高精度零件切割加工专机设计[钢制金相制样]【16张CAD图纸+PDF图】
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编号： 毕业设计(论文)题 目：高精度零件切割加工专机设计所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日V摘 要本次设计是对高精度零件切割加工专机的设计。在这里主要包括:传动系统的设计、装夹部位系统的设计、切割片主轴部位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。整机电机通过联轴器连接着据刀片，工作台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) 高精度零件切割加工专机总体结构设计。(2) 高精度零件切割加工专机工作性能分析。(3)电动机的选择。(4) 高精度零件切割加工专机的传动系统、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：高精度零件切割加工专机， 联轴器，滚珠丝杠 AbstractThis design is a high-precision cutting plane design. Here include: basic skills driveline design, site design clamping system design cutting blade spindle part of the system design graduate design work training to improve the analysis and the ability to solve engineering problems, and for general mechanical design to create a certain condition.Machine motor is connected through a coupling according to the blades, the table structure is mainly generated by an electric motor powered by the power coupling will need to pass to the screw, screw drive screw nut, thus boosting the overall campaign to raise labor productivity and production automation. More show its superiority, has a broad development prospects.This thesis research:(1) high-precision cutting plane overall structural design.(2) high-precision cutting plane performance analysis.(3) Select the motor.(4) high-precision cutting plane of the transmission system, the implementation of components and chassis designs.(5) for the design of parts to design computational analysis and verification.(6) to draw the whole assembly drawings and assembly drawings and designs important parts parts parts diagram.Keywords: high-precision cutting plane, couplings, ball目 录摘 要IIAbstractIII1 绪论11.1高精度零件切割加工专机的研究现状11.2高精度零件切割加工专机发展趋势21.3本课题研究的内容及方法41.3.1主要的研究内容和研究意义41.3.2设计要求41.3.3关键的技术问题52 高精度零件切割加工专机总体结构设计62.1设计的要求与数据62.2 锯刀片选型62.3 整机工作原理图73 钢制金相切割X方向进给传动设计83.1 X向滚珠丝杆副的选择93.1.1导程确定93.1.2确定丝杆的等效转速93.1.3估计工作台质量及负重93.1.4确定丝杆的等效负载93.1.5确定丝杆所受的最大动载荷103.1.6精度的选择113.1.7选择滚珠丝杆型号113.2校核123.2.1 临界压缩负荷验证123.2.2临界转速验证133.2.3丝杆拉压振动与扭转振动的固有频率143.3电机的选择143.3.1电机轴的转动惯量153.3.2电机扭矩计算164 钢制金相切割Y方向进给传动设计184.1 Y轴滚动导轨副的计算、选择184.2 滚珠丝杠计算、选择194.3 步进电机惯性负载的计算225 夹持工件夹具的设计255.1 夹具结构255.2 工作原理255.3各组成部分的设计265.3.1 固定座的设计265.3.2 活动身的结构设计265.3.3 丝杠螺母的设计275.3.4 钳口板的结构设计275.3.5 固定钳口板用螺钉的结构设计285.3.6螺母的选择设计285.3.7销的选择设计295.3.8螺杆的结构设计295.3.9 螺杆的强度校核计算305.3.10垫片的选择设计30结论32参考文献33致 谢341 绪论1.1高精度零件切割加工专机的研究现状在现代工业生产过程的自动化已经成为一个占主导地位的主题。提高自动化产业，现代加工车间的水平，通常配有自动化生产设备，以提高生产效率，完成困难或危险的工作人员来完成。该课程的切割技术，我们发现渗透各个领域，并得到广泛应用。据统计，削减加工技术。中国对切割设备50余十亿人民币金额的年需求量。由于切割机可以普遍地在各个领域得到应用，它肯定有很多的市场竞争力。20世纪80年代早期，IBM（IBM）率先提出引进集成电路化学机械研磨抛光工作过程。主要通过工艺参数通过使用研磨盘，用适当的化学溶液适当的设计，晶片的凹凸表面被研磨可变轮廓。安永伸环抛光不锈钢组织，发现与不锈钢的金相结构形成固相化学的软质层的界面，使钢的显微组织具有光泽的镜面的，但没有发现损坏的表面和化学机械抛光的概念的现象。难波等人和Tsuwa实施方式的超经验金相抛光钢，使用二氧化硅与镀锡钢板时的砂轮，先在的显微观察的1纳米的残余的表面粗糙度的水溶液钢，使用SiO 2作为磨粒和词语，因为它的硬度比钢的显微组织下，在理论上已经没有能力以去除钢的显微组织的表面上，但二氧化硅所描述的实验结果要去除具有钢材的表面微观结构的抛光液的能力，使用这种设备为钢抛光的整个微观结构有一个良好的表面粗糙度和相信超抛光，抛光液胶羽直径7纳米的二氧化硅代碳钢表面冶金取出，并提出了一种新的方法种抛光浮法抛光的方法。在他们的研究假设Gutsehe和Moody等人，他们认为是由于以除去金属表面上，并通过抛光工艺的摩擦产生的热量的简单钢二氧化硅的化学反应的原子是化学反应的驱动力可以做，并提出了化学反应如下：高岭土的反应产物之后，并利用高岭土淤浆的流动特性将被删除。普罗赫诺和爱德华兹，谁使用与沥青抛光盘冶金钢铁超级抛光的直接接触，抛光效果均方根粗糙度可达到0.20.3纳米。 B.Hader和o.weis证据基础普罗赫诺和爱德华兹，谁证实，对所提出的理论模型直接接触的想法“穿”热液。近年来，一些半导体公司和光电子技术国际知名的投入了大量的资金来研究钢铁抛光的微观结构，并取得了成果，如美国美国，日本，德国和俄罗斯，该公司才得以3英寸的钢制工业化生产单晶微观结构，4英寸技术的发展。20多年的改革开放，国家冶金加工行业经历了持续快速发展的过程中，共有2005年达到3亿吨冶金加工，占世界总量的冶炼加工约35，大多数金属产品 - 轮胎，输送带等产量均居世界第一位。冶金行业仍然是重要的支柱产业之一，起着人口的冶金产品出口，对其他行业的支持，消费具有重要作用，解决就业问题等。今年以来，随着结构调整和产业冶金等行业的现代化通过引进国内技术和吸收国外先进技术，并在金属行业大幅增加，设备的改造和提升技术，自主创新能力也得到了提高，生产效率提高，品种范围的迅速扩大，生产的劳动力为基础的转换技术。淘汰落后的设备和技术，光学，机械，电气，气动，液压，检测，计算机技术，复合材料应用，提高价值的冶金产品的开发和背部提供安全固体，休闲冶金产品，个性化，高档化更清晰，橡胶制品远销19的年均增长速度，成品自给率的出口增长70，彻底扭转进口冶金产品出口量的局面，提高行业的国际竞争力。但是冶金行业在中国的整体水平，相比世界发达国家仍然是一个很大的差距。面对组织的快速发展具有领域的一个大致的了解一下国外寻找差距，提高技术和未来发展方向的水平。1.2高精度零件切割加工专机发展趋势1980年中国留学的机械产品开始切削机床等大尺度结构，超过20年取得了长足的进步。切削结构已用于焊接铸铁锻焊结构产生的设计和制造技术在现代数控机床和其它大型机床上的快速发展。1990年开发的技术的成熟线切割应用，已经取得了成功大口径，低损失的晶圆切割面的需求比较高的质量。连接基板的目前正在使用的磨粒散装的技术，即松散磨粒线性驱动器（例如碳化硅等），示出传统的金属切割线在图1中，使工件和磨粒在研磨线从工件的切削的中间。然而，缺点是游离磨粒，由于较小的磨粒和工件在实际的接触面积，这会导致材料的去除率低，处理需要很长的时间，而另一个缺点是，在较困难的处理，难以自由地切割一工件（例如，钢的显微组织，碳化硅）磨粒将难以到达工件的所需切削的表面上。为了改善上述缺点，碳化物切削，钢或等于材料的硬度较大，固定无线技术切割磨料金刚石出现，这种加工技术通常被电镀法使用金刚石磨料固定于焊丝表面（图2），直接在金属丝的加工锯，以获得一定的速度和研磨硅材料的压力，自由磨料相对于该多线锯“三体治疗”，属于“两体改造”，其有效性是免费的磨料多线锯的过程几次。单根导线切割钻石以其独特的优势，成为第三代脆弱的半导体材料和大直径的切削部分的材料。目前，高精度的刀体设计方面是基于特殊设计精密切割切割面的具体情况占绝大多数，所谓的传统的高精密零件在地图的固定结构切，其运动的特定的高精度切断面特性只能容纳一定范围内，它的成本大，不利于高精度加工切削平面零件的开发。极少数高精密切削平面和焊缝跟踪，它的缺点是需要人工焊接前指，以帮助高精密切削平面找到合适的位置，并存储人工精密切割飞机机身，奥尔德姆和其他调整到合适的状态，其中移动高精度零件剖面导轨的设计精密移动切割平面切割，即高精度切削平面零件自治还留着产业发展的步伐。金相切割机的发展前景:（1）复合发展。随着技术，冶金机械，机械和复合技术成熟度复合加工技术的发展，每台机器可以适应不同的任务来完成生产的各种要求。这样一个复杂的生产将成为新一轮的先进的生产方法，金属切削行业研究技术应该更注重复杂的发展，给出了一个完整的多任务的建设可以补充多种金相切割机生产要求。（2）为一个完整的冶金智能切割。手动控制切无法满足冶金机械管理的发展需要。未来由计算机控制的切割机控制，切割，使我们在整个系统中冶金智能化的推进，智能数控也成为又一重大发展的突破。（3）现代化的高精度。加大技术研究，提高准确性。因为更多的准确性，以满足现代高科技产品发展的新要求，高要求，符合。因此，为了满足发展的新要求，应加快搜索精度的步伐。（4）倾向于发展灵活。的灵活的自动化技术规格金属切削过程的复杂零件的引入确保了高规格的要求，记录信息的准确性。这种灵活的技术，以满足市场的高需求产品，改变供不应求的市场状态。它是一种先进的，快速的切割技术，它已成为切削发展的主导趋势。（5）结合网络计算机。网络能源已经无法阻止在21世纪，切割系统网络是不可避免的历史。加大切割机和网络相结合的研究和生产的发展，再加上一个集成的网络优势，大力发展切割机的新项目。这样的发展将促进新一代切割技术不断变化的网络驱动器。未来趋势可分为以下三个方面：选择一个视觉传感器，用于检测磁迹：因为涉及到开发的图像处理的技术;2多传感器融合技术信息处理切割的更复杂的任务;3经典控制的控制技术智能控制技术：它也将移动精密切割切割用的控制平面。1.3本课题研究的内容及方法1.3.1主要的研究内容和研究意义在高切的审查的基础上，大量的飞机设计和信息和文件的知识精密弯刀理论国内外访问某些部件的精密切割平面结构特征，特定任务的特点和切割精度切割推广使用的飞机，该分析确定以高精度切割平面相交的生产过程中，自动切割的目的。在加工过程中，所用的金属切削方法是手工切割，半自动切割和数控切割机。手切的灵活性，但切割的质量差，尺寸错误，伟大的废料，后续处理工作量，而恶劣的工作条件和生产效率低。半自动切割机切割轮廓时，片的更好的切割质量，由于使用的切割模具的，是不适合于单件，大型和小型切割工件。虽然其它类型的半自动切割机降低了劳动强度，但其功能简单，更经常的切割形状的仅一部分。专业切割机手动相对来说，可以有效地提高冶金切割效率，切割质量，降低运营商的基础工作力度。在我们的一些中小企业使用同一只手砍了一些大公司也较常见。中国机械工业使用微额已达到300多万吨，减少大量的金属量;随着现代工业的发展，效率和产品质量的要求，同时降低冶金改进。因此市场潜力还是相当高的专业切割机，对后市较为乐观。专业的出生冶金切割机，以提高生产效率，降低生产成本是重要的。这项研究也是在全面检讨前四的大学时光，这将是机械设计，机械设计和工艺分析，设计，机械设计与制造紧固件的主要课程密切相关的使用机械知识和校视察解决实际生产问题，联系到需要考虑一系列问题，如成本，定位解决方案，控制理论和实际设计中的应用的精度和机械设备的寿命，并依此类推。为了实现这些目标，研究文章要进行如下：1根据现场作业环境和高精度切割自己的部分平面结构特点的要求，高精度切割平面来确定的整体设计。2高精度切削平面来确定初始静态分析模型的性能参数，根据实际情况选择引擎。3，从开始达到所需的功能来完成的各种组件的零件精密切割计划设计;4填充的主要阻力成分和硬度检查。1.3.2设计要求1 根据所要实现的功能，提出高精度零件切割加工专机的整体设计方案；2 完成高精度零件切割加工专机结构的详细设计；3 通过相关设计计算，完成电机选型；4 完成高精度零件切割加工专机结构的设计；绘制高精度零件切割加工专机结构总装配图、主要零件图。1.3.3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 352 高精度零件切割加工专机总体结构设计2.1设计的要求与数据要求：1）使用带高精度切割方案设计锯切割2）确保带锯行进按照切线;3）材料迅速切断定心夹紧;4）切削液回收。本文课题参数假定假设切割钢制金相直径为250输出功率为0.37千瓦，当前发动机转速的选择会导致带锯。发动机转速查尔斯SEW规格，使用下面的调速电机。表3.2 选用的电机的详细参数电机额定功率Pm/kW输出转速na/r/min输出扭矩Ma/Nm减速机速比i输出轴许用径向载荷FRa/N使用系数SEW-fB减速机型号电机型号重量/kg0.37564722.528701.55DT71D4SF3714此型号的电机在一定程度上保证了驱动功率有一定的盈余，因数在电机起动时，若输送机床上有工件，则此时的起动功率会比平时工作时的功率要大，且减速电机本身还有一定的使用系数。2.2 锯刀片选型由于锯刀片没有国家标准，故从市场上使用的任意一种选择带锯，锯带尺寸：依据机床规格指定，但锯带厚度不得超过1.4mm，带锯直径取为250.2.3 整机工作原理图 电机通过联轴器带动据刀片，而工作台XY方向可以进给到合适的位置，上面的夹具装夹工件，通过调整距离来实现移动。3 钢制金相切割X方向进给传动设计表 3-1滚珠丝杆副支承支承方式简图特点一端固定一端自由简单的结构，尽可能通过拉伸和稳定性相对于临界速度是较低的支柱设计。这种植物的负载容量小，端部的轴向刚度，仅适用于短螺钉。一端固定一端游动以固定螺母，并在同轴电缆的两端支承，有必要以使结构更复杂，更困难的，并且所述螺钉杆的轴向刚性的在上部临界速度和稳定性的两端螺杆的长度，存在的扩展空间，此安装方法一般用在一个较长的螺钉，的场合的速度，该力将不得不增加的大球轴承的数量角接触，利用高速的不是更经济的推力球轴承，代替角接触球轴承。两端固定只穿着无间隙，轴向刚度螺旋一端固定四倍。在一般情况下，压缩螺旋不是，没有条的稳定性，固有频率是比固定端更高。可以预拉伸可以通过预拉伸和热膨胀的问题，结构和程序后松动螺钉减轻重量都比较困难，这样的设备适合于刚性和换档精度的情况。3.1 X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。设X向最大行程为300mm,最快进给速度为18m/min,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，工作台最大行程为300mm。3.1.1导程确定电机与丝杆通过联轴器连接，故其传动比i=1, 选择电机Y系列异步电动机的最高转速，则丝杠的导程为 取Ph=12mm3.1.2确定丝杆的等效转速基本公式 最大进给速度是丝杆的转速 最小进给速度是丝杆的转速 丝杆的等效转速 式中取故3.1.3估计工作台质量及负重 主轴箱重量 工作台重量 移动部件重量 3.1.4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0.03，K为颠覆力矩影响系数，一般取1.11.5，本课题中取1.3，则丝杆所受的力为其等效载荷按下式计算（式中取，）3.1.5确定丝杆所受的最大动载荷fw-负载性质系数，（查表：取fw=1.2）ft-温度系数（查表：取ft=1）fh-硬度系数（查表：取fh =1）fa-精度系数（查表：取fa =1）fk-可靠性系数（查表：取fk =1）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Car=17300N表3-1-1各类机械预期工作时间Lh表3-1-2精度系数fa表3-1-3可靠性系数fk表3-1-4负载性质系数fw3.1.6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Y轴精度等级为3级，Z轴为4级。3.1.7选择滚珠丝杆型号 计算得出Ca=Car=17.3KN,则Coa=(23)Fm=（34.651.9）KN公称直径Ph=12mm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 d0=40mm 丝杆外径d1=39.5mm 钢球直径dw=7.144mm 丝杆底径d2=34.3mm 圈数=3圈 Ca=30KN Coa=66.3KN 刚度kc=973N/m3.2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。3.2.1 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：式中E-材料的弹性模量E钢=2.1X1011（N/m2）LO-最大受压长度（m）K1-安全系数，取K1=1.3Fmax-最大轴向工作负荷（N）f1-丝杆支撑方式系数：f1=15.1I=丝杆最小截面惯性距（m4）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Lu=300+148+20X2=488mm支撑距离LO应该大于丝杆螺纹部分长度Lu，选取LO=620mm代入上式计算得出Fca=5.8X108N可见FcaFmax，临界压缩负荷满足要求。3.2.2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，要求丝杠的最高转速： 式中：A-丝杆最小截面：A=-丝杠内径，单位；P-材料密度p=7.85*103(Kg/m)-临界转速计算长度，单位为，本设计中该值为=148/2+300+(620-488)/2=440mm-安全系数，可取=0.8fZ-丝杠支承系数，双推-简支方式时取18.9经过计算，得出= 6.3*104，该值大于丝杠临界转速，所以满足要求。3.2.3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的计算公式式中 A丝杠最小横截面，；螺母座刚度KH=1000N/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：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)；KH=1000 N/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。3.3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。3.3.1电机轴的转动惯量a、回转运动件的转动惯量上式中：d直径,丝杆外径d=39.5mmL长度=1mP钢的密度=7800经计算得b、X向直线运动件向丝杆折算的惯量上式中：M质量 X向直线运动件M=160kgP丝杆螺距（m）P=0.001m经计算得c、联轴器的转动惯量查表得 因此3.3.2电机扭矩计算a、折算至电机轴上的最大加速力矩上式中：J=0.0028kg/m2ta加速时间 KS系统增量，取15s-1,则ta=0.2s经计算得b、折算至电机轴上的摩擦力矩上式中：F0导轨摩擦力，F0=Mf，而f=摩擦系数为0.02，F0=Mgf=32NP丝杆螺距（m）P=0.001m传动效率，=0.90I传动比，I=1经计算得c、折算至电机轴上的由丝杆预紧引起的附加摩擦力矩上式中P0滚珠丝杆预加载荷1500N0滚珠丝杆未预紧时的传动效率为0.9经计算的T0=0.05NM则快速空载启动时所需的最大扭矩 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6.7。4 钢制金相切割Y方向进给传动设计4.1 Y轴滚动导轨副的计算、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fSL=C0/P，式中：C0为导轨的基本静额定载荷，kN；工作载荷P=0.5(Fz+W)； fSL=1.03.0(一般运行状况)，3.05.0（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,因此取根据计算额定静载荷初选导轨:选择汉机江机床厂HJG-D系列滚动直线导轨,其型号为:HJG-D25基本参数如下:额定载荷/N静态力矩/N*M滑座重量导轨重量导轨长度动载荷静载荷L(mm)17500260001981982880.603.1760滑座个数单向行程长度每分钟往复次数M40.64导轨的额定动载荷N依据使用速度v（m/min）和初选导轨的基本动额定载荷 (kN)验算导轨的工作寿命Ln：额定行程长度寿命: 导轨的额定工作时间寿命: 导轨的工作寿命足够.4.2 滚珠丝杠计算、选择初选丝杠材质：CrWMn钢，HRC5860，导程：l0=5mm强度计算丝杠轴向力：(N)其中：K=1.15，滚动导轨摩擦系数f=0.0030005；在车床车削外圆时：Fx=(0.10.6)Fz，Fy=(0.150.7)Fz，可取Fx=0.5Fz，Fy=0.6Fz计算。取f=0.004,则:寿命值：，其中丝杠转速(r/min)最大动载荷：式中：fW为载荷系数，中等冲击时为1.21.5；fH为硬度系数，HRC58时为1.0。查表得中等冲击时则: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：CM2005-5。其基本参数如下: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20mm螺距mm接触角钢球直径3.175mm螺纹滚道法向半径1.651mm偏心距0.04489mm螺纹升角螺杆外径19.365mm螺杆内径16.788mm螺杆接触直径17.755mm螺母螺纹外径23.212mm螺母内径（外循环）20.7mm（1） 传动效率计算丝杠螺母副的传动效率为：式中：=10，为摩擦角；为丝杠螺旋升角。（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：(cm)Y向所受牵引力大,故用Y向参数计算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级精度丝杠允许的螺距误差 =15m/m。4.3 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：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。对钢材料的圆柱零件可以按照下式进行估算：式中为圆柱零件直径，为圆柱零件的长度。所以有：电机轴的转动惯量很小，可以忽略，所以有：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：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，则，且。所以：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）,T为电机轴负载力矩（N.cm）。取=0.3（淬火钢滚珠导轨的摩擦系数），.8，=279.23。考虑到重力影响，向电机负载较大，因此1200，所以有：考虑到启动时运动部件惯性的影响，则启动转矩：取系数为.，则： 对于工作方式为三相拍的步进电机： (） 步进电机的最高工作频率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:型号主要技术参数相数步距角电压(V)相电流(A)最大静转矩(n.m)空载启动频率空载运行频率分配方式90BF00140.98073.92200080004相8拍外形尺寸(mm)重量kg转子转动惯量Kg.m外直径长度轴直径9014594.517645 夹持工件夹具的设计本设计中，充分考虑到夹具的功能需求和与系统的配合需求，在具体实现的过程中，以系统的可靠性与易用为准则，尽量把钳工用夹具设计成为一个功能齐全、可靠性高且易于使用的产品。5.1 夹具结构夹具主要由活动钳身、固定钳身、丝杆、手柄等可活动零件，以及螺钉、螺母等起固定作用的零件组成。5.2 工作原理夹具的固定钳身用螺栓固定于工作台边缘上，固定钳身装在固定钳身上，并能绕固定钳身轴心线绕一定角度转动，当转到要求的方向时，扳动夹紧手柄使夹紧螺栓旋紧，使固定钳身固紧。活动钳身通过导轨与固定钳身的导轨配合。处于活动钳身上的丝杆可以旋转，但不能轴向移动，并与安装在固定钳身内的丝杠螺母配合。当摇动手柄时，丝杠旋转，带动活动钳身相对于固定钳身作轴向移动，在钳口的作用下夹紧或放松物件。其次，在丝杆与活动钳身配合处有弹簧，其借助挡圈和开口销固定在丝杠上，当放松丝杠时，可使活动钳身及时地退出。另外，在固定钳身和活动钳身上，各有用螺钉固定的钢制且制有交叉网纹的钳口，起夹紧、防滑的作用。5.3各组成部分的设计5.3.1 固定座的设计固定座属于机架、箱体类零件。该类零件特点是形状不规则，结构较复杂。固定钳身的总体组合方式为综合式，由圆柱台和若干凸台组成。其作用主要是固定连接，与桌面和台面连接紧固的；还有一部分是和其他零件配合连接；固定其他零件，为其他零件提供安装区域。根据固定钳座的零件图画出三维实体图，选取材料为HT1502。固定钳座的零件图（图2）：图2固定座的零件图 5.3.2 活动身的结构设计根据活动钳身的零件图画出三维实体图，选取材料为HT1502。活动钳身的零件图（图5）：图5活动钳身的零件图图6 活动钳5.3.3 丝杠螺母的设计根据杠螺母的零件图画出二维实体图，选取材料为HT150。根据杠螺母的二维图画出三维实体图。5.3.4 钳口板的结构设计根据钳口板的零件图画出三维实体图，选取材料为45 。钳口板的零件图（图11）：图11 钳口板零件图5.3.5 固定钳口板用螺钉的结构设计根据设计需求和夹具的使用性能要求，本设计中选取标准件螺钉GB/T 68，选取材料为Q235。查取设计手册可得相关尺寸，根据查得的相关尺寸设计得钳口板用螺钉的三维实体图（图13）：图13 固定钳口板用螺钉5.3.6螺母的选择设计根据设计需求和夹具的使用性能要求，本设计中选取标准件螺母GB/T 61742000M1010，选取材料为35。查取设计手册可得相关尺寸，根据查得的相关尺寸设计得螺母M10的三维实体图（图16）。图16 螺母M105.3.7销的选择设计根据设计需求和夹具的使用性能要求，本设计中选取标准件y圆锥销GB/T 913x14，选取材料为Q235。查取设计手册可得相关尺寸，根据查得的相关尺寸设计得销的三维实体图（图17）。图17 销5.3.8螺杆的结构设计根据螺杆的零件图画出三维实体图，选取材料为45。螺杆的零件图（图18）：图18 螺杆（丝杠）的零件图螺杆的三维实体图（图19）：图19 螺杆（丝杠）5.3.9 螺杆的强度校核计算进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。本设计中，螺杆主要是扭矩，则应该按扭转强度条件计算。这种方法是只按轴所受的扭矩来计算轴的强度，轴的扭转强度条件为： 式中：扭转切应力，Mpa；T轴所受的扭矩，N.mm； 轴的抗扭截面系数， n轴的转数，p轴传递的功率，d计算截面处轴的直径，mm；许用扭转切应力，Mpa。根据国家标准，选取许用扭转切应力为25-45Mpa. T=15 kN.m。截面处轴的直径为18mm。代入数据可算得实际扭转切应力为12.86 Mpa，与理论相比可知符合设计使用性能的要求。所以，和螺母配合处轴的尺寸选择合理。5.3.10垫片的选择设计为了使螺杆在固定钳身里能够较好的定位，特配备两个垫圈，一个用于和M10螺母的配合使用，另一个用在螺杆的把手方位与固定钳身的配合使用。和M10螺母配合使用的弹簧垫圈（图20）选用标准件，按GB 9387，相关尺寸为：d=10.2，s=b=2.6，0m=1.3 材料为65 Mn、表面氧化。图20 垫圈螺杆的把手方位与固定钳身的配合使用的垫圈选用标准件，按GB 9387，相关尺寸为：d=18.3，s=b=4.5 ，0m=2.25 材料选取为Q235。结论本课题结合目前国高精度零件切割加工专机的研究现状和发展方向，具体阐述了一种高精度零件切割加工专机开发过程。本文主要完成的工作如下：1、高精度零件切割加工专机结构方案的确定。分析了高精度零件切割加工专机的特点，确定了高精度零件切割加工专机基本结构，并确定其基本尺寸。2、确定了高精度零件切割加工专机技术指标及参数。对该高精度零件切割加工专机进行了计算。3、零件的刚度和寿命计算与校核。对各个已设计零件进行刚度和寿命计算，确保满足使用要求，使该高精度零件切割加工专机有足够的可靠性。通过本次毕业设计，不仅把大学所学到的理论知识很好的运用到毕业设计中，而且培养了自己认真思考的能力，在处理问题时有了新的认识和方法，并加强了和同学之间进行探讨和解决问题的能力。通过对专业知识的接触和深入学习，以及对相关信息的获取，我深切地认识到，就目前的发展而言，我国的工业还比较落后，与发达国家相比还存在很大的差距。尽管我们不断地在努力，但想在很短的时间内改变这种现状是很难的，尤其是对于我们这样一个国情的大国。所以，我们应该拥有的是一种民族意识，不断的追求创新。 本次毕业设计中，我做的是全自动自动物料分选装置整体设计部分，通过本次毕业设计，不仅锻炼了自己查阅资料的能力，而且能够熟练运用国家标准、机械类手册和图册等工具进行设计计算分析。这次毕业设计还让我体会到团体的力量，提高自己的团队意识，遇到问题时和小组成员进行讨论和分析或是请教老师，直到得到满意的结果。展望:希望能将这套设计应用到具体实践当中,通过实践来验证理论的正确性。通过理论知识与具体实践结合起来，才能真正把一门知识应用起来。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）：4549.2 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）：5160.3 顾崇衔.机械制造工艺学M.陕西科学技术出版社，1999（6）：11.4 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）：7983.5 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）：1521.6 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）：1218.7 邱宣怀机械设计M高等教育出版社2004（2）：4951.8 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）：5662.10 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 2008(11) 11 Texas Advanced Optoelectronic Solutions Inc. TCS230 PRO-G R A M M A B L E C O L O R L I G H T - T O - F R E Q U E N C YCONVERTER. 2003 12 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，19
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