数控机床的部分进行设计说明书论文【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 - 1 - 转塔式数控加工中心设计 摘 要 数控机床是一种高科技的机电一体化产品，是现代制造技术中不可缺少的生产手段。随着科技的不断发展，数控机床在国内也进入了实用化阶段，但在目前我国许多国营大厂都有一批老机床，若在老机床的基础上对其进行改造，配以数控技术，这样不仅可降低成本，而且可提高老机床的使用寿命。因此，我们毕业设计的题目就是将普通铣床改为集镗、铣、钻为一体的八轴转塔式简易加工中心，实现不用人工换刀的情况下，短时间内进行镗、铣、钻的转换，这样不仅可以提高生产效率和加工精度，并且还可以降低成本。我主要负责机 床的整体布局和八轴转塔自动换刀装置的设计。在机床的整体布局方面，我从人机工程学和产品造型两方面对机床进行设计。八轴转塔自动装置的工作原理是在八个轴上事先根据工序的安排将加工中所需要的刀具装夹好，当将油注入中心油缸后，产生压力带动整个转塔头使八轴转塔旋转，使其实现自动换刀的功能。这套简易的数控加工中心也应用了近年来才发展起来的变频技术，从而提高了其中的科技含量。由于现在国内的国营大厂都面临老机床淘汰的情况，因此在老机床的基础上进行数控改造是很有市场前景的，从而进行这次毕业设计也是比较实用的。 关键词 ：数控技 术，八轴转塔头，变频技术，自动换刀 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 2 - he of in of in a a to of as a of in of be of of As a in to a 55 0 of be to (a) be a by of in in a of by at (b) c) Of in of (a) to a of to in in (b) in in (c) on (d) (e) of of as an is a 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 3 - to be (a) (b) (c) in on or b y a or in as to of to of 83, to be at up to p=200 1000 To up 10 C in of of of to of of in of in of a of 6 (88% 6% % a of a 0% Ni 0% on a is is a On of an to of to is it to A is in in in 16 H, to of 故主动轮上的包角合适。 6. 计算 V 带的根数 z。 由式 z= 查机械设计表 c 和 d 得 和 得 z= z=6 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 18 - 7. 计算预紧力 式 00* v/z+查表 （机械设计）得 q=kg/m 则 8. 计算作用在轴上的压轴力 Q 由式 Q=2*z*F0* 1/2) 得 Q= 齿轮传动的设计 1初步设计。 由式 1951*（ * 1/3 行估算。 由机械设计手册表 234 22 和图 232 18d 可查得 K= 300 N/ u=n1/60/360=1, 1300/182 N/ 1951（ 182） 1/3=85.1 几何计算。 根据机械设计手册表 234 4 计算如下： 齿数：取 9,则 z2=u*9 分锥角： 1=5 2=90 =45 大端模数： me=9=取 .5 端分度圆直径： z1*9*5.5 z2*9*5.5 均分度圆直径： R= )=mm 均模数： Mm=)=锥距： Re=* =宽： b= R*取齿宽为 20端齿顶高： 1+.5 .5 端齿根高： 1+c*mm 1+c*顶角： 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 19 - 齿根角： e= 顶锥角： 1+ 5 += 根 锥角： 1- 5 = 大端齿顶圆直径： *=mm 装距：根据结构确定 002=100顶距： =k2=端分度圆齿厚： s1= /2+2*x1* * 端分度圆弦齿厚： 6/=mm 端分度圆弦齿高： =量齿数： z1/=27 7 端面重合度 : +/2 式中： (2= 且标准齿中 , 1,c*= =20 则 接触强度校核。 由式 H=（ A*u+1)/u） 1/2*zE*zH* 分度圆的切向力为： 由机械设计手册表 234 21、表 234 24、式 234 3、 234 4、表 234 25、 图 234 21、表 232 29 和式 234 10 可得： 使用系数 载荷系数 荷分布系数 荷分配系数 1 节点区域系数 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 20 - 弹性系数 重合度、螺旋角系数 =齿轮系数 H= 而 x*机械设计手册图 232 18d 和图 232 21 可得 试验齿轮接触疲劳极限 300 N/寿命系数 润滑油膜影响系数 小安全系数 尺寸系数 工作硬化系数 ,由表 10 3 查得 由机械设计表 10 2、 10 4 及图 10 13 查得： 使用系数 载荷系数 K=V* 按实际的载荷系数校正所算的得分度圆直径。 由机械设计式 10 10a 得： d1= K/5.6 计算模数 m. m=d1/按齿根弯曲强度设计。 由式 m 2K* d/( F) 1/3 进行计算。 确定公式内的各计算数值。 由机械设计图 10 20d 、 10 18，查得 大小齿轮的弯曲疲劳强度极限 80 曲疲劳寿命系数 计算弯曲疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数 s= s= 计算载荷系数 K. K=V* 由表 10 5（机械设计）查得： 齿形系数 力校正系数 计算大小齿轮的 F,并加以比较 小齿轮的数值大。 设计计算。 由以上条件可得： m3. 63 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 23 - 对 比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数。由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（及模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数 整为标准值 m=4 接触强度算得的分度圆直径为 95.6 z 1=d1/m= 4 z2=u*8 4几何尺寸计算。 计算分度圆直径。 d1=m*6 d2=m*32 计算中心距。 a=(d1+2=164 计算齿轮宽度。 b= d*9.2 取 5 0 验算。 T1/ t/b=224 N/00 N/ 合格。 轴部分的设计计算 1. 确定主轴材料。 参阅有关资料，选取主轴材料为 402. 主轴直径的选择。 由金属切削机床设计表 5 12 查得： 主轴前轴径 0 100, 取 00 轴径 1=80 主轴内孔直径、悬伸量、合理跨距及主轴长度。 当 d/D=，空心轴的刚度为实心主轴刚度的 90%，也就是对刚度影响不大，平均直径 D=90 主轴内孔直径 d=D/2=45 设计方案选：前轴承为 3182120 型，后轴承选为 318211 型 按类比法参考金属切削机床设计表 5 14： 取 a/ 定悬伸量为 a=100 金属切削机床设计图 5 57，查出前、后轴承的刚度为： 1000000 N/ 500000 N/ c1/惯性距： I=/64*(9 *9 =302 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 24 - =EI/c1/a=金属切削机床设计图 5 44 查得 : L0/a= 50 主轴长为 350 . 主轴静刚度的计算。 1） 切削力的作用点： s = a+w (对铣床 w=B) 而对端铣刀： B=60 s=160 轴组件计算简图 l=250 s=160 b=150 c=100 A B C Q 已知切削力： （纵向） （横向） 垂直） ) 计算切削力 P 作用在 s 点引起主轴前端点的挠度 *(90 06 P=(1/2 =P*3l+s)*(l+c)/ sc/= 3) 计算力偶矩 M 作用在主轴前端 c 点产生的挠度 *c2/l+c)/ c/其中 M= =0=176202N* ) 计算驱动力 Q 作用在两支承之间时，主轴前端 c 点的挠度 -b*c*(2(6l+c)*(=) 求主轴前端 c 点的综合挠度 p= = Q = = 由于顺铣 M =0 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 25 - p+=z 轴上的分量代数和为： p+ 综合挠度 ： 1/2= *c= zs/c= 1/2= 且 J=000 JJ=120 n/m 故 合格。 的设计 1. 轴的材料：第一轴选用 45 钢，并进行调质或正火处理，第二轴选用 40 2. 估算轴的直径。 由机械设计表 16 2 取 12， 10 第一轴 ： 12*(60) 1/3=二轴： 10*(60) 1/3=. 轴的强度校核。 第一轴。 轴的结构图、空间受力图、弯矩图及扭矩图。 A Q C D B a) A C B b) A C D B (c) A C D 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 26 - d) C (e) D B A C D B f) 计算小锥齿轮受力。 T / F=Ft* * * 又已知带轮的直径为 200 锥齿轮平均直径为 。 计算支成反力。 第一轴的空间受力图如图 (a)所示，则该轴在 面内的受力如下图所示： A C D B Q A 点取矩得： Q*D+ 对 B 点取矩得： *B =0 对 D 点 :左边： D Q*边： D+Fa*D=矩图如图 b。 该轴在 面图如下图所示： A C D B 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 27 - A 取矩得： D B=0 对 B 取矩得： B B 弯矩图如图 c。 则合成弯矩为： 1/2=D=成弯矩图 如图 d。 扭矩： t1*=矩图如图 e 所示。 由于轴的材料为： 45 钢， B=600 由 机械设计表 16 3 得： +1b=200 -1b=55 =55/200= 当量 扭矩 T=当量弯矩为： =(T) 1/2=D= =量弯矩图如图 f 所示。 a) 校核轴径。 -1b) 1/3=e e 由机械设计表 13 5 查得： 轴承 1： 承 2： , 由表 13 6 查得 P1=1*2* P2=2*2* 1, 应以轴承 2 的受力大小验算。 验算寿命。 2*8*300*2=9600 h 06/60n(c/ =20786 h 故 合 格。 2. 第二轴的轴 承。 初选第二轴的轴承为： 7407受力图如下图所示： 2 已知： 230 N 计算两轴承受到的径向载荷 1/2= 1/2= 求两轴承计算轴向力 于 70000轴承，按机械设计表 13 7 可得： 内部轴向力 648 N 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 32 - 1648 N 1 压紧， 2 放松 求两轴承当量动载荷 已知： e= e e 由机械设计表 13 5 查得： 轴承 1： 承 2： , 由表 13 6 查得 P1=1*2* P2=2*2* 故 合 格。 3主轴轴承的设计计算。 主轴的轴承由前轴承和后轴承组成，前轴承选用 3182120 型双列圆柱滚子轴承，和两个 8120 型推力球轴承 后轴承也选用 3182116 型双列圆柱滚子轴承。 主轴轴承的校核： 已知： 2*8*300*2=9600 h 对前轴承： 双列圆柱滚子轴承 当量动载荷 P=中 直齿圆柱齿轮所受径向力等于 主轴所受的径向切削力等于 而 P= c=125000 N =10/3 L h=106/60n(c/P) =07 h9600 h 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 33 - 故 合格 推力球轴承 其当量动载荷为 P= P= c=63400 N =3 06/60n(c/P) =3773290.9 h9600h 故 合格 对后轴承： 当量动载荷 P=中 直齿圆柱齿轮所受径向力等于 主轴所受的径向切削力等于 而 P= c=94200 N =10/3 L h=106/60n(c/P) =h9600 h 合格 故主轴轴承均符合要求。 强 度的校核 键的材料均为： 1 轴上的键： 带轮： 由机械设计手册可查得： b=14 h=8 L=50 d=45 l=50 14=36 K= 由机械设计查得： P=80 已知： 85200 N P=2*T1/k*l*d=P 故 强度合格 锥齿轮： 由机械设计手册可查得： b=12 h=8 L=45 d=44 l=45 12=33 K= 由机械设计查得： P=80 已知： 85200 N文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 34 - P=2*T1/k*l*d=P 故 强度合格 对 2 轴上的键： 圆柱齿轮：由机械设计手册可查得： b=14 h=9 L=36 d=45 l=36 14=22 K=.5 由机械设计查得： P=80 已知： P=2*T2/k*l*d=P 故 强度合格 锥齿轮： 由机械设计手册可查得： b=12 h=8 L=36 d=42 l=36 12=24 K= 由机械设计查得： P=80 已知： P=2*T2/k*l*d=P 故 强度合格。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 35 - 第三章 操作 /使用说明 本要求 针对八轴转塔型的数控机床，选择合理的加工对象。由于这台机床为立式加工中心，则其加工的典型零件是箱盖，法兰盘和盖板等板类零件的一个面加工。它尽管没有卧式机床那么大的适应范围，但对单面加工， 由于机床价格便宜和工件在机床上安装稳定等特点，同样取得很好的效果。为了充分发挥机床经济效益，建议生产管理部门在给这类机床安排加工工件是考虑以下一些原则： （ 1） 安排重复性加工的工件。它对每个新投产零件的准备工时与机动切削工时比较，所占比例较高。在反复使用时，生产周期可大大缩减，成本减少，取得更好经济效益。 （ 2） 加工工件批量应大于经济批 量。在普通机床上加工中小批量工件时，由于种种原因，纯切削时间只能占实际工时的 10 20，在使用数控机床时，使这比例可能上升到 70 80，因此与普通设备加工对比，它的单件机动工时要短的多，但准备调整工时又往往要长的多，所以用于加工批量太小的工件是不经济的，而且生产周期也不一定缩短。 （ 3） 尽管发挥机床的各种工艺特点，尽可能安排一些有加工精度要求的铣、镗、钻铰等综合加工工艺内容。 （ 4） 加工内容要适合机床的能力，如孔加工尺寸一般不要大于机床自动换刀装置允许的最大尺寸。 （ 5） 考虑车间生产能力平衡。作为单台机床不可能承担一 个零件的全部加工工序，必然要和其他设备的工序转接，有生产节拍要求，所以安排工序时既要考虑发挥数控机床的特长，又要合理。 （ 6） 要根据加工工序的前后，一次性将刀具装配好，以减少加工时间。 使用数控机床编制程序是重要的一个环节，编程方法主要分为自动和手工两类，手工编程是目前在国内使用数控机床的一种基本方法。掌握手工编程首先要了解以下内容： （ 1） 掌握程序编制所需的文字、地址、代码等指令的含义。 （ 2） 掌握程序编制的规格，即各指令和代码的使用方法和组合形状等 / （ 3） 了解工件在数控设备上加工内容的全部工艺过程和数控设备的各种操作买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 36 - 要求和细 节。 （ 4） 用已掌握的代码、指令等，按程序编制规则规定的使用方法（相当于语法），描述在数控设备上加工工件的完整工艺过程。 作注意事项 对工件进行装夹定位时要保证工件满足规定的定位和装夹要求。对个别装卡定位精度要求很高，而批量很小的工件，可用检测仪器在机床工作台上找正基准，然后设定工件坐标系进行加工，这样对每个工件都要有手工找正的辅助时间，但节省了夹具费用。在机床上配置了接触式测头，找正工件的定位基准可用编制测量程序自动完成，对一些小型零件，如果批量较大时，常采用多工件装卡的夹具方案。这样节省了单件的 换刀时间（因每换一把刀具的时间分摊在几个工件上），提高了生产效率，同时又有利于粗加工和精加工之间的零件冷却和时效。同时走刀速度不宜过快，以避免产生大量的热和起停是的冲击。在刀杆上安装力传感器，以免刀具崩刃。 第四章 性能分析及设计总结 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 37 - 八轴转塔数控机床由于是在原有老机床的基础上改造而成，所以它在装备上有陈旧的方面，例如转塔的刚度性能不是很好，机体部分零部件老化。但是它的成本低，再利用率高，使厂家节省了很大的一批费用，使面临淘汰的机床又重新恢复生产，为厂家创造新的效益。它与同 类产品相比，有着成本低，结构简单，维修方便等优点。同时它采用了变频技术来调速，这是近几年才发展的高新技术，这无疑增加了这台简易数控加工中心的技术含量。我在设计完后，觉得如果再设计这类机床应该在整体上使结构更紧凑一些，并且还应使一些主要性能的精度更高一些，例如，自动换刀装置应改为刀库换刀，因为有了刀库，机床只要一个固定主轴夹持刀具，有利于提高主轴刚度，可以使用先进的切削用量，提高加工精度和生产率，独立的刀库大大地增加了刀具储存的数量，有利于扩大机床功能，并有利于隔离各种影响加工精度的干扰。 第五章 小结 通过这次毕业设计，通过对机床设计的方法和步骤的了解掌握了一种系统设计的思维方法。不仅提高收集、阅读、分析和运用资料的能力，独立工作的能力，理论联买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 38 - 系实际的设计和计算能力，和结构设计与编制技术文件的能力，而且使我的专业知识得到了进一步的巩固。总而言之，这次毕业设计使我收益非浅，为我今后的工作打下了良好的基础。 参考文献