94頁 35000字數(shù) 10張圖紙+說明書+任務(wù)書
床身上最大回轉(zhuǎn)直徑400MM數(shù)控車床總體設(shè)計及六角回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計
目 錄
1 總體方案 3
1.1 數(shù)控車床的現(xiàn)狀和發(fā)展 4
1.2 數(shù)控車床數(shù)控臥式車床的總體方案論證與擬定 4
1.2.1 數(shù)控車床 4
1.2.2 數(shù)控車床數(shù)控臥式車床的擬定 5
2 機械部分設(shè)計計算說明 7
2.1 主運動部分計算 7
2.1.1 參數(shù)的確定 7
2.1.2 傳動設(shè)計 8
2.1.3 轉(zhuǎn)速圖的擬定 11
2.1.4 帶輪直徑和齒輪齒數(shù)的確定 15
2.1.5 傳動件的估算和驗算 23
2.1.6 展開圖設(shè)計 40
2.2進給運動設(shè)計 57
2.2.1 滾珠絲桿副的選擇 57
2.2.2驅(qū)動電機的選用 62
2.3控制系統(tǒng)設(shè)計 66
2.3.1繪制控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 66
2.3.2.選擇中央處理單元(CPU)的類型 66
2.3.3存儲器擴展電路設(shè)計 67
3 數(shù)控車床的六角回轉(zhuǎn)刀架的設(shè)計原理和依據(jù) 74
3.1數(shù)控車床的六角回轉(zhuǎn)刀架的換刀工程 74
3.2數(shù)控車床的六角回轉(zhuǎn)刀架的設(shè)計要求 75
3.3數(shù)控車床的六角回轉(zhuǎn)刀架的機構(gòu)設(shè)計中的幾個主要問題 75
3.4本章小結(jié) 76
4 數(shù)控車床的六角回轉(zhuǎn)刀架的機構(gòu)設(shè)計 77
4.1數(shù)控車床的六角回轉(zhuǎn)刀架的分度機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計 77
4.1.1分度機構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計的總思路 77
4.1.2分度機構(gòu)的刀架主軸設(shè)計 77
4.1.3主活塞的設(shè)計 79
4.1.4端齒盤離合器的設(shè)計 84
4.1.5分度活塞的設(shè)計 92
4.2精定位機構(gòu)——活動插銷機構(gòu)設(shè)計 93
4.2.1定位原理、設(shè)計思路 93
4.2.2材料選擇 94
4.2.3活動插銷機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 94
4.2.4插銷機構(gòu)的公差帶設(shè)計
4.2.5對插銷軸進行校核
4.2.6校核結(jié)論
4.3 刀夾襯套的設(shè)計簡述
參考文獻
摘 要
數(shù)控車床又稱數(shù)字控制(Numbercal control,簡稱NC)機床。它是基于數(shù)字控制的,采用了數(shù)控技術(shù),是一個裝有程序控制系統(tǒng)的機床。它是由主機,CNC,驅(qū)動裝置,數(shù)控機床的輔助裝置,編程機及其他一些附屬設(shè)備所組成。
本次設(shè)計課題是數(shù)控車床數(shù)控臥室車床,CK是數(shù)控車床,61是臥式車床,40是床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑為400mm。
本文主要研究數(shù)控車床的六角回轉(zhuǎn)刀架的機構(gòu)結(jié)構(gòu)和動作原理。六角回轉(zhuǎn)刀架主要分為分度機構(gòu)、液壓機構(gòu)、精定位機構(gòu)三大機構(gòu)。分度機構(gòu)負責(zé)刀架的主要動作,精定位機構(gòu)決定了刀架重復(fù)定位的精度。本文拼提出一套可行的設(shè)計方案,并就分度機構(gòu)和精定位機構(gòu)進行詳細的研究和設(shè)計。其中分度機構(gòu)的核心設(shè)計方案采用端齒盤離合器,精定位機構(gòu)的核心設(shè)計方案采用插銷機構(gòu)。最終,完成了數(shù)控車床的六角回轉(zhuǎn)刀架的機構(gòu)設(shè)計。
關(guān)鍵詞:數(shù)控;車床;六角回轉(zhuǎn)刀架;機構(gòu);設(shè)計
1 題目 1、床身上最大回轉(zhuǎn) 直徑 400控車床總體設(shè)計及四方回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計 2、床身上最大回轉(zhuǎn) 直徑 500控車床總體設(shè)計及四方回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計 3、床身上最大回轉(zhuǎn) 直徑 400控車床總體設(shè)計及六角回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計 4,床身上最大回轉(zhuǎn) 直徑 500控車床總體設(shè)計及六角回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計 一. 主要設(shè)計參數(shù)及技術(shù)指標 1、主要技術(shù)參數(shù) : 床身最大工件回轉(zhuǎn)直徑 (主參數(shù) ) 400320 500 大 工件長度(第二主參數(shù), 10007001500 最大加工長度 / 900650 1400 、主傳動采用交、直流調(diào)速電動機,調(diào)速范圍: 10/1400r· 0/800r· 20/1250r· 可無級調(diào)速。 3、 X 軸 (橫向 )、 Z 軸 (縱向 )為微機控制,采用步進電機或直流伺服電機驅(qū)動,滾珠絲杠傳動, X 軸 (橫向 )脈沖當量 沖, Z 軸 (縱向 )脈沖當量 沖。 4、刀架采用四方回轉(zhuǎn)刀架、六角回轉(zhuǎn)刀架 6、定位精度: 、重復(fù)定位精度:± 、實現(xiàn)功能:車削外圓、端面、內(nèi)圓、圓弧、圓錐及螺紋加工 9、操作要求:起動、點動、單步運行、自動循環(huán)、暫停、停止 2 10、 工件材料:鋼、鑄鐵 11、 刀具材料:高速鋼、硬質(zhì)合金 二. 畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容及工作量 (一 )設(shè)計說明書 1、數(shù)控機床發(fā)展概述 ① 數(shù)控機床及其特點。 ② 數(shù)控機床的工藝范圍及加工精度。 ③ 數(shù)控機床的經(jīng)濟分析。 ④ 數(shù)控機床的發(fā)展趨向 。 2、數(shù)控機床總體方案的制訂及比較 3、確定切削用量及選擇刀具 4、傳動系統(tǒng)圖的設(shè)計計算 5、 主軸箱裝配圖 的設(shè)計計算 6、 X 軸 (橫向 )、 Z 軸 (縱向 )機械 裝配 圖的設(shè)計計算 7、 床鞍、刀架裝配圖的設(shè)計 計算 8、 主軸箱(進給變速箱、床身、主軸、主軸箱齒輪、絲杠、開合螺母)的零件圖 的設(shè)計計算 9、機床硬件電路圖的設(shè)計 (二)、圖紙部分 1、機床尺寸聯(lián)系圖 張 2、機床傳動系統(tǒng)圖 張 3 3、主要部件裝配 圖 張 4、機床硬件電路圖 張 四. 畢業(yè)設(shè)計的基本要求: 能按時獨立完成畢業(yè)設(shè)計規(guī)定的全部內(nèi)容,方案選擇正確,論據(jù)充分,對設(shè)計中的主要問題分析深入,解決合理,有獨立見解,能很好運用所學(xué)理論和提供的資料解決設(shè)計中的問題,能獨立查閱和正確引用中外文參考資料,說明書文字通順、清楚、選用數(shù)據(jù)論證合理、計算準確,圖面整潔。 五、 進程安排 序號 主 要 任 務(wù) 預(yù)定完成 日期 時間 備注 1 查閱文獻,收集資料 1 周 2 工廠調(diào)研、參觀 1 周 3 機床總體方案圖 4 機床傳動 系統(tǒng)圖 5 主軸箱裝配圖 2 周 5 進給系統(tǒng)裝配 圖 2 周 5 尾座、刀架裝配圖 2 周 6 機床硬件電路圖 1 周 7 設(shè)計說明書 1 周 六、主要參考文獻 《經(jīng)濟型數(shù)控機床系統(tǒng)設(shè)計》張新義主編 機械工業(yè)出版社 4 《新編機床數(shù)控技術(shù)》 任玉田主編 北京理工大學(xué)出版社 《機床設(shè)計圖冊》 上海紡織工學(xué)院等主編 上??茖W(xué)技術(shù)出版社 《機械設(shè)計手冊》 成大先主編 化學(xué)工業(yè)出版社 數(shù)控車床總體設(shè)計及六角回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計 摘 要 數(shù)控車床又稱數(shù)字控制( 稱 床。它是基于數(shù)字控制的,采用了數(shù)控技術(shù),是一個裝有程序控制系統(tǒng)的機床。它是由主機, 動裝置,數(shù)控機床的輔助裝置,編程機及其他一些附屬設(shè)備所組成。 本次設(shè)計課題是 數(shù)控車床 數(shù)控臥室車床, 數(shù)控車床, 61 是臥式車床, 40 是床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑為 400 本文主要研究數(shù)控車床的六角回轉(zhuǎn)刀架的機構(gòu)結(jié)構(gòu)和動作原理。六角回轉(zhuǎn)刀架主要分為分度機構(gòu)、液壓機構(gòu)、精定位機構(gòu)三大機構(gòu)。分度機構(gòu) 負責(zé)刀架的主要動作,精定位機構(gòu)決定了刀架重復(fù)定位的精度。本文拼提出一套可行的設(shè)計方案,并就分度機構(gòu)和精定位機構(gòu)進行詳細的研究和設(shè)計。其中分度機構(gòu)的核心設(shè)計方案采用端齒盤離合器,精定位機構(gòu)的核心設(shè)計方案采用插銷機構(gòu)。最終 ,完成了數(shù)控車床的六角回轉(zhuǎn)刀架的機構(gòu)設(shè)計。 關(guān)鍵詞: 數(shù)控;車床;六角回轉(zhuǎn)刀架;機構(gòu);設(shè)計 he is C) It is on is It is by is is CK is 61 is 40 is on 00of a of is it is of of is of a on of of 錄 1 總體方案 22222222222222222222222222222222 2222222222222222 3 控車床 的現(xiàn)狀和發(fā)展 22222222222222222222222222222222 222 3 控車床 數(shù)控臥式車床的總體方案論證與擬定 2222222222222222222 4 控車床 22222222222222222222222222222222 22222222 4 控車床 數(shù)控臥式車床的擬定 22222222222222222222222222 4 2 機械部分設(shè)計計算說明 22222222222222222222222222222222 2222222 6 運動部分計算 22222222222222222222222222222222 22222222 6 參數(shù)的確定 22222222222222222222222222222222 222222 6 傳動設(shè)計 22222222222222222222222222222222 2222222 7 速圖的擬定 22222222222222222222222222222222 2222 10 帶輪直徑和齒輪齒數(shù)的確定 22222222222222222222222222 14 動件的估算和驗算 22222222222222222222222222222222 22 開圖設(shè)計 22222222222222222222222222222222 222222 39 22222222222222222222222222222222 222222222 56 珠絲桿副的選擇 22222222222222222222222222222222 2 56 22222222222222222222222222222222 222 61 22222222222222222222222222222222 222222222 65 22222222222222222222222222222222 2 65 類型 22222222222222222222222222 65 22222222222222222222222222222222 222 66 3 數(shù)控車床的六角回轉(zhuǎn)刀架的設(shè)計原理和依據(jù) 22222222222222 73 222222222222222 73 222222222222222 74 構(gòu)設(shè)計中的幾個主要問題 2222222 74 222222222222222222222222222 75 4 數(shù)控車床的六角回轉(zhuǎn)刀架的機構(gòu)設(shè)計 22222222222222222 76 22222222222 76 222222222222222222 76 2222222222222222222 76 222222222222222222222222 78 222222222222222222222 82 22222222222222222222222 91 — 活動插銷機構(gòu)設(shè)計 2222222222222222 92 計思路 222222222222222222222 92 22222222222222222222222222 93 2222222222222222222 93 22222222222222222222 94 2222222222222222222222 95 2222222222222222222222222222 96 夾襯套的設(shè)計簡述 222222222222222222222222 97 參考文獻 2222222222222222222222222222222 99 1 總體方案 控車床 的現(xiàn)狀和發(fā)展 自第一臺數(shù)控機床在美國問世至今的半個世紀內(nèi),機床數(shù)控技術(shù)的發(fā)展迅速,經(jīng)歷了六代兩 個階段的發(fā)展過程。其中,第一個階段為 段;第二個階段為 段,從 1974 年微處理器開始用于數(shù)控系統(tǒng),即為第五代數(shù)空系統(tǒng)。在近 20 多年內(nèi),在生產(chǎn)中,實際使用的數(shù)控系統(tǒng)大多是這第五代數(shù)控系統(tǒng),其性能和可靠性隨著技術(shù)的發(fā)展得到了根本性的提高。從 20 世紀 90 年代開始,微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展突飛猛進, 機的發(fā)展尤為突出,無論是軟硬件還是外器件的進展日新月異,計算機所采用的芯片集成化越來越高,功能越來越強,而成本卻越來越低,原來在大,中型機上才能實現(xiàn)的功能現(xiàn)在在微型機上就可以實現(xiàn)。在美國首先推出了基于 機的數(shù)控系統(tǒng),即 統(tǒng),它被劃入為所謂的第六代數(shù)控系統(tǒng)。 下面從數(shù)控系統(tǒng)的性能、功能和體系結(jié)構(gòu)三方面討論機床。 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢: ( 1) ( 2) ( 3) ( 4) ( 1) ( 2) ( 3) ( 4) 5) ( 1) ( 2) ( 3) ( 4) 控車床 數(shù)控臥式車床的總體方案論證與擬定 控車床 數(shù)控車床又稱數(shù)字控制( 稱 床,它是 20 世紀 50 年代初發(fā)展起來的一種自動控制機床,而數(shù)控車床四其中的一類使用性很強的機床形式。數(shù)控車床是基于數(shù)字控制的,它與普通車床不同的是,數(shù)控車床的主機結(jié)構(gòu)上具有以下特點: ( 1) 此,數(shù)控機床的機械傳動結(jié)構(gòu)得到了簡化。 ( 2) 控車床機械結(jié)構(gòu),具有較高的動態(tài)剛度,阻尼精度及耐磨性 ,熱變形較小。 ( 3) 滾動絲桿副,直線滾動導(dǎo)軌高, 置這是數(shù)控車床的核心,用于實現(xiàn)輸入數(shù)字化的零件程序,并完成輸入信息的存儲,數(shù)據(jù)的變換,插補運算以及實現(xiàn)各種控制功能。 控車床 數(shù)控臥式車床的擬定 控臥式車床具有定位,縱向和橫向的直線插補功能,還能要求暫停,進行循環(huán)加工等,因此,數(shù)控系統(tǒng)選取連續(xù)控制系統(tǒng)。 控臥式車床屬于經(jīng)濟型數(shù)控機床,在保證一定加工精度的前提下,應(yīng)簡化結(jié)構(gòu)、降低成本,因此,進給伺服系統(tǒng)應(yīng)采用步進電機開環(huán)控制系統(tǒng)。 運動部分 z=18 級,即傳動方案的選擇采用有級變速最高轉(zhuǎn)速是 2000r/低轉(zhuǎn)速是 40r/? 。 機控制系統(tǒng)中除了 ,還包括擴展程序存儲器,擴展數(shù)據(jù)存儲器, I/O 接口電路,包括能輸入加工程序和控制命令的鍵盤,能顯示加工數(shù)據(jù)和機床狀態(tài)信息的顯示器,包括光電隔離電路和步進電機驅(qū)動電路。此外,系統(tǒng)中還應(yīng)該包括脈沖發(fā)生電路和其他輔助電路。 們由步進電機,齒 輪副,絲桿螺母副組成,它的傳動比應(yīng)滿足機床所要求的。 用摩擦小,傳動效率的滾珠絲桿螺母副,并應(yīng)有預(yù)緊機構(gòu),以提高傳動剛度和消除間隙。齒輪副也應(yīng)有消除齒側(cè)間隙的機構(gòu)。 于工作臺實現(xiàn)精確和微量移動,且潤滑方法簡單。 (附注:伺服系統(tǒng)總體方案框圖 圖 服系統(tǒng)總體方案框圖 2 機械部分設(shè)計計算說明 運動部分計算 參數(shù)的確定 一 況和特點 1. 1、主要技術(shù)參數(shù): 2. 床身最大工件回轉(zhuǎn)直徑 (主參數(shù) ) 400. 最大工件長度(第二主參數(shù), 10004. 最大加工長度 / 900. 2、主傳動采用交、直流調(diào)速電動機,調(diào)速范圍: 10/1400r2 0/800r2 20/1250r2 可無級調(diào)速。 6. 3、 橫向 )、 縱向 )為微機控制,采用步進電機或直流伺服電機驅(qū)動,滾珠絲杠傳動, X 軸 (橫向 )脈沖當量 沖, Z 軸 (縱向 )沖。 7. 4、刀架采用六角回轉(zhuǎn)刀架 8. 6、定位精度: . 7、重復(fù)定位精度:± 現(xiàn)功能:車削外圓、端面、內(nèi)圓、圓弧、圓錐及螺紋加工 作要求:起動、點動、單步運行、自動循環(huán)、暫停、停止 件材料:鋼、鑄鐵 具材料:高速鋼、硬質(zhì)合金 二 1. 極限切削速度 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 ﹑工藝要求 刀具和工件材料等因素。允許的切速極限參考值如《機床主軸變速箱設(shè)計指導(dǎo)書》。然而,根據(jù)本次設(shè)計 的需要選取的值如下: 取 00m/ 0m/ 2. 主軸的極限轉(zhuǎn)速 計算車床主軸的極限轉(zhuǎn)速時的加工直徑,按經(jīng)驗分別取( D。由于 D=400主軸極限轉(zhuǎn)速應(yīng)為: m a 0 u D?r/??????????? 2000r/ m 0 ~ 0 u D?r/??????????? 40r/ 由于轉(zhuǎn)速范圍 R = 2000 / ??????????? 50 ; 因為級數(shù) Z=18級 。 現(xiàn)以 Φ = =入 R= 1z?Ф 得 R=50和 355 ,因此取 Φ = 各級轉(zhuǎn)速數(shù)列可直接從標準數(shù)列表中查出。標準數(shù)列表給出了以 Φ =~10000 的數(shù)值,因 Φ = 從表中找到 000r/可以每隔 3 個數(shù)值取一個數(shù),得: 2000, 1600, 1250, 1000, 800, 630, 500, 400, 315, 250, 200, 160,125, 100, 80, 63, 50, 40。 3. 主軸轉(zhuǎn)速級數(shù) 已知 : n= : z= a b 2 x 3 18= 1 2 93 x 3 x 2 4. 主電機功率 — 動力參數(shù)的確定 合理地確定電機功率 N,使用的功率實際情況既能充分的發(fā)揮其使用性能,滿足生產(chǎn)需要,又不致使電機經(jīng)常輕載而降低功率因素。 目前,確定機床電機功率的常用方法很多,而本次設(shè)計中采用的是:估算法,它是一種按典型加工條件(工藝種類 、 加工材料 、 刀具 、 切削用量)進行估算。根據(jù)此方法,中型車床典型重切削條件下的用量: 根據(jù)設(shè)計書表中推薦的數(shù)值: 取 P= 傳動設(shè)計 一 構(gòu)網(wǎng)的選擇 結(jié)構(gòu)式 、 結(jié)構(gòu)網(wǎng)對于分析和選擇簡單的串聯(lián)式的傳動不失為有用的方法,但對于分析復(fù)雜的傳動并想由此導(dǎo)出實際的方案,就并非十分有效,可考慮到本次設(shè)計的需要可以參考一下這個方案。 確定傳動組及各傳動組中傳動副的數(shù)目 級數(shù)為 Z 的傳動系統(tǒng)有若干個順序的傳動組組成,各傳動組分別有 個傳動副。即 Z=2 ??????????? 動副數(shù)由于結(jié)構(gòu)的限制以 2或 3為合適,即變速級數(shù) 和 3的因子 : Z=23 ???????????? 以有幾種方案,由于篇幅的原因就不一一列出了,在此只把已經(jīng)選定了的和本次設(shè)計所須的正確的方案列出,具體的內(nèi)容如下: 傳動齒輪數(shù)目 2x( 3+3+2) +2=21 個 軸向尺寸 19b 傳動軸數(shù)目 6根 操縱機構(gòu) 簡單,兩個三聯(lián)滑移齒輪,一個雙聯(lián)滑移齒輪 圖 的傳動系統(tǒng) 二 18級轉(zhuǎn)速傳動系統(tǒng)的傳動組,可以安排成: 32 3擇傳動組安排方式時,要考慮到機床主軸變速箱的具體結(jié)構(gòu) 、 裝置和性能。在Ⅰ軸上摩擦離合器時,應(yīng)減小軸向尺寸,第一傳動組的傳動副不能多,以 2 為宜,本次設(shè)計中就是采用的 2,一對是傳向正傳 運動的,另一個是傳向反向運動的。 主軸對加工精度 、 表面粗糙度的影響大,因此主軸上齒輪少些為好,最后一個傳動組的傳動副選用 2,或者用一個定比傳動副。 三 對于 18級的傳動可以有三種方案,準確的說應(yīng)該不只有這三個方案,可為了使結(jié)構(gòu)和其他方面不復(fù)雜,同時為了滿足設(shè)計的需要,選擇的設(shè)計方案是: 18=3[ 1] 3[ 3] 2[ 9] 傳動方案的擴大順序與傳動順序可以一致也可以不一致,在此設(shè)計中,擴大順序和傳動順序就是一致的。這種擴大順序和傳動順序一致,稱為順序擴大傳動。 四 齒輪傳動副最小傳動比 14,最大傳動比 2,決定了一個傳動組的最大變速范圍 8 因此,要按照參考書中所給出的表,淘汰傳動組變速范圍超過極限值的所有傳動方案。 極限傳動比及指數(shù) x, ,x 值為: 極限傳動比指數(shù) x: x¢=146 x’ 值; x’¢ =2 3 ( x+x’ )值: ¢ =8 9 五 . 最后擴大傳動組的選擇 正常連續(xù)的順序擴大的傳動(串聯(lián)式)的傳動結(jié)構(gòu)式為: Z=1] 即是: Z=18=3[ 1] 3[ 3] 2[ 9] 速圖的擬定 運動參數(shù)確定以后,主軸各級轉(zhuǎn)速就已知,切削耗能確定了電機功率。在此基礎(chǔ)上,選擇電機型號,確定各中間傳動軸的轉(zhuǎn)速,這樣就擬定主運動的轉(zhuǎn)圖,使主運動逐步具體化。 一 . 主電機的選定 中型機床上,一般都采用三相交流異步電機為動力源,可以在系列中選用。在選擇電機型號時,應(yīng)按以下步驟進行: 1. 電機功率 N: 根據(jù)機床切削能力的要求確定電機功率。但電機產(chǎn)品的功率已經(jīng)標準化,因此,按要求應(yīng)選取相近的標準值。 N=步電機的轉(zhuǎn)速有: 3000、 1500、 1000、 750r/在此處選擇的是: 500r/ 這個選擇是根據(jù)電機的轉(zhuǎn)速與主軸最高轉(zhuǎn)速 的轉(zhuǎn)速相近或相宜,以免采用過大的升速或過小的降速傳動。 根據(jù)本次設(shè)計機床的需要,所選用的是:雙速電機 根據(jù)電機不同的安裝和使用的需要,有四種不同的外形結(jié)構(gòu),用的最多的有底座式和發(fā)蘭式兩種。本次設(shè)計 的機床所需選用的是外行安裝尺寸之一。具體的安裝圖可由手冊查到。 根據(jù)常用電機所提供的資料,選用: 動機 Ⅰ軸從電機得到運動,經(jīng)傳動系統(tǒng)化成主軸各級轉(zhuǎn)速。電機轉(zhuǎn)速和主軸最高轉(zhuǎn)速應(yīng)相接近。顯然,從傳動件在高速運轉(zhuǎn)下恒功率工作時所受扭矩最小來考慮,Ⅰ軸轉(zhuǎn)速不宜將電機轉(zhuǎn)速下降得太低。 但如果Ⅰ軸上裝有摩擦離合器一類部件時,高速下摩擦損耗、發(fā)熱都將成為突出矛盾,因此,Ⅰ軸轉(zhuǎn)速不宜太高。 Ⅰ軸裝有離合器的 一些機床的電機、主軸、Ⅰ軸轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù): 參考這些數(shù)據(jù),可見,車床Ⅰ軸轉(zhuǎn)速一般取 700~ 1000r/外,也要注意到電機與Ⅰ軸間的傳動方式,如用帶傳動時,降速比不宜太大,否則Ⅰ軸上帶輪太大,和主軸尾端可能干涉。因此,本次設(shè)計選用: 60r/ 對于中間傳動軸的轉(zhuǎn)速的考慮原則是:妥善解決結(jié)構(gòu)尺寸大小與噪音、震動等性能要求之間的矛盾。 中間傳動軸的轉(zhuǎn)速較高時(如采用先升后降的傳動),中間轉(zhuǎn)動軸和齒輪承受扭矩小,可以使用軸徑和齒 輪模數(shù)小寫: d∝ 4M 、 m∝ 3M ,從而可以使用結(jié)構(gòu)緊湊。但是,這將引起空載功率 N 空 和噪音 般機床容許噪音應(yīng)小于 85大: N 空 = ? 01 6) ????????? 中: 支承滾動或滑動軸承 C=支承滾動軸承 C=10; d 主 — 主軸前后軸頸的平均直徑( ∑ n— 主軸轉(zhuǎn)速( r/ ? ? ? ?? ?? ? ??? ? 主主ta o ?????? a— 所有中間傳動齒輪的分度圓直徑的平均值 ( 主 — 主軸上齒輪的分度圓的平均值 β 據(jù)機床類型及制造水平選取。我國中型車床、銑床 床 K=54,銑床 K= 從上訴經(jīng)驗公式可知:主軸轉(zhuǎn)速 n 主 和中間傳動 軸的轉(zhuǎn)速和∑ 定中間傳動軸的轉(zhuǎn)速時,應(yīng)結(jié)合實際情況作相應(yīng)修正: 般主軸轉(zhuǎn)速較低,中間軸的轉(zhuǎn)速適當取高一些,對減小結(jié)構(gòu)尺寸的效果較明顯。 間軸轉(zhuǎn)速宜取低一些。 u∠ 8m/s(可用 7級精度齒輪)。在此條件下,可適當選用較高的中間軸轉(zhuǎn)速。 四 機床主傳動系統(tǒng)中,齒輪副的極限傳動比: 1. 升速傳動中,最大傳動比 2。過大,容易引起震動和噪音。 小傳動比 1/4。過小 ,則使主動齒輪與被動齒輪的直徑相差太大,將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)龐大。 圖 運動的轉(zhuǎn)速圖 帶輪直徑和齒輪齒數(shù)的確定 根據(jù)擬定的轉(zhuǎn)速圖上的各傳動比,就可以確定帶輪直徑和齒輪的齒數(shù)。 一 . 帶輪直徑確定的方法、步驟 一般機床上的都采用三角帶。 根據(jù)電機轉(zhuǎn)速和功率查圖即可確定型號(詳情見〈〈機床主軸變速箱設(shè)計指導(dǎo)〉〉 4)。但圖中的解并非只有一種,應(yīng)使傳動帶數(shù)為 3~ 5根為宜。 本次設(shè)計中所選的帶輪型號和帶輪的根數(shù)如下: 選取 3根 D 小 ) 各種型號膠帶推薦了最小帶輪直徑,直接查表即可確定。 根據(jù)皮帶的型號,從教科書〈〈機械設(shè)計基礎(chǔ)教程〉〉 查表可?。? 40 大 根據(jù)要求的傳動比 大。 當帶輪為降速時: ? ?????? 11大三角膠帶的滑動率ε =2%。 三角傳動中,在保證最小包角大于 120度的條件下,傳動比可取 1/7 ≤ u≤ 3。對中型通用機床,一般取 1~ 因此, D 大 ≤ 343查表取: D 大 =212 用計算法或查表法確定齒輪齒數(shù),后者更為簡單。根據(jù)要求的傳動比 u 和初步定出的傳動齒輪副齒數(shù)和 表即可求 出小齒輪齒數(shù)。 在本次設(shè)計中采用的就是常用傳動比的適用齒數(shù)(小齒輪)表就見教科書〈〈機床簡明設(shè)計手冊〉〉。 不過在表中選取的時候應(yīng)注意以下幾個問題: 1. 不產(chǎn)生根切。一般去 18~ 20。 2. 保證強度和防止熱處理變形過大,齒輪齒根圓到鍵槽的壁厚δ≥ 2般取δ >56.5+體的尺寸可參考圖。 3. 同一傳動組的各對齒輪副的中心距應(yīng)該相等。若莫數(shù)相同時,則齒數(shù)和亦應(yīng)相等。但由于傳動比的要求,尤其是在傳動中使用了公用齒輪后,常常滿足比 了上述要求。機床上可用修正齒輪,在一定范圍內(nèi)調(diào)整中心距使其相等。但修正量不能太大,一般齒數(shù)差不能超過 3~ 4個齒。 4. 防止各種碰撞和干涉 三聯(lián)滑移齒輪的相鄰的齒數(shù)差應(yīng)大于 4。應(yīng)避免齒輪和軸之間相撞,出現(xiàn)以上的情況可以采用相應(yīng)的措施來補救。 5. 在同時滿足以上的條件下齒輪齒數(shù)的確定已經(jīng)可以初步定出,具體的各個齒輪齒數(shù)可以見傳動圖上所標寫的。 6. 確定軸間距: 軸間距是由齒輪齒數(shù)和后面計算并且經(jīng)驗算而確定的模數(shù) 體的計算值如下(模數(shù)和齒輪的齒數(shù)而確定的軸間距必須滿足以上的幾個條件): Ⅰ軸與Ⅱ軸之間的距離: 取 m=轉(zhuǎn)速圖而確定 5 5 11 2 7 5 6 0150d ??????????????? 輪 1與 2之間的中心距: 121 21 2 7 5 021 3 8 ???????????? 軸與Ⅲ軸之間的距離: 取 m=轉(zhuǎn)速圖而確定的傳動比見圖, 38 ????33442 8952 8120d ???????????????? 輪 3與 4之間的中心距: ????????????? Ⅲ軸與Ⅳ軸之間的距離: 取 m=轉(zhuǎn)速圖而確定的傳動比 ????9910 4119d ??????????????? 齒輪 9與 10之間的中心距: 9 103 2189 1192154?????????????? 軸Ⅴ軸之間的中心距離: 取 m=轉(zhuǎn)速圖而確定的傳動比 ?? 1 5 1 51 6 1 63 0703 8273d ?????????????? 5 1 64 27 0 2 7 321 7 1 ???????????? 軸到脈沖軸的中心距: 取 m=動比 1i? 19 1920 ???????????????? 9 2 05 21 1 5 1 5 5 ???????????? 軸到反轉(zhuǎn)軸Ⅵ軸的中心距: 取 m=動比 2 1 2 12 2 2 22 01252 485d ????????????????? 2 1 2 26 21 2 5 8 52105?????????????? 齒頂高 ? ?****10 ,h c ???而 取可 知 :??????????? 齒頂高和齒跟高只與所取的模數(shù) 可知取 m= ? ? ? ?***1 2 . 5 2 . 51 0 . 2 5 2 . 5 3 . 1 2 5h m m m m mh h c m m m m m? ? ? ?? ? ? ? ? ?取 m= ? ? ? ?***1 3 . 5 3 . 51 0 . 2 5 3 . 5 4 . 3 7 5h m m m m mh h c m m m m m? ? ? ?? ? ? ? ? ?三 主軸轉(zhuǎn)速在使用上并不要十分準確,轉(zhuǎn)速稍高或稍低并無太大影響。但標牌上標準數(shù)列的數(shù)值一般也不允許與實際轉(zhuǎn)速相差太大。 由確定的齒輪齒數(shù)所得的實際轉(zhuǎn)速與傳動設(shè)計理論值難以完全相符合,需要驗算主軸各級轉(zhuǎn)速,最大誤差不得超過正負 10(ψ %。即 ? ?110 ????? ?理論理論實際或 按公式: Δ n= +6% ????????????? 果超差, 要根據(jù)誤差的正負以及引起誤差的主要環(huán)節(jié),重新調(diào)整齒數(shù),使轉(zhuǎn)速數(shù)列得到改善。 主運動傳動鏈的傳動路線表達式如下: ? ?主軸Ⅴ————Ⅳ————Ⅲ————Ⅱ————Ⅵ————反轉(zhuǎn)————————————正轉(zhuǎn)——Ⅰ————電動機??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????78203365493963253454572953334838283434506051212140m i n/傳動路線 所有主軸的詳細的校核如下: 輸入到Ⅱ軸的轉(zhuǎn)速 m 440 ????????? 1. m i n/i n/???????????? % ????? n????????????? . m i n/i n/????????????? % ???? n??????????????? . m i n/i n/????????????? % ????? n?????????????? . m i n/i n/?????????????? % ???? n???????????????? . m i n/i n/????????????? % 00 1 0 ????? n?????????????? . m i n/i n/?????? ? ? ? ? ? ? ? %% 01 25 1 9 ????? n?? ????????????? . m i n/i n/????????????? % ???? n???????????????? . m i n/i n/????????????? % 02 00 2 3 ????? n???????????????? . m i n/i n/?????????????? % 04 00 4 1 ?????? n??????????????? 0. m i n/i n/????????????? % 050 ???? n ????????????????? 1. m i n/i n/???????????? % ????? n ??????? ???????? 2. m i n/i n/????????????? % 21 001 00 1 1 ????? n ???????????????? 3. m i n/i n/????????????? % ???? n ??????????????? 4. m i n/i n/????????????? % 01 60 1 6 ????? n???????????????? 5. m i n/i n/????????????? % ???? n ???????????????? 6. m i n/i n/???????????? 0040 ???? n???????????????? 7. m i n/i n/??????? ?????? 00630 ???? n?????????????? 8. m i n/i n/????????????? 0080 ???? n????????????????? 主軸上的 18級轉(zhuǎn)速分別校核后,都合格。 四 計算結(jié)果,用規(guī)定符號,以是適當比例方格紙上繪制出轉(zhuǎn)速圖和主傳動系統(tǒng)圖。 動件的估算和驗算 傳動方案確定后,要進行方案的結(jié)構(gòu)化,確定個零件的實際尺寸和有關(guān)布置。為此,常對傳動件的尺寸先進行估算,如傳動軸的直徑、齒輪模數(shù)、離合器、制動器、帶輪的根數(shù)和型號等。在這些尺寸的基礎(chǔ)上,畫出草圖,得出初步結(jié)構(gòu)化的有關(guān)布置與尺寸;然后按結(jié)構(gòu)尺寸進行主要零件的驗算,如軸的剛度、齒輪的疲勞強度等,必要時作結(jié)構(gòu)和方案上的修改,重新驗算,直到滿足要求,最后才能畫正式裝備圖。 對于本次設(shè)計,由于是畢業(yè)設(shè)計,所以先用手工畫出草圖,經(jīng)自己和指導(dǎo)老師的多次修改后,再用計算機繪出。 一 . 三角帶傳動的計算 三角帶傳動 中,軸間距 A 可以較大。由于是摩擦傳遞,帶與輪槽間會有打滑,亦可因而緩和沖擊及隔離震動,使傳動平穩(wěn)。帶傳動結(jié)構(gòu)簡單,但尺寸,機床中多用于電機輸出軸的定比傳動。 1. 選擇三角帶的型號 根據(jù)計算功率 小帶輪 r/圖選擇帶的型號。 計算功率 中 電機的額定功率, 工作情況系數(shù)。 車床的起動載荷輕,工作載荷穩(wěn)定,二班制工作時,取: 的型號是: B 型號 2. 確定帶輪的計算直徑 ) 1 皮帶輪的直徑越小, 帶的彎曲應(yīng)力就越大。為提高帶的使用壽命,小帶輪直徑 求大雨許用最小帶輪直徑 各型號帶對應(yīng)的最小帶輪直徑 40r/) 2 ? ? ? ?? ???? 11111212?????????????? =212r/中 : r/r/ε 一般取 算后應(yīng)將數(shù)字圓整為整數(shù)。 3) 三角帶速度 u 具體的計算過程如下: 100060 11?? ? = 1 0 0 060 1 4 4 01 4 0? ???????????????? s 對于 O、 A、 B、 5m/s≤ u≤ 25m/s。 而 u=5~ 10m/ 此速度完全符合 B 型皮帶的轉(zhuǎn)速。 4) 0: 帶輪的中心距,通常根據(jù)機床總體布局初步選定,一般可以在下列范圍內(nèi)選取: 2)( 2) ???????? 352( 2) 704 04 過小,將降低帶的壽命;中心距過大時,會引起帶振動。中型車床電機軸至變速箱帶輪的中心距一般為 750~ 850 5) 0及內(nèi)周長 三角帶的計算長度是通過三角帶截面重心的長度。 ? ? ? ? 22 ????? ? ?????????? ? ? ? ? 4021221214027042 ? ????? ?=整到標準的計算長度 L=2033 查表 000 正值 Y=33 6) u 000?≤ 40 次 /s (則合格) ????????????? 中: u 超限??杉哟?L(加大 A)或降低 u(減少 解決。 代入數(shù)據(jù)得 2033 ??u???????? ???????????? /s ≤ 40 次 /s 是合格的,不需作出任何修改。 7) 00 ??? ?????????? 020 3370 4 ??? ? = 740 ) 210 1 8 0 5 7 . 3 1 2 0?? ? ? ??????? 果а 1過小,應(yīng)加大中心距或加張緊裝置。 代入數(shù)值如下: ?????? 21 =180° = 120° 經(jīng)校核合格。 9) z 10i? ???????????? 中: а 1=180°、特定長度、平穩(wěn)工作情況下傳遞的功率值。 參數(shù)的選擇可以根據(jù)書中的表差?。? 1=w=入數(shù)值得: 10i? 10 ??? 所以,傳動帶根數(shù)選 3 根。 此公式中所有的參數(shù)沒有作特別說明的都是從〈〈機床主軸變速箱設(shè)計指導(dǎo)〉〉 二 傳動軸除了應(yīng)滿足強度要求外,還應(yīng)滿足剛度要求。強度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭轉(zhuǎn)載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機床主傳動系統(tǒng)精度要求較高,不允許有較大的變形。因此,疲勞強度不是主要矛盾。除了載荷很大的情況外,可以不必驗算軸的強度。剛度要求保證軸在載荷下不致產(chǎn)生過大的變形。如果剛度不足,軸上的零件如齒輪、軸承等將由于軸的變形過大而不能正常工作,或者產(chǎn)生振動和噪聲、發(fā)熱、過早磨損而失效。因此,必須保證傳動軸有足夠的剛度。通常,先按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑,畫出草圖之后,再根據(jù)受力情況、結(jié)構(gòu)布置和有關(guān)尺 寸,驗算彎曲剛度。 傳動軸直徑按扭矩剛度用下列公式估算傳動軸直徑: ? ?d ??????????????? 中: N— 該傳動軸的輸入功率 N= ?????? ????????? d— 電機額定功率; η — 從電機到該傳動軸之間傳動件的傳動效率的乘積(不計該軸軸承上的效率)。 該傳動軸的計算轉(zhuǎn)速 r/ 計算轉(zhuǎn)速 傳動件的計算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上,按主軸的計算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的 傳動關(guān)系而確定,而中型車床主軸的計算轉(zhuǎn)速為: ? ? 13 ??? ????????? ψ ]— 每米長度上允許的扭轉(zhuǎn)角( m),可根據(jù)傳動軸的要求選取。 根據(jù)參考書中所給出的公式和本次設(shè)計所必須滿足的條件,在傳動過程中所有軸的直徑的估算如下: ) =z/3???????? 125 r/主軸 nj=25 r/ Ⅳ 軸 nj=60 r/ Ⅲ 軸 nj=00 r/ Ⅱ 軸 nj=00 r/ Ⅰ 軸 60 r/ 由 : ? ?d ?????????? 計算主軸Ⅴ和中間軸的直徑 Ⅴ主軸 4 Ⅳ 軸 0 Ⅲ 軸 0 Ⅱ 軸 0 Ⅰ 軸 0 3. 傳動軸剛度的驗算: 1) 機床主傳動的彎曲剛度驗算,主要驗算軸上裝齒輪和軸承處的橈度 y 和傾角θ。各類軸的橈度 小于彎曲剛度的許用值 [Y]和 [θ ]值,即: y≤ [Y]; ??????? θ≤ [θ ] ??????? 于書寫量比較大而篇幅不足的原因,所以在此就省了。 2) 計算軸本身變形產(chǎn)生的橈度 y 和傾角θ時,一般常將 軸簡化為集中載荷下的簡支梁,按參考書中的表中的有關(guān)公式進行計算。 當軸的直徑相差不大且計算精度要求不高時,可把軸看作等徑軸,采用平均直徑來進行計算。計算花鍵軸的剛度時可采用直徑或當量直徑。 由于本次設(shè)計的說明書的篇幅和時間的關(guān)系就不在此詳細的列出了。但一般的計算公式為: i??1圓軸:平均直徑???? ??????????????? 441?慣性距 ????? ????????????? 形花鍵軸:平均直徑21 ?? ??????????? 量直徑42 64???? ?????????????? 性距 ? ?? ?64624 ??? ?: ?? ???????? 次設(shè)計機床中長采用矩形花鍵軸的 的數(shù)值和、 1 : ` 花 鍵 軸 尺寸 ?? ( 平均直徑 4慣性距 4626306 ??? 28 8976 29488 1035406 ??? 00058 100029 1658656 ??? 428706 714353 根據(jù)本次設(shè)計 1 題目 1、床身上最大回轉(zhuǎn) 直徑 400控車床總體設(shè)計及四方回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計 2、床身上最大回轉(zhuǎn) 直徑 500控車床總體設(shè)計及四方回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計 3、床身上最大回轉(zhuǎn) 直徑 400控車床總體設(shè)計及六角回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計 4,床身上最大回轉(zhuǎn) 直徑 500控車床總體設(shè)計及六角回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計 一. 主要設(shè)計參數(shù)及技術(shù)指標 1、主要技術(shù)參數(shù) : 床身最大工件回轉(zhuǎn)直徑 (主參數(shù) ) 400320 500 大 工件長度(第二主參數(shù), 10007001500 最大加工長度 / 900650 1400 、主傳動采用交、直流調(diào)速電動機,調(diào)速范圍: 10/1400r· 0/800r· 20/1250r· 可無級調(diào)速。 3、 X 軸 (橫向 )、 Z 軸 (縱向 )為微機控制,采用步進電機或直流伺服電機驅(qū)動,滾珠絲杠傳動, X 軸 (橫向 )脈沖當量 沖, Z 軸 (縱向 )脈沖當量 沖。 4、刀架采用四方回轉(zhuǎn)刀架、六角回轉(zhuǎn)刀架 6、定位精度: 、重復(fù)定位精度:± 、實現(xiàn)功能:車削外圓、端面、內(nèi)圓、圓弧、圓錐及螺紋加工 9、操作要求:起動、點動、單步運行、自動循環(huán)、暫停、停止 2 10、 工件材料:鋼、鑄鐵 11、 刀具材料:高速鋼、硬質(zhì)合金 二. 畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容及工作量 (一 )設(shè)計說明書 1、數(shù)控機床發(fā)展概述 ① 數(shù)控機床及其特點。 ② 數(shù)控機床的工藝范圍及加工精度。 ③ 數(shù)控機床的經(jīng)濟分析。 ④ 數(shù)控機床的發(fā)展趨向 。 2、數(shù)控機床總體方案的制訂及比較 3、確定切削用量及選擇刀具 4、傳動系統(tǒng)圖的設(shè)計計算 5、 主軸箱裝配圖 的設(shè)計計算 6、 X 軸 (橫向 )、 Z 軸 (縱向 )機械 裝配 圖的設(shè)計計算 7、 床鞍、刀架裝配圖的設(shè)計 計算 8、 主軸箱(進給變速箱、床身、主軸、主軸箱齒輪、絲杠、開合螺母)的零件圖 的設(shè)計計算 9、機床硬件電路圖的設(shè)計 (二)、圖紙部分 1、機床尺寸聯(lián)系圖 張 2、機床傳動系統(tǒng)圖 張 3 3、主要部件裝配 圖 張 4、機床硬件電路圖 張 四. 畢業(yè)設(shè)計的基本要求: 能按時獨立完成畢業(yè)設(shè)計規(guī)定的全部內(nèi)容,方案選擇正確,論據(jù)充分,對設(shè)計中的主要問題分析深入,解決合理,有獨立見解,能很好運用所學(xué)理論和提供的資料解決設(shè)計中的問題,能獨立查閱和正確引用中外文參考資料,說明書文字通順、清楚、選用數(shù)據(jù)論證合理、計算準確,圖面整潔。 五、 進程安排 序號 主 要 任 務(wù) 預(yù)定完成 日期 時間 備注 1 查閱文獻,收集資料 1 周 2 工廠調(diào)研、參觀 1 周 3 機床總體方案圖 4 機床傳動 系統(tǒng)圖 5 主軸箱裝配圖 2 周 5 進給系統(tǒng)裝配 圖 2 周 5 尾座、刀架裝配圖 2 周 6 機床硬件電路圖 1 周 7 設(shè)計說明書 1 周 六、主要參考文獻 《經(jīng)濟型數(shù)控機床系統(tǒng)設(shè)計》張新義主編 機械工業(yè)出版社 4 《新編機床數(shù)控技術(shù)》 任玉田主編 北京理工大學(xué)出版社 《機床設(shè)計圖冊》 上海紡織工學(xué)院等主編 上海科學(xué)技術(shù)出版社 《機械設(shè)計手冊》 成大先主編 化學(xué)工業(yè)出版社