畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）液壓剪板機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目：液壓剪板機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系 （部） 專 業(yè) _ 學(xué) 生 學(xué) 號(hào) 班 號(hào) 指導(dǎo)教師 答辯日期 年 月 日 哈工大華德學(xué)院哈工大華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語(yǔ)姓名： 郝寶東 學(xué)號(hào)： 1089511106專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 液壓剪板機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 工作起止日期：_ 年_ 月_ 日起 _ 年_ 月_ 日止指導(dǎo)教師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)行情況，完成質(zhì)量及評(píng)分意見：_ _ 指導(dǎo)教師簽字： 指導(dǎo)教師職稱： 評(píng)閱人評(píng)閱意見：_ 評(píng)閱教師簽字：_ 評(píng)閱教師職稱：_答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)：_ 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的材料和學(xué)生的答辯情況，答辯委員

2、會(huì)作出如下評(píng)定：學(xué)生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯成績(jī)?cè)u(píng)定為： 對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的特殊評(píng)語(yǔ)：_ 答辯委員會(huì)主任（簽字）： 職稱：_ 答辯委員會(huì)副主任（簽字）： 答辯委員會(huì)委員（簽字）：_ _ _ _ _ _ _ _ 年 月 日哈工大華德學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 第一章 緒 論1.1課題背景我國(guó)機(jī)床產(chǎn)量居世界第四，但高檔數(shù)控機(jī)床仍主要靠進(jìn)口。專家指出，要使我國(guó)機(jī)床水平得到整體提升，就要加大數(shù)控機(jī)床的研發(fā)力度。近年來，我國(guó)數(shù)控機(jī)床一直保持兩位數(shù)增長(zhǎng)。去年產(chǎn)值達(dá) 260 億元，產(chǎn)量居四屆第四。但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，造業(yè)的工作母機(jī)，是實(shí)現(xiàn)制造技術(shù)和裝備現(xiàn)代化的關(guān)鍵，是保證高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國(guó)防軍工現(xiàn)代化的戰(zhàn)略裝

3、備。因此，國(guó)際上一些發(fā)達(dá)國(guó)家一直把高性能數(shù)控機(jī)床作為戰(zhàn)略物資而嚴(yán)加控制，限制我國(guó)進(jìn)口高性能數(shù)控機(jī)床。隨著世界科技進(jìn)步和制造業(yè)的發(fā)展，機(jī)床工業(yè)作為制造業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)和國(guó)防軍工發(fā)展的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，其地位和作用越來越明顯。數(shù)控機(jī)床作為機(jī)床工業(yè)的主流產(chǎn)品，已成為實(shí)現(xiàn)裝備制造業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵設(shè)備，數(shù)控機(jī)床的擁有量及其性能水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的重要標(biāo)志。振興裝備制造業(yè)首先要發(fā)展機(jī)床工業(yè)，重點(diǎn)是發(fā)展數(shù)控機(jī)床，這已被近代世界產(chǎn)業(yè)發(fā)展史所證實(shí)。從總體來看，我國(guó)機(jī)床工業(yè)與世界先進(jìn)水平相比，差距仍然十分明顯：一是國(guó)產(chǎn)高檔數(shù)控機(jī)床在品種、水平和數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了國(guó)內(nèi)發(fā)展要求，高檔數(shù)控機(jī)床目前仍然大量進(jìn)口；二是數(shù)控

4、機(jī)床功能部件和數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展滯后，成為我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸；三是機(jī)床制造企業(yè)技術(shù)裝備水平不高，制造能力、綜合管理和服務(wù)能力等方面不能滿足市場(chǎng)快節(jié)奏的發(fā)展的要求?？梢哉f，我們的高速發(fā)展更多的是依靠中低檔機(jī)床數(shù)量的膨脹，而在技術(shù)含量高、利潤(rùn)大、持續(xù)生命力強(qiáng)的高端市場(chǎng)，我們與國(guó)際品牌差距甚大。以加工中心為例，國(guó)產(chǎn)立式加工中心以低廉的價(jià)格、基本可靠的性能和質(zhì)量占據(jù)了國(guó)內(nèi)大部分市場(chǎng)，而在臥式加工中心等高自動(dòng)化、高附加值、高利潤(rùn)的產(chǎn)品市場(chǎng)卻很少見達(dá)到量產(chǎn)的本土企業(yè)。臥式加工中心以其加工適用面廣、自動(dòng)化程度而大量配置在汽車及配套件生產(chǎn)線上，而現(xiàn)階段汽車及配套件生產(chǎn)線幾乎完全是進(jìn)口臥式加工中心的天下。1.2

5、數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì) （1）高精度化 現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新材料及新零件的出現(xiàn)，對(duì)精密加工技術(shù)不斷提出新的要求，提高加工精度，發(fā)展新型超精密加工機(jī)床，完善精密加工技術(shù)，適應(yīng)現(xiàn)代科技的發(fā)展，已經(jīng)成為數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向之一。（2）高速化 提高生產(chǎn)率是數(shù)控機(jī)床追求的基本目標(biāo)之一。數(shù)控機(jī)床高速化可充分發(fā)揮現(xiàn)代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率，降低加工成本。而且還可提高零件的表面加工質(zhì)量和精度，對(duì)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低成本生產(chǎn)具有廣泛的適應(yīng)性。（3）高柔性化 采用柔性自動(dòng)化設(shè)備或系統(tǒng)，提高加工精度和效率，縮短生產(chǎn)周期，適應(yīng)市場(chǎng)變化需求和提高競(jìng)爭(zhēng)能力的有效手段，數(shù)控機(jī)床在提高單機(jī)柔性化的同時(shí)，朝著

6、單位元柔性化和系統(tǒng)柔性化方向發(fā)展。（4）高自動(dòng)化 高自動(dòng)化是指在全部加工過程中盡量減少人的介入而自動(dòng)完成規(guī)定的任務(wù)，它包括物料流和信息流的自動(dòng)化。（5）智能化 隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透與發(fā)展，為適應(yīng)制造業(yè)生產(chǎn)柔性、自動(dòng)化發(fā)展需求，智能化正成為數(shù)控機(jī)床研究及發(fā)展特點(diǎn)，它不僅貫穿在生產(chǎn)加工的全過程（如智能編程、智能數(shù)據(jù)庫(kù)、智能監(jiān)控），還貫穿在產(chǎn)品的售后服務(wù)和維修中，目前采用的主要技術(shù)措施包括以下幾個(gè)方面。自適應(yīng)控制技術(shù) 自適應(yīng)控制可根據(jù)切屑條件的變化，自動(dòng)調(diào)解工作參數(shù)，是加工過程中能保持最佳工作狀態(tài)，從而得到較高的加工精度和較小的表面粗糙度，同時(shí)能提高刀具的使用壽命和設(shè)備的生產(chǎn)效率，達(dá)到

7、改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的目的。如通過監(jiān)控切屑過程中的刀具磨損、破損、切屑形態(tài)、切屑力及零件的加工質(zhì)量等，向制造系統(tǒng)反饋信息，通過將過程控制、過程監(jiān)控、過程優(yōu)化結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)調(diào)節(jié)。專家系統(tǒng)技術(shù) 將專家經(jīng)驗(yàn)和切屑加工一般規(guī)律與特殊規(guī)律存入計(jì)算機(jī)中，以加工工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)，提過經(jīng)過優(yōu)化的切屑參數(shù)，使加工系統(tǒng)始終處于最優(yōu)和最經(jīng)濟(jì)的工作狀態(tài)，從而提高編程效率和降低對(duì)操作人員的技術(shù)要求，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。股沾自診斷、自修復(fù)技術(shù) 在整個(gè)工作狀態(tài)中，系統(tǒng)隨時(shí)對(duì)cnc系統(tǒng)本身以及其相連的各種設(shè)備進(jìn)行自診斷和檢查。出現(xiàn)故障時(shí)，立即采用停機(jī)等措施，進(jìn)行故障報(bào)警，提示發(fā)生故障的部位、

8、原因等，并利用技術(shù)，自動(dòng)使故障模塊脫機(jī)，而接通備用模塊，以確保無(wú)人化工作環(huán)境的要求。智能化交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù) 目前已開始研究能自動(dòng)識(shí)別負(fù)載并自動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)的智能化伺服系統(tǒng)，包括智能主軸交流驅(qū)動(dòng)裝置和智能化進(jìn)給伺服系統(tǒng)裝置，使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)獲得最佳運(yùn)行。模式識(shí)別技術(shù) 應(yīng)用圖像識(shí)別和聲控技術(shù)，使機(jī)器自己辨認(rèn)圖樣，按照自然語(yǔ)音命令進(jìn)行。（6）復(fù)合化復(fù)合化包括工序復(fù)合化和功能復(fù)合化。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展已模糊了粗、精加工工序的概念。加工中心的出現(xiàn)，又把車、銑、鏜等工序集中到一臺(tái)機(jī)床來完成，打破了傳統(tǒng)的工序界限和分開加工的工藝規(guī)程，可最大限度的提高設(shè)備的利用率。為了進(jìn)一步提高工效，數(shù)控機(jī)床又采用了多主軸、多面體切屑，即

9、同時(shí)對(duì)一個(gè)零件的不同部位進(jìn)行不同方式的切屑加工，如各類五面體加工中心。另外，數(shù)控系統(tǒng)的控制軸數(shù)也在不斷增加，有的多達(dá)15軸，其同時(shí)聯(lián)動(dòng)的軸數(shù)已達(dá)六軸。（7）高可靠性 數(shù)控機(jī)床的可靠性一直是用戶最關(guān)心的。數(shù)控系統(tǒng)將采用更高集成度的電路芯片，利用大規(guī)模的專用及混合式集成電路，以減少元器件的數(shù)量，提高可靠性。通過硬件功能軟件化，以適應(yīng)各種控制功能的要求，同時(shí)采用硬件結(jié)構(gòu)機(jī)床本體的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化及系列化，提高硬件生產(chǎn)批量，以便于組織生產(chǎn)和質(zhì)量把關(guān)。（8）網(wǎng)絡(luò)化 為了適應(yīng)fmc、fms以及進(jìn)一步聯(lián)網(wǎng)組成cims的要求，先進(jìn)的cnc系統(tǒng)為用戶提供了強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)功能，除有rs232串行接口、rs422

10、等接口外，還帶有遠(yuǎn)程緩沖功能的dnc接口，可以實(shí)現(xiàn)幾臺(tái)數(shù)控機(jī)床之間的數(shù)據(jù)通信和直接對(duì)幾臺(tái)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行控制。（9）開放式體系結(jié)構(gòu) 20世紀(jì)90年代以后，計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展推動(dòng)數(shù)控機(jī)床技術(shù)更快的更新?lián)Q代，世界上許多數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家利用pc機(jī)豐富的軟硬件資源開發(fā)開放式體系結(jié)構(gòu)的新一代數(shù)控系統(tǒng)。開放式體系結(jié)構(gòu)可以大量采用通用微機(jī)的先進(jìn)技術(shù)，其新一代數(shù)控系統(tǒng)的硬件、軟件和總線規(guī)范都是對(duì)外開放的，由于有充足的軟、硬件資源可供利用，不僅使數(shù)控系統(tǒng)制造商和用戶進(jìn)行系統(tǒng)集成得到有力的支持，而且也為用戶的二次開發(fā)帶來極大方便，促使了數(shù)控系統(tǒng)多檔次，多品種的來發(fā)和廣泛應(yīng)用。 1.3我國(guó)數(shù)控機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀及思考 我國(guó)

11、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展起步于二十世紀(jì)五十年代，通過“六五”期間引進(jìn)數(shù)控技術(shù)，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關(guān)”，我國(guó)數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)取得了相當(dāng)大的成績(jī)。特別是最近幾年，我國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，19982004年國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量和消費(fèi)量的年平均增長(zhǎng)率分別為39.3%34.9%。盡管如此，進(jìn)口機(jī)床的發(fā)展勢(shì)頭依然強(qiáng)勁，從2002年開始，中國(guó)連續(xù)三年成為世界機(jī)床消費(fèi)第一大國(guó)、機(jī)床進(jìn)口第一大國(guó)，2004年中國(guó)機(jī)床主機(jī)消費(fèi)高達(dá)94.6億美元，但進(jìn)出口逆差嚴(yán)重，國(guó)產(chǎn)機(jī)床市場(chǎng)占有率連年下降，1999年是33.6%，2003年僅占27.7%。1999年機(jī)床進(jìn)口額為8.78億美元(7624臺(tái))，2003年達(dá)27.1億美

12、元(23320臺(tái))，相當(dāng)于同年國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)值的2.7倍。國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)在中高檔與大型數(shù)控機(jī)床的研究開發(fā)方面與國(guó)外的差距更加明顯，70%以上的此類設(shè)備和絕大多數(shù)的功能部件均依賴進(jìn)口。由此可以看出國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床特別是中高檔數(shù)控機(jī)床仍然缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，究其原因主要在于國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的研究開發(fā)深度不夠、制造水平依然落后、服務(wù)意識(shí)與能力欠缺、數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)應(yīng)用推廣不力及數(shù)控人才缺乏等 我們應(yīng)看清形勢(shì)，充分認(rèn)識(shí)國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的不足，努力發(fā)展先進(jìn)技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與培訓(xùn)服務(wù)力度，以縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距。 目前，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展日新月異，高速化、高精度化、復(fù)合化、智能化、開放化、并聯(lián)驅(qū)動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、極端化、

13、綠色化已成為數(shù)控機(jī)床發(fā)展的趨勢(shì)和方向。 中國(guó)作為一個(gè)制造大國(guó)，主要還是依靠勞動(dòng)力、價(jià)格、資源等方面的比較優(yōu)勢(shì)，而在產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新與自主開發(fā)方面與國(guó)外同行的差距還很大。中國(guó)的數(shù)控產(chǎn)業(yè)不能安于現(xiàn)狀，應(yīng)該抓住機(jī)會(huì)不斷發(fā)展，努力發(fā)展自己的先進(jìn)技術(shù)，加大技術(shù)創(chuàng)新與人才培訓(xùn)力度，提高企業(yè)綜合服務(wù)能力，努力縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距。力爭(zhēng)早日實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品從低端到高端、從初級(jí)產(chǎn)品加工到高精尖產(chǎn)品制造的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)從中國(guó)制造到中國(guó)創(chuàng)造、從制造大國(guó)到制造強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)變。第二章 總體設(shè)計(jì)2.1 概述 為使兩級(jí)大齒輪相近取主傳動(dòng)系統(tǒng)是用來實(shí)現(xiàn)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，它具有一定的轉(zhuǎn)速和一定的變速范圍，以便采用不同材料的刀具，

14、加工不同材料、不同尺寸、不同要求的工作，并能方便的實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的開停、變速、換向和制動(dòng)等。數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)主要包括電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和主軸部件，它與普通機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)相比在結(jié)構(gòu)上比較簡(jiǎn)單，這是因?yàn)樽兯俟δ苋炕虼蟛糠钟芍鬏S電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速來承擔(dān)，省去了復(fù)雜的齒輪變速機(jī)構(gòu)，有些只有二機(jī)或三級(jí)齒輪變速系統(tǒng)用以擴(kuò)大主軸的無(wú)極調(diào)速范圍。2.2 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)特 與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)具有下列特點(diǎn)。（1）轉(zhuǎn)速高、功率大 它能使數(shù)控機(jī)床進(jìn)行大功率切屑和高速切屑，實(shí)現(xiàn)高效率加工。（2）變速范圍寬 數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)有較寬的調(diào)速范圍，一般rn100，以保證加工時(shí)能選用合理的切屑用量，從而獲得最

15、佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量。（3）主軸變速迅速可靠 數(shù)控機(jī)床的變速是按照控制指令自動(dòng)進(jìn)行的，因此變速機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動(dòng)操作的要求。由于直流和交流伺服主軸伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)日趨完善，所以不僅能夠方便的是現(xiàn)寬的變速范圍無(wú)級(jí)變速，而且減少了中間傳遞環(huán)節(jié)，提高了變速控制可靠性。（4）主軸組件的耐磨性高，使傳動(dòng)系統(tǒng)具有良好的精度保持性 凡有機(jī)械摩擦的部位如軸承、錐孔等都有足夠的硬度，軸承處有良好的潤(rùn)滑【1】。2.3 主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求（1）主軸具有一定的轉(zhuǎn)速和足夠的轉(zhuǎn)度范圍、轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動(dòng)的開停、變速換向和制動(dòng)，以滿足機(jī)床的運(yùn)動(dòng)要求。（2）主電動(dòng)機(jī)具有足夠的功率、全部結(jié)構(gòu)和元件具有足夠的強(qiáng)

16、度和剛度，以滿足機(jī)床的動(dòng)力要求。（3）主傳動(dòng)的有關(guān)結(jié)構(gòu)，特別是主軸組件要有足夠高的精度、抗震性，熱變形和噪聲小，傳動(dòng)效率高，以滿足機(jī)床的工作性能要求。（4）操縱靈活可靠，調(diào)整維修方便，潤(rùn)滑密封良好，以滿足機(jī)床的使用要求。（5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，工藝性好，成本低，滿足經(jīng)濟(jì)性要求。2.4 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)配置方式數(shù)控機(jī)床的調(diào)速是按照控制指令自動(dòng)執(zhí)行的，因此變速機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動(dòng)操作的要求。在主傳動(dòng)系統(tǒng)中，目前多采用交流主軸伺服電動(dòng)機(jī)和直流伺服主軸電動(dòng)機(jī)無(wú)極調(diào)速系統(tǒng)。為擴(kuò)大調(diào)速范圍，適應(yīng)低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩的要求，也經(jīng)常應(yīng)用齒輪有極調(diào)速和電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速相結(jié)合的調(diào)速方式。（1）帶有變速齒輪的主傳動(dòng) 大、中型主控機(jī)

17、床采用這種變速方式。如圖2-1a所示，通過少數(shù)幾對(duì)齒輪降速，擴(kuò)大輸出轉(zhuǎn)矩，以滿足主軸低速時(shí)對(duì)輸出轉(zhuǎn)矩特性要求。數(shù)控機(jī)床在交流或直流伺服電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)變速的基礎(chǔ)上配以齒輪變速，使之成為分段無(wú)級(jí)變速?；讫X輪大都采用液壓缸加撥叉，或者直接由液壓缸帶動(dòng)齒輪來實(shí)現(xiàn)。（2）通過帶傳動(dòng)的主傳動(dòng) 如圖2-1b所示，這種傳動(dòng)主要應(yīng)用于轉(zhuǎn)速較高、變速范圍不大上的機(jī)床。電動(dòng)機(jī)本身的調(diào)速就能滿足要求，不用齒輪變速，可以避免齒輪傳動(dòng)引起的震動(dòng)與噪聲。它適用于高速、低轉(zhuǎn)矩特性要求的主軸。常用的是v帶和同步齒形帶。（3）用兩電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)主軸 如圖2-1c所示，這是上述兩種方式的混合傳動(dòng)，具有上述兩種性能。高速時(shí)電動(dòng)機(jī)通過帶

18、輪直接驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)；低速時(shí)，另一個(gè)電動(dòng)機(jī)通過兩級(jí)齒輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，齒輪起到降速和擴(kuò)大變速范圍作用，這樣就是恒功率區(qū)增大，擴(kuò)大了變速范圍，克服了低速時(shí)轉(zhuǎn)矩不夠且電動(dòng)機(jī)功率不能充分利用的缺陷。（4）內(nèi)裝電動(dòng)機(jī)主軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu) 如圖2-1d所示，這種主傳動(dòng)方式大大簡(jiǎn)化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度，但主軸輸出轉(zhuǎn)矩小，電動(dòng)機(jī)發(fā)熱對(duì)主軸影響較大。 2-1a變速齒輪傳動(dòng)的主傳動(dòng)系統(tǒng) 2-1b靠帶輪傳動(dòng)的主傳動(dòng)系統(tǒng) 2-1c兩電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)的主傳動(dòng)系統(tǒng) 2-1d內(nèi)裝電機(jī)主軸結(jié)構(gòu)的主傳動(dòng)系統(tǒng)2.5 本章總結(jié)本章先介紹了數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的5個(gè)特點(diǎn)：轉(zhuǎn)速高；變速范圍寬；主軸變速迅速可靠；主軸組

19、件的耐磨性高，使傳動(dòng)系統(tǒng)具有良好的精度保持性。然后介紹了主傳動(dòng)系統(tǒng)的5點(diǎn)設(shè)計(jì)要求。最后介紹了數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的4種配置方式：帶有變速齒輪的主傳動(dòng)；通過帶輪傳動(dòng)的主傳動(dòng)；用兩電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)主軸；內(nèi)裝電動(dòng)機(jī)主軸結(jié)構(gòu)。第3章 臥式加工中心主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及計(jì)算3.1主傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案的確定加工中心的主傳動(dòng)系統(tǒng)一般都設(shè)計(jì)成一個(gè)主軸箱，它主要包括電機(jī)、傳動(dòng)裝置、主軸、主軸軸承、主軸定向機(jī)構(gòu)、拉刀裝置及清潔、潤(rùn)滑和冷卻裝置。根據(jù)中型機(jī)床參數(shù)設(shè)計(jì)，所設(shè)計(jì)的主傳動(dòng)配置選用2.4中提到的四種方案的第一種方案即采用變速齒輪的主傳動(dòng)系統(tǒng)。在本方案中主軸轉(zhuǎn)速主要是由主軸電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速來實(shí)現(xiàn)，由三級(jí)齒輪變速系統(tǒng)來擴(kuò)大電動(dòng)機(jī)

20、無(wú)級(jí)調(diào)速的范圍。主軸變速分為低速區(qū)域和高速區(qū)域，其中的變幻時(shí)通過液壓缸驅(qū)動(dòng)撥叉來?yè)軇?dòng)齒輪以及離合器，通過離合器的黏合以及分開來實(shí)現(xiàn)變速（如圖3-1）。 圖3-1 傳動(dòng)軸和電機(jī)軸 主軸的定向機(jī)構(gòu)是由無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)和液壓活塞控制。準(zhǔn)停前，定向活塞在下面，主軸必須處于停止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)發(fā)出準(zhǔn)停信號(hào)后，電機(jī)以60轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)齒輪降速使主軸以15轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)在感應(yīng)塊作用下通電，發(fā)出粗定位信號(hào)，主電機(jī)停轉(zhuǎn)，傳動(dòng)齒輪變空擋，主軸以貫性空轉(zhuǎn)，定位活塞向上，定位頂尖進(jìn)入精定位凹槽內(nèi)，使主軸準(zhǔn)停（如圖3-2）。 圖3-2 主軸和電機(jī)軸拉刀裝置是通過蝶形彈簧是拉桿向右移動(dòng)，通過鋼球加緊刀柄。松刀時(shí)，活塞向左移動(dòng)，

21、推動(dòng)拉桿也向左移動(dòng)，使鋼球在到套大徑處時(shí)，噴氣頭將刀頂松，刀具即被取走，同時(shí)壓縮空氣經(jīng)活塞和拉桿的中心孔從噴氣頭噴出清潔主軸錐孔及刀柄。新刀裝入后，活塞向右，蝶形彈簧又重新夾緊刀柄。（如圖3-2）。通過圖3-3，可以很容易看清楚整個(gè)系統(tǒng)的工作原理。 圖3-33.2主軸電機(jī)的選擇機(jī)床的工況是選擇主電機(jī)的依據(jù)，機(jī)床零件和結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)也是依據(jù)它進(jìn)行的。它包括切屑功率nc、空載功率nmo、附加功率nmc三部分，即n=nc+nmo+nmc其中，切屑功率nc是按照各個(gè)加工情況下叫經(jīng)常遇到的最大切屑力和最大切屑速度來計(jì)算，即 nc=fzv中fz是主切屑力（n） v是切屑速度（m/s）至于空載功率和附加功率

22、在此不考慮。臥式加工中心主要具有銑、鏜、鉆、攻絲等功能。以下是用圓柱銑刀來加工碳鋼、青銅、鋁合金、可鍛鑄鐵切屑力的公式 (3-3) 式中 cfz切屑力系數(shù) 側(cè)吃刀量 進(jìn)給量 銑刀直徑 背吃刀量 z銑刀面數(shù)如果加工灰鑄鐵切屑力的公式為 （3-4）在加工碳鋼、青銅、鋁合金、可鍛鑄鐵選擇 z=3 取因?yàn)榧庸せ诣T鐵時(shí)遠(yuǎn)小于加工碳鋼的，其算出的功率也一定小于加工碳鋼的pe所以取電機(jī)功率為7.5kw。所選取的是1ph4型水冷式主軸電機(jī)，它具有以下的優(yōu)點(diǎn)：功率/重量比高：體積小;冷卻的法蘭盤，用以隔離機(jī)械傳動(dòng)系的熱應(yīng)力：保護(hù)等級(jí)高。它的電機(jī)額定功率是7.5kw，額定轉(zhuǎn)速時(shí)1500r/min，最大轉(zhuǎn)速是900

23、0r/min，額定轉(zhuǎn)矩是48nm. 圖3-31ph4型水冷式主軸電機(jī)3.3繪制轉(zhuǎn)速圖采用2對(duì)滑移齒輪架一對(duì)固定齒輪來輔助系統(tǒng)變速，來擴(kuò)大恒功率區(qū)的變速范圍。其轉(zhuǎn)速圖為：?jiǎn)挝唬╮/min） 圖3-4轉(zhuǎn)速圖 。根據(jù)傳動(dòng)比，我暫時(shí)選定3對(duì)齒輪的齒數(shù)分別為24/48,48/24,43/43。3.4傳動(dòng)軸直徑初定 （3-5）式中 d傳動(dòng)軸直徑； n該軸傳動(dòng)的功率（kw）； 該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）；（）該軸每米長(zhǎng)度允許扭轉(zhuǎn)角（deg/m），一般傳動(dòng)軸取（）=0.5-1。對(duì)于軸1，起計(jì)算轉(zhuǎn)速=1500r/min，n=7.5kw，彈性聯(lián)軸器效率1對(duì)軸承的效率；取（）=0.8 取對(duì)于齒輪的傳遞效率則；=7

24、50r/min 取主軸前徑直徑 功率在5.6kw-7.3kw時(shí) 主軸大徑在75-100mm之間 取d1=90mm，則d2=（0.7-0.85） d1=63-76.5mm 取d2=70mm。3.5齒輪模數(shù)的初步計(jì)算 (3-6)式中 該軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min） 按解除疲勞強(qiáng)度計(jì)算的齒輪模數(shù)（mm）； 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率（kw）； u大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比，外齒輪嚙合取“+”號(hào) 內(nèi)齒輪嚙合取“”號(hào)； 小齒輪的齒數(shù)； 齒寬系數(shù)，=（b為齒寬，m為模數(shù)），； 許用接觸應(yīng)力（mpa），取；??；取套裝在軸上的小齒輪還考慮到齒根圓到它的鍵槽深處的最小尺寸應(yīng)大于基圓齒厚，以防斷裂，則其最小齒數(shù)應(yīng)為 （3-7）

25、式中 d齒輪花鍵孔的外徑（mm），單鍵槽的取孔中心至鍵槽槽底的尺寸兩倍 m齒輪模數(shù)。軸，d取46，軸，d取50，因?yàn)?24，所以滿足要求，大齒輪不會(huì)與軸相碰。3.6齒輪強(qiáng)度的校核由于本設(shè)計(jì)中主軸上齒輪的轉(zhuǎn)速較低，扭矩較大，因而最為危險(xiǎn)。選擇主軸上的齒輪副進(jìn)行強(qiáng)度校驗(yàn)?？紤]到此機(jī)構(gòu)為一般機(jī)械，傳遞的功率7.5kw，并不大，工作環(huán)境良好且為閉式傳動(dòng)，由于希望齒輪工作壽命長(zhǎng)，所以采用大小齒輪硬齒面。選用材料為40cr，加工方法為高頻淬火。查得，大小齒輪的強(qiáng)度極限，屈服極限，硬度4855hrc，由于所選齒輪的齒數(shù)相同，所以對(duì)該齒輪同時(shí)進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核和接觸疲勞強(qiáng)度校核。3.6.1對(duì)齒輪進(jìn)行齒根

26、彎曲疲勞強(qiáng)度校驗(yàn)校驗(yàn)小齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算公式為： （3-8）式中 n傳遞的額定功率，由以上的計(jì)算知n=6.04kw 計(jì)算轉(zhuǎn)速，由以上的計(jì)算知r/min m齒輪的模數(shù)，m=4mm； b齒輪的齒數(shù)，b=32mm； z齒輪的齒數(shù)，z=43； y齒形系數(shù)，由文獻(xiàn)【5】表1，查得y=0.42； 齒間載荷分布系數(shù)，由文獻(xiàn)【5】圖8.11查得=1.12 動(dòng)載荷系數(shù)，考慮齒輪嚙合內(nèi)部因素引起的附加動(dòng)載荷， 查得動(dòng)載荷系數(shù)=1.09； 工作狀況系數(shù)，由文獻(xiàn)【5】表8.3查得=1.1； 壽命系數(shù)； 工作期限系數(shù)； t齒輪在機(jī)床工作期限內(nèi)的總工作時(shí)間，取t=ts/p，取ts=18000h，p為該變速組的傳動(dòng)

27、副數(shù)，p=1，則t=18000h。r/min n1齒輪的最低轉(zhuǎn)速； 基準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)，取彎曲載荷=2 m疲勞曲線指數(shù)，取m=6.則 轉(zhuǎn)速變化系數(shù)，=0.9 功率利用系數(shù)，=0.9 材料強(qiáng)化系數(shù)，=1 則 許用彎曲應(yīng)力，由文獻(xiàn)【15】式8.26， 計(jì)入了齒根應(yīng)力修正系數(shù)之后的實(shí)驗(yàn)齒輪的齒根彎曲疲勞的極限應(yīng)力，查得： 齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算的安全系數(shù)，一般取=1.25 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)，可根據(jù)齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n查得，取=1.0則綜上所述：=90.16mpa 壽命充裕3.8.4 撥叉機(jī)構(gòu)、卸刀機(jī)構(gòu)、準(zhǔn)停機(jī)構(gòu)的受力分析卸刀機(jī)構(gòu)：蝶形彈簧以1000n的力，使拉桿向右運(yùn)動(dòng)，要想卸刀必須卸刀機(jī)構(gòu)的液壓缸提供1

28、000kn才能頂動(dòng)拉桿，卸下刀具。 f=ps (3-18)式中 p壓強(qiáng) s面積 得p=0.067mpa由于撥叉機(jī)構(gòu)和準(zhǔn)停機(jī)構(gòu)不需要太大的動(dòng)力，所以這兩機(jī)構(gòu)的壓強(qiáng)p=0.0.1mpa3.9 本章小結(jié)本章介紹了傳動(dòng)方式的確定、電機(jī)的選擇、齒輪的計(jì)算和校核、離合器和聯(lián)軸器的選取、軸承的選取和校核、撥叉機(jī)構(gòu)、準(zhǔn)停機(jī)構(gòu)、卸刀機(jī)構(gòu)液壓缸的校核、軸的校核。結(jié) 論在本次設(shè)計(jì)中，所完成的工作如下：（1） 通過閱讀大量的書刊對(duì)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系系統(tǒng)進(jìn)行了全面的了解。（2） 按照中型加工中心主傳動(dòng)，確定參數(shù)。（3） 通過機(jī)床工況確定了主軸伺服電機(jī)，根據(jù)主軸伺服電機(jī)選定各軸的軸徑，跟精彩以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)選定了3對(duì)齒輪，確定

29、其傳動(dòng)比。計(jì)算齒輪模數(shù)，齒輪的齒數(shù)，進(jìn)行了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校驗(yàn)和齒面接觸疲勞強(qiáng)度校驗(yàn)以及傳動(dòng)軸上的彎曲載荷，驗(yàn)算了兩支承傳動(dòng)軸的彎曲變形。選擇了合適的聯(lián)軸器、離合器。進(jìn)行了軸承的校驗(yàn)。最后對(duì)撥叉機(jī)構(gòu)、卸刀機(jī)構(gòu)、準(zhǔn)停機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和分析。（4） 用二維設(shè)計(jì)軟件cad對(duì)主軸箱進(jìn)行了剖析。致 謝在本文即將完成之際，謹(jǐn)向所有給予我關(guān)心、幫助和支持的老師、同學(xué)們致以我最真摯的謝意。感謝我的導(dǎo)師楊革老師，他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、廣博的學(xué)識(shí)和忘我的工作作風(fēng)是我效仿的榜樣。無(wú)論在畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到什么樣的問題楊老師都會(huì)耐心地給我講解和指導(dǎo)。不僅在設(shè)計(jì)知識(shí)方面，在做人做事方面，老師教導(dǎo)我們要具有踏實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木?，具有高?/p>

30、的思想道德品質(zhì)。所以，在這里我向楊革老師致以我最真摯的謝意。還有，感謝系里老師在設(shè)計(jì)過程中的耐心指導(dǎo)和幫助，使我學(xué)到和了解許多新的東西，在此表示衷心的感謝。此外感謝各位老師和同學(xué)們?cè)谏钌辖o予的幫助，向各位老師以及同學(xué)表以最高的敬意和由衷的感謝。參考文獻(xiàn)1 文懷興 夏田主編數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)，化學(xué)工業(yè)出版社，2005.6 56-932 王愛玲主編現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床.國(guó)防工業(yè)出版社，2003.4 43-69 3 陳鐵鳴 主編機(jī)械設(shè)計(jì)，哈爾濱工業(yè)出版社.2003.8 38-494 陳易 主編金屬切削機(jī)床課程設(shè)計(jì)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.2009.1 3-215 黃如林 主編切屑加工簡(jiǎn)明實(shí)用手冊(cè)，化學(xué)工業(yè)出版

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32、工業(yè)大學(xué)出版社，2005.814 盛伯浩 我國(guó)數(shù)控機(jī)床現(xiàn)況與技術(shù)發(fā)展策略，制造技術(shù)與機(jī)床，2006.第2期15 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 編寫組 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，機(jī)械工業(yè)出版社，1980 224-432附 錄英文翻譯 machining center of chinas situation and development trend1. of mechanical analysis of developing processing center processing center was originally evolved from the cnc milling machine.the first pr

33、ocessing center in 1958 by the american kearney - te leike company first successfully developed.cnc horizontal boring and milling it on the basis of an increase of automatic tool in order to achieve a clamping of the workpiece can be carried out after milling, drilling, boring, reaming and tapping a

34、 variety of processes such as centralized processing. the twentieth century, 70 years, the rapid development of processing centers, there may be processing center for the spindle box, it automatically replaced with a number of multi-axis spindle box with tools, the workpiece can be processed simulta

35、neously porous.machinery manufacturing technology is the study of product design, production, processing, manufacturing, selling and use, maintenance services and even the whole process of recycling the engineering disciplines, is to enhance quality, efficiency, competitiveness as the goal, includin

36、g material flow, information flow and energy flowcomplete system works march 2009 held in shanghai, china cnc machine tool exhibition, displayed more than domestic production of five-axis machining center.if the second machine tool group corporation, jinan exhibited five-axis gantry machining center

37、, table length 6m, width 2m, with vertical spindle, a-axis rotation 100 , c-axis 200 degrees angle, this monster has attracted manyvisitors, it marks chinas cnc machine tool industry has reached advanced level.shanghai machine tool plant, the third, fourth machine tool manufacturing plant vertical a

38、nd horizontal machining centers, table 630mm, high-speed internal cooling spindle, spindle can be set, lying conversion table with 360 degree attainment, similar to the simple configuration for the legislature, horizontal axis conversion processing center, the workpiece can be processed to achieve f

39、ive-sided, although not configured axis, is also very practical. processing center now has become the most important mechanical processing equipment, a wide range of its processing and high volume.in recent years, variety, performance, features having a significant development.varieties: the new leg

40、islation, five-axis horizontal machining center, can be used for aviation, aerospace parts machining; are dedicated to high-performance mold processing center, integrated three-dimensional cad / cam of complex surfaces super finishing die; that applyin the automotive, motorcycle parts processing lar

41、ge quantities of high-speed machining centers, high efficiency and have the flexibility.performance: the widespread adoption of more than turn spindle million, up 6 to 10 million transfer; the application of linear motor machine tool acceleration of the 3-5g; the implementation of iso / vdi testing standards, prompting manufacturers to improve the processing center two-way.features: blend of laser proc