CK6136型数控车床的设计【毕业论文+CAD图纸全套】

目 录 机电一体化产品综合课程设计任务书 . 2 前言 . 3 . 3 . 3 向） . 4 横向 ) . 6 算与选型（横向） . 7 2. 绘制横向进给系统装配图 . 11 . 12 . 12 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 三 明 学 院 机电一体化产品综合课程设计报告 题目： 数控车床的设计 姓 名： 学 号： 年 级： 系 别： 专 业： 指导教师： 2009 年 12 月 25 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 三明学院 机电一体化产品综合课程设计任务书 一、设计题目 ： 数控车床的设计 横向进给机械结构设计 二、设计原始资料： 主轴转速： 453000r/级 ) 最大回转直径； 360大加工长度： 700板及刀架重量： 1600N 刀架快速运动速度：纵向 8m/ 横向 6m/大进给速度： 纵向 60mm/r 横向 45mm/r 主电机功率： 床定位精度： 、设计工作内容： （ 1）进给传动系统设计计算 （ 2）横向进给系统装配图 1 张 （ 3）综合课程设计说 明书 1 份 四、设计完成时间： 2009 年 12 月 25 日 2010 年 1 月 15 日 学 生 姓 名 指 导 教 师 物理与机电工程系 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 前言 机电一体化系统设计课程设计是在我们学完了机电一体化之后进行的，这次通过设计让我们获得综合运用过去所学过知识，独立进行一次机电结合的设计训练，学会了进给传动系统设计计算，并且通过课程设计掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处，能够做到熟练运用。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予批评指教。 横向进给的计算和选型主要包括：计算切削力、选择滚珠丝杠副、设计减速箱、选择步进电动机等。 削力的计算 以下是横向切削力的详细计算过程。 设工件材料为碳素结构钢， 50；选用刀具材料为硬质合金具几何参 数为：主偏角 60r ，前角 100，刃倾角 5s；切削用量为：背吃刀量 ，进给量 f=r，切削速度05m/表 3： 795,.0,940, .9,.6,880,.0,.5, 查表 3：主偏角 r 的修正系数倾角、前角和刀尖圆弧半径的修正系数值均为 由 经 验 公 式 （ 3 ， 算 得 纵 向 主 切 削 力 =向主切削力为纵向的一半所以横向主切削力 由经验公式 f: 向进给切削力 向力珠丝杠副的的计算和选型（横向） 算最大工作载荷 横 向 导 轨 为 燕 尾 型 ， 查 表 （ 3 K= =根据y=x=得： 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 计算如下： 根据任务书溜板及刀架重量 600N )2( =（ 600） =算最大动负载v=初选丝杠导程 ，则此时丝杠转速 m 0/1000 h 刀具寿命 5000h，代入 60 10/60 ， 则滚珠丝杠副寿命 系数： 8110 1 50 009060 60 L（单位为： 查表 3取 载荷系数 ，再取硬度系数 入式（ 3得 最大动作载荷 ： 0 2 珠丝杆副的 初选型号 根据计算出 的最大动载荷， 查表 3用 滚珠丝杠副，公称直径 32本导程 螺母滚珠总圈数 3 2=6 圈，内循环，精度等级 4级 ，额定动载荷为 9500N，满足要求。 动效率的计算 将 公 称 直 径 20 ，基本导程 ， 代 入 a r c t a n ( 0dP h 。将摩擦角 10 ，代入 ) 所以 得传动效率 % 度的验算 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 横向进给滚珠丝杆支撑方式草图 先画出此横向进给滚珠丝杆支撑方式草图，撑间距 a=550的弹性模量 E=105表 3珠直径 得丝杠底径 2d =公称直径 滚珠直径 丝杠截面积 222 74/ (1）忽略式 3杠的拉伸或压缩变形量 aF m 1 (2）滚珠与螺纹滚道间接触变形2。 根据公式 3)/(0 ，求得单圈滚珠数目 Z=26，该型号丝杠为双螺母，滚珠圈数为 3 2=6，则滚珠总数量Z=26 6=156。滚珠丝杠 预紧时，取轴向预紧力 J 73/ 。则由式（ 3求得滚珠与螺纹滚道间的接触变形量 22 ，因为丝杠加有预紧力，且为轴向负载的 1/3，所以实际变形量可减小一半， 。 (3）将以上算出的 1 和 2 代入21 总，求得丝杠总变形量 总 。由表 3，对于跨度 550 4 级精度滚珠丝杠允许变动量为 m20 ，可见丝杠刚度足够。 杆稳定性校核 根据式（ 3计算失稳时的临界载荷纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 22式中： 刚 E=105杆截面惯性矩 64/42 K=3 表 3于本设计： 4442 3 6 864/ 5503 3 8 =m=不会失稳。 综上所述，初选的滚珠丝杠副满足使用要求。 横向 ) 为了满足脉冲当量的设计要求和增大转矩，同时也为了使传动系统的负载惯量尽可能地减小，传动链中常采用减速传动。本设计中，横向减速箱选用齿轮传动。 今初选电动机型号为 130相混合式，最大静转矩为 40N m，十拍驱动时步距角 运行矩频特性查表 4细技术参数如表 4 动比 已知电动机的步距角 =横向脉冲当量取 x=冲，滚珠丝杠导程 根 据 式 （ 3 算 得 传 动 。 动轮最高转速 1n 由设计说明书可得到主轴的最大转速为 3000r/级） 小齿轮齿数取 5，大齿轮齿数 0，模数 m=2， 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 齿宽 2， 0力角 20 ,1 0 0,50 2211 节圆直径 0 42,542 2211 齿顶圆直径中心距 5)(2/1 21 向） 步进电动机转轴上的总转动惯量珠丝杆的公称直径 20 ， 总长 (带轴 ) 50 ，导程 ，材料密度 33 /1085.7 ；横向移动部件总重量G=1600N；传动比 5.2i 。 参照表 4： 滚珠丝杆的转动惯量 242244 s ； 小齿轮的转动惯量 23244414 11 大齿轮的转动惯量 23244424 22 在设计减速箱时，初选的横向步进电动机型号 130表中查得该型号电动机转自的转动惯量 248 。 21212)()(4 1 选用快进速度 ； m 0 0 0)3 6 0/( ； m 2 0 0/121 ； 60 则加在步进电动机转轴上的总转动惯量为： 2322122 1500/6(1604 1 算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 (1)快速空载启动时电动机转轴所承受的负载转矩4知，1速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩 擦转矩0T。因为滚珠丝杠副传动效率很高，根据式（ 4知，0以忽略不计。则有： m a T（ 1 根据式（ 4考虑纵向传动链的总效率 ,计算快 速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩： 1602m a x a （ 1 式中500r/ 设步进电机由静止到加速至向传动链总效率 =由式（ 1得： 5 0 m a x 由式（ 4知，移动部件运动时，折算到电动机转轴上的摩擦转矩为： ()2 G PT i （ 1 式中 导轨的摩擦因素，滑动导轨取 垂直方向的工作负载，空载时取 0； 横向传动链总效 率，取 则由式（ 1得： 6000(最后由式（ 1求得快速空载起动时电动机转矩所承受的负载转矩为： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 a （ 1 (2)最大工作负载状态下电动机转轴所承受的负载转矩24知，2算到电动机转轴上的最大工作负载转矩动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩f 很小 ,可以忽略不计 2eq t T(1其中，折算到电动机转轴上的最大工作负载转矩 式 (4算。本设计中在对滚珠丝杠进行计算的时候，已知进给方向的最大工作载荷,则有： 2 再由式 (4算承受最大工作负载 况下，移动部件运动时折算到电动机转 轴上的摩擦转矩： 20 0 0 5 2 最后由式 1求的最大工作负载状态下电动机转轴所承受的负载转矩： （ 1 经过上述计算后，得到加在步进电动机转轴上的最大等效负载转矩： 05.4,m 1 进电动机最大静转矩的选定 考虑到步进电动机采用的开环控制，当电网电压降低时其输出转矩会下降，可能造成丢歩，甚至堵转。因此，根据要考虑安全系数。本设计中取安全系数 K=4，则步进电动机的最大静转矩应满足： a x(1买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 对于前面预选的 130步进电动机，由表可知，其最大静转40 ,可见完全满足式（ 1要求。 进电动机的性能校核 (1)最快工进速度时电动机输出转矩校核 任务书给定横向最快工进速度冲当量=冲，由 式（ 4出电机对应的运行频率50/(60z=1500 130运行矩频特性图 6以看出，在此频率下，电动机的输出转矩37 ,远远大于最大工作负载转矩 满足要求。 (2)最快空载移动时电动机输出转矩校核 任务书给定横向最快空载移动速度000mm/照式（ 4出电机对应的运行频率000/(60 10000表 4得，在此频率下，电动机的输出转矩 12于快速空载起动时的负载转矩 .3 ,满足要求。 (3)最快空载移动时电动机运行频率校核 最快空载移动速度000mm/对应电动机的运行频率 0000表 4知1305000见没有超出上限。 (4) 起动频率的计算 已知电动机转轴上的总转动惯量23103.8 ,电动机转子自身的转动惯量 248 ,查表 4知电动机转轴不带任何负载时的最高空载起动频率 q=1500由式（ 4以求出步进电动机克服惯性负载的起动频率为： 0 81 上式说明，要想保证步进电动机起动时不失歩，任何时候的起动频率都必须小于 908际上，在采用软件升降频时，起动频率选的很低，通常只有 100 100 脉冲 /s）。综上所述，本设计中横向进给系统选用130以满足设计要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 横向进给系统装配图草图 在完成滚珠丝杠螺母副、减速箱和步进电动机的计算、选型后，就可以着手绘制进给传动机构的装配图了。在绘制装配图时，需要考虑以下问题： (1) 了解原车床的详细结构 ，从有关资料中查阅床身、床鞍、中滑板、刀架等的结构尺寸。 (2) 根据载荷特点和支承形式，确定轴承的型号、轴承座的结构，以及轴承的预紧和调节方式。 (3) 考虑各部件之间的定位、连接和调整方式。例如：应保证丝杠两端支承与螺母座同轴，保证丝杠与机床导轨平行，考虑螺母座、支承座在安装面上的连接与定位，齿轮减速箱的安装与定位等。 (4) 考虑密封、防护、润滑以及安全机构等问题。例如：丝杠螺母的润滑、防尘防铁屑保护、轴承的润滑及密封、行程限位保护装置等。 (5) 在进行各零部件设计时，应注意装配的工艺学，考虑装配 的顺序，保证安装、调试和拆卸的方便。 (6) 注意绘制装配图时的一些基本要求。例如：制图标准，视图布置及图形画法要求，重要的中心距、中心高、联系尺寸和轮廓尺寸的标注，重要配合尺寸的标注，装配技术要求、标题栏等。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 通过本次课