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毕业设计论文


设计内容
5.结构固有频率下底、上高原则

主要结论

三.数控机床的总体布局 机床总体方案设计的目的,在于从整体上保证设计的优化。机床总体 方案设计由以下三部分组成: 主要技术参数

? 1000m m? 320m m ?工作台面积: ?主要尺寸规格? X / Y / Z : 600m m? 320m m? 450m m) ?工作台最大行程( ? ? 30 - 4500r / min ?转速范围: ? ?运动参数? ;5000r / min ?快速移动速度 ? ?动力参数:电动机功率: 7.5kw ? ? ?
主要大件的设计 床身的设计 床身是机床的基础,需要具有高的静、动刚度和精度保持性,数控 机床床身一般是用铸造的方法(比如砂型铸造)加工而成,床身设计受机床 总体设计的制约,在满足功能的前提下,尽量做到结构合理,肋板布置恰 当,有良好的冷热加工工艺性。 通常把床身固定在地基上,然后通过水平调整垫铁调整至水平,再 通过地脚螺钉固紧。 机床导轨的设计 机床导轨用于支承运动部件并保证其运动精度。导轨的精度和品质, 直接影响机床的加工精度和性能。因此,提高机床导轨精度和品质的研究, 是提高机床加工精度的基础。 目前国内生产的某些数控机床,其床身导 轨较多地沿用传统的结构形式。但是,与传统机床相比,数控机床要求有更 高的切削功率、切削速度和更高的加工精度及精度保持性。这就决定了数 控机床的床身导轨与传统机床相比,有许多不同的特点,除了应具有足够的 精度外一,对其刚度、抗振性及摩擦特性都提出了更高的要求,常见的车床
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设计内容
导轨结构形式 常见的车床导轨结构形式有山一平形导轨、矩形导轨、燕尾形导轨和 双山形导轨等,此次根据设计要求选择双矩形导轨。具体设计由本组另外成员设计。 立柱的设计

主要结论

传统的床身式铣床,分立柱固定和立柱移动式,但两者主轴部件均由 电动机正反转来驱动“丝杠-螺母副”而实现其沿立柱导轨做 Z 向移动,所 以根据设计要求选用,具体设计由本组另外成员设计。 工作台的设计 工作台用以安装工件,具体有另外成员设计,在此不做详细介绍。 最后根据技术参数设计,总体布局设计(相互位置关系、运动分配、 外观造型)结构优化设计(整体静刚度、性能、热特性)可拟出大体结构 图如下:

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设计内容 第三章 主轴箱的设计与计算
第一节 主传动系统的设计与计算 一 主轴最高转速和最低转速的确定 作回转主运动的机床的主运动参数是主轴转速。转速与切削速度的关 系 :
n? 1000 v ?d

主要结论

(r/min)

式(1)

式中 : n : 转速 V :切削速度 (m/min) d : 工件或刀具直径 (mm) 确定最高转速 nmax 和最低转速 nMIN 的方法, 主要是向实际调查同类机床, 考虑技术发展情况,再经过分析研究加以确定。 根据式(1)可知 Nmax=
1000 v min ?d max 1000 v max ?d min

NMIN=

式(2)

由《现代实用机床设计手册》P86 页机床使用刀具推荐选择 硬质合 金铣刀
V=30-150

m/min, 硬度为 HBS225-325, 背吃刀量为 0.5-1, 进

给量为 0.05-0.15。 查表取 d=10-300mm 。 故 Nmax=
1000 v min 1000 ? 30 = =31.85 r/min ?d max ? ? 300

Nmax=31.85 r/min NMIN=4479.07 r/min

NMIN=

1000 v max 1000 ? 90 = =4479.07 r/min ?d min ? ?8

Nmax 与 NMIN 比值叫做变速范围用 Rn 表示: n max Rn = n min

式(3)

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设计内容

主要结论

故有

Rn =

n max 4479 .07 = 取 n 范围为 30-4500 r/min 31 .85 n min
Rn =150

则有

Rn =

4500 = 150 30

转速 nj = (

n max 0.3 ) * NMIN =Rn0.3 *NMIN = 1500.3 * 40 = 170.26 r/min n min = 170 r/min

nj=170 r/min

确定主轴电机功率

机床的铣削能力 :
Q ? Wap ? ft ? N ? ns / 1000 (cm /min*kw)
3

式(4)

式中: W - 铣削宽度取刀具直径为 10mm ; ap - 铣削深度,取为 5 mm; Ft - 铣刀每齿进给量取为 0.1 mm; N - 铣刀齿数 取为 6; Ns - 主轴转速取最大值 4500; 故可计算得 Q ? Wap ? ft ? N ? ns / 1000=10*5*6*4500/1000= =150 主轴输出功率 Ps= Q/M M : 每千瓦功率的铣削能力,由《机械制造工艺手册》选此处值为 25 cm3/min*kw 则有 Ps= Q/M=150/25=6 式(6) (cm3/min*kw) Q=150 cm3/min*kw

电机输出功率 Pm = Ps/η

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设计内容
Η 电机传动效率,此机床采用二级齿轮传动,取单个齿轮传动效率

主要结论

为 0.95, 则该齿轮调速机构传动效率为 0.90 . 则 Pm = Ps/η = 6/0.90= 6.67 kw Pm= 6.67 kw

三 电机的选择 正确选择电动机的类型、型号及容量是机床设计的重要问题之一,它 直接影响着机床的结构和寿命,选择时要根据机床的功能要求,所设计的 结构,工作状况等全面考虑,然后选择适宜的结构型式及容量。

机床上常用的无级变速机构是直流或交流调速电动机,直流电动机 从额定转速 nd 向上至最高转速 nmax 是调节磁场电流的方法来调速的,属 于恒功率,从额定转速 nd 向下至最低转速 nmin 是调节电枢电压的方法来 调速的,属于恒转矩;交流调速电动机是靠调节供电频率的方法调速。由 选择北京数 于交流调速电动机的体积小,转动惯量小,动态响应快,没有电刷,能达 控 设 备 厂 的 到的最高转速比同功率的直流调速电动机高,磨损和故障也少,所以在中 BESK-8 型 交 流主轴电动 小功率领域,交流调速电动机占有较大的优势,鉴于此,本设计选用交流 机 调速电动机。 根据主轴要求的最高转速 4500r/min,最大切削功率 5.5KW,选择北 京数控设备厂的 BESK-8 型交流主轴电动机,最高转速是 4500 r/min。连 续额定输出功率为 7.5kw。 最高转速是 4500 r/min 额定输出功 率为 7.5kw

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设计内容

主要结论

传动系统图的拟定

根据交流主轴电动机的最高转速和基本转速可以求得交流主轴电动 机的恒功率转速范围 Rdp=nmax/nd=4500/1500=3
(3-1)

Rdp=3

而主轴要求的恒功率转速范围 Rnp= nmax/nd=4500/150=30 ,远大于交 流主轴电动机所能提供的恒功率转速范围,所以必须串联变速机构的方法 来扩大其恒功率转速范围。 设计变速箱时,考虑到机床结构的复杂程度,运转的平稳性等因素, 取变速箱的公比 Ф f 等于交流主轴电动机的恒功率调速范围 Rdp ,即Ф f=Rdp=3,功率特性图是连续的,无缺口和无重合的。 变速箱的变速级数 Z=lgRnp/lgRdp=lg30/lg 3=3.10 取 Z=3 确定各齿轮副的齿数: 取 S1=86 由 u=1.96 得 Z1=57 Z1′=29 Z1=57 Z1′=29 Z2′=32 Z3′=45 Z2=76 Z2′=32 Z3=63 Z3′=45 (3-2)

1234567891011121314151617

 


 

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