毕业设计论文（托板内存式MK7120型精密数控平面磨床砂轮架及垂直进给机构和立柱设计）【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 湖 南 科 技 大 学 毕业设计（论文） 题 目 托板内存式 精密数控平面磨床 砂轮架及垂直进给机构和立柱设计 作者 学院 专业 学号 指导教师 2015 年 5 月 25 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 湖 南 科 技 大 学 毕业设计（论文）任务书 机电工程 院 机械设计制造及其自动化 系（教研室） 系（教研室）主任 : （签名） 年 月 日 学生姓名 : 赫荣玉 学号 : 1103010124 专业 : 机械设计制造及其自动化 1 设计（论文）题目及专题： 托板内存式 精密数控平面磨床砂轮架及垂直进给机构和立柱设计 2 学生设计（论文）时间：自 2015 年 3 月 10 日开始至 2015 年 5 月 29 日止 3 设计（论文）所用资源和参考资料： 1关慧贞、冯辛安 北京：机械工业出版社， 2毛谦德、李振清 北京：机械工业出版社， 3文怀 心、夏田 M化学工业出版社 ,2005 4 设计（论文）应完成的主要内容： （ 1）磨床的总体布局设计； （ 2）砂轮架设计计算，绘制砂轮架机械结构装配图； （ 3）砂轮架垂直进给机构的设计，伺服电机和滚珠丝杠副设计计算，垂直进给机械 机构装配图；绘制相关零件图； （ 4）磨床立柱设计，绘制立柱零件图； （ 5）磨床数控系统设计和选用； （ 6）翻译指定的英文专业文献； （ 7）撰写毕业设计论文（说明书）。 5 提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求： 图纸总工作量折 合 张以上，毕业设计论文字数不少于 考文献至少 15篇以上。 6 发题时间： 2015 年 1 月 20 日 指导教师： （签名） 学 生： （签名） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 湖 南 科 技 大 学 毕业设计（论文）指导人评语 主要对学生毕业设计（论文）的工作态度，研究内容与方法，工作量，文献应用，创新性，实用性，科学性，文本（图纸）规范程度，存在的不足等进行综合评价 指导人： （签名） 年 月 日 指导人评定成绩： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 湖 南 科 技 大 学 毕业设计（论文）评阅人评语 主要对学生毕业设计（论文）的文本格式、图纸规范程度，工作量，研究内容与方法，实用性与科学性，结论和存在的不足等进行综合评价 评阅人： （签名） 年 月 日 评阅人评定成绩： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 湖 南 科 技 大 学 毕业设计（论文）答辩记录 日期： 学生： 学号： 班级： 题目： 提交毕业设计（论文） 答辩委员会下列材料： 1 设计（论文）说明书 共 页 2 设计（论文）图 纸 共 页 3 指导人、评阅人评语 共 页 毕业设计（论文） 答辩委员会 评语： 主要对学生毕业设计 （论文） 的研究思路，设计（论文）质量，文本图纸规范程度和对设计（论文）的介绍，回答问题情况等进行综合评价 答辩委员会主任： （签名） 委员： （签名） （签名） （签名） （签名） 答辩成绩： 总评成绩： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 i 摘 要 本文设计了一台托板内存式精密数控平面磨床，用于机械制造业及模具制造业平面和台阶面的精密磨削加工。 主要包括 磨床总体布局、砂轮架、垂直进给机构、立柱和硬件电路等设计。磨床采用托板内存式， 前后床身为整体式结构，龙门立柱内设计 有内存式结构的拖板砂轮架 ， 通过砂轮架实现磨床的垂直进给运动和横向进给运动，磨床刚性好，磨床纵向进给运动由工作台工件实现；砂轮架设计包括砂轮架主轴设计计算及其刚度校核及其结构设计；垂直进给机构设计包括滚珠丝杠副设计计算、选型、校核和其他零件的设计计算及选型， 垂直进给机构伺服电机驱动滚珠丝杠做旋转运动，通过滚珠丝杠副螺母座带动与其连接的立柱箱体上下运动，实现了内存式砂轮架的垂直进给运动；磨床硬件电路采用西门子 802由 床控制面板、个人计算机、调试电缆、输入 /输出模块、驱动器和总线组成 。该磨床 各机构通过设计计算及校核调试，已经满足既定技术参数要求和功能要求。通过上述的设计，最终完成了托板内存式 密数控平面磨床砂轮架及垂直进给机构和立柱设计任务。 关键词 ： 数控平面磨床、托板内存式、砂轮架、垂直进给机构、立柱 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 n a is be of in of of is is a of of by by of of of of of of to do so go up of 02D a of is 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 第一章 绪 论 . - 1 - 题背景及目的 . - 1 - 内外研究现状 . - 1 - 题研究方法 . - 3 - 文的构成及研究内容 . - 4 - 论文的构成 . - 4 - 设计研究的内容 . - 4 - 计的主要技术参 数 . - 4 - 第二章 磨床总体布局设计 . - 6 - . 错误 !未定义书签。 床总体布局应满足的要求 . 错误 !未定义书签。 械 制造装备应满足的一般功能 . 错误 !未定义书签。 体布局方案选择 . 错 误 !未定义书签。 体布局设计 . 错误 !未定义书签。 第三章 砂轮架的设计 . - 7 - 轴的 设计及校核 . - 7 - 轴的设计 . - 8 - 轴的刚度校核 . - 10 - 承的设计 . - 13 - 轴电机的选择 . - 14 - 轴器的选择 . - 14 - 第四章 垂直进给机构的设计 . - 15 - 直进给机构布局设计 . - 15 - 削力 的计算 . - 16 - 珠丝杠副设计 . - 18 - 珠丝杠副设计使用中应注意的问题 . - 18 - 珠丝杠副设计步骤 . - 19 - 珠丝杠副驱动电机的选择 . - 27 - . - 27 - . - 27 - . - 28 - . - 29 - . - 29 - 算转矩 . - 29 - 号选择 . - 30 - 轴器的校核 . - 30 - 第五章 磨床立柱的设计 . - 31 - 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 床立柱简介 . - 31 - 柱的受力情况 . - 31 - 柱工作过程概述 . - 31 - 柱的设计 . - 32 - 第六章 硬件电路的设计 . - 33 - 控电路的介绍 . - 33 - 门子 802. - 33 - 02. - 33 - 控系统接线图 . - 34 - 第七章 结论 . - 35 - 参考文献 . - 36 - 致谢 . - 37 - 附录 A：磨床总体布局 附录 B：磨床垂直进给机构装配图 附录 C：磨床砂轮架装配图 附录 D：磨床立柱零件图 附录 F：砂轮架主轴零件图 附录 G：数控系统电路接线图买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 1 - 第一章 绪 论 题背景及目的 数控磨床是通过磨具磨削加工工件表面的机床。使用高速旋转的砂轮进行加工磨削是一大部分磨床的特点，而砂带磨床、珩磨机和研磨机等 小部分进行加工时是使用油石、砂带等其他磨具和游离磨料的。数控磨床的范畴包括数控平面磨床、数控内外圆磨床、数控立式万能磨床、数控成形磨床等 1。 电子信息技术快速发展是当今社会的主流，所以世界磨床行业也进入数字化制造技术时代，即机电一体化时代，其代表作品之一就是数控磨床。 我国数控磨床起源于上世纪 80 年代，相对其他国家起步较晚。但是，这并没有阻碍我国数控磨床的快速发展，经过了多年发展，已经由成长期迈入成熟期。数控磨床是制造业的加工母机，它在航天工业、汽车制造业、兵器制造业等行业都有广泛应用。我国正处于工业 化中期，发展极其迅猛的钢铁、机械、化工等行业都依赖于磨床的制造发展，由此可见未来的磨床市场尤其是数控磨床市场前景广阔。 行业规模的扩大驱动着国产中高档数控磨床的进步，全面提升了数控磨床的整体水平。伴随着产业的快速发展，数控磨床仍存在问题，表现在： 1、数控化水平较低。不到 30%的生产值数控化率使得高档数控磨床配套部件只能依靠进口； 2、功能部件生产发展缓慢； 3、产品结构水平偏低 2。 所以本次设计研究有以下目的及意义： (1)了解数控平面磨床的结构、特点及功能部件； (2)提高数控磨床结构性能； (3)培养学生的自 主设计能力。 内外研究现状 从 1997 年欧洲机床展览会的调查数据可以看出，磨削是应用的最主要的加工技术这一观点得到了四分之一的企业的赞同，高于车、钻等其他加工技术。相应地，在企业中磨床占机床的比例高达 42%，同样远高于车、铣、钻床等占有比例。由此可见，在精密加工中，有许多零部件要达到其要求是通过精密磨削来实现的，而精密磨削加工离不开精密磨床，因此在精密加工中，精密磨床占有非常重要的作用。 我国开始生产液压传动的平面磨床约在 50 年代初。磨头移动式卧轴矩台平面磨床 372B 首先在上海机床厂被制造出来以后 , 各大 机床厂也相继制造了平面磨床。平面磨床的型式有拖板移动式、立柱移动式和磨头移动式和龙门式等型式。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 2 - 平面磨床的类型及结构特点如表 表 面磨床的类型及结构特点 系号 结构形式 精度及性能 贯标情况 备注 1 拖板移动 好 容易达到 结构限制，做不了大规格机床 2 立柱移动 好 容易达到 产量相对较小 3 龙门式 最好 完全贯标 产量逐年增加 4 磨头移动 较好 不易达到 市场产量最大 国内生产的磨头移动式平面磨床一般都是普通级精度 , 规格较少，但是磨头移动式平面磨床具有很多优点 ，比如工艺简单 ,加工装配方便，使用广泛等。是这种型式。国外工业发达国家的公司，例如美国 德 大利 于国外公司在平面磨床系列设计方面的有成果，其磨床的工作精度相当于我国精密级平面磨床的精度，这是值得我们学习和重视的。如今意大利生产磨头移动式平面磨床的公司最多。由于从国外进口，国内很多地方都已经有了这些意大利公司的产品。因为机床规格能满足各类用户的需求 ,他们普遍反映有较好 的质量与性能。意大利 70 年代卧轴矩台平面磨床的结构特点为：总体布局有二种，一种是磨头拖板在立柱的侧面。制造工艺及装配简单使得这种型式使用最为广泛，缺点是颠覆力矩较大，这就导致磨头垂直进给灵敏较差 , 较难达到微量进给；另外一种是磨头拖板在立柱的中间。这种型式与前一种相反，它消除了拖板磨头对立柱的颠履力矩，从而磨头垂直进给灵敏度较好。 这些系列平面磨床的前后床身铸造成一体 ,后床身上面安装立柱，后床身对称加宽处内部作为冷 却液池，前床身中间安装液压部件 , 底部作为油池贮油，这样使床身有足够的刚度以保持机床精度稳定。床身较长的机床都安装散热器的目的是为了降低油温和减少热变形。 立柱是磨头随拖板做垂直运动的支撑，在负载情况下应保证精度稳定。立柱结构分为单立柱和双立柱二种。单立柱的立柱加工工艺复杂，装配方便。双立柱的立柱加工方便，装配复杂。拖板是一个相当复杂的铸件 ,其上有两组相互垂直的导轨。矩形导轨与立柱导轨相互配合 , 能沿着立柱导轨作垂直上下移动。拖板内安装横进给机构及作横向移动的油缸。横向燕尾形导轨与磨头体壳导轨相配合 , 使磨 头能沿着拖板燕尾形导轨作横向移动。 工作台底部有矩形及三角形导轨。工作台顶面为安装电磁吸盘和夹具的基准买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 3 - 面。工作台移动由安装在床身上的油缸带动。与国内的设计不同的是，工作台宽度是最大磨削宽度减去砂轮宽度，而国内的磨床是工作台宽度与最大磨削宽度相同。 横进给机构安装在拖板上部，垂直进给机构安装在床身前端面左面。转动手轮通过蜗杆斜齿轮传到丝焊螺母使磨头上下移动。快速升降运动是通过在手轮轴中间加一套蜗杆斜齿轮接上快速电机来实现。液压油缸推杆带动棘轮棘爪可实现自动垂直进给 ,手动微量垂直进给是用手柄通过凸轮推动 棘轮棘爪实现。 80 年代卧轴矩台平面磨床的结构特点为：机床外形整齐 , 线条美观。立柱在床身左侧 , 拖板和磨头侧挂在立柱侧面 , 沿着立柱的垂直导轨上下移动。磨头可沿着拖板燕尾形导轨作横向移动。工作台安装在床身导轨上 , 由二只柱塞式油缸拖动作纵向运动。在床身安装有电磁工作台的控制器，冷却水箱和磁性过滤装置则在床身右端。机床的操作手轮、手钮都安装在正前方，操作很方便。 拖板是磨头移动式平面磨床的主要铸件。其上有二组导轨 , 一组作为磨头垂直移动用 , 另一组作为磨头横向移动用 , 这二组导轨相互垂直。 床身为箱形结构的 铸件，矩形导轨和三角形导轨顶面上铸有油坑，油坑里可安装耐磨塑料的油环 ,油环端面高出导轨面约 当工作台导轨在其端面上擦过时 ,使油环旋转并把润滑油涂到导轨面上。 立柱为一个有着矩形导轨的箱形结构。其特点是立柱的导轨把拖板的导轨包围住，这样大大增加了立柱的刚性。立柱与拖板结合处的导轨位于立柱中心的一侧 ,位于同一侧的还有使拖板上下移动的丝杆。这样的好处是，当磨头在拖板燕尾导轨上作横向移动时 , 其重心始终在立柱导轨跨距间来回移动 ,立柱刚性好提高了横向移动的精度 3。 题研究方法 拟采取的研究方法（或技 术路线）： 精密数控平面磨床的结构有初步认识； 阅各种文献资料，了解数控平面磨床的整体布局及进给系统，进行精密数控磨床整体布局的设计； 行砂轮架垂直进给机构的设计，伺服电机和滚珠丝杠副设计计算，垂直进给机构结构装配图，绘制相关零件图； 译、参考英文文献进行设计计算，用 件绘制进给系统的装配图、零件图及数控系统的硬件连线图 ； 点问题通过广泛查阅文献资料或 与组内同学相互讨论以及实地考察来解决。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 4 - 文的构成及研究内容 论文的构成 1. 绪论 2 数控平面磨床总体 布局 设计 3砂轮架设计 4. 垂直进给机构设计 5 磨床 立柱的设计 6硬件电路设计 7总结 8参考文献 9致谢 设计研究的内容 本课题设计一台精密数控平面磨床 砂轮周边磨削平面，也可以磨削台阶平面。用于机械制造业及工具模具制造行业，能加工各种难加工材料。 设计的主要内容有： 1磨床的总体布局设计； 2砂轮架设计计算，绘制砂轮架机械结构装 配图； 3. 砂轮架垂直进给机构的设计，伺服电机和滚珠丝杠副设计计算，垂直进给机械机构装配图；绘制相关零件图； 3磨床立柱设计，绘制立柱零件图； 4磨床数控系统设计和选用； 5翻译指定的英文专业文献； 6撰写毕业设计论文（说明书）。 设计基本要求：图纸总工作量折合 纸 3 张以上，毕业设计论文字数不少于 考文献至少 15篇以上 计的主要技术参数 主要参考参数： 工作台面尺寸（宽 长）： 200 500（ 630） 可磨削最大工件尺寸（宽 长 高）： 200 500（ 630） 360 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 5 - 3. 工作台 工作台纵向移动速度（无级）： 0 m /m 作台横向 自动进给：连续（无级）： 断续（无级）： 工作台一行程 4. 砂轮架 砂轮架垂直快速升降速度： 400mm/垂直自动进给： 0 1 0 2 m m，最小进给量： 轮尺寸（外径 宽 内径） 200 20 32，砂轮转速 3000r/5. 加工指标 磨削表面粗糙度 加工后表面对基面的平行度为 300： 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 6 - 第二章 磨床总体布局设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 7 - 第三章 砂轮架的设计 砂轮架的设计在磨床的设计中是非常重要的一部分，尤其是磨头的旋转平稳性， 主轴的刚性以及主轴驱动电机的动平衡都会对磨削的精度有很大影响。因此合理地设计砂轮架对达到磨削精度有很大的意义，尤其是主轴的设计和电机的合理选择，具体的设计过程如下： 轴的设计及校核 主轴是磨床中非常重要的零件，它对磨削的精度 质量和平稳性都有较大的影买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 8 - 响，因此要对它的刚度有较高的要求。 轴的设计 1. 磨削力的计算 （ 1）由一个平面磨削力的经验计算公式得： 2 8 2 其中： 磨削过程中的最大切向磨削力 (N)； 垂直方向的进给量 ( 纵向进给量 (mm/ 砂轮转速 (m/s)。 m a x m a x m a x m i 8 6 0 . 4 4 1 . 0 628282t p w sF a v v （ 由设计的参数要求可知：5m/于电机转速为3000r/轮尺寸 (外径宽内径 ) 200 20 32，因此 v v s 6 0 1 0 0 0s （ 其中： 砂轮线速度 (m/s)； N 电机转速 (r/ D 砂轮外圆直径 ( 3 0 0 0 2 0 06 0 1 0 0 0 m/s v s ，即 31.4 m/s 所以 0 . 8 6 0 . 4 4 1 . 0 62 8 2 8 2 0 . 0 2 2 5 3 1 . 4 1 0 4 0 4 7 9 6 N m 磨削经验表明，法向磨削力跟切向磨削力的大小存在一个比值 k（ /k）的关系 ,磨削普通钢料时 k 的取值范围为 削陶瓷时 22。综合考虑各方面的因素，磨削普通钢料时取 k =削陶瓷时取 k =20。则磨削普通钢料时的法向磨削力的最大值为： 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 9 - m a x 1 . 8 1 0 4 . 4 1 1 8 7 . 9 3 8 N （ 2）由陶瓷磨削力的经验计算公式（该公式应用了最小二乘法线性回归求出的各种陶瓷的单位磨削力的经验公式）得： 对于 2瓷： 0 . 4 6 9 0 . 4 6 8 0 . 7 4 21 6 6 . 8 6n s w pF v v a 0 . 7 7 9 0 . 7 0 1 0 . 9 2 76 0 . 7 8 9t s w pF v v a 0 . 4 6 9 0 . 4 6 8 0 . 7 4 21 6 6 . 8 6 3 1 . 4 2 5 0 . 2 = = 20= 对于23 0 . 4 9 8 0 . 6 1 7 0 . 9 1 82 1 6 . 8 4 3n s w pF v v a 0 . 8 2 6 0 . 5 0 9 1 . 2 0 74 0 5 . 5 9 2t s w pF v v a 0 . 4 9 8 0 . 6 1 7 0 . 9 1 82 1 6 . 8 4 3 3 1 . 4 2 5 0 . 0 2 = = 20 = 综上所述得： m 8 7 8 N 故 m a xm a x 1 0 4 . 4 1 0 . 1 1 0 . 4 1 r N m 了解各个方向最大磨削力的大小是进行合理的结构设计的前提条件，也是各个零件尺寸和结构设计的基础。在磨削过程中对磨削精度的影响也较大是纵向和垂直方向的磨削力。为了合理的选择主轴电机，首先也得计算出磨削情况下可能的最大磨削力 6。 由于该磨床主轴转速为 3000 r/ 由以上计算可知砂轮线速度为 v s m/s，由此可计算出磨削的最大功率为： 550（ 2 7 50 3 0 50 考虑到传动效率和安全系数等因素，可以先暂定电机的额定功率为 4买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 10 - 进行下面的设计。 根据一个关于轴直径大小的估算公式： 30 式中： D 设计轴的直径（ ； 0A 一个参考系数，跟材料有关，可查表得0A=115； p 传动的最大功率（ 取 4行设计； N 主轴的转速（ r/。 3 4115 3000D =虑到一定的安全系数和刚度的要求，取 D =20 主轴的刚度校核 一般来说，如主轴的刚度达到设计要求则其强度一般来说都是满足要求的，故磨床主轴只进行弯曲刚度和扭转刚度的校核。 1. 主轴的弯 曲刚度校核 由于主轴是阶梯轴，不便于计算，为了简化计算，可以把阶梯轴看成是当量直径的光轴，然后在按照材料力学计算公式计算，以下主轴的设计和校核主要参考文献。 主轴结构尺寸如图 示。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 11 - 图 轴结构尺寸图 当量直径位为 计算公式为 414 zi （ 式中： 阶梯轴第 ； 阶梯轴第 ； L 阶梯轴的计算长度（ ； z 阶梯轴计算长度内的轴段数。 将各段的长度和直径代入得 444444444414 2050241528154823040383616328230522252050 ni 0 9 1 4 8 3 44 过简化后的主轴受力模型如图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 12 - 图 轴受力模型图 如图 移 它的位移影响 相对很小，因此只需校核 64922222102 2 6 061 2 32 6 822 6 7622332 a n 8492101 3 2 a 刚度要求较严的轴 ly 于 ， ，因此按弯曲刚度校核是符合要求的，那弯曲强度也自然符合要求，且该变形为弹性变形，经过无火花磨削后不会对精度有大的影响。 2. 主轴扭转刚度校核计算 轴的扭转变形用每米长的扭转角来表示。圆轴扭转角 m/单位为 ，计算公式为： 对于阶梯轴 zi 式中： L 阶梯轴受扭矩作用的长度（ ， L =554 G 轴的材料的剪切弹性模量（ 对于钢材 ,取 G =410 轴第 i 段所受的扭矩（ N m）； 轴第 i 段的长度（ 第 ,对于圆轴， 432i ip ； 买文档就送