龙门式家用数控铣床设计【三维UG】【25张CAD图纸+毕业论文】

摘 要

龙门式数控铣床是机床中加工工艺较为繁多的一种，其龙门立柱可承载较大载荷，以保证加工精度。因此此次课题着重对龙门式数控铣床进行了机械结构方面设计。

龙门式数控铣床是根据龙门式受力特点，用以加工同等条件下较高精度要求的工件。与普通机床相比，龙门式数控铣床其良好的工艺性，简约的结构，极其便于进行数控自动化，集成化。可提供实验室等科研单位进行设计试制造使用，极大的缩短了设计制造周期，减少了制造中可能出现的问题，提高了设计课题的可靠性，同时降低了制造生产成本。

本设计说明书主要介绍了龙门式家用数控铣床机械结构部分的设计计算。其中包括电动机选型，导轨强度校核，主轴刚度校核，皮带轮设计等。

本次组合机床的设计主要是在满足技术要求的前提下，尽量使设计方案简单，简化生产，降低工人劳动强度，提高生产率和增加自动化程度。

关键词：龙门；数控；铣床；机械结构

Abstract

Gantry CNC milling machine tools are in the process of a more diverse, its gantry column may be carrying a larger load, so as to ensure machining accuracy. Therefore focused on the topic of gantry CNC milling machine for the mechanical structure design. 

 Longmen CNC gantry milling machine is based on the force characteristics, under the same conditions used for processing high precision workpiece. Compared with the general machine tools, CNC milling machine gantry its a good process, and simple structure, is extremely easy to carry out NC automation, integrated. Provides laboratory and scientific research units such as the design of test manufacturing use, greatly shortened the design and manufacturing cycle, a reduction of manufacturing problems that may arise in the design improve the reliability of the subject, while reducing the manufacturing cost of production. 

 The main specification of the design introduced the CNC milling machine gantry home part of the mechanical structure design and calculation. Including motor selection, rail strength checking, checking spindle stiffness, pulley design. 

     The combination of machine tools are primarily designed to meet the technical requirements of the premise, as far as possible the design of the program easy to simplify production, reduce labor intensity of workers, improve productivity and increase the degree of automation. 

 Keywords: Longmen; NC; milling; mechanical structure

 前  言

    新的世纪面临新的挑战。不经意间大学四年的生活已接近尾声，毕业后进入工作岗位也已成为期盼。此时，毕业设计成了我们离校前最重要的任务。它是对我们这四年学业的全面检验，也是对我们理论与实践相结合能力的高度体现，更是对我们理解问题、处理问题、开放思维、灵活应变能力的全面验收。

    毕业设计是大学毕业之前所进行的唯一一次时间最长、设计内容最多、涉及范围最广的最后一次课程实践性教学环节。毕业设计是在我们综合四年所学专业知识的基础上，在毕业设计老师指导下进行的具有专业性和代表性的工程设计，并巩固和运用我们所学到的知识，进行一次较为深入和复杂的综合训练。通过毕业设计，使我们能综合运用所学的理论知识和生产实际相结合，去分析和解决机械设计问题，使所学的知识得以巩固、深化和发展。通过毕业设计培养我们正确的设计思想，在理论联系实际的基础上，锻炼我们独立思考问题、分析问题、解决问题的综合能力，进一步了解和运用所学过的各种理论知识，并通过学习，不断地积累自己的实践经验，为即将步入社会工作奠定了坚实的基础。

在本次毕业设计中，我的设计内容均采用Auto Cad绘图、UG、CAXA等多种三维制图软件进行实物模拟，使我真正体会到了现代化工具的先进性，同时也为将来能应用高科技技术设备打下了一定的基础，又培养了我的动手操作能力。通过同学间与指导老师的相互合作与协调，真正认识到具有查阅技术资料能力的重要性，深刻体会到知识的广博性，理论与实践的结合性，创新思维的重要性。

迈出作为合格设计者的第一步，我深感其中的艰辛。本次设计的任务是设计龙门式家用数控铣床的机械结构部分。

目 录

摘   要………………………………………………………………………………………Ⅰ

Abstract……………………………………………………………………………………Ⅱ

前   言………………………………………………………………………………………Ⅲ

绪   论……………………………………………………………………………………… 1

1 机械结构概述………………………………………………………………………………3

1.1 数控机床概述…………………………………………………………………………4

1.1.1 数控机床的特点…………………………………………………………………4

1.1.2 数控机床使用中应注意的事项…………………………………………………5

1.1.3 数控机床的维护…………………………………………………………………6

1.2 家用铣床机械零件的失效形式及设计计算准则 ……………………………………8

1.2.1 失效形式…………………………………………………………………………8

1.2.2 设计计算准则……………………………………………………………………9

1.3 轴的基本设计……………………………………………………………………… 11

1.3.1 类比法 …………………………………………………………………………11

1.3.2 设计计算法 ……………………………………………………………………11

 1.4 轴的强度计算 ………………………………………………………………………12

1.4.1 轴的扭转强度计算 ……………………………………………………………12

1.4.2 轴的弯扭合成强度 ……………………………………………………………12

1.4.3 轴的刚度计算 …………………………………………………………………13

1.5 轴的材料及选择 ……………………………………………………………………15

2 结构设计计算……………………………………………………………………………17

2.1 切削力的计算 ………………………………………………………………………17

2.2切削功率的计算………………………………………………………………………18

2.3 高速钢立铣刀铣削用量及功率 ……………………………………………………18

2.4 丝杠选择 ……………………………………………………………………………19

2.4.1 螺距的选择 ……………………………………………………………………19

2.4.2丝杠直径的选择…………………………………………………………………19

2.5 导轨设计计算及选择………………………………………………………………20

2.5.1导轨挠度的计算…………………………………………………………………20

2.5.2导轨的选择………………………………………………………………………20

2.6步进电机的计算和选用………………………………………………………………21

2.6.1 转动惯量计算……………………………………………………………………21

2.6.2 电动机力矩的计算………………………………………………………………21

2.6.3 步进电机的选择…………………………………………………………………22

结    论 ……………………………………………………………………………………24

致    谢 ……………………………………………………………………………………25

参考文献 ……………………………………………………………………………………26

绪   论

随着现代制造技术的发展，企业选用数控设备已是大势所趋。并且随着生产的多元化，机械加工已走入实验教学及家用生产之中。

本次龙门式家用数控模拟铣床设计是结合教学实训要求，设计的简单易学，具有教学实验功能的简易数控铣床。其结构参考南京机械专科学校教学设备《立柱式模拟数控铣床》。

原产品为单立柱式结构，结构单一，切削范围较窄，稳定性和加工精度较差，现将原单立柱式结构改为龙门式结构，其机床刚度和精度比以前有所提高，工艺范围也大大提高。结构简图如下图a。

对一个制造企业来说，提高生产能力往往从生产管理、制造工艺、生产设备等方面入手进行技术改造，而这几部分内容又是互为影响和制约的。在技改中对生产设备、数控机床的更新、维修、采购等的选择上必须考虑到要在什么样环境下使用、如何管理、怎样能达到最好的经济效果等问题。

选择制造设备是要为制造某一些产品服务的，选择的设备可能用于产品零件的一部分工序加工、也可能用于全部工序加工。制造水平的高低首先取决于工艺过程的设计，它将决定用什么方法和手段来加工，从而也决定了对使用设备的基本要求，这也是对生产进行技术组织和管理的依据。设备选择的基本要求确定后还要根据市场上能提供什么样技术水平的装备来选择，针对大部分中小批量生产的制造企业，选择数控机床来替代旧机床或增强生产能力已是发展趋势。 

比较普通和数控两类机床的性能，数控机床具有加工复杂形面零件能力强、适应多种加工对象（柔性强）；加工质量、精度和加工效率高；适应CAD/CAM联网、适合制造加工信息集成管理；设备的利用率高、正常运行费用低等特点。