毕业答辩-立式加工中心进给系统设计.ppt

立式加工中心进给系统,姓名专业：机械制造指导教师：学院：机械学院,内容概述,课题研究意义及目的总体结构方案选定进给结构的计算检测装置的选定技术经济性分析结论和致谢,课题研究意义及目的,随着科学技术的飞速发展和经济竞争的日益激烈，产品更新速度越来越快，多品种、中小批量生产的比重增加。同时，随着航空工业、汽车工业和轻工业消费品生产的高速增长，复杂零件越来越多，精度要求也越来越高。此外，激烈的市场竞争要求产品研制周期越来越短，责任传统的加工设备和制造方法无法满足多样化、柔性化与复杂形状零件的高效高质量加工要求。因此进几十年来，世界各国十分重视发展数控加工技术。而作为数控家族的一员，立式中心以其高柔性、高自动化和高效等特点被各个科研机构广泛研究。,总体结构方案选定,立式加工中心进给系统设计应符合以下几点要求：1.足够的刚度；2.抗振性；3.温升和热变形；4.耐磨性。设计方案的拟定：工作台是纵向（X）轴、横向（）轴的两个方向的移动直线工作台，上面叠加一个可拆卸夹具式数控回转工作台。主要参数的设定：工作台的面尺寸（长宽高）：90050050，回转工作台面的尺寸(直径高)：320222,材料为铸铁HT200。设定工作台进给速度为11500mm/min,快速进给速度15m/min,工作台X向工作行程为750mm,Y向工作行程为500mm,铣削最大直径为100mm。,进给结构的计算（X轴）,设计工作台质量及工作台承重初估切削力的估算F切=PBtZS齿/D=4230803.50.1310/100=4900N滚珠丝杠副的设计计算滚珠丝杠副的导程的计算Ph=Vmax/nmax=15000/1500=10mm确定丝杠的等效速度确定丝杠的等效载荷Fmax=KFx+f(Fy+Fz+G)确定丝杠所受的最大动载荷,进给结构的计算（X轴）,临界压缩负载荷临界转速验算计算轴承动载荷丝杠拉压震动和扭转振动的固有频率计算丝杠的扭转刚度选伺服系统和检测装置伺服电机计算本次设计选定闭环伺服系统，采用脉冲编码器滚珠直线导轨计算经计算，发现该丝杠长度过长，选取支承方式的时候，选用的一端固定，另一端游动的支撑方式，固定端选用成对丝杠专用轴承组合，型号为30TAC62A，其额定动载荷Ca=33320N，预紧力Ft为3040N,进给结构的计算（X轴）,进给结构的计算（Y轴）,设计工作台质量及工作台承重初估切削力的估算F切=PBtZS齿/D=4230803.50.1310/100=4900N滚珠丝杠副的设计计算滚珠丝杠副的导程的计算Ph=Vmax/nmax=15000/1500=10mm确定丝杠的等效速度确定丝杠的等效载荷Fmax=KFx+f(Fy+Fz+G)确定丝杠所受的最大动载荷,进给结构的计算（Y轴）,临界压缩负载荷临界转速验算计算轴承动载荷丝杠拉压震动和扭转振动的固有频率计算丝杠的扭转刚度选伺服系统和检测装置伺服电机计算本次设计选定闭环伺服系统，采用脉冲编码器滚珠直线导轨计算,进给结构的计算（Y轴）,经计算，发现该丝杠长度过长，选取支承方式的时候，选用的一端固定，另一端游动的支撑方式，固定端选用成对丝杠专用轴承组合，型号为40TAC72A，其额定动载荷Ca=35280N，预紧力Ft为3530N,进给结构的计算（Y轴）,进给结构的计算（Z轴）,本课题选用数控可拆卸夹具式数控回转工作台，它具有两大优点：第一，使用时，工作台如夹具固定在直线进给工作台的T型槽内；第二，即可拆下，工作台是一独立体，可以由几台数控机床共用。数控回转工作台有由传动系统、间隙消除装置及蜗轮夹紧装置等组成其工作原理是它由电液步进电机驱动，经齿轮带动蜗轮，通过蜗轮使工作台回转。为了尽量消除反向间隙和传动间隙，通过调整偏心环来消除齿轮测隙。齿轮靠楔形拉紧圆柱销来连接。这种连接方式能消除轴与套的配合间隙。蜗轮采用螺距渐厚蜗杆，通过移动蜗杆的轴向位置来调节间隙，这种蜗杆的移动左右两侧有不同的螺矩，因此，蜗杆齿厚从头到尾逐渐增厚。但是由于同一侧的蜗矩是相同的，所以仍能保持正确的啮合。调整时，松开螺母的锁紧螺钉使压块于调整套松开。然后转动调整带动蜗杆做轴向运动。调整后锁紧调整套和楔形圆柱销。蜗杆的左右两端都有双列滚针轴承支撑，左端为自由端，可以伸缩一消除温度变化的影响，有端装有两个推力球轴承，能轴向定位。,进给结构的计算（Z轴）,当工作台静止时，必须处于锁紧状态。为此，在涡轮底部装有8对夹紧块，并在底座上均布着8个小液压缸，加紧液压缸的上腔通过压力油，使活塞向下运动，通过钢球撑开夹紧块，将涡轮夹紧。当工作台需要回转时，数控系统发出指令，夹紧液压缸上腔的油流回油箱，钢球在弹簧作用下向下发出指令，夹紧块松开蜗杆，这时，蜗轮和回转工作台可按照控制系统的指令做回转运动。回转工作台的导轨面由大型滚珠轴承支撑，并有圆锥滚子轴承及圆锥孔双列滚子轴承保持的回转中心。数控回转工作台设有零点，当它做回零运动时，首先有安装在蜗轮上的挡块碰撞限位开关，使工作台准确地停在零点位置上。数控回转工作台可作任意角度的回转和分度，可由光栅进行度数控制，因此能够达到较高的分度精度。,进给结构的计算（Z轴）,检测装置的选定,数控装置是依靠指令值与位置检测装置的反馈值进行比较，来控制数控工作台运动的。数控机床对位置检测装置有以下几点要求：1.受温度、湿度的影响小，工作可靠，能长期保持精度，抗干扰能力强；2.在机床执行部件移动范围内，能够满足精度和速度的要求；3.使用维护方便，适应机床工作环境；4.成本低。本次设计选用采用的检测装置为光栅。,检测装置的选定,光栅是一种最常见的测量装置，具有精度高（可达1m）、响应速度快等优点，是一种非接触式测量。光栅主要由光栅尺（包括标尺光栅和指示光栅）和光栅读数头两部分组成。通常标尺光栅固定在机床的运动部件（工作台）上，如图所示光栅读数头安装在机床的固定部件上两者随着工作台的位移相对移动。,检测装置的选定,在光栅读数头中，安装一个指示光栅，当读数头相对标尺光栅位移时指示光栅便在标尺光栅上移动,产品技术经济性分析,产品技术经济分析的概述新产品的设计研发，生产制造需要经过一些必要的过程和一段时间，产品开发的每一个环节，都是很关键的，在产品技术经济分析这个环节，可以通过一些技术经济分析计算的方法，分析出所研发的新产品带来的经济效益，关系的产品开发的意义和作用,产品技术经济分析的必要性对新产品的设计方案的技术经济分析很重要，通过系统的、完善的技术经济分析方法对产品设计方案进行分析，可以避免在技术经济上的失误，减小误差，得出新产品的研发所带来经济效果和在技术进步，为研发方案的确定提供了准确的依据。对新产品设计方案的技术经济的研究，可估算出开发新产品所需要的各项费用，可以改善方案中的方法步骤，以此来减少项目中活动物质的消耗，降低成本，生产出来的产品与需求更加适合，产品的利用价值和经济利益会得到提高。,产品技术经济分析,产品技术经济计算分析新产品成本的估算对新产品计算分析出产品的生产成本，一般产品是由材料成本、制造费和一些其他费用组成，由于存在着在加工过程中受到一些其他的影响因素的影响，首先只能对新产品的生产成本进行粗略的计算，但随着计算的不断地改进，精确度也会变的越来越高。新产品成本计算公式,产品技术经济分析,经计算得出立式加工中心进给系统的生产成本的估算值为10760元，在加上夹具制造成本均摊在每个零件上的成本50元，立式加工中心进给系统的生产成本的估算值为10810元，生产成本低的主要原因是工艺设计方案选择合理，原材材料选择的成本低，零件结构简单，次工艺设计方案可行。2产品利益评价计算：立式加工中心卖出一台，进给系统约占整台价格的40%，约为40000元，单位产品可变费用为15000元，预计每年能卖出10台，销售量的标准偏差为1台，年的固定费用为300000元，期望研发该新产品的亏本概率3%，获利超过75000元的概率30%才值得开发。,3经济评价计算标准价格,产品技术经济分析,4技术评价分析表所示技术性能评价分为5个等级，很好为4分，好为3分，一般为2分，较差为1分，极差为0分，对下顶轮动轴进行打分。,产品技术经济分析,通过技术经济对比曲线可以得出经济效果比较好，技术方面还有进一步提升的空间。由上述产品技术经济分析计算可以看出，关于本产品的开发，投入成本合理，经济评价效果好，利润可观，技术先进，所以，该产品研发设计方案是可行的。,结论,本设计说明书的第一部分，首先确定了本次设计需要达到的目标，并且对立式加工中心进给系统的各个组件进行并相关设计，最后通过分析来讨论选用的设计是否符合相关要求在第二部分主要介绍了加工中心进给系统所需要的各个部分的部件，并通过说明书阐述了为什么这样选择该部件以及该部件需要的各种性能指标本文的第三部分是本论文的主要部分，计算部分，本部分对工作台及其部件的