五轴联动表面感应加热淬火机床XY轴设计[机械毕业论文 答辩通过]

需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载宁XX大学课程设计论文五轴联动表面感应加热淬火机床设计设计论文分院专业班级姓名学号指导教师年月需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载摘要随着科学技术的发展，五轴联动表面感应加热淬火机床设计的应用也显得越来越频繁，先进切割技术的发展总是不断地从新科技的成果中获得新的起点。目前，五轴联动表面感应加热淬火机床设计技术在电子科技、计算机技术及机器人的制造中都起着重要的作用。无论在什么情况下，五轴联动表面感应加热淬火机床设计才能提高淬火的水平和质量。我们只有将数控机技术淬火淬火技术有效的结合才能更好的推动新科技的发展，因此数控淬火机床的设计对于解决这一难题至关重要。本课题针对龙门式火焰淬火的横梁及火焰切割头的机械部分X、Y方向的结构及传动设计进行了设计。横梁的机构设计主要对其结构的确定，之后对传动装置进行了选择及计算检验，最后对主要传动的零部件进行选择校核。其中主要对滚动丝杠的强度及传动效率等进行了计算校核。并对横梁设计中存在的结构部件的联接问题进行了改进。火焰切割头是在传动装置的基础上运用丝杠的转速控制运动,经过验证取得了很好的效果，实现预期目的。关键词五轴联动，机构设计，五轴联动表面感应加热淬火机床设计需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载ABSTRACTWITHTHEDEVELOPMENTOFSCIENCEANDTECHNOLOGY,APPLICATIONANDDESIGNOFHEATINGQUENCHINGMACHINEFIVEAXISSURFACEINDUCTIONISBECOMINGMOREANDMOREFREQUENT,THEDEVELOPMENTOFADVANCEDCUTTINGTECHNOLOGYISCONSTANTLYFROMTHENEWACHIEVEMENTSOFSCIENCEANDTECHNOLOGYINTHENEWSTARTINGPOINTATPRESENT,FIVEAXISSURFACEINDUCTIONHARDENINGMACHINEDESIGNTECHNOLOGYHASPLAYEDANIMPORTANTROLEINTHEMANUFACTUREOFELECTRONICTECHNOLOGY,COMPUTERTECHNOLOGYANDROBOTINANYCASE,FIVEAXISSURFACEINDUCTIONHARDENINGMACHINEDESIGNTOIMPROVETHELEVELANDQUALITYOFWELDINGWEWILLONLYQUENCHINGTECHNOLOGYCOMBINEDEFFECTIVELYINORDERTOBETTERPROMOTETHEDEVELOPMENTOFNEWTECHNOLOGYFORCNCMACHINEWELDINGTECHNOLOGY,THENCQUENCHINGMACHINETOOLDESIGNISVERYIMPORTANTFORSOLVINGTHISPROBLEMTHESTRUCTUREANDDESIGNOFTRANSMISSIONOFTHELONGMENTYPEFLAMECUTTINGBEAMANDTHEFLAMECUTTINGMACHINEHEADOFMECHANICALPARTX,YDIRECTIONISDESIGNEDMECHANISMDESIGNOFBEAMISMAINLYDETERMINEDTHESTRUCTUREOFTHETRANSMISSIONDEVICE,THESELECTIONANDCALCULATIONOFMAINDRIVETEST,FINALLYTHEPARTSSELECTIONCHECKTHEMAJORWASCALCULATEDONTHEROLLINGOFSCREWSTRENGTHANDTRANSMISSIONEFFICIENCYETCWASIMPROVEDANDTHESTRUCTUREOFEXISTINGBEAMINTHEDESIGNOFTHECONNECTIONPROBLEMFLAMECUTTINGHEADISTHESPEEDCONTROLBASEDONMOTIONBYUSINGSCREWTRANSMISSIONDEVICE,GOODRESULTSWEREACHIEVEDAFTERVERIFICATION,TOACHIEVETHEDESIREDOBJECTIVEKEYWORDSFIVEAXISLINKAGE,MECHANISMDESIGN,THEDESIGNOFFIVEAXISSURFACEINDUCTIONHARDENINGMACHINE需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载目录摘要IIABSTRACTIII目录IV第1章绪论111五轴联动表面感应加热淬火机床设计的研究目的及意义1111五轴联动表面感应加热淬火机床设计背景1112五轴联动表面感应加热淬火机床设计简介1113意义112研究现状及发展趋势113淬火机床国内外的现状214淬火机床发展前景515本课题研究的内容及方法6152课题研究内容6152设计要求6153关键的技术问题6第2章总体方案机构设计721设计概念722设计原理723方案讨论7第3章X向机械结构及传动设计831X向滚珠丝杆副的选择9311导程确定9312确定丝杆的等效转速9313估计工作台质量及负重9314确定丝杆的等效负载9315确定丝杆所受的最大动载荷10316精度的选择11需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载317选择滚珠丝杆型号1132校核11321临界压缩负荷验证12322临界转速验证13323丝杆拉压振动与扭转振动的固有频率1333电机的选择14331电机轴的转动惯量14332电机扭矩计算1534导轨的选型及计算16第4章Y向机械机构及传动设计1941龙门式横梁结构设计19411确定龙门式火焰切割机横梁结构19412传动装置类型的选用19413传动方案的选取2042机床零部件的设计20421丝杠副的选取21322联轴器的选取25424轴承的选取27425滚动丝杠的计算27426步进电机的选取30第5章机架的设计3451床身结构34511对床身结构的基本要求34512床身的结构35总结与展望39致谢42需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载第1章绪论11五轴联动表面感应加热淬火机床设计的研究目的及意义111五轴联动表面感应加热淬火机床设计背景在现代工业中，生产过程中的自动化已成为突出的主题。各行各业的自动化水平越来越高，现代化加工车间，常配有自动化生产设备，用来提高生产效率，完成工人难以完成的或者危险的工作。当然，也不排除PCB板的淬火加工过程。我们发现技术已经渗透到各个领域并且被广泛使用。根据资料显示，我国每年钢铁的产量一般在3亿吨左右，其中有一半以上的钢有用到淬火技术加工。我国每年的淬火设备需求量金额超过50亿元。既然淬火机能够这么普遍地应用在各个领域，它肯定具备了很大的市场竞争力。112五轴联动表面感应加热淬火机床设计简介龙门式数控火焰/五轴联动表面感应加热淬火机床设计采用驱动，即切割头，运行稳定，配置好，工作效率很高，可以用于各种异形碳钢、锰钢、不锈钢等金属材料的大、中、小型钢板下料。还可根据用户的要求配置多把割炬。113意义1横梁采用方管对焊的结构，具有刚性好，精度高，自重轻，惯量小的特点。所有的淬火件均采用振动时效去应力处理，有效的防止了结构变形；2纵、横向驱动横向导轨则采用了台湾进口的直线式导轨，纵向导轨是由精密加工的特质钢轨制成的，保证了淬火的运行平稳，精度高，且经久耐用，清洁美观；12研究现状及发展趋势激光淬火的切割速度快，精度和切割质量好等特点。在国家指定的长期发展规划时，又是将激光切割列入了关键支撑技术。因其涉及国家安全、国防建设及高新技术的产业化和科技前沿的发展，所以要对激光切割有很高的重视程度，这就将激光淬火的制造和升级带来很大的商机。随着用户对激光切割技术特点的逐步了解和采用的示范性地深入，这就带动了国内企业开发、生产激光淬火。随着现代化的机械加工业的发展，人们对切割的质量、精度要求的不断提需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载高，并对生产效率的提高、生产成本的降低、高智能化地自动切割的功能要求也在不断的提升。数控淬火必须要去适应现代化机械加工发展的要求。1数控淬火的发展从现在几种通用的数控切割及应用情况来看，五轴联动表面感应加热淬火机床的功能及性能已经比较完善了，但是对切割材料有局限性（只能切割碳钢板），其切割速度也慢，生产效率低，适用范围逐渐在缩小，市场不可能有大的增加。等离子淬火具有切割范围广（可以切割所有的金属材料），切割速度快，工作效率高等特点，未来的发展方向在于等离子的电源技术的提高、数控系统与离子切割配合的问题，比如电源功率的提升就能切割更厚的板材；完善和提高精细等离子技术也能提高切割速度、切面质量和切割精度；通过完善和提高数控系统来实现对等离子切割效率和切割质量的提升。激光淬火的切割速度快，精度和切割质量好等特点。在国家指定的长期发展规划时，又是将激光切割列入了关键支撑技术。因其涉及国家安全、国防建设及高新技术的产业化和科技前沿的发展，所以要对激光切割有很高的重视程度，这就将激光淬火的制造和升级带来很大的商机。随着用户对激光切割技术特点的逐步了解和采用的示范性地深入，这就带动了国内企业开发、生产激光淬火。2专用数控淬火的发展数控管材淬火适用于各种管材上的切割，如切割圆柱正交、斜交、偏心交等相贯线孔、方孔、椭圆孔，并能在管子的端部切割与之相交的相贯线。这种类型的设备已经广泛运用在金属结构件的生产，电力设备、锅炉业、石油业、化工等部门。它是行业内比较高端的产品之一，此类的设备切割功能可以满足淬火工艺众不同的板材开不同角度的坡口要求。随着造船业地发展，船厂在国内率先引进和使用数控等离子淬火。随着技术的发展，目前国内外的船厂纷纷配备了具有回转坡口功能的等离子淬火，为了满足其高技术、高附加值船的建造要求。13淬火机床国内外的现状目前来说淬火机床应用在金属及非金属行业上，一般来说，非金属行业分得比较细致，比如有切割石材的石材淬火机床、水淬火机床、锯齿淬火机床，切割布料、塑料及化纤制品用的激光淬火机床、刀片式淬火机床，切割金属材料的则有火焰淬火机床（火焰淬火机床又分数控火焰淬火机床和手动火焰淬火机床。而手动的又有小跑车、半自动、纯手动的；数控的有龙门式数控淬火机需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载床、悬臂式数控淬火机床、台式数控淬火机床、相贯线数控淬火机床等等）、等离子淬火机床。经过了几十年的发展，数控淬火机床在切割能源和数控控制系统两方面均取得了长足的发展，譬如切割能源已经由单一的火焰能源切割发展为目前的多种能源火焰、等离子、激光、高压水射流等等切割方式；数控淬火机床控制系统已由当初的简单功能、复杂编程和输入方式及自动化程度不高已经发展到具有功能完善的、智能化的、图形化的、网络化的控制方式；驱动系统也从的步进驱动、模拟伺服驱动到今天的全数字式的伺服驱动。数控淬火机床是目前国际上非常流行的一种高新技术机床产品。该机床顺应了当今世界机床工业“高速、复合、智慧、环保”的发展潮流，适应多品种小批量、变品种变批量的生产方式。这类机床可广泛地应用于对圆柱、圆锥、球轴承内外套圈、滚道及端面各表面的多批量、多品种、多规格的精加工磨削；也适用于齿轮类、套筒类等零件的高精度磨削加工。中国数控立式复合磨床的发展速度确实相当惊人，生产厂家增多，产品产量亦大幅扩增。与国外同类机床相比，虽在某些细节方面仍存在差距，但总体上看，机床制造水平还是比较高的，完全可以替代进口。这类机床的配置都较好，制造厂商大多选用进口的高档配置，以增强机床性能的可靠性。目前的数控淬火机床在突破大型工件的加工难题之后，主要问题便集中在以下几方面机床选用的配置、布局和模组化设计；如何进一步提高机床的效率、降低制造成本，从而提高综合市场竞争力等。对于数控淬火机床而言，令人担心的不是制造能力方面的问题，而应是市场容量层面的问题。可以预料，今后淬火机床的市场竞争将会日趋激烈。竞争焦点将集中于机床的加工精度、效率、适用范围、操作便捷性、价格、交货期、售后服务等方面。近年来可以看到，在国内各个重要的机床展览会上，都展出了大量的、较高水准的数控淬火机床，显示出国内各专业制造厂对该类机床的重视。以今年于北京举行的CIMT展览会为例，杭州机床集团公司等厂家便展出了5台数控淬火机床，昭示着该类机床已然成为当今机床市场的新热点和销售重点。同时值得注意的是，该类机床也是服务于风电等大型基础建设的重要装备之一。数控淬火机床的发展趋势为了取得市场竞争的先机，就有必要充分了解数控淬火机床的发展趋势如何。本人总结出以下四点发展趋势。需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载1规格将向大小两头发展根据用户需求，淬火机床的规格将向大小两头发展，工作台直径逐步发展达到25米、3米、4米甚至5米的机床。小规格机床的发展会受到市场因素的制约，因为用户对小规格磨床的需求并不太紧迫，而用淬火机床替代卧式端面内圆磨床也有一定难度。从国外淬火机床来看，除了日本太阳工机有小规格机床外，其他厂家基本上都是大规格的。但是，从发展的观点看，小型淬火机床一定会有潜在的市场需求，而一旦现有加工设备不能达到该要求，就会急需用新设备来予以替代。若能实现替代，这一市场潜力是不可估量的。特别是当新设备能大幅度提高磨削效率的时候，即使价格比较昂贵，也会有很强的市场竞争力。2向磨削中心和加工中心方向发展可以预见，通过采用先进的部件，机床将采用砂轮交换装置、刀具交换装置、机械手、自动测量装置，形成集成程度更高的复合机床。3将在风电行业发挥重要作用中国风能资源丰富，近海和海上可开发利用的风能储量约75亿KW，至2010年，风机装机容量有望达到500万千瓦。而风机需使用大型轴承，如洛阳轴承最大转盘轴承55M左右。相信随着风力发电的主轴、风机轮毂等需求量的不断攀升，用于这些大型零件的磨削加工的磨床必将大显身手。应当引起注意的几个问题面对大好形势的同时，也应结合中国实情，及时注意以下几方面问题。1生产商不可一哄而上无数次的经验教训已经证明，生产厂商一哄而上，会造成剧烈的市场竞争和资源浪费。目前已经能够看到，淬火机床的制造厂出现了大幅增加，可是在市场容量尚不能准确预计的当前，无疑风险也较大。生产量与需求量相适应这一客观规律不容忽视，否则就会造成经济效益低下的恶果。2机床配置须符合用户生产实际发展该类机床时，应注意机床须与用户实际生产需求相适应，并不是机床的配置越好销路就越好。结合中国当前的国情来看，有些高技术含量的机床品种如高档的复合磨床、磨加工中心尚缺乏强劲的销售动力。也就是说，先进技术的前瞻性与现实往往存在需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载一定距离，往往会由于价格等原因造成“叫好不叫座”的窘况。3行业标准有待制定面临该类产品的迅猛发展，行业工作的加强也需正式提上议程，有必要以标准为纽带，适时组织制定相关的行业标准和国家标准，全面规范立式数控磨床的制造。4力促制造厂商交流在条件成熟时，可由机床工具工业协会牵头召开制造厂经验交流会，进一步推进数控淬火机床的生产和相关先进技术的发展。14淬火机床发展前景随着现代化的机械加工业的发展，人们对切割的质量、精度要求的不断提高，并对生产效率的提高、生产成本的降低、高智能化地自动切割的功能要求也在不断的提升。数控淬火机床必须要去适应现代化机械加工发展的要求。1数控淬火机床的发展从现在几种通用的数控切割及应用情况来看，数控火焰淬火机床的功能及性能已经比较完善了，但是对切割材料有局限性（只能切割碳钢板），其切割速度也慢，生产效率低，适用范围逐渐在缩小，市场不可能有大的增加。等离子淬火机床具有切割范围广（可以切割所有的金属材料），切割速度快，工作效率高等特点，未来的发展方向在于等离子的电源技术的提高、数控系统与离子切割配合的问题，比如电源功率的提升就能切割更厚的板材；完善和提高精细等离子技术也能提高切割速度、切面质量和切割精度；通过完善和提高数控系统来实现对等离子切割效率和切割质量的提升。激光淬火机床的切割速度快，精度和切割质量好等特点。在国家指定的长期发展规划时，又是将激光切割列入了关键支撑技术。因其涉及国家安全、国防建设及高新技术的产业化和科技前沿的发展，所以要对激光切割有很高的重视程度，这就将激光淬火机床的制造和升级带来很大的商机。随着用户对激光切割技术特点的逐步了解和采用的示范性地深入，这就带动了国内企业开发、生产激光淬火机床。2专用数控淬火机床的发展数控管材淬火机床这种类型的设备已经广泛运用在金属结构件的生产，电力设备、锅炉业、石油业、化工等部门。它是行业内比较高端的产品之一，此类的设备切割功能可以满足焊接工艺众不同的板材开不同角度的坡口要求。随着造船业地发展，船厂在国内率先引进和使用数控等离子淬火机床。随着技术的发展，目前国内外的船厂纷纷配备了具有回转坡口功能的等离子淬火机床，需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载为了满足其高技术、高附加值船的建造要求。15本课题研究的内容及方法152课题研究内容在查阅了国内外大量的有关五轴联动表面感应加热淬火机床设计设计理论及相关知识的资料和文献基础上，综合考虑淬火五轴联动表面感应加热淬火机床设计结构特点、具体作业任务特点以及淬火五轴联动表面感应加热淬火机床设计的推广应用，分析确定使用三自由度关节型淬火五轴联动表面感应加热淬火机床设计配合生产工序，实现自动化淬火的目的。为了实现上述目标，本文拟进行的研究内容如下1根据现场作业的环境要求和五轴联动表面感应加热淬火机床设计本身的结构特点，确定五轴联动表面感应加热淬火机床设计整体设计方案。2确定五轴联动表面感应加热淬火机床设计的性能参数，对初步模型进行静力学分析，根据实际情况选择电机。3从所要功能的实现出发，完成五轴联动表面感应加热淬火机床设计各零部件的结构设计；4完成主要零部件强度与刚度校核。152设计要求1根据所要实现的功能，提出五轴联动表面感应加热淬火机床设计的整体设计方案；2完成五轴联动表面感应加热淬火机床设计结构的详细设计；3通过相关设计计算，完成电机选型；4完成五轴联动表面感应加热淬火机床设计结构的三维造型；绘制五轴联动表面感应加热淬火机床设计结构总装配图、主要零件图。153关键的技术问题1方案选择2整体的支撑架设计（龙门结构及悬臂结构的选择）3机构设计4强度校核需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载第2章总体方案机构设计21设计概念整体的支撑架采用龙门结构在工程中我们常用的整体支撑架结构有龙门结构和悬臂梁。所谓的悬臂梁就是梁的一端为不产生轴向、垂直位移和转动的固定支座，另一端为自由端（可以产生平行于轴向和垂直于轴向的力）。而龙门结构通俗地说就是一根横梁连接两个支腿与地面紧固组成的像一个门框一样的结构。因为他是双支撑结构区别于单支撑和悬臂结构，所以结构特别简单。22设计原理数控五轴联动表面感应加热淬火机床设计的设计应满足一下几个条件首先就是必须保证工件定位可靠的可靠性，为了使工件、焊枪与淬火点保持准确的相对位置，必须根据要求的淬火点，去选择合适的定位机构。再者就是要有足够的强度和刚度除了受到工件、工具的重量，还要受到本身的重量，还受到淬火枪在运动过程中产生的惯性力和振动的影响，没有足够的强度和刚度可能会发生折断或者弯曲变形，所以对于受力较大的进行强度、刚度计算是非常必要的。最后要尽可能做到具有一定的通用性如果可以，应考虑到产品零件变换的问题。为适应不同形状和尺寸的零件，为满足这些要求，可将制成组合式结构，迅速更换不同的部件及附件来扩大机构的使用范围。X轴采用丝杠加导轨形式横向电动机联轴器横向滚珠丝杠（导轨）横滑板Y轴和采用丝杠传动纵向电动机联轴器纵向滚珠丝杠大托板23方案讨论悬臂梁在工程力学受力分析中，比较典型的简化模型。在实际工程分析中，大部分实际工程受力部件都可以简化为悬臂梁。龙门结构制作方便，承受负载大，结构稳定，工程上广泛应用。考虑到上述问题该课题的整体结构采用龙门结构。需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载第3章X向机械结构及传动设计表31滚珠丝杆副支承支承方式简图特点一端固定一端自由结构简单，丝杆的压杆的稳定性和临界转速都较低设计时尽量使丝杆受拉伸。这种安装方式的承载能力小，轴向刚度底，仅仅适用于短丝杆。一端固定一端游动需保证螺母与两端支承同轴，故结构较复杂，工艺较困难，丝杆的轴向刚度与两端相同，压杆稳定性和临界转速比同长度的较高，丝杆有膨胀余地，这种安装方式一般用在丝杆较长，转速较高的场合，在受力较大时还得增加角接触球轴承的数量，转速不高时多用更经济的推力球轴承代替角接触球轴承。两端固定只有轴承无间隙，丝杆的轴向刚度为一端固定的四倍。一般情况下，丝杆不会受压，不存在压杆稳定问题，固有频率比一端固定要高。可以预拉伸，预拉伸后可减少丝杆自重的下垂和热膨胀的问题，结构和工艺都比较困难，这种装置适用于对刚度和位移精度要求较高的场合。需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载31X向滚珠丝杆副的选择滚珠丝杆副就是由丝杆、螺母和滚珠组成的一个机构。他的作用就是把旋转运动转和直线运动进行相互转换。丝杆和螺母之间用滚珠做滚动体，丝杠转动时带动滚珠滚动。已知X向最大行程为5000MM,快速进给速度为10M/MIN,假设主轴箱大概质量为50KG,工作台大概质量为80KG,移动部件大概质量为30KG。311导程确定电机与丝杆通过联轴器连接，故其传动比I1,选择驱动电机最高转速的最高转速，则丝杠的导程为CMKGFMRN2MIN,/20MAXMAX最大转矩取PH10MMVPH50/1AX312确定丝杆的等效转速基本公式IN/RPNH最大进给速度是丝杆的转速MIN/10/MAXARV最小进给速度是丝杆的转速832/INIH丝杆的等效转速I/1I1AXRTTT式中取故21TMIN/03/21MINAXRTNM313估计工作台质量及负重主轴箱重量NXGG960801工作台重量742移动部件重量M233314确定丝杆的等效负载工作负载是指机床工作时，实际作用在滚珠丝杆上的轴向压力，他的数值用进给牵引力的实验公式计算。选定导轨为滑动导轨，取摩擦系数为003，K需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载为颠覆力矩影响系数，一般取1115，本课题中取13，则丝杆所受的力为NGFGFGFKFZX21520331223Y12YMA）（）（）（0IN其等效载荷按下式计算（式中取，）21T1NNTNFFM49321MI3AX315确定丝杆所受的最大动载荷316MHKAHTWM10NTFFCARFW负载性质系数，（查表取FW12）FT温度系数（查表取FT1）FH硬度系数（查表取FH1）FA精度系数（查表取FA1）FK可靠性系数（查表取FK1）FM等效负载NZ等效转速TH工作寿命，取丝杆的工作寿命为15000H由上式计算得CAR17300N表311各类机械预期工作时间LH需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载表312精度系数FA表313可靠性系数FK表314负载性质系数FW316精度的选择滚珠丝杠副的精度对电气机床的定位精度会有影响，在滚珠丝杠精度参数中，导程误差对机床定位精度是最明显的。一般在初步设计时设定丝杠的任意300行程变动量应小于目标设定定位精度值的1/31/2,在最后精度验M30V算中确定。，选用滚珠丝杠的精度等级X轴为13级（1级精度最高），Z轴为25级，考虑到本设计的定位精度要求及其经济性，选择X轴Z轴精度等级为3级，Z轴为4级。317选择滚珠丝杆型号计算得出CACAR173KN,则COA23FM（346519）KN公称直径PH10MM则选择FFZD型内循环浮动返向器，双螺母垫片预紧滚珠丝杆副，丝杆的型号为FFZD40103。公称直径D040MM丝杆外径D1395MM钢球直径DW7144MM丝杆底径D2343MM圈数3圈CA30KNCOA663KN刚度KC973N/M32校核滚珠丝杆副的拉压系统刚度影响系统的定位精度和轴向拉压震动固有频率，其扭转刚度影响扭转固有频率。承受轴向负荷的滚珠丝杆副的拉压系统刚度KO需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载有丝杆本身的拉压刚度KS，丝杆副内滚道的接触刚度KC，轴承的接触刚度KA，螺母座的刚度KN，按不同支撑组合方式计算而定。321临界压缩负荷验证丝杆的支撑方式对丝杆的刚度影响很大，采用一端固定一端支撑的方式。临界压缩负荷按下列计算NFKLEIFFCRMAX201E式中E材料的弹性模量E钢21X1011（N/M2）LO最大受压长度（M）K1安全系数，取K113FMAX最大轴向工作负荷（N）F1丝杆支撑方式系数F1151I丝杆最小截面惯性距（M4）4221_6WODDI式中DO是丝杆公称直径（MM）DW滚珠直径（MM），丝杆螺纹不封闭长度LU工作台最大行程螺母长度两端余量LU30014820X2488MM支撑距离LO应该大于丝杆螺纹部分长度LU，选取LO620MM代入上式计算得出FCA58X108N可见FCAFMAX，临界压缩负荷满足要求。需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载322临界转速验证滚珠丝杠副高速运转时，需验算其是否会发生共振的最高转速，要求丝CRN杠的最高转速2230KPAEILFNCZCR式中A丝杆最小截面A24622M1093414D丝杠内径，单位；2DMP材料密度P785103KG/M临界转速计算长度，单位为，本设计中该值为CL148/2300620488/2440MMC安全系数，可取082K2KFZ丝杠支承系数，双推简支方式时取189经过计算，得出63104，该值大于丝杠临界转速，所以满足要CRNMIN/R求。323丝杆拉压振动与扭转振动的固有频率丝杠系统的轴向拉压系统刚度KE的计算公式LAES/MAXIN式中A丝杠最小横截面，；24DM螺母座刚度KH1000N/M。当导轨运动到两极位置时，有最大和最小拉压刚度，其中，L植分别为750MM和100MM。经计算得MIN/1/2/1/SCHEKK需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载SRADMWEB/K式中KE滚珠丝杠副的拉压系统刚度N/M；KH螺母座的刚度N/M；KH1000N/MKC丝杠副内滚道的接触刚度N/M；KS丝杠本身的拉压刚度N/M；KB轴承的接触刚度N/M。经计算得丝杠的扭转振动的固有频率远大于1500R/MIN，能满足要求。33电机的选择步进电机是一种能将数字输入脉冲转换成旋转或直线增量运动的电磁执行元件。每输入一个脉冲电机转轴步进一个距角增量。电机总的回转角与输入脉冲数成正比例，相应的转速取决于输入脉冲的频率。步进电机具有惯量低、定位精度高、无累计误差、控制简单等优点，所以广泛用于机电一体化产品中。选择步进电动机时首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率，再者还要考虑转动惯量、负载转矩和工作环境等因素。331电机轴的转动惯量A、回转运动件的转动惯量328MD42LJR上式中D直径,丝杆外径D395MML长度1MP钢的密度78002KG/M经计算得20RJB、X向直线运动件向丝杆折算的惯量2PMJL需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载上式中M质量X向直线运动件M160KGP丝杆螺距（M）P0001M经计算得281049KGJLC、联轴器的转动惯量查表得204KG/MJW因此28M08KG4109LR332电机扭矩计算A、折算至电机轴上的最大加速力矩ATJNT602MXAX上式中IN/15RJ00028KG/M2TA加速时间KS系统增量，取15S1,则3TATA02S经计算得MNT2MAXB、折算至电机轴上的摩擦力矩IPF20F上式中F0导轨摩擦力，F0MF，而F摩擦系数为002，F0MGF32NP丝杆螺距（M）P0001M传动效率，090I传动比，I1需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载经计算得MNTF750C、折算至电机轴上的由丝杆预紧引起的附加摩擦力矩I212000PT上式中P0滚珠丝杆预加载荷1500N0滚珠丝杆未预紧时的传动效率为09经计算的T0005NM则快速空载启动时所需的最大扭矩MNF820MAX根据以上计算的扭矩及转动惯量，选择电机型号为SIEMENS的IFT5066，其额定转矩为67。NA34导轨的选型及计算1的设计要求1几何精度就是通常所说的导向精度，即运动的直线度或回转精度；2运动精度包括两方面内容一是运动的平稳性，二是定位精确；3具有足够的承载能力和刚度，使用寿命长；4结构简单，工艺性好，便于调整和维修；5具有良好的润滑和防护装置。导轨的功用是导向和承载，一般分有滚动导轨和滑动导轨两种。滚动导轨在两导轨面间装有球，滚子或滚针等滚动元件，具有滚动摩擦性质，广泛地用于进给运动导轨。滚珠导轨的特点是摩擦阻力小，刚度低，承载能力差，不能承受大的颠覆力矩和水平力。直线滚动导轨副的计算与滚动轴承相仿，以在一定的载荷下行走一定的距离，90的支承不发生点蚀为依据。这个载荷称为滚动导轨的额定动载荷CA,可从产品样本中查到。见式（35）滚动体为球时需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载KM7921672014125033350WCTHAFFL式（35）L滚动导轨副的距离额定寿命；CA额定动载荷，初选滚动导轨型号后，可从样本中查出；F每个滑块上的工作载荷；硬度系数，HF导轨面的硬度为5864HRC时,10；硬度为55HRC时08；为50HRCHFHF时053FT为温度系数，当工作温度不超过100C时，FT1；FC为接触F系数，每根导轨条上装二个滑块时081,装三个时072；FW为载荷速度CFCF系数，无冲击振动或V15M/MIN时FW115现初选导轨型号为GDA20S，额定动载荷CA为124KN现在计算立柱底座的导轨，底座下每根导轨条安装三个滑块，所以072，现把数据CF代入上式，有一般球导轨的距离期望寿命为50KM，所以此滚动导轨满足要求。由于其它方向的导轨所受的载荷都很少，且其他参数同底座的都相同，所以为了使用方便，把其它导轨统一选择该型号。导轨参数（单位MM）521,30,8596,60,2,18,2012WHHDLBA滑座参数（单位MM）,76,4,5,6312162LCDMBA如图31导轨图所示图33导轨需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载第4章Y向机械机构及传动设计41龙门式横梁结构设计411确定龙门式火焰切割机横梁结构采用箱式横梁，这样承载力好，整体回火可以消除焊接应力，而且性能稳定可靠。412传动装置类型的选用机械传支装置的选用是比较复杂的工作，它需要考虑从动力机到工作机多方面的因素，经细致分析对比后才能作出合理的选择。通常，以下几方面是选择机械传动装置类型的基本依据（1）工作机的工况的性能参数；（2）动力机的性能及与动力机匹配对传动装置机械特性上的要求；（3）综合分析不同类型传动装置的初始费用，运转费用和维修费用，使所选的传动装置具有良好的经济性；（4）能符合运转安全和环境保护方面的要求；（5）使用的控制方便，可靠。在现代的机器设计中，为了优化机器的设计方案，传动方案的确定都是同动力机的选择，工作机构的选定通盘考虑的。也就是考虑动力机，传动装置秘工作机的匹配问题。传动装置的选用，通常并没有一成不变的程序可行，而要根据不同机器的具体条件和复杂程度，经多方案的分析比较才能选定。以下几方面是在选定传动装置类型时要具体分析考虑的1机械特性；2功率范围；3速度；4传动比范围；5传动效率；6寿命；7外廓尺寸；8重量；9变速要求；10价格本次设计主要解决的问题是变速方式无级变速无极变速能够选用最合理的运动速度，可在运转中变带，操纵控制方便，箭筒化机械结构等，是目前发展的主要方向。无极变速在数控机床上得到广泛的运用，主要利用直流和交流调速主轴电动机。利用直流调速电动机进行机床主轴无级变速发展比较早，应用较广。但直流调速电动机恒功率调速范围很小，一般为12，很少为34，且有换向限制。现在国际上新生产的数控机床已有85采用交流变频主轴驱动系统；交流变频调速电机恒功率调速范围830，有的直接驱动主轴。需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载内装主轴就是主轴与电机转子合为一体，其优点是主轴部件结构紧凑、重量轻、惯量小，可提高起动，停止的响应特性，并有利于控制振动和噪声，其缺点是运转中产生的热量容易使主轴产生热变形。因此控制温升和冷却是使用内装主轴电动机的关键。内装主轴电动机转速可达1500R/MIN。设计无级变速系统时，应注意电动机的机械特性应符合传动链的要求。若不满足要求，还应串联有级变速箱，一般变速级数为24级。413传动方案的选取由于工作台只作直线运动，以下为直线传动的常用方案方案1电机联轴器变速箱齿轮齿条方案2伺服电机一级齿轮丝杠丝杠螺母方案3步进电机联轴器丝杠丝杠螺母由于要实现工作台的无级调速，方案1只能实现有限级调速，所以不能使用，动力机使用步进电机就可以实现无级调速，方案2，3都适用，另外工作台要求的运行精度在14MM，精度要求不高，如果传动系统用一级齿轮传动会加大传动系统的转动惯量，同时加大电机的负担，如果电机与丝杆用联轴器直接连接就可以使传动系统的转动惯量减小，所以选取方案3传动系统。42机床零部件的设计（1）电机与滑动丝杠的联接是通过过盈套筒联轴器、紧定螺钉M4X6、套筒联轴器、平键6X6、轴套和推力球轴承。（图31）其优点在于传动系统的转动惯量减小，减小电机的负载图31电机与滑动丝杠的联接（2）电机与滚动丝杠的联接是由变径联轴器、轴承端盖、圆锥滚子轴承和轴承座。（见图32）需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载2360MN3P210MNP260MN260MN2MN图32电机与滚动丝杠的联接421丝杠副的选取一般丝杠副分为滑动丝杠副和滚动丝杠副。滚动丝杠副的特点1传动效率高；2运动具有可逆性；3系统刚度好；4传动精度高；5使用寿命长；6不能自锁；7制造工艺复杂。滑动丝杠特点滑动丝杠摩擦力较大，传动效率较低，一般为3040，磨损快，低速和微调传容易出现爬行，容易自锁，定位精度和轴向刚度较差，但结构简单，加工方便定位精度和轴向刚度较差，但结构简单，加工方便。由于工作台要实现横向及纵向运动，所以需要横向和纵向丝杠传动。横向丝杠没有工作载荷，而且不需要考虑自锁功能，伺服电机取用步进电机就满足自锁要求，所以横向丝杠副取用滚动丝杠副。纵向丝杠要支承工作台的重力，必须要有很好的自锁功能，所以纵向丝杆取用滑动丝杠副。1滑动丝杠的计算与校核立柱上支承工作台的纵向滑动丝杆计算参考自机械设计手册第4版第3卷最大轴向力为15KG，最大行程为3000MM,采用单头梯型开螺纹，螺旋应有自锁性。1选择材料和许用应力螺杆材料选用45号钢，调质处理，5360/3512072现取螺母材料选用ZCUAL10FE3,4现取353P需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载2451432ARCTGDSARCTG2MN2MN28715082PFD加工进给速度05M/MIN许强10取87P2按耐磨性计算螺纹中径滑动丝杠螺母的主要失效形式是磨损，因此应以耐磨性计算来决定丝杠中径，或由类比，结构决定中径后，进行耐磨性校核，对于细长且受压的丝杠，2D还应校核压杆稳定性，强度一般不用校核。见式（31）M4整体式螺母取1225,现取71轴向载荷F螺纹副许用压强P由GB579631986可选的梯形螺纹，中等MDDMDMD19,518,52,5,243精度，螺旋副标记为。4RT螺母高度见式（32）2H式（32）取517M36MH38则螺纹圈数圈675PN（1）自锁性验算由于系单头螺纹，导程SP5MM,故螺纺升角为摩擦因数F由于是钢对青铜F00801,取F009。梯形螺蚊的夾角303COS092COSRTRT需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载67253415203NBDFH2341225180763518430由于,故自锁可靠。（2）螺杆强度验算螺纹摩擦力矩见式（33）021FTGDMT式（33）32545TMN76176MNP5螺母螺纹强度验算因螺母材料强度低于螺杆，故只验算螺母螺纹强度即可，牙根宽度基本牙型高PB650253PH501M218P2MN6螺杆的稳定性验算螺杆的总长ML203150按一端固定一端自由，得70临界载荷4827I2301ILDFCPN278641NF431DMDT需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载043254980TGTTMIN51274010RLVNN3582314MFFLC1751405127606NTLMFFLC317效率计算由于底部用滚动推力球轴承，其效率为0982横向进给的滚动丝杆的计算（参考于机电一体化设计基础）1丝杆所受的最大轴向力计算滑台2的重量计算体积339609601320CMV重量KGM5783重力NGG57因为滑台在进给时没有受工作载荷，只受重力的作用，即NFGFM3滚动导轨的摩擦系F000250005,取0005丝杆所受的轴向力很少，为了计算方便和其它因素影响，现取M0最大动负载C的计算及主要尺寸初选L工作寿命N丝杆转速运转状态系数，无冲击取112,取12MF选取丝杆NCLDOAANM250,0,34,5,20圈数列数175MDW由于丝杆没有受工作载荷，而且要求的行程精度不高，所以不用进行刚性校核，只校核丝杆的稳定性。（2）滚动丝杠稳定性验算需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载521370SFSMCR22LEIFA3222LEIA15DTPC滚道半径MDRW615偏心距ME310473丝杠内径DM7650421临界载荷，如式（34）IA丝杆危险截面的轴惯性矩E丝杠材料的弹性模量，对于钢，AGPE206丝杆工作长度；L长度系数，一端固定一端简支，所以丝杆安全不会失稳。322联轴器的选取联轨器一般分为刚性联轴器和弹性联轴器。刚性联轴器的特点制造容易，径向尺寸小，装拆时需移动轴，用于要求两轴对中性好，工作平稳，无冲击，经常正反转。在刚性联轴器中，又有联轴套和变径联轴套等，变径联轴套适用于低速，轻载，小尺寸轴的联接。现在滑动丝杠24与电机75BF003的连接采用平键联轴套，其主要尺寸如下平键,52,106,35,22MLMDMDD186由于电机的主轴只有8MM,所以在电机轴上再套一个过盈配合套筒联轴器。对过盈配合联接，应根据联轴器传递转矩的大小和轴套不发生滑动条件，确定配合面的压强P，如式（36）式（36）配合表面的摩擦系数（取012）；L套筒与主动轴伸接触部分长度（14）；1LTC扭矩（TC0835NM）。需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载AAMPP186018601420143835222408120662DDEPDMTGTE751250所以产生压强P所需的过盈量M6E为套筒材料的弹性模量，AMP4162外套筒与内套筒相对轴向推进量E与过盈量关系为（见图34）图44键联轴套需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载424轴承的选取1深沟球轴承（如图35）（GB/T2761994）,30,12,47,25MINDBDMDA型号6005KNCRDOARA851060,42MX图45沟球轴承2推力球轴承（如图46）（GB/T3011995）,34,38,15,7,25MAXMINDDTDMDAKNCROAA0860轴承代号51205图46推力轴承425滚动丝杠的计算1丝杆所受的最大轴向力计算滑台2的重力75N2G滑动1的重力N56108710331需要CAD图纸，咨询Q414951605或1304139763优秀毕业论文，支持预览，答辩通过，欢迎下载（1）滑台1上的导轨，丝杠，电机的重力导轨座面积57432M导轨面积02合面积9572重力NG26810813查得电机55BF003的重量