立式數(shù)控銑床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)計(jì)
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任務(wù)書(shū).doc
回轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝配圖.dwg
定心軸.dwg
小齒輪.dwg
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蓋板.dwg
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立式數(shù)控銑床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū).doc
立式數(shù)控銑床總聯(lián)系尺寸圖.dwg
蝸輪軸.dwg
調(diào)整套.dwg
齒輪.dwg
目 錄
摘要 I
Abstract II
緒論 2
第一章：數(shù)控回銑床總體設(shè)計(jì) 4
1.1 機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇 5
1.2 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 6
1.3 繪制總體方案圖 7
第二章：數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的原理與應(yīng)用 8
2.1 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作的原理 9
2.2 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 12
2.3 主要技術(shù)參數(shù) 13
2.4 本章小結(jié) 15
第三章：數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
3.1 傳動(dòng)方案的確定 17
3.2 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 19
3.3 電液脈沖馬達(dá)的選擇及運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 20
3.4 蝸輪及蝸桿的選用與校核 21
3.5 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 23
3.6 軸的校核與計(jì)算 23
3.7 彎矩組合圖 24
3.8 齒輪上鍵的選擇及校核 24
3.9 軸承的選用 25
3.10 本章小結(jié) 25
第四章 數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 26
4.1 性能發(fā)展方向 27
4.2 功能發(fā)展方向 27
4.3 體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展 27
4.4 智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng) 27
第五章 總結(jié) 28
致謝 29
參考文獻(xiàn) 30
一、設(shè)計(jì)原始資料
主軸轉(zhuǎn)速300-3000 r/min
主電機(jī)功率7.5 kw
X軸最大行程1000 mm
Z軸最大行程300 mm
Y軸最大行程300 mm
X軸進(jìn)給速度10-2000mm
Z軸進(jìn)給速度10-2000mm
Y軸進(jìn)給速度10-2000mm
最大刀具尺寸50 mm
工作直徑 200mm
定位精度 0.015mm
脈沖當(dāng)量 0.005mm
摘 要
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目是數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)，使大學(xué)生在步入社會(huì)之前，不僅能夠設(shè)計(jì)出數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，而且能夠掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的方法和步驟。本課題研究的主要內(nèi)容包括：確定數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的傳動(dòng)方案；驅(qū)動(dòng)力計(jì)算及其他相關(guān)計(jì)算；零件設(shè)計(jì)與校核；零件圖的繪制與三維模型建立；繪制裝配圖及運(yùn)動(dòng)仿真。
對(duì)于數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)，首先，進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)，傳動(dòng)方案采用齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)；然后進(jìn)行各零件的設(shè)計(jì)與校核，蝸桿與軸采用整體式結(jié)構(gòu)；蝸輪與工作臺(tái)采用螺釘連接；工作臺(tái)的平衡通過(guò)止推軸承來(lái)保證；箱體由箱座、箱蓋和頂蓋組成，其中箱體上設(shè)計(jì)了圓臺(tái)和加強(qiáng)筋；最后，對(duì)各零件進(jìn)行裝配。
數(shù)控機(jī)床的圓周進(jìn)給由回轉(zhuǎn)工作臺(tái)完成，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)可以與X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)，從而加工出各種球、圓弧曲面等?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)精確的自動(dòng)分度，擴(kuò)大了數(shù)控機(jī)床加工范圍。目前，數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)主要用于數(shù)控鏜床和銑床。隨著數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的應(yīng)用已成為歷史的必然。
關(guān)鍵詞：數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)；齒輪；蝸桿；箱體；建模
Design of NC rotary worktable
Abstract
The graduation project is the subject of design of CNC rotary worktable. NC rotary table on the design, so that before the students entered the community, not only to design a CNC rotary worktable, and can master the mechanical design of the methods and procedures. The main content of this research include: determining the transmission scheme of CNC rotary worktable; driving force calculation and other calculations; part design and verification; part and three-dimensional mapping model; assembly drawing and motion simulation.
NC rotary worktable for the design, first of all, the overall design, use of transmission scheme and worm gear drive; then each part of the design and verification, the whole worm and shaft structure; worm screw connection with the worktable; Balance worktable by thrust bearings to ensure; box from the box seat, lid and cover, of which the box on the design of the round table and strengthen the tendons; Finally, the parts for assembly.
The circumference of CNC rotary worktable by the completion of the feed, rotary worktable with X, Y, Z three axis coordinates to be processed into a variety of balls, such as circular surface. Precision rotary worktable can realize automatic indexing, and expand the range of CNC machining. Currently, the NC rotary table CNC boring and milling machines are mainly used. With more and more widespread application of CNC technology, CNC rotary worktable applications has become a historical necessity.
Keywords: NC rotary worktable; gear; worm; box; modeling
緒 論
畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的能力，培養(yǎng)學(xué)生建立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序、規(guī)范和方法。而高職類(lèi)學(xué)生更應(yīng)側(cè)重于從生產(chǎn)的第一線(xiàn)獲得生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)和技能，獲得工程技術(shù)經(jīng)用性崗位的基本訓(xùn)練，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，可樹(shù)立正確的生產(chǎn)觀(guān)點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)觀(guān)點(diǎn)和全局觀(guān)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)由學(xué)生向工程技術(shù)人員的過(guò)渡。培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作、獨(dú)立思考和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的技能，解決本專(zhuān)業(yè)范圍內(nèi)的一般工程技術(shù)問(wèn)題的能力，從而擴(kuò)大、深化所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能。
培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)計(jì)算、工程繪圖、實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)據(jù)處理、查閱文獻(xiàn)、外文資料的閱讀與翻譯、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、文字表達(dá)等基本工作實(shí)踐能力，使學(xué)生初步掌握科學(xué)研究的基本方法和思路。
使學(xué)生學(xué)會(huì)初步掌握解決工程技術(shù)問(wèn)題的正確指導(dǎo)思想、方法手段，樹(shù)立做事嚴(yán)謹(jǐn)、嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、實(shí)事求是、刻苦鉆研、勇于探索、具有創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)結(jié)協(xié)作的工作作風(fēng)。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是解決數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工作原理和機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算部分，設(shè)計(jì)思路是先原理后結(jié)構(gòu)，先整體后局部。
目前數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)已廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床和加工中心上，它的總的發(fā)展趨勢(shì)是：在規(guī)格上將向兩頭延伸，即開(kāi)發(fā)小型和大型轉(zhuǎn)臺(tái)；在性能上將研制以鋼為材料的蝸輪，大幅度提高工作臺(tái)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)臺(tái)的承載能力；在形式上繼續(xù)研制兩軸聯(lián)動(dòng)和多軸并聯(lián)回轉(zhuǎn)的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)。
數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的市場(chǎng)分析：隨著我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展，加工中心將會(huì)越來(lái)越多地被要求配備第四軸或第五軸，以擴(kuò)大加工范圍。估計(jì)近幾年要求配備數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的加工中心將會(huì)達(dá)到每年600臺(tái)左右。預(yù)計(jì)未來(lái)5年，雖然某些行業(yè)由于產(chǎn)能過(guò)剩、受到宏觀(guān)調(diào)控的影響而繼續(xù)保持著較低的行業(yè)景氣度外，部分裝備制造業(yè)將有望保持較高的增長(zhǎng)率，特別是那些國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵(lì)振興和發(fā)展的裝備子行業(yè)。作為裝備制造業(yè)的母機(jī)，普通加工機(jī)床將獲得年均15％－20％左右的穩(wěn)定增長(zhǎng)。
第一章.總體方案的確定
1.1 機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇
1.1.1導(dǎo)軌副的選用
腰設(shè)計(jì)數(shù)控車(chē)床工作臺(tái)，需要承受的載荷不大，而且脈沖當(dāng)量小，定位精度高，因此選用直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌副，它具有摩擦系數(shù)小，不易爬行，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊，安裝預(yù)緊方便等優(yōu)點(diǎn)。
1.1.2絲杠螺母副的選用
伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)需要通過(guò)絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，需要滿(mǎn)足0.005mm沖當(dāng)量和 mm的定位精度，滑動(dòng)絲杠副為能為力，只有選用滾珠絲桿副才能達(dá)到要求，滾珠絲桿副的傳動(dòng)精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)、效率高、預(yù)緊后可消除反向間隙。
1.1.3減速裝置的選用
選擇了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和滾珠絲桿副以后，為了圓整脈沖當(dāng)量，放大電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，降低運(yùn)動(dòng)部件折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，可能需要減速裝置，且應(yīng)有消間隙機(jī)構(gòu)，選用無(wú)間隙齒輪傳動(dòng)減速箱。
1.1.4伺服電動(dòng)機(jī)的選用
任務(wù)書(shū)規(guī)定的脈沖當(dāng)量0.005mm，定位精度也未達(dá)到微米級(jí) mm，X軸進(jìn)給速度10-2000mm ，Z軸進(jìn)給速度10-2000mm ，Y軸進(jìn)給速度10-2000mm ，故本設(shè)計(jì)不必采用高檔次的伺服電動(dòng)機(jī)，因此可以選用混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。以降低成本，提高性?xún)r(jià)比。
1.1.5檢測(cè)裝置的選用
選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為伺服電動(dòng)機(jī)后，可選開(kāi)環(huán)控制，也可選閉環(huán)控制。任務(wù)書(shū)所給的精度對(duì)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)還是偏高，為了確保電動(dòng)機(jī)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不受切削負(fù)載和電網(wǎng)的影響而失步，決定采用半閉環(huán)控制，擬在電動(dòng)機(jī)的尾部轉(zhuǎn)軸上安裝增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，用以檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的分第五章：總結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們?cè)趯W(xué)完四年教學(xué)計(jì)劃所規(guī)定的全部課之后，綜合運(yùn)用所學(xué)過(guò)的全部理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合的實(shí)踐性數(shù)學(xué)環(huán)節(jié)。它培養(yǎng)我們進(jìn)行綜合分析和提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力，從而達(dá)到鞏固，擴(kuò)大，深化所學(xué)知識(shí)的目的，它培養(yǎng)我們調(diào)查研究熟悉有關(guān)技術(shù)政策，運(yùn)用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范，手冊(cè)，圖冊(cè)等工具書(shū)，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，數(shù)據(jù)處理，編寫(xiě)技術(shù)文件的獨(dú)立工作能力。
通過(guò)我學(xué)到了很多，初步的讓我認(rèn)識(shí)到理論和實(shí)踐相結(jié)合的重要。除了鞏固了所學(xué)的理論知識(shí)外，還學(xué)到不少的新知識(shí)和新方法。例如在CAD畫(huà)圖中要標(biāo)注極限偏差時(shí)，要先做好標(biāo)注樣式，在標(biāo)注時(shí)只要選種再右擊選出你做好的樣式，在公差欄里寫(xiě)入你要的上、下偏差值。這是我以前所不會(huì)的。通過(guò)本次的設(shè)計(jì)使我對(duì)AUTCAD操作更熟練，能夠完整的畫(huà)出簡(jiǎn)單零件的設(shè)計(jì)圖紙。
剛開(kāi)始做這個(gè)作業(yè)的時(shí)候，我?guī)缀跏菬o(wú)從下手的.讓人深感煩燥.幸好在同學(xué)的指導(dǎo)和自己不斷的錯(cuò)誤和摸索下找到了一定的方法. 不過(guò)在做這個(gè)設(shè)計(jì)的時(shí)候還是遇到了很多問(wèn)題，如在機(jī)械設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)ξ佪單仐U的設(shè)計(jì)處理不當(dāng)，使計(jì)算結(jié)果偏大等等。有計(jì)剪力和彎矩時(shí),沒(méi)有進(jìn)行校核,又出現(xiàn)錯(cuò)誤,這些錯(cuò)誤我用了很長(zhǎng)的時(shí)長(zhǎng)的時(shí)間才做好,幸好還是完成了這次設(shè)計(jì),使自己對(duì)數(shù)控機(jī)床的工作臺(tái)有了一定的認(rèn)識(shí),但我對(duì)它里面的很多電器控制還是不太清楚。因而,要學(xué)好它，必須掌握不少的其他領(lǐng)域?qū)W科的知識(shí)，因此還要更多的時(shí)間和努力。由于本次設(shè)計(jì)時(shí)間短和水平有限，做的不夠精細(xì)，難免有點(diǎn)錯(cuò)誤懇請(qǐng)各位讀者批評(píng)指正。
同時(shí)很多謝老師您對(duì)我們的教導(dǎo)!
致 謝
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)之所以能夠按時(shí)按要求順利完成，其中有許多老師和同學(xué)給予了莫大的支持和鼓勵(lì)。
首先是老師，是他為我們畢業(yè)設(shè)計(jì)提供里大量的技術(shù)幫助，為我們安排設(shè)計(jì)進(jìn)程，提供設(shè)計(jì)資料，并在課余時(shí)間為我們分析和講解設(shè)計(jì)要點(diǎn)，使我更有信心和動(dòng)力。
其次要感謝我的同學(xué)，他們很熱心和無(wú)私，他們?cè)谖倚枰獛椭畷r(shí)伸出了援助之手，有了他們的關(guān)心和支持，畢業(yè)設(shè)計(jì)雖苦但感覺(jué)很快樂(lè)。
最后感謝我的知道老師們，他們?yōu)槲姨峁┝诉@次機(jī)會(huì)，沒(méi)有他的指導(dǎo)，我也許不做畢業(yè)設(shè)計(jì)，就不會(huì)學(xué)到這么多的知識(shí)。
在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意。 總之沒(méi)有他們，就沒(méi)這么完整和全面的畢業(yè)設(shè)計(jì)，所以要再次對(duì)他們說(shuō)一次——謝謝你們 ！
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本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 題 目： 立式數(shù)控銑床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 任 務(wù) （包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求） 一、設(shè)計(jì)原始資料 主軸轉(zhuǎn)速 300r/電機(jī)功率 7.5 軸最大行程 1000 軸最大行程 300 軸最大行程 300 X 軸進(jìn)給速度 10Z 軸進(jìn)給速度 10Y 軸進(jìn)給速度 10最大刀具尺寸 ? 50 作直徑 200位精度 沖當(dāng)量 、設(shè)計(jì)任務(wù) 1、立式數(shù)控銑床總體方案設(shè)計(jì) 。 2、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 受力分析、切削用量、功率、強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)尺寸的校核計(jì)算，主要部件的設(shè)計(jì)與選取。 三、工作要求 1、結(jié)合畢業(yè)實(shí)習(xí)及生產(chǎn)實(shí)際情況，在充分調(diào)研、查閱相關(guān)文獻(xiàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行，要求采用 “機(jī)械工程師”等專(zhuān)業(yè)軟件繪圖。采用 等三維設(shè)計(jì)軟件仿真。 2、設(shè)計(jì)必須符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求 。計(jì)算、繪圖、標(biāo)注正確，視圖表達(dá)清晰、圖面整潔。 3、設(shè)計(jì) 機(jī)床 功能完善，結(jié)構(gòu)緊湊，合理， 高效可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 4、要求操作簡(jiǎn)便省力、 裝卸方便，便于維修、調(diào)整。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容 主要內(nèi)容： 一、根據(jù)設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì)，繪制總聯(lián)系尺寸圖。 二、數(shù)控銑床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)設(shè)計(jì)，繪制裝配圖。 三、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)三維仿真及動(dòng)態(tài)分析。 畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度安排及具體圖紙、文件要求： 一、收集資料、寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告 2 周 二、繪制數(shù)控銑床總聯(lián)系尺寸圖 1 張（ 0#圖紙） 2 周 三、繪制數(shù)控銑床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)裝配圖 2 張（ 0#圖紙） 2 周 四、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)仿真建模 2 周 五、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)虛擬裝配運(yùn)動(dòng)分析 2 周 六、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)分析 1 周 七、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 份 1 周 八、翻譯專(zhuān)業(yè)英文資料 1 份 1 周 九、中、英文摘要 1 份 1 周 十、機(jī)動(dòng)、準(zhǔn)備答辯 1 周 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)更改記錄 更 改 原 因 更 改 內(nèi) 容 主要參考文獻(xiàn) 1、李洪 沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 、文懷興 主編 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 、文懷興 夏田主編 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 、夏田 主編 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 、 上海紡織工學(xué)院等主編 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 、 北京航空學(xué)院 北京：國(guó)防工業(yè)出版社 、朱龍根編 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 、吳祖育 秦鵬飛主編 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 、杜君文 天津：天津大學(xué)出版社 0、吳圣莊 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 1、張晉西、郭學(xué)琴 械仿真設(shè)計(jì) 華大學(xué)出版社 2、曹巖 械設(shè)計(jì)實(shí)例精解 械工業(yè)出版社 3、高清冉等 . 基于虛擬樣機(jī)的機(jī)床設(shè)計(jì)與仿真研究 4、白亞紅等 件的 沖壓機(jī)床虛擬設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真