加工中心側(cè)銑頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙全套+畢業(yè)答辯論文】

《加工中心側(cè)銑頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙全套+畢業(yè)答辯論文】》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《加工中心側(cè)銑頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙全套+畢業(yè)答辯論文】（35頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

購(gòu)買(mǎi)文檔就送對(duì)應(yīng) 紙 咨詢(xún) 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 加工中心側(cè)銑頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 作 者 姓 名： 安浩鵬 指 導(dǎo) 教 師： 馬曉波 學(xué) 院 名 稱(chēng)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造與自動(dòng)化 專(zhuān) 業(yè) 名 稱(chēng)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 沈陽(yáng)工學(xué)院 2016年 4 月 加工中心側(cè)銑頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) of of a 者 姓 名： 安浩鵬 指 導(dǎo) 教 師： 馬曉波 學(xué) 院 名 稱(chēng)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造與自動(dòng)化 專(zhuān) 業(yè) 名 稱(chēng)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 開(kāi) 始 日 期： 2016年 04月 05 日 終 止 日 期： 2016年 05月 19 日 沈陽(yáng)工學(xué)院 2016年 4 月 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) I 摘要 本設(shè)計(jì)主要是根據(jù)設(shè)計(jì)要求，依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械制圖的基本原理對(duì) 一臺(tái)重型數(shù)控龍門(mén)銑床的 側(cè)銑頭進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該側(cè)銑頭能夠在 X 方向和 Z 方向兩個(gè)方向上進(jìn)行銑削運(yùn)動(dòng)。本設(shè)計(jì)主要分三部分： 第一部分是根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)側(cè)銑頭的結(jié)構(gòu)進(jìn)行總體方案的設(shè)計(jì)， 主要包括伺服進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和主運(yùn)動(dòng)方式的確定。 第二部分是利用機(jī)械設(shè)計(jì)基本原理對(duì)設(shè)計(jì)中伺服進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械部分的設(shè)計(jì)計(jì)算，主要包括進(jìn)給電動(dòng)機(jī)、主軸電動(dòng)機(jī)、滾珠絲杠副的選則、計(jì)算和校核以及對(duì)同步帶和帶輪進(jìn)行設(shè)計(jì)。 第三部分是根據(jù)所選擇設(shè)計(jì)的主要零件，先進(jìn)行大體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，之后在此基礎(chǔ)之上，利用機(jī)械制圖的基本原理，應(yīng)用 子圖版對(duì)側(cè)銑頭的結(jié)構(gòu)進(jìn)行二維設(shè)計(jì)，并生成三張二維裝配圖紙和一張二維零件圖紙。 關(guān)鍵字 ： 重型數(shù)控龍門(mén)銑床 側(cè)銑頭 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 總體方案設(shè)計(jì) 二維設(shè)計(jì) 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) he is to of a as of of on of is is a of of as of is of of of as of of of is to on of in to to of of 陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 目 錄 摘 要 .一、緒 論 1 內(nèi)外數(shù)控機(jī)床的發(fā)展?fàn)顩r 1 控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 2 計(jì)目的和意義 3 二、總體方案設(shè)計(jì) 5 5 6 三、伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算 8 8 知參數(shù) 8 削力的確定 8 珠絲扛螺母副的設(shè)計(jì)、計(jì)算 8 給伺服系統(tǒng)傳動(dòng)計(jì)算 11 動(dòng)機(jī)選擇 11 步 帶的設(shè)計(jì)計(jì)算 17 床主軸部分設(shè)計(jì)計(jì)算 18 軸電機(jī)及其減速器的選擇計(jì)算 18 步帶的設(shè)計(jì)計(jì)算 19 四、二維設(shè)計(jì) 21 體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 21 用 子圖版進(jìn)行二維設(shè)計(jì) 22 經(jīng)濟(jì)技術(shù)性與環(huán)保分析 27 結(jié) 論 28 致 謝 29 參考文獻(xiàn) .沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 第一章 緒論 內(nèi)外數(shù)控機(jī)床的發(fā)展?fàn)顩r 20世紀(jì)人類(lèi)社會(huì)最偉大的科技成果是計(jì)算機(jī)的發(fā)明與應(yīng)用，計(jì)算機(jī)及控制技術(shù)在機(jī)械制造設(shè)備中的應(yīng)用是世紀(jì)內(nèi)制造業(yè)發(fā)展的最重大的技術(shù)進(jìn)步。自從 1952年美國(guó)第 1臺(tái)數(shù)控銑床 發(fā)明出來(lái)到現(xiàn)在已有 50年。數(shù)控設(shè)備包括：車(chē)、銑、加工中心、鏜、磨、沖壓、電加工以及各類(lèi)專(zhuān)機(jī)，形成 了 龐大的數(shù)控制造設(shè)備家族，全世界每年的產(chǎn)量有 10 20萬(wàn)臺(tái)，產(chǎn)值上百億美元。 尤其是以美國(guó)和德國(guó)為代表的數(shù)控技術(shù)最為先進(jìn)。 只就數(shù)控銑床來(lái)說(shuō) ，已經(jīng)出現(xiàn)了各式各樣適應(yīng)于不同加工形式的數(shù)控銑床，而只就數(shù)控龍門(mén)銑床來(lái)說(shuō)，自從 西班牙尼古拉斯克雷亞集團(tuán)公司 (稱(chēng) 80年代中期開(kāi)發(fā)出第一臺(tái)龍門(mén)式數(shù)控銑床，在這短短的幾十年里，數(shù)控龍門(mén)銑床技術(shù)的不斷發(fā)展，先后出現(xiàn)了各種形式的龍門(mén)銑床，到目前為止數(shù)控龍門(mén)銑床技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)完善。 從整體上看，現(xiàn)在在機(jī)械行業(yè)中使用的數(shù)控龍門(mén)銑床大部分只帶有立式銑頭，也就是說(shuō)只能對(duì)工件上表面進(jìn)行 向銑削或是帶有側(cè)銑頭但該側(cè)銑頭只能進(jìn)行 就是說(shuō)帶有能夠做兩個(gè)方向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的 側(cè)銑頭還是少見(jiàn)的。特別是對(duì)于重型龍門(mén)銑床來(lái)說(shuō)，加工工件一般都是很大很重的，移動(dòng)工件時(shí)很不合理的，所以這時(shí)采用能夠做兩個(gè)方向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的側(cè)銑頭是必要的。 我國(guó)數(shù)控機(jī)床制造業(yè)在 80年代曾有過(guò)高速發(fā)展的階段，許多機(jī)床廠從傳統(tǒng)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)向數(shù)控化產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型 ，但數(shù)控龍門(mén)銑床并未得到很大發(fā)展。 有專(zhuān)家指出專(zhuān)家說(shuō)，從整體上提高我國(guó)機(jī)床水平刻不容緩。但當(dāng)前需要特別注意的是，必須快速提高數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品的自主開(kāi)發(fā)、制造能力。為此，要建立有效的數(shù)控技術(shù)開(kāi)發(fā)中心，加強(qiáng)對(duì)重點(diǎn)工藝的研究、試驗(yàn)，形成成套開(kāi)發(fā)能力；同時(shí)，通過(guò)國(guó)際合作生產(chǎn)、合 資經(jīng)營(yíng)，實(shí)現(xiàn)主流產(chǎn)品生產(chǎn)的高起點(diǎn)、成批量、專(zhuān)業(yè)化。 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看，其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面： （ 1） 高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢(shì) 效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2 產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。為此日本先端技術(shù)研究會(huì)將其列為 5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)（ 其確定為 21世紀(jì)的中心研究方向之一。 高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá) 80m/至更高 ，空運(yùn)行速度可達(dá) 100m/ 在加工精度方面，近 10年來(lái)，普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由 10 m，精密級(jí)加工中心則從 3 5 m，提高到 1 m，并且超精密加工精度已開(kāi)始進(jìn)入納米級(jí) (m)。 在可靠性方面，國(guó)外數(shù)控裝置的 000服系統(tǒng)的 現(xiàn)出非常高的可靠性。 為了實(shí)現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機(jī)得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。 （ 2） 5軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī) 床快速發(fā)展 采用 5軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為， 1臺(tái) 5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以等于 2臺(tái) 3軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬火鋼零件時(shí)， 5軸聯(lián)動(dòng)加工可比 3軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。 當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn) 5軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類(lèi)型 5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床（含 5面加工機(jī)床）的發(fā)展。 （ 3） 智能化、開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò) 化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì) 21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化；簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。 （ 4）重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立 數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)是制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢(shì)。數(shù)控技術(shù)誕生后的 50年間的信息交換都是基于 采用 G， 工，其本質(zhì)特征是面向加工過(guò)程，顯然，他已越來(lái) 越不能滿(mǎn)足現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要。為此，國(guó)際上正在研究和制定一種新的 其目的是提供一種不依賴(lài)于具體系統(tǒng)的中性機(jī)制，能夠描述產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造過(guò)程，沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 3 乃至各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)品信息的標(biāo)準(zhǔn)化。 設(shè)計(jì)目的和意義 (a) 目的 （ 1） 根據(jù)設(shè)計(jì)要求 ，設(shè)計(jì)一個(gè)重型數(shù)控龍門(mén)銑床的側(cè)銑頭，使其能夠在橫向和縱向兩個(gè)方向作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，對(duì)于一臺(tái)重型數(shù)控龍門(mén)銑床來(lái)說(shuō)通常加工的工件都是很大很重的，在加工過(guò)程中要讓工件移動(dòng)或是進(jìn)行多次安裝是很費(fèi)時(shí)費(fèi)力 的，所以設(shè)計(jì)一個(gè)能夠在橫向和縱向兩個(gè)方向作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的側(cè)銑頭，來(lái)減少實(shí)際工件的移動(dòng)和安裝次數(shù)，進(jìn)而減少安裝的時(shí)間和由于多次安裝引起的定位精度誤差。 （ 2） 使學(xué)生了解機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程。對(duì)作為一名將來(lái)從事機(jī)械行業(yè)的大學(xué)生來(lái)說(shuō)，了解機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程是一個(gè)必須的。而對(duì)數(shù)控銑床側(cè)銑頭的設(shè)計(jì)完全能夠體現(xiàn)出機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程以及在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題和一般要考慮的因素。 （ 3） 使學(xué)生能夠?qū)⒃诖髮W(xué)期間所學(xué)的理論知識(shí)與具體實(shí)踐相結(jié)合。當(dāng)今大學(xué)生大部分都存在著不知道如何將大學(xué)所學(xué)的東西運(yùn)用到實(shí)際中去，甚至認(rèn)為大學(xué)所學(xué)的 東西根本沒(méi)有用處。 （ 4） 使學(xué)生在實(shí)際過(guò)程中學(xué)習(xí)新的軟件。通過(guò)完成這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)，以掌握當(dāng)今社會(huì)上一些常用的制圖軟件和分析軟件?，F(xiàn)在的社會(huì)是高科技的社會(huì)，對(duì)于機(jī)械行業(yè)來(lái)說(shuō)也是如此?，F(xiàn)在的機(jī)械行業(yè)中很少有用手工繪制的圖紙，而且現(xiàn)在的人們都有一種安全的理念和結(jié)構(gòu)的美感，運(yùn)用分析軟件對(duì)工程師所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度分析，可以事先發(fā)現(xiàn)不合理之處，以便提早加以改正。 (b) 意義 （ 1）、在現(xiàn)實(shí)中，帶有側(cè)銑頭的數(shù)控龍門(mén)銑床是不常見(jiàn)的一種形式，而帶有能夠在兩個(gè)方向上進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的側(cè)銑頭的龍門(mén)銑床更是不常見(jiàn)。這項(xiàng)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的 側(cè)銑頭與其他龍門(mén)銑床部分相配合，可以應(yīng)用在現(xiàn)實(shí)中對(duì)工件進(jìn)行三個(gè)方向上的加工，從而很可能能夠?qū)ぜM(jìn)行一次性安裝加工，這無(wú)疑可以省去很多調(diào)整時(shí)間并保證良好的安裝精度。而且這是對(duì)一臺(tái)重型數(shù)控龍門(mén)銑床側(cè)銑頭的設(shè)計(jì)，對(duì)于一臺(tái)重型銑床來(lái)說(shuō)，加工的工件一般都是很大很重的，要對(duì)工件進(jìn)行多次安裝是很困難的也很浪費(fèi)時(shí)間，且定位精度不容易保證，而該課題所設(shè)計(jì)的側(cè)銑頭正適合這種情況，所以說(shuō)這項(xiàng)設(shè)計(jì)有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 （ 2）、在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中學(xué)習(xí)掌握二維繪圖軟件，為以后更好的適應(yīng)社會(huì)打下良好的基礎(chǔ)。 （ 3）、了解機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì) 過(guò)程，掌握設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題和應(yīng)考慮的因素。 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 5 第二章 總體方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)基本要求 1） 側(cè)銑頭的行程為 600 2） 定位精度為 5 m ； 3） 與立柱連接部分橫跨度為 1300 4） 最大進(jìn)給速度為 10 m/ 5） 兩側(cè)銑頭中間能通過(guò)最大零件寬度為 3150 6） 主切削力 5000N。 圖 加工中心方案圖 1 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 6 圖 加工中心方案圖 2 總體設(shè)計(jì)方案 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，側(cè)銑頭能夠在橫向和縱向進(jìn)行切削進(jìn) 給，即在 向進(jìn)行切削進(jìn)給。為實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，所以將側(cè)銑頭主要分為實(shí)現(xiàn)縱向運(yùn)動(dòng)的垂直導(dǎo)軌和實(shí)現(xiàn)橫向運(yùn)動(dòng)的水平滑枕兩部分。同時(shí)需要在這兩部分上安裝有實(shí)現(xiàn)的導(dǎo)軌，考慮到此數(shù)控機(jī)床是一臺(tái)重型數(shù)控龍門(mén)銑床，側(cè)銑頭本身有很大的重量并且在加工過(guò)程中要受到很大的切削力的作用，這就要求所選擇的導(dǎo)軌必須能夠承受很大的重力及較高的剛度，除此之外，因?yàn)楸緮?shù)控機(jī)床要求有很高的加工精度，根據(jù)這一點(diǎn)本設(shè)計(jì)采用承載能力大結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單剛性好的貼塑滑動(dòng)式矩形導(dǎo)軌，在這之中之所以采用貼塑方式是因?yàn)槠胀ǖ幕瑒?dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)大，容易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，而 貼塑導(dǎo)軌具有摩擦系數(shù)小、抗咬合磨損性能好、不易爬行、工藝性能好等優(yōu)點(diǎn)，但是由于矩形導(dǎo)軌磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償間隙，這就會(huì)影響加工精度和定位精度，因此對(duì)于導(dǎo)軌主要承載面需要有間隙調(diào)整裝置，在本設(shè)計(jì)中，采用斜鑲條對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。 對(duì)于主軸的運(yùn)動(dòng)，初步考慮了兩種方案：一、采用電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)主軸運(yùn)動(dòng)；二、采用電動(dòng)機(jī)通過(guò)同步帶帶動(dòng)主軸運(yùn)動(dòng)。但是考慮到此設(shè)計(jì)是一臺(tái)重型數(shù)控龍門(mén)銑床，側(cè)銑頭本身有很大的重量并且在加工過(guò)程中要受到很大的切削力的作用，要帶動(dòng)側(cè)銑頭沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 7 運(yùn)動(dòng)并實(shí)現(xiàn)進(jìn)給，這就要求選擇功率很大的電動(dòng)機(jī)，而這就導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)有 很大的結(jié)構(gòu)尺寸，如果采用聯(lián)軸器進(jìn)行連接，勢(shì)必會(huì)增加側(cè)銑頭的結(jié)構(gòu)尺寸，從而導(dǎo)致側(cè)銑頭重量的增加浪費(fèi)原材料。而采用同步帶傳動(dòng)，可以將電動(dòng)機(jī)放置在側(cè)銑頭結(jié)構(gòu)以外，這不但會(huì)減小側(cè)銑頭的結(jié)構(gòu)尺寸，同時(shí)也大大降低了原材料的使用；除此之外，采用同步帶傳動(dòng)，還具有傳動(dòng)比準(zhǔn)確，傳動(dòng)效率高，噪音小的優(yōu)點(diǎn)。這符合經(jīng)濟(jì)環(huán)保的要求。為保證加工精度，在這部分設(shè)計(jì)中，主軸采用高精密主軸 為了實(shí)現(xiàn)橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，也初步考慮了兩種方案：一、采用電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與滾珠絲杠螺母副連接帶動(dòng)水平滑枕運(yùn)動(dòng)；二、采用電動(dòng)機(jī)通過(guò)同步帶與滾珠 絲杠螺母副帶動(dòng)水平滑枕運(yùn)動(dòng)。如果采用聯(lián)軸器連接的方式，就要將電動(dòng)機(jī)及聯(lián)軸器安置在水平滑枕的尾部，而一個(gè)大功率的電動(dòng)機(jī)有很大的重量，這樣就會(huì)導(dǎo)致水平滑枕尾部承受很大的重力，從而產(chǎn)生很大的扭矩，這對(duì)實(shí)現(xiàn)水平滑枕的運(yùn)動(dòng)精度、定位精度產(chǎn)生影響，并會(huì)導(dǎo)致摩擦性能的降低，而且為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，水平滑枕需要有很長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)尺寸，如果在將電動(dòng)機(jī)放置在水平滑枕尾部，這就增加了整體機(jī)床的安裝空間；而采用電動(dòng)機(jī)通過(guò)同步帶與滾珠絲杠螺母副帶動(dòng)水平滑枕運(yùn)動(dòng)的方式，可以將電動(dòng)機(jī)放置在垂直導(dǎo)軌上，這無(wú)疑可以減少安裝空間，而且合理利用空間。之所 以采用滾珠絲杠螺母副進(jìn)行傳動(dòng)，是因?yàn)樗哂心Σ翐p失小，傳動(dòng)效率高；摩擦阻力小，動(dòng)靜摩擦力之差極小，因而運(yùn)動(dòng)靈活、平穩(wěn)、低速時(shí)不易產(chǎn)生爬行、且磨損小、精度保持性好、壽命長(zhǎng)；絲杠螺母之間進(jìn)行消隙或預(yù)緊，可以消除反向間隙、市反向無(wú)死區(qū)，定位精度高、軸向剛度大；傳動(dòng)具有可逆性，即能將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，此設(shè)計(jì)中采用的滾珠絲杠螺母副是 對(duì)于主軸電動(dòng)機(jī)的選擇，初步選用西門(mén)子公司生產(chǎn)的風(fēng)冷式交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。對(duì)于伺服進(jìn)給電動(dòng)機(jī)，初步選用西門(mén)子公司生產(chǎn)的自冷式三相交流同步伺服電動(dòng)機(jī)。交流 伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、制造成本低；其沒(méi)有電刷和換向器，不需要經(jīng)常維護(hù)，沒(méi)有直流伺服電動(dòng)機(jī)因換向火花影響運(yùn)行速度提高這種限制。 為了提高水平滑枕的 該方向上安裝直線光柵尺進(jìn)行位置檢測(cè)并構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)可以消除整個(gè)系統(tǒng)的誤差，包括機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)誤差等，其控制精度和動(dòng)態(tài)性能都比較理想，但是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝和調(diào)試比較麻煩，成本高。 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 第三章 伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算 珠絲杠副的選擇計(jì)算 3 1 1 已知參數(shù) 絲杠的公稱(chēng)直徑 50程 20紋長(zhǎng)度 1245 3 1 2 切削力的確定 按照立銑（不對(duì)稱(chēng)順銑）計(jì)算各向分力，如下圖所示：已知主切削力 000圖 頭受力示意圖 取 0 0 05 0 0 0 0 05 0 0 0 0 05 0 0 3 1 3 滾珠絲扛螺母副的設(shè)計(jì)、計(jì)算 （ 1） 計(jì)算進(jìn)給牽引力上的摩擦力。因此其數(shù)值的大小與導(dǎo)軌的類(lèi)型有關(guān)，此處為貼塑矩形導(dǎo)軌，則 m = K F + f F z + F + G (其中， xF、 各向切削分力， N ； 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 9 G 移動(dòng)部件的重量， N ； f 導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)，隨導(dǎo)軌形勢(shì)而不同，取 K 考慮顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)，取 m = K F + f F z + F + G= 1 . 1 2 0 0 0 + 0 . 0 5 4 0 0 0 4 0 0 0 1 0 0 0 9 . 8= 3 0 9 0 N （ 2）計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載 C 選用滾珠絲杠副的直徑0須保證在一定軸向負(fù)載作用下，絲杠在回轉(zhuǎn) 100 萬(wàn)轉(zhuǎn)后，在它的滾道上不產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象。這個(gè)軸向負(fù)載的最大值即稱(chēng)為該滾珠絲杠能承受的最大動(dòng)負(fù)載 C，可用下式計(jì)算： C L f 3 (式中： L 壽命，以 106 為一單位， L n T 60 10 6 n 絲杠轉(zhuǎn)速，（ r/用下式計(jì)算S vn 為最大切削力條件下的進(jìn)給速度（ m/可取最高進(jìn)給速度的 1/2 1/3； S 絲杠導(dǎo)程，（ n 絲杠轉(zhuǎn)速，（ r/ T 為使用壽命， h ，對(duì)于數(shù)控機(jī)床取 T=15000h； 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，見(jiàn)下表。 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù) 運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài) 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù) 無(wú)沖擊運(yùn)轉(zhuǎn) 般 運(yùn) 轉(zhuǎn) 沖擊運(yùn)轉(zhuǎn) 陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 10 計(jì)算： 2 5 0 r / m 1 0 0 01 0 0 0 S vn s 22510 1 5 00 0250601060 66 3 3 2 2 5 2 . 5 3 0 9 0 4 7 f F K N 計(jì)算結(jié)果小于絲杠額定動(dòng)載荷 足要求。 （ 3）傳動(dòng)效率計(jì)算 滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率： ) r r(式中： 摩擦角，滾珠絲杠副的滾動(dòng)摩擦系數(shù) f 擦角約為 10 ,即 r 絲杠螺旋升角 絲杠中徑 Sd= )r r= t a n 6 . 8 8 8 0t a n ( 6 . 8 8 8 0 0 . 1 6 6 7 ) = 4）剛度計(jì)算 滾珠絲杠副的軸向變 形會(huì)影響進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度及運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，因此應(yīng)考慮以下引起軸向變形的因素： 絲杠的拉伸或壓縮變形量 1 ： 在總的變形量中占的比重較大，可以用計(jì)算方法確定。 先用下式計(jì)算滾珠絲杠受工作負(fù)載 作用引起導(dǎo)程 S 的變化量 在計(jì)算滾珠絲杠總長(zhǎng)度上的拉伸或壓縮變形量 1 （兩端固定）： 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 11 (式中， L 在工作負(fù)載 用下引起每一導(dǎo)程的變化量，（ 工作負(fù)載，即進(jìn)給牽引力， N ； S 滾珠絲杠的導(dǎo)程，（ E 材料彈性模數(shù)，對(duì)鋼 E 20 6 104. （ 2； F 滾珠絲杠截面積（按內(nèi)徑確定）（ “ +”號(hào)用于拉伸，“ -”號(hào)用于壓縮。 452. 3 0 9 0 2 0 0 . 5 2 1 014 4 2 . 0 6 1 0 4 2 . 94m 計(jì)算滾珠絲杠在總長(zhǎng)度上拉伸或壓縮的變形量 1 5105 . 2 1 0 1 2 4 5 0 . 0 0 3 2 420L L m （ 式中： L 滾珠絲杠在支承間的受力長(zhǎng)度， 根據(jù)實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)滾珠絲 杠副的傳動(dòng)剛度主要由絲杠本身拉壓剛度，絲杠副內(nèi)的接觸剛度，軸承和軸承座剛度，因此近似取拉壓剛度的 1/3(變形近似為拉壓變形的 3 倍 )。 13 3 0 . 0 0 3 2 4 0 . 0 0 9 7 0 . 0 2 ， 符合要求定位精度 。 給伺服系統(tǒng)傳動(dòng)計(jì)算 動(dòng)機(jī)選擇 1、初選 電動(dòng)機(jī)和減速器 （ a）電動(dòng)機(jī)和減速器參數(shù) 電機(jī)西門(mén)子 1定轉(zhuǎn)速 3000r/大輸出靜力矩 額定轉(zhuǎn)矩 自身慣量 減速器： 動(dòng)慣量 ， 5i 。 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 （ b）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 絲杠導(dǎo)程 0 ，公稱(chēng)直徑為 50 m a xm a xm a 0 2 0 510ns ni v ，取 500m a x 工作臺(tái)重量 M=1000 21221 2J J J J J J 減 速 器電 機(jī)(其中絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 4 1 2 4 1 2 20 . 7 7 1 0 0 . 7 7 5 0 1 2 4 5 1 0 0 . 0 0 6 0 L K g m 電機(jī)軸同步帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 222122222222222227 8 0 0 3 . 1 4 0 . 0 5 5 0 . 0 1 9 0 . 0 5 60 . 0 5 5 0 . 0 1 927 8 0 0 3 . 1 4 0 . 0 5 5 0 . 0 0 9 0 . 0 1 20 . 0 5 5 0 . 0 0 927 8 0 0 3 . 1 4 0 . 0 3 9 0 . 0 1 9 0 . 0 1 8+ 0 . 0 3 9 0 . 0 1 920 . 0 0 6 2 0 . 0 0 1 3 0 . 0 0 0 50 . 0 0 8 rk g m 絲杠同步帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 22222222222227 8 0 0 3 . 1 4 0 . 0 5 5 0 . 0 1 7 5 0 . 0 4 70 . 0 5 5 0 . 0 1 7 527 8 0 0 3 . 1 4 0 . 0 5 5 0 . 0 0 7 0 . 0 1 20 . 0 5 5 0 . 0 0 720 . 0 0 5 2 0 . 0 0 1 30 . 0 0 6 5 rk g m 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 13 則： 21222322121 2 0 1 00 . 0 0 9 2 3 0 0 0 2 5 7 3 0 0 0 6 0 0 . 0 0 8 0 . 0 0 6 5 1 0 0 0520 . 0 1 3 6 9 J J J J = K g m 減 速 器電 機(jī)慣量匹配 0 . 0 0 7 9 9 / 0 . 0 1 3 6 9 0 . 5 8 電 機(jī)，符合要求。 0 . 0 0 9 2 3 / 0 . 0 1 3 6 9 0 . 6 7J J 電 機(jī) （ c）電機(jī)力矩的計(jì)算 快速空載起動(dòng)時(shí)所需力矩起M: 0m a x f 起 (式中， 快速空載起動(dòng)力矩， ； 空載起動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速力矩， ； 折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩， ； 由于絲杠預(yù)緊折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩， ； m a x 0 . 0 1 3 6 9 2 5 0 0 2 1 . 3 9 69 . 6 6 上式中 T 時(shí)間常數(shù) 摩擦力矩 ： 0 0 . 0 5 1 0 0 0 9 . 8 0 . 0 2 00 . 3 9 0 . 8 5f 0F 導(dǎo)軌摩擦力（ N），空載快速起動(dòng)時(shí)； 傳動(dòng)鏈總效率，一般可取 。 附加摩 擦力矩0M 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 14 23m a 021 3 0 9 0 2 03 1 0 . 9 1 02 3 . 1 4 0 . 8 50 . 1 5 9 滾珠絲杠預(yù)加載荷，一般取 N 。 S 滾珠絲杠導(dǎo)程 0 滾珠絲杠 未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率，一般取 0 09 . 空載快速啟動(dòng)所需力矩 m a x 0 2 1 . 3 9 0 . 3 9 0 . 1 5 9 2 1 . 9 4 M M N m 起 7機(jī)滿(mǎn)足使用要求。 最大切削負(fù)載時(shí)所需力矩切M: M M M Mf 0 （ 折算到電機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩， ： 5 0 0 0 0 . 0 2 3 . 9 8 3 . 1 4 0 . 8 5 式中：進(jìn)給方向最大切削力 N ； 最大切削負(fù)載時(shí)摩擦力矩 ： 0 0 . 0 5 4 0 0 0 4 0 0 0 1 0 0 0 9 . 8 0 . 0 2 0 . 7 0 8 0 . 8 5 附加摩擦力矩0M: 23m a 021 3 0 9 0 2 03 1 0 . 9 1 02 3 . 1 4 0 . 8 50 . 1 5 9 最大切削負(fù)載所需力矩 M 切 ： 0 0 . 7 0 8 0 . 1 5 9 3 . 9 8 4 . 8 5 ( . ) M M N m 切沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 15 （ d）加速運(yùn)行加速度 計(jì)算折算到電機(jī)軸的等效轉(zhuǎn)矩 )( e 計(jì)算工作臺(tái)空載加速度 電機(jī)軸角加速度： 21 4 6 . 5 1 0 . 0 2 2 . 2 6 ( / ) 0 . 2 32 0 . 0 1 3 1 1 5 2m s 2、更換電動(dòng)機(jī)和減速器 （ a）電機(jī)和減速器參數(shù) 電機(jī)西門(mén)子 1定轉(zhuǎn)速 3000r/大輸出靜力矩 額定轉(zhuǎn)矩 自身慣量 減速器： 動(dòng)慣量 ， 5i 。 （ b）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 絲杠導(dǎo)程 0 ，公稱(chēng)直徑為 50 m a xm a xm a 0 2 510ns ni v ，取 500m a x ， 工作臺(tái)重量 W=1000 21221 2J J J J J J 減 速 器電 機(jī)其中絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 4 1 2 4 1 2 20 . 7 7 1 0 0 . 7 7 5 0 1 2 4 5 1 0 0 . 0 0 6 0 L K g m 則： 222322121 2 0 1 00 0 0 6 7 7 0 0 0 2 5 7 3 0 0 0 6 0 0 . 0 0 8 0 . 0 0 6 5 1 0 0 0520 0 1 0 5 8 J J . . K g m 減 速 器電 機(jī)沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 16 慣量匹配0 . 0 0 6 7 7 / 0 . 0 1 0 5 8 0 . 6 3J J 電 機(jī)，符合要求。 （ c）電機(jī)力矩的計(jì)算 快速空載起動(dòng)時(shí)所需力矩起M: 0m a x f 起 式中， 快速空載起動(dòng)力矩， ； 空載起動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速力矩， ； 折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩， ； 由于絲杠預(yù)緊折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩， ； m a x 0 . 0 1 0 5 8 2 5 0 0 1 6 . 5 3 69 . 6 6 上式中 T 時(shí)間常數(shù) 摩擦力矩 ： 0 0 . 3 9 0F 導(dǎo)軌摩擦力（ N），空載快速起動(dòng)時(shí)； 傳動(dòng)鏈總效率，一般可取 。 附加摩擦力矩0M: 23m a 021 3 0 9 0 2 03 1 0 . 9 1 02 3 . 1 4 0 . 8 50 . 1 5 9 滾珠絲杠預(yù)加載荷，一般取進(jìn)給牽引力 N 。 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 17 S 滾珠絲杠導(dǎo)程 0 滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率，一般取 0 09 . 空載快速啟動(dòng)所需力矩： m a x 0 1 6 . 5 3 0 . 3 9 0 . 1 5 9 1 7 . 0 8 M M N m 起 8機(jī)滿(mǎn)足使用要求。 （ d）加速運(yùn)行加速度 計(jì)算折算到電機(jī)軸的等效轉(zhuǎn)矩 )(36312 3 e 計(jì)算工作臺(tái)空載加速度 電機(jī)軸角加速度： 21 3 6 1 0 . 0 2 2 . 3 ( / ) 0 . 2 3 42 0 . 0 1 0 5 2m s （ e）最大運(yùn)行速度： 3000m a x 0 . 0 2 1 2 ( / m i n )5nV s ，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。 步帶的設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 1） 初步選擇基本參數(shù)數(shù)據(jù) 帶輪傳動(dòng)中心距 224步帶規(guī)格： 800溪恒力。 帶輪： 844 齒，慈溪恒力。 按照?qǐng)A弧齒計(jì)算， 8M 型，基本參數(shù)如下：傳動(dòng)比 1i ， 節(jié)距 8形角 142 ，齒根厚 s=高1 4.0rr 頂園半徑 46.2ar 高 0.6sh （ 2） 同步帶的選擇計(jì)算 從動(dòng)帶輪節(jié)徑1 徑1 主動(dòng)帶輪節(jié)徑 2 徑2 初定中心距： 21021 27.0 （ 沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 18 即 00 7 1 1 2 . 0 5 1 1 2 . 0 5 2 1 1 2 . 0 5 1 1 2 . 0 5. + a + 01 5 6 . 8 7 4 4 8 . 2a取0a=224 帶的節(jié)線長(zhǎng)度： 2210 0 1 2022241 1 2 . 0 5 1 1 2 . 0 52 2 2 4 1 1 2 . 0 5 1 1 2 . 0 52 4 3 0 04 4 8 3 5 2 08 0 0a d （ 選擇 800pL m m，齒數(shù) 100實(shí)際中心距按照可調(diào)方式： 00 8 0 0 8 0 02 2 4 2 2 422a m m ，取 224(中心距調(diào)整范圍： m a x 0m i n 0= + 0 . 0 3 2 2 4 0 . 0 3 8 0 0 2 4 8 ( )0 . 0 1 5 2 2 4 0 . 0 1 5 8 0 0 2 3 6 ( )a L m ma a L m m 基準(zhǔn)額定功率： 帶寬 1 00k P( 圓弧齒帶長(zhǎng)系數(shù)，取 小帶輪嚙合齒數(shù)系數(shù)； 設(shè)計(jì)功率 ， 1 . 2 3 . 7 7 4 . 5 P K W 計(jì)算帶寬：1 . 1 41 . 1 4004 . 58 3 5 ( )1 0 . 3 7 2 . 2 6b m mk k P 根據(jù)實(shí)際情況帶寬取為 45沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 19 作用在軸上的力： 1000 PF v，其中： 矢量相加修正系數(shù) 1 0 0 0 1 0 0 0 1 . 2 3 . 7 71 2 8 5 ( )8 4 4 6 0 06 0 1 0 0 0 (3 3 機(jī)床主軸部分設(shè)計(jì)計(jì)算 3 3 1 主軸電機(jī)及其減速器的選擇計(jì)算 主軸電機(jī)型號(hào)及性能參數(shù)：西門(mén)子 10L 額定功率： 28定轉(zhuǎn)速 2000定轉(zhuǎn)矩 134高轉(zhuǎn)速 10000動(dòng)慣量 ，重量 130軸高度 132 與 10L 配套的減速機(jī)型號(hào)為 2取 i=4；其性能參數(shù)為：重量 62 電機(jī)聯(lián)接減速器，減速器連接同步帶輪，帶動(dòng)主軸，帶傳動(dòng) 1： 1 主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量估計(jì)值： 同步帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量估計(jì)值：材料鑄鋼 ， 22222222222227 8 0 0 3 . 1 4 0 . 0 7 5 0 . 0 5 9 0 . 1 0 10 . 0 7 5 0 . 0 5 927 8 0 0 3 . 1 4 0 . 0 7 1 0 . 0 3 0 0 . 0 1 80 1 0 20 . 0 2 4 0 . 0 0 5 4 0 . 0 2 9 5 rk g m 慣量匹配計(jì)算：不采用減速機(jī)的同步帶 1： 1 傳動(dòng)， =量匹配符合要求。 帶輪傳動(dòng)中心距 320步帶規(guī)格： 1200溪恒力。 帶輪： 860 齒，慈溪恒力。 3 3 2 同步帶的設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 1） 初步選擇基本參數(shù)數(shù)據(jù) 按照?qǐng)A弧齒計(jì)算， 8M 型，基本參數(shù)如下：傳動(dòng)比 1i ， 節(jié)距 8形角 142 ，齒根厚 s=高1 根角半徑沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 20 0 . 6 4 0 . 7 6rr m m ，齒頂圓半徑 46.2ar 高 0.6sh （ 2） 同步帶的選擇計(jì)算 從動(dòng)帶輪節(jié)徑 d 徑 主動(dòng)帶輪節(jié)徑 2 徑2 初定中心距： 21021 27.0 即 00 7 1 5 2 7 9 1 5 2 . 7 9 2 1 5 2 7 9 1 5 2 . 7 9. . + a . + 02 1 3 . 9 4 6 1 1 . 1 6a取0a=320 帶的節(jié)線長(zhǎng)度： 2210 0 1 2022241 5 2 . 7 9 1 5 2 7 92 3 2 0 1 5 2 . 7 9 1 5 2 . 7 92 4 3 0 06 4 0 4 8 0 01 2 0 0a d 選擇 1200pL m m，齒數(shù) 150實(shí)際中心距按照可調(diào)方式： 00 1 2 0 0 1 2 0 03 2 0 3 2 022a m m ，取 320 中心距調(diào)整范圍： m a x 0m i n 0= + 0 . 0 3 3 2 0 0 . 0 3 1 2 0 0 3 5 6 ( )0 . 0 1 5 3 2 0 0 . 0 1 5 1 2 0 0 2 9 0 ( )a L m ma a L m m 帶寬取為 85沈陽(yáng)工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 21 第四章 二維設(shè)計(jì) 4 1 大體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 這部分設(shè)計(jì)是在紙面上進(jìn)行的，歷時(shí)一周左右。這部分工作對(duì)以后的設(shè)計(jì)工作有著重要影響，因?yàn)檫@部分工作關(guān)系到結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性、合理性及設(shè)計(jì)的原理是否正確。所以雖然這部分的內(nèi)容看起來(lái)不是很多，但是卻要花費(fèi)心思慎重思考和設(shè)計(jì)，稍有不慎就會(huì)對(duì)以后的設(shè)計(jì)工作產(chǎn)生重大影響，甚至?xí)挂院蟮慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完全不正確，以致有進(jìn)行重新設(shè)計(jì)的危險(xiǎn)。 從整體上看該側(cè)銑頭 的結(jié)構(gòu)主要分為豎直導(dǎo)軌和水平滑枕兩部分。要使這兩部分之間能相互運(yùn)動(dòng)，就是設(shè)計(jì)兩個(gè)部分的連接部分，由于該側(cè)銑頭的重量比較大并且在加工過(guò)程中切削力比較大，所以就要采用承載能力較大的矩形導(dǎo)軌，兩部分的連接部分都采用矩形導(dǎo)軌，為使結(jié)構(gòu)固定，兩導(dǎo)軌之間采用壓板，壓板安裝在豎直導(dǎo)軌上。豎直導(dǎo)軌與立柱之間的導(dǎo)軌也通過(guò)壓板進(jìn)行固定，