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毕业设计
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机械毕业设计45并联机床实验台总体结构 ,毕业设计
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并联机床实验台 总体结构设计 nts并联机床实验台的优越之处 刚度重量比大：因采用并联闭环杆系结构，传动构件理论上为仅受拉压载荷的二力杆，故传动机构的单位重量具有很高的承载能力。 响应速度快：允许动平台获得很高的进给速度和加速度，因而特别适于各种高速数控作业。 环境适应性强：便于可重组和模块化设计，且可构成形式多样的布局和自由度组合。在动平台上可进行多样性改装。 技术附加值高：并联机床具有“硬件”简单，“软件”复杂的特点，是一种技术附加值很高的机电一体化产品。 nts重要零部件选型 依照主轴功率确定电主轴型号 选择主轴下部刀具夹头 工件装卡夹具选用 nts电主轴型号 按课题要求主轴切削功率为 1kw，以课题的三杆并联机床结构来看，周边立柱呈现 120度圆周矩阵形式，主轴必然要在正中心，固定于三连杆下端的动平台上。 nts所选电主轴参数 主轴功率 1w，可知主轴所产生的外力偶矩 m=9550P/n，主轴电机选型转速 n=24000r/min，由此可推算出外力偶矩m=9550 1/24000=0.398Nm 经过多方查询，最终确定了电主轴型号：为 XCSD100Z24 nts铣夹头轴端连接 铣夹头与电主轴的连接 轴端采用关节轴承。 已知关节轴承型号，查手册 其装卡直径为 10mm。 nts弹簧铣夹头参数 关键参数均为已知量，接下来就可以选择所需的刀具夹头 刀柄了。 并联实验台的结构确定了它扮演着一台数控立铣的角色，所以刀柄的选用范围也就确定下来，应为装卡直径 10mm的数控铣夹头，查询后得出： JT(BT)40-QH1- 75 nts工件装卡夹具选用 装卡范围： R=175的半球，径向长度是 350，也就是说卡具夹持的最大值至少为 350mm。翻阅了卡具设计手册，对各种机床的卡具样式进行了对比，可用于此并联实验台的有：车床的三抓卡盘（需作改动）、铣床的平口虎钳。 因为所需加工工件形状的不确定性，所以以车床的三爪卡盘比较适合，它能够解决工件夹装时的自定心问题。只要在车床卡盘的基础上，取消卡盘随主轴的转动即可。 nts卡盘尺寸确定 按照要求所需夹持直径 350mm。 由右侧表格可知，规格 D500反爪加紧范围 150500，满足径向 350mm，可定下卡盘规格为D500。 nts三爪卡盘参数 依照所要求的装卡尺寸，选择外径 500的卡盘。 型号： K11500A/A115 nts卡盘特殊要求 用于并联机床实验台的三爪卡盘需作改动，免去了车床卡盘中盘体随主轴转动这一动作，所以，卡盘中轴部分予以取消。卡盘与机架连接部分只需加工六个圆周阵列的M20的沉头通孔，用于与机架相连的螺钉贯穿卡盘，其固定作用。 nts实验台支承部分及其连接的方案 机架的设计方案 铸造机架的材料及热处理 机架的截面形状、壁厚及周边筋的布置 立柱与底座的连接方式 底座的造型 nts机架的设计 机架作为实验台的支承部分，是本次设计的一个重点。 机架设计的基本准则应保证：刚度、强度、稳定性。 在满足强度和刚度的前提下，机架的重量应要求轻、成本低；抗震性好，把受迫震动振幅限制在允许范围内；噪声小；温度场分布合理，热变形对精度的影响小；结构设计合理，工艺性良好，便于铸造、焊接和机械加工；结构力求便于安装与调整，方便修理和更换零部件；有道轨的机架要求导轨受力合理、耐磨性良好；造型好，使之既适用经济，又美观大方。 按照以上机架设计的要求准则，首先确定机架的制造形式，为铸造机架。 nts总体结构造型 (1) 工作空间呈柱形，具有较大的编程空间与机床体积比，且平行于工作台任意截面的运动学性能等同。 (2) 位置及速度正、逆解均有显式解析解答，可实施快速 PVT插补和在线运动学标定。 (3)支链采用带消极约束的三杆平行四边形刚架结构，不但可有效地消除铰链间隙，且可大幅度提高动平台抵抗切削颠覆力矩的能力。 (4)除底座和动平台外，主要结构件均为三对称，可大幅度减少零部件设计工作和制造成本。 nts铸造机架的材料及热处理 材料选择 查阅铸造机架常用材料后得出，铸铁机架用于并联实验台比其他金属性价比高，是机架使用最多的一种材料，它的流动性好，体收缩和线收缩小，容易获得形状复杂的铸件。 铸铁机架的时效处理 时效处理的目的是在不降低铸铁力学性能的前提下，是铸铁的内应力和机加工切削应力得到消除或隐定，以减少长期使用中的变形，保证几何精度。 人工时效普遍应用热处理方法，将铸件缓慢加热到共析点以下（一般为 500600 ），保温一段时间，然后缓慢冷却，消除内应力。 nts机架的截面形状 此种空心矩形的抗弯、抗扭惯性矩比值分别为：抗弯惯性矩相对值：3.45 抗扭惯性矩相对值： 1.27 铸件壁厚的选择取决于其强度、刚度、材料、铸件尺寸、质量和工艺等因素。 就铸铁机架而言，按目前工艺水平，砂模铸造铸铁件的壁厚，可利用当量尺寸 N,来确定。 N=（ 2L+B+H） /3 L、 B、 H分别为主见的长、宽、高 利用上述公式，结合查表 铸铁机架的壁厚，确定出实验台立柱的壁厚为 20mm。 nts壁厚及加强筋 对于保证立柱刚度的加强筋和肋，由于次实验台设有顶端端盖，用于安装并联机构。为了能够更好的保障立柱刚度，立柱内部设有交叉十字肋；另外柱体外侧周边添置筋板有效地提高了刚度、稳定性和抗振能力。 筋的尺寸查表可知：厚度 =0.8s 高度 1.5s s为立柱的壁厚 得出筋高为 100，厚 16。 肋厚度查表 为立柱壁厚的 0.6倍 厚度为12mm。 加入肋后，尤其是 45度对角肋，对扭转刚度的提高有明显的效果，抗弯刚度可提高 60%，扭转刚度可提高 4.58.5倍。 nts立柱与底座的连接方式 由于立柱与底座需要进行连接，考虑到立柱下端受应力较大，而且用螺纹连接打孔不便，综合各种因素，选怎了焊接的形式。 焊接时，会产生局部应力，为了保证定位精度，立柱下端设计了定位销孔，孔径为 d8。分别布置在力主四个底角的中心位置。 在焊接前，现将定位销插入销孔，两者过渡连接，使其立柱在焊接过程中不会由于焊接应力的原因，与底座产生相对偏移。 nts焊坡参数 焊缝尺寸的确定方法一般为：按焊缝的工作应力；安等强原则；按刚度条件。由于焊接机床的床身，立柱，横梁和箱体等一般按刚度设计，所以焊缝尺寸宜采用依照刚度原则确定。 按刚度条件选择角焊缝尺寸的经验做法是：根据被焊钢板中较薄的钢板强度的 33%、 50% 、 100%作为焊缝强度来确定焊缝尺寸。 为了保证实验台的良好刚度，经过查询，立柱与机床机架的角焊缝尺寸有钢板刚度的 100%确定得出：板厚 h 按照 100%强度设计 则焊缝宽度 =3/4h 前边已经确定板厚 h=20mm 所以得出焊缝宽度 K=3/4x20=15mm 接下来考虑焊缝应力问题，在焊接接头处，由于机床实验台加工时的并联机构摆动，会使立柱底端受剪切力，为了减小这种损害性力，焊坡需要呈现 45度角，从而解决应力过度集中的问题。 nts底座的造型 首先确定出了立柱的结构，底座的造型就要基于立柱而确定。呈现三根立柱 120度圆周阵列的连接体，高度 200mm。与立柱材料一致，采用灰铸铁 HT150，铸造后同样需要人工时效处理。前边已经确定了立柱、卡盘的构造，在底座上要预留出配合时的安装孔。有安装卡盘的螺纹孔，还有定位立柱的销孔，两种孔的加工都已标准件螺钉和定位销为基准，采用轻微过盈量。在铸造完毕时效处理后，按照表逐渐配合尺寸打孔、攻丝。 考虑到并联实验台的自身重量，底座边缘分别留出了三个 32mm的地脚螺栓安装孔，以便实验台安装时的水泥浇筑地脚螺栓。 nts实验台电路设计 电路布线方案 电路控制要求 电路控制连线原理图 nts电路布线方案 实验台电源配置 380V三相交流电，在装配图中，按照电主轴及并联机构驱动电机电源入口，在机架立柱上预留了一个 50mm的电源孔，四周有安装配电箱螺钉的孔。主电源线由地面，上连到配电箱，电源线外侧套有绝缘蛇皮管。 电主轴和并联机构的配电，经过配电箱的电源线，经立柱内侧分配到各个电源接口。 电主轴已经选出，实验台装配时，将电主轴用螺栓固定于动平台上。则主轴位于动平台中央，连接电源线须从立柱上端引出线，从实验台顶盖向下连入电主轴。 并联机构
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