上最大工件回轉(zhuǎn)直徑1(對(duì)多數(shù)車(chē)床10.5)由上分析得到按典型加工條件選取的數(shù)值如下表所示: 表6 典型加工條件選取的數(shù)值表主參數(shù)系列極限切削速度(m/min)最大和最小工件直徑(mm)變速范圍最大工件回轉(zhuǎn)直徑(mm)RvRn=RvRd(a)( b )(a)(b)2506302501.58( a )Rv=166.7( b )Rv=31.250.1D0.1D D1(0.5D)(a) Rn=166.7(b) Rn=156.28001000200( a )Rv=133.3(b) Rv=25(a) Rn=133.3(b) Rn=1253.1.3 主軸轉(zhuǎn)速的確定(1)主軸最高轉(zhuǎn)速的確定根據(jù)分析,用硬質(zhì)合金車(chē)刀對(duì)小直徑鋼材半精車(chē)外圓時(shí),主軸轉(zhuǎn)速為最高,按經(jīng)驗(yàn),并參考切削用量資料,取,k=0.5, Rd=0.2, 則:(2)主軸最低轉(zhuǎn)速的確定根據(jù)分析,主軸最低轉(zhuǎn)速由以下工序決定:用高速鋼車(chē)刀,對(duì)鑄鐵材料的盤(pán)形零件粗車(chē)端面。按經(jīng)驗(yàn),并參切削用量資料,取V=15m/min,則最低轉(zhuǎn)速為:3.1.4 轉(zhuǎn)速范圍及公比的確定根據(jù)最高轉(zhuǎn)速與最底轉(zhuǎn)速可初步得出主軸轉(zhuǎn)速范圍 =73.7則公比 由設(shè)計(jì)手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)值得 =1.26根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)公比及初算,查表取=40r/min,則最高轉(zhuǎn)速 =40 =2034r/min則主軸轉(zhuǎn)速范圍 且驗(yàn)算公比得=1.259931.26,滿(mǎn)足要求。3.1.5 結(jié)構(gòu)式與結(jié)構(gòu)網(wǎng)的確定 1)結(jié)構(gòu)式的確立 結(jié)構(gòu)式的方案共有如下幾種: 18=332 18=233 18=323 在上述方案中,三個(gè)方案可根據(jù)下述原則比較:從電機(jī)到主軸,一般為降速傳動(dòng)。接近電機(jī)處的零件,轉(zhuǎn)速較高,從而轉(zhuǎn)矩較小,尺寸也就較小。如使傳動(dòng)副較多的傳動(dòng)組放在接近電機(jī)處,則可使小尺寸的零件多些,而大尺寸的零件可以少些,這樣就節(jié)省省材料,經(jīng)濟(jì)上就占優(yōu)勢(shì),且這也符合“前多后少”的原則。從這個(gè)角度考慮,以取18=332的方案為好,本次設(shè)計(jì)即采用此方案。根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定如下結(jié)構(gòu)式:18 = 3(1) 3(3) 2(9)基本組 擴(kuò)一組 擴(kuò)二組 2)構(gòu)網(wǎng)的擬定 (1)傳動(dòng)副的極限傳動(dòng)比范圍和傳動(dòng)組的極限變速范圍 在降速時(shí),為防止被動(dòng)齒輪的直徑過(guò)大而使徑向尺寸太大,常限制最小傳動(dòng)比1/4。在升速時(shí),為防止產(chǎn)生過(guò)大的振動(dòng)和噪聲,常限制最大傳動(dòng)比2。 (2)基本組和擴(kuò)大組的排列順序原則是選擇中間傳動(dòng)軸變速范圍最小的方案。因?yàn)槿绻鞣桨竿?hào)傳動(dòng)軸的最高轉(zhuǎn)速相同,則變速范圍小的,最低轉(zhuǎn)速高,轉(zhuǎn)矩小,傳動(dòng)件的尺寸也就小些。 根據(jù)前面求得的公比=1.26,按照以上原則,選擇最佳方案,作結(jié)構(gòu)網(wǎng)圖如下圖所示:圖2 車(chē)床結(jié)構(gòu)網(wǎng)圖3.1.6 轉(zhuǎn)速圖的擬定 電動(dòng)機(jī)和主軸的轉(zhuǎn)速是已定的,當(dāng)選定了結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng)后,就可分配各傳動(dòng)組的傳動(dòng)比,并確定中間軸的轉(zhuǎn)速。再加上定比傳動(dòng),就可畫(huà)出轉(zhuǎn)速圖。中間軸的轉(zhuǎn)速如果能高一些,傳動(dòng)件的尺寸也就可以小一些。但是,中間軸如果轉(zhuǎn)速過(guò)高,將會(huì)引起過(guò)大的振動(dòng)、發(fā)熱和噪聲。因此,要注意限制中間軸的轉(zhuǎn)速,不使過(guò)高。 本次設(shè)計(jì)所選用的結(jié)構(gòu)式共有三個(gè)傳動(dòng)組,變速機(jī)構(gòu)共需5根軸,加上電動(dòng)機(jī)軸共6根軸,故轉(zhuǎn)速圖上需6條豎線(xiàn);主軸共18種轉(zhuǎn)速,電動(dòng)機(jī)軸與軸1之間采用定比傳動(dòng)。轉(zhuǎn)速圖如下圖所示:圖3 車(chē)床轉(zhuǎn)速圖3.1.7 傳動(dòng)比參數(shù)的確定(1)、電動(dòng)機(jī)與軸1傳動(dòng)副齒輪齒數(shù)的確定因?yàn)殂姶膊恍枰崔D(zhuǎn),為了便于速度的分配,該傳動(dòng)副采用定比傳動(dòng),其傳動(dòng)比有速度可求得:=1142/1440=1/1.26為了方便電動(dòng)機(jī)與變速箱在機(jī)座內(nèi)的布置,電動(dòng)機(jī)與變速箱的聯(lián)結(jié)采用帶傳動(dòng)。根據(jù)帶輪的標(biāo)準(zhǔn),尺寸值定為112mm和140mm。變速箱與主軸箱之間采用帶傳動(dòng),為了便于完成轉(zhuǎn)速的要求和速度的分配確定其帶輪的尺寸比為:172:200。 為了減少變速箱的軸向尺寸,減少齒輪數(shù)目,簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu),采用一對(duì)公用齒輪的傳動(dòng)系統(tǒng)。因而,兩變速組的傳動(dòng)比互相牽制,可能會(huì)增加徑向尺寸。 (2)、軸1與軸2傳動(dòng)副齒輪齒數(shù)的確定 根據(jù)轉(zhuǎn)速圖可得,該傳動(dòng)副的傳動(dòng)比=1/1.26、=1、=1.26。查金屬切削機(jī)床Page156頁(yè)表8-1,并考慮到主軸箱的幾何尺寸,取該傳動(dòng)副中=30,齒數(shù)和=104,則由傳動(dòng)比可求得該傳動(dòng)副齒數(shù)比為: 當(dāng)=1/1.6時(shí) Z/Z=46:58當(dāng)=1時(shí) Z/Z=52:52 當(dāng)=1.6時(shí) Z/Z=58:46(3)、軸2與軸3傳動(dòng)副齒輪齒數(shù)的確定根據(jù)轉(zhuǎn)速圖可得,該傳動(dòng)副的傳動(dòng)比=,=及。查金屬切削機(jī)床Page156頁(yè)表8-1,并考慮到主軸箱的幾何尺寸,取該傳動(dòng)副=22,齒數(shù)和=108,則由傳動(dòng)比可求得:該傳動(dòng)副齒數(shù)比為:Z/Z=42:66 Z/Z=54:54 ,Z/Z=66:42軸4與軸5間采用背輪機(jī)構(gòu),總傳動(dòng)比為,和齒形離合器,傳動(dòng)比為:1。齒數(shù)為: 第一級(jí):20*2.5:65*2.5 第二級(jí):30*3:75*3 3.1.8 傳動(dòng)系統(tǒng)圖的繪制 根據(jù)計(jì)算結(jié)果,用規(guī)定的符號(hào),以適當(dāng)比例在方格紙上繪出轉(zhuǎn)速圖和主傳動(dòng)系統(tǒng)圖。 圖4 CK6136數(shù)控車(chē)床主傳動(dòng)系統(tǒng)圖3.2 電動(dòng)機(jī)的選擇3.2.1 電動(dòng)機(jī)的功率計(jì)算按在各種加工情況下較經(jīng)常遇到的最大切削力和最大切削速度來(lái)計(jì)算,在車(chē)床中,切斷工件的切削力大于外圓車(chē)削,因而按用硬質(zhì)合金刀具切斷鋼材時(shí)來(lái)計(jì)算。即: (1) 式中 主切削力的切向分力(N) V切削速度(m/min ) 具體計(jì)算見(jiàn)下章 由查機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)得出參數(shù): P=200 B= 6 f=0.3mm/r則 所以得有效功率為: 取=0.8,則由經(jīng)驗(yàn)公式可得電動(dòng)機(jī)總功率為: 3.2.2 電動(dòng)機(jī)參數(shù)的選擇 在選擇電動(dòng)機(jī)時(shí),必須使得PP,根據(jù)這個(gè)原則,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選取Y112-M-4型電動(dòng)機(jī). 3.3 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 由于直齒圓柱齒輪具有加工和安裝方便、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn),而且直齒圓柱齒輪傳動(dòng)也能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,所以本次設(shè)計(jì)選用漸開(kāi)線(xiàn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng);主軸箱中的齒輪用于傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng),它的精度直接與工作的平穩(wěn)性、接觸誤差及噪聲有關(guān)。為了控制噪聲,機(jī)床上主傳動(dòng)齒輪都選用較高的精度,但考慮到制造成本,本次設(shè)計(jì)都選用6-7級(jí)的精度。具體設(shè)計(jì)步驟如下:3.3.1 模數(shù)的估算:按接觸疲勞和彎曲疲勞計(jì)算齒輪模數(shù)比較復(fù)雜,而且有些系數(shù)只有在齒輪各參數(shù)都已知道后方可確定,所以只在草圖畫(huà)完之后校核用。在畫(huà)草圖之前,先估算,再選用標(biāo)準(zhǔn)齒輪模數(shù)。齒輪彎曲疲勞的估算公式:mm (式中即為齒輪所傳遞的功率) (2) 齒面點(diǎn)蝕的估算公式:mm (式中即為齒輪所傳遞的功率) (3)其中為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速,為齒輪中心距。由中心距及齒數(shù)求出模數(shù): mm根據(jù)估算所得和中較大的值,選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。前面已求得各軸所傳遞的功率,各軸上齒輪模數(shù)估算如下:第一對(duì)齒輪副 mm mm mm所以,第一對(duì)齒輪副傳動(dòng)的齒輪模數(shù)應(yīng)為mm同理,對(duì)各對(duì)齒輪的模數(shù)計(jì)算從略,最后計(jì)算得出最高的模數(shù)為2.5 綜上所述,為了降低成本,機(jī)床中各齒輪模數(shù)值應(yīng)盡可能取相同,所以,本次設(shè)計(jì)中取各個(gè)齒輪模數(shù)均為=2.5mm。3.3.2 齒輪傳動(dòng)各軸的軸中心矩計(jì)算 根據(jù)漸開(kāi)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪分度圓直徑計(jì)算公式可得各個(gè)傳動(dòng)副中齒輪的分度圓直徑為: 1軸與2軸: d=mz/2=2.5*(46+58)/2=130 2軸與3軸: 3.3.3 齒輪寬度B的確定齒寬影響齒的強(qiáng)度,但如果太寬,由于齒輪制造誤差和軸的變形,可能接觸不均勻,反兒容易引起振動(dòng)和噪聲。一般取b=(610)m。本次設(shè)計(jì)中,取單片齒輪寬度B=8m=83=24mm,則與其嚙合的從動(dòng)齒輪的寬度一致;而取多聯(lián)齒輪的寬度B=6m=63=18mm,則與其嚙合的從動(dòng)齒輪的寬度一致。3.3.4 齒輪其他參數(shù)的計(jì)算 根據(jù)機(jī)械原理中關(guān)于漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪參數(shù)的計(jì)算公式幾相關(guān)參數(shù)的規(guī)定,齒輪的其它參數(shù)都可以由以上計(jì)算所得的參數(shù)計(jì)算出來(lái),本次設(shè)計(jì)中,這些參數(shù)在此不在一一計(jì)算。3.3.5 齒輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 不同精度等級(jí)的齒輪,要采用不同的加工方法,對(duì)結(jié)構(gòu)的要求也不同,7級(jí)精度的齒輪,用較高精度的滾齒機(jī)或插齒機(jī)可以達(dá)到。但淬火后,由于變形,精度將下降。因此,需要淬火的7級(jí)齒輪一般滾或插后要剃齒,使精度高于7級(jí),或者淬火后再珩齒。6級(jí)精度的齒輪,用精密滾齒機(jī)可以達(dá)到。淬火齒輪,必須才能達(dá)到6級(jí)。機(jī)床主軸箱中的齒輪齒部一般都需要淬火。多聯(lián)齒輪塊的一般形式如下圖所示,各部分的尺寸確定如下: 圖5 齒輪各部分尺寸的確定(1)、退刀槽 本次設(shè)計(jì)中多聯(lián)齒輪多采用插齒加工方法,因此取=6mm。(2)、其他問(wèn)題滑移齒輪進(jìn)出嚙合的一端要圓齒,有規(guī)定的形狀和尺寸,如下圖所示,圓齒和倒角性質(zhì)不同,加工方法也不一樣。圖中安裝撥動(dòng)齒輪的滑塊的尺寸在本次設(shè)計(jì)中取b1h=105。圖6 齒輪滑塊尺寸3.3.6 齒輪的校核(接觸疲勞強(qiáng)度): = 1.251.071.11.43 = 2.1查表得:=0.88 =2.5 =189.8= (4)將數(shù)據(jù)代入得:1100mpa 齒輪接觸疲勞強(qiáng)度滿(mǎn)足,因此接觸的應(yīng)力小于許用的接觸應(yīng)力。其它齒輪也符合要求,故其余齒輪不在驗(yàn)算,在此略去3.4 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算3.4.1 各傳動(dòng)軸軸徑的估算滾動(dòng)軸承的型號(hào)是據(jù)軸端直徑確定的,而且軸的設(shè)計(jì)是在初步計(jì)算軸徑的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,因此先要初算軸徑。軸的直徑可按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度法用下列公式進(jìn)行估算。 (5) 對(duì)于空心軸, 則 (6)式中,軸傳遞的功率,kW; 軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速,r/min; 其經(jīng)驗(yàn)值見(jiàn)表15-3; 取的值為0.5。(1)、計(jì)算各傳動(dòng)軸傳遞的功率P根據(jù)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算選擇可知,本次設(shè)計(jì)所選用的電動(dòng)機(jī)額定功率各傳動(dòng)軸傳遞的功率可按下式計(jì)算: 電機(jī)到傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)效率; (7)由傳動(dòng)系統(tǒng)圖可以看出,本次設(shè)計(jì)中沒(méi)有采用聯(lián)軸器,而直接由電動(dòng)機(jī)軸將動(dòng)力傳到軸上,即各個(gè)軸之間均為齒輪傳動(dòng),所以可得各軸傳遞的功率為:=0.96, =0.93, =0.904 =0.877 所以,各傳動(dòng)軸傳遞的功率分別為: (2) 估算各軸的最小直徑本次設(shè)計(jì)中,考慮到主軸的強(qiáng)度與剛度以及制造成本的經(jīng)濟(jì)性,初步選擇主軸的材料為40Cr,其它各軸的材料均選擇45鋼,取A0值為115,各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速由轉(zhuǎn)速圖得出,n1j=1000r/min, n2j=400r/min, n3j=125r/min, n4j=125r/min, 所以各軸的最小直徑為: 在以上各軸中都開(kāi)有花鍵,所以為了使鍵槽不影響軸的強(qiáng)度,應(yīng)將軸的最小直徑增大5%,將增大后的直徑圓整后分別取各軸的最小直徑為: =25, =25, =35。 根據(jù)本次設(shè)計(jì)的要求,需選擇除主軸外的一根軸進(jìn)行強(qiáng)度校核,而主軸必須進(jìn)行剛度校核。在此選擇第一根軸進(jìn)行強(qiáng)度校核。 1)、第一根軸的強(qiáng)度校核(1)、軸的受力分析及受力簡(jiǎn)圖由主軸箱的展開(kāi)圖可知,該軸的動(dòng)力源由電動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪傳遞過(guò)來(lái),而后通過(guò)一個(gè)三聯(lián)齒輪將動(dòng)力傳遞到下一根軸。其兩端通過(guò)一對(duì)角接觸球軸承將力轉(zhuǎn)移到箱體上去。由于傳遞的齒輪采用的直齒圓柱齒輪,因此其軸向力可以忽略不計(jì)。所以只要校核其在xz平面及yz平面的受力。軸所受載荷是從軸上零件傳來(lái)的,計(jì)算是,常將軸上的分布載荷簡(jiǎn)化為集中力,其作用點(diǎn)取為載荷分布段的中點(diǎn)。作用在軸上的扭矩,一般從傳動(dòng)件輪轂寬度的中點(diǎn)算起。通常把軸當(dāng)作鉸鏈支座上的梁,支反力的作用點(diǎn)與軸承的類(lèi)型和布置方式有關(guān)。其受力簡(jiǎn)圖如下:在xz平面內(nèi):圖7 xz平面受力簡(jiǎn)圖在yz平面內(nèi): 圖8 yz平面受力簡(jiǎn)圖(2)、作出軸的彎矩圖根據(jù)上述簡(jiǎn)圖,分別按xz平面及yz平面計(jì)算各力產(chǎn)生的彎矩,并按計(jì)算結(jié)果分別作出兩個(gè)平面的上的彎矩圖。在xz平面內(nèi),根據(jù)力的平衡原理可得: R1xz+R2xz+F2xz=F1xz (8) 將各個(gè)力對(duì)R1取矩可得:F1xza=F2xz(l-b)+R2xzl (9)由以上兩式可解出: R1xz=F1xz(l-a)/l-F2xzb/l (10)R2xz=F1xza/l-F2xz+F2xzb/l (11)由于有多個(gè)力的存在,彎矩?zé)o法用一個(gè)方程來(lái)表示,用x來(lái)表示所選截面距R1的距離,則每段的彎矩方程為: 在A(yíng)B段: M=-R1xzx (ax0) (12) 在BC段: M=F1xz-R1xz(a+x)-F1xza (l-bxa) (13) 在CD段: M=-R2xz(l-x) (lxl-b) (14)則該軸在xz平面內(nèi)的彎矩圖為:圖9 xz平面彎矩圖同理可得在yz平面內(nèi)的彎矩圖為:圖10 yz平面彎矩圖(3)、作出軸的扭矩圖由受力分析及受力簡(jiǎn)圖可知,該軸只在yz平面內(nèi)存在扭矩。其扭矩大小為: T1=Fyzr1 (15) T2=Fyzr2 (16)則扭矩圖為圖11 軸的扭矩圖(4)、作出計(jì)算彎矩圖圖12 軸的計(jì)算彎矩圖根據(jù)已作出的總彎矩圖和扭矩圖,則可由公式Mca=求出計(jì)算彎矩,其中是考慮扭矩和彎矩的加載情況及產(chǎn)生應(yīng)力的循環(huán)特性差異的系數(shù),因通常由彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力是對(duì)稱(chēng)循環(huán)的變應(yīng)力,而扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力則常常不是對(duì)稱(chēng)循環(huán)的變應(yīng)力,故在求計(jì)算彎矩時(shí),必須計(jì)及這種循環(huán)特性差異的影響。即當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí),取0.3;扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí),取0.6;若扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力也為對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí),則取=1。應(yīng)本次設(shè)計(jì)中扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力,所以取0.3。(5)、校核軸的強(qiáng)度 選擇軸的材料為45鋼,并經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得其許用彎曲應(yīng)力為60MP,由計(jì)算彎矩圖可知,該軸的危險(xiǎn)截面在F1的作用點(diǎn)上,由于該作用點(diǎn)上安裝滑移齒輪,開(kāi)有花鍵,由機(jī)械設(shè)計(jì)可查得其截面的慣性矩為:W= d4+(D-d)(D+d)2zb/32D其中z為花鍵的數(shù)目,在本次設(shè)計(jì)中,z=6,D=30mm,d=26mm, b=4mm所以其截面的慣性矩為W=575.963mm3根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪受力計(jì)算公式可得圓周力與徑向力: Ft=2T1/d1 (17) Fr=Fttg (18)其中T1為小齒輪傳遞的扭矩,Nmm;為嚙合角,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒輪,取=20;而Ft與Fr分別對(duì)應(yīng)與xz平面及yz平面的力。各段軸的長(zhǎng)度可從2號(hào)A0圖中得出,則根據(jù)前面的公式可得出該軸危險(xiǎn)截面的計(jì)算彎矩為:Mca=25014.22Nm,則該軸危險(xiǎn)截面所受的彎曲應(yīng)力為:ca=25014.22/575.96343.43MP60MP,所以該軸的強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。2)、主軸的剛度校核 (1)、主軸材料的選擇 考慮到主軸的剛度幾強(qiáng)度,選擇主軸的材料為40Cr,并經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理; (2)、主軸結(jié)構(gòu)的確定主軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)主軸上應(yīng)安裝的組件以及在主軸箱里的具體布置來(lái)確定,主軸的具體結(jié)構(gòu)已在零件圖上表達(dá)清楚,其圖號(hào)為6,在此不在繪出。 (3)、主軸的剛度驗(yàn)算 軸的變形和允許值軸上裝齒輪和軸承處的繞度和傾角(y和)應(yīng)該小于彎曲變形的許用值 即y 表7軸的變形和允許值軸的類(lèi)型(mm)變形部位(rad)一般傳動(dòng)軸4.00030.0005l裝向心軸承處0.0025剛度的要求較高-0.0002l裝齒輪處0.001安裝齒輪軸(0.010.00)m裝單列圓錐滾子軸承0.006L表跨距,m表模數(shù)軸的變形計(jì)算公式計(jì)算軸本身彎曲變形產(chǎn)生的繞度y及傾角時(shí),一般常將軸簡(jiǎn)化為集中載荷下的簡(jiǎn)支梁。按材料力學(xué)相關(guān)公式計(jì)算,主軸的直徑相差不大且計(jì)算精度要求不高的時(shí)候,可把軸看作等徑軸,采用平均直d來(lái)計(jì)算,計(jì)算花鍵時(shí)同樣選擇用平均直徑圓軸: (19) 慣性矩: (20)矩形花鍵軸: (21) (22)慣性矩: (23)軸的分解和變形合成 對(duì)于復(fù)雜受力的變形,先將受力分解為三個(gè)垂直面上的分力,應(yīng)用彎曲變形公式求出所求截面的兩個(gè)垂直平面的。然后進(jìn)行疊加,在同以平面內(nèi)的可進(jìn)行代數(shù)疊加,在兩平面內(nèi)的按幾何公式,求出該截面的總繞度和總傾角危險(xiǎn)工作面的判斷驗(yàn)算剛度時(shí)應(yīng)選擇最危險(xiǎn)的工作條件進(jìn)行,一般時(shí)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速低傳動(dòng)齒輪的直徑小,且位于軸的中央時(shí),軸受力將使總變形劇烈,如對(duì):二、三種工作條件難以判斷那一種最危險(xiǎn),就分別進(jìn)行計(jì)算,找到最大彎曲變形值提高軸剛度的一些措施加大軸的直徑,適當(dāng)減少軸的跨度或增加第三支承,重新安排齒輪在軸上的位置改變軸的布置方位等。軸的校核計(jì)算軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖在xz平面內(nèi):圖13 軸在xz平面受力簡(jiǎn)圖同理可得在yz平面內(nèi)的受力圖,在此不在畫(huà)出。主軸的傳動(dòng)功率: P主=3.513KW主軸轉(zhuǎn)矩: =156900Nmm支點(diǎn)上的力: 根據(jù)彎矩平衡: 求得: RHE=-84.9根據(jù)力得平衡:則彎矩圖為:圖14 軸在yz平面的彎矩圖2)垂直平面得彎矩圖: =951.71N =761.4N根據(jù)平面內(nèi)得彎矩平衡有: 再根據(jù)力得平衡: R 則可得B、C點(diǎn)得彎矩圖:圖15 B、C點(diǎn)彎矩圖在B點(diǎn)和C 點(diǎn)為最危險(xiǎn)截面,要滿(mǎn)足要求,B、C點(diǎn)滿(mǎn)足即可,B、C截面得彎矩為:=803403.1N=675702.3 N扭矩圖為:圖16 B、C點(diǎn)扭矩圖經(jīng)分析可知B所在得位置為最危險(xiǎn)截面,只要B滿(mǎn)足條件即可,則剛度滿(mǎn)足。計(jì)算彎矩 =862517.2 N軸得抗彎截面系數(shù)為: 53.96 故滿(mǎn)足第三強(qiáng)度理論剛度驗(yàn)算: 在水平面內(nèi),單獨(dú)作用時(shí): = =-0.02598mm其中 I=2747500在單獨(dú)作用下:=-0.0182mm在兩力得共同作用下: 在垂直面內(nèi)有 在單獨(dú)作用時(shí) =-0.0072mm其中 I=2747500在單獨(dú)作用下: =-0.0182mm在兩力得共同作用下: 故在共同作用下,處為危險(xiǎn)截面,其最大繞度為 而一般的剛度=0.210.35mm故符合剛度要求,其轉(zhuǎn)角就不驗(yàn)算了。B)下面校核由傳到主軸時(shí)的強(qiáng)度,剛度,校核,主軸的傳動(dòng)功率: P主=5.9974KW主軸轉(zhuǎn)矩:T主=143188Nmm支點(diǎn)上的力: 根據(jù)彎矩平衡: 求得:RHE=-244.9N根據(jù)力得平衡:2)垂直平面得彎矩: =868.6N =501.1 N根據(jù)平面內(nèi)得彎矩平衡有: 再根據(jù)力得平衡:R 在B點(diǎn)和C 點(diǎn)為最危險(xiǎn)截面,要滿(mǎn)足要求,B、C點(diǎn)滿(mǎn)足即可,在B、C截面得彎矩為:=110489.6N=708402.5 N 經(jīng)分析可知B所在得位置為最危險(xiǎn)截面,只要B滿(mǎn)足條件即可,則剛度滿(mǎn)足。計(jì)算彎矩 =942100 N軸得抗彎截面系數(shù)為: =58.94故滿(mǎn)足第三強(qiáng)度理論剛度驗(yàn)算:在水平面內(nèi),單獨(dú)作用時(shí): =-0.018147mm其中I=2747500在單獨(dú)作用下:= =-0.00551mm在兩力得共同作用下: 在垂直面內(nèi)有 在單獨(dú)作用時(shí)= =-0.0066mm其中I=2747500在單獨(dú)作用下: = =-0.001515mm在兩力得共同作用下:故在共同作用下,x處為危險(xiǎn)截面,其最大繞度為而一般的剛度=0.210.35mm故符合剛度要求,其轉(zhuǎn)角就不驗(yàn)算了。4 橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算表8 CK6136數(shù)控技術(shù)參數(shù)最大工作直徑(mm)最大工作長(zhǎng)度(mm)溜板及刀架重量(N)刀架快移速度(m/min)床身上床鞍上縱向橫向縱向橫向3601607508006002.41.2最大進(jìn)給速度(m/min)定位精度(mm)主電動(dòng)機(jī)功率(Kw)起動(dòng)加速時(shí)間(ms)滾珠絲桿導(dǎo)程(mm)縱向橫向縱向橫向縱向橫向0.6
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CK6136數(shù)控臥式車(chē)床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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數(shù)控
臥式
車(chē)床
機(jī)械
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
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