專用銑床進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)[答辯畢業(yè)論文 資料 ]

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XXXX 學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 )專用銑床進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)所 在 學(xué) 院專 業(yè)班 級(jí)姓 名學(xué) 號(hào)指 導(dǎo) 老 師年 月 日需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605 或 1304139763優(yōu)秀畢業(yè)論文，支持預(yù)覽，答辯通過(guò)，歡迎下載摘 要本論文主要說(shuō)明專用銑床設(shè)計(jì)的基本過(guò)程及要求。專用銑床是由大量的通用部件和少量專用部件組成的工序集中的高效率專用機(jī)床。它能夠?qū)σ环N（或幾種）零件進(jìn)行多刀、多軸、多面、多工位加工。專用銑床的設(shè)計(jì)，目前基本上有兩種情況：其一，是根據(jù)具體加工對(duì)象的具體情況進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，這是當(dāng)前最普遍的做法。其二，隨著專用銑床在我國(guó)機(jī)械行業(yè)的廣泛使用，廣大工人總結(jié)自己生產(chǎn)和使用專用銑床的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)專用銑床不僅在其組成部件方面有共性，可設(shè)計(jì)成通用部件。而且一些行業(yè)的在完成一定工藝范圍的專用銑床是極其相似的，有可能設(shè)計(jì)為通用機(jī)床，這種機(jī)床稱為“專能專用銑床” 。這種專用銑床就不需要每次按具體加工對(duì)象進(jìn)行專門設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，而是可以設(shè)計(jì)成通用品種，組織成批生產(chǎn)，然后按被加工的零件的具體需要，配以簡(jiǎn)單的夾具及刀具，即可組成加工一定對(duì)象的高效率設(shè)備。關(guān)鍵詞：專用銑床；設(shè)計(jì)；過(guò)程；功能需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605 或 1304139763IIIABSTRACTThis thesis mainly explain the basic process and the requirements of special milling machine design. Special milling machine is high efficient special machine is composed of the large number of common parts and a small amount of special parts of the process of. It is capable of a (or several) multi knife, multi axis, multi, multi station processing parts.Design of special milling machine, there are two cases basically at present: first, is specially designed according to the specific situation of the processing object, this is the most common practice. Secondly, with the special milling machine is used widely in China machinery industry, workers summaries of their production and use of special milling machine experience, found special milling machine not only common in its components, can be designed into general parts. But some in the industry special milling machine complete process range is very similar, it is possible to design for the general machine, this machine called "special special milling machine". The special milling machine does not need each special design and production according to the specific processing objects, but can be designed into general varieties, organization of production, then according to the need of the machined parts, fixture and cutting tool with simple, high efficiency equipment can form processing a certain object.Keywords: special milling machine; design; process; function需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605 或 1304139763IV目 錄摘 要 .............................................................................................................................................................IIAbstract...........................................................................................................................................................III目 錄 ............................................................................................................................................................IV第 1 章 緒論 ....................................................................................................................................................11.1 課題研究意義 ..................................................................................................................................11.2 專用銑床設(shè)備應(yīng)用 ...........................................................................................................................11.3 國(guó)外進(jìn)給系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展 ...............................................................................................................21.4 國(guó)內(nèi)進(jìn)給系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展 ...............................................................................................................21.5 專用銑床設(shè)備發(fā)展趨勢(shì) ..................................................................................................................4第 2 章 銑床總體設(shè)計(jì)要求 ............................................................................................................................52.1 切削參數(shù)要求 ...................................................................................................................................52.2 進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 ..........................................................................................................................7第 3 章 專用銑床進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) ....................................................................................................................73.1 常見(jiàn)絲杠支承方式 ............................................................................................................................73.2 脈沖當(dāng)量選擇 ...................................................................................................................................83.3 滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算 ............................................................................................................................83.4 滾珠絲杠副的載荷計(jì)算 ....................................................................................................................93.5 傳動(dòng)效率計(jì)算 ..................................................................................................................................123.6 穩(wěn)定性驗(yàn)算 ......................................................................................................................................123.6 剛度驗(yàn)算 .........................................................................................................................................123.7 滾珠絲杠精度等級(jí)確定 .................................................................................................................123.8 滾動(dòng)導(dǎo)軌副的防護(hù) .........................................................................................................................153.9 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算、選擇 .....................................................................................................153.10 電機(jī)至絲杠之間齒輪減速傳動(dòng)設(shè)計(jì) ............................................................................................173.11 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算(不計(jì)傳動(dòng)效率 ) .............................................................................................203.12 電機(jī)的計(jì)算選型 ...........................................................................................................................203.13 聯(lián)軸器選擇 ...................................................................................................................................21第 4 章 進(jìn)給變速箱設(shè)計(jì) ..............................................................................................................................214.1 專用進(jìn)給變速箱設(shè)計(jì) .....................................................................................................................214.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ..............................................................................................................................214.3 齒輪的設(shè)計(jì)及參數(shù)的確定 .............................................................................................................234.3.1 齒輪的設(shè)計(jì) ..........................................................................................................................234.3.2 齒輪參數(shù)的確定 ..................................................................................................................254.4 軸承的選擇 ....................................................................................................................................28結(jié) 論 ............................................................................................................................................................30致 謝 ..............................................................................................................................................................31參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................................................32需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605 或 1304139763V需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605 或 13041397631第 1 章 緒論1.1 課題研究意義市場(chǎng)的開(kāi)放性和全球化使產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。而決定產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的指標(biāo)是產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)時(shí)間(Time ) ， 產(chǎn)品 (Quality)，成本 (Cost)，創(chuàng)新能力(Creation)和服務(wù)(Service)。用戶在追求高質(zhì)量產(chǎn)品的同時(shí)，會(huì)更多的追求較低的價(jià)格和較短的交貨周期。美國(guó)制造業(yè)在 20 世紀(jì) 50 至 40 年代主要以擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模作為企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的第一要素，而在 70 年代競(jìng)爭(zhēng)力的第一要素為降低生產(chǎn)成本，80 年代為提高產(chǎn)品質(zhì)量，90 年代為市場(chǎng)響應(yīng)速度。所以現(xiàn)代企業(yè)都期望通過(guò)提高自身的科技含量，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。制造業(yè)是國(guó)家重要的基礎(chǔ)工業(yè)之一，制造業(yè)的基礎(chǔ)是。是眾多機(jī)械制造的母機(jī)，它的發(fā)展水平，與制造業(yè)的生產(chǎn)能力和制造精度有著直接關(guān)系，關(guān)系到國(guó)家機(jī)械工業(yè)以至整個(gè)制造業(yè)的發(fā)展水平.是先進(jìn)制造技術(shù)的基本單元載體，機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量、更新速度、對(duì)市場(chǎng)的應(yīng)變能力、生產(chǎn)效率等在很大程度上取決于的效能。因此，制造業(yè)對(duì)于一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著舉足輕重的作用我國(guó)是世界上產(chǎn)量最多的國(guó)家.根據(jù)德國(guó)工業(yè)協(xié)會(huì)(VD W )2000 年統(tǒng)計(jì)資料，在主要的生產(chǎn)國(guó)家中，中國(guó)排名為世界第五位。但是在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中仍處于較低水平:即使在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也面臨著嚴(yán)峻的形勢(shì):一方面國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)各類產(chǎn)品有著大量的需求，而另一方面卻有不少國(guó)產(chǎn)滯銷積壓，國(guó)外產(chǎn)品充斥市場(chǎng)。1.2 專用銑床設(shè)備應(yīng)用據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般在車間中普通機(jī)床的平均切削時(shí)間很少超過(guò)全部工作時(shí)間的 15%。其余時(shí)間是看圖、裝卸工件、調(diào)換刀具、操作機(jī)床、測(cè)量以及清除鐵屑等等。使用數(shù)控機(jī)床雖然能提高 85%，但購(gòu)置費(fèi)用大。某些情況下，即使生產(chǎn)率高，但加工相同的零件，其成本不一定比普通機(jī)床低。故必須更多地縮短加工時(shí)間。不同的加工方法有不同的特點(diǎn)，就鉆削加工而言，專用銑床專用設(shè)備是一種通過(guò)少量投資來(lái)提高生產(chǎn)率的有效措施。雖然不可調(diào)式多軸頭在自動(dòng)線中早有應(yīng)用，但只局限于大批量生產(chǎn)。即使采用可調(diào)式多軸頭擴(kuò)大了使用范圍，仍然遠(yuǎn)不能滿足批量小、孔型復(fù)雜的要求。尤其隨著工業(yè)的發(fā)展，大型復(fù)雜的專用銑床專用設(shè)備更是引人注目。例如原子能發(fā)電站中大型冷凝器水冷壁管板有 15000 個(gè) ψ20 孔，若以搖臂銑床加工，單單專用銑床與锪沉需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605 或 13041397632頭孔就要 843.5 小時(shí)，另外還要?jiǎng)澗€工時(shí) 151.1 小時(shí)。但若以數(shù)控八軸落地銑床加工，鉆锪孔只要 171.6 小時(shí)，劃線也簡(jiǎn)單，只要 1.9 小時(shí)。因此，利用數(shù)控控制的二個(gè)坐標(biāo)軸，使刀具正確地對(duì)準(zhǔn)加工位置，結(jié)合專用銑床專用設(shè)備不但可以擴(kuò)大加工范圍，而且在提高精度的基礎(chǔ)上還能大大地提高工效，迅速地制造出原來(lái)不易加工的零件。有人分析大型高速柴油機(jī) 30 種箱形與桿形零件的 2000 多個(gè)專用銑床操作中，有 40%可以在自動(dòng)更換進(jìn)給變速箱機(jī)床中用二軸、三軸或四軸多軸頭加工，平均可減少 20%的加工時(shí)間。1975 年法國(guó)巴黎機(jī)床展覽會(huì)也反映了專用銑床專用設(shè)備的使用愈來(lái)愈多這一趨勢(shì)。1.3 國(guó)外進(jìn)給系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展專用銑床專用設(shè)備是在一次進(jìn)給中同時(shí)加工許多孔或同時(shí)在許多相同或不同工件上各加工一個(gè)孔。這不僅縮短切削時(shí)間，提高精度，減少裝夾或定位時(shí)間，并且在數(shù)控機(jī)床中不必計(jì)算坐標(biāo)，減少字塊數(shù)而簡(jiǎn)化編程。它可以采用以下一些設(shè)備進(jìn)行加工：立鉆或搖臂鉆上裝多軸頭、多軸銑床、多軸專用銑床心及自動(dòng)更換進(jìn)給變速箱機(jī)床。甚至可以通過(guò)二個(gè)能自動(dòng)調(diào)節(jié)軸距的主軸或多軸箱，結(jié)合數(shù)控工作臺(tái)縱橫二個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，加工各種圓形或橢圓形孔組的一個(gè)或幾個(gè)工序?，F(xiàn)在就這方面的現(xiàn)狀作一簡(jiǎn)介。1.4 國(guó)內(nèi)進(jìn)給系統(tǒng)現(xiàn)狀與發(fā)展從傳動(dòng)方式來(lái)說(shuō)主要有帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)與萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)傳動(dòng)三種。這是大家所熟悉的。前者效率較高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，后者易于調(diào)整軸距。從結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)有不可調(diào)式與可調(diào)式二種。前者軸距不能改變，多采用齒輪傳動(dòng)，僅適用于大批量生產(chǎn)。為了擴(kuò)大其贊許適應(yīng)性，發(fā)展了可調(diào)式多軸頭，在一定范圍內(nèi)可調(diào)整軸距。它主要裝在有萬(wàn)向.二種。（1）萬(wàn)向軸式也有二種:具有對(duì)準(zhǔn)裝置的主軸。主軸裝在可調(diào)支架中，而可調(diào)支架能在殼體的 T 形槽中移動(dòng)，并能在對(duì)準(zhǔn)的位置以螺栓固定。 （2）具有公差的圓柱形主軸套。主軸套固定在與式件孔型相同的模板中。前一種適用于批量小且孔組是規(guī)則分布的工件（如孔組分布在不同直徑的圓周上） 。后一種適用于批量較大式中小批量的輪番生產(chǎn)中，剛性較好，孔距精度亦高，但不同孔型需要不同的模板。多軸頭可以裝在立鉆式搖臂銑床上，按銑床本身所具有的各種功能進(jìn)行工作。這種專用銑床專用設(shè)備方需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605 或 13041397633法，由于專用銑床效率、加工范圍及精度的關(guān)系，使用范圍有限。也象多軸頭那樣作為標(biāo)準(zhǔn)部件生產(chǎn)。美國(guó) Secto 公司標(biāo)準(zhǔn)齒輪箱、多軸箱等設(shè)計(jì)的不可調(diào)式多軸箱。有 32 種規(guī)格，加工面積從 300Ｘ300 毫米到 600Ｘ1050 毫米，工作軸達(dá) 60 根，動(dòng)力達(dá) 23.5 千瓦。Romai 工廠生產(chǎn)的可調(diào)多軸箱調(diào)整方便，只要先把齒輪調(diào)整到接近孔型的位置，然后把與它聯(lián)接的可調(diào)軸移動(dòng)到正確的位置。因此，這種結(jié)構(gòu)只要改變模板，就能在一定范圍內(nèi)容易地改變孔型，并且可以達(dá)到比普通多軸箱更小的孔距。根據(jù)成組加工原理使用多軸箱或多軸頭的專用銑床很適用于大中批量生產(chǎn)。為了在加工中獲得良好的效果，必需考慮以下數(shù)點(diǎn)：（1）工件裝夾簡(jiǎn)單，有足夠的冷卻液沖走鐵屑。 （2）夾具剛性好，加工時(shí)不形變，分度定位正確。 （3）使用二組刀具的可能性，以便一組使用，另一組刃磨與調(diào)整，從而縮短換刀停機(jī)時(shí)間。 （4）使用優(yōu)質(zhì)刀具，監(jiān)視刀具是否變鈍，鉆頭要機(jī)磨。 （5）尺寸超差時(shí)能立即發(fā)現(xiàn)。這是一種能滿足專用銑床專用設(shè)備要求的銑床。諸如導(dǎo)向、功率、進(jìn)給、轉(zhuǎn)速與加工范圍等。巴黎展覽會(huì)中展出的多軸銑床多具液壓進(jìn)給。其整個(gè)工作循壞如快進(jìn)、工進(jìn)與清除鐵屑等都是自動(dòng)進(jìn)行。值得注意的是，多數(shù)具有單獨(dú)的變速機(jī)構(gòu)，這樣可以適應(yīng)某一組孔中不同孔徑的加工需要。為了中小批量生產(chǎn)合理化的需要，最近幾年發(fā)展了自動(dòng)更換進(jìn)給變速箱專用銑床。(1) 自動(dòng)更換主軸機(jī)床自動(dòng)更換主軸機(jī)床頂部是回轉(zhuǎn)式進(jìn)給變速箱庫(kù)，掛有多個(gè)不可調(diào)進(jìn)給變速箱?？v橫配線盤予先編好工作程序，使相應(yīng)的進(jìn)給變速箱進(jìn)入加工工位，定位緊并與動(dòng)力聯(lián)接，然后裝有工件的工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到進(jìn)給變速箱下面，向上移動(dòng)進(jìn)行加工。當(dāng)變更加工對(duì)象時(shí)，只要調(diào)換懸掛的進(jìn)給變速箱，就能適應(yīng)不同孔型與不同工序的需要。(2)多軸轉(zhuǎn)塔機(jī)床轉(zhuǎn)塔上裝置多個(gè)不可調(diào)或萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)進(jìn)給變速箱，轉(zhuǎn)塔能自動(dòng)轉(zhuǎn)位，并對(duì)夾緊在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。通過(guò)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)，可以加工工件的多個(gè)面。因?yàn)檗D(zhuǎn)塔不宜過(guò)大，故它的工位數(shù)一般不超過(guò) 4—6 個(gè)。且進(jìn)給變速箱也不宜過(guò)大。當(dāng)加工對(duì)象需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605 或 13041397634的工序較多、尺寸較大時(shí)，就不如自動(dòng)更換進(jìn)給變速箱機(jī)床合適，但它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。(3)自動(dòng)更換進(jìn)給變速箱專用銑床它由自動(dòng)線或?qū)Ｓ勉姶仓械臉?biāo)準(zhǔn)部件組成。不可調(diào)多軸箱與動(dòng)力箱按置在水平底座上，進(jìn)給變速箱庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)整個(gè)裝置緊固在進(jìn)給系統(tǒng)的溜板上。進(jìn)給變速箱庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)與進(jìn)給動(dòng)作都按標(biāo)準(zhǔn)子程序工作。換進(jìn)給變速箱時(shí)間為幾秒鐘。工件夾緊于液壓分度回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，以便加工工件的各個(gè)面。好果回轉(zhuǎn)工作臺(tái)配以卸料裝置，就能合流水生產(chǎn)自動(dòng)化。在可變生產(chǎn)系統(tǒng)中采用這種裝置，并配以相應(yīng)的控制器可以獲得完整的加工系統(tǒng)。(4) 數(shù)控八軸落地銑床大型冷凝器的水冷壁管板的孔多達(dá) 15000 個(gè)，它與支撐板聯(lián)接在一起加工?？讖綖?20 毫米，孔深 180 毫米。采用具有內(nèi)冷卻管道的麻花鉆，5－7 巴壓力的冷卻液可直接進(jìn)入切削區(qū)，有利于排屑。鉆尖磨成 90°供自動(dòng)定心。它比普通麻花鉆耐用，且進(jìn)給量大。為了縮短加工時(shí)間，以 8 軸數(shù)控落地加工。1.5 專用銑床設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)專用銑床專用設(shè)備生產(chǎn)效率高，投資少，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，產(chǎn)品改型時(shí)設(shè)備損失少。而且隨著我國(guó)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，專用銑床專用設(shè)備的范圍一定會(huì)愈來(lái)愈廣，加工效率也會(huì)不斷提高。需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605 或 13041397635第 2 章 銑床總體設(shè)計(jì)要求2.1 切削參數(shù)要求確定了在專用銑床上完成的工藝內(nèi)容了，就可以著手選擇切削用量了。因?yàn)樗O(shè)計(jì)的專用銑床為加工在大多數(shù)情況下，所選切削用量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)比一般通用機(jī)床單刀加工低 30%左右．多軸進(jìn)給變速箱上所有刀具共用一個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)，通常為標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力滑臺(tái)，工作時(shí)，要求所有刀具的每分鐘進(jìn)給量相同，且等于動(dòng)力滑臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量（ mm/min）應(yīng)是適合有刀具的平均值。因此，同一進(jìn)給變速箱上的刀具主軸可設(shè)計(jì)成同轉(zhuǎn)速和同的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm/r）與其適應(yīng)。以滿足直徑的加需要，即： …………………………………3.112.inffnfv??式中： … ——各主軸轉(zhuǎn)速（r/min）、 、——各主軸進(jìn)給量（mm/r）12,.iff——?jiǎng)恿_(tái)每分鐘進(jìn)給量（mm/min）vf由于專用銑床的加工精度、工件材料、工作條件、技術(shù)要求等，按照經(jīng)濟(jì)地選擇滿足加工要求的原則，工作臺(tái)進(jìn)給速度 300mm/min 縱向快速進(jìn)給 2m/min電機(jī)功率 0.55kw 工作臺(tái)，工件，夾具總質(zhì)量：700kg。進(jìn)給變速箱只需 4 個(gè)變速，銑刀直徑：30mm 齒數(shù) 7 由公式10vnd??d-銑刀直徑 =30mm 根據(jù)典型的和可能的工藝選取極限切削速度要考慮：允許的切速極限參考值如下：表 1.1需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605 或 13041397636加 工 條 件 Vmax(m/min) Vmin(m/min)硬質(zhì)合金刀具粗加工鑄鐵工件 30～50硬質(zhì)合金刀具半精或精加工碳鋼工件150～300螺紋加工和鉸孔 3～8選取 min6/iv?max60/inv?in104n3.r?1637/min.4r??根據(jù)同組同學(xué)計(jì)算主傳動(dòng)的變速在 63r/min-710r/min。當(dāng)?shù)毒卟牧蠟楦咚黉摃r(shí)端銑加工的圓周切削力：(1)1..08.95.01. eZpFCadfa????N(2)4..72..式(1)為端銑刀加工碳鋼、青銅合金，可鍛鑄鐵等材料的切削力計(jì)算公式式(2)為端銑刀加工灰鑄鐵的切削力計(jì)算公式式中： ——銑削的背吃刀量，端銑時(shí)為切削深度，Pa m——銑削的側(cè)吃刀量，端銑時(shí)為加工表面寬度，e——每齒進(jìn)給量，Zf Zm——銑刀直徑 ，0d——銑刀齒數(shù)端銑刀加工不同材料時(shí)的銑削系數(shù) FC碳鋼：82.4 可鍛鑄鐵：50 灰鑄鐵：50 青銅：37.5 鎂合金：18當(dāng)?shù)毒卟牧蠟橛操|(zhì)合金時(shí)，不同材料端銑加工的圓周切削力為：碳鋼： 2.0.3.10.75.0.1682.9????nZdafFepC ??N灰鑄鐵： ..4.9.可鍛鑄鐵： 2.0.3.10.75.0.1. ??feZpC ??式中： —— 銑刀轉(zhuǎn)速 n??rm銑削功率： 9502??ndFTPCCkW需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605 或 13041397637式中： ——銑刀圓周切削力 CF??N——銑刀直徑 0dm—— 銑刀轉(zhuǎn)速 n??rp2.2 進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足一下幾個(gè)條件首先就是必須保證工件定位可靠的可靠性，去選擇合適的定位機(jī)構(gòu)。再者就是要有足夠的強(qiáng)度和剛度除了受到工件、工具的重量，還要受到本身的重量，還受到焊接槍在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)的影響，沒(méi)有足夠的強(qiáng)度和剛度可能會(huì)發(fā)生折斷或者彎曲變形，所以對(duì)于受力較大的進(jìn)行強(qiáng)度、剛度計(jì)算是非常必要的。最后要盡可能做到具有一定的通用性 如果可以，應(yīng)考慮到產(chǎn)品零件變換的問(wèn)題。為適應(yīng)不同形狀和尺寸的零件，為滿足這些要求，可將制成組合式結(jié)構(gòu)，迅速更換不同的部件及附件來(lái)擴(kuò)大機(jī)構(gòu)的使用范圍。電動(dòng)機(jī)—齒輪傳動(dòng)—滾珠絲杠—進(jìn)給變速箱工作臺(tái)第 3 章 專用銑床進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 常見(jiàn)絲杠支承方式表 3-1 滾珠絲桿副支承支承方式簡(jiǎn)圖 特點(diǎn)一端固定一端自由結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，絲桿的壓桿的穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速都較低設(shè)計(jì)時(shí)盡量使絲桿受拉伸。這種安裝方式的承載能力小，軸向剛度底，僅僅適用于短絲桿。需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605 或 13041397638一端固定一端游動(dòng)需保證螺母與兩端支承同軸，故結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工藝較困難，絲桿的軸向剛度與兩端相同，壓桿穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速比同長(zhǎng)度的較高，絲桿有膨脹余地，這種安裝方式一般用在絲桿較長(zhǎng)，轉(zhuǎn)速較高的場(chǎng)合，在受力較大時(shí)還得增加角接觸球軸承的數(shù)量，轉(zhuǎn)速不高時(shí)多用更經(jīng)濟(jì)的推力球軸承代替角接觸球軸承。兩端固定只有軸承無(wú)間隙，絲桿的軸向剛度為一端固定的四倍。一般情況下，絲桿不會(huì)受壓，不存在壓桿穩(wěn)定問(wèn)題，固有頻率比一端固定要高?？梢灶A(yù)拉伸，預(yù)拉伸后可減少絲桿自重的下垂和熱膨脹的問(wèn)題，結(jié)構(gòu)和工藝都比較困難，這種裝置適用于對(duì)剛度和位移精度要求較高的場(chǎng)合。3.2 脈沖當(dāng)量選擇由已知設(shè)計(jì)參數(shù)初選三相電機(jī)，按三相六拍工作時(shí)，步矩角 α=0.75°,初定脈沖當(dāng)量 δ=0.005mm/p3.3 滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算（1）.滾珠循環(huán)方式由樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》 》表 5-1 查得,選擇外循環(huán)插管式（2）.軸向間隙預(yù)緊方式預(yù)緊目的在于消除滾珠螺旋傳動(dòng)的間隙,避免間隙引起的空程,從而提高傳動(dòng)精度.由樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)指需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605 或 13041397639導(dǎo)樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》 》表 5-2 查得,采用雙螺母墊片預(yù)緊方式。2）滾珠絲杠副直徑和基本導(dǎo)程系列由樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》 》表 5-3 查得,3.4 滾珠絲杠副的載荷計(jì)算工作負(fù)載是指機(jī)床工作時(shí)，實(shí)際作用在滾珠絲桿上的軸向壓力，他的數(shù)值用進(jìn)給牽引力的實(shí)驗(yàn)公式計(jì)算。選定導(dǎo)軌為滑動(dòng)導(dǎo)軌，取摩擦系數(shù)為 0.03，K 為顛覆力矩影響系數(shù)，一般取 1.1~1.5，本課題中取 1.3，則絲桿所受的力為銑削力：灰鑄鐵： NZdafFepC 81.475481.90.1.74.09. ????式中： ————銑 削深度pa————每齒進(jìn)給量f————銑削寬度w————刀具直徑odn————刀具轉(zhuǎn)速Z————刀齒數(shù)取 3， 取 0.1， 取 20，Z 取 7， 取 30，pafwaod則有：工作臺(tái)縱向進(jìn)給分力載荷: F =0.4Fz=0.4×4718.81=1887NL需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605 或 130413976310NGFGFGfKFZx 215-)2(03..12-)2( 3y123yma =++=++= ）（）（）（0in其等效載荷按下式計(jì)算（式中取 ， ）21t=1nNtnFFm49)(321mi3ax+= 316mhkahtw10)T(ffCarfw-------負(fù)載性質(zhì)系數(shù)， （查表：取 fw=1.2）ft--------溫度系數(shù)（查表：取 ft=1）fh-------硬度系數(shù)（查表：取 fh =1）fa-------精度系數(shù)（查表：取 fa =1）fk-------可靠性系數(shù)（（查表：取 fk =1）Fm------等效負(fù)載nz-------等效轉(zhuǎn)速Th ----------工作壽命，取絲桿的工作壽命為 15000h由上式計(jì)算得 Car=17300N采用絲杠直徑 40mm,導(dǎo)程為 5mm計(jì)算得出 Ca=Car=17.3KN,則 Coa=(2~3)Fm=（34.6~51.9）KN公稱直徑 Ph=5mm則選擇 FFZD 型內(nèi)循環(huán)預(yù)緊滾珠絲桿副，絲桿的型號(hào)為 FFZD4010—3。需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605 或 130413976311滾珠絲杠螺母副的幾何參數(shù)的計(jì)算如下表名稱 計(jì)算公式 結(jié)果公稱直徑 0d―― 40mm螺距 t ―― ５mm接觸角 ?―― 045鋼球直徑 bd―― 4.175mm螺紋滾道法向半徑 R0.52bRd?1.651mm需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605 或 130413976312偏心距 e(2)sinbeRd????0.04489mm螺紋升角 ?0tarcg??0'43螺桿外徑 d0(.2~5)bdd??39.365mm螺桿內(nèi)徑 11eR?36.788mm螺桿接觸直徑 220cosb?37.755mm螺母螺紋外徑 Dde??34.212mm螺母內(nèi)徑（外循環(huán)） 110(.~5)bd?30.7mm3.5 傳動(dòng)效率計(jì)算絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為： )(?????tg式中： φ =10’，為摩擦角； γ 為絲杠螺旋升角。 0'''43()(1)0.96ggt tt??????3.6 穩(wěn)定性驗(yàn)算絲杠兩端采用止推軸承時(shí)不需要穩(wěn)定性驗(yàn)算。3.6 剛度驗(yàn)算滾珠絲杠受工作負(fù)載引起的導(dǎo)程變化量為： (cm)ESFll01???Y 向所受牽引力大,故用 Y 向參數(shù)計(jì)算60622 21.5615.804..(/)3.FNlcmECMSRL????????絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程變化量很小，可忽略不計(jì)。導(dǎo)程變形總誤差 Δ 為需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605 或 130413976313E 級(jí)精度06 4110.56.22.102.[]lL um??????????絲杠允許的螺距誤差[ Δ]=15μm/m。3.7 滾珠絲杠精度等級(jí)確定（1）.絲杠有效行程 由樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》 》表 5-4 查得 le=20 mm導(dǎo)軌總長(zhǎng) Lu =210+120+20=350mm 所以絲杠總長(zhǎng) Lv =350-20=330mm（2）.精度等級(jí) 根據(jù)有效行程內(nèi)的平均行程允許偏差 ep=0.01/300×350×103=11.7 查樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編 .《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》表 5-5 得 精度等級(jí)為 T34）滾珠絲杠副支承形式選擇滾珠絲杠主要承受軸向載荷,應(yīng)選用運(yùn)轉(zhuǎn)精度高,軸向剛度高、摩擦力距小的滾動(dòng)軸承.滾珠絲杠副的支承主要約束絲杠的軸向串動(dòng),其次才是徑向約束。由樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》表 5-6 查得,采用一端固定一端游動(dòng)(F-S)支承形式.5）滾珠絲杠副的選擇高速或較高轉(zhuǎn)速情況 按額定動(dòng)負(fù)荷 Cα≥Cαj選擇滾珠絲杠副Cαj=[(Fefw)/(fhftfafk)]×[(60Lhne)/(106)]1/3式中 Cαj--滾珠絲杠副的計(jì)算軸向動(dòng)負(fù)荷(N)Fe--絲杠軸向當(dāng)量負(fù)荷(N)，取進(jìn)給抗力和摩擦力之和的一半. Fe=(120+0.06×120)/2=63.6Nne--絲杠當(dāng)量轉(zhuǎn)速(r/min). n e=250r/min.Lh--絲杠工作壽命(h). 查考樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》 》表 5-7 得 Lh=15000 h.ft--溫度系數(shù). 查樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605 或 130413976314課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》 》表 5-8,得 ft=0.70.fa--精度系數(shù). 查樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)樓應(yīng)侯、潘曉彬、鄭堤、崔玉國(guó)、胡利永等編.《機(jī)械電子工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》 》表 5-9 得 fa=1.0fw--負(fù)載性質(zhì)系數(shù). 查[2]表 5-10 得 fw=0.95fh--硬度系數(shù).查[2] 表 5-11 得 fh=1.0fk--可靠性系數(shù).查[2]表 5-12 得 fk=0.21.計(jì)算得 Caj=2.5N表 3-1-1 各類機(jī)械預(yù)期工作時(shí)間 Lh表 3-1-2 精度系數(shù) fa表 3-1-3 可靠性系數(shù) fk表 3-1-4 負(fù)載性質(zhì)系數(shù) fw6）滾珠絲杠副校核（1）.臨界壓縮負(fù)荷 對(duì)于一端軸向固定受壓縮的滾珠絲杠,應(yīng)進(jìn)行壓杠穩(wěn)定性校核計(jì)算.不發(fā)生失穩(wěn)的最大壓縮負(fù)荷稱為臨界壓縮負(fù)荷,用 Fn 表示需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605 或 130413976315Fn=3.4×1010(f1d24)÷(L02) ×K1式中 L0–--最長(zhǎng)受壓長(zhǎng)度. 取 400 mmf1--絲杠支承方式系數(shù), F-S 取 2d2--絲杠螺紋底徑 ,查[4]3-32 取 17.6 mmk1 安全系數(shù)，取 1/3Fn=13593N>Fmax（2）.臨界轉(zhuǎn)速ncr=9910(f22d2)/Lc2式中 f2--絲杠支承方式系數(shù),F-S 取 3.927. Lc --臨時(shí)轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度. L c =0.5m. d2--絲杠螺紋底徑 ,取 17.6mmncr= 10758.9r/min > nmax 取,同時(shí)驗(yàn)算絲杠另一個(gè)臨界值 d0n=20×833=7500 ={2Kt×T1×（u＋1）×(Z HZE)2/[Φ d×ε a×u×[σ H]2]}(1/3)1).試選 Kt=1.6, 查表可得材料彈性影響系數(shù) ZE＝189.8MPa2).查機(jī)械設(shè)計(jì)教材，選取區(qū)域系數(shù) ZH=2.433, 選取齒寬系數(shù) Φ d＝0.3，3). 查表得 ε a1＝0.78，ε a2 ＝0.85，則 ε a＝ε a1+ε a2 ＝1.634).應(yīng)力循環(huán)系數(shù)取 j=1， 所以： N1=60n2jLh=60×1500×1×(2×8×300×15)＝6.480×10 9 N2=N1/u=6.480×109/2.1＝3.08×10 95）.查表得接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1=0.85,KHN2=0.89,需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605 或 1304139763196).查表得小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限 σ Hlim1=600MPa,大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σ Hlim2=550MPa,7).計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力：取失效概率為 1%，取安全系數(shù) S=1, [σ H]1＝K HN1×σ Hlim1/S=0.85×600/1＝510MPa[σ H]2＝K HN2×σ Hlim2/S=0.87×550/1＝489.5MPa[σ H]=[σ H]1+[σ H]2)/2=499.75 MPa8) 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：T1=95.5×105Px/nx=95.5×105×0.00594/1500=37.82N.mm（2） 計(jì)算 1）.試算小齒輪分度圓直徑d1t≥{2×1.6×44.121×3.083/（0.3×1.630×1.25）×（2.433×189.8/494.25） 2）} （1/3） ＝6.94mm ，取 d1t=7.0mm2).計(jì)算圓周速度 v=лd 1tn1/(60×1000)＝0.55m/s3).計(jì)算齒數(shù) b 及模數(shù) mnt： b=Φ dd1t=0.3×7＝2.1mmmnt=d1tcosβ/Z 1=7×/20=0.34 h=2.25mnt=2.25×0.34mm =0.76 mmb/h=2.1/0.76=2.84).縱向重合度 ε β ＝0.318×Φd×Z 1×tanβ=0.318×0.3×20×tan14 o=0.485).計(jì)算載荷系數(shù) K,查課本得使用系數(shù) KA=1.25,根據(jù) v=0.033 m/s ,7 級(jí)精度，查得動(dòng)載系數(shù) Kv=1.01,由 b/h=2.8,查得 KHα =KFα =1.2,故載荷系數(shù)K=KAKvKHα KFα =1.25×1.01×1.2×1.2＝1.696）.分度圓直徑 d1=d1t(K/Kt)(1/3)=7×（1.69/1.6） （1/3） =7.13 mm7).計(jì)算模數(shù) mn=d1×cosβ/Z 1=7.13×cos14o/20=0.35 mm(3）按齒輪彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)mn>={(2KT2Yβ COS2β/Φ dZ12ε α )×(YFα YSα /[σ F])}(1/3)1）計(jì)算載荷系數(shù)，K=K A×Kv×KFα ×KFβ =1.25×1.01×1.2×1.2＝1.692）根據(jù)縱向重合度 ε β ＝0.48，查表得螺旋角影響系數(shù) Yβ =0.913）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) Zv1=Z1/cos3β=20/cos 314o=21.2需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605 或 1304139763204）查得,Y Fa1=2.763,YSa1=1.592,YFa2=2.375,YSa2=1.672因?yàn)樾↓X輪彎曲極限強(qiáng)度 σ FE1=500MPa,大齒輪 σ FE2＝380MPa,查得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.85,KFN2=0.87,取安全系數(shù) S=1.1，則[σ F]1＝K HN1×σ FE1/S=386MPa[σ F]2＝K HN2×σ FE1/S＝304MPa5）計(jì)算大、小齒輪 YFa1 YSa1/[σ F]1 并加以比較YFa1 YSa1/[σ F]1＝2.763×1.562/386=0.0112YFa2YSa2/[σ F]2=2.375×1.672/304＝0.013比較后取大齒輪數(shù)據(jù)6）設(shè)計(jì)計(jì)算 mn>={2×1.69×37.82×0.91×0.013×(cos14°)2/（0.3×20 2×1.63）} （1/3） ＝0.187m 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算得法面模數(shù) mn大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算得法面模數(shù)，取 mn＝2 mm，已可滿足彎曲強(qiáng)度，但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度齒輪幾何尺寸計(jì)算①中心距 a=( Z1+Z2)mn/(2×cosβ)=(52+62)×2/（2×cos14 o）＝63.9 mm 所以圓整為 64 mm②按圓整后的中心距修正螺旋角 β＝arccos[(Z 1+Z2)mn/2a]=arcos[(52+62)×2/(2×64) =14.36 o 3.11 等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算(不計(jì)傳動(dòng)效率)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jg1=(πd 14b1ρ)／32=[π4 4×1.4×7.85×10-3]／32 =0.276×10-4 kg.m2式中 鋼密度 ρ=7.85×10 -3 kg/cm3同理,大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J g2=0.498×10-4 kg.m2 查設(shè)計(jì)手冊(cè)初選滾珠絲杠 CDM2005-3, 得到 d0=20 mm ,l=430 mm滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Js=(πd 04lρ)／32={[π(2) 4×43×7.85×10-3]／32}×10 -4 kg.m2 =0.53×10-4 kg.m2工作重物為 12kgJw=(w/g)×(tsP／2π) 2 ÷i2 =12×(0.5／2π) 2 ÷2.12×10-4 kg.m2 =1.71×10-6 需要 CAD 圖紙，咨詢 Q：414951605 或 130413976321kg.m2因此,折算到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JeJe= Jg1+ Jw+( Jg2+Js) ÷i2 =0.807×10-4 kg.m2 3.12 電機(jī)的計(jì)算選型查設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)(4-7)~(4-9)可知:Mt=[(Fx+μFy) tsP]/(2πηi)= [(180+0.06×140)×0.005]/(2π×0.8×2.1)=0.089N.mMf= (Ff tsP)/(2πηi)= (μW tsP)/(2πηi)=(0.06×12×10×0.005)/ (2π×0.8×2.1)=0.00341N.m上述式中 η—絲杠預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率取 η=0.8μ——為摩擦系數(shù)取 0.06nmax=(vmax/δ)×(α/360°)=(2000/0.005) ×(0.75/360)=833 r/min取起動(dòng)加速時(shí)間 tα=0.03 s初選 60BYG350DL-SASSML-0451 的電動(dòng)機(jī)M0=(Fp0tsp)÷(2πηi) ×(1-η02)= (1/3Fxtsp)÷(2πηi) ×(1-η02) =[(1/3) ×180×0.006]÷(2π×0.8×2.1) ×[1-0.92]=0.054 N.m式中 Fp0—滾珠絲杠預(yù)加負(fù)荷,一般取 Fy/3Fy—進(jìn)給牽引力 (N)η0—滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率,取 0.9J=( Je +Jm)= 0.807×10-4 kg．m 2+0.3×10-4 kg.m2 =1.107×10-4 kg.m2Ma=( Je +Jm)( 2πnmax)/(60tα)= 0.2926N.mMq= Ma+ Mf+ M0=0.2926+0.00341+0.054=0.35N.mMc= Mt+ Mf+ M0=0.089+0.00341+0.054=0.1464N.mMk= Mf+ M0=0.00341+0.054=0.05741N.m從計(jì)算可知, M q 最大,作為初選電動(dòng)機(jī)的依據(jù).Mq/ Mjmax=0.446 （千瓦） （3-1）?進(jìn)切 ?N 進(jìn) 為 0.8~2 千瓦， η=0.9N 動(dòng) 4.0 千瓦?動(dòng)力箱的選擇：表 3-1 動(dòng)力箱型號(hào)型號(hào) 型式 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 電動(dòng)機(jī)的功率 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 r·min-1 輸出軸轉(zhuǎn)速 r·min-11TD40-I Ⅱ Y100-L8 2 1440 7203 傳動(dòng)系統(tǒng)總傳動(dòng)比的確定及各級(jí)分傳動(dòng)比的分配電動(dòng)機(jī)選定之后，根據(jù)電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 及工作機(jī)轉(zhuǎn)速 ，就可計(jì)算出傳動(dòng)系統(tǒng)mnwn的總傳動(dòng)比為(3-2)工 作 機(jī) 轉(zhuǎn) 速滿 載 轉(zhuǎn) 速總 ?wi由傳動(dòng)方案可知，傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比等于各級(jí)分傳動(dòng)比之積。即(3-3)niii??21總式中， ， ，… ， 為各級(jí)傳動(dòng)副的傳動(dòng)比。1i2ni(3-4)從主主從 nZi?由式（3-4 ）得06.2381?i 65.1402imin7rminr?由式（3-3