毕业论文终稿-数控自动送料机设计[下载送CAD图纸 全套打包资料]

需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑编号毕业设计论文题目数控自动送料机设计所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑摘要本次设计是对数控自动送料机装置的设计。在这里主要包括传动系统的设计、装夹部位系统的设计、系统的设计这次毕业设计对设计工作的基本技能的训练，提高了分析和解决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造了一定条件。整机结构主要由电动机产生动力通过联轴器将需要的动力传递到丝杆上，丝杆带动丝杆螺母，从而带动整机运动，提高劳动生产率和生产自动化水平。更显示其优越性，有着广阔的发展前途。本论文研究内容1数控自动送料机装置总体结构设计。2数控自动送料机装置工作性能分析。3电动机的选择。4数控自动送料机装置的传动系统、执行部件及机架设计。5对设计零件进行设计计算分析和校核。6绘制整机装配图及重要部件装配图和设计零件的零件图。关键词数控自动送料机装置，联轴器，滚珠丝杠需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑ABSTRACTTHISDESIGNISTHEDESIGNOFCNCAUTOMATICFEEDERDEVICEHEREMAINLYINCLUDESTRANSMISSIONSYSTEMDESIGN,THECLAMPINGPARTOFTHESYSTEMDESIGN,SYSTEMDESIGNOFTHEGRADUATIONDESIGNTOTHEDESIGNWORKINBASICSKILLSTRAINING,IMPROVETHEABILITYTOANALYZEANDSOLVEENGINEERINGPROBLEMS,ANDCREATEACONDITIONFORGENERALMECHANICALDESIGNTHEWHOLEMACHINESTRUCTUREISMAINLYPRODUCEDBYTHEMOTORPOWERBYCOUPLINGWILLNEEDPOWERISPASSEDONTOTHELEADSCREW,SCREWDRIVESCREWNUT,THUSPROMOTETHEMACHINEMOVEMENT,IMPROVELABORPRODUCTIVITYANDPRODUCTIONAUTOMATIONLEVELMORESHOWSITSSUPERIORITY,HASAWIDEDEVELOPMENTFUTUREINTHISPAPERTHERESEARCHCONTENT1CNCAUTOMATICFEEDERDEVICESTRUCTUREDESIGNASAWHOLE2CNCAUTOMATICFEEDERDEVICEPERFORMANCEANALYSIS3THECHOICEOFTHEMOTOR4THENUMERICALCONTROLAUTOMATICFEEDERDEVICEOFTHEDRIVESYSTEMANDFRAMEDESIGN,EXECUTIONPARTS5THEDESIGNANDCALCULATIONANALYSISWASCARRIEDOUTONTHEDESIGNOFPARTSANDCHECK6TODRAWTHEWHOLEMACHINEASSEMBLYDRAWINGSANDDETAILDRAWINGSOFTHEPARTSASSEMBLYDRAWINGANDDESIGNKEYWORDSCNCAUTOMATICFEEDERDEVICE,COUPLING,BALLSCREW需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑目录摘要IIABSTRACTIII1绪论111课题的背景112课题的意义113本课题研究的内容及方法1131主要的研究内容1132设计要求2133关键的技术问题22数控自动送料机装置总体结构设计321设计的要求与数据322机械传动系统图33数控自动送料机X方向进给传动设计431X向滚珠丝杆副的选择4311导程确定4312确定丝杆的等效转速5313估计工作台质量及负重5314确定丝杆的等效负载5315确定丝杆所受的最大动载荷5316精度的选择6317选择滚珠丝杆型号732校核7321临界压缩负荷验证7322临界转速验证8323丝杆拉压振动与扭转振动的固有频率833电机的选择9331电机轴的转动惯量9332电机扭矩计算10V4数控自动送料机Y方向进给传动设计1241滚珠丝杠计算、选择1242步进电机惯性负载的计算1443Y轴滚导轨副的计算、选择175机架的设计1951对机架结构的基本要求1952机架的结构2053横梁设计2154机架的基本尺寸的确定2355架子材料的选择确定2356主要梁的强度校核246横纵向进给运动控制程序的编制2661控制系统硬件的基本组成2662接口程序初始化及步进电机控制程序2763直线圆弧插补程序设计31参考文献39结论40致谢42需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑234567891011121绪论11课题的背景在我国和国外的生产和研究中，自动送料方式有很多种，但是在这些产品中，存在着一些问题。如日本的RF20SDOR11机械手送料装置与冲床做成一体，从横向侧面送料，结构复杂，装配、制造、维修困难，价格昂贵，又不适合于我国冲床的纵向送料的要求。RF20SDOR11的结构由冲床上的曲轴输出轴通过花键轴伸缩，球头节部件联接机械手齿轮，由伞齿轮、圆柱齿轮、齿条、凸轮、拨叉、丝杆等一系列传动件13使机械手的夹爪作伸缩、升降、夹紧、松开等与冲床节拍相同的动作来完成送料，另设一套独立驱动可移式输送机，通过隔料机构将工件输送至预定位置，这样一套机构的配置仅局限于日本设备，不能应用于国产冲床。国内有的送料机构由冲床工作台通过连杆弹簧驱动滑块在滑道上水平滑动，将斜道上下来的料，通过隔料机构推到模具中心，并联动打板将冲好的料拨掉，往复运动的一整套机构比较简单，无输送机构，联动可靠，制造容易。但机械手不能将料提升、夹紧，料道倾斜放置靠料自重滑下，如规格重量变动，则料道上工件下滑速度不一致，易产生叠料，推料机构役有将料夹紧，定位不正，增加废品率，使用也不安全。12课题的意义本课题主要是贯穿着各种物料的流动和储运，物料给料输送机是机械制造系统的重要组成部分，它将制造系统中的物料（如毛坯、半成品、成品、工夹具等）及时准确地送到指定加工位置、仓库或装卸站。计。现在要求设计自动送料机构，实现自动送料，消除积累误差，同时可以减少劳动力成本。目前在生产中还是采用手工模式，即是一人看一台机器，人工送料，这种生产模式生产效率很低，既浪费劳动力也会让工人很疲倦，而且人工送料会产生累积误差。为了解决这些问题，减少生产成本，结合国内外送料机构的特点，采用伺服电机与送料机构为配合的主要装置。设计了具有推广意义的自动送料机。13本课题研究的内容及方法131主要的研究内容在查阅了国内外大量的有关数控自动送料机设计理论及相关知识的资料和文献基础上，综合考虑数控自动送料机结构特点、具体作业任务特点以及数控自动送料机的推广应用，分析确定使用数控自动送料机配合生产工序，实现自动化的目的。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数控自动送料机本身的结构特点，确定数控自动送料机整体设计方案。2确定数控自动送料机的性能参数，对初步进行静力学分析，根据实际情况选择电机。143从所要功能的实现出发，完成数控自动送料机各零部件的结构设计；4完成主要零部件强度与刚度校核。132设计要求1根据所要实现的功能，提出数控自动送料机的整体设计方案；2完成数控自动送料机结构的详细设计；3通过相关设计计算，完成电机选型；4完成数控自动送料机结构的设计；绘制数控自动送料机结构总装配图、主要零件图。133关键的技术问题1方案选择2整体的支撑架设计3机构设计4强度校核需要CAD图纸，Q咨询414951605或1304139763图纸预览请见文档前面的插图，原稿更清晰，可编辑2数控自动送料机装置总体结构设计21设计的要求与数据在自动化制造系统中，伴随着制造过程的进行，贯穿着各种物料的流动和储运，物料给料输送机是机械制造系统的重要组成部分，它将制造系统中的物料（如毛坯、半成品、成品、工夹具等）及时准确地送到指定加工位置、仓库或装卸站。在制造系统中，物料首先输入到物料流动与储运系统中，然后由物料输送系统送至指定位置。本课题设计的数控自动送料机具有可实现横纵向进给的工作台和机座组成，工作台面可附加气动夹具与零件、随行夹具进行装夹，与带式传送机、滚筒式输送机等输送装置组成自动化输送系统，对实现制造系统自动化具有重要意义。本设计主要完成自动给料机的机架结构、工作台结构设计、横纵向进给机构设计、工作台运动轨道设计，横纵向进给运动控制程序的编制。技术参数工作台台面尺寸1230X970MM工作台高度870MM送料速度120PCS/MIN（步距110MM）电机功率1KW22机械传动系统图开环伺服系统步进电机驱动没有检测装置半闭环伺服系统交流或直流伺服电机驱动脉冲编码器速度反馈闭环伺服系统交流或直流伺服电机驱动位置检测装置位置反馈本设计采用开环步进电机驱动。、传动初步设计电动机联轴器滚珠丝杠工作台163数控自动送料机X方向进给传动设计表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。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。17311导程确定电机与丝杆通过联轴器连接，故其传动比I1,选择电机Y系列异步电动机的最高转速，则丝杠的导程为CMKGFMRN2MIN,/150MAXMAX最大转矩取PH12MMVPH150/18/AXEE312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/1502/8MAXRV最小进给速度是丝杆的转速3/INIH丝杆的等效转速式中取故I212MI1AXRTTTNM21TN/0/I313估计工作台质量及负重工作台重量NXGG784902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316MHKAHTWM10NTFFCAR18FW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表312精度系数FA表313可靠性系数FK表314负载性质系数FW19316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M动量应小于目标设定定位精度值的1/31/2,在最后精度验算中确定。，选用滚珠30V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Y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PH12MM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F115120I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。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，要求丝杠的最CRN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，所以满足要求。CRNMIN/R323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/MAXIN21式中A丝杠最小横截面，；24ADM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/SCHEKKSRADMWB/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/M22经计算得2M0KGRJB、X向直线运动件向丝杆折算的惯量2PMJL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2/W因此28M08KG410940LRJJ332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/15XRJ00028KG/M2TA加速时间KS系统增量，取15S1,则TA02S3TA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经计算得NTF75023C、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。NA244数控自动送料机Y方向进给传动设计41滚珠丝杠计算、选择初选丝杠材质CRWMN钢，HRC5860，导程L05MM强度计算丝杠轴向力N,MAXYXZYXWFFKF其中K115，滚动导轨摩擦系数F00030005；在车床车削外圆时FX0106FZ，FY01507FZ，可取FX05FZ，FY06FZ计算。取F0004,则40ZMAXXF05216167581046042YZNN寿命值，其中丝杠转速R/MIN61NTL0MAXLVNMAX065240/I13THVNRLL最大动载荷FFLQWH式中FW为载荷系数，中等冲击时为1215；FH为硬度系数，HRC58时为10。查表得中等冲击时则12,FF360456870954XYNQ根据使用情况选择滚珠丝杠螺母的结构形式，并根据最大动载荷的数值可选择滚珠丝杠的型号为CM系列滚珠丝杆副，其型号为CM20055。其基本参数如下25其额定动载荷为14205N足够用滚珠循环方式为外循环螺旋槽式,预紧方式采用双YQ螺母螺纹预紧形式滚珠丝杠螺母副的几何参数的计算如下表名称计算公式结果公称直径0D20MM螺距TMM接触角045钢球直径BD3175MM螺纹滚道法向半径R052BD1651MM偏心距ESINE004489MM螺纹升角0TARCGD04326螺杆外径D025BDD19365MM螺杆内径11ER16788MM螺杆接触直径220COSB17755MM螺母螺纹外径DD23212MM螺母内径（外循环）105BD207MM（1）传动效率计算丝杠螺母副的传动效率为TG式中10，为摩擦角；为丝杠螺旋升角。0431096GGTTT（2）稳定性验算丝杠两端采用止推轴承时不需要稳定性验算。（3）刚度验算滚珠丝杠受工作负载引起的导程变化量为CMESFLL01Y向所受牵引力大,故用Y向参数计算60622215615802415/340FNLCMECMSRL丝杠受扭矩引起的导程变化量很小，可忽略不计。导程变形总误差为E级精0641105622102LLUM度丝杠允许的螺距误差15M/M。2742步进电机惯性负载的计算根据等效转动惯量的计算公式，有（1）等效转动惯量的计算折算到步进电机轴上的等效负载转动惯量为221013180PQBZJJJM式中为折算到电机轴上的惯性负载；为步进电机轴的转动惯量；为齿轮的QJ0J1J转动惯量；为齿轮的转动惯量；为滚珠丝杠的转动惯量；为移动部件的质量。23J对钢材料的圆柱零件可以按照下式进行估算340781JDL式中为圆柱零件直径，为圆柱零件的长度。D所以有34221234223078256710034JKGCM电机轴的转动惯量很小，可以忽略，所以有22222016471016571007933458DJKGCM步进电机的选用）步进电机启动力矩的计算设步进电机的等效负载力矩为，负载力为，根据能量守恒原理，电机所做的功与负载力所做的功有如下的关系TPS式中为电机转角，为移动部件的相应位移，为机械传动的效率。若取，B则，且。所以PSZPGP28362PSZBPGPT式中为移动部件负载（N），G为移动部件质量（N），为与重力方向一致的作用SPZ在移动部件上的负载力（N），为导轨摩擦系数，为步进电机的步距角（RAD）,TB为电机轴负载力矩（NCM）。取03（淬火钢滚珠导轨的摩擦系数），8，27923。考虑SPH到重力影响，向电机负载较大，因此1200，所以有360125803201803145652TNCM考虑到启动时运动部件惯性的影响，则启动转矩035QT取系数为，则6521624QTNCM对于工作方式为三相拍的步进电机MAX1632080836QTJNC）步进电机的最高工作频率AXMAX17600PVF电机功率1KW为使电机不产生失步空载启动频率要大于最高运行频率,同时电机最大静转矩要足MAXF够大,查表选择两个90BF001型三相反应式步进电机电机有关参数如下型号主要技术参数29相数步距角电压V相电流A最大静转矩MAXJTNM空载启动频率空载运行频率分配方式90BF001409807392200080004相8拍外形尺寸MM外直径长度轴直径重量KG转子转动惯量KGM90145945176443Y轴滚导轨副的计算、选择根据给定的工作载荷FZ和估算的WX和WY计算导轨的静安全系数FSLC0/P，式中C0为导轨的基本静额定载荷，KN；工作载荷P05FZW；FSL1030一般运行状况，3050（运动时受冲击、振动）。根据计算结果查有关资料初选导轨因系统受中等冲击,因此取40SLF,05OSLXYZFPFWXYYOXSL2067158379N26CFP41394根据计算额定静载荷初选导轨选择汉机江机床厂HJGD系列滚动直线导轨,其型号为HJGD25基本参数如下额定载荷/N静态力矩/NM滑座重量导轨重量导轨长度动载荷AC静载荷OATBCTGK/GMLMM175002600019819828806031760滑座个数单向行程长度每分钟往复次数30MSLN4064导轨的额定动载荷N1750AC依据使用速度V（M/MIN）和初选导轨的基本动额定载荷KN验算导轨的工作AC寿命LN额定行程长度寿命HTCAWFFSFTK2045MF1,81,OTWCHRDFFFFK导轨的额33108175025420958HTCAWFFSFKM定工作时间寿命3102SOTHLN331024958104971506SOTLNHTH导轨的工作寿命足够315机架的设计51对机架结构的基本要求机架是整个机床的基础支持件，一般用来放置重要部件。为了满足机床高速度、高精度、高生产率、高可靠性和高自动化程度的要求，与普通机床相比，机床应有高的静、动刚度，更好的抗振性。一、对机床的机架主要在以下3个方面提出了更高的要求1很高的精度和精度保持性在机架上有很多安装零部件的加工面和运动部件的导轨面，这些面本身的精度和相互位置精度要求都很高，而且要长时间保持。另外，机床在切削加工时，所有的静、动载荷最后往往都传到机架上，所以，机架受力很复杂。为此，为保证零部件之间的相互位置或相对运动精度，除了满足几何尺寸位置等精度要求外，还需要满足静、动刚度和抗振性、热稳定性、工艺性等方面的技术要求。2应具有足够的静、动刚度静刚度包括机架的自身结构刚度、局部刚度和接触刚度，都应该采取相应的措施，最后达到有较高的刚度质量比。动刚度直接反映机床的动态性能，为了保证机床在交变载荷作用下具有较高的抵抗变形的能力和抵抗受迫振动及自激振动的能力，可以通过适当的增加阻尼、提高固有频率等措施避免共振及因薄壁振动而产生噪音。3较好的热稳定性对机床来说，热稳定性已经成了一个突出问题，必须在设计上要做到使整机的热变形小，或使热变形对加工精度的影响小。热变形将直接影响机架的原有的精度，从而是产品精度下降，如立轴矩台平面磨床，立柱前臂的温度高于后臂，是立柱后倾，其结果磨出的零件工作表面与安装基面不平行；有导轨的机架，由于导轨面与底面存在温差，在垂直平面内导轨将产生中凸或中凹热变形。因此，机架结构设计时应使热变形尽量小。二、机架机架设计的一般要求1）在满足强度和刚度的前提下，机架的重量应要求轻、成本低；2）抗振性好。把受迫振动振幅限制在允许范围内；3）躁声小；324）温度场分布合理，热变形对精度的影响小；5）结构设计合理，工艺性良好，便于铸造、焊接和机械加工；6）结构力求便于安装与调整，方便修理和更换零部件；7）有导轨的机架要求导轨面受力合理、耐磨性良好；8）造型好。使之既适用经济，有美观大方。52机架的结构1机架结构根据机床的类型不同，机架的结构形式有各种各样的形式。例如车床机架的结构形式有平机架、斜机架、平机架斜导轨和直立机架等四种类型。另外，斜机架结构还能设计成封闭式断面，这样大大提高了机架的刚度。钻高精度立式万能磨床、加工中心等这一类机床的机架结构与车床有所不同。例如加工中心的机架有固定立柱式和移动立柱式两种。前者一般使用于中小型立式和卧式加工中心，而后者又分为整体T形机架和前后机架分开组装的T形机架。所谓T形机架是指机架是由横置的前机架和与它垂直的后机架组成。整体式机架，刚性和精度保持性都比较好，但是却给铸造和加工带来很大不便，尤其是大中型机床的整体机架，制造时需要大型设备。而分离式T形机架，铸造工艺性和加工工艺性都大大改善。前后机架联接处要刮研，联接时用定位键和专用定位销定位，然后再沿截面四周，用大螺栓固紧。这样联接成的机架，再刚度和精度保持性方面，基本能满足使用要求。这种分离式T形机架适用于大中型卧式加工中心。由于机架导轨的跨距比较窄，致使工作台在横溜板上移动到达行程的两端时容易出现翘曲，将会影响加工精度，为了避免工作台翘曲，有的立式加工中心增设了辅助导轨。2机架的截面形状机床的机架通常为箱体结构，合理设计机架的截面形状及尺寸，采用合理布置的肋板结构可以在较小质量下获得较高的静刚度和适当的固有频率。机架肋板一般根据机架结构和载荷分布情况，惊醒设计，满足机架刚度和抗振性要求，V形肋板有利于加强导轨支承部分的刚度；斜方肋和对角肋结构可明显增强机架的扭转刚度，并且便于设计成全封闭的箱形结构。此外，还有纵向肋板和横向肋板，分别对抗弯刚度和抗扭刚度有明显效果；米字形肋板和井字形肋板的抗弯刚度也较高，尤其是米字形肋板更高。333机架的结构设计机架结构设计时，应尽量避免薄壁结构并简化表面形状。根据本设计的具体情况及要求，机架的结构设如下4机架的设计步骤根据机架上的零件、部件情况和设计要求初步确定机架及机架的结构形状和尺寸，以保证机架内外的零件能正常运动根据产品批量和结构形式初步确定制造方法，合理选择材料，单件小批量的非标准设备机架可以采用焊接和锻喊结合的机架分析承载情况，根据承载情况合理的选择截面形式，确定主要设计参数画出结构草图，进行必要的强度和刚度计算和尺寸修改对重要设备的机架，还应该进行模拟实验设计和模拟实验，并根据实验结果对设计进行修改。53横梁设计梁设计的要求与轴心受压相仿，钢梁设计应考虑强度、刚度、整体稳定和局部稳定各个方面满足要求。1梁的强度计算主要包括抗弯、抗剪和折算应力等强度应足够。2刚度主要是控制最大挠度不超过按受力和使用要求规定的容许值。3整体稳定指梁不会在刚度较差的侧向发生弯扭失稳，主要通过对梁的受压翼缘设足够的侧向支承，或适当加大梁截面以降低弯曲压应力至临界应力以下。4局部稳定指梁的翼缘和腹板等板件不会发生局部凸曲失稳，在梁中主要通过限制受压翼缘和腹板的宽厚比不超过规定，对组合梁的腹板则常设置加劲肋以提高其局部稳定性。梁的截面选择一、型钢梁截面的选择型钢梁截面应满足梁的强度、刚度、整体稳定和局部稳定四个要求，其中强度包括抗弯、抗剪、局部压应力和折算应力。由于型钢截面的翼缘和腹板等板件常有足够的厚度，一般不必验算局部稳定，无很大孔洞削弱时一般也不必验算剪应力。局部压应力和折算应力只在有较大集中荷载或支座反力时计算。34型钢梁设计通常是先按抗弯强度当梁的整体稳定有保证或MMAX处截面有较多孔洞削弱时或整体稳定当需计算整体稳定时选择型钢截面，然后验算其它项目是否足够，不够时再作调整。为了节省钢材，应尽量采用牢固连接于受压翼缘的密铺面板或足够的侧向支承以达到不需计算整体稳定的要求。按抗弯强度或整体稳定B值可先估计假定选择单向强轴弯曲梁的型钢截面时，所需要的截面抵抗矩为2、腹板尺寸梁高确定后腹板高也就确定了，腹板高为梁高减两个翼缘的厚度，在取腹板高时要考虑钢板的规格尺寸，一般使腹板高度为50MM的模数。从经济角度出发，腹板薄一些比较省钢，但腹板厚度的确定要考虑腹板的抗剪强度，腹板的局部稳定和构造要求。从抗剪强度角度来看，应满足下式353、翼缘尺寸由式521求得需要的净截面模量，则整个截面需要的惯性矩为54机架的基本尺寸的确定机架是支撑及其自动变速器所有附件的可移动机构。要保证拆装自动变速器方便、安全；重量要轻，便于移动；架子要有足够的空间安装。而且自动变速器每个总成之间要考虑它们之间的协调关系。考虑到这些方面的因素后要确定的一些自动变速器尺寸根据这些数据，大概确定架子的长高。这样架子的地面的结构就确定了。支撑自动变速器的部件是支撑板，支撑板固定在支承轴上，支承轴安装在机架上。为了使机架能够方便移动，须在架子上装轮子，因此在架子的4个侧面通过螺栓各连接两个轮子，使得架子和轮子连接牢固。靠近转盘这端安装有锁止装置，使得架子在任何位置都能停止固定。55架子材料的选择确定架子的结构确定后，就需要准备材料，买材料时要考虑钢材的性能，同时也要考虑成本，再者还要考虑到其美观，通过到市场调查分析后，台架选用6060的方钢和5050的角钢组合制作。其规格如表一所示。受力比较小的底架就用50的角钢制作，其他的受力大的转架就用60的方钢制作。在转架与支撑板的固定处需要用轴连接。36表一钢材的尺寸规格60605050横截面图长度500567材料Q235Q23556主要梁的强度校核考虑到一些外在压力，按照重量为600N进行校核。支承轴160，查机械工程材料P105页表52得，Q235钢材的屈服强度B375460MPA，取B375MPA解和轴一样建立如图所示的坐标系。以轴心为X轴，垂直上平面的直线为Y轴，一端点为圆点建立如图61所示的平面直角坐标系。因为FRD600N，把RDE从D点移到E后的受力情况如图61所示。图61得到一个F和一个力矩MFABLBE6000300NM180NM计算轴的集惯性矩IP和抗弯截面系数WZ，因为材料和轴的是一样的，所以B375MPA,IPY2DA1016CM4WIP/YMAX67736884106M337所以MAXMMAX/W180/（677369106）PA026MPA也设安全系数K5故KMAX5026MPA15MPAB375MPA因此也可以做出结论转架在安全系数为5的情况下也是安全的。所以可以进行制作。解以轴心为X轴，垂直上平面的直线为Y轴，一端点为圆点建立如图221所示的平面直角坐标系。轴的受力分析。轴的轴心受力简图如图221B所示。通过受力图可以明显看出轴的最大弯矩是在BE点之间。把F从C点移到B后的受力情况如图221B所示。得到一个F和一个力矩MFLBE60003NM180NM因为FBAFDE2F1200N由于轴的受力完全对称，故FBAFDEF600NB点和F点的弯矩为MBWFFBALDEM600001180NM6018NM受力情况如图221所示计算轴的极惯性矩IP和抗弯截面系数WZ因为材料和轴的是一样的，所以B375MPA,IPY2DA1016CM4WIP/YMAX67736884106M3所以MAXMMAX/W305/（677369106）PA045MPA也设安全系数K5故KMAX5045MPA225MPAB375MPA因此也可以做出结论转架在安全系数为5的情况下也是安全的。所以可以进行制作。386横纵向进给运动控制程序的编制61控制系统硬件的基本组成611微处理器选择在以单片机为核心的控制系统中，大多数采用MCS51系列单片机的8031芯片，经过扩展存储器、接口和面板操作开关等，组成功能较完善、抗干扰性能较强的控制系统。8031内部包含一个8位CPU，128字节的RAM，两个16位的定时器，四个8位并行口，一个全双工串行口，可扩展的程序和数据存储器各64K，有5个中断源。612系统扩展系统中采用键盘实现输入，并采用LED显示器，它们均需要占用较多芯片口线，所以该系统需要进行系统扩展。可编程并行接口8255A是一种应用广泛的并行接口扩展器件。它具有三个8位并行口PA、PB、PC，由此提供了24条口线。613显示模块与键盘连接如图32，通过P1口及译码器的键盘和显示接口电路。这里由P1口的准双向口功能可以实现一口多用。首先，使P1口的低4位输出字形代码；P1口的高4位输出一个位扫描字，经38译码器后显示某一位，并持续1MS。各位扫描一遍之后，关掉显示。其次，使P1口的高4位转为输入方式，使P1口的低4位输出键扫描信号，有键按下时，转入键译码和处理程序。39图32通过P1口及译码器的键盘和显示接口电路614步进电机驱动电路设计步进电机的驱动电路设计主要涉及脉冲分配器的选择问题和驱动电路的选择问题。时下脉冲分配器主要有两种一种是硬件脉冲分配器（国内主要有YB系列），另外一种是软件脉冲分配器。软件脉冲分配器不需要额外的电路，相应的降低了系统的成本，虽然这种方法占用了一定的计算机运行时间，但是在该设备中计算机有足够的资源来担当买中分配任务。该系统采用软件来经行脉冲分配更为合理。单片机与步进电机的接口电路如图33。图33单片机与步进电机的接口电路62接口程序初始化及步进电机控制程序6218255A初始化程序40INTTMOVDX,8255A控制端口MOVAL,86HOUTDX,ALMOVAL,05HOUTDX,AL62240H类型中断服务程序MOVDX,8255AINAL,DXIRET623步进电机驱动程序6231电机的控制电路原理及控制字节拍控制字正转反转通电相二进制十六进制18A0000000101H27AB0000001103H36B0000001002H45BC0000011006H54C0000010004H63CD0000010105H72D0000011006H81DA0000011107H设电机总的运行步数放在R4，转向标志存放在程序状态寄存器用户标志位F1（D5）中，当F1为0时，电机正转，为1时则反转。正转时P1端口的输出控制字01H,03H,02H,06H,04H,05H存放在片内数据存储单元20H27H中，28H中存放结束标志00H，在29H2EH的存储单元内反转时P1端口的输出控制字01H,05H,04H,06H,02H,03H,在2DH单元内存放结束标志00H。6232电机正反转及转速控制程序PUSHA；保护现场MOVR4,N；设步长计数器41CLRC；ORLC,D5H；转向标志为1转移JCROTE；MOVR0,20；正转控制字首址指针AJMPLOOP；ROTEMOVR0,27H；反转控制字首地址LOOPMOVA,R0；MOVP1,A；输出控制字ACALLDELAY；延时INCR0；指针加1MOVA,00H；ORLA,R0；JZTRL；LOOP1DJNZR4,LOOP；步数步为0转移POPA；恢复现场RET；返回TPLMOVA,R0；CLRA；SUBBA,06H；MOVR0,A；恢复控制字首指针AJMPLOOP1；DELAYMOVR2,M；DELAY1MOVA,M1；LOOPDECA；JNZLOOP；DJNZR2,DELAY1；RET；424363直线圆弧插补程序设计在机电设备中，执行部件如要实现平面斜线和圆弧曲线的路径运动，必须通过两个方向运动的合成来完成。在数控机床中，这是由X、Y两个方向运动的工作台，按照插补控制原理实现的。631直线插补程序的设计6311用逐点比较法进行直线插补计算，每走一步，都需要以下四个步骤偏差判别判别偏差或，从而决定哪个方向进给和采用哪个偏差计0MF算公式。坐标进给根据直线所在象限及偏差符号，决定沿X、Y、X、Y的哪个方向进给。偏差计算进给一步后，计算新的加工偏差。终点判别进给一步后，终点计算器减1若为0，表示到达终点停止插补；不为0，则返回到第一步继续插补。终点计算判别可用两个方向坐标值来判断，也可由一个方向的坐标值来判断。当，可用X方向走的总步数作为终点判别的依据，如EYEX动点X等于终点则停止。当，则用Y方向走的总步数作为终点判别的依EY据。由此，第一象限直线插补程序的算法如图446312程序设计设计程序时，在RAM数据区分别存放终点坐标值、，动点坐标值X,Y，偏差EXY。对8位机，一般可用2字节，而行程较大时则需用3字节或4字节才能满足长度MF和精度要求。此外，所有的数据区必须进行初始化，如设置初始值、X、Y向步进电机初态（控制字）。插补程序所用的内存单元如下28H29H2AH2BH2CH70HEXEYXYMF电机正反转控制字电机正反转控制字为D0D1D2D3D4D5D6D7D1D0为X向电机控制位。D01运行，D00停止；D11正转，D10反转。D2D3为Y向电机控制位。D21运行，D20停止；D31正转，D30反转。第一象限直线插补的程序如下ORG2000HMIANMOVSP,60H；LP4MOV28H,0C8H；EXMOV29H,0C8H；YMOV2AH,00H；XMOV2BH,00H；YMOV2EH,00H；FMOV70H,0AH；LP3MOVA,2EH；45JBACC7,LP1MOVA,70HSETBACC0CLRACC2MOV70H,A；LCALLMOTR；LCALLDELAY；MOVA,2EH；SUBBA,29；INC2AH；AJMPLP2；LP1MOVA,70HSTEBACC2CLRACC0LCALLMOTRLCALLDELAYMOVA,2EHADDA,28HLP2MOV2EH,AMOVA,28HCJMEA,2AH,LP3RETEND程序中MOTR为步进电机的控制子程序。632圆弧插补程序的设计6321逐点比较法逐点比较法的圆弧的插补计算过程和直线插补过程基本相同，也分为偏差判别、坐标进给、偏差计算和终点判别四个步骤。不同点在于（1）偏差计算公式步进与前一点偏差有关，还与前一点的坐标有关，在计算偏差的同时要进行坐标计算。（2）终46点的判别是以一个方向的坐标值与终点坐标值相比较判断其是否相等为判据。若，则以X是否等于作为终点判据；若，则以Y是否等于作为终EYXEEXE点判据。第一象限逆圆弧插补程序算法如图6322程序设计和直线插补程序设计一样，也在内存中开辟存储单元用以存放有关数据。在RAM数据区分别存放懂点坐标X和Y，其初始值为起点坐标值，其后依据坐标计算结果而变化，存放终点坐标值，以及存放偏差飞存储单元。第一象限逆圆弧插补程序EMF如下XLEQU18HXHEQU19HYLEQU28H47YHEQU29HLEQU1AHEXHEQU1BHLEQU2AHEYHEQU2BHFLEQU2CHFHEQU2DHORG2400HMAINMOVSP,60HMOV70H,08HMOVXL,80HXLMOVXH,0CHXHMOVL,80HLEYEMOVH,0CHHMOVL,00HLEXEMOVH,00HHMOVYL,00HYLMOVYH,00HYHMOVFL,00HFLMOVFH,00HFHLP3MOVA,FHJNBACC7,LP1MOVA,70HSETBACC2CLRACC0LCALLMOTRMOVR1,28HMOVR0,1CH48MOVR7,02HLCALLMULT2ADDCLRCMOVA,FLADDCA,1CHMOVFL,AMOVA,FHADDCA,1DHMOVFH,ACLRCMOVA,YLADDA,01HMOV28H,AMOVA,YHADDCA,OOHMOVYH,ACLRCMOVA,FLADDA,01HMOVFL,AMOVA,FLADDCA,00HMOVFH,AAJMPLP2LP1MOVA,70HSETBACC0MOV70H,ALCALLMOTRMOVR1,18H49MOVR0,1CHMOVR7,02HLCALLMULT2SUBCLRCMOVA,FLSUBBA,1CHMOVFL,AMOVA,FLSUBBA,1DHMOVFH,ACLRCMOVA,XLSUBBA,01HMOVXL,AMOVA,XHSUBBA,00HMOVXH,ACLRCMOVA,FLADDA,01HMOVFL,AMOVA,FLADDCA,00HMOVFH,ALP2MOVA,YHCJNEA,H,LP3AEYMOVA,YLCJNEA,L,LP3AELP3AAJMPLP350ORG2500HMULT2PUSHPSWPUSHAPUSHBCLRCMOVR2,00HSH1MOVA,R1MOVB,02HMULABPOPPSWADDCA,R2MOVR0,AINCR0INCR1DJNZR7,SH1POPBPOPPSWRETEND51参考文献1张建民机电一体化系统设计M高等教育出版社，2001（2）45492冯开平，左宗义画法几何与机械制图M华南理工大学出版社，2005（3）51603顾崇衔机械制造工艺学M陕西科学技术出版社，1999（6）114哈尔滨工业大学理论力学教研室理论力学M高等教育出版社，2002（4）79835华东纺织工学院哈尔滨工业大学天津大学机床设计图册S上海科学技术出版社1979（5）15216机械设计手册编写组机械设计手册S机械工业出版社1986（6）12187邱宣怀机械设计M高等教育出版社2004（2）49518李华，李焕峰机械制造技术M机械工业出版社出版2003（5）33379叶伟昌，林岗副机械工程及自动化简明设计手册S机械工业出版社出版2008（2）566210姚立健胡学同周杏鹏张军水果机器视觉自动分选机同步控制系统设计期刊论文农业机械学报20081111TEXASADVANCEDOPTOELECTRONICSOLUTIONSINCTCS230PROGRAMMABLECOLORLIGHTTOFREQUENCYCONVERTER200312贺安之，阎大鹏编著现代传感器原理及应用北京宇航出版社，199513SOEDELWDESIGNANDMECHANICSOFCOMPRESSORVALVESMPURDUEUNIVERSITY，WESTLAFAYETTE，IN47907，198414张麟，光电色选机及其应用【J】。农机与食品机械，1997，5242715刘禾，汪憋华。用计算机图像处理技术判别苹果果形的对称性明。北京农业工程大学学报，1995，15316郑甲红，朱建儒，刘喜平主编机械原理M北京机械工业出版社，2006152结论本课题结合目前国数控自动