基于VC++的数控车床滚珠丝杠副计算机辅助设计.doc

目录摘要.第一章绪论.11.1引言.11.2数控机床的发展现状.11.3数控机床的发展趋势.11.4课题研究的意义.2第二章数控车床滚珠丝杠副设计方案.32.1数控车床的基本参数及默认值.32.2数控车床滚珠丝杠副模型简化.32.3计算与校核的理论.42.3.1受力计算.42.3.2动载荷与直径估算.42.3.3对初选的尺寸进行校核.52.3.4临界转速的校核.52.3.5额定寿命的校核.52.4将滚珠丝杠标准型号录入Access数据库.52.5本章小节.6第三章用户软件开发.73.1概述.73.2程序实现方法.73.3生成用户界面.73.3.1生成界面.73.3.2设置对话框背景.83.3.3控件应用.93.4参数输入界面.103.4.1创建参数输入界面.103.4.2参数设置.113.4.3添加全局变量.123.4.4添加代码实现上下界面相互访问.133.5参数计算.163.5.1界面参数设置.163.5.2添加位图.173.5.3轴向力计算.183.5.4添加代码实现上下界面相互访问.183.6校核与选型.203.6.1创建数据库连接.213.6.2添加滚珠丝杠尺寸图.233.6.3多对话框的交互连接.243.6.4自动校核并显示结果.253.7编译、运行及使用.263.8本章小结.28结论.错误!未定义书签。29致谢语.30参考文献.31Abstract.32附录.33I基于VC+的数控车床滚珠丝杠副计算机辅助设计摘要随着我国制造业的快速发展，数控机床在机械制造业已得到广泛应用，因此对数控机床的性能要求也越来越高。数控机床也正朝着高性能、高精度、高速度、高柔性化和模块化方向发展。传统的数控机床设计方式（即人工设计），不仅设计过程很复杂、计算量大、效率低等，还延长了产品设计周期,也使其可靠性大打折扣，已经不能满足现代机械设计的要求。数控车床丝杠螺母副的设计和选型过程更是复杂,工作计算量大。本文基于VisualC+6.0程序开发平台，通过访问滚珠丝杠副标准型号Access数据库，对复杂、繁琐的参数计算、校核等过程进行后台封装，根据设计手册，将输入的参数自动调用公式进行计算、校核，实现标准型号滚珠丝杠副的选型。大大减化了数控车床滚珠丝杠副设计的工作量，并提高了准确性和设计效率。关键词滚珠丝杠计算机辅助设计VC+Access2010届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）第1页共51页第一章绪论1.1引言数控技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。数控机床是按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零件进行加工。随着我国制造业的快速发展，数控机床在机械制造业已得到广泛应用，对于数控机床的性能要求也越来越高。传统的数控机床设计方式就是参照设计手册，进行手工设计，设计过程很复杂、计算量大、效率低等，这不仅延长了产品设计周期,也使其可靠性大打折扣。借助设计软件实现自动化设计，不仅效率高，方便，而且大大提高了设计的准确性。1.2数控机床的发展现状我国的数控机床无论从产品种类、技术水平、质量和产量上都取得了很大的发展，在一些关键技术方面也取得了重大突破。据统计，目前我国可供市场的数控机床有1500种，几乎覆盖了整个金属切削机床的品种类别和主要的锻压机械。领域之广，可与日本、德国、美国并驾齐驱。这标志着国内数控机床已进入快速发展的时期。近年来我国机床行业不断承担为国家重点工程和国防军工建设提供高水平数控设备的任务。如国产XNZD2415型数控龙门混联机床充分吸取并联机床的配置灵活与多样性和传统机床加工范围大的优点，通过两自由度平行四边形并联机构形成基础龙门，在并联平台上附加两自由度串联结构的A、C轴摆角铣头，配以工作台的纵向移动，可完成五自由度的运动。该构型为国际首创。基于RT一Linux开发的数控系统具有的实时性和可靠性，能在同一网络中与多台PLC相连接，可控制机床的五轴联动，实现人机对话。该机床的作业空间4.5mx1.6mx1.2m，A轴转角±1050,C轴连续转角04000，主轴转速(无级)最高10000r/min，重复定位精度±0.01mm，可实现三维立体曲面如水轮机叶片，导叶的五轴联动高速切削加工。1.3数控机床的发展趋势随着科学技术不断发展，数控机床的发展也越来越快，数控机床也正朝着高性能、高精度、高速度、高柔性化和模块化方向发展。高性能：随着数控系统集成度的增强，数控机床也实现多台集中控制，甚至远距离遥控。高精度：数控机床本身的精度和加工件的精度越来越高，而精度的保持性要好。高速度：数控机床各轴运行的速度将大大加快。高柔性：数控机床的柔性化将向自动化程度更高的方向发展，将管理、物流及各相应辅机集成柔性制造系统。模块化：数控机床要缩短周期和降低成本，就必然向模块化方向发展，这既有利于制造商又有利于客户。我国近几年数控机床虽然发展较快，但与国际先进水平还存在一定的差距，主要表现在：可靠性差，外观质量差，产品开发周期长，应变能力差。为了缩小与世界先进水平的差距，有关专家建议机床企业应在以下6个方面着力研究：（1）加大力度实施质量工程，提高数控机床的无故障率。（2）跟踪国际水平，使数控机床向高效高精方面发展。（3）加大成套设计开发能力上求突破。（4）发挥服务优势，扩大市场占有率。米刚：基于VC+的数控车床滚珠丝杠副计算机辅助设计第2页共51页（5）多品种制造，满足不同层次的用户。（6）模块化设计，缩短开发周期，快速响应市场。数控机床使用范围越来越大，国内国际市场容量也越来越大，但竞争也会加剧，我们只有紧跟先进技术进步的大方向，并不断创新，才能赶超世界先进水平1.4课题研究的意义数控机床是采用数字控制技术，通过数字化的信息对机床的运动及其加工过程进行控制的机械设备。滚珠丝杠副由于其高速度、高精度、高效率、高灵敏度、维护简单等优点已成为当代数控机床伺服进给机构中应用最广泛的机械传动部件。滚珠丝杠副的强度、刚度、运动精度等性能对数控机床保持良好的运行状态具有决定性的影响。滚珠丝杠属标准化产品，其设计过程主要是选型和校核计算，但由于其型号规格非常多，设计过程中用到的公式、数据量也很大，因此设计过程比较复杂。而且，设计时还需要经常对各种参数进行修改和调整，从而相应地需要重新计算和校核，重复工作量相当大。因此，采用计算机软件来代替手工计算对于提高设计效率和缩短设计周期具有重要意义，提高设计的准确性和软件的实用性，具有极高的实用价值。本文在对数控机床借用软件实现自动化设计进行研究论证的基础上,通过访问Access数据库里的滚珠丝杠副标准型号，开发了基于VC+的数控车床滚珠丝杠副计算机辅助设计软件。工程技术人员只需具有一定的数控车床设计经验,就可使用该系统进行数控车床的参数化设计,从而能够大大减少数控车床性能研究与设计的工作量,提高产品的质量和生产效率，具有较强的处理实际问题能力。具体思路如图1-1所示。图1-1课题研究基本思路2010届机械设计制造及其自动化专业毕业设计（论文）第3页共51页第二章数控车床滚珠丝杠副设计方案2.1数控车床的基本参数及默认值基本参数是数控车床设计的基本技术数据，是根据数控车床的工艺用途及结构类型来确定的，它反映了数控车床的工作能力及特点，也基本上定下了数控车床的轮廓尺寸。另外，基本参数也是用户选购时的主要性能参数。（1）移动部件信息移动部件总质量（kg）：61.22移动部件最大进给速度（mm/min）：1200移动部件行程（mm）：200（2）机床精度及快进速度机床定位精度（m）：40机床重复定位精度（m）：16移动部件最大快进速度（mm/min）：250（3）电机参数选择主电机功率（kw）：7.5选择驱动电机类型：步进电动机（4）工件与主轴参数车削最大工件直径（mm）：400最大功率下的主轴转速（r/min）：852.2数控车床滚珠丝杠副模型简化数控车床滚珠丝杠副结构复杂，设计时，略有简化，如图2-1为滚珠丝杠副的剖视轴测图。图2-1滚珠丝杠副的剖视轴测图米刚：基于VC+的数控车床滚珠丝杠副计算机辅助设计第4页共51页2.3计算与校核的理论2.3.1受力计算已知工件直径D，额定功率mP，求刀具切削速度：60Dnv（21）机械效率=0.8，主切削力：310vPFmz（22）切削分力xF=0.25zF，zyFF4.0；查表设计手册得镶条紧固力fg，导轨动摩擦因数为，可知在切削下的导轨摩擦力：)(cvFFfgWF（23）不切削下的导轨摩擦力：)(0fgWF（24）)(00fgWF（25）可以得出最大轴向负载力：FFfYcmax（26）最小轴向负载力：0minFf（27）2.3.2动载荷与直径估算当量载荷cmfFmax，基本导程max0invL快进，得到当量转速：0max1000Lvnmm（28）额定动载荷cawmhamfffFnmmLC100603（29）根据定位精度maccuracyc和重复定位精度rmaccuracyc估算最大轴向变形:crmaccuracy)2131(1max（210）maccuracyc)4151(2max（211）取上述两式计算结果较小值，得max。滚珠丝杠螺母副的两个固定支承间距离为L=行程+安全行程+2x余程+螺母长度+支承长度，可推出最小螺纹底径md2：max02078.0LFdm（212）根据以上计算，初步选择丝杠副型号，公称直径0d，额定动载荷aC，螺纹底径2d。