1、目 錄序 言1第1章 零件的工藝分析1 1.1 零件的功用1 1.2 零件的工藝分1 第2章 零件的工藝路線的擬訂1 2.1 毛坯的選擇1 2.2 定位基準(zhǔn)的選擇錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。 2.3 表面加工方法的選擇1 2.4 工藝路線的擬訂1第3章 進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)1 3.1 銑削力的計(jì)算1 3.1.1 主要設(shè)計(jì)參數(shù)1 3.1.2 工作臺(tái)尺寸及重量估算1 3.2 滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算1 3.2.1 計(jì)算進(jìn)給牽引力1 3.2.2 計(jì)算最大負(fù)載C錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。 3.2.3 滾珠絲杠的初選錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。 3.3 傳動(dòng)效率的計(jì)算1 3.4 剛度校核1 3.5 穩(wěn)定性校核錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。 3.6 聯(lián)軸器的選

2、擇錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。 3.6.1 計(jì)算轉(zhuǎn)矩錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。 3.6.2 聯(lián)軸器類型的選擇1第4章 電機(jī)的選型1 4.1 X向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)伺服電機(jī)的選擇1 4.2 Y向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)伺服電機(jī)的選擇錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。 4.3 X向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)伺服電機(jī)的校核錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。 4.4 Y向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)伺服電機(jī)的校核錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。結(jié)束語(yǔ)1參考文獻(xiàn)1致 謝1（注：紅色字的內(nèi)容用我提供的說(shuō)明書(shū)參考目錄置換） 序 言 囊括了對(duì)全文的概述，總體方案的對(duì)比設(shè)計(jì)與選擇，X、Y向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算及校核，電機(jī)的選型計(jì)算以及電機(jī)的校核。其中總體方案的設(shè)計(jì)包括了傳動(dòng)系統(tǒng)的選擇，伺服系統(tǒng)的選擇和傳動(dòng)方式的選擇，以基本

3、的零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為起點(diǎn)，將數(shù)控銑床中一些司空見(jiàn)慣的機(jī)械結(jié)構(gòu)形式，布局方式，設(shè)計(jì)計(jì)算方法，裝配配合關(guān)系，以及各部分的功能和作用等內(nèi)容融入全文，在內(nèi)容和排版上突出了重點(diǎn)，各部分相對(duì)獨(dú)立，方便讀者按需取舍，提高閱讀和獲取內(nèi)容的效率，同時(shí)也兼顧了知識(shí)系統(tǒng)化的特點(diǎn)，提升了閱讀的體驗(yàn)和感受。 （注：序言單獨(dú)占1頁(yè)，小四宋體，內(nèi)容自己寫(xiě)） （以下各章，每一章都要另起一頁(yè)，各章標(biāo)題為三號(hào)黑體，各節(jié)標(biāo)題為四號(hào)黑體，內(nèi)容為小四宋體。建議用格式刷）第1章 零件的工藝分析1.1 零件的功用數(shù)控銑床作為一種集多項(xiàng)高新技術(shù)為一體的典型產(chǎn)品，其包含了機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、電氣控制、氣動(dòng)布局、微電子技術(shù)和現(xiàn)代化信息技術(shù)等多項(xiàng)技

4、術(shù)，它能夠加工精密復(fù)雜的機(jī)械零件，滿足加工的精度要求，同時(shí)可以做到連續(xù)高效的運(yùn)轉(zhuǎn)，具有高的可靠性能，在國(guó)內(nèi)乃至世界其他國(guó)家的機(jī)械行業(yè)都有大量的應(yīng)用， 由此不難窺見(jiàn)其在未來(lái)巨大的發(fā)展?jié)摿?。縱觀世界各國(guó)的高新技術(shù)領(lǐng)域，無(wú)一不與高端數(shù)控裝備的進(jìn)步與發(fā)展有關(guān)，小到惠及民生的醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域，大到關(guān)系國(guó)家命運(yùn)的國(guó)防航天領(lǐng)域，處處都有它們的身影。國(guó)外掌握了高端數(shù)控的關(guān)鍵技術(shù)的國(guó)家，為了遏制我國(guó)高端制造業(yè)和國(guó)防工業(yè)的發(fā)展，在核心技術(shù)方面對(duì)我國(guó)進(jìn)行了長(zhǎng)期的技術(shù)封鎖，使我國(guó)長(zhǎng)期依賴于進(jìn)口價(jià)格高昂的國(guó)外數(shù)控裝備，在生產(chǎn)作業(yè)和機(jī)床使用方面被迫受到廠商的監(jiān)管和限制，這使得我國(guó)發(fā)展真正屬于自己的高端數(shù)控設(shè)備已迫在眉睫。 1

5、.2 零件的工藝分析1.2.1 國(guó)內(nèi)數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)的數(shù)控技術(shù)自發(fā)展以來(lái)經(jīng)歷了多個(gè)不同的階段，從最初封閉式的發(fā)展逐漸向開(kāi)放式發(fā)展轉(zhuǎn)化。從最初價(jià)格高昂的技術(shù)引進(jìn)，消化磨合逐漸到自主研發(fā)，設(shè)計(jì)創(chuàng)新。從受制于人到自力更生，這一路走來(lái)使我國(guó)逐漸形成了自己的發(fā)展體系和科研隊(duì)伍，在建立完成自己的研發(fā)生產(chǎn)基地的同時(shí)也使我國(guó)孕育出一批科技人才的種子，此后便逐漸涌現(xiàn)出大量出類拔萃的研究學(xué)者，使我國(guó)在數(shù)控技術(shù)發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)道路上再次邁出了穩(wěn)健扎實(shí)的一步，為我國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)未來(lái)的發(fā)展埋下了希望的種子，促使國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)出一批初具規(guī)模的數(shù)控企業(yè)，研發(fā)設(shè)計(jì)了真正屬于自己的數(shù)控裝備。國(guó)內(nèi)數(shù)控企業(yè)在之后的幾年中不斷的發(fā)展與壯大，其

6、自主開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)在加工控制精度和機(jī)床可靠性等方面的性能都得到了不小的提升，研發(fā)體系不斷完善，再加上其相對(duì)國(guó)外而言低廉的價(jià)格，開(kāi)始逐漸取得國(guó)內(nèi)用戶的認(rèn)可和青睞，在國(guó)內(nèi)的數(shù)控市場(chǎng)上逐漸有了自己的一席之地。從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)看，國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)和產(chǎn)品暫時(shí)還無(wú)法與國(guó)外成熟的技術(shù)相抗衡，我們還有諸多的缺陷和不足需要改進(jìn)，在今后的發(fā)展道路中還應(yīng)繼續(xù)完善創(chuàng)新發(fā)展的大環(huán)境，自身發(fā)展的同時(shí)帶動(dòng)中、小型企業(yè)發(fā)展，幫助它們實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)型。 第2章 總體方案計(jì)2.1 傳動(dòng)系統(tǒng)選擇 電機(jī)與絲桿之間的傳動(dòng)方式有三種不同的方式可供選擇：一種是采用聯(lián)軸器直接連接，第二種是采用同步齒形帶來(lái)傳動(dòng)，第三種是采用精密的齒輪來(lái)作傳動(dòng)。 精密齒輪傳動(dòng)的

7、特點(diǎn)有： 1. 小模數(shù)的傳動(dòng)的使用較為廣泛。 2. 在運(yùn)動(dòng)傳遞的準(zhǔn)確性方面有較高的要求，即傳動(dòng)精度與回轉(zhuǎn)誤差。 3. 具有高的傳動(dòng)效率，其包括平均和瞬時(shí)兩個(gè)方面。 4. 一般而言其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不會(huì)太大。 5. 采用這種傳動(dòng)方式時(shí)其整體結(jié)構(gòu)不宜復(fù)雜。 同步齒形帶傳動(dòng)的特點(diǎn)： 1. 其通過(guò)齒輪的嚙合來(lái)傳動(dòng)，這樣以來(lái)就不會(huì)出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)的現(xiàn)象,保證其能做到傳動(dòng)的同步。 2. 同步齒形帶可用于高速傳動(dòng)，因其在經(jīng)過(guò)特殊的制造后具備了輕量、高強(qiáng)度的特點(diǎn)。 3. 由于齒形帶傳動(dòng)的性質(zhì)并非摩擦傳動(dòng)，所以其能夠以較大的傳動(dòng)比做單級(jí)傳動(dòng)。 4. 同步齒形帶的傳動(dòng)效率較高，因其沒(méi)有特別張緊，所以在軸上所受的力較小。 聯(lián)軸

8、器的連接： 1. 能夠?qū)ο噙B兩軸軸線的相對(duì)偏移量給予補(bǔ)償功能的為撓性聯(lián)軸器，其同時(shí)對(duì)由垂直度等原因引起的干涉也能起到補(bǔ)償作用。 2. 無(wú)法對(duì)相連兩軸軸線的相對(duì)偏移量給予補(bǔ)償功能的為剛性聯(lián)軸器，其同時(shí)也不具備減震緩沖的功能。 螺桿、滾子和螺母共同組成了滾珠絲杠螺母副。滾珠絲杠的功能促使其螺母副內(nèi)部的滾子、滾道得到更深層次的發(fā)展，其之所以能夠在國(guó)內(nèi)各機(jī)械行業(yè)中得到大量的使用，正是因?yàn)槠鋬?nèi)部結(jié)構(gòu)的變化改變了摩擦的性質(zhì)，滾子的加入使?jié)L動(dòng)摩擦代替了原有的滑動(dòng)摩擦，這在減小內(nèi)部摩擦阻力的同時(shí)有效提升了絲杠的傳動(dòng)精度。 。2.3 傳動(dòng)方式選擇對(duì)于傳動(dòng)方式來(lái)說(shuō)，這里有兩種傳動(dòng)方式：一種是將絲桿與工作臺(tái)通過(guò)軸承

9、連接在一起，把螺母副與螺母座連接為一體后再把他們固定于靜導(dǎo)軌之上，這樣通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)了絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)從而再帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。第二種方式是將絲桿通過(guò)軸承與靜導(dǎo)軌固定在一起，而螺母副與X向的工作臺(tái)或Y向的滑座固定在一起，絲杠將動(dòng)力傳遞給螺母后使得螺母度帶動(dòng)工作臺(tái)和滑座移動(dòng)，我們采用了第一種方法。第3章 進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 銑削力的計(jì)算3.1.1 主要設(shè)計(jì)參數(shù)以已有數(shù)控銑床的各項(xiàng)數(shù)據(jù)作為參照，具體數(shù)據(jù)如下表3-1給出:表3-1 數(shù)控銑床設(shè)計(jì)參數(shù)3.1.2 工作臺(tái)尺寸及重量估算 (1) 工作臺(tái)尺寸：X =900(mm) Y =420(mm) X向拖板尺寸：1300mm550mm50mm X向拖板重量：13005

10、505010-37.810-2 =2788.5 N 上導(dǎo)軌座重量：1300550510-37.810-2 =278.85 N X向總重量：Gx =2788.5278.85 =3067.35 N (2) Y向拖板尺寸：900mm420mm50mm Y向拖板重量： 導(dǎo)軌座重量：夾具及工件重量約為：150N X-Y工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)部分的總重量為：Gx-y =12547.086 N 銑削力與刀具材料、工件、刀具進(jìn)給量有關(guān)。銑刀為硬質(zhì)合金圓柱銑刀，銑削材料為45鋼,銑削力計(jì)算公式為 (3-1) 式中：主銑削力(N)； 銑削接觸弧深度，=4(mm)； 銑刀齒數(shù)， =6； 銑削深度，=20(mm)； 每齒進(jìn)給量，

11、 =0.1(mm/齒)； 銑刀直徑， =50(mm)；主銑削力Fc = 102040.880.10.7550-0.87206 = 2451.83 N逆銑： FH/Fc =1.2 FH =2942.19 N Fve/Fc =0.3 Fve =735.55 N 順銑： FH/Fc =0.9 FH =2206.64 N Fve/Fc =08 Fve =1961.46 N 水平面內(nèi)走到抗力 FH =2942.19 N、最大垂直分Fve =1961.46 N3.2 滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1 計(jì)算進(jìn)給牽引力絲杠所承受的進(jìn)給牽引力數(shù)值的大小會(huì)因其導(dǎo)軌類型的不同而不同，之所以這樣是因?yàn)檫@個(gè)牽引力是由工作臺(tái)等

12、移動(dòng)部件的重量和銑削加工時(shí)刀具的走刀抗力以及由這兩個(gè)力在靜導(dǎo)軌上引起的摩擦力的總和所構(gòu)成的。 本次設(shè)計(jì)的數(shù)控銑床X向的導(dǎo)軌類型為燕尾形導(dǎo)軌則X向絲杠牽引力： （3-2） = 2942.19+1.4140.043067.35 = 3115.679N本次設(shè)計(jì)的數(shù)控銑床Y向的導(dǎo)軌類型為燕尾形導(dǎo)軌則Y向絲杠牽引力： （3-3） = 2942.19+1.4140.0412547.086 = 3651.85NY向滾珠絲杠螺母幾何參數(shù)計(jì)算如表3-3所示：表3-3 Y向絲杠螺母副幾何參數(shù)名稱符號(hào)計(jì)算結(jié)果公稱直徑d050mm螺距L10mm鋼球直徑dq5.953mm螺距法面半徑R3.096mm 表3-3 Y向絲杠

13、螺母副幾何參數(shù) (續(xù)）偏心距e0.085螺紋升角螺桿外徑48.5mm螺桿內(nèi)徑42.978mm螺母螺紋外徑56.022mm螺母內(nèi)徑48.8094mm3.3 傳動(dòng)效率的計(jì)算 滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率： （3-7） 式中： 摩擦角，滾珠絲桿副中滾動(dòng)體的摩擦系數(shù) ，其摩擦角； 滾珠絲杠的螺紋升角； x =y =tan/tan（+） = tan410/tan(410+10)= 0.9633.4 剛度校核 如若滾珠絲杠的軸向剛度不滿足要求則會(huì)使絲杠產(chǎn)生軸向變形，如果絲桿發(fā)生了變形那么數(shù)控機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性和機(jī)加工的定位精度將會(huì)受到很大的影響。為了避免此種情況的發(fā)生，這里對(duì)絲杠的剛度進(jìn)行校核。 由銑床工作負(fù)載

14、所引起的絲杠導(dǎo)程的變化量計(jì)算如下： （3-8）式中：滾珠絲杠的導(dǎo)程的變化量（在加工負(fù)荷Fm的影響下）； 滾珠絲杠收到的進(jìn)給牽引力(N)； 滾珠絲杠導(dǎo)程(mm)； 材料彈性模量，對(duì)于鋼； 滾珠絲杠橫截面積（按絲杠內(nèi)徑計(jì)算）(cm2)； 3.6.2 聯(lián)軸器類型的選擇圖3-1梅花形彈性聯(lián)軸器彈性聯(lián)軸器是具有一定彈性的，如圖3-1為梅花形彈性聯(lián)軸器，擁有緩解沖擊和減緩震動(dòng)的功能，其適宜的工作溫度范圍為負(fù)三十?dāng)z氏度到正八十?dāng)z氏度，能夠?qū)λB兩軸軸線相對(duì)的偏移量給予一定的補(bǔ)償，擁有高的靈敏度和高剛性，在中、小功率的軸系傳動(dòng)中得到了廣泛的運(yùn)用。對(duì)于長(zhǎng)期使用來(lái)說(shuō)，其具有免維護(hù)，抗油污和耐腐蝕的優(yōu)點(diǎn)，這使得它在

15、國(guó)內(nèi)眾多的伺服控制系統(tǒng)中都得到了應(yīng)用。在這里我們選擇了梅花形彈性聯(lián)軸器來(lái)連接電機(jī)和絲杠的傳動(dòng)。第4章 電機(jī)的選型4.1 X向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)伺服電機(jī)的選擇 1. 額定轉(zhuǎn)速的選擇 （4-1）式中： X向最大進(jìn)給速度，； 滾珠絲杠螺距，； 傳動(dòng)比，初選i=2；取額定轉(zhuǎn)速；2. 折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JZ的選擇在實(shí)際的生產(chǎn)工程中，我們通常使用飛輪的轉(zhuǎn)矩GDZ2來(lái)進(jìn)行計(jì)算。 （4-2）式中： 伺服電機(jī)軸上的飛輪轉(zhuǎn)矩（Nm2）； 經(jīng)換算后作用在伺服電機(jī)軸上的總飛輪轉(zhuǎn)矩（Nm2）； 實(shí)際負(fù)載飛輪轉(zhuǎn)矩（Nm2）； 1.11.2（中間轉(zhuǎn)動(dòng)軸越多，值越大）；若以加速時(shí)間最短為約束條件則：GDM2 = GDL2GD

16、L2 = 4W（r/2103）2GDZ2 = （+i2）4W（r/2103）2式中： W 重力，W =2788.5 (N)； r 轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，r =B/i=102=20 (mm)； 取=1.2；則： GDL2 = 4W（r/2103）2 =42788.5（20/2103）2 =0.113 Nm2 GDZ2 = （+i2）4W（r/2103）2 =（1.2+1/4）0.113 =0.134 Nm2根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和飛輪的轉(zhuǎn)矩的關(guān)系可知： （4-3）式中： JZ 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（Kgm2）； G 重力加速度（9.8m/s2）；JZ = GDZ2/4g=0.134/（49.8）=3.4210-3 Kgm2 3.

17、 負(fù)載慣量的選擇JN JZ 取 JN=90.110-4 Kgm2GD2N =4gJN =3.53210-3 Kgm2式中: GD2N 額定飛輪轉(zhuǎn)矩(Kgm2）； 4. 額定轉(zhuǎn)矩MN的選擇 負(fù)載轉(zhuǎn)矩： =（0.3728+0.19）1300/（3750.2） = 9.755Nm 加速轉(zhuǎn)矩為：Mma = ML+Ma=11.07+9.755=20.825NmMN =48 Nm 減速轉(zhuǎn)矩為： Mmd = MLMa=11.07-9.755=1.315 NmMN =48 Nm滿足要求 MmaMN 及 MmdMN 3. 連續(xù)工作電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 連續(xù)工作時(shí)電動(dòng)機(jī)應(yīng)有的轉(zhuǎn)矩是： M = = = 6.74 Nm

18、MN = 48 Nm結(jié)束語(yǔ)（占一頁(yè)） 本次課程設(shè)計(jì) ，通過(guò)此次的學(xué)習(xí)實(shí)踐，讓我切身體會(huì)了實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程與操作過(guò)程，在設(shè)計(jì)的各個(gè)階段中都面臨著諸多的困難和疑惑，在一步步的實(shí)際操作中深刻體會(huì)到了一個(gè)正真滿足各方需求的合格產(chǎn)品，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中的復(fù)雜程度，認(rèn)識(shí)到自己所欠缺的專業(yè)知識(shí)和能力，看到了在長(zhǎng)期實(shí)踐的考驗(yàn)下自己已學(xué)知識(shí)體系的缺失部分，不過(guò)在老師長(zhǎng)期耐心細(xì)致的輔導(dǎo)下，最終完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。 本著嚴(yán)肅認(rèn)真的態(tài)度和求實(shí)創(chuàng)新的精神及價(jià)值觀，現(xiàn)就本次設(shè)計(jì)與已有結(jié)果的比較及其中依然存在的問(wèn)題和進(jìn)一步研究的建議作出以下總結(jié)：與現(xiàn)有數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)相比其在總體結(jié)構(gòu)的受力，懸臂梁的設(shè)計(jì)，和部分細(xì)小零件的選用方面可能存在著欠缺和不足，同時(shí)在各傳動(dòng)件的受力