数控铣沟机床铣头送料结构设计【含CAD图纸+PDF图】
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共42页)
编号：118664108
类型：共享资源
大小：2.10MB
格式：ZIP
上传时间：2021-03-24
上传人：好资料QQ****51605
认证信息
个人认证
孙**（实名认证）
江苏
IP属地：江苏
45
积分
- 关 键 词：
-
数控
机床
铣头送料
结构设计
CAD
图纸
PDF
- 资源描述：
-
喜欢这套资料就充值下载吧。。。资源目录里展示的都可在线预览哦。。。下载后都有，，请放心下载，，文件全都包含在内，，【有疑问咨询QQ:1064457796 或 1304139763】
- 内容简介：
-
哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计（论文）摘 要“数控铣沟机床”是一种铣制刀具沟槽的高效自动化专用机床，属于现代经济型数控专机，目前国内尚无该种专机。国内现行铣制刀具沟槽仍采用通用铣床，加工质量和加工效率较低，产品无竞争力，满足不了现实生产需求。本文主要设计的是数控铣沟机床的机械结构。铣床的机械结构主要由二部分组成：1.铣头部分 安装在铣床上并与主轴连接，用于带动铣刀旋转的机床附件，功能为将驱动装置的运动机动力传给执行件，以实现主切削运动。2.自动送料系统 它包括动力源、传动件及进给运动执行件（工作台，刀架）等，其功用是将步进驱动装置的运动与动力传给执行件，以实现进给切削运动。关键词 数控铣沟机床;铣头部分;自动送料系统Abstract Computer numerical control milling groove machine is a kind of milling cutter groove efficient automatic special machine tool, which belongs to the modern economic type NC plane, there is no such a plane. Current domestic milling cutter grooves are still using the universal milling machine, machining quality and machining efficiency is low, the product is not competitive, can not meet the actual production needs. This paper is the design of the mechanical structure of the machine tool numerical control milling groove. Milling machine mechanical structure is mainly composed of two parts: The 1 milling machine mechanical structure is mainly composed of two parts: Milling head part milling machine and connected to the spindle, machine tool accessories used to drive the cutter rotation function for the power to the movement of the drive unit to perform pieces, in order to achieve the main cutting movement. The2 automatic feeding system comprises a power source, transmission parts and the feed motion actuator (work bench, tool ), its function is the stepping driving device and power transmission to the actuator movement, in order to realize cutting feed motion.Key words numerical control milling groove machine; milling head part; automatic feeding system目录摘 要IAbstractII II哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计（论文）第1章 绪论11.1 课题研究现状11.2 国内外在该方向的研究现状及分析11.3 课题研究方案和预期达到的目标21.4 设计论文的基本内容2第2章 数控铣床总体设计32.1 数控铣床的布局32.2 数控铣床主要规格与参数32.3 本章小结4第3章 数控铣沟机床的铣头部分设计53.1 铣头部分的组成53.2 铣头部分的分类和初步计算53.3 铣头部分电机的选择73.4 带传动的设计计算83.5 轴的设计计算103.6 齿轮的设计计算113.7 齿轮强度的校核123.8 轴的强度的校核153.9 本章小结17第4章 数控铣沟机床自动送料机构184.1 自动送料机构的要求184.2 自动送料机构的设计184.3 本章小结19第5章 数控铣沟机床的液压部分设计205.1 液压系统的组成205.2 液压传动的应用205.3 液压部分的设计计算215.4 本章小结27 II哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科生毕业设计（论文）结 论28致 谢29参考文献30附 录131附 录234 IV第1章 绪论1.1 课题研究现状该课题的目的是为解决现实生产中存在的产品质量低，生产效率低和生产加工刀具沟槽的落后现状，实现刀具生产工艺装备现代化和加工刀具沟槽柔性化，提高刀具制造工艺水平。该课题的研制成功将会对大力发展小而专的数控自动化专机生产技术作出贡献。该机床的主要特色和创新之处在于：加工刀具沟槽(如直柄立铣刀、键槽铣刀及直柄钻头等)其螺旋角、旋向和齿数（螺旋槽数）等参数，可由数控系统控制，进行自动调整，实现了该类产品柔性加工自动化，改变了旧有机床人工调整以上参数的落后操作方法，可极大地提高产品质量和生产效率，为专用数控机床的发展奠定了良好的基础。目前国内尚无此类机床。对于这次设计对本人的锻炼意义: 1、通过计算机辅助设计数控铣沟机床主传动系统，掌握现代数控机床的总体结构、功能部件和性能指标。通过CAD/CAM软件对功能部件进行三维设计，了解数控机床功能部件的运动结构和功能。2、通过主轴箱差动主轴系统设计、自动上下料机构设计，提高查阅资料、分析问题和解决问题的能力。3、掌握现代结构设计方法，熟练运用和掌握计算机辅助设计和解决问题的能力。4、掌握结构设计和零件计算方法。1.2 国内外在该方向的研究现状及分析“数控铣沟机床”是一种铣制刀具沟槽的高效自动化专用机床，属于现代经济型数控专机，目前国内尚无该种专机。国内现行铣制刀具沟槽仍采用通用铣床，加工质量和加工效率较低，产品无竞争力，满足不了现实生产需求。国外发达国家为加工中心所用的配套刀具基本都采用的磨制刀具，已部分采用磨制刀具沟槽的专机，如美国赫特林公司生产的F80非数控专用机床价格昂贵，一般生产厂家很难承受，而且磨制的刀具造价高于铣制的几倍，国内加工中心也少用，由于铣制的刀具价格低，在国内外仍普遍应用，如美国、罗马尼亚、波兰等国常年订货。国内无专机铣制，质量较低，出口受到限制。所以一些刀具生产厂家需要一种数控机床，以提高产品质量和生产效率，满足国内外的市场需求。该机的研制成功将会有效地改变现在落后的生产状况。1.3 课题研究方案和预期达到的目标研究方案：广泛收集国内外相关资料，对各种主要研究方法成果进行整理分析。研制开发直柄立铣刀、键槽铣刀规格在3-8，8-14，14-18三个系列的经济、实用、可靠、自动化程度高的数控铣沟机床。先确定主传动功率和主运动的调速范围，再进行差动主轴系统设计，接着进行主轴组件的设计其中包括主轴组件的组成、轴承的选型和设计及其润滑、主轴组件的前悬伸和跨距及其刚度计算。然后进行自动上下料机构设计，自动装卡机构、高精度自动分齿机构设计。期间在设计当中得考虑加工中的精度、刚度、抗震性、热稳定性，使主传动系统综合性能达到最佳。1.4 设计论文的基本内容根据市场和目前技术状况的调研和分析，以及对现有技术成果的分析、消化和吸收，以经济性、实用性和可靠性等原则，制定总体设计方案，采用优化设计的方法进行总体结构设计，在此基础上，根据机床结构和性能的要求，设计差动主轴系统、自动上下料机构、自动装卡机构、高精度自动分齿机构、铣头动力箱及调整支架、机座部分和液压系统等。我所设计的主要是差动主轴系统、自动上下料机构、自动装卡机构、高精度自动分齿机构四种。差动主轴系统是指由涡轮蜗杆和螺旋齿轮共同控制主轴的“又转又移”；自动上下料机构指放料箱（料斗）能通过活塞塞杆的推拉，实现铣床自动上下料；自动装夹机构是指主轴弹簧夹盘能同过活塞的控制，与料斗配合共同完成装夹；高精度自动分齿机构是指圆盘工作台分度可以达到较高精度，以及涡轮蜗杆采用双螺距渐厚螺杆，可以有效的通过移动蜗杆的轴向位置来调整间隙。这种螺杆的左右两侧面具有不同的螺距，因此螺杆齿厚从一端向另一端逐渐增厚。但由于同一侧的螺距是相同的，所以仍然保持着正常的啮合。而螺旋齿轮则是通过偏心轴套消除传动间隙结构。第2章 数控铣床总体设计2.1 数控铣床的布局卧式数控铣床的布局形式种类很多，其主要区别在于立柱的结构形式和X、Z坐标轴的移动方式上。常用的有数控立铣、数控卧铣和数控龙门铣三种。我所设计的数控铣沟机床为立式铣床，属于专用机床，它跟传统的数控铣床有较大的区别。这是主要用于铣制刀具的机床，现拟定主要由主轴箱部分、送料装置、铣头部分、基座部分、冷却系统和微机数控部分共六部分组成。主轴由螺旋齿轮和蜗轮蜗杆共同实现“又转又移”的运动，主轴端部由弹簧夹头夹住高速钢棒料，将棒料送入导套后缓慢的转动及向前移动，同时铣头部分铣刀高速旋转并下压，铣好一条刀槽之后抬刀，主轴退回并分度，然后将棒料送入导套，重复刚才的动作，直到刀具铣制完毕。最后弹簧夹头松开，棒料被弹簧弹出，一个刀具就自动制作完成了。制作下一个刀具时，由液压缸将送料箱送出，主轴伸出夹住棒料，送料机构退回，便完成了一个循环。这个机床算是半自动加工，工人只需要定时的向放料箱内投置棒料即可，大大提高了加工效率，节省了人力资源，十分可行。需要注意的是，铣床底座上应设有4个调节螺栓，便于机床进行水平调整，切削液储液褴设在机床座内部。机床的冷却系统是由冷却泵、出水管、回水管、开关及喷嘴等组成，冷却泵安装在机床底座的内腔里，冷却泵将切削液从底座内储液池打至出水管，然后经喷嘴喷出，对切削区进行冷却。2.2 数控铣床主要规格与参数根据设计任务书的要求，本次设计中型数控铣床。查阅相关资料，参照国内外各个厂家生产的中型数控铣床，现确定数控铣床的主要规格与参数如下：功率：7.5KW工作台半径：R340mm工作台最大负载：500kg工作台距地面高度：600-700mm主轴头端面至工作台距离：200-400mm主轴最高转速：450r/min主机外形尺寸（长宽高）：183513401380）图2-1 数控铣沟机床结构图1.主轴箱部分 2.送料装置 3.铣头部分 4.基座部分 5.微机数控部分2.3 本章小结本章具体的说明了铣小刀具螺纹沟槽的数控专用铣床的结构，各部分部件的功能及其使用特点。进而以此达到合理选用最佳各部分零件。明确了铣床的尺寸参数等数据，使铣小刀具螺纹沟槽的数控专用铣床能完成任务书所要的功能，精度，使小刀具更高柔性化，能够进行各种旋向、导程、齿数的小刀具设计，达到了本次课题的目的。第3章 数控铣沟机床的铣头部分设计3.1 铣头部分的组成铣头部分由有级(或无级)变速箱和铣头两个部件组成。铣头主轴支承在高精度轴承上保证主轴具有高回转精度和良好的刚性；主轴装有快速换刀螺母，主轴采用机械无级变速，其调节范围宽，传动平稳，操作方便。动启动主电动机时，应注意松开主轴制动手柄。铣头部件还装有伺服电机、滚珠丝杠副及主轴套简，它们形成垂直方向(z方向)进给传动链，使主轴作旋转运动。3.2 铣头部分的分类和初步计算3.2.1铣头的基本分类铣头的分类由于铣头的工业用途。其具体的分类也就是数控铣加工床的分类。根据目前的发展有以下几种典型：控制系列(Control) 控制柔性系列（Control Flex) 模块化系列（Modular) TA45和TR90系列P8和P10系列3.2.2铣头部分的初步计算从铣削力及铣削功率的计算可知：1. 铣削分力2. 铣削时的切削分力有：圆周力Pz,即主切削力；走刀力Ph，即水平分力：径向力Py，即铣刀所受的径向切削力；轴向力Po；压轴力（垂直分力）Pv。3. 铣削圆周力的计算铣削圆周力的计算公式： （3-1）式中-铣刀直径； -铣削深度-每齿走刀量; -铣削宽度 -铣刀齿数； -铣刀转数 -材料改变时的修正系数是系数是指数4. 铣削扭矩 （3-2）式中-铣削圆周力 -铣削直径5. 铣削功率 （3-3）式中-铣削速度计算高速钢铣刀加工工件时的圆周铣削力 转矩功率铣刀材料为高速钢，工件1. 对于端铣由设计要求可知，取端铣刀直径。 则切削速度 （3-4）则2.对于立铣由设计要求可知，取立铣刀直径则切削速度 3.3 铣头部分电机的选择机床的工况是选择主电机的依据，机床零件和结构的强度设计也是依据它进行的。它包括切屑功率Nc、空载功率Nmo、附加功率Nmc三部分，即N=Nc+Nmo+Nmc其中，切屑功率Nc是按照各个加工情况下叫经常遇到的最大切屑力和最大切屑速度来计算，即 Nc=FzV中Fz是主切屑力（N） V是切屑速度（m/s）至于空载功率和附加功率在此不考虑。以下是用铣刀来加工碳钢、青铜、铝合金、可锻铸铁切屑力的公式 （3-5）式中 Cfz切屑力系数 侧吃刀量 进给量 铣刀直径 背吃刀量 Z铣刀面数如果加工灰铸铁切屑力的公式为在加工碳钢、青铜、铝合金、可锻铸铁选择 Z=3 取因为加工灰铸铁时远小于加工碳钢的，其算出的功率也一定小于加工碳钢的Pe所以取电机功率为7.5kw。所选取的是130BF05A磁阻式步进电机，它具有以下的优点：功率/重量比高：体积小;冷却的法兰盘，用以隔离机械传动系的热应力：保护等级高。3.4 带传动的设计计算已知：电机功率，额定功率，传动比，一天工作8小时。1.确定设计功率查的工作情况的系数则。（0.92为带传动效率） （3-6）2.确定带轮直径主动轮基准直径则从动轮基准直径验算带的速度 （3-7）带的速度合适。3确定带的基准长度和传动中心距根据 得初步确定中心距计算带所需的基准长度 （3-8）由标准表中取近似的基准长度计算实际中心距 （3-9）选取中心距4验算主动轮上的包角 （3-10）主动轮上的包角合适5计算所需V带的根数 （3-11）由带型号 查表 查表 则，可取6计算单根带的预紧力 （3-12）查表 得7.计算作用在轴上的压轴力 （3-13）3.5轴的设计计算 （3-14）式中 d传动轴直径； N该轴传动的功率（kw）； 该轴的计算转速（r/min）；（）该轴每米长度允许扭转角（deg/m），一般传动轴取（）=0.5-1。对于轴1，起计算转速=1500r/min，N=7.5kw，弹性联轴器效率1对轴承的效率；取（）=0.8 取对于齿轮的传递效率则；=750r/min 取主轴前径直径 功率在5.6kw-7.3kw时 主轴大径在75-100mm之间 取D1=90mm，则D2=（0.7-0.85） D1=63-76.5mm 取D2=70mm3.6齿轮的设计计算 （3-15）式中 该轴的计算转速（r/min） 按解除疲劳强度计算的齿轮模数（mm）； 驱动电动机功率（kw）； u大齿轮齿数与小齿轮齿数之比，外齿轮啮合取“+”号 内齿轮啮合取“”号； 小齿轮的齿数； 齿宽系数，=（B为齿宽，m为模数），； 许用接触应力（Mpa），取；取；取套装在轴上的小齿轮还考虑到齿根圆到它的键槽深处的最小尺寸应大于基圆齿厚，以防断裂，则其最小齿数应为 （3-16）式中 D齿轮花键孔的外径（mm），单键槽的取孔中心至键槽槽底的尺寸两倍 M齿轮模数。轴，D取46，轴，D取50，因为=42，所以满足要求，大齿轮不会与轴相碰。3.7齿轮强度的校核由于本设计中主轴上齿轮的转速较低，扭矩较大，因而最为危险。选择主轴上的齿轮副进行强度校验。考虑到此机构为一般机械，传递的功率7.5kw，并不大，工作环境良好且为闭式传动，由于希望齿轮工作寿命长，所以采用大小齿轮硬齿面。选用材料为40Cr，加工方法为高频淬火。查得，大小齿轮的强度极限，屈服极限，硬度4855HRC，由于所选齿轮的齿数相同，所以对该齿轮同时进行齿根弯曲疲劳强度校核和接触疲劳强度校核。3.7.1对齿轮进行齿根弯曲疲劳强度校验校验小齿轮齿根弯曲疲劳强度的验算公式为： （3-17）式中 N传递的额定功率，由以上的计算知N=6.04kw 计算转速，由以上的计算知r/min M齿轮的模数，m=2.5； B齿轮的齿数，B=32； Z齿轮的齿数，Z=43； Y齿形系数，查表，查得Y=0.42； 齿间载荷分布系数，查表，查得=1.12 动载荷系数，考虑齿轮啮合内部因素引起的附加动载荷， 查得动载荷系数=1.09； 工作状况系数，查表，查得=1.1； 寿命系数； 工作期限系数； T齿轮在机床工作期限内的总工作时间，取T=Ts/p，取Ts=18000h，p为该变速组的传动副数，p=1，则T=18000h。r/min N1齿轮的最低转速； 基准循环次数，取弯曲载荷=2 M疲劳曲线指数，取m=6.则 转速变化系数，=0.9 功率利用系数，=0.9 材料强化系数，=1 则 许用弯曲应力，查表， 计入了齿根应力修正系数之后的实验齿轮的齿根弯曲疲劳的极限应力，查得： 齿根弯曲强度计算的安全系数，一般取=1.25 弯曲强度计算的寿命系数，可根据齿轮的应力循环次数N查得，取=1.0则综上所述：=90.16Mpa 满足使用条件3.7.2对齿轮进行齿面接触疲劳强度校验由校验齿轮接触疲劳强度的验算公式为 （3-18）式中 u齿数比u=1，外啮合取+号 寿命系数 m齿轮的模数，m=2.5； B大齿轮的齿宽，B=32 Z齿轮的齿数，Z=43； 许用接触应力， = （3-19）式中 试验齿轮的齿面接触疲劳强度极限，查得=1200Mpa 接触疲劳强度计算的寿命系数【1】 为安全系数，一般取=1.0所以：=Mpa综上所述 校验合格。3.8轴的强度的校核3.8.1 选择轴的材料选取45钢，调制处理，参数如下:硬度为HBS220 抗拉强度极限B650MPa屈服强度极限s360MPa 弯曲疲劳极限1270MPa剪切疲劳极限1155MPa 许用弯应力1=60MPa 3.8.2 按弯矩复合强度计算求分度圆直径：已知d1=50mm求转矩：已知T2=50021.8Nmm求圆周力：Ft Ft=2T2/d2=50021.8/50=1000.436N求径向力Fr =1000.436tan200=364.1N因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=50mm1.绘制轴受力简图（如图a）2.绘制垂直面弯矩图（如图b）轴承支反力：FAY=FBY=Fr/2=182.05NFAZ=FBZ=Ft/2=500.2N由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为MC1=FAyL/2=182.0550=9.1Nm3.绘制水平面弯矩图（如图c）截面C在水平面上弯矩为：MC2=FAZL/2=500.250=25Nm4.绘制合弯矩图（如图d）MC=(MC12+MC22)1/2=(9.12+252)1/2=26.6Nm5.绘制扭矩图（如图e）转矩：T=9.55（P2/n2）106=48Nm6.校核危险截面C的强度 e=Mec/0.1d33=99.6/0.1413=14.5MPa -1b=60MPa该轴强度足够。绘制水平面弯矩图 图3-1 水平面弯矩图3.9 本章小结通过对各部分部件的选用及计算与校核，得出的结论完全符合且满足各项安全指标。从而进一步确保了本次设计的准确性与合理性。第4章 数控铣沟机床自动送料机构4.1自动送料机构的要求由于要考虑到自动送料机构与主轴之间的配合，必须保证料斗能准确的把棒料送到主轴的弹簧夹盘内，因此要采取相应的措施，使主轴中心线能与棒料中心线重合。导套中心线也应该与主轴中心线重合或达到较高的配合精度。因为本机床要加工三种型号的刀具，所以主轴夹取棒料的长短也是考虑的因素之一。因此本数控专机必须做到以下几点：1.在机床底部安置四个螺栓，这样便可以随时调整料斗部分的高度，使之能很好的与主轴保持统一高度。2.料斗尾端设计成燕尾槽形状，这样就可以随意的横向移动料斗，使其与主轴在同一位置。3.导套设计成可调节位置的，这样就可以随时调整，使其与主轴中心线相对应。4.2自动送料机构的设计送料机构指配合可连续循环加工物料的数控机床实现自动送料，从而提高设备的加工效率和自动化程度的送料机器。本铣床的自动送料机构，包括放料箱，在送料箱下方设置有可前后移动的垫板，垫板上设置有挡板和弹簧，放料箱上装有固定夹板，固定夹板的上方设置有活动夹板，固定夹板和活动夹板通过设置在两者中间部位的轴销连接在一起，使活动夹板以轴销为支点形成一个杠杆结构，平时活动夹板被弹簧固定立起。放料箱后端设置有液压缸，需要棒料时，液压缸将放料箱送出，弹簧夹盘夹住棒料后，液压缸将放料箱送回。这时活动夹板会自动打开，待棒料取出后，弹簧将活动夹板拉回，完成自动上料。以下是自动送料机构的外观图。 图4-1 送料机构尺寸联系图安装好机床后，可利用机床基座上的螺栓来调节料斗的高度，因为本机床能加工三种不同型号的刀具，就防止了因加工刀具不同而产生误差。调整安装好之后，用定位销锁好，便可以进行加工了。料斗后的燕尾槽也可以调节主轴装夹棒料的长度，避免了主轴吞入棒料过长或过短，无法加工。料斗下方也有一个螺栓，它的作用也是调整主轴装夹棒料的长短，不过起到的是微调的作用。4.3 本章小结通过对自动上下料系统各部分部件的选用及计算与校核，得出的结论完全符合且满足各项安全指标。从而进一步确保了本次设计的准确性与合理性。第5章 数控铣沟机床的液压部分设计5.1液压系统的组成在工程控制中，常以空气、液体作为工作介质，利用压力进行能力和力的传递来进行控制，这种技术被称之为压力控制。在数控机床中，这种控制技术被广泛应用。气压、液压传动属于流体传动的两个分支，他们分别是以压缩空气和液压油位工作介质，来进行能量的传递和控制的传动技术。相对于机械传动、电力传动等传动技术。由于它们具有许多机械传动所不具有的优点，故其发展速度较快，应用范围也越来越广，目前已广泛应用于工程技术中的各个领域。5.2液压传动的应用 液压传动是以液压泵为动力源，以液压油位工作介质，进行能量传递和信号传递的一门工程技术。液压传动与其他传动方式相比，具有以下优点：1.易于实现无极调速和大范围调速，一般可达到100:12000：1的传动比。2单位功率的传动装置重量轻、体积小、结构紧凑，可产生和传递较大的力和力矩。3.惯性小、反应快、冲击小、工作平稳，易于实现高速启动、制动和换向。液压传动装置的换向频率，回转运动每分钟可达500次，往复直线运动每分钟可达1000次。4.易控制、易调节、操作方便，易于与电气控制相结合，用以实现远程控制和复杂hi顺序控制的自动化、易于实现过载保护。5.液压传动具有自润滑、自冷却作用，可以减少因摩擦和高温产生的液压元件损坏，故工作寿命较长。6.液压元器件易于实现系列化、标准化、通用化、故可以降低制造、使用成本。7.数控机床运动部件的制动、离合器的控制、齿轮拨叉挂档的实现等。8.数控机床中运动部件的平衡。9.数控机床防护罩、板、门的自动打开与关闭。10.工作台的松开与加紧，交换台的自动交换动作。11.夹具的自动松开和夹紧。12.自动换刀所需动作。5.3 液压部分的设计计算5.3.1集成块的设计集成块设计步骤为:1.制作液压元件样板。2.决定通道的孔径。集成块上的公用通道，即压力油孔P、回油孔T、泄漏孔L、及四个安装孔。压力油孔由液压泵流量决定，回油孔一般不得小于压力油孔。直接与液压元件连接的液压油孔有选定的液压元件规格确定。孔与孔之间的连接孔用螺塞在集成块表面堵死。3.集成块上液压元件的布置。把制作好的液压元件样板放在集成块各式图上进行布局，有的液压元件需要连接板，则样板应以连接板为准。4.液压元件在水平面上的孔道若与公共油孔相通，则尽可能地布置在同一垂直位置或在直径d范围，否则要钻中间孔道，集成块前后与左右连续的孔道应互相垂直，不然也要钻中间孔道。5.3.2液压泵的选择齿轮泵是一种常见的液压泵。它的主要优点是：结构简单、制造方便、价格低廉、体积小、质量小、自吸性能好、对油液污染不敏感、工作可靠。其主要缺点是:流量和压力脉动大、噪声大、排量不可调是一种定量泵。齿轮泵被广泛地应用在采矿、冶金、建筑、航空、航海、农林等各类机械中。一般在负载小、功率小的机械设备中，可用齿轮泵、双作用叶片泵；精度较高的机械设备可用螺杆泵、双作用叶片泵；在负载较大并有快速和慢速工作行程的机械设备中，可使用限压式变量叶片泵；对负载大、功率大的机械设备，可使用柱塞泵；而在机械设备的辅助装置可使用价廉的齿轮泵。在设计液压传动系统时，应根据所要求的工作情况正确合理的选择液压泵。为比较各类液压泵的性能，有利用选用，将他们的主要性能及应用场合列于表中。图5-1集成块图类型 齿轮泵工作压力/MPa 20 转速范围/(r/min) 3007000容积效率 0.700.95 总效率 0.600.85功率重量比 中等 流量脉动率 大自吸特性 好 对油污的污染敏感性 不敏感噪声 大 寿命 较短单位功率造价 最低应用范围机床、工程机械、农机、航空、船舶、一般机械类型 双作用叶片泵工作压力/MPa 6.321 转速范围/(r/min) 5004000容积效率 0.800.95 总效率 0.750.85功率重量比 中等 流量脉动率 小自吸特性 较差 对油污的污染敏感性 敏感噪声 小 寿命 较长单位功率造价 中等应用范围 机床、注塑机、液压机、起重运输机械、工程机械、飞机类型 限压式变量叶片泵工作压力/MPa 7 转速范围/(r/min) 5002000容积效率 0.800.90 总效率 0.700.85功率重量比 小 流量脉动率 中等自吸特性 较差 对油污的污染敏感性 敏感噪声 较大 寿命 较短单位功率造价 较高应用范围机床、工程机械、注塑机5.3.2其它的选择与计算表5-1按负载选择工作压力负载/ KN50工作压力/MPa0.811.522.5334455表5-2按工作压力选取d/D工作压力/MPa5.05.07.07.0d/D0.50.550.620.700.7表5-3各种机械常用的系统工作压力机械类型机 床农业机械小型工程机械建筑机械液压凿岩机液压机大中型挖掘机重型机械起重运输机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力/MPa0.82352881010182032表5-4执行元件背压力系统类型背压力/MPa简单系统或轻载节流调速系统0.20.5回油路带调速阀的系统0.40.6回油路设置有背压阀的系统0.51.5用补油泵的闭式回路0.81.5回油路较复杂的工程机械1.23回油路较短且直接回油可忽略不计表5-5按速比要求确定d/D2/31.461.612d/D0.550.620.71注：1无杆腔进油时活塞运动速度；2有杆腔进油时活塞运动速度。由式 得 （5-1）则活塞直径 （5-2）参考表，得d0.71D =77mm，圆整后取标准数值得 D=110mm， d=80mm。由此求得液压缸两腔的实际有效面积为确定液压泵的规格和电动机功率(1) 计算液压泵的最大工作压力小流量泵在快进和工进时都向液压缸供油，由表可知，液压缸在工进时工作压力最大，最大工作压力为p1=3.96MPa，如在调速阀进口节流调速回路中，选取进油路上的总压力损失p=0.6MPa，考虑到压力继电器的可靠动作要求压差Dpe=0.5MPa，则小流量泵的最高工作压力估算为 （5-3）大流量泵只在快进和快退时向液压缸供油，由表7可见，快退时液压缸的工作压力为p1=1.43MPa，比快进时大。考虑到快退时进油不通过调速阀，故其进油路压力损失比前者小，现取进油路上的总压力损失p=0.3MPa，则大流量泵的最高工作压力估算为 (2) 计算液压泵的流量由表7可知，油源向液压缸输入的最大流量为0.510-3 m3/s ，若取回路泄漏系数K=1.1，则两个泵的总流量为 （5-4）考虑到溢流阀的最小稳定流量为3L/min，工进时的流量为0.8410-5 m3/s =0.5L/min，则小流量泵的流量最少应为3.5L/min。(3) 确定液压泵的规格和电动机功率根据以上压力和流量数值查阅产品样本，并考虑液压泵存在容积损失，最后确定选取PV2R12-6/33型双联叶片泵。其小流量泵和大流量泵的排量分别为6mL/r和33mL/r，当液压泵的转速np=940r/min时，其理论流量分别为5.6 L/min和31L/min，若取液压泵容积效率v=0.9，则液压泵的实际输出流量为 （5-5）由于液压缸在快退时输入功率最大，若取液压泵总效率p=0.8，这时液压泵的驱动电动机功率为 （5-6）根据此数值查阅产品样本，选用规格相近的Y100L6型电动机，其额定功率为1.5KW，额定转速为940r/min。确定液压泵的容量及电动机功率液压泵的工作压力和流量计算。进油路的压力损失取，回路泄露系数取，则液压泵的最高工作压力和流量为： （5-7）根据上述计算数据查泵的产品目录，选用型定量叶片泵。（）确定驱动电动机功率。由工况图表明，最大功率出现在快退阶段，液压泵总效率0.75,则电动机功率为： （5-8）进出液压缸无杆腔的流量，在快退和差动工况时为，所以管道流量按计算。取压油管流速 ，取内径为的管道。吸油管的流速，通过流量为，则 ，取内径为管道。确定管道尺寸应与选定的液压元件接口处的尺寸一致。液压系统的效率 （经计算，）取泵的效率，液压缸的机械效率，回路效率为： （5-9）当工进速度为时，当工进速度为时，液压系统的温升（只验算系统在工进时的发热和温升）定量泵的输入功率为： 工进时系统的效率，系统发热量为：取散热系数，油箱散热面积时， 计算出油液温升的近似值：5.4 本章小结 本章主要是液压部分设计的计算，其中集成块和液压泵的选择是本章的主要内容，液压泵的容量和电动机功率的选择，液压板件的装配情况，液压系统的效率问题都在本章做出了详细的介绍。结 论大学四年的学习，使我掌握了机械工程及自动化专业的基础知识和相关技能，这次毕业设计就是对于自己所学知识的一次较全面的实践。本次设计的是数控铣沟机床，在设计过程中，所要接触的专业知识范围很广，可以说包括了我所学过的决大部分专业课程的知识。通过一个学期的研究和设计，我不仅复习并巩固了以前所学的专业知识，还学到了许多新的知识，并且看到了自身一些不足之处和今后应该努力的方向。本文的内容是设计中型数控铣床的主机，本文的主要研究工作如下：1.主传动系统 它包括动力源、传动件及主运动执行件（主轴）等，功能时将驱动装置的运动机动力传给执行件，以实现主切削运动。2.进给传动系统 它包括动力源、传动件及进给运动执行件（工作台，刀架）等，其功用是将伺服驱动装置的运动与动力传给执行件，以实现进给切削运动。3.基础支撑件 它是指床身、立柱、工作台等，它支撑机床的各主要部件，并使他们在静止或运动中保持相对正确的位置。在主轴进给系统中选用滚珠丝杠螺母副及燕尾形导轨作为主要的传动元件。采用滚珠丝杠螺母副可以充分利用传动平稳的特性。采用燕尾形导轨结构紧凑，可自成封闭式结构，可以承受任何方向的力和倾覆力矩且间隙调整方便。在主传动系统中选用蜗轮蜗杆传动作为减速机构主要有以下优点：（1）可以较好地转变运动和动力地传递路径；（2）能实现较大的传动比。致 谢在本文即将完成之际，谨向所有给予我关心、帮助和支持的老师、同学们致以我最真挚的谢意。首先我要感谢我的指导老师杨革老师，没有他的指点和教诲，就没有我这次设计的完成，从开题到中期答辩再到最后的终期审核，杨老师都给力我很大帮助，给我提出了很多建设性的意见和建议，开拓了我的思路，同时也感谢其他各科老师。由于我以前曾参加过数控机床的操作实习，所以对于数控机床的加工过程比较熟悉，但是对于其内部结构却不甚了解。通过前期查阅了大量的技术资料以及导师的讲解，使我对于加工中心主轴组件的结构有了进一步的了解。然而，在随后的设计过程中还是有一定的阻碍。但是在参考了其它机床的主轴结构，在杨革老师的悉心指导、启发和帮助下，并通过我的努力，使这次设计得以很好地完成，也使我进一步掌握了加工中心的加工原理。此次设计要求把以前所学到的专业课知识贯通起来，我不时的向各位老师请教过，他们都很负责的帮助我解释我提出的问题。在此我也感谢华德学院为我提供良好的生活和学习环境。最后，对所有帮助过我的老师和同学表示感谢! 参考文献1 冯辛安.机械制造装备设计，机械工业出版社，2005：230-4002 韩荣第.机械制造技术基础，哈尔滨工业大学出版社，2008：85-1003 陈铁鸣.机械设计，哈尔滨工业大学出版社，2006.7：51-2694 刘福佑,实习先,陶兆荣.机械设计手册，化学工业出版社，2002：4-785 王爱玲,白恩远,赵学良,赵建国.国防工业出版社，2003.4：112-1406 王爱玲.现代数控机床结构与设计，兵器工业出版社，1999.9：1-1207 师鸿飞,邹翠波,张彩虹.我国数控车床的现状和发展趋势，CAD/CAM与制造信息化，2004.06：12-668 韩凤益.国外数控车床的发转趋势，吉林大学报，1988.029 陈科,李刚,许永华,罗迎晨.数控车床电动刀架的研究,制造业自动化，1995.01：77-12010 初福春,柳玉民.数控转塔刀架技术发展及其应用,现代制造，2004.16：50-6811 Kim.Jeonq-Du,Kim.Myung-Hwan. Study on the design of CNC lathe for education and application,Internetional Journal of Production Economics.2007:169-18012 Karayel,Durmus.Prediction and control of surface roughness in CNC late using artificial neural network.Journal of Materials Processing Technology,2009:3125-313713 Ridford,R.CNC tool grinding.Cutting Tool Engineering.2001:44-47 附 录1 数控技术1当前世界NC机床的研究现状世界各国对数控机床、加工中心以至FMS、CIMS等各种新技术的研究与发展进程，是与世界经济形势紧密相连的。机床工业有世界经济相互促进和发展，进入21世界知识机警时代，人们的知识所起的作用更加突出，而机床工业作为机器制造业的基础，其重点地位与战略意义也更加明显。在19911994年间，世界经济衰退，昂贵的FMS，CIMS降温，19952000年间，世界经济在低速增长，根据当前世界市场各方面用户为提高生产率对NC机床的要求以及世界四大国际机床展（欧洲的EMO、美国的IMTS、日本的JIMTOF、中国的CIMT）上展品的分析，当前世界NC机床的技术研究主要有以下几点：（1）更加重视新技术和创新在世界范围内，对新工艺、新材料、新结构、新单元、新元件的研究开发工作正在大力开展，如新的刀具材料、新的主轴结构、高速电主轴、高速直线电机等的开发研究。以加工工艺的改进创新为基础，为加工超硬、难切削材料及特殊复合材料及复杂零件、不规则曲面等在不断研究开发新机种。（2）提高机床加工的精度和研究为了提高加工中心的加工精度，不断提高机床的刚度、减少振动，消除热变形，降低噪声，提高NC机床的定位精度、重复精度、工作可靠性、稳定性、精度保持性，世界很多国家都在进行机床热误差、机床运动及负载变形误差的软件补偿技术研究，并采取精度补偿、软件补偿等措施加以改善，有的已经可以使此类误差消除60%。并在不断开发精细加工，纳米加工。（3）提高机床加工生产率的研究世界NC机床、加工中心及相应的高速点主轴、直线电机、测量系统、NC系统的开发，均以提高生产率为前提。2加工中心的分类（1）按工艺用途分类有：镗铣加工中心，分为立式樘铣加工中心、卧式樘铣加工中心和龙门樘铣加工中心。其加工工艺以樘铣为主，用于箱体，壳体以及各种复杂零件特殊曲线和曲面轮廓的多工序加工，适合多品种小批量生产。复合加工中心，主要指五面复合加工，主轴头可自动回转，进行立，卧加工，在主轴自动回转后，在水平和垂直方向实现知道变换。（2）按特殊功能分类有：单工作台、双工作台加工中心；单轴、双轴、三轴及可换主轴箱的加工中心；立式转塔加工中心和卧式转塔加工中心；刀库加主轴换刀加工中心；刀库接写手加主轴换刀加工中心；刀库加机械手加双主轴转塔加工中心。3当今数控机床的发展趋势：目前，世界先进制造技术不断兴起，超高速切削、超精密加工等技术的应用，柔性制造系统的迅速发展和计算机集成系统的不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求。当今数控机床正在朝着以下几个方向发展。（1）高速度、高精度化速度和精度是数控机床的两个重要指标，它直接关系到加工效率和产品质量。目前，数控系统采用位数、频率更高的处理器，以提高系统的基本运算速度。同时，采用超大规模的集成电路和多微处理器结构，以提高系统的数据处理能力，即提高插补运算的速度和精度。并采用直线电动机直接驱动机床工作台的直线伺服进给方式，其高速度和动态响应特性相当优越。采用前馈控制技术，使追踪滞后误差大大减小，从而改善拐角切削的加工精度。（2）可靠性最大化数控机床的可靠性一直是用户最关心的主要指标。数控系统将采用更高集成度的电路芯片，利用大规模或超大规模的专用及混合式集成电路，以减少元器件的数量，来提高可靠性。通过硬件功能软件化，以适应各种控制功能的要求，同时采用硬件结构机床本体的模块化、标准化和通用化及系列化，使得既提高硬件生产批量，又便于组织生产和质量把关。还通过自动运行启动诊断、在线诊断、离线诊断等多种诊断程序，实现对系统内硬件、软件和各种外部设备进行故障诊断和报警。利用报警提示，及时排除故障；利用容错技术，对重要部件采用“冗余”设计，以实现故障自恢复；利用各种测试、监控技术，当生产超程、刀损、干扰、断电等各种意外时，自动进行相应的保护。附 录2 NC Technology1、Research current situation of NC lathe in our timesResearch and development process to such various kinds of new technologies as numerical control lathe , machining center , FMS , CIMS ,etc. of countries all over the world, linked to with the international economic situation closely. The machine tool industry has international economy to mutually promote and develop, enter 21 alert eras of World Affairs, the function that peoples knowledge plays is more outstanding , and the machine tool industry is regarded as the foundation of the manufacturing industry of the machine, its key position and strategic meaning are more obvious. Within 1991-1994 years, the economic recession of the world, expensive FMS, CIMS lowers the temperature, among 1995-2000 years, the international economy increases at a low speed, according to requisition for NC lathe and the world four major international lathes exhibition in order to boost productivity of users of various fields of present world market (EMO , IMTS , JIMTOF , China CIMT of Japan of U.S.A. of Europe), have the analysis of the exhibit, there are the following several points mainly in the technical research of NC lathe in our times:（1）Pay more attention to new technology and innovationWorldwide , are launching the new craft , new material , new structure , new unit , research and development of the new component in a more cost-effective manner, developmental research of for instance new cutter material , the new electric main shaft of main shaft structure , high speed , high-speed straight line electrical machinery ,etc. Regard innovating in improvement of the processing technology as the foundation, for process ultra and hard difficult to cut material and special composite and complicated part , irregular curved surface ,etc. research and develop new lathe variety constantly.（2）Improve the precision and research of machine toolingIn order to improve the machining accuracy of the machining center , are improving rigidity of the lathe , reduction vibration constantly, dispel hotly and out of shape, reduce the noise , improve the precision of localization of NC lathe , repeat precision , working dependability , stability , precision keeping, world a lot of country carry on lathe hot error , lathe sport and load out of shape software of error compensate technical research, take precision compensate , software compensate measure improve , some may make this kind of error dispel 60% already. And is developing retrofit constantly, nanometer is being processed.（3）Improve the research of the machine tooling productivityWorld NC lathe, machining center and corresponding some development of main shaft , electrical machinery of straight line , measuring system , NC system of high speed, under the prerequisite of boosting productivity.2、Classification of the machining center（1）Process according to main shaft space position when it classifies to be as follows, horizontal and vertical machining center.Horizontal machining center, refer to the machining center that the axis level of the main shaft is set up . Horizontal machining center for 3-5 sport coordinate axis, a common one three rectilinear motion coordinate axis and one turn the coordinate axis of sports round (turn the workingbench round), it can one is it is it finish other 4 Taxi processing besides installing surfaces and top surfaces to insert to install in work piece, most suitable for processing the case body work piece . Compared with strength type machining center it, the structure is complicated, the floor space is large, quality is large, the price is high.Vertical machining center, the axis of the main shaft of the vertical machining center, in order to set up vertically, its structure is mostly the regular post type, the workingbench is suitable for processing parts for the slippery one of cross, have 3 rectilinear motion coordinate axis generally , can find a room for one horizontal numerical control revolving stage (the 4th axle ) of axle process the spiral part at workingbench. The vertical machining center is of simple structure, the floor space is small, the price is low, after allocating various kinds of enclosures , can carry on the processing of most work pieces .Large-scale gantry machining center, the main shafts are mostly set up vertically, is especially used in the large-scale or with complicated form work piece , is it spend the many coordinate gantry machining center to need like aviation , aerospace industry , some processing of part of large-scale steam turbine.Five machining centers, this kind of machining center has function of the vertical and horizontal machining center, one is it after inserting , can finish all five Taxi processing besides installing the surface to install in work piece, the processing way can make form of work piece error lowest , save 2 times install and insert working, thus improve production efficiency , reduce the process cost.(2) Classify by craft useIs it mill machining center to bore, is it mill for vertical door frame machining center , horizontal door frame mill the machining center and Longmen door frame mill the machining center to divide into. Processing technology its rely mainly on the fact that the door frame is milled, used in case body, shell and various kinds of complicated part special curve and large processes , curved surface of outline process, suitable for many varieties to produce in batches small.Complex machining center, point five times and compound and process mainly, the main shaft head can be turned round automatically, stand, lie and process, after the main shaft is turned round automatically, realize knowing that varies in the horizontal and vertical direction.(3) Classify by special functionSingle workingbench , a pair of workingbench machining center;Single axle , dual axle , three axle can change machining center , main shaft of case;Transfer vertically to the tower machining center and transfer ;One hundred sheets of storehouses adds the main shaft and changes one one hundred sheets of machining centers;One hundred sheets of storehouses connects and writes hands to add the main shaft and change one hundred sheets of machining centers; One hundred sheets of storehouses adds the manipulator and adds one pair of main shafts to transfer to the tower machining center.3、Development trend of the current numerical control latheAt present, the advanced manufacturing technology in the world is rising constantly, such application of technology as ultrafast cutting , ultraprecision processing ,etc., the rapid development of the flexible manufacturing system and integrated system of the computer one is constant and ripe, have put forward higher demand to the process technology of numerical contro
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号