毕业设计（论文）-_卧式加工中心Y向进给机构的设计.doc

毕毕 业业 设设 计计 题题 目目 卧式加工中心Y 向 进给机构设计 学学 院院 机械工程学院 专专 业业 机械工程及自动化 班班 级级 机自 0707 学学 生生 刘民静 学学 号号 20070404111 指导教师指导教师 王晓琴 二一一年五月 济南大学毕业设计 - I - 目 录 摘要. .I ABSTRACT.II 1 前 言.1 1.1 加工中心.1 1.1.1 加工中心的概述.1 1.1.2 加工中心的分类.2 1.2 伺服进给系统.4 1.2.1 伺服系统的基本要求.4 1.2.2 伺服系统的分类.4 1.3 本文的主要研究内容.6 2 设计方案.7 2.1 布局方案.7 2.2 机械传动部件的选择.8 3 主要传动部件的计算与选型.10 3.1 确定基本参数.10 3.2 滚珠丝杠副的设计.10 3.3 步进电动机.15 4 重要零件的选择与设计.18 4.1 联轴器.18 4.2 立柱.18 5 结论.20 参考文献.21 致谢.22 附录. . . . .23 济南大学毕业设计 - 1 - 1 前言 随着社会的不断发展，自动化加工越来越得到广泛的应用，数控加工中心是自 动制造不可或缺的工具。加工中心是数控机床中技术含量最高的机电一体化高新科 技产品。它综合了微电子、计算机、信息、自动控制、精密测量、机床制造等方面 的技术及相关配套的最新成就，集数控铣床、数控镗床、数控钻床等众多数控机床 的功能于一体，增加了刀具自动交换装置和刀库，可以对一次装夹中的工件进行铣、 镗、钻、扩、铰、攻螺纹、车螺纹、车内槽等工序的加工，构成了以工件为中心的 多工序复合加工，成为数控机床中生产效率和自动化成多最高的综合型机床。 伺服系统是指以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统。在数控机床中， 伺服系统主要指各坐标轴进给驱动的位置控制系统。在现有的技术条件下，CNC 装 置的性能已相当优异，并正在迅速向更高水平发展，而数控机床的最高运动速度、 跟踪及定位精度、加工表面质量、生产率及工作可靠性等技术指标，往往又主要决 定于伺服系统的动态和静态性能。数控机床的故障也主要出现在伺服系统上。可见 提高伺服系统的技术性能和可靠性，对于数控系统具有重要意义，研究与开发高性 能的伺服系统一直是现代数控机床的关键技术之一。 1.1 加工中心 加工中心是数控机床中典型的机电一体化高新科技产品，同时又是先进制造技 术不可缺少的工艺设备。它综合了微电子、计算机、自动控制、精密测量、机床制 造等方面的技术及相关配套的最新成就，是当代机床工业发展方向和先进生产力的 一种标志，多坐标联动的加工中心还是重要的战略物资。 1.1.1加工中心的概述 加工中心是一种工序集中、工艺复合的数控机床。它集铣床、钻床和镗床的加 工功能于一体，在加工过程中，能够自动换刀具，对一次装夹的工件，完成铣、镗、 钻、扩、铰、攻螺纹和车螺纹等加工工序。 1958 年美国柯特雷克（KT）公司在数控铣床上，增加了一套刀具储存和交换 装置，开发了世界上第一台自动换刀数控铣床，成功地把铣、镗、钻、扩、铰、攻 螺纹和车内槽等多种工序集合在一台机床上，通过刀具的自动交换，实现了多工序 的连续加工。在这种机床上加工零件，不管加工要素如何，机床都能够按照程序指 令，对一次装夹好的工件完成过去必须分别采用不同机床才能完成的各种工序，构 成了以被加工工件为中心的多工序复合加工。这种复合数控机床被 KT 公司称之为 Machining Center。加工中心一词是 Machining Center 一词的直译名。 加工中心的出现，改变了工序的一台机床、一个工人、一把刀具加工一道工序的传 济南大学毕业设计 - 2 - 统加工方法，避开了操作工人的技能和思想情绪等因素对加工效率和质量的影响， 改变了传统制造业的管理模式，揭开了先进制造技术发展的序幕，这是制造业的一 次重大革命。 加工中心与专用机床和组合机床的区别是：用加工中心加工零件时，当需要更 换加工零件时，只需改变加工程序和刀辅具即可进行生产，用这种设备加工零件， 是属于柔性化生产方式，它最适于多品种小批量的生产和新产品的试制；而专用机 床和组合机床加工零件，更换加工零件几乎是要更新全部工艺设备，是属于刚性生 产方式，只适用于大批量的生产方式，不能实现多品种小批量的柔性生产。此外， 加工中心具有高效率、高质量、高柔性、低劳动强度等优点。 1.1.2 加工中心的分类 加工中心发展至今已有 40 年的历史，通过厂家的不断改进、完善和创新，其品 种规格已非常齐全。据不完全统计，世界上生产的各类加工中心约有 1000 多个规格 和品种。但目前尚无统一的分类方法，习惯分类方法大致有两种，一种是按工艺用 途进行分类；另一种是结合工艺用途，按机床结构和总体布局进行分类。 （1）. 按工艺用途分类 按工艺用途进行分类，大致可分为镗铣加工中心、钻削加工中心、车削加工中 心、激光加工中心、复合加工中心和钣金加工中心 6 大类。 图 1.1 立式加工中心 济南大学毕业设计 - 3 - （2). 按机床结构布局进行分类 按机床结构布局对加工中心进行分类，大致可以分为立式加工中心、卧式加工 中心、大型加工中心、车削加工中心、柔性加工单元、柔性生产线和柔性加工系统 6 大类。这里主要介绍一下立式加工中心和卧式加工中心。 立式加工中心 立式加工中心是指机床主轴沿铅锤方向布置的加工中心。这类加工中心多从立 式铣床或立式坐标镗床演变过来的，他的加工范围基本与立式铣床相同，它可以用 来加工零件的顶部和四周侧面。对顶部加工时，可以完成各种复杂工序的复合加工， 对工件四周只能完成轮廓铣削加工。如图 1 所示。 卧式加工中心 卧式加工中心是指机床主轴成水平布置的加工中心。这类加工中心是从卧式铣 床或卧式镗铣床演变和发展而来的，它的加工范围基本上与卧铣相同。卧式加工中 心通常都配有回转工作台或分度转台，所以它可以用来完成箱体零件的四周或圆周 面上的各种复杂的加工工序，对于箱体顶部只能用圆柱铣刀进行侧铣。回转工作台 称为第 4 轴或 C 轴，通常配有第 4 轴的卧式加工中心都可以实现 4 轴联动，加工复 杂曲面。 图 1.2 卧式加工中心 济南大学毕业设计 - 4 - 1.2 伺服进给系统 伺服系统的作用是联系数控装置与被控设备的中间环节，起着传递指令信息和 反馈设备运行状态信息的桥梁作用。伺服系统接受来自 CNC 装置的进给脉冲，经变 换和放大，再驱动各加工坐标轴的综合联动，使刀具相对于工件产生各种复杂的机 械运动，加工出所要求的复杂形状工件。伺服系统的性能是影响数控机床的进给速 度、定位精度、稳定性、可靠性以及加工效率的主要因素。 1.2.1 伺服系统的基本要求 数控机床技术水平的提高首先依赖于进给和主轴驱动特性的改善以及功能的扩 大，为此数控机床对进给伺服系统的位置控制、速度控制、伺服电机、机械传动等 方面都有很高的要求，通常可概括为以下几方面： 可逆运行要求能灵活地正反向运行； 速度范围宽适应不同的加工条件，这就要求伺服电动机有很宽的 调速范围和优异的调速特性。经过机械传动后，电机转速的变化范围即 可转 换为进给速度的变化范围； 具有足够的传动刚性和高的速度稳定性； 快速响应并无超调； 高精度满足数控加工精度要求，关键是保证定位精度和进给跟踪 精 度。这也是伺服系统静态性能与动态性能指标是否 优良的具体表现。 低速大转矩。 1.2.2 伺服系统的分类 伺服系统的分类方式有很多，在此主要介绍按调节理论分类。 济南大学毕业设计 - 5 - 图 1.3 开环伺服系统 （1）.开环伺服系统 开环伺服系统（如图 1.3）即无位置反馈的系统，其驱动元件主要是功率步进 电机或液压脉冲马达。开环系统的结构简单，易于控制，但精度差，低速不稳定， 高速扭矩小。一般用于轻载负载变化不大或经济型数控机床上。 （2）.闭环伺服系统 图 1.4 闭环系统 闭环系统是误差控制随动系统（如图 1.4）是反馈控制，反馈测量装置精度很 高，所以系统传动链的误差，环内各元件的误差以及运动中造成的误差都可以得到 补偿，从而大大的提高了跟随精度和定位精度。 （3）.半闭环系统 济南大学毕业设计 - 6 - 图 1.5 半闭环系统 位置检测元件不直接安装在进给坐标的最终运动部件上，而是中间经过机械传 动部件的位置转换。 1.3 本文的主要研究内容 简要介绍加工中心的基本概况，了解数控加工中心的工作原理，对典型卧式数 控加工中心的结构进行比较，确定本次设计的总体方案。了解加工中心进给机构的 类型及工作原理，并对 Y 向进给机构进行详细设计。 设计参数如下： 加工中心的加工范围为 800500600， 主轴输出功率 10KW， 采用 BT40 标准刀柄。 济南大学毕业设计 - 7 - 2 设计方案 2.1 布局方案 卧式加工中心按立柱是否运动分为固定立柱型和移动立柱型。 （1）固定立柱型 1）工作台十字运动，工作台作 X、Z 向运动，主轴箱作 Y 向运动，主轴箱在立 柱上有正挂、侧挂两种形式。适用于中型复杂零件的镗、铣等多工序加工。 2）主轴箱十字运动，主轴箱作 X、Z 向运动，工作台作 Y 向运动。适用于中小 型零件的镗、铣等多工序加工。 3）主轴箱侧挂与立柱，主轴箱作 Y、Z 向运动，这种布局形式与刨台型卧式铣 镗床类似，工作台作 X 向运动。适用于中型零件镗、铣等多工序加工。 （2）移动立柱型 1）刨台型，床身呈 T 字形，工作台在前床身上作 X 向运动，立柱在后床身上作 Z 向运动。主轴箱在立柱上有正挂、侧挂两种形式，作 Y 向运动。适用于中、大型 零件，特别是长度较大零件的镗、铣等多工序加工。 2）立柱十字运动型，立柱作 Z、U（与 X 向平行）行运动，主轴箱在立柱上作 Y 向运动，工作台在前床身上作 X 向运动。适用于中型复杂零件的镗、铣等多工序 加工。 3）主轴滑枕进给型，主轴箱在立柱上作 Y 向运动，主轴滑枕作 Z 向运动。立柱 作 X 向运动。工作台是固定的，或装有回转工作台。可配备多个工作台，适用于中 小型多个零件加工，工件装卸与切削时间可重合。 经过组内同学的思考讨论，决定选用移动立柱型的第一种：刨台型。具体的行 架结构如下： 济南大学毕业设计 - 8 - 图 2.1 加工中心的架构 2.2 机械传动部件的选择 （1）丝杠螺母副 丝杠的选择是设计的重点。丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运 动转化为回转运动的理想的产品 。 图 2.2 滚珠丝杠 图 2.3 滑动丝杠 丝杠主要有滚珠丝杠和滑动丝杠，滚珠丝杠因具有以下特点： 与滑动丝杠副相比驱动力矩为 1/3。 高精度的保证 。 济南大学毕业设计 - 9 - 微进给可能：滚珠丝杠副由于是利用滚珠运动 ,所以启动力矩极小 ,不会出 现滑动运动那样的爬行现象 ,能保证实现精确的微进给。 无侧隙、刚性高 ：滚珠丝杠副可以加予压 ,由于予压力可使 轴向间隙达到负 值,进而得到较高的刚性 。 高速进给可能 ：滚珠丝杠由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给 (运动)。 等优点，应用比较广泛，此次设计选用滚珠丝杠。 （2）伺服电机 数控机床伺服系统的性能在很大程度上取决于伺服驱动电动机及其驱动技术的 发展。数控机床发展的初期多采用步进电动机加液压扭矩放大器；20 世纪 70 年代 初期流行使用由步进电动机、伺服阀、液压马达组成的电液脉冲马达；70 年代中后 期，开始了永磁式宽调速直流伺服电动机时代；80 年代交流伺服电机逐渐取代了直 流伺服电机。此次设计采用交流伺服电机。 选择的伺服电机，应满足下列条件： 在所有的进给速度范围内（包括快速移动） ，空载进给力矩应小于电动机额定转 矩； 最大切削力矩小于电动机额定转矩； 加、减速的时间应符合所希望的时间常数； 快速进给频繁度在希望值以内。 （3）导轨副 加工中心要选择直线导轨，直线导轨包括滑动型和滚动型两种。Y 向的导轨可 选择与立柱做成一体，这样既减少了安装的过程，又可以提高轨道的强度。为了加 工立柱方便，选用滑动导轨。 滑动导轨具有结构简单，制造方便，接触刚度大的优点。但传统滑动导轨摩擦 阻力大，摩损快，动静摩擦系数差别大，低速时易产生爬行现象。除简易型数控机 床外，在其他的数控机床上已不再使用。所以可以在传统的滑动导轨上贴上耐磨覆 盖层，它具有良好的耐磨性能及使用寿命长等特点。 （4）立柱 立柱没有标准的样式可供选择，只要完成支撑的功能，可以根据需要进行自主 设计。基本结构如图所示。 济南大学毕业设计 - 10 - 图 2.4 立柱 3 传动部件的计算与选型 3.1 确定基本参数 因在任务书中没有给出过多的条件限制，所以基本参数需要自己确定，通过查 阅参考书【1】P244、 【3】P139 和【5】P278，综合卧式加工中心的特点和任务书中 给出的条件，确定如下参数： 主轴最大进给力 F =4000 N f 主轴箱的质量 m=200 kg 最快进给速度 v=15 m/minm 定位精度要求0.012/300 mm 3.2 滚珠丝杠副的设计 根据本进给系统定位精度的要求，初步选用半闭环伺服系统。如果经计算后半 闭环系统不能满足定位精度要求，可改用全闭环伺服系统。 (1) 滚珠丝杠导程 从产品目录中查得伺服电机的最高转速均大于等于 1500 r/min。取伺服电机通 过联轴器直接与丝杠相连，即 i=1。工作台快速进给的最高进给速度要求达到 v=15 m/min。取电动机的最高工作转速 n=1500 r/min，则丝杠的最高转速 n max max 也为 1500 r/min。基本丝杠导程 max P= = = 10(mm) (3.1) h max max 1000 n v 1500 151000 (2) 滚珠丝杠精度 由于本系统要求达到0.018/300 mm 的定位精度，根据【2】P34 表 3-15 滚珠 济南大学毕业设计 - 11 - 丝杠行程公差，对于 1 级（P1）精度丝杠，任意 300 mm 内导程允许公差为 0.006 mm，2 级（P2）精度丝杠的导程允许公差为 0.008 mm。初步设计时先设丝杠的任 意 300 mm 行程内的行程变动量 V为定位精度的 1/31/2,即 0.0080.009 mm， 300 因此，取滚珠丝杠精度为 P2 级，即为 2 级精度丝杠。 (3) 滚珠丝杠选择 滚珠丝杠的名义直径、滚珠的列数和工作圈数应按当量动载荷 C 选择。 m 丝杠的最大载荷为切削产生最大进给力时；最小载荷即不工作时的摩擦力。已 知最大的进给力 F =4000 N, 主轴箱的质量 m=200 kg,由【5】P255 表 5-5 查得滑动 f 导轨的摩擦系数 f = 0.15,故丝杠的最小载荷 F=mgf=2009.80.15= 294(N) (3.2) min 丝杠的最大载荷 F= （F+mg）f =(4000+2009.8) 0.15= 1776(N) (3.3)max f 平均载荷 F= 1282(N) (3.4) m 3 2 minmax FF 3 29417762 丝杠的最高转速为 1500 r/min，最低转速可看做 0，则平均转速 n=(1500+0)/2=750 （r/min） (3.5) 丝杠使用寿命取 T=15000 h,K =1,K=1.5,故丝杠工作寿命 a p L= 675(10 r) (3.6) 6 10 60nT 6 10 1500075060 6 则丝杠的当量动载荷 济南大学毕业设计 - 12 - C=14.62*( kN) (3.7) m a pm K LKF 3 1 6755 . 11282 3 查【3】P150 表 F-8 常用滚珠丝杠型号及参数表，选择 FF4010-3 型内循环双螺 母螺母预紧滚珠丝杠副。其名义直径为 40 mm，导程为 10 mm,每个螺母滚珠有 3 列。 额定动载荷 C =30 kN，C C ，符合设计要求。滚珠丝杠螺母副几何参数如下 ama 表一所示: 滚珠丝杠螺母副几何参数 （单位 mm） 名 称符 号 计算公式和结果 公称直径 0 d 40 螺距 Ph 10 接触角 4 33 钢球直径 w d 7.144 螺纹滚道法面半 径 R715 . 3 52 . 0 w dR 偏心距 e 0113 . 0 sin)2/( w dRe 丝杠滚 道 螺纹升角 334arctan 0 d Ph 丝杠外径 1 d 39.5 丝杠底径 2 d 34.3 丝杆 螺杆接触直径 z d88.32cos 0 wz ddd 螺母螺纹外径D 41.4722 0 RedD 丝杠螺 母 螺母内径（内循 环） 1 D61.41225 . 0 01 w ddD 表一 (4) 传动效率的计算 将公称直径 d0=40mm,导程 P=10mm,代入 =arctan，得丝杠螺旋升角)( 0 dPh =433。将摩擦角 =10，代入 =tan/tan(+),得传动效率 =96.46%。 (5) 支撑形式 数控机床进给系统要求获得较高的传动刚度，除了加强滚珠丝杠螺母机构本身 济南大学毕业设计 - 13 - 的刚度外，滚珠丝杠的正确安装及其支撑的结构刚度也是不可忽略的因素。滚珠丝 杠螺母机构安装不正确以及支撑刚度不足，还会使滚珠丝杠的使用寿命大大下降。 常见的丝杠安装形式如下： 一端固定，一端自由 这种支撑形式结构简单，丝杠的轴向刚度比两端固定低，丝杆的压杆稳定性和 临界转速都较低。对于形程小、转速较低的短丝杠和竖直的丝杠可采用悬臂支承结 构。 两端游动 两端支承的安装方法属于一般的安装方法，适合于中等转速的场合。 一端固定，一端游动 适合于高精度、中等转速的丝杠，可防止热变形造成丝杠深长的影响。 两端固定 对于高精度、高速旋转的滚珠丝杠应采用这种安装方式。 综合各种支承方式的优缺点，本次设计滚珠丝杠副的支承采用“一端固定，一 端游动”的轴承配置形式。一端采用角接触球轴承，一端采用一对背对背角接触球 轴承,这样能承受集中力偶。 (6) 刚度的验算 丝杠螺母的刚度的验算可以用接触量来校核。 滚珠丝杠滚道间的接触变 ，查【6】中相关公式，根据公式， 0/W Zdd 求得单圈滚珠数 Z=18；该型号丝杠为双螺母，滚珠的圈数 列数为 3 2， 代入公式Z 圈数 列数，得滚珠总数量=108。丝杠预紧时，取轴Z Z 向预紧力=427.3N。查【2】P32 中相关公式，得，滚珠与螺纹滚 3 m y F F 道间接触变形 （mm） （3.8）0011 . 0 84 3 . 427144 . 7 12820013 . 0 0013 . 0 33 3 3 1 ZFd F yw m 因为丝杠有预紧力，且为轴向负载的 1/3，所以实际变形量可以减少一半，取 =0.00055mm。 1 丝杠在工作载荷作用下的抗拉压变形 max F 2 丝杠采用的是一端采用深沟球轴承，一端采用一对背对背角接触球轴承的配置 形式，轴承的中心距 a=860mm,钢的弹性模量 E=2.1 10 MPa,由表一中可知，滚珠 5 济南大学毕业设计 - 14 - 直径=7.144mm,丝杠底径=27.3mm，则丝杠的截面积 w d 2 d S=585.05（） (3.9)4 2 2 d 2 mm 由 (3.10)(0089 . 0 05.585101 . 2 8601282 5 2 mm ES aFm 那么 =0.0007+0.0089=0.0177(mm)=17.7（) (3.11) 21 总 m 本设计中，丝杠的有效行程为 500mm，由【2】P34 表 3-15 中知，2 级精度滚珠 丝杠有效行程在 400500mm 时，行程偏差允许达到 11，可见丝杠刚度足够。m (7) 稳定性的验算 根据【2】P33 中式 (3.12) 2 2 L EIf P z a 查【2】P33 表 3-13 确定丝杠的支承长度系数=2； z f 由丝杠底径 d2=27.3mm 求得截面惯性矩 2.7（） (3.13) 4 2 /64Id 4 10 4 mm 滚动螺母至轴向固定处的距离 L 取最大值 760mm。 代入公式： 济南大学毕业设计 - 15 - (3.14)(109 . 1 760 107 . 2101 . 214 . 3 2 5 2 452 NPa 大于=30 kN，故不会失稳，满足使用要求。 a C (8) 临界转速的验算 对于丝杠有可能发生共振，需验算其临界转速，不会发生共振的最高转速为临 界转速，由【1】中 P111 式 5-10 得： c n 2 22 c 2 f d n9910 Lc (3.15) 其中： 20-1.23.175=1mm 20w dd1.2D 为临界转速计算长度mm c L c2 L16.2d 为丝杠支承方式系数=3.927（一端固定，一端游动） 2 f 2 f 代入数据得： c n6100 / minr 临界转速远大于丝杠所需转速，故不会发生共振。 (8) 滚珠丝杠的选型及安装连接尺寸的确定 由以上验算可知，选用 FF4010-3 型的丝杠，完全符合满足所需要求，故确定选 用该型号， 由表一可知丝杠所需的安装连接尺寸。 3.3 步进电机 (1) 最大切削负载转矩计算 所用伺服电动机的额定转矩应大于最大切削负载转矩。最大切削负载转矩 T 可 根据【1】P246 的式 (3.16)iTT PF T fPo h ) 2 ( 0 max 从前面的计算只，最大进给力 F=1776 N,丝杠导程 P =10 mm=0.01m, max h 预紧力 济南大学毕业设计 - 16 - F= (kN) (3.17) P 4 a C 5 . 7 4 30 滚珠丝杠螺母副的机械效率。因滚珠丝杠预加载荷引起的附加摩擦力矩96 . 0 （Nm） (3.18)5 . 2 8 . 29 01 . 0 7500 8 . 29 0 hP p PF T 由【1】P246 知单个轴承的摩擦力矩为 0.32 Nm，故三个轴承的摩擦力矩 Nm。简支端轴承不预紧，其摩擦力矩可忽略不计。伺服电动机与丝杠直96 . 0 0 f T 连，其传动比 i=1，则最大切削负载转矩 （Nm） (3.19)4 . 696 . 0 5 . 2 96 . 0 2 01 . 0 1776 T 所选伺服电动机的额定转矩应大于此值。 (2) 负载惯量计算 伺服电动机的转子动量 J应与负载惯量 J相匹配。ML 负载惯量可按以下次序计算。工件、夹具于工作台的最大质量为 200 kg，这算 到电动机轴上的惯量 J1 J = (3.20) 1 )(0005 . 0 ) 2 01 . 0 (200) 2 () 2 ()( 2222 2 mkg P m n nP m w v m hh 丝杠名义直径,长度 l=0.76m，丝杠材料的密度。mmmdo04 . 0 40 3 3 108 . 7 m kg 丝杠加在电动机轴上 惯量 (3.21)(0024 . 0 32 04 . 0 76 . 0 108 . 7 32 1 2 43 4 2 mkgldJ o 联轴器加上锁紧锁母等的惯量可直接查手册，即 济南大学毕业设计 - 17 - (3.22) 3 J)(001 . 0 2 mkg 所以总的负载惯量 (3.23)(0039 . 0 001 . 0 0024 . 0 0005 . 0 2 321 mkgJJJJL 根据上述计算和表二可选定伺服电动机 FANUC。iM4000/22 型号iM4000/8iM4000/12iM4000/22iM4000/30iM4000/40 输出 功率 /kW 2.52.74.55.55.5 额定 转矩 /Nm 812222230 最高 转速 /min 1 40004000400040004000 转动 惯量 /kg 0.00120.00230.00530.00760.0099 质量 /kg 712172328 伺服 放大器 规格 80i80i160i160i160i 表二 济南大学毕业设计 - 18 - 4 重要零件的选择与设计 4.1 联轴器 伺服电动机和滚珠丝杠直接相连，可采用刚性联轴器和弹性联轴器。刚性联轴 器虽然结构简单但要求两轴同轴度高，安装要求严。胀套膜片联轴器可以补偿输入、 输出轴的不同轴、角度偏差和轴向窜动，经常被使用。 图 4.1 单节胀套膜片联轴器 单节胀套膜片联轴器装配拆卸方便、传动精度高。弹性片可以补偿输入、输出 轴的不同偏心、角度偏差和轴向窜动。主要用于传动精度和速度要求高的场合。本 次设计选用这种联轴器。由(3)P99 表 4-7LK 系列单节胀套膜片联轴器外形尺寸得知 安装尺寸。 4.2 立柱 济南大学毕业设计 - 19 - 图 4.2 立柱 立柱是这次设计自行设计的最大工件，需要满足：工作行程的需求；刚度的要 求。在此基础上，尽量减少立柱的质量，节约材料，减少加工面积，减轻工作量。 根据所搜集的参考资料，初步确定了立柱的大体构架，如图 4.1。再根据具体的需 要在此基础上加以设计和改造。 最终设计成品如图 4.2 和图 4.3 所示。 图 4.2 主视和剖视 济南大学毕业设计 - 20 - 图 4.3 中间剖仰视和整体仰视 5 结论 简述了数控加工中心的发展现状和分类、伺服进给系统的基本要求和分类，通 过对各种进给系统的优缺点的分析，结合本次设计的具体要求，权衡各种各种方案 的利弊，最终确定了所要采用的方案：倒 T 型结构，通过伺服电机与滚珠丝杠直接 相连进行传递，二者间通过单节胀套膜片联轴器联接。 通过对现有数控加工中心的了解和相关参数信息的搜集，确定必要的计算参数， 在这些参数的基础上对系统进行动载荷的计算，根据系统的动载荷，以及滑动丝杠 和滚珠丝杠利弊的衡量，选择了名义直径为 40mm 的滚珠丝杠。然后，通过对系统 的负载总惯量的计算和对各种伺服电动机优缺点的分析，选取伺服电动机的型号： FANUC。iM4000/22 在选定的滚珠丝杠和伺服电动机的基础上，选取和设计相关零件。通过权衡比 较滚珠丝杠的各种支撑形式，选定“一端固定，一端游动”的形式，同时确定了滚 动轴承为：内径 35mm 的深沟球轴承。分析了刚性联轴器和挠性联轴器的优缺点后， 根据伺服电机轴的直径和丝杠轴端直径确定单节胀套膜片联轴器的型号为：LK9-94- 28-30。 丝杠螺母座、端盖、挡圈和轴承支座以及立柱等零件是根据安装要求自行设计 济南大学毕业设计 - 21 - 的，设计过程中本着：满足要求为本，在此基础上尽量减少加工的复杂性，提高零 件的经济型的原则。 最终独立完成 Y 方向伺服进给系统机械部分的完整设计，绘制了相应的装配图和