專用數(shù)控銑床自動進(jìn)出料系統(tǒng)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙全套+畢業(yè)答辯論文】

《專用數(shù)控銑床自動進(jìn)出料系統(tǒng)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙全套+畢業(yè)答辯論文】》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《專用數(shù)控銑床自動進(jìn)出料系統(tǒng)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙全套+畢業(yè)答辯論文】（37頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

編號： 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 題 目： 專用數(shù)控銑床自動進(jìn)出料系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 學(xué)生姓名： 黃光領(lǐng) 學(xué) 號： 1000110119 指導(dǎo)教師單位： 桂林電子科技大學(xué) 姓 名： 黃 偉 職 稱： 講 師 題目類型 ： ?理論研究 ?實(shí)驗(yàn)研究 ?工程設(shè)計(jì) ?工程技術(shù)研究 ?軟件開發(fā) 2014 年 5 月 26 日 I 摘 要 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)名為專用數(shù)控銑床自動進(jìn)出料系統(tǒng)設(shè)計(jì)，從研究數(shù)控銑床加工中心工作臺入手，借鑒國內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了一個(gè)適合與加工中心工作臺匹配的自動進(jìn)出料裝置，完成具有動作快速、定位 準(zhǔn)確以及可以長時(shí)間連續(xù)作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)的自動進(jìn)出料裝置設(shè)計(jì)，滿足了生產(chǎn)和設(shè)計(jì)的需要，主要設(shè)計(jì)包括一套專用夾具、輸送機(jī)構(gòu)等主要部件。 認(rèn)真了考慮“實(shí)用、安全、經(jīng)濟(jì)”等各項(xiàng)因素，進(jìn)行必要的方案計(jì)較后，最終確定最佳方案為專用夾具選用了電動裝置作為夾緊裝置，設(shè)計(jì)了壓桿及內(nèi)外壓板進(jìn)行工件的夾緊、定位。輸送機(jī)構(gòu)選用了機(jī)電裝置，采用了步進(jìn)電機(jī)、滾動直線導(dǎo)軌、滾珠絲杠螺母副和聯(lián)軸器等進(jìn)行工件的自動進(jìn)出料。 設(shè)計(jì)主要進(jìn)行了與加工中心工作臺匹配的輸送機(jī)構(gòu)自動進(jìn)出料裝置以及專用夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了分析。論述了采用步進(jìn)電機(jī)、滾動直線 導(dǎo)軌、滾珠絲杠螺母副以及電動夾緊裝置的優(yōu)點(diǎn)。詳細(xì)介紹了主要部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程及相關(guān)的計(jì)算校核。另外匯總了有關(guān)技術(shù)參數(shù)。 關(guān)鍵字： 自動進(jìn)出料；夾具；步進(jìn)電機(jī)；滾珠絲杠副 he NC NC at a to to of of a as a a to of NC NC at a to to of of a to 錄 引言 ....................................................................................................................... 1 1 緒論 ................................................................................................................. 2 外數(shù)控機(jī)床業(yè)自動進(jìn)出料的發(fā)展?fàn)顩r及趨勢 ............................................................. 2 內(nèi)數(shù)控機(jī)床 業(yè) 自動進(jìn)出料的發(fā)展?fàn)顩r及存在 問題 ..................................................... 2 題研究的目的及意義 ..................................................................................................... 3 題主要任務(wù) ..................................................................................................................... 3 2 總體方案設(shè)計(jì) ................................................................................................. 3 案擬定 ............................................................................................................................. 3 送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案 ...................................................................................................... 3 用夾具的設(shè)計(jì)方案 ...................................................................................................... 5 3 專用數(shù)控銑床自動進(jìn)出料裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................. 7 珠絲杠副的設(shè)計(jì) ............................................................................................................. 7 珠絲杠副主要尺寸參數(shù) ............................................................................................... 7 珠絲杠副的支承形式 ................................................................................................... 8 珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊 .............................................................................. 8 珠絲杠副的計(jì)算與選型 ............................................................................................... 8 珠絲杠副的安裝聯(lián)接尺寸 ......................................................................................... 11 軌的選型 ....................................................................................................................... 12 線滾動導(dǎo)軌副的工作原理與裝配方式 ..................................................................... 13 線滾動導(dǎo)軌副的計(jì)算與選型 ..................................................................................... 14 線滾動導(dǎo)軌副的安裝聯(lián)接尺寸 ................................................................................. 15 軌間隙的調(diào)整 ............................................................................................................. 15 軌材料的熱處理 ........................................................................................................ 15 軌的潤滑和防護(hù) ........................................................................................................ 16 軸器的選型 ................................................................................................................... 16 機(jī)的選型 ....................................................................................................................... 18 4 專用夾具設(shè)計(jì) ............................................................................................... 20 位方案 ........................................................................................................................... 20 位方案的選擇 ............................................................................................................. 21 緊方案 ........................................................................................................................... 21 具裝配圖 ....................................................................................................................... 25 具裝配圖上的尺寸、公差和技術(shù)要求 ........................................................................ 25 具經(jīng)濟(jì)性分析 ............................................................................................................... 26 5 主機(jī)支架設(shè)計(jì) ............................................................................................... 27 6 自動進(jìn)出料裝置控制系統(tǒng)簡介 ................................................................... 29 7 總結(jié) ............................................................................................................... 30 謝 辭 ................................................................................................................. 31 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................. 32 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 1 頁 共 32 頁 引言 隨著機(jī)械制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，自動控制系 統(tǒng)在工業(yè)上的應(yīng)用越來越廣泛，如工業(yè)自動化機(jī)床控制，計(jì)算機(jī)控制，機(jī)器人等。隨著我國數(shù)控銑床業(yè)的發(fā)展，工件的加工質(zhì)量趨于準(zhǔn)確，加工速度更加快，但對工件的自動進(jìn)出料也提出了更高的要求。移動工件功能的自動化裝置能代替人類完成危險(xiǎn)、重復(fù)枯燥的工作，減輕人類勞動強(qiáng)度，提高勞動生產(chǎn)力。自動化裝置越來越廣泛的得到了應(yīng)用，在機(jī)械行業(yè)里它可用于加工工件的搬運(yùn)、裝卸，特別是在自動化數(shù)控機(jī)床、組合機(jī)床上使用更加普遍。它適用于大批量生產(chǎn)，結(jié)構(gòu)緊湊，而且適應(yīng)性很強(qiáng)。目前我國的自動化裝置技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外相比還有一定的距離，應(yīng) 用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化水平低，為提高我國的自動化技術(shù)水平，進(jìn)行銑床的自動進(jìn)出料裝置設(shè)計(jì)是十分必要的。 目前，在國內(nèi)很多工廠的生產(chǎn)線上，數(shù)控機(jī)床裝卸工件仍由人工完成，勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。為了提高生產(chǎn)加工的工作效率，降低成本，并使生產(chǎn)線發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)，適應(yīng)現(xiàn)代自動化大生產(chǎn)，針對具體生產(chǎn)工藝，利用現(xiàn)在自動化技術(shù)，設(shè)計(jì)一套與數(shù)控銑床加工中心 相 匹配的自動進(jìn)出料裝置代替 人工 工作，以提高勞動生產(chǎn)率，改善現(xiàn)代工人勞動條件。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 2 頁 共 32 頁 1 緒論 外數(shù)控機(jī)床業(yè)自動進(jìn)出料的發(fā)展?fàn)顩r及趨勢 （ 1）國外數(shù)控機(jī)床 自動進(jìn)出料 技術(shù)現(xiàn) 狀 高速高精與多軸加工成為數(shù)控機(jī)床的主流，納米控制已經(jīng)成為高速高精加工的潮流。多任務(wù)和多軸加工數(shù)控機(jī)床越來越多地應(yīng)用到能源、航空航天等行業(yè)。 機(jī)床與機(jī)器人的集成應(yīng)用日趨普及，且結(jié)構(gòu)形式多樣化，應(yīng)用范圍擴(kuò)大化，運(yùn)動速度高速化，多傳感器融合技術(shù)實(shí)用化，控制功能智能化，多機(jī)器人協(xié)同普及化。 智能化加工與監(jiān)測功能不斷擴(kuò)充，車間的加工監(jiān)測與管理可實(shí)時(shí)獲取機(jī)床本身的狀態(tài)信息，分析相關(guān)數(shù)據(jù)，預(yù)測機(jī)床的狀態(tài)。 最新的機(jī)床誤差檢測與補(bǔ)償技術(shù)能夠在較短的時(shí)間內(nèi)完成對機(jī)床的補(bǔ)償測量，與傳統(tǒng)的激光干涉儀相比，對機(jī)床誤差的補(bǔ)償精 度能夠提高 3～ 4 倍 。 最新的 術(shù)為多軸多任務(wù)數(shù)控機(jī)床的加工提供了強(qiáng)有力的支持，可以大幅度提高加工效率。 刀具技術(shù)發(fā)展迅速，眾多刀具的設(shè)計(jì)涵蓋了整個(gè)加工過程，并且新型刀具能夠滿足平穩(wěn)加工以及抗振性能的要求。 （ 2）國外數(shù)控系統(tǒng)自動進(jìn)出料的發(fā)展趨勢 ①平臺數(shù)字化。 ②運(yùn)行高速化。 ③加工高精化。 ④功能復(fù)合化。 ⑤控制智能化。⑥伺服驅(qū)動高性能控制。 內(nèi)數(shù)控機(jī)床業(yè)自動進(jìn)出料的發(fā)展?fàn)顩r及存在問題 數(shù)控機(jī)床是當(dāng)代機(jī)械制造業(yè)的主流裝備，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展經(jīng)歷了 30 年跌宕起伏，已經(jīng)由成長期進(jìn)入了成熟期，可提供市場 1,500 種數(shù)控機(jī)床，覆蓋超重型機(jī)床、高精度機(jī)床、特種加工機(jī)床、鍛壓設(shè)備 、前沿高技術(shù)機(jī)床等領(lǐng)域，產(chǎn)品種類可與日、德、意、美等國并駕齊驅(qū)。特別是在五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床、數(shù)控超重型機(jī)床、立式臥式加工中心、數(shù)控車床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床領(lǐng)域部分技術(shù)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平。其中，五軸 (坐標(biāo) )聯(lián)動數(shù)控機(jī)床是數(shù)控機(jī)床技術(shù)的制高點(diǎn)標(biāo)志之一。 由于中國技術(shù)水平和工業(yè)基礎(chǔ)還比較落后，數(shù)控機(jī)床自動進(jìn)出料的性能、水平和可靠性與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，差距還是很大，尤其是數(shù)控自動進(jìn)出料系統(tǒng)的控制可靠性還較差，數(shù)控產(chǎn)業(yè)尚未真正形成。因此加速進(jìn)行數(shù)控自動進(jìn)出料系統(tǒng)的工程化、商品 化 ，盡快建成與完善數(shù)控機(jī)床自動進(jìn)出料 和數(shù)控產(chǎn)業(yè)成為當(dāng)前的主要任務(wù)。目前存在著：核桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 3 頁 共 32 頁 心技術(shù)嚴(yán)重缺乏 、民族品牌與國際品牌差距明顯 、技術(shù)創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化與市場脫節(jié)、缺乏先進(jìn)的管理機(jī)制等問題。 題研究的目的及意義 在機(jī)械加工的過程中，人工上下料不僅勞動強(qiáng)度大，而且效率低，工作環(huán)境也差。相對于人工上下料而言，自動上下料裝置具有動作快速、定位 準(zhǔn)確 以及可以長時(shí)間連續(xù)作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)。 設(shè)計(jì)自動進(jìn)出料裝置能夠改善工人工作條件，提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率，提高數(shù)控銑床的零件加工質(zhì)量。 題主要任務(wù) 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)擬設(shè)計(jì)一個(gè)適合與加工中心工作臺匹配的自動進(jìn)出料裝置 ，該裝置主要能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能： （ 1）具有與主機(jī)聯(lián)控的獨(dú)立動力，能夠自動將指定工件輸送至加工正確位置； （ 2）設(shè)計(jì)一套專用夾具實(shí)施定位、夾緊動作，以確保加工過程的位置穩(wěn)定； （ 3）加工完畢后，工件能夠自動退出到指定位置。 2 總體方案設(shè)計(jì) 案擬定 總體方案主要包括輸送機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和專用夾具設(shè)計(jì)兩個(gè)方案。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，每個(gè)部分的設(shè)計(jì)至少初定兩個(gè)方案，并加以比較，從而選擇有利于設(shè)計(jì)的最優(yōu)方案。 送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案 輸送機(jī)構(gòu)主要是能實(shí)現(xiàn)待加工工件的自動進(jìn) 出料。進(jìn)料系統(tǒng)與出料系統(tǒng)分開工作，進(jìn)料完成后，工件在數(shù)控銑床加工中心進(jìn)行加工，加工完畢，由出料系統(tǒng)完成工件輸送至指定位置的工作。對于輸送機(jī)構(gòu)，初步設(shè)計(jì)兩種方案加以比較進(jìn)行選擇，方案如下： 方案一是采用液壓系統(tǒng)進(jìn)行自動進(jìn)出料。液壓系統(tǒng)用油液作為工作介質(zhì)，在一定功率條件下，可大大減小工件的尺寸。液壓系統(tǒng)的加速能力較好，易實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速。初步采用液壓泵、液壓閥、推桿、軸等來輸送工件。但是液壓系統(tǒng)裝置容易漏油，因桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 4 頁 共 32 頁 而會影響運(yùn)動的平穩(wěn)性，并使效率降低；液體粘度受溫度影響，使供油量和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動速度不穩(wěn)定；需要一套專門 的供油系統(tǒng)，成本高。 液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動進(jìn)出料的示意圖如下圖 2示： 12345678910111231415161718920圖 2壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動進(jìn)出料結(jié)構(gòu)示意圖 方案二是采用機(jī)電裝置實(shí)現(xiàn)自動進(jìn)出料。機(jī)電裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)緊湊，靈活，準(zhǔn)確，調(diào)整和維修方便。初步采用步進(jìn)電機(jī)提供動力，設(shè)計(jì)一控制系統(tǒng)控制電機(jī)的正反運(yùn)轉(zhuǎn)與停止，實(shí)現(xiàn)工件到達(dá)加工位置及出料指定位置。利用滾珠絲杠副使工件移動。示意圖如下圖 2示： 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 5 頁 共 32 頁 圖 2電裝置實(shí)現(xiàn)自動進(jìn)出料結(jié)構(gòu)示意圖 兩種方案的分析比較： 液壓系統(tǒng)主要用于系統(tǒng)的動力部分比較合適，不宜在控制系統(tǒng)中采用，而機(jī)電裝置能很好地滿足本設(shè)計(jì)的要求，因此采用方案二。 機(jī)電裝置 進(jìn)料系統(tǒng)動力采用步進(jìn)電機(jī)提供，利用滾珠絲杠副來移動工件。工件設(shè)計(jì)一托板加以支承，并在進(jìn)料機(jī)構(gòu)處增加導(dǎo)向板。托板固定在絲杠上，設(shè) 計(jì)一導(dǎo)軌以完成移動部件的要求。 步進(jìn)電機(jī)與絲杠之間采用聯(lián)軸器聯(lián)接，傳動效率較高。絲杠與聯(lián)軸器聯(lián)接時(shí)，支撐部件之間采用向心軸承支承以保證轉(zhuǎn)動平穩(wěn)可靠。出料系統(tǒng)裝置與進(jìn)料系統(tǒng)裝置相同，但出料裝置不加導(dǎo)向板，并且只要控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)即可實(shí)現(xiàn)進(jìn)出料。設(shè)計(jì)一控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)與停止。采用光電傳感器確保工件中心移動至加工中心位置。 用夾具的設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)一套專用夾具用于工件的定位與夾緊。采用內(nèi)外壓桿作為夾緊元件，臺面板與底板用于工件的定位。其中夾具的動力裝置初步設(shè)計(jì)兩種方案加以比較供 選擇。方案如下： 一是采用液動夾緊，二是采用電動夾緊。 方案一液動夾緊采用的是油缸結(jié)構(gòu)，用壓力油作為動力源，通過管道、液壓閥、液壓缸等元件夾緊工件。需要單獨(dú)為液壓裝置專門配備專門泵站，成本高，對密封性能要求高，需要一套壓力油供應(yīng)系統(tǒng)，為單一夾具設(shè)計(jì)不經(jīng)濟(jì)。如下圖 2示： 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 6 頁 共 32 頁 12圖 2動夾緊裝置 方案二是采用電動夾緊，設(shè)計(jì)的是凸輪機(jī)構(gòu)，用低速大扭矩步進(jìn)電機(jī)提供動力。凸輪只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)出其輪廓曲線，就可以使推桿得到預(yù)期的運(yùn)動規(guī)律，而且響應(yīng)快速，機(jī)構(gòu)簡單緊湊。如下圖 2示： 圖 2動夾緊凸輪機(jī)構(gòu) 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 7 頁 共 32 頁 本設(shè)計(jì)使用夾具是從工件兩邊進(jìn)行夾緊，需要動力夾緊裝置從兩邊同時(shí)夾緊，同步性要好，而液壓系統(tǒng)同步性差，而且成本高，不能滿足此要求。電動夾緊可滿足本設(shè)計(jì)的要求。故選擇電動夾緊凸輪機(jī)構(gòu)。 3 專用數(shù)控銑床自動進(jìn)出料裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 專用數(shù)控銑床自動進(jìn)出料裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括以下部分：輸送機(jī)構(gòu)動力的設(shè)計(jì)，如電機(jī)；輸送機(jī)構(gòu)傳動部件的設(shè)計(jì)，如滾珠絲杠副；傳動部件的支承部件設(shè)計(jì)，如導(dǎo)軌；各部件之間的聯(lián)接設(shè)計(jì)，如聯(lián)軸器等。 珠絲杠副的設(shè)計(jì) 滾珠絲杠副是在絲杠和螺母的滾道之間放入適量的滾珠，使螺紋間產(chǎn)生滾動摩擦。其作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動或?qū)⒅本€運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動。絲杠或螺母轉(zhuǎn)動時(shí)，帶動滾珠沿螺紋滾道滾動，螺母的螺旋槽兩端設(shè)有滾珠回程引導(dǎo)裝置，滾珠通過此裝置自動返回其入口，形成循環(huán)回路 [6]。滾珠絲杠副外形如圖 33示： 圖 3珠絲杠副外形 圖 3珠絲杠副外形 滾珠絲杠副具有傳動效率高、運(yùn)動平穩(wěn)、使用壽命高等特性，廣泛運(yùn)用于數(shù)控機(jī)床等。滾珠絲杠副由專門工廠制造， 當(dāng)型號計(jì)算選定后，可以外購或定制。 滾珠絲杠副的主要尺寸參數(shù)： （ 1）公稱直徑0d（ 2）節(jié)圓直徑常與公稱直徑相等 ) （ 3）導(dǎo)程文）報(bào)告用紙 第 8 頁 共 32 頁 （ 4）公稱導(dǎo)程05）行程 l （ 6）有效行程d 、絲杠螺紋底徑 2d 、螺母體外徑 1D 、螺母體螺紋底徑 2D 、螺母體螺紋內(nèi)徑3D、滾珠直徑杠螺紋全長 1l 等。 滾珠絲杠副的支承主要用來約束絲杠的軸向竄動，其結(jié)構(gòu)形式可分為四種類型，根據(jù)軸向剛度要求高、無壓桿穩(wěn)定性問題，本次設(shè)計(jì)選擇了雙推 珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整 與預(yù)緊 為了提高滾珠絲杠副的傳動精度和軸向剛度，安裝時(shí)需要消除絲杠與螺母之間的傳動間隙，并對絲杠 螺母的絲杠副在出廠前通常采用過盈滾珠預(yù)緊或變導(dǎo)程自預(yù)緊，絲杠與螺母之間幾乎沒有間隙，所以用戶使用時(shí)不必考慮。對于雙螺母絲杠副，常采用墊片調(diào)整預(yù)緊和螺紋調(diào)整預(yù)緊兩種方式 [6] 。 本設(shè)計(jì)選擇了單螺母絲杠副，采用過盈滾珠預(yù)緊，在出廠前已經(jīng)過預(yù)緊。 (1)最大工作載荷表 3導(dǎo)軌類型 實(shí)驗(yàn)公式 K μ 矩形導(dǎo)軌 ? ???? ?尾導(dǎo)軌 ? ???? 2F ?角形導(dǎo)軌 ? ??? ?中 垂直載荷，單位均為 N； G 為移動部件總重力，單位為 N； K 為顛覆力矩影響系數(shù)； ? 為導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)。 (2)最大動載荷最大動載荷的計(jì)算公式如下： qF F ?(3桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 9 頁 共 32 頁 式中 0命，單位為 60 10/60L 3 其中 T 為使用壽命，數(shù)控機(jī)床的為 ,n 為絲杠每分鐘轉(zhuǎn)數(shù) )； (平穩(wěn)或輕度沖擊為 中等沖擊 ，)； 硬度系數(shù)，（等于 50，取 位為 N。 根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)，工件質(zhì)量 ,輸送機(jī)構(gòu)直線移動速度取 m . 滾動副承受的負(fù)載為輸送機(jī)構(gòu)部分重量以及其負(fù)載重量（工件重量），估算為 500N ，即 00F ?。 由轉(zhuǎn)數(shù) 絲杠轉(zhuǎn)速 m ，導(dǎo)程取 5P ?,算得絲杠轉(zhuǎn)數(shù) n為 00 r ，則算得 60 10/60L 3601 5 0 0 0 / 1 040060 6 ??? ， 則F ?= 5 5 4 8 01 1 03 ???? (3)規(guī)格型號的初選 選擇滾珠絲杠副的規(guī)格時(shí)，應(yīng)使其額定動載荷C ?。當(dāng)滾珠絲杠副在靜態(tài)或低速狀態(tài)下 ? ?0 長時(shí)間承受工作載荷時(shí)，還應(yīng)使其額定靜載荷 ? ?3~2C ?，查表初選型號參數(shù)如下表： 表 3 列滾珠絲杠副尺寸參數(shù) 單位（ 規(guī)格代 號 公稱直徑 導(dǎo)程 滾珠直徑 絲杠外徑 額定載荷 /N 螺母安裝尺寸 h Dw a 1 D L B h Φ1 Φ2 400505 1952 37700 60 94 75 85 15 9 9 15 滾珠絲杠副的傳動效率可用下式計(jì)算： ? ??? ?? ?? 3 式中 ? 為絲杠的螺旋升角，由 ? ?0/ 算得； 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 10 頁 共 32 頁 ? 為摩擦角，取 01? 。則 ? ? ?? ?? ??（ 3 (4)剛度的驗(yàn)算 滾珠絲杠副的的軸向變形將引起絲杠導(dǎo)程發(fā)生變化，從而影響定位精度和運(yùn)動的平穩(wěn)性。軸向變形主要包括絲杠的拉伸或壓縮變形、絲杠與螺母之間滾道的接觸變形等。 ①絲杠的拉伸或壓縮變形量 1? 1? 在總變形量中占的比重比較大，可按下式計(jì)算： ????? ?? 2 （ 3 式中 位為 N ； a 為絲杠兩端支承間的距離，單位為 ? 為絲杠材料的彈性模量，鋼的 ??? ； S 為絲杠按底徑 2d 確定的截面積，單位為 2 ? 為轉(zhuǎn)矩，單位為 ； ? 為絲杠按底徑 2d 確定的截面慣性矩（ 64/42d??? ） ,單位為 2 其中，“ +”號用于拉伸，“ -”號用于壓縮。由于轉(zhuǎn)矩 ? 一般較小，式中第 2 項(xiàng)在計(jì)算時(shí)可酌情忽略。經(jīng)設(shè)計(jì)，取 000? ， S= 222 ??????d? 2206 （ 3 則 ?? . ②滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量 2? 2? 可由產(chǎn)品型號中查出。查 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得出， 列 4005 ??，因進(jìn)行了預(yù)緊，且預(yù)緊力達(dá)到軸向工作載荷的 1/3 時(shí)， 2? 值減少一半左右，所以 2? =21 Q? = （ 3 ③剛度驗(yàn)算 絲杠的總變形量 01 ???? ??? 。一般總變形量 ? 不應(yīng)大于機(jī)床規(guī)定的定位精度的一半。計(jì)算結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求。 ④穩(wěn)定性的驗(yàn)算 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 11 頁 共 32 頁 滾珠絲杠屬于受軸向力的細(xì)長桿，如果軸向負(fù)載過大，則可能產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷 Fk=? ??22? （ 3 式中 載荷，單位為 N ； 絲杠支承系數(shù)，（雙推 推 ，雙推 ，單推 ）； K 為壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)，一般取 4； a 為滾珠絲杠兩端支承間的距離，單位為 因?yàn)闈L珠絲杠兩端采 用向心軸承并施加了預(yù)緊，不會產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象，因此不用進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算及校核。 本設(shè)計(jì)采用 列滾珠絲杠副，其安裝尺寸如圖 3示： 圖 3D 系列 4005珠絲杠副 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 12 頁 共 32 頁 軌的選型 導(dǎo)軌裝置，在機(jī)械中是使用頻率最高的零部件之一。沒有不使用導(dǎo)軌的金屬切削機(jī)床；在測量機(jī)、繪圖機(jī)上，導(dǎo)軌是它們的工作基準(zhǔn)；在其他機(jī)械中，例如軋機(jī)、壓力機(jī)、紡織機(jī)等也都離不開導(dǎo)軌的導(dǎo)向。由此可見，導(dǎo)軌的精度、承載能力和使用壽命等都將直接影響機(jī)械的工作質(zhì)量 [6]。 導(dǎo) 軌的功用是承載和導(dǎo)向。它承受安裝在導(dǎo)軌上的運(yùn)動部件及工件的質(zhì)量和切削力。運(yùn)動的導(dǎo)軌稱為動導(dǎo)軌，不動的導(dǎo)軌成為靜導(dǎo)軌或支撐導(dǎo)軌。動導(dǎo)軌相對于靜導(dǎo)軌可以作直線運(yùn)動或者回轉(zhuǎn)運(yùn)動。有用于保證主運(yùn)動軌跡的，也有用于調(diào)整部件之間的相對位置的，后者在加工時(shí)沒有相對運(yùn)動。實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動的成為直線運(yùn)動導(dǎo)軌；實(shí)現(xiàn)圓周運(yùn)動的稱為圓周導(dǎo)軌。 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)要求如下： （ 1）幾何精度就是通常所說的導(dǎo)向精度，即運(yùn)動的直線度或回轉(zhuǎn)精度，影響導(dǎo)向精度的主要因素有導(dǎo)軌承導(dǎo)面的幾何精度、導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類型、導(dǎo)軌副的接觸精度、導(dǎo)軌副的油膜厚 度以及導(dǎo)軌和支撐件的熱變形； （ 2）運(yùn)動精度包括兩方面的內(nèi)容：一是運(yùn)動的平穩(wěn)性（例如低速不爬行），二是定位精確（線定位和角定位）； （ 3）精度保持性。導(dǎo)軌精度的保持性主要取決于導(dǎo)軌的耐磨性和導(dǎo)軌材料的尺寸穩(wěn)定性。耐磨性與導(dǎo)軌副的材料匹配情況、受力情況、加工精度、潤滑方式及防護(hù)裝置的性能等因素有關(guān)，導(dǎo)軌及其支撐件的剩余盈利等會影響導(dǎo)軌的精度保持。 （ 4）具有足夠的承載能力和剛度，使用壽命長。導(dǎo)軌受力后的變形將影響部件之間的相對位置和導(dǎo)軌精度，這對于高精度機(jī)械和儀表尤為重要； （ 5）對 溫度變化的適應(yīng)性。環(huán)境溫度變化和機(jī)械局部熱源產(chǎn)生的不均勻性的溫度場，都會引起導(dǎo)軌變形，導(dǎo)軌應(yīng)有良好的適應(yīng)能力； （ 6）結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、便于調(diào)整和維修； （ 7）具有良好的潤滑和防護(hù)裝置。 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)程序和內(nèi)容： （ 1）根據(jù)工作條件、載荷特點(diǎn)，確定導(dǎo)軌的類型、截面形狀和結(jié)構(gòu)尺寸。 （ 2）進(jìn)行導(dǎo)軌的力學(xué)計(jì)算，選擇導(dǎo)軌材料、表面經(jīng)加工和熱處理方法以及摩擦面硬度匹配。 （ 3）設(shè)計(jì)導(dǎo)軌的配合間隙和預(yù)加載荷調(diào)整機(jī)構(gòu)。 （ 4）設(shè)計(jì)導(dǎo)軌的潤滑系統(tǒng)及防護(hù)裝置。 （ 5）制定導(dǎo) 軌的精度和技術(shù)條件。 有些導(dǎo)軌（如非水平放置的導(dǎo)軌）在移動之后，要求將它的位置固定，因而要用專桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 13 頁 共 32 頁 用的鎖緊裝置。常用的鎖緊方式有機(jī)械鎖緊和液壓鎖緊。 本設(shè)計(jì)選用的是直線滾動導(dǎo)軌。 在相配的兩導(dǎo)軌面之間放置滾動體或滾動支承，是導(dǎo)軌面間的摩擦性質(zhì)成為滾動摩擦，這種導(dǎo)軌就叫滾動導(dǎo)軌。滾動導(dǎo)軌的最大優(yōu)點(diǎn)就是摩擦因素小，動、靜摩擦因數(shù)差小，因此運(yùn)動輕便靈活，運(yùn)動所需功率小，摩擦發(fā)熱少，磨損少，精度保持性好，低速運(yùn)動平穩(wěn)性好，移動精度和定位精度高。滾動導(dǎo)軌還具有潤滑簡單（有時(shí)可用油脂潤滑），高速運(yùn)動時(shí)不會像滑動導(dǎo)軌 那樣因?yàn)閯訅盒?yīng)而使導(dǎo)軌浮起等優(yōu)點(diǎn)。但滾動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造比較困難，成本比較高、抗震性較差。對贓物比較敏感，因此必須有良好的保護(hù)。 滾動直線導(dǎo)軌副是由導(dǎo)軌、滑塊、鋼球、返向器、保持架、密封端蓋及擋板組成，當(dāng)導(dǎo)軌與滑塊做相對運(yùn)動時(shí)，鋼球沿著導(dǎo)軌上的經(jīng)過淬硬和精密磨削加工而成的四條滾道滾動，在滑塊端部鋼球又通過返向器進(jìn)入反向孔后在進(jìn)入滾道，鋼球就這樣周而復(fù)始的進(jìn)行運(yùn)動，返向器兩端裝有防塵密封端蓋，可有效地防止灰塵、屑末進(jìn)入滑塊內(nèi)部。鋼球承載的形式與角接觸球軸承相似，一個(gè)滑塊就像是 4 個(gè)直線運(yùn)動的角接觸球軸承，導(dǎo) 軌軸的安裝形式可以水平，也可以豎直或者傾斜。可以兩條或多條導(dǎo)軌軸平行安裝，也可以一條導(dǎo)軌安裝，也可以將導(dǎo)軌接長成為長導(dǎo)軌，一條導(dǎo)軌上可以安裝一個(gè)滑塊和兩 個(gè) 滑 塊 ， 以 適 應(yīng) 各 種 行 程 的 需 要 。 滾動直線導(dǎo)軌的特點(diǎn)是： （ 1）動、靜摩擦力之差很小，摩擦阻力小，隨動性極好。有利于提高數(shù)控系統(tǒng)的響應(yīng)速度和靈敏度。驅(qū)動功率小，只相當(dāng)于普通機(jī)械的十分之一。 （ 2）承載能力大，剛度高。導(dǎo)軌副滾道截面采用合理比值（溝槽曲率半徑? ?， 為鋼球直徑）的圓弧溝槽，因而承載能力及剛度比平面與鋼球接觸大大提高。 （ 3）能是實(shí)現(xiàn)高速直線運(yùn)動，其瞬時(shí)速度比滑動導(dǎo)軌提高 10倍。 （ 4） 采用滾動直線導(dǎo)軌副可簡化設(shè)計(jì)、制造、裝配工作、保證質(zhì)量、縮短時(shí)間、降低成本。導(dǎo)軌副具有“誤差均化效應(yīng)”從而降低基礎(chǔ)件的加工精度，精銑或精刨即可滿足要求。 由上述可知直線滾動導(dǎo)軌副具有摩擦系數(shù)小、不易爬行、便于安裝和預(yù)緊、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。考慮到工件質(zhì)量較大，所需運(yùn) 動需要平穩(wěn)可靠，導(dǎo)向精度要高，由上述導(dǎo)軌類型可知，矩形和燕尾形導(dǎo)軌組合有調(diào)整方便承受力巨大的特點(diǎn)，這兩種導(dǎo)軌的剛度高，承載能力強(qiáng)，加工、檢驗(yàn)和維修方便。為提高低速性能，減少爬行，提高導(dǎo)軌壽命，初選直線滾動導(dǎo)軌副。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 14 頁 共 32 頁 直線滾動導(dǎo)軌副由導(dǎo)軌和滑塊兩部分組成，滑塊中裝有兩組滾珠，當(dāng)滾珠從工作軌道滾到滑塊端部時(shí)，會經(jīng)端面擋板和滑塊中的返回軌道返回，在導(dǎo)軌和滑塊之間的滾道內(nèi)循環(huán)滾動。裝配時(shí)常將兩根導(dǎo)軌固定在支承件上，每根導(dǎo)軌上一般有兩個(gè)滑塊，滑塊固定在移動件上。 初 選直線滾動導(dǎo)軌副的型號為 尺寸參數(shù)如下： 表 3型號 裝配后組合尺寸 導(dǎo)軌尺寸 滑塊尺寸 H W B F d*D*1 K T 6 3 22 20 60 3000 7*11*9 70 29 12 16 (1)導(dǎo)軌面的尺寸 其中 b 為斜鑲條小端厚度，滑座及鑲條斜度 K 為 1:50； 1:100。導(dǎo)軌面尺寸包括寬度 b 和厚度 H。 導(dǎo)軌的尺寸： (燕尾導(dǎo)軌 ) 選取 H=40，則 1 d=32 斜鑲條小端厚度 b=6 導(dǎo)軌跨度 A=16065 80 （矩形導(dǎo)軌 ) 當(dāng) H=40m,則 B=32A=360 壓板厚度 h=25=140 (2)額定壽命的計(jì)算 當(dāng)滾動體為球時(shí)： 50???????? Ff （ 3 式中 L 為距離額定壽命，單位為 位為 F 為滑塊上的工作載荷，單位為 、、、 C 分別為硬度系數(shù)（取 溫度系數(shù)（ 接觸系數(shù)（ 精度系數(shù)（ 載荷系數(shù)（ 計(jì)算得到額定壽命為 0125? ，即大于球?qū)к壍木嚯x期望壽命（ ，初選的導(dǎo)軌型號符合設(shè)計(jì)要求。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 15 頁 共 32 頁 直線滾動導(dǎo)軌副的尺寸參數(shù)如圖 3示： 圖 3軌副 導(dǎo)軌間隙常用壓板、鑲條來調(diào)整，結(jié)構(gòu)型式很多，設(shè)計(jì)時(shí)一般要求如下： （ 1）調(diào)整方便，保證剛度，接觸良好。 （ 2）鑲條應(yīng)放在受力小的一側(cè)，如要求調(diào)整后中心位置不變，可在導(dǎo)軌兩側(cè)各方一根鑲條。 （ 3）導(dǎo)軌長度較長（ ）時(shí)，可以一端各裝一塊支承板和一塊導(dǎo)向調(diào)整板。 （ 4）選擇燕尾導(dǎo)軌的鑲條時(shí)，應(yīng)考慮部件 裝配的方式，要便于裝配。 矩形導(dǎo)軌壓板尺寸參考設(shè)計(jì)。壓板螺釘直徑 d ，當(dāng)壓板厚度 6? 時(shí) , ? ?，6? 時(shí)， 。 壓板長度，當(dāng)壓板受力較大或?qū)к壒ぷ鏖L度較短時(shí)，壓板長 度等于導(dǎo)軌長度。當(dāng)壓板受力不大時(shí)或?qū)к壒ぷ鏖L度較長時(shí)，只需在運(yùn)動部件的兩端或中間裝短壓板，其長度可取為導(dǎo)軌工作長度的 1/3 或 1/4。裝壓板后，導(dǎo)軌可以承受傾覆力矩。 軌材料的熱處理 在液壓滑臺中存在導(dǎo)軌，而在導(dǎo)軌副摩擦中，為了提高耐磨性動導(dǎo)軌和支撐導(dǎo)軌應(yīng)桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 16 頁 共 32 頁 有不同的硬度，因此盡量采用不同的材料，如果采用同樣材料，也要進(jìn)行不同熱處理。 由于滑臺體屬于動導(dǎo)軌，因此可以根據(jù)表材料的特點(diǎn)及應(yīng)用，選擇鑄鐵 滑座與導(dǎo)軌是鑄為一體的，屬于支撐導(dǎo)軌，鑄鐵具有良好的減震性和耐磨性，易于鑄造和切削加 工的金屬材料，故鑄鐵材料符合要求。由于導(dǎo)軌的材料要耐磨性好、工藝性好、成本低。而 于精度保持要求不高，載荷較小，需刮研加工的導(dǎo)軌。 于較精密的機(jī)床導(dǎo)軌。耐磨鑄鐵用于精密機(jī)床 [6]。 綜合上述材料特點(diǎn)，滑座材料應(yīng)該選灰鑄鐵 提高導(dǎo)軌的硬度，對鑄鐵導(dǎo)軌常采用高頻淬火，超高頻淬火，中頻淬火及電接觸自冷淬火，提高表面硬度，表面淬火硬度一般為 45~55右，增加抗硬粒的磨損能力和防止撕傷。 軌的潤滑和防護(hù) 導(dǎo)軌的良好潤滑和可靠防護(hù)，可以降低摩擦力，減少磨損， 降低溫度和防止銹蝕，延長壽命，因此，必須有專門的供油系統(tǒng)，采用自動和強(qiáng)制潤滑，并選擇合適粘度的潤滑油。 軸器的選型 聯(lián)軸器是一種常用的機(jī)械傳動裝置，主要用來聯(lián)接軸與軸，以傳遞運(yùn)動和轉(zhuǎn)矩。此外，聯(lián)軸器還有補(bǔ)償兩軸相對位移、緩沖和減震，以及安全防護(hù)等功能。無鍵聯(lián)接撓性聯(lián)軸器是機(jī)床進(jìn)給傳動中廣泛采用的一種無間隙傳動聯(lián)軸器。它不僅可以簡化聯(lián)接結(jié)構(gòu)，降低噪聲，而且對消除傳動間隙，提高傳動剛度都有利，主要用于傳遞較大轉(zhuǎn)矩的場合。本設(shè)計(jì)采用無鍵鏈接撓性聯(lián)軸器 [3]。 (1)聯(lián)軸器的類型 根 據(jù)傳遞的轉(zhuǎn)矩的大小和轉(zhuǎn)速高低，以及對緩沖和振動的要求，參考各類聯(lián)軸器的特點(diǎn)，選擇適用的聯(lián)軸器類型。 (2)計(jì)算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩 傳動軸上的公稱轉(zhuǎn)矩 ? ?m?用下式進(jìn)行計(jì)算： （ 3 則 m?? 式中 P 為傳遞的功率，單位為 n 為軸的轉(zhuǎn)速，單位為 r 。 實(shí)際計(jì)算時(shí)，應(yīng)將公稱轉(zhuǎn)矩 T 乘以工作情況系數(shù)到計(jì)算轉(zhuǎn)矩 T （ 3 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 17 頁 共 32 頁 原動機(jī)是電動機(jī)的屬于Ⅱ類轉(zhuǎn)矩變化小的機(jī)械， ?? )確定聯(lián)軸器的型號 根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩聯(lián)軸器類型按照 ? ?確定聯(lián)軸器的型號。 ??T 為所選聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩。 (4)核定最高轉(zhuǎn)速 聯(lián)軸器工作過程的最高轉(zhuǎn)速 00 ，不應(yīng)超過其允許的最高轉(zhuǎn)速 5)協(xié)調(diào)軸孔直徑 多數(shù)情況下，每一型號聯(lián)軸器適用軸的直徑均有一個(gè)范圍，被聯(lián)接兩軸的直徑應(yīng)當(dāng)在此范圍之內(nèi)。 所選聯(lián)軸器型號為： 表 3軸器 型號 公稱扭矩[T]用轉(zhuǎn)速r/孔直徑 孔長度 00 4000 24 48 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 18 頁 共 32 頁 聯(lián)軸器示意圖如圖 3示： 圈； 10 標(biāo)準(zhǔn)彈墊； 11 螺母； 12 O 形圈； 13 端蓋； 14 O 形圈； 15 外齒套Ⅱ； 圖 3聯(lián)軸器 機(jī)的選型 (1)電動機(jī)的選擇 合理選擇電動機(jī)類型，對工作機(jī)械有效的工作，以及機(jī)組運(yùn)行的可靠性、安全、節(jié)能及降低設(shè)備造價(jià)都有重要意義。 選擇電動機(jī)時(shí)綜合考慮下列問題： ①根據(jù)機(jī)械負(fù)載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對電動機(jī)起動、制動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速等要求，選擇電動機(jī)類型。 ②根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速變化范圍和起動頻繁程度等要求，考慮電動機(jī)的溫升限制，并確定 通風(fēng)冷卻方式。容量選擇應(yīng)適當(dāng)留有余量。 ③根據(jù)使用場所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、腐蝕和易燃?xì)怏w等考慮必要的防護(hù)等級和結(jié)構(gòu)與安裝方式。 ④根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)和對功率因數(shù)的要求，確定電動機(jī)的電壓等級與類型。 ⑤根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)速要求與減速機(jī)械的復(fù)雜程度，選擇電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 19 頁 共 32 頁 ⑥由于目前已有相當(dāng)多的派生與專用產(chǎn)品系列，對各自相應(yīng)的行業(yè)生產(chǎn)特殊要求能較好地適應(yīng)與滿足，可優(yōu)先考慮選用系列產(chǎn)品。 ⑦運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性 從降低整個(gè)電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的能耗及電動機(jī)的綜合成本來考慮選擇電動機(jī)類型，針對使用情況選擇不同效率水平的電動機(jī)類型；對一些使用時(shí)間很短、年使用時(shí)數(shù)也不高的機(jī)械，電動機(jī)效率低些也不會使總能耗產(chǎn)生較大的變化，所以并不注重電動機(jī)的效率：但另一類年利用時(shí)間較長的機(jī)械，如空調(diào)設(shè)備、循環(huán)泵、冰箱壓縮機(jī) 、裝箱機(jī)等，就需要選用效率高的電動機(jī)以降低總能耗。 另外，條件通用性、安裝與維修是否方便、產(chǎn)品價(jià)格、建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行維修費(fèi)用等方面， 也應(yīng)在綜合