車銑復(fù)合加工中心進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

XXX畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)圖書分類號(hào)：密級(jí)：畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)車銑復(fù)合加工中心進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)THEMACHENICALDESIGNOFFEEDSYSTEMFORTURN-MILLINGMACHININGCENTERS學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)院名稱專業(yè)名稱指導(dǎo)教師XXX學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品或成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)注。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。論文作者簽名：日期：年月日XXX學(xué)位論文版權(quán)協(xié)議書本人完全了解XXX關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：本校學(xué)生在學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位論文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸XXX所擁有。XXX有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的紙本復(fù)印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。XXX可以公布學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。論文作者簽名：導(dǎo)師簽名：日期：年月日日期：年月日摘要本文圍繞車銑復(fù)合加工中心進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)展開(kāi)研究。車銑復(fù)合加工是一種比較先進(jìn)的機(jī)械制造技術(shù)，在加工上實(shí)現(xiàn)了一次裝夾多工序多工藝加工，縮短了加工時(shí)間，提高了加工精度，提高了整體生產(chǎn)效率，是制造技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)之一。車銑復(fù)合加工中心的進(jìn)給系統(tǒng)主要運(yùn)動(dòng)是實(shí)現(xiàn)刀具運(yùn)動(dòng)軌跡控制，具有定位精度高，運(yùn)行平穩(wěn)，速度精確的特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)主要進(jìn)行車銑復(fù)合加工中心車削工藝進(jìn)給機(jī)構(gòu)的相關(guān)計(jì)算選型，包括進(jìn)給系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)分析及空間布局的確定、滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型、滾珠絲杠的計(jì)算與選型、軸承和電機(jī)的選擇及主要承重件的計(jì)算校核。并繪制車銑復(fù)合加工中心進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的主要零件圖及裝配圖。關(guān)鍵詞車銑復(fù)合加工中心；進(jìn)給系統(tǒng)；機(jī)械機(jī)構(gòu)；設(shè)計(jì)AbstractThisstudyfocusesonthemechanicaldesignoffeedsystemforturn-millingmachiningcenter.Turn-Millingmachiningisanadvancedmanufacturingtechnology,oneofthemaintrendsinthedevelopmentofmanufacturingtechnologytoachieveaprocessprocessingtechnologysetup,shorttheprocessingtime,improvethemachiningaccuracyandtheoverallproductivity.Feedsystemofmillingmachiningcentermaincontroltooltrajectory,ithasthecharacteristicsofhighpositioningaccuracy,smoothoperation,precisespeed.Thisdesignmainlyrelatedcalculationsselectionmillingmachiningcenterturningprocessfeedmechanism.Includingfeeddeterminetheoverallsystemdesignanalysisandspatialdistribution,calculatetheballscrewnutcalculationandselection,calculationandselectionofballscrew,selectthebearingandmotorpartsandthemainload-bearingchecking.Anddrawthemillingmachiningcentersfeedthemainpartdrawingsandassemblydrawingsofmechanicalstructuresystem.KeywordsTurn-millingmachiningcentersFeedsystemMechanicalstructureDesign全套圖紙外文翻譯扣扣:1411494633XXX畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)。將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（3.14），得：。3.2.9確定滾珠絲杠全長(zhǎng)根據(jù)《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表7-17：滾珠絲杠副尺寸計(jì)算選擇，可得知:式（3.15）查閱相關(guān)文獻(xiàn)，根據(jù)要求滾珠絲杠兩端支撐長(zhǎng)度定為60mm，連接長(zhǎng)度定為90mm，起始距離定位40mm計(jì)算，將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（3.15），得計(jì)算滾珠絲杠全長(zhǎng)為：。3.2.10初步確定滾珠絲杠螺母副的型號(hào)滾珠絲杠副一般有外循環(huán)滾珠絲杠副和內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副兩種形式，在本設(shè)計(jì)中考慮到簡(jiǎn)單的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)換，故采用外循環(huán)滾珠絲杠副。查閱相關(guān)文獻(xiàn)，按上述計(jì)算得到的、和的數(shù)值，選擇滾珠絲杠螺母副形式，選擇合適的規(guī)格代號(hào)、安裝尺寸、連接尺寸，并要求，，但要注意不能選的參數(shù)過(guò)大，過(guò)大參數(shù)會(huì)增加轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及結(jié)構(gòu)尺寸。滾珠絲杠螺母副相關(guān)型號(hào)見(jiàn)《機(jī)床實(shí)用設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.3-1。初步選擇型號(hào)為CBM8016-3的滾珠絲杠螺母副，該滾珠絲杠螺母副的相關(guān)參數(shù)有：（1）公稱直徑為；（2）基本導(dǎo)程為；（3）螺紋底徑為；（4）額定動(dòng)載荷為；（5）額定靜載荷；（6）接觸剛度。滿足選型要求，取滾珠絲杠精度等級(jí)5級(jí)。3.3滾珠絲杠副的校核3.3.1計(jì)算滾珠絲杠預(yù)緊力根據(jù)《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表7-17：滾珠絲杠副尺寸計(jì)算選擇，可得知:當(dāng)已知最大軸向工作載荷時(shí)，式（3.16）其中，代入式（3.16），得。3.3.2計(jì)算行程補(bǔ)償值根據(jù)《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表7-17：滾珠絲杠副尺寸計(jì)算選擇，可得知:式（3.17）式中——溫度變化值，2~3℃；——滾珠絲杠有效行程，=1224mm。相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（3.17）得：。3.3.3計(jì)算預(yù)拉伸力根據(jù)《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表7-17：滾珠絲杠副尺寸計(jì)算選擇，可得知:式（3.18）式中——溫度變化值，2~3℃；——滾珠絲杠螺紋底徑，。相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（3.18）得：。3.3.4額定靜載荷驗(yàn)算根據(jù)《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表7-17：滾珠絲杠副尺寸計(jì)算選擇，可得知:式（3.19）式中——滾珠絲杠副基本軸向額定靜載荷（N）；——靜態(tài)安全系數(shù)，一般取1~2；——滾珠絲杠副最大軸向載荷。其中，取2，，計(jì)算滿足驗(yàn)算公式（3.19）。3.3.5臨界壓縮負(fù)荷驗(yàn)算根據(jù)《機(jī)床設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表5.2-16：滾珠絲杠副尺寸選擇選擇計(jì)算，可得知:式（3.20）式中——絲杠支承方式系數(shù)(f1=4，f2=4.73)；E——彈性模量；I——絲杠最小截面慣性矩；——最大受壓長(zhǎng)度；——安全系數(shù)取K1=1/3；——最大軸向工作負(fù)荷。式（3.21）式中——絲杠公稱直徑；——滾珠直徑。則；式（3.22）將=1524mm，=50mm，支承長(zhǎng)度60mm，螺母長(zhǎng)度200mm，連接長(zhǎng)度90mm代入，得：將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（3.20），得：可見(jiàn)遠(yuǎn)大于，即臨界壓縮負(fù)荷滿足驗(yàn)算要求。3.3.6確定滾珠絲杠副支承所用軸承的型號(hào)、規(guī)格在本設(shè)計(jì)中，考慮到滾珠絲杠工作時(shí)受熱膨脹變形而引起的定位精度誤差，為了補(bǔ)償此誤差要對(duì)滾珠絲杠進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊量略大于熱膨脹量，所以在軸承選用時(shí)要選擇調(diào)整方便的軸承。本設(shè)計(jì)采用了“面對(duì)面組合”的角接觸軸承，接觸角為60°，自動(dòng)調(diào)整容易。軸承所承受的最大軸向載荷：式（3.23）代入得：，按以上數(shù)據(jù)，當(dāng)量轉(zhuǎn)速，軸承所承受的主要由滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的最大軸向載荷，軸的直徑為，軸承預(yù)期使用壽命，軸承的可靠度，軸承采用脂潤(rùn)滑。根據(jù)這些情況可對(duì)角接觸軸承進(jìn)行型號(hào)的計(jì)算選擇,查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表4.2-67：成對(duì)安裝角接觸球軸承，選的軸承為成對(duì)安裝角接觸球軸承7216AC/DF型。3.3.7軸承的校驗(yàn)計(jì)算選擇型號(hào)為7216AC/DF的成對(duì)安裝角接觸球軸承?，F(xiàn)對(duì)其進(jìn)行校核計(jì)算，確定有關(guān)參數(shù)，具體過(guò)程如下：軸承的校驗(yàn)計(jì)算，其基本額定動(dòng)載荷值必須滿足以下要求：式（3.24）式中——當(dāng)量動(dòng)載荷；——壽命指數(shù)，球軸承；——當(dāng)量轉(zhuǎn)速；——預(yù)期使用壽命；——軸承個(gè)數(shù)；由于滾珠絲杠球軸承主要承受軸向載荷，確定其軸向當(dāng)量動(dòng)載荷：則。由以上可知，故7216AC/DF型軸承滿足校核要求。4橫向（X方向）進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1滾珠絲杠副的選型與計(jì)算4.1.1確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程根據(jù)《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》得知：式（4.1）其中，，代入式（4.1）可得滾珠絲杠基本導(dǎo)程：==10mm。初步選取。4.1.2確定滾珠絲杠副的當(dāng)量轉(zhuǎn)速根據(jù)《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得知：式（4.2）當(dāng)速度在和之間變化時(shí)，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得知：式（4.3）又，，則，。由上可得：4.1.3確定額定載荷根據(jù)《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得知：（1）按滾珠絲杠副的預(yù)期工作時(shí)間計(jì)算式（4.4）查閱相關(guān)資料得，載荷性系數(shù)，查閱相關(guān)資料得，精度系數(shù)，查閱相關(guān)資料得，可靠性為97%，取。已知，代入式（4.4）得：=42151.1N(2)按最大軸向載荷計(jì)算式（4.5）查閱相關(guān)資料得，預(yù)載系數(shù)取代入式（4.5）得：則滾珠絲杠額定載荷取以上兩結(jié)果中大的數(shù)值，即。4.1.4滾珠絲杠螺紋小徑QUOTE的計(jì)算根據(jù)《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得知：滾珠絲杠螺紋小徑式（4.6）式中——絲杠公稱直徑，??；——螺紋滾道曲率半徑；——偏心距又螺紋滾道曲率半徑式（4.7）式中—鋼球直徑，P為螺距P=10mm，則QUOTE則代入式（4.7），得=3.06~3.36mm。又偏心距式中螺紋滾道半徑取3.2mmQUOTE，鋼球直徑，接觸角QUOTE。代入計(jì)算得：將求得數(shù)據(jù)代入式（4.6），得：=33.94mm。4.1.5估算滾珠絲杠允許最大軸向變形根據(jù)《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得知：取和中較小值為值。在本設(shè)計(jì)預(yù)設(shè)參數(shù)中定位精度取值為0.015mm，重復(fù)定位精度取值為0.0075mm，則：取和中較小值為值，即=1.875。4.1.6估算允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑根據(jù)《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得知： 式（4.8）式中——導(dǎo)軌靜摩擦力，QUOTE；——兩個(gè)固定支撐之間的距離；QUOTE——估算的滾珠絲杠最大允許軸向變形量。在本設(shè)計(jì)中，式（4.9）將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（4.9），可得。將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（4.8），可得4.1.7確定滾珠絲杠螺紋部分長(zhǎng)度根據(jù)《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得知：式（4.10）式中——橫向工作臺(tái)有效行程（mm）；QUOTE——余程（mm），按表4-1選??；——螺母長(zhǎng)度，取為200mm。本設(shè)計(jì)中=10mm，故取=40mm；=300mm。將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（4.10），得：4.1.8確定滾珠絲杠全長(zhǎng)根據(jù)《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得知:式（4.11）查閱相關(guān)文獻(xiàn)，根據(jù)要求滾珠絲杠兩端支撐長(zhǎng)度定為60mm，連接長(zhǎng)度定為90mm，起始距離定為40mm計(jì)算，相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（4.11），得計(jì)算滾珠絲杠全長(zhǎng)為：。4.1.9初步確定滾珠絲杠螺母副的型號(hào)滾珠絲杠副分為外循環(huán)滾珠絲杠副和內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副，在本設(shè)計(jì)中考慮到簡(jiǎn)單的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)換，故采用外循環(huán)滾珠絲杠副。查閱相關(guān)文獻(xiàn)，按上述計(jì)算得到的、和的數(shù)值，選擇滾珠絲杠螺母副形式，選擇合適的規(guī)格代號(hào)、安裝尺寸、連接尺寸，并要求，，但相關(guān)參數(shù)不宜過(guò)大，過(guò)大的話會(huì)增加轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及結(jié)構(gòu)尺寸。查《機(jī)床實(shí)用設(shè)計(jì)手冊(cè)》表2.3-1，初步選擇漢型號(hào)為CBM4010-3的滾珠絲杠螺母副，該滾珠絲杠螺母副的公稱直徑為，基本導(dǎo)程為，螺紋底徑，額定動(dòng)載荷為，額定靜載荷，接觸剛度，滿足選型要求，取滾珠絲杠精度等級(jí)5級(jí)。4.2滾珠絲杠副的校核4.2.1計(jì)算滾珠絲杠預(yù)緊力根據(jù)《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得知:當(dāng)最大軸向工作載荷能確定時(shí)，式（4.12）其中=2190N，代入式（4.12），得。4.2.2計(jì)算行程補(bǔ)償值根據(jù)《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得知:式（4.13）式中——溫度變化值，2~3℃；——滾珠絲杠有效行程，=300mm。相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（4.13）得：。4.2.3計(jì)算預(yù)拉伸力根據(jù)《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得知:式（4.14）式中——溫度變化值，2~3℃；——滾珠絲杠螺紋底徑，。相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（4.14）得：。4.2.4額定靜載荷驗(yàn)算根據(jù)《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得知:式（4.15）式中——軸向額定靜載荷；——靜態(tài)安全系數(shù)；——最大軸向載荷。其中，取2，，計(jì)算滿足驗(yàn)算公式（4.15）。4.2.5臨界壓縮負(fù)荷驗(yàn)算根據(jù)《機(jī)床設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》可得知:式（4.16）式中E——彈性模量；——最大受壓長(zhǎng)度；K1——安全系數(shù)，取K1=1/3；——最大軸向工作負(fù)荷；f1——絲杠支承方式系數(shù)(f1=4，f2=4.730)；I——絲杠最小截面慣性矩。式（4.17）式中——絲杠公稱直徑(mm)；——滾珠直徑(mm)。則；其中將=580mm，=40mm，支承長(zhǎng)度60mm，螺母長(zhǎng)度200mm，連接長(zhǎng)度90mm代入，得：將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式（4.16），得：可見(jiàn)遠(yuǎn)大于，即臨界壓縮負(fù)荷滿足驗(yàn)算要求。4.2.6確定滾珠絲杠副支承所用軸承的型號(hào)、規(guī)格軸承所承受的最大軸向載荷：式（4.18）代入得：按以上數(shù)據(jù)，當(dāng)量轉(zhuǎn)速，軸承所承受的最大軸向載荷，軸的直徑為，軸承的預(yù)期使用壽命，軸承的可靠度為。根據(jù)這些情況可對(duì)角接觸軸承進(jìn)行型號(hào)的計(jì)算選擇,查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》表4.2-67：成對(duì)安裝角接觸球軸承，選的軸承為成對(duì)安裝角接觸球軸承7008AC/DF型。4.2.7軸承的校驗(yàn)計(jì)算選擇型號(hào)為7008AC/DF的角接觸球軸承。現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行校核計(jì)算，具體過(guò)程如下：軸承的校驗(yàn)計(jì)算，其基本額定動(dòng)載荷值必須滿足以下要求：式（4.19）式中——當(dāng)量動(dòng)載荷；——壽命指數(shù)，球軸承；——預(yù)期使用壽命；——當(dāng)量轉(zhuǎn)速；——組軸承中的軸承個(gè)數(shù)。軸向當(dāng)量動(dòng)載荷：則。由以上可知，故7008AC/DF型軸承滿足校核要求。5伺服電機(jī)和聯(lián)軸器的選用5.1伺服電機(jī)的選擇伺服電機(jī)又叫執(zhí)行電機(jī)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)和計(jì)算進(jìn)給設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。根據(jù)實(shí)用電流不同分為直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)。伺服電動(dòng)機(jī)有以下三個(gè)顯著特點(diǎn)：（1）啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大；（2）操作范圍廣；（3）無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象。5.1.1縱向進(jìn)給系統(tǒng)電機(jī)選用（理論動(dòng)態(tài)預(yù)緊轉(zhuǎn)矩）：根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》知式（5.1）式中因滾珠絲杠5級(jí)精度??；（最大動(dòng)態(tài)摩擦力矩）：根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》知式（5.2）式中因滾珠絲杠5級(jí)精度取，則（3）（驅(qū)動(dòng)最大負(fù)載所耗轉(zhuǎn)矩）：式（5.3）（4）（支承軸承所需啟動(dòng)扭矩）：查閱相關(guān)資料得，對(duì)于的軸承，（驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠副所需扭矩）：式（5.4）（6）（電機(jī)的額定扭矩）：（7）電機(jī)的選用根據(jù)以上計(jì)算的扭矩，選擇伺服電機(jī)，電機(jī)型號(hào)為，其額定轉(zhuǎn)矩為。5.1.2橫向進(jìn)給系統(tǒng)電機(jī)選用（1）（理論動(dòng)態(tài)預(yù)緊轉(zhuǎn)矩）：根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》知式（5.5）式中因滾珠絲杠5級(jí)精度?。唬?）（最大動(dòng)態(tài)摩擦力矩）：根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》知式（5.6）式中因滾珠絲杠5級(jí)精度取，則（3）（驅(qū)動(dòng)最大負(fù)載所耗轉(zhuǎn)矩）：式（5.7）（4）（軸承所需啟動(dòng)扭矩）：查閱相關(guān)資料得，對(duì)于的軸承，（5）（驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠副所需扭矩）：式（5.8）（6）（電機(jī)的額定扭矩）：（7）電機(jī)的選用根據(jù)以上計(jì)算的扭矩，選擇